KR20230091808A - 로터리 디스크 밸브 - Google Patents

Abstract

로터리 디스크 밸브는 밸브 하우징의 다중 포트들 사이의 유체 흐름을 제어하기 위한 유체 전달 시스템에 사용된다. 상기 밸브 하우징은 밸브 본체 및 상기 밸브 본체의 개방 단부를 폐쇄하는 덮개를 포함할 수 있다. 또한, 상기 밸브는 상기 밸브 하우징에 배치되는 전환기 및 밀봉 조립체를 포함할 수 있다. 상기 전환기는 회전축을 중심으로 회전하고 상기 밸브 하우징을 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성된다. 상기 밀봉 조립체는 상기 회전축에 수직인 평면 내에서 유밀한 동적 밀봉부를 제공한다. 상기 전환기, 상기 밸브 본체 및 상기 밀봉 조립체는 협력하여, 상기 회전축과 동축이고 상기 밀봉 조립체를 통과하는 유체 통로를 형성한다.

Description

로터리 디스크 밸브{ROTARY DISC VALVE}

로터리 밸브는 유체 전달 시스템에서 사용되어 상기 시스템을 통한 유체 흐름 및 분배를 제어할 수 있는 일종의 방향 제어 밸브이다. 예를 들어, 로터리 밸브는 차량 냉각 시스템을 통한 냉각제의 흐름을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 상기 로터리 밸브는 여러 포트들을 한정하는 밸브 본체와 상기 밸브 본체에 배치되는 전환기를 포함할 수 있다. 상기 전환기는 상기 밸브 본체 내의 전환기의 특정 회전 방향들에 대해 미리 결정된 포트들로 흐름을 분배하도록 형성되고, 상기 밸브를 통한 흐름을 제어하기 위해 상기 밸브 본체에 대해 회전된다.

일부 종래의 로터리 밸브들에 있어서, 전환기는 엘라스토머 밀봉 요소에 대항하여 움직인다. 그러나, 엘라스토머는 다른 기존의 재료들보다 마찰 계수가 높기 때문에 밸브를 회전시키기 위해 더 큰 토크가 필요할 수 있다. 다른 종래의 로터리 밸브들은 저 마찰 플라스틱 재료를 사용한다. 그와 같은 밸브들에서, 전환기는 원통형 형상일 수 있다. 종종 "플러그(plug)"라고 언급되는, 원통형 전환기는 작동 토크가 더 크고, 입구 및 출구 튜브의 배치 및 방향에 있어 유연성이 떨어질 수 있다. 또 다른 로터리 밸브들은 디스크 형상의 전환기를 사용한다. 그와 같은 로터리 디스크 밸브들은 밀봉 요소에 세라믹 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 세라믹 디스크를 전환기로서 사용하면, 전환기의 형상에 관한 옵션이 제한되고 플라스틱과 같은 다른 재료로 형성된 전환기에 비해 더 비쌀 수 있다.

복합 유체 전달 시스템들은 밸브 하우징의 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 개별 포트들 사이의 유체 흐름을 제어할 수 있는 회전식 디스크 밸브를 필요로 할 수 있다.

예를 들어, 다중-포트 로터리 디스크 밸브는 라디에이터, 전기 구동 모터, 배터리, 차량 전자 장치 및 하나 이상의 바이패스 라인 사이의 냉각 유체의 흐름을 제어하기 위한 전기 차량의 냉각 시스템에 사용될 수 있다. 로터리 디스크 밸브는 밸브 본체, 상기 밸브 본체의 개방 단부를 밀폐하는 덮개 및 작동 유체를 밸브 하우징으로 또는 밸브 하우징으로부터 안내하도록 구성된 다중 포트들을 갖는 밸브 하우징을 포함할 수 있다. 상기 로터리 디스크 밸브는, 상기 밸브 하우징에 배치되고 회전축을 중심으로 상기 밸브 하우징에 대해 회전 가능한, 전환기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 로터리 디스크 밸브는 상기 전환기와 상기 밸브 하우징 사이에 유밀한 밀봉을 제공하는 밀봉 조립체를 포함할 수 있다.

상기 전환기는 디스크 형상을 가지며, 상기 덮개의 개구부를 통해 유체 밀봉 방식으로 연장되는 일체형 샤프트를 통해 회전축을 중심으로 회전하도록 구동될 수 있다. 상기 전환기는 작동 유체가 통과하도록 허용하는 관통 개구부들을 포함한다. 상기 전환기의 형상으로 인해, 작동 유체 흐름 경로가 상기 전환기에 의해 제한되어 밀폐된 흐름 경로를 완성하는 반면 다른 흐름 경로는 상기 전환기의 관통 개구부들을 통과하고 상기 밸브 하우징에 의해서만 제한되된다.

상기 밀봉 조립체는, 상기 전환기상에 지지되고 상기 전환기와 함께 회전되는, 제1 밀봉 요소를 포함한다. 또한, 상기 밀봉 조립체는 상기 밸브 본체상에 지지되고 상기 밸브 본체에 대해 고정되는 제2 밀봉 요소를 포함한다. 상기 제1 및 제2 밀봉 요소는 축 방향으로 적층된다. 상기 제1 및 제2 밀봉 요소 각각은 각각의 전환기 또는 밸브 본체 및 강성 밀봉 플레이트와 정적 밀봉을 형성하는 탄성 부재를 포함한다. 상기 제1 밀봉 요소의 밀봉 플레이트는 상기 제2 밀봉 요소의 밀봉 플레이트의 상응하는 저 마찰 내마모성 표면과 인터페이스되는 저 마찰 내마모성 표면을 제공하도록 설계된다. 상기 전환기에 밀봉력을 가하기 위해 스프링이 사용되며, 이는 순차적으로 상기 제2 밀봉 요소의 플레이트에 대해 상기 제1 밀봉 요소의 플레이트를 구동한다.

상기 밀봉 조립체는 상기 밸브 본체, 밀봉 조립체 및 전환기가 상기 회전축과 평행한 방향으로 적층되도록 상기 전환기와 상기 밸브 본체 사이에 개재된다. 상기 밸브 본체, 밀봉 조립체 및 전환기는 각각 중앙 개구부를 가지며, 각각의 중앙 개구부들은 상기 로터리 디스크 밸브 내에 축 방향 유체 통로를 제공하도록 협력한다. 상기 밸브 본체에 대한 상기 전환기의 특정 회전 방향들에서, 상기 축 방향 유체 통로는 냉각제가 각각의 밸브 포트들 사이의 밸브 하우징을 통과하도록 한다.

일부 양태들에 있어서, 밸브는 하우징, 전환기 및 밀봉 조립체를 포함한다. 상기 하우징은 측벽 및 상기 측벽의 일 단부를 밀폐하는 베이스를 갖는 밸브 본체를 포함한다. 상기 하우징은 상기 밸브 본체의 개방 단부를 밀폐하는 덮개를 포함한다. 상기 측벽, 베이스 및 덮개는 협력하여 그들 사이에 챔버를 형성한다. 또한, 상기 하우징은 밸브 포트들을 포함하며, 각각의 밸브 포트는 상기 챔버와 연통한다. 상기 전환기는 디스크 형상을 가지며 상기 챔버 내에 배치된다. 상기 전환기는 회전축을 중심으로 상기 밸브 본체에 대해 회전 가능한다. 상기 전환기는 상기 밸브 본체에 대한 상기 전환기의 회전 방향에 기초하여 상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성된다. 상기 밀봉 조립체는 상기 챔버에 배치되며 상기 전환기와 상기 밸브 본체 사이에 유밀한 밀봉을 제공한다. 상기 전환기, 밸브 본체 및 밀봉 조립체는 협력하여, 상기 회전축과 동축이고 상기 밀봉 조립체를 통과하는 유체 통로를 형성한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 전환기는 상기 베이스를 향하는 전환기 내부 표면, 및 상기 전환기 내부 표면에 대향하고 상기 베이스로부터 멀어지게 향하는 전환기 외부 표면을 포함한다. 또한, 상기 전환기는 상기 전환기 내부 표면과 상기 전환기 외부 표면 사이에서 연장되는 전환기 관통 개구부들, 및 상기 전환기 외부 표면에 수직인 방향으로 상기 전환기로부터 돌출되고 상기 회전축과 동심인 샤프트를 포함한다. 상기 샤프트는 상기 회전축을 중심으로 회전하게 구동되도록 구성된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 전환기는, 상기 밸브 본체에 대한 상기 전환기의 특정 회전 방향들에 대해, a) 유체가 상기 회전축과 평행한 제1 방향으로 적어도 하나의 전환기 관통 개구부를 통해 상기 전환기로 진입하고 b) 유체가 상기 회전축과 평행한 제2 방향으로 적어도 하나의 전환기 관통 개구부를 통해 상기 전환기를 빠져나가는 방식으로, 상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성되며, 여기서 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대이다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 전환기 관통 개구부들은 상기 회전축과 일치하는 제1 전환기 관통 개구부, 및 상기 회전축과 상기 전환기의 측면 사이에 배치되는 제2 전환기 관통 개구부를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 전환기는 상기 제1 전환기 관통 개구부 위에 놓이는 돔을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 돔의 외부 표면으로부터 돌출한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 전환기 관통 개구부는 상기 회전축과 일치하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 전환기의 측면 사이에 배치되는 제2 부분을 포함한다. 상기 제2 부분은 상기 제1 부분과 인접한다. 또한, 상기 전환기는 상기 제1 전환기 관통 개구부의 제1 및 제2 부분들 위에 놓이는 돔을 포함하고, 상기 돔은 상기 제1 전환기 관통 개구부와 상기 제2 전환기 관통 개구부 사이의 유체 연통을 방지한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 전환기 관통 개구부들은 상기 회전축과 상기 전환기의 측면 사이에 배치되는 제3 전환기 관통 개구부를 포함한다. 상기 제2 부분, 상기 제2 전환기 관통 개구부 및 상기 제3 전환기 관통 개구부 각각은 상기 회전축을 포함하고 상기 전환기 외부 표면과 수직인 평면의 동일한 측면상에 배치된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 밀봉 조립체는 제1 밀봉 서브조립체 및 제2 밀봉 서브조립체를 포함한다. 상기 제1 밀봉 서브조립체는 상기 전환기의 내부 표면에 인접하는 제1 탄성 요소 및 제1 밀봉 플레이트를 포함한다. 상기 제2 밀봉 서브조립체는 상기 베이스의 내부 표면에 인접하는 제2 탄성 요소 및 상기 제1 밀봉 플레이트에 인접하는 제2 밀봉 플레이트를 포함한다. 상기 제1 탄성 요소는 ㅅ상기 1 밀봉 플레이트보다 더 큰 탄성을 가지며, 상기 제2 탄성 요소는 상기 제2 밀봉 플레이트보다 더 큰 탄성을 갖는다. 또한, 상기 제1 밀봉 서브조립체는 상기 제2 밀봉 서브조립체에 대해 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 탄성 요소, 상기 제1 밀봉 플레이트, 상기 제2 밀봉 플레이트 및 상기 제2 탄성 요소 각각은, 상기 회전축과 일치하고 함께 공통 유체 통로의 일부를 형성하는, 중앙 관통 개구부를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 밀봉 조립체는 상기 전환기와 상기 베이스 사이에 배치되는 제1 밀봉 서브조립체 및 상기 제1 밀봉 서브조립체와 상기 베이스 사이에 배치되는 제2 밀봉 서브조립체를 포함한다. 상기 밸브는 상기 제1 밀봉 서브조립체와 상기 전환기 사이에 형성되는 제1 정적 밀봉부, 상기 제2 밀봉 서브조립체와 상기 베이스 사이에 형성되는 제2 정적 밀봉부, 및 상기 제1 밀봉 서브조립체와 상기 제2 밀봉 서브조립체 사이에 형성되는 동적 밀봉부를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 밀봉 서브조립체는 상기 제2 밀봉 서브조립체의 평면 표면과 대면하고 또한 축 방향 하중하에서 상기 평면 표면과 직접 접촉하는 평면 표면을 포함하여, 동적 밀봉을 실현한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 밸브는 상기 덮개와 상기 전환기 사이에 배치되는 스프링을 포함하고, 상기 스프링은 상기 전환기를 상기 베이스를 향해 편향시킨다.

일부 실시예들에 있어서, 적어도 하나의 밸브 포트가 상기 전환기와 같이 상기 밀봉 조립체의 동일한 측면상에 놓이도록 상기 덮개에 제공되고, 적어도 하나의 밸브 포트는 상기 전환기에 대해 상기 밀봉 조립체의 반대편 측면상에 배치되도록 상기 베이스에 제공된다.

일부 양태들에 있어서, 밸브는 하우징, 전환기 및 밀봉 조립체를 포함한다. 상기 하우징은 측벽을 갖는 밸브 본체와 상기 측벽의 일 단부를 밀폐하는 베이스를 포함한다. 상기 하우징은 상기 밸브 본체의 개방 단부를 밀폐하는 덮개를 포함한다. 상기 측벽, 상기 베이스 및 상기 덮개는 협력하여, 그들 사이에 챔버를 형성한다. 상기 하우징은 또한 밸브 포트들을 포함하며, 각각의 밸브 포트는 상기 챔버와 연통한다. 상기 전환기는 상기 챔버에 배치되고 회전축을 중심으로 상기 밸브 본체에 대해 회전 가능한다. 상기 전환기는 상기 밸브 본체에 대한 상기 전환기의 회전 방향에 기초하여 상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성된다. 상기 밀봉 조립체는 상기 전환기와 상기 베이스 사이에 위치하도록 상기 챔버에 배치된다. 상기 밀봉 조립체와 상기 베이스는 상기 회전축과 평행한 방향으로 적층된다. 상기 밀봉 조립체는 상기 전환기와 상기 밸브 본체 사이에 유밀한 밀봉을 제공한다. 상기 전환기, 상기 밸브 본체 및 상기 밀봉 조립체는, 상기 회전축과 동축이고 상기 밀봉 조립체를 통과하는, 유체 통로를 한정하도록 협력한다.

일부 양태들에 있어서, 로터리 유체 밸브는 하우징, 및 상기 하우징에 배치되는 전환기를 포함한다. 상기 전환기는 회전축을 중심으로 상기 하우징에 대해 회전 가능하고, 상기 하우징에 대한 상기 전환기의 회전 방향에 기초하여 상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성된다. 상기 밸브는, 상기 하우징에 배치되고 상기 회전축과 수직인 평면 내에서 유밀한 동적 밀봉을 제공하는, 밀봉 조립체를 포함한다. 상기 전환기, 상기 밸브 본체 및 상기 밀봉 조립체는 협력하여, 상기 회전축과 동축이고 상기 밀봉 조립체를 통과하는 유체 통로를 형성한다.

도 1은 이중-레벨, 다중-포트 로터리 디스크 밸브를 포함하는 차량 냉각 시스템의 개략도이다.
도 2는 로터리 디스크 밸브의 사시도이다.
도 3은 로터리 디스크 밸브의 분해 사시도이다.
도 4는 밸브 본체의 상부 사시도이다.
도 5는 밸브 본체의 하부 사시도이다.
도 6은 도 5의 라인 6-6을 따라 본 밸브 본체의 단면도이다.
도 7은 덮개의 상부 사시도이다.
도 8은 덮개의 하부 사시도이다.
도 9는 도 2의 라인 9-9를 따라 본 로터리 디스크 밸브의 단면도이다.
도 10은 전환기의 상부 사시도이다.
도 11은 전환기의 하부 사시도이다.
도 12는 도 11의 라인 12-12를 따라 본 전환기의 단면도이다.
도 13은 전환기 및 제1 밀봉 서브조립체의 분해 저부 사시도이다.
도 14는 전환기 및 제1 밀봉 서브조립체의 조립 저부 사시도이다.
도 15는 밸브 본체 및 제2 밀봉 서브조립체의 분해 상부 사시도이다.
도 16은 밸브 본체 및 제2 밀봉 서브조립체의 조립 상부 사시도이다.
도 17은 밀봉 조립체를 설명하는, 파선으로 둘러싸인 도 9의 일부에 대한 확대도이다.

도 1 내지 및 도 3를 참조하면, 유체 전달 시스템(1)은 상기 시스템(1) 내의 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 개별 유체 라인들(10, 11, 12) 사이에서 펌프(8)에 의해 구동되는 유체 흐름을 제어할 수 있는 다중 포트 로터리 디스크 밸브(15)를 포함한다. 상기 로터리 디스크 밸브(15)는 예를 들어 전기 차량의 냉각 시스템(1)에서 냉각제의 분배 및 흐름을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 본 예에 있어서, 상기 로터리 디스크 밸브(15)는 상기 로터리 디스크 밸브(15)와 차량 객실 난방 및 냉각 시스템(7)의 일부인 라디에이터(2) 사이의 제1 유체 라인(10)을 통한 냉각 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 상기 로터리 디스크 밸브(15)는 상기 로터리 디스크 밸브(15)와 배터리(3) 및 배터리 관리 시스템 사이의 제2 유체 라인(11)을 통한 냉각 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 또한, 상기 로터리 디스크 밸브(15)는, 전기 구동 모터, 차량 전자 장치 및/또는 전자 제어 유닛 및/또는 오일 공급 장치와 같은, 다른 차량 장치 및 시스템의 온도 제어를 지원하는 하나 이상의 열교환기(5)로의 제3 유체 라인(12)을 통한 유체 흐름을 제어할 수 있다.

상기 로터리 디스크 밸브(15)는 밸브 하우징(16) 및 상기 밸브 하우징(16)에 배치되는 일반적으로 디스크형 전환기(60)를 포함한다. 상기 밸브 하우징(16)은 밸브 본체(18) 및 상기 밸브 본체(18)의 개방 단부(18(1))를 밀폐하는 덮개(40)를 포함하는 밀폐 용기이다. 상기 밸브 본체(18)와 덮개(40) 사이에 한정된 내부 공극은 밸브 챔버(19)로서 지칭되고, 상기 전환기(60)는 상기 밸브 챔버(19)에 수용된다. 상기 전환기(60)는 상기 덮개(40)를 통해 돌출하는 밸브 샤프트(64)를 포함한다. 상기 밸브 샤프트(64)는 밸브 액추에이터(미도시)에 연결되도록 구성된다. 작동시, 상기 밸브 샤프트(64) 및 전환기(60)는 회전축(23)을 중심으로 상기 밸브 하우징(16)에 대해 회전하고, 상기 밸브 하우징(16)에 대한 상기 전환기(60)의 회전 방향은 상기 밸브 액추에이터를 통해 설정된다. 또한, 상기 로터리 디스크 밸브(15)는, 상기 밸브 챔버(19)에 배치되고 또한 상기 밸브 하우징(16)과 상기 전환기(60) 사이에 유밀한 밀봉을 제공하는, 밀봉 조립체(80)를 갖는다. 상기 밸브 하우징(16)은 다중 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33, 49)을 포함하며, 상기 밸브 포트들의 수는 특정 용도에 따라 결정된다. 상기 밸브 하우징(16)에 대한 상기 전환기(60)의 회전 방향은 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33, 49) 중 대응하는 포트를 통한 하나 이상의 유체 흐름 경로를 결정하며, 이로써 상기 냉각 시스템(1)에서 냉각 유체의 분배가 제어된다. 이제, 상기 밸브 하우징(16), 상기 전환기(60) 및 상기 밀봉 조립체(80)를 포함하는 로터리 디스크 밸브(15)의 세부 사항이 설명될 것이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 상기 밸브 본체(18)는 본체 측벽(20)과, 상기 본체 측벽(20)의 일 단부(여기서는 "베이스 단부"라고 칭함)(22)을 밀폐하는 베이스(24)를 포함한다. 상기 본체 측벽(20)은 중공 실린더이며, 상기 회전축(23)상으로 센터링되고 또한 상기 회전축(23)과 평행한 방향으로 볼 때 원형 프로파일을 갖는다. 상기 밸브 본체는 상기 본체 측벽(20)의 높이가 상기 본체 측벽(20)의 직경에 비해 짧다는 점에서 낮은 프로파일을 갖는다. 비록 상기 본체 측벽(20)은 도시된 바와 같이 원통형이지만, 상기 본체 측벽(20)은 그와 같은 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 본체 측벽(20)은 대안적으로 원추형 또는 타원형일 수 있다. 상기 본체 측벽(20)은 상기 베이스 단부(22)에서 상기 베이스(24)의 주변 에지에 결합되고, 상기 본체 측벽(20)은 상기 베이스(24)를 둘러싼다. 상기 본체 측벽(20)과 상기 베이스(24)는 함께 상기 덮개(40)를 향해 개방되는 일반적으로 컵 형상 구조체를 형성한다.

상기 베이스(24)는 상기 회전축(23)과 동심인 원형 중앙 관통 개구부(27) 및 상기 본체 측벽(20)의 중심 라인을 포함한다. 또한, 상기 베이스(24)는, 원형 부채꼴 형상이며 상기 중앙 관통 개구부(27)와 상기 베이스(24)의 주변 사이에 배치되는, 주변 관통 개구부들(28)을 포함한다. 상기 주변 관통 개구부들(28)은 각각 동일한 크기를 가지며, 상기 중앙 관통 개구부(27)의 원주 주위에 등거리로 이격되어 있다. 상기 주변 관통 개구부들(28)의 인접한 쌍들 사이의 공간들은 각각의 주변 관통 개구부(28)와 동일한 크기 및 형상을 갖는다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 베이스(24)는 4개의 주변 관통 개구부들(28)을 포함한다.

상기 밸브 본체(18)는 상기 베이스(24)의 덮개 대면 표면으로부터 돌출하는 챔버 벽들(34)을 포함한다. 특히, 원통형 내부 챔버 벽(34(1))은 상기 중앙 관통 개구부(27)를 둘러싸며, 원형 부채꼴 형상 프로파일을 갖는 중간 챔버 벽들(34(2))은 상기 각각의 주변 관통 개구부들(28) 및 주변 관통 개구부들(28)의 인접한 쌍들 사이의 각각의 부채꼴 형상 공간들을 둘러싼다. 또한, 원통형 외부 챔버 벽(34(3))은 중간 챔버 벽들(34(2))을 둘러싼다. 각각의 챔버 벽(34(1), 34(2), 34(3))은 상기 본체 측벽(20)의 높이보다 작은 높이를 가지며, 여기서 "높이"라는 용어는 상기 회전축(23)과 평행한 방향의 치수를 지칭한다. 상기 내부 챔버 벽(34(1))과 상기 각각의 중간 챔버 벽들(34(2)) 사이, 및 상기 각각의 중간 챔버 벽들(34(2))과 상기 외부 챔버 벽(34(3)) 사이에는 균일한 치수의 채널(36)이 존재한다. 상기 밸브 본체(18)를 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 보았을 때, 상기 채널(36)은 스포크 휠(spoked wheel)의 외관을 갖는다. 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 상기 밀봉 조립체(80)의 일부는 상기 채널(36)에 수용된다.

상기 밸브 본체(18)는 상기 본체 측벽(20)의 내부 표면으로부터 내향으로 돌출되는 측벽 리브들(38)을 포함한다. 상기 측벽 리브들(38)은 상기 본체 측벽(20)의 내주를 따라 서로 이격된다. 또한, 상기 측벽 리브들(38)은 상기 외부 챔버 벽(34(3))으로부터 방사상으로 이격된다. 상기 측벽 리브들(38)은 축 방향으로 연장하여, 상기 베이스(24)의 덮개-대향 표면(25)에서 시작하여 상기 밸브 본체(18)의 개방 단부(18(1))에 대응하는 상기 본체 측벽 개방 단부(21)로부터 이격된 위치에서 종결된다. 상기 측벽 리브들(38)은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 상기 밀봉 조립체(80)의 일부와 결합되도록 구성된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 밸브 본체(18)는 5개의 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)을 포함하지만, 이러한 수의 밸브 포트들로 제한되지는 않는다. 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33) 각각은 상기 베이스 과통 개구부들(27, 28) 중 각각의 개구부와 연통하는 관형 구조체이다. 특히, 상기 밸브 본체(18)는 제1 주변 관통 개구부(28(1))와 연통하는 제1 밸브 포트(29), 제2 주변 관통 개구부(28(2))와 연통하는 제2 밸브 포트(30), 상기 중앙 관통 개구부(27)와 연통하는 제3 밸브 포트(31), 제3 주변 관통 개구부(28(3))와 연통하는 제4 밸브 포트(32), 및 제4 주변 관통 개구부(28(4))와 연통하는 제5 밸브 포트(33)를 포함한다. 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33) 각각은 베이스 외향 표면에 인접하고, 상기 베이스 외향 표면(26)과 평행한 평면에 위치한다. 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33) 각각은 상기 회전축(23)의 반경을 따라 외향으로 연장된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은 원통형 튜브들이고, 각각의 밸브 포트(29, 30, 31, 32, 33)는 상기 회전축(23) 근처의 이용 가능한 공간을 수용하기 위해 주변 관통 개구부들(28)의 크기 및 형상에 대응하는 테이퍼진 단부를 갖는다. 비록 도시된 바와 같이 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33) 각각은 일반적으로 동일한 길이, 단면 형상 및 치수를 갖지만, 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은 이와 같은 구성에 국한되지 않는다. 더욱이, 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은 도시된 동일 평면 및 방사상 배향 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예들에 있어서, 하나 이상의 밸브 포트(29, 30, 31, 32, 33)는 다른 밸브 포트들과 동일 평면이 아닐 수 있고 그리고/또는 상기 베이스(24)보다는 상기 본체 측벽(20)으로부터 돌출할 수 있다. 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은 상기 회전축(23)과 평행한 방향, 상기 회전축(23)과 수직인 방향 또는 회전축(23)과 수직이거나 평행한 것 사이의 임의의 각도로 돌출될 수 있다. 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은 비-방사상으로 돌출될 수 있으며; 주어진 밸브 포트들의 축은 상기 회전축(23)과 교차할 필요가 없다. 많은 응용들에 있어서, 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)의 구성은 패키징 요건들에 의해 결정된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 상기 밸브 본체를 보았을 때 상기 본체 측벽(20)을 넘어 돌출하도록 방사상 회향으로 연장된다. 상기 제1 및 제4 밸브 포트들(29, 32)은 상기 밸브 본체(18)의 제1 공통 직경을 따라 반대 방향으로 연장된다. 상기 제2 및 제5 밸브 포트들(30, 33)는 상기 밸브 본체(18)의 제2 공통 직경을 따라 반대 방향으로 연장되며, 여기서 상기 제2 공통 직경은 상기 제1 공통 직경과 수직이다. 상기 제2 및 제3 밸브 포트들(30, 31)은 상기 제5 밸브 포트(33)에 대해 상기 제1 공통 직경의 반대편 측면상에 위치한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은, 특정 응용에 의해 결정되는, 도시된 것과 상이한 공간을 가질 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 밸브 하우징(16)은 상기 밸브 본체(18)의 개방 단부(18(1))를 밀폐하는 덮개(40)를 포함한다. 상기 덮개(40)는 덮개 측벽(41), 상기 덮개 측벽(41)의 일 단부를 밀폐하는 단부벽(42)을 포함한다. 비록 상기 단부벽(42)이 평면인 것으로 도시되어 있지만, 상기 단부벽(42)은 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서 상기 단부벽(42)은 오목할 수 있다. 상기 덮개 측벽(41)은 상기 회전축(23)상으로 센터링되는 중공 실린더이며 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때 원형 프로파일을 갖는다. 상기 덮개 측벽(41)의 직경은 상기 본체 측벽(20)의 직경에 대응한다. 또한, 상기 덮개 측벽(41)의 높이는 상기 본체 측벽(20)의 높이보다 크고 상기 덮개 측벽(41)의 직경보다 작다. 상기 덮개 측벽(41)은 상기 단부벽 단부(43)에서 상기 단부벽(42)의 주변 에지에 결합되고, 상기 덮개 측벽(41)은 상기 단부벽(42)을 둘러싼다. 상기 덮개 측벽(41)과 상기 단부벽(42)은 함께 상기 밸브 본체(18)를 향하여 개방되는 일반적으로 컵-형상 구조체를 형성한다.

상기 덮개(40)의 단부벽(42)은 상기 회전축(23)과 동심이고 상기 단부벽(42)의 외향 표면으로부터 돌출하는 원통형 보스(44)를 포함한다. 상기 보스(44)는 상기 회전축(23)과 동축이고 상기 보스(44)의 단부(44(1))에 대해 내향 및 외향 모두로 연장되는 일체형 원통형 슬리브(45)를 포함한다. 상기 슬리브(45)는 불균일한 내경을 가지며, 숄더(46)가 큰-직경 부분(45(1))과 작은-직경 부분(45(2)) 사이의 이행부에 배치된다. 상기 큰-직경 부분(45(1))은 상기 보스(44) 내부에 존재하는 반면, 상기 작은-직경 부분(45(2))은 상기 보스(44) 외부에 배치된다. 상기 작은-직경 부분(45(2))은 간극 끼워맞춤, 예를 들어 러닝 끼워맞춤(running fit)으로 밸브 샤프트(64)를 수용하도록 치수 결정되는 내경을 가지며, 이에 의해 상기 작은-직경 부분(45(2))은 상기 밸브 샤프트(64)의 부싱 역할을 한다. 상기 큰-직경 부분(45(1))은 상기 보스(44)의 측면(44(2))과 동심이다. 상기 큰-직경 부분(45(1))과 상기 보스(44) 측면(44(2)) 사이의 공간은 코일 또는 웨이브 스프링(56)과 같은 탄성 요소를 수용하는 외부 환형 홈(47)을 형성한다. 또한, 상기 큰-직경 부분(45(1))과 상기 전환기 샤프트(64) 사이의 공간은 샤프트 밀봉부(58)를 수용하는 내부 환형 홈(48)을 형성한다. 상기 스프링(56) 및 상기 샤프트 밀봉부(58)는 상기 전환기 샤프트(64)의 베이스에서 상기 전환기(60)상에 제공되는 방사상으로 연장되는 플랜지(69)에 의해 각각의 홈들(47, 48)에 보유된다. 상기 스프링(56) 및 상기 전환기 샤프트는 아래에서 더욱 상세히 논의된다.

상기 샤프트 밀봉부(58)는 상기 전환기 샤프트(46)와 상기 덮개(40) 사이에 유밀한 밀봉을 제공한다. 상기 샤프트 밀봉부(58)는 환형이고, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)와 같은 자동차 냉각제와 호환되는 엘라스토머로 형성될 수 있다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 샤프트 밀봉부(58)는 "X" 단면 형상을 갖는 O-링이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 샤프트 밀봉부(58)는 직사각형, 타원형 또는 "I" 형상과 같은 다른 단면 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

상기 덮개(40)는 상기 밸브 챔버(19)와 연통하는 밸브 포트(49)를 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 밸브 포트(49)는 상기 덮개 단부벽(42)과 교차하는 위치에서 상기 덮개 측벽(41)으로부터 돌출하는 원통형 튜브이다. 비록 상기 밸브 포트(49)는 상기 회전축(23)과 수직이고 그와 교차하는 축을 따라 연장되도록 배향되지만, 상기 밸브 포트(49)는 이와 같은 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예들에 있어서, 상기 밸브 포트(49)는 다른 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)와 동일 평면이 아닐 수 있고 그리고/또는 상기 덮개 측벽(41)보다는 상기 단부벽(42)으로부터 돌출될 수 있다. 상기 밸브 포트(49)는 상기 회전축(23)과 평행한 방향으로, 상기 회전축(23)과 수직인 방향으로 또는 상기 회전축(23)에 수직인 것과 평행인 것 사이의 임의의 각도로 돌출될 수 있다. 상기 밸브 포트(49)는 비-방사상으로 돌출될 수 있으며, 상기 밸브 포트(49)의 축은 상기 회전축(23)과 교차할 필요가 없다. 많은 응용에 있어서, 상기 밸브 포트(49)의 구성은 패키징 요건들에 의해 결정된다.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 상기 전환기(60)는 상기 밸브 챔버(19)에 배치되고, 상기 회전축(23)을 중심으로 상기 밸브 본체(18)에 대해 회전 가능하다. 상기 전환기(60)는 일반적으로 디스크 형상이다(예를 들어, 일반적으로 원통형이고 그의 직경보다 훨씬 작은 축 방향 치수를 갖는다). 상기 전환기(60)는 상기 베이스(24)를 향해 마주하는 전환기 내부 표면(61) 및 상기 전환기 내부 표면(61) 반대편에 위치하고 상기 베이스(24)로부터 멀어지는 방향을 향하는 전환기 외부 표면(62)을 포함한다. 또한, 상기 전환기(60)는 상기 내부 표면(61)으로부터 상기 베이스(24)를 향해 돌출하는 림(63)을 포함하며, 상기 덮개 측벽(41)의 내부 표면을 향하는 주변 표면(63(1))을 제공한다.

상기 전환기(60)는 상기 전환기 내부 표면(61)과 상기 전환기 외부 표면(62) 사이에서 연장되는 전환기 관통 개구부들(65)을 포함하고, 이에 의해 유체는 상기 회전축(23)과 평행한 방향으로 상기 전환기(60)를 출입한다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 전환기(60)는 3개의 전환기 관통 개구부들(65(1), 65(2) 및 65(3))을 포함한다.

상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))는 상기 회전축(23)을 포함하는 제1 부분(66) 및 상기 제1 부분(66)과 상기 전환기 측면(63) 사이에 배치되는 제2 부분(67)을 포함한다. 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때, 상기 제1 부분(66)은 원형 프로파일을 가지며, 상기 회전축(23)과 동심이다. 또한, 상기 제2 부분(67)은 원형 부채꼴 형상을 가지며, 상기 제1 부분(66)과 상기 전환기 측면(63) 사이에 배치된다. 상기 제1 및 제2 부분들(66, 67)은 인접하여, 상기 제1 및 제2 부분들(66, 67)이 하나의 큰 개구부를 형성한다.

상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3))은 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))와 인접하지 않으며, 상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3))은 상기 제1 부분(66)과 상기 전환기 측면(63) 사이에 배치된다. 상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3))은, 상기 전환기(60)를 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때, 원형 부채꼴 형상 프로파일을 갖는다. 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))의 제2 부분(67)은 상기 제2 전환기 관통 개구부(65(2))와 상기 제3 전환기 통과 개구부(65(3)) 사이에서 원주 방향으로 배치되고, 상기 제2 부분(67), 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1)) 및 상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3)) 각각은 상기 전환기 측면(63)과 수직이고 상기 회전축(23)을 포함하는 평면(P)의 동일한 측면상에 배치된다.

상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3)) 각각은 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))의 호 길이에 비해 작은 호 길이를 갖는다. 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))의 제2 부분(67)은 60도 내지 120도 범위의 호 길이(ℓ1)를 가지며, 상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3))은 30도 내지 60도 범위의 호 길이(ℓ2, ℓ3)를 갖는다(도 11).

상기 전환기(60)는 상기 전환기 외부 표면(62)으로부터 돌출하고 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1)) 위에 놓이는 돔(68)을 포함한다. 특히, 상기 돔(68)은 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))의 주변을 둘러싸며, 이로써 상기 밸브 본체(18)에 대한 상기 전환기(60)의 특정 회전 위치들에 대해, 하나의 밸브 본체 주변 관통 개구부(28)로부터 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))로 진입하는 유체는 상기 밸브 본체 중앙 관통 개구부(27)로 방향을 바꿀 수 있다. 따라서, 상기 돔(68)은 상기 로터리 디스크 밸브(15) 내에 "밀폐된" 유체 통로(72)를 제공한다. 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))의 제1 부분(66)을 통해 상기 전환기(60)를 빠져나가는 유체는 상기 밀봉 조립체(80) 및 상기 밸브 본체 중앙 개구부(27)를 통해 안내되고 상기 제3 밸브 포트(31)를 통해 상기 밸브 본체(18)를 빠져나간다.

상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3))은 돔에 의해 둘러싸이지 않고, 상기 밸브 본체(18)에 대한 상기 전환기(60)의 특정 회전 방향에 대해, 각각의 밸브 본체 주변 관통 개구부(28)로부터 상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3)) 중 하나로 진입하는 유체는 상기 밸브 본체(18) 및 덮개(40)에 의해 제한되고, 상기 덮개(40)에 제공된 밸브 포트(49)를 향하여 재지향된다. 다시 말해서, 상기 밸브 본체(18)에 대한 상기 전환기(60)의 특정 회전 위치들에 대해, 대응하는 밸브 본체 주변 관통 개구부(28)로부터 상기 제2 전환기 관통 개구부(65(2))로 진입하는 유체는 상기 로터리 디스크 밸브(15) 내의 "개방" 유체 통로(74)를 통해 상기 밸브 포트(49)로 재지향될 수 있으며, 상기 개방 유체 통로(74)는 상기 전환기 외부 표면(62)을 통과한다(도 9).

상기 제1, 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(1), 65(2), 65(3))의 크기 및 공간뿐만 아니라 상기 돔(68)의 형상 및 크기는 예시적인 것이며, 실제로는 특정 응용에 따라 달라질 수 있다는 사실을 이해해야 한다.

상기 전환기(60)는 상기 돔(68)의 외부 표면으로부터 상기 전환기 외부 표면(61)과 수직인 방향으로 돌출하는 밸브 샤프트(64)를 포함한다. 상기 밸브 샤프트(64)는 상기 회전축(23)과 동심이며, 상기 밸브 샤프트(64)를 구동하여 상기 회전축(23)을 중심으로 회전시키는 밸브 액츄에이터에 연결되도록 구성된다. 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 밸브 샤프트(64)의 외부 표면은 플랫(도시됨), 스플라인 또는 상기 밸브 액추에이터의 출력 구조체와의 결합을 허용하는 다른 특징부들을 포함할 수 있다.

상기 전환기는 상기 밸브 샤프트(64)와 상기 돔(68)의 교차부에 배치되는 플랜지(69)를 포함한다. 상기 플랜지(69)는 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때 원형 프로파일을 가지며, 상기 보스(44)의 외부 환형 홈(47)의 외경보다 크거나 같은 직경을 갖는다. 상기 플랜지(69)는 상기 스프링(56) 및 상기 샤프트 밀봉부(58)가 각각의 홈들(47, 48)을 빠져나가는 것을 방지하도록 축 방향으로 위치된다.

상기 전환기 내부 표면(61)은 상기 밸브 본체(18)의 베이스(24)를 향해 돌출하는 격벽들(70)을 포함한다. 특히, 제1 격벽(70(1))은 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))의 주변을 둘러싸고, 상기 돔(68)의 내부 표면과 연속 표면을 형성한다. 원형 부채꼴 형상 프로파일을 갖는 한 쌍의 중간 격벽들(70(2))은 상기 각각의 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3))을 둘러싼다. 또 다른 한 쌍의 중간 격벽들(70(3))은 상기 제2 부분(67) 반대편 평면(P)의 측면상에 있는 상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3)) 사이에 배치된 원형 부채꼴 형상 공간들을 둘러싼다. 또한, 원통형 외부 격벽(70(4))은 상기 중간 격벽들(70(2), 70(3))을 둘러싼다. 각각의 격벽(70(1), 70(2), 70(3), 70(4))은 상기 전환기 주위 표면(63(1))의 높이보다 작은 높이를 가지며, 여기서 "높이"라는 용어는 상기 회전축(23)과 평행한 방향의 치수를 지칭한다.

상기 격벽들(70(1), 70(2), 70(3), 70(4))은 함께 상기 밀봉 조립체(80)의 대향 요소((예를 들어, 제1 탄성 요소(100))의 프로파일과 일치하는 융기된 패턴을 형성한다. 상기 격벽들(70(1), 70(2), 70(3), 70(4))은 협력하여 상기 밀봉 조립체(80)의 제1 탄성 요소(100)의 일부를 수용 및 지지하는 넓고 얕은 전환기 채널(73)을 형성하며, 이에 대하여는 아래에서 추가로 논의된다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 전환기(60)에 대해 회전 가능하게 위치되며, 상기 전환기에 대한 상대 회전을 방지한다.

상기 전환기 채널(73)을 한정하는 것 외에도, 상기 격벽들(70(1), 70(2), 70(3), 70(4))은, 상기 전환기(60)의 굽힘 또는 절곡에 대한 증가된 저항을 제공하는 것을 포함하여, 상기 전환기(60)의 구조적 완전성을 증가시킨다.

상기 림(63)의 내부 표면은 상기 회전축(23)을 향하여 내향으로 돌출하는 전환기 리브들(75)을 포함한다. 상기 전환기 리브들(75)은 상기 림(63)의 내주를 따라 서로 이격 배치된다. 또한, 상기 전환기 리브들(75)은 상기 외부 격벽(70(4))으로부터 방사상으로 이격된다. 상기 전환기 리브들(75)은 축 방향으로 연장되며, 상기 전환기 내부 표면(61)에서 시작하여 상기 림(63)의 단부로부터 이격된 위치에서 종결된다. 상기 전환기 리브들(75)은 상기 밀봉 조립체(80)의 일부와 결합하도록 구성되며, 이에 대하여는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 전환기(60)는 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리아미드(PA)와 같은 플라스틱으로 형성된다.

도 3, 도 9 및 도 13 내지 도 15를 참조하면, 상기 밀봉 조립체(80)는 상기 밸브 본체(18)의 베이스(24)와 상기 전환기 내부 표면(61) 사이의 밸브 챔버(19)에 배치된다. 보다 구체적으로, 밀봉 조립체(80)는 상기 전환기 내부 표면(61)과 상기 베이스 덮개-대향 표면(25) 사이에 끼워지며, 상기 전환기 내부 표면(61)에 인접하고 상기 전환기(60)에 대해 고정되는 제1 밀봉 서브조립체(180)를 포함한다. 또한, 상기 밀봉 조립체(80)는 상기 베이스(24)에 인접하고 상기 베이스(26)에 대해 고정되는 제1 밀봉 서브조립체(280)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 밀봉 서브조립체들(180, 280)은 상기 회전축(23)과 평행한 방향으로 적층된(예를 들어, 층상) 구성이다. 이제 상기 밀봉 조립체(80)의 구성 요소들이 상세히 설명될 것이다.

도 3, 도 9 및 도 13 내지 도 15를 참조하면, 상기 밀봉 조립체(80)는 상기 밸브 본체(18)의 베이스(24)와 상기 전환기 내부 표면(61) 사이의 밸브 챔버(19)에, 특히 상기 전환기 내부 표면(61)과 상기 베이스의 덮개-대향 표면(25) 사이에 배치된다.

상기 제1 밀봉 서브조립체(180)는 2개의 밀봉 요소들의 조립체이다. 특히, 상기 제1 밀봉 서브조립체(180)는 상기 전환기 내부 표면(61)과 상기 제2 밀봉 서브조립체(280) 사이에 배치되는 제1 밀봉 플레이트(186), 및 상기 전환기 내부 표면(61)과 상기 제1 밀봉 플레이트(186) 사이에 배치되는 제1 탄성 요소(100)를 포함한다. 상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 회전축(23)과 평행한 방향으로 상기 제1 밀봉 플레이트(186)와 적층된다.

상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 강성 원통형 플레이트이고, 상기 전환기 내부 표면(61)을 향해 대면하는 제1 플레이트 전환기-대향 표면(187) 및 상기 베이스(24)를 향해 대면하는 제1 플레이트 베이스-대향 표면(188)을 포함한다. 상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 상기 제1 플레이트 전환기-대향 및 베이스-대향 표면들(187, 188) 사이에서 연장하는 제1 프레이트 주변 표면(189)을 포함한다. 상기 제1 플레이트 전환기-대향 및 베이스-대향 표면들(187, 188)은 평면이다(예를 들어, 융기된 부분, 돌출부, 리세스, 함몰부 또는 표면 특징부 또는 불규칙성이 없이, 평탄하거나 또는 평평하거나 매끄러워야 함). 상기 전환기-대향 표면(187)은 또한 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이 개재되는 제1 탄성 요소(100)의 대응하는 대향 표면(108)을 향하고 또한 그와 직접 접촉한다.

상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 다수의 제1 플레이트 관통 개구부들(190)을 포함한다. 특히, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 상기 제1 밀봉 플레이트(186)가 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때 원형 프로파일을 갖는 중앙 관통 개구부(190(1))를 포함한다. 또한, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 상기 중앙 관통 개구(190(1))와 상기 제1 플레이트 주변 표면(189) 사이에 배치되는 3개의 주변 관통 개구부들(190(2), 190(3), 190(4))을 포함한다. 상기 제1 플레이트 관통 개구부들(190)은 각각 상기 제1 플레이트 전환기-대향 및 베이스-대향 표면들(187, 188) 사이에서 연장된다. 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 제1 및 제2 주변 관통 개구부들(190(2), 190(3))은 상기 제3 주변 관통 개구부(190(4))의 원호 길이에 비해 작은 원호 길이를 갖는다. 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 주변 관통 개구부들(190(2), 190(3))은 30도 내지 60도 범위의 원호 길이를 가지며, 원주 방향으로 상기 제1 및 제2 주변 관통 개구부들(190(2), 190(3)) 사이에 배치되는 상기 제3 주변 관통 개구부(190(4))는 60도 내지 120도 범위의 원호 길이를 갖는다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 주변 관통 개구부들(190(2), 190(3) 및 190(4))은 상기 전환기 관통 개구부들(65(1), 65(2), 65(3)) 중 대응하는 개구부와 축 방향으로 정렬되며, 정렬되는 전환기 관통 개구부(65)의 것과 동일한 형상 및 치수를 갖는다.

상기 제1 플레이트 주변 표면(189)은 상기 림(63)의 내부 표면, 및 그에 따라 상기 본체 측벽(20)과도 마주한다. 장방형 노치들(189(2))이 상기 제1 플레이트 주변 표면(189)에 제공된다. 상기 노치들(189(2))은 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 원주를 따라 이격되고 상기 본체 측벽(20)을 향해 개방된다. 상기 노치들(189(2))은 간극 끼워맞춤(예를 들면, 위치 끼워맞춤)으로 상기 전환기 림(63)의 내부 표면으로부터 내향으로 돌출하는 전환기 리브들(75) 중 대응하는 리브를 수용하도록 형상화되고 치수화된다. 상기 전환기 리브들(75)은 상기 노치들(189(2))과 결합하여, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)가 상기 전환기(60)에 대해 회전하는 것을 방지한다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 주변 표면(189)은 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때 원형이며, 3개의 노치들(189(2))을 포함한다.

상기 제1 플레이트 베이스-대향 표면(188)은 상기 밀봉 조립체(80)의 동적 밀봉 표면들 중 하나를 제공한다. 특히, 상기 제1 플레이트 베이스-대향 표면(188)은 상기 제2 밀봉 서브조립체(280)의 대향 표면(287)을 향해 대면하고 또한 상기 대향 표면(287)과 직접 접촉한다. 상기 제1 밀봉 플레이트(186)가 밸브 사용 중에 상기 전환기(260)와 함께 상기 제2 밀봉 서브조립체(280)에 대해 회전하기 때문에, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 내마모성이 높은 재료로 형성된다. 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 세라믹 또는 스테인리스강일 수 있다.

상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 박판으로서, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 축 방향 치수 또는 두께가 상기 축 방향 치수에 수직인 방향으로의 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 치수보다 작다(예를 들어, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 직경보다 작다). 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 직경은 상기 제1 밀봉 플레이트 두께의 10배 내지 상기 제1 밀봉 플레이트 두께의 20배 범위일 수 있다.

상기 제1 탄성 요소(100)는 제1 요소 환형 외부 부분(102), 제1 요소 부분-환형 내부 부분(103), 및 상기 제1 요소 외부 부분(102)과 상기 제1 요소 내부 부분(103) 사이에서 연장되는 제1 요소 스트럿(strut; 104)를 포함하며, 상기 회전축(16)과 평행한 방향에서 보았을 때 상기 제1 탄성 요소(100)는 스포크 휠(spoked wheel)의 외관을 갖는다. 상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 제1 요소 외부 및 내부 부분들(102, 103) 및 각 쌍의 인접한 제1 요소 스트럿들(104) 사이에 한정되는 제1 요소 관통 개구부들(105)을 갖는다. 상기 제1 요소 관통 개구부들(105)은 상기 전환기 내부 표면(61)상에 제공되는 상기 한 쌍의 중간 격벽들(70(3))뿐만 아니라 상기 전환기 관통 개구부들(65(1), 65(2) 및 65(3))의 형상, 치수 및 공간을 수용하도록 형상화되고 치수화되며 상대적으로 이격된다. 특히, 상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 회전축(23)과 일치하고 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))와 동일한 형상 및 치수를 갖는 제1 관통 개구부(105(1))를 포함한다. 상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 제2 및 제3 전환기 관통 개구부들(65(2), 65(3)과 정렬되고 또한 그들과 동일한 형상 및 치수를 갖는 제2 및 제3 주변 관통 개구부들(105(2), 105(3))을 포함한다. 또한, 상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 전환기 내부 표면(61)으로부터 돌출하는 한 쌍의 중간 격벽들(70(3))과 정렬되고 또한 그들과 동일한 형상 및 치수를 갖는 제3 및 제4 주변 관통 개구부들(105(4),105(5))을 포함한다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 제1 요소 스트럿들(104)은 등거리로 이격되지 않으며, 이에 의해 상기 각각의 제1 요소 관통 개구부들(105)은 각각 동일한 원호 길이를 갖지 않는다. 상기 제1 요소 관통 개구부들(105) 중 특정 개구부는 대응하는 제1 플레이트 관통 개구부(190)와 정렬되고, 이와 같은 제1 요소 관통 개구부(105)는 그것이 정렬되는 상기 제1 밀봉 요소 관통 개구부(190)와 동일한 형상 및 치수를 갖는다.

상기 제1 탄성 요소(100)의 전환기-대향 표면(106)은 상기 전환기 내부 표면(61)을 향해 대면하며 또한 그와 직접 접촉한다. 특히, 상기 제1 탄성 요소(100)는 간극 끼워맞춤, 예를 들어 슬라이딩 끼워맞춤으로 상기 제1 탄성 요소(100)를 수용하도록 형상화 및 치수화되는 전환기 채널(73)에 부분적으로 수용된다. 상기 탄성 요소(100)의 표면들과 상기 전환기 채널(73)의 대향 표면들 사이의 결합은 상기 전환기(60)에 대한 상기 제1 탄성 요소(100)의 상대 회전을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 상기 제1 탄성 요소(100)와 상기 제1 밀봉 플레이트(186) 모두는 상기 전환기(60)에 대해 고정된다.

상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 제1 밀봉 플레이트(186)보다 큰 탄성을 갖는다. 또한, 상기 제1 탄성 요소(100)는 상기 로터리 디스크 밸브(15)를 통해 흐르는 유체와 호환되며 또한 작동 온도 및 내구성에 대한 요구 조건을 충족하는 탄성 재료로 형성된다. 예를 들어, 상기 로터리 디스크 밸브(15)가 차량 냉각제 시스템에서 유체를 제어하기 위해 사용될 때, 상기 제1 탄성 요소(100)는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)와 같은 자동차 냉각제와 호환되는 엘라스토머로 형성된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 탄성 요소(100)의 제1 요소 외부 부분(102), 제1 요소 내부 부분(103) 및 제1 요소 스트럿들(104)은 각각 장방형의 단면을 갖는다.

상기 제1 탄성 요소(100)는 얇아서, 상기 제1 탄성 요소(100)의 축 방향 치수 또는 두께가 상기 축 방향 치수와 수직인 방향으로의 상기 제1 탄성 요소(100)의 치수보다 훨씬 작다(예를 들어, 상기 제1 탄성 요소(100)의 직경보다 훨씬 적다). 예를 들어, 도시된 실시예에 있어서, 상기 제1 탄성 요소(100)의 직경은 상기 탄성 요소 두께의 10배 내지 상기 탄성 요소 두께의 20배 범위일 수 있다. 또한, 상기 제1 탄성 요소(100)의 직경은 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 직경보다 약간 작다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 탄성 요소(100)의 두께는 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 두께와 거의 동일하다. 그러나, 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 탄성 요소(100)의 두께는 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 두께의 대략 2배 정도일 수 있다.

상기 제2 밀봉 서브조립체(280)는 2개의 밀봉 요소들의 조립체이다. 특히, 상기 제2 밀봉 서브조립체(280)는 상기 밸브 본체(18)의 베이스(24)와 제1 밀봉 서브조립체(180) 사이에 배치되는 제2 밀봉 플레이트(286), 및 상기 제2 밀봉 플레이트(286)와 상기 베이스(24) 사이에 배치되는 제2 탄성 요소(200)를 포함한다. 상기 제2 밀봉 플레이트(286)와 상기 제2 탄성 요소(200)는 상기 회전축(23)과 평행한 방향으로 적층된다.

상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 강성 원통형 플레이트이고, 상기 전환기 내부 표면(61)을 향해 대면하는 제2 플레이트 전환기-대향 표면(287)과 상기 베이스(24)를 향해 대면하는 제2 플레이트 베이스-대향 표면(288)을 포함한다. 상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 상기 제1 플레이트 전환기-대향 및 베이스-대향 표면들(287, 288) 사이에서 연장되는 제2 플레이트 주변 표면(289)을 포함한다. 상기 제2 플레이트 전환기-대향 및 베이스-대향 표면들(287, 288)은 평탄하다(예를 들면, 융기된 부분, 돌출부, 리세스, 함몰부 또는 표면 특징부 또는 불규칙성이 없이, 평탄하거나 또는 평평하거나 매끄러워야 함). 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 전환기-대향 표면(287)은 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이 개재하는 제1 밀봉 플레이트(186)의 대응하는 대향 표면(188)을 향하고 또한 그와 직접 접촉하고, 상기 베이스-대향 표면(288)은 상기 제2 탄성 요소(200)의 대응하는 대향 표면(206)을 향하고 또한 그와 직접 접촉한다.

상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 다수의 제2 플레이트 관통 개구부들(290)을 포함한다. 특히, 상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 상기 제2 밀봉 플레이트(286)가 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때 원형 프로파일을 갖는 중앙 관통 개구부(290(1))를 포함한다. 또한, 상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 상기 중앙 관통 개구부(290(1))와 상기 제2 플레이트 주변 표면(289) 사이에 배열되는 4개의 주변 관통 개구부들(290(2), 290(3), 290(4), 290(5))을 포함한다. 상기 제2 플레이트 관통 개구부들(290)은 각각 상기 제1 플레이트 전환기-대향 및 베이스-대향 표면들(287, 288) 사이에서 연장된다. 상기 4개의 주변 관통 개구부들(290(2), 290(3), 290(4), 290(5))은 각각 원형 부채꼴 형상, 및 상기 베이스 주변 관통 개구부들(28)의 길이에 대응하는 원호 길이를 갖는다. 예를 들면, 예시된 실시예에 있어서, 상기 4개의 주변 관통 개구부들(290(2), 290(3), 290(4), 290(5))은 30도 내지 60도 범위의 원호 길이를 갖는다. 예시된 실시예에 있어서, 4개의 주변 관통 개구부들(290(2), 290(3), 290(4), 290(5))은 원주 방향으로 서로 등거리로 이격된다.

상기 제2 플레이트 주변 표면(289)은 상기 본체 측벽(20)과 대면한다. 상기 제2 플레이트 주변 표면(289)에는 장방형 노치들(289(2))이 제공된다. 상기 노치들(289(2))은 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 원주를 따라 이격되고 상기 본체 측벽(20)을 향하여 개방된다. 상기 노치들(289(2))은 상기 본체 측벽(20)의 내부 표면으로부터 내향으로 돌출하는 측벽 리브들(38) 중 대응하는 리브를 간극 끼워맞춤, 예를 들면, 위치 끼워맞춤으로 수용하도록 형상화 및 치수화된다. 상기 측벽 리브들(38)은 상기 노치들(289(2))과 결합하여, 상기 제2 밀봉 플레이트(286)가 상기 밸브 본체(18)에 대해 회전하는 것을 방지한다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 제2 주변 표면(289)은 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 볼 때 원형이고, 3개의 노치들(289(2))을 포함한다.

상기 제2 플레이트 전환기-대향 표면(287)은 상기 밀봉 조립체(80)의 동적 밀봉 표면들 중 하나를 제공한다. 특히, 상기 제2 플레이트 전환기-대향 표면(287)은 상기 제1 밀봉 서브조립체(180)의 대향 표면(188)을 향해 대면하고 상기 대향 표면과 직접 접촉한다. 상기 제1 밀봉 플레이트(186)는 밸브 사용 중에 상기 전환기(260)와 함께 상기 제2 밀봉 서브조립체(280)에 대해 회전하기 때문에, 상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 내마모성이 높은 재료로 형성된다. 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 세라믹 또는 스테인리스강일 수 있다.

상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 축 방향 치수 또는 두께가 상기 축 방향 치수와 수직인 방향으로의 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 치수보다 작은(예를 들어, 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 직경보다 더 작은) 박판이다. 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 직경은 상기 제2 밀봉 플레이트 두께의 10배 내지 상기 제2 밀봉 플레이트 두께의 20배 범위일 수 있다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 제2 밀봉 플레이트(286)는 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 두께와 거의 동일한 두께를 갖는다.

상기 제2 탄성 요소(200)는 환형 제2 요소 외부 부분(202), 환형 제2 요소 내부 부분(203), 및 상기 제2 요소 외부 부분(202)과 상기 제2 요소 내부 부분(203) 사이에서 연장되는 제2 요소 스트럿들(204)을 포함하여, 상기 회전축(16)과 평행한 방향에서 볼 때 상기 제2 탄성 요소(200)가 스포크 휠의 외관을 갖게 한다.

상기 제2 탄성 요소(200)는 상기 제2 요소 외부 및 내부 부분들(202, 203)과 각 쌍의 인접한 제2 요소 스트럿들(204) 사이에 형성되는 제2 요소 관통 개구부들(205)을 갖는다. 특히, 상기 환형 제2 요소 내부 부분(203)은 상기 제2 탄성 요소(200)를 상기 회전축(23)과 평행한 방향에서 보았을 때 원형 프로파일을 갖는 중앙 개구부(205(1))를 한정한다. 또한, 상기 제2 탄성 요소(200)는 상기 내부 및 외부 부분들(202, 203) 사이에 배치되는 8개의 주변 관통 개구부들(205(2), 205(3), 205(4), 205(5), 205(6), 205(7), 205(8), 205(9))을 포함한다. 상기 제2 플레이트 관통 개구부들(205) 각각은 상기 제2 탄성 요소 전환기-대향 및 베이스-대향 표면들(206, 208) 사이에서 연장된다. 상기 8개의 주변 관통 개구부들(290(2), 290(3), 290(4), 290(5)) 각각은 상기 베이스 주변 관통 개구부들(28)의 것에 대응하는 원형 부채꼴 형상, 및 원호 길이를 갖는다. 예를 들어, 예시된 실시예에 있어서, 상기 4개의 주변 관통 개구부들(205(2), 205(3), 205(4), 205(5), 205(6), 205(7), 205(8), 205(9))은 30도 내지 60도 범위의 원호 길이를 갖는다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 각각의 제2 요소 주변 관통 개구부들(205)은 각각 동일한 원호 길이를 갖는다. 교번하는 제2 요소 주변 관통 개구부들(205)은 상기 제2 플레이트 관통 개구부들(290) 중 대응하는 것들과 정렬되고, 각각의 제2 요소 관통 개구부(205)는 정렬되는 상기 제2 플레이트 관통 개구부(290)와 동일한 형상 및 치수를 갖는다.

상기 제2 탄성 요소(200)의 베이스-대향 표면(208)은 상기 베이스 덮개-대향 표면(25)을 향해 대면하고 그와 직접 접촉한다. 보다 구체적으로, 상기 제2 탄성 요소(200)는, 간극 끼워맞춤, 예를 들어 슬라이딩 끼워맞춤으로 상기 제2 탄성 요소(200)를 수용하도록 형상화 및 치수 설정되는 상기 밸브 본체 채널(36)에 안착된다. 상기 제2 탄성 요소(200)의 표면들과 상기 밸브 본체 채널(36)의 대향 표면들 사이의 결합은 상기 밸브 본체(18)에 대한 상기 제2 탄성 요소(200)의 상대 회전을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 상기 제2 탄성 요소(200) 및 상기 제2 밀봉 플레이트(286) 모두는 상기 밸브 본체(18)에 대해 고정된다.

상기 제2 탄성 요소(200)는 상기 제2 밀봉 플레이트(286)보다 큰 탄성을 갖는다. 또한, 상기 제2 탄성 요소(200)는 로터리 디스크 밸브(15)를 통해 흐르는 유체와 호환되는 탄성 재료로 형성되며, 작동 온도 및 내구성을 위한 요건을 충족한다. 예를 들어, 상기 로터리 디스크 밸브(15)가 차량 냉각제 시스템에서 유체를 제어하기 위해 사용되는 경우, 상기 제2 탄성 요소(200)는 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM)와 같은 자동차 냉각제와 호환되는 엘라스토머로 형성된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 제2 탄성 요소(200)의 제2 요소 외부 부분(202), 제2 요소 내부 부분(203) 및 제2 요소 스트럿들(204)은 각각 장방형 단면 형상을 갖는다.

상기 제2 탄성 요소(200)는, 상기 제2 탄성 요소(200)의 축 방향 치수 또는 두께가 상기 축 방향 치수와 수직인 방향으로의 상기 제2 탄성 요소(200)의 치수보다 훨씬 작다(예를 들어, 상기 제2 탄성 요소(200)의 직경보다 훨씬 작다)는 점에서, 얇다. 예를 들어, 도시된 실시예에 있어서, 상기 제2 탄성 요소(200)의 직경은 상기 탄성 요소 두께의 10배 내지 상기 탄성 요소 두께의 20배 범위일 수 있다. 또한, 상기 제2 탄성 요소(200)의 직경은 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 직경과 같다. 도시된 바와 같이, 상기 제2 탄성 요소(200)의 두께는 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 두께와 거의 동일하다. 그러나, 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 탄성 요소(200)의 두께는 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 두께의 약 2배 정도일 수 있다.

도 3, 도 9 및 도 17을 참조하면, 상기 로터리 디스크 밸브(15)는 상기 덮개(40)와 상기 전환기(60)의 플랜지(69) 사이에 배치되는 스프링(56)을 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 상기 스프링(56)은 상기 밸브 샤프트(64)를 둘러싸는 코일 또는 웨이브 스프링이다. 상기 스프링(56)의 일 단부(56(1))는 덮개(40)에 인접하고, 반대편 단부(56(2))는 상기 전환기 플랜지(69)에 인접한다. 상기 조립체 내에서, 상기 스프링(56)은 압축을 받고 있으며, 이에 의해 상기 스프링(56)은 상기 전환기(60)를 상기 밸브 본체 베이스(24)를 향해 편향시키고, 상기 밀봉 조립체(80)에 밀봉력을 제공한다. 특히, 상기 스프링(56)은 상기 전환기(60)를 상기 밸브 본체 베이스(24)를 향해 밀어내고 그 사이에 배치된 상기 밀봉 조립체(80)는 상기 로터리 디스크 밸브(15) 내에서 유밀한 밀봉을 용이하게 한다. 또한, 상기 스프링(56)은 상대적으로 유연하고 탄력적인 탄성 요소들(100, 200)과 협력하여, 상기 밀봉 조립체(80)가 온도 변화에 의한 그리고 상기 전환기(60) 및 밀봉 플레이트들(186, 286)의 마모로 인한 치수 변화에 적응할 수 있게 한다.

상기 스프링(56)은 상기 전환기(60)를 사이에 배치된 상기 밀봉 조립체(280)와 함께 상기 밸브 본체 베이스(24)를 향해 밀어내어, 여러 정적 밀봉 및 동적 밀봉으로 구성된 상기 회전 디스크 밸브(15) 내의 유밀한 밀봉을 용이하게 한다. 여기서 "정적 밀봉"이라는 용어는 상대적으로 고정된 부분들 사이의 밀봉을 지칭하는 데 사용되는 반면, "동적 밀봉"이라는 용어는 상대적으로 움직이는 부분들 사이의 밀봉을 지칭하는 데 사용된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 제1 탄성 요소(100)의 전환기-대향 표면(106)과 전환기 내부 표면(61) 사이에는 유밀한 제1 정적 밀봉부(222)가 제공된다. 상기 제1 탄성 요소(100)의 베이스-대향 표면(108)과 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 전환기-대향 표면(187) 사이에는 유밀한 제2 정적 밀봉부(224)가 제공된다. 상기 제1 밀봉 플레이트(186)의 베이스-대향 표면(188)과 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 전환기-대향 표면(287) 사이에는 유밀한 동적 밀봉부(220)가 제공된다. 상기 제2 밀봉 플레이트(286)의 베이스-대향 표면(288)과 상기 제2 탄성 요소(200)의 전환기-대향 표면(206) 사이에는 유밀한 제3 정적 밀봉부(226)가 제공된다. 또한, 상기 제2 탄성 요소(200)의 베이스-대향 표면(208)과 상기 밸브 본체 채널(36) 사이에는 유밀한 제4 정적 밀봉부(228)가 제공된다.

상기 제1 밀봉 서브조립체(180)는 상기 전환기 림(63)에 의해 둘러싸이고, 개구부들(65)을 통해 상기 전환기와 정렬되는 제1 밀봉 서브조립체 관통 개구부들(195)을 갖는다. 상기 제2 밀봉 서브조립체(280)는 상기 베이스(24)상에 안착하도록 상기 밸브 본체(18) 내에 배치되고, 상기 밸브 본체(18)의 대응하는 관통 개구부들(27, 28)과 정렬되는 제2 밀봉 서브조립체 관통 개구부들(295)을 갖는다. 상기 밸브 본체(18)에 대한 상기 전환기(60)의 특정 회전 위치들에서, 상기 제1 및 제2 밀봉 서브조립체 관통 개구부들(195, 295)의 서브세트는 서로 정렬된다.

상기 제1 밀봉 서브조립체(180)가 상기 밀봉 조립체(80)와 상기 전환기(60) 사이의 유체 흐름을 방지하고 상기 제2 밀봉 서브조립체(280)가 상기 밀봉 조립체(80)와 상기 밸브 본체(18) 사이의 유체 흐름을 방지하는 동안, 상기 동적 밀봉부(220)는 상기 제1 및 제2 밀봉 서브조립체들(180, 280)의 인접 부분들 사이에 제공된다. 상기 동적 밀봉부(220)는 상기 제1 및 제2 밀봉 서브조립체들(180, 280)의 접촉 표면들 사이의 유체 흐름을 방지하고, 상기 밀봉 조립체(80)의 관통 개구부들 내에 유체를 보유하며, 여기에서 상기 밀봉 조립체(80)의 관통 개구부들은 각각의 제1 및 제2 서브조립체들(180, 280)의 정렬된 관통 개구부들(195, 295)에 의해 구성된다.

상기 제1 밀봉 서브조립체(180)에 있어서, 상기 제1 밀봉 플레이트(100)의 중앙 관통 개구부(190(1))는 상기 제1 탄성 요소(100)의 제1 관통 개구부(105(1))와 축 방향으로 정렬된다. 상기 제2 밀봉 서브조립체(280)에 있어서, 상기 제2 밀봉 플레이트(100)의 중앙 관통 개구부(290(1))는 상기 제2 탄성 요소(200)의 중앙 관통 개구(205(1))와 축 방향으로 정렬된다. 따라서, 상기 밀봉 조립체(80)는 상기 전환기(60)의 제1 부분(66) 및 상기 베이스 중앙 개구부(27)를 통과하는 축 방향 유체 통로의 일부를 제공한다. 따라서, 상기 전환기(60), 상기 밸브 본체(18) 및 상기 밀봉 조립체(80)는 상기 회전축(23)과 동축이고 상기 밀봉 조립체(80)의 동적 밀봉부(220)을 통과하는 유체 통로를 한정하도록 협력한다.

상기 로터리 디스크 밸브(15)에 있어서, 상기 전환기(60)와 덮개 밸브 포트(49)는 상기 밀봉 조립체(80)의 제1 측면상에 배치되고, 상기 밸브 본체 밸브 포트들(29, 30, 31, 32, 33)은 상기 밀봉 조립체(80)의 제2의 반대편 측면상에 배치된다. 또한, 상기 전환기(60)는 유체가 상기 회전축(23)과 평행한 제1 방향(D1)으로 상기 전환기(60)로 진입하는 방식으로 상기 밸브 본체(18)를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성된다.

예를 들어, 밸브 포트(31)로 진입하는 유체는 대응하는 밸브 본체 주변 관통 개구부(28) 및 대응하는 밀봉 조립체 관통 개구부들(205(3), 290(3), 190(3), 105(3))을 통과하고, 상기 제1 방향(D1)으로 축 방향으로 이동하는 동안 대응하는 전환기 관통 개구부(65)로 진입한다. 상기 전환기(60) 내에서, 유체는 상기 전환기 관통 개구부(65(1))로 진입하고, 상기 전환기 외부 표면(62)에서 상기 전환기 관통 개구부(65)를 빠져나간다. 상기 밸브 본체(18)에 대한 상기 전환기(60)의 회전 위치 및 상기 전환기 관통 개구부(65)에 따라, 다음에 상기 유체는 제1 (밀폐) 유체 통로(72) 또는 제2 (개방) 유체 통로(74)를 통해 또 다른 전환기 관통 개구부(65)로 통과할 수 있다. 본 예에 있어서, 상기 유체는 상기 제1 전환기 관통 개구부(65(1))를 통해 상기 돔(68) 내로 통과하고, 상기 밀폐된 유체 통로(72)를 통해 축 방향 통로(230)로 재지향된다. 상기 축 방향 통로(230)는 상기 전환기 관통 개구부(65(1))의 제1 부분(66), 상기 밀봉 조립체의 중앙 관통 개구들(105(1), 190(1), 290(1), 205(1)) 및 상기 밸브 본체(18)의 중앙 관통 개구부(27)를 포함한다. 상기 유체는 상기 회전축(23)과 평행하고 상기 제1 방향(D1)과 반대인 제2 방향(D2)으로 상기 축 방향 통로(230)를 통해 이동한다. 상기 축 방향 통로(230)(및 밸브 본체(18))를 빠져나가는 유체는 상기 대응하는 밸브 본체 포트(31)로 안내된다.

본 예에 있어서, 또 다른 밸브 포트(29)로 진입하는 유체는 대응하는 밸브 본체 주변 관통 개구부(28) 및 대응하는 밀봉 조립체 관통 개구부들(205(3), 290(3), 190(3), 105(3))을 통과하고, 상기 제1 방향(D1)으로 축 방향으로 이동하는 동안 대응하는 전환기 관통 개구부(65)로 진입한다. 상기 전환기(60) 내에서, 유체는 상기 전환기 내부 표면(61)에서 상기 전환기 관통 개구부(65(2))로 진입하고, 상기 전환기 외부 표면(62)에서 상기 전환기 관통 개구부(65(2))를 빠져나간다. 상기 유체는 상기 덮개 밸브 포트(49)를 통해 상기 밸브 하우징을 빠져나가기 전에 상기 전환기 외부 표면의 일부 위로 흐른다.

이와 같은 구성에 의해, 상기 전환기(60)로 진입하고 그로부터 빠져나가는 사이에, 유체는 상기 제1 유체 통로(72) 및/또는 상기 제2 유체 통로(74)를 통해 상기 전환기 외부 표면(62)의 일부 위로 흐른다. 상기 로터리 디스크 밸브(15)를 통한 유체 흐름은 상술된 예에서 설명된 경로 및/또는 방향들(D1, D2)에 제한되지 않으며, 상기 밸브 본체(18)에 대한 상기 전환기(60)의 회전 방향 및 특정 적용 요건들에 따라 좌우될 것임을 이해해야 한다.

예시된 실시예들에 있어서, 상기 밸브 본체(18)의 개방 단부(18(1))를 밀폐하는 덮개(40)가 제공된다. 그러나, 다른 실시예들(미도시)에 있어서, 상기 덮개(40)는 생략될 수 있고, 상기 밸브 본체(18)의 개방 단부(18(1))는 밸브 작동기 또는 다른 보조 구조체의 하우징에 의해 밀폐될 수 있다.

상술된 로터리 디스크 밸브(15)는, 동적 밀봉부의 구성 요소들(예를 들어, 제1 및 제2 밀봉 플레이트들(186, 286))이 세라믹 또는 스테인리스강과 같은 내마모성이 높은 재료인, 동적 밀봉부(220)에 의해 예시된다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 동적 밀봉부의 구성 요소들은 내마모성 플라스틱과 같은 다른 재료로 형성될 수 있다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 밸브 본체(18)의 베이스(24)는 각각 동일한 크기를 가지며 상기 중앙 관통 개구부(27)의 원주 주위에 등거리로 이격된 4개의 주변 관통 개구부들(28)을 포함한다. 그러나, 상기 관통 개구부들(28)은 크기와 간격이 같을 필요는 없다. 오히려, 크기와 간격은 다를 수 있으며, 특정 적용의 기능 전환 요건들에 따라 결정된다.

예시된 실시예에 있어서, 상기 덮개 측벽(41)의 직경은 상기 본체 측벽(20)의 직경에 대응하고, 상기 덮개 측벽(41)의 높이는 상기 본체 측벽(20)의 높이보다 크고 상기 덮개 측벽(41)의 직경보다 작다. 그러나, 상기 덮개(40)는 이와 같은 구성으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 일부 적용에 있어서, 상기 본체 측벽(20)의 높이는 상기 덮개 측벽(41)의 높이보다 클 수 있다.

비록, 상기 예시된 실시예는 상기 덮개(40)로부터 돌출하는 단일 밸브 포트(49)를 포함하지만, 상기 덮개(40)는 이와 같은 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 상기 덮개(40)는 하나 초과의 밸브 포트를 포함할 수 있는 반면, 다른 실시예들에 있어서, 상기 덮개(40)는 밸브 포트를 갖지 않을 수 있다.

상술된 예시적인 밀봉 조립체(80)에 있어서, 상기 탄성 요소들(100, 200)은 장방형 단면을 갖는 것으로 기술되었다. 그러나, 주어진 용도에 대한 상기 탄성 요소들(100, 200)의 재료 특성을 최적화하기 위해 다른 단면 형상이 사용될 수도 있음을 이해해야 한다. 재료 선택에 더하여, 상기 탄성 요소들(100, 200)의 유연성 및 탄성은 상기 제1 요소 외부 및 내부 부분들(102, 103, 202, 203) 및 상기 제1 요소 스트럿들(104, 204)을 다른 단면 형상으로 제공함으로써 추가로 증가 및/또는 최적화될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄성 요소들(100, 200)은 타원형, 원형 또는 다른 다각형 단면 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 탄성 요소들(100, 200)은 I-자형, X-자형 등과 같은 불규칙한 단면 형상을 가질 수 있다.

상기 로터리 디스크 밸브를 포함하는 유체 전달 시스템의 선택적인 예시적인 실시예들은 위에서 상세히 설명되었다. 상기 유체 전달 시스템과 상기 로터리 디스크 밸브를 명확하게 하기 위해 필요한 것으로 간주되는 구조들만이 본원에서 설명되었음을 이해해야 한다. 유체 전달 시스템 및 로터리 디스크 밸브의 다른 종래의 구조, 및 부수적 및 보조적 구성 요소들의 구조는 당업자에게 알려져 있고 이해되는 것으로 가정된다. 또한, 위에서는 유체 전달 시스템 및 로터리 디스크 밸브의 작업 예가 설명되었으나, 상기 유체 전달 시스템 및 로터리 디스크 밸브는 상술된 작업 예에 한정되지 않으며, 청구항들에 개시된 유체 전달 시스템 및/또는 로터리 디스크 밸브를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 설계 변경이 수행될 수 있다.

Claims (15)

1. 하우징, 전환기 및 밀봉 조립체를 포함하는 밸브로서,
   상기 하우징은:
   측벽, 및 상기 측벽의 일 단부를 밀폐하는 베이스를 포함하는 밸브 본체;
   상기 밸브 본체의 개방 단부, 상기 측벽, 및 상기 베이스를 밀폐하는 덮개로서, 협력하여 그들 사이에 챔버를 형성하는 상기 덮개; 및
   밸브 포트들로서, 각각의 밸브 포트는 상기 챔버와 연통하는, 상기 밸브 포트들을 포함하며,
   상기 전환기는 디스크 형상을 가지며 상기 챔버 내에 배치되며, 상기 전환기는 회전축을 중심으로 상기 밸브 본체에 대해 회전 가능하고, 상기 전환기는 상기 밸브 본체에 대한 상기 전환기의 회전 방향에 기초하여 상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성되며,
   상기 밀봉 조립체는 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 전환기와 상기 밸브 본체 사이에 유밀한 밀봉을 제공하며,
   상기 전환기, 상기 밸브 본체 및 상기 밀봉 조립체는 협력하여, 상기 회전축과 동축이고 상기 밀봉 조립체를 통과하는 유체 통로를 형성하는, 밸브.
2. 제1 항에 있어서, 상기 전환기는:
   상기 베이스를 향해 마주하는 전환기 내부 표면,
   상기 전환기 내부 표면에 대향하고 상기 베이스로부터 멀어지게 향하는 전환기 외부 표면,
   상기 전환기 내부 표면과 상기 전환기 외부 표면 사이에서 연장되는 전환기 관통 개구부들, 및
   상기 전환기로부터 상기 전환기 외부 표면에 수직인 방향으로 돌출되고 상기 회전축과 동심인 샤프트로서, 상기 회전축을 중심으로 구동되어 회전하도록 구성되는, 상기 샤프트를 포함하는, 밸브.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 전환기는,
   상기 밸브 본체에 대한 상기 전환기의 특정 회전 방향들에 대해:
   a) 유체가 적어도 하나의 전환기 관통 개구부를 통해 상기 회전축과 평행한 제1 방향으로 상기 전환기로 진입하고,
   b) 유체가 적어도 하나의 전환기 관통 개구부를 통해 상기 회전축과 평행하고 상기 제1 방향과 반대편인 제2 방향으로 상기 전환기를 빠져나가는 방식으로,
   상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성되는, 밸브.
4. 제2 항에 있어서, 상기 전환기 관통 개구부는:
   상기 회전축과 일치하는 제1 전환기 관통 개구부, 및
   상기 회전축과 상기 전환기의 측면 사이에 배치되는 제2 전환기 관통 개구부를 포함하는, 밸브.
5. 제4 항에 있어서, 상기 전환기는 상기 제1 전환기 관통 개구부 위에 놓이는 돔(dome)을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 돔의 외부 표면으로부터 돌출하는, 밸브.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 제1 전환기 관통 개구부는:
   상기 회전축과 일치하는 제1 부분; 및
   상기 제1 부분과 상기 전환기의 측면 사이에 배치되고, 상기 제1 부분과 인접하는 제2 부분을 포함하며,
   상기 전환기는 상기 제1 전환기 관통 개구부의 상기 제1 및 제2 부분들 위에 놓이는 돔을 포함하고, 상기 돔은 상기 제1 전환기 관통 개구부와 상기 제2 전환기 관통 개구부 사이의 유체 연통을 방지하는, 밸브.
7. 제6 항에 있어서, 상기 전환기 관통 개구부들은:
   상기 회전축과 상기 전환기의 측면 사이에 배치되는 제3 전환기 관통 개구부를 포함하며,
   상기 제2 부분, 상기 제2 전환기 관통 개구부 및 상기 제3 전환기 관통 개구부 각각은 상기 전환기 외부 표면에 수직이고 상기 회전축을 포함하는 평면의 동일 측면상에 배치되는, 밸브.
8. 제1 항에 있어서, 상기 밀봉 조립체는 제1 밀봉 서브조립체 및 제2 밀봉 서브조립체를 포함하고,
   상기 제1 밀봉 서브조립체는:
   상기 전환기의 내부 표면에 인접하는 제1 탄성 요소; 및
   제1 밀봉 플레이트를 포함하며,
   상기 제2 밀봉 서브조립체는:
   상기 베이스의 내부 표면에 인접하는 제2 탄성 요소; 및
   상기 제1 밀봉 플레이트에 인접하는 제2 밀봉 플레이트를 포함하고,
   상기 제1 탄성 요소는 상기 제1 밀봉 플레이트보다 더 큰 탄성을 가지며, 상기 제2 탄성 요소는 상기 제2 밀봉 플레이트보다 더 큰 탄성을 가지고,
   상기 제1 밀봉 서브조립체는 상기 제2 밀봉 서브조립체에 대해 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한, 밸브.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제1 탄성 요소, 상기 제1 밀봉 플레이트, 상기 제2 밀봉 플레이트 및 상기 제2 탄성 요소 각각은 상기 회전축과 일치하고 함께 공통 유체 통로의 일부를 형성하는 중앙 관통 개구부를 포함하는, 밸브.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 밀봉 조립체는:
    상기 전환기와 상기 베이스 사이에 배치되는 제1 밀봉 서브조립체; 및
    상기 제1 밀봉 서브조립체와 상기 베이스 사이에 배치되는 제2 밀봉 서브조립체를 포함하며,
    상기 밸브는:
    상기 제1 밀봉 서브조립체와 상기 전환기 사이에 형성되는 제1 정적 밀봉부,
    상기 제2 밀봉 서브조립체와 상기 베이스 사이에 형성되는 제2 정적 밀봉부, 및
    상기 제1 밀봉 서브조립체와 상기 제2 밀봉 서브조립체 사이에 형성되는 동적 밀봉부를 포함하는, 밸브.
11. 제10 항에 있어서, 상기 제1 밀봉 서브조립체는 상기 제2 밀봉 서브조립체의 평면과 대면하고 축 방향 하중하에서 그와 직접 접촉하는 평면을 포함하여 상기 동적 밀봉부를 실현하는, 밸브.
12. 제1 항에 있어서, 상기 밸브는:
    상기 덮개와 상기 전환기 사이에 배치되는 스프링으로서, 상기 베이스를 향해 상기 전환기를 편향시키는 상기 스프링을 포함하는, 밸브.
13. 제1 항에 있어서, 상기 전환기와 같은 상기 밀봉 조립체의 측면상에 안착하도록 적어도 하나의 밸브 포트가 상기 덮개에 제공되고, 상기 전환기에 대해 상기 밀봉 조립체의 반대편 측면상에 배치되도록 적어도 하나의 밸브 포트가 상기 베이스에 제공되는, 밸브.
14. 하우징, 전환기 및 밀봉 조립체를 포함하는 밸브로서,
    상기 하우징은:
    측벽, 및 상기 측벽의 일 단부를 밀폐하는 베이스를 포함하는 밸브 본체;
    상기 밸브 본체의 개방 단부, 상기 측벽, 및 상기 베이스를 밀폐하는 덮개로서, 협력하여 그들 사이에 챔버를 형성하는 상기 덮개; 및
    밸브 포트들로서, 각각의 밸브 포트는 상기 챔버와 연통하는, 상기 밸브 포트들을 포함하며,
    상기 전환기는 상기 챔버 내에 배치되며, 상기 전환기는 회전축을 중심으로 상기 밸브 본체에 대해 회전 가능하고, 상기 전환기는 상기 밸브 본체에 대한 상기 전환기의 회전 방향에 기초하여 상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성되며,
    상기 밀봉 조립체는 상기 전환기와 상기 베이스 사이에 위치하도록 상기 챔버 내에 배치되어, 상기 전환기, 상기 밀봉 조립체 및 상기 베이스가 상기 회전축과 평행한 방향으로 적층되며, 상기 밀봉 조립체는 상기 전환기와 상기 밸브 본체 사이에 유밀한 밀봉을 제공하며,
    상기 전환기, 상기 밸브 본체 및 상기 밀봉 조립체는 협력하여, 상기 회전축과 동축이고 상기 밀봉 조립체를 통과하는 유체 통로를 형성하는, 밸브.
15. 로터리 유체 밸브로서,
    하우징,
    상기 하우징에 배치되는 전환기로서, 상기 전환기는 회전축을 중심으로 상기 하우징에 대해 회전 가능하고, 상기 전환기는 상기 하우징에 대한 상기 전환기의 회전 방향에 기초하여 상기 밸브 본체를 통한 유체 흐름을 제어하도록 구성되는, 상기 전환기, 및
    상기 하우징에 배치되는 밀봉 조립체로서, 상기 밀봉 조립체는 상기 회전축에 수직인 평면 내에서 유밀한 동적 밀봉부를 제공하는, 상기 밀봉 조립체를 포함하고,
    상기 전환기, 상기 밸브 본체 및 상기 밀봉 조립체는 협력하여, 상기 회전축과 동축이고 상기 밀봉 조립체를 통과하는 유체 통로를 형성하는, 로터리 유체 밸브.

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