KR20160111374A - 유체의 통과를 제어하고 조절하는 밸브 디바이스 - Google Patents

Abstract

흐름 시스템 또는 그 부분에서 유체의 통과를 제어하는 밸브 디바이스는, 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브로서, 상기 시트 쪽으로 프레스가능하고 상기 시트로부터 멀어지는 방향으로 프레스가능한 것에 의해 상기 유체의 통과를 제어하도록 구성된, 상기 다이어프램 밸브; 상기 다이어프램과 맞물려 상기 다이어프램 밸브를 동작시키는 부분을 구비하는 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소; 상기 측방향으로 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체; 상기 측방향으로 이동가능한 요소의 상대적인 위치를 조절하는 것에 의해 상기 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위를 조절하도록 구성된 조절 요소; 및 상기 조절 요소의 조절된 상대적인 위치를 로킹하는 적어도 하나의 로킹 기구를 포함한다. 상기 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리를 결정하고, 이 최대 거리는 상기 밸브 디바이스의 처리량을 결정한다.

Description

유체의 통과를 제어하고 조절하는 밸브 디바이스{VALVE DEVICE FOR CONTROLLING AND ADJUSTING FLUID PASSAGE}

본 발명은 일반적으로 흐름 시스템에서 유체(액체 또는 가스)의 흐름과 유체의 통과를 조절하고 제어하는 디바이스, 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본 발명은 다이어프램 밸브(diaphragm valve)를 구비하는, 유체의 흐름과 통과를 조절하고 제어하는 밸브 디바이스에 관한 것이다.

오늘날 물 또는 가스 파이프 시스템과 같은 유체 가이드 수단을 통해 유체의 통과를 제어하는 많은 밸브 디바이스가 이용가능하다. 많은 밸브 디바이스가 다이어프램 밸브를 사용하여 밸브를 밀봉하고 개방하는데 그 이유는 이 다이어프램 밸브가 일반적으로 다이어프램과 시트(seat)를 포함하고 이 다이어프램은 시스템의 파이프라인의 하나 이상의 개구를 이 시트에서 밀봉하기 때문이다. 이 다이어프램 밸브의 일부는 다이어프램을 다이어프램 시트 쪽으로 이동시키거나 이 다이어프램 시트로부터 멀어지는 방향으로 다이어프램을 이동시키는 것에 의해 밸브를 각각 폐쇄하고 개방할 수 있는, 수동으로 또는 전자적으로 제어되는 작동체(actuator)를 통해 동작된다.

미국 특허 제4732363호는 내부 주변에서 밸브 동작 스템(stem)에 용접된 다수의 환형 금속 다이어프램을 사용하는 다이어프램 밸브를 개시한다. 이 다이어프램은 외부 주변에서 밸브 몸체에 밀봉가능하게 클램핑(clamped)되고, 또한 용접부의 외부쪽으로 이격된 위치에서 그 내부 주변으로 클램핑되어, 밸브 작동 동안 용접부가 휨 응력을 받지 않게 한다. 작동 조립체는 보넷(bonnet)에 장착된 회전식 작동체를 통해 동작 스템을 회전되지 않게 왕복 이동하도록 배열된다. 개선된 스템 첨단 밀봉 배열이 또한 개시된다.

미국 특허 제5152500호는 입구 흐름 통로와 적어도 하나의 출구 흐름 통로를 구비하는 밸브 몸체를 구비하고, 상기 밸브 몸체는, 상기 입구 통로와 정렬되고 상기 입구 통로 및 상기 출구 통로와 연통되는 내부 개구와 상기 입구 흐름 통로를 둘러싸는 밸브 시트를 구비하는, 무균 밸브 구조를 개시한다. 상기 몸체는 상기 개구를 둘러싸는 숄더 시트(shoulder seat)를 제공하는 숄더, 상기 밸브 몸체에 고정되도록 적응된 작동체 슬리브, 샤프트, 상기 슬리브에 상기 샤프트를 장착시켜 상기 슬리브에서 상기 샤프트를 축방향으로 이동시키는 수단, 상기 샤프트에 제거가능하게 고정된 다이어프램으로서, 상기 다이어프램은 상기 밸브 시트와 맞물리는, 상기 다이어프램, 상기 샤프트와 맞물려 상기 샤프트를 축방향으로 이동시켜 상기 밸브 시트에 대해 개방된 위치와 폐쇄된 위치 사이에서 상기 다이어프램을 이동시키는 다이어프램 작동체 수단으로서, 폐쇄된 위치에서 상기 다이어프램은 상기 입구 통로로부터 상기 출구 통로를 통한 액체의 흐름을 차단하고, 개방된 위치에서 상기 입구 통로로부터 상기 출구 통로로 액체의 흐름을 허용하는, 상기 다이어프램 작동체 수단; 및 상기 샤프트가 작동되어 상기 개방된 위치와 폐쇄된 위치 사이에서 상기 다이어프램을 이동시킬 때 상기 다이어프램이 회전하는 것을 방지하는 수단을 더 포함한다.

미국 특허 출원 제2009/078894호는 선형 작동체를 수동으로 오버라이드(override) 동작시키는 장치 및 방법을 개시한다. 예시적인 장치는 작동체에 장착되는 베이스(base)를 포함한다. 구동 부재(drive member)는 상기 베이스에 동작가능하게 결합되고, 상기 작동체의 스템에 선택적으로 맞물려 제1 방향과 제2 방향으로 상기 작동체를 수동으로 동작시킬 수 있다. 상기 수동 오버라이드 장치는 이 분야에서 이미 동작하고 있는 기존의 제어 밸브에 맞게 개조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 밸브는 상기 수동 오버라이드 장치에 맞게 개조될 수 있다.

미국 특허 제6722528호는 작동체 구성에서 선형 움직임을 회전 움직임으로 변환하는 방법 및 장치를 개시한다. 예를 들어, 회전식 작동체 조립체는 중심 보어(bore)를 구비하는 하우징을 포함한다. 피스톤이 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 중심 보어의 축을 따라 선형으로 이동가능하다. 롤링 다이어프램이 상기 하우징 내에 배치되고 상기 피스톤과 결합된다. 단부 플랜지를 구비하는 분기된 링키지(bifurcated linkage)는 상기 피스톤 및 상기 롤링 다이어프램과 결합된다. 관절식으로 연결된 결합부는 상기 분기된 링키지를 회전 링키지에 더 연결한다. 원추형 형상일 수 있는 스프링 버튼이 상기 하우징 내에 배치된다. 압축 스프링은, 예를 들어, 나사산이 형성된 로드와 너트에 의해, 상기 분기된 링키지의 단부 플랜지와 스프링 버튼 사이에 유지된다. 상기 조립체는 힘이 상기 롤링 다이어프램에 인가될 때 상기 분기된 링키지가 선형으로 전달되어, 상기 회전 링키지가 선회점 주위로 선회하도록 배열된다. 상기 선회점은 밸브 스템에 결합되어 밸브를 제어할 수 있다.

미국 특허 제3175473호는 작동체 하우징에 대해 스프링 조립체 부분이 움직임이지 않게 로킹(locking)하여 피스톤 부재로부터 그리고 그리하여 이동가능한 밸브 폐쇄 부분으로부터 모든 스프링 힘을 제거하지 않고서도 밸브로부터 스프링을 제거함이 없이 스프링에서 압축 힘을 점차적으로 경감시켜 작동체를 완전히 분해하고 재조립할 수 있는 기구를 포함하는 스프링 및 유체 압력 작동체를 개시한다.

특허 출원 제EP2348238호는 밸브를 개방하고 폐쇄하는 토크를 검출할 수 있고 상기 밸브를 개방하고 폐쇄하는 상이한 토크 값을 용이하게 설정할 수 있는 토크 리미터(torque limiter)를 개시한다. 상기 토크 리미터는 구동측 기어와 중간 기어에 연결된 연결 구획(connection section)을 구비하고 상기 연결 구획으로부터 돌출하는 암 구획(arm section)을 더 구비하는 토크 암; 상기 중간 기어의 결합 점(meshing point)에서 접선 라인의 방향으로, 상기 밸브를 개방하고 폐쇄하는 동작에서 부하의 토크에 비례하여, 작용하는 힘과 밸런싱된 스프링 힘을 인가하는 개방측 스프링 수단과 폐쇄측 스프링 수단; 상기 밸브를 개방하고 폐쇄하는 동작에서 부하의 토크가 미리 결정된 값을 초과할 때, 상기 암 구획에 의해 동작되는 개방측 토크 검출 스위치와 폐쇄측 토크 검출 스위치; 및 상기 개방측 스프링 수단과 폐쇄측 스프링 수단을 통과하는 토크 리미터 샤프트를 포함한다. 상기 토크 리미터 샤프트는 상기 개방측 스프링 수단과 폐쇄측 스프링 수단 각각의 스프링 힘을 상기 토크 리미터 샤프트의 단부로부터 조절할 수 있도록 적응된다.

특허 공개 제WO1998034056호는 제1 몸체와 제2 몸체; 축방향으로 정렬된 관계로 상기 몸체들을 함께 클램핑하는 나사산 형성된 맞물림부; 상기 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 축방향으로 배치되어 상기 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 밀봉을 형성하는 다이어프램 밀봉부를 포함하되; 상기 제1 몸체와 제2 몸체 각각은 각 외부 주변 부근에 일반적으로 편평한 표면 부분을 구비하고; 상기 일반적으로 편평한 표면들 중 적어도 하나는 그 외부 코너에 인접하며; 상기 다이어프램은 상기 일반적으로 편평한 부분들 사이에 단독으로 클램핑되고; 상기 다이어프램은 상기 일반적으로 편평한 표면에 인접하고 상기 코너에 걸쳐 벤딩되고 상기 코너에서 밀봉되는 외부 주변 부분을 구비하는, 흐름 제어 디바이스를 개시한다.

본 발명의 일 측면에 따라, 흐름 시스템 또는 그 부분에서 유체의 통과를 제어하는 밸브 디바이스가 제공되고, 상기 밸브 디바이스는, (a) 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브로서, 상기 시트 쪽으로 프레스가능하고 상기 시트로부터 멀어지는 방향으로 프레스가능한 것에 의해 상기 유체의 통과를 제어하도록 구성된, 상기 다이어프램 밸브; (b) 상기 다이어프램과 맞물려 상기 다이어프램 밸브를 동작시키는 부분을 구비하는 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소; (c) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체; (d) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소의 상대적인 위치를 조절하는 것에 의해 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위를 조절하도록 구성된 적어도 하나의 조절 요소; 및 (e) 상기 적어도 하나의 조절 요소의 조절된 상대적인 위치를 로킹하는 적어도 하나의 로킹 기구(locking mechanism)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리를 결정하고, 이 최대 거리는 상기 밸브 디바이스의 처리량을 결정한다.

선택적으로, 상기 다이어프램 시트는 상기 흐름 시스템 또는 그 부분의 입구 및/또는 출구와 상기 다이어프램 사이에 위치된다.

추가적으로 또는 대안적으로, 상기 적어도 하나의 조절 요소는 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소를 내부에 수용하는 보어를 구비하는 보넷을 포함하고, 상기 보넷은 상기 보넷과 상기 작동체 사이에 공간을 형성하도록 상기 작동체에 연결되고, 상기 공간 내에서 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소 부분이 이동할 수 있고, 상기 측방향으로 이동하는 범위를 조절하는 것은 상기 작동체 내 공간의 폭을 조절하는 것에 수행된다. 상기 보넷은 나사산 형성 부분(screw threaded portion)을 구비할 수 있고, 상기 작동체는, 상기 보넷의 나사산 형성 부분에 고정되고 상기 작동체와 상기 보넷을 연결하고 상기 작동체 내 공간의 폭을 조절하도록 구성된 대응하는 나사산 형성 부분을 더 구비할 수 있다. 상기 로킹 기구는, 해제가능한 방식으로 상기 보넷을 고정하는 것에 의해 상기 작동체에 대해 상기 보넷의 상대적 위치를 로킹하도록 구성된 로킹 너트(lock nut)를 선택적으로 포함한다.

상기 선택적인 실시예에 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 적어도 하나의 이동가능한 요소는 샤프트를 포함한다. 상기 적어도 하나의 이동가능한 요소는, 일 단부에서 상기 샤프트에 연결되고 타단부에서 상기 다이어프램과 맞물리는 캡(cap)을 더 포함할 수 있다.

상기 선택적인 실시예에 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 작동체는 상기 적어도 하나의 이동가능한 요소를 측방향으로 이동시켜 상기 다이어프램을 상기 다이어프램 시트 쪽으로 푸시하고 상기 다이어프램 시트로부터 멀어지는 방향으로 상기 다이어프램을 해제하도록 구성된다. 상기 작동체는 몸체와 상기 몸체 내부에서 이동가능한 피스톤을 선택적으로 포함하고, 상기 피스톤은 상기 조절 요소에 연결되어 상기 조절 요소를 측방향으로 푸시하고 당긴다. 상기 피스톤은, 예를 들어, 공압 수단 또는 유압 수단을 통해 구동될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 상기 작동체는 스프링을 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 흐름 시스템 또는 그 부분에서 유체의 통과를 제어하는 방법이 제공되고, 상기 방법은, (a) 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브, 이동가능한 요소, 조절 요소, 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체, 및 로킹 기구를 구비하는 밸브 디바이스를 제공하는 단계; (b) 상기 작동체에 대해 상기 조절 요소의 상대적인 위치를 조절하는 것에 의해 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리를 조절하는 단계; 및 (c) 상기 조절 요소의 상대적인 위치를 재조절할 수 있는 해제가능한 방식으로 상기 로킹 기구를 사용하는 것에 의해 상기 조절 요소의 위치를 로킹하는 단계를 포함하고, 상기 작동체에 대해 상기 조절 요소의 상대적인 위치는 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위를 결정하고, 이 측방향으로 이동하는 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리와 그리하여 상기 밸브 디바이스의 처리량을 결정한다. 상기 조절 요소의 상대적인 위치를 조절하는 것은 상기 작동체에 대한 상기 조절 요소의 나사결합 연결(screwing connection)을 조절하는 것에 의해 수행되고, 상기 조절된 상대적인 위치를 로킹하는 것은 로킹 너트를 상기 작동체 또는 상기 조절 요소에 고정하는 것에 의해 상기 로킹 너트를 통해 수행된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 흐름 시스템 또는 그 부분에서 유체의 통과를 제어하는 밸브 디바이스가 제공되고, 상기 밸브 디바이스는, (a) 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브로서, 상기 시트 쪽으로 프레스가능하고 상기 시트로부터 멀어지는 방향으로 프레스가능한 것에 의해 상기 유체의 통과를 제어하도록 구성된, 상기 다이어프램 밸브; (b) 상기 다이어프램과 맞물려 상기 다이어프램 밸브를 동작시키는 부분을 구비하는 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소; (c) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체; 및 (d) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위를 조절하고 상기 조절된 범위를 로킹하도록 구성된 조절 및 로킹 기구를 포함하고, 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리를 결정한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일부 실시예에 따라 2개의 유체 도관들 사이에 흐름 시스템에 설치된 완전히 개방된 위치에 있는 밸브 디바이스를 개략적으로 도시하는데, 도 1a는 밸브 디바이스의 측면도를 도시하고; 도 1b는 다이어프램 밸브와 이 밸브를 푸시하고 해제하는 샤프트를 포함하는 밸브 디바이스 부분을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일부 실시예에 따라 흐름 시스템의 2개의 유체 도관들 사이에 유체 통과를 제한하는 반-폐쇄된 위치에 있는 밸브 디바이스를 개략적으로 도시하는데, 도 2a는 밸브 디바이스의 측면도를 도시하고; 도 2b는 다이어프램 밸브와 이 밸브를 푸시하고 해제하는 샤프트를 포함하는 밸브 디바이스 부분을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 2개의 유체 도관들 사이에 흐름 시스템에 설치된 완전히 개방된 위치에 있는 밸브 디바이스의 단면도를 도시한다.

여러 실시예의 이하의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명을 실시할 수 있는 예시적인 특정 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 다른 실시예들도 사용될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 구조를 변경할 수 있는 것으로 이해된다.

본 발명은, 일부 실시예에서, 흐름 시스템 또는 그 부분에서 유체의 통과를 제어하고 조절하여 상기 밸브 디바이스의 처리량을 제어하는 밸브 디바이스를 제공한다.

유체는 튜브, 파이프, 도관 등과 같은 하나 이상의 안내 요소를 통해 흐를 수 있는 액체, 가스, 증기, 겔 또는 임의의 다른 물질 또는 물질의 상태로 정의된다.

밸브의 처리량은 밸브의 입력으로부터 출력으로 통과하는 유체의 볼륨으로 정의된다.

상기 흐름 시스템은 엔진 가스 전달 시스템, 물 파이프 시스템, 반도체 산업, 가스 및 오일(에너지) 산업용 흐름-제어 부품, 또는 유체 흐름을 제어하는데 밸브 제어를 요구하는 임의의 다른 시스템 또는 산업과 같은 유체의 흐름을 제어하고 조절하는 것을 요구하는 임의의 시스템일 수 있다.

일부 실시예에 따라 상기 밸브 디바이스는 튜브, 도관, 파이프라인 등과 같은 적어도 하나의 유체 안내 수단의 하나 이상의 출력으로부터 적어도 하나의 다른 안내 수단의 하나 이상의 입력으로 안내 수단의 하나 이상의 입력으로 유체 흐름/통과를 제어하도록 구성되고 위치된다. 예를 들어, 밸브 디바이스는 도관 출구와 이와 다른 도관 입구 사이에 위치되는 것에 의해 유체 흐름의 처리량을 제어하거나 그 통과를 방지할 수 있다. 입구와 출구 사이에 최대 공간의 볼륨을 제어하는 것에 의해 또는 도관의 입구 및/또는 출구의 개구 애퍼처(aperture)를 제어하는 것에 의해 흐름 처리량과 통과는 시스템의 요구에 따라 제어되고 조절될 수 있다. 이 예에서, 공간 볼륨 또는 애퍼처를 감소시키는 것에 의해 유체 흐름에 의해 야기되는 압력이 증가하기 때문에 처리량이 감소될 수 있다. 입구 또는 출구를 완전히 밀봉하면 출구로부터 입구로 유체 통과를 방지할 수 있다.

상기 밸브 디바이스는, (다이어프램이 시트로부터 조절된 최대 거리에 있는) 조절된 가장 개방된 위치로부터, 다이어프램이 시트와 맞물리는 완전히 밀봉된 위치로 개방되고 폐쇄될 수 있는 밸브 또는 포싯(faucet)으로 기능한다. 이것은, 샤프트와 이 샤프트에 연결되고 다이어프램 중심과 맞물리는 이동가능한 요소와 같은 조절 세트의 하나 이상의 요소를 수직으로 변위시키는 것에 의해 수행된다.

상기 밸브 디바이스는 하나 이상의 요소를 수직으로 변위시키는 것에 의해 내부에서 다이어프램을 푸시하고 해제하여 흐름 시스템 또는 그 부분의 출구(들)로부터 입구(들)로 유체를 펌핑하는 피스톤을 더 포함할 수 있다.

상기 밸브 디바이스는, 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브로서, 상기 다이어프램 밸브는 시트 쪽으로 프레스가능하고 상기 시트로부터 멀어지는 방향으로 프레스가능한 것에 의해 상기 유체의 통과를 제어하도록 구성된, 상기 다이어프램 밸브; 상기 다이어프램과 맞물려 상기 다이어프램을 동작시키는 부분을 구비하는 하나 이상의 측방향으로 이동가능한 요소; 상기 하나 이상의 이동가능한 요소를 측방향으로 변위시키는 것에 의해 상기 하나 이상의 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체; 및 상기 측방향으로 이동가능한 요소(들)가 측방향으로 이동하는 범위를 조절하고 상기 조절된 범위를 로킹하도록 구성된 조절 및 로킹 기구를 더 포함할 수 있다. 상기 측방향으로 이동가능한 요소(들)의 측방향 움직임 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리와 그리하여 상기 밸브 디바이스의 처리량을 결정한다.

본 발명의 일부 실시예에 따라, 상기 밸브 디바이스는, 적어도 작동체, 다이어프램 밸브, 샤프트와 이 샤프트에 연결되고 상기 다이어프램과 맞물려 그 동작으로부터 상기 다이어프램을 푸시하고 해제하는 캡과 같은 선택적으로 다른 요소를 포함하는 하나 이상의 이동가능한 요소; 상기 샤프트와 캡이 내부에서 이동하는 보넷을 포함하는 조절 요소로서, 상기 작동체에 대해 상기 보넷의 위치는 상기 샤프트의 측방향 움직임 범위를 조절하도록 조절될 수 있는, 상기 조절 요소, 및 상기 보넷의 조절된 상대적인 위치를 로킹하는 로킹 기구를 포함한다. 일부 실시예에 따라, 상기 다이어프램 밸브는 다이어프램과 다이어프램 시트(또한 간단히 "시트"라고도 지칭됨)를 포함하고, 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리는 상기 시스템의 처리량을 결정한다. 이 최대 거리는 상기 보넷 내에서 상기 샤프트의 움직임의 측방향 범위를 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다.

"다이어프램 높이"라는 용어는 상기 다이어프램의 중심과 상기 다이어프램 시트 사이의 거리를 말하고 상이한 다이어프램 위치는 상기 시트로부터 다이어프램의 중심 점의 거리가 상이한 것에 의해 한정된다. 완전히 폐쇄된 위치에서 상기 다이어프램 중심 점은 시트와 맞물리거나 이 시트에 가장 가까이 있을 수 있다.

상기 샤프트는, 일 단부에서 작동체에 연결되고 다른 단부에서 상기 다이어프램과 맞물리기 위해 캡에 연결된다. 상기 보넷은 상기 샤프트의 적어도 일부와 캡을 내부에 둘러싸도록 구성된 보어를 구비하는 하우징 구조이고, 여기서 샤프트와 캡은 상기 보어 내에서 측방향으로 이동하며 밸브를 동작(즉 폐쇄 및 개방)시킬 수 있다. 상기 보넷은 상기 샤프트와 캡이 측방향으로 이동하는 측방향 범위를 결정할 수 있는 방식으로 작동체에 연결되는 것에 의해 조절 요소로도 기능한다. 예를 들어 상기 작동체에 연결된 보넷 부분은 상기 보넷이 작동체에 나사 결합하는 것에 의해 상기 작동체에 연결되도록 대응하는 외부 나사산을 포함하는 작동체 부분에 나사 결합가능한 나사산을 구비할 수 있다. 상기 작동체와 보넷 사이에 연결은 폭 "d"를 가지는 사이 공간을 형성한다. 상기 샤프트가 이동하는 범위는 작동체와 보넷을 서로 나사 결합하기 위해 수행되는 회전의 수에 의해 조절될 수 있는 작동체에 대해 보넷을 위치시키는 것에 의해 결정된다. 일단 조절되면 상기 보넷과 상기 작동체 사이에 연결은 로킹 너트 또는 임의의 다른 로킹 또는 고정 수단을 사용하는 것에 의해 고정(로킹)될 수 있는데 매우 용이하게 로킹 너트를 회전시켜 상기 밸브 디바이스를 재조절하는 용이하고 해제가능하게 방식으로 고정(로킹)될 수 있다.

용이하고 재-로딩가능하게 조절하고 로킹하는 것에 의해 상기 시스템의 처리량 요구조건에 따라 상이한 목적을 위해 상이한 시스템에서 동일한 밸브 디바이스를 사용할 수 있다. 동일한 밸브 디바이스는 하나의 흐름 시스템에서 사용될 수 있고 이후 그 처리량 능력이 다른 흐름 시스템 또는 동일한 흐름 시스템의 다른 부분에 사용되도록 재조절될 수 있다.

이제 본 발명의 일부 실시예에 따른 밸브 디바이스(100)를 개략적으로 도시하는 도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b를 참조한다. 밸브 디바이스(100)는 (i) 작동체(110); (ii) 샤프트(170)와 캡(175)을 포함하는 이동가능한 요소; (iii) 보넷(140)을 포함하는 조절 요소; (iv) 다이어프램(120)과 다이어프램 시트(121)를 포함하는 다이어프램 밸브 세트; 및 (v) 로킹 너트(130)를 포함하는 로킹 기구를 포함한다.

샤프트(170)는 작동체(110)에 의해 작동되어 "x" 축을 따라 작동체의 측방향으로 이동된다. 보넷(140)은 샤프트(170)와 캡(175)을 내부에 수용하는 세장형 보어를 구비하고, 이 세장형 보어에 의해 그 내부에서 샤프트(170)는 자유로이 측방향으로 이동하며 다이어프램(120)을 시트(121)로 푸시하고 이 시트로부터 멀어지는 방향으로 다이어프램을 해제하는 것에 의해 밸브를 개방하고 폐쇄할 수 있다.

작동체(110)는 하우징(111)과 너트(112 및 113)를 구비한다. 작동체(110)는 보넷 너트(141)를 통해 보넷에 고정하는 것에 의해 보넷(140)에 연결되고 샤프트(170)가 측방향으로 이동하는 범위를 결정한다. 샤프트(170)는 또한 부싱(145)에 의해 보넷(140) 보어 내에 유지된다.

도 1a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이 다이어프램(120)은 유체가 외부쪽으로 흐르는 흐름 시스템의 하나의 도관(161)의 출구 위에 위치되고, 제1 도관(161)을 빠져나가는 유체가 향하는 다른 도관(162)의 입구 위에 위치된다. 다이어프램(120)을 시트(121) 쪽으로 푸시하는 것에 의해 다이어프램과 시트 사이의 거리가 감소되고 이에 의해 다이어프램(120)과 도관(161 및 162)의 출구와 입구 사이에 형성된 공간이 감소될 수 있다. 다이어프램(120)이 완전히 폐쇄되어 즉 완전히 푸시되어 시트(121)와 맞물린 경우 제1 도관(161)으로부터 제2 도관(162)으로 유체가 통과하는 것이 제한되거나 또는 밀봉될 수 있다. 샤프트(170)가 최대로 이동하는 범위가 설정되지 않은 경우, 다이어프램(120)과 시트(121) 사이에 형성된 공간 내 압력이 증가하여, 시스템의 처리량이 감소될 수 있다. 이와 반대 상황은 다이어프램(120)이 해제되어 다이어프램이 시트(121)로부터 멀어지는 거리가 증가하는 경우 일어난다. 도관(161 및 162)은 흐름 시스템의 하우징(180)을 밸브 디바이스(100)의 시트(121)와 보넷(140)에 연결할 수 있도록 하우징에 위치될 수 있다.

작동체(110)는 수동으로 및/또는 전자 제어 수단을 통해 회전되거나 및/또는 자동적으로 보넷(140)과 로킹 너트(130)에 대해 회전되도록 구성될 수 있다.

작동체(110)에 대해 작동체(110) 및/또는 보넷(140)을 회전시키는 것에 의해 샤프트(170)의 위치가 조절되면, 로킹 너트(130)를 작동체(110)에 로킹하는 것에 의해 이 위치가 유지되어 작동체(110) 또는 보넷(140)이 더 회전(110)하는 것을 방지할 수 있다.

작동체(110)는, 공압 피스톤을 샤프트(170)에 연결하거나 이 샤프트와 맞물려 이 피스톤을 측방향으로 변위시키는 것에 의해 다이어프램(120)을 푸시하고 해제하여 밸브 디바이스(100)를 동작시키는, 샤프트(170)를 측방향으로 변위시키는 공압 수단을 더 포함할 수 있다.

보넷(140)에 대해 작동체(110)의 위치를 조절하여 샤프트의 위치를 조절하는 것은 다이어프램(120)의 최대 거리를 시트(121)로부터 미리 한정된 여러 거리로만 조절하는 미리 한정된 이산 스테이지를 통해 수행되거나, 또는 연속적인 방식으로 수행될 수 있다.

도 1a 내지 도 1b는 (하우징(180)과 보넷(140) 사이에 형성된) 홀더(holder)(150)의 벽들 사이 미리 한정된 공간(20) 내에서 이동하는 이동가능한 요소(175)가 보넷(140) 천장에 도달하여 다이어프램(120) 중심이 시트(121)로부터 가장 멀리 있는 완전히 개방된 위치에 있는 밸브 디바이스(100)를 도시한다. 도 2a 내지 도 2b에 있는 이동가능한 요소(175)는 다이어프램(120)으로부터 시트(121)까지의 최대 거리가 도 1a에 도시된 것보다 더 작은 더 낮은 반-개방된 점에 도달하였다.

이제 본 발명의 일부 실시예에 따라 밸브 디바이스(200)의 단면도를 도시하는 도 3을 참조한다. 밸브 디바이스(200)는, 회전가능한 공압 작동체(210); 다이어프램(3)과 다이어프램 시트(2)를 구비하는 다이어프램 밸브; 샤프트(7)와 이 샤프트의 에지에 연결되고 다이어프램(3)과 맞물리는 캡(5)을 포함하는 이동가능한 요소; 보넷(8)을 포함하는 조절 요소; 로킹 너트(10); 및 이동가능한 방식으로 이동가능한 요소(5)를 내부에 수용하는 홀더(6)를 포함한다. 보넷(8)은 샤프트(7)를 내부에 수용하는 보어를 포함하고, 나사산 형성 부분을 통해 작동체 몸체(11)에 연결된다. 부싱(4 및 22)과 같은 요소들을 사용하여 샤프트(7)를 홀딩하고 안정화할 수 있다.

일부 실시예에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 작동체(210)는 커버 몸체(11)를 구비하고, 샤프트(7)를 공압적으로 측방향으로 변위시키는 상부 피스톤(15) 및 하부 피스톤(13)과 같은 하나 이상의 피스톤과 스프링(17)을 내부에 포함한다. 피스톤(13 및 15)은 샤프트(7)의 상부 에지와 맞물리는 스페이서(12) 요소를 변위시켜 이 샤프트를 측방향으로 변위시킨다. 작동체 커버 몸체(11)는 보넷(8)의 나사산 형성 부분에 연결된 나사산 형성 부분을 구비한다.

작동체(210)가 동작되면 스프링(17)은 다이어프램 위치의 원하는 조절량에 따라 압축되거나 해제되고, 피스톤(13 및 15)은 작동체(210)의 "x" 회전축을 따라 스페이서(12)를 푸시하거나 당기는 것에 의해 샤프트(7)를 측방향으로 변위시킨다.

작동체(210)와 보넷(8)의 나사산 형성 부분은 작동체 몸체(11)와 보넷(8) 사이에 형성된 공간의 폭 "d"를 조절하는 것에 의해 샤프트(7)가 이동하는 범위를 조절하여 다이어프램(3)과 시트(2) 사이의 최대 거리를 결정하고 이에 의해 시스템에서 유체의 처리량을 결정할 수 있다. 이동가능한 요소(5)는 샤프트(7)에 연결되고, 다이어프램(3) 시트(2)와 맞물려 샤프트(7)를 따라 측방향으로 이동하며 다이어프램(3)을 푸시하고 해제하여 밸브 디바이스(200)를 동작시킨다. 이 폭 "d"는 로킹 너트(10)를 작동체 커버(11) 나사산 형성된 부분 위로 회전시키는 것에 의해 고정되고 로킹되어, 작동체 몸체(11)에 대해 보넷(8)의 위치를 고정하는 것에 의해 다이어프램(3)의 최대 높이를 고정한다.

작동체 몸체(11)와 피스톤(13 및 15) 사이에 더 우수한 인터페이스를 제공하는 O-링(19-21)과 판(14)과 같은 속박 요소들이 사용될 수 있고, 스프링(17)을 작동체(210)에 홀딩하기 위해 스프링 링(18) 및 가이드(16)와 같은 홀딩 요소들이 사용될 수 있다.

밸브 디바이스의 임의의 하나 이상의 부품이 이동하는 것을 방지하는 것에 의해, 예를 들어, 작동체, 보넷 등과 같은 하나 이상의 조절 세트 요소(들)가 측방향으로 및/또는 회전방향으로 이동하는 것을 방지하는 것에 의해 조절된 위치를 로킹할 수 있는 다른 유형의 로킹 기구를 사용하여 다이어프램의 위치를 로킹할 수 있다.

본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 많은 변경과 변형이 이루어질 수 있을 것이다. 그러므로, 도시된 실시예는 단지 예시를 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명을 이하의 발명과 여러 실시예 및/또는 이하의 청구항에 의해 한정된 것으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 청구항의 요소들이 아래에서 특정 조합으로 제시된 것에 상관없이, 본 발명은 초기에 이러한 조합으로 청구되지 않았더라도 상기 개시된 것보다 더 적거나 더 많거나 상이한 요소들의 다른 조합을 포함하는 것으로 명시적으로 이해된다. 2개의 요소들이 청구된 조합으로 결합된 개시사항은, 청구된 조합에서 2개의 요소들이 서로 결합되지 않고, 단독으로 사용되거나 또는 다른 조합으로 결합될 수 있다는 것을 허용하는 것으로 더 이해된다. 본 발명에서 임의의 개시된 요소를 삭제하는 것도 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 명시적으로 고려된다.

본 명세서에서 본 발명과 여러 실시예를 설명하는 것으로 사용된 단어는 공통적으로 한정된 의미로 이해될 뿐만 아니라, 특별한 정의에 의해 공통적으로 한정된 의미의 범위를 넘어 본 명세서에서 구조, 물질 또는 작용을 포함하는 것으로 이해된다. 따라서 하나의 요소가 본 명세서의 상황에서 하나를 초과하는 의미를 포함하는 것으로 이해될 수 있는 경우, 이 하나의 요소를 청구항에 사용하는 것은 명세서와 단어 그 자체에 의해 지지되는 모든 가능한 의미로 일반화되는 것으로 이해되어야 한다.

그리하여 이하의 청구항의 단어 또는 요소의 정의는 문자적으로 제시된 요소들의 조합을 포함할 뿐만 아니라, 실질적으로 동일한 방식으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하여 실질적으로 동일한 결과를 획득하는 모든 균등한 구조, 물질 또는 작용을 포함하는 것으로 본 명세서에서 정의된다. 그러므로 이런 의미에서 아래의 청구범위에 있는 요소들 중 임의의 요소는 균등한 2개 이상의 요소로 대체될 수 있고 또는 청구항에 있는 2개 이상의 요소는 단일 요소로 대체될 수 있는 것으로 고려된다. 요소들이 특정 조합으로 작용하는 것으로 그리고 심지어 그러한 것으로 초기에 청구된 것으로 설명되었다 하더라도, 청구된 조합으로부터 하나 이상의 요소들은 일부 경우에 이 조합으로부터 삭제될 수 있고 이 청구된 조합은 서브-조합 또는 서브-조합의 변경과 관련된 것일 수 있는 것으로 명시적으로 이해된다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 검토했을 때 청구된 주제에서 이제 알려져 있거나 또는 나중에 고안된 비본질적인 변경은 본 청구범위 내에서 균등한 것으로 명시적으로 고려된다. 그리하여, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 이제 또는 나중에 알려진 명백한 사항의 대체는 한정된 요소의 범위 내에 있는 것으로 한정된다.

따라서 청구범위는 구체적으로 도시되고 설명된 것, 개념적으로 균등한 것, 명백한 것으로 대체될 수 있는 것, 및 또한 본 발명의 본질적인 아이디어를 본질적으로 포함하는 것을 포함하는 것으로 이해된다.

본 발명은 상세히 설명되었으나, 그럼에도 불구하고 본 발명의 개시 내용을 벗어남이 없이 여러 변형과 변경이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 일어날 수 있을 것이다. 이러한 변형과 변경은 본 발명과 첨부된 청구범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (14)

1. 흐름 시스템 또는 그 부분에서 유체의 통과를 제어하는 밸브 디바이스로서,
   a) 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브로서, 상기 시트 쪽으로 프레스가능하고 상기 시트로부터 멀어지는 방향으로 프레스가능한 것에 의해 상기 유체의 통과를 제어하도록 구성된, 상기 다이어프램 밸브;
   b) 상기 다이어프램과 맞물려 상기 다이어프램 밸브를 동작시키는 부분을 구비하는 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소;
   c) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체;
   d) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소의 상대적인 위치를 조절하는 것에 의해 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위를 조절하도록 구성된 적어도 하나의 조절 요소; 및
   e) 상기 적어도 하나의 조절 요소의 조절된 상대적인 위치를 로킹하는 적어도 하나의 로킹 기구를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리를 결정하고, 상기 최대 거리는 상기 밸브 디바이스의 처리량을 결정하는, 밸브 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이어프램 시트는 상기 흐름 시스템 또는 그 부분의 입구 및/또는 출구와 상기 다이어프램 사이에 위치된, 밸브 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조절 요소는 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소를 내부에 수용하는 보어(bore)를 구비하는 보넷(bonnet)을 포함하고, 상기 보넷은 상기 보넷과 상기 작동체 사이에 공간을 형성하도록 상기 작동체에 연결되고, 상기 공간 내에서 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소 부분이 이동할 수 있고, 상기 측방향으로 이동하는 범위를 조절하는 것은 상기 작동체 내 상기 공간의 폭을 조절하는 것에 의해 수행되는, 밸브 디바이스.
4. 제3항에 있어서, 상기 보넷은 나사산 형성 부분(screw threaded portion)을 구비하고, 상기 작동체는, 상기 보넷의 나사산 형성 부분에 고정되어 상기 작동체와 상기 보넷을 연결하고 상기 작동체 내 상기 공간의 폭을 조절하도록 구성된 나사산 형성 부분을 구비하는, 밸브 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 로킹 기구는 해제가능한 방식으로 상기 작동체를 고정하는 것에 의해 상기 작동체에 대해 상기 보넷의 상대적인 위치를 로킹하도록 구성된 로킹 너트를 포함하는, 밸브 디바이스.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동가능한 요소는 샤프트를 포함하는, 밸브 디바이스.
7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동가능한 요소는, 일 단부에서 상기 샤프트에 연결되고 타단부에서 상기 다이어프램과 맞물리는 캡을 더 포함하는, 밸브 디바이스.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동체는 상기 적어도 하나의 이동가능한 요소를 측방향으로 이동시켜 상기 다이어프램을 상기 다이어프램 시트 쪽으로 푸시하고 상기 다이어프램 시트로부터 멀어지는 방향으로 상기 다이어프램을 해제하도록 구성된, 밸브 디바이스.
9. 제8항에 있어서, 상기 작동체는 몸체와 상기 몸체 내부에서 이동가능한 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 조절 요소에 연결되어 상기 조절 요소를 측방향으로 푸시하고 당기는, 밸브 디바이스.
10. 제9항에 있어서, 상기 피스톤은 공압 수단 또는 유압 수단을 통해 구동되는, 밸브 디바이스.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 작동체는 스프링을 더 포함하는, 밸브 디바이스.
12. 흐름 시스템 또는 해당 흐름 시스템의 부분에서 유체의 통과를 제어하는 방법으로서,
    a) 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브, 이동가능한 요소, 조절 요소, 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체, 및 로킹 기구를 구비하는 밸브 디바이스를 제공하는 단계;
    b) 상기 작동체에 대해 상기 조절 요소의 상대적인 위치를 조절하는 것에 의해 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리를 조절하는 단계; 및
    c) 상기 조절 요소의 상대적인 위치를 재조절할 수 있는 해제가능한 방식으로 상기 로킹 기구를 사용하는 것에 의해 상기 조절 요소의 위치를 로킹하는 단계를 포함하되,
    상기 작동체에 대해 상기 조절 요소의 상대적인 위치는 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위를 결정하고, 상기 측방향으로 이동하는 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리와 그리하여 상기 밸브 디바이스의 처리량을 결정하는, 유체의 통과를 제어하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 조절 요소의 상대적인 위치를 조절하는 것은 상기 작동체에 대한 상기 조절 요소의 나사결합 연결(screwing connection)을 조절하는 것에 의해 수행되고, 상기 조절된 상대적인 위치를 로킹하는 것은 로킹 너트를 상기 작동체 또는 상기 조절 요소에 고정하는 것에 의해 상기 로킹 너트를 통해 수행되는, 유체의 통과를 제어하는 방법.
14. 흐름 시스템 또는 그 부분에서 유체의 통과를 제어하는 밸브 디바이스로서,
    a) 다이어프램과 다이어프램 시트를 포함하는 다이어프램 밸브로서, 상기 시트 쪽으로 프레스가능하고 상기 시트로부터 멀어지는 방향으로 프레스가능한 것에 의해 상기 유체의 통과를 제어하도록 구성된, 상기 다이어프램 밸브;
    b) 상기 다이어프램과 맞물려 상기 다이어프램 밸브를 동작시키는 부분을 구비하는 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소;
    c) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소를 작동시키는 작동체; 및
    d) 상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위를 조절하고 상기 조절된 범위를 로킹하도록 구성된 조절 및 로킹 기구를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 측방향으로 이동가능한 요소가 측방향으로 이동하는 범위는 상기 다이어프램과 상기 시트 사이의 최대 거리를 결정하는, 밸브 디바이스.

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