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KR100770757B1 - 내 크리프 플라스틱 밸브 - Google Patents

내 크리프 플라스틱 밸브 Download PDF

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KR100770757B1
KR100770757B1 KR1019990058531A KR19990058531A KR100770757B1 KR 100770757 B1 KR100770757 B1 KR 100770757B1 KR 1019990058531 A KR1019990058531 A KR 1019990058531A KR 19990058531 A KR19990058531 A KR 19990058531A KR 100770757 B1 KR100770757 B1 KR 100770757B1
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valve
valve member
spring
creep
plastic
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존에이.레이즈
마이클에이.스테인
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

주로 플라스틱으로 된 밸브가, 밸브 부재들과 그들의 각각의 밸브 시트들 간에 일관된 교합을 제공하고, 크리프를 최소화하며, 생겨나는 어떤 크리프도 보상하는 크피프 보상 기구를 가진다. 그 기구는 밸브 보디의 신장 뿐 아니라 내부의 밸브 구성부분의 압축을 변상한다. 본 발명의 수동작동 3방 밸브 실시양태에 있어서는, 작동기 부와 상측 밸브 부재 간에 삽입된 포착의 스프링 기구가 상측 밸브 부재에 대한 상측 밸브 시트 상의 폐합력을 마련한다. 상투적인 하측 스프링은 하측 밸브 부재에 대한 폐합력을 마련한다. 본 발명에 따른 밸브들은 1/4회전의 3방의 수동 다이어프램 밸브들에 그리고 반도체 산업에 있어서의 응용에 특히 적당하다.
3방 밸브

Description

내 크리프 플라스틱 밸브 {CREEP RESISTANT PLASTIC VALVE}
도 1은 선행기술의 수동작동의 3방 밸브의 단면도이다.
도 2는 수동작동의 3방 밸브의 사시도로서, 이 일반구성은 여기에서 선행기술의 밸브들과 본발명에 따른 밸브들 양자에 적용한다.
도 3은 본 발명에 따른 수동작동 3방 밸브의 단면도이다.
도 4는 하측 밸브가 닫힌, 본 발명에 따른 3방 밸브를 예시하는 개략 단면도이다.
도 5는 수동 핸들이 상측 밸브 부재가 상측 밸브 시트와 교합하기 까지 회전된, 본 발명에 따른 3방 밸브를 예시하는 개략 단면도이다.
도 6은 수동 핸들이 크리프 보상 기구가 수축돼 있고 밸브 스템 벨로즈부가 팽창돼 있는 최대 회전 거리로 회전된, 본 발명에 따른 3방 밸브를 예시하는 개략 단면도이다.
도 7은 작동기부와 크리프 보상부의 구성부분들을 예시하는 분해도이다.
도 8은 밸브 스템부의 사시도이다.
본 발명은 밸브들에 관한 것이며, 더 상세하게는, 크리프(creep)를 받기쉬운 플라스틱 밸브 보디와 다른 플라스틱 구성부분을 가진 밸브들에 관한 것이다.
반도체 처리 산업에 있어서는, 크게 부식성이거나 가성인(caustic) 유체가 150℃를 넘는 온도로 사용된다. 전통적인 금속의 밸브, 피팅, 및 배관은 그러한 적용에는 적합하지 않다. 오히려, 플루오로폴리머 등과 같은 불활성의 재료, 예를 들어 PFA (perfluoroalkoxy)와 PTFE (polytetrafluoroethylene)가 활용되고 있다. 상기 적용에 있어서는 밸브들이 매우 높은 성능수준을 갖는 것이 중요하다. 일반적으로 플라스틱이 특히 플라스틱 밸브가 부닥치는 문제는 응력하의 플라스틱이 크리프할 수 있어 밸브의 보전상태를 상하게 한다는 것이다. 크리프는 고온 및 변동온도에 의해 악화된다. 전형적으로 밸브 스템, 밸브 시트 및 밸브 보디는 응력하의 크리프를 받기 쉬운 구성부분들이다. 크리프는 신뢰도를 감소시키고, 밸브의 평균수명을 저하시키며, 밸브의 정비를 증대시키어 밸브와 관련된 비용을 일반적으로 증대시킬 수도 있다.
플라스틱 밸브는 관개와 같은 다른 부분에 많이 사용된다. 그러한 밸브에 있어서 플라스틱 구성부분에 있어서의 크리프는 반도체 처리 산업에 있어서 처럼 비록 잠재적으로 경제적으로 대재앙적이지는 않을지라도 역시 문제가 된다.
도 1을 참조하면, 반도체 처리 산업에서 사용되는 따위의 선행기술의 수동작동 3방 밸브가 도시돼 있으며 일반적으로 참조번호 10으로 지정돼 있다. 밸브 보디(11)는 그로부터 연장하는 핸들(12)을 가지고 있고 회전하여 밸브를 가동시키게 된다. 작동기부(13)는 핸들, 작동기 샤프트(14), 및 동작 변환 기구(16)를 포함하고 있다. 상기 작동기부는, 각각 포핏(poppet)으로 이루어지고 그로부터 연장하는 다이어프램(24)를 가진 제 1의 또는 상측의 밸브 부재(20)와 제 2의 또는 하측의 밸브 부재(22)를 가진 밸브 스템 어셈블리(18)와 교합돼 있다. 동작 변환 기구(16)는 나사낸 샤프트(30) 또는 핸들의 회전운동을 밸브 스템 어셈블리의 직선 운동으로 변환하기 위한 캠 표면(34)들일 수도 있다. 비록 개별 밸브에 일반적으로 사용되게 되는 것이지만 양 기구를 설명한다. 제 1의 스프링(36)이 하측 밸브 부재 아래에 배치돼 있으며 상기 하측 밸브 부재와 상응하는 하측 밸브 시트(40)를 밀봉하는 압력(seating pressure)을 제공한다. 보조 스프링(38)을 사용하기도 한다. 작동기부는 스프링 힘에 대항하여 작동하여 하측 밸브 부재를 밸브 시트로부터 분리하여 하측 밸브부(42)를 열게 된다.
상측 밸브 부재(20)는 중간 접속 부재(44)들을 포함할 수도 있는 동작 변환기구에 의하여 축방향으로 이동된다. 나사낸 작동기 샤프트를 활용하는 밸브들에 있어서는 밸브 부재와 밸브 시트 간의 밀봉 압력이 핸들에 제공되는 토크에 직접 좌우될 수 있다. 이 배열의 결점은 밸브를 새지 않게 완전히 닫는 경우로 말하면 밀봉 압력이 오퍼레이터의 주관적 결정에 좌우된다는 점이다. 오퍼레이터는 새지않게 하기위해 밸브들을 닫는 데에 과다한 힘을 사용하는 경향이 있다. 이는 즉각적인 밸브 고장을 초래하거나 밸브 시트 및 밸브 보디의 다른 부분뿐만 아니라 동작 변환 기구를 포함한 작동기 기구에 과도한 크리프를 야기할 수 있다. 밸브의 작동을 유해하게 하기에 충분한 크리프는 한정된 수의 사용 사이클 후에 일어 날 수가 있다.
이 문제를 벗어나는 한 방도는 오퍼레이터의 죔 판단과는 무관하게 핸들과 샤프트의 회전을 한정하는 스톱 장치를 마련하는 것이다. 이런 형식의 밸브들은 또한 크리프를 받기 쉬워 작동기 기구가 크리프를 보상하게 조정될 수 있도록 전형적으로 조정 넛을 가지게 된다. 이들 밸브 고유의 문제는 크리프가 생기는 때를 아는 것이며 조정 넛을 얼마나 많이 조정할 것인가를 아는 것이다. 이들은 통상 오퍼레이터에 의해 결정되는 주관적인 결정사항들이다.
캠 표면을 활용하는 밸브들에 있어서, 샤프트는 전형적으로 회전 스톱을 가지게 되며 밸브 시트 상의 밸브 부재의 밀봉압은 핸들이 충분히 회전되는 한, 핸들의 회전력에 좌우되지 않는다. 이들 캠으로 된 변환 기구는 완전한 폐쇄와 개방을 초래하게 제한회전 예를 들어, 1/4 회전을 효과적으로 제공한다. 캠 표면들을 활용하는 플라스틱 밸브들은 또한 크리프를 받기 쉬우며 짧은 1/4 회전이 활용되는 경우 크리프는 명백히 고려되어야 한다. 이들 밸브는 장시간 사용 후 상측 밸브 부재와 밸브 시트 간의 원래의 밀폐압력으로 복귀하도록 밸브가 조절될 수 있는 조정 넛이 필요하게 된다.
도 1을 참조하면, 플라스틱 밸브들, 특히 반도체 제조 산업에 사용되는 그런 것들은 통상 밸브 시트에 환상의 홈 또는 리세스(48)를 가지게 된다. 이 기구는 밸브 시트에 어느 정도 유연성을 주어 밀봉에 있어 더 일관성을 제공하고, 플라스틱 구성부분에 대해 낮은 제조공차를 제공하며, 따라서 낮은 제조비용을 제공한다. 유연한 밸브 시트는 또한 밸브 시트를 크리프에 더 민감하게 만든다.
밸브는, 플라스틱 밸브에 얼마나 많은 토크를 줄것인가의 결정에 있어 오퍼레이터와는 무관한 판단을 취하는 것이 필요해진다. 플라스틱 3방 다이어프램 밸브는 크리프에 대한 정기적인 조정을 요하지 않는 것이 필요해진다. 플라스틱 밸브는 크리프의 발생을 최소화하도록 밸브의 내부응력을 최소화하는 것이 필요해진다. 플라스틱 밸브는 발생하는 크리프를 자동보상하는 것이 필요해진다.
주로 플라스틱으로 제조된 밸브는 밸브 부재들과 각기의 밸브 시트 간에 일관된 교합(engaement;서로 맞물림을 의미하며 이하 동일한 의미로 사용됨)을 제공하는 크리프 보상 기구를 가지고 있다. 그 기구는 밸브 보디의 연장 뿐 아니라 내부 밸브 구성부분들의 압축을 보상한다. 본 발명에 따른 밸브들은 반도체 산업에 있어서의 응용에 특히 적당하다.
본 발명의 일 실시예는 3방 다이어프램 구성이다. 이들 밸브는 통상적으로 하측 밸브 부재에 대한 밀폐력을 제공하는 하측 스프링을 가지고 있다. 추가의 트랩 스프링 기구(trapped spring mechanism)는 핸들의 회전으로부터 오는 작동기 어셈블리의 하향력에 의지하기보다는 상측 밸브에 대한 일관된 밀폐력을 제공한다. 트랩 스프링 자체가 밸브 구성부분들의 어떤 크리프도 보상한다.
본 발명의 하나의 우선 실시예에 있어서, 수동조작의 1/4 회전 3방 다이어프램 밸브는 체임버들과 상측 및 하측의 밸브부들에 의해 격리된 도관을 가진 개방된 내부를 가지고 있고, 각 밸브부는 축방향 정렬의 밸브 부재와 밸브 시트로 이루어져 있다. 밸브 스템부는 중공의 스템에 의해 격리된 양 밸브 부재를 포함하고 있으며 각 밸브 부재로부터 연장하는 다이어프램을 가지고 있다. 작동기 접속 샤프트를 포함하는 작동기 어셈블리는 핸들의 회전에 의해 축방향으로 상하로 이동한다. 이는 밸브 스템 어셈블리를 축방향으로 이동하게 하여 밸브부들을 여닫게 한다. 작동기 접속 사프트는 중공의 스템을 통해 연장하며 하측 밸브부의 밸브 부재와 직접 교합되어 제 1의 밸브 부재 내에 축방향으로 슬라이드가능하다.
하측 스프링은 밸브 스템 어셈블리에 상향의 바이어스(bias), 자세히 말해 작동기 접속 샤프트가 하측 밸브 부재의 개방을 유지하고 있지 않는 경우 하측 밸브부를 닫도록 상향의 힘을 제공한다. 작동기 어셈블리가 핸들의 회전에 의해 하향으로 이동하는 때, 작동기 샤프트는 하측 밸브 부재를 하측 밸브 시트에서 떨어지게 하며 상응하게 제 1의 스프링을 작동기 샤프트에 의해 압축되게 한다. 아울러, 작동기 어셈블리의 하향 이동은 크리프 보상 기구를 통해 상측 밸브부의 상측 밸브 부재를 밀어내려서 상측 밸브 부재를 상측 밸브 시트에 착좌하게 한다. 크리프 보상 기구는 예하중의(preloaded) 트랩 스프링 기구로 이루어져 있다. 이 기구는 연장된 위치를 가지며 충분한 축방향 압축력을 제공함에 의하여 수축되어 압축된 위치로 압축된다. 작동기 기구는 핸들이 그 전 범위의 운동 구간을 회전하기 전에 상측 밸브 부재가 착좌하도록 구성돼 있다. 핸들이 더 회전하는 때, 상측 밸브 부재는 착좌한 채로 남아 있으며 작동기 어셈블리의 계속적인 하향이동은 예하중의 트랩 스프링 기구를 압축한다. 작동기 어셈블리의 계속적인 이동은 상측 밸브 부재의 상응하는 동작을 필요로 하지 않는다. 그러므로 플라스틱 밸브 스텝의 크리프로 인해 밸브 스템이 압축하면, 즉 짧아지면, 제 1의 밸브 부재는 압축되지 않은 밸브 스템보다 약간 늦게 착좌 되며 핸들의 회전이동 시 트랩 스프링 기구는 여전히 압축하게 되나 늦게 압축하게 되며 약간 적게 압축하게 된다. 그러므로 상기 트랩 스프링 기구는 밸브 스템 어셈블리에 있어서의 압축성 크리프를 효과적으로 또 자동적으로 보상한다. 밸브 보디 부재에 있어서의 팽창성 크리프도 같은 식으로 보상된다.
본 발명의 특정한 실시예들의 특징과 장점은, 본 발명에 따라 이루어진 밸브들이 최소의 제어된 내부응력을 받아서 크리프의 발생을 최소화한다는 것이다.
본 발명의 특정한 실시예들의 특징과 장점은, 크리프가 조정의 필요없이 밸브에 의하여 자동적으로 보상된다는 것이다.
본 발명의 특정한 실시예들의 특징과 장점은 조정 넛이 필요치 않다는 것이다.
본 발명의 특정한 실시예들로 마련되는 특징과 장점은 대단한 신뢰도와 긴 평균수명의 플라스틱 밸브라는 것이다.
본 발명의 특정한 실시예들의 특징과 장점은 1/4 회전 3방 밸브가 조정 넛없이 가능하고 평균수명이 연장되며 공지의 1/4 회전 3방 밸브들에 비해 신뢰도가 향상된다는 것이다.
본 발명의 특정한 실시예들의 더 중요한 특징과 장점은 각 밸브 부재의 밀폐력이 독립된 스프링의 편향에 의하여 제공된다는 것이다. 게다가, 스프링들은 내부의 밸브 구성부분들에 추가의 응력을 작용하도록 상호에 대하여는 작용하지 않는다. 이것은 크리프의 발생을 최소화한다.
본 발명의 각종의 실시예들을 아래에 예시하여 설명한다. "접속하다", "접속", 및 "접속하기"란 용어는, 여기에 사용되는 경우, 수반되는 구성부분들 간에 직접의 물리적 접촉을 요하지는 않는, 즉, 중간 구성부분들이 존재하기도 한다는 것에 주목하기 바란다. 플라스틱 밸브가 언급되는 경우, 밸브는 주로 플라스틱으로 구성되기는 하되, 밸브의 전 구성부분을 플라스틱으로 만들 필요는 없다. 더우기 "스프링"은 여기에 사용되는 경우 단일의 또는 다수의 스프링을 의미하기도 한다. "상", "하", "상향으로", 및 "하향으로" 따위의 방향은 여기에서 지시되는 경우, 밸브 소자들과 구성부분들의 위치들의 상대적인 기준으로서만 해석되고 있으며 밸브가 활용되는 환경에 있어서의 특정한 방향에 밸브 또는 구성부분들이 배치되기를 요구하는 것으로 해석되고 있지는 않다.
도 2와 도3을 참조하면, 본 발명의 우선 실시예를 단면도로 나타내었으며, 밸브는 참조번호 50으로 지정돼 있다. 밸브는 근본적으로 플라스틱 구성부분들로 제조돼 있으며 주요 구성부분들은 밸브 보디(52), 작동기부(54), 밸브 스템 어셈블리(56) 및 크리프 보상부(58)이다. 밸브 보디(52)는 축선 A와, 그리고 상측 체임버(64), 중앙 체임버(66) 및 하측 체임버(68)를 포함하는 개방된 내부(62)를 가지고 있다. 제 1의 덕트(70)가 상측 체임버(64)에 접속하고, 제 2의 덕트(72)가 하측 체임버(68)에 접속하며 제 3의 덕트(74)가 중앙 체임버(66)에 접속한다. 상측 체임버와 중앙 체임버의 중간에는 하측 또는 제 1의 밸브부(76)가, 포핏 형상의 협동하는 상측 제 1의 밸브 부재(80)를 가진 제 1의 밸브 시트(78)와 함께 있다. 중앙 체임버(66)와 하측 체임버(68)의 중간에는 하측 또는 제 2의 밸브(82)가 역시 포핏 형상의 하측 제 2의 밸브 부재(86)와 협동하는 하측 제 2의 밸브 시트(84)와 함께 있다.
도 3과 도 8을 참조하면, 제 1의 밸브 부재와 제 2의 밸브 부재는 밸브 스템 어셈블리(56)의 부분으로, 아코디언 또는 벨로즈(92) 형상의 팽창부를 가지고 있는 중공의 스템부(90)를 또한 포함하고 있으며 상기 벨로즈는 스템부를 축방향으로 연장할 수 있게 하며 또 수축할 수 있게 한다. 가요성의 다이어프램(94, 96)이 각 밸브 부재로부터 연장하고 있고, 밸브 스템 어셈블리(56)는 PTFE로 형성되어도 좋으며 해당 기술분야에 알려져 있는 바와 같이 용접에 의해 기계적으로 함께 고정되거나 밀봉되는 두 구획으로 형성돼 있다. 스템 어셈블리는 적당히 기계가공돼 있다.
보디부(52)는, 도 2와 도 3에 잘 나타내 있는 바와 같이, 주 보디부(102), 기부 보디부(104) 및 상측 보디부(106)로 이루어지게 된다. 기부 보디부(104)는 주 스프링(111)과 보조 스프링(112)으로 이루어지는 하측 제 1의 스프링(110)이 안에 배치돼 있는 스프링 체임버(108)를 가지고 있다. 스프링 허브(114)는 스프링(110)과 교합하며 일체로 된 다이어프램(116)을 가지고 있다. 상측 보디 부(106)는 넛(117)에 의해 주 보디부(102)에 고정돼 있고 기부 보디부(104)는 추가의 넛(118)에 의해 주 보디부(102)에 고정돼 있다. 보디부들은 PFA로 사출성형하는 따위에 의하여 적당히 형성돼 있다. 넛(117, 118)들은 PVDF (polyvinylidene fluoride)로 적당히 형성돼 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 작동기부(54)는 상측 보디부(106) 내에 주로 속박돼 있다. 작동기부는 수동 핸들(120), 핸들에 고정돼 상측 보디부(106) 내로 연장하는 회전가능 샤프트(122), 및 크리프 보상부(58)를 포함하고 있다. 작동기 부는, 도시의 실시예에 있어서 캠 표면(129)이 있는 캠부(128)로서 형상 지어져 있는, 동작 변환부(126)를 또한 포함하고 있다. 동작 변환부(126)는 보디부 상의 나사낸 부분(134)과 협력하는 회전가능 샤프트(122) 상의 나사낸 부분(132)으로 구성될 수도 있다.
크리프 보상 구조물(144) 내에 위치된 상측 제 2의 스프링(142)을 갖는 기구로 구성된 크리프 보상부(58)가 상측 보디부(106)에 내포돼 있다. 상기 구조물은 "W"형 단면의 하측 지지 기부(146), 상측 유지부(148), 및 상측 기부와 상측 유지 부를 통해 사이로 연장하는 지지 핀 또는 로드(150)들로 형성된 복수의 기다란 부재를 가진 케이지로 형성돼 있다. 하측 기부 및/또는 상측 유지부는, 트랩 스프링부가 도 2에 보인 길이로부터 보다 작은 축방향 길이로 수축할 수 있도록 상기 로드들과 슬라이드 가능하게 교합돼 있다. 접속부(151)가 동작 변환부로부터 제 2의 밸브 부재로 그리고 크리프 보상부로 연장하고 있다. 접속부(151)는 역시 접속부(151)의 일부인 하측 접속 부재(156)와 접촉하여 교합하도록 상측 유지부(148)와의 교합으로부터 하향으로 연장하는 T단면의 접속 부재(152)를 포함하고 있다. 상기 하측 접속 부재는 스프링 허브(114)에 의하여 제 2의 밸브 부재와 제 1의 스프링을 교합하도록 중공의 스템부(90)를 통해 연장하고 있다. 하측 접속 부재는 돌출형 탄소섬유 충전의 PEEK(polyetheretherketone)로 적당히 형성돼 있다. 상측 유지부와 하측 기부부는 PVDF, PFA 등으로 형성될 수도 있다. 지지 로드 또는 핀들은 볼트처럼 형성될 수도 있으며 탄소섬유 충전의 돌출형(protruded) PEEK 또는 스테인레스 강으로 형성될 수도 있다.
상측 T형 접속 부재(152)의 하향운동은 하측 접속 부재(156)의 하향운동이 제 1의 스프링(110)을 압축하게 하고 하측 또는 제 2의 밸브 부재(86)를 도 2에 보인 바와 같이 밀폐위치를 벗어나 개방위치로 이동하게 한다. 상측 유지부(148)의 상기 하향운동은 제 2의 스프링(142)과 상측 제 1의 밸브 부재(80)의 상응하는 하향운동을 상기 밸브 부재가 교합할 때까지 일으키며, 제 1의 밸브 시트(78)에 의해 더 이상의 하향운동이 정지된다. 이때 상측 유지부의 더 이상의 하향운동은 하측 기부부의 하향운동을 야기하지는 않고 오히려 제 2의 스프링(142)과 크리프 보상 부를 압축한다. 따라서, 상측 밸브 부재가 상측 밸브 시트와의 밀폐위치에 있을 때는 제 2의 스프링(142)에 의해 상기 밀폐력이 제공되며 그 밀폐력은 상기 스프링의 편향 및 스프링 특성에 의해 결정된다. 바람직하게, 제 1 및 제 2의 스프링들은 플루오로폴리머로 피복된 스테인리스 강이다.
제 4, 5, 및 6 도를 참조하면, 3방 밸브의 크리프 보상 기구의 작용이 단순 개략 단면도로 예시돼 있다. 이들 그림은 보디부(52) 상의 나사낸 부분(134)과 교합된 샤프트 상의 나사낸 부분(132)으로서의 동작 변환부(126)를 예시하고 있다. 도 4에 있어서, 핸들(120)은 회전되어 완전히 개방되며 하측(제 2의) 밸브 부재(86)는 제 1의 스프링(110)에 의해 제공되는 밀폐력에 의하여, 상기 하측 밸브 부재에 고정된 하측 밸브 시트(84)와 밀폐위치에 있다. 크리프 보상부(58)는 제 2 스프링(142)의 예하중이 크리프 보상 구조물(144)에 대해서만 힘을 작용하고 있을 정도로 완전히 연장된 위치에 있다. 상측 밸브 부재는 개방위치에 있음으로써 제 1의 덕트와 이들 그림에서는 도시돼 있지 않으나 도시된 그림 상태로부터 외측방향으로 연장하는 제 3의 덕트 간에는 유체 유동이 이루어진다.
도 5를 참조하면, 핸들(120)은 상측 밸브 부재(80)가 제 1의 밸브 시트(78)와 교합하는 점까지 회전돼 있다. 이 점에서는 크리프 보상부(58)가 하향 이동을 완료했으나 여전히 더 연장되며, 하측 접속 부재가 하측 밸브 부재를 하향으로 밀어 상기 하측 밸브 부재를 제 1의 밸브 시트(84)로부터 격리시킨다. 그러므로, 제 1의 덕트를 제 3의 덕트와 갈라놓는 밸브부(76)는 이제는 닫혀 있으며 제 2의 덕트와 제 3의 덕트 간의 밸브부(82)는 개방된다.
도 6을 참조하면, 핸들(120)은 회전운동 범위의 끝까지 회전돼 있으며 상측 유지부(148)의 계속적인 하향운동에 의해 크리프 보상부(58)를 수축하여 핀(150)들이 상기 크리프 보상부(58)로부터 상향으로 연장하고 있다. 상측 유지부(148)의 상기 계속적인 하향운동은 하측 밸브 부재(86)를 또한 밀어 내려서 하측 밸브 시트(84)로부터 보다 많이 분리되도록 한다. 하측 밸브 부재가 이동하고 있는 때 상측 밸브 부재가 계속적인 하향운동으로부터 차단돼 있다는 점에서, 밸브 스템 어셈블리는 축방향으로 연장하도록 강제되어 벨로즈부(92)에 수용된다. 제 1의 스프링이 도 5에서는 도 4에 비해 압축돼 있고 도 6에서는 더 압축돼 있음을 주목하기 바란다. 크리프 보상부의 제 2의 스프링(142)은 도 4와 도 5에 비해 도 6에서는 압축돼 있다.
따라서 밸브 부재들의 밸브 시트들 상의 밀폐력은 제 1 및 제 2의 스프링들에 의하여 제공된다. 밸브 구성부분들에 일어나는 어떤 크리프도 밸브부들의 밀폐압력이나 보전상태에 어떤 중대한 정도의 영향을 초래하지는 않게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 밸브의 우선 실시예에 있어서는, 핸들과 회전가능한 샤프트는 참조번호 162로 지정된 원호로 나타낸 바와 같이 1/4 회전이 되는 소정의 회전 거리를 회전하게 된다. 이는, 도 7에 보인 바와 같이, 캠부(128)들로 용이하게 달성된다. 도 4, 5, 및 6에 예시한 바와 같이 나사부들을 사용하는 것은 전회전거리에 대하여 수회의 회전이 필요하게 된다. 동작 변환부들은 회전운동을 직선의 축방향 운동으로 변환시키어 상측 밸브 부재(80)를 도 4 및 도 5에 보인 바와 같이, 제 1의 소정의 직선 거리 d1을 이동시킨다. 회전운동은 도 4, 5, 및 6에 보인 상측 유지부(148) 따위의 접속 부재(166)를, 도 6에 예시돼 있는 바와 같이, 제 2의 소정의 거리 d2 만큼 또한 밀고 있다. d2와 d1 간의 차는 도 6에 거리 d3로 예시한 크리프 보상 기구의 수축과 같음을 나타낸다. 역시 도 6에 있어서는 하측(제 2의) 밸브 부재(86)의 하향이동 거리 d4가 크리프 보상부(58)에 의해 영향을 받지 않으며 이 거리 d4는 거리 d2와 같음을 나타낸다.
스프링의 사용은 밸브 부재들에 대한 밀폐압력을 제공하고 크리프의 발생을 효과적으로 최소화하며 발생하는 크리프에 대해 자동 보상하게 강제한다. 상기 밸브들은 유체압이 상기 밀폐압력을 극복하기에 불충분한 환경에 적당하다는 사실에 주목하기 바란다.

Claims (17)

  1. 내 크리프의 3방 플라스틱 밸브에 있어서,
    a) 축선, 제 1의 덕트, 제 2의 덕트 및 제 3의 덕트를 갖는 보디부로서, 세개의 덕트는 보디부의 개방된 내부 내로 연장하고, 제 1의 밸브 시트가 제 1의 덕트와 제 3의 덕트 간의 흐름을 제어하기 위해 보디부 내에 축방향으로 정렬되어 배치되며, 제 2의 밸브 시트가 제 2의 덕트와 제 3의 덕트 간의 흐름을 제어하기 위해 보디부 내에 축방향으로 정렬되어 배치되는 보디부;
    b) 제 1의 밸브 시트와 마주보며 제 1의 밸브 시트와 함께 밀폐위치와 개방위치 간을 이동하는 제 1의 밸브 부재 및 제 2의 밸브 부재와 마주보며 제 2의 밸브 시트와 함께 밀폐위치와 개방위치 간을 이동하는 제 2의 밸브 부재;
    c) 제 1 및 제 2의 밸브 부재들을 이동시키는 작동기부로서, 작동기부는 회전가능한 수동 핸들, 접속부 및 핸들의 회전을 접속부의 하향의 축방향 운동으로 변환시키는 동작 변환부를 포함하는 작동기부;
    d) 상측 유지부와 로드, 그리고 이들 내에 위치되어 있는 스프링을 갖는 트랩 스프링부로서, 트랩 스프링부는 연장된 길이를 가지며 압축가능 하고, 또한 트랩 스프링부는 작동기부와 제 1의 밸브 부재의 중간에 배치되며, 제 1 밸브 부재가 제 1의 밸브 시트에 착좌할 때까지는 스프링을 수축시키지 않고 동작 변환부에 의하여 축방향으로 이동가능하나 작동기 부에 의한 트랩 스프링부의 계속적인 축방향 이동은 스프링의 수축을 야기하는 트랩 스프링부; 및
    e) 접속부가 이동할 때 제 2의 밸브 부재를 축방향으로 이동하도록 작동기 부로부터 제 2의 밸브 부재까지 더 연장하는 접속부;
    로 구성된 내 크리프 플라스틱 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    보디부 내에 배치된 하측 스프링을 더 포함하며, 이 하측 스프링이 제 2의 밸브 시트 쪽을 향한 제 2 밸브 부재의 바이어스(bias)를 제공하는 내 크리프 플라스틱 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 1의 밸브 부재와 제 2의 밸브 부재가 이들 사이로 연장하는 스템부를 가지며, 이 스템부는 팽창 및 수축가능한 내 크리프 플라스틱 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    스템부는 스템부가 팽창 및 수축하도록 하는 벨로즈부를 가지고 있는 내 크리프 플라스틱 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    동작 변환부가 캠 표면을 포함하는 내 크리프 플라스틱 밸브.
  6. 제 4 항에 있어서,
    핸들이 1/4 회전 운동의 회전 범위를 가지고 있는 내 크리프 플라스틱 밸브.
  7. 제 4 항에 있어서,
    제 1의 밸브 부재가 이로부터 연장하는 일체식의 다이어프램을 가지고 있고, 상기 다이어프램이 보디부와 교합(engagement)하도록 연장하여서 이를 밀봉하는 내 크리프 플라스틱 밸브.
  8. a) 제 1의 밸브 시트와 마주보며, 이 밸브 시트와의 밀폐를 위해 제 1의 소정의 축방향 거리를 하향으로 이동할 수 있어서 밸브를 지나는 유체의 흐름을 제어하는 제 1의 밸브 부재를 가진 밸브 보디;
    b) 핸들, 이 핸들에 고정된 회전가능한 샤프트 및 동작 변환부로 이루어진 작동기부로서, 샤프트와 핸들은 소정의 회전 거리를 회전할 수 있고, 핸들은 밸브 보디로부터 연장되고, 동작 변환부는 소정의 회전 거리를 통한 핸들의 회전을 제 2의 소정의 축방향 거리를 통한 접속부의 축방향 운동으로 변환하는 접속부를 포함하며, 상기 제 2의 소정의 축방향 거리가 제 1의 소정의 축방향 거리보다 크고, 상기 접속부가 하향 축방향 힘을 상기 밸브 부재로 전달하는 작동기부; 및
    c) 상측 유지부와 로드 내에 위치되어 있는 스프링을 갖는 크리프 보상기구로서, 크리프 보상기구는 최대 축방향 길이를 갖되 이 길이는 상기 스프링을 보다 작은 축방향 길이로 압축함으로써 수축가능하고, 또한 상기 크리프 보상기구는 접속부와 밸브 부재의 중간에 삽입됨으로써, 핸들이 소정의 회전 거리를 회전하는 경우, 제 1의 소정의 축방향 거리와 제 2의 소정의 축방향 거리 간의 차이만큼 수축하는 크리프 보상기구;
    로 구성된 플라스틱 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    보디부가 밸브 부재 접촉부와 이 밸브 부재 접촉부에 인접하여 방사상으로 배치된 환상의 홈을 구비하여서 가요성을 갖는 밸브 시트를 갖는 플라스틱 밸브.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 밸브 부재와 일체로 되어 이로부터 연장하는 다이어프램을 더 포함하는 플라스틱 밸브.
  11. 제 8 항에 있어서,
    제 2의 밸브 시트와 마주보는 제 2의 밸브 부재를 더 포함하며, 제 2의 밸브 부재가 제 2의 밸브 시트 쪽을 향해 편향돼 있으며(biased), 접속부가 상기 제 2의 밸브 부재에 접속하며 제 2의 밸브 부재를 제 2의 밸브 시트로부터 밀어 제치도록 상기 편향에 대향하는 플라스틱 밸브.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 한쌍의 축방향 정렬의 밸브부를 가진 플라스틱 3방 밸브로서, 상기 밸브부가 제 1의 밸브 부재 및 반대측의 제 2의 밸브 부재를 구비하며, 각 밸브 부재는 개방위치와 밀폐위치를 가지며, 상기 3방 밸브는 제 1의 스프링과 제 2의 스프링을 또한 구비하며, 제 1의 밸브 부재를 밀폐위치에 유지하는 밀폐력이 제 1의 스프링의 편향에서 오는 힘에 의하여 제공되며, 제 2의 밸브 부재를 밀폐위치에 유지하는 밀폐력이 제 2의 스프링의 편향에서 오는 힘에 의하여 제공되는 플라스틱 3방 밸브.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 1의 밸브 부재와 제 2의 밸브 부재가 일체로 형성되며 축방향으로 연장가능한 스템부에 의하여 접속돼 있는 플라스틱 3방 밸브.
  17. 제 15 항에 있어서,
    최대의 축방향 길이를 가지며 수축가능한 스프링 지지 구조인 상측 유지부와 로드를 더욱 포함하며, 제 1의 스프링이 상기 스프링 지지 구조 내에 배치돼 있으며, 스프링과 스프링 지지 구조가 제1 밸브 부재와 함께 개방위치에서 밀폐위치로 이동하며, 이때 지지 구조와 제 1의 스프링이 수축되어 스프링을 편향함으로써 제 1의 밸브 부재에 밀폐를 제공하는 플라스틱 3방 밸브.
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