KR101351489B1 - 가스를 유도하는 중공 공간 안에 설치하기 위한 홀더를 구비한 광학 분석기 - Google Patents

가스를 유도하는 중공 공간 안에 설치하기 위한 홀더를 구비한 광학 분석기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스를 유도하는 중공 공간 안에 설치하기 위한 홀더(10)를 구비한 광학 분석기, 특히 광학 가스 분석기와 관련이 있으며, 이 경우 상기 홀더(10)는 종축(A)을 갖는 볼 세그먼트(30)(ball segment) 및 볼 팬(20)(ball pan)을 구비하며, 이 경우 상기 볼 팬(20)은 하나 이상의 제 1 세그먼트(21) 및 제 2 세그먼트(22)를 갖고, 상기 볼 팬이 볼 세그먼트(30)를 종축(A)의 방향으로 적어도 부분적으로 둘러싸도록 형성된다.

Description

가스를 유도하는 중공 공간 안에 설치하기 위한 홀더를 구비한 광학 분석기 {OPTICAL ANALYZER WITH A HOLDER FOR INSTALLATING IN A GAS-LEADING HOLLOW SPACE}
본 발명은 가스를 유도하는 중공 공간 안에 설치하기 위한 홀더를 구비한 광학 분석기에 관한 것이다.
가스를 유도하는 중공 공간 안에 설치되는 광학 분석기, 특히 광학 가스 분석기는 공지되어 있다. 이와 같은 가스 분석기들은 가스를 유도하는 중공 공간의 벽 안에 있는 관통구 안으로 삽입된다. 가스를 유도하는 중공 공간 안에는 종종 20 bar까지의 압력이 존재하기 때문에, 홀더들이 상응하는 압력에 노출될 필요가 있다. 또한, 가스 분석기들이 하나의 홀더를 가질 필요도 있는데, 상기 홀더를 통해서는 두 개 축에서의 가스 분석기의 경사가 상기 가스를 유도하는 중공 공간에 대하여 상대적으로 설정될 수 있는데, 그 이유는 홀더들이 종종 가스를 유도하는 중공 공간의 관통구 안에 요구되는 정확도로 삽입될 수 없기 때문이며, 특히 삽입 용접될 수 없기 때문이다. 서로 상대적으로 기울어질 수 있는 두 개의 플랜지 면을 통해 인장되는 고무 밴드를 이용해서 밀봉되는 홀더가 공지되어 있다. 대안적으로는 두 개의 플랜지 사이에 고무로 이루어진 O-링을 배치하는 것 그리고 원하는 경사 각에 도달할 때까지 상응하게 플랜지 나사를 당겨서 조이는 것도 마찬가지로 공지되어 있다. 하지만, 이와 같은 밀봉 방식들은 높은 압력 차를 견디지 못한다.
두 개의 플랜지를 구비하고, 상기 두 개의 플랜지 사이에 하나의 금속 벨로우즈가 삽입된 홀더도 또한 공지되어 있으며, 이 경우 상기 두 개 플랜지의 경사는 트레드 바(thread bar), 스크루 너트(screw nut) 및 로크 너트(lock nut)에 의해서 서로 상대적으로 변경될 수 있다. 하지만, 이와 같은 고정 방식은 결과적으로 긴 구조적 형상을 야기한다. 또한, 내부에서 벨로우즈 후방 절단부에는 먼지 또는 기타 오물이 수집될 수도 있다. 또한, 벨로우즈의 세척도 극도로 복잡하다.
마지막으로는 볼 세그먼트가 하나의 부분으로 이루어진 볼 팬(ball pan) 안에 삽입된 홀더가 공지되어 있다. 하지만, 압력이 높은 경우에는 상기 볼 세그먼트가 볼 팬으로부터 외부로 밀려나갈 위험이 존재한다. 또한, 정렬 장치 앞에 있는 압축 밀봉 윈도우는 가스를 유도하는 측정 공간으로부터 발생하는 오물 또는 고압이 상기 정렬 장치에 작용을 미치지 못하도록 하는 장치들도 공지되어 있다. 그러나 이와 같은 윈도우는 단점적으로 높은 비용 및 조립 복잡성과 연결된다. 상기 윈도우는 또한 광학 수단을 오염시켜서 단점적인 영향을 미칠 수 있다.
US 2004/0232340 A1호에는 분석기가 가스를 유도하는 라인과 단단히 결합된 홀더가 공지되어 있다. 윈도우를 세척하기 위하여 상기 윈도우를 원래의 빔 경로로부터 빼내어 세척 챔버 안에서 세척할 수 있기 위하여, 상기 홀더 안에는 볼 모양의 윈도우 홀더가 제공되어 있다.
US 4,622,465호에는 유체를 가이드 하는 중공 공간 안으로 측정 광을 주입하기 위해서 이용되는 석영 이중 윈도우용 홀더가 공지되어 있다. 상기 간행물에서 하나의 윈도우는 내부 공간과 접촉되고, 다른 윈도우는 외부 공간과 접촉된다. 상기 외부에 놓인 윈도우는 각각 세척될 수 있다. 상기 내부에 놓인 윈도우를 세척할 수 있기 위하여, 상기 석영 이중 윈도우가 두 개의 볼 세그먼트로 이루어진 볼 팬 안에 고정된 볼 모양의 홀더 안에 배치됨으로써, 결과적으로 상기 석영 이중 윈도우는 180°만큼 회전될 수 있고, 그 다음에 내부- 및 외부 윈도우가 자신의 위치를 바꾸게 된다.
본 발명의 과제는 가스를 유도하는 중공 공간 안에 장착하기 위한 홀더를 구비한 광학 분석기를 제공하는 것으로서, 이 경우 상기 홀더는 20 bar까지의 압력도 견딜 수 있으면서 전체적으로 단순하게 구성되며, 특히 조작이 간단하고 세척도 용이하다.
상기 과제는 본 발명에 따른 특허 청구항 1의 특징들을 갖는, 가스를 유도하는 중공 공간 안에 장착하기 위한 홀더를 구비한 광학 분석기에 의해서 해결된다.
본 발명의 바람직한 실시예들 그리고 개선 예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 광학 분석기는 특히 가스를 유도하는 중공 공간 안에 분석기를 장착하기 위한 홀더를 구비한 광학 가스 분석기로서, 이 경우 상기 홀더는 종축을 갖는 볼 세그먼트 및 볼 팬을 구비하며, 상기 볼 팬이 하나 이상의 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트를 구비하고, 상기 볼 팬이 볼 세그먼트를 종축의 방향으로 적어도 부분적으로 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 한다. 부분적으로 둘러싼다는 표현은, 볼 세그먼트의 종축에 대하여 수직으로 절단했을 때 볼 팬의 내부 면이 볼 세그먼트의 최대 직경 양측에서 접하는 것을 의미한다. 따라서, 볼 세그먼트는 볼 팬에 의해 부분적으로 둘러싸일 때 종축의 방향으로 고정된다. 따라서, 특히 파워는 종축을 따라 양 방향으로 흡수될 수 있다. 따라서, 볼 세그먼트가 볼 팬으로부터 외부로 밀려나가는 것은 더 이상 가능하지 않다. 그로 인해 홀더는 특히 20 bar까지의 압력에 적합하게 된다. 볼 팬(20)과 볼 세그먼트(30) 사이에 하나 또는 다수의 밀봉부가 삽입됨으로써 고압에서도 충분한 밀봉력이 보증된다.
볼 세그먼트에 대하여 상대적인 볼 팬의 경사 그리고 그와 더불어 중공 공간에 대하여 상대적인 분석기의 경사, 다시 말해 정렬은 두 개 이상의 트레드 바에 의해서, 바람직하게는 네 개의 트레드 바에 의해서 고정될 수 있으며, 이와 같은 사실은 홀더의 간단한 구조를 가능하게 한다.
트레드 바는 바람직하게 한 단부에서는 볼 팬과 단단히 연결되어 있고, 다른 단부에서는 스크루 너트에 의해서 볼 세그먼트에 직접적으로 또는 간접적으로 고정될 수 있다. 트레드 바를 한 단부에서 볼 세그먼트에 배치하고, 다른 단부를 스크루 너트를 이용해서 볼 팬에 고정시키는 것도 당연히 가능하다. 한 변형 예에서는 각각의 트레드 바에 두 개의 스크루 너트가 제공되는데, 다시 말하자면 하나의 스크루 너트 및 하나의 로크 너트가 제공되며, 상기 두 개의 스크루 너트에 의해서는 볼 팬과 볼 세그먼트 사이의 경사가 조절될 수 있다. 하지만, 이 경우의 단점은 경사가 무단으로 조절될 수 없다는 것이다. 그렇기 때문에 본 발명의 특히 바람직한 한 실시예에 따라 볼 팬과 볼 세그먼트 사이에는 하나의 스프링 부재가 배치되어 있다. 따라서, 볼 팬과 볼 세그먼트 사이의 경사를 무단으로 조절할 수 있기 위하여, 트레드 바당 각각 단 하나의 스크루 너트를 제공하는 것 그리고 상기 스크루 너트를 탄성력에 대항하여 당겨 조이는 것이 가능해진다.
본 발명의 특히 바람직한 한 실시예에 따르면, 볼 팬과 볼 세그먼트 사이에 하나 이상의 트레드 바만큼 하나의 스크루 스프링 또는 디스크 스프링을 배치함으로써, 볼 팬과 볼 세그먼트 사이에서 무단의 경사 조정이 특히 간단하고도 경제적인 방식으로 가능해진다.
본 발명의 실시예는 아래의 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 홀더의 실시예의 사시도이며,
도 2는 도 1에 따른 홀더의 종단면도이다.
도 1 및 도 2는 가스를 유도하는 중공 공간 안에 광학 분석기, 특히 광학 가스 분석기를 장착하기 위한 홀더(10)의 사시도 및 종단면도를 보여준다. 홀더(10)는 볼 팬(20) 그리고 상기 볼 팬 안에 고정된 볼 세그먼트(30)를 구비한다. 이때 볼 세그먼트(30)는 광학 분석기에 단단히 연결될 수 있는 한편, 볼 팬(20)은 가스를 유도하는 중공 공간의 벽에 단단히 연결되어 있다. 따라서, 볼 팬(20) 안에서 볼 세그먼트(30)가 기울어짐으로써 가스 센서의 경사는 가스를 유도하는 중공 공간에 대하여 상대적으로 특히 두 개의 축으로 변경될 수 있다.
볼 팬(20)은 이 볼 팬이 볼 세그먼트(30)의 종축(A)의 방향으로 상기 볼 세그먼트(30)를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 형성되어 있다. 볼 세그먼트(30)의 종축(A)을 따라 볼 때, 볼 팬(20)은 상기 볼 세그먼트(30)의 종축(A)에 대하여 수직으로 절단된 부분의 최대 직경(D) 양측에서 상기 볼 세그먼트(30)에 접한다. 따라서, 볼 팬(20)은 볼 세그먼트(30)를 종축(A)의 방향으로 고정시킨다.
볼 세그먼트(30)를 볼 팬(20) 내부로 삽입시킬 수 있기 위하여, 볼 팬(20)은 제 1 세그먼트(21) 및 제 2 세그먼트(22)를 구비하고, 상기 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트 사이에 볼 세그먼트(30)가 삽입된다. 볼 세그먼트(30)는 볼 팬(20) 안에서 기울어질 수는 있지만, 볼 팬(20)의 두 개의 세그먼트(21, 22)가 상호 결합된 후에는 볼 팬(20)으로부터 외부로 밀려나갈 수는 없다.
볼 세그먼트(30)에는 원통형 섹션(32)이 일체로 형성되며, 상기 원통형 섹션의 종축은 볼 세그먼트(30)의 종축(A)과 일치한다. 볼 세그먼트(30) 쪽을 향하고 있는 상기 원통형 섹션(32)의 자유 단부에는 고정 링(34)이 배치되어 있다.
볼 팬(20)에 대하여 상대적인 볼 세그먼트(30)의 경사는 두 개의 트레드 바(40)에 의해서 고정되며, 상기 두 개의 트레드 바는 볼 세그먼트(30)의 고정 링(34)에 그리고 볼 팬(20)의 제 2 세그먼트(22)에 배치되어 있다. 이때 트레드 바(40)들은 제 1 단부(40a) 및 제 2 단부(40b)를 가지며, 이 경우 상기 트레드 바(40)의 제 1 단부(40a)는 볼 팬(20)의 제 2 세그먼트(22)와 각각 단단히 그리고 회전할 수 없도록 연결되어 있다. 상기 트레드 바(40)의 제 2 단부(40b)는 고정 링(34)의 관통 개구(36)를 통과한다. 트레드 바(40)에 대한 상기 고정 링(34)의 상대적인 위치는 고정 링(34) 양측에서 트레드 바(40) 쪽으로 회전된 두 개의 너트에 의해 고정될 수 있다. 하지만, 본 실시예에서 볼 팬(20)의 제 2 세그먼트(22)와 고정 링(34) 사이에는 스크루 스프링(42)이 제공된 한편, 볼 팬(20)으로부터 떨어져서 마주한 상기 고정 링(34)의 측에서만 각각 하나의 스크루 너트(44)가 트레드 바(40) 상에 회전되어 있다. 트레드 바(40)에 대한 고정 링(34)의 상대적인 위치 그리고 그와 더불어 볼 팬(20)에 대한 볼 세그먼트(30)의 경사를 변경하고 고정하기 위하여, 스크루 너트(44)가 스크루 스프링(42)의 탄성력에 대항하여 트레드 바(40) 상에 조여질 수 있다. 특히 볼 팬(20)에 대한 볼 세그먼트(30)의 경사는 종축(A)을 중심으로 ±2°만큼 가능하다. 이 경우에는 특히 스크루 스프링(42)을 사용함으로써 경사의 무단 변경이 가능해진다.
볼 팬 안에 볼 세그먼트를 사용함으로써 홀더(10)의 짧은 구조적 형상이 가능해지며, 이와 같은 짧은 구조의 홀더는 볼 세그먼트(30)가 종축(A)을 따라 두 가지 방향으로 고정되기 때문에 20 bar까지의 높은 압력도 견딜 수 있고, 또한 조작이 간단하고 세척도 간단하다. 하나 또는 다수의 밀봉부(50)를 볼 팬(20)과 볼 세그먼트(30) 사이에 있는 볼 팬(20)의 내부 면 안으로 삽입함으로써, 고압에서도 독성의 가스에 대하여 충분한 밀봉성이 보증될 수 있다.
10: 홀더
20: 볼 팬
21: 제 1 세그먼트
22: 제 2 세그먼트
30: 볼 세그먼트
32: 원통형 섹션
34: 고정 링
36: 관통 개구
40: 트레드 바
40a: 제 1 단부
40b: 제 2 단부
42: 스크루 스프링
44: 스크루 너트
50: 밀봉부
A: 종축
D: 직경

Claims (4)

  1. 가스를 유도하는 중공 공간(gas bearing cavity) 안에 분석기를 설치하기 위한 홀더(10)를 구비하며, 상기 홀더(10)가 종축(A)을 갖는 볼 세그먼트(30)(ball segment) 및 볼 팬(20)(ball pan)을 포함하는 광학 분석기에 있어서,
    상기 볼 팬(20)은 제 1 세그먼트(21) 및 제 2 세그먼트(22)를 갖고, 상기 볼 팬이 볼 세그먼트(30)를 종축(A)의 방향으로 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸도록 형성되며,
    상기 볼 팬이 볼 세그먼트(30)에 대하여 상대적으로 그리고 이로써 분석기가 중공 공간에 대하여 상대적으로 두 개 이상의 트레드 바(threaded rod)(40)에 의해서 고정될 수 있으며, 그리고
    상기 볼 팬(20)과 볼 세그먼트(30) 사이에는 하나 이상의 밀봉부(50)가 제공된 것을 특징으로 하는,
    광학 분석기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트레드 바(40)는 한 단부(40a)에서는 볼 팬(20)에 단단히 연결되어 있고, 다른 단부(40b)에서는 스크루 너트(44)에 의해 볼 세그먼트(30)에 직접적으로 또는 간접적으로 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    광학 분석기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 볼 팬(20)과 볼 세그먼트(30) 사이에 스프링 부재가 배치된 것을 특징으로 하는,
    광학 분석기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 볼 팬(20)과 볼 세그먼트(30) 사이의 트레드 바(40) 중 하나 이상의 주위에 하나의 스크루 스프링(42) 또는 디스크 스프링이 배치된 것을 특징으로 하는,
    광학 분석기.
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