KR101805013B1 - 가스 자동 차단 피팅장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 자동 차단 피팅장치에 관한 것으로서, 튜브가 삽입되면 가스 공급이 이루어지고, 튜브가 분리되면 가스 공급이 차단되는 가스 자동 차단 피팅장치에 있어서, 피팅장치는, 가스공급원과 연결되어 가스를 공급하는 피팅파이프; 피팅파이프 내에 삽입되어 구비되는 탄성부재; 피팅파이프 내에 삽입되어 탄성부재에 의해 탄력 지지되는 볼; 피팅파이프에 결합되어 구비되고 그 내부에는 볼과 접하는 O링이 구비되어 있어 볼과 O링의 접합시에는 유로가 차단되고 볼과 O링의 분리시에는 유로가 확보되는 캡너트;를 포함하는 가스 자동 차단 피팅장치를 제공한다.

Description

가스 자동 차단 피팅장치{Fitting device for gas auto shut out}
본 발명은 가스 자동 차단 피팅장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피팅파이프에 흡착튜브를 꽂으면 유로가 형성되고, 흡입튜브를 분리하면 유로가 차단되는 가스 자동 차단 피팅장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 또는 대기 오염도를 측정하기 위해서는 시료를 채집하는 에어 샘플링(Air Sampling) 작업이 선행되어야 한다.
이러한 시료 채취에는 여러 가지 방법이 있는데, 그 중에서도 휘발성 유기오염물질(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 분석하기 위한 시료채취 방법으로 흡착튜브 채취방법이 널이 사용되고 있고, 이러한 흡착튜브 채취법은 농축효과가 크고 운반이나 보관이 용이하여 대기오염도 모니터링을 위해 많이 사용되고 있다.
특히, 흡착튜브 채취법에서 흡착튜브는 대개 튜브 샘플러(tube sampler)를 이용하여 시료를 채취하는데, 유속은 50mL/min 전후이고 채취간격은 원하는 대로 시간간격을 조절할 수 있으며, 흡착튜브의 재질은 brass 또는 sus로 제작하고 그 안에 원하는 물질 흡착을 위한 흡착제를 충진하여 넣는다.
시료채취 현장에 도착하면 샘플러를 적절한 전원 또는 배터리에 연결한다. 일반적인 작동 테스트가 끝나면 준비된 흡착튜브를 샘플러에 장착한다. 타이머로 시간간격을 설정하고 시작하여 시료채취를 시작하고, 시료채취가 끝나면 샘플러 작동을 멈추고 전원을 차단한 후 장착된 흡착튜브를 빼낸다. 빼낸 흡착튜브는 캡(cap)을 씌워 밀봉 상자에 넣고 분석하기 전까지 4℃ 온도에서 보관한다.
보관중인 흡착튜브를 분석하기 위해서 열탈착장치에 장착한다. 보통 여러 개의 흡착튜브를 장착하도록 설계되어 있다. 열탈착장치에 장착된 흡착튜브는 350℃로 가온되어 흡착제에 있는 VOC 물질을 탈착시킨다. 탈착된 VOC 물질은 가스크로마토그래피(Gas Chromatography: GC)에 주입되어 각 성분별로 분리되어 분석된다.
한편, 상기와 같이 사용되는 흡착튜브는 그 일단에 피팅(Fitting)장치가 구비되는데, 이러한 피팅장치를 도 1를 참조하여 설명한다.
첨부도면 도 1은 종래의 흡착튜브와 피팅장치의 구조를 도시한 분리도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 피팅장치(4)는 흡착튜브(2)의 일단부에 구비된다.
흡착튜브(2)는 그 양단부가 개구된 형태로서, 그 내부에는 물질 흡착을 위한 흡착제(2a)가 삽입되어 있고, 그 표면은 스테인리스 스틸(SUS : Steel special Use Stainless)이나 알루미늄으로 표면처리되어 있다.
그리고, 흡착튜브(2)는 그 일단에 헬륨(He) 또는 질소(N2)가스로 이루어진 캐리어가스의 주입을 위한 피팅장치(4)가 구비된다.
피팅장치(4)는 흡착튜브(2)의 일단부가 삽입되어 결합되는 캡너트(10)와, 캡너트(10)와 나사 결합되는 중공의 결합체(40)와, 결합체(40)와 캡너트(10) 사이에는 금속재로 이루어진 중공의 프론트페룰(Front Ferrule)(30)과 백페룰(Back Ferrule)(20)이 개재되어 구성된다.
프론트페룰(30)은 도 1에서와 같이, 결합체(40) 측에서 캡너트(10) 측으로 확대되는 원추형상으로서 흡착튜브(2)로 캐리어가스의 주입을 용이케 하고, 프론트페룰(30)의 넓은 면측에는 프론트페룰(30)과 캡너트(10) 간의 결합을 용이케 하는 백페룰(20)이 개재되어 설치된다.
그리고, 결합체(40)는 도 1에서와 같이, 일단에만 나사산이 형성되어 있는 캡(Cap)(42) 또는 양단부 모두에 나사산이 형성되어 있는 유니언(Union)(44) 중 어느 하나로 구성되어 캡너트(10)에 결합된다.
또한, 상기와 같이 형성된 결합체(40)에는 흡착튜브(2)로 캐리어가스를 공급하는 가스공급원(미도시)이 연결된다.
따라서, 상기와 같이 흡착튜브(2)에 결합된 피팅장치(4)에 의해 캐리어가스의 누설을 방지되면서 가스공급원에서 흡착튜브(2)로 용이하게 캐리어가스를 주입하여 공급할 수 있게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 피팅장치(4)는, 캐리어가스가 저장된 가스공급원에 연결되어 구비된 상태에서 피팅장치(4) 내로 흡착튜브(2)가 삽입되어 결합되면, 가스공급원에 저장된 캐리어가스를 흡착튜브(2) 내로 공급하게 되는데, 공급 후 가스공급원을 잠가도 가스공급원과 피팅장치(4) 사이에 잔류하는 캐리어가스가 흡착튜브(2)의 분리시 대기 중으로 그대로 빠져나와 버려지는 문제점이 있었다.
이상 설명한 바와 같은 흡착튜브와 피팅장치 및 이에 대한 상세한 설명은 아래의 선행기술문헌들에 자세히 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
(특허문헌 1) KR20-0426147 B
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가스공급원과 연결되는 피팅파이프에 흡착튜브를 꽂으면 유로가 형성되어 캐리어가스의 공급이 이루어지고, 흡입튜브를 분리하면 유로가 바로 차단되어 캐리어가스의 공급을 차단하는 가스 자동 차단 피팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스 자동 차단 피팅장치는, 튜브가 삽입되면 가스 공급이 이루어지고, 튜브가 분리되면 가스 공급이 차단되는 가스 자동 차단 피팅장치에 있어서, 피팅장치는, 가스공급원과 연결되어 가스를 공급하는 피팅파이프; 피팅파이프 내에 삽입되어 구비되는 탄성부재; 피팅파이프 내에 삽입되어 탄성부재에 의해 탄력 지지되는 볼; 피팅파이프에 결합되어 구비되고 그 내부에는 볼과 접하는 O링이 구비되어 있어 볼과 O링의 접합시에는 유로가 차단되고 볼과 O링의 분리시에는 유로가 확보되는 캡너트;를 포함한다.
그리고, 피팅파이프에는 탄성부재와 볼이 삽입되는 수용부가 형성되고, 수용부의 바닥면은 피팅파이프의 관로 측으로 하향 경사진 경사바닥면으로 형성될 수 있다.
게다가, 캡너트를 관통하는 튜브는 그 단부에 볼의 외측면과 선접촉되는 경사면이 형성될 수 있고, 캡너트를 관통하는 튜브는 그 단부에 절개된 흡입홈이 형성될 수 있으며, 캡너트를 관통하는 튜브는 그 내경이 다각 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 가스 자동 차단 피팅장치에 따르면, 가스공급원과 연결되는 피팅파이프에 흡착튜브를 꽂으면 유로가 형성되어 캐리어가스가 흡착튜브로 공급되고, 피팅파이프에서 흡입튜브를 분리하면 유로가 바로 차단되어 캐리어가스의 공급이 차단됨으로써 대기 중으로 버려지는 캐리어가스의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 흡착튜브와 피팅장치를 분리 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 피팅장치의 결합도이다.
도 3은 본 발명에 따른 피팅장치의 분리도이다.
도 4는 본 발명에 따른 피팅장치의 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 피팅장치에 흡착튜브가 결합된 상태의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착튜브의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 흡착튜브의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 흡착튜브와 피팅장치를 도시한 도면들이다.
본 발명에 따른 피팅장치(F)는, 기체나 액체 등과 같은 유체를 공급 및 차단할 수 있는 장치로서, 산업 전반에 걸쳐 다양하게 적용되어 사용될 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에서는 공기 또는 대기 오염도를 측정하기 위해 사용되는 흡착튜브(200)와 피팅장치(F)를 일례로 들어 설명하나, 본 발명의 피팅장치(F)가 이에 국한되거나 한정되는 것은 아니다.
즉, 공기 또는 대기 오염도를 측정하기 위한 피팅장치(F)는, 캐리어가스가 저장된 가스공급원에 연결되게 구비되어 튜브(가스가 유동되는 "파이프"나 "가스배관"을 통칭하는 것으로, 이하에서는 "흡착튜브"라 함)가 삽입되면 가스 공급이 이루어지고, 흡착튜브(200)가 분리되면 가스 공급이 차단되도록 구성된다.
이러한 피팅장치(F)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가스공급원(미도시)과 연결되어 가스를 공급하는 피팅파이프(100)와, 피팅파이프(100) 내에 삽입되어 구비되는 탄성부재(110)와, 피팅파이프(100) 내에 삽입되어 탄성부재(110)에 의해 탄력 지지되는 볼(120)과, 피팅파이프(100)에 결합되어 구비되고 그 내부에는 볼(120)과 접하는 O링(140)이 구비되어 있는 캡너트(150)를 포함한다.
피팅파이프(100)는 도 3에서와 같이, 그 외주면에 나사산이 형성되는 중공의 파이프로서, 그 내부에는 가스공급원에 저장된 캐리어가스가 유동하는 관로(101)가 형성되고, 그 일단부에는 관로(101)보다 큰 직경으로 확장된 수용부(103)가 형성되어, 후술될 탄성부재(110)와 볼(120)이 수용되어 구비된다.
그리고, 피팅파이프(100)의 수용부(103) 바닥면은 피팅파이프(100)의 관로(101) 측으로 하향 경사진 경사바닥면(102)으로 형성되어, 관로(101)가 볼(120)에 의해 막히는 것을 사전에 차단하여 원활한 가스 공급이 이루어질 수 있도록 한다.
탄성부재(110)는 피팅파이프(100)의 수용부(103)에 구비되어 볼(120)을 후술될 캡너트(150) 측으로 밀어 탄력 지지하는 부재로서, 압축 코일스프링으로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 볼(120)은 탄성부재(110)의 외경보다 큰 외경을 갖는 구체로 형성되어 탄성부재(110)에 의해 지지될 수 있고, 이와 같이 지지되는 볼(120)은 후술될 O링(140)보다도 큰 외경을 갖도록 형성됨이 바람직하다.
또한, 캡너트(150)는 피팅파이프(100)의 수용부(103) 외측면에 나사 결합되어 수용부(103) 내에 볼(120)과 탄성부재(110)가 안정적으로 수용될 수 있도록 구비된다.
이러한 캡너트(150)는 그 하면부가 피팅파이프(100)의 외경에 대응한 직경으로 개구되고, 상면부에는 볼(120)이 걸림되는 상면이 형성되되, 상면 중앙부에는 후술될 흡착튜브(200)가 관통되는 관통구(151)가 형성된다.
그리고, 캡너트(150)의 내측 상단부에는 페룰(130)이 캡너트(150)의 내측 상면에 접하여 구비되고, 페룰(130)의 하부에는 고무재질의 O링(140)이 구비된다.
따라서, 이와 같이 구비된 O링(140)에는 탄성부재(110)의 탄성력에 의해 볼(120)이 항상 접한 상태로 구비되어 이의 유로를 차단하여 가스 공급을 차단시키고, 볼(120)이 O링(140)으로부터 분리될 시에는 유로가 확보되어 가스의 공급이 이루어지게 된다.
특히, 탄성부재(110)에 의해 볼(120)이 접한 O링(140)은 볼(120)을 탄력 지지하는 탄성부재(110)의 지지력(가압력)에 의해 볼(120)과 캡너트(150) 사이에서 압축된 상태로 볼(120)과 밀착되어 접촉됨으로써 이의 밀착력과 접촉면적으로 인해 볼(120)과 O링(140) 사이의 기밀은 견고하게 유지되어 실링된다.
그리고, 흡착튜브(200)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 캡너트(150)의 관통구(151)로 삽입되는 그 일단부의 외측면을 모따기 가공한 경사면(210)이 형성되고, 이 경사면(210)의 단부는 캡너트(150)의 관통구(151)와 페룰(130) 및 O링(140)을 관통한 상태에서 볼(120)의 외측면과 선접촉된다.
이와 같이 볼(120)에 선접촉된 흡착튜브(200)의 경사면(210) 단부는 모따기 가공시 가공 공차(오차)로 인해 볼(120)과의 접촉면에서 미세한 간극이 형성됨으로써 이 간극을 통해 피팅파이프(100)로 공급된 캐리어가스가 흡착튜브(200) 내로 공급된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 가스 자동 차단 피팅장치의 작동관계를 설명한다.
먼저, 피팅파이프(100)에 결합된 캡너트(150)의 관통구(151)에 흡착튜브(200)를 삽입하기 전에는 도 4에서와 같이, 피팅파이프(100)의 수용부(103)에서 탄성부재(110)에 의해 상방향으로 탄력 지지된 볼(120)이 캡너트(150) 내에 구비된 O링(140)에 접한 상태를 유지하게 된다.
이와 같이 볼(120)이 접한 O링(140)은 탄성부재(110)의 지지력에 의해 볼(120)과 캡너트(150) 사이에서 압축된 상태로 볼(120)과 밀착되어 접촉됨으로써 이의 밀착력과 접촉면적으로 인해 볼(120)과 O링(140) 사이의 기밀은 견고하게 유지된다.
따라서, 상기와 같이 볼(120)이 O링(140)에 접함으로써 가스공급원으로부터 피팅파이프(100) 내로 공급된 캐리어가스가 캡너트(150)의 관통구(151)를 통해 외부로 누설됨은 사전에 차단된다.
이 상태에서 캡너트(150)의 관통구(151)로 흡착튜브(200)의 경사면(210) 측 단부를 삽입하여 관통시키면, 흡착튜브(200)의 경사면(210) 측 단부가 캡너트(150)의 관통구(151)와 페룰(130), O링(140)을 차례로 관통하면서 볼(120)의 외측면에 선접촉된다.
여기서, 흡착튜브(200)를 더 밀어 넣으면 도 5에서와 같이, 삽입되는 흡착튜브(200)에 의해 볼(120)이 탄성부재(110)를 수용부(103) 내에서 압축시키며 하강된다.
한편, 볼(120)의 외측면에 선접촉된 흡착튜브(200)의 경사면(210) 단부는 볼(120)과의 접촉면에서 미세한 간극이 형성되고, 이 간극으로 인해 피팅파이프(100) 내의 캐리어가스가 흡착튜브(200) 내로 공급되며, 흡착튜브(200)의 외측면에는 O링(140)이 끼워진 상태로서 O링(140)과 흡착튜브(200)가 견고한 기밀상태를 유지하므로 인해 피팅파이프(100) 외부로의 가스 누설을 방지하게 된다.
이후, 흡착튜브(200) 내로 충분한 캐리어가스의 공급이 이루어진 후에는 흡착튜브(200)를 빼내 피팅파이프(100)로부터 분리시킨다.
그러면, 흡착튜브(200)의 인출과 동시에 압축되어 있던 탄성부재(110)가 인장되면서 볼(120)을 인출되는 흡착튜브(200)를 따라 상승시키게 되고, 이와 같이 상승되는 볼(120)이 O링(140)에 가압되어 접하는 순간 이의 유로가 다시 차단되어 가스의 누설을 방지하게 된다.
그리고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 흡착튜브를 도시한 각각의 실시예로서, 전술한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흡착튜브(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 볼(120)과 선접촉되는 흡착튜브(200)의 경사면(210)에 "V"자 형상으로 절개된 흡입홈(220)이 형성된다.
이와 같은 흡입홈(220)은 경사면(210)에 일정간격마다 형성될 수 있고, 경사면(210)의 단부에서 축방향으로 절개되어 형성된다.
따라서, 흡착튜브(200)의 경사면(210) 단부가 볼(120)과 접할 때 볼(120)과 이격된 다수의 흡입홈(220)에 의해 흡착튜브(200) 내로 다량의 캐리어가스가 신속하게 공급될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흡착튜브(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 볼(120)과 접하는 그 단부를 다각 형상으로 형성할 수도 있다.
이와 같이 다각 형상으로 형성되는 흡착튜브(200)의 단부에서 볼(120)과 선접촉되는 내경(200a)은 반드시 다각 형상으로 형성하고, 외경은 도 7에서와 같이 내경(200a)과 더불어 다각 형상으로 형성할 수도 있지만, 원형으로도 형성될 수 있다.
따라서, 볼(120)은 구체인 반면에, 볼(120)과 접하는 흡착튜브(200)의 단부는 다각 형상의 내경(200a)을 갖도록 형성됨으로써 볼(120)과 선접촉되는 다각 형상의 내경(200a)의 각 코너부위가 볼(120)과 이격된 유로로 형성됨으로써 이 유로를 통해 다량의 캐리어가스가 흡착튜브(200) 내로 신속하게 공급된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
F : 피팅장치 100 : 피팅파이프
101 : 관로 102 : 경사바닥면
103 : 수용부 110 : 탄성부재
120 : 볼 130 : 페룰
140 : O링 150 : 캡너트
151 : 관통구 200 : 흡착튜브
200a : 외주면 200b : 내주면
210 : 경사면 220 : 흡입홈

Claims (5)

  1. 튜브가 삽입되면 가스 공급이 이루어지고, 튜브가 분리되면 가스 공급이 차단되는 가스 자동 차단 피팅장치에 있어서,
    피팅장치는, 가스공급원과 연결되어 가스를 공급하는 피팅파이프;
    피팅파이프 내에 삽입되어 구비되는 탄성부재;
    피팅파이프 내에 삽입되어 탄성부재에 의해 탄력 지지되는 볼;
    피팅파이프에 결합되어 구비되고 그 내부에는 볼과 접하는 O링이 구비되어 있어 볼과 O링의 접합시에는 유로가 차단되고 볼과 O링의 분리시에는 유로가 확보되는 캡너트;를 포함하고,
    상기 캡너트를 관통하는 튜브는 그 단부에 절개된 흡입홈이 형성되는 가스 자동 차단 피팅장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    피팅파이프에는 탄성부재와 볼이 삽입되는 수용부가 형성되고, 수용부의 바닥면은 피팅파이프의 관로 측으로 하향 경사진 경사바닥면으로 형성되는 가스 자동 차단 피팅장치.
  3. 삭제
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