KR101950501B1 - 저수위 차단 스위치 - Google Patents
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Abstract
유동 스위치 조립체는 하측 베이스 부분 및 상측 베이스 부분을 구비한 2부분 베이스 조립체를 포함한다. 상기 하측 베이스 부분은 금속성 재료로 만들어진 것으로서, 유체 유동을 구비한 파이프에 장착되도록 구성되고 또한 상기 파이프 내의 유체 유동에 응답하여 축을 중심으로 피봇(pivot)하는 패들 아암(paddle arm)을 수용하는 중앙 구멍을 구비한다. 상기 상측 베이스 부분은 비금속성 재료로 만들어진 것으로서, 상기 패들 아암을 수용하는 대응 중앙 구멍을 구비하고 또한 상기 패들 아암이 장착되는 피봇 아암(pivot arm)을 수용하는 채널(channel)을 구비하며, 상기 피봇 아암은 유체 유동에 응답하여 ON/OFF 스위치를 작동시키기 위하여 상기 패들 아암이 상기 축에서 피봇됨을 허용한다. 상기 비금속성 재료는 금속성 재료보다 더 낮은 열전달 계수를 가짐으로써, 상기 유동 스위치 조립체가 어는점 미만의 온도에 노출되는 저온 적용예에서 사용되는 경우에 유동 스위치 조립체에서의 응축수 증가가 감소되도록 한다.
Description
[관련 출원의 상호 참조]
본원은 2013년 8월 6일자로 출원된 미국 가출원 제61/862,634호에 대한 우선권의 수혜를 주장하는바, 상기 가출원은 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.
[기술 분야]
본원은 스위치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저수위 차단에 관련된 적용예들을 위해 설계된 스위치에 관한 것이다.
도 1a 에는 현존하는 저수위 차단 스위치가 도시되어 있는바, 이것은 순수 황동(solid brass) 재료로 만들어진 일체형 황동 베이스(integral brass base; 7)를 구비한다. 현존하는 저수위 차단 스위치는 예를 들어 본원의 출원인기 시판하고 있는 모델 번호 FS250 의 범용 액체 유동 스위치이며, 이에 관하여는 "시리즈 FS-250 범용 액체 유동 스위치(Series FS-250 General Purpose Liquid Flow Switch)"라는 표제의 안내 매뉴얼 MM-625C호를 참조하면 될 것이며, 이는 여기에 참조로서 포함된다.
도 1a 에 도시된 바와 같이, 현존하는 저수위 차단 스위치는 다음과 같은 참조번호를 갖는 부분들/부품들을 포함한다.
플라스틱 커버(plastic cover; 1);
마이크로 스위치(micro switch; 2);
스위치 브라켓(switch bracket; 3);
NPT 플러그(NPT plug);
그러브 스크류(grub screw; 5);
피봇(pivot; 6);
황동 베이스(7);
패들 아암(paddle arm; 8);
패들(9);
작동 캠(actuating cam; 10); 및
오-링(O-ring; 11).
현존하는 저수위 차단 스위치는 다음과 같은 특징들을 갖는다.
* 기본 기능:
(스위치가 장착되어 있는 곳인 파이프 안의 액체 유동으로 인한) 진동 움직임(oscillatory motion)을 수직 움직임으로 전환시킴 - 이것은 작동 캠(10)을 통해서 마이크로 스위치(2)를 작동시키며, ON/OFF 신호는 저수위 차단 스위치로부터 추후의 어떤 필요한 조치를 취하는 소정의 시스템으로 전달된다.
* 현재의 문제점:
피봇 메카니즘의 변형이 고장으로 이어질 수 있고, 예를 들어 유동 스위치가 저온 적용예에서 사용되는 경우에 응축수가 발생할 수 있음.
도 1b 에는 도 1a 의 현존하는 저수위 차단 스위치의 일부분이 도시되어 있는바, 특히 여기에는 현존하는 저수위 차단 스위치의 일부분에서 오-링(11)들이 피봇(6)에 대한 관계에서 어떻게 구성될 수 있는지가 도시되어 있다. 도 1c 에는 도 1a 의 현존하는 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 일체형 황동 베이스가 도시되어 있다.
현존하는 설계안에서는 주된 베이스 부품이 예를 들어 순수 황동 재료로 만들어진다. 이와 같은 구성이 저온 적용예에서 사용되는 때에는 전도 및 대류를 통한 열 전달 때문에 상기 현전하는 저수위 차단 스위치에 응축수가 증가하는 결과가 초래될 수 있으며, 이것은 시간의 경과에 따라서 유동 스위치의 작동이 불가능하게 하는 경향을 갖는다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하는, 더 우수한 저수위 차단 스위치를 제공함을 목적으로 한다.
일부 실시예들에 따르면, 본 발명은 하측 베이스 부분과 상측 베이스 부분을 구비한 2부분 베이스 조립체를 포함하는 새롭고 고유한 저수위 차단 스위치 조립체의 형태를 갖는다.
상기 하측 베이스 부분은 금속성 재료로 만들어질 수 있는 것으로서, 유체 유동을 가진 파이프에 장착되도록 구성되고, 상기 파이프 내의 유체 유동에 응답하여 축을 중심으로 피봇(pivot)하는 패들 아암(paddle arm)을 수용하는 중앙 구멍을 구비한다.
상기 상측 베이스 부분은 비금속성 재료로 만들어질 수 있는 것으로서, 상기 패들 아암을 수용하는 대응 중앙 구멍을 구비하고 또한 상기 패들 아암이 장착되는 피봇 아암(pivot arm)을 수용하는 채널(channel)을 구비하며, 상기 피봇 아암은 유체 유동에 응답하여 ON/OFF 스위치를 작동시키기 위하여 상기 패들 아암이 상기 축에서 피봇됨을 허용한다.
상기 상측 베이스 부분의 비금속성 재료는 상기 하측 베이스 부분의 금속성 재료보다 실질적으로 더 낮은 열전달 계수(즉, 열전도율)를 가짐으로써, 상기 저수위 차단 스위치가 저온 적용예를 포함하여 어는점 미만의 온도에 노출되는 적용예에서 사용되는 경우에 저수위 차단 스위치에서의 응축수 증가가 실질적으로 감소(또는 최소화)되도록 한다.
실제에서, 본 발명은 유동 제어 스위치에서의 응축수를 감소시키기 위한 비금속 부분과 금속 부분을 조합하여 사용함에 기초한 것이다. 새로운 설계안에 따르면, 황동 삽입체와 조합하여 비금속성 베이스 부분이 이용됨으로써 저수위 차단 스위치 전체에 있어서의 금속의 주된 덩어리가 감소하고, 상기 비금속성 베이스 부분이 예를 들어 대응되는 부분/부품이 (종래 기술의 스위치에서 처럼) 금속 재료로 만들어진 경우(도 1 참조)에 비하여 열을 잘 전도시키지 않기 때문에, 상기 비금속성 베이스 부분이 찬 온도/음열(negative heat)의 전달을 허용하지 않으며, 따라서 저수위 차단 스위치에 있어서의 응축이 실질적으로 저감되어 스위치의 작동 수명을 증대하는데 기여하게 된다.
본 발명은 다음의 구성들 중 한 가지 이상의 구성을 포함할 수 있다:
상기 하측 베이스 부분이 황동으로 만들어질 수 있음.
상기 상측 베이스 부분이 델린(Delrin)(폴리옥시메틸렌(Polyoxymethylene; POM)(acetal, polyacetal, polyformaldehyde)과 같은 것으로서, 델라웨어 윌밍톤 마켓 스트리트 19898 1007 (19898 1007 Market St., Wilmington, Delaware) 소재의 듀폰(E. I. Dupont De Nemours And Company Corporation)사에 의해 등록된 상표임)으로 만들어질 수 있음.
상기 상측 베이스 부분이 하측 베이스 부분에 대해 사출성형되고 함께 결합됨으로써 하나의 베이스 부품을 형성할 수 있음.
상기 하측 베이스 부분이 결합 테두리를 구비하도록 구성될 수 있고, 상측 베이스 부분이 하측 베이스 부분에 대해 사출성형되는 때에 상기 결합 테두리를 수용하는 결합 채널을 구비할 수 있음.
상기 2부분 베이스 조립체는 황동 또는 스테인리스 스틸로 만들어진 하측 베이스 부분과 델린® 또는 나일론으로 만들어진 상측 베이스 부분을 포함하는 조합으로 구성될 수 있음.
상기 하측 베이스 부분이 기계가공, 주조, 또는 단조에 의해 제작될 수 있음.
상기 상측 베이스 부분이 볼트, 스크류, 또는 기계적 체결구를 이용하여 하측 베이스 부분에 결합될 수 있음.
상기 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분이 누설 방지를 위하여 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분 사이에 오-링이 개재된 채로 함께 결합될 수 있음.
상기 새로운 저수위 차단 스위치 설계안의 장점의 예들로서는 다음과 같은 것들이 있다:
- 황동에 비하여 델린®의 열전도율이 낮음으로 인하여 응축이 감소함;
- 재료 비용의 절감 및 기계가공 작업 시간의 절감;
- 무게 감소; 및
- 조립 편의성.
아래의 도면들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것이 아니다.
도 1 에는 도 1a 내지 도 1c 가 포함되어 있는데, 도 1a 는 예를 들어 일체형 황동 베이스를 구비한 현존하는 저수위 차단 스위치의 단면도이고, 도 1b 는 도 1a 에 도시된 단면의 일부분의 확대도로서 여기에는 현존하는 저수위 차단 스위치의 일부분에서 피봇에 대해 설치된 "오-링"이 도시되어 있으며, 도 1c 에는 도 1a 의 현존하는 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 일체형 황동 베이스의 사시도가 도시되어 있다.
도 2 에는 도 2a 및 도 2b 가 포함되어 있으며, 도 2a 는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 2부분 베이스 조립체(two part base assembly)를 구비한 새로운 저수위 차단 스위치의 단면도이고, 도 2b 는 도 2a 의 단면도의 일부분을 도시하는 확대도로서 여기에는 상기 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분에서 피봇에 대해 설치된 "오-링"이 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 상기 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 2부분 베이스 조립체를 도시하는 도 3a 내지 도 3d 가 포함되어 있는바, 도 3a 에는 상기 2부분 베이스 조립체의 사시도가 도시되어 있고, 도 3b 에는 분리되어 있는 상측 베이스 부분(upper base part)과 하측 베이스 부분(lower base part)을 구비한 2부분 베이스 조립체의 확대도가 도시되어 있으며, 도 3c 에는 서로 결합된 상측 베이스 부분 및 하측 베이스 부분를 구비한 상기 새로운 2부분 베이스 조립체의 절반 단면도가 도시되어 있고, 도 3d 에는 상기 2부분 베이스 조립체의 일부분을 형성하는 하측 황동 베이스의 사시도가 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 2부분 베이스 조립체를 위한 다양한 선택안(option)들이 도시되어 있는 도 4a 내지 도 4d 가 포함되어 있는바, 도 4a (1)에는 분리되어 있는 상측 베이스 부분 및 하측 베이스 부분을 구비한 2부분 베이스 조립체의 분해도가 도시되어 있고, 도 4a (2)에는 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분을 서로 결합하는 체결구를 갖는 선택안에 해당되는 2부분 베이스 조립체의 일부분의 확대도가 도시되어 있으며, 도 4b (1)에는 2부분 베이스 조립체의 상측 부분의 사시도가 도시되어 있고, 도 4b (2)에는 영구적인 접착제를 사용하여 상측 부분과 하측 부분이 서로 결합되어 있는 선택안에 해당되는 2부분 베이스 조립체의 하측 부분의 사시도가 도시되어 있으며, 도 4c (1)에는 2부분 베이스 조립체의 일 절반부의 단면도가 도시되어 있고, 도 4c (2)에는 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분 사이에 오-링이 구비된 선택안에 해당되는 2부분 베이스 조립체의 일부분의 확대도가 도시되어 있으며, 도 4d 에는 상기 2부분 베이스 조립체의 일 절반부의 단면도가 도시되어 있다.
도면들에서는 유사한 부분들이 유사한 참조 번호들로 표시되었다. 또한, 도면의 간명화를 위하여 모든 도면에서 모든 부분들에 대해 참조 번호가 표시되지는 않았다.
도 1 에는 도 1a 내지 도 1c 가 포함되어 있는데, 도 1a 는 예를 들어 일체형 황동 베이스를 구비한 현존하는 저수위 차단 스위치의 단면도이고, 도 1b 는 도 1a 에 도시된 단면의 일부분의 확대도로서 여기에는 현존하는 저수위 차단 스위치의 일부분에서 피봇에 대해 설치된 "오-링"이 도시되어 있으며, 도 1c 에는 도 1a 의 현존하는 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 일체형 황동 베이스의 사시도가 도시되어 있다.
도 2 에는 도 2a 및 도 2b 가 포함되어 있으며, 도 2a 는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 2부분 베이스 조립체(two part base assembly)를 구비한 새로운 저수위 차단 스위치의 단면도이고, 도 2b 는 도 2a 의 단면도의 일부분을 도시하는 확대도로서 여기에는 상기 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분에서 피봇에 대해 설치된 "오-링"이 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 상기 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 2부분 베이스 조립체를 도시하는 도 3a 내지 도 3d 가 포함되어 있는바, 도 3a 에는 상기 2부분 베이스 조립체의 사시도가 도시되어 있고, 도 3b 에는 분리되어 있는 상측 베이스 부분(upper base part)과 하측 베이스 부분(lower base part)을 구비한 2부분 베이스 조립체의 확대도가 도시되어 있으며, 도 3c 에는 서로 결합된 상측 베이스 부분 및 하측 베이스 부분를 구비한 상기 새로운 2부분 베이스 조립체의 절반 단면도가 도시되어 있고, 도 3d 에는 상기 2부분 베이스 조립체의 일부분을 형성하는 하측 황동 베이스의 사시도가 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 2부분 베이스 조립체를 위한 다양한 선택안(option)들이 도시되어 있는 도 4a 내지 도 4d 가 포함되어 있는바, 도 4a (1)에는 분리되어 있는 상측 베이스 부분 및 하측 베이스 부분을 구비한 2부분 베이스 조립체의 분해도가 도시되어 있고, 도 4a (2)에는 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분을 서로 결합하는 체결구를 갖는 선택안에 해당되는 2부분 베이스 조립체의 일부분의 확대도가 도시되어 있으며, 도 4b (1)에는 2부분 베이스 조립체의 상측 부분의 사시도가 도시되어 있고, 도 4b (2)에는 영구적인 접착제를 사용하여 상측 부분과 하측 부분이 서로 결합되어 있는 선택안에 해당되는 2부분 베이스 조립체의 하측 부분의 사시도가 도시되어 있으며, 도 4c (1)에는 2부분 베이스 조립체의 일 절반부의 단면도가 도시되어 있고, 도 4c (2)에는 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분 사이에 오-링이 구비된 선택안에 해당되는 2부분 베이스 조립체의 일부분의 확대도가 도시되어 있으며, 도 4d 에는 상기 2부분 베이스 조립체의 일 절반부의 단면도가 도시되어 있다.
도면들에서는 유사한 부분들이 유사한 참조 번호들로 표시되었다. 또한, 도면의 간명화를 위하여 모든 도면에서 모든 부분들에 대해 참조 번호가 표시되지는 않았다.
도 2: 저수위 차단 스위치
도 2 에는 본 발명의 일부 실시예에 따른 새로운 저수위 차단 스위치(100)가 도시되어 있는바, 상기 저수위 차단 스위치(100)는 전체적으로 '102' 로 표시된 2부분 베이스 조립체를 구비한다. 아래에서는 도 3 내지 도 4 도 참조한다.
상기 2부분 베이스 조립체(102)는 상측 베이스 부분(107)과 하측 베이스 부분(117)을 구비하도록 구성될 수 있다.
상기 하측 베이스 부분(117)은 금속 재료로 만들어질 수 있는 것으로서, 유체 유동을 가진 파이프(미도시)에 장착되도록, 그리고 파이프 내부의 유체 유동에 응답하여 축을 중심으로 피봇될 수 있는 패들 아암(108)을 수용하는 중앙 구멍(central orifice; 117a)을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 상측 베이스 부분(107)은 비금속성 재료로 만들어질 수 있는 것으로서, 패들 아암(108)을 수용하는 대응 중앙 구멍(107a)을 갖도록, 그리고 피봇 또는 피봇 아암(106)을 수용하는 채널(107b)을 갖도록 구성될 수 있으며, 이로써 패들 아암(108)이 장착되어 축을 중심으로 피봇할 수 있게 되어 유체 유동에 응답하여 ON/OFF 스위치(예를 들어, 마이크로 스위치(2))를 작동시키게 된다. 상기 패들 아암(108)은 예를 들어 피봇(106)의 종축을 따르는 상기 축을 중심으로 피봇하는 것으로 이해될 수 있다.
상기 상측 베이스 부분(107)의 비금속성 재료는 상기 하측 베이스 부분(117)의 금속성 재료보다 실질적으로 더 낮은 열전달 계수(즉, 열전도 계수)를 가지며, 이로써 특히 저수위 차단 수위치가 저온 적용예(chiller application) 또는 동결점 미만의 온도에 노출되는 적용예에서 사용되는 경우에 저수위 차단 스위치에서의 응축수 증가(condensation build-up)를 실질적으로 저감(또는 최소화)시킨다.
도 2 에 도시된 상기 새로운 저수위 차단 스위치는 다음과 같은 참조 번호로 표시된 부분들/부품들을 포함한다:
플라스틱 커버(1)(도 1a 참조);
마이크로 스위치(2)(도 1a 참조);
스위치 브라켓(3)(도 1a 참조);
NPT 플러그(4)(도 1a 참조);
피봇 핀(pivot pin; 105);
피봇(106);
원주형 채널(circumferential channel; 106a);
예를 들어 델린®(Delrin)으로 만들어진, 상측 베이스 부분(107);
예를 들어 순수 황동으로 만들어진, 하측 베이스 부분(117);
패들 아암(108);
패들(9);
작동 캠(10);
오-링(11)(도 1a 참조); 및
오-링(111).
상기 하측 베이스 부분(117)은 황동뿐만 아니라, 현재 공지되어 있거나 차후에 개발될 임의의 적합한 금속 재료로 만들어질 수 있다. 상기 상측 베이스 부분(107)은 델린® 뿐만 아니라, 현재 공지되어 있거나 차후에 개발될 임의의 적합한 비금속성 재료로 만들어질 수 있다. 일 예로서 고찰되는 실시예의 2부분 베이스 조립체(102)는 황동 또는 스테인리스 스틸로 만들어진 하측 베이스 부분(117)과 델린® 또는 나일론으로 만들어진 상측 베이스 부분(107)을 포함하는 조합으로 구성될 수 있다.
상기 상측 베이스 부분(107)은 하측 베이스 부분(117)에 대해 사출성형되어 함께 결합됨으로써, 하나의 조합 또는 일체화된 베이스 부재를 형성할 수 있다.
상기 하측 베이스 부분(117)은 결합 테두리(coupling rim; 117b)를 구비하도록 구성될 수 있고, 상측 베이스 부분(107)은 상측 베이스 부분(107)이 하측 베이스 부분(117)에 대해 사출성형되는 때에 결합 테두리(117b)를 수용하는 결합 채널(coupling channel; 107c)을 구비하도록 구성될 수 있다. 상기 하측 베이스 부분(117)은 기계가공, 주조, 또는 단조에 의하여 제작될 수 있다.
상측 베이스 부분(107)은, 예를 들어 도 3a 내지 도 3c 와 도 4a 내지 도 4c 에 도시된 바와 같이, 상측 베이스 부분(107)에 있는 개구 또는 공동들(107d)을 통과하여 하측 베이스 부분(117)에 있는 적합한 공동 또는 공동들(117c)에 수용된 기계적 체결구들(120)(도 4a (2) 참조), 볼트, 또는 스크류를 이용하여 하측 베이스 부분(117)에 결합될 수 있다.
상기 상측 베이스 부분(107) 및 하측 베이스 부분(117)은 누설 방지를 위하여 그 사이에 오-링(122)이 개재된 채로 함께 결합될 수 있다.
실제에서, 도 1 에 도시된 현존하는 설계안과 비교하면, 본 발명의 기본적인 아이디어는 다음과 같은 새로운 특징들 중 한가지 이상을 이용함에 있다:
- (피봇(6)을 통하여 삽입되지 않는 그러브 스크류(5)(도 1 참조)와는 대조적으로) 메카니즘에 더 많은 강도를 제공하기 위하여 피봇 핀(105)이 피봇(106)을 통해 삽입됨;
- (그러브 스크류(5)(도 1 참조)와는 대조적으로) 피봇 핀(105)이 증가된 직경을 가짐; 및
- 예를 들어 저온 유형의 적용예들에 있어서의 응축수를 최소화하기 위하여 금속과 비금속의 베이스가 조합되어 사용됨.
도 3: 2부분 베이스 조립체(102)
도 3 에는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 2부분 베이스 조립체(102)가 도시되어 있다.
도 3 에서, 본 발명에 따른 설계안의 기본적인 아이디어는 다음과 같이 요약될 수 있다:
황동 베이스(7)(도 1a 참조)는 사실상 두 개의 다른 부분들로 나뉘어지는바, 여기에는 예를 들어 델린®과 같은 비금속성 재료로 만들어질 수 있는 상측 베이스 부분(107)과 예를 들어 순수 황동과 같은 금속성 재료로 만들어질 수 있는 하측 베이스 부분(117)이 포함된다. 예로서 도 1a 의 황동 베이스(7)와 2부분 베이스 조립체(102)를 비교하면, 황동 베이스(7)는 상측 베이스 부분(107)과 하측 베이스 부분(117)을 포함하는, 두 개의 다른 절반부들로 나뉘어진다. 작동에 있어서 저수위 차단 스위치가 파이프(미도시)에 대해 설치되면, 일반적으로 하측 베이스 부분(117)은 파이프 내에 담겨(immersed) 있는 부분으로서 이해되며, 예를 들어 파이프 내에서 유동하는 부식성 화학물과 관련된 조건을 포함하여 파이프 내에서 유동하는 액체에 의해 유발되는 악조건 하에 놓이게 된다.
하측 황동 부분(117)은 기계가공될 수 있고, 상측 베이스 부분은 상기 하측 황동 부분(117) 위로 델린®을 사출함으로써 성형될 수 있는바, 이로써 상기 두 개의 부분들/부품들이 견고히 되어 하나의 통합된 부품으로서 작용한다.
황동 베이스 부분/부품 및 델린® 베이스 부분/부품이 조합된 설계안은 상기 스위치가 압력을 받는 상태로 작동하는 동안에 잠금 효과(locking effect)를 제공하도록 만들어질 수 있다.
본 발명의 범위는 금속 재료와 비금속 재료의 다른 다양한 조합을 이용함을 포괄하는 것인바, 비제한적인 예로서 다음과 같은 조합이 여기에 포함된다:
스테인리스와 델린®; 또는
스테인리스와 나일론 GF (Nylon GF); 또는
황동과 나일론 GF, 등.
본 발명의 취지와 범위 안에서 저수위 차단 적용예에 대한 위와 같은 방안을 이용하는 다른 대안적인 설계도 가능하다.
도 4 (대안적인 설계안)
도 4 에는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 새로운 저수위 차단 스위치의 일부분을 형성하는 2부분 베이스 조립체(102)를 위한 다른 다양한 대안/선택안/예들이 도시되어 있다.
예를 들어 도 4a 에는 상측 베이스 부분(107) 및 하측 베이스 부분(117)을 서로에 대해 결합하는 체결구(120)를 구비한 선택안을 채택하는 2부분 베이스 조립체(102)가 도시되어 있다.
또한, 도 4b 에는 상측 베이스 부분(107) 및 하측 베이스 부분(117)이 영구적인 접착제(미도시)를 이용하여 서로 결합된 선택안을 채택하는 2부분 베이스 조립체가 도시되어 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 비금속성 부분을 금속성 부분에 결합(예를 들어 델린®과 황동의 결합)하기 위하여 본 기술분야에서 접착제가 사용된다는 점을 알거나 이해할 것이며, 본 발명의 범위는 그러한 공지되어 있는 유형들 중 임의의 특정 유형 또는 향후 개발되는 특정 유형에만 국한되지 않는다. 상기 접착제에는 현재 공지되어 있거나 추후에 개발되는 풀, 에폭시 등이 포함될 수 있다.
또한 도 4c 에는 발생가능한 누설을 방지하기 위하여 금속성 베이스 부분과 비금속성 베이스 부분 사이에 배치된 오-링(122)이 구비되어 있는 선택안을 채택하는 2부분 베이스 조립체(102)가 도시되어 있다.
각각의 선택안에서, 비금속성인 상측 베이스 부분(107)은 바아 자재(bar stock)로부터 기계가공된 것이거나 또는 사출성형 공정을 이용하여 제작된 것일 수 있다. 금속성인 하측 베이스 부분(117)은 기계가공, 주조, 또는 단조된 것일 수 있다. 상기 비금속성 상측 베이스 부분(107) 및 금속성 하측 베이스 부분(117)은 볼트, 스크류, 구성요소(120)와 유사한 기계적 체결구 등 뿐만 아니라 접착제를 이용하여 결합될 수 있다.
열전달 계수
열역학 및 기계공학에서 열전달 계수는 열의 흐름에 대한 열역학적 구동력(thermodynamic driving force)(즉, 온도 차이, ΔT)과 열 플럭스(heat flux) 간의 비례 계수인 것으로 이해되는바,
여기에서,
q": 열 플럭스(단위: W/m2), 즉 단위면적당 열출력(thermal power), q = dQ/dA,
h : 열전달 계수(단위: W/(m2 ㆍK)),
ΔT : 고체 표면과 주변 유체 면적 간의 온도 차이(단위: K).
이것은 유체와 고체 간의 상전이(phase transition) 또는 대류에 의한 열전달을 계산하기 위하여 흔히 사용된다.
열전도율 값(k)들의 표
예로서, 아래의 표에는 다양한 재료들의 열전도율 값(k)들이 열거되어 있다 (단위: W/m/℃).
| 재료 | k | 재료 | k |
| 알루미늄 (s) | 237 | 모래 (s) | 0.06 |
| 황동 (s) | 110 | 셀룰로오스 (s) | 0.039 |
| 구리 (s) | 398 | 글라스 울(Glass wool) (s) | 0.040 |
| 금 (s) | 315 | 코튼 울( Cotton wool) (s) | 0.029 |
| 주철 (s) | 55 | 양털(Sheep's wool) (s) | 0.038 |
| 납 (s) | 35.2 | 셀룰로오스 (s) | 0.039 |
| 은 (s) | 427 | 발포 폴리스티렌 (Expanded Polystyrene) (s) |
0.03 |
| 아연 (s) | 113 | 목재 (s) | 0.13 |
| 폴리에틸렌(HDPE) (s) | 0.5 | 아세톤 (l) | 0.16 |
| 폴리비닐 클로라이드 (PVC) (s) |
0.19 | 물 (l) | 0.58 |
| 고밀도 벽돌 (s) | 1.6 | 공기 (g) | 0.024 |
| 콘크리트 (저밀도) (s) | 0.2 | 아르곤 (g) | 0.016 |
| 콘크리트 (고밀도) (s) | 1.5 | 헬륨 (g) | 0.142 |
| 얼음 (s) | 2.18 | 산소 (g) | 0.024 |
| 자기(Porcelain) (s) | 1.05 | 질소 (g) | 0.024 |
ASTM 데이터에 따르면, 델린®의 열전도율 값은 W/m/℃ 단위로 0.28 (델린® D900P의 경우) 내지 0.36 (델린® D1700P의 경우) 사이의 범위 안에 있으며, 특정 적용예에서 사용되는 델린®의 유형에 따라서 달라질 수 있다.
가출원의 조립 도면
본원이 우선권의 수혜를 주장하는 가출원에는 두 개의 조립 도면들이 포함되어 있는바, 하나는 둥근 피봇을 위한 황동 베이스를 구비한 실시예에 관한 것이며 다른 하나는 A/F 피봇을 위한 황동 베이스를 구비한 실시예에 관한 것이다. 이 두 가지의 조립 도면들은 특정 실시예들 및 전술된 실시예들에 관하여 대응되는 상세한 치수들을 예시하기 위한 목적으로 참조로서 본원에 포함되지만, 본 발명의 범위가 임의의 특정 부분의 특정 치수나 조합된 부분들의 어떤 특정 치수 관계에 의하여 제한되는 것은 아니다. 상기 두 개의 조립 도면들에는 비금속성 재료로 만들어지는 상측 베이스 부분의 제작을 위한 상세 치수들이 포함되어 있다. 예로서, 둥근 피봇을 위한 황동 베이스를 구비한 실시예는 0.313 치수의 직경을 가진 개구와 0.421 치수의 직경을 가진 내측 원주형 채널을 포함하며, A/F 피봇을 위한 황동 베이스를 구비한 실시예는 0.251 치수의 직경을 가진 개구와 0.359 치수의 직경을 가진 내측 원주형 채널을 포함한다. 조립 도면들에서 "상세 A" 및 "상세 B"라고 표시된 하위 도면들에 대한 참조를 권장한다. 상기 두 가지 실시예들에 있는 다른 모든 부분들/부품들에 관한 다른 모든 치수들은 동일하다.
발명의 범위
달리 설명되지 않는다면 여기에서 설명된 특정 실시예에 관한 구성들, 특징들, 대안예들, 또는 변형예들 중 임의의 것이 여기에서 설명된 임의의 다른 실시예에 대해 적용, 이용, 또는 통합될 수도 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 또한, 본원의 도면들은 반드시 축적에 맞게 그려진 것은 아니다.
위에서 본 발명은 예시적인 실시예들을 중심으로 예시 및 설명되었으나, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 그 실시예들에 대한 다양한 변형, 추가, 및 생략이 가능하다.
Claims (9)
- 내부에서 액체가 유동하는 파이프에 장착되는 유동 스위치 조립체로서, 상기 유동 스위치 조립체는 상기 액체의 어는점 미만의 온도에 노출되는 적용예에서 사용되고, 상기 유동 스위치 조립체는 상기 파이프 안에서 유동하는 액체에 응답하여 신호를 제공하도록 구성된 저-액체 차단 스위치 조립체(low liquid cutoff switch assembly)를 구비하며,
상기 저-액체 차단 스위치 조립체는 2부분 베이스 조립체를 구비하고,
상기 2부분 베이스 조립체는:
상기 유동하는 액체를 내부에 구비한 파이프에 장착되도록 구성된 하측 베이스 부분으로서, 상기 하측 베이스 부분은, 상기 파이프 내부에 담겨서(immersed) 상기 파이프 안에서 유동하는 액체에 의해 유발되는 조건 하에 놓이고, 상기 파이프 안에서 유동하는 액체에 응답하여 축을 중심으로 피봇(pivot)하는 패들 아암(paddle arm)을 수용하는 중앙 구멍을 구비하며, 상기 파이프 안에서 유동하는 부식성 화학물을 포함하여 상기 파이프 안에서 유동하는 액체에 의해 유발되는 조건에 대응하기 위한 금속성 재료로 만들어지는, 하측 베이스 부분; 및
상기 패들 아암을 수용하는 대응 중앙 구멍을 구비하고 또한 상기 패들 아암이 장착되는 피봇 아암(pivot arm)을 수용하는 채널(channel)을 구비하는 상측 베이스 부분으로서, 상기 피봇 아암은 상기 파이프 안에서 유동하는 액체에 응답하여 상기 저-액체 차단 스위치 조립체를 작동시키기 위하여 상기 축에서 피봇하는 피봇 핀을 구비한 패들 아암에 결합되고, 상기 상측 베이스 부분은 상기 하측 베이스 부분의 금속성 재료의 열전달 계수보다 실질적으로 낮은 대응 열전달 계수를 가진 비금속성 재료로 만들어짐으로써, 상기 저-액체 차단 스위치 조립체에서의 응축수 증가가 실질적으로 감소되도록 찬 온도와 음열(negative heat)의 전달이 허용되지 않거나 또는 실질적으로 감소되는, 상측 베이스 부분;을 포함하는, 유동 스위치 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 하측 베이스 부분은 황동으로 만들어지는, 유동 스위치 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 상측 베이스 부분은 폴리옥시메틸렌(Polyoxymethylene; POM)으로 만들어지는, 유동 스위치 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 상측 베이스 부분이 상기 하측 베이스 부분에 대해 사출성형되고, 하나의 베이스 부품을 형성하도록 함께 결합되는, 유동 스위치 조립체. - 제4항에 있어서,
상기 하측 베이스 부분은 결합 테두리를 구비하고, 상기 상측 베이스 부분은 상측 베이스 부분이 하측 베이스 부분에 대해 사출성형되는 때에 상기 결합 테두리를 수용하는 결합 채널을 구비하는, 유동 스위치 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 2부분 베이스 조립체는, 황동 또는 스테인리스 스틸로 만들어진 하측 베이스 부분과 폴리옥시메틸렌 또는 나일론으로 만들어진 상측 베이스 부분을 포함하는 조합으로 구성된, 유동 스위치 조립체. - 제4항에 있어서,
상기 하측 베이스 부분은 기계가공, 주조, 또는 단조에 의하여 제작된 것인, 유동 스위치 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 상측 베이스 부분은 볼트, 스크류, 또는 기계적 체결구를 이용하여 상기 하측 베이스 부분에 결합되는, 유동 스위치 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분은 누설 방지를 위하여 상측 베이스 부분과 하측 베이스 부분 사이에 오-링이 개재된 채로 함께 결합되는, 유동 스위치 조립체.
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