KR102411977B1 - 압력 조절 디바이스, 압력 조절 디바이스를 포함하는 시스템들, 및 관련 방법들 - Google Patents

압력 조절 디바이스, 압력 조절 디바이스를 포함하는 시스템들, 및 관련 방법들 Download PDF

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Abstract

본 출원에서 설명된 실시예들은 압력 조절 디바이스, 디바이스를 포함하는 시스템들, 및 관련된 방법들에 관한 것이다. 예를 들어, 압력 조절 디바이스는 제 1 압력 (예를 들어, 압력 조절 디바이스의 공급측 상에)에서 가스 공급원으로부터 가스를 수용할 수 있고, 수용된 가스의 압력을 선택된 또는 적절한 제 2 상이한 압력으로 조절할 수 있다.

Description

압력 조절 디바이스, 압력 조절 디바이스를 포함하는 시스템들, 및 관련 방법들
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 4월 12일에 출원된 U.S. 가출원 No. 62/321,667의 우선권 이익을 주장하고, 이의 내용은 참조로서 본 출원에 통합된다.
통상, 가스를 압축하는 것은 가스의 저장 및 운반을 가능하게 한다. 예를 들어, 압축된 가스는 (예를 들어, 압축되지 않은 가스와 비교하여) 더 작은 저장 용기를 필요로 할 수 있으며, 이는 저장, 운반 또는 가스의 사용 편의성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 압축된 가스는 추진체 또는 공압식 파워 서플라이로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 메커니즘들은 압축된 가스의 압력의 팽창 및/또는 인가에 의해 공압식으로 파워 공급될 수 있다.
일부 환경들에서, 가스는 그것의 하나 이상의 애플리케이션들 동안 요구되는 압력을 초과하는 압력에서 저장될 수 있다. 압력 조절 디바이스는 소스 가스(source gas)를 수용하는 하나 이상의 디바이스에 대해 소스 가스의 압력을 적절하거나 선택된 압력으로 감소시키는데 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 출원에서 설명된 실시예들은 압력 조절 디바이스, 상기 디바이스를 포함하는 시스템들, 및 관련된 방법들에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 압력 조절 디바이스는 제 1 압력 (예를 들어, 상기 압력 조절 디바이스의 공급측 상에)에서 가스 공급원으로부터 가스를 수용할 수 있고, 상기 수용된 가스의 압력을 선택된 또는 적절한 제 2 상이한 압력으로 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제 2 압력에서의 가스는 상기 압력 조절 디바이스의 가스 출구로부터 배출될 수 있다.
실시예는 압력 조절 디바이스를 포함하되, 상기 압력 조절 디바이스는 가스 입구, 상기 가스 입구와 유체 연통하는 팽창 챔버를 정의하는 팽창 바디(expansion body), 제 1 단 압력 레귤레이터로서, 거기를 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성되고, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터는 상기 팽창 챔버와 유체 연통되는, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터, 중간 레귤레이터 바디로서, 상기 팽창 바디에 나사식으로 연결되고, 상기 팽창 바디와 상기 중간 레귤레이터 바디 사이의 거리를 변화시키는 것이 상기 제 1 단 레귤레이터에 의해 생성된 압력 감소량을 변화시키는 방식으로 상기 제 1 단 압력 레귤레이터의 적어도 일부분을 그 사이에 고정시키는, 상기 중간 레귤레이터 바디, 제 2 단 압력 레귤레이터로서, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치되고 그것과 유체 연통하되, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터는 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성된, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터, 및 상기 제 2 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치된 가스 출구를 포함한다.
실시예는 또한 압력 조절 디바이스를 포함하되, 상기 압력 조절 디바이스는 가스 입구, 상기 가스 입구와 유체 연통하는 팽창 챔버를 정의하는 팽창 바디(expansion body), 및 제 1 단 압력 레귤레이터로서, 거기를 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성되고, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터는 상기 팽창 챔버와 유체 연통되는, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터를 포함한다. 상기 제 1 단 압력 레귤레이터는 제 1 밸브로서, 상기 제 1 밸브를 통해 가스 유동을 개폐하도록 구성된 제 1 밀봉 부재를 포함하는, 상기 제 1 밸브, 제 1 피스톤으로서, 상기 가스 입구에 대해 업스트림 및 다운스트림 방향으로 이동 가능하고 상기 제 1 밸브를 개방하는 방식으로 상기 밀봉 부재를 이동시키도록 구성된, 상기 제 1 피스톤, 상기 제 1 피스톤을 업스트림 방향으로 힘을 가하도록 위치된 제 1 바이어싱 부재, 및 제 1 조절 메커니즘으로서, 대향하는 제 1 및 제 2 나사 타입 돌출부들을 포함하고, 상기 제 1 밸브 및 상기 제 1 바이어싱 부재를 그것들 사이에 둘러싸고 함께 나사식으로 맞물리는, 상기 제 1 조절 메커니즘을 포함하는, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터를 포함한다. 상기 압력 조절 디바이스는 제 2 단 압력 레귤레이터로서, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치되고 그것과 유체 연통하는, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터를 또한 포함한다. 상기 제 2 단 압력 레귤레이터는 거기를 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성된다. 상기 압력 조절 디바이스는 상기 제 2 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치된 가스 출구를 더 포함한다.
실시예는 압력 커프 및 압력 조절 디바이스를 포함하는 시스템을 포함한다. 상기 압력 조절 디바이스는 가스 입구, 상기 가스 입구와 유체 연통하는 팽창 챔버를 정의하는 팽창 바디(expansion body), 제 1 단 압력 레귤레이터로서, 거기를 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성되고, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터는 상기 팽창 챔버와 유체 연통되는, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터, 중간 레귤레이터 바디로서, 상기 팽창 바디에 나사식으로 연결되고, 상기 팽창 바디와 상기 중간 레귤레이터 바디 사이의 거리를 변화시키는 것이 상기 제 1 단 레귤레이터에 의해 생성된 압력 감소량을 변화시키는 방식으로 상기 제 1 단 압력 레귤레이터의 적어도 일부분을 그 사이에 고정시키는, 상기 중간 레귤레이터 바디, 제 2 단 압력 레귤레이터로서, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치되고 그것과 유체 연통하되, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터는 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성된, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터, 및 상기 제 2 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치되고 상기 압력 커프에 작동 가능하게 연결된 가스 출구를 포함하는, 상기 압력 조절 디바이스를 포함한다.
개시된 임의의 실시예들로부터의 특징들은 제한없이 서로 조합되어 사용될 수 있다. 추가하여, 본 개시의 다른 피처들 및 장점들은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려함으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
더 나은 이해를 위해, 같은 엘리먼트들은 같은 도면 번호들에 의해 참조된다. 도면은 본 발명의 원리에 중점을 두어 강조하여, 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 이들 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 도시하고 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 이해하면, 본 발명은 첨부된 도면의 사용을 통해 추가의 특이성 및 세부 사항이 서술되고 설명 될 것이다.
도 1a는 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 사시도이다;
도 1b는 도 1a의 압력 조절 디바이스의 단면도이다;
도 2a는 개방 구성의 도 1a의 압력 조절 디바이스의 확대된 부분 단면도이다;
도 2b는 폐쇄된 구성의 도 1a의 압력 조절 디바이스의 확대된 부분 단면도이다;
도 3a는 잠금 해제된 구성의 도 1a의 압력 조절 디바이스의 확대된 부분 단면도이다;
도 3b는 잠금 구성의 도 1a의 압력 조절 디바이스의 확대된 부분 단면도이다;
도 4a는 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 팽창 바디(expansion body)의 전면 사시도이다;
도 4b는 도 4a의 팽창 바디의 측면 사시도이다;
도 4c는 도 4a의 팽창 바디의 후방 사시도이다;
도 5는 도 1a의 압력 조절 디바이스의 확대된 부분 단면도이다;
도 6은 압력 조절 디바이스의 팽창 챔버의 부분 및 가압된 실린더를 보여주는, 도 1a의 압력 조절 디바이스의 다른 확대된 부분 단면도이다;
도 7a는 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 피스톤의 상부, 사시도이다;
도 7b는 도 7a의 피스톤의 확대된 부분 사시도이다;
도 7c는 도 7a의 피스톤의 후방 사시도이다;
도 7d는 도 7c의 피스톤의 확대된 부분 사시도이다;
도 7e는 도 7a의 피스톤의 단면도이다;
도 8a는 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 피스톤의 평면도이다;
도 8b는 도 8a의 피스톤의 단면도이다;
도 9a는 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 압력 게이지의 측면도이다;
도 9b는 제 1 압력에 노출된 도 9a의 압력 게이지의 단면도이다;
도 9c는 제 2 압력에 노출된 도 9a의 압력 게이지의 단면도이다;
도 10a는 일 실시예에 따른 압력 커프에 연결된 압력 조절 디바이스의 평면도이다;
도 10b는 도 10a의 압력 커프에 연결된 압력 조절 디바이스의 측면도이다;
도 11은 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 팽창 바디의 단면도이다;
도 12a는 일 실시예에 따른 잠금 메커니즘의 바깥쪽 링의 사시도이다;
도 12b는 도 12a의 바깥쪽 링의 평면도이다;
도 12c는 도 12a의 바깥쪽 링의 반쪽의 사시도이다;
도 12d는 일 실시예에 따른 잠금 메커니즘의 안쪽 링의 사시도이다;
도 12e는 도 12d의 안쪽 링의 측면도이다;
도 13은 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 레귤레이터-인플로우 부재의 단면도이다;
도 14는 다른 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 레귤레이터-인플로우 부재의 단면도이다; 및
도 15는 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스의 입구 편향기(inlet deflector)의 사시도이다.
일반적으로, 본 출원에서 설명된 실시예들은 압력-조절 디바이스, 디바이스를 포함하는 시스템들, 및 관련된 방법들에 관한 것이다. 예를 들어, 압력 조절 디바이스는 제 1 압력 (예를 들어, 압력 조절 디바이스의 공급측 상에)에서 가스 공급원으로부터 가스를 수용할 수 있고, 수용된 가스의 압력을 선택된 또는 적절한 제 2 상이한 압력으로 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 압력에서의 가스는 압력 조절 디바이스의 가스 출구로부터 배출될 수 있다.
일부 실시예들에서, 압력 조절 디바이스의 출구 압력은 적절한 압력으로 조정되거나 캘리브레이션 될 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 디바이스는 가스 출구 압력의 표시를 제공할 수 있는 압력 게이지를 포함할 수 있고 및 /또는 압력 게이지에 연결될 수 있다. 게다가, 압력 조절 디바이스는 하나 이상의 압력 조절 메커니즘들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 압력 조절 디바이스는 적어도 2개의 압력 조절 메커니즘들을 포함한다. 압력 조절 디바이스는 공급 압력으로부터의 가스 압력을 선택된 압력 범위 내에 있는 보다 낮은 압력으로 감소시키도록 조절될 수 있는 제 1 단 레귤레이터를 포함할 수 있고, 출구 압력을 더 좁거나 더 정확한 압력 범위가 되도록 추가로 조절할 수 있는 제 2 단 레귤레이터를 더 포함할 수 있다 (예를 들어, 가스 압력을 낮추어). 예를 들어, 제 1 단 레귤레이터는 출구 압력의 개략 조절(coarse adjustment)을 위해 사용될 수 있고, 제 2 단 레귤레이터는 출구 압력의 더 미세하거나 보다 정확한 압력 조절을 위해 사용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 압력 조절 디바이스 (100)를 예시한다. 구체적으로, 도 1a는 압력 조절 디바이스 (100)의 사시도이고; 도 1b는 압력 조절 디바이스 (100)의 단면도이다. 예시된 실시예에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 가스 입구(gas inlet) (110) 및 가스 출구(gas outlet)(120)를 포함한다. 상기에서 언급된 바와 같이, 가스 입구 (110)에서의 압력은 가스 출구 (120)에서의 압력보다 더 높을 수 있다. 게다가, 압력 조절 디바이스 (100)는 가스 입구 (110)로부터 가스 출구 (120) 로의 적절한 또는 선택된 압력 감소를 생성하도록 및/또는 가스 출구 (120)에서 적절하거나 선택된 압력을 생성하도록 조절되거나 캘리브레이션 될 수 있다.
일반적으로, 압력 조절 디바이스 (100)는 임의의 개수의 적절한 가스 소스들 또는 공급원으로부터 가스를 수용할 수 있다. 예시된 실시예에서, 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 압력 조절 디바이스 (100)는 압축된 가스 (예를 들어, 표준 CO2 가스 카트리지)를 포함하는 가스 카트리지 (130)를 수용하도록 구성될 수 있다. 추가의 또는 대안 실시예들에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 중심 집중식 공급원 (예를 들어, 공급 라인) 또는 임의의 다른 적절한 소스으로부터 압축된 가스를 수용할 수 있다. 임의의 이벤트에서, 적절한 공급원으로부터 압축된 가스가 가스 입구 (110)로 흐를 수 있다. 설명을 용이하게 하기 위해, 압력 조절 디바이스 (100)에서의 가스 흐름의 방향은 다운 스트림 또는 원위(distal)로 지칭되고, 다운 스트림 방향과 반대 방향은 업스트림 또는 근위(proximal)로 지칭된다.
압축된 가스는 제 1 압력에서 가스 입구 (110)에서 압력 조절 디바이스 (100)로 진입할 수 있고, 제 2의 더 낮은 압력에서 가스 출구 (120)에서 압력 조절 디바이스 (100)를 빠져 나갈 수 있다. 예를 들어, 제 1 압력 대 제 2 압력의 비율은 2 : 1 내지 5 : 1, 4 : 1 내지 10 : 1, 8 : 1 내지 20 : 1, 15 : 1 내지 50 : 1, 40 : 1 내지 100 : 1 중 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 디바이스 (100)는 압력을 800 psi 내지 10 psi 또는 그 미만 (예를 들어, 5 psi, 1 psi)로 감소시킬 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 상기 언급된 범위를 벗어나는 가스 입구 (110)와 가스 출구 (120) 사이의 압력 비율을 생성하는 방식으로 압력을 감소 시키거나 조절하도록 구성될 수 있다. 본 출원에서 표현된 압력 값들은 대기압 초과의 압력의 면에서 (즉, 5 psi의 압력에 대한 참조는 약 19.7 psi의 절대 압력을 나타낸다) 설명된다는 것이 이해되어야 한다.
예시된 실시예에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 가스 입구 (110)에 작동 가능하게 연결될 수 있는 팽창 바디 (200)를 포함한다. 예를 들어, 팽창 바디 (200)는 가스 입구 (110)와 유체 연통할 수 있는 팽창 챔버 (210) (예를 들어, 팽창 바디 (200)의 하나 이상의 벽들에 의해 형성됨)를 가질 수 있다. 따라서, 예를 들어, 가스는 가스 입구 (110)로부터 팽창 챔버 (210)로 유동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스가 팽창 챔버 (210)로 진입할 때, 가스는 팽창 챔버 (210)에서 팽창할 수 있어서 (예를 들어, 팽창 챔버 (210)에 진입하는 가스의 양이 팽창 챔버 (210)로 진입하기 전보다 더 큰 체적을 점유하거나 또는 가질 수 있다), 팽창 챔버 (210) 내의 가스의 압력은 팽창 챔버 (210)에 진입하기 전에 가스의 압력보다 낮다.
그러나, 일부 실시예에서, 팽창 챔버 (210)는 가스 입구 (110)와 연속적으로 유체 연통될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 팽창 챔버 (210) 내의 가스의 압력은 가스 카트리지 (130) 내의 가스의 압력 또는 그렇지 않으면 가스 입구 (110)에 연결된 가스 소스의 압력과 동일할 수 있다. 예를 들어, 가스 카트리지 (130)로부터 팽창 챔버 (210) 로의 가스의 팽창은 가스 카트리지 (130) 내의 가스의 압력을 감소시킬 수 있어서, 팽창 챔버 (210) 및 가스 카트리지 (130) 내의 가스는 팽창 챔버 (210)로 진입하기 전에, 가스 카트리지 (130)에 있었던 가스의 압력보다 더 낮은 압력에 있다.
일 실시예에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 가스 입구 (110) 및 가스 출구 (120)와 유체 연통하는 압력 레귤레이터 (300)를 포함한다. 구체적으로, 예를 들어, 압력 레귤레이터 (300)는 가스 출구 (120)에서 적절하거나 선택된 압력을 생성하기 위해 가스 압력을 감소 및/또는 조절할 수 있다. 예시된 실시예에서, 압력 레귤레이터 (300)는 2 단(two-stage) 압력 레귤레이터이다. 예를 들어, 제 1 단 레귤레이터 (301)에서, 압력 레귤레이터 (300)는 제 1 정도의 정확도 또는 정밀도로 가스 출구 (120)에 선택된 압력 출력을 생성하도록 조절 또는 캘리브레이션 될 수 있고, 후속하여, 제 2 단 레귤레이터(302)에서, 압력 레귤레이터 (300)는 제 2의 더 높은 정도의 정확도 또는 정밀도에서 선택된 압력 출력을 생성하도록 조정 또는 캘리브레이션 될 수 있다(예를 들어, 제 1 및 제 2 단 레귤레이터 (301, 302)는 선택되거나 또는 적절한 정밀도로 압력 레귤레이터(300)의 미세-튜닝 또는 캘리브레이션을 가능하게 할 수 있다). 제 2 단 레귤레이터 (302)는 제 1 단 레귤레이터 (301)로부터 다운스트림에 위치될 수 있고 그것과 유체 연통될 수 있다. 게다가, 압력 조절 디바이스는 임의의 적절한 수의 단(stage)들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
상기에서 언급된 바와 같이, 압력 조절 디바이스 (100)는 가스 출구 (120)에서 가스 압력의 측정 또는 표시를 결정 및/또는 제공하도록 구성될 수 있는 게이지 또는 압력 표시자에 작동 가능하게 연결되거나 또는 이를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 압력 게이지(400)를 포함한다. 예를 들어, 압력 게이지 (400)는 압력 레귤레이터 (300)에 작동 가능하게 연결될 수 있다 (예를 들어, 압력 게이지 (400)는 압력 레귤레이터 (300) 및/또는 압력 조절 디바이스 (100)의 가스 출구 (120)와 유체 연통 상태에 있을 수 있다). 일부 동작 조건들하에서, 압력 게이지 (400)는 압력 레귤레이터 (300)의 캘리브레이션을 가능하게 하거나 보조할 수 있다. 예를 들어, 압력 레귤레이터 (300)는 압력 게이지 (400)에서의 압력 판독치에 기초하여 가스 출구 (120)에서 적절하거나 선택된 압력을 생성하도록 캘리브레이션 될 수 있다.
일반적으로, 압력 게이지 (400)는 임의의 개수의 적절한 구성을 가질 수 있다 (예를 들어, 압력 게이지 (400)는 기계적 및/또는 아날로그 게이지일 수 있거나 또는 디지털 게이지일 수 있다). 예시된 실시예에서, 압력 게이지 (400)는 표시자 피스톤에 의해 경험되는 압력에 응답하여 레귤레이터 캡으로부터 밖으로 이동할 수 있는 표시자 피스톤을 포함한다. 표시자 피스톤은 표시자 피스톤을 레귤레이터 캡으로부터 밖으로 이동시켜 마킹을 노출시키기 위해 요구되는 압력에 대응하는 하나 이상의 마킹(marking)을 포함할 수 있다. 즉, 표시자 피스톤이 (표시자 피스톤에 의해 경험되는 압력으로 인해) 레귤레이터 캡 밖으로 이동할 때, 표시기 피스톤에 의한 압력 경험에 상응하는 마킹들은 정지상태 표시자와 정렬되어 압력의 표시 또는 판독을 제공할 수 있다. 임의의 경우에, 압력 조절 디바이스 (100)에 연결되거나 또는 압력 조절 디바이스에 통합될 수 있는 압력 게이지는 압력 조절 디바이스 (100)의 가스 출구 (120)에서 가스 압력을 나타내는 압력 판독값을 제공할 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 압력 레귤레이터 (300)는 가스 출구 (120)에서 가스 압력을 제어할 수 있다. 도 2a-2b는 압력 조절 디바이스 (100)의 압력 레귤레이터 (300)를 도시하는 압력 조절 디바이스 (100) (도 1a 및 도 1b)의 부분 단면도이다. 구체적으로, 그것의 동작 동안에 도 2a에서, 압력 레귤레이터 (300)는 개방 구성으로 도시되고, 도 2b에서, 압력 레귤레이터 (300)는 폐쇄된 구성으로 도시된다. 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 개방 및 폐쇄 구성 사이에서 압력 레귤레이터 (300)를 연속적으로 재구성하는 것은 가스 출구 (120)에서 선택된 압력을 생성할 수 있거나 출력 압력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 가스 출구 (120)는 디바이스에 작동 가능하게 연결될 수 있다 (예를 들어, 이하에 설명되는 바와 같이, 가스 출구 (120)는 압력 커프(pressure cuff)에 연결될 수 있다). 일부 동작 조건 하에서, 압력 조절 디바이스 (100) 및 그것에 연결된 디바이스는 폐쇄형 시스템 또는 반 폐쇄형 시스템을 형성 또는 정의할 수 있으며, 여기서 가스 출구 (120)는 압력 조절 디바이스 (100)에 연결된 디바이스의 입구 및/또는 연결된 디바이스의 챔버와 유체 연통할 수 있어서, 가스 출구 (120)에서의 압력은 연결된 디바이스 내의 압력과 전체적으로 또는 거의 같을 수 있다.
일부 동작 조건하에서, 가스 출구 (120)에서의 압력은 대략 0 psi 일 수 있다 (예를 들어, 가스 출구 (120) 및/또는 압력 조절 디바이스 (100)에 연결된 장치에서의 압력은 대략 대기압일 수 있다). 일부 실시예에서, 가스 출구 (120)가 선택된 압력 (예를 들어, 압력 레귤레이터 (300)가 캘리브레이션된 차단 압력(cut-off pressure)보다 낮으면, 압력 레귤레이터 (300)는 개방 구성으로 될 수 있어서(도 2a에 도시된), 가스가 가스 출구 (120)로 유동하여, 가스 출구 (120)에서의 압력을 선택된 압력으로 증가 시킬 수 있고, 이때 압력 레귤레이터 (300)는 가스 출구(120)로의 추가의 가스 유동을 방지하기 위한 폐쇄된 구성을 취할 수 있다. 게다가, 가스 출구 (120)에서의 압력이 선택된 압력 아래로 떨어지면, 압력 레귤레이터 (300)는 다시 더 많은 가스가 가스 출구 (120)로 통과하는 것을 허용하는 개방 구성을 취할 수 있고, 그에 따라 가스 출구 (120)에서의 압력을 선택된 압력으로 증가되고 다시 이때 압력 레귤레이터(300)는 폐쇄된 구성을 취할 수 있다. 이와 같이, 압력 레귤레이터 (300)는 가스 출구 (120)로 (예를 들어, 가스 입구 (110)로부터) 가스가 선택적으로 및/또는 간헐적으로 흐르는 것을 허용 하여 가스 출구 (120)에서 및/또는 가스 배출구 (120)에 연결된 장치에서 선택된 압력을 유지하기 위해 개방 구성과 폐쇄된 구성 사이에서 순환할 수 있다.
예를 들어, 압력 레귤레이터 (300)의 제 1 단 레귤레이터 (301)는 압력 레귤레이터 (300)의 제 1 단 레귤레이터 (301)를 개방하여 가스가 제 1 단 레귤레이터 (301)를 통해 흐르는 것을 허용하는 (예를 들어, 도 2a에 화살표로 표시된 바와 같이) 근위 방향으로 (예를 들어, 가스 입구 쪽으로) 이동 가능한 제 1 피스톤(310)을 포함할 수 있다. 제 1 피스톤 (310)은 또한 제 1 단 레귤레이터 (301)를 통한 가스 유동을 폐쇄 또는 방지하도록 원위 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 제 1 단 레귤레이터 (301)는 챔버 (320) (이하에서 보다 상세히 설명됨)를 포함할 수 있다. 챔버 (320) 내의 압력이 선택된 압력보다 낮으면 (예를 들어, 가스 출구 (120)에서의 출력 압력 이하), 제 1 피스톤 (310)은 근위 방향으로 이동하여 가압된 가스가 챔버 (320)로 진입하는 것을 허용하고, 제 1 피스톤을 원위 방향으로 이동시켜 (예를 들어, 챔버 (320) 내의 압력이 선택된 압력에 있을 때) 챔버 (320) 내로의 가스의 추가 유입을 중단시킴으로써, 제 1 단 레귤레이터 (301)를 통한 가스 유동을 폐쇄 또는 방지한다.
예시된 실시예에서, 제 1 단 레귤레이터 (301)는 제 1 피스톤 (310)에 의해 작동되어 제 1 단 레귤레이터 (301)를 통한 가스 유동을 개폐할 수 있는 제 1 밸브 (330)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 밸브 (330)는 밀봉 부재 (331), 시일 (332) (예를 들어, O-링) 및 시일(332) 쪽으로 그래서 시일과 맞물리도록 밀봉 부재 (331)를 가압 또는 바이어스 할 수 있는 스프링(333)을 가질 수 있다. 구체적으로, 밀봉 부재 (331)가 시일 (332)에 맞닿아 가압될 때, 밀봉 부재 (331)는 시일 (332)에 맞닿아 밀봉될 수 있어서, 그렇게 함으로써 제 1 밸브 (330)를 통한 가스 유동을 방지한다 (즉, 제 1 밸브 (330)는 폐쇄된 구성에 있을 수 있다). 반대로, 밀봉 부재 (331)를 시일 (332) 밖으로 이동시키는 것 (예를 들어, 볼을 근위 방향으로 이동시키고 스프링 (333)을 압축시키는 것)은 밀봉 부재 (331)와 시일 (332) 사이에 적절한 갭을 형성하여 가스가 갭을 통해 그리고 제 1 밸브(330)를 통해 흐르는 것을 허용할 수 있다. 밀봉 부재 (331)로서 상기에서 설명된 밀봉 부재는 임의 개수의 적절한 형상들 및/또는 크기들을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 팽창 바디 (200)는 제 1 밸브 (330)의 적어도 일부분을 정의할 수 있다. 예를 들어, 팽창 바디 (200)는 밀봉 부재 (331), 시일 (332) 및 스프링 (333)을 수용하는 공동을 형성하는 중공 돌출부 (201) (예를 들어, 팽창 바디 (200)의 팽창 챔버 (210)로 근위방향으로 연장되는)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스프링 (333)은 밀봉 부재 (331)에 맞닿아 가압될 수 있고, 보유 부재(334)에 의해 형성된 공동내에 함께 봉입될 수 있어서, 스프링(333)은 밀봉 부재 (332)를 시일(332)에 맞닿게 힘을 가할 수 있다. 보유 부재 (334)는 거기를 통과하는 구멍을 가질 수 있어서, 압축된 가스는 보유 부재 (334)통하여, 중공 돌출부 (201)에 의해 형성된 공동 내로, 오리피스 (202)를 통하여 (제 1 밸브 (330)가 개방될 때), 및 챔버 320)로 (예를 들어, 보유 부재 (334)의 구멍은 제 1 밸브 (330)의 입구를 정의할 수 있다) 전달될 수 있다.
제 1 밸브 (330)는 또한 오리피스 (202) (예를 들어, 팽창 바디 (200)의 하나 이상의 부분에 의해 정의될 수 있는)를 포함할 수 있다. 제 1 밸브 (330)가 개방 구성에 있을 때, 가스는 오리피스 (202)를 통해 챔버 (320)로 유동할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 1 피스톤 (310)은 관통하는 하나 이상의 통로를 포함한다. 예를 들어, 가스는 오리피스 (202)를 통해 그리고 제 1 피스톤 (310)의 하나 이상의 통로를 통해 그리고 제 1 단 레귤레이터 (301) 밖으로 흐를 수 있다(화살표로 표시된 바와 같이). 제 1 단 레귤레이터 (301)를 빠져 나간 후에, 가스는 후술되는 바와 같이 제 2 단 레귤레이터(302)로 흐를 수 있다.
제 1 단 레귤레이터(301)는 근위 방향으로 제 1 피스톤 (310)을 가압하거나 바이어싱할 수 있는 스프링 (340)과 같은 바이어싱 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스프링 (340)의 세기 및/또는 스프링 (340)의 압축은 챔버 (320) 내의 압력이 선택된 압력 아래에 있을 때 제 1 피스톤 (310)을 근위 방향으로 이동시키기에 적합할 수 있다. 게다가, 제 1 피스톤 (310)의 일부는 오리피스 (202)를 통해 연장되거나 통과하여 제 1 밸브 (330)의 밀봉 부재 (331)와 접촉하도록 크기가 정해질 수 있다.
예를 들어, 스프링 (340)은 제 1 피스톤 (310)을 근위 방향으로 밀고 그렇게 함으로써 밀봉 부재 (331)를 근위 방향으로 밀어낼 수 있고 (예를 들어, 스프링 (333)에 의해 밀봉 부재 (331)에 인가된 힘을 극복함), 그렇게 함으로써 제 1 밸브 (330)를 개방시켜 가스가 오리피스 (202)를 통해 챔버 (320) 내로 그리고 제 1 단 레귤레이터 (301) 밖으로 (예를 들어, 가스 출구 (120)를 쪽으로 다운스트림으로) 흐르는 것을 허용한다. 반대로, 챔버 (320) 내의 압력이 적어도 선택된 압력과 같을 때, 스프링(333)의 힘과 함께 챔버(320)내 압력이 밀봉 부재 (331) 상에 인가되고, 그렇게 함으로써 제 1 피스톤(310)상에 원위 방향으로 인가되어 제 1 피스톤 (310)을 원위 방향으로 이동시키기에 충분하고 (스프링 (340)을 압축시키도록), 그렇게 함으로서 밀봉 부재 (331)가 제 1 밸브 (330)를 폐쇄시키는 것을 허용하여 제 1 밸브 (330)를 통한 가스 흐름을 중단시킨다.
예시된 실시예에서, 챔버 (320)는 팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디 (220)에 의해 부분적으로 정의된다. 게다가, 팽창 바디 (200)는 중간 레귤레이터 바디 (220)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디 (220)를 함께 연결하는 것은 그것들 사이에 챔버 (320)를 정의할 수 있다. 예를 들어, 원위 단부에서, 팽창 바디 (200)는 챔버 (320)의 부분을 정의할 수 있는 돌출부 (203)를 포함할 수 있다 (예를 들어, 돌출부 (203)는 압력 조절 디바이스(100)의 입구로부터 원위 방향으로 또는 멀리 연장되는 관형 실린더일 수 있다). 중간 레귤레이터 바디 (220)는 전체적으로 돌출부 (203) 쪽으로 또는 근위쪽으로 연장될 수 있는 돌출부 (222)를 포함할 수 있다. 제 1 피스톤 (310)은 돌출부 (203, 222)에 대해 이동 가능하고 돌출부 (203, 222)의 내벽을 맞닿아 밀봉할 수 있다. 예를 들어, O-링과 같은 적절한 시일은 제 1 피스톤 (310)과 돌출부 (203, 222)의 내부 표면 사이에 시일을 형성할 수 있고, 한편 제 1 피스톤 (310)이 돌출부 (203, 222)에 대해 근위 및 원위 방향으로 이동하는 것을 허용한다.
제 1 피스톤 (310)은 하나 이상의 통로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출부 (203, 222) 사이에서 제 1 피스톤 (310)을 밀봉하는 것은 또한 그 사이의 통로를 밀봉한다. 특별히, 돌출부 (203, 222)에 의해 정의된 공간과 함께 제 1 피스톤 (310)의 통로는 챔버 (320)를 정의한다. 즉, 예를 들어, 챔버 (320) 내의 가압된 가스가 제 1 피스톤 (310)에 작용하여 제 1 피스톤 (310)에 원위 방향으로 순 힘을 인가한다 (예를 들어, 다운스트림 방향에 수직인 하나 이상의 평면을 따라 측정된 제 1 피스톤 (310)의 근위 측상에서의 그것의 표면적은 윈위 측상에서 보다 더 클 수 있어서, 양쪽 측면들상에 동일한 압력을 인가하는 것은 제 1 피스톤 (310)상에 윈위 방향으로 인가되는 순 힘으로 귀결된다).
일부 실시예들에서, 제 1 피스톤 (310)의 통로 내의 가스는 (후술되는 바와 같이) 제 2 단 레귤레이터 (302)와 유체 연통하며, 실질적으로 챔버 (320)를 나가는 것이 방지된다. 따라서, 예를 들어, 챔버 (320) 내의 압력은 가스 출구에서, 제 2 단 레귤레이터 (302)의 하나 이상의 부분들내 제 2 단 레귤레이터(302)의 입구에서, 또는 이들의 조합들에서 압력과 유사하거나 동일할 수 있다.
예를 들어, 상기에서 언급된 바와 같이, 챔버 (320) 내의 가스는 제 1 피스톤 (310)상에 압력을 가할 수 있다. 특별히, 챔버 (320) 내부에서, 제 1 피스톤 (310)은 원위 측면상에서 보다 근위 측면상에 더 큰 표면적 (다운스트림 방향에 수직인 하나 이상의 평면을 따라 측정된)을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 챔버 (320) 내의 가압된 가스는 근위 방향에서 보다 원위 방향에서 더 많은 힘을 가할 수 있다. 구체적으로, 챔버 (320) 내의 가스 압력이 적어도 선택된 압력 (예를 들어, 캘리브레이션된 압력)에 있을 때, 밀봉 부재 (331)를 원위 방향으로 바이어싱하는 스프링 (333)과 함께 가압 가스에 의해 제 1 피스톤 (310)상에 인가되는 힘은 밀봉 부재 (331)가 시일(332)에 맞닿아 밀봉하는 것을 허용하는 위치로 원위 방향으로 제 1 피스톤 (310)을 이동시키기에 충분하다. 다시 말해서, 제 1 밸브 (330)의 힘과 함께 가압된 가스에 의해 생성된 결합된 힘은 스프링 (340)을 적절히 압축하여 제 1 밸브 (330)를 폐쇄시킨다.
일반적으로, 임의의 수의 적절한 메커니즘 또는 연결부가 팽창 바디 (200) 및 중간 레귤레이터 바디 (220)를 연결하거나 고정시킬 수 있다. 예시된 실시예에서, 팽창 바디 (200)는 돌출부 (203)를 둘러싸며 숫나사(male thread)를 정의하는 외부 나사 벽 (204)을 포함한다. 더욱이, 중간 레귤레이터 바디 (220)는 팽창 바디 (200)의 나사 벽 (204)의 숫나사와 짝을 이루도록 구성된 암나사(female thread)를 정의하는 나사 벽 (212)을 포함할 수 있다. 따라서, 팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디 (220)는 함께 나사식으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 스프링 (340)은 나사 벽들 (204 및 221)에 의해 그리고 그것들 사이에 (예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이) 정의된 공간에 배치될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디 (220)를 함께 더 근접하여 (예를 들어, 나사 벽 (204 및 221)을 함께 조임으로써) 움직이는 것은 스프링 (340)을 압축시킬 수 있고, 그렇게 함으로써 제 1 피스톤 (310)상에 가해지는 힘을 증가시킬 수 있다. 반대로, 나사 벽 (204, 221)을 느슨하게 하는 것은 (즉, 팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디 (220)를 서로 더 멀리 떨어지게 이동시키는 것) 스프링 (340)의 압축력을 감소시켜, 스프링 (340)이 제 1 피스톤 (310)상에 더 적은 힘을 인가한다.
제 1 단 레귤레이터(301)는 (가스 출구 (120)에서 생성된 압력과 유사할 수 있는) 챔버 (320)에 선택된 압력을 생성하도록 캘리브레이션 될 수 있다. 예를 들어, 챔버 (320) 내의 가스가 선택된 압력에 있을 때, 제 1 밸브 (330)와 함께 가압된 가스는 예컨대, 제 1 밸브 (330)를 폐쇄하도록 (및 챔버 (320)로의 추가의 가스의 유량을 중단) 원위 방향으로 제 1 피스톤 (310)을 밀어낸다. 그와는 대조적으로, 챔버 (320) 내의 가스 압력이 선택된 압력보다 낮으면, 스프링 (340)은 제 1 피스톤 (310)을 근위 방향으로 이동시켜 밀봉 부재 (331)를 시일 (332) 밖으로 이동시키고 제 1 밸브 (330)를 개방시켜, 챔버 (320) 내의 압력이 제 1 밸브 (330)를 폐쇄시킬 선택된 압력으로 증가될 때까지 가스가 챔버 (320)로 진입하는 것을 허용한다.
선택된 압력은 제 1 피스톤 (310) 상에 스프링 (340)에 의해 인가되는 힘에 기초하거나 및/또는 그것에 연관된다. 따라서, 예를 들어, 스프링 (340)의 압축을 변화시키는 것은 스프링 (340)에 의해 제 1 피스톤 (310) 상에 인가되는 힘의 양을 변화시킬 수 있고, 그렇게 함으로써 제 1 밸브 (330)를 폐쇄하는데 필요한 압력을 변화시킨다(즉, 제 1 밸브 (330)를 폐쇄하는 방식으로 원위 방향으로 제 1 피스톤 (310)을 움직이기 위해 선택된 압력을 변화시킴). 일부 실시예들에서, 제 1 단 레귤레이터(301)는 스프링 (340)의 압축을 변화시킴으로써 (예를 들어, 팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디 (220) 사이의 거리를 변화시킴으로써) 선택된 출력 압력을 생성하도록 캘리브레이션 될 수 있다. 즉, 제 1 단 레귤레이터 (301)에 의해 생성된 압력 감소 또는 축소는 스프링 (340)의 압축을 변화시킴으로써 변경될 수 있다.
제 1 단 레귤레이터 (301)는 제 1 피스톤 (310)을 근위 방향으로 가압할 수 있는 임의의 개수의 적절한 바이어싱 메커니즘을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 바이어싱 메커니즘들은 제 1 단 레귤레이터의 출력 압력의 캘리브레이션을 가능하게 하도록 조정가능할 수 있다. 예를 들어, 제 1 피스톤 (310)은 공기압으로 바이어싱될 수 있고 (예를 들어, 공압 실린더에 의해), 공압 실린더의 압력은 조절될 수 있어서 챔버 (320) 내의 선택된 압력이 제 1 밸브 (330)를 폐쇄시키기 위해 제 1 피스톤 (310)을 원위 방향으로 가압할 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 압력 레귤레이터 (300)는 제 1 단 레귤레이터(301) 및 제 2 단 레귤레이터(302)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 단 레귤레이터(301)를 통과한 후 (예를 들어, 제 1 밸브 (330)가 개방 될 때), 가스는 제 2 단 레귤레이터(302)로 진입할 수 있다. 게다가, 제 2 단 레귤레이터(302)를 통과 한 후에, 가스는 가스 출구 (120) 및 거기에 연결된 디바이스로 흐를 수 있다. 예시된 실시예에서, 압력 레귤레이터 (300)는 제 2 밸브 (350) 및 제 2 밸브 (350)를 작동시키기 위해 (즉, 제 2 밸브 (350)를 개폐시킴) 근위 및 원위 방향으로 이동 가능한 제 2 피스톤 (360)을 포함한다.
제 1 단 레귤레이터(301)를 나가는 가스는 제 2 밸브 (350)로 흐를 수 있다. 제 1 밸브 (330)와 유사하게, 제 2 밸브 (350)는 밀봉 부재 (351), 시일 (352), 및 밀봉 부재 (351)를 시일 (352)에 맞닿게 가압할 수 있는 스프링 (353) (350)를 포함할 수 있고, 그렇게 함으로써 그것들 사이에 적절한 시일을 생성하여 제 2 밸브(350)를 통한 가스 유동을 방지하거나 폐쇄시킨다. 특별히, 제 2단 레귤레이터 (302)는 오리피스 (223)를 포함할 수 있고, 제 2 밸브 (350)는 오리피스 (223)를 통한 가스 흐름을 제어할 수 있다.
도시된 실시예에서, 중간 레귤레이터 바디 (220)는 제 2 밸브 (350)의 적어도 일부를 정의할 수 있다. 예를 들어, 중간 레귤레이터 바디 (220)는 밀봉 부재 (351), 시일 (352), 및 스프링 (353)을 수용할 수 있는 공동 (224)을 가질 수 있다. 더욱이, 제 2 밸브 (350)는 공동 (224) 내에 스프링 (353)을 고정시킬 수 있는 보유 부재 (354)를 포함할 수 있어서, 스프링 (353)이 밀봉 부재 (351)를 시일 (352) 쪽으로 및/또는 시일에 맞닿게 그것들 사이에 시일을 형성할 수 있는 방식으로 가압한다. 보유 부재 (354)는 거기를 관통하는 구멍을 포함할 수 있다.
보유 부재 (354)의 구멍은 제 2 밸브 (350)의 입구를 정의할 수 있다. 제 1 단 레귤레이터 (301)를 빠져 나간 후에, 가스는 제 2 단 레귤레이터 (302)의 제 2 밸브 (350)로 진입할 수 있다. 제 2 밸브 (350)가 개방 구성 (예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이)에 있으면, 가스는 제 2 밸브 (350)를 통해 그리고 제 2 단 레귤레이터(302)를 통해 가스 출구 (120)로 흐를 수 있다. 반대로, 제 2 밸브 (350)가 폐쇄된 구성이면, 제 2 밸브 (350)의 공동 (224) 내의 가스는 제 2 밸브 (350)를 통해 흐르는 것이 방지된다 (예를 들어, 가스 출구 (120)에서의 압력은 제 2 밸브 (350)를 통한 가스 흐름에 의해 증가되지 않는다).
상기에서 설명된 것처럼, 제 2 피스톤 (360)은 제 2 밸브 (350)를 개방시키기 위해 (예를 들어, 제 2 밸브 (350)를 통해 가스 출구 (120)로 가스 흐름을 허용하기 위해, 예컨대 가스 출구(120)로서 압력을 증가시키기 위해) 근위 방향으로 이동할 수 있고 및/또는 가스 출구 (120)에서의 압력이 제 2 밸브를 통하여 가스 출구 (120)로의 가스 유동으로부터 증가시키지 않는 방식으로 제 2 밸브 (350)를 폐쇄시키기 위해 (또는 제 2 밸브 (350)를 폐쇄시키는 것을 허용하기 위해) 원위 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 제 2 피스톤 (360)은 오리피스 (223)에 끼워 지거나 및/또는 통과하여 제 2 밸브 (350)의 밀봉 부재 (351)와 접촉하도록 크기가 정해지는 부분을 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 단 레귤레이터 (301)의 챔버 (320)와 유사하게, 제 2 피스톤 (360)은 제 2 밸브 (350)를 개방?恣? 공기가 거기를 통과하는 것을 허용하기 위해 (예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이) 밀봉 부재(351)에 맞닿게 (스프링 (353)을 압축하여) 근위 방향으로 이동할 수 있다. 반대로, 제 2 피스톤 (360)은 제 2 밸브 (350)를 폐쇄하거나 또는 제 2 밸브 (350)를 폐쇄되는 것을 허용하기 위해 (도 2b에 도시 된 바와 같이) 원위 방향으로 이동할 수 있다.
예시된 실시예에서, 제 2 단 레귤레이터 (302)는 근위 방향으로 제 2 피스톤 (360)을 가압하거나 바이어싱하도록 위치되고 구성된 스프링 (370)과 같은 바이어싱 부재를 포함한다. 예를 들어, 챔버 (380) 내의 압력이 선택된 압력 (예를 들어, 이하에 설명되는 바와 같이)보다 낮으면, 스프링 (370)은 제 2 피스톤 (360)을 근위 방향으로 이동시키고 밀봉 부재 (351)를 시일(352)과 떨어지게 밀어내서 그렇게 함으로써 밀봉 부재 (351)와 시일 (352) 사이에 갭을 생성하고 (또는 제 2 밸브 (350)를 개방시킴) 가스가 챔버 (380)로 유입되는 것을 허용하기에 충분한 힘을 생성한다.
챔버 (380)는 가스 출구 (120)와 유체 연통할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 챔버 (380) 및 가스 출구 (120)에서의 가스 압력은 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 가스 출구 (120)에서의 가스 압력이 선택된 출력 압력 (예를 들어, 0, 2 psi 등) 미만일 때, 스프링에 의해 제 2 피스톤 (360)상에 인가되는 힘은 제 2 피스톤 (360)을 근위방향으로 이동시키기에 그리고 제 2 밸브 (350)를 개방시키기에 충분하다. 반대로, 가스 출구 (120)에서의 압력이 적어도 선택된 압력 (그리고 챔버 (380) 내의 압력은 전체적으로 가스 출구 (120)에서와 동일하다)일 때, 가압된 가스는 제 2 피스톤 (360)을 원위 방향으로 이동시키도록 힘을 가하여 제 2 밸브 (350)를 폐쇄시키는 것을 허용한다.
예시된 실시예에서, 중간 레귤레이터 바디 (220)는 전체적으로 관형 섹션 (225) (예를 들어, 관형 섹션 (225)은 전체적으로 원형 단면을 가질 수 있다)을 포함한다. 게다가, 중간 레귤레이터 바디 (220)는 레귤레이터 캡 (230)에 연결될 수 있으며, 그것과 함께 총할하여 제 2 피스톤 (360)이 위치될 수 있는 공동을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 레귤레이터 캡 (230)은 중간 레귤레이터 바디 (220)의 관형 섹션 (225)에 연결되고 근위 방향으로 연장되는 바깥쪽 벽 (231)을 포함할 수 있다 (예를 들어, 관형 섹션 (225)은 외부 나사를 형성할 수 있고, 레귤레이터 캡 (230)의 벽(231)은 함께 나사식으로 연결될 수 있는 내부 나사를 정의할 수 있다). 추가적으로 또는 대안적으로, 레귤레이터 캡 (230)은 돌출부 (232)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 2 피스톤 (360)은 관형 섹션 (225) 및 돌출부 (232)의 내부 표면에 맞닿아 밀봉될 수 있어서 (예를 들어, O-링과 같은 적절한 시일에 의해), 제 2 피스톤(360)이 근위 및 원위 방향으로 관형 섹션(225) 및 돌출부 (232)에 관하여 이동할 수 있다. 제 2 피스톤 (360)을 관형 섹션 (225) 및 돌출부 (232)에 맞닿아 밀봉하는 것은 제 2 피스톤 (360) 내의 통로에 의해 그리고 시일에 의해 형성된 공동들에 의해 정의되는 챔버 (380)를 형성한다. 일 실시예에서, 챔버 (380)는 제 2 피스톤 (360) 내의 통로 및 제 2 피스톤 (360)과 관형 섹션 (225) 및 돌출부 (232) 사이의 시일에 의해 형성된 공동에 의해 정의된다. 예를 들어, 챔버 (380) 내의 압력이 선택된 압력보다 낮으면, 스프링 (370)은 제 2 피스톤 (360)상에 가압된 가스에 의해 인가되는 힘을 극복할 수 있어서, 제 2 피스톤 (360)을 근위 방향으로 이동시키고 제 2 밸브(350)을 개방시킨다. 챔버 (380) 내의 압력이 적어도 선택된 압력 (예를 들어, 가스 출구 (120)에 대해 캘리브레이션된 압력) 일 때, 원위 방향으로 제 2 피스톤 (360) 상에 인가된 힘은 (제 2 피스톤 (360)의 원위 측상에 표면적보다 그것의 근위 측의 더 큰 표면적 때문에) 스프링 (370)을 압축하여, 제 2 피스톤(360)을 원위 방향으로 이동시켜, 제 2 밸브 (350)가 폐쇄되어 챔버 (380) 및 가스 출구 (120)에서 추가 압력 증가를 방지하는 것을 허용한다.
이와 같이, 예를 들어, 제 2 피스톤 (360)이 제 2 밸브 (350)를 개방할 수 있는 가스 출구 (120)에서의 압력 (즉, 제 2 피스톤 (360)이 근위 방향으로 이동할 때의 압력)은 스프링 (370)에 의해 제 2 피스톤 (360) 상에 근위 방향으로 인가되는 힘에 기초되거나 또는 그것에 연관된다. 따라서, 예를 들어 근위 방향으로 제 2 피스톤 (360)상에 인가되는 힘을 증가시키는 것은 가스 출구 (120)에서의 출력 압력 (즉, 제 2 밸브 (350)를 폐쇄시키는데 필요한 압력)을 증가시키고, 피스톤 (360)상에 인가되는 힘을 감소시키는 것은 가스 출구 (120)에서 출력 압력을 감소시킬 것이다.
예시된 실시예에서, 스프링 (370)은 중간 레귤레이터 바디 (220)와 레귤레이터 캡 (230) 사이에 위치한다 (예를 들어, 레귤레이터 캡 (230)의 벽 (231)과 중간 레귤레이터 바디 (220)의 관형 섹션(225)사이에서 그것들에 의해 형성된 공동내에). 따라서, 예를 들어, 중간 레귤레이터 바디 (220)와 레귤레이터 캡 (230) 사이의 거리를 변화시키는 것은 스프링 (370)의 압축을 변화시킬 수 있고, 그렇게 함으로써 근위 방향으로 제 2 피스톤 (360) 상에 인가되는 힘의 양을 변화시킨다. 다시 말하면, 임의의 개수의 적절한 디바이스들 또는 메커니즘들이 제 2 단 레귤레이터 (302)에 포함될 수 있어서 근위 방향으로 제 2 피스톤 (360) 상에 선택된 및/또는 변경 가능한 양의 힘을 인가할 수 있다 (예를 들어, 제 2 단 레귤레이터 (302)는 제 2 피스톤 (360)상에 선택된 양의 힘을 인가할 수 있는 공압 피스톤을 포함할 수 있다).
상기에서 언급된 바와 같이, 제 1 단 레귤레이터 (301) 및 제 2 단 레귤레이터 (302)는 가스 출구 (120)에서 선택된 출구 압력을 생성하도록 조정 및/또는 캘리브레이션 될 수 있다. 구체적으로, 선택된 압력을 생성하도록 제 1 단 레귤레이터 (301) 및/또는 제 2 단 레귤레이터(302)를 구성하는 것은 그것의 개별 제 1 피스톤 (310) 및 제 2 피스톤 (360)에 인가되는 힘의 양을 조절하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디(220) 사이의 거리는 스프링 (340)의 압축량 및 이로 인해 제 1 피스톤 (310)에 가해지는 힘의 양을 조정 또는 캘리브레이션하도록 조절될 수 있다. 유사하게, 중간 레귤레이터 바디 (220)와 레귤레이터 캡 (230) 사이의 거리는 스프링 (370)의 압축 량 및 이에 의해 제 2 피스톤 (360)상에 가해지는 힘의 양을 조정 또는 캘리브레이션하도록 조절될 수 있다 (예를 들어, 제 2 단 레귤레이터(302)에 의해 생성된 압력 축소 또는 감소의 양을 변화시킴).
팽창 바디 (200)와 중간 레귤레이터 바디 (220) 사이 및/또는 중간 레귤레이터 바디 (220)와 레귤레이터 캡 (230) 사이의 거리를 조절하는 것은 제 제 1 밸브 (330) 및 제 2 밸브 (350)를 폐쇄하는데 필요한 제 1 단 레귤레이터(301) 및 제 2 단 레귤레이터(302)의 각각의 챔버 (320) 및 챔버 (380)에 압력을 조정 또는 캘리브레이션한다. 일부 작동 조건 하에서, 제 1 피스톤 (310) 및 제 2 피스톤 (360)은 가스 출구 (120)에서 및 각각의 챔버 (320) 및 챔버 (380)에서의 압력이 변화함에 따라 챔버 (320) 및 챔버 (380) (및 가스 출구 (120)에서)의 압력을 캘리브레이션된 또는 선택된 압력으로 증가시키기 위해 제 1 밸브 (330) 및 제 2 밸브 (350)을 동작시키거나 또는 개폐시키도록 근위 방향으로 그리고 원위 방향으로 이동할 수 있다.
다시, 챔버 (320) 및/또는 챔버 (380) 내의 압력은 가스 출구 (120)에서의 출구 압력과 유사하거나 동일할 수 있다. 따라서, 제 1 피스톤 (310) 및/또는 제 2 피스톤 (360) (예를 들어, 전술한 바와 같이) 상에 인가되는 힘을 조정하는 것은 가스 출구 (120)에서의 압력을 캘리브레이션한다. 일 실시예에서, 압력 게이지가 압력 조절 디바이스 (100)에 포함되거나 및/또는 이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 압력 게이지의 하나 이상의 부분은 제 2 단 레귤레이터 (302)의 출구 및/또는 가스 출구 (120)와 유체 연통할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 압력 조절 디바이스 (100)는 제 1 피스톤 (310) 및/또는 제 2 피스톤 (360)에 인가되는 힘을 조정함으로써 (예를 들어, 상기에서 설명된 것처럼 스프링(340) 및/또는 스프링 (370)의 압축을 변화시킴으로써) 가스 출구 (120)에서 선택된 출구 압력을 생성하도록 캘리브레이션 될 수 있다.
일부 실시예들에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 압력 조절 디바이스 (100)를 잠글 수 있는 (예를 들어, 제 1 밸브 (330) 및/또는 제 2 밸브 (350)를 통한 가스 흐름을 방지하는) 하나 이상의 잠금장치(lock)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 디바이스 (100)는 바깥쪽 링 (610) 및 바깥쪽 링 (610)에 작동 가능하게 연결된 안쪽 링 (620)을 갖는 잠금 메커니즘 (600)을 포함할 수 있다. 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 바깥쪽 링 (610)은 안쪽 링 (620)을 원위 방향으로 이동시켜 제 1 피스톤 (310)을 원위 방향으로 맞물리게 이동시켜 제 1 밸브 (330)가 폐쇄되어 폐쇄된 상태로 있는 것을 허용할 수 있다. 게다가, 안쪽 링 (620)은 제 1 피스톤 (310)을 원위 위치에서 보유할 수 있어서, 제 1 피스톤 (310)은 제 1 밸브 (330)를 맞물림 및 개방시키는 것을 방지한다. 제 1 밸브 (330)가 폐쇄되면, 가스 출구 (120)로의 가스 흐름이 중단된다.
예시된 실시예에서, 잠금 메커니즘 (600)은 외부 부분 (즉, 바깥쪽 링 (610)) 및 팽창 바디(200)의 부분에 의해 외부 부분으로부터 분리된 내부 부분 (즉, 안쪽 링 (620))을 포함한다. 구체적으로, 바깥쪽 링 (610)은 제 1 피스톤 (310)에 가깝게 및/또는 접촉하여 위치될 수 있다. 그러나, 잠금 메커니즘 (600)의 내부 부분 (즉, 안쪽 링 (620))은 밀폐되거나 또는 밀봉된 환경 (예컨대, 챔버 (320) 외측)의 외측에 위치된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 바깥쪽 링 (610)과 안쪽 링 (620) 사이의 연결은 챔버 (320)와 같은 밀봉된 환경내 압력을 유지하기 위해 밀폐되어야 할 필요는 없다.
도 3a 및 도 3b는 개별적으로 잠금 해제 위치 및 잠금 위치에서의 잠금 메커니즘 (600)을 도시한다. 일반적으로, 안쪽 링 (620)은 임의의 개수의 적절한 메커니즘으로 제 1 피스톤 (310)에 맞물리도록 원위 방향으로 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 팽창 바디 (200)는 바깥쪽 링 (610) 및 안쪽 링 (620)을 잠금 및 잠금 해제 위치로 가이드 및 고정시킬 수 있는 채널 (205a, 205b)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 안쪽 링 (620)은 채널 (205a, 205b)을 통과할 수 있는 연결 포스트(post) (630a, 630b)로 바깥쪽 링 (610)에 연결될 수 있다.
아래에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 채널들 (402a, 204b)은 팽창 바디 (200)의 길이를 따라 경사지거나 각질 수 있다. 예를 들어, 바깥쪽 링 (610)을 팽창 바디 (200)에 대하여 회전시키는 것은 연결 포스트 (603a, 603b)를 대응하는 채널 (205a, 205b)을 따라 이동시켜; 채널 (205a, 205b)이 틸트되어 때문에, 포스트 (603a, 603b)가 팽창 바디 (200)을 중심으로 방사상으로 이동시킬 때, 채널 (205a, 205b)의 틸트 때문에, 포스트들도 축 방향으로 이동한다. 일 실시예에서, 채널 (205a, 205b)은 틸트될 수 있어서 시계 방향 회전은 안쪽 링 (620)과 함께 연결 포스트들(603a, 603b)을 원위 방향으로 전진시켜 (도 3a-3b에 도시된 바와 같이), 그렇게 함으로써, 제 1 밸브 (330)를 통한 가스 유동을 방지하기 위해서, 제 1 피스톤 (310)을 잠금 위치에 잠금 또는 고정시킨다. 반대로, 바깥쪽 링 (610)을 반 시계 방향으로 회전 시키는 것은 안쪽 링 (620)과 함께 연결 포스트들 (603, 603b)을 근위 방향으로 전진시켜, 그렇게 함으로써 제 1 피스톤 (310)을 잠금 해제시키고 제 1 피스톤 (310)에 의해 조절될 수 있는 것처럼 (상술 한 바와 같이) 가스가 제 1 밸브 (330) 통하여 흐르는 것을 허용한다.
채널들은 적절한 방위를 가질 수 있어서, 바깥쪽 링 (610)을 시계 방향으로 회전 시키는 것은 제 1 피스톤 (310)을 잠금 해제시키고, 바깥쪽 링 (610)을 반시계 방향으로 회전 시키는 것은 제 1 피스톤 (310)을 잠금시킨다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 추가의 또는 대안적인 적절한 잠금 메커니즘들이 압력 조절 디바이스에 포함될 수 있다. 적절한 잠금 메커니즘은 슬라이딩가능한 커넥터들을 갖는 나사 메커니즘, 토글 잠금 장치 등을 포함한다.
도 4a 내지 도 4c는 팽창 바디 (200)를 도시한다. 예를 들어, 도 4a는 채널 (205a)이 보이도록 배향된 팽창 바디 (200)의 측면 사시도이다; 도 4b는 팽창 바디 (200)의 원위 사시도이다; 및 도 4c는 팽창 바디 (200)의 근위 사시도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시 바와 같이, 채널 (205a, 205b)은 축 방향으로 경사져있다. 게다가, 채널 (205a)의 경사는 잠금 메커니즘의 안쪽 링이 (전술한 바와 같이) 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 이동하도록 연결 포스트 (630a, 630b) (도면들 3a-3b)가 적당한 거리를 이동할 수 있도록 한다.
설명을 용이하게 하기 위해, 이하는 단일 채널, 즉 채널 (205a)만을 설명한다. 그러나, 채널 (205b) (도 4b)은 채널 (205a)의 반대측상에 위치될 수 있고 채널 (205b)과 동일할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 게다가, 채널 (205a, 205b)은 대향하는 연결 포스트의 방사상의 움직임 (바깥쪽 링이 회전할 때)이 그것의 동일한 축 방향 운동을 생성하는 방위를 가질 수 있다.
예시된 실시예에서, 팽창 바디 (200)는 채널 (205a)로 연장되는 돌출부 (205a ', 205a ")를 가질 수 있다. 예를 들어, 돌출부 (205a ')는 채널 (205a)의 상단 단부 근처에 위치하여 연결 포스트는 돌출부 (205a')를 통과할 수 있고, 그렇게 함으로써 채널 (205a)을 따라 이동하는 것을 방지할 수 있다 (예를 들어, 돌출부(205a')는 잠금 메커니즘을 잠금 해제 위치에 선택적으로 보유할 수 있다). 유사하게, 돌출부 (205a '')는 채널 (205a)의 하단 단부 근처에 위치하여 연결 포스트는 돌출부 (205a'')를 통과할 수 있고, 그렇게 함으로써 선택적으로 고정될 수 있다 (예를 들어, 잠금 메커니즘은 잠금 위치에 선택적으로 고정된다). 임의의 수의 적절한 엘리먼트들 및/또는 메커니즘들이 잠금 및/또는 잠금 해제 위치 (예를 들어, 노치, 고정 나사, 멈춤쇠 메커니즘들 등)에서 잠금 메커니즘을 고정시킬 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일반적으로, 잠금 메커니즘은 압력 조절 디바이스상의 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 잠금 메커니즘은 제 1 밸브 (예를 들어, 팽창 바디 (200)의 원위 단부 근처) 근처에 위치될 수 있다. 예를 들어, 채널 (205a)은 팽창 바디 (200)의 나사 벽 (204) 및/또는 오리피스 (202) 근처에 위치될 수 있다. 추가의 또는 대안적인 실시예에서, 잠금 메커니즘은 팽창 바디 (200)의 원위 단부로부터 더 멀리 위치될 수 있다.
팽창 바디 (200)는 팽창 챔버 (210)를 정의한다 (도 4c). 예를 들어, 팽창 바디 (200)는 팽창 챔버 (210)를 부분적으로 정의하는 적어도 하나의 벽 (206) (예를 들어, 전체적으로 원통형의, 관형 벽)을 포함할 수 있다. 게다가, 팽창 바디 (200)는 그것의 원위 단부에서 팽창 챔버 (210)를 폐쇄시키는 단부 벽 (202a)을 포함할 수 있다. 게다가, 단부 벽 (202a)은 오리피스 (202)를 정의할 수 있다. 근위 단부에서, 팽창 바디 (200)는 캡에 연결하기 위한 연결 위치 (예를 들어, 나사산 (207) (도 4c))를 포함할 수 있으며, 그에 의해 팽창 챔버 (210)를 그것의 근위 단부상에서 둘러 쌀 수 있다.
일부 실시예들에서, 압력 조절 디바이스는 가스 유동을 가능하게 하기 위한 배플(baffle) 또는 편향기(deflector)를 포함할 수 있다. 도 5는 압력 조절 디바이스 (100)의 부분의 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 압력 조절 디바이스 (100)는 팽창 체 (200)의 근위 단부에 고정되고 팽창 챔버 (210)를 둘러싸는 입구 편향기 (700)를 포함한다. 예를 들어, 입구 편향기 (700)는 나사산 (207)에 대응하고 그것과 짝을 이루는 나사산을 포함할 수 있으며, 그에 따라 입구 편향기 (700)를 팽창 바디 (200)에 고정시킨다.
일반적으로, 입구 편향기 (700)는 입구 가스 입구 (110)를 정의하는 솔리드 바디 (solid body) (710)을 포함할 수 있다. 입구 편향기 (700)를 통한 가스 유동은 화살표로 개략적으로 도시된다. 예시된 실시예에서, 입구 편향기 (700)는 입구 가스 입구 (110)로부터 다운스트림에 위치된 배플 (720)을 포함한다. 예를 들어, 마운팅(mounting) (721)은 배플 (720)을 솔리드 바디 (710)에 고정시킬 수 있다. 마운팅 (721)은 솔리드 바디 (710)에 작동 가능하게 연결될 수 있고 및/또는 솔리드 바디와 통합될 수 있다. 예를 들어, 마운팅 (721)은 가스 입구 (110)와 유체 연통하거나 또는 거기에 동작 가능하게 연결되는 하나 이상의 구멍들을 정의할 수 있다 (예를 들어, 가스는 가스 입구 (110)를 통해, 구멍들 (722)을 통해, 배플 (720) 주변으로, 팽창 챔버 (210)로 유동할 수 있다). 일 실시예에서, 구멍들 (722)은 가스 입구 (110)에서 (예를 들어, 압력 조절 디바이스 (100)의 축에 수직으로) 가스의 유동에 실질적으로 수직하게 배향될 수 있다.
일반적으로, 배플 (720)은 임의의 수의 적절한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 배플 (720)은 디스크 형상일 수 있다. 게다가, 배플 (720)의 크기는 에지들 또는 그것의 주변부와 팽창 챔버 (210)를 정의하는 벽 (206)의 내부 표면 사이에 적절한 공간을 두도록 정해질 수 있다(예를 들어, 배플 (720)의 주변 형상과 팽창 챔버 (210)의 내부 면 사이에서 그리고 그것들에 의해 정의되는 갭 에 적절한 가스 유동을 생성하도록).
일 실시예에서, 배플 (720)은 각지거나 또는 반 구형 근위 표면 (723) (예를 들어, 가스 입구 (110)에 더 가까운 표면)을 가질 수 있다. 예를 들어, 배플 (720)의 근위 표면 (723)은 압력 조절 디바이스 (100)의 가스 입구 (110)에서 가스의 유동 방향에 대해 수직이 아닌 각도로 배향될 수 있다. 게다가, 솔리드 바디 (710)는 가스가 구멍 (722)을 빠져 나간 후에 통과할 수 있는 예컨대, 배플 (720)의 근위 표면 사이에 공간을 정의하도록, 배플 (720)의 근위 표면에 대향하는 원위 표면 (711)을 가질 수 있다. 배플 (720)의 근위 표면 (723)은 팽창 챔버 (210) 로의 가스의 유동을 가능하게하기 위해 적절한 거리만큼 솔리드 바디 (710)의 원위 표면 (711)으로부터 이격될 수 있다.
일반적으로, 입구 편향기 (700)는 팽창 바디 (200)의 근위 측상에서 그것에 맞닿아 밀봉될 수 있다 (예를 들어, 팽창 챔버 (210) 내의 가스가 팽창 챔버 (210)의 근위 측 밖으로 누설되는 것이 방지된다). 예시된 실시예에서, O-링은 가스가 팽창 챔버(210)의 근위 측상에서 팽창 챔버 (210)를 누출 또는 빠져 나가는 것을 방지하는 방식으로 입구 편향기(700)의 외부 표면과 벽 (206)의 내부 표면 사이에 시일을 형성한다. 입구 편향기 (700)와 팽창 바디 (200) 사이에 임의의 수의 적절한 시일이 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다 (예를 들어, 입구 편향기 (700) 및 팽창 바디 (200)는 가스가 팽창 챔버(210)의 근위 측상에서 팽창 챔버를 빠져 나가는 것을 방지하는 방식으로 팽창 챔버 (210)를 밀봉하기에 적절할 수 있는 테이퍼된 파이프 나사산을 가질 수 있다).
일 실시예에서, 가스 소스는 가스 카트리지 (예를 들어, CO2 가스 카트리지)일 수 있다. 일부 작동 조건하에서, 가스 카트리지는 내부에 수용된 가스가 배출되어 압력 조절 디바이스 (100) 내로 흐를 수 있도록 관통을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 입구 편향기 (700)는 거기에 작동 가능하게 고정될 수 있고 및/또는 그것과 통합된 관통기(penetratror) (730)를 포함할 수 있다. 관통기 (730)는 가스 카트리지 시일을 관통하여 가스 카트리지 내의 가스가 가스 입구 (110)로 흐르는 것을 허용할 수 있다. 관통기 (730)는 중공일 수 있고 가스 입구 (110)의 적어도 일부분에 유체흐름 가능하게(fluidly) 연결되거나 및/또는 가스 입구의 적어도 일부를 정의할 수 있다.
게다가, 입구 편향기 (700)는 관통기에 인접하여 및/또는 그 주위에 위치된 시일을 포함할 수 있다. 예를 들어, O-링 (740)은 관통기 (730)를 둘러싸고 가스 카트리지 주위를 밀봉하여 가스 카트리지와 관통기 (730) 사이의 가스 누출을 방지 또는 제한할 수 있다 (예를 들어, 가스는 가스 입구 (110)로 흐르도록 가압된다).
상기에서 언급된 바와 같이, 가스는 팽창 챔버 (210)로부터 제 1 밸브 (330)의 중공 돌출부 (201)로 유동할 수 있다. 일 실시예에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 중공 돌출부 (201)에 작동 가능하게 연결된 레귤레이터-인플로우 부재(regulator-inflow member) (800)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 레귤레이터-인플로우 부재 (800)는 돌출부 (201)로부터 및 제 1 밸브 (330)로부터 바깥쪽으로 근위 방향으로 팽창 챔버 (210)로 연장될 수 있다.
예를 들어, 레귤레이터-인플로우 부재 (800)는 팽창 챔버 (210) 내의 가스가 제 1 밸브 (330) 쪽으로 및/또는 제 1 밸브 (330)로 흐를 수 있는 통로 (802)를 정의하는 벽 (801)을 가질 수 있다. 레귤레이터-인플로우 부재(800)는 임의의 수의 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 레귤레이터-인플로우 부재 (800)는 테이퍼된 튜브일 수 있어서 (예를 들어, 원뿔의 테이퍼된 튜브), 근위 단부에서 (즉, 팽창 챔버 (210)로부터의 가스의 유입을 위한 위치)에서 레귤레이터-인플로우 부재 (800)와 그 내부의 구멍은 원위 방향에 위치들에서 더 좁다.
레귤레이터-인플로우 부재 (800)는 임의의 수의 적절한 메커니즘으로 중공 돌출부 (201)에 연결 및/또는 고정될 수 있다. 예시된 실시예에서, 레귤레이터-인플로우 부재 (800)는 중공 돌출부 (201)의 적어도 일부분을 감쌀 수 있는 소켓 (803)을 포함한다. 예를 들어, 중공 돌출부 (201)는 대체로 원통형인 외부 표면을 가질 수 있으며; 소켓 (803)은 중공 돌출부 (201)와 상보적인 형상을 가질 수 있고, 팽창 챔버 (210) 내의 가스를 압력 레귤레이터 (예를 들어, 제 1 밸브 (330)로)로 향하게 하기 위해 그 주위에서 적어도 부분적으로 밀봉할 수 있다.
일반적으로, 임의의 가스 소스가 팽창 챔버 (210) 내로 가스를 공급하기 위해 압력 조절 디바이스 (100)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 상기에서 설명된 것처럼, 적어도 하나의 실시예에서, 가스 카트리지가 압력 조절 디바이스 (100)에 연결될 수 있다. 도 6은 압력 조절 디바이스 (100)의 근위 단부 근처 부분의 단면도이다. 예시된 실시예에서, 압력 조절 디바이스 (100)는 전체적으로 상보적 형태의 가스 카트리지를 수용하기 위한 형상 및 크기를 갖는 가스 카트리지 캡 (500)을 포함한다. 예를 들어, 가스 카트리지 캡 (500)은 압력 조절 디바이스 (100)의 팽창 바디 (200)에 고정될 수 있으며, 그렇게 함으로써 압력 조절 디바이스 (100)에 가스 카트리지를 고정시킨다 (예를 들어, O-링 (840)으로 밀봉을 유지하기 위해).
일 실시예에서, 가스 카트리지 캡 (500)은 나사 섹션 (501)를 포함하고, 팽창 바디 (200)는 대응하는 나사 섹션 (208)을 포함한다 (예를 들어, 가스 카트리지 캡 (500)의 나사 섹션(501)은 숫나사를 가질 수 있고, 팽창 바디 (200)의 나사 섹션 (208)는 암나사를 가질 수 있다). 예를 들어, 가스 카트리지 캡 (500)과 팽창 바디 (200)를 함께 나사로 조이고 및/또는 묶음으로써 가스 카트리지를 압력 조절 디바이스 (100)에 및/또는 압력 조절 디바이스로 고정시킬 수 있다. 게다가, 가스 카트리지 캡 (500) 및 팽창 바디 (200)를 함께 조이거나 및/또는 묶는 것은 가스 카트리지를 관통기 (730)에 맞닿게 가압하여 가스 카트리지의 시일을 관통하여 가스 카트리지를 O-링 (840)에 맞닿아 밀봉시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 다시 참조하면, 전술한 바와 같이, 압력 조절 디바이스 (100)는 제 1 단 레귤레이터 (301) 및 제 2 단 레귤레이터(302)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 압력 조절 디바이스 (100)는 임의의 개수의 단(stage)들을 가질 수 있다. 게다가, 압력 조절 디바이스 (100)의 하나 이상의 단 레귤레이터에 대한 피스톤은 임의의 개수의 적절한 형상 및/또는 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 디바이스 (100)의 제 1 및/또는 제 2 단 레귤레이터의 피스톤은 그 것의 원위 측보다 근위 측상에 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 피스톤은 피스톤을 통과하는 하나 이상의 통로들을 가질 수 있어서, 피스톤을 관통하여, 다음 단 또는 압력 조절 디바이스 (100)의 가스 출구 (120) 로의 가스 유동을 허용하거나 또는 가능하게 할 수 있다.
도 7a-7e는 일 실시예에 따른, 제 1 단 레귤레이터의 제 1 피스톤 (310)을 도시한다. 도 7a는 제 1 피스톤 (310)의 근위 측 (311a)의 도면이다; 도 7b는 제 1 피스톤 (310)의 근위 측 (311a)을 확대된 부분의 도면이다. 도 7c는 제 1 피스톤 (310)의 윈위 측면 (311b)의 도면이다; 도 7d는 제 1 피스톤 (310)의 윈위 측면 (311b)의 확대된 부분의 도면이다. 도 7e는 제 1 피스톤 (310)의 단면도이다.
일 실시예에서, 제 1 피스톤 (310)은 중심 스템 (313)과 교변하여 리세스된 표면 (314)과 양각된 표면 (315) 사이에 정의된 다수의 통로들(312)을 포함한다. 리세스된 표면 (314) 및 양각된 표면 (315)은 그것의 근위 측 (311a)상의 제 1 피스톤 (310)의 상부 표면 (318)으로부터 리세스될 수 있다. 게다가, 리세스된(recessed) 표면 (314) 및 양각된 표면은 리세스 (319)의 바닥 (예를 들어, 불균일한 바닥)을 정의할 수 있다 (예를 들어, 리세스된 표면 (314) 및 양각된 표면 (315)은 상이한 거리만큼 상부 표면으로부터 리세스될 수 있다).
예시된 실시예에서, 제 1 피스톤 (310)은 3 개의 통로 (312)를 포함한다. 통로 (312)는 리세스된 표면 (314)과 중심 스템 (313) 사이에 형성될 수 있다. 게다가, 통로 (312)는 출구 통로 (316)에 연결될 수 있다 (예를 들어, 출구 통로 (316)로부터 나가고 나서, 가스는 후속 단으로 흐를 수 있다). 또한, 제 1 피스톤 (310)은 임의의 개수의 통로를 가질 수 있음을 이해해야한다. 예시된 실시예에서, 제 1 피스톤 (310)의 움직임에 전체적으로 수직하게 배향된 근위 측 (311a)의 전체 표면적은 외주 (311a ')(도 7e) 안쪽에 있다. 제 1 피스톤 (310)의 움직임에 전체적으로 수직하게 배향된 원위 측면 (311b)의 전체 표면적은 외주(311b')의 안쪽에 있다 (도 7e).
상기에서 설명된 것처럼, 제 1 피스톤 (310)의 일부는 오리피스 (202) (도 2a 및 도 2b)에 끼워 지도록 크기가 정해지고 구성될 수 있다. 예를 들어, 중심 스템 (313)의 적어도 일부분은 오리피스 내에 끼워 지도록 크기가 정해지고 구성될 수 있다. 예시된 실시예에서, 중심 스템 (313)의 상단 부분 (313a)는 그 하단 부분 (313b)보다 작고, 중심 스템 (313)의 상단 부분 (313a)는 오리피스에 끼워지도록 크기가 정해지고 형상화된다.
상기에서 설명된 것처럼, 제 1 피스톤 (310)은 압축된 스프링에 의해 근위 방향으로 바이어스될 수 있다. 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 1 피스톤 (310)은 스프링을 지지할 수 있는 플랜지(flange) (317)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플랜지 (317)는 스프링을 지지하도록 적절한 크기로 될 수 있어서, 스프링은 플랜지 (317)에 맞닿아 가압하고 제 1 피스톤 (310)을 근위 방향으로 바이어스 할 수 있다.
도 8a-8b는 제 2 단 레귤레이터의 제 2 피스톤 (360)을 도시한다. 도 8a는 제 2 피스톤 (360)의 평면도이다; 도 8b는 제 2 피스톤 (360)의 단면도이다. 제 1 피스톤 (310) (도 7a-7e)에 유사하게, 제 2 피스톤 (360)은 제 2 피스톤 (360)의 근위 측 (361)상에 원위 측(362)보다 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 게다가, 제 2 피스톤 (360)은 출구 통로 (364)에 연결되고 및/또는 출구 통로와 유체 연통하는 하나 이상의 통로들(363)을 포함할 수 있다. 상기에서 설명된 것처럼, 출구 통로 (364)로부터 유출되는 가스는 압력 조절 디바이스의 가스 출구로 흐를 수 있다 (예를 들어, 제 2 피스톤 (360)이 2 단 레귤레이터 압력 레귤레이터의 제 2 단 레귤레이터에 포함된다).
예시된 실시예에서, 제 2 피스톤 (360)의 움직임에 전체적으로 수직하게 배향된 근위 측 (361)의 전체 표면적은 외주 (361a) (도 8b)의 안쪽에 있다. 제 2 피스톤 (360)의 움직임에 전체적으로 수직하게 배향된 원위 측(362)의 전체 표면적은 제 2 피스톤 (360)의 외주 (362a)(도 7e)의 안쪽에 있다.
일 실시예에서, 제 2 피스톤 (360)은 전체적으로 환형의 리세스 (365)를 포함한다 (예를 들어, 리세스는 상부 표면 (366)과 리세스된 표면 (365a) 사이에 정의될 수 있다). 게다가, 제 2 피스톤 (360)은 통로들(363)을 정의하는 추가 리세스들을 포함할 수 있고, 이는 리세스된 표면 (365a)으로부터 또는 거기에서 하단 리세스된 표면 (363a)으로의 리세스들에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 가스는 리세스 (366) 내로, 통로 (363)로 그리고 제 2 피스톤 (360)의 출구 통로 (364) 밖으로 흐를 수 있다.
제 2 피스톤 (360)은 중심 스템 (367)을 포함할 수 있고; 통로 (363)는 중심 스템(367) 주위에 위치될 수 있다. 예시된 실시예에서, 제 2 피스톤 (360)은 3 개의 통로 (363)를 갖는다. 제 2 피스톤 (360)은 추가의 또는 대안 실시예에서 3 개보다 적은 또는 3 개 이상의 통로를 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
상기에서 설명된 것처럼, 제 2 피스톤 (360)의 부분은 오리피스 (223) (도 2a 및 도 2b)에 끼워 지도록 크기가 정해지고 구성될 수 있다. 예를 들어, 중심 스템 (367)의 적어도 일부분은 오리피스 내에 끼워 지도록 크기가 정해지고 구성될 수 있다. 예시된 실시예에서, 중심 스템 (367)의 상단 부분 (367a)은 그것의 하단 부분 (367b)보다 작고, 상단 부분 (367a)은 오리피스 내에 끼워 지도록 크기가 정해지고 형상화된다.
상기에서 설명된 것처럼, 압력 조절 디바이스는 장치의 캘리브레이션을 가능하게하기 위해 압력 게이지 (400)와 같은 압력 게이지를 포함할 수 있고 및/또는 작동 가능하게 압력 게이지에 결합될 수 있다. 도 9a 내지 도 9c는 일 실시예에 따른 압력 게이지 (400)를 도시한다. 도 9a는 압력계 (400)의 정면도이다; 도 9b는 제 1 압력 (P1)에서 압력 게이지 (400)의 단면도이다; 도 9c는 제 1 압력 (P1)보다 큰 제 2 압력 (P2)에서의 압력 게이지 (400)의 단면도이다.
상기에서 설명된 것처럼, 압력 게이지 (400)의 일부는 레귤레이터 캡 (230) (예를 들어, 중간 레귤레이터 바디 (220)에 연결될 수 있다 (도 2a 및 도 2b))에 의해 형성될 수 있다. 엔드 캡 (410)은 레귤레이터 캡 (230)에 연결될 수 있고, 함께 엔드 캡 (410) 및 레귤레이터 캡 (230)은 표시자 피스톤 (420)을 둘러싸거나 및/또는 그것을 고정시킬 수 있다. 구체적으로, 가스 출구 (120)에서 겪게되는 가스 압력은 표시자 피스톤 (420)에 의한 압력 경험과 대략 동일할 수 있다.
예시된 실시예에서, 압력 게이지 (400)는 표시자 피스톤 (420)을 근위 방향으로 바이어스시키는 스프링 (430)을 포함한다. 스프링 (430)은 표시자 피스톤 (420)이 원위 방향으로 (또는 엔드 캡 (410)에 대해 바깥쪽으로) 선택된 압력에 대응하는 선택된 양 또는 거리만큼 (예를 들어, 표시자 피스톤 (420)이 압력의 인가에 응답하여 원위 방향으로 이동하는 거리는 인가된 압력에 비례할 수 있다) 이동하도록 선택되거나 및/또는 캘리브레이션 될 수 있다 (예를 들어, 짧아지거나, 미리-압축되는 등).
표시자 피스톤 (420)은 그 위에 스케일(scale) (440) (예를 들어, 프린트된, 부착된, 등)을 포함할 수 있다. 표시자 피스톤 (420)이 엔드 캡 (410)에 대해 바깥쪽으로 이동할 때, 스케일 (440)상의 눈금 또는 표시가 가시화되고 검출되거나 결정된 압력에 대응하는 것으로 식별될 수 있다. 예를 들어, 도 9b에서, 압력 게이지 (400)는 제 1 압력 (P1)을 표시하고, 스케일 (440)은 제 1 압력 (P1) (예를 들어, 압력 조절 디바이스의 사용자 또는 운영자에게)을 식별하는 방식으로 노출된다; 도 9b에서, 압력 게이지 (400)는 제 2 압력 (P2)을 표시하고, 스케일 (440)은 제 2 압력 (P2) (P2 > P1)을 식별하는 방식으로 노출된다.
일 실시예에서, 압력 게이지 (400)는 표시자 피스톤 (420)의 근위 단부 (예를 들어, 가스 출구 (120) 근처)에 위치될 수 있는 압력 시일(seal) (450)을 포함한다. 예를 들어, 압력 시일 (450)은 표시자 피스톤 (420) 및 압력 시일 (450)이 위치되는 챔버를 정의하는 레귤레이터 캡 (230)의 내측 벽에 맞닿아 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 가압된 가스는 압력 시일 (450)에 압력을 가할 수 있고, 압력 시일 (450)은 원위 방향으로 표시자 피스톤 (420)에 힘을 가할 수 있다(예를 들어, 압력 시일(450)의 면적에 비례하여). 일 실시예에서, 표시자 피스톤 (420)은 적어도 부분적으로 중공일 수 있고, 압력 시일 (450)의 하나 이상의 부분은 압력 시일(450)의 중공 공간 또는 공동의 적어도 일부분 안쪽에 끼워질 수 있다(그렇게 함으로써 압력 시일 (450) 및 표시자 피스톤 (420)을 함께 연결함). 임의의 경우에, 압력 시일 (450)은 표시자 피스톤 (420)과 함께 원위 방향으로 전진될 수 있고, 그에 따라 표시자 피스톤 (420)을 이동시키고, 인가된 압력 (예를 들어, 가스 출구에서 또는 그 근처의 압력)을 표시하는 방식으로 스케일(440)에 노출시킬 수 있다.
상기에서 설명된 것처럼, 압력 조절 디바이스는 임의의 개수의 적절한 추가 또는 대안 디바이스들에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 도 10a 및 도 10b는 압력 커프 압력 조절 디바이스 (1000)에 작동 가능하게 결합된 압력 조절 디바이스 (100)를 도시한다. 구체적으로, 압력 조절 디바이스 (100)와 같은 본 출원에 설명된 임의의 압력 조절 디바이스는 적절한 압력에서 압축 가스를 압력 커프 압력 조절 디바이스 (1000)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 압력 커프 압력 조절 디바이스 (1000)는 (압력 조절 디바이스 (100)에 의해 제어되는 바와 같이) 특정 또는 선택된 압력으로 하나 이상의 엘리먼트 또는 장치를 압축하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 유체 또는 용액의 IV 백 (예를 들어, 정맥내 주사용)이 압력 커프 압력 조절 디바이스 (1000) 내에 배치될 수 있고, 압력 커프 압력 조절 디바이스 (1000)는 IV 백을 압축하여 IV 백에서 밖으로 나와 환자에게로 유체의 적절한 유동을 생성할 수 있다. 따라서, 예를 들어, IV 백을 수직으로 부유시킬 필요가 있는 IV 백 밖으로 유체를 중력에 의해 유동시키는 대신에, IV 백 밖으로 유출은 상기에서 설명된 것처럼 압력 조절 디바이스 (100)에 의해 제어될 수 있는 압력 조절 디바이스(100)에 의해 백 위에 가해지는 압력에 의해 생성될 수 있다.
상기에서 설명된 것처럼, 팽창 챔버를 정의하는 팽창 바디의 내부 표면은 대체로 매끈할 수 있다. 대안적으로, 상기 팽창 바디는 내부의 표면 상에 임의의 개수의 적합한 피처(feature)를 가질 수 있다. 도 11은 일 실시예에 따른 팽창 바디 (200c)의 단면도이다. 본 명세서에 달리 기술되지 않는 한, 팽창 바디 (200c)의 엘리먼트들 및 피처들은 팽창 바디 (200) (도 2a 내지 도 2c)의 엘리먼트들 및 피처들과 유사하거나 동일할 수 있다.
팽창 바디 (200c)는 벽 (206c)에 의해 정의된 팽창 챔버 (210c)를 가질 수 있다. 예를 들어, 벽 (206c)은 가스가 팽창 챔버 (210c)에서 유동함에 따라 챔버의 유체 내에서 열 평형을 증가시키기 위한 수단을 포함하는 내부 표면을 가질 수 있다. 수단은 벽 (206c)의 내부 표면 상에 배치된 홈 또는 리브(rib) (209c)를 포함할 수 있다.
팽창 챔버 (210c)는 하나 이상의 분출 포트(blow-out port) (205c)와 같은 하나 이상의 안전 피처들을 더 포함할 수 있다. 분출 포트 (205c)는 팽창 챔버의 과도한 가압의 경우에 인체 보호를 위해 경감된 압력 스트림의 직접 경로를 방해하면서 대기압에 개방된 중간 공동으로 팽창 챔버 압력을 완화시키도록 배향된다.
일반적으로, 분출 포트 (205c)는 팽창 바디 (200c)의 벽 (206c)의 제어되지않은 파괴를 방지하기 위해 선택된 압력에서 파열되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 분출 포트 (205c)는 분출 포트 (205c)가 고장 날 수 있는 (분출 포트 (205c)의 고장은 선택된 위치들 또는 그 일부에서 개시된다) 하나 이상의 응력 집중 또는 균열 개시 지점들 (예를 들어, 날카로운 코너들)을 포함할 수 있다.
나선형 리브 (209c)는 벽 (206c)의 내부 표면과 유체의 접촉 시간을 증가시킬 수 있고 팽창 챔버 (210c)에서 흐르는 가스에 의한 열 전달을 증가시킬 수 있다. 도 11에 도시된 디바이스는 나선형 리브 (209c)를 포함하지만, 임의의 적절한 또는 유사한 구조가 벽 (206c)의 내부 표면상에 배치되거나 벽의 내부 표면을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다.
상기에서 설명된 것처럼, 압력 조절 디바이스는 안쪽 및 바깥쪽 링을 갖는 잠금 메커니즘을 포함할 수 있다. 도 12a 내지 도 12c는 바깥쪽 링 (610)을 도시하고, 도 12d-12e는 일 실시예에 따른 안쪽 링 (620)을 도시한다.
상기에서 설명된 것처럼, 잠금 메커니즘은 바깥쪽 링 (610)과 안쪽 링 (620) 및 바깥쪽 링 (610)과 안쪽 링 (620)을 함께 연결하는 연결 포스트 (630a, 630b)를 포함할 수 있다. 도 12d 내지 도 12e에 도시된 바와 같이, 안쪽 링 (620)은 연결 포스트 (630a, 630b)에 대응하는 구멍들(625a, 625b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결 포스트 (630a, 630b)는 바깥쪽 링(610)과 일체로 형성될 수 있고, 구멍들 (625a, 625b) 중 대응하는 구멍에 맞도록 크기가 정해지고 형성화될 수 있고, 대응하는 구멍과 정렬될 수 있다. 안쪽 링 (620)을 압력 조절 디바이스의 적절한 위치에 위치시킨 후에, 바깥쪽 링 (610)은 안쪽 링 (620) 위에 위치될 수 있고(상기에서 설명된 것처럼), 연결 포스트들 (630a, 630b)는 구멍(625a, 625b)으로 들어갈 수 있어서, 그렇게 함으로서 바깥쪽 링 (610)과 안쪽 링 (620)을 함께 고정시킨다.
일 실시예에서, 바깥쪽 링 (610)은 도 12a 내지 도 12c에 도시된 바와 같이 두 부분, 제 1 부분 (610a) 및 제 2 부분 (610b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 부분 (610a, 610b)은 함께 스냅(sanp)할 수 있다 (예를 들어, 잠금 메커니즘의 조립을 가능하게하기 위해). 도 12c에 도시된 바와 같이, 제 1 부분 (610a)은 캐치(catch) (611a) 및 스냅 후크(sanp-hook) 바깥쪽 링 (612a)을 포함할 수 있다. 제 2 부분 (610b)은 제 1 부분 바깥쪽 링 (610a)의 스냅 후크 (612a)를 수용하는 상보적인 캐치 및 캐치 (611a) 위로 스냅하는 상보적인 스냅 후크를 가질 수 있다. 예를 들어, 연결 포스트 (630a, 630b)는 대응하는 구멍들 (625a, 625b)와 정렬 및/또는 삽입될 수 있으며, 그 후에 제 1 및 제 2 부분 (610a, 610b)은 함께 스냅되고 고정될 수 있다. 또한 제 1 및 제 2 부분 (610a, 610b)은 임의의 개수의 적절한 연결 메커니즘으로 함께 연결될 수 있음을 알아야한다.
일 실시예에서, 안쪽 링 (620)은 그 에지에 피크(peak)들 (621a-621c)와 같은 2 이상의 피크를 포함할 수 있다. 피크들 (621a-621c)은 (상기에서 설명된 것처럼) 제 1 단 레귤레이터 피스톤에 맞물려질 수 있다. 예를 들어, 피크 (621a-621c)에 (예를 들어, 피크 (621a-621c)를 형성하거나 정의하는 것과 같은) 인접한 리세스 에지 부분은 리세스가 없는 연속적인 에지와 비교할 때 피스톤과의 접촉 영역을 감소시킬 수 있으며 이는 안쪽 링 (620)과 피스톤 사이의 마찰력을 감소시켜 그렇게 함으로써 피스톤에 대해 바깥쪽 링 (610)을 회전시키는 것을 용이하게 한다.
상기에서 설명된 것처럼, 레귤레이터-인플로우 부재가 제 1 밸브의 업스트림에 장착될 수 있다. 도 13은 일 실시예에 따른 레귤레이터-인플로우 부재(800a)의 단면도이다. 본 명세서에 달리 기술되지 않는 한, 레귤레이터-인플로우 부재 (800a)의 컴포넌트 및 피처들은 레귤레이터-인플로우 부재 (800) (도 5)의 컴포넌트 및 피처들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 레귤레이터-인플로우 부재 (800a)는 소켓 (803) (도 5)과 유사한 소켓 (803a)을 포함할 수 있다.
예시된 실시예에서, 레귤레이터-인플로우 부재 (800a)는 그의 근위 단부 (예를 들어, 업스트림 단부)에서 캡핑된 통로 (802a)를 포함한다. 게다가, 레귤레이터-인플로우 부재 (800a)는 레귤레이터-인플로우 부재(800a)의 벽을 관통하여 통로 (802a)로 연장되는 측면 포트 (804a)를 포함하여 가스가 측면 포트 (804a)를 통해 통로 (802a)로 흐를 수 있다. 일반적으로, 측면 포트 (804a) 및/또는 통로 (802a)는 일 실시예마다 변할 수 있는 임의의 개수의 적절한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다.
더욱이, 레귤레이터-인플로우 부재 (800a)는 전방 배플(front baffle) (805a)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 배플 (805a)은 임의의 수의 적절한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 배플 (805a)은 전체적으로 디스크 형상일 수 있다. 추가의 또는 대안 실시예들에서, 배플(805a)는 정사각형, 타원형(oval), 등일 수 있다.
예시된 실시예에서, 배플 (805a)은 측면 포트 (804a)로부터 근접쪽으로 또는 업스트림에 위치된다. 일부 실시예들에서, 레귤레이터-인플로우 부재는 다수의 배플을 가질 수 있다. 도 14는 일 실시예에 따른 레귤레이터-인플로우 부재(800b)의 단면도이다. 본 명세서에 달리 기술되지 않는 한, 레귤레이터-인플로우 부재 (800b)의 컴포넌트 및 피처들은 레귤레이터-인플로우 부재 (800a) (도 13)의 컴포넌트 및 피처들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 레귤레이터-인플로우 부재 (800b)는 통로 (802b), 통로 (802b)와 유체 연통하는 측면 포트 (804b)를 포함할 수 있으며, 전면 배플 (805b)을 더 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 레귤레이터-인플로우 부재 (800b)는 배플 (805b)로부터 다운스트림 또는 원위 방향에 위치될 수 있는 배면 또는 2 차 배플 (806b)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 배플 (805b, 806b)은 측면 포트 (804b)가 그것들 사이에 위치하도록 (예를 들어, 측면 포트 (804b)의 중심이 배플들 (805b, 806b)의 대향 표면으로부터 등거리로 이격될 수 있다) 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 입구 편향기는 임의의 수의 적합한 형상 및/또는 구성을 가질 수 있다. 도 15는 일 실시예에 따른 입구 편향기 (700a)의 사시도이다. 본 명세서에 달리 기술되지 않는 한, 입구 편향기(700a)의 엘리먼트 및 피처들은 입구 편향기 (700) (도 5)의 엘리먼트 및 피처들과 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 입구 편향기 (700a)는 입구 편향기 (700) (도 5)의 배플 (720)과 유사한 배플 (720a)을 포함한다.
도시된 실시예에서, 배플 (720)은 절단 부분들 (725a)를 포함한다. 일반적으로, 절단 부분들 (725a)은 임의의 개수의 적절한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 또한, 배플 (720a)은 임의의 개수의 절단 부분 (725a)를 그 위에 가질 수 있다. 예를 들어, 절단 부분들 (725a)의 크기 및/또는 수를 증가시키는 것은 배플 (720a)에 관한 가스 유동 속도를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 그것의 취지 또는 본질적인 특성들로부터 벗어나지 않고서 다른 특정 형태들로 구체화될 수 있다. 설명된 실시예들은 제한적인 것이 아니라 전부 단지 예시적인 것의 관점들에서 고려되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 따라서, 앞에서의 설명에 의하기 보다는 첨부된 청구항들에 의해 표시된다. 청구항들의 균등 범위를 의미하는 모든 변화들은 그것들의 범위내에 수용되어야 한다.

Claims (42)

  1. 압력 조절 디바이스에 있어서,
    가스 입구;
    상기 가스 입구와 유체 연통하는 팽창 챔버를 정의하는 팽창 바디;
    제 1 단 압력 레귤레이터로서, 거기를 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성되고, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터는 상기 팽창 챔버와 유체 연통하고, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터는 제 1 밸브를 포함하고, 상기 팽창 바디는 상기 가스 입구로부터 이격된 상기 팽창 챔버의 내부 내에 위치되는 상기 제 1 밸브의 입구를 정의하도록 상기 팽창 챔버 내로 근위 방향으로 연장되는 중공 돌출부를 포함하는, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터;
    중간 레귤레이터 바디로서, 상기 팽창 바디에 나사식으로 연결되고, 상기 팽창 바디와 상기 중간 레귤레이터 바디 사이의 거리를 변화시키는 것이 상기 제 1 단 레귤레이터에 의해 생성된 압력 감소량을 변화시키는 방식으로 상기 제 1 단 압력 레귤레이터의 적어도 일부분을 그 사이에 고정시키는, 상기 중간 레귤레이터 바디;
    제 2 단 압력 레귤레이터로서, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림(downstream)에 위치되고 그것과 유체 연통하되, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터는 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성된, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터; 및
    상기 제 2 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치된 가스 출구
    를 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서, 레귤레이터 캡을 더 포함하되, 상기 중간 레귤레이터 바디에 나사식으로 연결되고, 상기 레귤레이터 캡과 상기 중간 레귤레이터 바디 사이의 거리를 변화시키는 것이 상기 제 2 단 레귤레이터에 의해 생성된 압력 감소량을 변화시키는 방식으로 상기 제 2 단 압력 레귤레이터의 적어도 일부분을 그 사이에 하우징하는, 압력 조절 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제 1 피스톤은 상기 가스 입구에 대해 업스트림 및 다운스트림 방향으로 이동 가능하고, 상기 제 1 밸브를 개방하는 방식으로 제 1 밀봉 부재를 이동시키도록 구성되고,
    상기 제 1 단 압력 레귤레이터는
    상기 제 1 피스톤 상에 업스트림 방향으로 힘을 가하도록 위치된 제 1 바이어싱 부재(biasing member); 및
    제 1 조절 메커니즘으로서, 대향하는 제 1 및 제 2 나사 타입 돌출부들을 포함하고, 상기 제 1 바이어싱 부재를 그것들 사이에 둘러싸도록 함께 나사식으로 맞물리는, 상기 제 1 조절 메커니즘
    을 더 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 나사 타입 돌출부는 상기 팽창 바디로부터 원위 방향으로 연장되는, 압력 조절 디바이스.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 피스톤은 상기 팽창 바디로부터 원위 방향으로 연장되는 제 1 돌출부의 내부 표면에 맞닿아서 그리고 상기 중간 레귤레이터 바디로부터 근위 방향으로 연장되는 제 2 돌출부의 내부 표면에 맞닿아서 밀봉되는, 압력 조절 디바이스.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 팽창 바디는 공동과 유체 연통하는 입구를 정의하고, 상기 제 1 피스톤의 적어도 일부는 상기 제 1 밸브를 개방하기 위해 상기 입구 내로 움직일 수 있는, 압력 조절 디바이스.
  9. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 피스톤은 거기를 관통하는 하나 이상의 통로들을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  10. 청구항 3에 있어서, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터는 :
    제 2 밸브로서, 상기 제 2 밸브를 통해 가스 유동을 개폐하도록 구성된 제 2 밀봉 부재를 포함하는, 상기 제 2 밸브;
    제 2 피스톤으로서, 상기 가스 입구에 대해 업스트림 및 다운스트림 방향으로 이동 가능하고 상기 제 2 밸브를 개방하는 방식으로 상기 밀봉 부재를 이동시키도록 구성된, 상기 제 2 피스톤;
    상기 제 2 피스톤 상에 업스트림 방향으로 힘을 가하도록 위치된 제 2 바이어싱 부재; 및
    상기 바이어싱 부재에 의해 상기 제 2 피스톤 상으로 가해지는 힘의 양을 변화시키도록 구성된 제 2 조정 메커니즘을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제 2 피스톤은 거기를 관통하는 하나 이상의 통로들을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 제 2 피스톤은 상기 중간 레귤레이터 바디에 의해 적어도 부분적으로 정의된 공간에 위치되는, 압력 조절 디바이스.
  13. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 바이어싱 부재는 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 팽창 바디 사이에 위치되고, 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 팽창 바디 사이의 거리를 변화시킴으로써 압축될 수 있는, 압력 조절 디바이스.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 중간 레귤레이터 바디에 나사식으로 연결된 레귤레이터 캡을 더 포함하고, 상기 제 2 피스톤은 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 레귤레이터 캡 사이의 공간에 위치되는, 압력 조절 디바이스.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제 2 바이어싱 부재는 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 레귤레이터 캡 사이에 위치되고, 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 레귤레이터 캡 사이의 거리를 변화시킴으로써 압축될 수 있는, 압력 조절 디바이스.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 레귤레이터 캡 내부에 위치되고 상기 가스 출구와 유체 연통하는 표시자 피스톤(indicator pistion)을 더 포함하고, 상기 표시자 피스톤은 상기 표시자 피스톤에 의한 압력 경험을 표시하기 위해 구성된 스케일(scale)을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 입구를 적어도 부분적으로 정의하는 입구 편향기(inlet deflector)를 더 포함하고, 상기 입구 편향기는 상기 가스 입구로부터 다운스트림에 위치된 배플(baffle)을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 배플은 디스크-형상인, 압력 조절 디바이스.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 입구 편향기는 :
    상기 가스 입구를 정의하는 솔리드 바디(solid body);
    상기 솔리드 바디에 연결되고 상기 배플을 상기 솔리드 바디에 고정시키는 마운팅(mounting)으로서, 상기 마운팅은 상기 가스 입구와 유체 연통하는 하나 이상의 구멍들을 정의하고, 상기 하나 이상의 구멍들은 상기 솔리드 바디와 상기 배플 사이에 위치하는, 압력 조절 디바이스.
  20. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 밸브로부터 상기 팽창 챔버 내로 연장되고, 가스가 상기 팽창 챔버로부터 상기 제 1 밸브로 흐르는 통로를 정의하는 레귤레이터-인플로우 부재(regulator-inflow member)를 더 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  21. 압력 조절 디바이스에 있어서,
    가스 입구;
    상기 가스 입구와 유체 연통하는 팽창 챔버를 정의하는 팽창 바디(expansion body)로서, 제 1 나사 타입 벽을 포함하는 상기 팽창 바디;
    제 1 단 압력 레귤레이터로서, 거기를 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성되고, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터는 상기 팽창 챔버와 유체 연통되고,
    제 1 밸브로서, 상기 제 1 밸브를 통해 가스 유동을 개폐하도록 구성된 제 1 밀봉 부재를 포함하는, 상기 제 1 밸브;
    제 1 피스톤으로서, 상기 가스 입구에 대해 업스트림 및 다운스트림 방향으로 이동 가능하고 상기 제 1 밸브를 개방하는 방식으로 상기 제 1 밀봉 부재를 이동시키도록 구성된, 상기 제 1 피스톤;
    상기 제 1 피스톤 상에 업스트림 방향으로 힘을 가하도록 위치된 제 1 바이어싱 부재; 및
    제 1 조절 메커니즘으로서, 상기 제 1 나사 타입 벽 및 제 2 나사 타입 벽을 포함하고, 상기 제 1 바이어싱 부재를 그것들 사이에 둘러싸도록 함께 나사식으로 맞물리고, 상기 제 1 피스톤은 상기 팽창 바디로부터 원위 방향으로 연장되는 제 1 돌출부의 내부 표면에 맞닿아서 그리고 상기 제 1 나사 타입 벽으로부터 내부로 방사상으로 오프셋되어 밀봉되고, 상기 제 1 피스톤은 또한 상기 제 1 돌출부에 대향하는 제 2 돌출부의 내부 표면에 맞닿아서 그리고 상기 제 2 나사 타입 벽으로부터 내부로 방사상으로 오프셋되어 밀봉되는, 상기 제 1 조절 메커니즘
    을 포함하는, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터;
    제 2 단 압력 레귤레이터로서, 상기 제 1 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치되고 그것과 유체 연통하되, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터는 관통하여 흐르는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성된, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터; 및
    상기 제 2 단 압력 레귤레이터로부터 다운스트림에 위치된 가스 출구
    를 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 제 1 나사 타입 벽은 상기 팽창 바디로부터 원위 방향으로 연장되는, 압력 조절 디바이스.
  23. 삭제
  24. 청구항 21에 있어서,
    상기 팽창 바디는 상기 가스 입구를 향해 상기 팽창 챔버 내로 업스트림 방향으로 연장되는 중공 돌출부를 포함하고, 상기 중공 돌출부는 공동을 정의하고; 및
    상기 제 1 밀봉 부재는 상기 공동 안쪽에 위치되는, 압력 조절 디바이스.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 제 1 밸브는 :
    상기 공동 내에 위치된 제 1 시일(seal); 및
    상기 공동 내에 위치되고 상기 제 1 시일에 맞닿아 상기 제 1 밀봉 부재를 가압하도록 구성된 제 1 바이어싱 부재를 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  26. 청구항 24에 있어서, 상기 팽창 바디는 상기 공동과 유체 연통하는 입구를 정의하고, 상기 제 1 피스톤의 적어도 일부는 상기 제 1 밸브를 개방하기 위해 상기 입구 내로 움직일 수 있는, 압력 조절 디바이스.
  27. 청구항 21에 있어서, 상기 제 1 피스톤은 거기를 관통하는 하나 이상의 통로들을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  28. 청구항 21에 있어서, 상기 제 2 단 압력 레귤레이터는 :
    제 2 밸브로서, 상기 제 2 밸브를 통해 가스 유동을 개폐하도록 구성된 제 2 밀봉 부재를 포함하는, 상기 제 2 밸브;
    제 2 피스톤으로서, 상기 가스 입구에 대해 업스트림 및 다운스트림 방향으로 이동 가능하고 상기 제 2 밸브를 개방하는 방식으로 상기 밀봉 부재를 이동시키도록 구성된, 상기 제 2 피스톤;
    상기 제 2 피스톤 상에 업스트림 방향으로 힘을 가하도록 위치된 제 2 바이어싱 부재; 및
    상기 바이어싱 부재에 의해 상기 제 2 피스톤 상으로 가해지는 힘의 양을 변화시키도록 구성된 제 2 조정 메커니즘을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  29. 청구항 28에 있어서, 상기 제 2 피스톤은 거기를 관통하는 하나 이상의 통로들을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  30. 청구항 28에 있어서, 상기 팽창 바디에 나사식으로 부착된 중간 레귤레이터 바디를 더 포함하고, 상기 제 1 피스톤은 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 팽창 바디 사이에 위치되고, 상기 제 2 피스톤은 상기 중간 레귤레이터 바디에 의해 적어도 부분적으로 정의된 공간에 위치되는, 압력 조절 디바이스.
  31. 청구항 30에 있어서, 상기 제 1 바이어싱 부재는 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 팽창 바디 사이에 위치되고, 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 팽창 바디 사이의 거리를 변화시킴으로써 압축될 수 있는, 압력 조절 디바이스.
  32. 청구항 30에 있어서, 상기 중간 레귤레이터 바디에 나사식으로 연결된 레귤레이터 캡을 더 포함하고, 상기 제 2 피스톤은 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 레귤레이터 캡 사이의 공간에 위치되는, 압력 조절 디바이스.
  33. 청구항 32에 있어서, 상기 제 2 바이어싱 부재는 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 레귤레이터 캡 사이에 위치되고, 상기 중간 레귤레이터 바디와 상기 레귤레이터 캡 사이의 거리를 변화시킴으로써 압축될 수 있는, 압력 조절 디바이스.
  34. 청구항 32에 있어서, 상기 레귤레이터 캡 내부에 위치되고 상기 가스 출구와 유체 연통하는 표시자 피스톤(indicator pistion)을 더 포함하고, 상기 표시자 피스톤은 상기 표시자 피스톤에 의한 압력 경험을 표시하기 위해 구성된 스케일(scale)을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  35. 청구항 21에 있어서, 상기 가스 입구를 적어도 부분적으로 정의하는 입구 편향기(inlet deflector)를 더 포함하고, 상기 입구 편향기는 상기 가스 입구로부터 다운스트림에 위치된 배플(baffle)을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  36. 청구항 35에 있어서, 상기 배플은 디스크-형상인, 압력 조절 디바이스.
  37. 청구항 36에 있어서, 상기 입구 편향기는 :
    상기 가스 입구를 정의하는 솔리드 바디(solid body);
    상기 솔리드 바디에 연결되고 상기 배플을 상기 솔리드 바디에 고정시키는 마운팅(mounting)으로서, 상기 가스 입구와 유체 연통하는 하나 이상의 구멍들을 정의하고, 상기 하나 이상의 구멍들은 상기 솔리드 바디와 상기 배플 사이에 위치하는, 압력 조절 디바이스.
  38. 청구항 21에 있어서, 상기 제 1 밸브로부터 상기 팽창 챔버 내로 연장되고, 가스가 상기 팽창 챔버로부터 상기 제 1 밸브로 흐르는 통로를 정의하는 레귤레이터-인플로우 부재(regulator-inflow member)를 더 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  39. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 밀봉 부재에 맞닿아 상기 제 1 바이어싱 부재를 가압하는 보유 부재를 더 포함하고, 상기 보유 부재는 압축된 가스가 상기 보유 부재를 통해 상기 중공 돌출부에 의해 형성된 공동 내로 진행하게 하고 이로 인해 상기 제 1 밸브의 입구를 정의하는 구멍을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  40. 청구항 24에 있어서, 상기 제 1 밀봉 부재에 맞닿아 상기 제 1 바이어싱 부재를 가압하는 보유 부재를 더 포함하고, 상기 보유 부재는 압축된 가스가 상기 보유 부재를 통해 상기 중공 돌출부에 의해 형성된 공동 내로 진행하게 하고 이로 인해 상기 제 1 밸브의 입구를 정의하는 구멍을 포함하는, 압력 조절 디바이스.
  41. 시스템에 있어서,
    압력 커프(pressure cuff); 및
    청구항 1 내지 5, 8 내지 22 및 24 내지 40 중 어느 한 항에 따른 압력 조절 디바이스를 포함하는, 시스템.
  42. 청구항 41에 있어서, 상기 압력 커프는 IV 백(bag)를 압축하도록 크기가 정해지고 구성되는, 시스템.
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