KR20130016467A - 피스톤 타입 레귤레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 피스톤 타입 레귤레이터는, 입구포트와 출구포트가 형성되어 있고, 상기 입구포트와 출구포트를 연통하도록 오리피스가 형성된 바디; 상기 바디 내측에 설치되어 승강하는 피스톤; 상기 바디의 개방된 상부를 마감하는 커버; 및 상기 피스톤과 커버 사이에 개재되어 상기 피스톤에 탄성력을 전달하는 스프링:을 포함하되, 상기 피스톤에는 오리피스와 연통되는 밸브공이 형성되며, 상기 커버에는 상기 밸브공에 대응되는 밸브체가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 피스톤에 의해 그 구조가 단순하여 조립 및 작업 효율성을 증대시키며 그 전체적인 크기를 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

Description

피스톤 타입 레귤레이터{PISTON TYPE REGULATOR}

본 발명은 피스톤 타입 레귤레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단순한 구조로 출구압력을 일정한 압력으로 감압 조정할 수 있는 피스톤 타입 레귤레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 레귤레이터는 입구측에 형성된 고압의 가스압력을 소정의 압력으로 감압하여 출구측으로 공급하는 장치이다.

이러한 가스 감압용 레귤레이터는 1단계 감압만을 수행하는데, 그 대표적인 구조가 하기 문헌 1에 개시되어 있다. 이하, 도 1을 참조하여 그 구성을 개략적으로 기술하도록 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 레귤레이터(10)는 제어용 밸브로부터 가스가 공급되는 가스공급구(6)와, 가스의 유입과 배출에 따라 팽창 및 수축하는 다이어프램(7)과, 상기 가스의 유입량을 조절하는 압력조절스크류(8a)와, 다이어프램(7)을 누르는 밸런스 스프링(8)과, 상기 다이어프램(7)의 하강시 작동되어 가스공급구(6)에 부설된 밸브(6a)를 개폐하는 레버(9)로 구성된다.

먼저, 고압의 연료가 가스공급구(6)의 단부에 설치된 밸브(6a)를 통해 내부로 유입되면 감압실 내의 압력이 상승하고, 이에 따라 다이어프램(7)이 위로 상승하게 된다.

이 경우, 다이어프램(7)의 상면에 설치된 밸런스 스프링(8)은 수축되고, 레버(9)의 하부에 장착된 메인스프링(9a)은 팽창되면서 가스공급구(6)의 상부에 형성된 밸브(6a)를 닫아 가스의 공급을 차단하게 된다.

이렇게 감압된 가스는 일측에 형성된 가스배출구(10a)를 통해 배출되고, 밸런스 스프링(8)의 탄성에 의해 다이어프램(7)이 하강하여 레버(9)를 하부로 작동시킴으로써 가스공급구(6)의 밸브(6a)를 개방시킴으로써 가스가 다시 공급되기 시작한다.

이와 같이, 밸브(6a)의 반복적인 개폐를 통해 고압의 연료가 감압된 상태로 다음 단계로 이동하게 된다.

그러나, 종래의 레귤레이터(10)에서는, 상당한 크기의 압력을 감압시키기 위해 감압실의 단면적이 커야만 했고 스프링의 스프링 상수도 큰 것을 채용해야만 했다. 이 경우, 전체 부피가 커지고 설치비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 단지 스프링과 다이어프램의 신축에 의해서만 감압되기 때문에, 입구압의 큰 변동에 따라 출구압의 변동폭을 작게 조절하는 데는 한계가 있을 수밖에 없었다.

아울러, 가스의 경우 감압시 급격하게 온도 저하가 발생하므로 고무로 형성된 다이어 프램은 재질특성상 온도저하로 인한 아이싱이 발생하여 동작성 저하 및 파손의 위험이 따르는 문제점이 있게 된다.

[문헌 1] 한국등록실용신안 제0289663호(2002.09.04)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 작동부분에 대한 구조가 단순하여 조립 및 작업 효율성을 증대시키며 그 전체적인 크기를 줄여줄 수 있는 피스톤 타입 레귤레이터를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유량 배출이 순간적으로 많아지는 경우 입구유량을 줄여주어 작동부를 보호하여 안전성이 향상되는 피스톤 타입 레귤레이터를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 종래의 다이아 프램과는 달리 피스톤을 적용하여 가스의 감압시 급격하게 온도 저하가 발생하여도 동작성이 저하되거나 파손되는 것을 방지하는 피스톤 타입 레귤레이터를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피스톤 타입 레귤레이터는, 입구포트와 출구포트가 형성되어 있고, 상기 입구포트와 출구포트를 연통하도록 오리피스가 형성된 바디; 상기 바디 내측에 설치되어 승강하는 피스톤; 상기 바디의 개방된 상부를 마감하는 커버; 및 상기 피스톤과 커버 사이에 개재되어 상기 피스톤에 탄성력을 전달하는 스프링:을 포함하되, 상기 피스톤에는 오리피스와 연통되는 밸브공이 형성되며, 상기 커버에는 상기 밸브공에 대응되는 밸브체가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤에는 밸브공과 출구포트를 연통하는 배출공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버에는 제1삽입구가 형성되며, 상기 바디에는 오리피스가 관통된 제2삽입구가 형성되고, 상기 피스톤에는 상기 제1,2삽입구에 대응되는 제1,2삽입공이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입구포트에는 필터 스프링에 의해 탄성지지되는 필터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입구포트와 오리피스 사이에는 안전밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안전밸브는 상기 바디에 형성되는 보조밸브공과, 상기 보조밸브공을 개폐하는 보조밸브체 및 상기 보조밸브공과 보조밸브체 사이에 개재되는 보조스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조밸브체의 측면에는 제1연통공이 형성되며, 상기 보조밸브체의 중심에는 상기 제1연통공보다 상대적으로 단면적이 작은 제2연통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바디와 커버에는 피스톤의 승강을 제한하는 걸릭턱이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 피스톤 타입 레귤레이터에 따르면, 피스톤에 의해 그 구조가 단순하여 조립 및 작업 효율성을 증대시키며 그 전체적인 크기를 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 유량 배출이 순간적으로 많아지는 경우 또는 유량 유입이 순간적으로 많아지는 경우, 안전밸브에 의해 입구유량을 줄여주어 피스톤과 오리피스 등의 작동부를 보호하여 안전성이 향상된다.

또한, 종래의 다이아 프램과는 달리 피스톤을 적용하여 가스의 감압시 급격하게 온도 저하가 발생하여도 동작성이 저하되거나 파손되는 것을 방지한다.

도 1은 종래의 가스 감압용 레귤레이터의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 피스톤 타입 레귤레이터를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 도 3의 피스톤을 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3의 안전밸브를 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 보조밸브체를 확대 도시한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 피스톤 타입 레귤레이터의 작동상태를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 피스톤 타입 레귤레이터를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면도이며, 도 4는 도 3의 피스톤을 확대 도시한 사시도이고, 도 5는 도 3의 안전밸브를 확대 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 보조밸브체를 확대 도시한 단면도이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 피스톤 타입 레귤레이터의 작동상태를 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤 타입 레귤레이터(A)는, 입구포트(110)와 출구포트(120)가 형성되어 있고, 상기 입구포트(110)와 출구포트(120)를 연통하도록 오리피스(130)가 형성된 바디(100)와, 상기 바디(100) 내측에 설치되어 승강하는 피스톤(200)과, 상기 바디(100)의 개방된 상부를 마감하는 커버(300) 및 상기 피스톤(200)과 커버(300) 사이에 개재되어 상기 피스톤(200)에 탄성력을 전달하는 스프링(400)으로 구성된다.

먼저, 상기 바디(100)에는 고압 가스의 감압이 이루어지는 감압실(140)이 형성되며, 상기 감압실(140)에 피스톤(200)이 설치된다.

또한, 상기 피스톤(200)에는 오리피스(130)와 연통되는 밸브공(210)이 형성되며, 상기 커버(300)에는 상기 밸브공(210)에 대응되는 밸브체(310)가 형성된다.

즉, 상기 입구포트(110)를 통해 유입된 고압 가스는 오리피스(130)를 지나 피스톤(200)에 작용하고, 이때 피스톤(200)은 고압가스의 압력이 스프링(400)의 반력보다 크면 상승이 이루어져 상기 밸브체(310)에 의해 밸브공(210)이 개방 정도가 조정되어 감압이 이루어지게 된다.

이에 따라, 피스톤(200)의 개폐동작에 의해 레귤레이터(A)의 구조가 단순하여 조립 및 작업 효율성을 증대시키며 그 전체적인 크기를 줄여줄 수 있다. 더욱이, 상기 피스톤(200)은 오리피스 역할뿐 아니라 다이아 프램 역할 외에 스프링을 지지하는 역할까지 다양한 역할을 하나의 부품이 수행할 있으며 구조 또한 매우 단순한 이점을 가지게 된다.

이어 더해, 본 발명의 레귤레이터(A)는 종래의 다이아 프램과는 달리 피스톤(200)을 적용하여 가스의 감압시 급격하게 온도 저하가 발생하여도 동작성이 저하되거나 파손되는 것이 방지된다.

그리고, 상기 피스톤(200)에는 도 5와 같이 밸브공(210)과 출구포트(120)를 연통하는 배출공(220)이 형성된다. 즉, 감압이 이루어진 가스는 상기 배출공(220)을 거쳐 출구포트(120)로 배출된다.

이때, 상기 배출공(220)은 피스톤(200)의 둘레를 따라 복수개 형성되며, 그 개수는 4개인 것이 바람직하다. 형성 개수는 특별히 한정하는 것은 아니며 필요에 따라 가감된다.

한편, 상기 커버(300)에는 제1삽입구(320)가 형성되며, 상기 바디(100)에는 오리피스(130)가 관통된 제2삽입구(150)가 형성되고, 상기 피스톤(200)에는 상기 제1,2삽입구(320,150)에 대응되는 제1,2삽입공(201,202)이 각각 형성되어 상기 피스톤(200)의 승강에 따른 이동을 안내하게 된다.

또한, 상기 입구포트(110)는 바디(100)에 착탈가능하게 나사 결합되는 중공의 피팅부재로서, 상기 입구포트(110)와 바디(110) 사이에는 필터스프링(101)과 필터(102)가 순차적으로 설치되고, 상기 필터(102)는 스프링(101)에 의해서 바디(100)의 내측면에 진동이나 유격없이 견고하게 밀착되어 설치된다.

이에 따라, 상기 바디(100)의 입구포트(110)로 유입되는 고압가스는 필터(102)를 통과하면서 고압가스 중에 포함된 이물질을 걸러 순수한 가스만이 바디(100) 내부로 유입되어 출구포트(120)로 배출된다. 즉, 이물질에 의한 레귤레이터의 막힘 등에 의한 오작동을 미연에 방지할 수 있다.

그리고, 상기 입구포트(110)의 필터(102)와 오리피스(120) 사이에는 안전밸브(500)가 구비된다.

구체적으로, 도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이 상기 안전밸브(500)는, 상기 바디(100)에 형성되는 보조밸브공(510)과, 상기 보조밸브공(510)을 개폐하는 보조밸브체(520) 및 상기 보조밸브공(510)과 보조밸브체(520) 사이에 개재되는 보조스프링(530)으로 구성된다.

한편, 상기 보조밸브체(520)의 측면에는 복수의 제1연통공(521)이 형성되며, 상기 보조밸브체(520)의 중심에는 상기 제1연통공(521)보다 상대적으로 단면적이 작은 제2연통공(522)이 형성된다.

더욱이, 상기 제1연통공(521)이 형성된 보조밸브체(520)는 그 종단면 형상이 사각형으로 형성되어 바디(100)와 사각형 부분 틈으로 고압가스가 유입되는 구조를 가진다. 이에 더해, 상기 제2연통공(522)이 형성된 보조밸브체(520)는 수압이 이루어지도록 형성된다.

즉, 상기 안전밸브(500)에 의해 유량 배출이 순간적으로 많아지는 경우 또는 유량 유입이 순간적으로 많아지는 경우, 보조밸브체(520)는 보조밸브공(510)을 폐쇄하여 입구유량이 줄어듦에 따라 피스톤(200)과 오리피스(130) 등의 작동부를 보호하여 안전성이 향상된다. 다만, 제2연통공(522)을 통해서 미량의 가스만 유동이 이루어지게 된다.

또한, 상기 바디(100)와 커버(300)에는 피스톤(200)의 승강을 제한하는 걸릭턱(109,309)이 각각 형성되어 상기 피스톤(200)의 이동거리를 제한하게 된다.

한편, 도시되진 않았지만 각 구성 간의 연결부위에는 압력누수 및 기밀을 위한 오링이 설치된다.

이하, 본 발명에 따른 피스톤 타입 레귤레이터의 동작을 설명한다.

먼저, 입구포트(100)로부터 고압의 가스가 유입되면 필터(102)에 의해 가스는 여과된다. 여과된 고압가스는 과유량 방지를 위한 안전밸브(500)와 오리피스(130)를 거쳐 오리피스(130)와 피스톤(200) 사이(고압부)로 유입된다.

이때, 고압부로 유입된 가스는 Normal Open Type의 피스톤(200)을 통해 압력과 유량이 제어되며 만약 설정된 출구압력이 상승하게 되면 피스톤(200)을 누르는 스프링(400)의 힘보다 출구압력이 커져 도 7a와 같이 피스톤(200)은 상승하여 커버의 밸브체에 의해 피스톤의 밸브공의 출구가 작아짐에 따라 출구압은 낮아지게 되며 이와 반대로 출구압력이 설정압 보다 낮아지게 되면 상기 원리와 반대 작용으로 도 7b와 같이 정압을 유지할 수 있다.

또한, 안전밸브(500)는 레귤레이터가 설치된 시스템의 이상 또는 사고로 인해 과유량이 방출될 경우 순간적인 압력 상승에 의해 유로가 닫히는 방향으로 작동하여 작동부등을 보호하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

A - 레귤레이터 100 - 바디
200 - 피스톤 300 - 커버
400 - 스프링 500 - 안전밸브

Claims (8)

1. 입구포트와 출구포트가 형성되어 있고, 상기 입구포트와 출구포트를 연통하도록 오리피스가 형성된 바디;
   상기 바디 내측에 설치되어 승강하는 피스톤;
   상기 바디의 개방된 상부를 마감하는 커버; 및
   상기 피스톤과 커버 사이에 개재되어 상기 피스톤에 탄성력을 전달하는 스프링:을 포함하되,
   상기 피스톤에는 오리피스와 연통되는 밸브공이 형성되며, 상기 커버에는 상기 밸브공에 대응되는 밸브체가 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 피스톤에는 밸브공과 출구포트를 연통하는 배출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 커버에는 제1삽입구가 형성되며, 상기 바디에는 오리피스가 관통된 제2삽입구가 형성되고, 상기 피스톤에는 상기 제1,2삽입구에 대응되는 제1,2삽입공이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 입구포트에는 필터 스프링에 의해 탄성지지되는 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 입구포트와 오리피스 사이에는 안전밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 안전밸브는
   상기 바디에 형성되는 보조밸브공과, 상기 보조밸브공을 개폐하는 보조밸브체 및 상기 보조밸브공과 보조밸브체 사이에 개재되는 보조스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 보조밸브체의 측면에는 제1연통공이 형성되며, 상기 보조밸브체의 중심에는 상기 제1연통공보다 상대적으로 단면적이 작은 제2연통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 바디와 커버에는 피스톤의 승강을 제한하는 걸릭턱이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 레귤레이터.
   

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