KR20240116476A - 조절 가능한 가스 압력 감지 조립체를 갖는 압축 가스용 압력 조절기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축 가스용 압력 조절기(2)에 관한 것으로, 가스 입구(6), 가스 출구(8) 및 상기 가스 입구와 상기 가스 출구를 상호 연결하는 가스 통로(10)를 포함하는 본체(4); 차단 디바이스(12)로서, 가스 통로(10)에 위치된 시트(14); 시트(14)와 협력하도록 구성된 셔터(16); 보조 가스로 채워지고 플러그(24)에 의해 폐쇄되는 내부 용적을 한정하는 압력 감지 조립체(18)로서, 상기 압력 감지 조립체는 탄성적으로 변형 가능하고 시트(14)의 하류에서 가스 통로에 위치되며, 상기 압력 감지 조립체는 시트의 하류에서 가스 압력에 따라 시트(14)에 대해 셔터(16)를 작동하도록 구성된, 상기 압력 감지 조립체를 포함하는, 상기 차단 디바이스(12)를 포함하고; 플러그(24)를 통해 내부 용적(18.1)에 유체적으로 연결되고, 보조 가스의 외부 소스(28)를 상기 내부 용적에 유체적으로 연결하여 상기 내부 용적 내의 보조 가스의 압력을 조절하도록 구성된 포트(20)를 또한 포함한다.

Description

조절 가능한 가스 압력 감지 조립체를 갖는 압축 가스용 압력 조절기

본 발명은 가스 실린더에서 150바(bar) 이상으로 압축된 산업용 가스와 같은 압축 가스의 압력 감소 및/또는 조절 분야에 관한 것이다.

종래 기술의 특허 문헌으로 공개된 US 2019/0339726 A1호는 보조 가스로 채워지고 플러그에 의해 폐쇄되는 내부 용적(internal volume)을 한정하는 압력 감지 조립체 또는 조절기를 포함하는 압축 가스용 압력 조절기 디바이스를 개시하고 있고, 상기 압력 감지 조립체는 탄성적으로 변형 가능하고 시트의 하류에서 가스 통로에 위치되고 가스 압력을 조절하기 위해 시트와 협력하는 셔터를 작동시킨다. 압력 감지 조립체는 아코디언형 배열을 한정하기 위해 방사상 내부 및 외부 영역들에서 교대로 고정되는(이중 용접 방식으로) 일련의 환형 부재들 또는 다이어프램들로 형성된 일련의 벨로우즈들을 포함한다. 내부 용적은 플러그에 의해 밀봉되는 것으로 추정되지만 내부 용적 내측의 가스 압력이 어떻게 설정되는지는 상세히 설명되어 있지 않다. 가스로 채워진 밀봉된 내부 용적을 형성하는 이러한 압력 감지 조립체의 사용은 가스 압력의 최종 조절이 주변 압력 또는 대기압과 무관하다는 점에서 관심이 있다. 이는 압력 조절기가 주변 환경에 접근할 수 없는 가스 실린더 내측에 위치되는 애플리케이션들에서 특히 관심이 있다. 그러나 압력-감지 조립체 또는 압력 감지 조립체의 강성의 조절 및 제어는 까다로운 작업이다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 단점들 중 적어도 하나를 극복하기 위한 기술적 과제를 갖는다. 보다 구조적으로, 본 발명은 신뢰성 있고 용이하게 조절 및/또는 교정될 수 있는 압축 가스용 압력 조절기를 제공하는 기술적 과제를 갖는다.

본 발명은 압축 가스용 압력 조절기에 관한 것으로, 압축 가스용 압력 조절기는 가스 입구, 가스 출구 및 상기 가스 입구와 상기 가스 출구를 상호 연결하는 가스 통로를 갖는 본체; 차단 디바이스로서, 가스 통로에 위치된 시트; 시트와 협력하도록 구성된 셔터; 보조 가스로 채워지고 플러그에 의해 폐쇄되는 내부 용적을 한정하는 압력 감지 조립체로서, 상기 압력 감지 조립체는 탄성적으로 변형 가능하고 시트의 하류에서 가스 통로에 위치되고, 상기 압력 감지 조립체는 시트의 하류에서 가스 압력에 따라 시트에 대해 셔터를 작동하도록 구성된, 상기 압력 감지 조립체를 포함하는, 상기 차단 디바이스를 포함하고; 상기 압력 조절기는 플러그를 통해 압력 감지 조립체의 내부 용적에 유체적으로 연결되고, 보조 가스의 외부 소스를 상기 내부 용적에 유체적으로 연결하여 상기 내부 용적 내의 보조 가스의 압력을 조절하도록 구성된 포트를 더 포함한다. 상기 포트는 연결 포트이다.

바람직한 실시예에 따르면, 포트는 압력 조절기의 외부에 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 포트는 압력 조절기의 길이방향 축에 대해 횡방향인 주축을 나타낸다.

양호하게는, 포트는 압력 조절기의 길이방향 축에 대해 반경방향인 주축을 나타낸다.

양호하게는, 포트는 본체의 외부 표면에서 개방되고, 상기 외부 표면은 바람직하게는 원통형이다.

보조 가스의 외부 소스를 압력 감지 조립체의 상기 내부 용적에 유체적으로 연결하는 포트의 성능은 포트가 이를 통해 개방되는 본체의 접촉면에 의해 달성될 수 있고, 상기 접촉면은 예를 들어, 평면 및 원형, 또는 실린더의 일부일 수 있으며, 보조 가스의 외부 소스와 기밀 접촉을 허용한다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그는 압력 감지 조립체의 고정 부분과 맞물리는 나사 부분과, 상기 고정 부분에 형성된 보조 시트와 맞물리는 원추형 니들 부분을 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그는 포트와 압력 감지 조립체의 내부 용적 사이의 유체 연결부에 완전히 위치된다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그는 나사 부분과 원추형 니들 부분 사이에 보조 가스를 위한 내부 통로를 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그는 압력 감지 조립체의 내부 용적의 반대편 단부에서, 상기 도구를 포트에 삽입함으로써 도구와 맞물리는 맞물림 표면을 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그의 맞물림 표면은 포트와 정렬되는 도구의 삽입 방향을 나타낸다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그의 맞물림 표면은 도구와의 맞물림이 회전하여 도구의 회전이 플러그를 회전시키도록 구성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그는 압력 감지 조립체의 고정 부분에 형성된 보조 시트에 축 방향으로 압입되는 원추형 핀을 포함하고, 상기 원추형 핀은 나사산이 없는 외부 매끄러운 표면을 갖는다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그는 압력 감지 조립체의 고정 부분에 용접되고 원추형 핀과 포트 사이에 유체적으로 위치된 용접 플러그를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 압력 감지 조립체는 고정 부분, 가동 부분 및 상기 고정 부분과 상기 가동 부분에 기밀 방식으로 부착된 적어도 하나의 가요성 벽을 포함하고, 압력 감지 조립체의 내부 용적은 상기 적어도 하나의 가요성 벽, 상기 고정 부분 및 상기 가동 부분에 의해 구분된다.

바람직한 실시예에 따르면, 셔터는 압력 감지 조립체의 가동 부분에 기계적으로 연결되고, 바람직하게는 고정된다.

바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 가요성 벽은 원형, 벨로우즈형 및 금속성이다.

바람직한 실시예에 따르면, 압력 감지 조립체의 고정 부분은 본체에 단단히 부착되거나, 또는 본체의 일부이다.

바람직한 실시예에 따르면, 셔터는 시트의 상류 측 상의 포핏과, 포핏으로부터 시트를 통해 압력 감지 조립체까지 연장하는 스템을 더 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 셔터의 스템은 압력 감지 조립체의 가동 부분에 부착된다.

바람직한 실시예에 따르면, 포트는 본체의 원통형 외부 표면 상에 위치되고, 상기 원통형 외부 표면은 조절 도구와 기밀 방식으로 맞물릴 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 본체는 가스 입구 및/또는 가스 출구에서, 바람직하게는 페이스 시일(face seal) 및 회전 가능한 너트를 각각 갖는 커넥터를 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 본체는 가스 출구에서 가스 실린더의 네크와 맞물리도록 구성된 수나사 부분을 포함한다.

본 발명은 또한 보조 가스로 채워지고 플러그에 의해 폐쇄되는 내부 용적을 한정하는 압축 가스용 압력 조절기를 위한 압력 감지 조립체에 관한 것으로, 상기 압력 감지 조립체는 탄성적으로 변형 가능하고 시트의 하류에서 가스 압력에 따라 시트에 대해 셔터를 작동하도록 구성되고; 압력 감지 조립체는 플러그를 통해 내부 용적에 유체적으로 연결된 포트를 더 포함하고, 플러그는 압력 감지 조립체의 고정 부분에 형성된 보조 시트에 축 방향으로 압입된 원추형 핀을 포함하고, 상기 원추형 핀은 나사산이 없는 외부 매끄러운 표면을 갖는다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 포트는 연결 포트이다.

바람직한 실시예에 따르면, 플러그는 압력 감지 조립체의 고정 부분에 용접되고, 원추형 핀과 포트 사이에 유체적으로 위치되는 용접 플러그를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 원추형 핀은 2mm 미만의 최대 외경을 갖는다.

바람직한 실시예에 따르면, 압력 감지 조립체는 고정 부분, 가동 부분 및 상기 고정 부분과 상기 가동 부분에 기밀 방식으로 부착된 적어도 하나의 가요성 벽을 포함하고, 압력 감지 조립체의 내부 용적은 상기 적어도 하나의 가요성 벽, 상기 고정 부분 및 상기 가동 부분에 의해 구분된다.

바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 가요성 벽은 원형, 벨로우즈형 및 금속성이다.

바람직한 실시예에 따르면, 포트는 보조 가스의 외부 소스를 상기 내부 용적에 유체적으로 연결하여 상기 내부 용적 내의 보조 가스의 압력을 조절하도록 구성된다.

본 발명은 특히 압력 조절기를 조절 및 제어하도록 신뢰성과 용이성을 제공하는 점에서 관심이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 조절기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 조절기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력 조절기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 대안적인 플러그의 상세도이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인라인(in-line; 직렬) 압력 조절기의 단면도이다.

압력 조절기(2)는 예를 들어, 제1 본체부(4.1), 제1 본체부(4.1)의 일 단부에 부착된 제2 본체부(4.2), 제1 본체부(4.1)의 다른 단부에 부착된 제3 본체부(4.3), 및 제1 본체부(4.1)의 반대편 단부에서 제3 본체부(4.3)에 부착된 제4 본체부(4.4)로 구성되는 본체(4)를 포함한다. 그러나, 본체(4)는 이러한 구체적인 실시예에서와 같이 4개보다 적거나 많은 본체부들로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 본체부들(4.1, 4.2, 4.3, 및 4.4)은 용접에 의해 서로 부착되고, 나사체결 또는 클램핑과 같은 다른 부착 수단이 고려될 수 있는 것을 이해해야 한다. 본체(4)에는 가스 입구(6), 가스 출구(8) 및 가스 입구(6)와 가스 출구(8)를 유체적으로 상호 연결하는 가스 통로(10)가 형성되어 있다.

예를 들어, 제2 본체부(4.2)는 가스 입구(6)를 형성하고 커넥터(5)가 이에 부착되는 관형 포트를 포함한다. 커넥터는 예를 들어, 일반적으로 상업적으로 이용 가능한, 자유롭게 회전 가능한 너트를 갖는 페이스 시일형(face seal type)이다. 커넥터(5)는 예를 들어, 제2 본체부(4.2)의 관형 포트에 용접에 의해 부착되는 관형 포트를 포함한다. 가스 통로(10)의 제1 부분(10.1)은 제2 본체부(4.2)의 관형 포트를 통해 길이방향으로 연장한다. 제1 본체부(4.1)는 차단 디바이스(shut-off device)(12)를 수용하고 가스 통로(10)의 제2 부분(10.2)과 제3 부분(10.3)을 형성하는 보어형 캐비티를 포함한다.

제3 본체부(4.3)는 제2 본체부(4.2)와 가스 입구(6)의 반대편인 제1 본체부(4.1) 다음에 배열되어 있다. 가스 통로(10)의 제3 부분(10.3)의 바로 하류에 있는 가스 통로(10)의 제4 부분(10.4)은 제3 본체부(4.3)에 형성된다. 제4 본체부(4.4)는 제3 본체부(4.3)에 부착되고, 가스 출구(8)를 형성하고 커넥터(5)가 이에 부착되는 관형 포트를 포함한다. 커넥터는 예를 들어, 일반적으로 상업적으로 이용 가능한, 자유롭게 회전 가능한 너트를 갖는 페이스 시일형이다. 커넥터(5)는 예를 들어, 제4 본체부(4.4)의 관형 포트에 용접에 의해 부착되는 관형 포트를 포함한다.

차단 디바이스(12)는 가스 통로(10)에 위치된다. 차단 디바이스(12)는 시트(14), 시트(14)와 협력하는 셔터(16), 및 보조 가스로 채워지고 플러그(24)에 의해 폐쇄되는 내부 용적(internal volume)(18.1)을 한정하는 압력 감지 조립체 또는 조절기(18)를 포함하고, 상기 압력 감지 조립체(18)는 탄성적으로 변형 가능하고 시트(14)의 하류에서 가스 통로(10)에 위치되고, 상기 압력 감지 조립체(18)는 시트의 하류에서 가스 압력에 따라 시트(14)에 대해 셔터(16)를 작동하도록 구성된다.

셔터(16)는 예를 들어, 시트(14)의 상류 측에 위치되어 시트(14)의 상류 측과 협력하도록 구성된 포핏(poppet)(16.1)을 포함한다. 이 경우에, 가스켓(16.2), 예를 들어 O-링은 포핏(16.1) 둘레에 끼워지고, 포핏(16.1)과 맞물리는 슬리브(16.3)에 의해, 예를 들어 나사체결에 의해 상기 포핏(16.1)에 대해 유지된다. 가스켓(16.2)은 기밀 방식(gas tight-fashion)으로 시트(14)와 접촉하도록 구성된다. 가스켓은 시트와 포핏의 재료에 따라 선택적인 것으로 이해해야 한다. 또한 가스켓은 시트에 제공될 수 있다. 셔터(16)는 포핏(16.1)으로부터 시트(14)를 통해 압력 감지 조립체(18)까지 길이방향으로 연장하는 스템(stem)(16.4)을 더 포함한다. 예를 들어, 스템(16.4)은 압력 감지 조립체(18) 상에서 대응하는 암나사와 맞물리는 수나사를 갖는 자유 단부를 나타낸다. 스템과 압력 감지 조립체 사이에 다른 고정 수단이 고려될 수 있는 것을 이해해야 한다.

이것이 명백한 바와 같이, 시트(14)는 본체(4)에 형성되는 디스크형 부분, 예를 들어 제1 본체부(4.1)에 형성된다. 그러나, 다른 구성들이 고려될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 시트는 본체(4) 또는 제1 본체부(4.1)에 부착될 수 있다.

압력 감지 조립체(18)는 고정 부분(18.2), 가동 부분(18.3), 및 고정 부분(18.2)과 가동 부분(18.3) 양자에 기밀 방식으로 부착된 가요성 벽(18.4)을 포함한다. 가요성 벽(18.4)은 바람직하게는 금속성이고, 고정 부분(18.2)과 가동 부분(18.3) 양자에 용접에 의해 부착된다. 가요성 벽(18.4)은 일반적으로 원형이고 벨로우즈(bellows) 또는 아코디언형(accordion-shaped) 프로파일을 나타낸다. 내부 용적(18.1)은 압력 감지 조립체(18)의 가요성 벽(18.4), 고정 부분(18.2) 및 가동 부분(18.3)에 의해 구분된다.

압력 감지 조립체(18)의 고정 부분(18.2)은 예를 들어, 제3 본체부(4.3)에 형성되지만, 압력 감지 조립체의 고정 부분이 압력 조절기(2)의 본체와 구별될 수 있거나 적어도 가스 출구(8)를 포함하는 본체부로부터 구별될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

압력 감지 조립체(18)는 내부 용적(18.1)에 함유된 보조 가스의 압축력에 더하여, 가동 부분(18.3)이 가요성 벽(18.4)의 탄성 변형력에 대하여 고정 부분(18.2)에 대해 그 방향으로 이동할 수 있다는 점에서 길이방향으로 탄성적으로 변형 가능하다. 압력 감지 조립체의 압축 강성은 상기 내부 용적(18.1)에서 보조 가스 압력에 직접적으로 의존한다.

작동 시, 압축 가스는 가스 입구(6)와, 가스 통로(10)의 제1 부분(10.1) 및 제2 부분(10.2)을 통해 차단 디바이스(12)까지 유동한다. 그런 다음 이는 셔터(16)와 시트(14) 사이의 감소된 단면 사이에서 유동하고, 이에 의해 가스 통로(10)의 제3 부분(10.3)에 의해 형성되고 압력 감지 조립체(18)를 포함하는 조절 챔버에 도달할 때 적층되어 압력이 감소된다. 압력 감지 조립체(18)의 감소된 압력은 가요성 벽의 조합된 탄성력과 내부 용적(18.1)에 함유된 보조 가스의 압력에 대항하여 가동 부분(18.3)을 고정 부분(18.2) 쪽으로 가압한다. 압력 감지 조립체(18)의 이러한 압축 이동 시, 가동 부분(18.3)은 셔터(16)를 시트(14)에 더 가까운 상향으로 이동시켜 그 사이의 단면을 감소시킴으로써, 가스 적층 및 압력 감소를 더욱 강하게 유도한다. 이 메커니즘은 가스 실린더에 함유된 압축 가스의 제어된 압력 조절을 제공한다. 이러한 압력 조절의 원리는 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로, 더 상세히 설명할 필요는 없다.

보조 가스로 채워진 압력 감지 조립체(18)의 내부 용적(18.1)은 내부 용적 내의 보조 가스의 압력을 조절하기 위해 보조 가스의 외부 소스(28)를 내부 용적(18.1)에 유체적으로 연결하도록 구성된 포트(20)와 유체 연결되는 플러그(24)에 의해 폐쇄된다.

플러그(24) 및 포트(20)는 보조 가스의 외부 소스(28) 및 플러그(24)를 작동하기 위한 도구(30)를 통해, 내부 용적(18.1) 내의 보조 가스 압력을 조절 및 제어할 수 있도록 구성된다. 플러그(24)와 도구(30)의 맞물림을 통해 플러그(24)를 작동시켜서 유체 연결부(26)를 개방하면, 보조 가스의 외부 소스(28)는 상기 가스의 압력을 조절할 수 있고, 일단 원하는 압력이 달성되면, 플러그(24)는 유체 연결부(26)를 폐쇄하고 이에 의해 내부 용적(18.1)을 폐쇄하도록 작동될 수 있다.

보호 캡(22)은 먼지에 대해 포트(20)를 폐쇄하기 위해 포트(20) 상에 배치될 수 있다. 이는 플라스틱 또는 임의의 다른 재료, 바람직하게는 본체의 재료보다 부드러운 재료로 만들어질 수 있다.

예를 들어, 플러그(24)는 압력 감지 조립체(18)의 내부 용적(18.1)과 포트(20) 사이의 유체 연결부(26)에 완전히 위치된다. 이는 보조 가스의 외부 소스(28) 및 도구(30)에 의한 압력 조절 동안, 도구(30)는 조절 중에 보조 가스와 접촉할 것이고, 따라서 포트(20)와 유체 연결시 외부 소스(28)의 보조 가스 통로(28.1)에 대해 기밀 연결 상태에 있을 필요가 있다. 도구(30)와 외부 소스(28)의 본체 사이의 이러한 회전 기밀 연결은 도구의 원통형 표면 부분 주위에 장착된 하나 이상의 가스켓 또는 시일을 사용하여 달성될 수 있고 기밀 밀봉을 제공하면서 상기 도구의 조합된 병진 및 회전 운동을 허용한다.

플러그(24)는 유체 연결부(26)에 형성된 대응하는 내부 나사와 맞물리는 외부 나사 부분(24.1)과, 양호하게는 원추형이고 내부 용적(18.1)과 포트(20) 사이의 유체 연결부(26)에 형성된 보조 시트와 기밀 방식으로 맞물리도록 구성된 니들 부분(24.2)을 포함한다. 플러그(24)는 니들 부분(24.2)의 반대편 단부에서, 상기 도구를 포트(20)에 삽입하여 도구(30)와 맞물리는 맞물림 표면(24.3)을 더 포함한다. 플러그(24)는 나사 부분(24.1)과 원추형 니들 부분(24.2) 사이에 보조 가스를 위한 내부 통로(24.4)를 더 포함할 수 있다.

대안적으로, 플러그(24)는 압력 감지 조립체(18)의 내부 용적(18.1)과 포트(20) 사이의 유체 연결부(26)에 부분적으로만 위치될 수 있다. 보다 구체적으로, 맞물림 표면(24.3)은 유체 연결부(26) 외부에 유체적으로 위치될 수 있고, 이에 의해 플러그(24)는 유체 연결부(26)를 형성하는 고정 부분(18.2) 또는 제3 본체부(4.3)와 기밀 밀봉 연결일 수 있다. 이러한 구성에서, 도구(30)는 보조 가스의 외부 소스(28)의 본체와 기밀 연결될 필요성이 없다.

시트의 고압 측, 즉 시트의 상류 측에서 포핏을 포함하는 셔터를 갖는 전술한 압력 조절기는 정상적으로 폐쇄, 즉 가스 출구에서의 가스 압력이 대기압일 때 폐쇄될 수 있다, 이 경우에, 압력 조절기는 출구에서의 압력이 대기압 이하, 즉 일정 수준의 진공일 때 개방되는 대기압 이하의 압력 조절기(sub-atmospheric pressure regulator)로 작동할 수 있다. 이러한 상황에서, 가스 통로(10)의 제3 부분(10.3)에 의해 형성된 챔버 내의 가스 압력은 대기압으로 감소되고, 그에 따라 압력 감지 조립체(18)에서 작용하는 최종 압축력을 감소시킨다. 그런 다음 후자는 가요성 벽의 탄성력과 조합하여 내부 용적 내의 보조 가스 압력이 상기 챔버 내의 감소된 압력과 평형을 이룰 때까지 제1 부분(18.2)으로부터 떨어진 가동 부분(18)을 이동시킴으로써 팽창할 것이다.

대안적으로, 전술한 압력 조절기는 정상적으로 개방될 수 있고, 즉 챔버(10.3) 내의 압력 임계값에 도달하여 차단 디바이스가 폐쇄될 때까지 가스가 유동하도록 입구에 압력이 없을 때 개방될 수 있다. 이러한 구성에서, 수동 차단 밸브는 차단 디바이스(12)의 상류 및/또는 하류에 있는 것으로 예상할 수 있다.

셔터가 시트의 고압 측에서 포핏을 포함하는 상기 구성과 달리, 셔터는 시트의 저압측 또는 하류 측에만 위치될 수 있다. 이러한 경우, 압력 감지 조립체는 챔버(10.3) 내의 가스 압력이 압력 감지 조립체(18)를 시트 쪽으로 압축시키고 셔터를 시트 쪽으로 이동시켜서 그 사이의 단면을 감소시키도록 반전될 필요가 있다.

필터, 예를 들어 프릿형(fritted type) 필터는 가스 통로의 제1 부분(10.1), 즉 차단 디바이스(12)의 상류에 배치될 수 있다. 유사하게, 필터, 또한 프릿형 필터도 가스 통로의 제5 부분(10.5), 즉 차단 디바이스(12)의 하류에 배치될 수 있다.

전술한 압력 조절기는 그 압력 감지 조립체가 정적 상태들, 즉 가스 유동이 없는 경우뿐만 아니라 동적 상태들, 즉 가스 유동이 출력되는 경우에도 용이하게 제어 및 조절될 수 있다는 점에서 특히 양호하다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 조절기의 단면도이다. 도 1의 제1 실시예의 참조 번호들은 도 2의 제2 실시예의 동일하거나 대응하는 요소들을 지정하기 위해 사용되지만, 이러한 번호들은 100씩 증가된다. 제1 실시예와 관련하여 이러한 요소들에 대한 설명이 참조된다. 100 내지 200 사이에 포함되는 특정 참조 번호(들)은 특정 요소(들)을 지정하기 위해 사용된다.

도 2의 압력 조절기(102)는 본질적으로 가스 실린더(111) 내부에 위치한다는 점에서 도 1의 인라인 압력 조절기와 상이하다. 이를 위해, 본체(104)의 구성은 가스 입구(106)에서 관형 포트를 갖는 제2 본체부가 제공되지 않는 점에서 상이하다. 본체(104)는 제1 실시예의 제3 본체부(4.3)에 대응하는 제2 본체부(104.2)와, 제2 본체부(104.2)에 인접하고 제1 실시예의 제4 본체부(4.4)에 대응하는 제3 본체부(104.3)를 포함한다. 본체(104)는 또한 제3 본체부(104.3)에 인접한 제4 본체부(104.4)를 더 포함하고, 제4 본체부(104.4)에 수나사 부분(104.4.1)이 제공된다. 수나사 부분(104.4.1)은 가스 실린더(111)의 네크(neck)(111.1)의 내부 나사와 맞물린다. 제3 및 제4 본체부들(104.3, 104.4)은 단일체일 수 있고, 또한 제2 본체부(104.2)와 단일체일 수 있다는 것을 이해해야 한다.

압력 조절기(102)의 본체(104) 상의 수나사 부분의 위치 변경을 제외하고, 그 구조 및 기능은 제1 실시예의 압력 조절기의 구조 및 기능과 동일하다.

제1 실시예와 유사하게, 이는 가스 입구(106) 및/또는 가스 출구(108)에서 필터를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 필터는 가스 통로(110)의 제5 부분(110.5)에 제공된다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력 조절기의 단면도이다. 도 2의 제2 실시예의 참조 번호들은 도 3의 제3 실시예의 동일하거나 대응하는 요소들을 지정하기 위해 사용되지만, 이러한 번호들은 100씩 증가된다. 제2 실시예와 관련하여 그리고 또한 참조를 위해 제1 실시예와 관련하여 이러한 요소들에 대한 설명이 참조된다.

도 3의 압력 조절기는 2-스테이지 압력 조절기라는 점에서 본질적으로 도 2의 압력 조절기와 상이하다. 압력 조절기(202)는 제1 압력 감지 조립체(1.218) 및 제1 포트(1.220)를 포함하는 제1 차단 디바이스(1.212)에 의해 본질적으로 형성되는 제1 스테이지, 및 제2 압력 감지 조립체(2.218) 및 제2 포트(2.220)를 포함하는 제2 차단 디바이스(2.212)에 의해 본질적으로 형성되는 제2 스테이지를 포함한다.

명백한 바와 같이, 제2 압력 감지 조립체(2.218)와 제2 포트(2.220)를 포함하는 제2 차단 디바이스(2.212)는 도 2의 압력 조절기(102)의 차단 디바이스(112)와 본질적으로 동일하다.

제1 압력 감지 조립체(1.218) 및 제1 포트(1.220)를 포함하는 제1 차단 디바이스(1.212)는 제2 차단 디바이스(2.212) 및 도 2의 압력 조절기(102)의 차단 디바이스(121)와 유사하지만 동일하지는 않다. 그러나 작동 원리는 동일하다. 이러한 차이점들은 본질적으로 조절되는 압력 값들의 차이에 기인한다.

셔터(1.216)는 제2 차단 디바이스(2.212)에서와 같이 가스켓 및 상기 가스켓을 유지하기 위한 슬리브를 포함하지 않고, 오히려 포핏(1.216.1)과 스템(1.216.4)만을 포함한다는 점에서 상이하다. 시트(1.214)는 본체의 캐비티에 압입되고 가스켓, 예를 들어 O-링에 의해 이와 함께 기밀 밀봉되는 비금속 재료로 만들어진 와셔(washed)로 형성된다. 금속 재료와 같은 단단한 재료로 만들어진 포핏(1.216)은 비금속 재료와 같은 부드러운 재료로 만들어진 시트(1.214)와 기밀 방식으로 협력할 수 있다. 이에 의해, 제1 차단 디바이스(1.212)는 제1 스테이지 압력 감소를 제공하는 반면, 제1 차단 디바이스(1.212)의 바로 하류에 배열된 제2 차단 디바이스(2.212)는 제2 스테이지 압력 감소를 제공한다.

제3 실시예의 압력 조절기(202)는 제1 및 제2 실시예들과 유사하게, 대기압 이하의 압력 조절기로서 설정되거나 설정되지 않을 수 있다.

필터, 예를 들어 프릿형 필터는 가스 입구(206)에서 가스 통로 내에 배치된다. 추가 필터, 또한 바람직하게는 프릿형 추가 필터는 두 스테이지들 사이의 가스 통로에 배치된다. 또 다른 필터, 또한 바람직하게는 프릿형 필터는 압력 조절기의 제2 스테이지의 하류 및 가스 출구(208)의 상류에 있는 가스 통로에 배치된다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 인라인 압력 조절기의 포트 부분의 상세한 단면도이다.

도 1의 제1 실시예의 참조 번호들은 도 4의 제4 실시예의 동일하거나 대응하는 요소들을 지정하기 위해 사용되지만, 이러한 번호들은 300씩 증가된다.

플러그(324)는, 유체 연결부에 형성된 대응하는 내부 나사와 맞물리는 외부 나사 부분을 포함하는 대신에, 유체 연결부에 형성된 보조 시트에 축 방향으로 삽입되거나 압입되는 원추형 핀(324.1)이다. 원추형 핀(324.1)은 그 전체 범위를 따라 매끄러운 외부 측면 표면을 나타낸다. 이는 도 1에서 소스(28)와 같은 보조 가스의 외부 소스에 통합된 도구에 의해 삽입되도록 되어 있다. 이러한 원추형 핀(324.1)의 장점은 특히 장착 그리스가 없는 경우에 나사에 야금학적 접합( metallurgical bond)을 형성함으로써 고정될 가능성이 있는 나사식 플러그(24)보다 더 쉽게 제위치에 놓일 수 있다는 것이다. 이는 작동 중인 부품들이 스테인리스 스틸로 만들어진 경우 특히 그렇다. 그리스의 사용은, 특히 압력 조절기가 공격적인 가스와 접촉하는 경우에 많은 적용 분야에서 실제로 회피되어야 한다.

플러그(324)는 내부 용적과 포트(320) 사이의, 유체적으로는 원추형 핀(324.1)과 포트(320) 사이의 유체 연결부에 삽입되는 용접 플러그(324.2)를 더 포함할 수 있다. 이 용접 플러그는 금속으로 만들어지며, 바람직하게는 압력 감지 조립체의 고정 부분과 동일한 금속으로 만들어진다. 그런 다음, 바람직하게는 임의의 충전재료 없이 고정 부분에 용접될 수 있고, 용접 플러그는 기본적으로 용접 중에 충전재료의 역할을 수행한다. 용접은 TIG 방법(텅스텐 불활성 가스) 등에 의해 이루어질 수 있다.

보조 가스의 외부 소스를 사용하여 내부 용적의 보조 가스의 압력을 조절한 후, 원추형 핀(324.1)은 보조 가스의 외부 소스와 통합되는 도구를 사용하여 삽입될 수 있고, 이에 의해 가스 기밀 장벽(gas tight barrier)을 제공할 수 있다. 원추형 핀(324.1)에는, 예를 들어 헬륨(Helium)인 보조 가스와 양립할 수 없는 그리스가 제공될 수 있다. 그 후, 용접 플러그(324.2)는 제자리에 놓여서 용접된다. 그러 다음, 예를 들어 공격적인 반도체 가스인 주변 가스와 원추형 핀(324.1)에 제공될 수 있는 그리스의 임의의 접촉을 추가로 방지하는 제2 및 안전한 가스 기밀 장벽을 형성한다.

대안적인 플러그를 제공하는 이 제4 실시예는 제1, 제2, 및 제3 실시예들 중 어느 실시예에나 적용 가능하다.

2; 102; 202: 압력 조절기
6; 106; 206: 가스 입구
8; 108; 208: 가스 출구
10; 110; 210: 가스 통로
12; 112; 1.212, 2.212: 차단 디바이스
14; 114; 1.214, 2.214: 시트
16; 116; 1.216, 2.216: 셔터
18; 118; 1.218, 2.218: 압력 감지 조립체
18.1; 118.1; 1.218.1, 2.218.1: 내부 용적
20; 120; 1.220, 2.220; 320: 포트
24; 124; 1.224, 2.224; 324.1, 324.2: 플러그
28: 외부 소스

Claims (20)

1. 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202)로서,
   가스 입구(6; 106; 206), 가스 출구(8; 108; 208), 및 상기 가스 입구(6; 106; 206)와 상기 가스 출구(8; 108; 208)를 상호 연결하는 가스 통로(10; 110; 210)를 갖는 본체(4; 104; 204);
   차단 디바이스(shut-off device)(12; 112; 1.212, 2.212)로서, 상기 차단 디바이스는:
   상기 가스 통로(10; 110; 210)에 위치된 시트(14; 114; 1.214, 2.214);
   상기 시트(14; 114; 1.214, 2.214)와 협력하도록 구성된 셔터(16; 116; 1.216, 2.216);
   보조 가스로 채워지고 플러그(24; 124; 1.224, 2.224; 324.1, 324.2)에 의해 폐쇄되는 내부 용적(internal volume)(18.1; 118.1; 1.218.1, 2.218.1)을 한정하는 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)로서, 상기 압력 감지 조립체는 탄성적으로 변형 가능하고 상기 시트(14; 114; 1.214, 2.214)의 하류에서 상기 가스 통로에 위치되고, 상기 압력 감지 조립체는 상기 시트의 하류에서 가스 압력에 따라 상기 시트(14; 114; 1.214, 2.214)에 대해 상기 셔터(16; 116; 1.216, 2.216)를 작동하도록 구성된, 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218);를 포함하는, 상기 차단 디바이스(shut-off device)(12; 112; 1.212, 2.212);를 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202)에 있어서,
   상기 압력 조절기(2; 102; 202)는 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224; 324.1, 324.2)를 통해 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)의 내부 용적(18.1; 118.1; 1.218.1, 2.218.1)에 유체적으로 연결되고, 상기 보조 가스의 외부 소스(28)를 상기 내부 용적(18.1; 118.1; 1.218.1, 2.218.1)에 유체적으로 연결하여 상기 내부 용적 내의 보조 가스의 압력을 조절하도록 구성되는 포트(20; 120; 1.220, 2.220; 320)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
2. 제1 항에 있어서, 상기 포트(20; 120; 1.220, 2.220; 320)는 상기 압력 조절기 외부에 있는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 포트(20; 120; 1.220, 2.220; 320)는 상기 압력 조절기의 길이방향 축에 대해 횡방향인 주축을 나타내는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224)는 상기 압력 감지 조립체(18; 118)의 고정 부분(18.2; 118.2)과 맞물리는 나사 부분(24.1; 124.1), 및 상기 고정 부분(18.2; 118.2)에 형성된 보조 시트와 맞물리는 원추형 니들 부분(24.2; 124.2)을 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224; 324.1, 324.2)는 상기 포트(20; 120)와 상기 압력 감지 조립체(18; 118)의 내부 용적(18.1; 118.1) 사이의 유체 연결부(26; 126)에 완전히 위치되는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
6. 제4 항 및 제5 항에 있어서, 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224)는 상기 나사 부분(24.1; 124.1)과 상기 원추형 니들 부분(24.2; 124.2) 사이에 보조 가스를 위한 내부 통로(24.4; 124.4)를 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서, 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224)는 상기 압력 감지 조립체(18; 118)의 내부 용적(18.1; 118.1)의 반대편 단부에서, 도구(30)를 상기 포트(20; 120; 1.220, 2.220)에 삽입함으로써 상기 도구(30)와 맞물리는 맞물림 표면(24.3; 124.3)을 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
8. 제7 항에 있어서, 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224)의 맞물림 표면(24.3; 124.3)은 상기 포트(20; 120; 1.220, 2.220)와 정렬되는 상기 도구(30)의 삽입 방향을 나타내는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서, 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224)의 맞물림 표면(24.3; 124.3)은 상기 도구(30)와의 맞물림이 회전하여 상기 도구(30)의 회전이 상기 플러그(24; 124; 1.224, 2.224)를 회전시키도록 구성되는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
10. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그(324.1, 324.2)는 상기 압력 감지 조립체(18; 118)의 고정 부분(18.2; 118.2)에 형성된 보조 시트에 축 방향으로 압입되는 원추형 핀(324.1)을 포함하고, 상기 원추형 핀(324.1)은 나사산이 없는 외부 매끄러운 표면을 갖는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
11. 제10 항에 있어서, 상기 플러그(324.1, 324.2)는 상기 압력 감지 조립체(18; 118)의 고정 부분(18.2; 118.2)에 용접되고 상기 원추형 핀(324.1)과 상기 포트(320) 사이에 유체적으로 위치된 용접 플러그(324.2)를 더 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)는 고정 부분(18.2; 118.2), 가동 부분(18.3; 118.3), 및 상기 고정 부분(18.2; 118.)과 상기 가동 부분(18.3; 118.3)에 기밀 방식(gas-tight fashion)으로 부착된 적어도 하나의 가요성 벽(flexible wall)(18.4; 118.4)을 포함하고, 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)의 내부 용적(18.1; 118.1)은 상기 적어도 하나의 가요성 벽(18.4; 118.4), 상기 고정 부분(18.2; 118.2), 및 상기 가동 부분(18.3; 118.3)에 의해 구분되는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
13. 제12 항에 있어서, 상기 셔터(16; 116; 1.216, 2.216)는 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)의 가동 부분(18.3; 118.3)에 기계적으로 연결되고, 바람직하게는 고정되는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가요성 벽(18.4; 118.4)은 원형, 벨로우즈형(bellow-shaped) 및 금속성인, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
15. 제12 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)의 고정 부분(18.2; 118.2)은 상기 본체(4; 104; 204)에 단단히 부착되거나, 또는 상기 본체(4; 104; 204)의 일부인, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터(16; 116; 1.216, 2.216)는 상기 시트(14; 114; 1.214, 2.214)의 상류 측 상의 포핏(poppet)(16.1; 116.1; 1.216.1, 2.216.1) 및 상기 포핏(16.1; 116.1; 1.216.1, 2.216.1)으로부터 상기 시트(14; 114; 1.214, 2.214)를 통해 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)까지 연장하는 스템(stem)(16.4; 116.4; 1.216.4, 2.216.4)을 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
17. 제12 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터(16; 116; 1.216, 2.216)의 스템(16.4; 116.4; 1.216.4, 2.216.4)은 상기 압력 감지 조립체(18; 118; 1.218, 2.218)의 가동 부분(18.3; 118.3)에 부착되는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포트(20; 120; 1.220, 2.220)는 상기 본체(4; 104; 204)의 원통형 외부 표면 상에 위치되고, 상기 원통형 외부 표면은 보조 가스의 소스(28)와 기밀 방식으로 맞물릴 수 있는, 압축 가스용 압력 조절기(2; 102; 202).
19. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(4)는 상기 가스 입구(6) 및/또는 상기 가스 출구(8)에서 바람직하게는 페이스 시일(face seal) 및 회전 가능한 너트를 갖는 커넥터(5)를 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(2).
20. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(104; 204)는 상기 가스 출구(108; 208)에서 가스 실린더(111; 211)의 네크(neck)(111.1; 211.1)와 맞물리도록 구성된 수나사 부분(104.4.1; 204.4.1)을 포함하는, 압축 가스용 압력 조절기(102; 202).