KR970001359B1 - 유체전달 압력조절 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체전달 압력조절 시스템

제1도는 본 발명의 제1구현예의 개략도이다.

제2도는 본 발명의 제2구현예의 개략도이다.

* 도면의 주용부분에 대한 부호의 설명

10 : 공급도관 14 : 소모도관

12 : 주압력조절기 16 : 구멍

18 : 플러그 20 : 플러그 정위수단

22 : 주조절기 격막 24 : 격막 하우징

26 : 하부입구 28 : 부하입구

30 : 스프링 32 : 게이지

34 : 저마찰고리 시일 36 : 플러그 실린더 벽

38 : 시이트 40,46,54,60,64 : 조절유체도관

42,50 : 필터 44 : 흐름제한기

48 : 배합조절기 52,62 : 온도-작동 조절기

56,58 : 온도감지 수단 58 : 보조 조절기

66 : 배출구

본 발명은 소모도관에서 바람직한 압력을 유지하기 위해 소모도관으로의 처리유체의 흐름을 조절하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

사용자에 의해 요구되는 모든 흐름에 대해 주어진 감소된 압력을 유지시키면서, 이 압력에서, 고압공급원으로 부터 소모도관까지 유체를 공급하는 것이 종종 바람직하다. 한가지 실례는 산소 또는 질소와 같은 액화기체의 저장용기로 부터 기체를 공급하는 것이다. 저장용기로 부터의 액화기체는 대기중의 자연 대류에 노출된 핀을 갖는 열교환 튜브를 포함하는 증발기내로 주입된다. 또 다른 대용방법에서는, 증발된 액화기체의 압력은 용기내에서 증가되고, 이것에 의해 용기, 및 용기로부터 증발기로 전달된 액체가 가압된다. 압력조절 작업은, 액체 냉동제가 증발기에서 끓기 때문에, 비등전선 위치가 불안정하게 앞뒤로 이동하여 압력에서의 꽤 큰 변동이 야기된다는 점에서 수행되기가 특히 어렵다. ±20psi의 변동이 이러한 증발기 서어징(surging)으로 부터 전형적이다. 증발기로 부터, 기체는 원하는 압력으로 조절되고, 사용자의 공정에 공급하기 위한 소모도관내로 전달된다. 이 공정은 변화하는 비율로 기체를 소모할 수 있고, 비소모 기간을 포함한다.

이러한 장착 설비는 모든 기후조건에 무관하게 작용할 것으로 기대된다. 따라서, 예외적인 환경에 대한 자동적 보호가 필요하다. 지나치게 낮은 온도에서의 기체의 전달, 또는 비증발된 액체의 전달은 사용자의 설비의 열적충격, 메짐성 및 고장을 피하는 것을 방해한다. 따라서 장치는, 증발기로 부터 빠져나오는 유체가 주어진 온도, 예를 들어 -40℉ 아래로 떨어진다면, 소모도관으로의 유체공급이 중단되는 것이 바람직하다.

바람직한 작용을 위해 이용할 수 있는 것은 피이드 백 루프를 사용하고 고정점(set point)으로 부터의 일탈(deviation)에 대한 비례적인, 재고정 및 속도반응과 같은 복잡안 작용을 제공하는 많은 유용한 전기식 및 공기식 조절기이다. 그러나, 이러한 조절기는 복잡하고, 값비싸며, 고도한 기술의 정비를 필요로 한다. 또한 이러한 유형의 전기식 조절은 극도의 한랭, 열대 및 모진 기후에 대한 보호를 필요로 한다.

또한, 광범위한 흐름범위에 걸쳐 작동될 경우 단지 대략적인 정도의 압력 조절을 제공하는 간단한 자장(self-contained) 조절기가 이용될 수 있다. 이러한 설계는 전형적으로 격막(diaphram)의 구역 위에 작용하는 조절기의 배출압력의 힘과 부하력의 균형을 맞춘다. 격막은 이러한 힘들 중 더 큰 힘의 방향으로 편향된다. 격막에 밸브가 연결되어서, 부하력이 더 클 경우 밸브는 열릴것이고, 격막위로 작용하는 배출압력의 힘이 더 클 경우 밸브는 닫힐 것이다. 부하력은 하류압력 안정성을 유지하기 위해 일정하게 유지되어야 한다.

격막상에 부하력을 공급하기 위해 일반적으로 스프링이 사용된다. 일방적으로 격막에 반대로 작용하는 스프링의 힘은 조절나사에 의해 변할 수 있다. 격막이 편향함으로써, 스프링의 길이가 변화하고, 이것에 의해 부하력이 변화한다. 이러한 효과는 흐름이 0으로 부터 최대값까지 변화함에 따라 더 커지게 되는 심각한 조절오차를 발생시킨다.

종래의 조절기에서 조절오차의 또 다른 주된 원은 밸브 플러그상에 작용하는 유입압력의 힘으로 인한것이다. 이러한 힘은 연결부를 통해 격막에 전달되고 부하력에 반대로 작용한다. 스프링의 힘에 의해 제공된 고정점은 유입 압력이 상승함으로써 효과적으로 감소하고, 유입압력이 강하됨으로써 증가한다. 이러한 효과를 최소화시키기 위해 밸브 구멍은 전형적으로 작게 만들어져서 밸브의 크기와 비교하여 저용량을 초래한다.

격막을 편향시키려는 힘은 여전히 또 다른 종래의 조절기의 조절 오차를 나타낸다. 이러한 힘은 밸브를 개방함으로써 고정점을 감소시키는 부하력에 대해 반대이다. 유입압력에 의해 작용하는 힘에 더하여 밸브를 시일링시키기에 필요한 힘의 양에 의해 여전히 또 하나의 종래의 조절 오차가 발생한다. 록업(lockup)으로 명명되는 이러한 현상은, 결합 시일링 표면의 강성 및 표면 마무리에 의해 결정된다.

일반적으로, 간단한 조절기의 성능은, 격막이 상기 기술한 스프링 보다는 유체 압력에 의해 부하되는 압력부하 배열을 사용함으로써 개선된다. 이러한 실행은 스프링 뿐만 아니라, 상기 기술된 부가적 인자에 의해 유발된 조절오차를 나타낸다. 압력 부하는, 그 내부표면이 격막을 포함하는 돔으로 명명되는 압력기밀 챔버를 사용함으로써 달성된다. 돔은 일반적으로 부하압력원으로 부터 필요한 압력까지 압력을 감소시키기 위하여, 부하조절기로 불리우는 스프링 부하 조절기를 사용하여 가압된다. 부하 압력원은 조절되는 유입유체이거나 또는 계기용 압축공기와 같은 분리유체원일 수 있다.

돔의 부피는 격막이 편항할때 따라 변화하여 밸브가 열리고 닫힌다. 돔의 압력을 일정하게 유지하게 위해, 밸브가 열리도록 격막이 편향할때 부하 유체가 부가되어야 하고, 밸브가 닫히도록 격막이 편항할때 부하 유체가 방출되어야 한다. 부하조절기는 단지 돔에만 기페를 부가할 수 있기 때문에, 부하 압력의 변화가 야기

된다. 부하압력을 일정하게 유지시키는데 있어서 몇가지 개선점은, 자체 경감특징을 갖는 부하조절기를 구체화 함으로써 달성될 수 있다. 이러한 조절기는 그 특정 설계에 의존하는 증가에 의해 하류압력이 고정값 보다 클 경우 부하 유체를 배출시킨다. 이것에 의해 부하압력에서의 변화는 이러한 증가분에 제한된다.

본 발명의 목적은 적당히 정확한 한도내에서 전술한 하류압력을 유지시키기 위해 넓은 흐름범위에 걸쳐 처리유체 흐름을 조절하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. 도 하나의 목적은 처리유체 온도가 전술한 온도 아래로 강하될 경우 처리유체 흐름을 감소시키거나 종결시키기 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 특징은 그 작업이 자체작동하고, 간단하면서도 엄격하다는 것이다. 어떠한 부가적인 동력원 또는 조절 유체원도 필요하지는 않다.

본 발명의 장점은 초기 비용이 낮고, 중간 기술수준의 정비 필요조건이 낮다는 것이다.

또 다른 목적, 특징 및 장점은 본 발명의 계속되는 설명에서 지적되고 명백해진다.

본 발명은 변화하는 수요에서 고정 전달 압력을 유지시키기 위해, 넓은 압력변동 폭으로, 공급원 도관으로 부터 소모 도관으로의 처리 유체의 흐름을 조절하기 위한 시스템을 제공한다. 처리유체에 대한 일차 조절 엘레먼트는 격막을 포함하는 하우징을 갖는 주압력 조절기이다. 격막 하우징의 상부는 격막에 부하를 가하기 위해 유체를 유입시키기 위한 출입구를 갖고, 하부는 조절기의 유출면으로 열려있는 출입구를 갖는다.

주조절기는 고정밀 조절을 제공하기 위해 유체 부하격막 이외에 많은 다른 특징을 갖는다. 큰 직경의 금속 플러그는 누설을 예방하고 시이트를 압축시키기 위해 필요한 록업력(lock-up force)을 최소화하기 위해 경화되는 금속을 갖는 압축시이트를 갖는 큰 구멍과 짝지어진다. 금속 플러그는 하류 압력으로 인해 어떠한 알차힘도 나타내지 않을 정도로 균형을 이루며 가압된다.

큰 구멍에 의해, 적은 플러그 왕복운동은 단지 격막의 작은 최대 편향만을 필요로 하는 큰 오프닝을 제공한다. 격막 자체는 매우 유연성이 있으며 편향력을 거의 필요로 하지 않는다.

부하 압력은 공급원 도관으로 부터 처리 유체를 탭핑(tapping)시킴으로써, 또는 계기용 압축공기와 같은 분리 압력 공급으로 부터 제공된다. 부하 유체는 미소한 흐름제한구멍을 통해 흐른다. 이러한 미소조절 유체흐름은 주 조절기 상의 부하입구로 향한다. 부하입구에서 조절유체의 압력을 조정 및 조절하기 위해, 부하입구는 또한 대기로 방출시키는 배압조절기의 입구에 연결된다. 배압조절기는 바람직한 배압을 고정시키기 위해 조절 스프링에 의해 부하된 격막을 갖는 통상의 조절기이다. 배압조절기는 이것의 입구 및 출구에서 일정한 압력에 접하고, 단지 작은 흐름만을 통과시키기 때문에, 주격막 부하 입구에서 조절 유체 압력을 정확하게 조절한다.

제1구현에서, 시스템은 부가적으로 흐름제한기의 출구의 온도-작동 조절기의 입구가 연결된다. 공급원도관에서 처리 유체의 온도가 전술한 온도 아래로 떨어지는 경우, 온도-작동 조절기는 대기를 향해 개방되고, 이것에 의해 조절 유체가 배출되고, 주 조절기 격막이 탈부하되며 주 조절기가 닫힌다.

본 발명의 제2구현에서는, 공급원 도관으로 부터 조절유체 흐름의 보충흐름을 공급하기 위해, 보조 조절기가 흐름제한기와 평행하게 부가된다. 보조 조절기는 원하는 압력의 실제 백분율의 배출 압력에서 닫히도록 설치된다. 보조 조절기는 공급원 도관으로 부터 조절 유체를 빠르게 공급하여, 부하 압력에서의 상당한 감소로서 나타나는, 소모 도관에서의 증가된 수요에 대한 빠른 감응을 제공하고, 배압조절기가 고정 부하 압력을 정확하게 유지하도록 한다. 주 조절기는 보조 조절기의 고정점까지 빠르게 열린 후, 천천히 열려서 배압조절기에 의해 달성된 최종 고정 압력을 달성한다.

제2구현에서, 온도-작동 조절기는 흐름제한기와 보조조절기의 조합 유출물과, 주조절기 부하입구 사이의 조절 유체 도관에 삽입된다. 소모 도관에서 처리 유체가 전술한 온도 아래로 떨어지는 경우, 온도 작동 조절기는 보조 조절기 및 흐름제한기로 부터의 조합 조절 유체 흐름을 차단하고, 동시에 주조절기 부하 입구에서 조절유체를 대기에 배출시킨다.

이와 같이 기술된 본 발명은, 압력-감응 수단을 포함하고 있는 조절기 하우징의 부하측면에서 조절 유체 부하압력을 제공하고 실제로 일정하게 유지하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 조절기 하우징의 부하 측면에 가압된 조절 유체의 제한된 연속 흐름을 제공하고, 압력-감응 수단이 이동하여, 조절기 하우징의 부하측면상의 부피를 변화시킴에 따라 조절기 하우징의 부하 측면에 선택된 부하 압력을 충전 및 유지시키기에 필요한 것보다 많은 양의 조절유체 흐름을 배출시키는 것으로 이루어진다.

제1도를 언급하면, 공급도관(10)으로 부터 고압유체의 흐름은 주조절기(12)에 의해 조절되어, 소모도관(14)의 유체 압력을 선택된 압력에서 유지시킨다. 따라서, 공급도관(10)은 주조절기(12)의 입구에 연결되고, 소모도관(14)는 주조절기(12)의 출구에 연결된다. 주조절기(12)는 구멍(16), 플러그(18) 및 구멍(16)에 플러그(18)을 위치시켜서 이것을 통해 유체 흐름을 조절하기 위한 수단(20)을 갖는다. 나타낸 바와 같이, 플러그 정위수단(20)은 하우징(24)중의 격막(22)(이것은 다르게는 실린더 중의 피스톤등일 수 있다), 및 플러그(18)에 격막(22)을 연결시키는 연결부를 포함한다. 격막 하우징(24)는 이것의 하부 측면상에 하부입구(26)을 갖고, 이것을 통해 주조절기(12)의 출구로 부터의 유체가 플러그 정위수단(20)의 정위에 기여하게 된다. 격막 하우징(24)는 또한 이것의 상부 측면상에 부하입구(28)을 갖고, 이것을 통해 조절유체가 플러그 정위수단(20)의 정위에 기여하게 된다. 이와 같이 격막(22)는 이러한 2가지 압력차이에 반응한다. 스프링(30)은 격막(22)의 어느 한 측면에 유체 압력이 부하되지 않는 경우에, 또는 격막이 격막상에서 실제로 유체압력을 똑같게 하는 누출을 발생시킨다면, 구멍(16)을 닫기 위한 플러그를 바이어스하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 고장(fail)-닫힘작용을 제공한다. 격막(22)위로 작용하는 1psi와 25psi사이의 압력차에 상응하는 스프링의 힘이 바람직하고, 3psi와 8psi의 압력차에 상응하는 힘이 보다 바람직하다. 바이어스 스프링이 사용된다면, 부하 압력은 바이어스 스프링의 상기의 상응하는 압력과 똑같은 증가에 의하여 원하는 유출압력 보다 더 커야한다.

구멍(16)을 개방하기 위하여, 선택된 부하압력은 부하입구(28)을 통해 격막(22)의 상부에서 조절 유체에 의해 부하되고 유지된다. 부하 압력을 관찰하고 고정하기 위해 게이지(32)가 제공된다. 조절은, 격막(22)가 구멍(16)의 오프닝을 감소 또는 확대시키기 위해 이동함으로써 하류 처리 유체 압력의 증가 또는 감소에 반응함에 따라 달성된다.

소모도관(14)에서 정상의 선택된 압력을 유지하기 위한 주조절기(12)에 대해, 주조절기 격막(22)의 상부에 부하된 선택된 일정한 압력으로, 플러그 정위수단(20)은 실제로 소모도관 압력의 변화에 반응해야 하고, 임의적으로 다른 힘에도 반응해야 한다. 본 발명에 따라, 주조절기 플러그(18)은 하류 압력의 변화에 민감하지 않도록 만들어진다. 또한, 플러그 정위수단(20)에 작용하는 기게적 및 기생적 힘은 작게 유지된다. 최종적으로 플러그 정위수단(20)에 부가된 기게적 및 기생적 힘의 변화는 플러그 정위수단에 대한 하류 압력에 의해 발생된 힘에 비하여 상당하지 않다. 이것은 하기와 같이 달성된다.

주조절기 플러그(18)에 대하여 작용하는 상류 유체압력은 균형이 유지되므로 그것에 대해 작용하는 알짜힘은 없다. 이 목적을 위해서, 구멍(16)을 닫기 위해 상류 유체압력이 작용하는 플러그 구역은, 구멍을 열기위해 상류 유체 압력이 작용하는 플러그 구역과 동일하다. 이것은 구멍의 직경와 거의 동일한 직경 크기에서 처리유체의 누출에 반하여 플러그가 밀봉되어야 하는 것을 필요로 한다. 따라서, 플러그의 홈에 보유된 저-마찰 고리 시일(34)는, 구멍의 직경와 거의 동일한 직경을 가지고 있는 플러그 실린더 벽(36)에 반하여 밀봉한다. 상류 압력에 민감하지 않은 플러그를 사용하면 큰 플러그 직경과 상응하는 큰 구멍을 사용할 수 있다.

공급도관(10)의 직경에 대한 구멍(16)의 직겨의 비율은 0.3 내지 2.0범위의 비율이 사용 가능하며, 1.0 내지 1.5범위의 비율이 바람직하다. 그로써 큰 구멍 오프닝들은 플러그에 대해서는 단지 작은 왕복운동과, 플러그 및 관련 격막의 작은 편향을 초해한다. 구멍 직격의 0.1 내지 0.5배의 플러그에 대한 최대 왕복운동이 바람직하며, 구멍직경의 0.1 내지 0.3배가 바람직하다.

주조절기 격막(22)는 매우 가요성이 높은 재료로 제조되며, 편향을 위해서는 적은 힘을 필요로 한다. 이 격막은 조작 온도범위 내에서 가요성을 유지하며, 일시조작 중에 나타나는 균형이 맞지않는 압력을 잘 지탱한다. 중점 편향의 인치단 0.1 내지 0.5psi범위에 있는 부하-편향 지표를 가지는 격막이 적당하며, 인치당 0.1 내지 0.2psi의 지표가 바람직하다. 격막은 플러그 정위 수단상에 부과된 기게적 및 기생적 힘에 관련하여 큰, 하류 압력으로 부터의 조절력을 발생하는 구역을 제공한다. 격막 구역은 도관(10)의 구역보다 2 내지 6배의 오더가 적당하다. 전형적으로 주조절기(12)의 입구부의 크기는 입구 도관과 동일하다.

마지막으로, 구멍(16)을 닫기 위해 플러그(18)에 제공되는 시이트(38)은, 금속 플러그에 반하여 밀봉하기 위해 시이트가 거의 압축될 필요가 없는 금속으로 뒤가 받쳐진 경질 플라스틱이다. 따라서 록업력으로서 알려져 있는, 시이트에 대하여 플러그를 압축하고 밀봉하는 힘은 작다. 격막상에서 작용되는 2 내지 3psi의 압력차에 해당하는 록업력이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 선택된 압력에서 소모도관(14)내의 유체 압력을 유지하기 위하여 처리유체 흐름을 조절하기 위해서는, 주조절기 격막(22)의 상단면에 일정한 부하 압력이 부하되어야 한다. 부하압력의 공급원은 공급도관(10)이거나, 또는 계기용 압축 공기와 같은 분리 유체 공급일 수 있다.

그로써 조절유체는 조절유체도관(40)안으로 공급되어, 하류 성분을 보호하기 위한 목적의 임의의 필터(42)를 통하여 진행된다. 조절유체도관(40)은 구멍, 벤투리관, 노즐, 또는 모세관 배관 구역을 포함하여 다양한 형태를 취할 수 있다. 조절유체는 사용된 후 궁극적으로는 대기로 배출되는데, 매우 낮은 소모가 바람직하다. 따라서 흐름제한기(44)내의 흐름 오프닝은 매우 미세하다. 직격이 0.001 내지 0.030인 구멍이 사용 가능하며, 값도 저렴하다. 바람직한 구멍 직경이 0.004 내지 0.01인치일때, 조절 유체의 소모는 1 내지 2scfh에서 수용할 수 있을 정도로 낮다. 이 작은 구멍이 막히는 것을 방지하기 위해서는, 크기가 구멍(16)의 직경의 7/8배 보다 큰 외래입자를 보유할 수 있는 상류필터(50)이 적절한 것으로 발견되었다. 절대등급이 구멍직경의 1/6인 것이 바람직하다. 흐름제한기(44)의 출구는 주조절기 부하입구(28)이 구비된 조절유체도관(46)을 통하여 소통된다.

주조절기 부하입구(28)은 또한 조절유체도관(46)에 의하여 배압조절기(48)의 입구에 연결된다. 이 조절기(48)은 주조절기 부하입구(28)에 부하되는 압력을 고정하기 위한 수단을 제공한다. 정상상태에서 흐름제한기(44)를 통하여 흐르는 모든 조절유체는 배압조절기(48)을 통하여 흐르기 때문에, 필터(42)에 유사한 필터(50)이 그것의 입구 위쪽에 설치될 수 있다. 배압조절기(48)을 통하여 흐르는 조절 유체 스트림은 전형적으로, 소모도관(14) 안으로의 주입에 의하여 회수될 정도로 충분한 압력을 갖지 못하며 대기중으로 배출된다.

배압조절기(48)은 소모도관(14)에서 소망하는 압력범위에 걸쳐 조정 가능하고, 적절한 크기를 가지는 값싸고 상업적으로 구입이 용이한 장치들 중에서 선택된다. 이 조절기는 이것의 용량중 작은 부분인 작은 흐름은 통과시키기 때문에, 그것이 부하 스프링과 격막의 편향은 작으며, 이것은 조절 오차를 거의 야기하지 않는다. 또한, 조절기가 그것의 입구 및 출구에서 본질적으로 변하지 않는 압력에 노출되기 때문에, 균형이 맞지 않는 플러그 디자인은 조절 오차의 원인이 되지는 않는다. 나아가, 기포-밀착 차단(bubble-tight shut off)이 필요하지 않기 때문에 금속-대-금속 시이팅(seating)이 적당하다. 그러므로, 요구되는 록업력은 작으며 거의 조절 오차를 유발하지 않는다. 그로써 정확한 압력조절이 간단하고 값싼 조절기로 부터 얻어진다.

지금까지 기술한 바와 같은 조절 유체 시스템은 주조절기(12)상의 선택된 부하압력을 제공하고 일정하게 유지시키며, 그로써 소모도관(14)에서 고정된 선택압력을 유지시킬 수 있다. 조절유체 시스템은 다음과 같이 작용한다. 주조절기 격막(22)가 상향으로 이동할때 배압조절기(12)는 주조절기 격막 하우징(24)의 상부에서의 조절유체 부피 감소를 순응하기 위하여, 잠시 즉각적으로 그것의 조절유체 방출을 증가시킨다. 격막이 하향 이동할때는 조절기는 즉시 주조절기 하우징(24)의 상부에서의 조절유체 부피 증가를 순응하기 위하여 그것의 조절유체 배출을 감소시킨다.

본 발명의 제1구현예의 설치에서, 소모도관(14)에의 처리 유예 공급을 시작할때, 흐름제한기(44)를 통한 조절유체의 미소한 흐름은, 주조절기 격막 하우징(24)의 상부에서의 조절유체 압력의 느린 증가를 가능하게 한다. 그로써, 주조절기 구멍(16)이 서서히 개방되어 처리 유체 압력이 많은 소모적용, 특히 산소 공급에 적당한 지표를 소모도관(14)에서 서서히 증가시키는 것이 가능해진다. 유사하게, 갑자기 크게 증가된 처리 유체의 소모는 소모도관 압력의 강하와, 격막 하우징(24)의 상부에서 추가의 조절 유체를 필요로 하는 하방 격막 편향의 상응하는 증가를 초래한다. 추가의 유체는 규정된 시간내에 흐름제한기(44)를 통하여 공급되며, 그 동안에 소모도관(14)에 잔존하는 압력이 일시적으로 강하된다. 대조적으로, 처리 유체 소모의 감소는, 주조절기 격막(22)가 상방으로 편향되는 경우 배압조절기(12)가 주조절기 하우징(24)로 부터 과잉의 조절 유체를 신속하게 배출시킴에 따라 거의 동시에 보정된다.

저온 처리 유체가 소모도관에 공급되는 적용에서, 부적절한 저온에서의 처리 유체 전달에 대한 보호가 바람직하다. 본 발명의 제1구현예에서, 제1도에 구체적으로 도시된 바와 같이, 그러한 보호는 정상적으로 폐쇄되는 온도-작동 조절기(52)에 의해 이루어지며, 그것의 입구는 조절유체도관(54)에 의하여 주압력 조절기(12)의 부하입구(28)과 소통된다. 온도-작동 조절기(52)는 대기와 같은 저압 싱크에 배출시킨다. 공급도관의 처리 유체의 온도를 감지하고, 선택 온도에서 및 그 아래의 온도에서 온도-작동 조절기를 개방하기 위하여 수단(56)이 제공된다. 그러한 수단(56)은 링크장치가 부착된 고형 자동 온도조절 엘레먼트, 액체가 충만한 폐쇄 시스템, 열전쌍에 민감한 솔레노이드, 또는 당해 기술 분야에 공지된 다른 장치를 포함할 수 있다. 그로써 예를 들어 -40℉의 선택온도로 공급도관의 처리 유체 온도가 강하되어야 한다면, 온도-작동 조절기(52)가 조절유체도관(54)를 대기를 향해 개방시킨다. 따라서 조절 유체 배출은 주조절기(12)의 부하입구의 압력을 감소시키며 주조절기(12)를 통한 처리 유체 흐름을 감소 또는 정지시킨다. 공급도관(10)에 저온상태가 계속되는 동안, 흐름제한기(44)를 통한 조절 유체의 미소한 흐름은 부분적으로 또는 완전히 온도-작동 조절기(52)를 통하여 배출된다.

온도 밸브는 다음과 가은 여러가지 방식으로 작동하기 위해 고정될 수 있다:

1. 공급도관의 유체온도가 고정온도보다 낮은 레벨에 비례적으로 개방되기 위하여.

2. 공급도관의 유체온도가 고정온도보다 낮은 경우 완전히 개방되기 위하여, 그리고 공급도관의 유체온도가 고정온도보다 다소 높은 경우 완전히 폐쇄되기 위하여.

3. 공급도관의 유체온도가 고정온도보다 낮은 경우 완전히 개방되고, 밸브가 기술자를 위해 수동으로 재고정될 때까지 재개뱅되지 않기 위하여.

상기 언급한 온도-작동 조절기(52)는 상업적으로 시판되는 형태의 것일 수 있다. 이런 작용에 적당한 다른 조절기는, 그것이 공지되는 경우 본원에 일련번호 및 출원인이 기재될, 공동계류 중인 미국특허 출원에서 설명될 것이다.

제2도에서 도시된 바와 같은 본 발명의 제2구현예는 제1구현예와 비교하여 2가지 변화된 곳이 있다. 한가지의 변화는 흐름제한기(44)와 평형하게 설치된 보조 조절기(58)의 첨가이다. 보조 조절기(58)은 주절기에 대해 바람직한 부하 압력의 실제 백분율, 예컨대 50 내지 95%의 부하 압력과 동일한 출구압력에서 폐쇄되기 위하여 조정된다. 보조 조절기(58)이 폐쇄되는 압력이 크기나 불변성에서 중요하지 않기 때문에, 보조 조절기는 통상의 값싼 시판중인 조절기일 수 있다.

보조 조절기(58)의 기능은, 보조 조절기(58)의 폐쇄 수준에 가까운 저수준 압력으로 부터 공급유체 압력을 증가시키기 위하여, 조절 유체의 개시 흐름을 크게 제공하는 것이다. 그런 다음, 보조 조절기(58)에 닫혀지면, 조절 유체는 단지 미소한 속도로 흐름제한기(44)를 통하여 공급된다. 그로써 제2구현 소모도관(14)에의 처리 유체 공급의 신속한 시동 및 소모도관(14)에 요구되는 처리유체의 커다란 증가에 대한 신속한 조정을 제공한다.

제2구현예에서 찾아볼 수 있는 두번째 변화는 그것의 온도-작동 조절기의 위치와 특성에 있다. 제2구현예에서, 흐름제한기(44)의 출구와 보조 조절기(58)의 출구는 조절유체도관(60)에 의하여 온도-작동 조절기(62)의 다른 종류의 입구에 연결된다. 온도-작동 조절기(62)의 출구는 조절유체도관(64)에 의하여 배압조절기(48)의 입구 및 주조절기(12)상의 부하입구(28)에 연결된다. 온도-작동 조절기(62)에서, 그것의 입구는 정상적으로 그것의 출구와 개방소통 상태에 있으며, 그것의 출구는 대기에 대하여 정상적으로 폐쇄된 배출구(66)을 갖는다. 공급도관(10)의 처리 유체의 온도를 감지하기 위한 수단(68)이 포함되는데, 이것은 선택온도에서 및 그 아래의 온도에서 온도-작동 조절기(62)의 입구와 출구사이의 소통을 폐쇄시키며, 배출구(66)을 개방시킨다.

상술한 바와 같은 주조절기(12)가 그것의 출구에서 선택 압력을 유지하기 위하여 처리 유체 흐름을 조정하기에 적당한 반면, 그것의 변형에 또한 그것의 입구에서 선택 압력을 유지하기 위하여 처리유체 흐름을 조정하기에 적당하게 만들어진다. 이 변형예는 출구부에서 보다는 입구부에서 처리 유체 압력에 대한 그것의 격막의 하단측이 노출된다. 이것은 제1도 및 제2도에서, 조절기(12)의 입구부와 격막 하우징(24)의 하단부를 연결시키는 도관(29; 점선으로 도시됨)으로서 도시된다. 도관(29)가 작동중일때 부(26)으로 부터 조절기(12)의 출구부까지 도시된 도관은 작동중이 아닐것이며, 즉, 폐쇄되거나, 또는 부(26)과 함께 제거될 것이며, 조절기(12)의 출구에 있는 관련 탭 오프닝도 폐쇄된다.

[구체예]

본 발명은 타이어 경화 프레스에 질소를 공급하기 위해 사용되었다. 전형적으로, 프레스는 라텍스로 충전된 후, 250 내지 275psi에서 증기를 이용하여 가압된다. 7분후, 프레스에 향해있는 증기 밸브가 폐쇄되고, 질소 소모 도관에 향해있는 밸브가 개방된다. 질소소모 도관은 증기화 시스템 및 425psi의 저온 저장 탱크로부터 조절기를 통하여 공급된 질소가스이다.

프레스를 향해있는 질소 밸브는 순환의 7분을 유지하기 위하여 개방상태로 유지되고, 그 동안에 질소는 어떠한 압축증기와 대체된다. 이 응용분야에서 종래의 공기조절밸브는, 프레스가 증기 공급 도관으로 부터 질소 공급 도관까지 스위치 되는 경우, 수용할 수 없는 과량을 생성하였다. 본 발명의 제1구현예에는, 단일 프레스에 대한 질소 공급을 조절하기 위하여 설치되는 경우, 증기 공급 도관에서 질소 공급 도관까지 스위치된 후 30초 이내에 400±1psig까지 프레스 압력을 증가시키고 그 압력을 유지하였다. 그러나, 스위칭 후 초기 30초 동안에 소모 공급 도관내의 질소 압력은 강하된 후 회복하였다.

제조시, 단일 소모 도관은 다양한 시간대에서 증기로 부터 질소 공급까지 스위치되는 프레스들의 뱅크를 공급한다. 소모 도관상으로의 프레스의 스위칭시 소모도관 내 압력의 일시적인 강하는, 이미 사이클의 질소압력 유지 단계로 들어간 프레스를 방해할 것이다. 본 발명의 제2구현에는 이 응용시에 소모도관에서 인지할 만한 일시적인 압력 강하를 야기하지 않았고, 만족할 만하게 수행되었다.

Claims (5)

1. 다양한 수요에서 고정 전달 압력을 유지하기 위하여 공급도관으로부터 소모도관 까지의 처리유체흐름을 조절하기 위한 시스템으로서, (a) (1) 공급 도관에의 연결을 위한 입구부; (2) 소모 도관에의 연결을 위한 출구부; (3) 상기 입구부 및 출구부와 소통되는 구멍; (4) 부하입구; (5) 상기 구멍의 오프닝을 변화시키기 위해 정위용으로 채택된 플러그; 및 (6) 상기 출구부의 유체압력과 상기 부하입구의 유체 압력의 차이에 대응하여 상기 플러그의 위치를 정하기 위한 플러그 정위 수단이 구비된 주조절기; (b) 입구 및 출구를 가지고 있는 흐름제한기; (c) 상기 흐름제한기의 입구를 조절 유체 공급원에 연결시키기 위한 조절 유체 도관; (d) 상기 흐름제한기의 출구를 상기 주조절기상 부하입구에 연결시키기 위한 조절 유체 도관; (e) (1) 저압 싱크에 대해 열려있는 출구부와 (2) 입구부를 가지고 있는 배압조절기 ; 및 (f) 상기 배압조절기상의 입구부를 상기 주조절기 상의 부하 입구와 연결시키는 조정유체도관으로 이루어지는 시스템.
2. 제1항에 있어서, 추가로 (a) 입구부; (b) 저압 싱크에 대해 열려있는 출구부; (c) 상기 입구부와 출구부 사이에 정상적으로 닫혀있는 밸브; (d) 공급도관의 유체 온도가 고정온도 이하로 떨어질 때 정상적으로 닫혀 있는 밸브를 열기 위한 수단이 구비된 온도-작동 조절기; 및 (e) 상기 온도-작동 조절기 상의 입구부를 상기 주조절기 상의 부하 입구와 연결시키기 위한 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 제1항에 있어서, (a) 입구부; (b) 출구부; (c) 상기 입구부와 출구부 사이의, 정상 상태에서 열려있는 밸브; (d) 상기 밸브에 의해 정상 상태에서는 닫혀있는 출구부에서 대기로 향해있는 배출구; 및 (e) 공급 도관의 유체 온도가 고정온도 아래로 떨어질때 상기 정상 상태에서 열려있는 밸브를 닫고, 닫혀있는 배출구를 열기위한 수단이 구비된 온도-작동 조절기를 추가로 포함하며, 이 온도-작동 조절기는 흐름제한기의 출구에서 주조절기 상의 부하 입구까지 연결되는 조절유체도관에 설치되어 있고, 상기 흐름제한기의 출구는 온도-작동 조절기의 입구로 방출시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제1항에 있어서, (a) (1) 입구부; (2) 출구부; (3) 상기 입구부와 출구부 사이의 밸브; 및 (4) 보조 조절기 출구부의 유체압력이 고정압력 보다 위일때 상기 밸브를 닫기 위한 수단이 구비되어 있는 보조 조절기; (b) 상기 보조 조절기 입구부와 상기 흐름제한기 입구 사이의 도관; 및 (c) 상기 보조 조절기 출구부와 상기 흐름제한기 출구 사이의 도관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 압력-감응 수단을 둘러싸고 있는 조절기 하우징의 부하 측면에 조절 유체 부하압력을 제공하고 실제로 일정하게 유지하기 위한 방법으로서, (a) 조절기 하우징의 부하 측면에 가압 조절 유체의 제한되고 연속적인 흐름을 제공하는 단계와, (b) 압력-감응 수단이 이동하여 조절기 하우징의 부하 측면상의 부피를 변화시킴에 따라 조절기 하우징의 부하 측면의 선택된 부하 압력을 채우고 유지하기 위해 필요한 것보다 과량의 조절 유체 흐름을 저압싱크에 배출시키는 단계로 이루어지는 방법.