KR101499042B1

KR101499042B1 - 압력 조정기에 포함되는 차단 밸브

Info

Publication number: KR101499042B1
Application number: KR1020107002052A
Authority: KR
Inventors: 끌로드 리스
Original assignee: 룩셈부르크 패턴트 컴퍼니 에스.에이.
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2028-07-01
Also published as: CA2691926C; EP2017514B1; US8851107B2; JP2010531965A; BRPI0812762A2; CN101796339A; EP2017514A1; CA2691926A1; JP5695416B2; WO2009003994A1; MY176256A; AU2008270295A1; US20120085445A1; KR20100074101A; CN101796339B

Abstract

본 발명은 통로와, 이 통로에 연결되는 가스 유입구(2) 및 가스 유출구(3)를 지닌 본체(1); 상기 통로를 차단하는 셔터 요소(5, 6, 7, 8); 및 디바이스의 본체(1)와 함께, 차단 요소(5, 6, 7, 8) 하류에 저압 챔버(11)를 형성하고, 상기 저압 챔버(11) 내의 압력에 따라 차단 요소(5, 6, 7, 8)를 작동시키는 가동 수단(9)가 마련되는 가스 방출 및/또는 조정 디바이스를 제공한다. 차단 요소(5, 6, 7, 8)는 제1 셔터(5, 6)와 통로에서 제1 셔터 하류에 있는 제2 셔터(7, 8)로 구성되고, 제1 셔터(5, 6)와 제2 셔터(7, 8)는 제1 셔터(5, 6)가 제2 셔터(7, 8)보다 먼저 차단되도록 기계적으로 연결된다.

Description

압력 조정기에 포함되는 차단 밸브{SHUTOFF VALVE INTEGRATED INTO A PRESSURE REGULATOR}

본 발명은 압축 상태의 가스, 예컨대 압축 상태의 수소를 위한 방출 디바이스를 제공한다.

압축 상태의 가스를 위한 방출 또는 조정 디바이스가 2000년 8월 30일자로 공개된 특허 문헌 EP 1031900 A(SMC CORPORATION 명의)로부터 공지되어 있다. 방출 또는 조정 디바이스에는 기밀(氣密) 능력을 갖고 시트와 협동하는 가스 차단 요소로 이루어진 방출 디바이스가 설치된다. 이러한 가스 차단 요소는 일측부에서는 제1 조정 가능 코일의 압력하에서, 그리고 타측부에서는 가스 차단 요소와 시트 사이를 통과하는 가스의 압력하에서 피스톤에 의해 작동된다. 이러한 압력은 가스 차단 요소 아래의 저압 챔버를 에워싸는 기밀성 멤브레인에 의해 인가된다.

코일에 의해 인가되는 압력은 제1 코일의 예압축 노브(pre-compression knob)를 선회시키는 것에 의해 조정될 수 있다. 이론적으로, 그것은 디바이스의 작동 압력의 조정을 허용한다. 디바이스를 차단하는 것은 노브를 코일의 압축 해제 방향으로 최대한 선회시키는 것에 의해 실시된다. 반대 방향으로 작동하는 제2 코일은 상부를 향해 피스톤을 밀어낸다. 제1 코일을 압축 해제하는 것은 제2 코일이 피스톤을 리프팅하게 하고, 따라서 디바이스를 차단한다.

가스 차단 요소와 그 시트 간의 기밀성이 열화되는 경우, 디바이스의 완전한 차단이 더 이상 보장되지 않는다.

1993년 12월 22일자로 공개된 특허 문헌 GB 2 267 950 A(JULIAN STEWARD TAYLOR 명의) 역시, 기본적으로 이전 특허 문헌에 제시된 것과 유사하고 방출기의 시트로부터의 기밀성 결함에 대비하여 안전 장치가 설치된 가스 방출 디바이스를 제공한다. 사실상, 방출기 상부에 추가의 차단 요소가 배치되고, 이 추가의 차단 요소는 고압의 영향을 받으며, 디바이스의 유출구에서 압력이 과도한 경우에 연소하도록 구성된 압축 로드에 의해 개방된 상태로 유지된다. 사실상, 추가의 차단 요소는 로드에 압축력을 인가하는, 방출기의 유출구 압력의 영향을 받도록 배치된 멤브레인에 연결된다. 방출기의 클로깅(clogging) 또는 아이싱(icing)의 경우, 디바이스의 유출구 압력은 허용 가능한 한계를 넘어 증가할 수 있고, 이로 인해 로드가 연소하게 되며, 추가의 차단 요소가 차단 방향으로의 코일의 힘의 영향을 받아 차단되게 된다.

1993년 12월 22일자로 공개된 GB 2 267 950 A(JULIAN STEWARD TAYLOR 명의)에 제안된 것과 같은 방출기의 차단 요소의 가능한 오작동 문제에 대한 해결책은 클러터링(cluttering)으로 인해 만족스럽지 않고 완벽하지 않다. 추가로, 이러한 안전 장치는 단지 디바이스의 유출구 압력이 소정 한계값에 도달할 때에만 작동한다. 이것은 장치가 디바이스에 연결되어 있지 않은 경우에는 안전 장치가 작동하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 안전 장치는 안전 밸브로서 작동하는 것이 아니라 방출기의 사용자측의 압력을 제한하는 것을 목적으로 하는 보호 장치로서 작동한다.

본 발명은 전술한 문제점에 대한 간단하고 간결한 해결책을 제공하는 것을 목적으로 하고, 안전 차단 장치가 설치된 방출 디바이스를 제공한다.

본 발명에 따르면, 통로와, 이 통로에 연결되는 가스 유입구 및 유출구를 지닌 본체; 통로를 차단하는 차단 요소; 및 디바이스의 본체에 결합되고, 차단 요소의 하류에 저압 챔버를 형성하며, 저압 챔버 내에서의 압력에 따라 차단 요소를 작동시키는 가동 요소가 마련되고, 상기 차단 요소는 제1 셔터와 통로에서 제1 셔터의 하류에 있는 제2 셔터로 구성되며, 상기 제1 셔터 및 제2 셔터는 제1 셔터가 제2 셔터보다 먼저 차단되도록 기계적으로 연결되는 것인 가스 방출 및/또는 조정 디바이스가 제안된다.

제1 셔터 및 제2 셔터에는 각각 디바이스의 본체에 부착되는 각각의 시트와 협동하는 가동 차단 요소가 마련될 수 있다.

바람직하게는, 제1 셔터는, 코일이 통로를 폐쇄하기 위해서 정상 가스 흐름 방향으로 제1 셔터를 시트를 향해 압박하도록 구성되고, 개방이 일어났을 때 제2 셔터가 제1 셔터를 압박하도록, 그리고 제1 셔터와 제2 셔터 모두가 차단될 때 2개의 셔터 사이의 기계적인 연결부에 약간의 유극이 존재하도록 간단한 기계식 단부 정지부에 의해 제2 셔터에 기계식으로 연결된다.

바람직하게는, 제2 셔터는 그 가동 차단 요소가 정상 가스 흐름 방향으로 시트 상에 지지될 때 가스 흐름을 차단한다.

제2 셔터는 가동 요소에 커플링될 수 있다.

바람직하게는, 제2 셔터의 가동 요소는 디바이스의 본체 상에 지지되는 코일에 의해 그 시트를 향해 압박되고, 바람직하게는 기계식 단부 정지부에 의해 가동 요소에 연결된다.

제1 셔터의 가동 요소에는 제1 셔터의 시트와 협동하는 원추부와, 원추부 하류에서 시트를 가로질러 연장되는 긴 부분이 마련된다.

제2 셔터의 가동 요소에는 제2 셔터의 시트와 협동하는 원추부와, 원추부 하류에서 시트를 가로질러 연장되는 긴 부분이 마련된다.

이상의 청구 대상에 따른 방출 디바이스는 제1 셔터에 있는 가동 요소의 긴 부분이 제2 셔터에 있는 가동 요소의 원추부와 협동하는 사실을 특징으로 한다.

제2 셔터에 있는 가동 요소의 원추부에는 제2 셔터의 가동 요소로부터의 개방 운동을 제1 셔터의 가동 요소로 전달하기 위해 제1 셔터에 있는 가동 요소의 긴 부분을 수용하는 공동이 단부 정지부로서 마련될 수 있다.

제1 셔터에 있는 가동 요소의 긴 부분은 제1 셔터와 제2 셔터가 차단될 때 제1 셔터에 있는 가동 요소의 긴 부분을 수용하는 제2 셔터에 있는 공동 단부 정지부로부터 떨어져 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래 기술의 문제점을 해결한 안전 차단 장치가 설치된 가스 방출 또는 조정 디바이스가 제공된다,

도 1은 본 발명에 따른 가스 방출 및/또는 조정 디바이스의 단면도이다.
도 2는 도 1의 디바이스의 선 B-B를 따른 단면도이다.

디바이스는 가스 유입구(2), 가스 유출구(3), 및 가스 유입구를 가스 유출구에 연결하는 통로를 지닌 본체로 구성된다. 이 통로는, 일렬로 배치되고 디바이스의 본체의 주축을 따라 정렬된 2개의 셔터에 의해 차단된다. 제1 셔터에는 기밀식으로 시트(6)와 협동하는 원추 형상의 가동 요소(5)가 마련된다. 시트는 분리될 수도 있고 본체에 직접 고정될 수도 있다. 코일(4)은 제1 셔터의 차단 방향으로 가동 요소(5)에 압력을 가한다. 가동 요소(5)에는 원추부로부터 연장되고 시트(6)의 오리피스를 가로지르는 긴 부분이 마련된다. 제1 셔터는, 차단된 경우에, 제1 셔터의 상류에, 디바이스가 연결된 병 또는 파이프의 압력에 대응하는 고압 구역과, 제1 셔터의 하류에 가스가 이미 부분적으로 방출된 저압 구역의 2개의 구역을 형성한다. 제2 셔터는 제1 셔터와 일렬로 제1 셔터의 하류에 배치된다. 제2 셔터에는 시트(8)와 기밀식으로 협동하는 원추 형상의 가동 요소(7)가 마련된다. 시트는 제1 셔터와 같이 분리될 수도 있고 본체에 직접 고정될 수도 있다. 제1 셔터와 제2 셔터 모두는, 이들이 차단될 때, 이들 셔터와 디바이스의 본체에 있는 통로가 중간 챔버(20)를 형성한다. 이 중간 챔버에는, 제2 셔터에 있는 가동 요소(7)의 원추부에 가동 요소(5)의 긴 부분의 말단을 슬라이딩식으로 수용하는 공동이 마련된다. 가동 요소(7)에는 또한 원추부로부터 연장되고 시트(8)의 오리피스를 가로지르는 긴 부분이 마련된다. 이러한 긴 부분의 말단은 가동 요소(9)와 협동한다. 이것은 디바이스의 본체 및 제2 셔터와 함께 디바이스의 유출구(3)와 관련된 저압 챔버를 형성한다.

가동 요소(9)에 고정된 멤브레인(12)은 저압 챔버의 상부를 기밀식으로 분할한다. 가동 요소(9)는 디바이스의 본체 상에 지지되는 코일(10)과 같은 가요성 요소로 인한 압력의 영향을 받는다. 도 1 및 도 2의 예의 경우, 코일(10)은 상부를 향하는 수직력을 인가한다. 따라서, 코일은 가동 요소(9)를 리프팅하는 경향이 있다. 이러한 가동 요소는 멤브레인(12)에 의해 피스톤(13)에 연결되고, 디바이스 본체의 상부에서 슬라이딩 가능하며, 피스톤(13) 자체는 코일(14)과 같은 가요성 요소로 인한 수직력의 영향을 받는다. 이러한 코일은 볼 베어링 단부 정지부- 디바이스(, 그리고 코일)의 주축에 따른 그 위치가 노브(15)에 의해 조정 가능함 - 상에 지지되고 있다. 이러한 노브는 디바이스의 차단뿐만 아니라 디바이스의 방출 압력의 조정을 가능하게 한다.

마노미터(manometer)(16)가 고압과 직접 관련되도록 배치된다. 연결부(17)는 사용자를 위한 디바이스측에 구성된다. 도 2에는 또한 저압 챔버와 직접 관련되고, 따라서 디바이스의 유출구와 직접 관련된 초과 압력 밸브(excessive pressure valve)(18)가 도시되어 있다. 병을 위한 충전 디바이스(19)가 고압과 직접 관련된 디바이스측에 구성된다.

노브(15)는 작동하는 동안에 코일(4, 10)의 반력과 통로 섹션에 대응하는 제1 셔터의 가동 요소(5) 섹션에 작용하는 고압의 가스 압력에 기인하는 반력의 균형을 맞추기 위해 코일(14)에 충분한 압력을 가하도록 이동한다. 이 때, 가동 요소(9)는 저부를 향해 약간 이동한다. 이러한 이동은 기계식 단부 정지부에 의해 제1 셔터의 가동 요소(5)뿐만 아니라 제2 셔터의 가동 요소(7)에도 직접 전달된다. 양자의 셔터가 개방되고 나면, 저압 챔버(11)뿐만 아니라 중간 챔버(20)에도 압력이 형성된다. 저압 챔버에 압력이 형성될 때, 멤브레인(12)은 상부에 맞물리고, 코일(14)을 압축하는 것에 의해 상부를 향해 피스톤(13)을 약간 이동시킨다. 다음에, 가동 요소(9)는, 셔터들의 2개의 가동 요소(7, 5)를 이동시키고 가스 흐름을 조절하며, 따라서 저압 챔버에서의 작동 압력을 조절하기 위해 상부를 향해 이동할 수 있다.

양자의 가동 요소(5, 7)가 맞물림으로써, 가동 요소가 디바이스를 차단하기 위해 상부를 향해 이동할 때 제2 셔터(7, 8)보다 약간 앞서 제1 셔터(5, 6)가 차단된다. 이것은 가동 요소(5)가 그 시트(6)에 지지될 때 가동 요소(7)가 그 시트(8)에 아직 접촉하지 않는다는 것을 나타낸다. 제2 셔터가 차단될 때, 제1 셔터에 있는 가동 요소(5)의 긴 로드의 말단과, 이 로드를 수용하는 가동 요소(7)의 단부 정지부의 공동 저부 사이에 약간의 유극이 존재한다.

디바이스가 차단될 때, 코일(14)로부터의 최대 힘을 해제하고, 그 단부 정지부를 코일(14)의 최고 한계까지 계속해서 상승시키기 위해서 오퍼레이터가 노브를 조정한다. 따라서, 코일(4, 10)부터의 압력은 가동 요소(9)와 피스톤(13)을 상승시키도록 코일(14)의 균형을 맞추기에 충분하다. 제2 셔터의 가동 요소(7)가 가동 요소(9)에 견인식으로 커플링되기 때문에, 후자를 상승시킴으로써 가동 요소(7) 역시 상승하게 된다. 게다가, 가동 요소(7)를 상승시킴으로써 가동 요소(5)가 코일(4)의 작용하에서 차단될 때까지 상승하게 된다. 제1 셔터가 차단되고 나면, 제2 셔터가 아직 완전히 차단되지 않았을 때 하류의 압력과, 이에 따른 중간 챔버(20)에서의 압력이 강하한다. 코일이 예컨대 기계식 단부 정지부에 도달할 때까지 오퍼레이터가 코일(14)의 예압축을 계속해서 해제하면, 가동 요소(9)는 더욱 상승할 수 있고, 따라서 제2 셔터를 차단할 수 있다. 이러한 점으로부터, 디바이스는 제1 셔터와 제2 셔터에 의해 이중으로 차단된다. 제2 셔터는 이론적으로 항시 저압하에서 작동하지만, 이와 달리 제1 셔터는 항시 병의 고압의 영향을 받는다. 그러면, 제2 셔터는 이론적으로 제1 셔터가 누설되는 경우에만 맞물리는 한 안전 셔터로서 완벽히 작동할 수 있다.

제2 셔터가 방출기의 가동 요소(9)에 반드시 결합될 필요가 없다는 점을 유념하기 바란다. 사실상, 가동 요소(7)는 제1 셔터의 가동 요소와 유사한 방식으로 디바이스의 본체에 지지되는 코일의 힘의 영향을 받을 수 있다. 이 경우에는 가동 요소(9)와 가동 요소(7)의 긴 부분의 말단 사이의 "단부 정지부"와 같은 간단한 장치이면 충분할 수 있다.

가동 요소(5, 7)가 반드시 그들 각각의 시트와 협동하는 원추 형상일 필요는 없다. 사실상, 하나 또는 2개의 가동 요소에, 예컨대 설계된 시트와 협동하는 평평한 원형 요소를 마련하는 것을 고려하는 것도 가능하다. 반대로, 셔터 요소가 아니라 시트가 가동성인 것도 가능하다.

멤브레인과 협동하는 가동 요소(9)는 완전히 상이한 다른 등가의 방출 통제 디바이스로 대체될 수 있다. 사실상, 저압 챔버를 형성하기 위해 가동 요소(9)를, 예컨대 기밀식으로 금속제 송출기에 연결되는 유사한 가동 요소로 대체할 수 있다. 이에 따라 멤브레인(12)의 사용은 배제되는데, 그 이유는 금속제 송출기가 챔버의 기밀을 보장하기 때문이다.

1 : 본체 2 : 가스 유입구
3 : 가스 유출구 4, 10, 14 : 코일
5, 7, 9 : 가동 요소 6, 8 : 시트
11 : 저압 챔버 12 : 멤브레인
13 : 피스톤 15 : 노브
16 : 마노미터 20 : 중간 챔버

Claims

통로와, 이 통로에 연결되는 가스 유입구(2) 및 가스 유출구(3)를 지닌 본체(1)와,
상기 통로에 있는 셔터 수단(5, 6, 7, 8), 그리고
디바이스의 본체(1)와 함께, 셔터 수단(5, 6, 7, 8)의 하류에 저압 챔버(11)를 형성하고, 상기 저압 챔버(11) 내의 압력에 따라 셔터 수단(5, 6, 7, 8)을 작동시키는 가동 수단(9, 12)
을 포함하는 가스 조정 디바이스에 있어서,
상기 셔터 수단(5, 6, 7, 8)에는 제1 셔터(5, 6)와 통로에서 제1 셔터의 하류에 배치되는 제2 셔터(7, 8)가 마련되고, 상기 제1 셔터(5, 6)와 제2 셔터(7, 8)는, 개방이 일어날 때 제2 셔터(7, 8)가 제1 셔터를 압박하고, 제1 셔터(5, 6)가 제2 셔터(7, 8)보다 먼저 차단되도록 하기 위해 제1 셔터와 제2 셔터가 차단될 때 이들 셔터 사이의 기계적인 결합부에 약간의 유극이 존재하도록 기계식 단부 정지부에 의해 기계적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제1 셔터와 제2 셔터에는 디바이스의 본체(1)에 고정된 제1 셔터 및 제2 셔터 각각의 시트(6, 8)와 협동하는 셔터 가동 요소(5, 7)가 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 제1 셔터(5, 6)는 통로를 차단하기 위해 코일(4)이 정상 가스 흐름 방향으로 제1 셔터를 그 시트(6)를 향해 압박하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제3항에 있어서, 상기 제2 셔터(7, 8)는 셔터 가동 요소(7)가 정상 가스 흐름 방향으로 시트(8)에 지지될 때 가스 통로를 차단하는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제4항에 있어서, 상기 제2 셔터(7, 8)는 가동 수단(9)에 견인식으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제4항에 있어서, 상기 제2 셔터(7, 8)의 가동 요소(7)는 디바이스의 본체(1)에 지지되어 있는 코일에 의해 시트(8)를 향해 압박되고, 기계식 단부 정지부에 의해 가동 수단(9, 12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 셔터(5, 6)의 가동 요소(5)에는, 제1 셔터의 시트(6)와 협동하는 원추부와, 이 원추부 아래에서 시트(6)를 가로질러 연장되는 긴 부분이 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제7항에 있어서, 상기 제2 셔터(7, 8)의 가동 요소(7)에는, 제2 셔터의 시트(8)와 협동하는 원추부와, 이 원추부 아래에서 시트(8)를 가로질러 연장되는 긴 부분이 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제8항에 있어서, 상기 제1 셔터(5, 6)에 있는 가동 요소(5)의 긴 부분은 제2 셔터(7, 8)에 있는 가동 요소(7)의 원추부와 협동하는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제9항에 있어서, 상기 가동 수단(9, 12)으로 인한 제2 셔터의 개방 이동을 제1 셔터(5, 6)의 가동 요소(5)에 전달하기 위해, 상기 제2 셔터(7, 8)에 있는 가동 요소(7)의 원추부에는, 제1 셔터(5, 6)에 있는 가동 요소(5)의 긴 부분을 수용하는 공동이 단부 정지부로서 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.
제10항에 있어서, 상기 제1 셔터(5, 6)에 있는 가동 요소(5)의 긴 부분은 제1 셔터와 제2 셔터가 차단될 때 이 긴 부분을 수용하는 제2 셔터의 공동의 단부 정지부로부터 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 조정 디바이스.