特許第6335929号(P6335929)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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6335929変位レベルセンサと変位レベルセンサのためのシールおよび枢動アセンブリ
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6335929
(24)【登録日】2018年5月11日
(45)【発行日】2018年5月30日
(54)【発明の名称】変位レベルセンサと変位レベルセンサのためのシールおよび枢動アセンブリ
(51)【国際特許分類】
   G01F 23/36 20060101AFI20180521BHJP
   F16J 15/18 20060101ALI20180521BHJP
【FI】
   G01F23/36
   F16J15/18 B
【請求項の数】44
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-557185(P2015-557185)
(86)(22)【出願日】2014年2月11日
(65)【公表番号】特表2016-509225(P2016-509225A)
(43)【公表日】2016年3月24日
(86)【国際出願番号】US2014015666
(87)【国際公開番号】WO2014124410
(87)【国際公開日】20140814
【審査請求日】2016年12月27日
(31)【優先権主張番号】13/764,112
(32)【優先日】2013年2月11日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591055436
【氏名又は名称】フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バーレイジ, ブライアン ジェイ.
【審査官】 大森 努
(56)【参考文献】
【文献】 特開平04−220533(JP,A)
【文献】 特開昭61−194315(JP,A)
【文献】 実開昭52−128854(JP,U)
【文献】 実開昭59−162620(JP,U)
【文献】 実開昭53−075651(JP,U)
【文献】 米国特許第04984471(US,A)
【文献】 実開昭55−103527(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01F 23/30−23/76,
F16J 15/16−15/18,
G01L 1/00−1/26,5/00−5/28,25/00,
G01G 1/00−9/00,21/00−23/48
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
変位レバーアセンブリのためのシールおよび枢動アセンブリであって、
縦軸上に配置された円筒ベース部材、軸端表面、および前記縦軸に沿って前記円筒ベース部材を通って延びる円筒貫通孔を備える、枢動ベースであって、前記軸端表面が、前記縦軸に垂直である前記枢動ベースの横軸に沿って延びる第1および第2の溝を定義する、枢動ベースと、
前記枢動ベースの前記円筒ベース部材の前記貫通孔内に配置される環状シール部材と、
前記縦軸上に配置された円筒本体部材、前記円筒本体部材の両側から半径方向に外側に延びる第1および第2の枢動本体アーム、ならびに前記円筒ベース部材の前記円筒貫通孔と同軸上に前記縦軸に沿って前記円筒本体部材を通って延びる円筒貫通孔を備える、枢動本体であって、前記枢動本体が、前記横軸と同軸である枢動軸周りに前記枢動ベースに対して枢動できるように、前記第1および第2の枢動本体アームが、それぞれ、前記枢動ベースの前記横軸に沿って、かつ前記第1および第2の溝と線接触して延びる、第1ならびに第2のナイフエッジをそれぞれ含む、枢動本体と、を備える、シールおよび枢動アセンブリ。
【請求項2】
前記円筒ベース部材および前記円筒本体部材の前記円筒貫通孔を通って延びるとともに前記横軸に交差する変位器棒を更に備える、請求項1に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項3】
前記変位器棒が、前記枢動本体に固定して結合される、請求項2に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項4】
前記環状シール部材が、前記変位器棒の外部円筒表面および前記枢動ベースの内部円筒表面を封止係合して、それらの間に流体密封を提供する、請求項に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項5】
前記環状シール部材が、前記枢動ベースと前記枢動本体との間に軸方向に配置される、請求項1〜4のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項6】
前記環状シール部材が、Oリングである、請求項1〜5のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項7】
前記枢動ベースにおける前記第1および第2の溝が、V字形断面を有する、請求項1〜6のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項8】
前記第1の枢動本体アームの稜線が、前記第1のナイフエッジを定義して、前記第2の枢動本体アームの稜線が、前記第2のナイフエッジを定義するように、前記枢動本体の前記第1および第2の枢動本体アームが、V字形断面を有する、請求項7に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項9】
前記第1および第2の溝の前記V字形断面が、互いに対して第1の角度に配置された内部側壁を含み、前記第1および第2の枢動本体アームの前記第1のV字形断面が、互いに対して第2の角度に配置された外部側壁を含み、前記第1の角度が、前記第2の角度よりも大きい、請求項7又は8に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項10】
前記横軸に沿う前記第1および第2のナイフエッジのそれぞれの長さが、前記横軸に沿う前記第1および第2の溝のそれぞれの長さにほぼ等しい、請求項1〜9のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項11】
加圧貯蔵タンクにおける流体レベルを検出するための変位レベルアセンブリであって、
縦軸に沿って延びる取り付け貫通孔を有するコネクタ本体であって、貯蔵タンクに取り付けられるためのコネクタ本体と、
前記コネクタ本体の前記取り付け貫通孔に固定して取り付けられた枢動ベースであって、前記枢動ベースが、前記縦軸上に配置された円筒ベース部材、軸端表面、および前記縦軸に沿って前記円筒ベース部材を通って延びる円筒貫通孔を備え、前記軸端表面が、前記縦軸に垂直である前記枢動ベースの横軸に沿って延びる第1および第2の溝を定義する、枢動ベースと、
前記枢動ベースの前記円筒ベース部材の前記貫通孔内に配置される第1の環状シール部材と
前記枢動ベースに軸方向に隣接する場所において前記コネクタ本体の前記取り付け貫通孔内に配置された枢動本体であって、前記枢動本体が、前記縦軸上に配置された円筒本体部材、前記円筒本体部材の両側から半径方向に外側に延びる第1および第2の枢動本体アーム、ならびに前記円筒本体部材を通って延びる円筒貫通孔を備え、前記枢動本体が、前記横軸と同軸である枢動軸周りに前記枢動ベースに対して枢動できるように、前記第1および第2の枢動本体アームが、それぞれ、前記枢動ベースの前記横軸に沿って、かつ前記第1および第2の溝と線接触して延びる、第1ならびに第2のナイフエッジをそれぞれ含む、枢動本体と、
前記縦軸に沿って前記円筒ベース部材および前記円筒本体部材の前記円筒貫通孔を通って延びるとともに前記横軸に交差する変位器棒であって、前記枢動ベースから前記枢動本体の反対側に配置された第1の端部と、前記第1の端部の反対側の第2の端部と、を有する、変位器棒と、
前記加圧貯蔵タンクに配置されるために前記変位器棒の前記第1の端部に取り付けられた変位器と、
前記変位器棒経由で前記変位器から変位信号を受信するために前記変位器棒の前記第2の端部に動作可能に結合されたコントローラと、を備える、変位レベルアセンブリ。
【請求項12】
前記変位器棒が、前記枢動本体に固定して結合される、請求項11に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項13】
前記第1の環状シール部材が、前記変位器棒の外部円筒表面および前記枢動ベースの内部円筒表面を封止係合して、それらの間に流体密封を提供する、請求項11又は12に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項14】
前記第1の環状シール部材が、前記枢動ベースと前記枢動本体との間に軸方向に配置される、請求項11〜13に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項15】
前記第1の環状シール部材が、Oリングである、請求項11〜14のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項16】
前記枢動ベースにおける前記第1および第2の溝が、V字形断面を有する、請求項11〜15のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項17】
前記第1の枢動本体アームの稜線が、前記第1のナイフエッジを定義して、前記第2の枢動本体アームの稜線が、前記第2のナイフエッジを定義するように、前記枢動本体の前記第1および第2の枢動本体アームが、V字形断面を有する、請求項16に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項18】
前記第1および第2の溝の前記V字形断面が、互いに対して第1の角度で配置された内部側壁を含み、前記第1および第2の枢動本体アームの前記第1のV字形断面が、互いに対して第2の角度で配置された外部側壁を含み、前記第1の角度が、前記第2の角度よりも大きい、請求項16又は17に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項19】
前記横軸に沿う前記第1および第2のナイフエッジのそれぞれの長さが、前記横軸に沿う前記第1および第2の溝のそれぞれの長さにほぼ等しい、請求項11〜18のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項20】
前記コントローラが、前記変位器棒の前記第2の端部に接触するバネを含み、前記変位器棒の前記第1の端部に取り付けられた前記変位器の重みを相殺する、請求項11〜19のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項21】
前記枢動ベースの外部円筒表面と、前記コネクタ本体における前記取り付け貫通孔の内部円筒表面との間に配置された第2の環状シール部材を更に備え、それらの間に流体密封を提供する、請求項11〜20のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項22】
変位レバーアセンブリのためのシールおよび枢動アセンブリであって、
縦軸を有する円筒ベース部材、軸端表面、および前記縦軸に沿って前記円筒ベース部材を通って延びる円筒貫通孔を備える、枢動ベースと、
前記縦軸上に配置された円筒本体部材、前記円筒本体部材の両側から半径方向に外側に延びる第1および第2の枢動本体アーム、ならびに前記円筒ベース部材の前記円筒貫通孔と同軸上に前記縦軸に沿って前記円筒本体部材を通って延びる円筒貫通孔を備える枢動本体と、
前記枢動ベースの前記円筒ベース部材の前記貫通孔内に配置される環状シール部材と
前記枢動ベースの前記縦軸に垂直である横軸に沿って延びる第1および第2の溝であって、前記枢動ベースまたは前記枢動本体の一方の、それぞれ、第1および第2の軸端表面に形成される、第1および第2の溝と、
前記横軸に沿って延びるとともに前記枢動ベースまたは枢動本体の他方によって運ばれる、第1ならびに第2のナイフエッジであって、前記枢動本体が、前記横軸と同軸である枢動軸周りに前記枢動ベースに対して枢動できるように、それぞれ、前記第1および第2の溝と線接触している、第1ならびに第2のナイフエッジと、を備える、シールおよび枢動アセンブリ。
【請求項23】
前記円筒ベース部材および前記円筒本体部材の前記円筒貫通孔を通って延びるとともに前記横軸に交差する変位器棒を更に備える、請求項22に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項24】
前記変位器棒が、前記枢動本体に固定して結合される、請求項23に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項25】
前記環状シール部材が、前記変位器棒の外部円筒表面および前記枢動ベースの内部円筒表面を封止係合して、それらの間に流体密封を提供する、請求項23に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項26】
前記環状シール部材が、前記枢動ベースと前記枢動本体との間に軸方向に配置される、請求項22〜25のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項27】
前記環状シール部材が、Oリングである、請求項22〜26のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項28】
前記第1および第2の溝が、前記枢動ベースに形成されるとともに、V字形断面を有する、請求項22〜27のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項29】
前記第1の枢動本体アームの稜線が、前記第1のナイフエッジを定義して、前記第2の枢動本体アームの稜線が、前記第2のナイフエッジを定義するように、前記枢動本体の前記第1および第2の枢動本体アームが、前記ナイフエッジを定義するとともに、V字形断面を有する、請求項28に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項30】
前記第1および第2の溝の前記V字形断面が、互いに対して第1の角度で配置された内部側壁を含み、前記第1および第2の枢動本体アームの前記第1のV字形断面が、互いに対して第2の角度で配置された外部側壁を含み、前記第1の角度が、前記第2の角度よりも大きい、請求項28又は29に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項31】
前記横軸に沿う前記第1および第2のナイフエッジのそれぞれの長さが、前記横軸に沿う前記第1および第2の溝のそれぞれの長さにほぼ等しい、請求項22〜30のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項32】
変位レバーアセンブリのためのシールおよび枢動アセンブリであって、
縦軸上に配置された円筒ベース部材、軸端表面、および前記縦軸に沿って前記円筒ベース部材を通って延びる円筒貫通孔を備える枢動ベースであって、前記軸端表面が、前記縦軸に垂直である前記枢動ベースの横軸周りの半径を持つ半円形断面をそれぞれ有する第1および第2の溝を定義する、枢動ベースと、
前記枢動ベースの前記円筒ベース部材の前記貫通孔内に配置される環状シール部材と、
前記縦軸上に配置された円筒本体部材、前記円筒本体部材の両側から半径方向に外側に延びる第1および第2の枢動本体アーム、ならびに前記円筒ベース部材の前記円筒貫通孔と同軸上に前記縦軸に沿って前記円筒本体部材を通って延びる円筒貫通孔を備える枢動本体であって、前記第1および第2の枢動本体アームが、それぞれ、前記横軸周りに半径を持つ半円形断面をそれぞれ有する、第3および第4の溝を含む、枢動本体と、
前記横軸上に配置された縦軸を有する第1および第2の円筒胴枢動部であって、前記第1の胴枢動部が、前記第1および第3の溝間に配置され、前記第2の胴枢動部が、前記第2および第4の溝間に配置され、前記枢動ベースに対して前記枢動本体の枢動運動を容易にする、第1および第2の円筒胴枢動部と、を備える、シールおよび枢動アセンブリ。
【請求項33】
前記円筒ベース部材および前記円筒本体部材の前記円筒貫通孔を通って延びるとともに、前記横軸に交差する変位器棒を更に備える、請求項32に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項34】
前記変位器棒が、前記枢動本体に固定して結合される、請求項33に記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項35】
前記環状シール部材が、前記変位器棒の外部円筒表面および前記枢動ベースの内部円筒表面を封止係合して、それらの間に流体密封を提供する、請求項33又は34のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項36】
前記環状シール部材が、前記枢動ベースと前記枢動本体との間に軸方向に配置される、請求項32〜35のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項37】
前記環状シール部材が、Oリングである、請求項32〜36のいずれかに記載のシールおよび枢動アセンブリ。
【請求項38】
加圧貯蔵タンクにおける流体レベルを検出するための変位レベルアセンブリであって、
縦軸に沿って延びる取り付け貫通孔を有するコネクタ本体であって、貯蔵タンクに取り付けられるためのコネクタ本体と、
前記コネクタ本体の前記取り付け貫通孔に固定して取り付けられた枢動ベースであって、前記枢動ベースが、前記縦軸上に配置された円筒ベース部材、軸端表面、および前記縦軸に沿って前記円筒ベース部材を通って延びる円筒貫通孔を備え、前記軸端表面が、前記縦軸に垂直である前記枢動ベースの横軸周りの半径を持つ半円形断面をそれぞれ有する第1および第2の溝を定義する、枢動ベースと、
前記枢動ベースの前記円筒ベース部材の前記貫通孔内に配置される第1の環状シール部材と
前記枢動ベースに軸方向に隣接する場所において前記コネクタ本体の前記取り付け貫通孔内に配置された枢動本体であって、前記枢動本体が、前記縦軸上に配置された円筒本体部材、前記円筒本体部材の両側から半径方向に外側に延びる第1および第2の枢動本体アーム、ならびに前記円筒ベース部材の前記円筒貫通孔と同軸上に前記縦軸に沿って前記円筒本体部材を通って延びる円筒貫通孔を備え、前記第1および第2の枢動本体アームが、それぞれ、前記横軸周りに半径を持つ半円形断面をそれぞれ有する第3および第4の溝を含む、枢動本体と、
前記横軸上に配置された縦軸を有する第1および第2の円筒胴枢動部であって、前記第1の胴枢動部が、前記第1および第3の溝間に配置され、前記第2の胴枢動部が、前記第2および第4の溝間に配置され、前記枢動ベースに対して前記枢動本体の枢動運動を容易にする、第1および第2の円筒胴枢動部と、
前記縦軸に沿って前記円筒ベース部材および前記円筒本体部材の前記円筒貫通孔を通って延びるとともに前記横軸に交差する変位器棒であって、前記枢動ベースから前記枢動本体の反対側に配置された第1の端部と、前記第1の端部の反対側の第2の端部と、を有する、変位器棒と、
前記加圧貯蔵タンク内に配置されるために前記変位器棒の前記第1の端部に取り付けられた変位器と、
前記変位器棒経由で前記変位器から変位信号を受信するために前記変位器棒の前記第2の端部に動作可能に結合されたコントローラと、を備える、変位レベルアセンブリ。
【請求項39】
前記変位器棒が、前記枢動本体に固定して結合される、請求項38に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項40】
前記第1の環状シール部材が、前記変位器棒の外部円筒表面および前記枢動ベースの内部円筒表面を封止係合して、それらの間に流体密封を提供する、請求項38又は39に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項41】
前記第1の環状シール部材が、前記枢動ベースと前記枢動本体との間に軸方向に配置される、請求項39又は40に記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項42】
前記第1の環状シール部材が、Oリングである、請求項38〜41のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項43】
前記コントローラが、前記変位器棒の前記第2の端部に接触するバネを含み、前記変位器棒の前記第1の端部に取り付けられた前記変位器の重みを相殺する、請求項38〜42のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【請求項44】
前記枢動ベースの外部円筒表面と、前記コネクタ本体における前記取り付け貫通孔の内部円筒表面との間に配置された第2の環状シール部材を更に備え、それらの間に流体密封を提供する、請求項38〜43のいずれかに記載の変位レベルアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、変位レベルセンサに関するものであり、より詳細には、高圧用途における使用のための変位レベルセンサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
変位レベルセンサは、従来から、例えば、貯蔵タンクにおける流体のレベルの変化を検出するために使用され得る。そのような使用は、ガス、油、または他の液体が、高圧下で、分離容器内で構成要素の形態に分離して、制御された手法で引き続き管理され除去される、流体分離用途を含む。そのような過程の効率および生産性は、使用される器械の正確さや完全性に依存する。そのような貯蔵タンクにおいて従来式に使用された高圧は、加圧流体内に内在するか加圧流体と流体連通する任意の器械にかなりの力を与える。したがって、器械の正確さや完全性は、多数の性能サイクルに耐える各器械の能力だけではなくて、長期間に高圧にさらすことに耐える各器械の能力にも依存する。
【発明の概要】
【0003】
本開示の一態様は、変位レベルセンサまたは変位レベルセンサのためのシールおよび枢動アセンブリを含む。いずれの場合でも、シールおよび枢動アセンブリは、枢動ベース、環状シール部材、および枢動本体を含む。枢動ベースは、縦軸上に配置された円筒ベース部材、軸端表面、および縦軸に沿って円筒ベース部材を通って延びる円筒貫通孔を含むことができる。軸端表面は、縦軸に垂直である枢動ベースの横軸に沿って延びる第1および第2の溝を定義する。環状シール部材は、枢動ベースの円筒ベース部材の貫通孔内に運ばれる。枢動本体は、縦軸上に配置された円筒本体部材、円筒本体部材の両側から半径方向に外側に延びる第1および第2の枢動本体アーム、ならびに円筒ベース部材の円筒貫通孔と同軸上に縦軸に沿って円筒本体部材を通って延びる円筒貫通孔を含むことができる。第1および第2の枢動本体アームは、それぞれ、枢動ベースの横軸に沿って、かつ、第1および第2の溝と線接触して延びる、第1ならびに第2のナイフエッジをそれぞれ含む。そのように構成されて、枢動本体は、横軸と同軸である枢動軸周りに枢動ベースに対して枢動できる。
本開示の別の態様は、変位レベルセンサまたは変位レベルセンサのためのシールおよび枢動アセンブリを含み、シールおよび枢動アセンブリは、枢動ベース、環状シール、枢動本体、ならびに第1および第2の胴枢動部を含む。枢動ベースは、縦軸上に配置された円筒ベース部材、軸端表面、および縦軸に沿って円筒ベース部材を通って延びる円筒貫通孔を含むことができる。軸端表面は、縦軸に垂直である枢動ベースの横軸周りの半径を持つ半円形断面をそれぞれ有する、第1および第2の溝を定義する。環状シール部材は、枢動ベースの円筒ベース部材の貫通孔内に運ばれる。枢動本体は、縦軸上に配置された円筒本体部材、円筒本体部材の両側から半径方向に外側に延びる第1および第2の枢動本体アーム、ならびに円筒ベース部材の円筒貫通孔と同軸上に縦軸に沿って円筒本体部材を通って延びる円筒貫通孔を含むことができる。第1および第2の枢動本体アームは、それぞれ、横軸周りの半径を持つ半円形断面をそれぞれ有する、第3および第4の溝を含む。第1および第2の円筒胴枢動部は、横軸上に配置された縦軸を有する。第1の胴枢動部は、第1および第3の溝間に配置され、第2の胴枢動部は、第2および第4の溝間に配置され、枢動ベースに対して枢動本体の枢動運動を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【0004】
図1】本開示の原理に従って構成された変位レベルセンサの1つの型の斜視図である。
図2】本開示の原理に従って構成された変位レベルセンサの1つの型の動作を例示する概略図である。
図3】本開示の原理に従って構成された変位レベルセンサの1つの型の変位器と変位器棒を接続するための1つの手段の詳細図である。
図4】本開示の原理に従って構成された変位レベルセンサの1つの型の変位器、変位器棒、および枢動支持アセンブリの上部断面図である。
図5図4の境界Vから取られた図4の詳細図である。
図6図4および図5の枢動支持アセンブリの枢動本体および枢動ベースの斜視図である。
図7図6の枢動ベースの端面図である。
図8図6の枢動本体の部分斜視図である。
図9図6および本開示の原理に従って構成された、枢動ベースならびに枢動本体の1つの代替の型の斜視図である。
図10】本開示の原理に従って構成された代替の枢動ベースの端面図である。
図11図10の枢動ベースと協働するための代替の枢動本体の部分斜視図である。
図12図10および図11の枢動ベースおよび枢動本体と協働するための一対の胴枢動部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0005】
本出願は、例えば、油およびガス分離器などの加圧流体貯蔵タンクにおける流体レベルを検出するための高圧用途における使用に適している変位レベルセンサならびに変位レベルセンサのためのシールおよび枢動アセンブリに関するものである。図1は、本開示の原理に従って構成された変位レベルセンサ10の1つの型を描写し、変位器棒16経由でコントローラ14に動作可能に接続された変位器12を含む。変位器12は、例えば、加圧貯蔵タンク(図示せず)において、液体内に少なくとも部分的に浸漬されるように適合される。変位器12は、それが液体内で浮くように、質量および体積を含むことができる。したがって、液体によって生じた浮力が、変位器12に作用する。液体のレベルが上がるにつれ、変位器12に作用する浮力もまた上がる。力が変位器棒16経由でコントローラ14に伝えられるように、変位器12に作用する力もまた、取り付けられた変位器棒16の端部に作用する。述べたように、変位器棒16の反対の端部は、コントローラ14に動作可能に結合され、コントローラは、変位器棒16によって伝えられる力を検知するように構成され、それによって、貯蔵タンクにおける液体のレベルの変化に反応する。
【0006】
図2は、変位レベルセンサ10の1つの型がどのように動作するかという単純な概略図を描写する。描写された位置において、変位器12の重みは、力を下の方向に加え、支柱18周りに変位器棒16に加えられる反時計周りのモーメントを結果としてもたらす。しかしながら、変位器12は、変位器棒16の反対の端部に取り付けられたバネ20の力によって均衡を保たれる。すなわち、バネ20は、変位器12の反対側の変位器棒16の端部に引張り力を加え、それによって、変位器12の重みによって生じられる反時計周りのモーメントに概ね等しく、かつそのモーメントの反対の時計周りのモーメントを変位器棒16上に生じる。図2における概略では、コントローラ14は、変位器棒16の変位を中継器23に伝えるリンク機構22を含む。リンク機構22は、第1の枢動点28周りに回転可能な第1のレバー24および第2の枢動点30周りに回転可能な第2のレバー26を含む。第1のレバー24は、水平センシング脚部24aおよび角度がついた連通脚部24bを含む。水平センシング脚部24aは、支柱18とバネ20との間の場所で変位器棒16の底部側と接触しており、第1の枢動点28周りに枢動する。角度がついた連通脚部24bは、変位器棒16より上の角度で延び、第2のレバー26の角度がついたセンシング脚部26aと摺動式に接触する。第2のレバー26の垂直連通脚部26bは、角度がついたセンシング脚部26aから下に延び、中継器23の押しボタン32と接触している。
【0007】
そのように構成されて、動作の間、貯蔵タンクにおける液体レベルが増えるにつれて、変位器12の重みが減り、力の不均衡を変位器棒16にわたって生み出す。すなわち、変位器棒16が、支柱18周りに時計周りに回転して、それは、第1のレバー24の水平センシング脚部24aおよび角度がついた連通脚部24bを第1の枢動点28周りに下向きに強いる。角度がついた連通脚部24bのこの運動はまた、第2のレバー26の角度がついたセンシング脚部26aが下に移動するように、第2のレバー26を第2の枢動点30に対して回転するように強いる。これは、次いで、第2のレバー26の垂直連通脚部26bに、中継器23の方向に押しボタン32に力を加えさせる。いくつかの用途において、中継器23は、この力の不均衡を、例えば力を平衡状態に戻すように、それを制御バルブの圧力出力に変換することによって、補償するように構成される。
【0008】
図3は、本開示の変位器12が、変位器棒16の端部に接続され得る際の1つの手段を例示する。図示されるように、図3における変位器12は、ネジ式盲孔(blind bore)34を含むことができ、変位器棒16の端部16aは、接続機構36を含むことができる。接続機構36は、ヨーク38aと、枢動ピン40でヨーク38aに枢動式に接続される支持棒38bと、を有する自在継ぎ手38を含むことができる。ヨーク38aは、例えば、ネジ、接着剤、溶接、またはいくつかの他の手段で変位器棒16の端部に接続するために、円筒カラー42を含むことができる。支持棒38bは、変位器12の盲孔34内にネジ式に配置されたネジ式シャフト部分44を含むことができる。最後に、六角ナット46が、接続機構36と変位器12との間の接続を固定するために変位器12の上に固定されることになる支持棒38bのネジ式シャフト部分44上に含まれ得る。自在継ぎ手38は、変位器12が、例えば、図2における概略に関して説明されるように、変位器棒16の特定の角度に関わらず、それが支柱18に対して回転する際に、タンク内に実質的に垂直配向に有利に維持され得るように、変位器12と変位器棒16の角度Φを変えることを可能にするように記載される。
【0009】
図2は、単純な三角形の支柱18を概略的に描写する一方、図4および5は、本開示の原理に従って構成された支柱18の1つの型を例示する。図4に示されるように、変位器棒16は、第1の端部16aと、第1の端部16aの反対側の第2の端部16bと、を含む。第1の端部16aは、上述し、かつ図3に示されるように、自在継ぎ手38経由で変位器12に取り付けられる。第2の端部16bは、枢動支持アセンブリ100によって支持されるとともに、枢動支持アセンブリ100を超えて延び、その枢動支持アセンブリは、一般に、変位器棒16のための支柱18として働く。枢動支持アセンブリ100は、コネクタ本体102と、コネクタ本体102によって運ばれる枢動およびシールアセンブリ104と、を含む。コネクタ本体102は、縦軸Lを有する概ね円筒の部材、縦軸Lに沿って延びる取り付け貫通孔106、および外部ネジ式部分108を含む。外部ネジ式部分108は、例えば、変位器12および枢動支持アセンブリ100と変位器12との間の変位器棒16の一部分が、貯蔵タンク内に配置されるように、貯蔵タンクの側壁における開口にネジ込みされるように適合される。
【0010】
図4を更に参照にして、コネクタ本体102内の取り付け貫通孔106は、縦軸Lに沿ってコネクタ本体102を完全に通って延びており、内側部分110、外側部分112、および内側部分110と外側部分112との間の首(throat)部分114を含む。コネクタ本体102が、取り付け貫通孔106の内側部分110と首部分114との間に第1の肩表面116、ならびに取り付け貫通孔106の外側部分112と首部分114との間に第2の肩表面118を定義するように、内側部分110および外側部分112が、首部分114の直径よりも大きな直径を有する。
【0011】
枢動およびシールアセンブリ104は、図4図5に示されるように、コネクタ本体102の取り付け貫通孔106内に支持され、枢動ベース120および枢動本体122を含む。枢動ベース120は、取り付け貫通孔106内に固定して取り付けられ、枢動本体122は、変位器棒16に固定して取り付けられる。より詳細に記載するように、枢動本体122は、枢動ベース120の軸端表面132と係合して配置された対向する第1および第2のナイフエッジ124a、124bを含み、以下により完全に記載するように、変位器棒16の第1の端部16aが貯蔵タンク内で変位器12の運動に応答して動くときに、枢動ベース120に対して枢動本体122および変位器棒16の枢動を容易にする。
【0012】
図6〜8に示されるように、本開示の枢動ベース120および枢動本体122の1つの型を、より詳細に記載する。枢動ベース120は、円筒貫通孔130を有する円筒ベース部材128を含む材料の固体片を含む。円筒ベース部材128は、支持部分128aおよび縮小された直径部分128bを含む。コネクタ本体102に装着されるとき、例えば、図5に示されるように、支持部分128aは、取り付け貫通孔106の内側部分110内におよび第1の肩表面116に対して存在する一方、縮小された直径部分128bは、首部分114に存在する。その上、装着されるとき、円筒ベース部材128が、縦軸L上に配置され、コネクタ本体102の取り付け貫通孔106と同軸上にある。
【0013】
図6および7に例示されるように、枢動ベース102の開示された型の円筒ベース部材128の支持部分128aは、軸端表面132を含み、それは、縮小された直径部分128bから支持部分128の反対側に配置される。軸端表面132は、円筒貫通孔130によって定義された環状のくぼみ133を含み、また、それは、肩表面135で終端する。追加的に、軸端表面132は、縦軸Lに交差する横軸Tに沿って延びる第1および第2の溝134a、134bを定義する。それ故、描写された形態に示されるように、第1および第2の溝134a、134bは、縦軸Lに対してほぼ180°離れて間隔を置かれる。開示された型では、横軸Tが、縦軸Lに垂直に配置される。第1および第2の溝134a、134bは、図示されるように、直線である谷部138で合う内部側壁136a、136bによって定義されたV字形断面を含む。内部側壁136a、136bは、互いに対して(図6に示される)第1の角度αで配置され得る。
【0014】
図6を更に参照にして、また、次に図8を参照にして、枢動およびシールアセンブリ104の開示された型の枢動本体120は、円筒本体部材140、第1および第2の枢動本体アーム142a、142b、ならびに円筒貫通孔144を含む。円筒貫通孔144は、円筒本体部材140から延びる円筒囲い部145(例えば、図6を参照)によって部分的に定義される。図4および図5に示されるように、例えば、円筒貫通孔144は、円筒本体部材140を完全に通って延びており、コネクタ本体102内に取り付けられるとき、および変位器棒16がまた、縦軸L上に存在するとき、枢動ベース120の円筒貫通孔130およびコネクタ本体102の取り付け貫通孔106と同軸の縦軸Lに沿って配置されるように適合される。第1および第2の枢動本体アーム142a、142bは、円筒本体部材140の両側から半径方向に外側に延びる。すなわち、第1および第2の枢動本体アーム142a、142bは、円筒本体部材140の周囲の周りにほぼ180°離れて配置される。
【0015】
図6および図8に最も明確に描写されるように、第1および第2の枢動本体アーム142a、142bは、それぞれ、第1および第2のナイフエッジ146a、146bを含む。開示された形態において、各ナイフエッジ146a、146bは、直線である。枢動ベース120に隣接してコネクタ本体102に組み立てられるとき、例えば、図5に示されるように、ナイフエッジ146a、146bのそれぞれは、枢動ベース120の横軸Tに沿って、ならびに、それぞれ、第1および第2の溝134a、134bと線接触して、延びる。より具体的には、第1のナイフエッジ134aが、第1の溝134aの谷部138と線接触して配置され、第2のナイフエッジ134bが、第2の溝134bの谷部138と線接触して配置される。そのように構成されて、枢動本体122は、横軸Tと同軸である枢動軸P周りに枢動ベース120に対して枢動することができる。
【0016】
図6を更に参照にして、第1および第2の枢動本体アーム142a、142bの開示された型は、概ね矩形または四角形のフランジ部分148および収束ナイフ部分150を含む。フランジ部分148は、円筒本体部材140から半径方向に外側に延びており、ナイフ部分150は、縦軸Lに平行な方向にフランジ部分148から延びる。ナイフ部分150は、それぞれのナイフエッジ146a、146bを定義する線形ピーク154に収束する外部側壁152a、152bをそれぞれ含む。開示された型において、ナイフ部分150の外部側壁152a、152bが、互いに対して角度βで配置され、その角度βは、枢動ベース120上の第1および第2の溝134a、134bの内部側壁136a、136b間の角度αよりも小さい。そのように構成されて、ナイフエッジ146a、146bが、溝134a、134b内に配置されて、谷部138と線接触したとき、枢動本体122は、角度αと角度βとの間の差に依存する動きの枢動範囲を有する。更に、ナイフエッジ146a、146bおよび谷部138によって形成された接触の線は、潤滑剤を用いてまたは潤滑剤を用いずに機能することができる実質的に無摩擦のインターフェースを有利に提供する。その上、この設計は、枢動本体122と枢動ベース120との間に微粒子を捕捉するほど影響を受けやすいものではなく、その捕捉は、アセンブリの適切な動作を妨げることがある。追加的に、V字形溝134a、134bは、V字形ナイフエッジ146a、146bと組み合わせて、枢動本体122および枢動ベース120の半径方向の不整合を防ぐように有利に協働して、それによって、正確で繰り返し可能な機能を確保する。
【0017】
上述した枢動ベース120および枢動本体122を用いて、それぞれは、図4および5に示されるように、コネクタ本体102の取り付け貫通孔106に取り付けられるように適合される。すなわち、枢動ベース120の縮小された直径部分128bは、取り付け貫通孔102の首部分114に配置されるように適合され、一方、支持部分128aは、取り付け貫通孔106の内側部分110に存在しており、第1の肩表面116と隣接して係合している。図5にも示されるように、枢動ベース120の縮小された直径部分128bは、環状シール部材158を収容する環状のくぼみ156を含むことができ、それは、枢動ベース120の外部円筒表面160と取り付け貫通孔106の首部分114の内部円筒表面162との間に流体密封を提供する。いくつかの型において、環状シール部材158は、例えば、弾性Oリングを含むことができる。追加的に、いくつかの型において、環状のくぼみ156がまた、環状シール部材158に軸方向に隣接して配置されたバックアップリング164を収容し得る。
【0018】
枢動本体122は、図示されるように、取り付け貫通孔106の内側部分110に全体的に配置されており、枢動ベース120に軸方向に隣接しておよび枢動ベース120と接触している。より具体的には、描写されるように、枢動本体122の枢動本体アーム142a、142bのナイフエッジ146a、146bが、それぞれ、枢動ベース120のV字形溝134a、134bに位置する。そのようなものとして、V字形溝134a、134bのナイフエッジ146a、146bおよび谷部138は、上述のように、横軸Tと一致する共通線に沿って存在する。
【0019】
枢動ベース120と接触するナイフエッジ142a、142bに加えて、述べたように、枢動本体122および枢動ベース120は、枢動ベース120の軸端表面132に隣接して円筒貫通孔130に形成された環状のくぼみ133に存在するシールシステム166によって動作可能に結合される。図5に示されるように、シールシステム166の1つの型は、保持リング168、はみ出し防止リング170、および環状シール部材172を含むことができる。保持リング168は、環状のくぼみ133に配置され、肩表面135と隣接して係合している。はみ出し防止リング170は、環状のくぼみ133に配置され、保持リング168と隣接して係合している。最後に、例えば弾性Oリングであり得る環状シール部材172が、環状のくぼみ133に配置され、はみ出し防止リング170と隣接して係合している。
【0020】
そのように構成されて、環状シール部材172は、枢動本体122上の(図6において特定する)囲い部145の端部表面174が環状シール部材172に直接的に接触するように、枢動ベース120の軸端表面132に隣接して存在する。そのように組み立てられて、枢動ベース120および枢動本体122の円筒貫通孔130、144は、例えば、図4および5に示されるように、縦軸Lに沿って概ね整列しており、変位器棒16を収容する。すなわち、変位器棒16は、コネクタ本体102の取り付け貫通孔106の内側部分110を通って、それぞれ、横軸Tに交差している、枢動ベース120および枢動本体122の円筒貫通孔130、144を通って、変位器12に取り付けられた第1の端部16aから延び、ならびにコネクタ本体102の取り付け貫通孔106の外側部分112を通って出る。そのように構成されて、変位器棒16の第1および第2の端部16a、16bは、コネクタ本体102の両側上に配置される。それ故、第2の端部16bは、従来の手法でコントローラ14に動作可能に結合され得る。
【0021】
枢動ベース120およびコネクタ本体102に対して変位器棒16および枢動本体122の位置関係を維持するために、変位器棒16は、図5に示されるように、枢動ベース120および枢動本体122における円筒貫通孔130、144の領域において首減り(necked down)部分176を含む。この首減り部分176は、枢動本体122の内側端部180と接触して配置された先細の肩表面178を定義する。
【0022】
加えて、図4に示されるように、変位器棒16の第2の端部16bは、六角ナット182、スペーサ184、およびバネ186を含む。バネ186は、図示されるように、コイルバネを含むことができ、コネクタ本体102の第2の肩表面118に隣接する変位器棒16上に配置される。六角ナット182は、変位器棒16の第2の端部16bの上にネジ込みされて、第2の端部16bに固定される。スペーサ184は、六角ナット182とバネ186との間で変位器棒16の上に配置された中空スリーブを含むことができる。そのように構成されて、バネ186は、コネクタ本体102の第2の肩表面118を圧迫して、力をスペーサ184に加えて、次いで、力を六角ナット182に加えて、コネクタ本体102から離れて変位器棒16の第2の端部16bを付勢する。この付勢力は、次いで、変位器棒16上に先細の肩表面178を付勢して、枢動ベース120の円筒貫通孔130の環状のくぼみ133内に運ばれる環状シール部材172と封止係合する。そのように構成されて、変位器棒16は、枢動本体122に固定して結合されて、環状シール部材172は、変位器棒16と枢動本体120との間に整合性のある流体密封を提供する。
【0023】
それ故、図4に戻って参照にすると、開示された枢動支持アセンブリ100が加圧貯蔵タンク(図示せず)に固定されるとき、少なくとも変位器12が、浮力を生じる流体内に位置することが理解されるべきである。その浮力は、図4の配向に対してページの外の方向に変位器12に作用する。浮力の大きさが変わるにつれて、貯蔵タンクにおける液体のレベルが変化する結果として、例えば、図4における変位器12は、ページの外および中にわずかに動き得る。この運動はまた、変位器棒16の第1の端部16aに伝えられる。変位器棒16は剛性棒であるので、第2の端部16bは、第1の端部16aと同じ量ではあるが、反対方向に動く。この運動の「支点」が横軸Tであり、そこで、枢動本体122のナイフエッジ146a、146bが、枢動ベース120におけるV字形溝134a、134bの谷部138と線接触して配置される。
【0024】
述べたように、開示された枢動支持アセンブリ100は、例えば、油およびガス分離器または油、ガス、および水分離器などの高圧貯蔵タンクと関連した使用のために構成される。その上、述べたように、コネクタ本体102は、そのようなタンクの側壁に形成された開口内に取り付けられるように適合される。したがって、取り付けられるとき、コネクタ本体102における取り付け貫通孔106の内側部分110は、タンクに内在する同じ高圧にさらされる。そのようなものとして、タンクにおける圧力がまた、枢動ベース120に対して枢動本体122を、より具体的には、枢動ベース120のV字形溝134a、134bの谷部138に対して枢動本体122のナイフエッジ146a、146bを押し付ける。それ故、本明細書に開示されたナイフエッジ設計の1つの利点は、タンク内の流体によって枢動本体122に加えられる不均衡な圧力が、ナイフエッジ146a、146bおよび谷部138の線寸法にわたって分散されることである。力のこの分散は、ナイフエッジ146a、146bのピーク154が、高圧下で変形されることになる可能性を最小限にすることに役立ち得る。したがって、いくつかの型において、ナイフエッジ146a、146bのピーク154の線寸法の最大化は、枢動およびシールアセンブリ104の有用寿命を有利に増やすことができる。枢動およびシールアセンブリ104の開示された型において、横軸Tに沿うナイフエッジ146a、146bのそれぞれの長さL1は、横軸Tに沿うV字形溝134a、134bの長さL2にほぼ等しい。
【0025】
それ故、ナイフエッジ146a、146bは、ここまで、線形ピーク154を含むように説明されたが、場合によっては、例えば、鋸歯、丸みを帯びた歯、またはいくつかの他の適切な構成などを含む、他の型が、異なって形作られ得る。その上、溝134a、134bは、V字形断面を含むように説明されたが、他の型は、U字形断面または意図された目的に適したいくつかの他の形状を含み得る。
【0026】
さらに、本開示はこのように、枢動本体122はナイフエッジ146a、146bを含むものとし、枢動ベース120はV字形溝134a、134bを含むものとすると、を説明したが、代替の型は、例えば図9に描写されるように、枢動ベース120がナイフエッジ146a、146bを含み、枢動本体122がV字形溝134a、134bを含むように、構成され得る。開示された枢動支持アセンブリ100の更に別の型は、V字形溝134a、134bおよびナイフエッジ146a、146b無しで構成され得る。
【0027】
例えば、図10〜12は、枢動支持アセンブリ100の1つの代替の型を例示しており、図10〜12における型がV字形溝134a、134bおよびナイフエッジ146a、146bを含まないことを除いて、全ての特徴が上記したものと同一である。代わりに、図10に示されるように、枢動ベース120の軸端表面132に形成された溝134a、134bは、軸A1周りを中心とする半径を有する半円形断面を含む。その上、枢動本体122の枢動本体アーム142a、142bが、それぞれ、対応する第1および第2の溝188a、188bを含み、それらはまた、軸A2周りを中心とする半径を有する半円形断面を含む。枢動ベース120における溝134a、134bの半径は、枢動本体122における溝188a、188bの半径と実質的に同一であり得る。図11は、第1の枢動本体アーム142aのみを例示するが、第2の枢動本体アーム142bは実質的に同一であることが理解されるべきである。最後に、コネクタ本体102に装着されるとき、枢動ベース120に対する枢動本体122の枢動運動を容易にするために、図4および5に示されるように、枢動支持アセンブリ100のこの代替の型はまた、第1および第2の胴枢動部190a、190bを含む。第1および第2の胴枢動部190a、190bは、枢動ベース120、枢動本体122、および胴枢動部190a、190bがコネクタ本体102内に装着されるときに、枢動ベース120上の溝134a、134bと枢動本体122の溝188a、188bとの間に配置される円筒部材を含む。いくつかの型において、溝134a、134b、188a、188bは、枢動本体122と胴枢動部190a、190bとの間のおよび枢動ベース120と胴190a、190bとの間の接触線だけがあるように、胴枢動部190a、190bの半径よりも大きな半径を有することができる。他の型において、溝134a、134b、188a、188bの半径は、胴枢動部190a、190bと枢動本体122および枢動ベース120との間に表面接触があるように、胴枢動部190a、190bの半径にほぼ等しくすることができる。
【0028】
追加的に、装着されるとき、胴枢動部190a、190bの縦軸Bは、横軸Tに沿って、ならびに溝134a、134b、188a、188bの軸A1、A2に沿って、装着されることになる。すなわち、装着されるとき、3つの軸A1、A2、およびBが、共に整列されて、横軸Tと整列している。胴枢動部190a、190bは、PEEK、ステンレス鋼、セラミック、または意図された目的に適した任意の他の材料で構成され得、枢動本体122の運動を容易にするためにグリースまたは別の潤滑剤を含み得ることが予測できる。
【0029】
前述に基づいて、本開示は、高圧環境においてでさえも、信頼でき、正確で、頑強な、変位レベルアセンブリと、変位レバーアセンブリのための枢動およびシールアセンブリと、を提供することが理解されるべきである。前述の開示は、明示的に記載されたおよび/または描写された例に限定されないことが更に理解されるべきであり、むしろ、以下の特許請求の範囲の趣旨および範囲内に入る全ての修正、変形、組み合わせ、または他の変更を含むことが意図される。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12