CN103256951A - 流体测量用传感器的安装结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体测量用传感器的安装结构，其是在三向以上分支的配管的支管安装流体测量用传感器来测量在形成于剩余的支管的流路中流动的流体的性质的流体测量用传感器的安装结构，具有收容该流体测量用传感器的套筒，该套筒为杯状部件，包括大致圆筒状的周壁和在该周壁的一端侧设置的、不妨碍该传感器的功能的保护壁，在周壁的保护壁附近设置有密封唇，该套筒以使得该保护壁配置在支管的基端附近的方式被插入该支管。

Description

流体测量用传感器的安装结构

技术领域

本发明涉及流体测量用传感器的安装结构。更详细而言，涉及使流体的输送能力不下降且测定精度高的流体测量用传感器的安装结构。

背景技术

为了测定在配管内流动的流体的流量和液压、透明度等，提供有各种各样的流体测量用传感器的安装结构。作为这些安装结构之一，有将传感器设置于T字形接头的三个支管之一、测定在剩余的两个之中流动的流体的流量等的安装结构。作为该用途的传感器，在日本特开平9-166512号公报记载有一种流体压力传感器，该流体压力传感器被嵌入安装于接头基端部内壁，具备在底部形成有隔膜（diaphragm）（隔板）的筒状传感器箱。此外，作为提高传感器箱与接头主体之间的密封性能的技术，在日本特开平11-064048号公报记载有一种流体测量用传感器的安装结构，该安装结构具备将接头主体、筒状密封部件和流体测量用传感器内置的传感器箱和压轮，提高利用压轮将筒状密封部件按压在接头主体而将筒状密封部件与接头之间密封。

如图7所示，日本特开平9-166512号公报的传感器和日本特开平11-064048号公报的安装结构均为在已有的T字形接头安装传感器的发明，该安装结构由于利用用于连接T字形接头与其它配管的结构，传感器3的位置处于连接部C的附近，传感器3的位置与流路P远离，因此存在不能测定正确的流量和液压等的情况。此外，存在在分支的部分产生湍流，产生液体滞留或产生压力损失等，从而流体的输送能力下降的问题。

虽然考虑通过使传感器3突出至流路P附近来使得测定值接近正确的值，但是如果仅单纯地将传感器接近流路则液体进入传感器3与支管2a之间、产生湍流，因此输送能力下降的问题并不能解决。

发明内容

本发明的目的在于提供不仅能够正确地测量在配管中流动的流体的而且不使流体的输送能力下降的流体测量用传感器的安装结构。

本发明提供一种流体测量用传感器的安装结构，其在三向以上分支的配管的支管安装流体测量用传感器来测量在形成于剩余的支管的流路中流动的流体的性质，该流体测量用传感器的安装结构的特征在于：

具有收容该流体测量用传感器的套筒，

该套筒为杯状部件，包括大致圆筒状的周壁和在该周壁的一端侧设置的、不妨碍该传感器的功能的保护壁，在周壁的保护壁附近设置有密封唇（seal lip），

该套筒以使得该保护壁配置在支管的基端附近的方式被插入该支管。

在一个实施方式中，上述流体测量用传感器的安装结构进一步具有被嵌入安装或螺合在插入有上述套筒的支管的外端的帽部件，在帽部件与配置在套筒内的传感器之间设置有间隔部件。

在一个实施方式中，上述帽部件包括连接螺母和被插入套筒内的、按压间隔部件的按压机构。

在一个实施方式中，在上述套筒的周壁以围绕该周壁的方式设置有向该套筒的保护壁方向扩开（张开）的反锥形倾斜部，在支管内具有与该反锥形倾斜部卡合的反锥接收部，通过将该反锥形倾斜部按压在反锥接收部而形成反锥形密封部。

在另一个实施方式中，在上述反锥形倾斜部或上述锥形倾斜部的离心方向一侧具有圆筒状凸部，在支管内具有与该圆筒状凸部卡合的圆筒接收部，通过将该圆筒状凸部插入圆筒接收部而形成圆筒状密封部。

在一个实施方式中，在上述套筒的周壁以围绕该周壁的方式设置有向该套筒的保护壁方向直径缩小的锥形倾斜部，在支管内具有与该锥形倾斜部卡合的锥接收部，通过将该锥形倾斜部按压在锥形接收部而形成锥形密封部。

根据本发明，是将收容有流体测量用传感器的套筒插入三向以上分支的配管的支管的流体测量用传感器的安装结构，以将套筒的保护壁配置在支管的基端附近的方式构成，因此，传感器的灵敏度上升，能够测定正确的流量和液压等。此外，在周壁的保护壁附近设置有密封唇，因此流体不流入设置有传感器的支管，从而不产生液体滞留，也不会产生压力损失，因此流体的输送能力不下降。

此外，如果在支管使用能够嵌入安装或螺合的帽部件、在帽部件与传感器之间设置间隔部件，则不仅能够防止套筒的脱落，而且能够利用间隔部件以适度的压力按压传感器，因此，能够防止传感器的摇动，测定精度上升。

附图说明

图1是表示本发明的流体测量用传感器的安装结构的概略说明截面图。

图2是表示图1的流体测量用传感器的周边部分的放大截面图。

图3是表示本发明的流体测量用传感器的安装结构的其它例子的概略说明截面图。

图4A是表示图3的流体测量用传感器的周边部分的放大截面图。

图4B是表示流体测量用传感器的周边部分的其它例子的放大截面图。

图5是表示流体测量用传感器的安装结构的另一例子的概略说明截面图。

图6是表示流体测量用传感器的安装结构的另一例子的概略说明截面图。

图7是表示现有的流体测量用传感器的安装结构的概略说明截面图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的流体测量用传感器的安装结构1将流体测量用传感器3（以下有时仅称为传感器3）安装在三个以上分支的配管2的支管2a，用于测量在剩余的支管2a形成的流路P中流动的流体的性质。

在本发明中，所谓的三个以上分支的配管2是指从一处向三个以上方向突出有支管2a的配管，典型地如使用T字形接头那样、以能够在各个支管2a连接其它配管的方式构成的结构，但是并不仅限于此，也可以使用图1所示那样的、支管2a中的一个以上形成为适合于安装传感器3的形状的结构。虽然未图示，但是也可以以如下方式构成：使用如十字形接头那样从一处向四个方向分支的配管2，在其中两个配管2设置传感器3，例如能够测量流量和透明度等两种以上的性质。

在本发明中，在不安装传感器3的剩余的支管2a连接另外的管，形成流路P。另外，为了形成流路P，需要在分支的支管2a中的至少两根连接另外的管。

作为用于连接另外的管的结构，能够适当地使用所有在现有的接头等中使用的连接结构，具体而言，能够例示日本实开平2-117494号公报、日本实开平4-132290号公报、日本特开平10-54489号公报、日本特开平10-267176号公报、日本特开平11-141791号公报、日本特开平11-257571号公报、日本特开平11-257572号公报等中所记载的连接方法。

配管2的材质只要是在普通的配管中使用的那样的树脂就能够使用任何物质，具体而言，能够例示PTFE、PFA、CTFF等氟树脂，以及聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS等。此外，还能够为碳素钢、不锈钢、铝等金属，优选为不锈钢。

本发明的安装结构1例如具有图2所示那样的用于收容流体测量用传感器3的套筒4。该套筒4的形状为由大致圆筒状的周壁4a与设置在该周壁4a的一端侧的保护壁4b所形成的杯状。

上述周壁4a在该套筒4被收容在支管2a内时为与支管2a的内壁相对的部分，在周壁4a设置有用于使得液体不进入该支管2a的内壁与上述周壁4a之间的密封结构。

在本发明中，作为密封结构至少在套筒4侧设置有密封唇5a。密封唇5a是在周壁4a的保护壁4b附近以围绕该保护壁的方式设置的凸状，其截面形状在图1、图2所示的例子中为半圆状，但是并不仅限于此，另外也可以为等腰三角形等那样向离心方向突出的形状，或者还可以为向倾斜的方向突出、进一步也可以为以均匀的厚度突出的形状。

近年来，例如存在需要以高压输送用于清洗集成电路的表面的清洗液等粘度极低的液体的情况，在这种情况下存在仅在上述密封唇5a产生液体泄漏的可能性。在这种情况下，设置其它的密封结构即可。

例如，如图3、图4A所示，如果在套筒4的周壁4a以围绕该周壁的方式设置向该套筒4的保护壁4b方向扩开的反锥形倾斜部5b1，并且在支管2a内设置与上述反锥形倾斜部5b1卡合的反锥形接收部5b2，则通过将套筒4压入支管2a内、将上述反锥形倾斜部5b1按压在反锥形接收部5b2而形成反锥形密封部5b。通过这样的反锥形密封部5b，通过按压，套筒4与支管2a之间的间隙变得极窄，流体不易进入，不仅如此，与反锥形密封部5b的作用相互结合，即使在流体流入的情况下，从外端2c至漏出为止的路径也长，因此密封性显著提高。

此外，如图3、图4A所示，如果在套筒4的周壁4a以围绕该周壁的方式设置向该套筒4的保护壁4b方向直径缩小的锥形倾斜部5c1，并且在支管2a内设置与上述锥形倾斜部5c1卡合的锥形接收部5c2，则通过将套筒4压入支管2a内、将上述锥形倾斜部5c1按压在锥形接收部5c2而形成锥形密封部。这样的锥形密封部5c与反锥形密封部5b不同，至流体漏出为止的路径短一些。此外，能够与螺母6a的螺纹前进（螺纹行进）一同发挥大的压接力，提供优异的密封性。

进一步，如图3、图4A所示，如果在套筒4的轴方向一侧设置圆筒形凸部5d1，并且在支管2a内设置与上述圆筒形凸部5d1嵌合的圆筒接收部5d2，则通过将套筒4压入支管2a内、将圆筒形凸部5d1插入圆筒接收部5d2而形成圆筒形密封部5d，其中，套筒4的轴方向一侧是上述反锥形倾斜部5b1或上述锥形倾斜部5c1（在图示的例子中为反锥形倾斜部5b1）的离心方向一侧。这样的圆筒形密封部5d与反锥形密封部5b或锥形密封部5c不同，即使使螺母6a螺纹前进，套筒4一侧的结构与支管2a一侧的结构也不易被按压，因此，使套筒4与支管2a之间的间隙变窄的效果小，但是通过利用嵌合卡合得到大的压接力并且使得泄露路径变得复杂，能够显著地提高密封性。

另外，在图3、图4A所示的例子中，除了设置有密封唇5a，还设置有反锥形密封部5b、锥形密封部5c、圆筒形密封部5d，但是在本发明中并不需要将它们同时全部设置，根据输送的流体的粘度和输送压来选择适当的密封结构进行设置即可。例如，也能够如图4B所示那样，根据使用条件不形成圆筒形密封部5d，而仅具备反锥形密封部5b和锥形密封部5c的结构。此外，还能够在两处以上的位置设置同一种类的密封结构，例如也可以将图3、图4A的反锥形密封部5b改为锥形密封部5c，设置两重锥形密封部5c。

在本发明中，在套筒4的一端设置有不妨碍上述传感器3的功能的结构的保护壁4b。该保护壁4b发挥防止流体流入套筒4内而使传感器3发生故障的作用。

作为不妨碍功能的结构，根据所使用的传感器3的种类而不同，例如在传感器3为压力计的情况下保护壁4b为橡胶膜或薄的树脂壁即可，在传感器3为透明度计的情况下设置包括透明树脂的窗即可。

另外，保护壁4b为了提高传感器3的灵敏度而一般优选为较薄的壁。不过，在被测定流体不含腐蚀性的情况下，能够利用聚丙烯构成保护壁4b，设其为图5所示那样的较厚的壁。在这种情况下，能够使能够测定的压力变动的上限小，得到能够扩大测定范围的效果。

在本发明中，套筒4的材质与配管2的材质相同，能够例示PTFE、PFA、CTFF等氟树脂，以及聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS等树脂。

另外，套筒也可以为碳素钢、不锈钢、铝等金属，优选为不锈钢，但是如果令套筒为金属制则存在不易将密封唇一体地制造的情况。在这种情况下，例如能够通过在套筒贴附另外制作的密封唇、或在套筒周围设置截面为半圆形的槽而嵌入O环等方法，在以后的处理中设置密封唇。

在本发明中，上述套筒4以使得上述保护壁4b配置在支管2a的基端2b附近的方式插入该支管2a。此时，为了使密封唇5a有效地发挥作用，且提高传感器的灵敏度，优选使得套筒的周壁不在配管内部露出，更优选使得保护壁4b和构成流体的流路P的支管2a的内壁处于一个面。由此，该部分的湍流的产生被抑制在最小限度且压力损失小，因此还能够得到防止流体的输送液体的能力的下降的效果。此外，如上所述，在保护壁4b的附近设置有密封唇5a，因此，流体不流入设置有传感器3的支管2a，不易产生液体滞留，因此流体的利用效率上升。

在本发明中，通过在插入有套筒4的支管2a的外端安装帽部件6，能够防止套筒4的脱落。帽部件6的形状、结构除了为能够按压套筒4的一端的形状以外并没有特别限定，既可以为图1所示那样的、插入支管2a的内部的部件，也可以为图3所示那样的安装在支管2a的外侧的部件。此外，图1和图3所示的例子均以螺合帽部件6的方式构成，但是并不仅限于此，也可以以嵌入安装的方式构成。

也可以在帽部件6与配置在套筒4内的传感器3之间设置间隔部件7。由此，能够以适度的压力将传感器3按压在套筒4的内侧，能够防止传感器3的摇动，提高测定精度。进一步，还能够发挥密封功能。作为间隔部件7的材质，优选泡沫PTFE、泡沫聚氨基甲酸乙酯等泡沫树脂、NBR、硅橡胶等低反弹橡胶等低反弹性材料。

间隔部件7的形状、大小也只要为能够收在套筒4中、将帽部件6的按压传递至传感器3的形状就没有特别限定，作为最单纯的形状，能够例示圆柱状。此外，在传感器3通过外部电源进行动作的情况下和利用线路与外部的设备进行通信的情况下，也可以在间隔部件7设置用于连通电源线或数据通信线的贯通孔或槽。

如使用现有的T字形接头的情况那样，在从支管2a的外端2c至传感器3为止的距离比较长的情况下，也可以如图3、图4A所示那样，使用包括连接螺母6a和按压机构6b的部件作为帽部件6。

连接螺母6a，为了在T字形接头连接其它配管，能够使用现有技术中使用的连接螺母，但是并不仅限于此，也可以还能够使用盖形螺母状的部件。

按压机构6b被插入上述套筒4，是按压上述间隔部件7的部件，包括：被夹持在支管2a的外端2c或套筒4的外端与连接螺母6a的、凸缘状的部分6bf；和被插入套筒4内的棒状的部分6bb（图4A）。

在本发明中，帽部件6的材质与配管的材质相同，能够例示PTFE、PFA、CTFF等氟树脂，以及聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS等树脂。此外，还能够为碳素钢、不锈钢、铝等金属制，优选为不锈钢制。

以下，使用本发明的安装结构，对于在流路为U字形的配管安装流体测量用传感器3而构成的流量计M，根据图6进行说明。

在图6的流量计M使用三向分支的部分有两处的配管。流体测量用传感器3在各个分支部分设置在一个支管2a，流路P在该分支部分、即设置有传感器3的部分呈直角弯曲。在这种情况下，既可以令各个传感器3为压力计，以与传感器3间的流体的流动方向平行（保护壁46的朝向与流动方向垂直）的方式设置，测量该流体的前侧和后侧的压力，也可以令传感器3为超音波信息发送机和信息接收机，测量超音波的传播时间。而且，该流量计M以从通过上述传感器3得到的测量值计算流量的方式构成。

本发明的流体测量用传感器的安装结构，以将流体测量用传感器设置在杯状的套筒内、将该套筒插入三向以上分支的配管的支管之一、该套筒的保护壁（杯状的底部）与测定对象的流路外壁大致处于一个面的方式设置，并且以设置密封唇、使得流体不进入设置有套筒的支管的方式构成，因此能够在利用配管的流体输送的领域利用。特别是在需要测定所输送的流体的流量等的领域有用。

Claims (7)

1.一种流体测量用传感器的安装结构，其在三向以上分支的配管的支管安装流体测量用传感器来测量在形成于剩余的支管的流路中流动的流体的性质，该流体测量用传感器的安装结构的特征在于：

具有收容该流体测量用传感器的套筒，

该套筒为杯状部件，包括大致圆筒状的周壁和在该周壁的一端侧设置的不妨碍该传感器的功能的保护壁，在周壁的保护壁附近设置有密封唇，

该套筒以使得所述保护壁配置在支管的基端附近的方式被插入所述支管。

2.如权利要求1所述的流体测量用传感器的安装结构，其特征在于：

还具有被嵌入安装或螺合于插入有所述套筒的支管的外端的帽部件，

在帽部件与配置在套筒内的传感器之间设置有间隔部件。

3.如权利要求1所述的流体测量用传感器的安装结构，其特征在于：

所述帽部件包括连接螺母和被插入套筒内的、按压间隔部件的按压机构。

4.如权利要求1所述的流体测量用传感器的安装结构，其特征在于：

在所述套筒的周壁以围绕该周壁的方式设置有向该套筒的保护壁方向扩开的反锥形倾斜部，

在支管内具有与该反锥形倾斜部卡合的反锥形接收部，

通过将该反锥形倾斜部按压在反锥形接收部而形成反锥形密封部。

5.如权利要求4所述的流体测量用传感器的安装结构，其特征在于：

在所述反锥形倾斜部或所述锥形倾斜部的离心方向一侧具有圆筒状凸部，

在支管内具有与该圆筒状凸部卡合的圆筒接收部，

通过将该圆筒状凸部插入圆筒接收部而形成圆筒状密封部。

6.如权利要求1所述的流体测量用传感器的安装结构，其特征在于：

在所述套筒的周壁以围绕该周壁的方式设置有向该套筒的保护壁方向直径缩小的锥形倾斜部，

在支管内具有与该锥形倾斜部卡合的锥形接收部，

通过将该锥形倾斜部按压在锥形接收部而形成锥形密封部。

7.如权利要求6所述的流体测量用传感器的安装结构，其特征在于：

在所述反锥形倾斜部或所述锥形倾斜部的离心方向一侧具有圆筒状凸部，

在支管内具有与该圆筒状凸部卡合的圆筒接收部，

通过将该圆筒状凸部插入圆筒接收部而形成圆筒状密封部。

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