JP2015526735A - 液体レベル検出器 - Google Patents

Abstract

液体レベル検出器が説明される。液体レベル（１００）の一例は、筺体（１０２）と、筺体（１０２）を通じて延在するアーム（１０４）と、を含む。レバーアセンブリ（２００）は、アーム（１０４）および筺体（１０２）に連結され、液体が既定のレベルに達すると、アーム（１０４）の動きが磁場を介してレバーアセンブリ（２００）にスイッチ（２０２）を開閉させる。【選択図】図２

Description

本開示は、概して、液体レベル制御装置、より具体的には、液体レベル検出器に関する。

天然ガス抽出時、液体と気体の混合物が分離器に注入され、液体を気体から分離する。分離器内の液体レベルは、検出され、制御されなければならない。液体が分離器内のあるレベルよりも低減する場合、気体は液体専用の貯蔵タンクに流入され、液体が分離器内のあるレベルを超える場合、液体は気体専用の配管に流入され得る。したがって、分離器内の液体レベルの検出および制御が、分離器の適切な動作には絶対不可欠である。

従来、天然ガス抽出時に使用される液体レベル検出器は、井戸現場から抽出される天然ガスの圧力が動力源になる。そうでなければ、これらの空気圧式液体レベル検出器は、販売されている天然ガスを大気中に排出させる。また、微粒子が気体中に存在するとき、および／または気体が水蒸気を含むとき、空気圧式液体レベル検出器の信頼性が低減する。

液体レベル検出器の一例は、筺体と、筺体を通じて延在するアームと、を含む。複数の動作可能に連結されるレバーは、筺体内に配置される。レバーのうちの第１のレバーがアームに動作可能に連結され、レバーのうちの第２のレバーが第１のレバーに動作可能に連結される。液体が既定のレベルに達すると、アームの動きがスイッチに接触することなく第１のレバーを動かして、第２のレバーにスイッチを開閉させる。

一例では、レバーのうちの第１のレバーが第１の回転方向に動き、レバーのうちの第２のレバーが第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に動く。

一例では、液体レベル検出器は、連結部をさらに備え、連結部が第２のレバーに調節可能に連結され、連結部の位置が既定のレベルに影響する。

一例では、第２のレバーは、連結部が通って調節可能に連結される細長い開口部を画定し、連結部は、第１のレバーに沿った異なる位置で第１のレバーに接触するように第２のレバーに沿った異なる位置へ動かされ得る。

一例では、バネは、バネの予圧を調節するように調節可能なバネシートに連結され、バネの予圧が液体レベルの変化に応答したアームの動きの大きさに影響する。

一例では、第２のレバーは、スイッチを開閉するための鉄系材料を含む。

別例の液体レベル検出器は、筺体と、筺体を通じて延在するアームと、を含む。レバーアセンブリは、アームおよび筺体に連結され、液体が既定のレベルに達すると、アームの動きが磁場を介してレバーアセンブリにスイッチを開閉させる。

一例では、アームは、筺体の外側に位置するディスプレーサに連結されるべきである。

一例では、バネは、バネの予圧を調節するように調節可能なバネシートに連結され、バネの予圧が液体レベルの変化に応答したアームの動きの大きさに影響する。

一例では、レバーアセンブリは、スイッチを開閉するための鉄系材料を含む。

開示された別例の液体レベル検出器は、液体を取り換えるための手段の動きを増幅するための手段を含む。増幅するための手段は、液体が既定のレベルに達すると、スイッチに接触することなくスイッチを作動させるための手段を有する。

一例では、増幅するための手段は、既定のレベルを調節するために増幅させるための手段を調節するための手段を含む。

液体レベル検出器の一例を示す。 図１に記載の液体レベル検出器の一例を実装するために使用され得るレバーアセンブリの一例を示す。

以下の液体レベル検出器の例は天然ガス井戸現場とともに説明されるが、本明細書に記載される液体レベル検出器の例はまた、任意の他の用途のために液体レベルを制御するためにも使用され得る。

天然ガスは、気体、液体、および泥の混合物の地下層から抽出される。分離器は、地下層から抽出される混合物から天然ガスを分離するために使用されることが多い。分離器は、液体および気体用の別々のチャンバ（例えば、収集チャンバ）を有するタンクである。多くの場合、分離器は、液体収集チャンバ内において分離器の底部で液体を収集することができ、気体収集チャンバ内において分離器の上部で気体を収集することができる。一旦分離されると、液体および気体は、貯蔵タンクを分離するように配管で送られる。

液体収集チャンバ内の放出弁は、一般に、既定の上位レベルと下位レベルとの間に液体を維持するように制御される。液体が既定の下位レベルよりも低減する場合、気体は液体の配管に流入され、液体貯蔵タンクの外へ排出され、環境災害および政府からの罰金を課せられる場合がある。液体が既定の上位レベルを上回って上昇する場合、液体は、ガス配管に流入され、配管を遮断または損傷する場合がある。したがって、放出弁を制御することにより液体収集チャンバ内で既定のレベル間に液体を維持することは、天然ガス井戸現場で分離器を動作させる上で重要な態様である。

液体レベル検出器は、液体が既定のレベルに達したことを、制御装置に対して指示（例えば、信号）を送るために使用されることが多い。液体が既定の上位レベルに達する場合、制御装置は放出弁を開放するように作動装置に指示することができ、液体を液体収集チャンバから放出させて、液体レベルを低下させる。液体が既定の下位レベルに達する場合、制御装置は放出弁を閉鎖するように作動装置に指示し得る。従来、天然ガスの抽出時に使用される液体レベル検出器は、井戸現場から抽出される天然ガスの圧力が空気圧により動力源になる。動作時、空気圧式液体レベル検出器は、作動装置に空気圧出力信号を送信し、天然ガスを環境中に排出し、それにより、そうでなければ販売されている天然ガスを消耗する。また、微粒子が気体中に存在するとき、および／または気体が水蒸気を含むとき、空気圧式液体レベル検出器の信頼性が低減する。

本明細書に記載される液体レベル検出器の例は、空気動力または電気動力を必要としない。一般に、本明細書に記載される液体レベル検出器の例は、液体が既定のレベルに達すると、スイッチ（例えば、ＴｏｐＷｏｒｘ（登録商標）ＧＯ Ｓｗｉｔｃｈ、レバーレスリミットスイッチか、または誘導型近接センサを備えるスイッチである）を開閉する。本明細書に記載される液体レベル検出器の一例は、筺体と、筺体を通じて延在するアームと、を含む。アームは、液体中に少なくとも部分的に浸水しているか、または異なる比重の２つの液体の界面で完全に浸水しているディスプレーサに連結され得る。動作時、ディスプレーサは、液体レベルの変化に応答して動き、ディスプレーサの動きは、アームを動かす。レバーアセンブリは、アームおよび筺体に連結される。液体が既定のレベルに達すると、アームの動きが磁場を介してスイッチに接触することなくレバーアセンブリにスイッチを開閉させる。

レバーアセンブリの一例は、第１のレバーおよび第２のレバーを含み得る。第１のレバーは、アームおよび第２のレバーに動作可能に連結される。液体が既定のレベルに達すると、アームの動きが磁場を介してスイッチに接触することなく第１のレバーを動かして、第２のレバーにスイッチを開閉させる。スイッチは、スイッチが閉鎖されると、スイッチが作動装置に信号を送って、放出弁を開閉するように、放出弁に連結される作動装置に直接配線されてもよい。したがって、本明細書に記載される液体レベル検出器の例は、既定のレベル間で液体を維持するように使用され得る。

本明細書に記載される液体レベル検出器の例は、空気動力を必要とせず、天然ガスを環境中に排出させない。さらに、本明細書に記載される液体レベル検出器の信頼性は、井戸現場から抽出される天然ガスの質により影響せず、本明細書に記載される液体レベル検出器は、スイッチを作動させる電気動力を必要としない。

図１は、筺体１０２と、筺体１０２を通じて延在するアーム１０４と、を含む液体レベル検出器１００の一例を示す。ディスプレーサ１０６は、アーム１０４に連結され、使用中、液体中に少なくとも部分的に浸水していても、異なる比重の２つの液体間に完全に浸水していてもよい。アーム１０４は、トラニオン１０８内に配置され、ディスプレーサ１０６が液体レベルの変化に応答して動くとき、アーム１０４が旋回するのを可能にする。以下により詳細に説明されるように、液体が既定のレベルに達すると、アーム１０４の動きがスイッチ２０２に接触することなく（例えば、磁場を介して）、筺体１０２内に配置されるレバーアセンブリ２００（図２）にスイッチ２０２（図２）を開閉させる。

図２は、図１に記載の液体レベル検出器１００の例を実装するために使用され得るレバーアセンブリ２００の例を示す。第１のレバー２０４の中点が筺体１０２に取り付けられた第１の肩付きネジ２０６に旋回可能に連結され、第１のレバー２０４の末端部２０９に隣接した上部表面または接線２０７がアーム１０４に接触する。第２のレバー２０８の末端部２１１もまた、第２の肩付きネジ２１３を介して筺体１０２に旋回可能に連結される。湾曲した先端部２１２を有する連結部２１０は、第２のレバー２０８に調節可能に連結されて、第１のレバー２０４の上部表面２１５に接触させ、第２のレバー２０８を第１のレバー２０４の動きに応答して動かすことができる。第２のレバー２０８はまた、細長い開口部２１４を画定する。締め金具２１６（例えば、ボルト、ノブ、または任意の好適な締め金具）を連結部２１０にネジ山をつけるように開口部２１４を通して挿入させ、連結部２１０を第２のレバー２０８に固定する。連結部２１０は、第１のレバー２０４に沿った異なる位置で第１のレバー２０４と接触して、第２のレバー２０８が第１のアーム２０４の一定量の動きに応答した動く量を変化させるように、開口部２１４に沿って動かされ得る。印または目盛り２１８が、第２のレバー２０８の面２１９上の開口部２１４よりも上に提供され、開口部２１４に沿った連結部２１０の位置に対する目視基準を提供する。以下により詳細に論じられるように、連結部２１０の位置の調節は、アーム１０４の動きに対するレバーアセンブリ２００の感度を変化させ、そのため、第２のレバー２０８がスイッチ２０２を開閉する液体レベルに影響する。

第２のレバー２０８はまた、スイッチ２０２を開閉するためのトリガー２２０も含む。トリガー２２０は、第２のレバー２０８の面２１９から垂直に延在する唇部２２２に調節可能に連結される。トリガー２２０は、鉄頭部２２６から延在するネジ棒２２４を含む。唇部２２２は、トリガー２２０のネジ棒２２４を受容するように開口部（図示せず）を画定する。ロックナット２２８は、トリガー２２０の鉄頭部２２６が唇部２２２の真下に配置されるように、ネジ棒２２４上にネジ山をつけ、唇部２２２に締結されて、トリガー２２０を唇部２２２に固定する。スイッチ２０２（例えば、ＴｏｐＷｏｒｘ（登録商標）ＧＯ Ｓｗｉｔｃｈ、レバーレスリミットスイッチか、または誘導型近接センサを備えるスイッチである）は、図２の配向のトリガー２２０の頭部２２６の真下の筺体１０２内に配置される。トリガー２２０は、トリガー２２０のネジ棒２２４上でロックナット２２８の位置を調節することによって、スイッチ２０２に近づき得るか、またはそれから離れ得る。スイッチ２０２は、磁場を提供し、トリガー２２０の鉄頭部２２６とスイッチ２０２との間に引力を形成する。以下により詳細に説明されるように、トリガー２２０の頭部２２６とスイッチ２０２との間の距離の調節は、アーム１０４を動かすのに必要とされる液体レベル差を変化させる。

また、図２に示されるように、アーム１０４は、バネ２３０のコイルから延在するフック２３２を介してバネ２３０に連結される。フック２３２は、アーム１０４上の円周溝（図示せず）中に置かれ、それにより、図２の配向に対して下向きにアーム１０４を付勢する。バネ２３０は、第１のレバー２０４に接触しない。バネ２３０は、スイッチ２０２とトリガー２２０の頭部２２６との間で引力に反するように第１のレバー２０４に力を加えて、図２の配向に対して下向きにアーム１０４を付勢して、トリガー２２０の頭部２２６とスイッチ２０２との間に間隙を維持する。バネ２３０は、バネ２３０の予圧を調節するために調節可能なバネシート２３４に連結される。以下により詳細に説明されるように、バネ２３０の予圧はまた、アーム１０４を動かすのに必要とされる液体レベル差に影響する。

止め具２３６は、第２のレバー２０８の上向きの動きを制限するように第２のレバー２０８よりも上に配置される。第１のレバー２０４を支持する肩付きネジ２０６は、第２のレバー２０８の下向きの動きを制限するように第２のレバー２０８よりも下に配置される。したがって、液体レベル検出器１００の例の動作中、止め具２３６および肩付きネジ２０６の位置は、それぞれ、トリガー２２０の頭部２２６とスイッチ２０２との間の間隙の最大および最小サイズに影響する。以下により詳細に説明されるように、トリガー２２０の頭部２２６がスイッチ２０２により近づく、またはそれからより離れると、トリガー２２０が磁場を介してスイッチに接触することなくスイッチ２０２を作動させる。

概して、動作時、ディスプレーサ１０６は、液体レベルの変化に応答して動き、アーム１０４を動かす。液体が既定のレベルに達すると、アーム１０４の動きが磁場を介してレバーアセンブリ２００にスイッチ２０２を開閉させる。したがって、スイッチ２０２を作動させるために、レバーアセンブリ２００とスイッチ２０２との間に物理的接触を必要としない。

より具体的には、アーム１０４とレバーアセンブリ２００の配置は、ディスプレーサ１０６の動きを増幅させ、その動きをトリガー２２０に伝えて、スイッチ２０２を開閉する。例えば、液体レベルの上昇は、ディスプレーサ１０６上の浮力を増大させ、アーム１０４上の力がトリガー２２０とスイッチ２０２との間の引力を上回るとき、筺体１０２の外に配置されるアーム１０４の末端部を上向きに動かす。結果として、筺体１０２内に配置されたアーム１０４の末端部は、図２の配向に対して下向きに動く。筺体１０２内に配置されるアーム１０４の末端部の下向きの動きは、第１のレバー２０４を図２に示される図において反時計回りの方向に動く。第１のレバー２０４の反時計回りの動きは、第２のレバー２０８を時計回りの方向に回転させる。開口部２１４に沿った連結部２１０の位置は、第１のレバー２０４の回転の量に対する第２のレバー２０８の回転の量を決定する。図２の配向に対して、第２のレバー２０８が時計回りの方向に回転すると、トリガー２２０は、スイッチ２０２から離れる。

図２に示される例では、スイッチ２０２は、通常、開放位置にあり、トリガー２２０がスイッチ２０２から離れると、閉鎖位置へと作動するように配線され得る。したがって、液体が既定の上位レベルに達し、トリガー２２０がスイッチ２０２から一定の距離離れると、トリガー２２０とスイッチ２０２との間の引力が、スイッチ２０２を閉鎖位置に作動させ、それにより、作動装置（図示せず）に信号を送り、放出弁（図示せず）を開放して、液体レベルを低下させる。一旦スイッチ２０２が閉鎖位置にあると、スイッチ２０２によって提供される磁場は、液体が既定の上位レベルを下回るレベルに戻るまで、スイッチ２０２が再設定されるのを防ぐ。液体が既定の上位レベルを超えて上昇し続ける場合、第２のレバー２０８は、止め具２３６を係合し、第２のレバー２０８のさらなる動きを制限する。

本明細書に記載される液体レベル検出器の例は、スイッチ２０２を作動させる電気動力を使用しない。また、本明細書に記載される液体レベル検出器の例は、空気動力も利用せず、したがって、井戸現場から抽出される天然ガスの質に影響されない。さらに、本明細書に記載される液体レベル検出器の例は、無駄な天然ガスの排出を生じない。

アーム１０４の動きに対するレバーアセンブリ２００の感度は、第１のレバー２０４に沿った異なる位置で第１のレバー２０４と接触するように開口部２１４に沿って連結部２１０を動かすことによって調節され得る。連結部２１０の位置は、第１のレバー２０４の回転に対する第２のレバー２０８の回転を決定することによって、ディスプレーサ１０６の動きの増幅に対するトリガー２２０の動きに影響する。続いて、スイッチ２０２を作動させるのに必要とされる液体レベル差は、アーム１０４の方に連結部２１０を動かすことによって増加させることができ、アーム１０４から離れるように連結部２１０を動かすことによって減少させることができ、それにより、液体レベル検出器１００の例を、それぞれ、液体レベルの変化に対する感度を低く、もしくは感度を高くし、既定のレベルを変化させる。

液体レベルの変化に対するアーム１０４の感度もまた、調節可能である。液体レベルの変化に応答したアーム１０４の動きの大きさは、２つの動作前条件：バネ２３０の予圧およびトリガー２２０とスイッチ２０２との間の距離によって影響される。第一に、バネ２３０の予圧は、調節可能なバネシート２３４を上昇させるまたは降下させることによって調節され得る。アーム１０４におけるバネ２０８の力は、アーム１０４がトリガー２２０とスイッチ２０２との間の引力を上回らせることを可能にする。したがって、バネ２３０の予圧の増加は、図２の配向に対して上向きに筺体１０２の外に配置されるアーム１０４の末端部を動かすのに必要とされる液体レベル差を小さくする。

第二に、トリガー２２０とスイッチ２０２との間の距離は、トリガー２２０のネジ棒２２４上のロックナット２２８を再配置することによって調節され、それ故に、スイッチ２０２により近づくまたはさらに遠くになるようにトリガー２２０を動かすことができる。アーム１０４は、トリガー２２０とスイッチ２０２との間の引力を上回り、第１のレバー２０４が第２のレバー２０８を動かさなくてはならないため、スイッチ２０２により近づくようにトリガー２２０を動かすと、液体レベルの変化に応答したアーム１０４の動きの大きさが減少する。逆に、トリガー２２０をスイッチ２０２からさらに遠くになるように動かすと、液体レベルの変化に応答したアーム１０４の動きの大きさは増大する。

ある特定の例となる装置を本明細書で説明してきたが、本特許の適用範囲は、それらに限定されない。対照的に、本特許は、本特許の特許請求の範囲内に適正に含まれる全ての装置を網羅するものである。

Claims (20)

1. 液体レベル検出器であって、
   筺体と、
   前記筺体を通じて延在するアームと、
   前記筺体内に配置される複数の動作可能に連結されるレバーと、を備え、前記レバーのうちの第１のレバーが前記アームに動作可能に連結され、前記レバーのうちの第２のレバーが前記第１のレバーに動作可能に連結され、液体が既定のレベルに達すると、前記アームの動きがスイッチに接触することなく前記第１のレバーを動かして、前記第２のレバーに前記スイッチを開閉させる、液体レベル検出器。
2. 前記レバーのうちの前記第１のレバーが第１の回転方向に動き、前記レバーのうちの第２のレバーが前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に動く、請求項１に記載の液体レベル検出器。
3. 連結部をさらに備え、前記連結部が前記第２のレバーに調節可能に連結され、前記連結部の位置が前記既定のレベルに影響する、請求項１または２のいずれかに記載の液体レベル検出器。
4. 前記第２のレバーが、前記連結部が通って調節可能に連結される細長い開口部を画定し、前記連結部が、前記第１のレバーに沿った異なる位置で前記第１のレバーに接触するように前記第２のレバーに沿った異なる位置へ動かされ得る、請求項１〜３のいずれかに記載の液体レベル検出器。
5. 前記アームを付勢するバネをさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載の液体レベル検出器。
6. 前記バネが前記バネの予圧を調節するように調節可能なバネシートに連結され、前記バネの前記予圧が前記液体レベルの変化に応答した前記アームの動きの大きさに影響する、請求項５に記載の液体レベル検出器。
7. 前記第２のレバーの動きを制限するための止め具をさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の液体レベル検出器。
8. 前記第２のレバーが、前記スイッチを開閉するための鉄系材料を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の液体レベル検出器。
9. 前記スイッチがレバーレスリミットスイッチである、請求項１〜８のいずれかに記載の液体レベル検出器。
10. 前記スイッチが誘導型近接センサを備える、請求項１〜９のいずれかに記載の液体レベル検出器。
11. 液体レベル検出器であって、
    筺体と、
    前記筺体を通じて延在するアームと、
    前記アームおよび前記筺体に連結されるレバーアセンブリと、を備え、液体が既定のレベルに達すると、前記アームの動きが磁場を介して前記レバーアセンブリにスイッチを開閉させる、液体レベル検出器。
12. 前記アームが前記筺体の外側に位置するディスプレーサに連結されるべきである、請求項１１に記載の液体レベル検出器。
13. 前記アームを付勢するバネをさらに備える、請求項１１又は１２に記載の液体レベル検出器。
14. 前記バネの予圧を調節するように前記バネが調節可能なバネシートに連結され、前記バネの前記予圧が前記液体レベルの変化に応答した前記アームの動きの大きさに影響する、請求項１３に記載の液体レベル検出器。
15. 前記レバーアセンブリが、前記スイッチを開閉するための鉄系材料を含む、請求項１１〜１４のいずれかに記載の液体レベル検出器。
16. 前記スイッチがレバーレスリミットスイッチである、請求項１１〜１５のいずれかに記載の液体レベル検出器。
17. 前記スイッチが誘導型近接センサを備える、請求項１１〜１６のいずれかに記載の液体レベル検出器。
18. 前記レバーアセンブリが、第１のレバーおよび第２のレバーを含み、前記液体が前記既定のレベルに達すると、前記第１のレバーの動きが磁場を介して前記第２のレバーに前記スイッチを開閉させる、請求項１１〜１７のいずれかに記載の液体レベル検出器。
19. 液体レベル検出器であって、
    液体を取り換えるための手段の動きを増幅するための手段であって、前記液体が既定のレベルに達すると、スイッチに接触することなく、前記スイッチを作動させるための手段を有する、手段を備える、液体レベル検出器。
20. 前記増幅するための手段が、前記既定のレベルを調節するように前記増幅するための手段を調節するための手段を含む、請求項１９に記載の液体レベル検出器。

Images