KR100994616B1 - 플루오르폴리머 유량계 - Google Patents

플루오르폴리머 유량계 Download PDF

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KR100994616B1
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레이즈죤에이.
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피셔스티븐에이.
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

일 실시예에서, 시각 튜브 유량계는 단일식 유량계 본체를 형성하기 위해 함께 용접된 복수의 플루오르폴리머 부품으로 형성된다. 부품은 두 개의 단부를 구비한 PFA 직립 시각 튜브, 시각 튜브의 각각의 단부 상에 단일식으로 용접된 두 개의 피팅부와 그를 통해 연장된 유동 도관, 및 관통하여 유동하는 유동 수준에 따라서 유동 도관 내에 다양한 위치로 이동가능한 플루오르폴리머 플로트 장치를 포함할 수 있다. 플로트 장치는 낮은 유체 유속이 측정되는 이러한 유량계 실시예용이나 또는 편리한 형상일 수 있고, 신장형 플로트가 이용될 수 있다. 플로트, 특히 그 지정된 부분은 위치의 가시적 표시 및 그로 인한 유량계를 통해 유동하는 유체의 유속을 제공하도록 시각 튜브를 통해 보일 수 있다. 더욱이, 다른 실시예는 단일 시각 튜브의 실시예를 포함하고 종래의 유량계에서의 플로트 형상을 연장한다.
유량계, 시각 튜브, 플로트 장치, 도관, 유체 유속, 피팅부, 밸브 수단

Description

플루오르폴리머 유량계{FLUOROPOLYMER FLOWMETER}
본 출원인은 본 명세서에서 일련 번호 제60/364,774호로 부여되고 "저 유속 플루오르폴리머 유량계"라는 발명의 명칭으로 2002년 5월 15일에 출원된 예비 특허 출원, 및 일련 번호 제60/293,672호로 부여되고 "압출 성형되고 용접된 플루오르폴리머 유량계"라는 발명의 명칭으로 2002년 5월 25일에 출원된 미국 예비 특허 출원에 일치된 출원일 및 내용의 장점을 주장하고, 상기 두 개의 출원은 본 명세서에서 참고로 병합된다.
본 발명은 일반적으로 유체 유량계에 관한 것이고, 특히 다양한 부품 및 플로트 형상을 이용할 수 있는 사실상 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계에 관한 것이다.
유량계는 다양한 유체의 유속을 측정하고 제어하기 위해 많은 다양한 산업에 이용된다. 유량계는 일반적으로 유체 유동 스트림의 오리피스를 가로질러 압력 강하(pressure drop)의 측정을 위해 유체 유동 스트림에서의 이동가능한 플로트 부재를 이용할 수 있다. 이러한 유량계는 일반적으로 유속의 매우 정확한 측정을 제공하는 전기 회로 및 판독기(readouts)를 구비한다. 이들의 복잡성으로 인해, 신뢰성 및 유지보수성이 문제가 되고, 비용도 문제가 된다. 기계적으로 간단하고 높은 신뢰성의 유량계는 시각 유동 튜브 자체 또는 다른 연결 수단에 표기된 표시의 모니터링을 통해 체적 유속의 가시적 측정을 허용하는 직립 튜브를 이용한다. 시각 튜브는 연결 및 유체 유동 회로 안으로의 삽입을 위해 시각 튜브의 각 단부에 한 쌍의 피팅을 구비한다. "플로트"는 측정되는 유체보다 더 조밀하고, 시각 튜브를 통해 가시적이고 유속이 증가할 때 튜브 위로 상승한다. 유속은 시각 튜브의 플로트의 위치에 의해 가시적으로 표시된다. 전형적인 플로트는 일반적으로 볼형, 구형 물체 및 시각 튜브에서 자유롭게 이동하거나 또는 시각 튜브 내에 고정식으로 장착된 가이드 로드를 따라 안내되도록 고안된 다른 비신장형 부재와 같은 형상이다. 이러한 종래의 플로트 고안은 일반적으로 유량계를 통해 높은 유체 유속의 매체를 측정할 때 충분한 기능을 한다. 그러나, 반도체 공정과 같은 임의의 산업에서, 매우 낮은 유체 유속은 종종 공정 중에 요구된다. 유체 유량계를 통한 이러한 감소된 유속의 측정은 처리 효율 및 정확성을 보증하도록 정확하게 표시되어야 한다.
저 유체 유속을 계량하도록 고안된 일반적으로 신장형 플로트를 구비한 공지된 산업용 플로트 조립체로는 부족하다. 특히, 도2에서, 테이퍼진 신장형 플로트(217) 및 시각 튜브(212) 시스템을 구비한 종래 기술의 유량계(210)는 플로트(217)가 가이드(214, 216)를 통해 안내되는 것이 이용된다. 이러한 시스템은 저 유체 유속을 계량하기 위한 것이다. 플로트(217)는 렛지(222)에서 플로트(217)의 대략 중심을 종지시키는 테이퍼부(218)를 포함한다. 측방향 플로트 이동은 바닥 가이드(216) 및 상부 가이드(214)를 사용하여 제어된다. 플로트(217)의 테이퍼는 가이드(216) 근처 일단부로부터 렛지(222)까지 증가한다. 플로트(217)가 시각 튜브(212)를 통한 유압으로 강제식으로 상향 이동되기 때문에, 렛지(222)가 상부 가이드(214)와 결합할 때까지 상방으로 전진한다. 유속의 감소로 인해, 플로트(217)는 테이퍼부(218)의 테이퍼링 효과에 의해 정지될 때까지 하방으로 복귀한다. 이러한 시스템은 보어 또는 가이드(216)의 채널 내의 테이퍼부(218)를 구비한 플로트(217)의 정지가 원하지 않는 웨징 효과(wedging effect)를 야기할 수 있다는 점에서 본유의 결점을 갖는다. 이러한 본유 특성은 저 유속을 측정할 때 특히 바람직하지 않다. 즉, 테이퍼부(218)는 가이드(216) 내에 측정가능하게 끼워질 수 있어서 높은 수준의 유동이 튜브(212) 내의 플로트(217)의 강제식 이동을 시작하도록 요구된다. 저 유속이 이러한 유량계의 초점이기 때문에, 이는 쐐기식 플로트(217)의 제거(dislodging) 전에 특히, 유체 유동의 기간 동안 신뢰성 및 정확성을 감소시키는 작용을 할 수 있다. 실제로, 이는 유량계(210)를 통해 초저 유체 유동에 대한 유체 유동 계량을 완전히 방해할 수 있다.
집적 회로에 반도체 웨이퍼의 제조시에, 염화 수소, 유황 및 불화수소와 같은 고 부식, 초고순도 유체는 극한 온도 범위에서 사용된다. 이러한 유체는 전통적인 유량계 재료를 손상하고 또한 추가적으로 제조 공정동안 유체에 노출된 담당자에게 상당한 건강적 위험을 안긴다. 더욱이, 이러한 초고순도 유체와 접촉하는 장비 및 재료는 오염되지 않거나 또는 유체에 불순물을 추가하지 않아야 한다.
따라서, 반도체 처리 장치는 변화하는 유체 유속에서 정확한 유체 유동 측정을 제공하는 유량계 구조를 요구하지만, 동시에 이러한 부식성 유체의 잠재적 손상 의 영향을 견디는 높은 불활성 재료를 이용하여 유체를 오염시키지 않고 넓은 온도 범위에서 견딘다. 더욱이, 이러한 유량계의 형상은 유체 누출 통로를 최소화해야 한다.
종래 기술의 유량계는 유량계의 부품의 구조에서 높은 불활성 내식 플라스틱을 사용하여 유량계의 부식성 유체의 사용과 관련된 문제에 접근했다. 퍼플루오르알크옥시 수지(perfluoroalkoxy, PFA), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylenes, PTFE) 및 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ethylenetetrafluoroethylenes, ETFE)과 같은 플루오르폴리머는 이러한 부식성 유체를 사용하기에 적절한 플라스틱이다. 얇은 벽 PFA(thin-walled PFA)의 반투명-투명 특성은 전형적으로 이러한 유량계의 시각 튜브의 구조에 이용된다.
미국 특허 제5,672,832호('832 특허)는 플루오르폴리머가 이용되는 유량계 장치의 예이다. 이 특정 장치는 압력 센서가 유체 유속을 정확하게 측정하기 위해 위치되는 유동 튜브 구역에 두 개의 공극을 위치시키는 플루오르폴리머 하우징 유량계를 개시한다. 장방형 하우징 및 본 발명의 커버는 비 반투명 PTFE로 구성되고 커버는 가스켓이 유체 누출을 최소하려는 의도로 두 개 사이에 위치되어 스크루를 구비한 하우징에 장착된다.
미국 특허 제5,078,004호, 제5,381,826호 및 제5,549,277호는 유량계의 제한부가 PFA 재료로 형성되는 경우 시각 튜브를 이용한 플루오르폴리머 유량계의 예이다. 이러한 유량계에서, 중심 위치된 시각 튜브는 PFA로 가공되고, 추가적 피팅 부품은 PFA 시각 튜브와 직접 관련을 갖는 부품과 연속으로 연결되거나 또는 시각 튜브의 단부와 직접 연결된 비-반투명 재료 또는 PTFE로 가공된다. 일반적으로, 각각의 이러한 부품들은 나사 형성부를 통해 시각 튜브 및/또는 서로에게 부착된다.
종래의 시각 튜브 유량계 또는 다른 유량계일 수 있는 이러한 현재 이용가능한 플루오르폴리머 유량계 장치는 조립 방법 및 주로 사용되는 재료에 중점을 두는 단점을 포함한다.
일반적으로 플루오르폴리머, 특히 PTFE는 사출 성형 공정을 수행하지 않는다. 결과적으로, 상업적으로 공지된 시각 튜브 플루오르폴리머 유량계에서, 도1에 도시된 장치와 같이, 각각의 부품은 원하는 형상, 공차, 및 필수 나사식 연결을 얻도록 가공된다. 그러한 가공은 장치 생산에 상당한 노동비를 추가하므로 가능한한 피해야 한다. 더욱이, 나사 형성부를 이용한 다중 부품 유량계 조립체는 잠재적인 유체 누출 통로를 제공한다. 유체 누출 가능성은 부품들 사이의 각각의 비 단일 본체식 연결로 증가된다. 예를 들어, 도1에서, 유량계(200)는 적어도 제1 피팅(202) 및 나사 형성부(208)에서 테이퍼진 시각 튜브(206)에 나사식으로 부착된 제2 피팅(204)을 포함하여 바람직하지 않은 누출의 가능성을 증가시킨다. 더욱이, 시각 튜브(206)는 반투명 PFA로 구성되기 쉽지만, 피팅(202, 204)은 PTFE와 같은 재료로 구성된다.
이상적으로, 유량계, 특히 부식-가성 유체(corrosive-caustic fluids)를 다룰 때 이용되는 유량계는 성형된 유량계 부품을 나사식으로 연결하는 공정, 즉, 시각 튜브로의 피팅을 이용하는 최대 수의 비 단일 본체식 연결을 갖는다. 종래의 플라스틱으로 구성된 이른바 단일 본체식 유량계에 대한 제조 공정은 일반적으로 본체부로 플러그 또는 캡을 부착하는 것을 포함한다. 이러한 종래의 플라스틱 시각 튜브 유량계용으로 공지된 부착 공정은 접착 결합 및 초음파 용접을 포함한다. 초음파 용접은 제1 플라스틱 부품과 결합된 제2 플라스틱 부품에 대해 제1 플라스틱 부품을 진동시키거나 또는 발진시키는 단계를 포함한다. 이러한 용접은 튜브형 단부를 연결하기에는 효과적이지 않다. 더욱이, 플루오르폴리머의 "활주(slippery)" 특성으로 인해, 진동 또는 발진 결합의 형태는 실제적이지 않다. 유사하게, 접착제는 플루오르폴리머 상에 작동하지 않고 반도체 공정 적용물에서 방지되어야 하는 잠재적 오염물을 추가만 한다.
PFA가 PTFE보다 실질적으로 더 고가이지만(대략 10 내지 15배) PTFE보다 더 큰 장점을 갖는다고 여겨진다. 즉, PFA는 PTFE보다 오염물을 덜 제공하면서 더 청결하다. 더욱이, PTFE와 달리, PFA는 사출 성형될 수 있고 유사 재료들과 균질적으로 결합된다.
PTFE와 같이 분리된 플루오르폴리머 부품을 용접하여 균질적으로 결합하는 것은 절대적으로 불가능하다. 비교적, PFA 부품은 본 출원의 소유자인 플루오르웨어(Fluoroware)로 양도된 미국 특허 제4,929,293호에 개시된 바와 같이 비접촉 가열을 사용하여 함께 용접될 수 있다. 이러한 용접 기술은 본 발명 전에는 플루오르폴리머 유량계의 제조와 관련하여 이용되지 않았다고 여겨진다.
설명된 모든 종래 기술은 반도체 제조 산업의 낮은 유체 유동의 요구 및 매우 정확하고 순도있는 것을 적절하게 접근하는데 부족하다. 종래 기술은 누출 방지 및 감소된 제조, 조립 비용에 대해 단일 본체식 부품 구조 향상의 장점을 부식 방지용의 장점적 PFA 제공과 연결하는 것에 대한 필요성을 나타내지 않는다.
본 발명의 유량계의 실시예는 종래 유체 유량계에 근본적으로 존재하는 문제를 사실상 해결한다. 단일 본체식 부품 구성을 이용함으로써 하나의 실시예로 제조 비용이 감소할 수 있으면서 신뢰성 및 효율이 증가되는 PFA와 같은 재료로 형성된 내식 유량계를 도입함으로써 이러한 요구에 접근된다. 더욱이, 기능적 부품 형상은 감소된 유체 유속의 표시 및 정확하고 효율적 판독을 가능하게 한다.
일 실시예에서, 시각 튜브 유량계는 단일식 유량계 본체를 형성하기 위해 함께 용접된 복수의 플루오르폴리머 부품으로 형성된다. 부품은 두 개의 단부를 구비한 PFA 직립 시각 튜브, 시각 튜브의 각각의 단부 상에 단일식으로 용접된 두 개의 피팅부와 그를 통해 연장된 유동 도관, 및 관통하여 유동하는 유동 수준에 따라서 유동 도관 내에 다양한 위치로 이동가능한 플루오르폴리머 플로트 장치를 포함할 수 있다. 플로트 장치는 낮은 유체 유속이 측정되는 경우 이러한 유량계 실시예를 위해 또는 편리한 형상일 수 있고, 신장형 플로트가 이용될 수 있다. 플로트, 특히 그 지정된 부분은 위치의 가시적 표시 및 그로 인한 유량계를 통해 유동하는 유체의 유속을 제공하도록 시각 튜브를 통해 보일 수 있다. 더욱이, 다른 실시예는 단일 시각 튜브의 실시예를 포함하고 단일 본체식 형상을 갖지 않는 종래의 유량계에서의 플로트 형상을 연장한다.
적어도 하나의 피팅은 유체의 유속을 제어하기 위해 밸브 조립체를 포함할 수 있다. 본 발명은 또한 유량계를 제조하는 공정, 특히 PFA 부품을 사출 성형하는 단계 및 단일식 유량계 본체를 형성하기 위해 PFA 부품을 용접하는 단계를 포함한다. 용접되는 PFA 일부분을 용융시키는 비접촉 가열기를 사용하여 부품이 용접되는 공정의 일 실시예에서, 상기 일부분은 서로 접촉하여 PFA가 냉각하여 고형화될 때까지 유지된다. 지그에서 적어도 하나의 PFA 유량계 부품을 굽는 단계를 포함하는 경화 단계가 또한 첨가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 특징 및 장점은 전체 유량계 본체가 단일식 구성으로 형성될 수 있다는 것이다. 시각 튜브와 시각 튜브 단부 연결부 사이의 나사식 연결이 제거된다. 이는 잠재적인 누출 통로를 최소화하고, 담당자에게 잠재적인 위험을 감소시키며, 제조 비용을 감소시킨다.
본 발명의 실시예의 다른 특징 및 장점은 유량계의 부품 일부의 가공은 사실상 또는 전체적으로 제거된다는 것이다. 반대로, 이는 노동력, 제조 비용 및 유량계의 최종 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징 및 장점은 본체는 오염이 덜한 계량 공정에 노출되고 더 청결한 PFA로 전체 제조된다는 것이다. 이는 반도체 제조 분야에 필수적이다.
본 발명의 실시예의 또 다른 특징 및 장점은 전체 본체가 측정가능한 반투명일 수 있다는 것이다. 반투명 특성은 밸브 부재 및 플로트와 같이 부품 위치의 증가된 시각성을 제공하고 유량계의 임의의 부분 내에 존재할 수 있는 임의 오염물의 증가된 시각성을 제공한다.
본 발명의 실시예의 다른 특징 및 장점은 반도체 웨이퍼 공정에 이용되는 화학물질에 화학적 저항성이 있고 불활성인 사출 성형된 유량계일 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 실시예의 또 다른 특징 및 장점은 시각 튜브 내의 도관의 형상 및 구조와 연결된 신장형 플로트의 형상은 유량계를 통해 매우 낮은 유체 유속의 증가를 허용할 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 특징 및 장점은 본 발명의 시각 튜브 및 신장형 플로트가 매우 낮은 유체 유속의 측정을 증가시키는 단일 본체가 아닌 종래의 유량계에서 실행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 단일 본체식 유량계를 형성하기 위해 다중 부품 및 부품을 함께 용접하는 것은 유량계의 세 개의 주요한 용접가능한 부품의 구조적 형상을 변경하고 조절하는 능력 및 효율을 증가시킬 수 있다. 변경은 전체 유량계에 대한 성형 및 제조 공정이 불필요하게 방해되거나 변경되지 않도록 필요한 경우 이러한 부품에 효율적으로 초점 맞출 수 있다. 예를 들어, 형상 및 기능적 변화는 원하면 시각 튜브 및 플로트 조립체에 제한되게 지시될 수 있다.
도1은 종래 기술의 유량계의 도면이다.
도2는 종래 기술의 유량계에 사용된 종래 기술의 플로트 조립체의 단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 밸브없는 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 단면도이다.
도5는 본 발명에 따른 밸브없는 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 측면도이다.
도6은 본 발명에 따른 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 분해도이다.
도7은 본 발명에 따른 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 단면도이다.
도8은 본 발명에 따른 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 단면도이다.
도9는 본 발명에 따른 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 단면도이다.
도10은 본 발명에 따른 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 일 실시예의 분해도이다.
도11은 플루오르폴리머 유량계 부품을 사출 성형하기 위한 몰드의 도면이다.
도12는 사출 성형된 플루오르폴리머 부품을 굽는 것을 도시한 개략도이다.
도13은 비접촉 용접 플루오르폴리머 부품용 장치에 대한 도면이다.
도14는 유체 유동률 교정 지그의 사시도이다.
도15는 유체 유동률 교정 지그의 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 단일 본체식 유량계(12)의 일 실시예를 도시한다. 유량계는 플루오르폴리머 플라스틱 부품, 일반적으로 반투명 특성을 갖는 PFA 부품 또는 플루오르폴리머가 사출 성형된 용접된 조립체일 수 있고, 여기서 세 개의 본체 부품 중 적어도 두 개는 압축식 용접 공정(compactable welding process)을 통해 결합된다. 다른 플루오르폴리머 플라스틱은 또한 본 발명에 따른 유량계의 부품 및 부품 사용을 위해 마련된다. 예를 들어, 용도가 제한되지는 않지만, PTFE, ETFE 및 다른 플라스틱이 마련된다. 양호한 플루오르폴리머의 반투명 특성은 반투명 정도에 따라 변할 수 있지만, 이러한 반투명 특성은 본 명세서에서 상세히 설명되듯이 시각 튜브 내의 플로트 장치의 계측을 허용한다.
도3 내지 도10에서, 유량계(10)는 일반적으로 세 개의 주본체 부품 중 적어도 두 개를 단일식 유량계 본체(12)에 결합하는 것을 포함한다. 단일 본체식은 두 개의 부품이 초기에 하나의 피스로 성형되도록 (본 명세서에서 설명되는) 용접 본드를 통해 세 개의 주본체 부품 중 두 개를 제3 부품으로 결합하는 것을 의미한다. 예를 들어, 하나의 성형된 피스는 제1 피팅(14)이 후에 성형되거나 달리 시각 튜브(16)의 이용가능한 단부와 결합되어 제2 피팅(18) 및 시각 튜브(16)를 포함할 수 있다.
세 개의 주본체 부품은 제1 피팅(14), 시각 튜브(16) 및 제2 피팅(18)을 포함한다. 각각의 부품이 단일식 유량계 본체(12)를 적절하게 형성하도록 위치적으로 결합되면, 상세히 설명되듯이 제2 피팅(18)의 단부로부터 관통하고 시각 튜브(16)를 통해 연속되어 제1 피팅(14)을 관통하고 그와 함께 시작하는 유동 채널을 제공하는 본체 도관(20)이 형성된다.
제1 피팅(14)은 일반적으로 입구 단부(22) 및 출구 단부(24)를 포함한다. 일 실시예에서, 이러한 단부(22, 24)는 일반적으로 서로 수직 관계로 있다. 제1 피팅 도관(26)은 입구 단부(22)에서 시작하여 출구 단부(24)에서 종료하는 전체 거리에 대해 제1 피팅(14)의 종축을 따라 연장하여 제1 피팅(14) 내의 임의 직경의 내부 보어를 한정한다. 제1 피팅 도관(26)은 제1 피팅(14)의 각각의 단부(22, 24)에서 제1 피팅 개구(28)를 가져온다. 유량계의 다른 부품 및 시각 튜브로의 연결을 위해 본 기술 분야에서 숙련된 기술자에게 공지된 피팅, 커넥터 및 다른 장치가 제1 피팅(14)용으로 마련된다.
일 실시예에서, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 시각 튜브(16)는 일반적으로 제1 피팅 단부(30) 및 제2 피팅 단부(32)를 구비한 원통형 튜브를 포함한다. 시각 튜브(16)는 이를 관통하는 튜브 도관(34)을 구비하여 제1 피팅 도관(26)과 제2 피팅 도관(52)의 내경보다 일반적으로 다소 더 큰 직경의 내부 보어가 한정된다. 튜브 도관(34)은 시각 튜브(16)의 전체 거리를 위해 시각 튜브(16)의 종축을 횡단하여 시각 튜브 개구(46)는 각각의 단부(30, 32)에 형성된다. 도관(34)의 직경은 튜브 도관(34)의 거리를 점차 테이퍼지게 할 수 있다. 제2 피팅 단부(32)에서의 직경은 제1 피팅 단부(30)에서의 직경보다 더 큰 것이 바람직하다. 양호한 실시예가 일반적으로 가시적 측정 특성을 구비한 실린더형이지만, 튜브(16)에 대한 다른 형상 및 구조가 본 발명의 실시예에 따라 유량계의 단일식 특성 내에서 구비된다.
도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 시각 튜브(16)의 외부면은 유동 표시(44)를 포함할 수 있다. 이러한 유동 표시(44)는 일반적으로 가시적 측정에서의 사용을 위해 특정 체적 유속 정보를 나타내는 성형되거나 에칭된 표시를 포함한다.
다른 실시예에서, 도7 내지 도9에 도시된 바와 같이, 시각 튜브(16)는 일반적으로 제1 피팅 단부(30) 및 제2 피팅 단부(32)를 구비한 모래시계 형상의 튜브를 포함할 수 있다. 시각 튜브(16)는 제1 피팅(14)과 제2 피팅(18) 사이에 유체 유동 연통을 허용하도록 이를 관통하는 튜브 도관(34)을 구비한다. 도관(34)은 일반적으로 세 개의 유체 유동 채널 또는 도관, 즉, 입구 도관(36), 출구 도관(38) 및 중간 협소해진 채널(40)로 분할된다. 모래시계 시각 튜브(16) 및 내부 튜브 도관(34)의 중심 근처의 부분은 입구 도관(36) 및 출구 도관(38) 사이의 구분을 한정하고 중간의 협소해진 채널(40)을 한정한다. 중간 협소해진 채널(40)은 도관들(36, 38) 사이에 연통 채널로서 작용하고, 도관들(36, 38)보다 단면 및 직경이 더 작은 크기이다. 바람직하게는, 입구 도관(36)의 직경은 제1 피팅 단부(30) 근처 도관(36)의 일부에서의 직경이 중간 채널(40) 근처의 직경보다 크도록 점차 테이퍼진다. 출구 도관(38)의 직경은 제2 피팅(18)과 연통하고 그에 연결가능한 단부(32, 38)에서 테이퍼진 효과 또는 단지 직경 증가로 인해 그 길이를 따라 사실상 일정하다. 유사하게, 중간 채널(40)의 단면 또는 직경은 일반적으로 그 전체 길이를 따라 일정하지만, 변할 수 있다. 튜브 도관(34)은 도관/채널(36, 38, 40)을 통해 시각 튜브(16)의 전체 거리에 대해 시각 튜브(16)의 종축을 횡단하도록 연속적 유체 유동 경로가 형성되고 시각 튜브 개구(42)는 각각의 단부(36, 38)에 형 성된다.
도10에 최적으로 도시된 바와 같이, 모래시계 형상의 시각 튜브(16)의 외부면은 또한 유동 표시(44)를 포함한다. 이러한 유동 표시(44)는 일반적으로 가시적 측정에 사용하기 위해 특정 체적 유속 정보를 나타내는 성형되거나 에칭된 표시를 포함한다.
각각의 양호한 실시예의 경우, 제2 피팅(18)은 일반적으로 입구 단부(46), 출구 단부(48) 및 밸브 단부(50)를 구비한 T형 피팅의 형태를 취한다. 입구 단부(46)는 일반적으로 출구 단부(48)와 밸브 단부(50)가 공통 선형 평면을 공유하면서 출구 단부(48)와 밸브 단부(50)에 수직이고, 그 공유된 선형 평면은 입구 단부(46)의 선형 평면을 교차하여 입구 단부(46)의 종축이 먼 단부들(48, 50) 사이의 거리의 중심에 거의 위치된다. 제2 피팅(18)은 제2 피팅(18)의 종축을 횡단하는 제2 피팅 도관(52)를 구비하여 임의 직경의 내부 보어가 한정된다. 제2 피팅 도관(52)은 입구 단부(46), 출구 단부(48) 및 밸브 단부(50)의 전체 거리를 횡단하여 제2 피팅 도관(52)이 입구 단부(46)에서 시작하고 출구 단부(48)와 밸브 단부(50) 사이의 전체 거리를 횡단하는 제2 피팅 도관(52)의 일부와 하나의 연속적으로 공유된 채널이고 안으로 개방되는 경우 본 명세서에서 설명한 평면 교차부를 향해 횡단한다. 유량계의 다른 부품 및 시각 튜브에 연결하기 위해 본 기술분야에 숙련된 기술자에게 공지된 다른 장치, 공지된 피팅, 커넥터가 제1 피팅(14)용으로 마련된다. 임의의 실시예에서, 시각 튜브 및 플로트 조립체 형상과 관계없이 도4 및 도5에 도시된 유량계와 같이, 유량계(10)는 밸브 장치없이 구성될 수 있다.
밸브 장치를 구비한 이러한 실시예에서, 밸브 단부(50)의 제2 피팅 도관(52)은 밸브 부재 개구(54)를 한정할 수 있다. 밸브 부재 개구(54)는 출구 단부(48)를 향해 밸브 단부(50)로부터 내향으로의 임의 거리가 일체식으로 나사결합될 수 있다. 이러한 나사결합은 나사식 밸브 조립체(56)를 수용하도록 형성된다. 이러한 밸브 장치는 도3 및 도6 내지 도9에서 가장 잘 도시된다.
밸브 조립체(56)는 밸브축(58) 및 밸브 상부(60)를 포함한다. 밸브축(58)은 제1 단부(62), 밸브 부재(64)를 포함하고, 나사 형성부(66)를 구비할 수 있다. 밸브 상부(60)는 밸브 상부(60)의 전체 길이와 동일하지 않은 다소의 종축 거리를 횡단하는, 밸브 상부(60)에서의 밸브 구멍(68)을 통해 제1 단부(62)에 부착된다. 외부 나사결합을 구비한 실시예에서, 나사 형성부(66)는 조립체(56), 특히 밸브 부재(64)가 개구(54) 내외부로 조절식으로 이동될 수 있도록 제2 피팅(18)의 내부 나사부와 나사 체결될 수 있다. 본 기술분야에서 숙련된 기술자에게 공지된 이러한 개구의 내외부로 이러한 밸브 부재(64)를 이동시키는 다른 수단이 또한 마련된다.
밸브 부재(64) 일부는 밸브 조립체(56)의 상대적 선형 운동으로 개구(54)의 호환 영역의 내외부로의 삽입을 위해 형성된 밸브 니들 돌출부(70) 또는 연장부를 포함할 수 있다. 밸브 니들(70)은 원하는 밀봉 성능 및 특정 제조 요건 또는 제한에 따라서 테이퍼지거나 테이퍼지지 않을 수 있다.
일반적으로, 밸브 조립체를 이용하는 이러한 유량계(10)에서, 밸브 상부(60)는 도3 및 도7 내지 도9에 최적으로 도시된 바와 같이, 스냅 수단(snapping means)을 통해 밸브축(58)에 부착된다. 스냅 수단은 밸브축(58), 밸브축 홈(72), 밸브 상부(60) 및 밸브 상부 홈(74)을 포함한다. 밸브축 홈(72)은 축(58)의 밸브 니들(70) 단부 말단에 위치되고, 대향 단부로부터 밸브 니들(70) 단부까지 내향으로 일정 거리를 시작하여, 축(58)으로 일정 거리 내로 리세스된 밸브축 홈(72)의 리세스를 구비한 축의 전체 외주연부를 이동한다. 밸브 상부 홈(74)은 밸브 구멍(68)의 단부에 위치되고 밸브축(58)의 밸브축 홈(72)을 수용하도록 형성되어 밸브축(58)과 밸브 상부(60)는 회전식 제한 방식으로 결합된다.
대체 실시예는 밸브 상부(60)를 밸브축(58)에 부착하기 위한 다른 수단을 사용할 수 있다. 이러한 대체 실시예는 스크루 또는 볼트와 같은 고정구를 포함할 수 있다. 밸브 상부와 밸브축 부분을 함께 단일 피스 성형하는 것은 또한 가능한 실시예이다. 설명했듯이, 또 다른 실시예는 임의의 밸브 조립체를 제외할 수 있다.
다양하게 공지되거나 독창적인 플로트 조립체는 본 발명의 유량계로 이용될 수 있다. 예를 들어, 구형 플로트 또는 신장형 플로트 및 대응하는 조립체는 본 발명의 기술사상 및 기술범위 내에서 사용될 수 있다.
구형 플로트(78)를 이용한 이러한 유량계 실시예의 경우, 도3 내지 도6에 도시된 바와 같이, 플로트 조립체(76)는 시각 튜브(16) 내에 내장된다. 이러한 플로트 조립체(76)는 구형 플로트(78), 가이드 로드(79) 및 유지 구멍(resting aperture)을 포함한다. 구형 플로트(78)는 플로트(78)의 중심을 사실상 교차하고 가이드 로드(79)의 삽입을 위한 수용 채널을 한정하는 플로트 보어(83)를 더 포함 한다. 플로트 보어(83)의 직경은 가이드 로드(79)의 외경보다 다소 큰 크기이다. 가이드 로드(79)는 일반적으로 제1 및 제2 단부를 구비한 작은 직경의 실린더형 로드이다. 가이드 로드(79)의 외경은 튜브 도관(34)의 직경보다 상당히 더 작다. 가이드 로드(79)는 시각 튜브(16)의 튜브 도관(34)의 전체 거리를 중심으로 횡단하고, 플로트 보어(83)를 통해 완전히 횡단한다. 가이드 로드(79)는 가이드 로드(79)의 제1 및 제2 단부가 유지 구멍(81) 내에 유지되고 안으로 이동할 때 최종 조립된 부분에 고정식으로 유지된다. 유지 구멍(81)은 제1 피팅 도관(26)과 제2 피팅 도관(52) 내측의 영역 내에 위치될 수 있다. 유지 구멍(81)의 내경은 가이드 로드(79)의 외경보다 다소 더 큰 크기여서 유지 구멍(81)으로부터 가이드 로드(79)의 선택적 삽입 및 제거가 가능하다.
신장형 플로트(80)를 이용한 이러한 유량계 실시예의 경우, 주로 도7 내지 도10에서, 플로트 조립체(76)는 유량계(10)의 완성된 조립체에서 시각 튜브(16) 내에 있다. 플로트 조립체(76)는 일반적으로 신장형 플로트(80) 및 적어도 하나의 플로트 가이드 멈춤부(84)를 포함한다. 플로트(80)는 바람직하게는 원형 단면을 구비하지만, 또한 삼각형, 직사각형, 타원형 및 그의 변형 등과 같이 무수한 다른 형상을 취할 수 있다. 신장형 플로트(80)는 바람직하게는 플로트(80)의 일정 길이에 대해 테이퍼진다. 일반적으로, 플로트(80)는 플로트(80)의 단면 또는 직경이 일체식 플로트 플랜지(82)까지 도달할 때까지 점차 증가하도록 테이퍼진다. 플랜지는 플랜지(82)의 일부를 통한 유체 유동이 플로트(80)의 운동 감도를 제어할 수 있도록 보어, 노치 또는 유사 특징부를 구비할 수 있다. 플랜지(82)가 일반적으로 원통형이지만, 또한 다양한 다른 형상을 취할 수 있다. 일 실시예에서, 도8 내지 도10에 도시된 바와 같이, 플랜지(82)는 플로트(80)의 단부에 위치된다. 다른 실시예에서, 플랜지(82)는 플로트(80)이 중심부 근처에 위치되지만, 도7에 도시된 바와 같이 플로트(80)의 길이를 따라 임의의 위치에 위치될 수 있다. 최대 폭 또는 최대 큰 부분에서 플로트(80)의 단면 또는 외경은 한 쪽 도관(36, 38)의 그 것보다 사실상 더 작지만, 채널(40)의 단면 또는 폭보다 최소로 더 작다.
플로트 가이더(84)는 적어도 하나의 가이드(86) 및/또는 적어도 하나의 가이드 멈춤부(88)의 형상을 취할 수 있다. 가이드(86)는 직사각형, 타원형, 구형 또는 무수한 다른 형상일 수 있다. 가이드(86)는 도10에 도시된 바와 같이 유체 유동을 허용하도록 복수의 보어를 포함할 수 있다. 가이드 멈춤부(88)는 도9의 단면도로 최적으로 도시된 바와 같이 T형 단면이고, 또한 유체 유동을 허용하도록 복수의 가이드 멈춤부 보어(92)를 포함할 수 있다. T형 형상은 가이드 멈춤 돌출부(94)의 연장에 의해 사실상 한정된다. 멈춤 돌출부(94)는 변하는 길이일 수 있다. 도9는 비교적 긴 멈춤 돌출부(94)를 실행하는 실시예를 도시한다. 가이드 멈춤부(88) 및 설명한 다른 인자들에 대한 위치 및 니들 장착은 길이에 영향을 미친다. 수용 보어(96)는 수용하도록 형성된 플로트(80)의 일부의 직경보다 다소 큰 크기가 일반적으로 포함된다. 수용 보어(96)는 일반적으로 가이드 멈춤부(88)를 완전히 관통하도록 멈춤 돌출부(94)의 종축을 횡단한다. 멈춤 돌출부(94)의 직경은 멈춤 돌출부(94)의 인접 단부에 대해 플랜지(82)의 접촉 또는 맞물림이 출구 도관(38) 내의 플로트(80)의 상향 이동을 제한하도록 플랜지(82)의 직경 또는 단면보다 더 작다.
일 실시예에서, 도8 및 도9에 최적으로 도시된 바와 같이, 시각 튜브(16) 내에 복수의 플로트 가이드(84)가 있다. 특히, 가이드 보어(90)를 가진 두 개의 가이드(86)는 입구 도관(36) 및 돌출부(94)를 구비하거나 또는 구비하지 않은 단일 가이드 멈춤부(88) 내에 고정되고, 출구 도관(38) 내에 고정된다. 가이드/멈춤부(86, 88) 모두는 대응하는 도관(36, 38)의 단부에 고정되거나 단부(30, 32)의 내향 일정 거리에 고정될 수 있다. 이와 달리, 두 개의 가이드가 실행되는 것처럼 아주 동일한 방식으로 측방향 이동을 제한하고 플로트(80)를 수용할 수 있도록 위치되고 형성된 적어도 하나의 보어를 구비한 단지 하나의 가이드(86)일 수 있다. 플랜지(82)는 바람직하게는 말단부보다 직경 또는 단면이 큰 플로트(80)의 단면을 가진 실시예에서 플로트(80)의 일단부 근처 구역에 위치된다. 테이퍼진 단부에서 플로트(80)의 최대 직경 단면은 채널(40)을 통한 자유 이동을 용이하게 하기 위해 채널(40)의 직경보다 다소 작은 크기이다. 플랜지의 직경 또는 단면은 멈춤부(88), 특히 돌출부(94)에 대해 상향 이동을 제한하기 위해 플로트(80)의 인접부의 직경 또는 단면보다 더 크다.
만약 복수의 가이드(86)가 있으면, 다음에 가이드 채널(98)이 생성되도록 서로 일정 거리 고정식으로 이격된다. 이러한 채널 거리 내에서 이동하는 플로트(80)의 일부는 결합 또는 쐐기 결합(wedging)없이 자유롭게 이동하면서 동시에 입구 도관(36) 내에서 플로트(80)의 측방향 이동을 제한할 수 있도록 충분히 작다.
다른 실시예에서, 도7에 최적으로 도시된 바와 같이, 단일 가이드 멈춤부(88)가 이용되고 외부 도관(38) 내에 고정된다. 플로트(80)의 이동은 도관(38) 내의 구역에 상당히 제한되어서 도관(36) 내의 측방향 이동은 중요하지 않고, 가이드(86)가 필요하지 않을 수 있다. 따라서, 플랜지(82)는 단부로부터 떨어져 플로트(80)를 따라 일정 거리에 위치된다. 바람직하게는, 플랜지(82)는 이러한 실시예의 플로트(80)의 중심 구역 근처에 있다. 플로트(80)의 낮은 구역에서, 테이퍼링은 플랜지(82)로부터 떨어져 이동하면서 더 작아지게 되지만, 플로트(80)의 단면은 플랜지(82) 위의 상부 구역 또는 대향 단부에 접근하는 구역에 대해 사실상 일정하게 유지된다. 가장 큰 직경에서 플랜지(82) 아래 테이퍼진 단부는 채널(40)의 직경보다 다소 작은 크기이다. 본 실시예에서 플로트(80)의 비 테이퍼진 단부는 가이드 멈춤부(88)의 수용 보어(96)보다 일반적으로 더 작은 크기이고 가이드 멈춤 돌출부(94)에 대해 플랜지(82)와의 접촉에 의해 멈출때까지 보어 내외로 이동될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 신장형 플로트(80)가 단일 본체식 유량계를 갖고 설명되지만, 상세한 신장형 플로트 및 시각 튜브 부품 및 형상은 또한 종래의 유량계를 이용하여 구비된다.
도11 내지 도13에 도시된 공정에 대해, 본 발명에 따른 단일 본체식 유량계의 일실시예의 제조 공정은 다음의 단계를 포함한다. 먼저, 고안된 PFA 또는 유사하게 적어도 반투명 플루오르폴리머, 유량계(10)의 제조에 사용되는 부품은 후퇴가능한 삽입부(102)를 구비한 몰드(100)에서 사출 성형된다. 이 사출 성형 공정은 부품 반투명에 대해 원하는 결과를 달성하도록 얇은 PFA 튜브형 부품의 구조 및 형상을 허용하고, 이는 시각 튜브(16)에 대해 특히 중요하다. 세 개의 본체 부품(14, 16, 18) 각각은 본 명세서에 설명된 바와 같이 용접되도록 분리식으로 성형될 수 있고, 또는 그 부품 중 적어도 두 개는 최종 부품으로 용접되도록 단일 부품으로 성형될 수 있다.
사출 성형 공정 다음에, 각각의 고안된 PFA 부품은 최종 단일 본체식 유량계(10)를 형성하도록 결합을 위해 최종 크기 및 구조로 PFA 부품을 형성하고 대략 148.9℃(300°F) 내지 260℃(500°F)의 온도 범위에서 오븐(103)에서 구워진다. PFA 부품은 베이킹 공정 중 사실상 수축할 수 있다. 이러한 성형 및 베이킹은 아주 다양한 지그 및 다른 제조 공정 및 도구로 조절될 수 있다. 설명한 바와 같이, 다양한 부품 형상 또는 조합이 실행될 수 있다. 더욱이, 부품(14, 16, 18) 형상 및 크기는 변경되거나 또는 유지 부품을 그대로 둔 채로 재고안될 수 있다. 이는 초점맞춘 재형상이 제조 비용을 감소하도록 한다. 예를 들어, 만약 제조자가 시각 튜브(16)의 형상만을 변화시키기를 원하면, 이러한 변화는 피팅(14, 18)의 형상을 변경하지 않고 이루어질 수 있다.
도13에서, 일단 부품이 적절하게 사출 성형되거나 베이킹되면, 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계(10)로 부품의 최종 결합이 가능하다. 일반적으로, 세 개의 주본체 부품(14, 16, 18) 중 적어도 두 개는 용접 본드(104)를 함께 생성하면서 비접촉 용접된다. 예를 들어, 시각 튜브(16)의 제1 피팅 단부(30)는 용접 본드(100)를 생성하면서 제1 피팅(14)의 출구 단부(24)에 비접촉 용접될 수 있다. 더욱이, 시각 튜브(16)의 제2 피팅 단부(32)는 본 명세서에서 참고로 병합되어 있는 미국 특허 제4,929,293호에서 발견된다. 더욱이, 본 기술 분야에서 숙련된 기술자에게 공지된 플루오르폴리머 부품을 결합하는 방법 및 다른 비오염 기술이 또한 이용될 수 있다.
주로 도13 및 도14에서, 구형 플로트(78) 실시예에 대한 비접촉 용접 및 제조 공정이 도시된다. 구형 플로트(78)에 대한 플로트 조립체(76)는 제2 피팅(18)을 제1 피팅(14) 및 시각 튜브(16)의 이전 결합된 조립체로 결합하거나 용접하기 전에 교정된다. 구형 플로트(78)는 제1 피팅(14)과 시각 튜브(16)의 접합부에 위치되어 플로트(78)는 제1 피팅 도관(26)에 일체로 유지 구멍(81)에 유지된다. 교정 가이드 로드(112)는 상방으로 연장하도록 제1 피팅(14)의 가이드 로드 구멍(81)으로 플로트를 통해 위치된다. 교정 피팅(114)는 시각 튜브(16)의 상부 개구와 결합된다. 교정 가이드 로드(112)는 피팅(114)에 의해 수용된다. 교정 피팅(114)은 시각 튜브(16)로 일시적 밀봉식으로 부착되고 교정 공정의 완료시에 제거된다.
유체, 전형적으로 물은 제1 피팅(14)의 입구 단부(22)로 가압되고, 제1 피팅 도관(26)을 통해 가압된 유속에 따라 플로트(78)를 가이드 로드(112) 위 일정 거리 가압하는 시각 튜브(16)의 튜브 도관(34)으로 이동한다. 구형 플로트(78)는 원하는 유동 판독이 교정 순환장치(106)에 의해 제공되는 실제 유속으로 일정하게 달성될 때까지 상이한 크기, 형상 또는 중량의 다른것들로 대체한다.
일단 교정 판독이 이상적이면, 교정 고정구(114) 및 가이드 로드(112)는 제거되고, 가이드 로드(79)는 교정 가이드 로드(112) 장소에 구멍(81)을 통해 삽입되 고, 구멍(81)은 가열 및 보스(110)를 핀칭함으로써 밀봉된다.
주로 도13 및 도15에서, 신장형 플로트(80) 실시예에 대한 비접촉 용접 및 제조가 도시된다. 조립체(76)는 제2 피팅(18)을 제1 피팅(14)과 시각 튜브(16)의 이미 결합된 조립체로 결합하기 전에 일반적으로 교정된다.
유체, 전형적으로 물은 본체 도관(20) 위 플로트(80)를 가압하는 시각 튜브(16) 안으로 제1 피팅(14)을 통해 이동하면서 제1 피팅(14)의 입구 단부(22) 안으로 가압된다. 플로트(80)는 원하는 유동 판독이 교정 순환장치(106)에 의해 제공되는 실제 유속으로 일정하게 달성된다. 다양한 낮은 매우 낮은 속도는 이러한 정확한 교정으로 용이하게 계량될 수 있다. 일단 교정 판독이 이상적이면, 교정 고정구는 제거된다. 더욱이, 구멍(108)은 보스(110)를 가열하고 핀칭함으로써 일반적으로 밀봉된다.
교정 완료 후, 플로트 조립체 실시예에서, 다음 단계는 일반적으로 시각 튜브(16)의 제2 피팅 단부(32)를 비접촉 용접에 의해 제2 피팅(18) 및 시각 튜브(16)를 제2 피팅(18)의 입구 단부(48)에 결합하는 단계를 포함한다. 그러나, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 비접촉 용접은 세 개의 주본체 부품(14, 16, 18)의 단지 두 개를 부착하거나 결합하도록 실행될 수 있는 것이 마련된다. 조립 및 교정 공정의 완료는 제1 피팅(14)이 입구 단부(22)로 시작하여 시각 튜브(16)를 통해 계속되고 제2 피팅(18)의 출구 단부(48) 개구로부터 관통하는 연속 유동 채널로 구성된 본체 도관(20)을 구비한 최종 유량계 본체(12) 조립체를 형성한다.
일반적으로 신장형 플로트(80)를 구비한 유량계(10)의 작업동안, 유체는 제1 피팅(14)의 입구 단부(22) 안으로 도입된다. 유체가 플로트(80) 상에 반 중력 압력을 가하는 도관(34) 안을 도관(26)을 관통할 때, 이는 중력 바이어스를 갖는다. 결과적으로, 유체의 수직력은 제2 피팅(18)에 더 가까운 상향으로 플로트(80)를 이동시킨다. 플랜지를 구비한 양호한 신장형 플로트에서, 플랜지(82)는 채널(40)의 상부와 도관(38)의 하부가 결합하는 구역에 대해 초기 안착 또는 유지 위치에서 시작한다. 이러한 초기 안착된 위치에서, 플랜지(82)는 채널(40)을 통한 유체 연통이 폐쇄되어서 도관(36)으로부터 유체가 도관(38) 안으로 진입하는 것을 제안한다. 종래의 유량계 플로트 고안에서, 비교적 상당한 양의 수직 유체 작용력은 플로트의 중력 바이어스를 대항하는데 요구된다. 그러나, 본 발명에서 플로트(80)를 이동시키는데 요구되는 유체 유동은 상당히 감소된다. 이는 협소한 채널(40)에 의해 제공되는 좁은 거리와 채널(40)에 대해 플랜지(82)의 초기 폐쇄 위치때문에 가능하다. 유체력은 플로트(80)와 채널(40)의 인접벽 사이에 사실상 공간이 없기 대문에 플랜지(82) 뒤에 비교적 용이하게 형성된다. 플랜지(82)에 의해 형성된 차단물을 뒤로 이동시키는 유체의 무능과 결합되어 이러한 감소된 유체 이동 공간은 저 유체 유동의 유체 계량이 가능한 고 감도 형상을 형성한다. 플랜지(82) 및 채널(40) 뒤의 유체압은 낮거나 또는 매우 낮은 유체 유동에도 용이하게 생성된다.
낮은 유동 유체가 채널(40) 내에서 플랜지(82)에 대해 형성될 때, 플로트(80)는 대응적으로 이동한다. 채널(40)의 비교적 협소함 및 도관(36)과 비교하여 도관(38)의 감소된 크기때문에, 플로트(80) 상의 유압은 플랜지(82)가 채널(40)의 개구에 대해 초기 안착 위치 위의 상향으로 일정 거리 이동한 후에도 본체 도관(20) 내에서 일정하게 낮거나 또는 매우 낮은 유체 유속에도 지속된다. 일단 유체의 수직력이 플로트(80)의 중력 바이어스의 수직력과 동일하면, 수직 이동은 고정된다. 그렇지 않으면, 플로트(80)의 상향 이동은 플랜지(82)가 가이드 멈춤부(88) 또는 돌출부(94)와 접할 때까지 계속된다. 유지 위치의 플랜지(82)와 돌출부(94) 사이의 거리는 도관(38)의 길이를 변경하고 돌출부(94)의 길이, 가이드 멈춤부(88)의 고정된 위치 및 유사 기술과 형상을 조절함으로써 조절될 수 있다. 유체 유속의 지시는 시각 튜브(16) 상에 표시되거나 에칭된 표시(44)에 대해 플로트(80)의 일부를 계량함으로써 측정될 수 있다. 바람직하게는, 유속은 표시(44)의 관계에서 플랜지(82)의 정렬에 따라 측정될 수 있다. 유체 유속의 필요한 조절은 얻어진 유동 판독을 기초로 형성될 수 있다.
일반적으로 구형 플로트(78)를 이용한 계량기(10)의 작동 중에, 유체는 제1 피팅(14)의 입구 단부(22) 안으로 유입된다. 유체가 본체 도관(20)을 통해 튜브 도관(34) 안으로 횡단할 때 이는 중력 바이어스를 갖는 플로트(78) 상에 반 중력압이 가해진다. 결과적으로 유체의 수직력은 가이드 로드(79)를 따라 플로트(78)를 이동시키고 플로트(78)를 제2 피팅(18)에 더 가까이 이동시킨다. 일단 유체의 수직력이 플로트(78)의 중력 바이어스의 수직력과 동일하면, 수직 이동은 고정된다. 이러한 고정 기간동안 유속 판독은 유동 표시(44)에 따라 형성될 수 있다. 유체 유속에 필요한 조절은 얻어진 유동 판독을 기초로 형성될 수 있다.
본 명세서의 발명이 양호한 실시예의 예에 의해 설명되지만, 다른 적용물 또는 변경이 본 기술 분야의 기술 범위 및 기술 사상 내에서 이용될 수 있다. 본 명 세서에 사용된 용어 및 표현은 설명의 용어로 이용되었고 제한되지는 않으며, 설명은 본 발명의 기술 범위 및 기술 사상 내에서 이용될 수 있는 임의의 모든 동등한 것을 포함하려는 것이고 이와 동등한 것을 제외하려는 의도는 아니다.

Claims (34)

  1. 반투명 플루오르폴리머 유량계를 제조하는 방법이며,
    반투명 특성을 갖는 용융된 플루오르폴리머 플라스틱으로부터 복수의 유량계 부품을 사출 성형하는 단계로서 각각의 유량계 부품은 부품의 본체를 통해 연장하는 도관을 갖고 복수의 유량계 부품 중 적어도 두 개는 사실상 정합하는 튜브형 단부를 구비하는 제1 피팅과 시각 튜브를 포함하는, 복수의 유량계 부품을 사출 성형하는 단계와,
    가열기가 튜브형 단부와 직접 접촉하지 않도록 튜브형 단부로부터 이격된 가열기로 제1 피팅과 시각 튜브의 튜브형 단부를 가열하는 단계와,
    튜브형 단부 근처로부터 가열기를 제거하는 단계와,
    튜브형 단부가 부분적으로 용융되면서 제1 피팅과 시각 튜브의 정합 튜브형 단부를 결합하는 단계와,
    튜브형 단부가 사실상 용융되지 않을 때까지 결합된 튜브형 단부를 유지하여 제1 피팅과 시각 튜브를 단일 부품으로 함께 결합하는 단계와,
    상기 단일 부품에 교정 부품을 연결하는 단계와,
    실제 유속과 일치하는 유속을 지시하게 구성되도록 시각 튜브 내에 내장된 플로트 조립체를 결정하기 위해, 상기 단일 부품과 교정 부품을 사용하여 유량계를 교정하는 단계와,
    상기 교정 부품을 단일 부품으로부터 분리하는 단계와,
    유속 측정을 위한 단일식 유량계를 형성하기 위해, 유량계를 교정한 후에, 비접촉 가열 용접에 의해 시각 튜브에 제2 피팅을 결합하는 단계를 포함하는 반투명 플루오르폴리머 유량계를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 두 개의 유량계 부품을 고온으로 굽는 단계는 상기 사출 성형 단계에 뒤이어 오는 반투명 플루오르폴리머 유량계를 제조하는 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계이며,
    유체 유동을 용이하게 하는 피팅의 본체를 통해 연장하는 제1 도관을 갖고 적어도 하나의 튜브형 단부를 갖는 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅과,
    유체 유동을 용이하게 하는 시각 튜브의 본체를 통해 연장하는 튜브 도관을 갖고 두개의 튜브형 단부를 갖고 시각 튜브 내의 유체 유동에 민감한 플로트 조립체를 포함하는 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와,
    유체 유동을 용이하게 하는 제2 피팅의 본체를 통해 연장하는 제2 도관을 갖고 적어도 하나의 튜브형 단부를 갖는 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅을 포함하고,
    상기 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브의 두개의 튜브형 단부는 상기 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅의 적어도 하나의 튜브형 단부 및 상기 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅의 적어도 하나의 튜브형 단부와 용접 결합에 의해 각각 결합되어, 제1 도관, 튜브 도관 및 제2 도관을 포함하는 유량계 본체 도관을 형성하고,
    상기 용접 결합은 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부 사이에 가열기를 대면 위치시키고, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부 사이로부터 가열기를 제거하고, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부가 부분적으로 용융되면서 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부를 결합하고, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부가 사실상 용융되지 않을 때까지 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부를 함께 유지함으로써 형성되고,
    상기 플로트 조립체는 유량계가 완전히 조립되기 전에 교정 부품을 사용하여 미리 교정됨으로써, 실제 유속과 일치하는 유속을 지시하도록 구성되는, 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브는 튜브 도관이 중간 채널을 통해 협소해지도록 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브 내의 사실상 중심에 중간 채널을 더 포함하는 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  7. 제6항에 있어서, 상기 플로트 조립체는 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브 내의 유체 유동에 민감하고 중간 채널의 단면 폭보다 더 큰 단면의 플랜지를 구비한 신장형 플로트와,
    플랜지에 의해 접할 때 플로트의 종축 이동을 제한하기 위해 튜브 도관의 일 단부에 위치된 멈춤부를 포함하는 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  8. 제5항에 있어서, 상기 플로트 조립체는 구형 플로트 및 종축 정렬된 가이드 로드를 포함하고, 상기 가이드 로드는 튜브 도관 내에 제거식으로 고정되고, 상기 구형 플로트는 튜브 도관의 유체 유동과 반응해서 가이드 로드를 따라 종축 이동가능한 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  9. 제5항에 있어서, 제1 도관과 제2 도관 중 적어도 하나의 내외로의 유체 유동을 계량하기 위한 밸브 장치를 더 포함하고, 상기 밸브 장치는
    밸브 핸들과,
    튜브 도관으로부터 적어도 하나의 도관으로의 유체 유동을 제어하기 위해 적어도 하나의 도관의 일부를 통해 연장된 밸브 부재를 포함하는 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  10. 제9항에 있어서, 상기 밸브 부재는 적어도 하나의 도관을 나사식으로 결합하는 나사 형성부를 포함하는 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  11. 제5항에 있어서, 상기 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브는 유량계를 통해 체적 유체 유동을 나타내는 표시를 포함하는 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  12. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브 및 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅은 성형된 퍼플루오르알크옥시 수지로 구성된 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  13. 제5항에 있어서, 상기 각각의 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브 및 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅은 성형된 퍼플루오르알크옥시 수지로 구성된 복수의 성형된 플루오르폴리머 부품으로 구성된 유체 유량계.
  14. 유체 유동을 계량하기 위한 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계이며,
    유체 유동과 반응해서 튜브 도관 내에서 이동이 가능한 플로트 장치 및 튜브 도관을 구비한 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브와,
    유체 유동을 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브 내로 유도하고 적어도 하나의 튜브형 단부를 구비한 반투명 플루오르폴리머 제1 피팅과,
    반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브로부터 유체 유동을 수용하고 적어도 하나의 튜브형 단부를 구비한 반투명 플루오르폴리머 제2 피팅을 구비하고,
    상기 플로트 장치는 반투명 시각 튜브를 통해 유체 유속을 가시적 표시를 제공하고, 상기 플로트 장치는 유량계가 완전히 조립되기 전에 교정 부품을 사용하여 미리 교정됨으로써, 실제 유속과 일치하는 유속을 지시하도록 구성되고,
    반투명 플루오르폴리머 피팅의 적어도 하나의 튜브형 단부는 반투명 플루오르폴리머 피팅의 적어도 하나의 튜브형 단부와 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브 사이에 가열기를 대면식으로 위치시키고, 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부 사이로부터 가열기를 제거하고, 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부가 부분적으로 용융되면서 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부를 결합하고, 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부가 사실상 용융되지 않을 때까지 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브와 적어도 하나의 튜브형 단부를 함께 유지함으로써 형성된 적어도 하나의 튜브형 용접물에 의해 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브에 부착되고,
    적어도 하나의 튜브형 용접물은 제1 튜브형 용접물 및 제2 튜브형 용접물을 포함하고, 단일식 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브를 형성하기 위해 상기 반투명 플루오르폴리머 제1 피팅의 튜브형 단부는 제1 튜브형 용접물에 의해 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브의 단부와 결합되고 반투명 플루오르폴리머 제2 피팅의 튜브형 단부는 제2 튜브형 용접물에 의해 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브의 타단부와 결합되는 것을 특징으로 하는 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서, 상기 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브는 튜브 도관의 직경보다 작고 튜브 도관의 중심 근처에 중간 채널을 더 포함하는 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
  17. 제16항에 있어서, 상기 플로트 장치는 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브를 통해 사실상 유체 유동이 없을 때 플랜지가 중간 채널에 대해 안착되어 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브 내에서 플로트의 종축 이동을 제한하기 위한 플랜지를 구비한 신장형 플로트인 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
  18. 제14항에 있어서, 상기 플로트 장치는 구형 플로트 및 종축으로 정렬된 가이드 로드를 포함하고, 상기 가이드 로드는 튜브 도관 내에 제거식으로 고정되고, 상기 구형 플로트는 튜브 도관의 유체 유동과 반응해서 가이드 로드를 따라 종축 이동이 가능한 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
  19. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 반투명 제1 및 제2 플루오르폴리머 피팅 내외로의 유체 유동을 계량하기 위한 밸브 장치를 더 포함하고, 상기 밸브 장치는
    밸브 핸들과,
    튜브 도관으로부터 적어도 하나의 피팅으로의 유체 유동을 제어하기 위해 적어도 하나의 피팅의 일부를 조절식으로 횡단하는 밸브 부재를 포함하는 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
  20. 제14항에 있어서, 상기 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브는 유량계를 통해 체적식 유체 유동을 나타내는 표시를 더 포함하는 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
  21. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅, 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브 및 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅은 성형된 퍼플루오르알크옥시 수지로 구성되는 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
  22. 제14항에 있어서, 각각의 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅, 반투명 튜브형 플루오르폴리머 시각 튜브 및 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅은 성형된 퍼플루오르알크옥시 수지로 구성되는 단일 본체식 반투명 플루오르폴리머 유량계.
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  30. 반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계를 사용하는 방법이며,
    반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계의 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅에 유체 공급원을 연결하는 단계와,
    반투명 단일 본체식 유량계의 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅에 유체 수용 장치를 연결하는 단계와,
    유체 공급원으로부터 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅 내로 유체를 유도하는 단계와,
    반투명 플루오르폴리머 시각 튜브 내의 플로트 장치의 종축 운동을 측정함으로써 반투명 단일 본체식 유량계를 통한 유체 유동을 계량하는 단계를 포함하고,
    상기 반투명 제1 플루오르폴리머 피팅은 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 비접촉 가열 용접되고 유체식 연통되고,
    상기 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅은 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 비접촉 가열 용접되고 유체식 연통되고,
    상기 플로트 장치는 유량계가 완전히 조립되기 전에 교정 부품을 사용하여 미리 교정됨으로써, 실제 유속과 일치하는 유속을 지시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계를 사용하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브의 외부로부터 보일수 있는 표시와 관련하여 신장형 플로트 장치의 플랜지를 관찰함으로써 얻어지는 플로트 장치의 측정 단계를 더 포함하고, 상기 표시는 반투명 단일 본체식 유량계를 통한 체적식 유체 유동을 나타내는 반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계를 사용하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 플로트 장치의 가시적으로 측정하는 단계는 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브의 외부에서 보이는 표시와 관련하여 구형 플로트 장치의 일부를 관찰하는 단계를 포함하고, 상기 표시는 반투명 단일 본체식 유량계를 통한 체적식 유체 유동을 나타내는 반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계를 사용하는 방법.
  33. 제30항에 있어서, 밸브를 회전식으로 조절함으로써 반투명 단일 본체식 유량계를 통한 유체 유동을 제어하는 단계를 더 포함하고, 상기 밸브는 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅을 통해 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브로부터 이동하는 유체를 선택적으로 조절하는 반투명 제2 플루오르폴리머 피팅과 작동식 연통하는 반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계를 사용하는 방법.
  34. 유체 유동을 계량하기 위한 반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계이며,
    계량을 위해 유체 유동을 용이하게 하는 시각 튜브의 본체를 통해 연장하는 튜브 도관을 구비한 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와,
    반투명 플루오르폴리머 시각 튜브를 통한 유체 유동의 가시적 표시를 제공하고 계량을 위한 튜브 도관 내의 플로트 수단과,
    튜브 도관과 유체 연통을 제공하는 두개의 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단- 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단과 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브 사이에 가열기를 대면식으로 위치시키고, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단 사이로부터 가열기를 제거하고, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단이 부분적으로 용융되면서 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단을 결합하고, 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단이 사실상 용융되지 않을 때까지 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브와 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단을 함께 유지함으로써 형성된 용접 결합에 의해 반투명 플루오르폴리머 시각 튜브에 결합됨 -과,
    반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계를 통해 유체 유동을 제어하기 위한, 상기 두개의 반투명 플루오르폴리머 피팅 수단 중 적어도 하나와 회전 작동식 축 연통하는 밸브 수단을 포함하고,
    상기 플로트 수단은 유량계가 완전히 조립되기 전에 교정 부품을 사용하여 미리 교정됨으로써, 실제 유속과 일치하는 유속을 지시하도록 구성되는, 유체 유동을 계량하기 위한 반투명 단일 본체식 플루오르폴리머 유량계.
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