KR102644259B1 - 유체 분배용 분배 계측기 - Google Patents

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마이클 이. 블룸
마크 엘. 바우크
제임스 알. 에벤
글렌 이. 하이랜드
브래들리 지. 칼러
엔소니 제이. 쿠셀
다비드 제이. 로든
셰인 에이. 노먼
벤자민 제이. 파
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그라코 미네소타 인크.
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Abstract

핸드헬드 유체 계측기는 핸드헬드 계측기를 통한 유체의 유동을 제어하는 카트리지 밸브를 포함한다. 카트리지 밸브는 밸브 카트리지 및 밸브 카트리지 내에 배치된 밸브 스템을 포함한다. 카트리지 밸브는 밸브 스템을 안내하고 밸브 스템 상에 배치된 동적 시일 및 제어 시일을 위한 유일한 밀봉 표면을 제공한다. 핸드헬드 계측기는 노즐을 통해 분배하고, 노즐은 유체가 노즐을 빠져나갈 때 층류 유체 유동을 생성하는 오버몰딩된 스템 팁을 포함한다. 오버몰딩된 스템 팁은 유연한 재료이다. 핸드헬드 유체 계측기는 오일 바아 용례에 사용하기 위한 핸드헬드 유체 계측기의 설치를 용이하게 하기 위해 핸드헬드 유체 계측기의 디스플레이에 의해 제공되는 시각적 출력의 방향을 반전시키도록 구성된 회로를 포함한다.

Description

유체 분배용 분배 계측기
관련 출원(들)에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 9월 15일자로 출원되었고 발명의 명칭이 "유체 분배용 분배 계측기 및 카트리지 밸브"인 미국 가출원 제62/558,992호에 대한 우선권을 주장하며, 그 개시내용은 그 전체가 본 명세서에 포함된다.
본 개시내용은 전반적으로 유체 분배에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 분배 계측기에 관한 것이다.
부동액, 트랜스미션 유체 및 엔진 오일과 같은 자동차 유체는 통상적으로 벌크 용기로부터 분배된다. 예를 들어, 자동차 서비스 스테이션에서는 통상적으로 핸드헬드 계측기(handheld meter)를 사용하여 큰 드럼으로부터 소량의 엔진 오일을 분배한다. 핸드헬드 계측기는 벌크 저장 드럼으로부터 유체를 받아 원하는 위치에서 원하는 체적의 유체를 분배한다. 사용자는 핸드헬드 계측기의 사용자 인터페이스를 사용하여 중앙 유체 모니터링 컴퓨터와 통신함으로써 벌크 용기로부터 분배된 유체의 체적을 추적하고 기록할 수 있다. 현재의 핸드헬드 계측기에서, 사용자 인터페이스는, 사용자가 통상적으로 정보를 입력하기 전에 핸드헬드 계측기를 현장에서 설정하도록 핸들 위로 상승된 버튼을 포함한다. 게다가, 핸드헬드 계측기를 떨어뜨리거나 달리 물체와 충돌하게 되면 디스플레이 스크린이 손상되기 쉽다.
밸브는 핸드헬드 계측기 내에 배치되고 디바이스를 통한 유체의 유동을 제어한다. 밸브는 트리거에 의해 제어될 수 있다. 밸브는, 수동 트리거에 의해 온/오프 제어되는 수동 밸브; 수동 트리거를 포함하지만 미리 설정된 체적의 유체가 분배된 후에 밸브가 자동으로 폐쇄되는 미리 설정된 계량형 밸브; 또는 핸드헬드 계측기가 분배 승인을 받을 때까지 트리거가 밸브를 활성화할 수 없는 계량형 밸브일 수 있다. 밸브가 초기에 활성화될 때, 제어 시일은 유체 입구로 시프트될 수 있는데, 유체 입구에서 고속 유체 충돌로 인해 제어 시일이 변위되고 안착되지 않을 수 있다. 밸브가 폐쇄될 때, 제어 시일이 날카로운 에지 기하형상과 조우하면 제어 시일은 스카핑(scarfing)을 경험할 수 있다. 스카핑은 가장 일반적으로 사용자가 유체 분배 이벤트의 종료 시에 유체를 마무리(top-off)할 때와 같이 밸브가 약간 개방 위치와 약간 폐쇄 위치 사이에서 빠르게 조절될 때 발생한다. 밸브는 또한 밸브 왕복동 중에 약간의 누설이 발생할 수 있는 상단 동적 시일을 포함한다. 밸브 왕복동으로 인한 시일 단면 회전 때문에 그리고 상단 동적 시일이 항상 유체 압력을 받기 때문에 약간의 누설이 발생할 수 있다. 게다가, 상단 동적 시일은 핸드헬드 계측기의 캐스트 하우징과 접촉하며 캐스트 하우징의 다공성으로 인해 누설을 경험할 수 있다.
동적 압력은 또한 밸브의 하부 부분보다 밸브의 상부 부분에 더 큰 힘을 가할 수 있으며, 이는 밸브를 폐쇄 위치로 시프트시키는 스프링 힘을 극복할 수 있다. 따라서, 밸브는 밸브 챔버 내의 압력 불균형으로 인해 개방 위치에 고착될 수 있다.
밸브를 교체하기 위해, 트리거가 트리거 제어 메커니즘으로부터 제거된다. 트리거 메커니즘 피봇점에 대한 액세스를 제공하기 위해서는 전자 기기 베젤 하우징이 제거되어야 한다. 따라서, 베젤 하우징 및 핸드헬드 계측기의 다양한 다른 구성요소는 밸브를 교체하기 전에 제거되어야 한다. 게다가, 밸브 교체 중에 밸브 공동 내에 잔류 오일이 남아 있을 수 있다. 잔류 오일은 밸브가 재설치될 때 밸브를 통해 이동될 수 있고 밸브에 누설이 없는 경우에도 사용자에게 새로운 누설로 보일 수 있다.
유체는 핸드헬드 계측기로부터 노즐을 통해 분배된다. 노즐은 둥근 강철 노즐 스템이 안착되는 아세탈 시트를 포함한다. 노즐은 유체에 오염물이 존재할 때 누설을 경험할 수 있다. 게다가, 노즐은 높은 유량에서 유체 스퍼터링 및/또는 스트림 패닝(stream fanning)을 경험할 수 있고, 노즐은 노즐 스템이 폐쇄 위치로 시프트될 때 노즐 팁에 남아 있는 유체의 잠재적인 적하를 경험할 수 있다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 핸드헬드 유체 계측기용 제어 밸브는 밸브 카트리지 및 밸브 카트리지 내에 배치된 밸브 스템을 포함한다. 밸브 카트리지는, 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되고 제1 단부에 제1 원주방향 유동 통로 및 제2 단부에 제2 원주방향 유동 통로를 갖는 카트리지 본체, 제1 단부를 통해 제1 원주방향 유동 통로로 연장되는 반경방향 입구, 제2 단부를 통해 제2 원주방향 유동 통로로 연장되는 반경방향 출구, 및 제1 원주방향 유동 통로와 제2 원주방향 유동 통로 사이에서 카트리지 본체의 내부 둘레에 배치되는 제어 시트를 포함한다. 밸브 스템은 제1 단부 내에 배치된 상부 부분, 제2 단부 내에 배치된 하부 부분, 상부 부분과 하부 부분 사이에서 연장되어 이들을 연결하는 세장형 부분, 및 제어 시일을 포함한다. 상부 부분은 환형의 제어 시일 홈을 포함한다. 하부 부분은 밸브 카트리지의 제2 단부 밖으로 연장되는 구동 팁을 포함한다. 제어 시일은 제어 시일 홈 내에 배치되고, 밸브 스템이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 제어 시트와 맞물리고 밸브 스템이 개방 위치에 있는 상태에서 제어 시트로부터 맞물림 해제되도록 구성된다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 핸드헬드 유체 계측기는, 계측기 본체, 계측기 본체 내로 연장되는 유체 입구, 계측기 본체 내로 연장되고 제1 원주방향 유동 통로 및 제2 원주방향 유동 통로를 갖는 밸브 챔버, 유체 입구와 제1 원주방향 유동 통로를 유체 연결하여 연장되는 밸브 입구, 제2 원주방향 유동 통로로부터 밸브 챔버의 하류로 연장되는 밸브 출구, 및 밸브 챔버 내에 배치된 밸브를 포함한다. 밸브는 밸브 카트리지 및 밸브 카트리지 내에 배치된 밸브 스템을 포함한다. 밸브 카트리지는, 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되고 제1 단부에 제3 원주방향 유동 통로 및 제2 단부에 제4 원주방향 유동 통로를 갖는 카트리지 본체, 제1 단부를 통해 연장되는 반경방향 입구, 제2 단부를 통해 연장되는 반경방향 출구, 및 제3 원주방향 유동 통로와 제4 원주방향 유동 통로 사이에서 카트리지 본체의 내부 둘레에 배치된 제어 시트를 포함한다. 반경방향 입구는 제1 원주방향 유동 통로와 제3 원주방향 유동 통로 사이에서 연장된다. 반경방향 출구는 제2 원주방향 유동 통로와 제4 원주방향 유동 통로 사이에서 연장된다. 밸브 스템은 제1 단부 내에 배치된 상부 부분, 제2 단부 내에 배치된 하부 부분, 상부 부분과 하부 부분 사이에서 연장되어 이들을 연결하는 세장형 부분, 및 제어 시일을 포함한다. 상부 부분은 환형의 제어 시일 홈을 포함한다. 하부 부분은 밸브 카트리지의 제2 단부 밖으로 연장되는 구동 팁을 포함한다. 제어 시일은 제어 시일 홈 내에 배치되고, 밸브 스템이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 제어 시트와 맞물리고 밸브 스템이 개방 위치에 있는 상태에서 제어 시트로부터 맞물림 해제되도록 구성된다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 노즐은, 안착 단부를 갖는 커넥터, 커넥터를 통해 연장되는 커넥터 보어, 커넥터에 부착된 노즐 본체, 및 노즐 스템을 포함한다. 노즐 본체는 수용 단부, 수용 단부에 대향하여 배치되고 유체 출구를 획정하는 분배 단부, 및 수용 단부와 분배 단부 사이에서 노즐 본체를 통해 연장되는 노즐 보어를 포함하고, 안착 단부는 노즐 보어 내로 연장되고 수용 단부에 연결된다. 유체 출구는 제1 직경을 갖는 상류 부분, 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 하류 부분, 및 상류 부분과 하류 부분 사이에서 연장되어 이들을 연결하는 연결 부분을 포함한다. 연결 부분은 원추형 통로이다. 노즐 스템은 안착 단부와 유체 출구 사이에서 노즐 보어 내에 배치된다. 노즐 스템은 오버몰딩된 팁을 포함한다. 오버몰딩된 팁은 노즐 스템이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 원추형 통로와 정합하고 원추형 통로에 대해 밀봉하도록 구성된 팁 원추부를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 노즐 스템은, 입구 튜브, 입구 튜브로부터 반경방향으로 연장되는 스템 플랜지, 스템 플랜지의 외부 에지로 연장되는 플랜지 홈, 스템 플랜지의 하류측 상에서 입구 튜브의 벽을 통해 연장되는 적어도 하나의 유동 통로, 및 입구 튜브로부터 하류로 연장되는 스템 팁을 포함한다. 플랜지 홈은 시일을 수용하도록 구성된다. 스템은 입구 튜브로부터 연장되는 메인 팁 본체, 메인 팁 본체로부터 연장되는 직경 감소 부분, 및 직경 감소 부분 상에 배치된 오버몰딩된 팁 시일을 포함한다. 오버몰딩된 팁 시일은 밀봉부 및 밀봉부로부터 연장되는 팁 원추부를 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 오일 바아에 사용하기 위한 핸드헬드 유체 계측기는, 핸들, 핸들 내로 연장되는 유체 입구, 및 핸들에 대향하는 계측기 본체의 단부로부터 연장되는 유체 출구를 갖는 계측기 본체; 유체 입구와 유체 출구 사이의 유체 유동을 제어하기 위해 수동으로 변위되도록 구성된 트리거; 계측기 본체 상에 장착되고, 디스플레이 개구를 포함하는 베젤 하우징; 디스플레이 개구 내에 고정식으로 장착된 디스플레이 스크린; 베젤 하우징 상에 고정식으로 장착되고, 복수의 버튼을 포함하는 사용자 입력부; 디스플레이 스크린에서 복수의 배향으로 시각적 출력을 제공하도록 구성된 디스플레이 회로; 디스플레이 스크린의 시각적 출력을 변경하기 위해 복수의 버튼을 통해 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성된 사용자 입력 회로; 및 디스플레이 회로 및 사용자 입력 회로와 통신하도록 연결된 제어 회로를 포함하고, 제어 회로는 사용자 입력 회로로부터 시각적 출력의 원하는 배향에 관한 입력을 수신하고 디스플레이 회로에 명령을 제공하여 시각적 출력의 배향을 변경하도록 구성된다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 오일 바아에 사용하기 위한 분배 조립체는, 핸드헬드 유체 계측기 및 오일 바아에 장착되도록 구성된 매니폴드를 포함하고, 매니폴드는 매니폴드 입구 개구 및 매니폴드 출구 개구를 포함한다. 핸드헬드 유체 계측기는, 핸들, 핸들 내로 연장되는 유체 입구, 및 핸들에 대향하는 계측기 본체의 단부로부터 연장되는 유체 출구를 갖는 계측기 본체; 유체 입구와 유체 출구 사이의 유체 유동을 제어하기 위해 수동으로 변위되도록 구성된 트리거; 계측기 본체 상에 장착되고, 디스플레이 개구를 포함하는 베젤 하우징; 디스플레이 개구 내에 고정식으로 장착된 디스플레이 스크린; 베젤 하우징 상에 고정식으로 장착되고, 복수의 버튼을 포함하는 사용자 입력부; 디스플레이 스크린에서 복수의 배향으로 시각적 출력을 제공하도록 구성된 디스플레이 회로; 디스플레이 스크린의 시각적 출력을 변경하기 위해 복수의 버튼을 통해 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성된 사용자 입력 회로; 및 디스플레이 회로 및 사용자 입력 회로와 통신하도록 연결된 제어 회로를 포함하고, 제어 회로는 사용자 입력 회로로부터 시각적 출력의 원하는 배향에 관한 입력을 수신하고 디스플레이 회로에 명령을 제공하여 시각적 출력의 배향을 변경하도록 구성된다. 핸드헬드 유체 계측기는 핸들이 디스플레이 위로 수직으로 연장되도록 매니폴드 상에 장착된다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 오일 바아 조립체는, 제1 측면 지지 부재, 제2 측면 지지 부재, 및 후방 패널을 갖는 프레임 - 후방 패널은 제1 측면 지지 부재와 제2 측면 지지 부재 사이에서 연장되고 이들을 연결함 -; 제1 측면 지지 부재와 제2 측면 지지 부재 사이에서 연장되어 이들에 부착되는 전방 패널 - 전방 패널 및 후방 패널은 플리넘(plenum)을 획정하며, 분배기 개구는 전방 패널을 통해 연장됨 -; 및 전방 패널에 장착된 분배 조립체를 포함한다. 분배 조립체는 핸드헬드 유체 계측기, 매니폴드 입구 개구 및 매니폴드 출구 개구를 갖는 매니폴드를 포함하고, 매니폴드는 플리넘 내에 배치되고 전방 패널에 부착된다. 분배 조립체는, 출구 피팅, 출구 피팅과 매니폴드 입구 개구 사이에서 연장되어 이들을 연결하는 매니폴드 입구 어댑터, 분배기 개구를 통해 연장되어 매니폴드 출구 개구에 연결되는 매니폴드 출구 어댑터, 매니폴드 출구 어댑터를 연결하는 회전 엘보우, 및 회전 엘보우에 연결된 노즐을 더 포함한다. 핸드헬드 유체 계측기는, 핸들, 핸들 내로 연장되는 유체 입구, 및 핸들에 대향하는 계측기 본체의 단부로부터 연장되는 유체 출구를 갖는 계측기 본체; 유체 입구와 유체 출구 사이의 유체 유동을 제어하기 위해 수동으로 변위되도록 구성된 트리거; 계측기 본체 상에 장착되고, 디스플레이 개구를 포함하는 베젤 하우징; 디스플레이 개구 내에 고정식으로 장착된 디스플레이 스크린; 베젤 하우징 상에 고정식으로 장착되고, 복수의 버튼을 포함하는 사용자 입력부; 디스플레이 스크린에서 복수의 배향으로 시각적 출력을 제공하도록 구성된 디스플레이 회로; 디스플레이 스크린의 시각적 출력을 변경하기 위해 복수의 버튼을 통해 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성된 사용자 입력 회로; 및 디스플레이 회로 및 사용자 입력 회로와 통신하도록 연결된 제어 회로를 포함하고, 제어 회로는 사용자 입력 회로로부터 시각적 출력의 원하는 배향에 관한 입력을 수신하고 디스플레이 회로에 명령을 제공하여 시각적 출력의 배향을 변경하도록 구성된다.
도 1a는 핸드헬드 계측기의 등각도이다.
도 1b는 핸드헬드 계측기의 전자 구성요소의 단순화된 블록도이다.
도 2a는 분배 계측기의 계측기 본체의 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 계측기 본체의 단면도이다.
도 3a는 폐쇄 위치에서 밸브의 단면도이다.
도 3b는 조절된 위치에서 밸브의 단면도이다.
도 3c는 개방 위치에서 밸브의 단면도이다.
도 3d는 유체 유동 라인을 도시하는 밸브의 단면 사시도이다.
도 4a는 폐쇄 위치에서 제어 시일을 도시하는 카트리지 밸브의 단면도이다.
도 4b는 조절된 위치에서 제어 시일을 도시하는 카트리지 밸브의 단면도이다.
도 4c는 제어 시일 홈의 단면도이다.
도 5a는 밸브 카트리지의 제1 단면도이다.
도 5b는 밸브 카트리지의 제2 단면도이다.
도 6은 베젤 하우징 및 디스플레이의 확대 단면도이다.
도 7a는 도 1a의 선 7-7을 따라 취한 노즐의 단면도이다.
도 7b는 개방 위치에서 노즐을 도시하는 도 7a의 상세부 Z의 확대도이다.
도 7c는 폐쇄 위치에서 노즐을 도시하는 확대 단면도이다.
도 8a는 오일 바아의 등각도이다.
도 8b는 오일 바아용 분배 조립체의 분해도이다.
도 8c는 계측기 제어기를 예시하는 단순화된 블록도이다.
도 9는 다른 계측기 제어기의 단순화된 블록도이다.
도 1a는 핸드헬드 계측기(10)의 등각도이다. 도 1b는 핸드헬드 계측기(10)의 전자 구성요소의 단순화된 개략적인 블록도이다. 도 1a 및 도 1b가 함께 설명될 것이다. 핸드헬드 계측기(10)는 계측기 본체(12)(도 1a), 연장부(14)(도 1a), 노즐(16)(도 1a), 트리거(18)(도 1a), 베젤 하우징(20)(도 1a), 엘라스토머 트리거 가드(22)(도 1a), 계측기 제어기(24)(도 1b), 센서(26)(도 1b), 사용자 인터페이스(28), 및 트리거 제어 메커니즘(30)(도 1b)을 포함한다. 계측기 본체(12)는 핸들(32)(도 1a), 일체형 트리거 가드(34)(도 1a), 유체 입구(36)(도 1a), 및 유체 출구(38)(도 1a)를 포함한다. 계측기 제어기(24)는 메모리(40)(도 1b) 및 제어 회로(42)(도 1b)를 포함한다. 사용자 인터페이스(28)는 입력부(44)(도 1a) 및 디스플레이(46)(도 1a)를 포함한다. 핸드헬드 계측기(10)는 유체를 분배하고 유체 분배를 추적하기 위한 시스템에서 사용하기 위한 계측기이다. 예를 들어, 유체 분배 시스템은 오일, 자동차 트랜스미션 유체, 냉각제, 및 다른 벌크 분배 유체를 추적하기 위해 자동차 정비소에서 구현될 수 있다.
유체 입구(36)는 핸들(32)로 개방되고 저장 용기로부터 유체를 받기 위해 공급 라인에 연결되도록 구성된다. 유체 출구(38)는 밸브(50)(도 3a 내지 도 3c에 가장 잘 도시됨)와 같은 내부 밸브의 하류에 있는 계측기 본체(12), 및 다른 계량 구성요소를 통해 연장된다. 유체 출구(38)는 유체가 계측기 본체(12)를 빠져나가기 위한 출구를 제공한다. 연장부(14)는 유체 출구(38)에 연결되고, 노즐(16)은 유체 출구(38)에 대향하는 연장부(14)의 단부 상에 장착된다. 유체는 노즐(16)을 통해 핸드헬드 계측기(10)를 빠져나간다.
베젤 하우징(20)은 계측기 본체(12) 상에 장착된다. 베젤 하우징(20)은 계측기 제어기(24), 사용자 인터페이스(28), 및 트리거 제어 메커니즘(30)과 같은 핸드헬드 계측기(10)의 다양한 전자 구성요소를 둘러싸고 지지한다. 계측기 제어기(24)는 베젤 하우징(20) 내에 배치되고 메모리(40) 및 제어 회로(42)를 포함한다. 메모리(40)는, 제어 회로(42)에 의해 실행될 때, 유체 분배를 승인하고, 각 유체 분배의 체적을 추적 및 기록하며, 유체 분배 정보를 사용자에게 전달하고 사용자로부터 전달받는 소프트웨어를 저장한다. 사용자 인터페이스(28)는 베젤 하우징(20) 상에 그리고 베젤 하우징 내에 배치되고, 사용자로부터의 입력을 수신하며 사용자에게 출력을 제공하도록 구성된다. 입력부(44)는 핸들(32)과 일렬로 베젤 하우징(20) 상에 배치된다. 입력부(44)는 핸들(32)에 비해 약간 상승되어 있고, 사용자가 핸드헬드 계측기(10)의 핸들(32)을 파지하는 동안 사용자가 사용자의 엄지로 입력부(44)를 이용하기에 편리한 인체 공학적 위치에 위치 설정된다. 입력부(44)는 버튼 패드를 포함하지만, 입력부(44)는 터치스크린과 같이 사용자로부터 정보를 수신하기 위한 임의의 적절한 구성일 수 있다는 것이 이해된다. 디스플레이(46)는 시각적 정보를 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 디스플레이(46)는 시각적 정보를 사용자에게 제공하기 위한 액정 디스플레이(liquid-crystal display)("LCD")일 수 있다. 디스플레이(46)는 디스플레이(46)가 핸들(32)을 향해 기울어지도록 배향되어 있으며, 이는 사용자의 시야각에 수직으로 디스플레이를 위치시켜, 사용자에게 인체 공학적 시야각을 제공한다.
일 예에서, 제어 회로(42)는 기능 및/또는 프로세스 명령을 구현하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 회로(42)는 메모리(40)에 저장된 명령을 처리 가능할 수 있다. 제어 회로(42)의 예는 마이크로프로세서, 제어기, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor)DSP), 특정 용도용 집적 회로(application specific integrated circuit)(ASIC), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA), 또는 다른 등가의 별개 또는 통합형 로직 회로 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 메모리(40)는 작동 중에 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 메모리(40)는 컴퓨터-판독 가능 저장 매체로서 설명된다. 일부 예에서, 컴퓨터-판독 가능 저장 매체는 비일시적 매체를 포함할 수 있다. 용어 "비일시적(non-transitory)"은 저장 매체가 반송파 또는 전파된 신호로 구현되지 않음을 나타낼 수 있다. 일부 예에서, 메모리(40)는 임시 메모리이며, 이는 메모리(40)의 주 목적이 장기 저장이 아님을 의미한다. 일부 예에서, 메모리(40)는 휘발성 메모리로서 설명되는데, 이는 핸드헬드 계측기(10)에 대한 전력 턴오프될 때 메모리(40)가 저장된 내용을 유지하지 않음을 의미한다. 일부 예에서, 메모리(40)는 또한 하나 이상의 컴퓨터-판독 가능 저장 매체를 포함한다. 메모리(40)는 휘발성 메모리보다 많은 양의 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리(40)는 또한 정보의 장기 저장을 위해 구성될 수 있다. 일부 예에서, 메모리(40)는 비휘발성 저장 요소를 포함한다.
트리거(18)는 계측기 본체(12)로부터 연장되어 계측기 본체(12) 내에 배치된 밸브와 인터페이싱한다. 사용자는 트리거(18)를 당겨 밸브를 개방 위치로 시프트시킴으로써, 유체 입구(36)와 유체 출구(38) 사이에서 계측기 본체(12)를 통해 유체 유로를 개방시킨다. 일체형 트리거 가드(34)는 계측기 본체(12)와 일체형이며 트리거(18)를 둘러싼다. 이와 같이, 일체형 트리거 가드(34)는 계측기 본체(12)와 동일한 금속제일 수 있다. 엘라스토머 트리거 가드(22)는 일체형 트리거 가드(34)에 장착되고, 트리거(18)가 트리거 제어 메커니즘(30)에 연결되는 피봇점을 둘러싼다. 엘라스토머 트리거 가드(22)는 피봇점에서 끼임 또는 얽힘을 방지하도록 구성된다.
작동 중에, 사용자는 핸들(32)을 파지하여 핸드헬드 계측기(10)의 위치를 제어하고 핸드헬드 계측기(10)로부터의 분배를 제어한다. 사용자는 입력부(44)를 통해 핸드헬드 계측기(10)에 정보를 입력할 수 있다. 일부 예에서, 계측기 제어기(24)는 시스템 제어기와 무선 통신한다. 계측기 제어기(24)는 분배 명령을 수신할 수 있고, 분배 명령에 기초하여 분배 이벤트를 승인할 수 있다. 분배 이벤트가 승인되면, 계측기 제어기(24)는 트리거 제어 메커니즘(30)과 통신하여 트리거(18)가 밸브를 개방 위치로 시프트하게 한다. 밸브가 개방 위치에 있는 경우, 계량된 유체는 핸드헬드 계측기(10)를 통해 유체 입구(36)로부터 유체 출구(38)로 유동한 다음, 연장부(14)를 통해 노즐(16)의 하류로 유동한다. 계량된 유체는 노즐(16)을 통해 분배된다. 계량된 유체가 계측기 본체(12)를 통해 유동함에 따라, 센서(26)는 계측기 제어기(24)로 유체의 체적 유량의 측정치를 제공한다. 일부 예에서, 센서(26)는 유체 입구(36)와 유체 출구(38) 사이의 유체 유로에서 계량 기어의 회전을 감지하도록 구성된 리드 스위치이다. 체적 유량이 승인된 체적에 도달할 때, 계측기 제어기(24)는 트리거(18)가 더 이상 밸브를 시프트시키고 및/또는 개방 위치에 유지할 수 없도록 트리거 제어 메커니즘(30)을 비활성화시킬 수 있다.
도 2a는 핸드헬드 계측기(10)의 측면도이다. 도 2b는 핸드헬드 계측기(10)의 단면도이다. 도 2a 및 도 2b는 함께 설명될 것이다. 핸드헬드 계측기(10)는 계측기 본체(12), 트리거(18), 베젤 하우징(20), 엘라스토머 트리거 가드(22)(도 2b), 센서(26)(도 2b), 사용자 인터페이스(28)(도 2b), 트리거 제어 메커니즘(30)(도 2b), 핸들(32), 계측기 48(도 2b), 밸브 50(도 2b), 제1 회로 기판(52)(도 2b), 제2 회로 기판(54)(도 2b), 및 안테나(56)(도 2b)를 포함한다. 계측기 본체(12)는 일체형 트리거 가드(34), 유체 입구(36), 유체 출구(38), 계량 챔버(58)(도 2b), 밸브 입구 포트(60)(도 2b), 밸브 출구 포트(62)(도 2b), 및 밸브 공동(64)(도 2B)을 포함한다. 사용자 인터페이스(28)는 입력부(44)(도 2b) 및 디스플레이(46)(도 2b)를 포함한다. 밸브(50)는 밸브 스템(66)(도 2b), 밸브 카트리지(68)(도 2b), 밸브 캡(70)(도 2b), 및 밸브 스프링(72)(도 2b)을 포함한다. 밸브 스템(66)은 스템 보어(74)(도 2b) 및 구동 팁(76)(도 2b)을 포함한다. 밸브 카트리지(68)는 카트리지 본체(77)(도 2b)를 포함하고, 카트리지 본체(77)는 제1 단부(78)(도 2b), 제2 단부(80)(도 2b), 반경방향 입구(82)(도 2b), 및 반경방향 출구(84)(도 2b)를 포함한다. 트리거 제어 메커니즘(30)은 솔레노이드(86)(도 2b), 트립 로드(88)(도 2b), 리셋 스프링(90)(도 2b), 볼(92)(도 2b), 트리거 핀(94), 및 플런저 핀(96)(도 2b)을 포함한다.
핸들(32)은 사용자의 한 손에 의해 파지되도록 구성된다. 트리거(18)는 핸들(32) 아래에 배치되고 사용자에 의해 당겨져서 분배 이벤트를 개시하도록 구성된다. 일체형 트리거 가드(34)는 계측기 본체(12)와 일체형이며 트리거(18)를 둘러싼다. 엘라스토머 트리거 가드(22)는 파스너(98) 및 위치(99)에서 계측기 본체(12) 내로 연장되는 2개의 추가 파스너(도시되지 않음)에 의해 일체형 트리거 가드(34)에 장착된다. 엘라스토머 트리거 가드(22)는 트리거(18)와 트리거 제어 메커니즘(30) 사이의 피봇점을 둘러싼다. 베젤 하우징(20)은 계측기 본체(12) 상에 장착되고 핸드헬드 계측기(10)의 다양한 전자 구성요소를 둘러싸도록 구성된다. 베젤 하우징(20)은 플라스틱과 같은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다.
트리거 제어 메커니즘(30)은 계측기 본체(12)에 부착되고 베젤 하우징(20) 내로 부분적으로 연장된다. 트리거 제어 메커니즘(30)은 트리거(18)가 밸브(50)를 개방 위치로 작동시킬 수 있는 활성화 상태와 트리거(18)가 밸브(50)를 작동시킬 수 없는 비활성화 상태 사이에서 트리거(18)를 제어하도록 구성된다. 솔레노이드(86)는 계측기 본체(12)에 연결된다. 트립 로드(88)는 솔레노이드(86)와 인터페이싱하고 솔레노이드(86)와 트리거(18) 사이에서 연장된다. 볼(92)은 트립 로드(88)에 배치된다. 플런저 핀(96)은 솔레노이드(86)로부터 연장되고 활성화 상태에서 제자리에 트립 로드(88)를 로킹하기 위해 볼(92)과 인터페이싱하도록 구성된다. 트립 로드(88)는 트리거 핀(94)에 의해 트리거(18)에 연결된다. 리셋 스프링(90)은 트립 로드(88) 둘레에 배치되고 트립 로드(88)를 솔레노이드(86)를 향해 구동하여 트립 로드(88), 및 이에 따라 트리거(18)를 비활성 위치로 복귀시킴으로써, 트립 로드(88)가 다음 분배 이벤트를 위해 맞물릴 준비가 되도록 구성된다.
유체 입구(36)는 핸드헬드 유체 계측기(48)의 핸들(32) 내로 연장된다. 유체 입구(36)는 저장 용기로부터 공급 라인을 통해 유체를 받기 위해 공급 라인에 연결되도록 구성된다. 유체 입구(36)는 핸들(32)을 통해 계량 챔버(58)로 연장된다. 계량 챔버(58)는 유체 입구(36)와 밸브 입구 포트(60) 사이에서 계측기 본체(12) 내에 배치된다. 계측기(48)는 계량 챔버(58) 내에 배치된다. 일부 예에서, 계측기(48)는 기어 계측기와 같은 정변위 유량계이다.
밸브 공동(64)은 계측기 본체(12) 내에 배치된다. 밸브 입구 포트(60)는 계량 챔버(58)와 밸브 공동(64) 사이에서 계측기 본체(12)를 통해 연장된다. 밸브 출구 포트(62)는 밸브 공동(64)으로부터 유체 출구(38)로 연장된다. 밸브(50)는 밸브 공동(64) 내에 배치되고 밸브 입구 포트(60)와 밸브 출구 포트(62) 사이에서 밸브 공동(64)을 통한 유체의 유동을 제어한다.
밸브 카트리지(68)는 밸브 공동(64) 내에 배치된다. 반경방향 입구(82)는 밸브 입구 포트(60)에 근접한 카트리지 본체(77)의 제1 단부(78)를 통해 연장된다. 반경방향 입구(82)는 카트리지 본체(77) 둘레에 원주방향으로 배치되고 계량된 유체가 유체 입구(36)로부터 밸브 카트리지(68)로 유동하는 유로를 제공한다. 반경방향 출구(84)는 밸브 출구 포트(62)에 근접한 카트리지 본체(77)의 제2 단부(80)를 통해 연장된다. 반경방향 출구(84)는 카트리지 본체(77) 둘레에 원주방향으로 배치되고 계량된 유체가 밸브 카트리지(68)로부터 유체 출구(38)로 유동하는 유로를 제공한다. 밸브 캡(70)은 밸브 카트리지(68)의 제1 단부(78)에 부착되고 계량된 유체가 제1 단부(78)를 통해 밸브 카트리지(68)에 진입하는 것을 방지하도록 구성된다.
밸브 스템(66)은 밸브 카트리지(68) 내에 배치된다. 밸브 스템(66)은 계량된 유체가 밸브 입구 포트(60)로부터 밸브(50)를 통해 밸브 출구 포트(62)로 유동할 수 있는 개방 위치와 계량된 유체가 밸브 입구 포트(60)로부터 밸브(50)를 통해 밸브 출구 포트(62)로 유동하는 것이 방지되는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 구동 팁(76)은 밸브 공동(64) 및 밸브 카트리지(68)의 제2 단부(80) 밖으로 연장되어 트리거(18)에 맞닿는다. 스템 보어(74)는 밸브 스템(66) 및 구동 팁(76)을 통해 연장되어 대기에 노출된다. 스템 보어(74)는 밸브 스템(66)이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 시프트할 때 공기가 밸브 카트리지(68) 내외로 유동하는 통로를 제공함으로써, 밸브 카트리지(68) 내에서 바람직하지 않은 가압을 방지한다. 게다가, 스템 보어(74)는 계량된 유체가 밸브(50)로부터 유출되는 누설 경로를 제공하고 밸브 스템(66)과 밸브 카트리지(68) 사이의 누설을 시각적으로 표시한다. 밸브 스프링(72)은 밸브 캡(70)으로부터 밸브 스템(66)의 스템 보어(74)로 연장된다. 밸브 스프링(72)은 밸브 스템(66)에 힘을 인가하여 밸브 스템(66)을 폐쇄 위치로 복귀시키도록 구성된다.
센서(26)는 계측기(48) 바로 위에 인접하여 배치된다. 센서(26)는 계량 챔버(58)를 통과하는 유체의 체적 유량을 결정하기 위한 임의의 적절한 센서일 수 있다. 예를 들어, 센서(26)는 리드 스위치일 수 있다. 센서(26)가 리드 스위치인 경우, 센서(26)는 계측기(48)와 인터페이싱하여 기어의 회전을 카운트하며, 이는 계측기(48)를 통과하는 유체의 체적 카운트를 제공한다. 입력부(44)는 센서(26) 위의 베젤 하우징(20) 상에 배치된다. 입력부(44)는 사용자로부터 명령을 수신하고 이들 명령을 계측기 제어기(24)에 제공하도록 구성된다(도 1b). 제2 회로 기판(54)은 입력부(44) 및 센서(26) 모두와 연관되고 입력부(44) 및 센서(26) 모두에 대한 전기 및 통신 연결을 제공한다. 일부 예에서, 제2 회로 기판(54)은 베젤 하우징(20)에 부착된다. 입력부(44) 및 센서(26)가 공통의 제2 회로 기판(54)에 통합되면 입력부(44)가 베젤 하우징(20)의 나머지 부분 아래에 배치된 베젤 하우징(20)의 일부 상에 배치되게 한다. 위에서 설명한 바와 같이, 입력부(44)를 핸들(32)과 일렬로 그리고 핸들(32)과 대략 동일한 높이에 위치 설정하면 사용자에게 증가된 편안함 및 인체 공학이 제공된다. 이와 같이, 일렬 입력부(44)는 사용자가 한 손으로 핸들(32)을 파지하는 동안 입력부(44)에 대한 사용자의 편안한 액세스를 제공한다. 더욱이, 입력부(44)의 높이는 사용자의 손과 엄지에 대한 긴장을 감소시키고 입력부(44)을 조작하는 데에 필요한 손의 움직임을 감소시킨다.
디스플레이(46)는 베젤 하우징(20)에 의해 지지된다. 디스플레이(46)는 유체 분배 및 핸드헬드 계측기(10)에 관한 시각적 정보를 사용자에게 제공한다. 디스플레이(46)는 사용자에게 인체 공학적 시야각을 제공하기 위해 핸들(32)을 향해 경사져 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 디스플레이(46)는 핸들(32)에 대해 각도(α)로 배치된다. 각도(α)는 각도(α)가 90도 내지 180도인 경우와 같이 디스플레이(46)가 사용자로부터 멀어지거나 핸들(32)을 향해 하향으로 배향되지 않도록 하는 임의의 원하는 각도일 수 있다. 일부 예에서, 각도(α)는 150도 내지 170도이다. 안테나(56)는 베젤 하우징(20) 내에 배치되고, 핸드헬드 계측기(10)에 무선 통신 능력을 제공하여 핸드헬드 계측기(10)가 유체 관리 시스템 내의 다른 구성요소와 통신하게 하도록 구성된다. 제1 회로 기판(52)은 계측기 본체(12)와 사용자 인터페이스(28) 사이에서 베젤 하우징 내에 장착된다. 계측기 제어기(24)와 같은 계측기 제어기는 제1 회로 기판(52), 제2 회로 기판(54), 또는 둘 모두에 배치될 수 있다.
핸드헬드 계측기(10)가 사용자 또는 유체 관리 시스템으로부터 분배 명령을 수신하면 분배 이벤트가 개시된다. 분배 명령은 안테나(56)를 통해 무선으로 핸드헬드 계측기(10)에 제공될 수 있고 및/또는 입력부(44)를 통해 사용자에 의해 제공될 수 있다. 일부 예에서, 분배 명령은 원하는 체적 카운트를 포함할 수 있는데, 이는 분배 이벤트 동안 분배되는 계량된 유체의 체적이다. 분배 명령에 기초하여, 계측기 제어기는 트리거 제어 메커니즘(30)을 활성화시킨다. 활성화 위치에서, 솔레노이드(86)는 플런저 핀(96)을 트립 로드(88) 내로 변위시킨다. 플런저 핀(96)은 볼(92)이 계측기 본체(12)와 맞물리게 함으로써, 도 2b에 도시된 위치에서 트립 로드(88)를 로킹시킨다. 트립 로드(88)가 제자리에 로킹된 상태에서, 트리거(18)는 트리거 핀(94)을 중심으로 피봇된다. 따라서, 트리거(18)를 누르면 밸브 스템(66)이 밸브 카트리지(68) 내에서 상향으로 개방 위치로 시프트되어 밸브(50)를 통한 유로를 개방시킨다.
계량된 유체는 유체 입구(36)를 통해 핸드헬드 계측기(10)에 진입하여, 계량 챔버(58)를 통해 유동하고 밸브 입구 포트(60) 내로 유동한다. 계측기(48)가 기어 계측기인 예에서, 계량된 유체의 유동은 계측기(48)의 기어가 회전되게 하고, 센서(26)는 기어의 회전을 카운트한다. 회전할 때마다 기어를 통해 유동하는 유체의 체적이 공지되기 때문에, 계측기 제어기는 센서(26)에 의해 제공된 정보에 기초하여 체적 카운트를 생성할 수 있다. 계측기 제어기는 체적 카운트를 추적하고, 일부 예에서, 센서(26)에 의해 제공되는 실제 체적 카운트가 원하는 체적 카운트에 도달할 때 트리거 제어 메커니즘(30)을 비활성화시키도록 구성된다. 계측기 제어기는 디스플레이(46)를 통해 분배 이벤트에 관한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
계량된 유체는 밸브 입구 포트(60)로부터 밸브 공동(64) 내로 유동한다. 유체는 반경방향 입구(82)를 통해 밸브 카트리지(68)에 진입하고, 밸브 스템(66) 둘레에서 유동하며, 반경방향 출구(84)를 통해 밸브 카트리지(68)를 빠져나간다. 계측기 유체는 밸브 출구 포트(62)를 통해 밸브 공동(64)을 빠져나가고 유체 출구(38)를 통해 계측기 본체(12)의 하류로 유동한다.
체적 카운트가 원하는 체적 카운트에 도달하면, 계측기 제어기는 트리거 제어 메커니즘(30)을 비활성화시켜, 임의의 추가적인 미인가 유체 분배를 방지한다. 솔레노이드(86)는 플런저 핀(96)을 후퇴시킴으로써, 트립 로드(88)가 계측기 본체(12) 내에서 자유롭게 활주될 수 있도록 트립 로드(88)를 로킹 해제한다. 리셋 스프링(90)은 트립 로드(88)에 상향 힘을 인가하여, 트립 로드(88)로부터 플런저 핀(96)을 제거하는 데에 솔레노이드(86)를 보조한다. 일부 예에서, 리셋 스프링(90)은 플런저 핀(96)을 후퇴시키기 위해 솔레노이드(86)가 가하는 데에 필요한 힘을 감소시키도록 미리 로딩된다. 일부 예에서, 리셋 스프링(90)은 약 10 N-15 N의 예하중을 갖는다. 일 예에서, 리셋 스프링(90)은 약 12.8 N의 예하중을 갖는다. 트립 로드(88)가 로킹 해제되면, 트리거(18)는 더 이상 트리거 핀(94)을 중심으로 피봇되지 않는다. 대신에, 트리거(18)를 누르면 트리거(18)가 계측기 본체(12) 내에서 트립 로드(88)를 하향으로 끌어 당기게 되고, 트리거(18)는 구동 팁(76)을 중심으로 피봇된다. 트리거 핀(94)으로부터 구동 팁(76)으로 트리거(18)의 피봇점을 시프트시키면, 밸브 스템(66)을 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 시프트시키는 데에 요구되는 필요한 힘을 트리거(18)가 밸브 스템(66)에 가하는 것이 방지된다.
밸브(50)의 교체가 요망되는 경우, 밸브(50)를 교체하기 전에 트리거(18)가 계측기 본체(12)로부터 제거되어야 한다. 엘라스토머 트리거 가드(22)는 밸브(50)의 빠르고 간단한 제거 및 교체를 용이하게 한다. 밸브(50)를 교체하기 위해, 파스너(98)를 제거하고 엘라스토머 트리거 가드(22)를 계측기 본체(12)로부터 떼어낸다. 엘라스토머 트리거 가드(22)가 제거된 상태에서, 트리거 핀(94)이 사용자에게 노출된다. 사용자는, 트리거(18)가 더 이상 트립 로드(88)에 부착되지 않도록, 트리거 핀(94)을 쳐낼 수 있다. 트리거 핀(94)이 제거된 상태에서, 트리거(18)를 계측기 본체(12)로부터 떼어낼 수 있다. 이어서, 사용자는 밸브(50)에 액세스하여 밸브(50)를 제거 및 교체할 수 있다. 밸브(50)의 교체 동안, 사용자는 통상적으로 밸브(50)에 액세스하도록 계측기 본체(12)를 반전 배향으로 설정한다. 계측기 본체(12)가 반전 배향된 상태에서, 계량된 유체는 밸브 공동(64)에 고일 수 있다. 교체 밸브(50)가 설치되면, 밸브 캡(70)은 계량된 유체가 밸브 카트리지(68)의 제1 단부(78)에 진입하는 것을 방지한다. 계량된 유체가 밸브 카트리지(68)의 제1 단부(78)에 진입하면, 계량된 유체는 스템 보어(74)를 통해 이동하여 구동 팁(76) 밖으로 누설될 수 있으며, 이는 누설이 존재하지 않더라도 사용자에게 누설의 오탐(false-positive) 표시를 제공할 수 있다. 밸브 캡(70)은 고인 계량된 유체가 밸브 카트리지(68)의 제1 단부(78)에 진입하는 것을 방지하고, 따라서 밸브 캡(70)은 밸브(50)의 교체 동안 발생할 수 있는 오탐 누설 표시를 제거한다.
도 3a는 폐쇄 위치에서 밸브(50)의 단면도이다. 도 3b는 조절 위치에서 밸브(50)의 단면도이다. 도 3c는 개방 위치에서 밸브(50)의 단면도이다. 도 3d는 유동 라인(F)을 도시하는 밸브(50)의 단면 사시도이다. 도 3a 내지 도 3d가 함께 설명될 것이다. 계측기 본체(12)의 밸브 입구 포트(60), 밸브 출구 포트(62), 및 밸브 공동(64)이 도 3a 내지 도 3c에 도시되어 있다. 밸브 공동(64)은 제1 외부 원주방향 유동 통로(100) 및 제2 외부 원주방향 유동 통로(102)를 포함한다. 밸브(50)는 밸브 스템(66), 밸브 카트리지(68), 밸브 캡(70), 밸브 스프링(72), 제1 동적 시일(104), 제2 동적 시일(106), 제어 시일(108), 정적 시일(110), 정적 시일(112), 및 캡 시일(114)을 포함한다. 제1 동적 시일(104)은 돌출부(105)를 포함한다. 밸브 스템(66)은 스템 보어(74), 구동 팁(76), 상부 부분(116), 하부 부분(118), 및 세장형 부분(120)을 포함한다. 상부 부분(116)은 제1 동적 시일 홈(122) 및 제어 시일 홈(124)을 포함하고, 상부 부분(116)은 직경(D1)을 갖는다. 하부 부분(118)은 제2 동적 시일 홈(126)을 포함하고 직경(D2)을 갖는다. 밸브 카트리지(68)는 카트리지 본체(77)를 포함하고, 카트리지 본체(77)는 제1 단부(78), 제2 단부(80), 반경방향 입구(82), 반경방향 출구(84), 제어 시트(128), 정적 시일 홈(130), 제1 내부 원주방향 유동 통로(132), 및 제2 내부 원주방향 유동 통로(134)를 포함한다. 밸브 캡(70)은 캡 시일 홈(136)을 포함한다.
밸브 입구 포트(60)는 계측기 본체(12)를 통해 밸브 공동(64)으로 연장된다. 밸브 출구 포트(62)는 밸브 공동(64)으로부터 계측기 본체(12)를 통해 연장된다. 제1 외부 원주방향 유동 통로(100)는 밸브 입구 포트(60)에 근접한 밸브 공동(64) 둘레에서 연장된다. 제2 외부 원주방향 유동 통로(102)는 밸브 출구 포트(62)에 근접한 밸브 공동(64) 둘레에서 연장된다. 밸브(50)는 밸브 공동(64) 내에 배치된다.
밸브 카트리지(68)는 밸브 공동(64) 내로 연장된다. 일부 예에서, 밸브 카트리지(68)는 강철 바아 스톡과 같은 바아 스톡(bar stock)으로부터 기계 가공된다. 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)는 카트리지 본체(77)의 제1 단부(78)의 내부 둘레에서 연장된다. 반경방향 입구(82)는 제1 외부 원주방향 유동 통로(100)와 제1 내부 원주방향 유동 통로(132) 사이에서 카트리지 본체(77)의 제1 단부(78)를 통해 연장된다. 제2 내부 원주방향 유동 통로(134)는 카트리지 본체(77)의 제2 단부(80)의 내부 둘레에서 연장된다. 반경방향 출구(84)는 제2 외부 원주방향 유동 통로(102)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이에서 카트리지 본체(77)의 제2 단부(80)를 통해 연장된다. 일부 예에서, 밸브 카트리지(68)는 복수의 반경방향 입구(82) 및 반경방향 출구(84)를 포함하며, 각각은 밸브 카트리지(68) 둘레에서 원주방향으로 연장된다. 일 예에서, 밸브 카트리지(68)는 6개의 반경방향 입구(82) 및 6개의 반경방향 출구(84)를 포함하지만, 밸브 카트리지(68)는 원하는 만큼 많거나 적은 반경방향 입구(82) 및 반경방향 출구(84)를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 제어 시트(128)는 카트리지 본체(77)의 내부로부터 연장되는 환형 돌출부이다. 제어 시트(128)는 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이에 배치된다. 제어 시트(128)는 밸브(50)가 폐쇄 위치에 있을 때 제어 시일(108)이 밀봉하는 시트를 제공한다.
정적 시일 홈(130)은 제1 단부(78)와 제2 단부(80) 사이에서 카트리지 본체(77)의 외부 둘레에서 연장된다. 정적 시일(110)은 정적 시일 홈 내에 배치된다. 정적 시일(110)은 계량된 유체가 제1 외부 원주방향 유동 통로(100)와 제2 외부 원주방향 유동 통로(102) 사이에서 카트리지 본체(77) 둘레로부터 누설되는 것을 방지한다. 밸브 카트리지(68)의 제2 단부(80)는 계측기 본체(12)에 연결되어 밸브 카트리지(68)를 밸브 공동(64) 내에 고정시킨다. 일부 예에서, 제2 단부(80)는 계측기 본체(12)의 암나사와 정합하도록 구성된 수나사를 포함한다. 밸브 카트리지(68)는 나사 체결에 의해 계측기 본체(12)에 결합되는 것으로 설명되어 있지만, 밸브 카트리지(68)는 스냅-끼워맞춤 결합과 같은 임의의 적절한 방식으로 계측기 본체(12)에 고정될 수 있는 것으로 이해된다. 정적 시일(112)은 밸브 카트리지(68)와 계측기 본체(12) 사이에서 제2 단부(80) 둘레에서 연장된다. 정적 시일(112)은 계량된 유체가 제2 단부(80) 둘레에서 밸브 공동(64) 밖으로 누설되는 것을 방지한다.
밸브 스템(66)은 밸브 카트리지(68) 내에 배치된다. 상부 부분(116)은 제1 단부(78) 내에 배치되고, 하부 부분(118)은 제2 단부(80) 내에 배치된다. 세장형 부분(120)은 상부 부분(116)과 하부 부분(118) 사이에서 연장되어 이들을 연결한다. 구동 팁(76)은 하부 부분(118)으로부터 제2 단부(80) 밖으로 연장된다. 스템 보어(74)는 상부 부분(116), 세장형 부분(120), 하부 부분(118), 및 구동 팁(76)을 통해 연장되고; 스템 보어(74)는 대기에 개방되어 있다. 상부 부분(116)은 제1 직경(D1)을 갖고 하부 부분(118)은 제2 직경(D2)을 갖는다. 제1 직경(D1)은 제2 직경(D2)과 동일하여, 계량된 유체에 의해 상부 부분(116) 및 하부 부분(118) 모두에 가해지는 압력이 균형을 이룬다.
제1 동적 시일 홈(122)은 상부 부분(116) 둘레에서 연장된다. 제1 동적 시일(104)은 제1 동적 시일 홈(122) 내에 배치되고 상부 부분(116)과 카트리지 본체(77) 사이에 시일을 제공하도록 구성된다. 제1 동적 시일 홈(122)은 제1 내부 원주방향 유동 통로(132) 위에 배치되고, 밸브 스템(66)이 개방 위치, 폐쇄 위치, 및 이들 사이의 임의의 중간 위치에 있을 때 제1 동적 시일(104)은 카트리지 본체(77)와의 맞물림을 유지한다. 제1 동적 시일(104)은 제1 동적 시일(104)로부터 연장되어 카트리지 본체(77)와 접촉하는 돌출부(105)를 포함한다. 돌출부(105)는 제1 동적 시일(104)에 대해 롤링 변형 내성을 증가시킨다. 롤링 변형의 감소는 밸브 스템(66)이 밸브 카트리지(68) 내에서 왕복동할 때 제1 동적 시일(104) 둘레에서 흐르는 누설을 방지한다.
제2 동적 시일 홈(126)은 하부 부분(118) 둘레에서 연장된다. 제2 동적 시일(106)은 제2 동적 시일 홈(126) 내에 배치되고 하부 부분(118)과 카트리지 본체(77) 사이에 시일을 제공하도록 구성된다. 제2 동적 시일(106)은 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 아래에 배치된다. 제2 동적 시일(106)은, 밸브 스템(66)이 개방 위치, 폐쇄 위치, 또는 이들 사이의 임의의 중간 위치에 있을 때 카트리지 본체(77)와의 맞물림을 유지한다. 일부 예에서, 제2 동적 시일(126)은 제1 동적 시일(122)과 유사하게 구성되어, 제2 동적 시일(126)은 또한 롤링 변형 내성을 증가시키기 위해 돌출부(105)와 같은 돌출부를 포함한다.
제어 시일 홈(124)은 제1 동적 시일 홈(122) 아래의 상부 부분(116) 둘레에서 연장된다. 제어 시일(108)은 제어 시일 홈(124) 내에 배치되고 밸브 스템(66)과 밸브 카트리지(68) 사이에 시일을 제공하도록 구성된다. 제어 시일(108)은 밸브(50)를 통한 계측기 유체의 유동을 제어하도록 구성된다. 밸브(50)가 폐쇄 위치에 있을 때 제어 시일(108)은 제어 시트(128)와 맞물려, 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이의 유동을 방지한다. 밸브(50)가 개방 위치에 있을 때 제어 시일(108)은 제어 시트(128)로부터 맞물림 해제되어, 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이의 유동을 허용한다. 일부 예에서, 제어 시일(108)은 O-링이다.
밸브 캡(70)은 밸브 카트리지(68)의 제1 단부(78)에 연결된다. 캡 시일 홈(136)은 밸브 캡(70) 둘레에서 연장된다. 캡 시일(114)은 캡 시일 홈(136) 내에 배치되고 밸브 캡(70)과 밸브 카트리지(68) 사이에 시일을 제공하도록 구성된다. 캡 시일(114)은 유체가 유체 입구(60)로부터 밸브 통로(74)로 그리고 밸브 캡(70) 둘레에서 밸브 카트리지(68)의 제1 단부(78)로 누설되는 것을 방지한다. 앞서 설명한 바와 같이, 밸브 캡(70)은 밸브(50)의 교체 동안 밸브 공동(64) 내의 임의의 고인 계량된 유체가 제1 단부(78)를 통해 밸브 카트리지(68)에 진입하는 것을 방지한다. 이와 같이, 밸브 캡(70)은 밸브(50)의 교체 동안 누설 오탐이 발생하는 것을 제거한다.
밸브 스프링(72)은 밸브 캡(70)으로부터 스템 보어(74) 내로 연장된다. 밸브 스프링(72)은 밸브 스템(66)에 힘을 가하여 밸브 스템(66)을 폐쇄 위치를 향해 편향시킨다.
작동 중에, 밸브(50)는 도 3a에 도시된 폐쇄 위치와 도 3c에 도시된 개방 위치 사이에서 조절된다. 밸브 스템(66)은 초기에 도 3a에 도시된 폐쇄 위치에 있다. 밸브 스템(66)이 폐쇄 위치에 있는 상태에서, 제어 시일(108)은 제어 시트(128)와 맞물리고 계측기 유체가 밸브(50)를 통해 유동하는 것을 방지한다. 밸브 스템(66)이 폐쇄 위치에 있을 때, 제1 동적 시일(104) 및 제어 시일(108)은 밸브(50) 상류의 유체 압력을 받는다. 제2 동적 시일(106)은 밸브 스템(66)이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 상류 유체 압력으로부터 격리되어, 제2 동적 시일(106)은 밸브 스템(66)이 폐쇄 위치에 있을 때에 상류 유체 압력을 받지 않는다.
분배 이벤트가 개시되면, 트리거(18)(도 2a 및 도 2b에서 가장 잘 확인됨)와 같은 트리거가 눌려져 밸브 스템(66)이 밸브 카트리지(68) 내에서 상향으로 시프트하게 된다. 밸브 스템(66)은 초기에 도 3b에 도시된 조절 위치로 시프트된다. 밸브 스템(66)이 조절 위치에 있는 상태에서, 제어 시일(108)은 제어 시트(128)로부터 맞물림 해제되고 반경방향 입구(82)를 통해 밸브 카트리지(68)에 진입하는 유체의 유로에 배치된다. 도 4a 내지 도 4c와 관련하여 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 밸브 스템(66)이 조절 위치에 있는 상태에서, 상부 부분(116)과 밸브 카트리지(68) 사이에 제한된 유로가 개방된다. 제한된 유로는 밸브(50)를 통해 유동하고 제어 시일(108)에 충돌하는 계량된 유체의 속도를 제한한다. 제어 시일(108)이 반경방향 입구(82)를 통해 유체 유로에 직접 있을 때 유체 속도를 제한하면, 계량된 유체가 제어 시일(108)을 제어 시일 홈(124) 밖으로 변위시키는 것을 방지한다.
밸브 스템(66)은 밸브 카트리지(68) 내에서 상향으로 계속해서 도 3c에 도시된 완전 개방 위치로 변위된다. 완전 개방 위치에서, 제어 시일(108)은 반경방향 입구(82)로부터 오프셋되어 반경방향 입구 위에 배치됨으로써, 밸브 카트리지(68)의 일부가 제어 시일(108)을 계량된 유체의 직접 유로로부터 차폐한다. 최대 유체 속도로부터 제어 시일(108)을 차폐하는 밸브 카트리지(68)는 제어 시일 홈(124) 밖으로 제어 시일(108)의 원하지 않는 변위를 방지한다.
계량된 유체는 밸브 입구 포트(60)로부터 제1 외부 원주방향 유동 통로(100)에 진입하고 제1 외부 원주방향 유동 통로(100) 내에서 카트리지 본체(77)의 제1 단부(78) 둘레에서 원주방향으로 유동한다. 계량된 유체는 반경방향 입구(82)를 통해 제1 내부 원주방향 유동 통로(132) 내로 유동한다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 제1 외부 원주방향 유동 통로(100)는 카트리지 본체(77)의 제1 단부(78) 둘레에서 균형 잡힌 원주방향 유동을 보장하고, 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)는 밸브 스템(66) 둘레에서 균형 잡힌 원주방향 유동을 보장한다. 균형 잡힌 원주방향 유동을 보장하면 제어 시일(108)에 대해 균일한 압력 분포가 제공된다. 이와 같이, 제어 시일(108)은 제어 시일(108) 상의 유동의 각도 위치에 관계 없이 유사한 유동 속도를 경험한다. 따라서, 제1 외부 원주방향 유동 통로(100) 및 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)는 제어 시일(108) 상에 일관된 외부 압력을 허용하여 제어 시일 홈(124) 밖으로 제어 시일(108)의 변위를 방지한다.
계량된 유체는 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)로부터 제2 내부 원주방향 유동 통로(134)로 하류로 유동한다. 계량된 유체는 제2 내부 원주방향 유동 통로(134)로부터 반경방향 출구(84)를 통해 제2 외부 원주방향 유동 통로(102)로 유동하고, 계량된 유체는 밸브 출구 포트(62)를 통해 제2 외부 원주방향 유동 통로(102) 밖으로 유동한다. 제1 외부 원주방향 유동 통로(100) 및 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 유사하게, 제2 외부 원주방향 유동 통로(102) 및 제2 내부 원주방향 유동 통로(134)는 밸브(50)를 통한 균일한 유동 분포를 제공함으로써, 균형 잡힌 압력 및 유동 속도를 제공한다.
따라서, 제1 외부 원주방향 유동 통로(100), 제1 내부 원주방향 유동 통로(132), 제2 내부 원주방향 유동 통로(134), 및 제2 외부 원주방향 유동 통로(102)는 밸브(50)를 통한 유체 유동 라인(F)의 균일한 환형 분포를 제공하여, 계량된 유체는 밸브 입구 포트(60)와 밸브 출구 포트(62)를 연결하는 직접 경로를 통해서가 아니라 밸브 공동(64) 및 밸브 카트리지(68)의 전체 원주 둘레에서 유동한다.
밸브 스템(66)이 완전 개방 위치에 있는 상태에서, 제1 동적 시일(104) 및 제2 동적 시일(106)은 모두 계측기 유체의 유체 압력을 경험한다. 유체 분배가 종료된 후, 밸브 스템(66)은 도 3a에 도시된 폐쇄 위치로 다시 시프트된다. 밸브 스프링(72)은 밸브 스템(66)에 하향 힘을 가하여 밸브 스템(66)을 폐쇄 위치로 구동시킨다. 상부 직경(D1)은, 제1 동적 시일(104) 및 상부 부분(116)에 작용하는 유체 압력이 제2 동적 시일(106) 및 하부 부분(118)에 작용하는 유체 압력과 균형을 이루도록 하부 직경(D2)과 동일하다. 제1 동적 시일(104) 및 제2 동적 시일(106) 상의 압력의 균형을 이루면 압력 평형이 생성되어 밸브 스템(66) 상의 압력 불균형을 제거한다. 균형 잡힌 압력은 밸브 스프링(72)이 모든 정격 작동 조건 하에서 밸브 스템(66)을 폐쇄 위치로 시프트할 수 있는 것을 보장한다.
작동 전체에 걸쳐서, 밸브 스템(66)은 카트리지 본체(77) 내에 유지되고 카트리지 본체에 의해 안내된다. 제1 동적 시일(104), 제어 시일(108), 및 제2 동적 시일(106)은 모두 밸브 스템(66)과 밸브 카트리지(68) 사이에서 연장되도록 구성된다. 밸브 스템(66)을 카트리지 본체(77)로 안내하면, 밸브 스템(66)이 다수의 직경을 갖는 다수의 부품에 의해 안내되지 않기 때문에 밀봉 정렬이 개선된다. 게다가, 제1 동적 시일(104)을 바아 스톡으로 기계 가공된 밸브 카트리지(68) 상에 밀봉하면, 제1 동적 시일(104)이 계측기 본체(12)와 같은 캐스트 부재에 대해 밀봉되지 않기 때문에, 제1 동적 시일(104) 둘레에서 흐르는 누설이 방지된다.
밸브(50)는 상당한 이점을 제공한다. 밸브(50)를 통한 유체 속도는 제어 시일(108)이 계량된 유체의 직접 유로에서 벗어날 때까지 최대 레벨 미만으로 유지되어, 제어 시일 홈(124)으로부터 바람직하지 않은 제어 시일(108)의 변위를 방지한다. 제1 외부 원주방향 유동 통로(100), 제1 내부 원주방향 유동 통로(132), 제2 내부 원주방향 유동 통로(134), 및 제2 외부 원주방향 유동 통로(102)는, 계량된 유체가 밸브 카트리지(68) 및 밸브 스템(66)의 전체 원주 둘레에서 유동하는 것을 보장하여 각도 위치에 관계 없이 제어 시일(108) 상에 균형 잡힌 힘을 제공한다. 돌출부(105)는 제1 동적 시일(104)로부터 연장되고 회전 굴곡을 감소시켜, 제1 동적 시일(104) 둘레에서 흐르는 누설을 감소시킨다. 밸브 캡(70)은 유체가 제1 단부(78)를 통해 밸브 카트리지(68)에 진입하는 것을 방지하여, 밸브(50)의 교체 중에 오탐 누설 표시가 나타나지 않게 한다. 상부 직경(D1)은 하부 직경(D2)과 동일하여, 밸브(50)가 개방 위치에 있을 때 제1 동적 시일(104) 및 제2 동적 시일(106) 상의 압력이 균형을 이룬다. 균형 잡힌 힘은 밸브 스프링(72)이 모든 정격 작동 조건 하에서 밸브 스템(66)을 폐쇄 위치로 구동할 수 있는 것을 보장한다. 카트리지 본체(77)는 제1 동적 시일(104), 제어 시일(108), 및 제2 동적 시일(106)에 대한 유일한 밀봉 표면을 제공하고, 이는 밸브 스템(66)이 단일 부품에 의해 안내되기 때문에 보다 양호한 시일 정렬을 제공한다.
도 4a는 밸브(50)가 폐쇄 위치에 있는 상태에서 제어 시일(108)의 확대 단면도이다. 도 4b는 밸브(50)가 조절된 위치에 있는 상태에서 제어 시일(108)의 확대 단면도이다. 도 4c는 제어 시일 홈(124)의 단면도이다. 도 4a 내지 도 4c가 함께 설명될 것이다. 계측기 본체(12)의 밸브 입구 포트(60) 및 밸브 공동(64)이 도시되어 있다. 밸브 공동(64)의 제1 외부 원주방향 유동 통로(100) 및 제2 외부 원주방향 유동 통로(102))가 도시되어 있다. 밸브(50)의 밸브 스템(66), 밸브 카트리지(68), 밸브 스프링(72), 제어 시일(108), 및 정적 시일(110)이 도시되어 있다. 밸브 스템(66)의 상부 부분(116), 세장형 부분(120)(도 4b), 및 스템 보어(74)가 도시되어 있고, 상부 부분(116)은 제어 시일 홈(124) 및 조절 부분(138)을 포함한다. 제어 시일 홈(124)은 도브테일(140)을 포함하고, 도브테일(140)은 폭(W1)을 갖는다(도 4c). 밸브 카트리지(68)의 반경방향 입구(82), 반경방향 출구(84)(도 4b), 제어 시트(128), 정적 시일 홈(130), 제1 내부 원주방향 유동 통로(132), 및 제2 내부 원주방향 유동 통로(134)가 도시되어 있다. 제어 시트(128)는 시트 반경(R)을 포함한다.
밸브 스템(66)은 밸브 카트리지(68) 내에 배치되고 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 제어 시일 홈(124)은 상부 부분(116) 내로 연장되고, 제어 시일(108)은 제어 시일 홈(124) 내에 배치된다. 도브테일(140)은 제어 시일 홈(124)이 부분 도브테일을 나타내도록 제어 시일 홈(124)의 하류측으로부터 연장된다. 폭(W1)은 도브테일(140)에서 제어 시일 홈(124)의 폭이다. 폭(W1)은 바람직하게는 약 0.178 cm(0.070 인치)이며, 이는 일 예에서 제어 시일(108)의 단면 직경과 대략 동일하다. 일부 예에서, 제어 시일(108)의 단면 직경 대 폭(W1)의 비는 약 1:0.9 내지 1:1.1이다. 일 예에서, 제어 시일(108)의 단면 직경 대 폭(W1)의 비는 약 1:1이다. 도브테일(140)은, 제어 시일(108)이 모든 정격 작동 조건에 걸쳐 제어 시일 홈(124) 내에 안착된 상태로 유지되는 것을 보장한다. 조절 부분(138)은 제어 시일 홈(124) 아래로 연장되는 상부 부분(116)의 일부이다.
정적 시일 홈(130)은 밸브 카트리지(68)의 외부 둘레에서 연장된다. 정적 시일 홈(130)은 제1 외부 원주방향 유동 통로(100)와 제2 외부 원주방향 유동 통로(102) 사이에 배치된다. 정적 시일(110)은 정적 시일 홈(130) 내에 배치되고 밸브 카트리지(68)와 계측기 본체(12)의 계면에서 시일을 제공하도록 구성된다. 제어 시트(128)는 밸브 카트리지(68)의 내부로부터 연장되고 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이에 배치된다. 제어 시트(128)는 제어 시일(108)을 위한 밀봉 표면을 제공한다.
작동 중에, 밸브 스템(66)은 제어 시일(108)이 제어 시트(128)와 맞물리는 폐쇄 위치와 제어 시트(128)가 제어 시트(128)로부터 맞물림 해제되는 개방 위치 사이에서 조절된다. 제어 시일(108)은 초기에 도 4a에 도시된 폐쇄 위치에 있음으로써, 제어 시일(108)이 밸브 스템(66)과 제어 시트(128) 사이에 배치되어 임의의 계량된 유체가 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이에서 유동하는 것을 방지한다. 유체 분배를 개시하기 위해, 밸브 스템(66)은 제어 시일(108)이 제어 시트(128)로부터 맞물림 해제될 때까지 상향으로 시프트된다. 제어 시일(108)이 제어 시트(128)로부터 초기에 맞물림 해제될 때, 환형 유로(142)는 조절 부분(138)과 제어 시트(128) 사이에서 개방된다. 환형 유로(142)는 계량된 유체가 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이에서 유동하는 제한된 영역을 제공한다. 환형 유로(142)에 의해 생성된 제한된 영역은 밸브(50)를 통한 계량된 유체의 초기 유동 속도를 제한한다.
환형 유로(142)의 길이는 밸브 스템(66)이 계속해서 완전 개방 위치(도 3c에 도시됨)로 상향으로 시프트됨에 따라 감소한다. 환형 유로(142)의 길이가 감소함에 따라, 제1 내부 원주방향 유동 통로(132) 내로 그리고 환형 유로(142)를 통해 유동하는 계측기 유체의 유동 속도가 동시에 증가한다. 이와 같이, 환형 유로(142)는 정확한 유동 제어를 위한 유동 페더링(feathering)을 제공한다. 예를 들어, 사용자가 트리거를 더 누를수록 밸브(50)를 통한 유동 속도가 더 커진다. 환형 유로(142)에 의해 제공되는 유동 페더링은 사용자가 분배 이벤트 동안 분배된 계량된 유체를 정확하고 일관되게 마무리(top-off)하게 한다. 마무리 동안, 밸브 스템(66)은 실제 분배 체적을 원하는 분배 체적까지 되게 하기 위해 소량의 유체를 분배하도록 약간 개방 및 폐쇄된다.
조절 부분(138)은 밸브 스템(66)이 완전 개방 위치에 있을 때 제어 시트(128)로부터 오프셋된다. 밸브 스템(66)이 완전 개방 위치에 있는 상태에서, 제한되지 않은 유로가 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이에 생성된다. 조절 부분(138)은 제어 시일(108)이 반경방향 입구(82) 위에 배치될 때 제어 시트(128)로부터 맞물림 해제되도록 크기 설정되어, 제어 시일(108)은 밸브 카트리지(68)에 의해 최대 유체 속도로부터 적어도 부분적으로 차폐된다. 이와 같이, 밸브 스템(66)이 완전 개방 위치에 있을 때, 제어 시일(108)은 계량된 유체의 직접 유로에 배치되지 않는다.
분배 이벤트의 종료 시에, 밸브 스템(66)은 폐쇄 위치로 복귀된다. 밸브 스템(66)이 폐쇄 위치로 천이될 때, 제어 시일(108)은 초기에 제어 시트 반경(R)에서 제어 시트(128)와 맞물린다. 일부 예에서, 제어 시트 반경(R) 대 제어 시일(108)의 단면 반경의 비는 1:2 내지 1:10이다. 일 예에서, 제어 시트 반경(R) 대 제어 시일(108)의 단면 반경의 비는 약 1:3이다. 제어 시트 반경(R)은 제어 시일(108)이 제어 시트(128)와의 밀봉 맞물림으로 팝인되고 밀봉 맞물림으로부터 팝 아웃되게 하여, 제어 시일(108)이 제어 시트(128)에서 제어 시일(108)의 변형에 의해 야기된 스카핑을 경험하는 것을 방지한다. 이는 또한 제어 시일(108) 자체가 유체 속도를 제어하지 않기 때문에 고속 유체 유동 시일 침식을 방지한다. 따라서, 제어 시일(108)은 포핏형(poppet-style) 유동 제어를 제공한다. 제어 시일(108)이 제어 시트(128)와 맞물릴 때, 유동이 차단된다. 제어 시일(108)이 제어 시트(128)로부터 맞물림 해제될 때, 유동이 진행된다. 제어 시일(108)은 유동을 조절하지 않으며; 대신에, 환형 유로(142)가 밸브(50)를 통한 모든 유동 조절을 제공한다. 환형 유로(142)가 유동 속도를 제어하기 때문에, 제어 시일(108)은 고속 유체 유동 침식에 덜 민감하다.
밸브(50)는 상당한 이점을 제공한다. 환형 유로(142)는 밸브 스템(66)이 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 시프트될 때 유동 페더링을 제공한다. 환형 유로(142)는 또한 제어 시일(108)이 계측기 유체의 직접 경로에서 벗어날 때까지 유동 속도를 최대 유동 속도 미만으로 유지한다. 제어 시트 반경(R)은 제어 시일(108)이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 천이될 때 제어 시일(108)의 스카핑을 방지한다. 도브테일(140)은 제어 시일 홈(124)으로부터 제어 시일(108)의 변위를 방지한다.
도 5a는 밸브 카트리지(68)의 제1 단면도이다. 도 5b는 밸브 카트리지(68)의 제2 단면도이다. 도 5a 및 도 5b가 함께 설명될 것이다. 밸브 카트리지(68)는 카트리지 본체(77), 제1 단부(78), 제2 단부(80), 반경방향 입구(82), 반경방향 출구(84), 제어 시트(128), 정적 시일 홈(130), 제1 내부 원주방향 유동 통로(132), 제2 내부 원주방향 유동 통로(134), 및 카트리지 보어(144)를 포함한다. 제1 단부(78)는 암나사부(146)를 포함한다. 제2 단부(80)는 수나사부(148), 언더컷(150), 밸브 스템 지탱 표면(152), 및 카트리지 플랜지(154)를 포함한다.
카트리지 보어(144)는 카트리지 본체(77)를 통해 제1 단부(78)로부터 제2 단부(80)까지 연장된다. 암나사부(146)는 제1 단부(78)의 원위 단부에 배치되고 밸브 캡(70)(도 3a 내지 도 3c에서 가장 잘 확인됨)과 같은 밸브 캡 상의 수나사부와 인터페이싱하여 밸브 캡을 밸브 카트리지(68) 상에 유지하도록 구성된다. 반경방향 입구(82)는 카트리지 본체(77)를 통해 제1 내부 원주방향 유동 통로(132) 내로 연장된다. 반경방향 출구(84)는 카트리지 본체(77)를 통해 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 내로 연장된다. 제어 시트(128)는 카트리지 본체(77)의 내부로부터 카트리지 보어(144) 내로 연장되고 제1 내부 원주방향 유동 통로(132)와 제2 내부 원주방향 유동 통로(134) 사이에 배치된다. 정적 시일 홈(130)은 반경방향 입구(82)와 반경방향 출구(84) 사이에서 카트리지 본체(77)의 외부 둘레에서 연장되고, 정적 시일 홈(130)은 정적 시일(110)(도 4a 및 도 4b에서 가장 잘 확인됨)과 같은 시일을 수용하도록 구성된다.
카트리지 플랜지(154)는 제2 단부(80)로부터 반경방향으로 연장된다. 카트리지 플랜지(154)는 밸브 카트리지(68)가 계측기 본체에 설치될 때 계측기 본체(12)(도 2b에서 가장 잘 확인됨)와 같은 계측기 본체의 외부에 맞닿도록 구성된다. 수나사부(148)는 카트리지 플랜지(154) 위의 제2 단부(80) 둘레에서 연장된다. 수나사부(148)는 계측기 본체 상의 암나사부와 인터페이싱하여 밸브 카트리지(68)를 계측기 본체에 고정시키도록 구성된다. 밸브 스템 지탱 표면(152)은 제2 단부(80) 내로 연장된다. 밸브 스템 지탱 표면(152)은 밸브 카트리지(68) 내에 배치된 밸브 스템(66)(도 3a 내지 도 3c에서 가장 잘 확인됨)과 같은 밸브 스템의 하향 이동을 제한한다. 밸브 스템은 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 스템 지탱 표면(152)에 대해 안착된다. 언더컷(150)은 밸브 스템 지탱 표면(152)에 인접한 카트리지 본체(77)의 내부로 연장된다. 일부 예에서, 밸브 카트리지(68)는 강철과 같은 바아 스톡으로 기계 가공된다. 언더컷(150)은 밸브 카트리지(68)의 제조 동안 카트리지 보어(144)의 내부 상의 치수 제어 및 표면 마무리를 용이하게 한다.
도 6은 베젤 하우징(20) 및 디스플레이(46)의 확대 단면도이다. 베젤 하우징(20)은 디스플레이 개구(156)를 포함하고, 디스플레이 개구(156)는 에지(158)를 포함한다. 디스플레이(46)는 상부 리테이너(160), 하부 리테이너(162), 제1 패드(164), 제2 패드(166), 및 디스플레이 스크린(168)을 포함한다.
제1 회로 기판(52), 안테나(56), 및 솔레노이드(86)는 베젤 하우징(20) 내에 배치된다. 솔레노이드(86)는 계측기 본체(12) 내로 적어도 부분적으로 연장되고, 이는 베젤 하우징(20)의 하부 프로파일을 용이하게 한다. 안테나(56)는 계측기 제어기(24)(도 1b)와 같은 계측기 제어기를 위한 무선 통신을 제공하도록 구성된다. 제1 회로 기판(52) 및 제2 회로 기판(54)(도 2b에서 가장 잘 확인됨)은 핸드헬드 계측기(10)(도 1a에서 가장 잘 확인됨)의 작동을 제어하도록 구성된 계측기 제어기와 같은 다양한 전기 구성요소를 포함할 수 있다.
디스플레이(46)는 디스플레이 개구(156) 내에서 베젤 하우징(20)에 장착된다. 디스플레이(46)는 각도(α)로 사용자를 향해 기울어져 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 각도(α)는 90도 내지 180도의 임의의 원하는 각도일 수 있다. 일 예에서, 각도(α)는 150도 내지 170도이다. 디스플레이 스크린(168)은 제1 패드(164)와 제2 패드(166) 사이에 배치된다. 일부 예에서, 디스플레이 스크린(168)은 LCD이다. 제1 패드(164) 및 제2 패드(166)는 모두 접착성 이면을 포함할 수 있다. 상부 리테이너(160)는 하부 리테이너(162)에 연결되고, 상부 리테이너(160) 및 하부 리테이너(162)는 제1 패드(164), 제2 패드(166), 및 디스플레이 스크린(168)을 캡슐화한다. 상부 리테이너(160)는 사용자가 디스플레이 스크린에 의해 제공된 이미지를 볼 수 있도록 투명하다. 일부 예에서, 하부 리테이너(162)도 또한 투명하다. 예를 들어, 상부 리테이너(160) 및 하부 리테이너(162)는 모두 폴리카보네이트일 수 있다. 상부 리테이너(160)는 베젤 하우징(20)에 부착되어 디스플레이(46)를 디스플레이 개구(156)에서 제자리에 고정시킨다. 일부 예에서, 상부 리테이너(160)는 3M® VHB™ 테이프와 같은 양면 아크릴 폼 테이프를 이용하여 베젤 하우징(20)에 장착될 수 있다.
디스플레이 개구(156)의 에지(158)는 디스플레이(46)가 베젤 하우징(20)에 장착될 때 디스플레이(46)에 비해 상승된다. 디스플레이 개구(156)의 에지(158)를 디스플레이(46)에 비해 상승시키면, 핸드헬드 계측기(10)가 낙하되거나 달리 충격을 경험할 때 디스플레이(46)가 충격력을 경험하지 못하게 한다.
도 7a는 도 1a의 선 7-7을 따라 취한 노즐(16)의 단면도로서, 개방 위치에서 노즐(16)을 도시한다. 도 7b는 도 7a의 상세부 Z의 확대도이다. 도 7c는 폐쇄 위치에서 노즐(16)을 도시하는 확대 단면도이다. 도 7a 내지 도 7c가 함께 설명될 것이다. 노즐(16)은 커넥터(170), 노즐 본체(172), 노즐 스템(174), 및 노즐 스프링(176)을 포함한다. 커넥터(170)는 안착 단부(178) 및 커넥터 보어(180)를 포함한다. 안착 단부(178)는 견부(182), 목부(184), 및 커넥터 시일 홈(186)을 포함한다. 노즐 본체(172)는 수용 단부(188), 분배 단부(190), 노즐 보어(192), 및 통기구(194)를 포함한다. 분배 단부(190)는 상류 부분(196), 하류 부분(198), 및 연결 부분(200)을 포함한다. 상류 부분(196)은 상류 직경(D3)을 포함한다. 하류 부분(198)은 하류 직경(D4) 및 노즐 출구(202)를 포함한다. 연결 부분(200)은 각도(γ)를 포함한다. 노즐 스템(174)은 입구 튜브(204), 스템 플랜지(206), 유동 통로(208), 및 스템 팁(210)을 포함한다. 스템 팁(210)은 메인 팁 본체(212), 직경 감소 부분(214), 및 오버몰딩된 팁(216)을 포함한다. 스템 플랜지(206)는 플랜지 시일 홈(218)을 포함한다. 오버몰딩된 팁(216)은 밀봉부(220) 및 팁 원추부(222)를 포함한다. 팁 원추부(222)는 각도(θ베이스 직경(D5), 및 길이(L1)를 포함한다.
커넥터(170), 노즐 스템(174), 및 노즐 본체(172)는 노즐 축선(A-A) 상에 동축으로 배치된다. 커넥터(170)는 핸드헬드 계측기(10)(도 1a)와 같은 핸드헬드 계측기에 부착되도록 구성된다. 일부 예에서, 커넥터(170)는 연장부(14)(도 1a)와 같은 연장부에 부착된다. 다른 예에서, 커넥터(170)는 회전 엘보우(258)(도 8b에서 가장 잘 확인됨)와 같은 오일 바아의 회전 엘보우에 부착된다. 커넥터(170)의 안착 단부(178)는 노즐 보어(192) 내로 연장되고 노즐 본체(172)의 수용 단부(188)에 연결된다. 일부 예에서, 안착 단부(178)는 수용 단부(188)에서 암나사부와 정합하도록 구성된 수나사부를 포함한다. 목부(184)는 안착 단부(178)로부터 노즐 보어(192) 내로 연장된다. 견부(182)는 목부(184)로부터 반경방향으로 연장된다. 커넥터 시일 홈(186)은 안착 단부(178) 내로 연장되고, 커넥터 시일(187)은 커넥터 시일 홈(186) 내에 배치된다.
노즐 보어(192)는 수용 단부(188)와 분배 단부(190) 사이에서 노즐 본체(172)를 통해 연장된다. 하류 부분(198)은 분배 단부(190)의 원위 단부이다. 계량된 유체는 노즐 출구(202)를 통해 하류 부분(198)을 빠져나간다. 연결 부분(200)은 상류 부분(196)과 하류 부분(198) 사이에서 연장되어 이들을 연결하는 원추형 통로이다. 연결 부분(200)은 상류 부분(196)의 상류 직경(D3)과 하류 부분(198)의 하류 직경(D4) 사이에 원활한 천이를 제공한다. 각도(γ)는 연결 부분(200)의 각도이며, 일부 예에서 각도(γ)는 약 30도이다. 통기구(194)는 노즐 본체(172)를 통해 노즐 보어(192) 내로 연장된다. 통기구(194)는, 노즐 스템(174)이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 천이됨에 따라 노즐 보어(192) 내의 과도 가압을 방지하기 위해 공기가 노즐 본체(172) 내외로 유동하게 하도록 대기로 개방된다.
노즐 스템(174)은 노즐 보어(192) 내에 배치된다. 노즐 스템(174)은, 밀봉부(220)가 연결 부분(200)으로부터 맞물림 해제되는 개방 위치와 밀봉부(220)가 연결 부분(200)과 맞물리는 폐쇄 위치 사이에서 시프트하도록 구성된다. 입구 튜브(204)는 안착 단부(178)를 통해 커넥터 보어(180) 내로 연장된다. 스템 플랜지(206)는 입구 튜브(204)로부터 반경방향으로 연장된다. 스템 플랜지(206)는 노즐 스템(174)의 변위를 제한하기 위해 목부(184)에 맞닿도록 구성된다. 노즐 스프링(176)은 견부(182)와 스템 플랜지(206) 사이에서 연장된다. 플랜지 시일 홈(218)은 스템 플랜지(206)의 외부 에지로 연장된다. 플랜지 시일(207)은 스템 플랜지(206)와 노즐 본체(172) 사이에서 플랜지 시일 홈(218) 내에 배치된다. 유동 통로(208)는 스템 플랜지(206)의 하류에 배치되고 노즐 스템(174)을 통해 입구 튜브(204) 내로 반경방향으로 연장된다.
스템 팁(210)은 입구 튜브(204)로부터 축방향으로 연장된다. 메인 팁 본체(212)는 입구 튜브(204)로부터 연장되고, 직경 감소 부분(214)은 메인 팁 본체(212)로부터 축방향으로 연장된다. 오버몰딩된 팁(216)은 직경 감소 부분(214) 상에 배치된다. 오버몰딩된 팁(216)은 엘라스토머로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 오버몰딩된 팁(216)은 니트릴 고무로 형성된다. 그러나, 오버몰딩된 팁(216)은 계량된 유체와 화학적으로 양립 가능한 임의의 엘라스토머로 형성될 수 있는 것으로 이해된다. 밀봉부(220)는 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 연결 부분(200)과 맞물리도록 구성된다. 팁 원추부(222)는 밀봉부(220)로부터 연장된다. 각도(θ)는 팁 원추부(222)와 하류 부분(198) 사이의 각도이다. 일부 예에서, 각도(θ)는 약 20도 내지 30도이다. 일 예에서, 각도(θ)는 약 25도이다.
노즐 본체(172)는 노즐(16)을 활성화 상태와 비활성화 상태 사이에서 시프트시키기 위해 커넥터(170)에 대해 이동 가능하다. 활성화 상태에서, 노즐 스템(174)은 노즐 본체(172) 내의 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 시프트할 수 있다. 비활성화 상태에서, 스템 플랜지(206)는 목부(184)에 맞닿고 밀봉부(220)는 연결 부분(200)에 맞닿아, 노즐 스템(174)이 노즐 본체(172) 내에서 시프트할 수 없다. 비활성화 상태에서, 노즐 스템(174)은 의도하지 않은 유체 분배를 방지하기 위해 폐쇄 위치에 로킹된다. 활성화 상태와 비활성화 상태 사이에서 노즐을 시프트시키기 위해, 사용자는 노즐 본체(172)를 커넥터(170) 쪽으로 또는 커넥터로부터 먼 쪽으로 더 나사를 돌려서, 노즐 스템(174)이 노즐 본체(172) 내에서 이동할 수 있는 거리를 변경한다.
작동 중에, 노즐 본체(172)는 활성화 위치에 위치된다. 노즐 본체(172)가 활성화 위치에 있는 상태에서, 사용자는 노즐(16)로의 계량된 유체의 유동을 개시한다. 계량된 유체는 커넥터 보어(180)를 통해 유동하여 입구 튜브(204)에 진입한다. 계량된 유체는 유동 통로(208)를 통해 입구 튜브(204) 밖으로 유동하여, 노즐 보어(192) 내에 유체 압력을 생성한다. 유체 압력은 스템 플랜지(206)에 작용하고 노즐 스프링(176)의 힘을 극복하여 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 시프트하게 한다. 노즐 스템(174)이 개방 위치에 있는 상태에서, 시일(220)은 연결 부분(200)으로부터 맞물림 해제되고 유로는 분배 단부(190)를 통해 개방된다. 계측기 유체는 팁 원추부(222)와 연결 부분(200) 사이에서 상류 부분(196)을 통해 유동하고 하류 부분(198)을 통해 노즐 본체(172)를 빠져나간다.
팁 원추부(222)는 노즐 출구(202)를 통해 분배 단부(190)를 빠져나가는 계량된 유체의 타이트한 스트림을 용이하게 한다. 베이스 직경(D5) 대 길이(L1)의 비는 약 10:7 내지 3:2이다. 일 예에서, 베이스 직경(D5) 대 길이(L1)의 비는 약 11:8이다. 팁 원추부(222)는 분배 단부(190)를 빠져나가는 계량된 유체의 스퍼터링, 패닝, 및 분무를 방지한다. 계량된 유체가 연결 부분(200)에 진입할 때, 연결 부분(200)과 팁 원추부(222) 사이에 생성된 유로는 노즐 축선(A-A)을 따라 계량 유체의 유동을 배향시킨다. 계측기 유체는 하류 부분(198)에서 수렴하고 타이트한 스트림으로 노즐 출구(202) 밖으로 분배된다. 노즐 스템(174)이 개방 위치에 있는 상태에서, 팁 원추부(222)는 길이(L2) 만큼 하류 부분(198)의 노즐 출구(202)로부터 오프셋된다. 일부 예에서, 길이(L2)는 약 0.305-0.343 cm(약 0.120-0.135 인치)이다. 일 예에서, 길이(L2)는 약 0.320 cm(약 0.126 인치)이다. 직경(D4) 대 길이(L2)의 비는 약 2:1이다. 길이(L2) 및 각도(θ)는 계측기 유체가 노즐 출구(202)를 빠져나가기 전에 하류 부분에서 층류를 생성한다. 층류는 계량된 유체의 스퍼터링, 패닝, 및 분무를 제거한다. 일부 예에서, 팁 원추부(222)는 분당 최대 약 10 갤런의 유량으로 계측기 유체의 타이트한 스트림을 용이하게 한다.
분배 이벤트가 완료된 후, 사용자는 트리거를 해제하고 노즐(16)로의 계측기 유체의 유동이 차단된다. 계측기 유체의 유동이 중지되면, 밸브 스프링(176)은 노즐 스템(174)을 폐쇄 위치로 구동시킨다. 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치에 있는 상태에서, 밀봉부(220)는 연결 부분(200)과 맞물리고 팁 원추부(222)는 하류 부분(198)으로 연장된다. 연결 부분(200)은, 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치로 시프트됨에 따라 노즐 축선(A-A) 상에 밀봉부(220)를 정렬시켜, 분배 단부(190) 내에서 노즐 스템(174)의 정렬을 용이하게 하고 유밀식 시일의 형성을 보장한다. 위에서 설명한 바와 같이, 오버몰딩된 팁(216)은 니트릴 고무와 같은 유연한 재료로 형성되어, 오염물이 계측기 유체 중에 존재하는 경우에도 유밀식 시일의 형성을 용이하게 한다.
팁 원추부(222)는 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 하류 부분(198)으로 연장된다. 일부 예에서, 팁 원추부(222)는 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치에 있을 때 하류 부분(198)의 체적의 약 50%를 차지한다. 팁 원추부(222)는, 계량된 유체의 표면 장력이 계량된 유체가 하류 부분(198)으로부터 적하되는 것을 방지하도록 하류 부분(198)에 남아있는 계량된 유체의 질량이 충분히 낮은 것을 보장한다. 이와 같이, 하류 부분(198)으로 연장되고 하류 부분의 체적의 적어도 50%를 차지하는 팁 원추부(222)는, 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치로 시프트될 때 하류 부분(198) 내에 있는 임의의 계량된 유체의 잠재적인 적하를 방지한다.
노즐(16)은 상당한 이점을 제공한다. 오버몰딩된 팁(216)은 노즐 스템(174)의 밀봉 및 정렬을 용이하게 한다. 유연한 오버몰딩된 팁(216)은, 특히 오염물이 계량된 유체 중에 존재하는 경우 밀봉을 더욱 용이하게 한다. 연결 부분(200)은 상류 직경(D3)과 하류 직경(D4) 사이의 원활한 천이를 제공하여, 노즐 스템(174)의 정렬 및 밀봉을 추가로 보장한다. 팁 원추부(222) 및 길이(L2)는 하류 부분(198)에 층류를 발생시켜, 계량된 유체의 스퍼터링, 패닝, 및/또는 분무를 방지한다. 팁 원추부(222)는 노즐 스템(174)이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 하류 부분(198)으로 연장되어 하류 부분을 차지하며, 이에 의해 노즐 출구(202)로부터 계량된 유체의 잠재적인 적하를 방지한다.
도 8a는 오일 바아(224)의 등각도이다. 도 8b는 분배 조립체(226)의 분해도이다. 도 8c는 계측기 제어기(24) 및 사용자 인터페이스(28)의 예를 예시하는 블록도이다. 도 8d는 계측기 제어기(24) 및 사용자 인터페이스(28)의 다른 예를 예시하는 블록도이다. 도 8a 내지 도 8d가 함께 설명될 것이다. 오일 바아(224)는 분배 조립체(226a-226c)(총괄하여 본 명세서에서 "분배 조립체(226)"), 프레임(228), 전방 패널(230), 및 팬(232)을 포함한다. 프레임(228)은 제1 측면 패널(234), 제2 측면 패널(236), 후방 패널(238) 및, 플리넘(240)을 포함한다. 전방 패널(230)은 분배기 개구(242a-242c)(총괄하여 "분배기 개구(242)")를 포함한다. 계측기 제어기(24)의 제어 회로(42)가 도 8c 및 도 8d에 도시되어 있다. 위치 센서(247)가 도 8d에 도시되어 있다. 사용자 인터페이스(28)의 디스플레이 회로(244) 및 사용자 입력 회로(246)가 도 8c 및 도 8d에 도시되어 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 각각의 분배 조립체(226)는 핸드헬드 계측기(10), 노즐(16), 입구 피팅(248), 출구 피팅(250), 매니폴드 입구 어댑터(252), 매니폴드(254), 매니폴드 출구 어댑터(256), 및 회전 엘보우(258)를 포함한다. 매니폴드(254)는 매니폴드 입구 개구(260) 및 매니폴드 출구 개구(262)를 포함한다. 핸드헬드 계측기(10)의 계측기 본체(12), 트리거(18), 베젤 하우징(20), 엘라스토머 트리거 가드(22), 및 사용자 인터페이스(28)가 도시되어 있다. 계측기 본체(12)의 핸들(32), 일체형 트리거 가드(34), 유체 입구(36), 및 유체 출구(38)가 도시되어 있다. 사용자 인터페이스(28)는 입력부(44) 및 디스플레이(46)를 포함한다.
후방 패널(238)은 제1 측면 패널(234)과 제2 측면 패널(236) 사이에서 연장되고 이들에 연결된다. 일부 예에서, 제1 측면 패널(234), 제2 측면 패널(236), 및 후방 패널(238)은 단일 부품으로서 일체로 형성된다. 다른 예에서, 제1 측면 패널(234) 및 제2 측면 패널은 파스너에 의해 후방 패널(238)에 연결된다. 전방 패널(230)은 제1 측면 패널(234) 및 제2 측면 패널(236)의 상단에 장착된다. 팬(232)은 프레임(228)의 바닥에 배치된다. 플리넘(240)은 전방 패널(230)과 후방 패널(238) 사이에 획정된다. 분배 조립체(226)는 오일 바아(224) 상에 장착되고 유체를 용기에 분배하도록 구성된다. 핸드헬드 계측기(10)는 분배 승인 및 유체 추적을 제공하기 위해 오일 바아(224)에 통합되도록 배관된다. 매니폴드(254)는 플리넘(240) 내에 배치되고 파스너(264)에 의해 전방 패널(230)에 연결되는데, 파스너는 전방 패널(230)을 통해 매니폴드(254)로 연장된다. 입구 피팅(248)은 유체 입구(36) 내로 연장되어 유체 입구에 연결된다. 입구 피팅(248)은 벌크 유체 저장 탱크로부터 연장되는 공급 호스를 수용하도록 구성된다. 출구 피팅(250)은 유체 출구(38)에 연결된다. 매니폴드 입구 어댑터(252)는 출구 피팅(250) 및 매니폴드 입구 개구(260)에 연결된다. 매니폴드 출구 어댑터(256)는 매니폴드 출구 개구(262)에 연결되고 전방 패널(230)의 분배기 개구(242)를 통해 연장된다. 회전 엘보우(258)는 전방 패널(230) 밖으로 연장되는 매니폴드 출구 어댑터(256)의 단부에 부착된다. 노즐(16)은 회전 엘보우(258)에 연결되고 계량된 유체를 분배하도록 구성된다. 오일 바아(224) 상에 다수의 분배 조립체(226)를 장착하면, 예를 들어 각각의 분배 조립체(226)가 상이한 유체를 수용하는 상이한 벌크 저장 탱크에 연결된 경우에, 다양한 유형의 유체가 분배를 위해 오일 바아(224)에 연결되게 된다.
사용자 인터페이스(28)는 디스플레이 회로(244) 및 사용자 입력 회로(246)를 포함한다. 사용자 입력 회로(246)는 사용자에 의한 구동을 가능하게 하는 임의의 적절한 구성일 수 있다. 예를 들어, 입력부(44)는 사용자로부터 입력을 수신하고 입력을 사용자 입력 회로(246)에 제공하는 복수의 기계식 버튼을 포함할 수 있으며, 각각의 버튼은 디스플레이(46) 상에 제공된 표시기에 대한 방향 명령에 대응한다. 디스플레이 회로(244)는 디스플레이(46)에서 볼 수 있는 시각적 출력을 생성할 수 있는 임의의 적절한 디지털 또는 아날로그 디스플레이이다. 제어 회로(42)는 핸드헬드 계측기(10) 내에 전기적으로 연결되고 핸드헬드 계측기(10)의 작동을 제어하기 위한 임의의 적절한 구성일 수 있다. 제어 회로(42)는 디스플레이 회로(244) 상에 디스플레이의 생성을 제어하고 사용자 입력 회로(246)를 통해 제공된 조작자 명령을 인식하고 처리하도록 구성된다. 제어 회로(42)는 핸드헬드 계측기(10)의 작동을 제어하도록 구성된 것으로 설명되었지만, 제어 회로(42)는 핸드헬드 유체 계측기(10)의 작동을 제어하는 제어 회로와 별개일 수 있는 것으로 이해된다.
핸드헬드 계측기(10)는 오일 바아(224) 상에 반전된 배향으로 장착된다. 디스플레이(46) 및 입력부(44)는 베젤 하우징(20) 상에 고정식으로 장착된다. 계측기 제어기(24)는 디스플레이(46)에 의해 제공된 시각적 출력의 배향을 반전시키도록 구성되어, 핸드헬드 계측기(10)가 반전된 배향으로 장착된 상태에서 시각적 출력이 사용자에 의해 판독될 수 있다. 사용자는 입력부(44)를 통해 핸드헬드 계측기(10)에 오일 바아 명령을 입력함으로써 오일 바아(224) 상에서 사용하기 위한 핸드헬드 계측기(10)를 준비한다. 오일 바아 명령은 사용자에 의해 제공되는 것으로 설명되었지만, 오일 바아 명령은 자동으로 생성되어 제어 회로(42)에 제공될 수 있는 것으로 이해된다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 핸드헬드 유체 계측기(10)는 위치 센서(247)를 포함할 수 있으며, 위치 센서는, 예를 들어 가속도계와 같은 핸드헬드 유체 계측기(10)의 상대 위치를 결정하기 위한 임의의 적절한 센서일 수 있다. 위치 센서(247)는 핸드헬드 유체 계측기(10)의 상대 위치를 감지하고 핸드헬드 유체 계측기(10)가 반전된 위치에 있을 때를 결정하도록 구성된다. 위치 센서(247)는 제어 회로(42)에 상대 위치 정보를 제공하고, 제어 회로(42)는 핸드헬드 유체 계측기(10)가 반전된 위치에 있음을 나타내는 상대 위치 정보에 기초하여 오일 바아 명령을 자동으로 생성할 수 있다. 다른 예에서, 핸드헬드 유체 계측기(10)는 핸드헬드 유체 계측기(10)가 오일 바아(224) 상의 위치에 있는 것에 기초하여 오일 바아 명령을 생성하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 핸드헬드 유체 계측기(10)는 오일 바아(224) 상에 설치된 자석에 의해 활성화되는 리드 스위치를 포함할 수 있다.
제어 회로(42)는 사용자 입력 회로(246) 및/또는 위치 센서(247)로부터 오일 바아 명령을 수신하고 디스플레이 회로(244)에 배향 지시를 제공한다. 배향 지시에 기초하여, 디스플레이 회로(244)에 의해 제공된 시각적 출력의 배향은, 핸드헬드 계측기(10)가 오일 바아(224) 상에 장착된 상태에서 시각적 출력이 사용자에 의해 판독 가능하도록 수정된다. 일 예에서, 디스플레이 회로(244)는 시각적 출력을 180도 회전시킨다.
시각적 배향을 회전시키는 것에 추가하여, 제어 회로(42)는 시각적 출력의 배향이 버튼의 기능에 반영되도록 입력부(44)의 버튼의 기능을 변경할 수 있다. 제어 회로(42)는, 각 버튼에 제공된 명령이 시각적 출력 상의 원하는 상대 방향에 관련되도록 입력부(44)의 버튼의 기능을 수정한다. 예를 들어, 버튼 배향이 표준, 직립 디스플레이 배향에 관련되도록 입력부(44)가 구성된 경우, 제어 회로(42)는 디스플레이(46)에 의해 제공되는 시각적 출력을 반전시키는 것 외에 "업" 및 "다운" 버튼을 반전시키도록 구성된다. 따라서, "업" 버튼은 "다운" 버튼이 되고 "다운" 버튼은 "업" 버튼이 된다. 이와 같이, 사용자에 의해 입력된 명령은, 핸드헬드 계측기(10)가 오일 바아(224) 상의 반전된 위치에 장착된 상태에서, 시각적 출력에 대한 바람직한 방향 제어를 제공받는다. 제어 회로(42)는 또한 좌측 및 우측 버튼을 반전시켜 "좌측" 및 "우측"을 반전된 스크린 배향과 정확하게 연관시킬 수 있다. 다른 예에서, 입력부(44)는 버튼 배향이 스크린 상의 상대 방향에 관련되도록 구성된다. 그러한 예에서, 제어 회로(42)는, 시각적 출력이 반전되더라도, 디스플레이(46)에 대한 버튼의 상대 방향이 동일하게 유지되기 때문에, 입력부(44)로부터의 명령을 반전시키지 않는다. 따라서, 제어 회로(42)는 디스플레이 회로(244)에 의해 제공된 시각적 출력을 반전시키고, 핸드헬드 계측기(10)가 반전된 위치에 있는 상태에서 시작적 출력이 판독 가능한 것을 보장하며, 버튼 명령이 시각적 출력 상의 원하는 상대 방향에 관련되는 것을 보장하도록 버튼의 기능을 변경할 수 있다.
디스플레이 스크린(46)의 시각적 출력이 반전된 상태에서, 디스플레이 스크린(46)은 핸드헬드 계측기(10)가 오일 바아(224) 상에 장착된 경우에 사용자에 의해 판독 가능하다. 위에서 설명한 바와 같이, 디스플레이(46)는 베젤 하우징(20)을 통해 연장되고, 디스플레이(46)가 핸들(32)을 향해 기울어지도록 핸들(32)에 대해 각도(α)(도 2b 및 도 6a에 도시됨)로 배향된다. 디스플레이(46)가 각도(α)로 있는 상태에서, 시각적 배향은 사용자를 향하여 그리고 사용자의 시선에 대해 수직으로 상향으로 경사진다. 각도(α)는, 사용자가 분배 조립체(226)를 사용하여 분배하는 동안 사용자의 시선 내에 디스플레이(46)를 위치 설정하기 위한 임의의 원하는 각도일 수 있다. 따라서, 각도(α)는 90도 내지 180도일 수 있다. 일부 예에서, 각도(α)는 150도 내지 170도이다. 따라서, 디스플레이(46)는 사용자에 대해 인체 공학적 뷰잉 위치에 있다. 또한, 트리거(18)는 디스플레이(46) 및 유체 출구(38) 모두의 위에 장착되는데, 이는 사용자가 디스플레이(46) 및 트리거(18)를 쉽게 동시에 보고 트리거를 조작하게 하는 인체 공학적 위치에 트리거(18)를 위치 설정시킨다.
제어 회로(42)는 디스플레이 회로(244)의 시각적 출력 및/또는 입력부(44)의 버튼의 기능을 반전시켜 오일 바아(224)에 사용하기 위한 핸드헬드 유체 계측기(10)를 준비하는 것으로 설명되어 있다. 그러나, 오일 바아 명령은 오일 바아(224) 상에서 핸드헬드 유체 계측기(10)의 사용으로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 예를 들어, 자동차 정비소에서, 핸드헬드 유체 계측기(10)는 천장에 장착된 호스 릴로부터 매달릴 수 있다. 매달려있는 동안, 핸드헬드 유체 계측기(10)는 반전된 위치에 있다. 제어 회로(42)는, 핸드헬드 유체 계측기(10)가, 예를 들어 위치 센서(247)로부터 수신된 정보에 기초하여 반전된 위치에 있을 때마다 시각적 출력 및 버튼 기능의 배향을 변경할 수 있다. 따라서, 사용자는 핸드헬드 유체 계측기(10)가 반전된 위치에 있을 때마다 시각적 출력을 쉽고 빠르게 볼 수 있다.
분배 조립체(226) 및 계측기 제어기(24)는 상당한 이점을 제공한다. 핸드헬드 계측기(10)를 반전된 위치에 장착하면, 디스플레이(46)가 사용자를 위한 인체 공학적 위치로 배향된다. 핸드헬드 계측기(10)를 반전된 위치에 장착하면, 또한 부품의 수를 감소시키고, 핸드헬드 계측기를 오일 바아(224) 상에 사용하기에 적합하게 하도록 이전에 요구되는 복잡한 배관을 제거할 수 있다. 핸드헬드 계측기(10)를 포함하는 분배 조립체(226)는 오일 바아(224) 용례에 특별한 PN 계측기가 필요하지 않기 때문에 정비소에 필요한 재고를 감소시킨다. 제어 회로(42)는, 핸드헬드 계측기(10)가 반전된 위치에 있는 상태에서 시각적 출력이 쉽게 판독될 수 있도록 시각적 출력의 배향을 수정한다. 제어 회로(42)는 또한 버튼 배향이 시각적 배향과 연관되도록 입력부(44)의 버튼의 기능을 수정하여, 사용자가 핸드헬드 계측기(10)를 쉽고 직관적으로 제어하게 한다. 위치 센서(247)로부터 수신된 정보에 기초하여 시각적 출력을 변경하는 제어 회로(42)는, 사용자 입력을 요구하지 않고, 핸드헬드 유체 계측기(10)가 반전된 위치에 있을 때마다 시각적 출력이 적절하게 배향되는 것을 보장한다.
본 발명은 예시적인 실시예(들)를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있고 그 요소에 대한 등가물이 대체될 수 있음이 본 기술 분야의 숙련자에게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응시키기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시예(들)로 제한되지 않으며, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 모든 실시예를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (61)

  1. 핸드헬드 유체 계측기용 제어 밸브로서,
    밸브 카트리지, 및
    상기 밸브 카트리지 내에 배치된 밸브 스템을 포함하고, 상기 밸브 카트리지는,
    제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 카트리지 본체로서, 제1 단부에 제1 원주방향 유동 통로 및 제2 단부에 제2 원주방향 유동 통로를 포함하는, 카트리지 본체;
    상기 제1 단부를 통해 제1 원주방향 유동 통로 내로 연장되는 반경방향 입구;
    상기 제2 단부를 통해 제2 원주방향 유동 통로 내로 연장되는 반경방향 출구;
    상기 제1 원주방향 유동 통로와 제2 원주방향 유동 통로 사이에서 카트리지 본체의 내부 둘레에 배치된 제어 시트를 포함하고, 상기 밸브 스템은,
    제1 단부 내에 배치되는 상부 부분으로서, 환형의 제어 시일 홈을 포함하는, 상부 부분;
    상기 제2 단부 내에 배치되는 하부 부분으로서, 밸브 카트리지의 제2 단부 밖으로 연장되는 구동 팁을 포함하는, 하부 부분;
    상기 상부 부분과 하부 부분 사이에서 연장되어 이들을 연결하는 세장형 부분; 및
    상기 제어 시일 홈 내에 배치되는 제어 시일을 포함하고, 상기 제어 시일은 밸브 스템이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 제어 시트와 맞물리고 밸브 스템이 개방 위치에 있는 상태에서 제어 시트로부터 맞물림 해제되도록 구성되고,
    상기 상부 부분은, 상기 제어 시일 홈 아래로 연장되는 조절 부분을 더 포함하고,
    상기 조절 부분과 제어 시트 사이에 환형 유로가 형성되며,
    상기 밸브 스템이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 천이됨에 따라 상기 환형 유로의 길이가 변동되는, 제어 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 시트는 제1 원주방향 유동 통로에 근접한 제어 시트 반경을 포함하고, 상기 제어 시일은 제어 시트의 나머지와 맞물리기 전에 제어 시트 반경과 맞물리도록 구성되는, 제어 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 시일은 O-링을 포함하는, 제어 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 제어 시트 반경 대 제어 시일의 단면 반경의 비는 1:2 내지 1:10인, 제어 밸브.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 조절 부분은 밸브 스템이 완전 개방 위치에 있는 상태에서 제어 시일 홈으로부터 축방향으로 오프셋되고, 상기 제어 시일은 밸브 스템이 완전 개방 위치에 있는 상태에서 반경방향 입구 위에 적어도 부분적으로 배치되는, 제어 밸브.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 시일 홈은 상부 부분으로 연장되는 도브테일을 포함하고, 상기 도브테일은 제어 시일 홈의 하류측 상에 형성되는, 제어 밸브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 시일의 단면 직경 대 도브테일의 폭의 비는 1:0.9 내지 1:1.1인, 제어 밸브.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 부분으로 연장되고, 상기 제1 원주방향 유동 통로 위에 배치되는 제1 동적 시일 홈;
    상기 제1 동적 시일 홈 내에 배치되는 제1 동적 시일;
    상기 하부 부분으로 연장되고, 상기 제2 원주방향 유동 통로 아래에 배치되는 제2 동적 시일 홈; 및
    상기 제2 동적 시일 홈 내에 배치되는 제2 동적 시일을 더 포함하는, 제어 밸브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 동적 시일은 제1 동적 시일로부터 연장되고 밸브 카트리지의 제1 단부와 맞물리는 환형 돌출부를 포함하는, 제어 밸브.
  11. 제9항에 있어서, 상기 상부 부분은 제1 직경을 갖고 상기 하부 부분은 제2 직경을 가지며, 제1 직경은 제2 직경과 일치하는, 제어 밸브.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 카트리지의 제1 단부에 부착되어 제1 단부를 둘러싸는 밸브 캡을 더 포함하는, 제어 밸브.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 밸브 캡과 밸브 스템 사이에서 밸브 카트리지 내에 배치되고, 밸브 스템의 보어 내로 연장되는 밸브 스프링을 더 포함하고,
    상기 밸브 스프링은 밸브 스템을 폐쇄 위치를 향해 편향시키도록 구성되는, 제어 밸브.
  14. 핸드헬드 유체 계측기로서,
    계측기 본체;
    상기 계측기 본체 내로 연장되는 유체 입구;
    상기 계측기 본체 내로 연장되는 밸브 챔버로서, 밸브 챔버는,
    제1 원주방향 유동 통로; 및
    제2 원주방향 유동 통로를 포함하는, 밸브 챔버;
    유체 입구와 제1 원주방향 유동 통로를 유체 연결하여 연장되는 밸브 입구;
    상기 제2 원주방향 유동 통로로부터 밸브 챔버의 하류로 연장되는 밸브 출구;
    상기 밸브 챔버 내에 배치되는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는,
    상기 밸브 챔버 내에 장착되는 밸브 카트리지;
    상기 밸브 카트리지 내에 배치된 밸브 스템을 포함하고, 상기 밸브 카트리지는,
    제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 카트리지 본체로서, 제1 단부에 제3 원주방향 유동 통로 및 제2 단부에 제4 원주방향 유동 통로를 포함하는, 카트리지 본체;
    상기 제1 원주방향 유동 통로와 제3 원주방향 유동 통로 사이에서 제1 단부를 통해 연장되는 반경방향 입구;
    상기 제2 원주방향 유동 통로와 제4 원주방향 유동 통로 사이에서 제2 단부를 통해 연장되는 반경방향 출구; 및
    상기 제3 원주방향 유동 통로와 제4 원주방향 유동 통로 사이에서 카트리지 본체의 내부 둘레에 배치된 제어 시트를 포함하고, 상기 밸브 스템은,
    제1 단부 내에 배치되는 상부 부분으로서, 환형의 제어 시일 홈을 포함하는, 상부 부분;
    상기 제2 단부 내에 배치되는 하부 부분으로서, 밸브 카트리지의 제2 단부 밖으로 연장되는 구동 팁을 포함하는, 하부 부분;
    상기 상부 부분과 하부 부분 사이에서 연장되어 이들을 연결하는 세장형 부분; 및
    상기 제어 시일 홈 내에 배치되는 제어 시일을 포함하고, 상기 제어 시일은 밸브 스템이 폐쇄 위치에 있는 상태에서 제어 시트와 맞물리고 밸브 스템이 개방 위치에 있는 상태에서 제어 시트로부터 맞물림 해제되도록 구성되고,
    상기 상부 부분은, 상기 제어 시일 홈 아래로 연장되는 조절 부분을 더 포함하고,
    상기 조절 부분과 제어 시트 사이에 환형 유로가 형성되며,
    상기 밸브 스템이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 천이됨에 따라 상기 환형 유로의 길이가 변동되는, 핸드헬드 유체 계측기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 계측기 본체에 장착되고 계측기 본체를 통해 연장되는 트리거 제어 메커니즘;
    피봇점에서 상기 트리거 제어 메커니즘에 연결되는 트리거로서, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 밸브 스템을 기계적으로 구동하도록 구성되는, 트리거; 및
    제거가능한 트리거 가드가 계측기 본체로부터 분리된 상태에서 피봇점이 노출되도록, 계측기 본체에 부착되고 피봇점을 둘러싸는 제거가능한 트리거 가드를 더 포함하고,
    상기 트리거 제어 메커니즘은 트리거가 피봇점을 중심으로 피봇되는 활성화 상태와 트리거가 밸브 스템을 중심으로 피봇되는 비활성화 상태 사이에서 트리거를 제어하도록 구성되는, 핸드헬드 유체 계측기.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 상부 부분으로 연장되고, 상기 제3 원주방향 유동 통로 위에 배치되는 제1 동적 시일 홈;
    상기 제1 동적 시일 홈 내에 배치되는 제1 동적 시일;
    상기 하부 부분으로 연장되고, 상기 제4 원주방향 유동 통로 아래에 배치되는 제2 동적 시일 홈; 및
    상기 제2 동적 시일 홈 내에 배치되는 제2 동적 시일을 더 포함하고,
    상기 제1 동적 시일 및 제2 동적 시일은 밸브 스템이 개방 위치 및 폐쇄 위치 모두에 있는 상태에서 밸브 카트리지와의 접촉을 유지하도록 구성되는, 핸드헬드 유체 계측기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 상부 부분은 제1 직경을 갖고 상기 하부 부분은 제2 직경을 가지며, 제1 직경은 제2 직경과 동일한, 핸드헬드 유체 계측기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 동적 시일은 제1 동적 시일로부터 연장되어 카트리지 본체와 맞물리는 환형 돌출부를 포함하는, 핸드헬드 유체 계측기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제2 동적 시일은 제2 동적 시일로부터 연장되어 카트리지 본체와 맞물리는 환형 돌출부를 포함하는, 핸드헬드 유체 계측기.
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  21. 제14항에 있어서, 상기 조절 부분은 밸브 스템이 완전 개방 위치에 있는 상태에서 제어 시일 홈으로부터 축방향으로 오프셋되고, 상기 제어 시일은, 밸브 카트리지가 반경방향 입구를 통한 직접 유로로부터 제어 시일을 차폐하도록 밸브 스템이 완전 개방 위치에 있는 상태에서 반경방향 입구 위에 적어도 부분적으로 배치되도록 구성되는, 핸드헬드 유체 계측기.
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