KR20040004674A - 압전 변환기 조립체, 압전 변환기 조립체와 가스 펌프의조합체, 가스 펌프 모니터링 방법, 가스 펌프 모니터링시스템과 이를 이용한 제조 공정 - Google Patents

압전 변환기 조립체, 압전 변환기 조립체와 가스 펌프의조합체, 가스 펌프 모니터링 방법, 가스 펌프 모니터링시스템과 이를 이용한 제조 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 구동 펌프로부터 배출된 가스를 모니터링하는데 유용한 압전 변환기 조립체를 제공하며, 이 조립체는 펌핑되는 유입 또는 유출 스트림의 일체부가 아니지만, 가스 구동 펌프의 배출 가스 유동을 모니터링하는데 사용된다.

Description

압전 변환기 조립체, 압전 변환기 조립체와 가스 펌프의 조합체, 가스 펌프 모니터링 방법, 가스 펌프 모니터링 시스템과 이를 이용한 제조 공정{NOVEL PIEZOELECTRIC TRANSDUCER ASSEMBLIES AND METHODS FOR THEIR USE}
다양한 경우를 계측, 모니터링 및 관측하는데 압전 변환기를 사용하는 것은 본 기술 분야에 공지되어 있다. 현재, 제조자들은 가스 펌프를 모니터링하거나 또는 가스 펌프가 사용되는 제조 공정이 이용되는 경우를 계측하기 위해, 자기 홀 효과 변환기, 포토 옵틱 변환기, 다이오드 변환기 등을 이용하며, 최근 사용되는 대부분의 펌프는 공기 구동 펌프이다.
압전 변환기가 사용되는 일부 압력 감지 응용예는 실제 압력 측정, 가속도계를 이용한 충격력 측정, 소리의 녹음 또는 감지를 위한 마이크로폰의 사용, 소리 및/또는 초음파의 발생, 그리고 변환기의 스트링 위를 지나가는 자동차 또는 기차의 감지 등이다.
수년동안 가스 구동 펌프 산업에서는 일부 중요한 응용예에, 작동중인 펌프로부터의 전자적 피드백을 사용해왔다. 피드백은 여러 방법으로 수행되었다. 전통적으로, 가스 작동 펌프에서는 적어도 하나의 부품이 왕복 운동하는 것이 일반적이다. 일부 펌프 제조자들은 전자 시프팅 셔틀 밸브를 이들 펌프내에 또는 펌프에 부착하여 사용한다. 그러한 시프팅은 근접 변환기에 의해 감지된 펌프의 왕복 운동부에 의해, 또는 전자 눈(electronic eye)을 지나는 펌프내의 왕복 운동부의 색상-대조부에 의해 셔틀 밸브에 전자 신호를 전달함으로써 수행된다. 이러한 동작은 이어서 셔틀 밸브를 시프팅한다.
다른 펌프 제조자들은 기계적인 스위치와 고체 소자를 이용한 압력 스위치를 모두 이용하며, 이들은 셔틀 밸브의 소망 스위칭 시간에 밸브로부터 가스의 블라스트를 펌프 내부에 수용한다. 기계적 스위치 또는 고체 소자를 이용한 스위치는 가스의 블라스트를 전자 신호로 변환하여 셔틀 밸브에 전달함으로써 셔틀 밸브를 작동시킨다. 또한, 셔틀 밸브에 전달된 신호는 작업자에 의해 처리되어, 펌프를 모니터링하는 다른 장치에 전자 신호를 제공된다. 이들 장치는 펌프를 모니터링하는 툴(tool)에 매입된 사이클 카운팅 변환기, 타코미터, 오버런(overrun) 모니터, 언더런(underrun) 모니터 및 퍼스널 컴퓨터 시스템을 포함하지만, 이것들에 한정되지 않는다.
모든 경우에 있어서, 그러한 현재의 장비를 이용하는 것은 펌프내에 침해적인(invasive) 변환기 배치를 요구한다. 이는 펌프의 내부에 배치된 부품이 오염되거나, 또는 부식제, 산 또는 펌프에 의해 취급되는 다른 유해 화학 물질에 의해 부품이 영향을 받는 상황이 초래된다. 그러한 부품은 예를 들어 유량계, 질량 변환기 및 패들 휠 변환기를 포함하며, 이들은 모두 펌프에 의해 취급되는 물질의 유동내에 직접 배치된다. 식품의 경우, 그러한 부품은 식품이 미량의 금속 및 다른 물질에 의해 오염되는 상황을 초래한다. 또한, 이들 부품이 펌프의 내부에 배치됨으로써, 이들 부품이 플러그로 작용하거나, 또는 펌프에 의해 취급되는 물질의 유동에 플러그 또는 부분 플러그를 발생시키며, 또한 이들 부품을 교체 또는 수리하기 어려운 상황이 발생한다.
다른 상황에 있어서는, 상술한 문제 때문에, 펌프 시스템은 전혀 모니터링되지 않으며, 이는 제조 공정의 구성 부품의 기능 장애를 초래하고, 따라서 고비용의 휴지 시간, 소제 및 무수한 다른 문제를 초래한다. 이러한 상황에서, 펌프가 모니터링되는 유일한 시간은 제조 공정을 모니터링하는 사람에 의해 인지될만한 중요한 기능 장애가 발생했을 때뿐이다. 절정은 이러한 문제가 펌프를 완전히 정지시키는 경우로, 이는 종종 사상자를 내거나 설비를 파괴한다.
따라서, 상술한 모든 문제를 기본적으로 제거한 비-침해적인 변환기에 의해 가스 구동 펌프를 모니터링 및/또는 제어하는 수단을 구비하는 것이 중요하다.
발명의 요약
본 발명이 개시 및 청구하는 것은 상술한 문제를 해결하기 위해 가스 구동 펌프의 배출구를 모니터링하기 위한 비침해성 수단을 제공하는 압전 변환기이다.
본 발명이 개시 및 청구하는 방법은 이상에서 설명한 압전 변환기를 디지털 출력 제어기(현재 본 기술 분야에는 많은 수의 디지털 출력 제어기가 공지되어 있다)와 연계하여 이용하여 가스 구동 펌프를 모니터링하기 위한 수단을 제공한다.그러한 방법은 펌프내에 삽입되어야 하는 변환기와 관련된 오염 문제가 없이 펌프의 성능 및 펌프의 제어를 개선한다. 본 발명의 변환기는 가스 디퓨저의 일부로 장착될 수 있거나, 또는 펌프가 폭발성 재료를 취급하는 경우, 예를 들어 펌프로부터 비교적 먼 거리에 원격 배치될 수 있다.
본 발명의 변환기 조립체 및 본 발명의 방법은 모든 부품, 특히 펌프의 다이아프램 및/또는 벨로우즈로부터의 금속 부품의 외부에 유지할 수 있는 능력과, 변환기의 파괴 없이 고성능 산성 재료 또는 부식 재료를 취급할 수 있는 능력, 공기 유동에 대한 변환기에 의한 즉각적인 반응으로 인해 가스 펌프를 신속하게 시동 및 정지시킬 수 있는 능력과 같이, 종래 기술의 변환기와 방법에 의해 달성될 수 없는 여러 이점을 제공하며, 유량 및 계량 응용예의 정밀한 모니터링 및 제어를 가능하게 하며, 가스 펌프의 프라이밍(priming) 및 임의의 동작의 재시동의 초기화, 또는 동작의 시퀀스를 확인할 수 있는 능력을 가지며, 오래된 또는 기존의 설비에 신속하고 용이한 개조를 제공하며, 가스 펌프가 실제로 작동하고 있음을 확인할 수 있으며, 일정한 유량 모니터링 능력을 가지며, 기준으로부터 일정 편차가 발생하는 경우 펌프를 차단할 수 있는 능력을 가지며, 갤런(gallon), 쿼트(quart), 리터(liter), 온스(ounce) 또는 보다 크거나 작은 양의 유체의 계량을 정밀하게 제어할 수 있으며, 대체로 보다 효율적이고 보다 신뢰성 있는 가스 펌프 설계를 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 개시 및 청구된 것은 압전 변환기로서, 이 압전 변환기는 삽입형 변환기 리테이너 조립체와 수용형 변환기 리테이너 조립체의조합체를 포함하며, 삽입형 변환기 리테이너 조립체는 외면, 전방부, 후방부를 구비하는 하우징을 포함한다. 후방부는 그 중심에 허브를 갖는다. 중심 허브는 그것의 중심을 관통하는 개구를 가지며, 중심 허브는 삽입형 변환기 리테이너 조립체에 일체형으로 연결된다. 외면은 그 면상의 고정 수단 및 테이퍼형 전방 외주연부를 갖는다.
삽입형 변환기 리테이너 조립체는 제 1 원형 개구를 전방부에 가지며, 제 1 원형 개구는 그 내부에 배치된 원형 압전 변환기를 구비한다. 압전 변환기는 바닥면 및 상부면을 갖는다.
삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전방에는 제 2 개구가 존재하며, 이것은 제 1 원형 개구보다 깊으며, 제 1 원형 개구의 직경보다 작은 직경을 갖는다.
중심 허브의 중심 개구는 변환기 리테이너 조립체 하우징을 통해 연속되며, 제 2 개구내로 개구되어 변환기 리테이너 조립체를 관통하여 허브의 후방부까지 연속 채널을 제공한다. 압전 변환기는 그 바닥면에 접속된 전기 리드를 갖는다.
수용형 변환기 리테이너 조립체도 하우징을 갖는다. 수용형 변환기 리테이너 조립체 하우징은 전방부 및 후방부를 가지며, 상기 후방부는 그 중심에 일체형으로 장착된 허브를 구비한다. 수용형 변환기 리테이너 허브는 후방부 및 전방부를 가지며, 수용형 변환기 리테이너 조립체 하우징의 직경보다 작은 직경을 갖는다.
수용형 변환기 리테이너 조립체의 전방부는 그안에 배치된 개구를 갖는다. 수용형 변환기 리테이너 조립체 개구는 내부면 및 바닥을 가지며, 내부면상에는 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 고정 수단과 상보형인 고정 수단을 갖는다. 수용형 변환기 리테이너 조립체의 개구의 바닥 아래에는 소우서 형상 압입부가 존재한다. 소우서 형상 압입부는 바닥을 갖는다. 소우서 형상 압입부의 상부의 표면적은 압전 변환기의 상부의 표면적에 대응하며, 표면적 관계는 0 내지 1:1 범위의 비율을 갖는다.
소우서 형상 압입부의 바닥으로부터 수용형 변환기 리테이너 허브를 관통하여 채널형 개구가 존재하며, 수용형 변환기 리테이너 허브의 내부는 수용형 변환기 리테이너 조립체를 펌프에 적용하기 위한 적용 수단을 갖는다. 이러한 경우의 펌프는 벨로우즈 타입 공기 펌프 또는 다이아프램 타입 공기 펌프중 하나인 가스 펌프이다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 압전 변환기의 상부 위에는 통상적으로 디스크 형태인 엘라스토머제 보호 덮개가 배치되며, 이하에 상세히 설명된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 변환기 리테이너 조립체의 제 2 개구의 바닥에는 전자 구성품이 배치되며, 이하에 상세히 설명된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제 2 개구에는 압축성 재료가 배치되며, 이하에 상세히 설명된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 압전 변환기 자체를 커버하는 적어도 하나의 보강 디스크가 제공되며, 이하에 상세히 설명된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 가스 펌프와, 이 가스 펌프에 조작 가능하게 연결된 압전 변환기 조립체와, 그리고 가스 펌프를 모니터링 및 제어하기 위한제어 시스템을 포함하는 시스템이 제공된다.
본 명세서에 개시 및 청구된 발명은 공기, 질소 또는 이산화탄소를 작동 매체로 사용하는 다아아프램 또는 벨로우즈로부터 배출되는 가스를 모니터링하는데 유용한 압전 변환기(Piezoelectric transducer) 조립체에 관한 것으로, 이 변환기는 펌핑되는 물질의 유입 또는 유출 스트림의 일체부가 아니고, 가스 구동 펌프의 배출 가스 유동을 감지하는데 사용됨으로써, 가스 펌프가 제어될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 본 명세서에서 "가스 펌프"는 다이아프램 또는 벨로우즈 타입의 펄스 가스 출력 펌프이다.
본 명세서에 개시된 발명의 변환기는 가스 구동 펌프에 의해 펌핑되는 물질의 유입과, 가스 구동 펌프에 의해 펌핑되는 물질의 유출, 및/또는 가스 구동 펌프에 의해 펌핑되는 물질의 유입 및 유출 압력을 모니터링하는데 사용되는 기존의 변환기를 대체한다. 예를 들어, 그러한 변환기는 자기 홀 효과(magnetic hall effect) 변환기, 발광 다이오드 또는 포토 옵틱(photo optic) 변환기 등이다.
본 명세서에 개시된 발명을 이해하는데 있어서, 가스 구동 펌프에 의해 물질이 펌핑되는 상황에서는 기본적으로 적어도 2개의 유동 스트림이 존재한다는 것을 기억하여야 한다. 제 1 유동 스트림은 펌프를 구동하는데 사용되는 가스에 의해 제공되는 유동 스트림이며, 제 2 또는 다른 유동 스트림은 물, 무독성 유체, 수성 산(acid), 수성 부식제 및 다른 위험한 독성을 가진 펌프 손상 물질과 같이 펌프에 의해 취급되는 물질에 의해 제공된다.
본 명세서에 개시된 발명에 있어서, 가스 유동 스트림을 달리 지정하지 않는 한, "유동"은 기본적으로 가스 구동 펌프에 의해 취급되는 물질의 유동을 의미하며, 가스 구동 펌프를 구동하는데 사용되는 가스의 유동을 의미하지 않는다.
도 1은 본 발명의 압전 변환기 조립체의 전체 측면도,
도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 취한 본 발명의 압전 변환기 조립체의 단면도로서, 명확한 도시를 위해 변환기의 내부 부품이 배제된 상태의 분해도,
도 3은 다양한 개구를 도시하는 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 정면도,
도 4는 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 개구 위에 매달린 압전 변환기를 도시한 도면,
도 5는 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 제 1 개구에 배치되어 쉘프상에 지지되어 있는 압전 변환기를 도시한 도면,
도 6은 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 제 1 개구에 배치되어 보호 덮개로 커버된 압전 변환기를 도시한 도면,
도 7은 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 보강 디스크가 압전 변환기 위에 배치된 상태를 나타내는 도면,
도 8은 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 보강 디스크가 압전 변환기 위해 배치되고, 보호 덮개가 보강 디스크 위에 배치된 상태를 나타내는 도면,
도 9는 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 제 1 보강 디스크가 압전 변환기 위에 배치되고, 제 2 보강 디스크가 제 1 보강 디스크 위에 배치되고, 보호 덮개가 제 2 보강 디스크 위에 배치된 상태를 나타내는 도면,
도 10은 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 보호 덮개가 압전 변환기 위에 배치되고, 제 2 개구내에 압축성 재료가 배치된 상태를 나타내는 도면,
도 11은 A-A 선을 따라 취한 본 발명의 압전 변환기 조립체 전체를 분리 상태로 도시한 측면 단면도로서, 전자 구성품 위에 압전 변환기가 배치되고, 압전 변환기 위에 보강 디스크 배치되고, 보가 디스크 위에 보호 디스크가 배치된 상태를 나타내는 도면,
도 12는 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 제 2 개구내에 배치된 압축성 재료에 의해 전자 구성품이 둘러싸인 상태를 나타내는 도면,
도 13a는 도 1의 B-B 선을 따라 취한 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 전체 측면 단면도로서, 접착 테이프층을 이용하여 압전 변환기를 커버한 상태를 나태는 도면,
도 13b는 도 13a에 도시된 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너의 전체 측면 단면도로서, 접착 테이프층의 표면으로부터 분리된 상태인 보강 디스크(33)를 추가로 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 압전 변환기를 이용하여 가스 펌프의 배출 스트로크 사이에 경과된 시간을 측정한 그래프,
도 15는 하나의 압전 변환기 조립체 가스 디퓨저의 전체 측면도,
도 16은 도 15의 압전 변환기 조립체 가스 디퓨저의 측면 단면도로서, 가스 배출 포트의 내부를 상세히 도시한 도면,
도 17은 가스 펌프와 도 15의 압전 변환기 조립체 가스 디퓨저의 조합체의 개략도로서, 압전 변환기 조립체 가스 디퓨저가 가스 펌프의 배출 가스 스트림에 직접 부착된 상태를 나타내는 도면,
도 18은 가스 펌프와, 가스 펌프의 배출 가스 스트림에 직접 부착된 본 발명의 압전 변환기 조립체의 조합체를 나타내는 도면.
도면에 있어서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 압전 변환기 조립체(1)의 전체 측면도가 도시되어 있다. 이 압전 변환기 조립체(1)는 2개의 부분, 즉 수용형 변환기 리테이너 조립체(receivable transducer retainer assembly)(11)와 삽입형 변환기 리테이너 조립체(insertable transducer retainer assembly)(2)로 구성되며, 상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)는 외면(4), 전방부(5) 및후방부(6)를 갖는 하우징(3)으로 구성된다. 후방부(6)는 그 중심에 허브(7)를 가지며, 중심 허브(7)는 허브 후방부(9)를 관통하는 중심 개구(8)를 가지며, 이 개구(8)는 압전 변환기(10)로부터의 와어어 리드(31)(도 1 및 도 4에 도시됨) 또는 전자 구성품(15)(도 11에 도시됨)을 수용한다. 이 전자 구성품(15)의 가장 중요한 사항은 이하에 설명할 것이다. 압전 변환기(10)는 상부면(35), 바닥면(36)을 갖는다.
압전 변환기(10)는 통상 약 0.25인치 내지 약 2.5인치의 직경을 가지며, 바람직한 크기는 약 2인치 이하이고, 가장 바람직한 크기는 약인치 내지 약 1인치 범위이다. 압전 변환기(10)의 바람직한 두께는 약 0.008㎜ 내지 약 0.20㎜이며, 가장 바람직한 범위는 약 0.01㎜ 내지 0.05㎜이며, 본 발명에서는 약 0.01㎜ 내지 약 0.03㎜가 특히 바람직하다. 본 발명에 유용한 압전 변환기(10)는 상용화되어 있으며, 통상적으로 스테인리강, 세라믹, 황동 및 폴리머 필름으로 제조되며, 바람직한 압전 변환기(10)는 스테인리스강 및 폴리머 필름이고, 전체적인 성능을 위해 특히 바람직한 것은 스테인리스강이다. 박형의 2층 변환기는 가장 용도가 다양한 구조이다. 이것은 단일 시트(2층으로 구성됨)처럼 사용될 수 있으며, 굽히거나 신장시켜 사용할 수 있다. 2층 변환기는 하나의 층이 신장되고 다른 층이 수축하여 곡면을 형성한다. 이들 변환기는 벤더(bender), 바이모르프(bimorph) 또는 굴곡 요소로 지칭된다. "벤더"는 다른 압전 변환기에 비해 큰 변형을 수행한다.
도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 취한 압전 변환기 조립체(1)의 단면도로서, 도4에 도시된 와이어 리드 및 압전 변환기(10)가 배제되어 있으며, 도 4는 압전 변환기 조립체(1)의 내부를 도시한다. 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)는 삽입이 가능한 것으로 설명되는데. 이는 변환기 리테이너 조립체(2)가 수용형 변환기 리테이너 조립체(11)의 개구(21)에 삽입될 수 있기 때문이다.
삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)는 고정 수단(fastening means)(12)을 포함하며, 이것은 한 세트의 나사로 도시되어 있지만, 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)와 수용형 변환기 리테이너 조립체(11)의 고정은, 2개의 부분을 사용중에 견고하게 결합할 수 있으며 시험, 교체 또는 수리를 위해 분리할 수 있는 어떠한 수단에 의해서도 달성될 수 있다. 예를 들어, 점착성 젤 또는 접착제가 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 외면에 도포될 수 있으며, 이것은 2개의 부분을 서로 유지하면서도, 이들 2개의 부분이 손을 이용하여 용이하게 분리될 수 있도록 하며, 이들 2개의 부분은 볼트, 핀 또는 스크류에 의해 서로 결합될 수 있다. 2개의 부분이 작동중에 서로 고정되어 있고 간단한 방법으로 분리될 수 있는 한, 2개의 부분을 고정하는 방법 및 수단은 그리 중요하지 않다.
도 3을 참조하면, 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 내부에 제 1 윈형 개구(13)가 도시되어 있는데, 이 원형 개구는 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 전방부(5)에 위치되어 있다. 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 중간에는 제 1 원형 개구(13) 바로 아래에 제 2 개구(16)가 존재한다. 제 2 개구(16)는 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)내에 압전 변환기를 지지하기 위한 쉘프(14)를 제공하기 위해 제 1 원형 개구(13)의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 또한, 제 2 개구(16)는이하에 상세히 설명하는 바와 같이 원하는 경우 압축성 재료를 수용하기 위해, 그리고 또한 원하는 경우 압전 변환기(10)의 작동을 위해 요구되는 모든 전자 구성품을 위한 하우징을 제공하기 위해 제 1 원형 개구(13)보다 깊다.
개구(13, 16)에 부가하여, 제 2 개구로부터 바닥(17) 및 허브(7)를 통과하며 또한 허브(7)의 후방부(9)로 관통된 개구 또는 채널(8)이 존재한다. 변환기 조립체에 사용된 모든 와이어는 개구(17)를 통과하여, 압전 변환기(10) 또는 전자 구성품(15)으로부터 정보를 수신하는데 사용되는 컴퓨터 제어식 변환기에 부착된다.
개구(13, 16, 18) 및 쉘프(14)는 본 발명의 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 전체 정면도인 도 3을 통해 보다 용이하게 이해될 수 있다. 이 도면에는 하우징(30), 제 1 원형 개구(13), 제 2 개구(16), 개구(8), 및 개구(13, 16)의 각 직경과 상이하게 도시된 쉘프(14)가 도시되어 있다.
하우징(3)의 전방 외면(18)은 경사면을 형성한다. 수용형 변환기 리테이너 조립체(11)는 개구(21)의 바닥(19)에 상보형인 경사면(20)을 가지며, 이것은 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 경사면(18)과 정합한다. 이러한 구성은 2개의 부분 즉, 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)와 수용형 변환기 리테이너 조립체(11)가 상호 결합시 내부를 밀봉할 수 있도록 한다. 내부 밀봉의 무결성은 압전 변환기 조립체(1)를 제조하는데 사용되는 재료의 타입의 범위에 의해 좌우되는데, 어떤 재료는 고유의 압축성 또는 가요성으로 인해 이 위치에서 우수한 밀봉을 제공하지만, 어떤 재료는 이러한 기여를 하지 못한다. 따라서, 변형 또는 조합을 포함하는 본 발명의 범위내에는, 필요한 밀봉을 제공하도록 이러한 연결부에 개스킷을 사용하는것이 포함된다. 그러한 개스킷은 당업자들에게 공지되어 있으며, 예를 들어 O-링이나, 편평하면서 원형, 직사각형 등의 단면 형상을 가질 수 있는 다른 타입의 개스킷으로 구성될 수 있다.
수용형 변환기 리테이너 조립체(11)에 있어서는, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 하우징(27)의 전방부(28)에 개구(29)가 존재한다.
개구(29)의 바닥(19)에는 경사면(20)이 도시되어 있으며, 수용형 변환기 리테이너 조립체(11)의 개구(29)의 내부에는 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 고정 수단(12)에 정합하는 나사(22)가 존재한다. 또한, 바닥(19)을 통해 허브(24)내로 중심 개구(23)가 도시되어 있다. 허브(24)는 수용형 변환기 리테이너 조립체(11)의 후방부(25)상의 중심에 위치하고, 도시된 바와 같이 6각형 외면(26)으로 구성되며, 그리하여 압전 변환기 조립체(1)는 가스 펌프(도시되지 않음)의 배출 포트에 끼워질 수 있으며, 나사형 너트처럼 편리하게 회전시킬 수 있다. 중심의 개구(23)는 가스 펌프로부터의 배출 스트림이 개구(29)내로 이동하여 압전 변환기(10)와 충돌할 수 있도록 하거나, 또는 압전 변환기(10) 위에 배치된 특정 디스크로 하여금 가스 펌프로부터의 배출 가스 스트림을 모니터링하는데 필요한 펄스를 제공할 수 있도록 한다.
개구(29)의 바닥의 중심에 존재하는 소우서(saucer) 형상의 압입부(30)를 주목하기 바란다. 이 소우서 형상의 압입부(30)는 압전 변환기(10)의 표면적에 대응하는 표면적을 그 상부에 가지며, 이 표면적 관계는 0 내지 1:1 범위의 비율을 가지며, 이 비율은 실질적으로 사용되는 압전 변환기(10)의 타입, 사용되는 보강 디스크(33)의 수 및/또는 두께, 사용되는 보강 디스크(33)의 타입, 접착 테이프의 사용 및 압전 변환기(10)의 크기에 의해 좌우된다. 소우서 형상 압입부(30)는 가스 팽창 챔버이며, 이것은 기본적으로 도입되는 배출 가스 스트림이 압전 변환기(10)의 상부면(35), 또는 압전 변환기(10) 위에 배치된 임의의 디스크 또는 접착 테이프를 가로질러 발산될 수 있도록 한다. 따라서, 가스 펌프로부터의 배출 가스에 의해 제공된 펄스가 적절히 분배되지 않으면, 압전 변환기(10)의 응답 특성이 저하되기 때문에, 소우서형 압입부와 압전 변환기(10)의 상부 사이에 적절한 표면적비를 제공하는 것이 중요하다.
본 발명의 제 1 실시예는 압전 변환기 조립체(1)로서, 도 4는 도 2의 전체 측면 단면도중 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)만을 도시한다. 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)는 디스크형 압전 변환기(10), 전기 리드(31), 제 2 개구(16)와 함께 도시되어 있다. 도 4는 압전 변환기(10)가 쉘프(14)상에 설치되어 있지 않고, 그 위에 매달린 상태로 도시되어 있다. 이는 명확한 도시를 위한 것일 뿐이며, 변환기가 완전히 조립되면, 압전 변환기(10)는 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 개구(13)에 완전히 안착되어 쉘프(14)에 의해 완전히 지지된다. 이러한 변환기의 실시예는 압전 변환기(10)가 보호될 필요가 없을 때 사용될 수 있다. 즉, 이러한 변환기는 변환기(10)가 유해 물질로부터 보호될 필요가 없고 가스 펌프를 구동하는데 저압 가스가 사용되는 경우에 사용될 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, "저압"은 0 내지 10psi 범위의 압력을 의미한다. 또한, "중간압"은 10psi 내지 20psi 범위의 압력을 의미하며, "고압"은 약 20psi내지 100psi 범위의 압력을 의미한다. 본 실시예에 있어서, 개구(16)는 압전 변환기(10)의 받침 재료가 절취된 부분으로, 변환기(10) 아래에는 가스만이 존재한다. 도 5는 도 2의 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 전체 측면 단면도로서, 전기 리드 와이어(31)와 함께 압전 변환기(10)가 제 위치에 배치된 상태의 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)가 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서, 개구(16)는 공기, 질소 또는 이산화탄소 등의 가스를 제외한 어떠한 받침재도 갖지 않는다.
도 6은 도 2의 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 전체 측면 단면도로서, 도 5의 실시예가 도시되어 있지만, 보호 덮개(32)가 배치되어 있으며, 이 보호 덮개(32)는 압전 변환기(10) 위에 배치되어, 수용형 변환기 리테이너 조립체(11) 개구로부터 배출 가스 스트림에 의해 운반될 수 있는 유해 화학 물질 등으로부터 압전 변환기(10)를 보호한다. 이들 보호 덮개(32)는 Teflon[미국 델라웨어 윌밍톤 소재의 듀퐁 캐미컬사(DuPont Chamical Co.)의 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 제품의 등록 상표] 등의 내화학성 재료로 제조된다. 예를 들어, 역시 사용 가능한 유사한 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이며, 압전 변환기 조립체(1)가 사용되는 환경에 따라서 달라질 수 있다. 보호 덮개(32)는 압전 변환기(10)보다 큰 직경을 갖는데, 그 이유는 보호 덮개(32)가 압전 변환기(10)를 완전히 덮어야 하며, 또한 압전 변환기 조립체(1)의 결합시 보호 덮개(32)가 경사면(18)에 의해 유지되고 밀봉되어야 하기 때문이라는 것을 주목하기 바란다. 압전 변환기 조립체(1)에 보호 덮개(32)가 사용되면, 경사면(18, 20) 사이의 계면에 개스킷이 필요하지 않을 것으로 생각된다. 이러한 실시예는 낮은 배출 가스 압력이 사용되는 경우에 압전 변환기(10)를 보호하는데 필요하다.
도 7은 본 발명의 중요한 개념인 다른 실시예를 도시하는 것으로, 도 2의 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 전체 측면 단면도이며, 쉘프(14) 위에 배치된 압전 변환기(10)와, 이 압전 변환기(10) 위에 배치된 보강 디스크(33)가 도시되어 있다. 보강 디스크(33)는 압전 변환기(10)가 배출 가스 스트림으로부터 보호될 수 있도록 압전 변환기(10)의 직경에 근접한 또는 거의 근접한 직경을 갖는다는 것을 주목하기 바란다. 압전 변환기(10)가 조립된 후에, 디스크는 압전 변환기(10)의 중심에서 제한된 이동을 하도록 요구된다. 밀봉 기능에 부가하여, 디스크는 압전 변환기(10)에 대한 "보강재"의 역할을 하여, 압전 변환기(10)의 편평한 구조가 영구적으로 휘어지지 않도록 할 것이며, 또한 보강 디스크(33)는 배출 가스 스트림으로부터 그것에 작용하는 힘에 응답하여 굴곡된 후의 압전 변환기(10)의 복귀 반응을 감소시키는 역할을 한다. 즉, 보강 디스크(33)는 개구(16)내로 굴절된 힘중에서 압전 변환기(10)에 작용하는 힘을 감소시키는 버퍼를 형성한다. 하나의 디스크(33)만을 사용하는 것이 본 발명의 범위에 포함될 수 있는데, 이때 디스크(33)는 Teflon 등의 보호재로 제조될 수 있고, 보강 디스크(33)의 역할도 할 수 있다.
약 0.01㎜(0.005인치) 내지 약 1.2㎜(0.050인치) 범위의 두께를 갖는 보강 디스크(33)를 사용하는 것이 본 발명의 범위에 포함되며, 이 두께는 약 0.127㎜(0.010인치) 내지 약 1.016㎜(0.040인치) 범위인 것이 바람직하며, 약 0.254㎜(0.10인치) 내지 0.508㎜(0.020인치) 범위인 것이 특히 바람직하고, 이상은모두 디스크(33)를 제조하는데 사용되는 재료의 타입, 압전 변환기 조립체(1)에 사용되는 디스크(3)의 수, 그리고 압전 변환기 조립체(1)와 연결된 가스 펌프의 최종 용도에 의해 결정된다.
하나 이상의 보강 디스크(33)를 사용하는 것도 또한 본 발명의 범위에 포함되며, 상이한 응용예를 위한 압전 변환기(10)의 작동 조건 또는 상이한 특성을 수용하도록, 다양한 타입의 재료로 이루어진 다양한 스택 구조의 보강 디스크(33)가 본 실시예에 사용될 수 있다. 디스크는 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸론 등의 폴리테트라플루오로카본과 같은 폴리머 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 이들 재료는 통상적으로 ASTM 638에 따라 폴리프로필렌이 130,000psi 내지 250,000psi 범위의 인장 계수를 가지며, 폴리에틸렌이 25,000psi 내지 130,000psi 범위의 인장 계수를 가지며, 플루오르화 폴리머가 38,000psi 내지 110,000psi 범위의 인장 계수를 갖는다. 플루오르화 폴리머는 고체인 경우에 한하여 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌프로필렌, 퍼플루오로알콕시스, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 등의 재료로부터 선택될 수 있다. 특히, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌이 바람직하다. 50,000psi 내지 80,000psi 범위의 유사한 인장 계수를 가진 실리콘 폴리머를 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.
사용되는 보강 디스크(33)의 수, 타입 및 총 두께는 간단한 테스트에 의해 결정될 수 있는데, 상기 테스트에서는 보강 디스크(33)가 압전 변환기 조립체(1)내에 배치되고, 압전 변환기 조립체(1)를 테스트되는 특정 펌프의 배출부에 조작 가능하게 부착하고, 배출 가스에 대한 변환기의 작용에 의해 표시된 펌프 동작이 도표화되는 테스트를 진행한다. 이러한 실시예는 압전 변환기(10)에 대한 보호가 없고, 중간 내지 높은 배출 가스 압력을 이용할 것이 요구되는 경우에 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 도 8은 도 2의 조립체(20)의 전체 측면 단면도이며, 압전 변환기(10)가 제 1 개구(13)내의 제 위치에 배치되고, 쉘프(14)상에 지지되어 있으며, 압전 변환기(10) 위에 보강 디스크(33)가 배치되고, 이 보강 디스크(33)를 보호 커버(32)가 덮고 있는 상태를 도시한다. 이러한 실시예는 중간 내지 높은 배출 가스 압력이 사용되고, 압전 변환기(10)가 보호되어야 하는 환경을 가진 응용예에서 요구된다.
도 9는 여러 층의 보강 디스크(33)가 존재하는 것이 도 8의 실시예와 다르며, 그 이유는 높은 배출 가스 압력 응용예에 사용되기 때문이다. 도 9의 구성에는 또한 보호 덮개(32)가 도시되어 있으며, 이것은 배출 가스 압력이 높고 압전 변환기(10)가 보호될 필요가 있는 환경에서 필요할 것이다.
중간 내지 높은 압력의 응용예에 있어서, 압전 변환기(10)는 쉘프(14)상에 지지되는 것 이외의 다른 지지가 필요할 수 있으며, 도 10은 도 2의 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 전체 측면 단면도로서, 제 2 개구(16)에 위치된 압축성 재료(34)가 도시되어 있다. 이러한 압축성 재료(34)는 압전 변환기(10)가 개구(16)내로 편향되는 범위까지 압축될 수 있지만, 압전 변환기(10)가 제 위치로부터 떨어져 나가거나 쉘프(14)로부터 개구(16)내로 가압되는 범위까지 압축되지는않는다. 이 압축성 재료는 지속적인 고압에서 약 100psi까지 반동 또는 굴곡할 수 있도록 한다. 통상적으로, 이러한 재료는 엘라스토머 또는 젤형 실리콘 폴리머이지만, 플루오로폴리머, 우레탄, 에폭시, 아크릴, 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 아세테이트 등의 다른 폴리머로부터 선택될 수 있다. 이러한 압전 변환기(10) 지지 방법은 압전 변환기(10)의 파손을 방지하며, 압전 변환기 조립체(1)의 기능 장애를 방지하는 것을 돕는다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 도 11은 도 1의 압전 변환기 조립체(1)의 전체 측면 단면 분해도로서, 개구(16)내의 전자 구성품(15)을 포함하도록 수정되어 있다. 도시된 바와 같이, 전자 구성품(15)은 압전 변환기 조립체(1)가 사용되는 응용예를 위해 제어 유닛(도시되지 않음)에 부착된 리드(37)를 구비한다. 전자 구성품(15)은 개구(16)내의 어떤 위치에도 배치될 수 있으며, 예를 들어 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)의 바닥(17)에 지지되거나, 또는 도 12에 도시된 바와 같이 압축성 재료(34)에 의해 완충될 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, "압축성"은 엘라스토머, 젤형 재료 등과 같이 압전 변환기(10)가 가스 펌프의 배출 가스로부터의 펄스에 직접 반응하여 그 재료안으로 이동할 수 있도록 하는 한편, 압전 변환기(10)가 영구적으로 휘어지거나, 파열되거나 또는 쉘프(14)에 의한 지지부로부터 이탈되는 것을 방지 재료를 의미한다. 압축성 재료(34)는 통상적으로 펌프의 가스 압력이 약 20psi를 초과하여 약 100psi에 이르는 경우에 사용된다. 약 20psi 이하의 가스 압력은 일반적으로 압축성 부재(34)의 사용을 필요로 하지 않는다.
도 13a는 본 발명의 다른 실시예로서, 압전 변환기(10) 위에 배치된 접착 테이프(45)가 배치되어 있다. 접착 테이프(45)를 사용하는 하나의 목적은 압전 변환기(10)를 쉘프(14)상에 견고하게 유지하고, 배출 가스의 펄스를 압전 변환기(10) 위로 고르게 분산시키는 것을 돕기 위한 것이다. 본 발명의 목적을 위해, 접착 테이프(45)의 타입은 그리 중요하지 않으며, 압전 변환기(10)를 제 위치에 고정하고 배출 가스로부터의 펄스를 압전 변환기(10) 위에 고르게 분배하는 효과를 갖는 것이면 어떠한 접착 테이프(5)도 사용될 수 있다. 그러한 접착 테이프중 하나는 약 3mil 내지 8mil의 두께를 가지며 배면에 아크릴 접착제를 갖는 Taflon 테이프이다. 최상의 결과는 접착 테이프(45)가 압전 변환기(10)의 상부면에 균일하게 지지되어 접착되도록 함으로써 달성될 수 있다. 본 발명자가 확인할 수 있는 경우에 한해서, 압전 변환기 표면에 부착되고 압전 변환기 표면에 고르게 펄스를 전달하는 한, 어떠한 접착 테이프도 본 발명에는 충분하다. 접착 테이프가 사용되지 않는 경우, 조립체는 압전 변환기(10)의 상부면과, 압전 변환기(10) 위에 배치될 수 있는 모든 재료 사이에 작은 갭을 형성할 것이다.
일부 응용예에서, 압전 변환기(10)에 대한 보호가 필요한 경우, 도 13d에 도시된 바와 같이 접착 테이프(45) 위에 Teflon 등으로 제조된 보강 디스크(33)를 배치할 수 있다.
압전 변환기 조립체의 하우징부는 커넥터 등과 함께 내부 구성 요소를 지지할만 한 충분한 강도를 가진 어떠한 고체 재료로도 구성될 수 있다. 그러한 재료는 압전 변환기 조립체 및 연결된 펌프가 사용되는 최종 용도와, 그러한 재료의 비용, 취급성, 내구성, 처리성 및 기계 가공성에 기초하여 선택되어야 한다. 그러한 재료는 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌프로필렌, 퍼플루오로알콕시스, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 및 폴리비릴리덴 플루오라이드로부터 선택된 폴리플루오르화 폴리머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 실리콘 폴리머, 나일론, 합성 수지, 그리고 알루미늄, 구리 및 알루미늄과 구리의 합금으로부터 선택된 금속일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 가스 펌프를 모니터링하는 방법으로, 이 방법은 가스 펌프의 배출 펄스 압전 변환기 조립체의 압전 변환기에 직접 또는 간접적으로 충돌하도록 가스 펌프의 배출구에 조작 가능하게 부착된 압전 변환기 조립체를 가진 가스 펌프를 제공하는 제 1 단계와, 단위 시간당 스트로크 횟수가 판별될 수 있도록 배출 스트로크 사이에 경과한 시간을 측정하는 제 2 단계를 포함한다. 유사한 방법에 있어서, 배출 스트로크 사이에 경과한 시간의 측정치에 기초하여, 펌프가 정상 작동 상태로 되도록 펌프 유입 가스 유동을 조정하는 제 3 단계가 제공된다.
본 발명자는 압전 변환기를 펌프의 배출부에 연결하는 일례를 발견하였다. 그러나, 그 펌프는 가스 펌프가 아니며, 본 발명의 변환기 조립체는 거기에 사용되지 않았다. 1997년 8월 12일자 미국 특허 제 5,655,357 호에 개시된 종래의 장치는 진공 공정의 진행을 표시하기 위한 신호를 사용하며, 그리고/또는 패키지 내부가 실질적으로 진공 상태가 되면 진공 펌프를 차단한다. 본 발명의 변환기 조립체(1)는 가스 펄스를 감지하여 예를 들어 퍼스널 컴퓨터에 디지털 출력을 전달한다. 본발명의 변환기 조립체(1)로부터의 출력은 시간 스펙이며, 종래의 장치와 같은 압력 스펙이 아니다. 또한, 시간 측정치를 취함으로써, 즉 배출 스트로크 사이에 경과한 시간을 측정함으로써, 단위 시간당 스트로크 횟수가 판별될 수 있으며, 이러한 방식으로, 펌프가 기능 장애인지, 기능 장애라면 조정될 수 있는지를 판별할 수 있으며, 또는 그것이 사용되는 제조 설비 또는 다른 응용예를 손상시키는 것을 방지하도록 펌프를 차단할 수 있다. 일반적으로, 배출 스트로크 사이의 타이밍이 증가하고, 유동이 감소하면, 이는 필터 폐색 또는 가스 펌프에 공급되는 가스 압력의 변화 등의 원인이 된다. 마찬가지로, 배출 스트로크 사이의 타이밍이 감소하는 경우, 이는 유동의 증가와, 펌프 변환기의 문제, 또는 펌프로의 라인 압력의 변화 등을 표시한다. 단위 시간당 스트로크 횟수를 모니터링함으로써, 펌프의 유량을 측정하여 펌프를 제어할 수 있다.
도 17은 가스 펌프(38)의 개략도로서, 가스 펌프(38)가 펌프의 가스 배출부(39)에 직접 부착되어 있으며, 본 발명의 압전 변환기 조립체(1)가 가스 디퓨저(40)를 구성하고 있다. 가스 디퓨저(40)는 도 15에 도시되어 있으며, 가스 디퓨저(40)를 구성하는 본 발명의 압전 변환기 조립체(1)의 전체 측면도로서, 가스 펌프(38)로부터의 배출 가스를 위한 배출 포트(41)가 도시되어 있다.
도 16은 도 15의 C-C 선을 따라 취한 압전 변환기 조립체의 전체 측면 단면도로서, 내부의 배출 포트(41)의 구조가 도시되어 있다. 배출 포트(41)의 배치는 중요하지 않으며, 가스 펌프(28)로부터의 배출이 소우서 형상의 압입부(30)로 유입되고, 확산되어 압전 변환기(10)상에 직접, 또는 보강 디스크(33) 및/또는 보호 덮개 및/또는 접착 테이프(45)를 통해 간접적으로 충돌하여, 삽입형 변환기 리테이너 조립체(2)를 통해 배출되지 않고 수용형 변환기 리테이너 조립체(11)를 빠져나가도록 되어 있는 것이면 된다. 이러한 방식으로, 가스 디퓨저(40)는 배출 가스를 배출할 수 있는 한편, 압전 변환기(10)의 무결성을 유지한다. 이러한 방식으로 가스 펌프(38)로부터 가스를 배출하면 압전 변환기 조립체(1)의 작동에 심각한 충격을 주지 않는다. 도 17은 또한 펌프(28)로의 가스 입구(42)를 도시한다.
본 발명의 압전 변환기 조립체(1)는 또한 도 18에 도시된 바와 같이 펌프에 조작 가능하게 간접적으로 연결될 수 있다. 도 18에는 개략적인 펌프(38), 가스 유입구(42), 펌프 가스 배출 라인(39) 및 펌프 가스 배출 라인(39)을 위한 가스 디퓨저(43)가 도시되어 있다. 또한, 펌프 가스 배출 라인(39)에 부착된 압전 변환기 조립체(1)의 배치가 도시되어 있으며, 이것을 통해 가스 펌프가 배출할 수 있는 능력은 없다.
도 18에 도시된 간접 구성은 압전 변환기 조립체(1)를 펌프와의 직접 연결을 바꿀 필요가 있을 때 유용하다. 이러한 방식에서, 펌프 가스 배출 라인으로부터 압전 변환기 조립체(1)까지 연장되는 가스 라인(44)은 기다란 라인일 수 있고, 따라서 압전 변환기(10)는 펌프(38)로부터 먼 거리로 옮겨질 수 있으며, 펌프(38)는 제조 공정에 대한 부속물이 된다.

Claims (52)

  1. 압전 변환기 조립체에 있어서,
    외면, 전방부, 후방부를 구비하며 상기 후방부가 그 중심에 허브를 갖는 하우징을 구비한 삽입형(insertable) 변환기 리테이너 조립체로서, 상기 중심 허브는 그 중심을 관통하는 개구를 가지며, 상기 중심 허브는 상기 리테이너 조립체에 일체로 연결되며, 상기 외면은 그 면상의 고정 수단 및 테이퍼형 전방 외주연부를 갖는, 상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체와,
    상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체를 구성하는 전방부의 제 1 원형 개구로서, 상기 제 1 원형 개구는 그 내부에 배치된 원형 압전 변환기를 구비하며, 상기 압전 변환기는 바닥면 및 상부면을 가지며, 상기 압전 변환기는 그것의 상기 바닥면에 접속된 전기 리드를 가진, 상기 제 1 원형 개구와,
    상기 제 1 원형 개구보다 깊으며 보다 작은 직경을 갖는, 전방부의 제 2 개구로서, 상기 중심 허브의 상기 중심 개구가 상기 변환기 리테이너 조립체 하우징을 통해 연속되고 상기 제 2 개구내로 개구되어 변환기 리테이너 조립체를 통해 허브를 빠져나가는 연속 채널을 제공하는, 상기 제 2 개구와,
    하우징을 구비하는 수용형(receiving) 변환기 리테이너 조립체로서, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체 하우징은 전방부 및 후방부를 가지며, 상기 후방부는 그 위에 일체로 장착된 중심 허브를 가지며, 상기 삽입형 변환기 리테이너 허브는 전방부 및 후방부을 가지며, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체 개구는 내부면 및 바닥을 가지며, 상기 내부면은 그 면상에 배치되고 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 고정 수단과 상보형인 고정수단을 가지며, 상기 개구는 바닥에 테이퍼형 외주연부를 갖는, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체와,
    수용형 변환기 리테이너 조립체의 개구의 바닥 아래에 위치한 소우서 형상 압입부(saucer-like depression)로서, 상기 소우서 형상 압입부는 바닥을 가지며, 상기 소우서 형상 압입부의 상부의 표면적은 상기 압전 변환기의 상부의 표면적과 대응하며, 상기 표면적 관계는 0 내지 1:1 범위의 비율을 가진, 상기 소우서 형상 압입부와,
    상기 소우서 형상 압입부의 바닥으로부터 상기 수용형 변환기 리테이너 허브의 중심을 관통하는 채널형 개구로서, 상기 수용형 변환기 리테이너 허브의 내부는 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체를 펌프에 적용(adapt)하기 위한 적용 수단을 가지며, 상기 펌프는 가스 펌프인, 상기 소우서 형상 압입부를 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 변환기 위에 적어도 하나의 보호 디스크가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 변환기 위에 적어도 하나의 보강 디스크가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 변환기 위에 적어도 하나의 접착 테이프가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 보강 디스크 위에는 보호 디스크가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 접착 테이프 위에는 보호 디스크가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압축성 재료는 ① 실리콘 폴리머, ② 우레탄 폴리머, ③ 에폭시 폴리머, ④ 아크릴 폴리머, ⑤ 플루오로폴리머, ⑥ 폴리비닐 알콜 폴리머, ⑦ 폴리비닐 아세테이트 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    압전 변환기 조립체.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압축성 재료는 ① 실리콘 폴리머, ② 우레탄 폴리머, ③ 에폭시 폴리머, ④ 아크릴 폴리머, ⑤ 플루오로폴리머, ⑥ 폴리비닐 알콜 폴리머, ⑦ 폴리비닐 아세테이트 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    압전 변환기 조립체.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 압축성 재료는 ① 실리콘 폴리머, ② 우레탄 폴리머, ③ 에폭시 폴리머, ④ 아크릴 폴리머, ⑤ 플루오로폴리머, ⑥ 폴리비닐 알콜 폴리머, ⑦ 폴리비닐 아세테이트 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    압전 변환기 조립체.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압축성 재료는 ① 실리콘 폴리머, ② 우레탄 폴리머, ③ 에폭시 폴리머, ④ 아크릴 폴리머, ⑤ 플루오로폴리머, ⑥ 폴리비닐 알콜 폴리머, ⑦ 폴리비닐 아세테이트 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    압전 변환기 조립체.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 압축성 재료는 ① 실리콘 폴리머, ② 우레탄 폴리머, ③ 에폭시 폴리머, ④ 아크릴 폴리머, ⑤ 플루오로폴리머, ⑥ 폴리비닐 알콜 폴리머, ⑦ 폴리비닐 아세테이트 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    압전 변환기 조립체.
  17. 압전 변환기 조립체에 있어서,
    외면, 전방부, 후방부를 구비하며 상기 후방부가 그 중심에 허브를 갖는 하우징을 구비한 삽입형 변환기 리테이너 조립체로서, 상기 중심 허브는 그 중심을 관통하는 개구를 가지며, 상기 중심 허브는 상기 리테이너 조립체에 일체로 연결되며, 상기 외면은 그 면상의 고정 수단 및 테이퍼형 전방 외주연부를 갖는, 상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체와,
    상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체를 구성하는 전방부의 제 1 원형 개구로서, 상기 제 1 원형 개구는 그 내부에 배치된 원형 압전 변환기를 구비하며, 상기 압전 변환기는 바닥면 및 상부면을 갖는, 상기 제 1 원형 개구와,
    상기 제 1 원형 개구보다 깊으며 보다 작은 직경을 갖는, 전방부의 제 2 개구로서, 상기 제 2 개구는 바닥을 가지며, 상기 중심 허브의 상기 중심 개구가 상기 변환기 리테이너 조립체 하우징을 통해 연속되고 상기 제 2 개구내로 개구되어 변환기 리테이너 조립체를 통해 허브를 빠져나가는 연속 채널을 제공하며, 상기 제 2 개구는 그 내부에 배치된 전자 구성품을 가지며, 상기 압전 변환기는 말단 및 근접 단부를 갖는 제 1 전기 리드를 가지며, 상기 제 1 전기 리드는 그 말단이 상기압전 변환기의 바닥면에 접속되며, 상기 제 1 전기 리드는 상기 전자 구성품의 근접 단부에 전기적으로 접속되는, 상기 제 2 개구와,
    하우징을 구비하는 수용형 변환기 리테이너 조립체로서, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체 하우징은 전방부 및 후방부를 가지며, 상기 후방부는 그 위에 일체로 장착된 중심 허브를 가지며, 상기 삽입형 변환기 리테이너 허브는 전방부 및 후방부을 가지며, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체 하우징의 직경보다 작은 직경을 가지며, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체 개구는 내부면 및 바닥을 가지며, 상기 내부면은 그 면상에 배치되고 삽입형 변환기 리테이너 조립체의 고정 수단과 상보형인 고정 수단을 가지며, 상기 개구는 바닥에 테이퍼형 외주연부를 갖는, 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체와,
    수용형 변환기 리테이너 조립체의 개구의 바닥 아래에 위치한 소우서 형상 압입부로서, 상기 소우서 형상 압입부는 바닥을 가지며, 상기 소우서 형상 압입부의 상부의 표면적은 상기 압전 변환기의 상부의 표면적과 대응하며, 상기 표면적 관계는 0 내지 1:1 범위의 비율을 가진, 상기 소우서 형상 압입부와,
    상기 소우서 형상 압입부의 바닥으로부터 상기 수용형 변환기 리테이너 허브의 중심을 관통하는 채널형 개구로서, 상기 수용형 변환기 리테이너 허브의 내부는 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체를 펌프에 적용(adapt)하기 위한 적용 수단을 가지며, 상기 펌프는 가스 펌프인, 상기 소우서 형상 압입부를 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 압전 변환기 위에 적어도 하나의 보호 디스크가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 압전 변환기 위에 적어도 하나의 보강 디스크가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 보강 디스크 위에는 보호 디스크가 위치하는
    압전 변환기 조립체.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료와, 상기 압전 변환기 위에 위치한 보강 디스크와, 상기 보강 디스크 위에 위치한 보호 덮개를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료와, 상기 압전 변환기 위에 위치한 접착 테이프와, 상기 접착 테이프 위에 위치한 보강 디스크를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 개구내의 압축성 재료와, 상기 압전 변환기 위에 위치한 접착 테이프와, 상기 접착 테이프 위에 위치한 보강 디스크와, 상기 보강 디스크 위에 위치한 보호 덮개를 더 포함하는
    압전 변환기 조립체.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 ① 스테인리스강, ② 세라믹, ③ 황동, ④ 플라스틱 필름으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되는
    압전 변환기 조립체.
  29. 제 17 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 ① 스테인리스강, ② 세라믹, ③ 황동, ④ 플라스틱 필름으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되는
    압전 변환기 조립체.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체 및 수용형 변환기 리테이너 조립체는 고체 재료로 제조되는
    압전 변환기 조립체.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 고체 재료는 기본적으로,
    ① 폴리에틸렌,
    ② 폴리프로필렌,
    ③ a. 폴리테트라플루오로에틸렌, b. 플루오르화 에틸렌프로필렌, c. 퍼플루오로알콕시스, d. 폴리클로로트리플루오로에틸렌, e. 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, f. 폴리비닐리덴 플루오라이드로부터 선택된 플루오르화 폴리머,
    ④ 실리콘 폴리머,
    ⑤ 나일론,
    ⑥ 합성 수지,
    ⑦ a. 알루미늄, b, 구리, c. 알루미늄과 구리의 합금으로부터 선택된 금속으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속인
    압전 변환기 조립체.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 고체 재료는 관리 기관이 승인하거나 또는 동의한 재료로서, 상기 관리 기관은 ① 미국식품의약국(United States Food and Drug Administration), ② 미국농무부(United States Department of Agriculture), ③ 캐나다 AG(Canada AG), ④ 미국보건재단(National Sanitation Foundation), ⑤ 3A 낙농(3A Dairy)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 기관인
    압전 변환기 조립체.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 고체 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌인
    압전 변환기 조립체.
  34. 제 17 항에 있어서,
    상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체 및 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체는 고체 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조되는
    압전 변환기 조립체.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체 및 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체는 고체 폴리프로필렌으로 제조되는
    압전 변환기 조립체.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입형 변환기 리테이너 조립체 및 상기 수용형 변환기 리테이너 조립체는 고체 폴리프로필렌으로 제조되는
    압전 변환기 조립체.
  37. 가스 펌프 모니터링 방법에 있어서,
    ① 가스 펌프의 배출 펄스가 압전 변환기 조립체의 압전 변환기에 직접 또는 간접적으로 충돌하도록, 압전 변환기 조립체가 가스 펌프의 배출구에 조작 가능하게 연결되도록 압전 변환기 조립체가 조작 가능하게 부착된 가스 펌프를 제공하는 단계와,
    ② 단위 시간당 펄스 횟수가 판별될 수 있도록 배출 펄스 사이에 경과한 시간을 측정하는 단계를 포함하는
    가스 펌프 모니터링 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 단계 ②의 측정치를 고찰하여 상기 가스 펌프 입력 가스 유동이 조정되는 단계 ③을 더 포함하는
    가스 펌프 모니터링 방법.
  39. 제 1 항에 있어서,
    가스 펌프용 가스 디퓨저로서 구성된
    압전 변환기 조립체.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 방법은 디지털 출력 제어기에 의해 제어되는
    가스 펌프 모니터링 방법.
  41. 제 1 항에 따른 압전 변환기 조립체와 가스 펌프의 조합체에 있어서,
    상기 가스 펌프와 상기 압전 변환기 조립체는 가스 펌프를 모니터링할 수 있도록 조작 가능하게 연결되어 있는
    압전 변환기 조립체와 가스 펌프의 조합체.
  42. 제 17 항에 따른 압전 변환기 조립체와 가스 펌프의 조합체에 있어서,
    상기 가스 펌프와 상기 압전 변환기 조립체는 가스 펌프를 모니터링할 수 있도록 조작 가능하게 연결되어 있는
    압전 변환기 조립체와 가스 펌프의 조합체.
  43. 가스 펌프 모니터링 시스템에 있어서,
    ① 가스 펌프와, ② 제 1 항에 따른 압전 변환기 조립체의 조합체와, ③ 상기 조합체를 위한 제어 시스템을 포함하는
    가스 펌프 모니터링 시스템.
  44. 가스 펌프 모니터링 시스템에 있어서,
    ① 가스 펌프와, ② 제 17 항에 따른 압전 변환기 조립체의 조합체와, ③ 상기 조합체를 위한 제어 시스템을 포함하는
    가스 펌프 모니터링 시스템.
  45. 제 43 항에 따른 적어도 하나의 가스 펌프 모니터링 시스템이 사용되는 제조 공정.
  46. 제 44 항에 따른 적어도 하나의 가스 펌프 모니터링 시스템이 사용되는 제조 공정.
  47. 제 45 항에 있어서,
    황산이 사용되는
    제조 공정.
  48. 제 45 항에 있어서,
    염산이 사용되는
    제조 공정.
  49. 제 45 항에 있어서,
    질산이 사용되는
    제조 공정.
  50. 제 45 항에 있어서,
    부식제가 사용되는
    제조 공정.
  51. 제 45 항에 있어서,
    식품이 처리되는
    제조 공정.
  52. 제 45 항에 있어서,
    식품이 제조되는
    제조 공정.
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