KR20060002898A - 고압 유체로 채워진 압력 챔버로부터 측정 데이터를검출하고 전송하기 위한 장치 - Google Patents

고압 유체로 채워진 압력 챔버로부터 측정 데이터를검출하고 전송하기 위한 장치 Download PDF

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KR20060002898A
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Abstract

본 발명은 고압 유체로 채워지고 일정한 압력을 받는 압력 챔버(11)를 포함하는 하우징(10)으로부터의 측정 데이터를, 압력 챔버(11) 내에 배치된 센서(23)에 연결되고 하우징(10)으로부터 유도되어 나온 스트립 도체(21)를 통해 검출하고 전송하기 위한 장치에 관한 것이다. 압력 챔버(11) 내에는, 양 측면이 압력 챔버(11) 내의 압력을 받으며 적어도 하나의 부분 영역(30)이 하우징(10)으로부터 유도되는 회로 기판(12)이 스트립 도체(21)의 기판으로서 배치되며, 압력 챔버(11)를 둘러싸는 하우징(10)은 회로 기판(12)의 평면 내에서 분할되고, 하우징 절반(13, 14)의 정면은 압력의 작용 하에 회로 기판(12) 내에 생성된 반경 방향 힘이 하우징(10)에 의해서 수용되도록 회로 기판(12)을 고정한다.
회로 기판, 압력 챔버, 플랜지, 절결부, 리세스, 압출 성형 코팅부

Description

고압 유체로 채워진 압력 챔버로부터 측정 데이터를 검출하고 전송하기 위한 장치{ARRANGEMENT FOR THE DETECTION AND TRANSMISSION OF TEST DATA FROM A PRESSURE CHAMBER FILLED WITH A HIGH-PRESSURE FLUID}
본 발명은 고압 유체로 채워지고 일정한 압력을 받는 압력 챔버를 포함하는 하우징으로부터의 측정 데이터를 검출하고 전송하기 위한 장치에 관한 것이다.
예컨대 유압식 밸브의 분야에서는 고압 유체로 채워진 하우징 챔버 내에서 이동하는 밸브 피스톤의 운동을 위치 측정 시스템을 이용하여 검출하는 문제가 종종 생긴다. 공지된 장치의 범주 내에서, 예컨대 밸브 피스톤에 설치된 태핏은 하우징으로부터 유도되어 나오며, 하우징의 외부에 배치된, 예컨대 LVDT-시스템의 형태인 위치 측정 시스템에 결합된다. 이로써 하우징의 압력 챔버로부터 유도되어 나온 태핏의 밀봉이 복잡해지고 밸브의 수명 동안 취약점이 생길 수 있는 단점이 생긴다. 위치 측정 시스템이 하우징 외부에 추가로 배치됨으로써 상기와 같은 유압식 밸브의 축방향 길이가 길어지는 것도 또 다른 단점이다.
따라서 본 발명의 목적은, 고압 유체로 채워진 압력 챔버로부터 측정 데이터를 검출하고 전송하기 위한 장치를 제공하는 것이며, 상기 장치는 밀봉 문제를 줄이고 그 사용은 해당 대상의 구성 크기를 작게 한다.
상기 목적은 본 발명의 바람직한 구성 및 추가 실시예 및, 상세한 설명에 후속되는 청구 범위의 내용에 의해 달성된다.
본 발명의 기본 개념은 압력 챔버 내에 적어도 하나의 측정 센서가 배치되어, 하우징으로부터 유도되어 나온 스트립 도체에 연결되는 장치를 제공하는 것이고, 압력 챔버 내에는 양 측면이 압력 챔버 내의 압력을 받으며 적어도 하나의 부분 영역이 하우징으로부터 유도되는 회로 기판이 스트립 도체의 기판으로서 배치되며, 압력 챔버를 둘러싸는 하우징은 회로 기판의 평면 내에서 분할되고, 하우징 절반의 정면은 압력의 작용 하에 회로 기판 내에 생성된 반경 방향 힘이 하우징에 의해서 수용되도록 회로 기판을 그 사이에 고정한다.
본 발명에 의해서 고안된 방법인 하우징의 압력 챔버 내에 회로 기판을 통합하는 것은 일반적이지 않은데, 이는 압력 챔버 내의 압력이 높은 경우 회로 기판 재료가 압축 응력 하에 변형될 수 있으므로, 회로 기판이 압축 응력 하에서 반경 방향으로 확대되거나 변형되기 때문이다. 따라서 본 발명에 따라, 분할된 하우징의 하우징 절반 사이에서 회로 기판은, 발생된 반경 방향 힘이 하우징 절반을 통한 고정에 의해서 흡수되도록, 고정된다. 또한 회로 기판의 부분 영역은 하우징으로부터 유도되어 나오는데, 이는 상응하는 측정 처리 장치 또는 신호 처리 장치의 연결 가능성을 제공하기 위해서이다. 본 발명은 경질 플라스틱으로 이루어진 회로 기판에 적합하며, 다른 재료들도 회로 기판을 제조하기에 적합할 수 있다.
예컨대 미국 특허 제3 286 683호에는 소위 진공 스위치가 공지되어 있으며, 이 경우 하우징에 의해서 둘러싸인 압력 챔버 내에는 부속물이 하우징으로부터 유도되어 나온 막이, 전기 콘택트의 기판으로서 배치된다. 상기 막은 전기 도전성으로 실행되며, 그 위에 위치한 전기 스위칭 콘택트에 전류를 공급하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 장치에 반해, 막의 2개의 측면에 대해서는 상이한 압력이 작용하므로, 상이한 압력들의 크기에 따라 막이 압력 챔버 내에서 왕복 운동하며, 이는 소정의 스위칭 과정을 실행하기 위해서이다. 따라서 상기 막이 변형되는 문제는 일어나지 않는다.
본 발명의 제1 실시예에서 하우징 절반들은 회로 기판을 억지 끼워 맞춤으로 고정시킨다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서, 하우징 절반들은 회로 기판을 형태 결합식으로 고정시키며, 이를 위해 상세하게는 하나의 하우징 절반이 정면측에 접한 다른 하우징 절반을 축방향으로 돌출한 플랜지에 의해 외부 쪽에서 둘러싸는 것이 제시되고, 회로 기판의 외부 에지 영역이 플랜지의 내부면에 대해 접한다. 상기와 같은 구성에 의해, 회로 기판을 위한 래버린스형 지지부가 형성되며, 상기 지지부는 플랜지의 내부면에 대해 지지된다.
동시에 상기 실시예는 밀봉 문제가 전체적으로 방지되는 가능성을 갖는다.
하우징의 외부 쪽으로 회로 기판의 부분 영역이 유도되어 나오도록, 본 발명의 하나의 실시예의 경우 플랜지가, 제한된 원주 섹션에 걸쳐서 연장된 절결부를 포함하며, 회로 기판을 돌출한 부속물이 상기 절결부 통해 반경 방향으로 관통한다.
회로 기판을 고정하는 하우징 절반의 정면들과 회로 기판의 표면들 사이에 밀봉부가 배치될 수 있다.
본 발명에 따라 회로 기판은 회로 기판의 양 측면을 향해 배치된 압력 챔버의 부분 챔버들 사이의 압력 보상에 사용되는 리세스를 포함할 수 있다.
상기 리세스는 특히 위치 측정 시스템이 회로 기판에 연결되도록 하며, 이를 위해 회로 기판이 위치 측정 시스템을 수용하기 위해 조정되고, 상기 리세스 내에는 위치 센서 코일이 배치되어, 회로 기판에 위치한 스트립 도체에 연결되는 것이 제공된다. 압력 챔버 내에 있는 유체에 위치한 위치 센서 코일은 회로 기판의 리세스 및 위치 센서 코일을 통해 축방향으로 움직이는 위치 센서 코어를 둘러싼다.
이와 같은 위치 센서 코일이 코일 캐리어 상에 권취된 와이어 권선을 포함하는 한, 상기와 같은 위치 센서 코일은 절연성 유체에서만 사용할 수 있다. 이러한 사용 제한을 방지하기 위해, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 코일 캐리어 상에 위치한 위치 센서 코일의 와이어 권선이 적절한 재료로 압출 성형 코팅되는 것이 제공된다. 이로써 바람직하게는 유체와 와이어 권선 사이의 접촉이 방지되므로, 도전성 유체도 사용될 수 있다. 또한, 절연성 유체에서도 와이어 권선이 손상되지 않을 수 있다. 상기 실시예의 범위 내에서 또한, 와이어 권선의 압출 성형 코팅부가 회로 기판 내에서 연장된 스트립 도체에 대한 와이어 권선의 접속부를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 압출 성형 코팅의 재료가 회로 기판의 재료와 일치할 수 있다.
또한 본 발명에 따라, 회로 기판이 하우징의 압력 챔버 내의 압력을 검출할 수 있는 압력 센서로서 형성될 수도 있으며, 이로써 회로 기판 상에는 회로 기판의 길이 변화를 검출하는 적어도 하나의 센서, 예컨대 스트레인 게이지가 배치될 수 있다. 선택적으로 회로 기판에는 회로 기판의 재료 두께의 변화를 검출하는 센서가 배치될 수 있다. 두 경우에서, 이전의 게이징의 고려 하에 회로 기판의 형태 변화는 하우징의 압력 챔버 내의 압력에 대한 기준이다.
또한 본 발명은 유압식 밸브 내에서 이동하는 밸브 피스톤의 종방향 운동을 검출하기 위해 형성된 장치의 사용을 제안하므로, 본 발명에 따른 장치에 의해 서두의 종래 기술에서 유압식 밸브에 대해 설명한 단점은 방지된다.
국제 공개 공보 제02/41332 A1호에 유압식 또는 공압 기술 내에 사용되는 밸브들의 다른 형태가 설명되는 한, 본 발명에 따른 장치는 특히 상기 밸브 구성의 경우 이동하는 코일 캐리어의 운동을 규정하기 위해 적합하다.
도면에는 본 발명의 실시예가 도시되며 이는 추후에 설명된다.
도1은 압력 챔버를 둘러싸며, 내부에 회로 기판이 배치된 하우징의 부분 측면도이다.
도2는 도1의 II-II에 따른 도1의 대상의 단면도이다.
도3은 일체된 위치 측정 시스템을 갖는 도1의 대상의 단면도이다.
도4는 압출 성형 코팅된 위치 센서 코일을 갖는 도3의 대상의 단면도이다.
도1에서 부분 섹션으로 도시된 하우징(10)은 압력 챔버(11)를 둘러싸며, 압 력 챔버(11) 내에는 회로 기판(12)의 양측으로 압력 챔버(11)의 부분 챔버(11a, 11b)들이 위치하도록 회로 기판(12)이 배치된다. 회로 기판(12)의 장치의 평면 내에서 하우징(10)은 하우징 절반(13, 14)으로 분할되며, 이들의 정면(15)들이 서로 접하고 회로 기판(12)이 그 사이에서 고정된다. 하우징 절반(14)으로부터 축방향으로 돌출한 플랜지(16)는 하우징 절반(13)의 외주를 둘러싼다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 하우징 절반(14)의 플랜지(16)는 절결부(17)를 구비하며, 회로 기판(12)에 위치한 부속물(30)은 상기 절결부를 통해 하우징으로부터 유도되어 나와서 하우징의 외부 원주를 돌출한다.
회로 기판 고정을 밀봉하기 위해, 회로 기판(12)을 고정하는 하우징 절반(13, 14)과 회로 기판(12)의 해당 표면 사이에 O-링의 형태로 각각 밀봉부(18)가 배치되며, 밀봉부는 하우징 절반(13 또는 14)의 정면(15) 내에 삽입된다.
하우징(10)의 압력 챔버(11)로부터의 측정 데이터를 전송하는 것과 관련하여, 압력 챔버(11) 내에 위치한 회로 기판(12)의 영역에 내부 콘택트(20)가 배치되며 내부 콘택트에는 스트립 도체(21)가 연결되고, 스트립 도체는 하우징 절반(13, 14)에 의해서 고정된 회로 기판(12)의 부분 영역 내에서 회로 기판 본체에 배치되어, 하우징(10)의 외부를 향하는 부속물(30) 내에까지 연장되며, 부속물(30)에는 스트립 도체(21)에 연결된 외부 연결 콘택트(22)가 제공된다.
이로써 콘택트(20)는 일반적으로, 예컨대 스트레인 게이지의 형태 또는 회로 기판(12)의 재료 두께의 변화를 검출하는 센서의 형태인 적절한 센서를 회로 기판(12)에 설치할 수 있게 하며, 상응하는 센서들의 출력들이 콘택트(20)에 접속될 수 있게 하는데, 이는 측정 신호들을 스트립 도체(21)를 거쳐, 하우징(10)의 외부에 위치한 연결 콘택트(22)에 전송하기 위해서이다.
도시된 실시예에서, 센서의 배치와 관련해서 회로 기판(12)에는 중심 리세스(19)가 배치되며, 이는 한편으로 압력 챔버(11)의 부분 챔버(11a, 11b) 사이의 압력을 보상하며 다른 한편으로는, 도3에서 설명된 바와 같이 위치 측정 시스템의 통합 가능성을 제공한다.
도3에 도시된 바와 같이, 위치 측정 시스템을 설치하기 위해 회로 기판(12)의 리세스(19) 내에 위치 센서 코일(23)이 배치되며, 상기 코일은 연결 라인(26)에 의해서 회로 기판(12)의 내부 콘택트(20)에 접속된다. 위치 센서 코일(23) 내에서, 또한 회로 기판(12)의 리세스(19) 내에서 위치 센서 코어(25)가 축방향으로 이동하며 위치 센서 코어는 태핏(24)의 단부에 고정되고 태핏(24)은 예컨대 본 발명에 따른 장치의 사용 시 유압식 밸브 내에서 이동하는 밸브 피스톤의 부품일 수 있다. 따라서 태핏(24)의 종방향 운동은 위치 측정 시스템(25, 23)에 의해서 검출되며, 상응하는 신호들은 전기 접속부(22, 21, 20)들에 의해서 하우징의 외부 쪽으로 전송된다.
도4에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 위치 센서 코일(23)의 코일 캐리어(31) 상에 위치한 와이어 권선(32)에 압출 코팅부(35)가 제공될 수 있으며, 압출 코팅부는 회로 기판(12) 내에서 연장된 스트립 도체(21)에 대한 와이어 권선의 접속부들을 포함하여 와이어 권선(32)을 완전히 둘러싼다. 회로 기판(12)과 동일한 재료로 구성될 수 있으므로 회로 기판(12)과 함께 위치 센서 코일(23)을 일체로 제 조될 수 있게 하는 압출 코팅부(35)에 의해, 와이어 권선(32)은 압력 챔버(11) 내에 있는, 위치 센서 코일(23)을 완전히 에워싸는 유체의 작용에 대해서 완전히 보호된다.
자세히 도시되지 않은 바와 같이, 회로 기판(12)은 압력 챔버(11)의 정면측 제한벽에도 접할 수 있으며, 이 경우 하우징은 정면측 하우징 벽의 영역 내에서만 분할되게 형성된다. 압력 챔버 측으로 회로 기판(12) 상에 작용하는 압력에 반대되는 배압은 카운터 베어링으로서 작용하는 하우징 벽에 의해 가해진다.
전술한 상세한 설명, 청구 범위, 요약서 및 도면에 공지된 본 발명의 대상의 특징들은 개별적으로 또한 임의의 결합 형태로, 본 발명을 실현하기 위해 다양한 실시예로 구현될 수 있다.

Claims (17)

  1. 고압 유체로 채워지고 일정한 압력을 받는 압력 챔버(11)를 포함하는 하우징(10)으로부터의 측정 데이터를, 압력 챔버(11) 내에 배치된 센서(23)에 연결되고 하우징(10)으로부터 유도되어 나온 스트립 도체(21)를 통해 검출하여 전송하기 위한 장치에 있어서,
    압력 챔버(11) 내에는, 양 측면이 압력 챔버(11) 내의 압력을 받으며 적어도 하나의 부분 영역(30)이 하우징(10)으로부터 유도되는 회로 기판(12)이 스트립 도체(21)의 기판으로서 배치되며, 압력 챔버(11)를 둘러싸는 하우징(10)은 회로 기판(12)의 평면 내에서 분할되고, 하우징 절반(13, 14)의 정면은 압력의 작용 하에 회로 기판(12) 내에 생성된 반경 방향 힘이 하우징(10)에 의해서 수용되도록 회로 기판(12)을 그 사이에 고정하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징 절반(13, 14)들은 회로 기판(12)을 억지 끼워 맞춤으로 고정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하우징 절반(13, 14)들은 회로 기판(12)을 형태 결합식으로 고정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로 기판(12)은 경질 플라 스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 하우징 절반(14)이 정면측에 접한 다른 하우징 절반(13)을, 축방향으로 돌출한 플랜지(16)에 의해 외부 쪽에서 둘러싸며, 회로 기판(12)의 외부 에지 영역이 플랜지(16)의 내부면에 대해 접하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 플랜지(16)는 제한된 원주 섹션에 걸쳐서 연장된 절결부(17)를 포함하며, 회로 기판(12)을 돌출한 부속물(30)이 상기 절결부를 반경 방향으로 관통하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로 기판(12)을 고정하는 하우징 절반(13, 14)의 정면(15)들과 회로 기판(12)의 표면들 사이에 밀봉부(18)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트(12)는 회로 기판의 양 측면을 향해 위치한 압력 챔버(11)의 부분 챔버들(11a, 11b) 사이의 압력 보상에 사용되는 리세스(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로 기판(12)이 위치 측정 시스템을 수용하기 위해 조정되고, 상기 리세스(19) 내에는 위치 센서 코일(23)이 배치되어, 회로 기판(12)에 위치한 스트립 도체(21)에 연결되고, 압력 챔버(11) 내에 있는 유체에 위치한 위치 센서 코일(23)은 회로 기판(12)의 리세스(19) 및 위치 센서 코일(23)을 통해 축방향으로 움직이는 위치 센서 코어(25)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 코일 캐리어(31) 상에 위치한 위치 센서 코일(23)의 와이어 권선(32)이 적절한 재료로 압출 성형 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 와이어 권선(32)의 압출 성형 코팅부(35)가, 회로 기판(12) 내에서 연장된 스트립 도체(21)에 대한 와이어 권선(32)의 접속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 압출 성형 코팅부(35)의 재료가 상기 회로 기판(12)의 재료와 일치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로 기판(12) 상에는 회로 기판(12)의 길이 변화를 검출하는 적어도 하나의 센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 센서가 스트레인 게이지인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 회로 기판(12)에는 회로 기판(12)의 재료 두께의 변화를 검출하는 센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 유압식 밸브 내에서 이동하는 밸브 피스톤의 종방향 운동을 검출하기 위한, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따라 형성된 장치의 사용.
  17. 일련의 영구 자석 및 극성 디스크를 포함하는 자기 실린더로의 자기 부하를 통해 자기 전도성 하우징 내에서 이동하는 코일 캐리어를 갖는 유압식 또는 공압 기술 내에 사용되는 밸브들을 작동시키기 위해 사용되는 액추에이터에서의, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따라 형성된 장치의 사용.
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