KR20140112533A - 유량계에 플랜지를 유지하는 방법 및 장치 - Google Patents

유량계에 플랜지를 유지하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

유량계(100)용 센서 조립체(5)가 제공된다. 센서 조립체(5)는 센서 조립체 본체(6)와, 센서 조립체 본체(6) 내에 형성되는 하나 또는 그 초과의 주변 홈(303)들을 포함한다. 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들은 주변 홈과 결합하는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들의 일부분에 의해서 하나 또는 그 초과의 주변 홈(303)들 중의 하나 이상의 주위에 제거가능하게 함께 커플링된다. 센서 조립체 본체(6)의 적어도 일부분을 둘어싸고 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들에 의해 센서 조립체 본체(6) 주위에 유지되는 플랜지(104) 또한, 제공된다.

Description

유량계에 플랜지를 유지하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR RETAINING A FLANGE ON A FLUID METER}
아래에서 설명되는 실시예들은 유량계들, 더 구체적으로 유량계에 플랜지를 유지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
코리올리 유량계들, 진동 밀도계들, 피에조 유량계들 등과 같은 유량계들은 통상적으로, 유체를 함유하는 하나 또는 그 초과의 튜브들을 포함한다. 유체는 코리올리 유량계 내에서와 같이 유동할 수 있거나 진동 밀도계 내에서와 같이 정적일 수 있다. 유체는 액체, 가스 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 상황들에서, 유체는 부유 입자들을 포함할 수 있다. 통상적으로, 유체 튜브들은 튜브들 및 관련 전기 구성요소들을 보호할 뿐만 아니라 더 안정한 환경을 제공하도록 케이스 내에 동봉된다.
많은 상황에서, 유체 튜브들의 일부는 케이스로부터 연장하고 매니폴드와 같은 파이프라인 인터페이스에 접합된다. 유체 튜브들은 일반적으로 용접에 의해 매니폴드에 접합된다. 매니폴드들은 그 후에 통상적으로 진공 경납땜(brazing) 작업으로 케이스 단부들에 경납땜된다. 일단 적절한 전기 센서들이 유체 튜브들에 부착되면, 케이스 단부들은 그 후에 케이스에 용접된다. 플랜지들은 그 후에 유량계를 공정 유체를 운반하는 파이프라인에 후속적으로 커플링하기 위해서 일반적으로 케이스 단부들 또는 매니폴드에 용접된다.
다양한 구성요소들 사이의 적합하고 신뢰성있는 연결들을 얻는데에는 종래 기술의 유량계들에 대한 문제점이 종종 있다. 하나의 이유는 유량계의 다양한 구성요소들에 사용되는 재료들의 열 팽창으로 인한 것이다. 구성요소들이 서로에 연결될 때, 고온들이 종종 포함되는데, 이는 구성요소들의 치수들에 상당한 변경들을 초래할 수 있다. 이는 다양한 구성요소들이 과량의 열을 요구할 수 있는 용접, 경납땜, 납땜 등에 의해 커플링되는 금속들을 포함할 때 특히 사실이다. 모든 구성요소들이 동일한 재료 또는 유사한 열팽창 계수들을 갖는 재료들로 형성되는 경우에 구성요소들이 일체로 팽창하고 수축될 수 있기 때문에 이것이 생성되지 않을 수 있지만, 이는 반드시 실현가능한 것은 아니다. 다수의 상황들에서, 유체 튜브들은 케이스, 케이스 단부들, 및 플랜지들과 상이한 재료로 형성된다. 예를 들어, 유량계 내의 공정 유체가 고부식성 유체들을 포함할 때, 유체 튜브들은 티타늄, 탄탄륨, 또는 지르코늄과 같은 고내식성인 재료로 형성될 필요가 있다. 유사하게, 습한 통로(wetted path)의 임의의 다른 부분은 또한 고내식성 재료로 형성되어야 한다. 예를 들어, 이중 유체 튜브 계량기에서 매니폴드는 습한 유체 통로 내에 포함된다. 그러므로, 매니폴드는 또한 고내식성 재료로 형성될 필요가 있을 것이다. 케이스, 케이스 단부들, 및 플랜지들이 유체 튜브들 및 매니폴드와 동일한 재료로 이상적으로 형성되더라도, 그와 같은 접근법은 티타늄, 탄탈륨, 및 지르코늄이 고가 금속들이기 때문에, 통상적으로 고가의 엄두낼 수 없는 방법이다. 그러므로, 유체와 접촉하지 않는 유량계의 부분들은 일반적으로 스테인레스 스틸과 같은 덜 고가의 재료들로 만들어진다.
유량계가 실온과 같은 예정된 온도에 또는 그 근처에 있을 때 유량계를 형성하는데 사용되는 상이한 재료들이 문제가 되지 않을 수 있을 때, 그들의 열팽창 계수들의 차이들은 유량계의 다양한 부분들이 극한 온도 편차들을 겪기 때문에 심각한 제작 문제점들을 생성할 수 있다. 훨씬 더 높은 온도를 겪는 습한 유체 통로에서 야기되는 주변 환경에 비교하여 극한 온도에 유체가 있는 상황들에서 유사한 문제를 경험할 수 있다. 아래에서 설명되는 실시예들은 이들 및 다른 문제들을 극복하며 종래 기술의 발전이 달성된다. 아래에서 설명되는 실시예들은 전술한 단점들이 없이 상이한 열팽창 계수들을 갖는 다양한 구성요소들 조합할 수 있는 개선된 유량계를 제공한다.
유량계용 센서 조립체가 본 발명에 따라서 제공된다. 센서 조립체는 센서 조립체 본체 및 센서 조립체 본체 내에 형성되는 하나 또는 그 초과의 주변 홈들을 포함한다. 실시예에 따라서, 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들이 함께 제거가능하게 커플링되고 하나 또는 그 초과의 주변 홈들 중의 하나 이상과 결합한다. 실시예에 따라서, 플랜지는 센서 조립체 본체의 적어도 일부분을 둘러싸며 제 1 및 제 2 유지 구성요소들에 의해 센서 조립체 본체 주위에 유지된다.
센서 조립체에 플랜지를 유지하는 방법이 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은 플랜지가 센서 조립체 본체 내에 형성되는 주변 홈보다 센서 조립체 본체의 중간 부분에 더 가깝게 위치되도록 센서 조립체 본체의 일부분 주위에 플랜지를 위치시키는 단계를 포함한다. 실시예에 따라서, 상기 방법은 플랜지의 내경의 적어도 일부분보다 더 큰 링의 외경을 제공하도록 주변 홈 주위에 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들을 제거가능하게 커플링하며, 그에 의해서 플랜지가 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들을 지나서 이동하는 것을 방지하는 단계를 더 포함한다.
양태에 따라서, 유량계용 센서 조립체로서,
센서 조립체 본체와,
센서 조립체 본체 내에 형성되는 하나 또는 그 초과의 주변 홈들과,
제거가능하게 함께 커플링되고 하나 또는 그 초과의 주변 홈들 중의 하나 이상과 결합하는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들, 및
센서 조립체 본체의 적어도 일부분을 둘어싸고 제 1 및 제 2 유지 구성요소들에 의해 센서 조립체 본체 주위에 유지되는 플랜지를 포함한다.
바람직하게, 플랜지는 내측 표면으로부터 연장하는 단차부를 포함하며 상기 내측 표면의 일부분은 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들 위로 연장하며 상기 단차부는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들과 맞닿는다.
바람직하게, 센서 조립체 본체는 케이스, 파이프라인 인터페이스, 및 파이프라인 인터페이스를 케이스에 커플링하는 전환 링을 포함한다.
바람직하게, 하나 또는 그 초과의 주변 홈들은 전환 링 내에 형성된다.
바람직하게, 센서 조립체는 파이프라인 인터페이스의 면 내에 형성되는 O-링 홈을 더 포함한다.
바람직하게, 각각의 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들은 주변 홈에 의해 수용될 크기 및 형상을 갖는 립을 포함한다.
바람직하게, 센서 조립체는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들을 서로에 커플링하도록 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들과 결합하는 하나 또는 그 초과의 기계식 체결기들을 더 포함한다.
다른 양태에 따라서, 플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법으로서,
상기 플랜지가 센서 조립체 내에 형성된 주변 홈보다 센서 조립체 본체의 중간 부분에 더 가깝게 위치되도록 센서 조립체 본체의 일부분 주위에 플랜지를 위치선정하는 단계, 및
상기 플랜지의 내경의 적어도 일부분보다 더 큰 링의 외경을 제공함으로써 플랜지가 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들을 지나서 이동하는 것이 방지되도록 주변 홈 주위에 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소를 제거가능하게 커플링하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 플랜지는 내측 표면으로부터 연장하는 단차부를 포함하며 상기 내측 표면의 일부분은 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들 위로 연장하며 상기 단차부는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들과 맞닿는다.
바람직하게, 센서 조립체 본체는 케이스, 파이프라인 인터페이스, 및 파이프라인 인터페이스를 케이스에 커플링하는 전환 링을 포함한다.
바람직하게, 주변 홈들은 전환 링 내에 형성된다.
바람직하게, 파이프라인 인터페이스는 O-링 홈을 포함한다.
바람직하게, 각각의 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들은 주변 홈에 의해 수용될 크기 및 형상을 갖는 립을 포함한다.
바람직하게, 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소를 제거가능하게 커플링하는 단계는 하나 또는 그 초과의 기계식 체결기들을 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들 내에 형성되는 하나 이상의 체결기 구멍들에 결합하는 단계를 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 유량계를 도시하며,
도 2는 실시예에 따른 매니폴드를 도시하며,
도 3은 실시예에 따른 파이프라인 인터페이스에 케이스를 커플링하는 전환 링을 도시하며,
도 4는 실시예에 따른 센서 조립체의 한 단부의 분해도를 도시하며,
도 5는 실시예에 따른 센서 조립체의 한 단부의 횡단면도를 도시하며,
도 6은 실시예에 따른 파이프라인 시스템에 커플링되는 센서 조립체의 단부의 횡단면도를 도시한다.
도 1 내지 도 6 및 다음의 설명은 유량계의 실시예에 대한 최선 모드를 어떻게 만들고 사용할지를 당업자에게 교시하기 위한 특정 예들을 묘사한다. 발명의 원리들을 교시할 목적으로, 몇몇 종래의 양태들이 단순화되고 생략되었다. 당업자들은 본 설명의 범주 내에 속한 이들 예들로부터의 변형들을 이해할 것이다. 당업자들은 아래에 설명된 특징들이 유량계의 다중 변형들을 형성하기 위해서 다양한 방식들로 조합될 수 있음을 이해할 것이다. 결과적으로, 아래에 설명된 실시예들은 아래에 설명된 특정 예들로 제한되는 것이 아니며, 단지 특허청구범위 및 그의 균등물들에 의해서만 제한된다.
도 1은 실시예에 따른 유량계(100)를 도시한다. 유량계(100)는 센서 조립체(5) 및 계량기 전자기기(20)를 포함한다. 센서 조립체(5)는 센서 조립체 본체(6)를 포함하며, 그 센서 조립체 본체는 케이스(101), 제 1 전환 링(102a), 제 2 전환 링(102b), 제 1 파이프라인 인터페이스(103a)(도 5 참조), 및 제 2 파이프라인 인터페이스(103b)를 포함한다. 유량계(100)는 센서 조립체(5)에 유지된 것으로 도시된 제 1 플랜지(104a) 및 센서 조립체(5)로부터 제거된 것으로 도시된 제 2 플랜지(104b)를 더 포함한다. 플랜지(104a,104b)들은 각각, 제 1 및 제 2 유지 구성요소[105a,106a(도 5 참조),105b,106b]들을 사용하여 센서 조립체(5)에 유지될 수 있다.
센서 조립체 본체(6) 내부에서, 유량계(100)는 하나 또는 그 초과의 유체 튜브(도 5 참조)들과 같은 종래의 구성요소들, 드라이버와 같은 적합한 센서 구성요소들, 및 하나 또는 그 초과의 픽-오프 구성요소들을 포함할 수 있다. 이들 구성요소들은 일반적으로 기술분야에 공지되어 있으며 따라서, 종래 기술 구성요소들의 논의는 간략화의 목적으로 설명으로부터 생략된다. 케이스(101)는 센서 구성요소들을 계량기 전자기기(20)에 연결하는 전기 리드(50)들을 위한 피드-쓰루(104)를 포함한다. 통로(26)는 하나 또는 그 초과의 계량기 전자기기(20)가 작동자와의 인터페이스를 허용하는 입력 및 출력 수단을 제공할 수 있다. 계량기 전자기기(20)는 예를 들어, 와이어 리드 또는 몇몇 형태의 무선 통신 인터페이스를 사용하여 작동자와 인터페이스될 수 있다. 계량기 전자기기(20)는 예를 들어, 위상 차, 주파수, 시간 지연(주파수에 의해 분할된 위상 차), 밀도, 질량 유동률, 체적 유동률, 전체 질량 유동, 온도, 계량기 확인, 및 기술분야에 일반적으로 공지된 대로의 다른 정보와 같은 테스트 하의 유체에 대한 하나 또는 그 초과의 특징들을 측정할 수 있다.
이들 특징들은 일반적으로 유량계 산업에 공지되어 있으며 청구된 실시예들의 일부분을 포함하지 않는다. 따라서, 유량계들 및 그 계량기 전자기기의 특정 작동의 논의는 설명의 간결함을 위해 생략된다.
도 2는 실시예에 따른 파이프라인 인터페이스(103)를 도시한다. 파이프라인 인터페이스(103)는 두 인터페이스들이 실질적으로 동일하기 때문에 제 1 또는 제 2 파이프라인 인터페이스(103a,103b)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 파이프라인 인터페이스(103)는 제 1 면(203a) 및 제 1 면(203a)과 일반적으로 대향하는 제 2 면(203b)을 포함한다. 실시예에 따라서, 제 1 면(203a)은 커플링된 파이프라인(도시 않음)에 노출된다. 이해될 수 있듯이, 고부식 환경들에서 파이프라인 인터페이스(103)는 바람직하게, 고내식성을 갖는 재료로 형성되어야 한다. 많은 실시에들에서, 파이프라인 인터페이스(103)는 유체 튜브(504,504')(도 5 참조)와 동일한 재료로 형성된다.
도시된 실시예에 따라서, 파이프라인 인터페이스(103)는 단일 유체 스트림을 두 개 또는 그 초과의 유체 스트림들로 분리하는 매니폴드를 포함한다. 따라서 도시된 파이프라인 인터페이스(103)는 예를 들어, 이중 튜브 계량기들 내에 사용될 수 있다. 따라서 파이프라인 인터페이스(103)는 제 1 및 제 2 튜브 구멍(204,204')들을 포함한다. 제 1 및 제 2 유체 튜브 구멍(204,204')들은 두 개의 유체 튜브(도 5 참조)들을 수용하도록 위치되고 그들을 수용하기 위한 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 유체 튜브 구멍(204,204')들은 연결된 파이프라인으로부터 단일 유체를 수용할 수 있고 두 개의 유체 튜브 구멍(204,204')들 사이의 유체를 분리할 수 있다. 본 실시예가 두 개의 유체 튜브 구멍(204,204')들을 도시하지만, 다른 실시예들에서 두 개 이상의 유체 튜브 구멍들이 유체를 두 개 이상의 유체 스트림들로 분할하도록 제공될 수 있다. 이와는 달리, 파이프라인 인터페이스(103)는 단일 튜브 계량기와 같은 단일 유체 튜브 구멍을 포함할 수 있다. 파이프라인 인터페이스(103)는 도시된 실시예에서 두 개의 유체 튜브 구멍(204,204')들 사이의 유동을 분리하는 것으로 도시되며, 따라서 설명의 나머지부분에서는 매니폴드(103)로서 파이프라인 인터페이스(103)를 지칭한다.
도 3은 실시예에 따른 전환 링(102)을 도시한다. 전환 링(102)은 전환 링들이 실질적으로 동일하기 때문에, 도 1에 도시된 제 1 전환 링(102a) 또는 도 1에 도시된 제 2 전환 링(102b)을 포함할 수 있다. 전환 링(102)은 제 1 단부(302a)에서 파이프라인 인터페이스(103)에 그리고 제 2 단부(302b)에서 케이스(101)에 커플링되도록 구성된다. 따라서, 전환 링(102)은 센서 조립체(5)의 두 개의 다른 금속들을 커플링할 수 있다. 실시예에 따라서, 전환 링(102)은 제 1 단부(302a) 근처에 주변 홈(303)을 포함한다. 주변 홈(303)은 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들의 적어도 일부분을 수용하도록 제공된다. 주변 홈(303)이 전환 링(102)의 주변 주위에서 실질적으로 전체적으로 연장하는 것으로서 도시되었지만, 다른 실시예들에서 주변 홈(303)은 전환 링(102)의 주위에서 단지 부분적으로만 연장할 수 있다. 따라서, 설명 및 특허청구범위는 전환 링(102)의 주위로 완전히 연장하는 홈(303)을 요구하는 것으로 제한되어서는 안 된다. 게다가, 단지 단일 홈(303)이 도시되었지만, 다른 실시예들에서 하나 이상의 홈이 센서 조립체(5)의 각각의 단부에 제공될 수 있다.
도 4는 센서 조립체(5)의 제 2 단부의 확대도를 도시한다. 도 4에 도시된 실시예에 따라서, 플랜지(104b)는 센서 조립체(5)에 아직 유지되어 있지 않다. 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105b,106b)들은 서로로부터 분리된다. 실시예에 따라서, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105b,106b)들은 센서 조립체(5)로부터 플랜지(104b)를 제거하도록 서로로부터 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105b,106b)들은 함께 접합될 때 링의 적어도 일부를 형성하는 실질적으로 아치 형상을 포함할 수 있다. 단지 두 개의 유지 구성요소(105b,106b)들이 도시되었지만, 다른 실시예들에서 두 개 이상의 유지 구성요소들이 제공될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 각각의 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105b,106b)들이 완전 링의 대략 절반을 포함하지만, 3 개의 유지 구성요소들이 제공된다면, 각각의 유지 구성요소들은 완전 링의 대략 1/3을 포함할 수 있다. 따라서, 설명 및 특허청구범위들은 두 개의 유지 구성요소들로 제한되어서는 안 된다. 그러나, 몇몇 실시예들에서 유지 구성요소들이 인접 유지 구성요소들 사이에 공간들을 포함할 수 있다고 이해되어야 한다. 따라서, 설명 및 특허청구범위들은 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들이 함께 커플링될 때 형성될 연속 링을 요구해서는 안 된다.
실시예에 따라서, 제 1 유지 구성요소(105b)는 하나 또는 그 초과의 체결기 구멍(405,405')들을 포함한다. 체결기 구멍(405')이 도 4에 점선으로 도시되어 있는데, 이는 그 구멍이 유지 구성요소 내에 실제로 동봉되어 있고 그렇지 않으면 도 4에서 볼 수 없기 때문이다. 실시예에 따라서, 제 2 유지 구성요소(106b)는 하나 또는 그 초과의 대응 체결기 구멍(406,406')들을 포함한다. 체결기 구멍(405,406)들은 서로 정렬될 수 있지만 체결기 구멍(405',406')들도 유사하게 서로 정렬될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일단 체결기 구멍들이 정렬되면, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들은 함께 보내질 수 있으며 기계식 체결기(425)는 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들을 서로에 커플링하도록 각각의 체결기 구멍(405,405',406,406')들에 의해 수용될 수 있다. 예를 들어, 기계식 체결기(425)는 볼트, 스크류, 못 등을 포함할 수 있다. 기계식 체결기(425)가 볼트 또는 스크류를 포함하는 실시예들에서, 체결기 구멍(405,406)들에는 나사가 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들이 접착제들, 경납땜, 접합, 용접 등과 같은 기계식 체결기들과는 다른 방법들을 사용하여 커플링될 수 있지만, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들의 기계식 커플링은 주변 홈(303) 위로 부적절하게 용이하게 연장될 수 있음으로써 플랜지가 우연히 미끄러져버릴 수 있게 하는 분할 링들과 같은 종래 기술의 플랜지 리테이너를 개선한다는 것이 이해되어야 한다. 대조적으로, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들 사이의 기계식 커플링은 유량계(100)의 센서 조립체(5)에 플랜지(104)를 유지하기 위한 안전 시스템을 제공한다. 그러나, 실질적으로 영구적인 커플링을 제공하는 접착제, 경납땜, 용접 등과는 달리, 기계식 체결기(425)들은 플랜지(104a,104b)들을 교체하도록 제거될 수 있다.
실시예에 따라서, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들은 립(415,416)들을 포함한다. 립(415,416)들은 유지 구성요소(105,106)들의 내측 표면(418,419)들로부터 안쪽으로 연장한다. 립(415,416)들은 전환 링(102) 내에 형성되는 주변 홈(303)과 결합하기 위한 크기와 형상을 가진다. 따라서, 주변 홈(303b)과 립(415,416)들의 결합은 유지 구성요소(415,416)들의 운동을 한정할 수 있다. 실시예에 따라서, 립(415,416)들은 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105b,106b)들을 서로로부터 분리하고 립(415,416)들을 주변 홈(303b)으로부터 들어올림으로써 주변 홈(303b)으로부터 분리될 수 있다. 각각의 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들이 단지 하나의 립(415,416)만을 갖는 것으로 도시되었지만, 다른 실시예들에서 하나 이상의 립들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 홈들 제공되면, 유지 구성요소들은 다중 홈들이 동시에 결합될 수 있도록 하나 이상의 립들을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 플랜지(104b)는 또한 단차(414)(step)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 실시예에 따라서, 단차(414)는 플랜지(104b)의 일반적으로 원형인 내측 표면(417)으로부터 안쪽으로 연장하여 두 개의 상이한 내경 크기들을 갖는 플랜지를 초래한다. 단차(414)가 전환 링(102) 위에 피팅되기에 충분히 큰 크기이지만, 단차(414)는 함께 커플링될 때, 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들의 외경보다 일반적으로 더 작다. 따라서, 단차(414)는 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 플랜지(104b)의 운동을 제한한다. 대체 실시예에서, 단차(414)는 생략될 수 있으며 원형 내측 표면(417)은 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들의 외경보다 더 작은 크기를 가질 수 있다고 이해되어야 한다. 이런 대체 실시예에서, 플랜지(104b)는 유지 구성요소(105,106)들의 임의 부분을 수용하지 않을 것이며, 오히려 플랜지(104b)의 외측 면이 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들과 맞닿을 것이다.
도 4에 또한 도시된 것은 매니폴드(103) 내에 형성되는 O-링 홈(404)이다. O-링 홈(404)은 파이프라인(도 6 참조)과 실질적으로 유체-밀봉 시일을 형성하도록 O-링 또는 유사한 밀봉 부재를 유지할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 밀봉 부재가 파이프라인 측면에 제공될 수 있으며, 따라서 O-링 홈(404)이 모든 실시예들에 불필요할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 유량계(100)의 센서 조립체(5)의 제 1 단부의 횡단면도를 도시한다. 다음의 논의에 있어서, 동일한 구성요소가 제 2 단부에 도시되는 경우에, 관련 부호("a" 및 "b")는 다음 논의에서 생략된다. 예를 들어, 제 1 단부는 매니폴드(103a)를 포함하는 반면에 제 2 단부는 매니폴드(103b)를 포함한다. 다음의 논의에서 매니폴드(103)은 모두의 매니폴드(103a,103b)가 실질적으로 동일한 것으로서 종종 지칭된다.
실시예에 따라서, 매니폴드(103)는 유체 튜브(504,504')들에 커플링될 수 있다. 일반적으로, 매니폴드(103)는 용접을 통해 유체 튜브(504,504')들에 커플링된다. 그러나, 경납땜, 납땜, 접착제 등과 같은 다른 커플링 방법들이 사용될 수 있다. 도시된 실시예에 따라서, 매니폴드(103)는 습한 유체 통로의 일부분을 포함한다. 따라서, 몇몇 상황들에서 또한 고 내식성을 갖는 재료의 매니폴드(103)를 형성하는 것이 중요할 수 있다. 실시예에 따라서, 매니폴드(103)는 유체 튜브(504,504')들에 사용되는 재료와 실질적으로 유사한 재료로 형성될 수 있다. 그러므로, 몇몇 실시예들에서 매니폴드(103)는 예를 들어, 티타늄, 지르코늄, 또는 탄탈륨과 같은 금속을 포함할 수 있다.
매니폴드(103)에 사용된 실질적으로 유사한 재료가 공정 유체에 대한 증가된 내식성을 제공할 뿐만 아니라, 매니폴드(103)는 유체 튜브(504,504')의 열 팽창 계수와 실질적으로 유사한 열 팽창 계수를 가질 것이며, 그에 의해서 용접과 같은 보다 높은 온도의 커플링 기술들을 허용한다.
일반적으로 공지된 바와 같이, 지르코늄의 열팽창 계수는 대략 5.5 내지 5.9 mm/℃이며, 탄탈륨의 열팽창 계수는 대략 6.3 내지 6.7 mm/℃이며, 그리고 티타늄의 열팽창 계수는 대략 7.0 내지 7.4 mm/℃이다. 당업자는 일반적으로, 이들 값들이 금속 순도에 기초하여 변할 것이며 상세한 설명 및 특허청구범위의 범주를 어떤식으로든 제한해서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. 이 값들은 단지 예로서 제공된다. 당업자는 매니폴드(103)를 위한 얼마나 근접한 열팽창 계수가 의도된 용례들에 기초하여 유체 튜브(504,504')들을 위한 열 팽창 계수에 대해 필요할지를 용이하게 인식할 것이다.
실시예에 따라서, 매니폴드(103)는 또한, 전환 링(102)의 제 1 단부(302a)에 있는 전환 링(102)에 커플링된다. 통상적으로, 전환 링(102)은 경납땜을 통해서 매니폴드(103)에 커플링된다. 일 실시예에서, 전환 링(102)은 진공 경납땜에 의해서 매니폴드(103)에 커플링될 수 있다. 일반적으로, 진공 경납땜은 매니폴드(103)와 전환 링(102) 사이에 경납땜 재료를 도포함으로써 수행된다. 유체 튜브(504,504')들, 매니폴드(103), 및 전환 링(102)은 그 후에 경납땜 재료를 용융시키기에 충분히 높은 온도에 있음으로써, 매니폴드(103)와 전환 링(102)을 서로 경납땜하는 진공 경납땜 노(도시 않음)의 내측에 놓인다. 당업자들은 매니폴드(103)와 유체 튜브(404,404')들 사이의 용접 조인트가 통상적으로 경납땜 노 온도를 견딜 수 있다는 것을 인식할 것이며, 이는 용접 조인트가 통상적으로 경납땜 노에서 경험된 것보다 훨씬 더 높은 온도들에서 용융되기 때문이다.
도시된 실시예에 따라서, 전환 링(12)은 제 2 단부(302b)에서 계량기 케이스(101)에 추가로 커플링된다. 일반적으로, 전환 링(102)은 용접 조인트에 의해 계량기 케이스(101)에 커플링될 것이나, 다른 방법들이 사용될 수 있다. 실시예에 따라서, 계량기 케이스(101)는 매니폴드(103) 및 유체 튜브(504,504')들을 형성하는데 사용된 재료와 상이한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 계량기 케이스(101)를 위해서 300-계열들의 스테인레스 스틸을 사용하는 것이 산업계에서 일반적이다. 그러므로, 실시예에 따라서, 전환 링(102)은 센서 조립체(5)의 두 개의 다른 금속들을 커플링할 수 있다.
매니폴드(103), 전환 링(102) 및 케이스(101) 사이의 일반적인 커플링, 즉 센서 조립체 본체(6)의 커플링은 교시하는 모든 것을 위해 인용에 의해 본 발명에 포함되는 국제 특허 출원 번호 PCT/US11/59720 호에서 더 상세히 논의된다.
함께 커플링된 매니폴드(103), 전환 링(102) 및 케이스(101)에 의해서, 플랜지(104)가 센서 조립체(5) 상에 유지될 수 있다. 전술한 바와 같이, 플랜지(104)는 센서 조립체(5)를 파이프라인 시스템에 커플링하는데 사용될 수 있다. 그러나, 파이프라인 시스템에 제공된 플랜지는 파이프의 위치 및 크기에 따라서 변할 수 있다. 그러므로, 다양한 형상들에 적용될 수 있는 센서 조립체(5)를 제공하기 위해서 제거가능한 플랜지를 제공하는 것이 유리하다. 게다가, 센서 조립체(5)가 고부식 상황들에 사용될 때, 통상적으로 300 계열의 스테인레스 스틸인 플랜지(104)와 전환 링(102) 및/또는 매니폴드(103) 사이의 열 팽창 계수들의 차이들은 플랜지(104)의 용접 또는 경납땜을 바람직하지 않게 할 수 있다. 전환 링(102) 및 매니폴드(103)에 대한 플랜지(104)의 용접은 매니폴드(103)와 전환 링(102) 사이의 용접 조인트에 인가될 과도한 열 응력을 초래할 것이며 이는 조인트의 영구적인 파괴를 초래한다. 플랜지(104)가 케이스(101)에 커플링되는 경우에도, 용접으로부터의 열은 전환 링(102)과 케이스(101) 사이의 용접 조인트 및/또는 매니폴드(103)와 전환 링(102) 사이의 경납땜 조인트의 무결성을 여전히 위태롭게 할 수 있다. 따라서, 센서 조립체에 플랜지를 커플링하는 종래 기술의 접근방법들은 몇몇 상황들에서 바람직하지 않을 수 있다.
센서 조립체 하우징(6)에 플랜지(104)를 용접하는 것에 대한 전술한 문제점들을 극복하기 위해서 본 실시예는 센서 조립체(5)에 플랜지(104)를 유지하기 위해서 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들을 사용하나 플랜지(104)를 센서 조립체(5)에 커플링하지는 않는다. 도시된 실시예에 따라서, 주변 홈(303)들 중의 하나 이상에 유지 구성요소(105,106)를 결합하기 이전에 플랜지(104)는 주변 홈(303)을 지나서 미끄럼될 수 있다. 환언하면, 플랜지(104)는 길이방향 축선(X-X)을 따라(도 5에 도시된 바와 같이 홈(303)의 우측으로) 센서 조립체(5)의 중간 부분에 가깝게 위치될 수 있다. 이해될 수 있듯이, 플랜지(104)는 케이스(101)의 형상이 단차부(414)의 내경을 넘어서 확장하기 때문에 단지, 예정된 거리만큼 홈(303)을 지나 미끄럼할 수 있다. 그러나, 도시된 바와 같이, 예정된 거리는 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들의 립(415,416)들이 주변 홈(303)에 의해 적어도 부분적으로 수용될 수 있는 주변 홈(303)을 넘어서기에 충분히 멀리에 있다. 주변 홈(303)과 결합하는 립(415,416)들에 의해, 기계식 체결기(425)들이 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들을 함께 커플링하는데 사용될 수 있음으로써, 유지 구성요소(105,106)들을 주변 홈(303) 주위에 클램핑 고정한다.
실시예들이 단지 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들을 결합하는 것으로서 기계식 체결기(425)들을 설명하고 있지만 다른 실시예들에서 기계식 체결기(425)들이 전환 링(102)을 결합할 수 있다고 이해해야 한다. 예를 들어, 전환 링(102)은 체결 구멍(405,405',406,406')들을 통과한 이후에 기계식 체결기(425)들을 수용하기 위해서 체결기 구멍들을 포함할 수 있다. 그러므로, 몇몇 실시예들에서 제 1 및 제 2 유지 부재(105,106)들은 전환 링(102) 주위에 클램핑 고정되는 것보다는 오히려 전환 링(102)에 직접적으로 커플링될 수 있다.
부가적으로, 도시된 실시예가 전환 링(102) 내에 형성된 주변 홈(303)을 갖지만, 주변 홈(303)은 센서 조립체 본체(6)의 임의의 구성요소들 내에 형성될 수 있다고 이해되어야 한다. 예를 들어, 다른 실시예들에서 주변 홈(303)은 매니폴드(103) 내에 형성될 수 있다. 또 다른 대체 실시예에서, 주변 홈(303)은 케이스(101) 내에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들은 다중 플랜지 위치들을 제공하기 위해서 각각의 단부에 하나 이상의 주변 홈(303)을 포함할 수 있다. 센서 조립체 본체(6) 내의 홈(303)의 특정 위치는 센서 조립체(5)가 커플링될 예정인 관련 파이프라인의 의도된 구성에 의존할 수 있다.
일단 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들이 서로에 및/또는 전환 링(102)에 커플링되면, 주변 홈(303)과 립(415,416)들의 결합으로 유지 구성요소(105,106)들이 센서 조립체(5)의 길이방향 축선(X-X)에 평행하거나 수직한 방향으로 이동하는 것이 방지된다. 몇몇 실시예들에서 유지 구성요소(105,106)들이 길이방향 축선(X-X)을 중심으로 회전하는 것이 허용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
실시예에 따라서, 길이방향 축선(X-X)을 따라 이동하는 것이 방지된 제 1 및 제 2 구성요소(105,106)들에 의해서 플랜지(104)가 센서 조립체(5)에 고정적으로 유지된다. 도시된 바와 같이, 플랜지(104)는 유지 구성요소(105a,106b)들과의 맞닿음으로 인해 도시된 것보다 더 좌측으로 이동할 수 없다. 더 구체적으로, 도시된 실시예에서 플랜지(104a)의 단차부(414)는 유지 구성요소(105a,106b)들과 맞닿는다. 유사하게, 제 2 단부에서 플랜지(104b)는 유지 구성요소(105a,106b)들과 단차부(414)의 맞닿음에 의해 허용되는 것보다 우측으로 더 이동할 수 없을 것이다. 플랜지(104)가 케이스(101)의 형상 및 크기에 의해 결정되는 예정된 거리만큼 우측으로 여전히 이동될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 일단 플랜지(104)가 파이프라인 시스템(도 6 참조)에 커플링되면, 플랜지(104)가 도 5에 도시된 위치로부터 이탈하는 것이 방지될 것이다.
몇몇 실시예에서, 플랜지(104a)가 단차부(414)를 포함하지 않을 수 있으며, 오히려 플랜지가 단지 단일 직경 크기를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 단차부(414)에 의해서 플랜지(104)의 더 큰 직경 부분(417)이 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들을 적어도 부분적으로 커버할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유지 구성요소(105,106)의 커버링은 실질적으로 기계식 체결기(425)들이 진동 등으로 인해 체결기 구멍들로부터 떨어져나가는 것이 방지될 수 있다. 그러므로, 단차부(414)의 시행은 센서 조립체(5)에 플랜지(104)을 유지하기 위한 다른 안전한 수단을 제공할 수 있다.
플랜지(104)의 제거는 실질적으로 반대의 순서로 수행될 수 있다. 일단 플랜지(104)가 파이프라인 시스템(600)(도 6 참조)으로부터 분리되면, 플랜지(104a)는 우측으로 이동할 수 있음으로써 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들을 노출한다. 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들은 서로로부터 분리되며 주변 홈(303)과의 결합으로 들어 올려질 수 있다. 주변 홈(303)으로부터 제거된 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들에 의해 플랜지(104)는 예를 들어, 유지보수 또는 교체를 위해 센서 조립체(5)로부터 제거될 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 파이프라인 시스템(600)에 커프링되는 센서 조립체(5)의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 센서 조립체(5)는 플랜지(104a)를 사용하여 파이프라인 시스템(600)에 커플링된다. 하나 또는 그초과의 볼트(620)들이 센서 조립체(5)에 유지된 플랜지(104a)를 파이프라인 시스템(600)의 플랜지(604)에 커플링하는데 사용될 수 있다. 플랜지(604)는 파이프(601)에 커플링된다. O-링(602)이 O-링 홈(404) 내에 제공되어서 파이프(601)와 매니폴드(103a) 사이에 실질적인 유체 밀봉 시일을 형성한다.
이해될 수 있는 바와 같이, 플랜지(104a)는 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들에 의해 좌측으로 이동되는 것이 방지되며 플랜지(604)에 결합된 볼트(620)들로 인해 우측으로 이동하는 것이 방지된다. 따라서, 플랜지(104a)는 제 위치에 고정적으로 유지된다.
전술된 실시에들은 센서 조립체(5)에 플랜지(104)를 유지하기 위한 개선된 시스템을 제공한다. 이 시스템은 센서 조립체(5)에 대한 플랜지의 용접이 센서 조립체 하우징(6)의 다른 커플링 조인트들의 영구적인 실패를 초래할 수 있는 경우에 사용될 수 있다. 이 시스템은 또한, 제거가능한 플랜지가 바람직한 경우에 사용될 수 있다. 서로에 커플링될 수 있는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들을 시행함으로써, 전술한 실시예들은 플랜지의 우연적인 미끄러짐에 민감한 스플릿 링 설계들과 관련된 단점들을 극복한다.
위의 실시예들의 상세한 설명들은 본 설명의 범주 내에 있게 될 발명자에 의해 숙고된 모든 실시예들의 포괄적인 설명들이 아니다. 실제로, 당업자들은 전술한 실시예들의 특정 요소들이 추가의 실시예들을 생성하기 위해서 다양하게 조합되거나 제거될 수 있으며 그와 같은 추가의 실시예들이 본 설명의 범주 및 교시들 내에 속한다는 것을 이해할 것이다. 또한, 전술한 실시예들이 본 설명의 범주 및 교시들 내에 있는 부가의 실시예들을 생성하기 위해서 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다.
따라서, 특정 실시예들이 예시적 목적들을 위해 여기에서 설명되었지만, 관련 기술의 당업자들이 인정하는 바와 같이 다양한 균등한 변형예들이 본 설명의 범주 내에서 가능하다. 여기서 제공된 교시들은 다른 유체 계량기들에 적용될 수 있으며, 단지 첨부 도면들에 도시되고 전술된 실시예들에만 적용되는 것이 아니다. 따라서, 전술된 실시예들의 범주는 다음의 특허청구범위로부터 결정되어야 한다.

Claims (14)

  1. 유량계(100)용 센서 조립체(5)로서,
    센서 조립체 본체(6)와,
    센서 조립체 본체(6) 내에 형성되는 하나 또는 그 초과의 주변 홈(303)들과,
    제거가능하게 함께 커플링되고 하나 또는 그 초과의 주변 홈(303)들 중의 하나 이상과 결합하는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들, 및
    센서 조립체 본체(6)의 적어도 일부분을 둘어싸고 제 1 및 제 2 유지 구성요소(105,106)들에 의해 센서 조립체 본체(6) 주위에 유지되는 플랜지(104)를 포함하는,
    유량계용 센서 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지(104)는 내측 표면(417)으로부터 연장하는 단차부(414)를 포함하며 상기 내측 표면(417)의 일부분은 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들 위로 연장하며 상기 단차부(414)는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들과 맞닿는,
    유량계용 센서 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 조립체 본체(6)는 케이스(101), 파이프라인 인터페이스(103), 및 파이프라인 인터페이스(103)를 케이스(101)에 커플링하는 전환 링(102)을 포함하는,
    유량계용 센서 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 주변 홈(303)들은 전환 링(102) 내에 형성되는,
    유량계용 센서 조립체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 파이프라인 인터페이스(103)의 면 내에 형성되는 O-링 홈(404)을 더 포함하는,
    유량계용 센서 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들은 주변 홈에 의해 수용될 크기 및 형상을 갖는 립(415,416)을 포함하는,
    유량계용 센서 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들을 서로에 커플링하도록 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소(105,106)들과 결합하는 하나 또는 그 초과의 기계식 체결기(406,406')들을 더 포함하는,
    유량계용 센서 조립체.
  8. 플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법으로서,
    상기 플랜지가 센서 조립체 내에 형성된 주변 홈보다 센서 조립체 본체의 중간 부분에 더 가깝게 위치되도록 센서 조립체 본체의 일부분 주위에 플랜지를 위치선정하는 단계, 및
    상기 플랜지의 내경의 적어도 일부분보다 더 큰 링의 외경을 제공함으로써 플랜지가 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들을 지나서 이동하는 것이 방지되도록 주변 홈 주위에 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소를 제거가능하게 커플링하는 단계를 포함하는,
    플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플랜지는 내측 표면으로부터 연장하는 단차부를 포함하며 상기 내측 표면의 일부분은 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들 위로 연장하며 상기 단차부는 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들과 맞닿는,
    플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서 조립체 본체는 케이스, 파이프라인 인터페이스, 및 파이프라인 인터페이스를 케이스에 커플링하는 전환 링을 포함하는,
    플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 주변 홈들은 전환 링 내에 형성되는,
    플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 파이프라인 인터페이스는 O-링 홈을 포함하는,
    플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    각각의 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들은 주변 홈에 의해 수용될 크기 및 형상을 갖는 립을 포함하는,
    플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소를 제거가능하게 커플링하는 단계는 하나 또는 그 초과의 기계식 체결기들을 두 개 또는 그 초과의 유지 구성요소들 내에 형성되는 하나 이상의 체결기 구멍들에 결합하는 단계를 포함하는,
    플랜지를 센서 조립체에 유지하는 방법.
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