KR20180008656A - 유동 센서를 구비한 유체 모니터링 조립체 - Google Patents

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Abstract

유체의 유량을 측정하기 위한 유체 모니터링 조립체는 유체가 통과하는 루멘을 형성하는 벽을 포함하는 가요성 도관을 포함한다. 일 실시예에서, 유동 센서는 가요성 도관의 외측 둘레에 제거가능하게 고정되고, 유동 센서는 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍을 갖는다. 조립체는 힌지에서 서로 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징을 포함하고, 제1 및 제2 하우징 부분은 내부에 수용된 가요성 배관 및 유동 센서를 캡슐화 및 유지하도록 구성된 공동을 형성하는 각각의 오목형 내부 부분을 각각 형성한다. 대안 실시예에서, 유동 센서는 하우징 내에 직접적으로 내장 또는 통합된다.

Description

유동 센서를 구비한 유체 모니터링 조립체
관련 출원
본 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 2015년 5월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/163,851호에 대한 우선권을 주장한다. 우선권은 35 U.S.C § 119에 준하여 주장된다.
발명의 분야
본 발명의 분야는 일반적으로 유체 모니터링 디바이스에 관한 것으로서, 특히, 유동 센서 기능을 통합하는 도관 또는 배관 세그먼트에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 내부에 유동 센서를 포함하는 제약 및 생물학 용례 또는 다른 위생 처리 산업에서 사용되는 커넥터, 밸브 또는 인터페이스에 관한 것이다.
다수의 상업적 생성물이 화학적 및 생물학적 프로세스를 사용하여 생산된다. 예로서, 약품은 확장형(scaled-up) 반응기 및 기타 장비를 사용하여 상업적 수량으로 생산된다. 소위 생물제제(biologics)는 세포나 조직 같은 살아있는 개체로부터 생성되거나 격리된 약물 또는 다른 화합물이다. 생물제제는 단백질, 핵산 또는 이들 물질의 복합적 조합으로 구성될 수 있다. 이들은 심지어 세포 같은 살아있는 개체를 포함할 수도 있다. 상업적 규모로 생물제제를 생산하기 위해, 정교하고 값비싼 장비가 필요하다. 예로서, 제약 및 생물제제 양자 모두에서, 최종 생성물이 획득되기 이전에 다양한 프로세스가 이루어질 필요가 있다. 예로서, 생물제제의 경우에, 세포가 성장 챔버 등에서 성장될 수 있고, 영양물이 성장 챔버 내로 주의 깊게 조절될 필요가 있을 수 있다. 세포에 의해 생성되는 폐기물 생성물이 또한 발효 챔버로부터 제어 기반으로 제거되어야 할 수 있다. 다른 예로서, 살아있는 세포 또는 다른 유기체에 의해 생성된 생물학적 생성물이 추출 및 농축될 필요가 있을 수 있다. 이러한 프로세스는 다양한 여과 및 분리 기술을 수반할 수 있다.
최종 생성물의 생산을 위해 필요한 다수의 개별 프로세스가 존재하기 때문에, 빈번히 다양한 반응제, 용액 및 세척제가 도관 및 연계된 밸브를 사용하여 다양한 서브시스템으로 펌핑 또는 다른 방식으로 수송된다. 이들 시스템은 이런 시스템에 필요할 수 있는 많은 수의 도관, 밸브, 센서 등으로 인해 매우 성가시고 조직적으로 복잡할 수 있다. 이들 시스템이 시각적으로 복잡할 뿐만 아니라(스파게티와 유사함), 이들은 또한 교차 오염 문제를 피하기 위해 사용간에 살균되어야 할 필요가 있는 다수의 구성요소를 포함한다. 사실, 약물 또는 생물학적 제제의 경우, FDA(Federal Food and Drug Administration)는 점점 더 약물 및 제약 제제에 대해 필요한 세정, 살균 또는 미생물 수(bio-burden) 감소 절차에 엄격해져가고 있다. 이는 이들 생성물이 다양한 구성요소에 대한 반복된 세정, 살균 또는 미생물 수 감소 활동을 필요로 하는 배치(batch)에서 생산되기 때문에 특히 관심의 대상이다.
약품 및 생물제제의 제조 프로세스 동안, 종종 프로세스 변수가 모니터링되도록 제조 프로세스에 센서를 통합할 필요가 있다. 예로서, 모니터링될 필요가 있는 프로세스 변수는 온도, 압력, pH, 전도성, 유량 등을 포함할 수 있다. 종래의 설정에서, 센서는 생산 프로세스의 하나 이상의 포인트를 따라 직접적으로 배치되고, 센서 자체가 생산 스트림에 삽입되며, 센서는 반응제 또는 생성물 스트림과 직접 접촉한다. 또 다른 센서는 도관 또는 배관의 외부에 위치되고 비-침습적 방식으로 조건을 모니터링하기 위해 사용된다. 예로서, 심폐 기계 같은 저압 용례에서 사용되는 배관의 외측에 고착될 수 있는 초음파 유동 측정 디바이스가 공지되어 있다. 예로서, em-tec GmbH(독일)는 이런 체외 시스템에서 유량을 측정하기 위해 사용될 수 있는 유동측정기의 라인을 판매한다. 이런 유동 센서는 저압 환경을 위해 사용될 수 있지만, 이들 센서는 고압 용례에는 적합하지 않다. 예로서, 도관 및/또는 센서 유닛은 고압 용례 동안 생성되는 팽창력에 노출될 때, 파열 또는 다른 방식으로 고장날 수 있다. 추가적으로, 이런 유동 센서는 브레이딩 또는 보강재가 유동 측정 신호와 간섭하기 때문에 보강 도관에는 사용될 수 없다. 불행히, 높은 압력(예를 들어, 약 30 psi를 초과하는 것들)이 약품 및 생물제제를 위한 제조 프로세스에 점점 더 많이 사용되고 있다.
보강 도관 또는 배관은 고압 용례를 위해 사용될 수 있지만, 이들 해결책은 배관 또는 도관이 배관의 보강 특징에 대해 급격한 굴곡부 또는 만곡부를 갖도록 구성될 수 없다는 한계를 갖고 있다. 따라서, 보강 도관 또는 배관의 사용은 긴 도관의 섹션을 필요로 하며, 그래서, 굴곡부가 수용될 수 없다. 이는 레이아웃 및 디자인이 크고 거추장스러워지게 한다. 또한, 이런 디자인은 배관 및 도관 내에 큰 보유 체적을 남기며, 이는 생성물 또는 시약의 현저한 금액의 손실을 의미할 수 있다. 비보강 배관 및 도관이 일부 용례에서 사용될 수 있지만, 더 높은 압력이 사용될 때, 비보강 배관 또는 도관은 파열 또는 고장날 수 있다. 또한, 다수의 용례에서, 시스템은 구성요소가 적절히 동작하는 것을 보증하기 위해 압력 또는 무결성 테스트를 받을 필요가 있다. 상승된 압력에서 수행될 수 있는 이런 테스트 절차 동안, 비보강 배관은 토크를 부여하고, 이동하거나, 또는 부풀어 오르는 경향이 있으며, 이는 동작 파라미터를 교란시키고, 부정확한 결과를 초래한다. 따라서, 높은 유체 압력 프로세스 스트림에 통합될 수 있는 유동 감지 디바이스에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 유체의 유량을 측정하기 위한 유체 모니터링 조립체는 유체가 통과하는 통로 또는 루멘을 형성하는 벽을 갖는 가요성 도관을 포함한다. 유체 모니터링 조립체는 가요성 도관의 외부 둘레에 제거가능하게 고정되도록 구성된 유동 센서를 포함하며, 유동 센서는 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍을 갖는다. 유체 모니터링 조립체는 추가로 힌지(또는 다수의 힌지)에서 서로 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징을 포함하며, 제1 및 제2 하우징 부분은 각각 적어도 유동 센서를 캡슐화 또는 포팅(pot)하도록 구성된 각각의 오목형 내부 부분을 형성한다. 오목형 내부 부분은 집합적으로 함께 공동을 형성하며, 이 공동은 유동 센서를 캡슐화하도록 성형된다. 바람직하게, 공동은 제1 및 제2 하우징 부분이 함께 폐쇄될 때 유동 센서를 꼭 맞게 수용하도록 크기설정 및 성형된다.
다른 실시예에 따라서, 유체의 유량을 측정하기 위한 유체 모니터링 조립체는 유체가 통과하는 루멘 또는 통로를 형성하는 벽을 갖는 가요성 도관을 포함하고, 가요성 도관은 주 유동 경로에 연결된 하나 이상의 분기부를 갖는다. 유동 센서는 주 유동 경로의 가요성 도관 또는 하나 이상의 분기부 중 하나 둘레에 제거가능하게 고정되며, 유동 센서는 가요성 도관의 외부 주변에 배열된 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍을 갖는다. 유체 모니터링 조립체는 힌지(또는 다수의 힌지)에서 서로 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징을 가지며, 제1 및 제2 하우징 부분은 각각 유동 센서를 캡슐화 또는 포팅하도록 구성된 각각의 오목형 내부 부분을 형성한다. 오목형 내부 부분은 집합적으로 함께 공동을 형성하며, 이 공동은 유동 센서를 캡슐화하도록 성형된다. 바람직하게, 공동은 제1 및 제2 하우징 부분이 함께 폐쇄될 때 유동 센서를 꼭맞게 수용하도록 크기설정 및 성형된다. 선택적으로, 하나 이상의 핀치 밸브가 하우징 상에 배치되고 주 유동 경로 내에 또는 분기부 중 하나 이상 내에서 가요성 도관을 핀칭하도록 구성된다.
다른 실시예에 따라서, 유체의 유량을 측정하기 위한 유체 모니터링 조립체는 유체가 통과하는 통로 또는 루멘을 형성하는 벽을 갖는 가요성 도관을 포함한다. 유체 모니터링 조립체는 힌지(또는 다수의 힌지)에서 서로 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징을 포함하고, 제1 및 제2 하우징 부분 각각은 가요성 도관을 캡슐화 및 보유하는 각각의 내부 표면을 형성한다. 이 실시예에서, 유동 센서는 하우징에 직접적으로 통합된다. 예로서, 트랜스듀서/수신기 쌍은 하우징의 제1 및 제2 부분에 직접적으로 통합된다(예를 들어, 내부에 매설됨). 이러한 방식으로, 별개의 유동 센서를 보유하기 위한 공동을 형성하는 오목형 내부 부분에 대한 필요성이 없다.
도 1a는 일 실시예에 따른 유체 모니터링 조립체의 분해 사시도를 예시한다. 이 실시예의 유체 모니터링 조립체는 가요성 도관, 힌지를 통해 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징 및 가요성 도관을 둘러싸면서 또한 하우징에 형성된 내부 공동 내에 설치되는 별개의 유동 센서를 포함한다.
도 1b는 도 1a의 유체 모니터링 조립체의 구성요소의 측면도를 예시한다. 2-부분 하우징이 가요성 도관 및 별개의 유동 센서와 함께 예시되어 있다.
도 1c는 내부 공동 내에 유동 센서가 위치되어 있는 도 1a 및 도 1b에 예시된 유체 모니터링 조립체의 사시도를 예시한다.
도 1d는 도 1a 및 도 1b에 예시된 완전히 조립된 유체 모니터링 조립체의 사시도를 예시한다. 유동 센서는 2-부분 하우징에 장착된다.
도 2는 일 실시예에 따른 유동 센서의 동작의 "X" 구성을 예시한다.
도 3은 하나 이상의 핀치 밸브를 통합하는 유체 모니터링 조립체의 다른 실시예를 예시한다.
도 4는 유동 센서 또는 유동 센서의 요소를 하우징에 직접적으로 통합하는 유체 모니터링 조립체의 다른 실시예를 예시한다. 센서 또는 감지 요소가 직접적으로 하우징 내에 통합되므로 디바이스에 포팅 또는 로딩된 어떠한 별개의 유동 센서도 존재하지 않는다.
도 5는 유체 모니터링 조립체의 다른 실시예를 예시한다. 각 단부에서 2-부분 재킷과 인터페이싱하는 유체 모니터링 조립체가 예시되어 있다.
도 6은 유체 모니터링 조립체의 또 다른 실시예를 예시한다. 본 실시예에서, 유동 센서는 2-부분 재킷에 수용되고, 이들 각각은 포팅 또는 캡슐화되거나 직접적으로 2-부분 재킷의 본체에 통합된다.
도 1a 내지 도 1d는 일 예시적 실시예에 따른 유체 모니터링 조립체(10)의 실시예를 예시한다. 유체 모니터링 조립체(10)는 가요성 도관(14)의 부분 또는 세그먼트의 외부 주변에 장착된 유동 센서(12)를 포함한다. 유동 센서(12)는 비침습적 방식으로 가요성 도관(14)을 통과하는 유체의 유량을 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 유동 센서(12)는 가요성 도관(14)의 통로 또는 루멘(18)을 통과하는 유체의 유량을 측정하기 위해 사용되는 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍(16)(도 2에 도시됨)을 사용한다. 트랜스듀서/수신기 쌍(16)은 바람직하게는 루멘(18) 내의 유체의 유동 방향에 따라 그리고 그에 맞서 고 주파수 음향 신호를 전송하는 초음파 변환기(예를 들어, 압전세라믹)를 채용한다. 유동 센서(12)는 가요성 도관(14)의 일측의 트랜스듀서/수신기 쌍(16)의 트랜스듀서로부터 가요성 도관(14)의 대향측에 위치된 트랜스듀서/수신기 쌍(16)의 수신기로 전달되는 음향 신호 사이의 시간 차이를 측정하는 통과-시간(TT) 초음파 방법으로 동작한다.
트랜스듀서/수신기 쌍(16)의 압전세라믹 요소는 고 주파수 진동(인가 전압에 의해 구동)의 세트에 의해 여기되고, 초음파 웨이브를 대향 수신기에 전송한다. 트랜스듀서/수신기 쌍(16)의 각 압전세라믹 요소는 교번적으로 송신기 및 수신기로서 작용할 수 있다. 압전세라믹 요소는 유체의 유동 방향(또는 루멘(18)의 종축)에 대해 도 2에서 볼 때 각도(α)로 배열된다. 초음파 웨이브의 통과 시간은 유동하는 유체에 의해 영향을 받는다. 유체의 유동과 함께 이동하는 웨이브는 더 신속한 전송 시간을 가질 것이다. 반대로, 유체의 유동을 거슬러 이동하는 초음파 웨이브는 더 긴 통과 시간을 가질 것이다. 유체 매체의 유동 속도는 그후 측정된 통과 시간 차이를 사용하여 계산될 수 있다. 상류 및 하류 방향의 통과 시간의 차이는 체적 유량에 비례한다. 유량은 그후 초음파 전송에 의해 스캐닝되는 가요성 도관(14)의 루멘(18)의 공지된 단면적을 사용하여 계산될 수 있다.
본 발명에 관련하여 사용될 수 있는 상업적으로 가용한 유동 센서(12)의 일 예는 em-tec BioProTT™ 유동 센서(12)(뉴욕 버크셔 소재의 em-tec Flow Technology LP로부터 입수 가능함)이다. 이들 유동 센서(12)는 가요성 도관(14) 주변에 클램핑되는 상업적으로 가용한 클램프-온 유동 트랜스듀서이다. em-tec BioProTT™ 유동 센서(12)는 ¼ 인치 내지 1 5/8 인치 범위의 외부 직경을 갖는 가요성 도관 또는 배관(14) 상에 사용될 수 있다. 물론 이들 특정 범위를 벗어난 가요성 도관(14)의 다른 크기도 사용될 수 있다. 이들 유동 센서(12)는 물, 버퍼 용액, 세포 배양 배지, 발효 배지 및 기타 생물학적 유체, 예컨대, 혈액과 함께 사용될 수 있다.
도 2의 예시된 실시예에서, 유동 센서(12)는 유동의 방향에 따라 그리고 그에 거슬러 고 주파수 음향 신호를 교번적으로 전송하도록 교차 배열(예를 들어, "X" 방법)로 4개 초음파 변환기를 사용한다. 교차 배열의 초음파 변환기의 배향은 도 2에서 볼 수 있다. 트랜스듀서의 X 패턴 배열은 음향학적으로 4개 음향 경로로 루멘(18)의 전체 단면을 조사한다. 도 2에 “X” 구성이 예시되어 있지만, 다른 실시예에서, 단지 2개 트랜스듀서/수신기 쌍(16)(예를 들어, #1 및 #2 또는 #3 및 #4)를 갖는 유동 센서(12)를 구비하는 것이 가능할 수 있다. 유체 유동과 함께 이동하는 신호는 더 빠른 통과 시간을 가지며, 흐름을 거슬러 이동하는 신호는 더 느린 통과 시간을 갖는다. 통과 시간이 측정되고; 임펄스의 상류 및 하류 이동 사이의 통과 시간 차이는 체적 유동에 비례하며, 다음 수학식을 사용하여 표현될 수 있다:
V = K ● D/sin2θ ● 1/(T0 - t)2 ΔT (수학식 1)
여기서:
V = 유동 유체의 평균 속도
K = 상수
D = 파이프, 배관 또는 도관의 ID
θ = 초음파 버스트 웨이브의 입사 각도
T0 = 제로 유동 통과 시간
ΔT= tAB - tBA
tAB = L/c0 + υ●cosα
tBA = L/c0 - υ●cosα
그리고, 여기서:
L = 트랜스듀서에서 트랜스듀서까지의 총 거리
c0 = 액체에서의 음향의 속도
υ = 평균 액체 속도
α = 액체 내의 초음파 버스트 웨이브의 각도
t = 배관/도관 라이닝을 통한 버스트 웨이브의 통과 시간
유동 센서(12)는 트랜스듀서를 활성화하고 수신기에 의해 생성된 신호를 출력하기 위해 사용되는 케이블(13) 또는 다른 배선을 포함한다. 대안적으로, 유동 센서(12)는 배터리 등에 의해 급전될 수 있고, 데이터는 공지된 무선 프로토콜을 사용하여 원격 인터페이스 디바이스(도시되지 않음)를 통해 유동 센서(12)로/로부터 무선 전송될 수 있다. 예시된 실시예에서, 케이블(13)은 압전세라믹 요소에 전력을 공급하는 파워 서플라이와 인터페이싱한다. 유동 센서(12)는 아날로그 또는 디지털 신호를 사용하여(예를 들어, RS-232, 16 핀 또는 다른 시리얼 케이블)을 사용하여 전자장치와 인터페이싱할 수 있다. 유동 센서(12)는 유동 및 수신 신호 강도(RSS)에 대한 아날로그 전류 출력(예를 들어, 4-20 mA) 및 기존의 바이오/제약 프로세스 소프트웨어 및 하드웨어에 통합하는 데 사용할 수 있는 RS-232 디지털 출력으로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, TCP/IP 통신 프로토콜이 사용될 수 있다. 물론, 전술한 바와 같이, 케이블(13) 대신, 데이터는 널리 알려진 무선 전송 프로토콜(예를 들어, WiFi 또는 Bluetooth®)을 사용하여 유동 측정기, 제어기 또는 다른 인터페이스에 무선 전송될 수 있다. 유동 센서(12)(그리고, 본 명세서에 설명된 다른 센서)와의 통신을 위해 임의의 공지된 데이터 전송 프로토콜이 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d를 계속 참조하면, 2-부분 하우징(20)은 유동 센서(12)를 보유하기 위해 사용되는 공동(61)을 함께 형성하는 각각의 반부(20A, 20B) 내에 위치된 2개의 오목형 영역(60)을 포함한다. 오목형 영역(60)은 유동 센서(12)를 꼭 맞게 수용하고 2-부분 하우징(20)이 유동 센서(12)를 폐쇄하고, 견고히 캡슐화할 수 있게 하도록 치수설정된다. 오목형 영역(60)은 유동 센서(12)와 2-부분 하우징(20) 사이의 밀폐 끼워맞춤을 제공하도록 치수설정된다. 예로서, 유동 센서(12)의 덮개 또는 상단(17)은 유동 센서(12)가 이 공동 내에 포팅되고, 2-부분 하우징(20)이 그 위에 폐쇄될 때 개방될 수 없다. 하우징(20)은 함께 정합하여 케이블(13)을 위한 통로를 제공하는 2개의 홈(62)을 포함한다.
도 1a 및 도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이, 2-부분 하우징(20)은 추가로 가요성 도관(14)을 보유하기 위해 사용되는 각 반부(20A, 20B)에 위치된 반-원형 내부 리세스(64)를 포함한다. 각각의 반부(20A, 20B)가 함께 합쳐질 때, 원형 형상의 통로가 형성되고 이는 가요성 도관(14)을 견고히 보유한다. 도면에 예시된 리세스(64)는 반-원형 형상이지만, 이러한 리세스는 가요성 도관(14)의 형상에 따라 상이한 기하학적 프로파일을 가질 수 있다.
유동 센서(12)는 선택적으로 내부에 포함되거나 내부에 통합된 메모리(100)(도 1a)를 가질 수 있다. 메모리(100)는 휘발성 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 사용될 수 있는 메모리(100)의 일 예는 EEPROM 및 플래시 메모리를 포함한다. 일 양호한 양태에서, 메모리(100)는 개별 유동 센서(12)에 관련한 정보를 저장하고, 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같은, 유동 센서(12)에 관련한 적어도 일부 캘리브레이션 정보를 저장한다. 저장된 정보는 센서에 대한 일련 번호, 제조 일자, 로트 ID, 캘리브레이션 날짜, 및 복수의 캘리브레이션 포인트, 캘리브레이션 곡선 또는 캘리브레이션 기능을 포함할 수 있다. 다수의 캘리브레이션 포인트는 특정 파라미터(예를 들어, 유량)가 유동 센서(12)에 의해 측정될 수 있음을 보장하기 위해 사용된다. 유동 센서(12)로부터의 정보는 유동 센서(12)에 연결된 파워 소스 같은 인터페이싱 전자장치를 사용하여 판독되거나 유체 모니터링 조립체(10)를 시스템에 통합하기 위해 사용되는 다른 하드웨어를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 정보는 유동 센서(12)의 실제 인라인 동작에 기초하여 캘리브레이션 설정을 업데이트하기 위해 메모리(100)에 기입될 수 있다.
도 1b는 일 실시예에 따른 유동 센서(12), 가요성 도관(14) 및 2-부분 하우징(20)의 단부도를 도시한다. 유동 센서(12)는 내부에 가요성 도관(14)을 보유하도록 치수설정된 개구(15)를 포함한다. 개구(15)는 전형적으로 도 1b에 도시된 바와 같이 단면이 다각형, 예를 들어, 사각형 또는 직사각형이다. 유동 센서는 유동 센서(12) 상에 힌지 결합되고 유동 센서(12)를 가요성 도관(14)의 외부에 배치할 수 있도록 개방/폐쇄되는 상단부(17)를 포함한다. em-tec BioProTT ™ 유동 센서(12)는 폐쇄될 때 가요성 도관(14) 위에 상단부(17)를 로킹하기 위해 사용되는 스프링 로크를 포함한다. 가요성 도관(14)은 개구(15)에 꼭맞게 끼워져야 하고, 헐겁지 않아야 한다. 양호한 음향 결합을 달성하기 위해, 선택적 음향 커플런트(couplant)(예를 들어, 물 기반 초음파 커플런트)가 사용 이전에 가요성 도관(14)의 외부에 적용될 수 있다. 커플런트는 또한 가요성 도관(14)을 개구(15) 내로 삽입하는 것을 돕는다.
송신기/수신기 쌍(16)은 개구(15)(그리고, 개구(15) 내에 수용된 가요성 도관(14)을 가로질러 고 주파수 음향 웨이브를 전송하도록 유동 센서(12)의 본체 내측에 배열된다. 도 1d는 2-부분 하우징(20)이 폐쇄된 상태의 조립된 유체 모니터링 디바이스를 예시한다. 예로서, 유동 센서(12)는 유동 센서(12)로부터 획득되는 유동 판독치를 판독하기 위해 사용되는 BioProTT™ 유동 측정기(뉴욕 버크셔 소재의 em-tec Flow Technology LP로부터 입수할 수 있음)에 케이블(13)을 통해 결합될 수 있다. BioProTT™ 유동 측정기는 액체 또는 유체를 통한 초음파 신호 전송 품질을 나타내는 유동 수신 신호 강도(RSS) 값을 수신한다. BioProTT™ 유동 측정기는 또한(아날로그 모드에서) 전류 출력을 수신하며, 이는 예로서 제조자에 의해 제공되는 캘리브레이션 곡선 또는 캘리브레이션 기능을 사용하여 유량으로 변환된다. 대안적으로, 데이터는 디지털 인터페이스를 사용하여 유동 센서로부터 유동 측정기로 디지털식으로 통신될 수 있다. 일부 대안 실시예에서, 데이터는 유체 기반 프로세스(예를 들어, 밸브 동작, 펌프 동작 등)의 다양한 양상을 제어하도록 통합된 디지털 PLC와 같은 다른 디바이스에 추가로 전송되거나 통신될 수 있다. 추가적으로, 케이블(13)은 다수의 센서 또는 디바이스(예를 들어, 도 6의 센서(164))로부터 신호를 수신할 수 있는 송신기 디바이스에 결합될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d를 다시 참조하면, 가요성 도관(14)은 루멘(18)이 가요성 도관(14)의 벽에 의해 형성되는 비보강 배관의 길이로서 설계될 수 있다. 유체 모니터링 조립체(10)는 추가로, 유동 센서(12)가 내부에 장착될 때 유동 센서(12) 및 가요성 도관(14)을 캡슐화하기 위해 사용되는 2-부분 하우징(20)을 추가로 포함한다. 유동 센서(12) 전체는 2-부분 하우징(20) 외부로 연장되는 케이블(13)의 부분을 제외하고 캡슐화되는 것이 바람직하다. 2-부분 하우징(20)은 가요성 도관(14) 및 내부에 수용된 유동 센서(12)를 둘러싸는 재킷 또는 외골격으로서 작용한다. 2-부분 하우징 또는 재킷(20)은 비보강 폴리머 도관(14)을 둘러싸고 비보강 폴리머 도관(14)이 높은 유체 압력하에서 고장발생(예를 들어, 도관에서 파열 또는 동맥류 유형 융기부를 형성)하는 것을 방지하는 외골격 유형 구조를 형성한다. 하우징 또는 재킷(20)은 또한 유동 센서(12)가 가요성 도관(14)의 루멘(18) 내에 수용된 고압으로 인해 개방 또는 다른 방식으로 파손되는 것을 방지한다. 유체 모니터링 조립체(10)는 캡슐화된 구조를 사용하여 상당한 유체 압력을 취급할 수 있다. 예로서, 유체 모니터링 조립체(10)는 손상 또는 고장 없이 일부 용례에서 100 psi를 초과하는 압력을 견딜 수 있다.
가요성 도관(14)은 유체가 통과하는 대향 단부들 사이에서 연장되는 루멘(18)을 포함한다. 가요성 도관(14)은 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 가요성 도관(14)에 사용 가능한 재료의 예는 열가소성 엘라스토머(TPE), 열가소성 고무(TPR), 실리콘(열적으로 또는 UV 경화됨) 또는 다른 폴리머를 포함한다. 위의 목록은 단시 예시적이며, 가요성 도관(14)을 형성하는 다른 폴리머 재료가 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 가요성 도관(14)의 일 예로서, 가요성 도관(14)의 일 단부는 유체 모니터링 조립체(10)에 대한 입구가 될 수 있고, 가요성 도관(14)의 대향 단부는 유체 모니터링 조립체(10)에 대한 출구가 될 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 도관(14)은 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같은 플랜지(22, 24)를 갖는 대향 단부들에서 종결된다. 일부 대안 실시예에서, 가요성 도관(14)은 예시된 바와 같이 플랜지에서 종결하지 않을 수 있고, 완전히 생략될 수 있다. 도 1a 내지 도 1d의 실시예에서, 하우징(20)은 하우징(20)이 가요성 도관(14) 둘레에서 폐쇄될 때 가요성 도관(14)의 대응 플랜지(22, 24)를 수용하도록 치수설정되는 각각의 수용 플랜지 부분(26, 28)을 포함한다.
가요성 도관(14)은 비록 다른 기하형상도 고려되지만, 통상적으로 배관의 원통형 세그먼트로서 형성된다. 수용 플랜지(26, 28)는 제조 프로세스에서 사용되는 다른 디바이스 또는 하우징에 수용되는 대응 플랜지(도시되지 않음)와 정합하도록 설계된다. 이에 관하여, 유체 모니터링 조립체(10)는 유동 센서(12)가 필요에 따라 쉽게 추가 또는 제거될 수 있도록 원하는 위치에 삽입될 수 있다. 통상적으로, 플랜지(26, 28)(그리고 대향 단부들)의 각각의 대면 표면은 종래의 클램프 등, 예컨대, 도 3의 클램프 또는 칼라(76)나 도 5의 클램프(122)를 통해 함께 보유된다.
2-부분 하우징(20)은 강성 재료로 형성된다. 일 양호한 실시예에서, 2-부분 하우징(20)은 통상적으로 플라스틱 재료 같은 폴리머 재료로 형성된다. 재료는 표준 열가소체 및 폴리올레핀, 예컨대, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 또는 경질 플라스틱, 예컨대, 폴리에테르이미드(PEI) 예컨대 ULTEM 수지를 포함한다. 2-부분 하우징(20)은 또한 플루오로폴리머, 예컨대, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 퍼플루오로알콕시(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리카보네이트(더 내열성일 수 있음), 폴리설폰(PSU) 등으로 형성될 수 있다. 2-부분 하우징(20)은 또한 금속으로 이루어질 수 있다. 2-부분 하우징(20)은 힌지(46)를 통해 함께 연결된 제1 반부(20A) 및 제2 반부(20B)를 포함한다. 힌지(46)는 예로서, 로드, 포스트 또는 핀으로 구성되고, 이들은 2-부분 하우징(20) 내의 개구 또는 보어 내에 수용되며, 가요성 도관(14) 및 유동 센서(12)가 쉽게 제거 및 교체될 수 있도록 제1 반부(20A) 및 제2 반부(20B)가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 피봇할 수 있게 한다.
체결구(48) 예컨대 로킹 노브(50) 및 연계된 힌지결합된 로킹 아암(52)은 폐쇄 상태에서 2-부분 하우징(20)을 고정 보유하도록 사용될 수 있다. 로킹 아암(52)은 나사형일 수 있고, 로킹 노브(50)는 대응 나사부를 포함하며, 노브(50)의 회전에 의해 조여지고 풀려질 수 있다. 하우징(20)을 폐쇄하기 위해, 로킹 아암(52)은 하우징(20)의 제2 반부(20B) 상에 포함된 홈(55) 내에서 회전되고, 노브(50)는 하우징(20)의 제2 반부(20B)에 제1 반부(20A)를 견고히 고정하도록 조여진다. 일부 실시예에서, 다수의 체결구(48)가 사용될 수 있다. 물론, 다른 유형의 체결구(48)가 로킹 아암(52) 및 노브(50) 대신 또는 그와 연계하여 사용될 수 있다. 이들은 스크류, 너트, 클램프, 밴드, 타이(tie) 등을 포함한다.
도 3은 유체 모니터링 조립체(10)의 다른 실시예를 예시한다. 이 실시예에서, 앞서 설명한 것들과 유사한 요소에는 명료성을 위해 유사한 참조 번호가 부여되어 있다. 이 실시예에서, 이전 실시예와는 달리, 하나 이상의 밸브(70, 72, 74)가 유체 모니터링 조립체(10)의 일부로서 제공된다. 하나 이상의 밸브(70, 72, 74)는 가요성 도관(14)의 부분을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위해 사용된다. 하나 이상의 밸브(70, 72, 74)는 작동시 가요성 도관(14)을 폐쇄하는 핀치 밸브이다. 특정 밸브(70, 72, 74)의 작동은 하위 가요성 도관(14)을 핀칭하는 작동 요소(73)의 연장을 유발한다. 도 3에 예시된 바와 같이, 가요성 도관(14)은 주 도관 라인(14A) 및 2개의 분기 도관 라인(14B, 14C)을 포함한다. 주 도관 라인(14A)의 단부는 이전 실시예에서와 같이 플랜지(22, 24)에서 종결하지만, 이들은 필수적이지 않으며 생략될 수 있다. 분기 도관 라인(14B, 14C)은 또한 각각의 플랜지(25, 27)에서 종결하며, 이 역시 유체 구성에 따라 역시 필수적이지는 않다. 주 도관 라인(14A)의 플랜지(22, 24, 25, 27)와 분기 도관 라인(14B, 14C)은 2-부분 하우징(20)이 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 각각의 하우징 플랜지를 통해 폐쇄될 때 캡슐화된다.
도 3의 실시예에서, 밸브(70, 72, 74) 각각은 밸브(70, 72, 74)의 작동이 작동 요소(73)를 하위 주 도관 라인(14A) 또는 분기 도관 라인(14B)을 축방향으로 핀칭하도록 축방향으로 연장시키게 이동하는 위치에서 2-부분 하우징(20)의 반부(20A, 20B) 중 하나 상에 장착된다. 특정 밸브(70, 72, 742)는 주 도관 라인(14A) 또는 분기 도관 라인(14B) 중 어느 쪽이든 핀칭(또는 해제)하도록 유체 모니터링 조립체(10) 상에 위치될 수 있다. 주 도관 라인(14A)을 핀칭함으로써, 유체는 이 핀치 포인트를 지나쳐 유동하지 않는다. 물론, 밸브(70)는 또한 주 도관 라인(14A) 내의 유체 유동을 개방시키도록 작동될 수 있고, 이에 뒤따라, 작동 요소(73)가 반대 방향으로 후퇴된다. 이에 관하여, 유동은 선택적으로 밸브(70)의 작동에 의해 조정될 수 있다. 제2 밸브(72)는 그 작동 요소(73)가 분기 도관 라인(14C)을 핀칭하도록 축방향으로 연장하게 하는 위치에서 동일 하우징 반부(20A) 상에 장착된다. 제3 밸브(74)는 그 작동 요소(73)가 분기 도관 라인(14B)을 핀칭하도록 축방향으로 연장하게 하는 위치에서 다른 하우징 반부(20B) 상에 장착된다. 3개의 밸브(70, 72, 74)는 유체가 주 라인(14A) 또는 분기 라인(14B, 14C)을 통해 선택적으로 유동할 수 있게 한다.
밸브(70, 72, 74)는 본 기술 분야의 숙련자에게 일반적으로 공지된 임의의 수의 유형의 밸브일 수 있다. 예로서, 밸브는 수동 밸브일 수 있고, 여기서, 보닛 등이 수동으로 회전되어 작동 요소(73)를 전진/후퇴시킨다. 대안적으로, 밸브(70, 72, 74)는 자동으로 작동되는 밸브일 수 있고, 예컨대, 도 3에 예시된 것들 같은 공기 포트(75, 77, 79)를 사용하는 공압 작동 밸브일 수 있다. 이들 밸브(70, 72, 74)는 밸브 설계에 통합된 전자-공압 시스템을 사용하여 컴퓨터로 제어되는 그에 연결된 가스 라인(도시되지 않음)의 도움으로 작동된다. 밸브(70, 72, 74)는 또한 밸브(70, 72, 74)의 위치 또는 상태(예를 들어, 개방 또는 폐쇄)를 나타내는 선택적 위치 피드백 표시기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 밸브(70, 72, 74)는 또한 전기적으로 작동되는 핀치 밸브 일 수 있다. 이러한 밸브는 온/오프 상태 사이에서 토글될 수 있거나, 다른 경우에는 미세 조절 제어를 위해 부분적으로 개방되거나 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 유체 모니터링 조립체(10)와 관련하여 사용될 수 있는 다른 유형의 밸브(70, 72, 74)는 다이어프램, 솔레노이드, 플러그, 글로브, 나비, 게이트 밸브 등을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유동 센서(12)는 공동(61)을 형성하도록 2-부분 하우징(20) 내에 형성된 각각의 리세스(60) 내에 위치된다. 케이블(13)은 케이블(13)이 통과하는 개구를 형성하도록 결합하는 대향 홈(62)들을 통해 하우징(20)을 빠져나올 수 있다. 유동 센서(12)는 주 라인(14A)에 고정되는 것으로 도시되어 있지만, 유동 센서(12)는 분기 도관 라인(14B, 14C)을 포함하는 가요성 도관(14)상의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 이 실시예에서, 여기에 설명된 바와 같이 각각의 로킹 노브(50) 및 연계된 힌지식 로킹 아암(52)을 갖는 한 쌍의 체결구(48)가 2-부분 하우징(20)을 폐쇄 상태로 고정 보유하는데 사용된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징 반부(20A, 20B)는 힌지(46) 쌍을 통해 연결된다. 각각의 밸브(70, 72, 74)는 종래의 클램프 또는 칼라(76)를 사용하여 하우징 반부(20A, 20B)에 장착될 수 있다. 클램프 또는 칼라(76)는 인접한 구성요소로부터의 매팅 플랜지(matting flange)를 둘러쌀 수 있다.
유체 모니터링 조립체(10)를 사용하기 위해(본 명세서에 개시된 임의의 포팅식 실시예에서(potted embodiment)), 유동 센서(12)가 먼저 가요성 도관(40) 주위에 위치된다. em-tec BioProTT ™ 유동 센서(12)의 경우, 유동 센서(12)의 덮개(17)가 개방되고 가요성 도관(40)이 개구(15) 내에 위치된다(도 1c 및 도 3 참조). 여기에 개시된 유체 모니터링 조립체에 따라 사용될 수 있는 또 다른 상업적으로 가용한 유동 센서는 비침습적 유량 측정을 위한 SONOFLOW 시리즈의 클램프-온 센서를 포함한다. SONOFLOW 클램프-온 센서는 SONOTEC 초음파 솔루션(뉴욕 센트럴 아이슬립 소재의 SONOTEC US, Inc.)에서 입수할 수 있다. 그후, 덮개(17)가 유동 센서(17)의 스프링 로킹 특징을 사용하여 가요성 도관(40) 위에 폐쇄된다. 유동 센서(12)가 부착된 가요성 도관(40)은 그후 2-부분 하우징(20)의 리세스(60) 중 하나에 배치된다. 유동 센서(12)는 리세스(60) 내에 위치되고 가요성 도관(40)은 각각의 하우징 반부(20A, 20B)에 형성된 대응하는 반-환형 수용 통로에 배치된다. 유동 센서(12)는 유량을 적절히 측정할 수 있도록 각 방향으로 위치될 수 있다(예를 들어, 유동 센서(12)는 반대 방향으로 이동하는 유동을 측정하도록 뒤집혀질 수 있다). 유동 센서(12)가 2-부분 하우징(20) 내에 위치된 상태에서, 하우징(20)은 그후 힌지(들)(46)를 중심으로 하우징 반부(20A, 20B)를 피봇함으로써 폐쇄될 수 있다. 하우징(20)은 체결구(들)(48)를 사용하여 제 위치에 로킹될 수 있다. 일 양태에서, 유동 센서(12)는 공장에서 캘리브레이션되고, 하우징(20)을 폐쇄한 직후에 사용될 수 있다. 대안적으로, 유동 센서(12)는 하우징(20) 내측에 배치된 이후 다시 캘리브레이션될 수 있다.
도 4는 유체 모니터링 조립체(80)의 대안 실시예를 예시한다. 유체 모니터링 조립체(80)의 이러한 실시예에서, 유동 센서(82)는 유체 모니터링 조립체(80)의 본체 또는 2-부분 하우징(84)에 직접 통합된다. 유동 센서(82)는 유체 모니터링 조립체(80) 내부에 배치될 때 가요성 도관(14)의 루멘(88) 또는 통로를 통과하는 유체의 유량을 측정하는데 사용되는 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)을 포함한다. 이 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 가요성 도관(14)은 플랜지(22, 24)를 포함하지만, 다른 실시예에서는 이러한 플랜지(22, 24)가 완전히 생략될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)는 2-부분 하우징(90) 내에 직접 내장된다. 2-부분 하우징(90)이 폐쇄될 때, 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)은 가요성 도관(14)의 대향측들 상에 위치된다. 2-부분 하우징(90)은 힌지(96)를 통해 서로 연결된 제1 반부(92) 및 정합 제2 반부(94)를 포함한다. 제1 반부(92) 및 제2 반부(94) 각각은 내부에 배치될 때 가요성 도관(14)을 보유하는 내부 통로를 형성하는, 내부에 형성된 반-환형 통로(98)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 2-부분 하우징(90)의 각 반부(92, 94)는 가요성 도관(14)의 플랜지형 단부(22, 24)를 캡슐화하는 각각의 플랜지형 단부(98, 100)를 포함한다. 역시, 플랜지형 단부(98, 100)의 사용은 선택적이며, 이들은 본 발명의 다른 실시예에서 생략될 수 있다.
도 4의 실시예에서, 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)이, 유동 센서(82)에 의해, 가요성 도관(14)의 일측의 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)의 트랜스듀서로부터 가요성 도관(14)의 대향측에 위치된 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)의 수신기로 전달되는 음향 신호 사이의 시간 차이를 측정하는 전술한 바와 같은 통과-시간(TT) 초음파 방법으로 사용된다. 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)의 구성은 도 2에 예시된 것 같은 "X" 구성으로 존재할 수 있다. 도 4의 실시예에서, 유동 센서(82)의 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)은 케이블(102)을 통해 유동 측정기(104)(전술한 바와 유사)에 연결되고, 유동 측정기에서 유동 측정치가 디스플레이되거나 다른 방식으로 계산 및 보고된다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 2-부분 하우징(90)은 가요성 도관(14) 위에 폐쇄 구성으로 2-부분 하우징(90)을 고정하기 위해 사용되는 체결구(106)를 포함한다. 예로서, 체결구(106) 예컨대 로킹 노브(108) 및 연계된 힌지결합된 로킹 아암(110)은 폐쇄 상태에서 2-부분 하우징(90)을 고정 보유하도록 사용될 수 있다. 로킹 아암(110)은 나사형일 수 있고, 로킹 노브(108)는 대응 나사부를 포함하며, 노브(108)의 회전에 의해 로킹 아암(110)의 샤프트 둘레에서 조여지고 풀려질 수 있다. 하우징(90)을 폐쇄하기 위해, 로킹 아암(110)은 하우징(90)의 제2 반부(94) 상에 포함된 홈(112) 내에서 회전되고, 노브(108)는 하우징(90)의 제2 반부(94)에 제1 반부(92)를 견고히 고정하도록 조여진다.
도 4의 실시예에서, 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)은 별개의 반부(92, 94) 내에 위치되는 것으로 예시되어 있다. 그러나, 하우징(90)의 분할에 따라서, 하우징(90)의 단지 일측 또는 반부(92, 94)에만 필요한 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)을 고정하는 것이 가능할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예로서, 하우징의 하나의 부분은 트랜스듀서/수신기 쌍(84, 86)을 수용하기에 충분히 클 수 있지만, 다른 부분은 전체 하우징(90)을 완성하기 위한 커버로서 작용한다. 이는 다중-부분 하우징 또는 다중-부분 재킷이 "비균등" 크기 또는 형상으로(예를 들어, 하나의 부분이 약 270°를 커버하고, 다른 부분이 90°를 커버함) 분할될 수 있으므로 본 명세서에 설명된 다른 실시예에 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 5는 유체 모니터링 조립체(10, 80)가 가압된 유체 프로세스에 통합될 수 있는 방식을 예시한다. 구체적으로, 도 5는 가요성 도관(14)을 내부에 보유하는 2-부분 재킷(120)에 각 단부에서 고정된 유체 모니터링 조립체(10, 80)를 예시한다. 이 실시예에서, 2개의 클램프(122)가 사용되어 2-부분 재킷(120)을 유체 모니터링 조립체(10, 80)의 각각의 플랜지형 단부(본 명세서에 설명된 바와 같이)에 고정하기 위해 사용된다. 각 2-부분 재킷(120)은 강성 재료(예를 들어, 하우징(20, 90)과 동일한 재료)로 이루어진 2-부분 하우징(124, 126)을 포함한다. 2-부분 재킷(120)은 필요에 따라 2-부분 재킷(120)이 개방/폐쇄될 수 있게 하는 힌지(128)를 통해 서로 연결되는 2개 부분을 포함한다. 2-부분 재킷(120)의 내부 표면은 반-환형 형상으로 성형되고, 그래서, 가요성 도관(14)의 외부 주변에서 폐쇄될 때, 원형-형상 통로가 형성되며 이는 가요성 도관(14)을 꼭맞게 그리고 견고하게 보유한다.
이 실시예에서, 가요성 도관(14)의 3개 세그먼트가 존재한다. 제1 세그먼트는 유체 모니터링 조립체(10, 80)에 위치된다. 가요성 도관(14)의 제2 및 제3 세그먼트는 유체 모니터링 조립체(10, 80)의 각 측에 고정되는 2-부분 재킷(120)에 위치된다. 이 실시예에서, 클램프(122)는 각각의 2-부분 재킷(120)을 유체 모니터링 조립체(10, 80)에 고정하고, 연결된 배열에 수용된 가요성 도관(14)을 고정하기 위해 사용된다. 대안으로서, 단일 가요성 도관(14)이 도 5에 예시된 전체 조립체를 통해 연장할 수 있다. 도 5를 계속 참조하면, 유체 모니터링 조립체(10, 80)는 유동 센서(130)를 포함하고, 유동 센서는 가요성 도관(14)의 외부에 장착되어 유체 모니터링 조립체(10, 80) 내에 포팅 또는 캡슐화되거나(도 1a 내지 도 1d 또는 도 3의 것과 같음) 또는 유체 모니터링 조립체에 직접적으로 통합된다(도 4의 것과 같음). 유동 센서(130)는 유동 센서(130)로부터 얻어진 신호에 기초하여 유량을 생성 및 표시하고 및/또는 유량을 계산하는 유동 측정기(134)에 연결되는 케이블(132)을 포함한다. 물론, 케이블(132) 대신, 데이터는 널리 알려진 무선 전송 프로토콜(예를 들어, WiFi 또는 Bluetooth®)를 사용하여 유동 측정기(134) 또는 다른 인터페이스에 무선 전송될 수 있다.
도 6은 유체 모니터링 조립체(150)의 다른 실시예를 예시한다. 이 실시예의 유체 모니터링 조립체(150)는 2-부분 재킷(154)에 통합된 유동 센서(152)를 갖는다. 2-부분 재킷(154)은 여기에 설명된 2-부분 하우징(20)의 것과 유사한 강성 재료로 만들어진다. 2-부분 재킷(154)은 힌지(160)를 통해 서로 연결된 제1 반부(156) 및 제2 반부(158)를 포함한다. 가요성 도관(14)은 도 6에 도시된 바와 같이 폐쇄 상태에 있을 때 2-부분 재킷(154)을 통해 연장되는 내부 통로(예를 들어, 원형 형상 통로) 내에 끼워진다. 유체 모니터링 조립체(150)는 가요성 도관(14)의 외부에 장착되고 2-부분 재킷(154)에 포팅 또는 캡슐화되거나(도 1a 내지 도 1d 또는 도 3의 것과 같음) 직접 2-부분 재킷(154)(도 4의 것과 같음)에 통합된 유동 센서(162)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 2-부분 재킷(154)은 2-부분 재킷(154)에 직접적으로 통합된 하나 이상의 추가적 센서(164)를 포함한다. 이는 예로서, 압력 센서, 탁도 센서, 전도성 센서 등을 포함할 수 있다. 2-부분 재킷(154)은 다른 실시예에 예시된 것들 같은 하나 이상의 체결구(예시되지 않음)를 사용하여 함께 고정될 수 있다. 예시된 실시예에서, 유동 센서(162)는 전력을 제공하고 및/또는 데이터 전송을 제공하는 케이블(166)을 포함한다. 도 6은 또한 하나 이상의 추가적 센서(164)를 위한 추가적 케이블(168, 170)을 예시한다. 물론, 케이블(166, 168, 170) 대신, 데이터는 널리 알려진 무선 전송 프로토콜(예를 들어, WiFi 또는 Bluetooth®)를 사용하여 유동 측정기(예를 들어, 유동 측정기(104, 134)) 또는 다른 인터페이스에 무선 전송될 수 있다. 도 6의 실시예는 단지 예시일 뿐이고, 임의의 수 및 유형의 센서(164)(또는 밸브 등)가 포함될 수 있으며, 2-부분 재킷(154)은 임의의 수의 형상 및 구성을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 동일한 바가 본 명세서에 개시 및 설명된 모든 실시예에 적용된다.
다수의 상이한 실시예를 본 명세서에서 설명하였지만, 상이한 실시예는 본 명세서에 구체적으로 언급되지 않았다 하더라도 다른 실시예의 특징 또는 요소를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예로서, 유동 센서(12, 82), 가요성 도관(14) 및 2-부분 하우징(20, 90)의 특징 및 구성은 다른 실시예와 상호 교환 가능하고 이용가능한 특징을 가질 수 있다. 추가적으로, 일부 추가적 실시예에서, 유동 센서(12, 82) 이외의 다른 센서가 유체 모니터링 조립체에 통합될 수 있다. 마찬가지로, 케이블(13) 또는 유선 기반 통신과 전력 시스템 대신, 통신은 무선식으로 이루어질 수 있고, 센서 동작은 배터리 급전식일 수 있다. 또 다른 대안에서, 하우징 또는 재킷은 대체로 2-부분 재킷 또는 하우징으로 기술되었지만, 다른 실시예는 3-부분 이상의 재킷 또는 하우징(예컨대, 다중-부분 재킷 또는 다중-부분 하우징)을 가질 수 있다. 물론, 이는 추가적 부분 사이에 필요한 추가적 힌지에 의해 약간의 복잡성이 추가될 것이다. 본 발명의 실시예를 도시 및 설명하였지만, 다양한 수정이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 다음의 청구범위 및 그 균등물을 제외하고는 제한되지 않아야 한다.

Claims (20)

  1. 유체의 유량을 측정하기 위한 유체 모니터링 조립체이며,
    유체가 통과하는 루멘을 형성하는 벽을 포함하는 가요성 도관,
    가요성 도관 둘레에 제거가능하게 고정되도록 구성된 유동 센서로서, 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍을 갖는, 유동 센서, 및
    힌지에서 서로 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징으로서, 제1 및 제2 하우징 부분은 내부에 수용된 가요성 도관 및 유동 센서를 캡슐화하도록 구성된 공동을 형성하는 각각의 오목형 내부 부분을 각각 형성하는, 하우징
    을 포함하는 유체 모니터링 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 하우징은 폐쇄 상태에서 제1 및 제2 부분을 고정하도록 구성된 적어도 하나의 체결구를 추가로 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 하우징은 금속을 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 하우징은 폴리머를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 하우징 상에 장착되고, 가요성 도관을 선택적으로 핀칭하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 추가로 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 가요성 도관은 실리콘, 열가소성 엘라스토머, 또는 열가소성 고무 중 적어도 하나를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 유동 센서는 내부에 캘리브레이션 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  8. 유체의 유량을 측정하기 위한 유체 모니터링 조립체이며,
    유체가 통과하는 루멘을 형성하는 벽을 포함하는 가요성 도관으로서, 주 도관에 연결된 하나 이상의 분기 도관을 갖는, 가요성 도관,
    주 도관 또는 분기 도관 중 하나를 따라 가요성 도관 둘레에 제거가능하게 고정된 유동 센서로서, 가요성 도관의 외부 둘레에 배열된 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍을 갖는, 유동 센서,
    하나 이상의 힌지에서 서로 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징으로서, 제1 및 제2 하우징 부분은 내부에 수용된 가요성 도관 및 유동 센서에 대해 구성된 공동을 형성하는 각각의 오목형 내부 부분을 각각 형성하는, 하우징, 및
    하우징 상에 배치되고 하나 이상의 분기 도관 및 하나 이상의 주 도관을 따라 가요성 도관을 핀칭하도록 구성된 하나 이상의 핀치 밸브
    를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 가요성 도관은 실리콘, 열가소성 엘라스토머, 또는 열가소성 고무 중 적어도 하나를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  10. 제8항에 있어서, 유동 센서는 복수의 캘리브레이션 포인트를 저장하도록 구성된 메모리를 추가로 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 유동 센서는 캘리브레이션 곡선 또는 기능을 저장하도록 구성된 메모리를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  12. 유체의 유량을 측정하기 위한 유체 모니터링 조립체이며,
    유체가 통과하는 루멘을 형성하는 벽을 포함하는 가요성 도관,
    힌지에서 서로 연결된 제1 및 제2 부분을 갖는 하우징으로서, 제1 및 제2 하우징 부분은 내부에 가요성 도관을 수용하는 각각의 오목형 내부 부분을 각각 형성하는, 하우징, 및
    하우징의 제1 및 제2 부분 내에 직접적으로 내장된 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍으로서, 가요성 도관의 대향측들 상에 위치된, 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍
    을 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 하나 이상의 트랜스듀서/수신기 쌍은 X 구성으로 배열되는, 유체 모니터링 조립체.
  14. 제12항에 있어서, 하우징은 다중-부분 재킷을 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  15. 제12항에 있어서, 하우징 상에 배치되고, 가요성 도관을 선택적으로 핀칭하도록 구성된 하나 이상의 밸브를 추가로 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  16. 제12항에 있어서, 하우징은 폐쇄 상태에서 제1 및 제2 부분을 고정하도록 구성된 적어도 하나의 체결구를 추가로 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  17. 제12항에 있어서, 하우징은 금속을 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  18. 제12항에 있어서, 하우징은 폴리머를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  19. 제12항에 있어서, 가요성 도관은 실리콘, 열가소성 엘라스토머, 또는 열가소성 고무 중 적어도 하나를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
  20. 제1항에 있어서, 하우징은 내부에 위치된 하나 이상의 추가적 센서를 포함하는, 유체 모니터링 조립체.
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