JPH0554054B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧力変換器に関し、特に、円筒状
の通路及びこの通路の一端に設けられた圧力コネ
クタが配設されたハウジングと、通路内に長手方
向に摺動可能に配設され通路との間にシール手段
を有しており圧力コネクタを介して通路の一端に
供給された圧力により遠ざかる方向に付勢される
実質的に筒状の筒部材と、前記圧力に抗して筒部
材を一端に向けて付勢するスプリングと、ハウジ
ング内に設けられ筒部材内の溝により形成される
ラツクを有し前記筒部材の直線移動をピニオンの
回転移動に変換するラツク・ピニオン手段と、を
有する圧力変換器を提案するものである。

仏特許明細書第506915号には、その第１図乃至
第３図に上記形式の圧力変換器が開示されてい
る。しかしながら、この仏特許明細書第506915号
の第１図から第３図に記載の圧力ゲージは差圧ゲ
ージではない。更に、それは、確実なスライドシ
ールを使用する必要がある。ラツク・ピニオン手
段のラツクは筒体により形成されており、この筒
体はそれ自体圧力感知素子ではないが、柔軟なリ
ツプ状シールに依存する確実にシールされたピス
トンに取付けられている。このシール手段により
発生する摩擦ヒステリシスのレベルが相対的に高
いことが知られている。

仏特許明細書第506915号の第５図には、対抗す
る差領域にピストン部材を使用して高圧でスプリ
ングにより対抗された力を減ずる簡単な圧力ゲー
ジ（差圧ゲージではない）が開示されている。こ
のゲージにおいては、摺動する２個の柔軟なシー
ルがあり、雰囲気に対して抵抗し、系の全圧を十
分に維持する。このような装置の感度はきわめて
制限されたものになる。

多少関連が薄いが英国特許（GB）第2010596A
号公報においては、他の磁気ケース内に非磁気
“ウインドウ（窓）”を使用した電磁継手の一例が
開示されている。西独特許（DE）第2747047号に
おいては、磁気結合の他の形式が示されている。
また、米国特許（US）第4014284号においては、
差圧の正確な測定を意図したものではない比較的
雑な装置が開示されている。この装置において
は、両磁石対の平坦なシール面にて、それらの相
互間の吸引力が働く結果、大きな摩擦力が生じる
ために、その検出精度が低い。この装置は、ゲー
ジではなく、指示器であり、圧力の増加に対して
作用すればよいので、摩擦は許容されうる。直線
移動を回転移動に変換する機構は、（ピストンに
連結されているが）機能的にピストンから分離さ
れている。US3429291号及びFR2470374号におい
ては、ピストン自体に磁石が設置された磁気結合
手段のみが開示されている。

この発明に係る圧力変換器は、円筒状の通路及
びこの通路の一端に設けられた圧力コネクタが配
設されたハウジングと、通路内に長手方向に摺動
可能に配設され通路との間にシール手段を有して
おり圧力コネクタを介して通路の一端に供給され
た圧力により遠ざかる方向に付勢される実質的に
筒状の筒部材と、前記圧力に抗して筒部材を一端
に向けて付勢するスプリングと、ハウジング内に
設けられ筒部材内の溝により形成されるラツクを
有し前記筒部材の直線移動をピニオンの回転移動
に変換するラツク・ピニオン手段と、を有する圧
力変換器において、通路の他端に設けられた他の
圧力コネクタを有していて、前記他の圧力コネク
タを介して通路の他端に供給された差圧が前記筒
部材を前記他端から遠ざかる方向に付勢し、前記
筒部材と通路との間のシール手段が前記通路の実
質的に硬い表面領域と前記筒部材の実質的に硬い
表面領域との間の硬面と硬面との係合の緊密なし
かし摺動可能な嵌着により形成され、相互に隣接
する溝の領域の中間に前記筒部材の表面領域を有
し、差圧型の変換器であることを特徴とする。

ピニオンがハウジング内にシールされており、
ピニオンの回転移動ハウジングの壁を介して磁気
結合により外部回転部材に連結されるように構成
するのが好ましい。この回転部材は、例えば、ス
ケール上の回転指針を形成し、又はそれに連結す
ることができる。

いくつかの溝又は全ての溝は、夫々実質的に筒
状の筒部材の周りに延長するように構成するのが
好ましい。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施
例について具体的に説明する。第１及び第２図に
は差圧ゲージ１０が示されている。差圧ゲージ１
０の差圧変換器１１は、（圧力が漏らない）ハウ
ジング１２を有し、このハウジング１２には筒状
の通路１３と、通路１３の各端部１６，１７が設
けられた２個の圧力コネクタ１４，１５が配設さ
れている。実質的に筒状のピストン部材１８が通
路１３に長手方向に摺動可能に配設されている。
ピストン部材１８と通路１３との間のシール手段
が、通路１３の実質的に（全ての）硬面領域と、
ピストン部材１８の実質的に（局所的な）硬面領
域との間の硬面・硬面係合の摺動可能であるが緊
密な取着により形成されている。この硬面領域は
ピストン部材１８内の相互に隣接する端部間にお
けるピストン部材１８表面領域を含む。各溝１９
はピストン部材１８の周りに延長している。従つ
て、各圧力コネクタ１４，１５を介して通路１３
の両端１６，１７に供給された圧力は、ピストン
部材１８をそれから遠ざかる方向に付勢する。ス
プリング２０は圧力コネクタ１４を介して通路端
１６に供給された圧力に抗して、ピストン部材１
８を通路端１６に向けて付勢する。

ピストン部材１８内の溝１９はハウジング１２
内でラツク・ピニオン手段２１のラツクを形成
し、このラツクがピストン部材１８の直線移動を
ピニオン２２の回転移動に変換する。ピニオン２
２はハウジング１２内でシールされており、ピニ
オン２２の回転移動はハウジング１２の壁２４を
介して電磁継手２３により外部の回転部材に連結
されている。

ピストン部材１８は通路１３内に摺動可能であ
るが、密に嵌入されている。シールのパツキング
押え又は確実なスライドシールが使用されていな
いので、ピストン部材１８の移動の自由度は、差
圧ゲージ１０が接続される流体系の基礎圧の変化
により影響を受けない。ピストン部材１８の両側
の比較的低い圧力差により生じる流体の僅かな漏
れがピストン部材１８を越えて起きた場合でも、
ピストン部材１８と筒状の通路１３との間の十分
に密な状態を維持することにより、この漏れは許
容可能なレベルに保持される。いかなる場合も、
この圧力ゲージ１０が使用可能な適用の種類はこ
の僅かな漏れの効果に極めて敏感であるとはいえ
ない。

溝１９はピストン部材１８の外側表面の長さに
沿つて等間隔で離隔しており、その全体的な長手
方向の断面形状は、適当なピツチの複雑なラツク
のそれに対応している。

横軸２６はハウジング１２内に形成されたチヤ
ンバ２９内でベアリング２７，２８に担持されて
おり、横方向に延長し通路１３に連結している。
ピニオン２２が心棒２６の長手方向の一部分に形
成されている。ピニオン２２はピストン部材１８
の形状と同様にラツクに接線方向に係合する。

電磁継手２３は、実質的に筒状の永久磁石３０
を有し、この永久磁石３０はチヤンバ壁２４の比
較的薄い部分２４ａの直近の心棒２６に取付けれ
て固定されている。

ハウジング１２の外側のベアリング３１上であ
つて、壁部分２４ａの近傍には、ハブ３２が設け
られており、このハブ３２上には、前記ハブ３２
の外側端部のひだが取付けられて固定されてい
る。更に、電磁継手２３の実質的に筒状の磁石３
３及び指示指針３４が取付けられ固定されてい
る。第１図に示すように、両磁石３０，３１はそ
の各直径を越えて磁化されており、その結果、対
極同志の吸引により、それらはその相互回転軸の
周りに一定の相対的な角度関係を維持している。

コストを下げるためには、フラツクス結合の維
持のために残る他の磁石の磁気誘導にも依存する
が、磁石を軟鋼等からなる適当な形状のフエロマ
グネテイツクアーマチユアで置換えることもでき
る。しかし、このような構成においては、結合部
材の相対的な角度関係があいまいとなる。従つ
て、図示のように、２個の磁石を配置することが
好ましい。

ベアリング２８，３１は夫々部材３５の各端部
から延長するように形成されている別体のスタブ
軸に取り付けられている。この部材３５は壁部分
２４ａ内にチヤンバ２９と同軸になるようにして
シールされている。各スタブ軸の端部は円錐形に
形成されており、その各ベアリングの平らな底と
公知の方法で係合している。これにより、相対的
な移動が生じた時に顕著な摩擦トルクが発生する
ことなく、磁石３０，３３の相互の吸引力によ
り、発生する力を支持するために、スラスト・ピ
ボツトを形成する。他の形式の結合された半径／
軸ベアリングを使用することも可能である。しか
し、この図示の方法は効果的であり、安価に製造
することができる。

通路１３の両端１６，１７には、拡大部３６，
３７が形成されていて、ネジが形成されたシール
プラグ３８，３９を受けるようになつている。チ
ヤンバ２９は同様に閉じられており、ベアリング
２７の位置および支持を提供するプラグ４０によ
りシールされている。圧縮スプリング２０が通路
１３内及びピストン部材１８に形成された平坦な
底ボア４１内に夫々部分的に収納されている。圧
縮スプリング２０の一端には適当な断面形状の螺
旋溝１９を持つスプリング座４２が螺合されてお
り、このため、その外側表面にピツチが形成され
ている。スプリング２０の径に対する溝１９の有
効径はスプリング２０のスプリング座４２の進入
により僅かに広がり、これによりスプリング座４
２を確実に把持してそれに関して予め設定された
位置にそれを保持する。スプリング２０における
スプリング座４２と係合する部分は動かず、作動
しないようになつており、スプリング２０の負荷
速度を全体的に調整し、ゲージ１０の指令された
範囲内の全ての値で供給された圧力差に関して、
ゲージ１０の正確な読みを与えるために要求され
る正確な値に調整することが可能である。シール
プラグ３８内に固定されたピン４３は、スプリン
グ座４２に対して確実な半径方向の位置を与え
る。

圧力コネクタ１４，１５は、ダクト４６，４７
を経て通路１３の各端部１６，１７に差圧成分を
導くためのハウジング１２に形成された接続ポー
ト４４，４５からなる。上記ダクト４６，４７は
圧力変動が急激に生じた場合、ゲージ作用を弱め
るようにその通路断面積が制限されている。

ハウジング１２の外側には、位置４８にて、ネ
ジ４８によつてケース５０が取り付けられてお
り、このケース５０には観察窓５１が備えられて
いる。この観察窓５１は閉塞リング５２によつて
挟持されていると共に、ケース５０と閉塞リング
５２との間に介装されている。これらの部材の組
立体はダイアル５４とともに、指針組立体３２，
３３，３４を組込んで保護するのに用いられてい
る。上記ダイアル５４（その支持手段は図示しな
い）の面にはスケール（図示しない）が表示され
ており、従つて、指針３４が上記スケール上にお
いて時折ゲージに作用する正味の差圧の度合いを
支持することにより、この差圧の度合いを視認可
能である。

使用においては、高圧側の差圧成分が圧力コネ
クタ１４を経て通路１３の端部１６に作用し、ま
た低圧側の差圧成分は圧力コネクタ１５を経て通
路１３の端部１７に作用し、これによりピストン
部材１８には２つの差圧成分にその有効断面積を
乗じた代数上の総和（すなわち差圧の程度差）に
等しい正味の軸方向力が作用する。この結果、圧
縮スプリング２０の圧縮が増大して、差圧成分に
より誘起される軸方向力に正確に等しい圧力がピ
ストン部材１８に作用して、これにより力の平衡
が達せられる位置まで、上記ピストン部材１８は
通路１３内を図の左方向に移動する。

このピストン部材１８の移動はピニオン２２、
軸２６及び電磁継手２３を介して指針３４を回転
させるハブ３２に伝達される。この結果、指針３
４はダイアル５４の面に明示された複数の目盛り
シール上を移動し、従つて、ゲージ１０に作用す
る正味の差圧の度合を黙視して測定することがで
きる。更に、差圧がどのように変化しても、この
差圧変化に比例して指針３４の指示値は変化す
る。

ハブ３２に対する磁石３３及び指針３４のひだ
は、これら両者間が確実に摩擦挟持されるように
制御され、これにより磁石３３及び指針３４はダ
イアル５４のスケールに対し、指針３４を正確に
ゼロ位置に設定すべく手動で調整することができ
る。

第３図には変形例が示されている。この変形例
は、逆方向の差圧が検出された時、即ち、圧力コ
ネクタ１５での圧力が圧力コネクタ１４での圧力
よりも大きくなつた時を明確に表示するのに適し
たものである。最後に、第３図の実施例において
は、第２図のシールプラグ３６がシールプラグ６
０に置換えられている。このシールプラグ６０の
内部には空所６１が形成されており、この空所６
１内には付加的に圧縮スプリング６２が収容され
ている。この圧縮スプリング６２はサークリツプ
６４によつて保持されたデイスク６３により軸方
向に予負荷が与えられている。第１図及び第２図
のピストン部材１８は、突出部６６を有するピス
トン部材６５に置換えられている。このピストン
部材６５は差圧がゼロである場合の通常位置で図
示されている。逆方向の差圧が検出された時（即
ち、圧力コネクタ１５での圧力が圧力コネクタ１
４での圧力よりも上回つた時）、ピストン部材６
５は右方向に付勢される。そして、この付勢力が
圧縮スプリング６２の弱い予負荷（例えば、平方
インチ当り１ポンド又は0.07バールの圧力）に打
ち勝つと、上記ピストン部材６５はその通常位置
から右方向に移動して圧縮スプリング６２を圧縮
する。これにより、ゲージ１０のスケール上には
定量化できない逆方向の差圧、即ち負の差圧を意
味する負の指標が示される。このような逆方向の
差圧が無くなると、デイスク６３がサークリツプ
６４と当接する初期位置に復帰されるので、ピス
トン部材６５は図示された上記通常位置に戻され
ている。他の点に関しては、第３図のゲージは第
１図及び第２図のゲージと同一である。

両方のゲージにおいても極めて高圧のベース圧
で作動される流体システム内の極めて小さな差圧
を方向性を問わずに高精度で、かつ確実に測定す
ることができる。また、両ゲージは、例えば、高
圧の流体圧伝達システム内に使用されて、フロー
センサ、制御弁、流体フイルタなどのそのシステ
ム部品前後に生起される流体の圧力効果を測定す
ることができる。特に、両ゲージは本願出願人に
よる英国特許出願（第8305927号、1983年３月３
日出願）に開示された流体流変換器とともに使用
することができる。環状の溝１９は、ピストン部
材１８（又は６５）に長手方向に沿う全ての位置
で、周方向の圧力分布を均一に維持するための流
体圧のバランス用の溝として機能する。ピストン
部材１８内に圧縮スプリング２０を収容すること
が、空間の確保上好ましい。ピニオン２２がハウ
ジング１２内でシールされ、電磁継手２３が指針
３４をピストン部材１８に結合するために用いら
れるので、ゲージに極めて高圧のベース圧を作用
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を適用した差圧ゲー
ジの断面図、第２図は第１図の−線による断
面図（第１図は第２図の−線による断面図で
ある）、第３図は第２図の変形例を示す図である。 １０……ゲージ、１１……差圧変換器、１２…
…ハウジング、１３……通路、１４，１５……圧
力コネクタ、１８……ピストン部材、２０……ス
プリング、２３……電磁継手、３１……ベアリン
グ、３４……指針、４２……スプリング座。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状の通路１３及びこの通路１３の一端１
   ６に設けられた圧力コネクタ１４が配設されたハ
   ウジング１２と、通路１３内に長手方向に摺動可
   能に配設され通路１３との間にシール手段を有し
   ており圧力コネクタ１４を介して通路１３の一端
   １６に供給された圧力により遠ざかる方向に付勢
   される実質的に筒状の筒部材１８と、前記圧力に
   抗して筒部材１８を一端１６に向けて付勢するス
   プリング２０と、ハウジング１２内に設けられ筒
   部材１８内の溝１９により形成されるラツクを有
   しており前記筒部材１８の直線移動をピニオン２
   ２の回転移動に変換するラツク・ピニオン手段２
   １と、を有する圧力変換器において、通路１３の
   他端１７に設けられた他の圧力コネクタ１５を有
   していて、前記他の圧力コネクタ１５を介して通
   路１３の他端１７に供給された差圧が前記筒部材
   １８を前記他端１７から遠ざかる方向に付勢し、
   前記筒部材１８と通路１３との間のシール手段が
   前記通路１３の実質的に硬い表面領域と前記筒部
   材１８の実質的に硬い表面領域との間の硬面と硬
   面との係合の緊密なしかし摺動可能な嵌着により
   形成され、相互に隣接する溝１９の領域の中間に
   前記筒部材１８の表面領域を有し、差圧型変換器
   であることを特徴とする圧力変換器。 ２ ピニオン２２はハウジング１２内に封入され
   ており、ピニオン２２の回転移動はハウジング１
   ２の壁２４ａを介して電磁継手２３により外部回
   転部材２５に連結されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の圧力変換器。 ３ 前記溝１９の少なくとも一部は前記筒部材１
   ８の周りに延長していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の圧力変換器。 ４ スプリング２０の調整長さを固定してその有
   効速度を変化させる調整手段４２が配設されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項のいずれか１項に記載の圧力変換器。 ５ 前記調整手段はスプリング２０の一部と係合
   する螺旋状の溝を持つスプリング座４２を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
   圧力変換器。 ６ 予め負荷を与えられた第２のスプリング６２
   が、差圧が前記筒部材１８を前記一端１６に向け
   て付勢する場合に前記筒部材１８が零差圧を越え
   て移動する際に、前記筒部材１８により圧縮可能
   に配設されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の圧力
   変換器。 ７ 前記ピニオン２２に直接的又は間接的に指示
   器３４が連結されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載
   の圧力変換器。 ８ 指示器３４は摩擦結合３２〜３４を介して前
   記ピニオン２２に連結されていて、ピニオン２２
   の位置に対する指示器３４の位置を調整可能であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   の圧力変換器。