JPS59210337A - 圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、月−力変換器に関し、１．ｒに、ｌ’Ｊ　
ｉｉ：ｌ状の通路及びこの通路の一端に設置Ｊられた圧
力−１ネクタが配設されたハウシングと、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−Ｃおり圧力コネクタを介しＣ通路の一端に供給され
た圧力ににり遠ざかる方向に（ｑ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【）て
イ」勢するスプリングと、ハウシング内に設（すられ筒
部Ｈ内の満により形成されるラックを有し前記筒部材の
直線移動をビーΔンの回転移動に変換り−るラック・ピ
ニオン手段と、を右する圧力変換器を提案づるしのであ
る、。

仏特許明細宙第５０６．９１５舅には、その第１図乃至
第３図にＦ２形式の圧力変換器が開示されている。しか
しながら、この仏特訂明細占第５０６．９１５号の第１
図から第３図に記載のＪ［カグーシ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（る必
要がある。ラック・ピニオン手段のラックは筒体により
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、柔軟なリッ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
より発生層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−Ｃいる。

仏特許明細書第５０６．９１５号の第５図には、対抗リ
−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す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１１を十分に紺持覆る。このような装
置の感度はきわめ−Ｃ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パウイン
トウ（窓）″を使用した電磁継手の一例が開示されＣい
る。西独特許（ＤＥ＞第２７４７０４７号においては、
磁気結合の仙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ａ
１１１定を意図したものではない比較的錐な装置が開示
さねでいる。この装置においＣは、画帳６文・ｊの平坦
なシール面に−Ｃ１それらの相η間の吸引力が１釣＜結
果、大きな摩擦力が牛しるために、その検出粘度が低い
。この装置は、ゲージではなく、指示器Ｃ′あり、圧力
の増加に対し−Ｃ作用覆ればＪ、いのご、摩擦はｉ！［
容されうる。直線移動を回転移動に変換づる機構は、（
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。ＵＳ３／Ｉ２９２９１号及びＦＲ２４７
０３７４号ニＪ５　ｂ’　ｃハ、ビス１〜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Ｃ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【プ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１−１動可能に配設され
通路との間にシール手段を右しくおり圧力コネクタを介
し−Ｃ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ＩブーＣ付勢するスプリングと、ハ
ウシング内に設けられ筒部材内の溝により形成されるラ
ックを有し前記筒部材の直線移動をビニＡ−ンの回転移
動に変換りるラック・ピーオン手段と、を右づ−る１力
変換器においで、通路の他端に設【プられた他の圧力コ
ネクタを有しＣ＆）Ｔ、前記他の圧ノノニ］ネクタを介
して通路の他端に供給された差圧が前記間部材を前記他
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擬着により形成され、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・ク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。

いくつかの満又は全Ｃの猫は、夫々実（′ｊ的に「１状
の筒部材の周りに延長リ−るように構成りるのが好まし
い。

以下、添附の図面を参照しＣ１この発明の実施例につい
Ｃ具体的に説明する。第１及び第２図には差圧ゲージ１
０が示され−Ｃいる。差圧ゲージ１０の差圧変換器１１
は、（圧力が漏らない）ハウシング１２を右し、このハ
ウシング１２にはｔｍ状の通路１３と１通路１３の各端
部１６，１７に設置プられた２個の圧力コネクタ１４．
１５が配設されている。実質的に筒状のビス１−ン部１
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ｔｒＡ１８の実質的に（局所的４ア）砂面領
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内の相互に隣接りる端部間にａ−３けるビスｌ〜ン
部材１８表面領域を含む。６満１９はピストン部材１８
の周りに延長しＣいる。従つて、各圧力コネクタ１４．
１５を介して通路１３の両Ｄａ１６．１７に供給された
圧力は、ピストン部ｖＪ１８をそれから遠ざかる方向に
付勢づる。スプリング２０は圧ツノ」ネクタ１４を介し
Ｃ通路端１６に供給された圧ツノに抗しで、ピストン部
材１８を通路端１６に向けて付勢する。

ピストン部材１８内の溝１９はハウシング１２内でラッ
ク・ピニオン手段２１のラックを形成し、このラックが
ピストン部材１８の直線移動をピニオン２２０回転移動
に変換する。ピニオン２２はハウシング１２内でシール
されており、ピニオン２２の回転移動はハウシング１２
の壁２４を介して＠磁継手２３により外部の回転部材に
連結されＣいる。

ピストン部材１８は通路１３内に摺動可能であるが、密
に蹟入されている。シールのバッ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、差月ゲージ１０が接続される流
体系の基礎圧の変化り影響を受（プない。ピストン部材
１８の両側の比較的低い圧力差により住しる流体の僅か
な漏れがピストン部材１８を越えＣ起さた場合（シ、ピ
ストン部材１８と筒状の通路１３との間の１−分に密な
状態を維持４ることにより、この漏れはｉ′１容可能な
レベルに保持される。いかなる場合し、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Ｃ敏感Ｃあるとはいえない。

溝１９はビス１〜ン部材１８の外側表面の良さに沿っＣ
等聞隔で＃ｌ隔してｄ３す、その全体的な長手方向の断
面形状は、適当なピッチの複雑なラックのそれに対応し
ている。

横軸２６はハウシング１２内に形成されたｆｔ・シバ２
９内でヘアリング２７．２８に担持されでおり、横方向
に延長し通路１３に連結しくいる。

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
にラッ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をイｊし
、この永久磁石３０は′ｆ−ｐンハ壁２／Ｉの比較的薄
い部分２４ａの直近の心棒２６に取付（プれて固定され
−Ｃいる。

ハウシング１２の外側のヘアリング３１上であつ−Ｃ，
壁部分２／Ｉａの近傍には、ハブ３２が設（プられてお
り、このハブ３２トには、前記ハゲ３２の外側端部のひ
だが取付（プ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３３及び指示
指針３４が取（＝ＪＥプ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−Ｃ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。

］ストを下げるためには、フラックス結合の維持のため
に残る他の磁石の磁気誘導にｂ依存するが、磁石を軟鋼
等からなる適当な形状のフＴロマグネテイックアーマ升
ニアひ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。従って、図示のＪ、うに、２個の磁６を配ｆ〆ｌ
づることが好Ｊ、しい。

ヘノノリング２８．３１は大々部祠ｒ３５の各端８［（
から延長するように形成されＣいる別体のスタブ軸に取
り（＝ＪＵられＣいる。この部材３５は壁８１（分２４
ａ内にヂ（ｌンハ２つと同軸になるようにしＣシールさ
れＣいる。各スタブ軸の端部は円り１１形に形成されて
ａ５す、その各ヘアリングの平らな底と公知の方法で係
合し−Ｃいる。これににす、相対的な移動が生じた時に
顕著な摩擦トルクが発生りることなく、磁石３０．３３
の相すの吸引力にＪ、す、発生する力を支持リ−るため
に、スラス１〜・ピボツ１〜を形成する。他の形式の結
合された１（経／軸へアリングを使用１−ることもｒｉ
Ｊ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′）りづることができる。

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３８．３
９を受１プるにうになつＣいる。ヂャンバ２つは同様に
閉じられており、ヘアリング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−Ｃ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
満１９を持つスプリング座４２が螺合されており、この
ため、その外側表面にピッチが形成されている。スプリ
ング２０の径に対づ−る溝１９の有効径はスプリング２
０がメゾリング座４２の進入により僅かに広がり、これ
ににリスプリング座４２を確実に把持しＣそれに関して
予め設定された位置にそれを保持１−る。スプリング２
０にＪ５りるスジリング座４２と係合する部分は動かず
、作動しないようになっており、スプリング２ｏ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−Ｃ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。シールフラグ３８内に固定され
たビン４３は、スプリング座４２に対し−Ｃ確実な半径
方向の位置を与える。

圧力］ネクタＩＣ１５は、ダクト４６．／１７を経Ｃ通
路１３の各端ｉ’５［Ｌｉ２．１７１−二差ｊ１成分を
導くためのハウシング１２に形成された接続ボート４４
．４５からなる。上記ダクｔ−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。。

ハウシング１２の外側には、位置４８１．：’ｆｆ、ネ
ジ４８にＪ：ってケース５０が取り付（プられ（おり、
このケース５０には観察窓５１が備えられＣ−＼る。

この観察窓５Ｍま閉塞リング５２によ・Ｃ挟Ｆ’ｓされ
Ｃ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８１Ｌ　’ｔＡの絹＼″Ｉ（Ａ
はダイアル５４ととしに、指釧組立体３２．３３゜３／
ｌを組込んで保護ツるのに用いられ（いる１、１記ダイ
アル５／Ｉ（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（ｃ１５す、従っ−Ｃ１
指針３／Ｉが上記スケール上にｉ１３いＣ時折ゲージに
作用層−る正味の差圧の度合いを克）、’ｊすることに
より、この差圧の度合いを？ＵＡ認、Ｊｆ止（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」ネクタ１５を経て通路１３の端部１７に作
用し、これににリピストン部材１８には２つの差ル成分
にその有効断面積を乗じた代数上の総和（すなわら差圧
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Ｃ１上記ピストン部ｔｒＡＩ８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の移動はビニオン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３４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、従って、
ゲージ１０に作用７−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（こ比例しＣ指針３４の指示値は変化
りる。

ハシ３２に対づる磁石３３及び指釧３／ｌのひだは、こ
れら両者間が確実に摩擦挟持されるＪ、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１１３４を止イイ「にゼロ位置に設定す
べく手動で調整することがＣさる。

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」ネクタ１５での
圧力が圧力コネクタ１４　？’の１カよりも大きくなっ
た時を明確に表示夛るのに適したものである。最後に、
第３図の実施例にｄ３いＣは、第２図のシールプラグ３
６がシールプラグ６０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６１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はザークリッゾ６４に
よって保持されたディスク６３により軸ｈ−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１
８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Ｃいる。逆方向の差圧が検出さ
れた時（即ら、圧力コネクタ１５での圧力が圧力コネク
タ１４　ｒ：の圧力よりも上回った時）、ビス１〜ン部
祠６５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ボンド又は（１０７バールの圧ツノ〉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Ｉう向の差圧が無くなると、ディスク６３がザー
クリップ６／ｌと当接する初期位置に復帰されるので、
ピストン部材６５は図示された一ト記通常位置に戻され
Ｃ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ａ５い−Ｃ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Ｃ小さな；ｉＮを方向性
を問わずに高精度（・、かつ確実に測定りることができ
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Ｃ１］（−１−センサ、制御弁、流体
フィルタなどのそのシス１ム部品前後に生起される流体
の圧力効果をΔ！！ＩＶＪＩ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８．３０５
．９２７号、１９８３年３月３日出願）に開祖された流
体流変換器とともに使用１−ることができる。環状の満
１９は、ピストン部材１８（又は６５）の長手り向に沿
う全ての位置で、周方向の圧力分布を均一に維持するた
めの流体圧のパランズ用の溝としＣ機能り−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、
令聞の確保上好ましい。ビニオン２２がハウシング１２
内でシールされ、電磁継手２３が指針３４をビス１〜ン
部材１８に結合りるために用いられるので、ゲージに極
めＣ８月のベース圧を作用さｌ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１．−Ｉ線による断面図Ｃ゛ある）、第３図は
第２図の変形例を示す図Ｃある。 １０：ゲージ、１１：差圧変換器、１２：ハウシング、
１３：通路、１４．１５：圧カーコネクタ、１８：ピス
トン部材、２０ニスシリング、２３：電磁継手、３１：
ベアリング、３４：指針、／Ｉ２；スジリング座 出願人代理人　弁ｍ！土鈴＞１武彦 １、事件の表示 特願昭５９−０４１２１．９号 ２、発明の名称 圧　　力　　変　　換　　器 ３、補正をする者 事件との関係　　　牝許出願人 フルーイドｅテバイシーズーリミテッド４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）９円筒状の通路（１３）及びこの通路（１３）の
   一端（１６）に設置：ｌられた圧力コネクタ（１４）が
   配設されたハウシング（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ツノコネクタ（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
   かる方向にイ］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−Ｄａ（１６）
   に向けて付勢するスプリング（２Ｇ）と、ハウシング（
   １２）内に設【プられ筒部材（１８）内の満（１９）に
   より形成されるラックを有しており前記筒部材（１８）
   の直線移動をピニオン（２２）の回転移動に変換するラ
   ック・ピニオン手段（２１）と、を有する圧力変換器に
   おいて、通路（１３）の他端（１７）に設（）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
   ）から遠ざかるブ）向にイ４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（ｊ３）
   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
   かし摺動可能な嵌るにより形成され、相互に隣接１−る
   満（１９）の領域の中間に前記筒部材（１８）の表面領
   域を右し、差ＪＵ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）の回転移動はハウシン
   グ（１２）の壁（２４ａ）を介して電磁継手（２３）に
   より外部回転部Ｕ（２５）に連結され−Ｃいることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に２戎の圧力変換器。 （３）、前記溝（１９）の少なくとも一部は前記ｆｔ１
   部材（１８）の周りに延長し−Ｃいることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２頂に記数の１１−力変換
   器。 （４）、スプリング（２０）の調整長さを固定しＣ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）を右する
   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〔プ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　＞　、　前記ビニオン（２２）に直接的又は間
   接的に指示器（３４）が連結されで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
   載の圧ツノ変換器。 （８）、指示器（３４）は摩擦結合（３２）〜（３４）
   を介し−ＣＣ前記ビニノン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。