流体分析用のセンサーを当該流体を収容する本体部に対して分離可能に連結するための方法、ならびに関連する装置
本装置(1)は流体の性状をモニターするための軸線(A)を持つセンサー(3)、流体を収容する本体部(2)、センサーを本体部に対して分離可能に連結する連結システムを備え、当該システムは、本体部に配置された回転軸線(R)を中心に回転可能な固定部材(9)と、センサーに配置された固定部材と相互作用する保持部材(6)を具備し、回転軸線はセンサー軸線に対して直交配置される。本方法は本体部(2)に対して流体の性状をモニターするセンサー(3)を分離可能に連結する方法であり、センサーは軸線(A)を有する。本方法は回転軸線(R)を中心とする方向に本体部に配置された固定部材を回転させ、保持部材がセンサー軸線と平行な並進様式で動くよう固定部材をセンサーに配置された保持部材と相互作用させるステップを具備する。回転軸線はセンサー軸線と直交配置される。固定部材は、楕円の一部または切片の形状を有する断面を有し、特にそれは半円形断面を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分析および水を分析するためのセンサーの分野に関するものである。それは、分析される水を収容(包含)する本体部に対する、そうしたセンサーの水密で分離可能な連結を実現するという問題から生み出された。本発明は、独立請求項の前提部分に記載された装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、化学工業、製薬工業、半導体製造、冷却水モニタリング、飲料水および地下水の分析ならびにモニタリング、そして発電所(ここでは、スチームタービンを駆動するために使用された水は汚染物質のトレースのためにモニターされる)において、水分析用のセンサーが使用されている。
【０００３】
そうしたセンサーは、検出される水の性状および特定の用途に応じて、たとえば、ｐＨセンサー、導電センサー、酸素センサーあるいはイオンセンサーとなるであろう。
【０００４】
水密な、好ましくは耐圧様式で、モニターされる水を包含する本体部に対してセンサーを連結する分離可能な連結部は従来公知である。
【０００５】
あるそうした連結部(たとえば、米国でよく知られた、いわゆるＮＰＴジョイント)は、円錐ネジを有するネジ付きジョイントを具備してなるが、このものでは、連結部をシールするために、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)テープがジョイントに対して張り付けられる。そうした円錐ネジの製造はコストがかかるが、これは、小さな公差を満たす必要があり、しかもたいていはステンレススチールが使用されるからである。さらに、損傷を引き起こすことなくセンサーをねじ込んだり、取り外したりするためには、かなりの経験および技能が必要とされる。もし、小さすぎるＰＴＦＥテープが使用され、かつ／または過度に大きなトルクが加えられた場合、グリッピング(gripping)が生じるであろう。
【０００６】
より取り扱いが容易な、他のそうした連結部は、バイオネットジョイントを使用する。そうした連結部は、ときには、「クイックロック」と呼ばれる。シールのためにエラストマーリングが使用され、そして本体部に対するセンサーの時計回りの回転が、堅固で気密性の高い連結を生じ、そして反時計回りの回転によってセンサーを本体部から分離させることが可能となる。さらに、この種の連結部は製造にコストがかかり、しかも、連結状態を確立するために、かなりの力が必要になる。他の欠点は、エラストマーリングに対するセンサーの回転動作は、かなりの大きさの摩擦を生じ、しかも特にエラストマーリングとセンサーとの間に粒子がたまたま入り込んだ場合には、この回転動作によってエラストマーリングおよび／またはセンサーがダメージを受けることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、本発明の一つの目的は、上述した欠点を持たない分離可能な連結部を創出することである。連結システムおよび当該連結システムを具備してなる装置が提供されるべきであり、これは、特別な技能を要さずに、かつ、かなり大きな力を加えることなく、開いたり閉じたりすることができる。さらに、本体部に対してセンサーを分離可能に連結するための方法、関連するセンサーおよび関連する本体部が、それぞれ提供されるべきである。
【０００８】
本発明の別の目的は、上記接続部の高圧気密性を実現することである。
【０００９】
本発明の別な目的は、上記接続部の素早い開閉を可能とすることである。
【００１０】
さらなる目的は、以下の説明および実施形態から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的の少なくとも一つは、特許請求の範囲に記載の装置および方法によって、少なくとも部分的に達成される。
【００１２】
本発明に基づく装置は、
流体の少なくとも一つの性状をモニターするための、センサー軸線を有するセンサーと、
上記流体を収容するための本体部と、
上記センサーを上記本体部に対して分離可能に連結するための連結システムと、を具備してなり、
上記連結システムは、
上記本体部に対して配置された、回転軸線を中心として回転可能な固定部材と、
上記センサーに対して配置された、上記固定部材と相互作用する保持部材と、を具備してなり、
上記回転軸線は、前記センサー軸線に対して、実質的に直交状態で配置されている。
【００１３】
流体の少なくとも一つの性状をモニターするためのセンサー(当該センサーはセンサー軸線を有する)を、当該流体を包含する本体部に対して分離可能に連結するための、本発明に基づく方法は、
回転軸線を中心とする第１の回転方向に上記本体部に配置された固定部材を回転させ、これによって上記保持部材が上記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で動くよう、上記固定部材を上記センサーに配置された保持部材と相互作用させるステップを具備し、
上記回転軸線は上記センサー軸線と実質的に直交するよう配置される。
【００１４】
こうすることによって、上記本体部に対する上記センサーの確実な連結を実現できる。上記流体は通常は液体、特に水ベースの液体である。上記センサーは、流体分析用の、通常は水分析用のセンサーである。
【００１５】
上記センサーは、たとえば、ｐＨセンサー、導電センサー、酸素センサー、イオン感応センサーからなる群のうちの少なくとも一つであってもよい。２０バールの、４０バールの、そして６０バール超の水圧までの圧力気密性が容易に実現可能である。
【００１６】
好ましくは、本発明は、上記本体部に対する上記センサー密閉接続を実現でき、すなわち本体部に対してセンサーを密封様式で連結する方法を提供できる。
【００１７】
ある実施形態では、上記連結システムはシール部材を具備してなり、このシール部材は上記本体部の開口の周囲に配置される。これによって、連結部の高圧気密性を実現でき、かつ、生産性を改善することが可能となる。
【００１８】
上記シール部材は、好ましくは、変形可能なシール部材、特に(たとえば実質的にエラストマーからなる)弾性的に変形可能なシール部材である。
【００１９】
ある実施形態では、上記シール部材は閉ループを形成する。特に、上記シール部材はリング形状であり、かつ／または実質的に円形の断面を有する。
【００２０】
上記開口を経て、上記センサーは上記流体に対してアクセスすることが可能となる。
【００２１】
ある実施形態では、上記保持部材は、上記センサーにおける開口によって形成される。
【００２２】
ある実施形態では、上記保持部材は、上記センサー軸線と直交方向から３０°内に配置された面を具備してなる。特に、当該面は、上記センサー軸線と直交方向から１０°内に配置されている。特に、当該面は上記センサー軸線と実質的に直交するよう配置されている。これによって、上記固定部材の回転動作の、上記センサー軸線と実質的に平行な上記保持部材の実質的に並進的な移動への効率的な変換を実現できる。
【００２３】
ある実施形態では、上記固定部材は、実質的に楕円の一部あるいは切片の形状を有する断面を有し、この場合にはまた、(完全な)楕円も楕円の一部または切片と見なされる。これによって、上記固定部材の回転動作の上記センサーの上記並進移動への有利な変換を実現することが可能となる。上記固定部材を回転させるための相対的に小さな力の使用は、上記本体部に向かって上記センサーを移動させる相対的に大きな力を生じ得る。ある実施形態では、上記楕円は円である。これによって製造が簡素化される。
【００２４】
ある実施形態では、上記固定部材は実質的に半円形の断面を有する。これによって、固定部材の良好な生産性および高い安定性が実現される。
【００２５】
ある実施形態では、上記固定部材は、上記回転軸線と平行に延在すると共に実質的に円形断面を有する、実質的にロッド形状の部材に含まれる。特に、上記ロッド形状部材は、実質的に上記回転軸線に沿って延在している。上記固定部材は、上記実質的にロッド形状の要素から構成材料を除去することによって実現可能な形状を有していてもよい。これによって良好な生産性が実現される。
【００２６】
ある実施形態では、上記センサーはシャフトを有する。
【００２７】
ある実施形態では、上記回転軸線は、実質的に、上記シャフトの接線である。
【００２８】
ある実施形態では、上記本体部は、実質的に上記センサー軸線に沿って上記シャフトを案内するためのシャフト案内内面を有する。これによって、上記本体部内に上記センサーを安全に差し込むことが可能となる。さらに、これによって、連結部を閉じる間、上記センサーが傾くのを実質的に阻止することが可能となる。過度に大きな角度の傾動(これは特に、まさに一つの固定部材が設けられた場合に生じ得る)は連結部の気密性を低下させることがあるが、これは上記シャフトと上記シャフト案内内面との相互作用によって回避できる。
【００２９】
ある実施形態では、上記シャフトは、実質的に、回転対称である。
【００３０】
ある実施形態では、上記シャフト案内内面は、実質的に、回転対称である。
【００３１】
ある実施形態では、上記回転軸線は、実質的に、上記シャフト案内内面の接線である。通常、シャフト案内内面は上記シャフトに非常に接近(1ミリメーターの数分の一以内)しているので、上記シャフト案内内面の接線は、上記シャフトの接線と実質的に同じものである。
【００３２】
ある実施形態では、連結システムは、少なくとも一つの付加的固定部材を具備してなる。ただ一つの固定部材の代わりに、二つ、三つあるいはそれ以上の固定部材の使用が可能である。好ましくは、固定部材は、センサーの周面に均等に配置されている。固定部材は、別体の保持部材と、あるいは一つでかつ同一の保持部材と相互作用可能である。後者の場合、一つの保持部材は一つの開口によって形成可能である。この一つの開口は、特にセンサーのシャフトにおける、周方向開口であってもよい。
【００３３】
ある実施形態では、上記固定部材が回転可能な回転角度は、少なくとも一つの機械的ストッパーによって、特に二つの機械的ストッパーによって制限される。これによって、上記固定部材の一つまたは二つの完全に確定された回転ポジションに、特に、オープン回転ポジション(このポジションでは上記センサーを上記本体部から分離させたり、それに取り付けたりすることができる)とも呼ばれる第１の回転ポジション(連結システムのオープン状態)およびクローズド回転ポジション(このポジションでは上記センサーは上記本体部に対して固定される)とも呼ばれる第２の回転ポジション(連結システムのクローズド状態)に、容易に、かつ、正確に、到達可能とすることができる。
【００３４】
ある実施形態では、固定部材のオープン回転ポジションから固定部材のクローズド回転ポジションに達するのに必要な最大回転量は、実質的に１回転未満、すなわち実質的に３６０°未満である。
【００３５】
ある実施形態では、固定部材のオープン回転ポジションから固定部材のクローズド回転ポジションに達するのに必要な最大回転量は、実質的に半回転、すなわち実質的に１８０°である。これは、たとえば、固定部材の断面が実質的に半円形である場合に当てはまる。
【００３６】
ある実施形態では、上記連結システムは、上記固定部材と相互作用するブロッキング部材を具備してなるが、これは上記本体部に配置されており、かつ、上記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で上記固定部材に対して動作することができる。このブロッキング部材は、上記固定部材を、ある回転ポジションで、特に上述した第２の回転ポジション(このポジションでは上記センサーは上記本体部に対して固定される)で固定するために使用できる。ブロッキング部材は、装置が振動にさらされた場合に特に有用となり得るが、これは、それが上記固定部材の望ましくない振動誘発回転に起因する連結部の緩みを阻止できるからである。
【００３７】
ある実施形態では、上記ブロッキング部材は、第１のポジションと第２のポジションとの間で動作可能であると共に開口を有する。好ましくは、上記第１のポジションにおいては、上記開口は上記固定部材に隣接して配置される。
【００３８】
好ましくは、上記ブロッキング部材が上記第１のポジションにあるとき、上記固定部材の上記第１の回転ポジション(オープン回転ポジション)から上記固定部材の上記第２の回転ポジション(クローズド回転ポジション)へと前記固定部材を回転させることを可能とするよう、上記固定部材は回転可能である。好ましくは、上記ブロッキング部材が上記第１のポジションにあるときには、上記固定部材は、上記ブロッキング部材における上記開口内に、完全にあるいは部分的に配置できる。
【００３９】
好ましくは、上記ブロッキング部材が上記第２のポジションにあるとき、上記ブロッキング部材は、実質的に、上記固定部材の回転を阻止するか、あるいはそれを妨げるようになっている。
【００４０】
ある実施形態では、上記ブロッキング部材の上記動作は、少なくとも一つの機械的ストッパーによって、上記第１および上記第２のポジション間での動作に制限される。これによって、上記ブロッキング部材を正確に上記第１のポジションへと容易に移動させることが可能となる。そして、ある実施形態では、これによって上記ブロッキング部材が上記本体部から外れるのを阻止することが可能となる。
【００４１】
上記方法の利点は、付随する装置の利点と一致する。
【００４２】
さらに好ましい実施形態および利点は、従属請求項および図面から明らかである。
【００４３】
以下、図面を用い実例として本発明について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】センサーが本体部から外された状態での装置の側面図である。
【図２】センサーがある程度本体部内に差し込まれた状態での装置の側面図である。
【図３】中間状態での装置の側面図である。
【図４】センサーが本体部に対して固定された状態での装置の側面図である。
【図５】図４のＶ‐Ｖに沿った拡大断面図である。
【図６】センサーが本体部から外された状態での装置の側面図である。
【図６Ａ】図６の拡大図である。
【図７】センサーが本体部に対して固定された状態での装置の側面図である。
【図８】固定部材の一実施形態の断面図である。
【図９】固定部材の一実施形態の断面図である。
【図１０】保持部材の一実施形態の断面図である。
【図１１】保持部材の一実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図中で使用されている参照数字および文字とそれが示すものは参照数字および文字のリストに列挙されている。以下で説明する実施形態は単なる実例であり、本発明を限定するものではない。
【００４６】
図１は、本発明に基づく装置１の側面図である。装置１は、本体部２およびセンサー３(たとえば水センサー)を具備してなる。装置１は、オープン状態と呼ばれる状態で示されているが、この状態では、センサー３は本体部から分離可能である。図１においては、センサー３は本体部２から取り外されている。
【００４７】
センサー３は、開口５および軸線Ａを有するシャフト４を備える。開口５は、保持部材６を具備してなる。図１の実施形態においては、保持部材６は、面６ａおよびエッジ６ｂを具備してなる。面６ａは、上記センサー軸線Ａと実質的に直交状態で配置されている。開口５はまた、上記シャフト４に対して周方向であってもよい。
【００４８】
センサー３は、コントロールユニット(図示せず)と、このコントロールユニットに対する接続のためのコネクター７と、検出部８とを具備してなる。流体の性状をモニターする際には、検出部８は流体と接触状態となる必要がある。
【００４９】
装置１は、上記本体部２に対して上記センサー３を分離可能に連結するための連結システムを備えるが、これは、上記保持部材６と、上記本体部２に配置された固定部材９とを具備してなる。この固定部材９は、軸線Ｒを中心に回転可能である。固定部材９は、実質的に半円形の断面を有する。連結システムの状態は、装置の状態、すなわちオープン(開)状態およびクローズド(閉)状態に対応する。
【００５０】
図２は、センサー３が本体部２内にある程度差し込まれた状態での、図１の装置１の側面図である。それに沿ってセンサー３が本体部２内に差し込まれる方向は、取り付け方向Ｄ１と呼ばれる。それは、センサー軸線Ａと平行に延びている。反対方向は、分離方向Ｄ２と呼ばれるが、これは、センサー３が、この方向に沿って、本体部２から離間しており、かつ、そこから取り外すことができるからである。
【００５１】
本体部２は、その性状がモニターされる流体を収容するための容積(空間)１０を具備してなる。
【００５２】
本体部２は、センサー３を本体部２内に挿入する際に、センサー３のシャフト４を案内するための内面１４を形成している。好ましくは、シャフト４と内面１４との間の遊びは０.１ｍｍのオーダーである。
【００５３】
センサー３を本体部２内に挿入する間、固定部材９は回転ポジションにあるが、このポジションはこの挿入を妨げない。すなわち、この回転ポジション(これはまたオープン回転ポジションとも呼ばれる)においては、センサー３を本体部２内に挿入することができ、かつ、それを本体部２から分離させることができる。
【００５４】
連結システムはさらにシール部材１１を具備してなるが、これは、本体部２の開口１２の周りに配置された弾性シールリング１１として図２においては具現化されている。シール部材１１は、連結システムのクローズド状態(図４参照)においては、二つのシール面１７,１８と相互作用するが、その一方(１８)は上記本体部２に配置されており、かつ、その他方(１７)は上記センサー２に配置されている。開口１２およびシール部材１１の予見される寸法(直径)は、通常、数センチメートルのオーダーであり、たとえば０.５ｃｍないし１０ｃｍ、特に１ｃｍないし４ｃｍである。
【００５５】
図２から分かるように、本体部２は、そのシール面１８の付近で、すなわちシール部材１１の付近で、シール部材１１が本体部２から意図せずして分離するのを阻止するためにそれがシール部材１１を適所で保持するような形状とされている。これを実現するために、本体部２は、先細になりながら、シール部材１１の最大直径の位置を越えて突出している。
【００５６】
ピン１５として具現化されたノーズ１５(これは、固定部材８に対して固定的に連結されると共にストッパー１６と相互作用する)により、高い精度を伴って固定部材９のオープン回転ポジションに容易に達することができる。
【００５７】
連結システムはさらに、開口２１を有するブロッキング部材２０を具備してなる。連結システムのオープン状態では、図２に示すように、ブロッキング部材２０は第１のポジションにあり(このポジションでは、固定部材９は開口２１内に配置される)、したがって固定部材９の回転が可能となる。
【００５８】
ブロッキング部材２０は、スプリング部材２４によってスプリング付勢されている。固定部材９によって、ブロッキング部材２０は、スプリング部材２４によって本体部２から押し出されないようになっている。
【００５９】
好ましくは、ブロッキング部材２０は、基本的に、好ましくは略円形断面を備えたロッド形状であってもよい。
【００６０】
図３は、中間状態での、図１および図２の装置１の側面図である。この中間状態では、センサー３は、シール面１７がシール部材１１に接触するポイントまで、本体部２内に差し込まれている。その逆側では、シール部材はシール面１８と接触状態となっている。固定部材９は、それが面６ａに接触するポイントまで回転させられている。固定部材９の形状により、ブロッキング部材２０は本体部２から少しだけ移動しており、この状況では、固定部材９は、ブロッキング部材２０のさらなる動作が阻止されるように、その開口２１においてブロッキング部材２０と相互作用する。
【００６１】
ブロッキング部材２０は開口２３を有する。ストッパー２２(たとえばピン)は、連結システムのクローズド状態では、本体部２からのブロッキング部材２０の完全な脱落を阻止するために、開口２３内に突出している。
【００６２】
固定部材９のさらなる旋回(回転)によって図３に示す中間状態から図４に示す状態へと移行するが、図４はセンサー３が本体部２に対して固定された状態(クローズド状態)での図１ないし図３の装置の側面図であり、このクローズド状態では、固定部材９は、クローズド回転ポジションと呼ばれる回転ポジションに存在する。
【００６３】
固定部材９を上記のようにさらに旋回(回転)させることで、固定部材９は面６ａに力を加え、これによってセンサー軸線Ａと実質的に平行な、センサーの実質的に並進的な移動が生じる。言い換えれば、固定部材９は、オープン状態からクローズド状態に達するための第１の回転方向への固定部材９の回転が保持部材６(およびシール表面１８およびセンサー３)を移動させるよう、保持部材６と(より正確には表面６ａと)相互作用するが、この移動は、二つのシール面１７,１８間でシール部材１１が押し潰されることになる、実質的に取り付け方向Ｄ１に沿った実質的に並進的な移動である。固定部材９と保持部材６との間の相互作用は、直接的な相互作用である。
【００６４】
クローズド状態では、好ましくは(図４に示されるように)エッジ６ｂは固定部材９と接触状態となる。クローズド状態で面６ａが固定部材９のエッジ(図４には示されていない)と接触状態となることもまた可能であろう。
【００６５】
ただ一つの固定部材９しか図４の実施形態には設けられていないという事実により、センサー３の僅かな量の傾動が生じる。にもかかわらず、クローズド状態に近づく際のセンサー３の動きは、センサー軸線Ａと実質的に平行な実質的に並進的な移動である。傾動の角度は、センサー３と、さらに詳しくはシャフト４と相互作用するシャフト案内内面１４によって制限される。したがって、クローズド状態では、センサー３はシール部材１１および固定部材９と接触状態となるだけでなく、(概ね二つのポイントＰ１およびＰ２において)シャフト案内内面１４とも接触状態となる。
【００６６】
固定部材９によって、比較的大きな力を加えることができ、しかもセンサー３をシール部材１１に対して固定された状態で、しっかりと保持できる。軸線Ｒを中心とする固定部材９の回転角度が、クローズドポジションでは実質的に０°として規定される場合には、クローズド状態に近づく際にセンサー３が移動する長さは、０°付近の回転角度のコサインのように回転角度に依存し、すなわち、クローズド状態に近づくと、１回転角度当たりセンサー３が移動する距離が減少するが、これによって、クローズド状態近傍で、かなり大きな力を得ることが容易なものとなる。
【００６７】
(図４に示す)クローズド状態では、シール部材１１は、面１７と面１８との間で押し潰されており、これによって良好な水密性が実現されている。
【００６８】
検出部８は、クローズド状態では、上記シール部材１１を越えて本体部２内へと延在する。
【００６９】
ストッパー１３は、ノーズ１５と相互作用することによって、クローズド回転ポジションに正確に達することを可能とする。説明する実施形態では、ストッパー１３はネジの一部として具現化されているが、この場合、このネジは、同時に、ストッパー２２を収容する孔を閉塞するために使用される(この場合、ストッパー２２はこの孔内のピンまたはロッドとして具現化できる)。さらに概して言うと、ストッパー２２は本体部２の容積内にあり、この容積は閉塞部材(上記ネジ)によって一方側で制限されるが、これはストッパー１３と一体的に形成されており、それは固定部材９の回転角度を制限する。
【００７０】
二つのストッパー１３および１６によって、固定部材９が回転できる回転角度は、実質的に１８０°の角度範囲に制限される。固定部材９の形状に、そしてブロッキング部材２０の設計および配置状態に依存して、１５０°ないし２１０°の、あるいは１６５°ないし１９５°の角度範囲に上記回転角度を制限するのは重要なこととなり得る。固定部材９の断面が円のかなり小さな切片である場合には、上記角度範囲は２７０°あるいはそれ以上となるであろう。
【００７１】
図４から分かるように、ブロッキング部材２０は、スプリング部材２４によって、本体部２からさらに押し出されている。これは、固定部材９がクローズド回転ポジションへと回転しているために可能となっている。クローズド回転状態では、固定部材９の平坦面はブロッキング部材２０に面し、これによってブロッキング部材２０が通過することを可能とするスペースが形成されている。ブロッキング部材２０は第２のポジションに存在する。この第２のポジションでは、ブロッキング部材２０は固定部材９の回転を妨げる。
【００７２】
ブロッキング部材２０の第２のポジションにおいては、孔２５が本体部２の近傍に出現する。この孔２５は、ブロッキング部材２０に対してシール２６を取り付けるために使用できる。
【００７３】
本体部２からのセンサー３のリリースのために、たとえばメンテナンスのためにセンサー３を取り外すために、固定部材９を回転させる必要があるが、これは、ブロッキング部材２０が動作させられた場合にのみ可能である。本体部２からのブロッキング部材２０の完全な取り外しは、ストッパー２２によって阻止される。クローズド状態からオープン状態に達する好ましい方法は、ブロッキング部材２０を、そのオープンポジションへと(手で)押し戻すことである。だが、これは、シール２６が孔２５から除去された場合にのみ可能である。
【００７４】
図５は、Ｖ‐Ｖによって示される線に沿った図４の拡大断面図である(ブロッキング部材２０および本体部２は示していない)。固定部材９は、実質的にロッド形状の部材１９(たとえば、スクリュー)から構成材を除去することによって形成可能である。(固定部材９を形成する)部材１９の当該部分には、ネジ山が存在しないことが好ましい。スクリューヘッド１９ａは好ましくはソケットヘッド(内部レンチヘッド)であってもよい。好ましくは、ピン１５がそれに対して取り付けられる。(スクリューヘッド内にツールを差し込むことによって)固定部材９を回転させるための適切なツールを使用することで、大きな力を加えることを要さずに、分離可能な連結部を開いたり閉じたりすることが可能となる。さらに一般化して言うと、固定部材９は部材１９に包含されるが、これは、上記ツールによって固定部材９の回転を引き起こすために、その中にツールを差し込むことができるヘッド１９ａを具備してなる。
【００７５】
図６は、センサー３を本体部２から取り外した状態での、図１ないし図４の装置の側面図である。二つのコネクター２７,２８は、測定される流体(特に水)を本体部２中へと、そして再び本体部２の外へと案内するために本体部２に対して取り付けられている。固定部材９は、部材１９における(さらに正確にはヘッド１９ａにおける)マーカー３１から分かるようにオープンポジションにある。
【００７６】
図６Ａは図６の細部を示している。センサー３は、シール面１７を取り囲む突出部４ａを具備してなる。そうした突出部４ａは、シール面１７を損傷から保護することができる。
【００７７】
図７は、センサー３が本体部２に対して固定された状態での、図１ないし図４および図６の装置の側面図である。固定部材９は、部材１９におけるマーカー３１から分かるように、クローズドポジションにある。
【００７８】
センサー３および本体部２には、マーカー２９および３０がそれぞれ設けられているが、これは、連結を確立するために、本体部２に対するセンサー３の好適な回転状態を選択するのに役立つ。周方向の開口の場合、そうしたマーカー２９,３０は完全に省くことが可能である。
【００７９】
明らかに、オープン状態からクローズド状態に達するときの固定部材９の回転動作のための回転方向は、時計回りでも、あるいは、図６および図７に示すように、反時計回りでもよい。
【００８０】
シャフト４は、好ましくは、実質的に、ステンレススチールからなり、検出部は、好ましくは、実質的に、ステンレススチールからなり、本体部２は、好ましくは、実質的に、ステンレススチールからなる。
【００８１】
連結を閉じる間、固定部材９は、基本的に、レバーのように、特に非常に丈夫なレバーのように機能する。クローズド状態では、固定部材９は、基本的に、方向Ｄ２におけるセンサー３の移動(センサー３の外向き移動)に対する機械的な抵抗として機能する。すなわち、それは、クローズド状態でのセンサー３の固定に寄与する。
【００８２】
図８は、固定部材９の一実施形態の断面を示している。この断面は、実質的に、半円形状を有している。半円の少なくとも一つのエッジには丸みが付与されている。これによって、クローズド状態において、かつ、クローズド状態へ移行するために固定部材９を回転させている間、面６ａと固定部材９との間に、大きな接触面積を付与できる。好ましくは、固定部材９は、ロッド形状部材１９から製造される。
【００８３】
図９は、固定部材９の一実施形態の断面を示している。この断面は、実質的に、円形状を有する。回転軸線Ｒは偏心している。特に、回転軸線Ｒは、円の周縁上に置かれている。好ましくは、固定部材は、固定部材９の円の実質的に２倍の直径のロッド形状部材１９から製造される。
【００８４】
図１０は、保持部材６の一実施形態の断面を示している。保持部材６は面６ａを具備してなるが、これは、センサー軸線Ａと直交する平面に対して、１０°ないし２０°の角度だけ傾いている。
【００８５】
図１１は、保持部材６の一実施形態の断面を示している。保持部材６は面６ａを具備してなるが、これは、少なくとも部分的に、実質的にセンサー軸線Ａと直交している。面６ａは湾曲しており、特に、少なくとも部分的に、円周の形状を有する。これによって、クローズド状態において、およびクローズド状態へと移行する間、面６ａと固定部材９との間に大きな接触面積を付与できる。好ましくは、保持部材６の曲率は、少なくとも部分的に、固定部材９の曲率と一致する。
【００８６】
たとえば試験あるいはメンテナンスのために、連結を何度も開いたり閉じたりすることが、そして、ことによると新しいシール部材１１さえ使用することなく、依然として気密連結状態を実現することができる。
【００８７】
本発明によれば、シール部材１１に付与される、良好に確定された、規定可能な圧縮量を実現することが可能である。これによって、シール部材１１の最適化された荷重(歪み)を、したがって６０バール超の本体部３内の水圧に容易に耐える良好なシールを選択することが可能となる。そしてさらに、本発明によって、本体部２に対するセンサー３の堅固な固定が実現されるが、これは、クローズド状態において、センサー３が本体部２から外れるのを阻止する。
【符号の説明】
【００８８】
１ 装置、システム
２ 本体部、コンテナ
３ センサー
４ シャフト
４ａ 突出部
５ 開口
６ 保持部材
６ａ 面
６ｂ エッジ
７ コネクター
８ 検出部
９ 固定部材
１０ 容積
１１ シール部材
１２ 開口
１３ ストッパー
１４ 内面、シャフト案内内面
１５ ノーズ、ピン
１６ ストッパー
１７,１８ シール面
１９ 部材
１９ａ ヘッド、スクリューヘッド、レンチヘッド、ソケットヘッド
２０ ブロッキング部材
２１ 開口
２２ ストッパー
２３ 開口
２４ スプリング部材
２５ 孔
２６ シール
２７,２８ コネクター
２９〜３１ マーカー
Ａ センサー軸線
Ｄ１ 取り付け方向
Ｄ２ 分離方向
Ｐ１,Ｐ２ ポイント
Ｒ 回転軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分析および水を分析するためのセンサーの分野に関するものである。それは、分析される水を収容(包含)する本体部に対する、そうしたセンサーの水密で分離可能な連結を実現するという問題から生み出された。本発明は、独立請求項の前提部分に記載された装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、化学工業、製薬工業、半導体製造、冷却水モニタリング、飲料水および地下水の分析ならびにモニタリング、そして発電所(ここでは、スチームタービンを駆動するために使用された水は汚染物質のトレースのためにモニターされる)において、水分析用のセンサーが使用されている。
【０００３】
そうしたセンサーは、検出される水の性状および特定の用途に応じて、たとえば、ｐＨセンサー、導電センサー、酸素センサーあるいはイオンセンサーとなるであろう。
【０００４】
水密な、好ましくは耐圧様式で、モニターされる水を包含する本体部に対してセンサーを連結する分離可能な連結部は従来公知である。
【０００５】
あるそうした連結部(たとえば、米国でよく知られた、いわゆるＮＰＴジョイント)は、円錐ネジを有するネジ付きジョイントを具備してなるが、このものでは、連結部をシールするために、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)テープがジョイントに対して張り付けられる。そうした円錐ネジの製造はコストがかかるが、これは、小さな公差を満たす必要があり、しかもたいていはステンレススチールが使用されるからである。さらに、損傷を引き起こすことなくセンサーをねじ込んだり、取り外したりするためには、かなりの経験および技能が必要とされる。もし、小さすぎるＰＴＦＥテープが使用され、かつ／または過度に大きなトルクが加えられた場合、グリッピング(gripping)が生じるであろう。
【０００６】
より取り扱いが容易な、他のそうした連結部は、バイオネットジョイントを使用する。そうした連結部は、ときには、「クイックロック」と呼ばれる。シールのためにエラストマーリングが使用され、そして本体部に対するセンサーの時計回りの回転が、堅固で気密性の高い連結を生じ、そして反時計回りの回転によってセンサーを本体部から分離させることが可能となる。さらに、この種の連結部は製造にコストがかかり、しかも、連結状態を確立するために、かなりの力が必要になる。他の欠点は、エラストマーリングに対するセンサーの回転動作は、かなりの大きさの摩擦を生じ、しかも特にエラストマーリングとセンサーとの間に粒子がたまたま入り込んだ場合には、この回転動作によってエラストマーリングおよび／またはセンサーがダメージを受けることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、本発明の一つの目的は、上述した欠点を持たない分離可能な連結部を創出することである。連結システムおよび当該連結システムを具備してなる装置が提供されるべきであり、これは、特別な技能を要さずに、かつ、かなり大きな力を加えることなく、開いたり閉じたりすることができる。さらに、本体部に対してセンサーを分離可能に連結するための方法、関連するセンサーおよび関連する本体部が、それぞれ提供されるべきである。
【０００８】
本発明の別の目的は、上記接続部の高圧気密性を実現することである。
【０００９】
本発明の別な目的は、上記接続部の素早い開閉を可能とすることである。
【００１０】
さらなる目的は、以下の説明および実施形態から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的の少なくとも一つは、特許請求の範囲に記載の装置および方法によって、少なくとも部分的に達成される。
【００１２】
本発明に基づく装置は、
流体の少なくとも一つの性状をモニターするための、センサー軸線を有するセンサーと、
上記流体を収容するための本体部と、
上記センサーを上記本体部に対して分離可能に連結するための連結システムと、を具備してなり、
上記連結システムは、
上記本体部に対して配置された、回転軸線を中心として回転可能な固定部材と、
上記センサーに対して配置された、上記固定部材と相互作用する保持部材と、を具備してなり、
上記回転軸線は、前記センサー軸線に対して、実質的に直交状態で配置されている。
【００１３】
流体の少なくとも一つの性状をモニターするためのセンサー(当該センサーはセンサー軸線を有する)を、当該流体を包含する本体部に対して分離可能に連結するための、本発明に基づく方法は、
回転軸線を中心とする第１の回転方向に上記本体部に配置された固定部材を回転させ、これによって上記保持部材が上記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で動くよう、上記固定部材を上記センサーに配置された保持部材と相互作用させるステップを具備し、
上記回転軸線は上記センサー軸線と実質的に直交するよう配置される。
【００１４】
こうすることによって、上記本体部に対する上記センサーの確実な連結を実現できる。上記流体は通常は液体、特に水ベースの液体である。上記センサーは、流体分析用の、通常は水分析用のセンサーである。
【００１５】
上記センサーは、たとえば、ｐＨセンサー、導電センサー、酸素センサー、イオン感応センサーからなる群のうちの少なくとも一つであってもよい。２０バールの、４０バールの、そして６０バール超の水圧までの圧力気密性が容易に実現可能である。
【００１６】
好ましくは、本発明は、上記本体部に対する上記センサー密閉接続を実現でき、すなわち本体部に対してセンサーを密封様式で連結する方法を提供できる。
【００１７】
ある実施形態では、上記連結システムはシール部材を具備してなり、このシール部材は上記本体部の開口の周囲に配置される。これによって、連結部の高圧気密性を実現でき、かつ、生産性を改善することが可能となる。
【００１８】
上記シール部材は、好ましくは、変形可能なシール部材、特に(たとえば実質的にエラストマーからなる)弾性的に変形可能なシール部材である。
【００１９】
ある実施形態では、上記シール部材は閉ループを形成する。特に、上記シール部材はリング形状であり、かつ／または実質的に円形の断面を有する。
【００２０】
上記開口を経て、上記センサーは上記流体に対してアクセスすることが可能となる。
【００２１】
ある実施形態では、上記保持部材は、上記センサーにおける開口によって形成される。
【００２２】
ある実施形態では、上記保持部材は、上記センサー軸線と直交方向から３０°内に配置された面を具備してなる。特に、当該面は、上記センサー軸線と直交方向から１０°内に配置されている。特に、当該面は上記センサー軸線と実質的に直交するよう配置されている。これによって、上記固定部材の回転動作の、上記センサー軸線と実質的に平行な上記保持部材の実質的に並進的な移動への効率的な変換を実現できる。
【００２３】
ある実施形態では、上記固定部材は、実質的に楕円の一部あるいは切片の形状を有する断面を有し、この場合にはまた、(完全な)楕円も楕円の一部または切片と見なされる。これによって、上記固定部材の回転動作の上記センサーの上記並進移動への有利な変換を実現することが可能となる。上記固定部材を回転させるための相対的に小さな力の使用は、上記本体部に向かって上記センサーを移動させる相対的に大きな力を生じ得る。ある実施形態では、上記楕円は円である。これによって製造が簡素化される。
【００２４】
ある実施形態では、上記固定部材は実質的に半円形の断面を有する。これによって、固定部材の良好な生産性および高い安定性が実現される。
【００２５】
ある実施形態では、上記固定部材は、上記回転軸線と平行に延在すると共に実質的に円形断面を有する、実質的にロッド形状の部材に含まれる。特に、上記ロッド形状部材は、実質的に上記回転軸線に沿って延在している。上記固定部材は、上記実質的にロッド形状の要素から構成材料を除去することによって実現可能な形状を有していてもよい。これによって良好な生産性が実現される。
【００２６】
ある実施形態では、上記センサーはシャフトを有する。
【００２７】
ある実施形態では、上記回転軸線は、実質的に、上記シャフトの接線である。
【００２８】
ある実施形態では、上記本体部は、実質的に上記センサー軸線に沿って上記シャフトを案内するためのシャフト案内内面を有する。これによって、上記本体部内に上記センサーを安全に差し込むことが可能となる。さらに、これによって、連結部を閉じる間、上記センサーが傾くのを実質的に阻止することが可能となる。過度に大きな角度の傾動(これは特に、まさに一つの固定部材が設けられた場合に生じ得る)は連結部の気密性を低下させることがあるが、これは上記シャフトと上記シャフト案内内面との相互作用によって回避できる。
【００２９】
ある実施形態では、上記シャフトは、実質的に、回転対称である。
【００３０】
ある実施形態では、上記シャフト案内内面は、実質的に、回転対称である。
【００３１】
ある実施形態では、上記回転軸線は、実質的に、上記シャフト案内内面の接線である。通常、シャフト案内内面は上記シャフトに非常に接近(1ミリメーターの数分の一以内)しているので、上記シャフト案内内面の接線は、上記シャフトの接線と実質的に同じものである。
【００３２】
ある実施形態では、連結システムは、少なくとも一つの付加的固定部材を具備してなる。ただ一つの固定部材の代わりに、二つ、三つあるいはそれ以上の固定部材の使用が可能である。好ましくは、固定部材は、センサーの周面に均等に配置されている。固定部材は、別体の保持部材と、あるいは一つでかつ同一の保持部材と相互作用可能である。後者の場合、一つの保持部材は一つの開口によって形成可能である。この一つの開口は、特にセンサーのシャフトにおける、周方向開口であってもよい。
【００３３】
ある実施形態では、上記固定部材が回転可能な回転角度は、少なくとも一つの機械的ストッパーによって、特に二つの機械的ストッパーによって制限される。これによって、上記固定部材の一つまたは二つの完全に確定された回転ポジションに、特に、オープン回転ポジション(このポジションでは上記センサーを上記本体部から分離させたり、それに取り付けたりすることができる)とも呼ばれる第１の回転ポジション(連結システムのオープン状態)およびクローズド回転ポジション(このポジションでは上記センサーは上記本体部に対して固定される)とも呼ばれる第２の回転ポジション(連結システムのクローズド状態)に、容易に、かつ、正確に、到達可能とすることができる。
【００３４】
ある実施形態では、固定部材のオープン回転ポジションから固定部材のクローズド回転ポジションに達するのに必要な最大回転量は、実質的に１回転未満、すなわち実質的に３６０°未満である。
【００３５】
ある実施形態では、固定部材のオープン回転ポジションから固定部材のクローズド回転ポジションに達するのに必要な最大回転量は、実質的に半回転、すなわち実質的に１８０°である。これは、たとえば、固定部材の断面が実質的に半円形である場合に当てはまる。
【００３６】
ある実施形態では、上記連結システムは、上記固定部材と相互作用するブロッキング部材を具備してなるが、これは上記本体部に配置されており、かつ、上記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で上記固定部材に対して動作することができる。このブロッキング部材は、上記固定部材を、ある回転ポジションで、特に上述した第２の回転ポジション(このポジションでは上記センサーは上記本体部に対して固定される)で固定するために使用できる。ブロッキング部材は、装置が振動にさらされた場合に特に有用となり得るが、これは、それが上記固定部材の望ましくない振動誘発回転に起因する連結部の緩みを阻止できるからである。
【００３７】
ある実施形態では、上記ブロッキング部材は、第１のポジションと第２のポジションとの間で動作可能であると共に開口を有する。好ましくは、上記第１のポジションにおいては、上記開口は上記固定部材に隣接して配置される。
【００３８】
好ましくは、上記ブロッキング部材が上記第１のポジションにあるとき、上記固定部材の上記第１の回転ポジション(オープン回転ポジション)から上記固定部材の上記第２の回転ポジション(クローズド回転ポジション)へと前記固定部材を回転させることを可能とするよう、上記固定部材は回転可能である。好ましくは、上記ブロッキング部材が上記第１のポジションにあるときには、上記固定部材は、上記ブロッキング部材における上記開口内に、完全にあるいは部分的に配置できる。
【００３９】
好ましくは、上記ブロッキング部材が上記第２のポジションにあるとき、上記ブロッキング部材は、実質的に、上記固定部材の回転を阻止するか、あるいはそれを妨げるようになっている。
【００４０】
ある実施形態では、上記ブロッキング部材の上記動作は、少なくとも一つの機械的ストッパーによって、上記第１および上記第２のポジション間での動作に制限される。これによって、上記ブロッキング部材を正確に上記第１のポジションへと容易に移動させることが可能となる。そして、ある実施形態では、これによって上記ブロッキング部材が上記本体部から外れるのを阻止することが可能となる。
【００４１】
上記方法の利点は、付随する装置の利点と一致する。
【００４２】
さらに好ましい実施形態および利点は、従属請求項および図面から明らかである。
【００４３】
以下、図面を用い実例として本発明について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】センサーが本体部から外された状態での装置の側面図である。
【図２】センサーがある程度本体部内に差し込まれた状態での装置の側面図である。
【図３】中間状態での装置の側面図である。
【図４】センサーが本体部に対して固定された状態での装置の側面図である。
【図５】図４のＶ‐Ｖに沿った拡大断面図である。
【図６】センサーが本体部から外された状態での装置の側面図である。
【図６Ａ】図６の拡大図である。
【図７】センサーが本体部に対して固定された状態での装置の側面図である。
【図８】固定部材の一実施形態の断面図である。
【図９】固定部材の一実施形態の断面図である。
【図１０】保持部材の一実施形態の断面図である。
【図１１】保持部材の一実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図中で使用されている参照数字および文字とそれが示すものは参照数字および文字のリストに列挙されている。以下で説明する実施形態は単なる実例であり、本発明を限定するものではない。
【００４６】
図１は、本発明に基づく装置１の側面図である。装置１は、本体部２およびセンサー３(たとえば水センサー)を具備してなる。装置１は、オープン状態と呼ばれる状態で示されているが、この状態では、センサー３は本体部から分離可能である。図１においては、センサー３は本体部２から取り外されている。
【００４７】
センサー３は、開口５および軸線Ａを有するシャフト４を備える。開口５は、保持部材６を具備してなる。図１の実施形態においては、保持部材６は、面６ａおよびエッジ６ｂを具備してなる。面６ａは、上記センサー軸線Ａと実質的に直交状態で配置されている。開口５はまた、上記シャフト４に対して周方向であってもよい。
【００４８】
センサー３は、コントロールユニット(図示せず)と、このコントロールユニットに対する接続のためのコネクター７と、検出部８とを具備してなる。流体の性状をモニターする際には、検出部８は流体と接触状態となる必要がある。
【００４９】
装置１は、上記本体部２に対して上記センサー３を分離可能に連結するための連結システムを備えるが、これは、上記保持部材６と、上記本体部２に配置された固定部材９とを具備してなる。この固定部材９は、軸線Ｒを中心に回転可能である。固定部材９は、実質的に半円形の断面を有する。連結システムの状態は、装置の状態、すなわちオープン(開)状態およびクローズド(閉)状態に対応する。
【００５０】
図２は、センサー３が本体部２内にある程度差し込まれた状態での、図１の装置１の側面図である。それに沿ってセンサー３が本体部２内に差し込まれる方向は、取り付け方向Ｄ１と呼ばれる。それは、センサー軸線Ａと平行に延びている。反対方向は、分離方向Ｄ２と呼ばれるが、これは、センサー３が、この方向に沿って、本体部２から離間しており、かつ、そこから取り外すことができるからである。
【００５１】
本体部２は、その性状がモニターされる流体を収容するための容積(空間)１０を具備してなる。
【００５２】
本体部２は、センサー３を本体部２内に挿入する際に、センサー３のシャフト４を案内するための内面１４を形成している。好ましくは、シャフト４と内面１４との間の遊びは０.１ｍｍのオーダーである。
【００５３】
センサー３を本体部２内に挿入する間、固定部材９は回転ポジションにあるが、このポジションはこの挿入を妨げない。すなわち、この回転ポジション(これはまたオープン回転ポジションとも呼ばれる)においては、センサー３を本体部２内に挿入することができ、かつ、それを本体部２から分離させることができる。
【００５４】
連結システムはさらにシール部材１１を具備してなるが、これは、本体部２の開口１２の周りに配置された弾性シールリング１１として図２においては具現化されている。シール部材１１は、連結システムのクローズド状態(図４参照)においては、二つのシール面１７,１８と相互作用するが、その一方(１８)は上記本体部２に配置されており、かつ、その他方(１７)は上記センサー２に配置されている。開口１２およびシール部材１１の予見される寸法(直径)は、通常、数センチメートルのオーダーであり、たとえば０.５ｃｍないし１０ｃｍ、特に１ｃｍないし４ｃｍである。
【００５５】
図２から分かるように、本体部２は、そのシール面１８の付近で、すなわちシール部材１１の付近で、シール部材１１が本体部２から意図せずして分離するのを阻止するためにそれがシール部材１１を適所で保持するような形状とされている。これを実現するために、本体部２は、先細になりながら、シール部材１１の最大直径の位置を越えて突出している。
【００５６】
ピン１５として具現化されたノーズ１５(これは、固定部材８に対して固定的に連結されると共にストッパー１６と相互作用する)により、高い精度を伴って固定部材９のオープン回転ポジションに容易に達することができる。
【００５７】
連結システムはさらに、開口２１を有するブロッキング部材２０を具備してなる。連結システムのオープン状態では、図２に示すように、ブロッキング部材２０は第１のポジションにあり(このポジションでは、固定部材９は開口２１内に配置される)、したがって固定部材９の回転が可能となる。
【００５８】
ブロッキング部材２０は、スプリング部材２４によってスプリング付勢されている。固定部材９によって、ブロッキング部材２０は、スプリング部材２４によって本体部２から押し出されないようになっている。
【００５９】
好ましくは、ブロッキング部材２０は、基本的に、好ましくは略円形断面を備えたロッド形状であってもよい。
【００６０】
図３は、中間状態での、図１および図２の装置１の側面図である。この中間状態では、センサー３は、シール面１７がシール部材１１に接触するポイントまで、本体部２内に差し込まれている。その逆側では、シール部材はシール面１８と接触状態となっている。固定部材９は、それが面６ａに接触するポイントまで回転させられている。固定部材９の形状により、ブロッキング部材２０は本体部２から少しだけ移動しており、この状況では、固定部材９は、ブロッキング部材２０のさらなる動作が阻止されるように、その開口２１においてブロッキング部材２０と相互作用する。
【００６１】
ブロッキング部材２０は開口２３を有する。ストッパー２２(たとえばピン)は、連結システムのクローズド状態では、本体部２からのブロッキング部材２０の完全な脱落を阻止するために、開口２３内に突出している。
【００６２】
固定部材９のさらなる旋回(回転)によって図３に示す中間状態から図４に示す状態へと移行するが、図４はセンサー３が本体部２に対して固定された状態(クローズド状態)での図１ないし図３の装置の側面図であり、このクローズド状態では、固定部材９は、クローズド回転ポジションと呼ばれる回転ポジションに存在する。
【００６３】
固定部材９を上記のようにさらに旋回(回転)させることで、固定部材９は面６ａに力を加え、これによってセンサー軸線Ａと実質的に平行な、センサーの実質的に並進的な移動が生じる。言い換えれば、固定部材９は、オープン状態からクローズド状態に達するための第１の回転方向への固定部材９の回転が保持部材６(およびシール表面１８およびセンサー３)を移動させるよう、保持部材６と(より正確には表面６ａと)相互作用するが、この移動は、二つのシール面１７,１８間でシール部材１１が押し潰されることになる、実質的に取り付け方向Ｄ１に沿った実質的に並進的な移動である。固定部材９と保持部材６との間の相互作用は、直接的な相互作用である。
【００６４】
クローズド状態では、好ましくは(図４に示されるように)エッジ６ｂは固定部材９と接触状態となる。クローズド状態で面６ａが固定部材９のエッジ(図４には示されていない)と接触状態となることもまた可能であろう。
【００６５】
ただ一つの固定部材９しか図４の実施形態には設けられていないという事実により、センサー３の僅かな量の傾動が生じる。にもかかわらず、クローズド状態に近づく際のセンサー３の動きは、センサー軸線Ａと実質的に平行な実質的に並進的な移動である。傾動の角度は、センサー３と、さらに詳しくはシャフト４と相互作用するシャフト案内内面１４によって制限される。したがって、クローズド状態では、センサー３はシール部材１１および固定部材９と接触状態となるだけでなく、(概ね二つのポイントＰ１およびＰ２において)シャフト案内内面１４とも接触状態となる。
【００６６】
固定部材９によって、比較的大きな力を加えることができ、しかもセンサー３をシール部材１１に対して固定された状態で、しっかりと保持できる。軸線Ｒを中心とする固定部材９の回転角度が、クローズドポジションでは実質的に０°として規定される場合には、クローズド状態に近づく際にセンサー３が移動する長さは、０°付近の回転角度のコサインのように回転角度に依存し、すなわち、クローズド状態に近づくと、１回転角度当たりセンサー３が移動する距離が減少するが、これによって、クローズド状態近傍で、かなり大きな力を得ることが容易なものとなる。
【００６７】
(図４に示す)クローズド状態では、シール部材１１は、面１７と面１８との間で押し潰されており、これによって良好な水密性が実現されている。
【００６８】
検出部８は、クローズド状態では、上記シール部材１１を越えて本体部２内へと延在する。
【００６９】
ストッパー１３は、ノーズ１５と相互作用することによって、クローズド回転ポジションに正確に達することを可能とする。説明する実施形態では、ストッパー１３はネジの一部として具現化されているが、この場合、このネジは、同時に、ストッパー２２を収容する孔を閉塞するために使用される(この場合、ストッパー２２はこの孔内のピンまたはロッドとして具現化できる)。さらに概して言うと、ストッパー２２は本体部２の容積内にあり、この容積は閉塞部材(上記ネジ)によって一方側で制限されるが、これはストッパー１３と一体的に形成されており、それは固定部材９の回転角度を制限する。
【００７０】
二つのストッパー１３および１６によって、固定部材９が回転できる回転角度は、実質的に１８０°の角度範囲に制限される。固定部材９の形状に、そしてブロッキング部材２０の設計および配置状態に依存して、１５０°ないし２１０°の、あるいは１６５°ないし１９５°の角度範囲に上記回転角度を制限するのは重要なこととなり得る。固定部材９の断面が円のかなり小さな切片である場合には、上記角度範囲は２７０°あるいはそれ以上となるであろう。
【００７１】
図４から分かるように、ブロッキング部材２０は、スプリング部材２４によって、本体部２からさらに押し出されている。これは、固定部材９がクローズド回転ポジションへと回転しているために可能となっている。クローズド回転状態では、固定部材９の平坦面はブロッキング部材２０に面し、これによってブロッキング部材２０が通過することを可能とするスペースが形成されている。ブロッキング部材２０は第２のポジションに存在する。この第２のポジションでは、ブロッキング部材２０は固定部材９の回転を妨げる。
【００７２】
ブロッキング部材２０の第２のポジションにおいては、孔２５が本体部２の近傍に出現する。この孔２５は、ブロッキング部材２０に対してシール２６を取り付けるために使用できる。
【００７３】
本体部２からのセンサー３のリリースのために、たとえばメンテナンスのためにセンサー３を取り外すために、固定部材９を回転させる必要があるが、これは、ブロッキング部材２０が動作させられた場合にのみ可能である。本体部２からのブロッキング部材２０の完全な取り外しは、ストッパー２２によって阻止される。クローズド状態からオープン状態に達する好ましい方法は、ブロッキング部材２０を、そのオープンポジションへと(手で)押し戻すことである。だが、これは、シール２６が孔２５から除去された場合にのみ可能である。
【００７４】
図５は、Ｖ‐Ｖによって示される線に沿った図４の拡大断面図である(ブロッキング部材２０および本体部２は示していない)。固定部材９は、実質的にロッド形状の部材１９(たとえば、スクリュー)から構成材を除去することによって形成可能である。(固定部材９を形成する)部材１９の当該部分には、ネジ山が存在しないことが好ましい。スクリューヘッド１９ａは好ましくはソケットヘッド(内部レンチヘッド)であってもよい。好ましくは、ピン１５がそれに対して取り付けられる。(スクリューヘッド内にツールを差し込むことによって)固定部材９を回転させるための適切なツールを使用することで、大きな力を加えることを要さずに、分離可能な連結部を開いたり閉じたりすることが可能となる。さらに一般化して言うと、固定部材９は部材１９に包含されるが、これは、上記ツールによって固定部材９の回転を引き起こすために、その中にツールを差し込むことができるヘッド１９ａを具備してなる。
【００７５】
図６は、センサー３を本体部２から取り外した状態での、図１ないし図４の装置の側面図である。二つのコネクター２７,２８は、測定される流体(特に水)を本体部２中へと、そして再び本体部２の外へと案内するために本体部２に対して取り付けられている。固定部材９は、部材１９における(さらに正確にはヘッド１９ａにおける)マーカー３１から分かるようにオープンポジションにある。
【００７６】
図６Ａは図６の細部を示している。センサー３は、シール面１７を取り囲む突出部４ａを具備してなる。そうした突出部４ａは、シール面１７を損傷から保護することができる。
【００７７】
図７は、センサー３が本体部２に対して固定された状態での、図１ないし図４および図６の装置の側面図である。固定部材９は、部材１９におけるマーカー３１から分かるように、クローズドポジションにある。
【００７８】
センサー３および本体部２には、マーカー２９および３０がそれぞれ設けられているが、これは、連結を確立するために、本体部２に対するセンサー３の好適な回転状態を選択するのに役立つ。周方向の開口の場合、そうしたマーカー２９,３０は完全に省くことが可能である。
【００７９】
明らかに、オープン状態からクローズド状態に達するときの固定部材９の回転動作のための回転方向は、時計回りでも、あるいは、図６および図７に示すように、反時計回りでもよい。
【００８０】
シャフト４は、好ましくは、実質的に、ステンレススチールからなり、検出部は、好ましくは、実質的に、ステンレススチールからなり、本体部２は、好ましくは、実質的に、ステンレススチールからなる。
【００８１】
連結を閉じる間、固定部材９は、基本的に、レバーのように、特に非常に丈夫なレバーのように機能する。クローズド状態では、固定部材９は、基本的に、方向Ｄ２におけるセンサー３の移動(センサー３の外向き移動)に対する機械的な抵抗として機能する。すなわち、それは、クローズド状態でのセンサー３の固定に寄与する。
【００８２】
図８は、固定部材９の一実施形態の断面を示している。この断面は、実質的に、半円形状を有している。半円の少なくとも一つのエッジには丸みが付与されている。これによって、クローズド状態において、かつ、クローズド状態へ移行するために固定部材９を回転させている間、面６ａと固定部材９との間に、大きな接触面積を付与できる。好ましくは、固定部材９は、ロッド形状部材１９から製造される。
【００８３】
図９は、固定部材９の一実施形態の断面を示している。この断面は、実質的に、円形状を有する。回転軸線Ｒは偏心している。特に、回転軸線Ｒは、円の周縁上に置かれている。好ましくは、固定部材は、固定部材９の円の実質的に２倍の直径のロッド形状部材１９から製造される。
【００８４】
図１０は、保持部材６の一実施形態の断面を示している。保持部材６は面６ａを具備してなるが、これは、センサー軸線Ａと直交する平面に対して、１０°ないし２０°の角度だけ傾いている。
【００８５】
図１１は、保持部材６の一実施形態の断面を示している。保持部材６は面６ａを具備してなるが、これは、少なくとも部分的に、実質的にセンサー軸線Ａと直交している。面６ａは湾曲しており、特に、少なくとも部分的に、円周の形状を有する。これによって、クローズド状態において、およびクローズド状態へと移行する間、面６ａと固定部材９との間に大きな接触面積を付与できる。好ましくは、保持部材６の曲率は、少なくとも部分的に、固定部材９の曲率と一致する。
【００８６】
たとえば試験あるいはメンテナンスのために、連結を何度も開いたり閉じたりすることが、そして、ことによると新しいシール部材１１さえ使用することなく、依然として気密連結状態を実現することができる。
【００８７】
本発明によれば、シール部材１１に付与される、良好に確定された、規定可能な圧縮量を実現することが可能である。これによって、シール部材１１の最適化された荷重(歪み)を、したがって６０バール超の本体部３内の水圧に容易に耐える良好なシールを選択することが可能となる。そしてさらに、本発明によって、本体部２に対するセンサー３の堅固な固定が実現されるが、これは、クローズド状態において、センサー３が本体部２から外れるのを阻止する。
【符号の説明】
【００８８】
１ 装置、システム
２ 本体部、コンテナ
３ センサー
４ シャフト
４ａ 突出部
５ 開口
６ 保持部材
６ａ 面
６ｂ エッジ
７ コネクター
８ 検出部
９ 固定部材
１０ 容積
１１ シール部材
１２ 開口
１３ ストッパー
１４ 内面、シャフト案内内面
１５ ノーズ、ピン
１６ ストッパー
１７,１８ シール面
１９ 部材
１９ａ ヘッド、スクリューヘッド、レンチヘッド、ソケットヘッド
２０ ブロッキング部材
２１ 開口
２２ ストッパー
２３ 開口
２４ スプリング部材
２５ 孔
２６ シール
２７,２８ コネクター
２９〜３１ マーカー
Ａ センサー軸線
Ｄ１ 取り付け方向
Ｄ２ 分離方向
Ｐ１,Ｐ２ ポイント
Ｒ 回転軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の少なくとも一つの性状をモニターするための、センサー軸線(Ａ)を有するセンサー(３)と、
前記流体を収容するための本体部(２)と、
前記センサーを前記本体部に対して分離可能に連結するための連結システムと、を具備してなる装置であって、
前記連結システムは、
前記本体部に対して配置された、回転軸線(Ｒ)を中心として回転可能な固定部材(９)と、
前記センサーに対して配置された、前記固定部材と相互作用する保持部材(６)と、を具備してなり、
前記回転軸線は、前記センサー軸線に対して実質的に直交状態で配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記連結システムはシール部材(１１)を具備してなり、このシール部材(１１)は前記本体部の開口(１２)の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記保持部材は、前記センサーにおける開口(５)によって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記センサー軸線に対する直交方向から３０°内に配置された面(６ａ)を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記固定部材は、楕円の一部または切片の形状を有する断面を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記固定部材は、実質的に半円形の断面を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記固定部材は、前記回転軸線と平行に延在すると共に実質的に円形断面を有する、実質的にロッド形状の部材(１９)に含まれることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記センサーはシャフト(４)を具備してなり、かつ、前記回転軸線は実質的に前記シャフトの接線であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記センサーはシャフトを有し、かつ、前記本体部は、実質的に前記センサー軸線に沿って前記シャフトを案内するためのシャフト案内内面(１４)を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記センサーは、実質的に、回転対称シャフトを有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記固定部材が回転可能な回転角度は、少なくとも一つの機械的ストッパー(１３；１６)によって、特に二つの機械的ストッパー(１３,１６)によって制限されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記連結システムは、前記固定部材と相互作用するブロッキング部材(２０)を具備してなり、それは前記本体部に配置され、かつ、それは前記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で前記固定部材に対して動作可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記ブロッキング部材は、第１のポジションと第２のポジションとの間で動作可能であると共に開口(２１)を有し、前記第１のポジションにおいて、前記開口は、前記固定部材に隣接して配置されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２のポジションにおいて、前記ブロッキング部材は、前記固定部材の前記回転を阻止するようになっていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ブロッキング部材の前記動作は、前記第１および前記第２のポジション間での動作に対する、少なくとも一つの機械的ストッパー(２２)によって制限されるようになっていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記センサーは水分析用のセンサーであることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の装置用のセンサー。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の装置用の本体部。
【請求項１９】
流体を収容する本体部(２)に対して、前記流体の少なくとも一つの性状をモニターするためのセンサー(３)を分離可能に連結するための方法であって、前記センサーはセンサー軸線(Ａ)を有しており、
前記方法は、
回転軸線(Ｒ)を中心とする第１の回転方向に前記本体部に配置された固定部材を回転させ、これによって、前記保持部材が前記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で動くよう、前記固定部材を前記センサーに配置された保持部材と相互作用させるステップを具備し、
前記回転軸線は前記センサー軸線と実質的に直交するよう配置されることを特徴とする方法。
【請求項１】
流体の少なくとも一つの性状をモニターするための、センサー軸線(Ａ)を有するセンサー(３)と、
前記流体を収容するための本体部(２)と、
前記センサーを前記本体部に対して分離可能に連結するための連結システムと、を具備してなる装置であって、
前記連結システムは、
前記本体部に対して配置された、回転軸線(Ｒ)を中心として回転可能な固定部材(９)と、
前記センサーに対して配置された、前記固定部材と相互作用する保持部材(６)と、を具備してなり、
前記回転軸線は、前記センサー軸線に対して実質的に直交状態で配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記連結システムはシール部材(１１)を具備してなり、このシール部材(１１)は前記本体部の開口(１２)の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記保持部材は、前記センサーにおける開口(５)によって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記センサー軸線に対する直交方向から３０°内に配置された面(６ａ)を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記固定部材は、楕円の一部または切片の形状を有する断面を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記固定部材は、実質的に半円形の断面を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記固定部材は、前記回転軸線と平行に延在すると共に実質的に円形断面を有する、実質的にロッド形状の部材(１９)に含まれることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記センサーはシャフト(４)を具備してなり、かつ、前記回転軸線は実質的に前記シャフトの接線であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記センサーはシャフトを有し、かつ、前記本体部は、実質的に前記センサー軸線に沿って前記シャフトを案内するためのシャフト案内内面(１４)を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記センサーは、実質的に、回転対称シャフトを有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記固定部材が回転可能な回転角度は、少なくとも一つの機械的ストッパー(１３；１６)によって、特に二つの機械的ストッパー(１３,１６)によって制限されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記連結システムは、前記固定部材と相互作用するブロッキング部材(２０)を具備してなり、それは前記本体部に配置され、かつ、それは前記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で前記固定部材に対して動作可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記ブロッキング部材は、第１のポジションと第２のポジションとの間で動作可能であると共に開口(２１)を有し、前記第１のポジションにおいて、前記開口は、前記固定部材に隣接して配置されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２のポジションにおいて、前記ブロッキング部材は、前記固定部材の前記回転を阻止するようになっていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ブロッキング部材の前記動作は、前記第１および前記第２のポジション間での動作に対する、少なくとも一つの機械的ストッパー(２２)によって制限されるようになっていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記センサーは水分析用のセンサーであることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の装置用のセンサー。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の装置用の本体部。
【請求項１９】
流体を収容する本体部(２)に対して、前記流体の少なくとも一つの性状をモニターするためのセンサー(３)を分離可能に連結するための方法であって、前記センサーはセンサー軸線(Ａ)を有しており、
前記方法は、
回転軸線(Ｒ)を中心とする第１の回転方向に前記本体部に配置された固定部材を回転させ、これによって、前記保持部材が前記センサー軸線と実質的に平行な実質的に並進様式で動くよう、前記固定部材を前記センサーに配置された保持部材と相互作用させるステップを具備し、
前記回転軸線は前記センサー軸線と実質的に直交するよう配置されることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１０−５０６１５２（Ｐ２０１０−５０６１５２Ａ）
【公表日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３０７６３（Ｐ２００９−５３０７６３）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６７１６１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０４０３９５
【国際公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（５０９０９２４０９）スワン・アナリティスク・インストゥルメント・アーゲー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６７１６１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０４０３９５
【国際公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（５０９０９２４０９）スワン・アナリティスク・インストゥルメント・アーゲー (2)
【Ｆターム（参考）】
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