KR20200065015A

KR20200065015A - 압력 지시기

Info

Publication number: KR20200065015A
Application number: KR1020207011879A
Authority: KR
Inventors: 세쓰 앤드류 워트만; 브래드 제임스 모우트래이
Original assignee: 헥사곤 테크놀로지 에이에스
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-06-08
Also published as: US20190107455A1; CA3074887A1; PL3692351T3; CN111133287A; CA3074887C; JP2020536253A; WO2019070409A8; BR112020006772B1; EP3692351A1; KR102455169B1; BR112020006772A2; EP3692351B1; AU2018345377A1; CN111133287B; WO2019070409A1; ES2938912T3; RU2749499C1; US11441959B2; JP7068446B2

Abstract

압력 지시기(28)가, 몸체(58), 피스톤(32), 제1 편향 요소(68) 및 제2 편향 요소(74), 그리고 회전 가능 디스크(38)를 포함한다. 피스톤(32)은, 베이스(30) 상에 작용하는 유체의 압력이 임계 압력 아래에 놓일 때, 몸체(58)에 대한 제1 종축 방향 위치에서, 적어도 부분적으로 몸체(58)의 보어(82) 내에 배치된다. 제1 편향 요소(68)는, 피스톤(32)의 베이스(30)와 몸체(58)의 쇼울더부(72) 사이에 배치되고, 제1 편향 요소(68)의 힘이, 임계 압력에서 또는 임계 압력 위에서, 베이스(30) 상에 작용하는 유체의 압력에 의해 극복되며, 그로 인해 피스톤(32)이 제2 종축 방향 위치로 이동하는 것을 허용한다. 회전 가능 디스크(38)는, 피스톤(32)이 제1 축 방향 위치에 놓일 때, 제1 회전 방향 위치를 갖는다. 제2 편향 요소(74)는, 피스톤(32)이 제2 축 방향 위치에 놓일 때, 디스크(38)를 제2 회전 방향 위치로 압박하도록 구성된다.

Description

압력 지시기

압력 용기들이, 예를 들어, 수소, 산소, 천연 가스, 질소, 프로판, 메탄 및 다른 연료들과 같은, 다양한 유체들을 압력 하에서 수용하기 위해, 통상적으로 사용된다.

일반적으로, 압력 용기들은, 임의의 크기 또는 구성의 것일 수 있다. 용기들은, 무겁거나 또는 가벼울 수 있거나, 단일-용도(예를 들어, 1회용)일 수 있거나, 재사용 가능할 수 있거나, 고압(예를 들어, 50 psi 초과)에 종속될 수 있거나, 저압(예를 들어, 50 psi 미만)에 종속될 수 있거나, 또는 예를 들어, 높은 온도 또는 극저온에서 유체들을 저장하기 위해 사용될 수 있다.

적당한 압력 용기 피복 재료들은, 강철과 같은 금속들; 또는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에 의해 함께 접합되는 감겨진 유리섬유 필라멘트들 또는 다른 합성 필라멘트들의 적층된 층들을 포함할 수 있는, 복합재료들을 포함한다. 섬유는, 유리섬유, 아라미드, 탄소, 흑연, 또는 임의의 다른 일반적으로 공지된 섬유 보강 재료일 수 있을 것이다. 수지 재료는, 섬유 대 섬유 접합, 섬유 층 대 층 접합, 및 용기가 사용되어야 할 특정 적용례를 위해 요구되는 분열 저항성을 제공할 수 있는, 에폭시, 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 열가소성 또는 임의의 다른 적당한 수지상 재료일 수 있을 것이다. 용기들의 복합체 구조는, 중량의 가벼움, 그리고 부식, 피로 및 파국적 고장에 대한 저항성과 같은, 수많은 이점을 제공한다. 이러한 속성들은, 보강 섬유들 또는 필라멘트들의 높은 비강도(specific strength)에 기인한다.

중합체 또는 다른 비-금속 탄성 라이너 또는 주머니(bladder)가 흔히, 용기를 밀봉하기 위해 그리고 내부 유체가 복합 재료와 접촉하는 것을 방지하기 위해, 복합재료 피복 내부에 배치된다. 라이너는, 압축 성형, 블로우 성형, 사출 성형, 또는 임의의 다른 일반적으로 공지된 기법에 의해, 제조될 수 있다. 대안적으로, 라이너는, 강철, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 백금, 금, 은, 스테인리스 강, 및 이들의 임의의 함금들을 포함하는, 다른 재료로 이루어질 수 있다. 그러한 재료들은 일반적으로, 높은 탄성 계수를 갖는 것으로 특징지어진다. 하나의 실시예에서, 라이너는, 블로우 성형되는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 형성된다.

도 1은, 본 명세서에 참조로 통합되는, "손상 완화 시스템을 갖는 압력 용기"로 명칭이 부여된 미국 특허 제5,476,189호에 개시되는 것과 같은, 세장형 압력 용기(10)를 도시한다. 압력 용기(10)는, 본체 섹션(12) 및 실질적으로 반구형 또는 돔-형상의 단부 섹션들(14)을 구비한다. 일반적으로 알루미늄으로 구성되는, 보스부(16)가, 압력 용기(10)의 내부 환경(17)과 외부 환경(19) 사이의 소통을 위한 포트를 제공하기 위해, 압력 용기(10)의 하나의 단부 또는 양자 모두의 단부에 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 압력 용기(10)는, 피복(18)에 의해 덮이는 (내측 중합체 라이너와 같은) 라이너(20)를 갖도록 형성된다. 예에서, 피복(18)은, 필라멘트 감김 복합재료 피복일 수 있다. 피복(18)은, 압력 용기(10) 상의 구조적 부하를 해결하는 가운데, 라이너(20)는, 가스 장벽을 제공한다.

도 2는, 본 명세서에 참조로 통합되는, "필라멘트 감김 압력 용기를 위한 보스부"로 명칭이 부여된 미국 특허 제5,429,845호에 개시되는 것과 같은, 보스부(16)를 포함하는 단부 섹션(14)에 대한, 도 1의 2-2 선을 따라 취해진, 부분 단면도를 도시한다. 보스부(16)는, 외측 표면(23) 및 포트(26)를 구비하는, 목부(22)를 포함한다. 포트(26)는, 보스부(16)의 외측 표면(23)을 수직으로 횡단하며, 그리고 압력 용기(10)의 내부 환경(17)과 외부 환경(19) 사이의 유체 소통을 허용한다. 보스부(16)는 또한, 목부(22)의 포트(26)로부터 반경 방향 외향으로 연장되는, (환형 플랜지로 묘사되는) 플랜지(24)를 포함한다. 일반적으로, 보스부(16)의 플랜지(24)는, 라이너(20)의 부분들 사이에 수용되고, 및/또는 라이너(20)와 피복(18) 사이에 끼워진다. 일반적으로, 피복(18)은 목부(22)와 접경한다.

본 개시에서, 내부 환경(17)을 지향하는 표면들, 방향들, 및 요소들은, 기술어 "내부"와 함께 언급되며, 그리고 외부 환경(19)을 지향하는 표면들, 방향들, 및 요소들은, 기술어 "외부"와 함께 언급된다. 이러한 표기법은 제한적이지 않은 대신, 편의성 및 이해의 용이성을 위해 제공되며, 다른 기술어가 또한 사용될 수 있고 및/또는 적합할 수 있다는 것을, 이해해야한다. 예시적인 압력 용기의 형성에 관련한 세부 사항들이, 본 명세서에 참조로 통합되는, "필라멘트 감기 프로세스 및 장치"로 명칭이 부여된 미국 특허 제4,838,971호에 개시된다.

하나의 양태에서, 압력 지시기가, 몸체, 피스톤, 제1 편향 요소 및 제2 편향 요소, 그리고 회전 가능 디스크를 포함한다. 몸체는, 종방향 축 및 쇼울더부를 구비하는, 실질적으로 원통형의 보어를 구비한다. 피스톤은, 적어도 부분적으로 보어 내에 배치된다. 피스톤은, 베이스 및, 종방향 축을 따라 베이스로부터 연장되는 스템(stem)을 구비한다. 피스톤은, 베이스 상에 작용하는 유체의 압력이 임계 압력 아래에 놓일 때, 몸체에 대한 제1 축 방향 위치에 위치하게 된다. 제1 편향 요소는, 피스톤의 베이스와 몸체의 쇼울더부 사이에 배치되고, 제1 편향 요소의 힘이, 임계 압력에서 또는 임계 압력 위에서, 베이스 상에 작용하는 유체의 압력에 의해 극복되며, 그로 인해 피스톤이 몸체에 대해 제2 축 방향 위치로 이동하는 것을 허용한다. 회전 가능 디스크는, 종방향 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 디스크는, 피스톤이 제1 축 방향 위치에 놓일 때, 제1 회전 방향 위치를 갖는다. 제2 편향 요소는, 피스톤이 제2 축 방향 위치에 놓일 때, 디스크를 제2 회전 방향 위치로 압박하도록 구성된다.

다른 양태에서, 압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨을 초과했음을 지시하는 방법이, 압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래에 놓일 때, 제1 시각적 지시를 나타내는 것; 압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 위의 레벨로 증가되었을 때, 제1 시각적 지시와 상이한, 제2 시각적 지시를 나타내는 것; 그리고 심지어 압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래의 레벨로 감소된 이후에도 제2 시각적 지시를 유지하는 것을 포함한다.

본 개시는, 다양한 조합으로, 장치 형태로 또는 방법 형태로, 뒤따르는 목록의 항목들에 의해 또한 특징지어질 수 있을 것이다:

항목 1 압력 지시기로서:

몸체로서:

종방향 축을 구비하는 실질적으로 원통형의 보어; 및

쇼울더부를 구비하는, 몸체;

적어도 부분적으로 상기 보어 내에 배치되는 피스톤으로서:

베이스; 및

종방향 축을 따라 상기 베이스로부터 연장되는 스템(stem)을 포함하고;

상기 피스톤은, 상기 베이스 상에 작용하는 유체의 압력이 임계 압력 아래에 놓일 때, 상기 몸체에 대한 제1 축 방향 위치에 위치하게 되는 것인, 피스톤;

상기 피스톤의 상기 베이스와 상기 몸체의 상기 쇼울더부 사이에 배치되는, 제1 편향 요소로서, 제1 편향 요소의 힘이, 임계 압력에서 또는 임계 압력 위에서, 상기 베이스 상에 작용하는 유체의 압력에 의해 극복되며, 그로 인해 상기 피스톤이 상기 몸체에 대해 제2 축 방향 위치로 이동하는 것을 허용하는 것인, 제1 편향 요소;

상기 종방향 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 회전 가능 디스크로서, 상기 피스톤이 상기 제1 축 방향 위치에 놓일 때, 제1 회전 방향 위치를 갖는 것인, 회전 가능 디스크; 및

상기 피스톤이 상기 제2 축 방향 위치에 놓일 때, 상기 디스크를 제2 회전 방향 위치로 압박하도록 구성되는, 제2 편향 요소

를 포함하는 것인, 압력 지시기.

항목 2. 항목 1에 있어서, 상기 회전 가능 디스크는,

제1 시각적 지시를 갖는 제1 섹터; 및

상기 제1 시각적 지시와 상이한 제2 시각적 지시를 갖는 제2 섹터를 구비하는 것인, 압력 지시기.

항목 3. 항목 2에 있어서, 통창을 구비하는 플레이트로서, 상기 디스크가 제1 회전 방향 위치에 놓일 때 상기 제1 섹터가 통창을 통해 가시적인 상태에 놓이며, 그리고 상기 디스크가 제2 회전 방향 위치에 놓일 때 상기 제2 섹터가 통창을 통해 가시적인 상태에 놓이는 것인, 플레이트를 더 포함하는 것인, 압력 지시기.

항목 4. 항목 3에 있어서, 상기 플레이트는 상기 몸체에 대해 고정형인 것인, 압력 지시기.

항목 5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 회전 가능 디스크는, 탭(tab)을 구비하는 것인, 압력 지시기.

항목 6. 항목 5에 있어서, 상기 스템은, 상기 피스톤이 상기 제1 축 방향 위치에 놓일 때 상기 탭을 수용하도록 구성되는, 제1 홈을 구비하는 것인, 압력 지시기.

항목 7. 항목 6에 있어서, 상기 제1 홈은, 종방향 축에 실질적으로 평행하게 정렬되는 것인, 압력 지시기.

항목 8. 항목 6 또는 항목 7에 있어서, 상기 스템은, 제2 홈을 구비하고, 상기 제2 홈은:

종방향 축에 실질적으로 직교하여 정렬되고;

상기 제1 홈에 연결되며; 그리고

상기 피스톤이 상기 제2 축 방향 위치에 놓일 때, 상기 탭을 수용하도록 구성되는 것인, 압력 지시기.

항목 9. 항목 8에 있어서, 상기 스템은, 제3 홈을 구비하고, 상기 제3 홈은:

종방향 축에 실질적으로 평행하게 정렬되고;

상기 제2 홈에 연결되며; 그리고

상기 피스톤이 상기 제2 축 방향 위치로부터 상기 제1 축 방향 위치로 이동할 때, 상기 탭을 수용하도록 구성되는 것인, 압력 지시기.

항목 10. 항목 1 내지 항목 9 중 어느 한 항목에 있어서,

상기 회전 가능 디스크는, 돌출부를 포함하며; 그리고

상기 몸체는, 상기 돌출부를 수용하도록 구성되는 아치형 리세스를 구비하는 것인, 압력 지시기.

항목 11. 항목 10에 있어서,

상기 아치형 리세스는, 서로 반대편에 놓이는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고;

상기 돌출부는, 상기 회전 가능 디스크가 제1 회전 방향 위치에 놓일 때, 제1 단부에 위치하게 되며; 그리고

상기 돌출부는, 상기 회전 가능 디스크가 제2 회전 방향 위치에 놓일 때, 제2 단부에 위치하게 되는 것인, 압력 지시기.

항목 12. 항목 1 내지 항목 11 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 몸체는, 상기 제2 편향 요소가 그 내부에 위치하게 되는, 리세스를 구비하는 것인, 압력 지시기.

항목 13. 항목 1 내지 항목 12 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 제2 편향 요소는, 서로 반대편에 놓이는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고, 제1 단부는 상기 몸체에 대해 고정되며, 그리고 제2 단부는 상기 회전 가능 디스크에 부착되는 것인, 압력 지시기.

항목 14. 압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨을 초과했음을 지시하는 방법으로서:

압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래에 놓일 때, 제1 시각적 지시를 나타내는 것;

압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 위의 레벨로 증가되었을 때, 제1 시각적 지시와 상이한, 제2 시각적 지시를 나타내는 것; 및

심지어 압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래의 레벨로 감소된 이후에도 제2 시각적 지시를 유지하는 것

을 포함하는 것인, 방법.

항목 15. 항목 14에 있어서, 제1 시각적 지시를 나타내는 것은, 플레이트의 통창 내에 회전 가능 디스크의 제1 섹터를 배치하는 것을 포함하는 것인, 방법.

항목 16. 항목 15에 있어서, 제2 시각적 지시를 나타내는 것은, 상기 플레이트의 상기 통창 내에 상기 회전 가능 디스크의 제2 섹터를 배치하도록 회전 가능 디스크를 회전시키는 것을 포함하는 것인, 방법.

항목 17. 항목 16에 있어서, 제2 시각적 지시를 유지하는 것은, 상기 플레이트에 대한 상기 회전 가능 디스크의 상대적 위치를 유지하는 것을 포함하는 것인, 방법.

항목 18. 항목 14 내지 항목 17 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 시각적 지시를 나타내는 것은, 지시기의 중앙 스템을 실질적으로 상기 지시기의 몸체 내부에 배치하는 것을 포함하는 것인, 방법.

항목 19. 항목 18에 있어서, 제2 시각적 지시를 나타내는 것은, 상기 지시기의 상기 중앙 스템의 적어도 일부분을 상기 지시기의 몸체 외부로 돌출시키는 것을 포함하는 것인, 방법.

이러한 개요는, 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는, 단순화된 형태의 개념들을 소개하기 위해 제공된다. 이러한 개요는, 개시되는 또는 청구되는 대상의 핵심 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않을 뿐만 아니라, 개시되는 또는 청구되는 대상에 대한 각각의 개시된 실시예 또는 모든 구현을 설명하도록 의도되지도 않는다. 구체적으로, 하나의 실시예에 대해 본 명세서에 개시되는 특징들은, 다른 실시예들에 동등하게 적용될 수 있을 것이다. 더불어, 이러한 개요는, 청구되는 대상의 범위를 결정하는데 도움을 주기 위해 사용되도록 의도되지 않는다. 많은 다른 신규의 이점들, 특징들, 및 관계들이, 본 설명이 진행됨에 따라, 명백해질 것이다. 뒤따르는 도면들 및 설명은, 예시적인 실시예들을 더욱 구체적으로 예시한다.

개시된 대상은, 동일한 구조물 또는 시스템 요소들이, 여러 도면들 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호들에 의해 지시되는, 첨부 도면들을 참조하여 추가로 설명될 것이다. 모든 설명이, 여러 실시예들 전체에 걸쳐 동일한 그리고 유사한 구조물들에 적용 가능하다는 것이, 예상된다.
도 1은 일반적인 종래의 압력 용기에 대한 측면도이다.
도 2는, 도 1의 2-2 선을 따라 취해진, 도 1의 압력 용기의 일단부에 대한 부분 단면도이다.
도 3은 저압 배치형태에서의 예시적인 압력 지시기의 사시도이다.
도 3a는, 도 3의 A-A 선을 따라 취해진, 도 3의 지시기의 단면도이다.
도 4는, 도 3 및 도 3a의 지시기의 측면도이다.
도 4a는, 도 4의 A-A 선을 따라 취해진, 단부 단면도이다.
도 5는 고압 배치형태에서의 예시적인 지시기의 사시도이다.
도 5a는, 도 5의 A-A 선을 따라 취해진, 도 5의 지시기의 단면도이다.
도 6은, 도 5 및 도 5a의 지시기의 측면도이다.
도 6a는, 도 6의 A-A 선을 따라 취해진, 단부 단면도이다.
도 7은, 고압 상태로 인해 이동된, 그리고 압력 용기가 저압 상태로 복귀할 때에도 이동된 상태로 유지되는, 지시기의 사시도이다.
도 8은, 예시적인 압력 지시기의, 피스톤 및 회전 가능 지시기 디스크에 대한 분해 사시도이다.
비록 이상에 식별되는 도면들이 개시되는 대상의 하나 이상의 실시예를 기술하지만, 다른 실시예들이, 본 개시에 언급되는 바와 같이, 또한 예상된다. 모든 경우에서, 본 개시는, 대표로 그러나 한정은 아닌 것으로, 개시되는 대상을 제시한다. 본 개시의 원리의 범위 이내에 속하는, 수많은 다른 수정들 및 실시예들이, 당업자에 의해 고안될 수 있다는 것이, 이해되어야 한다.
도면들은, 축척대로 작도되지 않을 수 있을 것이다. 특히, 일부 특징부들은, 명료함을 위해 다른 특징부들에 비해 확대될 수 있을 것이다. 더불어, 위에, 아래에, 상부에, 하부에, 상측에, 바닥측에, 측부에, 우측에, 좌측에, 수직, 수평, 등과 같은, 용어들이 사용되는 경우, 이들은 단지 설명을 이해하는 것에 대한 용이함을 위해 사용된다는 것이, 이해되어야 한다. 구조물들이 달리 배향될 수 있다는 것이 예상된다.

본 발명의 개념은, 압력 실린더가 설정 임계치를 넘는 가압을 경험한 경우에, 시각적으로 보여주기 위한 지시기를 설명한다. 현재, 특정 실린더가 현장에서 과하게 가압되었는지를 결정하는 것이 어렵다. 그러한 결정은, 실린더의 무결성을 평가하는데, 그리고 고장 조사를 위한 부가적인 데이터를 제공하는데 도움을 줄 것이다.

예시적인 지시기가, 보스부 또는 밸브에서 압력 용기 내로 배관되는 나사 가공 부속품으로서 형성된다. 도 3 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 지시기는, 압력 용기 내에 내부 압력이 존재하지 않을 때, 또는, 피스톤과 지시기 몸체 사이의 스프링이 압축되는, 임계 압력 아래의 내부 압력이 존재할 때, 공란 표시(blank presentation)를 갖는다. 도 5 및 도 5a에서, 내부 압력은, 임계 압력 위에 놓이며, 그로 인해 피스톤을 도면의 우측을 향해 이동시키도록 그리고 그로 인해 스프링을 압축하도록 한다. 압력 지시기의 표면에서, 그 내부에 개구들을 갖는 고정형 플레이트가, 교호 반복적으로 공란이며 그리고 (도 8에 도시된) 기호로 지정되는, 그 아래의 플레이트의 섹터들의 일부를 커버한다.

도 3 내지 도 4a에 도시된 바와 같이, 피스톤이 지시기 내로 수축될 때, 지시기 디스크의 탭이, 제1 홈 내에 잔류하고, 따라서 공란 섹터들이, 고정형 플레이트의 통창들 내에서 보인다. 그러나, 도 5 내지 도 6a에 도시된 바와 같이, 일단 임계 압력 레벨 위의 내부 압력에 의해 가압되면, 지시 디스크의 탭은, 피스톤의 제2 홈 내부에서, 45도만큼 회전하고, 이는 이때, 교호반복적으로 기호 표시된 섹터들이 플레이트 통창들에서 보이는 것을 허용한다. 더불어, 피스톤의 스템은, 통창 형성 플레이트를 지나, 튀어나온다. 개시된 압력 지시기의 특정 실시예가 예시되지만, 본 명세서의 교시는 또한, 예를 들어, 디스크가 45도와 상이한 반경방향 각도만큼 회전하는 경우, 또는 통창 형성 플레이트가 더 많은 또는 더 적은 수의 통창을 갖는 경우와 같은, 다른 실시예들에 적용될 수 있다는 것을, 이해해야 한다.

심지어 용기의 내부 압력이 임계 압력 아래로 복귀할 때에도, 지시기는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이동된 상태(즉, 통창들(36) 내에서 고압 섹터들(42)을 보여줌)를 유지하고, 따라서 사용자가, 압력 용기가 그의 최대 허용 레벨(즉, 임계 압력 레벨) 위의 압력을 경험했다는 것을, 육안 검사에 기초하여 알 수 있다.

도 3 내지 도 4a는, 저압 배치형태에서의 예시적인 압력 지시기(28)를 도시한다. 예시적인 사용 방법에서, 압력 지시기(28)는, 예를 들어 포트(26)와 같은, 개구에서, 또는 압력 용기(10)를 통한 다른 개구에서, 압력 용기(10) 상에 설치되고, 따라서 피스톤(32)의 베이스(30)가, 압력 용기(10)의 내부 환경(17)에 노출되거나, 또는 압력 용기(10)의 내부 환경(17)과 유체 소통 상태에 놓인다. 그 내부에 통창들(36)을 갖는 지시 플레이트(34)는, 압력 용기(10) 외부의 환경(19)에 위치하게 되는 사용자에 의해 시인 가능하다. 도 3, 도 3a 및 도 8에 도시된 바와 같이, 회전 가능 디스크(38)는, 저압 시각적 지시를 갖는 교호반복적 섹터들(40) 및 고압 시각적 지시를 갖는 교호반복적 섹터들(42)을 구비한다.

도 3 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 저압 섹터들(40)은, 지시 플레이트(34)의 통창들(36)을 통해 시인 가능한 가운데, 고압 지시 섹터들(42)은, 통창들(36) 사이에 배치되는 지시 플레이트(34)의 불투명한 부분들에 의해 커버된다. 도 3a 및 도 8에 도시된 바와 같이, 피스톤(32)은, 베이스(30) 및 스템(44)을 구비한다. 예시적인 실시예에서, 스템(44)은, 제1 홈(46), 제2 홈(48), 및 제3 홈(50)을 구비한다. 예시적인 실시예에서, 제1 홈(46) 및 제3 홈(50)은, 실질적으로 평행하며 그리고 지시기(28)의 종방향 축(52)과 정렬된다. 제2 홈(48)은, 제1 홈(46) 및 제3 홈(50)의 각각의 일단부에 위치하게 되며, 그리고 제1 홈(46) 및 제3 홈(50)에 실질적으로 직교하여 배향된다. 회전 가능 디스크(38)는, 각각의 홈(46, 48, 50) 내부에서 이동하도록 구성되는 탭(54)을 구비한다. 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 회전 가능 디스크(38)의 후면이, 리세스들(60 및 62)에서 지시기(28)의 몸체(58) 내로의 삽입을 위해 구성되는, 2개의 직경 방향으로 반대편에 놓이는 돌출부(56)를 구비한다.

도 3a 및 도 8에 도시된 바와 같이, 피스톤(32)의 베이스(30)는, O-링 또는 가스켓과 같은, 시일(66)의 수용을 위한 홈(64)을 구비한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들어 나선형 압축 스프링과 같은, 편향 요소(68)가, 그의 단부들이 피스톤(32)의 베이스(30)의 쇼울더부(70) 및 몸체(58)의 쇼울더부(72)에 의해 압축되는 가운데, 피스톤(32)과 몸체(58) 사이에 (보어(82)에) 배치된다.

도 4a는, 리세스(62) 내부에서 몸체(58)에 대한 고정된 개소에 부착되는 자체의 단부(76)를 갖는, 신장된 배치형태로 도시되는 나선형 인장 스프링의 형태의 다른 편향 요소(74)를 도시한다. 편향 요소(74)의 다른 단부(78)는 회전 가능 디스크(38)의 돌출부(56)에 부착되는 가운데, 돌출부(56)는, 리세스(62) 내부에서 원호형 부분을 따라 이동 가능하다. 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 압력 지시기(28)의 저압 배치형태에서, 저압을 지시하는 섹터들(40)은, 지시 플레이트(34)의 통창들(36)을 통해 시인 가능하다. 더불어, 회전 가능 디스크(38)의 탭(54)은, 피스톤(32)의 스템(44)의 제1 홈(46) 내에 위치하게 된다.

압력 지시기(28)는, 압력 용기(10)의 내부 환경(17) 내의 내부 압력이 편향 요소(68)의 스프링 상수에 대해 조정된 임계값 아래에 놓이는 한, 도 3 내지 도 4a의 저압 배치형태에서 유지된다. 그러한 압력 임계값이 합치되거나 초과될 때, 유체 압력은, 피스톤(32)을 도시된 도면들에서 우측으로 이동시키도록, 피스톤(32)의 베이스(30) 상에 작용하고, 따라서 편향 요소(68)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 압축된다. 도면의 우측으로의 방향에서의 피스톤(32)의 이러한 ?위는, 피스톤(32)의 베이스(30)의 쇼울더부(70)의, 몸체(58)의 쇼울더부(80)와의 접촉에 의해 제한된다. 이러한 정도까지의 편향 요소(68)의 압축과 더불어, 회전 가능 디스크(38)의 탭(54)은, 피스톤(32)의 스템(44)의 직교 홈(48) 내로 낙하한다.

예시적인 실시예에서, 회전 가능 디스크(38)의 탭(54)이 직교 홈(48)에 진입할 때, (편향 요소(74)의 그의 비-신장 상태로의 복귀에 의한) 편향 요소(74)로부터의 당기는 힘은, 몸체(58)에 대해 종방향 축(52)을 중심으로 회전하도록 디스크(38)를 압박하고, 따라서 탭(54)은, 홈(48)을 따라 홈(50)을 향해 이동한다. 회전 가능 디스크(38)의 탭(54)이 더 이상 제1 홈(46) 내에 유지되지 않음에 따라, 회전 가능 디스크(38)는, 종방향 축(52)을 중심으로 회전하도록 허용되고, 그로 인해 교호반복적 섹터들(42)이, 지시 플레이트(34)의 통창들(36)을 통해 시인 가능해지도록, 고압 지시를 보여주는 것을 허용한다. 더불어, 압력 용기(10) 내부의 유체 압력이 피스톤(32)을 도면 예시에서 우측으로 밀어냄에 따라, 스템(44)의 부분들이, 지시 플레이트(34)의 면을 지나 튀어 나간다. 따라서, 임계 압력값 위의 압력 용기(10)의 고압 상태 도중에, 이러한 고압 상태에 대한 2개의 시각적 지시자가 보는 사람에게 제시된다: 1) 지시 플레이트(34) 지난 피스톤(32)의 스템(44)의 신장된 상태; 및 2) 자체 상에 고압 지시를 갖는 시인 가능한 교호반복적 섹터들(42).

저압을 보여주는 교호반복적 섹터들(40) 및 고압을 보여주는 교호반복적 섹터들(42)의 특정 실시예들이 예시되지만, 다른 시각적 구별 지시들이 사용될 수 있다는 것이, 고려된다. 예를 들어, 저압을 보여주는 교호반복적 섹터들(40)은, 녹색을 가질 수 있는 가운데, 고압 지시를 갖는 교호반복적 섹터들(42)은, 적색으로 착색될 수 있다. 다른 대조적인 시각적 지시들이, 활용될 수 있다. 예를 들어, 피스톤(32)의 스템(44)의 노출된 부분이, 대조적인 색상 조합을 가질 수 있을 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 압력 용기(10) 내부의 압력은, 임계 압력값 아래로 강하하여, 그로 인해 편향 요소(68)가, 도면 예시에 도시된 좌측 방향으로 다시 그리고 몸체(58) 내로 피스톤(32)을 이동시키도록, 팽창하는 것이 허용된다. 그러나, 회전 가능 디스크(38)의 시각적 지시는, 지시 플레이트(34)의 통창들(36)을 통해 시인 가능한 고압을 지시하는 교호반복적 섹터들(42)을 동반하는 가운데, 동일하게 유지된다. 고압 섹터들(42)의 시인 가능성의 이러한 유지는, 도 6a에 도시된 위치들에 회전 가능 디스크(38)의 돌출부들(56)을 유지하는, 편향 요소(74)의 당김으로부터 야기된다. 따라서, 피스톤(32)이 도면의 좌측을 향한 위치로 복귀할 때, 회전 가능 디스크(38)의 탭(54)은 이때 제3 홈(50) 내에서 활주한다. 따라서, 회전 가능 디스크(38)의 섹터들(42)의 고압 지시들을 촉발하는 고압 상황 이후에, 회전 가능 디스크(38)의 시각적 지시는, 심지어 압력 용기의 내부 환경(17)이 저압 상태로 복귀할 때에도, 이동된 상태(즉, 통창들(36)을 통해 고압 섹터들(42)을 보여줌)를 유지한다.

관찰자가 도 3에 도시된 압력 지시기(28)의 배치형태를 봤을 때, 관찰자는, 압력 용기가 압력 지시기(28)에 대해 조정된 임계치 위의 내부 유체 압력을 경험하지 않았다는 것을 알게 된다. 사용자가 도 5의 지시를 볼 때, 사용자는, 압력 용기가 현재 임계 압력값 위의 고압 상태에 있다는, 경고를 받는다. 사용자가 도 7의 배치형태를 볼 때, 사용자는, 압력 용기가 임계 압력 위의 고압 상태를 앞서 경험했지만, 현재 압력 임계값 아래의 저압 상태로 복귀되었다는, 경고를 받는다.

따라서, 개시된 압력 지시기(28)는 유리하게, 압력 용기(10)의 내부 환경(17)의 저압 상태 및 고압 상태 뿐만 아니라, 압력 용기(10)가 임계치 위의 고압 상태를 앞서 경험했음에도, 현재 그러한 압력 임계값 아래에 있을 수 있다는 것을, 보여준다. 압력 용기가 과하게 가압되었다는 이러한 지시는, 사용자에게, 압력 용기의 무결성에 관한 부가적인 정보를 제공한다. 예시적인 사용 방법에서, 압력 지시기(28)는, 특정 압력 용기에 대한 최대 권장 충전 압력을 약간 넘는 임계 압력에서 기계적으로 작동하도록 조정된다. 압력 지시기(28)는, 복잡한 전기적인, 센서 또는 신호 통신 네트워크를 요구하지 않는, 신뢰할 수 있는 기계적 장치이다.

압력 지시기의 요소들을 위한 특정 구조가 예시되고 설명되지만, 다른 구조들이 유사한 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있다는 것이, 고려된다. 예를 들어, 편향 요소들(68 및 74)이 스프링들로서 설명되지만, 예를 들어 비-나선형 스프링들 및 원추형 와셔들(belleville washers)과 같은, 에너지를 저장하는 다른 기계적 수단이, 사용될 수 있다는 것이, 고려된다. 그러한 편향 요소들은, 요구되는 임계 압력값에서 압력 지시기를 이동시키도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 작은 저항을 갖는 편향 요소들(68)은, 압력 지시기(28)가 더 낮은 임계 압력값에서 이동하는 것(즉, 고압을 지시하는 교호반복적 섹터들(42)을 보여줌)을 허용할 것이다.

압력 지시기(28)의 예시적인, 비-제한적인 실시예가, 몸체(58), 피스톤(32), 제1 편향 요소(68), 회전 가능 디스크(38), 및 제2 편향 요소(74)를 포함한다. 몸체(58)는, 종방향 축(52) 및 쇼울더부(80)를 구비하는, 실질적으로 원통형의 보어(82)를 구비한다. 피스톤(32)은, 적어도 부분적으로 보어(82) 내에 배치되고, 피스톤(32)은, 베이스(30) 및, 종방향 축(52)을 따라 베이스(30)로부터 연장되는, 스템(44)을 구비한다. 피스톤(32)은, 베이스(30) 상에 작용하는 유체의 압력이 임계 압력 아래에 놓일 때, 몸체(58)에 대한 제1 축 방향 위치(도 3a에 도시됨)에 위치하게 된다. 제1 편향 요소(68)는, 피스톤(32)의 베이스(30)와 몸체(58)의 쇼울더부(80) 사이에 배치된다. 제1 편향 요소(68)의 (스프링력과 같은) 힘이, 임계 압력의 또는 임계 압력 위의 베이스(30) 상에 작용하는 유체의 압력에 의해 극복되고, 그로 인해 피스톤(32)이 몸체에 대해 제2 축 방향 위치(도 5a에 도시됨)로 이동하도록 허용한다. 회전 가능 디스크(38)가 종방향 축(52)을 중심으로 회전하도록 구성되고, 디스크(38)는, 피스톤(32)이 제1 축 방향 위치에 놓일 때, 제1 회전 방향 위치(도 3a에 도시됨)를 갖는다. 제2 편향 요소(74)가, 피스톤(32)이 제2 축 방향 위치에 놓일 때, 디스크(38)를 제2 회전 방향 위치(도 5a에 도시됨)로 압박하도록 구성된다.

예시적인 실시예에서, 회전 가능 디스크(38)는, 제1 시각적 지시를 갖는 제1 섹터(40) 및 제1 시각적 지시와 상이한 제2 시각적 지시를 갖는 제2 섹터(42)를 구비한다. 예시적인 실시예에서, 압력 지시기(28)는, 통창(36)을 구비하는 플레이트(34)로서, 디스크(38)가 제1 회전 방향 위치에 놓일 때 상기 제1 섹터(40)가 통창을 통해 가시적인 상태에 놓이며, 그리고 디스크(38)가 제2 회전 방향 위치에 놓일 때 상기 제2 섹터(42)가 통창을 통해 가시적인 상태에 놓이는 것인, 플레이트를 더 포함한다. 예시적인 실시예에서, 플레이트(34)는, 몸체(58)에 대해 고정형이다. 다른 실시예에서, 지시기(28)는, 디스크(38)가 고정 상태를 유지하는 가운데 플레이트(34)가 회전함과 더불어, 플레이트(34)와 디스크(38)의 상대적인 이동이, 제1 섹터들(40) 또는 제2 섹터들(42)이 통창들(36)을 통해 시인 가능해지는 것을 허용하도록, 설계될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 회전 가능 디스크(38)는, 탭(54)을 구비한다. 스템(44)은, 피스톤(32)이 제1 축 방향 위치에 놓일 때 상기 탭(54)을 수용하도록 구성되는, 제1 홈(46)을 구비한다. 예시적인 실시예에서, 제1 홈(46)은, 종방향 축(52)에 실질적으로 평행하게 정렬된다. 예시적인 실시예에서, 스템(44)은, 제2 홈(48)으로서, 종방향 축(52)에 실질적으로 직교하여 정렬되고, 제1 홈(46)에 연결되며, 그리고 피스톤(32)이 제2 축 방향 위치에 놓일 때 상기 탭(54)을 수용하도록 구성되는 것인, 제2 홈(48)을 구비한다. 예시적인 실시예에서, 스템(44)은, 제3 홈(50)으로서, 종방향 축(52)에 실질적으로 평행하게 정렬되고, 제2 홈(48)에 연결되며, 그리고 피스톤(32)이 제2 축 방향 위치(도 5a 참조)로부터 제1 축 방향 위치(도 7 참조)로 이동할 때 상기 탭(54)을 수용하도록 구성되는 것인, 제3 홈(50)을 구비한다.

예시적인 실시예에서, 회전 가능 디스크(38)는, 돌출부(56)를 포함하며, 그리고 몸체(58)는, 돌출부(56)를 수용하도록 구성되는 아치형 리세스(60)를 구비한다. 예시적인 실시예에서, 아치형 리세스(60)는, 서로 반대편에 놓이는 제1 단부 및 제2 단부를 구비한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 돌출부(56)는, 회전 가능 디스크(38)가 제1 회전 방향 위치에 놓일 때, 제1 단부에 위치하게 된다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 돌출부(56)는, 회전 가능 디스크(38)가 제2 회전 방향 위치에 놓일 때, 제2 단부에 위치하게 된다.

예시적인 실시예에서, 몸체(58)는, 제2 편향 요소(74)가 그 내부에 위치하게 되는, 리세스(62)를 구비한다. 예시적인 실시예에서, 제2 편향 요소(74)는, 서로 반대편에 놓이는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고, 제1 단부(76)는 몸체(58)에 대해 고정되며, 그리고 제2 단부(78)는 회전 가능 디스크(38)에 부착된다.

예시적인 실시예에서, 압력 용기(10)의 내부(17)에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨을 초과했음을 지시하는 방법이, 개시된다. 방법은, 압력 용기(10)의 내부(17)에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래에 놓일 때, 제1 시각적 지시(도 3 참조)를 나타내는 것을 포함한다. 방법은, 압력 용기(10)의 내부(17)에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 위의 레벨로 증가되었을 때, 제1 시각적 지시(도 3 참조)와 상이한, 제2 시각적 지시(도 5 참조)를 나타내는 것을 포함한다. 방법은, 심지어 압력 용기(10)의 내부(17)에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래의 레벨로 감소된 이후에도, 제2 시각적 지시(도 5 참조)를 유지하는 것을 포함한다.

예시적인 실시예에서, 제1 시각적 지시를 나타내는 것은, 플레이트(34)의 통창(36) 내에 회전 가능 디스크(38)의 제1 섹터(40)를 배치하는 것을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제2 시각적 지시를 나타내는 것은, 상기 플레이트(34)의 상기 통창(36) 내에 상기 회전 가능 디스크(38)의 제2 섹터(42)를 배치하도록 회전 가능 디스크(38)를 회전시키는 것을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제2 시각적 지시를 유지하는 것은, 상기 플레이트(34)에 대한 상기 회전 가능 디스크(38)의 상대적 위치를 유지하는 것을 포함한다.

예시적인 실시예에서, 제1 시각적 지시를 나타내는 것은, 지시기(28)의 중앙 스템(44)을 실질적으로 지시기(28)의 몸체(58) 내부에 배치하는 것을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제2 시각적 지시를 나타내는 것은, 상기 지시기(28)의 상기 중앙 스템(44)의 적어도 일부분을 상기 지시기(28)의 몸체(58) 외부로 돌출시키는 것을 포함한다.

비록 본 개시의 대상이 여러 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자들은, 변경들이 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 형태 및 세부사항에 관해 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 부가적으로, 하나의 실시예에 대해 개시된 임의의 특징이, 다른 실시예에 통합될 수 있으며, 그리고 그 반대도 마찬가지이다.

Claims

압력 지시기로서:
몸체로서:
종방향 축을 구비하는 실질적으로 원통형의 보어; 및
쇼울더부를 구비하는, 몸체;
적어도 부분적으로 상기 보어 내에 배치되는 피스톤으로서:
베이스; 및
종방향 축을 따라 상기 베이스로부터 연장되는 스템(stem)을 포함하고;
상기 피스톤은, 상기 베이스 상에 작용하는 유체의 압력이 임계 압력 아래에 놓일 때, 상기 몸체에 대한 제1 축 방향 위치에 위치하게 되는 것인, 피스톤;
상기 피스톤의 상기 베이스와 상기 몸체의 상기 쇼울더부 사이에 배치되는, 제1 편향 요소로서, 제1 편향 요소의 힘이, 임계 압력에서 또는 임계 압력 위에서, 상기 베이스 상에 작용하는 유체의 압력에 의해 극복되며, 그로 인해 상기 피스톤이 상기 몸체에 대해 제2 축 방향 위치로 이동하는 것을 허용하는 것인, 제1 편향 요소;
상기 종방향 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 회전 가능 디스크로서, 상기 피스톤이 상기 제1 축 방향 위치에 놓일 때, 제1 회전 방향 위치를 갖는 것인, 회전 가능 디스크; 및
상기 피스톤이 상기 제2 축 방향 위치에 놓일 때, 상기 디스크를 제2 회전 방향 위치로 압박하도록 구성되는, 제2 편향 요소
를 포함하는 것인, 압력 지시기.
제1항에 있어서,
상기 회전 가능 디스크는, 탭을 구비하는 것인, 압력 지시기.
제2항에 있어서,
상기 스템은, 상기 피스톤이 제1 축 방향 위치에 놓일 때 상기 탭을 수용하도록 구성되는, 제1 홈을 구비하는 것인, 압력 지시기.
제3항에 있어서,
상기 제1 홈은, 종방향 축에 실질적으로 평행하게 정렬되는 것인, 압력 지시기.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 스템은, 제2 홈을 구비하고, 상기 제2 홈은:
종방향 축에 실질적으로 직교하여 정렬되고;
상기 제1 홈에 연결되며; 그리고
상기 피스톤이 상기 제2 축 방향 위치에 놓일 때, 상기 탭을 수용하도록 구성되는 것인, 압력 지시기.
제5항에 있어서,
상기 스템은, 제3 홈을 구비하고, 상기 제3 홈은:
종방향 축에 실질적으로 평행하게 정렬되고;
상기 제2 홈에 연결되며; 그리고
상기 피스톤이 상기 제2 축 방향 위치로부터 상기 제1 축 방향 위치로 이동할 때, 상기 탭을 수용하도록 구성되는 것인, 압력 지시기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 가능 디스크는, 돌출부를 포함하며; 그리고
상기 몸체는, 상기 돌출부를 수용하도록 구성되는 아치형 리세스를 구비하는 것인, 압력 지시기.
제7항에 있어서,
상기 아치형 리세스는, 서로 반대편에 놓이는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고;
상기 돌출부는, 상기 회전 가능 디스크가 제1 회전 방향 위치에 놓일 때, 제1 단부에 위치하게 되며; 그리고
상기 돌출부는, 상기 회전 가능 디스크가 제2 회전 방향 위치에 놓일 때, 제2 단부에 위치하게 되는 것인, 압력 지시기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몸체는, 제2 편향 요소가 그 내부에 위치하게 되는, 리세스를 구비하는 것인, 압력 지시기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 편향 요소는, 서로 반대편에 놓이는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하고, 제1 단부는 상기 몸체에 대해 고정되며, 그리고 제2 단부는 상기 회전 가능 디스크에 부착되는 것인, 압력 지시기.
압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨을 초과했음을 지시하는 방법으로서:
압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래에 놓일 때, 제1 시각적 지시를 나타내는 것;
압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 위의 레벨로 증가되었을 때, 제1 시각적 지시와 상이한, 제2 시각적 지시를 나타내는 것; 및
심지어 압력 용기의 내부에서의 유체의 압력 레벨이 임계 압력 레벨 아래의 레벨로 감소된 이후에도 제2 시각적 지시를 유지하는 것
을 포함하는 것인, 방법.
제11항에 있어서,
제1 시각적 지시를 나타내는 것은, 플레이트의 통창 내에 회전 가능 디스크의 제1 섹터를 배치하는 것을 포함하는 것인, 방법.
제12항에 있어서,
제2 시각적 지시를 나타내는 것은, 상기 플레이트의 상기 통창 내에 상기 회전 가능 디스크의 제2 섹터를 배치하도록 회전 가능 디스크를 회전시키는 것을 포함하는 것인, 방법.
제13항에 있어서,
제2 시각적 지시를 유지하는 것은, 상기 플레이트에 대한 상기 회전 가능 디스크의 상대적 위치를 유지하는 것을 포함하는 것인, 방법.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 시각적 지시를 나타내는 것은, 지시기의 중앙 스템을 실질적으로 상기 지시기의 몸체 내부에 배치하는 것을 포함하며; 그리고
제2 시각적 지시를 나타내는 것은, 상기 지시기의 상기 중앙 스템의 적어도 일부분을 상기 지시기의 몸체 외부로 돌출시키는 것을 포함하는 것인, 방법.