KR100394345B1 - 웨지형 차압 유량센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형 관로 내에 흐르는 액체 및 기체 등의 유체의 유량을 측정하기 위한 웨지형 차압 유량센서(segmental wedge DP flow meter)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 V자 형상의 웨지를 관로, 즉 관로를 연결하여 주는 연결관에 가공하여 유체가 흐르는 관로의 단면적을 좁혀 웨지의 상류와 하류 사이에서 차압이 발생되도록 하고, 이로부터 관로 내를 흐르는 유체의 유량을 측정할 수 있도록 하는 웨지형 차압 유량센서에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 와류나 소용돌이의 형성이 적은 지점의 연결관 내에 센서를 설치하여 차압 측정의 정확도를 높일 뿐만 아니라 이로부터 측정되는 액체, 기체, 증기, 오폐수, 하수 등과 같은 각종 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

Description

웨지형 차압 유량센서{segmental wedge DP flow meter}

본 발명은 원형 관로 내에 흐르는 액체 및 기체 등의 유체의 유량을 측정하기 위한 웨지형 차압 유량센서(segmental wedge DP flow meter)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 V자 형상의 웨지를 관로, 즉 관로를 연결하여 주는 연결관에 가공하여 유체가 흐르는 관로의 면적을 좁혀 웨지의 상류와 하류 사이에서 차압이 발생되도록 하고, 이로부터 관로 내를 흐르는 유체의 유량을 측정할 수 있도록 하는 웨지형 차압 유량센서에 관한 것이다.

일반적으로 원형 관로 내를 흐르는 유체(액체, 기체, 증기, 오폐수, 하수 등을 말한다.)의 유량을 측정하기 위한 유량계로서는 차압 유량계, 전자 유량계, 초음파 유량계, 용적 유량계, 와류 유량계, 터빈 유량계 등의 여러 가지 유량계가 사용되고 있다.

특히, 이 중에서도 차압 유량계(差押 流量計) 중의 한 종류가 웨지형 차압 유량계(웨지형 차압 유량센서)이며, 이 웨지형 차압 유량센서는 V자 형상의 웨지로 인하여 유체가 흐르는 관로(管路)의 단면적이 좁아지므로 유량에 비례하는 차압이 발생하게 된다. 이 차압을 측정하여 유량을 구할 수가 있다. 그러나 종래의 웨지형 차압 유량센서는 어떤 특정한 관로의 크기에 관계없이 차압을 측정하기 위한 구멍이 V자 형상의 웨지 중심으로부터 상류 및 하류 쪽으로 일정한 거리에 위치하고 있다.

이렇게 웨지의 상류와 하류 사이의 차압을 측정하기 위한 측정 구멍이 웨지를 중심으로 상류와 하류의 소정 위치에 천공되어 있어 V자 형상의 웨지 하류에서 유체 유동으로 인하여 유량 측정에 필요한 차압에 큰 영향을 미치는 와류(渦流) 및 소용돌이가 발생되므로 정확한 차압을 측정할 수 없다.

관로 내를 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위한 기초적인 데이터가 되는 웨지 상류 및 하류 사이의 차압이 정확하게 측정되지 않으므로 이 차압을 기초로 유체의 유량을 측정하는 차압계의 측정값 역시 정확하지 않음을 당연하다 할 것이다.

본 발명은 차압을 발생시켜 주기 위하여 관로, 즉 연결관 내에 V자 형상으로 형성되는 웨지의 수직 중심선과 차압을 측정하기 위한 두 개의 측정 구멍과의 거리를 관로의 직경(웨지의 크기)에 따라 가변함으로써 관로(연결관) 내에서의 와류나 소용돌이의 형성을 줄여 차압 측정의 정확도를 높일 뿐만 아니라 이로부터 측정되는 액체, 기체, 증기, 오폐수, 하수 등과 같은 각종 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 웨지형 차압 유량센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서를 나타낸 절단 사시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서의 적용상태를 나타낸 부분 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 연결관 2 : 웨지

3a : 상류 측정 구멍 3b : 하류 측정 구멍

4a,4b : 플렌지 5a,5b : 결합공

7 : 연결라인 8 : 밸브

9 : 차압계

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서는, 유체의 유량을 측정하기 위한 관로에 연결되는 연결관의 내측으로 V자 형상의 웨지를 형성하고, 상기 웨지의 상류와 하류에 상류 측정 구멍과 하류 측정 구멍을 각각 형성하되, 상기 관로의 직경(R)의 변화에 따라 상기 상류 측정구멍이 상기 웨지의 중심선(6)으로부터 상기 관로 직경(R) 이내의 상류측 연결관에 형성되고, 상기 관로의 직경(R)의 변화에 따라 상기 하류 측정구멍이 상기 웨지의 중심선(6)으로부터 상기 관로 직경(R) 이내의 하류측 연결관에 형성되어서, 상기 상류 측정 구멍과 상기 하류 측정 구멍에 연결된 차압계에 의해 측정된 차압으로 관로에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서에 있어서, 상기 웨지(wedge)는 상기 연결관 단면적의 1/2를 차단할 수 있도록 상기 연결관의 내측으로 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서에 있어서, 상기 웨지의 돌출부분은 90°로 절곡되어 좌우 대칭으로 연결관 내측에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서에 있어서, 상기 연결관의 양측에는 관로와의 결합을 위한 플렌지가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서에 있어서, 상기 웨지의 상류와 하류의 상류/하류 측정 구멍으로부터 상기 차압계에 가해지는 유체의 흐름을 개폐하기 위한 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서를 나타낸 절단 사시도이고, 도2는 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서를 나타낸 단면도이며, 도3은 본 발명에 의한 웨지형 차압 유량센서의 적용상태를 나타낸 부분 단면도이다.

본 발명은 도1 내지 도3에 도시한 것처럼, 원통형의 연결관(1)의 양측에는 미도시된 관로와의 연결(flange pipe joint)을 위한 플렌지(4a)(4b)(flange)가 형성되어 있고, 이 플렌지(4a)(4b)에는 다수개의 보울트(volt) 및 너트(nut)에 의한 관로와의 결합을 위한 다수개의 결합공(5a)(5b)이 천공되어 있다. 물론, 관로와 연결관(1)을 연결하여 주는 플렌지 사이에 패킹(packing)이나 가스켓(gasket)을 삽입한 후 결합함으로써 관로와 연결관을 흐르는 유체의 누출을 방지할 수 있음은 당연하다. 여기서, 연결관(1)의 직경(R)로서 관로의 직경과 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

위의 연결관(1)의 중간에는 90°로 절곡된 웨지(2)가 연결관(1)의 내측에 좌우 대칭으로 형성되어 있는데, 이 웨지(2)는 연결관(1) 단면적의 1/2를 차단할 수 있을 정도의 크기를 갖는다.

또한, 유체의 유량을 측정하기 위한 관로에 연결되는 연결관(1)의 내측으로 V자 형상의 웨지(2)가 형성되고, 웨지(2)의 상류(웨지(2)를 중심으로 유체가 유입되는 부분을 말한다.)와 하류(웨지(2)를 중심으로 유체가 배출되는 부분을 말한다.)에 상류 측정 구멍(3a)과 하류 측정 구멍(3b)가 천공되는데, 연결관(1)의 직경(R)의 변화에 따라 상류 측정 구멍(3a)이 웨지(2)의 중심선(6)으로부터 연결관(1) 직경(R) 이내의 연결관(1) 내에 형성되어 있고, 하류 측정구멍(3b)은 연결관(1) 직경(R)의 변화에 대응되게 웨지(2)의 중심선(6)으로부터 연결관(1) 직경(R) 이내의 연결관(1) 내에 형성되어 있다.

그리고, 상류 측정구멍(3a)과 하류 측정구멍(3b)에는 연결라인(7)에 의해 연결관(2), 즉 웨지(2)의 상류와 하류를 흐르는 유체의 차압을 측정하기 위한 차압계(9)가 결합되어 있으며, 위의 연결라인(7)에는 상류 측정구멍(3a)과 하류 측정구멍(3b)으로부터 차압계(9)에 가해지는 유체의 흐름을 개폐하기 위한 밸브(8)(valve)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 웨지형 차압 유량센서의 동작을 설명한다.

먼저, 연결관(1)과 차압계(9)를 연결하여 주는 연결라인(7)에 설치된 밸브(8)가 열린 상태에서 액체, 기체, 증기, 오폐수, 하수 등과 같은 각종 유체가 관로에 연결된 연결관(1)을 통해 일정속도 이상으로 흐르게 되면, 웨지(2)의 상류와 하류, 즉 상류 측정구멍(3a)과 하류 측정구멍(3b)에 각기 다른 유압이 가해진다.

이때 상류 측정구멍(3a)이 유량 측정을 위한 대상이 되는 관로, 즉 연결관(1)의 직경(R)의 변화에 대응되게 웨지(2) 중심선(6)으로부터 상류측으로 연결관(1)의 직경(R)내의 거리에 있는 연결관(1)에 형성되어 있다. 물론, 하류 측정구멍(3b)이 역시 유량 측정을 위한 대상이 되는 관로, 즉 연결관(1)의 직경(R)의 변화에 대응되게 웨지(2) 중심선(6)으로부터 하류측으로 연결관(1)의 직경(R) 내의 거리에 있는 연결관(1)에 형성되어 있어, 유체가 흘러도 연결관(1) 중 상류/하류 측정구멍(3a)(3b)이 형성된 상류나 하류에서는 와류나 소용돌이가 생성되지 않아 연결관(1)을 통한 유체의 흐름에 의한 안정된 값의 유압이 상류 측정구멍(3a)과 하류 측정구멍(3b)에 각각 가해진다.

이렇게 웨지(2)를 중심으로 상류에 생성된 고압은 상류 측정 구멍(3a)과 연결라인 (7) 그리고 열려진 밸브(8)를 통해 차압계(9)에 가해지는 한편 하류에 생성된 저압은 하류 측정구멍(3b)과 연결라인(7) 그리고 열려진 밸브(8)를 통해 차압계(9)에 각각 가해진다. 이로서 차압계(9)는 상류 측정구멍(3a)과 하류 측정구멍(3b)으로부터 가해지는 유체의 유압을 대비하여 웨지(2)가 설치된 연결관(1), 즉 관로 내를 흐르는 유체의 차압을 구한다.

이렇게 차압계(9)를 이용하여 관로의 두 지점, 즉 연결관(1) 내의 웨지(2)를 중심으로 하는 상하류의 두 측정지점으로부터 측정된 안정된 상태의 차압을 전송받은 미도시된 측정수단은 베르누이 법칙과 질량보존의 법칙에 의해 작성된 관로 내를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 프로그램(program)에 의해 관로를 흐르는 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 차압을 발생시켜 주기 위하여 관로, 즉 연결관 내에 V자 형상으로 형성되는 웨지의 수직 중심선과 차압을 측정하기 위한 두 개의 측정 구멍과의 거리를 관로의 직경(R)에 대응되게 웨지의 중심선으로부터 직경(R) 이내로 설정함으로써 관로(연결관) 내에서의 와류나 소용돌이의 형성을 줄여 차압 측정의 정확도를 높일 뿐만 아니라 이로부터 측정되는 액체, 기체, 증기, 오폐수, 하수 등과 같은 각종 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 유체가 V자 형상의 웨지를 통과하면서 유체의 속도가 가속되어 오리피스 판처럼 막혀 있는 부분이 없어지기 때문에 유체 내에 존재하는 이물질이 관로나 웨지형 차압유량계 내에 축적되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 한하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

1. 유체의 유량을 측정하기 위한 관로에 연결되는 연결관의 내측으로 V자 형상의 웨지를 형성하고, 상기 웨지의 상류와 하류에 상류 측정 구멍과 하류 측정 구멍을 각각 형성하되,

   상기 관로의 직경(R)의 변화에 따라 상기 상류 측정구멍이 상기 웨지의 중심선(6)으로부터 상기 관로 직경(R) 이내의 상류측 연결관에 형성되고,

   상기 관로의 직경(R)의 변화에 따라 상기 하류 측정구멍이 상기 웨지의 중심선(6)으로부터 상기 관로 직경(R) 이내의 하류측 연결관에 형성되어서,

   상기 상류 측정 구멍과 상기 하류 측정 구멍에 연결된 차압계에 의해 측정된 차압으로 관로에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 웨지형 차압 유량센서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 웨지는, 상기 연결관 단면적의 1/2를 차단할 수 있도록 상기 연결관의 내측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 상기 웨지형 차압 유량센서.
3. 제1항에 있어서,

   상기 웨지의 돌출부분은, 90°로 절곡되어 좌우로 대칭으로 연결관 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 웨지형 차압 유량센서.
4. 제1항에 있어서,

   상기 연결관의 양측에는 관로와의 결합을 위한 플렌지가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 웨지형 차압 유량센서.
5. 제1항에 있어서,

   상기 웨지의 상류와 하류의 상류/하류 측정 구멍으로부터 상기 차압계에 가해지는 유체의 흐름을 개폐하기 위한 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 웨지형 차압 유량센서.