KR100406597B1 - 유동센서, 이를 이용한 환기장치, 임펠러 및 유동센서를 제조하는 방법 - Google Patents

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다니엘 벌크맨스
에릭 브란켄
빅터 거드실스
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팬콤 비. 브이.
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Abstract

본 발명은 유동센서, 특히 공기흐름측정에 사용하기에 적절한 유동센서에 관한 것으로, 튜브부내에 자유회전하도록 현가되고 중앙코어와, 이 코어로부터 연장되는 다수개의 블레이드를 구비하는 임펠러를 구비하고, 상기한 적어도 하나의 블레이드가 튜브부의 내벽에 인접하여 연장되고, 측정수단이 구비되어 단위시간당 임펠러의 회전수를 측정하며, 구경측정 유동율이 튜브를 지나 통과하면, 유동센서는 측정수단에 의해 임펠러의 관련 구경측정 속도를 레지스터한다.

Description

유동센서, 이를 사용한 환기장치, 임펠러 및 유동센서를 제조하는 방법
전술한 타입의 공지된 유동센서에 있어서, 예를 들어 송풍추진기가 임펠러로 사용되는 바, 이는 튜브부내에서 자유롭게 회전되도록 설치된다. 이 임펠러의 회전이 측정되는 바, 이에 근거하여 어느 정도의 정밀도를 갖고 튜브부를 통한 유동율을 결정하게 된다. 종래의 유동센서에 의해 측정된 속도와 튜브부를 통한 유동율 사이의 관계는 선형이 아니며, 더욱이 측정시스템을 거친 압력저하에 따라 결정된다. 특히 압력과 유동율이 낮을 때와 튜브부를 통한 압력차가 현저할 때는 높은 편차특성이 생긴다.
상기한 송풍추진기는 회전에너지를 공기운동으로 전환하도록 고안된 바, 송풍추진기의 블레이드 개수와 블레이드 형상은 이를 목적으로 선정된다. 이와 같은 송풍추진기로서 자유로이 회전하는 송풍임펠러, 즉 모터 또는 이같은 구동수단에 의해 구동되지 않는 송풍임펠러가 사용되면, 회전속도와 임펠러에 의해 커버되는 표면을 통한 유동을 사이의 관계는 선형관계로부터 대체로 벗어나게 되는 바, 특히속도가 낮고 임펠러의 양측 사이의 압력차가 큰 경우에 더욱 그러하며, 더불어 튜브부를 거친 압력차에 직접적으로 의존한다.
속도가 낮고 압력차가 큰 경우에, 공기는 임펠러를 통하여 후방으로 흘러, 소위 역류가 생기는데, 이는 예를 들어 인접하여 설치된 환기팬에서처럼, 임펠러의 회전속도가 일정 유동율로 변화되도록 한다. 더불어, 송풍추진기는 통상적으로 강한 공기와류를 일으키는데, 이는 유동센서의 작동에 나쁜 영향을 미친다. 결과적으로 유동센서는 유동율이 낮을 때 특히 좋지 못한 측정특성을 갖게 되고, 공지된 유동센서가 특히 압력에 독립적이지 않음을 의미한다.
이에 본 발명은 서두에 기술된 타입의 유동센서를 제공하는 데 그 목적이 있는 바, 언급된 단점들은 제거되고 장점들은 보유하는 유동센서를 제공하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 유동센서는 청구항 1에 따른 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 유동센서내의 임펠러의 블레이드의 여러 단면상의 블레이드 각은 유동센서의 측정범위내에서 대체로 압력에 독립적인 측정특성을 갖는 유동센서를 제공한다. 구경측정 유동율(calibration flow rate)과 구경측정 속도(calibration speed)로 구성되는, 디자인 조합으로 일컬어지는, 구경측정 조합이, 임펠러의 일정 간격 속도를 처리하기 위한 측정수단이나 혹은 다른 수단에 상기한 측정특성이 적용되도록 선정된다. 본 발명에 따라 주어진, 임펠러의 블레이드에 걸친 블레이드각의 곡율은 소정의 사용에 적절한 디자인 커플과 소정 튜브부직경으로부터 시작하여, 대체로 압력에 독립적인 유동센서가 항상 제공될 수 있다는장점을 제공하는 바, 즉 임의의 응용 유동센서에서도 대체로 선형의 측정특성을 갖도록 디자인가능한데, 이 측정특성은 적어도 선정된 디자인 커플을 구비한다. 이같은 구조, 특히 선정된 소정 재질과의 조합에 의해, 유동센서는 먼지가 많고 부식성 환경에서의 사용에 적절하며, 특히 급변하는 온도와 상이한 습도에서의 사용에 적절하고, 유동센서는 기체유동측정에 사용가능할 뿐 아니라, 유체유동을 측정하는 데 사용하기에도 적절하다.
본 발명에 따른 유동센서는 실제환경 등에서의 공기조절과, 공정제어, 배출제어 및, 배출측정에 관한 공업과, 농업 및 도시사용에 특히 적절하다.
본 발명에 따른 유동센서는 청구항 2에 따른 특징으로 보다 상세히 설명된다.
자유회전하는 임펠러가 유동센서에 사용되었을 때, 사용중에 임펠러의 속도가 측정될 최소속도와 최대속도의 주어진 한계내에 유지됨으로써 측정 특성의 교란을 배제하는 것이 중요한 바, 과도하게 높은 속도에서 블레이드 운동은 임펠러의 불규칙한 회전으로 이어지게 되어, 측정정밀도와 민감도에 역작용한다. 더불어, 임펠러가 과도하게 높은 속도일 때는, 바람직하지 못한 소음이 발생하게 되고 마모가 일어나게 되며, 너무 낮은 속도에서는 유동센서의 측정정밀도가 좋지 않게 된다.
소정 측정범위내에서 유동센서의 보다 나은 측정특성을 얻기 위해, 유동센서는 바람직하기로 청구항 3에 따른 특징을 구비한다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 유동센서는 청구항 4와 청구항 5에 따른 특징을 갖는다.
바람직하기로 대각선으로 마주보는 2개의 블레이드가 구비된 임펠러를 제공함으로써, 안정된 임펠러가 제공되는 바, 베어링상에 최소의 힘만이 작용되므로, 단순한 방식으로 베어링-장착이 가능하다. 결과적으로 공지된 유동센서의 임펠러와는 달리, 본 발명에 따른 임펠러는 에너지의 전달을 위해 고안되지 않았다. 상기한 베어링의 마찰만이 극복되어야 한다. 더불어 튜브부의 전방면의 매우 작은 부분만이 부동 임펠러에 의해 커버된다. 이같은 측정에 의해 유동저항 및 튜브부내의 유동패턴상의 임펠러의 영향은 최소화된다. 여기서 블레이드가 튜브부의 내벽에 인접한 부분까지 연장되므로, 전체 튜브부는 임펠러의 일회전에 의해 커버된다.
본 발명의 임펠러에 따르면, 그 운동패턴이 튜브내의 유동패턴과 독립적이 되도록 하는 장점을 지닌다. 또한 본 발명에 따른 유동센서는 측정특성에 영향을 미치지 않으면서 튜브부내의 와류및 층류 모두에 사용될 수 있다. 각 경우에 유동센서는 정확히 기능한다.
변형 실시예에 있어서, 유동센서는 청구항 9에 의한 특징을 갖는다.
튜브부내에 환기팬(fan)을 설치함으로써, 용이하게 설치될 수 있으면서 임펠러와 환기팬은 최적으로 상호 조절될 수 있는 간단한 장치를 제공할 수 있게 된다. 상기한 환기팬을 임펠러의 하류에 설치함으로써 유동센서의 정밀도를 높일 수 있게 된다.
또한 특히 바람직하기로는 유동센서가 청구항 10에 따른 특징을 갖는다.
환기팬과 임펠러가 반대방향으로 회전함으로써 튜브부내에 바람직한 유동패턴이 생성되는 바, 이는 측정특성상에 바람직하지 못한 교란, 예컨대 원치않는 진동에 기인한 교란을 방지한다.
또한 본 발명은 청구항 14의 서두에 기술된 타입의 임펠러에 관한 것으로, 본 발명에 따른 임펠러는 청구항 14의 특징부의 특징에 따른 특성을 지닌다.
이와 같은 임펠러는 특히 바람직하기로 튜브부내에 설치가능한 바, 이는 유동센서와 공용하기에 적절한데, 대체로 압력에 독립적인 회전특성을 지니기 때문이다. 이 임펠러는 튜브부내의 임펠러의 일회전에 의해 튜브부내의 대체로 전단면이 블레이드에 의해 커버되는 방식으로 소정 튜브부의 직경에 용이하게 조정될 수 있다.
더불어 본 발명은 환기장치, 특히 공간의 환기에 적절하게 사용되는 환기장치와, 튜브부내에 설치된 자유회전하는 임펠러를 구비하는 유동센서의 제조방법에 관한 것이기도 하다.
본 발명을 설명하기 위해, 유동센서와 환기장치의 실시예를 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 설명한다.
본 발명은 유동센서에 관한 것으로, 특히 공기흐름측정의 사용에 적절한 바, 튜브부내에 자유회전하도록 현가된 임펠러(impellor)를 구비한다.
도 1은 환기장치가 구비된 마구간의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 유동센서의 부분 측단면도,
도 3은 도 2의 임펠러의 111-111선상의 단면도,
도 4는 도 3에 따른 블레이드단면의 하부측면의 개략도,
도 5는 임펠러의 사시도이다.
도 1은 다수개의 벽 (2)과, 지붕(3) 및, 바닥(4)에 의해 구획된 내부공간(5)이 구비된 마구간(1)을 도시하는 바, 상기 내부공간(5)내에는 가열수단(6)과 이 내부공간(5)내의 공기성분을 측정하는 데 사용되는 측정수단(7)을 구비하는 한편, 상기 지붕(3)내에는 상기 내부공간(5)과 연통하는 제 1개방끝단(9)과, 마구간(1)의 외부공간으로 연결된 마주보는 제 2개방끝단(10)을 구비하는 튜브부(8)가 구비된다. 원형의 내부단면을 갖는 튜브부(8)에 있어서 임펠러 (12)는 내부적으로 면하는 제 1개방끝단(9)과 인접하여 자유회전가능하게 현가되어 있는데, 이 임펠러 (12)는 이하에서 보다 상세하게 논의될 것이다. 상기한 제 2개방끝단에 인접하여 환기팬(13)이 튜브부내에 설치되는데, 이 환기팬에 의해 내부공간(5)내의 공기가 튜브부(8)를 매개로 외부공간(11)으로 배출된다.
한편 가열수단(6)과, 공기성분측정수단(7), 임펠러(12) 및, 환기팬(13)들은 모두 제어유니트(14), 예를 들어 컴퓨터제어된 조절유니트에 연결되며, 또한 이 제어유니트(14)에는 벽 (2)과, 지붕(3) 및/또는 바닥(4)내에 구비된 제어 환기조절밸브(15)도 연결된다. 측정된 공기성분에 근거하여, 환기조절밸브(15)가 개방위치와 폐쇄위치로 조정되며, 내부공간(5)내의 공간을 환기시킬 목적으로 소정 공기흐름이 튜브부(8)를 통하여 배출되어지는 방식으로 환기 팬(13)이 조절된다. 또한 배출되는 공기흐름을 정확히 결정하고 조절하여, 예를 들어 많은 열을 손실하거나 외풍없이도 내부공간(5)내의 최적의 환기를 달성하는 것이 중요하다.
상기한 임펠러(12)는 상호 대각으로 마주보게 설치된 2개의 블레이드(16)를 구비하는 바, 이는 하우징(32)내에 베이링이 장착된 코어(30)에 부착되어 원활하게작동되며, 하우징은 다수개의 방사상 살에 의해 튜브부내의 중심에 현가된다. 또한 상기 코어(30)는 작은 전방면이 구비되며 공기역학적인 형상을 가지므로, 코어(30)는 튜브부(8)내의 공기의 유동패턴에 영향을 최소로 작용한다. 임펠러(12)의 회전축(S)은 튜브부(8)내의 종축과 일치하며, 블레이드(16)는 튜브부(8)의 내벽에 근접하기까지 연장한다. 여기서 튜브부(8)의 내벽과 블레이드(16)의 자유단 사이의 거리는 튜브부의 직경의 2%이하이며, 바람직하기로는 약 1%이다. 따라서 사용중에 튜브부의 전체 단면의 대부분이 블레이드(16)에 의해 커버되어, 튜브내의 와류와 층류의 모든 경우에 유동센서가 사용될 수 있다. 바람직하기로 임펠러의 회전방향은 환기팬의 회전방향의 반대이다.
도시된 실시예에 있어서, 튜브부의 제 1개방끝단(9)에는 외부로 만곡된 유입선단(31)을 구비하는 바, 만곡직경(R)은 튜브부의 직경(D)의 10%이상이다. 바람직하기로 임펠러는 튜브부(8)직경(D)의 적어도 이분의 일인 유입 선단(31)의 높이 또는 유입선단(31)으로부터 이격된 거리에 설치된다. 이와 같은 형상에 의해, 튜브부(8)내의 공기의 유입패턴은 유동센서의 측정특성상에 영향을 미치지 못하게 되고, 더불어 이를 목적으로 임펠러(12)와 환기팬(13)은 튜브부(8)의 직경(D)에 적어도 상응하는 거리로 이격된다.
튜브부(8)를 통한 유동율을 측정하기 위해, 임펠러(12)는 임펠러(12)의 속도를 결정하는데 사용되는 측정수단(17)을 구비하는 바, 이와 같이 측정될 속도는 유동율을 나타내는 것으로서, 이를 근거로 조절유니트(14)에 의해 환기팬(13)의 회전속도는 조절되면, 여러 조절밸브(15)의 위치도 조절될 수 있으며, 가열(6)이 재조정된다.
값싸면서도 신뢰도 높은 방식으로 임펠러(12)의 속도로부터 유동율을 계산하기 위해서 유동율과 측정 속도 사이에는 내부공간(5)과 외부공간(11) 사이에 압력차와 무관하게, 그리고 튜브부(8)내의 유동패턴과 무관하게 선형 관계가 성립되어야 함은 중요한 사실인데, 이 선형관계는 대체로 임펠러(12)의 형상, 특히 블레이드형상에 의해 결정된다.
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 임펠러(12)의 블레이드(16)에 있어서, 각 부분에서의 블레이드각(H)은 이하의 식을 만족하는 바,
[tan(H(r)) * Caldeb * C] / [r * D2] = Calrev
여기서,
r = 코어의 중심에 대한 거리부분(m) ;
H(r) = 거리 (r)에서의 부분의 블레이드각( °) ;
Caldeb = 구경측정 유동율(m3/h)
Calrev = 구경측정 속도(rev/min)
D = 튜브부의 직경(m)이다.
여기서 C는 0.003과 0.004사이이며, 바람직하기로 6.67/1974이다. 실제로 불레이드각은 바람직하기로 최적 블레이드각으로부터 최대로 3 °벗어난다.
또한 상기한 블레이드각(H)은 도 3으로 도시된 바와 같이 임펠러(12)의 회전축(S)과 블레이드(16) 사이의 각이다.
상기한 블레이드의 소정 형상을 계산하기 위해, 구경측정 조합(K)은 응용에 적절한 디자인 커플로 일컬어질 수 있고 구경측정 유동율(Caldeb)과 관련 구경측정속도(Calrev)를 구비하는 것으로부터 출발하며, 상기한 디자인 커플(K)은 특히 조절유니트(14)와 속도측정 수단(17)에 근거하여 선정되며, 유동센서의 측정특성상에 일점을 형성한다. 예를 들어, 표 1은 압력에 독립적이면서, 특히 본 발명에 따른 유동센서에 사용되기에 적절한 임펠러(12)의 블레이드각을 보여주고 있다.
[표 1]
Figure pct00001
결과적으로 유동센서의 최적조건을 위해 특히 임펠러(12)와, 각 블레이드(16)의 적어도 큰 부분 및, 블레이드의 소정 폭(B)은 다음의 식을 만족함으로써 결정된다.
[r1*cos(H1)*B1] / [r2*cos(H2)*B2] > 1 [2]
여기서,
r1= 코어의 중심에 대한 제 1부분의 거리 (m) ;
r2= 코어의 중심에 대한 제 2부분의 거리 (m) ;
여기서 r1> r2;
H1= 제 1부분의 블레이드각( °) ;
H2= 제 2부분의 블레이드각( °) ;
B1= 제 1부분의 블레이드폭(m) ;
B2= 제 2부분의 블레이드폭(m),
여기서 임펠러의 모든 블레이드각에 대하여, 블레이드각들(H1, H2)은 4분면(quadrant) 내에 놓이고, 블레이드각(H)과 블레이드폭(B)은 블레이드에 걸쳐서 유동곡선(flowing curve)을 가진다. 유동센서내에 임펠러를 도 1에 도시된 바와 같은 조건으로 사용하기 위해, 블레이드의 폭은 바람직하기로 1 내지 15cm사이의 값이어야 하는 바, 표 1로 나타난 실시예에 있어서, 5cm의 거리에서 10cm의 블레이드폭으로부터 시작된다. 블레이드에 걸친 폭의 변화는 표 1의 우측열에 나타나 있다. 도시된 실시예에 있어서, 코어는 대략 10cm의 직경을 갖는다.
자유회전하는 임펠러를 사용하여 공기흐름을 측정하는 경우에, 속도는 바람직하기로 구체적인 범위내로 유지되어야만 하는 바, 임펠러(12)의 과도하게 빠른 속도는 임펠러의 블레이드(16)의 불안정성의 커다란 요인이 되는데, 이는 측정특성에 역효과를 미친다. 더불어, 이는 장치의 여러 부품을 현저하게 마모시키는 결과를 초래할 뿐 아니라, 불유쾌한 소음수준을 발생시킨다. 한편 너무 낮은 속도에서의 유동센서의 측정정밀도는 너무 쉽게 악영향을 받게 된다.
가능한 최대 및 최소속도가 주어지면, 측정가능한 최대 및 최소유동율이 다음의 식에 기초하여 각 임펠러(12)에 대하여 결정된다.
[tan(H(r)max)*Maxdeb*C]/[r*D2] <Maxrev [3]
[tan(H(r)min)*Mindeb*C]/[r*D2] <Minrev [4]
여기서
H(r)max= 거리(r)에서의 최대 블레이드각 부분( °) ;
H(r)min= 거리(r)에서의 최소 블레이드 부분( °) ;
Maxdeb = 최대 측정 유동율(m3/h)
Mindeb = 최소 측정 유동율(m3/h)
Maxrev = 최대 측정 속도(rev/min)
Minrev = 최소 측정 속도(rev/min)이다.
상기한 식[3]내에 블레이드각(H)과 최대 가용한 속도를 채움으로써, 측정가능한 최대유동율은 용이하게 결정되어지고, 아래의 식[4]에 블레이드 각(H)과 최소 가용한 속도를 채워 넣음으로써 측정가능한 최소 유동율이 용이하게 결정된다.
반대로, 동일한 식[3]에 근거하여 측정될 최대 유동율과 가능한 최대 속도에 기초하여 각 부분에 대한 가능한 최대 블레이드각도를 계산할 수 있으며, 마찬가지로 측정될 최소 유동율과 이에 필요한 최소 속도를 채워 넣음으로써 각 부분에 대한 최소 블레이드각을 계산할 수 있는데, 이는 임펠러(12)의 블레이드각을 결정하기 전에, 바람직한 구경측정 조합(K)가 선정될 수 있는 근거가 되는 디자인 한계를 결정하는 가능성을 제공한다. 표 2는 임펠러의 상이한 부분들에 대한 최대 블레이드각(H(r)max)과 최소 블레이드각(H(r)min)을 나타내는 바, 표 2의 머리부분에 주어진 설계 기준으로부터 시작된다.
디자인 커플(K)이 선정되면, 최적의 블레이드각(H)이 제 1식([1])을 채움으로써 결정된다. 구해진 블레이드각(H)이 제 3식과 제 4식([3], [4])에 의해 구한 한계값의 너무 외부로 놓이게 되면, 조절된 디자인 커플(K)이 선정될 수 있게 된다. 이와 같은 방식으로, 블레이드각의 변화는 용이하게 최적화될 수 있게 된다. 이후에, 각 블레이드부에 대하여 폭은 제 2식([2])에 기초하여 결정될 수 있는 바, 이와 같은 방식으로 블레이드 형상은 조건을 만족시키며, 이에 압력에 독립적이고, 적절한 정밀도를 갖는 소정이 선형 측정 특성을 제공한다.
[표 2]
Figure pct00002
Figure pct00003
도 3은 임펠러(12)의 블레이드(15)의 단면을 도시하는 바, 블레이드(16)는 전방측면(18)과, 배후측면(19), 선도측면(leading side, 20) 및, 만곡된 상부측면(21)을 구비한다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 선도측면(20)은 대체로 편평한데, 이는 임펠러의 압력에 독립성에 긍정적인 영향을 미친다. 도 4에 도시된 바와 같이 유입각(β1)과 유출각(β2) 사이의 차이에 의해 주어지는 블레이드의 만곡은 5°이하이며, 바람직하기로는 0°이다. 블레이드의 최대 두께는 블레이드폭의 약 10%이고, 이는 블레이드(16)의 전방측면(18)으로부터 측정되었을 때, 블레이드폭의 약 1/3에 위치된다. 블레이드각(H)은 유입 각(β1)과 유출각(β2)의 평균값에 해당한다.
도 5는 압력에 독립적인 유동센서내에 사용하기에 적절한 임펠러(40)를 도시하는 바, 코어(30)로부터의 상이한 위치(r1, r2)에서의 두 부분의 블레이드각(H1, H2)은 이하의 식을 충족한다.
( r1/ r2) * tan( H1)=tan( H2) [5]
여기서,
r1= 코어의 중심에 대한 제 1부분의 거리(m);
r2= 코어의 중심에 대한 제 2부분의 거리(m);
H1= 제 1부분의 블레이드각 부분( °);
H2= 제 2부분의 블레이드각 부분( °).
이와 같은 임펠러(40)로부터 출발하여, 유동센서는 거의 압력에 독립적인 단순한 방식으로 조립될 수 있다. 이와 같은 목적으로, 튜브부의 적절한 직경(D)은 예를 들어 제 1식 ([1])내에 블레이드(41)의 일단면의 소정 블레이드각과 소정의 디자인 커플(K)를 삽입함으로써 결정된다. 이후에, 블레이드(41)의 길이(L)는 튜브부의 길이에 조정될 수 있다. 값이 구해지고 최대 허용가능한 속도가 제 2식 ([2])에 삽입되면, 유동계의 측정범위의 상한이 주어지게 되고, 이와 유사하게 제 3식([3])에 삽입되면, 하한이 주어지게 된다. 유동센서가 선형의 측정특성을 가지므로, 실제로 최대속도가 발생하게 되는 지를 앞서 판단할 수 있게 된다. 만약 초과할 것으로 예상되면, 상이한 구경측정 조합이 선정되어야 하는 바, 따라서 튜브부의 상이한 직경이 관련된다. 이와 같은 방식으로, 소정의 측정범위를 갖는 압력에 독립적인 유동센서의 적절한 형상은, 임펠러(40)로부터 출발하여 각각의 경우에 성취될 수 있다. 물론 디자인커플로부터 출발하여, 구해진 값을 제 1식([1])에 삽입함으로써 소정의 블레이드각을 각각의 튜브부 직경에 대하여 결정할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 방법으로 공기조절과, 공정제어, 배출측정 등에 사용하기 위한 예를 들어 농업, 공업, 도시사용으로 사용될 수 있는 유동센서를 달성할 수 있는 바, 유동센서는 예를 들어 부식성이고 먼지가 많은 환경과, 상이한 온도와 습도에서 공기 및 유체측정에 사용될 수 있다.
또한 상기한 유동센서는 200과 6000 m3/h 사이의 유동율을 측정하도록 고안 될 수 있는데, 상기한 범위보다 크거나 작은 유동율도 가능하다. 한편 임펠러의 블레이드 길이는 적어도 15 내지 40cm 사이에서 가능하지만, 이보다 더 길거나 짧은 블레이드 길이도 가능하다. 본 발명에 따른 유동센서는 0 과 120Pa 사이의 압력차에서 적어도 사용가능하며, 소정 측정범위 걸쳐 대략 60 m3/h 또는 이하의 측정 정밀도를 달성할 수 있다. 본 발명은 도시된 실시예로만 한정되지 않음은 물론이며, 다양한 변형이 본 발명의 범위내에서 가능하다.
예를 들어, 임펠러는 다수개의 블레이드를 구비할 수도 있으며, 유동 센서는 환기팬이 구비되지 않고도 사용될 수 있는데, 예를 들어 자연적인 환기의 경우에 그러하다. 다른 센서들이 조절유니트, 예컨대 역학적 스위치와 시간스위치에 연결 될 수 있다.
조절유니트에는 다양한 조절프로그램이 포함될 수 있는 바, 이는 유동센서가 포함된 공정을 조절하기에 적절하다.
하나 또는 다수개의 주어진 매개변수로부터 출발하여, 본 발명에 따른 유동센서 또는 임펠러는 각각의 경우에 조절될 공정으로 최적으로 조절된다. 이와 같은 견지에서, 매개변수들의 값의 선정은 본 기술분야의 숙련된 자의 지식범주내에 포함되는 것으로 이해된다.

Claims (20)

  1. 튜브부내에서 자유회전하도록 현가되어 있으며, 중앙 코어와 이 코어로부터 연장되는 다수개의 블레이드를 갖춘 임펠러를 구비하되, 상기한 코어로부터 적어도 하나의 블레이드가 튜브부의 내벽에 인접하도록 뻗어 있으며, 임펠러의 단위시간당 회전수를 측정하기 위한 측정수단들이 구비되어 있으며, 구경측정 유동율이 튜브를 지나 통과할 때, 유동센서가 측정수단에 의해 측정된 임펠러의 관련 구경측정 속도를 레지스터(register)하도록 배치되어 있으며, 블레이드의 적어도 일련의 단면에서 블레이드각은 이하의 식을 만족하며,
    [tan(H(r)) * Calde * C] / (r * D2) = Calrev
    여기서,
    r = 코어의 중심에 대한 거리부분(m);
    H(r) = 거리(r)에서의 부분의 블레이드각( °);
    Caldeb = 구경측정 유동율(m3/h)
    Calrev = 구경측정 속도(rev/min)
    D = 튜브부의 직경(m)이고, 여기서 C는 0.003과 0.004사이인 특히 공기흐름측정에 사용되는 유동센서.
  2. 제 1항에 있어서, 블레이드의 각 단면에서의 블레이드각이 이하의 식을 만족하며,
    [tan(H(r)max)*Maxdeb*C]/[r*D2]<Maxrev 와
    [tan(H(r)min)*Mindeb*C]/[r*D2]<Minrev
    여기서,
    H(r)max= 거리(r)에서의 최대 블레이드각도( °);
    H(r)min= 거리(r)에서의 최소 블레이드각도( °);
    Maxdeb = 최대 측정 유동율(m3/h)
    Mindeb = 최소 측정 유동율(m3/h)
    Maxrev = 최대 측정 속도(rev/min)
    Minrev = 최소 측정 속도(rev/min)인 유동센서.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 블레이드의 2개의 단면의 각 조합은 이하의 식을 만족하며,
    [r1*cos(H1)*B1] / [r2*cos(H2)*B2] > 1
    여기서,
    r1= 코어의 중심에 대한 제 1부분의 거리(m);
    r2= 코어의 중심에 대한 제 2부분의 거리(m);
    여기서 r1> r2;
    H1= 제 1부분의 블레이드각( °);
    H2= 제 2부분의 블레이드각( °);
    B1= 제 1부분의 블레이드폭(m);
    B2= 제 2부분의 블레이드폭(m)이고,
    여기서 임펠러의 모든 블레이드각에 대하여, 블레이드각들(H1, H2)은 4분면(quadrant) 내에 놓이고, 블레이드각(H)과 블레이드폭(B)은 블레이드에 걸쳐서 유동곡선(flowing curve)을 가진 유동센서.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임펠러에는 코어와 함께 튜브부의 해당 단면의 전체 직경을 커버하는 2개의 블레이드가 구비되고, 상기 블레이드는 서로 대각방향으로 마주보게 설치된 것을 특징으로 하는 유동센서.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 블레이드 또는 각 블레이드의 자유단과 튜브부의 내벽 사이의 거리가 튜브직경의 2% 이하인 것을 특징으로 하는 유동센서.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 블레이드에 있어서 선도 측면에서의블레이드곡률이 5° 이하인 것을 특징으로 하는 유동센서.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 블레이드의 단면에 있어서 블레이드의 전방선단으로부터 측정하였을 때 블레이드폭의 약 1/3의 거리에서 단면의 최대두께를 가지며, 최대 블레이드 두께는 해당 블레이드 폭의 10%정도인 것을 특징으로 하는 유동센서.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 코어는 튜브부의 내부 단면의 약 10%이하를 차지하는 전방면을 구비하는 것을 특징으로 하는 유동센서.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 튜브부내의 임펠러의 하류에 환기팬이 구비되어 튜브부를 매개로, 상기 환기팬으로부터 이격된 임펠러의 측면으로부터 그리고 회전중에 임펠러에 의해 커버되는 평면을 통하여 공기를 배출하고, 상기 공기를 튜브부의 외부로 이송하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 유동센서.
  10. 제 9항에 있어서, 사용중에 상기 환기팬이 임펠러의 회전방향과 반대로 회전하는 것을 특징으로 하는 유동센서.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 환기팬의 블레이드들과 임펠러의 블레이드들 사이의 거리가 튜브부의 직경 이상인 것을 특징으로 하는 유동센서.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 임펠러의 측면상에 튜브부가 이 튜브부의 직경의 10%보다 큰 만곡직경을 갖는 외부로 만곡된 유입선단을 구비하고, 상기 임펠러는 유입선단의 높이로 배치되는 것을 특징으로 하는 유동센서.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 임펠러의 측면상에 튜브부가 이 튜브부의 직경의 10%보다 큰 만곡직경을 갖는 외부로 만곡된 유입선단을 구비하고, 상기 임펠러는 튜브부의 직경의 적어도 이분의 일의 거리로 유입선단으로부터 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 유동센서.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 따른 유동센서가 환기시킬 공간의 경계의 하나내에 포함되고, 스위칭수단이 조절을 위해 구비되며, 측정수단에 의해 레지스터된 임펠러의 속도와 공간내에서 측정된 공기성분에 근거하여 유동센서에 의해 공간으로부터 배출될 공기량이 결정되는, 특히 공간의 환기에 사용되는 환기장치.
  15. 중앙 코어와 이 코어로부터 연장되는 다수개의 블레이드를 구비하는 튜브내에 설치되는 임펠러에 있어서, 블레이드의 2개의 단면의 각 조합에서의 블레이드각이 이하의 식을 만족하며,
    ( r1/ r2) * tan( H1)=tan( H2)
    여기서,
    r1= 코어의 중심에 대한 제 1부분의 거리(m);
    r2= 코어의 중심에 대한 제 2부분의 거리(m);
    H1= 제 1부분의 블레이드각( °);
    H2= 제 2부분의 블레이드각( °)인 것을 특징으로 하는 튜브부내에 설치되는 임펠러.
  16. 제 15항에 있어서, 블레이드의 각 단면에서 구경측정 유동율과 구경측정 속도의 구경측정조합이 있고, 블레이드의 각 단면에서 블레이드각이 이하의 식을 만족하며,
    (tan(H(r)) * Caldeb * C] / (r * D2) = Calrev
    여기서,
    r = 코어의 중심에 대한 거리(m);
    H(r) = 거리 (r)에서의 블레이드각( °);
    Caldeb = 구경측정 유동율(m3/h)
    Calrev = 구경측정 속도(rev/min)
    D = 튜브부의 직경(m)이고, 여기서 C는 0.003과 0.004사이인 것을 특징으로 하는 임펠러.
  17. 튜브부내에 설치된 임펠러를 구비하고, 이 임펠러에는 적어도 하나의 코어와, 이 코어로부터 연장되는 다수개의 블레이드, 코어 베어링수단, 이 코어베어링 수단을 튜브내에 고정시키는 수단 및, 임펠러 회전측정수단이 구비되며, 유동센서와 측정수단의 측정범위에 기초하여 튜브부의 직경과 구경측정 유동율과 관련 구경측정 속도의 조합이 설정되며, 이에 근거하여 블레이드의 각 단면서의 블레이드각이 결정되며, 이 블레이드각은 이하의 식을 만족하며,
    [tan(H(r)) * Caldeb * c] / [r * D2) = Calrev
    여기서,
    r = 코어의 중심에 대한 거리부분(m);
    H(r) = 거리(r)에서의 부분의 블레이드각( °);
    Caldeb = 구경측정 유동율(m3/h)
    Calrev = 구경측정 속도(rev/min)
    D = 튜브부의 직경(m)이고, 여기서 C는 0.003과 0.004사이인 것을 특징으로 하는 임펠러의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서, 최대와 최소유동율은 사용중에 측정되며 이에 대한 소정의 최대와 최소 임펠러속도가 결정되고, 각 단면에 대한 블레이드각은 이하의 식을 만족하는 H(r)max와 H(r)min의 2개의 한계치 사이에 놓이고,
    (tan( H(r)max)*Maxdeb*C]/[r*D2]<Maxrev 와
    (tan( H(r)min)*Mindeb*C]/[r*D2]<Minrev
    여기서,
    H(r)max= 거리(r)에서의 최대 블레이드각 부분( °);
    H(r)min= 거리(r)에서의 최소 블레이드각 부분( °);
    Maxdeb = 최대 측정 유동율(m3/h)
    Mindeb = 최소 측정 유동율(m3/h)
    Maxrev = 최대 측정 속도(rev/min)
    Minrev = 최소 측정 속도(rev/min)이며, 0.003<C<0.004인 것을 특징으로 하는 임펠러의 제조방법.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서, 상기 각 블레이드의 각 단면에 대하여, 폭과 블레이드각이 블레이드의 2개의 단면의 각 조합에 대하여 이하의 식을 만족하여 결정되고,
    [ r1*cos(H1)*B1] / [ r2*cos(H2)*B2] > 1
    여기서,
    r1= 코어의 중심에 대한 제 1부분의 거리(m);
    r2= 코어의 중심에 대한 제 2부분의 거리(m);
    여기서 r1> r2;
    H1= 제 1부분의 블레이드각( °); H2= 제 2부분의 블레이드각( °);
    B1= 제 1부분의 블레이드폭(m); B2= 제 2부분의 블레이드폭(m)이고,
    여기서 임펠러의 모든 블레이드각에 대하여 블레이드각(H1, H2)들은 4분면 내에 놓이고, 블레이드각(H)과 블레이드폭(B)은 블레이드에 걸쳐 유동곡선을 갖는 것을 특징으로 하는 임펠러의 제조방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 C의 값은 6.67/1974인 특히 공기흐름 측정에 사용되는 유동센서.
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