KR100412335B1 - 터빈 유량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체가 유동할때 유로관의 구조물로 인한 유속 변동을 최소화하여 캐비테이션 현상에 의한 유량계의 손상을 방지하고, 별도의 노즐수단없이 유량 측정 정밀도를 향상시킨 터빈 유량계에 관한 것으로, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배관과 연결되도록 양단부에 접속부가 형성되고, 내경이 배관의 내경과 동일하게 형성된 양단 개구 형상의 유량계 본체와; 외주면에 상기 유체의 유입 방향에 대해 일정한 각도 경사지게 다수개의 블레이드를 구비하여 상기 유량계 본체의 내부에 배치되는 회전체와; 상기 회전체의 전ㆍ후에 해당되는 상기 유량계 본체의 내부에 배치되어 회전축을 매개로 하여 상기 회전체를 회전 가능하게 지지하는 전ㆍ후 고정체와; 상기 전ㆍ후 고정체의 외주면에 방사상으로 일정한 간격을 두고 다수개 설치되어 상기 유량계 본체의 내면에 고정되는 서포터와; 상기 회전체 각각의 블레이드에 설치되는 영구자석과; 상기 블레이드에 근접되도록 상기 유량계 본체에 설치되어 상기 영구자석을 센싱하여서 된 신호를 상기 연산수단으로 출력하는 픽업수단과; 상기 유량계 본체 내부를 흐르는 유체를 상기 픽업수단에서 센싱하여 검출된 신호를 연산하는 연산수단 및 상기 연산수단에서 연산된 유량을 가시적으로 표시하는 표시수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 유량계에 있어서, 상기 영구자석은 상기 회전체 각각의 블레이드 양측단부중 유체의 유입 방향에 대응되는 단부에 외부로 노출되도록 매몰 설치되고, 상기 픽업수단은 상기 블레이드에 근접되도록 상기 유량계 본체를 관통하여 상기 서포터내에 삽입 설치되는 MR센서인 것을 특징으로 한다.

Description

터빈 유량계{A TURBINE FLOW METER}

본 발명은 터빈 유량계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체가 유동할때 유로관의 구조물로 인한 유속 변동을 최소화하여 캐비테이션 현상에 의한 유량계의 손상을 방지하고, 별도의 노즐수단없이 유량 측정 정밀도를 향상시킨 터빈 유량계에 관한 것이다.

일반적으로 터빈 유량계는 각 가정이나 기타 사용처에서 사용하는 유체의 사용량을 정확하게 계량하도록 하는 것으로, 이는 배관의 소정 위치에 장착되어 수도관을 통과하는 유체의 유속에 따른 양을 숫자로 디스플레이하도록 하는 것이며, 이러한 터빈 유량계는 그 구조에 따라 여러종류가 다양하게 알려져 실제로 널리 사용되고 있는 것이었다.

이러한 여러가지 터빈 유량계중에서도 본 발명의 종래에 속하는 기술로 대한민국 특허 등록 제89-3898호인 수도 미터기가 있다.

상기 종래 기술인 수도 미터기의 구성은, 송수관(미도시) 내부를 흐르는 물의 통과량을 적산하기 위한 터빈 유량계를 구성함에 있어서, 상기 송수관의 내경보다 확대된 내경체로서 양측단이 개방된 상태에서 출구측 중앙 위치에 다수의 리브(11)로 수평 지지 설치된 피보트(12)와, 검출소자(131)와 신호 발생회로를 내장하고서 외주면 일측에 설치되는 검출부(13) 및 양측단부위에 각각 송수관과의 연결수단(15)(14)을 구비한 원통형 본체(10)와, 그리고, 전,후면 사이에 사각 형태로 관통된 적어오 하나 이상의 노즐(202) 및 피보트 지지부재를 구비하고서 상기 본체 내부 입구측에 밀폐 결합 설치되는 물공급용 노즐수단(20), 상기 본체 내부의 피보트의 노즐수단 사이에서 공급되는 물에 의해 일방향 회전 자재토록 수평 설치되면서 어느 일측 블레이드에 설치한 신호 발생소자(304)로서 신호 발생회로를 동작시키는 임펠러수단(30)으로 결합 구성된 작동구(A); 임의 장소에 취부하기 용이한 케이스 형태로서, 내부에는 상기 작동구의 신호 발생회로로부터 리드선(50)을 통해 전달받은 신호를 이용하여 통과량을 설정하는 기차 조정회로 및 이를 받아 단위별로 카운팅하는 카운터 회로 및 기억회로 및 디지탈 표시용 지지부로 구성된 원격표시구로 분리됨을 특징으로 한다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 상기 원통형 본체(10)가 송수관의 내경보다 큰 내경을 가지고 있고, 이 본체(10)의 양측단 부위 외주면에 형성된 나사부(101)(101a)에는 송수관의 내경과 거의 동일한 내경을 갖는 연결수단(14)(15)이 설치되어 있으며, 원통체 본체(10)의 내부에 노즐수단(20)이 나사 결합되어 있는 구조로 이루어져 있기 때문에 연결수단(14)의 내부에서 흐르던 유속에 비해 원통형 본체(10)의 내부로 유입된 후 노즐수단(20)의 노즐(202)을 빠져나가기 전까지의 유속이 급감되어 캐비테이션 현상이 발생되어 결국에는 원형통 본체(10)의 내부에서 진동 및 탁탁하는 소음등을 유발시키게 되는 문제점이 있었다.

둘째, 상기 임펠러 수단(30)을 구성하는 일측 블레이드(301) 하나에만 신호 발생소자(304)가 설치되어 있기 때문에, 검출소자(131)는 임펠러 수단(30)이 1회전할때마다 신호 발생소자(304)로부터 발생되는 신호를 한번씩만 검출할 수 없어, 결국에는 물의 통과량을 계측할 수 있는 정밀도가 낮은 문제점도 있었다.

셋째, 상기 임펠러 수단(30)의 회전 방식을 노즐수단(20)의 노즐(202)에서배출되는 수도물이 각각의 블레이드(301)에 충격을 가하여 회전 가능하도록 구성하였기 때문에, 실제로 노즐수단(30)을 받듯이 구비하여야 함에 따른 제작비용이 증가되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 유체가 유동할때 유로관의 구조물로 인한 유속 변동을 최소화하여 캐비테이션 현상에 의한 유량계의 손상을 방지하고, 별도의 노즐수단없이 유량 측정 정밀도를 향상시킨 터빈 유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 터빈 유량계의 내부 구성을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 터빈 유량계 내부 구성을 도시한 단면도.

도 3은 도 2의 지시선 A-A선의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 회전체의 일측 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

400 : 유량계 본체

401 : 접속부

410 : 회전체

411 : 블레이드

421, 431 : 전ㆍ후 고정체

422, 432 : 서포터

450 : 영구자석

460 : MR 센서

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배관과 연결되도록 양단부에 접속부가 형성되고, 내경이 배관의 내경과 동일하게 형성된 양단 개구 형상의 유량계 본체와; 외주면에 상기 유체의 유입 방향에 대해 일정한 각도 경사지게 다수개의 블레이드를 구비하여 상기 유량계 본체의 내부에 배치되는 회전체와; 상기 회전체의 전ㆍ후에 해당되는 상기 유량계 본체의 내부에 배치되어 회전축을 매개로 하여 상기 회전체를 회전 가능하게 지지하는 전ㆍ후 고정체와; 상기 전ㆍ후 고정체의 외주면에 방사상으로 일정한 간격을 두고 다수개 설치되어 상기 유량계 본체의 내면에 고정되는 서포터와; 상기 회전체 각각의 블레이드에 설치되는 영구자석과; 상기 블레이드에 근접되도록 상기 유량계 본체에 설치되어 상기 영구자석을 센싱하여서 된 신호를 상기 연산수단으로 출력하는 픽업수단과; 상기 유량계 본체 내부를 흐르는 유체를 상기 픽업수단에서 센싱하여 검출된 신호를 연산하는 연산수단 및 상기 연산수단에서 연산된 유량을 가시적으로 표시하는 표시수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 유량계에 있어서, 상기 영구자석은 상기 회전체 각각의 블레이드 양측단부중 유체의 유입 방향에 대응되는 단부에 외부로 노출되도록 매몰 설치되고, 상기 픽업수단은 상기 블레이드에 근접되도록 상기 유량계 본체를 관통하여 상기 서포터내에 삽입 설치되는 MR센서인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 터빈 유량계의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 터빈 유량계의 내부 구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 지시선 A-A선의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 회전체의 일측 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 배관 내부를 흐르는 유체의 유량을 계측하여 검출된 신호를 연산하는 연산수단 및 상기 연산수단에서 연산된 유량을 가시적으로 표시하는 표시수단(470)을 포함하는 터빈 유량계에 적용된다.

본 발명에 의한 터빈 유량계는 크게 유량계 본체(400)와, 회전체(410)와, 전ㆍ후 고정체(421)(431)와, 서포터(422)(432)와, 영구자석(450)과, MR센서(460)로 이루어진다.

상기 유량계 본체(400)는 양단이 관통된 원통 형상으로 형성되며, 그 내경이 상기 배관의 내경과 동일하게 형성된다.

상기 유량계 본체(400)의 양단부에는 배관의 각 단부와 결합 가능하도록 일례인 플랜지 타입의 접속부(401)가 형성된다.

여기서, 미설명 부호 401a는 접속부(401)에 형성되는 체결공으로서, 이 체결공을 통해 볼트 등의 체결수단이 체결되는 것이다.

여기서, 부가적으로 상기 유량계 본체(400)의 양단부에 접속부(401)를 구비함에 따라 상기 배관의 연결 단부에도 접속부를 구비하여야 함은 물론이다.

상기 회전체(410)는 상기 유량계 본체(400)의 내부에 배치되는 것으로, 바람직하게는 유량계 본체(400)의 내부 중앙에 위치된다.

상기 회전체(410)의 외주면에는 유체의 유입 방향에 대해 일정한 각도로 경사지게 다수개의 블레이드(411)가 구비된다.

상기 전ㆍ후 고정체(421)(431)는 상기 회전체(410)의 전ㆍ후에 해당되는 상기 유량계 본체(400)의 내부에 배치되어 상기 회전축(440)을 매개로 하여 상기 회전체(410)를 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다.

여기서, 상기 회전축(440)은 전ㆍ후 고정체(421)(431)에 기 형성된 것일 수도 있고, 상기 회전체(410)의 양단 중앙에 돌출되게 기 형성된 것일 수도 있다.

즉, 상기 회전축(440)이 전ㆍ후 고정체(421)(431)에 기 형성된 것이라면 상기 회전체(410)의 양단 중앙에는 회전축(440)이 회전 가능하게 삽입되는 삽입공이 형성되어야 함은 물론이다.

반면, 상기 회전축(440)이 회전체(410)의 양단 중앙에 돌출되게 기 형성된 것이라면 상기 전ㆍ후 고정체(421)(431)에 회전축(440)이 회전 가능하게 삽입되는 삽입공이 형성되어야 함은 물론이다.

상기 서포터(422)(432)는 전ㆍ후 고정체(421)(431)의 외주면에 방사상으로 일정한 간격을 두고 다수개 설치되어 타단부가 상기 유량계 본체(400)의 내면에 고정된다.

여기서, 상기 서포터(421)(431)가 일정한 간격을 두고 설치된 이유는, 유체가 통과할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 영구자석(450)은 상기 회전체(410) 각각의 블레이드(411) 양측단부중 유체의 유입 방향에 대응되는 단부에 설치된다.

여기서, 상기 영구자석(450)의 설치 방법의 하나로는 별도의 삽입장치를 이용하여 블레이드(411)의 내부로 일부분이 노출되도록 매몰 설치하는 것이다.

상기 MR 센서(460)는 상기 블레이드(411)에 근접되도록 상기 유량계 본체(400)를 관통하여 상기 서포터(432)내에 삽입 설치되어 상기 영구자석(450)을 센싱하여서 된 신호를 상기 연산수단으로 출력하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 터빈 유량계의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 일측 배관에서 유체가 흘러 유량계 본체(400)의 내부로 유입되면, 이 유입된 유체는 종래에서처럼 압력 강하 또는 압력 상승이 발생되지 않아 캐비테이션 현상이 발생되지 않는다.

상기와 같이 캐비테이션 현상이 발생되지 않는 이유는, 배관의 내경과 유량계 본체(400)의 내경이 서로 동일하기 때문에 유체의 유동시 압력에 대한 변화가 생기지 않게 되어, 결국에는 일정한 압력으로만 유동하게 된다.

상기와 같이 유체가 유량계 본체(400)의 내부로 유입되면, 이 유체가 각 블레이드(411)에 저항을 받은 후, 각 블레이드(411) 사이를 통해 유량계 본체(400)를 빠져나가 다른 배관으로 흐르게 되는 것이다.

여기서, 상기 유체가 블레이드(411)에 저항을 받게 되면, 결국에는회전체(410)가 회전하게 된다.

즉, 유체의 유속이 빠르면 빠를수록 회전체(410)의 회전속도도 증가하게 되고, 유체의 유속이 느리면 느릴수록 회전체(410)의 회전속도도 감소하게 된다.

상기와 같이, 회전체(410)가 소정의 속도로 회전함에 따라 MR 센서(460)는 각 블레이드(411)에 설치된 영구자석(450)을 검출하게 된다.

즉, 영구자석(450)의 검출 횟수를 전기적 신호로 상기 연산수단에 출력하게 된다.

여기서, 본 발명에서는 종래의 기술인 1회전할때마다 신호 발생소자로부터 발생되는 신호를 한번씩만 검출할 수 없는 단점에 비해 각 블레이드(411) 마다에 설치된 영구자석(450)의 통과 횟수를 검출할 수 있어 결국에는 유체의 유량을 더욱 정밀하게 계측할 수 있게 되는 것이다.

상기 연산수단에서는 MR센서(460)에서 출력된 영구자석(450)의 검출 횟수를 근거로 하여 회전체(410)의 회전 속도 및 유체의 유속을 기 메모리된 연산식에 대입하여 연산하게 되며, 이로 인해 유체의 유량을 계산하게 되며, 아울러 유체의 유량에 대응하여 사용료도 연산한다.

이렇게 상기 연산수단에서 연산된 각종 유체의 유량에 대한 수치 및 사용료에 대한 수치를 표시수단(470)에 표시되도록 한다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유체가 유동할때 유로관의 구조물로 인한 유속 변동을 최소화하여 캐비테이션 현상에 의한 유량계의 손상을 방지하고, 별도의 노즐수단없이 유량 측정 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 배관과 연결되도록 양단부에 접속부(401)가 형성되고, 내경이 배관의 내경과 동일하게 형성된 양단 개구 형상의 유량계 본체(400)와; 외주면에 상기 유체의 유입 방향에 대해 일정한 각도 경사지게 다수개의 블레이드(411)를 구비하여 상기 유량계 본체(400)의 내부에 배치되는 회전체(410)와; 상기 회전체(410)의 전ㆍ후에 해당되는 상기 유량계 본체(400)의 내부에 배치되어 회전축(440)을 매개로 하여 상기 회전체(410)를 회전 가능하게 지지하는 전ㆍ후 고정체(421)(431)와; 상기 전ㆍ후 고정체(421)(431)의 외주면에 방사상으로 일정한 간격을 두고 다수개 설치되어 상기 유량계 본체(400)의 내면에 고정되는 서포터(422)(432)와; 상기 회전체(410) 각각의 블레이드(411)에 설치되는 영구자석(450)과; 상기 블레이드(411)에 근접되도록 상기 유량계 본체(400)에 설치되어 상기 영구자석(450)을 센싱하여서 된 신호를 상기 연산수단으로 출력하는 픽업수단(460)과; 상기 유량계 본체(400) 내부를 흐르는 유체를 상기 픽업수단(460)에서 센싱하여 검출된 신호를 연산하는 연산수단 및 상기 연산수단에서 연산된 유량을 가시적으로 표시하는 표시수단(470)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 유량계에 있어서,

   상기 영구자석(450)은 상기 회전체(410) 각각의 블레이드(411) 양측단부중 유체의 유입 방향에 대응되는 단부에 외부로 노출되도록 매몰 설치되고,

   상기 픽업수단(460)은 상기 블레이드(411)에 근접되도록 상기 유량계 본체(400)를 관통하여 상기 서포터(432)내에 삽입 설치되는 MR센서인 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.