KR100716585B1 - 임펠러식 유량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러식 유량계에 관한 것으로, 본 발명에 의한 임펠러식 유량계는, 상부에 형성된 개구부와, 인입관과 배출관이 결합되는 인입관 결합부 및 배출관 결합부와, 상기 인입관으로 유체가 유입되도록 하는 인입구와, 상기 배출관으로 유체가 배출되도록 하는 배출구와, 상기 인입구와 상기 배출구와 연통되는 유체수용부와, 상기 인입관 결합부와 상기 배출관 결합부 사이에 픽업센서 결합부가 구비된 본체; 상기 본체의 개구부에 나사체결되어 상기 유체수용부를 폐쇄시키는 커버; 상기 본체의 유체수용부에 수용되고, 상기 본체와 상기 커버에 의해 회전가능하도록 고정되는 고정부가 구비된 회전축과, 상기 회전축의 중앙 외측으로 상기 회전축의 폭보다 좁은 폭을 가지며 단부에 자석이 내장된 방사형 날개가 구비되어, 상기 픽업센서 결합부에 결합되는 픽업센서에 의해 방사형 날개에 내장된 자석이 통과되는 횟수를 감지하여 유량이 측정되도록 하는 임펠러; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 회전축의 폭보다 방사형 날개의 폭이 적게 함으로써 자중을 줄임으로써 극소량의 유체의 유입에도 임펠러가 회전이 용이하도록 하고, 자석에 특수코팅을 하여 임펠러의 회전을 정확하게 감지함으로써 정확한 유체양의 측정이 가능하며 이에 따라 측정오차를 줄일 수 있고, 원자재의 양을 줄여 제조비용을 절감시킴으로써 가격경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

임펠러, 유량계, 회전축, 방사형 날개, 극소량, 측정

Description

임펠러식 유량계{Impeller Type Flowmeter}

도 1은 본 발명에 의한 임펠러식 유량계의 분해사시도.

도 2는 본 발명에 의한 임펠러식 유량계의 종단면도.

도 3은 본 발명에 의한 임펠러식 유량계의 횡단면도.

도 4는 본 발명에 의한 임펠러의 구조를 나타낸 단면도.

도 5와 도 6은 본 발명에 의한 임펠러식 유량계의 사용상태도.

도 7은 본 발명에 의한 자석의 코팅공정을 나타낸 공정도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100: 임펠러식 유량계

10: 본체 11: 개구부

12: 인입관 결합부 13: 배출관 결합부

14: 인입구 15: 배출구

16: 유체수용부 17: 픽업센서 결합부

20: 커버 18,21: 회전축 고정부 결합부

22: O링 삽입홈 30: 임펠러

31: 회전축 31a: 고정부

32: 자석 33: 방사형 날개

40: 인입관 50: 배출관

60: 픽업센서 70: O링

본 발명은 임펠러식 유량계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체의 유입에 의한 임펠러의 회전수를 감지하여 유량을 측정하도록 하는 임펠러식 유량계에 관한 것이다.

종래의 임펠러식 유량계는 회전축이 구비되고 회전축의 외부에는 자석이 내장된 방사형 날개가 구비된 임펠러에 유입된 유체에 의해 날개에 부딪혀 임펠러가 회전되도록 되어 있으며, 픽업센서에 의해 이 임펠러의 회전수를 감지하게 됨으로써 유량을 측정하게 된다. 이때, 임펠러에 구비된 방사형 날개의 폭은 회전축의 폭과 같게 형성되어 있게 된다. 이와 같이 방사형 날개의 폭과 회전축의 폭이 같게 되면 소량의 유체가 유입되게 될 때 방사형 날개의 자중에 의해 회전축이 회전되지 않게 되는 문제점이 있었다. 이에 따라 유체의 유입량을 정확하게 측정하지 못하게 되어 측정오차가 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 방사형 날개의 폭이 크게 됨에 따라 이의 자중을 줄이기 위해 방사형 날개의 두께를 줄일 수 있는 방법이 사용될 수 있으나 이러한 경우에는 지속적인 유체의 유입에 따라 방사형 날개가 휘어질 수 있을 뿐만 아니라 자석을 내장시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소량의 유체의 유입에도 임펠러를 회전되도록 하여 정확한 유체양을 측정할 수 있는 임펠러식 유량계를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 자기장의 변화펄스를 빠뜨림 없이 정확하게 감지하도록 하여 정확한 유체의 양을 측정할 수 있도록 하는 임펠러식 유량계를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 또 다른 목적은 원자재의 양을 줄여 제조비용을 절감시킴으로써 가격경쟁력을 확보할 수 있도록 하는 임펠러식 유량계를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 임펠러식 유량계는 상부에 형성된 개구부와, 인입관과 배출관이 결합되는 인입관 결합부 및 배출관 결합부와, 상기 인입관으로 유체가 유입되도록 하는 인입구와, 상기 배출관으로 유체가 배출되도록 하는 배출구와, 상기 인입구 및 상기 배출구와 연통되는 유체수용부와, 상기 인입관 결합부와 상기 배출관 결합부 사이에 픽업센서 결합부가 구비된 본체; 상기 본체의 개구부에 나사체결되어 상기 유체수용부를 폐쇄시키는 커버; 및 상기 본체의 유체수용부에 수용되고, 상기 본체와 상기 커버에 의해 회전가능하도록 고정되는 고정부가 구비된 회전축과, 상기 회전축의 중앙 외측으로 상기 회전축의 폭보다 좁 은 폭을 가지며 단부에 자석이 내장된 방사형 날개가 구비되어, 상기 픽업센서 결합부에 결합되는 픽업센서에 의해 방사형 날개에 내장된 자석이 통과되는 횟수를 감지하여 유량이 측정되도록 하는 임펠러; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 임펠러의 방사형 날개의 폭은 상기 회전축의 폭의 1/4 내지 1/2 인 것을 특징으로 하며, 상기 임펠러의 방사형 날개의 개수는 4개 내지 8개이며 등간격으로 등분되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 상기 자석은 패릴린을 이용하여 진공증착에 의해 코팅되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 커버는 상기 본체와 결합되는 면에 O링 삽입홈이 형성되며 이 삽입홈에 O링이 결합되어 상기 커버와 상기 본체의 유체수용부를 밀폐시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 임펠러식 유량계를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 임펠러식 유량계의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 임펠러식 유량계의 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 임펠러식 유량계의 횡단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 임펠러의 구조를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 임펠러식 유량계(100)는 상부에 형성된 개구부(11)와, 인입관 결합부(12) 및 배출관 결합부(13)와, 유체가 유입되도록 하는 인입구(14)와, 유체가 배출되도록 하는 배출구(15)와, 상기 인입구(14) 및 상기 배출구(15)와 연통되는 유체수용부(16)와, 픽업센서 결합부(17)가 구비된 본체 (10); 상기 유체수용부(16)를 폐쇄시키는 커버(20); 및 상기 본체(10)의 유체수용부(16)에 수용되고, 회전축(31)과 단부에 자석(32)이 내장된 방사형 날개(33)가 구비된 임펠러(30);로 구성된다.

상기 본체(10)는 상부에 개구부(11)가 형성되어 있고, 이 개구부(11)의 하부로는 공간이 형성되게 되며, 개구부(11)에 커버(20)가 나사체결되어 폐쇄시키게 되며 이 폐쇄된 공간이 유체수용부(16)를 형성하게 된다. 또한, 본체(10)는 인입관(40)과 배출관(50)이 결합되는 인입관 결합부(12) 및 배출관 결합부(13)가 형성되어 있으며, 이 인입관 결합부(12)와 배출관 결합부(13)는 서로 반대방향에 형성되어 있다. 상기 인입관 결합부(12)에는 상기 유체수용부(16)와 연통되며 유체가 유입되도록 하는 인입구(14)가 형성되어 있으며, 이 인입구(14)는 유체의 유입으로 유체수용부(16) 내부에 설치되는 임펠러(30)의 방사형 날개(33)에 부딪혀 임펠러가 회전될 수 있도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 본체(10)에는 상기 본체(10)에 결합되는 상기 배출관으로 유체가 배출되도록 하는 배출구가 형성되어 있다. 또한, 본체(10)에는 상기 인입관 결합부(12)와 상기 배출관 결합부(13) 사이에 픽업센서 결합부(17)가 구비되어 있다. 상기 픽업센서 결합부(17)에는 픽업센서(60)가 결합되게 되며, 임펠러(30)의 회전을 감지하게 되어 유체의 양을 측정할 수 있게 된다. 상기 본체(10)는 유체가 수용되게 되므로 부식성이나 함수성이 적은 합성수지재 또는 SUS 등 부식성 유체에 강한 내부식성 재질로 되는 것이 바람직하다.

상기 커버(20)는 상기 본체(10)와 마찬가지로 내부식성재질로 되며 상기 본체(10)의 개구부(11)에 나사체결되어 상기 유체수용부(16)를 형성되도록 하며 상기 유체수용부(16)를 폐쇄시키는 역할을 하게 된다.

상기 임펠러(30)는 회전축(31)과 상기 회전축의 중앙에 방사형 날개(33)가 구비되며 상기 본체(10)의 유체수용부(16)에 수용되어 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전축(31)은 상기 본체(10)와 상기 커버(20)에 의해 회전가능하도록 고정되는 고정부(31a)가 구비되어 있다. 상기 방사형 날개(33)는 상기 회전축(31)의 중앙 외측으로 상기 회전축(31)의 폭보다 좁은 폭을 가지며 단부에 자석(32)이 내장되어 있다. 상기 방사형 날개(33)의 개수는 등간격으로 제작되어 유입되는 유량에 따라 일정 속도로 회전하며, 제작이 용이하며 제작비가 적게 들도록 함이 바람직하다. 이를 위해 상기 방사형 날개(33)의 개수는 일반적인 회전체(선풍기의 날개, 헬기의 프로펠러, 선박의 프로펠러 등)의 날개의 개수와 유사한 4개 내지 8개로 되며 등간격으로 등분되어 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전축(31)의 폭(D)보다 방사형 날개(33)의 폭(d)이 좁게 되면 방사형 날개(33)의 자중이 줄어들게 되어 상기 인입구(14)를 통하여 유입된 유체가 극소량이 되더라도 방사형 날개(33)가 회전되게 되며 극소량에 대해서도 정확한 유체의 양을 측정할 수 있게 되는 것이 본 발명의 가장 큰 특징이다. 또한, 상기 회전축(31)의 폭(D)보다 방사형 날개(33)의 폭(d)이 좁게 되면 방사형 날개를 제조하는데 원자재를 줄일 수 있게 되어 제조비용을 줄일 수 있게 된다.

유체가 상기 인입구(14)를 통하여 유체수용부(16)로 유입되게 되면 유입된 유체가 상기 방사형 날개(33)에 부딪혀 회전시키게 되며 상기 픽업센서 결합부(17)에 결합되는 픽업센서(60)에 의해 방사형 날개(33)에 내장된 자석(32)이 통과되는 횟수를 감지하여 유량이 측정되게 된다.

이때, 본 발명의 상기 임펠러(30)의 방사형 날개(33)의 폭(d)은 상기 방사형 날개(33)의 자중을 줄여 유입되는 유량에 따라 민감하게 반응하여 방사형 날개(33)가 회전 가능하도록 하며, 임펠러(30)의 제작이 용이하고, 제작비를 줄이기 위해 상기 회전축(31)의 폭(D)의 1/4 내지 1/2인 것이 바람직하다.

또한, 상기 자석(32)은 상기 픽업센서(60)에 의해 방사형 날개의 회전수를 빠뜨림 없이 정확하게 감지할 수 있도록 특수코팅처리되는 것이 바람직하다. 이때 사용되는 코팅재질은 패릴린이며, 코팅방법은 진공증착에 의해 코팅되는 것이 바람직하다. 상기 패릴린(Parylene)은 진공상태에서 승화되어 코팅하고자 하는 물체 표면에 보호막을 형성할 수 있는 폴리머의 총괄적인 이름으로 매우 Unique 한 물질이다. 상기 패릴린은 분말 형태로 진공 상태에서 기화시켜 금속, 유리, 수지, 플라스틱, 세라믹, 페라이트, 실리콘 등 재질과 형태에 관계없이 핀홀이 없고 두께가 균일하게 물체 표면에 피막을 형성할 수 있으며, 무색, 투명한 코팅이 가능한 독특한 물질이다.

상기 패릴린(Parylene)은 도 7에 도시된 구조식으로 되며, 일반적으로 진공 중에서 이량체(Dimer)형태를 가열에 의해 승화, 고온에서 반응성이 큰 p-xylene의 단량체(Monomer)로 열분해되게 되며, 물체의 표면에 중량체(Polymer)로 피막을 형성하게 된다. 상기 페릴린은 부식성에 아주 강하여 자석을 보호하는 자석의 물성이 저하되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 픽업센서(60)에 의해 방사형 날개가 통과하는 것을 더욱 잘 감지할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

코팅방법은 다음과 같다. 코팅할 자석을 세척, 활성화 그리고 마스킹(masking)한 후에 오른쪽에 위치한 챔버 내에 장입하고, 코팅원료는 왼쪽에 위치한 챔버 내에 공급되어 진공도를 유지하면서 가열되어 고체 상태에서 기체로 변환되어 가운데에 위치한 압력이 낮은 챔버로 이동되게 된다.

기화된 개스는 약 680 ~ 700 ℃의 열분해 구역으로 이동하게 되고 고온에 의해서 다이머(이량체)는 모노머(단량체)로 쪼개지게 된다. 이 쪼개진 모노머는 오른 쪽에 위치한 챔버 내로 이동되고 이 챔버 내에서 긴 체인형태의 중합체로 재구성되어 장입된 자석의 표면 위에 진공 증착된다(도 7 참조). 이때, 각 분자들은 평균 10,000회의 충돌이 일어나며, 매우 작은 기체분자의 자유 행로로 인하여 서서히 아주 균일하게 전체 표면에 핀홀(Pin hole)이 없이 모서리뿐만 아니라, 아주 깊이 패이거나 좁은 공간까지 균일한 두께로 코팅되게 된다.

아울러, 본 발명은 상기 회전축의 고정부가 고정결합되는 상기 본체(10)와 상기 커버(20)의 회전축 고정부 결합부(18,21)와 상기 회전축(31) 및 상기 고정부(31a)는 PEEK 수지, ABS 수지 및 PMMA 수지에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 수지의 경우에는 유체의 부식성에 강하여 장기간 사용하더라도 물성의 변화가 거의 없게 된다.

아울러, 상기 커버(20)는 상기 본체(10)와 결합되는 면에 O링 삽입홈(22)이 형성되며 이 삽입홈(22)에 O링(70)이 결합되어 상기 커버(20)와 상기 본체(10)의 유체수용부(16)를 밀폐시키도록 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 임펠러식 유량계는 회전축의 폭보다 방사형 날개의 폭이 적게 함으로써 자중을 줄임으로써 극소량의 유체의 유입에도 임펠러가 회전이 용이하도록 하고, 자석에 특수코팅을 하여 임펠러의 회전을 정확하게 감지함으로써 정확한 유체양의 측정이 가능하며 이에 따라 측정오차를 줄일 수 있고, 원자재의 양을 줄여 제조비용을 절감시킴으로써 가격경쟁력을 확보할 수 있는 효과 가 있다.

Claims (5)

1. 상부에 형성된 개구부와, 인입관과 배출관이 결합되는 인입관 결합부 및 배출관 결합부와, 상기 인입관으로 유체가 유입되도록 하는 인입구와, 상기 배출관으로 유체가 배출되도록 하는 배출구와, 상기 인입구 및 상기 배출구와 연통되는 유체수용부와, 상기 인입관 결합부와 상기 배출관 결합부 사이에 픽업센서 결합부가 구비된 본체;

   상기 본체의 개구부에 나사체결되어 상기 유체수용부를 폐쇄시키는 커버;

   상기 본체의 유체수용부에 수용되고, 상기 본체와 상기 커버에 의해 회전가능하도록 고정되는 고정부가 구비된 회전축과, 상기 회전축의 중앙 외측으로 상기 회전축의 폭보다 좁은 폭을 가지며 단부에 자석이 내장된 방사형 날개가 구비되어, 상기 픽업센서 결합부에 결합되는 픽업센서에 의해 방사형 날개에 내장된 자석이 통과되는 횟수를 감지하여 유량이 측정되도록 하는 임펠러;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 임펠러식 유량계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 임펠러의 방사형 날개의 폭은 상기 회전축의 폭의 1/4 내지 1/2 인 것을 특징으로 하는 임펠러식 유량계.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 임펠러의 방사형 날개의 개수는 4개 내지 8개이며 등간격으로 등분되어 배치되는 것을 특징으로 하는 임펠러식 유량계.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 자석은 패릴린을 이용하여 진공증착에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 임펠러식 유량계.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 커버는 상기 본체와 결합되는 면에 O링 삽입홈이 형성되며 이 삽입홈에 O링이 결합되어 상기 커버와 상기 본체의 유체수용부를 밀폐시키도록 하는 것을 특징으로 하는 임펠러식 유량계.

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