KR100930791B1 - 고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서 - Google Patents

고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서에 관한 것으로서, 탱크의 본체(1)측 체결부로부터 나사체결되는 수나사부(11)의 상부에 육각머리부(12)를 갖으며, 중앙에는 설치공(13) 및 삽입공(14)이 형성된 고정부재(10)와, 상기 설치공(13)에 관통 설치되며, 상하단부를 제외한 길이방향 외측둘레에 절연체(21)가 피복된 전극봉(20)이 접점단자(30)와 연결 설치되어 구성된 수위감지용 전극봉센서(100)에 있어서,
상기 고정부재(10)는 스틸소재로서, 설치공(13)의 내경에 암나사부(13a)가 형성되고, 상기 전극봉(20)의 절연체(21)는 고온에 강한 테프론 튜브로 피복되는 한편, 암나사부(13a) 내에 위치하는 테프론 튜브의 일정부분은 깔때기 형상이 되도록 탈피되어 암나사부(13a)와 삽입공(14)의 경사진 경계부분에 밀착되며, 상기 암나사부(13a)에 관통되는 전극봉(20)에는 암나사부(13a)의 내경과 외접하여 전극봉(20)을 지지하는 복수개의 테프론링(40)이 설치되고, 상기 테프론링(40) 사이에는 전극봉의 상하 유동을 방지되도록 암나사부(13a)와 외접하지 않는 직경을 갖는 서스(SUS)링(50)이 테프론튜브가 탈피된 전극봉(20) 부분에 용접설치되며, 상기 암나사부(13a)에는 전극봉(20)이 관통되도록 중앙에 통공(61)이 형성되고, 상단부에 고정홈(62)이 복수개 형성된 가압체결봉(60)이 고온용 에폭시수지(S)의 주입과 함께 체결 설치된 것을 특징으로 하는바, 스틸소재로 가공된 고정부재의 설치공에 고온에 강한 테프론링과 에폭시수지로서 관통되는 전극봉을 안정적으로 지지함과 테프론링 사이의 전극봉에는 서스링을 용접실시하여 고압력에 의해 전극봉이 밀리는 것을 방지하도록 함은 물론, 설치공의 암나사부로부터 가압체결봉의 이차적인 체결방식으로 주입된 에폭시수지와 함께 견고한 전극봉 고정이 이루어지도록 함으로써, 고온은 물론, 고압에서도 충분히 전극봉을 지지하여 수위레벨의 검측이 안정적으로 이루어질 수 있으며, 이는 고온, 고압과 관련된 산업현장의 각종 탱크로리에 적용설치가 가능하고, 일반적인 수위감지 전극봉센서에서 재질과 개선과 각 구성요소의 유기적인 결합관계로 하여금 전하량으로서 수위의 높낮이에 따른 레벨을 체크하는 전극봉타입과 같이 비교적 적은 비용으로 제작, 생산이 가능하고, 해당 탱크에 채택범위가 광범위한 효과가 있다.
전극봉, 고정부재, 테프론링, 서스(SUS)링, 가압체결봉

Description

고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서{Electrode rod sensor for water level perception having high temperature and high tension reinforced structure}
본 발명은 고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 통상적으로 사용되고 있는 수위감지용 전극봉센서를 개선하여 이를 고온 및 고압용 저장탱크의 수위레벨을 감지할 수 있는 환경에 적용 설치가 가능하도록 하고, 사용상에서의 고온, 고압에 전극봉의 설치상태를 유지하여 안정된 조건에서의 수위레벨 검측이 이루어질 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 수조감지용 전극봉 센서는 해당 액체가 저장되는 탱크로리에 수직으로 설치되어 광범위한 체적의 탱크 혹은 수조 내의 액체 수위의 고조상태를 감지하도록 개발된 제품이다.
상기 전극봉은 하나 또는 그 이상의 다단으로 그 길이를 각각 다르게 설치함으로써, 수위 량에 따라 각각 다른 신호를 출력하는 구조로, 이는 충전전하를 띠고 있는 수조 내의 물에 대해 그 충전전하가 외부에서 인가되는 VDD 전압과 상이(相異)하면, 감지된 수위에 대한 신호를 출력하도록 한 것으로, 일반적인 물을 담은 탱크 및 취급주의를 요하는 화학용액 등이 담긴 탱크의 본체측에 설치되어 사용된다.
첨부된 도 1과 같이 탱크(T)에 전극봉(20)이 다단으로 일정간격을 두고 설치되거나, 도면에서 미도시되었지만 하나의 고정부재 상에 다수개의 전극봉 길이가 다르게 다단으로 조합된 형태로 설치되어 상술한 바와 같이 수위량을 체크할 수 있도록 하고 있다.
첨부된 도 2는 종래의 전극봉센서(100)를 나타낸 것으로서, 탱크측 본체(1)에 마련되는 체결부(1a)에 고정되며, 중앙에 설치공(13) 및 설치공으로부터 협소한 삽입공(14)이 형성된 고정부재(10)가 설치되다.
상기 고정부재의 상기 본체(1)측 체결부에 고정될 수 있는 수나사 체결부(11)와 그 상부에 육각머리부(12)가 형성된 구조로, 이는 제작이 용이한 합성수지계열로 제작되며, 그 중앙에 형성된 설치공에는 수위레벨을 검측하기 위한 전극봉(20)이 관통 설치된다.
상기 전극봉(20)은 그 외측표면은 최상단과 하단부를 제외한 나머지 비닐 또는 PVC소재의 절연체(21)가 피복되고, 최상단에는 너트(N)를 통한 접점단자(30)가 설치된다.
상기 전극봉(20)이 관통되는 고정부재(10)의 설치공(13) 내에는 에폭시 경화수지(S)를 채워 전극봉을 고정한다.
상기와 같은 수위감지용 전극봉센서(100)는 전극봉(20)을 통한 전하량이 수위에 따른 통전상태(수위의 상승 또는 그 반대로 감소하는 정도에 따라 그 출력신호를 발생시켜 해당 탱크 내의 수위레벨을 검측할 수 있으며, 이는 액체의 유지상태가 상온 정도이고, 탱크의 내부압력이 비교적 높지 않은 일반 탱크의 조건부에서 사용범위를 가질 수 있지만, 가령, 고온, 고압을 유지하는 탱크에서는 그 사용범위가 벗어나기 때문에 전극봉센서의 사용이 불가능하였다.
특히, 고온, 고압이 작용하는 탱크로부터 설치된 전극봉은 고정부재측 설치공 및 삽입공에서 에폭시 경화수지에 의해 고정된 전극봉의 지지력이 약하기 때문에 채택이 불가능하다.
이에 따라 상기 전극봉 센서와 달리 별도로 특수하게 제작되어 고온, 고압의 조건에서도 수위 레벨을 검측할 수는 있는 감지센서가 있지만, 이는 설계 및 제작비용이 많이 들어가는 비경제적인 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같이 제반되는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 통상적으로 사용되고 있는 수위감지용 전극봉센서를 개선하여 이를 고온 및 고압용 저장탱크의 수위레벨을 감지할 수 있는 환경에 적용 설치가 가능하도록 하고, 사용상에서의 고온, 고압에 전극봉의 설치상태를 유지하여 안정된 조건에서의 수위레벨 검측이 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 탱크의 본체측 체결부로부터 나사체결되는 수나사부의 상부에 육각머리부를 갖으며, 중앙에는 설치공 및 삽입공이 형성된 고정부재와, 상기 설치공에 관통 설치되며, 상하단부를 제외한 길이방향 외측둘레에 절연체가 피복된 전극봉이 접점단자와 연결 설치되어 구성된 수위감지용 전극봉센서에 있어서,
상기 고정부재는 스틸소재로서, 설치공의 내경에 암나사부가 형성되고, 상기 전극봉은 고온에 강한 테프론 튜브로 피복되는 한편, 암나사부 내에 위치하는 테프론 튜브의 일정부분은 깔때기 형상이 되도록 탈피되어 암나사부와 삽입공의 경사진 경계부분에 밀착 설치되며, 상기 암나사부에 관통되는 전극봉에는 암나사부의 내경과 외접하여 전극봉을 지지하는 복수개의 테프론링이 설치되고, 상기 테프론링 사이에는 전극봉의 상하 유동을 방지되도록 암나사부와 외접하지 않는 직경을 갖는 서스링이 테프론튜브가 탈피된 전극봉 부분에 용접설치되며, 상기 암나사부에는 전극봉이 관통되도록 중앙에 통공이 형성되고, 상단부에 고정홈이 복수개 형성된 가압체결봉이 고온용 에폭시수지의 주입과 함께 체결 설치된 고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서가 제공됨으로써 달성된다.
본 발명에 따른 수위감지용 전극봉센서는 스틸소재로 가공된 고정부재의 설치공에 고온에 강한 테프론링과 에폭시수지로서 관통되는 전극봉을 안정적으로 지지함과 테프론링 사이의 전극봉에는 서스링을 용접실시하여 고압력에 의해 전극봉이 밀리는 것을 방지하도록 함은 물론, 설치공의 암나사부로부터 가압체결봉의 이차적인 체결방식으로 주입된 에폭시수지와 함께 견고한 전극봉 고정이 이루어지도록 함으로써, 고온은 물론, 고압에서도 충분히 전극봉을 지지하여 수위레벨의 검측이 안정적으로 이루어질 수 있으며, 이는 고온, 고압과 관련된 산업현장의 각종 탱크로리에 적용설치가 가능하고, 일반적인 수위감지 전극봉센서에서 재질과 개선과 각 구성요소의 유기적인 결합관계로 하여금 전하량으로서 수위의 높낮이에 따른 레벨을 체크하는 전극봉타입과 같이 비교적 적은 비용으로 제작, 생산이 가능하고, 해당 탱크에 채택범위가 광범위한 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도 3은 본 발명인 전극봉센서를 분리하여 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전극봉센서의 조립된 상태를 도시한 종단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전극봉에 테프론링과 서스링이 설치되는 상태를 순차적으로 도시한 정면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 테프론링과 서스링이 구비된 전극봉을 고정부재에 설치하는 상태를 순차적으로 도시한 일부분 확대 단면도이다.
본 발명은, 탱크의 본체(1)측 체결부(1a)로부터 나사체결되는 수나사부(11)의 상부에 육각머리부(12)를 갖으며, 중앙에는 설치공(13) 및 삽입공(40)이 형성된 고정부재(10)와, 상기 설치공(13)에 관통 설치되며, 상하단부를 제외한 길이방향 외측둘레에 절연체(21)가 피복된 전극봉(20)이 접점단자(30)와 연결 설치되어 구성된 수위감지용 전극봉센서(100)에 있어서,
상기 고정부재(10)는 스틸소재로서, 설치공(13)의 내경에 암나사부(13a)이 형성되고, 상기 전극봉(20)의 절연체(21)는 고온에 강한 테프론 튜브로 피복되는 한편, 암나사부(13a) 내에 위치하는 테프론 튜브의 일정부분은 깔때기 형상이 되도록 탈피되어 암나사부(13a)와 삽입공(14)의 경사진 경계부분에 밀착되며, 상기 암나사부(13a)에 관통되는 전극봉(20)에는 암나사부(13a)의 내경과 외접하여 전극봉(20)을 지지하는 복수개의 테프론링(40)이 설치되고, 상기 테프론링(40) 사이에는 전극봉의 상하 유동을 방지되도록 암나사부(13a)와 외접하지 않는 직경을 갖는 서스(SUS)링(50)이 테프론튜브가 탈피된 전극봉(20) 부분에 용접설치되며, 상기 암나사부(13a)에는 전극봉(20)이 관통되도록 중앙에 통공(61)이 형성되고, 상단부에 고정홈(62)이 복수개 형성된 가압체결봉(60)이 고온용 에폭시수지(S)의 주입과 함께 체결 설치되어 구성된다.
첨부된 도 7은 본 발명에 따른 일실시예의 전극봉 센서를 도시한 종단면도로서, 상기 고정부재(10)의 삽입공(14) 하부에는 전극봉(20)을 지지하도록 내경으로부터 외측둘레에 조임홈(15a)이 다수개 형성된 나사체결관부(15)가 연장 형성되고, 상기 나사체결관부(15)에 체결되는 조임용 너트(70)가 설치된다.
한편, 첨부된 도 8은 본 발명에 따른 고정부재에 전극봉이 다수개 설치된 상태를 도시한 일 예의 사시도로서, 상기 고정부재(10)는 상부로부터 암나사부(13a)를 포함하는 삽입공(14)이 적어도 하나이상 더 형성되고, 각각의 암나사부(13a)를 통해 길이방향에 상기 테프론링(40), 서스링(50)이 각각 구비된 전극봉(20) 및 가압체결봉(60)이 체결된다.
도면중 미설명부호 B는 가압체결봉의 상부에 형성된 고정홈(62)을 통해 가압체결봉(60)을 체결하기 위한 체결공구를 나타낸다.
이와 같이 구성된 본 발명인 수위감지용 전극봉센서 설치에 및 사용상에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고정부재를 본체(1)에 체결하기 이전 고정부재(10)의 설치공(13) 및 삽입공(14)에는 기존과 같이 전극봉(20)이 관통 설치되며, 상기 전극봉(20)은 첨부된 도 5에서 도시한 바와 같이 절연체(21)인 테프론 튜브 길이방향 일부분을 탈피시켜 일정부분은 깔때기 형상이 되도록 만들어 준다.
상기와 같은 상태에서 먼저 하나의 테프론링(40)이 전극봉(20)의 상부로부터 끼워지고, 그 다음 서스링(50)을 끼운 다음 서스링과 접하는 전극봉(20)에 직접 고착되도록 용접한다.
상기와 같이 용접된 서스링(50)의 상부측에는 또 하나의 테프론링(40)을 끼워준 상태에서 고정부재(10)의 설치공(13) 상부로부터 전극봉(20)을 안내시키며, 여기서 에폭시수지를 삽입공측에 선 주입시킴과 동시에, 전극봉(20)의 하단을 안내시켜 고정부재(10)의 삽입공(14)을 통해 통과되도록 한다.
상기와 같은 상태에서 전극봉(20)측이 탈피되어 확장된 깔대기 형상부분은, 설치공(13)과 삽입공(14)의 경계지점인 경사부분에 안착이 이루어짐과 동시에, 선 주입된 에폭시수지(S)는 향후 일정시간이 경과하면 삽입공으로 삽입된 전극봉(20)을 견고하게 지지시켜 주게 된다.
상기 에폭시수지(S)는 보통 5분정도 이내에 경화되는 경화성수지를 주입함으로서, 비교적 빠른시간 내에 전극봉(20)의 고정이 이루어진도록 한 것이다.
상기 설치공(13)내에 안내된 테프론링(40)의 외경은 도시된 바와 같이 설치공의 내경과 외접하고, 서스링(50)은 외접하지 않는 범위에서 그 주변에는 상술한 바와 같이 고온에 적합한 에폭시수지(S)로 채워지며, 상기 전극봉(20)의 상부로부터는 가압체결봉(60)의 통공(61)을 전극봉(20)에 끼워 안내하되, 나사부분은 설치공(13)내에 형성시킨 암나사부(13a)에 체결이 이루어진도록 한다.
상기 가압체결봉(60)의 상부에 형성된 두개의 고정홈(62)은 도시된와 같이 고정홈에 맞는 안내돌기가 대응되게 형성된 체결공구(B)를 이용하여 견고한 체결하도록 한다. 상기 체결공구는 관통되는 전극봉을 기준으로 그 외측으로 돌려가면 서 체결하거나 풀 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 주요 구성요소는 아님을 밝힌다.
여기서 상기 가압체결봉(60)의 이차적인 가압은 테프론링(40)을 포함하는 에폭시수지(S)를 더욱 밀착시키는 형태로 고정하고, 상기 서스링(50)은 테프론링(40)의 중간에서 전극봉과 용접되어 있는 이유에서 상부나 하부방향으로 밀리지 않는 형태로 전극봉(20)을 견고하게 고정할 수 있게 한다.
상기와 같이 설치된 전극봉(20)의 최상부에는 기존과 동일하게 나사부에 너트를 통한 접점단자(30)를 연결함으로써, 전극봉센서의 조립을 완성한다.
한편, 본 발명에 따른 일 실시예로 도 7에서 도시한 바와 같이 전극봉(20)은 고정부재(10)의 하부에 연장 형성된 나사체결관부(15)를 삽입공(14)으로부터 관통하고, 상기 나사체결관부(15)의 외직경상에서는 조임용 너트(70)를 체결한다.
이는 상기 조임용 너트(70)의 체결정도가 나사체결관부(15)의 조임홈(15a)을 압박하여 삽입공(14)의 하부로부터 관통되는 전극봉(20)을 더욱 견고한 형태로 고정할 수 있게된다. 이는 더욱 고압력에 견딜 수 있는 구조를 적용한 것이다.
첨부된 도 8은 하나의 고정부재(10)에 다수개의 전극봉(20)이 설치된 상태를 도시한 것으로, 이는 상술한 바와 같이 각각의 설치공 내에 테프론링, 서스링을 포함한 가압체결봉이 모두 결합된 하나의 전극봉센서로서 각 전극봉의 길이가 다르게 세팅되어 수위레벨에 대한 단계적인 감지가 이루어질 수 있도록 한 예이다.
상기와 같이 고온, 고압에 견딜 수 있도록 구성된 본 발명의 전극봉센서(100)는 탱크측 본체의 체결부(1a)에 고정부재(10)의 수나사부(11)를 적용되는 패킹(P)과 함께 설치함으로써, 일반 압력차가 없고, 저장액체가 상온에서도 유지되는 탱크는 물론, 특히 고온, 고압이 걸리는 탱크에 적합한 설치로서 탱크 내의 수위레벨을 안정적으로 감지할 수 있게 된다.
비교적 수위레벨에 안정적인 검측효과가 보고된 전극봉센서를 고온, 고압이 작용하는 탱크에 적용실시한 본 발명은 저렴한 비용으로 제작 및 설치가 가능한 이점이 따른다.
도 1은 일반적인 수위감지용 전극봉센서가 설치된 상태를 일예로 도시한 개략도,
도 2는 종래 수위감지용 전극봉센서를 도시한 종단면도,
도 3은 본 발명인 전극봉센서를 분리하여 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 전극봉센서의 조립된 상태를 도시한 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 전극봉에 테프론링과 서스링이 설치되는 상태를 순차적으로 도시한 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 테프론링과 서스링이 구비된 전극봉을 고정부재에 설치하는 상태를 순차적으로 도시한 일부분 확대 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 일실시예의 전극봉 센서를 도시한 종단면도,
도 8은 본 발명에 따른 고정부재에 전극봉이 다수개 설치된 상태를 도시한 일 예의 사시도.
< 도면의 주요부부에 대한 부호설명>
10: 고정부재 13a: 암나사부
15: 나사체결관부 15a: 조임홈
20: 전극봉 21: 절연체
30: 접점단자 40: 테프론링
50: 서스링 60: 가압체결봉
S: 에폭시수지

Claims (3)

  1. 탱크의 본체(1)측 체결부(1a)로부터 나사체결되는 수나사부(11)의 상부에 육각머리부(12)를 갖으며, 중앙에는 설치공(13) 및 삽입공(14)이 형성된 고정부재(10)와, 상기 설치공(13)에 관통 설치되며, 상하단부를 제외한 길이방향 외측둘레에 절연체(21)가 피복된 전극봉(20)이 접점단자(30)와 연결 설치되어 구성된 수위감지용 전극봉센서(100)에 있어서,
    상기 고정부재(10)는 스틸소재로서, 설치공(13)의 내경에 암나사부(13a)이 형성되고, 상기 전극봉(20)의 절연체(21)는 고온에 강한 테프론 튜브로 피복되는 한편, 암나사부(13a) 내에 위치하는 테프론 튜브의 일정부분은 깔때기 형상이 되도록 탈피되어 암나사부(13a)와 삽입공(14)의 경사진 경계부분에 밀착되며, 상기 암나사부(13a)에 관통되는 전극봉(20)에는 암나사부(13a)의 내경과 외접하여 전극봉(20)을 지지하는 복수개의 테프론링(40)이 설치되고, 상기 테프론링(40) 사이에는 전극봉(20)의 상하 유동을 방지되도록 암나사부(13a)와 외접하지 않는 직경을 갖는 서스(SUS)링(50)이 테프론튜브가 탈피된 전극봉(20) 부분에 용접설치되며, 상기 암나사부(13a)에는 전극봉(20)이 관통되도록 중앙에 통공(61)이 형성되고, 상단부에 고정홈(62)이 복수개 형성된 가압체결봉(60)이 고온용 에폭시수지(S)의 주입과 함께 체결 설치된 것을 특징으로 하는 고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정부재(10)의 삽입공(14) 하부에는 전극봉(20)을 지지하도록 내경으로부터 외측둘레에 조임홈(15a)이 다수개 형성된 나사체결관부(15)가 연장 형성되고, 상기 나사체결관부(15)에 체결되는 조임용 너트(70)가 설치된 것을 특징으로 하는 고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고정부재(10)는 상부로부터 암나사부(13a)를 포함하는 삽입공(14)이 적어도 하나이상 더 형성되고, 각각의 암나사부(13a)를 통해 길이방향에 상기 테프론링(40), 서스링(50)이 각각 구비된 전극봉(20) 및 가압체결봉(60)이 체결된 것을 특징으로 하는 고온, 고압보강구조를 갖는 수위감지용 전극봉센서.
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