KR101000938B1 - 수위 측정장치의 플로트 교체 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수위 측정장치의 플로트 교체 구조에 관한 것으로서, 수위 측정장치의 헤드부에 설치되며 와이어를 감거나 풀 수 있는 권선부와, 권선부의 와이어 일단부에 설치되며 탐침봉의 내부로 내려져서 플로트를 부착시킨 다음 수위 측정장치의 챔버까지 플로트를 끌어 올려서 플로트의 교체 및 유지보수가 이루어질 수 있도록 부착수단이 포함된다. 따라서 본 발명에 의하면 차동 트랜스포머를 이용하는 수위 측정장치에서 부착수단을 통하여 플로트를 부착시켜서 강제로 끌어올림으로써 수위 측정장치의 상부측에서 용이한 플로트의 유지 및 유지보수가 가능하다. 또한, 플로트는 분리 가능하도록 수직 방향을 따라 복수의 몸체로 형성하여 수위 측정장치의 하단에서도 용이한 교체 및 유지보수가 가능하도록 하였다.

차동 트랜스포머, 플로트, 탐침봉, 수위, 측정

Description

수위 측정장치의 플로트 교체 구조{STRUCTURE FOR FLOAT CHANGE OF WATER LEVEL MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 수위 측정장치의 플로트 교체 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스가 저장되어 있는 운반선의 화물창 또는 기타 유류 저장탱크 등의 수위를 차동 트랜스포머를 이용하여 측정하기 위한 수위 측정장치에서 플로트의 교체 및 유지보수가 용이하도록 한 수위 측정장치의 플로트 교체 구조에 관한 것이다.

일반적으로 액화천연가스(LNG)를 저장하기 위한 화물창(CARGO)의 수위측정 및 주유소의 지하 탱크에 내장된 유류의 수위측정, 정유공장에서의 정유소 탱크 수위측정, 대형 유조선 탱크의 수위측정, 일반 선박의 유류탱크 수위측정, 그리고 독극물 저장소의 수위측정, 기타 탱크에 저장된 액상 물질의 수위측정을 하기 위해서 많은 방법과 장치들이 제안 사용되고 있다.

그 일예로서, 저장탱크에 저장된 액상물질의 상부 표면에 압력변환기를 설치하여 내용물의 부피 증감에 따른 압력 변화를 측정하여 수위의 변화량을 검출하는 압력 검출방식이 사용되나, 이는 저장탱크 내부의 온도 변화 및 압력변화에 영향을 받아 오차가 많이 발생하는 문제가 있으며, 또한 액상 저장물질의 상부 표면에 부표를 띄우고 이 부표와 탱크 밖의 균형추를 실로 연결하여 균형추의 변화를 전기적신호로 변화시켜 검출하는 부표방식이 이용되고 있고, 이러한 부표방식은 부표와 균형추를 연결하는 실의 처리가 어려워 설치상의 곤란성과 정밀도가 결여되는 문제점이 있는 것이다.

또한, 저장탱크에 저장된 액상 물질의 상부 표면에 부표를 띄우고 부표의 위치 변화를 레이저로 측정하여 수위의 변화량을 검출하는 레이저 방식과, 액상 물질의 상부 표면에 띄운 부표에서 발사된 광선을 수광부에 투과되는 정도를 측정하여 수위의 변화량을 검출하는 광전기식이 있으나, 이와 같은 방법은 검출 효율은 높으나 제품의 가격이 매우 높고 유지 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또 다른 종래의 수위검출 방법으로서는, 초음파를 발사하여 액상 저장물질의 상부 표면에 도달하여 되돌아 오는 반송파의 시간을 측정하여 수위의 변화량을 측정하는 초음파방법은, 초음파 특성상 온도 변화 및 압력변화에 절대적이어서 오동작 가능성과 오차범위가 많고 정밀성이 결여되는 문제점이 있으며, 그 외에도 여러 가지의 방법과 장치들이 제안되고 있으나 널리 실용화되지 못하였던 것이다.

또 다른 종래의 수위검출 방법은, 전자석 방법으로 액상저장물질의 표면에 자석성질의 플로트를 설치하고 이 플로트가 수위의 변화에 따라 승하강할 때 발생되는 코일의 자기장 뒤틀림 현상을 발생하게 하여 수위의 변화를 측정하는 것으로써 이와 같은 전자석 방식은 액상물질의 표면에 부상되는 자석성질의 플로트 외경이 큰 관계로 수위 측정장치를 설치하기 위해 저장탱크 상단부의 관의 구경을 넓혀 야 하는 문제점이 발생된다.

따라서 근래에는 또 다른 방식으로 차동 트랜스포머를 사용하여 물체의 미세 변위를 측정할 수 있는 방법이 많이 사용되고 있다.

도 1은 종래에 차동 트랜스포머를 이용한 수위 측정장치의 탐침봉 단면도이다.

탐침봉(10)은 내통(11)과 외통(12)이 적정 간격을 두고 2중관으로 형성되며, 이 내통(11)의 내측으로 공간부(13)가 형성되고, 내통(11)과 외통(12) 사이에는 절연 테이프 또는 종이 테이프와 같은 제 1 절연층(14)이 형성되며, 제 1 절연층(14)의 외측으로 제 1 코일(15)이 연속적으로 권선되고, 제 1 코일(15)의 외측으로 제 2 절연층(16)이 형성되며, 이 제 2 절연층(16)의 외측에 차동 트랜스포머의 제 2 코일(17)이 일정 길이와 기설정 간격을 두고 다수 권선되고, 제 2 코일(17)의 외측에는 제 3 절연층(18)이 적층되어 있다.

그리고 공간부(13)에는 플로트(float:20)가 설치되어 액상 수위에 따라 공간부(13)를 승하강 하도록 되어 있다.

동작 원리는, 저장탱크(미도시)에 저장된 액상물질의 수위에 따라 플로트(20)의 일부가 액상의 표면 아래로 잠기며, 나머지 부분은 액상의 표면 위로 부상하게 된다.

이 상태에서 차동 트랜스포머의 원리를 이용하여 제 1 코일(15)에서 흐르는 교류전원에 의해 발생하는 자속이 플로트(20)가 위치한 지점에서 쇄교하여 제 2 코일(17)로 유기되며, 플로트(20)가 위치하지 않는 지점에서는 제 1 코일(15)의 자속 이 제 2 코일(17)에 유지되지 않음으로써 플로트(20)가 위치한 지점에서만 제 2 코일(17)의 출력이 나타나게 되는 것이다. 그 출력 전압의 크기는 플로트(20)의 위치에 따라 변하는데 이를 이용하여 위치측정이나 제어에 사용하게 된다.

그러나, 위와 같이 차동 트랜스포머를 이용하는 수위측정장치에서 플로트에 문제가 발생되면 수위 측정 자체가 불가능하다. 따라서 문제가 발생한 플로트를 교체하거나 유지보수가 필요하나 종래의 구조에서는 교체가 매우 어려운 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는, 탐침봉의 내부로 와이어에 설치된 부착수단을 플로트의 위치까지 내리고, 부착수단에 플로트를 강제 부착시켜서 수위측정장치의 상부측으로 끌어올림으로써, 저장탱크에 설치된 수위측정장치의 상측에서 플로트의 교체 및 유지보수가 이루어지도록 한 수위 측정장치의 플로트 교체 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적으로는, 플로트를 수직 방향을 따라 복수의 몸체로 분리가 가능하도록 설치하여 저장탱크에 내용물이 없을 경우 비교적 작은 직경으로 형성되는 탐침봉의 하단의 개폐구를 통하여 플로트 교체 및 유지보수가 이루어질 수 있도록 한 수위 측정장치의 플로트 교체 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 저장탱크의 내부로 설치되며 내통과 외통의 사이에 제 1, 2 코일이 권선되는 탐침봉이 마련된 수위 측정장치의 플로트 교체 구조에 있어서, 수위 측정장치의 헤드부에 설치되며 와이어를 감거나 풀 수 있는 권선부와, 권선부의 와이어 일단부에 설치되며 탐침봉의 내부로 내려져서 플로트를 부착시킨 다음 수위 측정장치의 챔버까지 플로트를 끌어 올려서 플로트의 교체 및 유지보수가 이루어질 수 있도록 부착수단이 포함되고, 상기 플로트는 수직 방향을 따라 분리 가능한 복수의 몸체로 구성되며, 상기 복수의 몸체는 상기 수위 측정장치의 하부측에 설치된 개폐구를 통하여 교체 및 유지보수가 가능한 것을 특징으로 하는 수위 측정장치의 플로트 교체 구조를 제공한다.

그리고 바람직하게 권선부는, 와이어가 감겨져 있는 권선릴과, 권선릴을 정, 역회전 가능하도록 하는 모터로 구성된다.

그리고 부착수단은, 자석으로 이루어진다.

또한, 플로트는 수직 방향을 따라 분리 가능한 복수의 몸체로 구성되며, 복수의 몸체는 수위 측정장치의 하부측에 설치된 개폐구를 통하여 교체 및 유지보수가 가능한 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 수위 측정장치의 플로트 교체 구조에 따르면, 차동 트랜스포머를 이용하는 수위 측정장치에서 부착수단을 통하여 플로트를 부착시켜서 강제로 끌어올림으로써 수위 측정장치의 상부측에서 용이한 플로트의 유지 및 유지보수가 가능하다. 또한, 플로트는 분리 가능하도록 수직 방향을 따라 복수의 몸체로 형성하여 수위 측정장치의 하단에서도 용이한 교체 및 유지보수가 가능하도록 하였다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수위 측정장치의 플로트 교체 구조의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수위 측정장치의 플로트 교체 구조의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수위 측정장치의 플로트 교체 구조의 사용상태도이다.

도 2 내지 도 3에 도시되어 차동 트랜스포머를 이용하는 수위 측정장치(100)는, 액화천연가스(LNG)를 저장하기 위한 화물창(CARGO)의 수위측정 및 주유소의 지하 탱크에 내장된 유류의 수위측정, 정유공장에서의 정유소 탱크 수위측정, 대형 유조선 탱크의 수위측정, 일반 선박의 유류탱크 수위측정들을 하기 위한 것으로서, 저장탱크(1)의 내부로 위치되는 탐침봉(110)과, 탐침봉(110)의 상부로 연통 설치되어 저장탱크(1)를 외부와 격리시키기 위한 밸브체(130)와, 밸브체(130)의 상부에 설치되어 플로트(120)의 교체 및 유지보수가 이루어지는 챔버(140)와, 챔버(140)의 상부에 설치되는 헤드부(150)로 구성되며, 본 발명의 특징에 따라 헤드부(150)에는 와이어(164)가 권선되는 권선부(160)와, 와이어(164)의 단부측에 설치되어 플로트(120)를 강제 부착시키기 위한 부착수단(166)으로 구성된다.

여기서 탐침봉(110)은 내통(111)과 외통(112)이 적정 간격을 두고 2중관으로 형성되며, 이 내통(111)의 내측으로 공간부(113)가 형성되고, 내통(111)과 외통(112) 사이에는 절연 테이프 또는 종이 테이프와 같은 제 1 절연층(114)이 형성되며, 제 1 절연층(114)의 외측으로 제 1 코일(115)이 연속적으로 권선되고, 제 1 코일(115)의 외측으로 제 2 절연층(116)이 형성되며, 이 제 2 절연층(116)의 외측에 차동 트랜스포머의 제 2 코일(117)이 일정 길이와 기설정 간격을 두고 다수 권선되고, 제 2 코일(117)의 외측에는 제 3 절연층(118)이 적층되어 있다.

그리고 탐침봉(110)의 하부에 개폐구(119)가 설치된다. 개폐구(119)는 일예로 하단에 유체의 유입이 가능하도록 홀(119a)이 복수개 형성된 개폐구(119)가 탐침봉(110)에서 탈, 장착이 가능하도록 설치될 수 있으며, 다른 실시예로는 도 3에서와 같이 탐침봉(110)의 하부 측부에 일정 크기로 개폐 가능한 개폐구(119)가 나사 등의 체결수단을 통하여 탈, 장착이 가능하도록 설치된다.

여기서 개폐구(119)는 탈, 장착이 가능하여 하기에서 설명하는 플로트(120)의 교체 및 유지보수가 이루어질 수 있다.

한편, 공간부(113)에는 액상의 유면에서 부유 가능한 플로트(120)가 설치되어 액상 수위에 따라 공간부(113)를 승하강 하도록 되어 있다.

플로트(120)는 공간부(113)를 따라 승하강 가능한 직경을 가지는 원통형으로 수직 방향을 따라 복수의 몸체(122)로 구비된다. 복수의 몸체(122)는 상호 돌출된 나사산과 나사홈을 통한 나사 체결로 연결되어 있으며, 별도의 도구 없이도 분리가 가능하다.

위와 같이 복수의 몸체(122)로 분리 가능하도록 설치한 이유는, 제 1, 2 코 일(115)(117)이 설치된 탐침봉(110)에서 수직 기둥 형태를 갖는 일체의 몸체일 경우 탐침봉(110)의 측부에 형성된 개폐구(119)의 높이를 키우기에는 한계가 있기 때문이다.

이와 같은 플로트(120)는 일부가 액상의 표면 아래로 잠기며, 나머지 부분은 액상의 표면 위로 부상되게 하기 위해 자속 투과율이 높고 비중이 적은 금속재가 바람직하다.

밸브체(130)는 탐침봉(110)의 상단에 설치되어 저장탱크(1)의 상부측에 위치되며, 플로트(120)의 교체 작업시 저장탱크(1) 내부의 저장 액상이 역류 가능하므로 이를 개폐를 통하여 방지하기 위한 장치이다.

그리고 밸브체(130)의 상부에 설치되는 챔버(140)는 내부에 공간을 형성하며, 이 공간 내부에 부착수단(166)에 부착되어 끌어 올려진 플로트(120)의 교체 장소가 이루어지는 장소로서, 일측에 개폐 가능한 게이트(142)가 설치된다.

헤드부(150)는 플로트(120)의 위치에 따라 변화되는 위치측정 값이 표시되는 표시부(152)가 설치되며, 내부에 권선부(160)가 설치된다.

권선부(160)는 일정 길이의 와이어(164)가 감겨져 있는 권선릴(162)과, 권선릴(162)을 정, 역회전 가능하도록 하는 모터(163)로 구성된다. 와이어(164)는 극저온에서도 변형이 없는 재질로 이루어지며, 권선릴(162)로부터 챔버(140), 밸브체(130), 탐침봉(110)까지 이어질 수 있는 길이를 가진다.

다른 일예로 권선릴(162)을 회전시키기 위한 수단이 모터(163)가 아니고 헤드부(150)의 외측에 설치된 레버(미도시)로 하여 수동 권선도 가능하다.

그리고 와이어(164)의 일단부에 설치되는 부착수단(166)은, 탐침봉(110)의 내부로 내려져서 플로트(120)를 부착시킨 다음 수위 측정장치(100)의 챔버(140)까지 플로트(120)를 끌어 올려서 플로트(120)의 교체 및 유지보수가 이루어지도록 하는 것으로, 자석이 바람직하다.

이와 같은 구조로 이루어진 수위 측정장치의 플로트 교체 구조의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

도 4를 참고하여 설명하면, 수위 측정장치(100)의 사용 중 플로트(120)에 문제가 발생할 경우 수위 측정 자체가 불가능하기 때문에 플로트(120)의 교체 또는 유지보수가 요구된다.

따라서 본 발명에서는 저장탱크(1)에 액상의 내용물이 채워져 있는 경우, 수위 측정장치(100)의 챔버(140)에서 플로트(120)의 교체 또는 유지보수가 이루어지게 되며, 이를 위하여 권선부(160)에서 모터(163)에 전원이 인가되면 모터(163)의 회전력으로 권선릴(162)을 회전시키게 된다.

권선릴(162)의 회전은 감겨져 있는 와이어(164)를 풀게 되며, 이에 따라 챔버(140)의 내부 또는 밸브체(130)에 위치되어 있던 부착수단(166)이 하강을 시작하여 탐침봉(110)의 내부로 이동되고, 결국 플로트(120)에 접촉되어 자석의 부착수단(166)에 플로트(120)를 강제 부착시키게 된다.

다음으로 다시 모터(163)는 역회전하여 권선릴(162)의 와이어(164)를 감고, 감긴 와이어(164) 일단에서 플로트(120)를 부착시킨 부착수단(166)은 챔버(140)에서 멈추게 된다.

그리고 모터(163)를 정지시킨 상태에서 챔버(140)의 게이트(142)를 열고 작업자에 의해 플로트(120)를 잡아 당겨서 챔버(140)의 내부 또는 외부에서 교체 또는 유지보수가 이루어지게 된다.

이때, 밸브체(130)는 닫아 저장탱크(1)내의 액상이 역류하는 것을 방지하게 된다.

그리고 플로트(120)의 교체 후에는 다시 교체된 플로트(120)를 챔버(140)의 게이트(142)를 통하여 투입하면 자유낙하 하여 밸브체(130)을 거쳐 탐침봉(110)의 내부로 위치된다.

한편, 저장탱크(1)에 액상의 내용물이 채워져 있지 않는 경우 플로트(120)의 교체는 탐침봉(110)의 하부측에서 이루어지게 된다.

즉, 작업자가 저장탱크(1)의 내부로 들어가서 탐침봉(110)의 하단 또는 측부에 설치된 개폐구(119)를 분리하고, 개폐구(119)를 통하여 일부 노출된 최하단의 몸체(122)부터 나사 분리하고, 차례로 낙하하는 다음 몸체(122)를 분리하면서 빼내게 된다.

빼낸 복수의 몸체(122)에 대하여 교체 및 유지보수가 실시된다.

그러므로 본 발명에서는 차동 트랜스포머를 이용하는 수위 측정장치(100)에서 플로트(120)의 이상 시 와이어(164)와 부착수단(166) 또는 탐침봉(110)의 개폐구(119)를 이용하여 플로트(120)의 교체 및 유지보수가 용이하게 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 수위 측정장치의 플로트 교체 구조에 대하여 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래에 차동 트랜스포머를 이용한 수위 측정장치의 탐침봉 단면도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수위 측정장치의 플로트 교체 구조의 정면도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수위 측정장치의 플로트 교체 구조의 측면도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수위 측정장치의 플로트 교체 구조의 사용상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 저장탱크 100 : 수위 측정장치

110 : 탐침봉 111 : 내통

112 : 외통 113 : 공간부

114, 116, 118 : 제 1, 2, 3 절연층 115, 117 : 제 1, 2 코일

119 : 개폐구 119a : 홀

120 : 플로트 122 : 몸체

130 : 밸브체 140 : 챔버

142 : 게이트 150 : 헤드부

152 : 표시부 160 : 권선부

162 : 권선릴 163 : 모터

164 : 와이어 166 : 부착수단

Claims (4)

1. 저장탱크의 내부에 위치되며 내통과 외통의 사이에 제 1, 2 코일이 권선되는 탐침봉이 마련된 수위 측정장치의 플로트 교체 구조에 있어서,

   상기 수위 측정장치의 헤드부에 설치되며 와이어를 감거나 풀 수 있는 권선부와,

   상기 권선부의 와이어 일단부에 설치되며 상기 탐침봉의 내부로 내려져서 상기 플로트를 부착시킨 다음 상기 수위 측정장치의 챔버까지 상기 플로트를 끌어 올려서 상기 플로트의 교체 및 유지보수가 이루어질 수 있도록 부착수단

   이 포함되고,

   상기 플로트는 수직 방향을 따라 분리 가능한 복수의 몸체로 구성되며,

   상기 복수의 몸체는 상기 수위 측정장치의 하부측에 설치된 개폐구를 통하여 교체 및 유지보수가 가능한 것을 특징으로 하는 수위 측정장치의 플로트 교체 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 권선부는,

   상기 와이어가 감겨져 있는 권선릴과,

   상기 권선릴을 정, 역회전 가능하도록 하는 모터로 구성되는 수위 측정장치의 플로트 교체 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 부착수단은, 자석인 수위 측정장치의 플로트 교체 구조.
4. 삭제

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