KR101078171B1 - 압력측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력의 측정범위가 상대적으로 좁으면서, 높은 정밀도가 요구되지 않는 경우에 사용될 수 있는 저가의 압력측정장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 압력의 작용에 의해 상하 이동되는 피스톤(30); 상기 피스톤(30)의 상부에 형성된 지지판(40); 상기 지지판(40)의 상면에 탄성 지지되는 스프링(50); 상기 피스톤(30)과 지지판(40) 및 스프링(50)을 내부에 수용하는 상부케이스(10); 상기 상부케이스(10)의 하부에 결합되고, 상기 피스톤(30)이 상하 이동되는 하부몸통부(22)가 형성되며, 상기 피스톤(30)의 하단면으로 압력이 작용하도록 연결구(23)가 형성된 하부케이스(20)를 포함한다.
압력측정, 피스톤, 지침, 눈금, 스프링

Description

압력측정장치{Pressure measuring apparatus}
본 발명은 압력측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체가 흐르는 배관 상에 설치되어 유체의 압력을 측정할 수 있는 압력측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 유체가 흐르는 배관 상에는 그 유체의 압력을 측정하기 위한 압력측정장치가 널리 사용되고 있다.
이러한 압력측정장치 중 기계적인 방법으로 압력을 측정하는 장치로서는 브르동(Bourdon) 압력계가 주로 사용된다. 브르동 압력계는 브르동 관 내·외압의 차에 의한 변위가 거의 내압에 비례해서 증가하는 성질을 이용해서, 이 변위를 지레 및 톱니바퀴로 확대해 지침을 움직임으로써 압력을 측정하는 것이다. 이러한 브르동 압력계는 정밀도가 높은 장점이 있으나, 가격이 고가인 문제가 있다.
전자적인 방법으로 압력을 측정하는 장치로서는 스트레인 게이지를 활용하거나, 압력소자 등을 이용하는 방법이 있다. 스트레인은 변형도(變形度) 또는 변형률(變形率)을 나타내며, 어느 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 값을 일컫는다. 스트레인 게이지는 유체로부터 받는 압력에 의해 발생하는 스트레인을 측정하는 것으로서, 스트레인 게이지의 전기적 저항 변화량을 측정하고 이로부터 유체의 압력을 측정하는 것이다.
한편 반도체식 압력센서는 히스테리시스(Hysteresis)현상이 없고 직선성이 우수하고 소형 경량으로 진동에도 매우 강한 것이 특징이며, 기계식 보다 고감도, 고신뢰성이며 양산성이 우수하여 최근 점차로 사용 비중이 커지고 있다. 이러한 반도체식 압력센서에는 단결정 실리콘을 화학적으로 에칭(Etching)하여 다이어프램을 형성하고, 다이어프램에서 발생하는 응력을 전기적 신호로 변환하여 압력을 측정하는 방법이다.
상기와 같은 압력측정장치는 비교적 정밀하게 압력을 측정할 수 있는 장점이 있으나, 가격이 고가이므로 압력측정범위가 상대적으로 좁으면서 정밀도가 요구되지 않는 경우에 적용을 할 경우에는 불필요하게 비용을 낭비하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 압력의 측정범위가 상대적으로 좁으면서, 높은 정밀도가 요구되지 않는 경우에 사용될 수 있는 저가의 압력측정장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력측정장치는, 압력의 작용에 의해 상하 이동되는 피스톤(30); 상기 피스톤(30)의 상부에 형성된 지지판(40); 상기 지지판(40)의 상면에 탄성 지지되는 스프링(50); 상기 피스톤(30)과 지지판(40) 및 스프링(50)을 내부에 수용하는 상부케이스(10); 상기 상부케이스(10)의 하부에 결합되고, 상기 피스톤(30)이 상하 이동되는 하부몸통부(22)가 형성되며, 상기 피스톤(30)의 하단면으로 압력이 작용하도록 연결구(23)가 형성된 하부케이스(20)를 포함한다.
본 발명에 의하면, 압력의 측정범위가 상대적으로 좁으면서, 높은 정밀도가 요구되지 않는 경우에 간단한 구성으로 이루어진 압력측정장치를 사용할 수 있으므로, 시스템 구성에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 압력측정장치를 보여주는 단면 개략도이다.
압력측정장치(1)는, 외부 몸체를 이루는 상부케이스(10)와 하부케이스(20)가 구비된다. 상기 상부케이스(10)는 내부가 빈 공간인 원통형으로서 하단이 개방되고, 상단면에는 조절구(60)가 결합되어 있다.
상기 하부케이스(20)는 상기 상부케이스(10)의 하단에 결합되는 플랜지부(21)와 상기 플랜지부(21)로부터 하측으로 원통형상으로 소정 길이만큼 연장되어 피스톤(30)의 상하 이동을 가이드하는 하부몸통부(22) 및 상기 하부몸통부(22)의 하단에 개구된 형상으로 돌출된 연결구(23)로 이루어져 있다. 상기 연결구(23)는 유체가 흐르는 시스템과 연결되어 그 연결구(23)를 통해 유체의 압력이 상기 피스톤의 하단면으로 작용하게 된다.
상기 피스톤(30)은 원기둥 형상으로 이루어져, 하부는 하부케이스(20)의 하부몸통부(22) 내부에 삽입되어 있고, 상부는 상부케이스(20)의 내부에 위치하게 된다. 상기 피스톤(30)의 외주면에는 오링홈(31)이 형성되어 있고, 상기 오링홈(31)에는 하부몸통부(22) 내주면과의 사이에 기밀을 유지하기 위한 오링(80)이 끼워져 있다. 상기 오링(80) 및 오링홈(31)은 상기 피스톤(30)의 길이에 따라 다수 개가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 피스톤(30)의 하단면으로 유체의 압력이 작용하게 된다.
상기 피스톤(30)의 상부에는 지지판(40)이 형성되어 있다. 상기 지지판(40)은 소정의 두께를 가진 평판 형상으로서, 그 상면에는 스프링(50)이 탄성 지지되어 있고, 측부에는 상기 피스톤(30)을 통해 작용하는 유체의 압력값을 지시하기 위한 지침(70)이 돌출형성되어 있다.
상기 스프링(50)은 유체의 압력과 상기 지침(70)이 지시하는 압력값을 서로 대응시키기 위해 스프링상수가 결정된다.
이 경우 상기 지침(70)의 영점 설정을 위해 스프링(50)의 변위량을 조절하는 조절구(60)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 조절구(60)는 상기 스프링(50)의 상단면에 접하도록 설치되어, 상기 조절구(60)를 회전시키면 상기 스프링(50)이 압축되거나 인장된다.
이와 같은 압력측정장치(1)에 의한 작용을 설명한다.
유체의 압력이 상기 연결구(23)를 통해 피스톤(30)의 하단면에 작용하면, 상기 피스톤(30)이 상방향으로 이동된다. 상기 피스톤(30)의 상방향 이동에 의해 상기 스프링(50)은 압축되고, 그에 따라 상기 지침(70)이 가리키는 위치도 상방향으로 이동된다. 이 경우 상기 지침(70)이 가리키는 지점에는 압력을 나타내는 눈금이 표시되어 있어 압력값 확인이 가능하다.
도 2는 도 1에 도시된 압력측정장치에서 압력값을 나타내는 눈금이 표시된 상태를 보여주는 개략도이다.
상부케이스(10)의 일측면에는 상하 방향으로 개구된 슬롯(slot) 형상의 지침이동구(11)가 형성되어 있다. 상기 지침이동구(11) 내부에는 지침(70)이 삽입되어 있다. 상기 지침(70)이 위치하는 좌우측 상부케이스(10) 외주면에는 압력값을 나타 내는 눈금(12)이 표시되어 있다. 상기 지침(70)이 상기 피스톤(30)의 상하 이동에 따라 함께 이동하게 되면 상기 지침(70)의 위치에 대응하는 압력값을 읽어 현재 압력을 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 압력측정장치를 보여주는 단면개략도이다.
본 실시예의 경우 상기 피스톤(30)의 상하 위치를 감지하는 위치감지부(90)가 구비되어 전자식 압력측정장치를 구현한 것이다.
상기 위치감지부(90)는 피스톤(30)의 일측에 결합되어, 피스톤(30)의 상하 이동에 따라 저항이 변하는 가변저항으로 구성될 수 있다. 상기 가변저항의 변화값에 대응하는 압력값이 설정되고, 측정된 압력값이 표시부(도면에 미도시)에 표시된다.
본 실시예에서 상기 위치감지부(90)는 피스톤(30)에 결합되는 것으로 예시하였으나 결합 위치는 이에 한정되지 않는다. 또한 도 1 및 도 2에 도시된 압력측정장치와는 달리 지침(70)이 불필요하다. 다만 도 2의 압력을 나타내는 눈금(표시부)은 전자식으로 구현되는 것이 바람직하다.
유체의 압력이 연결구(23)를 통해 피스톤(30)의 하단면에 작용하면, 상기 피스톤(30)이 상방향으로 이동된다. 상기 피스톤(30)의 상방향 이동에 의해 상기 스프링(50)은 압축되고, 그에 따라 상기 위치감지부(90)에서 상하 위치에 따른 저항값이 측정된다. 그 측정된 저항값에 따라 미리 설정된 압력값이 표시부에 표시됨으 로써 압력측정이 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 압력측정장치를 보여주는 단면 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 압력측정장치에서 압력값을 나타내는 눈금이 표시된 상태를 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 압력측정장치를 보여주는 단면 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 압력측정장치 10 : 상부케이스
11 : 지침이동구 12 : 눈금
20 : 하부케이스 21 : 플랜지부
22 : 하부몸통부 23 : 연결구
30 : 피스톤 31 : 오링홈
40 : 지지판 50 : 스프링
60 : 조절구 70 : 지침
80 : 오링 90 : 위치감지부

Claims (5)

  1. 압력의 작용에 의해 상하 이동되는 피스톤(30);
    상기 피스톤(30)의 상부에 형성된 지지판(40);
    상기 지지판(40)의 상면에 탄성 지지되는 스프링(50);
    상기 피스톤(30)과 지지판(40) 및 스프링(50)을 내부에 수용하는 상부케이스(10);
    상기 상부케이스(10)의 하부에 결합되고, 상기 피스톤(30)이 상하 이동되는 하부몸통부(22)가 형성되며, 상기 피스톤(30)의 하단면으로 압력이 작용하도록 연결구(23)가 형성된 하부케이스(20);를 포함하고,
    상기 상부케이스(10)의 상단에는 상기 스프링(50)의 상단을 탄성지지하며 상기 스프링(50)의 탄성변위를 조절할 수 있는 조절구(60)가 구비된 것을 특징으로 하는 압력측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤(30)의 외주면에는 오링(80)이 삽입되어 상기 하부케이스(20)의 하부몸통부(22) 내주면과의 사이에 기밀이 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력측정장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지판(40)의 측부에 압력을 가리키는 지침(70)이 형성되고, 상기 지침(70)의 상하 이동을 가능하게 하는 슬롯 형상의 지침이동구(11)가 상기 상부케이스(10)에 형성되며, 상기 상부케이스(10)의 지침이동구(11)가 형성된 외주면에는 압력눈금(12)이 표시된 것을 특징으로 하는 압력측정장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피스톤(30)의 상하 위치를 감지하는 위치감지부(90)가 구비된 것을 특징으로 하는 압력측정장치.
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