KR101080537B1 - 유도 액위 센서의 작동시험기 - Google Patents

유도 액위 센서의 작동시험기 Download PDF

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Abstract

고온의 실제 용융 금속에 유도 액위 센서를 담그지 않고서도 상온에서 유도 액위 센서의 작동 여부를 확인 할 수 있는 유도 액위 센서의 작동시험기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기는 채널(channel)이 형성된 튜브부 및 상기 튜브부상에 구비되어 전류가 흐를 수 있는 권취된 코일을 포함하는 센서부를 구비한 유도 액위 센서, 상기 채널에 삽입되는 상자성체 봉 및 상기 유도 액위 센서를 감쌀 수 있도록 구비된 상자성체 환봉을 포함하는 케이스부, 그리고, 상기 센서부에 흐르는 전류를 제공하거나 감지하여 상기 유도 액위 센서의 작동 여부를 판단하는 제어부를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면 고온의 실제 용융 금속에 유도 액위 센서를 담그지 않고서도 유도 액위 센서의 정상 작동 여부를 확인할 수 있다.

Description

유도 액위 센서의 작동시험기{DEVICE FOR TESTING INDUCTION LEVEL SENSOR}
유도 액위 센서의 작동시험기가 개시된다. 보다 구체적으로 고온의 실제 용융 금속에 유도 액위 센서를 담그지 않고서도 상온에서 유도 액위 센서의 작동 여부를 확인 할 수 있는 유도 액위 센서의 작동시험기가 개시된다.
일반적으로, 고속로 또는 소듐 취급시설에서 다양한 목적으로 소듐을 포함한 용융금속이 사용된다. 이러한 용융금속은 리튬(Li), 칼륨(K) 등의 알칼리 금속을 포함하고, 또한 나트륨-칼륨 합금(Na-K), 납-비스무스 합금(Pb-Bi), 납(Pb) 등을 포함한다.
한편, 여러 가지 실험 또는 공정을 위해 용융금속의 양을 조절해야 할 필요가 있으며, 용융금속의 액위를 측정하여 용융금속의 양을 판단할 수 있다. 용융금속의 액위를 측정하기 위하여 일반적으로 다양한 측정 장치들이 사용되는데, 센서를 이용한 측정방법 또한 사용되며, 유도 액위 센서를 이용하는 측정은 그 중 하나이다.
한편, 유도 액위 센서를 실제 액위를 측정하는 용도로 사용하기 전에, 유도 액위 센서의 정상 작동 유무를 확인하기 위하여 작동 및 기능시험을 할 필요가 있다. 이러한 유도 액위 센서의 작동 및 기능시험은 일반적으로 실제 고온의 용융금속에서 이루어져 왔다.
그런데, 일반적으로 용융금속의 액위를 측정하는데 사용되는 유도 액위 센서는 사용 가능한 온도가 제한되어 있어, 200~800℃ 또는 그 이상의 고온에서는 적용되는 경우에는 액위 센서가 정상적으로 작동하지 못하는 경우가 발생한다.
따라서, 유도 액위 센서를 이용하여 200~800℃ 또는 그 이상의 고온의 환경에서 작동 및 기능시험을 하거나 또는 교정 시험을 하는 경우 정밀한 결과를 기대하기 어려워 실제로 유도 액위 센서가 정상 작동 하는지 여부를 정확히 판단하는 것이 불가능 하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온의 실제 용융 금속에 담그지 않고 유도 액위 센서의 정상 작동 여부를 확인 할 수 있는 유도 액위 센서의 작동시험기가 제공된다.
또한, 상온에서 유도 액위 센서의 정상 작동 여부를 확인하고 유도 액위 센서의 기능시험을 할 수 있는 유도 액위 센서의 작동시험기가 제공된다.
또한, 유도 액위 센서의 작동 여부나 기능시험뿐만 아니라 유도 액위 센서를 교정하여 좀더 정밀한 유도 액위 센서를 설계할 수 있는 유도 액위 센서의 작동시험기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기는 채널(channel)이 형성된 튜브부 및 상기 튜브부상에 구비되어 전류가 흐를 수 있는 권취된 코일을 포함하는 센서부를 구비한 유도 액위 센서, 상기 채널에 삽입되는 상자성체 봉 및 상기 유도 액위 센서를 감쌀 수 있도록 구비된 상자성체 환봉을 포함하는 케이스부, 그리고, 상기 센서부에 흐르는 전류를 제공하거나 감지하여 상기 유도 액위 센서의 작동 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 유도 액위 센서는, 상기 코일이 상기 튜브부 내부에 밀폐되게 구비된 형상, 상기 코일이 상기 튜브부의 외주면을 감싸면서 상기 코일의 외경측이 상기 상자성체 환봉에 직접 노출된 형상, 또는 상기 코일이 상기 튜브부의 내주면에 구비되어 상기 코일의 내경측이 상기 상자성체 봉에 직접 노출된 형상 중 어느 하나의 형상을 취할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 센서부의 길이와 상기 상자성체 환봉의 지름이 같을 수 있다.
일측에 따르면, 상기 케이스부는 상기 상자성체 봉과 상자성체 환봉을 고정하는 원통 형상의 상자성체 베이스를 더 포함하고, 상기 센서부의 길이와 상기 상자성체 환봉의 지름과 상기 상자성체 베이스의 지름이 같을 수 있다.
일측에 따르면, 상기 상자성체 봉 및 상자성체 환봉은 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 작동시험기는 상온에서 작동하는 것이 바람직하다.
일측에 따르면, 상기 센서부는 1차 유도코일 및 2차 유도코일을 포함하고, 상기 1차 또는 2차 유도코일에 전달되는 전기 유도 전류에 의하여 작동여부를 시험할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유도 액위 센서가 상기 상자성체 환봉 내에서 얻은 신호값과 상기 유도액위 센서가 실제 용융금속에 담겼을 때의 신호값을 비교하여 보정상수를 구하고, 상기 보정상수를 이용하여 상기 유도 액위 센서를 교정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온의 실제 용융 금속에 유도 액위 센서를 담그지 않고서도 유도 액위 센서의 정상 작동 여부를 확인할 수 있는 유도 액위 센서의 작동시험기가 제공되어 보다 정밀한 시험이 가능하다.
또한, 상온에서 유도 액위 센서의 작동 시험 및 기능 시험을 할 수 있어 작업의 효율성이 좋아지고 제한요소가 줄어든다.
또한, 작동 시험 및 기능 시험뿐만 아니라 유도 액위 센서의 교정 시험까지 용이하게 할 수 있어 보다 정밀한 센서를 설계할 수 있다.
또한, 작동 시험, 기능 시험, 및 교정 시험이 상온에서 간접적으로 이루어 질 수 있는 바, 센서를 여러 번 혹은 여러 개의 센서를 손쉽게 그리고 안전하게 시험할 수 있어서 센서의 제작 시 혹은 교정 시에 편리하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1의 유도 액위 센서의 작동시험기를 “A” 방향으로 바라본 도면, 그리고
도 3은 도 1의 유도 액위 센서의 작동시험기를 “B” 방향으로 바라본 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기는 고속로, 소듐 취급시설의 소듐을 포함한 용융 금속의 액위를 측정하기 위한 유도 액위 센서의 작동 및 기능 시험을 하기 위해 사용된다. 이때, 용융금속은 리튬(Li), 칼륨(K), 나트륨-칼륨 합금(Na-K), 납-비스무스 합금(Pb-Bi), 그리고 납(Pb) 등을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기(1)는 유도 액위 센서(100), 케이스부(200), 그리고 제어부(300)를 포함한다. 보다 자세한 설명을 위해 도 1을 제시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기(1)를 개략적으로 도시한 도면이다.
유도 액위 센서(100)는 내부에 채널(113)이 형성되어 길이방향으로 긴 관의 형상을 취하는 튜브부(110), 그리고 권취된 코일(121)을 포함하는 센서부(120)를 포함한다. 튜브부(110)와 센서부(120)의 배치 형상은 제한 하지는 않으나, 도 1의 도시와 같이 튜브부(110)가 내부튜브(111)와 외부튜브(112)를 포함하고 상기 내부튜브(111)와 외부투브(112) 사이에 센서부(120)가 위치할 수 있다. 즉, 센서부(120)가 튜브부(110)의 내부에 밀폐되게 구비될 수 있다. 이때 센서부(120)의 코일(121)은 일정 길이(H1) 권취되고, 이렇게 권취된 코일(121)이 실제 센싱을 위한 센서부(120)가 된다.
일측에 따르면, 도시되지는 않았으나, 하나의 튜브부가 구비되고 코일이 상기 튜브부의 외주면을 감싸면서 상기 코일의 외경측이 노출되는 형상이나 또는 하나의 튜브부가 구비되고 코일이 상기 튜브부의 내주면에 구비되어 상기 코일의 내경측이 노출되는 형상 또한 가능하다. 이러한 경우에 전자는 후술될 상자성체 환봉(220)에 코일의 외경측이 직접 노출되며, 후자는 후술될 상자성체 봉(210)에 코일의 내경측이 직접 노출된다.
유도 액위 센서(100)는 튜브부(110)에 형성된 채널(113)에 용융 금속이 삽입되면 삽입된 용융 금속의 액위에 따라 센서부(120)의 코일(121)에 액위에 대응하는 유도전류가 흐르면서 용융 금속의 액위를 측정할 수 있는 구조이다.
센서부(120)는 1차 유도코일(122) 및 2차 유도코일(123)을 포함할 수 있다. 도 1의 도시와 같이, 하나의 코일(121)이 튜브부(110)상에 권취된 경우에는 코일(121) 내부에 두개의 전선이 포함되고, 이때 각각의 전선이 1차 및 2차 유도코일(122, 123)이 된다. 다만, 도시하지는 않았으나, 하나의 전선을 포함하는 두개의 코일이 각각 1차 및 2차 유도코일로 구비되어 각각 같은 방향으로 권취되는 변형예 또한 가능하다. 센서부(120)의 작동은 후술한다.
일측에 따르면, 튜브부(110)의 일측에는 확장부(130)가 더 포함될 수 있다. 확장부(130)의 형상은 튜브부(110)의 형상에 대응되는 것이 바람직하다. 확장부(130)는 길이 조절이 가능하여 유도 액위 센서(100)의 다양한 길이 조절이 가능해진다.
한편, 확장부(130)에는 튜브부(110)의 채널(113)상에서 용융 금속이나 후술될 상자성체 봉(210)의 원활한 이동을 위해 공기 유로인 순환 구멍(131)이 형성될 수 있다.
또한, 확장부(130)는 지지대(132)를 더 포함할 수 있다. 지지대(132)는 유도 액위 센서(100)를 탱크 또는 용기(미도시)에 고정하여 사용하는 경우에 탱크 또는 용기의 플랜지나 스커트 등에 지지되는 역할을 한다. 지지되는 방법은 용접, 볼드연결 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
센서부(120)의 코일(121)은 일정 길이(H1) 권취된 후 확장부(130)의 일측으로 연장 형성되어 밖으로 인출될 수 있다. 그 단면은 도 2의 도시와 같다. 밖으로 인출된 코일(121)은 후술될 제어부(300)에 연결된다.
케이스부(200)는 유도 액위 센서(100)에 있어서 용융 금속의 역할을 하는 것으로, 유도 액위 센서(100)가 고온의 실제 용융 금속의 액위를 직접 측정하면서 센서의 작동여부를 시험하는 것이 아니라 상온에서 케이스부(200)에 의한 센서부(120)의 반응 여부를 검사하면서 센서의 작동 여부를 시험하는 것이다.
이를 보다 자세하게 설명하면, 케이스부(200)는 상자성체 봉(210), 그리고 상자성체 환봉(220)을 포함한다. 상자성체 봉(210) 및 상자성체 환봉(220)은 상자성체인 알루미늄, 주석, 백금, 이리듐 등을 포함할 수 있으나, 경제성 및 제조 용이성 등을 고려하여 알루미늄을 포함하는 것이 바람직하다. 다만 이에 한정하는 것은 당연히 아니다.
상자성체 봉(210)은 원기둥의 형상으로 튜브부(110)의 채널(113)에 삽입된다. 즉, 상자성체 봉(210)은 용융 금속의 역할을 하는 것으로 자세한 구동은 뒤에서 설명한다. 도 3의 도시와 같이, 상자성체 봉(210)이 튜브부(110)의 채널(113)에 원활하게 삽입될 수 있도록, 채널(113)은 상자성체 봉(210)의 지름(D1)보다 약간 넓게 형성된다. 따라서 유도 액위 센서(100)의 상자성체 봉(210)상에서의 슬라이딩이 원활하게 이루어 질 수 있다.
상자성체 환봉(220)은 내부에 관통홀이 형성된 도우넛 형상의 기둥으로 형성된다. 상자성체 환봉(220)의 내부 관통홀의 중심에는 상자성체 봉(210)이 위치한다. 이러한 구성을 통하여 상자성체 환봉(220)은 상자성체 봉(210)이 튜브부(110)의 채널(113)에 삽입될 때 유도 액위 센서(100)의 외측을 감싼다.
도 3의 도시와 같이, 상자성체 환봉(220)의 관통홀의 지름(D2)은 유도 액위 센서(100)의 슬라이딩 이동이 원활하게 이루어지기 위해 튜브부(110)의 지름보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 원활한 시험을 위하여 센서부(120)의 길이(H1)보다 상자성체 봉(210) 또는 상자성체 환봉(220)의 길이(H2)를 길게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 유도 액위 센서의 작동 특성을 확인하기 위한 작동시험기 이므로 상자성체 환봉(220)의 지름(D3)과 센서부(120)의 길이(H1)가 같은 것이 바람직하다.
일측에 따르면, 케이스부(200)는 상자성체 봉(210)과 상자성체 환봉(220)을 고정하는 상자성체 베이스(230)를 더 포함할 수 있다. 상자성체 베이스(230)는 상자성체 봉(210)과 상자성체 환봉(220)의 위치를 고정시키고 지지하는 역할을 한다. 이러한 상자성체 베이스(230)는 상자성체 환봉(220)의 단면 형상에 대응되는 단면을 가지는 것이 바람직한 바 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상자성체 베이스(230)는 상자성체 봉(210) 및 상자성체 환봉(220)과 볼트(231)연결되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며 용접 등 다양한 연결수단이 채용될 수 있다.
이 경우, 센서부(120)의 길이(H1)와 상자성체 환봉(220) 및 상자성체 베이스(230)의 지름(D3)이 같은 것이 바람직하다.
제어부(300)는 1차 유도코일(122)에 일정크기의 고주파 신호 또는 전류를 부가한다. 그리고 상자성체 봉(210)의 센서부(120)상의 위치에 따라 유도 전류가 2차 유도코일(123)에 감응되면 이를 측정한다. 이러한 신호 또는 전류의 차이를 바탕으로 유도 액위 센서(100)의 작동 및 기능 시험이 가능하고, 특히 이러한 시험이 상온에서 이루어 질 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기(1)의 작동을 도 1을 참고하여 설명한다.
유도 액위 센서(100)의 작동 또는 기능을 시험하기 위하여 유도 액위 센서(100)를 실제 고온의 용융 금속에 담그는 것이 아니라, 상온에서 상자성체 케이스부(200)를 이용하여 시험을 수행한다.
유도 액위 센서(100)를 케이스부(200)에 삽입하면 상자성체 봉(210)은 유도 액위 센서(100)의 채널(113)에 삽입되고, 그와 동시에 상자성체 환봉(220)은 유도 액위 센서(100)의 외측을 감싼다. 결과적으로 상자성체 봉(210) 및 상자성체 환봉(220)이 용융 금속의 역할을 대신하는 것이다.
제어부(300)에서 1차 유도코일(122)에 일정한 전류 또는 고주파 신호를 흘려 보내면, 상자성체 봉(210)이 채널(113)에 삽입된 정도에 따라, 그에 대응하는 전류 또는 신호가 유도되어 2차 유도코일(123)에 흐르게 되고, 이를 제어부가 측정한다. 이러한 과정을 통하여 유도 액위 센서(100)의 작동 또는 기능 시험이 상온에서 가능하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 액위 센서의 작동시험기(1)를 이용하여 유도 액위 센서(100)의 교정을 수행할 수도 있다. 이를 보다 자세하게 설명한다.
유도 액위 센서(100)가 케이스부(200)에 일정 깊이 삽입되고 센서부(120)의 일단이 상자성체 봉(210)과 만나면 제어부(300)는 일정 전류 또는 고주파 신호를 센서부(120)에 가하고, 센서부(120)의 타단까지 상자성체 봉(210)이 진입했을 때 다시 센서부(120)에 일정 전류 또는 고주파 신호를 가하여 그 차이를 유도 액위 센서(100)의 전체 범위 신호값으로 정한다.
이렇게 얻어진 신호값과 추후에 유도 액위 센서(100)를 실제로 소듐 혹은 용융 금속에 담그었을때의 신호값과 비교하여 보정상수를 구한다. 이러한 보정상수를 바탕으로 상시에 상온에서 유도 액위 센서(100)의 교정이 가능하다. 따라서 보정상수를 구한 이후부터는 실제 소듐이나 용융 금속에 유도 액위 센서(100)를 직접 담그지 않고서도 상온에서 유도 액위 센서(100)의 교정이 가능한 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 유도 액위 센서의 작동시험기 100: 유도 액위 센서
110: 튜브부 120: 센서부
200: 케이스부 210: 상자성체 봉
220: 상자성체 환봉 230: 상자성체 베이스
300: 제어부

Claims (8)

  1. 채널(channel)이 형성된 튜브부 및 상기 튜브부상에 구비되어 전류가 흐를 수 있는 권취된 코일을 포함하는 센서부를 구비한 유도 액위 센서;
    상기 채널에 삽입되는 상자성체 봉 및 상기 유도 액위 센서를 감쌀 수 있도록 구비된 상자성체 환봉을 포함하는 케이스부; 및
    상기 센서부에 흐르는 전류를 제공하거나 감지하여 상기 유도 액위 센서의 작동 여부를 판단하는 제어부;
    를 포함하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유도 액위 센서는,
    상기 코일이 상기 튜브부 내부에 밀폐되게 구비된 형상, 상기 코일이 상기 튜브부의 외주면을 감싸면서 상기 코일의 외경측이 상기 상자성체 환봉에 직접 노출된 형상, 또는 상기 코일이 상기 튜브부의 내주면에 구비되어 상기 코일의 내경측이 상기 상자성체 봉에 직접 노출된 형상 중 어느 하나의 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서부의 길이와 상기 상자성체 환봉의 지름이 같은 것을 특징으로 하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스부는 상기 상자성체 봉과 상자성체 환봉을 고정하는 원통 형상의 상자성체 베이스를 더 포함하고,
    상기 센서부의 길이와 상기 상자성체 환봉의 지름과 상기 상자성체 베이스의 지름이 같은 것을 특징으로 하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상자성체 봉 및 상자성체 환봉은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작동시험기는 상온에서 작동하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 1차 유도코일 및 2차 유도코일을 포함하고, 상기 1차 또는 2차 유도코일에 전달되는 전기 유도 전류에 의하여 작동여부를 시험하는 것을 특징으로 하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유도 액위 센서가 상기 상자성체 환봉 내에서 얻은 신호값과 상기 유도액위 센서가 실제 용융금속에 담겼을 때의 신호값을 비교하여 보정상수를 구하고, 상기 보정상수를 이용하여 상기 유도 액위 센서를 교정할 수 있는 것을 특징으로 하는 유도 액위 센서의 작동시험기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5572134U (ko) 1978-11-13 1980-05-17
JPS62235529A (ja) 1986-04-07 1987-10-15 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp 自動校正誘導式ナトリウムレベル計

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