KR101186505B1

KR101186505B1 - 터빈 유량계

Info

Publication number: KR101186505B1
Application number: KR1020087005680A
Authority: KR
Inventors: 홀거 쿨레만
Original assignee: 앰 앤드 에프씨 홀딩 엘엘씨
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2012-10-10
Also published as: DE102005042579B4; RU2394210C2; IL189977A0; DE502006002525D1; US20090126508A1; CN101258384A; EP1922526A2; PL1922526T3; CN101258384B; RU2008113382A; US7650801B2; BRPI0615660B1; IL189977A; WO2007028567A2; DE102005042579A1; HK1123601A1; BRPI0615660A2; EP1922526B1; KR20080039483A; UA88237C2

Abstract

물 등의 유체의 사용량 측정을 위한 터빈 유량계가 개시된다. 상기 터빈 유량계는 유입구(2), 유출구(3), 및 관통 채널(4)을 구비하는 하우징(1)을 구비한다. 또한, 사용량을 측정하고 표시하기 위한 카운터(5)를 구비한다. 상기 관통 채널(4)에는 제 1 허브(11), 이에 부착된 복수의 제 1 및 제 2 방사형 날개들(12.1,12.2), 및 대략 반구 형태이고 유체 흐름 쪽으로 향하는 전면(front)을 구비하는 터빈(10)을 구비한다. 또한 상기 관통 채널(4)에는 물 안내 횡단부(water guide cross)(20.1) 및 삽입 베이스 동체(insert base body)(20.2)로 구성된 고정 삽입부(20)가 구비된다. 상기 물 안내 횡단부(20.1)는 제 2 허브(21), 상기 제 2 허브(21)로부터 관통 채널(4)의 벽까지 구비된 방사형 제 1 받침대들(radial struts)(22), 상기 터빈(10)의 전면(14)을 둘러싸고, 유체가 관통하는 갭(17)이 존재하는 노즐 동체(23), 및 상기 노즐 동체(23) 안에 위치한 중앙의 노즐 유입구(24)를 구비한다. 상기 터빈(10)의 상기 방사형 날개들(12.1,12.2)은 상기 노즐 동체(23)에 가까이 배치된다. 노즐 링(16)은 상기 방사형 날개들(12.1,12.2)을 연결하고 상기 노즐 동체(23)의 외부 윤곽(outer outline) 이상으로 확대되어 상기 노즐 링(16)과 상기 노즐 동체(23) 사이에 노즐 갭(18)이 존재한다. 상기 노즐 갭(18)은, 상기 노즐 동체(23) 및 상기 터빈(10)의 전면(14) 사이의 상기 갭(17)과 연통한다. 상기 갭(17)과 상기 노즐 갭(18)은, 유체의 흐름이 최소일 경우에도 상기 터빈(10)이 시동되도록, 그리고 흐름이 최대일 경우에도 베어링을 사용하지 않고 자신의 위치를 상기 물 안내 횡단부(20.1) 뒷쪽에 유지하도록, 유체를 가이드한다.

Description

터빈 유량계{Turbine flowmeter}

본 발명은 물 등의 유체의 사용량을 측정하기 위한 터빈 유량계로, 유입구, 유출구, 및 관통 채널을 구비한 하우징; 사용량을 측정하고 표시하는 측정장치; 채널에 위치하고, 허브, 방사형 날개들, 및 유체의 흐름 쪽을 향하고 있는 대략 반구 형태의 전면(front)을 구비하는 터빈; 허브, 상기 허브로부터 채널의 벽까지 배치된 방사형 날개들, 및 터빈의 전면을 둘러싸고 유체가 관통하는 갭이 존재하는 노즐 동체, 및 상기 노즐 동체 안에 중앙 개구부를 구비하는 물 안내 횡단부(water guide cross)와, 허브와 상기 허브로부터 채널의 벽까지 배치된 방사형 날개들을 구비하는 삽입 베이스 동체(insert base body)으로 구성된 고정 삽입부; 및 터빈의 회전을 파악하고 상기 측정 장치에 전달하는 장치를 구비하는 터빈 유량계에 관한 것이다.

러시아 특허 출원서 RU 2082102 C1에 따르면, 측정할 액체의 흐름 속에 삽입된 노즐 동체 뒷쪽에서 터빈이 자유롭게 부유하면서, 즉, 기계적인 베어링 없이 회전하는 터빈 유량계 원리가 개시되어 있다. 터빈의 회전은 전자기 방식으로 읽혀진다. 이 방식의 가장 큰 장점은, 노즐 동체 안에서 이루어지는 유체 흐름(fluid current)의 가속의 이용과 이에 따른 유체 속에서의 압력의 감소에 의해서 터빈이 전혀 접촉됨 없이 회전하기 때문에 터빈의 기계적인 베어링이 전혀 필요 없다는 것이다.

하지만 유감스럽게도 상기 개념은 실제로는 큰 단점들을 가진다. 하나는, 전자기 방식으로 회전수를 전달할 때 종종 문제가 없을 수 없는데, 특히 카운터 하우징이 일반적인 경우 및 높은 도관 압력에서 강철이나 주강으로 제조됐을 경우에 그러하다. 또한, 상기 부유 원리(floating principle)는 유체가 일정한 최소 유속에 도달해야 비로소 작용하게 된다. 유속이 제로(0)이거나 거의 제로일 경우, 터빈의 위치는 전혀 지정되지 않는다. 제로로부터 점차 증가하는 유속에서 터빈은 흐름을 따라가게 되고 이에 따라 부유 원리에 필요한 적정 위치인 노즐 동체 뒷쪽의 위치를 잃게 된다. 결과적으로 작은 유량의 경우에는 측정이 보장되지 않는다.

유사한 터빈 유량계로는 미국특허 US 2 709 366 이 있다. 상기 터빈 유량계는 관통 채널의 중앙에 잘 고정된 축을 구비하고, 두 개의 베어링이 장착되고 길게 연장된 터빈이 상기 축 위에서 회전한다. 하부에 위치한 터빈의 단부는 연장되어 있다. 상기 연장부에 의해서 상기 관통 채널은 보충적으로 좁아진다. 이에 따라, 전체 유체 흐름이 가속되는 갭(gap)이 형성된다. 이때 야기되는 압력 감소는 터빈의 축상의 포지셔닝을 보장한다. 하지만 상기 갭이 너무 짧아서 포지셔닝은 흐름이 클 경우에만 나타나고, 이에 반해 보통의 흐름에서는 나타나지 않는다.

그러나 단점은 상기 터빈이 축에 대하여 중앙에 천공(boring)을 구비한다는 점이다. 터빈의 앞쪽과 뒤쪽의 압력의 차이로 인해 유체의 일부는 상기 중앙 천공에 의해서 끌어 당겨진다. 이에 따라 부유물질 및 유체 속에 분해된 석회 및 마그 네슘과 같은 미네랄 성분들이 침전될 수 있다. 이러한 침전물들은 흐름이 적을 경우에 특히, 터빈의 속도를 늦춘다.

터빈 유량계에서 터빈의 회전을 기계식으로 카운터에 전달하는 것이 널리 쓰이는 방식이다. WP형의 경우 사용되는 기어(gear)가 회전 방향을 90도 변환해야 한다. 이 때문에 일반적으로 스네일 기어(snail gear)가 삽입되는데, 그 이유는 스네일 기어가 방향 변환 뿐만 아니라 동시에 카운터가 감당할 수 있는 정도로 터빈의 높은 회전수를 줄여주는 역할도 할 수 있기 때문이다. 하지만, 스네일 기어는 기어 휠들이 서로 미끄러지기 때문에 높은 마찰을 가진다. 또한, 이것은 흐름이 적을 경우에는 측정 민감도를 저하시킨다.

본 발명의 과제는, 앞서 상술한 베어링이 없는 터빈으로부터 터빈의 회전을 기계식으로 카운터에 전달하는 것을 가능하게 하고 높은 측정 민감도를 가지는 도입부에서 설명한 종류의 터빈 유량계를 제공하는 데 있다.

상기 과제는 특허청구범위 제1항에 상술된 특징을 가진 터빈 유량계로써 달성된다.

본 발명은 적은 양의 유속을 나타낼 때 더 높아진 민감도를 제공하며, 여기서, 노즐 동체 및 터빈 전면 사이의 갭에서 가속된 유체 흐름은 노즐 동체와 노즐 링 사이의 노즐 갭에 위치하는 유체에 대하여 하나의 인젝터(injector)로서 작용한다. 이에 따라 상기 액체는 추가적으로 가속된다. 합쳐진 유체는 이에 따라 더 높은 속도로 터빈 날개에 부딪히며 터빈을 회전시킨다.

가능한 한 전체 길이를 짧게 하기 위해서, 상기 터빈 날개들은 가능한 한 앞으로 옮겨져야 한다. 이것을 가능하게 하기 위해서, 허브와 노즐 링 사이에 위치하는 내부 날개들은 노즐 동체 단부의 영역에서 절단되어야 한다. 놀랍게도, 이로 인하여 내부 터빈 날개들의 길이가 짧아짐에도 불구하고 터빈의 민감도는 부정적인 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.

최적의 작동성과 민감도는 노즐 동체의 링 형태의 단부가 뾰족한 흐름 에지(currnet edge)로 형성될 때 얻을 수 있다.

앞에서 언급했듯이, 베어링이 없는 터빈 장치의 단점은, 흐름이 정지된 상태에서는 터빈이 최적의 위치인 노즐 동체 뒷쪽으로부터 이동하게 된다는 점이다. 유체 속에서 터빈이 터빈의 비중에 따라서 아래로 내려가거나 위로 올라온다. 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 이것은 터빈의 비중을 유체의 비중에 맞추어 조정함으로써 방지할 수 있다. 이러한 경우, 터빈은 뜨거나 가라앉지 않는다.

결정적인 개선 사항은, 모든 양의 부력(positive buoyancy) 및 음의 부력(negative buoyancy)이 유체 속에 발생하자마자 사라지도록 터빈이 균형이 맞추어질 때 달성된다. 이럴 경우, 상기 터빈은 정지된 흐름에서 원래 가졌던 위치를 정확하게 유지하는데, 다시 말해, 터빈은 최적의 배치상태에서 최적의 위치인 노즐 동체의 뒷쪽에 있게 된다.

노즐 동체를 정확하게 흐름 채널 속에서 중앙에 유지하는 과제는, 두 부분으로 된, 전면 측의 물 안내 횡단부(water guide cross) 및 후면의 삽입 베이스 동체(insert base body)로 구성되는 고정 삽입부에 의해서 달성된다. 두 구성요소 모두 허브를 구비하여 장착된다. 흐름 채널과 노즐 동체 및 허브 사이의 연결은 방사형 받침대들이 담당한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 받침대들은 흐름의 방향을 변환시키는 날개로서 형성되는데, 상기 물 안내 횡단부의 날개들은 유체 흐름을 터빈 날개들 상부로 적절하게 방향 변환하도록 형성된다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 삽입 베이스 동체의 날개들은 서로 반대 방향으로 맞물려진다. 이에 따라, 상기 물 안내 횡단부의 날개들과 상기 터빈에 발생하는 압력 감소를 상당 부분 회복시킬 수 있다. 이로써 터빈 유량계 전체의 압력 감소가 상당히 줄어든다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기 물 안내 횡단부의 날개들은 편심되어 위치한다. 이에 따라, 필요할 경우 흐름을 원하는 대로 일정 방향으로 변환시키는 것이 가능하다.

또한, 상기 물 안내 횡단부의 날개들 및 때에 따라 삽입 베이스 동체의 날개들은 Z자 형태로 구부러지게 형성될 수도 있다. 이것 또한 흐름의 방향을 변환시키는 역할을 하고 측정 민감도를 증대한다.

고정 삽입부의 물 안내 횡단부 및 삽입 베이스 동체는 플러그 인 접속(plug-in connection)으로 결합되는 것이 바람직하다. 이에 따라 위치 정확도가 높아지고 관리하기가 더 편해진다.

유체의 밀도가 온도 변화 등으로 인해서 시간에 따라 달라질 경우, 비중을 조정하는 것이나 균형을 맞추는 것으로 보정(compensation)하는 것이 더 이상 가능하지 않게 된다. 이러한 경우, 터빈에는 베어링 부쉬(bearing bush)에서 작동하는 웨이브(wave)가 장착되고, 상기 베어링 부쉬들은 한편으로는 물 안내 횡단부의 허브 안에, 다른 한편으로는 후방의 삽입 베이스 동체의 허브 안에 배치된다.

대안적으로, 물 안내 횡단부 및 삽입 베이스 동체가 각각 축 핀(axis pin)을 구비하면서 베어링 부쉬는 터빈 안에 위치한다. 이때, 이러한 베어링들은 축 방향 뿐만 아니라 방사형 방향(in a radial direction)으로 넓은 간주(clearance)를 가질 수 있는데, 그 이유는 유체가 흐르기 시작하면 곧 상기 베어링들은 필요 없게 되고 터빈이 흐름 및 압력 비율에 따라서 노즐 동체 뒤쪽에 자리잡기 때문이다. 이러한 베어링 여유공간을 구비한 베어링의 또다른 장점은 최악의 경우에도 터빈이 휩쓸려지지 않는다는 점이다.

터빈과 유체 사이에는, 터빈의 회전의 속도를 느리게 만드는 마찰이 일어난다. 이 때문에, 당업자는 이러한 유체의 마찰을 줄이기 위하여 알려진 모든 조치를 취한다. 놀랍게도, 마찰을 확실하게 줄일 수 있는 방법은 터빈의 반구 형태의 전면을, 골프공과 유사한 유니버설 볼 조인트(universal ball joint)형태의 모습으로 구비하는 것이다.

베어링 없는 장착구조의 기능을 위해서는 노즐 동체의 형상이 결정적인 것으로 파악된다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면 노즐 동체의 내부 윤곽은 반구 형태로, 터빈의 반구 형태의 전면에 맞게 형성될 수 있다.

대안적으로, 상기 노즐 동체의 내부 윤곽(inner contour)은 또한 얇은 바닥면을 가지는 원통 형태로 형성될 수도 있다. 이러한 형태는 스프레이 기술을 이용하여 합성 재질로써 간단하게 제조할 수 있다.

세번째 변형예에 따르면, 상기 반구 형상의 내부 윤곽에는 동심 요부(concentric recess)들이 형성된다. 이에 따라, 물질의 축적을 방지하고 합성 재질도 절약할 수 있다.

또한, 최적의 작동을 위해서, 노즐 동체에서의 노즐 유입구의 형태가 중요하다. 이것은 잘 알려진대로 깔때기 형태로 가장자리를 둥글게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 카운터 하우징은, 장착이 완료된 고정 삽입부를 들어올리는 방식으로 삽입하고 뺄 수 있도록 하는 상부 개구부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 스네일 기어 대신에 크라운 기어(crown gear)를 사용할 수도 있다. 상기 기어 구조 또한 스네일 기어와 마찬가지로 90도 방향 변환 및 동시에 회전수 감소를 가능하게 한다. 피니언(pinion)과 크라운 휠이 구름 이동(roll off motion)을 하지만 미끄러짐은 발생시키지 않기 때문에, 마찰은 스네일 기어에 비해서 훨씬 줄어든다. 마지막으로, 상기 기어 구조는 정지 상태의 크라운 휠과 비교했을 때 터빈의 축 상에서 큰 폭의 이동을 가능하게 하며, 이러한 이동에 의해서 베어링 없는 터빈의 작동 원리가 확실하게 유지된다.

대안적인 실시예에 따르면, 상기 터빈은 영구자석, 바람직하게는 두 개의 영구자석이 장착된 허브를 구비한다. 상기 허브 옆에는 자기장 센서, 바람직하게는 두 개의 자기장 센서가 있는 센서 파이프가 장착된다. 센서들의 신호들은 전자식 카운터에 의해서 사용량 데이터로 변환된다.

기타 터빈 유량계와 마찬가지로, 본 발명에 따른 카운터도 조절장치(adjustment)가 필요하다. 상기 조절장치는 바이패스 채널(bypass channel)로서 고정 삽입부에 형성되는 것이 바람직하며, 이때, 들어올려지거나, 내려지거나, 또는 방향이 달라지는 칸막이(compartment)가 자유롭게 채널 단면을 변경할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 쓰레드 볼트(thread bolt)가 구비되어, 상기 칸막이를 단차 없이 들어올리고 내리는 것을 가능하게 한다. 상기 쓰레드 볼트는 카운터를 뺐을 경우에만 접근 가능하다.

본 발명에서 사용되는 기어가 회전수를 상당히 감소시키므로, 바이패스 단면의 변경을 통해서 터빈 유량계를 공장에서 조절하는 것은 시간이 매우 오래 걸릴 수 있다. 이 시간을 줄이기 위해서, 카운터와 터빈 날개들 사이에는 광섬유(optical fiber)가 배치될 수 있다. 상기 광섬유를 사용함으로써, 터빈 날개들이 지나가는 것이 파악된다. 이에 따라 터빈이 회전할 때마다, 터빈의 날개의 숫자에 해당하는 충격수(impulse number)를 구함으로써 터빈 회전수는 짧은 시간 안에 측정될 수 있다.

도 1은 터빈 유량계를 관통한 종단면도이고,

도 2는 도 1의 터빈 유량계의 실질적인 부분들을 사시도로 도시한 확대도이고,

도 3은 상기 터빈의 앞면을 사시도로(isometric) 도시한 도면이고,

도 4는 상기 터빈의 뒷면을 사시도로 도시한 도면이고,

도 5는 기계식으로 사용량을 파악하는 도 1의 터빈 유량계의 뒷면을 도시하고,

도 6은 전자식으로 사용량을 파악하는 터빈 유량계의 뒷면을 도시한다.

도 1은 터빈 유량계를 관통한 종단면도이다. 여기에서 유입구(2), 유출구(3), 및 원통 형태, 경우에 따라서는 원뿔 형태인 관통 채널(4)을 볼 수 있다. 상기 하우징(1)은 상부에 개구부(6)를 구비하고, 그 위에는 카운터(5)가 장착된다.

상기 카운터(5) 하부에는, 물 안내 횡단부(20.1) 및 삽입 베이스 동체(20.2) 등의 두 부분으로 구성된 고정 삽입부(20)에 수용되어 있는 터빈(10)을 구비한 기존의 측정장치가 있다. 상기 물 안내 횡단부 및 삽입 베이스 동체(20.1,20.2)는 결합된다. 상기 고정 삽입부(20)는 하우징 개구부(6)에 의해서 들어올리는 방식으로 삽입하고 뺄 수 있다.

상기 고정 삽입부(20)의 물 안내 횡단부(20.1)는, 흐름의 방향을 변환시키는 날개들로 형성된 제 1 받침대들(22)로써 상기 관통 채널(4)의 중심에 배치된 제 2 허브(21)를 구비한다.

또한, 상기 물 안내 횡단부(20.1)는 노즐 유입구(24)를 구비한 중심 노즐 동체(23)를 구비한다. 상기 노즐 유입구(24)는 기본적으로 원통형으로 형성되고, 전면은 둥글게 형성되며, 때에 따라 뾰족한 모서리 형태로 형성된다. 이에 따라 약간의 회전의 발생을 수반하면서 흐름의 방향 변환이 이루어진다.

상기 노즐 동체(23)의 내면은 일부분은 반구 형태이고 일부분은 원통 형태이 다.

또한, 상기 고정 삽입부(20)의 삽입 베이스 동체(20.2)는, 때에 따라서 흐름의 방향을 변환시키는 날개들로 형성 가능한 제 2 받침대들(26)로써 상기 관통 채널(4)의 중심에 배치된 제 3 허브(25)를 구비한다.

상기 고정 삽입부(20) 내부에는 터빈(10)이 구비된다. 이것은 일련의 방사형 날개들(12)이 장착된 제 1 허브(11)를 포함한다. 상기 노즐 동체(23) 안에 잠기는 상기 터빈(10)의 전면(front)(14)은 반구 형태로 형성된다.

상기 제 1 허브(11)의 후면에는 엔드리스 스크류(endless screw; snail)(13)가 형성된다. 상기 엔드리스 스크류(13)와, 전달 웨이브(transfer wave)(31)에 장착된 웜 휠(worm wheel;snail wheel)(32)이 맞물린다. 상기 웨이브(31)와 웜 휠(32)은 터빈(10)의 회전을 카운터(counter, 5)에 전달하는 장치(30)의 구성요소들이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 터빈(10)은 관통 축을 구비하며, 그 단부들은 물 안내 횡단부 및 삽입 베이스 동체(20.1,20.2)의 제 2 및 제 3 허브들(21,25) 안의 베어링 부쉬(29)에 배치된다. 상기 베어링(29)은 흐름이 매우 적은 경우에 상기 터빈(10)의 시동을 위해서 최적의 위치를 유지하도록 하는 역할을 한다. 상기 터빈(10)이 증가하는 유체 흐름에 따라 상기 노즐 동체(23)의 뒷쪽에 자리잡는 즉시, 상기 베어링은 불필요하게 된다. 이에 따라, 이에 상응하여 넓은 베어링 간주(bearing clearance)가 선택된다.

기본적으로, 터빈에는 상기 베어링 부쉬들을, 그리고 물 안내 횡단부 및 삽입 베이스 동체에는 각각 하나의 축 핀을 배치하는 것이 가능하다.

도 2는 상기 고정 삽입부(20)의 상기 물 안내 횡단부(20.1) 및 삽입 베이스 동체(20.2)의 확대도이다. 상기 삽입 베이스 동체(20.2)에는 카운터(5)가 배치된다. 상기 물 안내 횡단부(20.1)와 삽입 베이스 동체(20.2) 사이에 상기 터빈(10)이 존재한다.

도면에 도시된 구성요소들(10, 20.1, 20.2)이 결합 되자마자, 상기 고정 삽입부(20)는 상기 카운터 하우징(1)의 상부 개구부(6)에 의해서 삽입되고 빼낼 수 있는 완성된 유닛을 구성하며, 이때 상기 장착된 카운터(5)가 상기 개구부(6)를 닫는다.

도 3은 상기 터빈(10)의 전면을 대각선 방향으로 도시한 도면이고, 도 4는 후면을 대각선 방향으로 도시한 도면이다. 반구 형태의 전면(14)을 구비한 제 1 허브(11) 및 웨이브 단부(wave end)(15)를 볼 수 있다. 또한, 상기 제 1 허브(11)에는 노즐 링(16)에 의해서 고정되는 복수의 제 1 및 제 2 날개들(12.1,12.2)이 방사형으로 고정된다. 상기 노즐 동체(23)와 상기 노즐 링(16) 사이에 노즐 갭(18)이 형성되도록, 상기 노즐링(16)은 상기 제 1 허브(11)로부터 일정 간격 떨어져서 형성된다. 상기 노즐 동체(23)와 제 1 허브(11) 사이의 갭(17)에서 가속되는 유체는 상기 노즐 갭(18) 안의 유체에 대하여 인젝터(injector)로서 작용하고 상기 유체를 추가적으로 가속시킨다. 상기 가속된 유체는 상기 터빈의 방사형 제 1 날개들(12.1)에 부딪히고, 이에 따라 흐름의 속도가 매우 작을 때에도 상기 터빈(10) 및 상기 웜 휠(32)에 맞물리는 상기 엔드리스 스크류(13)와 상기 웨이브 단부(15)를 회전시킨다.

도 5는 도 1의 터빈 유량계의 뒷면을 도시한다. 상기 삽입 베이스 동체는 상기 뒷면의 웨이브 단부(15)와 이에 고정된 엔드리스 스크류(13)를 알아볼 수 있도록 멀리 배치된다. 또한, 상기 엔드리스 스크류(13)와 맞물리는 웜 휠(32)이 상기 전달 웨이브(31)에 배치된 것을 볼 수 있다. 기타 기어 휠들(30)은 상기 터빈(10)의 회전들을 상기 기계식 카운터(5)에 전달한다.

도 6은 전자식으로 사용량을 파악하는 터빈 유량계의 뒷면을 도시한다. 상기 터빈(10)의 웨이브에는 두 개의 영구자석(41)을 구비한 제 4 허브(40)가 고정된다. 상기 제 4 허브(40) 옆에는 두 개의 자기장 센서(43)가 상기 영구자석들(41)로부터 발생된 자기장들을 파악하도록 배치된 센서 파이프(42)가 위치한다. 센서 신호들은 사용량 데이터를 계산하는 전자식 카운터(44)로 안내된다.

Claims

물 등의 유체의 사용량 측정을 위한 터빈 유량계로서,

유입구(2), 유출구(3), 및 관통 채널(4)을 구비하는 하우징(1);

사용량을 측정하고 표시하기 위한 카운터(counter, 5,44);

관통 채널(4)에 위치하고, 제 1 허브(11)와, 제 1 허브(11)에 부착된 복수의 방사형 제 1 날개들(12.1) 및 복수의 방사형 제 2 날개들(12.2), 및 반구 형태이고 유체 흐름 쪽으로 향하는 전면(front)(14)을 구비한 터빈(10);

제 2 허브(21), 상기 제 2 허브(21)로부터 관통 채널(4)의 벽까지 연장된 방사형 제 1 받침대들(radial struts)(22), 상기 터빈(10)의 전면(14)을 둘러싸고 유체가 관통하는 갭(gap, 17)이 존재하는 노즐 동체(23), 및 상기 노즐 동체(23) 안에 위치한 중앙의 노즐 유입구(24)를 구비하는 물 안내 횡단부(water guide cross)(20.1), 및 제 3 허브(25)와 상기 제 3 허브(25)로부터 상기 관통 채널(4)의 벽까지 배치된 방사형 제 2 받침대들(26)을 구비하는 삽입 베이스 동체(insert base body)(20.2)로 구성된 고정 삽입부(20); 및

상기 터빈(10)의 회전수를 파악하고 카운터(5,44)에 전달하는 장치(30);를 구비하며,

상기 복수의 방사형 제 1 날개들(12.1) 및 상기 복수의 방사형 제 2 날개들(12.2)은 상기 노즐 동체(23)에 가까이 배치되고,

상기 터빈(10)은 노즐 링(16)을 구비하고,

상기 노즐 링(16)은, 상기 복수의 방사형 제 1 날개들(12.1) 및 상기 복수의 방사형 제 2 날개들(12.2)을 연결하고, 상기 노즐 동체(23)의 외부 윤곽(outer outline) 너머로 확대되어 상기 노즐 링(16)과 상기 노즐 동체(23) 사이에 노즐 갭(18)이 존재하며,

상기 노즐 갭(18)은 상기 갭(17)과 연통하는, 터빈 유량계.
삭제
제1항에 있어서,

노즐 동체(23)의 노즐 유입구(24)는 가장자리(edge)에서 원통형인 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 터빈(10)은 웨이브(15)와 두 개의 베어링 부쉬(bearing bush)(29)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 터빈(10)은 두 개의 축 핀(axis pin) 및 두 개의 베어링 부쉬(bearing bush)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제4항에 있어서,

상기 웨이브(15)와 베어링 부쉬(29) 사이에는 방사형 및 축 형태로 넓은 베어링 간주(bearing clearance)가 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 터빈(10)의 전면(14)은 유니버설 볼 조인트(universal ball joint) 형태의 모습을 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 노즐 동체(23)의 내부 윤곽(inner outline)은 반구 형태인 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제10항에 있어서,

상기 노즐 동체(23)의 내부 윤곽에는, 노즐 동체(23)의 반구 형상인 상기 내부 윤곽의 중심축에 대하여 동심으로(concentrically) 배치된, 동심 요부(concentric recess)들이 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 노즐 동체(23)의 내부 윤곽은 원통 형태로서, 얇은 바닥면을 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 노즐 유입구(24)는 깔때기 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 물 안내 횡단부(20.1)의 방사형 제 1 받침대들(22) 또는 삽입 베이스 동체(20.2)의 방사형 제 2 받침대들(26)은 날개들(vanes)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제14항에 있어서,

날개들로서 형성된 상기 물 안내 횡단부(20.1)의 방사형 제 1 받침대들(22)은 유체 유동을 상기 복수의 방사형 제 1 날개들(12.1) 및 복수의 방사형 제 2 날개들(12.2) 쪽으로 향하도록 안내하는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 물 안내 횡단부(20.1) 및 삽입 베이스 동체(20.2)는 플러그 인 접속(plug-in connection)으로 결합되는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 터빈(10)의 제 1 허브(11)는 엔드리스 스크류(snail;endles screw)(13)를 구비하고,

엔드리스 스크류(13)에는 웜 휠(worm wheel)(32)이 맞물리는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 터빈(10)의 제 1 허브(11)는 피니언(pinion)을 구비하며,

상기 피니언에는 크라운 휠(crown wheel)이 맞물리는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 터빈(10)은 적어도 하나의 영구자석(41)을 구비하는 제 4 허브(40)를 구비하고,

상기 제 4 허브(40) 옆에는 센서 파이프(42)가 위치하고, 상기 센서 파이프(42)에는 적어도 하나의 자기장 센서(43)가 배치되며,

전자식 카운터(44)가 센서 신호들을 사용량 데이터로 변환시키는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제21항에 있어서,

두 개의 영구자석(41) 또는 두 개의 자기장 센서(43)가 구비된 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
제1항에 있어서,

상기 하우징(1)은 상부 개구부(6)를 구비하고,

상기 장착이 완료된 고정 삽입부(20)는 상기 개구부를 통해서 들어올리는 방식으로 삽입하고 뺄 수 있는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 터빈(10)에는 두 개의 영구자석(41)을 구비한 제 4 허브(40)가 고정되고,

상기 제 4 허브(40) 옆에는 두 개의 자기장 센서(43)를 구비한 센서 파이프(42)가 위치하며,

전자식 카운터(44)는 센서 신호들로부터 사용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 터빈 유량계.