KR101254649B1

KR101254649B1 - 초음파 유량 센서용 설치지그

Info

Publication number: KR101254649B1
Application number: KR1020110077062A
Authority: KR
Inventors: 전세종; 윤세원; 윤병로; 권휴상
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-04-23
Also published as: KR20130015194A

Abstract

본 발명은 배관의 외주변에 설치된 초음파 유량 센서를 배관 단면의 원주 방향으로 이동하기 용이하도록 하는 설치지그에 관한 것으로, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그는 초음파 유량 센서를 장착하는 센서장착부, 상기 센서장착부를 고정하고, 배관의 외주변에 체결되는 지그몸체부 및 상기 지그몸체부의 일측에 형성되어, 상기 배관의 외주변을 따라 이동하는 이동부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 초음파 센서를 배관의 외주 방향으로 이동시키기 용이하도록 하며, 확산 각도를 고려한 최적의 위치에 초음파 센서를 설치하는 것을 기술적 목적으로 한다.

Description

초음파 유량 센서용 설치지그{Installation zig for ultrasonic flow meter}

본 발명은 초음파 유량 센서용 설치지그에 관한 것으로, 더 상세하게는 배관의 외주변에 설치된 초음파 유량 센서를 배관 단면의 원주 방향으로 이동하기 용이하도록 하는 설치지그에 관한 것이다.

일반적으로 배관 외벽부착식 초음파 유량계는 배관의 상류측과 하류측에 초음파 센서를 각각 1개씩 설치하고, 초음파를 교대로 송수신하여, 1쌍의 센서에 도달하는 초음파의 시간 차이(transit time)를 측정한다.

이러한 초음파 전달 시간 차이는 배관의 지름 초음파 센서의 거리, 배관 내부를 지나는 유량의 크기에 비례하며, 이러한 초음파 유량계는 도플러 방식의 초음파 유량계와 더불어 약 70 :30의 비율로 많이 사용되고, 있다.

또한 상류측과 하류측의 센서들 간에 주고받는 초음파 신호의 수신감도를 높이기 위해서는 스넬의 법칙에 따라 초음파 센서의 배관 길이방향의 거리를 계산하고, 초음파 센서를 설치해야한다.

이때, 초음파 센서의 설치거리를 정밀하게 조절하기 위해 대부분의 초음파 유량계에서는 설치지그를 사용하고, 배관의 지름에 따라 센서의 설치 간격을 조절하게 된다.

이러한 종래 방식은 초음파 센서의 공진 주파수가 500kHz 이상의 직진성이 좋은 초음파 센서에 적용되는 방식으로, 배관 단면 방향으로 초음파 경로에 대해서는 고려할 필요가 없었다.

하지만 종래 초음파 유량계의 측정 방식을 확장하여, 외벽부착식 다회선 초음파 유량계를 구현하기 위해서는 공진 주파수를 100kHz이하, 40kHz 대역으로 낮추어야 하는데, 이때 초음파의 확산각도(divergence angle)가 중요한 설계변수가 되고, 초음파의 직진성은 고려되지 않는다.

이 경우에 있어서도 배관 길이 방향으로 스넬의 법칙에 따라 상류측, 하류측에 설치되는 초음파 센서들의 거리를 조절한다.

이와 더불어 초음파 센서의 확산 각도도 고려해야 하기 때문에 배관 단면 상 방향으로도 초음파의 전파 경로를 파악해야 하지만 현재까지 배관 단면의 원주방향으로 초음파 센서의 설치 위치를 이송시킬 수 있는 기술적 수단은 마련되어 있지 않은 실정이다.

따라서 초음파의 확산각도를 고려한 외벽부착식 다회선 초음파 유량계를 제작하는데 어려움이 따른다.

본 발명의 배경이 되는 대한민국 등록특허공보 제10-1039354호 (2011. 05. 31) 회전형 배관 연결구를 들 수 있으며, 배관의 가운데 부분을 배관 중심축을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이러한 종래 기술은 회전형 배관 연결구가 파이프라인에 연결되지 않은 경우에는 작은 회전동력으로 배관 회전이 가능하지만 파이프라인이 연결된 경우에 중심축이 서로 일치하지 않으면, 배관 회전에 큰 동력이 요구된다.

따라서 파이프라인의 중심축을 일치시키는 작업이 필수적으로 이루어져야하며, 약 20m 이상의 파이프라인의 중심축을 일치시키는 작업에 많은 시간과 인력이 소요되는 문제점이 있으며 배관의 지름에 따라 설치지그를 별도로 제작하므로, 시간 및 제작비용이 많이 된다.

대한민국 등록특허공보 10-1039354B1, 2011. 05. 31, 5쪽 문단번호 [0017] 내지 [0018], 도면 1.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,

본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그의 목적은 유량 측정을 위한 초음파 센서를 배관의 외벽에 설치하기 용이하고, 설치된 초음파 센서를 배관 단면상의 원주 방향으로 이동시키기 용이한 설치지그 구조를 제공하는데 있다.

다른 목적은, 한 쌍의 링을 연결한 구조의 지그몸체부를 구성하여, 원통형의 배관에 설치 및 분리가 용이하도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 센서장착부를 포함하여, 초음파 센서를 지그몸체부 및 배관의 외벽에 고정하는데 있다.

또 다른 목적은 완충부재를 더 포함하여, 센서장착부를 곡면으로 형성된 배관의 외벽에 견고하게 고정시키는데 있다.

또 다른 목적은, 이동부를 포함하여, 배관의 원주를 따라 초음파 센서의 위치를 이동시키는데 있다.

또 다른 목적은, 모터부를 더 포함하여, 이동부를 구동하여, 초음파 센서의 위치를 조절하는데 있다.

본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그는 초음파 유량 센서를 장착하는 센서장착부, 상기 센서장착부를 고정하고, 배관의 외주변에 체결되는 지그몸체부 및 상기 지그몸체부의 일측에 형성되어, 상기 배관의 외주변을 따라 이동하는 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그에 있어, 지그몸체부는 배관의 외주변을 수용하며, 원형 링 형태로 형성된 한 쌍의 플랜지 및 상기 플랜지 간을 연결하며, 봉 형태로 구성된 연결봉을 포함하며, 상기 플랜지는 원형 링이 반원형을 이루도록 양측이 분리되고, 분리된 제1플랜지 및 제2플랜지의 양단은 별도의 플랜지체결부재로 체결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그에 있어, 센서장착부는 각 플랜지에 체결되어, 상기 초음파 유량 센서를 배관의 외벽에 고정하는 장착프레임, 상기 장착프레임의 내부에 고정되어, 상부에 상기 초음파 센서를 탑재하는 센서탑재부 및 상기 센서탑재부의 상부에 위치하여, 상기 초음파 센서를 상기 센서탑재부 상에 고정시키는 센서고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그에 있어, 이동부는 상기 플랜지의 일측면에 위치하며, 적어도 두 개 이상의 바퀴부를 포함하며, 상기 바퀴부는 상기 플랜지의 일측면 상에서 서로 대칭되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그는 초음파 센서를 배관의 외벽에 설치하기 용이하고, 초음파 센서를 배관 단면상의 원주 방향으로 이동시키기 용이한 설치지그를 제공함으로써, 유량 측정 시, 확산 각도를 고려한 최적의 위치에 초음파 센서를 설치할 수 있는 효과가 있다.

또한, 한 쌍의 링을 연결한 구조의 지그몸체부를 구성함으로써, 원통형의 배관에 설치 및 분리가 용이한 효과가 있다.

또한, 센서장착부를 포함함으로써, 초음파 센서를 지그몸체부 및 배관의 외벽에 안정적으로 고정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 완충부재를 더 포함함으로써, 센서장착부를 곡면으로 형성된 배관의 외벽에 견고하게 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 이동부를 포함함으로써, 배관의 원주를 따라 초음파 센서의 위치를 이동시키기 용이한 효과가 있다.

또한, 모터부를 더 포함하여, 이동부를 구동하여, 초음파 센서의 위치를 조절하기 용이한 효과가 있다.

또한, 초음파 센서에서 송신되는 초음파의 수신 영역을 실험적으로 측정할 수 있으며, 배관 단면 상의 센서 위치를 미세하게 조정이 가능하여, 초음파센서의 송, 수신 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래 설치지그에 비해 초음파 센서의 경로폭이 확장된 상태로 초음파 센서를 설치할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그의 첫 번째 실시예를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그에 있어, 지그몸체부의 일실시예를 나타내는 분리사시도.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그에 있어, 센서장착부의 일실시예를 나타내는 분리사시도.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그를 장착한 배관을 나타내는 결합사시도.
도 5는 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그의 두 번째 실시예를 나타내는 결합사시도.

이하, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그를 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.

[도 1]은 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그의 첫 번째 실시예를 나타내는 사시도로, 지그몸체부(10), 센서장착부(20) 및 이동부(30)를 포함한다.

상기 지그몸체부(10)는 배관(5)의 외벽에 체결되며, 상기 센서장착부(20)를 고정하는 역할을 하며, [도 2]에 도시된 바와 같이, 플랜지(11, 13) 및 연결봉(15)을 포함한다.

상기 플랜지(11, 13)는 상기 배관(5)의 외주변을 수용하며, 한 쌍의 원형 링 형태로 형성되며, 본 발명에 따른 상기 플랜지(11, 13)는 원형 링이 반원형을 이루도록 양측이 분리되고, 분리된 제1플랜지(11) 및 제2플랜지(13)의 양단은 별도의 플랜지는 별도의 체결부재(18)로 체결되도록 형성된다.

본 발명의 실시예에서 상기 제1플랜지(11) 및 제2플랜지(13)의 양단은 상기 체결부재(18)의 결합이 용이하도록 직각 방향의 플랜지체결판(12, 14)을 형성하였다.

상기 연결봉(15)은 상기 플랜지(11, 13) 간을 연결하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 봉 형태로 구성하여, 상기 제1플랜지(11)와 제2플랜지(13)에 각각 2개의 연결봉(15)을 형성하였다.

본 발명의 실시예에서 상기 플랜지(11, 13)는 상기 센서장착부(20)와 결합하기 위한 센서장착홀(195)을 형성하며, 별도의 제1체결부재(19)로 체결되며, 상기 연결봉(15)을 체결하기 위한 연결봉체결홀(175)을 형성하여, 제2체결부재(19)로 체결하며, 상기 이동부(30)를 체결하기 위한 이동체결홀(135)이 형성되어 있다.

상기 센서장착부(20)는 상기 플랜지(11, 13) 사이에 위치하여, 초음파 유량 센서를 장착하는 역할을 하며, [도 3]에 도시된 바와 같이, 장착프레임(21), 센서탑재부(23), 완충부재(24), 체결판(25) 및 센서고정부(27)를 포함한다.

상기 장착프레임(21)은 각 플랜지(11, 13)에 체결되어, 상기 초음파 유량 센서를 상기 배관(5)의 외벽에 고정하는 역할을 한다.

본 발명의 실시예에서 상기 장착프레임(21)은 사각 틀 형태로 구성되며, 내부 사각 홀(213)의 각 모서리에는 둥근 형태의 결합홀(215)이 형성되도록 구성하였다.

상기 센서탑재부(23)는 상기 장착프레임(21)의 내부 사각홀(213)에 삽입 고정되어, 상부에 상기 초음파 센서를 탑재하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 상기 센서탑재부(23)는 일측면에 수평 방향의 고정홈(233)이 형성되고, 하부는 곡면형태의 곡면홈(213)이 형성되도록 형성하였다.

또한 본 발명에 따른 상기 센서탑재부(23)는 하부에 배관의 외측 벽면에 밀착하는 완충부재(24)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서 상기 센서탑재부(23)의 상부는 상기 곡면홈(213)과 밀착되도록 곡면 돌기를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 센서장착부(20)는 별도의 체결판(25)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 체결판(25)은 상기 센서탑재부(23)가 상기 장착프레임(21)에 삽입 시, 일측이 상기 고정홈(233)과 대응 삽입되며, 하부가 상기 장착프레임(21)의 상측면에 위치하여, 별도의 체결부재(26)로 체결되도록 한다.

상기 센서고정부(26)는 상기 센서탑재부(23)의 상부에 위치하여, 상기 초음파 센서를 상기 센서탑재부(23) 상에 고정시키는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서 상기 센서고정부(26)는 상부에 초음파 센서를 고정하기 위한 센서고정부재(29)를 포함하도록 형성하였다.

상기 이동부(30)는 상기 지그몸체부(10)의 일측에 형성되어, 배관(5)의 외주변을 따라 이동하는 역할을 한다.

본 발명에 있어, 상기 이동부(30)는 상기 플랜지(11, 13)의 일측면에 위치하며, 적어도 두 개 이상의 바퀴부(31)를 포함하며, 상기 바퀴부(31)는 상기 플랜지(11, 13)의 일측면 상에서 서로 대칭되는 위치에 배치되는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서 상기 바퀴부(31)는 우레탄 재질로 형성하였다.

[도 4]는 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그의 배관에 설치한 결합사시도로, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그를 적용하게 되면, 초음파 센서에서 송신되는 초음파의 수신 영역을 실험적으로 측정할 수 있으며, 배관 단면 상의 센서 위치를 미세하게 조정이 가능하므로, 초음파센서의 송, 수신 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래 설치지그에 비해 초음파 센서의 경로 폭이 확장된 상태로 초음파 센서를 설치할 수 있는 장점이 있는 것이다.

[도 5]는 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그의 두 번째 실시예를 나타내는 도면으로, 본 발명에 따른 상기 바퀴부(31)를 구동하는 모터부(35)를 더 포함하는 것이 특징이다.

이처럼 상기 모터부(35)를 포함함으로써, 상기 바퀴부(31)의 구동을 용이하게 하고, 초음파 센서의 위치를 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 유량 센서용 설치지그는 초음파 센서를 배관의 외벽에 설치하기 용이하고, 초음파 센서를 배관 단면상의 원주 방향으로 이동시키기 용이한 설치지그를 제공함으로써, 유량 측정 시, 확산 각도를 고려한 최적의 위치에 초음파 센서를 설치할 수 있는 효과를 누릴 수 있는 것이다.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 초음파 유량 센서용 설치지그로 구현할 수 있다.

5 : 배관 10 : 지그몸체부
11, 13 : 플랜지 12, 14 : 플랜지체결판
15 : 연결봉 20 : 센서장착부
21 : 장착프레임 23 : 센서탑재부
24 : 완충부재 25 : 체결판
27 : 센서고정부 29 : 센서고정부재
30 : 이동부 31 : 바퀴부
35 : 모터부

Claims

삭제
초음파 유량 센서를 장착하는 센서장착부;
상기 센서장착부를 고정하고, 배관의 외주변에 체결되는 지그몸체부 및
상기 지그몸체부의 일측에 형성되어, 상기 배관의 외주변을 따라 이동하는 이동부;를 포함하되,
상기 지그몸체부는 배관의 외주변을 수용하며 원형 링형태로 형성된 한 쌍의 플랜지 및 상기 플랜지 간을 연결하고 봉 형태로 구성된 연결봉을 포함하며,
상기 플랜지는 원형 링이 반원형을 이루도록 양측이 분리되고 분리된 제1플랜지 및 제2플랜지의 양단은 별도의 플랜지체결부재로 체결되는 것을 특징으로 하는 상기 초음파 유량 센서용 설치지그.
제2항에 있어서,
상기 센서장착부는
각 플랜지에 체결되어, 상기 초음파 유량 센서를 배관의 외벽에 고정하는 장착프레임;
상기 장착프레임의 내부에 고정되어, 상부에 상기 초음파 센서를 탑재하는 센서탑재부 및
상기 센서탑재부의 상부에 위치하여, 상기 초음파 센서를 상기 센서탑재부 상에 고정시키는 센서고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량 센서용 설치지그.
제3항에 있어서,
상기 센서탑재부는
하부에 배관의 외측 벽면에 밀착하는 완충부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량 센서용 설치지그.
제3항에 있어서,
상기 센서탑재부는
일측면에 수평 방향의 고정홈이 형성되고,
일측이 상기 고정홈과 대응하며, 하부가 상기 장착프레임의 상측면에 위치하여, 별도의 체결부재로 체결되는 체결판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량 센서용 설치지그.
제2항에 있어서,
상기 이동부는
상기 플랜지의 일측면에 위치하며, 적어도 두 개 이상의 바퀴부를 포함하며,
상기 바퀴부는 상기 플랜지의 일측면 상에서 서로 대칭되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 유량 센서용 설치지그.
제6항에 있어서,
상기 이동부는
상기 바퀴부를 구동하는 모터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량 센서용 설치지그.