KR101291691B1 - Cone type differential pressure flow measuring apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 콘 타입 차압식 유량 측정장치(100)는 콘(110)이 유체의 흐름 방향으로 그 지름이 점점 커지는 완만한 확대 경사 부(111)와 그 지름이 급격히 작아지는 축소 경사 부(112)로 이루어지며, 상기 축소 경사 부(112)의 끝 부분에 전압구멍(112a)이 형성되고, 상기 전압구멍(112a)이 배관(메타 바디)(120)의 중심에 위치되도록 상기 콘(110)은 지지 튜브(130)에 의해 지지되고, 상기 전압구멍(112a)은 상기 지지 튜브(130)의 전압통로(131)를 통해 상기 바디(120) 외부로 연결되며, 상기 전압구멍(112a)과 정압구멍(120a)을 통해 검출된 상기 배관(120) 내에 흐르는 유체의 유체 전압과 유체 정압이 차압 전송기(140)로 보내져 차압 신호로 출력되고, 플로우 컴퓨터(150)에서 상기 차압 신호의 유체 전압과 유체 정압의 압력차를 이용하여 유량을 측정하도록 구성하되, 상기 콘(110)은 판재로 구성되어 내부가 중공 구조로 형성되며, 상기 콘(110)에는 상기 콘(110) 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 상기 콘(110)의 변형을 방지하기 위한 동압 홀(H)이 다수 형성되는 구조이다.
본 발명은 판재로 형성된 중공의 콘의 후단부에 동압 홀이 다수 형성됨으로써 콘의 두께를 두껍게 하지 않으면서도 콘의 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 유체압에 의한 콘의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
In the cone type differential pressure type flow measurement apparatus 100 of the present invention, the cone 110 has a gentle enlarged inclined portion 111 whose diameter increases gradually in the flow direction of the fluid, and a reduced inclined portion 112 whose diameter rapidly decreases. The cone 110 is formed so that the voltage hole 112a is formed at the end of the reduced inclined portion 112, and the voltage hole 112a is positioned at the center of the pipe (meta body) 120. Supported by the support tube 130, the voltage hole 112a is connected to the outside of the body 120 through the voltage passage 131 of the support tube 130, the voltage hole 112a and the positive pressure hole The fluid voltage and the fluid static pressure of the fluid flowing in the pipe 120 detected through the 120a are sent to the differential pressure transmitter 140 and output as a differential pressure signal, and the fluid voltage and the fluid static pressure of the differential pressure signal are flown by the flow computer 150. Configured to measure the flow rate using the pressure difference of, the cone 110 is It is made of ash, the inside is formed of a hollow structure, the cone 110 is formed with a plurality of dynamic pressure holes (H) to prevent deformation of the cone 110 by equalizing the internal pressure and the external pressure of the cone (110). It is a structure.
According to the present invention, since a plurality of dynamic pressure holes are formed at the rear end of the hollow cone formed of a sheet material, it is possible to effectively prevent the deformation of the cone due to the fluid pressure by equalizing the inner pressure and the outer pressure of the cone without increasing the thickness of the cone. have.

Description

콘 타입 차압식 유량 측정장치{CONE TYPE DIFFERENTIAL PRESSURE FLOW MEASURING APPARATUS}Cone type differential pressure type flow measuring device {CONE TYPE DIFFERENTIAL PRESSURE FLOW MEASURING APPARATUS}
본 발명은 차압식 유량계에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 콘의 후단 면에 동압 홀이 다수 형성되어 콘 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 함으로써 유체 압에 의한 콘의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 콘 타입 차압식 유량 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a differential pressure flow meter, more specifically, a cone type that can effectively prevent the deformation of the cone by the fluid pressure by forming a plurality of dynamic pressure holes in the rear end surface of the cone to equalize the internal pressure and the external pressure of the cone. It relates to a differential pressure flow measurement device.
일반적으로 원형 관로 내를 흐르는 유체(액체, 기체, 증기, 오폐수, 하수 등을 말함)의 유량을 측정하기 위한 유량계로서는 차압 유량계, 전자 유량계, 초음파 유량계, 용적 유량계, 와류 유량계, 터빈 유량계 등의 여러 가지 유량계가 사용되고 있다.In general, as a flow meter for measuring the flow rate of fluid (liquid, gas, steam, waste water, sewage, etc.) flowing in a circular pipe, a differential pressure flow meter, an electromagnetic flow meter, an ultrasonic flow meter, a volume flow meter, a vortex flow meter, a turbine flow meter, etc. Branch flow meters are being used.
특히, 이 중에서도 차압 유량계(差壓 流量計)는 배관(메타 바디) 내에 흐르는 유체 전압(total pressure)과 유체 정압(static pressure)의 차압을 이용하여 유량을 측정하는 유량계로서 제작이 간단하고 비용이 적게 든다는 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.In particular, the differential pressure flow meter is a flow meter that measures the flow rate by using the differential pressure of the fluid voltage (total pressure) and the fluid static pressure flowing in the pipe (meta body), the production is simple and expensive It is widely used due to its low cost.
차압식 유량계는 차압을 발생시켜 검출하기 위한 엘리먼트와, 이 엘리먼트로부터 검출된 차압을 전기적 신호로 출력하는 압력 전송기와, 압력 전송기로부터 출력된 차압 신호를 유량으로 계산해 주는 플로우 컴퓨터로 구성되며, 질량 유량을 계측하기 위해서는 현장에 설치되어 있는 배관에 온도계와 절대압 게이지를 별도로 설치하여 배관 내 유체의 온도와 압력에 따른 유체 물성치를 고려하여 계산하고 있다. 엘리먼트로는 피토관, 오리피스, 콘(Cone) 타입 조립체 등의 제품이 사용되고 있다.The differential pressure flow meter is composed of an element for generating and detecting a differential pressure, a pressure transmitter for outputting the differential pressure detected from the element as an electrical signal, and a flow computer for calculating the differential pressure signal output from the pressure transmitter as a flow rate. In order to measure this, a thermometer and an absolute pressure gauge are separately installed in the pipe installed at the site, and the fluid properties are calculated in consideration of the temperature and pressure of the fluid in the pipe. As the element, products such as a pitot tube, an orifice, a cone type assembly, and the like are used.
차압식 유량계의 측정방법은 유체 관내에 오리피스(orifice), 벤츄리관(venturi-tube), 노즐(nozzle) 등과 같은 차압 기구를 설치하여 유속에 따라 기구 전후의 압력 차가 유속에 비례하여 변하는 것을 이용해 유량을 측정하는 것이다.The measuring method of the differential pressure flow meter is to install a differential pressure mechanism such as an orifice, a venturi tube, a nozzle, etc. in the fluid pipe so that the pressure difference before and after the mechanism changes in proportion to the flow rate according to the flow rate. To measure.
유량측정에는 측정 관로에서 단위시간당 유체가 흐르는 비율을 구하는 순시 유량 측정법과 유체가 흐르는 시간을 계산하여 측정하는 적산 유량 측정법이 있다.There are two types of flow measurement: instantaneous flow rate measurement, which calculates the ratio of fluid flow per unit time in the measurement pipeline, and integrated flow rate measurement, which calculates and measures the flow time of the fluid.
도 1은 차압식 유량계의 원리를 설명하기 위한 도면으로, 측정원리를 살펴보면, 관로 내에 단면 적을 축소시킨 기구를 설치하고, 기구의 전단 및 후단에 대해 베르누이의 정리를 적용하면 비 압축성 유체의 경우 다음과 같은 식이 성립된다.1 is a view for explaining the principle of the differential pressure flow meter, when looking at the principle of measurement, the installation of a mechanism with a reduced cross-sectional area in the pipeline, Bernoulli's theorem applied to the front and rear ends of the instrument in the case of non-compressible fluid Equation
Figure 112011093685715-pat00001
Figure 112011093685715-pat00001
Figure 112011093685715-pat00002
Figure 112011093685715-pat00002
여기서, v1, v2, P1, P2, A1, A2는 각각 기구 전단 및 후단에서의 평균유속, 압력, 유체 단면이고, ρ는 유체의 밀도이다.Where v 1 , v 2 , P 1 , P 2 , A 1 , and A 2 are average flow rates, pressures, and fluid cross sections at the front and rear ends of the instrument, respectively, and ρ is the density of the fluid.
식(1)에서 v2를 구해 식(2)에 대입하면 체적 유량 Q는 다음 식으로 구해진다. When v 2 is obtained from equation (1) and substituted into equation (2), the volume flow rate Q is obtained by the following equation.
Figure 112011093685715-pat00003
Figure 112011093685715-pat00003
차압식으로 유량을 측정하는 경우, 도 1에 도시된 차압 기구에 의해서 축소된 단면적 A2는 유체의 관성 때문에 실제의 기구 구경보다 조금 하류 쪽에서 최소로 되어 기구의 개구 단면 A0보다 적게 된다. 이것을 축류(Vena-Contracta)라고 하는 데, A2는 유체의 밀도나 기구의 형상에 의해서도 변하므로 실제 측정하는 것이 곤란하여 보통 기구단면 A0로 대신하는 것이 일반적이다. 이와 같은 여러 가지 조건을 고려하여 실제 단면적에 보정계수 C를 곱해서In the case of measuring the flow rate by the differential pressure method, the cross-sectional area A 2 reduced by the differential pressure mechanism shown in FIG. 1 is minimized slightly downstream of the actual instrument aperture due to the inertia of the fluid, so that the opening cross-section A 0 of the instrument is smaller. To this it is called an axial flow (Vena-Contracta), A 2 is usually in place and also by side, so it is difficult to actually measure the shape of the density of the fluid or material to the normal mechanism section A 0. Taking these various conditions into consideration, the actual cross-sectional area is multiplied by the correction factor C
Figure 112011093685715-pat00004
Figure 112011093685715-pat00004
로 단면적으로 정한다. 여기서 C를 유출계수(Discharge Coefficient)라고 하는 데, 유출계수를 도입하면 식(3)은 다음 식으로 주어진다.Determine the cross-sectional area with. Here, C is called the discharge coefficient, and when the discharge coefficient is introduced, equation (3) is given by the following equation.
Figure 112011093685715-pat00005
Figure 112011093685715-pat00005
식 (5)로 구해진 유량은 이상적인 경우를 생각해 도출한 식이나 실제 유체에서는 유체의 점성, 밀도, 온도, 기타 팽창 계수 등에 의해 실제의 유량과는 다소 차이가 있게 된다. 따라서 이러한 조건을 고려하여 여러 가지 계수를 곱해 수정하여야 한다. 따라서 유출계수 C 대신 유량 계수 α가 이용된다. 즉,The flow rate obtained by Equation (5) is derived from the ideal case, but the actual flow rate is somewhat different from the actual flow rate due to the viscosity, density, temperature, and other coefficients of expansion of the fluid. Therefore, considering these conditions, it is necessary to multiply and correct various coefficients. Therefore, the flow coefficient α is used instead of the outflow coefficient C. In other words,
Figure 112011093685715-pat00006
Figure 112011093685715-pat00006
의 관계가 있다. 따라서 C와 α와의 사이에는. Therefore, between C and α
Figure 112011093685715-pat00007
가 되는 데, 이들 값은 차압 장치의 기구, 즉 오리피스, 노즐, 벤츄리관 등에 따라 각각 다른 값을 갖는다. 유량계수 α는 실측에 의해 정해지나 기구의 형상, 압력 취부 점의 위치에 의해 다르므로 이들을 규격화하여 기하학적으로 근사한 값을 이용하고 있다. α는 기구의 비율 β(=d/D)와 레이놀즈 수 Re와의 함수이나 Re가 104-107 범위에서는 Re의 영향은 없고 β만의 함수로 되므로 이 영역을 유량계로 사용한다.
Figure 112011093685715-pat00007
These values have different values depending on the mechanism of the differential pressure device, that is, the orifice, the nozzle, the venturi tube, and the like. The flow coefficient α is determined by actual measurement, but varies depending on the shape of the mechanism and the position of the pressure mounting point. Therefore, the values are standardized and geometrically approximated. α is a function of the ratio β (= d / D) of the instrument and Reynolds number Re, but because Re is not affected by Re in the range 104-107, it is a function of β only.
또한 기체와 같이 압축특성이 있는 유체에서는 식(6)에 압축성을 고려한 보정계수를 곱해 주어야 한다.
In addition, in fluids with compressive properties such as gas, Equation (6) should be multiplied by the correction factor taking into account compressibility.
한편, 콘 타입의 차압식 유량계(HFV-SERIES)는 물, 증기, 공기, 질소, 수소, 소화 tank의 gas, ethanol, ethylacetate, 초산 및 극저온 neon에서부터 임계 초과의 ethylene에 이르기까지 많은 다른 유체의 유량을 측정하는데 사용하고 있다. 표준 HFV-SERIES 유량계로서는 stainless 강과 함께 PVC 제품도 공급하고 있으며, 리는 부식성이 강한 환경에 적합하다. 또한, 표준 stainless강 유량계는 온도가 370℃에 이르거나, 압력이 40 ㎏/㎠에 이르는 유체에도 사용할 수 있다. 그 이상으로 온도나 압력이 높으면 주문에 의해 특별 제작이 가능하다. 또한, 아주 높은 Reynolds수(수백만)에서부터 아주 낮은(8,000) 범위까지 작동하는 1 차 소자를 제작하고 있고, 예비실험을 하여 본 결과 충류, 천이류 및 난류까지 연속적으로 측정을 할 수 있음을 보여주었다. 소자는 full scale에서 통풍 압력 범위 (0~250mmH2O)의 차압을 발생시키기도 하고, 수천㎜의 차압을 발생시키기도 하므로 근본적으로 V-cone은 가장 많은 용도에 사용할 수 있는 유량계로 고려하게 되었다.Cone-type differential pressure flow meters (HFV-SERIES), on the other hand, are used for the flow of many different fluids, from water, steam, air, nitrogen, hydrogen, gas from fire extinguishing tanks, ethanol, ethylacetate, acetic acid and cryogenic neon to over-critical ethylene. It is used to measure. Standard HFV-SERIES flowmeters are supplied with stainless steel as well as PVC. Lee is suitable for corrosive environments. Standard stainless steel flowmeters can also be used for fluids with temperatures up to 370 ° C or pressures up to 40 kg / cm 2. If the temperature or pressure is higher than that, special production can be made by order. In addition, we have fabricated primary devices that operate from very high Reynolds numbers (millions) to very low (8,000), and preliminary experiments have shown that measurements can be made continuously to currents, transitions and turbulence. . The device generates a differential pressure in the ventilation pressure range (0 to 250mmH2O) at full scale, and can generate a differential pressure of thousands of millimeters, so V-cone is considered to be the most suitable flowmeter for most applications.
장기적인 성능 유지에 있어서, HFV-SERIES에서 가장 위험한 곳을 생각한다면 이는 원뿔에서 가장 직경이 큰 모서리 일 것이며, 이 모서리는 원뿔에서 가장 큰 단면적을 가지고 있으며, β -비를 결정한다. 이 모서리를 변경시키면 결과적으로 단면적이 변화되고 분명히 β -비가 변경된다. HFV-SERIES가 유선형 소자이며 속도가 빠른 흐름의 중심부에 설치되어있어 흐름의 대부분이 이 모서리로 향하게 된다. 흐름이 어떤 각도로 휘어져 분리점(이곳은 곧바로 위험한 모서리의 하류이다)에서 와류가 일어나며 HFV-SERIES로부터 흘러나가는 힘으로 인하여 마모가 감소하는 결과가 된다. 이점이 orifice 판과 비교할 때 가장 큰 장점이다. Orifice 판의 위험한 모서리는 연속적으로 많은 힘을 받게 되어 가끔 부식되어 정밀도가 떨어진다. In terms of maintaining long-term performance, if you consider the most dangerous place in HFV-SERIES, it will be the largest diameter corner in the cone, which has the largest cross-sectional area in the cone and determines the β-ratio. Changing this corner results in a change in cross-sectional area and obviously a change in β-ratio. HFV-SERIES is a streamlined device and is installed in the center of the high speed flow, so most of the flow is directed to this corner. The flow bends at an angle, causing vortices at the split point (which is directly downstream of the dangerous edge) and reducing wear due to the force flowing from the HFV-SERIES. This is the biggest advantage compared to the orifice plate. The dangerous edges of the orifice plate are continuously subjected to a lot of force, which sometimes erodes and reduces precision.
측정범위에 있어서, HFV-SERIES는 원뿔 소자 위로 유체가 흘러 유체의 속도 분포도를 다시 평탄하게 하므로 다른 차압식 계기보다도 측정 범위가 훨씬 넓다. 일반적인 다른 소자는 속도 분포도를 악화시키므로 좁은 범위에서만 차압과 유량의 관계가 선형을 유지한다.In the measuring range, the HFV-SERIES has a much wider measuring range than other differential gauges because the HFV-SERIES flows over the cone element and flattens the velocity distribution of the fluid again. Other typical devices worsen the velocity profile, so the differential pressure and flow rate remain linear only in a narrow range.
신호안정도에 있어서, HFV-SERIES는 유체의 속도 분포도를 좀 더 균일한 모양으로 평탄하게 한다. 이러한 사실은 HFV-SERIES가 실질적으로 측정관 중심부의 빠른 속도 분포도를 새로운 모양으로 만들기 때문에 흐름의 많은 부분에 영향을 주고있다는 사실은, 계기가 자신의 흐름을 정류하게 정류기(conditioner)로서 작용하고 있다는 뜻이며, 결과적으로 보다 정확하고 일관된 신호를 내보내고 있다는 것이다.For signal stability, HFV-SERIES flattens the velocity profile of the fluid to a more uniform shape. This fact is that HFV-SERIES is influencing a large part of the flow because it makes the rapid velocity distribution at the center of the measuring tube substantially new, indicating that the instrument acts as a rectifier to rectify its flow. This means that they are sending out a more accurate and consistent signal.
도 2의 (a)(b)(c)를 참조하여 측정원리를 살펴보면, 유체가 흐르는 관로의 일부를 축소하면 유체가 그 부분을 통과할 때 속도가 증가하고, 압력이 감소하여 두 지점(A-B)에 압력차이가 발생한다. 이 발생한 차압(△P)과 유량(Qv)이 Qv ∝ K
Figure 112011093685715-pat00008
(△P)라는 비례 관계를 갖고 있어 차압을 측정하여 유량을 구한다.
Referring to the measurement principle with reference to (a), (b) and (c) of FIG. 2, if a part of the conduit through which the fluid flows is reduced, the speed increases as the fluid passes through the part, and the pressure decreases, thereby reducing the two points AB There is a pressure difference in). Generated differential pressure (△ P) and flow rate (Qv) is Qv ∝ K
Figure 112011093685715-pat00008
(ΔP) has a proportional relationship, and the differential pressure is measured to determine the flow rate.
콘 타입 차압식 유량장치는 관로 중심부에 원추모양의 소자를 설치하여 유체의 통과 면적을 축소시켜 차압을 발생시킨다. 이는 다른 차압 유량계와 동일한 원리이나 관로의 중심부가 막혀 있는 새로운 형태로 유효 면적 비(m)가 m=
Figure 112011093685715-pat00009
이고,
Figure 112011093685715-pat00010
이 된다.
The cone type differential pressure flow device reduces the passage area of the fluid by installing a conical element at the center of the pipeline to generate the differential pressure. This is the same principle as other differential pressure flowmeters, but with a new form where the central part of the pipeline is blocked, the effective area ratio (m) is m =
Figure 112011093685715-pat00009
ego,
Figure 112011093685715-pat00010
.
따라서 유량 측정공식(Qv)은
Figure 112011093685715-pat00011
로 표현된다.
Therefore, the flow measurement formula (Qv)
Figure 112011093685715-pat00011
Lt; / RTI >
여기서, D: 관로의 내경, d=원추의 직경, β=유효 직경비, cd: 유출계수, A1:관로의 단면적, m:유효면적비, A2:축소된 부분의 면적, E:접근 속도계수, ε=팽창계수, ρ:유체의 밀도, △P=차압Where D is the inner diameter of the conduit, d is the diameter of the cone, β is the effective diameter ratio, cd is the outflow coefficient, A1 is the cross-sectional area of the conduit, m is the effective area ratio, A2 is the area of the reduced portion, E is the access velocity coefficient, ε = expansion coefficient, ρ: fluid density, ΔP = differential pressure
도 3은 종래 콘 타입 차압식 유량 측정장치를 보인 종단면도로서, 유체의 전압은 배관(메타 바디)(12) 내에 설치한 콘(11)의 전압구멍(11a)으로부터 검출하도록 구성되어 있고, 유체 정압은 배관(12)의 안둘레면 위치에 구비된 정압구멍(12a)을 통해 배관(12)의 안둘레면 부근의 유체 정압을 검출하도록 구성되어 있다.Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional cone type differential pressure type flow measurement device, wherein the voltage of the fluid is configured to detect from the voltage hole 11a of the cone 11 provided in the pipe (meta body) 12, and the fluid The static pressure is configured to detect the fluid static pressure near the inner circumferential surface of the pipe 12 through the positive pressure hole 12a provided at the inner circumferential surface position of the pipe 12.
콘(11)은 유체의 흐름 방향으로 그 지름이 점점 커지는 완만한 확대 경사 부 (11b)와, 급격히 작아지는 축소 경사 부(11c)로 이루어지며, 축소 경사 부(11c)의 끝 부분에 전압구멍(11a)이 형성되어 있고, 콘(11)은 상기 전압구멍(11a)이 배관(12) 중심에 위치되도록 L자 형상의 지지 튜브(13)에 의해 지지되고, 전압구멍(11a)은 지지 튜브(13)의 전압통로(13a)를 통해 배관(12) 외부로 연결되어 있다.The cone 11 is composed of a gentle enlarged inclined portion 11b, the diameter of which gradually increases in the flow direction of the fluid, and a reduced inclined portion 11c, which rapidly decreases, and a voltage hole at the end of the reduced inclined portion 11c. 11a is formed, the cone 11 is supported by the L-shaped support tube 13 so that the voltage hole 11a is located at the center of the pipe 12, and the voltage hole 11a is supported by the support tube. It is connected to the outside of the piping 12 through the voltage path 13a of (13).
따라서 전압구멍(11a)과 정압구멍(12a)을 통해 검출된 배관(12) 내에 흐르는 유체의 유체 전압과 유체 정압이 이와 연결된 차압 전송기(14)로 보내져 차압 신호로 출력되고, 플로우 컴퓨터(15)에서는 차압 신호의 유체 전압과 유체 정압의 압력차를 이용하여 유량을 측정하게 된다.Therefore, the fluid voltage and the fluid static pressure of the fluid flowing in the pipe 12 detected through the voltage hole 11a and the positive pressure hole 12a are sent to the differential pressure transmitter 14 connected thereto and output as a differential pressure signal, and the flow computer 15 The flow rate is measured using the pressure difference between the fluid voltage of the differential pressure signal and the fluid static pressure.
종래 차압식 유량 측정장치는 해양플랜트용이나 시추한 원유 량을 측정하는 대형 배관에서는 콘을 판재로 형성하여 제작하고 있지만, 높은 압력에 의하여 콘 자체의 변형을 유발하는 문제점이 있어 콘의 두께를 설계하는 데에 큰 제약이 있다.Conventional differential pressure type flow measuring device is manufactured by forming cone in plate in large size pipe for offshore plant and measuring the amount of drilled oil, but there is a problem of causing deformation of cone itself by high pressure. There is a big limitation to this.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 판재로 형성된 중공의 콘의 후단부에 동압 홀이 다수 형성됨으로써 콘의 두께를 두껍게 하지 않으면서도 콘의 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 유체 압에 의한 콘의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 콘 타입 차압식 유량 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of dynamic pressure holes are formed at the rear end of a hollow cone formed of a sheet material, so that the inner pressure and the outer pressure of the cone are the same without increasing the thickness of the cone. It is an object of the present invention to provide a cone-type differential pressure flow measurement device that can effectively prevent the deformation of the.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 타입 차압식 유량 측정장치는 콘이 유체의 흐름 방향으로 그 지름이 점점 커지는 완만한 확대 경사 부와 그 지름이 급격히 작아지는 축소 경사 부로 이루어지며, 상기 축소 경사 부의 끝 부분에 전압구멍이 형성되고, 상기 전압구멍이 배관(메타 바디)의 중심에 위치되도록 상기 콘은 지지 튜브에 의해 지지되고, 상기 전압구멍은 상기 지지 튜브의 전압통로를 통해 상기 바디 외부로 연결되며, 상기 전압구멍과 정압구멍을 통해 검출된 상기 배관 내에 흐르는 유체의 유체 전압과 유체 정압이 차압 전송기로 보내져 차압 신호로 출력되고, 플로우 컴퓨터에서 상기 차압 신호의 유체 전압과 유체 정압의 압력차를 이용하여 유량을 측정하도록 구성하되, 상기 콘은 판재로 구성되어 내부가 중공 구조로 형성되며, 상기 콘에는 상기 콘 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 상기 콘의 변형을 방지하기 위한 동압 홀이 다수 형성되는 구조이다.In order to achieve the above object, the type differential pressure type flow measuring apparatus according to the present invention comprises a gentle enlarged inclined portion in which the cone is gradually increased in diameter in the flow direction of a fluid, and a reduced inclined portion in which the diameter is sharply reduced. A voltage hole is formed at the end of the inclined portion, the cone is supported by the support tube so that the voltage hole is located at the center of the pipe (meta body), and the voltage hole is outside the body through the voltage passage of the support tube. And a fluid voltage and a fluid static pressure of the fluid flowing in the pipe detected through the voltage hole and the positive pressure hole are sent to a differential pressure transmitter and output as a differential pressure signal, and the flow voltage of the differential pressure signal and the fluid positive pressure pressure are flown from a flow computer. It is configured to measure the flow rate using a difference, the cone is made of a plate material is formed inside the hollow structure The cone has a structure in the same manner as the cone inner pressure and external pressure at which the dynamic pressure hole to prevent deformation of the cone forming a plurality.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 판재로 형성된 중공의 콘의 후단부에 동압 홀이 다수 형성됨으로써 콘의 두께를 두껍게 하지 않으면서도 콘의 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 유체압에 의한 콘의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, a plurality of dynamic pressure holes are formed at the rear end of a hollow cone formed of a sheet material, so that the inner pressure and the outer pressure of the cone are the same without increasing the thickness of the cone. The deformation can be effectively prevented.
도 1은 일반적인 차압식 유량계의 원리를 설명하기 위한 도면
도 2는 콘 타입 차압식 유량계의 원리를 설명하기 위한 도면
도 3은 종래 콘 타입 차압식 유량 측정장치를 보인 종단면도
도 4는 본 발명에 따른 타입 차압식 유량 측정장치를 보인 분리 사시도
도 5는 본 발명에 따른 타입 차압식 유량 측정장치를 보인 정면도
도 6은 도 5의 좌측면도
도 7은 도 5의 우측면도
도 8은 (a)는 동압 홀이 없는 콘을 구비한 차압식 유량계를 보인 것이고, 도 8의 (b)는 본 발명의 차압식 유량계를 보인 도면
1 is a view for explaining the principle of a general differential pressure flow meter
2 is a view for explaining the principle of the cone-type differential pressure flow meter
Figure 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional cone type differential pressure flow measurement device
Figure 4 is an exploded perspective view showing a differential pressure type flow measurement device according to the present invention
5 is a front view showing a type differential pressure flow measurement apparatus according to the present invention;
FIG. 6 is a left side view of FIG. 5
7 is a right side view of Fig. 5
Figure 8 (a) shows a differential pressure flow meter with a cone without dynamic pressure hole, Figure 8 (b) shows a differential pressure flow meter of the present invention
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 콘 타입 차압식 유량 측정장치에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the cone type differential pressure type flow measurement apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 타입 차압식 유량 측정장치를 보인 분리 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 타입 차압식 유량 측정장치를 보인 정면도, 도 6은 도 5의 좌측면도, 및 도 7은 도 5의 우측면도이다.Figure 4 is an exploded perspective view showing a differential pressure type flow measurement device according to the present invention, Figure 5 is a front view showing a type differential pressure flow measurement device according to the present invention, Figure 6 is a left side view of Figure 5, and Figure 7 5 is a right side view.
위 도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 콘 타입 차압식 유량 측정장치(100)는 세밀한 정확도와 재현성과 넓은 측정범위, 설치의 용이성, 간편한 관리 등의 장점을 가지는 해양플랜트용 콘 메타(특수사양을 갖는 900mm 대구경의 Cone Meter/원추형관 차압식 유량계) 등에 적용 가능한 것으로, 시추한 원유 량을 측정하는 유량계이기 때문에 기존의 제품과는 비교할 수 없을 정도로 까다롭고 정확한 측정을 필요로 하는 장치다.Referring to the drawings, the cone type differential pressure type flow measuring apparatus 100 according to the preferred embodiment of the present invention has the advantages of fine accuracy and reproducibility, wide measurement range, ease of installation, easy management, etc. It is applicable to (900mm large diameter cone meter / conical pipe differential pressure flow meter with special specifications), and it is a device that requires precise and accurate measurement that cannot be compared with existing products because it is a flow meter that measures the amount of drilled oil. .
참고로, 재료가 어떤 크기의 변동 응력이나 또는 반복 응력을 받으면, 그 재료는 물리적 및 기계적 성질이 변하여 미세한 균열이 생기고, 이 균열이 서서히 진행하여 판단에 이른다. 이러한 현상을 재료에서의 피로라 하며, 이와 같은 파괴를 피로 파괴라 한다.For reference, if the material is subjected to a certain amount of fluctuating stress or cyclic stress, the material changes its physical and mechanical properties to cause microcracks, and the cracks proceed slowly to judge. This phenomenon is called fatigue in the material, and such destruction is called fatigue failure.
콘은 자중이나 유체 항력에 의한 굽힘 모멘트뿐만 아니라 유체 유동 진동에 의한 반복적인 동 하중이 작용하므로 이러한 피로 파괴의 한 원인이 될 수 있다.The cone may be a cause of this fatigue failure because of the repetitive dynamic load caused by the fluid flow vibration as well as the bending moment caused by the weight or fluid drag.
본 발명의 콘 타입 차압식 유량 측정장치(100)는 피로 파괴 및 유체 압에 의한 변형을 방지하기 위한 것으로, 콘(110)이 유체의 흐름 방향으로 그 지름이 점점 커지는 완만한 확대 경사 부(111)와 그 지름이 급격히 작아지는 축소 경사 부(112)로 이루어진다.The cone type differential pressure type flow measurement apparatus 100 of the present invention is for preventing fatigue fracture and deformation due to fluid pressure, and the cone 110 has a gentle enlarged inclined portion 111 whose diameter gradually increases in the flow direction of the fluid. ) And a reduced inclined portion 112 whose diameter is sharply reduced.
상기 축소 경사 부(112)의 끝 부분에 전압구멍(112a)이 형성되고, 상기 전압구멍(112a)이 배관(메타 바디)(120)의 중심에 위치되도록 상기 콘(110)은 엘자 형상의 지지 튜브(130)에 의해 지지된다.A voltage hole 112a is formed at the end of the reduced inclined portion 112, and the cone 110 supports an ellipse shape so that the voltage hole 112a is positioned at the center of the pipe (meta body) 120. Supported by the tube 130.
상기 전압구멍(112a)은 상기 지지 튜브(130)의 전압통로(131)를 통해 상기 배관(120) 외부로 연결되며, 상기 전압구멍(112a)과 정압구멍(120a)을 통해 검출된 상기 배관(120) 내에 흐르는 유체의 유체 전압과 유체 정압이 차압 전송기(140)로 보내져 차압 신호로 출력되고, 플로우 컴퓨터(150)에서 상기 차압 신호의 유체 전압과 유체 정압의 압력차를 이용하여 유량을 측정하도록 구성된다.The voltage hole 112a is connected to the outside of the pipe 120 through the voltage passage 131 of the support tube 130, and the pipe detected through the voltage hole 112a and the positive pressure hole 120a. The fluid voltage and the fluid static pressure of the fluid flowing in 120 are sent to the differential pressure transmitter 140 and output as a differential pressure signal, and the flow computer 150 measures the flow rate using the pressure difference between the fluid voltage of the differential pressure signal and the fluid static pressure. It is composed.
본 발명은 상기 콘(110)은 판재 또는 판상체로 구성되어, 그 내부가 중공 구조로 형성되며, 상기 콘(110)에는 상기 콘(110) 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 유체 항력에 의한 상기 콘(110)의 변형을 방지하기 위한 동압 홀(H)이 다수 형성된 것에 특징이 있다. 상기 동압 홀(H)은 균등 간격을 두고 배치되며, 방사상으로 배치될 수도 있다.In the present invention, the cone 110 is composed of a plate or a plate-like body, the inside thereof is formed of a hollow structure, the cone 110 is equal to the internal pressure and the external pressure of the cone 110 by the fluid drag A plurality of dynamic pressure holes (H) for preventing deformation of the cone (110) is formed. The dynamic pressure holes H are arranged at equal intervals and may be disposed radially.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 타입 차압식 유량 측정장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the type differential pressure type flow measurement device according to the present invention configured as described above are as follows.
유체가 배관(120) 내를 흐를 때 전압구멍(112a)과 정압구멍(120a)을 통해 검출된 배관(120) 내에 흐르는 유체의 유체 전압과 유체 정압이 이와 연결된 차압 전송기(140)로 보내져 차압 신호로 출력되고, 플로우 컴퓨터(150)에서는 차압 신호의 유체 전압과 유체 정압의 압력차를 이용하여 유량을 측정하게 된다. When the fluid flows through the pipe 120, the fluid voltage and the fluid static pressure of the fluid flowing in the pipe 120 detected through the voltage hole 112a and the positive pressure hole 120a are sent to the differential pressure transmitter 140 connected thereto, so that the differential pressure signal The flow computer 150 measures the flow rate using the pressure difference between the fluid voltage of the differential pressure signal and the fluid static pressure.
본 발명은 판재로 형성된 중공의 콘(110)의 후단부에 동압 홀(H)이 다수 형성됨으로써, 콘(110)의 두께를 두껍게 하지 않으면서도 콘(110)의 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 유체 압에 의한 콘(110)의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.According to the present invention, a plurality of dynamic pressure holes (H) are formed at the rear end of the hollow cone (110) formed of a plate, so that the internal pressure and the external pressure of the cone (110) are the same without increasing the thickness of the cone (110). Thus, the deformation of the cone 110 due to the fluid pressure can be effectively prevented.
도 8의 (a)는 동압 홀이 없는 콘을 구비한 종래 차압식 유량계를 보인 것이고, 도 7의 (b)는 본 발명의 차압식 유량계를 보인 도면이다.FIG. 8A shows a conventional differential pressure flow meter with a cone without dynamic pressure holes, and FIG. 7B shows a differential pressure flow meter of the present invention.
도 8의 (a)는 동압 홀이 없는 콘을 구비한 종래 차압식 유량계를 보인 것으로, 유체의 압력에 의하여 콘(110)이 변형되는 문제가 발생하는 반면에, 도 8의 (b)에 도시된 본 발명의 차압식 유량계(100)는 동압 홀(H)에 의해서 콘(110)의 내부와 외부가 동압(同壓)이 형성되어 유체의 압력에 의한 콘(110)의 변형을 방지할 수 있다.FIG. 8 (a) shows a conventional differential pressure flow meter having a cone without dynamic pressure holes, while a problem in which the cone 110 is deformed by the pressure of a fluid occurs, while FIG. 8 (b) shows that FIG. The differential pressure flow meter 100 of the present invention has a dynamic pressure formed inside and outside of the cone 110 by the dynamic pressure hole H, thereby preventing the deformation of the cone 110 due to the pressure of the fluid. have.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 판재로 형성된 중공의 콘의 후단부에 동압 홀이 다수 형성됨으로써 콘의 두께를 두껍게 하지 않으면서도 콘의 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 유체 압력에 의한 콘의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, a plurality of dynamic pressure holes are formed at the rear end of a hollow cone formed of a sheet material, so that the inner pressure and the outer pressure of the cone are the same without increasing the thickness of the cone. The deformation can be effectively prevented.
100: 콘 타입 차압식 유량 측정장치
110: 콘
111: 완만한 확대 경사 부
112: 축소 경사 부
112a: 전압구멍
120: 배관(메타 바디)
130: 지지 튜브
131: 전압통로
140: 차압 전송기
150: 플로우 컴퓨터
100: cone type differential pressure flow measurement device
110: cone
111: gentle inclination
112: reduction inclined part
112a: voltage hole
120: piping (meta body)
130: support tube
131: voltage path
140: differential pressure transmitter
150: flow computer

Claims (3)

  1. 정압구멍(120a)과 전압통로(131)가 형성되어 있고, 유체가 내부를 흐르도록 된 배관(120);
    유체의 흐름 방향으로 그 지름이 점점 커지는 완만한 확대 경사부(111)와 그 지름이 급격히 작아지는 축소 경사부(112)로 이루어지며, 상기 축소 경사부(112)의 끝 부분에 전압구멍(112a)이 형성된 콘(110);
    상기 전압구멍(112a)을 전압통로(131)를 통해 상기 배관(120)의 외부로 연결시키고, 상기 전압구멍(112a)이 상기 배관(120)의 중심에 위치되도록 상기 콘(110)을 지지하는 지지 튜브(130);
    상기 전압구멍(112a)과 정압구멍(120a)을 통해 검출된 상기 배관(120) 내에 흐르는 유체의 유체 전압과 유체 정압의 차압신호를 생성하는 차압 전송기(140); 및
    상기 차압 신호의 유체 전압과 유체 정압의 압력차를 이용하여 유량을 측정하는 플로우 컴퓨터(150)로 구성되고,
    상기 지지 튜브(130)는 엘(L)자 형상으로 되어 내부에 전압통로가 형성되어 있고,
    상기 콘(110)은 판재로 구성되어 내부가 중공 구조로 형성되며, 상기 콘(110)에는 상기 콘(110) 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 상기 콘(110)의 변형을 방지하기 위한 동압 홀(H)이 방사상으로 다수 형성되어
    상기 콘의 두께를 두껍게 하지 않으면서도 콘의 내부 압력과 외부 압력을 동일하게 하여 유체 압력에 의한 콘의 변형을 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 콘 타입 차압식 유량 측정장치.
    A positive pressure hole 120a and a voltage passage 131 formed therein, and the pipe 120 through which the fluid flows;
    It consists of a gentle enlarged inclined portion 111 whose diameter increases gradually in the flow direction of the fluid and a reduced inclined portion 112 whose diameter decreases rapidly, and a voltage hole 112a at the end of the reduced inclined portion 112. Formed cone 110;
    The voltage hole 112a is connected to the outside of the pipe 120 through the voltage passage 131 and supports the cone 110 so that the voltage hole 112a is positioned at the center of the pipe 120. Support tube 130;
    A differential pressure transmitter (140) for generating a differential pressure signal of a fluid voltage and a fluid static pressure of the fluid flowing in the pipe (120) detected through the voltage hole (112a) and the static pressure hole (120a); And
    And a flow computer 150 for measuring the flow rate by using the pressure difference between the fluid voltage of the differential pressure signal and the fluid static pressure.
    The support tube 130 has an L shape and a voltage passage is formed therein,
    The cone 110 is made of a plate material is formed inside the hollow structure, the cone 110 has the same pressure to prevent the deformation of the cone 110 by equalizing the internal pressure and the external pressure to the cone 110 A large number of holes (H) is formed radially
    Cone-type differential pressure flow measurement device characterized in that to prevent the deformation of the cone by the fluid pressure by equalizing the internal pressure and the external pressure of the cone without increasing the thickness of the cone.
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