KR101428142B1

KR101428142B1 - 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구 및 온도 보상 방법

Info

Publication number: KR101428142B1
Application number: KR1020110056098A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 이나다; 타카시 이노우에; 타카후미 아베; 요시유키 와타나베; 히로키 이토우
Original assignee: 도쿄 케이소 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2014-08-07
Also published as: CN102749125B; JP2012225781A; KR20120119952A; JP5275403B2; CN102749125A

Abstract

토크 튜브의 비틀림 방향에 대하여 스프링의 부세력을 조정하여, 센터 샤프트에 역방향의 부세력을 가하여 온도 보상을 실현한다.
회동 기판(30)은 부세력 조정 기구(31)의 걸림부(33)에 의해 시계 방향의 회동이 규제되고, 부세력 부가 아암(29)을 통하여 코일 스프링(34a, 34b)에 의해 반시계 방향의 비틀림력을 가하여, 센터 샤프트에 연결한 연결 로드(25)에 토크 튜브의 비틀림력과 역방향의 부세력을 가한다. 이 부세력은, 나사축(32)를 회전시켜 걸림부(33)를 이동하고, 회동 기판(30)의 회동 규제부(30a)에 의해 스프링 걸림부(30b, 30c)의 회동 정지 위치를 조정함으로써, 코일 스프링(34a, 34b)에 의해 주어진다. 이 조정은, 센터 샤프트에 연결한 연결 로드(25)의 회전량이 토크 튜브의 비틀림력과 평행하도록, 즉 센터 샤프트에 연결한 연결 로드(25)에 의한 검출 각도가 0이 되도록 실시한다.

Description

토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구 및 온도 보상 방법{MECHANISM AND METHOD FOR COMPENSATING TEMPERATURE OF TORQUETUBE TYPE LIQUID LEVEL GAUGE}

본 발명은 온도의 영향을 받기 쉬운 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구 및 온도 보상 방법에 관한 것이다.

도 6은 토크 튜브식 액면계의 토크 튜브에 비틀림량이 발생하는 기구의 모식도이다. 액위(液位) x% 일때의 디스플레이서(1)의 하중에 의해 하중 전달 아암(2)을 통하여 토크 튜브(3)가 비틀리고, 이 토크 튜브(3)의 비틀림각(rad)인 φ(x)는, 다음의 (1)식으로 표시된다.

A: 하중 전달 아암(2)의 길이(mm)

d_1:토크 튜브(3)의 외경(mm)

d_2:토크 튜브(3)의 내경(mm)

Lt: 토크 튜브(3)의 길이(mm)

Gt(T): 온도 T에 있어서의 토크 튜브(3)의 횡탄성 계수(Kg/mm²)

F(x): 액위 x% 일때의 디스플레이서(1)의 하중(Kgf)

또한 본 명세서에 있어서는, 액위(L)를 표현할 때는, 디스플레이서(1)가 액체에 침지하기 시작하여, 즉 디스플레이서(1)의 저면(底面)이 액위(L)에 접한 상태를 액위 0%라 하고, 반대로 디스플레이서(1)가 완전하게 액체에 침지하여 가장 큰 부력을 받은 상태를 액위 100%라 한다. 또한, 디스플레이서(1)의 절반의 체적이 액체에 침지한 상태에서는, 하중은 액위 0%와 액위 100% 일때의 하중의 중간이 되고, 이 때의 액위(L)를 액위 50%라 한다. 이와 같이 토크 튜브식 액면계에서는, 디스플레이서(1)의 하중의 변화에 의해, 토크 튜브(3)의 비틀림각 φ(x)가 변화함으로써 액위(L)의 측정을 실시한다.

토크 튜브식 액면계에서는, 액체 중에 침지한 디스플레이서(1)에 가해지는 부력(浮力)에 대응한 토크 튜브(3)의 비틀림량을, 토크 튜브(3)와 함께 비틀리는 센터 샤프트(4)를 통해 각도 센서에 전달하여, 센터 샤프트(4)의 회전량을 기초로 액위(L)를 측정하고 있다. 그러나, 분위기 온도가 변화하면, 토크 튜브(3), 센터 샤프트(4)의 횡탄성 계수가 변화하여, 같은 액위(L)에서도 토크 튜브(3) 등의 비틀림각이 변화해 버리는 문제가 있다.

도 7은 이 경우의 액위(L)에 대한 토크 튜브(3)의 비틀림각 φ(x)의 온도별의 그래프도이며, 분위기 온도가 높아지면 같은 액위(L)에서도 비틀림각 φ(x)가 커진다.

이러한 온도 변화에 의한 오차의 영향을 제거하기 위해서, 예를 들어 특허문헌 1에 있어서는, 토크 튜브(3)의 근방에 배치한 온도 센서의 출력을 이용하여, 오차의 영향을 연산에 의해 제거하는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 코일 스프링을 이용하여 온도 변화에 의한 토크 튜브(3)에 기인하는 측정 오차의 발생을 방지하는 수단이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 2003-21550호 공보 특허문헌 2: 일본국 실용공개공보 소62-19940호 공보

특허문헌 2에 있어서는, 도 8에 나타내는 바와 같이 디스플레이서(1)의 하중을 하중 전달 아암(2)을 통해 토크 튜브(3)로 전달하고, 이 토크 튜브(3)의 비틀림을 하중 전달 아암(2)측에서 토크 튜브(3)와 일체로 한 센터 샤프트(4)에 회전량으로서 전달한다. 그러나, 토크 튜브(3)에는 온도 변화에 의한 비틀림각의 변동이 더해지므로, 이 변동을 센터 샤프트(4)에 입력 빔(5)을 통하여 접속한 온도 보상용 코일 스프링(6)의 탄성력에 의해 보상하고 있다.

즉, 코일 스프링(6)에 의해 토크 튜브(3)의 비틀림 방향과 반대의 방향으로 센터 샤프트(4)를 되돌려 비틀도록, 센터 샤프트(4)에 대해 부세력(付勢力)을 제공함으로써, 온도가 원인의 오차의 일부를 해소할 수 있다.

이 특허문헌 2에서는, 확실히 코일 스프링(6)에 의한 온도 보상 효과는 있지만, 적합한 탄발력을 가지는 코일 스프링(6)을 선정하지 않으면 안 되며, 나아가서는 코일 스프링(6)의 부세력의 부여 방법, 조정에 관해서도 개시가 없어, 양산 시에 있어서는 개개의 액면계로의 대응이 곤란하다는 실용적인 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해소하여, 토크 튜브와 센터 샤프트를 같은 재료로 하며, 동작 상의 회전 부하를 최소한으로 하는 부세력의 부여 구조와 부세력의 조정을 가능하게 한 스프링을 이용하여, 온도 변화가 있어도 간편하게 온도 보상을 실현할 수 있는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구 및 온도 보상 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구는, 일단을 하우징에 고정하고 타단에 디스플레이서로부터의 하중을 받아 비틀려지는 원통형상의 토크 튜브와, 그 토크 튜브 내를 관통하여 그 토크 튜브와 같은 비틀림력을 받아 회전하고 상기 토크 튜브와 온도에 대한 동등한 탄성 계수를 가지는 봉(棒)형상의 센터 샤프트와, 그 센터 샤프트의 선단에 장착하여 그 센터 샤프트의 회전각을 검출하는 각도 센서로 이루어지는 토크 튜브식 액면계에 있어서, 상기 센터 샤프트에 부착한 부세력 부가 아암과, 상기 센터 샤프트의 주위에 회동 가능하게 배치한 회동 기판과, 상기 부세력 부가 아암과 상기 회동 기판 사이에 개재하여 상기 부세력 부가 아암에 대해 상기 센터 샤프트의 회전력과 역방향으로 상기 부세력을 공여하는 스프링과, 상기 회동 기판의 회동을 소정의 정지 위치에서 정지하여 상기 스프링의 부세력을 조정하는 부세력 조정 기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 방법은, 일단을 하우징에 고정하고 타단에 디스플레이서로부터의 하중을 받아 비틀려지는 원통형상의 토크 튜브와, 그 토크 튜브 내를 관통하여 그 토크 튜브와 같은 비틀림력을 받아 회전하고 상기 토크 튜브와 온도에 대한 동등한 탄성 계수를 가지는 봉형상의 센터 샤프트와, 그 센터 샤프트의 선단에 부착하여 그 센터 샤프트의 회전각을 검출하는 각도 센서로 이루어지는 토크 튜브식 액면계에 있어서, 상기 센터 샤프트에 장착한 부세력 부가 아암과, 상기 센터 샤프트의 주위에 회동 가능하게 배치한 회동 기판과, 상기 부세력 부가 아암과 상기 회동 기판 사이에 개재하여 상기 부세력 부가 아암에 대해 상기 센터 샤프트의 회전력과 역방향으로 상기 부세력을 공여하는 스프링과, 상기 회동 기판의 회동을 소정의 정지 위치에서 정지시키는 부세력을 조정하는 부세력 조정 기구를 구비하여, 상기 부세력 조정 기구에 의해 상기 회동 기판의 회동 정지 위치를 이동시키면서, 상기 각도 센서의 출력을 기초로 상기 스프링의 부세력을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구 및 온도 보상 방법에 의하면, 토크 튜브의 비틀림 방향에 대해, 스프링에 의한 역방향의 부세력을 조정하여 센터 샤프트에 가함으로써, 각도 센서에 전달되는 변위각의 온도 변화에 의한 변동을 보상할 수 있다.

도 1은, 실시예의 디스플레이서로부터 토크 튜브에 이르는 연결부의 단면도이다.
도 2는, 토크 튜브로부터 각도 센서에 이르는 연결부의 도 1의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 3은, 도 2의 B-B선을 따른 단면도이다.
도 4는, 센터 샤프트의 비틀림에 대해 역방향으로 부세력을 가하는 기구의 원리도이다.
도 5는, 부세력을 가했을 경우의 액위에 대한 센터 샤프트의 비틀림각의 그래프도이다.
도 6은, 액위에 의해 토크 튜브에 비틀림량을 발생시키는 원리도이다.
도 7은, 종래예의 액위에 대한 토크 튜브의 비틀림각의 그래프도이다.
도 8은, 종래예의 코일 스프링에 의한 보정 기구의 설명도이다.

본 발명을 도 1~도 5에 도시한 실시예에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 도 1~도 3에 있어서, 도면의 배율은 각각 다르게 도시하고 있다.

도 1은 탱크의 천정부에 고정된 토크 튜브식 액면계의 디스플레이서로부터 토크 튜브에 이르는 연결부의 단면도이다. 탱크(T) 내에는 액위(L)를 측정해야 할 예를 들어 고온의 액체가 저장되어 있다. 액면계의 제1의 하우징(11)은, 플랜지(12)를 통하여 탱크(T)의 천정부에 고정되고, 제1의 하우징(11)에는 후술하는 제2의 하우징이 연결되며, 또한 제2의 하우징에는 제3의 하우징이 연결되며, 플랜지(12)는 액면계의 중량, 즉 제1~제3의 하우징을 포함하는 전(全) 중량을 유지하고 있다.

제1의 하우징(11)의 아래로 향한 개방구로부터, 플랜지(12)의 구멍부를 통해 중추(重錘)인 디스플레이서(13)가 체인(14)을 통하여 매달려 있다. 체인(14)은 후크(15)에 연결하여, 하중 전달 아암(16)의 선단부의 아암 후크(16a)에 디스플레이서(13)의 하중을 전달하고 있다. 하중 전달 아암(16)은 그 타단에 형성된 절입부(notch)(16b)가, 제2의 하우징(17)에 고정된 나이프 엣지로 이루어지는 지점(支點)(18)에 의해 지지되고 있으며, 하중 전달 아암(16)은 지점(18)을 중심으로 디스플레이서(13)의 하중의 경중(輕重)에 의해 약간 기울어 움직이도록 되어 있다. 또한, 하중 전달 아암(16)의 타단에는 블록(19)이 볼트(20)에 의해 고정되어 있다.

도 2는 도 1의 A-A선을 따른 단면도이다. 제1의 하우징(11)에는, 원통형상의 제2의 하우징(17)이 연결되고, 제2의 하우징(17)에는, 후술하는 부세력 조정 기구 등을 둘러싸는 박스형의 제3의 하우징(21)이 연결되어 있다. 블록(19)에는 하중 전달 아암(16)의 긴 방향과 직교하는 방향에, 금속제이며 원통형인 토크 튜브(22)의 일단이 용접에 의해 고정되어, 제2의 하우징(17) 내에 수납되어 있다. 블록(19)은 하중 전달 아암(16)의 지점(18)에 의한 기울기를, 토크 튜브(22)의 축을 중심으로 하는 비틀림량으로 변환하도록 되어 있다.

하중 전달 아암(16) 측의 토크 튜브(22)는 폐지(閉止)되어 있으며, 타단의 원통부는 제2의 하우징(17)의 중간부에 설치된 격벽(17a)의 구멍부분의 내벽에 고정되고, 토크 튜브(22)의 내부는 제1, 제2의 하우징(11, 17) 내와 기밀하게 격절(隔絶)되어 있다. 그리고, 제1, 제2의 하우징(11, 17) 내의 분위기는 제2의 하우징(17)의 격벽(17a)에 의해, 제3의 하우징(21) 내로 들어가지 않도록 차폐되어 있다.

블록(19)에는, 블록(23)이 용접에 의해 고정되고, 블록(23)에는 토크 튜브(22)와 동재료로 이루어지는 봉형상의 센터 샤프트(24)가 용접에 의해 고정되어 있다. 이 센터 샤프트(24)는 토크 튜브(22) 내를 동심원상으로 관통해서 배치되며, 센터 샤프트(24)의 중심축은 지점(18)의 선단과 일치하고 있다.

센터 샤프트(24)는 격벽(17a)의 구멍부분을 거쳐, 그 선단은 연결 로드(25)에 동축상으로 접속되며, 제2의 하우징(17)에는 유지 부재(26)가 장착되고, 연결 로드(25)는 유지 부재(26)에 설치된 베어링(27)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있다. 또한, 연결 로드(25)의 선단은 각도 센서(28)의 회전 검출축(28a)에 접속되며, 각도 센서(28)는 제3의 하우징(21)의 외측에 배치되어 있다.

도 2의 제3의 하우징(21)의 내부 및 도 2의 B-B선을 따른 도 3의 단면도에 나타내는 바와 같이, 제3의 하우징(21) 내의 연결 로드(25)에, 연결 로드(25)의 중심축과 직교하는 방향에 스트립형의 부세력 부가 아암(29)이 고정되고, 부세력 부가 아암(29)의 양단은 각각 스프링 걸림부(29a, 29b)로 되어 있다. 또한, 연결 로드(25)는 조립 등의 간편상 이용하였지만, 연결 로드(25)를 이용하는 일 없이, 센터 샤프트(24)에 각도 센서(28), 부세력 부가 아암(29)를 직접 장착해도 된다.

한편, 제3의 하우징(21)내의 유지 부재(26)에는, 부세력 부가 아암(29)과 축방향으로 겹쳐지도록, 회동 기판(30)이 연결 로드(25)의 중심축을 중심으로 회동 가능하게 배치되고, 이 회동 기판(30)에는 회동 규제부(30a)가 절결되어 형성되어 있다. 또한, 회동 기판(30)의 주위에는 2개의 스프링 걸림부(30b, 30c)가 설치되어 있다.

또한, 제3의 하우징(21) 내에는, 센터 샤프트(24)의 비틀림에 대해 역방향의 부세력을 조정하여 가하기 위해, 회동 기판(30)의 회동 규제부(30a)에 대해서 작용하는 부세력 조정 기구(31)가 설치되어 있다. 이 부세력 조정 기구(31)의 나사축(32)은 제3의 하우징(21) 내에 지지되고, 나사축(32)에는 회동 기판(30)의 회동 규제부(30a)에 걸리는 걸림부(33)가 나사 결합되며, 걸림부(33)는 나사축(32)의 회전에 따라서, 나사축(32)에 따라서 이동할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 부세력 부가 아암(29)의 스프링 걸림부(29a, 29b)와 회동 기판(30)의 스프링 걸림부(30b, 30c) 사이에, 인장 스프링으로 이루어지는 2개의 코일 스프링(34a, 34b)이 각각 걸쳐져 있다. 또한, 코일 스프링(34a, 34b)은 온도에 의해서 스프링 특성이 변화하기 어려운 항탄성(恒彈性) 재료를 선택하는 것이, 부세력의 안정을 위해서 바람직하고, 온도 0℃~80℃에 대해 횡탄성 계수의 변화율이 1% 이내인 것이 바람직하고, 예를 들어 NiSpanC 등이 적합하다.

도 3에 있어서, 센터 샤프트(24)에는 토크 튜브(22)로부터 디스플레이서(13)에 의한 하중이 시계 방향의 회전력으로서 상시 가해지고 있다. 회동 기판(30)은 부세력 조정 기구(31)의 걸림부(33)에 의해 시계 방향의 회동이 규제되고, 부세력 부가 아암(29)에는 코일 스프링(34a, 34b)에 의해 반시계 방향의 비틀림력이 가해져, 결과적으로 센터 샤프트(24)에는 토크 튜브(22)의 비틀림력과 역방향의 부세력이 가해진다.

이 센터 샤프트(24)의 역방향의 부세력에 관해서는, 치구(治具) 등에 의해 나사축(32)를 회전시켜 걸림부(33)를 이동하고, 회동 기판(30)의 회동 규제부(30a)에 의해 스프링 걸림부(30b, 30c)의 회동 정지 위치를 조정하여, 코일 스프링(34a, 34b)의 성장량, 즉 부세력을 미세하게 조정할 수 있다.

측정 시에 있어서, 디스플레이서(13)로부터 하중 전달 아암(16)으로 전달되는 하중은, 디스플레이서(13)의 자중으로부터 액체에 의한 부력 즉, 디스플레이서(13) 중 액위(L)까지 침지한 만큼의 체적에, 액체의 비중을 곱한 값을 뺀 합성 하중이다. 부력을 받은 디스플레이서(13)의 하중은 하중 전달 아암(16)의 아암 후크(16a)에 전해져, 지점(18)을 중심으로 하는 하중 전달 아암(16)의 경동(傾動)으로 변환된다. 또한, 이 경동은 블록(19)을 통해 토크 튜브(22)로 전달되고, 또한 블록(23)을 통해 센터 샤프트(24)로 전달된다. 토크 튜브(22)의 타단은 제2의 하우징(17)의 격벽(17a)에 고정되어 있기 때문에, 토크 튜브(22)에는 비틀림각이 발생하고, 센터 샤프트(24)에도 같은 비틀림각 즉, 회전각이 부여된다.

이 센터 샤프트(24)의 회전각은, 연결 로드(25), 회전 검출축(28a)을 통해 각도 센서(28)에 의해서 검출이 이루어지며, 이 회전각을 기본으로 액위(L)가 측정되고, 액위 0%~100%의 풀스팬(full span)에 대하여, 예를 들어 센터 샤프트(24)의 회전각은 1°로 되어 있다.

측정 시에 있어서는, 제1의 하우징(11), 제2의 하우징(17) 내에는 탱크(T) 내의 분위기와 동등하게 되고, 토크 튜브(22)는 이 분위기의 온도에 노출되어, 온도가 변동하면 토크 튜브(22)의 횡탄성 계수의 변화에 의해 같은 액위(L)에서도 비틀림량이 변화하게 된다. 또한, 센터 샤프트(4)에도 블록(19, 23)도 온도가 전열(傳熱)되어 센터 샤프트(24)는 토크 튜브(22)의 온도와 거의 동등하게 된다.

이 분위기 온도의 측정 정밀도에의 영향을 보상하기 위해서, 부세력 조정 기구(31)의 코일 스프링(34a, 34b)의 부세력을 조정한다. 즉, 센터 샤프트(24)의 회전량이, 예를 들어 액위 50% 일때의 토크 튜브(22)의 비틀림력과 평형하도록, 즉 액위 50%에 있어서, 검출 각도가 0이 되도록, 토크 튜브(22)의 비틀림량과 동일량으로 역방향의 회전량이 센터 샤프트(24)에 발생하도록 조정한다.

이 조정에 있어서는, 제조 시에 예를 들어, 상온에서 액위 50%에 있어서의 디스플레이서(13)와 동등한 하중을 아암 후크(16a)에 가하여, 센터 샤프트(24)의 회전각을 각도 센서(28)에 의해 검출한다. 그리고, 부세력 조정 기구(31)의 걸림부(33)를 이동하면서, 각도 센서(28)로 얻어지는 회전각이 0이 되도록, 회동 기판(30)의 회동 규제부(30a)에 의한 회동 정지 위치를 이동함으로써, 코일 스프링(34a, 34b)의 부세력을 조정한다. 또한, 불시에 나사축(32)이 회전하여 걸림부(33)가 이동하지 않도록, 조정 후에 나사축(32)의 회전을 규제하는 로크(lock) 기구를 설치하는 것이 바람직하다.

이것을 도 4의 비틀림량과 반대의 부세력을 센터 샤프트(24)에 가하는 기구의 원리도를 기초로, 수식을 이용하여 설명한다.

φ(x): 토크 튜브(22)의 비틀림각(rad)

θ(x): 센터 샤프트(24)의 회전각(rad)

A: 하중 전달 아암(16)의 길이(mm)

a: 부세력 부가 아암(29)의 길이(mm)

d₁: 토크 튜브(22)의 외경(mm)

d₂: 토크 튜브(22)의 내경(mm)

d₃: 센터 샤프트(24)의 외경(mm)

Lt: 토크 튜브(22)의 길이(mm)

Lc: 센터 샤프트(24)의 길이(mm)

Gt(T): 온도 T에 있어서의 토크 튜브(22)의 횡탄성 계수(Kg/mm²)

Gc(T): 온도 T에 있어서의 센터 샤프트(24)의 횡탄성 계수(Kg/mm²)

f(x): 액위 x% 일때의 디스플레이서(13)의 질량(Kgf)

F(x): 액위 x% 일때의 코일 스프링(34a, 34b)의 부세력(Kgf)

이들 제원(諸元)을 기초로, 다음의 (2), (3)식이 성립한다.

(2), (3)식으로부터, 토크 튜브(22)와 센터 샤프트(24)는 동재료이기 때문에 Gt(T)=Gc(T)가 되며, 토크 튜브(22), 센터 샤프트(24)의 횡탄성 계수는 상쇄되어, 다음의 (4)식이 얻어진다.

조정 시에 있어서, 어느 액위에 L에 상당하는 디스플레이서(13)의 하중을 제공하고, 코일 스프링(34a, 34b)에 의한 부세력을 서서히 가감함으로써, 각도 센서(28)에서 얻어지는 회전각이 0°가 되었을 때가, 토크 튜브(3)의 비틀림각 φ(x)와 센터 샤프트(24)의 비틀림각 θ(x)이 평형했을 때이다.

본 실시예에서는, 액위 50%에 상당하는 디스플레이서(13)의 하중을 가하고, 그 때 각도 센서(28)으로 회전각 0이 얻어지도록, 코일 스프링(34a, 34b)의 부세력을 조정하면, 결과적으로(4) 식의 f(50), F(50) 이외의 정수가 1이 되고, φ(50)=θ(50)이 된다. 이에 의해, 비록 온도가 변화하여도, 적어도 조정 액위인 액위 50%에 있어서는, 측정각이 변동하는 일은 없다.

도 5는 이와 같이 조정했을 경우의 액위 0~100%에 대한 센터 샤프트(24)의 회전량인 비틀림각 θ(x)의 그래프도이다. 액위 50%에 있어서는, 분위기 온도에 상관없이 각도 센서(28)에서는 회전각 0이 얻어지지만, 액위 50% 이외에서는 약간의 오차가 발생한다. 또한, 이 오차에 관해서는, 토크 튜브(22)의 근방에 온도 센서를 구비하여, 온도 센서의 출력을 기초로 전기적인 연산에 의해서 보정할 수도 있다.

상술한 실시예에서는, 액위 50%의 근방의 측정치의 정밀도를 높이기 위해서, 액위 50%에 있어서 회전력이 균형을 이루도록, 코일 스프링(34a, 34b)의 부세력을 부세력 조정 기구(31)에 의해 조정하였다. 그러나, 측정 목적에 따라서는 액위 0% 혹은 100% 근방에서의 정밀도를 높이기 위해서 액위 0% 혹은 100%로 조정하거나, 그 밖의 액위 시의 토크 튜브(22)의 비틀림량을 상쇄하는 역방향의 부세력 조정을, 필요에 따라 실시할 수 있다.

코일 스프링(34a, 34b)의 스프링의 힘을 나타내는 스프링 정수가 클수록, 액위 50% 이외의 액위에 있어서 오차가 작아지지만, 반면으로 감도가 나빠져 측정 스팬도 작아진다.

또한, 2개의 코일 스프링(34a, 34b)을 이용하여, 센터 샤프트(24)에 스러스트 방향의 하중이 걸리지 않고, 히스테리시스 오차가 생기지 않도록 부세력을 평형 시켰지만, 코일 스프링은 1개라도 부세력을 공여할 수 있다. 또한, 3개 이상의 스프링을 사용하여 부세력을 더 균등하게 센터 샤프트(24)에 가해지도록 하는 것도 가능하다. 또한, 부세력 부가 수단은 코일 스프링이 아니라, 다른 스프링 수단에 의해서 밀어붙일 수도 있다.

또한, 각도 센서(28)로서는 여러 가지의 형식의 것이 사용 가능하지만, 본 실시예에 있어서는, 예를 들어 홀 소자를 이용하여 각도 검출을 실시하고 있다.

　11, 17, 21 하우징
　13 디스플레이서
　16 하중 전달 아암
　18 지점
　22 토크 튜브
　24 센터 샤프트
　28 각도 센서
　29 부세력 부가 아암
　30 회동 기판
　30a 회동 규제부
　31 부세력 조정 기구
　32 나사축
　33 걸림부
　34a, 34b 코일 스프링

Claims

일단을 하우징에 고정하고 타단에 디스플레이서로부터의 하중을 받아 비틀려지는 원통형상의 토크 튜브와, 그 토크 튜브 내를 관통하여 그 토크 튜브와 같은 비틀림력을 받아 회전하고 상기 토크 튜브와 온도에 대한 동등한 탄성 계수를 가지는 봉형상의 센터 샤프트와, 그 센터 샤프트의 선단에 장착하여 그 센터 샤프트의 회전각을 검출하는 각도 센서로 이루어지는 토크 튜브식 액면계에 있어서, 상기 센터 샤프트에 장착한 부세력(付勢力) 부가 아암과, 상기 센터 샤프트의 주위에 회동 가능하게 배치한 회동 기판과, 상기 부세력 부가 아암과 상기 회동 기판 사이에 개재하여 상기 부세력 부가 아암에 대해 상기 센터 샤프트의 회전력과 역방향으로 상기 부세력을 공여하는 스프링과, 상기 회동 기판의 회동을 소정의 정지 위치에서 정지하여 상기 스프링의 부세력을 조정하는 부세력 조정 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구.
제1항에 있어서,
상기 스프링에 의해 상기 센터 샤프트의 회전량이 중간 액위 50%에 있어서의 상기 토크 튜브의 비틀림력과 동일량으로 역방향이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회동 기판에는 회동 규제부를 형성하고, 상기 부세력 조정 기구의 걸림부를 상기 회동 규제부에 걸리게 함으로써 그 회동 위치를 소정의 정지 위치에서 정지하는 것을 특징으로 하는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스프링은 온도에 대하여 항탄성(恒彈性)재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스프링을 하나 또는 복수개 설치한 것을 특징으로 하는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구.
제3항에 있어서,
상기 부세력 조정 기구의 걸림부는 나사축을 따라 이동하도록 한 것을 특징으로 하는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 기구.
일단을 하우징에 고정하고 타단에 디스플레이서로부터의 하중을 받아 비틀려지는 원통형상의 토크 튜브와, 그 토크 튜브 내를 관통하여 그 토크 튜브와 같은 비틀림력을 받아 회전하고 상기 토크 튜브와 온도에 대한 동등한 탄성 계수를 가지는 봉형상의 센터 샤프트와, 그 센터 샤프트의 선단에 장착하여 그 센터 샤프트의 회전각을 검출하는 각도 센서로 이루어지는 토크 튜브식 액면계에 있어서, 상기 센터 샤프트에 장착한 부세력 부가 아암과, 상기 센터 샤프트의 주위에 회동 가능하게 배치한 회동 기판과, 상기 부세력 부가 아암과 상기 회동 기판 사이에 개재하여 상기 부세력 부가 아암에 대해 상기 센터 샤프트의 회전력과 역방향으로 상기 부세력을 공여하는 스프링과, 상기 회동 기판의 회동을 소정의 정지 위치에서 정지시키는 부세력을 조정하는 부세력 조정 기구를 구비하고, 상기 부세력 조정 기구에 의해 상기 회동 기판의 회동 정지 위치를 이동시키면서, 상기 각도 센서의 출력을 기초로 상기 스프링의 부세력을 조정하는 것을 특징으로 하는 토크 튜브식 액면계의 온도 보상 방법.