KR101789543B1 - 평균피토관 타입의 유량측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 평균피토관 타입의 유량측정장치(1000)는 상호간에 이격된 전압관(100)과 정압관(200)을 가지며 상기 전압관(100)의 개개의 전압구멍(108)에는 전방(S1)과 후방(S2)이 개방되고 상기 후방의 개방부(S2)가 상기 전압구멍(108)을 감싸도록 상기 전압관에 설치되는 직관(180)을 포함하여 이루어진다.

Description

평균피토관 타입의 유량측정장치{Average pitot tube type flow meter}

본 발명은 평균피토관 타입의 유량측정장치에 관한 것으로서 더욱 상세히는 간단한 구조로 직관부가 필요하지 않은 개선된 평균피토관 타입의 유량측정장치에 관한 것이다.

평균피토관 타입의 유량측정장치는 관로에 설치될 때 그 전방과 후방의 유체의 흐름은 안정되어야 하며, 이에 따라 이들 전방과 후방에서 일정 거리이상의 직관부를 필요로 한다.

이와 관련되어, 본 출원인은 대한민국 특허 제10-1326189호인 평균피토관타입의 유량계의 특허를 발명하였는데, 이것은 분리된 전압관과 정압관을 제공하고 상기 전압관의 각각의 전압구멍에 정류장치를 설치한 것을 특징으로 한다. 이러한 상기 특허에 따를 경우, 직관부의 길이를 줄일 수 있고 종래 정류장치의 설치 등의 부담을 줄일 수 있다.

그러나 상기 특허에 따를 경우, 곡관(즉 엘보(elbow)가 장착된 관)에 상기 특허의 유량계가 수직으로 설치된 경우, 직관에 상기 특허의 유량계가 수직으로 설치된 경우와 비교하여 차압이 안정되지 못하는데, 이것은 곡관에 상기 특허의 유량계가 수직으로 설치된 경우 그 정확성이 떨어지는 것을 의미한다.

본 출원인은 직관뿐만이 아니라 곡관에 대해서도 직관부를 필요로 하지 않고 정류장치 설치 등의 부담이 없이 유량측정의 정확성이 증대되어 그 설치의 자유도가 증가하고, 간단한 구조로서 설치가 간편한 피토관타입의 유량계를 개발하고자 연구를 계속하여 왔으며 상기 특허에 이어 본건 발명에 이르게 되었다.

본 발명은 본 출원인의 대한민국 특허 제10-1326189호보다 더욱 간단한 구조로서 직관뿐만이 아니라 곡관에 대해서도 유량측정의 정밀성이 증가한, 직관부를 필요로 하지 않고 정류장치 설치 등의 부담이 없어 설치의 자유도가 증가한 피토관타입의 유량계를 제공하는 것이다.

본 발명은 다수개의 전압구멍이 길이방향을 따라 형성된 것으로서, 관로에서 유체의 흐름에 수직인 방향을 따라 설치되는 전압관과; 다수개의 정압구멍이 길이방향을 따라 형성된 것으로서, 상기 관로에서 상기 유체의 흐름에 수직인 방향을 따라 설치되며 상기 전압관의 후방에 설치되는 정압관과; 상기 전압관의 개개의 전압구멍에 대하여 설치되는 것으로서, 전방과 후방이 개방되고 상기 후방의 개방부가 상기 전압구멍을 감싸도록 상기 전압관에 부착되어 설치되는 직관을 포함하여 이루어진 것으로서, 상기 전압관 및 정압관은 차압계와 연결되어 이들 전압관과 정압관의 내부에 각각 형성된 압력의 차이를 측정하고 이렇게 측정된 차압에 의하여 상기 관로를 흐르는 유체의 유속 또는 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 평균피토관 타입의 유량측정장치를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따를 경우, 상기 직관의 길이와 상기 전압구멍의 지름의 비는 4:1에서 6:1사이인 것이 바람직하며, 5:1인 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 따를 경우, 상기 전압관과 정압관은 상기 유체의 흐름방향을 따라 상호간에 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 다수개의 전압구멍이 길이방향을 따라 형성된 것으로서, 관로에서 유체의 흐름에 수직인 방향을 따라 설치되는 전압관과; 다수개의 정압구멍이 길이방향을 따라 형성된 것으로서, 상기 관로에서 상기 유체의 흐름에 수직인 방향을 따라 설치되며 상기 전압관의 후방에 설치되는 정압관과; 상기 전압관의 개개의 전압구멍에 대하여 설치되는 것으로서, 전방과 후방이 개방되고 상기 후방의 개방부가 상기 전압구멍을 감싸도록 상기 전압관에 부착되어 설치되며, 상기 전방과 후방의 개방부의 사이에는 두 개의 판부재가 십자형으로 배치된 직관을 포함하여 이루어진 것으로서, 상기 전압관 및 정압관은 차압계와 연결되어 이들 전압관과 정압관의 내부에 각각 형성된 압력의 차이를 측정하고 이렇게 측정된 차압에 의하여 상기 관로를 흐르는 유체의 유속 또는 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 평균피토관 타입의 유량측정장치를 제공한다.

본 발명은 직관부를 필요로 하지 않고 정류장치 설치 등의 부담이 없어 설치의 자유도가 증가하고 간단한 구조로 설치가 용이한 피토관타입의 유량계를 제공한다. 본 발명에 따를 경우, 본 출원인의 대한민국 특허 제10-1326189호보다 더욱 간단한 구조로서 직관뿐만이 아니라 곡관에 대해서도 유량측정의 정밀성이 증가하게 된다.

또한 본 발명은 본 출원인의 대한민국 특허 제10-1326189호에서 보이지 못하는 방식으로 그 정밀도가 증가되며 신뢰도가 향상되는 피토관타입의 유량계를 제공한다.

도 1에서 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피토관 타입의 유량계의 구조를 보이는 도면;
도 4는 기존 특허에 따른 피토관타입의 유량계가 곡관에 설치된 것을 보이는 도면;
도 5는 본 발명에 따른 피토관타입의 유량계가 곡관에 설치된 것을 보이는 도면;
도 6은 본 발명의 두 번째 측면에 따른 피토관 타입의 유량계의 구조를 보이는 도면;
도 7은 본 발명의 두 번째 측면에 따른 피토관 타입의 유량계가 곡관에 설치된 것을 보이는 도면.

이제 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평균피토관 타입의 유량측정장치(1000)를 보이고, 도 2와 도 3은 이러한 평균피토관 타입의 유량측정장치(1000)가 관(90)에 설치된 것을 보인다.

도시된 바와 같이, 전압을 형성하는 관인 전압관(100)과 정압을 형성하는 관인 정압관(200)이 제공되고 이들은 각각 그 길이방향을 따라 다수개의 전압구멍(108)과 정압구멍(208)이 형성되고 있으며, 이들은 관(90)에서 유체의 흐름에 수직인 방향을 따라 설치된다.

각각의 전압관(100)과 정압관(200)은 연결관(18)(28)을 통하여 밸브(미도시)가 설치되며 이들은 차압계(미도시)와 연결되어, 이들 전압관(100)과 정압관(200)의 내부에 각각 형성된 압력의 차이(동압)를 측정하고 이렇게 측정된 동압에 의하여 유속과 유량을 구하게 된다.

상기 전압관(100)에는 개개의 전압구멍(108)에 대하여 직관(180)이 설치된다.

상기 직관(180)은 그 전방(S1)과 후방(S2)이 개방되어 유체의 흐름방향으로 설치된 관으로서, 그 후방의 개방부(S2)가 상기 전압구멍(108)을 감싸도록 상기 전압관(100)에 설치된다. 이들 관(180)의 내부는 그대로 연통된다. 즉 다른 요소들, 예를 들어, 정류자 등이 설치되지 않고 그대로 연통되는 것이다.

상기 개개의 직관(180)은 그 후방의 개방부(S2)가 상기 전압관(100)의 개개의 전압구멍(108)을 감싸도록 상기 전압관(100)에 용접되어 설치될 수 있다.

본 발명에 따를 경우, 상기 전압관(100)과 정압관(200)은 상기 유체의 흐름방향을 따라 상호간에 이격되어 설치된다.

도 1을 참고로, 플랜지(40)가 제공되고, 상기 전압관(100)과 정압관(200)은 각각 상기 플랜지(40)에 그 상부측이 결합되고 있으며, 각각의 전압관(100)과 정압관(200)은 상기 플랜지(40)에 설치되는 연결관(18)(28)과 각각 연결되고 있으며, 이들 연결관(18)(28)은 밸브(미도시)를 통하여 차압계(미도시)와 연결되어 각각의 전압관(100)과 정압관(200)의 내부(160)(260)에 형성된 압력은 차압계로 전달된다.

도 1에서 도 3을 참고로, 관(90)의 내부에 전압관(100)과 정압관(200)이 유로에 수직인 방향으로 설치되고 관(90)의 상부에서 연결관(58)과 결합된 하부 플랜지(50)와 플랜지(40)가 결합된다.

전압관(100)과 정압관(200)의 하부는 각각 핀(103)(203)을 가지고 이들이 관(90)의 하부로 돌출되며, 이들 핀(103)(203)에 평판으로서 상기 핀(103)(203)이 결합되는 결합공이 형성된 평판형태의 어댑터(310)가 관(90)의 하면에 용접되고 상기 어댑터(310)에 대하여 캡(320)이 용접되고 있다.

대한민국 특허 제10-1326189인 평균피토관타입의 유량계를 직관(straight pipe)에 설치하여 전압관과 정압관에 걸리는 압력의 평균을 측정하였더니, 각각 603.035pa과 -156.405Pa였다. (이 경우, 전압관에서 inlet의 속도는 1m/s로 하였다.)

그러나 상기 특허에 따른 평균피토관타입의 유량계(2000)를 도 4에서와 같이 곡관(290)에 설치하여 전압관과 정압관에 걸리는 압력의 평균을 측정하였더니, 각각 521.051pa과 -179.815Pa로서 직관과 비교하여 그 편차가 크게 존재하였다. (이 경우, 전압관에서 inlet의 속도는 1m/s이고 상기 곡관(290)에서 이에 설치된 상기 피토타입의 유량계로부터 엘보파이프(elbow pipe)까지의 거리는 그 파이프의 직경D에 대하여 4D로 하였다.)

본건 발명에 따른 평균피토관타입의 유량계(1000)를 직관(straight pipe)에 설치하여 전압관과 정압관에 걸리는 압력의 평균을 측정하였더니, 각각 642.812pa과 -370.671Pa였다. (이 경우, 전압관에서 inlet의 속도는 1m/s로 하였다. 또한, 도 3을 참고로 상기 직관(180)이 길이 L은 전압구멍(108)의 직경 D에 대하여 5D로 하였다.)

또한 본건 발명에 따른 평균피토관타입의 유량계(1000)를 도 5에서와 같이 곡관(290)에 설치하여 전압관과 정압관에 걸리는 압력의 평균을 측정하였더니, 각각 648.460pa과 -345.129Pa로서 직관에 대하여, 상기 특허의 평균피토관타입의 유량계과 비교하여, 그 편차가 상당히 좁혀짐을 알 수 있다. (이 경우, 전압관에서 inlet의 속도는 1m/s이고 상기 곡관(290)에서 이에 설치된 상기 피토타입의 유량계로부터 엘보파이프(elbow pipe)까지의 거리는 그 파이프의 직경D에 대하여 4D로 하였다.)

이와 같이 본 발명에 따를 경우, 기존의 특허 제10-1326189호와 비교하여 직관이던 곡관이던 그 전압관과 정압관에 걸리는 압력이 각각 비슷하게 유지되는 것으로서 그 정밀도가 향상됨을 알 수 있다.

본 발명에 따를 경우, 그 구조는 종래 특허 제10-1326189호보다 더욱 간단하게 된 것임을 알 수 있는데, 이와 같이 본 발명은 간단한 구조로 그 설치의 자유도를 증가시키면서 정밀도를 향상시킨 것이다.

본 발명에 따를 경우, 상기 직관(180)의 길이(L)와 상기 전압구멍(108)의 지름(D)의 비는 4:1에서 6:1사이를 이루고 바람직하게는 5:1인 것이 좋다.

그 비가 4:1보다 작은 경우, 예를 들어 3:1과 같은 경우, 직관에 설치된 경우와 곡관에 설치된 경우 그 전압관(100)과 정압관(200)에 각각 걸리는 압력값의 편차가 급격히 증가하고, 6:1을 넘는 경우, 직관의 길이(L)가 너무 길어 설치가 어려울 수 있다.

본 발명은 또한 도 6에서 보이는 바와 같이, 개개의 직관(180')의 전방과 후방의 개방부(S1)(S2)의 사이에는 두 개의 판부재(41a)(41b)가 십자형으로 배치되는 피토관타입의 유량계(3000)를 제공한다.

즉 본 발명의 첫 번째 측면에 따른 피토관타입의 유량계(1000)는 개개의 직관(180)의 전방과 후방의 개방부(S1)(S2)는 그대로 연통되었는데, 본 발명의 두 번째 측면에 따른 피토관타입의 유량계(3000)에서는 개개의 직관(180')의 전방과 후방의 개방부(S1)(S2)의 사이에는 두 개의 판부재(41a)(41b)가 십자형으로 배치된다.

이러한 본건 발명의 두 번째 측면에 따른 평균피토관타입의 유량계(3000)를 직관(straight pipe)에 설치하여 전압관과 정압관에 걸리는 압력의 평균을 측정하였더니, 각각 651.512pa과 -372.368Pa였다. (이 경우, 전압관에서 inlet의 속도는 1m/s로 하였다. 또한, 상기 직관(180')이 길이 L은 전압구멍(108)의 직경 D에 대하여 5D로 하였다.)

또한 본건 발명의 두번째 측면에 따른 평균피토관타입의 유량계(3000)를 도 7에서와 같이 곡관(290)에 설치하여 전압관과 정압관에 걸리는 압력의 평균을 측정하였더니, 각각 649.640pa과 -347.527Pa로서 직관에 대하여 그 편차가 크지 않음을 알 수 있다. (이 경우, 전압관에서 inlet의 속도는 1m/s이고 상기 곡관(290)에서 이에 설치된 상기 피토타입의 유량계로부터 엘보파이프(elbow pipe)까지의 거리는 그 파이프의 직경D에 대하여 4D로 하였다.)

이러한 경우, 이들 판부재(41a)(41b)가 정류자 역할을 하는데, 특허 제10-1326189호의 실시예의 경우와 비교하여 그 곡관(290)에서의 정밀도가 크게 증가하는 것임을 알 수 있다.

특별히 본 발명의 두 번째 측면(3000)에 따를 경우, 그 측정값의 편차가 첫 번째 측면(1000)에 따른 경우보다 작으며, 이에 따라 신뢰성이 증가되는 것이다.

즉 본 발명의 두 번째 측면에 따른 평균피토관타입의 유량계(3000)는 직관과 곡관에서 각각 측정되는 압력값의 편차가 작으면서 측정값의 편차가 적어 정밀도와 신뢰도가 향상되는 것임을 알 수 있다.

100; 전압관
200: 정압관
108: 전압구멍
208: 정압구멍
180: 직관

Claims (5)

1. (a) 다수개의 전압구멍이 길이방향을 따라 형성된 것으로서, 관로에서 유체의 흐름에 수직인 방향을 따라 설치되는 전압관과;
   (b) 다수개의 정압구멍이 길이방향을 따라 형성된 것으로서, 상기 관로에서 상기 유체의 흐름에 수직인 방향을 따라 설치되며 상기 전압관의 후방에 설치되는 정압관과;
   (c) 상기 전압관의 개개의 전압구멍에 대하여 설치되는 것으로서, 전방과 후방이 개방되고 상기 후방의 개방부가 상기 전압구멍을 감싸도록 상기 전압관에 부착되어 설치되며, 상기 전방과 후방의 개방부가 그대로 연통되는 직관을 포함하여 이루어진 것으로서, 상기 전압관 및 정압관은 차압계와 연결되어 이들 전압관과 정압관의 내부에 각각 형성된 압력의 차이를 측정하고 이렇게 측정된 차압에 의하여 상기 관로를 흐르는 유체의 유속 또는 유량을 측정하며, 상기 직관의 길이와 상기 전압구멍의 지름의 비는 4:1에서 6:1 사이이고, 상기 전압관과 정압관은 상기 유체의 흐름방향을 따라 상호간에 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 평균피토관 타입의 유량측정장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 직관의 길이와 상기 전압구멍의 지름의 비는 5:1인 것을 특징으로 하는 평균피토관 타입의 유량측정장치.
   
4. 삭제
5. 삭제

Images