KR101794118B1

KR101794118B1 - 온도센서 보호장치

Info

Publication number: KR101794118B1
Application number: KR1020160072473A
Authority: KR
Inventors: 조정남
Original assignee: 이엔아이주식회사
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2017-11-06

Abstract

본 발명에 따른 온도센서 보호장치는, 온도센서의 열전대를 외부로부터 밀폐시키는 것으로서, 내부로 상기 열전대가 삽입되도록 상기 온도센서와 결합하는 중공(中空) 관형의 상부관; 상기 상부관의 하측에 배치되어, 상단은 상기 상부관과 연통하고 하단은 밀폐된 관형의 보호관; 상기 상부관 및 하부보호관의 사이에 개재되어 상기 상부관 및 하부보호관을 축이음하는 연결부재; 상기 연결부재의 내주면에 설치되고신축 가능한 소재로 이루어진 패킹부재; 및 상기 연결부재의 내주면에 상승 또는 하강 가능하도록 결합하여, 상기 패킹부재를 선택적으로 가압하는 패킹조임볼트를 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 온도센서 보호장치에 의하면, 측정대상물에 포함된 유독물 또는 점화물질이 외부로 유출되는 것을 차단함으로써, 상기 유독물 또는 점화물질이 외부 설비와 접촉하여 화학적 반응을 일으키는 것을 방지하고 이로 인한 공장의 대형화재를 예방할 수 있다.

Description

온도센서 보호장치{Apparatus for protecting temperature}

본 발명은 온도센서 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온도센서를 고온의 유체에 침지하여 그 온도를 측정하는 동안, 상기 온도센서의 열전대 부위를 밀폐하여 상기 온도센서를 상기 유체의 침입으로부터 보호하기 위한 온도센서 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 보호관(Thermowell)이란 산업현장 내의 유체의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 보호하기 위한 장치로서, 온도를 측정하고자 하는 측정대상물에 상기 보호관을 설치하고 그 내부로 상기 온도센서를 삽입하여 그 온도를 측정한다.

위와 같은 온도센서는 측정대상물과 직접적으로 접촉되는 경우 상기 대상물과 화학적 반응을 일으키면서 상기 온도센서의 손상 또는 고장이 유발되기 때문에, 다양한 산업현장에서 온도센서와 함께 보호관이 사용되고 있다.

특히 정유 또는 화학공장에서는 측정대상물 내에 황산, 염산, BTX 등의 화학물질 포함된 정유 액체물질과, 수소, 염소, 그 외 유독성 가스 등의 기체물질이 포함되는 바, 보호관의 사용이 필수적인 실정이다.

이러한 상기 보호관은 산업현장의 배관, 베셀 , 저장탱크 및 타워 등에 설치되는데, 공정에 따라 0~300Kg/cm2의 압력 하에 ??60 ~ 1,500℃의 온도 조건에서 이용된다.

이에 관련된 기술로서 대한민국 공개특허 제10-2011-0046666호가 개시되어 있다. 여기에서는 고온의 소결광에 침지되어 그 온도를 측정하는 것으로서, 온도를 내화재로 제조되며 길이 방향으로 관통된 형상의 센서 보호관부재와; 내화재로 제조되며 상기 센서 보호관부재의 단부에 일단부를 막아 실링하는 실링 마개부재를 구비하는 소결광 제조 시험용 열센서 보호관(이하,"보호관"이라 함)를 개시하고 있다.

그러나 종래와 같은 보호관은 장시간 사용 시, 고온 고압의 환경에 의하여 크랙이 발생하거나 부식 또는 녹 현상으로 손상을 입게된다.

이러한 경우 소결광(측정대상물)이 센서로 침투하여 하여 고장을 일으킬 수 있으며, 더욱이 상기 소결광이 센서를 통과하여 커넥션 박스(Connection box), 전선관, 정션 박스(Juction box)로 이동하여 폭발 등의 화재를 유발할 수 있다.

본 발명에 따른 온도센서 보호장치는, 온도센서의 열전대를 외부로부터 밀폐시키는 것으로서, 내부로 상기 열전대가 삽입되도록 상기 온도센서와 결합하는 중공(中空) 관형의 상부관; 상기 상부관의 하측에 배치되어, 상단은 상기 상부관과 연통하고 하단은 밀폐된 관형의 보호관; 상기 상부관 및 하부보호관의 사이에 개재되어 상기 상부관 및 하부보호관을 축이음하는 연결부재; 상기 연결부재의 내주면에 설치되고, 신축 가능한 소재로 이루어진 패킹부재; 및 상기 연결부재의 내주면에 상승 또는 하강 가능하도록 결합하여, 상기 패킹부재를 선택적으로 가압하는 패킹조임볼트를 포함한다.

여기서 상기 온도센서 보호장치는, 상기 연결부재의 일측에 구비되어, 보호관 내부의 압력을 측정하여 상기 보호관의 균열을 검출하는 리크 검출 플러그를 포함할 수 있다.

또한 상기 연결부재는, 상기 상부관의 하측에 배치되어 상단이 상기 상부관의 하단과 결합하는 커플링과, 상기 커플링의 하측에 배치되어 상단이 상기 커플링의 하단과 결합하고, 내주면에 나사산이 형성되어 내부로 상기 패킹조임볼트가 상기 나사산을 따라 상승 또는 하강 가능한 패킹하우징을 포함할 수 있다.

또한 상기 패킹조임볼트는, 외주면이 다각 형상인 머리부와, 상기 머리부의 하단으로부터 연장되어 외주면에 나사산이 형성된 원통형의 몸체와, 상기 몸체의 하단으로부터 연장되어 상기 패킹부재를 선택적으로 가압하는 가압단을 포함할 수 있다.

또한 상기 패킹조임볼트의 머리부의 형상에 대응하는 중공을 형성하여 상기 패킹조임볼트의 머리부와 결합하는 조임와셔를 더 포함하는 온도센서 보호장치.

본 발명에 따른 온도센서 보호장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 측정대상물에 포함된 유독물 또는 점화물질이 외부로 유출되는 것을 차단함으로써, 상기 유독물 또는 점화물질이 외부 설비와 접촉하여 화학적 반응을 일으키는 것을 방지하고 이로 인한 공장의 대형화재를 예방할 수 있다.

둘째, 온도센서의 온도측정 부위를 실링 구조로 밀폐함으로써, 외부 공기의 간섭으로 인한 측정 오차를 줄일 수 있어 보다 정밀한 온도 측정이 가능하다.

셋째, 보호관 내부의 압력을 측정하여 그 표면에 발생하는 크랙(Crack)을 수시로 검출함으로써, 상기 보호관에 크랙이 발생하는 경우 검사자가 곧바로 연결관을 교체하거나 조취를 취할 수 있다.

넷째, 상기 온도센서로 외부 공기 또는 수분이 침투하는 것을 차단하여, 상기 공기 또는 수분으로 인한 상기 온도센서의 손상을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서 보호장치를 온도센서에 결합한 상태를 도시한 사용상태도,
도 2는 도 1에서 나타낸 상부관 및 연결부재의 내부를 도시한 단면도,
도 3은 도 2에서 패킹조임볼트를 하강하였을 때 패킹부재가 가로로 팽창하는 상태를 도시한 단면도,
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도센서 보호장치를 나타낸 상부관 및 연결부재의 내부를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 온도센서 보호장치의 패킹하우징 및 피팅부재의 결합을 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서 보호장치(10)를 온도센서(20)에 결합한 상태를 도시한 사용상태도이고, 도 2는 도 1에서 나타낸 상부관(100) 및 보호관(200)의 내부를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2에서 패킹조임볼트(500)를 하강하였을 때 패킹부재(400)가 가로로 팽창하는 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서 보호장치(10:　이하, "보호장치"이라 함)는 열전도 소자가 내장되는 본체(21)와, 상기 본체의 하단으로부터 하측으로 연장되는 막대 형상의 열전대를 구비하는 온도센서(20)에 있어서, 상기 온도센서(20)의 열전대를 둘러싸 외부 물질의 침입으로부터 보호하기 위한 장치이다. 이를 위해 상기 보호장치(10)는 상부관(100), 보호관(200), 연결부재(300), 패킹부재(400), 패킹조임볼트(500), 리크검출 플러그(600)를 구비한다.

상기 상부관(100)은 중공(中空) 관형으로 형성되어, 내부로 상기 열전대의 상측부가 관통하도록 상기 온도센서의 본체와 결합한다.

상기 보호관(200)은 상기 상부관(100)의 하측에 배치되고 상단은 개방되고 하단은 밀폐된 관 형상으로 형성된다. 이때 상기 보호관(200)은 상기 열전대(22)의 하측부를 감싸어 밀폐시킨다.

상기 연결부재(300)는 상기 상부관(100) 및 보호관(200)의 사이에 개재되어 상기 상부관(100) 과 보호관(200)을 축이음 한다. 여기서 상기 연결부재(300)는 커플링(310)과 패킹하우징(320)을 구비한다. 여기서 상기 커플링(310)은 상부관(100)의 하단부와 상기 패킹하우징(320)을 결합시킨다. 또한 상기 패킹하우징(320)은 상기 커플링(310)의 하측에 배치되어, 상단은 상기 커플링(310)의 하단과 결합하고 하단은 상기 보호관(200)의 상단과 결합한다. 여기서 상기 패킹하우징(320)은 내주면에 암나사산을 형성하여 후술(後述)할 패킹조임볼트(500)가 상기 패킹하우징(320) 내부의 암나사산을 따라 상승 또는 하강하도록 구비된다. 또한 상기 패킹하우징(320)은 하측면에 후술(後述)할 리크검출 플러그(600)가 결합하는 검출구(321)가 형성될 수 있다.

상기 패킹부재(400)는, 도 2와 같이, 상기 연결부재(300)의 내부에 배치되되 상기 연결부재(300)와 상기 연결부재(300)에 삽입된 열전대(22) 사이 공간을 충진하도록 배치된다. 이때 상기 패킹부재(400)는 후술(後述)할 패킹조임볼트(500)의 가압에 의하여 가로 방향으로 팽창 가능하도록 신축성 소재로 이루어진다. 여기서 상기 패킹부재(400)는 사용온도에 적합한 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 패킹조임볼트(500)는 상기 패킹부재(400)를 선택적으로 가압하여 상기 패킹부재(400)를 가로 방향으로 팽창시키기 위한 것으로서, 상기 패킹부재(400)의 상측으로 배치된다. 이때 상기 패킹조임볼트(500)는 상기 연결부재(300)의 내부에 상승 또는 하강 가능하도록 설치된다. 도 2를 참조하면, 상기 패킹조임볼트(500)는 외주면에 상기 패킹하우징(320)의 암나사산에 대응하는 수나사산이 형성되어 상기 패킹하우징(320)의 내주면에 나사 결합할 수 있다. 이때 상기 패킹조임볼트(500)는 상기 암나사산을 따라 회전하면서 상기 패킹하우징(320)의 내부를 상승 또는 하강하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 패킹조임볼트(500)는 머리부(510), 몸체(520) 및 가압단(530)으로 구성될 수 있다. 먼저 상기 머리부(510)는 상기 패킹조임볼트(500)의 상단에 형성되며 외주면이 다각 형상으로 이루도록 구비된다. 여기서 상기 머리부(510)는 후술(後述)할 조임와셔(700)와 결합할 수 있다. 또한 상기 몸체(520)는 상기 머리부(510)의 하단으로부터 연장된 원통형의 형상으로 외주면에 상술한 수나사산이 형성된다. 또한 상기 가압단(530)은 상기 몸체의 하단으로부터 연장되어 상기 패킹부재(400)를 선택적으로 가압한다. 이때 상기 패킹부재(400)는, 도 3과 같이, 상기 가압단(530)의 가압에 의하여 가로 방향으로 팽창할 수 있다. 또한 이처럼 팽창된 상기 패킹부재(400)는 상기 연결부재(300)와 삽입된 열전대(22) 사이 공간을 밀폐시킨다.

여기서, 상기 패킹조임볼트(500)가 상승 또는 하강하도록 설치되는 것은 상기 패킹부재(400)를 가압하여 가로 길이를 팽창시키기 위한 것으로서, 상기 패킹조임볼트(500)는 상기 연결부재(300)의 내측을 슬라이딩하여 상승 또는 하강하는 구조로 변형되어 실시될 수 있다.

상기 리크검출 플러그(600)는 상기 연결부재(300)의 일측에, 상기 연결부재(300)의 내부와 연통하도록 구비된다. 여기서 상기 리크검츨 플러그(600)는 상기 패킹하우징(320) 하측의 검출구(321)에 결합하여, 상기 보호관(200)과 패킹하우징(320)의 내부 압력을 측정하고, 상기 내부 압력의 변화를 모니터링하여 상기 보호관(200)에 발생하는 균열(Crack)을 검출해낸다. 이때 상기 리크검출 플러그(600)는, 보호관(200)의 압력이 일시적으로 달라지는 경우, 상기 보호관(200)에 균열이 발생된 것으로 판단하여 외부에 알림할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호장치(10)는 상기 패킹조임볼트(500)를 보다 손쉽게 회전시키기 위하여 상기 패킹조임볼트(500)와 결합하는 조임와셔(700)를 구비할 수 있다. 이하에서는 이에 관련하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호장치(10)를 도 4를 참조하여 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도센서 보호장치를 나타낸 상부관 및 연결부재의 내부를 도시한 단면도이다. 여기서 도 1 내지 도 3에서 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일부재이므로, 반복적인 설명을 생략하도록 한다.

도 4를 참조하면, 상기 조임와셔(700)는 상기 패킹조임볼트(500)의 머리부(510)와 고정 결합한다. 이때 상기 조임와셔(700)는 상기 머리부(510)의 다각 형상에 대응하는 중공(中空)을 형성하여 상기 중공에 상기 머리부(510)가 삽입되도록 설치된다. 이러한 상기 조임와셔(700)는 사용자가 상기 조임와셔(700)의 외주면을 잡고 회전시킴으로써 패킹조임볼트(500) 보다 손쉽게 회전할 수 있도록 보조한다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호장치(10)는 상기 상부관(100)과 상기 상부관(100) 내부를 관통하는 열전대 사이의 공간을 폐쇄하도록 구비될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호장치(10)를 도 5를 참조하여 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호장치(10)의 패킹하우징(320)과 피팅부재(800)를 도시한 사시도이다. 여기서 도 1 내지 도 4에서 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일부재이므로, 반복적인 설명을 생략하도록 한다.

상기 피팅부재(800)는 상기 패킹하우징(320)의 상단으로부터 상향으로 연장되어 상기 상부관(100)의 내부로 삽입된다. 이때 상기 피팅부재(800)는, 도 5와 같이, 연장부(810) 및 피팅부(820)로 구성될 수 있다. 상기 연장부(810)는 상기 패킹하우징(320)의 상단으로부터 연장되며 중공 관형으로 형성된다. 또한 상기 피팅부(820)는 상기 연장부(810)의 외주면에 설치되고, 외주가 상기 패킹하우징(320)의 내주면의직경과 동일하고 내주가 상기 열전대의 두께와 동일하도록 구비된다. 이처럼 구비되는 피팅부(820)는 상기 상부관(100)과 열전대 사이의 공간을 밀폐하여, 상기 상부관(100)의 상측으로 측정대상물이 이동하는 것을 방지할 수 있다.

위와 같은 본 발명에 따른 보호장치(10)에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

둘째, 온도센서(20)의 온도측정 부위를 실링 구조로 밀폐함으로써, 외부 공기의 간섭으로 인한 측정 오차를 줄일 수 있어 보다 정밀한 온도 측정이 가능하다.

셋째, 보호관(200) 내부의 압력을 측정하여 그 표면에 발생하는 크랙(Crack)을 수시로 검출함으로써, 상기 보호관(200)에 크랙이 발생하는 경우 검사자가 곧바로 연결관을 교체하거나 조취를 취할 수 있다.

넷째, 상기 온도센서(20)로 외부 공기 또는 수분이 침투하는 것을 차단하여, 상기 공기 또는 수분으로 인한 상기 온도센서의 손상을 예방할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 온도센서 보호장치 20: 온도센서
100: 상부관 200: 보호관
300: 연결부재 310: 커플링
320: 패킹하우징 400: 패킹부재
500: 패킹조임볼트 510: 머리부
520: 몸체 530: 가압단
600: 리크검출 플러그 700: 조임와셔
800: 피팅부재

Claims

온도센서의 열전대를 외부로부터 밀폐시키는 온도센서 보호장치에 있어서,
내부로 상기 열전대가 삽입되도록 상기 온도센서와 결합하는 중공(中空) 관형의 상부관;
상기 상부관의 하측에 배치되어, 상단은 상기 상부관과 연통하고 하단은 밀폐된 관형의 보호관;
상기 상부관 및 보호관의 사이에 개재되어 상기 상부관 및 보호관을 축이음하는 연결부재;
상기 연결부재와 상기 연결부재에 삽입된 열전대 사이의 공간을 충진하도록 상기 연결부재의 내주면에 설치되고, 신축 가능한 소재로 이루어진 패킹부재;
상기 패킹부재의 상측에 상승 또는 하강 가능하도록 설치되며, 상기 패킹부재를 선택적으로 가압하여 상기 패킹부재를 팽창시키는 패킹조임볼트를 포함하되,
상기 패킹조임볼트는, 외주면이 다각 형상인 머리부를 포함하고,
상기 패킹조임볼트의 머리부의 형상에 대응하는 중공을 형성하여 상기 패킹조임볼트의 머리부가 삽입되도록 하며, 회전에 의해 상기 패킹조임볼트를 회전시키는 조임와셔를 더 포함하는 온도센서 보호장치.
청구항 1에 있어서.
상기 연결부재의 일측에 구비되어, 보호관 내부의 압력을 측정하여 상기 보호관의 균열을 검출하는 리크 검출 플러그를 포함하는 온도센서 보호장치.
청구항 2에 있어서,
상기 연결부재는,
상기 상부관의 하측에 배치되어 상단이 상기 상부관의 하단과 결합하는 커플링과,
상기 커플링의 하측에 배치되어 상단이 상기 커플링의 하단과 결합하고, 내주면에 나사산이 형성되어 내부로 상기 패킹조임볼트가 상기 나사산을 따라 상승 또는 하강 가능한 패킹하우징을 포함하는 온도센서 보호장치.
청구항 1에 있어서,
상기 패킹조임볼트는,
상기 머리부의 하단으로부터 연장되어 외주면에 나사산이 형성된 원통형의 몸체와,
상기 몸체의 하단으로부터 연장되어 상기 패킹부재를 선택적으로 가압하는 가압단을 더 포함하는 온도센서 보호장치.
온도센서의 열전대를 외부로부터 밀폐시키는 온도센서 보호장치에 있어서,
내부로 상기 열전대가 삽입되도록 상기 온도센서와 결합하는 중공(中空) 관형의 상부관;
상기 상부관의 하측에 배치되어, 상단은 상기 상부관과 연통하고 하단은 밀폐된 관형의 보호관;
상기 상부관 및 보호관의 사이에 개재되어 상기 상부관 및 보호관을 축이음하는 연결부재;
상기 연결부재와 상기 연결부재에 삽입된 열전대 사이의 공간을 충진하도록 상기 연결부재의 내주면에 설치되고, 신축 가능한 소재로 이루어진 패킹부재;
상기 패킹부재의 상측에 상승 또는 하강 가능하도록 설치되며, 상기 패킹부재를 선택적으로 가압하여 상기 패킹부재를 팽창시키는 패킹조임볼트를 포함하되,
상기 연결부재는,
상기 상부관의 하측에 배치되어 상단이 상기 상부관의 하단과 결합하는 커플링과,
상기 커플링의 하측에 배치되어 상단이 상기 커플링의 하단과 결합하고, 내주면에 나사산이 형성되어 내부로 상기 패킹조임볼트가 상기 나사산을 따라 상승 또는 하강 가능한 패킹하우징을 포함하고,
상기 패킹하우징의 상단으로부터 연장되어 상기 상부관의 내부로 삽입되며, 상기 상부관과 상기 상부관 내부를 관통하는 열전대 사이의 공간을 밀폐하는 피팅부재를 더 포함하는 온도센서 보호장치.