KR102018161B1 - 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법 - Google Patents

체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102018161B1
KR102018161B1 KR1020180069769A KR20180069769A KR102018161B1 KR 102018161 B1 KR102018161 B1 KR 102018161B1 KR 1020180069769 A KR1020180069769 A KR 1020180069769A KR 20180069769 A KR20180069769 A KR 20180069769A KR 102018161 B1 KR102018161 B1 KR 102018161B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fastening
unit
groove
color
light
Prior art date
Application number
KR1020180069769A
Other languages
English (en)
Inventor
손준해
Original Assignee
손준해
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 손준해 filed Critical 손준해
Priority to KR1020180069769A priority Critical patent/KR102018161B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102018161B1 publication Critical patent/KR102018161B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/223—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for pipe joints or seals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
    • G01M3/2853—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipe joints or seals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/38—Investigating fluid-tightness of structures by using light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

본 발명은 간단한 장치를 통해 화학물질을 수송하는 배관 연결수단의 체결 상태와 누수 상태를 원격지에서 확인할 수 있도록 하여 안전성을 높일 수 있도록 한 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법에 관한 것으로, 배관을 연결하기 위하여 전통적으로 사용하는 체결 장치의 체결 기능과 외형을 유지하면서 그 내부에 체결 상태와 연결부 누수 상태를 감지하여 이를 외부로 무선 전송할 수 있도록 하는 구성을 적용함으로써, 배관 연결 구성의 외형적 변형을 최소화하고 적용 비용을 낮추면서도 원격지에서 배관 연결부의 체결 상태와 누수 상태를 동시에 확인할 수 있는 효과가 있다.

Description

체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법{Connecting apparatus having connection and leak status information transmitting function and status information transmitting method thereof}
본 발명은 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법에 관한 것으로, 특히 간단한 장치를 통해 화학물질을 수송하는 배관 연결수단의 체결 상태와 누수 상태를 원격지에서 확인할 수 있도록 하여 안전성을 높일 수 있도록 한 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공장이나 LCD 제조 공장, 화학 물질 제조 및 처리 공장 등에서는 다량의 화학 물질을 사용하게 되는데 이러한 화학 물질들을 파이프와 같은 배관을 통해 수송하게 된다. 이러한 배관의 연결 부위는 상대적으로 취약한 부분으로서 배관 연결부의 체결이 약화되거나 배관 연결부분이 부식되는 경우 화학 물질의 누수가 발생할 수 있다.
특히, 강한 산성이나 염기성 물질, 독성을 가진 물질들이 누수되는 경우 작업자나 인접 장비에 대한 1차 피해는 물론이고 조기 발견하지 못할 경우 전기 배선이나 기타 설비 파손에 따라 유발되는 2차 피해는 그 규모도 크고 쉽게 진압하거나 정화하기도 어렵기 때문에 누수의 조기 발견이 무엇보다도 중요하다.
이러한 화학물질의 누수는 작업자들이 순찰하면서 육안으로 검사하는 방법이 일반적이지만 과도한 시간과 노력이 필요하며 다른 작업자의 작업 효율을 저하시키는 문제가 있고, 미약한 누수의 경우 작업자가 조기에 발견하지 못하는 경우도 빈번하다.
따라서, 안전성 확보가 필요한 배관의 연결부위에 대한 체결 압력을 전기적으로 측정하거나 체결 부분의 외부에 누수를 확인할 수 있는 시약이 포함된 커버를 장착하는 등의 추가적인 장치들을 적용하여 배관의 체결 상태나 누수 여부를 확인하고 있으나 배관의 체결 상태를 측정하기 위한 장치와 누수 확인을 위한 장치가 서로 다른 목적에 따라 각각 구성되므로 이들을 한번에 적용하기가 어렵다. 특히, 누수 여부 확인을 위한 구성은 대부분 배관 연결 부분 전체를 감싸는 구성을 적용하므로 연결 부분의 종류별로 다른 구성을 마련해야 하고 부피가 커 적용에 제한이 있으며 비용도 과도한 문제가 있을 뿐만 아니라 연결 부분 전체를 감싸기 때문에 체결부의 체결 상태에 대한 확인이 어렵고 체결부를 다시 조정하는 작업이 어렵다.
배관의 체결 상태를 관리하기 위한 선행 기술들을 살펴보면, 일본 공개특허 특개2016-029358호 '체결 유닛과 체결 구조와 그 검사 방법'에서는 볼트의 머리 부분에 관통공을 형성하고 센서를 구성하며, RFID 장치를 통해 휴대용 모니터링 단말이 근접하면 측정된 센서 값을 제공하도록 함으로써 체결 압력이나 방향이 틀어진 것을 순찰자가 모니터링 단말을 통해 확인할 수 있도록 한 내용이 개시되어 있다.
이러한 구성은 비교적 간단한 볼트 교체를 통해서 체결 상태를 파악할 수 있다는 점에서 유용하지만 실질적인 목적은 누수 여부 확인을 위한 것으로서, 체결 상태가 유지된다 하더라도 수송되는 화학물질에 의해 배관 연결부가 부식되거나 진동(지진이나 사용에 따른 진동)에 의해 미약한 누수가 발생한 경우라도 체결 압력이 변화되지 않으면 이상 상황에 대한 파악이 불가능한 한계가 있다.
실질적인 누수를 확인하기 위한 기술로 한국 등록특허 10-1555682호 '누수감지 장치'에서는 배관의 연결부위를 감싸는 투명한 하우징을 마련하고 해당 하우징 내부에 화학물질 누수를 확인할 수 있는 시약이 함침된 검사 수단을 마련하여 누수가 발생할 경우 시약의 색상이 변색되도록 함으로써 작업자가 외부에서 이를 시각적으로 확인하여 대비할 수 있도록 한 것이다.
이러한 구성은 누수를 명확하게 확인할 수 있다는 점에서는 유용하지만, 배관의 연결부위를 외부에서 감싸도록 구성되는 하우징을 배관의 종류와 규격에 맞추어 복수로 제조해야 하며 배관을 감싸도록 구성되기 때문에 배관의 체결 상태에 변경이 있는 지를 확인하기 어렵고 체결을 유지하기 위하여 주기적으로 체결 수단(볼트와 너트)을 다시 조여 누수를 미연에 방지하고자 하는 기본적인 작업이 불가능해지는 문제가 있다.
따라서, 실질적으로 안전한 배관 체결 상태 유지와 누수 감지를 동시에 제공하기가 어렵고 누수 감지를 위한 구성은 비용이 높을 뿐만 아니라 부피 증가에 의해 적용이 어려운 경우도 발생하는 문제가 있다.
결국, 배관 연결부의 체결 상태와 누수를 모니터링할 수 있으면서도 기존의 물리적인 구조나 기능을 변경하지 않도록 하여 비용을 낮추고 적용에 대한 제한을 없애며, 체결 수단에 대한 접근성을 유지하여 채결 수단 조정 작업을 간단히 실시할 수 있는 새로운 기술에 대한 필요성이 높아지고 있다.
일본 공개특허 특개2016-029358호 [체결 유닛과 체결 구조와 그 검사 방법] 한국 등록특허 10-1555682호 [누수감지 장치]
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 배관을 연결하기 위하여 전통적으로 사용하는 체결 수단의 체결 기능과 외형을 유지하면서 그 내부에 체결 상태와 연결부 누수 상태를 감지할 수 있으며 이를 외부로 무선 전송할 수 있는 구성을 적용함으로써, 원격지에서도 배관 연결부의 체결 상태와 누수 상태를 확인할 수 있도록 한 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배관 연결부를 체결하는 체결 요소에 체결 압력을 측정하는 센서를 구성하고, 배관 연결부에서 누수되는 화학 약품에 의해 변색되는 검지부를 구성하며, 이러한 검지부의 변색을 검출하는 광센서를 구성함으로써 기존과 동일한 체결 요소를 배관 연결부에 체결하는 것 만으로 체결 상태와 누수 상태를 모두 감지할 수 있도록 하고, 필요시 체결 상태를 다시 조정할 수 있도록 한 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 체결 요소에 구성되는 검지부의 색상 변화를 고려한 파장의 발광부에 대한 광량 변화를 측정하도록 함으로써 체결 요소 내부에 내장 가능한 저가의 초소형 광센서를 통해 색상변화에 따른 누수를 감지할 수 있도록 한 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치는 배관을 연결하는 연결부에 체결되며 장착홈과 누수 감지홈이 구성된 체결 요소와, 누수 감지홈에 구성되어 화학약품 누수 시 설정된 색상으로 변색되는 감지부와, 체결 요소의 장착홈에 안착된 상태로 배관 연결부와 접촉하여 체결 상태에 대한 정보를 측정하고, 누수 감지홈의 감지부 색상 변화 여부를 통해 누수 상태를 검출하여, 체결 상태와 누수 상태 정보를 외부 기기로 송신하는 정보 획득부를 포함하고, 상기 체결 요소는 헤드와 몸체를 가지는 볼트이며, 체결 요소의 장착 홈은 상기 헤드의 노출면에 형성된 메인홈과; 상기 헤드의 자리면에 형성되어 압력 센서가 장착되는 서브홈과; 상기 메인홈과 서브홈을 연결하는 제 1 연통홈과; 상기 메인홈과 누수 감지홈을 연결하는 제 2 연통홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일례로서, 정보 획득부는 상기 체결 요소가 상기 배관 연결부에 적용되는 체결 강도를 측정하는 압력 센서부와, 상기 체결 요소에 형성된 감지부의 색상 변화를 측정하는 변색 센서부와, 외부 기기와 정보를 주고 받는 통신부와, 압력 센서부와 변색 센서부를 통해 체결 상태와 누수 상태를 파악하여 통신부를 통해 외부 기기에 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
일례로서, 감지부는 화학약품과 반응하여 색상이 변화되는 지시약으로서, 산염기지시약, 산화환원지시약, 금속 지시약, 흡착지시약 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 산염기지시약으로서 리트머스, 티몰블루, 메틸오렌지, 메틸레드, 브롬티몰블루, 페놀레드, 페놀프탈레인, 만응지시약 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
삭제
일례로서, 감지부는 제 1색상으로서, 배관 연결부에서 누수되는 화학 약품에 의해 적어도 일부가 제 2색상으로 변색되며, 변색 센서부는 제 2색상에 대응되는 파장의 광을 출력하는 발광부와 감지부에서 반사되는 출력광을 수신하는 수광부를 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는 변색 센서부의 발광부를 동작시키고 이를 수광부를 통해 수신하여 수신되는 광량이 기준 이하인 경우 누수 발생으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 방법은 헤드와 몸체를 가지는 볼트의 몸체에 누수 감지홈을 형성하고 누수 감지홈에 화학약품과 반응할 경우 색상이 변색되는 감지부를 구성하는 단계와, 볼트의 헤드에 장착홈을 형성하여 볼트를 배관 연결부에 체결할 경우 압력을 측정하고, 감지부의 색상이 변색되는 것을 검출하여 외부 기기에 무선 전송하는 정보 획득부를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 장착 홈은 상기 헤드의 노출면에 형성된 메인홈과; 상기 헤드의 자리면에 형성되어 압력 센서가 장착되는 서브홈과; 상기 메인홈과 서브홈을 연결하는 제 1 연통홈과; 상기 메인홈과 상기 누수 감지홈을 연결하는 제 2 연통홈을 포함한다.
일례로서, 정보 획득부가 상기 볼트의 배관 연결부 체결 압력을 주기적으로 측정하여 압력이 기준 이하가 되는 경우 이상 발생을 외부 기기에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일례로서, 정보 획득부가 상기 감지부에 화학약품과 반응하여 변색되는 색상에 대응하는 파장의 광을 조사하고 그 반사광의 광량을 측정하여 광량이 기준 이하가 되는 경우 이상 발생을 외부 기기에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명 실시예들에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법은 배관을 연결하기 위하여 전통적으로 사용하는 체결 수단의 체결 기능과 외형을 유지하면서 그 내부에 체결 상태와 연결부 누수 상태를 감지하여 이를 외부로 무선 전송할 수 있도록 하는 구성을 적용함으로써, 배관 연결 구성의 외형적 변형을 최소화하고 적용 비용을 낮추면서도 원격지에서 배관 연결부의 체결 상태와 누수 상태를 동시에 확인할 수 있는 효과가 있다.
본 발명 실시예들에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법은 배관 연결부를 체결하는 체결 요소에 체결 압력을 측정하는 센서를 구성하고, 배관 연결부에서 누수되는 화학 약품에 의해 변색되는 검지부를 구성하며, 이러한 검지부의 변색을 검출하는 광 센서를 구성함으로써 기존과 동일한 체결 요소를 배관 연결부에 체결하는 것 만으로 체결 상태와 누수 상태를 모두 감지할 수 있도록 하고, 필요시 체결 상태를 다시 조정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명 실시예들에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법은 체결 요소에 구성되는 검지부의 색상 변화를 고려한 파장의 발광부에 대한 광량 변화를 측정하도록 함으로써 체결 요소 내부에 내장 가능한 저가의 초소형 광센서를 통해 색상변화에 따른 누수를 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치에 대한 사용 상태도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치의 적용 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치의 외형 및 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치에 구성되는 정보 획득부 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치의 체결 상태를 보인 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치의 변색 센서부 동작 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 8및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 누수 감지 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 과정을 설명하기 위한 순서도.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치에 대한 사용 상태도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치(100)는 배관(10)을 연결하기 위한 배관 연결부(20)를 체결하기 위해 적용된다. 이러한 배관 연결부(20)는 도시된 예시와 같은 한쌍의 플랜지로 이루어질 수 있으며, 체결 장치(100)는 예컨대 헤드와 몸체를 가지는 볼트의 형상을 가질 수 있어 통상의 플랜지 체결을 위해 사용하는 것과 동일하게 체결 장치(100)와 너트를 조합하여 배관 연결부(20)를 강하게 연결할 수 있다.
이러한 체결 장치(100)에는 배관 연결부(20)에 대한 체결 압력(또는 토크)를 측정하여 체결 압력이 감소하는 지 여부를 측정하고, 배관 연결부(20) 사이에서 누수가 발생하는 지 여부를 측정하여 체결 상태와 누수 상태를 중계 장치(200)에 무선으로 전송하는 정보획득부를 포함한다.
중계 장치(200)는 복수의 체결 장치들로부터 체결 상태와 누수 상태를 무선으로 수집하여 통신망(250)을 통해 원격지에 위치한 모니터링 장치(300)로 전달함으로써 관리자가 각 배관 연결부의 체결 상태와 누수 상태를 쉽게 확인할 수 있도록 한다.
관리자는 모니터링 장치(300)를 통해서 배관 연결부의 체결 상태와 누수 상태를 지속적으로 파악할 수 있고, 이상 발생을 즉시 확인할 수 있으며, 이상이 발생하지 않더라도 체결 상태의 변화에 따라 다시 체결 상태를 조정하는 보수 작업을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 체결 장치(100)는 체결 압력과 누수 확인이 동시에 가능하면서도 그 외관이 기존의 볼트와 동일하기 때문에 그 적용에 대한 제한이 없고, 체결 상태를 조정해야 할 필요가 있을 때는 볼트를 다시 조이는 것과 동일한 작업을 수행하면 되므로 그 관리가 용이하다.
도시된 실시예에서 배관 연결부(20)를 체결하는 모든 체결 수단 대신 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치(100)를 적용하였으나 필요에 따라 하나의 배관 연결부(20)를 체결하는 볼트 중 일부만 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치(100)를 적용할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치(100)의 적용 구성도로서, 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구성된 배관 연결부(20)를 체결하기 위한 체결 장치(100)노출면에는 체결 상태와 누수 상태 정보를 외부 기기로 송신하는 정보 획득부(110)가 구성된다.
이러한 정보 획득부(110)는 체결 압력을 측정하기 위한 압력 측정부(111)와 배터리부(113) 및 제어부와 무선 통신부가 포함된 본체부(112)를 포함한다. 압력 측정부(111)는 압력 센서(토크 센서 포함)의 초기화 설정을 위한 조정부(111a)를 포함할 수 있다.
즉, 이러한 정보 획득부(110)는 체결 장치(100)의 기계적 요소인 체결 요소(볼트를 이루는 헤드(101)와 나사산이 형성된 몸체)에 형성되는 전기적 요소에 해당하는 것으로 체결 요소는 기존 볼트와 기능 및 외형이 유사할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치의 외형 및 단면도를 보인 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이 체결 장치(100)는 체결 요소(101, 102)와 정보 획득부(110)를 포함한다. 체결 요소는 볼트를 이루는 헤드(101)와 나사산이 형성된 몸체(102)를 포함하며, 본 발명의 실시예에서는 몸체(102)의 일부에 누수 감지홈(125)이 형성될 수 있다. 이러한 누수 감지홈(125)은 몸체(102)의 일부에서 내부로 형성된 홈으로써 관통홀 형태로 구성할 수도 있고 내부 일부 영역까지만 리세스된 구성을 가질 수도 있다.
도 4는 앞서 도 3의 A-A'에 대한 단면도를 보인 것으로, 도시된 바와 같이 체결 요소에 장착홈이 형성되고, 해당 장착홈에 정보 획득부(110)가 안착하여 구성된다.
장착홈은 헤드(101)의 노출면(101b)에 형성된 메인홈(121)과, 헤드(101)의 자리면(101a)에 형성되어 압력 센서(115)가 장착되는 서브홈(123)과, 메인홈(121)과 서브홈(123)을 연결하는 제 1 연통홈(122)과, 메인홈(121)과 누수 감지홈(125)을 연결하는 제 2 연통홈(124)을 포함한다.
체결 장치(100)가 배관 연결부에 장착될 경우 체결 압력을 측정하기 위하여 헤드(101)의 자리면(101a)에 구성된 서브홈(123)에는 압력 센서(115)가 배치된다. 해당 압력 센서(115)는 제1 연통홈(122)의 연결부재(115a)를 통해 압력 측정부(111)와 연결된다. 압력 센서(115)와 배관 연결부의 밀착 정도는 나사 형태의 조정부(111a)를 통해 조절될 수 있다. 경우에 따라서는 압력 센서(115)에 해당하는 부분은 단순한 압력 전달부가 될 수 있고 실질적인 압력 센서는 압력 측정부(111) 내부에 구성될 수도 있다.
한편, 체결 장치(100)가 배관 연결부의 누수 발생을 검출하기 위하여 몸체(102)의 일부에 누수 감지홈(125)이 형성되며, 해당 누수 감지홈(125)에는 화학약품 누수 시 설정된 색상으로 변색되는 감지부(117)가 적용된다.
이러한 감지부(117)는 배관을 통해 수송되는 화학약품과 반응하여 색상이 변화되는 지시약으로서, 산염기지시약, 산화환원지시약, 금속 지시약, 흡착지시약 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 특정 화학약품의 pH 에 따라 색상이 완전히 변화되는 산염기지시약으로서 리트머스, 티몰블루, 메틸오렌지, 메틸레드, 브롬티몰블루, 페놀레드, 페놀프탈레인, 만응지시약 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어 리트머스는 산성 에서는 붉게 변하고 알칼리성에서는 푸르게 변하며, 티몰블루는 산성에서는 붉은색, 약산성이나 중성에서는 노란색, 알칼리성에서는 푸른색으로 변한다. 메틸 오렌지는 산성에서 붉은색 약산성에서는 등황색으로 변하고, 메틸레드는 약산성에서 붉은색 중성에서 노란색으로 변하며, 브롬티몰블루는 약산성에서는 노란색 중성에서는 푸른색으로 변한다. 페놀레드는 중성에서는 노란색 약알칼리성에서는 붉은색으로 변하고, 페놀프탈레인은 중성에서는 무색이고 알칼리성에서는 붉은색으로 변한다. 만능 지시약은 산성에서는 중성으로 가면서 붉은색, 노란색, 초록색으로 변하고 알칼리성으로 갈수록 파란색에서 다시 붉은색으로 변한다.
이와 같이 배관을 통해 수송할 화학약품의 종류에 따라 누수를 변색을 통해 확인할 수 있는 지시약을 선택할 수 있으며, 이러한 지시약을 누수 감지홈(125)에 적용하여 감지부(117)를 형성한다.
감지부(117)에 인접 배치되는 변색 센서부(116)는 제 2 연통홈(124)을 통해 연장된 연장선(124)에 의해 정보 획득부(110)의 본체부(112)에 연결되는데, 해당 변색 센서부(116)는 적어도 하나의 발광부와 수광부를 포함한다.
감지부(117)는 초기에는 제 1색상을 가지며, 배관 연결부에서 누수되는 화학 약품에 의해 적어도 일부가 제 2색상으로 변색되는데, 변색 센서부(116)의 발광부는 이러한 제 2색상에 대응되는 파장의 광을 출력하며, 수광부는 감지부에서 반사되는 출력광을 수신하도록 구성된다. 이를 위하여 변색 센서부(116)는 제 1색상에 대응되는 파장의 LED나 해당 파장의 필터를 가진 백색광 LED와, 포토 트랜지스터나 포토 다이오드와 같은 수광부로 구성될 수 있으므로 대단히 소형이면서 저렴하게 구성할 수 있다.
즉, 제 2 색상의 광을 제 1 색상의 감지부(117)에 출력하면 수광부가 비교적 높은 광량의 반사광을 수신하게 되는데, 감지부(117)가 누수에 의해 제 2색상으로 변색될 경우 출력되는 제 2 색상의 광이 동일 색상으로 변색된 감지부(117)에 흡수되어 수광부가 수광하는 반사광의 광량이 줄어들게 되므로 누수 여부를 확인할 수 있게 된다.
만일 화학약품의 종류에 따라 복수의 색상으로 변색되는 경우 발광부의 종류를 복수로 구성하고 이들을 각각 동작시킨 후 수광부의 수신 광량을 측정하여 변색 종류를 구분할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나 외부에 노출되는 정보 획득부(110)의 오염이나 외부 노출에 따른 눈 비의 영향을 줄이기 위하여 볼트 헤드(101)에 대응되는 외부 커버를 더 구성할 수 있다. 이러한 커버는 합성수지나 고무재 등으로 구성되어 쉽게 탈착될 수 있도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치에 구성되는 정보 획득부(110)의 내부 구성을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 체결 요소가 배관 연결부에 적용되는 체결 강도를 측정하는 압력 센서부(115)와, 체결 요소에 형성된 감지부의 색상 변화를 측정하는 변색 센서부(116)와, 외부 기기와 정보를 주고 받는 통신부(119)와, 압력 센서부(115)와 변색 센서부(116)를 통해 체결 상태와 누수 상태를 파악하여 통신부(119)를 통해 외부 기기에 전송하는 제어부(118)로 구성된다.
제어부(118)는 체결 장치(100)의 체결 후 초기화되면 현재의 압력 센서부(115) 측정치와 변색 센서부(116) 측정치를 기준으로 미리 설정된 수치만큼 해당 측정치가 변화될 때 체결 이상이나 누수 발생을 확인할 수 있으며, 이를 통신부(119)를 통해 외부 기기(중계 장치나 모니터링 장치)에 무선으로 전송한다. 물론, 이상 발생이 없더라도 주기적으로 측정한 측정치를 외부 기기에 무선으로 전송할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치의 체결 상태를 보인 단면도로서, 도시된 바와 같이 체결 장치(100)와 너트(130)를 이용하여 한 쌍의 배관 연결부(20a, 20b)를 체결한다. 이러한 체결 장치(100)는 기계적으로 기존의 볼트와 동일한 기능 및 외형을 가지므로 기존과 동일한 방식으로 배관 연결부 체결 작업을 수행할 수 있다.
이 경우 누수 감지홈(125)의 감지부(117)는 한 쌍의 배관 연결부(20a, 20b)의 상호 접촉면에 대응되는 것이 바람직하며, 배관 연결부(20a, 20b)의 접촉면에 부식이나 기계적 진동 등에 의해 틈이 생길 경우 배관을 통해 수송되는 화학약품이 누수될 수 있으며, 이 경우 감지부(117)가 화학약품과 반응하여 변색될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치의 변색 센서부 동작 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 변색 센서부(116)에 구성되는 특정 파장(감지부 변색 시 색상)의 광을 조사하는 발광부가 동작하면 조사된 광은 감지부(117)에 반사되어 인접한 수광부로 수광되며, 감지부(117)가 변색되지 않은 경우 소정의 반사도에 의해 수광부가 측정하는 광량은 비교적 일정한 값으로 측정된다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 누수 감지 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도 8에 도시된 바와 같이 배관 연결부(20a, 20b)의 접촉면에 부식이나 기계적 진동 등에 의해 틈이 생겨 수송되는 화학약품의 누수가 발생할 경우 체결 장치(100)의 감지부(117)는 해당 화학약품과 반응하여 설정된 색상으로 적어도 일부가 변색 된다.
이 경우, 도 9와 같이 변색 센서부(116)의 발광부가 조사하는 빛의 파장과 감지부(117)의 변색 색상이 대응될 경우 조사된 빛은 감지부(117)의 변색 영역에 흡수되기 때문에 변색되기 이전에 비해 측정되는 광량이 줄어들게 된다. 이러한 광량의 감소를 통해서 누수 여부나 누수의 정도를 파악할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 체결 및 누수 상태 정보 전송 과정을 설명하기 위한 순서도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 체결 장치를 배관 연결부에 장착한 후 제어부가 측정되는 체결 압력(토크)과 변색 센서의 광량을 정상 상태로 초기화한다.
이후 제어부는 주기적으로 압력 센서의 압력을 측정하여 압력이 초기화 단계에서 설정된 정상 상태에 비해 얼마나 감소했는지 확인한다. 만일 미리 결정된 수준 이하로 압력이 감소한 경우 체결 이상을 외부 기기에 전송하며 필요한 경우 측정치(혹은 편차 발생치)도 함께 전송할 수 있다.
한편, 제어부는 주기적으로 변색 센서의 수신 광량을 측정하여 수신 광량이 초기화 단계에서 설정된 정상 상태에 비해 얼마나 감소했는 지 확인한다. 만일 미리 결정된 수준 이하로 광량이 감소한 경우 누수 발생을 외부 기기에 전송하며 필요한 경우 측정치(혹은 편차 발생치)도 함께 전송할 수 있다.
물론, 제어부는 주기적으로 압력 센서의 압력과 변색 센서의 수신 광량에 대한 측정치를 이상이 없더라도 외부 기기에 전송할 수 있으며, 외부 기기(중계 장치)는 이러한 정보를 수집하여 모니터링 장치에 제공함으로써 관리자가 특정한 배관 연결부의 체결 상태와 누수 상태를 지속적으로 관리할 수 있도록 할 수 있다. 관리자는 이상 발생에 미치지 못하지만 미리 설정된 수준으로 체결력이 약해진 경우 해당 체결 수단을 다시 조이는 등의 유지 보수를 수행할 수 있다.
이러한 제어부의 체결 상태와 누수 상태에 대한 감지는 도시된 순서도와 같이 순차적이고 연속적으로 이루어질 수 있으나 병렬적이고 분산적으로 이루어질 수도 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
10: 배관 20: 배관 연결부
100: 체결 장치 101: 헤드
102: 몸체 110: 정보 획득부
111: 압력 측정부 112: 본체부
113: 배터리부 115: 압력 센서
116: 변색 센서부 117: 감지부
118: 제어부 119: 통신부
121: 메인홈 122: 제 1 연통홈
123: 서브홈 124: 제 2 연통홈
125: 누수 감지홈 200: 중계 장치
250: 통신망 300: 모니터링 장치

Claims (10)

  1. 배관을 연결하는 연결부에 체결되며 장착홈과 누수 감지홈이 구성된 체결 요소와;
    누수 감지홈에 구성되어 화학약품 누수 시 설정된 색상으로 변색되는 감지부와;
    체결 요소의 장착홈에 안착된 상태로 배관 연결부와 접촉하여 체결 상태에 대한 정보를 측정하고, 누수 감지홈의 감지부 색상 변화 여부를 통해 누수 상태를 검출하여, 체결 상태와 누수 상태 정보를 외부 기기로 송신하는 정보 획득부를 포함하고,
    상기 체결 요소는 헤드와 몸체를 가지는 볼트이며, 체결 요소의 장착 홈은
    상기 헤드의 노출면에 형성된 메인홈과;
    상기 헤드의 자리면에 형성되어 압력 센서가 장착되는 서브홈과;
    상기 메인홈과 서브홈을 연결하는 제 1 연통홈과;
    상기 메인홈과 누수 감지홈을 연결하는 제 2 연통홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 정보 획득부는
    상기 체결 요소가 상기 배관 연결부에 적용되는 체결 강도를 측정하는 압력 센서부와;
    상기 체결 요소에 형성된 감지부의 색상 변화를 측정하는 변색 센서부와;
    외부 기기와 정보를 주고 받는 통신부와;
    압력 센서부와 변색 센서부를 통해 체결 상태와 누수 상태를 파악하여 통신부를 통해 외부 기기에 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 감지부는 화학약품과 반응하여 색상이 변화되는 지시약으로서, 산염기지시약, 산화환원지시약, 금속 지시약, 흡착지시약 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 산염기지시약으로서 리트머스, 티몰블루, 메틸오렌지, 메틸레드, 브롬티몰블루, 페놀레드, 페놀프탈레인, 만응지시약 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 감지부는 제 1색상으로서, 상기 배관 연결부에서 누수되는 화학 약품에 의해 적어도 일부가 제 2색상으로 변색되며, 상기 변색 센서부는 제 2색상에 대응되는 파장의 광을 출력하는 발광부와 상기 감지부에서 반사되는 출력광을 수신하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제어부는 상기 변색 센서부의 발광부를 동작시키고 이를 수광부를 통해 수신하여 수신되는 광량이 기준 이하인 경우 누수 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치.
  8. 헤드와 몸체를 가지는 볼트의 몸체에 누수 감지홈을 형성하고 누수 감지홈에 화학약품과 반응할 경우 색상이 변색되는 감지부를 구성하는 단계와;
    볼트의 헤드에 장착홈을 형성하여 볼트를 배관 연결부에 체결할 경우 압력을 측정하고, 감지부의 색상이 변색되는 것을 검출하여 외부 기기에 무선 전송하는 정보 획득부를 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 장착 홈은
    상기 헤드의 노출면에 형성된 메인홈과;
    상기 헤드의 자리면에 형성되어 압력 센서가 장착되는 서브홈과;
    상기 메인홈과 서브홈을 연결하는 제 1 연통홈과;
    상기 메인홈과 상기 누수 감지홈을 연결하는 제 2 연통홈을 포함하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 정보 획득부가 상기 볼트의 배관 연결부 체결 압력을 주기적으로 측정하여 압력이 기준 이하가 되는 경우 이상 발생을 외부 기기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 정보 획득부가 상기 감지부에 화학약품과 반응하여 변색되는 색상에 대응하는 파장의 광을 조사하고 그 반사광의 광량을 측정하여 광량이 기준 이하가 되는 경우 이상 발생을 외부 기기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 및 누수 상태 정보 전송 방법.
KR1020180069769A 2018-06-18 2018-06-18 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법 KR102018161B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180069769A KR102018161B1 (ko) 2018-06-18 2018-06-18 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180069769A KR102018161B1 (ko) 2018-06-18 2018-06-18 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102018161B1 true KR102018161B1 (ko) 2019-09-04

Family

ID=67950302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180069769A KR102018161B1 (ko) 2018-06-18 2018-06-18 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102018161B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112098007A (zh) * 2020-10-23 2020-12-18 佛山常帮科技有限公司 一种高密度聚乙烯hdpe双壁波纹管生产性能检测系统
KR102530130B1 (ko) * 2021-12-07 2023-05-09 울산테프론 주식회사 플랜지 누출감시 링
CN118090065A (zh) * 2024-04-18 2024-05-28 潍坊欣泽希化工有限公司 一种用于溴化氢合成的泄漏检测系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004286551A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Yonei & Co Ltd センサーボルト及びボルト検査システム
JP5704856B2 (ja) * 2010-08-16 2015-04-22 キヤノン株式会社 液体漏洩検出器、液体搬送装置及び液体漏洩検出方法
KR101555682B1 (ko) 2014-12-09 2015-10-01 (주)가온인더스트리 누수감지장치
JP2016029358A (ja) 2014-07-23 2016-03-03 株式会社平安製作所 締結ユニットと締結構造とその検査方法
KR101626616B1 (ko) * 2009-09-18 2016-06-13 서울시립대학교 산학협력단 상수도관 누수 측정장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004286551A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Yonei & Co Ltd センサーボルト及びボルト検査システム
KR101626616B1 (ko) * 2009-09-18 2016-06-13 서울시립대학교 산학협력단 상수도관 누수 측정장치
JP5704856B2 (ja) * 2010-08-16 2015-04-22 キヤノン株式会社 液体漏洩検出器、液体搬送装置及び液体漏洩検出方法
JP2016029358A (ja) 2014-07-23 2016-03-03 株式会社平安製作所 締結ユニットと締結構造とその検査方法
KR101555682B1 (ko) 2014-12-09 2015-10-01 (주)가온인더스트리 누수감지장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112098007A (zh) * 2020-10-23 2020-12-18 佛山常帮科技有限公司 一种高密度聚乙烯hdpe双壁波纹管生产性能检测系统
KR102530130B1 (ko) * 2021-12-07 2023-05-09 울산테프론 주식회사 플랜지 누출감시 링
CN118090065A (zh) * 2024-04-18 2024-05-28 潍坊欣泽希化工有限公司 一种用于溴化氢合成的泄漏检测系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102018161B1 (ko) 체결 및 누수 상태 정보 전송 기능을 구비한 체결 장치 및 이의 상태 정보 전송 방법
US5452082A (en) Flow cell with leakage detection
FI72810C (fi) Anordning foer ledning av vaetsketryck till en differentialtryckomvandlare.
JP6675515B2 (ja) 漏洩排出検出
KR101535732B1 (ko) 센서 모듈 결합형 배관용 누출검지부재 및 누출 탐지 시스템
US7387012B2 (en) Leak detection sensor system and method for double carcass hose
CA2880400A1 (en) Apparatus for fluid control device leak detection
KR102024803B1 (ko) IoT를 이용하는 스마트 균열 측정 장치
KR20050096128A (ko) 유체의 품질과 상태를 온-라인에서 모니터링 하는 장치
CN101894442A (zh) 火焰报警器
JP6498023B2 (ja) 管検査装置
GB2560612A (en) System and method for monitoring a flange joint assembly
US20200063892A1 (en) Method for predicting valve leakage
US9927281B1 (en) Level measuring device comprising a radar transmitter and visual level gauge for radar transmitter calibration, and method of use
CN1886654B (zh) 具有通信设备的红外气体传感器和传达来自红外气体传感器的校正信息的方法
CN100516793C (zh) 评价电磁辐射的方法与装置
JP2020190554A (ja) 液体センサ及び油圧ユニット
JP4622623B2 (ja) 光学計測装置
CA2798379A1 (en) Installation assembly with sealing apparatus
US20210250090A1 (en) Environmental condition sensor with component diagnostics and optically communicated status
JP6568710B2 (ja) 管検査装置
JP4264024B2 (ja) 弁の開閉検査方法とその装置
CN109900637B (zh) 光学测量设备、折射计和用于光学测量的布置
KR20190135674A (ko) Ofdr을 이용한 플랜트 배관 온도 모니터링 장치
GB2571405A (en) Optical corrosion sensor

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant