KR102047579B1

KR102047579B1 - 유량계

Info

Publication number: KR102047579B1
Application number: KR1020157021400A
Authority: KR
Inventors: 오트프리드 데쉬미트
Original assignee: 아베엘 리스트 게엠베하
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2019-11-21
Also published as: CN104956191A; AT512027A2; CN104956191B; AT512027A3; JP6205431B2; US20150369646A1; JP2016504602A; EP2951541A1; US9746364B2; AT512027B1; KR20150110579A; WO2014118045A1

Abstract

변위 유량계(1)를 갖는 유량계 내에서, 평행하게 연결된 압력차 센서(3)가 최대 스트로크 스톱(9)에 대해 피스톤(7)이 접할 때 유입 측면(4)과 유출 측면(5) 사이의 연결을 차단하는 바이패스 채널(8)을 갖는다. 유출 측면(5)으로부터 유입 측면(4)으로 역류를 방지하는 체크 밸브(11)가 바이패스 채널(8) 내에 배열되고, 이에 따라 단지 압력으로 인해 피스톤(7)의 복귀가 가능하다.

Description

유량계{FLOWMETER}

본 발명은 압력차 센서가 바이패스 라인 내에서 평행하게 연결되는 변위 유량계를 갖는 유량계에 관한 것으로, 변위 유량계의 유출 측면과 유입 측면 사이의 압력차 센서에서 확인되는 압력차의 함수로서 변위 유량계에 회전가능하게 연결된 모터가 일정한 압력차 균등화를 위해 제어되고, 압력차 센서는 변위 유량계의 모터의 제어를 위해 사용되고, 차동 압력의 발생으로 인해 편향이 측정되며 바이패스 라인의 실린더 영역에서 자유롭게 이동가능한 피스톤을 가지며, 바이패스 라인은 유출 측면 상에서 최대 스트로크 스톱에 대해 피스톤이 접할 때 유입 측면과 유출 측면 사이의 연결을 차단하는 바이패스 채널을 갖는다.

이러한 측정 장치는 제EP1644707B1호, 제DE1798808B호 또는 제GB2185785A호로부터 공지되었고, 이는 예를 들어, 기어휠 유량계(gearwheel meter)의 형태인 변위 유량계를 중심 조립체로서 가지며 또한 압력차 센서와 같은 평행-연결 바이패스 라인의 실린더 영역에서 자유롭게 이동가능한 피스톤을 갖는다. 유입 측면으로부터 유입되는 액체 매체는 유출 측면의 방향으로 변위 유량계를 통하여 전달되고, 여기서 변위 유량계는 속도를 제어할 수 있는 서보모터에 의해 구동된다. 변위 유량계에 대해 평행하게, 인테이크 측면 상에서 압력차 센서의 실린더 영역에서의 공간은 변위 유량계의 인테이크에 연결되고, 유출 측면 상의 실린더 영역 내의 공간은 변위 유량계의 유출 측면에 연결된다. 전자 제어 시스템에 의해, 이 목적은 차동압 균등화에 의해 이의 중립 위치로 압력차 센서의 피스톤을 배치하는 데 있다. 유동 속도의 모든 변화는 변위 유량계의 모터 속도의 적용에 의해 즉시 수정되는 피스톤의 편향을 유발하고, 이에 따라 이 모터의 속도는 모니터링된 유동 속도에 직접 비례한다. 따라서, 최소 유동 속도 또는 유동 속도의 변화가 매우 정확하게 결정될 수 있고, 이는 예를 들어, 내연 기관용 테스트 리그(test rig) 상에서 연료 소모의 측정을 위해 필수적이다.

과도한 용적 유동 또는 상당한 압력 상승 시에 압력차 센서에 걸쳐 추가 유동을 허용하기 위하여, 예를 들어 시스템 내에서의 차단 또는 펌프의 고장으로 인해, 바이패스 라인은 또한 변위 유량계에 평행한 바이패스 채널을 가질 수 있고 이 바이패스 채널은 최대 스트로크 스톱에 대해 피스톤이 접할 때 유입 측면과 유출 측면 사이의 연결을 차단한다. 또한, 특히, 재시작 시에, 장치가 플러싱될 때(즉, 공기가 없을 때, 피스톤은 스톱까지 편향된다. 그러나, 피스톤이 이 스톱에 대해 접하자마자, 이는 시스템 압력에 의해 이 스톱 상에 보유되고, 이에 따라 이는 재차 구현되는 압력 균등화가 충분하지 않지만 추가 측정이 이용되어야 하는 중심 위치 내로 복귀된다.

이에 따라서, 피스톤의 단부 면과 협력하는 스톱 상에 스프링을 배열하는 것으로 알려졌으며, 압력이 유입 측면과 유출 측면 사이에서 균등화될 때 이 스프링은 스톱으로부터 이격되는 방향으로 피스톤을 초기에 가압하고, 이에 따라 바이패스 채널이 재차 밀폐된 후에, 재차 중심 위치로의 유압 복귀가 보장된다.

공지된 설비로부터 시작하여, 본 발명의 목적은 측정 장치가 오작동되도록 하고 특정 추가 비용을 필요로 하는, 피스톤 또는 실린더 공간 내에서 추가 스프링 등을 사용하지 않고 중심 위치로의 압력차 센서의 피스톤의 유압 복귀를 단순화시키는 데 있다.

이 목적은 전술된 타입의 측정 장치에 따른 본 발명에 따라서 구현되며, 여기서 바이패스 채널 내에서 체크 밸브가 유출 측면으로부터 유입 측면으로 역류를 방지하기 위해 배열된다. 압력차 센서의 피스톤이 이의 최대 스트로크 스톱에 대해 접하고 바이패스 채널을 개방할 때, 유동하는 유체는 또한 체크 밸브를 개방하고, 이에 따라 비교적 차단되지 않은 유동이 바이패스 라인을 통하여 허용될 수 있다. 유출 측면 상의 압력이 재차 더 클 경우, 유입 측면 상의 압력 수준에 도달할 때, 압력차 센서를 통한 유출 측면의 방향으로 임의의 추가 유동이 중단되며, 이에 따라 바람직하게는 자유 관통 유동 방향에 대해 단부 영역에서 만곡되거나 또는 탄성적인 논-리턴 밸브로서 설계될 수 있는 체크 밸브가 밀폐되고, 압력이 연계된 실린더 영역 내에서 유출 측면 상의 피스톤의 단부 면에 형성되거나 또는 피스톤에 작용하는 힘이 더 커지며, 최종적으로 피스톤이 바이패스 라인이 재차 밀폐되는 방향으로 이동한다. 그 뒤에, 자유롭게 이동하는 이동식 피스톤이 재차 변위 유량계의 유출 측면과 유입 측면 사이에서 압력차를 조절하기 위해 제공될 수 있다.

본 발명의 선호되는 실시 형태에서, 적어도 실린더 영역 내에서 연계된 최대 스트로크 스톱 및/또는 유출 측면 상에서 피스톤의 단부 면은 다른 피스톤 또는 실린더 직경보다 더 작아서 작은 압력 차이에서 중심 위치의 방향으로부터 이격되는 방향으로 스톰으로부터 피스톤의 초기 분리가 단순화되거나 또는 이를 돕는다.

본 발명은 도면에 도식적으로 도시된 실시 형태를 참조하여 하기에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 유량계의 작동 모드를 설명하는 도면이고, 도 2는 피스톤을 통한 축방향 섹션에서 본 발명에 따른 유량계의 압력차 센서의 세부도이다.

도 1에 따르는 유량계는 예를 들어, 공지된 기어휠 미터로 구성될 수 있고 압력차 센서가 바이패스 라인(2) 내에서 평행하게 연결되는 변위 유량계(displacement meter, 1)를 갖는다. 변위 유량계(1)의 유출 측면(5)과 유입 측면(4) 사이의 압력차 센서(3)에서 확인되는 압력차의 함수로서, 변위 유량계(1)에 회전가능하게 연결된 모터(M)가 일정한 압력차 균등화를 위해 제어된다. 압력차 센서(3)는 변위 유량계(1)의 모터(M)의 제어를 위해 사용되고, 차동 압력의 발생으로 인해 편향이 측정되며 바이패스 라인(2)의 실린더 영역(6)에서 자유롭게 이동가능한 피스톤(7)을 갖는다. 도면에 따른 중심 위치로부터 피스톤(7)의 편향(-x/+x)은 예를 들어, 광학 센서, 홀 효과 센서, 등에 의해 추가로 도시되지 않은 방식으로 공지된 센서 시스템에 의해 측정 또는 모니터링된다.

압력차 센서(3)에 걸쳐 범람(overflow)을 허용하기 위한 안전 요인으로, 그리고 변위 유량계(1)의 유출 측면(5)과 유입 측면(4) 사이의 고유동 속도 또는 큰 압력 차이 시에 또는 재개시 시에 플러싱을 허용하기 위하여, 도 2에 따라서, 바이패스 라인(2) 내에서 바이패스 채널(8)이 제공되며 이 채널은 유출 측면 상에서 최대 스트로크 스톱(9)에 대해 피스톤이 접할 때 유출 측면(5)과 유입 측면(4) 사이의 연결을 차단한다(free). 이 경우에, 실린더 영역(6)의 벽 내의 보어(10)는 피스톤(7)이 도 2에 따라 스톱(7)에 대해 접하기 바로 전에 피스톤(7)에 의해 차단된다. 이 바이패스 채널(8) 내에서, 체크 밸브(11)(예를 들어, 탄성 논-리턴 밸브(resilient non-return valve, 12)로 구성되거나 또는 도시된 바와 같이 약간의 킨크(kink)를 가져서 (개방) 밸브가 유동이 역전될 때 더욱 정확히 밀폐됨)가 배열되고, 이 밸브는 도 1에 도시된 위치에서 비작동 상태이며 이는 바이패스 라인(2)이 임의의 경우에 피스톤에 의해 차단되기 때문이다. 유입 측면(4) 상의 압력이 유출 측면(5) 상의 압력보다 높을 대, 매체는 바이패스 채널(8) 내로 보어(10)를 통하여 유동할 것이며(도시되지 않은, 논-리턴 밸브(12)가 개방된 상태임), 이로부터 유출 측면(5)으로 유동할 것이다. 유출 측면 그리고 유입 측면 상에서의 압력이 재차 동일해질 때, 피스톤(7)은 스톱(9) 상에 있으며, 또한 (체크 밸브(11) 없이) 이로부터 이격되는 방향으로 이동할 것이며 이는 마주보는 자유 측면 상에의 피스톤 표면이 임의의 경우에 스톱(9)의 측면 상에서의 자유 피스톤 표면보다 크기 때문이다. 우선, 밀폐된 논-리턴 밸브(12)에 따라 스톱 측면 상에서 피스톤의 단부 면에서 대응 압력이 형성될 수 있고, 이에 따라 보어(10)까지 중심 위치의 방향으로 운동이 허용되며, 이에 따라 바이패스 채널(8)이 재치 피스톤(7)에 의해 밀폐된다. 밸브는 밸브가 재차 리턴 유동에 따라 이의 제1 개방 위치로부터의 분리를 돕는 작은 킨크를 갖는다. 따라서, 여기서는 스프링이 필요치 않다. 밸브가 거꾸로 설치되는 경우(중력이 밸브를 개방된 상태로 유지시킬 수 있음), 밸브는 이 킨크로 인해 매우 빨리 밀폐될 수 있다.

압력으로 인해 초기에 더욱 용이하게 최대 스트로크 스톱(9)으로부터 피스톤(7)을 분리시킬 수 있도록, 피스톤의 대응 단부 면(또는 여기서 도시된 바와 같이, 실린더 영역(6) 내의 연계된 최대 스트로크 스톱(9))은 구동 압력을 위해 초기 더 큰 접촉 표면을 제공하는, 다른 피스톤 또는 실린더 직경보다 더 작은 직경을 갖는다.

Claims

압력차 센서(3)가 바이패스 라인(2) 내에서 평행하게 연결되는 변위 유량계(1)를 갖는 유량계로서, 변위 유량계(1)의 유출 측면(5)과 유입 측면(4) 사이의 압력차 센서(3)에서 확인되는 압력차의 함수로서 변위 유량계(1)에 회전가능하게 연결된 모터(M)가 일정한 압력차 균등화를 위해 제어되고, 압력차 센서(3)는 변위 유량계(1)의 모터(M)의 제어를 위해 사용되고, 차동 압력의 발생으로 인해 편향이 측정되며 바이패스 라인(2)의 실린더 영역(6)에서 자유롭게 이동가능한 피스톤(7)을 가지며, 바이패스 라인(2)은 유출 측면 상에서 최대 스트로크 스톱(9)에 대해 피스톤이 접할 때 유입 측면(4)과 유출 측면(5) 사이의 연결을 차단하는 바이패스 채널(8)을 가지며, 유출 측면(5)으로부터 유입 측면(4)으로 역류를 방지하는 체크 밸브(11)가 바이패스 채널(8) 내에 배열되는 유량계.
제1항에 있어서, 체크 밸브(11)는 자유 유동 방향에 대해 단부 영역에서 만곡되거나 또는 탄성적인 논-리턴 밸브(12)로서 설계되는 유량계.
제1항 또는 제2항에 있어서, 실린더 영역(6)에서 연계된 최대 스트로크 스톱(9) 또는 유출 측면 상의 피스톤(7)의 단부 면은 다른 피스톤 또는 실린더 직경보다 작은 유량계.
제1항 또는 제2항에 있어서, 실린더 영역(6)에서 연계된 최대 스트로크 스톱(9) 및 유출 측면 상의 피스톤(7)의 단부 면은 다른 피스톤 또는 실린더 직경보다 작은 유량계.