KR102132238B1

KR102132238B1 - Pressure transmitter for liquid metal

Info

Publication number: KR102132238B1
Application number: KR1020180169716A
Authority: KR
Inventors: 김형모; 이제환; 조영일; 정지영
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-07-10
Also published as: KR20200079961A

Abstract

액체 금속용 압력 트랜스미터가 개시된다. 본 발명에 따르면, 액체 금속의 압력을 측정하기 위해 별도의 압력 전달 물질이 구비될 필요가 없다. 따라서 액체 금속의 정확한 압력의 측정이 가능하다. 또한 액체 금속이 누설될 경우 여러 단계에 걸쳐 누설을 감지할 수 있다. 따라서 누설 발생을 즉각적으로 인지할 수 있고, 안전 사고의 예방이 가능하다.A pressure transmitter for liquid metal is disclosed. According to the present invention, there is no need to be provided with a separate pressure transmission material to measure the pressure of the liquid metal. Therefore, it is possible to accurately measure the pressure of the liquid metal. In addition, if a liquid metal leaks, it can be detected in several steps. Therefore, it is possible to immediately recognize the occurrence of leakage, and it is possible to prevent a safety accident.

Description

Pressure transmitter for liquid metal

본 발명은 액체 금속용 압력 트랜스미터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 별도의 압력 전달 물질 없이도 액체 금속의 압력을 측정할 수 있는 압력 트랜스미터에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure transmitter for a liquid metal, and more particularly, to a pressure transmitter capable of measuring the pressure of a liquid metal without a separate pressure transmitting material.

압력 트랜스미터(pressure transmitter)는 압력을 표준 전송 신호로 변환하여 조절기, 지시기, 기록계 등으로 전송하는 계기를 통칭한다.A pressure transmitter is a gauge that converts pressure into a standard transmission signal and transmits it to a regulator, indicator, recorder, or the like.

압력 트랜스미터는 압력 측정 대상인 유체가 유동하는 파이프(pipe) 등에 분지되는 형태로 설치되는 것이 일반적이다. 이 때, 파이프 내를 유동하는 유체와 압력 트랜스미터는 다이어프램(diaphragm)을 매개로 하여 접촉된다.The pressure transmitter is generally installed in a branched form in a pipe through which a fluid to be measured flows. At this time, the fluid flowing in the pipe and the pressure transmitter are contacted via a diaphragm.

도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면, 도시된 압력 트랜스미터는 다이어프램(D.P)을 구비한다. 다이어프램(D.P)은 도압관(P.P) 내에 구비되어, 측정 대상 유체(L)와 접촉된다. 다이어프램(D.P)의 일측, 도시된 실시 예에서 상측에는 센서(S)가 구비된다.Referring specifically to FIG. 1, the pressure transmitter shown has a diaphragm (D.P). The diaphragm D.P is provided in the pressure guiding tube P.P, and is in contact with the fluid L to be measured. One side of the diaphragm (D.P), the upper side in the illustrated embodiment is provided with a sensor (S).

다이어프램(D.P)은 압력 작용에 따라서 변위를 일으키는 막으로 구비된다. 도압관(P.P) 내의 유체(L)의 압력이 상승하면, 다이어프램(D.P)은 상측으로 변위를 일으키게 된다. 센서(S)는 다이어프램(D.P)의 변위를 감지하고, 기 설정된 방법에 의해 다이어프램(D.P)에 미치는 유체(L)의 압력(P)을 연산하게 된다.The diaphragm (D.P) is provided with a membrane that causes displacement depending on the pressure action. When the pressure of the fluid L in the pressure guiding tube P.P rises, the diaphragm D.P causes displacement upward. The sensor S senses the displacement of the diaphragm D.P and calculates the pressure P of the fluid L exerted on the diaphragm D.P by a predetermined method.

다이어프램(D.P)을 이용한 유체(L)의 압력(P)을 측정하는 방법은 기밀성 또는 유밀성이 보장될 수 있다. 또한, 압력을 직접 측정하는 것이 아니라, 다이어프램(D.P)의 변위를 이용하여 압력의 용이한 측정이 가능하여, 널리 사용되고 있다.The method for measuring the pressure (P) of the fluid (L) using the diaphragm (D.P) can be guaranteed airtightness or tightness. In addition, rather than directly measuring the pressure, it is possible to easily measure the pressure using the displacement of the diaphragm (D.P), which is widely used.

도 2를 참조하면, 전통적인 압력 트랜스미터는 도압관(P.P, Pressure Pipe)에 측정 대상 유체를 가득 채운 후, 도압관(P.P)에 연결된 압력 트랜스미터를 이용하여 측정되는 것이 일반적이다. 이는 관로(P) 내에서 유체가 유동함에 따라 발생될 수 있는 동압 성분(dynamic pressure)을 배제하기 위함이다.Referring to FIG. 2, a conventional pressure transmitter is generally measured by using a pressure transmitter connected to a pressure pipe (P.P) after filling a pressure pipe (P.P) with a fluid to be measured. This is to exclude a dynamic pressure component (dynamic pressure) that may be generated as the fluid flows in the pipeline (P).

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 물(W) 등 고체화의 위험이 없는 액체는 다이어프램(D.P)이 도압관(P.P)의 상측에 구비된다. 즉, 상기 예에서, 별도의 센서(미도시)는 다이어프램(D.P)의 상측에서 작용하는 대기압과 다이어프램(D.P)의 하측에서 작용하는 유압의 차이를 측정할 수 있다.As shown in FIG. 2(a), a liquid without risk of solidification such as water (W) is provided with a diaphragm (D.P) on the upper side of the pressure pipe (P.P). That is, in the above example, a separate sensor (not shown) can measure the difference between the atmospheric pressure acting on the upper side of the diaphragm D.P and the hydraulic pressure acting on the lower side of the diaphragm D.P.

그런데, 상술한 방식, 즉 도압관(P.P) 내부에 압력 측정 대상 유체가 채워지는 방식은 유체의 종류에 따라서는 적용이 어렵다는 한계가 있다. However, the above-described method, that is, the method in which the fluid to be pressure-filled is filled in the pressure guiding tube P.P, is difficult to apply depending on the type of fluid.

즉, 녹는점이 높은 액체 금속(L.M, Liquid Metal)의 경우에는, 상온에서 고체화되어 도압관(P.P)이 막힐 우려가 있다. 따라서, 전통적인 압력 트랜스미터는 도압관(P.P) 내부에 액체 금속이 채워지지 않는 방식으로 액체 금속의 압력을 측정한다.That is, in the case of a liquid metal (L.M, Liquid Metal) having a high melting point, there is a possibility that the pressure guiding tube P.P is blocked due to solidification at room temperature. Thus, traditional pressure transmitters measure the pressure of the liquid metal in such a way that the liquid metal is not filled inside the pressure pipe (P.P).

구체적으로, 도 2의 (b)를 참조하면, 액체 금속(L.M)이 압력 측정 대상 유체일 경우, 도압관(P.P) 내부에는 액체 금속(L.M)이 채워지지 않는다. Specifically, referring to (b) of FIG. 2, when the liquid metal L.M is the fluid to be measured for pressure, the liquid metal L.M is not filled in the pressure pipe P.P.

도압관(P.P)의 상측 및 하측에는 각각 다이어프램(D.P)이 구비된다. 또한, 상기 다이어프램(D.P)들 사이에는 상온에서도 굳어지지 않는 별도의 압력 전달 물질(P.I, Pressure Intermediation)이 채워진다. Diaphragms D.P are provided on the upper and lower sides of the pressure guiding tube P.P, respectively. In addition, a separate pressure transfer material (P.I, Pressure Intermediation) that does not harden even at room temperature is filled between the diaphragms D.P.

이러한 방식의 압력 트랜스미터에 의해 액체 금속(L.M)의 압력이 측정되는 과정은 다음과 같다. The process of measuring the pressure of the liquid metal (L.M) by the pressure transmitter in this manner is as follows.

먼저 관로(P) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)의 압력이 하부의 다이어프램(D.P)에 전달된다. 하부의 다이어프램(D.P)에 전달된 압력은 압력 전달 물질(P.I)에 전달되어, 상부의 다이어프램(D.P)의 변위를 유발한다.First, the pressure of the liquid metal L.M flowing inside the pipe line P is transmitted to the lower diaphragm D.P. The pressure delivered to the lower diaphragm (D.P) is transmitted to the pressure transmitting material (P.I), causing displacement of the upper diaphragm (D.P).

센서(미도시)는 상부의 다이어프램(D.P)의 변위를 측정하여, 액체 금속(L.M)의 압력을 연산한다.The sensor (not shown) measures the displacement of the upper diaphragm (D.P) to calculate the pressure of the liquid metal (L.M).

도 3을 참조하면, 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 액체 금속(L.M)의 압력 측정을 위한 압력 트랜스미터에는 압력 전달 물질(P.I)로서 나크(NaK)가 사용된다.Referring to FIG. 3, a pressure transmitter for measuring pressure of a liquid metal (L.M) according to the prior art as described above, Nak (NaK) is used as a pressure transmitting material (P.I).

도 3의 (a)를 참조하면, 다이어프램(D.P)이 단수 개 구비되되, 별도로 나크가 유동하기 위한 충전 모세관이 압력 검출부에 연결된다. 즉, 측정 대상 유체인 액체 소듐(Na)의 압력을 간접적으로 측정하는 방식이다.Referring to FIG. 3(a), a single diaphragm (D.P) is provided, and a filling capillary for separately flowing the nac is connected to the pressure detector. That is, it is a method of indirectly measuring the pressure of liquid sodium (Na), which is the fluid to be measured.

도 3의 (b)를 참조하면, 상술한 도 2의 (b)의 형태처럼 도압관(P.P)의 상측 및 하측에 다이어프램(D.P)이 각각 구비되되, 다이어프램(D.P) 사이에는 나크가 충전된다. Referring to (b) of FIG. 3, as shown in FIG. 2(b), diaphragms DP are provided on the upper and lower sides of the pressure guiding pipe PP, respectively, and a nac is filled between the diaphragms DP. .

특히, 도 3의 (b)의 경우 나크 외에도 별도로 실리콘 오일이 구비되어, 실리콘 오일에 의한 압력을 검출함으로써 액체 소듐 압력을 간접적으로 측정하는 방식이다.In particular, in the case of (b) of FIG. 3, a silicone oil is separately provided in addition to the nac, thereby indirectly measuring the liquid sodium pressure by detecting the pressure by the silicone oil.

이상 설명한 압력 측정 방법은 압력 전달 물질(P.I)의 압력을 간접적으로 측정하는 방식을 사용한다. The pressure measurement method described above uses a method of indirectly measuring the pressure of the pressure transmitting material (P.I).

따라서, 압력 측정 대상인 액체 금속(L.M)의 압력을 정확하게 측정하기 어렵다는 한계가 있다.Therefore, there is a limitation that it is difficult to accurately measure the pressure of the liquid metal L.M, which is the object of pressure measurement.

즉, 다이어프램(D.P)이 복수 개 사용됨에 따라 증가될 수 있는 다이어프램(D.P)의 탄성계수에 따른 오차가 발생될 가능성이 존재한다.That is, there is a possibility that an error occurs according to the elastic modulus of the diaphragm D.P, which can be increased as a plurality of diaphragms D.P are used.

또한, 압력 전달 물질(P.I) 자체도 일종의 유체로서 열에 의해 팽창하거나 수축하므로, 그에 따른 오차가 발생될 가능성 또한 존재한다.In addition, since the pressure transmitting material P.I itself is a kind of fluid, it expands or contracts by heat, so there is a possibility that an error occurs accordingly.

또한, 도압관(P.P)에 압력 전달 물질(P.I)을 충전하는 과정에서 기포나 불순물 등이 함께 유입되어, 그에 의한 오차가 발생될 가능성도 있다.In addition, bubbles or impurities may be introduced together in the process of filling the pressure guiding tube P.P with the pressure transmitting material P.I, and thus an error may be generated.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 압력 전달 물질(P.I)을 충전하는 과정에서 기포나 이물질 등이 함께 유입되지 않도록 주입하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 압력 전달 물질(P.I)의 충전을 위해 과다한 노력이 요구된다는 단점이 있다.In order to solve the above-described problem, there is a method of injecting bubbles or foreign substances so that they do not flow together in the process of filling the pressure transmitting material (P.I). However, this method has a disadvantage that excessive effort is required for filling the pressure transmitting material (P.I).

또한, 압력 전달 물질(P.I)이 충전된 후 상온, 상압의 운전 조건에서 게이지 압력(gage pressure)을 대기압과 동일하도록 일일이 보정하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 측정시마다 보정이 선행되어야 하므로, 압력 측정이 번거로워진다는 한계가 있다.In addition, there is a method of individually calibrating the gauge pressure to be equal to the atmospheric pressure in the operating conditions of normal temperature and normal pressure after the pressure transmitting material P.I is filled. However, this method has a limitation in that pressure measurement is cumbersome, since correction must be performed at each measurement.

더욱이, 반응성이 높은 알칼리계 액체 금속의 압력을 측정할 경우, 액체 금속이 누설될 경우 발생될 수 있는 안전사고가 예방될 수 있어야 한다. 그러나, 압력 전달 물질을 사용하는 종래의 압력 트랜스미터에는 사고 예방 등을 위한 구성이 없다는 한계가 있다.Moreover, when measuring the pressure of a highly reactive alkali-based liquid metal, a safety accident that may occur when the liquid metal leaks must be prevented. However, there is a limitation that a conventional pressure transmitter using a pressure transmission material has no configuration for preventing accidents and the like.

한국등록특허문헌 제10-1200170호 (2012.11.13.)Korean Registered Patent Document No. 10-1200170 (2012.11.13.) 국제공개특허문헌 제2018-110859호 (2018.06.21.)Publication No. 2018-110859 (2018.06.21.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a pressure transmitter for a liquid metal having a structure capable of solving the above-mentioned problems.

구체적으로, 별도의 압력 전달 물질을 구비하지 않고도, 액체 금속의 압력을 측정할 수 있는 구조의 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공함을 일 목적으로 한다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a pressure transmitter for a liquid metal having a structure capable of measuring the pressure of a liquid metal without having a separate pressure transmitting material.

또한, 액체 금속에 의한 다이어프램의 변위와 온도를 모두 고려함으로써, 액체 금속의 압력을 정확하게 측정할 수 있는 구조의 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공함을 일 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a pressure transmitter for a liquid metal having a structure capable of accurately measuring the pressure of the liquid metal by considering both the displacement and temperature of the diaphragm by the liquid metal.

또한, 별도의 보정 수단 없이도, 다이어프램의 상측을 대기압과 동일한 압력으로 유지할 수 있는 구조의 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공함을 일 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a pressure transmitter for liquid metal having a structure capable of maintaining the upper side of the diaphragm at the same pressure as atmospheric pressure, without a separate correction means.

또한, 다이어프램의 손상 등에 의해 액체 금속이 누설된 경우에도, 자체적으로 고체화되어 액체 금속이 압력 트랜스미터의 외부로 누설되지 않을 수 있는 구조의 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공함을 일 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a pressure transmitter for a liquid metal having a structure in which the liquid metal is solidified by itself and does not leak out of the pressure transmitter even when the liquid metal leaks due to damage of the diaphragm or the like.

또한, 다이어프램의 손상 등에 의해 액체 금속이 누설된 경우에도, 액체 금속이 공기와 반응하여 발생되는 연무를 즉각적으로 감지할 수 있는 구조의 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공함을 일 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a pressure transmitter for a liquid metal having a structure capable of immediately detecting a haze generated when the liquid metal reacts with air even when the liquid metal leaks due to damage to the diaphragm.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 액체 금속이 유동하는 관로와 연통되는 개구부를 구비하며, 상기 액체 금속의 압력이 인가되는 내부 공간이 형성된 하우징; 상기 개구부에 위치되어 상기 하우징의 벽체부와 함께 상기 하우징을 밀폐하며, 인가되는 상기 액체 금속의 압력에 따라 탄성 변형되는 다이어프램(diaphragm); 상기 내부 공간에서 상기 다이어프램의 상측에 위치되고, 상기 다이어프램과 광 선로로 연결되어 상기 다이어프램의 탄성 변형에 따른 변위를 측정하도록 구성되는 압력 FBG(Fiber Bragger Grating); 및 상기 내부 공간과 상기 하우징의 외부를 연통하도록 상기 하우징에 설치되어, 상기 내부 공간과 상기 하우징 외부의 압력을 동일하게 유지시키는 플러깅(plugging) 관을 포함하는 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is provided with an opening communicating with a pipe through which the liquid metal flows, a housing in which an internal space to which pressure of the liquid metal is applied is formed; A diaphragm positioned in the opening to seal the housing together with the wall portion of the housing, and elastically deformed according to the pressure of the applied liquid metal; A pressure FBG (Fiber Bragger Grating), which is located on the upper side of the diaphragm in the internal space and is connected to the diaphragm and configured to measure displacement due to elastic deformation of the diaphragm; And a plugging tube installed in the housing to communicate the inner space with the outside of the housing to maintain the same pressure between the inner space and the outside of the housing.

또한, 상기 플러깅 관은 하나 이상의 절곡부를 가질 수 있다.Further, the plugging tube may have one or more bent portions.

또한, 상기 플러깅 관은 나선 형상일 수 있다.Further, the plugging tube may have a spiral shape.

또한, 상기 액체 금속용 압력 트랜스미터는, 상기 내부 공간에 상기 압력 FBG에 인접하도록 위치되며, 상기 내부 공간의 온도를 측정하도록 구성되는 온도 FBG를 포함할 수 있다.In addition, the pressure transmitter for the liquid metal may include a temperature FBG that is positioned adjacent to the pressure FBG in the interior space and configured to measure the temperature of the interior space.

또한, 상기 온도 FBG와 상기 압력 FBG는 상기 내부 공간에서 같은 높이에 위치될 수 있다.In addition, the temperature FBG and the pressure FBG may be located at the same height in the interior space.

또한, 상기 하우징의 상측에는, 상기 내부 공간에서 발생된 연무를 측정하도록 구성되는 연무 감지기가 구비될 수 있다.In addition, a mist detector configured to measure the mist generated in the interior space may be provided on the upper side of the housing.

또한, 본 발명은, 액체 금속이 유동하는 관로와 연통되는 개구부를 구비하며, 상기 액체 금속의 압력이 인가되는 내부 공간이 형성된 하우징; 상기 개구부에 구비되어 상기 하우징의 벽체부와 함께 상기 하우징을 밀폐하며, 인가되는 상기 액체 금속의 압력에 따라 탄성 변형되는 다이어프램(diaphragm); 상기 내부 공간에서 상기 다이어프램의 상측에 위치되고, 상기 다이어프램과 광 선로로 연결되어 상기 다이어프램의 탄성 변형에 따른 변위를 측정하도록 구성되는 압력 FBG(Fiber Bragger Grating); 및 상기 하우징의 상측에 위치되어, 상기 내부 공간에서 발생된 연무를 측정하도록 구성되는 연무 감지기를 포함하는 액체 금속용 압력 트랜스미터를 제공한다.In addition, the present invention, the liquid metal is provided with an opening in communication with the conduit flows, the housing is formed an inner space to which the pressure of the liquid metal is applied; A diaphragm provided in the opening to seal the housing together with the wall portion of the housing, and elastically deformed according to the pressure of the applied liquid metal; A pressure FBG (Fiber Bragger Grating), which is located on the upper side of the diaphragm in the internal space and is connected to the diaphragm and configured to measure displacement due to elastic deformation of the diaphragm; And it is located on the upper side of the housing, it provides a pressure transmitter for a liquid metal comprising a mist detector configured to measure the mist generated in the interior space.

또한, 상기 액체 금속용 압력 트랜스미터는, 상기 다이어프램의 상측과 접하도록 위치되며, 상기 광 선로와 연결되는 광 섬유 연결부; 및 상기 하우징의 일측에 위치되며, 상기 내부 공간과 상기 하우징의 외부를 연통하도록 구성되는 플러깅(plugging) 관을 포함할 수 있다.In addition, the pressure transmitter for the liquid metal, is located in contact with the upper side of the diaphragm, an optical fiber connection portion connected to the optical line; And a plugging tube located on one side of the housing and configured to communicate the inner space with the outside of the housing.

또한, 상기 액체 금속용 압력 트랜스미터는, 상기 내부 공간에 상기 압력 FBG와 같은 높이로 상기 압력 FBG에 인접하도록 위치되며, 상기 내부 공간의 온도를 측정하도록 구성되는 온도 FBG를 포함할 수 있다.In addition, the pressure transmitter for the liquid metal may include a temperature FBG located in the interior space adjacent to the pressure FBG at the same height as the pressure FBG, and configured to measure the temperature of the interior space.

또한, 상기 액체 금속은 알칼리 금속일 수 있다.In addition, the liquid metal may be an alkali metal.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, there are the following effects.

먼저, 유동하는 액체 금속에 다이어프램이 직접 접촉되고, 다이어프램의 변위를 FBG(Fiber Bragg Grating)가 직접 측정하므로, 별도의 압력 전달 물질이 요구되지 않는다.First, since the diaphragm is in direct contact with the flowing liquid metal, and the displacement of the diaphragm is directly measured by FBG (Fiber Bragg Grating), a separate pressure transmitting material is not required.

따라서, 액체 금속의 압력 측정시 압력 전달 물질의 열 팽창 및 수축에 의한 오차가 발생되지 않는다.Therefore, an error due to thermal expansion and contraction of the pressure transmitting material does not occur when measuring the pressure of the liquid metal.

또한, 하우징의 내부 공간에는 다이어프램의 변위를 측정하기 위한 압력 FBG와, 하우징의 내부 공간의 온도를 측정하기 위한 온도 FBG가 모두 구비된다.In addition, both the pressure FBG for measuring the displacement of the diaphragm and the temperature FBG for measuring the temperature of the interior space of the housing are provided in the inner space of the housing.

따라서, 하우징의 내부 공간의 온도 또한 압력 계측에 고려되므로, 액체 금속의 압력을 정확하게 연산할 수 있다.Therefore, since the temperature of the inner space of the housing is also considered in the pressure measurement, the pressure of the liquid metal can be accurately calculated.

또한, 하우징에 플러깅 관이 구비되어 하우징의 내부 공간과 외부를 연통하므로, 하우징의 내부 공간은 항상 대기압 상태로 유지될 수 있다.In addition, since a plugging tube is provided in the housing to communicate with the inside and outside of the housing, the interior space of the housing can always be maintained at atmospheric pressure.

따라서, 하우징의 내부 공간을 대기압으로 보정하기 위한 별도의 과정이 요구되지 않는다.Therefore, a separate process for correcting the interior space of the housing to atmospheric pressure is not required.

또한, 플러깅 관은 일자형 관이 아니라, 하나 이상의 절곡부를 갖거나, 나선형 등 내부에서 유동하는 유체의 유동 속도를 감소시킬 수 있는 형태로 구비된다.In addition, the plugging tube is not provided with a straight tube, but is provided in a form that has one or more bent portions, or can reduce the flow rate of fluid flowing in a spiral or the like.

따라서, 다이어프램이 손상될 경우에도 액체 금속이 플러깅 관 내부를 낮은 속도로 유동하다가 온도에 의해 고체화되므로, 액체 금속용 압력 트랜스미터 외부로 액체 금속이 누설되지 않는 효과가 있다.Therefore, even if the diaphragm is damaged, the liquid metal flows at a low speed inside the plugging tube and solidifies by temperature, so that the liquid metal does not leak outside the pressure transmitter for the liquid metal.

또한, 하우징의 상측에는 연무 감지기가 구비되어, 다이어프램의 손상 등에 의해 하우징의 내부 공간으로 누설된 액체 금속이 공기와 반응하여 생성되는 연무를 즉각적으로 감지한다.In addition, a fume detector is provided on the upper side of the housing, and the liquid metal leaked into the inner space of the housing due to damage of the diaphragm reacts with air to immediately detect the fumes generated.

따라서, 사용자는 액체 금속이 누설되었음을 즉각적으로 인지하고, 안전 사고가 확대되기 전에 필요한 조치를 취할 수 있다.Therefore, the user can immediately recognize that the liquid metal has leaked and take necessary measures before the safety accident is expanded.

도 1은 다이어프램을 이용하여 유체의 압력이 측정되는 과정을 도시하는 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 압력 트랜스미터를 도시하는 개념도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 압력 트랜스미터를 도시하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 4의 액체 금속용 압력 트랜스미터의 구성을 도시하는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 7은 도 4의 액체 금속용 압력 트랜스미터에 구비되는 플러깅 관의 예시적인 형상을 도시하는 도면이다.
도 8은 도 4의 액체 금속용 압력 트랜스미터에 구비되는 플러깅 관에 의해 액체 금속의 누설이 방지되는 과정을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 4의 액체 금속용 압력 트랜스미터에 구비되는 연무 감지기에 의해 액체 금속의 누설이 감지되는 과정을 도시하는 도면이다.1 is a schematic diagram showing a process in which the pressure of a fluid is measured using a diaphragm.
2 is a conceptual diagram showing a pressure transmitter according to the prior art.
3 is a conceptual diagram showing a pressure transmitter according to the prior art.
4 is a perspective view showing the configuration of a pressure transmitter for a liquid metal according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view showing the configuration of the pressure transmitter for liquid metal of FIG. 4.
6 is a schematic diagram showing the configuration of a pressure transmitter for a liquid metal according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing an exemplary shape of a plugging tube provided in the pressure transmitter for liquid metal of FIG. 4.
FIG. 8 is a view showing a process in which leakage of liquid metal is prevented by a plugging tube provided in the pressure transmitter for liquid metal of FIG. 4.
FIG. 9 is a view showing a process in which leakage of the liquid metal is sensed by a mist sensor provided in the pressure transmitter for liquid metal of FIG. 4.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하의 설명에서 사용되는 "액체 금속(L.M, liquid metal)"이라는 용어는 사용 온도에서 액체 상태로 존재하는 금속을 의미한다. The term "liquid metal (L.M, liquid metal)" as used in the following description means a metal that exists in a liquid state at a use temperature.

이하의 설명에서 사용되는 "알칼리 금속(alkali metal)"이라는 용어는 주기율표상 1A 족에 속하는 원소를 의미하며, 리튬(lithium), 나트륨(sodium), 칼륨(potassium), 루비듐(rubidium), 세슘(cesium) 및 프랑슘(francium) 등을 포함하는 의미로 사용된다. The term "alkali metal" used in the following description means an element belonging to group 1A on the periodic table, and includes lithium, sodium, potassium, potassium, rubidium, and cesium ( cesium) and francium (francium).

이하의 설명에서 사용되는 "변위 정보"라는 용어는 후술될 다이어프램(400)의 변위와 관련된 임의의 정보를 의미한다.The term "displacement information" used in the following description means any information related to displacement of the diaphragm 400 to be described later.

이하의 설명에서 사용되는 "온도 정보"라는 용어는, 후술될 하우징(100)의 내부 공간(110)의 온도와 관련된 임의의 정보를 의미한다.The term "temperature information" used in the following description means any information related to the temperature of the inner space 110 of the housing 100 to be described later.

1. 액체 금속용 압력 트랜스미터의 구성의 설명1. Description of the configuration of the pressure transmitter for liquid metal

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는 하우징(100), 센서부(200), 광 선로(300), 다이어프램(400), 플러깅(plugging) 관(500) 및 연무 감지기(600)를 포함한다.4 and 5, the pressure transmitter for a liquid metal according to an embodiment of the present invention includes a housing 100, a sensor unit 200, an optical line 300, a diaphragm 400, a plugging tube ( 500) and a fume detector 600.

도시된 실시 예에서, 액체 금속용 압력 트랜스미터는 그 하측이 관로(10)에 형성된 관로 개구부(11)에 접하도록 구성되나, 그 위치는 변경 가능하다.In the illustrated embodiment, the pressure transmitter for liquid metal is configured such that its lower side is in contact with the conduit opening 11 formed in the conduit 10, but its position is variable.

다만, 액체 금속용 압력 트랜스미터는 관로(10) 내부를 유동하는 임의의 유체, 예를 들어 알칼리 금속계의 액체 금속(L.M) 등의 압력을 측정할 수 있도록 위치되면 족하다.However, the pressure transmitter for liquid metal is sufficient if it is positioned to measure the pressure of any fluid flowing inside the pipeline 10, for example, alkali metal-based liquid metal (L.M).

(1) 하우징(100)의 설명(1) Description of housing 100

하우징(100)은 액체 금속용 압력 트랜스미터의 몸체를 형성한다. 도시된 실시 예에서, 하우징(100)은 상측 및 하측 방향을 높이 방향으로 하는 원통으로 구비된다.The housing 100 forms the body of a pressure transmitter for liquid metal. In the illustrated embodiment, the housing 100 is provided with a cylinder with the upper and lower directions in the height direction.

하우징(100)의 크기 및 형상은 관로(10)에 연결되어, 관로(10) 내부에서 유동하는 유체의 압력을 측정할 수 있는 여타 크기 및 형상으로 구비될 수 있다.The size and shape of the housing 100 may be provided in other sizes and shapes that are connected to the conduit 10 to measure the pressure of the fluid flowing inside the conduit 10.

하우징(100)은 벽체부로 둘러싸여 있다. 구체적으로, 벽체부는 하우징(100)의 상측 면, 측면(도시된 실시 예에서 원주면)을 형성한다. 후술될 바와 같이, 하우징(100)의 하측에는 개구부가 형성되어 관로(10)와 맞추어진다.The housing 100 is surrounded by a wall portion. Specifically, the wall portion forms an upper surface and a side surface (circumferential surface in the illustrated embodiment) of the housing 100. As will be described later, an opening is formed on the lower side of the housing 100 to fit the pipeline 10.

하우징(100)의 하측은 관로(10)에 결합된다. 구체적으로, 관로(10)에는 하우징(100)과 연통되기 위한 관로 개구부(11)가 형성된다. 하우징(100)의 하측은 관로 개구부(11)를 완전히 덮도록 관로(10)와 결합된다.The lower side of the housing 100 is coupled to the conduit 10. Specifically, a conduit opening 11 for communicating with the housing 100 is formed in the conduit 10. The lower side of the housing 100 is coupled with the pipeline 10 to completely cover the pipeline opening 11.

따라서, 후술될 바와 같이, 관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)이 다이어프램(400) 등의 손상에 의해 누설되더라도, 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입될 뿐, 관로(11)나 하우징(100)의 외부로 누설되지 않게 된다.Therefore, as will be described later, even if the liquid metal LM flowing inside the pipeline 10 is leaked by damage such as the diaphragm 400, it only flows into the interior space 110 of the housing 100, and the pipeline ( 11) or the housing 100 will not leak out.

이 때, 하우징(100)은 관로 개구부(11)와 연통되기 위한 개구부를 포함한다. 즉, 도시된 실시 예에서, 하우징(100)의 개구부는 하우징(100)의 하측에 구비되어, 하우징(100)이 관로(10)에 연결되면 하우징(100)의 개구부는 관로 개구부(11)와 맞추어진다. At this time, the housing 100 includes an opening for communicating with the pipe opening 11. That is, in the illustrated embodiment, the opening of the housing 100 is provided on the lower side of the housing 100, and when the housing 100 is connected to the conduit 10, the opening of the housing 100 and the conduit opening 11 Fit.

따라서, 관로(10)와 하우징(100)의 내부 공간(110)은 서로 연통될 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이, 하우징(100)의 개구부에는 후술될 다이어프램(400)이 구비되어, 관로 개구부(11) 및 하우징(100)의 개구부 중 어느 하나 이상을 밀폐할 수 있다.Accordingly, the pipeline 10 and the inner space 110 of the housing 100 may communicate with each other. In addition, as will be described later, the opening of the housing 100 is provided with a diaphragm 400 to be described later, so that any one or more of the openings of the pipeline opening 11 and the housing 100 can be sealed.

다른 실시 예에서, 하우징(100)은 관로(10)에 탈착 가능한 형태로 구성될 수 있다(미도시).In another embodiment, the housing 100 may be configured to be detachable from the conduit 10 (not shown).

하우징(100)의 내측에는 내부 공간(110)이 형성된다.An inner space 110 is formed inside the housing 100.

내부 공간(110)은 후술될 센서부(200), 광 선로(300) 및 다이어프램(400)이 수용될 수 있는 공간을 제공한다. 내부 공간(110)은 하우징(100)의 벽체부에 의해 하우징(100)의 외부와 물리적으로 분리된다.The inner space 110 provides a space in which the sensor unit 200, the optical line 300, and the diaphragm 400, which will be described later, can be accommodated. The interior space 110 is physically separated from the exterior of the housing 100 by the wall portion of the housing 100.

다시 말하면, 내부 공간(110)은 하우징(100)의 벽체부에 의해 하우징(100)의 내부에 밀폐되어 형성되는 공간이다.In other words, the inner space 110 is a space formed by being sealed inside the housing 100 by the wall portion of the housing 100.

다만, 후술될 바와 같이, 하우징(100)에는 플러깅 관(500)이 연통 가능하게 연결된다. 이에 의해, 내부 공간(110)의 압력은 하우징(100) 외부의 대기압과 동일하게 유지될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.However, as will be described later, the plug 100 is connected to the housing 100 in a communicative manner. Thereby, the pressure of the inner space 110 may be maintained at the same pressure as the atmospheric pressure outside the housing 100. Detailed description thereof will be described later.

즉, 하우징(100)의 내부 공간(110)은 후술될 플러깅 관(500)이 연통 가능하게 연결되는 부분 및 후술될 광 선로(300)가 관통 결합되는 부분을 제외하면 밀폐된다.That is, the inner space 110 of the housing 100 is sealed except for a portion to which the plugging tube 500 to be described later is communicatively connected and a portion to which the optical line 300 to be described later is penetrated.

내부 공간(110)에는 후술될 센서부(200)가 위치된다. 또한, 내부 공간(110)에는 센서부(200)와 통신 가능하게 연결되고, 센서부(200)를 지지하기 위한 광 선로(300)가 위치된다.The sensor unit 200 to be described later is located in the inner space 110. In addition, the internal space 110 is communicatively connected to the sensor unit 200, and an optical line 300 for supporting the sensor unit 200 is positioned.

내부 공간(110)의 하측, 즉 하우징(100)의 하측에는 후술될 다이어프램(400)이 위치된다. 다이어프램(400)은 관로(10)의 관로 개구부(11)와 하우징(100)의 개구부를 밀폐하도록 위치된다. 즉, 다이어프램(400)에 의해 하우징(100)의 내부 공간(110)과 관로(10)가 물리적으로 분리된다.The diaphragm 400 to be described later is positioned below the inner space 110, that is, below the housing 100. The diaphragm 400 is positioned to seal the openings 11 of the pipeline 10 and the openings of the housing 100. That is, the internal space 110 and the conduit 10 of the housing 100 are physically separated by the diaphragm 400.

내부 공간(110)의 상측, 즉 하우징(100)의 상측 내면(120)에는 후술될 연무 감지기(600)가 위치된다. 연무 감지기(600)의 기능에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.A mist detector 600 to be described later is positioned on the inner surface 120 of the inner space 110, that is, the upper inner surface 120 of the housing 100. A detailed description of the function of the fume detector 600 will be described later.

상측 내면(120)에는 광 선로(300)가 관통 삽입되기 위한 관통공(미도시)이 형성될 수 있다. 이 때, 관통공(미도시)의 직경은 광 선로(300)의 두께와 맞추어져서, 내부 공간(110)의 기밀성이 보장되도록 형성되는 것이 바람직하다.A through hole (not shown) through which the optical line 300 is inserted may be formed on the upper inner surface 120. At this time, the diameter of the through-hole (not shown) is matched with the thickness of the optical line 300, so that the airtightness of the inner space 110 is preferably formed.

(2) 센서부(200)의 설명(2) Description of the sensor unit 200

센서부(200)는 후술될 다이어프램(400)과 연결되어, 다이어프램(400)의 변위 정보를 감지함으로써 관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)의 압력을 측정한다. 또한, 센서부(200)는 압력 계측에 반영하기 위해 하우징(100)의 내부 공간(110)의 온도 정보를 측정한다. The sensor unit 200 is connected to the diaphragm 400 to be described later, and measures the pressure of the liquid metal L.M flowing in the pipeline 10 by sensing displacement information of the diaphragm 400. In addition, the sensor unit 200 measures temperature information of the inner space 110 of the housing 100 to reflect the pressure measurement.

센서부(200)가 후술될 다이어프램(400)의 변위 정보 및 내부 공간(110)의 온도 정보를 모두 측정함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터의 압력 계측의 정확도가 향상될 수 있다.As the sensor unit 200 measures both displacement information of the diaphragm 400 to be described later and temperature information of the internal space 110, the accuracy of pressure measurement of the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention will be improved. Can be.

일 실시 예에서, 센서부(200)는 FBG(Fiber Bragg Grating, 광섬유 브래그 격자) 센서로 구비될 수 있다.In one embodiment, the sensor unit 200 may be provided as an FBG (Fiber Bragg Grating, fiber Bragg grating) sensor.

본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터에 구비되는 센서부(200)는, 측정 대상인 액체 금속(L.M)의 특수성으로 인해 몇 가지 조건이 만족되어야 한다.The sensor part 200 provided in the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention must satisfy several conditions due to the specificity of the liquid metal L.M to be measured.

구체적으로, 후술될 다이어프램(400)의 변위 정보를 즉각적으로, 그리고 세밀하게 감지할 수 있어야 한다.Specifically, the displacement information of the diaphragm 400 to be described later should be able to be detected immediately and in detail.

또한, 측정 대상인 액체 금속(L.M)이 고온인 경우에도, 열에 의한 영향을 가능한 한 적게 받거나, 영향을 받을 경우에도 보정이 용이해야 한다.In addition, even when the liquid metal (L.M) to be measured is at a high temperature, it should be easily corrected even if it is affected as little as possible or affected by heat.

상술한 FBG 센서는, 광섬유를 기반으로 하는 센서로서 온도 정보 및 변위 정보를 측정하기 위해 널리 사용된다. 광섬유는 실리카(silica)를 원료로 하여 제조되는데, 이 실리카는 고온에서 매우 안정적이다. The FBG sensor described above is a fiber-based sensor, and is widely used to measure temperature information and displacement information. The optical fiber is made from silica, which is very stable at high temperatures.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는 FBG 센서를 이용하여 후술될 다이어프램(400)의 변위 정보를 측정하고, 하우징(100)의 내부 공간(110)의 온도 정보를 감지한다.Accordingly, the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention measures displacement information of the diaphragm 400 to be described later using an FBG sensor, and senses temperature information of the inner space 110 of the housing 100.

FBG 센서가 다이어프램(400)의 변위 정보를 측정하고, 내부 공간(110)의 온도 정보를 감지하는 원리는 잘 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the principle of the FBG sensor measuring displacement information of the diaphragm 400 and sensing the temperature information of the internal space 110 is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.

도 4 및 도 5를 참조하면, 센서부(200)는 압력 FBG(210) 및 온도 FBG(220)를 포함한다. 4 and 5, the sensor unit 200 includes a pressure FBG 210 and a temperature FBG 220.

압력 FBG(210)는 관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)의 압력을 측정하도록 구성된다. 구체적으로, 압력 FBG(210)는 관로 개구부(11)와 하우징(100)의 내부 공간(110)의 하측을 밀폐하는 다이어프램(400)의 변위 정보를 측정한다. 이 과정에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.The pressure FBG 210 is configured to measure the pressure of the liquid metal L.M flowing inside the conduit 10. Specifically, the pressure FBG 210 measures displacement information of the diaphragm 400 sealing the lower side of the pipeline opening 11 and the inner space 110 of the housing 100. Detailed description of this process will be described later.

압력 FBG(210)는 후술될 압력 광 선로(310)에 의해 후술될 다이어프램(400)과 연결된다. 이에 의해, 압력 FBG(210)는 다이어프램(400)의 미세한 변위 정보를 감지할 수 있도록 구성된다.The pressure FBG 210 is connected to the diaphragm 400 to be described later by a pressure optical line 310 to be described later. Thereby, the pressure FBG 210 is configured to detect fine displacement information of the diaphragm 400.

압력 FBG(210)는 하우징(100)의 상측 내면(120)에 형성된 관통공(미도시)에 관통 삽입되는 광 선로(300)에 의해 지지된다. 다시 말하면, 내부 공간(110)에서의 압력 FBG(210)의 높이는 광 선로(300)에 의해 유지된다.The pressure FBG 210 is supported by an optical line 300 inserted through a through hole (not shown) formed in the upper inner surface 120 of the housing 100. In other words, the height of the pressure FBG 210 in the inner space 110 is maintained by the optical line 300.

온도 FBG(220)는 하우징(100)의 내부 공간(110)의 온도 정보를 측정하도록 구성된다. 액체 금속(L.M)이 유체라는 점을 감안하면, 액체 금속(L.M)의 온도 정보 또한 압력에 영향을 미칠 수 있다.The temperature FBG 220 is configured to measure temperature information of the inner space 110 of the housing 100. Given that the liquid metal L.M is a fluid, the temperature information of the liquid metal L.M can also affect the pressure.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는 온도 FBG(220)를 이용하여 내부 공간(110)의 온도 정보까지 측정한다. 이에 의해, 액체 금속(L.M)의 압력의 측정치가 더욱 정확해질 수 있다.Accordingly, the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention measures temperature information of the interior space 110 using the temperature FBG 220. Thereby, the measurement value of the pressure of the liquid metal L.M can be made more accurate.

온도 FBG(220)는 압력 FBG(210)에 인접하게 위치되는 것이 바람직하다. 이는, 압력 FBG(210) 주변의 온도 정보를 측정하기 위함이다. 측정된 온도 정보는, 압력 FBG(210)에 의해 측정된 다이어프램(400)의 변위 정보를 액체 금속(L.M)의 압력으로 연산할 때 반영되어, 압력 계측 값의 정확도가 향상될 수 있다.The temperature FBG 220 is preferably located adjacent to the pressure FBG 210. This is to measure temperature information around the pressure FBG 210. The measured temperature information is reflected when the displacement information of the diaphragm 400 measured by the pressure FBG 210 is calculated as the pressure of the liquid metal L.M, and the accuracy of the pressure measurement value can be improved.

더욱 바람직하게는, 하우징(100)의 내부 공간(110)에서, 온도 FBG(220)는 압력 FBG(210)와 같은 높이에 위치될 수 있다. 이는 압력 FBG(210)와 온도 FBG(220)를 관로(10), 보다 구체적으로는, 다이어프램(400)으로부터 동일한 거리에 위치시키기 위함이다.More preferably, in the interior space 110 of the housing 100, the temperature FBG 220 may be located at the same height as the pressure FBG 210. This is to place the pressure FBG 210 and the temperature FBG 220 at the same distance from the pipeline 10, more specifically, the diaphragm 400.

이 경우, 온도 FBG(220)에 측정된 온도 정보 값에 의해 압력 FBG(210)에서 측정된 다이어프램(400)의 변위 정보 값을 보다 정확하게 보정할 수 있게 된다. 따라서, 압력 계측의 정확도가 향상될 수 있다.In this case, the displacement information value of the diaphragm 400 measured at the pressure FBG 210 can be more accurately corrected by the temperature information value measured at the temperature FBG 220. Therefore, the accuracy of pressure measurement can be improved.

도시된 실시 예에서, 온도 FBG(220)는 온도 광 선로(320)에 의해 지지된다. 후술될 바와 같이, 온도 광 선로(320)는 광 선로(300)로부터 분지되어 구성된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In the illustrated embodiment, temperature FBG 220 is supported by temperature light line 320. As will be described later, the temperature optical line 320 is configured to be branched from the optical line 300. Detailed description thereof will be described later.

(3) 광 선로(300)의 설명(3) Description of the optical line 300

광 선로(300)는 센서부(200)와 통신 가능하게 연결되어, 센서부(200)가 감지한 다이어프램(400)의 변위 정보 및 내부 공간(110)의 온도 정보와 관련된 정보를 액체 금속용 압력 트랜스미터의 외부의 제어 장치(미도시)로 전달한다. The optical line 300 is communicatively connected to the sensor unit 200 so that information related to displacement information of the diaphragm 400 sensed by the sensor unit 200 and temperature information of the inner space 110 is used for liquid metal pressure. Transfer to a control device (not shown) outside the transmitter.

외부의 제어 장치(미도시)로 전달된 변위 정보 및 온도 정보 정보는 액체 금속(L.M)의 압력을 계측하기 위한 정보로서 활용된다.Displacement information and temperature information information transmitted to an external control device (not shown) is utilized as information for measuring the pressure of the liquid metal L.M.

광 선로(300)는 광섬유 등 실리카 재질로 형성되어 통신 가능한 임의의 형태로서 구비될 수 있다. 광 선로(300)에 의해 정보가 전달되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.The optical line 300 may be formed of a silica material such as an optical fiber and provided in any form capable of communication. Since the process of transmitting information by the optical line 300 is a well-known technique, detailed description will be omitted.

또한, 광 선로(300)는 압력 FBG(210)이 다이어프램(400)의 변위 정보를 측정할 수 있도록 하측이 후술될 다이어프램(400)과 연결된다.In addition, the optical line 300 is connected to the diaphragm 400, which will be described below, so that the pressure FBG 210 can measure displacement information of the diaphragm 400.

광 선로(300)의 상측은 하우징(100)의 상측 내면(120)에 형성된 관통공(미도시)에 관통 삽입된다. 상술한 바와 같이, 광 선로(300)의 직경과 관통공(미도시)의 내경은 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 광 선로(300)가 관통공(미도시)에 관통 삽입되면, 별도의 공간 없이 상측 내면(120)을 밀폐하기 위함이다.The upper side of the optical line 300 is inserted through a through hole (not shown) formed in the upper inner surface 120 of the housing 100. As described above, the diameter of the optical line 300 and the inner diameter of the through hole (not shown) are preferably formed to be the same. This is to seal the upper inner surface 120 without a separate space when the optical line 300 is inserted through the through hole (not shown).

대안적으로, 광 선로(300)가 관통공(미도시)에 삽입된 후, 관통공(미도시)과 광 선로(300) 사이에 공간이 형성되지 않도록 별도의 밀폐 부재(미도시)가 구비될 수 있다.Alternatively, after the optical line 300 is inserted into the through hole (not shown), a separate sealing member (not shown) is provided so that no space is formed between the through hole (not shown) and the optical line 300 Can be.

도시된 실시 예에서, 광 선로(300)는 압력 광 선로(310) 및 온도 광 선로(320)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the optical line 300 includes a pressure optical line 310 and a temperature optical line 320.

압력 광 선로(310)는 압력 FBG(210)를 지지한다. 또한, 압력 광 선로(310)의 하측은 후술될 다이어프램(400)에 연결되어, 압력 FBG(210)가 다이어프램(400)의 변위 정보를 감지할 수 있다.The pressure optical line 310 supports the pressure FBG 210. In addition, the lower side of the pressure optical line 310 is connected to the diaphragm 400 to be described later, so that the pressure FBG 210 can detect displacement information of the diaphragm 400.

온도 광 선로(320)는 온도 FBG(220)를 지지한다. 도시된 실시 예에서, 온도 광 선로(320)의 상측은 압력 광 선로(310)의 상측에서 분지되어 형성된다. 또한, 온도 광 선로(320)의 하측은 압력 광 선로(310)의 하측과 연결된다. The temperature optical line 320 supports the temperature FBG 220. In the illustrated embodiment, the upper side of the temperature optical line 320 is formed by being branched from the upper side of the pressure optical line 310. In addition, the lower side of the temperature optical line 320 is connected to the lower side of the pressure optical line 310.

도 6을 참조하면, 대안적인 실시 예에서, 압력 광 선로(310)와 온도 광 선로(320)는 각각 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에도 압력 광 선로(310)는 압력 FBG(210)를 지지하고, 온도 광 선로(320)는 온도 FBG(220)를 지지함은 동일하다.Referring to FIG. 6, in an alternative embodiment, the pressure optical line 310 and the temperature optical line 320 may be separately provided. Also in this case, the pressure optical line 310 supports the pressure FBG 210, and the temperature optical line 320 supports the temperature FBG 220 is the same.

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본 실시 예에서, 압력 광 선로(310)와 온도 광 선로(320)가 하우징(100)에 관통 삽입될 수 있도록, 상측 내면(120)에는 복수 개의 관통공(미도시)이 형성될 수 있다. In this embodiment, a plurality of through holes (not shown) may be formed on the upper inner surface 120 so that the pressure light line 310 and the temperature light line 320 can be inserted through the housing 100.

이 경우에도 각 관통공의 내경은 압력 광 선로(310) 및 온도 광 선로(320)의 직경과 동일하도록 형성되어, 하우징(100)의 내부 공간(110)의 기밀성이 보장되는 것이 바람직함은 상술한 바와 같다.Also in this case, the inner diameter of each through hole is formed to be the same as the diameter of the pressure optical line 310 and the temperature optical line 320, it is preferable that the airtightness of the inner space 110 of the housing 100 is ensured. It is like one.

(4) 다이어프램(diaphragm)(400)의 설명(4) Description of diaphragm 400

다이어프램(400)은 관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)의 압력에 따라 탄성 변형된다. 다이어프램(400)의 변위 정보는 압력 FBG(210)에 의해 측정되어, 액체 금속(L.M)의 압력을 연산하기 위해 활용된다.The diaphragm 400 is elastically deformed according to the pressure of the liquid metal L.M flowing inside the conduit 10. The displacement information of the diaphragm 400 is measured by the pressure FBG 210, and is utilized to calculate the pressure of the liquid metal L.M.

다이어프램(400)은 탄성이 있는 얇은 막으로서 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 다이어프램(400)은 천연 고무, 합성 고무, 금속판 등으로 구비될 수 있다.The diaphragm 400 may be provided as an elastic thin film. In one embodiment, the diaphragm 400 may be provided with natural rubber, synthetic rubber, metal plate, or the like.

다이어프램(400)이 유체의 압력에 의해 탄성 변형되는 과정 및 이를 이용하여 압력이 측정되는 방법은 잘 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The process in which the diaphragm 400 is elastically deformed by the pressure of a fluid and a method of measuring the pressure using the same are well known techniques, so a detailed description thereof will be omitted.

도시된 실시 예에서, 다이어프램(400)은 하우징(100)의 내부 공간(110)의 하측에 구비된다. In the illustrated embodiment, the diaphragm 400 is provided below the inner space 110 of the housing 100.

보다 구체적으로, 상술한 바와 같이 하우징(100)의 하측은 관로(10)에 형성된 관로 개구부(11)를 모두 덮도록 위치된다. 이 때, 하우징(100)의 개구부와 관로 개구부(11)가 서로 연통됨은 상술한 바와 같다.More specifically, as described above, the lower side of the housing 100 is positioned to cover all of the conduit openings 11 formed in the conduit 10. At this time, the opening of the housing 100 and the pipe opening 11 are in communication with each other as described above.

다이어프램(400)은 하우징(100)의 개구부 및 관로 개구부(11)를 밀폐하도록 구성되어, 하우징(100)의 내부 공간(110)과 관로(10)를 물리적으로 분리한다.The diaphragm 400 is configured to seal the opening of the housing 100 and the pipe opening 11, and physically separates the inner space 110 and the pipe 10 of the housing 100.

다시 말하면, 다이어프램(400)은 하우징(100)의 벽체부와 함께 하우징(100)을 밀폐한다. 즉, 하우징(100)의 벽체부와 다이어프램(400)에 의해 하우징(100)의 내부 공간(110)이 정의된다.In other words, the diaphragm 400 seals the housing 100 together with the wall portion of the housing 100. That is, the inner space 110 of the housing 100 is defined by the wall portion of the housing 100 and the diaphragm 400.

따라서, 관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)은 다이어프램(400)에 의해 하우징(100)의 내부 공간(110)에 유입되지 않는다. 또한, 다이어프램(400)은 액체 금속(L.M)의 압력의 변화에 따라 탄성 변형될 수 있다.Therefore, the liquid metal L.M flowing inside the pipeline 10 does not flow into the inner space 110 of the housing 100 by the diaphragm 400. In addition, the diaphragm 400 may be elastically deformed according to a change in pressure of the liquid metal L.M.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는 하우징(100)의 내부 공간(110)에 별도의 압력 전달 물질이 충전될 필요가 없다. As described above, the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention does not need to be filled with a separate pressure transmitting material in the inner space 110 of the housing 100.

따라서, 액체 금속(L.M)이 유동하는 관로(10)에 위치되는 단수 개의 다이어프램(400)만으로도 액체 금속(L.M)의 압력이 측정될 수 있다. 즉, 압력 전달 물질의 압력을 측정하기 위한 추가 다이어프램(미도시)이 불요하다.Therefore, the pressure of the liquid metal L.M can be measured by using only a single diaphragm 400 positioned in the pipeline 10 through which the liquid metal L.M flows. That is, an additional diaphragm (not shown) for measuring the pressure of the pressure transmitting material is unnecessary.

다이어프램(400)의 상측, 즉 다이어프램(400)이 하우징(100)을 향하는 일측에는 광 선로 연결부(410)가 구비된다.An optical line connecting portion 410 is provided on the upper side of the diaphragm 400, that is, one side toward which the diaphragm 400 faces the housing 100.

광 선로 연결부(410)는 광 선로(300)의 하측과 연결된다. 상술한 바와 같이, 광 선로(300)는 다이어프램(400)의 변위 정보를 계측할 수 있도록 다이어프램(400)과 연결되어야 한다. 일 실시 예에서, 광 선로 연결부(410)는 다이어프램(400)의 상측 면에 접하도록 위치될 수 있다.The optical line connecting portion 410 is connected to the lower side of the optical line 300. As described above, the optical line 300 should be connected to the diaphragm 400 so as to measure displacement information of the diaphragm 400. In one embodiment, the optical line connecting portion 410 may be positioned to contact the upper surface of the diaphragm 400.

이 때, 다이어프램(400) 자체에는 광 선로(300)를 고정하거나, 광 선로(300)가 결합되기 위한 별도 구성이 구비되지 어려우므로, 광 선로 연결부(410)가 해당 기능을 수행한다.At this time, since the diaphragm 400 itself does not have a separate configuration for fixing the optical line 300 or for coupling the optical line 300, the optical line connection unit 410 performs a corresponding function.

광 선로 연결부(410)는 광 선로(300)를 안정적으로 파지하고, 다이어프램(400)의 탄성 변형에 따라 다이어프램(400)과 함께 상측 또는 하측으로 이동될 수 있는 임의의 구조로서 구비될 수 있다.The optical line connecting portion 410 can be stably gripping the optical line 300 and provided as an arbitrary structure that can be moved upward or downward along with the diaphragm 400 according to the elastic deformation of the diaphragm 400.

(5) 플러깅 관(500)의 설명(5) Description of the plugging tube 500

플러깅 관(500)은 하우징(100)의 내부 공간(110)과 하우징(100)의 외부가 연통되도록 구성된 일종의 관(pipe)이다.The plugging pipe 500 is a kind of pipe configured to communicate the inner space 110 of the housing 100 and the outside of the housing 100.

도시된 실시 예에서, 플러깅 관(500)은 하우징(100)의 측면에 구비되나, 그 위치는 하우징(100)의 내부 공간(110)과 외부가 연통될 수 있는 여타 위치로 변경될 수 있다.In the illustrated embodiment, the plugging tube 500 is provided on the side of the housing 100, but its position may be changed to another position where the inside space 110 and the outside of the housing 100 can communicate.

플러깅 관(500)은 하우징(100)의 하측에 위치되는 것이 바람직하다. 이는, 후술할 바와 같이, 액체 금속(L.M)이 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입된 후, 플러깅 관(500)에 의해 액체 금속(L.M)이 바로 고체화되어 누설이 방지되는 것이 바람직하기 때문이다.Plugging tube 500 is preferably located on the lower side of the housing (100). This, as will be described later, after the liquid metal (LM) flows into the inner space 110 of the housing 100, it is preferable that the liquid metal (LM) is immediately solidified by the plugging tube 500 to prevent leakage. It is because.

플러깅 관(500)의 양측 단부는 모두 개방된다. 즉, 플러깅 관(500)이 하우징(100)과 결합되는 일측 단부는 개방된다. 또한, 그에 대향하는 타측 단부 또한 개방된다.Both ends of the plugging tube 500 are open. That is, one end of the plugging tube 500 coupled to the housing 100 is opened. In addition, the other end opposite to it is also opened.

즉, 플러깅 관(500) 내부에서는 공기가 유동하여, 하우징(100)의 내부 공간(110)과 하우징(100)의 외부는 연통될 수 있다. 이에 의해, 하우징(100)의 내부 공간(110)의 압력은 대기압으로 유지될 수 있다.That is, air flows inside the plugging tube 500, so that the inner space 110 of the housing 100 and the outside of the housing 100 may communicate. Thereby, the pressure of the inner space 110 of the housing 100 may be maintained at atmospheric pressure.

도 7을 참조하면, 플러깅 관(500)은 일자형의 관이 아닌, 하나 이상의 절곡부(510)를 갖도록 형성된다(도 7의 (a)). 또는, 플러깅 관(500)은 나선 형태로 형성될 수 있다(도 7의 (b)).Referring to FIG. 7, the plugging pipe 500 is formed to have one or more bent portions 510, not a straight pipe (FIG. 7(a)). Alternatively, the plugging tube 500 may be formed in a spiral shape (Fig. 7 (b)).

플러깅 관(500)의 상기 형상은, 불의의 사고로 인해 다이어프램(400)이 손상되어 액체 금속(L.M)이 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입된 경우, 플러깅 관(500)을 유동하는 액체 금속(L.M)의 유동 속도를 감소시키기 위함이다. The above shape of the plugging pipe 500 flows through the plugging pipe 500 when the diaphragm 400 is damaged due to an accident and the liquid metal LM flows into the inner space 110 of the housing 100. This is to reduce the flow rate of the liquid metal LM.

이에 의해, 액체 금속(L.M)은 플러깅 관(500)의 외부로 배출되기 전 고체화되어, 액체 금속(L.M)이 하우징(100)의 외부로 유출되는 것이 방지된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.Thereby, the liquid metal (L.M) is solidified before being discharged to the outside of the plugging tube 500, so that the liquid metal (L.M) is prevented from flowing out of the housing (100). Detailed description thereof will be described later.

플러깅 관(500)의 형상은 내부에 유동하는 유체의 유동 속도를 감소시킬 수 있는 임의의 기하학적 형태로서 구비될 수 있다. The shape of the plugging tube 500 can be provided as any geometric shape that can reduce the flow rate of the fluid flowing therein.

(6) 연무 감지기(600)의 설명(6) Description of the fume detector 600

연무 감지기(600)는 하우징(100)의 내부 공간(110)에서 발생될 수 있는 연무를 감지하도록 구성된다. The haze detector 600 is configured to detect haze that may occur in the interior space 110 of the housing 100.

구체적으로, 다이어프램(400)의 손상 등에 의해, 관로(10) 내부를 유동하던 액체 금속(L.M)이 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 누설되는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 액체 금속(L.M)은 내부 공간(110)에 존재하는 공기와 반응하여 연무를 형성한다. Specifically, due to damage of the diaphragm 400, a liquid metal L.M that flowed inside the pipeline 10 may leak into the inner space 110 of the housing 100. In this case, the liquid metal L.M reacts with air present in the inner space 110 to form a haze.

연무 감지기(600)는 상기 연무를 감지하고, 운전자(operator)가 액체 금속(L.M)의 누설이 발생하였음을 인지할 수 있도록 별도의 경보(미도시) 등을 작동시킨다.The haze detector 600 detects the haze and activates a separate alarm (not shown) to allow the operator to recognize that a leak of liquid metal L.M has occurred.

도시된 실시 예에서, 연무 감지기(600)는 하우징(100)의 내부 공간(110)의 상측에 위치된다. 보다 구체적으로, 연무 감지기(600)는 하우징(100)의 상측 내면(120)에 위치된다.In the illustrated embodiment, the fume detector 600 is located above the interior space 110 of the housing 100. More specifically, the fume detector 600 is located on the upper inner surface 120 of the housing 100.

연무 감지기(600)의 위치는 변경될 수 있다. 다만, 누설된 액체 금속(L.M)과 공기가 반응하여 생성된 연무를 감지할 수 있는 위치면 족하다.The position of the fume detector 600 can be changed. However, it is sufficient if the leaked liquid metal (L.M) reacts with air to detect the fumes generated.

연무 감지기(600)는 연무를 감지할 수 있는 임의의 형태로서 구비될 수 있다. 연무 감지기(600)가 연무를 감지하는 방법은 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.The haze detector 600 may be provided in any form that can detect haze. Since the method for detecting the haze of the haze detector 600 is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.

2. 액체 금속용 압력 트랜스미터의 압력 측정 과정의 설명2. Explanation of the pressure measurement process of the pressure transmitter for liquid metal

본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는 액체 금속(L.M)이 유동하는 관로(10)에 결합되어, 관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)의 압력을 측정할 수 있다.The pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention may be coupled to the pipe 10 through which the liquid metal (L.M) flows, to measure the pressure of the liquid metal (L.M) flowing inside the pipe 10.

이하, 다시 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터에 의해 압력이 측정되는 과정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a process in which pressure is measured by a pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6 again.

압력의 측정 대상인 액체 금속(L.M)은 관로(10) 내부에서 유동한다. 관로(10)의 일측에는 관로 개구부(11)가 형성된다. The liquid metal (L.M), which is the object of pressure measurement, flows inside the pipeline 10. A pipeline opening 11 is formed at one side of the pipeline 10.

액체 금속용 압력 트랜스미터의 하측은 관로 개구부(11)를 모두 덮도록 관로(10)에 결합된다. 다시 말하면, 하우징(100)의 하측은 관로 개구부(11)를 모두 덮도록 관로(10)에 접촉된다. 또한, 하우징(100)에는 개구부가 구비되어, 관로 개구부(11)와 맞추어진다.The lower side of the pressure transmitter for liquid metal is coupled to the conduit 10 to cover all of the conduit opening 11. In other words, the lower side of the housing 100 is in contact with the conduit 10 so as to cover all of the conduit opening 11. In addition, the housing 100 is provided with an opening, and is fitted with the pipe opening 11.

하우징(100)의 내부 공간(110)의 하측에는 다이어프램(400)이 구비된다. 하우징(100)의 하측이 관로(10)와 접촉될 때, 다이어프램(400)은 관로 개구부(11) 및 하우징(100)의 개구부 중 어느 하나 이상을 밀폐하도록 구성된다.The diaphragm 400 is provided below the inner space 110 of the housing 100. When the lower side of the housing 100 contacts the conduit 10, the diaphragm 400 is configured to seal any one or more of the conduit opening 11 and the opening of the housing 100.

즉, 다이어프램(400)은 하우징(100)의 내부 공간(110)과 관로(10)를 물리적으로 이격시킨다. 따라서, 다이어프램(400)이 손상되는 등의 사고가 발생하지 않는 한, 관로(10) 내부의 액체 금속(L.M)은 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입되지 않는다.That is, the diaphragm 400 physically separates the inner space 110 and the conduit 10 of the housing 100. Therefore, unless an accident such as damage to the diaphragm 400 occurs, the liquid metal L.M inside the conduit 10 does not flow into the inner space 110 of the housing 100.

다이어프램(400)의 상측 면, 즉 다이어프램(400)이 하우징(100)의 상측 내면(120)을 향하는 면에는 광 선로 연결부(410)가 구비된다. 광 선로 연결부(410)에는 센서부(200)를 지지하는 광 선로(300)가 연결된다. An optical line connecting portion 410 is provided on an upper surface of the diaphragm 400, that is, a surface where the diaphragm 400 faces the upper inner surface 120 of the housing 100. An optical line 300 supporting the sensor unit 200 is connected to the optical line connection unit 410.

도 4 및 도 5에 도시된 실시 예에서, 압력 광 선로(310)만이 광 선로 연결부(410)에 연결된다. 대안적으로, 도 6에 도시된 실시 예와 같이, 압력 광 선로(310) 및 온도 광 선로(320) 모두 광 선로 연결부(410)에 연결될 수 있다.4 and 5, only the pressure optical line 310 is connected to the optical line connection 410. Alternatively, as shown in the embodiment illustrated in FIG. 6, both the pressure optical line 310 and the temperature optical line 320 may be connected to the optical line connecting portion 410.

다이어프램(400)의 탄성 변형에 따라 다이어프램(400)의 변위가 발생되면, 광 선로 연결부(410)는 다이어프램(400)의 변위에 따라 일체로서 이동된다. 따라서, 광 선로 연결부(410)에 연결된 광 선로(300) 또한 다이어프램(400)의 변위에 따라 일체로서 이동될 수 있다.When the displacement of the diaphragm 400 occurs due to the elastic deformation of the diaphragm 400, the optical line connecting portion 410 is integrally moved according to the displacement of the diaphragm 400. Therefore, the optical line 300 connected to the optical line connecting portion 410 may also be moved as an integral body according to the displacement of the diaphragm 400.

센서부(200)의 압력 FBG(210)와 온도 FBG(220)는 서로 인접하게 위치된다. 보다 바람직하게는, 압력 FBG(210)와 온도 FBG(220)는 하우징(100)의 내부 공간(110)에서 동일한 높이에 위치된다. The pressure FBG 210 and the temperature FBG 220 of the sensor unit 200 are positioned adjacent to each other. More preferably, the pressure FBG 210 and the temperature FBG 220 are located at the same height in the inner space 110 of the housing 100.

압력 FBG(210)와 온도 FBG(220)는 각각 압력 광 선로(310)와 온도 광 선로(320)에 의해 지지된다. The pressure FBG 210 and the temperature FBG 220 are supported by the pressure optical line 310 and the temperature optical line 320, respectively.

도 4 및 도 5에 도시된 실시 예에서, 온도 광 선로(320)는 압력 광 선로(310)로부터 분지된 형태로서 구비된다.4 and 5, the temperature optical line 320 is provided as a branched form from the pressure optical line 310.

대안적으로, 도 6에 도시된 실시 예와 같이, 압력 광 선로(310)와 온도 광 선로(320)는 각각 별개의 광 선로로서 구비될 수 있다.Alternatively, as shown in the embodiment illustrated in FIG. 6, the pressure optical line 310 and the temperature optical line 320 may be provided as separate optical lines, respectively.

관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)의 압력이 증가되면, 다이어프램(400)은 하측으로부터 상측을 향하는 방향으로 압력을 받게 된다. When the pressure of the liquid metal (L.M) flowing inside the pipeline 10 is increased, the diaphragm 400 is pressurized in the direction from the bottom to the top.

반대로, 관로(10) 내부를 유동하는 액체 금속(L.M)의 압력이 감소되면, 다이어프램(400)은 상측으로부터 하측을 향하는 방향으로 압력을 받게 된다. Conversely, when the pressure of the liquid metal L.M flowing inside the pipeline 10 is reduced, the diaphragm 400 is subjected to pressure in a direction from the upper side to the lower side.

이에 따라, 다이어프램(400)은 상측 또는 하측으로 탄성 변형된다.Accordingly, the diaphragm 400 is elastically deformed to the upper side or the lower side.

다이어프램(400)의 탄성 변형에 의해, 광 선로 연결부(410) 및 이에 연결된 광 선로(300)가 모두 상측 또는 하측으로 탄성 변형된다. 광 선로(300)에 연결된 압력 FBG(210)는 상기 탄성 변형에 의한 변위 정보를 감지한다.By the elastic deformation of the diaphragm 400, both the optical line connecting portion 410 and the optical line 300 connected thereto are elastically deformed to the upper side or the lower side. The pressure FBG 210 connected to the optical line 300 senses displacement information due to the elastic deformation.

또한, 압력 FBG(210)에 인접하게 위치되는, 보다 바람직하게는 압력 FBG(210)와 같은 높이에 위치되는 온도 FBG(220)는 하우징(100)의 내부 공간(110)의 온도를 감지한다.In addition, the temperature FBG 220 positioned adjacent to the pressure FBG 210, more preferably at the same height as the pressure FBG 210, senses the temperature of the interior space 110 of the housing 100.

이를 통해, 액체 금속(L.M)의 온도를 감지하고, 그에 따른 액체 금속(L.M)의 열팽창 정도를 연산하여 측정된 압력을 보정함으로써 압력 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.Through this, it is possible to improve the accuracy of pressure measurement by sensing the temperature of the liquid metal (L.M) and correcting the measured pressure by calculating the degree of thermal expansion of the liquid metal (L.M) accordingly.

3. 액체 금속용 압력 트랜스미터의 액체 금속(L.M)의 누설 감지 과정의 설명3. Description of the leak detection process of liquid metal (L.M) in pressure transmitters for liquid metal

본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는 알칼리 금속 계열의 액체 금속(L.M)의 압력을 측정할 수 있다. The pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention can measure the pressure of the liquid metal (L.M) of the alkali metal series.

액체 금속(L.M), 특히 반응성이 높은 알칼리 계열의 액체 금속(L.M)의 압력을 측정하는 과정에서 액체 금속(L.M)이 누설될 경우, 안전 사고가 발생할 염려가 있다.If the liquid metal (L.M) leaks in the process of measuring the pressure of the liquid metal (L.M), especially the highly reactive alkali-based liquid metal (L.M), there is a concern that a safety accident may occur.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는 알칼리 금속 계열의 액체 금속(L.M)의 압력을 측정할 때 발생될 수 있는 불의의 안전 사고를 방지하기 위한 구성을 포함한다.Therefore, the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention includes a configuration for preventing an accidental safety accident that may occur when measuring the pressure of an alkali metal-based liquid metal (L.M).

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터에서 액체 금속(L.M)의 누설이 방지되는 과정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a process of preventing leakage of the liquid metal (L.M) in the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 9.

이하의 설명에서 사용되는 액체 금속(L.M)은 알칼리 계열의 액체 금속(L.M)을 포함하는 개념이며, 일 실시 예에서, 상기 액체 금속(L.M)은 소듐(Na)일 수 있다.The liquid metal (L.M) used in the following description is a concept including an alkali-based liquid metal (L.M), and in one embodiment, the liquid metal (L.M) may be sodium (Na).

이하, 액체 금속(L.M)이 유동하는 관로(10)의 관로 개구부(11) 및 하우징(100)의 개구부를 밀폐하던 다이어프램(400)에 문제가 생겨, 액체 금속(L.M)이 관로(10)로부터 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입된 상황을 가정한다.Hereinafter, a problem arises in the diaphragm 400 that seals the opening of the pipe opening 11 and the housing 100 of the pipe 10 through which the liquid metal LM flows, and the liquid metal LM is transferred from the pipe 10. It is assumed that the flow into the inner space 110 of the housing 100.

(1) 플러깅 관(500)에 의해 액체 금속(L.M)의 누설이 방지되는 과정의 설명(1) Description of the process of preventing the leakage of liquid metal (L.M) by the plugging tube 500

도 8의 (a)를 참조하면, 다이어프램(400)에 누설 지점(LP, Leak Point)이 발생한 상황이 도시된다. 액체 금속(L.M)은 누설 지점(LP)을 통해 관로(10)로부터 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입된다.Referring to (a) of FIG. 8, a situation in which a leak point (LP) occurs in the diaphragm 400 is illustrated. The liquid metal L.M is introduced into the inner space 110 of the housing 100 from the conduit 10 through the leakage point LP.

상술한 바와 같이, 플러깅 관(500)은 하우징(100)의 내부 공간(110)과 하우징(100)의 외부를 연통하도록 구성된다. 또한, 플러깅 관(500)은 하우징(100)의 하측에 위치된다.As described above, the plugging tube 500 is configured to communicate the inner space 110 of the housing 100 and the outside of the housing 100. In addition, the plugging tube 500 is located under the housing 100.

따라서, 다이어프램(400)의 누설 지점(LP)을 통과한 액체 금속(L.M)은 하우징(100)의 내부 공간(110)에 차오르다가, 플러깅 관(500)을 따라 유동을 개시한다.Therefore, the liquid metal L.M that has passed through the leak point LP of the diaphragm 400 fills up in the inner space 110 of the housing 100 and starts to flow along the plugging tube 500.

상술한 바와 같이, 플러깅 관(500)은 적어도 하나의 절곡부(510)를 갖도록 구성된다. 또는, 플러깅 관(500)은 나선형으로 구성되어, 액체 금속(L.M)의 유속이 최대한 감소되도록 구성된다.As described above, the plugging tube 500 is configured to have at least one bent portion 510. Alternatively, the plugging tube 500 is configured in a spiral shape so that the flow rate of the liquid metal L.M is reduced as much as possible.

따라서 액체 금속(L.M)은 플러깅 관(500) 내부를 느린 속도로 유동하게 된다. 이 때, 플러깅 관(500)은 하우징(100)의 외부에 노출되므로, 액체 금속(L.M)은 관로(10)에 비해 낮은 온도로 냉각된다.Therefore, the liquid metal (L.M) flows slowly inside the plugging tube 500. At this time, since the plugging pipe 500 is exposed to the outside of the housing 100, the liquid metal L.M is cooled to a lower temperature than the pipe 10.

알려진 바와 같이, 액체 금속(L.M), 특히 소듐(Na)의 경우 녹는점이 매우 높은 바(약 97.794℃), 냉각에 의해 고체화가 진행된다. 이 고체화는, 액체 금속(L.M)이 플러깅 관(500)을 모두 빠져나가기 전에 진행된다(도 8의 (b)).As is known, in the case of liquid metal (L.M), especially sodium (Na), the melting point is very high (about 97.794°C), so that solidification proceeds by cooling. This solidification proceeds before the liquid metal (L.M) exits the plugging tube 500 (Fig. 8(b)).

이에 따라, 플러깅 관(500)은 액체 금속(L.M)이 고체화되어 밀봉되므로, 액체 금속(L.M)의 누설에도 불구하고, 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입된 액체 금속(L.M)은 플러깅 관(500)을 통해 누출되지 않게 된다.Accordingly, the plugging pipe 500 is a liquid metal (LM) is solidified and sealed, so, despite the leakage of the liquid metal (LM), the liquid metal (LM) flowing into the inner space (110) of the housing (100) It will not leak through the plugging tube 500.

(2) 연무 감지기(600)에 의해 액체 금속(L.M)의 누설이 감지되는 과정의 설명(2) Description of the process in which leakage of liquid metal (L.M) is detected by the fume detector 600

도 9를 참조하면, 다이어프램(400)에 누설 지점(LP)이 발생한 상황이 도시된다. 액체 금속(L.M)은 누설 지점(LP)을 통해 관로(10)로부터 하우징(100)의 내부 공간(110)으로 유입된다.Referring to FIG. 9, a situation in which a leak point LP occurs in the diaphragm 400 is illustrated. The liquid metal L.M is introduced into the inner space 110 of the housing 100 from the conduit 10 through the leakage point LP.

상술한 바와 같이, 플러깅 관(500)에 의해 하우징(100)의 내부 공간(110)은 하우징(100)의 외부와 연통된다. 따라서, 내부 공간(110)에는 공기가 존재한다.As described above, the inner space 110 of the housing 100 is communicated with the outside of the housing 100 by the plugging tube 500. Therefore, air is present in the inner space 110.

내부 공간(110)으로 유입된 액체 금속(L.M)은 공기와 반응하여 연무를 생성한다. 이 때, 소량의 액체 금속(L.M)이 공기와 반응한 경우에도, 다량의 연무가 생성된다(도 9의 (a)).The liquid metal (L.M) introduced into the inner space 110 reacts with air to generate a mist. At this time, even when a small amount of liquid metal (L.M) reacts with air, a large amount of mist is generated (Fig. 9(a)).

상술한 바와 같이, 플러깅 관(500)은 적어도 하나의 절곡부(510)를 갖거나, 나선형 등 플러깅 관(500) 내부를 유동하는 유체의 속도가 최대한 감소되도록 구성된다. 따라서, 생성된 연무의 대부분은 플러깅 관(500)을 통해 배출되지 않고, 하우징(100)의 내부 공간(110)에서 확산된다.As described above, the plugging pipe 500 is configured to have at least one bent portion 510 or to reduce the velocity of fluid flowing inside the plugging pipe 500 such as a spiral as much as possible. Therefore, most of the generated fumes are not discharged through the plugging tube 500 but diffused in the inner space 110 of the housing 100.

하우징(100)의 상측 내면(120)에 구비된 연무 감지기(600)는 상기 연무를 감지하고, 경보 등을 통해 액체 금속(L.M)의 누설이 발생하였음을 운전자(operator)에게 인지시킨다(도 9의 (b)).The haze detector 600 provided on the upper inner surface 120 of the housing 100 detects the haze and notifies the operator that a leak of the liquid metal LM has occurred through an alarm (FIG. 9) (B)).

상술한 바와 같이, 소량의 액체 금속(L.M)이 공기와 반응하는 경우에도 다량의 연무가 생성된다. 따라서, 연무 감지기(600)가 하우징(100)의 상측 내면(120)에 구비되는 경우에도 액체 금속(L.M)이 하우징(100)의 외부로 누설되기 전에 연무 감지기(600)는 발생된 연무를 감지할 수 있다.As described above, even when a small amount of liquid metal (L.M) reacts with air, a large amount of mist is generated. Therefore, even when the fume detector 600 is provided on the upper inner surface 120 of the housing 100, the fume detector 600 detects the generated fumes before the liquid metal LM leaks out of the housing 100. can do.

따라서 운전자가 액체 금속(L.M)의 누설을 즉각적으로 인지하고 대처할 수 있으므로, 액체 금속(L.M)의 누설에 의해 안전 사고가 발생되거나, 누설이 확대되기 전에 필요한 조치를 취할 수 있다.Therefore, since the driver can immediately recognize and cope with the leakage of the liquid metal (L.M), a safety accident may occur due to the leakage of the liquid metal (L.M), or necessary measures may be taken before the leakage is expanded.

4. 본 발명의 실시 예에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터의 효과의 설명4. Explanation of the effect of the pressure transmitter for liquid metal according to an embodiment of the present invention

본 발명에 따른 액체 금속용 압력 트랜스미터는, 액체 금속(L.M)의 압력을 측정하기 위한 별도의 압력 전달 물질이 불필요하다. The pressure transmitter for liquid metal according to the present invention does not require a separate pressure transmitting material for measuring the pressure of the liquid metal (L.M).

따라서, 압력 전달 물질에 의해 발생될 수 있는 오차가 압력 측정치에 영향을 미치지 않으므로, 액체 금속(L.M)의 압력을 보다 정확하게 측정할 수 있다.Therefore, since the error that can be generated by the pressure transmitting material does not affect the pressure measurement, the pressure of the liquid metal L.M can be measured more accurately.

또한, 하우징(100)의 내부 공간(110)에는 센서부(200)로서 압력 FBG(210)와 온도 FBG(220)가 모두 구비된다. In addition, the inner space 110 of the housing 100 is provided with both the pressure FBG 210 and the temperature FBG 220 as the sensor unit 200.

따라서 온도에 의한 액체 금속(L.M)의 팽창 또는 수축분까지 고려하여 압력을 측정하게 되므로, 액체 금속(L.M)의 압력을 보다 정확하게 측정할 수 있다.Therefore, the pressure is measured in consideration of the expansion or contraction of the liquid metal (L.M) by temperature, so that the pressure of the liquid metal (L.M) can be more accurately measured.

하우징(100)을 외부와 연통시키는 플러깅 관(500)은, 액체 금속(L.M)이 누설되지 않은 경우에는 하우징(100)의 내부 공간(110)의 압력을 대기압으로 유지시킨다. 따라서, 액체 금속(L.M)의 압력을 측정할 때마다 압력계의 영점을 조절할 필요가 없다.The plugging tube 500 communicating the housing 100 with the outside maintains the pressure in the inner space 110 of the housing 100 at atmospheric pressure when the liquid metal L.M is not leaked. Therefore, it is not necessary to adjust the zero point of the pressure gauge every time the pressure of the liquid metal L.M is measured.

플러깅 관(500)은 내부에서 유동하는 유체의 유동 속도를 최소화할 수 있도록, 하나 이상의 절곡부(510)를 갖거나, 나선형 등으로 구비된다.The plugging tube 500 is provided with one or more bent portions 510 or a spiral or the like so as to minimize the flow rate of the fluid flowing therein.

따라서, 액체 금속(L.M)이 플러깅 관(500)을 따라 유동하다가 외부의 낮은 온도에 의해 냉각되므로, 액체 금속(L.M)이 플러깅 관(500)을 통해 하우징(100)의 외부로 누설되지 않는다.Therefore, since the liquid metal L.M flows along the plugging tube 500 and is cooled by an external low temperature, the liquid metal L.M does not leak out of the housing 100 through the plugging tube 500.

하우징(100)의 상측 내면(120)에는 연무 감지기(600)가 구비되어, 액체 금속(L.M)과 공기의 반응에 의해 생성되는 연무를 감지한다. A mist detector 600 is provided on the upper inner surface 120 of the housing 100 to detect mist generated by the reaction of liquid metal (L.M) and air.

소량의 액체 금속(L.M)과 공기의 반응에도 다량의 연무가 발생되므로, 운전자는 연무 감지기(600)의 작동에 의해 액체 금속(L.M)이 누설되었음을 즉각적으로 인지하고 사고 예방을 위해 필요한 조치를 취할 수 있다.Since the reaction of a small amount of liquid metal (LM) and air generates a large amount of fume, the operator immediately recognizes that the liquid metal (LM) has been leaked by the operation of the fume detector 600 and takes necessary measures to prevent accidents. Can.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

10: 관로
11: 관로 개구부
100: 하우징
110: 내부 공간
120: 상측 내면
200: 센서부
210: 압력 FBG(Fiber Bragg Grating)
220: 온도 FBG
300: 광 선로
310: 압력 광 선로
320: 온도 광 선로
400: 다이어프램(diaphragm)
410: 광 선로 연결부
500: 플러깅 관
510: 절곡부
600: 연무 감지기
L.M: 액체 금속
P: 관로
W: 물
P.I: 압력 전달 물질
D.P: 다이어프램
P.P: 도압관
L: 유체
S: 센서
LP: 누설 지점10: pipeline
11: Pipe opening
100: housing
110: interior space
120: upper inner surface
200: sensor unit
210: Pressure FBG (Fiber Bragg Grating)
220: temperature FBG
300: optical line
310: pressure optical line
320: temperature optical line
400: diaphragm
410: optical line connection
500: plugging tube
510: bend
600: haze detector
LM: liquid metal
P: Pipeline
W: Water
PI: pressure transfer material
DP: Diaphragm
PP: pressure pipe
L: fluid
S: sensor
LP: leakage point

Claims

A housing extending in a vertical direction and having an opening communicating with a pipe through which the liquid metal flows, an inner space to which pressure of the liquid metal is applied;
A diaphragm positioned in the opening to seal the housing together with the wall portion of the housing, and elastically deformed according to the pressure of the liquid metal applied in contact with the liquid metal flowing inside the pipeline;
An optical line penetrating the upper inner surface covering the upper side of the housing and extending in the vertical direction from the upper inner surface to the diaphragm;
A pressure FBG (Fiber Bragger Grating), which is located on the upper side of the diaphragm in the inner space and is connected to the diaphragm and configured to measure displacement due to elastic deformation of the diaphragm; And
And a plugging tube installed in the housing so as to communicate with the inner space and the outside of the housing to maintain the same pressure between the inner space and the outside of the housing,
The optical line,
A first portion extending from the upper inner surface toward the diaphragm;
A second portion that is continuous with the first portion and to which the pressure FBG is connected; And
Continuing with the second portion, and extending toward the diaphragm, including a third portion connected to the diaphragm,
The plugging tube,
Coupled to the housing at a height where the third portion of the optical line is located,
Pressure transmitter for liquid metal.

According to claim 1,
The plugging tube extends in a direction away from the diaphragm toward the upper side of the housing, and has one or more bent portions,
Pressure transmitter for liquid metal.

According to claim 1,
The plugging tube has a spiral shape extending in a direction away from the diaphragm toward the upper side of the housing,
Pressure transmitter for liquid metal.

According to claim 1,
A temperature FBG located adjacent to the pressure FBG in the interior space and configured to measure the temperature of the interior space,
Pressure transmitter for liquid metal.

According to claim 4,
The temperature FBG and the pressure FBG are located at the same height in the interior space,
Pressure transmitter for liquid metal.

According to claim 1,
On the upper side of the housing,
Equipped with a mist detector configured to measure the mist generated in the interior space,
Pressure transmitter for liquid metal.

The method of claim 6,
The haze detector,
Located at a height where the first portion of the optical line is located,
Pressure transmitter for liquid metal.

According to claim 1,
Located in contact with the upper side of the diaphragm, including an optical fiber connection portion connected to the optical line,
Pressure transmitter for liquid metal.

delete

According to claim 1,
The liquid metal is an alkali metal,
Pressure transmitter for liquid metal.