KR102243337B1 - 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지 - Google Patents

공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박에 설치된 탱크의 유체 수위에 따른 수두압에 의해 발생되는 역압을 기반으로 탱크내 유체 수위를 측정하는 레벨 게이지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공기공급부와 연결된 공기 게이트홀의 개방 면적을 조절하여 탱크로 입력될 공기의 유량을 제어함으로써 수위정보 연산 시 오차율을 최소화하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 공기 게이트홀(240)을 통해 공기공급부(100)의 압축 공기를 입력받아 탱크(10)로 전달하는 유량조절부(200); 상기 압축 공기에 의한 탱크(10)의 역압을 측정하여 역압정보를 생성하는 압력센서(300); 상기 압력센서(300)로부터 역압정보를 수신하여 탱크(10) 수위정보를 연산하고, 상기 수위정보에 따라 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 조절하여 입력되는 압축 공기의 유량을 제어하는 제어부(400);를 포함한다.

Description

공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지{Level gauge through controlling open area of air gate hole}
본 발명은 탱크에 인가한 공기압에 의해 발생되는 역압을 기반으로 탱크 수위를 측정하는 레벨 게이지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공기공급부와 연결된 공기 게이트홀의 개방 면적을 조절하여 탱크로 입력될 공기의 유량을 제어함으로써 수위정보 연산 시 오차율을 최소화하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지에 관한 것이다.
일반적으로, 레벨 게이지는 탱크 속에 저장된 유체 수위 측정에 이용된다. 공기공급부를 통해 공기압을 탱크로 가압시킨 후 탱크 내 유체 수위에 따른 수두압에 의해 발생되는 역압을 압력센서로 측정하고, 측정한 역압정보를 기반으로 수위정보를 연산해내는 방법이 주로 수행된다. 관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1033132호 "복합형 유체 레벨 측정 장치"이 있다.
탱크 내 수두압에 의해 발생되는 역압으로 레벨 측정 장치 내부의 다이아프램을 팽창 시키고, 이 다이아프램과 연결된 공기조절장치부에 의해 탱크로 입력되는 공기의 유량을 증가시키는 구조로, 레벨 게이지 내부에 설치된 공기조절부 작동을 위한 다이아프램 팽창의 최소 압력값까지 도달하는 일정 구간에서 역압이 제대로 발생하지 않거나 왜곡되는 기계적 오차문제, 수위정보 연산 시 수위별 세심한 연산식 조정이 필요한 수학적 오차문제 등이 발생한다. 기계적 오차문제는 특히 탱크 내 수위가 높아지면서 탱크 내 유입되는 공기 유량이 감소하여 제대로 역압을 발생시키지 못하는 경우가 대부분이다. 반면, 종래의 레벨 게이지는 탱크 내 수위에 상관없이 항상 일정한 공기 유량이 가하도록 구성되었으므로, 수위 상승에 따른 유량 조절의 한계로 인해 수위정보 연산 시 발생하는 오차가 큰 문제점이 있었다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1761255호 "선박 액체탱크 수위측정용 압축공기를 이용한 유량 자동제어가 가능한 모터유량컨트롤시스템"은 수위 상승 또는 하강에 따른 역압에 대비하여 필요한 유체량을 압력센서에 저장된 정보를 토대로 계산된 동작 신호에 의하여 모터부를 동작시켜 유량을 자동 조절하는 기술이다. 그러나 상기 기술에서 모터유량컨트롤장치는 공기보관부와 연결된 관로의 단면적에 변화를 주며 러버멤브레인이 공기보관부와 연결된 공기공급밸브를 서서히 밀어 공기 유량을 증가시키므로, 최종 공기 유량을 조절하는 러버멤브레인의 구조는 비선형 계단 방식으로 유량이 증가하고, 탱크 내 유체의 수위에 따른 미세한 조절이 불가능하므로 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1033132호에서 언급한 바와 같은 문제점을 가지고 있다.
따라서 탱크 내 유체 수위에 따라 레벨 측정을 위해 공급되는 공기의 유량을 선형적으로 조절할 수 있는 기술이 필요하다.
한편, 압력센서는 기계에너지를 전기신호로 변환시켜 압력정보를 획득하는 원리로 작동되며, 제로점(영점) 및 스판점(임계점)을 측정하여 압력센서의 출력값을 조정하도록 한다. 예를 들어, 압력센서에서 출력되는 전기신호의 출력범위가 4mA에서 20mA이면, 제로점은 측정 탱크내 유체가 없으므로 압력센서에서 감지되는 압력값은 0으로 4mA 전기신호를 출력하도록 설정되고, 스판점은 측정 탱크내 유체가 최대 수위에서의 압력값으로 20mA가 출력되도록 설정되어야 한다. 제로점 및 스판점 설정이 제대로 이루어지지 않을 경우 압력센서 출력값의 오차로 직결되므로 주기적으로 반복 교정되어야 한다.
레벨 게이지에서 압력센서는 경로조절부를 통해 압력공급부 및 탱크와 연결되어 탱크로부터의 역압을 측정하도록 배치된다. 여기서 제로점 설정을 위해서는 압력센서에 압력공급부를 통한 공기압과 탱크로부터의 역압이 발생하지 않도록 경로를 형성해야 하며, 반대로 스판점 설정의 경우에는 압력공급부로부터의 공기압이 분산없이 압력센서로만 곧바로 입력되도록 경로를 형성시켜야 한다.
종래에는 이러한 제로점 및 스판점 설정을 위한 경로형성 작업을 사용자가 매번 수작업으로 수행해왔으며, 이에 따라 작업의 편의성이 낮고 설정을 위한 작업 시간이 과도했으며 경로 형성 작업 중 잦게 발생하는 실수로 인해 압력센서 범위설정의 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1033132호 "복합형 유체 레벨 측정 장치" 대한민국 등록특허공보 제10-1761255호 "선박 액체탱크 수위측정용 압축공기를 이용한 유량 자동제어가 가능한 모터유량컨트롤시스템"
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 공기 게이트홀의 개방 면적 제어를 통해 수위정보 대비 탱크로 가압되는 공기압을 조절하여, 조절탱크 내 유량을 인위적으로 조절하지 않고도 역압 연산의 오차율을 저하시킬 수 있는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 제공을 해결 과제로 한다.
또한, 본 발명은 스풀밸브를 적용한 경로조절부를 통해 정확한 경로 제어가 가능하도록 구성되어, 압력센서의 제로점 및 스판점 설정의 자동화가 가능하고 경로 설정의 정확도를 향상시킬 수 있는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 제공을 해결 과제로 한다.
또한, 본 발명은 공기공급부와 연결되는 유량조절부 및 경로조절부의 일체화를 통한 구조 단순화를 이루어 제조 단가를 낮추고 작동 효율을 향상시킬 수 있는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 제공을 해결 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 탱크(10)에 공기압을 인가하여 발생되는 역압으로 탱크 수위를 측정하는 레벨 게이지에 있어서, 압축 공기를 공급하는 공기공급부(100)에 연통되는 공기 게이트홀(240)이 하측에 형성되는 유량조절부(200); 일측에 상기 유량조절부(200)와 연결되는 유량조절부 연결홀(541), 타측에 압력센서 연결홀(542), 상측에 외부와 연결되는 외부 연결홀(543), 하측에 상기 탱크(10)와 연결되는 탱크 연결홀(544)이 형성되는 스풀하우징(540) 내부에, 상기 유량조절부와 탱크, 외부의 연통 경로를 선택시키는 스풀밸브가 형성되어 상기 유량조절부(200)에서 전달되는 압축 공기의 이동 경로를 제어하는 경로조절부(500); 상기 압력센서 연결홀(542) 단부에 형성되어 탱크(10) 내 유체 수위에 따라 발생하는 역압을 측정하여 역압정보를 생성하는 압력센서(300); 상기 유량조절부(200)와 연결되어 압축공기 공급 유량을 제어하고, 상기 경로조절부(500)와 연결되어 압축공기 이동 경로를 제어하며, 상기 압력센서(300)와 연결되어 탱크로부터 전달되는 역압정보를 수신하여 탱크(10) 수위정보를 연산하는 제어부(400)를; 포함하여 구성되어 상기 제어부(400)에서 연상되는 수위정보에 따라 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 조절하여 입력되는 압축 공기의 유량을 제어함으로써, 상기 수위정보 연산 시 오차율을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지를 기술적 요지로 한다.
상기 본 발명의 상기 유량조절부(200) 내측에는, 상기 제어부(400)에 의해 제어되는 제1 모터(211); 상기 제1 모터(211)와 연결되어 회전하는 제1 피니언기어(210); 상기 제1 피니언기어(210)와 맞물려 상하 이동하는 제1 래크기어(220); 상기 제1 래크기어(220) 하단에 연장형성되고, 하부가 원뿔형상으로 형성되는 원뿔형 니들밸브(230);를 포함하여, 상기 제1 래크기어(220)의 상하 이동으로 원뿔형 니들밸브(230) 하부가 공기 게이트홀(240)에 삽입됨에 따라 상기 공기 게이트홀(240)의 개방 면적이 조절되는 것을 특징으로 하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경로조절부(500)는, 상기 제어부(400)에 의해 제어되는 제2 모터(511); 상기 제2 모터(511)와 결착되어 회전하는 제2 피니언기어(510); 상기 제2 피니언기어(510)와 맞물려 상하 이동하는 제2 래크기어(520); 상기 제2 래크기어(520) 하단에 연장형성되고, 상기 공기압의 이동 경로를 형성하는 스풀밸브(530);를 포함하여 구성되며, 상기 스풀밸브(530)는 하부에 형성되는 제1 스풀(531); 상기 제1 스풀(531) 상부에 구비되는 제2 스풀(532); 상기 제1 스풀(531)과 제2 스풀(532) 사이에 형성되는 공기유입포트(533); 상기 제2 스풀(532)에서 상측으로 연장형성되는 지지축(534);을 포함하여 형성되어 상기 제어부(400)의 제어명령에 따라 상기 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 상부에 배치되어 제2 스풀(532)로 외부 연결홀(543)을 차단시키는 일반모드, 상기 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 중앙부에 배치되어 공기유입포트(533)와 압력센서 연결홀(542)이 연결되는 스판모드, 상기 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 하부에 배치되어 제1 스풀(531)로 탱크 연결홀(544)을 차단시키는 제로모드를 선택적으로 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지로 되는 것이 바람직하다.
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본 발명에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지는, 탱크로 입력될 압축 공기를 공급받는 공기 게이트홀의 개방 면적을 조정하여, 수위정보 대비 탱크 입력 공기 유량의 크기를 선형적으로 제어함에 따라 수위정보 연산 시 오차율을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 스풀밸브 위치 제어를 통한 압력센서, 탱크, 외부 경로의 설정 자동화를 구성함에 따라, 압력센서의 제로점 및 스판점 설정 과정의 자동화 및 정확도 향상 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은 공기 게이트홀의 개방 면적 조정을 위한 유량조절부 및 스풀밸브를 구비한 경로조절부를 단일 구성으로 일체화하여, 제조 단가를 낮추고 작동 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 개요도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 유량조절부 및 경로조절부의 일체화 구성도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 유량조절부 개요도;
도 4는 도 3의 원뿔형 니들밸브 위치에 따라 입력되는 공기 유량을 설명하는 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 경로조절부 개요도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지의 각 모드별 유량조절부 및 경로조절부의 상태를 나타내는 도면;
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지는, 선박용 탱크(10)에 담긴 유체의 수위를 측정하는 장치로서, 탱크(100)로 압축 공기를 인가 후 발생되는 역압을 측정하여 탱크 수위를 연산한다.
이러한 본 발명에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지는 도 1과 같이 공기공급부(100), 유량조절부(200), 압력센서(300), 제어부(400), 경로조절부(500), 모드설정용 스위치(600)를 포함한다.
공기공급부(100)는 공기압를 발생시키는 장치로, 발생된 공기압은 탱크(10)로 전달되고 이후 탱크(10) 내부 유체에 의해 역압이 발생된다. 이러한 공기공급부(100)와 탱크(10) 사이에는 유량조절부(200)가 구비되어, 공기공급부(100)를 통한 압축 공기의 유량을 증가 또는 감소시켜 탱크(10)로 전달하도록 이루어질 수 있다.
유량조절부(200)는 입력 공기의 유량을 조절하는 것으로, 공기공급부(100)와 연결되어 입력되는 압축 공기를 탱크(10)로 전달한다. 유량조절부(200)는 공기 게이트홀(240)을 통해 공기공급부(100)의 압축 공기가 유입되고, 공기 게이트홀(240)의 개방 면적이 조절됨에 따라 내부로 유입되는 공기의 유량을 선형적으로 제어할 수 있다.
구체적으로, 유량조절부(200)는 도 3과 같이 제1 피니언기어(210), 제1 래크기어(220), 원뿔형 니들밸브(230)을 더 포함할 수 있다. 제1 피니언기어(210)는 제1 모터(211)와 결착고정되고, 제어부(400)의 회전요청신호에 따라 제1 모터(211) 회전 시 함께 회전할 수 있다. 제1 래크기어(220)는 제1 피니언기어(210)와 맞물려 상하 이동하는 것으로, 제1 피니언기어(210)가 회전됨에 따라 함께 상방 또는 하방으로 이동할 수 있다. 원뿔형 니들밸브(230)는 제1 래크기어(220)의 하단에 연장형성되고, 제1 래크기어(220)의 상하 이동에 따라 공기 게이트홀(240) 사이에 삽입 또는 배출될 수 있다.
특히, 원뿔형 니들밸브(230)는 도 4와 같이 하부가 원뿔형상으로 형성되어, 공기 게이트홀(240)에 삽입되는 정도에 따라 공기 게이트홀(240)의 개방 면적이 조절될 수 있다. 도 4의 (a)는 원뿔형 니들밸브(230)가 공기 게이트홀(240)에 일부 삽입배치된 경우를 나타내며, (b)는 원뿔형 니들밸브(230)가 공기 게이트홀(240) 상부로 이탈배치된 경우를 나타낸다. 원뿔형 니들밸브(230)는 원뿔형상에 의해 하방 이동할수록 공기 게이트홀(240)의 개방 면적이 줄어들고, 상방 이동할수록 공기 게이트홀(240)의 개방 면적은 커지도록 구성된다.
압력센서(300)는 압력의 크기를 센싱하는 장비로, 공기압에 의한 탱크(10)의 역압을 측정하여 역압정보를 생성한다. 압력센서(300)는 탱크(10), 유량조절부(200), 외부경로와 연결되어 있는 경로조절부(500)와 연결되고, 탱크(10)로부터 발생된 역압이 유입되면 측정하도록 배치구성될 수 있다.
이러한 압력센서(300)는 제로점을 설정하는 제로모드, 스판점을 설정하는 스판모드가 선택적으로 스행될 수 있으며, 제로모드에서 측정된 압력정보를 제로점으로하고 스판모드에서 측정된 압력정보를 스판점으로 설정할 수 있다.
제어부(400)는 유량조절부(200)를 제어하여 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 조절하는 제어장비로, 압력센서(300)와 연결되어 역압정보를 수신하고, 탱크(10) 수위정보를 연산한 후 수위정보에 따라 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 조절하여 입력되는 압축 공기의 유량을 제어한다. 이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 레벨 게이지는 탱크(10) 내 유입되는 압축 공기의 유량을 유체의 수위에 따라 선형적으로 제어하여 역압 연산의 오차율을 저하시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부(400)는 개방면적 연산기능, 위치정보 연산기능, 원뿔형 니들밸브 제어기능을 포함할 수 있다. 개방면적 연산기능은 수위정보에 대응하는 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 검출한다. 위치정보 연산기능은 개방면적 연산기능을 통해 검출된 공기 게이트홀(240)의 개방 면적에 대응하는 원뿔형 니들밸브(230)의 위치정보를 검출하며, 이때 원뿔형 니들밸브(230)의 위치정보는 탱크(10)의 제로점과 스판점의 범위에 기반하여 게이트홀(240)의 개방 면적이 선형적 증가 또는 감소하도록 원뿔형 니들밸브(230)의 위치가 제어된다. 원뿔형 니들밸브 제어기능은 원뿔형 니들밸브(230)가 검출된 위치정보에 대응하게 위치하도록 제1 모터(211)를 회전시켜 제1 피니언기어(210)를 제어할 수 있다.
원뿔형 니들밸브 제어기능은 개방면적 조절기능, 최대면적 개방기능, 최소면적 개방기능을 포함할 수 있다. 개방면적 조절기능은 위치정보 연산기능의 개방 면적에 대응하는 원뿔형 니들밸브(230) 위치정보가 출력되면, 이에 따라 제1 모터(211)를 제어한다. 최대면적 개방기능은 제1 래크기어(230)를 최대 상측으로 이동시켜 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 최대화하고, 이에 따라 입력 공기 유량이 최대화되도록 유도한다. 반면, 최소면적 개방기능은 제1 래크기어(230)를 최대 하측으로 이동시켜 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 최소화하고, 이에 따라 입력 공기 유량이 최소화되도록 유도한다.
또한, 제어부(400)는 경로조절부(500)를 제어하여 압축 공기의 이동경로를 조절할 수 있다. 이와 관련하여, 제어부(400)는 도 5와 같이 제2 모터(511)를 회전시켜 제2 피니언기어(510)를 제어함에 따라 스풀밸브(530)를 이동시키는 스풀밸브 제어기능을 더 포함할 수 있다.
스풀밸브 제어기능은 외부경로 차단기능, 센서경로 개방기능, 외부경로 개방기능을 포함할 수 있다. 외부경로 차단기능은 도 6의 (a)와 같이 스풀밸브(530)를 최대 상측으로 이동시켜 외부경로를 차단하되, 탱크 및 압력센서와 연결되는 경로는 개방한다. 센서경로 개방기능은 도 6의 (c)와 같이 스풀밸브(530)를 중앙부로 이동시켜 외부 및 탱크로 연결되는 경로를 차단한다. 외부경로 개방기능은 도 6의 (d)와 같이 외부경로만 개방하고 탱크 및 압력센서와 연결되는 경로를 차단한다.
경로조절부(500)는 유량조절부(200), 탱크(10), 압력센서(300), 외부 사이에 배치구비되어 경로를 형성한다. 경로조절부(500)는 유량조절부(200)와 연결되어 압축 공기를 전달받고, 전달되는 압축 공기를 탱크(10), 압력센서(300) 및 외부 중 하나 이상으로 이동되도록 이동 경로를 형성한다.
구체적으로, 경로조절부(500)는 제2 피니언기어(510), 제2 래크기어(520), 스풀밸브(530), 스풀하우징(540)을 포함한다.
제2 피니언기어(510)는 제2 모터(511)와 결착되어 회전하며, 제2 모터(511)는 제어부(400)의 신호에 의해 회전될 수 있다. 제2 래크기어(520)는 제2 피니언기어(510)와 맞물려 상하 이동한다.
스풀밸브(530)는 제2 래크기어(520) 하단에 연장형성되고, 압축 공기의 이동 경로를 형성한다. 이러한 스풀밸브(530)는 하부에 형성되는 제1 스풀(531), 제1 스풀(531) 상부에 구비되는 제2 스풀(532), 제1 스풀(531)과 제2 스풀(532) 사이에 형성되는 공기유입포트(533), 제2 스풀(532)에서 상측으로 연장형성되는 지지축(534)으로 이루어질 수 있다.
스풀하우징(540)은 스풀밸브(530)가 상하이동 가능하게 삽입되는 것으로, 도 6과 같이 유량조절부 연결홀(541), 압력센서 연결홀(542), 외부 연결홀(543), 탱크 연결홀(544)을 포함할 수 있다. 유량조절부 연결홀(541)은 일측에 유량조절부(200)와 연결되어 압축 공기가 전달되는 통로이다. 압력센서 연결홀(542)은 타측에 압력센서(400)와 연결되어 탱크(10) 내 유체 수위에 따른 역압이 압력센서(400)로 이동하도록 전달하는 통로이다. 외부 연결홀(543)은 상측에 외부와 연결되어 압축 공기가 외부로 배출되도록 하는 통로이다. 탱크 연결홀(544)은 하측에 상기 탱크(10)와 연결되어 유량조절부(200)로부터 입력되는 압축 공기를 탱크(10)로 전달하거나 탱크(10)로부터 발생된 역압이 압력센서(300)로 전달되도록 하는 통로이다.
이러한 경로조절부(500)의 형성 경로에 따라, 본 발명에 따른 레벨 게이지는 도 6과 같이 일반모드, 청소모드, 스판모드, 제로모드가 수행될 수 있다.
일반모드는 도 6의 (a)와 같이 압축 공기를 탱크(10)와 압력센서(300)로 이동하도록 유도하는 모드로, 원뿔형 니들밸브 제어기능의 개방면적 조절기능과 스풀밸브 제어기능의 외부경로 차단기능이 작동된다. 이에 따라 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 상부에 배치되어 제2 스풀(532)로 외부 연결홀(543)을 차단시키게 된다.
청소모드는 도 6의 (b)와 같이 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 최대로 하여 최대 공기압을 탱크 연결홀(544)로 전달하고, 이에 따라 탱크 연결홀(544)에 묻어 있는 이물질 등을 제거하도록 한다. 이 경우, 원뿔형 니들밸브 제어기능의 최대면적 개방기능과 스풀밸브 제어기능의 외부경로 차단기능이 작동된다. 이에 따라 스풀밸브(530)가 일반모드처럼 스풀하우징(540) 상부에 배치되어 제2 스풀(532)로 외부 연결홀(543)을 차단시키게 된다.
스판모드는 도 6의 (c)와 같이 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 최대로 하고, 이를 모두 압력센서(300)로 전달하여 압력센서(300)의 임계점 설정이 가능하도록 유도한다. 이 경우, 원뿔형 니들밸브 제어기능의 최대면적 개방기능과 스풀밸브 제어기능의 센서경로 개방기능이 작동된다. 이에 따라 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 중앙부에 배치되어 공기유입포트(533)와 압력센서 연결홀(542)이 연결된다.
제로모드는 도 6의 (d)와 같이 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 최소로 하고, 공기압을 모두 외부로 배출시켜 압력센서(300)의 영점 설정이 가능하도록 유도한다. 이 경우, 원뿔형 니들밸브 제어기능의 최소면적 개방기능과 스풀밸브 제어기능의 외부경로 개방기능이 작동된다. 이에 따라 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 하부에 배치되어 제1 스풀(531)로 탱크 연결홀(544)을 차단시키게 된다.
이러한 구성에 의해, 본 발명은 각 모드를 제어부(400)의 출력신호를 통해 자동 동작시킬 수 있어, 일반모드, 압력센서의 제로점 및 스판점 설정을 위한 제로모드 및 스판모드, 탱크 연결홀(544) 청소를 위한 청소모드를 자동화하는 효과가 있다.
모드설정용 스위치(600)는 상기 각 모드를 동작 또는 전환시키기 위한 것으로, 도 2와 같이 제로모드를 동작시키는 제로모드 작동스위치(610), 스판모드를 동작시키는 스판모드 작동스위치(620)를 포함할 수 있다. 이 외에도 별도의 일반모드 작동스위치, 청소모드 작동스위치를 더 포함하거나, 상기의 작동스위치(610, 620)의 버튼 선택 횟수, 간격 등 설정하여, 일반모드 및 청소모드가 동작되도록 할 수 있다.
이러한 모드설정용 스위치(600)는 제어부(400)와 연결되어 사용자가 선택한 모드가 동작되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 탱크
100 : 공기공급부
200 : 유량조절부
210 : 제1 피니언기어
211 : 제1 모터
220 : 제1 래크기어
230 : 원뿔형 니들밸브
240 : 공기 게이트홀
300 : 압력센서
400 : 제어부
500 : 경로조절부
510 : 제2 피니언기어
511 : 제2 모터
520 : 제2 래크기어
530 : 스풀밸브
531 : 제1 스풀
532 : 제2 스풀
533 : 공기유입포트
534 : 지지축
540 : 스풀하우징
541 : 유량조절부 연결홀
542 : 압력센서 연결홀
543 : 외부 연결홀
544 : 탱크 연결홀
600 : 모드설정용 스위치
610 : 제로모드 작동스위치
620 : 스판모드 작동스위치

Claims (5)

  1. 탱크(10)에 공기압을 인가하여 발생되는 역압으로 탱크 수위를 측정하는 레벨 게이지에 있어서,
    압축 공기를 공급하는 공기공급부(100)에 연통되는 공기 게이트홀(240)이 하측에 형성되는 유량조절부(200);
    일측에 상기 유량조절부(200)와 연결되는 유량조절부 연결홀(541), 타측에 압력센서 연결홀(542), 상측에 외부와 연결되는 외부 연결홀(543), 하측에 상기 탱크(10)와 연결되는 탱크 연결홀(544)이 형성되는 스풀하우징(540) 내부에, 상기 유량조절부와 탱크, 외부의 연통 경로를 선택시키는 스풀밸브가 형성되어 상기 유량조절부(200)에서 전달되는 압축 공기의 이동 경로를 제어하는 경로조절부(500);
    상기 압력센서 연결홀(542) 단부에 형성되어 탱크(10) 내 유체 수위에 따라 발생하는 역압을 측정하여 역압정보를 생성하는 압력센서(300);
    상기 유량조절부(200)와 연결되어 압축공기 공급 유량을 제어하고, 상기 경로조절부(500)와 연결되어 압축공기 이동 경로를 제어하며, 상기 압력센서(300)와 연결되어 탱크로부터 전달되는 역압정보를 수신하여 탱크(10) 수위정보를 연산하는 제어부(400)를; 포함하여 구성되어
    상기 제어부(400)에서 연상되는 수위정보에 따라 공기 게이트홀(240)의 개방 면적을 조절하여 입력되는 압축 공기의 유량을 제어함으로써, 상기 수위정보 연산 시 오차율을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절부(200) 내측에는,
    상기 제어부(400)에 의해 제어되는 제1 모터(211);
    상기 제1 모터(211)와 연결되어 회전하는 제1 피니언기어(210);
    상기 제1 피니언기어(210)와 맞물려 상하 이동하는 제1 래크기어(220);
    상기 제1 래크기어(220) 하단에 연장형성되고, 하부가 원뿔형상으로 형성되는 원뿔형 니들밸브(230);를 포함하여,
    상기 제1 래크기어(220)의 상하 이동으로 원뿔형 니들밸브(230) 하부가 공기 게이트홀(240)에 삽입됨에 따라 상기 공기 게이트홀(240)의 개방 면적이 조절되는 것을 특징으로 하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경로조절부(500)는,
    상기 제어부(400)에 의해 제어되는 제2 모터(511);
    상기 제2 모터(511)와 결착되어 회전하는 제2 피니언기어(510);
    상기 제2 피니언기어(510)와 맞물려 상하 이동하는 제2 래크기어(520);
    상기 제2 래크기어(520) 하단에 연장형성되고, 상기 공기압의 이동 경로를 형성하는 스풀밸브(530);를 포함하여 구성되며
    상기 스풀밸브(530)는,
    하부에 형성되는 제1 스풀(531);
    상기 제1 스풀(531) 상부에 구비되는 제2 스풀(532);
    상기 제1 스풀(531)과 제2 스풀(532) 사이에 형성되는 공기유입포트(533);
    상기 제2 스풀(532)에서 상측으로 연장형성되는 지지축(534);을 포함하여 형성되어
    상기 제어부(400)의 제어명령에 따라 상기 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 상부에 배치되어 제2 스풀(532)로 외부 연결홀(543)을 차단시키는 일반모드, 상기 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 중앙부에 배치되어 공기유입포트(533)와 압력센서 연결홀(542)이 연결되는 스판모드, 상기 스풀밸브(530)가 스풀하우징(540) 하부에 배치되어 제1 스풀(531)로 탱크 연결홀(544)을 차단시키는 제로모드를 선택적으로 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 게이트홀 개방 면적 조절식 레벨 게이지.
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