KR19990037060U - 가스유량감지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스유량 감지장치에 관한 것으로 배수지(8)의 물에 염소가스를 혼합함에 있어서, 가스유량감지기(13)의 테이퍼형의 가스유량 감지관(200)에 결합되는 유량센서(14)로서 가스유량 감지관(200)의 중심선상에 위치 감지용 광센서(220)를 설치하여 유동볼(210)의 위치를 감지함으로써 유량을 확인하도록 구성되어 있다.

이러한 본 고안 장치는 염소가스의 유량을 간단한 장치에 의해 측정하여 혼합량을 정확하게 조절할 수 있으며, 가스 유입량의 정밀 자동 제어를 간단한 장치에 의해 가능하게 하는 이점이 있다.

Description

가스유량 감지장치{GAS FLOWMETER}

본 고안은 가스유량 감지장치에 관한 것으로, 특히 가스의 유량을 테이퍼형 관의 중심축선 상에 광센서를 결합한 간단한 장치에 의해 유량을 정확하게 측정할 수 있으며, 가스 유입량의 정밀 자동 제어를 간단한 장치에 의해 가능하게 하도록 한 가스유량 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수처리장에서는 정수설비에 의해 정수된 물을 마을에 공급하기 전에 살균력을 부여하기 위하여 염소가스를 투입하고 있으며, 정수장으로 부터 배수지에 물을 유입시키고, 이 배수지에 유입된 물에 염소가스를 투입한 후 마을에 공급하게 되는 바, 종래의 가스유량 감지장치는 액화염소 공급수단의 액화염소통으로 부터 공급되는 염소가스가 흐르는 배관의 일측부에 파이프의 반경방향으로 센서를 배치하여 이 센서에 의해 유량을 감지하도록 되어 있으므로 구조적으로 복잡하게 되고, 고가일 뿐아니라, 유량의 실시간 측정 및 연속적인 정밀 측정이 불가능하여 염소가스의 공급 및 투입의 자동정밀 제어가 어렵게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 가스의 유량을 테이퍼형 관의 중심축선 상에 광센서를 결합한 간단한 장치에 의해 유량을 정확하게 측정할 수 있으며, 가스 유입량의 정밀 자동 제어를 간단한 장치에 의해 가능토록 한 가스유량 감지장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 가스유량 감지장치에 있어서, 가스 유입배관의 상단부에 외주면에 눈금이 형성된 가스유량 감지관의 하단 유입구가 결합되며, 그 내부의 하단부에서 상단부까지 유동하는 유동볼이 삽입되고, 상기 가스유량 감지관의 상단부에는 유동볼의 위치를 감지하는 유량센서가 결합되며, 이 유량센서로서 가스유량 감지관에 중심축선 방향으로 설치되어 유동볼 측으로 빛을 발사하고 반사되어 되돌아오는 빛을 감지하여 유동볼과의 거리에 의해 유량을 측정하는 위치 감지용 광센서가 결합되어 구성된다.

그리고, 상기 가스유량 감지관은 가스가 유입되는 단부에서 배출되는 단부에 걸쳐 직경이 점차 커지는 테이퍼형 관으로 형성되어 구성되고, 상기 위치 감지용 광센서에는 레이저 광센서가 이용된다.

도 1 내지 도 5는 본 고안 가스유량 감지장치에 관한 도면으로서,

도 1은 인젝터의 전체 구성도.

도 2는 인젝터의 공급부 구성도.

도 3은 인젝터의 유량감지 및 조절부 구성도.

도 4는 인젝터의 염소가스 투입부 구성도.

도 5는 가스유량 감지장치의 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

8 : 배수지 14 : 유량센서

200 : 가스유량 감지관 202 : 하단 유입구

210 : 유동볼 220 : 위치 감지용 광센서

이하, 본 고안을 첨부 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 가스유량 감지장치의 전체 구성도를 보인 것이고, 도 2는 가스유량 감지장치의 공급부 구성도, 도 3은 가스유량 감지장치의 유량감지 및 조절부 구성도, 도 4는 가스유량 감지장치의 염소가스 투입부 구성도를 각각 보인 것이며, 도 5는 가스유량 감지장치의 단면도를 보인 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 고안이 적용되는 자동 염소 투입기는 염소가스를 공급하는 액화염소 공급수단(1)과, 염소가스가 공급되는 유량을 측정하여 제어부에 전송하는 가스유량감지기(13)와, 정수된 물을 마을에 공급하는 배수지(8)의 염소의 농도를 측정하여 제어부에 전송하는 농도 감지용 센서(23)와, 제어부가 상기 가스유량감지기(13)의 염소가스 유량 측정신호와, 배수지(8)의 잔류농도를 측정하는 농도 감지용 센서(23)의 측정신호를 입력받아 제어함에 의해 염소의 통과 유량을 자동으로 조절하는 자동조절밸브(12)와, 배수지(8)의 일측부에 설치되어 물을 펌핑하는 펌프(7)와, 펌핑된 물이 분사되어 형성되는 진공압으로 염소가스를 배수지(8)에 투입하고 물의 역류를 방지하는 인젝터(11)와, 액화염소 공급수단(1)로 부터 유입되는 염소가스의 공급유량, 배수지(8)의 염소 농도에 따라 상기 자동조절밸브(12) 및 장치를 제어하는 콘트롤러(30)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 배수지(8)는 정수장에서 여과된 물을 공급받아 마을로 보내주며, 배수지(8)의 일측부에는 정수된 물이 유입되는 유입로(8a)가 구비되고, 타측부에는 염소가스가 혼합 처리된 물이 배출되는 배출로(8b)가 구비되어 있다.

상기 액화염소 공급수단(1)에는 액화염소통(1-1)이 이용되고, 액화염소통(1-1)과 가스유량감지기(13)의 사이, 즉 배관(L)의 유입측 배관 L1, L2 사이에는 기화된 염소가스의 압력을 측정하기 위한 압력계(2)와, 액화염소통(1-1)에 배출되는 불순물을 여과하기 위한 여과기(3)와, 콘트롤러(30)에 의해 제어되어 관로를 개폐하는 전동밸브(4)와, 염소가스의 압력을 일정한 압력으로 감압 조절하여 배출시키기 위한 감압조절밸브(5)와 일정한 량이 흐르도록 하는 정량조절밸브(6)가 직렬로 연결되어 있다.

상기 액화염소통(1-1)에서 배출되는 염소가스는 온도에 따라 기화 압력이 높아지므로 감압조절밸브(5)에 의해 저압으로 조절한 양 만큼만 흐르게 되고, 정량조절밸브(6)는 염소가스를 감압조절밸브(5)에서 감압되어 나오는 양을 자동조절밸브(12)에서 지지하는 양 만큼만 정량으로 공급한다.

상기 압력계(2), 여과기(3), 감압조절밸브(5) 및 정량조절밸브(6)는 패널(110)에 설치된다.

상기 가스유량감지기(13)는 투입기 박스(100)에 세워져 결합되고 상기 배관 L2에 연결되는 배관 L3의 상단부에는 외주면에 눈금(201)이 형성된 가스유량 감지관(200)의 하단 유입구(202)가 결합되고, 그 내부에 유동볼(210)이 삽입되어 이 유동볼(210)이 염소가스의 압력에 따라 가스유량 감지관(200)의 하단부에서 상단부까지 유동하도록 되어 있으며, 가스유량 감지관(200)의 상단부에는 유동볼(210)의 위치를 감지하는 유량센서(14)가 결합되어 있다. 이 유량센서(14)는 유동볼(210) 측으로 빛을 발사하고 반사되어 되돌아오는 빛을 감지하여 유동볼(210)과의 거리에 의해 유량을 측정하는 위치 감지용 광센서(220)가 이용되며, 이 위치 감지용 광센서(220)에는 레이저 광센서, 적외선 광센서 등의 광센서가 이용된다.

상기 자동조절밸브(12)는 하우징(300)에 설치된 모터(310)에 의해 밸브봉(320)이 승강하면서 밸브봉(320)의 상단부에 형성된 원추형 조절부(321)가 유통공(302)의 개폐량을 조절하도록 되어 있으며, 포텐셔 메터(330)에 의해 밸브봉(320)의 회전량을 감지하도록 되어 있다.

상기 배관 L3의 중간부에는 염소가스가 관로에 흐르지 않거나 떨어졌을 때에 경보가 울리는 가스경보기(15)가 연결된다.

상기 가스유량감지기(13)는 상측부 양쪽에 배출구(203),(204)가 형성되고, 일측 배출구(203)에는 배관 L4의 일단부가 연결되며, 배관 L4의 타단부에는 자동조절밸브(12)의 유입구(301)가 연결된다.

상기 가스유량감지기(13)의 타측 배출구(204)에는 배관 L5의 상단부가 연결되고, 배관 L5의 타단부는 배관 L6로 인젝터(11)의 상단 유입구(402)에 연결되며, 상기 자동조절밸브(12)의 상부 일측에 형성된 배출구(303)에는 배관 L7의 일단부가 연결되고, 타단부는 배관 L5의 중간부에 연결된다.

상기 인젝터(11)는 펌핑된 물이 분사되어 형성되는 진공압으로 염소가스를 흡입하여 분사시키는 벤츄리부(400)와, 정전 및 비상 상황의 원인으로 인하여 물이 역류됨을 방지하기 위한 체크밸브(410) 및 수압배출부(420)와, 염소가스가 소진되어 장치가 정지되고 배관에 진공이 형성되는 때에 외부 공기를 유입시켜 배관(L) 내부의 진공 부압을 대기압으로 상쇄시키는 대기압유입부(430)로 구성되어 있다.

상기 인젝터(11)의 벤츄리부(400)를 이루는 벤츄리관(401)의 유입단부(403)에는 상기 펌프(7)가 연결되고, 펌프(7)에는 배수지(8)의 물을 인상하기 위한 유입관(21)이 결합되며, 벤츄리관(401)의 수배출단부(404)에는 염소가스를 투입하기 위한 투입관(22)이 연결된다.

상기 펌프(7)와 인젝터(11) 사이에 연결되는 배관 L8에는 인젝터(11)에 걸리는 수압을 조절하는 수압밸브(9)와, 인젝터(11)에 걸리는 수압을 가르키는 수압계(10)가 결합되고, 펌프(7)와 수압밸브(9) 사이에 일단부가 연결된 배관 L9의 타단부에는 펌프(7)에 압력이 떨어지거나 물이 올라오지 않으면 경보가 울리면서 정지하도록 하는 수압경보기(18)가 연결되어 있다.

상기 배관 L5에는 인젝터(11)의 진공 흡입량은 많고 염소가스는 소량으로 들어갈 때에 기계에 무리가 되므로 공기량을 자동으로 조절해주는 진공주입조절밸브(17)와, 기계 작동 중 정전이 되거나 할 때 기계 내에 잔류 가스를 밖으로 배출시키는 가스배출기(19)와, 자동쪽으로 고장이 났을 때에 수동으로 조절하여 사용하기 위한 수동 가스조절밸브(20)가 연결되고, 가스배출기(19)와 대향되게 연결되는 배관 L10에는 인젝터(11)에서 흡입되는 진공압력을 가르키는 진공계(16)가 연결되어 있다.

상기 인젝터(11)의 체크밸브(410)는 밸브동체(411)의 상부에 밸브시트부(412)가 형성되고, 밸브동체(411)의 내부에는 물이 역류할 때에 떠올라 밸브시트부(412)를 막아 관로를 차단하는 밸브체(413)가 삽입된 구성으로 되어 있다. 이 밸브체(413)는 내부가 비어 물에 잘 떠오르는 부구 형태로 이용하는 것이 좋다. 이 체크밸브(410)는 밸브동체(411)의 상단 유입구(415)가 대기압유입부(430)의 하단 배출구(433)에 연결되고, 밸브동체(411)의 하단 배출구(416)는 벤츄리관(401)의 상단 유입구(405)에 연결된다.

상기 인젝터(11)의 체크밸브(410)는 펌프(7)에 의해 펌핑된 물이 벤츄리관(401)에 분사되어 진공압이 하부에 형성되면 밸브동체(411) 내부의 밸브체(413)가 하측으로 이동하여 밸브시트부(412)에서 분리되면서 관로가 개방되고, 이에 따라 내측으로 유입되는 염소가스가 계속 흘러 투입관(22)으로 배출된다.

그리고, 펌프(7)의 가동이 정지되거나 설비에 이상이 발생하여 진공압이 떨어지면서 밸브동체(411)의 내측으로 물이 올라오면 밸브동체(411) 내부의 밸브체(413)가 물에 의해 떠오르면서 밸브시트부(412)에 밀착되어 물의 역류를 차단하게 된다.

상기 수압배출부(420)는 배출구(425)가 주벽 일측부에 형성된 몸체(421)에 커버(422)가 결합되고, 다이아프램(423)이 내부에 결합됨과 아울러, 몸체(421)의 중간부에 형성된 연통구(428)가 밸브동체(411)의 주벽 일측부에 형성된 연통구(414)에 결합되고, 몸체(421)에는 시트부(426)가 형성되어 있으며, 다이아프램(423)의 중간부에 고정된 밸브판(424)과 커버(422)의 중간부 사이에는 밸브판(424)을 시트부(426)에 밀착시키는 스프링(427)이 결합되어 있다.

상기 수압배출부(420)는 배관이 인젝터(11) 보다 높게 설치되거나 한 라인에 인젝터(11)가 2∼3대씩 설치됨으로써 밸브 작동이 잘못되어 물이 역류될 수 있고, 또한 체크밸브(410)에서 완벽하게 차단하지 못하는 경우 물이 역류될 수 있으므로 이를 확실하게 방지하기 위하여 설치된 것이며, 물이 체크밸브(410)를 넘어 역류되면 다이아프램(423)이 수압에 의해 밀리면서 밸브판(424)이 시트부(426)에서 떨어지게 되므로 역류되는 물이 배출구(425)를 통해 배출된다.

상기 대기압유입부(430)는 배출구(433)가 하부에 형성된 몸체(431)와, 염소가스 유입구(402)가 상부 일측에 형성되고 대기압 유입구(434)가 중간부에 형성되는 커버(432)가 결합되고, 다이아프램(435)이 중간부에 고정되어 있다. 이 다이아프램(435)의 중간부에 고정된 밸브판(436)의 중간부에는 통공(437)이 형성되어 중간 밸브체(438)가 유동 가능하게 삽입됨과 아울러 스프링(439)에 의해 하방향으로 탄력지지되어 있으며, 밸브판(436)과 중간 밸브체(438)의 헤드(440)가 접촉되는 부분은 안정하게 밀착되도록 원호면(441),(442)으로 형성되어 있다. 그리고, 중간 밸브체(438)의 상부에는 상기 커버(432)에 형성된 대기압 유입구(434)를 개폐하기 위한 상부 밸브체(443)가 결합되어 있다.

상기 대기압유입부(430)는 벤츄리관(401)의 진공압에 의해 다이아프램(435)과 밸브판(436)이 하측으로 이동하여 밸브판(436)과 중간 밸브체(438)의 원호면(441),(442) 사이가 이격되므로 염소가스가 내측으로 유입되어 하측으로 흐르게 되고, 밸브판(436)이 하측으로 이동함에 의해 스프링(439)이 압축되어 힘을 가함에 따라 중간 밸브체(438)와 상부 밸브체(443)가 하측으로 당겨지면서 상부 밸브체(443)가 커버(432)의 대기압 유입구(434)를 막게 되므로 외부 공기의 유입은 방지된다.

그리고, 염소가스를 다 사용된 경우 기계가 멈추게 되면 기계 내에 진공이 걸려 물이 기계의 배관으로 역류하는 것을 다이아프램(435)과 밸브판(436)이 위로 올라감에 의해 중간 밸브체(438)와 상부 밸브체(443)가 위로 올라가면서 대기압 유입구(434)가 개방되므로 외부 공기가 유입되어 진공상태가 해소되므로 물의 역류가 방지된다.

상기 전동밸브(4), 펌프(7), 자동조절밸브(12), 가스유량감지기(13), 가스경보기(15) 및 수압경보기(18) 등은 콘트롤러(30)에 의해 동작이 제어되도록 전기적으로 연결된다.

이와 같이 구성된 본 고안 자동 염소 투입기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

정수장에서 정수된 물이 배수지(8)의 유입로(8a)로 흘러 들어오는 유입속도, 배출로(8b)로 흘러 나가는 배출속도, 물에 혼합시키고자 하는 염소가스의 농도 등의 운전조건에 따라 콘트롤러(30)의 조작반(31)을 조작하여 마이콤에 필요한 데이터를 입력하면, 마이콤이 상기 전동밸브(4), 펌프(7) 및 자동조절밸브(12)를 제어하여 장치를 자동으로 가동시키고, 가동중 물 유량감지기(24), 가스유량감지기(13), 농도 감지용 센서(23), 가스경보기(15) 및 수압경보기(18)로 부터 전달되는 신호 및 작업자의 조작신호에 따라 배수지(8)의 물에 적정한 량의 염소가스를 능동적으로 투입하여 혼합시키게 된다.

그리고, 장치에 전원을 인가하여 가동시키면 펌프(7)가 물을 펌핑하여 인젝터(11)의 벤츄리관(401)에 고속으로 분사시키면 벤츄리관(401)에 의해 진공압이 형성되어 액화염소통(1-1)의 염소가스가 강한 진공압에 의해 배출되고 배관(L)의 관로를 흘러 결국, 투입관(22)을 통하여 배수지(8)의 물 속에 혼합되며, 이와 같이 살균 등을 위하여 염소가스가 혼합처리된 물이 마을로 공급된다.

이하, 이와 같은 처리과정을 순차적으로 설명하면, 상기한 인젝터(11)의 진공압에 의해 액화염소통(1-1)의 염소가스가 배출되면 여과기(3)에 의해 여과되고, 감압조절밸브(5)에 의해 적정한 압력으로 감압되며, 정량조절밸브(6)에 의해 설정된 적정량이 흘러 가스유량감지기(13)의 가스유량 감지관(200)을 통과하게 된다.

이때 가스유량 감지관(200)의 내부에서는 염소가스의 유량에 따라 유동하는 유동볼(210)의 높이가 변화되고, 이 유동볼(210)의 높이를 유량센서(14)의 위치 감지용 광센서(220)가 감지하게 되며, 이 유량 감지신호가 마이콤에 입력되어 유동볼(210)의 높이에 유량을 측정하게 된다.

상기 위치 감지용 광센서(220)는 레이저 광센서와 같은 것으로서, 발광부에서 조사된 빛이 유동볼(210)에 입사되고 유동볼(210)에서 반사된 빛이 수광부에 입사됨에 의해 유동볼(210)의 높이에 따른 유량을 측정할 수 있도록 한다.

이어서, 자동조절밸브(12)가 상기 유량 감지신호에 연동하여 출력되는 마이콤의 제어신호에 따라 작동하여 밸브의 유통로를 조절함으로써 염소가스의 흐르는 량이 자동으로 조절되며, 자동조절밸브(12)를 통과한 염소가스가 배관 L7, L5, L6를 통하여 인젝터(11)에 공급되어 벤츄리관(401)을 통하여 투입관(22)으로 배출되는 것이다.

그리고, 이와 같이 염소가스가 배수지(8)의 물에 혼합되는 과정에서 가스경보기(15)가 염소가스의 유량을 감지하여 부족한 상황이면 경보를 울림과 동시에 이 신호가 마이콤에 전달되어 장치의 가동을 중지시키고, 또한 수압경보기(18)가 펌프(7)에 의해 펌핑되는 수압을 감지하여 수압이 부족한 상황이면 역시 경보를 울림과 동시에 이 신호가 마이콤에 전달되어 장치의 가동을 중지시키게 되며, 액화염소통(1-1)을 교체하고, 펌프(7)를 수리하는 등 필요한 조치를 한 후, 콘트롤러(30)를 다시 리세트 시키면 정상 가동된다.

한편, 염소가스의 혼합작용이 정상적으로 진행되는 상황에서 정전 등으로 인하여 장치가 갑자기 정지되면, 배관(L)에 진공부압이 형성되어 있으므로 배수지(8)의 수압이 배관(L)의 관로로 역류하고, 또 배관이 인젝터(11) 보다 높게 설치되거나 한 라인에 인젝터(11)가 여러대 설치됨으로써 밸브의 작동이 잘못되면 기계의 내부로 물이 역류하며, 이렇게 되면 장치가 침수되어 치명적으로 손상을 입게 될 것이나, 이때에 인젝터(11)의 체크밸브(410)에 의해 물의 역류가 차단됨과 아울러 체크밸브(410)에서 역류를 차단하지 못하는 경우에도 수압배출부(420)을 통하여 수압이 배출되어 장치가 안전하게 유지된다.

그리고, 인젝터(11)의 벤츄리관(401)에 의해 진공이 발생되어 염소가스가 원활하게 흘러 배출되던 중 염소가스를 다 사용하였을 경우 장치가 멈추게 되면 배관에 진공이 걸려 기계 내부로 물이 올라오는 것을 대기압유입부(430)의 다이어프램(431)이 역으로 올라가면서 공기 주입을 해줌으로써 배관 내에 걸려 있는 진공상태를 무중력 상태로 만들어 줌으로써 물이 올라오지 못하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안 가스유량 감지장치는 가스유량감지기(13)의 가스유량 감지관(200)에 결합되는 유량센서(14)로서 가스유량 감지관(200)의 중심축선 상에 위치 감지용 광센서(220)를 설치하여 유동볼(210)의 위치를 감지함으로써 유량을 확인하도록 되어 있으므로 가스의 유량을 간단한 장치에 의해 정확하게 측정할 수 있으며, 가스 유입량의 정밀 자동 제어를 간단한 장치에 의해 가능하게 하는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 가스유량 감지장치에 있어서, 가스 유입배관의 상단부에 눈금(201)이 외주면에 형성된 가스유량 감지관(200)의 하단 유입구(202)가 결합되며, 그 내부의 하단부에서 상단부까지 유동하는 유동볼(210)이 삽입되고, 상기 가스유량 감지관(200)의 상단부에는 유동볼(210)의 위치를 감지하는 유량센서(14)가 결합되며, 이 유량센서(14)로서 가스유량 감지관(200)에 중심축선 방향으로 설치되어 유동볼(210) 측으로 빛을 발사하고 반사되어 되돌아오는 빛을 감지하여 유동볼(210)과의 거리에 의해 유량을 측정하는 위치 감지용 광센서(220)가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 가스유량 감지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스유량 감지관(200)은 가스가 유입되는 단부에서 배출되는 단부에 걸쳐 직경이 점차 커지는 테이퍼형 관으로 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 가스유량 감지장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 감지용 광센서(220)는 레이저 광센서인 것을 특징으로 하는 가스유량 감지장치.