KR20000052862A - 먼지에 대한 개선된 내구성을 갖는 가스 유량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 유량계(10;56;88)에 관한 것으로, 가스 흐름용 인입구(14)와 유출구(16)가 제공된 하우징(12)과, 그 속에 배치되는 측정 블록(18;36;40;58;90)을 포함하고 상기 하우징에는 가스 흐름이 상기 측정 블록으로 유입할 수 있게 하는 적어도 하나의 구멍(20;92)과 유출구(16)를 통하여 측정 블록으로 부터 가스 흐름이 유출되게 하는 적어도 하나의 구멍이 제공된 것에 있어서, 상기 측정 블록(18)은 가스 흐름 인입구(14)를 향하여 배치되어 인입구로부터 나온 가스 흐름이 만나게 되는 벽(18a)을 구비하며, 상기 구멍은 측정 블록의 반대쪽 벽(18b)에 단독 제공되는 것을 특징으로 하여 구성된다.

Description

먼지에 대한 개선된 내구성을 갖는 가스 유량계{GAS METER WITH IMPROVED RESISTANCE TO DUST}

상술한 유형의 가스 유량계에서, 유동가스가 측정 블록 속으로 유입되도록 허용하는 구멍은 가스 공급측을 향하여 위치한 블록의 벽에 제공된다. 예를들어, 그러한 유량계는 프랑스 특허 제 2 458 798호, 유럽 특허 제 0 580 099호, 및 WO 94/09342호에 개시되어 있다. 그러한 유량계들은 가정용으로 의도된 것으로 유량계가 사용자의 건물에 설치되면, 가스 공급측 및 배출측은 수직 평면에 배치되어 수직하방으로 인입되고 수직상방으로 향하여 배출된다. 따라서, 측정 블록으로의 가스 유동에 의해 실려온 먼지와 같은 여러 입자들이 유량계에서 발견되는 것이 흔하며, 시간이 지남에 따라 이들 입자들은 축적되고 쌓여서 가스 유동을 위한 통로를 부분적으로 막게 되어서 유량계의 최초 설계시에 고려되지 않은 추가적인 수두손실을 초래하게 된다.

본 발명은 가스 유동용 유입구와 유출구가 구비되고 측정 블록을 구비한 하우징을 포함하며, 상기 측정 블록은 하우징 내부에 장착되고 유동 가스가 측정 블록 속으로 유입되게 하는 적어도 하나의 구멍이 제공되어 있다.

도 1은 본 발명의 가스 유량계의 개략적인 종단면도.

도 2는 도 1 유량계의 선 A-A에 의한 단면도.

도 3은 도 1 유량계의 선 B-B에 의한 단면도.

도 4는 도 1 유량계의 측정블록의 단면도로서, 측정블록은 유량계 외부에서 발생된 간섭 초음파를 감쇠시키는 수단을 포함한다.

도 5는 도 1 유량계에 사용된 다른 형태의 측정 블록의 개략적인 단면도.

도 6은 도 5에 도시된 측정 블록의 선 C-C에 의한 단면도.

도 7은 도 1 유량계의 확대도로서 유량계 외부에서 발생된 간섭 초음파를 감쇠시키는 수단을 포함하고 도 4에 도시된 수단의 변형예를 구성한다.

도 8은 내부의 측정 블록이 생략된, 도 7에 도시된 유량계의 선 D-D에 의한 확대 단면도이다.

도 9는 도 7과 유사한 가스 유량계의 구성도로서 간섭 초음파를 감쇠시키는 수단을 구비하지 않고 측정 블록의 구멍을 차단하기 위한 셔터부재가 도시되어 있다.

본 발명은 시간이 지남에 따라 수두 손실의 증가를 피할 수 있도록 매우 단순한 설계의 가스 유량계를 제공함으로써 종래 가스 유량계에 따른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 인입구와 유출구가 제공된 하우징과, 그 속에 배치되는 측정 블록을 포함하고 상기 하우징에는 가스 흐름이 상기 측정 블록으로 인입할 수 있게 하는 적어도 하나의 구멍이 제공된 가스 유량계에 있어서, 상기 측정 블록은 가스 흐름 인입구를 향하여 배치되어 인입측으로부터 나온 가스 흐름이 만나게 되는 벽을 구비하며, 상기 구멍은 측정 블록의 반대쪽 벽에 단독을 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 유량계를 제공한다.

가스 유량계가 설치되면, 인입구로부터 나온 가스 흐름은 측정 블록의 구멍(또는 구멍들) 속으로 직접 인입되지 않게 되는데, 그 이유는 인입구를 향하여 위치한 상기 측정 블록의 벽이 가스가 측정 블록 속으로 유입되는 것을 허용하는 구멍들을 포함하지 않기 때문이다. 따라서, 가스 흐름에 의해 전달되는 여러 입자들이 정면 벽에 침적될 수 있기 때문이다. 측정 블록의 대향 벽을 통하여 쩨공되는 구멍에 이르기 위하여, 가스흐름은 측정 블록 둘레로 둘러싸게 되어 스크린과 작용하게 되며, 그렇게 함으로써 상기 가스 흐름은 대부분의 입자들이 제거된다. 또한, 인입구로부터 나온 가스 흐름은 하우징 속으로 들어가게 되어 먼저, 어떠한 구멍도 없는 블록의 벽과 만나게 되어 가스 흐름이 벽에 부딪혀게 되어 그 가스 흐름의 입자들의 일부가 제거된다.

측정 블록은 그것을 통하여 전파되는 가스 흐름에 초음파를 발생하고 수신하는 초음파 변환기를 포함하며, 상기 초음파 변환기는 그에 의해 사용되어 측정을 방해하는 주파수로 유량계 밖에서 발생된 간섭하는 초음파를 필터링하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 유량계는 그와같이 간섭하는 초음파를 감쇠시키는 수단을 포함할 수 있으며, 그 감쇠수단은 가스 공급측과 구멍들 사이에 배치된다.

본 발명의 특징에 따라, 하우징과 측정 블록은 그 사이에는 인입구로부터의 가스 흐름이 구멍에 이르도록 하는 적어도 하나의 통로가 있다. 간섭 초음파를 감쇠시키는 수단은 예를들어 상기 통로에 위치할 수 있다.

유량계가 사용자의 건물에 설치될 때, 그 통로는 사실상 수직인 것이 바람직하다. 예를들어, 감쇠수단은 상기 통로에서 간섭 초음파의 주 전파방향에 횡방향으로 연장한 연속된 복수개의 홈들에 의해 형성되며, 상기 홈들은 통로에서 불연속된 음향학적 임피던스를 설정하도록 서로 평행한 융기부와 교대로 형성된다.

예를들어, 융기부와 홈들은 측정블록에 형성된다.

변형적으로, 감쇠수단은 측정 블록의 표면의 적어도 일부분에 커버를 형성하며 간섭 초음파를 감쇠시키는 재료로 구성된다.

측정 블록은 또한 초음파 변환기 대신에 유체 발진기를 포함하거나 프랑스 특허 제 2 721 360호에 개시된 바와같이 초음파 변환기와 결합된 유체 발진기를 포함할 수 있다.

또한, 측정 블록의 멀리 떨어진 벽에의 구멍의 배치는, 측정 블록의 존재 때문에 가스 인입구로부터 보이지 않고 구멍을 밀폐할 수 있게 하는 부재를 구멍을 향하여 설치할 수 있도록 한다.

그와같은 배치는, 예를들어 사용자가 가스 요금을 지불하지 못하여 가스 공급회사가 측정 블록의 구멍을 밀폐시켜 가스 공급을 중단시킬 때 불법을 행할 수 없게 된다.

예를들어, 밀폐수단은 측정 블록에 장착될 수 있다.

상기 측정 블록은 그 위에 밀폐부재를 용이하게 장착할 수 있게 하도록 플라스틱 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징들과 장점들은 비제한적으로 단지 예로서 주어진 첨부 도면을 참고한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와같이, 가스 유량계는 부호 10으로 전체적으로 표시되며 가스 인입구(14)와 유출구(16)가 연결된 하우징(12)과, 그 속에 위치한 측정 블록(18)을 포함한다. 상기 측정블록(18)은 가스 흐름이 분할되게 하며 가스 인입구(14)를 향하여 배치된 벽(18a)을 구비한다. 이러한 결과로 가스 흐름은 거기에 함께 실려온 입자들의 일부분을 잃게 된다.

측정 블록(18)은 하우징(12) 속에 배치되어 측정 블록과 하우징 사이에 하나 또는 그 이상의 통로들이 형성되고, 가스가 인입구로부터 측정 블록의 하부에 형성된 구멍(20)들로 유체가 이동하도록 (도 1과 도 3에) 통로들 사이에 분할되어 유동할 수 있게 되어 있다. 하나의 구멍이 형성되는 대신에 복수개의 구멍이 측정 블록에 형성될 수도 있다. 이들 수직의 통로들은 입자들을 포함한 가스가 그 중력에 의해 입자들 대부분이 하우징 바닥에 낙하되고 하우징에서 빠져나가지 못하게 된다. 먼지 트랩이 하우징의 바닥에 제공될 수도 있다.

측정 블록(18)은 하우징(12)의 내측벽들에 형성된 홈들에 수용된 2개의 돌출부(22,24)들에 의해 하우징(12)속에서 제위치에 유지된다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 측정 블록(18)은 평행사변형체의 형태로 되며 구멍(20)을 구비하여, 그 구멍을 통해 가스 흐름이 벽(18b)으로 형성된 측정 블록에 인입되며, 상기 벽(18b)은 벽(18a)으로부터 이격되어 있다. 측정 블록은 또한 2개의 초음파 변환기(26,28)들을 구비하고 있으며, 각각의 초음파 변환기들은 측정 경로를 구성하는 관형의 측정 덕트(30)의 양단부들중 하나와 대향되게 배치된다. 예를들어, 초음파 변환기는 40 kHz의 주파수로 작동한다.

측정 덕트(30)는 초음파 변환기(26,28)들이 위치한 2개의 챔버들 사이에 고체의 블록 형태로 된 벽(32)을 관통한다. 가스 흐름은 구멍(20)을 통해 도 1과 도 3에서 화살표로 표시된 바와같이 측정 블록(18)의 챔버들중 하나로 인입되고 그 단부(30a)를 통해 측정 튜브(30)로 인입되어 그 내부를 따라 이동하여 반대쪽 단부(30b)를 통해 튜브로부터 빠져나가게 되며, 최종적으로 도 1에 도시된 가스 출구(16)에 연결된 유출 오리피스(34)를 통해 상향으로 유출된다.

가스 흐름이 측정 블록으로 인입되기 까지 가스 흐름에 포함된 입자의 대부분이 제거되는 것이 중요하며, 그 이유는 그 유동구역이 가장 좁게 되어서 입자의 축적이 있게 되면 수두 손실에 가장 해로운 영향을 주게 되기 때문이다.

상술한 초음파 가스 유량계에서, 초음파 변환기(26,28)들은 교대로 고정된 주파수의 초음파를 발생하고 수신하게 되며, 상기 초음파 변환기들에 의해 수신된 초음파에 근거하여 초음파의 전파가 측정되어 그로부터 유체 유량이 유도된다.

본 발명에 따른 구멍의 배치 때문에, 초음파 변환기들의 작용면에서 입자들이 침적하여 초음파의 발생 및 수신을 변경시킴에 따라 유량율 측정을 방해할 염려가 없다.

하우징의 바닥으로 이용가능한 공간은 가스 유량율을 결정하는데 필요한 (도면에 도시되지 않은) 에너지원과 함께 적당한 전자장치에 의해 점유된다.

때로는 도면에 도시되지 않았지만, 압력 조정기가 가스 유량계 상류측에 배치되어 예를들어 40 kHz의 주파수의 간섭 초음파를 발생하게 됨으로써 가스 유량율을 방해한다.

측정 블록은 인입구와 블록으로의 구멍 사이에서 스크린으로서 작용하게 되고 방음벽과 같이 작용하게 되면, 가스 흐름과 함께 하우징에 도달하는 간섭파가 하우징의 내측벽들과 벽(18a)과 접촉하게 됨으로서 다수의 반사되어 자연적으로 감쇠된다.

측정 블록으로의 구멍이 (종래 기술의) 가스 인입구를 향하여 벽(18a)에 제공되는 경우에 가스 유동시 전파되는 노이즈가, 하우징의 바닥을 향해 구멍이 배치된 신규한 배치구조에서 보다 쉽게 측정 블록으로 유입되는 것으로 관찰되었다. 그럼에도 불구하고, 도 4에 도시된 바와같이 (도 1 내지 도 3으로부터 변경되지 않는 요소들은 같은 부호로 표시되어 있다), 보통 금속으로 만들어지는 측정 블록의 구조가 간섭파의 전파를 용이하게 하는 것을 방지하도록 간섭파를 더욱 감쇠하는데 적합한 재료의 층을 측정 블록(36)에 코팅하는 것이 바람직할 수도 있다.

도 5와 도 6은 도 1 내지 도 3의 것과 유사한 가스 유량계의 측정 블록(40)을 도시하고 있으며, 여기서 도 1 내지 도 3에서 변경되지 않은 요소들은 동일한 참조 부호를 사용한다. 이 측정 블록은 유체 발진기로 구성되며, 가스는 구멍(20)을 통해 유체 발진기로 인입되어 채널(42)로 들어가게 되고, 상기 채널은 챔버(46)속을 조사하는 길다란 형태의 슬로트(44)를 통해 종결된다. 장애물(48)이 슬로트(44)를 향하여 챔버의 중간에 위치한다. 슬로트(44)는 가스 흐름을 챔버(46)에서 발진하는 유체 제트흐름으로 변화시킴으로써 유체 발진기를 통과하는 유량율을 나타내는 발진 주파수로 장애물(48)을 스쳐지나가게 된다. 상기 제트 흐름이 발진함에 따라, 가스 흐름이 장애물의 일측에서 측방 채널(50,52)들을 통해 교대로 통과하여 장애물로부터 하류측에서 다시 합체 되며 출구 오리피스(34)에 연결된 수직 채널(54)로 들어가게 된다.

도 7과 도 8은 도 1 내지 도 3과 유사한 가스 유량계(56)를 도시하고 있지만, 상기한 유량계 외부에서 발생된 간섭 초음파를 감쇠시키는 수단을 포함한다. 상기 감쇠수단은 도 4에 도시된 것과 다르다. 도 1 내지 도 3에 관련한 요소들은 동일한 참조 부호를 유지한다. 설명을 간략화하기 위하여 측정 블록(58)은 도 8에서는 생략되었다.

구멍(20)이 가스 인입구(14)로부터 떨어진 측정 블록(58)의 측부에 있고 통로(60,62,64,66)들이 하우징(12)과 측정 블록 사이에 형성되어 있으면, 감쇠수단을 상기 통로들에 배치할 수 있으며 선행 기술에서 채용할 수 없으며 효과적인 노이즈를 감쇠하는 해결책을 제시한다. 본 도면들에서, 각각의 통로(60,62,64,66)들??르은 2개의 대향 표면(68,70;72,74;76,78;80,82)들에 의해 한정되며, 상기 표면들중 하나, 예를들어 측정 블록(58)의 표면(70,74,78,82)들중 하나는 예를들어 중첩몰딩에 의해 얻어지며 홈(86)들과 교대로 된 복수개의 연속된 융기부(84)가 형성된다.

상기 통로들의 치수를, 종방향 치수b에 직각으로 횡방향 치수는 (도 8) 가스의 간섭 초음파의 파장보다 훨씬 짧게 정함으로써, 감쇠할 필요가 있는 평면 모드의 초음파가 전파되는 것을 보장하게 된다. 이들 수단은 융기부(84)들 위의 복수개의 감소구역을 형성함으로써 전파 매체의 불연속한 임피던스를 구성하게 되고, 따라서 평면 모드의 입사 간섭파에 수용된 에너지의 일부분을 반사시키게 한다.

도 9는 측정 블록의 구멍에 대하여 본 발명의 배치와 관련한 다른 바람직한 특징을 보여준다. 도 1 내지 도 3에 관련하여 변경되지 않은 요소들은 본 도면에서도 동일한 참조 부호가 유지된다.

도시된 가스 유량계(88)는 측정 블록(90)을 포함하며, 그 구멍(92)이 유량계의 중앙부에서 편심되어 있어서 가스 인입구 수직방향 밑에 있지 않도록 함으로써 불법 조작의 염려가 감소되게 한다.

차단부재(94)가 측정 블록의 밑에 장착되어 필요한 경우에 구멍(92)을 밀폐시키도록 한다. 이것은 예를들어 유량계로부터 하류측에서 화재가 탐지되는 경우에 폭발의 위험을 방지하기 위하여 차단부재가 필요하다. 또한, 건물 사용자가 가스요금을 지불하지 않는 경우에 가스 공급을 차단할 필요가 있다.

그러한 차단부재(94)는 도 9에서 구멍에 일치하는 플랩용 시트와 접촉하게 된 플랩(96)과, 도면에서 부분적으로 도시된 랙크(98), 축(102)을 중심으로 회전하여 플랩을 이동시키는 구동모터(100)를 포함한다. 측정 블록 밑에 차단부재를 배치시킴으로써, 종래와 비교하여 불법 조작의 염려가 크게 감소되고 여기서 차단부재는 가스 인입구에 근접하여 배치되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 차단부재가 측정 블록(90)에 의해 인입구(14)로부터 감추어져 유지되면 구멍(92)은 다른 위치에 배치될 수 있다.

또한, 유동 가스에 의해 실려온 입자들이 하우징(12)의 바닥에 쌓여지기 때문에, 종래 기술에서와 같이 플랩에 침적되지 않게 됨으로써 차단밸브가 절절하게 밀폐하는 것을 방해하지 않게 되고 마모도 감소된다.

인입관(14)과 오리피스(34) 및 출구(16)들이 배치된 상부에서 보다 유량계의 바닥부에 차단밸브의 모터(100)를 수용하는 여지가 유량계의 바닥부에 더 있게 된다.

측정 블록을 플라스틱재로 형성함으로써 측정 블록의 외측벽에 부품들을 중첩성형하는 것이 용이하며, 이것은 부품들(예를들어, 축 102에서 샤프트가 피보트하는 베어링)이 차단밸브(92)가 측정 블록에 신뢰성있게 고정될 수 있도록 한다.

종래 기술의 가스 유량계에서, 차단밸브는 가스 인입구(14)에 또는 그 부근에 유량계 내측에 고정된다. 유량계의 하우징(12)이 고온에도 견딜 수 있게 금속으로 만들어지기 때문에, 차단밸브를 간편하고 신뢰성 있게 고정하는 것이 어렵다. 또한 측정 블록에 차단밸브(94)를 배치시킴으로써 인입구(14)로부터 나오는 가스 흐름 압력의 증가는 플랩(96)을 시트로 밀치게 되어 구멍(92)을 닫게 되는 장점이 있다. 반대로, 차단부재가 인입구(14)와 일치되게 설치되면, 유량계로 부터의 가스 흐름 상류의 압력 증가는 플랩을 개방되게 하고, 따라서 플랩을 닫기가 보다 어렵게 된다.

측정 블록의 구멍을 본 발명에 따라 배치시킴으로써 유량계로부터 상류측에 위치된 구역으로 가스 흐름에서 전파되는 장애를 상기 구멍에서 바로 수용하는 것을 피할 수 있게 된다.

Claims (16)

1. 가스 흐름용 인입구(14)와 유출구(16)가 제공된 하우징(12)과, 그 속에 배치되는 측정 블록(18;36;40;58;90)을 포함하고 상기 하우징에는 가스 흐름이 상기 측정 블록으로 유입할 수 있게 하는 적어도 하나의 구멍(20;92)이 제공된 가스 유량계에 있어서, 상기 측정 블록(18)은 가스 흐름 인입구(14)를 향하여 배치되어 인입구로부터 나온 가스 흐름이 만나게 되는 벽(18a)을 구비하며, 상기 구멍은 측정 블록의 반대쪽 벽(18b)에 단독 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 유량계
2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징(12)과 측정 블록(18;36;40;58;90)은 그 사이에 인입구로부터의 가스 흐름이 구멍(20;92)에 이르도록 하는 적어도 하나의 통로(60,62,64,66)가 배치된 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
3. 제 2항에 있어서, 상기 통로(60,62,64,66)는 사실상 수직인 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
4. 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 블록(18;36;58;90)은 그것을 통해 전파되는 가스 흐름에서의 초음파를 발생 및 수신하는 초음파 변환기(26,28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
5. 제 4항에 있어서, 가스 인입구와 구멍(20) 사이에 배치되며, 유량계 외부에서 발생되는 간섭 초음파를 감쇠시키는 수단(38;84;86)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
6. 제 2항 및 5항에 있어서, 상기 간섭 초음파를 감쇠시키는 수단(84,86)은 통로에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
7. 제 6항에 있어서, 상기 감쇠수단은 상기 통로에서 간섭 초음파의 주 전파방향에 횡방향으로 연장한 연속된 복수개의 홈(86)들에 의해 형성되며, 상기 홈들은 통로에서 불연속된 음향학적 임피던스를 설정하도록 서로 평행한 융기부(84)와 교대로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
8. 제 7항에 있어서, 상기 상기 융기부와 홈들은 측정 블록에 형성된 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
9. 제 5항에 있어서, 상기 감쇠수단은 측정 블록의 표면의 적어도 일부분에 커버(38)를 형성하며 간섭 초음파를 감쇠시키는 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
10. 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 블록(40)은 유체 발진기로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
11. 제 1항 내지 10항중 어느 한 항에 있어서, 측정 블록(90)의 구멍(92)을 차단하는 셔터부재(94)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
12. 제 11항에 있어서, 상기 셔터부재(94)는 구멍(92)을 향하여 배치된 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
13. 제 11항 또는 12항에 있어서, 상기 셔터부재(94)는 측정 블록(90)에 의해 인입구(14)로 부터 가려져 있는 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
14. 제 1항 내지 13항중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 블록(18;36;40;58;90)은 장방형의 평행육면체 형태로 된 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
15. 제 11항 내지 14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터부재(94)는 측정 블록(90)에 장착된 것을 특징으로 하는 가스 유량계.
16. 제 1항 내지 16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 블록(18;36;40;59;90)은 플라스틱재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 가스 유량계.