KR20000071990A - 공압장치를 이용한 착유 용적식 유량기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산 농가에서 착유된 원유의 양(착유량)을 측정하는 용적식 유량기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부피를 알고 있는 용기(3)를 이용하여 착유량을 계산하는 용적식 유량기이다. 또한 부가적으로 용기 세척을 효과적으로 수행할 수 있는 구조로 되어 있다.

이를 위하여 본 발명은, 파이프(8)에 세척효과를 증대시키기 위해서는 날개(9)를 설치하였고, 착유량을 측정하기 위해서는 파이프의 아래 부분에 위(2)와 아래(3) 통로를 막을 수 있는 구조된 고무 피스톤(6)을 설치하였다.

위와 같이 착유량을 측정하기 위해서는 명령에 따라 피스톤이 상하운동을 할 수 있는 공압 실린더(10)를 사용하였고, 날개(9)가 좌우 운동할 수 있도록 뚜껑(11)에 공압 회전 실린더(12)를 부착하였다.

Description

공압장치를 이용한 착유 용적식 유량기{Volume Measurement using pneumatic equipment in a Milking Machine}

본 발명은 축산 농가에서 사용되는 착유기를 통하여 흐르는 원유 양을 측정하는 것으로, 착유 시스템은 일정한 맥동을 가진 진동 펌프로 맥박을 가하면서 원유를 착유하게 된다. 착유된 원유는 관(1)을 통하여 집유통에 모이게 되는데, 근래에는 전자 개체 식별 장치(electronic identification)가 가축에 적용되므로 개체별 관리가 가능하게 되었다. 이러한 개체 관리는 가축의 급이, 착유량, 발정기 감지 등의 데이터를 받고/주어 가축의 번식, 수태율, 착유, 사전 질병 예측 등을 극대화하는 것이다.

이 중 각 개체의 착유량을 측정하는 것은 무엇보다 중요하다. 진공 펌프에 의하여 착유된 원유는 맥동 형식의 원유를 방출하게 되는데, 이러한 맥동식의 흐름의 유체를 측정하는 것은, 일정하게 흐르는 유체를 측정하는 것보다 적용되는 방법이 한정되어 있다. 그래서 적용되는 방법은 맥동식의 유체를 용기(2)에 담아서 이 유체를 일정한 양만큼 퍼내는 방법(용적식)(3)이 적용되고 있다.

용적식 방법으로 착유량를 측정하는 방법은 서로 높이가 다른 2개의 전극봉을 이용하는데, 한쪽 전극봉(4)의 길이는 짧고, 다른 하나(5)는 전기가 통하지 않는 재질로 피복하고 위 부분만을 노출시킨다. 착유된 원유 관(1)을 통해 용기(2)에 모이고, 이 원유는 용적기 용기(3)에 채워지는데 채워진 원유의 높이가 전극봉(5)까지 올라가게 되면 전류가 통하고 이 신호를 이용하여 직선 운동부를 작동시킨다. 직선운동부는 밸브 역할을 하는 피스톤(6)이 달려있는데, 위로 올리면 위 구멍이 막히고 아래 구멍이 열려서 체적된 원유는 집유통으로 이동(7)하게 된다.

기존 용적식 유량기의 특징은 밸브 역할을 하는 피스톤은 상하 운동을 어떠한 방법으로 구현하는가에 초점이 되었다. 왜냐하면 착유된 원유는 세균감염으로부터의 방지를 위하여 고려되어져야한다. 이러한 이유로 착유전 세척은 필수적이고, 외부와의 노출을 방지하여야한다. 또한 사용되어지는 재질도 부식, 원유와의 반응을 하지 않는 것을 사용하여야 한다.

기존의 방법으로는 "ㄱ" 형태로 된 구조물을 (2)에 설치하는데 솔레노이드를 지지할 수 있는 기둥부분을 용기(2) 바닥에 부착시킨다. 또한 구조물의 위 부분에 슬라이드가 운동할 수 있도록 슬라이더를 설치하였다. 이러한 방법은 솔레노이드을 지지하기 위한 부가적이 공간이 더 필요하여 필요이상으로 커진다. 또한 부가적인 장치가 용기 안에 설치가 되어 세척시 주의를 요하여야 한다.

또 다른, 기존의 방법으로 피스톤의 상하운동의 구동부(솔레노이드)를 분리시켜 외부에 설치하는 것이다. 이 방법은 상하운동과 외부와의 차단을 하기 위하여 주름 있는 벨로즈(bellows)를 설치한다. 세척시 이 방법은 주름 부분에 특히 주의를 기하여 하는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 직선 및 회전 구동이 가능한 공압장치들을 뚜껑에 설치하여, 용적 측정 및 세척을 효과적으로 작동시키는 방법을 제공한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 파이프(8)에 세척효과를 증대시키기 위해서는 날개(9)를 설치하였고, 착유량을 측정하기 위해서는 파이프의 아래 부분에 위와 아래 통로를 막을 수 있는 구조된 고무 피스톤(6)을 설치하였다. 위와 같이 착유량을 측정하기 위해서는 명령에 따라 피스톤이 상하운동을 할 수 있는 공압 실린더(10)를 사용하였고, 날개(9)가 좌우 운동할 수 있도록 뚜껑(11)에 공압 회전 실린더(12)를 부착하였다.

도 1은 본 발명의 용적식 유량기 단면도

도 2는 도 1에서 사용될 벨브 봉의 사시도

도 3은 도 1에서 사용될 공압 회전 실린더

본 발명에 따른 냉각 및 고정 장치의 구성 및 작용을 본 발명에 따른 일 실시 예를 통하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 용적시 유량기의 단면도를 나타내는데, 세척과 착유량 측정이라는 두 가지 기능을 가지고 있다.

-세척-

세척은 착유하기 전에 하는데, 착유기와 유량기에 있을 수 있는 세균 제거가 주된 목적이다. 이를 위하여 세척할 물에 약품을 타서 착유기와 유량기에 통과시킨다. 유량기의 세척은 구조상 복잡하여 주의를 기울려야한다. 본 발명에서는 파이프(8)에 날개(9)를 설치하여 세척시 좌우 운동을 할 수 있도록 하여 세척액이 용기내에 효과적으로 요동할 수 있도록 하였다. 이를 위하여 공압에 의해 좌우 회전구동이 가능한 공압 회전 실린더 구조(12)를 도입하였는데, 제한된 좌우 운동으로 만들기 위하여 도 3에서와 같이 양쪽에 부채꼴의 홈을 뚜껑에 만든다. 여기서 제한된 운동을 만드는 이유는 벨로즈(13)가 뚜껑(3)과 연결축(14)에 접착되어 있기 때문이다. 공압 호스(15)에서 공급된 공기는 솔레노이드 벨브(16)에 의해 압축된 공기를 공급(37)하면 판(34)은 구동하고 공기가 공급되지 않으면 스프링(35)에 의해 원래의 위치로 되돌아가 좌우로 운동하게 되고, 이때 배출되는 공기는 관로(38)를 통하여 밖으로 나온다. 이 운동은 축(14)에 의하여 연결부(17)에 전달된다.

- 착유량 측정 -

세척이 끝난 착유 유량기는 착유량을 측정하기 위한 단계로 이동한다. 착유된 원유는 (1)을 통하여 들어오면 (2)에 채워지기 시작하여 그 양이 (5)까지 되면 (4)와 (5)사이에 전류가 통하게 된다. 이때 솔레노이드 벨브(18)에 전원을 투입하면 압축된 공기는 호스(19)을 통하여 공압 실린더(10)로 공급되어 파이프(8)는 위로 운동하게 되어 고무로 된 피스톤(6)이 용적기(3)의 입구 관로를 막고, 집유기로 통하는 관로(7)를 열게된다. 이러한 동작 횟수를 계산하면 착유량을 알 수 있다.

본 발명에서 그 외에 부가된 장치 및 기능은 다음과 같다.

- 볼 조인트(20) -

원 운동을 하는 공압 회전실린더(12)와 직선운동하는 공압 실린더(10)와 서로 개별적인 운동이 가능하도록 볼 조이트(32)를 사용하였다. 공압 회전 실리던 회전축(33)은 독립적으로 구동이 가능하게 된다.

- 파이프(8)와 구동부축(14)의 연결부-

유량기의 세척 및 보수의 목적으로 유량기 뚜껑(11)을 본체(21)와의 분리가 용이하여야 하고 결합도 원활하여야 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 "ㄱ" 모양의 연결부(30)를 파이프(8)에 설치하고 내부 아래에 "ㄱ"이 삽입될 수 있도록 홈이 있는 "ㄷ"형의 연결부(17)를 연결축(14)에 설치하는데, 공압 실린더 역할은 단지 위로 당기는 운동만 필요하기 때문에 연결부의 체결 공간은 작동에 영향을 주지 않는다. 반면 내려가는 운동은 자연적으로 발생한다. 왜냐하면 파이프와 부착된 자체의 무게와 (7)에서 당기는 진공압, 그리고 스프링(22)에 의해서 원래의 위치로 되돌아 갈 수 있기 때문이다. 또한 이 스프링(22)은 상하 가감속에서 발생되는 가속도 성분을 흡수할 수 있기 때문에 보다 부드러운 운동을 기대할 수 있다.

- 슬라이더(slider)(23) 및 통로(24) -

파이프(8)의 운동을 2 자유도(rolling축(파이프)에 대한 직선, 회전)로 국한시키기 위해서는 그 외의 운동 자유도(pitch, yaw축에 대한 직선 및 회전운동)를 제약시키는 구조로 되어야한다. 이를 위하여 파이프에 슬라이더(23)를 설치하였고 이 슬라이더는 통로(24)에서만 회전 및 직선운동을 할 수 있도록 하였다. 또한 두 용기(2, 3)에 원유가 흐를 수 있도록 슬라이더 면적을 최소로 할 수 있는 날개를 설치하였다.

- 바이페스(bypass)관 -

유량계 오동작시 원류를 집유통으로 바로 보내야 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 파이프(8) 위(31)를 밀폐하지 않았고 바로 집유통으로 통하게 호스(7)로 연결하였다.

- 샘플 시료 채취 -

착유된 원유는 객체별로 검사할 필요가 있는 경우, 용적기 아래에 설치된 콕 밸브(25)를 통하여 샘플 시료를 채취할 수 있는 기능을 본 발명에서 부여하였다.

- 염도 측정 -

원유의 염도는 가축의 유방염 및 기타 질병을 예측할 수 있는 중요한 치수이다. 전극(26)을 설치하여 전극(4)와 전극(26)에 흐르는 전류를 측정한다.

- 잠금 장치 -

본 발명에서는 파트(뚜껑(11), 본체(21), 밑판(27))로 구성하여 분리, 조립시 원할하게 되어 있다. 이를 위하여 뚜껑(11)과 본체(21)와의 잠금장치(28)를 사용하였고, 본체(21)와 밑판(27)과의 잠금장치(29)를 사용하였다.

상기한 바와 같이 구성되어 작용하는 본 발명에 따른 공압장치를 사용하면 부가적인 장치를 사용하지도 않고도, 세척효과를 효과적으로 증대시킬 수 있고, 매우 간단한 구조에서 용적식 유량기를 구현할 수 있다. 또한 기존의 유량기는 솔레노이드 구동방식이므로 감전의 위험이 항상 노출되어 있다. 그러나 본 발명은 공압을 이용하므로 감전으로부터 해방된다.

Claims (4)

1. 공압 실린더 및 공압 회전 실린더를 사용하여 직선운동 및 좌우 운동을 구현하여 유량기의 세척 및 착유량을 측정하는 것.
2. 제 1항에서 부채꼴 모양의 공압 회전실린더를 구현하는 것
3. 세척효과를 증대하기 위하여 파이프에 날개를 설치하는 것
4. 파이프의 운동을 단지 파이프 중심에 대한 직선 및 회전운동으로 구속시키기 위해 슬라이더를 파이프에 설치하는데, 원유가 용적기에 잘 흘러내릴 수 있도록 날개 모양으로 만드는 것