KR20000074411A

KR20000074411A - 자기 구동방식 터빈메터

Info

Publication number: KR20000074411A
Application number: KR1019990018323A
Authority: KR
Inventors: 유상열
Original assignee: 유상열
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-12-15

Abstract

터빈 회전자의 하류측면에 원반자석을 부착하고 터빈축과 직교하는 자석축에 원반자석을 마주보도록 회전전달 자석을 부착한다. 터빈회전자의 회전에 띠라 원반자석 자극이 교대하여 회전전달 자석에 자력을 미친다. 원반자석의 자극이 교대하기 때문에 원반자석의 극성과 회전전달 자석의 극성에 따라 서로 미는힘과 끄는힘이 작용하여 회전전달 자석이 회전한다. 이렇게 회전하는 터빈 회전자의 회전을 회전전달 자석이 부착된 자석축에 의해 계수부로 전달함으로써 기계적 마모에 의한 부정확한 계수를 방지할 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

자기 구동방식 터빈메터{MAGNETICALLY DRIVING TURBINE METER}

본 발명은 자기 구동방식 터빈 메터에 관한 것으로, 특히 터빈 회전자의 하류측면에 원반자석을 부착하고 터빈 축과 직교하도록 회전전달 자석을 자석축에 부착하여 터빈의 회전력을 수직으로 계수부에 전달하는 자기 구동방식 터빈 메터에 관한 것이다.

터빈 메터는 유동의 중간에 위치한 터빈의 회전속도가 유속에 비례한다는 것을 이용한 것으로 터빈의 회전수를 알면 유속(유량)을 측정할 수 있다. 파이프내에 유동과 평행하게 축을 갖도록 터빈을 설치하여 터빈 전체에서 유동에 의해 회전시키도록 한다.

도 5에 종래의 터빈 메터의 일부를 절체하여 보이는 사시도가 도시된다.

외부 케이스(51)는 유량을 측정할 파이프에 연결되며, 비정상 유동을 소멸또는 감소시키는 정류기(50)가 유량이 유입되는 상류측에 설치된다. 터빈 회전자(52)는 유동하는 유량에 의해 회전한다. 상기 터빈 회전자(52)는 회전축(521), 회전날개(522)와 웜기어(523)가 일체로 되어 형성된다. 상기 회전축(521)의 상류쪽 끝은 정류기(50)의 지지축(501)에 상류쪽 부쉬(502)에 의해 지지되고, 하류쪽 끝은 웜기어 지지부(53)의 캡(56)에 설치된 하류쪽 부쉬(561)에 의해 지지된다. 웜 기어 지지부(53)는 수평부와 수직부로 구성된다. 수평부는 외부 케이스(51)의 하류쪽에 수평으로 외부 케이스의 중심을 지나도록 조립되며, 수직부는 헬리컬 기어 축(551)이 전달기어(58)에 연결되도록 그내부에 수직공동부가 형성된다. 웜 기어 지지부(53)의 수평부의 중심에 웜 기어 공동부(54)가 형성되어 있으며, 그 내부에 웜기어(523)와 헬리컬 기어(55)가 치합되어 조립된다. 회전축(521)의 하류쪽 끝은 캡(56)과 하류쪽 부쉬(561)에 의해 지지된다.

종래의 터빈메터는 웜 기어와 헤리컬 기어를 사용하여 터빈의 회전을 계수부로 전달함으로써 회전날개의 흔들림과 웜기어와 헬리컬 기어의 마모로 회전의 전달이 부정확해질 수 있으며, 내구력에 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 터빈의 회전을 자석을 이용하여 계수부로 전달하는 자기 구동방식 터빈 메터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 터빈 회전자에 자석을 설치하여 터빈 회전자의 회전에 따라 교대하는 자극의 극성에 의해 계수부의 자석축을 회전시켜 터빈의 회전을 계수부로 전달하는 자기 구동방식 터빈 메터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 터빈의 회전을 자석으로 계수부로 전달하는 자기구동방식 터빈메터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수단은 유량이 통과하는 파이프에 연결되는 케이스와; 상기 케이스의 하류측에 설치되는 고정축 지지부와; 상기 유동하는 유량에 의해 회전하는 터빈 회전자와; 상기 터빈 회전자의 중심과 같은 중심으로 상기 터빈 회전자의 하류쪽 면에 설치되는 원반 자석과; 상기 원반자석의 회전력을 전달받아 지침으로 표시하는 계수부로 구성된다.

터빈 회전자에 그축과 동심원을 이루는 원반 자석을 설치하고, 회전하는 원반자석의 회전력을 터빈 회전자의 축과 직교하는 방향으로 자석축을 설치하고 그 축에 회전전달자석을 부착함으로써 원반자석의 회전에 따라 회전전달 자석이 회전하여 자석축이 회전함으로써 계수부로 회전이 전달된다. 자석에 의해 회전을 전달함으로써 기계적인 회전전달 대신에 자기적인 회전전달을 사용하게 되어 기계적인 마모가 없으며 내구력이 향상되고, 계수가 정확해진다.

도 1은 본 발명에 의한 자기 구동방식 터빈 메터의 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 자기구동방식 터빈 메터의 구성을 보이는 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 회전 전달관의 내부 구성을 보이는 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 원반자석의 자석의 배열을 보이는 배열도.

도 5는 종래의 터빈 메터의 일부를 절체하여 보이는 사시도가 도시된다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

11 : 외부 케이스 12 : 캡 지지부

13 : 터빈 회전자 15 : 고정축 지지부

17 : 터빈 고정축 18 : 너트

19 : 캡 20 : 계수부

21 : 회전 전달관 32 : 자석 축

33 : 베어링 34 : 회전전달 자석

35: 축받이 131 : 원반 자석

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 자기 구동방식 터빈 메터의 분해 사시도이다.

외부 케이스(11)는 유량을 측정할 파이프에 연결된다. 고정축 지지부(15)는 유량이 유입되는 외부 케이스(11)의 하류측에 설치된다. 터빈 회전자(13)는 유동하는 유량에 의해 회전하며, 하류쪽 면에 상기 터빈 회전자(13)의 중심과 같은 중심으로 원반 자석(131)이 설치된다. 터빈 회전축(17)의 상류측은 자유롭게 놓이며, 하류측은 고정축 지지부(15)의 중심에 설치된 축구멍을 통해 너트(18)에 의해 고정된다. 캡(19)은 상기 터빈 회전자(13)에 형성된 캡 지지부(12)에 나사 결합되어 상기 터빈 회전자(13)가 일정거리 이상 하류쪽으로 전진하는 것을 막는다. 계수부(20)는 회전전달관(21)을 통하여 터빈 회전자(13)의 회전을 전달받아 계수하여 지침으로 표시한다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

도 2에 본 발명에 의한 자기구동방식 터빈 메터의 내부 구성을 보이는 단면도가 도시된다.

터빈 고정축(17)은 고정축 지지부(15)에 나사 결합되며, 너트(18)에 의해 조여진다. 터빈 고정축(17)은 한쪽 끝만이 지지되기 때문에 다른쪽 끝은 진동하기 쉬우므로 충분한 강도를 가지도록 초경합금같은 재질로 만들어지며 충분한 직경을 갖는다. 이와같이 고정된 터빈 고정축(17)에 터빈 회전자(13)가 회전이 자유롭게 끼워진다.

터빈 회전자(13)가 회전하게 되면 상하류 쪽으로 전진 또는 후진하려는 힘이 생긴다. 이 힘에 의해 터빈 회전자(13)가 하류쪽으로 후진하는 경우 터빈 회전자(13)는 터빈 고정축(17)에 고정되어 있지 않기 때문에 터빈 고정축(17)으로 부터 하류쪽으로 이탈하게 된다. 이것을 방지하기 위하여 터빈 고정축(17)의 상류쪽 끝에 멈춤 링(171)이 끼워진다. 이때도 상기 멈춤링(171)과 캡지지부(12)사이에 마찰이 일어날 수 있기 때문에 축링(173)을 상기 멈춤링(171)과 캡지지부(12)사이에 끼워 놓는다.

터빈 회전자(13)는 상기와 같이 고정축 지지부(15)에 지지되어 유동하는 유체에 의해 회전하게 된다. 상기 회전에 따라 원반 자석(131)이 회전한다. 원반 자석(131)이 회전하게 되면 그 자극들이 계수부(20)의 회전 전달관(21)에 교대하여 자력을 주게된다. 회전 전달관(21)은 상기 원반 자석(131)의 교대하는 자력에 따라 터빈 회전자(13)의 회전수를 감지하여 계수부(20)로 전달한다.

도 3에 본 발명에 의한 계수부의 회전 전달관의 내부 구성을 보이는 단면도가 도시된다.

회전 전달관(21)은 계수부(20)의 전달기어를 한쪽 끝에서 지지하고 회전하는 자석축(32)과; 상기 터빈 회전자(13)에 장착된 원반 자석(131)의 교대하는 자력에 따라 회전하여 상기 자석축(32)을 회전시키는 회전전달 자석(34)과; 상기 자석축(32)을 회전 전달관(21) 내에 지지하는 베어링(33)과; 상기 자석축(32)의 다른쪽 끝을 지지하는 축받이(35)로 구성된다.

회전전달 자석(34)은 2극으로 구성되며 터빈 고정축(17)과 직교하는 방향으로 설치되는 자석축(32)에 설치된다. 회전전달 자석(34)의 N극과 S극의 방향이 원반 자석(131)의 축을 동심으로 하여 설치된다. 또한, 회전전달 자석(34)은 원반 자석(131)의 회전범위 내에 있기 때문에 교대하는 자극에 따라 회전하게 된다. 원반 자석(131)은 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이 4극을 가질수 있으며, 경우에 따라서는 그 이상의 극이나 그 이하의 극을 가질 수 있다. 또한, 하나의 자석이 아니라 극 수에 따라 2이상의 자석으로 구성될 수 있다. 원반 자석(131)이 회전하게 되면 제1 N 극(41)이 회전 전달관(21)에 근접하게 되어 회전전달 자석(34)을 그 자극에 따라 밀거나 끌어당기게 된다. 즉, 회전전달 자석(34)의 N극이 원반 자석(131)에 향해 있었으면, N극과 N극이 마주치게 되므로 서로미는 힘이 생기게 되고, 회전전달 자석(34)의 S극이 끌려오게된다. 회전전달 자석(34)의 S극이 원반 자석(131)에 향해 있었으면, S극과 N극이 마주치게 되므로 서로 끌어 당기는 힘이 생기게 되어 마주보게 된다. 그렇지만 다시 원반 자석(131)이 유량의 유동에 의해 더 회전하게 되므로, 제2 S극(42)이 회전전달 자석(34)에 접근하게 된다. 이때 회전전달 자석(34)의 S극은 제2 S극(42)의 접근에 따라 미는 힘을 받게되어 회전하면서 반대편으로 돌아간다. 회전전달 자석(34)의 S극이 회전하면 N극이 원반 자석(131)에 마주보게 된다.

그러면 다시 원반 자석(131)이 유량의 유동에 의해 회전하게 되므로, 상기 설명한 상태가 반복되어 회전전달 자석(34)는 원반자석(131)의 회전에 따라 계속 회전하게 된다.

본 실시예에서는 원반 자석(131)의 극수는 4극이고 회전전달 자석(34)은 2극이므로, 원반 자석(131)의 1회전당 회전 전달 자석(24)은 2회전함을 알 수 있다. 따라서, 원반 자석(131)의 극수를 6극, 8극 또는 그 이상의 극으로 함으로써 회전전달 자석(34)의 회전수를 조정할 수 있다. 즉, 원반 자석(131)과 회전전달 자석(24)의 극수의 비를 조정하여 유량의 측정 스케일(scale)을 조정할 수 있다.

본 발명은 터빈 회전자에 자석을 장착하여 그 회전에 따라 상기 터빈 회전자의 축과 수직인 축에 부착된 회전전달 자석이 회전하게 하여 웜기어와 헬리컬 기어 대신에 터빈 회전자의 회전을 계수부가 자석을 통하여 전달받도록 함으로써 종래의 웜기어와 헬리컬 기어를 사용할 때처럼 기계적인 마모가 없게 된다. 즉, 회전전달자석(34)은 상기 자석축(32)에 부착되는데, 그 N극과 S극의 자극 방향이 상기 자석축(32)의 축방향에 직교하는 방향이다. 원반자석(131)은 터빈 고정축(17)을 중심으로 회전하므로 원반 자석(131)이 그리는 원의 접선의 방향은 상기 회전 전달 자석(34)의 자극 방향과 직교방향이다.

따라서, 수평축을 중심으로 회전하는 터빈 회전자(13)의 회전력을 상기 원반 자석(131)과 회전전달 자석(34)에 의해 수직축을 중심으로 회전하는 회전력으로 변환한다. 상기 회전전달 자석(34)의 회전에 의해 자석축(32)이 회전하게 되고 상기 자석축(32)의 끝에 부착된 전달기어에 의해 계수부(20)의 표시지침에 전달된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 터빈 회전자의 회전을 자석에 의해 계수부로 전달함으로써 기계적 마모에 의한 부정확한 계수를 방지할 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims

터빈 메터에 있어서,

유량이 통과하는 파이프에 연결되는 케이스와;

상기 케이스의 상류측에 설치되는 축 지지부와;

상기 축 지지부에 지지되는 고정축과;

상기 고정축에 회전이 자유롭게 지지되어 유동하는 유량에 의해 회전하는 터빈 회전자와;

상기 터빈 회전자의 중심과 동심으로 상기 터빈 회전자에 설치되는 원반 자석과;

상기 원반자석의 회전력을 전달받아 지침으로 표시하는 계수부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동방식 터빈 메터.
제1항에 있어서, 상기 계수부는 상기 원반자석의 회전에 따라 회전하는 회전 전달관을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 구동방식 터빈 메터.
제2항에 있어서, 상기 회전 전달관은 전달기어를 한쪽 끝에서 지지하고 회전하는 자석축과; 상기 원반 자석의 교대하는 자력에 따라 회전하여 상기 자석축을 회전시키는 회전전달 자석과; 상기 자석축을 지지하는 베어링과; 상기 자석축의 다른쪽 끝을 지지하는 축받이로 구성된 것을 특징으로 하는 자기구동방식 터빈 메터.
제3항에 있어서, 상기 원반 자석과 회전전달 자석의 극수의 비를 조정하여 유량의 측정 스케일을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기구동방식 터빈 메터.