KR20010022875A - 유동 매체의 질량 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유동 매체의 질량 측정 장치(1)는 측정 연결부(5)에 배열된 하나의 측정 소자(14)를 갖는다. 유동 방향에서 상기 측정 소자(14)의 상측에 제공된 유체 정류기(20)에 웨브(27)를 통해 서로 분리된 관류 개구(24)가 제공되어 있다. 하나의 와이어 스크린(21)은 상기 측정 소자(14) 방향으로 연장되는 상기 유체 정류기(20)의 관(28)에 고정된다. 상기 유체 정류기(20)의 관(28)은 예정된 간격만큼 이동된 다수의 고정 부재(34)를 가지며, 그 내부에 상기 와이어 스크린(21)의 와이어(31, 33)가 고정되어, 상기 와이어 스크린(21)이 상기 유체 정류기(20)의 관류 개구(24)의 웨브(27)에 고정되는 구성을 갖는다.

Description

유동 매체의 질량 측정 장치{Device for measuring the mass of a flow medium}

EP 0 458 998 B1에는 하나의 측정 연결부에 설치된 하나의 측정 소자를 가지는 유체(flowing medium)의 질량을 측정하기 위한 장치가 공지되어 있으며, 이 경우 유동 방향에서 상기 측정 소자의 상측에 하나의 유체 정류기와 하나의 스크린이 설치되어 있다. 상기 유체 정류기는 상기 측정 연결부의 전체 내측 횡단면에 걸쳐 가능한 한 균일한 유동을 발생시키기 위해 제공되어 있다. 또한, 상기 유체 정류기는 벌집 형상으로 배열된 다수의 관류 개구를 가지며, 이들은 웨브를 통해 서로 분리되어 있다. 상기 측정 소자 방향으로 연장되어 있는 상기 유체 정류기의 관에 고정된 스크린이 상기 유동 속에서 초미세 와류(whirl)를 발생시켜, 유동에서 상기 스크린의 하측에 가능한 한 변함없는 유동 비율을 발생시키고 상기 측정 소자의 측정 신호를 안정화시킬 수 있다.

상기 측정 소자가 제공하는 측정 신호의 특성 곡선상의 분산(dispersion)을 피하기 위해, 상기 유체 정류기에 대해 정밀하고 일정한 정렬 방향으로 상기 스크린을 배열하는 것이 특히 중요하다. 상기 유체 정류기를 기준으로 상기 스크린의 배열을 약간 변경시켜 개별적으로 대량 생산되는 장치들의 특성 곡선을 바꿀 수 있다. 따라서, 상기 측정 신호는 그에 대응하는 부정확성으로만 검증할 수 있다.

EP 0 458 998 B1의 스크린은 스크린 구조(screen structure)로 짜여지는데 이용되는 개별 와이어들을 가지는 와이어 스크린이다. 이러한 와이어 스크린은 상기 측정 연결부의 개구 횡단면에 일치하도록 큰 면적의 스크린으로부터 스탬핑된 후, 상기 유체 정류기의 상기 관에 설치된다. 상기 큰 면적의 스크린으로부터 상기 와이어 스크린을 스탬핑할 때 피할 수 없는 단점은 스탬핑 후 와이어들이 더 이상 확실히 고정되지 않아 상기 유체 정류기의 관에 최종적으로 고정될 때까지 움직인다는 것인데, 이는 상기 큰 면적의 스크린에서 스탬핑 작업 후 상기 와이어들이 와이어 직조물 내에서 계속 느슨한 상태로 있기 때문이다. 또한, 상기 큰 면적의 스크린에 존재하는 개별 와이어들의 비틀림이 적어도 부분적으로 상기 스탬핑 작업을 통해 제거되며, 이는 상기 스크린 구조 내에서 개별 와이어들의 정렬을 변경시킨다. 합성수지 관을 가열함으로써, 불안정하게 고정된 개별 와이어들을 가진 와이어 스크린이 상기 합성수지 관 내부에 설치된다. 이러한 공정에서도 상기 개별 와이어들의 움직임은 확실히 배제되지 않는다. 따라서, 상기 스크린 구조의 개별 와이어들이 상기 유체 정류기의 관에 정확하게 고정되지 않으므로, 자동화를 높여 대량 생산되는 장치들의 일정한 특성 곡선의 간섭이 회피될 수 없다. 상술한 바와 같이, 이는 상기 장치의 측정 정밀도를 감소시킨다.

본 발명은 특허청구범위 제 1 항의 서문에 따른 유동 매체의 질량을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 부분 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 장치에서 이용되는 유체 정류기와 함께 이용되는 와이어 스크린의 정면도.

도 3은 도 2에 도시된 유체 정류기와 도 2에 도시된 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절개한 와이어 스크린의 확대 단면도.

도 4는 도 2에 도시된 유체 정류기의 평면도.

특허청구범위 제 1 항의 특징을 가지는 유동 매체의 질량을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치가 가지는 장점은 상기 와이어 스크린의 와이어가 높은 정밀도를 가지고, 상기 유체 정류기의 관에 제공된 고정 부재들을 통해 고정된다는 것이다. 따라서, 상기 와이어 스크린의 구성은 높은 정밀도를 가지고 상기 유체 정류기의 웨브를 기준으로 정렬되며, 이 경우 자동화된 생산에서 보다 높은 정밀도를 갖는 재생산이 얻어지고, 따라서 특성 곡선 간섭은 실제로 무시할 수 있을 정도로 작아진다. 따라서, 상기 와이어 스크린의 와이어들 사이에 형성된 각각의 관류 개구들은 높은 정밀도를 가지고, 상기 유체 정류기의 웨브를 기준으로 정렬된다. 상기 와이어 스크린의 기능, 즉 초미세 와류의 발생이 얻어진다.

종속항들에 서술된 조치들을 통해 독립한 제 1 항에 제공된 장치의 유리한 구성들 및 개선들이 가능해진다.

상기 와이어 스크린은 2개의 독립된, 서로 얽혀 짜여지지 않은 층들을 통해 형성되며, 이는 제조 기술상으로도 특히 간단하다는 것이 장점이 된다. 이때 상기 와이어 스크린의 하나의 제 1 층이 연속하는 와이어를 통해 형성되고 마찬가지로 연속하는 와이어를 통해 형성되는 하나의 제 2 층이 다른 방향으로, 예를 들어 상기 제 1 층에 대해 직교하게 배치된다. 이때, 상기 스크린 구조는 상기 유체 정류기의 관에 상기 와이어들을 고정시킴으로써 형성되고 큰 면적의 스크린으로부터 상기 와이어 스크린을 스탬핑하는 작업이 생략된다.

이때 제공된 각도만큼 상기 유체 정류기의 상기 웨브들에 대해 상기 와이어 스크린을 회전시켜 배열할 수도 있다. 특히 유리한 방법으로는, 상기 고정 부재들이 상기 와이어 스크린의 양 방향 치수(direction dimensions)들 측면에서 등간격으로 배열되는 것이 아니라 가변 간격으로 배열되도록 하여, 상기 와이어 스크린의 코의 폭을 그 직경에 따라 변경시킬 수 있다는 것이다. 이는 코의 일정한 폭을 취하며 큰 면적을 갖는 미리 제작된 스크린으로부터 하나의 와이어 스크린을 종래와 같이 스탬핑시킬 때에는 원칙적으로 불가능하다. 그러나, 상기 유체 정류기의 웨브 각각에 이 와이어 스크린의 부분 와이어를 정확하게 할당할 수 있으며, 이것은 유동 방향에서 이동되어 상기 고정 부재들을 통해 제공된 높은 정밀도로 상기 할당된 웨브에 평행하게 배열된다.

상기 관과 상기 와이어 스크린의 와이어들을 가열 코킹 작업(heat caulk)시키는 것이 유리한데, 이는 제조 비용이 적게 들기 때문이다.

본 발명의 한 실시예가 도면에 간략하게 도시되어 있으며 하기의 상세한 설명에서 상술된다.

도 1에는 유동 매체의 질량, 특히 내연 기관의 흡입 공기량의 측정을 위한 장치가 부분 단면도로서 도시되어 있다. 이 내연 기관은 혼합기를 압축하는 불꽃 점화되는 내연 기관을 말하거나 또는 공기를 압축하는 자동 점화되는 내연 기관을 말하기도 한다. 상기 장치(1)는 장치(1)의 측정 연결부(5)에 예를 들어, 삽입(plug) 설치될 수 있는 하나의 측정 부재(2)를 갖는다. 상기 측정 부재(2)는 예를 들어, 삽입 축(10)은 호리호리한 막대 형상의 삽입 축(10)의 방향으로 길게 연장되는 사각형 형상을 가지며 상기 측정 연결부(5)의 한쪽 벽(8)으로부터 형성된 개구 내로 예를 들어, 삽입되어 안으로 유도된다. 상기 벽(8)은 예를 들어, 원형의 횡단면을 가지는 유동 횡단면과 경계를 이루고, 이 횡단면의 중앙에서 상기 유동 매체의 유동 방향(18)으로 상기 벽(8)에 대해 평행하게 중앙 축(11)이 연장되어 있으며, 이 경우 상기 중앙 축은 상기 삽입 축(10)에 대해 수직 방향으로 향해 있다. 도 1에서 상기 유동 매체의 유동 방향은 그에 대응하여 화살표(18)로 표시되며 거기에서 좌측으로부터 우측으로 연장되어 있다.

하나의 측정 소자(14)는 상기 측정 부재(2)와 함께 유동 매체 내부에 설치된다. 상기 장치(1)의 측정 부재(2) 안에 하나의 측정 채널(15)이 형성되어 있으며, 측정 연결부(5) 안에서 유동 매체를 측정하기 위해 상기 측정 소자(14)가 상기 측정 채널 안에 설치되어 있다. 측정 소자(14)를 가지는 상기 종류의 측정 부재(2)의 구성은 당업자에게 예를 들어, DE 44 07 209 A1에 의해 충분히 공지되어 있으며, 이 공개 사항은 본 특허 출원의 구성 요소가 되기도 한다.

유동 방향에서 상기 측정 소자(14)의 상류 쪽에 부시 형상의 하나의 유체 정류기(20)와 하나의 와이어 스크린(21)이 제공되어 있다. 상기 유체 정류기(20)는 합성수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 예를 들어 사출 성형을 통해 제조되고, 상기 유동 방향(18)으로 연장되어 있으며 예를 들어, 직사각형인 다수의 관류 개구(24)를 갖는다.

상기 유체 정류기(20)는 상기 측정 연결부(5)의 벽(8) 안쪽에 삽입되고, 이 경우 하나의 외측 돌출부(25)는 상기 벽(8)의 내측에 제공된 홈(26) 안에 걸린다. 상기 유체 정류기(20)의, 상기 유동 방향(18)을 향한 영역에 관류 개구(24)들이 제공되며, 상기 관류 개구들은 유체 정류기(20)의 축 방향 길이의 대략 절반에 걸쳐 연장되어 있는 웨브(27)를 통해 서로 분리되는 반면, 상기 유체 정류기(20)는 상기 유동 방향(18) 반대쪽에서 상기 측정 소자(14) 방향으로 연장되어 있는 하나의 관(28)을 갖는다. 상기 관(28)에 상기 와이어 스크린(21)의 와이어들 또는 부분 와이어(36)들이 고정되는 것은 보다 더 자세하게 설명된다.

도 2에는 상기 유체 정류기(20)와 상기 와이어 스크린(21)을 자세히 설명하기 위해 상기 와이어 스크린(21)을 직접 바라보는 방향으로 상기 와이어 스크린(21)과 함께 상기 유체 정류기(20)의 정면도가 도시되어 있다. 상기 관(28)과 상기 유체 정류기(20)의 웨브(27) 역시 도 2에서 파악된다. 여기에서 설명되는 실시예에 있어서, 도 2의 세로 웨브(27a)들이 도 2의 가로 웨브(27b)들과 함께 직교함으로써, 상기 유체 정류기(20)의 관류 개구(24)들이 벌집 형상으로 사각형으로 형성된다. 그러나, 상기 유체 정류기(20)의 상기 관류 개구(24)들을 다른 방법으로 예를 들어, 육각형의 관류 개구 또는 둥근 관류 개구로서 형성할 수도 있으며, 이 경우 상기 웨브(27)들은 그에 상응하게 수정될 수 있다.

도 2에서 알 수 있는 것처럼, 상기 와이어 스크린(21)은 연속하는 제 1 와이어(31)를 통해 형성되는 하나의 제 1 층(30)과 연속하는 제 2 와이어(33)를 통해 형성되는 하나의 제 2 층(32)으로 이루어져 있다. 상기 와이어 스크린(21)의 상기 제 2 층(32)은 유동 방향(18)에서 상기 와이어 스크린(21)의 제 1 층(30) 바로 뒤에 위치한다. 상기 관(28) 안에 연장되어 있는 제 1 부분 와이어(36)들이 서로 평행하게, 도 2에서 가로 방향으로 정렬됨으로써 제 1 층(30)의 상기 와이어(31)는 도 2에서는 파악이 안되지만 도 3과 도 4를 이용해 더 자세하게 설명되는 고정 부재(34)를 통해 유도된다. 그에 상응하게 상기 제 2 층(32)의 상기 제 2 와이어(33)는 그에 대응하는 고정 부재(34)들을 통해 유도되므로, 상기 관(28) 안에 연장되어 있는 제 2 부분 와이어(35)들이 서로 평행하게, 도 2에서 세로 방향으로 정렬된다. 또한, 상기 와이어(31, 33)는 상기 고정 부재(34)를 통해 S-형상으로 여러 번 유도되어, 도 2에서 알 수 있는 스크린 구조가 형성된다. 상기 스크린 구조는 상기 관(28)에 상기 와이어(31, 33)를 설치함으로써 바로 형성된다. 종래 기술에서처럼 상기 와이어 스크린(21)이 스탬핑되는 곳인 큰 평면의 스크린이 규격 생산될 필요가 없다.

도 2에 도시된 실시예에 있어서, 상기 유체 정류기(20)의 가로 방향 웨브(27b) 각각에 하나의 가로 방향 부분 와이어(36)가 할당되며, 이것은 유동 방향(18)에서 이동되어 있으며 상기 할당된 웨브(27b)에 대해 평행하게 배열되어 있다. 그에 대응하게 상기 유체 정류기(20)의 세로 방향 웨브(27a) 각각에 상기 와이어 스크린(21)의 하나의 세로 방향 부분 와이어(35)가 할당되어 있으며, 상기 부분 와이어는 상기 유동 방향(18)에서 이동되어 상기 할당된 웨브(27a)에 대해 평행하게 배열되어 있다. 이러한 부분 와이어(35, 36)가 상기 유체 정류기(20)의 상기 웨브(27a, 27b)를 기준으로 정확하게 정렬된다. 큰 평면의 스크린으로부터 스탬핑되는 와이어 스크린에 있어서, 종래 기술에 따라 상기 스탬핑된 와이어 스크린(21)을 이동시켜 상기 관(28)에 삽입할 때, 상기 부분 와이어(36, 35)는 슬라이드될 수 있고 또한, 이러한 스탬핑 작업 때문에 적어도 부분적으로 스크린의 응력이 풀어져 그 층에서 이동되는 반면, 본 발명에 따른 장치에 있어서는 상기 부분 와이어(36, 35)가 정확하게 정렬될 수 있다. 이는 도 3과 도 4에서 파악되는 고정 부재(34)를 통해 이루어진다.

도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절개한 단면도이며, 도 4는 상기 와이어 스크린(21) 없이 도 2에 도시된 유체 정류기(20)의 평면도이다. 이미 설명한 부재들은 전체 도면에서 동일한 도면 부호를 갖는다. 도 3에서 알 수 있는 것처럼, 상기 와이어 스크린(21)의 제 1 층(30)의 와이어(31)의 부분 와이어(36)가 고정 부재(34)에 고정되며, 이들은 쐐기 형상의 슬롯들을 통해 형성되어 있다. 이때 각각 하나의 고정 부재(34)가 가로 방향 스크린 웨브(27b) 각각에 할당되어 있다. 물론, 고정 부재로서 다른 형상들, 예를 들어 핀 형상의 돌출부 또는 다른 융기부 및 보어 또는 유사물이 고려될 수 있다. 상기 와이어 스크린(21)이 상기 유체 정류기(20)의 스크린 웨브(27)와 관련하여 확실하게 그리고 재생산 가능하게 고정될 수 있다는 것이 중요하다.

도 4는 도 2의 IV 방향에서 본 평면도이며, 이 때 유체 정류기(20)의 세로 방향 웨브(27a)의 층이 파악된다. 또한, 도 4에서 알 수 있는 것은 세로 방향 웨브(27a) 각각에 쐐기 형상 또는 V-형상 홈의 형태인 고정 부재(34) 역시 할당되어 있다는 것이다. 따라서, 상기 와이어 스크린(21)은 상기 스크린 웨브(27)를 기준으로 정확하게 고정된다. 합성수지로 형성된 관(28)이 가열되어 적절한 반대표면에 압착되므로 상기 와이어(31, 33)가 상기 고정 부재(34)에 확실히 영구적으로 고정되고, 상기 와이어 스크린(21)의 최종적인 고정은 예를 들어, 가열 코킹 작업을 통해 이루어진다.

상기 대안으로서, 물론 상기 부분 와이어(36, 35)를 개별 와이어로서 형성할 수도 있지만, 연속하는 와이어(31, 33)로 형성하지 않고 개별 와이어로서 상기 고정 부재(31, 33)에 고정할 수도 있다. 원칙적으로 와이어 스크린(21)을 짜여진(weaved) 와이어 스크린으로서 형성할 수도 있지만, 이는 보다 많은 제조 비용을 필요로 하며 달성하려는 목적의 관점에서 즉, 유동 속에서 초미세 와류의 발생이라는 관점에서 반드시 필요한 것은 아니다.

상기 와이어 스크린(21)은, 고정 부재(34)의 형상이 그에 상응하게 변경되기 때문에, 상기 유체 정류기(20)의 스크린 웨브(27)에 대해 일정한 회전각도 만큼 회전되어 배열되어 있어, 이는 유체 기술상으로 장점들을 갖는다. 또한 상기 고정 부재(34)들 사이의 세로 방향과 가로 방향 간격을 변경함으로써, 상기 와이어 스크린(21)의 직경에 대해 와이어 스크린(21)의 스크린 코의 폭이 변경된다. 예를 들어, 상기 중앙 축(11) 둘레 영역에 상기 와이어 스크린(21)의 코를 촘촘하게 형성할 수 있어서, 거기에 배열된 측정 소자(44)의 영역에 가능한 한 많은 초미세 와류를 발생시킬 수 있다는 것이 장점이다. 또한, 그에 반해 외측에 있는 상기 벽(8)에 이웃한 영역들에서 상기 와이어 스크린(21)의 코의 폭을 가능한 한 크게 제공하여, 거기에서 상기 와이어 스크린(21)이 상기 유동 매체에 대한 유동 저항을 줄일 수 있다는 것이 장점이다.

Claims (8)

1. 하나의 측정 연결부(5)에 배열된 측정 소자(14)와,

   유동 방향에서 상기 측정 소자(14)의 상측에 제공되며 웨브(27)를 통해 서로 분리된 관류 개구(24)를 가지는 하나의 유체 정류기(20)와,

   상기 측정 소자(14) 방향으로 연장되어 있는 상기 유체 정류기(20)의 관(28)에 고정되는 하나의 와이어 스크린(21)을 구비하는 유동 매체의 질량 측정 장치(1)에 있어서,

   상기 유체 정류기(20)의 관(28)은 소정 간격만큼 이동된 다수의 고정 부재(34)를 가지며, 상기 고정 부재(34) 내부에 와이어 스크린(21)의 와이어(31, 33)가 지지되어, 상기 와이어 스크린(21)은 상기 유체 정류기(20)의 관류 개구(24)의 웨브(27)에 고정되는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 부재는 상기 관(28)에 제공된 슬롯(34), 돌출부 또는 보어인 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 와이어 스크린(21)의 제 1 층(30)은 제 1 방향으로 정렬되어 있으며, 유동 방향(18)에서 상기 제 1 층(30) 뒤에 배열된 상기 와이어 스크린(21)의 제 2 층(32)은 제 2 방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 와이어 스크린(21)의 제 1 층(30)과 제 2 층(32)은 각각 연속하는 와이어(31, 33)를 통해 형성되고, 상기 와이어는 상기 고정 부재(34)를 통해 안내되므로, 상기 관(28) 내부에 연장되어 있는 연속되는 와이어(31, 33)의 부분 와이어(34, 35)가 상기 와이어 스크린(21)의 각각의 일정한 층(30, 32)에서 서로에 대해 평행하게 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 유체 정류기(20)의 각각의 웨브(27)에는 상기 와이어 스크린(21)의 하나 또는 다수의 부분 와이어(34, 35)가 할당되고, 상기 부분 와이어는 유동 방향(18)으로 이동되어 상기 할당된 웨브(27)에 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어 스크린(21)은 상기 유체 정류기(20)의 웨브(27)에 대해 제공된 각도만큼 회전되어 배열되는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 또는 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 부재(34)가 배열된 후 상기 와이어 스크린(21)의 코의 폭은 그 와이어 스크린(21)의 직경에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어 스크린(21)의 와이어(31, 33)는 상기 관(28)과 함께 가열 코킹 작업되는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 질량 측정 장치.