KR20040000002A - 배관의 압력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관의 압력 측정장치에 관한 것으로서, 특히 배관을 절단하지 않고 배관에 부착된 스트레인 게이지를 통하여 배관의 내압을 측정하는 배관의 압력 측정장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 배관의 압력 측정장치는 유체가 내부에 흐르는 배관과, 상기 배관의 직선구간에 부착되어 상기 배관의 내압에 의해 변형되는 배관의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지와, 상기 스트레인 게이지가 상기 배관의 변형률 측정시 유체 이외의 가진원에 대한 영향을 줄이기 위하여 상기 배관에 설치되는 방진부재로 이루어져 배관을 절단하지 않고 그 내부의 압력을 측정할 수 있으므로 시스템에 손상 및 유체의 누설을 방지할 수 있을 뿐 아니라 손쉽게 배관 내부의 압력을 측정할 수 있다.

Description

배관의 압력 측정장치 {The measuring instrument of pipe}

본 발명은 배관의 압력 측정장치에 관한 것으로서, 특히 배관을 절단하지 않고 배관에 부착된 스트레인 게이지를 통하여 배관의 내압을 측정하는 배관의 압력 측정장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 배관의 압력 측정장치가 도시된 단면도이다.

종래 기술에 따른 배관의 압력 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 유체가 내부에 흘러가는 배관(2)과, 상기 배관(2)의 일부가 절개된 압력 포트(2a)와, 상기 압력 포트(2a)에 일부가 삽입되도록 설치된 압력계(4)로 이루어진다.

여기서, 상기 압력계(4)는 일단이 상기 압력 포트(2a)에 삽입되어 상기 배관(2)과 연통될 수 있도록 설치되는 압력관(4a)과, 상기 압력관(4a)의 타단에 설치되어 상기 배관(2)의 내압을 측정하여 사용자에서 도시해 주는 압력 게이지(4b)로 이루어진다.

물론, 상기 압력관(4a)의 일단이 상기 압력 포트(2a)에 삽입되면, 상기 배관(2) 내부의 유체가 외부로 유출되지 않도록 상기 압력 포트(2a)의 주변은 실링된다.

즉, 상기 배관(2)의 압력 포트(2a)에 상기 압력관(4a)의 일단이 끼움되도록 압력계(4)가 설치되면, 상기 압력관(4a)과 배관(2)이 서로 연통되도록 설치됨으로 상기 배관(2)의 내압은 직접 압력 게이지(4b)에 의해 측정되어 사용자에게 도시된다.

그러나, 종래 기술에 따른 배관의 압력 측정장치는 배관(2)의 일부가 절개된 압력 포트(2a)에 압력관(4a)의 일단이 삽입되도록 설치되기 때문에 최적의 상태로 설계된 배관(2)의 일부가 절개됨으로 전체 시스템이 손상될 뿐 아니라 특히배관(2) 내압이 높은 경우 압력 포트(2a)로부터 유체가 누설될 수 있어 시스템의 정상 작동이 어려워지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배관의 내압을 배관의 외측에서 측정함으로 시스템의 손상을 방지하고 유체의 누설을 방지할 수 있는 배관의 압력 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 배관의 압력 측정장치가 도시된 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 배관의 압력 측정장치가 도시된 도면,

도 3은 스트레인 게이지가 도시된 정면도,

도 4는 회스톤 브릿지 회로가 도시된 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 배관 54 : 방진고무

56 : 스트레인 게이지 ε : 배관의 변형률

p : 배관의 내압

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배관의 압력 측정장치는 유체가 내부에 흐르는 배관과, 상기 배관의 직선구간에 부착되어 상기 배관의 내압에 의해 변형되는 배관의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지와, 상기 스트레인 게이지가 상기 배관의 변형률 측정시 유체 이외의 가진원에 대한 영향을 줄이기 위하여 상기 배관에 설치되는 방진부재로 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 배관의 압력 측정장치가 도시된 도면이고, 도 3은 스트레인 게이지가 도시된 정면도이고, 도 4는 회스톤 브릿지 회로가 도시된 회로도이다.

상기 본 발명에 따른 배관의 압력 측정장치는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 유체가 흐르는 배관(52)의 일부 직선 구간에 양측에 각각 설치되는 한 쌍의 방진부재(54)와, 상기 방진부재(54) 사이에 위치되도록 상기 배관(52)에 부착되어 상기 배관(52)의 내압에 따라 배관(52)의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지(56)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 방진부재(54)는 상기 배관(52)의 변형률 측정시 상기 배관(52)의 내압 이외의 가진원 영향을 줄이기 위하여 상기 배관(52)에 설치되는 부틸 고무링이다.

그리고, 상기 스트레인 게이지(56)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 저항선으로 구성되어 실제 변형률을 감지하는 감지부(56a)와, 상기 감지부(56b)의 둘레에 형성되어 상기 감지부(56a)의 형상을 유지시켜 주고 측정 대상물에 부착되는 접착부(56b)와, 상기 접착부(56b) 내측에 형성되어 상기 감지부(56a)의 저항선보다 넓게 형성된 면으로 전기 회로와 연결되도록 와이어가 남땜되는 탭(56c)으로 이루어져 상기 배관(52)에 부착된다.

상기와 같은 스트레인 게이지(56)는 도 4에 도시된 바와 같이 휘스톤 브릿지 회로와 연결되도록 설치되어 상기 스트레인 게이지(56)의 감지부(56a)가 상기 휘스톤 브릿지 회로의 하나의 저항(R1)으로 작용하도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 배관의 압력 측정장치를 이용한 압력 측정 순서를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 내압을 측정하고자 하는 배관(52)의 직선 구간에 소정의 간격을 두고방진부재(54)가 설치되고, 상기 방진부재(54) 사이에 스트레인 게이지(56)가 부착되는데, 상기 스트레인 게이지(56)는 상기 배관(52)의 축방향 또는 원주방향으로 설치된다.

상기와 같이 스트레인 게이지(56)가 부착된 배관(52)에 유체가 흐르게 되면, 상기 배관(52)의 내압이 변화됨에 따라 상기 배관(52)이 미소하게 변형하게 되고, 상기 배관(52)에 부착된 스트레인 게이지(56)의 저항선이 변형하게 된다.

따라서, 휘스톤 브릿지 회로와 연결된 스트레인 게이지(56)의 저항이 변형이 되기 때문에 휘스톤 브릿지 회로의 평형이 깨어져 전압이 변하게 되고, 이러한 전압값으로부터 다음의 수학식 1과 수학식 2로부터 도출해낸 수학식 3에 의해 상기 스트레인 게이지(56)의 변형률 즉 상기 배관(52)의 변형률을 계산해 낼 수 있다.

이때, 상기 Vo와 Vin은 각각 출력 전압과 입력 전압이고, 상기 R1,R2,R3,R4는 휘스톤 브릿지 회로의 저항이다.

이때, 상기 R1은 스트레인 게이지의 저항선 저항이고, 상기 L은 스트레인 게이지의 저항선 길이이며, 상기 K는 게이지 계수(Gage Factor)이고, 상기 ε은 변형률이다.

이와 같이 배관(52)의 변형률(ε)이 계산되면, 상기 스트레인 게이지(56)가 상기 배관(52)에 원주방향으로 부착된 경우 또는 상기 배관(52)에 축방향으로 부착된 경우 다음의 수학식 4와 수학식 5에 따라 상기 배관(52)의 내압을 계산할 수 있다.

이때, 상기 σ₁은 배관의 원주방향 응력이고, 상기 p는 배관의 내압이며, 상기 r_i와 t는 각각 배관의 내경과 배관벽의 두께이다.

이때, 상기 σ₂는 배관의 축방향 응력이다.

상기와 같은 수학식 4와 수학식 5는 배관벽의 두께가 직경의 1/10 이하인 경우에 적용 가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 배관의 압력 측정장치는 시스템의 일부를 구성하는 배관의 직선 구간에 스트레인 게이지를 설치하여 배관의 변형률을 측정함으로 배관의 내압을 간접적으로 측정하기 때문에 시스템의 손상 및 배관 내부를 흐르는 유체의 누설을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 배관에 스트레인 게이지를 배관의 외측에 단순히 부착함으로 장착이 용이할 뿐 아니라 배관의 내압을 손쉽게 측정할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 유체가 내부에 흐르는 배관과,

   상기 배관의 직선구간에 부착되어 상기 배관의 내압에 의해 변형되는 배관의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지와,

   상기 스트레인 게이지가 상기 배관의 변형률 측정시 유체 이외의 가진원에 대한 영향을 줄이기 위하여 상기 배관에 설치되는 방진부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 배관의 압력 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방진부재는 상기 스트레인 게이지를 사이에 두고 상기 배관에 부착되는 것을 특징으로 하는 배관의 압력 측정장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 방진부재는 상기 배관에 끼움되는 부틸 고무링인 것을 특징으로 하는 배관의 압력 측정장치.