KR200450259Y1 - 구조물 중량 변형량 측정기 - Google Patents

구조물 중량 변형량 측정기 Download PDF

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Abstract

본 고안은 구조물 중량 변형량 측정기에 관한 것으로서, 구조물의 중량 변형량을 측정하는 중량 변형량 측정기에 있어서, 하중 변화에 의해 발생하는 변위를 측정하고자 하는 구조물에 설치되고, 일면에 상호 이격된 한 쌍의 지지부재가 돌출되는 제1 구조물 장착플레이트, 상기 한 쌍의 지지부재와 일면이 접하여 결합되는 변형감지 프레임, 상기 한 쌍의 지지부재 사이의 변형감지 프레임의 일부분에 설치되되, 연신율 측정이 가능한 스트레인 게이지를 포함하는 구성으로 이루어지는 변형 검출기, 상기 변형감지 프레임의 타면에 결합되는 보완프레임 및 상기 보완프레임에 결합되며, 상기 구조물을 지지하는 지지대에 설치되는 제2 구조물 장착플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 구조물 중량 변형량 측정기는 중량 변화량을 측정하고자 하는 구조물과 그 구조물을 지지하는 지지대 사이에 설치되므로, 변형 검출기의 측정 응력값 오차를 줄여서 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
스트레인 게이지, 변형 검출기

Description

구조물 중량 변형량 측정기{MEASUREMENT DEVICE FOR MEASURING TRANSFORMATIONAL QUANTITY OF WEIGHT}
본 고안은 구조물 중량 변형량 측정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스트레인 게이지를 이용하여 구조물의 중량 변화를 측정하는 구조물 중량 변형량 측정기에 관한 것이다.
일반적으로, 스트레인 게이지는 응력을 받는 전도체의 저항값 변화를 측정하여 상기 가해지는 응력값을 측정하는 센서이다.
이러한 스트레인 게이지가 구비된 스트레인 계측기는 곡식이나 분말로 된 가루, 액체 등이 저장되는 대형 탱크를 지지하는 지지대 및 교량의 빔(Beam) 등에 설치되어 대형 탱크, 교량의 하중변화시 발생하는 인장 및 압축 응력을 측정하게 된다.
또한, 건축물 및 기계장치의 볼트의 응력을 측정하기도 하며, 자동차에 설치되어 충격을 감지하는 등 여러 방면에 있어서 널리 이용되고 있다.
종래에 이러한 스트레인 계측기가 상기 탱크를 하부에서 지지하는 지지대에 설치되는 일례의 경우에 있어서는 상기 지지대의 일측에 서로 이격된 브래킷을 장착하고 그 사이에 스트레인 계측기를 설치하여 탱크의 중량 변화에 따른 응력을 측정하였다.
즉, 가루 또는 액체 충전 초기의 탱크 중량과 일정 시간 후 가루 또는 액체 소모시의 탱크 중량에는 차이가 발생하게 되며, 이때 스트레인 계측기는 그 차이에 따라 상기 지지대에 작용하는 인장 및 압축 응력을 측정하게 된다.
상기 측정된 전기적인 신호값은 연산부로 전달되어 사용자가 쉽게 인지가 가능하도록 중량값으로 변환되어 디스플레이부를 통해 도시된다.
그러나, 종래의 일례에 있어서는 스트레인 계측기가 전술한 바와 같이 상기 지지대에 설치되므로, 지지대의 재질, 크리프(creep), 노후 정도에 따라 응력 측정값에 차이가 발생하였다.
즉, 상기 지지대가 온도 변화에 따른 변형량이 작은 재질로 이루어지고 또한 설치 경과 시간이 오래 지나지 않은 상태라면 좀 더 정확한 응력 측정이 가능하게 되는 데 비해 상기 지지대가 전술한 반대의 조건이라면 응력 측정에 상당한 오차가 발생하게 된다.
한편, 종래의 탱크 중량 변화를 측정하는 다른 예로서는 로드셀이 적용되고 있다. 일반적으로 이러한 로드셀은 탱크의 하부에 설치되므로 로드셀이 파손되거나 이상 발생시 교체하는 것이 탱크의 중량에 따라 쉽지 않거나 심하게는 불가능한 단점이 있었다.
본 고안의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래보다 구조물의 중량 변화에 대한 측정값 신뢰도를 향상시키며 파손 시 교체가 용이한 구조물 중량 변형량 측정기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 고안의 구조물 중량 변형량 측정기는 구조물의 중량 변형량을 측정하는 중량 변형량 측정기에 있어서, 하중 변화에 의해 발생하는 변위를 측정하고자 하는 구조물에 설치되고, 일면에 상호 이격된 한 쌍의 지지부재가 돌출되는 제1 구조물 장착플레이트, 상기 한 쌍의 지지부재와 일면이 접하여 결합되는 변형감지 프레임, 상기 한 쌍의 지지부재 사이의 변형감지 프레임의 일부분에 설치되되, 연신율 측정이 가능한 스트레인 게이지를 포함하는 구성으로 이루어지는 변형 검출기, 상기 변형감지 프레임의 타면에 결합되는 보완프레임 및 상기 보완프레임에 결합되며, 상기 구조물을 지지하는 지지대에 설치되는 제2 구조물 장착플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 변형 검출기는 변형감지 프레임의 일측에 설치되되, 변형감지 프레임으로부터 분리 가능하도록 볼트 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 변형감지 프레임은 큐티 열처리된 니켈 크롬 몰리브덴 강재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 변형 검출기는 상기 한 쌍의 지지부재 사이의 중앙부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부재, 변형감지 프레임, 보완 프레임, 제2 구조물 장착플레이트는 서로 간에 분리 가능하도록 볼트 결합되는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 고안에 따른 구조물 중량 변형량 측정기는 중량 변화량을 측정하고자 하는 구조물과 그 구조물을 지지하는 지지대 사이에 설치되므로, 변형 검출기의 측정 응력값 오차를 줄여서 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이로 인해, 다수의 구조물이 동일 중량을 가지는 경우라면 다수의 구조물에 별도로 각각 설치된 측정기는 각각 지지대의 재질, 노후 상태 등에 상관없이 동일한 응력값을 측정할 수 있게 된다.
또한, 변형 검출기를 변형감지 프레임에 결합 및 분리가 용이하도록 함으로써 변형 검출기의 수리 및 교체작업이 수월해지는 효과가 있다.
이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 구조물 중량 변형량 측정기를 나타내는 분해 사시도이며, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 구조물 중량 변형량 측정기를 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 2의 측면도이다.
본 고안의 실시예에 따른 구조물 중량 변형량 측정기는 자체 및 외부에서 가해지는 힘에 의한 구조물의 중량 변화시 그 변형량을 측정하는 장치로서, 상기 구조물과 상기 구조물을 하부에서 지지하는 지지대 사이에 설치된다.
여기서, 상기 구조물은 액상, 기상 및 분말 형태의 다양한 각각의 수용물이 수용되는 사일로(silo), 냉각탑 등일 수 있다.
한편, 상기 측정기는 전술한 바와 같이 구조물의 중량 변화에 의해 구조물과 지지대 사이에서 발생하는 응력이 연직한 방향으로 작용하는 경우뿐만 아니라, 연직한 방향이 아닌 다양한 상태에서의 응력 발생을 측정하기 위해 설치될 수도 있음은 물론이다.
상기 구조물 중량 변형량 측정기(M)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 구조물 장착플레이트(10), 지지부재(20), 변형감지 프레임(30), 변형 검출기(40), 보완 프레임(60), 제2 구조물 장착플레이트(70)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 구조물 장착플레이트(10)는 중량 변형량을 측정하고자 하는 사일로, 냉각탑 등의 구조물에 설치되는 부분으로서 그 일면에는 상호 간에 이격되어 돌출되는 한 쌍의 지지부재(20)가 형성된다.
상기 지지부재(20)가 서로 이격되는 거리는 상기 제1 구조물 장착플레이트(10)가 설치되는 구조물의 중량에 따라 후술하는 변형 검출기(40)에 가해지는 압축 및 인장 응력을 측정하여 나아가서는 구조물의 중량 변형치를 좀 더 정확하게 파악할 수 있도록 하는 적당한 거리인 것이 바람직하다.
즉, 상기 구조물의 중량 변화에 따라 제1 구조물 장착플레이트(10) 및 지지 부재(20)에는 인장 및 압축 응력이 작용하게 되고, 상기 변형 검출기(40)는 센서의 측정값 변화를 통해 역으로 상기 구조물의 중량 변형치를 구하게 되는데, 상기 지지부재(20) 사이의 거리는 상기 구조물의 크기나 중량 등에 따라 좀 더 정확하게 그 측정이 가능하도록 적당한 거리를 가지는 것이 좋다.
여기서, 상기 지지부재(20)는 제1 구조물 장착플레이트(10)에 용접 등에 의한 방법을 통해 견고하게 결합되어 상기 구조물로부터 가해지는 하중을 유효한 오차범위 내에서 상기 변형 검출기(40)가 인식할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 만약, 지지부재(20)가 견고하게 결합된 상태가 아니라면 변형 검출기(40)의 측정값 신뢰도는 떨어질 수 있게 된다.
상기 변형감지 프레임(30)은 한 쌍의 지지부재(20)를 연결하도록 그 상부에 결합되며, 변형감지 프레임(30)에는 자체 또는 외부에서 가해지는 힘에 의해 구조물의 중량이 변화하는 경우에 발생하는 인장 및 압축 응력이 집중된다.
이러한 변형감지 프레임(30)에는 상기 응력값을 측정하기 위해 저항성 전도체(50)를 포함하여 구성되는 변형 검출기(40)가 설치된다.
본 고안의 실시예에서는 상기 변형감지 프레임(30)이 큐티(QT: Quenching, Tempering) 열처리된 니켈 크롬 몰리브덴 강재(SNCM)로 이루어지도록 함으로써, 변형감지 프레임(30)의 크리프(creep) 등에 의한 영향이 상기 변형 검출기(40)의 측정값에 영향을 미치는 것을 최소화시킬 수 있다.
이때, 상기 변형 검출기(40)는 상기 한 쌍의 지지부재(20) 사이에 위치하도록 설치되고, 응력값 측정치의 신뢰도를 향상시키기 위해서는 상기 한 쌍의 지지부 재(20) 사이의 중앙부에 위치하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
만약, 상기 변형 검출기(40)의 설치위치가 어느 하나의 지지부재(20) 쪽에 가깝게 설치된다면, 저항성 전도체(50)의 센싱값과 아울러 후술하는 연산저장부(미도시)에 의해 산출되는 하중값의 신뢰도가 하락하게 된다.
한편, 상기 저항성 전도체(50)는 가해지는 하중에 의해 단면적 및 길이가 변하는 특성을 가지며, 상기 변형 검출기(40)는 그 변화에 의해 상기 저항성 전도체(50)에 전압 인가시 발생하는 저항값 변화를 측정하고 측정된 저항값을 전기적 신호로 변환하게 된다.
여기서, 상기 저항성 전도체(50)는 인장 및 압축 하중 등에 대한 연신율 측정이 가능한 센서로서 스트레인 게이지로 적용될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 저항성 전도체(50)는 가능한 긴 길이로 형성되어 좀 더 세밀한 응력 측정이 가능하도록 하는 것이 바람직하며 통상, 지그재그로 굴곡진 형상으로 이루어져 있다.
본 고안의 실시예에서, 상기 변형 검출기(40)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 변형감지 프레임(30)의 일측에 볼트 결합되어 파손시나 수리가 필요한 경우에 용이하게 교체할 수 있도록 한다.
상기 보완 프레임(60)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 변형감지 프레임(30)에 결합되며 보완 프레임(60)의 변형감지 프레임(30)이 결합된 이면에는 제2 구조물 장착플레이트(70)가 결합된다.
상기 제2 구조물 장착플레이트(70)는 전술한 사일로, 냉각탑 등의 구조물을 하부에서 지지하는 지지대에 설치되는 부분이다.
한편, 상기 보완 프레임(60)은 변형감지 프레임(30)의 교체가 필요한 경우에 용이하게 분리할 수 있도록 변형감지 프레임(30)과는 도면에 도시된 바와 같이 2개의 볼트로 결합된다. 그러나, 상기의 볼트 결합 개수는 한정하지 않는다.
한편, 외부 온도 조건에 따라 상기 구조물과 지지대는 그 원주방향으로 외주면이 팽창 및 수축하는 경우가 발생할 수 있고 이때, 변형감지 프레임(30)에는 그 길이방향에 수직한 방향으로 횡응력이 작용하게 된다. 이러한 경우 변형 검출기(40)은 전술한 요인에 의해 그 측정값이 영향을 받게 된다.
본 고안의 실시예에서는 상기 횡응력에 의해 변형 검출기(40)의 측정값이 영향을 받지 않도록 상기 변형감지 프레임(30)과 보완 프레임(60)을 결합시키는 볼트가 삽입되는 결합홀을 각각 변형감지 프레임(30)의 길이방향에 수직한 방향으로 길게 형성되는 장공으로 형성시킨다.
그러므로, 횡응력이 발생하는 경우 상기 볼트와 장공의 결합홀 사이에는 슬립이 발생하게 되고 이로 인해 횡응력이 변형 검출기(40)로 전달되는 것을 방지할 수 있게 된다.
전술한 설명에 따르면, 상기 제1 구조물 장착플레이트(10)와 제2 구조물 장착플레이트(70)는 구조물과 구조물을 지지하는 지지대에 설치되고, 구조물의 중량 변화시 변형 검출기(40)에는 인장 및 압축 응력이 작용하여 저항성 전도체(50)의 센싱값을 통해 그 구조물의 하중 변화량을 측정하게 된다.
여기서, 상기 변형 검출기(40)의 응력 측정값은 다양한 응력값과 적용 하중 과의 상관관계가 데이터화되어 있는 연산저장부(미도시)로 전달되고, 상기 연산저장부에서는 변형 검출기(40)의 응력 측정값을 적용 하중값으로 변환시키며 이를 디스플레이부(미도시)로 전달하여 사용자가 인지할 수 있도록 한다.
그리하여, 구조물의 적정 중량 초과시나 미달시에 사용자가 이를 신속하게 감지하여 적절한 후속 조치를 실행할 수 있음으로 안전사고 발생을 방지하고 또한, 작업의 연속성을 유지할 수 있게 된다.
본 고안의 실시예에서, 상기 지지부재(20), 변형감지 프레임(30), 보완 프레임(60), 제2 구조물 장착플레이트(70)는 서로 간에 결합 및 분리가 용이하도록 볼트 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1 구조물 장착플레이트(10), 지지부재(20), 보완 프레임(60) 및 제2 구조물 장착플레이트(70)는 일정 이상의 강도를 가지는 스틸 계열의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 고안의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 고안의 실용신안등록청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 구조물 중량 변형량 측정기를 나타내는 분해 사시도.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 구조물 중량 변형량 측정기를 나타내는 정면도.
도 3은 도 2의 측면도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
M: 구조물 중량 변형량 측정기 10: 제1 구조물 장착플레이트
20: 지지부재 30: 변형감지 프레임
40: 변형 검출기 50: 저항성 전도체
60: 보완 프레임 70: 제2 구조물 장착플레이트

Claims (5)

  1. 구조물의 중량 변형량을 측정하는 중량 변형량 측정기에 있어서,
    하중 변화에 의해 발생하는 변위를 측정하고자 하는 구조물에 설치되고, 일면에 상호 이격된 한 쌍의 지지부재가 돌출되는 제1 구조물 장착플레이트;
    상기 한 쌍의 지지부재와 일면이 접하여 볼트 결합되며, 큐티 열처리된 니켈 크롬 몰리브덴 강재로 이루어진 변형감지 프레임;
    상기 한 쌍의 지지부재 사이의 변형감지 프레임의 일부분에 볼트 결합에 의해 수평으로 설치되되, 연신율 측정이 가능한 스트레인 게이지를 포함하는 구성으로 이루어지는 변형 검출기;
    상기 변형감지 프레임의 타면에 결합되는 보완프레임; 및
    상기 보완프레임에 결합되며, 상기 구조물을 지지하는 지지대에 설치되는 제2 구조물 장착플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 중량 변형량 측정기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변형 검출기는 상기 한 쌍의 지지부재 사이의 중앙부에 설치되는 것을 특징으로 하는 구조물 중량 변형량 측정기.
  5. 삭제
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