KR200476991Y1 - 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계 - Google Patents

Abstract

본 고안은 부르돈 튜브의 파손시 측정 대상인 공정 중의 유체가 대기 중으로 누설되는 것을 미연에 차단하여 폭발의 위험성 및 인체 유해의 소지를 없애도록 한 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계를 제공한다.
본 고안의 적절한 실시 형태에 따르면, 부르돈튜브의 변형량으로 압력을 측정함과 동시에 파손시 자동으로 측정 유체의 누설을 차단하는 압력계에 있어서, 공정라인측에 체결되는 나사접속부와, 나사접속부의 중앙에 관통되어 있는 압력도입통로와, 압력도입통로의 출구측에 확장된 압력작동실을 갖는 하부 몸체와; 압력계의 게이지부에 접속되는 나사접속부와 중앙에 관통되어 있는 압력전달통로를 갖고 상기 하부 몸체에 결합되어 있는 상부 몸체와; 상기 압력작동실에 위치하여 압력도입통로로 도입된 압력을 부르돈튜브에 전달하는 다이아프램 또는 벨로우즈 형태의 압력전달용 격막을 구비하고; 상기 부르돈튜브와 상부 몸체의 압력전달통로에는 압력전달을 위한 오일이 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계{Diaphragm type pressure gauge having pressure leakage cutoff function}

본 고안은 격막식 압력계에 관한 것으로, 특히 부르돈 튜브의 파손시 측정 대상인 공정 중의 유체가 대기 중으로 누설되는 것을 미연에 차단하여 폭발의 위험성 및 인체 유해의 소지를 없애도록 한 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계에 관한 것이다.

압력게이지의 종류 중 부르돈(bourdon) 압력계는 압력의 변화에 대응하여 탄성변형하는 굽은 형태의 부르돈튜브를 이용한 것이다. 부르돈튜브는 부르돈 압력계에서 민감하게 탄성 변형을 반복하게 되므로 파손이 가장 먼저 일어나는 취약한 요소가 된다. 따라서 산업현장에서 부르돈 계측기의 파손시 누출될 경우 공정 중의 유체의 종류에 따라 인체에 유해하거나 폭발의 위험이 상존하게 된다. 이로 인해 공정 측정 중 누설유체를 차단하기 위한 밸브의 필요성이 제기되고 있다.

이때 차단 밸브는 압력 계측기의 파손시 공정중의 유체가 대기중으로 대량 방출되지 않도록 자동으로 차단해 주어야 하며, 압력 계측기가 파손이 되지 않았을 경우에는 항상 열려 정상적으로 압력을 전달하여야 하는 구조를 가지고 있어야 한다.

본 고안의 배경이 되는 기술로는 한국 공개실용 공개번호 실1998-065125호로서 '부르동관 압력계의 부착기구'가 제안되어 있다. 이는 통상의 압력계 생크의 접속부 접속나사 대신에, 시일링용 홈과 시일링이 포함된 피스톤부와 회전부를 형성하고, 생크와는 별도로 실린더와 회전안내구멍, 부착나사, 부착부를 형성한 부착고정부를 구비하여, 생크의 회전부와 피스톤부를 부착고정부의 회전안내구멍과 실린더에 조립하고회전안내구멍을 통과하여 밖으로 나와 있는 회전부 말단을 리벳팅이나 스톱링을 이용하여, 생크부와 부착고정부가 서로 회전운동은 가능하되 이탈되지 않도록 고정한다. 이로써, 압력계가 유체압기기 등에 부착 고정된 후에도 유체압 누설 없이 눈금판과 지침을 포함한 압력계 자체를 필요한 방향으로 조정할 있게 되어, 압력계 부착작업이 간편하게 되고, 지침 판독성이 향상될 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기 전자의 배경기술에서는 부르동관 파손에 따른 밸브수단이 제시되어 있지 않다.

본 고안의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 공개특허 특2002-0073617호로서 '압력계 연결용 어댑터'가 제시되어 있다. 이는 압력계와 연통되게 결합되며 팩킹이 구비된 결합홀과, 상기 결합홀에 관로로 연통되며 내측에는 압력관에 연통되는 공간부가 형성되고 외측은 압력관로에 끼어져 결합되는 결합부와, 상기 공간부에 스라이드 이동되며, 상단에는 관로에 끼어지는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부 상단면과 측면에는 연통되는 유체 유입홀이 형성되어 있고, 상기 돌출부 하측에는 공간부 상면과 접촉되어 관로를 차단하는 팩킹이 구비된 디스크와, 상기 디스크 하측의 공간부에 밀폐되게 끼어져 결합되어 있고 관통되는 유속제어홀이 구비되어 있으며, 상기 디스크 사이에 탄성적으로 설치되는 탄성체를 지지하는 스토퍼와, 상기 스토퍼에 구비된 유속 제어홀 입구에 구비되어 유체를 필터링하는 필터로 구성되어, 압력계의 파손이나 이상으로 압력계의 장착을 해제하면 유로를 차단하여 유체의 누출을 방지한다.

상기 후자의 배경기술은 압력계의 파손이나 고장으로 압력계를 교환하는 경우 압력계의 결합해제만으로도 유체의 누출을 방지하여 공정의 중단없이 압력계를 교환할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나 후자의 배경기술은 부르돈 압력게이지에 적용할 수 없는 문제가 있다. 왜냐하면, 부르돈튜브가 파손되더라도 압력계를 분리시키지 않는한 압력전달통로가 계속적으로 열려 있어져 공정라인측 유체에 노출되기 때문이다.

한국 공개실용 공개번호 제20-2011-0003038호(과팽창 방지기능 및 영점유지기능이 구비된 게이지) 한국 공개특허 공개번호 특1996-0008286호(부르동관 압력계의 부착기구)

본 고안은 부르돈 튜브의 파손시 측정 대상인 공정 중의 유체가 대기 중으로 누설되는 것을 미연에 차단하여 폭발의 위험성 및 인체 유해의 소지를 없애도록 한 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 적절한 실시 형태에 따르면,

부르돈튜브의 변형량으로 압력을 측정함과 동시에 파손시 자동으로 측정 유체의 누설을 차단하는 압력계에 있어서,

공정라인측에 체결되는 나사접속부와, 나사접속부의 중앙에 관통되어 있는 압력도입통로와, 압력도입통로의 출구측에 확장된 압력작동실을 갖는 하부 몸체와;

압력계의 게이지부에 접속되는 나사접속부와 중앙에 관통되어 있는 압력전달통로를 갖고 상기 하부 몸체에 결합되어 있는 상부 몸체와;

상기 압력작동실에 위치하여 압력도입통로로 도입된 압력을 부르돈튜브에 전달하는 다이아프램 또는 벨로우즈 형태의 압력전달용 격막을 구비하고;

상기 부르돈튜브와 상부 몸체의 압력전달통로에는 압력전달을 위한 오일이 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상부 몸체의 압력전달통로의 입구측에는 다공성 물질로 제작한 필터가 설치되어여져 압력게이지의 파손시 압력전달용 격막의 파손이 방지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상부 몸체의 압력전달통로의 입구측에는 이보다 단면적이 작은 구멍을 가지는 오리피스가 구비되어 압력게이지의 파손시 압력전달용 격막의 파손이 방지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 압력도입통로에 이보다 단면적이 작은 밸브구멍을 중앙에 갖는 원형의 통로차단턱이 형성되고, 상기 압력전달용 격막에 연결되어 게이지 파손시 밸브 구멍을 차단하는 드로우밸브가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계에 따르면, 공정 라인의 압력은 압력전달용 격막과 오일을 통해 부르돈 튜브에 전달되어 정상적인 압력 측정이 이루어진다. 계측기가 파손되어 부르돈 튜브에 오일이 부족해지면 압력전달용 격막은 공정라인측 압력을 차단함과 동시에 다공성 물질로 제작한 필터 또는 오리피스에 밀착된다. 이때 압력전달용 격막은 얇더라도 필터나 오리피스의 작은 구멍에 닿기 때문에 응력발생이 매우 적게 되어 파손되지 않으므로, 공정 라인측 유체가 대기 중으로 누출되는 사고를 미연에 방지할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 고안에 따른 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계의 구성도.
도 1b는 도 1a의 압력계에 오일이 충전되어 있는 상태도.
도 2는 도 1의 압력계에 일부 분해사시도.
도 3a, 도 3b는 본 고안에 따른 격막식 압력계에 다공질 필터를 사용한 경우의 사용상태로서, 도 3a는 압력측정이 정상적인 상태인 경우이고, 도 3b는 부르돈튜브가 파손되어 압력전달이 차단된 상태도.
도 4a, 도 4b는 본 고안에 따른 격막식 압력계에 오리피스를 사용한 경우의 사용상태로서, 도 4a는 압력측정이 정상적인 상태인 경우이고, 도 4b는 부르돈튜브가 파손되어 압력전달이 차단된 상태도.
도 5a, 도 5b는 본 고안에 따른 격막식 압력계에 오리피스를 사용한 경우의 사용상태로서, 도 5a는 압력측정이 정상적인 상태인 경우이고, 도 5b는 부르돈튜브가 파손되어 압력전달이 차단된 상태도.

아래에서 본 고안은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 고안의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 고안은 이에 제한되지 않는다.

도 1a 내지 도 2와 같이 본 고안의 실시 예에 따른 압력계(10)는 부르돈튜브(12)의 변형량으로 지시바늘(13)을 통해 압력을 측정한다. 또한 압력계(10)는 부르돈튜브(12)의 파손시 압력전달용 격막(24)으로 자동으로 측정 유체의 누설을 차단하게 되어 있다.

압력계(10)는 압력전달용 격막(24)을 포함하여 하부 몸체(20), 상부 몸체(22) 및 압력전달용 오일(26)을 갖는다.

하부몸체(20)는 공정라인측에 체결되는 나사접속부(202)와, 나사접속부(202)의 중앙에 관통되어 있는 압력도입통로(204)와, 압력도입통로(204)의 출구측에 확장된 압력작동실(206)을 갖는다. 하부 몸체(20)의 나사접속부(202)는 수나사를 형성하여 공정라인에 접속된다. 따라서 압력도입통로(204)로 유입된 유체의 압력(P)은 압력작동실(206)에 작용한다.

상부 몸체(22)는 압력계(10)의 게이지부에 접속되는 나사접속부(222)와 중앙에 관통되어 있는 압력전달통로(224)를 갖고 상기 하부 몸체(20)에 결합되어 있다. 따라서 압력전달통로(224)는 부르돈튜브(12)와 연결되어 있다.

압력전달용 격막(24)은 도 3a와 같이 압력작동실(206)에 위치하여 압력도입통로(204)로 도입된 압력을 부르돈튜브(12)에 전달하게 되어 있다. 압력전달용 격막(24)은 얇은 막재로서 다이아프램 또는 벨로우즈 형태가 될 수 있다.

그리고, 부르돈튜브(12)와 상부 몸체(22)의 압력전달통로(224)에는 압력전달을 위한 매체로서 도 1b와 같이 오일(26)이 충전되어 있다. 따라서 오일(26)은 압력작동실(206)에 형성된 압력의 변화를 부르돈튜브(12)에 전달한다.

한편, 압력게이지(10)의 파손시 공정라인측 고압에 의해 압력전달용 격막(24)이 함께 파손될 수 있다. 이 경우 본 고안은 압력전달용 격막(24)의 파손을 방지하기 위해 도 3a 및 3b와 같이 상부 몸체(22)의 압력전달통로(224)의 입구측에 다공성 물질로 제작한 필터(30)가 설치될 수 있다.

부르돈튜브(12)의 파손이 발생될 경우, 필터(30)는 다공을 가지게 되므로 압력전달용 격막(24)은 얇더라도 압력에 의한 응력발생이 매우 적게 되어 파손되지 않는다.

또한, 다른 실시 예로 도 4a 및 도 4b와 같이 상부 몸체(22)의 압력전달통로(224)의 입구측에 이보다 단면적이 작은 구멍(31a)을 가지는 오리피스(31)가 구비되어 압력게이지의 파손시 압력전달용 격막(24)의 파손이 방지될 수 있다. 이 경우에도 압력전달용 격막(24)은 오리피스(31)의 작은 구멍(31a)으로 인해 응력 매우 적게 되어 파손되지 않는다.

이와 같이 구성된 압력계(10)의 작용을 설명한다.

도 1b 및 도 3a와 같이 압력계(10)는 부르돈튜브(12)의 파손이 없는 경우, 하부몸체(20)의 압력도입통로(204)를 통해 공정라인측 압력이 도입되고, 도입된 압력은 압력작동실(206)에 위치되어 있는 압력전달용 격막(24)에 작용하고, 압력전달용 격막(24)은 다시 오일(26)을 통해 부르돈튜브(12)에 전달하여 압력측정이 일어난다.

한편, 부르돈튜브(12)의 파손으로 게이지에 충전된 오일(26)이 새어나가면 압력전달통로(224)의 압력은 낮아지게 되고, 압력전달용 격막(24)을 사이에 두고 상,하부에 차압이 발생된다. 이때 상대적으로 압력전달용 격막(24)의 하부측의 압력이 더 크므로 압력전달용 격막(24)은 도 3b 또는 도 4b와 같이 상부 몸체(22)측으로 밀착되어 차압을 받게 된다.

이때 압력전달통로(224)의 입구측에는 다공질 필터(30)나 작은 구멍(31a)을 갖는 오리피스(31)가 설치되어 압력전달용 격막(24)은 압력에 저항하는 응력이 매우 작게 되어 파손되지 않고 보호된다. 따라서 압력계측시 가장 취약한 부르돈 튜브(12)가 파손이 되어도 공정라인의 유체가 대기중으로 누출되는 사고를 막을 수 있는 것이다.

한편, 본 고안의 다른 실시 예로, 도 5a와 같이 압력도입통로(204)에 이보다 단면적이 작은 밸브구멍(205a)을 중앙에 갖는 원형의 통로차단턱(205)이 형성되고, 상기 압력전달용 격막(24)에 연결되어 게이지 파손시 밸브 구멍(205a)을 차단하는 드로우밸브(24)가 더 설치되어 구성될 수 있다. 따라서 도 5b와 같이 부르돈튜브(12)의 파손이 발생될 경우, 드로우밸브(25)는 통로차단턱(205)의 밸브구멍(205a)을 막아 압력전달을 차단하게 되므로 압력전달용 격막(24)은 얇더라도 파손되지 않는다.

지금까지 본 고안은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 고안을 만들 수 있을 것이다. 본 고안은 이와 같은 변형 및 수정 고안에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 압력계
20: 하부 몸체
222: 나사접속부
224: 압력전달통로
24: 압력전달용 격막
25: 드로우밸브
205: 통로차단벽
205a: 밸브구멍
26: 오일
30: 다공질 필터
31: 오리피스

Claims (4)

1. 공정라인측에 체결되는 나사접속부(202)와, 나사접속부(202)의 중앙에 관통되어 있는 압력도입통로(204)와, 압력도입통로(204)의 출구측에 확장된 압력작동실(206)을 갖는 하부 몸체(20);
   압력계(10)의 게이지부에 접속되는 나사접속부(222)와 중앙에 관통되어 있는 압력전달통로(224)를 갖고 상기 하부 몸체(20)에 결합되어 있는 상부 몸체(22);
   상기 압력작동실(206)에 위치하여 압력도입통로(204)로 도입된 압력을 부르돈튜브(12)에 전달하는 다이아프램 또는 벨로우즈 형태의 압력전달용 격막(24);을 포함하고,
   상기 부르돈튜브(12)와 상부 몸체(22)의 압력전달통로(224)에 압력전달을 위한 오일(26)이 충전되는 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계에 있어서,
   상기 압력전달통로(224)의 입구측에 다공성 물질로 제작한 필터(30)를 설치하거나 작은 구멍(31a)을 가지는 오리피스(31)를 마련하여 압력게이지의 파손시 압력전달용 격막(24)의 파손이 방지될 수 있도록 하고,
   상기 압력도입통로(204)에 작은 밸브구멍(205a)을 가지는 원형의 통로차단턱(205)을 형성하는 동시에 상기 압력전달용 격막(24)에 연결되는 드로우밸브(25)를 설치하여 압력게이지 파손시 상기 압력도입통로(204)의 밸브구멍(205a)을 막아 압력전달을 차단할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 압력 누설 차단 기능을 가지는 격막식 압력계.
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