KR20070096403A - 유자형 플로우 미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 흐름을 전기적인 신호로 바꾸어 유량을 계측할 수 있도록 구성되어 있는 유량계에 있어서, 상기 유체가 외부에서 들어오는 입구와 상기 들어온 유체가 외부로 빠져 나가는 출구가 형성되어 있고 중앙에 홈이 있는 고정축과 모서리에 고정구멍이 형성되어 있는 하단 본체와 상기 하단 본체의 입구로 들어온 유체의 흐름에 따라 회전하는 날개와 상기 날개의 상단에 위치하여 4개의 홈이 형성되어 있는 몸체와 상기 날개 및 몸체의 중앙을 관통하여 형성되어 있으며 상기 하단 본체의 고정축에 연결되어 있는 회전축으로 구성되어 있는 임펠러와 상기 임펠러의 몸체에 형성되어 있는 홈 중에 하나에 삽입되어 유체의 이동방향에 수직한 방향으로 자기장이 형성되도록 하는 영구자석과 상기 임펠러의 회전축이 고정되게 끼워주는 홈이 있는 고정축을 가지고 상기 하단 본체에서 유입된 유량이 유출되지 않도록 막아주는 고무패킹으로 구성되며 모서리에 고정구멍이 형성되어 있는 상단 본체와 상기 상단 본체의 바깥면에 위치하여 상기 영구자석의 자기장 신호를 받는 리드스위치과 상기 리드스위치의 신호를 전달하여 디지털 신호로 변환하여 출력시키며 유량을 계측하는 계측기와 연결하는 연결단자가 있는 전선으로 구성되어 있는 회로기판과 상기 회로기판을 보호하며 상기 하단 본체와 상단 본체의 고정구멍에 나사로 상기 유량계를 고정시켜주는 덮개로 구성되어 있는 유자형 플로우 미터이다.

유량계, 플로우 미터, 영구자석, 임펠러

Description

유자형 플로우 미터{U-type flow meter}

도 1은 종래 'ㄱ'자 형태의 유량계를 나타내는 도면.

도 2는 종래 'ㅡ'자 형태의 유량계를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 유자형 플로우 미터의 전체적인 구성을 나타내기 위한 분리 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 유자형 플로우 미터의 본체 내에 임펠러가 장착되어 있는 상태를 나타내는 도면.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1, 11 : 입구 2, 12 : 출구 3, 21 : 날개

4, 30 : 영구자석 5 : 돌기 6 : 보형물

10 : 하단 본체 13, 41 : 고정축 14, 43, 61 : 고정구멍

20 : 임펠러 22 : 홈 23 : 몸체

24 : 회전축 40 : 상단 본체 42 : 고무패킹

50 : 회로기판 51 : 리드스위치 52 : 연결단자

53 : 전선 60 : 덮개 62 : 나사

본 발명은 유체의 흐름을 전기적인 신호로 바꾸어 유량을 계측할 수 있도록 구성되어 있는 유량계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유량계 내부에서 유체의 흐름을 U자 형태 취하여 임펠러 중심으로 360°회전하므로 유량 계측을 더욱 정확하게 측정할 수 있으며 영구자석으로 인한 임펠러의 무게중심을 유지시켜주는 홈을 형성하는 유(U)자형 플로우 미터에 관한 것이다.

유량이란 유체가 관로 또는 개수로 등의 임의의 단면을 단위 시간에 통과하여 이동하는 양을 말하는데, 이 양을 부피 또는 질량으로 측정하는 계측기기를 유량계라고 한다.

즉, 제품이 질량 측정 및 유체나 에너지의 상거래, 플랜트의 효율 향상 및 운전 관리 등을 위하여 유량계를 이용한 유량 측정이 활용되며 상기와 같은 유량 측정을 활용하는 분야는 전력산업, 수처리, 석유화학, 운송기계, 제지펄프, 섬유화학, 식음료 등이 있으나 본 발명에서는 정수기, 보일러, 필터 등에 사용되는 유량계를 관한 것으로, 상기 유량계에는 여러 종류가 있으나, 비교적 널리 사용되고 있는 것이 임펠러 유량계, 차압식 유량계, 면적식 유량계 등이 있으며, 이 중에서 임펠러 유량계가 제일 간단한 구조로 이루어져 있는 것으로 유량의 흐름에 의해 임펠 러를 돌려 그 회전수를 기어의 매커니즘으로 지시하는 것이다.

이하, 종래의 유량계를 구체적으로 설명하기 위해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래 'ㄱ'자 형태의 유량계를 나타내는 도면이다.

도 2는 종래 'ㅡ'자 형태의 유량계를 나타내는 도면이다.

상기 도 1에서 보는 바와 같이 종래의 유량계는 유체가 이동하는 입구(1)와 출구(2)가 'ㄱ'자 형태를 이루고 있어 상기 유량계 내부로 흐르는 상기 유체의 흐르는 힘이 유량을 계측하는 역할을 하는 임펠러의 날개(3)에 일부분만 적용되어 유량을 정확하게 측정하지 못하는 문제점이 있었으며 상기 날개의 회전량을 측정하는 도구로 사용되는 영구자석(4)이 임펠러 내부에 형성되어 공정 과정이 추가되는 문제점이 있었으며 상기 임펠러의 날개를 회전시켜주는 회전축 역할의 돌기(5)의 재질이 지르쿄늄(Zirconium) 같이 보석류의 금속물질로 되어 있어 비용적인 문제점이 있었다.

또한 도 2에서 보는 바와 같이 종래의 유량계는 유체가 이동하는 입구(1)와 출구(2)가 'ㅡ'자 형태로 유량을 정확하게 측정하지 못하며 본체의 고정축에는 임펠러가 자유롭게 회전하도록 끼워져 설치되며, 이 임펠러의 몸체에는 날개(3)가 방 사상으로 형성되어 있고, 이들 어느 하나의 날개 상에 영구자석(4)이 부착되게 설치되어 상기 임펠러의 회전력으로 인하여 상기 영구자석이 이탈하는 문제점이 있었으며 또한 상기 임펠러의 날개에 장착된 영구자석의 대응위치에는 보형물(6)이 장착되어 무게중심을 유지할 수 있도록 구성되어 있어 무게중심을 유지시켜주기 위해서는 상기 보형물(6)을 장착해야하므로 공정 및 비용상의 문제점과 상기 보형물(6)도 상기 영구자석(4)과 마찬가지로 회전력에 의해서 이탈하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유량계 내부에서 임펠러를 중심으로 유체를 360°회전시키기 위하여 상기 유체의 출입구를 상기 유량계 몸체의 일측면에 형성하여 상기 유체가 흐르는 모양을 U자 형태로 형성시키는데 본 발명의 목적이 있다.

또한 본 발명은 임펠러의 몸체에 여러 개의 홈을 형성하며 상기 여러 개의 홈 중에 어느 하나에 영구자석을 삽입시키고 나머지 홈은 유량계 내부로 들어온 유체가 채워져 상기 영구자석으로 인한 임펠러의 무게중심을 유지시켜주기 위한 별도의 보정물을 설치하지 않도록 하는 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유체의 흐름을 전기적인 신호로 바꾸 어 유량을 계측할 수 있도록 구성되어 있는 유량계에 있어서,

상기 유체가 외부에서 들어오는 입구와 상기 들어온 유체가 외부로 빠져 나가는 출구가 형성되어 있고 중앙에 홈이 있는 고정축과 모서리에 고정구멍이 형성되어 있는 하단 본체;와

상기 하단 본체의 입구로 들어온 유체의 흐름에 따라 회전하는 날개와 상기 날개의 상단에 위치하여 4개의 홈이 형성되어 있는 몸체와 상기 날개 및 몸체의 중앙을 관통하여 형성되어 있으며 상기 하단 본체의 고정축에 연결되어 있는 회전축으로 구성되어 있는 임펠러;와

상기 임펠러의 몸체에 형성되어 있는 홈 중에 하나에 삽입되어 유체의 이동방향에 수직한 방향으로 자기장이 형성되도록 하는 영구자석;과

상기 임펠러의 회전축이 고정되게 끼워주는 홈이 있는 고정축을 가지고 상기 하단 본체에서 유입된 유량이 유출되지 않도록 막아주는 고무패킹으로 구성되며 모서리에 고정구멍이 형성되어 있는 상단 본체;와

상기 상단 본체의 바깥면에 위치하여 상기 영구자석의 자기장 신호를 받는 리드스위치과 상기 리드스위치의 신호를 전달하여 디지털 신호로 변환하여 출력시키며 유량을 계측하는 계측기와 연결하는 연결단자가 있는 전선으로 구성되어 있는 회로기판;과

상기 회로기판을 보호하며 상기 하단 본체와 상단 본체의 고정구멍에 나사로 상기 유량계를 고정시켜주는 덮개;로 구성되어 있는 유(U)자형 플로우 미터이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 유(U)자형 플로우 미터의 전체적인 구성을 나타내기 위한 분리 사시도이다.

상기 도 3에서 보는 바와 같이 상기 유(U)자형 플로우 미터는 유체가 흐르는 하단 본체(10)와 상기 하단 본체(10)에서 유량을 계측하는 임펠러(20)와 상기 임펠러(20) 상단에 삽입되는 영구자석(30)과 상기 하단 본체와 결합되는 상단 본체(40)와 상기 상단 본체의 상단에 위치하는 회로기판(50)과 상기 회로기판(50)을 보호하며 상기 하단 본체(10)와 상단 본체(40)를 결합시키는 덮개(60)로 이루어져 있다.

상기 하단 본체(10)는 유체가 외부에서 들어오는 입구(11)와 상기 들어온 유체가 외부로 빠져 나가는 출구(12)가 형성되어 있고 상기 하단 본체의 사출 공정 시에 삽입된 바닥 중앙에 위치한 홈이 있는 고정축(13)과 상기 하단 본체(10)의 모서리에 형성되어 있는 고정구멍(14)으로 구성되어 있다.

상기 임펠러(20)는 상기 하단 본체(10)의 입구(11)로 들어온 유체의 흐르는 힘을 받는 방사형으로 형성된 날개(21)와 상기 날개(21)의 상단에 위치하여 4개의 홈(22)이 형성되어 있는 몸체(23)와 상기 날개(21) 및 몸체(23)의 중앙을 관통하여 형성되어 있으며 상기 유체의 흐르는 힘을 받은 날개(21)로 인하여 상기 임펠러 (20)가 회전하도록 하는 회전축(24)이 있으며 상기 회전축(24)은 상기 하단 본체(10)의 고정축(13) 홈에 끼워져 구성되어 있다.

상기 영구자석(30)은 상기 임펠러(20)의 몸체(23)에 형성되어 있는 4개의 홈(22) 중 어느 하나에 삽입되어 유체의 이동방향에 수직한 방향으로 자기장을 형성시키며 상기 임펠러(20)의 날개(21) 회전수를 계측하는 검출도구로의 역할을 하게 된다.

상기 상단 몸체(40)는 상기 임펠러(20)의 회전축(24)을 고정되게 끼워주는 홈이 있는 고정축(41)을 가지며 상기 하단 본체의 입구로 들어온 유체가 유출되지 않도록 막아주는 고무패킹(42)이 있으며 상기 상단 몸체(40)의 모서리에 고정구멍(43)이 형성되어 있다.

상기 회로기판(50)은 상기 영구자석(30)에서 발생하는 자기장의 신호를 인식하는 (+)전극과 (-)전극을 가지는 리드스위치(51)과 상기 두 극에서 발생하는 리드스위치(51)의 신호를 전달하여 디지털 신호로 변환하여 출력시키며 유량을 계측하는 계측기(미도시)와 연결하는 연결단자(52)가 있는 전선(53)으로 구성되어 있다.

상기 덮개(60)는 상기 회로기판(50)을 보호하며 상기 하단 본체(10)와 상단 본체(40)의 고정구멍(14)에 나사(61)로 결착시켜 결합하여 상기 유(U)자형 플로우 미터가 유동하지 않게 고정시킨다.

상기와 같이 구성되어 있는 유(U)자형 플로우 미터의 동작원리는 상기 하단 본체(10)에 형성되어 있는 입구(11)로 들어온 유체가 출구(12)로 나가는 과정에서 생기는 유체의 흐르는 힘에 의해서 상기 임펠러(20)의 날개(21)를 회전시키게 되고 상기 임펠러(21)의 홈(22)에 삽입되어 있는 영구자석(30)도 회전하게 된다.

그리고 상기 영구자석(30)이 회전하면서 상단 본체(40)의 바깥면에 위치한 회로기판(50)의 리드스위치(51)에 신호를 인가하게 되고 상기 신호를 전선(53)을 통하여 연결단자(52)와 연결되어 있는 계측기로 보내어 유량을 측정하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 유(U)자형 플로우 미터의 유량의 흐름을 나타내는 평면도이다.

상기 도 4에서 보는 바와 같이 상기 하단 본체(10)의 내부에서 흐르는 유체의 이동방향이 임펠러(20)를 중심으로 U자 형태를 이루면서 이동하므로 상기 임펠러(20)의 회전을 보다 확실하게 해주어 정확한 유량을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 유(U)자형 플로우 미터이다.

또한, 상기 임펠러(20)의 몸체(23)에 형성되어 있는 영구자석(30)이 삽입되어 있는 홈(22)을 제외한 나머지 홈(22)은 유체가 상기 홈(22)에 채워져 상기 영구자석(30)으로 인하여 생기는 상기 임펠러(20)의 무게중심을 유지하여 균형을 이루 면서 회전할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유(U)자형 플로우 미터이다.

그리고 상기 하단 본체(10)의 입구(11)와 출구(12)의 모양은 상기 도 3 내지 4에서 보는 바와 같이 스크류를 외부에 형성하여 호스나 관으로 상기 입구와 출구를 덮어 삽입하는 방식과 상기 입구(11)와 출구(12) 내부에 스크류를 형성하여 상기 호스나 관을 끼워 삽입하는 방식과 상기 호스나 관에 고정부를 장착하여 상기 입구(11)와 출구(12)에 장착하는 방식 중 어느 하나의 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 유(U)자형 플로우 미터이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 유(U)자형 플로우 미터는 하단 본체 내에 흐르는 유체가 상기 하단 본체 내에서 U자 형태를 이루어 흐르므로 상기 유(U)자형 플로우 미터 내부로 들어온 유체가 360°회전하여 임펠러의 회전에 따른 유량의 정확한 계측이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 따른 유(U)자형 플로우 미터는 유량을 측정하는 검출도구인 영구자석을 임펠러의 날개에 장착하지 않고 상기 임펠러에 4개의 홈을 형성하여 하나의 홈에 상기 영구자석을 삽입하며 나머지 홈은 상기 임펠러의 무게중심을 유지시켜주는 역할을 하여 별도의 보정물을 설치하지 않으므로 생산 공정의 단축과 비용을 절감하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 유체의 흐름을 전기적인 신호로 바꾸어 유량을 계측할 수 있도록 구성되어 있는 유량계에 있어서,

   상기 유체가 외부에서 들어오는 입구와 상기 들어온 유체가 외부로 빠져 나가는 출구가 형성되어 있고 중앙에 홈이 있는 고정축과 모서리에 고정구멍이 형성되어 있는 하단 본체;

   상기 하단 본체의 입구로 들어온 유체의 흐름에 따라 회전하는 날개와 상기 날개의 상단에 위치하여 4개의 홈이 형성되어 있는 몸체와 상기 날개 및 몸체의 중앙을 관통하여 형성되어 있으며 상기 하단 본체의 고정축에 연결되어 있는 회전축으로 구성되어 있는 임펠러;

   상기 임펠러의 몸체에 형성되어 있는 홈 중에 하나에 삽입되어 유체의 이동방향에 수직한 방향으로 자기장이 형성되도록 하는 영구자석;

   상기 임펠러의 회전축이 고정되게 끼워주는 홈이 있는 고정축을 가지고 상기 하단 본체에서 유입된 유량이 유출되지 않도록 막아주는 고무패킹으로 구성되며 모서리에 고정구멍이 형성되어 있는 상단 본체;

   상기 상단 본체의 바깥면에 위치하여 상기 영구자석의 자기장 신호를 받는 리드스위치과 상기 리드스위치의 신호를 전달하여 디지털 신호로 변환하여 출력시키며 유량을 계측하는 계측기와 연결하는 연결단자가 있는 전선으로 구성되어 있는 회로기판;

   상기 회로기판을 보호하며 상기 하단 본체와 상단 본체의 고정구멍에 나사로 상기 유량계를 고정시켜주는 덮개;

   로 구성되어 있는 유(U)자형 플로우 미터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하단 본체의 내부에서 흐르는 유체의 이동방향이 임펠러를 중심으로 U자 형태를 이루면서 출입하는 것을 특징으로 하는 유(U)자형 플로우 미터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 임펠러의 몸체에 형성되어 있는 홈에 영구자석을 삽입하는 것을 특징으로 하는 있는 유(U)자형 플로우 미터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 임펠러의 몸체에 형성되어 있는 영구자석이 삽입되어 있는 홈을 제외한 나머지 홈은 유체가 상기 홈을 채워져 상기 임펠러의 무게중심을 유지하여 균형을 이루면서 회전할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유(U)자형 플로우 미터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 하단 본체부의 입구 및 출구는 스크류를 외부 또는 내부에 형성하거나 스크류를 형성하지 않고 호스나 관에 고정부를 장착하는 방식 중 어느 하나의 형태를 이루어 구성할 수 있는 것을 특징으로 하는 유(U)자형 플로우 미터.

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