KR20100131236A - 다점측정용 멀티 써모커플 및 이의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 지점에서 온도를 측정하는 경우 탐사체에 설치되는 각 시스열전대의 측온접점의 위치를 균일하게 할 수 있는 다점측정용 멀티 써모커플에 관한 것이다.

본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플은 상호 길이가 다른 복수개의 시스열전대가 각각의 일단이 동일 위치에 위치하도록 결합되어 형성된 측정유닛과, 상기 측정유닛을 감싸는 커버튜브와, 상기 각 시스열전대와 제어회로에 접속되는 커넥터 사이에 설치되는 보상도선을 구비하며, 상기 시스열전대는 보호관과, 상기 보호관의 내부에 삽입 설치되고 각각의 단부가 상기 보호관의 단부로부터 소정간격 이격된 위치에서 비접지 용접된 제1, 제2 열전대소선 및 상기 보호관의 내부에 충진되는 무기절연체를 포함하고, 상기 보상도선은 상기 각각의 시스열전대의 제1, 제2 열전대소선과 상기 커넥터를 연결하도록 설치된다.

다점측정, 써모커플, 등간격

Description

다점측정용 멀티 써모커플 및 이의 제작방법 {Multi thermocouple for multi point measuring and manufacturing method of that}

본 발명은 다점측정용 멀티 써모커플에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 지점에서 온도를 측정하는 경우 탐사체에 설치되는 각 시스열전대의 측온접점의 위치를 균일하게 할 수 있는 다점측정용 멀티 써모커플에 관한 것이다.

일반적으로 철광석, 코크스, 플럭스(flux) 등을 원료로 하여 선철을 만드는 일반 제철소의 고로는 그 높이가 수십미터 이상이기 때문에 그 내부 각 부위의 온도나 가스사애를 파악하기가 쉽지 않다.

따라서 고로탐사용 다점센서를 통해 고로 내부에서 철광석이 반응하여 제련되는 하부 단계까지 각 부위의 온도 및 반응상태를 탐사하여 제련기술의 발전을 도모할 수 있도록 함은 물론 제품의 품질향상과 원가절감 등을 도모한다.

이러한 고로탐사용 다점센서는 수납파이프의 내부에 온도 측정을 위한 다수의 시스열전대(sheath thermocouple)를 설치하여 넓은 수평범위의 각 지점에서의 온도를 동시에 측정할 수 있도록 함으로써 고로 내부의 정확한 정보를 얻을 수 있도록 하는 형태의 것이 주로 사용되며, 각 지점에서의 온도를 정확하게 측정하기 위해서는 온도 측정이 이루어지는 각 시스열전대의 측온접점의 위치를 균등한 간격으로 설치되도록 하는 것이 무엇보다도 중요하다.

그러나 높이가 수십미터 이상에 이르는 고로의 내상부로부터 내하부까지의 각 부위를 탐사하기 위해서는 수납파이프 및 각 시스열전대의 길이도 수십미터 이상이 되어야 하기 때문에 수납파이프 선단에 위치하는 측정부에서 각 시스열전대의 측전접점의 위치를 균일하게 맞추는 것이 힘들게 되어 종래의 고로탐사용 다점센서는 각 시스열전대의 측온접점 사이의 거리가 균등한 간격으로 이격되지 않았고, 그에 따라 측정효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 고로의 수평방향 지점별 온도 측정시 온도가 측정되는 측온접점들이 균등 거리로 이격되어 있는 다점측정용 멀티 써모커플을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플은 상호 길이가 다른 복수개의 시스열전대가 각각의 일단이 동일 위치에 위치하도록 결합되어 형성된 측정유닛과, 상기 측정유닛을 감싸는 커버튜브와, 상기 각 시스열전대와 제어회로에 접속되는 커넥터 사이에 설치되는 보상도선을 구비하며, 상기 시스열전대는 보호관과, 상기 보호관의 내부에 삽입 설치되고 각각의 단부가 상기 보호관의 단부로부터 소정간격 이격된 위치에서 비접지 용접된 제1, 제2 열전대소선 및 상기 보호관의 내부에 충진되는 무기절연체를 포함하고, 상기 보상도선은 상기 각각의 시스열전대의 제1, 제2 열전대소선과 상기 커넥터를 연결하도록 설치된다.

본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플의 제작방법은 보호관에 제1, 제2 열전대소선이 각각의 단부가 상기 보호관의 단부로부터 이격거리가 상이하도록 비접지용접하여 소정간격 이격된 두 개의 측온접점을 갖는 시스열전대를 형성하는 시스열전대 형성단계와, 상호 길이가 다른 복수개의 상기 시스열전대를 각각의 시스열전대에서의 측온접점이 상호 이격되도록 용접결합하여 측정유닛을 제작하는 측정유닛 형성단계와, 상호 결합된 시스열전대 중 어느 하나에 견인선을 부착하여 상기 측정유닛을 커버튜브에 삽입하는 튜브삽입단계와, 상기 측정유닛이 삽입된 커버튜브를 소정 직경으로 인발하는 튜브인발단계와, 인발된 상기 커버튜브의 일단을 상기 시스열전대로부터 소정간격 이격된 지점에서 차단하고, 타단은 상기 시스열전대들이 소정길이 노출되도록 절단하는 튜브마감단계와, 상기 커버튜브의 타단을 통해 노출된 각 시스열전대들의 제1, 제2 열전대소선들을 보상도선으로 제어회로에 접속되는 커넥터와 연결하는 보상도선 연결단계를 구비한다.

본 발명에 따른 다점측정용 멀티 서모커플은 고로 내에서의 측온 접점이 균등 거리고 이격되어 있기 때문에 고로 내부의 각 지점에서의 온도를 효율적으로 측정할 수 있으며, 데이터의 정확도를 높일 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플(100)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플(100)은 온도를 측정하기 위한 다수의 측온접점(19)이 형성되어 있는 측정유닛(10)과, 상기 측정유닛(10)을 감싸는 커버튜브(20)와, 상기 측정유닛(10)과 커넥터(31)를 연결하는 보상도선(30)을 포함한다.

상기 측정유닛(10)은 상호 길이가 다른 제1 내지 제3 시스열전대(12~14)가 상호 접합되어 형성된 것이다.

제1 시스열전대(12)가 가장 길이가 길고 제3 시스열전대(14)가 길이가 가장 짧도록 상호 다른 길이를 갖게 형성되어 있는데, 제1 내지 제3 시스열전대(12~14)는 길이만 다를뿐 구조는 동일하므로 이하에서 시스열전대(11)의 구조는 한번에 설명하기로 한다.

시스열전대(11)는 보호관(15)과, 보호관(15)의 내부에 삽입되는 제1, 제2 열전대소선(16,17)과, 보호관(15)의 내부에 충진되는 무기절연체(18)를 포함한다.

보호관(15)은 소정 직경의 원통형태이며 내부에 길이방향을 따라 연장되는 내부공간이 형성되어 있다.

제1, 제2 열전대소선(16,17)은 상기 보호관(15)의 내부에 비접지 용접되는데, 제1, 제2 열전대소선(16,17)의 각각의 측온접점(19)이 상호 이격되어 있다. 따라서 하나의 시스열전대(11)에는 두 개의 열전대소선이 측온접점(19)의 위치가 소정간격 이격되도록 설치되어 있기 때문에 두 지점에서의 온도측정이 가능하게 된다.

보호관(15)의 내부에는 무기절연체(18)가 충진된다.

일반적으로 보호관(15)은 스테인리스 강과 같은 금속재로 형성되기 때문에 보호관(15)과 제1, 제2 열전대소선(16,17) 사이의 절연을 위해 무기절연체(18)를 충진시키는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 무기절연체(18)로서 산화마그네슘(MgO)이 적용되어 보호 관(15) 내에 충진되어 있는데, 무기절연체(18)는 이 외에도 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화아연(ZnO)이 사용될 수도 있다.

상기 시스열전대(11)는 외경이 가늘고 소형, 경량이기 때문에 설치하는데 있어서 제약이 적고, 작은 장소나 열용량이 작은 측정도 가능하며, 작업성이 용이하고, 응답속도가 빨라 신속하게 측정을 실시할 수 있다.

상기 측정유닛(10)은 상술한 바와 같이 상호 길이가 다르며 각각 제1, 제2 열전대소선(16,17)이 장착된 세 개의 제1 내지 제3 시스열전대(12~14)가 결합되어 형성되는데, 제1 내지 제3 시스열전대(12~14)는 보호관(15)의 일단이 동일 지점에 위치하도록 용접결합이 이루어진다.

따라서 제1, 내지 제3 시스열전대(14)는 보호관(15) 각각의 타단이 상호 상이한 지점에 위치하게 되며, 상기 제1, 제2 열전대소선(16,17)은 각각의 단부가 보호관(15) 타단으로부터 상호 이격되도록 이격 설치되어 있기 때문에 측정유닛(10) 전체에는 상호 측정 위치가 상이한 여섯개의 측온접점(19)이 형성된다.

본 실시예에서는 6개의 측온접점(19)이 형성될 필요가 있기 때문에 상호 길이가 다른 세 개의 제1 내지 제3 시스열전대(12~14)가 설치되었으나, 이와는 달리 시스열전대(11)는 필요에 따라 두 개 또는 네 개 이상이 각각의 측온접점(19)이 등간격으로 이격되도록 상호 결합될 수도 있다.

상기 커버튜브(20)는 측정유닛(10)을 감싸는 것이다.

커버튜브(20)는 복수개의 시스열전대(11)들이 결합되어 형성된 측정유닛(10) 을 보호하는데, 측정유닛(10)을 형성한 뒤, 튜브형태의 커버튜브(20) 내부로 측정유닛(10)을 삽입해야 하므로 측정유닛(10)의 삽입이 용이하게 커버튜브(20)는 내경이 측정유닛(10)의 외경에 비해 상대적으로 크게 형성되어 있다.

상기 커버튜브(20)는 측정유닛(10)이 삽입된 후에 측정유닛(10)이 고정될 수 있도록 인발을 통해 내경과 외경을 축소시키게 되며, 일측 단부는 제1 시스열전대(12)의 단부로부터 소정거리 이격된 지점에서 절단 및 마감처리한다.

커버튜브(20)의 타측 단부는 상기 제1 내지 제3 시스열전대(12~14) 각각에 설치된 열전대소선을 보강도선과 연결이 용이하도록 시스열전대(11)의 일측 단부가 외부로 소정길이 노출되게 절단된다.

상기 커버튜브(20)의 타측단부에는 슬리브(21)가 용접설치되며, 슬리브(21)의 내부에는 에폭시가 충진된다.

상기 보강도선은 상기 슬리브(21)가 설치되기 전에 일단이 각각의 열전대소선에 연결되고, 타단은 제어회로에 설치되는 커넥터(31)에 순서에 맞게 연결된다.

따라서 제어회로에서는 보상도선(30)을 통해 기준접점과 측온접점(19) 사이의 온도차에 의한 기전력을 통해서 온도를 측정하게 된다.

이하에서 본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플(100)의 제작방법을 상세하게 설명한다.

① 시스열전대 형성단계

먼저 온도를 측정하기 위한 열전도소선을 갖는 시스열전대(11)를 형성한다.

시스열전대(11)는 상술한 바와 같이 보호관(15)의 내부에 측온접점(19)의 위치가 상호 이격되도록 두 개의 제1, 제2 열전대소선(16,17)을 비접지용접하여 설치하고 보호관(15)의 내부에 무기절연체(18)인 산화마그네슘을 충진시켜 형성한다.

상기 제1, 제2 열전대소선(16,17)의 단부 즉, 측온접점(19)들 사이의 이격거리는 측정이 이루어지는 측정위치에 따라 선택적으로 설정될 수 있다.

시스열전대(11)는 각기 길이가 다른 세 개 즉, 제1 내지 제3 시스열전대(12~14)가 준비된다.

② 측정유닛 형성단계

본 단계에서는 준비된 제1 내지 제3 시스열전대(12~14) 각각을 용접을 통해 상호 결합시킨다.

제1 내지 제3 시스열전대(12~14)의 일측 단부가 동일 지점에 위치하도록 함으로써 타측 단부들이 상호 이격된 위치에서 결합이 이루어지게 되며, 이렇게 제1 내지 제3 시스열전대(12~14) 각각의 길이가 다르고, 그 내부에 설치되는 제1, 제2 열전대소선(16,17)의 측온접점(19)의 위치도 상호 이격되어 있기 때문에 제1 내지 제3 시스열전대(12~14)가 결합되어 형성되는 측정유닛(10)에는 상호 이격되어 있는 여섯개의 측온접점(19)이 형성된다.

상기 각각의 측온접점(19)들은 필요에 따라 등간격으로 이격되게 할 수도 있고, 이와는 달리 고로 내의 특정 위치에서 온도 측정이 이루어질 수 있도록 각각의 이격거리가 상호 상이할 수도 있다.

③ 튜브삽입단계

본 단계에서는 측정유닛(10)을 커버튜브(20)로 삽입하게 된다.

커버튜브(20)는 측정유닛(10)의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있도록 측정유닛(10)의 외경보다 다소 큰 내경을 갖는 튜브형태이며 측정유닛(10)의 제1 시스열전대(12)의 단부에 견인선(23)을 용접결합한뒤 견인선(23)을 커버튜브(20)를 통과시킨 다음 견인선(23)을 잡아당겨 측정유닛(10)을 커버튜브(20)의 내부로 삽입하게 된다.

④ 튜브 인발단계

본 단계에서는 견인선(23)을 절단하고, 측정유닛(10)이 삽입된 커버튜브(20)를 인발한다.

상술한 바와 같이 커버튜브(20)는 측정유닛(10)의 삽입이 용이하도록 직경이 큰 튜브재이기 때문에 커버튜브(20)의 내부에 측정유닛(10)의 위치를 고정시키기 위해 커버튜브(20)를 인발하여 측정유닛(10)을 커버튜브(20)의 내부에 고정 결합하게 된다.

⑤ 튜브 마감단계

커버튜브(20)를 인발하고 나면 커버튜브(20)의 양단을 절단 및 마감처리 하게 되는데, 상기 제1 시스열전대(12)의 타측 단부와 인접한 커버튜브(20)의 타측 단부는 제1 시스열전대(12)의 단부로부터 소정거리 이격된 지점에서 절단하고 단부를 용접하여 내부로 이물질이 유입되지 못하도록 막는다.

커버튜브(20)의 일측 단부는 후술하는 보상도선(30)과의 연결을 위해 시스열전대(11)들의 일측 단부가 소정길이 노출될 수 있도록 절단한다.

⑥ 보상도선 연결단계

커버튜브(20)의 마감이 완료되면 제1 내지 제3 시스열전대(12~14) 각각에 설치되는 제1, 제2 열전대소선(16,17)들을 보상도선(30)을 통해 커넥터(31)와 연결한다.

먼저 상기 각각의 제1, 제2 열전대소선(16,17)들을 보상도선(30)의 일측에 연결한 다음 상기 커버튜브(20)의 일측 단부에 슬리브(21)를 용접 결합하고, 그 내부에 에폭시수지를 충진시켜 제1, 제2 열전대소선(16,17)과 보상도선(30) 사이의 연결지점을 보호한다.

그리고 보상도선(30)의 타측은 제어회로에 설치되는 커넥터(31)와 순서에 맞도록 연결하므로써 각각의 측온접점(19)에서 측정되는 온도값이 검출되도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다점측정용 멀티 써모커플의 일 실시예를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 부분절단 사시도,

도 3은 도 1의 커버튜브 내부에 설치된 시스열전대를 도시한 단면도,

도 4는 도 1의 측정유닛을 견인선을 이용해 커버튜브에 삽입하는 상태를 도시한 부분절단 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100; 다점측정용 멀티 써모커플

10; 측정유닛

11; 시스열전대

15; 보호관

16,17; 제1, 제2 열전대소선

18; 무기절연체

20; 커버튜브

23; 견인선

30; 보상도선

Claims (2)

1. 상호 길이가 다른 복수개의 시스열전대가 각각의 일단이 동일 위치에 위치하도록 결합되어 형성된 측정유닛과;

   상기 측정유닛을 감싸는 커버튜브와;

   상기 각 시스열전대와 제어회로에 접속되는 커넥터 사이에 설치되는 보상도선;을 구비하며,

   상기 시스열전대는 보호관과, 상기 보호관의 내부에 삽입 설치되고 각각의 단부가 상기 보호관의 단부로부터 소정간격 이격된 위치에서 비접지 용접된 제1, 제2 열전대소선 및 상기 보호관의 내부에 충진되는 무기절연체를 포함하고,

   상기 보상도선은 상기 각각의 시스열전대의 제1, 제2 열전대소선과 상기 커넥터를 연결하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 다점측정용 멀티 써모커플.
2. 보호관에 제1, 제2 열전대소선이 각각의 단부가 상기 보호관의 단부로부터 이격거리가 상이하도록 비접지용접하여 소정간격 이격된 두 개의 측온접점을 갖는 시스열전대를 형성하는 시스열전대 형성단계와;

   상호 길이가 다른 복수개의 상기 시스열전대를 각각의 시스열전대에서의 측온접점이 상호 이격되도록 용접결합하여 측정유닛을 제작하는 측정유닛 형성단계와;

   상호 결합된 시스열전대 중 어느 하나에 견인선을 부착하여 상기 측정유닛을 커버튜브에 삽입하는 튜브삽입단계와;

   상기 측정유닛이 삽입된 커버튜브를 소정 직경으로 인발하는 튜브인발단계와;

   인발된 상기 커버튜브의 일단을 상기 시스열전대로부터 소정간격 이격된 지점에서 차단하고, 타단은 상기 시스열전대들이 소정길이 노출되도록 절단하는 튜브마감단계와;

   상기 커버튜브의 타단을 통해 노출된 각 시스열전대들의 제1, 제2 열전대소선들을 보상도선으로 제어회로에 접속되는 커넥터와 연결하는 보상도선 연결단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 다점측정용 멀티 써모커플 제작방법.

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