KR20120036975A - 파이프 내부에서 흐르는 유체의 속도를 측정하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프에서 유체의 속도를 측정하는 장치(1)에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 마찰을 최소화한 채 상기 터빈(10)에 연결된 유체 베어링(3)과 공동 튜브(30) 사이에서 지금까지 논의된 바 없는 1cm / s 미만의 속도를 측정하는 것이 가능하게 하는 조정과 표면 마감이 달성된다.

Description

파이프 내부에서 흐르는 유체의 속도를 측정하기 위한 장치{DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF A FLUID FLOWING IN A PIPE}

본 발명은 파이프 내부에서 흐르는 유체의 속도를 측정하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 매우 낮은 속도에서 유량이나 유속의 측정이 요구되는 모든 상황에서 사용될 수 있으며, 특히 측정 도구 또는 안전 분석 도구의 유효성을 확보할 수 있도록 한다.

보다 구체적으로, 본 발명은 정상 작동 상황 (강제 대류) 또는 사고 상황이나 피동 냉각 상황 (자연 대류)을 포함하는 모든 작동 조건에서 원자로 내부의 열 전달 유체의 속도를 측정하는데 사용될 수 있다.

지금까지 다양한 측정 장치들이 저속 유동을 측정하는 데 사용되고 있다.

최근에 사용되고 있는 다양한 기술들 중, 통상적으로 약간 경사진 몇 개의 블레이드를 구비하며, 베어링(사파이어 피봇, 볼 베어링)상에 조립된 터빈을 사용하는 기술들의 경우, 약 1 cm / s의 미만의 유속을 측정할 수 없다. (물 또는 물에 상당한 유체를 측정하는 경우). 실제로 이러한 종래의 터빈 장치들은 그 설계 및 제조상의 문제로 인해 1 cm / s 미만의 속도로 흐르는 유체에서는 차단, 즉 더 이상 회전하지 못한다.

한편, 설계자들은 이와 같은 값 이하의 유속을 아는 것을 필요로 한다. 실제로 이러한 저속의 유속에 대해 알지 못함으로 인해, 원자로의 자연 대류 냉각 사고가 발생할 경우 파이프 측정 도구 또는 분석 도구의 유효성을 확보하는 것은 거의 불가능하다.

따라서 본 발명의 목적은 바로 1 cm / s 미만의 물 같은 유체의 유속을 측정할 수 있도록 하는 기술적 해결책을 제공하는 것이다.

또한, 보다 구체적으로는 적은 비용으로 이러한 기술적 해결책을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 해결하기 위한 것으로, 파이프에 흐르는 유체의 속도를 측정하는 장치로서,

상기 파이프의 내경에 상응하는 크기의 외경을 가지는 블레이드를 다수개 구비하는 터빈과 유체 베어링 타입의 베어링을 포함하며,

상기 베어링은 가동부로서, 블레이드가 결합 되며, 일 측면은 닫혀 있는 공동(空洞) 튜브와, 상기 파이프에 부착되는 부분으로, 윤활 유체 유입구가 되는 적어도 하나의 제1 채널 및 윤활 유체 배출구가 되는 적어도 하나의 제2 채널에 의해 구멍이 형성되어 있으며 상기 공동 튜브 내부에 위치하기에 적합하도록 형성된 샤프트를 포함하며

상기 제1 및 제2채널은 유압 회로의 일부분을 형성한다.

본 발명에 의하면, 유압회로는 상기 파이프 외부로부터 가압 윤활 유체가 상기 유입구 채널(들)에 공급될 때, 상기 구멍이 형성된 샤프트와 상기 공동 튜브 사이의 유극과 동일한 두께의 필름 형태로 상기 가압 유체가 상기 샤프트의 주변과 상기 공동 튜브 사이 및 상기 샤프트와 상기 공동 튜브의 기저부 사이를 동시에 순환하고, 이후 상기 배출구 채널을 통해 회수되도록 형성된다.

상술한 방식으로 생성되는 상기 윤활 유체 필름 및 상기 공동 튜브와 상기 샤프트의 벽면들의 표면마감은 상기 공동 튜브와 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰이 최소화되도록 이루어지되, 상기 파이프 내에서 유체가 1 cm / s 미만의 속도로 흐를 때 상기 터빈의 상기 블레이드가 회전 가능하고, 이에 따라 상기 파이프 내의 유체의 속도 측정이 가능하다.

상기 구멍이 형성된 샤프트와 상기 공동 튜브 사이의 상기 끝 부분의 유극은 가급적 50 μm 미만이며, 일반적으로 22 μm 정도이다.

또한 되도록이면, 방사상의 유극이라 불리는 상기 구멍이 형성된 샤프트와 상기 공동 튜브 사이의 경극은, 50 μm 미만이며 일반적으로 32 μm정도이다.

바람직하게, 상기 공동 튜브와 상기 샤프트의 벽면들의 표면 마감은 0.1 μm미만으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 유압 회로는

상기 샤프트의 길이를 따라 내부로 구멍이 형성된 샤프트의 중심부로 설정된 윤활 유체 유입구 채널과,

상기 유입구 채널에 교정 유압 저항기를 통해 들어가게 되는 챔버로서, 상기 가려진 튜브의 기저부에 대향하는 상기 샤프트의 끝 부분에 생성되는 하나의 축 상의 유압 유동 챔버,

상기 유입구 채널이 교정 유압 저항기를 통해 각각 들어가게 되는 챔버 스테이지로서, 각각의 유동 스테이지가 다른 유동 스테이지와 축 방향의 치수를 달리하여 제작된 것으로, 상기 샤프트의 원주상에 방사상으로 생성되며, 샤프트의 원주상에 균일하게 분배된 세 개 이상의 독립된 챔버들을 포함하는 두 개의 방사상의 유압 유동 챔버 스테이지,

각각의 샤프트 안에서 내부로 구멍이 형성된 것으로, 윤활 유체 유입구 채널을 둘러싸고 병렬로 분배된 세 개의 윤활 유체 배출구 채널,

상기 샤프트의 주변 전체 및 배출구 스테이지 중 하나의 위에 동시에 생성되는 세 개의 배출구 스테이지를 포함하며,

상기 배출구 스테이지 중의 하나는 유동 스테이지들의 두 치수 사이의 치수로 제작되고, 상기 배출구 스테이지 중의 다른 하나는 축 방향의 챔버에 최 근접한 방사상의 유동 스테이지의 치수와 상기 축 방향 챔버의 치수 사이에 제작되고, 상기 배출구 스테이지 중의 세 번째 하나가 상기 공동 튜브의 기저부를 마주보며 대향하는 상기 샤프트의 끝 부분에 제작된다.

상기 교정 유압 저항기는 모두 동일한 값을 갖는다.

본 발명의 발명자들은 상당한 방사상의 토크 값이 발생하는 경우에 베어링 축의 하중을 견디기 위해서는 언제나처럼 각기 분리된 두 개의 유체 베어링을 설치해야 하는 경우를 제외하고, 주로 정압 스러스트 베어링이라 불리는 단방향 유형의 유체 스러스트 베어링과 주로 정압 베어링이라 불리는 유체 동적 베어링의 기존 기능들을 조합하길 희망했다.

실제로, 본 발명의 발명자들은 단방향 유체 스러스트 베어링 (정압 스러스트 베어링)의 기능이 다시 말해 상기 베어링에 어떠한 외란이 오더라도 하나의 축 방향(위쪽)을 따라 축 위치에 하중을 견디는 것임을 잘 알고 있었다. 또한 본 발명의 발명자들은 유체 동적 베어링 (정압 베어링)의 기능이 상기 베어링의 축 상의 하중을 견디는 것임을 잘 알고 있었다. 그러나 예정된 용도가 무엇이든 간에 충분한 방사상의 운동량 조정 토크를 얻는 것이 요구되던 지금까지는 최소거리에서 각각의 분리된 두 개의 베어링을 이용하는 것이 절대적으로 필수적이었다.

그리하여 본 발명의 발명자들은 모든 기능이 그 안에 통합되고(단방향 유체 동적 스러스트 베어링; 유체 동적 베어링; 방사상의 운동량 조정 토크) 내부로 구멍이 형성된 하나의 단일 부분(공동 샤프트)을 설계하였다.

다시 말하면, 공동 샤프트에서 이런 방식으로 정의되는 축 상의 챔버가 단 방향의 유체 동적 스러스트 베어링(정압 스러스트 베어링)의 기능을 수행하고, 반면에 방사상의 챔버 스테이지는 유체 동적 베어링(정압 베어링) 역할을 수행하며, 두 개의 연속적인 스테이지 사이의 치수는 원하는 방사상의 운동량 조정 토크를 얻기에 충분하다.

본 발명의 일 변형예에 따르면 상기 터빈의 블레이드는 그 허브의 내부에서 구멍이 형성된 샤프트가 위치하기에 적합하도록 공동 튜브가 끼워지고 부착 되어지는 허브에 붙어 있다.

본 발명의 또 다른 변형예에 따르면 상기 터빈의 블레이드는 구멍이 형성된 샤프트가 위치하기에 적합하도록 형성된 공동 튜브를 구성하는 허브에 붙어 있다.

파이프 안의 상기 장치를 설치하기 위하여 공동 샤프트는 가급적으로 상기 유체를 방사상으로 샤프트로 전달하기 위해 윤활 유체 유입구 채널에 연결된 파이프에 의해 구멍이 형성된 하나 이상의 부분, 그리고 베어링을 윤활 시킨 후에 상기 유체를 방사상으로 배출시키기 위해 윤활 유체 배출구 채널에 연결된 파이프에 의해 구멍이 형성된 하나 이상의 부분을 갖는 지지 구조에 부착된다.

상기 터빈이 상기 스러스트 베어링에 축 방향으로 대향하여 유지되기 위하여 본 발명에 따르면 상기 장치는 샤프트의 어깨 부분에서의 멈춤 동작을 위해 공동 튜브에 만들어진 홈으로 들어가는 샤프트 축 방향 고정 클립을 포함할 수 있다.

유압 회로에서 유량은 0.5 bar의 압력에서 7 cc / s정도가 바람직하다.

본 발명은 또한 거의 수직방향인 유동 파이프에서, 또는 수직방향에 대해 약간 경사진, 주로 수직방향에 대해 약 30도 미만의 각도로 경사진 유동 파이프에서 상기한 측정 장치의 용도에 대한 것이다.

본 발명의 다른 효과들이나 특징들은 설명을 위한 예시로 주어진 본 발명의 상세한 설명과 이하의 도면들을 참조하여 보다 명확하게 이해될 수 있다. 다만, 이하의 도면들의 도시 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 내에 설치된 측정 장치의 부분 사시도 이고,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 XX’축을 따른 종 분해도 이고,
도 2a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치가 조립된 상태의 횡단면도 이고
도 2b 는 본 발명에 따른 유압 챔버를 보여주는 상세도 이고,
도 2c 는 본 발명에 따른 유체 베어링의 샤프트에 대한 부분 사시도 이다.

도 1에서 파이프 내에서 설치되는 본 발명에 따른 장치(1)가 나타나 있다. 상기 설치가 거의 수직의 유동, 또는 수직에 대해 약간의 경사진, 주로 수직에 대해 30도 미만의 각도로 경사진 유동을 측정하는 유체의 실제 배열로 표시되는 것임이 여기에 규정되어있다.

본 발명에 따른 측정장치(1)는 위에서 아래로 수직으로 흐르는 유체 속도를 동일하게 측정할 수 있고 반대 방향도 마찬가지이다.

다음의 나머지 설명 부분에서 “상부”와 “하부”라는 표현은 도 1에 따른 설치를 참고로 하여 사용된다. 그러므로 상부 허브 커버(102)는 위에 위치한 터빈의 허브 커버이고, 하부커버는 아래에 위치한 장치의 허브 커버이다.

장치(1)는 우선적으로 파이프의 내부 직경 정도 크기의 외부 직경으로 뻗어나가는 상호 독립된 세 개의 블레이드(10.1, 10.2, 10.3)로 구성된 터빈(10)을 포함한다.

이들 블레이드(10.1, 10.2, 10.3)는 허브(100)에 부착된다. 허브(100)의 다른 끝 부분에는 상부 허브 커버(101)가 붙어 있다.

장치(1)는 또한 유체 타입의 베어링(3)을 포함한다. 이 베어링(3)은 이동 요소로서 한쪽 면이 가려진 채 허브(100)에 부착된 공동 튜브(30)를 포함한다.

파이프에 고정된 블레이드(3)의 요소(31)는 공동 튜브(30)에 위치하기에 적합하도록 형성된 샤프트(32)를 포함한다. 샤프트(32)는 하나의 축소부(32A)를 포함한다. 비록 보이진 않지만, 샤프트(32)를 위해 축 방향 고정 클립이 포함되는데, 이 클립은 샤프트의 어깨 부분에서의 멈춤 동작을 위해 공동 튜브(30)에 만들어진 홈에 들어가진다. 이로써 상기 터빈이 하기에 자세히 기술할 정압 스러스트 베어링에 축 방향으로 대향하여 유지될 수 있게 된다.

또한 상기 베어링의 고정된 요소는 링(2)에 고정되는 네 개의 방사상의 스티프너(4)로 이뤄진 일련의 스티프너 세트에 잠금 장치로 작용하는 부싱(33)을 포함한다. 본 발명에 따른 측정장치(1)의 지지 구조는 네 개의 방사상의 스티프너(4)와 링(2)으로 구성된다. 부싱(33)은 하부 허브(34)에 의해 확장된다.

네 개의 상호 독립된 스티프너(4)는 유동이 높은 속도(3에서 4m/s의 값 이하)일 때, 파이프 내부의 유체 유동을 방해하지 않도록 둘러진 외형을 가진다. 스티프너는 하기 상술할, 상기 베어링의 공급(50,51)과 배출(52,53)을 위한 유체 파이프를 포함한다.

샤프트(32)는 본 발명에 있어서 제작이 요구되는 정압 회로의 부분을 구성하는 수 개의 채널로 내부적으로 구멍이 형성되어있다.

상기 회로는 우선적으로 샤프트(32)의 길이를 따라 내부적으로 구멍이 형성되고 상기 샤프트의 중심부로 설정된 윤활 유체 유입구 채널(320)을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이 윤활 유체는 두 개의 스티프너(4)를 가로지르고, 유입구 창(3200)을 통해 유입구 채널이 생성됨으로써 직경 방향으로 대향하는 두 개의 파이프(51,52)를 통해 방사상으로 밖에서부터 전달 되게 된다.

샤프트(32)는 교정된 유압저항기(3200)를 통해 유입구 채널(320)에 들어가게 되는 축 상의 유압 유동 챔버를 포함한다. 이 축 상의 유압 유동 챔버(321)는 튜브(30)의 기저부에 대향하는 상기 샤프트의 끝 부분에 생성된다. 또한 상기 회로는 샤프트(32)의 원주상에 방사상으로 생성되며(도 2), 각기 유압저항기(324)를 통해 유입구 채널로(320) 들어가게 되는 두 개의 방사상의 유압 유동 챔버 스테이지(322,323)를 포함한다. 각각의 유동 스테이지(322,323)는 나머지 스테이지와 축 상의 치수를 달리하여 생성된다. 도시된 실시 예에서 각 스테이지(322 또는 323)은 상기 샤프트의 원주에 걸쳐 균일하게 분배된 세 개 이상의 독립한 챔버를 갖는다. 그리하여 도 2a에 따르면 스테이지(322)는 각각에 대해 120도씩 분배된 정확히 세 개의 독립된 챔버(3220,3221,3222)를 포함한다.

상기 회로는 각기 샤프트(32)에서 내부적으로 구멍이 형성되고 윤활 유체 유입구 채널(320)을 둘러싸고 병렬형식으로 분배된 세 개의 윤활 유체 배출구 채널(325)을 포함한다.

마지막으로 상기 회로는 샤프트(32)의 주변부 전체와 윤활 유체 배출구 채널들(325) 중 하나의 위에 동시에 생성되는 세 개의 배출구 스테이지를 포함한다.

배출구 스테이지 중 하나는(3261) 유동 스테이지(322,323)의 두 치수 사이의 치수로 제작된다. 또 다른 스테이지(3262)는 축 상의 유동 챔버(321)에 가장 근접한 방사상의 유동 스테이지(322,3221,3222) 상기 축 상의 유동 챔버의 치수 사이에 제작된다. 마지막으로 세 번째 스테이지(3260)는 공동 튜브(30)의 기저부(300)를 마주보는 끝 부분에 대향하는 샤프트(32)의 끝부분에 제작된다.

본 발명에 따르면 측정장치에서 교정 유압 저항기(324)는 모두 동일한 값을 갖는다.

채널(3260,3261 그리고 3261)에서 배출되는 유체는 다른 두 개의 스티프너(4)에 구멍을 형성하는 파이프(51,53)를 통해 장치(1)로부터 방사상으로 빠져 나가게 된다.

본 발명에 따르면 유체 베어링(30,32)은 상기 끝 부분(321)에 스러스트 챔버와 세 개의 베어링 챔버로 이뤄진 두 스테이지(322,323)를 갖는, 즉 다시 말해 배출구(3260,3261,3262)에 의해 각기 분리되는 일곱 개의 유압 제어 저항기(234)를 통해 공급되는 일곱 개의 챔버와 함께 유체 동적 베어링(또는 정압 베어링)과 단방향의 스러스트 베어링(또는 정압 스러스트 베어링) 두 가지 모두의 기능을 수행 한다.

가동 상황 즉, 본 발명에 따르면 측정장치가 설치된 파이프 내부에 유체가 흐를 때, 상기 제작된 유압 회로가 가압 윤활 유체로 파이프(50,51)에서, 즉 밖에서부터 그 회로의 유입구 채널(320)로 공급된다.

그리하여 이 윤활 유체는 샤프트(32)의 주변부와 공동 튜브(30) 사이, 그리고 샤프트의 끝 부분(321)과 공동 튜브의 기저부(300) 사이에서 구멍이 형성된 샤프트(32)와 공동 튜브(30) 사이의 유극과 같은 두께의 필름 형태로 순환한다. 그리고 나서 상기 윤활 유체는 배출구 채널(3260,3261,3262)을 통해 회수된다.

본 발명에 따르면 이러한 방식으로 생성된 상기 윤활 유체 필름과 공동 튜브(30)와 샤프트(32)의 벽면들의 표면마감은 상기 필름과 표면 마감 사이에 발생된 마찰을 파이프에서 유체가 흐를 때 터빈(10)의 블레이드(10.1,10.2,10.3)가 회전하는 것을 가능하게 할 정도로 최소화하며, 파이프 내부에서 액체가 1 cm / s 미만의 속도로 흐를 때 그 속도의 측정을 가능하게 한다.

요구되는 측정을 마무리 짓기 위해, 터빈 블레이드(10.1,10.2,10.3)에 의해 휩쓸리는 원주를 마주하여 유체가 흐르는 파이프의 벽에 설치된다. 이러한 검사 수단은 블레이드의 각 통로 사이에서 최고 신호를 측정하는“근접 검사기”로 알려진 검사기가 바람직하다.

하나의 예로, 측정 장치(1)는 다음의 치수와 제작 허용오차 그리고 표면 상태를 따라 제작되었다.

베어링(3)과 공동 튜브(30)의 치수 :

- 베어링(3)

샤프트(32)

직경 : 20.00 mm

길이 : 50.40 mm

샤프트(32)의 축소부(32A)

직경 : 18.0 mm

길이 : 15.0 mm

유입구 채널(320)

직경 : 축 XX '를 중심으로 7.0 mm

축 방향의 챔버 또는 스러스트 베어링(321)

깊이 : 1.0 mm

직경 : 10.0 mm

방사상의 챔버 스테이지(322, 323)

길이 : 원주의 1/8th의 각도, 즉, 개선된 값이 7.85 mm

높이 : 7.80 mm

챔버 스테이지(322, 323)와 배출 스테이지(326) 사이의 거리 : 5.20 mm

방사상의 챔버 스테이지들(322과 323)의 중간과 챔버(321)의 맨 끝에서의 그 끝 부분 사이 각각의 치수 : 14.10 mm와 36.30 mm

유압 제어 저항기(324)

부분 3240의 직경 : 480 μm의 + / - 10 μm

부분 3240의 길이 : 1mm

부분 3241의 직경 : 2.0 mm

원주형 배출구 스테이지(326)

깊이 : 3.0 mm

높이 : 4.0 mm

각 배출구 스테이지(326)의 중간과 챔버(321)의 맨 끝에서의 그 끝 부분 사이 각각의 치수 : 3.00 mm, 25.20 mm와 47.40 mm

배출 채널(325)

XX '축에 대해 중심을 벗어난 세 파이프

개별 직경 : 4.0 mm

- 돔 형상의 공동 튜브(30)

내부 직경 : 20.0 mm

외부 직경 : 22.0 mm

길이 : 50.0 mm

베어링(3)과 공동 튜브(30) 사이의 허용 오차와 표면마감

평형 상태에서 공동 튜브(30)와 샤프트(32) 사이의 축 방향 유극은 22 μm이고 경극은 32 μm이다, 그리고 조립체는 32 + /- 2 μm의 경극으로 가공된다.

돔(30)과 샤프트 끝(32)의 기저부(300)는 2 μm의 사이에 평행하게 있어야 한다.

두 실린더(30과 32)의 표면마감은 0.1 μm의 미만이어야 한다. 따라서, 모든 모서리는 거친 부분 제거하기 위해 다듬어지며, 그 부분은 0.1 μm의보다 큰 크기의 모든 불순물을 제거하기 위해 세척된다.

터빈(10)의 표면마감, 지지 구조(2.4)와 허브커버(102,34)의 치수, 허용오차

- 터빈(10)

터빈 허브(100)

직경 : 돔(30)에서 기밀한 조립을 위한 직경은 22 * 24mm

높이 : 40 mm

블레이드(10.1, 10.2, 10.3)

번호 : 3

직경 : 87.3 mm

단계 : 100.0 mm

광학 각도 : 30 °

두께 : 1.0 mm

허용오차 : 돔(30)을 밖에서 조이기 위한 허용 오차는 0.1 mm이다.

표면 마감 : 0.1 μm

- 지지 구조

링(2)

직경 : 87.3 * 89.3 mm

높이 : 45.0 mm

측면 스티프너(4)

번호 : 4

최대 두께 : 7.0 mm

높이 : 45.0 mm

유체 공급 파이프(50, 52)

직경 : 5.0 mm

지지 구조의 일반적 허용오차 : 0.1 mm

표면 마감 : 0.1 μm

- 허브커버(101,34):

돔(30)과 터빈 (10)의 허브(100) 직경에 맞게 1.5 정도의 RX / RY로 반 타원의 모양이다.

허용오차 : + / - 0.1 mm,

표면 마감 : 0.1 μm.

상기 실시 예에 따르면 상기 장치에는 예를 들어 물과 같은 유체의 유량이 0.5바 압력에서 7 cc / s 정도로 공급될 수 있다.

상기 설명된 측정 장치는 상대적으로 제작하기 수월하며 따라서 발명과 관련하여 요구되는 매우 낮은 유속(1 cm / s 미만)에서 측정 작동 비용이 수용할 만한 값을 갖는다.

이로써 지금까지 고려될 수 없었던 유체 속도의 지식이 얻어질 수 있다.

이러한 방법으로 치수 도구가 기능을 발휘하게 되고 본 발명에 따른 측정 장치가 예를 들면 자연대류에 따른 냉각 사고 상황을 재현하는 실험과 같이, 원자로의 안전에 대한 실험에 이용될 수 있다.

특히 흥미로운 예는 바로 ‘열사이펀 모드’로 알려져 있는, 즉 자연 대류 하에서 유동이 발생하는 때의 원자로 노심의 성질이다.

또한, 상대적으로 약간의 m/s 정도가 높은 유체 흐름 속도를 측정하기 위해 동일한 장치를 사용하는 것도 가능하다. 즉, 어떤 변화를 요구하지 않고 측정 장치는 파이프에 흐르는 유체의 광범위한 속도에 적용이 가능하다. 다시 말해, 동일한 장치로 1 cm / s 미만의 매우 낮은 속도로 흘러가는 액체에 사용할 수 있고 또 속도가 약간의 m / s 높은 만큼 증가할 수 있는 같은 유체에 대해서도 사용할 수 있다.

마지막으로, 단순히 윤활 회로를 생산하기 위해 유동 유체 회로의 우회로를 생성시키는 것을 통해 윤활 유체와 같이 유속의 측정이 요구되는 유체를 사용하는 것이 가능하다.

Claims (11)

1. 파이프 내부를 흐르는 유체의 속도 측정 장치로,
   상기 파이프의 내경에 상응하는 크기의 외경을 가지는 블레이드(10.1,10.2,10.3)를 다수개 구비하는 터빈(10); 및
   유체 베어링 타입의 베어링(3);을 포함하며,
   상기 베어링은,
   가동부로서, 블레이드(10.1,10.2,10.3)가 결합 되며, 일 측면은 닫혀 있는 공동(空洞) 튜브(30)와, 상기 파이프에 부착되는 부분으로, 윤활 유체 유입구가 되는 적어도 하나의 제1 채널(320) 및 윤활 유체 배출구가 되는 적어도 하나의 제2 채널(325)에 의해 구멍이 형성되어 있으며 상기 공동 튜브 내부에 위치하기에 적합하도록 형성된 샤프트(32)를 포함하며,
   상기 제1(320) 및 제2(325) 채널은, 상기 파이프 외부로부터 가압 윤활 유체가 상기 유입구 채널(들)(320)에 공급될 때, 상기 구멍이 형성된 샤프트와 상기 공동 튜브 사이의 유극과 동일한 두께의 필름 형태로 상기 가압 유체가 상기 샤프트의 주변(32)과 상기 공동 튜브(30) 사이 및 상기 샤프트의 단부(321)와 상기 공동 튜브(30)의 기저부(300) 사이를 동시에 순환하고, 이후 상기 배출구 채널(325)을 통해 회수되도록 형성되는 유압 회로의 일부분을 형성하고,
   상술한 방식으로 생성되는 상기 윤활 유체 필름 및 상기 공동 튜브와 상기 샤프트의 벽면들의 표면마감은 상기 공동 튜브와 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰이 최소화되도록 이루어지되, 상기 파이프 내에서 유체가 1 cm / s 미만의 속도로 흐를 때 상기 터빈의 상기 블레이드가 회전 가능하고, 이에 따라 상기 파이프 내의 유체의 속도 측정이 가능하게 하는 정도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체의 속도 측정 장치.
2. 청구항 1항에 있어서,
   상기 구멍이 형성된 샤프트(32,320)와 상기 공동 튜브(30) 사이의 상기 끝부분의 유극은 가급적 50 μm 미만이며, 일반적으로 22 μm 정도인 장치.
3. 청구항 1항 또는 2항에 있어서,
   반경상의 유극이라 불리는 상기 구멍이 형성된 샤프트(32,320)와 상기 공동 튜브(30) 사이의 경극은, 50μm 미만이며 일반적으로 32 μm정도인 장치.
4. 청구항 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공동 튜브와 상기 샤프트의 벽면들의 표면 마감은 0.1 μm미만으로 하는 장치.
5. 청구항 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유압 회로는
   상기 샤프트(32)의 길이를 따라 내부로 구멍이 형성되고 샤프트의 중심부로 설정된 윤활 유체 유입구 채널(320)과,
   상기 유입구 채널이 교정된 유압저항기(324)를 통해 들어가게 되는 챔버(321)로서, 상기 가려진 튜브(30)의 기저부(300)에 대향하는 상기 샤프트의 끝부분에 생성되는 하나의 축 상의 유압 유동 챔버,
   상기 유입구 채널(320)에 교정된 유압저항기(324)를 통해 각각 들어가게 되는 챔버 스테이지로서, 각각의 유동 스테이지가 다른 유동 스테이지와 축 방향의 치수를 달리하여 제작된 것으로, 상기 샤프트의 원주상에 방사상으로 생성되며, 샤프트의 원주상에 균일하게 분배된 세 개 이상의 독립된 챔버들(3220,3221,3222)을 포함하는 두 개의 방사상의 유압 유동 챔버 스테이지(322,323),
   각각의 샤프트 안에서 내부로 구멍이 형성된 것으로, 윤활 유체 유입구 채널(320)을 둘러싸고 병렬로 분배된 세 개의 윤활 유체 배출구 채널(325),
   상기 샤프트의 주변 전체 및 상기 윤활 유체 배출구 채널들(325) 중 하나의 위에 동시에 생성되는 세 개의 배출구 스테이지(3260,3261,3262)를 포함하며,
   상기 배출구 스테이지 중의 하나(3261)는 유동 스테이지들(322,323)의 두 치수 사이의 치수로 제작되고, 상기 배출구 스테이지 중의 다른 하나(3262)는 축 방향의 챔버(321)에 최 근접한 방사상의 유동 스테이지(322)의 치수와 상기 축 방향 챔버의 치수 사이에 제작되고, 상기 배출구 스테이지 중의 세 번째 하나(3260)가 상기 공동 튜브의 기저부를 마주보며 대향하는 상기 샤프트(32)의 끝 부분에 제작되며, 상기 교정 유압 저항기는 모두 동일한 값을 가지는 장치.
6. 청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터빈(10)의 블레이드(10.1,10.2,10.3)는 구멍이 형성된 샤프트(32)가 위치하기에 적합한 공동 튜브 내부에 끼워지고 부착되는 허브(100)에 붙어 있는 장치.
7. 청구항 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터빈의 블레이드는 구멍이 형성된 샤프트가 위치하기에 적합한 공동 튜브를 구성하는 허브에 붙어 있는 장치.
8. 청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   파이프 안의 상기 장치를 설치하기 위하여 공동 샤프트(32)는 가급적으로 상기 유체를 방사상으로 샤프트로 전달하기 위해 윤활 유체 유입구 채널에 연결된 파이프(50,52)에 의해 구멍이 형성된 하나 이상의 부분(4), 그리고 베어링을 윤활 시킨 후에 상기 유체를 방사상으로 배출시키기 위해 윤활 유체 배출구 채널(325)에 연결된 파이프(51,53)에 의해 구멍이 형성된 하나 이상의 부분(4)을 갖는 지지 구조(2,4)에 부착된 장치.
9. 청구항 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   샤프트의 어깨 부분에서의 멈춤 동작을 위해 공동 튜브에 만들어진 홈으로 들어가는 샤프트 축 방향 고정 클립을 포함하는 장치.
10. 청구항 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    유압 회로는 0.5 bar의 압력에서 7cc / s정도로 유량을 받도록 된 장치.
11. 제1항 내지 10항 중 어느 한 항에 따른 유체 속도 측정 장치의 용도로,
    거의 수직방향인 유동 파이프에서, 또는 수직방향에 대해 약간 경사진, 주로 수직방향에 대해 약 30도 미만의 각도로 경사진 유동 파이프에서 상기 유체 속도 측정 장치를 사용하는 용도.

Images