KR20180044301A - 전자식 유량 센서 - Google Patents

Abstract

전자식 유량계 (201) 를 위한 전자식 유량 센서가 개시된다. 센서는 본체(204) 또는 프레임, 상기 본체 또는 프레임을 관통하는 유로 (252), 상기 본체 또는 프레임에 의해 지지되어 상기 유로를 가로 지르는 자기장을 지향시키는 자기 회로의 자기 회로부 (248, 295), 및 상기 본체 또는 프레임에 의해 지지되며, 상기 유로를 통해 흐르는 전도성 유체에 대응하는 전압을 감지하도록 배열되는 적어도 제 1 및 제 2 전극을 포함하고, 상기 자기 회로부 및 상기 적어도 제 1 및 제 2 전극을 지지하는 본체 또는 프레임의 적어도 일부분은 상기 유동 튜브의 단일 개구를 통해 상기 유동 튜브(206)에 삽입 가능하게 마련된다.

Description

전자식 유량 센서

본 발명은 전자식 유량 센서, 레지스터 및 상기 전자식 유량 센서를 포함하는 서브 어셈블리, 및 상기 서브 어셈블리 및 물 (또는 다른 전도성 유체)이 통과할 수 있는 하우징을 포함하는 전자식 유량계 어셈블리에 관한 것이다.

가정용수 계량에 있어서 배터리 구동 전자식 유량계 ("자기 유량계"또는 "매그 미터"라고도 함)가 알려져 있으며, 이에 대한 예로서, Sensus Inc.의 iPERL (RTM) 범위 수량계를 포함한다. 참고문헌은 WO 00/19174 A1에 기재되어있다.

기존의 전자식 유량계에는 여러 한계점이 있다.

첫째, 수 많은 기존의 전자식 유량계는 저비용 및 / 또는 대량 생산에 특히 적합하지 않다. 일반적으로, 다양한 파이프 치수 별로 다양한 치수의 전자식 유량계가 요구되는데, 감지 전극, 전자기 코일 등과 같은 전자식 유량계 구성 부품들이 유동 파이프의 치수에 따라 마련되는 경향이 있다. 따라서, 유량계 치수 별로 부품 세트가 제조되고, 각각의 치수 별 유량계는 상이한 조립 라인을 가지는 경향이 있다. 이에 제조 비용이 증가될 수 있다.

둘째, 기존의 전자식 유량계는 플라스틱 유동파이프의 외측 주변에 전자기 코일이 배열된다. 이러한 유량계는 현장에서 파이프가 잘못 정렬되는 경우가 빈번하여, 피팅 및 사용 중 받는 응력으로 인해 손상되기 쉽다. 이러한 유량계는 플라스틱으로 형성되어 금속 파이프 (일반적으로 응력에 더 탄력적인)에 연결되므로, 쉽게 크랙이 형성될 수 있다. 또한, 위와 같은 전자기 코일은 유동 채널로부터 멀리 위치하므로, 근접하게 배치되는 코일에 비해 약한 자기장을 발생시켜, 감도가 감소되거나, 이를 보상하기 위한 전력이 필요하여, 유량계의 전력 소모가 증가하는 문제가 있다.

세 번째로, 전자식 유량계는 유동 파이프 내부 및 외부에 피팅 결합 된다. 따라서 유량계 외부의 물이 유량계의 전기 부품 (예: 코일 및 전극)으로 침투하는 것을 감소시키거나 방지하기 위해 유량계가 조립 된 후 전기 부품이 포팅 화합물로 캡슐화될 수 있다.

본 발명의 제 1 양상에 따르면, 전자식 유량 센서가 제공된다. 상기 센서는 본체 또는 프레임, 상기 본체 또는 프레임을 관통하는 유로, 상기 유로를 가로 질러 자기장을 지향시키도록 하기 위해 상기 본체 또는 프레임에 의해 지지되는 자기 회로부 및 상기 본체 또는 프레임에 의해 지지되는 적어도 제 1 및 제 2 전극을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 전극은 상기 유로를 통해 흐르는 전도성 유체 (예 : 물)에 대응하는 전압을 감지하도록 배열된다. 상기 자기 회로부 및 적어도 제 1 및 제 2 전극을지지하는 본체 또는 프레임의 적어도 일부분은 상기 유동 튜브의 단일 구멍을 통해 유동 튜브 (파이프 또는 다른 형태의 유체 하우징)에 삽입 가능하도록 구성된다.

따라서, 상기 유량 센서는 다양한 크기의 유동 튜브에 사용될 수 있다. 또한, 유동 튜브는 절연 기판 상에 전극이 배치되고, 유동 튜브 내의 공간에 자기장이 인가되기 때문에 절연성 또는 비자성체로 제조 될 필요가 없다. 또한, 센서는 밀봉이 용이해진다.

상기 프레임은 본체에 포함되거나 (예를 들어, 본체에 수용되거나) 부착 될 수 있다 (예를 들어, 본체에 매달려 있을 수 있다). 상기 본체는 실질적으로 원통형 일 수 있다.

상기 자기 회로부는 상기 유로 또는 상기 유로의 일부의 대향 측에 배치되는 제 1 및 제 2 자극 편을 포함할 수 있다. 상기 자기 회로부는 연 자성 재료의 제 1 및 제 2 소자 (시트 또는 조각)를 포함 할 수 있다.

상기 센서는 본체 또는 프레임을 관통하는 제 1 및 제 2 유로와 상기 제 1 및 제 2 유로를 가로 질러 각각의 자기장을 지향시키는 제 1 및 제 2 자성부를 포함 할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 자성부는 공통 자성부 부분을 포함 할 수 있다.

상기 유로는 그 자체에게 되돌아가는 유동에 프로파일을 제공 할 수 있고, 자기 회로부는 제 1의 중앙 자극편 및 제 1의 자극편 둘레로 연장되는 제 2의 자극편을 포함한다. 예를 들어, 상기 프로파일은 'U'자형, 평편 측면 타원형, 타원형, 원형 또는 다각형 일 수 있다.

상기 센서는 자기 회로 내에 자속을 발생 시키도록 배치 된 전자기 코일을 더 포함 할 수 있다. 상기 센서는 코일을 통과하여 자기 회로부에 자기적으로 결합되는 적어도 하나의 반 경질 자성체를 더 포함 할 수 있다.

상기 본체 또는 프레임은 제 1 방향으로 제 1 및 제 2 단부들 사이에서 연장 될 수 있고, 상기 유로는 제 1 방향에 수직 인 제 2 방향으로 상기 본체 또는 프레임과 교차 할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전극은 상기 제 1 및 제 2 방향에 수직인 제 3 방향을 따라 이격 될 수 있다. 센서는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 절연 배리어를 더 포함 할 수 있다. 상기 절연 배리어는 유동을 향하는 중앙 돌출부에 마련될 수 있다.

상기 절연 배리어는 적어도 소정 거리만큼 상기 제 2 방향으로 연장 될 수 있다. 미리 설정된 거리는 적어도 5 mm 또는 적어도 10 mm 일 수 있다. 상기 절연 배리어는 상기 본체 또는 프레임의 삽입 가능한 부분의 직경으로, 또는 상기 본체의 삽입 가능한 부분의 길이 또는 유동튜브의 길이 방향을 따른 상기 본체 또는 프레임의 삽입가능한 부분의 길이로 연장 될 수 있다.

상기 자기 회로부는, 예를 들어 절연 코팅에 의해 전기적으로 절연 될 수 있다.

상기 단일 개구는 10mm와 15mm 사이의 직경을 가질 수 있다.

상기 센서는 상기 센서를 유체 하우징에 연결하는 제 1 및 제 2 상보적 부분을 포함하는 커넥터의 제 1 부분을 포함 할 수 있다. 상기 센서는 상기 센서 및 상기 유체 하우징을 수밀 밀봉하기 위한 제 2 상보 결합 표면과 결합하기위한 제 1 결합 표면을 포함 할 수 있다. 상기 제 1 결합면은 편평 환형면을 포함 할 수 있다. 압축성 와셔 또는 'O'링과 같은 밀봉부(seal)가 상기 제 1 및 제 2 결합 표면 사이에 개재 될 수 있다. 상기 커넥터는 베이어 닛 (bayonet) 커넥터 일 수 있다. 상기 커넥터는 나사 식 커넥터 일 수 있다. 상기 커넥터는 원통형이거나 약간 원추형 일 수 있다. 수밀 밀봉부는 씰(seal)을 압착 또는 압연함으로써 형성 될 수 있다. 수밀 밀봉부는 포팅 또는 접착제에 의해 형성 될 수 있다. 상기 커넥터는 스냅 끼워 맞춤 커넥터 또는 다른 형태의 일회용 끼워 맞춤 커넥터로 마련될 수 있다.

상기 자기 회로부 및 상기 전극은 전기적으로 절연 될 수 있다. 상기 전극은 이온 - 투과성 물질로 덮일 수 있으며, 그 자체는 절연성 또는 전기적 전도성 일 수 있다.

상기 센서는 자극 및 전극 주위에 절연 상자를 포함 할 수 있다.

상기 센서는 상기 유동 튜브의 단일 개구에 고정 될 수있는 레지스터에 통합 될 수 있다. 상기 센서는 상기 레지스터를 상기 유동 튜브에 장착하도록 마련되는 제거 가능한 호스 결합 식 고정부를 포함할 수 있다. 상기 레지스터는 다양한 유동 튜브 직경에 사용 될 수 있으며 유동 감지 영역의 중앙 위치에 고정될 수 있다. 상기 자기 회로는 실질적으로 반대 방향으로 상기 유동 튜브(예를 들어, 유체 하우징)의 두 개의 인접한 영역에 자기장을 발생 시키도록 배열 될 수 있다. 상기 적어도 제 1 및 제 2 전극은 인쇄 회로 기판과 같은 평면 기판 상에 형성 될 수 있다. 상기 각각의 전극은 은 표면을 양극 산화 처리함으로써 형성된 Ag / AgCl과 같은 전기 화학적 하프 셀일 수 있다. 상기 자기 회로는 연 자성 스테인레스 스틸로 제조 된 자극편을 포함 할 수 있다.

상기 센서는 자기장을 생성하기 위한 구동 코일을 더 포함 할 수 있다. 상기 센서는 상기 구동 코일을 통과하는 하나 또는, 둘 이상의 잔류 자기 소자를 더 포함 할 수 있다.

상기 센서는 유로 내부 또는 측부의 자기장을 측정하도록 배치된 자기장 센서를 더 포함 할 수 있다.

상기 센서의 능동부는 상기 단일 개구를 통해 상기 유동 튜브에 삽입 할 수 있다. 상기 능동부는 자극편, 코일, 전극 및 선택적으로 반 경질 자성 재료를 포함 할 수 있다. 상기 단일 개구는 유동 튜브의 상부(top)에 배치 될 수 있다.

상기 센서는 외부 자기장으로부터 적어도 상기 유로를 차단하도록 배치 된 자기 스크린을 더 포함 할 수 있다. 상기 자기 스크린은 상기 유동 튜브로 마련되거나 상기 유동 튜브에 통합 될 수 있다. 상기 자기 회로의 적어도 일부는 자기 스크린으로서 작용할 수 있다. 자기 회로의 적어도 일부는 외측 자극편 (들) 일 수 있다. 상기 자기 스크린은 Measuring Instruments Directive에 명시된 강도의 자석이 유량계에 대향 배치 될 때의 포화를 피하기 위해 충분한 두께로 마련되는 자성 물질을 포함 할 수 있다. 상기 전극은 평면 기판 상에 형성 될 수 있다.

상기 센서는 전기적으로 절연되며 중앙 자극을 포함하는 중앙 돌출부를 포함 할 수 있다. 상기 중앙 돌출부는 제 1 및 제 2 전극을 포함 할 수 있다. 상기 중앙 돌출부는 유동 방향을 따라 전체 개구를 가로 질러 연장된다. 따라서, 주변의 물에 의해 전극이 단락 되는 것을 최소화하는데 도움이 된다.

상기 본체 또는 프레임은 사용시 이온 성 액체와 직접 접촉 할 수 있고, 및 상기 적어도 제 1 및 제 2 전극을 제외한 전기 전도성 부분은 물과 전기적으로 절연되어있다. 본체 또는 프레임은 바람직하게는 부드러운 유체 접촉 외부 표면을 제공하도록 구성된다.

상기 전도성 유체는 이온 성 유체 일 수 있다. 상기 전도성 유체는 물일 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 따르면, 전자식 유량 센서 및 유량계 레지스터를 포함하는 서브 어셈블리가 제공된다. 상기 전자식 유량 센서와 상기 유량계 레지스터는 단일 유닛을 구성한다.

상기 자기 회로부와 상기 전극은 상기 유량계 레지스터에 일체로 형성 될 수 있다.

상기 유량계 레지스터는 상기 유량 센서에 작동 가능하게 연결되어 상기 유량 센서로부터의 신호를 처리하도록 마련되는 전자 모듈을 포함 할 수 있다. 상기 전자 모듈은 상기 유량 센서가 자기장을 생성하도록 구성될 수 있다. 상기 유량계 레지스터는 디스플레이를 더 포함 할 수 있다. 상기 서브 어셈블리는 배터리로 작동 할 수 있다.

본 발명의 제 3 양상에 따르면, 유체 하우징 벽과 상기 유체 하우징 벽에 유체 하우징 개구를 갖는 관형 유체 하우징과, 상기 유체 하우징 내에 배치되며 물 조절 튜브 벽과 상기 조절 튜브 벽에 마련되는 조절 튜브 개구를 가지는 선택적 조절 튜브 (들)와, 센서 또는 센서를 포함하는 서브 어셈블리를 포함하는 전자식 유량계가 제공된다. 상기 센서는 상기 관형 유체 하우징에 삽입되어 상기 유체 하우징 개구를 적어도 부분적으로 통과하고 상기 조절 튜브 개구를 적어도 부분적으로 통과한다. 상기 조절 튜브(들)는 상기 센서의 상류 측 및 하류 측에 각각 배치되는 제1 및 제2조절 튜브를 포함할 수 있다.

상기 센서는 관현 하우징 내에 제거 가능하게 삽입 될 수 있다. 하지만 상기 센서는 관형 하우징에 영구적으로 장착 될 수도 있다.

상기 관형 하우징은 T- 피스 파이프의 형태로 마련될 수 있다.

상기 관형 하우징은 DN 15 내지 DN 50 사이의 DN 크기를 가질 수 있다. 상기 관형 하우징은 5/8와 2 인치 이상 의 공칭 파이프 크기를 가질 수 있다.

상기 유량계는 전체 유동(whole-flow)유량계 일 수 있다. 상기 유량계는 전체 유동이 인서트를 통과하도록 마련될 수 있다.

상기 유량계는 그의 일측에서 타측까지 그리고 물에 이르기까지의 연속적인 전기 접지 연결이 메인 유량계 본체에 의해 형성되도록 마련 될 수 있다.

일반적으로 DN15에서 DN50 범위의 다양한 유동 튜브에 플러그 되는 단일 레지스터 디자인을 사용하여 다양한 크기의 유량계를 제공하는 새로운 방법이 제공 될 수 있다. 상기 레지스터는 모든 전극 연결과 자기장 생성 및 측정 소자를 구비하는 유동 인서트를 포함한다. 다양한 크기의 유량 튜브 크기를 수용하기 위해 유량 튜브자체가 유동 조절 인서트를 포함하여 유동이 센서의 요구 사항에 부합시킴으로써 넓은 범위의 턴 다운 범위를 정확하게 제공한다.

본 발명의 제 4 양상에 따르면, 다양한 유동 튜브 직경 및 꼬임 길이의 범위에 따라 집적 전극 및 자기 소자를 갖는 단일 레지스터 디자인을 맞춤으로써 비율 3의 최소 튜브 대 최대 튜브 직경 비를 커버 할 수 있는 전자식 유량계의 모듈 디자인이 제공된다.

본 발명의 제 5 양상에 따르면, 모든 전극 및 자기 연결부가 단일 서브 어셈블리에 형성되고 유동 튜브의 단일 개구를 통과하도록 마련되는 전체 유동(whole-flow) 자기 유량계가 제공된다.

본 발명의 제 6 양상에 따르면, 모든 전극 및 자기 연결부가 단일 서브 어셈블리에 형성되고, 자극 및 전극 둘레에 절연 상자를 갖는 삽입형 자기 유량계가 제공된다.

상기 유량계에서, 상기 자극 및 전극은 유량계 레지스터와 일체로 형성 될 수 있다. 상기 레지스터는 유동 튜브의 단일 개구에 고정 될 수 있다. 제거 가능한 호스 결합식 고정부를 사용하여 상기 레지스터를 상기 유동튜브에 장착 할 수 있다. 상기 레지스터를 상기 유동 튜브에 장착하기 위해 고정 또는 일회 용 고정부가가 사용될 수 있다. 상기 하나의 레지스터는 유동 감지 영역의 중앙 위치에 고정되어, 다양한 직경의 튜브와 함께 사용될 수 있다.

상기 전극은 인쇄 회로 기판과 같은 평면 기판 상에 형성 될 수 있다. 상기 전극은 은 표면을 양극 산화 처리하거나 다른 방법으로 형성된 다른 적합한 물질을 사용하여 형성된 Ag / AgCl과 같은 전기 화학적 하프 셀일 수 있다. 상기 자기 회로 자극편은 연 자성 스테인레스 스틸로 제조 될 수 있다. 상기 자기 회로 자극편은 보호 코팅을 갖는 연 자성 비 스테인레스 강으로 제조 될 수 있다. 자기장은 잔류 자성 소자 및 구동 코일을 사용하여 생성 될 수 있다. 전극 및 자성을 갖는 서브 어셈블리는 또한 감지 코일과 같은 자기장을 측정하는 수단을 포함 할 수 있다.

상기 자기 회로는 실질적으로 반대 방향으로 유동튜브의 2 개의 인접한 영역에서 자기장을 생성 할 수 있다.

본 발명의 제 7양상에 따르면 단일 밀봉 레지스터 디자인으로 약 10 년의 최대 유속을 커버하는 유동 튜브 크기에 적용할 수 있는 모듈 형 저전력 전자식 수량계가 제공된다. 이는 삽입 유량계 구조, 평면 전극 및 유동 조절부를 사용할 수 있다.

본 발명의 특정 실시 예들은 이제 첨부 도면들을 참조하여 예로서 설명 될 것이다.
도 1은 유동 튜브 내로 제거 가능하게 삽입 될 수 있고 다양한 유동 튜브 직경에 맞게 조정되는 일체형 유량 측정 소자를 갖는 유량계 서브 어셈블리를 포함하는 유량계 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 2a는 DN15 유동튜브에 삽입된 유량계 서브 어셈블리의 개략적인 약간의 측면도이다.
도 2b는 DN15 유동튜브에 삽입된 유량계 서브 어셈블리의 개략적인 약간의 단부도이다.
도 2c는 DN15 유동튜브에 삽입된 유량계 서브 어셈블리의 횡단면도이다.
도 2d는 DN15 유동튜브에 삽입 된 유량계 서브 어셈블리의 종단면도이다.
도 3a는 DN20 유동튜브에 삽입 된 유량계 서브 어셈블리의 개략적인 약간의 측면도이다.
도 3b는 DN20 유동튜브에 삽입 된 유량계 서브 어셈블리의 개략적인 약간의 단부도이다.
도 3c는 DN20 유동튜브에 삽입 된 유량계 서브 어셈블리의 횡단면도이다.
도 3d는 DN20 유동튜브에 삽입 된 유량계 서브 어셈블리의 종단면도이다.
도 4는 인쇄 회로 기판, 전극, 자기 회로, 감지 코일 및 보조 접지 전극을 포함하는 유량 측정 소자의 측면도이다.
도 5는 DN15 유동튜브에 삽입 된 유량 측정 소자의 단면도이며, 자장선 및 유동튜브를 통과하는 물의 흐름으로 인한 유도 전계를 도시한다.
도 6a는 DN15 유동 조절기를 갖는 유량 측정 소자의 사시도이다.
도 6b는 DN15 유동 조절기를 갖는 유량 측정 소자의 측면도이다.
도 7은 DN20 유동튜브 내의 유량 측정 소자의 단부도이다.
도 8a는 DN20 유동 조절기를 갖는 유량 측정 소자의 사시도이다.
도 8b는 DN20 유동 조절기를 갖는 유량 측정 소자의 측면도이다.
도 9는 유량 측정 소자 및 DN50 유동 조절기의 측면도이다.
도 10은 유량 측정 소자의 둥근 입구 및 중심 위치로부터의 프로파일 변화를 보여주는 DN50 조절 튜브의 단부도이다.
도 11은도 9의 A-A '선을 따른DN50 유동튜브를 통과하는 단면도로서, 유동튜브 내의 유량 측정 소자의 장착을 도시한다.
도 12는 인쇄 회로 기판 전극, 자기 회로, 감지 코일 및 보조 접지 전극을 구비하며 유동튜브 내에 마련된 삽입형 유량 측정 소자의 단부도로서, 자장선 및 유동파이프를 통과하는 물의 유동으로 인한 유도 전계를 도시한다.
도 13은 유동튜브 내의 삽입 유량 측정 소자의 측면도이다.
도 14는 유동 튜브 내로 제거 가능하게 삽입 될 수 있고 다양한 유동 튜브 직경에 맞게 조정되는 유량 측정 소자를 수용하는 인서트를 갖는 유량계 서브 어셈블리를 포함하는 다른 유량계 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 15a는 도 14에 도시된 인서트의 사시도이다.
도 15b는 도 14에 도시된 인서트의 분해 사시도이다.
도 15c는 도 14에 도시된 인서트의 상부 평면도이다.
도 15d는 도 14에 도시된 인서트의 측면도(side elevation)이다.
도 15e는 도 15d에 도시된 인서트의 C-C '선을 따른 단면도이다.
도 15f는 도 14에 도시된 인서트의 정면도(front elevation)이다.
도 15g는 도 15f에 도시된 인서트의 D-D '선을 따른 단면도이다.
도 16은 도 14에 도시된 유량 측정 소자의 자기 회로에 의해 생성 된 자기장 및 물이 유량 측정 소자를 통과하며 할 때 발생되는 전기장을 도시한다.

유량계 어셈블리 1

도 1 및 도 2a 내지도 2d를 참조하면, 본 발명에 따른 제 1 유량계 어셈블리 (1) (이하 간단히 "유량계"라고 함)가 도시되어있다.

유량계 (1)는 주거, 상업 및 산업용의 용도로 배터리 구동 전자기 감지 방식으로 수도 계량에 사용된다. 특히, 유량계 (1)는 수질 측정 정확도와 관련하여 국제적으로 인정된 표준을 충족하는 배터리 구동 과세 수량계로 사용될 수 있다.

제 1 유량계 어셈블리 (1)는 내부 조절 튜브 (7)를 갖는 일반적인 관형 유체 하우징 (6)에 제거 가능하게 삽입 될 수 있는 전자식 유량 센서를 제공하는 유량 측정 소자 (5) (여기서는 "유량 측정 소자", "유량 센서"또는 단순히 "센서"라고도 함)를 포함하는 통합 인서트 (4) (또는 "플러그")를 갖는 레지스터 (3)를 포함하는 유량계 서브 어셈블리 (2) ("유량계 유닛"이라고도 함)을 포함한다. 유체는 물 또는 다른 형태의 도전성 유체 일 수 있다.

물 하우징 (6)은 20mm의 공칭 직경을 가질 수 있는데, 즉 DN20 피팅 (또는 이와 동등하거나 상응하는 미국 파이프 표준(nominal pipe size: NPS) 또는 미국 표준 치수 (American Standard sizes )에 해당한다. 그러나, 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 플러그 (4)는 다양한 크기의 관형 물 하우징 (6), 예를 들어 DN15, DN50 에 삽입되어 다양한 크기의 유량계를 제공할수수 있다 (즉, 다양한 크기의 파이프와 사용 가능한 유량계를 제공할수 있다..

유량계 서브 어셈블리 2

- 레지스터3-

도 1 및도 2a 내지 2d를 계속 참조하면, 유량계 서브 어셈블리 (2)는 얇은 플라스틱 또는 금속 원통형 캔 (12) 및 얇은 투명 캡 (13) (여기에서는 "윈도우"라 함)을 포함하는 레지스터 (3)의 하우징 (11)을 포함한다. 하우징 (11)은 약 75mm의 직경 d을 갖는다.

레지스터 캔 (12)은 하부 에지 (14) 및 상부 에지 (15) (여기에서는 "상부 림"이라고도 함), 하부 에지와 상부 에지 (14, 15) 사이에 연장되는 측벽 (16), 및 중앙 개구 (18)를 갖는 하단벽 (17)을 포함한다. 개구 (18)와 동축인 칼라 (collar) (19)는 하단벽 (17)에 매달려 있으며, 베이어 닛 커넥터 (21)의 수(male) 부재를 제공하는 내측 돌출 핀 (20)을 갖는다. 지지'U'형 플러그 (22) (또는 "인서트") 또한 개구 (18)와 정렬되어 하단벽 (17)에 매달려 있다. 플러그 (22)는 하부 가로대 (25)에 의해 연결되어 제1 및 제2 개방면 (26, 27)을 형성하는 제 1 및 제 2 평행 플레이트 (23, 24) (또는 "측벽") 및 제1 및 제2개방면 (26, 27) 사이의 유로 (28)를 포함한다.

도 1 및 도 2a 내지 도 2d를 계속 참조하면, 유량계 서브 어셈블리 (2)는 구동 전자 모듈 (29) (여기서는 간단히 "전자 장치"라고도 함)과 윈도우 (13) 하부의 레지스터 캔 (12)에 안착되는 디스플레이 (30)를 포함한다. 구동 전자 모듈 (29)은 구동 전자 부품 (도시되지 않음)을 지지하는 레지스터 인쇄 회로 기판 (PCB) (31) 및 스프링 클립 (34)에 의해 제자리 고정되는 AA 배터리 (33)를 포함한다. 레지스터 캔(12)은 포팅 화합물 (도시되지 않음)로 채워진다. 측정 소자 (5)는 레지스터 PCB (31)의 바닥면에 마련되는 커넥터 (36)에 삽입 가능하게 연결되고, 예를 들어 포팅 화합물로 캡슐화된다.

전자 모듈 (29)은 예를 들어 유리 - 금속 구조, 저투수성 플라스틱, 건조제 등을 사용하는 포팅 (potting)과 같은 표준 방법을 사용하여 건조한 환경에서 유지된다.

-Measuring element 5-

측정 소자 5-

도 1 및도 2a 내지도 2d를 계속참조하고 또한 도 4 및 도 5를 참조하면, 측정 소자 (5)는 삽입형 전자식 유량 센서의 형태로 마련된다.

측정 소자 (5)는 대칭 배열, 즉 중심 평면 (P)에 대해 대칭으로 마주보는 제 1 및 제 2 직사각형 판형부 (42, 43)를 포함한다. 각각의 판형부(42, 43)는 제1 및 제2단부 (50, 51)(하부 단부 및 상부 단부")사이와 제1에지 및 제2에지 (54, 55) ("전방 에지 및 후방 에지") 사이에서 연장되는 제1면 (46) (내측면")과 제 2면 (48) ("외측면")을 포함한다. 하부 및 상부 단부 (50, 51) 사이의 약 2/3 지점에서, 각각의 PCB (44)는 전방 에지 (54)로부터 후방 에지 (55)를 향하여 연장되지만 도달하지는 않는 슬롯 (58)을 갖는다.

각각의 PCB (44)는 내측면 (46)의 하부에서 제 1, 제 2 및 제 3 직사각형 전극 (60,61,62)을 지지한다. 전극들(60,61,62)은 하부 단부(50)와 슬롯 (58) 사이에서 이격 된다. 제 2 전극(61)은 제 1 및 제 3 전극 (60, 62) 사이에 게재되어 접지 전극을 제공한다.

전극 (60, 61, 62)은 바람직하게는 표준 도금 및 에칭 공정을 사용하여 회로 기판 (44)의 내측면 (46) 상에 형성된 양극 처리된 은/염화은 (Ag / AgCl) 하프 셀 전극이다. 전극 (60, 61, 62)은 흑연과 같은 전도성이거나 세라믹 또는 다공성 플라스틱과 같은 절연성 일 수있는 나피온 (Nafion) 또는 다른 다공성 물질과 같은 이온 투과성 코팅으로 보호 될 수 있다. 전극 (60, 61, 62)은 흑연과 같은 전도성의 불활성 물질,전도성 플라스틱, 또는 불활성 금속으로 이루어질 수 있다.

예를 들어 유량 측정 성능을 향상시키고, 기준 전극 또는 바이어스 전극 역할을 하거나, 센서에 물이 가득 차 있는지 여부를 감지하기 위해 다중 전극을 사용할 수 있다. 예시 된 실시 예에서는, 단일 접지 전극 (61)이 사용 될 수 있는데, 이는 전극 입력에 대한 전자 장치를 바이어싱하여 허용 가능한 공통 모드 입력 범위 내에 마련되도록 한다.

각각의 PCB (44)는 또한 그 내측면(46)의 하부에서 자기장 B를 측정하기 위해 사용되는 감지 코일 (66)을 지지한다. 감지 코일 (66)은 센서 PCB (44)의 상부 단부 (51)에 마련되는 커넥터 세트 (68)와 도전성 트랙 (70)을 통해 연결되는 하나 이상의 루프를 포함 할 수 있다.

각각의 PCB (44)는 외측면 (48)의 하부에서 전기적으로 절연된 대응하는 자극편 (72)을 지지한다. 자극편 (72)은 예를 들어 절연 물질(도시되지 않음)로 페인팅, 코팅 또는 캡슐화하여 절연되거나, 자극편(72)이 플라스틱 부분들에 의해 이격되거나 물 흐름으로부터 충분히 멀리 유지되어 자극편(72)이 유도 EMF와 쇼트(short-out)되지 않도록 자극편 (72)을 배치시킴으로써 자극편(72)을 절연시킬 수 있다. 사용시, 전기적 절연 자극 편 (72)은 습윤 된다. 각각의 자극편 (72)는 고투자율의 전기 스테인레스 스틸 (e.g., 430F)과 같은 연 자성 재료로 시트형태, 예를 들어 스트립 또는 조각, 예를 들어 블록 또는 막대의 형태로 이루어지고, PCB (44)의 하부 단부 (50) 에서 상부 단부 (51)로 연장되도록 마련된다. 자극편 (72)이 슬롯 (58)에 도달 할 때, 바깥쪽으로 구부러져 좁은 날개 (74) (또는 "턱 (ledge)")를 형성한다.

날개 (74)의 상부면 (76)은 하나 이상의 시트, 예를 들어 잔류 자성 재료의 스트립 또는 조각 (78)을 지지한다. 잔류 자성 재료는 Vacuumschmelze SENSORVAC (RTM), Hitachi ZMG423 또는 MagneDur 20-4와 같은 반 경질 자성 재료이다. 하나 이상의 잔류 자기부 (78)은 구동 코일 (79)을 통과하여 2 개의 PCB (44)의 자극편 (72)을 연결한다.

자극편 (72)는 바람직하게는 투과성 스테인레스 스틸로 제조되지만, 다른 적합한 연 자성 재료가 사용될 수 도 있다. 이러한 배열에 따르면, 자속을 내압 유동 튜브 벽에 통과시킬 필요가 없어진다. 이에, 미리 설정된 자기 구동력으로 물을 가로지르는 필드(field) 생성 효율을 향상을 시킬 수 있다. 또한, 미리 설정된 유량 감도로 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 보다 다양한 재료로 유동 튜브 벽을 구성할 수 있다.

자기장은 바람직하게는 낮은 주파수, 예를 들어,1Hz,에서 동작하는 잔류 자기 소자 (78)를 사용하여 생성되어 전력 소모를 감소시키거나 최소화 할 수 있으며, 이에 배터리 (33)로 센서 구동이 가능하다.

자극편 (72)는 측정 인서트에 장착되거나 유동튜브 (6)에 인서트 성형 될 수 있다.

관형 물 하우징 6

도 1 및 도 2a 내지도 2d를 계속 참조하면, 관형 물 하우징 (6)은 제 1 및 제 2 개방 단부 (83, 84) 사이에서 연장되어 관형 공간 (85)을 제공하는 파이프 벽 (82)을 포함한다. 하우징 (6)은 또한 제1 및 제2 개방 단부(83, 84)의 중도에 마련되는 개구 (86)를 포함하는데, 개구(86)는 파이프 벽 (82)으로부터 직립하는 짧은 환형 칼라 (color) (87)를 구비하며, 칼라 (87)의 상호 대향면 상에서 그의 외벽에 리세스되어 베이어 닛 커넥터 (21)의 암(female) 부분을 제공하는 한쌍의 'L'자형 슬롯 (88)을 구비한다.

유량계 서브 어셈블리 (2) 및 관형 물 하우징 (6)은 베이어 닛 커넥터 (21)에 의해 연결된다. 'O- 링'과 같은 밀봉부 (seal)(89)가 칼라 (87) 내의 환형 선반 (90) 상에 위치하며 수밀 밀봉을 수행하며, 하우징 (6)에서 유체가 유출되는 것을 감소 내지 방지 한다.

관형 하우징 (6)은 금속 및 플라스틱을 포함하는 광범위한 재료로 제조 될 수 있다. 금속은 청동 또는 황동과 같은 비철 또는 연성 철과 같은 자성 재료 일 수 있으며, 부식을 방지하기 위해 에폭시 또는 분말 코팅과 같은 적절한 방수 재료로 코팅 될 수 있다. 관형 하우징 (6)은 관형 자기 차폐부 (미도시) 내에 배치 될 수 있다. 차폐부 (도시되지 않음)는 연강 또는 다른 적절한 재료로 형성 될 수 있다. 차폐부 (도시되지 않음)는, 예를 들어 외관 품질 및 / 또는 전기 절연을 위한 플라스틱 코팅(들) (도시되지 않음)을 포함 할 수 있다.

조절 튜브 7

도 1 및 도 2a 내지 도 2d 및 도 6a 및 도 6b를 계속 참조하면, 조절 튜브 (7)는 제 1 및 제 2 개방 단부 (92, 93) 사이에서 연장되며 내측 및 외측 벽면 (94, 95)을 갖는 튜브 벽 (91)을 포함한다. 내측 벽면 (94)은 유로 (96)를 제공한다. 유로 (96)의 프로파일은 일반적으로 튜브 (7)의 제 1 단부 (92)에서 중앙부 (97)를 향해 좁아져 센서를 통과하는 유속을 2 내지 3의 소정 지수(factor)만큼 가속시키는 역할을 하여, 미리 설정된 체적 유속에 대해 전극들 사이에서 발생하는 신호를 증가시킨다. 횡단면 프로파일에서, 유로 (96)의 프로파일은 유량 측정 소자의 치수에 따라 원형 또는 타원형에서 직사각형으로 변화할 수 있다.

튜브 (7)의 중앙부 (97)에서, 튜브벽 (91)은 종 방향으로 배향된 슬롯 (98)을 포함한다. 슬롯 (98)은 플러그 (22)를 수용할 수 있는 측면형상과 크기로 마련되어, 유량 측정 소자 (5)가 유로(96)로 삽입 가능하게 된다. 튜브 벽 (91)은 튜브 (7)의 대향 측면 상에 또 다른 슬롯 (99)을 포함하여 플러그 (22)의 말단부가 튜브로부터 뒤로 통과 가능하게 된다.

다양한 유량계 치수

단일 삽입 소자 (4)는 다양한 치수의 유동 튜브, 즉 다양한 치수의 물 하우징에 사용될 수 있다.

특히, 도 2a 내지 도 2d 및 도 5를 참조하면, 가장 작은 크기의 하우징 (6)에 대해서, DN15의 경우, 센서 소자 (4)는 유동 튜브에 비해 약간 크다. 이때, 센서 소자(4)는 볼록부 (100)(도 2d에 가장 잘 도시 됨)에 의해 수용되어 센서 (4)가 대칭적으로 위치되도록 마련된다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 유량계를 통과하는 물의 유일한 경로는 센서 소자 (4)를 통하는 것이며, 유동 조절 플라스틱 인서트 (7)는 상류 및 하류의 흐름을 가속 및 감속 시켜 회복 불가능한 수두 손실을 최소화한다.

특히 도 3a 내지도 3d 및 도 7을 참조하면, DN20 유량계는 유사한 양상을 나타내는데, 이 경우 감지 소자 (4)는 유동 튜브의 바닥에 정확히 맞는다. 이 경우, 하우징 (6 ')은 DN20 피팅에 연결 가능한 크기로 마련된다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 유동 조절 플라스틱 부품 (7 ')은 원형에서 가속 직사각형 영역으로의 전이 및 다시 원형으로의 전이를 제어한다.

DN15 및 DN20유량계에서, 직사각형 단면 조절 튜브 (7, 7 '')는 유동 프로파일에 대해 실질적으로 독립적인 감도, 효율적인 자기장 생성, 신호 생성 증가를 제공하는데, 이는 원형 경로에 비해 2 ~ 3 배 가속되는 유속 때문이다.

더 큰 치수의 유량계의 경우, 예를 들어 DN50 유량계의 전체 유량(full flow)은 삽입 유량 센서의 작은 개구로 모두 통과되지 않으므로 다른 접근 방식이 요구된다.

도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 위에 언급된 접근방식을 수행하는 배치가 도시되어있다. 유동 조절 소자는 삽입 소자의 개구를 축소 개구 유동 영역의 중앙부에 유지되도록 배열되어, 엘보우 및 밸브와 같은 유동 프로파일 효과가 주는 영향을 최소화하도록 한다. 유동 조절 부 (7 '')는 이러한 대형 유량계에 대해, 양호한 유동 프로파일 내성(immunity)을 유지하도록 구성된다. 대형 유량계에서, 유동 조절 소자가 소형 유량계에서와 동일한 가속도를 얻도록 배열되면, 소형 유량계에서의 자기장 생성을 위한 요구 전원과 동일한 전원을 사용하면서도, 소형 유량계에서와 동일한 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다.

제 2 유량 측정 소자 (104)

도 12 및 도 13을 참조하면, 제 2 측정 소자 (104)가 도시되어있다. 제 2 유량 측정 소자 (104)는 앞서 설명된 제 1 측정 소자 (5) (도 1)와 유사하고 앞서 설명된 유량계 어셈블리 (1) (도 1)의 측정 소자로서 사용 될 수 있다.

제 2 유량 측정 소자 (104)는 제 1 및 제 2 PCB (144)가 제 1 및 제 2 대향 측면 (174, 175)을 갖는 연 자성 재료의 예를 들어 스트립 형태의 중심 소자(172)를 샌드위치 한다는 점에서 다르다.

각각의 회로 보드 (144)는 물이 센서를 통해 흐를 때 발생하는 차동 신호를 측정하기 위한 적어도 2 개의 전극 (160, 161, 162)을 갖는다. 가장 일반적인 구성에서, 유동에 따른 유도 전기장 (E)의 방향이 센서 (104)의 두 면에서 반대이기 때문에, 전극 (160, 161, 162)은 역 병렬 배열로 연결된다. 따라서, 균일한 외부 필드에 대해 균형 시스템을 만들 수 있다.

자기 회로는 연 자성 재료로 이루어지면 전기적으로 절연된 직사각형 외측 섹션(173)과 2 개의 회로 보드 (144) 사이에 샌드위치된 중앙 평면 자극편 (172)로 구성된다. 이들 부품은 바람직하게는 PTFE(polytetrafluoroethylene), 파우더 코트, 에폭시, 페인트, 바니시 또는 폴리머와 같은 절연 재료로 코팅 된 투과성 스테인리스 스틸로 이루어진다.

필드 생성 소자 (178)는 외측 박스 (173)와 중앙 소자 (172) 사이에 위치한다. 스트립, 바 또는 적절한 형상을 갖는 형태로 이루어진 하나 이상의 잔류 소자 (178)가 코일 (179)을 통과한다.

유동 조절 소자는 물이 통과하는 추가 경로 또는 전도성 유동 튜브(예를 들어, 전도성 유체 하우징)이 사용되는 곳을 통과하는 전극 신호의 쇼트(short out)을 피하기 위해, 절연되되 외부 자기 회로부 (173)와 밀착 되어야 한다. 유동 조절 소자는 회로 보드 (144)의 측면 주위의 신호의 쇼트를 피하기 위해, 중앙 자기 소자 (172)와 일렬 배치되는 추가의 절연 평면을 필요로 한다.

삽입 소자상에는 다수의 측정 전극 (160, 161, 162)이 마련된다. 2 개의 PCB (144)상의 전극 (160, 161, 162)은 절연체 및 조절 소자의 축 방향 범위가 충분히 긴 경우 기하형태에 따라 역 방향 평행, 직렬 연결되거나, 또는 단순히, 전자장치의 추가 차동 전극 입력에 연결 될 수 있다. 후자의 배열의 경우, 다수의 분배 전극 세트들로부터의 신호들의 임의의 조합을 유동 프로파일 내성 센서를 합성하는 소프트웨어와 결합시켜, 심각한 유동 프로파일 불균일을 관리하는 수단을 제공한다.

회로 기판 (144)상의 전극 (160, 161, 162)의 정확한 위치는 층류 대 난류에 대한 설계의 응답에 따라 수정되어, 감도 대 유속의 임의의 변화를 최소화 할 수 있다.

제 2 측정 소자 (104)는 외부 자기장에 대해 향상된 내성을 제공 할 수 있다. 추가 외부 자기 차폐부 (미도시)는 법률적으로(EU Measuring Instruments Directive), 또는 규제 당국, 제조업체, 유틸리티 회사 또는 기타 관련 당사자에 의해 외부장에 대한 내성을 요구 하는 경우 생략 할 수 있습니다. 이는, 외부 박스 (173)가 자기 차폐부로서 작용할 수 있기 때문이다.

유량계 어셈블리 201

도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 제 2 유량계 어셈블리 (201) (여기에서는 간단히 "유량계"로 언급 됨)가 도시된다.

제 2 유량계 어셈블리 (201)는 내부 조절 튜브 (도시되지 않음)를 갖는 일반적인 관형 유체 하우징 (206)에 제거 가능하게 삽입 될 수 있는 전자식 유량 센서를 제공하는 유량 측정 소자 (205) (여기서는 "유량 측정 소자", "유량 센서"또는 단순히 "센서"라고도 함)를 포함하는 통합 인서트 (204) (또는 "플러그")를 갖는 레지스터 (3)를 포함하는 유량계 서브 어셈블리 (202)를 포함한다.

제 2 유량계 어셈블리 (201)는 제 1 유량계 어셈블리 (1) (도 1)와 유사하다. 제 2 유량계 어셈블리 (201)는 주로 유량 측정 소자 (205)의 구성이 다르다.

유량계 서브 어셈블리 (202)

- 레지스터203-

도 14를 계속 참조하면, 레지스터 (203)는 전술한 레지스터 (3) (도 1)와 유사하다. 레지스터 (203)는 금속 원통형 캔 (212)과 외곽 윈도우 밀봉부 (208)을 구비하는 평탄 투명 윈도우 (213)을 포함하는 하우징을 포함한다. 하우징 (211)은 약 75 ㎜의 직경 (d)을 갖는다.

하우징 (211)은 앞서 기술 된 것과 실질적으로 동일하거나 유사한 구동 전자 장치 (229) 및 디스플레이 (230)를 포함하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.

- 인서트 (204) 및 측정 소자 (205)

전술 한 바와 같이, 제 2 유량계 어셈블리 (201)는 주로 유량 측정 소자 (205)의 구성이 제 1 유량계 어셈블리 (1) (도 1)와 상이하다.

제 1 유량계 어셈블리 (1) (도 1)에서, 제 1 유량 측정 소자 (5) (도 1)는 평평한 사각형 판형 센서부 (42, 43 도 1)를 포함하며, 물의 흐름에 대해 수직 방향의 직사각형 프로파일을 제공하는 채널이 센서 부 (42,43) (도. 1) 사이에 형성된다.

제 2 유량 측정 소자 (5) (도 12)는 2 개의 채널을 포함하고, 각각은 물의 흐름에 대해 수직 방향의 직사각형 프로파일을 제공한다. 따라서 각각의 절반은 별도의 직사각형 셀로 간주된다. 전자 장치는 각 절반을 개별적으로 처리하거나 전극들을 직렬로 연결할 수 있다.

2 유량계 어셈블리 (201)에서, 제 3 유량 측정 소자 (205)는 물의 흐름에 대해 'U'자형 프로파일을 제공하는 채널을 형성하며, 이하에서 더 상세히 설명 될 것이다.

또한 도 15a 내지도 15g를 참조하면, 인서트 (204)는 일반적으로 원통형이고 중심의 수직면 (도시되지 않음)에 대해 대칭인 본체 (241)를 포함한다. 인서트 본체 (241)는 제 1 및 제 2 단부 (242, 243) (이하에서는, 각각 "바텀"및 "탑"이라고 함)와 인서트의 바텀 (242)과 탑 (243) 사이에서 연장되는 외벽들(244)을 포함한다.

인서트 본체 (204)는 내측 플로어(floor) (247)에 의해 구분되는 하부 부분 및 상부 부분 (245, 246)를 포함한다.

인서트 본체 (204)의 하부 부분 (245)은 제 1 및 제 2 편평 측벽 부분 (249, 250) 및 만곡 바닥 벽 부분 (251)을 포함하는 일반적으로 U 자형 벽 (248)을 포함한다. 벽 (248)은 제 1 및 제 2 단부 (253, 254) (여기에서, 각각 "전방"및 "후방"이라고 함)사이에 연장된다. 벽 (248)은 캐비티 (252) (여기에서, "유동 통로"또는 단순히 "통로"라고도 함)를 형성한다. 하부 몸체(245)는 플로어(floor)(247)와 바텀(244) 사이의 대략 중간지점으로 연장되는 전방 커튼형 벽 (255)을 포함한다.

'U'자형 벽 (248) 및 전방 커튼형 벽 (255)은 반전된 아치 윈도우 프로파일을 갖는 제 1 및 제 2 개구 (256, 257)을 형성한다. 커튼 형 벽 (255)으로 인해, 제 1개구 (256)는 제 2 개구 (257)보다 높지 않게 마련된다.

커튼형 벽 (255)의 내부면(259)으로부터 캐비티 (252)을 통해 일반적으로 편평 측면 타원형 비스킷 커터형 프레임 (258) (여기에서,"포머 (former)"라고도 함)이 돌출된다. 프레임 (258)의 상단(260)에서, 두 단의 수직 벽 (261, 262)을 가지도록 낙하되어 단턱(264)를 가지는 넓은 상부 채널 (263)과 저부(266)를 가지는 좁은 하부 채널 (265)를 형성하여, 'U'자형 하부 채널 부분 (267)과 두개의 상부 삼각형 채널부분 (268)을 형성한다. 프레임 (258)의 낙하 부분 (즉, 벽 (261, 262), 단턱 (264) 및 저부 (266))는 절연 장벽을 제공하는 중심 돌출부를 형성한다. 프레임 (258)의 저부는 캐비티(252)의 저부 (269)에 가까운 벽 (255)의 하부 에지 아래로 낙하된다.

일반적으로 환형 공간 (270)이 본체 벽 (248)의 내부와 프레임 (258)의 외부 사이에 형성된다.

인서트 본체 (204)의 상부 본체 부분 (246)은 하부 및 상부 환형 벽 섹션 (272, 273)으로 분할된 환형 벽 (271)을 포함한다. 하부 벽 섹션 (272)은 상부 벽 섹션 (273)보다 작은 내경 및 외경을 가지므로 벽 (271)에는 내측 및 외측 스텝 (274, 275)이 형성된다. 하부 벽 섹션(272)은 그의 하부 에지를 따라 그의 하부 벽 섹션 (262) 외측 둘레에 마련되는 반경 방향 외향 돌출 환형 리브 (276)를 포함한다. 외측 스텝 (275) 및 리브 (276)는 'O'링 (278)을 수용 할 수있는 환형 홈 (277)을 형성한다. 상부 환형 벽 섹션 (273)은 경사진 상부 에지 (280) 및 편평한 하부 에지 (281)를 갖는 반경 방향 외향 돌출 립(lip) (279)을 구비하여, 가시(barbed) 프로파일을 형성한다.

도 14 및 도 15a 내지 15g를 계속 참조하면, 측정 소자 (205)는 인서트 (204)의 본체 (241) 내에, 특히 프레임 (258) 주위에 조립된다.

인서트 (204)는 연 자성 재료 (292)의 시트, 바 또는 다른 기하형태의 중심 소자 (292)와, 시트, 바 또는 다른 기하형태로 마련되며 전자 코일 (294)를 통과하는 제 1 및 제 2잔류 자성 재료요소 (293),및 U 자형 부분 (296) 및 커버 부분 (297)을 포함하는 투 피스 자성체 루프 (295) (또는 "멍에 (yoke)")를 포함한다. 중심 소자 (292)는 중심 자극을 제공한다.

자극 편 (292)은 자극편 (292)을 전기적으로 절연시키는 2 개의 PCB (244) 사이에 샌드위치 될 수 있다.

인서트 (204)는 또한 제 1 및 제 2 전극 (298) 및 제 1 및 제 2 전극 커넥팅로드 (299)를 포함하는 전계 측정 배열을 포함한다. 커넥팅로드 (299) 및 코일 커넥팅 와이어 (300)는 플랙서블 커넥터 (301)에 연결된다. 바람직하게는, 전극 (298) 및 전극 커넥팅로드는 흑연을 포함한다.

전극 (298)은 일반적으로 삼각 프리즘 형상으로 마련되어 각각의 삼각형 모양의 채널 부분 (268) 내에 배치 된다. 전극(298)은 예를 들어 스트립, 바 (bar), 로드 등과 같은 다른 형상 일 수 있다. 커넥팅로드 (299)는 분할 플로어 (247) 내의 각각의 관통 구멍 (도시되지 않음)을 통과하여 각각의 전극 (298) 내의 막힌 구멍 (도시되지 않음)에 결합된다.

자극편 (292)은 하부측 내측 프레임 채널 (265)에 배치되고 코일 (294)은 상부 내측 채널 (263)에 배치된다. 투피스 자성 재료 루프 (295)는 외부 프레임 공간 (270)에 위치한다. 인서트(204)는 포팅 재료 (302)로 채워진다.

도 16을 참조하면, 이 배열에서, 자기장 B는 자극편 (292)로부터 자성체 루프 (295)를 향하여 측 방향으로 그리고 반경 방향으로 아래쪽으로 통과한다. 자기장이 채워진 공간을 통과하는 유체의 흐름은 전기장을 발생시키며 이는 전극 (298)에 의해 감지된다.

변경

전술 한 실시 예에 대해 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 그러한 변경은 전자식 유량계 및 그의 구성 부품의 설계, 제조 및 사용에 이미 공지되어 있고 본 명세서에 이미 설명 된 특징 대신에 또는 추가로 사용될 수있는 등가의 다른 특징을 포함 할 수 있다. 일 실시 예의 특징은 다른 실시 예의 특징으로 대체되거나 보완 될 수 있다.

설치

유량계 서브 어셈블리는 반드시 베이어 닛 (bayonet) 커넥터를 사용하여 하우징에 탈착 가능하게 장착 될 필요는 없다. 다른 형태의 탈착식 커넥터, 예를 들어 탈착식 호스파이프 연결에 사용되는 것과 유사한 형태의 탈착식 커넥터를 할 수도 있다. 또한, 유량계 서브 어셈블리는 영구적으로 장착되도록 마련되는 것도 가능하다.

유동 조절

유동 조절 소자는 다양한 기하형상으로 마련 될 수 있다. 특히 대형 유량계의 경우에 그러하다. 대형 유량계의 전형적인 꼬임 길이의 경우 충분한 공간을 제공하여 삽입소자 자체가 상류 또는 하류 조건에 관계없이 동일한 유량을 관측 할 수 있도록 유동 프로파일을 관리할 수 있다.

전극

삽입 소자에는 여러 개의 측정 전극을 사용할 수 있다. 이것들은 기하형상에 따라 병렬로 연결될 수도 있고, 단순히 전자 장치의 추가 전극 입력에 연결될 수도 있다. 이러한 후자의 배열의 경우, 다수의 분배 전극 세트들로부터의 신호들의 임의의 조합이 유동 프로파일 내성 센서를 합성하는 소프트웨어와 결합됨으로써, 유동 프로파일의 심각한 불균일을 관리하는 수단을 제공한다. 본 발명의 특징과는 독립적으로 통상적으로 사용되는 다른 전극 재료가 사용될 수 있다.

자성

자기장은 잔류 소자, 기존 솔레노이드 또는 기타 이중 안정 또는 회전 자기 구성 소자를 사용하여 생성 할 수 있다. 유량계의 동작 모드 (필드 대 시간)는 본 발명의 핵심적인 특징과 무관하게, 변경될 수 있다.

재료

연 자성 부품 (예를 들어, 자극편)은 전기 강, 연질 페라이트, 9CR (Vacuumschmelze GmbH & Co. KG, 독일)과 같은 자성 스테인레스 강, 크롬 코어 12FM 등으로 제조될 수 있다. 연 자성 부품은 비 스테인리스 강 또는 CoFe와 같은 기타 부식성 재료로 만들어 질 수 있는데, 단, 보호 코팅이되어 있거나, 녹슴 또는 다른 부식을 피하는 다른 방법을 사용해야 한다.

반 경성 (semi-hard) 부품 재료 (즉, 잔류 소자)는 SENSORVAC (RTM) (Vacuumschmelze GmbH & Co. KG, 독일) 등을 포함 할 수 있다.

전극은 흑연, 백금, 금, 은 / 염화은, 전도성 플라스틱, 스테인레스 스틸 등으로 만들어 질 수 있다.

단열재는 PPS, ABS 또는 아크릴, 유리, 에폭시, 도료, 바니시, 산화물 또는 분말 코팅 (예: 폴리 에스테르)과 같은 플라스틱으로 형성 될 수 있다.

센서의 부품은 12FM (Ugitech에서 구입 가능)과 같은 (비자성) 황동 또는 316L 스테인레스, 전원 코팅 주조 또는 연성 철 및 / 또는 (자성) 자성 스텐레스 재질로 만들 수 있습니다. PPS, 폴리 아미드, 폴리 프로필렌을 포함한 물과 상용성이있는 폴리머는 습식 전기 및 자기 적으로 비활성 인 부품에 사용할 수 있다.

마그네틱 스텐레스 강은 수극(water ground) 및 자성 스크린으로 작용할 수 있으며, 내부 자극 / 외부 자극 구조에서 외부 자극편으로 작용할 수 있다. 접지는 유량계에 가로지르는전기 안전 접지 연속을 제공하거나, 또는 전자 장치에 연결되는 전기 기준점을 제공함으로써 공통 모드 전기 간섭에 내성을 제공할 수 있다.

유량계는 이온 성 액체와 같은 다른 형태의 전도성 액체의 흐름을 측정하는 데 사용할 수 있다.

본 출원에서 특정 특징들의 조합에 대한 청구항들이 개시되었지만, 본 발명의 개시의 범위는 또한 임의의 신규 한 특징 또는 명시 적으로 또는 암시 적으로 또는 본 발명의 임의의 일반화로 본 명세서에 개시된 특징들의 임의의 새로운 조합을 포함하며, 그것이 임의의 청구 범위에서 현재 청구되는 것과 동일한 발명에 관한 것인지 여부 및 본 발명과 동일한 기술적 문제점들 중 일부 또는 전부를 완화하는지 여부에 관한 것이다. 출원인은 본 출원의 출원 또는 그로부터 파생 된 임의의 추가 출원의 진행 중에 이러한 특징 및 / 또는 이러한 특징의 조합에 새로운 청구항이 공식화 될 수 있음을 통지한다.

Claims (57)

1. 본체 또는 프레임;
   상기 본체 또는 프레임을 관통하는 유로;
   상기 본체 또는 프레임에 의해 지지되어 상기 유로를 가로 지르는 자기장을 지향시키는 자기 회로부; 및
   상기 본체 또는 프레임에 의해 지지되며, 상기 유로를 통해 흐르는 전도성 유체에 대응하는 전압을 감지하도록 배열되는 적어도 제 1 및 제 2 전극을 포함하고,
   상기 자기 회로부 및 상기 적어도 제 1 및 제 2 전극을 지지하는 본체 또는 프레임의 적어도 일부분은 상기 유동 튜브의 단일 개구를 통해 상기 유동 튜브에 삽입 가능하게 마련되는 전자식 유량계의 전자식 유량 센서.
2. 제 1항에 있어서, 상기 자기 회로부는 상기 유로 또는 상기 유로의 일부의 대향 측에 배치되는 제 1 및 제 2 자극 편을 포함하는 전자식 유량센서.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 자기 회로부는 연 자성 재료의 제 1 및 제 2시트 또는 조각을 포함 하는 전자식 유량 센서.
4. 제 1항 내지 제3항에 있어서, 센서는 본체 또는 프레임을 통과하는 제 1 및 제 2 유로와, 상기 제 1 및 제 2 유로를 가로 지르는 각각의 자기장을 지향시키는 제 1 및 제 2 자성부를 포함하는 전자식 유량 센서.
5. 제4항에 있어서, 제 1 및 제 2 자성부는 공통 자성부 부분을 포함하는 전자식 유량 센서.
6. 제1항 내지 제3항에 있어서,
   상기 유로는 그 자체에게 되돌아가는 유동에 프로파일을 제공하며, 자기 회로부는 제 1자극편, 중앙 자극편 및 상기 제 1자극편 둘레에서 연장되는 제 2 자극편을 포함하는 전자식 유량 센서.
7. 이전 항 중 어느 한 항 있어서,
   상기 자기회로에 자속을 발생시키도록 배치된 전자기 코일을 더 포함하는 전자식 유량 센서.
8. 제7항에 있어서, 상기 코일을 통과하여 상기 자기 회로부에 자기적으로 결합되는 적어도 하나의 반 경질 자성체를 더 포함하는 전자식 유량 센서.
9. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 본체 또는 프레임은 제 1 방향으로 제 1 및 제 2 단부들 사이에서 연장되며, 상기 유로는 상기 제 1 방향에 수직 인 제 2 방향으로 상기 본체 또는 프레임과 교차하는 전자식 유량 센서.
10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극은 상기 제 1 및 제 2 방향에 수직인 제 3 방향을 따라 이격되는 전자식 유량 센서.
11. 제10항에 있어서, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 절연 배리어를 더 포함하는 전자식 유량 센서.
12. 11항에 있어서, 상기 절연 배리어는 적어도 소정 거리만큼 제 2 방향으로 연장 되는 전자식 유량 센서.
13. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 자기 회로부들은 전기적으로 절연 되는 전자식 유량 센서.
14. 이전 항 중 어느 한 항 있어서,
    상기 단일 개구는 10mm내지 15mm 의 직경을 가지는 전자식 유량 센서.
15. 이전 항 중 어느 한 항 있어서,
    상기 전자식 유량 센서를 유체 하우징에 연결하는 제 1 및 제 2 상보적 부분를 포함하는 커넥터의 제 1 부분을 더 포함하는 전자식 유량 센서.
16. 제15항에 있어서, 상기 센서 및 상기 유체 하우징을 수밀 밀봉하기 위한 제 2 상보 결합 표면과 결합하는 제 1 결합 표면을 더 포함하는 전자식 유량 센서.
17. 제15항 및 제16항에 있어서, 상기 커넥터는 베이어 닛 커넥터인 전자식 유량 센서.
18. 제15항 및 제 16항에 있어서, 상기 커넥터는 일회용 끼워 맞춤 커넥터인 것을 특징으로 하는 전자식 유량 센서.
19. 제15항 및 제 16항에 있어서, 상기 커넥터는 나사식 커넥터 인 전자식 유량 센서.
20. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 자기 회로부와 상기 전극은 전기적으로 절연되는 전자식 유량 센서.
21. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 전극은 이온 - 투과성 물질로 도포되어 있는 전자식 유량 센서.
22. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 전자식 유량센서는 상기 유동 튜브의 단일 개구에 고정 가능한 레지스터에 통합되는 전자식 유량 센서.
23. 제22항에 있어서, 상기 레지스터를 상기 유동 튜브에 장착하도록 마련되는 제거 가능한 호스 결합 식 고정부를 포함하는 전자식 유량 센서.
24. 제22항 또는 제 23항에 있어서, 상기 레지스터는 다양한 유동 튜브 직경에 사용 될 수 있으며 유동 감지 영역의 중앙 위치에 고정 가능 한 전자식 유량 센서.
25. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 자기 회로는 실질적으로 반대 방향으로 상기 유동 튜브의 두 개의 인접한 영역에 자기장을 발생 시키도록 배열되는 전자식 유량 센서.
26. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 적어도 제 1 및 제 2 전극은 인쇄 회로 기판과 같은 평면 기판 상에 형성되는 전자식 유량 센서.
27. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 각각의 전극은 은 표면을 양극 산화 처리하여 형성된 Ag / AgCl와 같은 전기 화학적 하프 셀인 전자식 유량 센서.
28. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 자기회로는 연 자성 스테인레스 스틸로 제조된 자극편을 포함하는 전자식 유량 센서.
29. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 자기장을 생성하기 위한 구동 코일을 더 포함하는 전자식 유량 센서.
30. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 구동 코일을 통과하는 하나, 또는 둘 이상의 잔류 자기 소자를 더 포함하는 전자식 유량 센서.
31. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 유로 내부 또는 측부의 자기장을 측정하도록 배치된 자기장 센서를 더 포함하는 전자식 유량 센서.
32. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 센서의 복수개의 능동부는 상기 단일 개구를 통해 상기 유동 튜브에 삽입 가능한 전자식 유량 센서.
33. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 외부 자기장으로부터 적어도 상기 유로를 차단하도록 배치된 자기 스크린을 더 포함 하는 전자식 유량 센서.
34. 제33항에 있어서, 상기 자기 스크린은 상기 유동 튜브로 마련되거나 상기 유동 튜브에 통합되는 전자식 유량 센서.
35. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 외측 자기편과 같은 상기 자기 회로의 적어도 일부는 자기 스크린으로 작용하는 전자식 유량 센서.
36. 제33항 내지 제35항의 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 스크린은 Measuring Instruments Directive 명시 강도의 자석이 상기 유량계에 대향 배치 될 때의 포화를 방지하기에 충분한 두께의 자성 물질을 포함하는 전자식 유량 센서.
37. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 전극들은 평면 기판 상에 형성되는 전자식 유량 센서.
38. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 전기적으로 절연되며 중앙 자극을 포함하는 중앙 돌출부를 포함하는 전자식 유량 센서.
39. 제 38항에 있어서, 상기 중앙 돌출부는 상기 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 전자식 유량 센서.
40. 제38항 또는 제 39항에 있어서, 상기 중앙 돌출부는 유동 방향을 따라 상기 개구 전체를 가로 질러 연장되는 전자식 유량 센서.
41. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 본체 또는 프레임은 사용시 상기 전도성 유체와 직접 접촉되며, 상기 적어도 제 1 및 제 2 전극을 제외한 전기 전도성 부분은 상기 전도성 유체와 전기적으로 절연되는 전자식 유량 센서.
42. 이전 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 본체 또는 프레임은 부드러운 유체 접촉 외부 표면을 제공하도록 마련되는 전자식 유량 센서.
43. 이전 항 중 어느 한 항에 따른 전자식 유량 센서;및
    유량계 레지스터를 포함하고,
    상기 전자식 유량 센서와 상기 유량 센서는 단일 유닛을 구성하는 서브어셈블리.
44. 제 43항에 있어서, 상기 자기 회로부와 상기 전극들은 상기 유량계 레지스터에 일체로 형성되는 서브어셈블리.
45. 제43항 및 제44항에 있어서, 상기 유량계 레지스터는 상기 유량 센서에 작동 가능하게 연결되어 상기 유량 센서로부터의 신호를 처리하도록 마련되는 전자 모듈을 포함하는 서브어셈블리.
46. 제 45항에 있어서, 상기 전자 모듈은 상기 유량 센서가 자기장을 생성하도록 마련되는 서브어셈블리.
47. 제 43항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유량계 레지스터는 디스플레이를 더 포함하는 서브어셈블리.
48. 제43항 내지 제 47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서브 어셈블리는 배터리로 구동가능 한 서브어셈블리.
49. 유체 하우징 벽과 상기 유체 하우징 벽에 마련되는 유체 하우징 개구를 갖는 관형 유체 하우징;
    상기 유체 하우징 내에 배치되며, 유체 조절 튜브 벽과 상기 유체 조절 튜브벽에 마련되는 조절 튜브 개구를 가지는 선택적 조절 튜브; 및
    제1항 내지 제43중 어느 한 항에 따른 센서, 또는 센서를 포함하는 제43항 내지 제 48항 중 어느 한 항에 따른 서브 어셈블리를 포함하고,
    상기 센서는 상기 관형 유체 하우징에 삽입되어 상기 유체 하우징 개구를 부분적으로 통과하고 상기 조절 튜브 개구를 적어도 부분적으로 통과하는 전자식 유량 계.
50. 제49항에 있어서, 상기 센서는 상기 관형 유체 하우징내에 제거 가능하게 삽입되는 전자식 유량계.
51. 제 49항 또는 제 50항에 있어서, 상기 관형 유체 하우징은 T- 피스 파이프인 전자식 유량계.
52. 제 49항, 제 50항 또는 제 51항에 있어서, 상기 관형 유체 하우징은 DN 15 내지 DN 50 사이의 DN 크기를 가지는 전자식 유량계.
53. 제 49항 내지 제 52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자식 유량계는 전체 유동(whole-flow) 유량계인 전자식 유량계.
54. 제49항 내지 제 53항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전체 유동은 상기 인서트를 통과하도록 마련되는 전자식 유량계.
55. 제49항 내지 제 54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전체 유동이 상기 인서트의 부분들 사이를 통과하도록 마련되는 전자식 유량계.
56. 제49항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자식 유량계의 본체는 상기 전자식 유량계를 가로질러 전기 안전 접지 연속을 제공하도록 마련되는 전자식 유량계.
57. 제49항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자식 유량계의 본체는 전자 모듈의 전기 기준점을 제공하도록 마련되는 전자식 유량계.

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