KR920005749Y1 - 와유량계(渦流量計) - Google Patents

와유량계(渦流量計) Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

와유량계(渦流量計)
제1도는 이 고안의 한 실시예에 의한 와유량계의 단면도.
제2도는 동상의 와발생부의 단면도.
제3도는 동상의 와압력 검출기의 단면도.
제4도는 제3도의 직각방향으로 절단한 단면도.
제5도는 동상의 제어부의 진기회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 피측정유체 2 : 도관
3 : 와발생체 4 : 카르만와
6 : 압력취득구 8 : 와압력검출기
81∼84 : 압력실 85, 86 : 도압관부
87 : 반도체칩(chip) 87a, 87b : 다이어프램
101 : 제1의 브리지회로 102 : 제2의 브리지회로
103 : 제1의 차동증폭회로 104 : 제2의 차동증폭회로
105 : 제3의 차동증폭회로
이 고안은 미소유량을 계측할 수 있고 내진성(耐桭性)을 높일 수 있는 와유량계에 관한 것이다.
종래로 와압력검출에는각종 유량계가 있지만, 와압력을 좌우실로 안내하고 좌우실의 결벽에 다이어프램을 설치하여 와압력을 차압()으로 검출하는 방법은 일본국 특공소50-36776호 공보나 실공소54-3725호 공보에 기재되어 있다.
이와같은 종래의 유량계에 있어서, 미소유량영역에서의 와압()을 검출하려고 하면, 다이어프램을 고감도화하지 않으면 안되는데, 이와같이 하면 와압력 이외의 다이어프램에 인가되는 힘, 예컨대 진동에 대응동작한다는 문제점이 있었다.
이 고안은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 미소유량의 미소한 와압을 계측할 수 있고 내진성이 높은 와유량계를 얻는데 그 목적이 있다.
이 고안의 와유량계는 피측정유체가 흐르는 도관내의 카르만와의 와압변화를 제1 및 제4의 압력실로 안내하는 제1의 도압관과, 와압변화를 제2 및 제3의 압력실리 안내하는 제2의 도압관과, 제1 및 제2의 압력실의 격벽부 및 제3 및 제4의 압력실의 격벽부에 각각 설치된 제1, 제2의 다이오프램과, 이 제1, 제2의 다이어프램에 각각 형성된 제1, 제2의 브리지회로와, 이 제1, 제2의 브리지회로의 출력을 각각 차동증폭시키는 차동증폭회로등을 설치한 것이다.
이 고안에 있어서, 도관내의 와발생체의 하류측에 발생하는 카르만와의 와압변화를 제1, 제2의 도압관으로 제1 및 제4의 압력실과, 제2 및 제3의 압력실에 각각 안내하고, 와압의 차압에 따라 제1, 제2의 다이어프램을 대응동작시켜 와압의 검출에는 화동(和動)으로 작용하고, 의력에는 차동(差動)으로 작용하여 제1, 제2의 브리지회로에 서로 (+)(-)의 절대치가 동일한 출력을 발생시키며, 이 출력을 복수의 차동증폭회로에 가해지도록 작용한다.
이 고안의 와유량계의 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
제1도는 한 실실시예의 구성을 표시하는 단면도이고. 제2도는 유량계의 와발생부의 단면도, 제3도는 와유량계의 와압력 검출기의 단면도, 제4도는 제3도의 직각방향의 단면도이다.
제1도 내지 제4도에 있어서, 우선 와발생부를 설명한다.
와발생주는 제2도에 표시되어 있으며, 1은 피측정유체, 2는 피측정유체(1)가 유통하는 도관, 3은 이 도관(2)내의 피측정유체(1)의 흐름에 대하여 직각으로 설치된 와발생체이다.
이 와발생체(3)의 후방(하류측)에 카르만와(4)가 발생하며 이 카르만와(4)의 와압은 압력취득구(5),(6)에 의하여 검출하도록 되어 있다.
압력취득구(5),(6)는 와발생체(3)의 후방에 있어서, 도관(2)의 측벽에 설치되어 있다.
이 도관(2)은 제1도에 표시되어 있는데, 이 제1도에 있어서, 8은 압력취득구(5),(6)에 통하도록 설치된 와압력 검출기이다.
이 와압력검출기(8)의 상세한 것에 관하여 제3도, 제4도를 주체로하여 설명한다.
제1도 및 제4도에 표시한 85,86은 제1도의 압력취득구(5),(6)를 통한 도압관부이고, 81∼84는 압력실이다. 압력실(81)과 (84)는 도압관부(85)에 연통되어 있으며 압력실(82)와 (83)은 도압관부(86)에 연통되어 있다. 이 압력실(81)과(82), 압력실(83)과 (84)의 각 격벽에 다이어프램(87a),(87b)가 설치되어 있다.
이 압력실(81)∼(84)고 다이어프램(87a)(87b)는 압력검출부를 구성하고 있다.
한편, 기판(88)에 반도체칩(87)이 설치되어 있으며, 반도체기판(87)에 상기 다이어프램(87a)(87b)이 설치되어 있다.
또 89,90은 각각 패키지부재이며, 이 패키지부재(89),(90)은 접합되어, 상기 아바력실(81)∼(84), 도압관부(85),(86)를 형성함과 동시에. 기판(88)을 보지하고 있다.
91은 다이어프램(87a),(87b)의 표면에 설치된 제1도∼제4도에서는 도시하지 않은 반도체 브리지회로의 4단자를 도출하는 리드터미날이다.
이 리드터미날(91)과 도시하지 않은 반도체회로의 4단자를 와이어(92)로 접속하였다.
제5도는 이 고안의 와유량계의 제어부 전기회로도이다.
제5도에 있어서, 101, 102는 제3도에서 표시한 다이어프램(87a), (87b)에 설치된 4개의 피에조(piezo)절항으로된 제1, 제2의 브리지회로이다.
제1, 제2의 브리지회로(101), (102)의 출력은 각각 제1, 제2의 차동증폭회로(103), (104)에 입력된다.
제1, 제2의 차동증폭회로(103), (104)의 출력은 제3의 차동증폭회로(105)에 입력된다.
이 제3의 차동증폭회로(105)의 출력은 파형정형회로(106)에 가해지며 이 파형정형회로(106)의 출력단에서 와유량계의 출력이 채취된다.
107은 제1, 제2의 브리지회로(101),(102)의 전원이다.
다음에 동작에 관하여 설명한다.
지금, 도관(2)에 피측정유체(1)가 흐르면, 와발생체(3)의 흐름에는 제3도에 표시한 것과 같이 우권(右倦)및 좌권의 와(渦)가 교호로 발생한다.
이것을 일반적으로 카르만와열이라 한다.
카르만와(4)의 발생은 압력의 변화를 수반한다는 것은 주지의 사실이다.
따라서, 카르만와(4)의 통로를 따라 도관(2)의 벽면에 있어서도, 압력의 변화가 생기기 때문에 카르만와(4)의 통로를 면으로한 도관(2)에 설치된 압력최득구(5), (6)에 좌권, 우권의 카르만와(4)의 발생에 의하여 교호로 압력변화가 생긴다.
또 와압력은 일반적으로(-)이다.
그런데, 우권와가 발생하고 있을때는, 압력취득구(5)에 부압이 생기며 이 부압은 도압관(85)을통하여 압력실(81)과 (84)에 안내된다.
따라서 다이어프램(87a) 및 (87b)는 각각 압력실(81)과 (84)측으로 왜곡된다.
다음에, 좌권와가 발생하면, 이번에는 압력취득구(6)에 부압이 생기기 때문에 도압관(86)을 통하여 압력실(82)과 압력실(83)이 부압으로 된다.
따라서, 다이어프램(87a) 및 (87b)은 각각 및 압력실(81)과 (84)측으로 외곡된다.
그래서, 다이어프램(87a)및 (87b)가 각각 압력실(81)측과 (83)측으로 왜곡되었을때 제5도에 표시한 제1, 제2의 브리지회로(101), (102)의 출력이 화살 VB이며. 좌권와의 발생시는 제1의 브리지회로(101)의 출력은 -VB이고, 의 브리지회로(102)의 출력은 VB이다.
제1의 브리지회로(101), 제2의 브리지회로(102)의 출력 ±VB는 제1, 제2의 차동증폭회로(103)(104)에 소정의 증폭율에 의하여 ±VB로 증폭된후, 제3의 차동증폭회로(105)에 압력된다.
지금, 제3의 차동증폭회로(105)의 (+)단자에 ±VB,그리고(-)입력단자에 -VB가 입력되면, 제3의 차동증폭회로(105)는 2VB가 출력되게 된다.
제3의 차동증폭회로(105)의 (+)단자에 -VB, 그리고(-)단자에 +VB가 입력되어도 제3의 차동증폭화로(105)는 2VB가 출력된다.
즉 와압력에 대하여는 2개의 다이어프램(87a),(87b)의 출력이 화동으로 작용하여 더욱 미소한 와압을 검출할 수 있다.
다음에, 와압 이외의 와압이 다이어프램(87a), (87b)에 인가시킨 조건의 작동에 관하여 설명한다.
우선, 도관(2)내에는 피측정유체(1)의 흐름의 변화에 따른 압력변동, 예컨대 맥동(脈動)이 있다.
맥동등은 와발생체(3)의 상하류에서 비교적 긴 거리를 전파되어 오기 때문에 도관(2)내에 있어서는 완전한 평면진행파로 된다.
따라서, 두개의 압력취득구(5)(6)은 동시에 동일량의 압력변화가 발생하고 이것이 도압관(85)와 (86)을 통하여 압력실(81)과 (84), 압력실(82)과 (83)에 전달된다.
1개의 다이어프램, 예컨대 다이어프램(87a)을 보면, 압력실(81)과 (82)가 동시에 동일량의 압력이 변화하는 경우는 다이어프램(87a)은 어느 방향으로도 왜곡되지 않는다.
따라서, 제1의 브리지회로(101)도, 나아가서는 유량계의 제어회로는 출력하지 않는다.
다음에, 와압력검출기(8)가 여진(勵振)되었을때의 경우에 관하여 설명한다.
와압력검출기(8)가 다이어프램(87a)(87b)의 비가 동방향으로 여진되는 경우는 당연히 다이어프램(87a)(87b)은 작동하지 않기 때문에 유량계의 제어회로의 출력은 없다.
그러나, 와압력검출기(8)가 다이어프램(87a)(87b)의 가동방향으로 여진되면, 다이어프램 (87a)과 (87b)는 동일시각에 동일 량, 동일 방향으로 왜곡된다.
따라서, 제1의 브리지회로(101)에 출력 VB로 발생하고 제2브리지회로(102)에도 출력 VB가 발생한다.
이 제1, 제2의브리지회로(101)(102)의 출력은 제1, 제2의 자동증폭호로(103)(104)에서 소정의 증폭율 VB로 증폭된후 제3의 차동증폭회로(105)에 입력된다.
그러나, 이 제3의 차동증폭회로(105)의 (+)단자에도(-)단자에도 동일치의 VB가 동시에 인가되기 때문에 제3의 차동증폭회로(105)의 출력은 없다.
따라서 유량계의 제어회로는 출력하지 않는다.
제4도에 있어서, 다이어프램(87a) (87b)는 1개의 반도체칩(87)에 설치하였지만, 이것은 다이어프램(87a)와(87b)의 형상의 동일성 및 전기특성의 동일성을 더욱 완전화하려는 것으로, 개별로 만든 2개의 다이어프램이 동일성을 가진 것이면, 이것을 사용하여 다이어프램(87a)및 (87b)을 형성하여도 통일한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 이 고안에 의하면 압력취득구에 생기는 압력변화를 검출하기 위하여 제1과 제2의 압력실의 격벽 및 제3과 제4의 압력실의 격벽에 각각 다이어프램을 설치하고, 이 각 다이어프램의 대응동작에 의하여 제1 및 제2의 브리지회로를 작동시키며 서로(+)(-)로 절대치가 동일한 출력을 제1, 제2의 차동증폭회로에서 차동증폭시켜, 카르만와 압력의 검출에는 화동으로 작용하고, 외력에 의한 진동등에는 차동으로 작용하도록 구성하였으므로 미소유량역에서의 와압의 검출을 향상시키면서 외력에 대하여 지극히 강한 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 피측정유체(1)가 유통하는 도관(2)내에 설치되고 하류측에 카르만와(4)를 발생시키는 와발생체(3)와, 상기 도관(2)에 설치되고 상기 카르만와(4)의 와압을 검출하는 제1 및 제2의 압력취득구(5)(6)와, 이 제1압력취득구(5)에 발생하는 상기 와압력변화를 제1및 제4의 압력실(81)(84)로 안내하는 제1도압관부(85)와, 상기 제2압력취득구(6)에 발생하는 상기 압력변화를 제2 및 제3의 압려식(82)(83)로 안내하는 제2도압관부(86)와, 상기 제1과 제2의 압력실(81)(82)의 격벽 및 제3과 제4의 압력실(83)(84)의 격벽에 각각 설치된 제1 및 제2의 다이어프램(87a)(87b)을 동일평면내 또는 서로 평행하는 면에 배치하는 동시에 상기 제1 및 제4의 압력실(81)(84)과 상기 제2 및 제3의 압력실(82)(83)을 상기 제1, 제2의 다이어프램이 있는 평면을 기준으로하여 대칭으로 배치한 압력검출부와, 상기 제1및 제2의 다이어프램(87a)(87b)에 각각 설치되고 이 제1 및 제2의 다이어프램의 왜곡에 대응하여 서로 정(+)부(-)의 절대치가 동일한 출력을 발생하는 제1 및 제2의 브리지회로(101)102)와, 이 제1및 제2의 브리지회로의 출력을 각각 차동증폭하는 차동증폭회로(103)∼(105)를 구비한 와유량계.
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