KR920008210B1 - 용적유량계에 있어서의 회전 전달 기구 - Google Patents

용적유량계에 있어서의 회전 전달 기구 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

용적유량계에 있어서의 회전 전달 기구
제1도는 본 발명에 있어서의 회전 전달기구를 설명하기 위한 종단면도.
제2도는 제1도에 있어서의 II-II선 화살표 방향에서 본 단면도.
제3도는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 회전자의 회전각 속도를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 본체 2 : 본체의 덮개
3, 4 : 회전자축 5, 6 : 회전차축
7 : 부파측 원기어 8 : 감속기어열
9 : 유량 펄스 발신기 10 : 계수표시부
11 : 계량실 12 : 0형상의 링
13 : 보울트 31, 41 : 종동좌석
34, 44 : 종동자석축 35, 45 : 베어링
36, 46 : 전달 기어 51, 61 :중공실
62, 63 : 아이들러 71 : 출력축
본 발명은, 원형상이 아닌 기어나 루트(Roots) 등의 회전자축을 중요 부분으로 하는 회전전달기구에 관한 것으로, 특히 속도가 일정하지 아니한 회전을 수반하는 용적유량계의 회전자축의 회전을 밀폐상태로 출력하는 회전 전달기구에 관한 것이다.
종래, 원형상이 아닌 기어식의 유량계, 루트유량계의 회전자축은 계량 실내에서 유량에 비례한 회전수로 회전하지만, 이 회전은 회전전달 수단에 의하여, 기어 감속 기구에 전달되고, 단위 유량으로 변환되어서 지시표시를 하게 된다.
그리고, 상기한 회전자축의 회전은 속도가 일정하지 아니한 회전을 하고 있기 때문에, 유량 지시의 표시에 있어서도 이에 따라서 속도가 일정하지 아니한 상태를 지시하게 된다.
회전자축의 회전 전달 수단에는 여러가지 방식의 것이 실시되고 있지만, 밀폐상태로 회전 전달 기구를 수납하기 위한 공간을 필요로 하지 않는 자기접촉회전 전달방식이 많이 사용되고 있다.
이 자기접촉 회전전달 방식은, 회전자축의 축받이부에 원통 형상의 주동자석을 고정설치하고, 회전자축내에 뚫려진 중공부에 주동자석을 고정 설치하며, 상기 뚫려진 중공부의 주동자석과 대향하는 위치에 종동자석을 지지하여 주동자석과의 사이에서 자기 접촉기구를 형성하고, 이 종동자석과 일체적으로 고정되어 있는 원형기어를 통하여 회전자축 회전을 출력하고 있다.
이 방식은, 회전 전달기구가 요부인 회전자축과 회전자축만의 구성으로 되어 소형이면서 간편하지만, 이 회전 전달기구는 기어 감속기구, 표시부 등의 관성부하를 가지고 있다.
즉, 기어는, 축을 중심으로한 원판형상이고, 축회전에 관성모멘트를 가지고 있기 때문에, 여러개의 기어로 이루어진 감속기구나 표시부도 각각의 기어의 관성 모멘트의 총화로 되는 관성모멘트를 가지는 관성체로 되어, 주동측의 입장에서 보면 관성부하로 된다.
이 관성부하는 자기 접촉과 등가적인 스프링계를 가지고, 속도가 일정하지 않게 회전 구동되는 2차 공진형을 가지고 있기 때문에 공진점을 가지며, 이 공진점에 있어서는 회전이 고르지 못한 것이 더욱 심하게 나타난다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 일본국 실개소 54-154770호 공보에서 회전 전달장치의 개량에 관한 것이 제안되었다.
이러한 종래예는, 속도가 일정하지 않게 회전을 하는 회전자축의 회전을 등속도화할 목적으로서, 종동 마그네트가 착설된 회전축에, 플라이 휘일을 회전이 가능하게 자유롭게 끼운 것이며, 급격한 회전 변동시에는, 상기한 플라이 휘일은, 종동 마그네트에 대하여 회전한다.
한편, 속도가 일정하지 않게 회전하는 회전자축의 회전 출력을 등속도화하는 시도로서, 본 출원인은 일본국 특공소 42-26226호 공보에서, 맞물리고 있는 원형상이 아닌 기어 회전자축의 각각의 축받이부에 원통형상의 주동자석을 형성하고, 이 주동자석과 자기적으로 결합하는 종동자석을 회전자축내에서 지지하여, 이 종동자석의 회전축에 한쌍의 원형 기어를 맞물리게 하고, 한쌍을 이루는 원형상이 아닌 기어의 회전각 소도의 합계의 평균값을 출력하여 평활한 회전 출력을 얻고 있다.
상술한 종래의 기술은 속도가 일정하지 않게 회전을 하는 회전자축의 회전을 평황화하여 출력을 시도하고 있는 것이지만, 상술한 일본국 실공소 54-154770호 공보의 기술의 것은, 출력축에, 플라이 휘일을 부가함으로써, 회전 변동을 작게하는 것이고, 플라이 휘일을 부가하는 것은 공진주파수를 낮게하여, 작은 유량범위에 있어서 공진을 초래하는 문제점이 있다.
플라이 휘일을 회전운동이 가능하게 장착하였다하더라도 불안정한 마찰력으로 구속하는 것은, 불안정하기 때문에 속도가 일정하지 아니한 회전은 회피할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 상술한 일본국 특공소 42-26226호 공보의 기술에서는, 정달 토오크는 2배로 증가하지만, 완전하게 속도가 일정하지 않는 회전상태는 없어지는 것이 아니고, 공진계에 있는 것에 의하여 공진 현상은 존재한다.
회전축에 고정부착하여 맞물리게 연결하는 한쌍의 원형기어는, 유량계가 대형화함에 따라, 부피가 크고 관성도 커지게 되기 때문에, 공진점이 유량 범위에서 존재한다는 문제점을 가지고 있었다.
상술한 자기 접촉에 의한 회전 전달기구의 운동계통은, 감속기어, 표시부로 된 관성부하와 자기 접촉인 스프링력으로 되는 2차 공진 계통으로서, 속도가 일정하지 아니한 회전력을 외부의 힘으로 한 것이다. 공진 주파수는, 스프링정수의 제곱에 비례하고, 관성력의 제곱에 반비례하기 때문에, 회전자축의 속도가 일정하지 아니한, 회전을 등속도화하여, 공진점이 유량 범위 밖에 있는 안정된 회전 전달을 행하기 위하여서는, 전달 토오크를 크게하고, 관성부하를 작게하는 조건을 가지고, 속도가 일정하지 않는 회전 그 자체를 작게 하는 것이다.
본 발명에서는, 속도가 일정하지 않게 회전하는 회전자축의 각각의 종동좌석의 회전 전달을 각각의 종동자석의 회전축에 고정설치된 원형기어 사이에 여러 끝단의 작은 구경의 원형기어를 통하여 출려하는 것에 의하여, 회전전달기구의 관성 모우먼트 및 속도가 일정하지 않는 회전을 작게하고 공진 주파수를 유량범위밖으로 하여, 평활하고 안정된 회전을 전달하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 계량실과, 이 계량실내에 고정부착된 한쌍의 회전자축과, 이 회전자 축에 축지지되고 상기 계량실내에서 유량에 비례하여 회전하는 한쌍의 비원형 회전자와, 이 회전자 축받이부에 부착된 주동자석과, 이 주동자석과 자기 결합하고 각각의 상기 회전자축내에서 회전가능하게 축지지되는 종동자석과, 이 종동자석의 각각에 부착된 원 기어와, 이 각각의 원기어와 이 원기어의 이수보다도 높은 이수를 가지며, 이 원기어에 이가 맞물려 회전되는 부하측 원기어와, 이 부하측 원기어에 접속되는 감속 기어와, 이 감속기어의 출력측에 부착된 계수표시부로 되는 것을 특징으로 한다.
[실시예]
본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는, 본 발명의 원형상이 아닌 기어식 용적유량계의 회전 전달기구를 설명하는 종단면도를 나타내고, 제2는, 제1도에 있어서의 II-II선 화살표 방향에서 본 단면도를 나타내며, 제 1도와 동일 부호를 부여하고 있다.
제1도 및 제2도에서, 1은 유량계의 본체로서, 이 본체(1)의 계량실(11)내에는, 한쌍을 이루는 원형상이 아닌 기어의 회전자축(3), (4)가, 본체(1) 외부에 보울트(13)로서 고정 부착된 각각의 회전자축(5), (6)으로 지시되어 있다.
이 회전자축(5),(6)의 다른쪽 끝단으, ＂0＂형상의 링(12)을 형성하고, 밀폐상태에서 본체(1)의 끝단면에 씌워 붙인 본체 덮개(2)에 끼워 넣는다.
각각의 회전자축(3),(4)의 대략 중앙위치에는, 원통형상의 주동자석(32), (42)이 삽입되고, 회전자축(3),(4)의 양쪽 끝단면에서 밀어넣는 축받이부(31),(41)에 의하여 고정된다.
한편, 회전자축(5),(6)에는 동일축에 속이 빈 중공실(51),(61)이 뚫려지고, 이 중공실(51),(61)내에는, 주동자석(32),(42)과 대향하는 위치에 종동자석(33),(43)이 종동자석축(34),(44)의 한쪽 끝단에 고정되고, 이 종동자석축(34),(44)의 다른쪽 끝단이 베어링(35),(45)에 의하여 회전 운동이 자유롭게 지지되어 있다.
각각의 종동자석 축(34),(44)에는 원기어(36),(46)가 장착되어 있다.
유량을 지시하기 위해서는 회전자의 회전을 계수부에 전달하는 것이 필요하다. 그러나, 회전자는 계량실의 측정유체중에서 회전하기 때문에, 본체부에 설치된 계수부에 회전을 전달하기 위해서는, 회전전달 부분이 액으로 가득 채워져 있지 않으면 안된다.
액으로 가득 채우는 방법으로는 '0링'을 이용하는 방법도 있지만, 시일부(밀폐부)의 마찰, 수명의 관점을 고려하면, 자기적으로 결합하는 방법이 취해지고 있다.
그런데 본원 발명에서는 계량실과 계수부 사이를 비자성체의 격판으로 밀폐하여 두고, 이 비자성체의 격판을 끼워서 회전자에 고정부착된 주동자석과, 계수부에 고정부착된 종동자석에 의한 자기력에 의하여, 회전자의 회전을 계수부에 접촉하지 않고 전달한다.
원기어(46)에는 여러 끝단의 아이들러(62),(63)가 장착되어서 부하측 원기어(7)와 맞물려서 회전자축(3),(4)의 속도가 일정하지 아니한 회전 운동을 합성하고 있다.
부하측 원기어(7)에는 출력축(71)이 장착되고, 회전자축(3),(4)의 합성된 회전자축가 출력되어서 감속기어 열(8)에 전달되어, 유량과 올바르게 일치하는 회전출력으로 보정되어서 유량 펄스발신기(9), 계수 표시부(10)에 전달된다.
상술한 원형상이 아닌 기어의 회전자축(3)의 회전각 속도(W)는 제 3의 (I)에 나타낸 면적속도가 일정하게 되는 일정속도가 아닌 주기함수이다. 회전자축(4)의 회전각 속도(W')는 회전자축(3)에 대하여 90도의 위상의 어긋남이 있다. 따라서, 회전자축(3),(4)가 합성되어서 얻어지는 회전은 평균화되어서 제3도의 (II)에 나타낸 바와 같이 등속도화 된다.(또한, III은 평균각속도 W=1의 경우를 나타냄)
그러나, 완전하게 등속도는 아니고 회전자축 단독의 속도가 일정하지 아니한 회전의 2배의 주파수를 가진 속도가 일정하지 아니한 회전이 남는다. 이 일정하지 아니한 속도분은 자기 접촉을 가진 공진계에서의 외부힘으로 되어서, 공진주파수에서는, 속도가 일정하지 아니한 운동이 확대되어서 등속도화의 효과는 없어진다. 이 공진주파수를 유량범위에서 제거하는 수단으로서 종동전달계의 등가적인 관성 모우먼트를 작게하는 것이 유효하며, 아이들러(62),(63)…는 작은 구경의 관성 모우먼트의 작은 기어를 조합시킴으로써, 상기한 등가적인 관성 모우먼트를 가진 공진주파수를 유랑범위 밖으로 쫏아보내는 것이다.
또한, 부하측 원기어(7)의 톱니수를 원기어(36)의 톱니수에 대하여 많게할 것, 즉, 감속함으로써, 종동전달계의 등가적인 관성 모우먼트는 감소하기 때문에, 보다 안정된 등속도회전 출력을 얻을 수가 있다.
특히, 구경이 큰 대형의 유량계에서, 종동기어의 지름이 크고 관성모우먼트가 큰 경우에 유효하다.
상술한 본 발명에 의한 회전 전달기구에 의하면, 회전전달 토오크도 2배가 되어, 보다 강력하게 되고, 공진을 발생하는 회전수도 높아 유량범위 밖으로 할 수가 있다.
따라서, 종동좌석이 한개인 경우에 발생하는 낮은 유량범위의 공진에 의한 회전 변동도 제거시킬 수가 있다.
또한, 한쌍을 이룬 회전자축 회전의 평균값을 취하기 위하여 공진구동의 외부힘으로 되는 속도가 일정하지 아니한 회전 진폭도 작아지고, 등가적인 관성 모우먼트로 작아지기 때문에, 공진 회전수를 완전하게 유량범위 밖으로 추출할 뿐만 아니라 등속도화 되어서 안정된 신뢰도가 높은 유량제를 제공할 수가 있다.

Claims (2)

  1. 계량실(11)과, 이 계량실(11)내에 고정부착된 한쌍의 회전자축(5)(6)과, 이 회전자 축(5)(6)에 축지지되고 상기 계량실(11)내에서 유량에 비례하여 회전하는 한쌍의 비원형 회전자(3)(4)와, 이 회전자(3)(4) 축받이부(31)(41)에 부착된 주동자석 (32)(42)과, 이 주동자석(32)(42)과 자기 결합하고 각각각의 상기 회전자축(5)(6)내에서 회전가능하게 축지지되는 종동자석(33)(43)과, 이 종동자석(33)(43)의 각각에 부착된 원기어(36)(46)와, 이 각각의 원기어(36)(46)와 이 원기어(36)(46)의 이수보다도 높은 이수를 가지며, 이 원기어(36)(46)에 이가 맞물려 회전되는 부하측 원기어(7)와, 이 부하축 원기어(7)에 접속되는 감속 기어(8)와, 이 감속기어(8)의 출력측에 부착된 계수표시부(10)로 되는 것을 특징으로 한 용적유량계에 있어서의 회전전달 기구.
  2. 제1항에 있어서, 출력단의 원형기어가 종동자석(33),(43)과 일체로 되어 있는 원형기어에 대하여 감속되는 것을 특징으로 하는 용적 유량계에 있어서의 회전 전달기구.
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