KR940007792Y1 - 와(渦)류량계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

와(渦)류량계

제 1 도 및 제 2 도는 본 고안에 의한 와류량계의 에어클리너의 장착상태 단면도 및 그 부분확대도.

제 3a, b 도는 본 고안에 의한 와류량계의 와발생상태를 나타내는 도면.

제 4 도 및 제 5 도는 종래의 와류량계의 에어클리너에 장착상태 단면도 및 부분확대도.

제 6 도는 종래의 와류량계의 와발생장치를 보이는 도면.

제 7 도 및 제 8 도는 본 고안의 다른 실시예에 의한 와류량계의 에어클리너에의 장착상태 단면도 및 부분확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 41 : 와류량계 2, 42 : 에어클리너

3 : 흡기관 11 : 도관

11a : 벨마우스부 11b : 깔때기(Funnel)부

12, 13 : 와발생기둥 14 : 허니콤(Honeycomb)정류기

21 : 상류(上流)커버 22 : 하류(下流)커버

23 : 먼지제거 엘리먼트

본 고안은 와류량계, 특히 내연기관에 사용되는 와류량계에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관에 와류량계를 사용할 경우에는, 예를 들어, 일본국 특공소 62-26686호 공보나 특개소 58-21517호 공보에 나타나 있는 바와같이, 와류량계가 반드시 기관의 흡입공기를 깨끗이 하는 에어클리너의 후류쪽에 설치되어 왔다.

그런데, 유량계라는 것은 피측정유체의 흐름의 안정성이 확보되지 않으면 측정정밀도의 저하는 물론, 측정 그 자체도 성립되지 못한다.

와류량계를 내연기관에 사용한 경우에는 상기와 같은 에어클리너의 후류쪽에 설치하게 되므로, 유체의 흐름에 있어서 충분한 안정성을 유지할만한 치수를 확보하기가 곤란한 경우가 대부분이고, 일본국 특공소 62-26686호 공보에 나타나 있는 경우에는 편류나 난류는 비교적 적으나, 일본국 특개소 58-21517호 공보에 나타나 있는 것에 있어서는 대류량시(大流量時)에 편류나 난류가 대단히 크게 일어나고, 공지의 정류기구를 채용한 경우에는 와발생까지도 저해되는 경우가 있다.

제 4 도는 종래의 와류량계를 기관의 에어클리너의 후류쪽에 설치한 경우의 단면도를 나타내고 있다. 1은 와류량계로서, 피측정유체가 흐르는 단면이 4변형이 도관(11)과, 도관(11)내에 설치된 칼만와를 발생시키는 제 1의 와발생기(12)와, 같은 도관(11)내에 제 1의 와발생기둥(12)로부터 하류쪽에 설치되어 칼만와를 발생시키고 또 와검출도압구(導壓口)를 갖는 제 2의 와발생기둥(13)과, 도관(11)의 유체유입측에 설치된 허니콤정류기(14) 및 도관(11)의 외측에 설치된 제어회로(15)로써 이루어지고 있다. 2는 에어클리너로써, 유체유입구를 갖는 상류커버(21)와, 도관(11)이 접속된 유출구를 갖는 하류커버(22) 및 상류커버(21)와 하류커버(22)사이에 설치된 먼지제거용 엘리먼트(23)으로써 이루어지고 있다.

3은 도관(11)의 하류측에 접속되고, 유체가 도시생략된 스로틀밸브를 거쳐서 유체를 기관으로 인도하는 흡기관이다.

상기 구성에 있어서, 피측정류체 즉 공기의 흐름을 에어클리너(2)의 상류커버(21)로부터 유선 FiN에 따라 유입하고, 먼지제거용 엘리먼트(23)에 의해 먼지가 제거되고, 하류커버(22)내를 유선 F₁~F₄로 나타낸 바와같이 흘러 와류량계(1)의 입구에 도달한다.

유체는 저항이 작은 곳을 골라서 흐르기 때문에, 일반적으로 유속이 가장 빠른 것은 유선 F₂이고, 다음은 유선 F₁,F₃이며, 가장 느린 것이 유선 F₄이고, 유선 F₄의 유속은 지극히 불안정적이다.

와류량계(1)의 입구에 유입한 유체는 유선 Fout를 타고 흡기관(3)으로 유출한다.

다음에는, 에어클리너(2)내에 유선 F₁~F₄에 따라 흐른 유체가 와류량계(1)내에서 어떠한 유속분포로 흐르냐에 대해 설명한다.

제 5 도는 에어클리너(2)의 출구측과 와류량계(1)의 상류측을 부분적으로 확대시킨 단면도이고, 11a는 도관(11)의 전주에 형성된 벨마우스부이고, 허니콤정류기(14)의 후류측에 설치되어 있다.

따라서, 허니콤정류기(14)의 바로앞에 도달한 유선 F₁~F₄는 계속하여 파선으로 표시된 방향으로 흐르려고 하나, 허니콤정류기(4)에 의해 교정되어 실선방향으로 흐르게 된다.

다음에는, 유선 F₁~F₃는 가장 빠른 유선 F₂의 속도에 가까워지도록 벨마우스부(11a)에서 속도가 증가된다.

따라서, 여기서 유선 F₄가 없다면, 제 1의 와발생기둥(12)의 바로앞에 있는 도관(11)내의 유속분포는 실선 V_L로 나타낸 바와같이 비교적 균일화된 상태로 되나, 실제는 유선 F₄가 존재하므로 유선 F₃가 밀려 흐르게 되어 벨마우스부(11a)부근의 유속이 감소하고, 유속분포는 파선 V_L'로 나타낸 바와같이 변형된다.

이와같은 유속분포가 이루어질 경우에 발생한 와는, 와의 세기가 변동하고, 때때로 소멸한다. 이 상태를 제 6 도에 나타낸다.

제 6a 도에 나타낸 V_C는 도관(11)내에 발생한 볼텍스컬럼(Voltex column, 渦柱)의 중심 즉 볼텍스필러먼트(Voltex filament, 過絲)의 위치를 나타내는 것이고, 또 제 6b 도에 나타내는 V_O는 와의 세기 즉 와압력을 나타낸다.

시간 T가 오른쪽에서 왼쪽으로 경과하는 동안에 와는 V₁~V₆의 6개가 발생하였다고 하면 와 V₁에 있어서 볼턱스필러먼트의 비틀어짐은 아직 작은 편이나, 와가 V₁~V₄로 진행함에 따라 비틀어짐이 커지고, 드디어는 와 V₅에 있어서 볼텍스필러먼트는 끊어지게 된다. 이 동안의 와의 세기 V_O는 서서히 약해지며 볼텍스필러먼트가 끊어지는 와 V₅에서는 V_O가 영으로 된다. 즉 와 V₅는 실질적으로 존재치 않는다.

볼텍스필러먼트가 끊긴 다음, 와는 세기 V_O가 약간 작은 와 V₆가 발생하고, 서서히 강하게 된다. 그러나 드디어는 와 V₁~V₄의 경과를 거쳐서 와가 소멸한다.

상기와 같이 종래의 와류량계에 있어서는, 간헐적으로 와가 존재치 않게 되고, 편류나 난류가 많은 유체에 있어서는 측정의 정밀도가 크게 떨어지고, 사용불능으로 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 편류나 난류가 많은 유체일지라도 그 흐름을 안정화시켜, 정밀도가 높은 안정된 유량제어를 행할 수 있는 와류량계를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 관한 와류량계는, 도관의 유입구측 끝부 또는 하류커버의 유출구측 끝부인 엘리먼트와 반대쪽에 형성되고, 하류커버로부터 유출되는 유체의 단면을 줄이는 작용을 행하는 제 1의 줄임형상부와, 도관에 있어서 제 1의 줄임부의 하류에 설치되고, 유체의 정류작용을 행하는 정류기와, 도관에 있어서 정류기의 하류이고 와발생기둥이 상류측에 형성되고, 유체의 단면을 줄이는 작용을 행하는 제 2의 줄임형상부를 갖추고 있다.

본 고안에 있어서의 제 1의 줄임형상부는, 편류나 난류의 방향을 교정하고, 주변의 유체의 유속을 증대시킨다.

이하, 본 고안의 실시예를 도면과 같이 설명한다.

제 1 도는 이 실시예에 의한 와류량계(41)을 내연기관에 장착시키고, 에어클리너(2)와 흡기관(3)과의 사이에 접속된 상태의 단면도이고, 제 2 도는 그 부분확대도이다.

11b는 도관(11)의 허니콤정류기(14)보다 상류측에 즉 에어클리너(2)내에 돌출시켜 형성한 깔대기부(제 1의 줄임형상부)이고, 깔대기(11b)는 하류커버(22)의 엘리먼트(23)반대측에 면한 부분에만 설치되어 있고, 그 형상은 유체를 도관(11)의 유입구를 향해서 조여지는 줄임형상으로 되어 있다.

다른 구조는 종래와 같다.

상기 구성에 있어서, 유체는 종래와 같이 에러클리너(2)를 통과해서, 도관(11)의 유입구 즉 허니콤정류기(14)에 도달하나, 이 중에서 유선 F₁~F₃을 타고가는 유체는 허니콤정류기(14)에 의해 흐름방향이 교정되고, 벨마우스부(제 2의 줄임형상부)(11a)를 통과한다.

이 과정에서 유선 F₄는 종래와 유선 F₃을 밀면서 흐르고 있었으나, 이 실시예에 있어서는 깔대기부(11b)의 줄임효과에 의해 유선 F₃의 속도를 증가시키는 방향으로 교정되고 있다.

이 결과, 와발생기둥(12)의 바로 앞에 있는 도관(11)내의 유속분포 V_L은 균일화된다.

이 때문에, 제 3a,b 도에 보이는 바와 같이 볼텍스필러먼트의 위치 V_C와 와의 세기 V_O가 시간 T의 경과에 따라서도 지극히 안정되고, 와가 정상상태로 발생하여 정밀도를 향상시켜 준다.

제 7 도 및 제 8 도는 이 고안의 다른 실시예에 따른 구성단면도 및 그 부분확대도를 나타낸다. 22a는 에어클리너(42)의 하류커버(22)에 있어 엘리먼트(23) 반대쪽에서 도관(11)과의 접속부에 형성된 줄임형상부(제 1의 줄임형상부)이고, 다른 구성은 종래와 같다.

상기 구성에 있어서, 유선 F₁~F₃은 종래와 같이 변화하나, 유선 F₄는 줄임형상부(22a)에 의해 유선 F₃에 따라가도록 교정되고, 유선 F₃의 속도를 증가시키도록 작용한다.

이 결과, 와발생기둥(12)의 바로 앞의 도간(11)내의 유속분포 V_L은 균일화되고, 제 6 도에 나타나 있는 바와같이 볼텍스필러먼트의 위치 V_C와 와의 강도 V_O가 시간 T의 경과에 따라서도 지극히 안정되고, 와가 정상상태로 발생하여 계측의 정밀도를 향상시켜 준다.

이상과 같이 본 고안에 따르면, 도관의 유입구측끝부 또는 하류커버의 유출구측부의 엘리먼트와 반대되는 쪽에 하류커버로부터 유출하는 유체를 줄이는 제 1의 줄임형상부를 설치하여 에러클리너의 엘리먼트 반대측을 지나는 유체는 제 1의 줄임형상부에 의해 교정되어 근방의 유체의 유속을 증대시키도록 작용한다.

이 때문에 도관내에 있어서의 유속분포가 균일화되고, 유체의 흐름이 안정되어서 와가 장상상태로 발생되고, 유량측정의 정밀도가 향상된다.

Claims (1)

1. 유체유입구를 갖는 상류커버(21)와 유체유출구를 갖는 하류커버(22)사이에 먼지 제거 엘리먼트를 끼워붙인 에어클리너(23)와 기관으로 통하는 흡기관(3)사이에 접속된 와류량계(41)에 있어서, 유입구가 하류커버(22)의 유출구와 접속됨과 동시에 유출구가 흡기관의 유입구에 접속된 도관(11)과, 이 도관(11)내에 설치되고, 칼만와를 발생하는 와발생기둥(12),(13)과, 상기 하류커버(22)의 유출구 가까이에서, 상기 먼지제거 엘리먼트(23)와 반대위치에 면하는 상기 하류커버(22)측에만 설치되고, 상기 도관(11)의 유입구를 향해 나팔상으로 철(凸)곡선을 그려 상기 유량체를 좁혀가는 형상으로해, 상기 하류커버(22)로부터 유출되는 유출흐름의 조리개작용을 하는 제 1의 조리개형상부(11b)와, 상기 도관(11)에서의 상기 제 1의 조리개부(11b)의 하류에 설치되어, 유체흐름의 정류작용을 하는 정류기(14)와, 상기 도관(11)에서의 정류기(14)의 하류이며, 또 와발생기둥(12)의 상류에 형성되어, 상기 유입구를 향해 나팔상태의 곡선을 그리며 퍼진 벨마우스(bell mooth)의 제 2의 조리개부(11a)를 구비한 것을 특징으로 하는 와류량계.