KR950010528Y1 - 유체 유량계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 유량계

제1도는 노즐의 상류측상의 노즐의 입구를 둘러싸도록 철망이 끼워진 유체요소의 평면도.

제2도는 제2 철망이 노즐의 상류측에 끼워져 있는 유체요소의 평면도.

제3도는 유동조정용 게이트 노즐이 노즐의 상류측상에 끼워진 철망의 상류측상에 설치되어 있는 유체요소의 평면도.

제4도는 철망이 노즐의 상류측에 끼워져 있는 경우와 끼워져 있지 않은 경우에 측정 가능한 유량영역의 차이를 설명하기 위한 설명 그래프.

제5도는 제1도, 제2도 및 제3도에 도시한 유체요소의 성능을 비교한 설명 그래프.

제6도는 철망이 역사다리꼴로 형성되어 있는 실시예의 설명도.

제7도는 역사다리꼴의 철망 및 제2 철망이 끼워져 있는 실시예의 설명도.

제8도는 제6도 및 제7도의 실시예에 도시한 유체요소의 성능을 비교하는 설명 그래프.

본 고안은 도시가스 및 다른 가스들의 유량측정용 유체 유량계에 관한 것이다.

유체 유량계는 측정될 유체가 내뿜어지는 노즐의 하류측상에 부착벽 및 피이드백 유동채널을 구성하여, 코안다 효과와 피이드백 유동채널에 전달되는 압력전파를 이용함과 동시에 유체진동을 상기 부착벽에 발생시켜, 상기 유체진동 (발진주파수) 을 측정될 유체와 비례하도록 설계함으로써 유량을 측정하는 유량계이다.

이러한 타입의 구조를 갖는 유체 유량계로서는, 미합중국 특허 제3,640,133호, 미합중국 특허 제3,690,171호, 일본 특허 공개 48-54962호, 일본 특허 공개 53-77558호, 일본 특허 공개 59-184822호 등에 개시된 유량계가 이미 공지되어 있다.

이 유체 유량계가, 상기한 바와 같이 유체진동을 발생시키기 위하여 측정될 유체를 노즐로부터 내뿜도록 기능하기 때문에, 이 노즐로부터 내뿜어지는 측정된 유체의 유량은 그 주요조건에 따른 유량과 비례하여 안정되어야 하며, 유량계가 이 안정성을 결여하고 있다면 측정 오차가 야기될 것이다.

노즐로부터 내뿜어지는 유체의 유량은 노즐의 형상과 함께 노즐의 상류측상의 형상에 의해 크게 좌우된다. 예컨대, 노즐 상류측상에 있는 유동채널내에 원활한 유동을 방해하는 것이 있다면, 노즐로 유입되는 유체에 와류가 발생되며, 이 와류는 유량의 변화로써 유량에 지대한 영향을 미친다.

그러므로, 상기 공개된 유체 유량계로부터 알 수 있는 바와 같이, 와류가 발생하지 않도록 하기 위해 노즐의 상류측상에 직선의 유동채널을 형성하는 것과 같은 고안이 이루어져 왔다.

이러한 방식으로 노즐의 상류측상에 직선의 유동채널을 형성하는 것은 실험실 단계의 경우 또는 넓은 설비 조건의 경우에는 가능하다. 그러나, 일반 가정집에 예컨대 배관을 통해 공급되는 도시가스의 가스 미터기와 같은 설비조건으로 인해 소형의 것이 요구된다면, 노즐의 상류측상에 충분한 직선유동채널을 형성하는 것은 불가능하다. 더욱이, 이러한 타입의 가스 미터기의 경우에 있어서는, 밸브와 가버너가 노즐의 상류측상에 종종 설치되며, 또한 배관의 만곡이나 조인트의 랜드 오프셋(land offset) 이 존재하는데, 이 모든 것은 가스유동에 와류를 발생시켜 유량의 안정성에 악영향을 미치는 요인이 된다.

본 고안의 목적은 노즐로 유입되는 측정된 유체의 유량을 안정시키기 위한 장치를 갖춘 유체 유량계를 제공하는데 있다.

본 고안에 따라 구체화된 유체 유량계의 유체요소는 제1도에 도시되어 있다.

참조번호 1은 유체유소 "A"의 노즐(3)의 입구(3a)측상에서 노즐(3) 상류측상에 끼워진 사다리꼴 철망이며, 이 철망의 치수는 20 메시 (인치당 20선) 즉 노즐 입구(3a)의 상변까지의 높이 h=16㎜, 상변의 폭 W₁=20㎜, 하변의 폭 W₂=30㎜인 사다리꼴 형상을 가지고 있다.

도면에서 참조번호 4는 노즐(3)의 하류측에 형성된 유체진동발생챔버이며, 참조번호 5는 노즐(3) 로 이어진 유체유동채널(7) 내에 형성된 밸브 시트(6)를 폐쇄하기 위한 밸브(5a) 구동용 솔레노이드이며, 가스의 유동은 예컨대, 비상시에 이 밸브(5a) 를 폐쇄함으로써 중단된다. 참조번호 8은 유체진동발생쳄버(4)를 통과하여 지나가는 측정된 유체의 출구이다.

상기 실시예에 있어서, 측정된 유체는 배관에 연결되어 있는 유체입구(7a)로부터 상향쪽으로 유체요소 "A" 내측의 유체유동채널(7) 안으로 흐르며, 밸브 시트(6) 내에서 90°전환하여 약간 상승하면서 하향쪽으로 90°전환하여 노즐입구(3a)로부터 노즐(3)안으로 들어가 유체진동발생쳄버(4) 안으로 내뿜어진다. 유체진동발생쳄버(4) 내부에서, 유체진동은 공지의 작용에 의하여 발생되며, 이 유체진동은 전기신호로 전환되어 유량조작회로로 입력된다. 이 유량은 조작회로내에서 처리되며 그 통합된 값이 표시 스크린상에 표시된다.

상기 작용에서, 측정된 유체의 유동방향이 유체입구(7a)로부터 밸브 시트(6)를 통해 노즐 입구(3a)에 도달하면서 거의 U-턴할 뿐만 아니라 밸브(6)와 밸브시트(5a)의 돌출부도 유체가 이들 밸브를 통과할 때 유동을 방해하며, 따라서 각각의 위치에서 와류를 야기한다.

이러한 와류 유동은 유량을 불안정하게 만들지만, 철망(1)은 유체가 노즐입구(3a) 안으로 유입되기 바로 전에 측정된 유체의 유량을 조정하는 역할을 한다.

그리고 이렇게 조정된 측정유체가 노즐(3) 안으로 유입되어 내뿜어지기 때문에 유체는 유량영역들에도 불구하고 안정된 유량이 되며, 결과적으로 유체진동의 발생 또한 안정될 수 있다.

본 실시예에서, 3㎥/h 타입의 측정가능한 유량 범위는 0.1 내지 3㎥/h인데 반하여, 5㎥/h 타입의 측정가능한 유량 범위는 0.1 내지 5㎥/h가 되어, 제4도에 도시된 바와 같이 이상 직선에 거의 접근하는 안정된 유체진동 (발진 주파수) 이 발생될 수 있다. 그리고 기구 오차는 제5도에서 ①로 도시된 바와 같이 어떤 타입이든 5% 미만이다.

하지만, 20㎜H₂O를 초과하는 압력손실 영역을 고려한다면, 부가적으로 더욱 큰 유량영역은 측정가능한 유량 범위에 있는 것으로 간주될 수 있다.

제2도는 제1도의 철망(1) 에 부가하여 30 메시의 제2 철망(2) 이 밸브(5a)의 하류측상에서 25㎜ 떨어진 위치에 끼워진 경우를 도시한다. 상기 경우의 기구 오차는 제5도의 ②로 도시된 바와 같이 양 타입에서 ±2% 미만이다.

제3도는 제1도에 도시된 것과 동일한 모양의 철망(1)이 노즐(3) 의 상류측으로부터 8㎜ 떨어진 위치에 있으며 10㎜ 폭의 슬릿(9a)으로 구성된 게이트 노즐(9)은 자체의 상류측으로 5㎜ 떨어진 위치에 끼워져 있고, 이 노즐은 상기 게이트 노즐(9) 에 의해 일단 측정된 유체의 유량을 향상시키고 철망(1) 에 의해서 유량을 조정하기 위해 노즐입구(3a)에 대하여 선형으로 슬릿(9a)으로부터 이 유량을 통과시키는 기능을 하는 실시예이다. 본 실시예에서 기구 오차는 제5도의 ③으로 도시된 바와 같이 ±2%이내이다.

제6도에서는 h=9㎜, W₁=30㎜ 및 W₂=26㎜(30 메시) 인 역 사다리꼴의 철망(1) 이 끼워져 있으며, 0.1 내지 3.0㎥/h 타입에 있어서의 기구 오차가 제8도의 ④로 도시된 바와 같이 ±2% 내에 있는 3㎥/h 타입의 다른 실시예를 도시하고 있다.

제7도는 제2 철망(2 ; 30메시) 이 제6도의 철망(1) 에 부가하여 밸브(5a) 하류측상으로 25㎜ 떨어진 위치에 설치되고, 0.1 내지 3.0㎥/h 타입에 있어서의 기구 오차가 제8도의 ⑤로 도시된 바와 같이 ±1% 내에 있는 실시예를 도시하고 있다.

참고로, 상기 실시예 전체는 철망을 사용하지만, 예컨대 나이론사 또는 벌집형상의 금속으로 짠 네트, 플라스틱 패널, 펀치된 금속 등등은 상기 철망대신 사용될 수 있다.

상기 설명된 바와 같이, 본 고안은 노즐의 상류측상에서 유동을 조정하는 역할을 하는 철망을 끼워넣음으로써 노즐안으로 유입되는 측정된 유체의 유량분포를 균일화하고자 하였다.

그 결과, 노즐로부터 내뿜어지는 측정된 유체의 유량분포는 균일화 될 수 있으며 측정오차 및 기구오차는 1 단의 철망을 끼워넣은 경우에는 5% 미만까지 낮추어지며, 2 단의 철망을 끼워넣은 경우와 제2 노즐을 끼워넣은 경우에는 ±2% 미만이다.

본 고안에 따라 노즐안으로 유입하는 유량이 안정화되어 그결과 노즐과 철망부분의 상류측상의 유동체널의 형상이 어떤 것이 되어야 하든 간에 전체유량영역에서 안정한 유체진동(발진주파수) 이 발생되기 때문에, 유체 유량계가 배관에 대한 그 설치조건에 좌우되지 않고 소형으로 설계될 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 유체입구 ; 상기 입구와 연이어 통하고 상기 유체입구로부터 유체유동을 제어하며, 밸브와 밸브시트를 포함하고, 상기 밸브 입구로부터 유체를 수용하여 상기 밸브시트는 상기 유체입구에서의 상기 유체의 유동방향과 평행한 평면에 위치하고, 입구 유동방향과 90°각도를 이루는 선상에 중심이 위치하는 개구부를 형성하도록 되어 있는 밸브수단 ; 상기 밸브시트와 연이어 통해 상시 유체를 상기 밸브수단으로부터 안내하는 제1 끝을 구비한 유체유동채널 ; 상기 유체유동채널로부터 상기 유체를 수용하며, 상기 유체의 유량에 비례하여 진동을 발생시키고, 상기 유체유동채널의 제2 끝과 연이어 통하는 노즐을 포함하고 있으며 상시 유체유동채널은 상기 제2 끝에서 상기 노즐의 축선과 수직한 방향으로 상기 유체를 안내하며, 상기 노즐은 상기 밸브시트를 빠져 나오는 유체의 방향과 수직한 방향으로 상기 유체를 수용하며, 상기 노즐내에서 유동하는 유체의 방향은 상기 유체입구에서의 유체유동방향과 반대이면서 평행하게 되어 있는 진동발생챔버수단 으로 구성되어 있는 유체 유량계에 있어서, 상기 유체유동채널내의 상기 유체유동을 원활하게 하고 상기 밸브수단에 의해 야기된 상기 유체내의 난류를 제거하도록 되어 있으며, 상기 진동발생챔버수단내에 발생된 상기 진동에 악영향을 미치는 상기 유체유동내의 와류를 제거하는 유체조정수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
2. 제1항에 있어서, 높이 9㎜, 상변 폭 30㎜, 하변 폭 26㎜의 제1 사다리꼴 네트와, 상기 유체유동채널을 가로질러 상기 밸브의 하류측 25㎜ 위치에 위치하는 30 메시의 제2 네트를 구비한 상기 유체조정수단을 더 포함하고 있으며, 상기 제1 사다리꼴 네트는 상기 노즐을 둘러싸 상기 유체유동채널 안으로 뻗어있고, 상기 유체조정수단은 0.1에서 3㎥/h 사이의 유량을 측정하는데 있어서 ±1%까지의 오차를 발생시키는 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
3. 제1항에 있어서, 상기 진동발생챔버수단의 상기 노즐은 상기 유체유동채널 안으로 뻗어있는 끝을 가지고 있으며, 상기 유체조정수단은 상기 노즐의 상기 끝을 둘러싸 상기 노즐의 상기 끝보다 상기 유체유동채널 안으로 좀 더 뻗어있는 네트인 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
4. 제3항에 있어서, 상기 네트는 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
5. 제4항에 있어서, 상기 네트는 높이가 16㎜, 상변 폭이 20㎜, 하변 폭이 30㎜인 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
6. 제3항에 있어서, 상기 네트는 인치당 20선을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
7. 제4항에 있어서, 상기 사다리꼴 형상은 상변이 하변보다 더 작은 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
8. 제4항에 있어서, 상기 사다리꼴 형상은 상변이 하변보다 더 큰 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
9. 제3항에 있어서, 상기 네트는 합성수지사로 만들어진 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
10. 제3항에 있어서, 상기 유체조정수단은 상기 노즐의 상기 끝을 둘러싸고 있는 상기 네트의 상류측에 위치하는 부가적인 네트를 가지고 있으며, 상기 부가적인 네트는 상기 유체유동채널을 가로질러 뻗어있는 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
11. 제3항에 있어서, 상기 노즐의 상기 끝과 상기 네트를 둘러싸고 있으며, 상기 네트보다 상기 유체유동채널 안으로 좀더 뻗어있고, 상기 노즐의 상기 끝에 대향해 위치하는 슬릿이 형성되어 있는 게이트 노즐을 더 포함하고 있으며, 상기 슬릿은 상기 노즐에 대하여 선형으로 상기 유체유동채널내의 상기 유동을 안내하는 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
12. 제1항에 있어서, 상기 진동발생챔버수단은 상기 유체입구를 갖는 유량계와 동일측상에 출구를 가지고 있으며, 상기 출구는 상기 유체입구에서의 상기 유체방향에 반대이면서 평행한 방향으로 상기 유체를 방출하는 것을 특징으로 하는 유체 유량계.
13. 제1항에 있어서, 상기 유체조정수단은 또한 상기 유체입구와 상기 진동발생챔버수단 사이에서의 상기 유체의 방향 전환에 의해 야기되는 난류를 제거하는 것을 특징으로 하는 유체 유량계.