KR20020074218A - 외부 입자 분리장치를 내장한 공기 유량 측정기 - Google Patents

Abstract

선행 기술에 따른 파이프 내에 유동하는 매질의 적어도 하나의 파라메터를 측정하는 장치내의 측정 엘리먼트는 예를 들어 고체입자와 같은 외부입자로부터 충분히 보호되지 않는다.

본 발명에 따른 장치(1)는 측정 엘리먼트를 보호하는, 예컨대 내벽면(16)의 특수한 배치에 의해 측정 엘리먼트(30)로 외부입자가 흘러들어올 수 있는 것을 방지하는 분리벽(27)을 포함하는 우회채널(11)을 구비한다.

Description

외부 입자 분리장치를 내장한 공기 유량 측정기 {Device for measuring air flow, comprising a device for separating foreign particles}

독일 특허 공개 제 41 06 842 A1 호에는 우회 채널에 배치된 기체 부피 유량 측정을 위한 가열 와이어 센서가 공지되어 있으며, 상기 센서에 우회 채널의 개봉부의 하류측으로 벽면을 가지며, 상기 벽면은 우회 채널의 개봉부에 대해 평행하게 뻗어 있다. 그러나 센서는 우회 채널의 칸막이된 영역에 배치되지 않으므로, 센서는 오염으로부터 보호되지 않는다.

유럽 특허 제 803 712 A2 호에는 공기 유량 측정센서가 공지되어 있으며, 상기 센서는 우회 채널 내부에 분리지점 및 분리벽을 갖는다. 또한 우회 채널 내에 우회 채널의 유입구에 대해 평행하고 상기 개봉부를 완전히 덮는 벽이 있다. 그러나 센서는 유입되는 액체로부터 보호되지 않는다.

독일 특허 공개 제 198 15 654 A1 호에는 파이프에 유동하는 매질의 양을 측정하는 측정장치가 공지되어 있으며, 상기 장치에는 우회 채널 내부에 측정 엘리먼트를 고체입자 및 그밖의 불순물로부터 보호하는 분리지점 및 분리벽이 제공된다.그러나 우회 채널의 내벽으로 입사하는 고체 입자의 반사작용 때문에 상기 고체 입자는 측정 채널로 반사되고 그곳의 측정 엘리먼트상에 입사될 수 있다. 반사법칙을 근거로 고체 입자의 반사가 내벽의 변형에 의해 영향을 받을 수 있다는 증거는 제시되지 않는다.

간행물을 통해 우회채널 내에 유동 방향으로 평행하게 연장되고 분리벽 및 우회 채널의 유입구에 대해 평행하게 뻗어 있는 벽면을 가진 우회로 구조가 공지되어 있다. 상기 벽면은 측정 엘리먼트의 하류측으로 위치한다. 또한 측정 엘리먼트는 분리벽 및 깊이 위치한 유입구에 의해 관의 흐름을 막는다. 메인 채널과 측정 채널의 상이한 연장부는 신호 소음의 증가를 야기한다. 역류시 액체, 입자 및 오일은 직접 측정 채널에 도달할 수 있고, 측정 엘리먼트를 오염시키거나 손상시킬 수 있다.

본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 적어도 하나의 유동하는 매질의 파라메터를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 적어도 하나의 유동하는 매질의 파라메터를 측정하기 위한 장치가 장착된 상태.

도 2a 내지 2d 는 본 발명에 따른 장치의 측정 하우징 내의 우회채널.

청구항 제 1항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 장치는 간단한 방법으로 적어도 하나의 측정 엘리먼트가 액체 및 입자와 접촉으로부터 보호되는 것이 장점이다.

종속 청구항에 제시된 특징에 의해 청구항 제 1항에 언급된 장치의 바람직한 개선이 가능하다.

우회채널의 유입구가 액체용 분리 엣지를 구비할 경우 바람직하다. 왜냐하면 그럼으로써 측정 엘리먼트에 도달할 수 있는 액상의 벽막이 더이상 우회채널의 유입구 영역에 형성되지 않기 때문이다.

우회채널의 배출구는 바람직한 방법으로 측면 하부를 향해 또는 유동 방향으로 향한다.

분리벽은 바람직한 방법으로 전진 유동 및 역 유동시에도 이에 상응하여 센서를 보호하기 위해 적어도 하나의 U 자형의 섹션을 갖는다.

본 발명에 따른 실시예가 도면에 간단하게 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.

도 1은 측정해야 할 매질이 유동하는 파이프(2) 내에 장치(1)가 조립된 것을 개략적으로 도시한다. 적어도 하나의 파라메터를 측정하는 장치(1)는 아래쪽 빗금으로 표시된 직사각형으로 나타나는 측정 하우징(6) 및 위쪽의 점선으로 표시된 직사각형으로 도시된 캐리어 부분(7)으로 구성되고, 상기 캐리어 부분에는 예컨대 전자 측정장치가 배치된다. 상기 실시예에서 장치(1)는 측정 엘리먼트(30)(도2)가 이용되고, 상기 측정 엘리먼트는 예컨대 유동하는 매질의 부피 흐름을 측정한다. 측정될 수 있는 다른 파라메터는 예컨대 압력, 온도, 매질 성분의 농도 또는 적합한 센서에 의해 측정되는 유동속도 등이다. 측정 하우징(6) 및 캐리어 부분(7)은 예컨대 공통의 수직 축선(8)을 가지며, 상기 축선은 조립 방향으로 뻗어 있으며, 예를들어 중앙 축선이 될 수 있다. 장치(1)는 파이프(2)의 벽(5)내부로 예컨대 꽂을 수 있도록 삽입된다. 벽(5)은 파이프(2)의 유동 횡단면에 경계를 정하고, 상기 횡단면의 중앙으로 유동하는 매질의 방향으로 벽(5)에 대해 평행하게 중심 축선(4)이 뻗어있다. 이하 메인 유동 방향이라고 표기되는 유동하는 매질의 방향은 화살표(3)에 의해 표시되고 왼쪽에서 오른쪽으로 진행한다.

도 2a는 우회채널(11)을 포함하는 측정 하우징(6)을 도시한다. 우회채널(11)은 유입구(13)을 포함하며, 상기 유입구에 의해 우회채널(11)로 매질이 흐른다. 유입구(13) 하류측과 측정 엘리먼트(30)의 상류측으로 내벽면(16)을 가지며, 상기 벽면은 유입구(30)에 대해 거의 평행하게 뻗어 있으며, 메인 유동 방향으로 유입되는 고체 입자 및 액상 미립자와 같은 입자가 상기 벽위 정면으로, 즉 수직으로 입사한다. 유입구(13)의 돌출부가 내벽면(16)위에 형성된다. 유입구(13)는 분리 엣지(18)의 상부에 경계를 만들어 그곳의 우회채널 벽에 측정 엘리먼트까지 도달할 수 있는 액상 벽막이 형성되지 않는다. 유입구(13)에 의해 우회채널(11)의 섹션으로서 유입채널(21)이 시작된다. 따라서 우회채널(11)은 예컨대 캐리어 부분(7)에 대해 약 90°의 급각도를 이루고, 중심부(20)에 유동 방향에 대해 대략 평행하게 뻗어 있으며, 예컨대 소위 배출채널(23)을 형성하기 위해 배출구(25)에 의해 측정 하우징(6)이 재차 벗어나도록 아래쪽, 즉 캐리어 부분(7)으로부터 벗어나 대략 90°의 급각도를 이룬다. 즉 우회채널(11)은 예컨대 적어도 하나의 U 자형의 섹션을 갖는다. 배출구(25)는 측정 하우징(6)의 측면으로 제공되고, 또는 매질이 유동 방향(3)으로, 또는 유동 방향(3)에 대해 수직으로 우회채널(11) 아래로 재차 벗어나도록 형성된다.

중심부(20)에 측정 엘리먼트(30)가 배치된다. 측정 엘리먼트(30)는 일부 캐리어 부분(7)으로 돌출한다. 측정 엘리먼트(30) 및 캐리어 부분(7)의 아래로 중심부(20)에는 돌출부 대해 수직으로 뻗은 분리벽(27)이 제공되고, 상기 분리벽은 예컨대 우회채널(11)의 곡선에 매칭되는 U 자 형태를 갖는다. 분리벽(27)은 하류측 칸막이된 영역(35)에 접하는 분리지점(33)에서 시작된다. 칸막이된 영역(35)은 우회채널(11)의 일부로, 유동 방향에 수직으로 유입구(13)의 돌출부에 의해 커버되지 않는, 즉 유동 방향(3)에 평행하게 우회채널(11)에 유입되는 상기 극소 부분은 칸막이된 영역(35)에 도달하도록 편향되어야 한다. 완전히 또는 거의 완전하게 벽의 측면으로부터 우회채널(11)의 다른쪽 벽의 측면으로 연장되어 있는 분리벽(27)은 우회채널(11)을 두 개의 채널, 즉 측정 엘리먼트(30)를 포함하는 측정채널(40)과 최단선의 높이에서 그 밑에 위치한 우회채널(42)로 구분한다. 측정채널(40)은 예컨대 유입채널(21) 및 배출채널(23)의 일부를 포함한다. 측정 엘리먼트(30)의 하류측으로 측정채널(40) 및 우회채널(42)이 결합한다. 이것은 배출구(25) 바로 앞에서 이루어질 수 있다.

내벽면(16)의 축방향 배치는 분리지점(33), 분리벽(27)의 상류측 시작부 및 분리벽(27)의 하류측 단부(34) 사이에서 유동 방향으로 놓인다.

파이프(2)를 유동하는 매질이 액상 미립자를 함유하고, 상기 미립자가 우회채널(11)로 유동하면 분리 엣지(18)때문에 측정 엘리먼트(30) 방향으로 도달할 수 있는 어떠한 액상 벽막도 형성되지 않는다. 유입구(13)의 하류측으로 액상 미립자가 내멱변(16)위에 입사되어 박막이 형성되고, 상기 막은 우회채널(42)에 의해 유동 방향(25)으로 이동한다. 고체입자도 관성에 의해 측정채널(40)로 도달하지 않는다. 예를 들어 먼지 미립자와 같은 고체입자는 정면으로, 즉 수직으로 내벽면(16)에 입사되고 거기에서 역반사되어 유입구(13)에 의해 재차 우회채널(11)을 벗어나고, 예컨대 유출에 의해 우회채널(42)로 우회된다. 우회채널(42)은 다량의 액체 유입시 모세관 작용이 나타나지 않도록 넓게 형성된다.

상술된 효과에 의해 유입구(13)의 하류측으로 액체 방울 및 고체 입자로 된 매질의 고유 성분은 캐리어 부분(7)을 향해 위쪽으로 편향되고, 측정채널(40) 및 측정 엘리먼트(30)를 지나 유동하는 반면, 분리벽(27)을 통한 분리에 의해 매질의 액체 및 고체 입자와 관련된 성분은 하부에 위치한 우회채널(42)을 지나 통과된다.

도 2b는 실제로 대략 중심부(20) 영역에서 U자형에 가까운 우회채널(11)의 다른 구조 방법을 도시한다. 유입구(25)는 도 2a에 비해 유입구(13) 아래쪽으로 위치한다. 즉 측정 엘리먼트(30)에 대해 중앙축선(4) 방향으로 배출구(25)의 간격이 유입구(13)의 간격보다 크다. 배출구(25)도 아래로 개방된다. 즉 유동하는 매질은 유동 방향(3)에 대해 수직으로 우회채널(11)을 벗어난다. 분리벽(27)은 예컨대 측정채널로 연장되고 U 자형태를 갖는다.

도 2c에서 도 2a와 대조적으로 배출구(25)가 유입구(13)에 대해 평행하게 배치된다. 즉 유동하는 매질은 유동 방향(3)으로 우회채널(11)을 벗어난다. 분리벽(27)은 측정채널(40)내부에서 배출채널(23)까지 연장되고 예컨대 S자형을 갖는다.

도 2d에서 도 2b의 배출채널(23)단부에서 시작되는 배출채널(23)은 유동 방향(3)과 반대로 예컨대 약 90도 정도 꺾이므로, 배출채널은 또다른 U 자형을 이루면서 적어도 일부는 유동 방향(3)과 반대로 뻗어 있다. 배출구(25)는 유동하는 매질가 우회채널(11)을 수직으로(도 2d) 또는 유동 방향(3)과 반대로 벗어나도록 형성될 수 있다.

우회채널(11)의 구조 방법은 예를 들어 서징억제, 역류 등과 같은 장치(1)에 대한 요구사항에 따라 선택된다.

Claims (6)

1. 유동하는 매질에 의해 환류되는 적어도 하나의 측정 엘리먼트 및 파이프와 연결된 유입구와 유입구 하류측의 파이프로 통하는 적어도 하나의 배출구 사이에서 유동 방향을 따라 연장된 우회채널을 포함하며, 유입구와 측정 엘리먼트 사이의 우회채널은 적어도 하나의 측정 엘리먼트가 배치된 측정채널과 유동 방향으로 측정 엘리먼트가 우회하는 우회채널로 구분하는 적어도 하나의 분리지점을 가지는 내연기관의 파이프를 유동하는 매질, 특히 흡입공기의 적어도 하나의 파라메터를 측정하는 장치에 있어서,

   상기 우회채널(11)내의 유입구 하류측으로 내벽면(16)이 배치되고, 상기 내벽면은 유입구(13)에 대해 거의 평행하게 뻗어 유동 방향으로 유입구의 돌출부를 완전히 커버하고, 상기 돌출부 외부에 있는 분리지점(33)은 분리벽(27)에 의해 형성되고, 내벽면(16)은 분리벽(27)의 상류측 초기 지점인 내벽면(16)과 분리벽의 하류측 단부(34) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분리벽(27)이 적어도 U자형인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 분리벽(27)이 우회채널(11)의 곡선에 매칭되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유입구(13)가 분리 엣지(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2항 또는 3항에 있어서, 상기 분리벽(27)이 액체가 유동하는 우회채널(42)을 정하고, 우회채널(42)내에 모세관 현상이 나타나지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 우회채널(11)이 U 자형으로 적어도 하나의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.