KR20120034839A - 저장탱크의 잔량 측정장치 및 방법 - Google Patents

저장탱크의 잔량 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측정물의 잔량에 따라 변화하는 정전용량을 측정하는 원리를 이용하여 탱크내의 잔량을 측정하는 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 외측파이프의 하단은 브라켓에 의해 탱크 저면에 지지되고, 상단은 플랜지에 의해 탱크 상부에 고정되도록 하여 탱크의 형상을 변화시키지 않고 측정장치의 고정이 가능한 것은 물론 위와 같이 고정된 외측파이프 내부로 내측파이프를 삽입하는 것에 의해 전체적인 조립이 완료되므로 작업성을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

저장탱크의 잔량 측정장치 및 방법{Method and apparatus for gauging of Tank Level}
본 발명은 저장탱크의 잔량 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측정물의 잔량에 따라 변화하는 정전용량을 측정하는 원리를 이용하여 탱크내의 잔량을 측정하는 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액화석유가스(LPG)용 저장탱크, 차량에 고정된 탱크 등은 내부의 용량을 확인하기 위한 측정수단을 필요로 한다.
이러한 측정수단으로는 슬립 튜브게이지 방식과 로타리 레벨게이지 방식이 대표적으로 이용되고 있다.
슬립 튜브게이지 방식은 저장탱크의 제작후 상부에서 삽입해 넣은 슬립튜브게이지를 뽑아 올려 저장물이 튜브에 묻어있는 위치를 보고 잔량을 측정하는 방식으로서, 현재 액화석유가스(LPG)용 저장탱크 또는 차량에 고정된 탱크에 적용되어 저장탱크 내부의 용량을 측정하는 게이지이다.
한편 로타리 레벨게이지 방식은 저장탱크 내부에 삽입된 관을 회전시켜 탱크 밖으로 가스와 액이 분출되어 나오는 교차점을 찾아 내부 용량을 측정하는 게이지이다.
이러한 슬립 튜브게이지 방식은 저장탱크의 측정물이 외부로 노출되므로 액체 또는 가스의 유출이 발생하게 되어 가연성 가스측정에 부적합한 문제를 갖고 있었다.
한편, 레벨측정으로 정전용량 레벨게이지가 개발되어 있는데, 이는 두 개의 독립적인 도체가 있을 경우 두 도체 사이에 형성되는 정전용량 값은 두 도체의 떨어져 있는 간격 그리고 유전율에 따라 결정된다. 따라서 자유공간(도체 면적 및 간격)의 유전율 상태에서 유전체의 비유전율이 측정대상물에 잠긴 정도에 따라 정전용량이 선형적으로 비례하게 되고, 이를 수위로 환산하여 전류로 표시 한다.
그러나 차량에 장착되는 LPG 이동식 탱크는 제품 특성상 탱크를 제작후 열처리 과정을 거치고, 열처리(4~5백도씨로 소둔처리) 이후 탱크 표면에 직접적인 용접을 할 수 없기 때문에 전기저항이나 전선 피복물이 들어갈 수 없는 실정이다.
대한민국 특허공개 2010-0047225호에는 정전용량식 레벨 센서를 하부벽이 구비된 액체 탱크 내부에 장착하는 방법으로, 상기 센서는 받침부 및 상기 받침부에서 연장되는 강성지지대에 의해 지지되는 적어도 하나의 정전용량식 부재를 포함하고 있는 측정부를 구비하며, 상기 받침부는 리테이너를 통해 상기 탱크의 하부벽에 견고하게 고정되어 있고, 이에 따라 상기 강성지지대는 상기 받침대에 대해 일정한 각도를 이룸으로써 상기 센서의 측정부 길이는 상기 받침대가 위치하고 있는 상기 탱크의 일 부분의 높이보다 큰, 방법이 개시되어 있다.
그러나 종래의 정전용량 레벨게이지는 설치를 위하여 받침부 및 강성지지대를 형성하여야 하는 등 탱크 제작과정에 레벨게이지를 함께 설치해야 하는 구조를 갖고 있어 열처리 과정을 거치는 탱크에는 부적합 하게 되고, 특히 제작완료된 기존탱크에 정전용량 게이지를 부착하는데 어려움이 있고, 교체과정에 작업성이 떨어지는 문제를 갖고 있었다.
본 발명의 목적은 저장탱크의 형상을 변화시키지 않고 정전용량 게이지의 설치가 가능하며, 나아가 설치작업을 손쉽게 이룰 수 있도록 하여 작업성을 향상시킬 수 있는 저장탱크의 잔량 측정장치 및 방법을 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은 저장탱크의 내부에 수직방향으로 배치되어 상단은 플랜지에 의해 탱크상면에 고정되고, 하단은 브라켓에 의해 탱크 내측 바닥에 지지되는 도전성을 갖는 외측파이프와; 외측파이프의 내부로 삽입되며 외측파이프에 대해 절연가능하게 지지되며, 길이방향으로 측정물이 외측파이프와 내측파이프 사이의 공간으로 유입되도록 하는 복수의 연통공이 형성되어 있는 도전성을 갖는 내측파이프와; 외측파이프와 내측파이프의 하단 사이에 삽입되어 외측파이프와 내측파이프를 상호 절연함과 동시에 내측에 상기 내측파이프와 연통되는 중공부가 형성되고, 중공부에는 탱크내부와 연통되어 탱크내의 측정물이 유입될 수 있는 유입공이 형성되는 하부절연부재와; 상기 플랜지에 의해 지지되며 외측파이프와 내측파이프의 상단 사이에 삽입되어 외측파이프와 내측파이프를 상호 절연하는 상부절연부재와; 내측파이프의 상단에 연결되어 내측파이프에서의 정전용량 변화를 감지하는 감지수단;으로 이루어진 저장탱크의 잔량 측정장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 감지수단은 상부절연부재의 내측에 고정되어 내측파이프에 전기적으로 연결되는 센서패드와, 센서패드에 접속되어 변화되는 정전용량을 외부로 전달하는 케이블로 구성된다.
상기 외측파이프의 상부 인접부에는 적어도 2개의 개방공이 형성된다.
한편 본 발명에 따른 방법은, 저장탱크의 내부에서 적어도 하단부는 저장탱크의 바닥에 지지되고 상부는 저장탱크의 상부에 지지되도록 배치되는 것으로, 상호 소정의 간격을 갖도록 끼워지는 외측파이프와 내측파이프를 설치하고, 이들 외측파이프와 내측파이프를 상호 절연상태로 유지함과 동시에 내측파이프내부 및 내측파이프와 외측파이프 사이로 저장탱크내의 측정물을 유도하여 내측파이프에서 발생하는 정전용량의 변화를 측정한다.
이러한 본 발명은 외측파이프의 하단은 브라켓에 의해 탱크 저면에 지지되고, 상단은 플랜지에 의해 탱크 상부에 고정되도록 하여 탱크의 형상을 변화시키지 않고 측정장치의 고정이 가능한 것은 물론 위와 같이 고정된 외측파이프 내부로 내측파이프를 삽입하는 것에 의해 전체적인 조립이 완료되므로 작업성을 개선할 수 있는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저장탱크의 정전용량 측정장치의 구성을 보인 단면도
도 2는 본 발명에 따른 저장탱크의 정전용량 측정장치의 상부절연부의 구성을 보인 부분확대도
도 3은 본 발명에 따른 저장탱크의 정전용량 측정장치의 하부절연부의 구성을 보인 부분확대도
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1에는 본 발명에 따른 저장탱크의 잔량 측정장치의 구성이 도시되어 있다. 도 2에 및 도 3에는 각각 상부 및 하부의 구조를 확대하여 도시하고 있다. 이에 따르면 본 발명은 저장탱크(10)의 내부에 하단이 탱크 저면에 지지되고 상단이 부는 탱크 상부에 지지되는 외측파이프(20)와 내측파이프(30)가 구비된다. 외측파이프(20)는 저장탱크(10) 내부에 수직방향으로 배치되어 상단은 플랜지(40)에 의해 탱크(10) 상면에 고정되고, 하단은 브라켓(50)에 의해 탱크(10) 내측 바닥에 지지된다.
상기 내측파이프(30)는 외측파이프(20)의 내부로 동심을 갖도록 삽입되며 외측파이프(20)에 대해 절연가능하게 지지되며, 길이방향으로 측정물이 외측파이프(20)와 내측파이프(30) 사이의 공간으로 유입되도록 하는 복수의 연통공(32)이 형성되어 있다. 외측파이프(20)와 내측파이프(30)는 모두 도전성을 갖는다.
외측파이프(20)와 내측파이프(30)의 상단 및 하단사이에는 각각 상부절연부재(60) 및 하부절연부재(70)가 설치되어 외측파이프(20)와 내측파이프(30)를 상호 절연하게된다.
하부절연부재(70)는 외측파이프(20)와 내측파이프(30)의 하단 사이에 삽입되어 이들을 상호 절연함과 동시에 내측에 상기 내측파이프(30)와 연통되는 중공부(72)가 형성되고, 중공부(72)에는 탱크(10)내부와 연통되어 탱크(10)내의 측정물이 중공부(72)로 유입될 수 있는 유입공(74)이 형성되어 있다.
상부절연부재(60)는 상기 플랜지(40)에 의해 지지되며 외측파이프(20)와 내측파이프(30)의 상단 사이에 삽입되어 이들을 상호 절연한다.
내측파이프(30)의 상단에는 내측파이프(30)에서의 정전용량 변화를 감지하는 감지수단이 연결된다. 감지수단은 상부절연부재(60)의 내측에 고정되어 내측파이프(30)에 전기적으로 연결되는 센서패드(80)와, 센서패드(80)에 접속되어 변화되는 정전용량을 외부로 전달하는 케이블(82)로 구성된다.
상기 외측파이프(20)의 상부 인접부에는 적어도 2개의 개방공(22)이 형성되어 외측파이프(20)와 내측파이프(30)사이로 유입되는 측정물의 수준이 상승할 때 상부의 공기를 탱크내부로 배출하여 공기압축에 따른 저항을 주지않게 된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명은 측정물이 유입공(74)을 통해 하부절연부재(70)의 중공부(72)로 유입되고, 내측파이프(30)내로 차오르다가 연통공(32)을 통해 외측파이프(20)측으로 유입된다. 따라서 상호 절연상태의 외측파이프(20)와 내측파이프(30)에는 측정물을 매개로 전류가 흐르게되고, 이 전류량은 측정물이 차오름에 따라 변화하게 되며, 그에 다라 정전용량이 변화하게된다. 따라서 이러한 변화는 센서패드(80)에 연결된 케이블(82)을 통해 외부로 전달되어 측정물의 량을 판단하게 된다.
이러한 본 발명은 외측파이프(20)가 브라켓(50) 및 플랜지(40)에 의해 탱크내부에 고정된 상태에서, 내측파이프(30)를 하부절연부재(70)를 개재하여 외측파이프(20)내로 삽입함과 동시에 센서패드(80)를 장착하고 상부절연부재(60)를 조립하는 것에 의해 장치의 조립이 가능하게 되므로 탱크형상의 변화없이 측정장치의 설치가 가능하고, 작업성을 향상시킬 수 있다.
10: 저장탱크 20: 외측파이프
22: 개방공 30: 내측파이프
32: 연통공 40: 플랜지
50: 브라켓 60: 상부절연부재
70: 하부절연부재 72: 중공부
74: 유입공 80: 센서패드
82: 케이블

Claims (4)

  1. 저장탱크의 내부에 수직방향으로 배치되어 상단은 플랜지에 의해 탱크상면에 고정되고, 하단은 브라켓에 의해 탱크 내측 바닥에 지지되는 도전성을 갖는 외측파이프와;
    외측파이프의 내부로 삽입되며 외측파이프에 대해 절연가능하게 지지되며, 길이방향으로 측정물이 외측파이프와 내측파이프 사이의 공간으로 유입되도록 하는 복수의 연통공이 형성되어 있는 도전성을 갖는 내측파이프와;
    외측파이프와 내측파이프의 하단 사이에 삽입되어 외측파이프와 내측파이프를 상호 절연함과 동시에 내측에 상기 내측파이프와 연통되는 중공부가 형성되고, 중공부에는 탱크내부와 연통되어 탱크내의 측정물이 유입될 수 있는 유입공이 형성되는 하부절연부재와;
    상기 플랜지에 의해 지지되며 외측파이프와 내측파이프의 상단 사이에 삽입되어 외측파이프와 내측파이프를 상호 절연하는 상부절연부재와;
    내측파이프의 상단에 연결되어 내측파이프에서의 정전용량 변화를 감지하는 감지수단;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저장탱크의 정전용량 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 감지수단은 상부절연부재의 내측에 고정되어 내측파이프에 전기적으로 연결되는 센서패드와, 센서패드에 접속되어 변화되는 정전용량을 외부로 전달하는 케이블로 구성된 것을 특징으로 하는 저장탱크의 정전용량 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 외측파이프의 상부 인접부에는 적어도 2개의 개방공이 형성된 것을 특징으로 하는 저장탱크의 정전용량 측정장치.
  4. 저장탱크의 내부에서 적어도 하단부는 저장탱크의 바닥에 지지되고 상부는 저장탱크의 상부에 지지되도록 배치되는 것으로, 상호 소정의 간격을 갖도록 끼워지는 외측파이프와 내측파이프를 설치하고, 이들 외측파이프와 내측파이프를 상호 절연상태로 유지함과 동시에 내측파이프내부 및 내측파이프와 외측파이프 사이로 저장탱크내의 측정물을 유도하여 내측파이프에서 발생하는 정전용량의 변화를 측정하여 저장탱크 내부의 측정물의 잔량을 측정하는 저장탱크의 정전용량 측정방법.
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