KR20170095577A - 플로우미터 - Google Patents

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KR20170095577A
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Abstract

본 발명은 플로우미터에 관한 것으로서, 유량측정 정확도를 향상시키고 신뢰도 높은 유량측정값을 유지할 수 있는 플로우미터에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 파이프의 외주면에 설치되는 밸브부에 장착되어 상기 파이프 내부에 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위한 플로우미터로서, 상기 밸브부의 상부에 결합되는 결합용 플렌지부와; 상기 결합용 플렌지부의 하부에 구비되고, 상기 밸브부 및 상기 파이프의 내부를 관통하여 배치되며, 외주면에 적어도 하나 이상의 스트레인 게이지가 구비되는 지지봉과; 상기 지지봉의 하단에 구비되고, 상기 파이프 내부의 유체에 의한 유동저항 또는 유압이 가해지는 유량감지헤드부;를 포함하는 플로우미터에 관한 것이다.

Description

플로우미터{FLOW METER}
본 발명은 플로우미터에 관한 것으로서, 유량측정 정확도를 향상시키고 신뢰도 높은 유량측정값을 유지할 수 있는 플로우미터에 관한 것이다.
일반적으로, 유체의 유량을 측정하는 유량계의 작동 방식으로서 크게는 체적형과 중량형으로 분류되지만, 실제 사용되는 환경조건에 따라 차압식, 면적식, 용적식, 익차식, 와류식, 질량식 등으로 분류된다. 유량계 선정시 유체의 점도, 온도, 압력 조건과 유량 범위 등이 중요하며, 특히 플레어가스(flare gas) 등과 같이 파이프 내부에 황 침착물 또는 인 침착물 등의 유체에 의한 침착물 발생여부 또한 중요 고려요소 중의 하나이다.
종래기술에 따른 유량계 중 하나로서 파이프 내부에서의 초음파 발신 및 수신 시간을 이용하는 초음파 유량계가 종종 사용되어 왔으나, 저압/저속의 플레어가스와 같이 파이프 내측 표면에 침착물이 발생하는 작동환경에서는 종래기술에 따른 초음파 유량계의 유량 측정 정확도가 신뢰도가 낮다는 문제점이 존재하여 왔다.
따라서, 침착물 등으로 인해 파이프 표면의 형상의 변화에 무관하게 정확한 유체의 유량을 정확하게 측정할 수 있는 유량계에 대한 개발 필요성이 제기되어 왔다.
(특허문헌1) 대한민국 특허공개공보 10-2015-0114568호
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술에 따른 문제점을 해결하는 플로우미터를 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 유량측정 정확도를 향상시킬 수 있는 플로우미터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 플로우미터의 설치 이후 상당한 시간이 경과한 후에도 플로우미터의 유량측정 정확도를 신뢰도 높게 유지할 수 있는 플로우미터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 파이프 내부에 플로우미터 설치시 파이프 내부의 유체가 파이프의 외부로 최대한 누설되지 않도록 하는 플로우미터를 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 파이프의 외주면에 설치되는 밸브부에 장착되어 상기 파이프 내부에 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위한 플로우미터로서, 상기 밸브부의 상부에 결합되는 결합용 플렌지부와; 상기 결합용 플렌지부의 하부에 구비되고, 상기 밸브부 및 상기 파이프의 내부를 관통하여 배치되며, 외주면에 적어도 하나 이상의 스트레인 게이지가 구비되는 지지봉과; 상기 지지봉의 하단에 구비되고, 상기 파이프 내부의 유체에 의한 유동저항이 가해지는 유량감지헤드부;를 포함하는 플로우미터를 제공할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 유량감지헤드부는, 상기 유체에 의한 유동저항이 가해지며 평평한 면으로 이루어진 전방면과; 상기 전방면에서부터 후방방향으로 연장되고, 후방방향으로 볼록한 유선형 형상 또는 후방방향으로 테이퍼진 테이퍼(tapered) 형상을 구비하는 후방부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 결합용 플렌지부의 하부에서 상기 지지봉의 길이방향으로 기설정된 길이만큼 상기 지지봉을 둘러싸도록 구비되는 원통형 보호부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 원통형 보호부재는, 상기 결합용 플렌지부의 하부에서부터 하부 방향으로 소정 길이만큼 구비되고, 외경이 상기 밸브부의 상하 관통구의 내경과 동일하도록 구성되는 상부 원통부와; 상기 상부 원통부의 하부에서부터 하부 방향으로 소정 길이만큼 구비되고, 외경이 상기 밸브부의 상하 관통구의 내경보다 작도록 구성되는 하부 원통부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 지지봉은, 상기 원통형 보호부재에 의해 둘러싸여 있는 상부부분과, 상기 상부부분의 하부에서 연장되며 상기 원통형 보호부재에서 노출된 하부부분을 포함하고, 상기 상부부분의 횡단면은 원형이고, 상기 하부부분의 횡단면은 전후방향으로 장변이 배치되는 타원형 또는 유선형인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 기설정된 길이는, 상기 밸브부에 구비되는 밸브부재의 상부면에서부터 상기 결합용 플렌지부와 결합되는 상기 밸브부의 상부 플렌지부까지의 길이가, 상기 하부부분의 길이와 상기 유량감지헤드부의 높이의 합보다 크도록 하는 길이인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 스트레인 게이지는 상기 상부부분의 상부에 구비되고, 상기 상부부분에는 상기 상부부분 및 상기 스트레인 게이지를 밀폐하도록 둘러싸는 센서보호부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 센서보호부는, 금속물질의 박판으로 구성되며 벨로우즈(bellows) 형상을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 원통형 보호부재는 하부 단부의 외측면에서 내외측 탄성변형성을 구비하는 밀폐용 링을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 결합용 플렌지부의 상부에는, 상기 스트레인 게이지에서 감지된 전기신호를 무선 통신신호로 발신하는 무선 통신모듈이 구비되는 것을 특징으로 한다.
전술한 과제의 해결수단에 따르면, 본 발명은 지지봉 및 스트레인 게이지를 구비함으로써, 유체의 유량에 따른 유압저항 또는 유압에 따른 지지봉의 굽힘 변형량을 이용하여 파이프 내 유체의 유량을 측정하므로 파이프 내측면에 침착물 등의 발생 여부와 무관하게 파이프 내 유체의 유량측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 파이프 내 유체의 유동저항이 직접 가해지는 유량감지헤드부의 후방부를 후방방향으로 볼록한 유선형 또는 테이퍼 형상으로 구성함으로써, 유량감지헤드부의 후방에서 와류가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로 와류에 의한 측정 오류를 최소화할 수 있어 결과적으로 플로우미터의 유량측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 원통형 보호부재를 구비함으로써, 지지봉이 유체의 유동에 노출되는 부위를 최소화할 수 있어 파이프 내의 유체의 유동에 의해 침착물이 형성되는 부위를 최소화할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 지지봉에 부착되는 침착물에 의해 지지봉의 굽힘 변형률이 변화되는 것을 최소화할 수 있어 유량측정 정확도를 신뢰도 높게 유지할 수 있다.
게다가, 본 발명은 스트레인 게이지를 지지봉의 상부부분에 설치함으로써, 스트레인 게이지를 원통형 보호부재로 보호할 수 있으므로 지지봉에서 스트레인 게이지가 설치된 부위(예를 들어, 스트레인 게이지가 설치된 높이의 전방부분)에 침착물이 적층되는 것을 방지할 수 있어 지지봉에서 스트레인 게이지가 설치된 부위의 굽힘 변형률이 일정하게 유지될 수 있다. 그 결과, 본 발명은 유량측정 정확도를 보다 더 신뢰도 높게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 원통형 보호부재(즉, 상부 원통부)의 외경이 밸브부의 상하 관통구의 내경과 동일하게 구성함으로써, 플로우미터를 밸브부에 결합시킬 때 원통형 보호부재가 밸브부의 상하 관통구를 밀폐할 수 있으므로 플로우미터 설치시 파이프 내의 유체가 파이프 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 원통형 보호부재의 하부 원통부의 외경이 밸브부의 상하 관통구의 내경보다 약간 작도록 구성함으로써, 플로우미터를 밸브부에 결합시킬 때 원통형 보호부재가 밸브부에 보다 용이하게 삽입 및/또는 결합될 수 있도록 하면서, 동시에 밸브부의 상하 관통구를 일정 면적만큼 밀폐할 수 있으므로 플로우미터 설치시 파이프 내의 유체가 파이프 외부로 누출되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 지지봉의 상부에서 스트레인 게이지를 밀폐하는 센서보호부를 포함함으로써, 스트레인 게이지를 센서보호부로 2차적으로 추가 보호할 수 있으므로 지지봉에서 스트레인 게이지가 설치된 부위(예를 들어, 스트레인 게이지가 설치된 높이의 전방부분)에 침착물이 적층되는 것을 방지할 수 있어 지지봉에서 스트레인 게이지가 설치된 부위의 굽힘 변형률이 일정하게 유지될 수 있다. 그 결과, 본 발명은 유량측정 정확도를 보다 더 신뢰도 높게 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 원통형 보호부재의 하부 단부에 밀폐용 링을 구비함으로써, 플로우미터를 밸브부에 결합시킬 때 원통형 보호부재가 밸브부의 상하 관통구를 확실하게 밀폐할 수 있으므로 플로우미터 설치시 파이프 내의 유체가 파이프 외부로 누출되는 것을 보다 더 확실히 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 통신모듈을 구비함으로써, 플로우미터에서 측정된 유량을 무선 데이터로 발신할 수 있으므로, 복잡한 배선 구조가 불필요한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터에 대한 작동상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터에 대한 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터에 대한 개략적인 정면도이다.
도 5는 도 4의 단면도이다.
도 6a는 도 5의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 6b는 도 5의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 제1 추가 실시예에 다른 플로우미터에 대한 개략적인 측면도이고, 도 7a는 본 발명의 제2 추가 실시예에 다른 플로우미터에 대한 개략적인 측면도이다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터의 설치과정에 대한 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
참고로, 이하에서 '전방' 또는 '전방방향' 또는 '전방부분'은 파이프 내의 유체의 흐름을 기준으로 상대적으로 유체가 흘러들어오는 쪽을 향하는 방향 또는 부분을 의미하고, '후방' 또는 '후방방향' 또는 '후방부분'은 파이프 내의 유체의 흐름을 기준으로 상대적으로 유체가 흘러나가는 쪽을 향하는 방향 또는 부분을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터(200)에 대한 작동상태도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터(200)에 대한 개략적인 측면도이고, 도 3은 도 2의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터(200)에 대한 개략적인 정면도이고, 도 5는 도 4의 단면도이고, 도 6a는 도 5의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 6b는 도 5의 B-B선에 따른 단면도이고, 도 7a는 본 발명의 제1 추가 실시예에 다른 플로우미터(200)에 대한 개략적인 측면도이고, 도 7a는 본 발명의 제2 추가 실시예에 다른 플로우미터(200)에 대한 개략적인 측면도이고, 도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터(200)의 설치과정에 대한 개략도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터(200)는 파이프(P)의 외주면에 설치되는 밸브부(120)를 통하여 파이프(P)에 장착되어 상기 파이프(P) 내부에 흐르는 유체의 유량을 측정하도록 구성된다.
여기서, 도 1, 도 8a 내지 도 8g에 도시된 바와 같이, 상기 밸브부(120)는, 천공하고자 하는 파이프(P)의 외주면에 결합되는 파이프 결합부(110)와, 상기 파이프 결합부(110)의 상부에 구비되는 하우징부(125)를 포함하고, 상기 밸브부(120)는 밸브부(100) 내부의 상하 관통구를 개폐하도록 구성된다.
그리고, 상기 밸브부(120)(즉, 하우징부(125))의 상부에는 천공기(130)가 탈착가능하게 결합된다. 상기 천공기(130)는 상기 밸브부(120)의 상부에 구비되며 파이프(P)의 외주면 일부를 천공하는 천공기(130)를 포함한다.
상기 파이프 결합부(110)는 도면에 도시된 바와 같이 파이프(P) 일부분의 외주면 전체를 둘러싸도록 상기 파이프(P)에 결합될 수 있다.
변형 실시예로서, 상기 파이프 결합부(110)는, 상기 파이프(P)의 일부분의 외주면에 용접으로 결합될 수 있다.
상기 밸브부(120)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 파이프 결합부(110)의 상부에 플렌지, 볼트 및 너트 등으로 결합되거나 또는 일체형으로 형성될 수 있다.
상기 밸브부(120)는, 하우징부(125)와, 상기 하우징부(125)의 상부에 연통되어 연장되는 중공형인 상부 연장부(127)와, 상기 하우징부(125)의 하부에 연통되어 연장되는 중공형인 하부 연장부(129)와, 상기 하우징부(125)의 내부에서 전후방향으로 이동하여 밸브부(120)의 상하 관통구를 개방 또는 폐쇄하는 밸브부재(121)(예를 들어, 밸브 디스크 등)와, 상기 밸브부재(121)를 전후방향으로 이동시키는 작업자의 외력이 가해지는 레버(또는 핸들)(123)를 포함한다.
상기 천공기(130)는, 상기 밸브부(120)의 상부(즉, 상부 연장부(127))에 플렌지, 볼트 및 너트 등으로 탈착가능하게 결합된다.
상기 천공기(130)는, 상기 밸브부(120)의 상부 연장부(127)의 상부에 탈착가능하게 결합되며 상기 상부 연장부(127)와 연통되는 중공형인 케이싱(131)과, 상기 케이싱(131)의 내부에서 상하 이동가능하게 배치되는 회전축(135)과, 상기 회전축(135)에 회전동력을 전달하는 구동모터(137)와, 상기 회전축(135)의 하단에 결합되어 파이프(P)의 외주면을 천공하는 커터(133)부를 포함한다. 상기 천공기(130)는 플로우미터(200)의 파이프(P) 내 삽입을 위해 파이프(P)에 천공을 형성한 이후에는 밸브부(120)에서 분리되어 별도 보관된다.
천공기(130)가 분리된 밸브부(120)의 상부에 플로우미터(200)가 결합되어 파이프(P) 내 유체의 유량을 측정하도록 배치된다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터(200)에 대하여 보다 구체적으로 기술하기로 한다.
구체적으로, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플로우미터(200)는, 파이프(P)의 둘레 일부분을 둘러싸도록 설치된 밸브부(120)의 상부에 결합되는 결합용 플렌지부(210)와, 상기 결합용 플렌지부(210)의 상부에 구비되는 상부 몸체부(220)와, 상기 결합용 플렌지부(210)의 하부에 구비되는 지지봉(230)과, 상기 지지봉(230)의 하단에 구비되는 유량감지헤드부(240)와, 상기 지지봉(230)을 소정 길이만큼 둘러싸도록 상기 결합용 플렌지부(210)의 하부에 구비되는 원통형 보호부재(250)를 포함한다.
상기 결합용 플렌지부(210)는 상기 밸브부(120)에 탈착가능하게 결합되며, 볼트 체결용 관통구를 포함한다. 상기 결합용 플렌지부(210)는 상기 밸브부(120)에 구비되는 상부 연장부(127)의 상부 플렌지부(127a)에 맞닿게 배치된 후, 상기 결합용 플렌지부(210)의 볼트 체결용 관통구와 밸브부(120)의 상부 플렌지부(127a)의 관통구에 볼트를 관통시켜 볼트 하단부에 너트를 체결하여 최종적으로 밸브부(120)와 플로우미터(200)를 결합시킨다.
상기 지지봉(230)은 결합용 플렌지부(210)의 하부에 구비되며, 파이프(P)에 설치되는 경우 상기 지지봉(230)의 상부의 일부분은 밸브부(120) 및 파이프 결합부(110)를 관통하고 상기 지지봉(230)의 나머지 부분은 파이프(P) 내부에 위치하도록 배치된다.
상기 지지봉(230)은 하부에 구비된 유량감지헤드부(240)에 가해지는 유체의 유동저항 또는 유압이 외력으로 작용하여 굽힘 변형되는 부분이다. 즉, 상기 지지봉(230)은 캔틸레버와 유사한 방식으로 외력이 가해지는 부분이다.
상기 지지봉(230)의 상부 외주면에는, 지지봉(230)의 굽힘 변형률을 감지하는 적어도 하나 이상의 스트레인 게이지(strain gauge)가 배치된다. 바람직하게는, 상기 스트레인 게이지는 상기 지지봉(230)의 외주면 중 후면에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 지지봉(230)의 상부부분(231)에는 상기 상부부분(231) 및 상기 스트레인 게이지를 밀폐하도록 둘러싸는 센서보호부(235)가 구비된다. 구체적으로, 상기 센서보호부(235)는, 금속물질의 박판으로 구성되며 벨로우즈(bellows) 형상을 구비한다. 상기 센서보호부(235)를 벨로우즈 형상으로 구현함으로써, 지지봉(230)의 굽힙 변형시 지지봉(230)의 굽힙 변형을 따라서 센서보호부(235)도 함께 변형할 수 있으므로, 센서보호부(235)로 인해 굽힘 변형이 간섭되는 것을 최소화할 수 있다.
상기 지지봉(230)은, 상부부분(231)과 하부부분(233)을 포함한다. 상기 지지봉(230)의 상부부분(231)은 상기 원통형 보호부재(250)에 의해 둘러싸여 있는 부분이고, 상기 지지봉(230)의 하부부분(233)은 상기 상부부분(231)의 하부에서 연장되며 상기 원통형 보호부재(250)에서 노출된 부분이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 상부부분(231)의 횡단면은 원형이고, 상기 하부부분(233)의 횡단면은 전후방향으로 장변이 배치되는 타원형 또는 유선형이다. 이때, 상기 상부부분(231)의 횡단면 직경(d3)은 상기 하부부분(233)의 횡단면의 장변방향 길이(w)와 동일하다.
이렇게 원통형 보호부재(250)에 의해 둘러싸이는 부분인 상부부분(231)의 횡단면을 원형으로 형성함으로써 원통형 보호부재(250) 내에서 지지봉(230)의 굽힘 변형 공간을 확보할 수 있고 동시에 지지봉(230)의 굽힘 변형 범위를 원통형 보호부재(250)의 내경(d1) 내로 제한할 수 있으므로 지지봉(230)의 과도한 변형으로 인한 플로우미터(200)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 유체에 노출되는 지지봉(230)의 하부부분(233)의 횡단면을 타원형 또는 유선형으로 형성함으로써, 파이프(P) 내 유체의 유동저항 또는 유압에 의한 기계적 강도를 유지하면서 동시에 지지봉(230)에 가해지는 유동저항 또는 유압을 최소화하기 위함이다. 이는, 유체의 유동저항 또는 유압이 유량감지헤드부(240)에만 집중되도록 하여 유량 측정 정확도를 향상시키기 위함이다.
상기 유량감지헤드부(240)는 상기 지지봉(230)의 하단에 구비되고, 상기 파이프(P) 내부의 유체에 의한 유동저항 또는 유압이 가해지는 부분이며 유동저항 또는 유압이 집중되는 부분이다.
구체적으로, 상기 유량감지헤드부(240)는, 상기 유체에 의한 유동저항 또는 유압이 가해지며 평평한 면으로 이루어진 전방면(241)과, 상기 전방면(241)에서부터 후방방향으로 연장되는 후방부(243)를 포함한다.
상기 후방부(243)는, 후방방향으로 볼록한 유선형 형상 또는 후방방향으로 테이퍼진 테이퍼(tapered) 형상을 구비한다. 예를 들어, 상기 후방부(243)는 상기 전방면(241)과 평행한 원형 단면의 직경이 후방방향으로 갈수록 감소하도록 구성된다.
이로 인해 유량감지헤드부(240)의 후방에서 와류가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로 와류에 의한 측정 오류를 최소화할 수 있어 결과적으로 플로우미터(200)의 유량측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 원통형 보호부재(250)는, 상기 지지봉(230)의 상부부분(231)을 보호하기 위하여 상기 결합용 플렌지부(210)의 하부에서 상기 지지봉(230)의 길이방향으로 기설정된 길이만큼 상기 지지봉(230)을 둘러싸도록 구비된다. 즉, 상기 원통형 보호부재(250)로 인해 지지봉(230)의 상부부분(231)에는 유체의 유동이 직접 통과하지 않기 때문에 지지봉(230)의 상부부분(231)에는 유체와의 접촉으로 인해 침착물이 형성되는 것을 방지된다.
이렇게, 상기 원통형 보호부재(250)가 기설정된 길이만큼 지지봉(230)의 상부부분(231)을 보호함으로써, 파이프(P) 내에서 유체에 노출되는 지지봉(230)의 하부부분(233)의 길이를 일정하게 유지시킬 수 있으므로 유량을 측정하고자 하는 파이프(P)의 내경에 무관하게 항상 유동저항 또는 유압이 플로우미터(200)에 가해지는 면적을 일정하게 유지할 수 있다. 이는, 원통형 보호부재(250)의 길이가 기설정된 길이로 통일되지 않는 경우 유체의 유동저항 또는 유압이 가해지는 면적이 플로우미터(200)마다 달라지거나 파이프(P)의 내경에 따라 달라질 수 있으므로 정확하고 신뢰도 높은 굽힘 변형량을 감지할 수 있어 유량측정 신뢰도가 저감되기 때문이다.
구체적으로, 상기 원통형 보호부재(250)는 상부 원통부(250a)와 하부 원통부(250b)를 포함한다.
상기 상부 원통부(250a)는, 상기 결합용 플렌지부(210)의 하부에서부터 하부 방향으로 소정 길이만큼 구비되고, 상기 상부 원통부(250a)는 상기 상부 원통부(250a)의 외경(d2)이 상기 밸브부(120)의 상하 관통구의 내경(d4)과 동일하도록 구성된다. 이로 인해, 플로우미터(200)가 밸브부(120)에 장착될 때 상부 원통부를 이용하여 밸브부(120)의 상하 관통구를 밀폐할 수 있으므로 천공기(130)에 의해 형성된 파이프(P)의 천공을 통하여 밸브부(120)의 상하 관통구를 따라 유출되는 유체를 차단할 수 있다.
그리고, 상기 하부 원통부(250b)는 상기 상부 원통부(250a)의 하부에서부터 하부 방향으로 소정 길이만큼 구비되고, 상기 하부 원통부(250b)는 상기 하부 원통부(250b)의 외경이 상기 밸브부(120)의 상하 관통구의 내경(d4)보다 작도록 구성된다. 이로 인해, 플로우미터를 밸브부에 결합시킬 때 원통형 보호부재가 밸브부에 보다 용이하게 삽입 및/또는 결합될 수 있도록 하면서, 동시에 밸브부의 상하 관통구를 일정 면적만큼 밀폐할 수 있으므로 플로우미터 설치시 파이프 내의 유체가 파이프 외부로 누출되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 원통형 보호부재(250)의 상기 기설정된 길이는, 상기 밸브부(120)에 구비되는 밸브부재(121)의 상부면에서부터 상기 결합용 플렌지부(210)와 결합되는 밸브부(120)의 상부 플렌지부(127a)까지의 길이(l2)가, 상기 하부부분(233)의 길이와 상기 유량감지헤드부(240)의 높이의 합(l1)보다 크도록 하는 길이이다. 이로 인해, 상기 플로우미터(200)가 밸브부(120)에 장착될 때 밸브부재(121)와의 공간적 간섭 없이 밸브부(120)의 상하 관통구를 일정 면적 밀폐할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 보호부재(250)의 하단 내측면에는, 반 밀폐부재(253) 및/또는 스토퍼(stopper)(255)가 구비된다.
상기 반 밀폐부재(253)는 상기 원통형 보호부재(250)의 하단 내측면의 테두리를 따라 소정 부분 이상 구비되고, 내측을 향해 볼록한 형상의 단면을 가진다. 상기 반 밀폐부재(253)는 상기 원통형 보호부재(250)의 하단부를 소정 면적 밀폐하여 원통형 보호부재 내부로 유입되는 파이프 내 유체의 유량을 최소화하면서, 원통형 보호부재 내부로 유입된 파이프 내 유체가 와류현상으로 다시 원통형 보호부재 외부로(즉, 파이프 내부로) 배출되도록 안내하는 역할을 한다. 또한, 상기 반 밀폐부재(253)가 내측을 향해 볼록한 형상의 단면을 구비함으로써, 파이프 내 유체가 원통형 보호부재 내부에서 고체화 되는 침전물 입자가 볼록한 형상의 단면을 따라 하부 방향으로 이동하도록 안내하며 최종적으로 원통형 보호부재 외부로 배출되는 것을 용이하게 한다.
그리고, 상기 스토퍼(255)는 상기 반 밀폐부재(253)의 전방부분 및 후방부분에서 내측방향으로 연장되도록 2개 구비된다. 상기 스토퍼(255)로 인해, 지지봉(230)의 굽힘 변형 범위를 2개의 스토퍼 사이의 간격으로 제한할 수 있으므로 지지봉(230)의 과도한 변형으로 인한 플로우미터(200)의 파손을 보다 더 확실하게 방지할 수 있다.
변형 실시예로서, 상기 원통형 보호부재(250) 내부에는 반 밀폐부재가 구비되지 않고, 상기 스토퍼(255)는 상기 원통형 보호부재의 전방 내측면 및 후방 내측면에서 내측방향으로 연장되도록 2개 구비될 수 있다.
추가 변형 실시예로서, 상기 스토퍼(255)는 상기 원통형 보호부재의 전방 내측면 및 후방 내측면에서 내측방향으로 연장되도록 2개 구비되고, 상기 반 밀폐부재는 상기 원통형 보호부재의 내측면 중에서 상기 스토퍼와 원주방향으로 이격되게 배치될 수도 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가 실시예에 따르면, 상기 원통형 보호부재(250)는 하부 단부의 외측면에서 내외측 탄성변형성을 구비하는 밀폐용 링(251)을 구비할 수 있다. 상기 밀폐용 링(251)은 예를 들어 고무로 구성될 수 있다. 이때, 상기 원통형 보호부재(250)의 하부 단부에는 상기 밀폐용 링(251)의 안정적인 안착을 위하여, 외주면을 따라 원주방향으로 형성되는 오목홈(미도시)을 포함할 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 추가 실시예에 따르면, 상기 밀폐용 링(251)은 원통형 보호부재(250)의 오목홈에 안착 또는 삽입되는 환형의 몸체부와, 상기 몸체부의 외측면에서 상부방향으로 테이퍼진 형상의 테두리부를 포함할 수 있다.
그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 추가 실시예에 따르면, 상기 밀폐용 링(251)은 원통형 보호부재(250)의 오목홈에 안착 또는 삽입되는 환형의 몸체부와, 상기 몸체부의 외측면에서 외측 반경방향으로 볼록한 형상의 테두리부를 포함할 수 있다.
상기 상부 몸체부(220)는 상기 결합용 플렌지부(210)의 상부에 구비되고, 상기 상부 몸체부(220)는 내부에 스트레인 게이지로부터 감지된 전기신호를 무선 통신신호로 전환하여 외부 관리서버로 전송하는 무선 통신모듈을 포함한다.
이하에서는, 도 8a 내지 도 8g를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우미터(200)의 설치과정에 대하여 구체적으로 기술하도록 한다.
우선, 도 8a에 도시된 바와 같이, 파이프(P)에서 플로우미터(200)를 설치하고자 하는 부분의 외주면에 밸브부(120)의 파이프 결합부(110)를 결합한다. 이때, 상기 밸브부(120)는 개방된 상태이고, 이로 인해 천공기(130)의 케이싱(131)의 내부, 밸브부(120)의 상부 연장부(127)의 내부 및 하부 연장부(129)의 내부, 그리고 파이프 결합부(110)의 내부는 서로 연통되어 상하 관통구를 형성한다.
여기서, 파이프 결합부(110)와 파이프(P) 사이의 결합방식은 예를 들어 용접 또는 클램핑 방식으로 이루어질 수 있다.
이후, 도 8b에 도시된 바와 같이, 천공기(130)의 회전축(135)과 커터(133)가 하강하여 파이프(P)의 외주면을 천공한다. 이때, 상기 천공기(130)의 구동모터(137)가 작동하여 커터(133)를 회전시켜 파이프(P)의 외주면을 잘라낸다.
이후, 도 8c에 도시된 바와 같이, 천공기(130)의 회전축(135)과 커터(133)가 케이싱(131)의 내부까지 상승한 후, 밸브부(120)의 밸브부재(121)가 하우징부(125) 내부를 가로질러 상하 관통구를 폐쇄 또는 차단한다.
이후, 도 8d에 도시된 바와 같이, 밸브부(120)의 상단에 구비되는 상부 플렌지부(127a)에서 천공기(130)의 케이싱(131)을 분리한다.
이후, 도 8e에 도시된 바와 같이, 플로우미터(200)를 상기 밸브부(120)의 상부 연장부(127)에 삽입한다. 이때, 상기 플로우미터(200)의 원통형 보호부재(250)는 상부 연장부(127)의 내부에 삽입되면서 상기 상부 연장부(127)를 밀폐시키고, 지지봉(230)의 하부부분(233)과 유량감지헤드부(240)는 밸브부재(121)의 상부에 위치하게 된다.
이후, 도 8f 및 도 8g에 도시된 바와 같이, 밸브부(120)의 레버(또는 핸들)(123)를 작동시켜 밸브부재(121)를 하우징부(125)의 전방방향으로 이동시켜 상하 관통구를 개방한 후, 플로우미터(200)를 하부방향으로 더욱 깊게 삽입하며, 이후 플로우미터(200)의 결합용 플렌지부(210)와 밸브부(120)의 상부 플렌지부(127a)를 결합하여 플로우미터(200)의 설치를 완료한다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
P : 파이프
110 : 파이프 결합부
120 : 밸브부
130 : 천공기
200 : 플로우미터
210 : 결합용 플렌지부
220 : 상부 몸체부
230 : 지지봉
240 : 유량감지헤드부
250 : 원통형 보호부재

Claims (10)

  1. 파이프의 외주면에 설치되는 밸브부에 장착되어 상기 파이프 내부에 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위한 플로우미터로서,
    상기 밸브부의 상부에 결합되는 결합용 플렌지부와;
    상기 결합용 플렌지부의 하부에 구비되고, 상기 밸브부 및 상기 파이프의 내부를 관통하여 배치되며, 외주면에 적어도 하나 이상의 스트레인 게이지가 구비되는 지지봉과;
    상기 지지봉의 하단에 구비되고, 상기 파이프 내부의 유체에 의한 유동저항 또는 유압이 가해지는 유량감지헤드부;를 포함하는 플로우미터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유량감지헤드부는,
    상기 유체에 의한 유동저항 또는 유압이 가해지며 평평한 면으로 이루어진 전방면과;
    상기 전방면에서부터 후방방향으로 연장되고, 후방방향으로 볼록한 유선형 형상 또는 후방방향으로 테이퍼진 테이퍼(tapered) 형상을 구비하는 후방부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합용 플렌지부의 하부에서 상기 지지봉의 길이방향으로 기설정된 길이만큼 상기 지지봉을 둘러싸도록 구비되는 원통형 보호부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원통형 보호부재는,
    상기 결합용 플렌지부의 하부에서부터 하부 방향으로 소정 길이만큼 구비되고, 외경이 상기 밸브부의 상하 관통구의 내경과 동일하도록 구성되는 상부 원통부와;
    상기 상부 원통부의 하부에서부터 하부 방향으로 소정 길이만큼 구비되고, 외경이 상기 밸브부의 상하 관통구의 내경보다 작도록 구성되는 하부 원통부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지봉은, 상기 원통형 보호부재에 의해 둘러싸여 있는 상부부분과, 상기 상부부분의 하부에서 연장되며 상기 원통형 보호부재에서 노출된 하부부분을 포함하고,
    상기 상부부분의 횡단면은 원형이고, 상기 하부부분의 횡단면은 전후방향으로 장변이 배치되는 타원형 또는 유선형인 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기설정된 길이는, 상기 밸브부에 구비되는 밸브부재의 상부면에서부터 상기 결합용 플렌지부와 결합되는 상기 밸브부의 상부 플렌지부까지의 길이가, 상기 하부부분의 길이와 상기 유량감지헤드부의 높이의 합보다 크도록 하는 길이인 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지는 상기 상부부분의 상부에 구비되고,
    상기 상부부분에는 상기 상부부분 및 상기 스트레인 게이지를 밀폐하도록 둘러싸는 센서보호부가 구비되는 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서보호부는, 금속물질의 박판으로 구성되며 벨로우즈(bellows) 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 원통형 보호부재는 하부 단부의 외측면에서 내외측 탄성변형성을 구비하는 밀폐용 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 플로우미터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 결합용 플렌지부의 상부에는, 상기 스트레인 게이지에서 감지된 전기신호를 무선 통신신호로 발신하는 무선 통신모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는 플로우미터.
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