KR19990077354A - 바이패스형 코리올리효과 유량계 - Google Patents

바이패스형 코리올리효과 유량계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도관의 물질유동을 측정하기 위한 바이패스유량계에 관한 것이다. 최적한 압력강하가 도관(101)내에 배치된 벤추리(108)의 스로우트에 유량계의 물질유출구(107)를 결합하므로서 유량계(104)를 통하여 발전된다. 이러한 증가된 압력강하는 유량계를 통한 물질유량을 개선한다. 이는 기체와 같은 저밀도 물체에 대한 질량유량을 측정 하기 위한 유량계의 정확성과 감도 그리고 유량계의 역량을 개선한다. 도관에 대한 물질유동정보는 유량계를 통한 압력강하를 측정하고 개선된 정밀성을 가지고 도관에 대한 물질유동정보를 유도하는데 이용하는 기구에 이러한 정보를 전달하는 차동압력감지기(134)의 이용으로 변화하는 점도를 갖는 물질에 대하여 얻는다. 벤추리를 갖지 않는 다른 실시형태가 동일한 방법으로 작동하여 유량계와 도관사이의 물질유동비율과 도관의 총물질유동을 유도하도록 한다.

Description

바이패스형 코리올리효과 유량계
본 발명은 코리올리효과 질량유량계에 관한 것으로, 특히 도관내의 물질 유동에 관련된 정보를 측정하고 유도하기 위하여 도관에 연결된 바이패스형의 코리올리효과 질량유량계에 관한 것이다.
코리올리효과 질량유량계는 도관을 통하여 흐르는 물질에 대한 질량유동과 기타 정보를 측정한다. 이러한 유량계가 모두 J. E. Smith 등에게 특허된 1978년 8월 29일자 미국 특허 제 4,109,524 호와 1985년 1 월 1일자 미국 특허 제 4,491,025 호, 그리고 1982년 2월 11일자의 Re. 31,450 에 기술되어 있다. 이들 유량계는 직선 또는 곡선형 구조로 되어 있는 하나 이상의 유동튜우브를 갖는다. 코리올리 질량유량계내에서 유동하는 물질의 특성에 관한 정보는 유도된 유량정보가 판독값의 0.15 % 이하의 에러를 가져야 한다는 조건 때문에 매우 정확하여야 한다. 이들 유량계 출력신호는 정현파신호이고 물질이 유동하는 유량계에 의하여 발생된 코리올리 힘에 의하여 결정된 양만큼 시간 또는 위상이 이동된다. 이들 감지기 출력신호를 수신하는 신호처리회로는 이러한 시간차이를 정확하게 측정하고 판독값의 0.15 % 이하의 요구된 에러로 유동물질의 요구된 특성을 발생한다.
코리올리 질량유량계는 전유동(full flow) 또는 바애패스 방식으로 작동될 수 있다. 이들은 일반적으로 물질유동이 측정될 도관의 직경이 충분히 작은 경우에 전유동방식으로 작동되어 상업적으로 입수가능한 질량코리올리유량계계 도관내 전체의 물질유동을 수용하는데 사용될 수 있다.
현재 유용한 코리올리 질량유량계는 6 인치, 즉 약 150 mm 이상의 직경을 갖는 도관으로서는 전유동방식으로 작동될 수 없다. 그러나 때로는 직경이 상업적으로 입수가능한 코리올리전유동유량계보다 큰 도관의 물질유동을 측정하는 것이 필요하다. 이러한 경우에 있어서, 물질유동이 도관에 결합된 체적형 유량계에 의하여 바이패스방식으로 측정되어 도관내 물질유동의 일부가 바이패스유량계를 통한 유동에 전용되고 나머지 물질이 도관을 통하여 유동한다. 체적형 유량계는 그 바이패스채널내의 물질유동을 측정하고 도관내 물질유동에 관한 그 추정정보를 출력한다. 체적형 바이패스유량계를 사용하는데 관련된 문제점은 도관을 통한 유동에 대한 유량계를 통한 유동의 비율이 밀도, 속도 및 점도를 포함하는 유체특성에 따라 달라질 수 있다는 점이다. 체적유량계가 이들 모든 특성을 특정할 수 없으므로 이들은 유도비율의 변화를 보상할 길이 없다. 따라서 총 추정유동율은 에러가 나기 쉽다.
체적바이패스유량계가 갖는 다른 문제점은 이들이 질량유량이 이들 유량계에 의하여 측정되지 아니하고 온도, 압력 및 물질특성을 이용한 계산으로부터 결정되는 물질밀도로부터 계산되는 것을 요구하는 점이다. 코리올리유량계는 질량유량을 직접 측정할 수 있도록 하고 또한 매우 정밀하게 측정할 수 있도록 한다. 따라서, 이들의 이용을 체적유량계에 비하여 우수하다.
비록 현재 상업적으로 입수가능한 코리올리유량계가 전유동분야에 만족스럽기는 하나 이들의 출력정보는 비교적 정확한 것을 요구하는 바이패스분야에서는 충분치 않다. 이들의 주요문제점은 체적바이패스유량계와 마찬가지로 도관을 통한 물질유동에 대한 유량계를 통한 물질유동의 비율이 물질의 밀도, 속도 및 점도에 다라 달라진다는 점이다. 이러한 변화의 원인은 도관에서 유도된 유량계산의 부정확성에 있다.
미국 특허 제 5,333,496 호와 같은 종래기술은 이들 잠재적인 부정확성은 무시하고 바이패스유량계와 도관사이에 일정한 물질유동비율이 있다고 가정하고 있다. 이러한 일정한 비율은 물질유동이 측정될 유량계튜우브의 단면적과 도관의 단면적에 기초한다. 일정한 물질유동비율의 이용은 고도의 정확성이 필요치 않거나 실제 유동비율변화가 일정한 밀도, 점도 및 유량을 갖는 물질을 이용하므로서 최소로 유지되는 경우에는 허용될 수 있다. 그러나 일정비율의 가정은 도관내의 물질유동에 대한 고도로 정확한 정보가 요구되는 경우에는 허용될 수 없다. 특히 밀도나 점도가 일정치 않은 물질에 대한 도관의 흐름을 측정하는 경우가 그러하다.
전형적인 코리올리 질량유량계는 그 내부의 물질의 질량유량과 체적유량에 관한 출력정보를 제공할 수 있다. 이는 또한 유동물질의 밀도에 관한 출력정보를 제공한다. 밀도정보는 유량계유동튜우브의 공지주파수로부터 유도된다. Kalotay 등에게 특허된 미국 특허 제 5,359,881 호에는 유량계와 이에 결합된 전자장치가 유량계내를 유동하는 물질에 대한 점도정보, 밀도, 질량유량 및 체적유량의 정보를 제공토록하는 내부차동압력감지기를 갖는 코리올리 유량계가 기술되어 있다. 이러한 kalotay 의 유량계는 대형도관에 결합된 바이패스유량계로서 사용될 때 물질의 밀도와 점도의 여러 파라메타에 대한 출력정보를 발생하므로서 유량계와 도관사이의 물질유동비의 계산에 관련된 문제점의 일부가 해소된다. 그러나, Kalotay 의 특허문헌에는 점도계산이 가능한 차동압력감지기를 포함하는 유량계 구조자체만을 기술하고 있다. 이러한 Kalotay 특허문헌에서는 그 유량계가 바이패스구조에 연결되는 것에 대하여 도관의 물질유동에 대한 그유량계내의 물질유동의 비율을 결정하는데 그 유량계의 출력정보가 어떻게 사용되는 것인지를 교시하고 있지 않다.
바이패스즈구조에 코리올리유량계를 이용하는 것에 관련된 다른 문제점은 이들이 이들의 가장 정확한 유동범위에서 작동하기 위하여 이들의 유입구와 유출구사이에 비교적 큰 압력차를 요구하는 것이다. 현재의 바이패스유량계에 있어서, 이는 유량계유입구와 유량계유출구사이의 도관에 배치된 오리피스판 또는 벤추리에 의하여 성취될 수 있다. 오리피스판 또는 벤추리는 유량계를 통하여 물질을 구동시키는 압력강하를 만들어낸다. 오리피스판에 관련된 문제점은 압력이 시스템으로부터 영구적으로 손실된다는 점이다.
유동비율이 일정한 것으로 가정되는 코리올리(그리고 체적) 바이패스유량계의 전통적인 이용은 이들이 일부 설비에서 요구되는 것과 같이 항시 정확하지는 않은 출력정보를 발생하는 문제점을 야기한다. 더욱이, 가장 정확한 유동범위서 작동토록 코리올리유량계에 대하여 충분한 압력강하를 발생하기 위하여 오리피스판을 이용하는 것은 에너지 손실 때문에 바람직하지 않다.
본 발명은 상기언급된 문제점을 해소하고 연결된 도과낸의 전체압력강하가 코리올리유량계 또는 오리피스판에 의하여 발생된 것 보다 낮은 코리올리바이패스유량게 시스템을 제공하므로서 기술적인 진보를 가져오도록 한다. 더욱이 본 발명의 유도된 물질유동출력정보는 종래기술보다 더 정확하다.
본 발명의 코리올리바이패스 유량계를 통하여 충분한 물질 유동이 이루어지도록 도관내에 오리피스판을 이용하는 것에 관련된 문제점을 해소한다. 이들은 도관의 내부에 배치된 벤추리(수렴/발산형 노즐구조)의 이용으로 이들 문제점을 극복한다. 유량계의 물질유입구는 벤추리의 상류측(또는 하류측)에 배치되고 코리올리바이패스유량계의 물질유출구는 벤추리의 스로우트에 배치된다. 이는 코리올리 바이패스유량계의 유입구오 유출구사이에 현저한 압력강하를 발생하고 또한 코리올리바이패스유량계를 통하여 증가된 물질유동이 이루어지도록 한다.
코리올리유량계를 통한 물질유량을 크게하여 두 방법으로 측정오류가 감소된다. 그 첫째는 표준형 코리올리유량계의 많은 오류(유량계 제로오류와 같은)가 유량에 관계없다는 사실에 기인한다. 예를들어 유량계는 1 분당 1 파운드의 유량부정확도를 가질 것이다. 분당 10 파운드의 유량에서 이는 10 % 의 오류가 나타날 수 있다. 분당 1000 파운드의 유량에서는 1/10 % 의 오류만이 나타난다.
코리올리유량계를 통한 높은 유량이 오류를 감소시키는 두 번째 방법은 유동비율에 관계가 있다. 만약 코리올리 유량계의 유량의 기본적인 부정확도기 다시 1 분당 1 파운드이고 유동비율이 1000 대 1 인 경우 도관을 통한 유동의 부정확도는 분당 1000 파운드이다. 다른 한편으로, 비율이 50 대 1 이면 도관을 통한 유동의 부정확도는 분당 50 파운드정도이다. 바이패스유량계의 유동감도는 코리올리유량계를 통과하는 유동부분를 증가시키므로서 효과적으로 증가된다. 이와같이 코리올리유량계를 통하여 높은 물질유량을 갖는 것이 바람직하다.
종래기술의 오리피스판 바이패스유량계의 도관에서 순압력강하에 의하여 야기되는 문제점은 본 발명의 바이패스유량계의 이용에서는 나타나지 아니한다. 이는 본 발명이 압력차를 발생하는 벤추리를 이용하기 때문이며 이러한 압력은 벤추리의 스로우트의 하류측에서 회복된다. 벤추리의 스로우트에 바이패스유량계의 물질유출구를 배치하므로서 유량계의 물질유입구와 유출구사이에 큰 압력차가 이루어진다. 이러한 압력차는 유량계를 통항 상당한 물질유동이 이루어지도록하여 유량계의 감도와 정확성이 증가한다. 벤추리의 스로우트의 하류측에서 압력의 크기가 도관시스템의 물질에 회복된다. 이러한 압력차를 발생하기 위한 벤추리의 이용과 유량계를 통항 증가된 물질유동은 오리피스판과 물질의 난류에 의하여 에너지가 손실되는 것을 이용하는 것보다 우수하다.
본 발명은 새롭고 독특한 방법으로 도관내의 총물질유동을 측정한다. 유체역학등식이 유도되고 유동비율이 유체특성과 유량계유량의 함수임을 보인다. 코리올리유량계(필요한 경우 차동압력계와 함께)가 적절한 물질특성을 측정하는데 이용된다. 함께 사용되는 전자장치요소의 유량계 마이크로 프로세서가 벤추리의 유속과 총 도관질량유량을 계산하는데 사용될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 적절한 물질의 특성은 밀도, 속도와 점도이다. 코리올리유량계는 유량계의 진동튜우브의 공진주파수로부터 물질의 밀도를 측정한다. 이는 유량계내에서 밀도와 유동튜우브단면적과 함께 이렇한 정보로부터 질량유량을 측정하고, 이는 물질유동의 속도를 유도한다. 유량계를 통한 압력강하는 유량계의 물질유입구와 유출구사이에 연결된 차동압력감지기에 의하여 측정된다. 감지기에 의하여 제공된 차동압력은 물질의 점도를 유도하는데 이용된다.
벤추리내의 유속은 이후 설명되는 적당한 유체역학등식(25)을 풀기위하여 코리올리유량계에 의한 물질특성값 출력을 이용하여 측정된다. 도관과 유량계와 물질유속에 관련된 정보는 연속측정된 물질의 밀도와 함께 유량계와 도관의 사전 프로그램된 내부크기를 이용하여 체적유량과 질량유량으로 변환된다. 유량계내의 질량유량을 벤추리의 도관하류측내의 전체유량을 유도하기 위하여 벤추리내의 질량류양에 부가된다. 이와같이 본 발명의 바이패스유량계는 이들이 연속하여 밀도를 측정하고 자동적으로 질량 또는 체적물질유동에 관한 출력정보를 발생토록 작동하므로서 체적바이패스유량계의 이용에 관련된 문제점을 극복한다.
요약컨데, 증가된 유량게압력차이의 발생과 증가된 물질유동은 밀도, 속도와 점도의 변화를 이들 파라메타를 직접 측정하므로서 보상하는 증가된 감도와 정확성의 코리올리바이패스유량계를 제공한다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 내벽에 벤추리가 형성된 도관의 바이패스구조에 연결된 코리 올리유량계의 수직단면도.
도 2 는 내벽의 중간에 내부벤추리구조물이 배치된 도관의 바이패스구 조에 결합된 코리올리유량계의 수직단면도.
도 3 은 도 2 에서 보인 구조의 정단면도.
도 4 는 유량계의 하류측 부분이 벤추리구조물을 구성토록 도관내에 배치된 삽입형의 코리올리바이패스유량계를 보인 단면도.
도 5 는 도 4 에서 보인 구조의 정단면도.
도 6 은 물질유입구(106)가 물질유출구(111)의 하류측에 배치된 것을 제외하고는 도 1 의 구성과 유사한 다른 구성을 보인 단 면도.
도 7 은 한쌍의 압력감지기(435 A) (435B)가 튜우브(432)(433)의 단부에 배치된 것을 제외하고는 도 4 에서 보인 구성과 유사한구성 을 보인 단면도.
도 8 은 도관내에 벤추리가 구성되어 있지 않은 도 1 과 유사한 단 면도.
도 1 의 설명
도 1 은 물질이 상류측 단부(102)로부터 하류측 단부(103)측으로 유동하는 도관(101)을 보이고 있다. 유입구(106)와 유출구(107)를 갖는 코리올리유량계(104)가 도관내의 전체 물질유동에 관련된 정보를 유도하도록 도관내 물질유동의 일부를 측정하기 위하여 도관(101)에 결합된다.
물질유입구(106)는 이 물질유입구(106)의 개방단부가 상류측으로 향하도록 도관(101)의 내부에 배치된다. 이는 물질유동의 일부를 물질유입구(106)의 내부측으로 전환시킨다. 유입구(106)로 유입되는 물질은 코리올리유량계(104)를 통하여 유동하고 요소(108)의 표면(112)에 근접한개방부(111)를 갖는 물질유출구(107)에서 코리올리유량계(104)를 벗어난다. 요소(108)는 도관(101)의 내면(113)에 부착된다. 요소(108)가 스로우트 영역 T 을 갖는 벤추리를 형성한다.
유출구(107)의 개방부(111)을 벤추리의 스로우트 T 에 근접하여 배치되어 있음을 알 수 있다. 도관(101)에 코리올리유량계(104)의 물질유입구(106)와 물질유출구(107)를 결합하므로서 코리올리유량계(104)에서는 적절한 압력강하가 이루어진다. 이러한 압력강하는 코리올리유량계를 통한 물질의 유동을 증가시킨다. 이와 같이 증가된 압력강하는 코리올리유량계(104)의 유입구(106)에서 물질의 압력에 비교하였을 때 벤추리 스로우트 T 에서 발생된 저압의 잇점을 얻도록 벤추리의 스로우트에 근접하여 물질유출구(111)를 배치하므로서 얻을 수 있다.
도 1 은 또한 튜우브(132)(133)에 의하여 유량계(104)의 물질유입구(106)와 물질유입구(107)에 연결된 차동압력게이지(134)를 보이고 있다. 이러한 연결도 차동압력게이지(134)는 유량계(104)를 통하여 일어난물질압력강하를 연속하여 모니터할 수 있도록 한다. 차동압력게이지(134)는 라인(115)상의 이러한 차동압력정보를 유량계전자장치(114)로 전송하며 이 전자장치는 유량계(104)를 통하여 유동하는 물질의 점도를 나타내는 연속지시를 유도한다. 도 4 의 실시형태에 관련하여 이후 기술된 바와 같이, 유량계전자장치는 유량계튜우브를 진동시키도록 라인(116)에 구동신호를 인가하고 물질의 체적 및 질량도록 라인(117)상에서 신호를 수신한다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 유량계 전자장치 요소(114)는 유량계와 벤추리의 물질유동의 비율과 도관(101)의 내부에서 유동하는 전체물질의 질량유량과 체적유량을 유도하도록 측정된 밀도정보, 측정된 질량유량 측정된 압력강하와, 도관 및 유량계의 파라메타를 포함하는 다른 정보를 이용한다.
도 2 는 도 1 에서 보인 실시형태에 대한 다른 실시형태를 보인 것으로, 도 2 의 요소에 대하여서는 도 1 의 요소와 유사한 부분에 대하여 동일부호로 표시하였다. 두 실시형태사이의 주요차잇점은 도 1 의 실시형태가 도관(101)의 내벽(113)에 고정된 요소(108)에 의하여 형성된 벤추리를 갖는 반면에, 도 2 의 실시형태에서는, 벤추리가 도관(101)의 내부내에 배치된 분리형의 벤추리요소(268)로 구성되는 점이다. 벤추리(208)는 도 3 에서 보인 바와 같이 지지브라킷트(211)(212)에 의하여 도관(101)내의 고정위치에 고정된다.
물질의 유동비율이 물질의 밀도와 점도의 변화에 따라서 변화하므로 도관을 통한 물질의 유동에 대한 유량계를 통한 물질유동의 비율을 결정하기 위하여 바이패스형 유량계를 이용할 때의 문제점은 이미 언급한 바 있다. 본 발명은 코리올리형 유량계가 밀도를 측정하고 속도를 계산할 수 있으므로 이러한 무제점을 해결한다. 이는 유동비율의 계산이 이루어질 수 있도록하고 이로써 물질밀도와 속도의 변화를 보상한다.
도 2 와 도 3 의 실시형태는 또한 유량계 전자장치(114)를 도관(101)내의 전체 물질유동에 대한 질량유량과 체적유량정보를 유도하도록 제 1 도에 관련하여 기술된 바와같이 작동할 수 있도록 하는 도체/라인(115)(116)(117)과 함께 차동압력감지기(134)를 포함한다.
이후 설명되는 바와같이, 차동압력감지기(134)는 도관(101)내의 물질유동의 점성이 일정한 경우에는 필요치 않다. 이 경우에 있어서, 차동압력감지기(134)는 요구되지 않으며 본 발명 장치의 나머지 부분은 도관(101)의 유량정보를 유도해내기 위하여 설명된 바와 같이 작동한다. 그러나, 도관(101)내의 물질이 점도가 일정치 않은 경우, 차동압력감지기의 이용으로 유량계전자장치(14)는 유체점도를 유도할 수 있도록 한다. 점도를 알면 도관의 유량이 정밀하게 측정될 수 있도록 한다. 도 1 , 도 2 및 도 3 의 차동압력감지기는 도 1 , 도 2 와 도 3 에 도시된 바와같이 외부장치일 필요는 없으며, 대신에 필요한 경우 도 4 의 실시형태에 관련하여 도시된 바와 같이 유량계의 내부에 배치될 수 있다.
점도는 코리올리유량계의 유입구와 유출구 사이의 압력차이를 측정하도록 차동압력게이지의 이용을 통하여 측정될 수 있다. 압력차이는 유량과 점도의 함수이다. 압력강하와 유량이 측정되므로 점도가 미국 특허 제 5,359,881 호에 따라 측정될 수 있다.
다음의 수학유도식은 속도(유량), 밀도와 점도에 따른 유량계와 도관사이의 유동비율의 종속성을 보일 것이다. 이는 또한 벤추리 속도와 유량계 및 도관의 총유량이 이들 유체파라메타가 알려져 있을 때에 어떻게 계산되는지를 보이고 있다.
도 1 과 도 2 의 바이패스오량계(104)를 통한 유동은 벤추리(108)의 스로우트 T 에서 발전된 압력차에 의하여 구동된다. 벤추리의 작용을 이해하기 위하여서는 유동물질내의 압력의 성분을 이해하는 것이 필요하다. 제 1 성분은 정적압력이며 이는 우리가 가장 잘 알고 있는 압력이다. 이는 도관(101)내에 정지하여 있는 물질의 압력이다. 이동하는 물질로 정적압력을 갖는다. 이는 도관(101)의 물질유동방향에 대하여 수직으로 압력샘플링튜우브를 향하게 하므로서 측정된다.
제 2 성분은 동적압력이다. 이는 유동물질의 운동에너지이며 상류측으로 향하는 튜우브와 물질유동방향에 수직으로 향하는 튜우브로부터의 압력판독값의 차이로서 측정된다. 동적압력이 다른 등식으로 계산된다.
(1) Pd= 동적압력
ρ = 물질의 밀도
V = 물질의 속도
도관(101)내의 총물질압력 TP 는 동적압력과 정적압력의 합이다.
(2) TP = Ps+ PdTP = 총압력
Ps= 정적압력
점성압력강하를 무시하면 벤추리(108)에서의 총압력 TP 는 베르누이의 법칙에 의하여 보호되고 위치 A 에서 도관의 상류측단부에서의 총 압력과 동일하다. 정적압력 Ps의 일부는 스로우트 T 에서 동적압력 Pd로 변환되었다가 벤추리(108)의 하류측에서 정적압력으로 되돌아간다. 벤추리는 스로우트영역 T 에서 단며적이 감소되어 이러한 기능을 수행한다. 스로우트 T 에서 감소된 면적은 물질의 속도가 강제로 증가하도록 하므로서 동적압력 Pd는 증가하는 반면에 정적압력 Ps는 감소한다. 스로우트의 하류측에서 도관면적은 다시 증가하고 물질속도와 동적압력이 감소하여 정적압력이 증가한다. 적절히 설계면 벤추리는 총압력 TP 가 거의 강하됨이 없이 이러한 변환이 이루어지도록 한다.
본 발명에서 물질유동은 벤추리 스로우트 T 의 상류측인 유입구 B 에서의 정적압력 Ps와 유량계유출구(111)에서의 정적압력 Ps사이의 차이에 의하여 구공된다.
점 A 에서 도관(101)의 상류측부분에서 총압력은 다음 등식으로 주어진다.
(3) Psa = A 에서의 정적압력
TPA= A 에서의 총압력
Vp = 도관내의 속도
위치 B 에서 유량계(104)에 대한 유입구(106)에서의 정적압력은 A 에서의 총 압력(베르누이의 법칙에 의하여 B 에서의 총압력과 동일함에서 유량계를 유량계를 통한 물질속도에 의한 동적압력을 뺀 것과 동일하다. 이러한 유도를 간편히 하기 위하여 유량계 튜우브, 유입구(106)와 유출구(107)는 모두 동일한 직경이며 모두 동일한 속도의 물질이 수용된 것으로 가정될 것이다.
(4) Vm= 유량계내의 속도
PsB= B 에서의 유량계 정적압력
등식 4 에 등식 3을 대입하면 다음과 같다.
(5)
(6)
유량계(104)의 유출구(111)에서 정적압력을 총 압력 TPA에서 스로우트 T 의 동적압력 Pd를 뺀 것과 동일한 벤추리스로우트 T 에서의 정적압력과 동일하다. 이는 TPA= Tp2이기 때문이다.
(7) PsA= 스로우트에서의 정적압력
Vt= 벤추리스로우트 속도
등식 7 에 등식 3 을 대입하면 다음과 같다.
(8)
등식 8 을 간단히 하면 다음과 같다.
(9)
유량계(104)의 유입구와 유축구사이에서 정적압력의 차이는 다음의 등식으로 주어진다.
(10) δPs= PsB- PstδPs= 유량계 압력차이
등식10 에 등식 6 과 9 를 대입하면 다음과 같다.
(11)
등식 11 을 간단히 하면 다음과 같다.
(12)
이와같이 벤추리 내에서의 점성손실을 무시하면 바이패스유량계(104)를 통하여 물질을 구동시키는 압력은 유량계(104)와 벤추리스로우트 T 에서 물질의 속도를 제곱한 것의 차이에 비례함을 알 수 있다. 스로우트면적을 줄이므로서 구동압력이 증가되어 바이패스유량계가 2 회적유동범위에서 작동할 것이다. 동적압력이 벤추리의 하류측에서 정적압력으로 복귀전환되므로 도관(101)에서 전체압력강하는 최소가 된다.
바이패스유량계를 통하여 물질을 구동시키는 압력차이가 등식 12 에 의하여 주어진다. 벤추리(108)를 통한 유동에 대한 유량계(104)를 통한 유동의 비율은 측정하기 위하여서는 유량계와 벤추리를 통한 유동 또는 점성 압력강하에 대한 저항을 아는 것이 필요하다. 파이프를 통한 유동에 대한 저항의 등식은 물질의 레이놀드 수의 함수인 유동양식(층류 또는 난류)에 따라 달라진다. 레이놀드 수는 유동을 특징화하는데 사용되는 크기가 없는 수 이다. 레이놀드 수는 다음 등식으로 주어진다.
(13) ρ = 밀도
V = 속도
d = 파이프직경
μ = 점도
2000 - 3000 의 레이놀드 수가 층류와 난류사이의 근접전이영역으로서 인식되어 있다. 이 영역이 광범위하고 (정확한 점이 아님), 난류에 대한 압력강하등식이 층류에 대한 것과는 상이하므로 압력강하등식(층류 또는 난류)가 적당하다는 것에 대하여 모호함이 있다. 이러한 모호함은 새로운 발명의 유량계가 난류형식에서의 유량으로 작동되는 것을 요구한다. 다행히 유량계유동을 구동시키는 벤추리의 이용이 이것을 용이하게 한다.
파이프를 통한 유동의 압력강하가 다아시 등식 (Darcy formula) 에 의하여 주어진다.
(14) f = 마찰계수
L = 파이프길이
d = 파이프직경
V = 물질속도
다아시 등식은 상이한 유동양식(층류 또는 난류), 구조(직선 또는 곡선)와, 표면마무리정도(평활면 또는 조면)에 대하여 범용적으로 충분형식이다. 이들 상이한 조건에 대한 등식에서의 차이가 있다면 그것은 마찰계수이다. 약 105의 레이놀드 수까지 평활면 직선파이프에서 난류유동에 대한 마찰계수가 블라시우스 등식(Blasius equation)에 의하여 주어진다.
(15) fs= 평활면 직선파이프의 마찰계수
90。 만곡된 파이프(도 1 의 바이패스유량계의 경우와 같이)에 대한 마찰계수 fb는 직선파이프에 대한 마찰계수의 정배수이다.
(16) fb= nfsn = 상수(튜우브직경에 의하여 나누어진
만곡반경의 함수)
도 1 의 바이패스유량계는 수개의 만곡부와 수개의 직선부를 갖는다. 만곡부마찰계수와 직선튜우브마찰계수는 동일한 형태이므로, 이들은 도 1 의 바이패스유량계에 대한 단일항의 마찰계수에 조합될 수 있다. 이러한 단일항은 유량계구조의 함수인 승수로 곱한 등식15 이다.
(17) fm= αfsfm= 유량게마찰계수
α = 유량계에 기초한 상수
이와같이 유량계를 통한 압력강하는 다음 등식으로 나타낼 수 있다.
(18) m = 유량계를 나타내는 아래첨자
유량계 유입구와 유출구사이의 벤추리에서 점성손실은 표본직경과 속도를 이용하는 경우 다아시 등식으로 나타낼 수 있다. 벤추리에서 점성 압력강하를 계산하기 위한 적정속도는 스로우트속도 cVt 의 분수이다.
(19) Vv= cVtVv= 표본벤추리속도
c = 상수
그리고 벤추리에 대한 다아시 등식은 다음과 같이 된다.
(20) cVt= 벤추리속도
fv = 벤추리마찰계수
Lv= 벤추리길이
dv= 벤추리직경
벤추리에 대한 이러한 점성압력강하는 등식(12)으로부터의 벤추리압력차이에 부가된다. 합은 유량계를 통하여 물질을 구동시키는 압력이다.
(21) δPs= 유량계를 통하여 물질을
구동시키는 압력
유량계를 통한 압력강하는 유량계를 통한 유동을 구동시키는 압력과 동일하게 설정된다. 벤추리를 통한 물질유동에 대한 유량계를 통한 물질유동의 비율이 속도비율에 대한 결과의 등식을 해석하므로서 얻을 수 있다.
(22) δPs= Pdropm
등식 18 과 21 을 등식 22 에 대입하면 다음과 같다.
(23)
이 등식은 유량계와 벤추리스로우트 사이의 속도비율을 위하여 해석될 수 있다.
(24)
등식 13 과 14 를 등식 23 에 대입한다.
(25)
등식 25 로부터 물질속도비율은 알려진 유량계와 벤추리구조의 상수뿐만 아니라 물질밀도, 점도와 물질속도에 따라 달라진다. 전형적인 체적바이패스유량계는 유량계 물질속도 Vm만을 측정할 수 있으나 밀도 또는 점도를 알지 못한 상태에서 이들은 스로우트 속도 또는 전체 유량을 정밀하게 측정할 수 없다. 바이패스 유량계로서 코리올리유량계의 이용은 물질밀도와 속도의 측정을 허용한다. 이는 점도와 스로우트 속도만이 미지의 상태이다. 점도는 여러가지 방법으로 처리될 수 있다. 먼저, 점도가 일정하고 알려져 있는 경우, 그 값은 등식 25 에 간단히 대입될 수 있다. 점토가 알려진 온도의 함수인 경우, 이는 코리올리 유량계에서 측정된 유체 온도를 이용하여 계산될 수 있다(코리올리 유량계는 온도에 따른 탄성율의 변화를 보상하기 위하여 온도가 알려지는 것이 요구된다). 끝으로, 점도가 알려지지 않는 방법으로 변화하는 경우 이는 코리올리 유량계의 유입구와 유출구 사이의 압력차를 측정하기 위하여 차동압력게이지를 통하여 측정될 수 있다. 압력차이는 유량과 점도의 함수이다. 압력강하와 유량이 측정되므로 점도가 하겐 포세리 등식을 이용하여 미국 특허 제 5,359,881 호와 같이 측정될 수 있다.
μ = 유체의 점도
K = 각 유량계에 대하여 측정된 상수
△P = 차동압력
ρ = 유체의 밀도
m = 유체의 질량유량
이 점에서 등식 25 에서 알려지지 않는 것은 등식을 반복적으로 해석하므로서 결정될 수 있는 벤추리의 스로우트를 통한 속도이다. 스로우트 속도 Vt 가 알려졌을 때, 스로우트질량유량이 측정될 수 있다(속도 × 밀도 × 스로우트면적). 총도관 질량유량은 간단히 유량계와 벤추리스로우트 질량유량의 합이다: 이러한 계산은 유량계 전자장치(114)로 구성될 수 있고 콜로라도 80301 의 보울더에 소재하는 Micro Motion 사로부터 입수가능한 Micro Motion model RFT 9739 에 이미 존재하는 것과 같은 마이크로프로세서의 이용에 의하여 용이하고 신속하게 수행된다. 도 1 의 구조는 베추리와 관련하여 표준형 코리올리 질량유량계와, 필요한 경우 차동압력계의 이용으로 현재의 바이패스유량계보다 아주 정밀하게 도관물질 질량유량을 측정할 수 있다.
RFT 9739 (전자장치 114) 는 도 1 의 요소(104)와 같은 코리올리유량계를 통하여 유동하는 물질에 대한 질량유량, 체적유량과 밀도정보를 유도하도록 프로그램되고 운영된다. 만약 유량계에 차동압력 감지기가 구비되어 있는 경우 RFT 9739 은 물질의 점도정보를 유도할 수 있다. 본 발명에 따라서 RFT 9739 는 Lm, dm, Lv, dv 등과 같은 유량계와 도관구조를 나타내는 상수로 프로그램된 후에 Vt 에 대하여 등식 25 를 해석한다. 그리고 이는 벤추리와 도관의 전체에서 질량유량을 유도한다. 본 발명의 기술사상에 따라서, RFT 9739 는 또한 다른 유체등식을 이용하는 구조에 기초한 도관물질의 질량 유량정보를 유도할 수 있다.
등식 25 는 도관의 벤추리가 코리올리 유량계를 통한 유량을 증가시키는데 사용되는 우선실시형태를 위하여 유도되었다. 이는 등식 25 이 도관에 벤추리가 없는 도 8 의 실시형태에 대하여서도 적용되는 유사한 분석을 통하여 알 수 있다. 이 실시형태에서, 벤추리가 없는 경우 등식 25 의 벤추리 길이 Lv 는 유량계 바이패스 유입구와 유출구사이의 도관의 거리가 되고, 벤추리직경 (dv)은 도관직경이 되며, 벤추리스로우트 속도(Vt)는 유량계 바이패스 유입구와 유출구사이의 도관유체속도가 된다.
또한 등식 25 은 도 8 에서 보인 바와 같이, 벤추리 유량계와 같이 벤추리가 없는 코리올리 바이패스유량계에도 적용되므로 종래기술의 바이패스 유량계에 비하여 개선된 정확성을 보이는 이들 비-벤추리형 유량계의 바이패스비율의 변화를 위하여 보정이 이루어질 수 있다. 그러나, 우선 실시형태는 코리올리유량계를 통한 유동량을 증가시키므로서 보다 정확성을 향상시키는 벤추리를 포함한다.
상기 설명과 등식들은 본 발명이 바이패스형 유량계에 결합된 도관내의 총질량유량을 유도하는 방법의 단계를 기술하고 있다. 이들 방법의 단계들은 다음 요소를 갖는 흐름도와 같다.
1. 유량계의 질량유량, 밀도, 물질속도가 측정된다.
2. 물질점도(일정치 않거나 이미 알려져 있지 않은 경우)가 측정된다.
3. 유량계 유입구와 유출구 사이의 도관의 부분(또는 존재하는 경우 벤추리 스로우트에서) 에서 물질속도와 질량유량이 등식 25 를 이용하여 측정된다.
4. 유량계 유입구와 유출구 사이의 도관의 부분(또는 존재하는 경우 벤추리 스로우트에서) 에서 질량유량이 단계 3 의 측정된 물질속도와 도관 또는 존재하는 경우 벤추리의 알려진 물리적 특성을 이용하여 측정된다.
5. 도관의 총물질질량유량이 단계 4 의 도관부분 (또는 벤추리) 질량유량에 단계 1 의 유량계 질량유량을 부가하므로서 결정된다.
도 4 와 도 5 의 설명
도 4 와 도 5 는 도관(101)의 내부에 삽입된 바이패스유량계(400)로 구성된 본 발명의 다른 실시형태를 보이고 있다. 도관(101)은 도 1 과 도 2 의 도관(101)에서 보인 바와 같은 상류측 단부(102)와 하류측단부(103) 를 갖는다. 바이패스유량계(400)는 개방부(402)와 동체면(401)을 갖는 상류측 단부를 갖는다. 또한 유량계(400)는 첨단부(407)와 동체면(406)을 갖는 하류측 단부를 갖는다. 또한 유량계(400)는 외통체(404)로 구성되는 중간부분을 갖는다. 외통체(404)는 유동채널(409)(411) 이 지나는 중공형 챔버(427)를 둘러싸고 있다. 유동채널(409)은 개방부(402)에 연결된 유입부(412)를 포함한다. 또한 유동채널(409)은 벤추리의 스로우트 T 에 근접하여 면(406)에 동일 평면 상으로 놓이는 개방부를 갖는 요소(434)에 연결된 유출부(414)를 포함한다. 유동채널(411)은 개방부(402)에 연결된 상류측 유입구(413)를 포함한다. 이는 또한 벤추리의 스로우트부분 T 에 근접하여 면(406)에 동일평면상으로 놓이는 개방부를 갖는 채널(434)에 연결된 유출구(415)를 포함한다. 중공형 챔버(427)는 또한 유동채널(409)(411)사이에 드라이버(417)와 감지기(423)를 포함한다. 지지봉(424)(425)이 유동튜우브(411)(409)의 벽에 연결된다. 드라이버(417)는 중공형 챔버(427)의 중간부분에 코일과 자석 M 조합으로 구성된다. 드라이버(417)는 물질이 유동할 때 유동튜우브(409)(411)를 포함하고, 이들 각각은 유동튜우브(409)(411)가 라인(115)에서 수신된 구동신호의 제어하에 드라이버(417)에 의해 이들의 공진주파수로 진동될 때에 이들 유동튜우브의 횡방향 운동을 검출하는 코일과 자석 M 의 조합으로 구성된다. 감지기(421)(423)에 의하여 검출된 진동은 라인(116)을 통하여 유량계 전자장치(114)에 전달되며, 이는 잘 알려진 바와 같이 수신된 신호사이의 위상차이를 측정한다. 이들 사이의 위상차이는 유동채널(409)(411)에서 물질의 질량유량을 나타낸다. 유량계 전자장치(114)는 또한 라인(115)에 인가된 자동주파수로부터 유동물질의 밀도를 결정한다. 유량계 전자장치는 도관(101)의 내부에서 유동하는 전체 물질의 질량유량과 기타 요구된 정보를 측정토록 유동채널(409)(411)의 상대직경과 도관(101)의 직경에 관한 사전에 프로그램된 정보와 함께 질량유동과 밀도정보를 이용한다.
유출구(434)의 출구개방부는 면(406)으로 형성된 벤추리의 스로추트 T 에 근접하여 배치되어 있다. 이는 유량계(400)는 그 유출구(434)와 유입구(402)사이의 최적한 압력강하를 받도록한다. 이렇게 하므로서, 도 4 의 유량계는 도관(101)의 내부를 유동하는 물질에 대한 전체적으로 요구된 정보를 유도하도록 도 1 과 도 2 의 유량계에 대하여 이미 설명된 것과 동일한 방법으로 작동한다.
도 5 는 도 4 에서 보인 실시형태의 정단면을 보인 것으로 유량게(400)의 외면을 도관(101)의 내면에 연결하는 한쌍의 지주(501)(502)를 보이고 있다. 라인(115 - 117)은 유량계전자장치를 유량계(400)에 연결토록 지주(501)의 중심을 통하여 연장되어 있다.
또한 삽입형 코리올리유량계(400)는 중공형 챔버(427)내에 배치되고 튜우브(432)로 상류측 개방부(402)에 연결되어 있으며 유출단부(416)가 유량계의 물질유출구(434)에 결합된 튜우브(433)로 연결된 차동압력감지기(435)를 수용하고 있다. 차동압력게이지(435)는 유량계(400)의 물질유입구(402)와 유량계(400)의 물질유출구(434)사이의 압력차이를 검출한다. 이러한 압력차이정보는 도 5 의 라인(115)을 통하여 유량계전자장치(114)에 인가되며 이 장치는 유동물질에 대한 점도를 유도해내기 위하여 이러한 압력차이정보를 이용한다.
유량계(400)는 도관(101)내의 유동물질이 물과 같이 점도가 거의 일정한 설비인 경우, 또는 물질이 유량계에 의하여 측정된 온도의 알려진 함수인 점도를 갖는 경우 차동압력감지기(435)가 없이도 작동될 수 있다. 그러나, 점도가 알려져 있지 않는 경우 차동압력감지지(435)가 물질의 점도를 유도해낼 수 있다. 그리고 점도정보는 유량계 물질속도에 대한 벤추리 스로우트내 물질유동의 속도사이의 비율을 유도해내도록 등식 24 에 사용될 수 있다. 스로우트와 유량계내의 속도가 측정되면 스로우트내 물질의 질량유량이 다음 관계로부터 유도될 수 있다.
도관전체의 이러한 질량유량은 스로우트의 질량유량과 코리올리 유량계를 통한 질량유량의 합이다.
도 6 의 설명
도 6 은 도 1 과 유사한 바이패스 코리올리 유량계를 보인 것이다. 차잇점은 도 6 의 시스템에서 유량계유입구(106)가 유출구(111)의 하류측에 놓인다는 것이다. 도 6 에서, 도관(101)내 물질의 일부가 유입구(106)로 유입되고 유량계(104)와 유출구(111)를 통하여 다시 도관의 내부로 향할 것이다. 벤추리의 스로우트에서는 저압이므로 유출구(106)에서 물질의 압력이 유출구(111) 보다 크므로 물질이 이러한 방향으로 유동한다.
도 7 과 도 8 의 설명
도 4 에서 보인 바와 같은 단일차동압력감지기(435)와 튜우브 (432)(433)은 필요치 않으며 필요한 경우 두개의 별도 압력감지기 (435A)(435B)로 대체 될 수 있고, 이들 중 하나는 물질유입구(402)에서 튜우브(432)의 단부에 배치될 수 있다. 다른 하나는 물질유출구 (434)에서 튜우브(433)의 단부에 배치될 수 있다. 그리고 이들 두 압력게이지로부터의 신호는 물질의 점도를 유도해 내도록 단일차동압력게이지(435)의 이용을 위하여 도 4 와 도 5 에서 설명된 바와 같은 방법으로 작동할 수 있는 유량계전자장치(114)(도 7 에는 도시하지 않았음)에 도선(116A)(116B)을 통하여 인가될 수 있다. 도 7 의 드라이버(417)와 감지기(421)(423)는 도 5 에서 보인 것과 동일한 방법으로 도선에 의하여 유량계전자 장치(114)(115)(117)에 연결될 수 있다.
도 8 은 도관(101)의 내부에 벤추리구조물(108)이 없는 것을 제외하고는 제 1 도와 유사한 실시형태를 보인 것이다. 도관(101)의 내면(113)은 실제로 평면이며 유량계(134)를 통한 물질의 유동은 도관압력에 의하여 유량계 유입구(B)와 유출구(111)사이에서 강하한다. 도 8 의 실시형태의 작동원리는 도 1 과 동일한다.
이상의 본 발명은 그 우선 실시형태로 제한되지 아니하고 본 발명의 범위와 기술사상내에서 다른 수정이나 변경이 가능하다. 예를 들어 본 발명은 코리올리 유량계(104)(400)의 이용에 관하여 설명되었다. 본 발명은 이로써 제한되지는 아니하며 필요한 경우 물질밀도가 일정하다고 할 때 유량계(104)는 체적유량계로 작동될 수 있다. 이와 같이 작동될 때 도시된 우치의 유입구, 즉 도 1 의 유입구(106)를 갖고 벤추리의 스로우트 T 부근에 배치된 유출구를 갖는 체적유량계가 이를 통하여 유동하는 물질의 체적과 도관(101)의 전체를 유동하는 물질의 체적을 결정하는데 최적의 방법으로 유량계가 작동할 수 있는 최적한 압력강하가 이루어질 수 있게 된다. 더욱이 동일한 방식이 특정등식이 다를 수 있는 상이한 구조와 유동조건에도 적용될 수 있다. 그러나 물질의 파라메타를 결정하고 바이패스 비율의 변화를 보상하기 위한 방법은 그대로 유효하다.
요약컨데, 물질유량이 큰 대형도관에 바이패스유량계를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 기존의 바이패스 유량계는 바이패스비율이 물질의 파라메타에 따라 변화하므로 대부분의 경우에 요구되는 고도의 정확성이 떨어진다. 본 발명의 유량계는 영구적인 물질의 압력강하의 손실없이 이들의 정확성을 높인다. 이는 코리올리유량계를 통하여 유동하는 물질 유동의 일부를 증가시키는 벤추리를 이용하므로서 달성된다. 또한 벤추리형 바이패스 유량계와 관련된 유체역학등식은 유량계구조와 유체의 특성으로부터 바이패스비율이 계산될 수 있도록한다. 본 발명의 코리올리유량계는 연속하여 물질의 특성을 측정하고 연속하여 바이패스비율과 총질량유량을 계산한다.

Claims (36)

  1. 도관내의 물질유동을 측정하기 위한 유동측정장치에 있어서, 상기 장치가 유량계, 상기 도관내의 상기 물질유동의 일부를 상기 유량계측으로 전환시키기 위하여 상기 도관내부에 배치되고 상기 유량계에 결합된 물질유입구, 상기 유량계에서 유동하는 물질을 상기 도관으로 복귀시키기 위하여 상기 도관의 내부에 배치되고 상기 유량계에 결합된 물질유출구, 질량유량과 상기 유량계내의 물질유동의 속도와 밀도를 측정하기 위한 수단, 상기 물질유입구와 상기 물질유출구사이의 상기 도관의 부분에서 물질유동속도와 질량유량을 측정하기 위하여 상기 질량유량과 상기 유량계내 상기 물질유동의 속도와 밀도의 측정값에 응답하는 수단, 상기 도관의 부분에 대한 물질속도와 질량유량을 측정하기 위한 수단과, 상기 도관내 상기 물질의 총질량유량을 측정하기 위하여 상기 유량계와 상기 도관부분에서 상기 물질유량의 상기 측정값에 응답하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 유동측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유량계내의 상기 물질의 속도를 측정하기 위한 수단, 상기 도관부분에서 상기 물질유동속도와 상기 질량유량을 측정하기 위하여 상기 유량계의 상기 점도와 상기 물질유속 그리고 상기 질량유량과 상기 밀도의 상기 측정값에 응답하는 수단과, 상기 도관의 상기 총 물질질량유량을 측정하기 위하여 상기 도관의 상기 물질속도와 질량유량의 상기 측정값에 응답하는 수단이 구성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 유량계가 코리올리 질량유량계로 구성됨을 특징으로하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 코리올리 질량유량계가 상기 물질유입구와 상기 물질유출구사이에 물질압력강하의 측정값을 발생하기 위하여 상기 물질유입구와 상기 물질유출구에 결합된 압력감지수단과, 상기 유동물질의 점도를 유도하기 위하여 상기 물질압력 강하의 측정값에 응답하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 도관내의 상기 총물질질량유량을 측정하기 위한 상기 수단이 상기 유량계내에서 물질유속 및 질량유량과 함께 물질밀도와 상기 물질점도를 측정하기 위한 수단과, 상기 물질유입구와 상기 물질유출구사이의 상기 도관부분내에서 상기 물질질량유량을 측정하기 위하여 상기 유량계내의 상기 물질속도와 질량유량 그리고 밀도와 점도의 상기 측정값에 응답하는 수단으로 구성됨을 특징으로하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 물질유출구에 근접한 도관의 위치에서 상기 물질유출구와 상기 물질유입구인 상기 유입구와 유출구사이에서 상기 도관내의 상기 물질유속을 증가시키기 위한 수단이 구성되어 있으며, 상기 물질유출구가 상기 유량계내에서 상기 물질유동을 증가시키도록 상기 물질유입구와 상기 물질유출구사이의 최적한 압력강하를 발생하기 위하여 상기 도관내 물질유동의 증가된 속도를 갖는 상기 장소에서 상기 도관에 결합됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 물질 밀도와 함께 상기 유량계내의 상기 물질유속과 질량유량을 측정하기 위한 수단, 상기 증가된 물질유속을 갖는 상기 도관의 상기 부분에서 물질유속과 질량유량을 측정하기 위하여 상기 물질유속과 상기 유량계내의 질량유량 및 상기 물질 밀도의 상기 측정값에 응답하는 수단과, 상기 도관내의 상기 총 물질질량유량을 측정하기 위한 수단이 구성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 유량계가 코리올리 질량유량계로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 코리올리 질량유량계가 상기 물질유입구와 상기 물질유출구사이의 물질압력강하의 측정값을 발생하기 위하여 상기 물질유입구와 상기 물질유출구에 결합된 압력감지수단과, 상기 유동물질의 점도를 유도해내기 위하여 상기 물질압력강하의 상기 측정값에 응답하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 도관내의 상기 총물질질량을 측정하기 위한 상기 수단이 물질밀도와 상기 물질점도와 함께 상기 유량계의 물질 유속과 질량유량을 측정하기 위한 수단, 증가된 속도의 상기 도관 부분내의 상기 물질유속과 질량유량을 측정하기 위하여 상기 유량계내의 상기 물질속도와 질량유량 그리고 밀도와 점도의 상기 측정값에 응답하는 수단과, 상기 도관내의 상기 총물질유량을 측정하기 위하여 상기 도관부분내의 상기 물질유속과 질량유량의 상기 측정값에 응답하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 물질유출구가 상기 도관의 상기 물질유입구의 상류측에 배치됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 물질유출구가 상기 도관의 상기 물질유입구의 하류측에 배치됨을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 유량계가 체적유량계임을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 6 항에 있어서, 상기 유량계가 코리올리 질량유량계임을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 코리올리질량유량계가 상기 유입구와 상기 유출구사이의 물질압력강하를 측정하기 위하여 상기 물질유입구와 상기 물질유출구에 결합된 압력감지수단과, 상기 유동물질의 점도를 유도하기 위하여 상기 물질압력강하의 상기 측정값에 응답하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 물질유동의 속도를 증가시키기 위한 상기 수단이 상기 도관의 내부에 배치된 벤추리로 구성되고, 상기 물질 유출구가 상기 벤추리의 스로우트영역에 결합됨을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 코리올리 질량유량계가 상기 도관의 외부에 배치됨을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 벤추리가 상기 도관의 내면에 형성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 벤추리와 상기 스로우트영역이 상기 도관의 내면으로부터 간격을 두고 있음을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 코리올리 질량유량계가 상기 도관내에 배치됨을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 코리올리 질량유량계가 각각 평행한 종축선을 갖는 상기 도관내에 배치된 기다란 동체, 상기 코리올리 질량유량계를 통하여 지날 물질이 유입되는 상기 물질유입구를 갖는 상기 동체의 상류측단부, 상기 동체로부터 다시 상기 도관의 내부로 물질을 배출하기 위한 상기 물질유출구를 갖는 상기 동체의 하류측단부, 상기 동체의 상기 종축선에 평행한 종축선을 갖는 상기 동체내의 한쌍의 평행한 유동채널, 상기 유동채널의 하류측 단부를 상기 동체의 상기 하류측 단부에 결합시키기 위한 수단, 상기 유동채널의 상류측단부를 상기 동체의 상류측 단부에 결합시키기 위한 수단으로 구성되고, 상기 동체의 상기 유입구로 유입되는 물질이 상기 유동채널과 상기 동체의 상기 유출구를 통하여 유동하고 상기 도관내에 유동하는 상기 물질로 되돌아 가며, 상호 횡방향과 종방향으로 상기 채널을 진동시키기 위한 수단과, 상기 유동채널에 결합되고 상기 도관의 상기 총물질질량유량을 유도해내기 위하여 상기 유동채널을 통하여 물질이 유동하는 동안에 상기 진동에 응답하는 감지기 수단을 포함하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 동체의 상기 하류측단부가 벤추리로 구성되고 상기 동체의 상기 유출구가 상기 벤추리의 스로우트에 근접하여 배치됨을 특징으로 하는 장치
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 코리올리 질량유량계가 상기 유입구와 상기 유출구사이의 물질 압력강하를 측정하기 위하여 상기 물질유입구와 상기 물질유출구에 결합된 압력감지수단, 상기 유동물질의 점도를 유도하기 위하여 상기 물질압력 강하의 상기 측정값에 응답하는 수단과, 상기 벤추리의 물질속도 및 질량유량과 상기 도관의 총 물질질량 유량을 측정하기 위하여 상기 점도의 상기 유도에 응답하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  24. 도관내의 물질유동을 측정하는 방법에 있어서, 상기 방법이 내부에 물질유입구가 배치된 도관의 물질유동의 일부를 상기 물질유입구와 결합된 유량계측으로 전환시키는 단계, 상기 도관의 상기 내부에 배치되고 상기 유량계에 결합된 물질유출구를 통하여 상기 유량계의 물질유동을 상기 도관측으로 복귀시키는 단계, 상기 유량계 유속에서 물질유속과 질량유량 그리고 밀도의 측정값에 응답하여 상기 유입구와 상기 유출구 사이에서 상기 도관의 일부분에서 물질속도와 질량유량을 측정하는 단계와, 상기 유량계와 상기 도관부분에서 상기 물질유속과 질량유량의 상기 측정값에 응답하여 상기 도관의 총물질질량유량을 결정하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 도관의 물질유동 측정 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 유량계가 코리올리 질량유량계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 물질유입구와 상기 물질유출구 사이의 물질 압력강하의 측정값을 발생하기 위하여 압력감지수단을 상기 물질유입구와 상기 물질유출구에 결합하는 단계와, 상기 물질압력강하의 상기 측정값에 응답하여 상기 유동물질의 점도를 유도하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 물질밀도와 상기 물질점도와 함께 상기 유량계의 물질유속과 질량유량을 측정하는 단계, 상기 유량계의 상기 물질속도와 질량유량 그리고 밀도 및 점도의 상기 측정값에 응답하여 상기 도관내의 물질유속과 질량유량을 측정하는 단계와, 상기 도관의 총질량유량을 측정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 24 항에 있어서, 상기 도관부분과 상기 물질유출구에 근접하여 상기 물질유속과 질량유량을 증가하는 단계와, 상기 유량계내의 상기 물질 유동을 증가시키도록 상기 물질유입구와 상기 물질유출구사이의 최적한 압력강하를 발생하기 위하여 증가된 물질유속과 질량유량을 갖는 상기 위치에서 상기 물질유출구를 상기 도관에 결합하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 유량계가 코리올리질량유량계임을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 물질유입구와 상기 물질유출구사이의 물질압력 강하를 측정하는 단계와, 상기 물질압력강하의 상기 측정값에 응답하여 상기 유동물질의 점도를 유도하는 단계를 포함함을 특징으로하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 물질밀도와 상기 물질점도와 함께 상기 유량계의 물질유속과 질량유량을 특정하는 단계, 상기 유량계의 상기 물질속도와 질량유량 그리고 밀도와 점도의 상기 측정값에 응답하여 증가된 속도의 상기 도관부분에서 상기 물질유속과 질량유량을 측정하는 단계와, 상기 유량계와 상기 도관부분의 상기 물질유속과 질량유량의 상기 측정값에 응답하여 상기 도관의 상기 총질량유량을 특정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 28 항에 있어서, 상기 증가된 유속이 벤추리의 스로우트에 근접하여 상기 물질유출구를 배치하므로서 얻어짐을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 유량계의 상기 물질유입구와 상기 유출구 사이의 물질압력강하를 측정하기 위하여 상기 유량계에 결합된 압력감지기수단을 작동시키는 단계와, 상기 물질압력강하의 상기 유도에 응답하여 상기 도관내의 상기 물질유동의 상기 점도를 유도하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 24 항에 있어서, 각각 평행한 종축선을 갖는 상기 동체를 갖는 상기 도관의 내부에 코리올리 질량유량계의 기다란 동체를 배치하는 단게, 상기 코리올리 질량유량계를 통하여 상기 물질유입구를 갖는 상기 동체의 상류측 단부에 의하여 공급된 물질을 이동시키는 단계, 상기 물질유출구를 갖는 상기 동체의 하류측단부를 통하여 상기 동체로부터의 물질을 다시 상기 도관의 내부로 배출하는 단계, 상기 동체로부터의 물질을 다시 상기 도관의 내부로 배출하는 단계, 상기 동체의 상기 종축선에 평행한 종축선을 갖는 상기 동체내의 한쌍의 평행한 유동채널을 제공하는 단계, 상기 유동채널의 하류측 단부를 상기 동체의 상기 하류측단부에 연결하는 단계, 상기 유동채널의 상류측 단부를 상기 동체의 상기 상류측 단부에 연결하는 단계를 포함하고, 상기 동체의 상기 물질유입구로 유입되는 물질이 상기 유동채널과 상기 동체의 물질유출구를 통하여 이동하고 상기 도관으로 유동하는 상기 물질에 다시 복귀되며, 상대측에 대하여 횡방향으로 상기 유동채널을 자동시키는 단계와, 상기 도관의 상기 물질유동에 관한 정보를 유도하기 위하여 물질이 상기 채널을 유동하는 동안에 상기 진동에 응답하여 감지기수단을 작동시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 동체에 의하여 형성된 벤추리의 스로우트 부근에 상기 동체의 상기 유출구를 배치하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 유량계동체의 상기 물질유입구와 상기 유출구사이의 물질압력강하를 측정하기 위하여 상기 동체에 결합된 압력감지기 수단을 작동시키는 단계, 상기 물질압력강하의 상기 유도에 응답하여 상기 유량계의 상기 물질유동의 점도를 유도하는 단계를 포함하고, 상기 점도유도값이 상기 도관의 상기 총질량유량을 유도하는데 이용됨을 특징으로 하는 방법.
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