KR100302656B1

KR100302656B1 - 스퀴즈펌프(squeezepump)의탄성튜브(flexibletube)

Info

Publication number: KR100302656B1
Application number: KR1019980025934A
Authority: KR
Inventors: 노보루 이와타
Original assignee: 노보루 이와타; 다이이치 테크노 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2001-11-22
Also published as: DE69819416D1; EP0889237A3; TW433391U; DE69819416T2; NZ330814A; US6168397B1; CA2241982C; AU7310398A; CN1208125A; EP0889237A2; AU705450B2; JP3820317B2; EP0889237B1; JPH1172091A; KR19990013493A; CA2241982A1; CN1127621C

Abstract

본 발명에 따른 스퀴즈 펌프는 한쌍의 스퀴즈 롤러를 작동시켜 탄성튜브를 탄성적으로 압축함으로써 상기 탄성튜브를 통해 슬러리를 이송하는 것으로, 상기 탄성튜브는 그 내경과 외경의 비가 0.56에서 0.72 사이가 되고, 그 두께가 23mm에서 35mm 사이가 되는 것을 특징으로 한다.

Description

스퀴즈 펌프(ｓｑｕｅｅｚｅｐｕｍｐ)의 탄성튜브(ｆｌｅｘｉｂｌｅｔｕｂｅ)

본 발명은 혼합 초기의 콘크리트와 같은 슬러리(slurry)를 이송하는 스퀴즈 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스퀴즈 펌프에 적용된 탄성튜브(elastic tube)에 대한 것이다. 상기 스퀴즈 펌프에는 상기 탄성튜브를 압축하여 탄성적으로 변형시킴으로써 탄성튜브를 통해 슬러리를 이송시키는 스퀴즈 롤러가 구비되어 있다.

종래 스퀴즈 펌프에는 원통형 드럼(drum)의 내면을 따라 ' U ' 형으로 장착된 탄성튜브가 장착되어 있다. 한쌍의 지지아암이 상기 드럼의 중심에 삽입된 드라이브 샤프트에 장착되어 있다. 상기 지지아암은 180도의 각도로 서로 분리되어 있으며, 동시에 회전하게 되어 있다. 한쌍의 스퀴즈 롤러는 각 지지아암의 선단에서 지지샤프트 및 베어링에 의해 지지되어 있다. 상기 스퀴즈 롤러는 탄성튜브를 그 외부에서 압축하여 납작하게 변형시킨다.

상기 한쌍의 스퀴즈 롤러는 상기 탄성튜브를 압축함으로써 콘크리트가 스퀴즈 롤러의 앞부분에서 탄성튜브를 통해 스퀴즈 롤러의 회전방향으로 움직이게 한다.

더욱이, 이어지는 한쌍의 롤러는 회전하여 상기 탄성튜브를 압축함으로써 탄성튜브 내에 충진된 콘크리트를 전 후 롤러 사이에서 각 롤러의 회전방향을 따라 이동시킨다. 이와 같은 방법에 의해 콘크리트가 이송되는 것이다.

그러나, 이와 같이 탄성튜브가 일정한 부피를 가진 종래의 스퀴즈 펌프에 의하면, 도 14에서 실선으로 나타난 것과 같이 상기 스퀴즈 롤러(62)가 탄성튜브(61)를 압축하기 시작하면 탄성튜브(61)는 드럼(63)의 내면측으로 압박된다. 이러한 작동에 의해 상기 탄성튜브(61)는 도 14에서 점선으로 나타난 것과 같은 기준위치에 있을 수 없게 된다. 따라서 이 경우에는 탄성튜브(61)를 제자리에 다시 놓거나, 스퀴즈 롤러(62)와의 연계위치를 조정해야 한다. 때문에 작동상의 효율이 저하된다.

뿐만 아니라, 이러한 문제가 자주 발생하면, 경우에 따라서는 탄성튜브가 마모되어 내구성이 감소되기도 한다.

또한, 이러한 문제가 특정한 치수를 가진 탄성튜브를 사용할 때 발생한다는 것이 실험에 의해 밝혀졌다. 뒤에 기재된 표 2에 나타난 것과 같이 이러한 탄성튜브의 치수는 외경이 160mm에서 165mm 사이에서 설정되고, 내경이 120mm에서 145 mm 사이에서 설정되며, 두께는 7.5mm에서 22.5mm 사이에서 설정된다. 이 경우에 탄성튜브의 외경에 대한 내경의 비는 0.73에서 0.91 사이에서 설정된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 스퀴즈 롤러가 압축하기 시작할 때 항상 상기 스퀴즈 롤러 사이의 기준위치에 위치되는 탄성튜브가 구비된 스퀴즈 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 스퀴즈 펌프에 사용되는 것으로서, 부분 적으로 마모가 되지 않으며 내구성이 향상되는 탄성튜브를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 스퀴즈 펌프는 탄성튜브를 한 쌍의 스퀴즈 롤러로 압축한 다음 이동함으로써 탄성튜브를 탄성적으로 변형시켜 상기 탄성튜브를 통해 슬러리를 이송하는 것이다. 상기 탄성튜브의 내경과 외경의 비는 0.56에서 0.72이며, 두께는 23mm에서 35mm이다. 본 발명에 따른 탄성튜브는 기준위치에 있을 때 압축됨으로써 부분 마모가 방지된다.

본 발명의 특징은 청구범위에서 자세히 기술될 것이며, 본 발명의 목적과 효과는 이어지는 본 발명의 실시예를 통해 자세히 나타난다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브를 나타낸 부분 단면도

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브를 나타낸 부분 단면도

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브를 나타낸 부분확대 단면도

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브 내에 외부물체가 흡입된 상태를 나타낸 부분 단면도

도 5는 초기 압축상태에서 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브를 나타낸 단면도

도 6은 스퀴즈 펌프를 나타낸 단면도

도 7은 스퀴즈 펌프를 나타낸 도 6의 7-7선 단면도

도 8은 스퀴즈 롤러에 의해 압축된 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브를 나타낸 부분 단면도

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브가 드럼의 내면을 따라 배열된 상태를 나타낸 정면도

도 10은 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브가 드럼에 의해 변형된 상태를 나타낸 횡단면도

도 11은 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브의 내경과 그 벤딩반경의 관계를 나타낸 그래프

도 12는 본 발명의 실시예에 의한 탄성튜브의 벤딩반경과 압축비와의 관계를 나타낸 그래프

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 탄성튜브를 나타낸 부분 단면도

도 14는 종래기술에 의한 스퀴즈 펌프를 나타낸 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 드럼 12: 사이드 플레이트

13: 보강리브 14: 커버 플레이트

15: 어태치먼트 플레이트 16: 모터

17: 드라이브 샤프트 18: 레이디얼 베어링

19: 지지아암 20: 지지샤프트

21: 볼트 22: 스퀴즈 롤러

23: 지지부재 24: 탄성튜브

26: 어태치먼트 플레이트 27: 복원롤러

28: 지지아암 29: 제한롤러

40: 튜브바디 41: 1차 보강층

42: 2차 보강층 43: 3차 보강층

44: 4차 보강층 45: 나일론 실

46: 고무 47: 합성섬유코드

48: 외부물체 51: 5차 보강층

52: 6차 보강층 241: 흡입부

242: 토출부

본 발명의 일실시예에 따른 스퀴즈 펌프는 도 1내지 도 12를 참조로하여 기술된다.

스퀴즈 펌프의 전체구조는 다음과 같다. 도 6 및 도 7에 나타난 것처럼 원통형의 드럼(11)은 스퀴즈 펌프를 이동시키는 운반대(미도시)에 고정된다. 도 7에 나타난 것처럼 상기 드럼(11)의 좌측선단부에는 사이드 플레이트(12)가 일체로 형성된다. 상기 사이드 플레이트(12)의 외면에는 보강리브(reinforcing rib)(13)가 접합된다. 상기 드럼(11)의 우측선단부에는 개구부를 덮는 커버 플레이트(cover plate)(14)가 나사결합에 의해 고정된다. 상기 커버 플레이트(14) 중심부의 개구부에는 유압식 모터(16)가 삽입되며, 상기 모터(16)는 어태치먼트 플레이트 (attachment plate)(15)에 의해 고정된다. 상기 모터(16)의 드라이브 샤프트(drive shaft)(17)는 드럼(11)의 중앙부로 삽입된다. 상기 드라이브 샤프트(17)의 선단부는 사이드 플레이트(12)의 중앙부에서 레이디얼 베어링(radial bearing)(18)에 의해 지지된다.

도 6에 나타난 것처럼 직선형태로 이루어진 한쌍의 지지아암(19)은 드라이브 샤프트(17)의 중간에 연결된다. 상기 지지아암(19)은 180도의 간격을 두고 서로 떨어져 있다. 도 7에 나타난 것처럼 서로 평행하게 설치된 한쌍의 지지샤프트(20)는 각 지지아암(19)의 선단부에서 볼트(21)에 의해 결합된다. 스퀴즈 롤러(22)는 탄성튜브(24)를 압축할 수 있도록 각 지지샤프트(20)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상기 드럼(11)의 내면에는 반원형상의 지지부재(23)가 용접 등의 방법으로 부착된다. 탄성튜브(24)는 상기 지지부재(23)의 내면을 따라 설치된다. 도 6에 나타난 것과 같이 상기 탄성튜브(24)에는 드럼(11)의 상부로부터 수평 연장되는 흡입부(241)가 구비된다. 상기 흡입부(241)는 콘크리트 호퍼(hopper)(미도시)와 흡입배관에 의해 연결된다. 상기 탄성튜브(24)의 토출부(242)는 드럼(11)의 하부로부터 수평 연장되며 토출배관과 연결된다. 이에 따라 콘크리트를 건설현장으로 공급하게 된다. 가이드 부재(guide member)(25)는 탄성튜브(24)를 가이드 하게 된다.

한쌍의 어태치먼트 플레이트(26)는 드라이브 샤프트(17)에 장착된다. 상기 어태치먼트 플레이트(26)는 일정한 간격을 두고 드라이브 샤프트(17)의 축방향과 직교함과 동시에 서로 평행하게 장착된다. 상기 어태치먼트 플레이트(26)는 드라이브 샤프트(17)에 용접 등의 방법으로 부착된다. 상기 각 어태치먼트 플레이트(26)의 대응하는 선단 사이에는 탄성튜브(24)의 드럼(11) 내측으로 향한 면에 접하여 눌려진 상태의 상기 탄성튜브(24)를 복원시키는 복원롤러(27)가 설치된다.

각 어태치먼트 플레이트(26)의 외면에는 다수개의 서로 대응하는 지지아암(28)이 부착된다. 상기 각 지지아암(28)에는 탄성튜브(24) 외면의 위치변화를 제한하기 위한 제한롤러(29)가 회전 가능하게 장착된다.

도 7에 나타난 것과 같이 본 발명의 실시예에 따른 스퀴즈 펌프에서는 모터(16)의 드라이브 샤프트(17)가 회전함으로써 지지아암(19), 스퀴즈 롤러(22), 복원롤러(27) 및 제한롤러(29)가 같이 회전하게 된다. 스퀴즈 롤러(22)는 탄성튜브(24)를 압축하여 납작하게 한 상태에서 드라이브 샤프트(17)를 중심으로 회전한다. 이러한 작동에 의해 스퀴즈 롤러(22)의 앞부분에 있는 콘크리트가 흡입부(241)에서 토출부(242)로 이동하게 된다. 따라서, 콘크리트가 공급원에서 목적장소로 이송되는 것이다.

상기 탄성튜브(24)의 구조는 다음과 같다. 도 1과 도 2에 나타난 것처럼 탄성튜브(24)는 고무로 제작된 원통형의 튜브바디(40)와, 1차, 2차, 3차, 4차 보강층(41, 42, 43, 44)으로 이루어진다. 상기 각 보강층은 튜브바디(40) 내에 중심이 일치하도록 심어진 것이다. 상기 튜브바디(40)는 내마모성(耐磨耗性)과 내후성(耐候性)의 특성을 갖는 고무로 제작되는 바, 상기 고무의 구성성분은 그 일예로서 표 1에 나타난 것과 같다.

[표 1]

도 3에 나타난 것과 같이 상기 보강층(41, 42, 43, 44)들은 길게 이어진 합성섬유코드(synthetic fiber cord)(47)로 이루어진다. 각 합성섬유코드(47)에는 다수개의 나일론(nylon)실(45)과, 상기 나일론실(45)을 감싸는 고무(46)가 구비된다. 상기 나일론실(45)들은 하나의 평면상에 소정의 간격을 두고 평행하게 배열된다. 상기 나일론실(45)은 나일론 6 또는 나일론 66으로 이루어지는 반면, 상기 고무(46)는 천연고무 또는 스티렌-부타디엔 고무로 이루어진다.

상기 합성섬유코드(47)의 두께는 0.6mm에서 1.2mm 사이 이며, 그 폭은 200mm에서 500mm 사이에서 이루어지는 바, 폭의 범위가 300mm에서 400mm 사이가 되는 것는 바람직하다. 1, 2차 보강층(41, 42)의 합성섬유코드(47)는 튜브의 축을 중심으로 각각 시계방향과 반시계방향으로 돌면서 연장된다. 같은 방법으로 3, 4차 보강층(43, 44)의 합성섬유코드(47)도 서로 반대방향으로 돌면서 연장된다.

도 1에 나타난 것과 같이 탄성튜브(24) 외면(244)의 직경(Ø₁)과 내면(243)의 직경(Ø₂)의 비(Ø₂/Ø₁)는 0.56에서 0.72 사이의 범위에서 설정된다. 따라서, 상기 탄성튜브(24)는 도 5에 나타난 것과 같이 스퀴즈 롤러(22)에 의해 압축되는 초기에 최적을 유지하게 된다. 치수비를 선정하는 기본원리에 대해서는 다음에서 기술된다.

실험은 첫 번째 탄성튜브와 두 번째 탄성튜브를 사용하여 콘크리트를 이송하는 방법으로 이루어진다. 첫 번째 탄성튜브는 그 외경(Ø₁)을 159.0mm로, 그 내경(Ø₂)을 101.6mm로 하였다. 두 번째 탄성튜브는 그 외경(Ø₁)을 165mm로, 그 내경(Ø₂)을 105.0mm로 하였다. 실험에서 각 탄성튜브는 최적조건하에서 스퀴즈 롤러에 의해 압축된다(표 2참조). 더불어 세 번째에서 여섯 번째까지의 탄성튜브는 그 외경을 159.0mm 또는 165.0mm로 하였으며, 두께(η)는 23.0mm에서 35.0mm사이의 범위로 하였다. 이 경우에도 상기 탄성튜브는 최적의 조건하에서 압축된다.

[표 2]

그러므로, 상기 탄성튜브의 내, 외경의 치수비(Ø₂/Ø₁)는 0.56에서 0.72 사이가 되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것은 상기 치수비(Ø₂/Ø₁)가 0.60에서 0.68사이에서 이루어지는 것이다. 탄성튜브의 두께(η)는 23mm에서 35mm사이에서 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 것은 두께(η)가 28.7mm에서 30.0mm사이에서 이루어지는 것이다.

상기 탄성튜브(24)의 두께가 35mm를 초과하면 보강층(41, 42)의 접착면이 튜브바디(40)에서 쉽게 떨어질 수 있다. 탄성튜브(24)의 두께가 23mm 미만이면 납짝하게 눌려진 상기 탄성튜브(24)를 원형으로 복원시키는 힘이 줄어들 수 있다. 더욱이, 이런 경우에는 열로 인해 보강층(41, 42)의 접착면이 튜브바디(40)에서 떨어질 수도 있다.

도 3에 나타난 것과 같이 탄성튜브(24)의 내면과 최내측의 보강층 다시 말해서 1차 보강층(41) 간의 간격에 의해 정해지는 고무층(γ)의 두께는 10mm에서 15mm 사이 이다. 도 4에 나타난 것과 같이 상기 고무층은 탄성튜브(24) 내로 흡입된 외부물체(48)로 인해 1차 보강층(41)이 절단되는 것을 방지한다.

도 6과 도 9에 나타난 것처럼 본 실시예에 따른 탄성튜브(24)는 드럼(11)의 내면을 따라 반원형으로 배열된다. 상기 탄성튜브(24)가 휘어짐으로써 형성하는 반지름(R) 즉, 드럼(11)의 중심(O₁)에서 탄성튜브(24)의 중심선(O₂) 까지의 거리는 다음과 같이 정해진다.

상기 탄성튜브(24)는 똑바로 뻗어있을 때에는 그 단면이 진원형으로 이루어진다. 그러나, 탄성튜브(24)는 그 일부가 드럼(11)에 장착되면 도 9에 나타난 것처럼 변형된다. 그리고, 도 10에 나타난 것처럼 탄성튜브(24)의 단면은 타원형으로 된다.

이 상태에서, 도 10에 나타난 것처럼 탄성튜브(24) 내면(241)의 최대직경(D₁)은 드럼(11)의 내면(241)과 중심이 일치하는 평면에 있게 되고, 최소직경(D₂)은 드럼(11)의 내면과 직교하게 된다. 상기 최소직경(D₂)과 최대직경(D₁)의 비 또는 [(D₂/D₁) × 100]는 탄성튜브(24)의 압축비(τ)를 나타낸다. 압축비가 작아질수록 스퀴즈 펌프의 흡입량도 작아진다.

탄성튜브(24)가 도 9에 나타난 것과 같이 구부러진 상태에서는 인장력이 드럼(11)과 접하는 탄성튜브(24)의 외측부에 작용하게 되고, 반면에 드럼(11)과 떨어진 탄성튜브(24)의 내측부에는 압축력이 작용하게 된다. 따라서, 탄성튜브(24)가 구부러져 형성하는 원의 반지름(R)이 작아지면 압축비(τ)도 작아진다. 탄성튜브(24)가 한계점(복원한계) 이상으로 구부러지면, 탄성튜브(24)에 작용하는 힘은 좌굴응력(buckling force)(T) 보다 크게 된다. 이에 따라, 상기 탄성튜브(24)의 내측부가 도 9에서 점선으로 나타난 것과 같이 좌굴된다.

본 실시예에서 탄성튜브(24)의 압축비(τ)는 다음과 같은 식에 의해 결정되며, 이에따라 탄성튜브(24)의 압축비 감소에 따른 흡입력 저하는 10% 이하로 유지되고, 탄성튜브(24)의 좌굴현상도 방지된다.

τ= [(D₂/D₁) × 100] ≥ 90% . . . . [1]

상기 식 (1)을 만족시키기 위해서는 구부러진 탄성튜브(24)가 형성하는 원의 반지름(R), 탄성튜브(24)의 두께(η), 강도(G) 및 내경(Ø₂)과 외경(Ø₁)의 비(Ø₂/Ø₁)를 모두 고려해야 한다. 탄성튜브(24)의 강도(G)는 1차에서 4차에 이르는 보강층(41, 42, 43, 44)의 갯수(N), 보강층의 감긴 각도(α)(도 9에 나타난 것과 같은 탄성튜브의 중심선(O₂)에 대한 보강층의 기울기), 탄성튜브의 두께(η) 및 고무의 경도(Hs)에 따라 결정된다.

상기 식 [1]에 따라 탄성튜브(24)의 내경(Ø₂)과 탄성튜브(24)가 구부러짐으로써 형성하는 원의 반지름(R) 사이의 관계를 정하는 실험에 의하면 도 11의 그래프와 같은 결과가 나타난다. 상기 그래프에 나타난 것과 같이 상기 반지름(R) 과 내경(Ø₂)의 비(R/Ø₂)는 대략 4.0 이 된다. 그러나, 그 비(R/Ø₂)는 작동상의 안전을 위해서 대략 5.0 이 되도록 하는 것이 바람직하다.

구부러짐으로써 일정 길이의 반지름(R)을 갖는 원을 형성하는 탄성튜브(24)에 대해, 상기 탄성튜브(24)에 가해지는 외력(W)은 탄성튜브(24)의 중심선에 대해 수직 방향으로 가해진다. 따라서, 탄성튜브(24)의 단면은 원형에서 타원형으로 변형된다. 이 상태에서, 상기 탄성튜브(24)는 상기 외력(W)이나 좌굴응력(T)에 대한 저항력을 발휘하게 된다. 외력(W)이 좌굴응력(T) 보다 커지면, 탄성튜브(24)가 구부러져 형성하는 원의 반지름(R)은 좌굴반지름과 같게 되고, 좌굴응력(T)은 한계좌굴응력에 도달한다.

좌굴응력은 다음 식 [2]에 의해 결정되며, 탄성튜브(24)의 강도는 식 [3]에 의해 결정된다.

T = k₁× (ηⁿ/Ø₂ ^m) × G^r. . . . [2]

G = k₂× N × E . . . . [3],

여기서, k₁, k₂는 상수이며, 지수 n, m, r 은 그 값이 실험에 의해 결정되고, N은 보강층(41, 42, 43, 44)의 갯수이며, E는 상기 보강층의 재질과 보강층에 포함된 합성섬유코드의 두께 및 그 총 갯수( 1inch (2.54cm))에 포함된 합성섬유코드의 갯수)을 근거로 하여 실험에 의해 결정되는 상수이다.

나아가서, 보강층(41, 42, 43, 44)의 감긴 각도는 탄성튜브(24)의 곡률특성에 영향을 주게 된다. 상기의 감긴 각도(α)가 0도인 경우에 탄성튜브(24)는 쉽게 휘어지지는 않으나 좌굴은 쉽게 된다. 그러나, 압력이 가해지더라도 길이 방향으로 잘 늘어나지 않게 된다. 보강층의 감긴각도(α)가 90도인 경우 탄성튜브(24)는 쉽게 구부러지게 되나, 쉽게 좌굴되지 않게 된다. 그러나, 압력에 의해 길이방향으로 쉽게 늘어나게 된다. 그러므로, 보강층의 감긴각도(α)는 일반적으로 50도부터 70도 사이가 되며, 바람직하게는 50도에서 60도 사이가 되는 것이 좋다. 본 실시예에서의 보강층의 감긴각도(α)는 54도 55분으로 되었는 바, 이러한 구조에 의해 탄성튜브(24)에 가해지는 종방향 힘과 횡방향 힘의 균형을 이룰 수 있게 된다.

탄성튜브가 구부러져 형성하는 원의 반지름과 압축비 사이의 관계를 규명하기 위해 다수개의 탄성튜브를 제작하였는 바, 상기 탄성튜브는 그 내경이 각각 38, 50, 75, 100mm로 이루어진다. 그 결과는 도 12에 나타난 것과 같다. 즉, 상기 반지름은 도 12의 그래프를 통해 알 수 있으며, 다음과 같은 식 [4]로 나타낼 수 있다.

R = k₃× (Ø₂+ η) × (Ø₂/η) . . . . [4],

k₃∝ (1/G) . . . . [5].

식 [3]에서 보강층(41, 42, 43, 44)의 개수 즉, N 값이 커질 경우에는 식 [3]과 식 [5]에서의 강도(G)도 커지고, 따라서, 식 [4], [5]에서의 상수 k₃도 커지게 된다. 상수 k₃가 작아지면, 탄성튜브(24)의 두께(η)와 압축비(τ)가 일정하더라도 식 [4]에 의해 결정되는 반지름(R)은 작아진다. 38 탄성튜브(24)의 강도(G)에 관련되는 고무의 경도(Hs)는 일반적으로 50도에서 70도 사이가 된다. 또한, 상수 k₃는 드럼(11)의 직경에 따라 달라지며, 0.8에서 1.2 사이의 범위에 있게 된다.

그 직경이 각각 38, 50, 75, 100mm로 이루어지는 탄성튜브를 제작하여, 그 압축비(τ)가 식 [1]에 의해 정해지며 실험식 [4]와 일치하도록 하였다. 표 2를 통해 탄성튜브(24)가 구부러져 형성하는 원의 반지름(R)에 대한 이론값과 실제값 및 상기 탄성튜브(24)의 압축비(τ)에 대한 실제값을 알 수 있다. 드럼(11)의 내면이 이루는 반지름은 탄성튜브(24)가 구부러져 형성하는 원의 실제 반지름(R) 값에 탄성튜브(24) 외경(Ø₁) 값의 반을 더한 것과 같아진다.

[표 3]

표 3에 나타난 것과 같이 보강층은 4개에서 6개 사이, 또는 2개에서 8개 사이에서 이루어지는 것이 바람직하다. 표 3에서 이론상 탄성튜브의 내경이 38mm 라면 k₃값은 드럼의 반지름 값 128.3을 이론값 152.4mm(≒0.84)로 나눈 것이 된다. 이론상 탄성튜브의 내경이 50mm라면, k₃는 (≒1.03)이 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 탄성튜브(24)의 내경(Ø₂)과 외경(Ø₁)이 이루는 치수비(Ø₂/Ø₁)는 0.56에서 0.72사이가 되며, 그 두께는 23mm에서 25mm 사이가 된다. 그러므로, 스퀴즈 롤러(22)가 탄성튜브(24)를 압축하기 시작할 때, 상기 탄성튜브(24)는 드럼(11)의 내면측으로 압박되지 않고 기준위치를 유지하게 된다. 이러한 구조로 이루어짐으로써 탄성튜브(24)는 부분적으로 가해지는 과도한 압력에 의한 파손이 방지된다. 따라서, 탄성튜브(24)의 내구성이 향상된다.

상기 치수비(Ø₂/Ø₁)는 앞에서 말한 0.56에서 0.72 사이 보다 좁은 0.60에서 0.68 사이가 될 수도 있는 바, 이에 따르면 적절한 압축위치에서 탄성튜브(24)를 더욱 효과적으로 압축할 수 있게 된다. 그러므로, 탄성튜브(24)의 내구성이 더욱 향상된다.

상기 탄성튜브(24)는 고무재질의 튜브바디(40)와, 상기 튜브바디(40)에 삽입장착된 다수개의 보강층(41, 42, 43, 44)으로 이루어지므로, 이러한 구조역시 탄성튜브(24)의 내구성을 향상시키는 한 요인이 된다. 더욱이, 상기 각 보강층들이 튜브바디(40) 내에서 방사상으로 서로 소정을 간격을 두고 배치되며, 서로 반대방향의 나선형으로 감겨진 형태로 구성되기 때문에 탄성튜브(24)의 내구성은 보다 향상된다.

상기 보강층(41, 42, 43, 44)은 합성섬유코드(47)를 포함하여 이루어지는 바, 각 합성섬유코드(47)를 구성하는 합성섬유(45)는 나일론, 폴리에스테르 등의 소재로 이루어진다. 또한, 상기 합성섬유(45)는 열 별로 고무(46)에 의해 감싸진 형태로 이루어진다. 따라서, 이러한 구성에 의해서도 탄성튜브(24)의 내구성이 향상된다.

상기 탄성튜브(24)의 내면(243)과 최내측의 보강층 다시 말해서 1차 보강층 (41)간의 간격을 이루는 튜브바디(40)의 두께(γ)는 10mm에서 15mm 사이가 되는 바, 이러한 구조는 탄성튜브(24) 내로 외부물체(48)가 흡입될 경우 이러한 외부물체(48)로 인해 1차 보강층(41)이 절단되는 것을 방지한다. 따라서, 탄성튜브(24)의 내구성이 더욱 향상된다.

탄성튜브(24)가 구부러져 형성하는 원의 반지름(R)은 탄성튜브(24)의 압축비가 90% 이상이 되도록 하는 값을 가지게 되는 바, 이러한 반지름(R)은 식 [4]에 의해 결정된다. 이에 따라 상기 탄성튜브(24)의 좌굴현상이 방지되고 내구성 또한 향상된다.

본 발명의 실시예는 앞에서 기술된 것에 국한되지 않고, 다음과 같이 변형가능하다.

도 13에 나타난 것과 같이 기존의 1, 2, 3, 4차 보강층(41, 42, 43, 44)에 덧붙여 5차 보강층(51) 및 6차 보강층(52)이 탄성튜브(24) 내에 구비될 수 있다. 7차 이상의 보강층(24)이 덧붙여지는 것도 가능하다.

상기 탄성튜브의 튜브바디가 니트릴 고무/아크릴로니트릴-부타디엔 코폴리머(nitrile rubber/acrylonitrile-butadiene copolymer), 스틸렌 고무/스티렌-부타디엔 코폴리머(styrene rubber/styrene-butadiene copolymer), 아크릴 고무/아크릴로니트릴-아크릭 에스테르 코폴리머(acrylic rubber/acrylonitrile-acrylic ester copolymer), 폴리에틸렌 고무 / 클로로술폰화 폴리에틸렌 (polyethylene rubber/chlorosulfonated polyethylene), 폴리우레탄 고무(polyurethane rubber) 등의 소재로 이루어지는 것도 가능하다.

상기 합성섬유코드(47)의 합성섬유(45)는 다수개의 섬유가닥이 꼬여진 구조로 이루어질 수도 있다.

본 발명에 대해, 앞에서 비록 하나의 실시예 만이 언급되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 요지 및 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 실현될 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims

탄성튜브를 다수쌍의 스퀴저 롤러로서 압축하여 탄성변형시키면서, 각 쌍의 스퀴저 롤러를 이동시킴에 의해, 탄성튜브를 개재하여 슬러리를 반송하도록 한 스퀴저 펌프에 있어서;

상기 탄성튜브가 그 내면을 따라 배열되는 원통형의 드럼과;

상기 드럼의 중심부에서 지지되는 드라이브 샤프트와;

상기 드라이브 샤프트에 의해 그 일단이 지지된 한쌍의 지지 샤프트와;

상기 지지 샤프트에서 상기 스퀴즈 롤러를 회전 가능하게 지지하는 베어링을 구비하고,

상기 탄성튜브는 드럼의 내측면에 배열될 경우 그 횡단면이 타원형으로 되고, 타원형을 이루는 탄성튜브 단면의 최소직경(D₂)와 최대직경(D₁)의 비(比), 즉,압축비가 90% 이상이 되도록, 상기 드럼의 중심에서 탄성튜브의 중심선까지의 거리 다시 말해서 탄성튜브가 구부러져 형성하는 원의 반지름(R)이 다음과 같은 식에 의해 결정되며,

R = k₃× (Ø₂+ η) × (Ø₂/η), k₃∝(1/G);

여기서, 기호 G는 탄성튜브의 강도, 기호 η은 탄성튜브의 두께, Ø₂는 탄성튜브의 내경를 나타내는 것을 특징으로 하는 스퀴즈 펌프.
제1항에 있어서,

상기 드라이브 샤프트에 장착된 어태치먼트 플레이트와;

상기 어태치먼트 플레이트에 그 일단이 부착된 다수개의 지지아암과;

상기 각 지지샤프트에 의해 회전 가능하게 지지되며, 탄성튜브에 작동을 가하여 상기 탄성튜브의 위치 이동을 제한하는 제한롤러와;

상기 어태치먼트 플레이트에 부착되며, 스퀴즈 롤러에 의해 압축된 탄성튜브를 복원시키는 복원롤러를 더욱 포함하는 스퀴즈 펌프.
제1항에 있어서,

상기 탄성튜브는 내경과 외경 및 두께를 가지며, 외경에 대한 내경의 비율이 0.56 내지 0.72로 설정되고, 두께가 23mm내지 35mm로 설정됨을 특징으로 하는 스퀴저 펌프.
제3항에 있어서,

상기 탄성튜브의 두께는 28.7mm에서 30.0mm 사이의 범위 내에서 구성되는 스퀴즈 펌프.
제1항에 있어서,

상기 탄성튜브는 고무재질의 튜브바디와, 상기 튜브바디 내에 삽입 장착된 다수개의 보강층을 구비하는 스퀴즈 펌프.
제5항에 있어서,

상기 각 보강층은 상기 튜브바디 내에서 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 배열됨과 동시에 서로 반대방향의 나선형으로 감겨진 형태를 이루는 스퀴즈 펌프.
제6항에 있어서,

상기 보강층과 튜브바디의 중심선이 이루는 각도는 약 50도에서 60도 사이가 되는 스퀴즈 펌프.
제7항에 있어서

상기 보강층에는 서로 소정의 간격을 두고 배열되고, 각각 고무로 감싸지며, 나일론 또는 폴리에스테르 재질로 이루어지는 다수개의 실이 구비된 스퀴즈 펌프.
제8항에 있어서,

상기 탄성튜브의 내측면과 보강층 사이의 간격으로 정해지는 튜브바디의 두께는 10mm에서 15mm 사이가 되는 스퀴즈 펌프.
제5항에 있어서,

상기 튜브바디는 내마모성과 내후성의 특성을 갖는 고무로 이루어지고, 상기 고무를 구성하는 성분은 무게를 기준으로하여 50중량부의 천연고무와, 50중량부의 스티렌-부타디엔 고무와, 50중량부의 탄소와, 5중량부의 산화아연과, 5중량부의 연화제와, 3중량부의 가공보조제와, 2중량부의 유황과, 1중량부의 가황촉진제와, 2중량부의 스테아르산과, 1중량부의 산화방지제로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퀴즈 펌프.
스퀴즈 펌프에 적용되며, 다수쌍의 스퀴즈 롤러의 작동에 의해 탄성적으로 변형됨으로써 슬러리를 이송하는 탄성튜브에 있어서,

상기 탄성튜브는 그 내경과 외경의 비가 0.56에서 0.72 사이가 되고, 그 두께가 23mm에서 35mm 사이가 되고;

상기 탄성튜브는 드럼의 내측면에 배열될 경우 그 횡단면이 타원형으로 되고, 타원형을 이루는 탄성튜브 단면의 최소직경(D₂)과 최대직경(D₁)의 비(比), 즉, 압축비가 90% 이상이 되도록, 상기 드럼의 중심에서 탄성튜브의 중심선까지의 거리 다시 말해서 탄성튜브가 구부러져 형성하는 원의 반지름(R)이 다음과 같은 식에 의해 결정되며,

R = k₃× (Ø₂+ η) × (Ø₂/η), k₃∝(1/G);

여기서, 기호 G는 탄성튜브의 강도, 기호 η은 탄성튜브의 두께, Ø₂는 탄성튜브의 내경를 나타내는 것을 특징으로 하는 탄성튜브.
제11항에 있어서,

상기 탄성튜브는 그 두께가 28.7mm에서 30.0mm 사이의 범위 내에서 구성되는 탄성튜브.
제11항에 있어서,

상기 탄성튜브는 고무재질의 튜브바디와, 상기 튜브바디 내에 삽입장착된 다수개의 보강층을 구비한 탄성튜브.
제13항에 있어서,

상기 각 보강층은 상기 튜브바디 내에서 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 배열됨과 동시에 서로 반대방향의 나선형으로 감겨진 형태를 이루는 다수개의 보강층이 구비된 탄성튜브.
제14항에 있어서,

상기 보강층과 튜브바디의 축방향 중심선이 이루는 각도는 50도에서 60도 사이의 범위 내에서 이루어지는 탄성튜브.
제15항에 있어서,

상기 보강층에는 서로 소정의 간격을 두고 배열되고, 각각 고무로 감싸지며, 나일론 또는 폴리에스테르 재질로 이루어지는 다수개의 실이 구비된 탄성튜브.
제13항에 있어서,

탄성튜브의 내측면과 보강층 사이의 간격으로 정해지는 튜브바디의 두께는 10mm에서 15mm 사이가 되는 탄성튜브.
제13항에 있어서,

상기 튜브바디는 내마모성과 내후성의 특성을 갖는 고무로 이루어지고, 상기 고무를 구성하는 성분은 무게를 기준으로하여 50중량부의 천연고무와, 50중량부의 스티렌-부타디엔 고무와, 50중량부의 탄소와, 5중량부의 산화아연과, 5중량부의 연화제와, 3중량부의 가공보조제와, 2중량부의 유황과, 1중량부의 가황촉진제와, 2중량부의 스테아르산과, 1중량부의 산화방지제로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄성튜브.