KR100363611B1 - 공기동력식워터디스플레이노즐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지판(60)과 복수의 스프링(64)에 의해 하우징(24)에 연결된 조절가능한 노즐(22)을 갖는 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치를 제공한다.

Description

공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치

제1도는 공기동력식 워터 디스플레이 시스템의 평면도이다.

제2도는 풀(pool)의 바닥과 페이버(paver) 사이에 위치한 노즐장치의 사시도이다.

제3도는 풀 내에 설치된 노즐을 도시하는 노즐장치의 개략도이다.

발명의 배경

발명의 분야

본 발명은 풀에서 물을 분출할 수 있는 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치(air powered water display nozzle unit)에 관한 것이다.

관련분야의 기술

분수 및 워터 디스플레이 장치는 종종 건물이나 공원을 미학적으로 개선하기 위해 만들어진다. 어떤 분수는 흐르는 물의 연속적인 나른한 소리를 제공하기 위해 만들어진다.

또 다른 워터 디스플레이는 관람자를 환대하거나 즐겁게하기 위해 제공된다. 색다르거나 세련된 워터 디스플레이는 특히 관람자를 현혹시킨다.

Fuller 등에게 허여된 미국특허 제4,852,801호 및 제4,978,066호에서는 물이있는 풀에 위치한 다수의 노즐장치를 포함하는 워터 디스플레이를 개시한다. 각 노즐장치는 컴퓨터 제어식 솔레노이드 제어밸브에 의해 가압공기 소스와 연결된다. 이 노즐장치로 가압공기를 도입하는 것은 노즐내의 물을 풀 밖으로 그리고 주위로 밀어낸다. 가압공기력은 물을 노즐로부터 슬러그(slug) 식으로 분출한다. 컴퓨터가 서로 다른 솔레노이드를 간헐적으로 개방하여 여러 가지 워터 디스플레이를 만들어낼 수 있다. 그 결과 풀에서 수직방향으로 분출되는 다수의 물 스트림이나 슬러그가 생긴다.

Fuller의 공기동력식 워터 디스플레이 시스템의 각 노즐은 가압공기가 노즐에서 새는 것을 방지하면서 노즐장치로 물이 유동하도록 하는 일방향의 플래퍼(flapper) 밸브를 갖는다. 플래퍼밸브의 연속적인 개폐는 피로를 발생하여 결국에는 밸브가 파손된다. 그러므로 노즐에 물을 도입하기 위해 일방향의 플래퍼 밸브가 필요하지 않는 공기동력식 분수노즐장치가 제공되는 것이 요구된다.

노즐장치는 통상적으로 길이가 12인치 이상이고 노즐에 배관되는 다수의 호스를 갖는다. 노즐과 호스는 모양이 흉하고 손상되기 쉽다. 그러므로 노즐장치 위에 페이버로서 알려진 슬랩(slab)을 놓는 것이 바람직하다. 페이버는 풀에서 물이 분출될 수 있도록 노즐과 정렬된 구멍을 갖는다. 모양이 흉한 노즐과 호스를 숨기는 것에 더하여, 페이버는 물 슬러그 소스를 가려서 관람자에게 놀라움의 요소를 제공한다.

물 슬러그를 완전히 수직방향으로 분출하는 것이 바람직하다. 수평방향 벡터를 갖는 슬러그는 풀 밖으로 그리고 관람자에게로 떨어질 수 있다. 이런 이유로 노즐 팁이 물의 표면과 필수적으로 수직이 되도록 노즐장치를 구성하는 것이 바람직하다. 물표면과 노즐의 수직상태를 확실히 맞추는 것은 시스템을 설치하는 비용과 조립시간을 증가시킨다. 그러므로 설치가 용이하고 풀의 페이버내에 알맞게 정렬되는 노즐장치를 갖추는 것이 요구된다. 또한 기존의 풀 구조물에 장착될 수 있는 공기동력식 노즐장치를 갖추는 것도 요구된다.

발명의 개요

본 발명은 조절가능한 노즐을 갖는 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치이다. 장치는 풀 구조체의 바닥에 장착될 수 있는 하우징을 포함한다. 하우징은 페이버의 바닥에 가압되는 위치설정용 판을 갖는 노즐을 지지한다. 페이버는 풀로부터 노즐에 의해 분출될 수 있는 물의 슬러그에 대한 간극을 제공하는 구멍을 갖는다. 노즐은 지지판과 다수의 스프링에 의해 하우징에 연결된다. 판과 스프링은 노즐이 하우징에 대하여 가로방향이나 세로방향으로 움직이게 한다. 위치설정판은 노즐의 팁이 페이버와 풀에 필수적으로 수직하도록 노즐을 방향잡는다. 스프링은 페이버와 풀 바닥사이의 부족한 평행성 및 장치 전체의 공차를 보상하기 위해 하우징에 대하여 기울어질 수 있게 한다.

노즐장치는 공기의 유동을 노즐의 내부챔버로 제어하는 컴퓨터 제어식 솔레노이드 제어밸브를 통하여 가압공기의 소스와 연결된다. 노즐내로 가압공기를 도입하는 것은 내부 챔버에 있는 물을 풀 밖으로 그리고 대기로 밀어낸다. 물은 노즐의 베이스에 위치한 이덕터(eductor)를 통하여 내부챔버로 다시 유입된다. 공기는 노즐내에 위치되는 크기와 길이를 갖는 공급관에 의해 내부챔버로 도입되어서, 물의관성과 노즐의 임피던스는 공기를 노즐내에서 물 밑으로 제한하도록 하여, 분수장치가 슬러그와 같은 형태로 물을 분출한다.

그러므로 본 발명의 목적은 조절가능한 노즐을 가진 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 일방향 플래퍼 밸브가 필요하지 않은 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 풀 구조물에 설치될 수 있는 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적 및 이점은 하기 자세한 설명과 수반된 도면을 검토한 후 당업계 숙련자에게 쉽게 명백해질 것이다.

발명의 상세한 설명

좀더 상세하게 부재번호와 함께 도면을 참조하면, 제1도 및 제2도는 본 발명의 공기동력식 워터 디스플레이 시스템(10)을 도시한다. 이 시스템(10)은 통상적으로 물의 풀(12)내에 위치한다. 물이라고 기술하였지만, 풀(12)은 어떠한 유형의 유체도 포함할 수 있다. 풀(12)은 통상적으로 워터 디스플레이(10)를 작동시키기에 충분한 양의 물로 채워져 있다.

시스템(10)은 풀(12)의 바닥표면(16)에서부터 소정의 거리에 위치하는 페이버(14)를 포함한다. 페이버(14)는 통상적으로 복수의 구멍(18)을 갖는 단단한 슬랩으로서 구성된다. 크기가 큰 편인 풀에 대해서, 페이버(14)는 서로 연결되며 풀의 바닥표면 위에서 지지수단에 의해 지지되는 다수의 개별적 슬랩으로서 조립될 수있다. 페이버(14)는 콘크리트, 석재, 아크릴이나 다른 적당한 재료로 구성될 수도 있다.

노즐장치(20)가 각 슬랩구멍(18) 아래에 위치한다. 노즐장치(20)는 구멍(18)을 통하여 풀(12)의 외부로 물의 슬러그를 분출할 수 있다. 각 장치(20)는 풀의 바닥표면(16)에 장착된 하우징(24)과 노즐(22)을 갖는다. 바람직하게 하우징(24)은 상단판(28)으로부터 뻗어 있는 한쌍의 벽(26)을 가지고 있다. 장치(20)를 안정시키는 한쌍의 발(30)이 벽(26)의 바닥에서 뻗어 있다. 발(30)은 주로 실리콘실(silicon seal)과 같은 접착제에 의해 풀면(16)에 장착된다. 하우징(24)과 바닥면(16)을 접착함으로써 장치(20)가 콘크리트를 관통하거나 풀(12)의 방수보호실을 손상시키지 않고 풀(12)에 설치된다. 따라서 본 발명의 노즐장치(20)는 기존의 풀 구조물에 설치될 수 있다.

하우징(24)의 상단판(28)은 노즐(22)에 대한 여유틈을 제공하는 개구(32)를 갖는다. 노즐(22)은 하우징(24)에서부터 페이버(14)의 구멍(16)까지 연장되어 있으며 그리고 일정량의 유체를 수용하고 있는 내부챔버(34)를 갖는다. 노즐(22)의 하나의 단부는 통상적으로 구멍(18)내로 연장하는 팁(36)을 갖는다. 팁(36)은 통상적으로 노즐의 몸체 보다 작은 직경을 가져서, 고속의 물 스트림이 장치(20)에 의해 방출되도록 한다. 바람직한 실시예에서, 노즐(22)은 팁의 직경이 0.625인치로 좁아지는 1인치 직경의 구리관으로 구성된다. 관의 베이스에서 팁의 단부까지의 거리의 길이는 12인치가 바람직하다.

이런 크기는 장치(20)에서 분출될 때 물의 슬러그가 발생하기에 충분한 양의물을 보유하는 노즐(22)을 제공한다. 하우징(24)은 통상적으로 스탬핑된 판금으로 구성된다. 바람직한 실시예에서 하우징(24)은 길이가 13인치이며, 6인치 폭의 상단판(28)과 2인치 폭의 발(30)을 가지고 있다. 개구(32)는 2.5인치 직경이 바람직하다.

관(22)의 베이스는 풀(12)과 노즐(22)의 내부챔버(34) 사이의 유체연통상태를 허용하는 개구(40)를 갖는 T배관 피팅(38)에 연결된다. 개구(40)는 주로 이덕터로 명명되는 벤투리 타입 장치가 바람직하다. 이덕터의 벤투리 효과는 공기가 관(22)의 외부로 물 슬러그를 방출함에 따라 물을 내부챔버(34)로 유입한다. 이덕터는 슬러그가 노즐서 즉시 방출되도록 관을 빠르게 충전한다. T자형 피팅(38)은 공급관(44)에 의해 솔레노이드 밸브(42)에 연결된다. 제2도에 도시한 바와 같이, 관(44)의 출구(46)를 개구(40)의 상부 위에 위치시켜서, 공기가 개구(40)를 통하지 않고 내부챔버(34)로 안내되는 것을 보장한다. 통상적으로 T자형 피팅(38)은 노즐(22)로 하여금 물을 재충전할 수 있도록 하는 복수의 개구를 갖는 커버(48)를 수용하고 있다.

솔레노이드 밸브(42)의 유입구는 엘보(54)의 수 니플(male nipple)(52)에 의해 공기공급호스(50)와 연결된다. 호스(50)는 90°로 된 스위블조인트(56)에 의해 엘보(54)에 연결된다. 호스(50)는 풀(12)의 바닥 전체에 걸쳐 루트 설정될 수 있는 가요성 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 솔레노이드 밸브(42)의 몸체(58)는 엘보(54)의 니플(52)에 대한 여유틈을 제공하는 개구(62)를 갖는 지지판(60) 위에 놓여 있다. 지지판(60)은 네개의 스프링(64)에 의해 하우징(24)에 연결된다. 스프링(64) 각각은 지지판(60)과 하우징(24)의 스프링구멍(68 및 70) 각각을 통과하는 갈고리형 단부(66)를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 스프링(64)은 5인치의 길이와 0.25인치의 외경을 갖는다. 변경 실시예로서, 네개의 별개의 스프링은 하우징과 관에 연결된 단일 스프링으로 대체될 수도있다.

스프링(64)과 지지판(60)은, 노즐(22)이 하우징(24)에 대하여 가로방향이나 아니면 세로방향으로 움직이도록 허용하는 새시 조립체(72)를 형성한다. 장치(20)는 팁(36)에 인접하여 위치하는 위치설정판(74)을 갖는다. 판(74)은 스프링(64)에 의해 페이버(14)의 하단면(76)으로 밀린다. 위치설정판(74)은 노즐이 페이버(14)에 수직이 되고, 물이 수직 속도 벡터방향으로 분출되도록 구멍(18)에 대하여 팁(36)을 방향잡는다. 바람직한 실시예에서, 위치설정판(74)은 관(22)의 목부에 땜질에 의해 고착된 8인치의 정방형 황동판이다.

제1도를 참고하면, 솔레노이드 밸브(42)가 복수의 와이어(78)에 의해 컴퓨터(76)와 연결된다. 더욱이 가요성 호스(50)는 가압공기 소스(80)에 연결된다. 호스(50)는 각각의 상응하는 노즐장치 세트내에서 공기압력을 변화하는 별도의 제어밸브(도시하지 않음)를 갖는 하나의 매니폴드(도시하지 않음) 또는 다수의 매니폴드에 의해 공기소스(80)에 연결될 수 있다.

컴퓨터(76)는 솔레노이드 밸브(42) 각각에 제어전압을 제공한다. 솔레노이드에 전압을 가해 밸브(42)를 개방하여 가압공기를 노즐(22)에 들어가도록 한다. 공기압력은 내부챔버(34)내에 있는 물을 팁(36)을 통해 풀(12) 외부로 밀어낸다. 공기압력은 통상적으로 공기와 유체간의 상당한 분리상태를 유지하는데 충분한 압력이어서 대부분의 물을 노즐(22) 외부로 밀어낼 수 있도록 한다. 솔레노이드 밸브(42)는 공기를 노즐(22)로 들어가도록 하거나 또는 공기가 노즐(22)로 들어가는 것을 방지하는 2방향 밸브가 바람직하다. 밸브(42)는 비례 유동 제어밸브(도시하지 않음)에 의해 제어되는 매니폴드(도시하지 않음)에 연결되어서, 밸브(42)에 제공되는 공기압력이 아날로그 신호의 진폭에 상응하도록 한다. 비례 유동 제어 밸브에 의해, 컴퓨터(76)는 노즐(22)을 높이가 다르게 분출되는 물 슬러그를 만들어낼 수 있도록 프로그램한다. 컴퓨터(76)는 상이한 시간으로 여러 가지 솔레노이드를 개방하도록 프로그램되어 여러 가지 물 패턴을 만들어낼 수 있다.

물패턴은 음악이나 색상에 상응할 수도 있다.

시스템(10)은 통상 먼저 솔레노이드(42)를 컴퓨터(76)에 연결하고 가요성 호스(50)를 공기공급기(80)에 연결시켜 설치한다. 노즐(22)은 하우징(24)의 개구를 통해 삽입되고, 그 다음에 하우징의 발(30)은 풀의 바닥에 장착된다. 그 다음에 페이버(14)를 조립하여 풀(12)내에 설치한다. 페이버(14)는 풀의 물의 상부표면과 같은 높이가 되도록 조립된다.

제3도에 나타낸 바와같이, 페이버(14)는 노즐(22)이 풀(12)의 바닥을 향하여 기울어지도록 조립된다. 스프링(64)은 페이버(14)의 하단면에 대하여 위치설정판(74)을 미는 반작용력을 제공한다. 페이버(14)와 판(74)의 맞물림은 물의 표면에 본질적으로 수직인 노즐(22)을 제공한다. 노즐(22)의 수직방향성은 물 슬러그가 본질적으로 수직방향으로 분출되는 시스템을 생성한다. 새시시스템은 노즐(22)이 페이버(14)에 수직이 될 수 있도록 노즐(22)을 하우징(24)내에서 떠있는상태가 되도록 한다. 또한 장치가 떠있는 상태인 특성은 시스템의 설치에 오차가 발생할 경우 설치작업자로 하여금 팁(34)을 구멍(18)의 중앙으로 움직일 수 있게 한다.

제2도에 도시된 바와 같이, 풀(12)은 통상적으로 페이버(14)의 상단면(82) 위의 높이가 되도록 물로 채워진다. 바람직한 실시예에서, 물은 페이버(14)의 상단면(82)으로부터 0.25인치를 초과하지 않는 높이를 유지하여, 풀의 물이 슬러그의 분출에 영향을 미치지 않도록 한다. 상단면(82)은 검은색으로 구성될 수 있으며, 물의 반사표면과 함께 자연스럽게 매우 깊은 수위의 외관을 제공할 수도 있다. 또한 검은색 표면은 더욱이 구멍(18)을 감출수 있어, 물 슬러그 소스에 대한 신비함을 더하게 할 수 있다. 변경 실시예로서, 물 높이가 상단면(82) 아래로 유지되어 보행자가 페이버(14) 위를 걸을 수 있도록 한다. 페이버(14)는 컴퓨터(76)와 연결된 압력센서를 갖는다. 보행자의 감지에 따라 컴퓨터(76)가 관람자 앞으로 물 슬러그의 분출을 일으켜 워터 디스플레이에 놀람의 요소를 추가한다.

예시적인 실시예가 설명되며 수반된 도면에서 도시되어 있지만, 이러한 실시예는 발명을 제한하는 것이 아니고 단지 예시하는 것이며, 여러 가지 다른 변경이 당업계의 종사자에게 인정될 것이므로, 본 발명은 도시되고 기술된 특정 구성 및 배열에 제한받지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

1. 유체 저장소내에 위치되고 가압공기 소스에 연결된 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치에 있어서,

   저장소내에 위치된 하우징;

   가압공기 소스에 연결되어 있는 노즐로서, 상기 노즐의 내부챔버와 저장소의 유체사이의 연속적인 유체 연통상태를 제공하며 가압공기가 유체의 일정량을 상기 내부 챔버 밖으로 밀어낼 때 유체를 저장소로부터 내부 챔버내로 유동할 수 있게 하는 이덕터 개구를 가지고 있는 상기 노즐;

   상기 노즐의 상기 내부챔버내로의 가압공기의 도입을 제어하는 밸브; 및

   상기 노즐로부터 유체의 일정량을 배출하기 위하여 가압공기를 상기 노즐의 상기 내부 챔버로 도입시키도록 상기 밸브와 연결되어 있는 공기관으로서, 가압공기가 상기 내부 챔버로 도입될 때 공기가 상기 이덕터 개구를 통하여 역류하지 않도록 상기 이덕터 개구에 인접하여 위치결정된 개구를 가지고 있는 상기 공기관;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노즐 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징과 상기 노즐에 연결된 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 노즐을 지지하는 지지판과 상기 하우징에 연결된 복수의 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 노즐이 상기 내부챔버로 뻗어 있는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 밸브가 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 밸브 반대편에 있는 상기 노즐의 단부에 부착된 위치설정판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
8. 유체 저장소내에 위치되는 공기동력식 워터 디스플레이 노즐 시스템에 있어서,

   저장소내에 위치된 하우징;

   가압공기의 소스;

   상기 가압공기의 소스에 연결된 노즐;

   상기 노즐의 상기 내부챔버내로의 가압공기의 도입을 제어하는 밸브;

   상기 노즐에 부착된 위치설정판을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노즐 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 하우징과 상기 노즐에 연결된 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 노즐을 지지하는 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 노즐이 상기 내부챔버내로 뻗어 있는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 밸브가 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 시스템.
13. 유체 저장소내에 위치되고 가압공기 소스에 연결된 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치에 있어서,

    저장소내에 위치되며, 구멍을 가진 페이버;

    저장소내에 위치된 하우징;

    가압공기의 소스에 연결되고, 상기 구멍을 통해 유체를 안내하도록 상기 페이버에 대하여 위치되어 있는 노즐로서, 유체를 저장소로부터 상기 내부챔버내로 유동할 수 있게 하기 위하여 상기 노즐의 내부챔버와 저장소의 유체 사이의 유체 연통상태를 제공하는 이덕터를 가지고 있는 상기 노즐;

    상기 노즐에 부착된 위치설정판;

    상기 노즐에 연결된 스프링; 그리고

    상기 노즐의 상기 내부챔버내로의 가압공기의 도입을 제어하는 밸브;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 노즐을 지지하는 지지판과 상기 하우징에 연결된 복수의 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 노즐이 상기 내부챔버내로 뻗어 있는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐장치.
16. 제13항에 있어서, 저장소내의 유체가 상기 페이버의 상단면 위의 높이인 것을 특징으로 하는 노즐장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 페이버의 상기 상단면이 검은 색이고 유체가 상기 상단면위에서 1인치를 넘지 않는 깊이인 것을 특징으로 하는 노즐장치.
18. 제13항에 있어서, 저장소내의 유체가 상기 페이버의 상단면을 넘지 않는 높이인 것을 특징으로 하는 노즐장치.
19. 유체의 저장소내에 공기동력식 워터 디스플레이 노즐장치를 설치하는 방법에 있어서,

    a) 저장소에 장착된 하우징;

    상기 노즐의 내부챔버와 저장소의 유체 사이의 유체연통상태를 제공하는 이덕터를 가진 노즐;

    상기 노즐의 상기 내부챔버내로의 가압공기의 도입을 제어하는 밸브;

    상기 노즐이 상기 하우징에 대하여 움직일 수 있도록 상기 하우징내에서 상기 노즐을 지지하는 섀시;

    상기 밸브의 반대쪽에 있는 상기 노즐의 단부에 위치하는 위치설정판;을 포함하고 있는 상기 노즐장치를 저장소에 장착시키는 단계;

    b) 가압공기의 소스에 상기 밸브를 연결하는 단계; 및

    c) 상기 노즐이 상기 페이버내의 구멍과 정렬되도록 저장소내에 페이버를 설치하는 단계;를 포함하고 있으며, 여기에서 상기 위치설정판은, 상기 노즐이 상기 페이버와 필수적으로 수직이 되도록 상기 페이버의 하단면에 대하여 밀리는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 페이버를 설치하는 상기 단계 (c) 전에 상기 밸브수단을 제어기에 연결하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.