KR100441759B1 - 비전기식 유체펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탱크 내부로 공급되는 유체를 가열하여 이 가열된 공기의 상승기류에 의해 스크류가 회전하여 추진력을 발생시켜 유체를 이송시키고, 가열된 유체는 팽창하면서 스크류의 회전을 더욱 가속시켜 유체의 이송을 원활히 하여 전기를 구동원으로 하지 않고도 유체를 이송시킬 수 있는 비전기식 유체펌프에 관한 것으로, 이러한 비전기식 유체펌프는 일단부가 개구된 실린더 형상의 몸체를 갖으며, 이 몸체의 하부에 입구가 상부에 출구가 형성되며, 상기 개구부와 대향되는 내측면에 양측이 경사지게 요입되는 수용부가 형성되는 탱크; 내측면에 양측이 경사지게 요입된 수용부가 형성되어, 상기 탱크의 개구부를 개폐할 수 있도록 상기 개구부에 착탈식으로 조립되는 덮개; 길이방향 외주연에 나선형상을 가진 스크류가 형성되고, 양단부에 양측이 경사진 돌출부가 형성되어 이 돌출부가 상기 탱크의 수용부와 덮개의 수용부 각각에 점접촉 형태로 지지되는 샤프트; 상기 탱크 하부에 설치되어 탱크 입구로 공급되는 열교환매체를 가열하는 가열수단; 및

상기 탱크 입구로 공급되는 열교환매체를 상기 가열수단이 가열하여 탱크 내부의 공기를 상승시켜 이 상승하는 공기가 스크류와 마찰하여 샤프트를 회전시켜 열교환매체를 이송시키고, 가열된 열교환매체는 부피가 팽창되면서 스크류의 회전을 더 가속시키는 것을 특징으로 한다.

Description

비전기식 유체펌프{Non-electric fluid pump}

본 발명은 탱크 내부로 공급되는 유체를 가열하여 이 가열된 공기의 상승기류에 의해 스크류가 회전하여 추진력을 발생시켜 유체를 이송시키고, 가열된 유체는 팽창하면서 스크류의 회전을 더욱 가속시켜 유체의 이송을 원활히 하여 전기를 구동원으로 하지 않고도 유체를 이송시킬 수 있는 비전기식 유체펌프에 관한 것이다.

통상의 유체펌프는 전기 공급에 의해 구동되는 전동식 유체펌프로서, 전원공급에 의해 모터가 회전하고 이 모터의 동력으로 회전하는 팬의 추진력에 의해 유체를 이송시키게 된다.

이러한 전동식 펌프는 전원을 구동원으로 하기 때문에 전원공급에 필요한 시설을 갖추어야 하고, 전력소비에 따른 비용이 많이 소요되는 단점이 있었다. 또한, 전동식 모터를 사용하기 때문에 중량이 무거워 운반 및 설치가 불편하고, 모터의 구동에 따른 소음과 열이 발생되어 작업환경을 나쁘게 하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 탱크 내부로 공급되는 유체를 가열하여 이 가열된 공기의 상승기류에 의해 스크류가 회전하여 추진력을 발생시켜 유체를 이송시키고, 가열된 유체는 팽창하면서 스크류의 회전을 더욱 가속시켜 유체의 이송을 원활히 하여 전기를 구동원으로 하지 않고도 유체를 이송시킬 수 있는 비전기식 유체펌프를 제공함에 있다.

이러한 비전기식 유체펌프는 일단부가 개구된 실린더 형상의 몸체를 갖으며, 이 몸체의 하부에 입구가 상부에 출구가 형성되며, 상기 개구부와 대향되는 내측면에 양측이 경사지게 요입되는 수용부가 형성되는 탱크; 내측면에 양측이 경사지게 요입된 수용부가 형성되어, 상기 탱크의 개구부를 개폐할 수 있도록 상기 개구부에 착탈식으로 조립되는 덮개; 길이방향 외주연에 나선형상을 가진 스크류가 형성되고, 양단부에 양측이 경사진 돌출부가 형성되어 이 돌출부가 상기 탱크의 수용부와 덮개의 수용부 각각에 점접촉 형태로 지지되는 샤프트; 상기 탱크 하부에 설치되어 탱크 입구로 공급되는 열교환매체를 가열하는 가열수단; 및

상기 탱크 입구로 공급되는 열교환매체를 상기 가열수단이 가열하여 탱크 내부의 공기를 상승시켜 이 상승하는 공기가 스크류와 마찰하여 샤프트를 회전시켜 열교환매체를 이송시키고, 가열된 열교환매체는 부피가 팽창되면서 스크류의 회전을 더 가속시키는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전기식 유체펌프 정단면도,

도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비전기식 유체펌프 정단면도,

도 3 은 본 발명에 따른 비전기식 유체펌프 요입부에 지지부재가 조립된 상태의 정단면도,

도 4 는 본 발명에 따른 비전기식 유체펌프가 시스템에 적용된 시스템 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 유체펌프 2 : 탱크

3 : 덮개 4 : 스크류

5 : 샤프트 6 : 가열부재

9,11,16 : 요입부 12 : 돌출부

13 : 마모방지부재 15 : 지지부재

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 각 실시예의 구성을 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전기식 유체펌프 정단면도이다. 이 도면에서와 같이 본 발명의 비전기식 유체펌프(1)는 일단이 개구된 실린더 형상의 탱크(2)와, 이 탱크의 개구면에 덮개(3)가 착탈가능하게 조립되고, 상기 덮개(3) 내측면과 이 덮개(3)와 대향되는 탱크(2) 내측면에 스크류(4)를 갖는 샤프트(5)가 회전가능하게 조립되며, 상기 탱크(2)의 하부 외주연에는 상기 탱크(2) 내부로 공급되는 유체를 가열하는 가열수단(6)이 설치되어, 상기 탱크(2)로 공급되는 유체를 상기 가열수단(6)이 가열하고 이 가열된 유체가 상승하면서 스크류(4)를 회전시켜 유체의 상승을 가속시켜 탱크(2) 외부로 배출시키게 된다.

상기 탱크(2) 일측의 하단면과 상단면에는 유체가 내부로 공급될 수 있도록 입구(7)와, 상기의 입구를 통해 내부로 유입된 유체를 외부로 배출시켜 줄수 있도록 하는 출구(8)가 형성된다. 상기 탱크(2)의 바닥면 중앙에는 양측이 경사지게 요입되어 상기 샤프트(5) 일단부를 수용하는 수용부(9)가 형성된다.

상기 덮개(3)는 상기 탱크(2)의 개구면을 밀폐시켜 주도록 하는 것으로, 나선체결에 의해 밀폐시켜 주되, 이들 사이에는 기밀유지용 오링(10)이 끼워진다. 그리고 상기 덮개(3)는 내측면에는 양측이 경사지게 요입되어 상기 스크류(4)의 타단부를 수용할 수 있도록 수용부(11)가 형성되어 상기 탱크(2) 수용부(9)와 함께 샤프트(5)의 양단부를 점접촉 형태로 지지하게 된다.

상기 덮개(3)는 도 2 와 같이 상기 탱크(2) 양단부를 개구되게 형성할 경우 이 개구면에 조립되어 탱크(2)를 밀폐시키게 된다.

상기 샤프트(5)는 길이방향 외주연에 나선형상을 가진 스크류(4)가 형성되는데, 이 스크류(4)는 상기 가열수단(6)에 의해 가열되어 상승하는 유체의 의해 회전하면서 유체를 상부로 이송시키게 된다. 상기 샤프트(5)의 양단부에는 탱크(2)의 수용부(9)와 덮개(3)의 수용부(11)에 각각 점접촉 형태로 지지될 수 있도록 상기 각 수용부(9)(11) 경사각보다 경사각이 크지 않게 돌출부(12)가 형성된다. 그리고 상기 샤프트(5)의 스크류(4)는 상향으로 갈수록 점차적으로 조밀한 간격을 유지한 형태로 형성되어 유체의 이송을 원활하게 한다.

그리고 상기 샤프트(5)는 돌출부(12)가 상기 각 수용부(9)(11)와 점접촉 형태로 지지되어 회전하므로 마모현상이 심하게 발생하게 되므로, 이러한 마모현상을 방지할 수 있도록 돌출부(12)단부에 마모방지부재(13)가 더 부착된다. 상기 마모방지부재(13)는 내마모성이 우수한 초경합금을 사용하면 좋다.

상기 가열수단(6)은 여러 가지 형태로 구성될 수 있으나 전기적인 저항열에 의해 발열하는 히터가 사용될 수 있을 것이다.

상기 가열수단(6)은 탱크(2)를 수용하여 고정할 수 있도록 중공형태로 구성되고, 길이방향 적당위치에 유체가 공급될 수 있도록 통로(14)가 관통되게 형성되는데, 상기 통로(14)의 끝단부가 상기 탱크(2)의 입구(7)와 일치되게 조립된다.

본 발명의 비전기식 유체펌프(1)는 상기 샤프트(5)의 돌출부(12)가 지지되는 탱크(2)의 내측면과 덮개(3)의 내측면 각각에 도 3 과 같이 샤프트(5)의 돌출부(12)를 지지하는 지지부재(15)가 착탈식으로 더 조립된다. 상기 지지부재(15)는 상기 탱크(2)와 덮개(3)의 수용부와 같은 형상으로 수용부(16)가 요입된다. 따라서 상기 지지부재(15)는 탱크(2)와 덮개(3)의 수용부(9)(11)의 마모를 방지하고, 마모시 교체를 간편하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 비전기식 유체펌프(1)는 가열수단(6)에 의해 가열된 유체가 외부공기와 열교환을 억제할 수 있도록 상기 탱크(2) 외부에 단열부재(17)를 감싸이게 구성할 수도 있다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 비전기식 유체펌프의 작동상태를 도 4 를 참조하여 설명한다.

도 4 는 본 출원인이 선출원했던 폐기물 파쇄 및 건조장치(출원번호99-23576)로서, 주로 수분을 함유하고 있는 각종 폐기물을 파쇄하고 건조시키는 것이다. 상기 폐기물 파쇄 및 건조장치는 수분된 함유된 폐기물을 호퍼(20)를 통해 통로의 내실(21)로 공급하게 되면, 커터(22)가 회전하여 폐기물이 잘게 파쇄되고 이 파쇄된 폐기물은 커터(22)의 회전력에 의해 이동하여 출구(23)로 배출된다. 이 과정에서 외실(24)에는 열교환매체가 수용되어 별도의 가열수단(미도시)에 의해 가열되므로서 간접적인 열전도에 의해 상기 내실(21)의 공기를 가열시켜 폐기물에 함유된 수분을 증발시키게 된다. 이와 같이 수분의 증발로 내실(21)의 공기가 습증기로 점차 변화되는데, 습증기가 포화습증기 상태로 되기 전에 펌프(25)가 습증기를 외부로 배출시키게 된다.

본 발명의 비전기식 유체펌프(1)는 상기와 같은 시스템으로 구동되는 폐기물 파쇄 및 건조장치에서 열교환매체를 가열하고 순환시키는 기능을 하게 되는 것으로, 시스템에 사용되는 열교환매체는 최고온도인 330℃까지 가열되면 그 부피가 약 20%정도 팽창되는 특성을 가진 한국쉘사의 제품으로서, 일명 "서미아오일"이다.

상기 비전기식 유체펌프(1)는 도4에 도시된 바와같이 다단으로 설치되어 있는 시스템의 외실(24)을 연통시켜 주는 유로파이프(26)를 탱크(2)의 입구(7)와 출구(8)에 각각 연결시켜 상기의 유로파이프를 통해 순환되는 열교환매체가 비전기식 유체펌프(1)를 거치도록 하는데, 유로파이프(26)를 통해 순환되다가 입구(7)를 통해 탱크(2) 내부로 공급되는 열교환매체는 가열수단(6)에 의해 가열되어 고온상태(최고온도일 경우 330℃)가 되므로, 이 탱크(2) 내부공기는 대류현상에 의해 상승기류를 형성하게 된다. 이와 같이 상승하는 공기는 스크류(4)면과 마찰하면서 상승하게 되므로 샤프트(5)를 회전시키게 되고 상기 회전하는 스크류(4)를 고온의 열교환매체를 탱크(2) 상부로 이송시키게 된다.

이 과정에서 상기 열교환매체는 고온상태가 되면 그 부피가 팽창되는 특성을 가지므로, 부피가 팽창되면서 상기 스크류(4)의 회전을 더 가속시키게 된다. 따라서 상승기류와 열교환매체의 부피팽창에 의해 스크류(4)가 회전하여 열교환매체를 상방향으로 이송시켜 시스템 외실(24)로 공급되는 열교환매체를 순환시키게 된다.

이 때, 상기 스크류(4)는 상방향으로 갈수록 조밀한 간격을 가지게 되므로 상방향으로 갈수록 심한 압력을 받아 회전속도가 빨라지게 되어 열교환매체를 원활하게 이송시키게 된다.

이상의 본 발명 비전기식 유체펌프는 상승기류에 의해 스크류가 회전하여 추진력을 발생시켜 유체를 이송시키고, 가열된 유체는 팽창하면서 스크류의 회전을 더욱 가속시켜 유체의 이송을 원활히 하여 전기를 구동원으로 하지 않고도 유체를 이송시킬 수 있도록 구성된다.

따라서 전원을 사용하지 않고도 유체를 이송시킬 수 있기 때문에 전원공급에 필요한 시설을 갖추지 않아도 되고, 전력소비에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 모터를 사용하지 않아 중량이 가볍고 소음이 발생하지 않아 작업환경을 개선할 수 있는 장점을 가진다.

Claims (5)

1. 일단에 개구면을 갖는 실린더 형상을 갖고, 일측의 하단면과 상단면에 각각 입구와 출구를 갖으며, 바닥면 중앙에 양측이 경사지게 요입되는 수용부를 갖는 탱크;

   내측면에 양측이 경사지게 요입된 수용부가 형성되어, 상기 탱크의 개구면을 나선체결에 의해 밀폐시켜 주는 덮개;

   길이방향 외주연에 나선형상을 가진 스크류가 형성되고, 양단부에 양측이 경사진 돌출부가 형성되어 이 돌출부가 상기 탱크의 수용부와 덮개의 수용부 각각에 삽입지지되는 샤프트;

   상기 탱크 하부에 설치되어 탱크로로 공급되는 열교환매체를 가열하는 가열수단; 및

   상기 탱크로 공급되는 열교환매체를 상기 가열수단이 가열하여 탱크 내부의 공기를 상승시켜 이 상승하는 공기가 스크류와 마찰하여 샤프트를 회전시켜 열교환매체를 이송시키고, 가열된 열교환매체는 부피가 팽창되면서 스크류의 회전을 더 가속시키는 것을 특징으로 하는 비전기식 유체펌프
2. 제 1 항에 있어서, 상기 탱크는 단열부재로 감싸여지는 것을 특징으로 하는 비전기식 유체펌프.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트의 스크류는 상부로 갈수록 간격이 점차적으로 조밀해지는 것을 특징으로 하는 비전기식 유체펌프
4. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트는 돌출부 단부에 내마모성을 갖는 마모방지부재가 고정되는 것을 특징으로 하는 비전기식 유체펌프.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트를 지지할 수 있도록 몸체에 양측이 소정각도 경사지게 요입된 수용부가 형성되어, 상기 샤프트가 지지되는 덮개 내측면과 탱크 내측면에 착탈가능하게 설치되는 지지부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 비전기식 유체펌프.