KR100734642B1 - 이중박막을 가진 팽창탱크 - Google Patents

이중박막을 가진 팽창탱크 Download PDF

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Abstract

이중막을 가진 블래더가 제공된다. 상기 블래더가 주변변부를 가지고 유동연결기를 수용하도록 구성된 구멍을 가진 비가요성 박막, 주변변부를 가진 가요성 박막을 가진다. 원주방향의 씨임을 형성하기 위해 상기 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 서로에 대해 밀봉된다. 블래더가 팽창탱크에서 이용된다.

Description

이중박막을 가진 팽창탱크{EXPANSION TANK WITH DOUBLE DIAPHRAGM}
본 발명은 박막팽창탱크 및 박막팽창탱크를 위한 유동연결구들에 관한 것이다.
종래기술에 의하면, 팽창탱크들이 가변압력을 받는 액체의 유동을 제어하기 위한 유동시스템내에서 이용된다. 일반적으로 상기 팽창탱크가 블래더(bladder)형 박막을 포함한 원통형 또는 구형 하우징으로 구성되고, 상기 박막은 액체 및 가압가스의 영역들로 구분된다. 팽창탱크 및 블래더형 박막들을 설명하기 위해 " 블래더형 박막을 가진 팽창탱크"에 관한 미국특허 제 4,784,181호를 참고한다.
일반적으로 팽창탱크는 한 개의 노즐을 가지고, 내부박막의 수축 및 팽창에 의해 제어되는 압력에 의존하여 액체가 상기 노즐을 통해 유출입한다. 다수의 도시규정들에 의하면, 탱크를 물이 순환하고 탱크가 빈 상태일 때 탱크내부에서 물이 부패되지 못하게 하기 위한 장치들이 음용수를 위한 팽창탱크에 포함되어야 한다.
본 발명에 의하면, 블래더가 제공된다. 상기 블래더는 주변변부를 가지고 유동연결기를 수용하도록 구성된 구멍을 가진 비가요성 박막, 주변변부를 가진 가요성 박막을 가진다. 원주방향의 씨임을 형성하기 위해 상기 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 서로에 대해 밀봉된다. 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 서로에 대해 열에 의해 밀봉된다. 블래더는 클렌치 링(clench ring)을 추가로 포함한다. 클렌치 링이 이용될 때, 비가요성 박막의 주변변부가 원주방향의 요홈을 가지고, 가요성 박막의 주변변부가 원주방향의 리브를 가지며, 원주방향의 요홈들이 원주방향의 리브와 연결되고, 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 상기 클렌치링에 의해 서로 고정된다.
본 발명에 의하면, 팽창탱크가 제공된다. 상기 팽창탱크는 단부벽들과 마주보고 측벽을 가진 외부쉘, 유동연결기 및 외부쉘내에 배열된 블래더를 포함한다. 상기 블래더가 주변변부를 가진 비가요성 박막 및 주변변부를 가진 가요성 박막을 포함한다. 상기 비가요성 박막이 유동연결기 및 가요성 박막사이에 배열되고 상기 외부쉘과 유동연결기중 한 개에 연결된 구멍을 가져서, 상기 유동연결기에 의해 탱크의 외측부와 블래더의 내측부사이에서 유체가 유동한다. 원주방향의 씨임을 형성하기 위하여 상기 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 서로에 대해 밀봉되며, 상기 블래더 및 외부쉘사이에 형성된 공간과 블래더내부의 공간은 유체유동으로부터 격리된다.
유동연결기는 제 1 및 제 2 단부들을 가진 니플을 포함한다. 상기 제 1 단부가 복수개의 탭들을 포함하며, 상기 블래더에 니플을 고정하기 위한 고정위치 및 삽입위치사이에서 상기 탭들이 조정가능하다. 유동연결기는 추가로상기 니플에 고정상태로 부착되고 블래더와 외부쉘사이에 배열된 제 1 유지링을 포함하고, 상기 니플주위에 배열되고 블래더내에 배열된 제 2 유지링을 포함하며, 상기 제 1 유지링 및 블래더사이에 배열된 제 1 O-링을 포함하고, 제 2 유지링 및 블래더사이에 배열된 제 2 O-링을 포함한다. 상기 블래더 및 외부쉘사이에 형성된 공간과 블래더의 내부공간사이에 유체유동을 방지하는 밀봉체를 형성하기 위하여, 고정위치에서 탭은 제 1 유지링을 향해 제 2 유지링을 가압한다.
선택적으로 유동연결기는 비회전식 유동안내요소에 의해 형성된 중심의 고압유입채널을 포함하고, 유동안내요소주위에서 원주방향으로 배열된 적어도 한 개의 저압유출채널을 포함하며, 중심의 고압유입채널로부터 블래더내부로 물이 유동하고 저압유출채널내부로 배열된 복수개의 유입구들을 가지는 캡을 포함하고, 상기 저압유출채널의 전체 단면적이 유입채널의 전체 단면적보다 작거나 동일하다. 상기 가요성 박막이 상기 캡에 대해 배열될 때, 블래더는 빈 상태이고, 탱크가 물을 순환시키도록 구성되어, 탱크로 유입된 물의 제 1 부분을 따라 탱크내부로 유입된 물의 제 2 부분이 상기 탱크를 떠나기 전에 상기 제 1 부분이 탱크를 떠난다. 유입채널에 형성된 유입개구부의 평면은 유입채널에 형성된 유출개구부의 평면과 수직으로 향한다.
선택적으로 상기 가요성 박막 및 비가요성 박막의 주변변부들을 서로 고정시키는 클렌치 링이 상기 블래더에 구성되는 실시예에 있어서, 클렌치 링에 의해 형성된 평면은 팽창탱크의 중심선과 수직으로 배열될 수 있다. 상기 팽창탱크의 중심선과 수직으로 배열되고 액체 포트로부터 떨어져 배열된 평면내에 형성된 내향 돌출부들이 상기 팽창탱크의 하우징에 구성되어, 상기 내향 돌출부들이 배열된 평면 및 액체포트사이에 상기 블래더의 클렌치 링이 구성된다. 전형적으로 팽창탱크의 중심선을 따라 클렌치 링의 운동을 방지하기 위하여 내향 돌출부들이 충분히 내측을 향해 돌출하지만 제 2 박막의 팽창을 방해할 정도로 돌출하지 않는다.
본 발명이 도면에 도시된 실시예를 참고하여 설명된다. 도면의 실시예는 비제한적인 예로서 제공된다.
도 1은 본 발명의 블래더에 관한 실시예를 도시한 개략도.
도 2는 도 1의 일부분을 확대도시한 도면.
도 2A는 도 1의 일부분을 확대도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예를 따르는 팽창탱크를 도시한 개략도.
도 4A는 도 1에 도시된 블래더의 일부분을 도시한 개략도.
도 4B는 도 1의 블래더가 접혀진 상태를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예를 따르는 박막에 니플(nipple)을 부착하기 위한 유동노즐 부착구를 도시한 단면도.
도 5A는 도 5에 도시된 유동노즐 부착구를 확대도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예를 따르는 유동전환기를 도시한 개략도.
*부호설명*
10.....블래더 12.....비가요성 박막
14.....가요성 박막 18,20......주변변부
팽창된 상태의 블래더(10)가 도 1에 도시된다. 블래더(10)는 제 1 비가요성 박막(12) 및 제 2 가요성 박막(14)을 포함한다. 또한 블래더(10)는 구멍(16)을 포함한다. 밀봉구조를 형성하기 위하여, 제 1 및 제 2 박막들의 주변변부(18,20)들이 서로 연결된다. (도 2를 참고할 때, ) 도시된 실시예에 의하면, 외측으로 돌출한 주변변부(18,20)는 서로 마주보게 배열되고 크렌치 링(clench ring)(22)에 의해 고정된다. 도 2A를 참고할 때, 가요성 박막(14)의 주변변부(20)는 원주방향의 리브(rib)(24)를 가지고, 밀봉구조를 형성하기 위하여 상기 비가요성 박막(12)의 주변변부(18)위에서 상기 리브(24)가 주변요홈(26)과 연결된다.
선택적 실시예에 의하면, 비가요성 박막(12) 및 가요성 박막(14)의 주변 변부들이 서로 열에 의해 밀봉된다. 상기 실시예에 있어서, 상기 박막들의 주변변부들은 서로 고정되거나 원주방향의 리브 또는 요홈을 가지는 것이 불필요하다.
상대적으로 강성을 가진 폴리머에 의해 상기 가요성 박막이 제조될 수 있다. 음용수를 고정하기 위해 상기 블래더(10)가 이용될 때, 상기 폴리머가 식품에 대해 허용되거나 무독성, 비 발암성 및 비 돌연변이 유발성을 가지고, 상기 재료들이 음용수속으로 도달하지 못한다. 상기 비가요성 박막(12)을 제조하기 위한 재료는 비제한적으로 폴리프로필렌, 테프론, 나일론, 폴리알킬렌 테라프탈레이트, 폴리포르말데히드, 폴리스틸렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 포리카보네이트 및 폴리(헥시리소사이아네니트)를 포함한다.
제2 가요성 박막은 탄성 및 가요성을 가진 폴리머에 의해 제조될 수 있다. 음용수를 고정하기 위해 블래더(10)가 이용될 때, 상기 폴리머가 식품에 대해 관련 정부기구에 의해 허용되거나 무독성, 비 발암성 및 비 돌연변이 유발성을 가지고, 상기 재료들이 음용수속으로 도달하지 못한다. 상기 가요성 박막(14)을 제조하기 위한 재료는 비제한적으로 폴리부타디엔, 폴리(디메틸실로자인), 폴리(챤-1,4-이소프렌), 폴리(트랜스-1,4-이소프렌) 및 열가소성 중합체를 포함한다.
본 발명의 블래더(10)가 팽창탱크를 위해 적합하게 이용된다. 탱크(110)는 탱크(110)의 측벽을 형성하는 중심부분(40)을 포함한다. (도 3을 참고할 때,) 외부쉘(46)을 형성하기 위하여 제 1 돔(dome)(42) 및 제 2 돔(44)에 의해 중심부분(40)이 덮혀진다. 당업자에 의하면, 서로 용접되거나 또는 다른 구조를 가진 두 개의 돔들에 의해 상기 외부쉘(46)이 형성된다. 빈 상태일 때 외부쉘(46) 및 블래더(10)사이에 형성된 가스압력에 의해 가요성 박막(14)이 비가요성 박막(12)에 대해 접혀진다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 블래더(10)로부터 액체가 유출될 때 상기 가요성 박막(14)이 상기 비가요성 박막(12)의 구멍(16)을 완전히 폐쇠하는 것을 방지하기 위하여, 상기 구멍(6)과 마주보는 위치에서 내측부에서 상승구조를 가진 다수의 패드(28)들이 상기 가요성 박막(14)에 구성되고(도 4A를 참고), 상기 패드들사이에서 액체가 상기 구멍(16)으로부터 요홈(29)을 통해 블래더내부로 유동한다. 상기 패드(28)에 의해 두 개의 박막들사이에서 진공형성이 방지된다. 도 4B를 참고할 때, 도 1의 블래더(10)가 접혀진 상태로 도시된다. 상기 블래더(10)내부로 액체가 유입될 때, 액체가 블래더(10)의 내부를 가압하고 가요성 박막(14)이 팽창한다. 상기 팽창작용에 의해 상기 가요성 박막(14) 및 외부쉘(46)사이의 공간에 위치한 가스가 압축된다. 블래더(10)내부의 액체압력이 가스의 압력보다 작으면, 가스가 팽창하고 가요성 박막(14)을 가압하여, 가요성 박막(14)은 비가요성 박막(12)에 대해 접혀지고 액체를 유출시킨다. 박막을 가진 팽창탱크의 작용이 당업자들에게 공지되어 있고 미국특허 제 4,784,181호에 설명된다.
블래더(10)를 통과하기 위하여, 물은 외부쉘(46)의 개구부 및 비가요성 박막(12)의 구멍(16)을 통과해야 한다. 예를 들어, 제 2 돔(44)과 같은 외부쉘(46)을 통과하고 한쪽 단부에서 비가요성 박막(12)에 밀봉상태로 부착되며 다른 한쪽 단부에서 파이프 또는 다른 장치에 부착된 유동노즐부착구에 의해 물은 상기 블래더(10)와 외부쉘(46)사이의 공간으로 유입되지 않고도 파이프로 및 블래더(10)로부터 유동할 수 있다. 상기 블래더(10)에 이용되는 유동노즐부착구가 미국특허 제 4,784,181호에 설명되고 본 발명에 적합한 다른 유동노즐부착구가 당업자들에게 공지되어 있다. 선택적 실시예에 의하면, 도 5에 도시된 유동노즐부착구(20)가 이용될 수 있다.
도 5 및 확대도시된 도 5A를 참고할 때, 블래더(10)내부로 액체가 통과하도록 니플(50)이 비가요성 박막(12)을 통해 팽창한다. 도 5A를 참고할 때, 니플(50)은 외부쉘(46)으로 통해 팽창하도록 배열된다. 외부쉘(46)내에서, 니플(50)은 추가로 제 1 유지링(52) 및 제 2 유지링(54)을 통해 팽창하고 상기 제 1 유지링(52) 및 제 2 유지링(54)사이에서 블래더(10)가 고정된다. O 링(56)이 상기 제 1 유지링(52) 및 제 2 유지링(54)과 함께 블래더(10)의 접촉면에서 밀봉장치로서 이용된다. 니플(50)은 외부쉘(46)과 가장 근접하게 위치한 측부에서 제 1 유지링(52)에 용접된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 O 링은 Vitron®에 의해 제조되고, 상기 니플(50), 유지링(52,54)들은 스테인레스강으로 제조된다.
한쪽 단부에서 니플(50)은 니플(50)과 동일한 재료로 제조된 적어도 한 개의 탭(60)을 포함한다. 상기 탭(60)은 니플(50)의 일체부분을 형성한다. 도 5에서 새게의 탭(60)들이 도시되고 제 4 탭은 도시되지 않는다. 상기 탭(60)은 니플(50)의 단부를 제위치에 고정하도록 조정될 수 있다. 상기 제 1 유지링(52) 및 제 2 유지링(54)과 탭(60)을 통해 니플(50)이 삽입된 후에, 제 2유지링(54)의 외부림과 접촉하고 제 2 유지링(54)에 상기 니플(50)을 고정하는 위치에 상기 탭(60)이 접혀진다. 니플(50)이 제위치에 배열되면, 액체는 외부쉘(46) 및 블래더(10)사이의 공간내부로 유출되지 않고 니플(50)을 통해 블래더(10)를 통과한다.
단지 본 발명의 블래더가 아니라 종래기술의 블래더들 및 박막 탱크에서 유동노즐 부착구(120)가 이용되는 것이 당업자들에게 공지되어 있다. 물파이프 시스템 또는 고온수 공급시스템과 같이 액체를 포함하는 시스템에 예를 들어, 블래더(10)를 가진 팽창탱크와 같은 팽창탱크를 연결시키기 위한 유동노즐 부착구(120)가 이용될 수 있다.
음용수를 고정하기 위한 블래더가 이용될 때, 상기 블래더(10)를 통해 물의 순환을 촉진시켜서, 물은 "후입선출(LIFO)"방식보다는 "선입선출(FIFO)"방식으로 블래더를 유출입하는 것이 선호된다. 물순환작용이 불완전할지라도, 상기 후입선출방식 및 선입선출방식의 조합에 의해 물은 블래더를 유출입하고, 순환작용이 증가되어 물이 블래더내부에 잔류하는 시간을 감소시키며 물의 부패를 방지한다. 예를 들어, 물의 순환을 촉진시키기 위해 이용되는 유동전환기들이 미국특허 제 6,343,622호에 공개되고 다른 전환기들이 종래기술에 공지되어 있다.
선택적 실시예에 의하면, 블래더(10)는 도 6에 도시된 유동전환기(130)와 함께 이용된다. 상기 유동전환기(130)의 유동안내요소(70)는 상류방향을 향하도록 주 유동경로내에 배열된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 유동안내요소(70)는 퍼올림장치의 안내요소와 동일하다.
액체를 주 액체유동경로로부터 블래더(10)내부로 전환하기 위하여 상기 유동안내요소(70)는 유입유동통로(72)를 가진다. 유동전환기(130)의 종방향축을 따라 구성된 원통형 내부통로에 의해 상기 유입유동통로(72)가 제공된다. 유동안내요소(70) 및 유입유동통로(72)의 구성에 의해 블래더(10)내부로 고압의 물유동이 허용된다.
물은 블래더(10)로부터 방출구(74)를 통해 방출유동통로(76)를 유동한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 방출유동통로(76)가 유입유동통로(72)주위에서 원주방향으로 배열된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 유입유동통로(72)를 둘러싸는 단일의 원형 방출유동통로(76)가 상기 유동전환기(130)에 구성된다. 복수개의 모든 방출구(74)들이 물을 단일의 방출유동통로(76)내부로 향하게 한다. 물은 방출유동통로(76)로부터 주 액체유동통로로 유동한다. 상기 방출유동통로(76)가 유입유동통로(72)와 같이 주 액체유동통로내부까지 연장되는 것이 불필요하다.
방출구(74)들을 지지하는 유동전환기(130)의 일부분들 및 유입유동통로(72) 의 상측부들이 도 6에 도시된 것과 같이 "벌집 크라운(crown)"구조로 구성될 수 있다. 상기 곡선구조에 의하면, 블래더(10)가 빈 상태일 때 가요성 박막(14)이 블래더(10)의 마주보는 표면과 용이하게 일치된다. 상기 가요성 박막(14)이 상기 비가요성 박막(12)에 대해 가압될 때 두 개의 박막들이 일치된 상태로 끼워맞춤되어, 블래더가 비워짐에 따라 모든 물이 블래더(10)로부터 방출된다. 또한 상기 "벌집 크라운(crown)"구조에 의하면, 초기에 빈 상태의 블래더(10)로 유입한 물이 비가요성 박막(12)으로부터 가요성 박막(14)으로 용이하게 이동한다.
상기 유동전환기(130)는 상기 이중막 탱크이외에 다른 이중막탱크와 이용될 수 있는 것이 공지되어 있다. 또한 유동전환기(130)는 단일막 탱크와 이용될 수 있다.
도 6을 참고할 때, 유동전환기(130)는 유동노즐(120)에 대해 선택적 유동기구를 제공한다. 유지요소(80,82)들은 유동전환기(130)를 비가요성 박막(12)에 고정시킨다.
본 발명의 실시예를 고려하여 본 발명의 다른 실시예들이 당업자들에게 이해된다. 상기 실시예들은 단지 예로서 제공되고 본 발명의 범위 및 사상이 하기 청구범위에 의해 제시된다.

Claims (8)

  1. 주변변부를 가지고 유동연결기를 수용하도록 구성된 구멍을 가진 비가요성 박막,
    주변변부를 가진 가요성 박막을 가진 팽창탱크용 블래더에 있어서,
    원주방향의 씨임을 형성하기 위해 상기 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 서로에 대해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 팽창탱크용 블래더.
  2. 제 1 항에 있어서, 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 서로에 대해 열에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 팽창탱크용 블래더.
  3. 제 1 항에 있어서, 클렌치 링이 추가로 구성되고, 비가요성 박막의 주변변부가 원주방향의 요홈을 가지고, 가요성 박막의 주변변부가 원주방향의 리브를 가지며, 원주방향의 요홈들이 원주방향의 리브와 연결되고, 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 상기 클렌치링에 의해 서로 고정되는 것을 특징으로 하는 팽창탱크용 블래더.
  4. 단부벽들과 마주보고 측벽을 가진 외부쉘,
    유동연결기 및 외부쉘내에 배열된 블래더를 포함하고, 상기 블래더가
    주변변부를 가진 비가요성 박막 및 주변변부를 가진 가요성 박막을 포함하 며, 상기 비가요성 박막이 유동연결기 및 가요성 박막사이에 배열되고 상기 외부쉘과 유동연결기중 한 개에 연결된 구멍을 가져서, 상기 유동연결기에 의해 탱크의 외측부와 블래더의 내측부사이에서 유체가 유동하고, 원주방향의 씨임을 형성하기 위하여 상기 비가요성 박막 및 가요성 박막의 주변변부들이 서로에 대해 밀봉되며, 상기 블래더 및 외부쉘사이에 형성된 공간과 블래더내부의 공간은 유체유동으로부터 격리되는 것을 특징으로 하는 팽창탱크.
  5. 제 4 항에 있어서, 유동연결기는
    제 1 및 제 2 단부들을 가진 니플을 포함하고, 상기 제 1 단부가 복수개의 탭들을 포함하며,
    상기 블래더에 니플을 고정하기 위한 고정위치 및 삽입위치사이에서 상기 탭들이 조정가능한 것을 특징으로 하는 팽창탱크.
  6. 제 5 항에 있어서, 유동연결기는 추가로
    상기 니플에 고정상태로 부착되고 블래더와 외부쉘사이에 배열된 제 1 유지링을 포함하고,
    상기 니플주위에 배열되고 블래더내에 배열된 제 2 유지링을 포함하며,
    상기 제 1 유지링 및 블래더사이에 배열된 제 1 O-링을 포함하고,
    제 2 유지링 및 블래더사이에 배열된 제 2 O-링을 포함하며,
    상기 블래더 및 외부쉘사이에 형성된 공간과 블래더의 내부공간사이에 유체 유동을 방지하는 밀봉체를 형성하기 위하여, 고정위치에서 탭은 제 1 유지링을 향해 제 2 유지링을 가압하는 것을 특징으로 하는 팽창탱크.
  7. 제 4 항에 있어서, 유동연결기는
    비회전식 유동안내요소에 의해 형성된 중심의 고압유입채널을 포함하고,
    유동안내요소주위에서 원주방향으로 배열된 적어도 한 개의 저압유출채널을 포함하며,
    중심의 고압유입채널로부터 블래더내부로 물이 유동하고 저압유출채널내부로 배열된 복수개의 유입구들을 가지는 캡을 포함하고, 상기 저압유출채널의 전체 단면적이 유입채널의 전체 단면적보다 작거나 동일하며,
    상기 가요성 박막이 상기 캡에 대해 배열될 때, 블래더는 빈 상태이고, 탱크가 물을 순환시키도록 구성되어, 탱크로 유입된 물의 제 1 부분을 따라 탱크내부로 유입된 물의 제 2 부분이 상기 탱크를 떠나기 전에 상기 제 1 부분이 탱크를 떠나는 것을 특징으로 하는 팽창탱크.
  8. 제 7 항에 있어서, 유입채널에 형성된 유입개구부의 평면은 유입채널에 형성된 유출개구부의 평면과 수직으로 향하는 것을 특징으로 하는 팽창탱크.
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