KR100798929B1 - 선회류 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 내에 공급되는 유체의 유동을 층류 또는 난류가 아닌 선회류로 변환시켜 줄 수 있는 선회류 발생장치에 관한 것으로, 양단부에 입력관과 출력관이 동심축선 상에 각각 형성되며, 상기 입력관 및 상기 출력관의 직경보다 큰 직경을 가지면서 상기 동심축 상에 형성되는 케이싱; 및 상기 케이싱 내부에 상기 출력관과 일단이 일체로 연결되고, 타단의 내부에 나선형판이 설치되는 유도관을 포함하고, 상기 유도관의 타단에는 선단플레이트가 더 설치되며, 상기 선단플레이트에는 2개 이상의 유입홀이 형성되고, 또 상기 유도관의 외주면에 2개 이상의 가지관이 상기 입력관 측을 향하여 형성되고, 상기 가지관은 상기 유도관의 외주면의 길이방향에 대하여 경사지게 설치된다.

선회류, 유체, 유동, 층류, 난류

Description

선회류 발생장치{Spiral stream generating device}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선회류 발생장치의 외관을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선회류 발생장치의 부분절개사시도

도 3은 도 1의 선회류 발생장치의 선회류 발생부재의 외관을 도시한 사시도.

도 4는 도 1의 선회류 발생장치의 선회류 발생부재의 부분절개된 분해 사시도.

도 5는 도 1의 선회류 발생장치의 선회류 발생부재의 좌측면도.

도 6은 도 1의 선회류 발생장치에 따른 유체의 유동을 간략하게 표시한 단면도.

도 7은 도 1의 선회류 발생장치에 유체가 유도관의 선단에 부딪혀 확산되는 상태를 도시한 단면도.

도 8은 도 1의 선회류 발생장치에 유입된 유체 중 일부가 유도관의 내부로 유입되고, 다른 일부는 유도관의 선단에 부딪혀 확산되어 회절되는 상태를 도시한 단면도.

도 9는 도 1의 선회류 발생장치에서 유도관의 주위로 확산된 유체가 가지관 내로 유입되어 유도관의 내부로 들어와서 상기 유도관의 내부로 유입된 유체와 함 께 혼합하면서 선회류를 배출하는 상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 선회류 발생장치 101: 케이싱

110: 입력관 120: 출력관

140: 접합플랜지 150: 선회류 발생부재

151: 유도관 160: 선단플레이트

161,162: 유입홀 170: 나선형판

181,182,183: 가지관 200: 유체공급관

본 발명은 선회류 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관 내에 공급되는 유체의 유동을 층류 또는 난류가 아닌 선회류로 변환시켜 줄 수 있는 선회류 발생장치에 관한 것이다.

본 발명의 선회류 발생장치는 배관 내에 배관의 축 방향으로의 평균 유량이 있으면서 배관의 원주 방향으로의 유동이 더하여진 유동을 발생시키는 장치이다.

상수도관 등의 노후된 관체를 재생하기 위해서는 상기 관체의 내벽면을 연마하는 작업과, 상기 관체의 내벽면에 코팅제를 도포하는 작업이 존재한다.

종래기술에서는 상기 관체의 내벽면의 연마작업은, 상기 관체에 직접적인 전기공급을 통한 산화철의 환원을 이용하는 방법, 또는 압축공기와 함께 연마제를 공급하여 상기 관체 내를 연마제의 마찰을 통해 연마하는 방법을 이용한다.

그러나, 전기를 직접 공급하는 것은 대량의 전류를 공급해야 할 뿐만 아니라, 상기 관체의 주위로 전기가 누설되는 양이 상당하므로, 바람직하지 못하다.

또한, 연마제를 압축공기를 통하여 공급하는 것은 관체의 벽면에 대하여 상기 연마제가 평행한 방향으로 이동하게 되므로, 연마제에 의한 관체의 벽면과의 마찰이 적어서 신뢰성 있는 관체의 연마를 제공할 수 없다.

따라서, 상기 공기의 이동을 선회시키는 것이 가능하면 좀 더 효율적인 관체의 벽면의 연마를 수행할 수 있지만, 아직 공기를 선회시킬 수 있는 장치의 개발이 미흡한 실정이다.

또한, 연마된 관체의 내벽면에 코팅제를 도포하는 경우에, 일반적인 층류 또는 난류에 코팅제를 함께 분사시키면, 관체의 내벽면에 부착되는 코팅제의 양이 일정하지 않고, 또한 코팅제의 자중으로 인하여 관체의 저면측에만 두껍게 도포되는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 배관 내에 공급되는 유체의 유동을 선회류로 변환시켜 줄 수 있는 선회류 발생장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전기장비나 복잡한 기구가 아닌 간단한 구조를 가져서, 조립성 향상 및 생산비용 절감을 가능하게 하고, 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 선회류 발생장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 배관 내에 공급되는 유체의 유동을 선회류로 변환시키고, 유체의 유동에 연마제, 코팅제 등을 포함시켜 상기 연마제, 코팅제에 원심력을 부여할 수 있는 선회류 발생장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양단부에 입력관과 출력관이 동심축선 상에 각각 형성되며, 상기 입력관 및 상기 출력관의 직경보다 큰 직경을 가지면서 상기 동심축 상에 형성되는 케이싱; 및 상기 케이싱 내부에 상기 출력관과 일단이 일체로 연결되고, 타단의 내부에 나선형판이 설치되는 유도관을 포함하는 선회류 발생장치이다.

상기 유도관의 타단에는 선단플레이트가 더 설치되고, 상기 선단플레이트에는 2개 이상의 유입홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 유입홀의 개수와 동일하게 상기 나선형판이 상기 유도관의 내부공간을 분할하고, 상기 유입홀은 상기 나선형판이 분할하는 각각의 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 유도관의 외주면에 2개 이상의 가지관이 상기 입력관 측을 향하여 형성되고, 상기 가지관은 상기 유도관의 외주면의 길이방향에 대하여 경사지게 설치된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 가지관은 상기 나선형판에 의해 회전하는 유체방향과 일치하도록 상기 유도관의 원주방향으로 경사져 형성된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 가지관은 상기 나선형판과 같은 방향의 나선형의 곡관으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선회류 발생장치(100)의 외관을 도시한 사시도이다.

상기 선회류 발생장치(100)는 양단에 입력관(110)과 출력관(120)이 형성된 케이싱(101)을 가진다.

상기 케이싱(101)의 직경은 상기 입력관(110)과 출력관(120)의 직경보다 크다.

따라서, 상기 케이싱(101) 내의 유체의 유속은 상기 입력관(110)과 출력관(120) 내의 유속보다 작아지게 된다.

그리고, 상기 입력관(110)과 상기 출력관(120) 및 상기 케이싱(101)은 모두 동심축 상에 형성된다.

또, 상기 입력관(110)과 상기 출력관(120)의 단면적의 크기는 동일한 것이 바람직하다.

따라서, 상기 입력관(110)과 상기 출력관(120) 내의 유속을 실질적으로 동일하게 함으로써, 상기 선회류발생장치(100)를 통과한 유체는 동일한 유량에 선회하는 특성만을 부여하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상기 선회류 발생장치(100)의 부분절개사시도로써, 상기 선회류 발생장치(100)의 내부의 모습을 관찰할 수 있다.

또, 상기 선회류 발생장치(100)의 내부에는 선회류 발생부재(150)가 장착되며, 도 2에서는 상기 선회류 발생부재(150)의 내부의 모습도 관찰이 가능하다.

상기 선회류 발생부재(150)는 상기 출력관(120)과 일체로 연결되어 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 선회류 발생부재(150)와 상기 출력관(120) 각각에 플랜지부를 형성하고, 이를 맞닿아서 접합시키는 방식을 사용하여 접합플랜지(140)가 형성되어 있다.

또한, 상기 선회류 발생부재(150)와 상기 출력관(120)을 하나의 재료로 사출성형하는 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상기 선회류 발생장치(100)의 상기 출력관(120)과 일체로 연결된 선회류 발생부재(150)의 외관을 도시한 사시도이다.

상기 선회류 발생부재(150)는 크게 유도관(151)과, 상기 유도관(151)의 외주 면에 일체로 형성된 가지관(181,182,183)을 포함하여 이루어진다.

상기 유도관(151)은 대략 상기 출력관(120)과 동일한 직경의 관체로써, 전단에 선단플레이트(160)가 설치된다.

상기 선단플레이트(160)에는 복수개의 유입홀(161,162)이 형성된다.

상기 선단플레이트(160)의 내측에는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 나선형판(170)이 설치된다.

상기 나선형판(170)은 상기 선단플레이트(160)의 상기 유입홀(161,162)로 유입된 유체의 흐름에 대하여, 상기 유도관(151)의 축심방향으로 강제로 회전하는 선회력을 부여하는 역할을 한다.

상기 나선형판(170)은 도 4에 도시된 바와 같이, 90도 이상 회전시키는 것이 바람직하다.

또, 상기 복수개의 유입홀(161,162)은 2개 이상일 수 있으며, 이 때 상기 각각의 유입홀 사이의 중심각의 크기(Ø)는

Ø=360/(유입홀의 개수)

를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 나선형판(170)은 상기 유도관(151)의 단면을 상기 유입홀의 개수만큼 분할할 수 있는 형상을 가진다.

예를 들어, 유입홀이 4개인 경우, 단면으로 봤을 때 '+'형상을 가지면서 상기 유도관(151)의 축심방향으로 회전하여 형성된다.

그리고, 상기 유도관(151)의 주위로는 가지관(181,182,183)이 형성된다.

상기 가지관은 2개 이상이 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시예의 선회류 발생장치(100)에서는 도 5에 도시된 바와 같이 가지관을 3개 설치하였다.

상기 가지관(181,182,183)은 상기 유도관(151)의 외주면에 일정한 각범위로 설치된다. 즉, 가지관이 3개이면 120°의 중심각을 가지며 설치된다.

또, 상기 가지관(181,182,183)의 설치위치는 상기 유도관(151) 내의 나선형판(170)의 후단 측에 설치되어, 상기 유입홀(161,162)에 도입되어 상기 나선형판(170)에 의해 선회하는 유체에, 선회력을 보강할 수 있도록 한다.

따라서, 상기 가지관(181,182,183)은 상기와 같은 선회력 보강을 위해, 상기 가지관(181,182,183)의 단부는 상기 입력관(110) 측을 향하도록 상기 유도관(151)의 외주면의 길이방향에 대하여 경사지게 설치된다.

또한, 상기 가지관(181,182,183)에 의해 상기 유도관(151) 내로 공급되는 유체가, 상기 유입홀(161,162)에 도입되어 상기 나선형판(170)에 의해 선회하는 유체와 만나 선회속도를 크게 할 수 있도록, 상기 가지관(181,182,183)은 상기 나선형판(170)에 의해 회전하는 유체의 방향과 일치하도록 상기 유도관(151)의 원주방향으로 경사지게 형성한다.

또, 상기의 경우에서, 상기 가지관(181,182,183)을 상기 나선형판(170)과 같은 방향의 나선형의 곡관으로 형성하는 것도 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 선회류 발생장치(100)의 작동모습을 도면을 통하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 선회류 발생장치(100)에 유체가 유입되어 선회하는 유체로 배출하는 모습을 대략적으로 도시한 것이다.

즉, 상기 입력관(110)으로 유입된 공기는 상기 케이싱(101)의 내부에서 확산되고, 일부는 상기 유도관(151)으로 유입되며, 일부는 상기 가지관(181,182,183)으로 유입되어, 상기 유도관(151)에서 선회력을 부여받아 상기 출력관(120)으로 배출되게 된다.

이러한 도 6에 대해 시간적으로 나누어 그 과정을 설명한다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선회류 발생장치(100)에 유체공급관(200)과 연결된 상기 입력관(110)을 통하여 유체가 유입되고, 상기 유체는 상기 케이싱(101) 내부에서 확산된다.

그리고, 상기 유체의 일부는 상기 유도관(151)의 전단의 상기 선단플레이트(160)에 형성된 유입홀(161,162)을 관통하여 상기 유도관(151)의 내부로 진행하게 되고, 나머지 유체는 상기 선단플레이트(160)에 부딪혀 확산 및 회절되어 주위로 퍼지게 된다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 선회류 발생장치(100)에 유입된 유체 중 일부가 상기 유도관(151)의 내부에 설치된 나선형판(170)에 의해 선회하기 시작하고, 다른 일부는 유도관의 주위로 와류를 형성하기 시작한다.

다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 유도관(151)의 주위로 확산된 유체가 상기 가지관(181,182,183) 내로 유입되어 상기 유도관(151)의 내부로 들어와서 상기 유도관(151)의 내부로 유입된 유체와 함께 혼합하면서 상기 출력관(120)으 로 선회류를 배출하게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명을 통하여, 배관 내에 공급되는 유체의 유동을 선회류로 변환시켜 줄 수 있는 선회류 발생장치를 제작할 수 있다.

본 발명을 통하여, 전기장비나 복잡한 기구가 아닌 간단한 구조를 가져서, 선회류 발생장치의 조립성 향상 및 생산비용 절감을 가능하게 한다.

또한, 간단한 구조로 인하여, 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.

따라서, 선회류가 필요한 실험장치 또는 기계장치 또는 산업현장의 설비 등에서 사용이 가능하여, 본 발명의 선회류 발생장치는 여러기술 분야에서 적용이 가능하다.

예를 들어, 본 발명을 통해 상수도관의 내벽면을 확실하게 스케일링하고, 스케일링된 상수도관의 내벽면에 코팅제를 일정한 두께로 도포하는 것이 가능하다.

즉, 본 발명의 선회류 발생장치를 통과한 유체의 유동과 함께 연마제를 유동시키면 작은 연마제 알맹이가 원주 방향으로 유동하면서 원심력을 얻어 배관을 강 하게 연마시키는 작용을 하며, 코팅제를 액상으로 섞어 주면 마찬가지로 원심력에 의하여 표면에 치밀한 막을 형성하게 한다.

Claims (6)

1. 양단부에 입력관과 출력관이 동심축선 상에 각각 형성되며, 상기 입력관 및 상기 출력관의 직경보다 큰 직경을 가지면서 상기 동심축 상에 형성되는 케이싱; 및

   상기 케이싱 내부에 상기 출력관과 일단이 일체로 연결되고, 타단의 내부에 나선형판이 설치되는 유도관을 포함하고,

   상기 유도관의 타단에는 선단플레이트가 더 설치되고, 상기 선단플레이트에는 2개 이상의 유입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 선회류 발생장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 유입홀의 개수와 동일하게 상기 나선형판이 상기 유도관의 내부공간을 분할하고, 상기 유입홀은 상기 나선형판이 분할하는 각각의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 선회류 발생장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 유도관의 외주면에 2개 이상의 가지관이 상기 입력관 측을 향하여 형성되고, 상기 가지관은 상기 유도관의 외주면의 길이방향에 대하여 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 선회류 발생장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 가지관은 상기 나선형판에 의해 회전하는 유체의 방향과 일치하도록 상기 유도관의 원주방향으로 경사져 형성된 것을 특징으로 하는 선회류 발생장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 가지관은 상기 나선형판과 같은 방향의 나선형의 곡관으로 형성된 것을 특징으로 하는 선회류 발생장치.

Images