KR100877601B1 - 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간헐적으로 회전작동하는 수차(水車)의 동력, 즉 수력으로 왕복펌프(Reciprocating pump)를 가동하여 플런저가 소독약을 흡입, 토출하면서 자동으로 취수탱크에 정량 것 일률적으로 정확하게 투입할 수 있도록 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 종래의 연동펌프를 대체하는 왕복펌프를 이용하여 소독약을 일률적으로 정확하게 투입하도록 하고, 수차를 이용하여 상기 왕복펌프를 가동하기 위한 수력을 원활하게 발생하면서도 소독약 투입기의 내구성을 획기적으로 향상할 수 있도록 함을 기술적인 특징으로 한다.

소독약, 투입, 수차, 왕복펌프, 크랭크, 체크밸브, 유니온 티

Description

수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기{Disinfectant provider using the waterpower and the reciprocating pump}

본 발명은 간헐적으로 회전작동하는 수차(水車)의 동력, 즉 수력으로 왕복펌프(Reciprocating pump)를 가동하여 플런저가 소독약을 흡입, 토출하면서 자동으로 취수탱크에 정량 것 일률적으로 정확하게 투입할 수 있도록 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기에 관한 것이다.

일반적으로 상수도가 보급되지 않는 도서지역이나 두메산골 등지에서는 자체적으로 간이상수도를 마을이나 지역단위로 운용하고 있으며, 이러한 간이상수도의 대부분은 산의 중턱과 같은 높은 곳에 취수탱크를 설치하고, 수맥이 있는 지점에 지하로 파이프를 묻고 모터펌프를 가동하여 지하수를 끌어올려 상기 취수탱크에 저수한 후 가가호호 공급하여 사용하고 있는 실정이다.

특히, 상기 간이상수도를 식수로 사용하기 위해서는 반드시 취수탱크로 공급된 물에 소독약품을 투입하여 각종 세균을 박멸해야만 함에도 관리자가 직접 주기적으로 방문할 수 없는 바 통상 소독약 투입기를 이용하여 일정 시간간격으로 소독약품을 자동으로 투입하고 있다.

이러한 소독약 투입기에 관련한 선행기술로는 「특허등록 제821260호, 명칭: 물 분배기 일체형 무전원 자동 소독약 투입기」가 제안되고 있는 것이었다.

상기 선등록 발명은 설정량의 물이 담기면 자동으로 회동하면서 회전력을 발생하는 수조와, 상기 수조 및 취수탱크에 급수를 일률적으로 정확하게 분배하여 공급하는 물 분배기가 단일 구조물로 이루어짐으로써 상기 물 분배기 및 수조를 분리 시공하는 번거로움 없이 한꺼번에 간편하게 시공함은 물론 유지보수에 따른 편의성과 사후관리가 용이한 효과를 제공한다.

그러나 선등록 발명은 수조의 회전동력으로 작동하는 가압롤러가 소독약이 통과하는 연성튜브를 가압하면서 소독약을 취수탱크로 투입시키는 연동펌프를 사용함으로써 상기 연동펌프는 가압롤러에 의한 반복적인 눌림 현상에 의해 연성튜브가 시간이 지날수록 눌려진 상태에서 원상태로 원활하게 복원되지 않고 눌림 상태를 지속적으로 유지함은 물론 상기 연성튜브의 눌림 부위는 유로가 축소되면서 소독약이 원활하게 이동할 수 없는 실정이다.

따라서, 연성튜브가 쉽게 파손됨은 물론 이를 수시로 교체해야만 하므로 사후관리에 어려움이 따르고, 연성튜브의 유로가 협소하여 소독약의 원활한 이동을 저해함으로써 소독약의 펌핑량이 정밀하지 못해 농도를 정확하고 일률적으로 제어할 수 없는 개선점을 내포한다.

또한, 수조의 하측에 연결설치된 반력 가변추는 수조가 회전할 때마다 수조에 부딪히면서 심각한 소음을 유발하고, 상기 반력 가변추와 수조의 충돌이 반복됨에 따른 충격·진동이 지속적으로 누적됨으로써 수조의 용접부위는 피로 및 스트레 스로 인한 균열이 발생함은 물론 소독기 전체의 구조적인 파손을 유발하여 내구성이 저하되며, 이는 소독기의 수명을 단축하는 실정이다.

더욱이 상기 반력 가변추의 중량이 무거워 수조의 회전축을 지지하는 베어링의 수명이 저하됨은 물론 반력 가변추의 제작에 따른 재료비, 인건비가 상승하여 경제성이 저하되는 개선점을 내포한다.

본 발명은 종래의 기술에 따른 선등록 발명에서 개선이 요구되는 연동펌프를 대체하는 왕복펌프를 이용하여 소독약을 일률적으로 정확하게 투입하도록 하고, 수조 및 반력 가변추를 대체하는 수차를 이용하여 왕복펌프를 가동하기 위한 수력을 원활하게 발생하면서도 내구성을 획기적으로 향상할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 적극적으로 해결하기 위한 수단으로 회전을 위한 수위가 확보될 때마다 간헐적으로 회전하는 수차를 구비하도록 하고, 상기 수차의 회전동력을 크랭크기구를 매개로 왕복운동으로 전환하여 왕복펌프를 가동하도록 하며, 상기 왕복펌프가 소독약을 펌핑하여 취수탱크로 공급하도록 하는 기술을 강구하도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 왕복펌프와 결합된 유니온 티의 양측에 연결된 소독약호스의 관로에 각각 플런저의 흡입 및 토출작동시 자동으로 개폐하면서 소독약을 공급함과 동시에 역류를 차단하는 체크밸브 어셈블리를 설치하도록 하는 기술을 강구하도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 수차의 회전축에 자유로운 위치조절을 통해 플런저의 왕복거리(행정)를 가변할 수 있는 가변크랭크를 설치하도록 하는 기술을 강구하도록 한다.

본 발명은 간헐적으로 회전하는 수차의 회전동력이 크랭크기구를 매개로 왕복운동으로 전환되어 왕복펌프를 가동함으로써 상기 왕복펌프는 자동으로 소독약을 취수탱크에 정량 것 일률적으로 정확하게 투입할 뿐만 아니라 상기 수차의 작동과정에서 충돌발생을 원천적으로 봉쇄하여 소독기 전체의 충격·진동을 완화함으로써 내구성의 향상은 물론 제품의 수명을 연장하며, 소독기 전체의 중량이 줄어들어 제작에 따른 코스트를 절감하는 효과를 제공한다.

또한, 상기 왕복펌프와 연결된 유니온 티의 양측 관로에는 각각 체크밸브 어셈블리가 설치됨으로써 플런저의 흡입 및 토출작동시 체크밸브는 자동으로 개폐하면서 역류를 차단하여 소독약을 원활하게 공급하는 효과를 제공한다.

더욱이 상기 수차의 회전축에 설치된 가변크랭크의 위치를 자유롭게 조절함으로써 플런저의 왕복거리를 자유자재로 가변하여 소독약의 투입량을 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면 물 분배기(1)의 하측에 배치되고 양측의 회전축(11)이 물 분배기(1)의 양 측면에 부착된 수직지지대(2)를 관통하여 회전가능하게 설치된 수차(10)와; 상기 회전축(11)의 회전동력을 왕복운동으로 전환하여 왕복펌프(30)의 플런저(35)를 가동하는 크랭크기구(20)와; 상기 물 분배기(1)의 일측에 고정되고 실린더(31)의 내부에 소독약을 흡입하여 토출시키는 플런저(35)가 설치된 왕복펌프(30)와; 상기 실린더(31)의 배출구(33)에 결합되고 양측에 소독약탱크 및 취수탱크의 내부로 각각 유입된 소독약호스(5)가 연결된 유니온 티(40)와; 상기 소독약호스(5)에 설치되어 플런저(35)의 흡입 및 토출작동시 자동으로 개폐하면서 역류를 차단하는 체크밸브 어셈블리(50)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 물 분배기(1)와 수차(10)는 상하로 배치되고 수직지지대(2)를 매개로 일체화된 단일 구조물을 형성한다.

즉 상기 물 분배기(1)의 양 측면에는 각각 수직지지대(2)가 장착되고, 상기 물 분배기(1)의 하측에는 수차(10)가 배치되되 이 수차(10)는 양측으로 돌출된 회전축(11)이 수직지지대(2)를 관통하여 회전 가능하게 설치됨으로써 상기 물 분배기(1)에서 분배된 물은 수차(10)에 형성된 저수실(14)로 직접 낙하 공급되며, 상기 저수실(14)에는 회전을 위한 수위가 확보되면 비로소 수차(10)가 회전할 수 있게 된다.

이와 같은 수차(10)는 회전축(11)이 이격된 한 쌍의 원형측판(12)을 관통하여 설치되고, 상기 원형측판(12)의 사이에는 "ㄴ" 형상을 갖는 다수의 저수벽(13)이 방사상으로 연결 설치되며, 상기 저수벽(13)의 일단은 회전축(11)에 집중하여 연결됨으로써 저수벽(13)의 사이사이에는 저수실(14)이 마련된다.

따라서, 상기 수차(10)는 어느 하나의 저수실(14)에 물이 확보되어야만 수차(10)가 회전함으로써 간헐적으로 회전동력을 발생함은 물론 저수된 물을 취수탱크로 배출하고, 이와 동시에 연속하여 형성된 다른 저수실(14)에 즉각적으로 물이 공급됨으로써 상기 수차(10)를 원상태로 복원하기 위한 별도의 장치(반력 가변추 등)를 필요로 하지 않고, 다만 수력을 원활하게 발생하기 위한 구성요소로는 수차(10)만이 필요하므로 구조를 간소화할 수 있게 된다.

여기에서 본 발명은 상기 수차(10)의 회전동력, 즉 수력을 이용하여 왕복펌프(30)를 가동하기 위한 방안으로 크랭크기구(20)가 유기적으로 접목되며, 상기 크랭크기구(20)는 회전축(11)의 회전동력을 왕복운동으로 전환하여 왕복펌프(30)의 플런저(35)를 전용으로 가동함으로써 플런저(35)는 왕복운동을 간헐적으로 반복하면서 소독약을 흡입, 토출할 수 있게 된다.

이와 같은 크랭크기구(20)는 일측 회전축(11)의 선단에 크랭크핀(21)이 편심으로 돌출 형성되고, 상기 편심된 크랭크핀(21)에는 가변크랭크(22)가 결합되며, 이 가변크랭크(22)의 외측에 베어링하우징(23)에 내설된 크랭크베어링(24)이 끼움 결합되고, 상기 베어링하우징(23)에 형성된 로드브라켓(23a)과 왕복펌프(30)을 구성하는 플런저로드(34)의 사이에는 힌지축(25)을 매개로 커넥팅로드(26)가 회전 자유롭게 결합된다.

따라서, 상기 가변크랭크(22)의 편심 회전운동에 따라 커넥팅로드(26)는 좌우로 왕복운동을 하고, 상기 커넥팅로드(26)에 연결된 플런저로드(34)에 형성된 플 런저(35)는 실린더(31) 내부를 왕복하면서 소독약을 흡입한 후 토출할 수 있게 된다.

이때 상기 가변크랭크(22)는 크랭크핀(21)에 일체로 완전 고정됨을 탈피하여 회전 자유롭게 결합됨은 물론 회전정도에 따라 좌우 방향으로 이동하면서 초기위치가 변화됨으로써 커넥팅로드(26) 및 플런저(35)의 왕복거리(행정)를 가변제어할 수 있는 것으로, 상기 가변크랭크(22)는 편심 회전운동할 수 있도록 크랭크핀(21)에 끼움 결합되는 회전통공(22a)이 편심된 상태로 형성되고, 이에 따라 크랭크핀(21)을 중심으로 편심된 가변크랭크(22)는 자유롭게 회전하면서 위치조절이 가능하며, 상기 크랭크핀(21)에는 너트(27)가 나사 체결됨으로써 상기 너트(27)의 조임력에 의해 가변크랭크(22)는 유동하지 않고 고정위치를 정확하게 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 왕복펌프(30)는 플런저(35)의 수평 왕복운동을 원활하게 지지하도록 실린더(31)의 외측에 지지블럭(32)이 끼움 결합되고, 상기 지지블럭(32)이 물 분배기(1)의 일측에 고정됨으로써 왕복펌프(30)의 유동 없는 고정상태를 유지하며, 상기 실린더(31)의 선단에는 배출구(33)가 형성되고, 내부에 소독약을 흡입하여 토출시키는 플런저로드(34)가 형성된 플런저(35)가 내주연에 밀착하도록 설치된다.

상기 실린더(31)의 배출구(33)에는 소독약탱크의 내부로 유입된 소독약호스(5)와 취수탱크의 내부로 유입된 소독약호스(5)를 일체로 연결하기 위한 매개체인 유니온 티(40)가 결합된다.

즉 상기 유니온 티(40)는 연결부가 3방향으로 분기된 공지의 구성으로 이루어짐으로써 중앙의 연결부는 실린더(31)의 배출구(33)에 끼워진 소독약호스(5)가 결합되고, 양측의 연결부에는 각각 소독약탱크 및 취수탱크로 유입되는 소독약호스(5)가 일체로 연결된다.

또한, 본 발명은 플런저(35)의 흡입 및 토출작동시 자동으로 체크밸브(52)를 개폐하면서 역류를 차단하여 소독약을 더욱 원활하게 공급할 수 있도록 하는 체크밸브 어셈블리(50)가 유니온 티(40)의 양측에 연결된 한 쌍의 소독약호스(5)에 각각 설치된다.

이와 같은 체크밸브 어셈블리(50)는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 원통형 밸브바디(51)의 내부에 체크밸브(52)가 끼움 설치되고, 상기 체크밸브(52)의 양측에 각각 인렛관(53) 및 아웃렛관(54)이 설치됨으로써 상기 인렛관(53) 및 아웃렛관(54)에 소독약호스(5)를 끼움 조립하면 소독약은 인렛관(53)에서 아웃렛관(54)의 방향으로 체크밸브(52)를 통과하여 원활하게 흐르며, 상기 체크밸브(52)는 역류를 방지한다.

상기 체크밸브(52)는 인렛관(53) 및 아웃렛관(54)의 선단에 밀착상태로 지지되는 지지판(52-1)이 구비되고, 이 지지판(52-1)에는 일측 선단부가 납작하게 붙은 납작노즐(52-2)이 형성됨으로써 상기 납작노즐(52-2) 및 지지판(52-1)을 관통하여 형성된 유로(52-3)는 일측이 완전하게 개방되었지만 타측은 납작하게 밀착된 상태로 밀폐된다.

따라서, 인렛관(53)의 소독약호스(5)로 유입되는 소독약은 압력작용시 유로(52-3)를 통과하도록 납작노즐(52-2)이 선택적으로 벌어지면서 개방되고, 상기 아웃렛관(54)의 소독약호스(5)에 유입된 소독약은 유로(52-3)의 일측이 납작하게 붙은 밀폐상태를 유지함으로써 역류를 완전하게 방지할 수 있게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 물 분배기(1)에 형성된 유출구(3)를 통해 유출되는 물이 도 4와 같이 어느 하나의 저수실(14)에 공급되고, 이 저수실(14)에 수차(10)를 회전시키기 위한 수위가 확보되면 비로소 수차(10)가 회전하게 된다.

따라서, 수차(10)의 회전동력에 의해 가변크랭크(22)가 편심 회전운동을 하고, 상기 가변크랭크(22)의 회전운동은 커넥팅로드(26)를 통해 좌우로 왕복하는 직선운동으로 전환되어 플런저(35)로 전달됨으로써 플런저(35)는 흡입한 소독약을 가압하여 토출시킨다.

이때 상기 플런저(35)의 흡입 및 토출작동시 소독약은 유니온 티(40)의 양측에 설치된 체크밸브 어셈블리(50)에 의해 항상 취수탱크의 방향으로만 흐르도록 역류 방지됨으로써 소독약의 원활한 공급이 가능하다.

한편, 본 발명은 한 쌍의 체크밸브 어셈블리(50)를 경유하여 취수탱크로 유입되도록 연장되는 소독약호스(5)에는 기본적으로 역류를 방지함은 물론 주변의 여건으로 인해 소독약탱크를 높은 지대에 설치하여야만 하는 경우 플런저(35)가 소독약을 토출하지 않음에도 싸이폰 현상에 의해 소독약이 지속적으로 공급됨을 차단하기 위한 목적으로 에어밸브의 역할을 하는 체크밸브 어셈블리(50a)가 추가로 구비된다.

이를 위해 도 13과 같이 유니온 티(40a)의 양측에 소독약호스(5)가 연결되고, 상기 유니온 티(40a)의 중앙에 결합되는 체크밸브 어셈블리(50a)는 원통형 밸브바디(51)의 내부에 체크밸브(52)가 끼움 설치되고, 상기 체크밸브(52)의 양측에 각각 외부로부터 에어를 유입하는 인렛관(53) 및 에어를 소독약호스(5)로 공급하여 싸이폰 현상을 방지하는 아웃렛관(54)이 끼움 설치되며, 상기 아웃렛관(54)에 끼워진 소독약호스(5)는 유니온 티(40a)의 중앙에 결합되는 구성으로 이루어진다.

이러한 에어밸브의 역할을 하는 체크밸브 어셈블리(50a)는 소독약탱크가 높은 지대에 설치되는 특수한 경우에만 필요로 하며, 일반적으로 소독약탱크가 저지대에 설치되는 경우에는 이를 설치하지 않더라도 무방하다.

도 1은 본 발명이 적용된 소독약 투입기의 분해사시도

도 2는 본 발명 크랭크기구의 분해사시도

도 3은 본 발명의 측면도

도 4는 본 발명의 물 분배기 및 수차의 설치상태 종단면도

도 5는 본 발명 수차의 작동상태 측단면도

도 6은 본 발명 크랭크핀 및 가변크랭크의 조립상태 평단면도

도 7은 본 발명 크랭크기구의 작동상태 일부절결 종단면도

도 8은 본 발명 가변크랭크의 작동상태도

도 9는 본 발명 체크밸브 어셈블리의 조립상태 일부절결 종단면도

도 10은 본 발명 체크밸브의 작동상태 평단면도

도 11은 본 발명 체크밸브의 사시도

도 12는 본 발명 가변크랭크의 위치조절상태도

도 13은 본 발명의 체크밸브 어셈블리가 에어밸브의 역할을 하는 다른 실시예의 설치상태도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 물 분배기 5: 소독약호스

10: 수차 11: 회전축

13: 저수실 20: 크랭크기구

21: 크랭크핀 22: 가변크랭크

26: 커넥팅로드 30: 왕복펌프

31: 실린더 35: 플런저

40, 40a: 유니온 티 50, 50a: 체크밸브 어셈블리

52: 체크밸브 52-2: 납작밸브

53: 인렛관 54: 아웃렛관

Claims (6)

1. 물 분배기(1)의 하측에 배치되고 양측의 회전축(11)이 물 분배기(1)의 양 측면에 부착된 수직지지대(2)를 관통하여 회전가능하게 설치된 수차(10)와;

   상기 회전축(11)에 편심으로 형성된 크랭크핀(21)에 결합되는 가변크랭크(22)의 외측에 베어링하우징(23)에 내설된 크랭크베어링(24)이 끼움 결합되고, 상기 베어링하우징(23)과 왕복펌프(30)의 플런저로드(34)의 사이에 커넥팅로드(26)가 회전 자유롭게 결합된 크랭크기구(20)와;

   상기 물 분배기(1)의 일측에 고정되고 실린더(31)의 내부에 소독약을 흡입하여 토출시키는 플런저(35)가 설치된 왕복펌프(30)와;

   상기 실린더(31)의 배출구(33)에 결합되고 양측에 소독약탱크 및 취수탱크의 내부로 각각 유입된 소독약호스(5)가 연결된 유니온 티(40)와;

   상기 소독약호스(5)에 설치되어 플런저(35)의 흡입 및 토출작동시 자동으로 개폐하면서 역류를 차단하는 체크밸브 어셈블리(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기.
2. 제 1항에 있어서,

   수차(10)의 회전축(11)은 한 쌍의 원형측판(12)을 관통하여 설치되고, 상기 원형측판(12)의 사이에 "ㄴ" 형상을 갖는 다수의 저수벽(13)이 연결 설치되며, 상기 저수벽(13)의 사이사이에 저수실(14)이 마련된 것을 특징으로 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기.
3. 제 1항에 있어서,

   가변크랭크(22)는 크랭크핀(21)에 끼움 결합되는 회전통공(22a)이 편심으로 형성되고, 상기 크랭크핀(21)을 중심으로 편심된 가변크랭크(22)가 자유롭게 회전하면서 위치조절이 가능하며, 상기 크랭크핀(21)의 선단에 너트(27)가 체결되어 가변크랭크(22)의 고정위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기.
4. 제 1항에 있어서,

   체크밸브 어셈블리(50)는 원통형 밸브바디(51)의 내부에 체크밸브(52)가 끼움 설치되고, 상기 체크밸브(52)의 양측에 각각 인렛관(53) 및 아웃렛관(54)이 끼움 설치되며, 상기 인렛관(53) 및 아웃렛관(54)에 각각 소독약호스(5)가 끼워진 것을 특징으로 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기.
5. 제 4항에 있어서,

   체크밸브(52)는 인렛관(53) 및 아웃렛관(54)의 선단에 지지판(52-1)이 밀착상태로 지지되고, 상기 지지판(52-1)에는 일측 선단이 납작하게 붙은 납작노즐(52-2)이 형성되며, 상기 인렛관(53)의 소독약호스(5)로 유입되는 소독약은 납작노즐(52-2)및 지지판(52-1)을 관통하여 형성된 유로(52-3)를 통과하도록 납작노즐(52-2)이 선택적으로 벌어지는 한편, 상기 아웃렛관(54)의 소독약호스(5)에 유입된 소독약은 유로(52-3)의 일측이 납작하게 붙은 밀폐상태를 유지하면서 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기.
6. 제 1항에 있어서,

   한 쌍의 체크밸브 어셈블리(50)를 경유하여 연장된 소독약호스(5) 및 취수탱크로 연결된 소독약호스(5)는 유니온 티(40a)의 양측에 연결되고, 상기 유니온 티(40a)의 중앙에는 역류 및 싸이폰 현상을 방지하는 체크밸브 어셈블리(50a)가 추가로 설치되는 한편;

   상기 체크밸브 어셈블리(50a)는 원통형 밸브바디(51)의 내부에 체크밸브(52)가 끼움 설치되고, 상기 체크밸브(52)의 양측에 각각 외부로부터 에어를 유입하는 인렛관(53) 및 에어를 소독약호스(5)에 공급하는 아웃렛관(54)이 끼움 설치되며, 상기 아웃렛관(54)에 끼워진 소독약호스(5)는 유니온 티(40a)의 중앙에 결합되는 것을 특징으로 하는 수력 및 왕복펌프를 이용한 소독약 투입기.

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