KR101111378B1 - 고압을 이용한 충격 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관정(管井) 주변의 공극막힘(clogging) 제거 작업이나 사일로(silo)의 막힘 방지 작업 등에 적용될 수 있는 고압을 이용한 충격 발생기에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기는 밀폐된 내부공간을 가진 관체 형상으로 이루어지고, 내부공간과 연통되는 배출구가 측면의 정해진 위치에 형성되는 하우징과; 하우징의 내부공간에 이동가능하게 배치되어 내부공간을 유입공간과 저장공간으로 분할하고, 유입공간과 저장공간에 양단부가 연통되는 내부통로가 길이방향으로 형성되며, 저장공간 측 끝단부의 수평 단면적이 유입공간 측 끝단부보다 크게 형성되는 피스톤 및; 정해진 위치에 배치되어 고압 유체를 상기 하우징의 유입공간으로 유입시키게 되는 유체공급기구를 포함하여, 유입공간으로 유입된 고압 유체가 하우징의 배출구를 차단하고 있는 피스톤의 내부통로를 통해 저장공간으로 공급되고, 피스톤의 저장공간 측 끝단부와 유입공간 측 끝단부의 수평 단면적 차이에 따른 작용력의 차이로 인한 피스톤의 상승 운동으로 개방되는 배출구를 통해 고압 유체가 외부로 분출되되, 하우징의 배출구 상에 설치되어 고압 유체의 분출 여부에 따라 개폐동작하게 되는 개폐기구가 구비되어 외부의 이물질이 하우징의 내부공간으로 유입되는 것이 방지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기는 외부 이물질의 유입이 방지되면서 피스톤의 원활한 왕복운동과 우수한 씰링이 이루어지는 실린더 구조로 이루어지고, 높은 수압이 발생하는 환경에서의 적용이 많이 제한되는 전기기기의 사용없이, 외부로부터 공급되어 저장되는 고압 유체에 의한 피스톤 양단부 작용력 차이에 의한 피스톤 이동에 따라 개폐되는 배출구를 통해 고압 유체가 분출되면서 충격파가 형성되는 기계적인 메커니즘을 가져 분출되는 충격파의 압력 수치를 현저하게 높일 수 있으며, 기기의 소형화, 적용분야의 다양화, 조작의 간편화, 기계적 메커니즘에 따른 안정성, 에너지소모의 절감 등을 도모할 수 있게 된다.

Description

고압을 이용한 충격 발생기{Impulse generator by high pressure}

본 발명은 관정(管井) 주변의 공극막힘(clogging) 제거 작업이나 사일로(silo)의 막힘 방지 작업 등에 적용될 수 있는 고압을 이용한 충격 발생기에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 압축공기가 분출되는 배출구에 개폐기구가 설치되어 외부 이물질의 유입이 방지되면서 피스톤의 원활한 왕복운동과 우수한 씰링(sealing)이 이루어지는 실린더 구조로 이루어지고, 외부로부터 공급되어 저장되는 고압 유체에 의한 피스톤 양단부에 걸리는 압력에 의한 작용력의 차이에 따른 피스톤의 이동으로 개폐되는 배출구를 통해 고압 유체가 분출되면서 충격파가 형성되는 메커니즘을 가져 분출되는 충격파의 압력 수치를 현저하게 높일 수 있으며, 기기의 소형화, 적용분야의 다양화, 조작의 간편화, 기계적 메커니즘에 따른 안정성, 에너지소모의 절감 등을 도모할 수 있는 고압을 이용한 충격 발생기에 관한 것이다.

지반을 굴착하여 형성되는 관정(管井)은 농업 용수, 공업 용수, 생활 용수로 사용될 수 있는 지하수를 공급받기 위한 공간으로, 지하의 암반 또는 충적층 사이를 흐르는 지하수가 암반공 또는 충적층 사이의 공극을 통해 관정으로 모이게 된다. 이와 같은 관정에 펌프를 설치하고, 펌프에 양수용 파이프를 연결함으로써 펌프의 작동을 통해 관정에 모인 지하수가 양수용 파이프를 통해 외부로 전달되게 된다.

통상 지하수는 개발된 후 시간이 경과하면 지하수가 잔존 매장되어 있음에도 불구하고 관정 내부로 지하수가 유입되는 수로인 암반공 또는 충적층의 공극이 지하수와 함께 유입되는 토사, 슬러지 등에 의해 점차 막혀가고, 종국에는 연결된 암반공 또는 충적층의 공극이 막히면서 채수되는 지하수가 급감함으로써 역할을 다하지 못해 폐공처리되고 있는 실정이다.

기존의 지하수 관정 청소 방법으로 사용되는 브러쉬(brush), 에어써징(air surging) 등과 같은 기술들은 지하수 관정 내벽의 표면에 생기는 물때, 스케일 등의 오염물질을 제거하는데는 효과적이나, 채수되는 지하수량 급감의 근본적인 원인이 되는 공극막힘(clogging) 현상을 해결할 수 없는 단점이 있다. 지하수가 유입되는 수로인 암반공 또는 충적층의 공극막힘(clogging) 현상은 관정 외부 반경 1～3m 내의 유속이 빠르게 생성되는 지점에 주로 발생하기 때문에, 기존의 브러쉬(brush)나 관정 내부로 분출되는 50bar 미만의 저압의 압축공기에 의해 수행되는 청소방법들은 관정 내벽 표면에 국한하여 세정할 수 밖에 없어, 지하수 산출량 저하를 방지하기 위한 보다 근원적인 해결책이 요구되는 실정에 있다.

한편, 화력발전설비에 적용되는 사일로(silo)는 발전용 석탄 입자들을 저장하는 것으로, 수분함유량이 많고 입도가 낮은 석탄 입자의 특성에 따라, 하절기나 집중호우 시기와 같이 습도가 높은 환경에서는 석탄 입자가 사일로 내부에 부착되어 적층되거나 서로 응집되면서 사일로의 출구가 막히는 현상이 발생될 수 있다. 이는 설비의 고장이나 오동작, 경제적 손실 등을 야기시키므로, 사일로의 막힘이 방지되도록 할 필요가 있는데, 이를 위하여 종래에는 작업자가 직접 사일로 내부로 들어가 부착되거나 응집된 석탄 입자를 분쇄하거나, 사일로를 진동시키는 장치를 사일로 표면에 배치하는 에어 캐논(air cannon) 방식으로 부착되거나 응집된 석탄 입자를 분쇄하였는데, 작업자의 수작업에 의한 사일로 막힘 방지 작업의 경우 안전사고의 위험과 작업의 번거로움이 뒤따랐으며, 에어 캐논 방식의 사일로 막힘 방지 작업의 경우 작용 압력이 100psi(7bar) 정도여서 작업 효율이 그리 높지 않은 문제점이 있었으므로, 이에 대한 개선이 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 하우징 내부에 피스톤이 배치되어 외부로부터 공급되는 고압 유체에 의해 피스톤이 이동하는 실린더 구조로 이루어지고, 높은 수압이 발생하는 환경에서의 적용이 많이 제한되는 전기기기의 사용없이 내부공간을 분할하는 피스톤 양단부에 걸리는 압력에 의한 작용력의 차이에 따른 피스톤의 이동으로 개폐되는 배출구를 통해 고압 유체가 분출되면서 충격파가 형성되는 기계적인 메커니즘을 가짐으로써 분출되는 충격파의 압력 수치를 현저하게 높일 수 있어 성능의 향상을 도모할 수 있도록 하는 새로운 형태의 고압을 이용한 충격 발생기를 제공함에 목적이 있다.

특히, 본 발명은 고압 유체의 분출 여부에 따라 개폐동작하게 되는 개폐기구가 배출구 외측에 설치됨으로써, 구성요소의 손상이나 파손으로 내구성을 떨어뜨리며 끼임으로 인한 피스톤의 움직임을 방해하는 외부 이물질의 내부 유입이 방지되도록 하는 새로운 형태의 고압을 이용한 충격 발생기를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 피스톤의 외주면 상에 씰링용 링과 충격완충링이 분리 배치되어 충격흡수 기능과 씰링(sealing) 기능이 독립적으로 수행되도록 함으로써 충격흡수와 씰링 및 피스톤의 이동이 원활하게 이루어지는 한편, 씰링에 의한 마모로 손상되는 씰링용 링만을 교체할 수 있게 되어 소재의 소모가 최소화될 수 있는 새로운 형태의 고압을 이용한 충격 발생기를 제공함에 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 배출구를 통해 외부로 분출되는 고압 유체가 저장되는 저장공간이 서로 분리되어 결합되는 연결체, 스토리지, 하부캡에 의해 형성되고, 길이를 달리한 다수개의 스토리지가 구비되어 스토리지의 교체에 의해 저장공간의 크기가 조절됨으로써 저장공간의 크기에 따라 달라지는 충격파의 강도를 조절할 수 있게 되는 새로운 형태의 고압을 이용한 충격 발생기를 제공함에 목적이 있다.

이와 더불어, 본 발명은 서로 분리되어 결합되는 하우징의 구성요소가 이중 밀폐 구조를 이룸에 따라 안전성이 향상되는 한편, 외부로부터 공급되는 고압 유체가 직경을 달리하여 교체가 가능한 노즐을 통해 피스톤을 통과하여 저장공간으로 저장됨으로써 고압 유체의 유량이 조절되어 충격파의 주기가 조절될 수 있게 하는 새로운 형태의 고압을 이용한 충격 발생기를 제공함에 목적이 있다.

특히, 본 발명은 관정 주변의 공극막힘(clogging) 제거작업이나 사일로(silo)의 막힘 방지 작업 등에 적용되어 작업효율을 증대시킬 수 있는 새로운 형태의 고압을 이용한 충격 발생기를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는, 밀폐된 내부공간을 가진 관체 형상으로 이루어지고, 상기 내부공간과 연통되는 배출구가 측면의 정해진 위치에 형성되는 하우징과; 상기 하우징의 내부공간에 이동가능하게 배치되어 상기 내부공간을 유입공간과 저장공간으로 분할하고, 상기 유입공간과 저장공간에 양단부가 연통되는 내부통로가 길이방향으로 형성되며, 상기 저장공간 측 끝단부의 수평 단면적이 상기 유입공간 측 끝단부보다 크게 형성되는 피스톤 및; 정해진 위치에 배치되어 고압 유체를 상기 하우징의 유입공간으로 유입시키게 되는 유체공급기구를 포함하여, 상기 유입공간으로 유입된 고압 유체가 상기 하우징의 배출구를 차단하고 있는 상기 피스톤의 내부통로를 통해 상기 저장공간으로 공급되고, 상기 피스톤의 저장공간 측 끝단부와 유입공간 측 끝단부의 수평 단면적 차이에 따른 작용력의 차이로 인한 상기 피스톤의 상승 운동으로 개방되는 상기 배출구를 통해 고압 유체가 외부로 분출되되, 상기 하우징의 배출구 상에 설치되어 상기 고압 유체의 분출 여부에 따라 개폐동작하게 되는 개폐기구가 구비되어 외부의 이물질이 상기 하우징의 내부공간으로 유입되는 것이 방지되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 개폐기구는 하부가 개방된 수용공간을 갖는 캡 형상으로 이루어지고, 상기 하우징의 외측면에 결합되어 상기 배출구를 덮게 되되, 상기 하우징의 외측면에 밀착되는 끝단부에 분출공이 형성되는 케이싱과; 상기 케이싱의 수용공간에 배치되어 상기 케이싱의 내측면에 밀착되고, 상기 수용공간보다 낮은 높이를 가져 상기 수용공간에서 승강운동하되, 바닥면이 상기 하우징의 외측면에 밀착되어 상기 배출구를 폐쇄시키게 되는 자석체를 포함하여 이루어지되, 상기 피스톤은 자석에 붙는 재질로 이루어져 상기 하우징의 배출구를 차단하는 상기 피스톤에 의해 상기 자석체가 상기 배출구를 폐쇄시키도록 하고, 상기 피스톤의 상승 운동으로 개방되는 상기 배출구를 통해 배출되는 고압 유체의 압력에 의해 상기 자석체가 상기 배출구로부터 이격되면서 상기 케이싱의 분출공을 통해 유체가 분출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 케이싱의 수용공간 상측에 배치되는 자석용 댐퍼가 더 구비되어 상승 운동하는 상기 자석체가 상기 자석용 댐퍼와 접하면서 충격이 완화되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 개폐기구의 케이싱은 관통공이 형성되어 상기 자석체의 상승시 속도가 감쇠되어 상기 케이싱과 자석체의 충격이 완화되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 배출구를 둘러싸는 요홈이 상기 하우징의 외측면에 형성되어 상기 요홈에 상기 케이싱이 끼워지되, 상기 케이싱은 상기 요홈보다 작은 수평 단면적을 가진 몸체단과; 상기 몸체단의 하단 둘레를 따라 경사지게 형성되고, 정해진 간격으로 복수개의 분출공이 형성된 플랜지 및; 상기 플랜지 하단으로부터 수직으로 연장되는 끼움단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 피스톤은 상기 내부통로 외측에 길이방향으로 관통공이 형성되어 고압 유체의 유동을 유도하여 상기 피스톤의 상승 및 하강시 속도가 감쇠되어 충격이 완화되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 피스톤은 상기 저장공간 측 외주면 둘레를 따라 정해진 길이의 돌출단이 정해진 두께로 형성되어 상기 돌출단에 의해 상기 피스톤의 저장공간 측 끝단부와 유입공간 측 끝단부의 수평 단면적 차이에 따른 작용력의 차이가 커지도록 하되, 상기 돌출단에 상기 관통공이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 하우징은 상기 내부공간의 상측 내측면과 하측 내측면에 각각 걸림턱이 형성되도록 하고, 상기 피스톤은 외주면 둘레를 따라 돌출단이 정해진 두께로 형성되어 상기 하우징의 걸림턱에 의해 이동이 제한되되, 상기 하우징의 상측 걸림턱에 상부 씰링용 링과 상부 충격완충링이 분리되어 배치되도록 하고, 하측 걸림턱에 하부 씰링용 링과 하부 충격완충링이 분리되어 배치되도록 하여 마모되는 상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링이 교체될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 상부 충격완충링와 하부 충격완충링은 상기 피스톤의 외주면과 접촉되지 않게 배치되어 상기 피스톤 이동시 상기 피스톤과 마찰되지 않도록 하고, 상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링은 상기 피스톤의 외주면과 상기 하우징의 내측면에 접촉되어 씰링이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링은 외주면와 내주면에 오링용 홈이 각각 형성되어 상기 오링용 홈에 배치되는 오링을 통해 상기 피스톤의 외주면과 상기 하우징의 내측면에 선접촉하게 되어 이중으로 씰링(sealing)하게 되며, 상기 오링은 마찰계수가 낮은 자기 윤활성 재질(self-lubricative material)로 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 상부 충격완충링의 상측에 배치된 상기 상부 씰링용 링이 상기 하우징의 상측 걸림턱에 걸림고정되고, 상기 하부 씰링용 링의 하측에 배치된 상기 하부 충격완충링이 상기 하우징의 하측 걸림턱에 걸림고정되되, 상기 상부 충격완충링의 하측에 상부 충격보호용 와셔가 배치되고, 상기 하부 씰링용 링의 상측에 하부 충격보호용 와셔가 배치되어 상기 상부 충격보호용 와셔와 하부 충격보호용 와셔가 상기 피스톤의 돌출단과 접하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링은 가공성과 자기윤활성이 높은 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 하우징은 하부가 개방된 캡형상으로 이루어지고, 고압 유체가 외부로부터 유입되는 상부캡과; 상기 상부캡과 연결되는 정해진 형상의 관체로 이루어지고, 측면의 정해진 위치에 상기 배출구가 형성되며, 내측으로 상기 피스톤이 배치되어 피스톤의 이동을 안내하게 되는 본체와; 상기 본체와 연결되는 정해진 형상의 관체로 이루어지는 연결체와; 상기 연결체와 연결되는 정해진 형상의 관체로 이루어지는 스토리지 및; 상부가 개방된 캡형상으로 이루어져 상기 스토리지와 연결되고, 상기 하우징의 하단을 폐쇄시키게 되는 하부캡을 포함하고, 상기 상부캡, 본체, 연결체, 스토리지, 하부캡이 서로 분리되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 상부캡은 하단에 걸림턱이 형성되어 상부 씰링용 링이 걸림고정되도록 하고, 상기 연결체는 상단에 걸림턱이 형성되어 하부 충격완충링이 걸림고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 길이를 달리한 다수개의 상기 스토리지가 구비되어 상기 연결체와 하부캡 사이에서 교체되도록 하여 상기 저장공간의 부피가 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 상부캡, 본체, 연결체, 스토리지, 하부캡은 서로 연결되는 부위가 정해진 면적만큼 면접촉하면서 결합되되, 상기 상기 상부캡, 본체, 연결체, 스토리지, 하부캡이 서로 연결되는 부위에 오링이 설치되어 상기 하우징이 이중으로 밀폐되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 상기 유입공간 측 피스톤 끝단부에 노즐이 착탈가능하게 결합되어 고압 유체가 상기 노즐을 통해 상기 피스톤의 내부통로로 전달되되, 직경을 달리한 다수개의 노즐이 구비되어 노즐의 교체에 따른 고압 유체의 유량이 조절되면서 고압 유체의 분출에 따른 충격파의 주기가 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는, 고압 유체가 분출되는 배출구에 개폐기구가 설치되어 외부 이물질의 유입이 방지됨에 따라, 구성요소의 손상이나 파손이 방지되어 내구성이 증대되는 효과를 가지며, 장시간 원활하게 원래의 기능을 안정되게 수행하는 효과를 가진다. 그리고, 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는 씰링용 링과 충격완충링에 의해 피스톤 충격흡수 기능과 피스톤 씰링(sealing) 기능이 독립적으로 수행됨에 따라, 충격흡수와 씰링 및 피스톤의 이동이 원활하게 이루어져 기기 성능의 향상과 내구성 증대가 도모되는 효과가 있다. 더불어, 씰링에 의한 마모로 손상되는 씰링용 링만을 교체할 수 있게 되어 소재의 소모가 최소화됨에 따라, 소모재 교체에 따른 유지비를 절감하게 되는 효과가 동시에 가지게 된다.

또한, 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는 길이가 다른 스토리지의 교체를 통해 고압 유체의 저장공간의 크기를 조절하고, 직경이 다른 노즐의 교체를 통해 저장공간으로 유입되는 고압 유체의 유량을 조절함으로써 고압 유체의 분출에 의해 생성되는 충격파의 강도와 주기를 조절할 수 있으며, 이로써 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는 현장에서 요청되는 다양한 조건에 적절하게 대응할 수 있어 활용성 및 적응성이 높아지는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 이중 밀폐 구조로 결합된 구성요소로 하우징이 구성됨으로써 안전성이 향상되어 고압 유체의 누출없이 제 기능을 원활하게 수행할 수 있게 된다.

이와 더불어, 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는 높은 수압이 발생하는 환경에서의 적용이 많이 제한되는 전기기기의 사용없이 고압 유체에 의한 피스톤 양단부 작용력 차이에 의한 피스톤 이동으로 개폐되는 배출구를 통해 고압 유체가 분출되면서 충격파가 형성되는 기계적인 메커니즘을 가짐으로써 분출되는 충격파의 압력 수치를 현저하게 높일 수 있어 성능의 향상, 기기의 소형화, 적용분야의 다양화, 조작의 간편화, 기계적 메커니즘에 따른 안정성, 에너지소모의 절감 등을 도모할 수 있는 효과도 동시에 가지게 된다. 이로써 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는 관정(管井) 주변의 공극막힘(clogging) 제거 작업이나 사일로(silo)의 막힘 방지 작업 등에 효과적으로 적용될 수 있게 된다. 특히 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기는 강변여과수 현장 실증 시험 결과 관정 주변의 공극막힘(clogging) 제거 작업에서 탁월한 성능을 보이는 것으로 확인되었는데, 1일 700톤 규모의 지하수를 공급하는 관정의 경우 1일 1400톤 규모의 지하수를 공급할 수 있게 되어 100%의 지하수 공급량 증대의 효과를 보였고, 1일 1600톤 규모의 지하수를 공급하는 관정의 경우 1일 2300톤 규모의 지하수를 공급할 수 있게 되어 44%의 지하수 공급량 증대의 효과를 보였으며 이는 공극막힘(clogging) 현상이 없는 최초 지하수 개발 당시 공급량 이상에 해당되는 것으로 지하수를 다양한 용수자원으로 활용하기 위한 지하수 사후관리기술로서의 지하수 관정의 유지 및 관리에 효과적으로 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기의 결합 단면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기의 분리 단면도;
도 3은 도 1의 A-A'부 수평 단면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기를 이루는 개폐기구의 분리 사시도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기를 이루는 씰링용 링, 충격완충링, 충격보호용 와셔, 부시의 구성을 상세히 보여주기 위한 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기로부터 충격파가 생성되는 과정을 보여주기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기를 이루는 개폐기구의 동작을 보여주기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 길이를 달리한 다수개의 스토리지가 교체되는 구성을 보여주기 위한 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 직경을 달리한 다수개의 노즐이 교체되는 구성을 보여주기 위한 도면;
도 10은 사일로(silo)의 막힘 방지 작업에 적용되는 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기를 보여주기 위한 도면;
도 11은 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기에 의해 사일로(silo)의 막힘 방지 작업이 수행되는 것을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 11에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 충격 발생기로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기의 결합 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기의 분리 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 하우징(10), 피스톤(20), 유체공급기구(30), 개폐기구(40)를 구비하여 이루어진다.

하우징(10)은 충격 발생기(100)의 몸체를 이루는 것으로, 밀폐된 내부공간(11)을 가진 관체 형상으로 이루어진다. 이와 같은 하우징(10)은 측면의 정해진 위치에 내부공간(11)과 연통되는 배출구(12)를 형성하여 하우징(10)의 내부공간(11)으로 유입되는 고압 유체가 배출구(12)를 통해 외부로 분출될 수 있도록 한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 하우징(10)은 상부캡(10a), 본체(10b), 연결체(10c), 스토리지(10d), 하부캡(10e)이 서로 분리되어 결합된 것이다.

상부캡(10a)은 하부가 개방된 캡형상으로 이루어져 하우징(10)의 상단을 폐쇄시키는 것으로, 고압 유체는 상부캡(10a)을 통해 외부로부터 하우징(10)의 내부공간(11)으로 유입된다. 이를 위하여 유체공급기구(30)를 이루며 고압 유체를 전달하는 고압 호스라인이 상부캡(10a)과 연결될 수 있다. 여기서, 상부캡(10a)은 내부에 유입공간(11a)을 형성시키게 되는데, 상부캡(10a)의 하단에는 걸림턱이 형성되어 상부 씰링용 링(70)이 걸림고정되도록 한다. 상부 씰링용 링(70)의 하측에는 상부 충격완충링(60)이 배치된다.

본체(10b)는 상부캡(10a)과 연결되는 정해진 형상의 관체로 이루어진 것으로, 본체(10b)의 측면 정해진 위치에 배출구(12)가 형성된다. 이와 같은 본체(10b)의 내측으로 피스톤(20)이 배치되어 본체(10b)는 피스톤(20)의 이동을 안내하게 된다.

연결체(10c)는 본체(10b)와 연결되는 정해진 형상의 관체로 이루어진 것으로, 연결체(10c)의 상단에는 걸림턱이 형성되어 하부 충격완충링(60)이 걸림고정되도록 한다. 하부 충격완충링(60)의 상측에는 하부 씰링용 링(70)이 배치된다.

스토리지(10d)는 연결체(10c)와 연결되는 정해진 형상의 관체로 이루어진다.

하부캡(10e)은 상부가 개방된 캡형상으로 이루어져 하우징(10)의 하단을 폐쇄시키게 되는 것으로, 하부캡(10e)은 스토리지(10d)와 연결된다. 여기서, 연결체(10c), 스토리지(10d), 하부캡(10e)은 서로 연결되어 내부에 저장공간(11b)을 형성시키게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 도 2에서와 같이 하우징(10)을 이루는 상부캡(10a), 본체(10b), 연결체(10c), 스토리지(10d), 하부캡(10e)은 서로 연결되는 부위가 정해진 면적(S)만큼 면접촉하면서 결합되도록 하고, 상부캡(10a), 본체(10b), 연결체(10c), 스토리지(10d), 하부캡(10e)이 서로 연결되는 부위에 오링(90)이 설치되도록 하는데, 이로써 하우징(10)은 이중으로 밀폐되어 안전성이 향상되고, 하우징(10)의 내부공간(11)으로 유입되어 저장되는 고압 유체의 누출이 방지되어 충격 발생기(100)가 안정되고 원활하게 제 기능을 수행하고, 원래의 성능을 발휘할 수 있게 된다.

피스톤(20)은 하우징(10)의 내부공간(11)에 이동가능하게 배치되어 내부공간(11)을 하우징(10) 상측의 유입공간(11a)과 하우징(10) 하측의 저장공간(11b)으로 분할하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 피스톤(20)은 하우징(10)의 본체(10b) 내주면에 밀착 배치되는 부시(80)의 내측에 위치되어 상하방향으로 이동하게 된다. 부시(80)는 피스톤(20)을 보호하면서 피스톤(20)이 낮은 마찰력으로 상하방향 왕복 이동할 수 있도록 하는 것이다. 여기서, 부시(80)는 본체(10b)의 배출구(12)와 연통되는 통공(82)을 형성하여 고압 유체의 배출이 이루어질 수 있도록 한다. 이와 같은 피스톤(20)은 유입공간(11a)과 저장공간(11b)에 양단부가 연통되는 내부통로(21)가 길이방향으로 형성되어 유입공간(11a)으로 유입된 고압 유체가 내부통로(21)를 통해 저장공간(11b)으로 전달될 수 있도록 한다. 여기서, 피스톤(20)은 유입공간(11a) 측 끝단부(20a)에 고정턱(24)을 형성하여 노즐(25)이 착탈가능하게 고정되도록 하는데, 고압 유체는 노즐(25)을 통해 내부통로(21)로 유입된다.

그리고, 피스톤(20)은 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)의 수평 단면적이 유입공간(11a) 측 끝단부(20a) 수평 단면적보다 크게 형성되도록 하여 유입공간(11a)과 저장공간(11b)의 압력에 의한 작용력의 차이에 따라 피스톤(20)이 상하방향으로 이동할 수 있도록 한다.

또한, 피스톤(20)은 저장공간(11b) 측 외주면 둘레를 따라 정해진 길이의 돌출단(22)을 정해진 두께로 형성하는데, 이에 따라, 피스톤(20)의 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)의 수평 단면적이 더욱 확장되면서 피스톤(20)의 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)와 유입공간(11a) 측 끝단부(20a)의 수평 단면적 차이에 따른 작용력의 차이가 현저하게 커지게 된다. 이로써, 피스톤(20)의 급격한 상승 이동이 유도되면서 고압 유체가 배출구(12)를 순간적으로 통과하여 강력한 충격파를 생성시키게 된다. 그리고, 피스톤(20) 이동시 상부 충격완충링(60)과 하부 씰링용 링(70)에 돌출단(22)이 걸리면서 피스톤(20)의 상하방향 이동거리가 제한될 수 있도록 한다.

한편, 피스톤(20)은 내부통로(21) 외측에 길이방향으로 관통공(23)을 형성하여 고압 유체의 유동이 유도되도록 함으로써, 피스톤(20)의 상승 및 하강시 피스톤(20)의 이동속도가 감쇠되도록 하는데, 이에 따라 피스톤(20)의 상승 및 하강에 따른 피스톤(20)과 상부 충격완충링(60) 및 하부 씰링용 링(70)의 충돌 시 충격이 완화되어 피스톤(20)과 상부 충격완충링(60) 및 하부 씰링용 링(70)의 손상이나 파손이 방지될 수 있게 된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 피스톤(20)은 돌출단(22)에 관통공(23)이 형성되도록 한다.

유체공급기구(30)는 하우징(10) 외측의 정해진 위치에 배치되는 것으로, 이와 같은 유체공급기구(30)는 하우징(10)의 상부캡(10a)과 연결되어 고압 유체를 하우징(10)의 유입공간(11a)으로 유입시키게 된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 유체공급기구(30)는 압축공기와 같은 고압 기체를 고압 유체로 공급하나, 필요시 압축수와 같은 고압 액체를 고압 유체로 공급할 수도 있다.

개폐기구(40)는 하우징(10)의 배출구(12) 외측에 설치되어 고압 유체의 분출 여부에 따라 개폐동작하게 되는 것이다. 개폐기구(40)는 배출구(12) 내측이 피스톤(20)에 의해 차단될 시에는 배출구(12)의 외측을 폐쇄시키게 되고, 피스톤(20)이 상승 이동하여 배출구(12)의 내측이 개방되어 저장공간(11b)의 고압 유체가 배출구(12)를 통과할 시에는 배출구(12)의 외측을 개방시켜 고압 유체가 외부로 분출될 수 있도록 한다. 이와 같은 개폐기구(40)의 구비로 고압 유체의 외부 분출 시에만 배출구(12)가 전체적으로 개방되도록 함으로써, 관정 세정 작업시 발생하는 크고 작은 이물질이 하우징(10)의 내부공간(11)으로 유입되는 것이 방지되어 충격 발생기(100)가 내부의 피스톤(20)과 부시(80) 사이 등에 이물질이 끼이게 되면서 발생하는 장비의 작동불능 또는 내부 부품 손상없이 제 기능을 지속적으로 수행할 수 있게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 개폐기구(40)는 배출구(12)를 둘러싸면서 하우징(10)의 본체(10b) 외측면에 형성되는 요홈(13)에 끼워져 설치된다.

도 3은 도 1의 A-A'부 수평 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기를 이루는 개폐기구의 분리 사시도이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 개폐기구(40)는 케이싱(41), 자석체(42), 자석용 댐퍼(43)를 구비하여 이루어진다.

케이싱(41)은 하부가 개방된 수용공간(413)을 갖는 캡 형상으로 이루어지는 것으로, 하우징(10)의 외측면에 결합되어 배출구(12)의 외측을 덮게 된다. 이를 위하여 케이싱(41)은 배출구를 둘러싸며 형성된 하우징(10)의 요홈(13)에 일정깊이로 끼워지게 된다. 이와 같은 케이싱(41)은 하우징(10)의 외측면에 밀착되는 끝단부에 분출공(411)이 형성되어 배출구(12)를 통과하는 고압 유체가 분출공(411)을 통해 외부로 분출될 수 있도록 한다. 여기서, 케이싱(41)은 요홈(13)보다 작은 수평 단면적을 가진 몸체단(41a), 몸체단(41a)의 하단 둘레를 따라 경사지게 형성된 플랜지(41b), 플랜지(41b) 하단으로부터 수직으로 연장되어 요홈(13)을 이루는 벽면에 밀착되게 끼워지는 끼움단(41c)으로 이루어지는데, 케이싱(41)의 플랜지(41b)에 복수개의 분출공(411)이 정해진 간격으로 형성된다.

한편, 케이싱(41)은 상부면에 관통공(412)이 형성되도록 하여, 자석체(42)의 상승 시 속도가 감쇠되도록 한다.

자석체(42)는 케이싱(41)의 내측 수용공간(413)에 배치되어 케이싱(41)의 내측면에 밀착되는 것으로, 자석체(42)는 케이싱(41)의 수용공간(413)보다 낮은 높이를 가져 수용공간(413)에서 승강운동하게 된다. 여기서, 자석체(42)는 바닥면이 하우징(10)의 외측면에 밀착되어 배출구(12)의 외측을 폐쇄시키게 되는데, 자석체(42)가 밀착되는 하우징(10)의 외측면에 오링(90)이 배치되어 밀폐성이 향상될 수 있도록 한다. 이를 위하여 피스톤(20)은 자석에 붙는 재질로 이루어진다. 물론, 충격 발생기(100)에서 피스톤(20) 이외의 구성요소는 자석에 붙지 않는 재질로 이루어져야 한다. 이에 따라, 하우징(10)의 배출구(12) 내측을 차단하는 위치에 피스톤(20)이 배치되면, 자석체(42)와 피스톤(20)이 동일한 수직 위치에 놓여 자석체(42)의 자력에 의해 자석체(42)가 피스톤(20) 방향으로 당겨지면서 배출구(12)를 폐쇄시키게 된다. 그리고, 피스톤(20)의 상승 운동으로 배출구(12)의 내측이 개방되면 자석체(42)의 자력이 작용되지 않게 되는데, 배출구(12)를 통해 배출되는 고압 유체의 압력으로 자석체(42)가 배출구(12)로부터 이격되면서 케이싱(41)의 분출공(411)을 통해 고압 유체가 외부로 분출되게 된다.

자석용 댐퍼(43)는 케이싱(41)의 수용공간(413) 상측에 배치되는 것으로, 이와 같은 자석용 댐퍼(43)는 상승 운동하는 자석체(42)와 접하면서 자석체(42)와 케이싱(41) 간 충돌에 의한 충격이 완화되도록 한다. 여기서, 자석용 댐퍼(43)에도 케이싱(41)의 관통공(412)과 연통되는 관통공(431)이 형성되도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기를 이루는 씰링용 링, 충격완충링, 충격보호용 와셔, 부시의 구성을 상세히 보여주기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 하우징(10)의 상측 걸림턱{상부캡(10a)에 형성되는 걸림턱}에 상부 씰링용 링(70)과 상부 충격완충링(60)이 분리되어 배치되도록 하고, 하우징(10)의 하측 걸림턱{연결체(10c)에 형성되는 걸림턱}에 하부 씰링용 링(70)과 하부 충격완충링(60)이 분리되어 배치되도록 한다. 상부 충격완충링(60)과 하부 충격완충링(60)은 피스톤(20)의 상하방향 이동에 따른 피스톤(20)과의 충돌시 충격을 완화하는 기능을 수행하고, 상부 씰링용 링(70)과 하부 씰링용 링(70)은 피스톤(20)의 외주면 상에 배치되어 피스톤(20)의 상하방향 이동시 고압 유체의 누출을 방지하는 기능을 수행한다. 여기서, 상부 충격완충링(60)과 하부 충격완충링(60)은 피스톤(20)의 외주면과 접촉되지 않게 배치되어 피스톤(20)의 상하방향 이동시 피스톤(20)과 마찰되지 않게 된다. 이를 위하여 상부 충격완충링(60)과 하부 충격완충링(60)은 틈새 끼워맞춤 공차로 가공되도록 한다. 이로써 상부 충격완충링(60)과 하부 충격완충링(60)은 충격완충 기능만을 수행하게 된다.

그리고, 상부 씰링용 링(70)과 하부 씰링용 링(70)은 피스톤(20)의 외주면과 하우징(10)의 내측면에 접촉되어 씰링이 이루어지도록 하는데, 본 발명의 실시예에 따른 충격 발생기(100)는 상부 씰링용 링(70)과 하부 씰링용 링(70)의 외주면과 내주면에 오링용 홈이 각각 형성되어 오링용 홈에 배치되는 오링(90)을 통해 피스톤(20)의 외주면과 하우징(10)의 내측면에 상부 씰링용 링(70)과 하부 씰링용 링(70)이 선접촉되도록 되어 이중으로 씰링(sealing)하게 되며, 사용되는 오링(90)은 마찰계수가 낮은 자기 윤활성 재질(self-lubricative material)이 되도록 한다. 이와 같이 상부 씰링용 링(70)과 하부 씰링용 링(70)이 피스톤(20)과 하우징(10)에 선접촉하게 되어 이중으로 씰링(sealing)하게 됨에 따라, 우수한 씰링 효과를 확보할 수 있게 된다. 여기서, 상부 씰링용 링(70)과 하부 씰링용 링(70)은 가공성과 자기윤활성이 높은 재질로 이루어져 윤활물질이 사용되지 않을 수 있도록 하는데, 상부 씰링용 링(70)과 하부 씰링용 링(70)의 소재로 4불화 에틸렌이나 흑연과 같은 물질이 함유된 자기 윤활성 재료(self-lubricative material)가 사용될 수 있다. 그리고, 상부 충격완충링(60)과 하부 충격완충링(60)은 낮은 마찰계수와 높은 연성의 재질로 이루어져 마찰력이 최소화되고, 충격흡수 기능이 향상되도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 씰링용 링(70)과 충격완충링(60)에 의해 피스톤 충격흡수 기능과 피스톤 씰링(sealing) 기능이 독립적으로 수행됨에 따라, 충격흡수 기능과 씰링 기능이 원활하게 수행되면서도 피스톤(20)의 상하방향 이동도 원활하게 이루어지게 된다. 또한, 충격완충링(60)이 틈새 끼워맞춤 공차로 가공되어 피스톤(20)과 마찰하지 않게 됨에 따라, 씰링에 의한 마모로 손상되는 씰링용 링(70)만을 교체할 수 있게 되어 소재의 소모가 최소화되게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 상부 충격완충링(60)의 상측에 배치된 상부 씰링용 링(70)이 하우징(10)의 상측 걸림턱에 걸림고정되도록 하고, 하부 씰링용 링(70)의 하측에 배치된 하부 충격완충링(60)이 하우징(10)의 하측 걸림턱에 걸림고정되도록 한다. 그리고, 상부 충격완충링(60)의 하측에 상부 충격보호용 와셔(50)가 배치되도록 하고, 하부 씰링용 링(70)의 상측에 하부 충격보호용 와셔(50)가 배치되도록 한다. 이와 같은 상부 충격보호용 와셔(50)와 하부 충격보호용 와셔(50)가 피스톤(20)의 돌출단(22)과 접하게 되면서 피스톤(20)이 상부 충격완충링(60)과 하부 씰링용 링(70)에 직접 접촉되지 않게 되고, 이로써 피스톤(20)의 급속한 이동시 상부 충격완충링(60)과 하부 씰링용 링(70)이 보호될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기로부터 충격파가 생성되는 과정을 보여주기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기를 이루는 개폐기구의 동작을 보여주기 위한 도면이다.

도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 하우징(10)의 유입공간(11a)으로 고압 유체를 유입시키고, 피스톤(20)의 노즐(25)를 통해 내부통로(21)를 거쳐 하우징(10)의 저장공간(11b)으로 고압 유체가 전달되도록 한다.

고압 유체가 지속적으로 저장공간(11b)으로 전달되어 충진되면서 저장공간(11b)의 압력이 점진적으로 상승하게 된다. 피스톤(20)의 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)와 유입공간(11a) 측 끝단부(20a)의 수평 단면적 차이로 인해 피스톤(20)의 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)와 유입공간(11a) 측 끝단부(20a) 사이에 압력에 의한 작용력의 차이가 발생하고, 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)의 작용력이 유입공간(11a) 측 끝단부(20a)의 작용력보다 커지면 피스톤(20)이 상승 운동하게 된다. 이와 같이 피스톤(20)이 상승 운동하게 되면, 배출구(12)와 개폐기구(40)의 분출공(411)이 개방되면서 고압 유체가 외부로 분출되게 된다. 여기서, 피스톤(20)의 상승 운동에 따라 피스톤(20)의 돌출단(22) 하부면이 노출되어 피스톤(20)의 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)의 수평 단면적이 더욱 확장되면, 피스톤(20)의 돌출단(22) 하측에도 저장공간(11b)의 고압 유체의 압력에 의한 작용력이 작용하게 되면서 피스톤(20)의 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)와 유입공간(11a) 측 끝단부(20a)의 수평 단면적 차이에 따른 작용력의 차이가 현저하게 커지게 된다. 이로써, 피스톤(20)의 급격한 상승 이동이 유도되면서 고압 유체가 배출구(12)를 순간적으로 통과하여 강력한 충격파를 생성시키게 된다.

고압 유체는 배출구(12)와 개폐기구(40)의 분출공(411)을 순간적으로 통과하며 분출되는데, 이로써 강력한 충격파(impulse or shock wave)가 생성된다. 본 발명의 충격 발생기(100)는 이와 같이 생성되는 충격파를 통해 관정 주변의 공극막힘(clogging) 제거 작업이나 사일로(silo)의 막힘 방지작업 등을 수행하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 높은 수압이 발생하는 환경에서의 적용이 많이 제한되는 전기기기의 사용없이 피스톤(20)의 저장공간(11b) 측 끝단부(20b)와 유입공간(11a) 측 끝단부(20a) 사이에 걸리는 압력에 의한 작용력의 차이를 이용하는 기계적인 메커니즘에 의해 현저하게 높은 충격파가 생성되도록 함에 따라, 높은 안전성과 안정성을 확보할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 길이를 달리한 다수개의 스토리지가 교체되는 구성을 보여주기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 길이를 달리한 다수개의 스토리지(10d)를 구비하여 연결체(10c)와 하부캡(10e) 사이에서 스토리지(10d)가 교체되도록 할 수 있다. 이로써, 저장공간(11b)의 길이가 변경되면서 저장공간(11b)의 부피가 조절될 수 있는데, 저장공간(11b)의 부피에 따라 순간적으로 배출되는 고압 유체의 분출량이 조절되면서 생성되는 충격파의 강도나 에너지를 조절할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기에서 직경을 달리한 다수개의 노즐이 교체되는 구성을 보여주기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 피스톤(20)의 유입공간(11a) 측 끝단부(20a)에 착탈가능하게 결합되는 노즐(25)의 직경을 달리한 다수개의 노즐(25)을 구비하여 노즐(25)이 교체되도록 할 수 있다. 노즐(25)의 직경은 연결체(10c), 스토리지(10d), 하부캡(10e)이 이루는 저장공간(11b)의 부피와 고압 유체의 압력에 맞추어 설정되도록 한다. 여기서, 노즐(25)의 직경은 노즐(25)을 이루는 내부 유로(251)의 직경을 지칭한다.

노즐(25)을 통과하는 고압 유체의 유량은 노즐(25)의 직경에 따라 조절될 수 있는데, 노즐(25)을 통과하는 고압 유체의 유량은 피스톤(20)의 상하방향 왕복 이동의 주기를 결정하게 되고, 피스톤(20)의 상하방향 왕복 이동의 주기는 고압 유체의 외부 분출에 따라 생성되는 충격파의 주기와 연동되므로, 본 발명의 실시예에 따른 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 노즐(25)의 직경을 조절하여 피스톤(20)에 교체함으로써 충격파의 주기를 조절할 수 있게 된다.

도 10은 사일로(silo)의 막힘 방지 작업에 적용되는 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기를 보여주기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기에 의해 사일로(silo)의 막힘 방지 작업이 수행되는 것을 보여주는 도면이다.

도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기(100)는 사일로(200)에 설치될 수 있는데, 화력발전설비에 적용되어 석탄 입자를 저장하게 되는 사일로(200)가 석탄 입자(300)의 응집과 부착에 의해 배출구가 막히게 될 경우 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기(100)를 통해 사일로(200)에 충격을 주어 막힘 방지 작업을 수행하게 된다. 여기서, 충격 발생기(100)로 압축공기를 공급하기 위해 공기압축기(compressor)(32), 고압 공기탱크(34), 컨트롤러(36), 고압호스 라인(38)이 유체공급기구(30)로서 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 고압을 이용한 충격 발생기(100)가 지하수 관정 주변의 공극막김(clogging) 제거 작업에 적용될 시 충격 발생기(100)를 이루는 구성요소는 물에 녹이 쓸지 않는 재질로 이루어지도록 한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10 : 하우징 10a : 상부캡
10b : 본체 10c : 연결체
10d : 스토리지 10e : 하부캡
11 : 내부공간 11a : 유입공간
11b : 저장공간 12 : 배출구
13 : 요홈 20 : 피스톤
20a : 유입공간 측 끝단부 20b : 저장공간 측 끝단부
21 : 내부통로 22 : 돌출단
23 : 관통공 24 : 고정턱
25 : 노즐 251 : 내부유로
30 : 유체공급기구 32 : 공기압축기
34 : 고압 공기탱크 36 : 컨트롤러
38 : 고압호스 라인 40 : 개폐기구
41 : 케이싱 41a : 몸체단
41b : 플랜지 41c : 끼움단
411 : 분출공 412, 431 : 관통공
413 : 수용공간 42 : 자석체
43 : 자석용 댐퍼 50 : 충격보호용 와셔
60 : 충격완충링 70 : 씰링용 링
80 : 부시 82 : 통공
90 : 오링 100 : 충격 발생기
200 : 사일로(silo) 300 : 석탄입자

Claims (17)

1. 밀폐된 내부공간을 가진 관체 형상으로 이루어지고, 상기 내부공간과 연통되는 배출구가 측면 위치에 형성되는 하우징과;
   상기 하우징의 내부공간에 이동가능하게 배치되어 상기 내부공간을 유입공간과 저장공간으로 분할하고, 상기 유입공간과 저장공간에 양단부가 연통되는 내부통로가 길이방향으로 형성되며, 상기 저장공간 측 끝단부의 수평 단면적이 상기 유입공간 측 끝단부보다 크게 형성되는 피스톤 및;
   상기 하우징의 외측에 배치되어 고압 유체를 상기 하우징의 유입공간으로 유입시키게 되는 유체공급기구를 포함하여,
   상기 유입공간으로 유입된 고압 유체가 상기 하우징의 배출구를 차단하고 있는 상기 피스톤의 내부통로를 통해 상기 저장공간으로 공급되고, 상기 피스톤의 저장공간 측 끝단부와 유입공간 측 끝단부의 수평 단면적 차이에 따른 작용력의 차이로 인한 상기 피스톤의 상승 운동으로 개방되는 상기 배출구를 통해 고압 유체가 외부로 분출되되,
   상기 하우징의 배출구 상에 설치되어 상기 고압 유체의 분출 여부에 따라 개폐동작하게 되는 개폐기구가 구비되어 외부의 이물질이 상기 하우징의 내부공간으로 유입되는 것이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 개폐기구는 하부가 개방된 수용공간을 갖는 캡 형상으로 이루어지고, 상기 하우징의 외측면에 결합되어 상기 배출구를 덮게 되되, 상기 하우징의 외측면에 밀착되는 끝단부에 분출공이 형성되는 케이싱과;
   상기 케이싱의 수용공간에 배치되어 상기 케이싱의 내측면에 밀착되고, 상기 수용공간보다 낮은 높이를 가져 상기 수용공간에서 승강운동하되, 바닥면이 상기 하우징의 외측면에 밀착되어 상기 배출구를 폐쇄시키게 되는 자석체를 포함하여 이루어지되,
   상기 피스톤은 자석에 붙는 재질로 이루어져 상기 하우징의 배출구를 차단하는 상기 피스톤에 의해 상기 자석체가 상기 배출구를 폐쇄시키도록 하고, 상기 피스톤의 상승 운동으로 개방되는 상기 배출구를 통해 배출되는 고압 유체의 압력에 의해 상기 자석체가 상기 배출구로부터 이격되면서 상기 케이싱의 분출공을 통해 유체가 분출되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 케이싱의 수용공간 상측에 배치되는 자석용 댐퍼가 더 구비되어 상승 운동하는 상기 자석체가 상기 자석용 댐퍼와 접하면서 충격이 완화되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 개폐기구의 케이싱은 관통공이 형성되어 상기 자석체의 상승시 속도가 감쇠되어 상기 케이싱과 자석체의 충격이 완화되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 배출구를 둘러싸는 요홈이 상기 하우징의 외측면에 형성되어 상기 요홈에 상기 케이싱이 끼워지되,
   상기 케이싱은 상기 요홈보다 작은 수평 단면적을 가진 몸체단과;
   상기 몸체단의 하단 둘레를 따라 경사지게 형성되고, 일정한 간격으로 복수 개의 분출공이 형성된 플랜지 및;
   상기 플랜지 하단으로부터 수직으로 연장되는 끼움단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 피스톤은 상기 내부통로 외측에 길이방향으로 관통공이 형성되어 고압 유체의 유동을 유도하여 상기 피스톤의 상승 및 하강시 속도가 감쇠되어 충격이 완화되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 피스톤은 상기 저장공간 측 외주면 둘레를 따라 돌출단이 형성되어 상기 돌출단에 의해 상기 피스톤의 저장공간 측 끝단부와 유입공간 측 끝단부의 수평 단면적 차이에 따른 작용력의 차이가 커지도록 하되,
   상기 돌출단에 상기 관통공이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 내부공간의 상측 내측면과 하측 내측면에 각각 걸림턱이 형성되도록 하고,
   상기 피스톤은 외주면 둘레를 따라 돌출단이 형성되어 상기 하우징의 걸림턱에 의해 이동이 제한되되,
   상기 하우징의 상측 걸림턱에 상부 씰링용 링과 상부 충격완충링이 분리되어 배치되도록 하고, 하측 걸림턱에 하부 씰링용 링과 하부 충격완충링이 분리되어 배치되도록 하여 마모되는 상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링이 교체될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 상부 충격완충링와 하부 충격완충링은 상기 피스톤의 외주면과 접촉되지 않게 배치되어 상기 피스톤 이동시 상기 피스톤과 마찰되지 않도록 하고,
   상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링은 상기 피스톤의 외주면과 상기 하우징의 내측면에 접촉되어 씰링이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링은 외주면와 내주면에 오링용 홈이 각각 형성되어 상기 오링용 홈에 배치되는 오링을 통해 상기 피스톤의 외주면과 상기 하우징의 내측면에 선접촉하게 되어 이중으로 씰링(sealing)하게 되며, 상기 오링은 마찰계수가 낮은 자기 윤활성 재질(self-lubricative material)로 되는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
11. 제 8항에 있어서,
    상기 상부 충격완충링의 상측에 배치된 상기 상부 씰링용 링이 상기 하우징의 상측 걸림턱에 걸림고정되고,
    상기 하부 씰링용 링의 하측에 배치된 상기 하부 충격완충링이 상기 하우징의 하측 걸림턱에 걸림고정되되,
    상기 상부 충격완충링의 하측에 상부 충격보호용 와셔가 배치되고, 상기 하부 씰링용 링의 상측에 하부 충격보호용 와셔가 배치되어 상기 상부 충격보호용 와셔와 하부 충격보호용 와셔가 상기 피스톤의 돌출단과 접하게 되는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
12. 제 8항에 있어서,
    상기 상부 씰링용 링과 하부 씰링용 링은 가공성과 자기윤활성이 높은 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 하부가 개방된 캡형상으로 이루어지고, 고압 유체가 외부로부터 유입되는 상부캡과;
    상기 상부캡과 연결되는 상하부가 개방된 형상의 관체로 이루어지고, 측면 위치에 상기 배출구가 형성되며, 내측으로 상기 피스톤이 배치되어 피스톤의 이동을 안내하게 되는 본체와;
    상기 본체와 연결되는 상하부가 개방된 형상의 관체로 이루어지는 연결체와;
    상기 연결체와 연결되는 상하부가 개방된 형상의 관체로 이루어지는 스토리지 및;
    상부가 개방된 캡형상으로 이루어져 상기 스토리지와 연결되고, 상기 하우징의 하단을 폐쇄시키게 되는 하부캡을 포함하고,
    상기 상부캡, 본체, 연결체, 스토리지, 하부캡이 서로 분리되어 결합되는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 상부캡은 하단에 걸림턱이 형성되어 상부 씰링용 링이 걸림고정되도록 하고, 상기 연결체는 상단에 걸림턱이 형성되어 하부 충격완충링이 걸림고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
15. 제 13항에 있어서,
    길이를 달리한 다수개의 상기 스토리지가 구비되어 상기 연결체와 하부캡 사이에서 교체되도록 하여 상기 저장공간의 부피가 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
16. 제 13항에 있어서,
    상기 상부캡, 본체, 연결체, 스토리지, 하부캡은 서로 연결되는 부위가 면접촉하면서 결합되되,
    상기 상부캡, 본체, 연결체, 스토리지, 하부캡이 서로 연결되는 부위에 오링이 설치되어 상기 하우징이 이중으로 밀폐되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.
17. 제 1항에 있어서,
    상기 유입공간 측 피스톤 끝단부에 노즐이 착탈가능하게 결합되어 고압 유체가 상기 노즐을 통해 상기 피스톤의 내부통로로 전달되되,
    직경을 달리한 다수개의 노즐이 구비되어 노즐의 교체에 따른 고압 유체의 유량이 조절되면서 고압 유체의 분출에 따른 충격파의 주기가 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고압을 이용한 충격 발생기.

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