KR101133192B1 - 특히 탱크 세정장치에 결합하여 사용하는 구동장치 - Google Patents

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Abstract

탱크 세정장치를 이용한 탱크의 세정 중에 탱크의 내부공간으로부터 액체 및/또는 증기가 누설되지 않도록 하기 위해, 커플링 하우징(2)에 본 발명에 따른 자기 커플링이 설치된다. 이 자기 커플링은 상호 밀봉된 상태로 분리되어 있는 2개의 협동하는 자석부재(8, 8', 9, 9')를 구비한다. 본 발명은 액체 및 기체의 누설에 대해 현저한 정도의 안전을 제공하는 한편 콤팩트하고 및 수리 점검이 용이하도록 용이한 접근이 가능한 구조를 달성할 수 있다.
탱크, 세정장치, 구동, 자석, 자극

Description

특히 탱크 세정장치에 결합하여 사용하는 구동장치{A DRIVE UNIT IN PARTICULAR FOR USE IN CONNECTION WITH TANK CLEANING EQUIPMENT}
본 발명은 구동장치, 특히 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치에 관한 것이다. 이 구동장치는 탱크에 장착된 터어빈 하우징, 이 터어빈 하우징 내에 공급되는 세정액을 포함한다. 이 구동장치는 더욱 상기 터어빈 하우징 상에 장착된 커플링 하우징, 상기 커플링 하우징 상에 장착된 기어박스, 및 상기 터어빈 하우징 내에 세정액을 공급하는 것에 의해 회전되도록 배열된 터어빈 휘일을 포함한다. 상기 기어박스는 터어빈 휘일의 토오크를 전달받는 입력축을 구비한다. 상기 기어박스는 또 기어박스의 토오크를 탱크 공간 내에 배치된 노즐을 구비하는 탱크 세정장치에 전달하는 출력축을 구비한다.
이 유형의 세정장치는 일반적으로 공지된 것으로서, 이것은 액체 및/또는 증기가 누설되어도 환경이 오염되지 않는 특성의 내용물을 수용하는 탱크의 공간을 세정하는 것에 관련하여 양호하게 작동한다.
그러나 환경의 문제로 인해 위험하거나 불필요한 누설의 발생이 허용될 수 없는 탱크에는 특수 세정장치를 사용해야 한다.
미국특허 US 5,871,023의 명세서에는 구동장치와 노즐장치가 탱크의 공간 내에서 단일 유닛으로서 하강 및 장착될 수 있도록 일체화된 세정장치가 개시되어 있다.
액체는 고압 하에서 터어빈 휘일에 공급되고, 이 터어빈 휘일은 노즐을 회전시키는 출력축의 회전을 감속시키기 위한 기어박스의 입력축을 회전시킨다.
터어빈 축의 토오크 및 기어박스의 입력축의 토오크는 협동하는 자극을 구비하는 자기 커플링을 이용하여 전달된다.
상기 구조는 탱크의 내부공간 내에 완전히 하강된 상태에 있으므로 수리 보수를 위해서는 시스템을 완전히 분해해야 하는 결점이 있다.
상기 결점을 해소하기 위해, 국제특허공개 WO2004/007274 A1은 구동장치를 탱크의 외측에 배치함으로써 탱크의 내부공간의 누설에 관련하여 구동장치를 분리시킨 세정장치를 제안하고 있다.
따라서, 구동장치는 터어빈 휘일과 기어의 입력축 사이에 개재된 자기 커플링을 이용하여 구동 부재로부터 분리되어 있다. 이것에 의해, 터어빈의 토오크는 탱크의 공간의 액밀 및/또는 기밀을 형성하는 자기 커플링을 통해 전달됨으로써 환경을 오염시키는 탱크의 누설을 방지한다.
그러나 상기 공지의 구조는 몇 가지 결점이 있다. 가장 중요한 결점은 터어빈 부분만이 분리되어 있어서 기어의 가동 부재 및 탱크 내부공간에 배치된 노즐 헤드의 구동축을 통한 누설의 가능성이 여전히 존재한다는 것이다.
세정액은 상기 회전축을 둘러싸는 중공 관을 통해 공급된다. 이것은 상기 기어의 출력축과 탱크 공간 내의 회전축 사이의 직접적인 기계적 연결로 인해 주위와의 격리를 방해한다.
유럽특허 EP 0 723 909에는 2개의 자력식 자기 커플링이 각 하우징 내에 장착되어 있는 구조가 개시되어 있다. 상기 특허는 기계적인 구조가 복잡하고, 구동장치와 기어 유닛의 커플링 부재가 분리되어 있으므로 콤팩트하게 구성하는 것이 어렵다.
또, 상기 장치는 자기 커플링 부재를 구비한 터어빈 부분을 포함하고 기어의 출력축과 노즐 헤드의 회전부분 사이의 기계적 접속부를 포함하므로 장치의 수리 보수상의 문제점이 있다. 또 터어빈 구동부로부터 관에 이르는 복잡한 액체 공급을 위한 바이패스를 설치해 주어야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 결점을 해소하는 것으로서, 이 목적은 터어빈 휘일의 출력축으로부터 기어박스의 입력축으로의 토오크 전달 및 기어박스의 출력축으로부터 노즐을 구비하는 탱크 세정장치로의 토오크의 전달이 각각의 자기 커플링의 자극들 사이의 자력에 의해 이루어지는 본 발명에 의해 달성된다. 토오크를 전달하는 각각의 자기 커플링은 내측 자석부재 및 이 내측 자석부재의 외부에 배치되어 이 내측 자석부재와 협동하는 외측 자석부재를 포함한다. 또, 상기 내외측 자석부재는 커플링 하우징 내에 장착된다.
따라서, 본 발명에 따라 상기 복수의 자극이 별개의 하우징(여기서는 커플링 하우징) 내에 배열되는 경우, 장착은 상기 커플링 하우징이 액체류 내에 존재하는 구성부재(즉, 터어빈 하우징)와 기어박스 자체의 사이에 장착되는 경우에 용이하게 이루어질 수 있다.
그 결과, 콤팩트한 구조를 얻을 수 있고, 수리 보수를 위한 부품의 분해가 용이하게 이루어질 수 있다.
청구항 2에 기재되어 있는 바와 같이, 커플링 하우징과 터어빈 하우징이 가스켓에 의해 분리되어 있는 경우, 탱크 내부 공간에 연통하는 부재와 탱크 외부에 존재하는 부재 사이에 완전한 액밀 및/또는 기밀이 달성된다.
청구항 3에 기재되어 있는 바와 같이, 내외측 자석부재가 설계되었을 때, 이들 내외측 자석부재는 자극들의 불균형을 초래함이 없이 비교적 큰 토오크를 전달할 수 있다.
청구항 4에 기재되어 있는 바와 같이, 기어박스의 출력축은 각 자기 커플링의 내측 자석부재에 고정된 커플링 부재를 통해 토오크를 전달한다. 상기 커플링 부재는 탱크 세정장치의 회전축 상에 고정된 수용부재와 회전가능하게 그리고 축방향 변위가 가능하게 연결된다. 그 결과, 상기 회전축은 회전 및 축방향 이동이 가능하므로 노즐 헤드를 노즐의 회전면에 대해 조절하는 것이 가능하다.
마지막으로, 청구항 5에 기재되어 있는 바와 같이, 회전운동 및 축방향운동의 조합된 운동을 달성하기 위해 축방향으로 연장하는 치(teeth)나 그루우브를 구비한 커플링 및 수용 부재와 같은 부품을 사용하는 것이 유리하다.
도 1은 탱크에 장착된 세정장치의 측면도이고,
도 2는 분해된 상태의 부품의 부분 단면도이다.
도 1은 탱크 세정장치에 연결된 본 발명의 구동장치의 예시적인 바람직한 실시예를 도시한 것이고, 탱크 세정장치는 탱크(4) 내에 연장하는 관 부재(5)를 포함하고, 이 관 부재의 단부에는 피봇운동 및 회전운동하는 노즐 헤드(6)가 구비되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 관 부재(5)의 내부에는 회전축(19)이 내장되어 있고, 세정액은 관 부재를 통해 노즐 헤드로 공급된다.
상기 구동장치는 탱크(4)의 외부에 장착되고, 고압의 세정액(18)을 공급하기 위한 커플링 수단(17)을 구비하는 터어빈 하우징(3)을 포함한다. 상기 세정액은 터어빈 하우징(3)을 통해 이송되고, 터어빈 하우징 내에는 회전운동을 발생시키는 휘일(10)이 장착되어 있다.
상기 회전운동은 커플링 하우징(2) 내의 자기 커플링(magnetic coupling)을 통해 기어박스(1)로 전달되고, 이 기어박스에서 터어빈 휘일의 회전수는 감소되어 다른 자기 커플링을 통해 회전축(19)에 전달된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모든 부재는 일체로 조립되어 2개의 회전축이 상호 작은 간격을 두고 평행하게 연장하는 콤팩트한 구동장치를 형성한다.
이하, 상기 구동장치에 대해 분해도인 도 2를 참조하여 더 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 회전운동은 터어빈 하우징(3) 내의 세정액(18) 내에 배치되어 있는 터어빈 휘일(10)에 의해 발생된다. 상기 터어빈 휘일은 효율의 조절이 가능하도록 따라서 필요한 토오크 량에 적합하도록 배치될 수 있다.
상기 구성은 공지된 방법으로 코니컬 휘일을 제작함으로써, 즉 축선 위치의 조절이 가능하고 그 결과 세정액의 유량에 의존하도록 코니컬 터어빈 휘일을 제작함으로써 얻을 수 있다.
상기 터어빈 휘일(10)은 축을 통해 원통형 내측 자석부재(9)에 연결되고, 이 내측 자석부재(9)는 축방향으로 연장하는 복수의 자석부분을 포함한다.
원통형 커버 형태의 외측 자석부재(8)는 상기 내측 자석부재(9)에 대해 반대극성을 가지는 자석부분을 포함하는 것으로서 내측 자석부재(9)의 주위에 연장한다.
이 외측 자석부재(8)는 기어박스(1)의 입력축에 연결되고, 기어박스의 출력축은 다른 내측 자석부재(9')의 주위에 연장하는 상기 내측 자석부재(9')와 협동하는 다른 외측 자석부재(8')에 연결된다.
이 내측 자석부재(9')는 커플링 부재(11)에 연결되고, 이 커플링 부재는 터어빈 휘일(10)과 마찬가지로 터어빈 하우징(3) 내의 세정액 내에 연장된다.
상기 기어박스(1), 커플링 하우징(2) 및 터어빈 하우징(3)은 플랜지(12, 13, 14, 15), 고정수단(7) 및 가스켓(21, 22)을 이용한 조립에 의해 도 1의 구동장치를 형성한다. 상기 가스켓(21)이 커플링 하우징(2) 및 터어빈 하우징(3) 사이의 긴밀한 접합을 보장하므로 상기 기어박스(1) 및/또는 커플링 하우징(2)을 탱크 내부공간으로부터 액체누설 및/또는 기체누설의 위험이 발생함이 없이 터어빈 하우징(3)으로부터 분리할 수 있다.
스톱밸브(16) 및 커플링 수단(17)이 세정액(18)을 위한 터어빈 하우징(3)에 공지의 방법으로 설치된다.
또, 상기 터어빈 하우징(3) 자체에는 노즐(6)에 대한 세정액의 공급량 및/또는 노즐의 운동을 조절하기 위한 조절장치(20)가 설치되어 있다.
상기 내측 자석부재(9')와 회전축(19) 사이의 연결은 축방향 변위가 가능한 커플링 부재(11)에 의해 이루어지고, 커플링 부재(11)는 치차(toothed wheel)로 구성되고, 이 치차는 회전축(19)의 단부에 고정되는 수용부재(도시생략)의 내치(internal toothing)와 변위 가능하게 결합할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 구동장치와 세정장치를 조립한 다음 탱크(4)에 연결하면, 내외측 자석부재(8, 8', 9, 9') 사이에 직접적인 접촉이 없으므로 탱크(4)과 그 외주 사이에 완전한 액밀 및/또는 기밀 상태가 형성된다.
부품들을 분리하면 모든 가동부품에 용이하게 접근할 수 있으므로, 마모되거나 손상된 부품을 용이하게 교체할 수 있다.

Claims (5)

  1. 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치로서, 탱크에 장착되고, 내부에 세정액이 공급되는 터어빈 하우징(3); 상기 터어빈 하우징(3) 상에 장착되는 커플링 하우징(2); 상기 커플링 하우징(2) 상에 장착되는 기어박스(1) 및 상기 터어빈 하우징(3) 내에 세정액을 공급하는 것에 의해 회전되도록 배치된 터어빈 휘일(10)을 포함하고, 상기 기어박스(1)는 터어빈 휘일(10)의 토오크가 입력되는 입력축 및 상기 탱크 내에 배치된 노즐을 구비하는 탱크 세정창치에 상기 기어박스의 토오크를 전달하는 출력축을 구비하는 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치에 있어서, 상기 터어빈 휘일의 출력축으로부터 상기 기어박스(1)의 입력축으로 전달되는 토오크 및 상기 기어박스의 출력축으로부터 노즐을 구비하는 탱크 세정장치로 전달되는 토오크는 각각의 자기 커플링의 자극들 사이의 자력에 의해 전달되고, 토오크를 전달하는 각각의 자기 커플링은 내측 자석부재(9, 9') 및 이 내측 자석부재(9, 9')를 둘러싸고 있는 그리고 이 내측 자석부재(9, 9')와 협동하는 외측 자석부재(8, 8')를 포함하고, 상기 내외측 자석부재는 커플링 하우징(2) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 가스켓(21)이 탱크와 커플링 하우징(2) 사이의 액밀 또는 기밀을 위해 상기 커플링 하우징(2) 및 터어빈 하우징(3)의 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 내측 자석부재(9, 9')는 원통형이고, 그 주위에는 대응하는 외측 자석부재(8, 8')가 연장하는 것을 특징으로 하는 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기어박스(1)의 출력축은 대응하는 자기 커플링의 내측 자석부재(9')에 고정되어 있는 커플링 부재(11)를 통해 토오크를 전달하고, 상기 커플링 부재(11)는 상기 탱크 세정장치의 회전축(19)에 고정된 수용부재에 회전이 가능하게 그리고 축방향으로 변위가 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 커플링 부재(11)와 수용부재는 치, 그루우브 및 협동하는 트랙과 같은 공지의 부품에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 탱크 세정장치에 결합하여 사용하기 위한 구동장치.
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