KR101434212B1 - 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터젯 블로우 어셈블리로서, 개방된 상부와, 바닥판(16)이 구비된 하부와, 복수개의 유체출입공(14)이 형성된 둘레를 포함하는 구조의 스탠망(10);
상기 스탠망(10)의 상부와 결합되는 하부와, 외부의 유체가 내부로 유입되도록 형성된 제1,2 유입부(31,41) 및 제1,2 유입부(31,41)로부터 내부로 각각 연장되되 제1 유입부(31)로부터 유입되는 유체가 상부로 분사되도록 유도하는 제1 분사부(32)와 제2 유입부(41)로부터 유입되는 유체가 하부로 분사되도록 유도하는 제2 분사부(42)를 갖는 측부와, 상기 측부의 상부측에 단턱(22)을 갖도록 하면서 상부로 연장된 압착관(23)을 갖는 개방된 상부를 포함하는 구조의 워터젯 헤드(50);
상기 제1,2 유입부(31,41)와 연결되며, 상기 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 유체가 공급되도록 유체를 단속하는 3방 밸브부(60);
상기 압착관(23)에 삽입되어 상기 단턱(22)에 걸림되는 걸림턱(72)을 갖는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)으로부터 연장되는 가속노즐(74)을 포함하는 워터젯 분사노즐(70);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리{Water Jet Blower Assembly}

본 발명은 워터젯 블로우 어셈블리에 관한 것으로, 각 구성의 결합이 용이하며, 특히 양방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 분사가 가능하여 다양한 분야에 활용 가능한 워터젯 블로우 어셈블리에 관한 것이다.

워터젯 시스템은 물의 자연현상을 초고압상태(최대 4,000㎏/㎠, 4,000bar, 약 60,000 PSI)로 압축 및 초고속으로 분사해 물체를 절단이나 세척할 수 있도록 구성된 것들을 포함하는 것으로, 물의 정지에너지를 운동에너지로 변환하기 위해 노즐을 이용해 음속 이상의 속도로 분출시켜서 좁은 면적에 집중되는 힘을 활용하는 기술이다.

특히 워터젯 절단은 임가공, 석재 및 타일, 자동차 및 내장재, 항공우주, 식품, 유리, 건축재 등 금속과 비금속 구분없이 다양한 분야에 적용되며 응용방법과 용도가 무궁무진한 것이 강점으로 꼽힌다.

워터젯의 특징은 기존의 절단 방법과는 전혀 다른 공법의 신기술이라 할 수 있는데, 고에너지,초고압 가공이므로 모재에 대한 변형 및 잔류응력,미세균열,화학적 변형이 없고, 기존의 절단 방법으로는 불가능하거나 취약하였던 소재(예: 열처리로 경화된 소재 또는 고경도 재질,비철류,유리,수지,석재등)의 절단에 적합하며 우수한 품질을 얻을 수 있다. 또한, 형상에 영향을 받지 않아 자유로운 디자인이 가능하며 복잡한 제품의 절단에 적합하며, 절단면의 조도 및 품질이 우수하여 후가공 시간이 현격히 단축된다.

그리고 물을 이용한 절단이므로 폭발성,산화성,휘발성이 있는 제품의 절단에 적합하고, 환경 친화적인 기술로서 작업중 분진,유해 Gas등이 발생하지 않으며 기존의 재래식 장비의 단점을 보완하여 사용자의 안전을 확보할 수 있다.

한편 이러한 워터젯은 절단 외에도 다양한 분야(농업분야 등)에 활용될 수도 있음이다.

본 발명의 목적은 워터젯 블로우 어셈블리에 있어서, 각 구성의 조립성을 간편하게 하고, 특히 양방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 분사가 가능하여 다양한 분야에 활용 가능한 워터젯 블로우 어셈블리를 제공하려는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 개방된 상부와, 바닥판(16)이 구비된 하부와, 복수개의 유체출입공(14)이 형성된 둘레를 포함하는 구조의 스탠망(10);

상기 스탠망(10)의 상부와 결합되는 하부와, 외부의 유체가 내부로 유입되도록 형성된 제1,2 유입부(31,41) 및 제1,2 유입부(31,41)로부터 내부로 각각 연장되되 제1 유입부(31)로부터 유입되는 유체가 상부로 분사되도록 유도하는 제1 분사부(32)와 제2 유입부(41)로부터 유입되는 유체가 하부로 분사되도록 유도하는 제2 분사부(42)를 갖는 측부와, 상기 측부의 상부측에 단턱(22)을 갖도록 하면서 상부로 연장된 압착관(23)을 갖는 개방된 상부를 포함하는 구조의 워터젯 헤드(50);

상기 제1,2 유입부(31,41)와 연결되며, 상기 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 유체가 공급되도록 유체를 단속하는 3방 밸브부(60);

상기 압착관(23)에 삽입되어 상기 단턱(22)에 걸림되는 걸림턱(72)을 갖는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)으로부터 연장되는 가속노즐(74)을 포함하는 워터젯 분사노즐(70);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 워터젯 헤드와 워터젯 분사노즐의 결합이 용이해진다.

또한, 양방향 중 어느 한 방향으로 선택적으로 분사가 가능하여 다양한 분야에 활용 가능하다. 예컨대 본 발명에 따른 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리의 크기를 크게 형성하여, 스탠망(10)을 농약통의 내부 바닥에 닿도록 놓은 후 외부의 유체가 스탠망(10)의 바닥으로 이동되도록 3방 밸브부를 조절하면, 유체는 스탠망(10)의 바닥판(16)을 치고 유체출입홀(14)을 통해 농약통 내부로 이동하게 되는데, 이는 농약통 내부에 유체가 직접 이동되는 것이 아닌 바닥판(16)을 치고 이동되는 것이어서 충격이 1차로 바닥판(16)에 흡수된 상태로 이동됨에 따라 워터젯 블로우 어셈블리의 흔들림이 적은 상태 및 쏠림 현상 없이 농약통 내부를 골고루 교반할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리를 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 일부가 절단된 도면,
도 3은 도 1의 워터젯 블로우 어셈블리를 다른 각도로 나타낸 도면,
도 4 내지 도 8은 도 1의 각 구성을 분리하여 상세히 나타낸 도면,
도 9 및 도 10은 도 1의 워터젯 블로우 어셈블리의 동작관계를 나타낸 도면.

본 발명에 따른 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리는,

개방된 상부와, 바닥판(16)이 구비된 하부와, 복수개의 유체출입공(14)이 형성된 둘레를 포함하는 구조의 스탠망(10);

상기 스탠망(10)의 상부와 결합되는 하부와, 외부의 유체가 내부로 유입되도록 형성된 제1,2 유입부(31,41) 및 제1,2 유입부(31,41)로부터 내부로 각각 연장되되 제1 유입부(31)로부터 유입되는 유체가 상부로 분사되도록 유도하는 제1 분사부(32)와 제2 유입부(41)로부터 유입되는 유체가 하부로 분사되도록 유도하는 제2 분사부(42)를 갖는 측부(20)와, 상기 측부(20)의 상부측에 단턱(22)을 갖도록 하면서 상부로 연장된 압착관(23)을 갖는 개방된 상부를 포함하는 구조의 워터젯 헤드(50);

상기 제1,2 유입부(31,41)와 연결되며, 상기 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 유체가 공급되도록 유체를 단속하는 3방 밸브부(60);

상기 압착관(23)에 삽입되어 상기 단턱(22)에 걸림되는 걸림턱(72)을 갖는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)으로부터 연장되는 가속노즐(74)을 포함하는 워터젯 분사노즐(70);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하거나,

일측은 관통공(11)을 갖는 플랜지(12)가 형성되고, 둘레에는 유체가 출입되도록 하는 복수개의 유체출입공(14)이 형성되며, 바닥은 바닥판(16)으로 막힌 스탠망(10)과;

상기 스탠망(10)의 관통공(11)과 결합되기 위해 하부측에 형성된 다수개의 결합홈(21)과, 상기 결합홈(21)이 형성된 하부측으로부터 상방향으로 연장되되 면적이 점차 감소되게 형성되며 끝단은 단턱(22) 및 압착관(23)을 형성한 측부(20)와, 상기 측부(20)의 표면에 유체의 유입을 위한 두 개의 제1,2 유입부(31,41)와, 상기 제1 유입부(31)로부터 내부로 연장되는 제1 분사부(32)와, 상기 제2 유입부(41)로부터 내부로 연장되되 상기 제1 분사부(32)와 반대되는 방향으로 연장되는 제2 분사부(42) 및 제1 유입부(31)로부터 유입되는 유체의 분사속도를 가속시키는 노즐(33)로 이루어진 워터젯 헤드(50)와;

상기 제1,2 유입부(31,41)와 연결되며, 상기 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 유체가 공급되도록 유체를 단속하는 3방 밸브부(60)와;

상기 워터젯 헤드(50)의 압착관(23)의 내주면에 압착되는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)의 둘레에 등간격으로 장착되어 상기 단턱(22)에 걸림되도록 탄성력을 갖는 걸림턱(72)과, 상기 삽입관(71)의 일측으로부터 점차 면적이 감소되게 형성되어 유체의 분사속도를 가속화시키고 상기 스탠망(10)의 유체출입공(14)으로부터 유입된 유체와 상기 제1 유입부(31)로부터 유입된 유체를 혼합하는 응집부(73)와, 상기 응집부(73)의 일측으로부터 연장되어 분사되는 유체의 이동속도를 증가시키는 가속노즐(74)로 구성되는 워터젯 분사노즐(70);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는, 전자에 기술한 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리(이하, '워터젯1'이라 한다)와 후자에 기술한 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리(이하, '워터젯2'라 한다)를 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 워터젯2의 구성이 워터젯1의 구성을 모두 포함하므로, 중복 설명을 피하기 위하여 워터젯2의 구성에 대해서만 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 워터젯2는 스탠망(10)과, 워터젯 헤드(50)와, 3방 밸브부(60)와, 워터젯 분사노즐(70)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

스탠망(10)은 개방된 상부와, 바닥판(16)이 구비된 하부와, 복수개의 유체출입공(14)이 형성된 둘레를 포함하는 구조이며, 상부에는 관통공(11)을 갖는 플랜지(12)가 형성되어 있고, 바닥판(16)은 스탠망(10)의 하부에 용접 등으로 부착된 구성이다.

여기서 바닥판(16)은 스탠망(10)의 하부에 부착되되, 스탠망(10)의 하단보다 위쪽에 부착되는데, 이는 워터젯 헤드(50)의 제2 분사부(42)를 통해 분사되는 유체의 충격을 어느 정도 흡수할 수 있기 때문이다.

워터젯 헤드(50)는 상기 스탠망(10)의 상부와 결합되는 하부와, 외부의 유체가 내부로 유입되도록 형성된 제1,2 유입부(31,41) 및 제1,2 유입부(31,41)로부터 내부로 각각 연장되되 제1 유입부(31)로부터 유입되는 유체가 상부로 분사되도록 유도하는 제1 분사부(32)와 제2 유입부(41)로부터 유입되는 유체가 하부로 분사되도록 유도하는 제2 분사부(42)를 갖는 측부와, 상기 측부의 상부측에 단턱(22)을 갖도록 하면서 상부로 연장된 압착관(23)을 갖는 개방된 상부를 포함하는 구조로서,

구체적으로는 상기 스탠망(10)의 관통공(11)과 결합되기 위해 하부측에 형성된 다수개의 결합홈(21)과, 상기 결합홈(21)이 형성된 하부측으로부터 상방향으로 연장되되 면적이 점차 감소되게 형성되며 끝단은 단턱(22) 및 압착관(23)을 형성한 측부(20)와, 상기 측부(20)의 표면에 유체의 유입을 위한 두 개의 제1,2 유입부(31,41)와, 상기 제1 유입부(31)로부터 내부로 연장되는 제1 분사부(32)와, 상기 제2 유입부(41)로부터 내부로 연장되되 상기 제1 분사부(32)와 반대되는 방향으로 연장되는 제2 분사부(42) 및 제1,2 유입부(31,41)로부터 유입되는 유체의 분사속도를 가속시키도록 상기 제1,2 분사부(32,42)의 선단에 장착되는 노즐(33,43)로 이루어진다.

워터젯 헤드(50)와 스탠망(10)과의 결합에 있어, 가스켓(17)의 구성이 더 포함될 수 있고, 이때에는 스탠망(10)의 플랜지(12)에는 가스켓결합공(13)이 더 형성된다. 가스켓(17)은 볼트(91)가 다수개 박혀 있고 이러한 볼트(91)는 가스켓결합공(13)에 삽입되어 너트(92)와 조립됨으로써 스탠망(10)과 결합되고, 또 가스켓(17)에는 플랜지(12)의 관통공(11)과 대응되는 홀(18)이 형성되어 있어 볼트가 관통공(11)과 홀(18)을 관통하여 워터젯 헤드(50)의 하부에 형성된 결합홈(21)에 조립됨으로써 워터젯 헤드(50)와 스탠망(10)이 결합된다.

3방 밸브부(60)는 상기 제1,2 유입부(31,41)와 연결되며, 상기 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 유체가 공급되도록 유체를 단속하는 구성으로, 3방 밸브(61)와, 3방 밸브 손잡이(62)와, 제1 연결관(63)과, 제2 연결관(64)과 메인관(65)으로 구성된다.

메인관(65)은 3방 밸브(61)와 연결된 구성으로 외부의 유체를 3방 밸브(61)에 공급하기 위한 구성이고, 제1 연결관(63)은 3방 밸브(61)와 제1 유입부(31)에 연결된 구성이고, 제2 연결관(64)은 3방 밸브(61)와 제2 유입부(41)에 연결된 구성이고, 3방 밸브 손잡이(62)는 3방 밸브(61)를 개폐하는 구성이다.

3방 밸브 손잡이(62)를 열면 메인관(65)의 유체는 제1 유입부(31)로 유입되고 제2 유입부(41)로는 차단되며, 3방 밸브 손잡이(62)를 닫으면 메인관(65)의 유체는 제2 유입부(41)로 유입되고 제1 유입부(31)로는 차단된다. 즉 3방 밸브(61)는 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 선택적으로 외부의 유체를 제공한다.

워터젯 분사노즐(70)는 상기 압착관(23)에 삽입되어 상기 단턱(22)에 걸림되는 걸림턱(72)을 갖는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)으로부터 연장되는 가속노즐(74)을 포함하는 구성으로서,

구체적으로는 상기 워터젯 헤드(50)의 압착관(23)의 내주면에 압착되는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)의 둘레에 등간격으로 장착되어 상기 단턱(22)에 걸림되도록 탄성력을 갖는 걸림턱(72)과, 상기 삽입관(71)의 일측으로부터 점차 면적이 감소되게 형성되어 유체의 분사속도를 가속화시키고 상기 스탠망(10)의 유체출입공(14)으로부터 유입된 유체와 상기 제1 유입부(31)로부터 유입된 유체를 혼합하는 응집부(73)와, 상기 응집부(73)의 일측으로부터 연장되어 분사되는 유체의 이동속도를 증가시키는 가속노즐(74)로 구성된다.

한편, 도 9는 3방 밸브 손잡이(62)를 닫은 상태에서의 유체 흐름을 나타낸 것이고, 도 10은 3방 밸브 손잡이(62)를 열은 상태에서의 유체 흐름을 나타낸 것이다.

워터젯2가 농약통 내부의 바닥에 놓인 경우라고 가정하고, 도 9를 설명하면, 농약통 내부는 보통 농약 분말과 물이 섞여 있다. 그러나 간혹 농약 분말과 물이 잘 섞이지 않은 경우 등이면 3방 밸브 손잡이(62)를 닫아 메인관(65)으로부터 유입되는 유체를 제2 분사부(42) 및 노즐(43)을 통해 고압으로 분사한다.

이와 같이 워터젯2의 아래쪽으로 유체를 고압 분사할 때 스탠망(10)이 없는 경우에는 워터젯2가 흔들리거나, 쓰러지거나 위치가 변화되는 등의 현상이 발생하는데, 본 발명에 따른 워터젯2의 경우는 스탠망(10)의 바닥판(16)에 1차 충격이 흡수되어 흔들리거나, 쓰러지거나 위치가 변화되는 등의 현상을 줄일 수 있고, 더불어 유체출입홀(14)을 통해 이동되는 유체가 농약분말과 물을 잘 섞어줄 수 있기 때문에 유용하다. 여기서 유체의 일부는 가속노즐(74)로 이동될 수도 있으나, 도면에는 표현하지 않았다.

반대로 워터젯2가 어떤 통 안에 물을 채우고자 할때 워터젯2를 시냇물 등에 놓인 경우라고 가정하고, 도 10을 설명하면, 3방 밸브 손잡이(62)를 열어 메인관(65)으로부터 유입되는 유체를 제1 분사부(32) 및 노즐(33)을 통해 고압으로 분사한다.

이와 같이 워터젯2의 위쪽으로 유체를 고압 분사하면 압력에 의해 스탠망(10)의 유체출입홀(14)을 통해 시냇물의 물이 유입되면서, 유체와 함께 시냇물까지 통 안에 담을 수 있다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 스탠망 11: 관통공
12: 플랜지 14: 유체출입공
16: 바닥판 20: 측부
21: 결합홈 22: 단턱
23: 압착관 31: 제1 유입부
32: 제1 분사부 41: 제2 유입부
42: 제2 분사부 33,43: 노즐
50: 워터젯 헤드 60: 3방 밸브부
70: 워터젯 분사노즐 71: 삽입관
72: 걸림턱 73: 응집부
74: 가속노즐

Claims (2)

1. 개방된 상부와, 바닥판(16)이 구비된 하부와, 복수개의 유체출입공(14)이 형성된 둘레를 포함하는 구조의 스탠망(10);
   상기 스탠망(10)의 상부와 결합되는 하부와, 외부의 유체가 내부로 유입되도록 형성된 제1,2 유입부(31,41) 및 제1,2 유입부(31,41)로부터 내부로 각각 연장되되 제1 유입부(31)로부터 유입되는 유체가 상부로 분사되도록 유도하는 제1 분사부(32)와 제2 유입부(41)로부터 유입되는 유체가 하부로 분사되도록 유도하는 제2 분사부(42)를 갖는 측부(20)와, 상기 측부의 상부측에 단턱(22)을 갖도록 하면서 상부로 연장된 압착관(23)을 갖는 개방된 상부를 포함하는 구조의 워터젯 헤드(50);
   상기 제1,2 유입부(31,41)와 연결되며, 상기 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 유체가 공급되도록 유체를 단속하는 3방 밸브부(60);
   상기 압착관(23)에 삽입되어 상기 단턱(22)에 걸림되는 걸림턱(72)을 갖는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)으로부터 연장되는 가속노즐(74)을 포함하는 워터젯 분사노즐(70);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리.
2. 일측은 관통공(11)을 갖는 플랜지(12)가 형성되고, 둘레에는 유체가 출입되도록 하는 복수개의 유체출입공(14)이 형성되며, 바닥은 바닥판(16)으로 막힌 스탠망(10)과;
   상기 스탠망(10)의 관통공(11)과 결합되기 위해 하부측에 형성된 다수개의 결합홈(21)과, 상기 결합홈(21)이 형성된 하부측으로부터 상방향으로 연장되되 면적이 점차 감소되게 형성되며 끝단은 단턱(22) 및 압착관(23)을 형성한 측부(20)와, 상기 측부(20)의 표면에 유체의 유입을 위한 두 개의 제1,2 유입부(31,41)와, 상기 제1 유입부(31)로부터 내부로 연장되는 제1 분사부(32)와, 상기 제2 유입부(41)로부터 내부로 연장되되 상기 제1 분사부(32)와 반대되는 방향으로 연장되는 제2 분사부(42) 및 제1 유입부(31)로부터 유입되는 유체의 분사속도를 가속시키는 노즐(33)로 이루어진 워터젯 헤드(50)와;
   상기 제1,2 유입부(31,41)와 연결되며, 상기 제1,2 유입부(31,41) 중 어느 하나에 유체가 공급되도록 유체를 단속하는 3방 밸브부(60)와;
   상기 워터젯 헤드(50)의 압착관(23)의 내주면에 압착되는 삽입관(71)과, 상기 삽입관(71)의 둘레에 등간격으로 장착되어 상기 단턱(22)에 걸림되도록 탄성력을 갖는 걸림턱(72)과, 상기 삽입관(71)의 일측으로부터 점차 면적이 감소되게 형성되어 유체의 분사속도를 가속화시키고 상기 스탠망(10)의 유체출입공(14)으로부터 유입된 유체와 상기 제1 유입부(31)로부터 유입된 유체를 혼합하는 응집부(73)와, 상기 응집부(73)의 일측으로부터 연장되어 분사되는 유체의 이동속도를 증가시키는 가속노즐(74)로 구성되는 워터젯 분사노즐(70);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 분사용 워터젯 블로우 어셈블리.
   

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