KR102078512B1 - 뉴메틱 에어 부스터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 뉴메틱 에어 부스터에 관한 것으로, 블로워(blower) 또는 컴프레셔(compressor) 등에서 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물을 이송시키는 고밀도 이송설비의 대상물이 이동하는 관로로 공급하는 에어 공급량을 최소화할 수 있고, 관로 내 대상물의 원활한 이송이 가능할 뿐만 아니라 관로의 충격도 감소하여 설비의 유지보수에도 유리하며 뉴메틱 컨베잉 시스템에 적용시 독립적으로 작동하여 관로의 압력조절이 가능해 감시 및 제어 시스템이 간단해져 시스템 구축 비용도 절감할 수 있는 뉴메틱 에어 부스터를 제공한다.

Description

뉴메틱 에어 부스터 {Pneumatic Air Booster}
본 발명은 뉴메틱 에어 부스터에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물을 이송시키는 고밀도 이송설비의 대상물이 이동하는 관로에 설치되어 출구압이 상승하는 경우 비례하여 에어 공급량을 증가시켜 관로의 안정화를 유도할 수 있는 뉴메틱 에어 부스터에 관한 것이다.
최근 블로워(blower) 또는 컴프레셔(compressor) 등의 장치를 이용하여 공기 또는 질소가스 등의 기체를 유동시키고 이렇게 유동하는 기체를 이용하여 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물을 이송시키도록 하는 뉴메틱 컨베잉 시스템(pneumatic conveying system)에 관한 연구가 활발히 연구되고 있다.
이러한 뉴메틱 컨베잉 시스템에는 복수의 에어 레귤레이터를 구비하여 압력을 조절해야 하며 이들을 제어하기 위해서는 압력측정을 위한 센서도 구비되어야 함에 따라 설치 구조가 복잡하고 전체적인 감시 및 제어 시스템 구축을 위한 비용 증가의 문제가 있다.
한편, 에어 레귤레이터는 일반적으로 입구압(Inlet Pressure)이 다양하게 변화하는 상황에서 일정한 출구압(Outlet Pressure)을 유지하는 장치로서 다양한 장비를 안전하게 작동하기 위해 반드시 필요하다. 이러한 에어 레귤레이터와 관련된 선행기술로서 등록특허 제10-0727785호(참고문헌 1), 공개특허 특2000-0028133호(참고문헌 2) 등이 제안된 바 있다.
참고문헌 1은 가스 감압용 레귤레이터에 관한 것으로, 가스연료를 감압시킴과 아울러 가스연료량을 조절하기 위한 것으로, 고압실과 스프링실이 각각 분리 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 고압실 외측에 설치되는 제1커버와, 상기 몸체의 스프링실 외측에 설치되는 제2커버와, 상기 고압실에 설치되며 내부에 오리피스가 형성된 밸브시트와, 상기 스프링실 및 제2커버 사이에 설치되는 다이어프램과, 상기 다이어프램의 상승함에 따라 상기 밸브시트의 오리피스를 개폐시키게 되는 개폐조절샤프트와, 상기 제1커버 및 제2커버를 연결하게 되는 연결관으로 구성된다. 이러한 구성에 의하면 가스배출구 측에 가스연료의 압력이 상승하게 되면, 상기 배출유로에 공급된 가스연료는 연결관을 통해 감압유로로 공급되며, 상기 감압유로에 공급되는 가스연료의 압력이 상승함에 따라 다이어프램을 가압하여 스프링실 방향으로 하강시키게 되며, 이에 제2스프링이 압축됨과 동시에 개폐조절샤프트가 하강함에 따라 밸브시트의 오리피스를 차단하게 되어 가스연료의 공급을 차단하게 된다.
다음으로 참고문헌 2는 에어 밸브에 관한 것으로, 유체통로부와, 상기 유체통로부의 상부에 설치되어 그 내부에 설치된 스프링과 그 내부로 공급되는 압축공기에 의해 상기 유체통로를 통한 유체의 흐름을 단속하는 개폐작동부를 구비하는 것으로, 에어 공급구를 통해 개폐작동부 내부로 압축공기가 공급되면, 압축공기는 상기 피스톤에 압력을 가하게 되므로 상기 피스톤은 스프링의 탄성력을 극복하고 하강하며, 이에 따라 밸브 스템도 하강하게 되므로 밸브 헤드가 밸브 시이트에 밀착되어 유체통로가 클로즈된다.
이상의 참고문헌 1 및 2는 모두 가스연료가 감압유로로 유입되어 압력이 상승하거나 개폐작동부 내부로 압축공기가 공급되는 경우 밸브시트의 오리피스를 차단하게 되어 가스연료의 공급을 차단하거나 유체통로를 클로즈하는 구성이다.
따라서 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물을 이송시키는 고밀도 이송설비의 경우 대상물이 이동하는 관로 내부가 대상물로 차 있는 경우 압력이 높아지므로 더 많은 에어를 공급하여 대상물을 이송시켜 관로내 압력을 낮춰야 하지만 이러한 참고문헌 1 및 2와 같은 공지의 에어 레귤레이터를 적용하면 오히려 압력상승시 차단하게 되어 관로 내 대상물의 원활한 이송을 기대하기 어렵다.
참고문헌 1: 등록특허 제10-0727785호 참고문헌 2: 공개특허 특2000-0028133호
따라서 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물을 이송시키는 고밀도 이송설비의 대상물이 이동하는 관로에 설치되어 출구압이 상승하는 경우 관로 내로 투입하는 에어 공급량을 더욱 증가시켜 대상물을 원활하게 이송시키는 뉴메틱 에어 부스터를 제공하는데 목적이 있다.
특히 본 발명은 출구압이 설정압력 이하이면 에어 공급량을 줄이고 출구압이 설정압력을 초과하면 출구압에 비례하여 에어 공급량을 증가시켜 관로 내 대상물의 이송을 통해 관로의 압력을 낮춰주는 뉴메틱 에어 부스터를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
몸체의 측면에 에어유입구 및 에어배출구가 형성되고 몸체의 하부에는 상기 에어유입구 및 에어배출구와 연통되는 압력실 및 에어조절로가 형성되는 바디와, 상기 바디의 상부에 결합되며 압력조절실이 형성되는 본네트와, 상기 바디의 압력실을 마감하는 하부커버와, 상기 압력실 내부에 설치되어 상기 에어조절로를 개폐하는 밸브와, 상기 압력실에 설치되어 상기 밸브를 상측으로 가압하는 밸브스프링과, 상기 압력실과 압력조절실을 관통하며 하단부는 밸브에 결합되어 상기 에어조절로를 개폐하도록 밸브를 승강시키는 샤프트와, 상기 압력조절실에 승강가능하게 구비되어 상기 샤프트의 상단에 지지되는 밸브시트을 포함하며; 상기 바디의 에어배출구와 상기 본네트의 압력조절실을 연통하는 연결유로가 형성되어 상기 에어배출구의 에어가 연결유로를 통해 상기 압력조절실로 유입되어 압력이 상승하면 상기 밸브시트를 하측으로 가압하는 것을 특징으로 하는 뉴메틱 에어 부스터를 제공한다.
이때, 상기 바디의 에어배출구와 본네트의 압력조절실은 상기 연결유로(102a)가 형성되는 연결관으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 하부커버에는 상기 바디의 압력실과 연통되는 지지공이 형성되며 상기 지지공에는 상기 밸브스프링의 장력을 조절하는 장력조절수단이 나사결합되는 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 블로워(blower) 또는 컴프레셔(compressor) 등에서 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물을 이송시키는 고밀도 이송설비의 대상물이 이동하는 관로로 공급하는 에어 공급량을 최소화할 수 있고, 관로 내 대상물의 원활한 이송이 가능할 뿐만 아니라 관로의 충격도 감소하여 설비의 유지보수에도 유리하다.
아울러 본 발명에 따른 뉴메틱 에어 부스터는 뉴메틱 컨베잉 시스템에 적용시 독립적으로 작동하여 관로의 압력조절이 가능해 뉴메틱 컨베잉 시스템의 감시 및 제어 시스템이 간단해져 시스템 구축 비용도 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 뉴메틱 에어 부스터의 구조를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 뉴메틱 에어 부스터의 설치 예를 설명하기 위해 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 뉴메틱 에어 부스터의 구조를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
이하 본 발명에 따른 뉴메틱 에어 부스터를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2에 의하면, 본 발명에 따른 뉴메틱 에어 부스터(100)는 블로워(blower) 또는 컴프레셔(compressor) 등의 에어공급원(1)에서 에어라인(2)을 통해 공급되는 에어를 입력받고 배출을 제어하여 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물을 이송시키는 고밀도 이송설비의 대상물이 이동하는 관로(3)로 공급한다.
이와 같은 본 발명의 뉴메틱 에어 부스터(100)는 몸체(111)의 측면에 에어유입구(112) 및 에어배출구(113)가 형성되고 몸체(111)의 하부에는 상기 에어유입구(112) 및 에어배출구(113)와 연통되는 압력실(114) 및 에어조절로(115)가 형성되는 바디(110)와, 상기 바디(110)의 상부에 결합되며 압력조절실(116)이 형성되는 본네트(190)와, 상기 바디(110)의 압력실(114)을 마감하는 하부커버(120)와, 상기 본네트(190) 상부를 마감하는 상부커버(130)와, 상기 압력실(114) 내부에 설치되어 상기 에어조절로(115)를 개폐하는 밸브(140)와, 상기 압력실(114)에 설치되어 상기 밸브(140)를 상측으로 가압하는 밸브스프링(150)과, 상기 압력실(114)과 압력조절실(116)을 관통하며 하단부는 밸브(140)에 결합되어 상기 에어조절로(115)를 개폐하도록 밸브(140)를 승강시키는 샤프트(160)와, 상기 압력조절실(116)에 승강가능하게 구비되어 상기 샤프트(160)의 상단에 지지되는 밸브시트(170)와, 상기 압력조절실(116)에 구비되어 밸브시트(170)를 하측으로 가압하는 조절스프링(180)을 포함한다.
이때, 상기 바디(110)의 상측에 본네트(190)와 고정너트(192)가 결합되며, 본네트(190) 내측 상단에는 라이너(194)가 구비되어 상기 상부커버(130)와 결합된다.
이러한 본 발명은 바디(110)의 에어배출구(113)와 압력조절실(116)을 연통하는 연결유로(102a)를 형성하여 에어배출구(113)의 압력 상승시 에어를 압력조절실(116)로 투입하여 압력조절실(116)의 압력 상승을 유도하여 밸브시트(170)를 하측으로 가압하여 샤프트(160)를 하강시켜 에어조절로(115)를 확장시킨다. 물론 상기 압력조절실(116)의 압력이 하강하면 밸브시트(170)는 상측으로 복귀되며 에어조절로(115)는 축소된다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
상기 바디(110)는 몸체(111)의 일측면에 에어유입구(112)가 형성되고, 몸체(111)의 타측면에 에어배출구(113)가 형성되고, 상기 몸체(111)의 중앙 하부에는 압력실(114)이 형성되고, 상기 압력실(114)의 상측에는 에어조절로(115)가 연통되게 형성된다. 이러한 구조는 에어유입구(112)가 압력실(114)과 연결되고 에어조절로(115)는 에어배출구(113)와 연결됨으로서, 블로워(blower) 또는 컴프레셔(compressor) 등에서 공급되는 에어는 에어유입구(112)와 압력실(114)과 에어조절로(115)를 거쳐 에어배출구(113)로 이동한다.
그리고, 상기 바디(110)는 몸체(111)의 중앙 상부에 조절스프링(180)과 밸브시트(170)가 설치되는 압력조절실(116)이 형성되는 본네트(190)가 결합된다.
이와 같은 바디(110)에는 에어배출구(113)와 압력조절실(116)을 연통하는 연결유로(102a)가 형성된다. 이때 상기 연결유로(102a)의 일단은 에어배출구(113)와 연통되고 타단은 압력조절실(116)과 연통된다. 이 경우 상기 연결유로(102a)와 연통되는 압력조절실(116)의 출입공은 밸브시트(170)에 비해 상대적으로 상부에 위치하거나 상측을 향하도록 형성함으로, 에어배출구(113)의 에어가 연결유로(102a)를 거쳐 유입되어 압력조절실(116)의 내부압력이 상승하면 밸브시트(170)의 상부를 가압하여 밸브시트(170)를 하강시킬 수 있다.
이와 같은 바디(110)의 하부에는 하부커버(120)를 결합하여 바디(110)의 압력실(114)을 마감하며, 바디(110)의 상부에는 본네트(190) 및 상부커버(130)를 결합하여 상기 압력조절실(116)을 마감하여 외부 공기가 압력실(114)과 압력조절실(116)로 임의로 유입되는 것을 방지한다. 이때 하부커버(120)로 바디(110)의 압력실(114)을 마감시 기밀을 유지하기 위해 오링(122)이 끼워진다.
이러한 바디(110)의 압력실(114)에는 에어조절로(115)를 개폐하는 밸브(140)가 승강가능하게 구비되고, 밸브(140)의 하측에는 밸브스프링(150)이 구비되어 밸브(140)를 상측 방향으로 가압한다. 이때 밸브(140)가 상승하여 에어조절로(115)의 입구를 폐쇄하면 에어유입구(112)에서 공급되는 에어가 에어배출구(113)로 이동하는 것을 차단하며, 밸브(140)가 하강하여 에어조절로(115)의 입구를 개방하면 에어유입구(112)에서 공급되는 에어가 에어배출구(113)로 이동한다.
그리고 상기 하부커버(120)에는 장력조절수단(124)이 구비되어 상기 밸브스프링(150)의 장력을 조절할 수 있다. 이때, 상기 장력조절수단(124)은 나사, 세트스크류, 볼트 등의 구조로 이루어져 상기 하부커버(120)의 중앙 하부에 관통되어 상기 장력조절수단(124)이 나사결합되는 지지공(121)에 나사결합된다. 이때 장력조절수단(124)의 하단에는 공구홈(124a)이 형성되거나 다각형 머리부가 형성되어 드라이버나 렌치 등의 공구를 이용하여 용이하게 장력조절수단(124)을 회전시킬 수 있도록 함이 바람직하다.
이러한 구조에 의해 상기 장력조절수단(124)을 일방향 또는 타방향으로 회전시키면 장력조절수단(124)이 승강하면서 상기 밸브스프링(150)의 하단을 가압하는 가압력을 조절 가능하며, 이에 따라 밸브스프링(150)의 장력(tension)을 조절할 수 있다.
한편 상기 샤프트(160)는 압력실(114)과 에어조절로(115) 및 압력조절실(116)을 관통하여 수직으로 승강가능하게 설치되는 구조로서 기밀 유지를 위해 오링(162)이 장착되어 바디(110) 중앙의 가이드공(117)을 통해 압력실(114)과 압력조절실(116) 간 에어의 유출입을 막는다.
이와 같은 샤프트(160)의 하부는 압력실(114)에 위치하는 밸브(140)에 결합되고 상단은 압력조절실(116) 내부로 상향 돌출되는 구조로서 샤프트(160)가 승강시 밸브(140)도 함께 승강한다.
그리고 상기 압력조절실(116)은 샤프트(160)의 상단에 접촉되는 밸브시트(170)가 승강가능하게 구비되고, 밸브시트(170)의 상측에는 상기 밸브시트(170)를 하측으로 가압하는 조절스프링(180)이 구비된다. 이러한 조절스프링(180)의 장력은 상부커버(130)를 회전시키면 상부커버(130)에 결합된 볼트(131)가 회전하며 조절스프링(180)의 상단이 지지되는 가압너트(181)가 상하로 승강하며 장력을 조절할 수 있다.
이때, 상기 밸브시트(170)의 테두리에는 지지홈(171)이 형성되어 압력조절실(116) 내벽면에 밀착되는 패킹(172)이 끼워져 상기 압력조절실(116)은 밸브시트(170)에 의해 상측과 하측의 공간이 분리되며 상하측 공간 사이의 에어 유출입을 막을 수 있으며, 바디(110)의 에어배출구(113)쪽 에어가 연결유로(102a)를 거쳐 압력조절실(116)로 유입되어 내부압력이 상승하면 밸브시트(170)의 상부로 압력이 가해져 밸브시트(170)가 하강할 수 있다. 그리고 상기 밸브시트(170)의 중앙 하면에는 패킹(173)이 구비되어 상기 샤프트(160)의 상단이 지지된다.
한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 도면이다. 이에 의하면 에어배출구(113)와 압력조절실(116)을 연통하는 연결유로(102a)는 바디(110)에 형성하지 않고, 별도의 연결유로(102a)가 형성된 연결관(102)을 구비한다.
즉, 상기 연결관(102)의 일단은 에어배출구(113)와 연결하고, 연결관(102)의 타단은 압력조절실(116)과 연결한다. 이러한 구조는 연결관(102)의 일단은 바디(110)에 연결하고 타단은 필요에 따라 바디(110) 또는 본네트(190)에 연결할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참고로 본 발명에 따른 뉴메틱 에어 부스터의 작동 예를 설명한다.
압력조절실(116)의 밸브시트(170)는 조절스프링(180)에 의해 가압되어 밸브시트(170)가 하강하면서 샤프트(160)의 상단을 누르게 되어 압력실(114)에 위치하는 밸브(140)가 하강하여 에어조절로(115)의 입구가 개방된 상태를 유지하여 에어유입구(112)에서 공급되는 에어가 압력실(114)에서 에어조절로(115)를 통해 에어배출구(113)로 이동하며, 에어배출구(113)에 연결된 관로(3)로 에어를 공급한다.
한편, 관로(3) 내 모래, 석회석 등과 같은 비중이 크고 무거운 대상물이 정체되어 있는 경우 관로(3) 내부의 압력은 상승하게 되며 이러한 압력 상승은 에어배출구(113)에도 영향을 끼치게 된다. 즉 에어배출구(113)의 압력이 상승하면 에어는 연결유로(102a)를 거쳐 압력조절실(116)로 유입되어 내부압력이 상승하면 밸브시트(170)의 상부로 압력이 가해져 밸브시트(170)가 하강하면서 샤프트(160)의 상단을 더욱 강하게 누르게 되어 압력실(114)에 위치하는 밸브(140)가 더 하강하여 에어조절로(115)의 입구가 더욱 개방되어 에어유입구(112)에서 에어배출구(113)로 이동하는 에어 공급량이 더욱 증가하게 되어 관로(3) 내 대상물을 이송시켜 관로(3) 내부의 압력을 낮추게 된다.
이와 같이 관로(3) 내부의 압력이 낮아지면 에어배출구(113)의 압력 역시 하강하게 되며 압력조절실(116)로 유입되었던 에어는 연결유로(102a)를 따라 에어배출구(113)로 역류하게 되어 압력조절실(116)의 압력이 낮아져 밸브스프링(150)의 가압력에 의해 밸브(140)가 상승하게 되며 에어조절로(115)의 입구가 축소된다.
이러한 본 발명의 뉴메틱 에어 부스터(100)의 작동 구조로 블로워(blower) 또는 컴프레셔(compressor) 등에서 공급되는 에어 공급량을 최소화할 수 있고, 관로(3) 내 대상물의 원활한 이송이 가능할 뿐만 아니라 배관의 충격도 감소하여 설비의 유지보수에도 유리하다.
이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
1: 에어공급원 2: 에어라인
3: 관로 100: 뉴메틱 에어 부스터
102: 연결관 102a: 연결유로
110: 바디 120: 하부커버
130: 상부커버 140: 밸브
150: 밸브스프링 160: 샤프트
170: 밸브시트 180: 조절스프링
190: 본네트 192: 고정너트

Claims (3)

  1. 몸체(111)의 측면에 에어유입구(112) 및 에어배출구(113)가 형성되고 몸체(111)의 하부에는 상기 에어유입구(112) 및 에어배출구(113)와 연통되는 압력실(114) 및 에어조절로(115)가 형성되는 바디(110)와, 상기 바디(110)의 상부에 결합되며 압력조절실(116)이 형성되는 본네트(190)와, 상기 바디(110)의 압력실(114)을 마감하는 하부커버(120)와, 상기 압력실(114) 내부에 설치되어 상기 에어조절로(115)를 개폐하는 밸브(140)와, 상기 압력실(114)에 설치되어 상기 밸브(140)를 상측으로 가압하는 밸브스프링(150)과, 상기 압력실(114)과 압력조절실(116)을 관통하며 하단부는 밸브(140)에 결합되어 상기 에어조절로(115)를 개폐하도록 밸브(140)를 승강시키는 샤프트(160)와, 상기 압력조절실(116)에 승강가능하게 구비되어 상기 샤프트(160)의 상단에 지지되는 밸브시트(170)을 포함하며,
    상기 바디(110)의 에어배출구(113)와 상기 본네트(190)의 압력조절실(116)을 연통하는 연결유로(102a)가 형성되어 상기 에어배출구(113)의 에어가 연결유로(102a)를 통해 상기 압력조절실(116)로 유입되어 압력이 상승하면 상기 밸브시트(170)를 하측으로 가압하는 것을 특징으로 하는 뉴메틱 에어 부스터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바디(110)의 에어배출구(113)와 본네트(190)의 압력조절실(116)은 상기 연결유로(102a)가 형성되는 연결관(102)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 뉴메틱 에어 부스터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하부커버(120)에는 상기 바디(110)의 압력실(114)과 연통되는 지지공(121)이 형성되며 상기 지지공(121)에는 상기 밸브스프링(150)의 장력을 조절하는 장력조절수단(124)이 나사결합되는 되는 것을 특징으로 하는 뉴메틱 에어 부스터.
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