KR102157831B1 - 전자기 펌프 - Google Patents
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Abstract
본문은 유체 이송 기술분야에 관한 것이며, 구동 기구 및 상기 구동 기구의 구동하에 자기장의 변화를 산생하도록 배치된 자성 조립체를 포함하는 전자기 펌프를 개시한다.
Description
본 발명은 유체 이송 기술분야에 관한 것이며, 예를 들어 전자기 펌프에 관한 것이다.
전자기 펌프는 자기장 내의 통전 유체가 전자력의 작용하에 일정한 방향으로 유동하도록 하는 펌프이다. 전자기 펌프는 자기장과 도전 유체의 전류의 상호 작용을 이용하여, 유체가 전자력의 작용에 의해 압력 경도(pressure gradient)를 산생하도록 함으로써 유체의 이동을 추진하는 장치이다. 실제로 전자기 펌프는 주로 액상 금속을 펌핑하는데 사용되므로 액상 금속 전자기 펌프라고도 한다. 전자기 펌프는 교번 전류를 코일에 도입함으로써 교번 자기장을 산생하고, 액상 금속은 코일에 의해 산생된 교번 자기장의 구동하에 정해진 방향으로 유동한다.
하지만 최근에는 전기 에너지에 대한 소모 효율 측면을 개선하기 위해, 교번 전류를 이용하여 교번 자기장을 산생하는 것이 아닌, 직접 자성체를 이용하여 변화하는 자기장을 산생하는 전자기 펌프가 이용되고 있다. 직접 자성체를 이용한 전자기 펌프는 전기 에너지 소모가 더 적어 효율이 높지만, 액상 금속이 수용된 구성과 직접 자성체가 접촉되는 경우 마찰이 발생되는 문제가 발생될 수 있고, 이에 대한 문제가 개선된 전자기 펌프에 대한 요구가 증대되는 실정이었다.
하지만 최근에는 전기 에너지에 대한 소모 효율 측면을 개선하기 위해, 교번 전류를 이용하여 교번 자기장을 산생하는 것이 아닌, 직접 자성체를 이용하여 변화하는 자기장을 산생하는 전자기 펌프가 이용되고 있다. 직접 자성체를 이용한 전자기 펌프는 전기 에너지 소모가 더 적어 효율이 높지만, 액상 금속이 수용된 구성과 직접 자성체가 접촉되는 경우 마찰이 발생되는 문제가 발생될 수 있고, 이에 대한 문제가 개선된 전자기 펌프에 대한 요구가 증대되는 실정이었다.
삭제
본 발명은 안전하고 신뢰성 있는 장점을 구비한 전자기 펌프를 제공한다.
본 발명에서 제공한 전자기 펌프는 구동 기구, 및 상기 구동 기구의 구동하에 자기장의 변화를 산생하도록 배치된 자성 조립체를 포함한다.
선택적으로, 상기 자성 조립체는 적어도 하나의 자기 구조를 포함하고, 상기 자기 구조는 이격되게 배치된 제1자성체와 제2자성체를 포함하며, 상기 자기 구조의 미리 설정된 단부에 근접한 상기 제1자성체의 자극의 극성과 상기 자기 구조의 미리 설정된 단부에 근접한 상기 제2자성체의 자극의 극성은 서로 반대되며;
상기 자기 구조는 상기 구동 기구의 구동하에 상기 자성 조립체의 축선을 둘러싸고 회전하도록 배치된다.
선택적으로, 상기 자기 구조의 제1단부에 근접한 상기 제1자성체의 자극의 극성과 상기 자기 구조의 제1단부에 근접한 상기 제2자성체의 자극의 극성이 서로 반대된다는 것은: 상기 자기 구조의 제1단부에 근접한 상기 제1자성체의 자극은 S극이고, 상기 자기 구조의 제1단부에 근접한 상기 제2자성체의 자극의 극성은 N극이거나; 또는, 상기 자기 구조의 제1단부에 근접한 상기 제1자성체의 자극은 N극이고, 상기 자기 구조의 제1단부에 근접한 상기 제2자성체의 자극의 극성은 S극인 것이다.
선택적으로, 상기 자성 조립체는 적어도 두 개의 자기 구조를 포함하며, 서로 인접한 두 개의 자기 구조 사이에는 간격이 배치된다.
선택적으로, 상기 자성 조립체는 상기 구동 기구에 연결되는 베이스와 상기 베이스에 고정되는 로케이팅 부싱(locating bushing)을 더 포함하며;
상기 로케이팅 부싱에는 이격되게 배치된 제1안치홈과 제2안치홈이 배치되며, 상기 제1자성체는 상기 제1안치홈 내에 위치하고, 상기 제2자성체는 상기 제2안치홈 내에 위치한다.
선택적으로, 탱크와 분액 장치를 포함하며;
상기 탱크의 바닥부의 출액 영역에는 제1요입홈과 상기 제1요입홈의 외부에 둘러싸인 제2요입홈이 배치되며, 상기 제2요입홈의 제1단부와 상기 제1요입홈은 연통되며;
상기 분액 장치는 상기 출액 영역의 상방에 밀접하게 배치된 밀봉 플레이트와 상기 밀봉 플레이트의 상방에 위치한 유동 안내 칼럼을 포함하며; 상기 밀봉 플레이트에는 상기 제2요입홈의 제2단부와 연통되는 제1스루홀이 배치되고, 상기 유동 안내 칼럼의 바닥부와 상기 제1요입홈은 연통된다.
선택적으로, 상기 자성 조립체는 상기 탱크의 하방에 위치하고, 상기 유동 안내 칼럼의 축선과 상기 자성 조립체의 축선은 동일 직선 상에 있으며;
상기 자성 조립체와 상기 탱크 사이에는 간격이 배치된다.
선택적으로, 상기 탱크의 상부에는 원료 유입관이 배치된다.
선택적으로, 상기 탱크의 하부에는 슬래그 배출관이 배치된다.
선택적으로, 상기 분액 장치는 상기 탱크의 외부에 위치한 노즐을 더 포함하며;
상기 유동 안내 칼럼에서의 상기 제1요입홈과 떨어져있는 일단은 상기 노즐과 연통된다.
선택적으로, 상기 구동 기구는 모터를 포함하며;
상기 자성 조립체의 축선과 상기 모터의 축선은 동일 직선 상에 있다.
선택적으로, 상기 구동 기구는 크랭크 링크 기구를 포함하며;
상기 크랭크 링크 기구는 실린더와 링크를 포함하고, 상기 링크의 제1단부와 상기 실린더의 구동단은 힌지 결합되며, 상기 링크의 제2단부와 상기 자성 조립체는 힌지 결합된다.
본 발명에서 제공한 전자기 펌프는 구동 기구를 배치하여 자성 조립체를 구동하여 교번 자기장을 산생함으로써, 고전압 변환로 인한 안전 방면의 잠복 위험을 회피할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제공한 전자기 펌프의 구조 개략도이다.
도 2는 실시예 1에서 제공한 전자기 펌프의 반단면 개략도이다.
도 3은 실시예 1에서 제공한 출액 영역의 구조 개략도이다.
도 4는 실시예 1에서 제공한 자성 조립체의 구조 개략도이다.
도 5는 실시예 1에서 제공한 전자기 펌프의 자기장 개략도이다.
도 6은 실시예 2에서 제공한 크랭크 링크 기구의 구조 개략도이다.
도 2는 실시예 1에서 제공한 전자기 펌프의 반단면 개략도이다.
도 3은 실시예 1에서 제공한 출액 영역의 구조 개략도이다.
도 4는 실시예 1에서 제공한 자성 조립체의 구조 개략도이다.
도 5는 실시예 1에서 제공한 전자기 펌프의 자기장 개략도이다.
도 6은 실시예 2에서 제공한 크랭크 링크 기구의 구조 개략도이다.
실시예 1:
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 전자기 펌프는 구동 기구 및 구동 기구의 구동하에 자기장의 변화를 산생하는 자성 조립체(2)를 포함한다. 여기서, 구동 기구는 모터(1)일 수 있고, 도 4를 참조하면, 자성 조립체(2)는 베이스(201), 로케이팅 부싱(locating bushing)(202), 및 이격되게 배치된 복수 개의 자기 구조(magnetic group)를 포함한다. 각각의 자기 구조는 모두 이격되게 배치된 제1자성체(203)와 제2자성체(204)를 포함하며, 자기 구조의 제1단부에 근접한 제1자성체(203)의 자극(magnetic pole)의 극성과 자기 구조의 제1단부에 근접한 제2자성체(204)의 자극의 극성은 서로 반대된다. 베이스(201)는 모터(1)의 출력축에 고정 연결되어 자기 구조가 구동 기구의 구동하에 자성 조립체(2)의 축선을 둘러싸고 회전하도록 한다. 로케이팅 부싱(202)은 베이스(201)에 고정되고, 로케이팅 부싱(202)에는 자성 조립체(2)의 축선을 둘러싸고 배열된 복수 개의 이격되게 배치된 제1안치홈과 제2안치홈이 배치되며, 제1자성체(203)는 제1안치홈에 위치하고, 제2자성체(204)는 제2안치홈에 위치한다. 선택적으로, 자기 구조의 제1단부(모터(1)에서 떨어져있는 일단)에 근접한 제1자성체(203)의 자극의 극성과 자기 구조의 제1단부(모터(1)에서 떨어져있는 일단)에 근접한 제2자성체(204)의 자극의 극성이 서로 반대된다는 것은: 자기 구조의 제1단부에 근접한 제1자성체(203)의 자극이 S극일 때, 자기 구조의 제1단부에 근접한 제2자성체(204)의 자극은 N극이고, 자기 구조의 제1단부에서 떨어져있는 제1자성체(203)의 자극이 N극일 때, 자기 구조의 제1단부에서 떨어져있는 제2자성체(204)의 자극은 S극이며; 또는, 자기 구조의 제1단부에 근접한 제1자성체(203)의 자극이 N극일 때, 자기 구조의 제1단부에 근접한 제2자성체(204)의 자극은 S극이고, 자기 구조의 제1단부에서 떨어져있는 제1자성체(203)의 자극이 S극일 때, 자기 구조의 제1단부에서 떨어져있는 제2자성체(204)의 자극은 N극인 것이다.
선택적으로, 모터(1)가 작업할 때, 자성 조립체(2)는 자체의 축선을 둘러싸고 회전하며, 제1자성체(203)와 제2자성체(204)도 따라서 회전한다. 제1자성체(203)와 제2자성체(204)의 동일한 일단에서의 자극의 극성이 서로 다르므로, 제1자성체(203)와 제2자성체(204)가 회전할 때, 자성 조립체(2)는 교체적으로 변화하는 하나의 자기장을 산생할 수 있다. 제1자성체(203)와 제2자성체(204)가 자성 조립체(2)의 축선을 둘러싸고 배열되므로, 자성 조립체(2)가 산생하는 자기장의 상태변화 역시 주기적이며, 즉 자성 조립체(2)가 한둘레 회전하면 하나의 주기이므로, 자성 조립체(2)의 회전은 하나의 안정적인 자기장을 산생할 수 있다. 관련기술에서의 전자기 펌프는 교번 전류를 통해 교번 자기장을 산생하나, 본 실시예 중의 전자기 펌프는 직접 자성체를 이용하여 변화하는 자기장을 산생하며(자기장의 강도와 방향이 모두 변화함), 전기에너지의 소모가 더 적고, 전환 효율이 더 높다. 본 실시예 중의 전자기 펌프는 고전압을 사용할 필요없이 즉시 강한 자기장을 산생할 수 있으며, 산생 과정이 더욱 안전하고, 신뢰성이 더욱 높다.
전자기 펌프는 탱크(3)와 분액 장치(4)를 더 포함한다. 비자성체 재료로 제조된 탱크(3)의 상부에는 원료 유입관(303)이 배치되고, 탱크(3)의 하부에는 슬래그 배출관이 배치되며, 탱크(3) 바닥부의 출액 영역에는 제1요입홈(301)과 제1요입홈(301)의 외부에 둘러싸인 제2요입홈(302)이 배치되며, 제2요입홈(302)의 제1단부와 제1요입홈(301)은 연통된다. 분액 장치(4)는 출액 영역의 상방에 밀접하게 배치된 자성체 재료로 제조된 밀봉 플레이트(401)와 밀봉 플레이트(401)의 상방에 위치한 유동 안내 칼럼(402)을 포함하고, 분액 장치(4)는 탱크(3)의 외부에 위치한 노즐(403)을 더 포함하며; 유동 안내 칼럼(402)의 제1요입홈(301)과 떨어져있는 일단은 노즐(403)과 연통된다. 밀봉 플레이트(401)에는 제2요입홈(302)의 제2단부와 연통되는 제1스루홀(4011)이 배치되고, 유동 안내 칼럼(402)의 바닥부는 제1요입홈(301)과 연통된다. 자성 조립체(2)는 탱크(3)의 하방에 위치하고 유동 안내 칼럼(402)의 축선과 자성 조립체(2)의 축선은 동일 직선 상에 있으며; 자성 조립체(2)와 탱크(3) 사이에는 간격이 배치되므로, 자성 조립체(2)와 탱크(3) 사이에는 접촉이 없어 마찰을 감소시킬 수 있다. 선택적으로, 원재료가 원료 유입관(303)으로부터 탱크(3)에 들어가고, 탱크(3) 내에 가열 장치를 배치하여 원재료가 액체 상태를 유지하도록 하며, 자성 조립체(2)가 회전하여 하나의 안정적인 자기장을 산생할 때, 탱크(3) 내의 액상 금속은 자기장의 구동하에 제1스루홀(4011)을 경과하여 제2요입홈(302)으로 흘러든 다음, 제2요입홈(302)으로부터 제1요입홈(301)으로 흘러들고, 다시 제1요입홈(301)으로부터 유동 안내 칼럼(402)으로 흘러드는바, 유동 안내 칼럼(402) 내의 액상 금속은 자기장의 구동하에 중력과 마찰력 등 저애력을 극복하며 노즐(403)을 통해 흘러나가며, 노즐(403)을 경유할 때 압력이 커지면서 증압 목적을 실현한다.
본 실시예에서 자기장의 강도와 교체적으로 변화하는 속도는 주로 자기 구조의 수량 및 모터(1)의 회전속도와 관계된다. 설계의 수요에 따라 자기 구조를 1개, 2개, 3개, 4개, 심지어 더 많이 배치할 수 있다. 선택적으로, 대칭성을 보장하기 위해 제1자성체(203)의 수량과 제2자성체(204)의 수량은 동일하다.
본 실시예에서, 유동 안내 칼럼(402)의 축선, 자성 조립체(2)의 축선 및 모터(1)의 축선은 동일 직선 상에 있다. 다른 실시예에서, 유동 안내 칼럼(402)은 자기 구조가 산생한 자기장에만 있으면 되며, 반드시 자성 조립체(2)와 동축일 필요는 없다. 다른 실시예에서, 모터(1)는 기어 또는 체인 등 전동방식을 통해 자성 조립체(2)가 자성 조립체(2)의 축선을 둘러싸고 회전하도록 구동하며, 모터(1)와 자성 조립체(2)는 동축이 아니다.
도 5에 도시한 바와 같이, 자력선은 제1자성체(203)로 부터 시작되어 위로 이동하며, 비자성체 재료로 제조된 탱크(3)를 통과하여 탱크(3)의 내부로 진입하며, 탱크(3) 내의 액상 금속을 통과한 후 자성체 재료로 제조된 밀봉 플레이트(401) 내에 진입하고, 그 다음 좌우 두 방향으로 이동하여 액상 금속과 탱크(3)를 다시 경과한 후 제2자성체(204) 내에 진입하며, 제2자성체(204)로 부터 시작된 자력선은 자성체 재료로 제조된 베이스(201)를 경과하여 제1자성체(203) 내로 되돌아오며, 순환을 완성한다. 만일 탱크(3)가 자성체 재료로 제조되면, 탱크(3) 내에서 자력선이 좌우방향으로만 이동하여 대량의 자력선이 액상 금속을 통과하지 못하는 상황을 초래할 수 있고, 전자기 펌프가 실효될 수 있으므로, 탱크(3)는 비자성체 재료로 제조될 수 있다. 만일 밀봉 플레이트(401)가 비자성체 재료로 제조되면, 제1자성체(203)에서 나온 자력선은 위를 향해 밀봉 플레이트(401)를 통과하고, 밀봉 플레이트(401) 내에서 좌우 두 방향으로 이동하지 않게 되므로, 자력선 회로가 연장되고 작업 효율이 낮아진다. 따라서 밀봉 플레이트(401)는 자성체 재료로 제조될 수 있다. 상기와 같은 이유로, 베이스(201)는 자성체 재료로 제조될 수 있다.
실시예 2:
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예와 실시예1의 구별은:
구동 기구는 크랭크 링크 기구이고; 크랭크 링크 기구는 실린더(5)와 링크(6)를 포함하며, 링크(6)의 일단과 실린더(5)의 구동단은 힌지 결합되고, 링크(6)의 타단과 자성 조립체(2)의 바닥부는 힌지 결합되는 것이다.
선택적으로, 링크(6)는 실린더(5)의 직선 운동을 자성 조립체(2)의 원주 운동으로 전환시키며, 자성 조립체(2)가 자성 조립체(2)의 축선을 둘러싸고 회전하여 변화하는 자기장을 산생하도록 한다.
본문에서의 "제1", "제2" 등은 단지 설명상의 구별을 위한 것이며, 특별한 의미를 부여하지 않는다.
서로 모순되지 않을 경우, 상기 구체적인 실시형태에서 설명된 기술적 특징들은 임의의 적절한 방식으로 결합될 수있다. 불필요한 반복을 피하기 위해, 본 발명은 다양한 가능한 조합 방식에 대해 더 설명하지 않는다.
본 발명에서 제공한 전자기 펌프는 직접 자성체를 이용하여 변화하는 자기장을 산생하고(자기장의 강도와 방향이 모두 변화함), 전기에너지의 소모가 더 적으며, 전환 효율이 더 높다.
1: 모터
2: 자성 조립체
201: 베이스
202: 로케이팅 부싱
203: 제1자성체
204: 제2자성체
3: 탱크
301: 제1요입홈
302: 제2요입홈
303: 원료 유입관
4: 분액 장치
401: 밀봉 플레이트
4011: 제1스루홀
402: 유동 안내 칼럼
403: 노즐
5: 실린더
6: 링크
2: 자성 조립체
201: 베이스
202: 로케이팅 부싱
203: 제1자성체
204: 제2자성체
3: 탱크
301: 제1요입홈
302: 제2요입홈
303: 원료 유입관
4: 분액 장치
401: 밀봉 플레이트
4011: 제1스루홀
402: 유동 안내 칼럼
403: 노즐
5: 실린더
6: 링크
Claims (10)
- 구동 기구 및 상기 구동 기구의 구동하에 자기장의 변화를 산생하도록 배치된 자성 조립체를 포함하고,
탱크와 분액 장치를 더 포함하되,
상기 탱크의 바닥부의 출액 영역에는 제1요입홈과 상기 제1요입홈의 외부에 둘러싸인 제2요입홈이 배치되며, 상기 제2요입홈의 제1단부와 상기 제1요입홈은 연통되고,
상기 분액 장치는 상기 출액 영역의 상방에 밀접하게 배치된 밀봉 플레이트와 상기 밀봉 플레이트의 상방에 위치한 유동 안내 칼럼을 포함하며, 상기 밀봉 플레이트에는 상기 제2요입홈의 제2단부와 연통되는 제1스루홀이 배치되고, 상기 유동 안내 칼럼의 바닥부와 상기 제1요입홈은 연통되고,
상기 자성 조립체는 상기 탱크의 하방에 위치하고, 상기 유동 안내 칼럼의 축선과 상기 자성 조립체의 축선은 동일 직선 상에 있으며,
상기 자성 조립체와 상기 탱크 사이에는 간격이 배치되는 전자기 펌프. - 제 1 항에 있어서,
상기 자성 조립체는 적어도 하나의 자기 구조를 포함하고, 상기 자기 구조는 이격되게 배치된 제1자성체와 제2자성체를 포함하며, 상기 자기 구조의 미리 설정된 단부에 근접한 상기 제1자성체의 자극의 극성과 상기 자기 구조의 미리 설정된 단부에 근접한 상기 제2자성체의 자극의 극성은 서로 반대되며;
상기 자기 구조는 상기 구동 기구의 구동하에 상기 자성 조립체의 축선을 둘러싸고 회전하도록 배치되는 전자기 펌프. - 제 2 항에 있어서,
상기 자성 조립체는 적어도 두 개의 자기 구조를 포함하며, 서로 인접한 두 개의 자기 구조 사이에는 간격이 배치되는 전자기 펌프. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 자성 조립체는 상기 구동 기구에 연결되는 베이스와 상기 베이스에 고정되는 로케이팅 부싱을 더 포함하며;
상기 로케이팅 부싱에는 이격되게 배치된 제1안치홈과 제2안치홈이 배치되며, 상기 제1자성체는 상기 제1안치홈 내에 위치하고, 상기 제2자성체는 상기 제2안치홈 내에 위치하는 전자기 펌프. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 탱크의 상부에는 원료 유입관이 배치되는 전자기 펌프. - 제 1 항에 있어서,
상기 분액 장치는 상기 탱크의 외부에 위치한 노즐을 더 포함하며;
상기 유동 안내 칼럼에서의 상기 제1요입홈과 떨어져있는 일단은 상기 노즐과 연통되는 전자기 펌프. - 제 1 항에 있어서,
상기 구동 기구는 모터를 포함하며;
상기 자성 조립체의 축선과 상기 모터의 축선은 동일 직선 상에 있는 전자기 펌프. - 제 1 항에 있어서,
상기 구동 기구는 크랭크 링크 기구를 포함하며;
상기 크랭크 링크 기구는 실린더와 링크를 포함하고, 상기 링크의 제1단부와 상기 실린더의 구동단은 힌지 결합되며, 상기 링크의 제2단부와 상기 자성 조립체는 힌지 결합되는 전자기 펌프.
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