KR200294744Y1 - 역류 방지용 벤투리관 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내부에 유체가 흐를 수 있도록 통로가 형성되고, 통로의 일부 내경이 표준 내경보다 작게 형성된 감압관과, 일단의 내경이 상기 감압관의 좁은 내경과 대략 일치하도록 형성되고 타단의 내경은 상기 감압관의 표준 내경과 대략 일치하도록 내부 통로가 깔때기 형태로 형성되며, 외주면은 상기 감압관의 내주면과 접하나, 좁은 내경의 단부의 외주면은 감압관의 내주면과 소정의 공간을 형성하고, 이 공간이 감압관의 좁은 내경부에서 감압관 내부 통로로 연통되는 틈새가 형성되도록 연결되는 노즐과, 상기 감압관의 내주면과 노즐의 외주면 사이에 형성된 공간 부위에서 감압관 외부와 연통되도록 형성되어 상기 감압관 내부에 외부의 유체를 흡입 공급하는 흡입관으로 구성 되는 것을 특징으로 하는 벤투리관으로서, 벤투리관의 물리적 특성에 의해 외부의 유체를 흡입관을 통하여 흡입하는 작용에 있어 상기 감압관 내를 흐르는 유체의 유속이 급작스럽게 변하더라도 상기 흡입관을 통하여 외부로 유체가 역류하지 않도록 상기 노즐의 외주면과 상기 감압관 통로의 내주면 사이에 위어(Weir) 내지는 저장조의 기능을 할 수 있는 공간을 형성토록 한 것이다. 또한 상기 노즐은 상기 감압관의 내부에 삽입하여 착탈 가능하도록 형성되어, 유체의 유속에 따라 적절한 압력이 발생되도록 다양한 직경을 갖는 노즐을 본 고안에 의한 벤투리관에 교체 가능하도록 할 수 있다.

Description

역류 방지용 벤투리관 {Venturi tube preventing reflux}

본 고안은 벤투리관에 관한 것으로서, 통로의 일부 내경이 좁게 형성되어 유체가 흐르는 좁은 내경 부에서 감압이 발생하여 외부로부터 유체를 흡입할 수 있는 벤투리관에 관한 것이다.

벤투리관은, 통로의 일부를 좁게 형성함으로써 이 부분을 통과하는 유체의 유속이 빨라짐에 따라 해당 경로 부분에서의 압력이 떨어지는 것을 이용하는 것으로, 압력 저하는 곧 관 외부의 유체를 흡입할 수 있는 능력으로 발현된다. 벤투리관의 기반이 되는 베르누이 방정식은 다음과 같다.

상기 식에서 p, ρ,v, g, y는 각각 관 내에서의 유체의 압력, 밀도, 유속, 중력가속도, 기준점으로 부터의 높이를 나타내는 것이다. 첨자 1과 2는 각각 관내의 다른 위치에서의 수치임을 나타내는 것이고, 상기 식에 의하면 등호 양쪽의 값은 언제나 일정한 상수값을 유지하므로 유체의 밀도가 일정하고 중력에 의한 영향이 같은 것으로 고려될 경우, 한 지점에서의 유속 v₁이 다른 지점에서의 유속 v₂보다 빨라지면(유속의 값이 커지면) 그 지점에서의 압력 p₁은 낮아지게 되는 것이다. 즉 이에 의해 관 내의 통로를 좁게 하면 그 부분의 유속이 빨라짐과 동시에 압력이 떨어지므로 외부로 부터 유체를 흡입할 수 있는 능력이 발생한다.

그러나, 이러한 원리에 의한 종래의 벤투리관에 있어서는, 도 1에 도시된 바와 같이 통로의 일부가 좁아지도록 관내의 일부분의 직경이 작아지는 부분을 일체형으로 단순하게 형성하여, 관 내를 흐르는 유체의 유속이 급속히 변하거나 느려지는 경우 흡입 압력이 떨어져 외부로 부터 유체를 흡입하는 흡입관을 통하여 관 내의 유체가 외부로 역류하는 단점이 있었다. 또한 유체의 유속에 따른 관 내의 직경의 변화가 불가능하여 외부로 부터 유체를 흡입하는 흡입 압력을 조절할 수 없는단점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 관 내를 흐르는 유체의 유입방향 쪽에 별도의 노즐을 관 내부에 형성하여 좁은 내경 부위에서 상기 노즐의 외주면과 상기 관의 내경 사이에 공간이 형성되도록 함으로써 갑작스런 유속의 변화에도 흡입관을 통하여 외부로 유체가 역류하는 현상을 방지하고, 부수적으로는 상기 노즐을 관 내에 삽입하여 착탈 가능하도록 형성함으로써, 관 내를 흐르는 유체의 유속에 따라 적절한 직경을 갖는 노즐을 선택하여 본 발명에 의한 벤투리관에 결합함으로써 벤투리관의 흡입압력을 조절할 수 있도록 하는 데에 목적이 있다.

도 1은 종래의 벤투리관의 단면도,

도 2는 본 고안에 의한 벤투리관의 단면을 나타내는 사시도,

도 3은 본 고안에 의한 벤투리관의 투시 상태를 나타내는 각 구성 부품의 분리 사시도,

도 4는 본 고안에 의한 벤투리관의 단면도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

10; 감압관 20; 흡입관

30; 노즐

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 내부에 유체가 흐를 수 있도록 통로가 형성되고, 통로의 일부 내경이 표준 내경보다 작게 형성된 감압관과, 일단의 내경이 상기 감압관의 좁은 내경과 대략 일치하도록 형성되고 타단의 내경은 상기 감압관의 표준 내경과 대략 일치하도록 내부 통로가 깔때기 형태로 형성되며, 외주면은 상기 감압관의 내주면과 접하나, 좁은 내경의 단부의 외주면은 감압관의 내주면과 소정의 공간을 형성하고, 이 공간이 감압관의 좁은 내경부에서 감압관 내부 통로로 연통되는 틈새가 형성되도록 연결되는 노즐과, 상기 감압관의 내주면과 노즐의 외주면 사이에 형성된 공간 부위에서 감압관 외부와 연통되도록 형성되어 상기 감압관 내부에 외부의 유체를 흡입 공급하는 흡입관을 특징 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 벤투리관은 상기 감압관을 흐르는 유체의 유입 방향으로 부터 유출 방향을 향하여 통로가 좁아지는 부분을 관 내의 자체의 형태에 의해서가 아닌 별도의 노즐을 형성함으로써, 노즐의 외주면과 감압관의 내주면 사이에 공간이 형성되도록 한다. 따라서 기존의 벤투리관에서는 갑작스런 유속의 변화로 부압의 변화가 발생하여 외부로 부터의 유체 흡입 압력이 떨어지는 경우에, 감압관을 흐르는 유체가 곧바로 흡입관을 통하여 역류되는 현상이 발생하였으나, 본 고안에 의한 벤투리관은 흡입관과 좁은 통로가 직접 연결되지 않고, 사이에 일정한 공간을 형성함으로써 감압관을 흐르는 유체가 곧바로 흡인관을 통하여 외부로 역류되는 현상을 방지할 수 있는 것이다.

또한 상기한 바대로 노즐 자체를 감압관의 내주면에 결합되는 형태로 구성함으로써, 상기 노즐을 착탈 가능하게 구성할 경우 감압관 내를 흐르는 유체의 유속에 따라 적절하게 일단의 좁은 부분의 내경이 다른 노즐을 감압관 내에 결합하여 필요한 흡입압력이 발생되도록 할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 고안의 일 실시예에 의한 벤투리관의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의해 설명한다.

도 2에 도시된 바대로, 본 고안에 의한 벤투리관은 감압관(10)과 흡입관(20), 노즐(30)로 구성된다. 감압관(10)은 도시된 바대로 흡입관(20)이 감압관(10)의 길이 방향에 대략 수직으로 연결되어 있다. 이 연결된 위치로부터 감압관(10)을 흐르는 유체가 빠져나가는 방향(도면상 오른쪽 부분)쪽의 통로는 바깥쪽을 향해 점차 내경이 커지도록 형성되어 있다. 반면, 유체가 유입되어 들어오는 쪽에서 상기 흡입관(20)이 결합되어 있는 위치까지(도면상 왼쪽 부분)는 일정한내경을 유지하다 상기 흡입관(20)이 연결되는 부분에서 난형으로 내경이 좁아지도록 형성된다. 즉, 감압관(10)을 흐르는 유체의 흐름 방향에 따른 감압관 내의 내경의 변화를 다시 연속적으로 설명하면, 유체가 유입되는 쪽에서의 내경은 대체로 일정하게 유지되다가 난형의 형태로 급격히 통로가 좁아지고 그 이후에는 서서히 다시 통로가 넓어지는 형태를 가지게 되는 것이다. 이 때 흡입관(20)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바대로 내경이 가장 작아진 부분의 직전에서 연결되도록 형성된다.

도 3에 도시된 바대로 흡입관(20)은 감압관(10)에 착탈 가능한 부품(21)으로 연장되어 형성될 수 있다. 흡입관(20)을 연장 형성하는 착탈 가능한 부품(21)은 본 발명에 의한 벤투리관이 장치 내에서 결합되거나 사용되어질 때 구조적 편의를 가져올 수 있다.

도 2에 도시된 바대로, 본 고안에 의한 노즐(30)은 일단은 작은 내경을 가지고 타단은 넓은 내경을 가지도록 형성된 것으로, 상기 일단의 작은 내경을 가진 끝 부분에서는 일정 길이만큼 동일한 내경이 유지되도록 형성된다. 그리고 상기 노즐(30)의 외주면에는 상기 감압관(10)의 유체의 유입 방향으로 부터 상기 흡입관(20)이 연결되는 통로의 중간 어느 위치에 형성되는 감압관 결합부(11)와 결합하는 노즐 결합부(31)가 형성된다.

그리하여, 노즐(30)은 감압관(10)을 흐르는 유체의 방향을 따라 노즐의 내경이 작아지도록 하는 방향으로 상기 감압관(10)내에 결합된다. 노즐(30)은 외주면의 노즐 결합부(31)가 감압관(10)내의 감압관 결합부(11)와 용접, 암나사와 수나사의 체결 혹은 감압관(10)내에서 노즐(30) 모양을 형성하도록 몰딩 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 바람직하게는 도 2 내지 도 4에 도시된 바 대로 본 고안의 일 실시예에 의한 노즐(30)은 상기 감압관(10)의 내주면과 상기 노즐(30)의 외주면에 각각 나사산(11, 31)을 형성하여 스크류 방식으로 감압관(10) 내에 결합되도록 형성된다. 이 때 각 나사산의 위치는 상기 노즐의 나사산(31)으로 부터 노즐의 좁아지는 끝부분 까지의 길이와 상기 감압관(10)의 나사산(11)으로 부터 통로의 직경이 가장 작은 부분 까지의 길이가 상응하도록 형성되며, 이 때, 노즐(30)의 끝부터 노즐 결합부(31)까지의 길이보다 감압관(10)의 통로 직경이 가장 작은 부분으로 부터 주관 결합부(11)까지의 길이가 미세하게 길도록 형성된다. 도 4에 도시된 바대로 노즐의 외주면 또한 직경의 차이가 있는데, 대체로 깔대기 형태를 가지고, 외주면의 가장 넓은 직경은 감압관(10)의 표준 직경(D1)과 일치하고, 노즐(30)의 가장 작은 내경은 감압관(10) 통로의 가장 작은 직경(D2)보다 조금 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같이 결합하는 동안, 상기 감압관(10)의 통로가 난형으로 좁아지는 부분의 내주면과 상기 노즐(30)의 외주면의 사이에는 일정한 공간(40)이 형성된다. 따라서 상기 흡입관(20)은 상기 공간(40)에서 감압관(10)내부가 외부와 연통되도록 형성된다.

바람직하게는, 도 3에 도시된 바대로 상기 노즐(30)은 상술한 바와 같이 나사산에 의해 감압관(10)의 통로 내부에 결합되도록 하여 노즐의 교체가 가능하도록 할 수 있다. 노즐의 교체가 가능함으로써, 장치의 종류나 특정한 상황에 따라 관 내를 흐르는 유체의 유속이 각기 다른 경우에도 해당 유속에 맞추어 크거나 작은직경을 갖는 노즐을 교체 결합할 수 있음으로 해서, 필요로 하는 흡입 압력을 얻을 수 있다. 즉, 일정한 흡입 압력이 필요한 경우에 유속이 빠른 경우에는 직경이 큰 노즐을, 유속이 느린 경우에는 직경이 작은 노즐을 사용함으로써 필요로하는 흡입 압력을 얻을 수 있는 것이다.

이하 감압관(10) 내의 유체의 흐름에 따른 본 고안에 의한 벤투리관의 작용을 설명한다. 본 고안에 의한 감압관(10) 내를 흐르는 유체의 종류는 기체상이나 액체상 모두가 사용될 수 있으며, 외부에서 흡입관(20)을 통해 흡입되는 유체의 종류는 같을 수도 있으나 일치될 필요는 없다.

감압관(10)으로 유입된 유체는 노즐(30)을 통과하며 통로가 좁아지는 동안 유속이 빨라진다. 수학식 1의 베르누이 방정식에 나타난 바대로 유속이 빨라짐에 따라 압력이 떨어져 흡입압력이 발생하며 이로 인해 흡입관(20)을 통해 외부로 부터의 유체를 흡입하게 된다. 이 때 종래의 벤투리관과는 달리 본 고안에 의한 벤투리관은 노즐(30)의 외주면과 감압관(10)의 내주면 사이에 공간(40)이 형성되어 있으므로 이 공간(40)이 유체가 일정량 흘러 넘치는 경우에도 위어(Weir) 내지는 저장조 로서의 기능을 수행함으로써 급작스런 유속의 변화에 의해 흡입 압력이 떨어지는 경우에도 곧바로 흡입관을 통해 외부로 유체가 역류하는 현상을 방지할 수 있다.

이후 감압관(10)에 유입된 유체와 흡입관(20)으로 부터 흡입된 유체는 혼합되어 감압관(10)의 유출방향을 향해 흘러가며, 감압관의 직경이 커짐에 따라 다시 처음의 유속에 접근한다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 벤투리관은 유체의 흐름에 따라 통로가 좁아지는 부분을 별도의 노즐로 형성하여 노즐의 외주면과 벤투리관의 내주면 사이에 공간이 형성되도록 함으로써, 갑작스런 유속의 변화에도 벤투리관을 흐르는 유체가 외부로 역류되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 벤투리관 내에 삽입되어 결합되는 상기 노즐을 착탈 가능하게 형성함으로써, 서로 다른 내경을 갖는 노즐을 교체 가능하게 하여 벤투리관 내를 흐르는 유체의 유속의 변화에 따라 적절한 내경을 갖는 노즐을 사용할 수 있으므로 흡입 압력을 조절할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 본 고안을 바람직한 실시예에 따른 도면에 의해 설명하였으나, 본 고안은 도시되고 설명 된 실시예에 의한 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 실용신안청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (2)

1. 내부에 유체가 흐를 수 있도록 통로가 형성되고, 통로의 일부 내경이 표준 내경보다 작게 형성된 감압관과;

   일단의 내경이 상기 감압관의 좁은 내경과 대략 일치하도록 형성되고 타단의 내경은 상기 감압관의 표준 내경과 대략 일치하도록 내부 통로가 깔때기 형태로 형성되며, 외주면은 상기 감압관의 내주면과 접하나, 좁은 내경의 단부의 외주면은 감압관의 내주면과 소정의 공간을 형성하고, 이 공간이 감압관의 좁은 내경부에서 감압관 내부 통로로 연통되는 틈새가 형성되도록 연결되는 노즐과;

   상기 감압관의 내주면과 노즐의 외주면 사이에 형성된 공간 부위에서 감압관 외부와 연통되도록 형성되어 상기 감압관 내부에 외부의 유체를 흡입 공급하는 흡입관으로 구성 되는것을 특징으로 하는 벤투리관.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐은 상기 감압관의 통로 내부에 삽입되어 착탈 가능하게 결합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 벤투리관.