KR20030051652A - 재료 이송 공정 및 장치 - Google Patents

Abstract

나타낸 것은 이송가능한 재료(기체, 액체, 반죽 또는 과립)를 이송하기 위하여 사용되는 장치 및 방법이다. 구동기는 이동파를 생성한다.

Description

재료 이송 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONVEYING MEDIA}

탄성적으로 변형가능한 작동챔버의 벽요소(wall element)를 포함하는 이송장치는 일반적으로, 작동챔버(막, 호스벽 등등)를 한정하는 탄성적으로 변형가능한 요소의 구동력이 이송되는 재료의 이송방향을 횡단하는 방향에 있는 벽 요소에 작용하는, 크랭크축 장치(DE-OS 22122322 또는 DE-OS 19919908 및 DE-PS 2211096) 또는 흔들림판(wobble plate)엔진 또는 호스(hose)펌프와 같은 막(membrane)펌프로 알려져 있다. 이런 종류의 엔진의 기능에 따르면, 에너지가 이송되는 재료에 전달된다. 이는 항상 간헐적인 것이며, 선형적인 이송동작은 아니다. 이와 같은 알려진 변위(displacement)엔진의 작동방법에 따르면, 예를 들어 진자(pendulum)펌프에서와 같이 가상의 축상에 고정된 교차점을 갖는 정상파가 발생되며, 따라서 파동의 최고점 및 파동의 최저점에 대한 거의 완전한 보상이 가능하게 된다. 또한, 몇 개의 미끄럼 막대가 순차적으로 배치되는 미끄럼 막대를 포함하는 막펌프(미국 특허 제4854836호 참조)에서는, 정상파가 이송되는 재료내에서 생성된다(호스 펌프). 따라서, 호스 또는 유사한 펌프 내에서, 호스는 사후에 팽창하기 위해 타이어의 구름운동과 유사하게 압착되고, 흡입효과를 발생한다. 어떤 경우에서나, 왕복구동이든 연속적인 파동형 운동이든 해야만 하는 것이다.

이와 같은 이전의 구동방법의 단점은 무엇보다도 파동의 측면영역이 항상 동일한 장소에 잔류함에 따른 비교적 큰 마모이다. 이는 최대응력이 항상 동일한 장소에 발생한다는 것을 의미한다. 이런 현상과 무관하게, 여기에, 예를 들어 반죽과 같은 재료를 위해 천천히 작동하는 엔진에서 처럼, 구동주파수의 변화에 따른 구동력을 요구하는 곳에 사점(dead centres)이 생성된다. 필요하다면, 추가적인 장치가 이러한 사점을 극복하기 위하여 제공되어야 할 것이다.

반죽 또는 과립형태의 재료를 이송하는 것과 관련하여 알려진 또 다른 과정에서는, 재료가 재료와 홈 또는 이송웜 사이의 마찰에 따른 상당한 손실과 관련된 단점을 갖는 홈과 같은 개방챔버로 상향이송된다.

또한, 특히 이송량이 적기 때문에 본질적으로 위와 동일한 단점을 나타내는 압전요소에 의해 구동력이 발생되는 잘 알려진 막펌프(DE-OS 198934536 및 DE-OS 3618106)가 있다.

마지막으로, 여기서는 물에 해당하는 이송되는 재료가 입구와 출구 사이에 정해진 챔버를 통해 구동되는 선박(vessel)용 구동엔진(DE-GM 7712359)이 잘 알려져 있다. 이송되는 재료의 추진효과 및 본질적으로 수위 이하에 위치하는 입구 및출구의 상응하는 배열로 인해, 선박은 전방으로 밀린다. 이 경우 역시 구동력 손실이 상당하다.

본 발명은 청구항 1 및 청구항 2의 도입부에 정의된 바와 같이, 이송가능한 재료(기체, 유체, 반죽, 과립)을 이송하기 위한 공정(변위 동력엔진 등) 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 부분단면도,

도 4는 작은규모에서 6개의 다른 작동위치를 도시한 개략도,

도 5는 서로 다른 작동위치에서 그리고 횡단면 및 종단면에서 본 발명의 두번째 실시예를 도시한 개략도,

도 6은 본 발명의 두 번째 실시예의 변형을 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 최적화된 막의 윤곽을 도시한 도면,

도 8은 보트 구동기로서의 적용을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 20, 40: 펌프하우징2: 크랭크축장치

3: 구동축4, 22: 편심디스크

5: 커넥팅로드6: 핀

7: 안내채널8, 23: 미끄럼블럭

9: 형상구속지지대10, 25: 탄성판

11, 39, 41: 굽힘저항막12: 숄더(shoulder)

13: 하우징뚜껑14, 31, 32: 펌프작동챔버

15, 27, 28: 입구16, 29, 30: 출구

17, 18: 굽힘저항막의 일부9: 이송막

21: 캠축24: 중앙구멍

26: 가이드34, 38: 고정벽

35, 44: 막36: 작동챔버

37: 주변영역 42: 힌지숄더

43: 배바닥(keel bottem)45: 구동챔버

46: 주입구47: 배출구

Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅵ, Ⅶ: 단면Ⅳ: 회전방향

Ⅴ: 유동방향Ⅷ: 스트로크방향

Ⅸ: 선Ⅹ: 중앙선

청구항 2에서 특징지워지는 요소를 포함하는 본 발명에 따른 장치 뿐만 아니라 청구항 1의 특징부의 특성을 포함하는 본 발명에 따른 방법은, 재료이송을 위한 구동력에 의해 발생되는 파동의 교차점이 재료의 이송방향으로 이동하는 장점을 제공한다.

이는 계속 한 장소에 머무르지 않고 교차점이 가상의 이송축을 따라 이송되는 재료와 함께 이동한다는 것을 의미한다. 이와 같은 이동파는 뱀, 뱀장어 등의 추진에서의 특성을 참고하면 알 수 있다. 따라서, 이와 같은 엔진에서의 마모는 본질적으로 구동요소와 피동요소 사이에서 더욱 균형을 유지하게 되고, 이와 같은 재료의 이송은 본질적으로 더욱 원활하게 이루어진다. 이런 구동장치에서, 다른 방향의 기본운동에 씌워지는 추가적인 운동이 본 발명에 따라 재료의 파동운동을 발생시키는 맥동운동을 야기한다. 이는 유연성을 갖는 벽요소와 고정된 벽사이에서 마찰과 마모를 피할 수 있도록 한다. 이는 결과적으로 소음수준이 낮아질 뿐만 아니라 본 발명에 따른 장치의 마모가 적어지는 것을 의미한다. 또한, 재료가 유연성을 갖는 벽요소의 굽힘에 저항하도록 이용하는 것이 가능하다. 알려진 장치와 비교했을 때, 재료 및 특히 유연성을 갖는 벽이 응력에 적게 노출됨에 따라, 이런 재료는 다르게 그리고 더 얇은 치수로 실현될 수 있다. 마찬가지로, 현재의 장치의 요구를따르지 않는 새로운 재료들이 또한 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 것으로 받아들여지는 그런 재료는 특히 섬유강화 플라스틱재료를 포함한다. 이들은 얇은 금속층을 포함함에 의해 기체가 침투할 수 없도록 만들어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 냉장 및 공기조화 적용과 같은 새로운 적용분야에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 그리고 종래기술의 장치에 반하여 탄성적으로 변형가능한 벽 요소의 복귀(resetting)가 압력 및 흡입방향에서 자동적으로 동일하게 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면, 일반적으로 강체인 대향하는 고정된 벽요소와 결합상태에 놓이며, 함께 작동챔버를 한정하는, 탄성적으로 변형가능한 벽 요소는, 두 개의 대향하는 벽이 대략 직각선을 따라 함께 눌려지는 단일벽 호스펌프와 유사하게, 이송방향에 직각인 밀봉선을 형성할 수 있다. 이와 같은 고정된 벽요소와 유연성을 갖는 벽요소의 상호작용은 대향하는 벽요소 사이에 존재하는 거리에 의존하여 더 높은 압력을 얻기 위한 최대한의 밀봉에 도달할 때까지 이송량이 조절될 수 있도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 탄성 벽요소 및 작동챔버의 입구와 출구 사이의 상호작용은 밸브동작의 발생을 가능하게 한다. 탄성 벽요소가 입구를 폐쇄한 직 후, 재료가 높은 압력하에서 출구방향을 향해 전방으로 이송된다. 마찬가지로, 입구의 개방과 함께 출구의 폐쇄 및 작동챔버의 확장이 이송되는 재료에 작용하는 흡입효과를 발생시킨다.

본 발명에 따르면, 이송방향과 직각인 고정 벽요소와 탄성 벽요소 사이의 거리를 각각 나타내는 밀봉선이 이동한다. 따라서, 이송되는 재료의 이동파 운동을 조절하는 것이 가능하다.

본 발명의 대응하는 실시예는 이송방향에 직각인 밀봉선 또는 탄성 벽요소와 고정된 벽요소의 접근이 이송방향으로 이동할 수 있어서, 재료내에서 이동파가 작용할 가능성을 갖는 것이 가능하도록 만든다.

본 발명의 기본적 실시예에 따르면, 작동챔버의 탄성 벽요소는 이송방향에 직각인 방향으로 요구되는 구동력이 작용하도록 하는 것이 가능한 막(membrane)을 포함한다. 바람직하게, 이와 같은 막은, 예를 들어 달걀형 연장부와 같은 입구는 일단에 위치하고 출구는 타단에 위치하는 길쭉한 연장부를 갖는다. 본 발명에 따르면, 막의 편리한 클램핑 및 밀봉이 고속운전장치 뿐만 아니라 저속운전장치에 대해서도 달성될 수 있다. 막이 클램핑되는 방법에 따라, 특정 적용예의 특정 디자인에 따라, 막의 자연적인 복귀가 달성될 수 있다.

본 발명의 특별한 실시예에 따르면, 구동기는 탄성 막요소에 스트로크를 전달하는 크랭크요소 뿐만 아나라 크랭크기어를 포함한다. 이동파를 발생시키기 위하여 크랭크요소가 스트로크운동 동안에 소정의 채널을 따라 안내되어, 크랭크요소가 스트로크운동에 의해 발생되는 운동에 추가하여 이송방향으로 경사(tilting)운동을 수행한다.

크랭크 기어 및 캠-조절 크랭크요소의 스트로크로부터 발생되는 경사운동은 크랭크기어와 탄성 벽요소 사이에 위치한 캠가이드(cam guide)에 의해 실현될 수있다. 그러나, 캠가이드는 또한 탄성 벽요소의 반대측에 위치할 수도 있다. 방해운동이 크랭크기어의 스트로크 운동에 더해져서 스트로크운동에 의해 발생하는 고정파가 이동파로 변형된다는 것이 중요할 뿐이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 측면으로 유연성이 있는 형상구속지지요소(form-locking support element)가 탄성 벽요소에 이동파를 발생시키는 경사크랭크운동을 전달하기 위하여 사용된다. 이는 크랭크축의 구동단과 직각방향으로 있는 탄성 요소의 접촉점 사이에서 대응하는 자유도(degree of freedom)를 얻을 수 있도록 한다.

본 발명의 대응하는 실시예에 따르면, 형상구속지지대는 크랭크요소와 탄성적으로 변형가능한 벽요소 사이에 위치하는 미끄럼요소(slide element)를 포함한다.

본 발명의 대응하는 바람직한 실시예에 따르면, 형상구속지지대는 유연성 있는 벽요소에 형상구속지지대의 경사운동을 직접적으로 전달하는 직사각형 빔 형상을 나타낸다. 이 방법은 크랭크운동 및 경사운동이 이송되는 재료에 직접적으로 전달되어, 이동파 뿐만 아니라 맥동을 발생시킨다.

추가적으로 그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 굽힘에 저항하는 판이 스트로크운동과 경사운동을 탄성요소의 넓은 표면에 전달하도록 크랭크요소와 탄성 벽요소 사이에 위치한다. 이 판은 부상방식(floating way)으로 벽요소에 작용할 수 있다. 어떤 경우에는, 자체에 고정되어 판이 크랭크요소의 단부에 대하여 떠오른다. 이 판은 탄성 벽요소에 대한 지지작용을 함으로써, 다른 실제적인 이유 때문에 이 벽요소가 부드러운 막처럼 실현될 수 있다는 것이 중요하다.

본 발명의 대응하는 바람직한 실시예에 따르면,이 판은 강(steel) 또는 단단한 플라스틱재료와 같은 탄력 있는 재료를 포함한다.

본 발명의 대응하는 바람직한 실시예에 따르면,청구항 9 내지 청구항 12에 나타난 특징이, 특히 구동기가 탄성 벽요소 또는 막에 직각으로 작용할 때 및 유사한 문제가 존재할 때, 다른 구동수단에 적용될 수 있을 것이다.

본 발명의 대응하는 추가적인 바람직한 실시예에 따르면, 맥동작용이 이송방향에 직각으로 작용하고, 순차적으로 위치하며, 변형가능한 벽요소에 작용하는(미국 특허 제4854836호 및 미국 특허 제5961298호 참조) 몇몇의 구동요소에 의해 발생한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 그리고 상기한 실시예와 같이, 탄성적으로 변형가능한 벽요소는 몇몇의 요소를 포함하는 구동장치에 따라 길쭉한 연장부를 갖는 막처럼 실현된다. 이 막은 달걀형 또는 거의 직사각형을 나타낼 수 있다. 이는 본질적으로 밸브기능과 같이 막이 반드시 수행해야 하는 추가적인 기능 또는 얼마나 많은 구동요소가 순차적으로 제공되는가 등에 의존한다.

본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따르면, 구동장치는 운동을 발생시키기 위하여 막과 적어도 직접적으로 접촉하며 미끄럼블럭과 함께 작동하는 캠축을 포함한다(청구항 9 내지 청구항 12 참조). 그러나, 커넥팅로드 또는 횡단축 또는 스윙레버(swinging lever)에 의해 구동되는 캠축을 사용하는 것 또한 가능하다. 따라서, 이송방향과 평행하고 외주면 에지(edge)를 통해 막과 나선형의 구동접촉 상태에 놓이는 웜 종류의 장치를 사용하는 것 또한 가능하다. 웜 장치의 반지름에 따라, 막 반대측 위치하며 작동챔버를 한정하는 고정된 벽은 작동챔버로 형성된 터널의 시작부와 끝단부에 입구 및 출구를 포함하는 오목형상을 갖는다.

본 발명의 추가적이고 바람직한 실시예에 따르면, 장치의 하우징은 튜브의 벽이 고정된 벽요소의 구실을 하는 튜브와 유사한 형상을 갖는다.

본 발명의 바람직한 특별한 실시예에 따르면, 장치하우징은 서로 평행한 두 개의 막을 포함하며, 그들 사이에 위치하는 이중동작 구동장치를 수용한다. 이는 대향 실린더엔진(opposite cylinder engine)과 같은 구동동작을 실현할 수 있도록 허용한다. 이 실시예의 특별한 장점은 하나의 구동요소에 의해 발생되는 이송이 다른 것에 비교하여 상쇄됨으로써 더욱 원활한 이송 및 더욱 큰 이송용량을 생성할 수 있다는 것이다.

본 발명의 또 다른 일반적이고 특별한 실시예에 따르면, 관형(tubular) 하우징은 원형단면의 작동챔버를 갖는다. 막이 한 종류의 밸브작용을 야기하도록 고정된 벽요소와 접촉할 수 있는, 마찬가지로 가능한 납작한 형상(flatter shape)의 작동챔버와 비교하면, 원형단면을 갖는 작동챔버를 포함하는 장치는 막과 반대편의 고정 벽요소 사이에 접촉이 발생하지 않도록 최적화될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 구동장치는 적어도 간접적으로 전달되는 자기력을 포함한다. 특히 의료용 소형 펌프 또는 마이크로펌프에 적용될 때, 이 구동장치는 특별한 장점을 나타낼 것이다.

본 발명의 대응하는 바람직한 실시예에 따르면, 자기력 또는압전력(piezoelectric force)이 전기적으로 발생되고 조절된다. 이 방법은, 선형 동기모터(syncronous moter)에서와 같이, 막을 움직이는 이동 전자기장을 생성하는 것이 가능하다. 이는, 특히 저압력의 마이크로펌프 또는 최고 5bar 정도인 작은 컴프레서에서, 선형 또는 곡선형으로 이동하는 전자기장에 의해 실현될 수 있을 것이다. 또한, 자체의 스프링력에 의해 이동파 모드에서 폐쇄될 것이다. 칩(chip)과 유사하게, 전체시스템은 흡습(hygroscopic) 임계치에 도달할 때까지 레이어 상에서 실현될 수도 있다. 또한 구동동작은 확성기에 있는 것과 같은 자기코일에 의해 또는 적당한 운동전달방법을 갖는 스윙요소에 의해 실현될 수 있을 것이다.

이송되는 재료에 이동파를 발생시키기 위하여 구동력이 맥동모드에서 재료에 작용하는 본 발명에 따른 이송장치는 기계적으로 다양한 방법으로 실현될 수 있으며, 본 발명이 적용될 수 있는 분야도 다양하다. 본 발명은 중하중(heavy duty) 펌프 및 평균성능펌프 뿐만 아니라 물결같은 펌핑박편이 탄성 벽요소로 사용될 수 있는 미세한 크기의 적용처에 적용될 수 있다. 본 발명은 구체적으로 엑슬(axle)을 포함하는 구동장치를 수용할 수 없는 마이크로기술의 의료분야에 적용될 수 있다. 또 다른 적용분야로서 고성능에서부터 마이크로한 실시예까지의 컴프레서를 들 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 선박(vessel) 등을 위한 추진장치로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 "이동파"는 물고기 및 뱀의 추진운동 또는 해파리의 펌핑동작과 유사한 추진운동 발생시킨다. 기본적으로, 구동동작은 흡입과 반발작용을 하는 보트 프로펠러와 유사하다. 바다코끼리의 추진과 유사하게, 본 발명은 또한 진흙탕의 주변환경 및 모래 위에서도 가능한 수륙양용운송수단으로 사용될 수 있다. 본 발명의 역(reverse) 적용예로서, 진동하는 이송벨트와 유사하게 바닥에 작용하는 이동파 운동이 재료를 전방으로 이송하는 홈의 바닥을 들 수 있다.

본 발명에 따른 것을 보트구동에 적용하면, 입구가 선미의 출구와 함께 뱃머리의 수면 아래에 제공되며, 입구와 출구 사이에 작동챔버가 제공된다. 보트의 갑판측에 위치하는 막의 구동장치가 다양한 방법으로 실현될 수 있다. 마찬가지로, 이와 같은 구동장치 두 개가 이송용량에 따라 보트를 이동시키기 위하여 서로 평행하게 배열된다. 또한, 이중동작 대향 크랭크구동기를 포함하는 튜브형태의 장치를 제공하는 것과 이를 선외엔진으로 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 일반적으로 바람직한 실시예에서, 탄성적으로 변형가능한 벽요소는 외주부 경계를 따라 클램핑된 막이다. 막의 단면은 한상 확성기의 막과 유사한 물결형상을 나타낸다. 이는 클램핑면의 신장이 충분히 신장된 상태의 막보다 명백히 작음에 따라 막이 클램핑면을 이동시킬 때 재료의 좌굴을 피하도록 한다. 그러나, 막이 고정된 벽과 접촉하는 확장된 상태에서 뿐만 아니라, 막 자체가 클램핑면에 있는 상태에도 적응해야만 한다. 확성기에서와 같은 막의 물결모양 윤곽이 좌굴의 단점 없이 높은 주파수를 가능하게 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따르면, 유압으로 또는 공압으로 조절되는 프로파일(profile)이 막 내부에 위치한다. 따라서, 막은 자체적으로 파동형 운동을 연속적으로 실행할 수 있게 된다. 추가적으로 그리고 본 발명에 따라, 길쭉하고 평평한 또는 섬유형의 압전요소가 본 발명에 따른 구동동작을 위해 변형시키기 위하여 막에 결합된다. 압전요소에 의한 요소표면의 변형은 항공기의 날개 및 헬리콥터의 로터블레이드 부분에 잘 알려져 있다.

본 발명의 추가적인 장점 및 바람직한 실시예들이 잇따르는 본 발명의 상세한 설명, 도면 및 청구범위에서 설명된다.

본 발명의 두 실시예가 도면에 나타나며 더욱 정확하게 묘사된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명이 펌프용으로 적용된 예를 도시한다. 펌프하우징(1)에 구동엑슬(3)에 위치한 편심디스크(4)와 편심디스크에 의해 구동되는 커넥팅로드(5)를 포함하는 크랭크장치(2)가 위치한다. 이 커넥팅로드(5)는, 자체의 먼쪽 끝부분에, 펌프하우징(1)의 홈(7)에 안내되는 핀(6)을 포함한다. 따라서, 커넥팅로드(5)는 크랭크구동기에 의해 발생되는 반복적인 스트로크 운동을 하는 동안에 핀(6)과 홈(7) 사이의 상호작용의 결과로서 경사운동을 발생시킨다.

먼 쪽 끝부분에서 커넥팅 로드(5)는 진자의 스트로크운동 및 경사 운동을 형상구속 지지대(9)에 의해서 탄성판(10)에 전달하는 미끄럼 블럭(8) 상에 작용한다. 따라서 형상구속 지지대의 영역에서 탄성판(10)은 커넥팅 로드(5)의 스트로크운동을 따를 뿐 아니라 경사운동을 따르게 된다. 이러한 이동은 탄성판(10)을 통해 막(11)으로 전달된다. 주변 에지를 따라 막(11)은 하우징(1)과 하우징 커버(13) 사이에서 숄더(12)에 의해 클램프된다. 펌프 작동챔버(14)는 막(11)과 하우징 커버(13) 사이에서 둘러싸여지며 이송될 재료 투입되는 입구(15) 뿐 아니라 재료를 방출하기 위한 출구(16)를 포함하고 있다. 입구(15)와 출구(16)에 대향한 막 부분(17 및 18)은 이들 구멍에 대해 밸브처럼 작용한다. 막(11)의 이들 두 부분(17 또는 18)이 낮추어지자마자 밸브는 개방된다. 반대로, 부분(17 및 18)은 도 1에 도시된 위치에 도달한 때 구멍(15 또는 16)을 폐쇄한다.

도 4는 6개의 서로 다른 작동 위치에 있는 펌프의 작동 상태를 도시한다:

작동 위치(4.6)에서 크랭크축 장치(2)는 막(11)을 하우징 커버(13) 쪽으로 완전히 밀어 입구(15) 뿐 아니라 출구(16)도 폐쇄한다.

위치(4.1)에서 화살표(Ⅳ)로 표시된 것처럼 구동축(3)이 오른쪽으로 회전함에도 불구하고 형상구속판(9)은 왼쪽으로 경사운동하여 탄성판(10)을 통해 작동챔버(14)의 입구(15)를 개방하고, 재료의 이송을 준비하는 것을 알 수 있다.

위치(4.2)에서 구동축(3)은 더 회전하여 작동챔버(14)의 체적을 증대시킨다.

위치(4.3)에서 커넥팅 로드(5)는 최저 지점에 도달하여 출구(16)가 아직 개방되기 전임에도 막(11)을 통해 작동챔버(14)의 입구(15)를 폐쇄한다.

이러한 동작은 형상구속 지지대(9)가 오른쪽으로 경사운동하여 입구 구멍(15)이 폐쇄된 상태에 머물러 있는 중에 출구(16)를 개방할 때 위치(4.4)에서 일어난다. 이러한 방식으로 작동챔버(14)는 축소되고 재료는 막(11)에 의해 방출된다.

위치(4.5)는 작동챔버(14)가 4.6으로 도시된 위치로 최종 도달하도록 좀 더 회전함으로써 좀 더 축소되는 것을 보여준다.

도 4에 도시된 사이클은 구동축(3)의 전회전 마다 반복된다. 커넥팅 로드(5)의 핀(6,7) 가이드 때문에 커넥팅 로드의 상단은 스트로크운동을 할 뿐 아니라 진자 경사운동을 하여 한편으로는 이송될 재료 상에 맥동을 발생시키고 다른 한편으로는 재료에 이동파를 야기시키게 된다.

도 5에 개략적으로 도시된 제2 실시예에서는 2개의 막(19)이 거의 관형상인 펌프 하우징(20) 내부에 서로 평행하게 대향하도록 장착되어 이송막(19) 사이에 위치하는 캠축(21)에 의해 이동파를 발생시키도록 움직인다. 화살표(Ⅴ)로 도시된 것처럼 재료의 이송은 캠축(21)의 길이방향으로 발생한다. 캠축(21)의 편심 디스크(22)는 탄성판(25)을 통해서 뿐 아니라 중앙 구멍(24)에 편심요소(22)를 수용하고 있는 미끄럼 블럭(23)을 통해서 막(19)에 작용한다. 이 경우에, 이동파는 안내채널에 의해서 발생되지 않고, 막에 차례로 작용하는 4개의 캠들의 협동에 의해서 발생된다. 결과적으로 펌프의 동작(function)은 비선형이 된다. 어쨌든, 2개의 막을 사용하는 것은 이중 이송작용을 가능하게 하며, 여기에서 2개의 작동챔버는 캠의 회전으로 인해 적시의 미소 오프셋 모드에서 기능하게 된다.

도 5는 이하 상세히 설명되는 다양한 이송단계(5.1 내지 5.6)를 도시한다. 어떤 경우이든 입구는 27 및 28로 출구는 29 및 30으로 표시된다. 펌프의 작동챔버는 31 및 32로 표시된다.

단계(5.1 내지 5.2)에서 펌프 작동챔버(31)의 입구(27)는 작동챔버(32)의 입구(28)가 캠축(21)의 대응하는 각도위치로 인해 대부분 개방됨에도 불구하고 폐쇄되어 있다. 출구(29 및 30)는 그러나 개방되어 이송될 재료가 배출될 수 있도록 한다.

단계(5.3)에서 캠축(21)은 90˚회전하여 막(19)이 비로소 출구(29)를 통해 작동챔버(31)로부터 재료를 밀어내도록 한다. 동시에 재료는 입구(27)를 통해서 흡입된다. 그러나, 펌프의 작동챔버(32)에서 체적의 증가로 인해 재료는 입구(28)를 통해 계속 흡입된다. 이송 공정은 막(19)이 이 영역에서 펌프 하우징(20)에 접함에 따라 출구(30)에서 정지된다. 단계(5.4 및 5.5)에서, 이 때 5.4는 선(Ⅶ-Ⅶ)을 따른 단면도이다, 하부 막(19)은 이 위치에서 펌프하우징(20)에 접하게 되며 그 결과 입구(20)가 비로소 폐쇄된다. 이 단계에서 캠축(21)은 90°를 더 회전하게 된다. 펌프의 상부 작동챔버(31)는 이에 따라 오른쪽으로 체적이 증가하며 이와 동시에재료는 출구(29)를 통해 오른쪽 전방으로 이송된다. 단계(5.6)에서 캠축(21)은 또 90° 회전하며 출구(29)는 비로소 폐쇄된다. 입구(27)는 여전히 개방되어 화살표(Ⅴ)로 표시된 것처럼 작동챔버(31) 안으로 이송되도록 재료를 흡입한다. 그러나, 작동챔버(32)에서 재료는 출구(30) 방향으로 이송된다. 동시에, 재료는 입구(28)를 통해 충진된다.

분명히, 이러한 이송장치는 결과적으로 이송용량이 적은 하나의 막에 의해서만 작동할 수 있다. 본 발명에 따르면 또한, 폭포 모양으로 이송이 이루어지는 것도 가능하며 이 경우 캠축은 전자기 구동시스템에 의해 대체된다. 이러한 경우 폭포 모양의 이송은 복수의 전자기 트랜스듀서에 의해 방출될 수 있으며 여기에서 발전기는 폭포 모양으로 이송이 일어나도록 하는 트랜스듀서의 수만큼의 출구지점을 가진다. 4개의 단을 갖는 폭포모양을 이루도록 주파수 발전기 상에는 4개의 출구지점이 존재하며 각 지점은 서로 90°씩 오프셋되어 있다. 폭포모양 이송은 동일하게 상승하는 단계에 따라 상승하는 순서로 조절된다. 본 발명에 따르면 이동파는 이러한 장치와 스트로크 왕복 시스템에 연결된 길쭉한 막에 의한 스트로크왕복 시스템의 폭포모양 이송에 의해서 발생된다. 이송속도, 왕복높이 및 상승시간은 발전기의 주파수에 의해 조절된다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예의 또 다른 변형을 도시하는데, 여기에서 펌프 하우징(33)은 원형 단면을 가지는 반면에, 캠축(21)과 막(19)을 포함하는 구동 기구는 도 5에 도시된 실시예와 당연히 동일하다. 이 경우에 막(19)은 펌프 하우징(33)의 벽에 접하지 않음으로써 이송 중 이송 차단모드와 반대로 유체유동엔진에서 전형적으로 나타나는 이송과 유사한 연속이송으로 처리하도록 되어 있다.

도 7은 막과 막에 대응하는 고정벽 형상의 설계가 최소의 버클링 손실을 일으키는 기능선에 의해 도시된다. 이에 의해 막의 주변 보드를 변위가 전혀 발생되지 않도록 강고하게 클램프하는 것이 가능하게 된다.

도 7의 7.1은 둘 다 작동챔버(36)를 형성하며 막이 클램프되는 주변벽면(37)을 따라 점근적으로 만나는, 약간 오목한 형태의 상부벽(34)과 이에 대응하도록 파상으로 되어 있는 막(35)에 의해 형성되는 작동챔버의 전형적인 예를 도시한다. 고정벽(34)을 향한 화살표(Ⅷ) 방향으로의 작동 스트로크 중에, 막(35)은 선(Ⅸ)을 통과할 때 최대값에 도달하는 버클링 작용을 받게 된다. 이 버클링 현상은 고정벽(34)과 클램핑 영역(37)을 갖는 하우징이 강고한 반면에 막(35)이 선(Ⅸ)을 따른 위치보다 연장된 위치에서 당연히 더 긴 연장부를 가지는 사실에 기인한다.

도 7의 7.2는 고정벽(38)은 막(39)이 그 연장된 하부 위치에서 약간 만곡되는 반면 입술 형상을 가지는 본 발명에 따른 설계를 도시한다. 상승 스트로크 중에 막(39)은 중앙선(Ⅹ)을 통과한다. 막의 형상이 파상이므로 버클링 문제가 전혀 발생하지 않는 것을 알 수 있다.

도 7의 7.3은 둘 다 작동챔버(36)를 형성하는 펌프 하우징(40)과 막(39)을 포함하는 설계 특성을 나타낸다.

7.4는 막(41)이 큰 버클링 작용을 받거나 막(41)의 클램핑 영역에서 특정 응력을 받는 일 없이 숄더(42)에 의해서 하우징(40) 내부에 클램핑된다.

도 8은 본 발명이 선박용 구동엔진에 적용될 수 있는 또 다른 가능성을 보여준다. 여기에 도시된 도면은 매우 개략적인 도면이다. 선박의 배 바닥은 도면부호 34로 표시되어 있으며, 이 바닥 위에서 작동챔버(45)는 막(44)에 의해 형성된다. 이 작동챔버는 입구(46)와 출구(47)를 포함한다. 앞서 설명한 것처럼 막을 움직임으로써 물은 입구(46)를 통해 상승하여 작동챔버(45)를 통해 이송된 후 출구(47)를 통해 방출된다. 이러한 보트는 수륙양용 차량으로 취급될 수 있으며, 진흙 지역에서 유리하다. 막(44)은 막에 에너지를 전달하도록 보트에 구비된 풍차장치에 의하는 것과 같은 다양한 방식으로 움직일 수 있다.

막이 보트를 구동하기 위하여 사용될 수 있는 것과 같은 방법으로, 본 발명에 따라, 모래 등과 같은 과립 및 진흙 뿐만 아니라 유체를 이송하기 위하여 막의 기능을 역전시키는 것 또한 가능하다. 여기서, 막은 적당하게 구동되고 개방 홈의 바닥을 형성한다.

모든 특성 및 특징이 상세한 설명에 나타나 있으며, 후속되는 특허청구범위 및 도면은 결합상태에서 뿐만 아니라 개별적으로도 본 발명의 본질적인 것일 수 있다.

Claims (26)

1. 구동수단에 의해 재료 이송방향에 직각으로 또는 평행하게 움직이는 적어도 하나의 탄성 항복 벽요소 뿐만 아니라 적어도 하나의 입구 및 출구를 포함하고 있는 작동챔버 내에서 이송 가능한 (기체, 유체, 반죽 또는 과립) 재료를 이송하는 공정에 있어서,

   구동은 맥동모드에서 수행되며, 재료 내에서 재료의 이송을 위한 한정된 지향성 이동파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재료이송 공정.
2. 입구와 출구(15,16,25,27 내지 30,46,47) 사이로 재료를 이송하기 위해 이송방향으로 작동챔버(14,31,32,36,45)를 포함하고 있으며, 이송을 일으키도록 힘 전달점을 통해 탄성 항복 벽요소(11,19,39,41,44) 상에 작용하는 적어도 하나의 구동장치(2 내지 10,21 내지 26) 뿐만 아니라 하나의 탄성 항복 벽요소(11,19,39,41,44)를 제공하는 청구항 1의 공정을 실현하는 장치에 있어서,

   - 변형 가능한 벽부재(11;19;39;41;44) 상에 따라서 재료 상에 맥동을 발생시키는 구동장치(2 내지 10, 21 내지 26) 내의 수단,

   - 입구와 출구(15,16,25,27 내지 30,46,47) 사이의 재료 내부에 "이동파"를 발생시키는 수단을 특징으로 하는 장치.
3. 제2 항에 있어서,

   탄성 항복 벽요소(11;19)는 탄성 항복 벽요소에 대향하여 위치하며 작동챔버(14;26;31,32)를 둘러싸는 거의 고정된 벽요소(13;24)와 결합하여 벽요소를 접근시킴으로써 이동 밀봉선을 형성하며, 이 밀봉선은 이송방향과 직각 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.(도 1 내지 5)
4. 제3 항에 있어서,

   탄성 항복 벽요소(11;19)는 입구(15)와 출구(16)용 밸브로서 작용하는 부분(17,18)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.(도 1 내지 4)
5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,

   탄성 항복 벽요소(11;19)와 구동장치(2 내지 10; 21 내지 26)에 의해 형성되는 고정 벽요소(13;20) 사이의 밀봉선은 재료의 이송방향(V)으로 이동하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제2 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   탄성 항복 벽요소(11;19)의 적어도 일부는 재료 내부에 이동파를 발생시키도록 맥동모드에서 구동장치(2 내지 10;21 내지 26)에 의해 움직이는 막을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제2 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   - 탄성 항복 벽요소(11;19)에 왕복운동을 전달하는 전달하는 축(5)

   - 이동파를 발생시키기 위해 소정의 방식으로 왕복운동 중에 축(5)을 안내하는 안내수단(7), 및

   - 구동장치(2)에 의해 발생되는 왕복운동과 더불어 이송방향과 수직한 방향의 경사이동을 발생시키도록 먼 쪽 끝부분이 각각 탄성 항복 벽요소(11;19) 상에 작용하는 축(5) 상의 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.(도 1 내지 4)
8. 제7 항에 있어서,

   왕복이동 방향과 직각인 방향으로 항복변형되는 형상구속 블럭(8)은 탄성 항복 벽요소(11)에 이동파를 발생시키는 왕복/경사이동을 전달하기 위해 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8 항에 있어서,

   형상구속 블럭(8)은 축(5)의 먼 쪽 끝부분과 탄성 항복 벽요소(11) 사이에 위치하는 미끄럼편을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제7, 8 또는 9 항에 있어서,

    형상구속 블럭(8)은 이송방향에 직각인 방향으로 연장된 빔모양의 길쭉한 직사각형 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    탄성 항복 벽요소(11)의 이동을 일으키는 탄성판(10)은 형상구속 블럭(8)과 탄성 항복 벽요소(11) 사이에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11 항에 있어서,

    탄성판(10)은 금속 또는 강화 플라스틱 재료과 같은 탄성 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제2 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,

    구동기구는 조절모드에서 탄성변형 가능한 벽요소(19)에 맥동 구동력을 전달하도록 하나씩 차례로 설치되어 있으며 이송방향(V)과 직각방향으로 탄성 항복 벽요소(19) 상에 작용하는 복수의 구동요소(22)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13 항에 있어서,

    탄성 항복 벽요소는 몇개의 구동요소(22)을 갖는 구동장치를 따라 길쭉하게 연장된 형상을 가지는 막(19)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14 항에 있어서,

    막(19)에 작용하는 미끄럼 블럭(23 내지 26)과 상호 작용하는 캠축(21)과 몇개의 캠(22)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제14 항에 있어서,

    관형상 하우징(20)을 포함하고 있으며, 관형상 벽(20;33)은 고정된 벽요소로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 상기한 항 중 어느 한 항에 있어서,

    2개의 막(19)은 서로 평행한 관 형상 하우징(20)에 구비되어 있으며 이중동작 구동장치(21 내지 26)는 이 막들(19; 도 5 및 도 6) 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 상기한 항 중 어느 한 항에 있어서,

    관형상 하우징(33)의 작동챔버(31)는 원형 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 장치.(도 6)
19. 제2 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    구동장치는 자기 또는 피에조 요소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제19 항에 있어서,

    자기 또는 피에조 요소는 전기발생 및/또는 조절기구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제19 또는 제20 항에 있어서,

    탄성 항복 벽요소는 자화가능한 재료를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 상기한 항 중 어느 한 항에 있어서,

    보트 구동 엔진으로서 작용하는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제22 항에 있어서,

    보트 구동엔진은 수위 아래쪽에 위치하는 입구(46)와, 보트 고물의 대응하는 출구(47) 그리고 이들 사이의 작동챔버(45)를 포함하는 보트 선체의 내부 또는 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.(도 8)
24. 상기 한 항 중 어느 한 항에 있어서,

    탄성 항복 벽요소(39;41)는 주위 영역(42)을 따라 고정식으로 클램프되어 있으며, 작동 위치와 무관하게 영구적으로 중립인 버클링/스트레칭 특성을 보장하도록 곡면 형상을 가지고 있는 막을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.(도 7)
25. 제24 항에 있어서,

    막(도 7의 7.1 내지 7.4)은 자체로 연속적인 파동을 일으킬 수 있도록 유압 또는 공압 프로파일 요소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제19 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 있어서,

    막은 막에 결합된 휠 수 있는 길쭉하고 평평한 즉 섬유질 형태의 피에조 요소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.