KR200378222Y1 - 약제 혼합 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 약제 혼합 방식을 유량 비례식으로 구성하여, 유량과 압력 변동에 관계없이 정확한 약제 혼합이 가능하게 하는 약제 혼합 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 일측에 형성된 입구를 통해 유입된 유체가 지나감에 따라 회전 운동을 하는 수차와, 상기 수차의 회전 운동을 통해 얻은 회전에너지를 이용하여 소정의 혼합비에 맞게 상기 유체와 혼합될 약제를 토출하는 약제 펌프를 포함하는 약제 혼합 장치를 제공한다.

Description

약제 혼합 장치{APPARATUS FOR MIXING FOAM}

본 고안은 약제 혼합 장치에 관한 것으로, 약제 혼합 방식을 유량 비례식으로 구성하여, 유량과 압력 변동에 관계없이 정확한 약제 혼합이 가능하게 하는 약제 혼합 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화재가 발생했을때에는 물을 사용하여 화재를 진압한다.

그러나, 물에 의한 소화 방법으로는 효과가 적거나 화재가 확대될 위험성이 있는 가연성 액체 등 대규모 화재의 소화나, 옥외 소화의 경우에는 포소화 설비를 이용한다.

이러한 포소화 설비에서는 물과 포소화약제가 일정한 비율로 혼합되어 형성된 미세한 기포의 집합체가 연소물의 표면을 차단함으로써 질식 소화 시키거나, 포에 함유된 수분에 의해 냉각 소화 시킨다.

특히, 소화 효과를 향상시키기 위해서는 포소화약제를 사용농도에 적합한 수용액(가령, 3%, 6% 수용액)으로 혼합하는 것이 중요한데, 종래에는 별도의 미터링 펌프를 사용하여 약제를 혼합하였다.

이 경우에는, 설계시 물이 흘러가는 배관의 평균유량으로 배관 사이즈를 결정하였고, 배관 사이즈에 따라 투입할 약제의 양을 결정하여 미터링 펌프의 용량을 결정하였다.

따라서, 어느 정해진 유량에서는 혼합하고자 하는 약제를 정확히 혼합할 수 있었으나, 유량 변화가 생길 경우(가령, 압력차에 따른 유속 변화등으로)에는 혼합비가 틀려지므로 정확한 약제의 혼합이 이루어지지 않았다.

또한, 약제 펌프는 구동력을 얻기 위하여 모터를 사용하고 있어, 별도의 전원을 필요로 하므로, 이동용 소화 장비에 사용되기 어렵고, 방폭 지역 사용시에는 모터 가격이 아주 고가이며, 설치에 많은 비용이 들어가는 문제점이 있었다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수차와 1:1 비율로 돌아가는 약제펌프를 구성하여, 약제 혼합 방식이 유량 비례식으로 이루어지도록 함으로써, 유량과 압력 변동에 관계없이 정확한 약제 혼합이 구현되는 약제 혼합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 요구되는 혼합비에 맞게 실린더의 개수를 변화시켜, 넓은 공급 용량범위와 다양한 농도의 혼합비를 사용할 수 있게 하는 약제 혼합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따르면,

일측에 형성된 입구를 통해 유입된 유체가 지나감에 따라 회전 운동을 하는 수차와, 상기 수차의 회전 운동을 통해 얻은 회전에너지를 이용하여 소정의 혼합비에 맞게 상기 유체와 혼합될 약제를 토출하는 약제 펌프를 포함하는 약제 혼합 장치를 제공한다.

또한, 상기 약제 펌프는,

상기 수차의 회전축과 연결된 기어 연결축을 통해 전달된 상기 수차의 회전 에너지를 직선 왕복 운동 에너지로 전환시키는 기어 박스와,

상기 기어 박스를 통해 전환된 직선 왕복 운동 에너지로 피스톤 왕복 운동을 행하여 소정의 혼합비에 맞게 유체와 혼합될 약제를 상기 수차의 유체 출구 쪽과 연결된 약제 혼합 라인으로 토출하는 약제 펌프 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수차가 1회전시 상기 약제 펌프가 상기 약제를 1회 토출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수차와 상기 약제 펌프는 연결 커플링에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수차와 상기 약제 펌프가 연결되는 기어 연결 축상에 감속 기어 장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 약제 펌프의 실린더의 개수와 동일한 퍼센트의 혼합비를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수차의 일측에 형성된 유체 입구와 유체 공급 배관 및, 상기 수차의 타측에 형성된 유체 출구와 약제 혼합 라인과의 연결 부위는, 플랜지나 관용 나사 중 어느 하나의 결합 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수차의 1회전으로 유동되는 물의 양이 소정 수량이면, 상기 약제펌프의 한개의 실린더의 크기는 상기 소정 수량 분의 1로 축소되어 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수차의 타측에 형성된 유체 출구와 연결된 약제 혼합 라인에서 혼합된 수용액의 역류 방지를 위한 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 약제 혼합전에 상기 약제 혼합 장치 배관내에 존재할 수 있는 공기를 빼내는 에어 벤트 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.

도 1은 본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)는, 물, 기름 등의 유체(이하, 유체)(30)가 지나감에 따라 회전 운동을 하는 수차(10)와, 상기 수차의 회전 운동을 통해 얻은 회전에너지를 이용하여 소정의 혼합비에 맞게 유체(30)와 혼합될 약제(70)를 토출하는 약제 펌프(20)를 포함한다.

여기서, 수차(10)의 일측에는 유체(30)의 유입 통로로서, 유체 공급 배관(미도시)과 연결되는 유체 입구(60)가 구비된다.

또한, 수차(10)의 타측에는 유체(30)의 방출 통로로서, 약제 혼합 라인(63)과 연결되는 유체 출구(61)가 구비된다.

또한, 약제 펌프(20)는, 수차(10)의 회전축(11)과 연결된 기어 연결축(12)을 통해 전달된 수차(10)의 회전 에너지를 직선 왕복 운동 에너지로 전환시키는 기어 박스(미도시)와, 상기 기어 박스를 통해 전환된 직선 왕복 운동 에너지로 피스톤 왕복 운동을 행하여 소정의 혼합비에 맞게 유체와 혼합될 약제를 상기 수차의 유체 출구(61)쪽과 연결된 약제 혼합 라인(63)으로 토출하는 약제 펌프 실린더(21)(22)(23)를 구비한다.

이와 같이, 약제 펌프(20)는 약제 펌프 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동으로 약제를 토출하는 플런저(피스톤) 펌프로 구성되는데, 플런저 펌프외의 다양한 형태로 구성될 수 있다.

또한, 물레방아 모양으로 된 수차(10)를 돌리면서 유체(30)가 지나가게 되고, 수차(10)를 한바퀴 돌리면서 나가게 되는 유체(30)의 양을 100으로 가정하면, 약제펌프(20)의 한개의 실린더(21)(22)(23) 크기는 100:1로 축소되어 제작된다.

또한, 약제 펌프(20)는 약제 혼합의 정격 농도가 3%의 혼합비를 원하면 약제 펌프 실린더의 수량이 3개이고, 6%의 혼합비를 요구할 경우에는 약제 펌프 실린더의 수량이 6개라는 식으로, 요구된 혼합비와 실린더의 개수를 일치시키는 방식의 순수 기계식 혼합장치로 구성될 수 있다.

이는, 수차(10)가 한바퀴 돌게 되면 약제펌프(20)도 약제를 한번 방출하는 구조로 되어 있기 때문이다.

통상적으로, 소화 장비, 즉 유체가 물이고 약제가 포소화 약제의 경우에는 혼합비의 정격 농도로써 3%(물 97%, 포소화 약제 3%), 6%로 정해져 있으나, 농업용이나 산업용 약제 혼합 장치의 경우에는 필요에 따라 적정 혼합비가 다양하게 구성될 수 있다.

따라서, 본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)에서는 요구된 혼합비와 실린더의 개수를 일치시키는 방식이므로, 요구되는 혼합비에 맞게 실린더의 개수만 변화시키면 되므로, 약제의 종류에 따라 적당한 혼합비를 항상 확보할 수 있다.

또한, 정밀한 혼합을 위해서는 기어 연결축(12) 상에 감속 기어 장치(미도시)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 10:1의 감속 기어 장치가 설치되면 0.3% 또는 0.6%의 정확한 혼합비도 기대할 수 있다.

이와 같이, 본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)에서는, 정확한 혼합비가 필요한 경우, 높은 농도의 혼합이 필요한 경우 등 다양한 용도 사용에 따른 적정 혼합 농도를 구현할 수 있어, 상황 변화에 따라 유연하게 대처할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)에서는 유체 사용량이 많아서 유체의 흐름이 빨라지면 수차(10)의 회전속도도 비례하여 빨라지게 된다.

또한, 수차(10)와 1:1 비율로 돌아가는 약제펌프(20)도 수차(10)의 회전속도에 비례하여 빨라지게 되므로, 유량의 변화에 상관없이 정확히 약제가 혼합되게 된다.

반대로 유체의 사용량이 작아져서 수차(10)에서의 유체의 흐름이 느려지면 그에 따라서 약제펌프(20)의 회전속도도 느려지게 되어, 정확한 약제 혼합이 이루어진다.

즉, 본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)는 약제 혼합 방식이 유량 비례식이므로, 유량과 압력 변동에 관계없이 정확한 약제 혼합이 이루어질 수 있다.

본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)에서, 유체 입구(60)와 유체 공급 배관 및, 유체 출구(61)와 약제 혼합 라인(63)과의 연결 부위는 플랜지 또는 관용 나사 체결 형태로 구성한다.

또한, 수차(10)와 약제 펌프(20)는 기어 연결축(12) 상에 연결 커플링(50)과 기계적으로 연결되어 있어, 수차(10)와 약제 펌프(20)를 연결 커플링(50)을 통해 결합, 분리할 수 있게 한다.

이를 통해, 약제 혼합 장치(100)가 배관과의 접속부에 쉽게 접속시킬 수 있게 할 뿐만 아니라, 약제 혼합 장치(100)의 본체 및 그 부품의 보수점검 및 교체를 용이하게 할 수 있다.

또한, 약제 혼합 장치(100)가 유체가 공급되는 배관, 또는 약제 공급되는 배관, 유체 또는 약제가 혼합된 수용액이 공급되는 배관 등에 연결될 경우, 그 기능에 영향을 미치는 변형, 손상 또는 뒤틀림이 생기지 않게 할 수 있다.

따라서, 기존 시스템에의 적용 및 개조 작업을 용이하게 한다.

또한, 약제 혼합 장치(100)는, 유체나 혼합 약제 등에 적합하도록 강도, 내유성, 및 내식성이 있어야 하므로, 브론즈(bronze), 알루미늄-브론즈(aluminium-bronze), 스테인레스 스틸 재질이 사용될 수 있다.

도 2는 본 고안에 따른 약제 혼합 장치(100)에서의 약제 혼합 과정을 나타낸 도면이다.

이하에서 도 2를 참조하여 본 고안에 따른 약제 혼합 과정을 살펴보면 다음과 같다.

본 고안에 따른 약제 혼합 과정은, 크게 유체 공급 배관을 통해 공급된 유체가 수차를 지나가면서 회전 에너지를 얻는 과정과, 상기 과정에서 얻은 회전 에너지가 상기 수차와 연결된 약제 펌프의 피스톤 직선 왕복 운동으로 전환되는 과정과, 상기 과정에서 상기 수차가 한바퀴 돌게 되면 상기 약제펌프도 약제를 한번 토출하는 과정으로 이루어진다.

또한, 다양한 농도의 혼합비를 구현하기 위해, 요구된 혼합비와 상기 약제펌프의 실린더 개수를 일치시켜, 상기 수차가 1회전시 상기 약제 펌프도 실린더 개수 만큼의 횟수로 약제를 토출하는 과정을 더 포함한다.

전술한 과정을 보다 자세히 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 유체(30)가 유체 공급 배관(31)을 통해 수차(10)의 유체 입구(60)로 유입되고, 약제 저장 탱크(71)에 저장된 약제(70)가 약제 공급 배관(72)을 통해 약제 펌프(20) 쪽으로 유입된다.

여기서, 약제(70)가 유입되는 통로상에 3-웨이(3-way) 밸브(75)가 설치되는데, 3-웨이 밸브(75)는 연결 통로가 3개 구성되어 있다.

즉, 약제(70) 유입시에는 3웨이 밸브(75)가 약제 저장 탱크(71)에서 약제(70)가 유입되도록 약제 흡입 방향 측 밸브를 열어 통로를 개설하여 유입된 약제(70)가 약제 펌프(20) 쪽으로 흡입되게 하고, 반면에 유체(30)가 흡입되는 유체 플러싱 라인(Flushing line)(32) 방향 측 밸브는 닫아 약제 펌프(20) 쪽으로 유체가 흐르는 것을 방지한다.

또한, 약제(70) 사용 후에는 포소화 약제 등 약제에 부식성이 있으므로, 3-웨이 밸브(75)는 약제 흡입 방향 측 밸브는 닫고, 유체 플러싱 라인(32) 방향 측 밸브는 열어, 약제 펌프(20) 쪽으로 물 등의 유체(30)가 흐르게 하여 약제(70)가 흡입되는 배관을 세정한다.

이후, 유체 입구(60)를 통해 유입된 유체(30)가 물레방아 모양으로 된 수차(10)를 돌리면서 유체(30)가 지나가게 되고, 수차(10)가 한바퀴 돌게 되면 연결 커플링(50)을 통해 수차(10)와 결합된 약제 펌프(20)도 약제 펌프 실린더의 피스톤 왕복 운동을 통해 약제를 한번 방출하게 된다.

이후, 약제 방출 라인(82)을 통해 방출된 약제(70)와, 유체 출구(61)를 통해 유출된 유체(30)가 약제 혼합 라인(63)에서 소정 혼합비의 수용액으로 혼합되어 소화 장치 또는 중간재를 보관하는 저장 탱크(90)로 공급됨으로써, 약제 혼합 과정이 종료된다.

또한, 약제 혼합 라인(63)에서 혼합된 수용액이 다시 약제 방출 라인(82) 등으로 역류되지 않아야 하는데, 이를 위해 약제 방출 라인(82) 상에 역류 방지를 위한 체크 밸브(81)가 설치될 수 있다.

또한, 약제 혼합전에 약제 혼합 장치 배관내에 존재할 수 있는 공기를 빼내어 주는 에어 벤트 밸브(80)가 포함되는데, 혼합 장치 운전시 에어 벤트 밸브(80)를 열어 놓아 장치내의 공기가 모두 빠지게 하고, 공기가 모두 빠지게 되면 유체 및 약제가 나오게 한다.

이와 같이, 수차(10)와 1:1 비율로 돌아가는 약제펌프(20)는 유량 비례식이므로, 유체 사용량이 많아서 유체의 흐름이 빨라지면 수차(10)의 회전속도도 비례하여 빨라지게 된다.

따라서, 유량과 압력의 변화에 상관없이 정확히 약제가 혼합되게 된다.

이상은, 본 고안에 따른 구체적인 실시예로서, 포소화 약제 혼합 장치 뿐만 아니라 농업용, 산업용의 다양한 약제 혼합 장치에 적용될 수 있다.

따라서, 본 고안은 상기의 실시예에 국한되는 것은 아니며 당해 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진자가 본 고안의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 설계 변경이나 회피설계를 한다 하여도 본 고안의 범위 안에 있다 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 약제 혼합 장치는 기계적 혼합장치이며 물의 흐름을 동력원으로 함으로써, 낮은 압력에서도 작동이 원활하고 별도의 전원 장치를 필요로 하지 않는다.

또한, 약제 혼합 장치가 배관과의 접속부를 플랜지나 고정 나사로 쉽게 접속시킬 수 있게 하여, 기존 시스템에 적용 및 개조 작업이 용이하다.

또한, 요구된 혼합비와 실린더의 개수를 일치시키는 방식이므로, 요구되는 혼합비에 맞게 실린더의 개수만 변화시키면 되므로, 넓은 공급 용량범위와 혼합비를 사용할 수 있다.

또한, 포소화 약제 뿐만아니라 모든 종류의 폼 원액과 농업용, 산업용 등 다양한 종류의 약제 혼합 장치에 사용될 수 있다.

또한, 약제 혼합 방식이 유량 비례식이므로, 유량과 압력 변동에 관계없이 정확한 약제 혼합이 가능하다.

도 1은 본 고안에 따른 약제 혼합 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 고안에 따른 약제 혼합 장치에서의 약제 혼합 과정을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10: 수차 20: 약제 펌프

21, 22, 23: 약제 펌프 실린더

30: 유체 50: 연결 커플링

60: 유체 입구 61: 유체 출구

70: 약제 71: 약제 저장 탱크

80: 에어 벤트 밸브 81: 체크 밸브

Claims (10)

1. 일측에 형성된 입구를 통해 유입된 유체가 지나감에 따라 회전 운동을 하는 수차와,

   상기 수차의 회전 운동을 통해 얻은 회전에너지를 이용하여 소정의 혼합비에 맞게 상기 유체와 혼합될 약제를 토출하는 약제 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 약제 펌프는,

   상기 수차의 회전축과 연결된 기어 연결축을 통해 전달된 상기 수차의 회전 에너지를 직선 왕복 운동 에너지로 전환시키는 기어 박스와,

   상기 기어 박스를 통해 전환된 직선 왕복 운동 에너지로 피스톤 왕복 운동을 행하여 소정의 혼합비에 맞게 유체와 혼합될 약제를 상기 수차의 유체 출구 쪽과 연결된 약제 혼합 라인으로 토출하는 약제 펌프 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 수차가 1회전시 상기 약제 펌프가 상기 약제를 1회 토출하는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 수차와 상기 약제 펌프는 연결 커플링에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 수차와 상기 약제 펌프가 연결되는 기어 연결 축상에 감속 기어 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 약제 펌프의 실린더의 개수와 동일한 퍼센트의 혼합비를 갖는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 수차의 일측에 형성된 유체 입구와 유체 공급 배관 및, 상기 수차의 타측에 형성된 유체 출구와 약제 혼합 라인과의 연결 부위는, 플랜지나 관용 나사 중 어느 하나의 결합 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 수차의 1회전으로 유동되는 물의 양이 소정 수량이면, 상기 약제펌프의 한개의 실린더의 크기는 상기 소정 수량 분의 1로 축소되어 제작되는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 수차의 타측에 형성된 유체 출구와 연결된 약제 혼합 라인에서 혼합된 수용액의 역류 방지를 위한 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    약제 혼합전에 상기 약제 혼합 장치 배관내에 존재할 수 있는 공기를 빼내는 에어 벤트 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 약제 혼합 장치.