KR20040032290A - 맥동방지장치 및 이를 구비한 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맥동방지장치와 이를 갖는 펌프를 제공한다. 맥동방지장치는 챔버, 유입구, 배출구를 구비하여, 초기에 유체압력으로 인해 유체가 위쪽으로 밀리면서 에어큐션이 형성되고, 이에 의해 챔버 내부에 일정 압력이 형성되어 에어큐션과 일정압력으로 맥동을 흡수하고 유량을 정량적으로 배출하는 작용을 하도록 한다. 한편 펌프는 이와 같은 맥동방지장치의 작용과 효과를 그대로 갖도록 챔버와 배출구를 구비하여 이루어진다. 챔버는 토출되는 유체가 유입되는 일정한 크기의 내부공간을 갖되, 펌프로부터 토출되는 유체가 내부공간 상부의 공기층을 통해서 떨어지도록 하고 펌프로부터 유체가 유입되는 끝단이 내부공간에 채워지는 유체의 높이보다 높도록 결합된다. 배출구는 챔버의 내부공간에 유입되어 수용된 유체가 일정량 차서 챔버 내의 압력이 일정 이상되었을 때 외부로 배출되도록 그 끝단이 수용된 유체 내에 잠겨 설치된다.

Description

맥동방지장치 및 이를 구비한 펌프{PULSATION ABSORBING DEVICE AND PUMP WITH THE DEVICE}

본 발명은 맥동방지장치 및 이를 구비한 펌프에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 화학플랜트, 생활용품 공장, 폐수처리시설 등에 적용하기 위한 맥동방지장치 및 이를 사용한 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 화학플랜트 공장 및 생활용품 공장 등은 액체나 기체를 관을 통해 수송하게 된다. 이와 같은 관을 이용한 액체나 기체의 이송시 발생되는 문제점중의 하나가 맥동현상이다. 이와 같은 맥동현상을 방지하기 위해 화학플랜트, 생활용품 공장, 폐수처리시설 등에는 수격방지기{Water Hammer Cushion(Absorber)}와 에어챔버{Air chamber(tank), 압축 공기 저장고}를 이용하는 것일 일반적이다. 수격방지기와 에어탱크를 이용하는 경우 진동과 맥동을 방지하는 시스템으로 인식되고 있다.

이와 같은 수격방지기는 맥동이 심한 루트 펌프(root pump)가 방착된 파이프 라인, 소화 배관라인, 순환펌프 및 밸브작동이 자동으로 이루어지는 자동제어 배관라인 등에 사용되고 있다.

한편 대한민국 등록특허 제10-0210224호에서는 에어챔버를 다이어프램 펌프에 적용하여 유체의 맥동현상을 효과적으로 방지하고자 하는 기술을 개시하고 있다.

그러나 종래 수격방지기와 에어챔버가 적용된 시스템은 충격적인 진동을 다소 흡수하여 감소시킬 수 있는 장점은 있지만, 유입되는 유체와 배출되는 유체가 배관라인상에 직접 연결되어 있어 맥동이 직접 전달되므로 화학플랜트 공장 또는 생활용품 공장 등에서 필요로 하는 미세한 원액공급이나 제어에는 한계가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 화학플랜트공장, 생활용품 공장, 하폐수 처리시스템 내에서 맥동 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 형태의 맥동방지장치를 제공하는데 있다. 또한 본 발명은 이와 같은 맥동방지장치를 구비하여 맥동 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 형태의 맥동방지장치를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맥동방지장치의 일례를 보여주는 도면;

도 2는 본 발명에 따른 맥동방지장치를 다이아프램 정량펌프에 적용하는 일례를 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 맥동방지장치20, 100 : 챔버

30, 130 : 유입구40, 140 : 배출구

70 : 펌프80 : 펌프 본체

84 : 펌프 로드86 : 다이아프램

90 : 흡입측 체크볼92 : 토출측 체크볼

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 맥동방지장치는 기체 또는 액체 등의 유체를 수송하기 위한 관을 갖는 화학플랜트, 생활용품 공장, 폐수처리 시스템 등에 적용한다. 이 맥동방지장치는 상기 관 사이에서 연결되어 설치되고 일정한 크기의 내부공간을 가지며, 상기 내부공간에 일정압의 공기량을 갖도록 밀폐되는 챔버와; 상기 관을 흐르는 유체가 상기 챔버의 내부공간에 유입되도록 상기 챔버의 상부영역에 결합되되, 상기 챔버의 내부공간으로 유입되는 유체가 상기 내부공간 상부의 공기층을 통해서 떨어지도록 하고 상기 내부공간에 채워지는 최대 높이의 유체에 잠기지 않도록 그 끝단이 위치되는 유입구 및; 상기 챔버의 내부공간에 유입되어 수용된 유체가 일정량 차서 상기 챔버 내의 압력이 일정 이상되었을 때 외부로 배출되도록 그 끝단이 상기 수용된 유체 내에 잠겨 설치되는 배출구를 구비하여 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 맥동방지장치는 상기 챔버의 상부에 설치되어 상기 챔버 내의 공기압을 측정하기 위한 압력게이지 및; 상기 챔버의 하부에 밸브를 구비하여 설치되어 상기 챔버 내의 유체를 강제 배출시킬 수 있는 하부 배출구를 더 구비할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면 본 발명은 유체를 흡입하고 토출시키기 위한 펌프를 제공한다. 이 펌프는 토출되는 유체가 유입되는 일정한 크기의 내부공간을 갖되, 상기 펌프로부터 토출되는 유체가 상기 내부공간 상부의 공기층을 통해서 떨어지도록 하고 상기 펌프로부터 유체가 유입되는 끝단이 상기 내부공간에 채워지는 유체의 높이보다 높도록 결합되는 챔버 및; 상기 챔버의 내부공간에 유입되어 수용된 유체가 일정량 차서 상기 챔버 내의 압력이 일정 이상되었을 때 외부로 배출되도록 그 끝단이 상기 수용된 유체 내에 잠겨 설치되는 배출구를 구비하여 이루어진다.

본 발명의 맥동방지장치가 적용되는 펌프는 에어로 구동되는 다이아프램 정량펌프 등의 구조상 펌핑시 발생하는 맥동을 완전히 제거해 줄 수 있다. 이와 같은 본 발명의 맥동방지장치는 초기에 유체압력으로 인해 유체가 위쪽으로 밀리면서 에어큐션(air cushion)이 형성되고, 이에 의해 챔버 내부에 일정 압력이 형성되어 에어큐션과 일정압력으로 맥동을 흡수하고 유량을 정량적으로 배출하는 작용을 하는 것으로, 설치가 간편하고 설치 후 별도의 보수유지가 필요없다.

이하, 본 발명에 따른 맥동방지장치 및 이를 구비한 펌프를 첨부된 도 1 및 도 2에 의거하여 상세히 설명한다. 이때 도 1 및 도 2에 있어서 주 요소들의 연결, 결합, 고정을 위한 구성요소의 도시는 간략히 하거나 생략하였으며, 일반적인 맥동방지장치 및 펌프로부터 이 분야의 종사자들이 기본적으로 적용할 수 있는 구성요소들의 도시는 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 특히, 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맥동방지장치의 일례를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맥동방지장치(10)는 기체 또는 액체 등의 유체를 수송하기 위한 관을 갖는 화학플랜트, 생활용품 공장, 폐수처리 시스템 등에 설치되어 사용된다. 즉 도시하지는 않았지만, 유입구(30)와 배출구(40)의 외부 끝단에 관이 각각 연결되어 유체가 흐르도록 하는 것이다. 본 발명에 따른 맥동방지장치(10)는 종래 수격방지기 또는 에어탱크와 다른 기술적 특징을 갖는다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 맥동방지장치(10)는 초기에 유체압력으로 인해 유체(B)가 위쪽의 공기중(A)으로 밀리면서 에어큐션이 형성되고, 이에 의해 챔버(20) 내부에 일정 압력이 형성되어 에어큐션과 일정압력으로 맥동을 흡수하고 유량을 정량적으로 배출하도록 하는 것이다.

도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에 따른 맥동방지장치(10)는 챔버(20), 유입구(30), 배출구(40), 압력게이지(50), 하부 배출구(60)를 구비하여 이루어진다. 여기서 챔버(20)의 상부에 설치되는 압력게이지(50)는 챔버(20) 내의 공기압을 측정하여 챔버(20)내의 압력을 작업자가 확인할 수 있도록 하고, 챔버(20)의 하부에 밸브를 구비하여 설치되는 하부 배출구(60)는 챔버(20) 내의 유체(B)를 강제 배출시킬 수 있도록 하여 맥동방지방치(10)의 점검 및 유지보수시 사용할 수 있도록 한다.

본 실시예에서 챔버(10)는 화학플랜트, 생활용품 공장, 폐수처리 시스템상의 관 사이에 연결되어 설치된다. 이 챔버(10)는 일정한 크기의 내부공간을 갖는데, 이 내부공간의 크기는 적용되는 시스템 또는 시설의 용량에 따라 설정할 수 있을 것이다. 이 챔버(10)는 사용시 내부공간에 일정압의 공기량을 갖도록 밀폐되어 유체의 흐름시 내부 공기압이 작용할 수 있도록 한다. 유입구(30)는 챔버(20)의 상부영역에 결합되어 관을 흐르는 유체가 챔버(20)의 내부공간에 유입되도록 한다. 여기서 유입구(30)의 위치를 챔버(10)의 상부영역으로 제한하는 것은 아니며, 도 1에서 보인 바와 같이 유체(B)가 차는 영역과 공기가 차는 영역(A)을 기준으로 챔버(10)의 상부영역으로 표현한 것으로, 유입구 끝단(32)은 내부공간에 채워지는 최대 높이의 유체에 잠기지 않도록 위치된다. 이와 같은 유입구(30)의 결합에 의해서 챔버(20)의 내부공간으로 유입되는 유체는 내부공간 상부의 공기층(A)을 통해서 떨어진다. 한편 배출구(40)는 끝단(42)이 수용된 유체 내에 잠겨 설치되는데, 이로 인해 챔버(20)의 내부공간에 유입되어 수용된 유체가 일정량 차서 챔버(20) 내의 압력이 일정 이상되었을 때 외부로 배출되도록 한다.

이와 같은 본 실시예에 따른 맥동방지장치(10)는 초기에 유체압력으로 인해 유체(B)가 위쪽의 공기중(A)으로 밀리면서 에어큐션이 형성되고, 이에 의해 챔버(20) 내부에 일정 압력이 형성되어 에어큐션과 일정압력으로 맥동을 흡수하고 유량을 정량적으로 배출하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 맥동방지장치를 다이아프램 정량펌프에 적용하는 일례를 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 맥동방지장치는 유체의 흐름과 관련된 다양한 기기에 적용되어 사용될 수 있는데, 그 대표적인 예가 펌프이다. 종래 기술에서 밝힌 바와 같이 종래 다이아프램 정량펌프에는 에어 챔버를 적용한 예가 있었다. 그러나 이는 충격흡수에는 어느 정도 효과를 볼 수 있으나, 안정적으로 맥동현상을 방지하는데 한계가 있는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펌프(70)는 펌프 본체(80)에 전술한 본 발명의 맥동방지장치를 적용한 것으로, 맥동방지장치의 작용과 효과를 그대로 얻을 수 있다. 즉 본 발명에 따른 맥동방지장치는 다양한 종류의 펌프와 유체관련기기에 적용할 수 있는 것이다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펌프(70)는 유체를 강제이송시키기 위한 원동력을 발생하는 펌프 본체(80)에 챔버(100)를 결합하여 구성된다. 도시한 바와 같이 일례로 다이아프램 정량펌프에 적용하는 경우, 펌프 본체(80)에는 펌프 로드(84), 다이아프램(86), 흡입측 체크볼(90), 토출측 체크볼(92) 등이 구비된다. 그리고 챔버(100)에는 전술한 맥동방지장치의 기술적 사상이 그대로 적용된다. 즉 이 펌프(70)는 챔버(100), 유입구(130, 펌프로부터 유체가 토출되는 유로), 배출구(140)을 구비하여 이루어진다. 챔버(100)는 펌프 본체측으로부터 토출되는 유체가 유입되는 일정한 크기의 내부공간을 갖는다. 이 챔버(100)는 펌프(80, 펌프 본체)로부터 토출되는 유체가 내부공간 상부의 공기층(A)을 통해서 떨어지도록 하고, 펌프(80)로부터 유체가 유입되는 끝단(132)이 내부공간에 채워지는 유체의 높이보다 높도록 펌프 본체(80)에 결합된다. 그리고 배출구(140)는 챔버(100)의 내부공간에 유입되어 수용된 유체가 일정량 차서 챔버(100) 내의 압력이 일정 이상되었을 때 외부로 배출되도록 그 끝단(142)이 수용된 유체 내에 잠겨 설치된다.

이와 같은 펌프(70)의 작동을 개략적으로 살펴보면, 먼저 모터의 회전운동은 편심캠 등에 의해 펌프 로드(84)의 왕복운동으로 변환된다. 이에 따라 펌프 로드(84)의 선단에 부착된 다이아프램(86)은 왕복운동을 하고, 이로써 펌프내의 체적이 증감되며, 동시에 펌프내의 부압과 정압이 교번하여 발생되고 유체의 흡입과 토출이 이루어지게 된다. 다이아프램(86)이 후진하는 경우 펌프내에 부압이 발생되는데, 이때 토출측 체크볼(92)은 유로를 차단하게 되어 토출측 유로상의 유체의 역류를 막는다. 이와 반대로 다이아프램(86)이 전진하는 경우 펌프내에 정압이 발생되어 흡입측 체크볼(90)은 유로를 차단하고, 토출측 체크볼(92)은 상승하여 유로가 열리고 유체가 챔버(100)로 토출되게 된다. 이와 같이 맥동방지장치가 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 펌프(70)는 에어로 구동되는 다이아프램 정량펌프 등의 구조상 펌핑시 발생하는 맥동을 완전히 제거해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맥동방지장치 및 이를 구비한 펌프를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 공기압에 의한 큐션작용이 효과적으로 작용함으로 맥동과 와류가 없고 유체(약품)의 손상없이 정량공급이 가능하여 정밀하고 미세한 유량조절이 가능하며, 응답성이 신속하여 2가지 액의 비례정량공급이 가능하다. 또한 정량공급이 가능하고 용액량을 매 시점마다 정밀하게 제어할 수 있으므로 제품의 품질을 향상기킬 수 있고 원가절감이 가능하다. 한편 본 발명은 펌프와 관내에서 맥동현상을 효과적으로 방지할 수 있으므로 원격조작 등 정량펌프를 사용하는 기기의 제어가 용이하고 점도 변화가 일어나는 경우에도 토출량이 일정하다. 또한 소음과 진동이 없고 구조가 간단하여 유지보수가 필요없으며 기기의 내구성을 증가시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 기체 또는 액체 등의 유체를 수송하기 위한 관을 갖는 화학플랜트, 생활용품 공장, 폐수처리 시스템 등에 적용하기 위한 맥동방지장치에 있어서,

   상기 관 사이에서 연결되어 설치되고 일정한 크기의 내부공간을 가지며, 상기 내부공간에 일정압의 공기량을 갖도록 밀폐되는 챔버와;

   상기 관을 흐르는 유체가 상기 챔버의 내부공간에 유입되도록 상기 챔버의 상부영역에 결합되되, 상기 챔버의 내부공간으로 유입되는 유체가 상기 내부공간 상부의 공기층을 통해서 떨어지도록 하고 상기 내부공간에 채워지는 최대 높이의 유체에 잠기지 않도록 그 끝단이 위치되는 유입구 및;

   상기 챔버의 내부공간에 유입되어 수용된 유체가 일정량 차서 상기 챔버 내의 압력이 일정 이상되었을 때 외부로 배출되도록 그 끝단이 상기 수용된 유체 내에 잠겨 설치되는 배출구를 포함하여, 초기에 유체압력으로 인해 유체가 위쪽으로 밀리면서 에어큐션이 형성되고 이에 의해 상기 챔버 내부에 일정 압력이 형성되어 에어큐션과 일정압력으로 맥동을 흡수하고 유량을 정량적으로 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 맥동방지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 챔버의 상부에 설치되어 상기 챔버 내의 공기압을 측정하기 위한 압력게이지 및;

   상기 챔버의 하부에 밸브를 구비하여 설치되어 상기 챔버 내의 유체를 강제 배출시킬 수 있는 하부 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맥동방지장치.
3. 유체를 흡입하고 토출시키기 위한 펌프에 있어서,

   상기 펌프로부터 토출되는 유체가 유입되는 일정한 크기의 내부공간을 갖되, 상기 펌프로부터 토출되는 유체가 상기 내부공간 상부의 공기층을 통해서 떨어지도록 하고 상기 펌프로부터 유체가 유입되는 끝단이 상기 내부공간에 채워지는 유체의 높이보다 높도록 결합되는 챔버 및;

   상기 챔버의 내부공간에 유입되어 수용된 유체가 일정량 차서 상기 챔버 내의 압력이 일정 이상되었을 때 외부로 배출되도록 그 끝단이 상기 수용된 유체 내에 잠겨 설치되는 배출구를 포함하여, 초기에 유체압력으로 인해 유체가 위쪽으로 밀리면서 에어큐션이 형성되고 이에 의해 상기 챔버 내부에 일정 압력이 형성되어 에어큐션과 일정압력으로 맥동을 흡수하고 유량을 정량적으로 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 맥동방지장치를 구비한 펌프.