KR20080110270A - 고압수를 이용한 물질이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 물질이송장치는, 고압펌프 및 공기공급장치를 갖는 고압수 공급부와; 응집제가 투입되는 응집제 공급부와; 고압수 공급부 및 응집제 공급부와 연통되며, 흡입구 및 토출구를 갖는 이송관과; 응집제 공급부를 통해 이송관 내부로 공급된 응집제가 이송유체와 혼합되는 믹싱부를 포함하며, 믹싱부는 이송관 자체가 나선형의 믹싱관인 구조, 이송관 내면에 나선형상의 믹싱홈이 형성된 구조 및 이송관 내면에 믹싱가이드부가 돌출된 구조로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 물질이송장치는 투입된 응집제가 잘 반응할 수 있는 믹싱부를 구비하여 이송유체의 고체/액체 분리를 용이하게 하고, 파쇄부를 구비하여 이송대상물의 흡입을 용이하게 하며, 액체리사이클링부를 구비하여 이송관에서 배출된 액체를 재활용하여 구동수 부족 및 환경오염을 방지한다.

물질이송, 고압수, 고압펌프, 이송관, 믹싱부, 리사이클링

Description

고압수를 이용한 물질이송장치{TRANSFER DEVICE USING HIGH PRESSURE WATER}

도 1은 본 발명인 물질이송장치의 작동원리를 나타내는 개념도이고,

도 2는 본 발명의 믹싱부의 제1 실시예를 나타내는 사시도이고,

도 3은 본 발명의 믹싱부의 제2 실시예를 나타내는 단면도 및 사시도이고,

도 4는 본 발명의 믹싱부의 제3 실시예를 나타내는 단면도 및 사시도이고,

도 5는 본 발명의 액체 리사이클링부를 나타내는 개념도이고,

도 6은 본 발명인 물질이송장치를 하천의 퇴적물 이송에 활용하는 실시예를 나타내는 개념도이고,

도 7은 본 발명인 물질이송장치를 탱크청소에 활용하는 실시예를 나타내는 개념도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 고압수 공급부 110 : 고압펌프

130 : 고압수 공급관 150 : 공기공급장치

170 : 공기 공급관 200 : 응집제 공급부

210 : 응집제 공급관 230 : 응집제 공급노즐

231 : 삽입형 노즐 233 : 회전분사형 노즐

250 : 공기 공급관 300 : 이송관

310 : 흡입구 330 : 혼합실

350 : 토출구 400 : 믹싱부

410 : 믹싱관 430 : 믹싱홈

450 : 믹싱가이드부 500 : 파쇄부

510 : 회전 블레이드 530 : 고압수 파쇄기

550 : 고압공기 파쇄기 570 : 커버

600 : 액체리사이클링부 610 : 배출액체 저장탱크

630 : 순환펌프 650 : 액체공급탱크

본 발명은 물질이송장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 고압수를 이용한 물질이송장치에 관한 것이다. 이러한 물질이송장치는 하천 등의 바닥에 쌓인 퇴적물을 제거하기 위하여 사용될 수 있다.

종래에도 이러한 용도의 물질이송장치가 있었으나 다음과 같은 문제점이 제기되었다.

첫째, 물질이송장치에서 배출되는 내용물의 고체/액체의 분리가 용이하지 않 았다.

둘째, 물이 충분하지 않은 작업환경인 경우, 구동되는 고압수의 공급이 곤란하였다.

셋째, 이송관에서 배출되는 액체의 양이 많은 경우 환경적인 문제점이 야기되었다.

본 발명은 배출되는 내용물의 고체/액체 분리를 용이하게 하고, 배출된 액체를 다시 재활용하여 구동수의 공급부족 및 환경문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 고압수를 이용한 물질이송장치는, 고압펌프 및 공기공급장치를 갖는 고압수 공급부와; 응집제 공급관으로 이동된 응집제가 응집제 공급노즐을 통해 이송관으로 투입되는 응집제 공급부와; 고압수 공급부 및 응집제 공급부와 연통되며, 흡입구 및 토출구를 갖는 이송관과; 응집제 공급부를 통해 이송관 내부로 공급된 응집제가 이송유체와 혼합되는 믹싱부를 포함한다.

본 발명에 따른 믹싱부는 이송관 자체가 나선형상의 믹싱관인 구조, 이송관 내면에 나선형상의 믹싱홈이 형성된 구조 및 이송관 내면에 믹싱가이드부가 돌출된 구조로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 구조로 이루어지는 것을 특 징으로 한다.

본 발명에 따른 응집제 공급노즐은, 이송관을 관통하여 이송관의 내부에 삽입되고, 끝단이 유체의 이송방향으로 놓이는 삽입형 노즐로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다른 응집제 공급노즐은, 노즐의 배치각도가 이송유체의 소용돌이 흐름 방향에 상응하도록 경사지게 이송관과 연통된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 응집제 공급관에는 공기 공급관이 연통되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 물질이송장치는, 이송관의 흡입구 측에 이송대상물을 파쇄하는 파쇄부 및 파쇄부를 덮는 커버가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 물질이송장치는, 이송관의 토출구에서 배출된 액체를 저장하는 배출액체 저장탱크; 고압수 공급부로 액체를 공급하는 액체공급탱크; 및 배출액체 저장탱크로부터 액체공급탱크로 배출된 액체를 이동시키는 순환펌프를 포함하는 액체리사이클링부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명인 고압수를 이용한 물질이송장치를 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 물질이송장치의 작동원리를 나타내는 개념도이다. 본 발명에 따른 물질이송장치는 고압수 공급부(100), 응집제 공급부(200), 이송관(300) 및 믹싱부(400)를 포함한다.

고압수 공급부(100)는 고압펌프(110), 고압수 공급관(130), 공기공급장 치(150) 및 공기 공급관(170)으로 구성된다. 이송관(300)은 흡입구(310), 혼합실(330) 및 토출구(350)를 포함한다. 여기서 혼합실(330)은 고압수 공급부(100)로부터 유입되는 고압수 및/또는 공기와 이송관(300)의 흡입구(310)를 통해 유입되는 이송대상물이 혼합되는 이송관의 영역을 의미한다.

본 발명의 고압수 공급부(100)에는 일반적으로 제트펌프가 이용된다. 제트펌프는 분사펌프 또는 분류펌프라고도 하며, 높은 에너지를 가진 고속·고압의 구동유체를 이송관 내부로 세차게 뿜어서, 상대적으로 저압의 흡입구로부터 이송유체를 운반해내며, 흡입구로부터 이송된 유체는 고속·고압의 구동유체와 함께 토출구로 송출되는 펌프를 말한다. 높은 속도의 구동유체가 상대적으로 낮은 속도의 이송유체를 뿜어내야 하므로 일반 펌프와 대비하여 효율은 떨어지지만, 운동하는 기계 부분이 없고 구조가 간단하여 본 발명에 유용하게 사용될 수 있다.

제트펌프는 크게 이송관의 중심부에 배치된 분사노즐을 통해 구동유체가 분출되는 중심분류형 제트펌프(center-drive jet pump)와 이송관의 주변부에 배치된 분사노즐을 통해 구동유체가 분출되는 환형 제트펌프(annular-drive jet pump)로 분류된다. 본 발명의 고압수 공급부에는 중심분류형 제트펌프와 환형 제트펌프 모두 사용가능하며, 특히 고형물 등의 이송을 위해 이송관의 중심부가 확보될 필요가 있는 경우에는 환형 제트펌프가 보다 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 고압수 공급부(100)에는 이송관 내부로 소량의 공기를 혼입시켜 혼입된 공기가 구동유체와 이송대상물 사이의 인슐레이터(insulator)로 작용하게 하여 구동력을 유지한 채로 이송대상물을 계속 이송시키는 방식의 혼기 (混氣)제트펌프가 사용되는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 따른 제트펌프로는 환형 혼기제트펌프가 바람직하다.

이송관(300)의 흡입구(310)는 이송될 대상물을 향해 배치되고, 흡입된 이송대상물은 구동유체인 고압수와 혼입되어 이송유체를 형성하여 이송되며, 토출구(350)를 통해 배출된다.

본 발명에 따른 응집제 공급부(200)는 응집제 공급관(210)과 응집제 공급노즐(230)을 포함하며, 필요시 공기 공급관(250)을 더 포함한다. 응집제는 응집제 공급관(210)을 거쳐 응집제 공급노즐(230)을 통해 이송관 내부에 공급되어, 고체 및 액체상태가 혼재된 이송유체의 고체/액체 분리를 수행한다.

본 발명에 따른 응집제 공급노즐(230)은 삽입형 노즐(231)(도 5a 참조)과 회전분사형 노즐(233)(도 5b 참조)의 구조가 가능하다.

본 발명에 따른 삽입형 노즐(231)은 도 5a에 도시된 바와 같이 대략 'L'자 형상을 갖추고, 이송관(300)을 관통하여 이송관(300)의 내부에 삽입되며, 노즐(231)의 끝단이 유체의 이송방향과 대략 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

이러한 구성으로 인해, 이송관(300) 내부에서 이송되는 유체의 이송방향으로 응집제가 투입될 수 있으며, 이때 고속·고압의 구동유체로 인한 부압(負壓)이 발생하여 응집제가 보다 잘 투입 및 혼합되게 한다.

따라서 본 발명에 따른 삽입형 노즐(231)은 이송관(300)의 어느 지점에도 배치될 수 있으나, 소용돌이치는 구동유체의 회전력이 강한 지점에 배치되는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 회전분사형 노즐(233)은 도 5b에 도시된 바와 같이 복수의 노즐이 비스듬하게 경사진 배치각도로 이송관(300)과 연통 된다. 보다 구체적으로 이송관(300) 내부에서 소용돌이치며 이송되는 유체의 소용돌이 방향으로 배치된다. 한편 회전분사형 노즐(231)은 이송관(300) 내부로 돌출되는 구성도 가능하다.

이러한 구성으로 인해 이송관(300) 내부에서 이송되는 유체의 소용돌이 방향으로 응집제가 투입될 수 있다. 나아가 소용돌이치는 유체의 회전력이 약화되는 경우에는 공기 공급관(250)을 회전분사형 노즐(233)과 연통시켜, 회전분사형 노즐(233)을 통해 응집제뿐만 아니라 공기를 강하게 분사시켜 유체의 회전력을 강화시킬 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 회전분사형 노즐(233)은 이송관(300)의 어느 지점에도 배치될 수 있으나, 구동유체의 회전력이 약해지는 지점에 배치되는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 물질이송장치는 이송관(300)에 응집제가 투입된 후에 믹싱부(400)를 거치는 것을 특징으로 한다. 응집제는 반응효율상 정량이 투입되는 것도 중요하지만, 투입된 응집제가 고체/액체 상태로 혼재되어 있는 이송유체와 신속하게 전면적으로 반응되도록 하는 것도 매우 중요하다.

본 발명에 따른 믹싱부(400)는 투입된 응집제가 이송유체와 신속하면서도 전면적으로 반응되도록 하기 위한 구성이다.

도 2는 믹싱부(400)의 제1 실시예로서, 이송관의 특정부분을 나선형상으로 된 믹싱관(410)으로 만들어 이송유체에 응집제가 투입된 후 나선형상을 통과하면서 이송유체의 흐름이 자연스럽게 소용돌이 형상을 형성하도록 한다.

도 3은 믹싱부(400)의 제2 실시예로서, 이송유체의 흐름이 소용돌이 형상으로 될 수 있도록, 이송관의 특정부분의 내부벽면에 나선 형상 등의 믹싱홈(430)을 형성하였다.

도 4는 믹싱부(400)의 제3 실시예로서, 이송유체의 흐름이 소용돌이 형상으로 될 수 있도록, 이송관의 특정부분의 내부벽면에 나선 형상으로 배열된 복수의 돌기부로 이루어진 믹싱가이드부(450)를 구비하고 있다.

본 발명에 따른 믹싱부(400)의 다른 실시예로서, 제1 실시예 내지 제3 실시예를 조합하여 실시하는 것도 바람직하다.

본 발명에 따른 물질이송장치는 파쇄부(500)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 파쇄부(500)는 이송관의 흡입구(310) 부근에 배치되어, 고화(固化)되어 흡입이 곤란한 이송대상물을 이송되기 용이하게 파쇄하는 기능을 수행하게 된다.

본 발명에 따른 파쇄부(500)의 실시예로서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 회전 블레이드(510)를 구비하여 이송대상물을 파쇄할 수 있다.

본 발명에 따른 파쇄부(500)의 다른 실시예로서, 도 9에 도시된 바와 같이 고압수를 이용한 파쇄기(530) 또는 고압공기를 이용한 파쇄기(550)를 구비하여 탱크 등의 벽면에 흡착된 이송대상물을 파쇄하여 이송되기 용이한 상태로 만들 수 있다.

본 발명에 따른 파쇄부(500)의 응용 실시예로서, 회전블레이드(510), 고압수 파쇄기(530) 및 고압공기 파쇄기(550)를 조합하여 실시하는 것도 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 파쇄부(500)는 커버(570)를 추가로 구비하여, 파쇄된 이송대상물이 이송관의 흡입구(310)로 흡입되지 않고 부유 상태로 확산되는 등의 환경오염을 방지하는 구조를 갖추고 있다.

또한 본 발명에 따른 물질이송장치는 액체리사이클링부(600)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 물질이송장치는 고압수가 공급되어 구동되는 시스템인데, 구동유체가 부족한 작업현장 또는 환경적으로 문제가 될 수 있는 구동수의 양을 최소화하는 것이 필요한 경우 등에 대응하기 위하여 이송관의 토출구(350)에서 배출된 액체를 다시 구동유체로 사용하는 시스템을 채택하고 있다.

본 발명에 따른 액체리사이클링부(600)는 순환펌프(630)를 포함하며, 필요에 따라 배출액체 저장탱크(610) 및 액체공급탱크(650)를 추가로 포함할 수 있다. 도 6은 본 발명의 액체리사이클링부(600)를 나타내는 개념도이며, 이송관의 토출구(350)에서 배출된 액체를 저장하는 탱크(610)와, 고압수 공급부의 고압펌프(110)에 구동수를 공급하기 위한 액체공급탱크(650)가 구비되고, 두 개의 탱크(610, 650) 간에 순환펌프(630)를 설치하여 액체를 펌핑하는 시스템으로 구동된다.

본 발명에 따른 물질이송장치는 물질이송의 다양한 경우에 적용될 수 있으며, 본 명세서에는 하천의 퇴적물 이송에 활용하는 실시예(도 7 참조)와 탱크청소에 활용하는 실시예(도 9 참조)를 예시하고 있다.

본 발명인 물질이송장치는 첫째, 다양한 응집제 공급노즐을 통해 응집제가 신속히 투입되게 하며, 또한 이송유체의 회전력을 강화할 수도 있다. 둘째, 투입된 응집제가 이송유체와 잘 반응할 수 있는 믹싱부를 구비하여 고체/액체 분리를 용이하게 한다. 셋째, 파쇄부를 구비하여 이송대상물의 흡입을 용이하게 한다. 넷째, 액체리사이클링부를 구비하여 이송관에서 배출된 액체를 재활용하여 구동수 부족 및 환경오염을 방지한다.

Claims (10)

1. 고압펌프 및 공기공급장치를 갖는 고압수 공급부와;

   응집제 공급관으로 이동된 응집제가 응집제 공급노즐을 통해 이송관으로 투입되는 응집제 공급부와;

   고압수 공급부 및 응집제 공급부와 연통되며, 흡입구 및 토출구를 갖는 이송관과;

   응집제 공급부를 통해 이송관 내부로 공급된 응집제가 이송유체와 혼합되는 믹싱부를 포함하며,

   상기 믹싱부는 이송관 자체가 나선형상의 믹싱관인 구조, 이송관 내면에 나선형상의 믹싱홈이 형성된 구조 및 이송관 내면에 믹싱가이드부가 돌출된 구조로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 응집제 공급노즐은, 이송관을 관통하여 이송관의 내부에 삽입되고, 끝단이 유체의 이송방향으로 놓이는 삽입형 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
3. 제1항에 있어서

   상기 응집제 공급노즐은, 노즐의 배치각도가 이송유체의 소용돌이 흐름 방향에 상응하도록 경사지게 이송관과 연통된 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
4. 제3항에 있어서,

   응집제 공급노즐은, 이송관의 내면으로부터 돌출된 구조인 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 응집제 공급관에는 공기 공급관이 연통되는 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 이송관의 흡입구 측에 이송대상물을 파쇄하는 파쇄부가 구비된 것을 특 징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 파쇄부는 회전블레이드, 고압수 파쇄기 및 고압공기 파쇄기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 파쇄부를 덮는 커버를 더 구비하여, 파쇄부에서 파쇄된 이송대상물이 흡입구로 이동되게 하는 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 고압펌프는, 환형 혼기제트펌프인 것을 특징으로 하는

   고압수를 이용한 물질이송장치.
10. 제1항에 있어서,

    이송관의 토출구에서 배출된 액체를 저장하는 배출액체 저장탱크(610);

    상기 고압수 공급부(100)로 액체를 공급하는 액체공급탱크(650); 및

    배출액체 저장탱크(610)로부터 액체공급탱크(650)로 배출된 액체를 이동시키는 순환펌프(630)를 포함하는 액체리사이클링부(600)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는

    고압수를 이용한 물질이송장치.

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