KR20090005026U - 회전체의 자동 발란스 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원심분리기 등 회전축을 중심으로 고속으로 회전하는 기기에서 발란스가 맞지 않을 경우 이를 잡아주어 진동, 소음 등이 일어나지 않도록 하는 장치이다. 이하부터는 원심분리기를 주된 예로 본 고안을 적용, 설명하겠다.

원심분리기는 회전체를 고속으로 회전시키기 위한 모터와 원심분리 할 대상을 장착하는 장착 홀더, 그리고 제어부로 크게 나뉠 수 있다. 원심분리 할 대상을 장착할 때는 회전축 맞은편 동일 거리에 원심분리 할 대상과 동일한 무게의 것(균형추)을 두어서 발란스를 맞춰줘야 하는데 이를 실패하면 진동과 소음, 모터 및 기기의 고장 등을 일으키게 된다. 하지만 발란스를 맞추는 일은 천칭을 두고 하는 수작업으로 매번 하기에 번거로운 일이며 작업자의 실수, 장착 홀더의 이물질 축적 등 다양한 원인에 의해 발란스가 맞지 않은 상태에서 회전시키는 일이 종종 발생한다. 이는 모터와 기기의 수명 단축의 주요 원인이다.

본 고안은 회전축에 부착되어 있는 사방으로 밀폐된 공간에 유동성 물질을 넣어 고속 회전시 자동으로 발란스를 맞춰주는 장치이다.

본 고안에 의해 작업자는 발란스를 맞춰야 하는 수고로움을 덜 수 있으며, 모터 및 기기는 안정적인 회전으로 내구성을 더할 것이다.

원심분리기, 균형(발란스, Balance), 원심력, 모터

Description

회전체의 자동 발란스 장치 {Auto-balance device of rotation body}

본 고안은 원심분리기 등 회전축을 중심으로 고속으로 회전하는 기기에서 발란스가 맞지 않을 경우 이를 잡아주어 진동, 소음 등이 일어나지 않도록 하는 장치이다.

회전축을 중심으로 고속으로 회전하는 기기는 회전시 원심력의 합이 회전축에서 제로가 되어야만 진동, 소음 등이 발생하지 않는데, 특히 원심분리기처럼 무게 있는 것을 싣고 회전을 시켜야하는 경우 이는 쉬운 문제가 아니다. 작업자는 대개 천칭을 이용하여 회전축 양쪽에 장착할 대상의 무게를 맞추는데 완벽히 맞추기도 힘들 뿐더러 매번 하기에 번거로운 일이다. 또한 작업자의 실수, 장착 홀더의 이물질 축적 등 다양한 원인에 의해 발란스가 맞지 않은 상태에서 회전시키는 일이 종종 발생하는데 이는 모터와 기기의 고장, 수명 단축의 주요 원인이다.

본 고안은 원심분리기 등 회전축을 중심으로 고속으로 회전하는 기기에서 발란스가 맞지 않을 경우 이를 잡아주어 진동, 소음 등이 일어나지 않도록 하는 것이다.

원심 분리기 등 회전축을 중심으로 고속으로 회전하는 기기는 회전시 원심력의 합이 회전축에서 제로가 되어야만 진동, 소음 등이 발생하지 않는다. 하지만 앞에 기술하였듯이 여러 이유에 의해 발란스가 맞지 않는 경우가 발생하고 그래서 회전축에는 여분의 원심력이 생기게 된다. 본 발명은 회전축에 부착되어 있는 사방으로 밀폐된 공간에 유동성 물질을 빈 공간이 있게 넣어 주어, 회전시 회전축에 발생하는 여분의 원심력을 상쇄시키게끔 유동성 물질이 자연스럽게 위치이동을 하게 한 것이다.

그러나 한가지 문제점이 남아 있다. 원심분리가 끝나고 회전 속도가 점점 늦춰지면 유동성 물질에는 원심력보다 중력이 더 영향을 미치게 될 것이다. 그러면 유동성 물질은 변화된 위치에서 점점 제자리로 돌아올 것이고 따라서 상쇄되었던 여분의 원심력도 다시 발생하게 될 것이다. 그러므로 유동성 물질은 변화된 위치에서 회전이 끝날 때까지 머물러 있어야 하는데 그러려면 알맞은 시점에 고체 상태로 전환되어야 한다. 즉 유동성 물질이 회전하기 전에는 액체나 졸 상태이다가 일정 속도에 다다르면 고체 상태로 전환되어야 한단 얘기다. 이의 해결을 위해 유동성 물질은 용융점(녹는점)이 낮은 물질을 쓰고, 상태 전환(고체에서 액체, 액체에서 고체)을 위해 열선 및 냉각 장치를 두어야 한다. 용융점이 낮은 물질은 유기물, 무기물 등 다양하므로 용도에 맞게 사용하면 되는데 실온 근처에서 상태 전환을 하는 물질이라면 에너지도 적게 들고 사용범위도 넓을 것이다. n-Paraff 계열인 Hexadecane은 용융점이 18.10℃, Heptadecane은 21.90℃ 이다. 밀폐된 공간을 만들어주는 벽에 열선(도 2의 7)을 장치해 주어, 밀폐된 공간의 온도를 25℃로 유지해주면 이 물질은 위치 이동이 자유로운 액체 상태가 된다. 회전이 시작되면 액체는 회전축에 생기는 여분의 원심력을 상쇄시키게끔 질량이 낮은 쪽으로 더 많이 분배되어 이동할 것이고 따라서 회전은 안정적이 될 것이다. 회전이 일정 속도에 이르면 열선이 꺼지고 냉각기가 작동하여 온도를 18℃ 이하로 낮춰준다. 그러면 유동성 물질은 고체상태가 되어 변화된 위치를 유지할 것이고 회전이 완전히 멈출 때까지 기기는 안정적일 것이다. 회전이 완전히 멈추면 냉각기가 꺼지고 다시 열선이 작동하여 유동성 물질을 액체 상태로 만들어 준다. 그러면 다음 원심분리를 위한 준비 상태가 되는 것이다.

회전축을 중심으로 고속으로 회전하는 기기는 회전시 원심력의 합이 회전축에서 제로가 되어야만 진동, 소음 등이 발생하지 않는데, 특히 원심분리기처럼 무게 있는 것을 싣고 회전을 시켜야하는 경우 이는 쉬운 문제가 아니다. 작업자는 대게 천칭을 이용하여 회전축 양쪽에 장착할 대상의 무게를 맞추는데 완벽히 맞추기도 힘들 뿐더러 매번 하기에 상당히 번거로운 일이다. 또한 작업자의 실수, 장착 홀더의 이물질 축적 등 다양한 원인에 의해 발란스가 맞지 않은 상태에서 회전시키는 일이 종종 발생하는데 이는 모터와 기기의 고장, 수명 단축의 주요 원인이다.

본 고안을 사용함으로써 작업자는 발란스를 맞춰야 하는 수고로움을 덜 수 있으며, 안정적인 회전으로 모터와 기기에는 내구성을 더할 것이다.

본 고안을 첨부된 도면을 참고하여 설명하겠다.

도 1은 원심분리기를 위에서 본 모습이다. 원심분리할 대상을 넣는 공간(1), 회전축(3), 회전축에 부착되어있는 밀폐된 공간(2)이 있다.

도 2는 도 1의 A-B의 단면도이다. 밀폐된 공간(2)에 충전물(5)이 빈 공간(6)을 두고 채워져 있다. 열선(7)은 밀폐된 공간(2)을 만들어주는 벽면에 위치하여 빠르게 충전물(5)의 온도를 높여줄 수 있다. 따라서 충전물(3)의 액화 속도도 빨라질 것이다. 충전물의 온도를 낮춰줘 고체화시키는 냉각기(9), 그리고 모터(8)가 있다.

도 3은 원심분리기가 질량의 차이가 있는 물체(10)를 싣고 회전 중일 때의 도 1의 A-B 단면도이다. 충전물(5)이 질량이 적은 쪽으로 더 많이 분배되어 회전축(3)에 생긴 여분의 원심력을 상쇄시켜 안정적인 회전이 되도록 한다.

도 4는 원심분리기가 질량의 차이가 있는 물체(10)를 싣고 회전 중일 때의 도 1의 C-D 단면도이다.

도 1은 본 고안을 적용한 원심분리기를 위에서 본 모습.

도 2는 도 1의 A-B의 단면도.

도 3은 무게가 같지 않은 두 물체를 장착하고 회전중일 때의 도 1의 A-B 단면도.

도 4는 무게가 같지 않은 두 물체를 장착하고 회전중일 때의 도 1의 C-D 단면도.

Claims (1)

1. 원심분리기 등 회전축을 중심으로 고속으로 회전하는 기기에서 회전축에 부착된 사방으로 밀폐된 공간에 유동성 액체를 넣어 회전 시 자동으로 발란스를 잡아주게끔 한 장치.

   상기 유동성 액체는 Hexadecane, Heptadecane 등 용융점이 낮은 물질, 즉 상온 근처에서 쉽게 고체에서 액체, 액체에서 고체로 상태 변환이 되는 물질을 사용한 것.

   상기 유동성 액체의 상태 변환을 위해 유동성 액체를 가둬두는 벽면에 열선장치를 하고 기기에는 냉각장치를 한 것.

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