KR20130059953A - 회전타입 유체분무기의 속도제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체압력과 원심력을 이용하여 노즐튜브의 회전을 제어하여 유체분무기 설치에 따르는 비용과 기간을 절감하면서 유지 보수의 용이성과 더불어 효율성을 높일 수 있도록 한 회전타입 유체분무기의 속도제어장치에 관한 것으로서, 상부에 분무할 유체를 공급받을 수 있게 유체관을 연결하는 관연결부를 가지는 분무하우징과, 상기 분무하우징의 내부에 회전이 자유로우면서 관연결부와 접속하여 유체를 공급받을 수 있는 인렛포트를 가지고, 외부에 유체를 분무하기 위한 노즐팁을 가지는 노즐튜브를 결합하여 구성되는 회전타입 유체분무기에 있어서;
상기 유체분무기에는 외부에서 동력을 인가받지 않고 노즐튜브를 목적하는 바의 속도로 회전시켜 유체가 직선으로 목적하는 위치로 정상적으로 분무시킬 수 있도록 하는 속도제어장치를 더 설치하고, 상기 속도제어장치는, 분무하우징의 일 측방에 기밀수단을 강구하여 고정수단으로 단속되는 커버를 가지고 일체로 형성하는 제어하우징과, 상기 제어하우징 내부에 설치하여 노즐튜브의 회전속도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 제어수단으로 구성하고, 상기 제어수단은 노즐튜브의 회전력을 토대로 원심력을 발생시키는 원심력발생자와, 상기 원심력발생자의 동력을 토대로 제동력을 부여하는 제동력발생자를 포함하는 것이 특징이다.

Description

회전타입 유체분무기의 속도제어장치{SPEED CONTROLLING DEVICE FOR A FLUID SPRAYER}

본 발명은 회전타입 유체분무기의 속도제어장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 유체공급수단으로부터 유체를 공급받아 회전하면서 분사할 수 있도록 하는 유체분무기에 적용되어 목적하는 바의 회전수로 노즐이 회전할 수 있도록 함으로서 유체의 분사거리를 증대시켜 수목으로 유체공급의 용이성을 제공할 수 있도록 한 유체분무기용 속도제어장치의 제공에 관한 것이다.

회전타입 유체분무기는 유체공급수단으로부터 유체를 공급받아 회전하는 노즐로 공급하여 분무 되도록 함으로서 유체의 분무범위를 넓고 길게 하면서 고르게 분무되도록 하는 목적을 달성할 수 있어 부족한 인력을 대체할 수 있어 많이 설치되고 또한 사용되고 있다.

상기와 같은 회전타입 유체분무기는 유체공급수단으로부터 물, 농약, 액체비료 등과 같은 유체를 공급받아 농작물의 상방에서 하방으로 분무 또는 농작물의 하방에서 상방으로 분무하는 데 주로 사용되며, 농업용도 외에도 일반산업용 등에도 활용할 수 있음은 당연할 것이다.

상기와 같은 회전타입 유체분무기는 종래에도 다수 개발되어 사용되고 있으며 본원 출원인 또한 선행하여 실용신안으로 출원(제 2010 - 5586 호)한바 있으면 이를 도 6을 통하여 살펴보면 다음과 같다.

종래 기술이 적용되는 회전타입 유체분무기(1)는, 일측에 모터(2)를 내장하여 분무하우징(3)을 구비하고, 상기 분무하우징(3)의 내부에는 트러스트베어링(4)을 개재하여 노즐튜브(5)를 결합한다.

상기 분무하우징(3)의 내부에 위치한 노즐튜브(5)의 상부에는 구동기어(6)를 형성하여 모터(2)의 축에 구비되는 웜(7)과 분무하우징(3)에 웜커버(8)로 유지되는 웜휠(9)과 연접시켜 노즐튜브(5)가 모터(2)의 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 한다.

상기 분무하우징(3)의 상부에는 유체공급수단으로부터 인출되는 유체관(10)을 연결할 수 있도록 관열결부(11)를 가지는 하우징커버(12)를 체결핀 또는 나사 등과 같은 고정수단으로 결합하여 구성하고 있다.

상기와 같은 종래기술이 적용된 회전타입 유체분무기는, 일정한 회전속도를 유지할 수 있도록 모터를 내장하여 일반적으로 널리 사용되는 스프링쿨러에 비하여 회전속도의 조절이 용이한 장점은 있으나, 유체관을 통하여 공급되는 유체가 대략 30 ∼ 50 bar에 이르는 고압이기 때문에 내장되는 모터에 의하여 정확하게 제어되는 것은 현실적으로 불가능하다.

고압의 유체가 공급되는 과정에서 유체의 누수가 발생하고, 이러한 누수가 유체분무기 내부로 유입되어 오작동 또는 작동불능 상태를 유발하는 원인이 되는 데 모터의 축 부위를 통하여 수분이 유입된다.

상기와 같이 유체분무기의 내부로 수분이 유입될 경우에는, 분무하우징의 내부에 수분이 고여서 중요 기능을 수행하는 모터로 유입되어 모터의 고장을 유발하게 되므로 결국에는 유체분무기의 작동을 불가능하게 하는 원인이 되며, 모터의 구성품 일부 또는 전부를 부식시키는 것은 물론, 전원이 인가될 때 누전이나 합선의 원인이 되므로 결국에는 모터의 작동을 불가능하게 하는 원인이 되는 것이다.

또한, 노즐튜브를 일정한 속도로 회전할 수 있도록 제어하기 위한 모터의 경우 전원을 인가받아야 하기 때문에 전원인가를 위한 배선을 각각의 유체분무기로 모두 연결하여야 하고, 일목요연한 제어를 위한 수단으로 부수적인 컨트롤러를 필요로 하게 된다.

이와 같이 많은 부품을 필요로 하므로 설치의 용이성을 가지지 못하고 고가의 모터와 전선 및 컨트롤러 설치에 따라는 많은 비용이 증가하여 전체적인 설치비용이 소요되고, 시간이 경과 함에 따르는 유지 및 보수비용 또한 증가하게 되므로 이용자들에게 경제적인 부담을 가중시키게 된다.

뿐만 아니라, 고압의 유체를 공급받는 과정에서 모터와 기어 등에 부하가 많이 발생하여 쉽게 마모되는 것은 물론 유체압력과 모터의 구동력의 충돌로 인하여 원활하고 안정된 작동성을 보장하지 못하고, 초기에는 적정회전수를 유지할 수 있으나 시간이 경과 함에 따라 속도가 점점 빨라져 목적하는 바의 속도를 지속적으로 유지하지 못하게 된다.

상기와 같이 유제를 분무하기 위한 노즐튜브를 일정한 속도로 유지하지 못하게 되고 목적한 바의 속도보다 빠르게 회전하는 경우가 많을 경우에는 노즐튜브에서 분무되는 유체가 대상체로 직선으로 전달되지 못하고, 회전력에 의하여 휘어지면서 정상적인 분무가 불가능하게 되어 유체의 분무작업을 효율적으로 수행하지 못하게 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 상부에 분무할 유체를 공급받을 수 있게 유체관을 연결하는 관연결부를 가지는 분무하우징과, 상기 분무하우징의 내부에 회전이 자유로우면서 관연결부와 접속하여 유체를 공급받을 수 있는 인렛포트를 가지고, 외부에 유체를 분무하기 위한 노즐팁을 가지는 노즐튜브를 결합하여 구성되는 회전타입 유체분무기에 있어서;

상기 유체분무기에는 외부에서 동력을 인가받지 않고 노즐튜브를 목적하는 바의 속도로 회전시켜 유체가 직선으로 목적하는 위치로 정상적으로 분무시킬 수 있도록 하는 속도제어장치를 더 설치하고, 상기 속도제어장치는, 분무하우징의 일 측방에 기밀수단을 강구하여 고정수단으로 단속되는 커버를 가지고 일체로 형성하는 제어하우징과, 상기 제어하우징 내부에 설치하여 노즐튜브의 회전속도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 제어수단으로 구성하고, 상기 제어수단은 노즐튜브의 회전력을 토대로 원심력을 발생시키는 원심력발생자와, 상기 원심력발생자의 동력을 토대로 제동력을 부여하는 제동력발생자를 포함하여;

유체압력과 원심력을 이용하여 노즐튜브의 회전을 목적한 바로 제어할 수 있어 유체분무기 설치에 따르는 비용과 기간을 대폭 단축하면서 유지 보수의 용이성과 더불어 효율성을 높일 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 유체분무기의 내부에 외부의 전원이나 동력인가 없이 기계적으로 작동하는 속도제어장치를 내장하여 노즐튜브를 유체 압력에 관계없이 일정한 속도로 회전할 수 있도록 함으로서 분무 효율성을 높일 수 있도록 하는 것은 물론, 유체분무기의 고장을 최소화하여 유지 보수의 용이성을 제공하면서 설치비용을 절감할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술인 속도제어장치가 적용된 회전타입 유체분무기를 도시한 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기에 적용된 속도제어장치를 발췌하여 도시한 상면 사시도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기에 적용된 속도제어장치를 발췌하여 도시한 저면 사시도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기의 속도제어장치를 발췌한 단면도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기의 속도제어장치를 도시한 평단면 구성도.
도 6은 종래 기술이 적용된 회전타입 유체분무기를 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술인 속도제어장치가 적용된 회전타입 유체분무기를 도시한 외관 사시도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기에 적용된 속도제어장치를 발췌하여 도시한 상면 사시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기에 적용된 속도제어장치를 발췌하여 도시한 저면 사시도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기의 속도제어장치를 발췌한 단면도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기의 속도제어장치를 도시한 평단면 구성도로서 함께 설명한다.

통상적인 회전타입 유체분무기(100)는, 상부에 유체공급수단으로부터 유체를 공급받을 수 있도록 유체관(101)을 연결할 수 있도록 관연결부(102)를 가지는 분무하우징(103)을 구비한다.

상기 분무하우징(103)의 내부에는 트러스트와셔와 트러스트베어링을 개재하여 회전이 자유롭고, 상측에는 관연결부(102)와 접속하여 유체관(101)으로부터 고압의 유체를 공급받을 수 있는 인렛포트(104)를 가지고, 외부에는 유체를 분무하기 위한 노즐팁(105)을 가지는 노즐튜브(106)를 결합하여 구성한다.

본 발명에서는 상기 유체분무기(100)에 속도제어장치(110)를 더 설치하여 외부에서 동력을 인가받지 않고 노즐튜브(106)를 목적하는 바의 속도로 회전시켜 유체가 직선으로 목적하는 위치로 정상적으로 분무시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 속도제어장치(110)는, 분무하우징(103)의 일 측방에 기밀수단을 강구하여 볼트 또는 나사와 같은 고정수단으로 단속되는 커버(111)를 가지는 제어하우징(112)을 일체로 형성하고, 상기 제어하우징(112) 내부에 노즐튜브(106)의 회전속도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 제어수단(113)을 내장하여 구성한다.

상기 제어수단(113)은 노즐튜브(106)의 회전력을 토대로 원심력을 발생시키는 원심력발생자(115)와 상기 원심력발생자(115)의 동력을 토대로 제동력을 부여하는 제동력발생자(116)로 구성한다.

상기 원심력발생자(115)는, 노즐튜브(106)의 상부에 유체압력에 의하여 회전하는 노즐튜브(106)의 회전력을 전달받을 수 있도록 구동기어(117)를 결합하고, 상기 구동기어(117)의 동력을 전달받아 회전하면서 원심력을 발생시키도록 디스크(118)를 제어하우징(112)의 내부에 구비한다.

상기 구동기어(117)와 디스크(118) 사이와 디스크(118)의 저면에는 구동기어(117)의 회전력을 증폭시켜 디스크(118)를 고속으로 회전시켜 원심력을 발생시킬 수 있도록 하나 또는 하나 이상의 증속기어(119)를 설치하여 구성한다.

상기 디스크(118)는 회전시 떨림이나 진동이 없도록 정원 상의 판상형태로 구성하고, 상,하측에는 디스크축(121)을 형성하여 제어하우징(112)의 상,하측에 베어링과 같은 마찰력 저감수단을 강구한 축하우징(122)과 결합 되어 유지되도록 한다.

상기 제동력발생자(116)는, 디스크(118)의 상면위치 제어하우징(112)의 내벽면에 하나 또는 하나 이상의 제동턱(125)을 형성하고, 상기 디스크(118)의 상면에는 원심력에 의하여 디스크(118)의 외면 방향으로 이동하여 제동턱(125)과 결합 되어 디스크(118)의 회전을 정지시키기 위한 제동추(126)를 구비한다.

상기 제동추(126)는 디스크(118)의 상면에서 이탈되지 않고 직선운동을 안정적으로 수행할 수 있도록 가이드에 의하여 유지될 수 있도록 하는 것은 당연하다 할 것이다.

상기 제동추(126)는 디스크(118)의 상면에 돌출되는 디스크축(121)에 디스크(118)를 따라 회전하지 않도록 결합 되는 제동스프링(127)과 연결하여 설정 원심력 이하에서는 제동추(126)를 디스크(118)의 중심 방향으로 당기고 설정 원심력 이상에서는 인장 되어 제동추(126)가 제동턱(125) 방향으로 이동할 수 있도록 구성하여 노즐튜브(106)가 설정된 속도 이상으로 회전하면 일시 정지시킨 후 재회전하는 형태로 제어하여 원하는 속도로 제어할 수 있도록 구성한다.

상기와 같은 제동스프링(127)의 탄성은 원심력의 설정에 맞게 적절한 수학적인 계산에 의하여 부여할 수 있음은 당연할 것이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

물론, 상기 디스크(118)의 회전수는 증속기어(119)를 통하여 가감할 수 있는 데, 디스크(118)의 회전수에 따라 제동턱(125)과 제동추(126)의 수가 가변 된다.

즉, 디스크(118)의 회전이 빨라지면 제동턱(125)과 제동추(126)의 수가 많아지게 되고, 디스크(118)의 회전이 느려지면 제동턱(125)과 제동추(126)의 수가 적어짐은 당연할 것이며, 제동하우징(112)과 디스크(118)의 크기가 제한되기 때문에 회전수를 빠르게하여 제동턱(125)과 제동추(126)의 수를 많이 증가하는 것이 현실적으로 불가능하므로 1 ∼ 4개의 수를 유지하는 것이 바람직할 것이다.

상기 제동추(126)를 유지하는 제동스프링(127)은 본 발명의 도면에서는 중앙에 결합링(130)을 가지고, 상기 결합링(130)의 양측으로 스프링바디(131)를 원호형상으로 돌출시키고 상기 스프링바디(131)의 끝단에 제동추(126)와 결합하기 위한 결합팁(132)을 형성한 개략 Ｓ형상으로 구성하는 것을 도시하고 있으나, 이러한 형상 외에도 스프링바디(131)을 일자형으로 구성하면서 코일링타입의 권선을 수행한 형태 등 다양한 양상으로 실시할 수 있을 것이므로 도면의 예시에 국한되지 않음은 당연할 것이다.

상기 제동턱(125)은 제어하우징(112)과 디스크(118)의 축중심(P)에 대하여 직각을 유지하도록 하는 것보다는 예각(θ)을 가지도록 함으로서 제동추(126)가 제동턱(125)과 연접될 때 안정된 상태를 유지할 수 있으므로 바람직할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 회전타입 유체분무기(100)의 속도제어장치(110)의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

관연결부(102)에 연결된 유체관(101)을 통하여 고압의 유체가 노즐튜브(106)로 유입되어 노즐튜브(105)와 연결된 노즐팁(105)을 통하여 분무 되는데, 이 과정에서 초기에는 노즐튜브(105)가 천천히 회전하게 되나 시간이 지나면서 유체압력이 누적되어 노즐튜브(105)로 전달되므로 점진적으로 빠르게 회전하게 된다.

상기와 같이 노즐튜브(105)의 회전이 빨라지면 속도제어장치(110)를 구성하는 원심력발생자(115)에 의하여 원심력이 발생하고, 이 원심력에 의하여 제동력발생자(116)가 작동하여 노즐튜브(106)를 일시적으로 정지시킨 후 다시 회전하도록 함으로서 목적하는 바의 회전수로 제어할 수 있게 되는 것이다.

이러한 일련의 과정을 구체적으로 살펴보면,

노즐튜브(106)가 유체압력에 의하여 회전속도가 빨라지면, 노즐튜브(106)의 상부에 결합 된 구동기어(117)가 회전하고, 이 회전력을 증속기어(119)를 통하여 회전수가 증가 된 상태로 디스크(118)로 전달되므로 디스크(118)의 회전력이 빨라지게 된다.

그러면 디스크(118)의 상면에 위치하고 있는 제동추(126)에 원심력이 발생하여 제동추(126)를 유지하고 있던 제동스프링(127)의 장력을 극복하게 되므로 제동추(126)는 디스크(118)의 축중심(P)에서 멀어지게 되는 현상이 발생한다.

이러한 현상에 의하여 제동추(126)가 회전하는 과정에서 제어하우징(112)의 내벽에 형성되는 제동턱(125) 위치에 도달하게 되면 결국에는 제동추(126)가 제동턱(125)에 걸림 되므로 일시적으로 디스크(118)의 회전을 정지시키게 된다.

상기 디스크(118)가 일시적으로 정지되면 증속기어(119)와 구동기어(119) 또한 맞물린 상태에 있으므로 노즐튜브(106)의 회전이 정지되고, 이러한 정지가 일시적으로 이루어지면서 원심력이 사라지게 되면 다시 제동추(126)는 제동스프링(127)의 복원력에 의하여 원래의 위치로 복귀하게 된다.

물론, 유체압력과 노즐튜브의 회전수 또는 증속기어의 증폭상태와 목적하는 바의 회전수를 고려하여 세팅함으로써 1분당 노즐튜브(106)가 회전하여야 하는 수를 적절하게 세팅하여 제어할 수 있게 되는 것이다.

그러므로, 노즐튜브(106)는 다시 회전하고, 회전하는 과정에서 설정된 회전수 이상이 되면 일시 정지한 후 다시 회전하는 동작을 반복하게 되므로 노즐튜브(106)의 회전수를 외부로부터 전원이나 동력의 인가 없이 유체의 압력을 이용하여 적절한 회전수로 제어할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 외부로부터 전원이나 동력을 인가받지 않고 유체압력과 원심력을 이용하여 노즐튜브의 회전을 목적한 바로 제어할 수 있어 유체분무기 설치에 따르는 비용과 기간을 대폭 단축하면서 유지 보수의 용이성과 더불어 효율성을 높일 수 있는 장점을 가진다.

100; 유체분무기
103; 분무하우징
106; 노즐튜브
110; 속도제어장치
112; 제어하우징
115; 원심력발생자
116; 제동력발생자
118; 디스크
125; 제동턱
126; 제동추
127; 제동스프링

Claims (3)

1. 상부에 분무할 유체를 공급받을 수 있게 유체관을 연결하는 관연결부를 가지는 분무하우징과;
   상기 분무하우징의 내부에 회전이 자유로우면서 관연결부와 접속하여 유체를 공급받을 수 있는 인렛포트를 가지고, 외부에 유체를 분무하기 위한 노즐팁을 가지는 노즐튜브를 결합하여 구성되는 회전타입 유체분무기에 있어서;
   상기 유체분무기에는 외부에서 동력을 인가받지 않고 노즐튜브를 목적하는 바의 속도로 회전시켜 유체가 직선으로 목적하는 위치로 정상적으로 분무시킬 수 있도록 하는 속도제어장치를 더 설치하고;
   상기 속도제어장치는, 분무하우징의 일 측방에 기밀수단을 강구하여 고정수단으로 단속되는 커버를 가지고 일체로 형성하는 제어하우징과;
   상기 제어하우징 내부에 설치하여 노즐튜브의 회전속도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 제어수단으로 구성하고;
   상기 제어수단은 노즐튜브의 회전력을 토대로 원심력을 발생시키는 원심력발생자와;
   상기 원심력발생자의 동력을 토대로 제동력을 부여하는 제동력발생자를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전타입 유체분무기의 속도제어장치.
2. 제 1 항에 있어서;
   상기 원심력발생자는, 노즐튜브의 상부에 유체압력에 의하여 회전하는 노즐튜브의 회전력을 전달받을 수 있도록 결합하는 구동기어와;
   상기 구동기어의 동력을 전달받아 회전하면서 원심력을 발생시키도록 제어하우징 내부에 설치하는 디스크와;
   상기 구동기어와 디스크(118) 사이, 상기 디스크의 저면에 설치하여 구동기어의 회전력을 증폭시켜 디스크를 고속으로 회전시켜 원심력을 발생시키는 증속기어로 구성하는 것을 특징으로 하는 회전타입 유체분무기의 속도제어장치.
3. 제 1 항에 있어서;
   상기 제동력발생자는, 제어하우징의 내벽면에 하나 또는 하나 이상 형성하는 제동턱과;
   상기 디스크의 상면에 원심력에 의하여 디스크의 외면 방향으로 이동하여 제동턱과 결합 되어 디스크의 회전을 정지시키도록 구비하는 제동추와;
   상기 제동추는 디스크의 상면에 돌출되는 디스크축에 디스크를 따라 회전하지 않도록 결합 되는 제동스프링과 연결하여, 설정 원심력 이하에서는 제동추를 디스크의 중심 방향으로 당기고 설정 원심력 이상에서는 인장 되어 제동추가 제동턱 방향으로 이동할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 회전타입 유체분무기의 속도제어장치.

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