KR20160111690A

KR20160111690A - 에어 챔버

Info

Publication number: KR20160111690A
Application number: KR1020150036667A
Authority: KR
Inventors: 이상헌
Original assignee: 동일엠티(주); 이상헌
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-09-27
Also published as: KR101693490B1

Abstract

본 발명은 에어 챔버에 관한 것으로서, 펌핑에 의해 유입된 물이 몸체의 내부 압력에 의해 설정 수위만큼 저장되는 몸체; 상기 몸체 내부에 구비되어 유입된 물 가운데 설정 수위를 초과하는 부분이 상기 몸체 내부의 압력에 의해 배출되는 배수관; 및 상기 배수관의 입구측에 구비되어 물의 유입 방향을 안내하는 가이드를 포함한다.
본 발명에 따르면, 펌핑에 의해 에어 챔버 내부로 유입되는 물이 어느 정도 차면 내부 압력 때문에 수위가 상승하지 못하고 배출되게 함으로써 물리적인 방법에 의해 맥동현상을 저감시키고, 유입관과 배출관이 직선 상태가 되도록 설치하여 배관의 꺾임 부위에 잔류하는 공기를 유체가 밀어주는 과정에서 펌프 부하가 증가하는 것을 방지하면서 이에 꺾임 배관의 구성시 필요한 엘보우(elbow) 등을 생략 가능하여 구조적으로 단순하면서 배관 구성품의 감소가 가능한 효과가 있다. 또한, 본 발명은, 몸체의 출구측에 볼을 삽입한 상태에서 출구로 배출되는 배출수만 통과하도록 하여 체크 밸브 기능을 겸비하게 한 효과가 있다.

Description

에어 챔버 {Air chamber}

본 발명은 에어 챔버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압력차에 의해 설정 수위를 초과한 유입수가 연속적으로 배출되게 하여 펌프의 맥동 현상 등을 방지하는 에어 챔버에 관한 것이다.

일반적으로 에어 챔버는 압력용기의 하부에 물이 들어 있고 그 상부의 밀폐된 공간에 공기가 존재할 수 있는 공간을 만들어 놓은 형태의 압력조절장치를 말한다.

이러한, 에어 챔버는 정량 펌프의 경우 특성상 맥동(Surging)이 발생하기 때문에 토출측에 맥동을 최대한 줄이도록 설치하여 일정한 유량으로 공급되어질 수 있도록 사용되고 있다.

여기서, 맥동현상이라 함은 사람의 맥박처럼 주기적으로 일정하게 작동하는 움직임으로, 다이어프램 펌프의 작동시 다이어프램 펌프의 흡입·토출 작용에 의해 발생되는 현상으로, 상기와 같이 발생되는 맥동현상을 방지하기 위하여 다이어프램 펌프와 약품주입탱크 사이에 액체의 속도 급변시 충돌이나 압력 강하/상승 현상이 일어나는 것을 방지하기 위한 에어 챔버가 설치된다.

특히, 에어 챔버는 펌프의 토출라인 측에 워터 헤머(수격현상: water hammer) 현상이 발생하는 경우 충격을 흡수하여 펌프에 영향을 끼치지 않도록 한다.

이때, 워터 헤머는 유체의 속도가 갑자기 빨라지거나 느려짐에 의해 발생되는 압력 변동을 말한다. 이 압력변동으로 인해 수배관이 손상될 수 있는 심각한 경우도 발생할 수 있기 때문에, 배관설계를 검토할 때 잠재적인 워터 해머의 문제를 고려해야 한다. 즉, 수배관 시스템에서 기능장애가 발생하지 않도록 철저한 압력서지(Surge) 분석이 이루어져야 한다.

이러한 에어 챔버와 관련된 기술이 공개실용신안공보 제1999-012762호에 제안된 바 있다.

이하에서 종래기술로서 공개실용신안공보 제1999-012762호에 개시된 에어 챔버를 간략히 설명한다.

도 1은 공개실용신안공보 제1999-012762호(이하 '종래기술 1'이라 함)에서 에어 챔버의 정단면도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1의 에어 챔버(30)는 다이어프램 펌프의 흡입 토출시 발생되는 맥동을 방지하기 위하여 상기 다이어프램 펌프의 출력 라인에 설치되는 에어 챔버(30)에 있어서, 챔버 내부에 설치되는 부레(27) 및 상기 부레(27)의 상부로 연장되게 설치되는 로드(25)와, 공기 주입 통로(26b)를 그 일변에 가지는 챔버에 설치되는 공기 주입체(26)와, 상기 공기 주입체(26)의 내부에 설치되며, 일변은 상기 공기 주입체(26)의 내부변에 일단이 맞대어진 스프링(23)과 그 타단에서 맞대어져 있고, 그 하부변에는 상기 로드(25)가 맞대어져 있고, 평상시에는 상기 공기 주입 통로(26b)로부터 유입되는 공기를 막고 있는 개폐 수단(24)을 포함하여 이루어져, 상기 부레(27)의 이동에 따른 로드(25)의 이동에 따라 상기 개폐 수단(24)이 상기 공기 주입 통로(26b)를 열고 닫음을 특징으로 한다.

그러나 종래기술 1에 의한 에어 챔버는 유면에 따라 자동으로 개폐되는 개폐 수단(24)이 기구적인 구조에 의해 구현되므로 상기 개폐 수단(24)의 오작동시 에어 챔버 내부의 공기량 조절이 불가능하므로 이에 대한 해결책이 요구되고 있다.

또한, 종래기술 1에서 공기주입체(26)의 일 측면에는 공기주입통로(26b)가 관통공(26c)과 직교 방향으로 구비되는데 이러한 구조를 통해 아웃풋트 라인(4) 역시 절곡 형성됨에 따라 절곡 부위(절곡 부위는 기포가 형성될 수 있으며, 이 경우 물이 기포도 같이 밀어내어야 함)에서 펌프의 부하가 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 종래기술 2의 에어 챔버(30)가 적용되는 시스템은 주 탱크(10)에 저장된 물이 다이어프램 펌프(40)에 의해 펌핑되면서 제1 연결관(12)을 통해 에어 챔버(30) 내부로 유동하다가 상기 에어 챔버(30)의 내부에 충진된 공기의 압력에 의해 유입되지 못하고 제2 연결관(14)을 통해 상기 에어 챔버(30) 외부로 강제 배출되면서 상기 제1 연결관(12)에서 공급되는 물과 상기 제2 연결관(14)에서 배출되는 물이 제3 연결관(16)으로 배출되어 보조 탱크(20)로 공급되는 것이다.

이러한 종래기술 2는 다이어프램 펌프(40)의 다이어프램이 한번 밀면 제1 연결관(12)과 제2 연결관(14)을 통해 물이 에어 챔버(30) 내부로 유입되었다가 상기 에어 챔버(30)의 내부 압력에 의해 다시 빠져나오게 되면서 제1 연결관(12)에서 공급되는 물과 함께 제3 연결관(16)으로 배출되는 과정에서 상기 다이어프램의 동작에 의해 물을 밀고 당길 때 맥동 현상이 발생되므로 이에 대한 해결책이 요구되고 있다.

대한민국 공개실용신안공보 제1999-012762호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 펌핑에 의해 에어 챔버 내부로 유입되는 물이 어느 정도 차면 내부 압력 때문에 수위가 상승하지 못하고 배출되게 함으로써, 물리적인 방법에 의해 맥동현상을 저감시키고, 유입관과 배출관이 직선 상태가 되도록 설치 가능하여 배관의 꺾임 부위에서의 펌프 부하 증가를 방지하며, 엘보우(elbow) 등과 같은 구성품의 감소가 가능한 에어 챔버를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 몸체의 출구측에 볼을 삽입하여 출구로 배출되는 배출수만 통과하도록 체크 밸브 기능을 겸비하게 할 수 있게 한 에어 챔버를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 펌핑에 의해 유입된 물이 몸체의 내부 압력에 의해 설정 수위만큼 저장되는 몸체; 상기 몸체 내부에 구비되어 유입된 물 가운데 설정 수위를 초과하는 부분이 상기 몸체 내부의 압력에 의해 배출되는 배수관; 및 상기 배수관의 입구측에 구비되어 물의 유입 방향을 안내하는 가이드를 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 가이드는 역원뿔 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 가이드의 저면에 방사상의 홈이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 몸체의 입구와 출구는 동일선상에 배치될 수 있다.

특히, 상기 에어 챔버는 상기 다이어프램 펌프의 출구측에 설치될 수 있다.

더욱이, 상기 몸체의 출구에 별도의 펌프를 설치하고, 상기 몸체의 출구측에 볼을 삽입하여 상기 펌프의 작동 여부에 따라 상기 볼이 출구를 개폐하도록 체크 밸브 기능을 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 펌핑에 의해 에어 챔버 내부로 유입되는 물이 어느 정도 차면 내부 압력 때문에 수위가 상승하지 못하고 배출되게 함으로써 물리적인 방법에 의해 맥동현상을 저감시키고, 유입관과 배출관이 직선 상태가 되도록 설치하여 배관의 꺾임 부위에 잔류하는 공기를 유체가 밀어주는 과정에서 펌프 부하가 증가하는 것을 방지하면서 이에 꺾임 배관의 구성시 필요한 엘보우(elbow) 등을 생략 가능하여 구조적으로 단순하면서 배관 구성품의 감소가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 몸체의 출구측에 볼을 삽입한 상태에서 출구로 배출되는 배출수만 통과하도록 하여 체크 밸브 기능을 겸비하게 한 효과가 있다.

도 1은 종래기술 1에 의한 에어 챔버의 정단면도이다.
도 2는 종래기술 2에 의한 에어 챔버가 설치된 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에어 챔버를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에어 챔버를 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 에어 챔버에 체크 밸브 기능을 부가한 상태를 도시한 계략도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 에어 챔버를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 에어 챔버를 도시한 측단면도이다.

본 발명에 의한 에어 챔버(100)는 금속재 등으로 형성되되, 하부 플랜지(110), 하부 연결구(120), 하부 커버(130), 몸체(140), 배수관(150), 가이드(160), 상부 커버(170), 상부 연결구(180) 및 상부 플랜지(190)를 포함하며, 상기 하부 연결구(120), 하부 커버(130), 몸체(140), 상부 커버(170) 및 상부 연결구(180)는 개스킷(gasket) 등을 통해 밀폐 구조로 구비된다.

하부 플랜지(110)는 원판 형상으로 중심에 하부 연결구(120)의 하단이 결합되도록 홀이 관통 형성된다.

하부 연결구(120)는 단차 형상으로 형성되며, 하단이 하부 플랜지(110)의 홀에 삽입 고정되고, 상단 외주면에는 하부 커버(130)의 중심에 나선 체결될 수 있도록 나선홈이 형성된다. 이때, 상기 하부 연결부(120)의 내부에는 단차 형성된 홀이 관통 형성된다.

하부 커버(130)는 원판 형상으로 하부 연결구(120)의 상단에 형성된 나선돌기와 나선체결될 수 있도록 중심에 나선홀이 관통 형성된다.

몸체(140)는 하부 커버(130)의 외주면에 고정되는 원통 형상으로 내부에 하부 연결구(120)의 단차 형성된 홀을 통해 물이 유입된 후 저장되는 공간이다. 이때, 상기 몸체(140)는 펌프의 펌핑에 의해 유입된 물이 내부 압력에 의해 설정 수위만큼 저장되는 공간이다.

더욱이, 상기 몸체(140)의 외주면에는 공기 유로를 형성시키는 라인파이프 커넥터 등이 구비될 수 있다.

배수관(150)은 몸체(140) 내부에 직립된 상태로 구비되어 유입된 물 가운데 설정 수위를 초과하는 부분이 상기 몸체(140) 내부의 압력에 의해 배출되도록 하단에 물이 유입되는 유입홀(152)이 형성된다.

여기서, 상기 배수관(150)의 하단에 형성된 유입홀(152)은 지그재그 형태로 구비된다. 예컨대, 상기 유입홀(152)이 4개로 형성되는 경우, 이격된 한 쌍과 다른 한 쌍은 높이가 서로 상이하게 형성되는 것이다.

가이드(160)는 배수관(150)의 하단인 입구측에 구비되어 하부 연결구(120)를 통해 유입되는 물의 유입 방향을 안내하게 된다.

이때, 상기 가이드(160)는 역원뿔 형상으로 형성되어 경사면을 따라 물이 유입되게 된다. 더욱이, 상기 가이드(160)는 도면에는 도시하지 않았지만 경사면에 방사상의 홈을 형성하여 상기 방사상의 홈을 통해 물의 유입 방향에 직진성을 부여할 수 있다. 한편, 상기 가이드(160)는 저면이 역원뿔 형상인 것으로 예시하였으나 이에 한정하지 않고 역각기둥형, 역반구형 등으로 변경 실시가 가능하다.

상부 커버(170)는 원판 형상으로 상부 연결구(180)의 하단에 형성된 나선돌기와 나선 체결될 수 있도록 중심에 나선홀이 관통 형성된다.

상부 연결구(180)는 단차 형상으로 형성되며, 상단이 상부 플랜지(190)의 홀에 삽입 고정되고, 하단 외주면에는 상부 커버(170)의 중심에 나선 체결될 수 있도록 나선홈이 형성되며, 내부에는 배수관(150)의 상단에 삽입 고정될 수 있도록 단차 형성된 홀(182)이 관통 형성된다.

한편, 몸체(140)의 입구측인 하부 연결구(120)의 홀과 상기 몸체(140)의 출구측인 상부 연결구(180)의 홀(182)은 동일 수직선상에 배치되어 입구와 출구 배관을 일직선상에 배치시킬 수 있으므로 펌프 부하의 상승을 방지할 수 있다. 이는 종래기술에서와 같이 배관이 절곡 형성되는 경우 절곡 부위에서 형성되는 에어(air)를 물과 같이 유동시켜야 함에 따라 펌프에 부하가 발생하기 때문이다.

상부 플랜지(190)는 원판 형상으로 중심에 상부 연결구(180)의 상단이 결합되도록 홀이 관통 형성된다.

그러므로 본 발명에 의한 에어 챔버(100)의 작동 과정은 다음과 같다.

우선, 펌프가 작동하면서 상기 펌프와 연결된 배관 및 상기 배관의 끝단에 연결된 하부 연결구(120)의 홀을 따라 몸체(140) 내부로 물이 유입된다.

다음으로, 몸체(140) 내부로 유입된 물은 경사진 가이드(160)의 저면을 따라 상기 몸체(140)의 내주면 방향으로 이동하게 된다.

이때, 몸체(140) 내부로 유입되는 물이 설정 수위에 도달하면 상기 몸체(140) 내부의 공기가 압축되면서 내부 압력 때문에 수위가 더 이상 상승하지 못하게 되며, 그 후 배수관(150)의 유입홀(152)을 통해 유입된 후 상부 연결구(180)의 홀(182)을 통해 에어 챔버(100)의 외부로 배출된다.

이렇게, 펌핑에 의해 챔버 내부로 유입되는 물이 어느 정도 차면 수면 상승에 따라 몸체(140) 내부에 저장된 공기를 압축하면서 내부 압력으로 인해 수위가 상승하지 못하고 배출되게 함으로써, 물리적인 방법에 의해 맥동현상을 저감시키고, 유입관과 배출관이 직선 상태가 되도록 설치 가능하여 배관의 꺾임 부위에서의 펌프 부하 증가를 방지하며, 엘보우(elbow) 등과 같은 구성품의 감소가 가능하다.

한편, 본 발명의 에어 챔버(100)는 다이어프램 펌프(도면에 미도시) 등의 출구측에 바로 설치 가능하여 펌프와 에어 챔버와의 길이를 감소시킴에 따라 펌프의 효율 저하를 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 에어 챔버에 체크 밸브 기능을 부가한 상태를 도시한 계략도이다.

본 실시예는 상부 연결구(180)의 홀(182) 바닥에 접촉부재(220)를 위치시키고 상기 접촉부재(220)의 홀을 개폐하는 볼(230)을 삽입하여 상부 플랜지(190)에 연결된 연결관(200)의 단부에 에어 챔버(100)의 입구측에 설치된 다이어프램 펌프와 별도의 펌프(210)를 출구측에 설치한다. 이때, 상기 접촉부재(220)는 고무재 등으로 구비될 수 있다.

여기서, 상부 연결구(180)와 연결관(200)의 사이에는 별도의 분기배관이 구비되어 에어 챔버(100)의 물 또는 상기 에어 챔버(100)의 출구측에 설치된 펌프(210)에서 펌핑되는 물이 선택적으로 배출될 수 있다.

이렇게 하면, 에어 챔버(100)의 입구측에 설치된 다이어프램 펌프가 작동하는 경우 볼(230)이 펌핑력에 의해 상승하여 개방된 상부 연결구(180)의 홀(182)을 통해 물이 출구로 배출되지만 상기 다이어프램 펌프가 작동하지 않거나, 상기 에어 챔버(100)의 출구측에 설치된 별도의 펌프(210)가 작동하는 경우 상기 볼(230)이 하강하여 상기 상부 연결구(180)의 홀(182)을 폐쇄시킴에 따라 물의 유입을 방지하는 체크 밸브 기능을 하게 할 수 있다.

한편, 볼(230)의 상측에 탄성부재(도면에 미도시)가 구비하는 경우 상기 볼(230)이 항시 상부 연결구(180)의 홀(182)을 폐쇄시키도록 하여 에어 챔버(100)의 입구측에 설치된 다이어프램 펌프의 작동에 의해서만 상기 상부 연결구(180)의 홀(182)을 통해 물이 배출되게 하면서 상기 다이어프램 펌프가 작동을 정지하면 복원력에 의해 상기 볼(230)이 상부 연결구(180)의 홀(182)을 폐쇄시킬 수 있도록 구현할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 에어 챔버
110: 하부 플랜지
120: 하부 연결구
130: 하부 커버
140: 몸체
150: 배수관
160: 가이드
170: 상부 커버
180: 상부 연결구
190: 상부 플랜지

Claims

펌핑에 의해 유입된 물이 몸체의 내부 압력에 의해 설정 수위만큼 저장되는 몸체;
상기 몸체 내부에 구비되어 유입된 물 가운데 설정 수위를 초과하는 부분이 상기 몸체 내부의 압력에 의해 배출되는 배수관; 및
상기 배수관의 입구측에 구비되어 물의 유입 방향을 안내하는 가이드를 포함하는 에어 챔버.
제 1항에 있어서,
상기 가이드는 역원뿔 형상으로 형성되는 에어 챔버.
제 2항에 있어서,
상기 가이드의 저면에 방사상의 홈이 형성되는 에어 챔버.
제 1항에 있어서,
상기 몸체의 입구와 출구는 동일선상에 배치되는 에어 챔버.
제 1항에 있어서,
상기 에어 챔버는 상기 다이어프램 펌프의 출구측에 설치되는 에어 챔버.
제 1항에 있어서,
상기 몸체의 출구에 별도의 펌프를 설치하고, 상기 몸체의 출구측에 볼을 삽입하여 상기 펌프의 작동 여부에 따라 상기 볼이 출구를 개폐하도록 체크 밸브 기능을 하는 에어 챔버.