KR20220112580A - Fluid Supply Apparatus - Google Patents

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KR20220112580A
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유준일
최정훈
김용배
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유준일
최정훈
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Abstract

The present invention relates to a fluid supply device for inducing cavitation and Coanda effects. According to the present invention, the fluid supply device generates fine bubbles in a fluid supplied to the surface of an object to be processed according to the cavitation effect, and the fine bubbles generated in this way flow along the surface of the object to be processed according to the Coanda effect, thereby further improving the surface temperature and lubricity of the object to be processed.

Description

캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하는 유체 공급장치{Fluid Supply Apparatus}Fluid Supply Apparatus Inducing Cavitation and Coanda Effect

본 발명은 유체 공급장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하는 유체 공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid supply device, and more particularly, to a fluid supply device for inducing cavitation and Coanda effect.

기계 가공장치의 가공 대상물 표면에 유체를 공급하여 주면 가공 대상물의 온도를 낮추고 윤활성을 향상시켜 기계 가공장치의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.By supplying a fluid to the surface of the object to be processed in the machining apparatus, the temperature of the object to be processed on the main surface is lowered and lubricity is improved, thereby improving the productivity of the processing apparatus.

그러나 일정 수준 이상의 높은 압력 또는 많은 유체를 가공 대상물 표면에 공급하여 준다고 하더라도 이와 정비례하여 생산성이 향상되지 않는다.However, even if a high pressure above a certain level or a large amount of fluid is supplied to the surface of the object to be processed, productivity is not improved in direct proportion to this.

한국 등록특허 제10-1350135호(유체 소용돌이 발생장치)Korean Patent Registration No. 10-1350135 (fluid vortex generator) 한국 공개특허 제2003-0093374호(공작기계용 절삭유 혼합 및 공급장치)Korean Patent Publication No. 2003-0093374 (Cutting oil mixing and supplying device for machine tools)

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명은 가공 대상물 표면에 공급되는 유체를 통한 가공 대상물의 온도 저감 및 윤활성 효과를 향상시킬 수 있는 유체 공급장치를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been proposed in consideration of the above matters, and the present invention is to provide a fluid supply device capable of reducing the temperature of the object to be processed and improving the lubricity effect through the fluid supplied to the surface of the object to be processed.

본 발명의 실시예들에 따른 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하는 유체 공급장치는 유입된 유체가 프로펠러 형태의 날개부를 따라 회전하여 기포형 캐비테이션(Bubble Cavitation) 현상으로 유입된 유체 내부에 미세 기포가 발생되도록 하는 캐비테이션 발생부 및 상기 캐비테이션 발생부 후단부에 구비되며, 상기 미세 기포를 포함하는 유체가 코안다 발생 돌기부들을 지나며 유속이 상승하다 압력이 저하되어 유체가 물체 표면을 따라 흐르는 코안다(Coanda) 효과가 발생하도록 하는 코안다 발생부를 포함하며, 상기 날개부는 하나 이상 형성된다.In the fluid supply device for inducing cavitation and Coanda effect according to embodiments of the present invention, the introduced fluid rotates along the propeller-shaped wing portion, and microbubbles are generated inside the introduced fluid due to the bubble cavitation phenomenon. It is provided at the rear end of the cavitation generating unit and the cavitation generating unit, and the fluid including the microbubbles passes through the Coanda generating protrusions and the flow rate rises and the pressure decreases so that the fluid flows along the surface of the object Coanda It includes a Coanda generating unit for generating an effect, wherein one or more wing units are formed.

본 발명에 의한 유체 공급장치는 캐비테이션 효과에 따라 가공 대상물 표면에 공급되는 유체에 미세 기포가 발생되며 이와 같이 발생된 미세 기포가 코안다 효과에 따라 가공 대상물 표면을 따라 흐르게 되어 가공 대상물의 표면 온도 및 윤활성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In the fluid supply device according to the present invention, microbubbles are generated in the fluid supplied to the surface of the object according to the cavitation effect, and the microbubbles generated in this way flow along the surface of the object to be processed according to the Coanda effect, so that the surface temperature and There is an effect that can further improve the lubricity.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다.1 is a perspective view showing a state of a fluid supply device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a state of the fluid supply device according to the first embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing a state of a fluid supply device according to a second embodiment of the present invention.
4 is a plan view showing a state of a fluid supply device according to a third embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing a state of a fluid supply device according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a plan view illustrating a fluid supply device according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a plan view showing a state of a fluid supply device according to a sixth embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다. Before describing the embodiments according to the present invention in detail, the present invention is not limited to the configurations shown in the following detailed description or the accompanying drawings, which can be used or carried out in various ways.

또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다. It is also to be understood that the phraseology or terminology used herein is for the purpose of description only and should not be regarded as limiting.

즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.That is, as used herein, the expressions “mounted,” “installed,” “connected,” “connected,” “supported,” “coupled,” etc. It is used as a broad expression including both direct and indirect mounting, installation, connection, connection, support, and coupling. The expressions “connected”, “connected”, “coupled” are not limited to a physical or mechanical connection, connection, or coupling.

그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다. And in this specification, terms indicating a direction such as upper, lower, downward, upward, rearward, bottom, front, rear, etc. are used to describe the drawings, but these terms are used in a direction relative to the drawing for convenience (normally viewed). when) is indicated. These directional terms are not to be taken as literally limiting or limiting the invention in any form.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다. Also, terms such as “first”, “second”, “third”, etc. used herein are for illustrative purposes only and should not be construed as implying a relative importance.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하는 유체 공급장치(10)(이하 '유체 공급장치'로 칭한다.)의 모습을 나타낸 사시도로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 공급장치(10)는 크게 캐비테이션 발생부(100), 코안다 발생부(200)를 포함한다.1 is a perspective view illustrating a fluid supply device 10 (hereinafter referred to as a 'fluid supply device') for inducing cavitation and Coanda effect according to a first embodiment of the present invention. The fluid supply device 10 according to the example includes a cavitation generating unit 100 and a Coanda generating unit 200 .

캐비테이션 발생부(100)는 캐비테이션 효과를 통해 유체에 미세 기포가 포함되도록 하며, 코안다 발생부(200)는 코안다 효과를 통해 미세 기포가 포함된 유체가 원형등 다양한 형상을 가지는 가공 대상물 표면을 따라 흐르게 하여 가공 대상물의 온도 저감 및 윤활성등의 효과를 극대화한다.The cavitation generating unit 100 allows the fluid to contain microbubbles through the cavitation effect, and the Coanda generating unit 200 allows the fluid containing microbubbles through the Coanda effect to form a surface of a processing object having various shapes, such as a circle. It maximizes the effect of temperature reduction and lubricity of the object to be processed by flowing it along.

먼저 캐비테이션 발생부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 원통형의 몸체부가 구비되며 상기 몸체부의 둘레를 따라 날개부(110)가 형성된다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이 선단부의 표면 중심부에는 제1유체 확산부(122)가 형성된다.First, the cavitation generating unit 100 is provided with a cylindrical body portion as shown in FIG. 1 , and the wing portion 110 is formed along the periphery of the body portion. And as shown in FIG. 2 , a first fluid diffusion part 122 is formed in the center of the surface of the tip part.

그리고 선단부의 표면 중심 둘레를 따라 난류 형성부(120)가 형성된다.And the turbulence forming part 120 is formed along the periphery of the center of the surface of the tip part.

날개부(110)는 상기 원통형의 몸체부 둘레를 따라 프로펠러 형태로 형성되며 프로펠러 형태는 다양하게 실시 가능하며, 날개부(110)의 최대 두께 위치 근처에서 미세 기포가 발생하는 기포형 캐비테이션(bubble cavitation) 현상이 발생되도록 유도한다.The wing part 110 is formed in the form of a propeller along the circumference of the cylindrical body part, and the propeller shape can be implemented in various ways. ) to cause the phenomenon to occur.

따라서 상기 캐비테이션 현상을 통해 발생된 미세 기포는 가공 대상물 표면으로 공급되어 가공 대상물 표면에 미세 진동을 발생하여 가공 대상물 표면에 생성되는 이물질을 제거하도록하며 가공 대상물의 윤활성을 향상시킨다.Therefore, the microbubbles generated through the cavitation phenomenon are supplied to the surface of the object to be processed to generate micro vibrations on the surface of the object to remove foreign substances generated on the surface of the object to be processed and improve the lubricity of the object to be processed.

다음으로 캐비테이션 발생부(100)의 선단부는 도 2에 도시된 바와 같이 절단된것과 같은 평평한 면을 가진다. 이는 캐비테이션 발생부(100)로 공급되는 유체가 평평한 면에 부딪혀 난류 및 와류가 발생되도록 하기 위함이다. 이와 같이 캐비테이션 발생부(100) 선단부에서 난류 및 와류가 발생되면 날개부(110)에서 발생되는 캐비테이션 현상이 증가하여 미세 기포의 발생량이 증가하도록 한다. Next, the front end of the cavitation generating unit 100 has a flat surface as cut as shown in FIG. 2 . This is so that the fluid supplied to the cavitation generating unit 100 collides with a flat surface to generate turbulence and vortex. As described above, when turbulence and vortex flow are generated at the tip of the cavitation generating unit 100 , the cavitation phenomenon generated in the wing unit 110 is increased to increase the amount of microbubbles generated.

또한 캐비테이션 발생부(100) 선단부에는 삼각홈 형태의 난류 형성부(120)가 구비되어 캐비테이션 발생부(100)로 공급되는 유체는 서로 평평한 면에 부딪치거나 삼각홈에 유입된 후 되돌아 나오면서 섞이는 등 캐비테이션 발생부(100) 선단부에서 발생되는 난류 및 와류의 발생효과를 더욱 향상시킨다.In addition, a turbulence forming unit 120 in the form of a triangular groove is provided at the tip of the cavitation generating unit 100, so that the fluid supplied to the cavitation generating unit 100 collides with each other flat surfaces or flows into the triangular groove and then comes back and mixes, etc. The effect of generating turbulence and vortex generated at the tip of the cavitation generating unit 100 is further improved.

난류 형성부(120)의 형상은 도 2에 도시된 삼각홈 형상 이외에 사용자의 선택에 따라 자유롭게 실시가 가능하다.The shape of the turbulence forming part 120 can be freely implemented according to a user's selection other than the triangular groove shape shown in FIG. 2 .

다음으로 캐비테이션 발생부(100) 선단부에는 제1유체 확산부(122)가 형성된다. 제1유체 확산부(122)는 유체의 유속을 증가시키기 위해 형성된다.Next, the first fluid diffusion unit 122 is formed at the tip of the cavitation generating unit 100 . The first fluid diffusion part 122 is formed to increase the flow rate of the fluid.

즉, 캐비테이션 발생부(100)를 지나는 유체는 평평한 선단부 또는 날개부(110)에서의 저항으로 인하여 유속이 낮아질 수 있으며 이와 같이 유속이 낮아지는 경우 코안다 발생부(200)에서의 코안다 현상 발생 효과 저하 또는 가공 대상물로의 유체 공급 속도 저하가 이루어져 윤활 효과를 감소시킬 수 있다.That is, the flow rate of the fluid passing through the cavitation generating unit 100 may be lowered due to resistance at the flat tip or wing unit 110 , and when the flow rate is lowered in this way, the Coanda phenomenon occurs in the Coanda generating unit 200 . A decrease in effectiveness or a decrease in the rate of fluid supply to the workpiece may be achieved to reduce the lubrication effect.

다음으로 코안다 발생부(200)에 대하여 설명하면 코안다 발생부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 원통형의 코안다 몸체부의 둘레를 따라 코안다 발생 돌기부(210)가 복수로 형성된다. Next, the Coanda generating unit 200 will be described. As shown in FIG. 1 , the Coanda generating unit 200 includes a plurality of Coanda generating protrusions 210 along the circumference of the cylindrical Coanda body.

코안다 효과는 빠르게 분사되는 유체가 물체와 만나게 되면 물체면으로 달라붙어 흐르는 효과를 말하며 가공 유체에 분사되는 윤활 유체에 코안다 효과가 발생하게 되면 다양한 형상 및 홈을 가지는 가공 대상물 표면에 밀접하게 윤활 유체가 달라 붙어 흐르게 됨으로써 윤활 효과를 극대화 시킬 수 있다.The Coanda effect refers to the effect that the rapidly jetted fluid flows to the surface of the object when it meets the object. As the fluid adheres and flows, the lubrication effect can be maximized.

본 발명은 유체를 코안다 발생 돌기부(210)를 지나게 함으로써 빠르게 가속하여 유체에 코안다 효과가 발생하도록 유도한다.The present invention induces the Coanda effect to occur in the fluid by rapidly accelerating the fluid by passing the Coanda generating protrusion 210 .

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 유체 공급장치는 도 3에 도시된 바와 같이 날개부(500) 후단에 날개부(500)를 통과한 유체가 코안다 발생 돌기부(210)들 사이로 안내되도록 하는 오목한 홈이 형성되어 있는 유체 안내홈부(400)를 포함한다. 유체 안내홈부(400)는 원통형의 코안다 몸체부 표면에 직접형성하여 주거나 별도의 톱니형상의 돌출부로 형성하여 줄 수 있다.3 is a plan view showing a state of a fluid supply device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the fluid supply device according to the second embodiment of the present invention has a concave concave so that the fluid passing through the wing part 500 at the rear end of the wing part 500 is guided between the Coanda generating protrusions 210. It includes a fluid guide groove portion 400 in which a groove is formed. The fluid guide groove 400 may be formed directly on the surface of the cylindrical Coanda body or may be formed as a separate serrated protrusion.

다음으로 도 4는 본 발명의 제3실시예에 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다. 본 발명의 제3실시예에 따른 유체 공급장치는 하나 이상의 날개부(510, 520)를 포함한다.Next, Figure 4 is a plan view showing the state of the fluid supply device according to the third embodiment of the present invention. The fluid supply device according to the third embodiment of the present invention includes one or more wing portions 510 and 520 .

다음으로 도 5는 본 발명의 제4실시예에 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도이다. 본 발명의 제4실시예에 따른 유체 공급장치는 날개부(530) 선단에 볼록한 반원형 또는 사다리꼴 형상의 돌출부가 형성되며 상기 돌출부의 중심에는 다시 오목한 홈이 형성되고 상기 오목한 홈의 중심에는 날개부(530)의 중심을 관통하여 원통형의 코안다 몸체부 외측 표면으로 연결된 제1유체 확산부(122)가 형성된다. Next, Figure 5 is a plan view showing the state of the fluid supply device according to the fourth embodiment of the present invention. In the fluid supply device according to the fourth embodiment of the present invention, a convex semi-circular or trapezoidal protrusion is formed at the tip of the wing portion 530, a concave groove is formed again at the center of the protrusion, and a wing portion ( The first fluid diffusion part 122 connected to the outer surface of the cylindrical Coanda body part through the center of the 530 is formed.

다음으로 도 6은 본 발명의 제5실시예에 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도로, 본 발명의 제5실시예에 따른 유체 공급장치는 돌기부(210)와 후단 돌기부(220) 사이의 간격이 점진적으로 달라지는 형태를 이룬다. 사용자의 선택에 따라 간격을 점진적으로 좁게 형성하거나 넓게 형성하여 줄 수 있다.Next, FIG. 6 is a plan view showing a fluid supply apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In the fluid supply apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, the gap between the protrusion 210 and the rear end protrusion 220 is It forms a gradual change. Depending on the user's selection, the gap may be gradually narrowed or made wider.

다음으로 도 7은 본 발명의 제6실시예에 유체 공급장치의 모습을 나타낸 평면도로서, 본 발명의 제6실시예에 따른 유체 공급장치는 날개부(540)가 테이퍼진 형상을 가진다.Next, FIG. 7 is a plan view showing the fluid supply apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The fluid supply apparatus according to the sixth embodiment of the present invention has a tapered shape in which the wing portion 540 is tapered.

본 발명의 실시예들에 따른 유체 공급장치는 이와 같은 구성을 통하여 가공 대상물에 공급되는 유체에 많은 미세 기포들이 형성되게 하며, 공급되는 유체가 가공 대상물의 다양한 형상 및 홈등에 밀착하여 흐르게 함으로써 가공 대상물의 윤활성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.The fluid supply apparatus according to the embodiments of the present invention allows many microbubbles to be formed in the fluid supplied to the processing object through such a configuration, and the supplied fluid flows in close contact with various shapes and grooves of the processing object to process the object. It has the effect of maximizing the lubricity of

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, various changes, modifications and equivalents may be used in the present invention. It is clear that the present invention can be equally applied by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description is not intended to limit the scope of the present invention, which is defined by the limits of the following claims.

10: 유체 공급장치 100: 캐비테이션 발생부 120: 난류 형성부
200: 코안다 발생부 210: 코안다 발생 돌기부
300: 유체 공급부 10: fluid supply device 100: cavitation generating unit 120: turbulence forming unit
200: Coanda generating unit 210: Coanda generating protrusion
300: fluid supply

Claims (1)

유입된 유체가 프로펠러 형태의 날개부를 따라 회전하여 기포형 캐비테이션(Bubble Cavitation) 현상으로 유입된 유체 내부에 미세 기포가 발생되도록 하는 캐비테이션 발생부(100); 및
상기 캐비테이션 발생부(100) 후단부에 구비되며, 상기 미세 기포를 포함하는 유체가 코안다 발생 돌기부(210)들을 지나며 유속이 상승하다 압력이 저하되어 유체가 물체 표면을 따라 흐르는 코안다(Coanda) 효과가 발생하도록 하는 코안다 발생부(200);를 포함하며,
상기 날개부는 하나 이상 형성되는, 캐비테이션 및 코안다 효과를 유도하는 유체 공급장치.a cavitation generating unit 100 in which the introduced fluid rotates along the propeller-shaped wing to generate microbubbles inside the introduced fluid due to a bubble cavitation phenomenon; and
Coanda is provided at the rear end of the cavitation generating unit 100, and the fluid including the microbubbles passes through the Coanda generating protrusions 210 and the flow rate rises and the pressure decreases so that the fluid flows along the surface of the object. Including; Coanda generating unit 200 to cause the effect to occur;
The wing portion is formed at least one, the fluid supply device for inducing cavitation and Coanda effect.
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