동력분무기

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조디안 추천 0 조회 1,166 08.02.02 21:50 댓글 0

게시글 본문내용

동력분무기

기관 : 농업공학연구소

성명 : 강태경

전화 : 031-290-1849

1. 동력분무기의 종류

가. 휴대형 동력분무기

작은 2사이클 가솔린 엔진과 분무장치 및 약액탱크의 3가지를 조합하여 등에 지고 작업을 간편하게 할 수 있도록 되어 있으며 경사지와 작은 면적에 적합하다.

나. 이동형 동력분무기

이동형은 현재 우리나라에서 가장 널리 사용되고 있는 것으로 고정대 위에 원동기와 분무장치를 설치한 것이며, 약액탱크는 별도로 준비하여야 한다. 최대 토출량에 따라 소형, 중형, 대형으로 나누는데 대형의 경우 쉽게 운반하기 위하여 운반장치에 싣고 다닐 수 있도록 되어 있으며, 호스를 간편하게 취급할 수 있도록 호스를 감는 장치가 부착되어 있다.

다. 정치형 동력분무기

주로 큰 과수원에서 사용하는 형식으로 일정한 장소에 약액탱크, 원동기 및 분무장치를 고정 설치하여 과수원 전면에 영구적으로 배치한 관에 약액을 높은 압력으로 보내고 배관을 따라 20～40ｍ마다 연결구를 만들어 필요할 때 호스와 노즐을 연결하여 주위에 살포한다.

라. 견인형 동력분무기

트랙터 또는 경운기로 견인하거나 트랙터에 싣고 주행하면서 살포하는 형식을 말하며 분무기의 동력원으로는 자체 엔진 또는 트랙터의 PTO를 이용한다.
또한 펌프의 용량에 따라서 표와 같이 분류하기도 한다. 여기서 이론 배출량을 다음 식에 의하여 구할 수 있다.

Q(ℓ/분) =	플런저단면적(㎠)×플런저행정(㎝)×플런저수×회전수(rpm)
	1000

표 1. 분무기의 호칭 규격
호칭규격	40형	50형	60형	70형	80형	90형	100형
이론배출량 (ℓ/분)	초과, 까지 30～40	40～50	50～60	60～70	70～80	80～90	90～100

2. 동력분무기의 구조와 기능

가. 동력분무기의 구조

동력분무기의 구조와 명칭은 아래 그림과 같다.

그림 1. 동력 부문기의 구조

1. 플런저
2. 실린더
3. 크랭크
4. 패킹
5. 오일링
6. 크랭크케이스
7. 공기실

8. 압력조절장치.
9. 흡입밸브
10. 토출밸브
11. 조절밸브
12. 풀리
13. 흡입관
14. 토출관

나. 동력분무기의 작동 원리

동력분무기의 구조와 작동 원리는 인력분무기와 비슷하나 특별히 다른 점은 동력으로 작동되는 것 외에 압력조절장치가 부착되어 있는 점이다. 동력분무기의 작동 원리는 그림 2와 같으며, 왕복 펌프의 작동은 플런저가 위로 올라갈 때 약액은 여과기를 통과하여 흡입밸브를 위로 올려서 실린더 내로 흡입된다.
플런저가 아래로 내려오면 이때의 압력으로 배출밸브를 밀어 올려 약액이 배출관으로 배출된다. 이때 약액의 일부는 공기실로 들어가며 나머지는 압력조절밸브를 위로 올리면서 여수관을 통하여 약액탱크로 되돌아온다. 이와 같은 과정을 통하여 약액의 압력은 일정하게 유지되며 또한 약액탱크에 역류된 약액에 의하여 탱크내의 약액이 서로 뒤섞인다.

그림 2. 동력분무기의 작동원리

(1) 펌프

실린더는 황동주물, 플런저는 황동관, 청동 주물로 제작되어 있으며 실린더와 플런저 사이에는 약액이 새는 것을 방지하기 위하여 가죽이나 인조 고무로 만든 패킹과 윤활 작용을 돕기 위한 오일링이 부착되어 있다.

그림 3. 3연식 펌프에 의한 배출상태

플런저 또는 피스톤이 인력 분무기와 같이 1개일 경우 약액의 배출 상태가 불균일하고 용량을 고려한다면 플런저와 피스톤의 크기도 커질 것이다. 따라서 3개의 플런저를 사용하여 이들이 서로 엇갈리며 왕복 운동을 함으로서 분무 압력을 일정하게 유지하고 배출량도 균일하게 한다.

그림 4. 실린더와 밸브의 조합

(2) 압력조절장치

압력조절장치는 노즐로부터 분무가 갑자기 줄거나 정지되었을 때 인력용일 경우에는 펌프의 왕복 운동을 임의로 정지시킬 수 있으나 동력분무기는 이것이 어렵기 때문에 호스나 펌프가 파손되기 쉬우므로 이것을 방지하기 위하여 스프링의 강도를 가감하여 여수량을 변화시켜 분무압력 또는 분무량을 조절할 수가 있다. 즉 그림과 같이 분무작용이 정지되어 약액이 일정한 압력 이상으로 상승되면 조절밸브가 스프링을 위로 밀어 올려서 약액은 여수 호스를 통하여 약액탱크로 되돌아 나가게 되며, 따라서 기체의 손상을 방지할 수 있다. 또한 스프링의 강도는 압력조절나사로 가감하며 조절밸브와 밸브 시트와의 간격을 변화시켜, 여수량을 조절하여 압력과 분무량을 조절할 수 있다. 동력분무기를 무리 없이 사용하기 위해서는 항상 일정한 양의 여수를 유지해야 하며 보통 흡입량의 10～20%정도가 적당하다.

그림 5. 압력 조절 장치

(3) 공기실

공기실은 원통형으로서 공기실내 공기의 압축과 팽창에 의하여 노즐로부터 분사되는 약액의 압력변화를 최소로 하는 작용을 한다. 즉 단동식 왕복 펌프에서는 흡입과 압출작용이 반복되기 때문에 송출압력이 불균일하므로 송출관 내의 압력이 증가하는 때에는 공기실내의 공기가 압축되고 압력이 낮아지는 흡입행정시에는 압축된 공기가 팽창하여 분무압력을 일정하게 유지시켜 줌으로서 노즐의 분사압력을 고르게 하는 역할을 한다.

그림 6. 공기실의 구조

한편 2～3연식 왕복 펌프에서는 펌프의 행정 간격을 180°혹은 120°>로하여 공기실내의 역할과 함께 배출압력의 균일성을 높이고 있다. 배출압력을 균일하게 하는 것은 균등살포율을 높일 뿐만 아니라 고무호스의 신축에 의한 마모 방지와 기체내부 응력에 악영향을 감소시켜 분무기의 내구년한을 증대시키고 있다. 공기실 용량은 플런저 1행정 용적의 6～15배 정도이고, 상용압력의 5배 이상 되는 압력에 견딜 수 있어야 하며, 부식되지 않는 재료로 제작되어야 한다.

(4) 밸브

분무기의 흡배기 밸브는 크랭크축 회전수가 150rpm이하에서는 볼밸브가 사용되고 있지만 400～600rpm의 고속형에서는 볼밸브의 용적 효율이 떨어지므로 고압에 견디며 예민하게 작동하는 스테인레스 제품의 판밸브가 사용되고 있다.

그림 7. 밸브 및 밸브스프링의 구조

(5) 호스

호스는 그림과 같이 내층, 중층, 외층으로 구성되어 있으며 내외 층은 비닐로, 중층은 실로 만들어져 있다. 국내에서는 내경이 8.5㎜, 10㎜, 13㎜가 많이 사용되고 있으며 고성능 분무기에는 17㎜호스가 사용되기도 한다. 호스는 내압, 내유, 내산, 내진성이 강해야 하며 특히 내압성이 강해야 한다. 또한 호스내의 약액흐름 저항은 길이와 호스의 구경에 좌우되므로 분무기 용량, 사용노즐 등에 따라 알맞은 구경 및 길이의 호스를 사용해야 한다.

그림 8. 호스 단면

3. 분무기용 노즐

노즐은 압력을 받고 있는 약액을 대기중에 분산시켜 안개화시키는 부분으로서 재질은 황동, 텅스텐, 스테인레스, 나일론, 세라믹 등을 많이 사용한다. 분무기는 노즐에 따라 작업성능이 크게 좌우되므로 필요에 따라 사용 분무기 용량에 알맞은 노즐을 사용하여야 효과적이다. 그러므로 동력분무기에 인력용 분무기 노즐을 사용하면 비능률적일 뿐만 아니라 높은 압력으로 쉽게 마모되므로 동력분무기용 노즐을 사용하여야 한다.

가. 노즐의 종류와 특성

(1) 노즐캡형

그림 9와 같이 노즐이 중앙에 있는 너트 모양의 캡과 그 속에 넣는 중자로 되어 있으며, 둘 사이의 틈새를 와류실이라고 한다. 압력이 가해진 약액은 중자의 나선 홈을 통과하는 동안에 선회운동이 되어 안개화가 촉진된다.

(2) 디스크형

디스크형은 그림 10과 같이 얇은 원판과 중자 및 이를 고정하는 고정 너트로 되어 있다. 오래 쓰면 노즐 구멍이 커지는 단점이 있으나 얇은 원판만을 교환하면 된다.


그림 9. 노즐캡형	그림 10. 디스크형

(3) 선형 노즐

선형노즐은 그림 11과 같이 선형으로 분무가 되는 구조로 노즐구경이 다른 노즐선단부를 교환하면, 분무량을 조절할 수 있다. 분무량의 분포는 중앙부가 많은 산형분포로 양쪽 끝은 균일분포를 이루며 제초제 등의 살포에 적합하다.

그림 11. 선형 노즐의 구조 및 분무형태

나. 노즐의 분무 특성

노즐의 분사 형태는 노즐팁 형상, 노즐 구경, 와류실 면적 및 중자 유무 등에 따라 분무되는 모양이 다르다. 대표적인 형태로는 그림에서와 같이 중공원형 분사, 원형 분사, 부채꼴형 분사, 섹터형 분사, 플로딩 분사 등으로 나눌 수 있다. 노즐의 분무량은 분무 압력, 노즐 구경, 분두수에 따라 달라진다.