KR0137061B1 - 왕복펌프 - Google Patents
왕복펌프Info
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Abstract
균일한(회전속도의 변화가 없는) 입력회전속도에 대하여 플런저펌프(10)의 간헐토출시의 토출압을 증대시킨다.
구동측 비원형치차(30) 및 피구동측 비원형 톱니바퀴(32)는, 상호맞물고, 각각 구동축(26) 및 크랭크축(12)에 회전방향으로 일체적으로 고정되어, 구동축(26)의 회전을 크랭크축(12)에 전달하도록 되어 있다. 구동측 비원형치차(30) 및 피구동축 비원형치차(32)의 피곡선은, 크랭크축(12)의 회전속도가 토출행정의 크랭크축(12)의 회전각 범위에서는 흡입행정의 크랭크축(12)의 회전각 범위보다 빨라지도록 설정된다.
Description
제1도는 플런저펌프를 옆쪽에서 본 단면으로 도시하는 구조도,
제2도는 플런저펌프를 상방에서 본 단면으로 도시하는 구조도,
제3도는 플런저의 구동기구도,
제4도는 가로축을 구동축의 회전각으로하고 세로축을 플런저의 변위 및 구동축의 회전속도에 대한 크랭트축의 회전속도와의 비로서 도시하는 그래프,
제5도는 플런저펌프를 장비하는 고압액 분사장치(80)의 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10:플런저펌프(왕복펌프)12:크랭크축
26:구동축(입력축)30:구동측비원형기어
32:피구동측비원형기34:플런저(왕복운동부재)
39:커넥팅로드46:펌프실
84:물(액체)
[산업상의 이용 분양]
본 발명은, 산포액을 간헐적으로 분사하는 고압액분사장치등에 적용할 수 있는 왕복펌프에 관한 것으로서, 구체적으로 간헐토출시의 토출압을 증대시킬 수 있는 왕복펌프에 관한 것이다.
[종래의 기술]
국제공개 WO 91/07077호 공보에는, 노즐로부터 산포액을 잔디밭에 고압으로 간헐분사하여, 잔디밭에 에어레이트용 통공을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 이 고압액 분사장치에서는 펌프의 토출액을 어큐뮬레이터에 축압시켜 놓고, 어큐뮬레이터와 노즐과의 사이의 접속을 간헐밸브로 제어하여, 고압액을 간헐적으로 분사시킨다.
[발명이 해결하려고하는 과제]
국제공개 WO 91/07077호 공보의 고압액분사장치에는, 어큐뮬레이터 및 간헐밸브가 필요하게되므로 구조가 복잡하다. 또 어큐뮬레이터 및 간헐밸브는 내약품성 및 내마모성이 적어 에어레이트용 통공을 형성하거나, 또는 방제 및 시비(施肥)를 하는 경우 미립자를 함유한 약액이나 비료액등을 산포하기 곤란하다.
일본 특원평 5-67342호에는, 왕복펌프의 간헐적인 토출을 이용하여, 노즐로부터 산포액을 간헐분사함으로서, 어큐뮬레이터 및 간헐밸브를 생략하는 기술이 개시되어 있다.
종래의 왕복펌프에서, 플런저등의 왕복운동 부재는 sine커브의 변위량으로 왕복운동하고, 토출행정에서의 크랭크각은 180°로 고정되어 있으므로, 간헐토출시의 토출압을 증대시키기 위해서는, 크랭크축을 구동하는 엔진등의 회전속도를 증대시켜, 왕복펌프의 입력회전 속도를 증대시킬 필요가 있다.
본 발명의 목적은 균일한 (회전속도의 변화가 없는) 상태에서 간헐토출압을 증대시킬 수 있는 왕복펌프를 제공하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
청구항 1의 왕복펌프는, 펌프실, 펌프실에 관련하여 배설되어 흡입 및 토출행정동안 펌프실 용적을 각각 증가 및 감소시키는 왕복플런저, 상기 플런저를 왕복이동시키도록 커넥팅 로드를 통하여 상기 플런저에 연결된 크랭크축, 입력축 및 상기 입력축 및 상기 크랭크축에 각각 고착되어 상기 입력축으로부터의 회전을 상기 크랭크축에 전달하는 비원형구동 및 피구동기어로 구성되며, 상기 비원형구동 및 피구동기어는 흡입행정에서의 회전각범위 보다 플런저의 토출행정에서의 회전각 범위를 통하여 상기 크랭크축이 더 고속으로 회전하도록 피치곡선이 설정되는 것을 특징으로 하는 왕복펌프를 그 기술요지로 하고 있다.
청구항 1의 왕복펌프(10)에서는 입력축(26)의 회전이 구동측 비원형기어(30) 및 피구동 측 비원형기어(32)를 통하여 크랭크축(12)으로 전달된다. 이경우, 구동측 비원형기어(30) 및 피구동측 비원형기어(31)의 피치곡선의 설정관계에 의하여, 입력축(26)의 균일한(회전속도의 변화가 없는) 회전속도에도 불구하고, 크랭크축(12)은 토출행정의 회전 각 범위에서는 회전속도가 증대된다. 이로서, 왕복운동부재(34)는 토출행정에 있어서 이동속도가 증대하고, 펌프실(46)의 용적감소속도가 증대하여 펌프실(46)로부터 토출되는 액체(84)의 압력이 증대한다.
[실시예]
이하, 본 발명을 도면의 실시예와 관련하여 설명한다.
제1도 및 제2도는 플런저펌프(10)를 각각 옆쪽 및 윗쪽에서 본 단면도이다. 크랭크축(12)은, 중심이 크랭크축(12)의 중심선으로부터 치우쳐 있는 원형의 크랭크핀부(14)를 가지며, 크랭크핀부(14)의 양측에 있어서 크랭크케이스(16)의 케이스본체(18)에 베어링(20)을 사이에 두고 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 케이스본체(18)는 크랭크축(12)의 축방향 양측에서 각각 덮개(22, 24)에 의하여 개구를 봉쇄하도록 되어 있다. 구동축(또는 입력축)(26)은 크랭크축(12)에 대하여 평행하게 뻗어 있으며, 자유롭게 회전할 수 있도록 축방향의 2개소에 베어링(28)을 사이에 두고 각각 덮개(22) 및 케이스 본체(18)에 지지되어 있다. 구동측 비원형 기어(30) 및 피구동측 비원형기어(32)는, 비원형의 피치 곡선을 갖고, 각각 구동축(26) 및 크랭크축(12)에 회전방향으로 일체적으로 끼워맞춤되어 상호맞물려 있다.
플런저(34)는, 그 기단측에 크로스헤드(36)를 구비하고 있으며 이 크로스헤드(36)가 크랭크케이스(16)의 가이드(38)에 끼워맞춤되어 가이드(38)의 축방향으로 안내된다. 커넥팅로드(39)는, 대단부를 원형의 크랭크핀부(14)에 주위방향으로 상대적인 회전이 자유롭도록 끼워맞춤하고 있음과 동시에, 소단부에 크로스핀(37)을 사이에 두고 크로스헤드(36)에 연결하고 있다.
매니폴드(40)는 크랭크케이스(16)에 접합되어 있고, 하면측에는 흡입구(42)가 구비되어 있으며, 선단면의 상부에는 토출구(44)가 구비되어 있다.
펌프실(46)은, 매니폴드(40)내에 형성되어 있으며, 흡입구(42) 및 토출구(44)와 연통되어 있다. 흡입밸브(48)는 흡입구(42)와 펌프실(46)의 사이에 조립되어 있으며, 플러그(50)에 의하여 매니폴드(40)로부터 빠져나가는 것이 방지되고, 펌프실(46)로부터 흡입구(42)로의 물(84)(제5도)의 역류를 저지하는 기능을 가진다.
토출밸브(52)는, 펌프실(46)과 토출구(44)의 사이에 조립되어 있으며, 역시 플러그(54)에 의하여 매니폴드(40)로부터 빠져나가는 것이 방지되고, 토출구(44)로부터 펌프실(46)로의 물(84)(제5도)의 역류를 저지하는 기능을 가진다. 시일유지기(56)는, 크랭크케이스(16)와 매니폴드(40)와의 접합부에 끼워지며, 축방향 양측의 내주측는 오일시일(58, 60)이 장착되어 크랭크케이스(16)내의 윤활유가 플런저(34)의 둘레부사이로 누출되는 것을 방지한다.
V자형 패킹(62)은 사일 유지기(56)에 의하여 매니폴드(40)의 단부에 눌려지고, 방사방향으로 부풀게되어, 내주측에는 플런저(34)의 둘레부에 접하게 됨으로써, 펌프실(46)의 시일을 유지한다.
제3도는플런저(34)의 구동 매카니즘을 도시한 개략도이다. 플런저(34)는 커넥팅로드(39)에 의해 크랭크축(12)의 크랭크핀부(14)와 연결되어 있어, 크랭크축(12)의 회전에 동반하여 왕복운동하는데, 크랭크축(12)의 한쪽의 반회전에는 흡입행정이 되어, 펌프실(46)의 용적을 증가시키며, 크랭크축(12)의 다른편의 반회전에는 토출행정으로되어 펌프실(46)의 용적을 감소시킨다. 이는 종래의 플런저펌프와 동일하다. 이 플런저펌프(10)에 있어서, 엔진등의 원동기로부터의 회전은, 구동축(26)으로 입력되고, 구동측 비원형 기어(30) 및 피구동측 비원형 기어(32)를 통하여 크랭크축(12)으로 전달된다. 구동측 비원형기어(30) 및 피구동측 비원형 기어(32)의 피치곡선의 설계·제작은, 예를들면 기계설계 제29권 제11호(1985년 9월호) 제13면~제18면 「비원형기어의 설계·제작과 그응용(집필자 : (주)나가오카기어 세익삭쇼 야마자카 다까시 씨)」에 의거하여 행하면 되는데, 본 발명의 플런저펌프(10)에서는, 입력축(26)의 균일한(회전속도의 변화가 없는) 회전속도에 대하여, 토출행정의 반회전에 있어서의 크랭크축(12) 회전속도를 흡입행정의 반회전에 있어서의 회전속도 보다 증대시킬 수 있도록 구동측 비원형기어(30) 및 피구동측 비원형기어(32)의 피치곡선이 설정된다.
제4도는 가로축을 구동축(26)의 회전각으로 하고 세로축을 플런저(34)의 변위 및 구동축(26)의 회전속도에 대한 크랭크축(12)의 회전속도의 비로 도시한 그래프이다. 구동측 비원형기어(30) 및 피구동측 비원형기어(32)의 피치곡선에 제3도와 같이 설정된 결과, 토출행정 및 흡입행정에 대응하는 구동축(26)의 회전각 범위는, 180°에 대하여 대폭 변경되어, 예를들면 각각 90° 및 270°로 된다.
이에 의하여 크랭크축(12)은 토출행정에서의 회전속도가 흡입행정에서의 회전속도 보다 대폭 증대하게 되고 그에 따라, 토출행정에 있어서 플런저(34)의 이동속도도 대폭 증대하게 되는데 이는 결국, 토출행정에 있어서 펌프실(46) 용적의 감소속도를 증대시키는 것이며 이에 의하여 토출구(44)로부터 간헐토출하는 물(84)(제5도)의 토출압이 증대한다.
제5도는 플런저펌프(10)를 장착한 고압 액분사장치(80)의 구성도이다. 고압 액분사장치(80)는, 잔디밭(108) 위를 스스로 주행하는 차량에 탑재된다. 탱크(82)는 물(84)을 저류(貯留)하고, 앤진(86)의 회전동력은 V자형풀리(88), V자형벨트(90) 및 V자형풀리(92)를 거쳐 플런저펌프(10)의 구동축(26)으로 전달되어 구동축(26)을 구동한다. 플런저펌프(10)는, 구동축(26)으로부터 입력되는 회전동력에 의하여 운전되고, 흡입관로(94)를 통하여 탱크(82)내의 물(84)을 흡입구(42)에 흡입하여, 토출구(44)을 통하여 토출관로(96)로 물(84)을 고압으로 간헐토출한다. 안전밸브(98)는 토출관로(96)내의 액압이 이상하게 높아졌을 때 열려, 귀환관로(100)를 통하여 두고 토출관로(96)내의 물(84)을 탱크(82)로 귀환시킨다. 노즐열(102)은, 주행방향에 대하여 좌우방향으로 일렬로 배열되어 아래쪽으로 향하게 되어 있는 복수개의 노즐(104)로 구성되며, 토출관로(96)의 하류측 단부와 접속되어 있다. 플런저펌프(10)로 부터 고압으로 간헐적으로 토출되는 물(84)은, 토출관로(96)를 통하여 노즐열(102)의 각 노즐(104)로 공급되고, 노즐(104)로부터 잔디밭(108)을 향하여 간헐분사된다. 고압으로 간헐분사된 물(84)은 잔디밭(108)을 통과하여, 잔디밭(108) 아래쪽의 땅속(110)에 적절한 깊이의 에어레이트용 통공을 형성한다.
이 고압액 분사장치(80)는, 미립자를 함유하고 있거나 또는 약품성의 산포액을 분사할 때 문제가 되는 간헐밸브 및 어큐뮬레이터를 구비하지 않으므로, 물(84)에 대신하여 방제액이나 비료액을 노즐(104)로부터 분사할 수 있다. 이 경우에는 잔디밭(108)의 에어레이트와 함께 방제나 시비를 행할 수 있어 잔디밭(108)의 관리를 위한 작업의 능률을 높일 수 있다.
[발명의 효과]
청구항 1의 발명에서는 균일한(회전속도의 변화가 없는) 입력회전속도에 대하여 크랭크축의 회전속도를 토출행정의 회전 각 범위에서 증대시키므로, 토출행정시에 크랭크축을 빨리 회전시켜, 펌프실의 용적감소 속도를 증대시키므로써 토출행정이 토출압을 증대시킬 수 있다.
Claims (1)
- 펌프실, 펌프실에 관련하여 배설되어 흡입 및 토출행정동안 펌프실 용적을 각각 증가 및 감소시키는 왕복플런지, 상기 플런저를 왕복이동시키도록 커넥팅 로드를 통하여 상기 플런저에 연결된 크랭크축, 입력축 및 상기 입력축 및 상기 크랭크축에 각각 고착되어 상기 입력축으로부터의 회전을 상기 크랭크축에 전달하는 비원형구동 및 피구동기어로 구성되며, 상기 비원형구동 및 피구동기어는 흡입행정에서의 회전각범위보다 플전저의 토출행정에서의 회전각 범위를 통하여 상기 크랭크축이 더 고속으로 회전하도록 피치곡선이 설정되는 것을 특징으로 하는 왕복펌프.
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |