KR100296291B1 - 왕복동식펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 펌프에 관한 것으로, 본 발명은 한 개 이상의 흡입구가 형성되고 그 흡입구에 독립적으로 연통되도록 양단에 복수개의 토출구가 형성되어 직선으로 왕복운동을 하는 실린더와, 상기 실린더의 양쪽 토출구 사이에서 미끄러지도록 삽입되는 질량체와, 그 질량체의 양단을 실린더에 탄력적으로 지지시키는 복수개의 탄성부재와, 상기 각 탄성부재의 타단을 각각 지지하도록 실린더의 양단에 장착되는 덮개와, 상기 실린더의 양측 토출구에는 그 실린더의 왕복운동시 질량체의 상대운동에 의해 상기한 양측 토출구가 번갈아 개폐되도록 장착되는 복수개의 토출밸브로 구성함으로써, 상기 질량체가 실린더에 대해서 1회 왕복운동에 2회의 토출을 할 수 있게 되어, 펌프의 전체크기를 확대하거나 실린더에 대한 질량체의 왕복횟수를 증대시키지 않고도 많은 양의 유체를 흡입 토출시킬 수 있다.

Description

왕복동식 펌프{RECIPROCATING PUMP}

본 발명은 왕복동식 펌프에 관한 것으로, 특히 펌프 자체의 크기나 무게 등의 특성치는 변화시키지 않으면서 토출량을 현저하게 증대시킬 수 있는 왕복동식 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 펌프는 실린더 속에서 피스톤(이하,질량체로 통칭하), 플런저 또는 버킷 등을 왕복운동시킴으로써 유체를 빨아올려 송출하는 것으로, 이러한 왕복동식 펌프의 종류로는 상기 실린더의 내부에서 왕복운동을 하는 것에 따라 피스톤 펌프, 플런저 펌프, 버킷 펌프 등으로 구분하고 있다.

도 1은 통상 흡수식 열펌프의 냉매 이송용으로 사용되거나 또는 리니어 압축기의 오일공급용으로 사용되는 피스톤 펌프의 일례를 개략적으로 보인 것으로, 이에 도시된 바와 같이 종래의 왕복동식 펌프는 직선으로 왕복운동을 하는 진동체(미도시)에 장착되는 통형의 실린더(1)와, 그 실린더(1)의 외부로부터 유체가 유입되도록 하기 위한 흡입구(2a)가 형성되어 실린더(1)의 일측에 결합되는 흡입덮개(2)와, 상기 실린더(1)로 유입된 유체를 외부로 토출시키기 위한 토출구(3a)가 형성되어 실린더(1)의 타측에 결합되는 토출덮개(3)와, 내부유로(4a)가 관통 형성됨과 아울러 그 내부유로(4a)에 의해 연통되는 흡입실(P) 및 토출실(Q)이 각각 분리되도록 실린더(1)의 내부에 미끄러지게 삽입되는 질량체(4)와, 상기 흡입덮개(2)의 내측면에 부착되어 유체의 입출을 규제하는 흡입밸브(5)와, 상기 질량체(4)의 내부유로(4a)를 차별적으로 개폐하도록 출구단에 부착되는 토출밸브(6)로 구성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 7은 질량체의 미끄럼운동을 보조하는 압축코일스프링이다.

상기와 같이 구성된 종래의 피스톤 펌프는 다음과 같이 동작된다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 진동체(미도시)의 진동에 의해 실린더(1)가 도면의 "B" 방향으로 이동을 하게 되면, 그 실린더(1)의 내부에 삽입되어 있던 질량체(4)가 자체의 관성력에 의해 실린더(1)의 반대방향으로 이동하는 형태가 되어, 흡입실(P)의 압력이 토출실(Q)의 압력에 비해 상대적으로 저압이 되면서 외부로부터 유체가 흡입밸브(5)를 이기고 흡입덮개(2)의 흡입구(2a)를 통해 흡입실(P)로 유입되는 반면, 상기 질량체(4)의 출구단에 부착된 토출밸브(6)가 닫히면서 토출실(Q)에 충진되어 있던 유체를 토출덮개(3)의 토출구(3a)를 외부로 토출시키게 되는 것이었다.

한편, 도 2b에 도시된 바와 같이 진동체(미도시)의 진동에 의해 실린더(1)가 도면의 "A" 방향으로 이동을 하게 되면, 그 실린더(1)의 내부에 내삽되어 있던 질량체(4)가 자체의 관성력에 의해 실린더(1)의 반대방향으로 이동하는 형태가 되어, 흡입실(P)의 압력이 토출실(Q)의 압력에 비해 상대적으로 고압이 되면서 흡입밸브(5)가 닫혀 외부로부터 유체가 흡입실(P)로 유입되는 것을 제한하는 반면, 상기 질량체(4)의 출구단에 부착된 토출밸브(6)가 열리면서 흡입실(P)에 충진되어 있던 유체를 질량체(4)의 내부유로(4a)를 통해 토출실로 이동시킨 후, 전술한 바와 같이 상기 실린더의 "B" 방향 진동시 외부로 토출시키는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 피스톤 펌프는, 질량체(4)가 실린더(1)에 대해서 1회 왕복운동에 1회 토출만을 하게 되는 것으로, 이는 많은 양의 토출이 요구되는 경우에 펌프의 전체크기를 확대하거나 또는 실린더(1)에 대한 질량체(4)의 왕복횟수를 증대시켜야 하는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 왕복동식 펌프가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 질량체가 실린더에 대해서 1회 왕복운동에 2회 이상의 토출을 할 수 있도록 하여, 펌프의 전체크기를 확대하거나 실린더에 대한 질량체의 왕복횟수를 증대시키지 않고도 많은 양의 유체를 흡입 토출시킬 수 있는 왕복동식 펌프를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 피스톤 펌프의 일례를 보인 종단면도.

도 2a 및 도 2b는 종래 피스톤 펌프의 펌핑동작을 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 피스톤 펌프의 일례를 보인 종단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명 피스톤 펌프의 펌핑동작을 보인 종단면도.

도 5는 본 발명 피스톤 펌프의 변형예를 보인 종단면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명 피스톤 펌프의 변형예에 대한 펌핑동작을 보인 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 실린더 11a : 흡입구

12,13 : 토출덮개 12a,13a : 토출구

14 : 질량체 14a : 관통로

14b : 흡입로 15,16 : 토출밸브

17,18 : 흡입밸브 S1,S2 : 토출실

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 한 개 이상의 흡입구가 형성되고 그 흡입구에 독립적으로 연통되도록 양단에 복수개의 토출구가 형성되어 직선으로 왕복운동을 하는 실린더와, 상기 실린더의 양쪽 토출구 사이에서 미끄러지도록 삽입되는 질량체와, 그 질량체의 양단을 실린더에 탄력적으로 지지시키는 복수개의 탄성부재와, 상기 각 탄성부재의 타단을 각각 지지하도록 실린더의 양단에 장착되는 덮개와, 상기 실린더의 양측 토출구에는 그 실린더의 왕복운동시 질량체의 상대운동에 의해 상기한 양측 토출구가 번갈아 개폐되도록 장착되는 복수개의 토출밸브로 구성한 왕복동식 펌프가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 펌프의 일례인 피스톤 펌프를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 피스톤 펌프의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명 피스톤 펌프의 펌핑동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 피스톤 펌프는, 한 개의 흡입구(11a)가 중앙에 형성되고 양단이 개구되어 직선운동을 하는 진동체(미도시)에 장착되는 원통형의 실린더(11)와, 그 실린더(11)의 양측 개구를 복개하되 각각 토출구(12a,13a)를 갖는 제1, 제2 토출덮개(12,13)와, 상기 실린더(11)의 내부에 미끄러지게 결합되고 그 내부에 흡입구(11a)와 토출구(12a)(13a)를 연통시키는 내부유로가 형성된 질량체(14)와, 그 질량체(14)의 양단과 이에 대응되는 각 토출덮개(12,13)의 사이에 각각 개재되어 질량체(14)를 탄력 지지하는 복수개의 압축코일스프링(19A,19B)과, 상기 토출덮개(12,13)의 토출구(12a,13a)에 각각 장착되어 유체의 토출을 제한하는 복수개의 토출밸브(15,16)와, 상기 질량체(14)의 내부유로 양단에 각각 장착되어 유체의 흡입을 제한하는 복수개의 흡입밸브(17,18)를 포함하여 구성된다.

상기 내부유로는 질량체(14)의 운동방향으로 길게 관통 형성되는 관통로(14a)와, 그 관통로(14a)의 중간에 실린더(11)의 흡입구(11a)에 대향되도록 외주면까지 수직으로 관통되는 흡입로(14b)로 이루어진다. 상기 흡입밸브(17,18)는 상기한 관통로(14a)의 양단에 각각 장착된다.

상기 흡입로(14b)의 직경은 질량체(14)의 왕복이동을 감안하여 실린더(11)의 흡입구(11a) 직경보다 넓은 장공형 단면으로 형성되는 것이 유체의 흡입에 유리하다.

도면중 미설명 부호인 S1,S2는 제1,제2 토출실이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 피스톤 펌프의 동작은 다음과 같다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 진동체(미도시)의 진동에 의해 실린더(11)가 도면의 "D" 방향으로 이동을 하게 되면, 그 실린더(11)의 내부에 삽입되어 있던 질량체(14)가 자체의 관성력에 의해 실린더(11)의 제1 토출구(12a)쪽으로 이동하는 형태가 되어, 제1 토출실(S1)에 충진되어 있던 유체가 밀리면서 제1 토출밸브(15)를 이겨 실린더(11)의 외부로 토출되는 반면, 상기 질량체(14)의 흡입로(14b)가 실린더(11)의 흡입구(11a)와 연통되어 외부로부터 유체가 질량체(14)의 흡입로(14b)로 흡입되고, 그 질량체(14)의 흡입로(14b)로 유입된 유체는 관통로(14a)를 따라 제2 토출실(S2)쪽으로 이동하면서 제2 흡입밸브(18)를 밀어 제2 토출실(S2)에 충진되는데, 이때 제2 토출밸브(16)는 제2 토출실(S2)이 실린더(11)의 외부보다 상대적으로 저압이 되므로 닫힌 상태를 유지하게 된다.

다음, 도 4b에 도시된 바와 같이 진동체(미도시)의 진동에 의해 실린더(11)가 도면의 "C" 방향으로 이동을 하게 되면, 그 실린더(11)의 내부에 삽입되어 있던 질량체(14)가 자체의 관성력에 의해 실린더(11)의 제2 토출구(13a)쪽으로 이동하는 형태가 되어, 제2 토출실(S2)에 충진되어 있던 유체가 밀리면서 제2 토출밸브(16)를 이겨 실린더(11)의 외부로 토출되는 반면, 상기 질량체(14)의 흡입로(14b)가 실린더(11)의 흡입구(11a)와 다시 연통되어 외부로부터 유체가 질량체(14)의 흡입로(14b)로 흡입되고, 그 질량체(14)의 흡입로(14b)로 유입된 유체는 관통로(14a)를 따라 제1 토출실(S1)쪽으로 이동하면서 제1 흡입밸브(17)를 밀어 제1 토출실(S1)에 충진되는데, 이때 제1 토출밸브(15)는 제1 토출실(S1)이실린더(11)의 외부보다 상대적으로 저압이 되므로 닫힌 상태를 유지하게 된다.

한편, 본 발명에 의한 피스톤 펌프의 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 양측이 개구된 실린더(11)에 한 개의 흡입구(11a)를 형성하고, 그 실린더(11)의 양단에 각각 토출구(12a,13a)를 갖는 토출덮개(12,13)를 장착하며, 상기 흡입구(11a)와 토출구(12a,13a)를 연통시키도록 내부유로를 갖는 질량체(14)를 실린더(11)의 내부에 미끄러지게 삽입하여 구성함으로써, 상기 질량체(14)의 상대운동시 한 개의 흡입구(11a)로 흡입되는 유체가 양쪽 토출구(12a,13a)를 통해 번갈아 가면서 토출되도록 하는 것이었으나, 본 변형예는 도 5에 도시된 바와 같이, 직선왕복운동을 하는 원통형의 실린더(21)와, 그 실린더(21)의 양단에 연통됨과 아울러 각각 흡입구(22a,23a)와 토출구(22b,23b)가 관통 형성되는 "3-Way"형인 복수개의 흡토출덮개(22,23)와, 상기 실린더(21)의 내부에 미끄러지게 삽입되는 봉형의 질량체(24)와, 상기 각 흡토출덮개(22,23)의 흡입구(22a,23a) 및 토출구(22b,23b)에 장착되어 질량체(24)의 이동방향에 따라 독립적으로 개폐되는 토출밸브(25,26) 및 흡입밸브(27,28)로 이루어진다.

도면중 미설명 부호인 29A,29B는 압축코일스프링이고, S3,S4는 제1,제2 토출실이다.

상기와 같은 본 변형예의 피스톤 펌프에서 실린더(21)가 도 6a에 도시된 바와 같이, 진동체(미도시)의 진동에 의해 도면의 "F"방향으로 이동하는 경우에는 질량체(24)가 그 반대방향으로 이동하는 형태가 되어, 제1 토출실(S3)측에 충진되어 있던 유체가 질량체(24)에 의해 밀려 제1 흡입밸브(27)를 닫음과 동시에 제1 토출밸브(25)를 열면서 제1 토출구(22b)를 통해 토출되는 반면, 제2 토출실(S4)측이 상대적으로 저압이 되면서 제2 토출밸브(26)가 닫힘과 동시에 제2 흡입밸브(28)가 열리면서 유체가 외부로부터 실린더(21)의 제2 토출실(S4) 내부로 유입된다.

이후, 상기 실린더가 도 6b에 도시된 바와 같이 도면의 "E" 방향으로 이동하는 경우에는 질량체(24)가 그 반대방향으로 이동하는 형태가 되어, 제2 토출실(S4)측에 충진되어 있던 유체가 질량체(24)에 의해 밀려 제2 흡입밸브(28)를 닫음과 동시에 제2 토출밸브(26)를 열면서 제2 토출구(23b)를 통해 토출되는 반면, 제1 토출실(S3)측이 상대적으로 저압이 되면서 제1 토출밸브(25)가 닫힘과 동시에 제2 흡입밸브(27)가 열려 유체가 외부로부터 실린더의 제1 토출실(S3) 내부로 유입된다.

이로써, 상기 질량체가 실린더에 대해 1회 왕복운동시 2회의 토출을 할 수 있게 되어, 펌프의 전체 크기를 확대하거나 실린더에 대한 질량체의 왕복횟수를 증대시키지 않고도 종래보다 두 배의 토출효율을 이룰 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 왕복동식 펌프는 전술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 또한 그 적용에 있어서도 흡수식 열펌프의 용액 이송용으로 사용되는 물론 리니어 압축기의 오일공급장치로도 이용이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 펌프는, 양단이 개구된 실린더에 그 실린더와 상대운동을 하는 질량체를 탄력적으로 미끄러지게 삽입시키고, 상기 실린더의 양단에 토출구를 갖는 덮개를 각각 장착시키며, 상기 질량체의 상대 운동시 각각의 토출구에 번갈아 연통되도록 한 개의 흡입구를 실린더에 형성시키거나 또는 각 토출구와 쌍을 이루도록 복수개의 흡입구를 형성하여 구성함으로써, 상기 질량체가 실린더에 대해서 1회 왕복운동에 2회의 토출을 할 수 있게 되어 펌프의 전체 크기를 확대하거나 실린더에 대한 질량체의 왕복횟수를 증대시키지 않고도 많은 양의 유체를 흡입 토출시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 한 개 이상의 흡입구가 형성되고 그 흡입구에 독립적으로 연통되도록 양단에 복수개의 토출구가 형성되어 직선으로 왕복운동을 하는 실린더와, 상기 실린더의 양쪽 토출구 사이에서 미끄러지도록 삽입되는 질량체와, 그 질량체의 양단을 실린더에 탄력적으로 지지시키는 복수개의 탄성부재와, 상기 각 탄성부재의 타단을 각각 지지하도록 실린더의 양단에 장착되는 덮개와, 상기 실린더의 양측 토출구에는 그 실린더의 왕복운동시 질량체의 상대운동에 의해 상기한 양측 토출구가 번갈아 개폐되도록 장착되는 복수개의 토출밸브로 구성한 왕복동식 펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더의 중간부에 한 개의 흡입구가 형성됨과 아울러 그 흡입구와 양측 토출구가 일괄 연통되도록 질량체의 중앙을 통해 양단으로 관통되는 내부유로가 형성되고, 그 내부유로의 양단에는 실린더의 왕복운동시 유체의 흡입방향을 제한하는 흡입밸브가 각각 장착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 펌프.
3. 제1항에 있어서, 상기 실린더의 토출구에 각각 연통되도록 복수개의 흡입구가 형성되고, 그 각각의 흡입구에는 실린더의 왕복운동시 유체의 흡입방향을 제한하는 흡입밸브가 각각 장착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 펌프.