KR100551496B1 - 레이디얼 피스톤펌프용 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이디얼 피스톤펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사상으로 배치된 다수의 실린더 내부에서 직선운동을 하는 피스톤의 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 피스톤은 실린더의 내벽과 접하는 외면 둘레를 따라 소정 깊이의 윤활홈이 형성되어, 이 윤활홈에 충진되는 유체가 윤활막을 형성하게 함으로써, 피스톤의 진퇴운동이 원활하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 피스톤과 실린더 내벽 사이의 마모가 줄어들고 기밀성이 높아져, 펌프의 내구성 및 펌핑효율이 크게 향상되도록 한 것이다.

Description

레이디얼 피스톤펌프용 피스톤{PISTON FOR RADIAL PISTON PUMP}

도 1은 종래 레이디얼 피스톤펌프의 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 레이디얼 피스톤펌프의 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 피스톤의 구조를 보인 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 피스톤이 실린더 내에 장착된 상태를 보인 확대 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 케이싱, 11: 실린더,

12: 중공부, 13: 흡입구,

13a: 흡입밸브, 14: 토출구,

14a: 토출밸브, 15: 흡입유로,

16: 토출유로, 20: 피스톤,

21: 지지부, 22: 압축스프링,

23: 윤활홈, 25: 윤활막,

30: 회전축, 31: 회전캠.

본 발명은 레이디얼 피스톤펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더의 내부에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤의 내구성 및 기밀성이 커지도록 한 레이디얼 피스톤펌프용 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 레이디얼 피스톤펌프는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각 흡입구(4)와 토출구(5)를 갖는 다수의 실린더(2)가 케이싱(1)에 방사상으로 형성되고, 각 실린더(2)에는 케이싱(1)의 중심을 향하여 진퇴하는 다수의 피스톤(3)이 설치되어 있다. 그리고 케이싱(1) 중앙의 중공부(1a)에는 각 피스톤(3)을 진퇴시켜 유체를 펌핑할 수 있도록 모터의 회전축(6)에 편심 장착된 회전캠(7)이 마련되어 있다. 또한, 각 피스톤(3)의 일단부에는 회전캠(7)이 회전될 때 피스톤(3)의 일단이 회전캠(7)의 외주면과 접하여 진퇴운동이 일어날 수 있도록 각 피스톤(3)을 회전캠(7)의 외주면 쪽으로 밀어주는 압축스프링(8)을 구비한다.

즉, 레이디얼 피스톤펌프는 모터의 구동으로 회전캠(7)이 회전될 때 각 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 유체를 흡입하여 토출함으로써 유체를 이송시킨다.

그런데, 이러한 종래 레이디얼 피스톤펌프는 윤활성과 점성이 우수한 유체를 펌핑할 때에는 큰 문제가 발생되지 않지만, 윤활성이 거의 없는 석유류계의 유체를 이송할 경우에는 실린더(2)의 내벽과 피스톤(3)의 마찰로 인해 실린더(2)의 내벽 및 피스톤(3)의 마모가 커서 펌프의 내구성이 떨어질 뿐만 아니라, 유체의 펌핑효율이 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실린더 내부에서 왕복운동을 하는 피스톤의 구조를 개선하여 피스톤과 실린더 내벽의 마모를 방지함으로써, 펌프의 내구성 및 펌핑효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 피스톤과 실린더 내벽사이에 기밀이 유지될 수 있게 하는 레이디얼 피스톤펌프용 피스톤을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 레이디얼 피스톤펌프용 피스톤은, 케이싱에 방사상을 이루도록 배열 형성되며 각각 흡입구와 토출구를 갖는 다수의 실린더와, 상기 각 실린더 내부에 진퇴운동 가능하게 설치되며 그 일단이 상기 케이싱 중앙부로 연장되는 다수의 피스톤과, 상기 각 피스톤을 동작시키도록 상기 케이싱의 중앙부에 설치된 모터의 회전축에 편심 장착되며 그 외주면이 상기 각 피스톤의 일단과 접하도록 된 회전캠을 구비하는 레이디얼 피스톤펌프에 있어서, 상기 실린더의 내벽과 접하는 상기 피스톤의 외면에는 유체가 유입되어 윤활막이 형성될 수 있도록 둘레를 따라 하나 이상의 윤활홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 레이디얼 피스톤펌프는 도 2에 도시된 바와 같이, 원통상의 케이싱(10)에 방사상으로 배열된 다수의 실린더(11)가 형성되고, 각 실린더(11)의 내부에는 유체를 흡입하여 토출할 수 있도록 직선 왕복운동을 하는 다수의 피스톤(20)이 설치된다. 또 케이싱(10) 중앙의 중공부(12)에는 모터의 회전축(30)이 설치되고, 이 회전축(30)에는 피스톤(20)을 동작시키는 회전캠(31)이 편심 장착된다. 이때 각 피스톤(20)의 일단은 회전캠(31)의 외면과 접하도록 설치되는데, 회전캠(31)의 외면과 접하는 피스톤(20)의 일단에는 회전캠(31)의 외면과 피스톤(20)간의 미끄러짐이 용이하여 피스톤의 운동이 원활하게 이루어지도록 피스톤(20)의 직경보다 큰 지지부(21)를 구비한다.

또한, 피스톤(20)의 일측 외면에는 지지부(21)의 일면이 항상 회전캠(31)의 외면과 접한 상태를 유지하도록 피스톤(20)을 회전캠(31) 쪽으로 탄력 지지하는 압축스프링(22)이 설치된다. 이때 압축스프링(22)은 피스톤(20)의 외면에 끼워진 상태로 일단이 케이싱(10)의 중공부(12) 내면에 지지되고 타단이 피스톤(20)의 지지부(21)에 지지된다.

그리고 각 실린더(11)에는 피스톤(20)의 진퇴운동이 발생될 때 유체의 흡입과 토출이 이루어지도록 흡입구(13)와 토출구(14)가 형성되며, 각 흡입구(13)와 토출구(14)에는 유체의 흐름을 일방향으로만 유도하는 흡입밸브(13a) 및 토출밸브(14a)가 설치된다. 이때 다수의 흡입구(13)와 토출구(14)는 외부의 흡입유로(15) 및 토출유로(16)와 연결된다. 이러한 흡입구(13), 토출구(14), 흡입밸브(13a), 토출밸브(14a), 흡입유로(15), 토출유로(16)의 구성은 종래 기술과 동일하다.

한편, 실린더(11)의 내부에서 직선운동을 하는 피스톤(20)에는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤(20)의 진퇴운동을 원활하게 하는 동시에 실린더(11) 내벽과 피스톤(20)의 마모를 줄이기 위해 외면 둘레를 따라 소정의 깊이로 형성된 윤활홈(23)이 마련된 것이 특징이다.

이 윤활홈(23)은 실린더(11)의 내벽과 피스톤(20)의 외면 사이에 미세한 틈이 형성되게 하여, 이 틈으로 유입된 유체가 윤활막(25)을 형성하도록 함으로써, 피스톤(20)의 운동성을 높이고 피스톤(20)과 실린더(11) 내벽사이의 마찰을 최소화하도록 한 것이다. 즉, 피스톤(20)의 동작으로 펌핑이 이루어지는 유체가 윤활성이 거의 없는 석유류계 유체라 하더라도 윤활홈(23)을 통해 형성되는 윤활막(25)이 실린더(11) 내벽과 피스톤(20) 외면사이에 층을 형성하여 피스톤(20)과 함께 운동함으로써 마찰이 줄어들고 기밀성이 향상되도록 한 것이다.

이때, 윤활홈(23)은 피스톤(20)의 상·하부에 제 1윤활홈(23a)과 제 2윤활홈(23b)이 일정한 간격을 두고 형성되며, 이들 윤활홈(23a,23b) 사이에는 두 윤활홈을 구획하는 동시에 기밀구조를 이루는 밀폐턱(24)이 구비된다. 그리고 이들 윤활홈(23)은 피스톤(20)의 운동속도, 유체의 송출압력(펌핑압력), 유체의 점도 및 윤활성 등에 의해 그 깊이가 적절하게 결정되는데, 이 윤활홈(23)의 깊이(d)는 보통 0.1㎜이상 0.5㎜이내의 범위에 들도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 사이클로 펜탄(CYCLO PENTANE)과 같은 석유류계 유체를 펌핑하는 경우에는 0.3㎜ 이내의 깊이로 형성하는 것이 좋다. 이는 윤활홈(23)의 깊이(d)가 너무 깊을 경우 윤활성 및 기밀성이 오히려 감소하기 때문이다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이디얼 피스톤 펌프의 동작을 설명한다.

모터의 구동으로 회전축(30)이 회전되면, 이에 편심 장착된 회전캠(31)이 회전을 하면서 각 피스톤(20)을 동작시킨다. 이때, 각 피스톤(20)은 지지부(21)가 회전캠(31)의 외면에 접한 상태이기 때문에 회전캠(31)의 운동특성에 따라 진퇴운동을 하는데, 각 피스톤(20)은 상호 대칭을 이루는 반대편 피스톤과 반대로 동작한다.

또한, 각 피스톤(20)은 회전캠(31)의 회전동작에 밀려서 압축행정을 수행하고, 압축스프링(22)의 신장력에 의해 다시 회전캠(31)의 외면쪽으로 복귀하면서 흡입행정을 수행한다. 즉 펌프는 압축스프링(22)의 탄성에 의해 피스톤(20)이 후퇴하면서 실린더(11)의 내부로 유체를 흡입하고, 다시 회전캠(31)에 의해 피스톤(20)이 전진하면서 유체를 토출시킨다. 또 유체의 흡입과 토출시에는 실린더(11)의 흡입구(13)와 토출구(14)에 마련된 흡입밸브(13a) 및 토출밸브(14a)가 상호 반대로 열리거나 닫히면서 유체의 펌핑이 이루어지게 한다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 펌핑이 이루어지는 동안 피스톤(20)의 외면에 형성된 윤활홈(23)에는 유체가 유입되어 윤활막(25)이 형성된다. 이때 윤활막(25)은 실린더(11)의 내벽과 피스톤(20)의 외면사이에 유체층을 이루면서 피스톤(20)의 진퇴운동을 원활하게 하고, 실린더(11)와 피스톤(20)의 마모를 줄여주는 동시에, 피스톤(20)과 실린더(11)사이의 기밀성을 높여준다.

또한, 이때에는 피스톤(20)의 동작과정에서 피스톤(20)과 실린더(11)의 마모로 발생되는 철분이나 각종 불순물 등이 윤활홈(23)의 내부로 유입되어 피스톤운동을 방해하지 않게 되므로, 실린더(11) 내벽과 피스톤(20) 외면사이의 점착이 방지 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이디얼 피스톤펌프용 피스톤은 실린더의 내벽과 접하는 외면 둘레를 따라 소정 깊이의 윤활홈이 형성됨으로써, 피스톤의 진퇴운동이 원활하게 이루어질 뿐만 아니라, 피스톤과 실린더 내벽 사이의 마모가 줄어들고 기밀성이 높아져, 펌프의 내구성 및 펌핑효율이 크게 향상되는 효과가 있다.

또한, 피스톤의 동작과정에서 실린더의 내벽과 피스톤의 마모로 발생되는 철분이나 불순물이 윤활홈에 수용되어 피스톤운동을 방해하지 않기 때문에, 실린더 내벽과 피스톤 사이의 점착이 방지되어 펌프의 동작이 원활하게 이루어지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 케이싱에 방사상을 이루도록 배열 형성되며 각각 흡입구와 토출구를 갖는 다수의 실린더와, 상기 각 실린더 내부에 진퇴운동 가능하게 설치되며 그 일단이 상기 케이싱 중앙부로 연장되는 다수의 피스톤과, 상기 각 피스톤을 동작시키도록 상기 케이싱의 중앙부에 설치된 모터의 회전축에 편심 장착되며 그 외주면이 상기 각 피스톤의 일단과 접하도록 된 회전캠을 구비하는 레이디얼 피스톤펌프에 있어서,

   상기 실린더의 내벽과 접하는 상기 피스톤의 외면에는 유체가 유입되어 윤활막이 형성될 수 있도록 둘레를 따라 하나 이상의 윤활홈이 형성된 것을 특징으로 하는 레이디얼 피스톤펌프용 피스톤.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 윤활홈의 깊이는 0.1㎜ 이상 0.5㎜ 이내인 것을 특징으로 하는 레이디얼 피스톤펌프용 피스톤.

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