KR100717626B1 - 다이어프램형 왕복동펌프 - Google Patents

Abstract

다이어프램 펌프 운전시, 다이어프램이 토출구에 강하게 눌리는 것에 의한 다이어프램의 변형, 파손 등을 방지하고, 또한 취급액의 원활한 송액(送液)을 확보할 수 있는 다이어프램 펌프를 제공하는 것이다.

펌프 내에 있는 취급액을 펌프 외로 토출할 때, 다이어프램이 취급액 토출구 내로 들어가는 것을 방지하고, 또한 펌프 내에 존재하는 취급액을 취급액 토출구 내로 원활하게 이동가능하게 하는 다이어프램 보호수단을 취급액 토출구부에 갖추는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프이다.

다이어프램, 펌프, 왕복동

Description

다이어프램형 왕복동펌프{A Reciprocating Diaphragm Pump}

도 1은 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 있어서의 펌프부의 단면 설명도이다.

도 2(a)는 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 장착된 다이어프램 파손방지수단(8)의 평면 설명도이다.

도 2(b) 및 (c)는 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 장착된 다이어프램 파손방지수단(8)의 다른 태양을 나타내는 평면 설명도이다.

도 3(a)는 보호판(23)이 돌출한 상태에 있어서의 다이어프램형 왕복동펌프(41)에 장착된 다이어프램 파손방지수단(22)의 종단면 설명도이다.

도 3(b)는 보호판(23)이 고리형 요함부(凹陷部/Ring-shaped Cavity)(29a) 내에 수납된 상태에 있어서의 다이어프램형 왕복동펌프(41)에 장착된 다이어프램 파손방지수단(22)의 종단면 설명도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 다이어프램형 왕복동펌프 2 : 백업 플레이트

3 : 다이어프램헤드 4 : 다이어프램

5 : 피스톤 6 : 흡입 밸브

6a : 밸브 7 : 토출 밸브

7a : 밸브 8 : 다이어프램 파손방지수단

9 : 펌프실 9a : 작동유실

9b : 취급액실 10 : 오일배스

11 : 요함부(凹陷部/Cavity) 12 : 요함부

12a : 요면부(凹面部/Cavity Surface) 13 : 피스톤실

14 : 오일보급 밸브 14a : 보급유 출구

14b : 보급유 입구 14c : 스프링

14d : 밸브 15 : 릴리프 밸브(Relief Valve)

15a : 배출유 입구 15b : 배출유 출구

15c : 가스배출로 15d : 스프링

16 : 돌기부(突起部) 17 : 요함부

17a : 요면부 18 : 흡입구부

19 : 흡입유로 20 : 토출구부

20a : 고리형 요함부 21 : 토출유로

22 : 다이어프램 파손방지수단 23 : 보호판

24 : 축부(軸部) 25 : 지지판(Support Plate)

25a : 구멍 25b : 구멍

26 : 스토퍼 27 : 스프링

28 : 토출유로 28a : 고리형 요함부

29 : 토출구부 29a : 고리형 요함부

30 : 흡입구 31 : 토출구

41 : 다이어프램형 왕복동펌프

본 발명은 다이어프램형 왕복동펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다이어프램 파손방지와 펌프실로의 흡입성능 향상을 달성한 다이어프램형 왕복동펌프에 관한 것이다.

다이어프램형 왕복동작 펌프에 있어서는, 다이어프램이 펌프 내부 공간을 취급액(取扱液)측 공간과 작동유(作動油)측 공간으로 분할하고 있으며, 작동유체(流體)측 공간측에는 왕복동작이 가능한 피스톤이 설치되어 있다. 그리고, 이 피스톤의 왕복동작에 의해, 작동유체를 통하여 다이어프램을 왕복동작시킴에 의해, 취급액의 취급액측 공간으로의 흡입 및 펌프 밖으로의 토출을 행하고, 취급액을 연속적으로 송액한다.

즉, 피스톤이 후퇴하면, 작동유체의 압력이 저하하게 되어 다이어프램은 작동유측으로 끌어당겨지고, 작동유체측으로 팽창한 상태가 된다. 이에 따라, 취급액측 공간으로 통하는 흡입용 유로(流路)에 설치된 흡입밸브가 열리고, 취급액이 취급액측 공간으로 유입된다. 다음으로, 피스톤이 전진하면, 작동유의 압력이 상승함에 의해 다이어프램은 취급액측으로 힘을 받아, 취급액을 누르면서 취급액측으로 팽창한 상태가 된다. 이 때 흡입밸브는 닫혀 있으므로, 펌프 내에 있는 취급액은 흡입용 유로측으로 역류하지 않고, 취급액측 공간에 설치된 토출용 유로에서 펌프 밖으로 송출된다. 이상의 공정을 반복함에 의해, 취급액은 연속적으로 송액된다.

상기의 공정에 있어서, 작동유로부터 다이어프램으로 과잉한 힘이 가해지면, 다이어프램이 변형 또는 파손하는 경우가 있다. 통상 이것을 방지하기 위해서, 다이어프램의 과잉변형을 방지하는 카운터 플레이트(Counter Plate)(작은 구멍을 다수 갖는 플레이트)가 펌프 내부공간에 설치된다. 다이어프램형 왕복동펌프에는 취급액측 공간과 작동유측 공간 양쪽에 카운터 플레이트를 갖추는 것과, 작동유체측 공간에만 카운터 플레이트를 갖추는 것이 있다.

그러나, 취급액측 공간과 동작유측 공간 양쪽에 카운터 플레이트를 갖추는 것은, 흡입공정과 토출공정 양 공정에 있어서 다이어프램의 과잉변형을 방지하는 것이 가능하지만, 흡입구가 카운터 플레이트로 덮혀 있으므로 취급액을 펌프 내로 흡입할 때 취급액이 카운터 플레이트를 통과할 때의 저항이 커진다. 이 때문에, 흡입조건이 특별히 양호한 경우 이외에는 운전하는 것이 불가능하며, 고속운전, 고점도유체나 슬러리(Slurry)의 송액에는 적절하지 않다.

한편, 작동유측 공간에만 카운터 플레이트를 갖추는 것은, 흡입구를 덮는 카운터 플레이트가 존재하지 않으므로 상기 결점은 해소되지만, 예를 들어 운전개시시에 작동유측 공간에 작동유가 과잉으로 들어가면 다이어프램이 과잉으로 변형하고, 특히 다이어프램이 토출구에 강하게 눌림에 의하여 이 다이어프램의 토출구에 닿는 부분이 토출구 내로 밀려들어가서, 이 부분이 변형 또는 파손하는 경우가 있다.

본 발명은 취급액측 공간에 카운터 플레이트를 갖추지 않는 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서의 상기 결점을 해결하는 것, 즉 다이어프램형 왕복동펌프 운전시에 다이어프램이 토출구에 강하게 눌림에 의한 다이어프램의 변형, 파손 등을 방지하고, 또한 취급액의 원활한 송액을 확보할 수 있는 다이어프램 왕복동펌프를 제공함을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

다이어프램에 의하여 작동유실과 취급액실로 분할된 펌프실에 있어서의 그 취급액실에 카운터 플레이트가 없으며, 상기 취급액실에 취급액을 송출하는 취급액 흡입구부와 취급액실에서 취급액을 배출하는 취급액 토출구부를 구비한 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서,

취급액실 내에 있는 취급액을 취급액실 밖으로 토출할 때, 다이어프램이 취급액 출구 내로 들어가는 것을 저지하는 다이어프램 파손방지수단을 취급액 토출구부에 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이어프램형 왕복동펌프이며,

상기 다이어프램형 왕복동펌프의 바람직한 태양에 있어서, 상기 다이어프램 파손방지수단은 취급액 출구에 설치된 고리형 요함부(凹陷部)에 장착된 복수의 작은 구멍을 갖는 원반체를 구비하여 이루어지고,

상기 다이어프램형 왕복동펌프의 바람직한 태양에 있어서, 상기 다이어프램 파손방지수단은 부세부재(付勢部材)에 의해 취급액출구를 개폐가능하게 하는 통상 열려있는 개폐판을 구비하여 이루어진다.

본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프는, 취급액실 내에 카운터 플레이트를 설치하지 않고, 취급액실 내의 취급액 토출구부에 다이어프램 파손방지수단을 설치한 다이어프램형 왕복동펌프이다.

상기 다이어프램 파손방지수단은, 취급액실 내에 있는 취급액을 취급액실 밖으로 토출할 때, 다이어프램이 취급액 토출구 내로 들어가는 것을 저지하고, 또한 취급액실 내에 존재하는 취급액을 취급액 토출구 내로 원활하게 송출 가능하게 하는 기능을 갖춘다. 상기 다이어프램 파손방지수단은, 상기의 기능을 갖추는 한, 그 구조, 재료 등에 제한은 없다. 상기 다이어프램 파손방지수단의 형상으로는, 예를 들면 취급액 토출구에 장착하는 덮개, 마개와 같은 것도, 또는 취급액 토출구를 덮는 시트상의 것도 좋다.

또, 본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서의 다이어프램 파손방지수단 이외의 구조에 대해서는 특별히 제약은 없고, 목적에 따라 적절하게 설계할 수 있으며, 종래의 다이어프램형 왕복동펌프와 같아도 상관없다.

이하, 본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프의 구체예를 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프의 1구체예인 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 있어서의 펌프 본체의 주요부를 나타내는 단면설명도이다. 상기 펌프 본체는, 취급액의 흡입 및 토출을 행하는 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 중심적 역할을 하는 부분이다. 따라서, 여기에서는 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 대해서, 상기 펌프 본체에 중점을 두고 설명한다. 또한, 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 상 기 펌프 본체 이외의 부위에 대해서는, 종래의 다이어프램형 왕복동펌프와 같은 구조로 하는 것이 가능하다.

상기 펌프 본체는 백업 플레이트(2)와, 다이어프램헤드(3)와, 다이어프램(4)과, 피스톤(5)과, 흡입밸브(6)와, 토출밸브(7)와, 다이어프램 파손방지수단(8)을 갖는다.

백업 플레이트(2)와 다이어프램헤드(3)는, 그 사이에 다이어프램(4)을 사이에 둔 상태로 결합함에 의하여 펌프실(9)을 형성한다. 그리고, 그 펌프실(9)은 다이어프램(4)에 의해 작동유실(9a)과 취급액실(9b)로 분할된다.

백업 플레이트(2)는, 원주상 부재이고, 그 내부에 작동유를 수용하는 오일배스(Oil Bath)(10)를 갖춘다. 또, 백업 플레이트(2)는, 그 한 단면(端面)에 요함부(凹陷部)(11)를 갖추고, 또한 그 요함부(11)의 저면부에는 다이어프램(4)과 함께 작동유실(9a)을 형성하는 단면원호상의 요함부(12)를 갖춘다.

또한, 백업 플레이트(2)에는 피스톤실(13)이 설치되어 있다. 이 피스톤실(13) 내에 피스톤실(13) 내를 왕복 슬라이딩 가능한 피스톤(5)이 삽입되어 있다. 즉 피스톤(5)은 피스톤실(13) 내를 펌프실(9) 방향 및 그 반대 방향으로 이동 가능하다. 이하, 피스톤(5)이 펌프실(9) 방향으로 이동하는 것을 「전진한다」라고 하며, 그 반대 방향으로 이동하는 것을 「후퇴한다」라고 한다.

백업 플레이트(2)에는 그 외주면의 하단부에 오일보급 밸브(14)가, 외주면의 상단부에는 릴리프 밸브(15)가 설치되고 있으며, 각각 보급유 출구(14a), 배출유 입구(15a)에 의해 피스톤실(13)에 연결되어 있다. 또, 오일보급 밸브(14) 및 릴리 프 밸브(15)는 각각 보급유 입구(14b), 배출유 출구(15b)에 의해 오일배스(10)와 연결되어 있다. 또한, 배출유입구(15a)와 작동유실(9a)은 가스배출로(15c)에 의해 연결되어 있다.

작동유실(9a)과 피스톤실(13) 내, 보급유 출구(14a) 내, 배출유 입구(15a) 내 및 가스배출로(15c) 내의 공간에 의해 형성된 공간은 작동유로 채워져 있다.

오일보급 밸브(14)는 스프링식 구슬형 역류방지 밸브로, 펌프의 통상운전시에는 피스톤실 내의 압력, 스프링(14c)의 작용 및 밸브(14d) 자체의 무게에 의해 닫혀져 있다. 또, 릴리프 밸브(15)도 스프링(15d)의 작용에 의해 닫혀지고 있다. 따라서, 피스톤실(13) 및 피스톤실(13)로 통하는 유로 내는 통상 밀봉된 상태로 있다.

피스톤실(13)로부터의 작동유의 누출 등에 의해 피스톤실(13)의 압력이 일정 레벨 이하로 저하하면, 오일배스(10) 내의 작동유의 압력에 저항하지 못하고, 밸브(14d)는 상승한다. 이에 따라, 보급유 입구(14b), 오일보급 밸브(14) 및 보급유 출구(14a)를 통해서 오일배스(10)에서 피스톤실(13)로 작동유가 유입한다. 그리고, 요함부(17) 내의 압력이 오일배스(10) 내의 작동유의 압력과 같은 레벨에 달하면, 밸브(14d)는 하강하고 오일보급 밸브(14)는 닫혀진다.

한편, 피스톤실(13)의 압력이 일정 레벨 이상으로 상승했을 때에는, 릴리프 밸브(15)를 개방함에 의해, 배출유 입구(15a), 가스배출로(15c), 릴리프 밸브(15) 및 배출유 출구(15b)를 통해서 피스톤실(13)에서 오일배스(10)로 작동유를 피스톤실(13)의 압력이 일정 레벨이 되기까지 유출시킬 수 있다. 즉, 피스톤실(13)의 압 력은, 오일보급 밸브(14) 및 릴리프 밸브(15)의 작용에 의해 일정 레벨로 유지할 수 있도록 되어 있다.

다이어프램헤드(3)는, 백업 플레이트(2)와 같은 외경을 갖는 원주상 부재이며, 그 한 단면에 요함부(11)에 맞물림 가능한 돌기부(16)를 갖추고, 또한 그 돌기부(16)의 윗면에는 다이어프램(4)과 함께 취급액실(9b)을 형성하는 요함부(17)를 갖춘다.

요함부(17)를 형성하는 다이어프램헤드(3) 위의 요면부(17a)에는 그 하단부에 가까운 부분에 취급액이 취급액실(9b) 내로 유입하는 흡입구(30)가 설치되어 있다. 또, 다이어프램헤드(3)에 있어서의 흡입구(30)를 형성하는 부위가 흡입구부(18)이다. 그리고, 흡입구(30)로부터 다이어프램헤드(3) 내로 흡입유로(流路)(19)가 형성되며, 이 흡입유로(19)는 다이어프램헤드(3)의 하단부에 설치된 흡입 밸브(6)에 접속하고 있다.

또, 요면부(17a)의 상단부에 가까운 부분에는 취급액이 취급액실(9b)로부터 유출하는 토출구(31)가 설치되어 있다. 다이어프램헤드(3)에 있어서의 토출구(31)를 형성하는 부위가 토출구부(20)이다. 그리고, 토출구부(20)에는 고리형 요함부(20a)가 설치되어 있다. 이 토출구부(20)에서 다이어프램헤드(3) 내로 고리형 요함부(20a)의 바닥면보다 직경이 작은 원형의 단면을 갖는 토출유로(21)가 형성되고, 다이어프램헤드(3)의 상단부에 설치된 토출 밸브(7)에 접속하고 있다. 흡입 밸브(6) 및 토출 밸브(7)는 역류방지 밸브이다.

또한, 상기 흡입유로(19) 및 토출유로(21)에 의해 「펌프실 내에 설치된 취 급액 유로」가 형성되고, 상기 흡입구부(18)가 본 발명에 있어서의 「취급액 흡입구부」이며, 상기 토출구부(20)가 본 발명에 있어서의「취급액 토출구부」이다.

다이어프램(4)은 원형의 박막으로, 그 주연부(周緣部)를 백업 플레이트(2)의 요함부(11)의 바닥면과 다이어프램헤드(3)의 돌기부(16)의 윗면 사이에 끼워진 상태로 펌프실(9) 내에 설치되어 있으며, 펌프실(9)을 작동유실(9a)과 취급액실(9b)로 분할하고 있다.

다이어프램(4)은 가소성을 갖는 막으로, 피스톤실(13) 내의 작동유와 취급액실(9b) 내의 취급액과의 사이에서 유동적으로 균형을 잡고 있으며, 다이어프램(4)은 피스톤(5)의 전진 및 후퇴에 따라 작동유측 및 취급액측으로 변형이 가능하다. 즉, 피스톤(5)이 후퇴하면 피스톤실(13) 내의 작동유의 압력이 저하하고, 이에 따라 다이어프램(4)은 작동유측으로 변형하여 취급액이 취급액실(9b) 내로 흡입된다. 또, 피스톤(5)이 전진하면 피스톤실(13) 내의 작동유의 압력이 상승하고, 이에 따라 다이어프램(4)은 취급액측으로 변형하여 취급액실(9b) 내의 취급액을 취급액실(9b) 밖으로 밀어낸다. 이때, 취급액실(9b) 내의 취급액을 전부 취급액실(9b) 밖으로 밀어낼 수 있도록, 다이어프램(4)은 요면부(17a)에 밀착할 때까지 취급액측으로 변형 가능하게 되어 있다. 다이어프램(4)의 재질로는, 통상은 PTFE나 합성고무가 사용된다.

다이어프램 파손방지수단(8)은, 토출구부(20)에 설치된 고리상 요함부(20a)에 장착된다. 다이어프램 파손방지수단(8)의 평면설명도를 도 2(a)에 나타낸다. 다이어프램 파손방지수단(8)은 다수의 구멍, 다시 말해 복수의 작은 구멍을 갖는 원 반체이며, 고리상 요함부(20a) 내에 삽입되어 장착되는 크기로 설계되어 있다. 즉, 다이어프램 파손방지수단(8)은 다이어프램 파손방지수단(8)을 고리상 요함부(20a) 내에 장착했을 때 다이어프램 파손방지수단(8)과 고리상 요함부(20a)를 형성하는 외주면과의 사이에 실질적인 틈이 생기지 않도록 하는 크기를 가지며, 또 다이어프램 파손방지수단(8)의 취급액실(9b)측의 단면은, 요면부(17a)에 대하여 오목형태 또는 볼록형태가 되는 경우가 실질적으로 없다.

또, 다이어프램(4)은 상술한 바와 같이, 요면부(17a)에 밀착할 때까지 취급액측으로 변형 가능하므로, 작동유실(9a)에 작동유가 소정량 이상 들어갔을 때 다이어프램(4)은 다이어프램 파손방지수단(8)에 설치된 상기 구멍에 눌려진다. 이 때 구멍의 지름이 일정치 이상이면, 다이어프램(4)은 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 운전에 따라 상기 누름에 의해 상기 구멍 내로 볼록형태의 변형을 한다. 그러나, 구멍의 지름이 일정치 이하이면, 다이어프램(4)은 상기 구멍에 눌려져도 실질적으로 상기 구멍 내로 밀려들어가지 않게 되고, 상기 변형의 발생을 방지하는 것이 가능하게 된다. 상기 변형이 방지 가능하게 되는 구멍의 지름은, 다이어프램(4)의 재질, 두께 등에 의하여 결정된다.

한편, 구멍의 지름이 일정치 이하이면, 취급액실(9b) 내에 있는 취급액을 토출유로(21) 방향으로 토출할 때 다이어프램 파손방지수단(8)에 설치된 상기 구멍을 취급액이 원활하게 통과할 수 없고, 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 정량(定量)적인 송액을 확보할 수 없다. 따라서, 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 정량적인 송액을 위해서는, 구멍의 지름을 일정치 이상으로 설정할 필요가 있다. 상기 구멍을 취급 액이 원활하게 통과 가능한 구멍의 지름은 취급액의 성질에 의해 결정된다.

즉, 다이어프램 파손방지수단(8)에 설치된 구멍의 지름의 크기는, 다이어프램 파손방지수단(8)의 상기 변형의 발생을 방지할 수가 있고, 또한 상기 구멍을 취급액이 원활하게 통과할 수 있는 크기로 설정되며, 그 크기는 다이어프램 파손방지수단(8)의 재질 및 취급액의 성질에 의해 결정되는데, 통상은 1∼10mm이다.

또, 다이어프램 파손방지수단(8)에 설치된 구멍의 수는, 취급액이 상기 구멍을 원활하게 통과할 수 있는 수로 적절하게 설정할 수가 있는데, 통상은 1∼100개이다.

또한, 다이어프램 파손방지수단(8)의 구조로는, 다이어프램(4)이 다이어프램 파손방지수단(8)에 설치된 구멍 내로 밀려들어가지 않고, 또한 취급액실(9b) 내에 존재하는 취급액을 토출유로(21) 내로 원활하게 이동시킬 수 있다면, 도 2(a)에 표시된 것과 같이 동심원상에 배열된 복수의 관통 구멍을 형성하여 구성하는 구조로 제한되지는 않으며, 도 2(b)에 나타낸 것처럼 발 형태의 간극의 구멍을 설치하여 구성하는 발 형태 구조, 도 2(c)에 나타낸 것처럼 바둑판의 눈 형태 내지 격자 간극의 형태로 배열된 관통 구멍을 구비하여 구성하는 구조 등이라도 좋으며, 또 사상(絲狀) 부재를 그물 형태로 엮어 구성하는 구조 등이라도 좋다.

다이어프램 파손방지수단(8)의 재질로는, 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 운전에 대하여 충분한 기계적 강도를 갖는 것이면 특별히 제한은 없는데, 예를 들면 금속, 합성수지 등을 들 수 있다.

다이어프램 파손방지수단(8)의 고리상 요함부(20a)에의 장착방법으로는, 다 이어프램형 왕복동펌프(1)의 운전 중에 다이어프램 파손방지수단(8)이 고리상 요함부(20a)로부터 이탈하지 않으면 특별히 제한은 없는데, 예를 들면 토출구부(20)의 주연부(周緣部)에 다이어프램 파손방지수단 지지용 훅(Hook)을 설치하여 다이어프램 파손방지수단(8)을 이에 의해 고정시키는 방법, 다이어프램 파손방지수단(8)의 측면에 수나사를 설치하고 고리상 요함부(20a)의 측면부를 이에 대응하는 암나사로 하여 다이어프램 파손방지수단(8)을 고리상 요함부(20a)에 나사결합하는 방법, 다이어프램 파손방지수단(8)의 단면(端面)이 맞닿는 다이어프램헤드(3)의 부분에 나사구멍을 몇 개 설치하고 또한 다이어프램 파손방지수단(8)에 상기 나사구멍과 일치하는 부분에 나사구멍을 설치함에 의해 나사로 다이어프램 파손방지수단(8)을 고리상 요함부(20a)에 고정하는 방법, 다이어프램 파손방지수단(8)을 고리상 요함부(20a)에 용접하는 방법, 다이어프램헤드(3)에 직접 구멍을 뚫는 방법을 들 수 있다.

취급액실(9b)은 상기와 같이 흡입구(30)와 토출구(31)의 두 개의 취급액 유통구를 갖는다. 이 중, 다이어프램 파손방지수단(8)은, 토출구(31)를 형성하는 토출구부(20)에는 설치되지만, 흡입구(30)를 형성하는 흡입구부(18)에는 설치되어 있지 않다. 따라서, 흡입구부(18)에는 취급액의 펌프실(9) 내로의 흡입에 대한 방해물이 존재하지 않으므로, 취급액을 펌프실(9) 내로 원활하게 흡입하는 것이 가능하다. 또한 다이어프램(4)이 흡입구(30) 내에 눌려짐에 의한 다이어프램(4)의 변형은 이하에 나타내는 이유에 의해 고려할 필요가 없다.

이와 같은 구조를 가짐에 의해, 다이어프램형 왕복동펌프(1)는 다이어프램(4)이 토출구부(20)에 강하게 눌림에 의한 다이어프램(4)의 변형 및 파손 등을 방지할 수 있고, 동시에 취급액의 원활한 흡입 및 토출을 확보할 수 있다.

다음으로 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 작용에 대해서 설명한다.

소정량의 작동유를 요함부(17)에 공기가 남지 않도록 넣는다. 흡입 밸브(6)에 취급액을 수용한 용기에 연결된 유로를 접속한다. 그리고, 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 모터를 기동시키고, 피스톤(5)을 구동시킨다.

우선 피스톤(5)이 후퇴하면, 요함부(17)의 용적이 증가하므로 요함부(17) 내의 작동유의 압력은 저하한다. 이에 따라, 다이어프램(4)은 작동유측으로 끌어당겨지고, 요면부(12a)에 밀착한다.

한편, 다이어프램(4)이 작동유측으로 변형함에 따라, 취급액실(9b)은 음압상태가 된다. 그러면, 토출 밸브(7)는 폐쇄되므로, 흡입 밸브(6)측으로부터 취급액이 빨아올려지고, 취급액은 흡입 밸브(6)의 밸브(6a)를 밀어올리고, 흡입유로(19)를 통해 취급액실(9b) 내로 유입한다. 이 때 흡입구(18)에는 카운터 플레이트 등이 설치되어 있지 않기 때문에, 취급액은 원활하게 유입 가능하다. 그리고, 취급액실(9b) 내부가 통상압력(常壓)으로 회복한 시점에서, 취급액의 취급액실(9b)로의 유입은 정지하고, 밸브(6a)는 최하점으로 돌아가서, 취급액의 흡입용 유로를 폐쇄한다.

피스톤(5)은 후퇴운동의 종점에 달한 후 이번에는 전진을 개시하고, 이에 의해 요함부(17) 내의 작동유의 압력은 상승한다. 그러면, 다이어프램(4)은 취급액측으로 밀린다. 이때, 흡입 밸브(6)는 상술한 바와 같이 폐쇄되어 있으므로, 취급액 실(9b) 내의 취급액은 흡입유로(19) 방향으로 이동할 수는 없으며, 또 다이어프램 파손방지수단(8)에 설치된 구멍은 상술한 바와 같이 취급액이 원활하게 통과하기에 충분한 크기를 갖고 있으므로, 상기 취급액은 상기 구멍을 통과하여 토출유로(21)로 유입하고, 토출 밸브(7)의 밸브(7a)를 밀어올려 펌프 밖으로 배출된다.

피스톤(5)의 전진에 따라 다이어프램(4)은 취급액측으로 변형하고, 요면부(17a)에 밀착한다. 그리고 예를 들면, 요함부(17) 내에 소정량 이상의 작동유가 존재하는 경우에는 다이어프램(4)은 요면부(17a)에 밀착한 후, 더욱 요면부(17a)로 밀린다. 이때, 상술한 바와 같이 흡입 밸브(6)는 폐쇄되어 있으므로, 흡입유로(19) 내에 채워진 취급액의 저항에 의해, 다이어프램(4)은 흡입구(30)내로 눌리지는 않는다. 따라서, 흡입구부(18)에는 다이어프램 파손방지수단을 설치하지 않아도, 다이어프램(4)이 흡입구(30) 내에 들어감에 의한 다이어프램(4)의 변형은 발생하지 않는다.

한편, 취급액실(9b) 내로부터 토출유로(21)측으로의 유통은 가능하게 되어 있으므로, 다이어프램(4)은 토출구부(20)에 눌리게 된다. 여기에서 토출구부(20)에 다이어프램 파손방지수단(8)이 존재하지 않는 경우에는, 다이어프램(4)은 토출구부(20) 내로 밀려들어감에 의해 변형, 파손 등이 발생한다. 그러나 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 있어서는 토출구부(20)에 다이어프램 파손방지수단(8)을 설치하고 있으며, 다이어프램 파손방지수단(8)에 설치된 구멍은 상술한 바와 같이 다이어프램(4)이 상기 구멍 속으로 밀려들어가는 것을 방지할 수 있을 정도로 작은 지름을 가지므로, 다이어프램(4)은 토출구부(20) 내로 밀려들어가지는 않는다. 따 라서, 다이어프램 파손방지수단(8)을 갖추는 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 있어서는, 펌프의 운전중에 다이어프램(4)이 토출구부(20)로 밀려도 다이어프램(4)은 변형, 파손 등을 발생하지 않는다.

즉, 다이어프램 파손방지수단(8)은 취급액의 원활한 이동을 확보함과 동시에 다이어프램(4)이 토출구부(20) 안으로 밀림에 의한 변형, 파손 등을 방지할 수 있다.

취급액실(9b)에서 토출유로(21) 방향으로의 취급액의 이동이 종료하면, 밸브(7a)는 다시 최하점으로 돌아가고 토출유로(21)를 폐쇄한다. 그리고 피스톤(5)은 전진운동의 종점에 달한 후, 이번에는 후퇴한다. 그러면, 흡입 밸브(6)가 개방되고, 취급액이 취급액실(9b)내로 유입한다.

다이어프램형 왕복동펌프(1)는 이상의 공정을 반복함에 의해, 다이어프램의 변형, 파손 등을 방지하면서 송액을 행할 수가 있다.

다음으로, 본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서의 다른 구체예인 다이어프램형 왕복동펌프(41)에 대해서 설명한다.

다이어프램형 왕복동펌프(41)는, 다이어프램형 왕복동펌프(1)에 있어서의다이어프램 파손방지수단(8), 토출구부(20) 및 토출유로(21)와는 다른 구조의 다이어프램 파손방지수단 및 토출구부를 가지며, 다른 부분에 대해서는 다이어프램형 왕복동펌프(1)와 같은 구조를 가진다. 따라서, 다이어프램형 왕복동펌프(41)에 대해서는, 도 3에 다이어프램형 왕복동펌프(41)에 있어서의 다이어프램 파손방지수단(22), 토출구부(29) 및 토출유로(28)의 구조만을 나타낸다.

다이어프램 파손방지수단(22)은, 부세부재에 의해 취급액 출구를 개폐 가능하게 하는 통상 열려있는 개폐판을 구비하여 이루어지며, 구체적으로는 개폐판이기도 한 보호판(23)과, 축부(24)와, 지지판(25)과, 스토퍼(26)와 부세부재인 스프링(27)을 갖춘다.

보호판(23)은 원반상의 부재이며, 토출구부(29)에 설치된 고리상 요함부(29a) 내에 딱 들어가는 크기로 설계되어 있다. 즉 보호판(23)은 보호판(23)을 고리상 요함부(29a) 내에 수용할 때, 보호판(23)과 고리상 요함부(29a)를 형성하는 내주면과의 사이에 실질적인 틈이 생기지 않는 크기를 가지며, 또, 다이어프램 파손방지수단(22)의 취급액실(9b)측의 단면은 요면부(17a)에 대하여 요상(凹狀) 또는 철상(凸狀)이 되는 경우가 실직적으로 없다. 또, 보호판(23)의 한 단면(端面)의 중심부에는 축부(24)가 상기 단면에 대하여 직각으로 설치되어 있다.

토출유로(28)에는 그 내주면에 고리상 요함부(28a)가 설치되어 있고, 그 고리상 요함부(28a)에 원반상의 부재인 지지판(25)이 장착되어 있다. 지지판(25)에는 그 중심축상에 양 단면(端面)을 관통하는 구멍(25a)이 설치되어 있다. 구멍(25a)은 상기 축부(24)가 그 안을 슬라이딩 가능한 크기의 지름을 갖는다. 또한, 지지판(25)에는 취급액실(9b)에서 토출 밸브(7) 방향으로의 취급액의 원활한 유통을 가능하게 하는 다수의 구멍(25b)이 설치되어 있다.

축부(24)는 지지판(25)의 구멍(25a)에 삽입되어 있고, 구멍(25a)에 삽입한 축부(24)의 선단부에는 스토퍼(26)가 설치되어 있다. 스토퍼(26)는 원반상의 부재로서, 양 단면(端面)의 중심부에 양 단면을 관통하여 축부(24)를 끼워넣을 수 있는 구멍을 가지며, 이 구멍에 축부(24)를 끼워넣은 상태로 축부(24)에 고정되어 있다. 축부(24)는 스토퍼(26)를 지지판(25)에 맞닿게 할 때, 보호판(23)이 취급액실(9b) 내로 돌출하여, 보호판(23)과 요면부(17a)의 사이로 취급액이 취급액실(9b)에서 토출유로(28) 내로 원활하게 유출할 수 있는 공간을 형성하기에 충분한 길이를 갖는다.

스프링(27)은 그 나선 부재가 형성하는 내부 공간에 축부(24)를 수용한 상태로, 보호판(23)과 지지판(25) 사이에 장착되어 있다. 스프링(27)은 그 장력에 의해 보호판(23)을 취급액실(9b) 방향으로 밀어내고, 스토퍼(26)가 지지판(25)에 맞닿음에 의해 정지한다. 이에 따라 이 지지판(25)은 통상 열려있는 상태가 된다. 스프링(27)의 탄력성은 다이어프램형 왕복동펌프(41)의 토출공정에 있어서 다이어프램(4)이 취급액측으로 변형함에 의해 도 3(b)에 나타낸 것과 같이, 보호판(23)이 다이어프램(4)에 눌려서 보호판(23)이 스프링(27)을 압축하여 고리상 요함부(29a) 내에 수납되며, 또한 그 이외의 상황에 있어서는 도 3(a)에 나타낸 것과 같이 보호판(23)을 취급액실(9b) 내로 돌출시킬 수 있는 정도이다.

다이어프램 파손방지수단(22)의 재질로는 다이어프램형 왕복동펌프(41)의 운전에 대하여 충분한 기계적 강도를 갖는 것이면 특별히 제약은 없는데, 예를 들면 금속, 합성수지 등을 적절하게 사용할 수 있다.

다음으로, 다이어프램형 왕복동펌프(41)의 작용에 대해서 설명한다.

피스톤(5), 다이어프램(4), 작동유 등의 작용에 대해서는 다이어프램형 왕복동펌프(1)의 경우와 거의 동일하다.

우선 피스톤(5)이 후퇴하면, 이에 따라 다이어프램(4)은 작동유측으로 끌어당겨진다. 이때 취급액이 빨아올려지고, 취급액은 흡입 밸브(6)의 밸브(6a)를 밀어올리며, 흡입유로(19)를 통해서 취급액실(9b) 내로 유입한다. 그리고, 취급액실(9b) 내부가 통상 압력으로 회복한 시점에서 취급액의 취급액실(9b)로의 유입은 정지하고, 밸브(6a)는 최하점으로 돌아가며, 취급액의 흡입용 유로를 폐쇄한다.

피스톤(5)은 후퇴운동의 종점에 달한 후 이번에는 전진하고, 이에 따라 다이어프램(4)은 취급액측으로 밀린다. 이때, 흡입 밸브(6)는 상술한 바와 같이 폐쇄되어 있으므로, 취급액실(9b) 내의 취급액은 흡입유로(19) 방향으로 이동할 수 없다. 한편, 다이어프램 파손방지수단(22)의 보호판(23)은, 이 상태에 있어서는 도 3(a)과 같이 스프링(27)의 장력에 의해 취급액실(9b)측으로 돌출하여 있고, 보호판(23)과 요면부(17a) 사이에는 취급액이 유입 가능한 공극이 존재하며, 또 지지판(25)에는 취급액이 원활하게 이동 가능한 구멍이 설치되어 있으므로, 취급액실(9b) 내의 취급액은 보호판(23)과 요면부(17a) 사이의 공극 및 지지판(25)에 설치된 구멍을 통해서 토출유로(28) 내를 이동하여, 토출 밸브(7) 의 밸브(7a)를 밀어올리며 펌프 밖으로 배출된다.

피스톤(5)의 전진에 따라, 다이어프램(4)은 취급액측으로 변형하여, 보호판(23)의 취급액실(9b)측 단면에 맞닿고, 또한 스프링(27)의 장력에 저항하여 보호판(23)을 토출유로(28) 방향으로 민다. 그리고, 보호판(23)을 고리상 요함부(29a) 내로 밀어넣는다. 이에 따라 토출유로(28)는 폐쇄되지만, 다이어프램(4)은 다이어프램(4)과 요면부(17a) 사이에 존재하는 취급액을 밀어내면서 보호판(23)을 고리상 요함부(29a) 내로 밀어넣기 때문에, 토출유로(28)가 폐쇄되어도 다이어프램(4)과 요면부(17a) 사이에 취급액이 실질적으로 잔존하는 일이 없다. 즉, 취급액의 효율적인 토출이 가능하다.

또한 보호판(23)이 고리상 요함부(29a) 내로 수납되면, 요면부(17a)에는 다이어프램(4)이 작동유에 의해 밀릴 때 다이어프램이 밀려들어가게 되는 공극이 실질적으로 존재하지 않게 된다. 따라서, 다이어프램 파손방지수단(22)을 갖추는 다이어프램형 왕복동펌프(41)에 있어서는, 비록 펌프실(9) 내에 작동유가 소정량 이상 존재하는 것 등에 의해 다이어프램(4)이 통상보다도 강하게 요면부(17a)에 의해 눌려도, 다이어프램(4)은 변형, 파손 등을 발생하지는 않는다.

보호판(23)이 고리상 요함부(29a) 내에 수납되어 토출유로(28)가 폐쇄되면, 밸브(7a)는 다시 최하점으로 돌아간다. 피스톤(5)은 전진운동의 종점에 달한 후, 이번에는 후퇴한다. 이에 따라 다이어프램(4)이 작동유측으로 변형하고, 다시 스프링(27)은 그 장력에 의해 보호판(23)을 취급액실(9b) 내로 돌출시킨다. 한편, 취급액은 밸브(6a)를 밀어올리고 취급액실(9b) 내로 유입한다.

다이어프램형 왕복동펌프(41)는 이상의 공정을 반복함에 의해, 다이어프램의 변형, 파손 등을 방지하면서 송액을 행할 수가 있다.

본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프는 다이어프램 파손방지수단을 갖춤으로써, 종래의 취급액측에 카운터 플레이트가 없는 타입의 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서 발생하던 다이어프램이 토출구에 밀려들어감에 의한 다이어프램의 변형, 파손 등을 방지할 수 있다.

본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서는 흡입구에는 아무것도 장착하지 않으므로, 종래의 취급액측에 카운터 플레이트를 갖추는 타입의 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서 발생하는 취급액측 카운터 플레이트의 작은 구멍이 흡입공정시에 유통저항을 증대시킴이나, 슬러리를 송액하는 경우에 취급액측 카운터 플레이트와 다이어프램의 사이에 고형물이 퇴적함에 의한 펌프의 송액성능의 저하를 방지할 수 있다.

다이어프램형 왕복동펌프의 운전개시시에 있어서 작동유량이 과잉하면, 특히 상기의 변형, 파손 등이 발생하기 쉬우므로, 종래의 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서는 작업순서의 엄수가 필요했지만, 본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서는 다소 작동유가 과잉이더라도, 상기 변형, 파손 등을 발생하지 않기 때문에, 작업개시시에 작업순서의 엄수를 위하여 여분의 시간을 낭비할 필요가 없으며, 작업시간의 단축화를 도모할 수 있다.

본 발명의 다이어프램형 왕복동펌프는 종래의 다이어프램형 왕복동펌프의 토출구에 다이어프램 파손방지수단을 설치하는 것만으로 제조할 수 있으므로, 종래의 다이어프램형 왕복동펌프에 대해서 대규모 개량을 할 필요가 없으며, 저비용으로 제조할 수 있다.

Claims (3)

1. 다이어프램에 의하여 작동유(作動油)실과 취급액(取扱液)실로 분할된 펌프실에 있어서의 상기 취급액실에 취급액을 송출하는 취급액 흡입구부와 취급액실에서 취급액을 배출하는 취급액 토출구부를 구비한 다이어프램형 왕복동펌프에 있어서,

   취급액실 내에 있는 취급액을 취급액실 밖으로 토출할 때, 다이어프램이 취급액 출구 내로 들어가는 것을 저지하는 다이어프램 파손방지수단을 취급액 토출구부에 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이어프램형 왕복동펌프.
2. 상기 제1항에 있어서, 다이어프램 파손방지수단은, 취급액 출구에 설치된 고리형 요함부(凹陷部)에 장착된 복수의 작은 구멍을 갖는 원반체를 구비하여 이루어지는 다이어프램형 왕복동펌프.
3. 상기 제1항에 있어서, 다이어프램 파손방지수단은, 부세부재(付勢部材)에 의해 취급액 출구를 개폐가능하게 하는 통상 열려있는 개폐판을 구비하여 이루어지는 다이어프램형 왕복동펌프.

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