KR100856017B1 - 맥동펌프의 유체 분출부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맥동펌프의 유체 분출부 구조에 관한 것으로서, 더 상세하게는 모터(M)와, 모터(M)의 회전 운동을 캠이나 크랭크축을 이용하여 왕복운동으로 바꾸어 유체를 펌핑(pumping)하여 주는 펌핑수단(P)으로 구성되는 맥동펌프에 있어서,

상기 펌핑수단(P)은 피스톤(110)과 상기 피스톤(110)의 왕복운동에 의해 유체를 흡입하여 배출하는 헤드(200)로 구성되되,

상기 헤드(200)는 아래쪽 면에 유체가 수용되는 수용공간(210)이 형성된 것으로서 상기 수용공간(210) 위쪽으로는 유입구(222)와 분출구(232)가 관통되어 있으며, 상기 피스톤(110)의 말단에 연결되어 탄성적으로 왕복운동을 하는 탄성막(300)이 마련되어 상기 수용공간(210)을 막아주게 구성된 것임을 특징으로 하여,

안정적으로 작동되는 유체 분출부를 얻을 수 있고, 이를 맥동펌프에 적용하게 되면 안정적으로 맥동수류를 생성할 수 있는 맥동펌프를 얻을 수 있게 되는 맥동펌프의 유체 분출부 구조에 관한 것이다.

맥동펌프, 유체, 펌핑, 지압.

Description

맥동펌프의 유체 분출부 구조{PULSATING PUMP}

본 발명은 맥동펌프의 유체 분출부 구조에 관한 것으로서 더 상세하게는 피스톤의 왕복 운동을 통해 유체를 밀어내어 맥동현상을 일으키며 분출시킬 수 있도록 하는 맥동펌프용 유체 분출부 구조에 관한 것이다.

맥동펌프는 모터의 회전 운동을 캠이나 크랭크축을 이용하여 다이어프램이나 피스톤 등과 같은 펌핑(pumping) 수단의 왕복운동으로 변환시킴으로써 유체를 펌핑하는 장치로, 혈액의 투석장치나 분수 장치 등에서 널리 사용되고 있다.

더불어 근래 들어서는 지압을 통한 마사지 효과를 얻기 위해 샤워기 헤드로 분출되는 물에 맥동효과를 주어 맥동수류를 생성함으로써 피부를 두드리듯이 가압하여 지압 효과를 유발하기 위한 목적으로도 사용되고 있는 것이다.

상기와 같이 다양한 분야에서 맥동수류를 생성하기 위해 맥동펌프가 사용되고 있는바, 안정적으로 맥동수류를 생성할 수 있도록 하는 맥동펌프의 필요성은 날로 증대되고 있는 실정이다.

이에 따라 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 그 기본 구조의 변경이 힘 든 모터와 피스톤과는 달리 개선을 통해 유체의 분출 성능을 개선할 수 있는 유체를 분출하는 유체 분출부의 구조를 개선하고자 하는 노력이 있어왔다.

본 발명은 앞서 본 바와 같이 유체 분출부의 구조를 개선하여 성능을 개선함으로써 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있으면서도 안정적이고 신뢰적으로 맥동수류를 생성할 수 있는 맥동펌프를 얻는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 유체 분출부를 구성하는 탄성막에 수밀돌기를 형성함으로써 수밀성을 향상시키고, 헤드 위쪽 면에 형성된 유입실과 분출실을 마련하고 면적을 다르게 하는 한편 노즐부의 저면에 두 개의 돌기부를 형성함으로써 정 위치에 간편하고 신속하게 조립할 할 수 있으며, 유입구와 분출구에 역류방지막을 마련함으로써 역류를 방지하여 작동의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있는 유체 분출부를 얻을 수 있고, 이를 맥동펌프에 적용하게 되면 안정적으로 맥동수류를 생성할 수 있는 맥동펌프를 얻을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 유체 분출부의 구조를 개선하여 성능을 개선하고자 하는 본 발명에서는 모터와, 모터의 회전 운동을 캠이나 크랭크축을 이용하여 왕복운동으로 바꾸어 유체를 펌핑(pumping)하여 주는 펌핑수단으로 구성되는 맥동펌프에 있 어서,

상기 펌핑수단은 피스톤과 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 유체를 흡입하여 배출하는 헤드로 구성되되,

상기 헤드는 아래쪽 면에 유체가 수용되는 수용공간이 형성된 것으로서 상기 수용공간 위쪽으로는 유입구와 분출구가 관통되어 있으며, 상기 피스톤의 말단에 연결되어 탄성적으로 왕복운동을 하는 탄성막이 마련되어 상기 수용공간을 막아주게 구성된 것임을 특징으로 하는 맥동펌프의 유체 분출부 구조를 제안한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 유체 분출부가 적용된 맥동펌프의 예시 도이다.

도면을 참고하면 본 발명이 적용되는 맥동펌프의 개략적인 구성을 볼 수 있다. 전기에 의해 작동하는 공지의 모터(M)와 상기 모터(M)의 작동에 따라 왕복운동을 하면서 유체를 펌핑(pumping)하는 펌핑수단(P)이 일체로 형성되어 있다. 그리고 상기 펌핑수단(P)은 외부로 헤드(200)가 드러나 있고 상기 헤드(200)이 상면에는 유체가 유입 및 배출되는 유입노즐(420)과 배출노즐(430)을 가진 노즐부(400)가 결합되어 있다.

도 2는 본 발명에 의한 유체 분출부의 구조를 보여주는 분해 사시도, 도 3은 본 발명에 의한 헤드의 배면 구성을 보여주는 요부 분해 사시 도이다.

본 발명에 의한 유체 분출부는 펌핑수단(P)의 구성을 통해 달성한다. 이러한 본 발명에 의한 펌핑수단(P)은 피스톤(110)과 상기 피스톤(110)의 왕복운동에 의해 유체를 흡입하여 배출하는 헤드(200)를 기본 구성으로 하고 있다.

상기 피스톤(110)은 모터(M)의 회전운동을 캠이나 크랭크축을 이용하여 왕복운동으로 바꾸어서 피스톤을 구동함으로써 상하 또는 전후로 왕복운동을 할 수 있게 구성되는 것이다. 모터(M)의 회전운동을 왕복운동으로 바꾸어 주는 것이라면 캠이나 크랭크 축 외에도 공지된 기술 중 어느 것이라도 채택할 수 있음은 물론이다.

상기 헤드(200)는 아래쪽 면이 움푹하게 패여서 유체가 수용되는 수용공간(210)이 형성된 것이며, 상기 수용공간(210) 위쪽으로는 유체가 수용공간(210)으로 유입되는 유입구(222)와 수용공간(210)에 유입된 유체가 분출되는 분출구(232)가 관통되어 있다.

여기서, 상기 수용공간(210)은 탄성막(300)에 의해 막혀 기밀이 유지되는 바, 상기 탄성막(300)은 늘어나고 줄어드는 성능이 뛰어난 고무 재질로서 상기 피스톤(110)의 말단에 연결되어 피스톤(110)의 왕복에 따라 탄성적으로 왕복운동을 하는 것이다. 한편, 상기 탄성막(300)은 가장자리를 따라 수밀돌기(310)를 형성하여 줄 수 있으며, 수밀돌기(310)가 압력을 받으며 눌리면서 수밀을 유지함으로써 더욱 견고하게 수밀을 유지의 효과를 구현할 수 있게 된다.

상기와 같은 피스톤(100)과 헤드(200)의 바람직한 조립 예를 살펴본다.

모터(M) 몸체 일측에 별도의 피스톤실(100)을 마련하고 상기 피스톤실(100)에 피스톤(110)을 내포시킨다. 피스톤(110)은 모터(M)와 축으로 연결되어 상승과 하강운동을 하게 구성되는 것으로서, 이러한 구성은 앞서 본 바와 같이 크랭크와 같은 공지의 기술을 채택하여 구성할 수 있는바, 상세한 설명을 생략한다.

상기와 같이 피스톤(110)이 위치가 결정되면 헤드(200)를 상기 피스톤실(100)의 상면에 결합하여 준다. 이때, 상기 피스톤실(100)과 상기 헤드(200) 사이에 탄성막(300)을 배치하고 아울러 탄성막(300) 중앙부에 피스톤(110)의 말단을 연결한다. 이렇게 탄성막(300)이 설치되면 수용공간(210) 내부의 수밀을 유지함과 아울러 피스톤(110)의 상승과 하강에 따라 탄성막(300)이 탄성적으로 왕복을 하면서 수용공간(210)에 압력을 가할 수 있게 구성되는 것이다.

여기서, 탄성막(300)에 형성된 수밀돌기(310)를 내포하는 홈을 헤드(200)의 저면 가장자리에 파 줄 수 있다. 수밀돌기(310)보다 약간 작은 크기로 파 주는 것으로서 수밀돌기(310)를 강하게 눌러 수밀성을 향상시키며, 선택적으로 채택할 수 있는 것이다.

이상과 같이 피스톤실(100)을 마련하고 그 상부에 헤드(200)를 결합하는 것은 구조를 단순화할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 헤드(200)의 위쪽 면에 별도의 노즐부(400)를 결합할 수 있다. 상기 헤드(200)의 위쪽 면에 유입구(222)를 내포하는 유입실(220)과 분출구(232)를 내포하는 분출실(230)을 구획하고 그 위에 노즐부(400)를 결합하는 것이다. 노즐부(400)는 위쪽에 유체가 유입되는 유입노즐(420)과 배출되는 배출노즐(430)이 형성되어 있으며, 아래 면에는 상기 헤드의 위쪽 면에 형성된 유입실(220)과 분출실(230)의 입구에 각각 대응되는 두 개의 돌기부(410)가 형성되어 있는바, 상기 두 돌기부(410)가 상기 유입실(220)과 분출실(230)에 각각 끼워져 제 위치를 잡고 결 합 되는 것이다.

이때, 상기 유입실(220)과 분출실(230)의 면적을 각각 다르게 형성할 수 있다. 더불어 상기 노즐부(400) 아래 면에 형성된 돌기부(410)를 상기 유입실(220)과 분출실(230)의 크기에 대응되게 형성한 다음 결합하여 주는 것이 바람직 한데, 이는 정확한 위치에 신속하게 결합 될 수 있도록 하기 위한 구성이다.

상기 유입구(222)와 분출구(232)에는 역류방지막(240)이 형성하여 줄 수 있다. 역류 방지막(240)은 고무판을 타원형으로 잘라 형성한 것으로서, 한쪽 끝단을 고정하여 다른 쪽은 탄성 적으로 휠 수 있게 설치한다. 이러한 역류방지막(240)은 유입구(222)와 분출구(232)의 출구 쪽 면에 고정함으로써 역류를 방지함과 아울러 유체의 유입과 분출시 수용공간(210) 내부의 압력이 새나가지 않도록 하는 역할을 하게 된다.

상기와 같이 별도의 헤드(200) 상부에 유입실(220)과 분출실(230)을 구성하고 역류방지막(240)을 형성한 다음 노즐부(400)를 결합 하는 것은 상기 헤드(200)에 형성된 유입구(222)와 분출구(232)의 구성에는 외부 관을 연결하는 것이 용이하지 않고 유체의 역류를 방지하기 어려움에 따라 채택하는 구성이다. 특히, 유입실(220)과 분출실(230)에서는 일정량의 유체가 항상 남아 있게 됨에 따라 펌프의 작동과 동시에 유체를 분출할 수 있게 되는 장점이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 펌핑수단(P, 유체 분출부)가 적용된 맥동펌프의 작동을 살펴본다. 도 4, 5는 본 발명에 의한 유체 분출부의 작동을 보여주는 작동도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 유체는 노즐부(400)에 형성되어 외부 관과 연결된 유입노즐(420)을 통해 헤드(200)에 형성된 수용공간(210)으로 유입된다. 피스톤(110)이 위에서 아래로 내려가면서 탄성막(300)을 잡아당겨 물을 빨아들이는데, 이때 헤드(200)에 형성된 유입구(222)의 아랫면을 막고 있는 역류방지막(240)은 자연스럽게 아래쪽으로 휘면서 유입구(222)가 개방되면서 유체가 유입되는 것이다. 이때, 분출구(232)의 윗면을 막고 있는 역류방지막(240)은 수용공간(210) 쪽으로 압력을 받아 분출구(232)를 막아주는 바, 압력이 새는 것을 막아 유체가 신속하게 유입될 수 있도록 하는 작용을 하게 된다.

상기 수용공간(210)에 유입된 물은 탄성막(300)과 분출구(232)를 막고 있는 역류방지막(240)에 의해 수용공간(210) 내에 모여있게 된다. 탄성막(300)에 형성된 수밀돌기(310)가 더욱 견고한 수밀 상태를 유지하는데 도움을 주게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이 피스톤(110)이 상승하게 되면 동시에 탄성막(300)이 상승하면서 수용공간(210) 내부에 머물러 있는 유체에 강한 압력을 가하게 된다. 이렇게 되면 유체는 헤드(200)에 형성된 분출구(232)를 통해 외부로 순간적으로 분출된다. 분출구(232)의 윗면을 막아주고 있는 역류방지막(240)은 압력에 의해 자연스럽게 휘면서 분출구(232)를 개방하며, 반대로 유입구(222)에 형성되어 있는 역류방지막(240)은 유입구(222)의 하단에 지지 되어 유체가 역류하지 않도록 견고하게 막아 줌으로써 유체가 분출구(232)로만 분출될 수 있도록 하는 작용을 하게 되는 것이다.

분출이 완료되면 피스톤(110)이 하강하게 된다. 상기 분출구(232)를 막고 있 는 역류방지막(240)은 분출이 완료될 경우 유체가 역류하지 않게 하는 작용과 아울러 분출구(232)를 통해 공기가 유입되지 않게 하여 수용공간(210)으로 유체가 원활하게 유입되게 한다. 이후, 피스톤(110)이 계속 하강함으로써 유체를 수용공간(210)으로 빨아들이게 되며, 상기와 같이 피스톤(110)이 하강과 상승을 반복하게 되면 일정량의 유체가 일정 간격으로 맥동 현상을 일으키며 분출되어 맥동수류를 생성하여 줄 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 유체 분출부가 적용된 맥동펌프의 예시도,

도 2는 본 발명에 의한 유체 분출부의 구조를 보여주는 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 헤드의 배면 구성을 보여주는 요부 분해 사시도,

도 4, 5는 본 발명에 의한 유체 분출부의 작동을 보여주는 작동도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

M : 모터, P : 펌핑수단,

100 : 피스톤실, 110 : 피스톤,

200 : 헤드, 210 : 수용공간,

220 : 유입실, 222 : 유입구,

230 : 분출실, 232 : 분출구,

240 : 역류방지막, 300 : 탄성막,

400 : 노즐부, 410 : 돌기부,

420 : 유입노즐, 430 : 배출노즐.

Claims (6)

1. 모터(M)와, 모터(M)의 회전 운동을 캠이나 크랭크축을 이용하여 왕복운동으로 바꾸어 유체를 펌핑(pumping)하여 주는 펌핑수단(P)으로 구성되는 맥동펌프에 있어서,

   상기 펌핑수단(P)은 피스톤(110)과 상기 피스톤(110)의 왕복운동에 의해 유체를 흡입하여 배출하는 헤드(200)로 구성되되,

   상기 헤드(200)는 아래쪽 면에 유체가 수용되는 수용공간(210)이 형성된 것으로서 상기 수용공간(210) 위쪽으로는 유입구(222)와 분출구(232)가 관통되어 있으며, 상기 피스톤(110)의 말단에 연결되어 탄성적으로 왕복운동을 하는 탄성막(300)이 마련되어 상기 수용공간(210)을 막아주게 구성되고,

   상기 헤드(200)의 위쪽 면에는 유입구(222)를 내포하는 유입실(220)과 분출구(232)를 내포하는 분출실(230)이 구획되어 형성되되, 위쪽에 유체가 유입되는 유입노즐(420)과 배출되는 배출노즐(430)을 가진 노즐부(400)가 체결되며,

   상기 유입실(220)과 분출실(230)은 면적이 다르게 형성되고, 상기 노즐부(400) 아래 면에는 상기 유입실(220)과 분출실(230)의 입구에 각각 대응되는 두 개의 돌기부(410)가 형성된 것임을 특징으로 하는 맥동펌프의 유체 분출부 구조.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 피스톤(110)은 피스톤실(100)에 내포되어 있고, 상기 헤드(200)는 상기 피스톤실(100) 상면에 결합 되는 것으로서, 상기 피스톤실(100)과 상기 헤드(200) 사이에 상기 탄성막(300)이 배치되어 수밀을 유지하게 구성되는 것임을 특징으로 하는 맥동펌프의 유체 분출부 구조.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,

   상기 탄성막(300)은 가장자리를 따라 수밀돌기(310)가 형성된 것임을 특징으로 하는 맥동펌프의 유체 분출부 구조.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,

   상기 유입구(222)와 분출구(232)에는 역류방지막(240)이 형성된 것임을 특징으로 하는 맥동펌프의 유체 분출부 구조.

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