KR100925104B1

KR100925104B1 - 펌프 시스템

Info

Publication number: KR100925104B1
Application number: KR1020030000059A
Authority: KR
Inventors: 와타나베츠요시; 모리시타마사오; 사와다츠토무; 오니두카도시키
Original assignee: 가부시키가이샤 이와키
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-01-02
Publication date: 2009-11-05
Also published as: KR20030083570A; US20030198561A1; JP3574641B2; JP2003314458A; US6874997B2; CN2608720Y

Abstract

보존성 및 호환성이 우수한 펌프 시스템(pump system)이 제공된다. 펌프 시스템은 공기실(17a 및 17b; air chamber)에 공기를 교대로 공급하여 축(15)에 연결된 한쌍의 벨로우즈(13a 및 13b; bellows)를 신장 및 수축시켜 액체를 이송하는 펌프(1)를 포함한다. 펌프 시스템은 또한 펌프(1)에 공급되는 공기를 스위칭(switching)하는 스위칭 밸브 기구(2; switching valve mechanism)를 포함한다. 스위칭 기구들(40a 및 40b)은 스위칭 밸브 기구(2)의 스위칭 작동을 제어하는 파일럿 에어(pilot air)를 스위칭하는데 사용된다. 스위칭 기구들은 외부에서 착탈 가능하도록 펌프(1)의 케이스(16a 및 16b; case)에 장착된다.

펌프 시스템, 펌프, 스위칭 밸브 기구, 공기실, 파일럿 에어, 제어 유체

Description

펌프 시스템 { Pump system }

본 발명은 첨부된 도면을 참조한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 전체적으로 이해하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 단면도이다;

도 2는 도 1의 선 A-A'에 따른 단면도이다;

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 단면도이다;

도 4는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 단면도이다;

도 5는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 단면도이다;

도 6은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 단면도이다;

도 7은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 단면도이다;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 3 ∼ 7 : 펌프 11 : 펌프 헤드

12a, 12b : 펌프실 13a, 13b : 벨로우즈

15 : 축 16a, 16b : 케이스

17a, 17b : 공기실 26 : 흡입구

27 : 방출구

40a, 40b, 80a, 80b : 스위칭 기구

100a, 100b, 120a, 120b, 140a, 140b : 스위칭 기구

74a, 74b : 메인 공기 도관

77a, 77b : 파일럿 에어 도관

161a, 161b : 다이아프램

본 발명은 벨로우즈(bellows) 및 다이아프램(diaphragm) 등의 연성 부재의 왕복 운동을 이용하여 펌프실을 통해 목표 유체를 이송하는 펌프 시스템에 관한 것이다. 특히, 작동 유체에 대한 스위칭 밸브 기구(switching valve mechanism)를 구동하기 위해 제어 유체를 이용하는 펌프 시스템에 관한 것이다.

벨로우즈 펌프는 종래의 반도체 제조 공정 등에 사용되는 액체 분사 펌프로 알려져 있다. 이것은 액체의 흡입 및 배출을 위해 불소수지 벨로우즈(fluororesin bellows)를 사용한다. 벨로우즈 펌프는 밸브 유닛(valve unit)을 포함하는 펌프 헤드(pump head); 펌프 헤드의 양 측면에 배치되어 이들 벨로우즈 내부에 펌프실들을 형성하는 한쌍의 벨로우즈; 및 벨로우즈 외부를 덮어 한쌍의 공기실을 형성하는 케이스(case)를 포함한다. 공기가 공기실로 교대로 공급되어 벨로우즈를 신장 및 수축시키면, 액체 등의 목표 유체가 펌프실로 흡입되고 펌프실에서 배출되도록 하는 이송이 가능하다.

공기는 에어 소스(air source)로부터 공급되어, 자석 밸브 등과 같은 스위칭 밸브 기구에서 스위칭되고 작동 유체로서 한쌍의 공기실들로 교대로 공급된다. 스위칭 밸브 기구의 스위칭 제어를 위해, 근접 스위치들이 케이스의 양단에 배치되고 각 벨로우즈의 이동단(moving end)을 탐지한다. 근접 스위치들이 사용되면 센서부(sensor section)들에 금속 및 와이어(wire)가 배치될 필요가 있다. 일반적으로, 펌프실 내부는 제 1 접액부(接液部)이고 공기실은 비접액부(非接液部)인 제 2 접액부이다. 근접 스위치는 종종 제 2 접액부에 배치될 수도 있다. 그러나, 금속 부식성 목표 유체를 이송하는 펌프의 경우에, 가급적 제 2 접액부에서의 금속 및 와이어의 사용을 피하는 것이 바람직하다.

전체 공기형의 벨로우즈 펌프들에서, 스위칭 밸브 기구는 작동 유체로부터 분기된 유체(제어 유체)의 압력으로 스위칭된다(USP 5,893,707 및 USP 5,558,506).

USP 5,893,707에 개시된 바로는 전술된 전체 공기형의 벨로우즈 펌프들은 펌프 케이스 내에 스위칭 밸브 기구를 스위칭하는 스위칭 기구를 수용함을 내포한다. 이 사실은 스위칭 기구의 좋지 않은 보존성 및 근접 스위치형 스위칭 기구와의 비호환성으로 인한 문제를 일으킨다. USP 5,558,506에서 개시된 벨로우즈 펌프 에서, 스위칭 밸브 기구를 스위칭하는 스위칭 기구의 일부로서, 피스톤(piston)이 왕복 운동하는 축에 고정된다. 따라서, 스위칭 기구는 개별적으로 분리 및 장착될 수 없다. 이는 또한 스위칭 기구의 좋지 않은 보존성 및 근접 스위치형 스위칭 기구와의 비호환성으로 인한 문제를 일으킨다.

근접 스위치의 사용은 다음과 같은 장점을 갖는다: (1)펌프의 왕복 운동 스트로크(stroke)의 수에서 배출된 유량을 환산하는 것이 가능하다; 그리고 (2)어떤 문제로 인해 정지된 펌프를 전기 신호에 의해 탐지 가능하다. 따라서, 근접 스위치에 대해 전체 공기형 스위칭 기구를 배치하는 것은 매우 의미가 있다.

본 발명은 상기의 상황을 고려하여 제작되었으며 따라서 보존성 및 호환성에서 우수한 펌프 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 펌프 시스템은 펌프 및 스위칭 밸브 기구를 포함한다. 펌프는 목표 유체를 이송하기 위한 흡입구 및 방출구를 가지며 흡입구에서 배출구로 목표 유체를 끌어내는 밸브 유닛(valve unit)을 포함하는 펌프 헤드(pump head), 왕복 운동을 하기 위해 펌프 헤드를 관통하는 축, 축의 양단에 연결되어 밸브 유닛을 통해 목표 유체를 유도하기 위해 펌프 축의 양 측면에서 제 1 및 제 2 펌프실을 형성하는 제 1 및 제 2 연성 부재, 제 1 및 제 2 연성 부재를 개별적으로 수용하고 제 1 및 제 2 연성 부재의 외부 공간으로 작동 유체를 유도하는 제 1 및 제 2 작동 유체실을 형성하는 제 1 및 제 2 케이스(case), 및 외부에서 착탈 가능하게 장착되고 축의 양 측면에 축방향으로 배치되며, 작동 유체의 일부를 분기하 기 위해 내부에 형성된 유로들을 가지고 축에 고정되지 않은 상태에서 축과 함께 왕복 운동하는 가동 부재들을 포함하며, 축이 왕복 운동의 한계들 중 한 곳에 도달하는 경우 가동 부재가 유로를 열어 제어 유체로서 작동 유체의 일부를 분기하는 제 1 및 제 2 스위칭 기구(switching mechanism)들을 포함한다. 스위칭 밸브 기구(switching valve mechanism)는 스위칭 기구들에서 분기된 제어 유체를 이용하여 작동 유체원에서 공급된 작동 유체를 작동 유체실들로 교대로 분배한다. 작동 유체는 교대로 한쌍의 작동 유체실들로 유도되고 역상(逆相)에서 왕복으로 축을 구동하여 목표 유체를 흡입 및 배출한다.

본 발명에 따르면, 작동 유체로부터 분기된 제어 유체를 사용하여 스위칭 밸브 기구를 스위칭하는 형의 펌프 시스템에서, 작동 유체를 분기하는 스위칭 기구는 외부에서 착탈 가능하게 케이스에 장착된다. 게다가, 축과 함께 왕복 운동하는 가동 부재는 축에 고정되어 있지 않다. 따라서, 케이스에서 스위칭 기구 전체를 제거하기 쉽다. 이는 보존성을 향상시키는데 효과적이다. 또한 스위칭 기구를 제거하여 근접 스위치형의 스위칭 기구를 재배치하는 것이 가능하다. 이는 호환성을 향상시키는데 효과적이다.

본 발명의 한 실시형태에서, 스위칭 밸브 기구는 작동 유체를 분배하기 위해 내부에 형성된 분배실을 갖는 스위칭 밸브 기구 본체, 및 왕복 운동이 가능하고 스위칭 밸브 기구 본체의 분배실 내부에 배치되는 스위칭 밸브를 포함한다. 스위칭 밸브 기구 본체는 작동 유체원에서 분배실로 작동 유체를 유입하기 위해 형성된 유입구, 배출실로 유입된 작동 유체를 펌프로 배출하고 펌프에서 배출된 작동 유체를 분배실로 유입시키기 위해 형성된 제 1 및 제 2 작동 유체 출입구, 펌프에서 배출된 작동 유체를 배출하기 위해 형성된 제 1 및 제 2 배출구, 및 작동 유체로부터 분기된 제어 유체를 유입 및 배출시키기 위해 형성된 제 1 및 제 2 제어 유체 배출구를 갖는다. 제어 유체가 왕복으로 스위칭 밸브를 구동하는 경우 스위칭 밸브는 제 1 상태 및 제 2 상태 사이에서 스위칭된다. 제 1 상태에서는 유입구가 제 1 작동 유체 출입구와 연결되고 제 2 작동 유체 출입구가 제 2 배출구와 연결된다. 제 2 상태에서는 유입구가 제 2 작동 유체 출입구와 연결되고 제 2 작동 유체 출입구가 제 1 배출구와 연결된다.

본 발명의 한 실시형태에서, 펌프 시스템은 제 1 작동실과 스위칭 밸브 기구의 제 1 작동 유체 출입구를 접속하는 제 1 메인 도관(main conduit); 제 2 작동실과 스위칭 밸브 기구의 제 2 작동 유체 출입구를 접속하는 제 2 메인 도관; 제어 유체로서 작동 유체의 일부를 제 1 스위칭 기구의 유로로 유입시키는 제 1 제어 유체 유입로; 제어 유체로서 작동 유체의 일부를 제 2 스위칭 기구의 유로로 유입시키는 제 2 제어 유체 유입로; 제 1 스위칭 기구의 유로에서 배출된 제어 유체를 스위칭 밸브 기구의 제 1 제어 유체 출입구로 유입시키는 제 1 제어 유체 도관; 및 제 1 스위칭 기구의 유로에서 배출된 제어 유체를 스위칭 밸브 기구의 제 2 제어 유체 출입구로 유입시키는 제 2 제어 유체 도관; 을 포함한다.

본 발명의 한 실시형태에서, 스위칭 기구는 외부에서 착탈 가능하게 케이스에 고정되고 한 측면에 형성된 제어 유체의 배출구를 갖는 실린더(cylinder), 및 실린더 내에서 축을 따라 왕복 운동하고, 일단에 작동 유체 또는 제어 유체의 유입 구를 가지며 한 측면에 유입구와 연결되어 형성된 제어 유체의 배출구를 갖는 로드(rod)를 포함한다. 로드가 왕복 운동의 한계들 중의 한 곳에 도달하는 경우 로드의 배출구는 실린더의 배출구와 연결된다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 스위칭 기구는 외부에서 착탈 가능하도록 케이스에 고정되며 한 측면에 형성된 제에 유체의 배출구를 갖는 가동 부재 케이스, 가동 부재 케이스 내에서 왕복 운동하는 가동 부재로서의 역할을 하고 가동 부재 케이스에서 돌출되며 연성 부재에 접촉되는 팁(tip), 연성 부재와 접촉되는 팁에 형성된 제어 유체의 유입구, 및 특정 위치에서 유입구와 연결되어 형성된 제어 유체의 배출구를 갖는 로드, 및 연성 부재를 향해 로드를 구동하는 탄성 부재를 포함한다. 로드의 팁이 연성 부재와 분리되고 측이 왕복 운동의 한계들 중의 한 곳의 부근에 도달하는 경우 로드의 배출구는 실린더의 배출구와 연결된다.

본 발명의 역시 다른 실시형태에서, 스위칭 기구는 외부에서 착탈 가능하게 케이스에 고정되고 일단에 형성된 제어 유체의 유입구와 한 측면에 형성된 제어 유체의 배출구를 갖는 볼 밸브 케이스(ball valve case), 볼 밸브 케이스 내에서 왕복 운동하는 가동 부재로서의 역할을 하고 볼 밸브 케이스에서 돌출되며, 연성 부재에 접촉되고 연성 부재가 왕복 운동의 한계의 부근에 도달할 경우 후진하는 로드, 및 볼 밸브 케이스 내에 수용되고, 로드가 후진하여 로드의 후단이 로드를 누르는 경우 개방되어 제어 유체의 배출구와 유입구를 연결시키는 볼 밸브를 포함한다.

연성 부재는 벨로우즈 또는 다이아프램을 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 스위칭 기구는 세라믹 또는 합성 수지로 만들어 진다.

본 발명의 바람직한 실시형태들이 도면들을 기초로 하여 아래에 설명된다.

<제 1 실시형태>

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 단면도이며 도 2는 도 1의 A-A' 선에 다른 단면도이다.

이 펌프 시스템은 실린더형 스위칭 기구들을 사용하고 펌프(1) 및 작동 유체로서 공기를 펌프(1)에 분배하는 스위칭 밸브 기구(2)를 포함한다.

펌프(1)는 펌프 헤드(11)의 양 측면에서 펌프실들(12a 및 12b)을 형성하기 위해 연성 부재들로 구성된 원통형 벨로우즈(13a 및 13b)를 포함한다. 이 벨로우즈들(13a 및 13b)은 펌프 헤드(11)를 관통하는 축(15)에 의해 함께 연결된 가동 단판(14a 및 14b; movable end plate)들을 포함한다. 벨로우즈들(13a 및 13b)은 펌프 헤드(11)의 양 측면에 배치된 원통형 케이스들(16a 및 16b)에 수용되어 케이스들(16a 및 16b)의 내벽과 벨로우즈들(13a 및 13b)의 외벽과의 사이에 공기실들(17a 및 17b)을 형성한다. 케이스들(16a 및 16b)은 펌프 헤드(11)의 오목부(recessed portion)들에 고정된 고정단들 또는 개구 엣지부들(18a 및 18b; opened edges)을 포함하고, 고정 링(19a 및 19b; fixing ring)들이 펌프 헤드(11)에 나사로 고정되는 경우 외부 표면들이 펌프 헤드(11)에 고정된다. 벨로우즈들(13a 및 13b)은 펌프 헤드(11)의 오목부들에 고정된 고정단들 또는 개구부들(20a 및 20b)을 갖는다. 외부 표면들이 케이스들(16a 및 16b)의 엣지부들(18a 및 18b)의 내부 단차(段差; steps)에 의해 가압되는 경우 그 외부 표면들은 펌프 헤드(11)에 액체로 빡빡하게 고정된다. 케이스들(16a 및 16b)은 공기실들(17a 및 17b)로 유입되고 공기실들(17a 및 17b)로 배출되는 메인 공기 출입구(21a 및 21b)를 갖는다.

펌프 헤드(11)는 네 개의 볼 밸브들(28a, 28b, 29a 및 29b)을 구성하는 밸브 유닛(valve unit)과 함께, 도 2에 보이는 바와 같이, 이송될 목표 유체를 위해 펌프 헤드 본체(25)의 한 측면에 흡입구(26) 및 방출구(27)를 포함한다. 벨로우즈(13a)가 신장되고, 목표 유체는 흡입구로부터 흡입되어 유입 경로(31), 볼 밸브(28a) 및 출입구(32a)를 통해 펌프실(12a)로 유입된다. 벨로우즈(13a)가 제거되면 펌프실(12a)로 일단 유입된 목표 유체는 출입구(32a), 볼 밸브(29a) 및 배출 경로(33)를 통해 방출구(27)로부터 배출된다. 벨로우즈(13b)가 신장되면, 목표 유체는 흡입구(26)로부터 흡입되어 유입 경로(31), 볼 밸브(28b) 및 출입구(32b)를 통해 펌프실(12b)로 유입된다. 벨로우즈(13b)가 제거되면 펌프실(12b)로 일단 유입된 목표 유체는 출입구(32b), 볼 밸브(29b) 및 배출 경로(33)를 통해 방출구(27)로부터 배출된다.

케이스들(16a 및 16b)은 스위칭 기구들(40a 및 40b)이 착탈 가능하게 장착된 폐쇄단들을 갖는다. 스위칭 기구들(40a 및 40b)은 외부에서 고정되고 착탈 가능하게 케이스들(16a 및 16b)에 나사 고정된 원통형 케이스들(41a 및 41b); 이들 원통형 케이스들(41a 및 41b)에 동축으로 수용된 실린더들(42a 및 42b); 및 이들 실린더들(42a 및 42b) 내부에서 축방향으로 왕복 운동이 가능한 로드들(43a 및 43b)을 포함한다. 원통형 케이스들(41a 및 41b)은 파일럿 에어(pilot air) 또는 제어 유 체를 유입 및 배출시키기 위해 단들 및 측벽들에 파일럿 에어 출입구(44a, 44b, 45a 및 45b)들을 갖는다. 실린더(42a 및 42b)들은 양단들에 개구부들과 측벽들에 홀(46a 및 46b; hole)들을 가지며 원통형 케이스들(41a 및 41b)의 파일럿 에어 출입구들(45a 및 45b)과 연결된다. 로드들(43a 및 43b)은 케이스들(16a 및 16b)을 관통하고, 공기실(17a 및 17b)들에 면하여 벨로우즈들(13a 및 13b)의 단판(14a 및 14b)과 접촉하는 팁들을 가지며, 단판들(14a 및 14b)의 왕복 운동을 따라 왕복 운동이 가능하다. 로드들(43a 및 43b)은 기단들로부터 팁들까지 축방향으로 연장되어 형성된 구멍들(47a 및 47b)을 갖는다. 구멍들(47a 및 47b)은 측벽들에 형성된 홀들(48a 및 48b)과 연결된 상단부들을 갖는다. 홀들(48a 및 48b)은 실린더들(42a 및 42b) 내에서 로드들(43a 및 43b)이 최대한 후퇴하기 직전의 특정 위치에서 홀들(46a 및 46b)과 연결된다. 원통형 케이스들(41a 및 41b)은 내부에 형성되고 파일럿 에어 출입구들(45a 및 45b)로부터 갈라져 나온 공기 탈출구들(49a 및 49b)을 갖는다. 케이스들(16a 및 16b)은 로드들(43a 및 43b)의 팁 측면들과 습접하는 부분들에 형성된 립 씰(51a 및 51b; lip seal)들을 갖는다. 원통형 공간들이 실린더들(42a 및 42b)의 내벽과 로드들(43a 및 43b)의 팁들의 외주부와의 사이에 형성된다. 원통형 공간들은 케이스들(16a 및 16b)에 형성된 공기 탈출구(52a 및 52b)와 연결된다.

스위칭 밸브 기구(2)는 내부에 형성된 공기 분배실을 갖는 스위칭 밸브 기구 본체(62)를 포함한다. 스위칭 밸브 기구(2)는 또한 분배실(61) 내부에서 왕복 운동이 가능하도록 스위칭 밸브 기구 본체(62) 내에 배치된 스풀(63; 스위칭 밸브)을 포함한다. 스위칭 밸브 기구 본체(62)에서, 공기 유입구(64)는 배출실(61)로 공기를 유입시키기 위해 형성된다. 메인 공기 출입구들(65a 및 65b)은 분배실(61)로 한번 유입된 공기를 펌프(1)로 배출하고 펌프(1)에서 분배실(61)로 배출된 공기를 유입시키기 위해 형성된다. 메인 공기 배출구들(66a 및 66b)은 펌프(1)에서 배출되고 분배실(61)로 유입된 공기를 배출하기 위해 형성된다. 파일럿 에어 출입구들(67a 및 67b)은 파일럿 에어를 유입 및 배출시키기 위해 형성된다. 스풀(63; spool)은 축 방향의 특정 간격으로 형성된 세 개의 대경부(large-diameter portion)를 가지며, 대경부들 주위에 배치된 홀들을 선택적으로 폐쇄하여 제 1 및 제 2 상태 사이의 공기의 유로들을 스위칭(switching)하기 위해 사용된다. 제 1 상태는 파일럿 에어가 파일럿 에어 출입구(67a)를 통해 유입되는 방식이다. 이 방식에서, 공기 유입구(64)는 메인 공기 유입구(65a)와 연결되고 그리고 메인 공기 출입구(65b)가 메인 공기 배출구(66b)와 연결된다. 제 2 상태는 파일럿 에어가 파일럿 에어 출입구(67a)를 통해 유입되는 방식이다. 이 방식에서, 공기 유입구(64)는 메인 공기 유입구(65b)와 연결되고 그리고 메인 공기 출입구(65a)가 메인 공기 배출구(66a)와 연결된다.

에어 소스(71)는 조정기(72) 및 공기 유입 도관(73)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)의 공기 유입구(64)로 유입되는 공기를 공급하기 위해 사용된다. 스위칭 밸브 기구(2)의 메인 공기 출입구(65a)는 메인 공기 도관(74a)을 통해 케이스(16a)의 메인 공기 출입구(21a)에 접속된다. 스위칭 밸브 기구(2)의 메인 공기 출입구(65b)는 메인 공기 도관(74b)을 통해 케이스(16b)의 메인 공기 출입구(21b)에 접속된다. 메인 공기 도관들(74a 및 74b)은 파일럿 공기-압력 유입 도관들(75a 및 75b)에 접속되고, 파일럿 공기-압력 유입 도관들(75a 및 75b)은 스위칭 기구들(40a 및 40b)의 파일럿 에어 출입구들(44a 및 44b)에 접속된다. 파일럿 에어 출입구들(44a 및 44b) 및 파일럿 공기-압력 유입 도관들(75a 및 75b) 사이의 접속 점들에서, 스로틀(76a 및 76b; throttle)은 스위칭 기구들(40a 및 40b)로 유입된 파일럿 에어의 양을 조정하기 위해 배치된다. 스위칭 기구들(40a 및 40b)의 파일럿 에어 출입구들(45a 및 45b)은 파일럿 에어 도관들(77a 및 77b)를 통해 스위칭 밸브 기구(2)의 파일럿 에어 출입구들(67a 및 67b)에 접속된다. 에어 풀(50a 및 50b; air pool)들이 파일럿 에어 출입구들(45a 및 45b) 근처 측면들의 파일럿 에어 도관들(77a 및 77b) 내에 형성된다.

이어서 본 발명에 따라 구성된 펌프 시스템의 작동들이 다음에 설명된다.

도 1에서, 스위칭 밸브 기구(2)의 스풀(63)은 제 1 상태의 도면의 좌측에 위치되어 있다. 이 상태에서, 에어 소스(71)에서 공급된 공기는 도면 좌측의 펌프(1)의 공기실(17a)로 메인 공기 도관(74a)을 통해 유입된다. 결과적으로, 벨로우즈(13a)는 도면의 우측을 향해 축(15)을 이동시키기 위해 수축된다. 따라서, 벨로우즈(13b)는 메인 공기 도관(74b), 메인 공기 출입구(65b) 및 공기 배출구(66b)를 통해 외부로 공기실(17b)의 공기를 배출하기 위해 신장된다. 그 결과, 목표 유체가 흡입구(26)를 통해 펌프실(12b)로 유입되고 펌프실(12a)의 목표 유체는 방출구(27)를 통해 외부로 배출된다. 동시에, 파일럿 에어가 메인 공기 도관(74a)으로부터 분기된 파일럿 공기-압력 유입 도관(75a)을 통해 스위칭 기구(40b)로 유입되고 로드(43b)의 구멍(47b) 내부의 압력이 상승한다.

벨로우즈(13b)가 흡입 공정의 최종 위치에 도달하기 직전에, 로드(43b)의 홀(48b)은 실린더(42b)의 구멍(46b)과 연결된다. 그 결과, 압축된 파일럿 에어는 파일럿 에어 도관(77b)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되어 도면의 우측을 향해 스풀(23)을 구동하고 시스템을 제 2 상태로 변경한다.

제 2 상태에서, 에어 소스(71)로부터 공급된 공기는 메인 공기 도관(74b)을 통해 도면 우측의 펌프(1)의 공기실(17b)로 유입된다. 그 결과, 벨로우즈(13b)가 수축되어 도면의 좌측을 향해 축(15)을 구동한다. 따라서, 벨로우즈(13a)가 신장되어 메인 에어 도관(74a), 메인 에어 출입구(65a) 및 공기 배출구(66a)를 통해 공기실(17a)의 공기를 외부로 배출한다. 따라서, 목표 유체는 흡입구(26)를 통해 펌프실(12a)로 유입되고 펌프실(12b)의 목표 유체는 방출구(27)를 통해 외부로 배출된다. 동시에, 파일럿 에어가 메인 공기 도관(74b)으로부터 분기된 파일럿 공기-압력 유입 도관(75b)을 통해 스위칭 기구(40a)로 유입되고 로드(43a)의 구멍(47a) 내부의 압력이 상승한다. 벨로우즈(13a)가 흡입 공정의 최종 위치에 도달하기 직전에, 로드(43a)의 홀(48a)은 실린더(42a)의 구멍(46a)과 연결된다. 그 결과, 압축된 파일럿 에어는 파일럿 에어 도관(77a)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되어 도면의 좌측을 향해 스풀(23)을 구동하고 시스템을 제 1 상태로 회귀시킨다.

상기 작동들의 반복을 통해 벨로우즈(13a 및 13b)를 신장 및 수축시켜, 액체가 연속적으로 이송 가능하게 된다.

로드들(43a 및 43b)과 스위칭 기구들(40a 및 40b) 사이에 원형의 공간들이 존재한다. 립 씰들(51a 및 51b)의 존재로 인해, 이러한 원형의 공간들은 로드들(43a 및 43b)의 왕복 운동에 따라 가압/진공된다. 이러한 가압/진공의 발생은 로드들(43a 및 43b)이 왕복으로 유연하게 구동됨으로써 방지된다. 공기 탈출구들(52a 및 52b)은 케이스들(16a 및 16b)에 형성되어 로드들(43a 및 43b)의 팁들 및 실린더들(42a 및 42b) 사이의 공간들을 허용하고 외부와 연결된다. 이는 로드들(43a 및 43b)을 왕복으로 유연하게 구동하는데 효과적이다.

만약 파일럿 에어가 그 양을 초과하면, 실린더들(42a 및 42b) 및 로드들(43a 및 43b) 사이의 간극들에 의한 공기 손실이 스위칭 밸브 기구(2)의 고장을 초래할 수도 있다. 만약 파일럿 에어가 그 양을 초과하면, 로드들(43a 및 43b)의 구멍들(47a 및 47b) 내부의 압력이 상승될 때, 공기 손실은 스위칭 밸브 기구(2)의 고장을 초래할 수도 있다. 이 공기 손실은 로드들(43a 및 43b)의 홀들(48a 및 48b)과 실린더들(42a 및 42b)의 홀들(46a 및 46b) 사이의 연결 상태로부터 로드들(43a 및 43b)이 구동된 후의 비연결 상태까지 일시적으로 발생된다. 이 실시형태에서, 스로틀(76a 및 76b)은 스위칭 기구들(40a 및 40b)의 파일럿 에어-압력 유입 도관(75a 및 75b)에 의해 압축된 공기의 양을 제한한다. 이는 작동들을 안정화하는데 효과적이다. 상기 고장은 파일럿 에어 도관들(77a 및 77b)에 위치된 에어 풀들(50a 및 50b)에 의해 방지가 가능하다. 이 실시형태에서, 파일럿 에어 도관들(77a 및 77b)의 잔여 공기 압력들로 인한 스위칭 밸브 기구(2)의 고장을 방지하기 위해, 공기 탈출 구멍들(49a 및 49b)이 사용되고 잔여 압력들을 제거한다.

펌프 시스템에 따르면, 모든 부품들은 펌프 헤드(11), 케이스들(16a 및 16b) 및 벨로우즈(13a 및 13b)용의 합성 수지와 축(15) 및 스위칭 기구(40a 및 40b)용의 세라믹 등과 같은 비금속성 재료들로 구성될 수도 있다. 따라서, 부식성 화학 용액을 이송하는 환경에서도 우수한 비부식성을 가지며 유용한 펌프 시스템의 제공이 가능하다. 로드들(43a 및 43b)이 벨로우즈들(13a 및 13b)의 단판들(14a 및 14b)에 결합되지 않았기 때문에 스위칭 기구들(40a 및 40b)은 나사 고정이 되지 않아서 전체적으로 제거될 수 있다. 따라서, 보존성이 우수하고 스위칭 기구들(40a 및 40b)의 교환 및 수리가 용이한 펌프 시스템을 제공하는 것이 가능하다.

<제 2 실시형태>

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 횡단면도이다. 도 1의 것과 동일한 도 3의 동일 부분들에 동일한 참조 기호를 부여하여 동일 부분들의 상세 설명의 중복을 생략한다.

본 실시형태에 따른 펌프 시스템은 펌프(3) 및 스위칭 밸브 기구(2)를 포함한다. 펌프(3)에 착탈 가능하게 부착된 스위칭 기구들(80a 및 80b)은 제 1 실시형태의 스위칭 기구들(40a 및 40b)과는 차이가 있다. 제 1 실시형태에 따른 펌프 시스템이 작동되어 흡입 공정의 종료 직전 벨로우즈들(13a 및 13b)에 의해 가압된 로드들(43a 및 43b)을 갖는 스위칭 기구들(40a 및 40b) 중에 하나를 켜고 스위칭 밸브 기구(2)에 파일럿 에어를 공급한다. 그와 반대로, 제 2 실시형태가 작동되어 흡입 공정의 종료 직전에 뒤에서 벨로우즈들(13a 및 13b)을 누르는 로드들을 갖는 스위칭 기구들(80a 및 80b) 중의 하나를 켜고 스위칭 밸브 기구(2)에 파일럿 에어를 공급한다.

스위칭 기구들(80a 및 80b)은 케이스들(16a 및 16b)의 폐쇄단들에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 스위칭 기구들(80a 및 80b)은 외부에서 케이스들(16a 및 16b)에 확고하고 착탈 가능하게 나사 고정된 원통형 케이스들(81a 및 81b); 이 원통형 케이스들(81a 및 81b)에 동축으로 수용된 실린더들(82a 및 82b)들; 및 이 실린더들(82a 및 82b) 내에 축방향으로 왕복 운동 가능한 로드들(83a 및 83b)을 포함한다. 원통형 케이스들(81a 및 81b)은 메인 공기들 또는 작동 유체들을 유입 및 배출하기 위해 단들에 메인 공기 출입구들(84a 및 84b)과 파일럿 에어들 또는 제어 유체들을 유입 및 배출하기 위해 측벽들에 파일럿 에어 출입구들(85a 및 85b)을 포함한다. 실린더들(82a 및 82b)은 양 단들에 개구부들과 측벽들 내에 홀들(86a 및 86b)을 가지며 원통형 케이스들(81a 및 81b)의 파일럿 에어 출입구들(85a 및 85b)과 연결된다. 로드들(83a 및 83b)은 케이스들(16a 및 16b)을 관통하며, 공기실들(17a 및 17b)에 면하여 벨로우즈들(13a 및 13b)의 단판들(14a 및 14b)과 접촉하는 팁들을 가지며, 단판들(14a 및 14b)의 왕복 운동에 따라 왕복 운동이 가능하다. 로드들(83a 및 83b)은 기단들로부터 팁들까지 축방향으로 확장되는 구멍들(87a 및 87b)을 갖는다. 구멍들(87a 및 87b)은 중간부들 및 상단부들의 측벽에 형성된 홀들(88a, 88b 및 89a, 89b)과 연결된 중간부들 및 상단부들을 갖는다. 홀들(88a 및 88b)은 로드들(83a 및 83b)이 실린더들(82a 및 82b) 내에서 최대한 전진하기 직전의 특정 위치에서 홀들(86a 및 86b)과 연결된다. 홀들(89a 및 89b)은 공기실들(17a 및 17b) 내부에 배치된다. 케이스들(16a 및 16b)은 로드들(83a 및 83b)의 팁 측면들과 습접하는 부분들에 형성된 립 씰(51a 및 51b)을 갖는다. 실린 더들(82a 및 82b)의 내벽과 로드들(83a 및 83b)의 외주부와의 사이에 원통형 공간들이 형성된다. 원통형 공간들은 케이스들(16a 및 16b)에 형성된 공기 탈출구들(52a 및 52b)과 연결되어 있다. 원통형 케이스들(81a 및 81b)은 그 안에 형성되고 파일럿 에어 출입구들(85a 및 85b)에서 분기된 공기 탈출구들(90a 및 90b)을 갖는다.

이 실시형태에서는 제 1 실시형태에 사용된 파일럿 에어-압력 유입 도관들(75a 및 75b)이 제공되지 않는다. 대신에, 메인 공기 도관들(74a 및 74b)은 스위칭 기구들(80a 및 80b)의 메인 공기 출입구들(84a 및 84b)에 접속된다.

이 실시형태는 먼저의 실시형태와 반대의 위치 관계에 있는 스위칭 밸브 기구(2)의 메인 공기 출입구들(65a 및 65b) 및 공기 배출구들(66a 및 66b)을 배치한다.

따라서, 이 실시형태에 따라 구성된 펌프 시스템의 작동이 다음에 설명된다.

도 3에서, 스위칭 밸브 기구(2)의 스풀(63)은 제 1 상태의 도면의 우측에 배치된다. 이 상태에서, 에어 소스(71)로부터 공급된 공기가 메인 공기 도관(74a) 및 스위칭 기구(80a)의 로드(83a)에 형성된 홀들(87a 및 87b)을 통해 도면 좌측의 펌프(1)의 공기실(17a)로 유입된다. 동시에, 메인 공기의 압력에 의해 로드(83a)가 앞으로 구동된다. 메인 공기의 압력은 벨로우즈(13a)를 신축시켜 도면의 우측을 향해 축(15)을 이동시킨다. 따라서, 벨로우즈(13b)가 신장되어 스위칭 기구(80a)의 로드(83b)의 홀들(89b 및 87b), 메인 공기 도관(74b) 및 공기 배출구(66b)를 통해 외부로 공기실(17b)의 공기를 배출한다. 따라서, 목표 유체는 흡입구(26)를 통해 펌프실(12b)로 유입되고 펌프실(12a)의 목표 유체는 방출구(27)를 통해 외부로 배출된다.

벨로우즈(13a)가 배출 공정의 최종 위치에 도달하기 직전에, 로드(83a)의 홀(88a)은 실린더(82a)의 홀(86a)과 연결된다. 그 결과, 메인 공기에서 분기된 파일럿 에어는 파일럿 에어 도관(77a)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되고 도면의 좌측을 향해 스풀(63)을 이동하여 시스템을 제 2 상태로 변경한다.

제 2 상태에서, 에어 소스(71)에서 공급된 공기가 메인 공기 도관(74b) 및 스위칭 기구(80b)의 로드(83b)에 형성된 홀들(87b 및 89b)을 통해 우측의 펌프(1)의 공기실(17b)로 유입된다. 동시에, 메인 공기의 압력에 의해 로드(83b)가 앞쪽으로 구동된다. 메인 공기의 압력은 벨로우즈(13a)를 수축시켜 도면의 좌측을 향해 축(15)을 이동시킨다. 따라서, 벨로우즈(13a)가 신장되어 스위칭 기구(80a)의 로드(83a)의 홀들(89a 및 87a), 메인 공기 도관(74a) 및 공기 배출구(66a)를 통해 외부로 공기실(17a)의 공기를 배출한다. 따라서, 목표 유체는 흡입구(26)를 통해 펌프실(12b)로 유입되고 펌프실(12a)의 목표 유체는 방출구(27)를 통해 외부로 배출된다. 벨로우즈(13b)가 배출 공정의 최종 위치에 도달하기 직전에, 로드(83b)의 홀(88b)은 실린더(82a)의 홀(86a)과 연결된다. 그 결과, 압축된 파일럿 에어는 파일럿 에어 도관(77b)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되고 도면의 우측을 향해 스풀(63)을 이동하여 시스템을 제 1 상태로 변경한다.

상기 작동들의 반복을 통해 벨로우즈들(13a 및 13b)을 신장 및 수축시키고, 액체가 연속적으로 이송 가능하게 된다.

이 실시형태에서, 파일럿 에어 도관들(77a 및 77b)의 잔여 공기 압력으로 인한 스위칭 밸브 기구(2)의 고장을 방지하기 위해, 공기 탈출구(90a 및 90b)가 사용되고 잔여 압력들을 제거한다.

<제 3 실시형태>

도 4는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 횡단면도이다. 도 1의 것과 동일한 도 4의 가장 동일한 부분들에 동일한 참조 기호를 부여하여 동일 부분들의 상세 설명의 중복을 생략한다.

이 실시형태에 따른 펌프 시스템은 펌프(4) 및 스위칭 밸브 기구(2)를 포함한다. 펌프(4)에 착탈 가능하게 장착된 스위칭 기구들(100a 및 100b)은 제 1 및 제 2 실시형태들의 스위칭 기구들(40a, 40b, 80a 및 80b)과는 차이가 있다. 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 펌프 시스템에 있어서, 스위칭 기구들(40a, 40b, 80a 및 80b)은 실린더형이다. 반대로, 제 3 실시형태에서는, 스프링(spring)을 사용하는 형이다.

스위칭 기구들(100a 및 100b)은 케이스들(16a 및 16b)의 폐쇄단들에 착탈 가능하게 장착된다. 스위칭 기구들(100a 및 100b)은 확고하고 외부에서 착탈 가능하게 나사 고정된 원통형 케이스들(16a 및 16b)을 포함한다. 스프링 지지 나사들(102a 및 102b)은 이 원통형 케이스들(101a 및 101b)의 기단에 고정된다. 링들(103a 및 103b)이 축방향으로 이동 가능하게 원통형 케이스들(101a 및 101b)에 수용된다. 스프링들(104a 및 104b)은 스프링 지지 나사들(102a 및 102b)과 링들(103a 및 103b) 사이에 배치되고 상시 벨로우즈들(13a 및 13b)을 향해 링들(103a 및 103b)을 구동한다. 로드들(105a 및 105b)은 링들(103a 및 103b) 내에서 유지되고 링들(103a 및 103b)과 함께 왕복으로 이동한다. 로드들(105a 및 105b)은 공기실들(17a 및 17b)에 면한 팁들과 축방향으로 연장된 구멍들(106a 및 106b)을 가지며 팁들과 연결된다. 구멍들(106a 및 106b)은 링들(103a 및 103b)의 측벽들에 형성된 홀들(107a 및 107b)과 연결된 기단들을 갖는다. 파일럿 에어 출입구들(108a 및 108b)은 파일럿 에어 또는 제어 유체를 유입 및 배출하기 위해 원통형 케이스들(101a 및 101b)의 측벽들에 형성된다. 로드들(105a 및 105b)이 최대로 돌출되는 경우 링들(103a 및 103b)의 홀들(107a 및 107b)과 파일럿 에어 출입구들(108a 및 108b)이 연결된다. 원통형 케이스들(101a 및 101b)은 내부에 형성되고 파일럿 에어 출입구들(108a 및 108b)로부터 분기된 공기 탈출구들(109a 및 109b)을 갖는다. 스프링들(104a 및 104b)은 스테인레스 스틸(stainless steel)로 만들어지고 PFA 또는 PTFE 튜브로 피복되거나 불소 코팅(fluorine coating)이 도포되어 비부식성을 향상시키는 것이 가능할 수도 있다.

이 실시형태는 제 1 실시형태에서 사용된 파일럿 에어-압력 도관들(75a 및 75b)이 제공되지 않는다. 이 실시형태는 먼저의 실시형태들과 반대의 위치 관계에 있는 스위칭 밸브 기구(2)의 메인 공기 출입구들(67a 및 67b) 및 공기 배출구들(66a 및 66b)을 배치한다.

도 4에서, 스위칭 밸브 기구(2)의 스풀(63)은 제 1 상태의 도면의 우측에 배치된다. 이 상태에서, 에어 소스(71)로부터 공급된 공기가 메인 공기 도관(74a)을 통해 도면 좌측의 펌프(1)의 공기실(17a)로 유입된다. 그 결과, 벨로우즈(13a)가 수축되어 도면의 우측을 향해 축(15)을 이동시킨다. 따라서, 벨로우즈(13b)가 신장되어 메인 공기 도관(74b), 메인 공기 출입구(65b) 및 공기 배출구(66b)를 통해 외부로 공기실(17b)의 공기를 배출한다. 따라서, 목표 유체는 흡입구(26)를 통해 펌프실(12b)로 유입되고 펌프실(12a)의 목표 유체는 방출구(27)를 통해 외부로 배출된다.

벨로우즈(13a)가 배출 공정의 최종 위치에 도달하기 직전에, 로드(105a)의 팁은 벨로우즈(13a)의 단판(14a)으로부터 분리된다. 그 결과, 로드(105a)의 팁에 있는 홀(106a)이 개방된다. 그후, 공기실(17a)의 압축된 공기가 홀들(106a 및 106b), 파일럿 에어 출입구(108a) 및 파일럿 에어 도관(77a)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되고 도면의 좌측을 향해 스풀(63)을 이동하여 시스템을 제 2 상태로 변경한다.

제 2 상태에서, 에어 소스(71)에서 공급된 공기가 메인 공기 도관(74b) 을 통해 도면 우측의 펌프(1)의 공기실(17b)로 유입된다. 그 결과, 벨로우즈(13a)가 수축되어 도면의 좌측을 향해 축(15)을 이동시킨다. 따라서, 벨로우즈(13a)가 신장되어 메인 공기 도관(74a), 메인 공기 출입구(65a) 및 공기 배출구(66a)를 통해 외부로 공기실(17a)의 공기를 배출한다. 따라서, 목표 유체는 흡입구(26)를 통해 펌프실(12a)로 유입되고 펌프실(12b)의 목표 유체는 방출구(27)를 통해 외부로 배출된다.

벨로우즈(13b)가 배출 공정의 최종 위치에 도달하기 직전에, 로드(105b)의 팁은 벨로우즈(13b)의 단판(14b)으로부터 분리된다. 그 결과, 로드(105b)의 팁에 있는 홀(106b)이 개방된다. 그후, 공기실(17b)의 압축된 공기는 홀들(106b 및 107b), 파일럿 에어 출입구(108b) 및 파일럿 에어 도관(77b)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되고 도면의 좌측을 향해 스풀(63)을 이동하여 시스템을 제 1 상태로 변경한다.

이 실시형태에서, 원통형 케이스들(101a 및 101b)은 링들(103a 및 103b)의 왕복 운동에 따라 가압/진공된다. 공기 탈출구들(52a 및 52b)은 케이스들(16a 및 16b)에 형성되고 또한 공기 탈출구들(110a 및 110b)은 이러한 가압/진공의 발생을 방지하기 위해 지지 나사들(102a 및 102b)에 형성된다.

<제 4 실시형태>

도 5는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 횡단면도이다. 도 1의 것과 동일한 도 5의 가장 동일한 부분들에 동일한 참조 기호를 부여하여 동일 부분들의 상세 설명의 중복을 생략한다.

이 실시형태에 따른 펌프 시스템은 펌프(5) 및 스위칭 밸브 기구(2)를 포함한다. 이 실시형태는 스위칭 기구들(120a 및 120b)에 벨로우즈를 사용하고 반면 먼저의 실시형태는 스위칭 기구들(100a 및 100b)에 스프링들(104a 및 104b)을 사용한다. 스위칭 기구들(100a 및 100b)은 케이스들(16a 및 16b)의 폐쇄단들에 착탈 가능하게 장착된다. 스위칭 기구들(120a 및 120b)은 케이스들(16a 및 16b)에 확고 하고 외부에서 착탈 가능하게 나사 고정된다. 벨로우즈 지지 나사들(122a 및 122b)은 이들 원통형 케이스들(121a 및 121b)의 기단에 고정된다. 링들(123a 및 123b)이 축방향으로 이동 가능하게 원통형 케이스들(121a 및 121b)에 수용된다. 벨로우즈들(124a 및 124b)은 지지 나사들(122a 및 123b) 및 링들(123a 및 123b) 사이에 배치된다. 로드들(125a 및 125b)은 링들(123a 및 123b) 내에서 유지되고 링들(123a 및 123b)과 함께 왕복으로 이동한다. 로드들(125a 및 125b)은 공기실들(17a 및 17b)에 면한 팁들과 축방향으로 연장된 구멍들(126a 및 126b)을 가지며 팁들과 연결된다. 구멍들(126a 및 126b)은 링들(123a 및 123b)의 측벽들에 형성된 홀들(127a 및 127b)과 연결된 기단들을 갖는다. 파일럿 에어 출입구들(128a 및 128b)은 파일럿 에어 또는 제어 유체를 유입 및 배출하기 위해 원통형 케이스들(121a 및 121b)의 측벽들에 형성된다. 로드들(125a 및 125b)이 최대로 돌출되는 경우 링들(123a 및 123b)의 홀들(127a 및 127b)과 파일럿 에어 출입구들(128a 및 128b)이 연결된다. 원통형 케이스들(121a 및 121b)은 내부에 형성되고 파일럿 에어 출입구들(128a 및 128b)로부터 분기된 공기 탈출구들(129a 및 129b)을 갖는다.

상세한 동작들은 제 3 실시형태와 가장 유사하고 따라서 내용들의 설명은 생략된다. 적당한 압력하에 압축된 공기로 벨로우즈(124a 및 124b)를 항상 채우는 것이 필요하다. 홀들(130a 및 130b)은 지지 나사들(122a 및 122b)에 고정된다. 게다가, 에어 소스(71)에서 공급된 공기가 벨로우즈-압력 조정기(78)에서 가압되고 벨로우즈-가압 도관들(79a 및 79b) 및 홀들(130a 및 130b)을 통해 벨로우즈(124a 및 124b)에 가압용 공기를 공급한다.

<제 5 실시형태>

도 6은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 횡단면도이다. 도 1의 것과 동일한 도 6의 가장 동일한 부분들에 동일한 참조 기호를 부여하여 동일 부분들의 상세 설명의 중복을 생략한다.

이 실시형태에 따른 펌프 시스템은 펌프(6) 및 스위칭 밸브 기구(2)를 포함한다. 펌프(6)에 착탈 가능하게 장착된 스위칭 기구들(140a 및 140b)은 볼 밸브형이다.

스위칭 기구들(140a 및 140b)은 외부에서 착탈 가능하게 케이스들(16a 및 16b)에 나사 고정된다. 볼-밸브 지지 나사들(142a 및 142b)은 이들 원통형 케이스들(141a 및 141b)의 기단에 고정된다. 볼 밸브들(143a 및 143b)은 원통형 케이스들(141a 및 141b)에 수용되고 지지 나사들(142a 및 142b)에 의해 고정된다. 로드들(144a 및 144b)은 원통형 케이스들(141a 및 141b)의 전단부에 수용되고 왕복으로 이동된다. 로드들(144a 및 144b)은 공기실들(17a 및 17b)에 면한 팁들과 볼 밸브들(143a 및 143b)을 개방/폐쇄하기 위한 기단들을 갖는다. 파일럿 에어 유입구들(145a 및 145b)은 지지 나사들(142a 및 142b)에 형성되고 볼 밸브들(143a 및 143b)이 공기 유입 측면과 연결된다. 원통형 케이스들(141a 및 141b)의 측벽들에는 볼 밸브들(143a 및 143b)의 공기 배출 측면과 연결된 파일럿 에어 출입구들(146a 및 146b) 및 파일럿 에어 출입구들(146a 및 146b)에서 분기된 공기 탈출구들(147a 및 147b)이 형성되어 있다.

파일럿 에어 배출구들(151a 및 151b)은 펌프(6)의 케이스들(16a 및 16b)의 측벽들에 형성된다. 이들 파일럿 에어 배출구들(151a 및 151b)은 파일럿 에어 유입 도관들(152a 및 152b)을 통해 파일럿 에어 유입구들(145a 및 145b)에 접속된다.

도 6에서, 스위칭 밸브 기구(2)의 스풀(63)은 제 1 상태의 도면의 좌측에 배치된다. 이 상태에서, 에어 소스(71)로부터 공급된 공기가 메인 공기 도관(74a)을 통해 도면 좌측의 펌프(1)의 공기실(17a)로 유입된다. 그 결과, 메인 공기의 압력은 벨로우즈(13a)를 신축시켜 도면의 우측을 향해 축(15)을 이동시킨다. 따라서, 벨로우즈(13b)가 신장되어 메인 공기 도관(74b), 메인 공기 출입구(65b) 및 공기 배출구(66b)를 통해 외부로 공기실(17b)의 공기를 배출한다. 따라서, 목표 유체는 흡입구(26)를 통해 펌프실(12b)로 유입되고 펌프실(12a)의 목표 유체는 방출구(27)를 통해 외부로 배출된다. 동시에, 공기실(17a)의 가압된 공기가 파일럿 에어 배출구(151a), 파일럿 에어 유입 도관(152a) 및 파일럿 에어 유입구(145b)를 통해 스위칭 기구(140b)로 파일럿 에어로서 유입된다.

벨로우즈(13b)가 흡입 공정의 최종 위치에 도달하기 직전에, 로드(144b)의 기단은 볼 밸브(143b)의 볼을 밀어 올려 볼 밸브(143b)를 개방한다. 그 결과, 스위칭 기구(140b)로 유입된 압축된 파일럿 에어가 파일럿 에어 출입구(146a) 및 파일럿 에어 도관(77b)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되고 도면 우측을 향해 스풀(63)을 이동하고 시스템을 제 2 상태로 변경한다.

유사하게, 제 2 상태에서, 스위칭 기구(140a)를 통해 압축된 파일럿 에어가 파일럿 에어 도관(77a)을 통해 스위칭 밸브 기구(2)로 유입되고 도면 좌측을 향해 스풀(63)을 이동하고 시스템을 제 1 상태로 변경한다.

또한 이 실시형태에서, 파일럿 에어 도관들(77a 및 77b)의 잔여 공기 압력으로 인한 스위칭 밸브 기구(2)의 고장을 방지하기 위해, 공기 탈출구(147a 및 147b)가 사용되고 잔여 압력들을 제거한다.

이 실시형태에서, 만약 파일럿 에어 유입 도관들(152a 및 152b)로부터 스위칭 기구들(140a 및 140b)로 파일럿 에어의 유입 후에 볼 밸브들(143a 및 143b)이 폐쇄될 때까지의 시간이 길어지면, 파일럿 에어의 손실이 고장을 초래할 수도 있다. 따라서, 파일럿 에어 유입 도관들(152a 및 152b)은 직접 메인 공기 도관들(74a 및 74b)에 접속되지 않고 일단 공기실(17a 및 17b)을 통해서 접속된다. 이것이 작동되어 스위칭 기구들(140a 및 140b)을 향해 파일럿 에어의 1차 지연을 발생시키고 파일럿 에어의 손실을 방지한다. 상기 고장은 파일럿 에어 도관들(77a 및 77b)에 에어 풀들(50a 및 50b)을 배치하고 파일럿 에어의 유입을 지연시킴에 의해 방지될 수도 있다.

<제 6 실시형태>

도 7은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 펌프 시스템의 배치를 도시하는 횡단면도이다. 도 1의 것과 동일한 도 7의 가장 동일한 부분들에 동일한 참조 기호를 부여하여 동일 부분들의 상세 설명의 중복을 생략한다.

이 실시형태는 도 1에 도시된 실시형태의 벨로우즈형의 펌프(1) 대신에 다이아프램형의 펌프(7)를 사용한다.

펌프(7)는 도 1의 펌프(1)의 벨로우즈(13a 및 13b) 대신에 연성 부재들로서 다이아프램들(161a 및 161b)을 사용한다. 이러한 점을 제외하고, 다른 배치는 펌프(1)와 동일하고 따라서 상세한 설명을 생략한다.

상기에서 분명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 작동 유체로부터 스위칭 밸브 기구로 분기된 제어 유체를 사용하는 형태의 펌프 시스템에서, 작동 유체의 분기를 위한 스위칭 기구는 외부에서 착탈 가능하게 장착된다. 덧붙여, 축과 함께 왕복 운동을 하는 가동 부재는 축에 고정 되어 있지 않다. 따라서, 케이스로부터 전체적으로 스위칭 기구를 제거하기가 용이하다. 이는 보존성을 향상시키는데 효과적이다. 또한 스위칭 기구를 전체적으로 제거가 가능하고 근접 스위치형의 스위칭 기구를 교환하는 것이 가능하다. 이는 호환성을 향상시키는데 효과적이다.

설명된 실시형태들은 본 발명과 일치하고, 본 발명에 따른 다른 실시형태들 및 변형례들은 당업자들에게 잘 알려져 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 실시형태들에 국한되지 않으며 첨부된 청구항들의 의도와 범위 내에서 서술되었다.

Claims

펌프 시스템(pump system)에 있어서,

목표 유체를 이송하기 위한 흡입구 및 방출구를 갖고 상기 흡입구에서 상기 방출구까지 상기 목표 유체를 유도하는 밸브 유닛(valve unit)을 포함하는 펌프 헤드(pump head),

왕복 운동을 하기 위해 상기 펌프 헤드를 관통하는 축,

상기 밸브 유닛을 통해 상기 목표 유체를 유도하기 위한 상기 펌프 축의 양측면에 제 1 및 제 2 펌프실을 형성하기 위해 상기 축의 양단에 연결된 제 1 및 제 2 연성 부재(flexible member),

상기 제 1 및 제 2 연성 부재를 각각 수용하여 상기 제 1 및 제 2 연성 부재의 외부 공간으로 작동 유체를 유도하는 제 1 및 제 2 작동 유체실을 형성하는 제 1 및 제 2 케이스, 및

외부에서 착탈 가능하도록 상기 제 1 및 제 2 케이스에 부착되고 상기 축의 양측에서 축방향으로 배치되며, 상기 작동 유체의 일부를 분기(分岐)시키기 위해 형성된 유로(flow path)들을 갖고, 상기 축에 비고정된 상태로 상기 축과 함께 왕복 운동하는 가동 부재를 포함하며, 상기 축이 왕복운동의 한계 위치들 중 한 곳에 도달하는 경우 상기 가동 부재가 상기 유로를 열어 제어 유체로 상기 작동 유체의 일부를 분기하는 제 1 및 제 2 스위칭 기구(switching mechanism)를 포함하는 펌프; 및

상기 제 1 및 제 2 스위칭 기구에서 분기된 상기 제어 유체를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 작동 유체실로 작동 유체원으로부터 공급된 작동 유체를 교대로 분배하는 스위칭 밸브 기구(switching valve mechanism)를 포함하고,

상기 작동 유체가 상기 제 1 및 제 2 작동 유체실로 교대로 유입되고 축을 역상으로 왕복 구동시켜 상기 목표 유체를 흡입 및 배출하는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 스위칭 밸브 기구는 상기 작동 유체를 분배하기 위해 내부에 형성된 분배실을 갖는 스위칭 밸브 기구 본체 및 상기 스위칭 밸브 기구 본체의 분배실 내에 왕복 가능하게 배치된 스위칭 밸브를 포함하고,

상기 스위칭 밸브 기구 본체는 상기 작동 유체원으로부터 상기 분배실로 상기 작동 유체를 유입시키는 유입구, 상기 분배실에 유입된 상기 작동 유체를 상기 펌프로 배출하고 상기 펌프로부터 배출된 상기 작동 유체를 상기 분배실로 유입시키기 위해 형성된 제 1 및 제 2 작동 유체 출입구, 상기 펌프로부터 배출된 상기 작동 유체를 배출하기 위해 형성된 제 1 및 제 2 배출구, 및 상기 작동 유체로부터 분기된 제어 유체를 유입 및 배출하기 위해 형성된 제 1 및 제 2 제어 유체 출입구를 포함하고,

상기 제어 유체가 상기 스위칭 밸브를 왕복 구동하면 상기 스위칭 밸브가 작동되어 상기 유입구가 상기 제 1 작동 유체 출입구와 연결되고 상기 제 2 작동 유체 출입구가 상기 제 2 배출구와 연결되는 제 1 상태와, 상기 유입구가 상기 제 2 작동 유체 출입구와 연결되고 상기 제 1 작동 유체 출입구가 상기 제 2 배출구와 연결되는 제 2 상태 사이를 스위칭하는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 작동실과 상기 스위칭 밸브 기구의 상기 제 1 작동 유체 출입구를 연결하는 제 1 메인 도관(main conduit);

상기 제 2 작동실과 상기 스위칭 밸브 기구의 상기 제 2 작동 유체 출입구를 연결하는 제 2 메인 도관(main conduit);

제어 유체로서 상기 작동 유체의 일부를 상기 제 1 스위칭 기구의 유로로 유입하는 제 1 제어 유체 유입로;

제어 유체로서 상기 작동 유체의 일부를 상기 제 2 스위칭 기구의 유로로 유입하는 제 2 제어 유체 유입로;

상기 제 1 스위칭 기구의 상기 유로에서 배출된 상기 제어 유체를 상기 스위칭 밸브 기구의 상기 제 1 제어 유체 출입구로 유입하는 제 1 제어 유체 도관; 및

상기 제 2 스위칭 기구의 상기 유로에서 배출된 상기 제어 유체를 상기 스위칭 밸브 기구의 상기 제 2 제어 유체 출입구로 유입하는 제 2 제어 유체 도관

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 기구 각각은,

외부에서 착탈 가능하도록 상기 제 1 및 제 2 케이스에 각각 고정되고 한 측면에 형성된 상기 제어 유체를 위한 배출구를 갖는 실린더(cylinder), 및

상기 실린더 내부의 상기 축을 따라 왕복 운동을 하는 상기 가동 부재의 역할을 하고, 한단에 형성된 상기 작동 유체 또는 상기 제어 유체의 유입구 및 한 측면에 상기 유입구와 연결되어 형성된 상기 제어 유체의 배출구를 갖는 로드(rod)를 포함하고,

상기 로드가 왕복 운동의 한계 위치들 중의 한 곳에 도달하는 경우 상기 로드의 상기 배출구가 상기 실린더의 상기 배출구와 연결되는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 기구 각각은,

외부에서 착탈 가능하도록 상기 제 1 및 제 2 케이스에 각각 고정되고 한 측면에 형성된 상기 제어 유체의 배출구를 갖는 가동 부재 케이스,

상기 가동 부재 케이스 내에서 왕복 운동하는 상기 가동 부재의 역할을 하고, 상기 가동 부재에서 돌출되어 상기 연성 부재와 접촉되는 팁(tip), 상기 연성 부재와 접촉된 상기 팁에 형성된 상기 제어 유체의 유입구, 및 특정 위치에서 상기 유입구와 연결되어 형성된 상기 제어 유체의 배출구를 갖는 로드, 및

상기 연성 부재를 향해 상기 로드를 구동하는 탄성 부재를 포함하고,

상기 축이 왕복 운동의 한계 위치들의 한 곳에 도달하는 경우 상기 로드의 팁이 상기 연성 부재로부터 분리되고 상기 로드의 상기 배출구가 상기 가동 부재 케이스의 배출구와 연결되는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 기구 각각은

외부에서 착탈 가능하도록 상기 제 1 및 제 2 케이스에 각각 고정되고 한단에 형성된 상기 제어 유체의 유입구 및 한 측면에 형성된 상기 제어 유체의 배출구를 갖는 볼 밸브 케이스(ball valve case),

볼 밸브 케이스 내에서 왕복 운동하는 상기 가동 부재의 역할을 하고 상기 볼 밸브 케이스로부터 돌출된 팁을 가지며, 상기 연성 부재와 접촉하고 상기 연성 부재가 왕복 운동의 한계 위치들 중의 한 곳에 도달하면 후진하는 로드, 및

상기 볼 밸브 케이스에 수용되고, 상기 로드가 후진하고 상기 로드의 후단이 상기 로드를 가압할 때 개방되어 상기 유입구를 상기 제어 유체의 배출구와 연결시키는 볼 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 연성 부재가 벨로우즈(bellows) 또는 다이아프램(diaphragm)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 스위칭 기구가 세라믹 또는 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프 시스템.