KR100964743B1

KR100964743B1 - 유압식 정량 펌프

Info

Publication number: KR100964743B1
Application number: KR1020100005941A
Authority: KR
Inventors: 이진용
Original assignee: 천세산업 주식회사
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2010-06-21

Abstract

본 발명은 유압식 정량 펌프에 관한 것으로서, 공급 유로를 통해 작동유를 공급받는 제1 챔버와 제1 챔버와 연결되어 작동유를 공급받는 제2 챔버를 포함하는 작동유실부와, 제2 챔버에 연결되며 유체를 흡입하는 흡입부 및 토출하는 토출부를 포함하는 헤드부와, 제1 챔버에 장착되며 구동모터의 구동력을 전달받아 제1 챔버의 내부에서 왕복 운동하여 작동유를 제2 챔버 방향으로 토출하는 플런저와, 제2 챔버에 장착되어 플런저의 작동에 따라 작동유실부 방향으로 선택적으로 변형이 이루어지는 다이아프램과, 제2 챔버와 공급 유로를 선택적으로 연결하는 연결유로가 형성되며 연결유로에는 제2 챔버의 비정상 압력시에 발생된 압력을 전달받아 연결 유로를 개방하여 작동유를 공급하는 복수개의 체크 밸브가 장착되는 리필 밸브 어셈블리를 제공한다.

Description

유압식 정량 펌프{HYDRAULIC METERING PUMP}

본 발명은 유압식 정량 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압식 정량 펌프의 작동유 부족에 의한 이상 작동시에도 자동으로 신속하게 작동유를 보충하여 정상 운전이 가능하도록 하는 유압식 정량 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 정량 펌프는 구동 모터의 구동력으로 작동되는 플런저의 왕복 운동으로 다이아프램을 변형시켜 유체의 흡입 및 토출 작용이 이루어진다.

유압식 정량 펌프에는 그 내부의 플런저가 왕복 운동할 때 작동유실부의 체적의 증가와 감소가 반복적으로 이루어진다. 이에 따라, 작동유가 작동유실부의 내부에서 이동되어 다이아프램의 왕복운동이 발생된다.

다이아프램의 왕복 운동은 반복적으로 펌프 헤드의 압력을 변화시키고, 이 압력의 변화가 흡입과 토출 작용을 유발하여 정량 펌프의 펌핑 작동이 이루어진다.

그러나, 유압식 정량 펌프의 비정상 상태의 운전으로 인하여 챔버 내부의 작동유가 부족하게 되면, 부족된 작동유 만큼 다이아프램의 체적변화가 발생되어 토출량이 감소하는 현상이 발생됨으로써, 정량 펌프의 정량성을 유지하지 못하는 현상이 발생된다. 따라서 유압식 정량 펌프의 작동유 부족시에는 작동유의 신속한 보충이 이루어지도록 하여 정량펌프의 성능을 회복하도록 함이 필요하다.

유압식 정량 펌프의 비정상 운전 상태에 의한 작동유의 부족시에도 유압식 정량 펌프의 작동유실부 내부에 작동유의 자동 공급이 이루어지도록 하여, 유압식 정량 펌프의 유체의 흡입 및 토출이 항상 원활하게 이루어지도록 하는 유압식 정량 펌프의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 정량 펌프는, 공급 유로를 통해 작동유를 공급받는 제1 챔버와 제1 챔버와 연결되어 작동유를 공급받는 제2 챔버를 포함하는 작동유실부와, 제2 챔버에 연결되며 유체를 흡입하는 흡입부 및 토출하는 토출부를 포함하는 헤드부와, 제1 챔버에 장착되며 구동모터의 구동력을 전달받아 제1 챔버의 내부에서 왕복 운동하여 작동유를 제2 챔버 방향으로 토출하는 플런저와, 제2 챔버에 장착되어 플런저의 작동에 따라 작동유실부 방향으로 선택적으로 변형이 이루어지는 다이아프램과, 제2 챔버와 공급 유로를 선택적으로 연결하는 연결 유로가 형성되며, 연결 유로에는 제2 챔버의 비정상 압력시에 발생된 압력을 전달받아 연결 유로를 개방하여 작동유를 공급하는 복수개의 체크 밸브가 장착되는 리필 밸브 어셈블리를 포함한다.

리필 밸브 어셈블리는, 하우징과, 하우징 내부에 장착되며 다이아프램 방향으로 개방되는 제1 체크 밸브와, 제1 체크 밸브의 역방향으로 개방되는 제2 체크 밸브와, 하우징의 단부에 장착되어 제2 챔버의 비정상 압력시에 발생된 압력을 전달받아 이동되어 제1 체크 밸브를 가압하여 개방하는 가압부를 포함한다.

제1 체크 밸브 및 제2 체크 밸브는, 연결 유로에 장착되며 길이 방향으로 관통된 파이프부재와, 파이프부재의 입구부에 형성되는 제1 스토퍼부재와 파이프부재의 출구부에 형성되는 제2 스토퍼부재와, 제1 스토퍼부재와 제2 스토퍼부재의 사이에서 슬라이딩 가능하게 장착되며, 제2 챔버의 정상 압력시에는 제1 스토퍼부재에 밀착되어 파이프부재의 단부를 밀폐하도록 이동하고, 제2 챔버의 비정상 압력시에는 제1 스토퍼부재에서 이격되도록 이동하여 파이프부재를 개방하는 이동체를 포함한다.

제1 스토퍼부재 및 제2 스토퍼부재는 각각 작동유가 통과하는 관통홀을 포함할 수 있다.

이동체는 원형의 구체로 형성되어 관통홀에 선택적으로 밀착될 수 있다. 이동체는 파이프부재의 내부에서 스프링부재로 탄성 지지될 수 있다.

가압부는, 다이아프램의 측면에 결합되는 백업 플레이트와, 백업 플레이트에 결합되며 이동체를 가압하도록 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다.

하우징에는 제1 체크 밸브 및 제2 체크 밸브를 수용하도록 볼트 결합되는 커버부재가 장착되고, 백업 플레이트에는 볼트의 조임을 위한 공구가 삽입되는 결합홀이 형성될 수 있다.

작동유실부에는 제2 챔버와 연결되어 작동유실부 내부의 비정상 압력을 정상 압력으로 유지시키는 릴리프 밸브가 장착될 수 있다.

작동유실부에는 제2 챔버와 연결되어 작동유에 포함되는 공기를 배출하는 공기 배출 밸브가 장착될 수 있다.

제1 챔버와 제2 챔버의 연결부는 경사지게 연결될 수 있다.

작동유실부에는 작동유를 저장하는 저장 탱크가 장착될 수 있다.

첫째, 유압식 정량 펌프의 작동유 부족에 의한 비정상 운전 상태에서도 작동유의 부족한 량을 자동으로 공급이 가능하도록 함으로써, 유압식 정량 펌프의 토출량의 감소없이 일정한 토출이 이루어져 성능이 향상된다.

둘째, 유압식 정량 펌프의 작동유 부족에 의한 비정상 운전 상태에서도 작동유의 공급이 자동으로 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 작업자가 작동유를 수동으로 주입하는 불편함을 해소할 수가 있어 작업 효율이 향상된다.

셋째, 유압식 정량 펌프의 비정상 운전 상태에서 작동유의 공급을 위한 체크 밸브의 구성을 스토퍼부재와 구형상의 이송체를 이용하여 선택적으로 공급 가능하도록 함으로써, 작동유의 누설 없이 안정적으로 작동유의 공급이 이루어진다.

넷째, 유압식 정량펌프의 작동유 부족에 의한 작동유 자동 보충시에 이중 체크 밸브에 의한 확실한 차단 효과로 작동유의 과공급을 방지하여 다이아프램의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 정량 펌프를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 측단면도이다.
도 3은 작동유실부에 장착되는 공기 배출 밸브 및 릴리프 밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 리필 밸브 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 잘라서 본 도면이다.
도 6은 이동체가 돌출부에 의해 이동된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 정량 펌프를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으며, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 정량 펌프를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 측단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 정량 펌프(100)는, 헤드부(10)와, 헤드부(10)가 장착되며 공급 유로(22a)에 연결된 저장탱크(22)를 통해 작동유(25)를 공급받는 작동유실부(20)와, 작동유실부(20)의 내부에서 왕복 운동하는 플런저(30)와, 플런저(30)의 작동에 따라 선택적으로 변형이 이루어지는 다이아프램(40)과, 작동유실부(20)의 내부에서 비정상 압력 발생시에 작동유(25)를 공급하는 리필 밸브 어셈블리(50)를 포함한다.

헤드부(10)는 유체를 흡입 및 토출하는 유로가 형성된다. 즉, 헤드부(10)의 일 방향에는 흡입 유로(11)가 형성되어 흡입 하고자 하는 유체를 흡입한다. 그리고 헤드부(10)의 다른 방향에는 토출 유로(13)가 형성되어 흡입된 유체의 토출 작용이 이루어진다. 헤드부(10)는 작동유실부(20)에 연결되어 유체를 흡입 및 토출하는 구동력을 전달받는다.

작동유실부(20)는 제1 챔버(21)와 제2 챔버(23)를 포함한다. 제1 챔버(21)는 작동유실부(20)의 내부에 형성되어 작동유(25)를 공급 받는다. 작동유(25)는 후술하는 다이아프램(40)의 작동을 위해 공급되는 것으로서, 유압식 정량 펌프(100)의 구동을 위해 통상적으로 사용되는 오일을 말하며 그 자세한 설명은 생략한다. 제1 챔버(21)로 작동유(25)의 공급은 작동유실부(20)에 장착된 작동유 저장탱크(22)를 통해 공급 받는다. 제1 챔버(21)의 내부에는 플런저(30)가 장착된다.

플런저(30)는 제1 챔버(21)의 내부에서 구동모터(24)의 구동력을 전달받아 왕복 운동 가능하게 장착된다. 구동모터(24)의 구동력 전달에 의한 플런저(30)의 왕복 운동 작용을 이하에서 보다 상세하게 설명한다.

플런저(30)에는 슬라이더(31)의 일단이 연결된다. 그리고 슬라이더(31)의 타단에는 로울러 베어링(33)이 장착된다. 슬라이더(31)는 일정 길이를 가지는 막대 형상 또는 봉형상으로 장착될 수 있다. 로울러 베어링(33)은 등속도 캠(35)에 접촉되어 가압력을 전달 받는다. 따라서, 등속도 캠(35)의 회전 작동이 이루어지면 등속도 캠(35)의 돌출된 부분이 로울러 베어링(33)을 가압함에 따라 슬라이더(31)에 가압력이 전달됨으로써 슬라이딩 작동이 이루어진다. 이에 따라 플런저(30)는 슬라이더(31)의 가압력의 전달 작용으로 작동유실부(20)의 제1 챔버(21)의 내부에서 왕복 운동이 발생된다.

등속도 캠(35)의 회전 운동은 구동모터(24)의 회전 구동력을 전달받아 이루어진다. 이를 위해 구동모터(24)의 구동축에는 웜 기어(26)가 장착되고, 이 웜 기어(26)에 치합되는 웜휠 샤프트(28)가 웜 휠(28a)에 의한 치합으로 회전 가능하게 장착된다. 이에 따라 구동모터(24)의 구동력이 전달되어 등속도 캠(35)의 회전 작동이 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에서 등속도 캠(35)의 회전 작동을 위해 웜 기어(26)와 웜 휠(28a)을 적용하였지만 이에 한정되지는 않고, 체인(미도시) 또는 벨트(미도시) 등의 구동력 전달 수단으로도 가능함은 물론이다.

전술한 바와 같이, 플런저(30)가 제1 챔버(21)의 내부에서 왕복 운동 작동이 이루어지면, 작동유(25)는 제1 챔버(21)에서 제2 챔버(23) 방향으로 이동된다. 제2 챔버(23)로 이동된 작동유(25)는 다이아프램(40)을 변형시켜 유체의 흡입 및 토출 작용이 이루어지도록 한다.

보다 구체적으로 다이아프램(40)의 변형에 따른 유체의 흡입 및 토출 작용을 이하에서 설명한다. 제2 챔버(23)는 본 발명의 일 실시예에서 헤드부(10)와 작동유실부(20)의 사이에서 일정한 공간으로 형성된다. 그리고 다이아프램(40)은 제2 챔버(23)의 내부에서 작동유실부(20) 방향 또는 헤드부(10) 방향으로 선택적으로 변형이 이루어지도록 장착된다. 따라서, 작동유(25)가 제2 챔버(23)의 내부로 유입되는 양에 따라 다이아프램(40)의 변형이 이루어짐으로써, 유체가 헤드부(10)의 흡입 유로(11) 및 토출 유로(13)를 통해 흡입 및 토출 작용이 이루어지도록 한다.

도 3은 작동유실부에 장착되는 공기 배출 밸브 및 릴리프 밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 작동유실부(20)에는 작동유(25)에 공기가 포함될 경우 배출하는 공기 배출 밸브(27)가 장착될 수 있다. 그리고 작동유실부(20)에는 제2 챔버(23)와 연결되어 헤드부의 토출유로(13)에서 설정된 압력보다 높은 압력 발생시에 다이아프램의 파손을 방지하도록 설정된 압력을 유지하는 릴리프 밸브(29)가 장착될 수 있다. 이러한 공기 배출 밸브(27) 및 릴리프 밸브(29)의 장착 위치는 본 발명의 일 실시예에서 저장탱크(22) 위치에 장착될 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 공기 배출 밸브(27)를 이용하여 작동유(25)의 내부에 공기가 포함되지 않도록 함과 더불어 제1 챔버(21)에는 작동유(25)의 내부에 공기가 포함되지 않도록 하는 수단이 마련된다. 즉, 제1 챔버(21)의 내부는 도 2에 도시된 바와 같이 플런저(30)의 전방이 경사면으로 형성된다. 이에 따라 플런저(30)의 왕복 운동으로 작동유(25)를 제2 챔버(23) 방향으로 밀어 이동시킬 경우, 작동유(25)와 제1 챔버(21)의 내부면 사이의 접촉 저항을 최소화시켜 작동유(25)의 난류 발생을 억제한다. 이에 따라 작동유(25)에는 기포 발생이 최소화로 억제됨으로써, 유압식 정량 펌프(100)의 작동 효율의 향상이 가능하다.

한편, 작동유실부(20)의 제1 챔버(21)의 내부에 작동유가 충분히 공급되지 않아 비정상 압력이 발생될 경우에는 작동유(25)를 작동유실부(20)의 제1 챔버(21)에 자동 공급하는 리필 밸브 어셈블리(50)가 장착된다.

도 4는 리필 밸브 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 잘라서 본 도면이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 리필 밸브 어셈블리(50)는 하우징(55)과, 하우징(55) 내부에 장착되며 다이아프램(40) 방향으로 개방되는 제1 체크 밸브(51)와, 하우징(55) 내부에 장착되며 제1 체크 밸브(51)의 역방향으로 개방되는 제2 체크 밸브(53)와, 하우징(55)을 덮는 커버부재(57)와, 다이아프램(40)의 가압으로 밀려 이동되어 제1 체크 밸브(51)를 선택적으로 개방하는 가압부(60)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서는 2개의 체크 밸브(51, 53)를 이용하여 리필 밸브 어셈블리(50)를 구성한다. 그러나 이에 한정하지 않고 2개 이상으로 선택하여 적용 가능하다. 체크 밸브를 2개 이상으로 사용할 경우에는 본 발명의 제1 체크 밸브(51)의 방향과 역방향으로 개방되는 체크 밸브(제2 체크 밸브와 동일 기능)를 복수개로 장착할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 체크 밸브(51)는 다이아프램(40)에 근접하게 위치한 체크 밸브이고, 제2 체크 밸브(53)는 공급 유로(22a)에 연결되는 체크 밸브를 말한다. 제1 체크 밸브(51)와 제2 체크 밸브(53)는 동일한 구성을 가지며, 이하에서는 제1 체크 밸브(51)와 제2 체크 밸브(53)를 각각 설명하지 않고 함께 설명한다. 즉, 제1 체크 밸브(51)를 구성하는 부품은 제2 체크 밸브(53)의 구성 부품과 동일한 참조 번호를 이하에서 사용한다. 참조번호 55는 제1 체크 밸브(51)와 제2 체크 밸브(53)를 수용하는 하우징을 말한다.

체크 밸브(51, 53)는 도 2의 연결 유로(52)에 장착되며 길이 방향으로 관통된 파이프부재(501)와, 파이프부재(501)의 입구부에 형성되는 제1 스토퍼부재(503)와, 파이프부재(501)의 출구부에 형성되는 제2 스토퍼부재(505)와, 제1 스토퍼부재(503)와 제2 스토퍼부재(505)의 사이에서 슬라이딩 가능하게 장착되는 이동체(507)를 포함한다.

파이프부재(501)는 공급 유로(22a)에 연통되는 연결 유로(52)에 삽입된다. 파이프부재(501)는 길이 방향을 따라 내부는 관통부(509)가 형성된다. 이에 따라 작동유(25)는 파이프부재(501)의 관통부(509)를 따라 이동될 수 있다. 여기서 관통부(509)는 공급 유로(22a)와 제2 챔버(23) 간을 연결하도록 형성된다. 이에 따라. 파이프부재(501)는 유압식 정량펌프(100)의 정상 운전 상태에서는 공급 유로(22a)와 제2 챔버(23) 간을 차단하고, 작동유 부족에 의한 비정상 운전 상태에서는 공급 유로(22a)와 제2 챔버(23) 간을 연결하도록 개방된다. 이러한 파이프부재(501)의 개방 및 차단 작동은 제1/제2 스토퍼부재(503, 505)의 사이에서 이동체(507)가 이동됨으로써 이루어진다.

제1 스토퍼부재(503)는 파이프부재(501)의 일단에 형성되고, 제2 스토퍼부재(505)는 파이프부재(501)의 타단에 형성된다. 이에 따라 이동체(507)는 제1 스토퍼부재(503)와 제2 스토퍼부재(505) 사이를 왕복 운동 가능하게 장착된다. 본 발명의 일 실시예의 제1 체크 밸브(51)에 있어서 제1 스토퍼부재(503)는 다이아프램(40)에 근접하게 형성되고, 제2 체크 밸브(53)에 있어서 제1 스토퍼부재(503)는 공급 유로(22a)에 근접하게 형성된다.

제1 스토퍼부재(503)는 파이프부재(501)의 관통부(509)에서 그 내부 방향으로 돌출되며, 돌출된 중앙 위치에는 제1 관통홀(503a)이 형성되어 작동유(25)가 이동될 수 있도록 한다. 제2 스토퍼부재(505)는 제1 스토퍼부재(503)와 마찬가지로 파이프부재(501)의 관통부(509)에서 그 내부 방향으로 돌출되며 제2 관통홀(505a)이 형성된다. 제1 스토퍼부재(503)와 제2 스토퍼부재(505)는 동일한 형상으로도 가능하고 일부 두께 및 형상이 변형된 상태로 형성됨도 가능하다. 즉, 제1 스토퍼부재(503)와 제2 스토퍼부재(505)는 파이프부재(501)의 내부에서 이동체(507)가 이탈됨을 방지하는 내구성을 갖도록 두께 및 형상이 결정되며, 제1/제2 관통홀(503a, 505a)은 이동체(507)의 크기 보다 작은 크기로 형성된다.

이동체(507)는 전술한 바와 같이 제1 스토퍼부재(503)와 제2 스토퍼부재(505)의 사이에서 이동 가능하게 장착된다. 이동체(507)는 제1 스토퍼부재(503)에 밀착되면 리필 밸브 어셈블리(50)의 단부를 밀폐한다. 이를 위해 이동체(507)는 원형의 구체로 형성되어 외주면이 제1 스토퍼부재(503)의 제1 관통홀(503a)에 밀착됨으로써, 리필 밸브 어셈블리(50)의 단부를 밀폐할 수 있다. 여기서 이동체(507)가 구체로 형성되지 않을 경우, 이동체(507)의 회전이 발생되면 제1 스토퍼부재(503)와의 사이에 틈이 발생됨으로써, 작동유(25)의 유출이 발생될 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예와 같이, 이동체(507)가 구체로 형성되면 회전이 발생되어도 제1 스토퍼부재(503)와의 사이를 항상 밀폐할 수 있게 된다.

이동체(507)는 제1 스토퍼부재(503)의 제1 관통홀(503a)과 밀착 작용을 원활하게 하도록 스프링부재(510)로 탄성 지지된다. 즉, 스프링부재(510)는 이동체(507)의 위치 결정 역할을 하여 제1 관통홀(503a)에 대응하게 정위치될 수 있도록 한다. 이에 따라, 이동체(507)는 유압식 정량 펌프의 정상 운전 상태에서는 항상 제1 스토퍼부재(503)의 제1 관통홀(503a)에 밀착된 상태를 유지하게 됨으로써, 작동유(25)의 추가적인 공급이 이루어지지 않게 된다.

이하에서는 유압식 정량 펌프의 비정상 상태에서의 작동유의 공급 작용을 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에서 체크 밸브는 제1 체크 밸브(51) 및 제2 체크 밸브(53)를 포함한다. 그리고 도 2의 작동유실부(20)의 연결 유로(52)에는 제1 체크 밸브(51)와 제2 체크 밸브(53)가 순차적으로 결합된다. 제1 체크 밸브(51)와 제2 체크 밸브(53)의 장착은 전술한 바와 같이, 제1 체크 밸브(51)의 제1 스토퍼부재(503)가 도 2의 다이아프램(40) 방향으로 위치하도록 연결 유로(52)에 장착되고, 제2 체크 밸브(53)의 제1 스토퍼부재(503)는 공급 유로(22a) 방향을 향하도록 연결 유로(52)에 장착된다. 즉, 제1 체크 밸브(51)와 제2 체크 밸브(53)는 그 방향을 달리하여 연결 유로(52)에 장착되며, 동일한 구성을 가진다.

전술한 체크밸브의 장착 상태에서, 유압식 정량 펌프의 비정상 운전상태에서 작동유(25)의 부족이 발생되면, 제1 챔버(21) 내부의 작동유(25)는 기주입된 량에 미달하게 된다. 이 상태에서 플런저(30)가 공급 유로(22a) 방향으로 후진하게 되면 제1 챔버(21)에는 진공압이 발생된다. 발생된 진공압은 제2 챔버(23)로 전달되고 제2 챔버(23) 또한 제1 챔버(21)와 마찬가지로 진공압의 영향을 받게 된다. 이에 따라 제2 챔버(23)의 내부에 장착된 다이아프램(40)은 진공압의 영향을 받아 작동유실부(20) 방향으로 과도한 변형이 발생된다. 다이아프램(40)은 작동유실부(20) 방향으로 과도한 변형이 이루어질 경우, 가압부(60)를 작동유실부(20) 내부 방향으로 가압하게 된다.

여기서 가압부(60)는 다이아프램(40)의 측면에 결합되는 백업 플레이트(61)와, 백업 플레이트(61)에 돌출되어 이동체(507)를 가압하도록 돌출되는 돌출부(63)를 포함한다. 따라서, 전술한 바와 같이, 다이아프램(40)이 변형 되면 백업 플레이트(61)가 다이아프램(40)과 함께 작동유실부(20) 방향으로 이동되고, 백업 플레이트(61)의 이동과 함께 돌출부(63)도 함께 이동되어 이동체(507)를 가압한다.

도 6은 이동체가 돌출부에 의해 이동된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 이동체(507)가 돌출부(63)에 의해 가압되면, 이동체(507)는 스프링부재(510)의 탄성력을 극복하면서 제1 체크 밸브(51)의 제1 스토퍼부재(503)와 접촉이 해제된다. 그러면 공급 유로(22a)와 제2 챔버(23)는 연결되어 작동유(25)를 공급 유로(22a)로부터 제2 챔버(23) 방향으로 공급 받는다.

보다 구체적으로 설명하면, 유압식 정량 펌프(100)의 제1 챔버(21) 또는 제2 챔버(23)의 작동유(25)가 정상 상태 보다 부족한 상태일 경우, 제1 챔버(21) 및 제2 챔버(23)의 압력은 공급 유로(22a)의 압력보다 작은 상태이다. 즉, 제1 챔버(21) 및 제2 챔버(23)에는 진공압이 크게 작용한다. 따라서, 돌출부(63)에 의해 이동체(507)가 제1 스토퍼부재(503)에서 이탈되면 플런저(30) 후방의 공급 유로(22a)와의 압력 차이에 의해 제2 체크 밸브(53)의 제1 스토퍼부재(503)와의 접촉이 해제된다. 따라서 공급 유로(22a)의 작동유(25)가 제2 챔버(23)를 통해 제1 챔버(21)에 공급되도록 함으로써, 유압식 정량 펌프(100)의 정상 작동이 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 유압식 정량 펌프(100)의 정상 운전 상태에서는 리필 밸브 어셈블리(50)를 밀폐하게 되고, 유압식 정량 펌프(100)의 작동유 부족에 의한 비정상 운전 상태에서는 리필 밸브 어셈블리(50)를 자동으로 개방하게 된다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 리필밸브 어셈블리(50)는 평상시 정상 운전 상태에서는 제1/제2 체크밸브(51, 53)가 제1 스토퍼부재(503)에 항상 밀폐된 상태로 유지된다. 유압식 정량 펌프(100)는 플런저(30)의 왕복 운동에 의해 토출 행정과 흡입 행정을 반복하게 되는데 토출 행정시에는 리필밸브 어셈블리(50)의 전방(40: 다이아프램 방향)에 압력이 상승하게 된다. 이때, 제2 체크밸브(53)의 이동체(507)는 스프링부재(510)의 탄성력에 의해 제1 스토퍼부재(503)에 밀착하여 토출 압력이 리필밸브 어셈블리(50)의 후방으로 새나가는 것을 막는다. 또한, 흡입행정 시에는 리필밸브 어셈블리(50)의 전방(40: 다이아프램 방향)에 진공압이 형성되는데, 리필밸브 어셈블리(50)의 후방(22a: 공급유로 방향)이 대기압 상태이므로 리필밸브 어셈블리(50)의 후방(22a: 공급유로 방향)으로부터의 작동유 유입을 차단하기 위해 제1 체크밸브(51)의 이동체(507)가 스프링부재(510)의 탄성력에 의해 제1 스토퍼부재(503)에 밀착된다. 이때, 스프링부재(510)의 탄성력은 이동체(507)의 자중에 의한 압력 보다는 크고, 리필밸브 어셈블리(50)의 전,후방의 차압보다는 작은 것을 적용한다. 그리고 리필밸브 어셈블리(50)의 내부에는 밀폐 효과를 증대시키기 위해 결합 부분에 가스켓(49)을 적용한다.

그러나, 유압식 정량 펌프(100)의 작동유 부족에 의한 비정상 운전 상태일 경우, 제2 챔버(23)에는 작동유(25)의 공급이 비정상 상태여서 플런저(30)의 흡입 행정시 진공압이 상승된다. 이에 따라, 다이아프램(40)은 상승된 진공압에 의해 작동유실부(20) 방향으로 과도한 변형이 이루어진다. 그러면, 다이아프램(40)은 리필밸브어셈블리(50)의 가압부(60)를 밀게 되고, 가압부(60)의 돌출부(63)는 제1 체크밸브(51)의 이동체(507)를 밀어 개방한다. 한편, 제2 체크 밸브(53)의 이동체(507)에는 플런저(30)의 작동 압력이 작용되지 않고 진공압이 작용됨으로써, 공급 유로(22a)의 압력 보다 제2 챔버(23) 방향에서 전달되는 압력이 더 작아지게 된다. 이에 따라, 제2 체크 밸브(53)의 이동체(507)는 다이아프램(40) 방향으로 이동하게 됨으로써, 제2 체크 밸브(53)는 개방되어 작동유(25)를 제2 챔버(23) 방향으로 공급하게 된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 리필 밸브 어셈블리(50)의 하우징(55)에는 커버부재(57)가 볼트(57a) 결합으로 장착되어 제1 체크밸브(51) 및 제2 체크밸브(53)가 하우징(55)의 외측으로 이탈되지 않도록 한다. 그리고 전술한 가압 플레이트(61)는 커버부재(57)의 외측에 장착되고, 이 가압 플레이트(61)에 돌출부(63)가 나사 결합된다. 여기서 가압 플레이트(61)에는 결합홀(61a)이 형성되어 볼트(57a)의 조임을 위한 공구(미도시)의 삽입이 가능하게 한다. 본 실시예서서 가압 플레이트(61)에는 결합홀(61a)이 하나로 형성된다. 따라서 볼트(57a)의 조임시에 가압 플레이트(61)를 적절하게 회전 시켜서 볼트(57a) 조임이 가능하도록 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 플런저를 복수개로 구성하여 하나의 구동 모터(24)를 이용하여 복수의 유압식 정량 펌프를 구성함도 가능하다. 이때, 플런저의 구동과 연동되는 작동 유실부, 헤드부, 다이아프램 및 리필 밸브 어셈블리 등의 구성이 구동모터(24)를 기준으로 다른 측면에 별도로 장착될 수 있다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 정량 펌프의 작용을 이하에서 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 작업자는 유압식 정량 펌프(100)의 구동을 위해 구동모터(24)를 작동시킨다. 그러면, 구동모터(24)의 구동력은 등속도 캠(35)을 회전 구동하여 슬라이더(31)를 가압한다.

이어서, 슬라이더(31)는 다이아프램(40) 방향으로 슬라이딩 구동됨으로써, 슬라이더(31)의 단부에 장착된 플런저(30)의 왕복 운동이 이루어진다. 플런저(30)의 왕복 운동이 이루어지면 작동유(25)에 압력을 가한다. 그러면 다이아프램(40)은 작동유(25)의 압력 전달에 의한 변형이 이루어짐으로써, 유체의 흡입 및 토출 작용이 이루어진다.

그러나 유압식 정량 펌프(100)의 운전중 릴리프밸브(29)의 작동 또는 공기빼기 밸브(27)의 작동 등에 의해 작동유(25)가 배출되면 작동유의 부족 상태가 됨으로써, 플런저(30)의 작동에도 작동유(25)에 의한 압력 전달이 정상적으로 이루어지지 않는다. 따라서 작동유(25)의 부족 상태에서는 플런저(30)가 슬라이더(31) 방향으로 후진 작동에 따라, 제1 챔버(21)의 내부에 진공압이 더 커지게 되고, 이 진공압은 리필밸브 어셈블리(50)로 전달된다. 이에 따라, 다이아프램(40)은 진공압에 의해 작동유실부(20) 방향으로 과도한 변형이 이루어진다.

그러면, 다이아프램(40)은 리필 밸브 어셈블리(50)의 가압부(60)를 밀게 되고, 가압부(60)의 돌출부(63)는 제1 체크밸브(51)의 이동체(507)를 밀어 개방한다. 이때, 플런저(30)의 후방의 압력과 플런저(30)의 전방의 압력차가 발생됨으로써, 그 압력 차이에 의해 제2 체크밸브(53)의 이동체(507)는 제1 체브밸브(51) 방향으로 이동된다. 이에 따라, 공급 유로(22a)의 작동유(25)는 리필 밸브 어셈블리(50)를 통과하여 제1 챔버(21)의 내부로 작동유(25)를 보충한다. 작동유(25)의 일정량 보충이 완료되면 제1 챔버(21) 내부의 진공압력이 작아지게 되어 리필 밸브 어셈블리(50)의 가압부(60)는 헤드부(10) 방향으로 이동된다.

이때, 제1 체크밸브(51)의 이동체(507)는 스프링부재(510)의 탄성력에 의해 제1 스토퍼부재(503)에 밀착되어 제1 체크밸브(51)의 제1 관통홀(503a)을 밀폐시키고, 제2 체크밸브(53)는 대기압 상태가 됨으로써 스프링부재(510)의 탄성력에 의해 이동체(507)가 제1 스토퍼부재(503)로 밀착된다. 이로써 리필 밸브 어셈블리(50)는 제1/제2 체크밸브(51,53)를 모두 밀폐시켜 작동유(25)를 차단시킴으로써 유압식 정량펌프(100)의 정상 작동이 원활하게 이루어진다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10...헤드부 11...흡입 유로
13...토출 유로 20...작동유실부
21...제1 챔버 22...저장 탱크
22a..공급 유로 23...제2 챔버
24...구동모터 25...작동유
26...웜 기어 27...공기 배출 밸브
28...웜휠 샤프트 28a..웜 휠
29...릴리프 밸브 30...플런저
31...슬라이더 33...로울러 베어링
35...등속도 캠 40...다이아프램
49...가스켓 50...리필 밸브 어셈블리
51...제1 체크밸브 52...연결 유로
53...제2 체크밸브 55...하우징
57...커버부재 60...가압부
61...백업 플레이트 63...돌출부
501..파이프 부재 503..제1 스토퍼부재
503a.제1 관통홀 505..제2 스토퍼부재
505a.제2 관통홀 507..이동체
509..관통부 510..스프링부재

Claims

공급 유로를 통해 작동유를 공급받는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버와 연결되어 상기 작동유를 공급받는 제2 챔버를 포함하는 작동유실부;
상기 제2 챔버에 연결되며 유체를 흡입하는 흡입부 및 토출하는 토출부를 포함하는 헤드부;
상기 제1 챔버에 장착되며 구동모터의 구동력을 전달받아 상기 제1 챔버의 내부에서 왕복 운동하여 상기 작동유를 상기 제2 챔버 방향으로 토출하는 플런저;
상기 제2 챔버에 장착되어 상기 플런저의 작동에 따라 상기 작동유실부 방향 으로 선택적으로 변형이 이루어지는 다이아프램; 및
상기 제2 챔버와 상기 공급 유로를 선택적으로 연결하는 연결 유로가 형성되며, 상기 연결 유로에는 상기 제2 챔버의 비정상 압력시에 발생된 압력을 전달받아 상기 연결 유로를 개방하여 상기 작동유를 공급하는 복수개의 체크 밸브가 장착되는 리필 밸브 어셈블리
를 포함하며,
상기 리필 밸브 어셈블리는,
상기 연결 유로에 장착되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 장착되며 상기 다이아프램 방향으로 개방되는 제1 체크 밸브와, 상기 제1 체크 밸브의 역방향으로 개방되는 제2 체크 밸브와, 상기 하우징의 단부에 장착되어 상기 제2 챔버의 비정상 압력시에 발생된 압력을 전달받아 이동되어 상기 제1 체크 밸브를 가압하여 개방하는 가압부
를 포함하는 유압식 정량 펌프.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 체크 밸브 및 상기 제2 체크 밸브는,
상기 연결 유로에 장착되며 길이 방향으로 관통된 파이프부재;
상기 파이프부재의 입구부에 형성되는 제1 스토퍼부재와, 상기 파이프부재의 출구부에 형성되는 제2 스토퍼부재; 및
상기 제1 스토퍼부재와 상기 제2 스토퍼부재의 사이에서 슬라이딩 가능하게 장착되며, 상기 제2 챔버의 정상 압력시에는 상기 제1 스토퍼부재에 밀착되어 상기 파이프부재의 단부를 밀폐하도록 이동하고, 상기 제2 챔버의 비정상 압력시에는 상기 제1 스토퍼부재에서 이격되도록 이동하여 상기 파이프부재를 개방하는 이동체
를 포함하는 유압식 정량 펌프.
제3항에 있어서,
상기 제1 스토퍼부재 및 상기 제2 스토퍼부재는 각각 상기 작동유가 통과하는 관통홀을 포함하는 유압식 정량 펌프.
제4항에 있어서,
상기 이동체는 원형의 구체로 형성되어 상기 관통홀에 선택적으로 밀착되는 유압식 정량 펌프.
제5항에 있어서,
상기 이동체는 상기 파이프부재의 내부에서 스프링부재로 탄성 지지되는 유압식 정량 펌프.
제6항에 있어서,
상기 가압부는,
상기 다이아프램의 측면에 결합되는 백업 플레이트; 및
상기 백업 플레이트에 결합되며 상기 이동체를 가압하도록 돌출되는 돌출부
를 포함하는 유압식 정량 펌프.
제7항에 있어서,
상기 하우징에는 상기 제1 체크 밸브 및 상기 제2 체크 밸브를 수용하도록 볼트 결합되는 커버부재가 장착되고,
상기 백업 플레이트에는 상기 볼트의 조임을 위한 공구가 삽입되는 결합홀이 형성되는 유압식 정량 펌프.
제1항에 있어서,
상기 작동유실부에는 상기 제2 챔버와 연결되어 상기 작동유실부 내부의 비정상 압력을 정상 압력으로 유지시키는 릴리프 밸브가 장착되는 유압식 정량 펌프.
제1항에 있어서,
상기 작동유실부에는 상기 제2 챔버와 연결되어 상기 작동유에 포함되는 공기를 배출하는 공기 배출 밸브가 장착되는 유압식 정량 펌프.
제1항에 있어서,
상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 연결부는 경사지게 연결되는 유압식 정량 펌프.
제1항에 있어서,
상기 작동유실부에는 상기 작동유를 저장하는 저장 탱크가 장착되는 유압식 정량 펌프.