KR101122976B1 - Leakage-proof contrivance for upper hood of diaphragm pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다이아프램 펌프의 상부 후드용 누수 방지 장치(leakage-proof contrivance for upper hood of diaphragm pump)에 관한 것으로, 전통적 펌프 상부 후드의 층진 캐비티(tiered cavity) 내의 하부 층진 테두리의 수직벽을 경사진 벽으로 개조함으로써, 다이아프램 펌프의 상부 후드용 누수 방지 장치를 제공한다. 이에 의해, 씰링 칼라 가스켓(sealing collar gasket), 피스톤 밸브 및 다이아프램을 쌓은 조립체가 펌프 상부 후드의 층진 캐비티 내로 밀접하게 부착하는 방식으로 삽입되면, 씰링 칼라 가스켓은 비스듬히 압착되고 수직방향으로 변형되어서, 위 아래 양방향의 바깥으로 향하는 법선 응력(normal stress)을 생성하게 된다. 이리하여, 씰링 칼라 가스켓은 펌프 상부 후드 및 피스톤 밸브 각각에 훨씬 더 밀접하게 부착될 수 있어서, 가압된 물이 다이아프램 펌프로부터 누수되는 것을 방지해 줄 수 있게 된다.The present invention relates to a leak-proof contrivance for upper hood of diaphragm pump, which inclines the vertical wall of the lower layered rim in the tiered cavity of a traditional pump upper hood. Retrofitting to a wall provides a leakproof device for the upper hood of a diaphragm pump. Thereby, when the sealing collar gasket, the piston valve and the diaphragm stacking assembly are inserted in such a manner as to closely attach into the stratified cavity of the pump upper hood, the sealing collar gasket is squeezed obliquely and deformed vertically, This creates an outward normal stress in both up and down directions. Thus, the sealing collar gasket can be attached even more closely to each of the pump upper hood and the piston valve, thereby preventing pressurized water from leaking from the diaphragm pump.
다이아프램 펌프, 누수방지, 펌프 후드, 경사벽, 씰링 칼라 가스켓, Diaphragm pump, leakproof, pump hood, inclined wall, sealing collar gasket,
Description
본 발명은, 리버스 오스모시스 정화(reverse osmosis purification)에 독점적으로 사용되는 다이아프램 펌프의 상부 후드에 대한 누수 방지 장치를 제공하는 것이며, 구체적으로는, 펌프 상부 후드의 가압된 물이 연관된 모터로 누수되는 것을 방지하여, 작은 워터 채널(tiny water channel)에 의해 초래되는 "누수 결함(water leakage drawback)" 및 "워터 햄머(water hammer)"에 의한 악영향이 완전히 해결될 수 있도록 하기 위한 것이다. The present invention provides a leak prevention apparatus for an upper hood of a diaphragm pump exclusively used for reverse osmosis purification, and specifically, pressurized water of the pump upper hood is leaked to an associated motor. To prevent the adverse effects caused by "water leakage drawback" and "water hammer" caused by small water channels so that they can be completely solved.
현재, 일반적으로 RO(reverse osmosis) 정화기 또는 RO 정화시스템에 독점적으로 사용되는 압축 다이아프램 펌프는, 미국 특허 제 4396357, 4610605, 5476367, 5571000, 5615597, 5626464, 5649812, 5706715, 5791882, 5816133, 6048183, 6089838, 6299414, 6604909, 6840745, 6892624 및 7083392호 뿐만아니라 특허된 대만 특허 제 095122820호를 포함한다. 여기서, 본원의 발명자에 의해 출원되어 특허로 공보된 대만 특허 제 095122820 호는, 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 출력 샤프트(도면에 도시 생략)를 지닌 모터(10), 주변에 배치된 복수개의 스크류 구멍(puural screw bore)(12)들을 지닌 둥근 상부 후드 섀시(round hood chassis)(11), 내부에 각각의 나사산 구멍(threaded bore)(14)이 있는 세 개의 워블 라운들(wobble roundel)(13)들, 각이 둥근 삼각형 형태의 다이아프램(20), 세 개의 층진 구멍(tiered bore)(31)들 및 세 개의 스크류(screw)(32)들을 지닌 세 개의 피스톤 펌핑 디스크(piston pumping disk)(30)들, 각이 둥근 삼각형 형태의 피스톤 베이스(piston base)(401) 상의 피스톤 밸브(40), 바닥 주변에 배치된 복수개의 관통 홀(plural perforated hole)(51)들을 지닌 펌프 상부 후드(pump upper hood)(50), 각이 둥근 삼각형 형태의 씰링 칼라 가스켓(sealing collar gasket)(60), 역류방지 플라스틱 패드(anti-backflow plastic pad)(70), 세 개의 판막 라운들(valvular roundel)(80)들 및 복수개의 볼트(2)들을 포함한다. 펌프 상부 후드(50)에 정렬되어 있는 대응 관통 홀들(51)과 상부 후드 섀시(11)에 있는 스크류 구멍들(12)을 통해 볼트들(2)을 박아 넣어서, 상부 후드 섀시(11), 워블 라운들들(13), 다이아프램(20), 피스톤 펌핑 디스크들(30), 판막 라운들들(80), 피스톤 밸브(40), 씰링 칼라 가스켓(60), 역류방지 플라스틱 패드(70) 및 펌프 상부 후드(50) 모두는 순서대로 적층되어 일체형으로 조립되어진다(도 3에 도시한 바와 같음). 상부 후드 섀시(11) 내에 반경방향으로 균등하게 배치되어 있는 상기 워블 라운들들(13)은 모터(10)의 출력축에 의해 구동되어, 교대로 축방향의 운동을 제각기 하게된다.Currently, compression diaphragm pumps typically used exclusively for reverse osmosis (RO) purifiers or RO purification systems are described in U.S. Pat. 6089838, 6299414, 6604909, 6840745, 6892624 and 7083392, as well as patented Taiwan Patent 095122820. Here, Taiwan Patent No. 095122820, filed by the inventor of the present application and published as a patent, shows a
각이 둥근 삼각형 형태의 상기 다이아프램(20)은, 기본적으로 삼각형이지만, 세 개의 모든 각모서리가 둥글게 되어 있고, 내측 링 릿지부(inner ring ridge)(21)와, 외측 옆면(outer lateral surface)(222) 및 상부면(top surface)(221)(도 2에 도시한 바와 같이)을 지닌 외측 가장자리 릿지부(outer rim ridge)(22)에 의해 완전히 둘러싸여 있으며, 내측 링 릿지부(21) 및 외측 가장자리 릿지부(22)에 의해 포위된 환상형 씰링 그루브(annular sealing groove)(201)와, 세 개의 균등하게 배치된 반경방향의 융기된 리브들(radial ridged ribs)(23)과, 세 개의 균등하게 분포된 피스톤 펌핑 존들(piston pumping zones)(24) 및 세 개의 중공축들(hollow shafts)(25)을 포함한다. 여기서, 각 상기 피스톤 펌핑 존(24)은, 옆에 인접한 두 개의 반경방향의 융기된 리브(23)들과 이에 대응하는 내측 링 릿지부(21)의 원호부위(arc section)에 의해 형성된다(도 1 및 도 2에 도시한 바와 같음); 각각의 상기 중공축(25)은, 각 워블 라운들(13) 내의 나사산 구멍(14)에 대응하는 위치로, 각 피스톤 펌핑 존(24) 내에 배치되어 있어서, 다이아프램(20)은, 피스톤 펌핑 디스크(30) 내의 층진 구멍(31)과 다이아프램(20)의 각 피스톤 펌핑 존(24) 내의 대응 중공축(25), 각 워블 라운들(13)의 대응 나사산 구멍(14)을 순서대로 통해, 각 스크류(32)를 관통시킴으로써, 상부 세 개의 피스톤 펌핑 디스크들(30)와 하부 세 개의 워블 라운들들(13)에 의해 확고하게 샌드위치된다(도 2와 도 5에 도시한 바와 같음); 각각의 상기 피스톤 펌핑 디스크(30)는, 스크류(32)를 각각 대응하는 층진 구멍(31)을 통해 진입시킴으로써, 다이아프램(20)의 각 대응하는 피스톤 펌핑 존(24) 내에 제각기 단단하게 고정된다.The
다이아프램(20) 상에 고정적으로 위치하게 되는 상기 피스톤 밸브(40)는, 세 개의 오리엔테이팅 릿지부들(orientating ridges)(47)를 지닌, 각이 둥근 삼각형 형태의 피스톤 베이스(401) 상에 일체형으로 성형되어지며, 상기 피스톤 밸브(40)는, 기본적으로 중앙 물 배출 마운트(cetral water discharge mount)(41)와 세 개의 주변 물 유입 마운트들(periphral water inlet mounts)(44)을 포함한다. 여기서, 각이 둥근 삼각형 형태의 상기 피스톤 베이스(401)는, 기본적으로 삼각형이지만 세 개의 모든 각모서리(angle tip)가 둥글게 되어 있고, 다이아프램(20)의 대응하는 환상형 씰링 그루브(annular sealing groove)(201) 내에 포위되는 환상형 씰링 릿지부(402)에 의해 완전히 둘러싸이며, 상기 환상형 씰링 릿지부(402) 위에 가장자리 상부면(rim top surface)(403)을 가지고 있다; 상기 물 배출 마운트(41)는, 사발 형태 프로파일(bowl-shaped profile)로서, 피스톤 밸브(40)의 중앙 상부에 배치되고, 세 개의 동등한 섹터들(sectors) 내에 균등하게 분포된 세 개의 그룹화된 물 배출구멍들(water discharge openings)(43) 및 하나의 중앙 오리엔테이팅 홀(42)을 가진다; 상기 물 유입 마운트(44) 각각은, 역 사발 형태 프로파일로서, 중앙 물 배출 마운트(41)의 원둘레에 접촉하는 부분적으로 절취된 둥근 형태로 일체 성형되고, 중앙 오리엔테이팅 홀(45)과 이들 주위에 균등하게 분포되어진 복수개의 물 유입 벤트들(vents)(46)을 가진다; 상기 오리엔테이팅 릿지부(47) 각각은 양 인접한 물 유입 마운트(44)를 접하는 발밑 탄젠트라인(footing tangent line)을 따라 형성되고, 씰링 칼라 가스켓(60)이 피스톤 베이스(401)의 가장자리 상부면(403) 상에 적층될 때, 위치설정 컬브(curb)로 작용하는 탄젠트 면(tangent surface)(48)을 가진다(도 2에 도시한 피스톤 밸브(40)의 부분 확대도에 도시됨); 상기 씰링 칼라 가스켓(60)은 부드러운 재질로써, 각이 둥근 대략적인 삼각형 형태로 만들어져, 피스톤 밸브(40) 및 펌프 상부 후드(50) 사이에 배치되며, 상부면(61), 바닥면(62) 및 외측 옆면(63)을 가진다;The
상기 역류방지 플라스틱 패드(70)는 부드러운 탄성 재질(soft elastic material)로 만들어져, 갈라진 세 잎 형상(divoded three-leaved shape)의 클로버 같은(clover-like), 평철 프로파일(plano-convex profile)의 상부 디스크(top disk)를 지니고, 상부 디스크의 밑에 하향으로 배치된 중앙 오리엔테이팅 핀(cetral otrientating pin)(71)을 가져서, 상기 오리엔테이팅 핀(71)이 피스톤 밸브(40)의 물 배출 마운트(41) 내의 오리엔테이팅 홀(42) 내로 삽입되어, 상기 상부 디스크의 세 잎이 제각기 세 개의 섹터 내에 있는 세 개의 그룹화된 물 배출구멍들(43) 위에 밀접하게 부착될 수 있다; The backflow preventive
상기 판막 라운들(80)들 각각은 부드러운 탄성 재질로 만들어져, 평철 프로파일의 상부 디스크를 지니고, 상부 디스크 상에 상향으로 배치된 하나의 중앙 오리엔테이팅 핀(81)을 가지고 있어서, 상기 오리엔테이팅 핀(81)이 대응하는 각 물 유입 마운트(44) 내의 오리엔테이팅 홀(45) 내로 삽입되어, 상부 디스크가 밀접하게 부착되어 해당되는 각 물 유입 마운트(44) 내의 모든 물 유입 벤트(46)들을 막을 수 있고, 각 판막 라운들(80) 및 이에 대응하는 각 피스톤 펌핑 디스크(30) 사이에 초기 저압 챔버(preliminary low-pressured chamber)(3)가 형성되고, 상기 저압 챔버(3)의 한 연결 단부가, 대응하는 물 배출 마운트(41) 내의 물 배출구(43)들과 서로 유통(inter-fluent)하게 된다(도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같음); Each of the
상기 펌프 상부 후드(50)는 바닥이 개방된 중공의 몸체(hollow body)로 되어 있고, 상기 펌프 상부 후드(50)는, 상부 주변에 각기 대향되게 배치된 물 유입 오리피스(water inlet orifice)(52) 및 물 배출 오리피스(water discharge orifice)(53)와, 바닥 주변에 배치된 복수개의 관통 홀(perforated hole)(51)들을 가지고 있으며; 여기서, 수평 바닥면(542) 및 수직벽(543)을 지닌 내부의 하부 층진 테두리(internal lower tiered brim)(541)와, 수평 바닥면(545) 및 수직벽(546)을 지닌 상부 층진 테두리(upper tiered brim)(544)를 내부에 포함하고 있는 내측 층진 캐비티(inner tiered cavity)(54)가 상기 펌프 상부 후드(50)의 개구부측(opening side)으로부터 내측으로(inwardly) 형성되어 있어서, 하부 층진 테두리(lower tiered brim)(541)의 수평 바닥면(542)과 수직벽(543)이 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61)과 외측 옆면(63)에 매치 방식으로(in match manner) 밀접하게 부착되며, 한편으로는 상부 층진 테두리(upper tiered brim)(544)의 수평 바닥면(545)과 수직벽(546)이 다이어프램(20)의 외측 가장자리 릿지부(22)의 상부면(221)과 외측 옆면(222)에 매치 방식으로 밀접하게 부착될 수 있다(도 2에 층진 그루브(54)의 부분 확대도에 도시된 바와 같음); 맨 안쪽의 환상형 핏(innermost annular pit)(55)이 상기 펌프 상부 후드(50)의 내측 상부벽으로부터 외측으로 형성되어 있으며; 상기 환상형 핏(55)의 바닥 가장자리 면(bottom rim surface)이 피스톤 밸브(40) 내에 있는 물 배출 마운트(41)의 상부 가장자리 면에 밀접하게 부착되면, 피스톤 밸브(40) 내에 있는 물 배출 마운트(41)의 상부면 및 환상형 핏(55)의 내측 벽에 의해 둘러싸인 내부 공간에 의해, 매우 높은 고압 챔버가 형성된다(도 4 및 도 5에 도시된 바와 같음). The pump
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 언급된 전통적 다이어프램 펌프의 펌핑 작동이 도시되어 있다. 첫째로, 모터(10)가 온(on)으로 켜지면, 펌프 상부 후드(50)의 물 유입 오리피스(52)로부터 흘러들어 오는 수도물(tab water) W 는 물 유입 마운트(44) 내의 판막 라운들(80)을 밀어서 개방하여, 피스톤 밸브(40)의 물 유입 마운트(44) 내에 있는 물 유입 벤트(46)를 통해서 저압 챔버(3) 내로 흘러 들어온다(도 4와 도 5에 도시된 화살표와 같음); 두 번째로, 각 워블 라운들(13)이 모터(10)의 출력축으로부터 구동력에 의해서 순서대로 구동되면서, 각 대응하는 피스톤 펌핑 디스크(30)가 다이아프램(20)의 각 대응하는 피스톤 펌핑 존(24) 내에서 위 아래로 운동하게 되어서, 저압 챔버(3) 내의 수도물(W)은, 물의 압력이 80 psi 내지 100 psi까지 펌핑되어 초기의 가압된 물(Wp)로 될 수 있다. 세 번째로, 가압된 물(Wp)은, 피스톤 밸브(40)의 물 배출 마운트(41) 위에 있는 역류 방지 플라스틱 패드(70)를 밀어서 개방할 수 있어서, 가압 된 물(Wp)은 물 배출 마운트(41)의 물 배출구멍(43)을 통해서 고압 챔버(4) 내로 흐를 수 있다. 마지막으로, 상기 가압된 물(Wp)은 고압 챔버(4)로부터 펌핑되어 물 배출 오리피스(53)를 통해서 다이아프램 펌프 외부로 분출되어서, 요구되는 압력을 가지고 RO(Reverse Osmosis) 정화기 또는 RO 정화 시스템 내의 필터 카트리지 내로 들어가게 된다.4 to 6, the pumping operation of the aforementioned conventional diaphragm pump is shown. First, when the
상술한 상기 전통적 다이아프램 펌프의 펌핑 작동을 좀 더 고찰하기 위해서, 도 4, 도 6 내지 도 10을 참고한다. 각 피스톤 펌핑 디스크(30)가 순서대로, 다이아프램(20)의 대응하는 각 피스톤 펌핑 존(24) 내에서 위 아래방향으로 운동하게 되면, 다이아프램(20)의 각 대응되는 섹터가 순서대로 위 아래방향으로 움직이게 될 것이다(도 6에 도시한 바와 같음). 피스톤 밸브(40) 상의 피스톤 베이스(401)의 가장자리 상부면(403)으로부터 발생된 수직력(Fv)이 씰링 칼라 가스켓(60)의 바닥면(62)에 연속적으로 가해지게 되며, 따라서 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61)과 바닥면(62) 양쪽은, 피스톤 베이스(401)의 가장자리 상부면(403)으로부터 상향 수직력(Fv)과 층진 캐비티(54)의 하부 층진 테두리(541)의 수평 바닥면(542)로부터 하향 수직력(Fv)에 의해, 스퀴징 스트레스(squeezing stress)를 연속적으로 받게 된다(도 8에 도시한 바와 같음); 세 개의 워블 라운들(13)들이 순서적으로, 모터(10)의 각 회전에 세 번의 위 아래 운동을 하기 때문에, 씰링 칼라 가스켓(60)은 수직력(Fv)에 의한 스퀴징 스트레스를 순서적으로 세 번 받게 될 것이다. 통상적으로, 모터(10)가 분당 700 회전(700 RPM)하므로, 씰링 칼라 가스켓(60)은 수직력(Fv)에 의한 스퀴징 스트레스를 2100번(700 ×3=2100) 받게 될 것이다. 이러한 높은 주기의 스퀴징 스트레스 충격하에서, 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61)과 바닥면(62) 사이에 형성된 원래 두께(H)는 점점 더 얇아지게 되어, 원래 두께(H)보다 얇은 두께(h)로 될 것이며, 따라서 원래 두께(H)에서 얇아진 두께(h)를 뺀 차이의 갭(G)이, 피스톤 밸브(40) 상의 피스톤 베이스(401)의 가장자리 상부면(403)과 씰링 칼라 가스켓(60)의 바닥면(62) 사이(도 9에 도시한 바와 같이)에 생기거나, 또는 펌프 상부 후드(50)의 층진 캐비티(54)에서의 하부 층진 테두리(541)의 수평 바닥면(542)과 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61) 사이(도 10에 도시한 바와 같이)에 생기게 된다.In order to further consider the pumping operation of the traditional diaphragm pump described above, reference is made to FIGS. 4, 6 to 10. When each
다이아프램(20)과 펌프 상부 후드(50) 모두는, 부드러운 고무재질 대신에 강성의(rigid) 플라스틱재질로 만들어져 있기 때문에, 서로 밀접하게 부착될 수가 없다. 또한, 어떤 긴 시간의 작동후에는, 다이아프램(20) 상의 외측 가장자리 릿지부(22)의 외측 옆면(222)과 층진 캐비티(54) 상의 상부 층진 테두리(544)의 수직벽(546) 사이에서 틈(δ)이 생기게 될 것이다(도 9와 도 10에 도시한 바와 같음). 상기 갭(G) 에지(edge)와 상기 틈(δ) 에지는 서로 유통(inter-fluent)하게끔 접해 있어서, 상기 갭(G) 및 틈(δ)을 통해서 작은 물의 채널이 생기게 된다.Since the
또한, RO(Reverse Osmosis)정화기 또는 RO 정화 시스템에 사용되어지는 모든 전통적 다이아프램 펌프에 대해서, 펌프 상부 후드(50)의 물 유입 오리피스(52)는 저장 타워용 수도물의 파이프 조인트(J)(도 4에 가상선으로 도시한 바와 같음)에 연결된다. 그런데, 저장 타워는 빌딩의 꼭대기 지붕에 설치되어 있으며, 저장 타워와 다이아프램 펌프의 상당한 높이 차는, 모터(10)가 온(on) 또는 오프(off)로 전환되는 경우, 워터 해머(water hammer)(Wg) 영향을 받게 될 수 있다. 씰링 칼라 가스켓(60)이 얇아짐으로 인해 생긴 갭(G)과, 다이아프램(20) 상의 외측 가장자리 릿지부(22)의 외측 옆면(222) 및 층진 캐비티(54) 상의 상부 층진 테두리(544)의 수직벽(546) 사이에서 생긴 틈(δ)은, 상기 갭(G) 에지와 틈(δ) 에지가 서로 유통하게끔 접하여 있기 때문에, 작은 물의 채널을 형성하게 된다. 따라서. 펌프 상부 후드(50)의 물 유입 오리피스(52)로부터 들어오는 수도물(W)은 워터 해머(Wg)의 영향을 받아, 즉시 피스톤 밸브(40) 상의 피스톤 베이스(401)의 가장자리 상부면(403)과 씰링 칼라 가스켓(60)의 바닥면(62)사이에 생긴 갭(G)으로 흐르게 되거나(도 9에 도시한 바와 같음), 또는 펌프 상부 후드(50)의 층진 캐비티(54)에서의 하부 층진 테두리(541)의 수평 바닥면(542)과 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61)사이에 생긴 갭(G)으로 흐르게 된다(도 10에 도시한 바와 같음). 그렇게 되면, 워터 해머(Wg) 영향을 받은 수도물(W)은, 다이아프램(20) 상의 외측 가장자리 릿지부(22)의 외측 옆면(222)과 층진 캐비티(54) 상의 상부 층진 테두리(544)의 수직벽(546) 사이에 생긴 틈(δ)을 통해서, 펌프 상부 후드(50)와 상부 후드 섀시(11) 사이의 공간으로 흐르게 된다; 이로써, 펌프 상부 후드(50) 내에서 "누수 결함"이 발생하게 되며, 펌프 상부 후드(50) 내에서 발생된 "누수 결함"은 국부적 비정상 압력을 야기해서 전체 펌핑 효율을 감소시킬 뿐만 아니라, 관련된 RO(Reverse Osmosis) 정화기 또는 RO 정화 시스템의 일부 외부 부품들을 오염시키고 고장나게 하며, 심지어는, 워블 라운들(13)과 상부 후드 섀시(11) 사이의 공간을 통해서 모터(10) 내로 누수됨으로써(도 9에 도시한 바와 같음), 모터(10)가 타서 전체 시스템이 중단되는 결과가 야기될 수도 있다. In addition, for all traditional diaphragm pumps used in Reverse Osmosis (RO) purifiers or RO purification systems, the
상술된 "누수 결함"을 해소하기 위해서, 일부 다이아프램 펌프 제조자들은 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같은 개선된 모델을 선보이고 잇다. 도 1 내지 도 6과 관련하여, "배경기술"의 앞선 문단에서 기술한 전통적 다이아프램 펌프를 바탕으로, 다이아프램 펌프의 개선된 모델은 아래의 변경 사항을 제외하고는, 대만 특허 제 095122820 호의 종래 기술에서의 부품들과 동일한 부품들을 포함하고 있다. 변경 사항으로는, 다이아프램(20) 내의 상부면(223)과 외측 옆면(224)을 지닌 원래의 외측 가장자리 릿지부(22)는 높이가 증가된 외측 가장자리 릿지부(22a)로 변경되고, 펌프 상부 후드(50) 내의 원래의 층진 캐비티(54)는, 층진 테두리가 없지만 수평 바닥면(561)과 내측 수직벽(562)를 지닌 단순한 캐비티(simple cavity)(56)로 변경되었다. 여기서, 외측 가장자리 릿지부(22a)의 외측 옆면(224)의 높이는 단순한 캐비티(56)의 수직벽(562) 높이와 거의 같아서, 다이아프램(20) 상의 외측 가장자리 릿지부(22a)의 상부면(223)이 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61)과 동일한 높이에 놓이고, 단순한 캐비티(56)의 수평 바닥면(561) 상에 밀접하게 부착한다. 그런데, 외측 가장자리 릿지부(22a)의 외측 옆면(224)은, 단지 다이아프램(20), 피스톤 밸브(40) 및 씰링 칼라 가스켓(60)의 적층체(stacked entity)가 펌프 상부 후드(50)의 단순한 캐비티(56)로 삽입될 때, 단순한 캐비티(56)의 내측 수직벽(562)에 밀접하게 부착하게 된다(도 12의 부분 확대도에 도시한 바와 같음). 정상적 기상 상태하에서 일정 기간동안 실행한 실제 라이프 테스트 결과에 의하면, 단순한 캐비티(56)의 수평 바닥면(561)과 연속적인 펌핑 충격에 의해서 얇아지게 된 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61) 사이에 여전히 갭(G)이 형성되었다(도 13에 도시한 바와 같음). 따라서, 펌프 상부 후드(50)의 물 유입 오리피스(52)로부터 들어온 수도물(W)이 워터 해머(Wg)의 영향을 받아, 여전히 먼저 단순한 캐비티(56)의 수평 바닥면(561)과 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61) 사이에 생긴 갭(G)으로 흐르고(도 13에 도시한 바와 같음), 그 다음에, 다이아프램(20) 상의 외측 가장자리 릿지부(22a)의 외측 옆면(224)과 단순한 캐비티(56)의 수직벽(546) 사이에 생긴 틈(δ)을 통해서, 펌프 상부 후드(50)와 상부 후드 섀시(11) 사이의 공간으로 흘러 누출되기 때문에, 상기 "누수 결함" 문제가 진정으로 해결될 수는 없다.In order to eliminate the "leakage defect" described above, some diaphragm pump manufacturers are introducing improved models as shown in FIGS. 11 and 12. With reference to FIGS. 1 to 6, based on the traditional diaphragm pump described in the preceding paragraph of "Background Art", an improved model of the diaphragm pump is based on the prior art of Taiwan Patent No. 095122820, except for the following changes. It contains the same parts as those in the technology. In a change, the original outer
변경된 전통적 다이아프램 펌프의 새로운 제품이 초기 단계에서는 "누수 결함"이 없는 것 처럼 보이나, 정상적 기상 상태하에서의 실제 라이프 테스트(life test)한 결과, "누수 결함" 문제가 해소되지 못했음을 상술한 내용에서 알 수 있다. 추론해 볼 때, 상술의 변경된 전통적 다이아프램 펌프에서의 "누수 결함"은, 열대 또는 한대 지역과 같은 불리한 기상 상태하에서, 씰링 칼라 가스켓(60)에서 일어나는 급격한 고온 팽창 및 저온 수축 뿐만아니라, 빠른 시효 효과(aging effect)에 의해서, 더욱 더 나빠진다. 상술의 변경된 전통적 다이아프램 펌프는 불가피하게도 항상 보증 만료 전에 오기능에 의해 교체되어야 한다. 따라서, 평판이 나빠질 뿐만 아니라 전체 제조 비용과 부수적인 유지비가 증가하게 된다. 그러므로, 상술의 변경된 전통적 다이아프램 펌프에서의 "누수 결함" 문제를 해결하는데 효과적이고 간단한 방법은 황급히 다루어야 할 중요한 과제가 된다. Although the new product of the modified traditional diaphragm pump appears to be free of "leak defects" at an early stage, the actual life test under normal weather conditions has not solved the "leak defects" problem. Able to know. Inferred, the "leak defect" in the modified traditional diaphragm pump described above is not only rapid hot expansion and cold shrinkage occurring in the sealing
본 발명인은 전통적 다이아프램 펌프에서 발생하는 "누수 결함(water leakage drawback)" 문제를 상세히 검토한 후, 각고의 연구 개발을 통해 효과적이면서도 간단한 해결 방안을 도출하게 되었다. 따라서, 본 발명의 주 목적은, 전통적인 펌프의 층진 캐비티(tiered cavity) 내부의 하부 층진 테두리(lower tiered brim)의 기존의 수직벽(vertical wall)을 경사진 벽으로 개조함으로써, 다이아프램 펌프의 상부 후드용 누수 방지 장치를 제공하는 것이다; 이리하여, 씰링 칼라 가스켓(sealing collar gasket), 피스톤 밸브 및 다이아프램을 쌓은 조립체가 펌프 상부 후드의 층진 캐비티 내로 밀접하게 부착하는 방식으로 삽입되면, 씰링 칼라 가스켓의 외측 옆면은, 층진 캐비티 내의 하부 층진 테두리의 경사벽에 의해 초래되는 수평력을 야기시키게 될 것이다; 한편, 씰링 칼라 가스켓은 피스톤 밸브 상의 오리엔테이팅 릿지부(orientating ridge)의 원주면으로부터 제한을 받아, 비스듬히 압착되고 수직방향으로 변형되어, 위 아래방향의 바깥으로 향하는 법선 응력(normal stress)을 생성한다. 위 아래방향의 상기 바깥으로 향하는 법선 응력들로 인해, 씰링 칼라 가스켓이 펌프 상부 후드 및 피스톤 밸브 사이에 끼워질 때, 씰링 칼라 가스켓의 상부면(top surface) 및 바닥면(bottom surface)은 펌프 상부 후드의 층진 캐비티 및 피스톤 밸브의 피스톤 베이스에 각각 훨씬 더 밀접하게 부착되는 방식으로 끼워질 수 있어서, 가압된 물이 다이아프램 펌프로부터 누수되는 것이 차단 방지될 수 있다.The present inventors have studied in detail the problem of "water leakage drawback" occurring in the conventional diaphragm pump, and through the research and development of each, it has come up with an effective and simple solution. Therefore, the main object of the present invention is to convert the existing vertical wall of the lower tiered brim into a sloping wall inside the tiered cavity of a conventional pump, thereby making the top of the diaphragm pump To provide a leak prevention apparatus for a hood; Thus, when the sealing collar gasket, the piston valve and the diaphragm stacking assembly are inserted in such a manner as to closely attach into the stratified cavity of the pump upper hood, the outer side of the sealing collar gasket is the bottom stratified in the stratified cavity. Will cause horizontal forces caused by the inclined walls of the rim; The sealing collar gasket, on the other hand, is restricted from the circumferential surface of the orientating ridge on the piston valve, which is squeezed obliquely and deformed in the vertical direction, creating a normal stress outwards up and down. do. Due to the outward normal stresses in the up and down directions, when the sealing collar gasket is fitted between the pump upper hood and the piston valve, the top and bottom surfaces of the sealing collar gasket It can be fitted in a manner that is much more closely attached to the stratified cavity of the hood and the piston base of the piston valve, respectively, so that pressurized water can be prevented from leaking from the diaphragm pump.
본 발명의 또 다른 목적은, 전통적 펌프 상부 후드에서의 수평 바닥면 및 내측 수직벽을 지닌 기존의 단순한 캐비티를, 수평 바닥면 및 내측 수직벽에 부가하여 경사벽을 지닌 단순한 캐비티로 개조하여, 경사벽의 한 에지(one edge)는 수평 바닥면에 접하고 경사벽의 다른 에지(the other edge)는 수직벽에 각각 접하게 함으로써, 다이아프램 펌프의 상부 후드용 누수 방지 장치를 제공하는 것이다; 이리하여, 씰링 칼라 가스켓, 피스톤 밸브 및 다이아프램을 쌓은 조립체가 펌프 상부 후드의 층진 캐비티 내로 밀접하게 부착하는 방식으로 삽입되면, 상부면 및 상기 상부면에 인접한 외측 옆면은 상기 단순한 캐비티의 경사벽으로부터 압축 제한을 받게되어, 씰링 칼라 가스켓의 외측 옆면은 간접적으로영향을 받아 수평력을 야기시키게 될 것이다; 한편, 씰링 칼라 가스켓은 피스톤 밸브 상의 오리엔테이팅 릿지부(orientating ridge)의 원주면으로부터 제한을 받아, 비스듬히 압착되고 수직방 향으로 변형되어, 위 아래방향의 바깥으로 향하는 법선 응력(normal stress)을 생성한다. 위 아래방향의 상기 바깥으로 향하는 법선 응력들로 인해, 씰링 칼라 가스켓이 펌프 상부 후드 및 피스톤 밸브 사이에 끼워질 때, 씰링 칼라 가스켓의 상부면(top surface) 및 바닥면(bottom surface)은 펌프 상부 후드의 단순한 캐비티 및 피스톤 밸브의 피스톤 베이스에 각각 훨씬 더 밀접하게 부착되는 방식으로 끼워질 수 있어서, 가압된 물이 다이아프램 펌프로부터 누수되는 것이 방지될 수 있다.Another object of the present invention is to convert an existing simple cavity with horizontal bottom and inner vertical walls in a traditional pump upper hood into a simple cavity with inclined walls in addition to the horizontal bottom and inner vertical walls, One edge of the wall is in contact with the horizontal bottom surface and the other edge of the inclined wall is in contact with the vertical wall, respectively, to provide a leak prevention device for the upper hood of the diaphragm pump; Thus, when the sealing collar gasket, the piston valve and the diaphragm stacking assembly are inserted in such a manner as to closely attach into the layered cavity of the pump upper hood, the upper side and the outer side adjacent to the upper side are removed from the inclined wall of the simple cavity. Subject to compression limitations, the outer side of the sealing collar gasket will be indirectly affected causing horizontal forces; Sealing collar gaskets, on the other hand, are limited from the circumferential surface of the orientating ridge on the piston valve, which are squeezed obliquely and deformed in a vertical direction, thus producing normal stresses directed outwards up and down. Create Due to the outward normal stresses in the up and down directions, when the sealing collar gasket is fitted between the pump upper hood and the piston valve, the top and bottom surfaces of the sealing collar gasket It can be fitted in a manner that is much more closely attached to the simple cavity of the hood and the piston base of the piston valve, respectively, so that pressurized water can be prevented from leaking from the diaphragm pump.
종래 다이아프램 펌프에서 야기되는 "누수 결함" 문제를 해결하고, 제조공정 및 유지 보수 측면에서의 경비를 크게 줄일 수 있다.The problem of "leakage defect" caused by the conventional diaphragm pump can be solved and the cost in terms of manufacturing process and maintenance can be greatly reduced.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명인 "다이아프램 펌프의 상부 후드용 누수 방지 장치"에 대한 제 1실시예가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 6과 연관하여, 앞에서의 "배경기술"에서 설명된 전통적인 다이아프램 펌프를 바탕으로, 본 발명은, 전통적 펌프의 상부 후드(upper hood)(50)의 층진 캐비티(tiered cavity)(54) 내에 있는 내부의 하부 층진 테두리(internal lower tiered brim)(541)의 기존 수직벽(vertical wall)(543)이 경사벽(sloped wall)(547)(도 14의 부분 확대도면과 같음)으로 변경된 것을 제외하곤, 대만 특허 제 095122820호의 종래 기술에 있는 부품들과 같은 부품들을 포함한다. 본 발명인 "다이아프램 펌프의 상부 후드용 누 수 방지 장치"의 제 1실시예에서 펌핑 작동상 구조적 장점은 아래와 같이 명시될 수 있다: 첫째로, 피스톤 밸브(40)를 다이아프램(20) 위에 조립 방식으로 쌓는다; 둘째로, 피스톤 밸브(40) 상의 피스톤 베이스(piston base)(401)의 가장자리 상부면 (rim top surface)(403) 위에 씰링 칼라 가스켓(sealing collar gasket)(60)을 끼워서, 다이아프램(20)과 함께 피스톤 밸브(40) 및 씰링 칼라 가스켓(60)이 예비적인 일체의 물체로 되게 한다; 마지막으로, 다이아프램(20)과 함께 피스톤 밸브(40) 및 씰링 칼라 가스켓(60)의 예비적인 일체의 물체를 펌프 상부 후드(50)의 층진 캐비티(54) 내로, 밀접하게 부착하는 방식으로 삽입하여 최종적 일체의 물체가 되게끔 한다(도 15에 도시 된바와 같음). 이 때 씰링 칼라 가스켓(60)의 외측 옆면(63)은, 층진 캐비티(54) 내의 하부 층진 테두리(541)의 경사벽(547)에 의해 초래되는 수평력 Fh를 야기시킨다(도 16에 도시된 화살표 방향과 같음). 한편, 씰링 칼라 가스켓(60)은 피스톤 밸브(40) 상의 오리엔테이팅 릿지부(orientating ridge)(47)의 원주면(48)으로부터 제한을 받아, 비스듬히 압착되고 수직방향으로 변형되어, 위 아래방향의 바깥으로 향하는 법선 응력(normal stress) F를 생성한다(도 16에 도시된 반쪽 화살표(half-solid arrow head)와 같음). 위 아래방향의 상기 바깥으로 향하는 법선 응력들 F로 인해, 씰링 칼라 가스켓(60)이 펌프 상부 후드(50) 및 피스톤 밸브(40) 사이에 끼워질 때, 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(top surface)(61) 및 바닥면(bottom surface)(62)은 펌프 상부 후드(50)의 층진 캐비티(54) 및 피스톤 밸브(40)의 피스톤 베이스(401)에 각각 훨씬 더 밀접하게 부착되는 방식으로 끼워질 수 있어서, 가압된 물 Wp이 다이아프램 펌프로부터 누수되 는 것이 차단 방지될 수 있다.Referring to Figures 14 to 16, there is shown the first embodiment of the present invention "leak prevention device for the upper hood of the diaphragm pump". Based on the traditional diaphragm pump described in the "Background" section above, in conjunction with FIGS. 1-6, the present invention provides a tiered cavity (upper hood) 50 of a conventional pump ( An existing
또 17 내지 도 19를 참조하면, 본 발명인 "다이아프램 펌프의 상부 후드용 누수 방지 장치"에 대한 제 2실시예가 도시되어 있다. 도 11 및 도 12와 연관하여, 앞에서의 "배경기술"에서 설명된 전통적인 다이아프램 펌프의 개선된 모델을 바탕으로, 본 발명은 다음의 변경 사항를 제외하곤 상기 개선된 모델의 종래 기술에서의 부품들과 같은 부품들을 포함한다. 변경 사항으로는, 전통적 펌프 상부 후드(50)에서의 수평 바닥면(571) 및 내측 수직벽(572)을 지닌 기존의 단순한 캐비티(56)가, 수평 바닥면(571) 및 내측 수직벽(572)에 부가하여 경사벽(573)을 지닌 단순한 캐비티(57)로 변경되어서, 경사벽(573)의 한 에지(one edge)는 수평 바닥면(571)에 접하고 경사벽(573)의 다른 에지(the other edge)는 수직벽(572)에 각각 접하게 되어 있다; 그 외에, 다이아프램(20)에 있어서, 상부면(223) 및 외측 옆면(224)을 지닌 기존의 외측 가장자리 릿지부(outer rim ridge)(22)는, 외측 가장자리 릿지부(22a)의 외측 옆면(224)의 높이가 단순한 캐비티(57)의 수직벽(572)의 높이보다 약간 작게 되도록, 높이가 증가된 외측 가장자리 릿지부(22a)로 변경되어서, 상기 단순한 캐비티(57)의 수직벽(572) 및 수평 바닥면(571)으로 둘러싸인 공간이, 다이아프램(20) 상의 외측 가장자리 릿지부(22a)의 상부면(223) 및 외측 옆면(224)을 그 안에 밀접히 부착시키게 수용할 수 있게끔 약간 크게 되어 있다.Referring also to 17 to 19, there is shown a second embodiment of the present invention "leak prevention device for the upper hood of the diaphragm pump". With reference to Figures 11 and 12, based on an improved model of the traditional diaphragm pump described in "Background" above, the present invention provides components in the prior art of the improved model except for the following changes. Includes parts such as As a modification, the existing
본 발명인 "다이아프램 펌프의 상부 후드용 누수 방지 장치"의 제 2실시예에서 펌핑 작동상 구조적 장점은 아래와 같이 명시될 수 있다: 첫째로, 피스톤 밸브(40)를 다이아프램(20) 위에 조립 방식으로 쌓는다; 둘째로, 피스톤 밸브(40) 상 의 피스톤 베이스(401)의 가장자리 상부면(403) 위에 씰링 칼라 가스켓(60)을 끼워서, 다이아프램(20)과 함께 피스톤 밸브(40) 및 씰링 칼라 가스켓(60)이 예비적인 일체의 물체로 되게 한다; 마지막으로, 다이아프램(20)과 함께 피스톤 밸브(40) 및 씰링 칼라 가스켓(60)의 예비적인 일체의 물체를 펌프 상부 후드(50)의 단순한 캐비티(57) 내로, 밀접하게 부착하는 방식으로 삽입하여 최종적 일체의 물체가 되게끔 한다(도 18에 도시 된바와 같음). 이 때 상부면(223) 및 상기 상부면(223)에 인접한 외측 옆면(224)은 단순한 캐비티(57)의 경사벽(573)으로부터 압축되는 제한을 받아서, 씰링 칼라 가스켓(60)의 외측 옆면(63)은 간접적으로 영향을 받아 수평력 Fh를 야기시킨다(도 19에 도시된 화살표와 같음). 한편, 씰링 칼라 가스켓(60)은 피스톤 밸브(40) 상의 오리엔테이팅 릿지부(47)의 원주면(48)으로부터 제한을 받아, 비스듬히 압착되고 수직방향으로 변형되어, 위 아래방향의 바깥으로 향하는 법선 응력 F를 생성한다(도 19에 도시된 반쪽 화살표와 같음). 제 1실시예에서와 같이, 위 아래방향의 상기 바깥으로 향하는 법선 응력들 F로 인해, 씰링 칼라 가스켓(60)이 펌프 상부 후드(50) 및 피스톤 밸브(40) 사이에 끼워질 때, 씰링 칼라 가스켓(60)의 상부면(61) 및 바닥면(62)은 펌프 상부 후드(50)의 단순한 캐비티(57) 및 피스톤 밸브(40)의 피스톤 베이스(401)에 각각 더 밀접하게 부착되는 방식으로 끼워질 수 있어서, 가압된 물 Wp이 다이아프램 펌프로부터 누수되는 것이 차단 방지될 수 있다.In the second embodiment of the present invention "Leakage prevention device for the upper hood of the diaphragm pump", the structural advantages of the pumping operation can be specified as follows: First, the
여기에 개시된 내용 및 실험적 테스트를 바탕으로, 본 발명의 출원인은, 실제의 라이프 테스트(life test) 후, 본 발명이 어떠한 악영향 없이 "누수 결 함(water leakage drawback)"을 확실하게 해결하여 주는 것을 입증하는 바이며, 이는 산업적 적용가능성에 있어 매우 가치있는 것이다. 특히, 본 발명에 의한 해결 시나리오는 간단하면서도 종래 기술의 자명함을 넘어 혁신적인 신규성을 가지고 있으며, 이는 특허 받을 수 있는 조건을 만족시키는 것이다.Based on the teachings and experimental tests disclosed herein, the Applicant of the present invention, after the actual life test, the present invention to ensure that the "water leakage drawback" to solve without any adverse effect reliably As evidenced, this is of great value for industrial applicability. In particular, the solution scenario according to the present invention is simple and innovative beyond the clarity of the prior art, which satisfies the patentable conditions.
도 1은 종래 기술의 전통적인 다이아프램 펌프의 전개 사시도.1 is an exploded perspective view of a conventional diaphragm pump of the prior art;
도 2는 종래 기술의 전통적인 다이아프램 펌프의 단면도.2 is a cross-sectional view of a conventional diaphragm pump of the prior art.
도 3은 종래 기술의 전통적인 다이아프램 펌프의 조립 사시도.3 is an assembled perspective view of a conventional diaphragm pump of the prior art;
도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 절취한 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line 4-4 of FIG.
도 5는 도 3의 5-5 선을 절취한 단면도.5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG.
도 6은 전통적인 다이아프램 펌프의 펌핑 작동을 보여주는 단면도.6 is a sectional view showing the pumping operation of a traditional diaphragm pump.
도 7은 전통적인 다이아프램 펌프의 펌핑 작동 중에, 펌프 상부 후드 및 피스톤 밸브 사이에 법선 응력(normal stress)을 받는 씰링 칼라 가스켓(sealing collar gasket)을 보여주는 개략적 단면도.7 is a schematic cross-sectional view showing a sealing collar gasket subjected to normal stress between the pump upper hood and the piston valve during the pumping operation of a traditional diaphragm pump.
도 8은 전통적인 다이아프램 펌프의 펌핑 작동 중에, 펌프 상부 후드 및 피스톤 밸브 사이에 법선 응력을 받은 후, 변형된 씰링 칼라 가스켓을 보여주는 개략적 단면도.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a modified sealing collar gasket after a normal stress between the pump upper hood and the piston valve during the pumping operation of a traditional diaphragm pump.
도 9는 도 6의 좌측 "A" 부분을 확대한 부분 확대도면.FIG. 9 is an enlarged view of a portion enlarged to the left "A" in FIG. 6; FIG.
도 10은 도 6의 우측 "B" 부분을 확대한 부분 확대도면.FIG. 10 is an enlarged view illustrating a portion “B” of the right side of FIG.
도 11은 다른 타입의 전통적 다이아프램 펌프에 대한 개략적 단면도.11 is a schematic cross-sectional view of another type of traditional diaphragm pump.
도 12는 다른 타입의 전통적 다이아프램 펌프에 대한 조립 단면도.12 is an assembled cross sectional view of another type of traditional diaphragm pump.
도 13은 도 6의 우측 "C" 부분을 확대한 부분 확대도면.FIG. 13 is an enlarged view illustrating a portion “C” of the right side of FIG. 6 enlarged; FIG.
도 14는 본 발명의 제1실시예의 전개 부품들에 대한 개략적 단면도.14 is a schematic cross-sectional view of the deployment parts of the first embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 제1실시예의 조립된 부품들에 대한 개략적 단면도.Fig. 15 is a schematic sectional view of the assembled parts of the first embodiment of the present invention.
도 16은 도 15의 우측 "D" 부분을 확대한 부분 확대도면.FIG. 16 is an enlarged view of a portion enlarged to the right side “D” of FIG. 15;
도 17은 본 발명의 제1실시예의 전개 부품들에 대한 개략적 단면도.Figure 17 is a schematic cross sectional view of the deployment parts of the first embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 제1실시예의 조립된 부품들에 대한 개략적 단면도.18 is a schematic cross-sectional view of the assembled parts of the first embodiment of the present invention.
도 19는 도 18의 우측 "E" 부분을 확대한 부분 확대도면.FIG. 19 is an enlarged view of a portion enlarged on the right side “E” of FIG. 18; FIG.
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