KR101485366B1 - 에어 구동 펌프 - Google Patents

Abstract

에어 구동 펌프가 개시된다. 에어 구동 펌프는 제1 수용공간을 갖는 제1 바디부 및 상기 제1 수용공간 내부에 전후 왕복 이동이 가능하도록 설치된 피스톤을 포함하는 피스톤동작부; 제2 수용공간을 갖는 제2 바디부 및 상기 제2 수용공간 내에 전후 왕복 이동이 가능하도록 설치된 스풀을 포함하고, 상기 제1 바디부의 외부의 일면에 배치된 스풀동작부; 상기 스풀을 제1 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2 수용공간의 일측으로 에어가 주입되도록 하는 제1 에어주입부; 상기 스풀을 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2 수용공간의 다른 일측으로 에어가 주입되도록 하는 제2 에어주입부; 상기 제1 수용공간 및 상기 제2 수용공간의 사이에 연결되고, 상기 스풀이 제1 방향으로 이동하면 개방되어 에어가 상기 제1 수용공간 내로 이동되도록 하는 제1 에어주입관로; 상기 제1 수용공간 및 상기 제2 수용공간의 사이에 연결되고, 상기 스풀이 상기 제2 방향으로 이동하면 개방되어 에어가 상기 제1 수용공간 내로 이동되도록 하는 제2 에어주입관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

에어 구동 펌프{AIR DRIVEN PUMP}

본 발명은 에어 구동 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제작이 용이하고 토출유량의 변경이 용이한 에어 구동 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 광범위한 산업분야에서 널리 사용되고 있는 각종 유압공구 또는 기계장치와 같은 유압시스템에 연결하여 피스톤의 왕복운동에 의한 내부 압력차이로 공급유체의 토출압력을 상승시키는 종래의 유압펌프는 내부에 설치된 전기 모터나 기계적인 회전력으로 상기 피스톤을 작동하는 동력이 인가됨에 따라 구조가 복잡하고 작동소음 및 열발생에 따른 에너지 손실과 수명이 저하되는 문제점이 있었을 뿐 아니라 전기제어 장치에 따른 유지보수에 어려움과 같은 많은 폐단이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 피스톤을 구동시키도록 에어 구동 방식을 이용하고 공기압을 분압시켜서 피스톤을 구동시키는 에어 구동 방식의 펌프가 개발되었다. 에어 구동 펌프의 종래 기술로서, 대한민국 실용신안출원 제20-2001-0006464호 "에어 구동식 펌프"가 있다. 이 발명은 피스톤의 이동 방향을 전환시키기 위해 스풀이 설치되며, 피스톤 및 스풀은 동일한 케이스 내에 설치된다. 이러한 종래의 에어 구동 펌프는 피스톤 및 스풀이 동일한 케이스 내에 설치되므로 공기순환을 위한 관로의 크기 조절이 어렵고, 피스톤 및 스풀을 수용하는 케이스의 제작이 제한적이었다. 따라서 펌프 제작이 어렵고, 토출 유량의 변경 또는 조절하여 제작하는 것에 어려움이 있었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스풀의 크기 및 에어가 이동하는 관로들의 크기를 선택적으로 조절하여 제작이 가능하고, 토출유량의 변경이 용이하며, 제작의 용이성 및 펌프의 활용성이 증대되도록 한 에어 구동 펌프를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프는, 제1 수용공간을 갖는 제1 바디부 및 상기 제1 수용공간 내부에 전후 왕복 이동이 가능하도록 설치된 피스톤을 포함하는 피스톤동작부; 제2 수용공간을 갖는 제2 바디부 및 상기 제2 수용공간 내에 전후 왕복 이동이 가능하도록 설치된 스풀을 포함하고, 상기 제1 바디부의 외부의 일면에 배치된 스풀동작부; 상기 스풀을 제1 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2 수용공간의 일측으로 에어가 주입되도록 하는 제1 에어주입부; 상기 스풀을 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2 수용공간의 다른 일측으로 에어가 주입되도록 하는 제2 에어주입부; 상기 제1 수용공간 및 상기 제2 수용공간의 사이에 연결되고, 상기 스풀이 제1 방향으로 이동하면 개방되어 에어가 상기 제1 수용공간 내로 이동되도록 하는 제1 에어주입관로; 상기 제1 수용공간 및 상기 제2 수용공간의 사이에 연결되고, 상기 스풀이 상기 제2 방향으로 이동하면 개방되어 에어가 상기 제1 수용공간 내로 이동되도록 하는 제2 에어주입관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스풀은 상기 스풀의 축방향을 따라 소정의 길이로 연장된 에어유입공간을 포함하고, 상기 에어유입공간은 상기 제1 에어주입부를 향해 열려있고, 상기 에어유입공간 내부로 상기 제1 에어주입부를 통해 주입되는 에어가 주입되어 상기 스풀이 상기 제1 방향으로 이동할 수 있다.

상기 제2 바디부가 배치된 상기 제1 바디부 외부의 일면에서 상기 제2 바디부와 대향하도록 배치된 서브 바디부를 더 포함하고, 상기 제1 에어주입관로는 상기 제2 수용공간으로부터 상기 서브 바디부 내부를 관통하여 상기 제1 수용공간으로 연장되어 있고, 상기 제2 에어주입관로는 상기 제2 수용공간으로부터 상기 제1 바디부 및 상기 제2 바디부 각각의 서로 접하여 있는 면들을 관통하여 상기 제1 수용공간으로 연장될 수 있다.

상기 스풀은 상기 에어유입공간으로부터 상기 스풀의 외면에 관통된 적어도 하나의 제1 에어주입구멍을 포함하고, 상기 스풀이 상기 제2 방향으로 이동하면 상기 제1 에어주입구멍은 상기 제2 에어주입관로에 대응하게 위치하고, 상기 제1 에어주입부를 통해 주입된 에어가 상기 제1 에어주입구멍 및 상기 제2 에어주입관로를 통해 상기 제1 수용공간 내로 주입되고, 상기 제2 에어주입부를 통해 주입되는 에어는 상기 제1 에어주입부를 통해 주입된 에어보다 큰 압력으로 주입될 수 있다.

상기 제2 바디부는, 상기 제2 수용공간을 포함하고, 상기 제1 에어주입관로 및 상기 제2 에어주입관로와 연결된 메인바디; 및 상기 제2 수용공간 내에 삽입되어 있는 스풀가이드를 포함하고, 상기 제1 에어주입관로는, 상기 제2 수용공간으로부터 상기 서브 바디부가 위치한 방향을 향해 연장된 제1 에어이동홀; 상기 제1 에어이동홀로부터 상기 서브 바디부를 향해 연장되어 상기 제2 바디부 및 상기 서브 바디부 사이에 연결된 제1 에어이동관; 상기 서브 바디부에 형성되어 있고, 상기 제1 에어이동관에 대응된 제2 에어이동홀; 상기 제1 바디부에 형성되어 있고, 상기 제2 에어이동홀에 대응되고, 상기 제1 수용공간에 연통된 제3 에어이동홀을 포함하고, 상기 제2 에어주입관로는, 상기 제2 수용공간으로부터 상기 제1 바디부를 향해 수직으로 연장된 제4 에어이동홀; 및 상기 제1 바디부에 형성되어 있고, 상기 제4 에어이동홀과 평행하게 연장되어 상기 제4 에어이동홀에 대응된 제5 에어이동홀을 포함할 수 있다.

상기 메인바디는 상기 메인바디의 길이방향을 따라 등간격으로 배열된 환형홈들 및 상기 환형홈들 중 어느 하나의 환형홈으로부터 상기 메인바디의 외면을 향해 연장된 제1 에어배출구멍을 포함하고, 상기 환형홈들 중 어느 하나는 상기 제1 에어이동홀과 연통되어 있고, 상기 스풀가이드는 상기 스풀가이드의 길이방향을 따라 등간격으로 배열되어 있고 상기 환형홈들에 대응하는 제2 에어배출구멍들을 포함하고, 상기 제2 에어배출구멍들은 상기 환형홈들에 대응되어 있고, 상기 스풀은 외면으로부터 돌출되고 상기 스풀가이드의 내면에 밀착되어 있는 환형돌부들을 포함하고, 상기 스풀의 외면은 상기 환형돌부들에 의해 상기 스풀가이드와 이격되어 있고, 상기 스풀이 상기 제2 방향으로 이동된 후 상기 제2 에어주입관로를 통해 상기 제1 수용공간으로 에어가 주입될 때 상기 피스톤이 이동하면서 상기 제1 수용공간에 채워져 있던 에어는 상기 제1 에어주입관로, 상기 환형홈들, 상기 제1 에어배출구멍 및 상기 제2 에어배출구멍을 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 제2 에어주입부는, 상기 제1 바디부에서 상기 제2 바디부의 아래에 위치하는 영역에 형성된 제2 에어주입구멍; 상기 제2 에어주입구멍과 이웃하는 제3 에어주입구멍; 상기 제2 수용공간 내에 설치되어 상기 스풀의 일측의 막힌면에 대향되고, 상기 제3 에어주입구멍에 연통되는 에어유입부를 포함하는 스풀커버를 포함할 수 있다.

상기 제2 에어주입부는, 상기 제2 바디부 및 상기 서브 바디부 사이에 설치되어 있고 상기 에어유입부에 연통되어 있는 제2 에어이동관; 상기 서브 바디부의 내부에 형성되고 상기 제2 에어이동관과 대응하는 제6 에어이동홀; 상기 제1 바디부에서 상기 서브 바디부의 아래에 위치하는 영역에 형성되어 있고, 상기 제6 에어이동홀에 대응하는 제4 에어주입구멍; 상기 제4 에어주입구멍과 이웃하는 제3 에어배출구멍; 상기 서브 바디부에 형성되고, 상기 제3 에어배출구멍으로부터 연장된 제4 에어배출구멍; 상기 제1 바디부에 설치되고, 상기 제2 에어주입구멍 및 상기 제3 에어주입구멍을 개폐하는 제1 개폐밸브; 및 상기 제1 바디부에 설치되고, 상기 제4 에어주입구멍 및 상기 제3 에어배출구멍을 개폐하는 제2 개폐밸브를 더 포함하고, 상기 제1 개폐밸브는 상기 피스톤과 접촉할 때 상기 제2 에어주입구멍 및 상기 제3 에어주입구멍을 개방하고, 상기 제2 개폐밸브는 상기 피스톤과 접촉할 때 상기 제2 에어주입구멍 및 상기 제3 에어배출구멍을 개방할 수 있다.

본 발명에 따른 에어 구동 펌프에 의하면, 피스톤의 이동 방향을 전환시키는 스풀이 피스톤을 수용하는 공간 내에 함께 설치되지 않고 피스톤을 수용하는 공간과의 별도의 공간에 설치되므로 스풀의 크기 및 에어가 이동하는 관로들의 크기를 선택적으로 조절하여 제작이 가능하며, 이에 의해 토출유량을 변경함에 있어서 유리하고, 제작의 용이성 및 펌프의 활용성이 증대될 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프의 작동 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에어 구동 펌프에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프를 설명하기 위한 단면도들이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프는, 피스톤동작부(100), 스풀동작부(200), 서브 바디부(300), 제1 에어주입관로(400), 제2 에어주입관로(500), 제1 에어주입부(600) 및 제2 에어주입부(700)를 포함할 수 있다.

피스톤동작부(100)는 제1 바디부(110), 피스톤(120)을 포함할 수 있고, 제1 바디부(110)는 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 제1 플런저포스트(114), 제2 플런저포스트(115), 제1 너트들(116), 제2 너트들(117)을 포함할 수 있고, 피스톤(120)은 제1 플런저(118), 제2 플런저(119)를 통해 제1 바디부(110) 내에 장착될 수 있다.

하우징(111)은 피스톤(120)을 수용하기 위한 제1 수용공간(110a)을 갖는다. 일 예로, 하우징(111)은 중공의 사각 기둥 형상일 수 있고, 사각 기둥 형상의 길이방향에 수직한 두 면은 개방된 형태일 수 있다.

제1 커버(112)는 하우징(111)의 개방된 일면에 결합된다. 제1 커버(112)는 하우징(111)과 결합되어 제1 수용공간(110a)에 대향하는 안쪽면에 형성된 제1 너트수용홈(112a), 제1 너트수용홈(112a)의 축방향을 따라 제1 너트수용홈(112a)으로부터 연장된 제1 삽입구멍(112b)이 형성될 수 있다.

제2 커버(113)는 하우징(111)의 개방된 다른 일면에 결합되어 제1 커버(112)와 대향된다. 제2 커버(113)는 제2 너트수용홈(113a), 제2 삽입구멍(113b)이 형성된다. 제2 너트수용홈(113a) 및 제2 삽입구멍(113b)은 제1 너트수용홈(112a) 및 제1 삽입구멍(112b)과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

제1 플런저포스트(114)는 제1 플런저(118)를 가이드하는 부분이다. 제1 플런저(118)는 제1 커버(112)의 제1 삽입구멍(112b)으로 삽입되어 끝단부가 제1 너트수용홈(112a) 내로 위치한다. 제1 플런저(118)를 안내하기 위해 제1 플런저포스트(114)의 끝단부로부터 제1 플런저포스트(114)의 축방향을 따라 내측으로 연장된 제1 가이드홈(114a)이 형성될 수 있다.

제1 너트들(116)은 제1 플런저포스트(114)를 제1 커버(112)에 고정한다. 이를 위해, 제1 너트들(116)은 제1 플런저포스트(114)의 끝단부로부터 제1 플런저포스트(114)에 나사결합되고, 이때 제1 너트수용홈(112a) 내에 수용된다.

제2 플런저포스트(115)는 제2 플런저(119)를 가이드하는 부분이다. 제2 플런저(119)는 제2 커버(113)의 제2 삽입구멍(113b)으로 삽입되어 끝단부가 제2 너트수용홈(113a) 내로 위치한다. 제2 플런저(119)를 안내하기 위해 제2 플런저포스트(115)의 끝단부로부터 제2 플런저포스트(115)의 축방향을 따라 내측으로 연장된 제2 가이드홈(115a)이 형성될 수 있다.

제2 너트들(117)은 제2 플런저포스트(115)를 제2 커버(113)에 고정한다. 이를 위해, 제2 너트들(117)은 제2 플런저포스트(115)의 끝단부로부터 제2 플런저포스트(115)에 나사결합되고, 이때 제2 너트수용홈(113a) 내에 수용된다.

제1 플런저(118)는 피스톤(120)을 제1 수용공간(110a) 내에 장착하기 위한 구성이다. 제1 플런저(118)는 플레이트 형상의 제1 피스톤결합부(118a) 및 제1 피스톤결합부(118a)의 일면의 중심으로부터 연장된 제1 이동축(118b)을 포함할 수 있다. 제1 이동축(118b)은 제1 플런저포스트(114)의 제1 가이드홈(114a) 내로 삽입될 수 있다.

제2 플런저(119)는 제1 플런저(118)와 함께 피스톤(120)을 제1 수용공간(110a) 내에 장착하기 위한 구성이다. 제2 플런저(119)는 플레이트 형상의 제2 피스톤결합부(119a) 및 제2 피스톤결합부(119a)의 일면의 중심으로부터 연장된 제2 이동축(119b)을 포함할 수 있다. 제2 이동축(119b)은 제2 플런저포스트(115)의 제2 가이드홈(115a) 내로 삽입될 수 있다.

피스톤(120)은 소정의 두께를 갖는 플레이트 형상일 수 있다. 예를 들면, 플레이트의 형상은 하우징(111)의 단면 형상에 대응하는 사각 형상일 수 있다. 피스톤(120)의 일면에는 제1 플런저(118)의 제1 피스톤결합부(118a)가 결합되기 위한 제1 플런저결합부(121)가 형성될 수 있고, 피스톤(120)의 다른 일면에는 제2 플런저(119)의 제2 피스톤결합부(119a)가 결합되기 위한 제2 플런저결합부(122)가 형성될 수 있다.

제1 플런저결합부(121) 및 제2 플런저결합부(122)는 내측으로 만입된 홈 형태일 수 있다. 이러한 제1 플런저결합부(121) 및 제2 플런저결합부(122)에 제1 피스톤결합부(118a) 및 제2 피스톤결합부(119a)가 결합되는 형태는, 각각의 제1 플런저결합부(121) 및 제2 플런저결합부(122) 내로 제1 피스톤결합부(118a) 및 제2 피스톤결합부(119a)가 삽입된 후 각각의 제1 플런저결합부(121) 및 제2 플런저결합부(122) 내로 제1 스냅링(123) 및 제2 스냅링(123)이 삽입되어 제1 피스톤결합부(118a) 및 제2 피스톤결합부(119a)가 고정될 수 있다.

스풀동작부(200)는 제2 바디부(210) 및 스풀(220)을 포함할 수 있고, 제2 바디부(210)는 메인바디(211), 스풀가이드(212)를 포함할 수 있다.

메인바디(211)는 스풀가이드(212) 및 스풀(220)을 수용한다. 이를 위해, 메인바디(211)는 제2 수용공간(211a)을 갖는다. 메인바디(211)의 형상에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 직육면체 형상일 수 있다. 제2 수용공간(211a)은 직육면체 형상의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 수용공간(211a)은 단면 형상이 원 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

이러한 메인바디(211)는 환형홈들(211b', 211b'', 211b''') 및 제1 에어배출구멍(211c)을 포함할 수 있다.

환형홈들(211b', 211b'', 211b''')은 메인바디(211)의 길이방향을 따라 등간격으로 배열되어 제2 수용공간(211a) 내에 형성될 수 있다. 환형홈들(211b', 211b'', 211b''')의 개수에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 환형홈들(211b', 211b'', 211b''')은 제1 환형홈(211b'), 제2 환형홈(211b'') 및 제3 환형홈(211b''')으로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 제1 환형홈(211b')은 메인바디(211)의 외부로부터 에어가 주입되는 방향에 근접하도록 위치할 수 있고, 제2 환형홈(211b'') 및 제3 환형홈(211b''')은 제1 환형홈(211b')의 이후에 순차적으로 배열될 수 있다.

제1 에어배출구멍(211c)은 제2 에어주입관로(500)를 통해 제1 수용공간(110a) 내로 에어가 주입되어 피스톤(120)이 이동할 때 제1 에어주입관로(400)를 거쳐서 제1 수용공간(110a) 내로부터 배출되는 에어를 메인바디(211)의 외부로 배출한다. 제1 에어배출구멍(211c)은 환형홈들(211b', 211b'', 211b''') 중 어느 하나의 환형홈으로부터 메인바디(211)의 외면을 향해 연장된 제1 에어배출구멍(211c)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 에어배출구멍(211c)은 제3 환형홈(211b''')으로부터 메인바디(211)의 외면을 향해 연장될 수 있다.

스풀가이드(212)는 스풀가이드(212)는 제2 수용공간(211a) 내로 삽입되어 스풀(220)의 이동을 가이드한다. 일 예로, 스풀가이드(212)는 원통 형상일 수 있다. 이러한 스풀가이드(212)는 제2 에어배출구멍들(212a)을 포함할 수 있다. 제2 에어배출구멍들(212a)은 스풀가이드(212)의 길이방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있고, 등간격으로 이격된 지점에서 스풀가이드(212)의 원주 방향을 따라 배열될 수 있다. 제2 에어배출구멍들(212a)은 환형홈들(211b', 211b'', 211b''')에 대응될 수 있다. 이러한 제2 에어배출구멍들(212a)은 제2 에어주입관로(500)를 통해 제1 수용공간(110a) 내로 에어가 주입되어 피스톤(120)이 이동할 때 제1 에어주입관로(400)를 거쳐서 제1 수용공간(110a) 내로부터 배출되는 에어를 제1 에어배출구멍(211c)으로 유도하여 배출되도록 한다.

스풀(220)은 제2 수용공간(211a) 내에서 스풀가이드(212)의 길이방향을 따라 왕복 이동하여 제1 에어주입관로(400) 및 제2 에어주입관로(500)를 개폐한다. 스풀(220)은 원통 형상일 수 있다. 스풀(220)은 환형돌부들(221)을 포함할 수 있다.

환형돌부들(221)은 스풀(220)의 외면으로부터 환형으로 돌출되며, 스풀(220)의 길이방향을 따라 배열된다. 이러한 환형돌부들(221)은 스풀(220)이 스풀가이드(212) 내로 삽입된 상태에서 스풀가이드(212)의 내면에 밀착되며, 이때 환형돌부들(221)은 제2 에어배출구멍들(212a)의 사이에 위치하며 스풀(220)의 외면은 환형돌부들(221)에 의해 스풀가이드(212)의 내면과 이격된다. 이러한 환형돌부들(221)은 스풀(220)이 왕복 이동할 때 제2 에어배출구멍들(212a)에 대응되지 않으며, 스풀(220)의 내면이 제2 에어배출구멍들(212a)에 대향된다.

한편 스풀(220)은 에어유입공간(223) 및 제1 에어주입구멍(222)을 포함한다.

에어유입공간(223)은 스풀(220)의 축방향을 따라 소정의 길이로 연장될 수 있고, 제1 에어주입부(600)를 향해 열려있다. 이러한 에어유입공간(223) 내부로 제1 에어주입부(600)를 통해 주입되는 에어가 주입되면 스풀(220)이 제1 방향으로 이동될 수 있다. 여기서, 스풀(220)은 전진될 수 있다.

제1 에어주입구멍(222)은 제1 에어주입부(600)를 통해 제2 수용공간(211a)으로 주입되는 에어를 제2 에어주입관로(500)로 주입시킨다. 제1 에어주입구멍(222)은 에어유입공간(223)으로부터 스풀(220)의 외면에 관통될 수 있다. 제1 에어주입구멍(222)은 복수일 수 있다. 이러한 경우 다수의 제1 에어주입구멍(222)은 스풀(220)의 원주 방향을 따라 배열될 수 있다. 이러한 제1 에어주입구멍(222)은 스풀(220)이 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 이동하면 제2 에어주입관로(500)에 대응될 수 있다.

서브 바디부(300)는 제1 에어주입관로(400) 및 제2 에어주입부(700)를 피스톤동작부(100) 및 스풀동작부(200)의 사이에 형성하기 위한 구성일 수 있다. 서브 바디부(300)는 제2 바디부(210)가 배치된 제1 바디부(110) 외부의 일면에서 제2 바디부(210)와 대향하도록 배치된다. 일 예로, 서브 바디부(300)는 직육면체 형상일 수 있다.

제1 에어주입관로(400)는 제1 에어주입부(600)를 통해 제2 수용공간(211a) 내로 주입된 에어가 제2 수용공간(211a) 내부의 일측으로 이동되도록 한다. 제1 에어주입관로(400)는 제1 에어이동홀(410), 제1 에어이동관(420), 제2 에어이동홀(430), 제3 에어이동홀(440)을 포함할 수 있다.

제1 에어이동홀(410)은 제2 바디부(210)에 형성되며, 제2 수용공간(211a)으로부터 서브 바디부(300)가 위치한 방향을 향해 연장될 수 있다. 이러한 제1 에어이동홀(410)은 제2 바디부(210)의 환형홈들(211b', 211b'', 211b''') 중 어느 하나에 대응될 수 있다. 예를 들면, 제1 환형홈(211b')에 대응될 수 있다.

제1 에어이동관(420)은 제1 에어이동홀(410)로부터 서브 바디부(300)를 향해 연장되어 제2 바디부(210) 및 서브 바디부(300) 사이에 연결될 수 있다.

제2 에어이동홀(430)은 서브 바디부(300)에 형성될 수 있다. 제2 에어이동홀(430)은 제1 에어이동관(420) 및 제1 바디부(110)의 사이에 위치하도록 제1 에어이동관(420)으로부터 제1 바디부(110)를 향해 연장될 수 있다.

제3 에어이동홀(440)은 제1 바디부(110)에 형성되어 제2 에어이동홀(430)에 대응될 수 있다. 이를 위해, 제3 에어이동홀(440)은 제2 에어이동홀(430)로부터 제1 수용공간(110a)을 향해 연장될 수 있다.

제2 에어주입관로(500)는 제1 에어주입부(600)를 통해 제2 수용공간(211a) 내로 주입된 에어가 제2 수용공간(211a) 내부의 일측으로 이동되도록 한다. 제2 에어주입관로(500)는 제4 에어이동홀(510) 및 제5 에어이동홀(520)을 포함할 수 있다.

제4 에어이동홀(510)은 제2 바디부(210)에 형성되며, 제2 수용공간(211a)으로부터 제1 바디부(110)를 향해 수직으로 연장될 수 있다.

제5 에어이동홀(520)은 제1 바디부(110)에 형성될 수 있고, 제4 에어이동홀(510)로부터 제1 수용공간(110a)을 향해 연장되어 제4 에어이동홀(510)과 평행한 상태로 제4 에어이동홀(510)에 대응될 수 있다.

여기서, 제4 에어이동홀(510)은 스풀(220)의 제1 에어주입구멍(222)과 대응될 수 있다. 즉, 스풀(220)이 상기 제2 방향으로 이동하는 경우 제1 에어주입구멍(222)은 제4 에어이동홀(510)과 대응될 수 있다.

제1 에어주입부(600)는 제2 수용공간(211a) 내로 에어를 주입하여 스풀(220)을 제1 방향으로 이동시키기 위한 구성이다. 일 예로, 제1 에어주입부(600)는 호스의 연결이 가능한 에어 커플러일 수 있다. 에어 커플러는 제2 바디부(210)에 결합되되 스풀(220)의 에어유입공간(223)에 대향하는 위치에 결합될 수 있다. 에어 커플러에는 호스를 연결하여 에어공급장치(미도시)와 연결할 수 있다. 이러한 제1 에어주입부(600)를 통해 제2 수용공간(211a) 내로 에어가 주입되면 스풀(220)은 제1 방향으로 이동한다. 예를 들면, 스풀(220)은 전진한다.

제2 에어주입부(700)는 제2 수용공간(211a) 내로 에어를 주입하여 스풀(220)을 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 이동시키기 위한 구성이다. 제2 에어주입부(700)는 제2 에어주입구멍(711), 제3 에어주입구멍(712), 스풀커버(720), 제2 에어이동관(713), 제6 에어이동홀(714), 제4 에어주입구멍(715), 제3 에어배출구멍(716), 제4 에어배출구멍(717), 제1 개폐밸브(730), 제2 개폐밸브(740)를 포함할 수 있다.

제2 에어주입구멍(711)은 제1 바디부(110)에서 제2 바디부(210)의 아래에 위치하는 영역에 형성된다. 제2 에어주입구멍(711)은 제1 수용공간(110a)으로부터 제2 바디부(210)를 향해 연장될 수 있다.

제3 에어주입구멍(712)은 제1 바디부(110)에 형성되고, 제2 에어주입구멍(711)과 이웃하여 제2 에어주입구멍(711)과 평행하게 배치될 수 있다.

스풀커버(720)는 제2 수용공간(211a) 내에서 스풀(220)의 일측의 막힌면에 대향되도록 설치될 수 있다. 일 예로, 스풀커버(720)는 단면이 원 형상을 갖고 소정의 두께를 갖는 원 기둥 형상일 수 있다. 이러한 스풀커버(720)는 에어유입부(721)를 포함할 수 있다. 에어유입부(721)는 환형홈(721a), 제1 에어통로(721b) 및 제2 에어통로(721c)를 포함할 수 있다.

환형홈(721a)은 스풀커버(720)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.

제1 에어통로(721b)는 스풀커버(720)의 축방향을 따라 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 에어통로(721b)는 스풀커버(720)의 중심부에서 스풀커버(720)의 축방향을 따라 소정의 길이로 연장될 수 있다. 연장된 길이는 환형홈(721a)이 형성된 부분까지 또는 환형홈(721a)이 형성된 부분을 지나는 길이일 수 있다.

제2 에어통로(721c)는 환형홈(721a)의 내측에 형성될 수 있고, 환형홈(721a)의 내면으로부터 제1 에어통로(721b)를 향해 연장될 수 있다. 이러한 에어통로(721b, 721c)는 환형홈(721a)의 원주 방향을 따라 다수 배열될 수 있다. 또한 이러한 제2 에어통로(721c)는 스풀커버(720)가 제2 수용공간(211a) 내에 설치된 상태에서 제3 에어주입구멍(712)에 연통될 수 있다.

제2 에어이동관(713)은 제2 바디부(210) 및 서브 바디부(300) 사이에 설치될 수 있고, 에어유입부(721)에 연통될 수 있다.

제6 에어이동홀(714)은 서브 바디부(300)의 내부에 형성되고, 제2 에어이동관(713)에 평행하도록 제2 에어이동관(713)에 대응될 수 있다.

제4 에어주입구멍(715)은 제1 바디부(110)에 형성되되 서브 바디부(300)의 아래에 위치하는 영역에 형성될 수 있다. 이러한 제4 에어주입구멍(715)은 제6 에어이동홀(714)에 대응될 수 있다.

제3 에어배출구멍(716)은 제1 바디부(110)에 형성될 수 있고, 제4 에어주입구멍(715)과 이웃하여 제4 에어주입구멍(715)과 평행하게 배치될 수 있다.

제4 에어배출구멍(717)은 서브 바디부(300)에 형성될 수 있다. 제4 에어배출구멍(717)은 제3 에어배출구멍(716)과 대응될 수 있고, 제3 에어배출구멍(716)으로부터 서브 바디부(300)의 외면을 향해 연장될 수 있다.

제1 개폐밸브(730)는 제1 바디부(110)에 설치되고, 제2 에어주입구멍(711) 및 제3 에어주입구멍(712)을 개폐할 수 있다. 제1 개폐밸브(730)의 설치를 위해 제1 바디부(110)에는 제1 밸브수용부(110a)가 형성될 수 있고, 제1 밸브수용부(110a)는 제2 에어주입구멍(711) 및 제3 에어주입구멍(712)의 아래에 위치할 수 있다.

이러한 제1 개폐밸브(730)는 제1 밸브캡(731), 제1 작동핀(732) 및 제1 스프링(733)을 포함할 수 있다.

제1 밸브캡(731)은 제1 밸브수용부(110a)에 결합되어 제1 밸브수용부(110a)를 밀폐할 수 있다. 일 예로, 제1 밸브캡(731)은 제1 밸브수용부(110a)에 나사결합될 수 있다. 제1 밸브캡(731)의 중심부에는 제1 스프링수용홈(731a)이 형성될 수 있다.

제1 작동핀(732)은 제1 밸브수용부(110a) 내에 수용될 수 있다. 일 예로, 제1 작동핀(732)은 제1 스프링지지부(732a) 및 제1 핀부(732b)를 포함할 수 있다. 제1 스프링지지부(732a)에는 제1 스프링(733)의 일단부가 지지될 수 있다. 제1 핀부(732b)는 제1 스프링지지부(732a)의 중심부로부터 소정의 길이로 연장될 수 있다. 이러한 제1 작동핀(732)의 설치를 위해 제1 스프링수용홈(731a) 내에는 제1 스프링수용홈(731a)으로부터 제1 수용공간(110a)을 향해 관통되어 있는 제1 핀삽입구멍(110b)이 형성될 수 있다. 제1 핀삽입구멍(110b)에는 제1 핀부(732b)가 삽입되고, 이때 제1 핀부(732b)의 끝단부는 제1 수용공간(110a) 내로 인출되어 있는 상태일 수 있다.

제1 스프링(733)은 제1 밸브캡(731)으로부터 멀어지는 방향으로 제1 작동핀(732)을 탄성적으로 가압하는 구성이다. 제1 스프링(733)은 제1 스프링수용홈(731a) 내로 일단부가 삽입되며, 다른 일단부는 제1 작동핀(732)의 제1 스프링지지부(732a)에 지지될 수 있다. 이러한 구조에 의해 제1 스프링(733)은 제1 밸브캡(731) 및 제1 작동핀(732) 사이에 설치될 수 있다. 이러한 제1 스프링(733)은 제1 작동핀(732)이 제1 밸브수용부(110a)의 내측을 향해 이동한 경우 제1 작동핀(732)을 누르는 힘이 해제되면 제1 작동핀(732)을 최초 위치로 복귀시킬 수 있다.

이러한 제1 개폐밸브(730)의 제1 작동핀(732)은 최초 위치에서 제2 에어주입구멍(711) 및 제3 에어주입구멍(712)의 하단부를 밀폐하고, 제1 작동핀(732)이 제1 밸브수용부(110a) 내로 이동한 위치에서는 제2 에어주입구멍(711) 및 제3 에어주입구멍(712)을 개방한다.

제2 개폐밸브(740)는 제1 바디부(110)에 설치되어 제1 개폐밸브(730)의 반대편에 위치하며, 제4 에어주입구멍(715) 및 제3 에어배출구멍(716)을 개폐할 수 있다. 제2 개폐밸브(740)의 설치를 위해 제1 바디부(110)에는 제2 밸브수용부(110c)가 형성될 수 있고, 제2 밸브수용부(110c)는 제4 에어주입구멍(715) 및 제3 에어배출구멍(716)의 아래에 위치할 수 있다.

이러한 제2 개폐밸브(740)는 제2 밸브캡(741), 제2 작동핀(742) 및 제2 스프링(743)을 포함할 수 있다.

제2 밸브캡(741)은 제2 밸브수용부(110c)에 결합되어 제2 밸브수용부(110c)를 밀폐할 수 있다. 일 예로, 제2 밸브캡(741)은 제2 밸브수용부(110c)에 나사결합될 수 있다. 제2 밸브캡(741)의 중심부에는 제2 스프링수용홈(741a)이 형성될 수 있다.

제2 작동핀(742)은 제2 밸브수용부(110c) 내에 수용될 수 있다. 일 예로, 제2 작동핀(742)은 제2 스프링지지부(742a) 및 제2 핀부(742b)를 포함할 수 있다. 제2 스프링지지부(742a)에는 제2 스프링(743)의 일단부가 지지될 수 있다. 제2 핀부(742b)는 제2 스프링지지부(742a)의 중심부로부터 소정의 길이로 연장될 수 있다. 이러한 제2 작동핀(742)의 설치를 위해 제2 스프링수용홈(741a) 내에는 제2 스프링수용홈(741a)으로부터 제1 수용공간(110a)을 향해 관통되어 있는 제2 핀삽입구멍(110d)이 형성될 수 있다. 제2 핀삽입구멍(110d)에는 제2 핀부(742b)가 삽입되고, 이때 제2 핀부(742b)의 끝단부는 제1 수용공간(110a) 내로 인출되어 있는 상태일 수 있다.

제2 스프링(743)은 제2 밸브캡(741)으로부터 멀어지는 방향으로 제2 작동핀(742)을 탄성적으로 가압하는 구성이다. 제2 스프링(743)은 제2 스프링수용홈(741a) 내로 일단부가 삽입되며, 다른 일단부는 제2 작동핀(742)의 제2 스프링지지부(742a)에 지지될 수 있다. 이러한 구조에 의해 제2 스프링(743)은 제2 밸브캡(741) 및 제2 작동핀(742) 사이에 설치될 수 있다. 이러한 제2 스프링(743)은 제2 작동핀(742)이 제2 밸브수용부(110c)의 내측을 향해 이동한 경우 제2 작동핀(742)을 누르는 힘이 해제되면 제2 작동핀(742)을 최초 위치로 복귀시킬 수 있다.

이러한 제2 개폐밸브(740)의 제2 작동핀(742)은 최초 위치에서 제4 에어주입구멍(715) 및 제3 에어배출구멍(716)의 하단부를 밀폐하고, 제2 작동핀(742)이 제2 밸브수용부(110c) 내로 이동한 위치에서는 제4 에어주입구멍(715) 및 제3 에어배출구멍(716)을 개방한다.

이하에서는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프의 작동 과정을 도 5a 내지 도 5j를 참조하여 설명한다. 도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프의 작동 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.

먼저, 제1 에어주입부(600)를 통해 제2 바디부(210)의 제2 수용공간(211a) 내로 에어를 주입한다. 에어가 주입되면 스풀(220)의 에어유입공간(223) 내로 에어가 채워지면서 스풀(220)은 전진하고, 이에 의해 제1 에어주입관로(400)는 개방되며, 제1 에어주입관로(400)를 따라 에어가 이동하여 제1 바디부(110)의 제1 수용공간(110a) 내로 에어가 주입된다. 이와 같이 에어가 주입되면 피스톤(120)은 A방향으로 이동한다(도 5a 내지 도 5d 참조).

피스톤(120)이 A방향으로 완전히 이동하면 피스톤(120)은 제1 개폐밸브(730)의 제1 작동핀(732)을 누른다. 제1 작동핀(732)은 후진되어 밀폐하고 있던 제2 에어주입구멍(711) 및 제3 에어주입구멍(712)을 개방한다. 이에 의해 제2 에어주입구멍(711)으로 주입되고 있는 에어는 제3 에어주입구멍(712)으로 이동하고, 이어서 제3 에어주입구멍(712)으로부터 스풀커버(720)의 에어유입부(721)로 유입된다. 에어유입부(721)로 유입된 에어는 제2 에어이동관(713) 및 제2 수용공간(211a) 내로 주입된다.

계속하여, 제2 에어이동관(713)으로 이동된 에어는 제6 에어이동홀(714) 및 제4 에어주입구멍(715)을 따라 이동하여 제2 밸브수용부(110c) 내로 유입된다. 이때, 제2 밸브수용부(110c) 내로 유입된 에어는 제2 작동핀(742)을 향해 압력을 가하게 되며, 이에 의해 제2 작동핀(742)은 제3 에어배출구멍(716)을 밀폐한 상태를 계속하여 유지한다. 한편 제2 수용공간(211a)으로 주입된 에어는 스풀(220)의 막힌면을 향해 압력을 가하게 되고, 이에 의해 스풀(220)은 최초 위치로 후진된다. 여기서, 스풀(220)을 후진시키도록 제2 수용공간(211a) 내로 주입된 에어는 스풀(220)의 막힌면과 제2 밸브수용부(110c) 내에 채워진 상태로 유지되고, 이에 의해 스풀(220)은 계속하여 후진된 상태를 유지하게 된다.

스풀(220)이 후진되면 에어유입공간(223)으로부터 연장된 제1 에어주입구멍(222)이 제2 에어주입관로(500)에 대응된다. 이때, 제1 에어주입부(600)를 통해 계속하여 공급되고 있는 에어는 에어유입공간(223)으로부터 제1 에어주입구멍(222)을 통해 제2 에어주입관로(500)로 이동한다. 제2 에어주입관로(500)로 유입된 에어는 제1 수용공간(110a) 내로 주입된다. 여기서, 제2 에어주입관로(500)를 통해 제1 수용공간(110a) 내로 주입되는 에어는 피스톤(120)이 이동한 방향, 즉 제1 개폐밸브(730)가 위치한 방향으로 주입된다.

또한, 스풀(220)이 후진 이동함에 따라 스풀(220)은 제1 에어주입부(600)를 통해 주입되는 에어가 제1 에어주입관로(400)로 유입되지 못하도록 제1 에어주입부(600)로부터 제1 에어주입관로(400)를 밀폐하게 된다. 이때, 스풀(220)의 환형돌부들(221)은 스풀가이드(212)의 내면에 밀착한 상태가 되므로 스풀(220)의 외면은 제2 에어배출구멍들(212a)로부터 이격된다. 이러한 상태에서 제1 에어주입부(600)를 향해 주입되는 에어는 제1 에어주입관로(400) 내로 유입되지 않지만 피스톤(120)이 다시 최초의 위치로 이동함에 따라 제1 수용공간(110a) 내에 채워져 있던 에어는 제1 에어주입관로(400)를 통해 제2 수용공간(211a)을 향해 이동하게 된다. 제1 수용공간(110a)으로부터 제2 수용공간(211a)으로 이동한 에어는 제2 에어배출구멍들(212a) 및 메인바디(211)의 환형홈들(211b', 211b'', 211b''')을 통해 메인바디(211)에 형성된 제1 에어배출구멍(211c)으로 유도되어 제2 바디부(210)의 외부로 배출된다(도 5e 내지 도 5h 참조).

다음으로, 피스톤(120)이 최초 위치로 완전히 복귀하면 피스톤(120)은 제2 개폐밸브(740)의 제2 작동핀(742)을 누르게 된다. 제2 작동핀(742)이 눌리면 제2 작동핀(742)은 제2 밸브수용부(110c) 내로 이동하여 제3 에어배출구멍(716)을 개방하게 된다. 이에 의해 스풀(220)의 막힌면과 제2 밸브수용부(110c) 사이에 채워져 있던 에어는 외부로 배출된다(도 5i 및 도 5j 참조).

이러한 과정들은 피스톤(120)을 1회 왕복시키며, 피스톤(120)의 계속적인 왕복 운동을 위해 위에 설명된 과정들이 반복된다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 구동 펌프는 피스톤(120)의 이동 방향을 전환시키는 스풀(220)이 피스톤(120)을 수용하는 공간 내에 함께 설치되지 않고 피스톤(120)을 수용하는 공간과의 별도의 공간에 설치되므로 스풀(220)의 크기 및 에어가 이동하는 관로들의 크기를 선택적으로 조절하여 제작이 가능하며, 이에 의해 토출유량을 변경함에 있어서 유리하다.

또한, 본 발명의 스풀동작부(200) 및 피스톤동작부(100)가 별도로 제작하여 서로 유체 소통 가능하도록 결합 및 설치하여 사용할 수 있으므로 제작의 용이성 및 펌프의 활용성이 증대된다.

한편, 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)에는 마모방지코팅층이 형성될 수 있다. 마모방지코팅층은, 산화크롬(Cr₂O₃) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO₂) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.

이 마모방지코팅층은 산화크롬(Cr₂O₃) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO₂) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 용사되어서 이루어진다.

하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면에 세라믹 코팅을 하는 이유는 마모 방지 및 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.

산화크롬(Cr₂O₃)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.

이산화티타늄(TiO₂)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO₂)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO₂)은, 마모방지코팅층이 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면에 확실하게 피복되도록 하며, 마모방지코팅층에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 마모방지코팅층의 손상을 방지시킨다.

여기서, 산화크롬(Cr₂O₃)과 이산화티타늄(TiO₂)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr₂O₃) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO₂) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.

산화크롬(Cr₂O₃)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr₂O₃)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.

이산화티타늄(TiO₂)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr₂O₃)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

이러한 재료들로 이루어진 코팅층은, 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV, 표면조도는 0.1∼0.3㎛를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.

이러한 마모방지코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면에 제트분사하여서 50∼600㎛으로 용사한다.

마모방지코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 마모방지코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.

하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면에 마모방지코팅층이 코팅되는 동안 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면의 온도는 상승되는데, 가열된 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면의 변형이 방지되도록 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면이 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다.

마모방지코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO₃)으로 이루어진 실링재가 더 도포될 수 있다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다.

무수크롬산(CrO₃)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.

따라서 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외면에 내마모성 및 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 하우징(111), 제1 커버(112), 제2 커버(113), 메인바디(211)의 외주면이 마모되거나 산화되는 것이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장된다.

한편, 스풀(220) 및 스풀가이드(212)는 노듈러주철로 이루어진다. 이 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

노듈러주철은, 일반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 노듈러주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.

본 발명의 스풀(220) 및 스풀가이드(212)는 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

여기서, 노듈러주철을 1600℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1650℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열하는 것이 바람직하다.

용융된 노듈러주철에는 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3∼0.7중량% 정도가 적합하다.

용융된 노듈러주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1500℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1550℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1500∼1550℃가 적합하다.

이와 같이 본 발명의 스풀(220) 및 스풀가이드(212)가 노듈러주철로 이루어지므로 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.

한편, 서브 바디부(300)는 외부 충격 또는 외부 환경에 대한 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성될 수 있다. 이러한 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~50중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%로 이루어진 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체를 포함할 수 있다.

상기 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체는 전술한 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%인 것이 바람직한데, 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체가 75중량% 미만이면 강성이 저하되고, 95중량%를 초과하면 내충격성이 저하되며, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 5중량% 미만이면 내충격성이 저하되고, 25중량%를 초과하면 강성이 저하된다.

상기 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체는 에틸렌 0.5~7중량% 및 탄소수가 4~5인 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물의 기계적 강성유지 및 내열성을 향상시키며 내백화성을 유지하는데 효과적인 역할을 한다. 상기 에틸렌 함량은 바람직하게는 0.5~5중량%이며, 더욱 바람직하게는 1~3중량%일 수 있으며, 0.5중량% 미만이면 내백화성이 저하되고, 7중량%를 초과하면 수지의 결정화도 및 강성이 저하된다. 또한, 상기 알파올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 제외한 임의의 알파올레핀을 의미하며, 바람직하게는 부텐이다. 또한, 전술한 알파올레핀은 탄소수가 4 미만이거나 5를 초과하면 랜덤 공중합체의 제조 시, 코모노머와의 반응성이 낮아 공중합체를 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 전술한 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 바람직하게는 1~10중량%이고, 더욱 바람직하게는 3~9중량%일 수 있다. 상기 알파올레핀은 1중량% 미만이면, 결정화도가 필요 이상으로 높아져 투명성이 저하되고, 15중량%를 초과하면 결정화도 및 강성이 저하되어 내열성이 현저히 낮아지는 문제점을 가진다.

또한, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20~50중량%을 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물에 내충격적 특성을 부여하고 미세 분산이 가능하여 내백화성 및 투명성을 동시에 부여하는 역할을 한다. 이러한 에틸렌 함량은 바람직하게는 20~40중량%일 수 있으며, 20중량% 미만이면 내충격성이 저하되고 50중량%를 초과하면 내충격성 및 내백화성이 저하될 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

100 : 피스톤구동부 200 : 스풀구동부
300 : 서브 바디부 400 : 제1 에어주입관로
500 : 제2 에어주입관로 600 : 제1 에어주입부
700 : 제2 에어주입부

Claims (8)

1. 제1 수용공간(110a)을 갖는 제1 바디부(110) 및 상기 제1 수용공간(110a) 내부에 전후 왕복 이동이 가능하도록 설치된 피스톤(120)을 포함하는 피스톤동작부(100);
   제2 수용공간(211a)을 갖는 제2 바디부(210) 및 상기 제2 수용공간(211a) 내에 전후 왕복 이동이 가능하도록 설치된 스풀(220)을 포함하고, 상기 제1 바디부(110)의 외부의 일면에 배치된 스풀동작부(200);
   상기 스풀(220)을 제1 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2 수용공간(211a)의 일측으로 에어가 주입되도록 하는 제1 에어주입부(600);
   상기 스풀(220)을 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2 수용공간(211a)의 다른 일측으로 에어가 주입되도록 하는 제2 에어주입부(700);
   상기 제1 수용공간(110a) 및 상기 제2 수용공간(211a)의 사이에 연결되고, 상기 스풀(220)이 제1 방향으로 이동하면 개방되어 에어가 상기 제1 수용공간(110a) 내로 이동되도록 하는 제1 에어주입관로(400);
   상기 제1 수용공간(110a) 및 상기 제2 수용공간(211a)의 사이에 연결되고, 상기 스풀(220)이 상기 제2 방향으로 이동하면 개방되어 에어가 상기 제1 수용공간(110a) 내로 이동되도록 하는 제2 에어주입관로(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스풀(220)은 상기 스풀(220)의 축방향을 따라 소정의 길이로 연장된 에어유입공간(223)을 포함하고,
   상기 에어유입공간(223)은 상기 제1 에어주입부(600)를 향해 열려있고,
   상기 에어유입공간(223) 내부로 상기 제1 에어주입부(600)를 통해 주입되는 에어가 주입되어 상기 스풀(220)이 상기 제1 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 바디부(210)가 배치된 상기 제1 바디부(110) 외부의 일면에서 상기 제2 바디부(210)와 대향하도록 배치된 서브 바디부(300)를 더 포함하고,
   상기 제1 에어주입관로(400)는 상기 제2 수용공간(211a)으로부터 상기 서브 바디부(300) 내부를 관통하여 상기 제1 수용공간(110a)으로 연장되어 있고,
   상기 제2 에어주입관로(500)는 상기 제2 수용공간(211a)으로부터 상기 제1 바디부(110) 및 상기 제2 바디부(210) 각각의 서로 접하여 있는 면들을 관통하여 상기 제1 수용공간(110a)으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
4. 제2항에 있어서,
   상기 스풀(220)은 상기 에어유입공간(223)으로부터 상기 스풀(220)의 외면에 관통된 적어도 하나의 제1 에어주입구멍(222)을 포함하고,
   상기 스풀(220)이 상기 제2 방향으로 이동하면 상기 제1 에어주입구멍(222)은 상기 제2 에어주입관로(500)에 대응하게 위치하고,
   상기 제1 에어주입부(600)를 통해 주입된 에어가 상기 제1 에어주입구멍(222) 및 상기 제2 에어주입관로(500)를 통해 상기 제1 수용공간(110a) 내로 주입되고,
   상기 제2 에어주입부(700)를 통해 주입되는 에어는 상기 제1 에어주입부(600)를 통해 주입된 에어보다 큰 압력으로 주입되는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2 바디부(210)는,
   상기 제2 수용공간(211a)을 포함하고, 상기 제1 에어주입관로(400) 및 상기 제2 에어주입관로(500)와 연결된 메인바디(211); 및
   상기 제2 수용공간(211a) 내에 삽입되어 있는 스풀가이드(212)를 포함하고,
   상기 제1 에어주입관로(400)는,
   상기 제2 수용공간(211a)으로부터 상기 서브 바디부(300)가 위치한 방향을 향해 연장된 제1 에어이동홀(410);
   상기 제1 에어이동홀(410)로부터 상기 서브 바디부(300)를 향해 연장되어 상기 제2 바디부(210) 및 상기 서브 바디부(300) 사이에 연결된 제1 에어이동관(420);
   상기 서브 바디부(300)에 형성되어 있고, 상기 제1 에어이동관(420)에 대응된 제2 에어이동홀(430);
   상기 제1 바디부(110)에 형성되어 있고, 상기 제2 에어이동홀(430)에 대응되고, 상기 제1 수용공간(110a)에 연통된 제3 에어이동홀(440)을 포함하고,
   상기 제2 에어주입관로(500)는,
   상기 제2 수용공간(211a)으로부터 상기 제1 바디부(110)를 향해 수직으로 연장된 제4 에어이동홀(510); 및
   상기 제1 바디부(110)에 형성되어 있고, 상기 제4 에어이동홀(510)과 평행하게 연장되어 상기 제4 에어이동홀(510)에 대응된 제5 에어이동홀(520)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
6. 제5항에 있어서,
   상기 메인바디(211)는 상기 메인바디(211)의 길이방향을 따라 등간격으로 배열된 환형홈들(211b', 211b'', 211b''') 및 상기 환형홈들(211b', 211b'', 211b''') 중 어느 하나의 환형홈으로부터 상기 메인바디(211)의 외면을 향해 연장된 제1 에어배출구멍(211c)을 포함하고,
   상기 환형홈들(211b', 211b'', 211b''') 중 어느 하나는 상기 제1 에어이동홀(410)과 연통되어 있고,
   상기 스풀가이드(212)는 상기 스풀가이드(212)의 길이방향을 따라 등간격으로 배열되어 있고 상기 환형홈들(211b', 211b'', 211b''')에 대응하는 제2 에어배출구멍들(212a)을 포함하고,
   상기 제2 에어배출구멍들(212a)은 상기 환형홈들(211b', 211b'', 211b''')에 대응되어 있고,
   상기 스풀(220)은 외면으로부터 돌출되고 상기 스풀가이드(212)의 내면에 밀착되어 있는 환형돌부들(221)을 포함하고,
   상기 스풀(220)의 외면은 상기 환형돌부들(221)에 의해 상기 스풀가이드(212)와 이격되어 있고,
   상기 스풀(220)이 상기 제2 방향으로 이동된 후 상기 제2 에어주입관로(500)를 통해 상기 제1 수용공간(110a)으로 에어가 주입될 때 상기 피스톤(120)이 이동하면서 상기 제1 수용공간(110a)에 채워져 있던 에어는 상기 제1 에어주입관로(400), 상기 환형홈들(211b', 211b'', 211b'''), 상기 제1 에어배출구멍(211c) 및 상기 제2 에어배출구멍(212a)을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 에어주입부(700)는,
   상기 제1 바디부(110)에서 상기 제2 바디부(210)의 아래에 위치하는 영역에 형성된 제2 에어주입구멍(711);
   상기 제2 에어주입구멍(711)과 이웃하는 제3 에어주입구멍(712);
   상기 제2 수용공간(211a) 내에 설치되어 상기 스풀(220)의 일측의 막힌면에 대향되고, 상기 제3 에어주입구멍(712)에 연통되는 에어유입부(721)를 포함하는 스풀커버(720)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 에어주입부(700)는,
   상기 제2 바디부(210) 및 상기 서브 바디부(300) 사이에 설치되어 있고 상기 에어유입부(721)에 연통되어 있는 제2 에어이동관(713);
   상기 서브 바디부(300)의 내부에 형성되고 상기 제2 에어이동관(713)과 대응하는 제6 에어이동홀(714);
   상기 제1 바디부(110)에서 상기 서브 바디부(300)의 아래에 위치하는 영역에 형성되어 있고, 상기 제6 에어이동홀(714)에 대응하는 제4 에어주입구멍(715);
   상기 제4 에어주입구멍(715)과 이웃하는 제3 에어배출구멍(716);
   상기 서브 바디부(300)에 형성되고, 상기 제3 에어배출구멍(716)으로부터 연장된 제4 에어배출구멍(717);
   상기 제1 바디부(110)에 설치되고, 상기 제2 에어주입구멍(711) 및 상기 제3 에어주입구멍(712)을 개폐하는 제1 개폐밸브(730); 및
   상기 제1 바디부(110)에 설치되고, 상기 제4 에어주입구멍(715) 및 상기 제3 에어배출구멍(716)을 개폐하는 제2 개폐밸브(740)를 더 포함하고,
   상기 제1 개폐밸브(730)는 상기 피스톤(120)과 접촉할 때 상기 제2 에어주입구멍(711) 및 상기 제3 에어주입구멍(712)을 개방하고,
   상기 제2 개폐밸브(740)는 상기 피스톤(120)과 접촉할 때 상기 제2 에어주입구멍(711) 및 상기 제3 에어배출구멍(716)을 개방하는 것을 특징으로 하는 에어 구동 펌프.
   
   
   

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