KR101730993B1

KR101730993B1 - 플런저 펌프

Info

Publication number: KR101730993B1
Application number: KR1020160009871A
Authority: KR
Inventors: 이보라
Original assignee: 주식회사 트리보테크
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-04-27

Abstract

본 발명은 플런저 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플런저의 하부면과 부시의 상부면 형상을 개선함으로써 플런저의 윤활성을 향상시켜 성능이 개선되고 수명도 보장되는 플런저 펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 하부가 개구된 배럴; 상기 배럴의 내부를 따라 이동하는 플런저; 상기 플런저의 하부에 접촉되고 롤러가 하부에 설치된 부시; 상기 롤러의 하부에 접촉되어 상기 부시에 수직 이동력을 전달하는 캠;을 포함하되, 상기 플런저의 하부면 테두리에는 일정높이로 돌출된 돌출부가 형성되고, 상기 부시의 상부면은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프를 기술적 요지로 한다.

Description

플런저 펌프{Plunger pump}

본 발명은 플런저 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플런저의 하부면과 부시의 상부면 형상을 개선함으로써 플런저의 윤활성을 향상시켜 성능이 개선되고 수명도 보장되는 플런저 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 플런저 펌프(plunger pump)는 연료 분사 펌프로 주로 많이 이용되는 것으로 연료분사 캠에 의해 플런저가 배럴의 내부에서 상하로 왕복 운동하면서 연료를 압송하여 연류분사노즐로 공급되도록 하는 구조이다.

이러한 종래의 플런저 펌프는 고속으로 왕복 운동하는 과정에서 배럴 내면과 플런저의 사이에 얇은 유막이 형성되는데, 플런저의 왕복 운동시 외란 등의 이유로 플런저가 기울어지면 원주방향을 따라 유막 압력이 불균형하게 형성되고 이는 플런저에 측력으로 작용하여 배럴의 내부에서 플런저가 반경방향으로 흔들리게 된다.

그러다가 플런저와 배럴 사이의 유막이 파괴되면 플런저의 윤활성이 떨어지면서 플런저와 배럴이 상호 접촉되어 마찰 및 마모로 플런저 펌프의 성능이 크게 저하게 수명도 크게 단축되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0142982호, 2014.12.15.자 공개. 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0134745호, 2011.12.15.자 공개.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 플런저와 배럴의 사이에 형성되는 유막이 파괴되면서 유발되는 플런저와 배럴 간의 마찰 및 마모로 인한 기계적 손상을 방지하여 성능을 향상시키고 수명을 보장할 수 있는 플런저 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플런저 펌프는 하부가 개구된 배럴; 상기 배럴의 내부를 따라 이동하는 플런저; 상기 플런저의 하부에 접촉되고 롤러가 하부에 설치된 부시; 상기 롤러의 하부에 접촉되어 상기 부시에 수직 이동력을 전달하는 캠;을 포함하되, 상기 플런저의 하부면 테두리에는 일정높이로 돌출된 돌출부가 형성되고, 상기 부시의 상부면은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부의 단부는 오목면, 볼록면, 경사면 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 부시는 상기 플런저의 하부에 접촉되는 상부부시와, 상기 상부부시의 하부에 접촉되고 상기 롤러가 설치되는 하부부시로 분리 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플런저 펌프는 하부가 개구된 배럴; 상기 배럴(10)의 내부를 따라 이동하는 플런저; 상기 플런저의 하부에 접촉되고 롤러가 하부에 설치된 부시; 상기 롤러의 하부에 접촉되어 상기 부시에 수직 이동력을 전달하는 캠;을 포함하되, 상기 플런저의 하부면은 곡면으로 형성되고, 상기 부시의 상부면 테두리에는 일정높이로 돌출된 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출부의 단부는 볼록면, 오목면, 경사면 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명은 플런저가 상하 왕복 운동할 때 외력에 의해 일측으로 기울어지거나 일측으로 중심이 이동하더라도 부시의 상부에서 구름 운동하거나 미끄러짐 운동을 하면서 배럴과의 사이에 윤활을 위한 유막 형성이 원활하게 이루어짐으로써 플런저와 배럴 간의 접촉에 따른 마모 및 마찰을 방지하여 플런저 펌프의 성능을 향상시키고 수명을 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 플런저 펌프를 도시한 개념단면도.
도 2는 도 1의 플런저를 도시한 저면 사시도.
도 3은 도 1의 "A"의 다양한 형태를 도시한 개념단면도.
도 4는 도 1의 작용을 도시한 단면도.
도 5는 도 1에서 부시가 상하로 분리된 형태를 도시한 개념단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 플런저 펌프를 도시한 개념단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 플런저 펌프를 도시한 개념단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 플런저 펌프를 도시한 개념단면도.

본 발명은 캠과의 접촉에 따라 상하 수직 운동력을 발생하는 부시에 의해 플런저가 배럴의 내부에서 상하로 왕복 운동하면서 연료를 압송하여 공급하는 플런저 펌프에 관한 것이다.

특히, 본 발명에 따른 플런저 펌프는 플런저의 상하 왕복 운동시 플런저가 외력에 의해 기울어지면서 배럴의 벽면과의 사이에 형성되는 유막이 파괴되는 폐단을 방지하여 유막 파괴로 인해 발생하는 플런저와 배럴 간의 마찰 및 마모로 인한 기계적 손상을 원천적으로 봉쇄한 것이 특징이다.

상기의 특징은 강한 복원 모멘트와 스퀴즈즈(Squeeze) 영역 확장을 통해 윤활성이 향상될 수 있는 형태가 되도록 플런저의 하부면과 부시의 상부면 형상이 개선 보완된 구조에 의해 달성된다.

즉, 플런저가 배럴의 내부에서 기울 때 플런저의 하부면은 부시의 상부면에 대해 구름 또는 미끄럼 운동을 하게 되는데, 구름 운동을 하는 경우 배럴의 상부에서 가해지는 수직힘에 의해 강한 복원 모멘트가 발생되고 미끄럼 운동을 하는 경우 회전 중심이 멀어지면서 플런저의 전 길이에 스퀴즈가 발생하여 윤활성이 향상되게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 플런저 펌프를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 플런저 펌프는 제1실시예에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 배럴(10), 플런저(20), 부시(30) 및 캠(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 배럴(10)은 플런저 펌프의 골격을 이루는 프레임 역할을 하는 것으로, 하부가 개구되고 내부에 플런저(20)가 수용된다.

상기 플런저(20)는 배럴(10)의 내부를 따라 상하 왕복 운동하면서 공급하고자 하는 연료를 펌핑하는 역할을 하는 것으로, 배럴(10)의 내부에 수용되고 배럴(10)의 내벽과의 사이에 연료 또는 윤활유에 의한 유막이 형성되도록 배럴(10)의 내벽과는 소정거리 이격된다.

상기 부시(30)는 플런저(20)의 하부에 접촉되어 캠(50)의 수직 이동력을 플런저(20)로 전달하는 역할을 하는 것으로, 상부면은 플런저(20)의 하부에 접촉되고 하부에는 캠(50)의 수직 이동력을 전달받기 위한 롤러(40)가 설치된다.

상기 캠(50)은 부시(30)의 하부에 접촉되어 구동축에 의해 회전 운동하여 수직 이동력을 부시(30)로 전달하는 역할을 하는 것으로, 중심에 구동축이 설치되고 일측에 편심부가 형성된다.

여기서 플런저(20)의 하부면 테두리에는 일정높이로 돌출된 돌출부(21)가 도 2와 같이 링 형태의 단면을 가지도록 빙둘러 형성되고, 부시(30)의 상부면(31)은 상방으로 볼록한 곡면으로 형성되는데, 이는 본 발명의 특징 구조이다.

상기 특징 구조에 따르면 플런저(20)의 돌출부(21)와 곡면인 부시(30)의 상부면(31)이 접촉되면서 플런저(20)가 상하 왕복 운동하는 과정에서, 측력이 강하게 작용하면서 플런저(20)의 돌출부(21)가 부시(30)의 상부면(31)을 따라 구름 운동하여 플런저(20)가 일측으로 기울어지거나, 플런저(20)의 돌출부(21)가 부시(30)의 상부면(31)에서 미끄럼 운동하여 플런저(20)의 중심이 일측으로 이동하더라도 플런저(20)와 배럴(10)과의 사이에 형성된 유막이 파괴되지 않게 된다.

즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 외력에 의해 플런저(20)가 일측으로 기울어지면서 돌출부(21)의 단부(21a)가 부시(30)의 상부면(31)을 따라 구름 운동할 때 플런저(20)의 반경(d)이 모멘트의 팔길이가 되면서 기울어진 각도에 관계없이 큰 모멘트 팔길이를 가지게 됨으로써 상단압력(F)에 의해 큰 복원 모멘트가 발생하여 기울어짐이 바로 회복되면서 유막이 파괴되지 않게 된다.

그리고 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 외력에 의해 플런저(20)가 일측으로 이동하면서 돌출부(21)의 단부(21a)가 부시(30)의 상부면(31)을 따라 미끄러짐 운동할 때 플런저(20)의 전 길이에 대하여 스퀴즈가 발생하게 됨으로써 유막이 파괴되지 않아 윤활성이 향상되게 된다.

이때 돌출부(21)의 단부(21a)가 상기와 같이 부시(30)의 상부면(31)에서 구름 운동 혹은 미끄러짐 운동 가능하도록 도 4의 (a)와 같이 오목한 곡면으로 형성되거나 도 4의 (b)와 같이 평면인 경사면으로 형성되거나 도 4의 (c)와 같이 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다.

그리고 부시(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 플런저(20)의 돌출부(21)에 접촉되는 상부부시(32)와, 상부부시(32)의 하부에 접촉되고 롤러(40)가 하부에 설치된 하부부시(34)로 분리 구성될 수 있다.

상기한 부시(30)의 분리 구조는 상부부시(32)가 하부부시(34)의 상부면에서 미끄럼 운동할 수 있게 하여 부시(30)의 상부면(31)에 대한 곡률 중심이 중심축과 정확히 일치하지 않는 경우 플런저(20)가 수회에 걸쳐 상하 왕복 운동하는 동안 미끄러지면서 중심축이 일치하는 위치로 자리 잡을 수 있도록 하기 위함이다.

여기서 본 발명의 플런저 펌프는 제2실시예에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 부시(30)의 상부면(31)이 하방으로 오목한 곡면으로도 형성된 형태로도 구성될 수 있다. 상기 제2실시예는 제1실시예와 비교하여 부시(30)의 상부면(31) 형상이 반대로 오목한 곡면으로 형성된 것으로 그 작용 효과는 제1실시예와 동일하다.

그리고 본 발명의 플런저 펌프는 제3실시예에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 플런저(20)의 하부면(22)이 오목한 곡면으로 형성되고 부시(30)의 상부면 테두리에 일정높이의 돌출부(36)가 형성된 형태로도 구성될 수 있다.

상기 제3실시예는 제1실시예와 비교하여 플런저(20)와 부시(30)의 형상이 반대로 볼록한 곡면으로 형성된 것으로 그 작용 효과는 제1실시예와 동일하다.

이때 돌출부(36)의 단부(36a)는 플런저(30)의 하부면(22)에서 구름 운동 혹은 미끄러짐 운동 가능하도록 오목한 곡면으로 형성되거나 평면인 경사면으로 형성되거나 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다.

마지막으로 본 발명의 플런저 펌프는 제4실시예에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 플런저(20)의 하부면(22)이 볼록한 곡면으로 형성되고 부시(30)의 상부면 테두리에 일정높이의 돌출부(36)가 형성된 형태로도 구성될 수 있다.

상기 제4실시예에는 제3실시예에 비교하여 플런저(20)의 하부면(22)이 반대로 볼록한 곡면으로 이루어진 것으로 그 작용 효과는 제1실시예와 동일하다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

10: 배럴
20: 플런저
21: 돌출부
21a: 단부
22: 하부면
30: 부시
31: 상부면
32: 상부부시
34: 하부부시
36: 돌출부
36a: 단부
40: 롤러
50: 캠

Claims

하부가 개구된 배럴(10);
상기 배럴(10)의 내부를 따라 이동하는 플런저(20);
상기 플런저(20)의 하부에 접촉되고 롤러(40)가 하부에 설치된 부시(30);
상기 롤러(40)의 하부에 접촉되어 상기 부시(30)에 수직 이동력을 전달하는 캠(50);을 포함하되,
상기 플런저(20)의 하부면 테두리에는 일정높이로 돌출되어 상기 부시(30)의 상부면(31)과 접촉되는 돌출부(21)가 형성되고,
상기 부시의 상부면(31)은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프.
제1항에 있어서,
상기 돌출부(21)의 단부(21a)는
오목면, 볼록면, 경사면 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프.
제1항에 있어서,
상기 부시(30)는
상기 플런저(20)의 하부에 접촉되는 상부부시(32)와, 상기 상부부시의 하부에 접촉되고 상기 롤러(40)가 설치되는 하부부시(34)로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프.
하부가 개구된 배럴(10);
상기 배럴(10)의 내부를 따라 이동하는 플런저(20);
상기 플런저(20)의 하부에 접촉되고 롤러(40)가 하부에 설치된 부시(30);
상기 롤러(40)의 하부에 접촉되어 상기 부시(30)에 수직 이동력을 전달하는 캠(50);을 포함하되,
상기 플런저(20)의 하부면(21)은 곡면으로 형성되고,
상기 부시(30)의 상부면 테두리에는 일정높이로 돌출되어 상기 플런저(20)의 하부면과 접촉되는 돌출부(36)가 형성되는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프.
제4항에 있어서,
상기 돌출부(36)의 단부(36a)는
볼록면, 오목면, 경사면 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프.
제4항에 있어서,
상기 부시(30)는
상기 플런저(20)의 하부에 접촉되는 상부부시(32)와, 상기 상부부시(32)의 하부에 접촉되고 상기 롤러(40)가 설치되는 하부부시(34)로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프.