KR101832462B1 - 천공용 머드펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 천공용 머드펌프에 관한 것으로, 양단이 개구되어 있는 중공체 형상의 메인실린더튜브(100)와, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에 삽입되는 중공체 형상의 엔드캡(110)과, 상기 메인실린더튜브(100)의 내부에 삽입되되, 양단이 외부로 돌출되어 있는 로드(120)와, 상기 로드(120)의 중간에 형성되어 있는 메인피스톤(130)으로 구성된 천공용 머드펌프에 있어서, 상기 로드(120)의 양단에는 서브피스톤(160)이 장착되고, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에는 상기 로드(120)의 서브피스톤(160)이 내부에 삽입되는 서브실린더튜브(140)가 체결되어 있는 것을 포함하는 것으로,
따라서 본 발명의 천공용 머드펌프는 감지수단이 설치되어 메인실린더튜브 내부에서 좌, 우로 이동되는 로드의 이동방향을 감지하며, 상기 로드의 이동방향에 따라 유체공급펌프에서 메인실린더튜브의 내부로 공급 또는 배출되는 유체의 흐름 방향을 바꿀 수 있어, 메인실린더튜브 내부의 피스톤이 좌, 우로 이동 시 엔드캡과 부딪힘으로 인하여 발생되는 파손을 방지할 수 있다.

Description

천공용 머드펌프{Mud pump for drilling}
본 발명은 지면을 천공하는 천공용 머드펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인실린더 내 메인피스톤의 왕복이동에 의해 물이 흡입 또는 토출되는 천공용 머드펌프에 감지수단을 설치하여, 메인실린더튜브 내부의 메인피스톤이 좌, 우로 이동 시 엔드캡과 부딪힘으로 인하여 발생되는 파손을 방지할 수 있는 천공용 머드펌프에 관한 것이다.
일반적으로 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0133984호의 워터펌프에 의하면, 워터펌프는 토사(土砂)가 섞인 흐린 물의 양수(揚水)에 흔히 사용되는 펌프로써, 펌프와 펌프를 구동하기 위한 전동기를 일체화하여 수중에 투입하거나, 양수를 위한 배관의 일측만을 수중에 투입하여 사용할 수 있어, 시추기를 통해 형성된 구멍의 물을 양수하거나, 토목공사현장, 샘물 펌프, 그 밖의 양수 시설에 널리 사용되고 있다.
종래기술로서 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0133984호의 워터펌프에 의하면, 양측으로 서로 다른 두 개의 공급관이 설치되고, 상기 공급관 중 어느 하나에 유압이 선택적으로 공급됨에 따라 하부의 피스톤로드가 승강 또는 하강되도록 형성되는 메인실린더; 내측에 중공부가 형성되어 상기 메인실린더의 하측에 상기 피스톤로드와 이격된 공간이 형성되도록 결합되는 관체; 상기 피스톤로드의 말단부에 결합되어, 상기 관체의 내면에 수밀하게 밀착된 상태로 상기 피스톤로드와 연동되도록 형성되는 패킹; 양측이 상통되도록 내부에 유로가 형성되어 상기 관체의 하측에 결합되는 배관부; 상기 배관부의 일측에서 상기 메인실린더와 서로 반대되는 양측으로 상기 공급관이 각각 연장 설치되고, 서로 다른 두 개의 공급관 중 어느 하나의 공급관에 유압이 공급됨에 따라 보조피스톤로드가 승강 또는 하강하도록 형성되는 보조실린더; 상기 보조피스톤로드와 연동되도록 말단부에 결합되고, 상기 관체의 하측에서 상기 배관부의 유로를 따라 왕복 이동하면서 상기 배관부의 내부 양측을 선택적으로 개폐하도록 형성되는 유동부재; 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 워터펌프라고 공개되어 있다.
다른 종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-1221756호의 지열에너지 설비의 그라우팅용 펌핑장치에 의하면, 피스톤로드가 양방으로 진퇴되는 양로드형 복동실린더 튜브 양단이 상호 대향 되는 2개의 크로스튜브 플랜지에 단턱 결합되며, 단턱 결합된 각각의 크로스튜브플랜지 이편은 원판돌출단턱 가공된 중앙을 자유로이 통과하는 피스톤로드의 양단부에 마련된 볼트부에는 2개의 피스톤와셔사이에 피스톤를 각각 결합해 피스톤죔너트로 고정하며, 고정된 각각의 피스톤이 긴밀하게 내재되는 피스톤크로스튜브 일단은 상기 원형돌출단턱에; 이단은 3로밸브바디플랜지에 단턱결합시켜, 양편의 크로스튜브플랜지와 중간 2개의 3로밸브바디플랜지에 각각 4개의 인장강선을 관통해 양단에서 강선죔볼트로 단단히 조립하며, 조립된 각각의 3로밸브바디플랜지에는 원통형상 일측에 흡입관이; 흡입관 대향부에 토출관이 형성된 3로밸브바디를 일체로 조립하며, 조립된 3로밸브바디관내에는 홀컵 형상의 중간 측벽에 상기 흡입관과 연통되는 홀 및 홀컵형상 외측 바닥 중앙에 포트밸브축이 외방으로 돌출되게 포트밸브를 내재하며, 설치된 포트밸브축 외연바닥에 밀착되게 씰링디스크를 조립후, 오링을 나사테에 끼우고 중앙 축공에 내재한 포트밸브축베어링을 통해 포트밸브축를 인출시키는 캡너트를 3로밸브바디에 긴밀하게 나사체결후, 인출된 포트밸브축 각각에 조립한 랙기어에는 랙을 축설한 포트밸브작동실린더를 구비됨을 특징으로 하는 지열에 너지 설비의 그라우팅용 펌핑장치라고 공개되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 펌프는 실린더튜브 내부의 피스톤이 좌, 우로 이동 시 엔드캡과 부딪힘으로 인하여 제품이 파손되고, 제품의 수명도 짧은 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 천공용 머드펌프는 감지수단이 설치되어 메인실린더튜브 내부에서 좌, 우로 이동되는 로드의 이동방향을 감지하며, 상기 로드의 이동방향에 따라 유체공급펌프에서 메인실린더튜브의 내부로 공급 또는 배출되는 유체의 흐름 방향을 바꿀 수 있어, 메인실린더튜브 내부의 피스톤이 좌, 우로 이동 시 엔드캡과 부딪힘으로 인하여 발생되는 파손을 방지할 수 있는 천공용 머드펌프를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 천공용 머드펌프에 관한 것으로, 양단이 개구되어 있는 중공체 형상의 메인실린더튜브(100)와, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에 삽입되는 중공체 형상의 엔드캡(110)과, 상기 메인실린더튜브(100)의 내부에 삽입되되, 양단이 외부로 돌출되어 있는 로드(120)와, 상기 로드(120)의 중간에 형성되어 있는 메인피스톤(130)으로 구성된 천공용 머드펌프에 있어서, 상기 로드(120)의 양단에는 서브피스톤(160)이 장착되고, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에는 상기 로드(120)의 서브피스톤(160)이 내부에 삽입되는 서브실린더튜브(140)가 체결되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명의 천공용 머드펌프는 감지수단이 설치되어 메인실린더튜브 내부에서 좌, 우로 이동되는 로드의 이동방향을 감지하며, 상기 로드의 이동방향에 따라 유체공급펌프에서 메인실린더튜브의 내부로 공급 또는 배출되는 유체의 흐름 방향을 바꿀 수 있어, 메인실린더튜브 내부의 피스톤이 좌, 우로 이동 시 엔드캡과 부딪힘으로 인하여 발생되는 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명 천공용 머드펌프의 외부 사시도.
도 2는 본 발명 천공용 머드펌프의 로드가 우측으로 이동된 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명 천공용 머드펌프의 로드가 좌측으로 이동된 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명 천공용 머드펌프의 감지수단의 상세단면도.
본 발명은 천공용 머드펌프에 관한 것으로, 양단이 개구되어 있는 중공체 형상의 메인실린더튜브(100)와, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에 삽입되는 중공체 형상의 엔드캡(110)과, 상기 메인실린더튜브(100)의 내부에 삽입되되, 양단이 외부로 돌출되어 있는 로드(120)와, 상기 로드(120)의 중간에 형성되어 있는 메인피스톤(130)으로 구성된 천공용 머드펌프에 있어서, 상기 로드(120)의 양단에는 서브피스톤(160)이 장착되고, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에는 상기 로드(120)의 서브피스톤(160)이 내부에 삽입되는 서브실린더튜브(140)가 체결되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단부 측 일측에는 내, 외부로 관통된 유로공(150)이 형성되어 있고, 상기 서브실린더튜브(140)에는 로드(120)의 직선이동거리를 감지하는 감지수단(200)이 구비되어 상기 로드(120)의 이동방향에 따라 상기 메인실린더튜브(100)의 양단부 측에 형성된 유로공(150)이 입구 또는 출구의 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감지수단(200)은 서브실린더튜브(140)의 일측에 각각 관통공(143)이 형성되고, 상기 각각의 관통공(143)으로는 커넥트(210)의 일단이 삽입되고 타단은 외부에 위치하되, 상기 커넥트(210)의 중심부는 서브실린더튜브(140)의 외측면에 돌출형성된 브래킷(144)에 힌지결합되고, 상기 서브실린더튜브(140)의 외측에 위치한 커넥트(210)의 끝단부는 메인실린더튜브(100)와 나란하게 설치된 링크(220)의 양단에 각각 힌지결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 링크(220)의 양단부에는 근접센서(230)가 장착되어 링크(200)의 끝단부가 근접하는 것을 감지하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명 천공용 머드펌프를 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 천공용 머드펌프의 외부 사시도, 도 2는 본 발명 천공용 머드펌프의 로드가 우측으로 이동된 상태를 나타낸 단면도, 도 3은 본 발명 천공용 머드펌프의 로드가 좌측으로 이동된 상태를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명 천공용 머드펌프의 감지수단의 상세단면도이다.
본 발명은 천공용 머드펌프에 관한 것으로, 메인실린더 내 메인피스톤의 왕복이동에 의해 물이 흡입 또는 토출되는 천공용 머드펌프에 감지수단을 설치하여, 메인실린더튜브 내부의 메인피스톤이 좌, 우로 이동 시 엔드캡과 부딪힘으로 인하여 발생되는 파손을 방지할 수 있는 천공용 머드펌프에 관한 것이다.
상기 천공용 머드펌프는 양단이 개구되어 있는 중공체 형상의 메인실린더튜브(100)와, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에 삽입되는 중공체 형상의 엔드캡(110)과, 상기 메인실린더튜브(100)의 내부에 삽입되되, 양단이 외부로 돌출되어 있는 로드(120)와, 상기 로드(120)의 중간에 형성되어 있는 메인피스톤(130)으로 구성된 천공용 머드펌프에 있어서, 상기 로드(120)의 양단에는 서브피스톤(160)이 장착되고, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에는 상기 로드(120)의 서브피스톤(160)이 내부에 삽입되는 서브실린더튜브(140)가 체결된다.
상기 서브실린더튜브의 일단은 플랜지(300)에 결합되어 메인실린더튜브와 결합되고, 서브실린더튜브의 타단은 유체를 흡입 또는 토출하는 밸브(400)가 설치된다.
상기 메인실린더튜브를 중심으로 하여 좌측에 위치하는 서브실린더튜브(140), 엔드캡(110), 서브피스톤(160), 밸브(400)는 각각 제1서브실린더튜브(141), 제1엔드캡(111), 제1서브피스톤(161), 제1밸브(401)라고 한다.
상기 메인실린더튜브를 중심으로 하여 우측에 위치하는 서브실린더튜브(140), 엔드캡(110), 서브피스톤(160), 밸브(400)는 각각 제2서브실린더튜브(142), 제2엔드캡(112), 제2서브피스톤(162), 제2밸브(402)라고 한다.
상기 로드의 중간에 형성된 메인피스톤의 외주연에는 패킹(P)이 장착되고, 상기 로드의 양단에 설치되는 제1, 2서브피스톤의 외주연에도 패킹(P)이 장착된다.
또한, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단부 측 일측에는 내, 외부로 관통된 유로공(150)이 형성되어 있고, 상기 서브실린더튜브(140)에는 로드(120)의 직선이동거리를 감지하는 감지수단(200)이 구비되어 상기 로드(120)의 이동방향에 따라 상기 메인실린더튜브(100)의 양단부 측에 형성된 유로공(150)이 입구 또는 출구의 역할을 하도록 한다.
상기 유로공은 메인실린더튜브의 중간을 기준으로 좌측에 형성된 것을 제1유로공(151), 우측에 형성된 것은 제2유로공(152)이라고 한다.
그리고 상기 감지수단(200)은 서브실린더튜브(140)의 일측에 각각 관통공(143)이 형성되고, 상기 각각의 관통공(143)으로는 커넥트(210)의 일단이 삽입되고 타단은 외부에 위치한다.
상기 커넥트(210)의 중심부는 서브실린더튜브(140)의 외측면에 돌출형성된 브래킷(144)에 힌지결합되고, 상기 서브실린더튜브(140)의 외측에 위치한 커넥트(210)의 끝단부는 메인실린더튜브(100)와 나란하게 설치된 링크(220)의 양단에 각각 힌지결합된다.
상기 감지수단은 메인실린더튜브를 기준으로 좌측에 위치하는 것을 제1감지수단(210), 우측에 위치하는 것은 제2감지수단(220)이라고 한다.
상기 커넥트는 로드의 끝단부에 결합된 서브피스톤이 서브실린더튜브 내부에 위치한 커넥트의 끝단부에 접촉하여 로드의 이동방향에 따라 좌, 우로 회동된다.
상기 커넥트는 제1감지수단에 설치되는 것을 제1커넥트(211)라 하고, 제2감지수단에 설치되는 것은 제2커넥트(212)라고 한다.
상기 링크의 양단에 설치된 각각의 제1, 2커넥트(211, 212)는 서로 동일한 방향으로 회동되며 항상 동일한 기울기 값을 가지게 된다.
또한, 상기 링크(220)의 양단부에는 근접센서(230)가 장착되어 링크(200)의 끝단부가 근접하는 것을 감지한다.
상기 근접센서는 링크의 끝단부가 근접센서에 근접하게 되면 메인컨트롤유닛으로 신호를 보내고, 상기 메인컨트롤유닛은 유체공급펌프에서 메인실린더튜브 내부로 공급되는 유체의 흐름방향을 반대로 바꾸게 된다.
상기 근접센서는 위치센서 혹은 변위(變位)센서의 일종으로, 물체가 접근해 왔을 때의 위치를 검출하기 위한 센서이다.
즉, 비접촉으로 물체가 근접해 온 것을 검출하는 센서이다.
또한, 본 발명의 일례로서, 위와 같은 구조로 이루어지는 천공용 머드펌프의 작동방법을 살펴보면 다음과 같다.
상기 메인실린더튜브에 유체공급펌프를 통하여 유체를 공급하게 되면, 유체공급펌프는 제1유로공을 통하여 메인실린더튜브 내부로 유체를 공급하고, 상기 메인실린더튜브 내부에 위치한 메인피스톤은 우측으로 이동된다.
그리고 상기 메인피스톤이 우측으로 이동됨에 따라 메인실린더튜브 내부에 저장되어 있던 기존의 유체는 제2유로공을 통하여 배출되게 된다.
이때, 상기 메인피스톤이 우측으로 이동되면 로드도 우측으로 이동되고, 제1서브실린더튜브의 내부에서 로드의 끝단부에 결합된 제1서브피스톤도 우측으로 이동되며, 상기 제1서브실린더튜브에 결합된 제1밸브는 유체를 흡입하게 된다.
그리고 상기 제2서브실린더튜브의 내부에서 로드의 끝단부에 결합된 제2서브피스톤은 우측으로 이동되며, 상기 제2서브실린더튜브에 결합된 제2밸브는 유체를 토출하게 된다.
반대로, 상기 유체공급펌프는 제2유로공을 통하여 메인실린더튜브 내부로 유체를 공급하면, 상기 메인실린더튜브 내부에 위치한 메인피스톤은 좌측으로 이동된다.
그리고 상기 메인피스톤이 좌측으로 이동됨에 따라 메인실린더튜브 내부에 저장되어 있던 기존의 유체는 제1유로공을 통하여 배출되게 된다.
이때, 상기 메인피스톤이 좌측으로 이동되면 로드도 좌측으로 이동되고, 제1서브실린더튜브의 내부에서 로드의 끝단부에 결합된 제1서브피스톤도 좌측으로 이동되며, 상기 제1서브실린더튜브에 결합된 제1밸브는 유체를 토출하게 된다.
그리고 상기 제2서브실린더튜브의 내부에서 로드의 끝단부에 결합된 제2서브피스톤은 좌측으로 이동되며, 상기 제2서브실린더튜브에 결합된 제2밸브는 유체를 흡입하게 된다.
한편, 상기 메인실린더튜브에 형성된 제1유로공 또는 제2유로공으로 유체를 공급하는 유체공급펌프는 감지수단의 근접센서가 메인컨트롤유닛으로 신호를 전달하고, 상기 메인컨트롤유닛은 유체공급펌프에서 공급하는 유체의 흐름 방향을 바꾸게 된다.
즉, 상기 근접센서는 링크의 끝단부가 근접센서에 근접하게 되면 메인컨트롤유닛으로 신호를 보내고, 상기 메인컨트롤유닛은 유체공급펌프에서 메인실린더튜브 내부로 공급되는 유체의 흐름 방향을 반대로 바꾸게 되는 것이다.
상기 링크의 끝단부가 근접센서에 접근하는 작동관계는 다음과 같다.
상기 유체공급펌프에서 메인실린더튜브의 제1유로공으로 유체가 공급되면, 메인피스톤이 형성된 로드는 우측으로 이동하고, 상기 로드의 좌측 끝단부에 결합된 제1서브피스톤은 로드와 동일하게 좌측으로 이동된다.
이때, 상기 제1서브피스톤은 서브실린드튜브 내부에 일부가 삽입된 제1커넥트의 일측 끝단부에 접촉하게되며, 상기 제1서브피스톤이 우측으로 이동됨에 따라 제1서브피스톤과 접촉된 제1커넥트는 우측상부로 회동된다.
이때, 상기 제1서브실린더튜브의 외측으로 돌출된 제1커넥트의 끝단부는 좌측하단으로 회동되어 근접센서와 가까워짐으로, 상기 제1커넥트의 끝단부에 결합된 링크도 근접센서에 가까워지게 되는 것이다.
그리고 상기 링크의 끝단부가 근접센서에서 지정한 임의의 거리까지 가까워지면, 상기 근접센서는 메인컨트롤유닛으로 신호를 보내고, 상기 메인컨트롤유닛은 유체공급펌프에서 메인실린더튜브의 제1유로공으로 공급되던 유체를 제2유로공으로 공급한다.
이에, 상기 메인실린더튜브 내부에서 우측으로 이동되던 로드는 우측으로 이동되는 것이다.
따라서 본 발명의 천공용 머드펌프는 감지수단이 설치되어 메인실린더튜브 내부에서 좌, 우로 이동되는 로드의 이동방향을 감지하며, 상기 로드의 이동방향에 따라 유체공급펌프에서 메인실린더튜브의 내부로 공급 또는 배출되는 유체의 흐름 방향을 바꿀 수 있어, 메인실린더튜브 내부의 피스톤이 좌, 우로 이동 시 엔드캡과 부딪힘으로 인하여 발생되는 파손을 방지할 수 있다.
100. 메인실린더튜브 110. 엔드캡
111. 제1엔드캡 112. 제2엔드캡
120. 로드 130. 메인피스톤
140. 서브실린더튜브 141. 제1서브실린더튜브
142. 제2서브실린더튜브 143. 과통공
144. 브래킷
150. 유로공 151. 제1유로공
152. 제2유로공 160. 서브피스톤
161. 제1서브피스톤 162. 제2서브피스톤
200. 감지수단 210. 커넥트
211. 제1커넥트 212. 제2커넥트
220. 링크 230. 근접센서
300. 플랜지 400. 밸브
401. 제1밸브 402. 제2밸브
P. 패킹

Claims (3)

  1. 양단이 개구되어 있는 중공체 형상의 메인실린더튜브(100)와, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에 삽입되는 중공체 형상의 엔드캡(110)과, 상기 메인실린더튜브(100)의 내부에 삽입되되, 양단이 외부로 돌출되어 있는 로드(120)와, 상기 로드(120)의 중간에 형성되어 있는 메인피스톤(130)으로 구성된 천공용 머드펌프에 있어서,
    상기 로드(120)의 양단에는 서브피스톤(160)이 장착되고, 상기 메인실린더튜브(100)의 양단에는 상기 로드(120)의 서브피스톤(160)이 내부에 삽입되는 서브실린더튜브(140)가 체결되며,
    상기 메인실린더튜브(100)의 양단부 측 일측에는 내, 외부로 관통된 유로공(150)이 형성되어 있고, 상기 서브실린더튜브(140)에는 로드(120)의 직선이동거리를 감지하는 감지수단(200)이 구비되어 상기 로드(120)의 이동방향에 따라 상기 메인실린더튜브(100)의 양단부 측에 형성된 유로공(150)이 입구 또는 출구의 역할을 하도록 하며,
    상기 감지수단(200)은 서브실린더튜브(140)의 일측에 각각 관통공(143)이 형성되고, 상기 각각의 관통공(143)으로는 커넥트(210)의 일단이 삽입되고 타단은 외부에 위치하되, 상기 커넥트(210)의 중심부는 서브실린더튜브(140)의 외측면에 돌출형성된 브래킷(144)에 힌지결합되고, 상기 서브실린더튜브(140)의 외측에 위치한 커넥트(210)의 끝단부는 메인실린더튜브(100)와 나란하게 설치된 링크(220)의 양단에 각각 힌지결합되어 있는 것이 특징인 천공용 머드펌프.
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