KR101997851B1 - 연동 펌프 및 그 용도의 펌프헤드 - Google Patents

Abstract

연동 펌프헤드가 제공되는데 이 연동 펌프헤드(2, 202)는 펌프 챔버(16, 220) 내에서 연장하는 튜브(52, 276) 상에 연동 작용을 가하도록 그 내부에 압착 요소(48, 224)가 배치된 펌프 챔버(16, 220)와 정상적인 사용에서 건조 챔버인 보조 챔버(18, 244)를 포함하며 펌프 챔버(16, 220)와 보조 챔버(18, 244)는 유체 통신에서 튜브(52, 276)에서 펌프 챔버(16, 220)로 이탈된 액체가 펌프 챔버(16, 220)에서 보조 챔버(18, 244)로 흐르는 구성으로 되어 있다. 연동 펌프는 이러한 펌프헤드를 포함한다.

Description

연동 펌프 및 그 용도의 펌프헤드{PERISTALTIC PUMP AND PUMPHEAD THEREFOR}

본 발명은 연동 펌프와 그를 위한 펌프헤드에 관한 것이다.

연동 펌프는 펌프질되는 유체가 펌프 부품들과 접촉하는 것이 바람직하지 못한 응용들에서 통상적으로 사용된다. 예를 들어 연동 펌프는 내부 펌프 요소와의 유체 접촉이 유체를 오염시키거나 펌프에 손상을 줄 위험이 있는 살균성이거나 마모성 유체를 펌프질하는데 종종 사용된다. 따라서 연동 펌프는 살균성 펌프 처리가 요구되는 음료 업계와 마모성 입자를 포함하는 슬러리가 전달될 필요가 있는 골재 업계에서 종종 사용된다.

일반적으로 연동 펌프는 튜브가 연장되는 펌프 하우징과 튜브상에 연동 작용을 가하도록 펌프 하우징 내부에 배치된 압착 요소를 포함한다. 압착 요소는 전형적으로 연동 작용을 가하도록 튜브를 따라 이동하는 하나 또는 그 이상의 롤러 또는 와이퍼를 갖는다.

일반적으로 고장 이전에 튜브를 교체하는 것이 바람직하지만, 일부 환경에서는 튜브가 펌프헤드 하우징 내에서 파열되어 펌프질되는 유체가 하우징으로 빠져나오는 것이 예상된다. 통상적으로 빠져나온 유체를 배출하는 출구가 하우징에 제공된다. 이는 하우징 내에 유체의 과도한 누적을 방지한다.

튜브와 롤러 상의 마모량을 감소하기 위해 펌프 하우징 내에 윤활 유체를 제공하는 것이 종종 바람직하다. 윤활제가 하우징으로부터 배출되는 것을 방지하기 위해 전형적으로 출구에 밸브가 제공된다. 밸브는 정상 동작 중에는 닫혀 있고 누설이 발생할 때에만 개방되도록 구성된다. 이 장비와 관련된 문제점은 미국특허 제7,001,153호에서 설명된 바와 같은 복잡한 시스템이 하우징 내의 누설을 검출하고 누설이 검출된 때에 정상적으로 닫혀진 밸브를 개방하는데 요구된다는 것이다. 더욱이 누설이 검출된 때에 개방되어야 하는 정상적으로 닫혀진 밸브의 사용은 개방시키는데 밸브의 고장이 하우징 내에 유체의 과도한 구축을 야기함을 의미한다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 착상되었다.

본 발명의 제 1 양상에 따르면 연동 펌프헤드가 제공되는데 이 연동 펌프헤드는 펌프 챔버 내에서 연장하는 튜브 상에 연동 작용을 가하도록 그 내부에 압착 요소가 배치된 펌프 챔버와 정상적인 사용에서 건조 챔버인 보조 챔버를 포함하며 펌프 챔버와 보조 챔버는 유체 통신에서 튜브에서 펌프 챔버로의 누설에 의해 펌프 챔버로부터 이동된 액체가 펌프 챔버에서 보조 챔버로 흐르는 구성으로 되어 있다.

펌프 챔버로부터 이동된 액체는 정상 동작 동안에 펌프 챔버에 존재하는 윤활제로서 튜브에서 누설되는 펌프질되는 유체에 의해 펌프 챔버로부터 퇴출된다. 또한 누설된 유체는 펌프 챔버에서 보조 챔버로 이동된다.

보조 챔버는 밸브를 통해 펌프 챔버와 통신하며 밸브는 액체가 펌프 챔버로부터 보조 챔버로 흐를 수 있는 개방 상태와 펌프 챔버에서 보조 챔버로의 흐름이 방지되는 폐쇄 상태 간에서 동작가능하다.

밸브는 펌프헤드가 압착 요소의 구동을 위해 구동 유닛과 연결될 때에 구동 유닛이 펌프헤드와 맞물려 밸브를 개방하도록 구성된다.

밸브는 포트와 포트와 맞물려 포트를 닫는 피스톤을 포함한다. 밸브는 밸브를 폐쇄 상태로 바이어싱하는 바이어싱 요소를 포함한다.

액체 검출기가 보조 챔버 내에 액체의 존재를 검출하도록 구성된다.

보조 챔버에는 출구가 제공된다. 출구는 펌프헤드가 펌프헤드 구동을 위해 구동 유닛에 장착되는 때에 스노클이 보조 챔버 내에서 상방으로 돌출되어 액체 수신을 위한 스노클 입구 아래에 저장소를 정의하도록 구성된 스노클을 포함하며 액체 검출기는 저장소 내에 액체의 존재를 검출하도록 구성된다.

본 발명의 제 2 양상에 따르면 본 발명의 제 1 양상에 따른 펌프헤드와 구동 유닛을 포함하는 연동 펌프가 제공되며 펌프헤드는 구동 유닛으로부터 분리가능하도록 구성된다.

일 실시예에서 펌프헤드는 보조 챔버와 펌프 챔버 간에서 통신을 제공하는 밸브를 포함한다. 펌프헤드에는 펌프헤드 외부에 노출된 밸브 작동 플런저가 제공되며 구동 유닛은 플런저와 연합하여 펌프헤드가 구동 유닛에 고정된 때에 밸브를 개방시키는 돌출부를 갖는다.

본 발명의 제 3 양상에 따르면 연동 펌프헤드가 제공되는데 실질적으로 실린더형 외벽과 외벽에 영구적으로 고착된 적어도 하나의 단부 캡을 갖는 펌프헤드 하우징이 포함된다. 단부 캡은 외벽 상에 스핀 용접되거나 초음파로 고정되어 밀봉된 펌프헤드 하우징을 형성한다. 단부 캡이 스핀 용접되거나 초음파로 고정되는 외벽은 몰딩된 구조이다.

본 발명은 펌프 챔버에서 유체의 누적을 방지하고 펌프헤드의 조립을 용이케 한다.

본 발명의 양호한 이해를 위해 그리고 본 발명이 실제로 어떻게 수행되는 지를 보이기 위해 예시로서 첨부 도면에 대한 참조가 있을 것이다.
도 1은 연동 펌프를 위한 펌프헤드의 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 펌프헤드의 절개된 사시도이고,
도 3은 도 1에 도시된 펌프헤드의 단면도이고,
도 4는 방출기와 수용기에 대해 정렬된 도 1의 펌프헤드의 추가적인 단면도이고,
도 5는 도 3에 도시된 단면도와 대응하는 펌프헤드의 확대된 부분 단면도로서 여기서 펌프헤드 내의 밸브는 닫혀져 있으며,
도 6은 도 5와 대응하지만 여기서 밸브는 열려져 있으며,
도 7은 도 3에 도시된 라인 VII를 따른 펌프헤드의 단면도이고,
도 8은 도 3에 도시된 라인 VIII를 따른 펌프헤드의 추가적인 단면도이고,
도 9는 도 1에 도시된 펌프헤드의 변형물의 절개된 사시도이고,
도 10은 도 9에 도시된 펌프헤드의 단면도이고,
도 11은 밸브가 닫혀진 것을 보이는 밸브 영역에서의 도 9에 도시된 바와 같은 펌프헤드의 확대도이고,
도 12는 도 11에 도시된 도면에 대응하지만 밸브가 열려져 있다.

도 1과 도 2는 연동 펌프에 사용하기 위한 펌프헤드(2)를 보인다. 펌프헤드(2)는 이 중 어느 하나 혹은 모두가 적합한 열가소성 소재로부터 만들어지는 단부 캡(8, 10)에 의해 대향 단부에서 포위되는 실질적으로 실린더 외벽(6)을 갖는 하우징(4)을 포함한다. 외벽(6) 및/또는 단부 캡(8, 10) 중 하나 혹은 둘 모두는 몰딩으로 된다. 단부 캡(8, 10)은 밀봉된 하우징(4)을 형성하도록 외벽(6) 상으로 스핀 용접되거나 초음파로 고정된다. 하우징(4)의 실린더 외벽(6)은 펌프헤드 축을 정의한다. 단부 캡(10)은 오목부(11)를 정하는 것을 포함하는데 구동 유닛(1)(도 6에서 부분적으로 도시됨) 상에서 이에 대한 투사는 펌프헤드(2)가 여러 소정의 배향 중 하나에서 구동 유닛(1)에 대해 배치되는 것을 보증하도록 정하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(4)은 실질적으로 실린더 내벽(12)과 내부 단 벽(14)에 의해 펌프 챔버(16)와 보조 챔버(18)로 분할된다. 내벽(12, 14)은 내부 및 외부 실린더 벽(6, 12)에 수직으로 연장하는 원주상 뼈대(22)와 가로날개뼈대(20)를 축과 방사방향으로 연장함으로써 외벽(6) 상에서 지지된다. 내벽(12)과 외벽(6)은 환형 통로(24)를 정의하는데 이는 내벽(12)과 단부 캡(8) 사이에 정의된 환형 슬롯(26)과 원주상 뼈대(22) 간에서 연장한다. 환형 슬롯(26)은 펌프 챔버(16)와 통로(24) 간의 유체 통신을 제공한다.

보조 챔버(18)는 펌프 챔버(16)와 공축이다. 도 3에 도시된 바와 같이 보조 챔버(18)는 펌프 챔버(16) 주위로 연장하는 환형 영역(28)과 실질적으로 실린더형인 수집 영역(30)을 포함하며 일반적으로 단부 캡(10)과 내부 단벽(14) 사이에 정의된다.

밸브(32)는 펌프 챔버(16)와 보조 챔버(18) 사이에 위치된다. 밸브(32)는 원주상 뼈대(22)에서 포트(34)와 밸브(32)를 닫고 열도록 포트(34)와 밀봉 맞물림으로 들어가거나 해제로 이동가능한 피스톤(36)을 포함한다. 피스톤(36)은 보조 챔버(18)를 정의하는 단부 캡(10)을 통해 피스톤(36)으로부터 연장하며 하우징(4)으로부터 돌출하게끔 되는 플런저(38)와 연결된다. 하우징(4)을 통해 돌출된 플런저(38) 단부는 버튼 등의 압착 특성(40)을 가지는데 이는 플런저(38)를 작동하도록 압착됨으로써 피스톤(36)을 포트(34)와의 밀봉 맞물림 해제로 이동시켜 밸브(32)를 개방케 한다. 압착 특성(40)은 단부 캡(10)에 제공된 오목부(42)에 위치된다. 압착 특성(40)과 오목부(42)는 밸브(32)가 닫힐 때에 압착 특성(40)이 단부 캡(10)의 주요부와 동일 평면이 되도록 구성된다.

보조 챔버(18)에는 출구가 제공된다. 출구는 외벽(6)을 통해 연장하며 보조 챔버(18)의 하부 영역으로 돌출되는 파이프(44)를 포함한다. 보조 챔버(18) 내의 파이프(44) 부는 보조 챔버(18)로 연장하며 도 3에 도시된 바와 같이 펌프헤드(2)의 의도된 동작 배향에 있을 때에 보조 챔버(18)의 최저점 이상에서 보조 챔버(18) 내에 위치된 스노클 입구(47)를 가지는 스노클(45)을 제공한다. 스노클(45)을 둘러싸는 보조 챔버(18) 영역은 스노클(45) 근처의 저장소를 정의하며 여기서 스노클(45)이 직립 위치에 있는 때에 액체가 수신된다. 외벽(6)으로부터 멀어져 펌프헤드(2) 외곽으로 연장하는 파이프(44) 부는 호스(미도시)가 연결되는 꼭지부를 제공한다.

축차(46)는 단부 캡(10), 단부 벽(14)과 펌프 챔버(16)를 통해 펌프헤드 축을 따라 연장한다. 축차(46)는 펌프헤드(2) 내의 베어링으로 지지된다. 펌프헤드(2)로부터 돌출된 축차 부분은 축차(46)를 구동하기 위한 구동 유닛(1)과 연결된다. 축차(46)가 연장하는 단부 벽(14)과 단부 캡(10) 영역은 이들이 펌프헤드 축에서 서로 인접하도록 형상화된다. 결과적으로 축차(46)는 보조 챔버(18)에 노출되지 않는다. 압착 요소(48)가 펌프 챔버(16) 내에 배치된다. 압착 요소(48)는 축차(46)와의 회전을 위해 결합된다. 압착 요소(48)는 부엽(50)(도 7에서 보다 명확히 도시됨)을 가지는데 이는 압착 요소(48) 주위에 배치된 튜브(52)를 내벽(12)에 대해 압착하도록 구성된다. 따라서 내벽(12)은 보조 챔버(18)와 펌프 챔버(16)를 분리하고 튜브(52)가 압착되는 압착 면을 제공한다.

도 4에 도시된 바와 같이 펌프헤드(2)는 저장소 영역에서 보조 챔버(18)에 위치된 반사경(53)을 더 포함한다. 반사경(53)은 적외선 광에 실질적으로 투과성인 물질로 만들어진 원뿔형을 포함하지만 전자기 방사의 다른 파장이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 반사경(53)은 예를 들어 폴리술폰이나 다른 적합한 물질로 만들어진다. 반사경(53)은 원뿔이 단부 캡(10)에서 보조 챔버(18)로 수렴하고 원뿔 기저부가 펌프헤드(2) 외측에 노출되도록 구성된다. 반사경(53)은 단부 캡(10)과 일체형으로 형성될 수 있다.

보조 챔버(18)의 저장소가 건조한 때에 원뿔(53)의 원뿔 표면이 공기에 노출된다. 이러한 조건하에서 기저부를 통과하고 원뿔 축에 평행하게 이동하는 적외선광은 원뿔의 원뿔 표면에서 내부적으로 반사되어 기저부를 통해 되돌아 온다. 도시된 실시예에서 반사경(53), 특히 그 최고점 각도는 원뿔이 액체에 노출되는 때에 원뿔과 액체간의 계면이 적외선 광에 반사성으로 중단되도록 구성되며 따라서 기저부를 통해 돌아온 광 세기는 원뿔이 잠겨지는 정도에 따라 감소한다.

도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 펌프 챔버(16)는 내벽(12)에 제공된 제 1과 제 2 포트(54, 56)를 가진다. 각 제 1과 제 2 통로(58, 60)는 포트(54, 56)로부터 외벽(8)에 형성된 돌기부(66, 68)에 제공된 각 제 1과 제 2 개구(62, 64)로 연장한다. 통로(58, 60)는 펌프 챔버(16)와 외벽(6)의 개구(62, 64) 간에 직접 통신을 제공한다. 통로(58, 60)는 대략적으로 반대 방향으로 하우징(6)에 대하여 접선방향으로 연장한다.

오목부(63, 65)가 돌기부(66, 68)에 제공된다. 각 오목부(63, 65)는 각 개구(62, 64) 주위로 연장한다.

튜브(52)는 제 1 개구(62)로부터 제 1 통로(58)를 따라 펌프 챔버(16)를 통해, 펌프 챔버(16)로부터 제 2 통로(60)를 따라 제 2 개구(64)로 연장한다. 튜브(52)는 축차 주위에서 단일 루프로 구성되며 압착 요소(48)와 내벽(12) 사이에 배치된다.

튜브 단부 고정체(70, 72)가 개구(62, 64) 각각에 위치된다. 각 단부 고정체(70, 72)는 단부 고정체(70, 72)에 대해 길이방향으로 연장하는 관통 통로(74, 76)와 플랜지 형태의 접합 어깨부(78, 80)와 접합 어깨부(78, 80)로부터 멀어져 연장하는 외부적으로 가느다란 자루부(82, 84)를 갖는다. 가느다란 자루부(82,84)는 접합 어깨부(78, 80)에서 멀어지는 방향으로 가늘어진다. 꼭지부(83, 85)가 가느다란 자루부(82, 84)와 대향하는 고정체(70, 72) 단부에 제공된다. 꼭지부(83, 85)는 호스(미도시)와 연결될 수 있다.

각 단부 고정체(70, 72)는 접합 어깨부(78, 80)가 외벽(6)에 형성된 돌기부(66, 68) 중 하나와 인접하며 가느다란 자루부(82, 84)가 펌프 챔버(16)를 향해 통로(58, 60)를 따라 연장하도록 구성된다. 가느다란 자루부(82, 84)는 가느다란 부분이 튜브(52) 내벽과 맞물리도록 튜브(52) 단부로 연장한다. 접합 어깨부(78, 80)와 인접한 가느다란 자루부(82, 84)의 외경은 일정한 크기로 되어 자루부(82, 84)가 통로(58, 60)의 내벽과 연합하여 커넥터(70, 72)와 하우징(4) 간에서 튜브(52)를 죄도록 한다. 접합 어깨부(78, 80)와 개구(62, 64) 주변의 대응 오목부(63, 65)는 튜브(52) 단부를 수신하는 원주상으로 연장하는 슬롯(86,88)을 정의한다.

가요성 캡(90, 92)을 포함하는 보유 요소가 각 고정체(70,72) 단부 위에 위치된다. 각 캡(90, 92)은 캡(90, 92)의 단부에서 구멍(94,96)을 가지는데 이를 통해 꼭지부(83, 85)가 연장한다. 추가적인 구멍(98, 100)이 캡(90, 92)의 측벽 주위에 원주상으로 간격화 된다. 이 구멍(98, 100)은 개구(62, 64)와 인접한 하우징 부(4) 상에 제공된 대응 돌출부(102, 104)와 맞물린다.

펌프헤드(2) 내에서 튜브(52)의 조립은 하기와 같다.

튜브(52) 단부가 제 1 개구(62)와 제 1 통로(58)를 통해 하우징(4)에 삽입되고 펌프 챔버(16)에 밀어 넣어진다. 튜브 단부(52)는 내벽(12)과 접촉하며 축차(46) 주위로 압착 요소(48)의 부엽(50)과 내벽(12) 사이에서 내벽(12)의 내 표면을 따라 미끄러지며 제 2 통로(60)와 제 2 개구(64)를 통해 펌프 챔버(16)를 빠져 나온다. 튜브(52)는 부엽(50)과 내벽(12) 간의 틈보다 작은 외경을 갖는 리드부(미도시)를 포함한다. 작은 직경부는 리드부 튜브(50)가 용이하게 하우징을 통해 가느다랗게 놓이게 한다. 튜브(52) 리드부가 하우징(4)을 통해 가느다랗게 놓이게 되면 튜브(52) 주요부가 리드부 상을 당김으로써 끌려져 온다. 튜브(52) 주요부가 제 위치에 있게 되면 리드부는 튜브(52)로부터 절단될 수 있다. 튜브(52)는 제 2 개구(64)를 통해 튜브(52) 단부를 삽입함으로써 반대 방향으로 하우징(4)을 통해 가느다랗게 놓일 수 있다.

이해해야 할 바로서 하우징(4) 내부의 튜브(52) 길이는 펌프헤드의 적절한 동작을 보증하는 크기이어야 한다. 튜브(52)는 튜브(52) 단부가 개구(62, 64)에 위치되는 때에 튜브(52)가 펌프 챔버(16) 내에 적절히 배치되는 길이를 갖는다. 예상될 사항으로서, 튜브(52)가 펌프헤드를 통해 당겨지면 튜브(52) 단부의 하나 혹은 둘이 개구(62, 64)에 적절히 위치되지 않을 수 있다. 예를 들어 펌프헤드(2)에 먼저 삽입된 튜브 단부가 제 2 통로(60)를 통해 부분적으로 당겨질 수 있다(예를 들어, 펌프헤드를 조립하는 사람이 하우징(4)을 통해 튜브를 당길 충분한 힘을 가할 수 없기 때문이다).

제 2 개구(64)에 위치되는 고정체(72)의 가느다란 자루부(84)는 제 2 개구(64)를 통해 튜브(52) 단부로 삽입된다. 가느다란 부분은 튜브(52) 내벽과 맞물린다. 접합 어깨부(80)는 하우징(4)의 돌기부(68)와 맞물리게 되는데 고정체(72)를 하우징(4)을 향해 밀게 됨으로써 혹은 튜브(52)에 대해 고정체(72)를 회전함으로써 되며 이로 인해 튜브(52)와 고정체(72) 간에 가느다랗게 놓인 맞물림이 가느다란 자루부(84)를 튜브(52)로 더 끌게 된다. 접합 어깨부(80)가 돌기부(68)와 인접하게 되면, 돌기부(68)는 고정체(72)가 하우징(4)으로 더 끌려지는 것을 방지한다. 이후 고정체(72)는 회전하거나 혹은 튜브(52)에 대해 더 회전하여 튜브(52) 단부를 접합 어깨부(80)와 개구(64)를 향해 가느다란 자루부(84)를 따라 끌게 된다. 튜브(52)가 접합 어깨부(80)로 끌려지기 때문에 가느다란 자루부(84)와 통로(60) 내벽 간에 압착된다. 튜브(52) 단부가 접합 어깨부(80)와 인접하게 되면 하우징(4)에 대한 고정체(72)의 추가적인 회전이 튜브(52) 단부를 접합 어깨부(80)와 하우징(4)의 오목부(65) 간에 정의된 원주상 슬롯(88)으로 강제화한다. 따라서 튜브(52) 단부는 정확한 위치에서 제 2 개구(64)에 확고히 위치된다.

캡(92)이 고정체(72) 위에 위치되어 꼭지부(85)가 캡(92)의 단부에서 구멍(96)을 통해 통과하게 된다. 캡(92)이 돌출부(104) 위로 강제화되어 캡(92)을 벌리고 접합 어깨부(80)를 형성하는 플랜지에 대해 캡(92)을 강제화한다. 구멍(100)이 돌출부(104)와 정렬되면 돌출부(104)는 구멍으로 들어가고 캡(92)은 그 원래 형상으로 돌아가서 캡(92)을 하우징(4)에 확고히 하고 플랜지를 죄이고 따라서 고정체(72)를 하우징(4)에 대해 확고히 한다. 따라서 캡(92)은 하우징(4)에 채우는 식으로 고정된다.

고정체(70)와 제 1 개구(62)에서의 대응 캡(90)은 고정체(2)가 제 2 개구(64)에서와 동일한 방식으로 고정된다.

구동 유닛(1) 상에 펌프헤드(2) 장착은 하기와 같다.

사용 이전에 예를 들어, 튜브(52)가 펌프헤드(2) 내에 조립된 이후에, 전형적으로 액체인 윤활제가 펌프 챔버(16)에 부가된다. 윤활제 량은 실질적으로 튜브(52)와 압착 요소(48)를 코팅하기에 충분하지만 펌프 챔버(16)를 충진하지 않는다. 도 5에 도시된 바와 같이 피스톤(36)이 포트(34)와 밀봉 맞물림에 있을 때에 밸브(32)는 닫힌다. 따라서 보조 챔버(18)는 펌프 챔버(16)로부터 밀봉됨으로써 윤활제가 펌프 챔버(16)에서 보조 챔버(18)로 누출되는 것을 방지한다. 따라서 펌프헤드(2)는 윤활제가 펌프 챔버(16)에서 보조 챔버(18)로 누설, 따라서 펌프헤드에서 누설 위험 없이 수송되고 처리된다. 결과적으로 보조 챔버(18)는 사용 이전에 건조한 상태가 될 것이다.

펌프헤드(2)는 펌프헤드(2) 정상부를 향해 밸브(32)와 실질적으로 직립 상태에서 구동 유닛(1)에 장착된다. 따라서 펌프 챔버(16) 내의 윤활제는 밸브(32)에서 멀어진 챔버(16) 바닥부에 누적될 것이다.

펌프 헤드가 장착되는 구동 유닛(1)은 도시된 실시예에서 구동 유닛(1)에서 돌출부(106)(도 6에서 도시됨)인 수단으로서 펌프헤드(2)의 압착 특성(40)과 정렬되는 것을 포함한다. 펌프헤드(2)의 장착과 함께 압착 특성(40)은 돌출부(106)와의 압착 맞물림으로 되며 돌출부(106)는 압착 특성(40)을 단부 캡(10)의 오목부(42)로 압착한다. 도 6에서 도시된 바와 같이 압착 특성(40)은 플런저(38)에 작용하여 피스톤(36)을 포트(34)와의 밀봉 맞물림에서 해제함으로써 밸브(32)를 개방시킨다. 펌프헤드가 직립 상태로 고정되는 시점에서 구동 유닛(1) 상에 펌프헤드(2)의 장착시에만 밸브(32)가 열리므로 윤활제가 밸브(32)를 통해 보조 챔버(18)로 이동할 위험이 덜하다.

또한 구동 유닛(1)은 적외선 광을 방출하고 수용하는 방출기(110)와 수용기(112)를 각각 포함한다. 방출기(110)는 광 방출 다이오드이고 수용기(112)는 광트랜지스터이다. 방출기(110)와 수용기(112)는 펌프헤드(2)가 구동 유닛(1)에 부착될때 반사경(53)이 방출기(110)에 의해 방출된 적외선 광을 수용기(112)로 반사하도록 구동 유닛(1) 상에 배치된다. 반사경(53)에 대한 방출기(110)와 수용기(112)의 배치는 도 4에서 도시된다. 도시된 실시예에서 방출기(110)와 수용기(112)는 동일한 하우징 내에 포함된다. 방출기(110), 수용기(112)와 반사경(53)은 함께 보조 챔버(18) 내에 액체를 검출할 수 있는 광센서를 포함한다. 현재 실시예에서 반사경(53)은 원뿔 외부 표면상에 존재하는 액체가 없을 때에 방출기(110)에 의해 방출된 적외선 광에 대한 실질적으로 전체 내부 반사를 표시하도록 구성된다. 따라서 펌프헤드(2)가 구동 유닛(1) 상에 먼저 장착되는 때에 수용기(112)는 반사된 적외선 광의 존재를 검출한다. 수용기(112)와 연결된 제어기는 반사경(53)이 액체에 노출되지 않으며 이에 따라 보조 챔버(18)에 실질적으로 아무런 액체가 존재하지 않음을 결정하는데 사용된다.

반사경(53)은 단순한 몰딩이고 따라서 방출기(110)와 수용기(112)에 비해 비교적 값이 싸다. 상기 구성의 이점은 펌프헤드(2)가 닳거나 손상되었을 때, 특히 튜브(52)가 그 수명에 도달했을 때 단위체로 처분될 수 있고 교체 고정된 펌프헤드가 자신의 반사경을 포함한다는 것이다. 이 구성은 구동 유닛(1) 상에 장착된 방출기(110)와 수용기(112)의 교체를 요구하지 않는다. 결과적으로 펌프헤드 교체 비용은 펌프헤드에 값비싼 감지 요소가 장착된 펌프헤드에 비해 상당히 감소된다. 더욱이 단부 캡(8, 10)을 실린더 하우징(6)상에 스핀 용접함으로써 밀봉되는 펌프헤드(2)는 처분시 펌프헤드(2)의 무결성을 개선한다.

사용 도중에 축차(46)가 회전하여 압착 요소(48)의 부엽(50)과 내벽(12) 간에 튜브(52)를 압착함으로써 튜브(52) 상에 연동 작용을 가하게 된다. 연동 작용은 튜브(52)를 통해 액체를 펌프질한다. 환형 통로(24)를 정의하는 내벽(12) 부분은 펌프 챔버(16)와 밸브(32) 간의 방벽 역할을 한다. 따라서 내벽(12)은 펌프 작용으로 뿌려진 윤활제가 밸브(32)를 통해 보조 챔버(18)로 진입하는 것을 방지한다.

만일 사용 도중에 튜브(52)가 파열되거나 아니면 펌프 챔버(16) 내에서 누설되기 시작하는 경우 튜브(52)를 통해 펌프되는 액체는 튜브(52)에서 펌프 챔버(16)와 통로(24)로 빠져나가게 된다. 빠져나가는 액체 량이 증가하는 때에 펌프 챔버(16) 내의 액체 높이는 내벽(12) 정상부 위로 상승하고 통로(24)로부터 밸브(32)를 통해 보조 챔버(18)로 흐른다.

보조 챔버(18)로 진입하는 액체는 스노클(45) 주위의 저장소에 누적된다. 액체가 저장소에 누적되는 때에 액체 높이가 반사경(53)에 도달함으로써 반사경(53)의 원뿔의 외부 표면의 적어도 일부가 액체에 노출된다. 액체는 공기보다 높은 굴절율울 가지므로 반사경(53)에 의해 표시되는 내부 반사 량을 감소시킨다. 결과적으로 수용기(112)를 향해 반사되어 오는 적외선 광량은 감소한다. 반사된 방사의 감소는 제어기에 의해 검출되며 저장소에 액체가 존재함을 결정하는데 사용된다. 결과로서 예를 들어 경보가 생성되는데 이것은 튜브가 고장났다(즉 파열되었다)와 누설이 발생하였음을 나타낸다. 이후 펌프는 자동적으로 혹은 결과에 응답하여 사용자에 의해 정지된다.

높이가 스노클 입구 위로 계속하여 상승하게 되면 액체는 파이프(44)를 통해 보조 챔버(18)로부터 방출된다.

현재의 실시예에서 오목부(11)를 정하는 것은 튜브(52)가 펌프헤드(2)로부터 수평으로(도 7과 도 8에서 표시됨) 혹은 펌프헤드(2)로부터 수직으로 연장하면서 펌프헤드가 구동 유닛(1) 상에 장착되게 하는 것이다. 밸브(32)가 펌프헤드(2) 내에 배치되는데 이는 각 구성에서 밸브(32)가 펌프 챔버(16) 위에 위치되게 하는 것이다. 게다가 파이프(44)는 펌프헤드(2)로부터 튜브(52)의 일반적인 연장 방향에 대해 45도로 배치되며 이에 따라 각 구성에서 스노클(45)은 수직에 대해 45도이며 따라서 각 구성에서 저장소가 스노클 입구(47) 이하로 정의하게 된다.

이해해야 할 사항으로서 적합한 반사경을 포함하는 다른 타입의 광센서가 사용될 수 있다. 예를 들어 광센서는 반사경이 액체에 노출되는 때에 수용기로 향해 반사되는 방사량이 증가하도록 구성된다. 반사 표면에 대한 적합한 형상으로서 원뿔이 설명되었지만, 액체에 노출되는 때에 반사된 방사의 량이나 방향을 변경하는 예를 들어 피라미드형이나 절두체인 임의의 표면이 적합할 것이다. 대안적으로 혹은 부가적으로, 반사경은 적합한 물질로 만들어지거나 그리고/또는 코팅이 제공되어 반사경이 액체에 노출되었는지에 따라 반사된 방사량이 가변될 수 있다.

이해할 사항으로서, 수신기/제어기 감도는 조정될 수 있는데 소량의 액체가 누설의 양성 검출을 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

이해할 사항으로서, 광센서는 또한 펌프헤드(2)가 구동 유닛(1) 상에 장착된 때에 반사된 방사의 존재를 검출함으로써 펌프헤드(2)의 구동 유닛(1) 상의 존재 혹은 정확한 장착을 검출하는데 사용된다.

전술한 펌프헤드(2)의 변형물(202)이 도 9에서 도시된다.

펌프헤드(202)는 일 단에서 일체형 단부 벽(208)으로 포위된 실린더형 케이스(206)로 형성되고 타 단에서 단부 캡(210)으로 형성된 하우징(204)을 포함한다. 현재의 실시예에서 단부 캡(210)은 케이스(206)에 초음파로 고정된다. 케이스(206)는 외벽(212)과 외벽(212)에 대해 방사형으로 내향으로 배치된 내벽(214)을 포함한다. 외벽(212)와 내벽(214)은 원주상 뼈대(216)로 연결된다. 단부 벽(208)은 예를 들어 몰딩딘 모노코크 구조인 내벽(214)과 일체형으로 형성된다.

외벽(212)은 축 방향으로 내벽(214) 위로 연장한다.

원형 판(218)이 케이스(6) 내부에 위치된다, 원형 판(218)은 원형 판(218) 주변이 외벽(212)의 내면에 대하여 밀봉하도록 배치된다. 판(218)은 내벽(214) 단부에 인접하여 판(218), 내벽(214), 단부 벽(208)이 펌프 챔버(220)를 정의하도록 더 배치된다. 판(218)에는 내벽(214)을 지지하도록 내벽(214) 주위를 둘러싸는 축방향으로 연장하는 뼈대(222)가 제공된다.

펌프헤드(202)는 펌프 챔버(220) 내에서 회전을 위해 배열된 압착 요소(224)를 포함하는 축차(223)를 더 포함한다. 압착 요소(224)는 내벽(214)에 대해 펌프 챔버(220) 내에 장착된 튜브를 압착하기 위한 부엽(228)(도 10에 도시됨)을 정의하는 방사형 외면(226)을 포함한다. 방사형 외면(226)은 코어(230)와 압착 요소(224)의 외면(226) 사이에서 연장하는 격자 구조(232)에 의해 축차(223)의 코어(230)와 견고하게 연결된다. 축차(223)는 압착 요소(224)의 외면과 각각 단부 벽(208)과 판(218) 상에 제공된 지지 특성(236, 238) 사이에 위치된 베어링(234)에 의해 회전에 대해 지지된다.

코어(230)는 판(218)과 단부 캡(210)을 통해 연장한다. 각각의 밀봉(240, 242)이 코어(230)와 판(218) 사이에 그리고 코어(230)와 단부 캡(210) 사이에 위치된다. 코어(230)는 구동 축 혹은 구동 유닛의 유사한 구동 수단을 수신하도록 배열된 축방향으로 연장하는 가늘고 긴 박판의 작은 구멍(243)을 포함한다. 축차(223)는 펌프헤드(202) 내에 위치되어 펌프헤드 하우징(204)으로부터 돌출하지 않게 된다.

판(218), 외벽(212)과 단부 캡(210)은 보조 챔버(244)를 정의한다. 보조 챔버(244)는 판(218)에 의해 펌프 챔버(220)와 구별된다.

도 11에 도시된 바와 같이 누설 개구(246)가 펌프 챔버(220)에 인접한 판(218) 영역에 제공된다. 이해할 사항으로서 하나의 누설 개구가 제공된다.

밸브(248)가 누설 개구(246)와 보조 챔버(244) 사이에 위치된다.

밸브(248)는 보조 챔버(244)에 노출된 판(218)의 측 상에 형성된 제 1 환형 형태(250)와 단부 캡(210)에 제공된 개구(254) 주위에 형성된 계단이 있는 제 2 환형 형태(252)를 포함한다. 제 1과 제 2 환형 형태(250, 252)는 서로를 향해 연장하며 제 2 환형 형태(252)의 계단이 있는 단이 제 1 환형 형태(250)의 단 내에 고정되어 개구(254)와 판(218) 사이를 연장하는 실질적으로 실린더형 중공(256)을 정의하게 한다. 밀봉(257)이 제 1과 제 2 환형 형태(250, 252) 사이에 위치되어 보조 챔버(244)로부터 중공(256)을 밀봉한다.

밸브는 중공(256) 내에 위치된 피스톤(258)을 더 포함한다. 제 1과 제 2 밀봉(260, 262)이 피스톤(258)의 대향 단에 위치한다. 밀봉(260, 262)은 제 2 환형 형태(252) 내부에 대해 피스톤(258)을 밀봉한다. 피스톤(258)은 피스톤(258) 단부에 비해 감소된 직경의 두 밀봉(260, 262) 사이의 허리 모양부를 가진다.

원주상으로 간격화된 개구(264)가 피스톤(258)의 허리 모양부 근방에서 밀봉(260, 262) 사이의 제 2 환형 형태(252) 부를 통해 제공된다.

제 1 밀봉(260)은 제 2 환형 형태(252)에 대해 피스톤(258)을 밀봉하여 유체가 펌프헤드로부터 단부 캡(210)의 개구(254)를 통해 누설되는 것을 방지한다. 제 2 밀봉(262)은 제 2 환형 형태(252) 단부에 대해 밀봉하여 유체가 밸브(248)를 통해 펌프 챔버(220)로부터 보조 챔버(244)로 이동하는 것을 방지한다. 제 2 밀봉(262)은 제 2 환형 형태(252) 내부 직경보다 큰 직경을 가진다.

피스톤(258)은 단부 캡(210)의 주요부와 동일 높이인 일 단에서 버튼 등의 압착 특성(264)을 갖는다. 작은 구멍(266)이 피스톤(258)을 따라 연장하는데 그 내부에 압축 스프링(268) 형태의 바이어싱 요소가 위치된다. 스프링(268)의 일 단은 작은 구멍(266) 단부와 인접하며 스프링(268)의 타 단은 판(218)과 인접한다. 스프링(268)은 판(218)으로부터 멀어지게 피스톤(258)을 바이어싱함으로써 제 2 환형 형태(252)의 단부에 대해 제 2 밀봉(262)을 압착하여 밸브(248)를 닫히게 한다.

도 9에 도시된 바와 같이 보조 챔버(244)에는 밸브(248) 바로 반대편에 있는 출구(270)가 제공된다. 출구(270)는 보조 챔버(244) 하부 영역에서 출구(277)를 갖는 스노클(274)을 정의하는 파이프(272)를 포함한다. 저장소가 스노클(274)과 보조 챔버(244) 벽 사이에서 스노클(274) 주위로 정의된다. 스노클(274)은 펌프헤드(202)가 사용중인 때에 스노클(274)이 실질적으로 수직인 것으로 구성된다. 출구(270)의 잔여 측면은 이전에 설명된 실시예에 대하여 설명된 것과 실질적으로 동일하므로 여기에서는 상세히 설명되지 않는다.

펌프헤드(202)는 이전에 설명된 실시예에 대해 설명된 반사경에 따르는 반사경(275)을 더 포함한다.

튜브(276)는 이전에 설명된 실시예와 실질적으로 동일한 방식으로 펌프헤드(202) 내부에 구성된다. 하지만 튜브 단부 고정체의 변형물(278, 280)이 도 10을 참조하여 설명될 것이다.

각 튜브 단부 고정체(278)는 제 1부(282), 제 2부(286)와 캡(290)을 포함하는 보유 요소를 포함한다. 제 1부(282)와 제 2부(286)는 분리가능하다.

각 제 1부(282)는 이전에 설명된 실시예의 동일 명칭 특성에 대응하는 관통 통로(294), 외부적으로 가느다란 자루부(298)와 접합 어깨부(302)가 제공된다. 접합 어깨부(302)는 제 1부(282)의 단부 면(306)을 제공하는 플랜지를 포함한다. 원주상 오목부(310)가 단부 면(306)에 제공되는데 내부에는 오링(o-ring)과 같은 밀봉(314)이 배치된다.

각 제 1부(282)에는 도시된 실시예에서 관통 통로(294) 단부에 형성된 6각형 소켓인 연장 맞물림 특성(318)이 제공된다.

각 제 2부(286)는 호스와의 연결을 위한 꼭지부(322), 대응 관통 통로(326)와 도시된 실시예에서 플랜지이며 제 2부(286)의 단부 면(334)을 제공하는 접합부(330)를 포함한다. 제 2부(286)의 단부 면(334)은 제 1부의 밀봉(314)에 대해 압착하여 서로 간의 유체 통신에서 제 1부와 제 2부(282, 286)의 관통 통로(294, 326)를 밀봉한다.

각 캡(290)은 이전에 설명된 실시예에 따르지만 캡(290)에는 케이스(206)상에 제공되는 외부 가느다란 부분(342)과 맞물리는 내부 가느다란 부분(338)이 제공되는 예외가 있다. 따라서 각 캡(290)은 가요성일 필요가 없다. 각 캡(290)은 서로 간의 압착 맞물림에서 튜브 단부 고정체(278)의 제 1부와 제 2부(282, 286)를 유지한다.

펌프헤드(202)의 조립 및 동작은 실질적으로 펌프헤드의 이전에 설명된 실시예의 조립과 동작에 따른다. 하지만 조립과 동작에서의 변형물이 설명될 것이다.

이전에 설명된 실시예에서와 같이 각 단부 고정체(278)는 가느다란 자루부(298)의 가느다란 부분과 튜브(276) 내벽을 맞물림으로써 고정된다. 알렌 키(Allen key) 등의 연장이 연장 맞물림 특성(318)과 맞물리고 튜브(276)에 대하여 제 1부(282)를 회전하여 접합 어깨부(302)를 향하여 가느다란 자루부(298)를 따라 튜브(276)를 끌게 되는데 사용된다. 튜브(276) 단부가 정확한 위치에 확고히 놓이면 이전에 설명된 실시예에 대하여 설명된 바와 같이 고정체(278)의 제 2부(286)가 밀봉(314)에 대하여 놓이며 서로 간에 유체 맞물림에서 각 관통 통로(294, 326)를 밀봉한다. 이후 캡(290)이 제 2부(286) 위에 놓이며 케이스(206) 상에 대응하는 가느다란 부분을 따라 감겨지며 제 1부와 제 2부(282, 286)를 함께 죄고 적당한 위치에 고정체(278)를 확고히 한다.

펌프헤드(202)가 구동 유닛(미도시)에 장착되는데 구동 유닛의 가늘고 긴 박판의 구동축을 또는 다른 적합한 구동 수단을 축차(223)의 가늘고 긴 박판의 작은 구멍(243)에 삽입함으로써 된다.

도 12에 도시된 바와 같이 구동 유닛상에 펌프헤드(202)의 장착 동작은 압착 특성(264)을 구동 유닛 상의 돌출부(미도시)와의 맞물림으로 가져온다. 돌출부는 피스톤(258)을 스프링(268)에 대해 내부 방향으로 강제화한다. 제 2 밀봉(262)이 제 2 환형 형태(252)의 단부를 들어올리면 피스톤(258)과 제 2 환형 형태(252) 사이에 환형 간극(346)이 형성된다. 이는 밸브(248)를 개방시킨다. 따라서 유체는 펌프 챔버(22)로부터 누설 개구(246)와 환형 간극(346)를 통해 피스톤(258)의 황폐한 부분을 따라서 원주상으로 간격화된 개구(264)를 통해 보조 챔버(244)로 흐른다.

펌프헤드(202)의 제거는 스프링(268)으로 하여금 피스톤(258)의 외곽으로 강제화를 야기하고 이에 따라 제 2 밀봉(262)이 제 2 환형 부(252) 단부에 대해 밀봉하게 한다. 밀봉(262)의 보다 큰 직경은 피스톤(258)이 펌프헤드(202) 내부에 보유됨을 보증한다. 따라서 펌프 챔버(220)는 이송, 저장 또는 처분을 위해 재밀봉된다.

양자의 실시예에서 단부 캡 또는 캡(8, 10, 210)의 외벽(6, 212)에 대한 용접 혹은 고정은 각각이 부품의 파손 없이는 해체될 수 없는 밀봉 단위체를 생성케 한다. 결과적으로, 통상적으로 튜브(52, 276)의 고장 이후에 따르는 펌프헤드(2, 202)의 수명 말기에서 펌프헤드는 단위체로서 새 제품으로 교체되도록 버려진다.

이해할 사항으로서, 스노클(45, 274)에 대한 대안이 저장소를 정의하도록 사용된다. 예를 들어 보조 챔버로부터의 출구는 저장소가 출구 아래에서 보조 챔버(18, 244) 하부에 정의되도록 배치된다.

펌프 헤드: 2, 202 펌프 튜브: 52, 276
펌프 챔버:16 보조 챔버: 18
단부 고정체: 70, 72, 282 단부 캡: 8, 10

Claims (14)

1. 연동 펌프헤드로서 펌프 챔버 내에서 연장하는 튜브 상에 연동 작용을 가하도록 그 내부에 압착 요소가 배치되고, 정상적인 사용에서 내부에 윤활제가 담겨있는 펌프 챔버와 정상적인 사용에서 건조 챔버인 보조 챔버를 포함하며, 상기 펌프 챔버와 보조 챔버는 유체 통신에서 튜브에서 펌프 챔버로의 누설에 의해 펌프 챔버로부터 이동된 액체가 펌프 챔버에서 보조 챔버로 흐르는 구성으로 되는 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보조 챔버는 밸브를 통해 펌프 챔버와 통신하며 밸브는 액체가 펌프 챔버로부터 보조 챔버로 흐를 수 있는 개방 상태와 펌프 챔버에서 보조 챔버로의 흐름이 방지되는 폐쇄 상태 간에서 동작가능한 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
3. 제 2항에 있어서, 상기 밸브는 펌프헤드가 압착 요소의 구동을 위해 구동 유닛과 연결될 때에 구동 유닛이 펌프헤드와 맞물려 밸브를 개방하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
4. 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브는 포트와 포트와 맞물려 포트를 닫는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
5. 제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브는 밸브를 폐쇄 상태로 바이어싱하는 바이어싱 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
6. 제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 챔버는 액체 검출기가 보조 챔버 내에 액체의 존재를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
7. 제 6항에 있어서, 보조 챔버에는 출구가 제공되는 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
8. 제 7항에 있어서, 상기 출구는 펌프헤드가 펌프헤드 구동을 위해 구동 유닛에 장착되는 때에 스노클이 보조 챔버 내에서 상방으로 돌출되어 액체 수신을 위한 스노클 입구 아래에 저장소를 정의하도록 구성된 스노클을 포함하며 액체 검출기는 저장소 내에 액체의 존재를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연동 펌프헤드.
9. 제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 연동 펌프헤드에 구동 유닛을 장착한 연동 펌프로서,
   상기 연동 펌프헤드는 상기 구동 유닛으로부터 분리가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연동 펌프.
10. 제 9항에 있어서, 상기 펌프헤드에는 펌프헤드 외부에 노출된 밸브 작동 플런저가 제공되며 구동 유닛은 플런저와 연합하여 펌프헤드가 구동 유닛에 고정된 때에 밸브를 개방시키는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 연동 펌프.
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