KR102582228B1 - 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 흡입배관의 음압을 측정하는 압력센서를 포함하는 다이어프램형 정량펌프 펌프 및 상기 압력센서에 의해 측정된 상기 흡입배관의 측정 음압을 기초로 상기 구동모터의 속도를 제어하는 구동모터 제어부를 포함하는 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템을 개시한다.

Description

다이어프램형 정량펌프 제어 시스템 및 그 방법 {SYSTEM FOR CONTROLLING DIAPHRAGM TYPE METERING PUMP AND METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 정량펌프는 낮은 속도에서 높은 압력을 낼 수 있고, 구동모터의 동력으로 캠 샤프트 등을 통하여 피스톤, 다이어프램 등을 왕복 운동시켜 단위 시간당 유량을 정확하게 토출할 수 있는 펌프를 말한다.
다이어프램을 이용한 펌프는 내부에 설치된 다이어프램의 후진 운동시 펌프부 내부에 음압이 형성됨에 따라 외부에 연결된 탱크와의 압력차에 의해 유동액가 흡입된 후, 다이어프램의 전진 운동시 유동액이 토출되는 원리로 작동하게 된다.
다이어프램형 정량펌프는 황산, 염산 등 부식성이 강한 액을 견딜 수 있도록 제조된 펌프이고, 산업현장에서 약액을 이송하는데 사용되고 있다.
산업이 고도화되면서 보다 높은 안정성이 요구됨에 따라, 다이어프램 파손을 감지하는 시스템이 도입되긴 하였지만, 이는 다이어프램 내지 펌프의 파손 후에 감지하는 것에 불과하였다.
즉, 다이어프램 내지 펌프의 파손 우려를 사전에 감지하고 방지하는 기술의 도입이 필요한 실정이다.
한편, 정량펌프는 운전 현장에서 이물질에 의해 스트레이너가 막히거나, 운전자의 부주의로 흡입밸브를 잠그고 운전시키는 경우, 흡입배관 측에 형성되는 음압이 과도하게 낮아져 펌핑이 되지 않거나, 다이어프램의 손상이 유발될 수 있다.
또한, 정량펌프의 다이어프램은 탄성력을 갖는 고무재질에 내식성을 지닌 테프론시트가 애칭되어 있고, 펌프부 내부에 과도한 음압이 형성되면 고무 또는 테프론이 벗겨지는 박리현상이 일어날 수 있다. 이로 인해 유동액의 유량이 감소하거나, 맥동율이 증가하는 현상이 발생되는 문제점이 있다.
특히 고점도의 액체를 이송하는 경우, 낮은 음압이 요구되는데 슬러리와 같은 이물질이 쉽게 낄 수 있기 때문에 스트레이너와 흡입배관의 주기적인 관리가 필요하다.
또한, 운전 현장에서 정량펌프의 운전시 이물질 또는 공기가 유입되면 토출량이 감소하는 문제가 발생한다. 체크밸브에 이물질이 유입되면 실링이 불안정하며 음압형성이 어렵고, 공기가 유입되는 경우에도 음압형성이 어려워 토출량이 감소하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다이어프램형 정량펌프에서 흡입배관의 음압 변화에 따른 정량펌프의 운전 이상을 감지하고, 그 이상 증상에 부합하는 제어를 통해 정량펌프를 보다 안전하게 사용할 수 있도록 하는 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템은, 펌프 바디에 제공되는 구동모터; 상기 구동모터의 구동축에 연결되어 회전하는 평면캠; 상기 평면캠의 외측 둘레를 따라 구동홈이 형성된 가이드부; 상기 구동홈의 내벽면의 일측에 회전 접촉되는 제1롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1슬라이더 유닛; 상기 구동홈의 내벽면의 타측에 회전 접촉되는 제2롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2슬라이더 유닛; 제1흡입 유로와 제1토출 유로의 사이에 형성된 제1작동 공간에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제1다이어프램과, 상기 제1작동 공간의 내벽면과 상기 제1다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제1백업 다이어프램을 포함하는 제1펌프부; 제2흡입 유로와 제2토출 유로의 사이에 형성된 제2작동 공간에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제2다이어프램과, 상기 제2작동 공간의 내벽면과 상기 제2다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제2백업 다이어프램을 포함하는 제2펌프부; 상기 제1흡입 유로의 일단부 및 상기 제2흡입 유로의 일단부와 연결되는 흡입배관; 상기 흡입배관의 음압을 측정하는 압력센서; 및 상기 압력센서에 의해 측정된 상기 흡입배관의 측정 음압을 기초로 상기 구동모터의 속도를 제어하는 구동모터 제어부를 포함한다.
상기 시스템에 있어서, 상기 구동모터 제어부는, 상기 흡입배관의 음압에 대한 적정 범위를 설정하여 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어난다면, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로 들어올 수 있도록 상기 구동모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 구동모터 제어부는, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 상한보다 높은 미리 정한 제1기준값보다 높은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 높아질 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 구동모터 제어부는, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 하한보다 낮은 미리 정한 제2기준값보다 낮은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 낮아질 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 구동모터 제어부는, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 제2기준값보다 낮은 미리 정한 제3기준값보다 낮은 경우, 상기 구동모터가 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시스템에 있어서, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위에 대하여 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우 적정범위이탈을 알리는 신호 발생기를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 방법은, 펌프 바디에 제공되는 구동모터; 상기 구동모터의 구동축에 연결되어 회전하는 평면캠; 상기 평면캠의 외측 둘레를 따라 구동홈이 형성된 가이드부; 상기 구동홈의 내벽면의 일측에 회전 접촉되는 제1롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1슬라이더 유닛; 상기 구동홈의 내벽면의 타측에 회전 접촉되는 제2롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2슬라이더 유닛; 제1흡입 유로와 제1토출 유로의 사이에 형성된 제1작동 공간에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제1다이어프램과, 상기 제1작동 공간의 내벽면과 상기 제1다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제1백업 다이어프램을 포함하는 제1펌프부; 제2흡입 유로와 제2토출 유로의 사이에 형성된 제2작동 공간에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제2다이어프램과, 상기 제2작동 공간의 내벽면과 상기 제2다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제2백업 다이어프램을 포함하는 제2펌프부; 상기 제1흡입 유로의 일단부 및 상기 제2흡입 유로의 일단부와 연결되는 흡입배관; 및 상기 흡입배관의 음압을 측정하는 압력센서를 포함하는 다이어프램형 정량펌프를 제어하는 방법으로서, 상기 압력센서에 의해 측정된 상기 흡입배관의 측정 음압을 기초로 상기 구동모터의 속도를 제어하는 구동모터 제어단계를 포함한다.
상기 방법에 있어서, 상기 구동모터 제어단계는, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 흡입배관의 음압에 대해 미리 설정된 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어난다면, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로 들어올 수 있도록 상기 구동모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에 있어서, 상기 구동모터 제어단계는, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 상한보다 높은 미리 정한 제1기준값보다 높은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 높아질 수 있도록 제어하는 제1이상모드 제어단계를 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 구동모터 제어단계는, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 하한보다 낮은 미리 정한 제2기준값보다 낮은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 낮아질 수 있도록 제어하는 제2이상모드 제어단계를 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 구동모터 제어단계는, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 제2기준값보다 낮은 미리 정한 제3기준값보다 낮은 경우, 상기 구동모터가 정지하도록 제어하는 제3이상모드 제어단계를 포함할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위에 대하여 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우 적정범위이탈을 알리는 신호 발생 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다이어프램형 정량펌프에서 흡입배관의 음압 변화에 따른 정량펌프의 운전 이상을 감지하고, 그 이상 증상에 부합하는 제어를 통해 정량펌프를 보다 안전하게 사용할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 요부 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다이어프램형 정량펌프 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 요부 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선 요부 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명을 구현하는 전체 시스템(1000)은 다이어프램형 정량펌프를 제어하기 위한 시스템으로서, 다이어프램형 정량펌프(100) 및 구동모터 제어부(200)를 포함할 수 있다.
다이어프램형 정량펌프(100)는, 낮은 속도에서 높은 압력을 낼 수 있고, 다이어프램의 작동에 따라 단위 시간당 유량을 정확하게 토출할 수 있는 펌프를 말한다.
이러한 다이어프램형 정량펌프(100)는 구동모터(10), 평면캠(20), 가이드부(30), 제1슬라이더 유닛(40), 제2슬라이더 유닛(50), 제1펌프부(60), 제2펌프부(70), 흡입배관(80), 토출배관(90) 및 압력센서(110)를 포함할 수 있다.
구동모터(10)는 펌프 바디(P)에 설치되어 구동력을 전달할 수 있다. 이러한 구동모터는 후술하는 구동모터 제어부(200)에 의해 구동 제어될 수 있다.
평면캠(20)은 펌프 바디(P)의 내부에 배치되고 구동모터(10)의 구동축에 연결되어 구동력을 전달받아 회전 작동할 수 있다.
가이드부(30)는 다이어프램에 구동력을 제공하기 위한 것으로서, 평면캠(20)의 외측 둘레를 따라 구동홈(31)이 형성될 수 있다.
구동홈(31)은 내벽면이 형성되어 있으며, 제1다이어프램(64)과 제2다이어프램(74)에 구동력을 제공하도록 제1롤러 베어링(41)과 제2롤러 베어링(51)이 내부에 회전 가능하게 삽입될 수 있다.
제1롤러 베어링(41)과 제2롤러 베어링(51)은 각각 제1슬라이더 유닛(40)과 제2슬라이더 유닛(50)의 단부에 회전 가능하게 설치되는 바, 구동모터(10)의 회전 구동력이 직선 구동력으로 전환되어 전달되도록 할 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
한편, 평면캠(20)에는 제1롤러 베어링(41)과 제2롤러 베어링(51)이 회전 가능하게 접촉될 수 있다.
따라서, 평면캠(20)은 구동모터(10)의 구동력이 전달되어 회전되는 과정에서 제1롤러 베어링(41)과 제2롤러 베어링(51)을 위상차를 두고 순차적으로 가압하는 것이 가능하다.
이에 따라, 제1롤러 베어링(41)이 설치된 제1슬라이더 유닛(40)과, 제2롤러 베어링(51)이 설치된 제2슬라이더 유닛(50)의 슬라이딩 작동 압력은 다이어프램에 전달되어 제1다이어프램(64) 및 제2다이어프램(74)의 변형 작동이 이루어도록 할 수 있다.
구동홈(31)의 내벽면은 평면캠(20)의 외측 둘레를 따라 라운드 형상으로 형성될 수 있다. 구동홈(31)의 내벽면은 본 실시예에서 원형으로 형성될 수 있다.
이러한 구동홈(31)의 내벽면에는 구동모터의 구동력에 따라 평면캠(20)이 회전하는 상태에서 제1롤러 베어링(41)과 제2롤러 베어링(51)이 회전 접촉될 수 있다.
한편, 제1롤러 베어링(41)과 제2롤러 베어링(51)은 평면캠(20)을 중심으로 구동홈(31)에 대향되게 삽입된 상태로 설치되는 것으로, 제1슬라이더 유닛(40)와 제2슬라이더 유닛(50)의 단부에 각각 회전 가능하게 설치될 수 있다.
제1슬라이더 유닛(40)은, 일단(40a)에 구동홈(31)의 내벽면의 일측에 회전 접촉되는 제1롤러 베어링(41)이 설치되어, 펌프 바디(P)에 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다.
이러한 제1슬라이더 유닛(40)은, 제1슬라이더(42)와, 제1슬라이더(42)의 단부에 연결되는 제1로드(43)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1로드(43)의 일단부(43a)는 제1슬라이더(42)의 단부(42a)에 삽입되도록 제공될 수 있다.
제1슬라이더 유닛(40)의 타단(40b)은 유체의 흡입 토출을 제공하도록 제1다이어프램(64)를 가압 변형하도록 설치될 수 있다.
제2슬라이더 유닛(50)은, 일단(50a)에 구동홈(31)의 내벽면의 타측에 회전 접촉되는 제2롤러 베어링(51b)이 설치되어, 펌프 바디(P)에 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 제2슬라이더 유닛(50)의 일단(50a)은 평면캠(20)을 사이에 두고 제1슬라이더 유닛(40)의 일단(40a)과 대향된 위치에서 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다.
이와 같이, 제1슬라이더 유닛(40)의 일단(40a)과 제2슬라이더 유닛(50)의 일단(50a)은 평면캠(20)을 사이에 두고, 대향하는 양측으로 슬라이딩 가능게 설치될 수 있다.
본 실시예에서 제2슬라이더 유닛(50)은, 제2슬라이더(52)와. 한 쌍의 제1가이드 샤프트(53, 54)와, 제1가이드바(55)와, 한 쌍의 제2가이드 샤프트(56, 57), 제2가이드바(58) 및 제2로드(59)를 포함할 수 있다.
제2슬라이더(52)의 중앙부에 제2롤러 베어링(51b)가 설치되며, 제2롤러 베어링(51b)를 사이에 두고 대향되는 각 단부(52a, 52b)에 제1가이드 샤프트(53, 54)가 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제1가이드 샤프트(53, 54)의 일단부(53a, 54a)는 제2슬라이더(52)의 각 단부(52a, 52b)에 삽입되도록 제공될 수 있다.
제1가이드바(55)는 한 쌍의 제1가이드 샤프트(53, 54)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되며, 제1가이드 샤프트(53, 54)의 타단부(53b, 54b)와 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제1가이드 샤프트(53, 54)의 타단부(53b, 54b)는 제1가이드바(55)의 일측에 삽입되도록 제공될 수 있다.
제1가이드바(55)의 각 단부(55a, 55b)에 제2가이드 샤프트(56, 57)가 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제2가이드 샤프트(56, 57)의 일단부(56a, 57a)는 제1가이드바(55)의 각 단부(55a, 55b)에 삽입되도록 제공될 수 있다.
제2가이드바(58)는 한 쌍의 제2가이드 샤프트(56, 57)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되며, 제2가이드 샤프트(56, 57)의 타단부(56b, 57b)와 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제2가이드 샤프트(56, 57)의 타단부(56b, 57b)는 제2가이드바(58)의 각 단부(58a, 58b)에 삽입되도록 제공될 수 있다.
제2로드(59)는 제2가이드바(58)의 중단부에 연결되며, 본 실시예에서는 제2로드(59)의 일단부(59a)가 제2가이드바(58)의 중단부에 삽입되도록 제공될 수 있다.
제2슬라이더 유닛(50)의 타단(50b)이자, 제2로드(59)의 타단부(59b)는 유체의 흡입 토출을 제공하도록 제2다이어프램(74)을 가압 변형하도록 설치될 수 있다.
본 실시예에서 제1펌프부(60)와 제2펌프부(70)는 한 쌍의 제2가이드 샤프트(56, 57) 사이에 제공되며, 펌프헤드(H)를 사이에 두고 서로 대향된 채로 배치될 수 있다.
제1슬라이더 유닛(40)은 제1슬라이더(42) 및 제1로드(43)가 제1펌프부(60) 방향으로 배열되어 제1다이어프램(64)을 가압 변형시키도록 작동될 수 있다.
제2슬라이더 유닛(50)은, 제2슬라이더(52), 제1가이드 샤프트(53, 54), 제2가이드 샤프트(56, 57) 및 제2로드(59)의 연장 방향이 모두 평행하게 제공되되, 본 실시예에서 제2펌프부(70)가 한 쌍의 제2가이드 샤프트(56, 57) 사이에 배치되어 있음에 따라 제2로드(59)는 제2가이드 샤프트(56, 57)의 연장 방향과 반대 방향으로 연장될 수 있다. 이를 통해, 제2슬라이더 유닛(50)은 제2다이어프램(74)을 가압 변형시키도록 작동될 수 있다.
제1펌프부(60)는, 제1흡입 유로(61)와 제1토출 유로(62)의 사이에 형성된 제1작동 공간(63)에 설치되어 제1슬라이더 유닛(40)의 타단(40b)측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제1다이어프램(64)과, 제1작동 공간(63)의 내벽면(63a)과 제1다이어프램(64)의 사이 위치에 설치되며 제1슬라이더 유닛(40)의 타단(40b)측에 연결되는 제1백업 다이어프램(65)을 포함할 수 있다.
제1다이어프램(64)은, 제1슬라이더 유닛(40)의 타단(40b)측에 의해 가압 변형되어 유체 토출 압력을 제공하도록 제1펌프부(60)의 제1작동 공간(63)의 내부에 설치될 수 있다.
제1백업 다이어프램(65)은 제1작동 공간(63)에서 제1다이어프램(64)과 제1작동 공간(63)과의 내벽면과의 사이에 설치될 수 있다.
즉, 제1백업 다이어프램(65)은 가장자리 부분이 제1다이어프램(64)에 이격된 위치에서 제1작동 공간(63)의 내부에서 제1펌프부(60)에 고정되고 중앙 부분은 제1슬라이더 유닛(40)에 의해 제1다이어프램(64)에 고정된 상태로 설치될 수 있다.
제1백업 다이어프램(65)은 제1다이어프램(64)의 손상으로 인해 유입된 유체와의 접촉으로 인해 손상되는 것을 방지하면서 제1백업 다이어프램(65)과 제1작동 공간(63) 의 내벽면(63a) 사이를 실링할 수 있도록 내부식성의 고무재질로 형성될 수 있다.
제2펌프부(70)는, 제2흡입 유로(71)와 제2토출 유로(72)의 사이에 형성된 제2작동 공간(73)에 설치되어 제2슬라이더 유닛(50)의 타단(50b)측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제2다이어프램(74)과, 제2작동 공간(73)의 내벽면(73a)과 제2다이어프램(74)의 사이 위치에 설치되며 제2슬라이더 유닛(50)의 타단(50b)측에 연결되는 제2백업 다이어프램(75)을 포함할 수 있다.
제2다이어프램(74)은, 제2슬라이더 유닛(50)의 타단(50b)측에 의해 가압 변형되어 유체 토출 압력을 제공하도록 제2펌프부(70)의 제2작동 공간(73)의 내부에 설치될 수 있다.
제2백업 다이어프램(75)은 제2작동 공간(73)에서 제2다이어프램(74)과 제2작동 공간(73)과의 내벽면과의 사이에 설치될 수 있다.
즉, 제2백업 다이어프램(75)은 가장자리 부분이 제2다이어프램(74)에 이격된 위치에서 제2작동 공간(73)의 내부에서 제2펌프부(70)에 고정되고 중앙 부분은 제2슬라이더 유닛(50)에 의해 제2다이어프램(74)에 고정된 상태로 설치될 수 있다.
제2백업 다이어프램(75)은 제2다이어프램(74)의 손상으로 인해 유입된 유체와의 접촉으로 인해 손상되는 것을 방지하면서 제2백업 다이어프램(75)과 제2작동 공간(73) 의 내벽면(73a) 사이를 실링할 수 있도록 내부식성의 고무재질로 형성될 수 있다.
흡입배관(80)은 제1흡입 유로(61)의 일단부(61a) 및 제2흡입 유로(71)의 일단부(71a)와 연결될 수 있다.
토출배관(90)은 제1토출 유로(62)의 일단부(62a) 및 제2토출 유로(72)의 일단부(72a)와 연결될 수 있다.
흡입배관(80)을 통해 유체가 유입되어 가압변형되었던 다이어프램(64, 74)의 복원에 의해 흡입 유로(61, 71)을 통해 펌프헤드(H)와 다이어프램(64, 74) 사이로 유체가 흡입되며, 복원되었던 다이어프램(64, 74)의 가압변형에 의해 토출 유로(72)를 통해 펌프헤드(H)와 다이어프램(64, 74) 사이의 유체가 토출되고 토출배관(90)을 통해 유체가 배출될 수 있다.
본 다이어프램형 정량펌프(100)는 두 다이어프램(64, 67)의 서로 위상을 달리하는 가압변형 및 복원에 의해 제1토출 유로(62) 및 제2토출 유로(72)에 토출되는 각 액체가 토출배관(90) 상에서 합류되어 단위시간당 토출되는 유량이 무맥동 파형을 이루도록 제어될 수 있다.
한편, 흡입 유로(61, 71) 및 토출 유로(62, 72) 각각에는 유로의 개폐를 조절하는 체크밸브(611, 711, 621, 721)가 제공될 수 있다.
압력센서(110)는 흡입배관(80)의 음압을 측정하도록 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 흡입배관(80) 상에서 흡입 유로(61, 71)와 연결되는 부분과 인접한 단부(80a)에 연결되어 제공된다.
구동모터 제어부(200)는 압력센서(100)에 의해 측정된 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)을 기초로 구동모터(10)의 속도를 제어할 수 있다. 구동모터 제어부(200)는 실시예에 따라 구동모터(10)를 제어하는 회로기판, 집적회로칩, 하드웨어에 탑재된 일련의 컴퓨터 프로그램, 펌웨어, 소트웨어 등의 다양한 모습으로 구현될 수 있다.
구동모터 제어부(200)는 흡입배관(80)의 음압에 대한 적정 범위를 설정하여 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어난다면, 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위로 들어올 수 있도록 구동모터(10)의 속도를 제어할 수 있다.
본 실시예에서 흡입배관(80)의 음압에 대한 적정 범위는 다이어프램형 정량펌프(100)를 통해 단위 시간당 토출되는 유량이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 범위로 설정될 수 있다. 일 예로, 흡입배관(80)의 음압에 대한 정적 범위 상한(Pa_u)은 -0.1 bar 일 수 있으며, 하한(Pa_d)은 -0.3 bar일 수 있다. 한편, 이러한 흡입배관(80)의 음압에 대한 적정 범위는 각 배관 조건과 사용하는 액체의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
한편, 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위로부터 미리 정한 기준치의 제1예는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위의 상한(Pa_u)보다 높은 미리 정한 제1기준값(Ps_1)일 수 있다. 본 실시예에서, 제1기준값(Ps_1)은 본 다이어프램형 정량펌프(100)를 통해 단위 시간당 토출되어야 하는 목표유량보다 30% 작은 유량을 형성하도록 운전시키면서 해당 운전기간동안 흡입배관(80) 평균 음압을 산출하여, 이렇게 산출된 흡입배관(80)의 평균 음압을 제1기준값(Ps_1)로 설정할 수 있다. 일 예로, 제1기준값(Ps_1)은 -0.05 bar 일 수 있다.
구동모터 제어부(200)는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위의 상한(Pa_u)보다 높은 미리 정한 제1기준값(Ps_1)보다 높은 경우, 흡입배관(80)의 음압 측정 시점보다 구동모터(10)의 속도가 높아질 수 있도록 제어할 수 있다. 다이어프램 정량펌프(100)의 흡입배관(80)에 공기가 유입되거나, 기타 이물질이 체크밸브(611, 621, 711, 721)로 유입되면 흡입배관(80)의 음압이 높아지면서 유량의 토출량이 감소하게 되는 문제가 있다. 이 때, 구동모터(10)의 속도를 높여 외부로부터 흡입배관(80) 측으로 유입된 공기 기포나 체크밸브(611, 621, 711, 721) 측으로 유입된 기타 이물질을 빠른 유속으로 배출시켜, 흡입배관(80)의 음압을 적정 범위로 낮춤으로써, 유체의 토출량을 목표유량에 도달하도록 할 수 있다.
한편, 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위로부터 미리 정한 기준치의 제2예는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위의 하한(Pa_d)보다 낮은 미리 정한 제2기준값(Ps_2)일 수 있다. 본 실시예에서, 제2기준값(Ps_2)은 본 다이어프램형 정량펌프(100)를 통해 단위 시간당 토출되어야 하는 목표유량의 운전 상황에서보다 유체 내에 캐비테이션의 발생 빈도가 미리 정한 기준치까지 높은 상태로 도달하는 운전 조건에서의 흡입배관(80) 평균 음압을 산출하여, 이렇게 산출된 흡입배관(80)의 평균 음압을 제2기준값(Ps_2)로 설정할 수 있다. 일 예로, 제2기준값(Ps_2)은 -0.5 bar 일 수 있다.
구동모터 제어부(200)는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위의 하한(Pa_d)보다 낮은 미리 정한 제2기준값(Ps_2)보다 낮은 경우, 흡입배관(80)의 음압 측정 시점보다 구동모터(10)의 속도가 낮아질 수 있도록 제어할 수 있다.
다이어프램 정량펌프(100)의 흡입배관(80) 및/또는 흡입배관(80)의 상류부에 배치되는 스트레이너에 이물질이 쌓이거나 또는 유체의 종류에 따라 흡입배관(80)의 음압이 적정 범위보다 낮아지게 되면 유체 내부에 캐비테이션 발생 빈도가 높아지게 된다. 한편, 흡입배관(80)의 음압이 적정 범위보다 낮아져 흡입배관(80) 및 펌프부(60, 70) 내부의 진공도가 커지는 상황이 지속되면, 펌프의 흡입행정시 다이어프램에 가해지는 저항이 커짐에 따라, 테프론시트가 애칭된 고무재질의 다이어프램으로부터 소재의 박리를 유발하고, 기타 고장을 유발할 수 있다.
본 실시예에서는, 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위의 하한(Pa_d)보다 낮은 미리 정한 제2기준값(Ps_2)보다 낮아지면, 구동모터(10)의 속도를 낮추어 흡입배관(80)의 음압을 적정 범위로 높이도록 함으로써, 흡입배관(80)의 음압이 적정 범위보다 낮아진 상태가 지속됨에 따라 다이어프램 및 기타 고장이 유발되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위로부터 미리 정한 기준치의 제3예는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 상기 제2기준값(Ps_2)보다 낮은 미리 정한 제3기준값(Ps_3)일 수 있다. 본 실시예에서, 제3기준값(Ps_3)은 흡입배관(80)으로 유체를 유입 여부를 조절하는 흡입밸브(미도시)가 잠겨 있거나 스트레이너가 이물질에 의해 완전히 막힌 상태에서 구동모터(10)의 구동시 형성되는 흡입배관(80)의 최대 음압으로 결정될 수 있다. 일 예로, 제3기준값(Ps_3)은 -0.8 bar 일 수 있다. 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)가 제3기준값(Ps_3)보다도 낮은 경우는 흡입밸브가 잠겨있거나, 스트레이너가 이물질에 의해 완전히 막힌 것으로 판단할 수 있다.
구동모터 제어부(200)는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 제2기준값(Ps_2)보다 낮은 미리 정한 제3기준값(Ps_3)보다 낮은 경우, 구동모터(10)가 정지하도록 제어할 수 있다.
작업자의 부주의로 흡입밸브를 잠그고 다이어프램형 정량펌프(100)를 운전시키거나, 이물질에 의해 스트레이너가 완전히 막힌 경우에는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 제2기준값(Ps_2)보다 낮은 미리 정한 제3기준값(Ps_3)보다 낮아질 수 있는데, 이러한 때에는 구동모터(10)를 완전히 정지하도록 함으로써, 다이어프램 정량펌프(100)의 고장을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 제어 시스템(1000)은. 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우 적정범위이탈을 알리는 신호 발생기(300)를 더 포함할 수 있다. 이러한 신호 발생기(300)는 경고등이 점등될 수 있는 램프, 경고음을 출력할 수 있는 스피커 등이 이용될 수 있으며, 외부로 적정범위이탈을 알릴 수 있는 수단이라면 그 어떠한 것도 이용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다이어프램형 정량펌프 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다이어프램형 정량펌프 제어 방법(이하, 제어 방법)은 제어 시스템(1000)을 이용하여 구현될 수 있다.
본 실시예에 따른 제어 방법은 다이어프램형 정량펌프(100)를 제어하는 방법으로서, 압력센서(110)에 의해 측정된 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)을 기초로 구동모터(10)의 속도를 제어하는 구동모터 제어단계를 포함할 수 있다.
이러한 구동모터 제어단계는, 전술한 구동모터 제어부(200)에 의해 구현될 수 있다.
구동모터 제어단계는, 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 흡입배관(80)의 음압에 대해 미리 설정된 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어난다면, 흡입배관(80)의 측정 음압이 적정 범위로 들어올 수 있도록 구동모터(10)의 속도를 제어할 수 있다.
제1일예로서, 구동모터 제어단계는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위의 상한(Pa_u)보다 높은 미리 정한 제1기준값(Ps_1)보다 높은 경우, 흡입배관(80)의 음압 측정 시점보다 구동모터(10)의 속도가 높아질 수 있도록 제어하는 제1이상모드 제어단계를 포함할 수 있다.
제2일예로서, 구동모터 제어단계는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위의 하한(Pa_d)보다 낮은 미리 정한 제2기준값(Ps_2)보다 낮은 경우, 흡입배관(80)의 음압 측정 시점보다 구동모터(10)의 속도가 낮아질 수 있도록 제어하는 제2이상모드 제어단계를 포함할 수 있다.
제3일예로서, 구동모터 제어단계는 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 제2기준값(Ps_2)보다 낮은 미리 정한 제3기준값(Ps_3)보다 낮은 경우, 제2이상모드 제어단계를 거쳐 구동모터(10)가 정지하도록 제어하는 제3이상모드 제어단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어방법은, 흡입배관(80)의 측정 음압(Pg)이 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우 적정범위이탈을 알리는 신호 발생 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 신호 발생 단계는, 전술한 신호 발생기(300)에 의해 구현될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1000: 시스템
100 : 다이어프램형 정량펌프
P : 펌프바디
H : 펌프헤드
10 : 구동모터
20 : 평면캠
30 : 가이드브
31 : 구동홈
40 : 제1슬라이더 유닛
41 : 제1롤러 베어링
42 : 제1슬라이더
43 : 제1로드
50 : 제2슬라이더 유닛
51 : 제2롤러 베어링
52 : 제2슬라이더
53, 54 : 제1가이드 샤프트
55 : 제1가이드바
56, 57 : 제2가이드 샤프트
58 : 제2가이드바
59 : 제2로드
60 : 제1펌프부
61 : 제1흡입 유로
62 : 제1토출 유로
63 : 제1작동 공간
64 : 제1다이어프램
65 : 제1백업 다이어프램
70 : 제2펌프부
71 : 제2흡입 유로
72 : 제2토출 유로
73 : 제2작동 공간
74 : 제2다이어프램
75 : 제1백업 다이어프램
80 : 흡입배관
90 : 토출배관
110 : 압력센서
200 : 구동모터 제어부
300 : 신호 발생기

Claims (12)

  1. 펌프 바디에 제공되는 구동모터;
    상기 구동모터의 구동축에 연결되어 회전하는 평면캠;
    상기 평면캠의 외측 둘레를 따라 구동홈이 형성된 가이드부;
    상기 구동홈의 내벽면의 일측에 회전 접촉되는 제1롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1슬라이더 유닛;
    상기 구동홈의 내벽면의 타측에 회전 접촉되는 제2롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2슬라이더 유닛;
    제1흡입 유로와 제1토출 유로의 사이에 형성된 제1작동 공간에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제1다이어프램과, 상기 제1작동 공간의 내벽면과 상기 제1다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제1백업 다이어프램을 포함하는 제1펌프부;
    제2흡입 유로와 제2토출 유로의 사이에 형성된 제2작동 공간에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제2다이어프램과, 상기 제2작동 공간의 내벽면과 상기 제2다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제2백업 다이어프램을 포함하는 제2펌프부;
    상기 제1흡입 유로의 일단부 및 상기 제2흡입 유로의 일단부와 연결되는 흡입배관;
    상기 흡입배관의 음압을 측정하는 압력센서; 및
    상기 압력센서에 의해 측정된 상기 흡입배관의 측정 음압을 기초로 상기 구동모터의 속도를 제어하는 구동모터 제어부를 포함하고,
    상기 구동모터 제어부는,
    상기 흡입배관의 음압에 대한 적정 범위를 설정하여 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어난다면, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로 들어올 수 있도록 상기 구동모터의 속도를 제어하고,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 상한보다 높은 미리 정한 제1기준값보다 높은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 높아질 수 있도록 제어하고,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 하한보다 낮은 미리 정한 제2기준값보다 낮은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 낮아질 수 있도록 제어하고,
    다이어프램형 정량펌프는 상기 구동모터, 상기 평면캠, 상기 가이드부, 상기 제1슬라이더 유닛, 상기 제2슬라이더 유닛, 상기 제1펌프부, 상기 제2펌프부, 상기 흡입배관, 및 상기 압력센서를 포함하고,
    상기 제1기준값은 상기 다이어프램형 정량펌프를 통해 목표유량보다 30% 작은 유량을 형성하도록 운전시키면서 산출된 흡입배관 평균음압이고,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 제1기준값보다 높은 경우, 상기 구동모터의 속도를 높여 외부로부터 유입된 공기 기포나 기타 이물질을 배출시켜 흡입배관의 음압을 낮추는, 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터 제어부는,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 제2기준값보다 낮은 미리 정한 제3기준값보다 낮은 경우, 상기 구동모터가 정지하도록 제어하는, 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우 적정범위이탈을 알리는 신호 발생기를 더 포함하는, 다이어프램형 정량펌프 제어 시스템.
  7. 펌프 바디에 제공되는 구동모터;
    상기 구동모터의 구동축에 연결되어 회전하는 평면캠;
    상기 평면캠의 외측 둘레를 따라 구동홈이 형성된 가이드부;
    상기 구동홈의 내벽면의 일측에 회전 접촉되는 제1롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1슬라이더 유닛;
    상기 구동홈의 내벽면의 타측에 회전 접촉되는 제2롤러 베어링이 일단에 설치되며, 상기 펌프 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2슬라이더 유닛;
    제1흡입 유로와 제1토출 유로의 사이에 형성된 제1작동 공간에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제1다이어프램과, 상기 제1작동 공간의 내벽면과 상기 제1다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제1슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제1백업 다이어프램을 포함하는 제1펌프부;
    제2흡입 유로와 제2토출 유로의 사이에 형성된 제2작동 공간에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 의해 가압 변형되어 유체의 흡입 토출을 제공하는 제2다이어프램과, 상기 제2작동 공간의 내벽면과 상기 제2다이어프램의 사이 위치에 설치되며 상기 제2슬라이더 유닛의 타단측에 연결되는 제2백업 다이어프램을 포함하는 제2펌프부;
    상기 제1흡입 유로의 일단부 및 상기 제2흡입 유로의 일단부와 연결되는 흡입배관; 및
    상기 흡입배관의 음압을 측정하는 압력센서를 포함하는 다이어프램형 정량펌프를 제어하는 방법으로서,
    상기 압력센서에 의해 측정된 상기 흡입배관의 측정 음압을 기초로 상기 구동모터의 속도를 제어하는 구동모터 제어단계를 포함하고,
    상기 구동모터 제어단계는,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 흡입배관의 음압에 대해 미리 설정된 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어난다면, 상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로 들어올 수 있도록 상기 구동모터의 속도를 제어하고,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 상한보다 높은 미리 정한 제1기준값보다 높은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 높아질 수 있도록 제어하는 제1이상모드 제어단계를 포함하고,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위의 하한보다 낮은 미리 정한 제2기준값보다 낮은 경우, 상기 흡입배관의 음압 측정 시점보다 상기 구동모터의 속도가 낮아질 수 있도록 제어하는 제2이상모드 제어단계를 포함하고,
    상기 제1기준값은 상기 다이어프램형 정량펌프를 통해 목표유량보다 30% 작은 유량을 형성하도록 운전시키면서 산출된 흡입배관 평균음압이고,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 제1기준값보다 높은 경우, 상기 구동모터의 속도를 높여 외부로부터 유입된 공기 기포나 기타 이물질을 배출시켜 흡입배관의 음압을 낮추는, 다이어프램형 정량펌프 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 구동모터 제어단계는,
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 제2기준값보다 낮은 미리 정한 제3기준값보다 낮은 경우, 상기 구동모터가 정지하도록 제어하는 제3이상모드 제어단계를 포함하는, 다이어프램형 정량펌프 제어 방법.
  12. 제7항에 있어서
    상기 흡입배관의 측정 음압이 상기 적정 범위로부터 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우 적정범위이탈을 알리는 신호 발생 단계를 더 포함하는, 다이어프램형 정량펌프 제어 방법.
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