KR102674580B1 - 유체 펌프 및 관련 시스템 및 방법 - Google Patents

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화이트 나이트 플루이드 핸들링 인크.
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Abstract

왕복 유체 펌프는, 펌프 본체, 대상 유체 챔버, 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치되고 제1 헤드 부분 및 제1 벨로우즈를 갖는 제1 플런저로서, 제1 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되도록 구성되고 제1 헤드 부분 및 제1 벨로우즈는 제1 단면 치수를 갖는, 제1 플런저, 및 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치되고 제2 헤드 부분 및 제2 벨로우즈를 갖는 제2 플런저로서, 제2 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되도록 구성되고, 제2 헤드 부분 및 제2 벨로우즈는 제1 단면 치수보다 작은 제2 단면 치수를 갖는, 제2 플런저를 포함한다.

Description

유체 펌프 및 관련 시스템 및 방법{FLUID PUMPS AND RELATED SYSTEMS AND METHODS}
본 개시내용의 실시예는 일반적으로 왕복 플런저를 포함하는 왕복 유체 펌프, 그러한 펌프와 함께 사용하기 위한 구성요소, 및 장치, 및 그러한 왕복 유체 펌프 및 장치를 사용하는 방법에 관한 것이다.
왕복 유체 펌프는 많은 산업에서 사용된다. 왕복 유체 펌프는 일반적으로 펌프 본체 내의 2개의 유체 챔버를 포함한다. 전형적으로, 왕복 피스톤 또는 샤프트가 펌프 본체 내에서 전후로 구동된다. 통상적으로, 하나 이상의 플런저(예를 들어, 다이어프램 또는 벨로우즈)가 왕복 피스톤 또는 샤프트에 연결된다. 왕복 피스톤이 일 방향으로 이동함에 따라, 플런저의 이동은 유체가 2개의 유체 챔버 중 제1 유체 챔버 내로 견인되고 제2 챔버로부터 배출되게 한다. 왕복 피스톤이 반대 방향으로 이동함에 따라, 플런저의 이동은 유체가 제1 챔버로부터 배출되고 제2 챔버 내로 견인되게 한다. 챔버 유입구 및 챔버 유출구가 제1 유체 챔버와 유체 소통하게 제공될 수 있고, 다른 챔버 유입구 및 다른 챔버 유출구가 제2 유체 챔버와 유체 소통하게 제공될 수 있다. 제1 및 제2 유체 챔버로의 챔버 유입구는 공통 단일 펌프 유입구와 유체 소통될 수 있고, 제1 및 제2 유체 챔버로부터의 챔버 유출구는 공통 단일 펌프 유출구와 유체 소통될 수 있어서, 유체는 단일 유체 공급원으로부터 펌프 유입구를 통해 펌프 내로 견인될 수 있고, 유체는 단일 펌프 유출구를 통해 펌프로부터 배출될 수 있다. 유체가 오직 챔버 유입구를 통해 유체 챔버 내로 유동할 수 있고 유체가 오직 챔버 유출구를 통해 유체 챔버의 외부로 유동할 수 있게 보장하도록, 체크 밸브가 유체 챔버 각각의 챔버 유입구 및 유출구에 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 개시내용은 대상 유체(subject fluid)를 펌핑하기 위한 왕복 유체 펌프를 포함한다. 왕복 유체 펌프는 펌프 본체, 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버, 제1 플런저, 및 제2 플런저를 포함할 수 있다. 제1 플런저는 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치될 수 있고, 제1 헤드 부분 및 제1 헤드 부분으로부터 연장하는 제1 벨로우즈를 포함할 수 있고, 제1 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제1 헤드 부분 및 제1 벨로우즈는 제1 단면 치수를 갖는다. 제2 플런저는 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치될 수 있으며 제2 헤드 부분 및 제2 헤드 부분으로부터 연장하는 제2 벨로우즈를 포함할 수 있고, 제2 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제2 헤드 부분 및 제2 벨로우즈는 제1 단면 치수보다 작은 제2 단면 치수를 갖는다.
하나 이상의 실시예에서, 본 개시내용은 대상 유체를 펌핑하기 위한 왕복 유체 펌프를 포함한다. 왕복 유체 펌프는 펌프 본체, 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버, 제1 플런저, 및 제2 플런저를 포함할 수 있다. 제1 플런저는 제1 단면 치수를 가질 수 있고 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치될 수 있으며, 제1 플런저는 가요성 재료를 포함하고 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제2 플런저는 제1 단면 치수보다 작은 제2 단면 치수를 가질 수 있고 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치될 수 있으며, 제2 플런저는 가요성 재료를 포함하고 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창 및 압축하게 구성되고, 제1 플런저는 제2 플런저에 구조적으로 연결된다.
본 개시내용의 일부 실시예는 왕복 유체 펌프를 형성하는 방법을 포함한다. 본 방법은 내부에 단일 대상 유체 챔버를 갖는 펌프 본체를 형성하는 단계, 단일 대상 유체 챔버 내에 제1 플런저를 배치하는 단계로서, 제1 플런저는 제1 단면 치수를 갖는, 제1 플런저를 배치하는 단계, 단일 대상 유체 챔버 내에 제2 플런저를 배치하는 단계로서, 제1 플런저는 제1 단면 치수보다 작은 상이한 제2 단면 치수를 갖는, 제2 플런저를 배치하는 단계, 및 제1 플런저를 제2 플런저에 구조적으로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 상세한 이해를 위해, 유사한 요소가 대체로 유사한 도면부호로 표시되어 있는 첨부 도면과 함께 취해진 후속하는 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 왕복 유체 펌프의 사시도이다.
도 2는 본 개시내용에 따른 왕복 유체 펌프의 일 실시예의 측단면도이다.
도 3은 본 개시내용에 따른 왕복 유체 펌프의 다른 실시예의 측단면도이다.
도 4는 본 개시내용에 따른 왕복 유체 펌프를 형성하는 방법의 일 실시예의 흐름도를 도시한다.
본원에 제시된 예시는 일부 예에서, 임의의 특정 왕복 유체 펌프 또는 그 구성요소의 실제 도면이 아닐 수 있지만, 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 채용되는 이상적인 표현일 수 있다. 또한, 도면들 간의 공통된 요소는 동일한 도면 부호를 가질 수 있다.
본원에 사용된, "제1", "제2", "전방", "후방" 등의 임의의 관계 용어는 본 개시내용 및 첨부 도면을 이해함에 있어 명료함 및 편의를 위해 사용되고, 문맥이 명확하게 달리 지시하는 경우를 제외하고는 어떠한 특정한 선호도 또는 순서를 내포하지 않거나 또는 그에 의존하지 않는다.
본원에서 사용된, 주어진 파라미터, 속성, 또는 조건과 관련된 "실질적으로"라는 용어는, 본 기술 분야의 기술자라면 주어진 파라미터, 속성, 또는 조건이 작은 정도의 불일치, 예컨대 허용가능한 제조 공차 내에서 충족된다는 것을 이해하게 되는 정도를 의미하고 포함한다. 예를 들어, 실질적으로 충족되는 파라미터는 적어도 약 90% 충족될 수 있거나, 적어도 약 95% 충족될 수 있거나, 또는 심지어 적어도 약 99% 충족될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예는 가압 구동 유체를 사용하여 대상 유체를 펌핑하기 위한 왕복 유체 펌프를 포함한다. 일부 실시예에서, 왕복 유체 펌프는 펌프 본체, 제1 플런저, 제2 플런저, 및 외부 제어기를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 플런저는 단일 대상 유체 챔버 내에 배치될 수 있고, 왕복 유체 펌프가 작동 중에 순환됨에 따라 길이방향으로 팽창하고 압축될 수 있다. 제1 플런저는 제1 단면 치수(예를 들어, 직경)를 가질 수 있고, 제2 플런저는 제1 직경보다 작은 제2 단면 치수(예를 들어, 직경)를 가질 수 있다. 따라서, 대상 유체 챔버의 크기는 제1 및 제2 플런저 사이의 단면 치수(예를 들어, 직경)의 차이에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 플런저는 서로에 대해 구조적으로(예를 들어, 물리적으로) 연결될 수 있다. 그 결과, 제1 및 제2 플런저 중 하나의 물리적 운동이 제1 및 제2 플런저 중 나머지 플런저의 운동에 물리적으로 영향을 미친다. 따라서, 제1 및 제2 플런저의 운동은 함께 작동되어 외부 제어기에 의해 제어될 수 있다.
제1 및 제2 플런저는 상이한 직경을 갖기 때문에, 그리고 단일 대상 유체 챔버는 제1 및 제2 플런저 사이의 직경 차이에 의해 적어도 부분적으로 형성되기 때문에, 본 개시내용의 왕복 유체 펌프는 종래의 유체 펌프에 비해 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 왕복 유체 펌프는 작은 양의 대상 유체 펌프를 펌핑하기 위해 비교적 작은 다이어프램을 이용하는 종래의 펌프와 달리, 비교적 큰 플런저(예를 들어, 큰 다이어프램)를 이용하면서 비교적 작은 양(예를 들어, 유량)의 대상 유체가 왕복 유체 펌프(예를 들어, 미세투여(microdosing))에 의해 펌핑되는 것을 가능하게 할 수 있다. 작은 다이어프램을 이용하는 것은 다이어프램의 내구성 및 신뢰성을 현저히 감소시킨다. 예를 들어, 작은 다이어프램의 벨로우즈는 종종 사용 중에 고장을 일으킨다. 그 결과, 본 개시내용의 왕복 유체 펌프는 왕복 유체 펌프의 내구성 및 신뢰성을 증가시키면서 왕복 유체 펌프에 의해 상대적으로 작은 양의 대상 유체 펌프가 펌핑되게 할 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 왕복 유체 펌프(100)의 일 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 왕복 유체 펌프(100)는 예를 들어 압축 가스(예를 들어, 공기)와 같은 가압 구동 유체를 사용하여, 예를 들어 액체(예를 들어, 물, 오일, 산 등), 가스 또는 분말 물질과 같은 대상 유체를 펌핑하도록 구성된다. 따라서, 일부 실시예에서, 왕복 유체 펌프(100)는 공압식 작동 유체 펌프를 포함할 수 있다.
왕복 유체 펌프(100)는 펌프 본체(102)를 형성하도록 함께 조립될 수 있는 둘 이상의 구성요소를 포함할 수 있는 펌프 본체(102)를 포함한다. 예를 들어, 펌프 본체(102)는 중앙 본체(104), 중앙 본체의 제1 측면 상에서 중앙 본체(104)에 부착될 수 있는 제1 단부 피스(106), 및 대향하는 제2 측면 상에서 중앙 본체(104)에 부착될 수 있는 제2 단부 피스(108)를 포함할 수 있다.
왕복 유체 펌프(100)는 대상 유체 유입구(114) 및 대상 유체 유출구(116)를 또한 포함할 수 있다. 왕복 유체 펌프(100)의 작동 동안에, 왕복 유체 펌프(100)는 대상 유체 유입구(114)를 통해 왕복 유체 펌프(100) 내로 대상 유체를 견인할 수 있고, 대상 유체를 왕복 유체 펌프(100)로부터 대상 유체 유출구(116)를 통해 외부로 배출할 수 있다.
도 2는 도 1의 왕복 유체 펌프(100)의 개략적인 평면 단면도이다. 왕복 유체 펌프(100)는 제1 플런저(120), 제2 플런저(122), 제1 피스톤 챔버(144), 제2 피스톤 챔버(146), 제1 피스톤(140), 제2 피스톤(142), 제1 센서 조립체(109) 및 제2 센서 조립체(111)를 포함한다. 펌프 본체(102)가 공동(110)을 내부에 포함(예를 들어, 수납)할 수 있다. 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122)는 공동(110) 내에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 플런저(120, 122)는 각각 가요성 폴리머 재료(예를 들어, 열경화성 또는 열가소성 재료)로 형성될 수 있고 이를 포함할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 각각은 예를 들어 (도면에 도시된 바와 같이) 다이어프램 및/또는 벨로우즈를 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 플런저(120, 122)는 왕복 유체 펌프(100)가 작동 중에 순환됨에 따라(즉, 도 2에 도시된 도면으로부터 좌측 및 우측 수평 방향으로), 공동(110) 내에서 길이방향으로 팽창하고 압축될 수 있다.
제1 및 제2 플런저(120, 122)는 공동(110)을 제1 및 제2 플런저(120, 122) 외부의 대상 유체 챔버(126), 제1 플런저(120) 내부(예를 들어, 제1 플런저(120)의 벨로우즈 내)의 제1 구동 유체 챔버(127), 및 제2 플런저(122) 내부(예를 들어, 제2 플런저(122)의 벨로우즈 내)의 제2 구동 유체 챔버(129)로 분할할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 플런저(120, 122)는 구조적으로(예를 들어, 물리적으로) 서로 연결될 수 있다. 그 결과, 제1 및 제2 플런저(120, 122) 중 하나의 물리적 운동은 제1 및 제2 플런저(120,122) 중 나머지 플런저의 운동에 물리적으로 영향을 미친다(예를 들어, 구동한다). 따라서, 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 운동은 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 함께 작동될 수 있고 외부 제어기(170)에 의해 제어될 수 있다.
제1 플런저(120)는 제1 외경(D1)을 가질 수 있고, 제2 플런저(122)는 제2 외경(D2)을 가질 수 있다. 제2 플런저(122)의 제2 외경(D2)은 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제2 플런저(122)의 제2 외경(D2)에 대한 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1)의 비율은 약 1.10 내지 약 3.00의 범위 내일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 제2 플런저(122)의 제2 외경(D2)에 대한 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1)의 비율은 약 1.20일 수 있다. 추가적인 실시예에서, 제2 플런저(122)의 제2 외경(D2)에 대한 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1)의 비율은 약 2.00일 수 있다. 또한, 특정 비율이 본원에 기재되어 있지만, 본 기술 분야의 기술자라면 1.00을 초과하는 임의의 비율(예를 들어, 3.00, 5.00, 10.00, 또는 그를 초과하는 비율)이 본 개시내용의 범주 내에 있다는 것을 쉽게 인식할 수 있을 것이다.
일부 실시예에서, 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1) 및 대상 유체 챔버(126)의 내경은 적어도 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, 1/100 내지 1/10 인치 내). 예를 들어, 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1)은, 제1 플런저(120)가 대상 유체 챔버(126) 내에 끼워지게 하기 위해 대상 유체 챔버(126)의 내경보다 단지 약간 작을 수 있다. 그 결과, 일부 실시예에서, 제2 플런저(122)의 제2 직경(D2)에 대한 대상 유체 챔버(126)의 내경의 비율은 약 1.10 내지 약 3.00의 범위 내일 수 있다. 더 상세히 후술되는 바와 같이, 왕복 유체 펌프(100)를 통한 대상 유체의 유량(예를 들어, 왕복 유체 펌프(100)에 의해 야기됨)은 제1 플런저(120)와 제2 플런저(122) 사이의 직경(D1, D2)의 크기 차이에 적어도 부분적으로 기초한다.
하나 이상의 실시예에서, 제1 플런저(120)는 제1 헤드 부분(136) 및 제1 플런저(120)의 제1 헤드 부분(136)으로부터 연장되는 제1 벨로우즈(137)를 포함할 수 있다. 추가로, 제2 플런저(122)는 제2 헤드 부분(138) 및 제2 플런저(122)의 제2 헤드 부분(138)으로부터 연장되는 제2 벨로우즈(139)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 플런저(120)의 제1 헤드 부분(136)은 제1 플런저(120)의 제1 벨로우즈(137)에 대향하는 제1 플런저 면(141)을 포함할 수 있고, 제2 플런저(122)의 제2 헤드 부분(138)은 제2 플런저(122)의 제2 벨로우즈(139)에 대향하는 제2 플런저 면(143)을 포함할 수 있다.
작동을 위한 배향으로 대상 유체 챔버(126) 내에 배치될 때, 제1 플런저(120)의 제1 플런저 면(141)은 제2 플런저(122)의 제2 플런저 면(143)과 면할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 플런저(120)의 제1 플런저 면(141)은 제2 플런저(122)의 제2 플런저 면(143) 과 물리적으로 접촉할 수 있다. 또한, 일부 예에서, 제1 플런저(120)의 제1 헤드 부분(136)의 일부는 제2 플런저(122)의 제2 헤드 부분(138)의 일부 내로 나사 결합될 수 있거나 또는 그 반대일 수 있다. 추가적인 실시예에서, 제1 플런저(120)의 제1 헤드 부분(136)과 제2 플런저(122)의 제2 헤드 부분(138)은 단일의 일체형 본체일 수 있다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122)는 단일의 일체형 본체일 수 있다.
제1 플런저(120)의 주연 에지(123)가 펌프 본체(102)에 부착될 수 있고, 유밀 시일이 펌프 본체(102) 와 제1 플런저(120) 사이에 제공될 수 있다. 유사하게, 제2 플런저(122)의 주연 에지(125)가 펌프 본체(102)에 부착될 수 있고, 유밀 시일이 펌프 본체(102) 와 제2 플런저(122) 사이에 제공될 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 펌프 본체(102)는 대상 유체 유입구(114)로부터 그리고 펌프 본체(102)를 통해 대상 유체 챔버(126) 내로 이어지는 대상 유체 유입구 경로(130)를 포함할 수 있고, 펌프 본체(102)는 대상 유체 챔버(126)로부터 펌프 본체(102)를 통해 대상 유체 유출구(116)로 이어지는 대상 유체 유출구 경로(134)를 포함할 수 있다. 따라서, 대상 유체는 단일 유체 공급원으로부터 대상 유체 유입구(114)를 통해 왕복 유체 펌프(100) 내로 견인될 수 있고, 대상 유체는 대상 유체 유출구(116)를 통해 왕복 유체 펌프(100)로부터 배출될 수 있다. 일부 실시예에서, 대상 유체 유입구 경로(130)는 둘 이상의 대상 유체 유입구 경로(130a, 130b)를 포함할 수 있다.
또한, 왕복 유체 펌프(100)는 하나 이상의 대상 유체 유입구 체크 밸브, 및 대상 유체 유입구 경로(130) 및 대상 유체 유출구 경로(134) 내에 배치된 하나 이상의 대상 유체 유출구 체크 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상 유체 유입구 체크 밸브는, 유체가 대상 유체 유입구 경로(130)를 통해 대상 유체 챔버(126) 내로 유동할 수 있지만 대상 유체 유입구 경로(130)를 통해 대상 유체 챔버(126)로부터 외부로 유동할 수 없는 것을 보장하도록 대상 유체 유입구 경로(130)에 근접하여 제공될 수 있다. 대상 유체 유출구 체크 밸브는, 유체가 대상 유체 유출구 경로(134)를 통해 대상 유체 챔버(126)로부터 외부로 유동할 수 있지만 대상 유체 유출구 경로(134)를 통해 대상 유체 챔버(126) 내로 유동할 수 없는 것을 보장하도록 대상 유체 유출구 경로(134)에 근접하여 제공될 수 있다. 체크 밸브는, 예를 들어 볼 체크 밸브, 다이어프램 체크 밸브, 자석 체크 밸브 등과 같은, 일 방향으로의 유동을 허용하고 반대 방향으로의 유동을 제한하는 임의의 적절한 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 체크 밸브는 2014년 4월 25일자로 출원되었으며 그 개시내용 전체가 본원에 참조로서 포함된 Simmons의 미국 특허 출원 번호 14/262,146(US 2014/0334957 A1)에 기술된 볼 체크 밸브 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 제1 피스톤(140)은 제1 피스톤 헤드(148) 및 제1 샤프트(150)를 포함할 수 있다. 제2 피스톤(142)은 제2 피스톤 헤드(152) 및 제2 샤프트(154)를 포함할 수 있다. 제1 샤프트(150)는 하나의 길이방향 단부 상에서 제1 피스톤 헤드(148)로부터 연장할 수 있고, 대향하는 제2 길이방향 단부 상에서 제1 플런저(120)에 결합될 수 있다. 제1 샤프트(150)는 제1 구동 유체 챔버(127)와 면하는(즉, 제1 플런저 면(141)에 대향하는), 제1 플런저(120)의 측면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 샤프트(150)는 제1 피스톤 헤드(148)로부터 그리고 (예를 들어, 제1 플런저(120)의 벨로우즈를 통해) 제1 플런저(120) 내로 연장할 수 있다.
또한, 제2 샤프트(154)는 하나의 길이방향 단부 상에서 제2 피스톤 헤드(152)로부터 연장할 수 있고, 대향하는 제2 길이방향 단부 상에서 제2 플런저(122)에 결합될 수 있다. 제2 샤프트(154)는 제2 구동 유체 챔버(129)와 면하는(즉, 제2 플런저 면(143)에 대향하는), 제2 플런저(122)의 측면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제2 샤프트(154)는 제2 피스톤 헤드(152)로부터, 그리고 (예를 들어, 제2 플런저(122)의 벨로우즈를 통해) 제2 플런저(122) 내로 연장할 수 있다.
제1 센서 조립체(109)는 왕복 유체 펌프(100)의 외부로부터 제1 단부 피스(106)의 내부로 연장될 수 있다. 제2 센서 조립체(111)는 왕복 유체 펌프(100)의 외부로부터 제2 단부 피스(108)의 내부로 연장될 수 있다. 더 상세히 후술되는 바와 같이, 왕복 유체 펌프(100)의 외부 제어기(170)가 왕복 유체 펌프(100)를 작동시키기 위해 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)를 이용할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 피스톤(140)의 제1 피스톤 헤드(148)는 제1 센서-수용 공동(164)을 포함할 수 있다. 제1 센서-수용 공동(164)은 제1 피스톤 헤드(148)를 통해 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 또한, 제2 피스톤(142)의 제2 샤프트(154)는 제2 센서-수용 공동(166)을 포함할 수 있다. 제2 센서-수용 공동(166)은 제2 피스톤 헤드(152)를 통해서 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 센서 수용 공동(164, 166)은 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)의 적어도 일부를 각각 수용하도록 크기 및 형상이 결정될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 센서 조립체(109)는 제1 센서 부분(182) 및 제1 표적 부분(184)을 포함할 수 있다. 제1 센서 부분(182)은 제1 피스톤 챔버(144) 내에 배치될 수 있고 제1 피스톤 챔버(144)를 통해서 연장할 수 있다. 또한, 제1 센서 부분(182)은 제1 피스톤(140)의 제1 샤프트(150)의 제1 센서-수용 공동(164) 내로 적어도 부분적으로 연장할 수 있다. 제1 센서 조립체(109)의 제1 표적 부분(184)은 제1 센서 수용 공동(164)의 베이스(즉, 내부 단부)에 배치될 수 있다. 제1 센서 부분(182)은 제1 표적 부분(184)에 대한 제1 센서 부분(182)의 근접도(proximity)를 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 제2 센서 조립체(111)는 제2 센서 부분(186) 및 제2 표적 부분(188)을 포함할 수 있다. 제2 센서 부분(186)은 제2 피스톤 챔버(146) 내에 배치될 수 있고 제2 피스톤 챔버(146)를 통해 연장할 수 있다. 또한, 제2 센서 부분(186)은 제2 피스톤(142)의 제2 샤프트(154)의 제2 센서 수용 공동(166) 내로 적어도 부분적으로 연장할 수 있다. 제2 센서 조립체(111)의 제2 표적 부분(188)은 제2 센서 수용 공동(166)의 베이스(즉, 내부 단부) 내에 배치될 수 있다. 제2 센서 부분(186)은 제2 표적 부분(188)에 대한 제2 센서 부분(186)의 근접도를 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)는 자기 근접 센서 및 표적을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)는 유도 근접 센서 및 표적을 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서, 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)는 광학 근접 센서 및 표적을 포함할 수 있다.
계속 도 2를 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 단부 피스(106)는 제1 단부 피스(106)의 벽을 통해 연장하는 하나 이상의 제1 구동 유체 유입구(174a, 174b)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 제1 구동 유체 유입구(174a, 174b)는 제1 구동 유체 챔버(127)(제1 플런저(120)의 벨로우즈 내의 구동 유체 챔버)로의 그리고 제1 피스톤 챔버(144)로의 구동 유체 유동 경로를 제공할 수 있다. 또한, 일부 예에서, 하나 이상의 제1 구동 유체 유입구(174a, 174b)는 제1 피스톤 챔버(144)를 위한 구동 유체 유출구로서의 역할을 할 수 있다. 또한, 하나 이상의 제1 구동 유체 유입구(174a, 174b)는 왕복 유체 펌프(100)의 특정 작동 중에 적어도 일 방향으로 유체 유동을 제한할 수 있는 적어도 하나의 밸브(예를 들어, 체크 밸브)를 각각 포함할 수 있다.
또한, 제2 단부 피스(108)는 제2 단부 피스(108)의 벽을 통해 연장하는 하나 이상의 제2 구동 유체 유입구(178a, 178b)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 제2 구동 유체 유입구(178a, 178b)는 제2 구동 유체 챔버(129)(제2 플런저(122)의 벨로우즈 내의 구동 유체 챔버)로의 그리고 제2 피스톤 챔버(146)로의 구동 유체 유동 경로를 제공할 수 있다. 또한, 일부 예에서, 하나 이상의 제2 구동 유체 유입구(178a, 178b)는 제2 피스톤 챔버(146)를 위한 구동 유체 유출구로서 기능할 수 있다. 또한, 하나 이상의 제2 구동 유체 유입구(178a, 178b)는 왕복 유체 펌프(100)의 특정 작동 도중 적어도 일 방향으로 유체 유동을 제한할 수 있는 적어도 하나의 밸브(예를 들어, 체크 밸브)를 각각 포함할 수 있다.
작동 중에, 제1 플런저(120)는 도 2의 관점에서 우측 방향으로 팽창하고 좌측 방향으로 압축될 수 있다. 유사하게, 제2 플런저(122)는 좌측 방향으로 팽창되고 도 2의 사시도로부터 우측 방향으로 압축될 수 있다. 달리 말하면, 제1 및 제2 플런저(120, 122)는 작동 중에 압축 및 팽창 스트로크를 통해 순환할 수 있다.
제1 플런저(120)가 팽창하고(즉, 팽창 스트로크를 통해 이동하고) 제2 플런저(122)가 압축 됨(즉, 압축 스트로크를 통해 이동됨)에 따라, 제1 구동 유체 챔버(127)의 체적이 증가하고, 대상 유체 챔버(126)의 체적이 감소하고, 제2 구동 유체 챔버(129)의 체적이 감소한다. 그 결과, 대상 유체는 대상 유체 유출구 경로(134)를 통해 대상 유체 챔버(126)로부터 배출될 수 있다. 제1 플런저(120)는 제1 구동 유체 챔버(127) 내에 가압 구동 유체를 제공함으로써 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 또한, 제2 플런저(122)는, 팽창하여 제2 피스톤 챔버(146) 및 제2 구동 유체 챔버(129)를 통풍시키는 제1 플런저(120)에 의해 압축될 수 있다.
반대로, 제2 플런저(122)가 팽창하고(즉, 팽창 스트로크를 통해 이동하고) 제1 플런저(120)가 압축됨(즉, 압축 스트로크를 통해 이동함)에 따라, 제2 구동 유체 챔버(129)의 체적은 증가하고, 대상 유체 챔버(126)의 체적은 증가하고, 제1 구동 유체 챔버(127)의 체적은 감소한다. 그 결과, 대상 유체는 대상 유체 유입구 경로(130)를 통해 대상 유체 챔버(126) 내로 견인될 수 있다. 제2 플런저(122)는 팽창될 수 있고, 제1 플런저(120)는, 팽창하여 제1 피스톤 챔버(144) 및 제1 구동 유체 챔버(127)를 통풍시키는 제2 플런저(122)에 의해 적어도 부분적으로 압축될 수 있다. 더 상세히 후술되는 바와 같이, 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 압축 및 팽창은 외부 제어기(170)에 의해 제어될 수 있다.
제1 플런저(120)의 팽창 스트로크를 개시하기 위해, 가압 구동 유체가 왕복 유체 펌프(100)의 제1 단부 피스(106)의 제1 구동 유체 유입구(174a, 174b)의 하나 이상을 통해 삽입될 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 가압 구동 유체(예를 들어, 공기)가 하나 이상의 제1 구동 유체 유입구(174a, 174b)를 통해 제1 구동 유체 챔버(127) 내로 그리고 제1 피스톤 챔버(144) 내로 삽입될 수 있다. 그 결과, 제1 구동 유체 챔버(127) 및 제1 피스톤 챔버(144)는 가압 구동 유체로 가압될 수 있고, 이는 제1 플런저(120)가 팽창 스트로크를 개시하게 할 수 있다. 달리 말하면, 제1 구동 유체 챔버(127)와 제1 피스톤 챔버(144)를 가압함으로써 제1 플런저(120)(및 제1 플런저(120)의 벨로우즈)를 팽창시킬 수 있다.
제1 플런저(120)가 팽창 스트로크를 통해 이동함에 따라, 대상 유체 챔버(126) 내의 대상 유체는 대상 유체 챔버(126)로부터 대상 유체 유출구 경로(134)를 통해 그리고 대상 유체 유출구(116)를 통해 배출될 수 있다.
대상 유체 챔버(126)로부터 대상 유체를 배출한 후, 제1 플런저(120)의 압축 스트로크를 개시하기 위해, 제1 구동 유체 챔버(127) 및 제1 피스톤 챔버(144)는 감압(예를 들어, 주위, 감압 영역 또는 진공에 통풍)될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 제1 플런저(120)는 제2 플런저(122)의 팽창 스트로크로 인해 압축된다. 제1 플런저(120)가 압축 스트로크를 통해 이동함에 따라 대상 유체는 대상 유체 유입구 경로(130)를 통해 대상 유체 챔버(126) 내로 견인될 수 있다.
제2 플런저(122)의 팽창 스트로크를 개시하기 위해, 가압 구동 유체는 왕복 유체 펌프(100)의 제2 단부 피스(108)의 하나 이상의 제2 구동 유체 유입구(178a, 178b)를 통해 삽입될 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 가압 구동 유체는 하나 이상의 제2 구동 유체 유입구(178)를 통해 제2 구동 유체 챔버(129) 내로 그리고 제2 피스톤 챔버(146) 내로 삽입될 수 있다. 그 결과, 제2 구동 유체 챔버(129) 및 제2 피스톤 챔버(146)는 가압 구동 유체로 가압될 수 있고, 이는 제2 플런저(122)가 팽창 스트로크를 개시하게 할 수 있다. 달리 말하면, 제2 구동 유체 챔버(129) 및 제2 피스톤 챔버(146)를 가압함으로써 제2 플런저(122)(및 제2 플런저(122)의 벨로우즈)를 팽창시킬 수 있다. 제2 플런저(122)가 팽창 스트로크를 통해 이동함에 따라, 대상 유체는 대상 유체 유입구 경로(130)를 통해 대상 유체 챔버(126) 내로 견인될 수 있다.
대상 유체를 대상 유체 챔버(126) 내로 견인한 후에, 제2 플런저(122)의 압축 스트로크를 개시하기 위해, 제2 구동 유체 챔버(129) 및 제2 피스톤 챔버(146)는 감압(예를 들어, 주위, 감압 또는 심지어 진공으로 통풍)될 수 있으며, 제1 플런저(120)는 (상술한) 팽창 스트로크를 통해 이동될 수 있다. 제2 플런저(122)가 압축 스트로크를 통해 이동함에 따라, 대상 유체는 대상 유체 챔버(126)로부터 대상 유체 유출구 경로(134)를 통해 배출될 수 있다.
따라서, 왕복 유체 펌프(100)의 펌핑 동작을 구동하기 위해, 제1 구동 유체 챔버(127) 및 제2 구동 유체 챔버(129)는 상술한 바와 같이 펌프 본체(102) 내에서 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122)를 전후로 왕복 운동(예를 들어, 순차적 팽창 및 압축 스트로크를 통해 이동)시키도록 교번 또는 순환 방식으로 가압될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 기술 분야의 일반적인 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 왕복 유체 펌프(100)는 제1 구동 유체 챔버(127) 와 제2 구동 유체 챔버(129) 사이에서 전후로 가압 구동 유체의 유동을 시프팅시키기 위한 시프팅 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 시프팅 메커니즘은 예를 들어 제1 및 제2 피스톤(140, 142) 및 셔틀 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 왕복 유체 펌프(100)는 2011년 9월 9일자로 출원되었으며 그 개시내용 전체가 본원에 참조로서 포함된 Simmons 외의 미국 특허 출원 번호 13/228,934에 기술된 셔틀 밸브 조립체를 포함할 수 있다
다시 도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이, 하나 이상의 실시예에서, 펌핑 동작(예를 들어, 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 팽창 및 압축 스트로크)은 외부 제어기(170)에 의해 작동될 수 있다. 특히, 외부 제어기(170)는 구동 유체 공급원(예를 들어, 압축 공기의 공급원)에 작동가능하게 결합될 수 있고, 구동 유체가 왕복 유체 펌프(100) 내로 삽입되는 시기 및 위치를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 제어기(170)는 프로그램가능 로직 제어기(PLC)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 제어기(170)는 프로세스를 제어(예를 들어, 유체를 펌핑)하기 위해 강건하고 적응된 디지털 컴퓨터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 제어기(170)는 GALILTM 또는 본 기술 분야에서 공지된 임의의 다른 PLC에 의해 제조된 RIO-47100을 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 외부 제어기(170)는 왕복 유체 펌프(100)의 제1 센서 조립체(109) 및 제2 센서 조립체(111)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 전술된 바와 같이, 제1 센서 조립체(109)는 왕복 유체 펌프(100)의 제1 단부 피스(106) 내에 배치될 수 있고, 제2 센서 조립체(111)는 왕복 유체 펌프(100)의 제2 단부 피스(108) 내에 배치될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)의 제1 및 제2 센서 부분은 제1 및 제2 표적 부분 각각에 대한 제1 및 제2 센서 부분의 근접도를 결정하도록 구성된다.
제1 표적 부분(184)에 대한 제1 센서 부분(182)의 결정된 근접도 및 제2 표적 부분(188)에 대한 제2 센서 부분(186)의 결정된 근접도에 기초하여, 외부 제어기(170)는 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122)의 팽창 및 압축 스트로크를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 왕복 유체 펌프(100)의 펌핑 동작 중, 외부 제어기(170)는 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122)의 팽창 및 압축 스트로크의 말단을 감지하기 위해 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 외부 제어기(170)가, 제1 센서 조립체(109)의 제1 센서 부분(182)이 제1 센서 조립체(109)의 제1 표적 부분(184)에 대해 가장 근접한 위치에 있는 것을 (제1 센서 조립체(109)를 통해) 감지할 때, 외부 제어기(170)는 제1 플런저(120)가 압축 스트로크의 말단에 있다고 결정할 수 있다. 또한, 제1 플런저(120)가 압축 스트로크의 말단에 있다고 결정하는 것에 기초하여, 외부 제어기(170)는 제1 플런저(120)의 팽창 스트로크를 개시하기 위해 가압 구동 유체가 제1 피스톤 챔버(144) 및 제1 구동 유체 챔버(127) 내로 삽입되게 할 수 있다.
반대로, 외부 제어기(170)가, 제1 센서 조립체(109)의 제1 센서 부분(182)이 제1 센서 조립체(109)의 제1 표적 부분(184)에 대해 최소로 근접한(즉, 가장 먼) 위치에 있다는 것을 (제1 센서 조립체(109)를 통해) 감지할 때, 외부 제어기(170)는 제1 플런저(120)가 팽창 스트로크의 말단에 있다고 결정할 수 있고, 외부 제어기(170)는 제1 구동 유체 챔버(127) 및 제1 피스톤 챔버(144)가 감압되게 할 수 있고, 제1 플런저(120)의 압축 스트로크를 개시하기 위해 가압 구동 유체가 제2 피스톤 챔버(146) 내로 삽입되게 할 수 있다. 또한, 외부 제어기(170)는 팽창 및 압축 스트로크를 통해 제2 플런저(122)를 이동시키기 위해 유사한 방식으로 제2 센서 조립체(111)를 이용할 수 있다. 전술한 견지에서, 외부 제어기(170)는, 제1 구동 유체 챔버(127) 및 제2 구동 유체 챔버(129)를 독립적으로 가압 및 통풍하기 위해(예를 들어, 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 팽창 및 압축 스트로크를 유발 및 제어하기 위해) 각각의 밸브(예를 들어, 제1 및 제2 구동 유체 유입구(174, 178) 내의 밸브)에 신호를 보내는 시기를 결정하는데 제1 및 제2 센서 조립체(109, 111)를 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 왕복 유체 펌프(100)는 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 크기 차이(예를 들어, 직경(D1, D2)의 차이)에 기초하여 대상 유체를 펌핑할 수 있다. 특히, 대상 유체 챔버(126)의 크기는 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122) 사이의 크기 차이에 기초하여 결정된다(예를 들어, 형성된다). 그 결과, 왕복 유체 펌프(100)의 각각의 완전한 스트로크(complete stroke)(예를 들어, 각각의 플런저의 팽창 및 압축 스트로크) 중 얼마나 많은 대상 유체가 대상 유체 챔버(126)로 견인되고 그로부터 배출되는 지가 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122) 사이의 크기 차이에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 제1 및 제2 플런저(120, 122)가 상대적으로 동일한 크기에 근접한다면, 대상 유체 챔버(126)의 크기는 비교적 작을 것이며, 왕복 유체 펌프(100)의 각각의 스트로크 중 펌핑되는 유체의 양은 비교적 작을 것이다. 또한, 대상 유체 챔버(126)의 크기는 제1 플런저(120)의 크기와 제2 플런저(122)의 크기 사이의 차이가 증가함에 따라 증가한다. 따라서, 왕복 유체 펌프(100)의 각각의 스트로크 중에 펌핑되는 유체의 양은 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 크기 차이에 기초하여 선택될 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 일부 실시예에서, 공동(110)의 내경은 약 3.0 인치일 수 있고, 제2 플런저(122)의 제2 직경(D2)은 약 1.5 인치일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 플런저(120, 122)가 공동(110) 내에서 길이방향 전후로 병진할 수 있는 거리는 약 1.5 인치일 수 있다. 따라서, 왕복 유체 펌프(100)의 완전 사이클 도중 왕복 유체 펌프(100)는 대상 유체의 약 8.0 in3을 펌핑(예를 들어, 토출)할 수 있다. 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 특정 직경 및 병진의 특정 거리가 제공되지만, 본 기술 분야의 일반적 기술자라면 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 직경(D1, D2)이 임의의 크기일 수 있고 병진의 거리가 임의의 크기일 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 예를 들어, 제1 플런저(120)의 제1 직경(D1)은 약 1.0 인치 내지 약 6.0 인치의 범위 내에 있을 수 있고, 제2 플런저(122)의 제2 직경(D2)은 약 0.5 인치 내지 약 5.5 인치의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 병진의 거리는 약 0.5 인치 내지 약 2.0 인치의 범위 내에 있을 수 있다.
전술한 결과로서, 본 개시내용의 왕복 유체 펌프(100)는 종래의 유체 펌프에 비해 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 왕복 유체 펌프(100)는 소량의 대상 유체를 펌핑하기 위해 비교적 작은 다이어프램을 이용하는 종래의 펌프와 달리 비교적 큰 플런저(예를 들어, 큰 다이어프램)를 사용하면서 왕복 유체 펌프(100)에 의해 비교적 작은 양의 대상 유체(예를 들어, 미세투여)가 펌핑될 수 있게 할 수 있다. 작은 다이어프램을 이용하는 것은 다이어프램의 내구성 및 신뢰성을 현저히 감소시킨다. 예를 들어, 작은 다이어프램의 벨로우즈는 종종 사용 중에 고장을 일으킨다. 그 결과, 본 개시내용의 왕복 유체 펌프(100)를 증가시키는 것은 왕복 유체 펌프(100)의 내구성 및 신뢰성을 증가시키면서 비교적 작은 양(예를 들어, 작은 유량)의 대상 유체(예를 들어, 미세투여)가 왕복 유체 펌프(100)에 의해 펌핑될 수 있게 한다.
도 1 및 도 2의 왕복 유체 펌프(100)가 2개의 플런저를 채용하는 것으로 도시되었지만, 본 개시내용의 유체 펌프의 추가적인 실시예는 2개 초과의 플런저를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 왕복 유체 펌프(100)는 단일의 일체형 파트를 형성하는 2개의 플런저를 포함할 수 있고, 단일의 일체형 파트의 각각의 단부 상의 직경은 크기가 상이하다.
도 3은 제2 외경(D2)에 대한 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1)의 상이한 비율을 갖는 왕복 유체 펌프(300)의 개략적인 평단면도를 포함한다. 특히, 도 3의 실시예에서, 제2 외경(D2) 에 대한 제1 플런저(120)의 제1 외경(D1)의 비율은 약 1.2이다.
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따르는 왕복 유체 펌프(100)를 형성하는 방법(400)의 흐름도를 도시한다. 일부 실시예에서, 방법(400)은 펌프 본체(102)를 형성하는 동작(410)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작(410)은 단일 대상 유체 챔버(126)를 가지는 펌프 본체(102)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 동작(410)은 제1 단부 피스(106) 및 제2 단부 피스(108)를 중앙 본체(104)에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 동작(410)은 도 1 내지 도 3과 관련하여 전술한 구성 중 임의의 구성에 따라서 펌프 본체(102)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
방법(400)은 제1 플런저(120)를 단일 대상 유체 챔버(126) 내에 배치하는 단계의 동작(420)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작(420)은 제1 플런저(120)를 단일 대상 유체 챔버(126) 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 플런저(120)는 제1 직경(D1)을 갖는다. 일부 실시예에서, 동작(420)은 단일 대상 유체 챔버(126) 내에 제1 헤드 부분(136) 및 제1 벨로우즈(137)를 갖는 제1 플런저(120)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 방법(400)은 제2 플런저(122)를 단일 대상 유체 챔버(126) 내에 배치하는 단계의 동작(430)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작(430)은 제2 플런저(122)를 단일 대상 유체 챔버(126) 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 플런저(122)는 제1 직경(D1)보다 작은 상이한 제2 직경(D2)을 갖는다. 일부 실시예에서, 동작(430)은 단일 대상 유체 챔버(126) 내에 제2 헤드 부분(138) 및 제2 벨로우즈(139)를 갖는 제2 플런저(122)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 동작(420) 및 동작(430)은 펌프 본체(102)의 공동(110)을 제1 및 제2 플런저(120, 122)의 외부 상의 대상 유체 챔버(126), 제1 플런저(120)의 내부(예를 들어, 제1 플런저(120)의 벨로우즈 내)의 제1 구동 유체 챔버(127), 및 제2 플런저(122)의 내부(예를 들어, 제2 플런저(122)의 벨로우즈 내)의 제2 구동 유체 챔버(129)로 분할하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 동작(420 및 430)은 도 2 및 도 3과 관련하여 위에서 설명된 구성 중 임의의 구성에 따라 대상 유체 챔버(126) 내에 제1 및 제2 플런저(120, 122)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 방법(400)은 제1 플런저(120)를 제2 플런저(122)에 구조적으로 연결하는 동작(440)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작(440)은 제1 플런저(120)의 일부를 제2 플런저(122)의 일부 내로 나사 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 동작(440)은 임의의 적합한 방식(예를 들어, 제1 및 제2 플런저(120, 122)를 일체식으로 형성하는 접착제, 체결구)에 따라 제1 및 제2 플런저(120, 122)를 구조적으로 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 동작(440)은 도 2 및 도 3과 관련하여 전술한 구성 중 임의의 구성에 따라 제1 및 제2 플런저(120, 122)를 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법(400)은 제1 플런저(120)의 제1 직경(D1)과 제2 플런저(122)의 제2 직경(D2)의 비율을 약 1.10 내지 약 3.00의 범위 내에서 갖도록 제1 플런저(120)와 제2 플런저(122)를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 방법(400)은 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122)의 직경(D1, D2)이 약 1.20의 비율을 갖도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 방법(400)은 제1 플런저(120) 및 제2 플런저(122)의 직경(D1, D2)이 약 2.00의 비율을 갖도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
전술되고 첨부된 도면에 예시된 개시내용의 실시예는 본 개시내용의 범주를 제한하지 않으며, 이는 첨부된 청구범위 및 그의 법률적 균등물의 범주에 포함된다. 임의의 균등한 실시예가 본 개시내용의 범주 내에 있다. 사실상, 본원에서 도시되고 설명된 것들에 더하여, 설명된 요소의 대안적인 유용한 조합과 같은 본 개시내용의 다양한 변형례가 상세한 설명으로부터 본 기술 분야의 기술자에게 명확해질 것이다. 이러한 변형례 및 실시예는 또한 첨부된 청구범위 및 균등물의 범주 내에 있다.

Claims (22)

  1. 대상 유체를 펌핑하기 위한 왕복 유체 펌프이며,
    펌프 본체;
    펌프 본체 내의 대상 유체 챔버로서, 균일한 내경을 갖는, 대상 유체 챔버;
    펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치되고 제1 헤드 부분 및 제1 헤드 부분으로부터 연장하는 제1 벨로우즈를 포함하는 제1 플런저로서, 제1 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제1 헤드 부분 및 제1 벨로우즈는 대상 유체 챔버의 균일한 내경과 적어도 동일한 제1 외경을 갖는, 제1 플런저, 및
    펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치되고 제2 헤드 부분 및 제2 헤드 부분으로부터 연장하는 제2 벨로우즈를 포함하는 제2 플런저로서, 제2 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제2 헤드 부분 및 제2 벨로우즈는 제1 외경보다 작은 제2 외경을 갖는, 제2 플런저를 포함하고,
    제1 헤드 부분과 제2 헤드 부분 중 하나의 일부는 제1 헤드 부분과 제2 헤드 부분 중 다른 하나의 일부 내로 나사 결합되는, 왕복 유체 펌프.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 제1 플런저의 제1 헤드 부분은 제1 플런저 면을 포함하고, 제2 플런저의 제2 헤드 부분은 제1 헤드 부분의 제1 플런저 면과 물리적으로 접촉하는 제2 플런저 면을 포함하는, 왕복 유체 펌프.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 제1 플런저의 제1 외경은 제2 플런저의 제2 외경에 대하여 1.10 내지 3.00의 범위 내에 있는, 왕복 유체 펌프.
  6. 제5항에 있어서, 제1 플런저의 제1 외경은 제2 플런저의 제2 외경에 대하여 1.20인, 왕복 유체 펌프.
  7. 제5항에 있어서, 제1 플런저의 제1 외경은 제2 플런저의 제2 외경에 대하여 2.00인, 왕복 유체 펌프.
  8. 제1항에 있어서, 제1 플런저 및 제2 플런저는 단일의 일체형 본체로 형성되는, 왕복 유체 펌프.
  9. 대상 유체를 펌핑하기 위한 왕복 유체 펌프이며,
    펌프 본체;
    펌프 본체 내의 대상 유체 챔버로서, 균일한 내경을 갖는, 대상 유체 챔버;
    제1 외경을 갖고 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치되는 제1 플런저로서, 제1 플런저는 가요성 재료를 포함하고 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제1 플런저는 대상 유체 챔버의 균일한 내경과 적어도 동일한 제1 외경을 갖는, 제1 플런저;
    제1 외경보다 작은 제2 외경을 가지며 펌프 본체의 대상 유체 챔버 내에 위치되는 제2 플런저로서, 제2 플런저는 가요성 재료를 포함하고 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제1 플런저는 제2 플런저에 구조적으로 연결되는, 제2 플런저;
    펌프 본체의 외부로부터 그리고 적어도 부분적으로 제1 플런저 내로 연장되고, 제1 플런저의 일부를 감지하도록 구성된, 제1 센서 조립체; 및
    펌프 본체의 외부로부터 그리고 적어도 부분적으로 제2 플런저 내로 연장되고, 제2 플런저의 일부를 감지하도록 구성된, 제2 센서 조립체를 포함하는, 왕복 유체 펌프.
  10. 제9항에 있어서, 왕복 유체 펌프에 의해 유발되는 대상 유체의 유량이 제1 플런저의 제1 외경과 제2 플런저의 제2 외경 사이의 차이에 적어도 부분적으로 기초하는, 왕복 유체 펌프.
  11. 제9항에 있어서, 제1 플런저의 제1 외경과 대상 유체 챔버의 내경은 동일한, 왕복 유체 펌프.
  12. 제9항에 있어서, 제1 플런저는 제1 헤드 부분 및 제1 헤드 부분으로부터 연장하는 제1 벨로우즈를 포함하고, 제2 플런저는 제2 헤드 부분 및 제2 헤드 부분으로부터 연장하는 제2 벨로우즈를 포함하는, 왕복 유체 펌프.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 플런저의 제1 벨로우즈 내에 적어도 부분적으로 형성된 제1 구동 유체 챔버; 및
    제2 플런저의 제2 벨로우즈 내에 적어도 부분적으로 형성된 제2 구동 유체 챔버를 더 포함하는, 왕복 유체 펌프.
  14. 제12항에 있어서,
    제1 플런저의 제1 벨로우즈 내에 적어도 부분적으로 형성되는 제1 피스톤 챔버,
    제2 플런저의 제2 벨로우즈 내에 적어도 부분적으로 형성되는 제2 피스톤 챔버,
    제1 플런저에 결합되고 제1 피스톤 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 피스톤; 및
    제2 플런저에 결합되고 제2 피스톤 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제2 피스톤을 더 포함하는, 왕복 유체 펌프.
  15. 제9항에 있어서,
    펌프 본체의 외부로부터 대상 유체 챔버 내로 연장하는 대상 유체 유입구; 및
    대상 유체 챔버로부터 펌프 본체의 외부로 연장되는 대상 유체 유출구를 더 포함하는, 왕복 유체 펌프.
  16. 제14항에 있어서, 펌프 본체는
    대상 유체 챔버를 적어도 부분적으로 수납하는 중앙 본체,
    중앙 본체의 제1 측면에서 중앙 본체에 부착되고 제1 피스톤 챔버를 적어도 부분적으로 수납하는 제1 단부 피스; 및
    중앙 본체의 제2 측면에서 중앙 본체에 부착되고 제2 피스톤 챔버를 적어도 부분적으로 수납하는 제2 단부 피스를 포함하는, 왕복 유체 펌프.
  17. 제9항에 있어서,
    제1 센서 조립체는 제1 플런저와 길이방향 축을 공유하고,
    제2 센서 조립체는 제2 플런저와 길이방향 축을 공유하는, 왕복 유체 펌프.
  18. 왕복 유체 펌프를 형성하는 방법이며, 상기 방법은
    내부에 단일 대상 유체 챔버를 갖는 펌프 본체를 형성하는 단계로서, 대상 유체 챔버는 균일한 내경을 갖는, 펌프 본체 형성 단계;
    제1 헤드 부분과 제1 헤드 부분으로부터 연장되는 제1 벨로우즈를 포함하는 제1 플런저를 단일 대상 유체 챔버 내에 배치하는 단계로서, 제1 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제1 헤드 부분 및 제1 벨로우즈는 대상 유체 챔버의 균일한 내경과 적어도 동일한 제1 외경을 갖는, 제1 플런저 배치 단계;
    제2 헤드 부분 및 제2 헤드 부분으로부터 연장하는 제2 벨로우즈를 포함하는 제2 플런저를 단일 대상 유체 챔버 내에 배치하는 단계로서, 제2 플런저는 펌프 본체 내의 대상 유체 챔버를 통해 대상 유체를 펌핑하도록 왕복 동작으로 팽창하고 압축되게 구성되고, 제2 헤드 부분 및 제2 벨로우즈는 제1 외경보다 작은 제2 외경을 갖는, 제2 플런저 배치 단계; 및
    제1 플런저를 제2 플런저에 구조적으로 연결하는 단계를 포함하고,
    제1 플런저를 제2 플런저에 구조적으로 연결하는 단계는 제1 헤드 부분과 제2 헤드 부분 중 하나의 일부를 제1 헤드 부분과 제2 헤드 부분 중 다른 하나의 일부 내로 나사 결합하는 단계를 포함하는, 왕복 유체 펌프 형성 방법.
  19. 삭제
  20. 제18항에 있어서,
    제1 플런저의 제1 외경이 제2 플런저의 제2 외경에 대하여 1.10 내지 3.00의 범위를 갖도록 제1 플런저 및 제2 플런저를 선택하는 단계를 더 포함하는, 왕복 유체 펌프 형성 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    제1 플런저의 제1 주연 에지가 펌프 본체에 부착되고, 그와 함께 제1 유밀 시일이 형성되고, 제2 플런저의 제2 주연 에지가 펌프 본체에 부착되고, 그와 함께 제2 유밀 시일이 형성되는, 왕복 유체 펌프.
  22. 제18항에 있어서,
    제1 플런저의 제1 주연 에지를 펌프 본체에 부착하고 그 사이에 제1 유밀 시일을 형성하는 단계와,
    제2 플런저의 제2 주연 에지를 펌프 본체에 부착하고 그 사이에 제2 유밀 시일을 형성하는 단계를 더 포함하는, 왕복 유체 펌프 형성 방법.
KR1020190071646A 2018-06-18 2019-06-17 유체 펌프 및 관련 시스템 및 방법 KR102674580B1 (ko)

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