KR19990067229A

KR19990067229A - 피스톤 펌프

Info

Publication number: KR19990067229A
Application number: KR1019980703186A
Authority: KR
Inventors: 지. 포페스 니클레; 제이. 테일러-맥쿤 크리스토퍼; 에이. 조오지 마이클
Original assignee: 제이. 러셀 필립스; 슈르플로 펌프 매뉴팩츄어링 캄파니
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1999-08-16
Also published as: TW309576B; JPH11500806A; WO1997016643A2; WO1997016643A3; US5632607A

Abstract

펌프는 제1 및 제2 하우징부를 포함하는 하우징과 제1 및 제2 하우징부 사이의 개스킷을 포함한다. 하우징은 제1 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 갖는다. 펌핑 부재는 펌프를 통해 유체를 펌핑하는 펌핑 챔버 내에서 운동 가능하다. 입구 및 출구 체크 밸브는 각각의 입구 통로 및 출구 통로에 구비되며, 각각의 체크 밸브는 운동 가능한 밸브 요소를 포함한다. 출구 체크 밸브는 출구 밸브 시트와 적어도 2개의 이격된 영역에서 개스킷에 고정된 운동 가능한 출구 밸브 요소를 포함한다.

Description

피스톤 펌프

본 발명은 펌프에 관한 것으로, 특히 물과 같은 다양한 액체의 펌핑에 유용한 용적형(positive displacement) 피스톤 펌프에 관한 것이다.

펌프는 오래 전부터 알려져 왔고 펌프의 분야는 높은 수준까지 발전되었다. 물과 같은 다양한 액체의 펌핑에 매우 유용한 것으로 알려진 펌프의 한 종류는 와블 판에 의해 구동되는 다이어프램 펌프이다. 이러한 일반적인 펌프는 하틀리(Hartley)의 미국 특허 제4,153,391호와 제4,610,605호에서 한 예로서 개시되어 있다.

비록 이러한 형태의 다이어프램 펌프가 매우 유용한 것으로 알려져 왔으나, 전체적인 성능과 펌프의 수명을 증가시키고, 구조와 조립을 단순화하고, 제조 비용과 부품의 수를 줄일 계속적인 필요성이 있다. 또한 향상된 체크 밸브 및 안티 사이펀(anti-siphon) 밸브 조립체를 구비하는 것이 바람직하다. 높은 펌핑 효율을 유지하면서도 이러한 모든 것이 얻어져야 할 것이다.

도1은 본 발명의 기술에 따라 구성된 양호한 펌프의 정면 사시도이다.

도2는 도1에 도시된 펌프의 전방 부품의 분해 사시도이다.

도3은 확대 부분 단면도이다.

도4는 도1에 도시된 펌프의 덮개의 정면도이다.

도4a은 도4의 선 4a-4a를 따라 취한 부분 단면도이다. 설명을 위해, 입구 체크 밸브 및 출구 체크 밸브의 모두가 개방 위치로 도시된다. 펌프 작동의 다양한 과정중, 상기 밸브 중 하나는 폐쇄되고 나머지는 개방된다.

도4b은 폐쇄 위치의 출구 체크 밸브의 부분도이다.

도5는 개스킷의 상부 사시도이다.

도6 및 도7은 개스킷 일부가 절결된 상태로 도3의 선 6-6 및 7-7을 따라 취한 부분 단면도이다.

도8은 도3의 선 8-8을 따라 취한 부분 단면도이다.

도9는 개방 위치의 우회 밸브를 도시한 부분 단면도이다.

본 발명은 상기 목적들을 달성하기 위한 것이다. 특히, 본 발명은 펌프의 피스톤 또는 피스톤들 (펌핑 부재) 상의 감소된 응력을 대비하여, 구동 작동이 보다 효율적으로 피스톤 또는 피스톤들로 전달된다. 또한, 상기 피스톤들은 상호 분리되어 있고 독립적이어서 보다 자유로이 이운할 수 있다. 동력 소모가 적어, 즉 성능의 저하를 펌프의 내구 기간에 걸쳐 작게 유지시켜, 피스톤과 펌프를 보다 오랫동안 사용할 수 있다. 본 발명에 의한 피스톤은 양호하게는 펌핑 챔버와 펌프 하우징 사이에 분리된 다이어프램의 필요성 없이 효과적인 유체 밀봉이 제공 가능하게 구성된다. 다만 새로운 밸브 형상을 갖는 펌프가 제공되고, 생산 및 사용하기에 비교적 용이하고 그 비용이 적게 들면서도 아주 효과적인 체크 및/또는 안티 사이펀 밸브를 갖는 펌프가 된다.

본 발명의 한 태양은 독특한 형상을 갖는 운동 가능한 출구 밸브 요소가 고정된, 보다 양호하게는 일체로 형성된 개스킷을 사용하는 것이다. 상기 출구 밸브 요소를 지지하거나 포함하는 이러한 개스킷의 사용은 밸브 요소가 용이하고 양호하게는 제어 가능하게 예비 하중을 받게 하여, 예를 들어 폐쇄 위치로 밸브 요소를 편의시킨다. 양호하게는, 상기 개스킷은 운동 가능한 입구 밸브 요소를 또한 포함하고 펌프의 하우징부 사이를 밀봉할 수도 있다.

본 발명의 다른 한 태양은 양호하게는 같이 형성된 피스톤 및 와블 판을 사용하여, 와블 판은 피스톤을 위한 지지, 예를 들어 피스톤의 전체 운동, 즉 흡입 행정 및 배출 행정 사이를 왕복하는 운동 주기를 통하여, 피스톤의 전체 원주 둘레를 지지한다. 이러한 태양은 성능 저하의 감소와 [이는 피스톤과 와블 판 사이에서 재료의 크리이프(creep)가 원인임] 피스톤/펌프의 긴 수명의 원인인 피스톤 상의 응력을 감소시킨다.

본 발명의 또 다른 하나의 태양은 분리되어 있고 독립적인 피스톤의 사용으로, 이는 펌핑 챔버에서 누수를 방지하기 위해 양호하게 구성된다. 이는 피스톤의 운동과 함께 결합 혹은 묶여진 일체로 형성된 다이어프램의 사용과는 대비된다. 분리되어 있고 독립적인 피스톤의 사용은 피스톤의 각각이 보다 자유로이 운동하도록 하여, 보다 효율적인 작업이 수행되는 것이 알려져 왔다. 게다가, 효과적인 누수 방지가 이러한 다이어프램의 필요성 없이 양호하게 얻어진다. 또한, 본 개별 피스톤은 앞서 언급된 다이어프램에 비해 더 긴 유용한 수명을 갖는다.

특별히 유용한 형상에 있어, 본 피스톤은 와블 판에 맞춰진 걸쇠에 적합하다. 이는 펌프 조립체의 용이함을 제공하고 와블 판에 의해 피스톤에 주어진 지지를 증가시킬 수 있다.

펌프가 출구 체크 밸브의 하류에 있는 출구 통로의 위치로부터 입구 체크 밸브의 상류에 있는 입구 통로의 위치로 이어지는 하우징 내의 우회 통로를 갖는다. 우회 밸브는 우회 통로를 통해 뒤로, 즉 입구 쪽으로 흐르도록 하는 어떤 크기 이상인 출구 통로 내의 압력을 갖는 유체에 대응하여 개방한다.

본 발명의 또 다른 태양은 우회 밸브가 개스킷의 이러한 영역과 우회 통로를 폐쇄하기 위해 우회 밸브 시트에 대해 개스킷의 이러한 영역을 편의시키기 위한 편의 부재를 포함한다. 개스킷의 상기 영역이 우회 밸브에서 이격되어 우회 통로를 개방시키는 어떤 크기를 초과하는 압력을 받는 상기 출구 통로 내의 유체에 반응한다. 또한 개스킷은 펌핑되는 유체의 영향을 받지 않는 하우징 부분에 편의 부재를 유지하는 데에 알맞다.

본 발명은 여기에서 기술된 각각의 태양으로 주의가 돌려진다. 게다가, 이러한 태양이 상호 모순되지 않는, 이러한 태양의 둘 또는 그 이상의 어떤 조합은 본 발명의 영역에 포함된다.

본 발명에 따라 구성된 펌프는 제1 및 제2 하우징부를 포함하는 하우징과, 제1 및 제2 하우징부 사이를 밀봉할 수 있는 제1 및 제2 하우징부 사이의 개스킷과, 하우징부가 서로 함께 유지되도록 하는 적어도 하나의 체결구를 포함할 수 있다. 하우징은 제1 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 최소한 갖는다. 제1 펌핑 부재는 입구 통로의 유체가 펌핑 챔버로 흡입되는 흡입 행정과 펌핑 챔버 내의 유체가 출구 통로로 배출되는 배출 행정 시에 제1 펌핑 챔버 내에서 운동 가능하다. 구동부는 흡입 및 배출 행정 시에 펌핑 부재를 운동시키기 위해 구비되어져 있다. 입구 체크 밸브 및 출구 체크 밸브는 각각의 입구 통로 및 출구 통로에 구비되며, 각각의 체크 밸브는 운동 가능한 밸브 요소와 밸브 시트를 포함한다. 운동 가능한 출구 밸브 요소는, 적어도 2개인 다수의 이격된 영역에, 양호하게는 2개의 사실상 대향하는 영역에서 개스킷에 고정된다.

다수의 이격된 영역에서 개스킷에 고정된 운동 가능한 출구 밸브 요소와 함께, 개스킷 또는 밸브 요소는 매우 효율적으로 예비 하중을 받고 있고/또는 편의되어 있어 출구 체크 밸브는 폐쇄 위치로 편의된다. 양호하게 개스킷은 가요성 재료를 포함하고 이동 가능한 출구 밸브 요소는 상기 가요성 재료의 다수의 이격된 영역에서 가요성 재료에 일체로 결합된다. 재료의 가요성은, 양호하게는 재료의 탄성은 개방 및 폐쇄 위치 사이의 출구 체크 밸브 요소의 운동에 대비한다.

특히 유용한 실시예에서 운동 가능한 출구 밸브 요소는 폐쇄 위치로 출구 체크 밸브가 예비 하중을 받거나 편의되도록 하는 인장력을 받는 상태로 위치된다. 융기 밸브 시트와 결합을 이루는 개스킷 재료의 탄성은 예비 하중을 받거나 편의된 밸브를 형성하는 데에 사용되어, 감소된 부품과의 밸브 조립을 용이하게 한다. 추가로, 상기 밸브는 유동의 방향에 있어 유체가 저압 또는 초 저압으로 유동되는 것을 방지하는 체크 밸브뿐만 아니라 안티 사이펀 밸브로 사용될 수 있다. 예비 하중이나 편의된 양은 시트의 높이와 개스킷의 재료를 바탕으로 하여 세팅 및 제어할 수 있다. 따라서, 성능 및 제조 비용에 있어 매우 효과적인 밸브 구조가 얻어진다.

개스킷이 다음의 기능, 즉 입구 및 출구 체크 밸브의 밸브 요소의 하나 또는 그 이상을 구비하며, 그리고/또는 하우징부 사이를 밀봉하며, 그리고/또는 우회 밸브의 부분을 형성하는 기능 중 어떤 하나 또는 그 이상을 수행한다.

양호하게는 개스킷은 입구 밸브 요소에 결합된 가요성 재료의 힌지를 포함하고 그에 의해 밸브 요소는 개방 및 폐쇄 위치 사이에 회동된다. 상이한 관점에서 볼 때, 개스킷은 가요성 재료의 부분을 포함하고 입구 밸브 요소는 힌지 근처의 이러한 부분에 일체로 결합된다. 비록 개스킷이 다수의 구성 요소로 형성될 수 있으나, 양호하게는 이는 단일의 요소로 일체로 성형된다.

본 발명에 따라 구성된 또 다른 펌프는 하우징과, 챔버를 형성하는 하우징내의 와블 판과, 와블링 운동을 와블 판에 전달하는 하우징 내의 와블 기구부를 포함한다. 와블 판에 의해 형성된 챔버는 종축을 갖고 종축에 대해 경사지고 적어도 주요부, 즉 챔버 길이의 50% 이상인 영역, 위에 연장된 내부 표면에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 하우징은 제1 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 최소한 갖는다. 펌핑 부재가 구비되고 와블 판에 의해 한정된 챔버 내에 부분적으로 위치된다. 상기 펌핑 부재는 제거 가능하도록 와블 판에 고정되어 있고 와블 판에 의해 구동된다. 펌핑 부재는 입구 통로의 유체가 펌핑 챔버로 흡입되는 흡입 행정과 펌핑 챔버 내의 유체가 출구 통로로 배출되는 배출 행정 시에 펌핑 챔버 내에서 운동 가능하다. 펌핑 부재는 와블 판의 경사진 내부 표면에 접촉 또는 근접하여 그에 대응하는 경사진 표면을 포함한다.

서로 접촉 또는 근접해 있는 와블 판의 경사진 내부 표면과 그에 대응하는 펌핑 부재의 경사진 표면을 갖는 것은 이것이 흡입 및 배출 행정 사이에서 왕복운동을 할 때, 특히 배출 행정을 통하여 운동할 때 피스톤을 위한 사실상의 구비한다. 상기 경사진 표면 형상은 와블 판의 와블 운동을 유효한 원인으로 하여, 펌프의 내구 기간에 걸쳐 감소된 재료의 크리이프가 얻어진다. 상기 감소된 재료의 크리이프는 펌핑 챔버로 와블 운동을 효과적으로 전달하게 되고 피스톤 상의 응력과 마모를 감소시켜서 피스톤, 궁극적으로 펌프의 긴 수명을 얻는다.

특히 유용한 한 실시예에 있어, 와블 판의 경사진 내부 표면은 절두형 원추(truncated cone)의 형상을 갖는다. 상기 경사진 표면은 와블 판에 의해 한정된 챔버의 전체 원주 둘레에 양호하게 연장된다.

양호하게는 와블 판에 의해 형성된 챔버는 대향하는 제1 및 제2 개방 단부를 갖고 펌핑 부재는 대향하는 제1 및 제2 개방 단부 둘 모두에서 외향 연장된다. 매우 유용한 실시예에서, 펌핑 부재는 펌핑 챔버에서 떨어져 와블 판의 대향하는 개방 단부로부터 외향 위치된 요소를 포함한다. 상기 요소는 펌핑 챔버에서 떨어져 와블 판의 대향하는 개방 단부의 개구보다 더 큰 단면적을 갖는다. 상기 형상은 와블 판에 의해 형성된 챔버 내의 펌핑 부재를 효과적으로 유지하고, 궁극적으로 흡입 행정 및 배출 행정 둘 모두에서 펌핑 부재를 와블 판에 확고히 고정한다. 펌핑 부재가 와블 판에 걸쇠 고정되기 위해 펌핑 부재는 산토프렌(Santoprene)의 상표명으로 판매되는 재료와 같은 탄성 중합체 재료로 양호하게 제조된다. 특히, (비교적 큰 단면적을 갖는) 펌핑 부재의 요소는 와블 판에 펌핑 부재를 고정시키기 위해 펌핑 챔버에서 떨어져 와블 판의 대향하는 개방 단부를 통해 힘을 받을 수 있다. 이는 전술된 조립체가 쉽게 생산되고 본 발명의 목적을 효과적으로 취하는 데에 있어 본 발명의 중요한 태양이다.

매우 유용한 구조에 있어, 하우징은 제1 펌핑 챔버와, 제2 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 갖는다. 상호 분리되어 있고 독립적인 제1 및 제2 펌핑 부재가 구비된다. 상기 펌핑 부재는 제거 가능하도록 와블 판에 장착되고 와블 판에 의해 한정된 개방 단부형 챔버 내에 부분적으로 위치되고 와블 판의 챔버의 대향하는 단부의 둘 모두에서 외향 연장된다.

분리되어 있고 독립적인 펌핑 부재의 사용은 사실상 장점을, 예를 들어 종래의 다이어프램에 관하여 전술된 바와 같은 장점을 제공한다.

이러한 추가적인 태양 및 장점과 더불어, 본 발명은 첨부된 도면에 연계하여 후속되는 서술의 참조에 의해 이해될 수 있다.

도1은 통상 모터(13)와 펌프(15)를 구성하는 펌프 조립체(11)를 도시한다. 모터(13)는 (도2의) 회전 출력 축(17) 및 기부 판(19)을 갖는 통상의 110V 교류 모터일 수 있다.

펌프(15)는 (도2의) 상호 결합되어 나사 체결구(2)등에 의해 적절한 방법으로 모터(13) 위에 장착되는 내부 하우징부(23)와, 중간 하우징부(25)와, (도2 및 도3의) 외부 하우징부 또는 덮개(27)를 구비한 (도3의) 하우징(21)을 포함한다. 각각의 하우징부(23, 25, 27)는 일체형 부재이고, 적절한 중합체 재료로 성형된 부재이다. 아래에서 보다 상세히 서술되는 바와 같이, 펌프(15), 특히 중간 하우징부(25)는 (도3의) 나란히 이격된 2개의 동일한 펌핑 챔버(31)를 갖고, 상기 펌핑 챔버는 펌프를 통하여 (도4 및 도4a의) 입구(43)에서 출구(45)로 물과 같은 유체나 액체를 펌핑하기 위해 펌핑 챔버 내에 운동 가능한 동일한 펌핑 부재(37)를 각각 갖는다. 비록 펌핑 부재(37)가 유체를 펌핑하는 임의 형태의 부재일 수 있으나, 본 실시예에서 각각의 펌핑 부재는 분리되어 있고 독립적인 피스톤의 형태이다.

(도2의) 구동부(47)는 해당 펌핑 챔버(31) 내에 펌핑 부재(37)를 운동시킨다. 비록 구동부(47)가 이러한 기능을 이루기 위한 임의의 장치일 수 있으나, 본 실시예에서 구동부는 모터(13)의 출력 축(17)에 의해 구동되는 부싱(49)과, 도3에 도시된 바와 같이 부싱(47)의 일부를 수납하는 볼 베어링(51)과, 볼 베어링(51)이 수납되는 포킷(55)을 갖는 와블 판(wobble plate; 53)을 포함한다. 부싱(49) 및 베어링(51)은 와블링 운동(wobbling motion)을 와블 판(53)에 전하는 와블 기구부를 형성한다. 도3에 도시된 바와 같이, 출력 축(17)은 모터의 모터 하우징(59)에 의해 지지되는 베어링(57)에 의해 회전할 수 있도록 지지된다. 부싱(49)을 관통하는 출력 축(17) 및 보어(63) 상의 평탄부(61)는 출력 축이 부싱을 회전시킬 수 있도록 한다. 부싱(49)은 보어(63)의 축에 대해 기울어진 축을 갖는 원통형 표면(65)을 갖고, 볼 베어링(51)은 원통형 표면(65)에 적절히 부착된 내부 레이스(67)와 와블 판(53)에 적절히 부착된 외부 레이스(69)를 갖는다. 따라서, 출력 축(17)의 회전은 와블 판(53)이 흡입 및 배출 행정 시에 펌핑 부재(37)를 연속적으로 구동할 수 있는 와블링 또는 뉴테이팅(nutating) 운동을 받도록 한다. 구동부(47)는 원래 새로운 것이 아니고, 유사한 와블 판 구동부는 히틀리의 미국 특허 제4,396,357호에 도시되어 있다.

와블 판(53)은 내부 하우징부(23) 내에 수납되고 2개의 개방 단부형 챔버(71)를 형성한다. 챔버(71)를 둘러싼 와블 판(53)의 2개의 (도2의) 외부벽(73)은 내부 하우징부의 2개의 개구(74) 내에 수납된다. 와블 판(53)의 개방 단부를 갖는 각각의 챔버(71)는 (도3에서 점선으로 도시된) 제1 단부 개구(75) 및 그에 대향하는 제2 단부 개구(77)를 포함한다. 개구(75, 77) 사이의 와블 판(53)의 내부벽은 (도3의) 챔버(71)의 종축(79)에 평행한 전방부(78)와, 상기 종축에 대해 기울어져 배치된 비교적 큰 중간부(80)와, 상기 종축에 평행한 후방부(81)를 포함한다. 챔버(71)를 형성하는 전체 내부벽의 주요부, 약 50% 이상을 차지하는 중간부(80)는 원추의 큰 부분이 펌핑 챔버(37)를 향해 정면이 되는 절두형 원추를 형성한다.

펌핑 부재(37)는 몬산토(Monsanto)에 의해 판매된 양호한 산토프렌과 함께 중합체 재료 또는 탄성 중합체와 같은 적절한 가요성 및 탄력성 있는 재료로 양호하게 제조된다. 펌핑 부재(37)는 챔버(71)를 형성하는 와블 판의 내부 표면에 대응하거나 또는 보완하는 외부 측벽 또는 표면(82)을 포함한다. 펌핑 부재(37)는 제2 단부 개구(77) 보다 큰 단면적을 갖는 확대된 부재(83)를 포함한다. 펌핑 부재(37)는 와블 판(53)의 챔버(71) 내에 수납되고, 확대된 부재(83)가 (도3에 도시된 바와 같이) 제2 단부 개구(77)를 통과하여 외향 연장되도록 예를 들어 기계적 프레스에 의한 힘의 사용으로 걸쇠에 채워지거나 압착된다.

펌핑 부재(37)는 제1 단부 개구(75)에서 외향 연장된 헤드부(84)를 포함한다. 헤드부(84)는 중앙 피스톤 표면(85)과, 펌핑 부재가 흡입과 배출 행정 사이를 운동함에 따라 같이 구부러지는 중간 환상 영역(86)과, 외부 환상부(87)를 포함한다. 외부 환상부(87)는 내부 하우징부(23)와 중간 하우징부(25) 사이에 끼워지고, 유체가 펌핑 챔버(31)로부터 외부 환상부(87)를 가로질러 새지 않도록 유체 기밀 환상 밀봉부를 형성한다. 독립적인 밀봉 다이어프램은 펌핑 부재(37)를 구성하는 관점에서 결코 요구되지 않는다.

중간 하우징부(25)와, 외부 하우징부(27)와, 개스킷 또는 다이어프램(89)은 조합되어 하우징(21)을 통하여 입구(43)에서 출구(45)로 유체의 흐름을 형성한다. 도3, 도4 및 도4a에 도시된 바와 같이, 개스킷(89)은 중간 하우징부(25)와 외부 하우징부(27) 사이에 끼워져 있다. 입구 통로(91)는 입구(43)에서 각각의 펌핑 챔버(31)로 이어진다. 보다 상세하게는, 입구 통로(91)는 외부 하우징부(27) 내의 (도4a의) 보어(93)를 포함한다. 2개의 동일한 입구 체크 밸브(99)가 구비되고, 또한 입구 통로(91)는 상기 입구 체크 밸브(99)에 이어지는 외부 하우징부(27) 내의 2개의 보어(101)와 2개의 펌핑 챔버(31)에 각각 이어지는 2개의 입구 보어(102)를 구비한다.

각각의 입구 체크 밸브(99)는 외부 하우징부(27)의 표면인 (도4a의) 밸브 시트(113)와 운동 가능한 밸브 요소(115)를 포함한다. 개스킷(89)은 양호한 산토프렌과 함께 중합체 재료 또는 탄성 중합체일 수 있는 적절한 가요성 및 탄력성 있는 재료로 일체로 성형되고, 개방 및 폐쇄 위치 사이를 회동 운동하기 위해 밸브 요소(115)의 각각을 개스킷(89)에 결합시키는 힌지를 형성한다. 상기 실시예에서, 개스킷(89)은 밸브 요소(115)를 개스킷의 둘레 영역으로부터 분리하기 위해 각각의 밸브 요소(115) 둘레에 부분적으로 (도5의) U형의 슬롯(117)을 통상 갖는다.

출구 통로(119)는 펌핑 챔버(31)에서 출구(45)로 이어진다. 출구 통로(119)는 2개의 펌핑 챔버(31)에서 각각 이어지는 2개의 출구 보어(121)와 2개의 동일한 출구 체크 밸브(123)를 포함한다. 외부 하우징부(27)는 출구 체크 밸브(123)에서 이어지는 2개의 출구 보어(124)를 포함한다. 각각의 출구 체크 밸브(123)는 중간 하우징부(25)의 융기 표면인 밸브 시트(130)와 밸브 요소(131)를 포함한다. 도5에 도시된 바와 같이, 펌핑 챔버(31)당 하나씩 제공된 2개의 밸브 요소(131)가 있다. 밸브 요소(131)는 개스킷(89)에 일체로 형성되어, 각각의 밸브 요소는 직경방향으로 대향하는 영역(132)에서 개스킷에 결합되고 2개의 통상 곡면 슬롯(133)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 따라서, 밸브 요소(131)는 상기 영역(132)의 가요성에 의해서 개방 및 폐쇄 위치 사이를 (위 또는 아래로) 운동할 수 있다. 외부 하우징부(27)의 표면(134)과 함께 융기 표면(130)은 밸브 요소(131)가 인장력을 받게 하거나, 상기 밸브 요소에 예비 하중을 가하고, 그 결과 밸브(123)는 도4b에 도시된 바와 같이 폐쇄 위치로 편의된다. 예비 하중의 양은 변할 수 있고, 다른 인자들 중에서도 예를 들어 개스킷(89)의 구성 재료 및 융기 표면(130)의 높이에 따라 양호하게는 변동이 제어될 수 있다. 통상 폐쇄된 출구 밸브(123)는 펌프(15)에서 유체의 배출 제어에 있어서 매우 효율적이다. 이러한 출구 밸브(123)는 안티 사이펀 밸브에 특히 유용하다. 도4a에 잘 도시된 바와 같이, 각각의 밸브 요소(115, 131)는 밸브 요소를 강화한 돔(136)의 형태로 중앙이 두꺼운 영역을 갖는다.

펌프(15)는 출구 체크 밸브(123)의 하류에 있는 출구 통로(119)의 위치로부터 입구 체크 밸브(97)의 상류에 있는 입구 통로(91)의 위치로 이어지는 (도9의) 우회 통로(139)를 갖는다. 우회 통로(139)는 (도6의) 개스킷(89)에 있는 2개의 우회 개구(140)와, 개스킷에 의해 덮여진 중간 하우징부에 있는 우회 통로부 또는 홈(142)을 포함한다. (도9의) 우회 밸브(141)는 우회 밸브 시트(143)와, 개스킷(89)의 영역(145)과, 개스킷의 이러한 영역을 밸브시트(143)에 대해 편의되도록 상기 영역에 대하여 작용하는 코일 압축 스프링(147) 형태의 편의 부재를 포함한다. 스프링(147)은 외부 하우징부(27)의 보어(149) 내에 수납되어 상기 보어 내의 견부(shoulder)에 대해 작동한다. 개스킷(89)의 영역(145)은 우회 밸브(141)를 개폐하기 위해 밸브 시트(143) 및 스프링(147)과 상호 작용한다는 점에서 우회 밸브 요소로 역할을 한다. 만일 출구 통로(119) 내의 압력이 충분하다면, 유체가 입구 통로(91)로 복귀될 수 있도록 상기 압력은 개스킷(89)의 영역(145)에 상향 작용하여, 도9에 도시된 바와 같이 상기 영역이 우회 밸브 시트(143)에서 떨어지게 된다.

스프링(147)에 의해 작동되는 포핏(poppet; 150)은 종방향 연장된 요소(152)를 갖는다. 우회 밸브(141)가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 요소(152)는 펌프 스위치 부재(154)에서 떨어져 이격된다. 그러나, 우회 밸브(141)가 완전 개방 위치에 있으면, 상기 요소(152)는 스위치 부재(154)에 접촉하여 이를 가압한다. 그 다음, 이는 모터(13)를 끄게 된다. 우회 밸브(141)가 폐쇄될 때, 상기 요소(152)는 이동하여 스위치 부재(154)와의 접촉이 해제된다. 이는 모터(13)를 켜게 된다. 상기 요소(152)와 스위치 부재(154)의 상대적인 위치로 인해 모터(13)가 꺼지기 전에 우회 유체의 양에 제한이 발생된다. 이를 설명하기 위해, 배출 압력이 2.11kgf/cm²(30psi)에 이를 때 우회 밸브(141)가 개방되기 시작하는 것을 가정해 보자. 상기 요소(152)와 스위치 부재(154)의 상대적인 위치는 배출 압력이 2.81kgf/cm²(40psi)에 이를 때까지 모터(13)가 꺼지지 않도록 설정된다. 이러한 특징은 펌프(15)를 작동 정지시킬 실제적인 필요가 있는 상황에서만 모터(13)가 규정된다.

개스킷(89)은 액체 유입에 대항하는 스프링(147)을 포함하는 보어(149)를 밀봉하기 위해 외부 하우징부(27)와 상호 작용한다.

도3에 도시된 바와 같이, 개스킷(89)은 외부 하우징부(27)의 공동(155)에 끼워진다.

개스킷(89)이 많은 중요한 기능을 한다는 것을 전술한 내용에서 알 수 있다. 우선, 상기 개스킷은 하우징부(25, 27) 사이를 밀봉하고 또한 체크 밸브(99, 123) 용으로 각각 밸브 요소(115, 131)를 구비한다. 또한 개스킷(89)은 우회 밸브(141)용 밸브 요소의 역할을 하는 영역(145)을 구비하고, 스프링(147)을 내장하는 보어(149)로부터 펌핑되는 유체를 차단하기 위해 (도3 및 도9의) 밀봉 릿지(ridge; 151)를 구비한다. 또한 개스킷(89)은 펌프를 통하여 입구(43)에서 출구(45)로 유체가 흐르도록 하는 (도3의) 개구(95, 127, 140)와 같은 다양한 개구를 구비한다. 결과적으로, 많은 기능이 단일 부재, 즉 개스킷(89)으로부터 얻어지고 상기 개스킷은 적절한 재료로 일체로 성형된다.

펌프(15)의 사용에 있어, 모터(13)는 (도2의) 출력 축(17)과 부싱(49)과 내부 레이스(67)를 회전시키기 위해 전원이 공급된다. 이는 위상이 상호 어긋나 있는 흡입 및 배출 행정 시에 펌핑 부재(37)를 구동하기 위해 와블 판(53)이 종래의 방법으로 와블링 또는 뉴테이팅 운동을 일으키게 한다. 펌핑 부재(37)의 흡입 행정 시, 펌핑 부재는 (도7의) 입구 통로(91)와 특히 입구 챔버(97)로부터 입구 체크 밸브(99)와 보어(101)를 통해 펌핑 챔버(31)로 액체를 끌어낸다. 흡입 행정 시에 펌핑 부재(37)의 운동에 의해 감소된 압력은 체크 밸브(99)의 밸브 요소(115)를 도7에 도시된 바와 같이 개방 위치로 회동시킨다. 배출 행정 시에 펌핑 부재(37)는 유체에 힘을 가해 펌핑 챔버(31)에서 (도8의) 출구 체크 밸브(123), 출구 챔버(125), 개구(127) 및 보어(129)를 통해 출구(45)로 이동하게 한다. 배출 행정 중, 펌핑 챔버(31) 내의 고압은 밸브 시트(113)에 대하여 입구 체크 밸브(99)의 밸브 요소(115)를 폐쇄 위치로 힘을 가한다. 반대로 흡입 행정 중, 펌핑 챔버(31) 내의 저압은 밸브 시트(130)에 대하여 출구 체크 밸브(123)의 밸브 요소(131)를 유지시킨다. 이러한 펌핑 작용은 펌핑 챔버(31)의 각각에서 일어나지만, 어긋난 위상관계에 있다.

또한 출구 챔버(125)의 유체는 우회 통로(139)로 들어가 도9에 도시된 바와 같이 개스킷(89)의 영역(145)에 작용한다. 통상의 작동 조건 하에서, 스프링(147)의 힘은 밸브 시트(143)에 대하여 영역(145)을 유지하기에 충분하여 우회밸브(141)가 폐쇄되도록 유지할 수 있다. 그러나, 만일 펌프(15)가 계속 작동하여 출구(45)의 하류를 제한한 결과로 출구 챔버(125) 내의 압력이 증가하면, 개스킷(89)의 영역(145) 및 스프링(147)에 대해 작동하는 우회 통로(139) 내의 압력은 충분히 증가하여 상기 영역(145)을 밸브 시트(143)에서 상승시키고, 이럼으로써 우회 밸브(141)를 개방시켜 우회 통로(139)를 통해 입구 통로(91)로 다시 유동할 수 있게 한다.

비록 본 발명의 전형적인 실시예가 도시되고 기술되었으나, 많은 변경과 수정과 대체는 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않고서도 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 수행될 수 있다.

Claims

제1 및 제2 하우징부를 포함하는 하우징과,

제1 및 제2 하우징부 사이의 개스킷과,

제1 및 제2 하우징부를 함께 유지하기 위한 적어도 하나의 체결구와,

입구 통로의 유체가 제1 펌핑 챔버로 흡입되는 흡입 행정과 제1 펌핑 챔버 내의 유체가 출구 통로로 배출되는 배출 행정 시에 제1 펌핑 챔버 내에서 운동 가능한 제1 펌핑 부재와,

흡입 및 배출 행정 시에 펌핑 부재를 운동시키기 위한 구동부와,

입구 밸브 시트와 운동 가능한 입구 밸브 요소를 포함하는 입구 통로내의 입구 체크 밸브와,

출구 밸브 시트와 적어도 2개의 이격된 영역에서 개스킷에 고정된 운동 가능한 출구 밸브 요소를 구비하는 출구 통로 내의 출구 체크 밸브를 포함하고 있으며,

상기 하우징은 제1 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 상기 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 상기 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 최소한 갖는

것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 운동 가능한 출구 밸브 요소가 2개의 사실상 대향하는 영역에서 개스킷에 고정되는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 운동 가능한 출구 밸브 요소가 인장력을 받아서 출구 체크 밸브를 폐쇄 위치로 편의시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 상기 개스킷이 가요성 재료를 포함하고 운동 가능한 출구 밸브 요소가 개스킷의 가요성 재료에 일체로 결합되어 운동 가능한 출구 체크 밸브 요소가 개방 및 폐쇄 위치 사이를 운동하는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 개스킷이 단일 부재로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 개스킷이 가요성 재료의 단면을 포함하고 운동 가능한 입구 밸브 요소가 힌지 주변의 단면에 일체로 결합되어 운동 가능한 입구 체크 밸브 요소가 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 회동될 수 있는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 개스킷이 체크 밸브 둘 모두를 갖는 밸브 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 펌프가 제2 펌핑 챔버와, 입구 통로 내의 제2 펌핑 챔버용 입구 체크 밸브와, 출구 통로 내의 제2 펌핑 챔버용 출구 체크 밸브를 포함하고 있으며, 개스킷은 제2 펌핑 챔버용 밸브 요소의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
제8항에 있어서, 상기 개스킷이 제2 펌핑 챔버용 밸브 요소의 둘 모두를 포함하고 있고, 출구 체크 밸브는 이격되어 사실상 동일하게 구성된 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 펌프는 출구 체크 밸브의 하류에 있는 출구 통로의 위치로부터 입구 체크 밸브의 상류에 있는 입구 통로의 위치로 이어지는 상기 하우징 내에 우회 통로와, 상기 우회 통로 내의 우회 밸브 시트를 갖는 우회 밸브와, 상기 개스킷의 상기 영역과 상기 우회 통로를 폐쇄하기 위해 우회 밸브 시트에 대해 상기 개스킷의 상기 영역을 편의시키기 위한 편의 부재를 구비하고 있으며, 개스킷의 상기 영역이 우회 밸브로부터 이격되어 상기 우회 통로를 개방시키는 크기를 초과하는 압력을 받는 상기 출구 통로 내의 유체에 반응하는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서, 상기 구동부는 펌핑 부재를 구동하기 위한 와블 판과 와블링 운동을 와블 판에 전하기 위해 상기 하우징에 장착된 와블 기구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
제11항에 있어서, 와블 판이 2개의 대향하는 개방 단부를 갖는 제1 개방 단부형 챔버를 형성하고, 제1 펌핑 부재가 제거 가능하도록 와블 판에 장착되고 제1 개방 단부형 챔버 내에 부분적으로 위치되고 대향하는 개방 단부의 둘 모두에서 외향 연장되는 것을 특징으로 하는 펌프.
제12항에 있어서, 제1 개방 단부형 챔버는 종축을 갖고 종축에 대해 경사진 내부 표면에 의해 적어도 부분적으로 형성되고, 제1 펌핑 부재는 경사진 내부 표면에 접촉 또는 근접하여 그에 대응되게 경사진 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
하우징과,

종축을 가지고 상기 종축에 대해 경사진 내부 표면에 의해 적어도 부분적으로 형성되고 그 길이의 적어도 주요부를 따라 연장된 하우징 내의 사판과,

와블링 운동을 와블 판에 전달하기 위해 상기 하우징에 장착된 와블 기구부와,

상기 하우징은 제1 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 상기 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 상기 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 적어도 구비하고,

와블 판에 의해 형성된 챔버 내에 부분적으로 위치되고 상기 와블 판에 제거 가능하도록 고정되고 상기 와블 판에 의해 구동되며, 입구 통로의 유체가 펌핑 챔버로 흡입되는 흡입 행정과 펌핑 챔버 내의 유체가 출구 통로로 배출되는 배출 행정 시에 펌핑 챔버 내에서 운동 가능한 펌핑 부재를 포함하고 있으며,

상기 하우징은 제1 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 상기 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 상기 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 적어도 구비하고, 상기 펌핑 부재는 상기 와블 판의 내부 표면에 접촉 또는 근접하여 그에 대응되게 경사진 표면을 포함하는

것을 특징으로 하는 펌프.
제14항에 있어서, 상기 와블 판의 내부 표면이 절두형 원추의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 펌프.
제14항에 있어서, 와블 판에 의해 형성된 챔버는 대향하는 제1 및 제2 개방 단부를 갖고, 펌핑 부재는 대향하는 제1 및 제2 개방 단부 둘 모두로부터 외향 연장되고 상기 펌핑 챔버로부터 이격되게 상기 와블 판의 대향하는 개방 단부로부터 외향 위치된 요소를 포함하고, 상기 요소는 펌핑 챔버로부터 이격된 와블 판의 대향하는 개방 단부의 개구보다 더 큰 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 펌프.
제14항에 있어서, 상기 와블 판은 종축을 갖고 상기 종축에 대해 경사진 제2 내부 표면에 의해 부분적으로 형성되고 또한 그 길이의 적어도 주요부를 따라 연장하는 제2 챔버를 형성하며, 상기 펌프는 와블 판에 의해 형성된 제2 챔버 내에 부분적으로 위치되고 와블 판에 제거 가능하게 고정되고 또는 와블 판에 의해 구동되는 제2 펌핑 부재를 포함하며, 상기 제2 펌핑 부재는 입구 통로의 유체가 제2 펌핑 챔버로 흡입되는 흡입 행정과 제2 펌핑 챔버 내의 유체가 출구 통로로 배출되는 배출 행정 시에 제2 펌핑 챔버 내에서 운동 가능하며 또한 상기 와블 판의 제2 내부 표면에 접촉 또는 근접하여 그에 대응되게 경사진 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
하우징과,

2개의 대향된 개방 단부를 갖는 제1 및 제2 개방 단부형 챔버를 형성하는 하우징 내의 와블 판과,

와블링 운동을 와블 판에 전달하기 위해 상기 하우징에 장착된 와블 기구부와,

제1 펌핑 챔버와, 제2 펌핑 챔버와, 입구와, 입구에서 펌핑 챔버로 이어지는 하우징 내의 입구 통로와, 출구와, 펌핑 챔버에서 출구로 이어지는 하우징 내의 출구 통로를 갖는 상기 하우징과,

와블 판에 의해 구동되고 와블 판에 제거 가능하도록 고정되고 제1 개방 단부형 챔버 내에 부분적으로 위치되고 대향의 개방 단부의 둘 모두에서 외향 연장되며, 입구 통로의 유체가 제1 펌핑 챔버로 흡입되는 흡입 행정과 제1 펌핑 챔버 내의 유체가 출구 통로로 배출되는 배출 행정 시에 제1 펌핑 챔버 내에서 운동 가능한 제1 펌핑 부재와,

와블 판에 의해 구동되고 와블 판에 제거 가능하도록 고정되고 제2 개방 단부형 챔버 내에 부분적으로 위치되고 대향의 단부의 둘 모두에서 외향 연장되고, 입구 통로의 유체가 제2 펌핑 챔버로 흡입되는 흡입 행정과 제2 펌핑 챔버 내의 유체가 출구 통로로 배출되는 배출 행정 시에 제2 펌핑 챔버 내에서 운동 가능한 제2 펌핑 부재를 포함하고 있으며,

제1 및 제2 펌핑 부재가 상호 분리되어 있고 독립적인

것을 특징으로 하는 펌프.
제18항에 있어서, 제1 및 제2 펌핑 부재의 각각은 펌핑 챔버로부터 이격되어 개방 단부형 챔버의 대향하는 개방 단부로부터 외향 위치된 요소를 포함하며, 상기 요소는 상기 펌핑 챔버로부터 이격된 개방 단부형 챔버의 대향하는 개방 단부의 개구보다 큰 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 펌프.
제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 펌핑 부재의 각각은 펌핑 챔버에서 근접하게 개방 단부형 챔버의 대향하는 개방 단부로부터 외향 위치된 표면부와, 상기 표면부를 둘러싼 가요성 영역과, 상기 가요성 영역을 둘러싸고 상기 하우징에 고정되고 펌핑 챔버와 하우징 사이에 유체 기밀 밀봉을 구비한 밀봉부를 구비한 것을 특징으로 하는 펌프.