KR20010039807A - 튜브펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프의 작동시 유체가 내부에서 이송되는 튜브의 꺽임과 구부러짐을 방지하여 튜브의 파손을 막을 수 있는 튜브펌프에 관한 것으로, 유체의 진행방향과 동일하게 상사점의 위치가 순차적으로 승강을 반복하는 다수의 편심캠이 등간격으로 장착된 구동축과, 이 구동축과 평행하게 위치되어 있는 고정축과, 상기 고정축의 직경보다 상대적으로 직경이 크며 고정축의 외측면에 삽입되는 튜브, 및 상하부에는 상기 편심캠들이 삽입되는 캠 삽입홀과 상기 튜브의 외측면이 삽입되는 튜브삽입장공이 형성되어 편심캠들의 회전과 연동되어 순차적으로 승강을 반복하는 다수의 작동로드로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

튜브펌프{A tube pump}

본 발명은 튜브펌프에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 펌프의 작동시 유체가 이송되는 튜브의 꺽임과 구부러짐을 방지하여 튜브의 파손을 막을 수 있는 튜브펌프에 관한 것이다.

일반적으로 튜브펌프(tube pump)라 함은, 튜브 내부의 체적을 연속적으로 변화시켜 유체를 이송하는 작동을 수행하는 것으로서, 여러 종류가 공지되어 있는데 그 일 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 8은 종래에 널리 사용되고 있는 튜브펌프를 나타낸 것으로서, 먼저, 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

내측에는 반원형 면(101)이 형성되어 있는 하우징(100)과, 상기 반원형 면(101)과 외측이 선접촉 되어 있으며 유체가 흡입되고 배출되는 흡입,배출구(201,202)가 형성되어 있는 튜브(200)와, 상기 하우징(100)의 내측인 반원형 면(101)의 중심에 장착되며 외측에는 상기 반원형 면(101)과 동일한 괘적으로 회전되어 튜브(200)를 연속적으로 밀착시키는 다수의 압착롤러(301)가 장착된 회전브라켓(300)으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

특히 상기 회전브라켓(300)의 중앙에는 회전브라켓(300)을 회전시키기 위한 구동부(400)가 장착되어 있는 것이다.

따라서, 상기 튜브펌프를 작동시킬 경우에는, 회전브라켓(300)의 중앙에 장착된 구동부(400)를 작동시키면, 회전브라켓(300)의 주연부에 장착되어 있는 압착롤러(301)들이 튜브(200)를 반복 연속적으로 압착함으로서, 흡입구(201)에서 유입된 유체를 배출구(202)쪽으로 이송시킬 수 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 튜브펌프에 적용되는 튜브는, 유체의 압축시 튜브가 압착롤러를 통해 반복적으로 밀착되게 됨으로서, 펌프를 장시간동안 사용할 경우에는 튜브가 파열되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 상기 펌프에 사용되는 튜브는, 압착(밀착)된 후 원래의 형태로 쉽게 복원될 수 있도록 유연성이 좋고 강한 탄성을 갖춘 고가의 튜브를 사용해야 만 하는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 고정축의 외측을 감싸는 튜브의 내측 공간을 반복적으로 유동시켜 유체를 이송함으로서, 펌프의 작동시 튜브의 꺽임과 구부러짐을 방지하여 튜브의 파손을 막을 수 있는 튜브펌프를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 튜브를 직선형으로 장착함으로서 유연성과 탄성이 그리 높지 않은 저가의 튜브 사용을 가능케 하는 목적도 가지는 것이다.

또, 고정축을 경계로 하여 튜브의 상하부에 반복적으로 형성되는 유로 단면적(공간부의 단면적 변화)을 항상 일정하게 함으로서, 흡입구 측에서 맥동(진공)이 발생되는 것을 방지하는 목적도 가지는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유체의 진행방향과 동일하게 상사점의 위치가 순차적으로 승강을 반복하는 다수의 편심캠이 등간격으로 장착된 구동축과, 이 구동축과 평행하게 위치되어 있는 고정축과, 상기 고정축의 직경보다 상대적으로 직경이 크며 고정축의 외측면에 삽입되는 튜브, 및 상하부에는 상기 편심캠들이 삽입되는 캠 삽입홀과 상기 튜브의 외측면이 삽입되는 튜브삽입장공이 형성되어 편심캠들의 회전과 연동되어 순차적으로 승강을 반복하는 다수의 작동로드로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 튜브펌프를 나타낸 전체구성도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 튜브펌프의 흡입과정을 나타낸 개략도로서,

도 3a는 정면도를,

도 3b는 도 3a의 B-B선 단면도를,

도 3c는 도 3a의 C-C선 단면도를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 튜브펌프의 초기 토출과정을 나타낸 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 튜브펌프의 최종 토출과정을 나타낸 개략도.

도 6은 본 발명에 따른 작동로드의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 작동로드의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 8은 종래의 튜브펌프를 나타낸 개략도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 구동축

11 : 편심캠

2 : 고정축

3 : 튜브

4 : 작동로드

41 : 캠 삽입홀

42 : 튜브삽입장공

421 : 반원부, 422 : 평면부

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 튜브펌프를 나타낸 전체구성도로서, 먼저 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

동일한 직경과 동일한 편심량을 갖는 다수의 편심캠(11)이 등간격으로 장착된 구동축(1), 이 구동축(1)과 평행하게 위치되어 있는 고정축(2), 고정축(2)의 외측면에 길이방향으로 장착되며 흡입구(31)과 배출구(32)가 양단에 형성된 튜브(3), 및 상기 편심캠(11)들과 튜브(3)의 외측면에 상하부가 삽입되어 편심캠(11)의 회전에 따라 작동되는 다수의 작동로드(4)로 구성됨을 특징으로 한다.

특히, 상기 편심캠(11)들은 유체의 진행방향과 동일하게 상사점의 위치가 순차적으로 승강을 반복할 수 있도록 장착각도를 달리하여 장착된다. 즉, 상기 편심캠(11)은 상기 구동축(1)의 단면중심에 대하여 등각으로 구동축(1)의 1회전 주기(0도 ~ 360도)마다 각도를 상승시키면서 방사형으로 장착되는 것이다(도2참조).

그리고 상기 튜브(3)는 상기 고정축(2)의 직경보다 상대적으로 직경이 큰 것을 사용함으로서, 상기 고정축(2)의 외측에서 유동을 가능하게 하는 것이다.

또한 상기 작동로드(4)는 편심캠(11)들과 튜브(3)에 장착되어 상기 편심캠(11)의 회전과 연동되어 순차적으로 승강을 반복되도록 장착된다. 따라서 상기 작동로드(4)를 통해 튜브(3)의 편심을 반복적으로 달리함에 따라 튜브(3)내로 유입되는 유체를 배출구(32) 쪽으로 이송시킬 수 있는 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도로서, 상기 작동로드(4)의 상부에는 상기 편심캠(11)의 직경과 동일한 직경을 갖는 원형의 캠 삽입홀(41)이 형성되어 편심캠(11)이 삽입되고, 그 하부에는 상기 튜브(3)가 삽입될 수 있도록 튜브삽입장공(42)이 형성된다.

특히, 상기 튜브삽입장공(42)의 상하부에는 반원부(421)가 대칭되게 형성되고 그 양측에는 상기 반원부(421)를 연결하는 평면부(422)가 형성됨으로서, 상기 튜브삽입장공(42)에 삽입되는 튜브(3) 양측면을 평면으로 굴곡되게 하는 것이다.

즉 상기 튜브삽입장공(42)에 삽입되는 튜브(3)의 양측이 평면(33)으로 굴곡됨으로서, 튜브(3)내에 삽입되는 상기 고정축(2)의 양측면이 튜브(31)의 내측면 양쪽과 밀착됨에 따라, 상기 고정축(2)을 경계로 하여 튜브(3) 내부의 상하측이 항상 분리되는 것이다.

그리고 상기 편심캠(11)의 외측면과 캠 삽입홀(41)의 내측면 사이에는 마찰을 줄일 수 있도록 베어링이 장착된다.

또한 상기 구동축(1)과 고정축(2)의 중심 사이의 거리(L1)가 상기 캠 삽입홀(41)과 튜브삽입장공(42)의 중앙 사이의 거리(L2)와 동일하게 하고, 상기 튜브삽입장공(42)의 상하에 형성된 반원부(421)의 중심간의 거리(L4)는 상기 튜브의 수축팽창률로 인하여 상기 편심캠(11)에서 편심된 편심량(L3)의 2배거리(L3 x 2)보다 짧게 형성된다. 즉 튜브(3)가 고정축(2)을 중심으로 반복하여 편심될 경우에는 도 1에 도시된 바와같이, 튜브(3) 내부의 상하측에 반복적으로 공간부(S)가 형성되어 흡입구(31)로 유입되는 유체가 배출구(32)쪽으로 이동되는 것이다. 그리고 상기 튜브삽입장공(42)에 형성된 반원부(421)의 중심간 거리(L4)가 상기 편심캠(11)에서 편심된 편심량(L3)의 2배거리(L3 x 2)보다 짧게 형성되어 있음에 따라 작동중 고정축(2)의 외측면이 튜브를 수축시킴으로서, 펌프작동의 정밀성을 유지할 수 있는 것이다.

미 설명부 "5"는 구동축(1)에 장착되는 "구동부"를 나타낸 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 튜브펌프는 흡입, 토출의 과정이 반복되어 유체를 이송시키는 것으로서, 이하, 흡입, 토출과정으로 나누어 설명한다. 또한, 본 발명은 편심캠의 배열에 따라 흡입, 토출의 1행정을 연속 반복적으로 작동시킬 수 있으나, 편의상 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 한번의 행정인 흡입, 토출과정으로 이하 작동을 설명함을 전제로 한다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 흡입과정은, 튜브(3)의 흡입구(31)쪽에 장착되어 있는 작동로드(4)가 편심캠(11)의 회전을 통해 제일하측에 위치됨으로서, 고정축(2)의 외측면에 장착되어 있는 튜브(3)의 내부에는 고정축(2)을 경계로 하여 하부에 공간부(S)가 형성됨에 따라 외부로부터 유체가 유입되는 것이다.

즉 구동축(1)에 장착되어 있는 편심캠(11)이 180도로 회전되어 작동로드(4)를 제일하부로 위치시킴으로서, 작동로드(4)의 튜브삽입장공(42)에 형성된 상측 반원부(421)와 고정축(2)의 하면이 밀착되어 고정축(2)의 하부에는 공간부(S)가 형성되는 것이다.

그리고 상기 흡입과정에서는, 튜브(3)에 형성된 흡입구(31)와 배출구(32)의 중간에 장착되어 있는 작동로드(4)가 제일 상측에 위치되며, 상기 배출구(32)쪽에 장착된 작동로드(4)는 상기 흡입구(31)쪽의 작동로드(4)와 동일한 위치인 제일 하측에 위치되는 것이다.

다음, 도 4에 도시된 바와같이 상기 흡입과정을 통해 흡입된 유체를 압축하여 이동시키는 최초 토출과정은, 튜브(3)의 흡입구(31)쪽에 장착되어 있는 작동로드(4)가 편심캠(11)의 연속적인 회전을 통해 제일 상측으로 이동되면서 고정축(2)을 통해 튜브(3)의 하부에 형성되어 있던 공간부(S)를 폐쇄한다.

그리고 이와 동시에, 상기 구동축(1)에 장착된 편심캠(11)들의 연동회전을 통해 튜브(3)의 중간에 장착된 작동로드(4)가 제일 하부로 이동되고, 상기 배출구(32)쪽에 장착된 작동로드(4)가 제일 상부로 이동된다.

즉 구동축(1)에 장착되어 있는 흡입구(31)쪽의 편심캠(11)이 360도로 회전되어 작동로드(4)를 제일상부로 위치시킴으로서, 작동로드(4)에 형성된 튜브삽입장공(42)의 하측 반원부(421)와 고정축(2)의 하면이 밀착되어 고정축(2)의 상부에는 공간부(S)가 형성되는 것이다. 또한 구동축(1)에 중간에 장착되어 있는 편심캠(11)이 180도로 회전되어 작동로드(4)를 제일하부로 위치시킴으로서, 작동로드(4)에 형성된 튜브삽입장공(42)의 상측 반원부(421)와 고정축(2)의 상면이 밀착되어 고정축(2)의 하부에는 공간부(S)가 형성되는 것이다. 또 구동축(1)에 장착되어 있는 배출구(32)쪽의 편심캠(11)도 상기 흡입구(33)쪽의 편심축(11)과 동일하게 360도(0도)로 회전되어 작동로드(4)를 제일상부로 위치시킴으로서, 작동로드(4)에 형성된 튜브삽입장공(42)의 하측 반원부(421)와 고정축(2)의 하면이 밀착되어 고정축(2)의 상부에는 공간부(S)가 형성되는 것이다.

따라서 상기 흡입과정에서 유입되는 유체는 튜브(3)의 중간 하측에 형성된 공간부(S)로 유입되어 압축되는 것이다.

최종적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 최초 토출과정을 거친 유체를 외부로 배출하는 최종 토출과정은, 튜브(3)의 중간에 장착되어 있는 작동로드(4)가 편심캠(11)의 연속적인 회전을 통해 다시 제일상측으로 이동되면서 고정축(2)의 하부에 형성된 공간부(S)를 폐쇄시킨다.

그리고 이와 동시에, 상기 고정축(2)의 끝단에 장착되어 있는 편심캠(11)도 구동축(1)과 연동되어 회전됨에 따라 배출구(32)쪽에 장착된 작동로드(4)가 제일 하측에 위치된다.

즉 구동축(1)에 중간에 장착되어 있는 편심캠(11)이 다시 360도(0도)로 회전되어 작동로드(4)를 제일상부로 위치시킴으로서, 작동로드(4)에 형성된 튜브삽입장공(42)의 하측 반원부(421)와 고정축(2)의 하면이 밀착되어 고정축(2)의 상부에는 공간부(S)가 형성된다. 또한, 구동축(1)에 장착되어 있는 배출구(32) 쪽의 편심캠(11)도 다시 180도로 회전되어 작동로드(4)를 제일하부로 위치시킴으로서, 작동로드(4)에 형성된 튜브삽입장공(42)의 상측 반원부(421)와 고정축(2)의 상면이 밀착되고 고정축(2)의 하부에는 다시 공간부(S)가 형성되는 것이다

따라서 상기 초기 토출과정에서 이동된 유체는 상기 배출구(32)의 하부에 형성된 공간부(S)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

한편, 상술한 작동설명은 튜브의 흡입부와 중간부 및 배출부에 장착된 작동로드를 기준으로 하여 설명되어 있으나, 도 1에 도시된 바와같이, 흡입부와 중간부 및 배출부에 장착된 작동로드(4)들의 사이에 장착각도를 달리하여 설치되어 있는 작동로드(4)들도 상기 고정축(2)과 연동되어 승강이 반복됨으로서, 튜브(3)를 통과하는 유체흐름의 정확도를 높일 수 있어 정밀한 튜브펌프를 제공할 수 있는 것이다.

또한, 상술한 작동설명은 튜브(3)의 중앙에 장착된 고정축(2)을 경계로 하여 튜브(3)의 하부에서 이루어지는 유체의 흐름만을 나타낸 것으로서, 상술한 작동과 동일하게 튜브의 상부에서도 하부와 마찬가지로 동일시점에서 유체의 흐름이 이루어지는 것이다. 따라서 상기 고정축을 경계로 하여 튜브(3)의 상하부에 반복적으로 형성되는 공간부(S)를 이동하는 유로 단면적을 항상 일정하게 함으로서, 유체의 흐름에서 맥동현상이 발생되는 것을 방지하는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 작동로드(4)의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 작동로드(4)의 하부에 형성되어 있는 튜브삽입장공(42)을 원형홀(42')로 형성하고, 이 원형홀(42')의 내측면에는 외측면이 원형으로 형성되고 내측면이 장공통로(61)로 형성된 튜브(6)가 장착됨을 특징으로 하는 것이다.

그리고 상기 장공통로(61)는 튜브(6)의 내부에 삽입된 고정축(2)을 경계로 하여 튜브(6)의 상하부가 항상 분리될 수 있도록 상하부가 반원부(611)로 형성되고 양측이 평면(612)으로 형성되는 것이다.

또한 상기 장공통로(61)에 상하로 형성된 반원부(611)의 중심간의 거리(L5)가 튜브의 수축팽창률로 인하여 상기 편심캠(11)에서 편심된 편심량(L3)의 2배거리(L3 X 2)보다 ??음을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 튜브(6)의 내부를 장공통로(61)로 형상만을 변경함으로서 상술한 바와같은 동일한 작동을 얻을 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 작동로드의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 작동로드(4)의 상하를 캠 장착부(43)와 튜브장착부(44)로 분리하여 서로를 힌지(45)로 연결하고, 튜브장착부(44)의 양측에 평면부(441)를 형성하여 그 외측에는 튜브장착부(44)가 수직으로 승강될 수 있도록 하는 수직가이드(46)가 장착됨을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 상기 튜브장착부(44)를 수직으로 승강되게 함으로서, 작동로드(4)의 하부요동을 막아 작동의 안정성을 확보할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 펌프의 작동시 튜브의 꺽임과 구부러짐을 방지하여 튜브의 파손을 막음으로서, 튜브를 반영구적으로 사용할 수 있는 효과를 가지는 것이다.

또한, 유연성과 탄성이 그리 높지 않은 저가의 튜브의 사용함으로서, 튜브펌프의 생산단가를 낮출 수 있는 목적도 가지는 것이다.

또, 튜브에 상하로 분리된 유로의 단면적을 항상 일정하게 하여 맥동현상이 발생되는 것을 방지함으로서, 정밀산업에 적용되는 튜브펌프를 제공할 수 있는 효과도 가지는 것이다.

Claims (7)

1. 유체의 진행방향과 동일하게 상사점의 위치가 순차적으로 승강을 반복하는 다수의 편심캠(11)이 등간격으로 장착된 구동축(1),

   상기 구동축(1)과 평행하게 위치되어 있는 고정축(2),

   상기 고정축(2)의 직경보다 상대적으로 직경이 크며 고정축(2)의 외측면에 삽입되는 튜브(3), 및

   상하부에는 상기 편심캠(11)들이 삽입되는 캠 삽입홀(41)과 상기 튜브(3)의 외측면이 삽입되는 튜브삽입장공(42)이 형성되고 상기 편심캠(11)의 회전과 연동되어 순차적으로 승강을 반복하는 다수의 작동로드(4)로 구성됨을 특징으로 하는 튜브폄프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 튜브삽입장공(42)은 튜브(3) 내부의 양측면이 평면으로 굴곡될 수 있도록 상하부에 형성된 반원부(421)와 양측에 형성된 평면부(422)로 이루어지고, 상기 평면부(422)에는 튜브(3)를 사이에 두고 고정축(2)의 양측면이 항상 밀착되게 하여 고정축(2)을 경계로 튜브(3) 내부의 상하부가 항상 분리되게 구성됨을 특징으로 하는 튜브펌프.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 구동축(1)과 고정축(2)의 중심 사이의 거리(L1)가 상기 캠 삽입홀(41)과 튜브삽입장공(42)의 중앙 사이의 거리(L2)와 동일하고, 상기 튜브삽입장공(42)의 상하에 형성된 반원부(421)의 중심간의 거리(L4)는 상기 튜브의 수축팽창률로 인하여 상기 편심캠(11)에서 편심된 편심량(L3)의 2배거리(L3 x 2)보다 짧음을 특징으로 하는 튜브펌프.
4. 제 1항에 있어서, 상기 편심캠(11)의 외측면과 캠 삽입홀(41)의 내측면 사이에는 마찰을 줄이는 베어링이 장착됨을 특징으로 하는 튜브펌프.
5. 제 1항에 있어서, 상기 튜브삽입장공(42)을 원형홀(42')로 형성하여 이 원형홀(42')의 내측면에는, 외측면이 원형으로 형성되고 내측면에 장공통로(61)가 형성된 튜브(6)가 장착됨을 특징으로 하는 튜브펌프.
6. 제 5항에 있어서, 상기 장공통로(61)는 튜브(6)의 내부에 삽입된 고정축(2)을 경계로 하여 튜브(6)의 상하부가 항상 분리될 수 있도록 상하부가 반원부(611)로 형성되고 양측이 평면(612)으로 형성됨을 특징으로 하는 튜브펌프.
7. 제 1항에 있어서, 상기 작동로드(4)의 상하를 캠장착부(43)와 튜브장착부(44)로 분리하여 서로를 힌지(45)로 연결하고, 튜브장착부(44)의 양측에 평면부(441)를 형성하여 그 외측에는 튜브장착부(44)를 수직으로 승강되게 하는 수직가이드(46)가 장착됨을 특징으로 하는 튜브펌프.