KR20020075685A - 이중밀폐형 3챔버 가압펌프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터하우징(11)에 장착되는 모터 샤프트(13) 및 캠(14)의 구동력을 이용하여 헤드하우징(12)에 장착되는 인렛밸브(16) 및 아웃렛밸브(17)를 연동시켜 일방향으로 펌핑하는 가압펌프에 있어서: 상기 모터하우징(11) 및 헤드하우징(12) 사이에 볼트(25)를 이용하여 체결되는 워블러하우징(21); 상기 샤프트(13) 상에 캠(14)을 개재하여 직선운동 가능하게 장착되는 워블러(22); 상기 모터하우징(11) 및 워블러하우징(21) 사이에 개재되어 장착되고, 상기 워블러(22)와 긴밀하게 결합되어 펌핑을 수행하는 다이아프램(23); 및 상기 헤드하우징(12)의 챔버와 연통하도록 설치되어 과압을 완화하는 안전밸브(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 펌핑구조를 개선하여 작동신뢰성을 유지하고 하우징의 체결구조를 개선하여 내구성과 기밀성을 향상하고, 과압을 바이패스시켜 안전성을 도모하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 가압펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌핑구조를 개선하여 작동신뢰성을 유지하고 하우징의 체결구조를 개선하여 내구성과 기밀성을 향상하고 과압을 바이패스시켜 안전성을 도모하는 이중밀폐형 3챔버 가압펌프에 관한 것이다.
일반적인 역삼투압 정수 시스템은 쎄디멘트(Sediment) 필터, 프리카본(Pre Carbon), 펌프, 역삼투 멤브레인, 포스트카본(Post Carbon) 필터, 저장탱크가 순차적으로 연결되는 구조이고, 공급수관으로 유입된 원수가 역삼투 멤브레인에서 여과되면서 정수수관으로 음용수가 토출되고 농축수관으로 폐수(농축수)가 발생된다. 이때 음용수는 저장탱크를 거쳐 일시적으로 보존된다.
반면 직수형 역삼투압 정수 시스템은 역삼투 멤브레인에 세정관과 가압펌프를 연결하여 농축수관으로 배출되는 폐수를 다시 역삼투 멤브레인 측으로 순환시켜 세정작용을 겸하기 때문에 저장탱크 없이도 충분한 양의 음용수가 확보되고 보다 위생적이다.
역삼투압 정수 시스템은 보다 고압의 조건에서 작동하기 때문에 가압펌프는 작동 신뢰성과 더불어 높은 내구성과 기밀성이 절실하게 요구된다.
이에 따라 본 발명은 상기한 조건을 만족하기 위한 것으로서, 펌핑구조를 개선하여 작동신뢰성을 유지하고 하우징의 체결구조를 개선하여 내구성과 기밀성을 향상하고 과압을 바이패스하여 안전성을 도모하는 이중밀폐형 3챔버 가압펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 요부를 부분 절개하여 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 폄프의 요부를 확대하여 나타내는 구성도,
도 3은 도 2에서 안전밸브의 작동상태를 나타내는 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
11: 모터하우징12: 헤드하우징
13: 샤프트14: 캠
15: 밸브하우징16: 인렛밸브
17: 아웃렛밸브21: 워블러하우징
22: 워블러23: 다이아프램
24: 안전밸브25: 볼트
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 모터하우징(11)에 장착되는 모터 샤프트(13) 및 캠(14)의 구동력을 이용하여 헤드하우징(12)에 장착되는 인렛밸브(16)및 아웃렛밸브(17)를 연동시켜 일방향으로 펌핑하는 가압펌프에 있어서: 상기 모터하우징(11) 및 헤드하우징(12) 사이에 볼트(25)를 이용하여 체결되는 워블러하우징(21); 상기 샤프트(13) 상에 캠(14)을 개재하여 직선운동 가능하게 장착되는 워블러(22); 상기 모터하우징(11) 및 워블러하우징(21) 사이에 개재되어 장착되고, 상기 워블러(22)와 긴밀하게 결합되어 펌핑을 수행하는 다이아프램(23); 및 상기 헤드하우징(12)의 챔버와 연통하도록 설치되어 과압을 완화하는 안전밸브(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징으로서, 상기 워블러(22)와 다이아프램(23)은 각각 걸림턱(22a) 및 걸림홈(23a)을 구비하여 긴밀하게 결합된다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 다이아프램(23)은 모터하우징(11) 및 헤드하우징(12)과 가압접촉되는 부분에 산(山)형태의 치형부(23b)를 지닌다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 안전밸브(24)는 스프링(32) 및 스프링캡(33)에 의해 탄성적으로 지지되는 다이아프램(31)을 구비하고 과압 발생시 챔버 중앙의 유체를 입구측으로 바이패스시킨다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 요부를 부분 절개하여 나타내는 구성도가 도시된다.
본 발명은 모터하우징(11)에 장착되는 모터 샤프트(13) 및 캠(14)의 구동력을 이용하여 헤드하우징(12)에 장착되는 인렛밸브(16) 및 아웃렛밸브(17)를 연동시켜 일방향으로 펌핑하는 가압펌프에 관련된다. 역삼투압 정수 시스템을 위한 고압용 가압펌프의 구조를 제안한다.
본 발명에 따르면 워블러하우징(21)이 상기 모터하우징(11) 및 헤드하우징(12) 사이에 볼트(25)를 이용하여 체결된다. 종래에는 헤드하우징(12)을 워블러하우징(21)에 체결함에 따라 체결 강도를 고려하여 워블러하우징(21)을 알루미늄으로 제작한다. 반면 본 발명에서 헤드하우징(12)을 모터하우징(11)에 직접 체결함으로써 워블러하우징(21)을 플라스틱으로 성형할 수 있어 가공성 및 조립성의 측면에서 유리하여 원가 절감의 요인이 된다. 플라스틱 소재는 알루미늄에 비하여 상대적으로 탄성변형이 크므로 기밀성 유지에도 유리하다.
이때 볼트(25)가 체결되는 부분은 모터하우징(11)의 일부인 프론트 엔드 벨(Front End Bell)이 될 수도 있다.
또, 본 발명에 따르면 워블러(22)가 상기 샤프트(13) 상에 캠(14)을 개재하여 직선운동 가능하게 장착된다. 캠(14)은 샤프트(13) 상에 베어링을 개재하여 편향되도록 압입된다. 워블러(22)는 캠(14)의 외주면에 베어링을 개재하여 압입되고 샤프트(13)의 회전운동을 캠(14)을 통하여 직선운동으로 변환한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 워블러(22)와 긴밀하게 결합되어 펌핑을 수행하는 다이아프램(23)이 상기 모터하우징(11) 및 워블러하우징(21) 사이에 개재되어 장착된다. 다이아프램(23)은 샤프트(13), 캠(14), 워블러(22) 등의 기계적 운동부와 인렛밸브(16), 아웃렛밸브(17) 등의 유체적 운동부를 구분하도록 설치되고, 기계적 운동을 유체의 운동으로 변환하는 펌핑작용을 수행한다. 그러므로 다이아프램(23)은 작동의 신뢰성과 기밀성이 요구되는 주요 기능부이다.
종래에는 다이아프램(23)과 워블러(22) 사이에 피스톤을 개재시켜 운동을 중개하는 바, 피스톤을 별도로 성형하여 조립해야 하고 볼트로 체결함에 따라 누수현상이 발생되기 쉽다. 본 발명은 이러한 피스톤 부분을 다이아프램(23)에 일체로 성형하여 워블러(22)에 직결시킴에 따라 누수현상을 근원적으로 해소한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 헤드하우징(12)의 챔버와 연통하도록 설치되어 과압을 완화하는 안전밸브(24)가 구비된다. 과압은 시스템이 허용하는 압력으로서 안전밸브(24)를 통하여 설정된다. 안전밸브(24)는 가압펌프의 출구측에 배관연결되는 부하체가 과부하로 인하여 손상되는 것을 방지하여 시스템의 내구성을 향상한다.
도 2는 본 발명에 따른 폄프의 요부를 확대하여 나타내는 구성도이다.
본 발명에 따르면 워블러(22)와 다이아프램(23)은 각각 걸림턱(22a) 및 걸림홈(23a)을 구비하여 긴밀하게 결합된다. 워블러(22)의 걸림턱(22a)은 다이아프램(23)의 걸림홈(23a)과 용이하게 맞물리도록 한다. 물론 종래와 같이 볼트로 체결하는 것에 비하여 결합강도는 작지만 캠(14), 워블러(22), 다이아프램(23)을 통하는 동력전달 효율의 차이는 미미하다.
이때 도시처럼 걸림턱(22a)과 걸림홈(23a)이 접촉되는 부분의 직경을 충분히 크게 할수록 유리하다. 즉, 다이아프램(23)의 걸림홈(23a)이 형성되는 부분은 펌핑작용으로 인하여 반복하중이 작용하므로 직경이 크고 충분히 두껍게 성형하여 피로 파괴에 의한 내구성 저하를 방지한다. 이러한 구조는 워블러(22)의걸림턱(22a)과 접촉에 따른 마모를 지연시키는 측면도 있다.
또, 본 발명에 따르면 상기 다이아프램(23)은 모터하우징(11) 및 헤드하우징(12)과 가압접촉되는 부분에 산(山)형태의 치형부(23b)를 지닌다. 종래에는 다이아프램(23)과 일체의 단순형 실링을 사용하여 누수에 취약한 반면 본 발명은 다중 실링 구조에 의해 고압의 사용이 가능하다. 치형부(23b)의 산수를 너무 증가시키면 성형성이 불량해지고 오히려 기밀강도가 저하되므로 산(山)형태가 적절하다.
또, 본 발명에 따르면 상기 안전밸브(24)는 스프링(32) 및 스프링캡(33)에 의해 탄성적으로 지지되는 다이아프램(31)을 구비하고 과압 발생시 챔버 중앙의 유체를 입구측으로 바이패스시킨다. 다이아프램(31)은 헤드하우징(12)에 형성된 유로상에 안착되고, 스프링(32)과 스프링캡(33)은 커버(34)에 수용된 상태로 다이아프램(31)에 밀착된다.
부하체에 과압이 발생되면 챔버 내부의 수압에 의해 스프링(32)이 압축되면서 스프링캡(33)에 지지되는 다이아프램(31)이 밀려 압력이 흡입구 측으로 전달되므로 챔버의 내부 및 부하체는 항상 일정한 압력으로 유지된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 정수용 가압펌프의 작동을 설명하면, 모터의 회전운동을 받은 샤프트(13)가 캠(14)을 구동하고, 베어링에 압입된 편향 구조의 캠(14)은 샤프트(13)의 회전운동을 워블러(22)의 직선운동으로 변환시키고, 베어링에 압입된 워블러(22)는 다이아프램(23)을 전후 왕복운동시켜 펌핑을 수행한다. 모터가 1회전하는 동안 120。 간격으로 배치되는 3개의 챔버에서 다이아프램(23)이 순차적으로 챔버의 체적을 증감시킴으로써 챔버에 설치된 인렛밸브(16)와 아웃렛밸브(17)가 체크밸브 기능을 수행하면서 물의 흐름을 일방향으로 유지하도록 수압을 작용한다.
도 2에서 화살표를 나타내는 것처럼, 다이아프램(23)이 워블러(22)와 연동되어 하향운동하는 동안 헤드하우징(12)의 챔버에는 진공압이 형성되어 인렛밸브(16)가 개방되고 좌측의 흡입구로 물이 유입된다. 이어서 다이아프램(23)이 상향되면 인렛밸브(16)가 닫히고 아웃렛밸브(17)가 개??되면서 챔버 내의 물은 우측의 배출구로 나간다.
도 3은 도 2에서 안전밸브의 작동상태를 나타내는 구성도가 도시된다.
가압펌프에 의해 가압된 수압은 물의 흐름을 일정하게 유지하지만 부하체에 흐름이 막혀 챔버 내부에 과압이 발생하면 안전밸브(24)가 작동한다. 도시에서 다이아프램(31)을 밀어 올리면서 챔버내의 물이 인렛밸브(16) 측으로 바이패스되는 상태를 알 수 있다.
종래의 경우 입구측 압력이 바이패스 구조에 영향을 미치기 때문에 입구측 압력이 증가하면 출구측 압력이 원래 설정한 압력보다 급격히 상승되어 부하체를 손상시키므로 안전성이 미흡하다.
반면 본 발명은 입구측 압력이 증가하면 다이아프램(31)을 출구측 압력과 같은 방향으로 밀어 올리는 구조로서 입구측 압력이 증가해도 출구측 압력이 원래 설정한 압력을 그대로 유지할 수 있다.
이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명의 이중밀폐형 3챔버 가압펌프는 펌핑구조를 개선하여 작동신뢰성을 유지하고 하우징의 체결구조를 개선하여 내구성과 기밀성을 향상하고 과압을 바이패스시켜 안전성을 도모하는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
Claims (4)
- 모터하우징(11)에 장착되는 모터 샤프트(13) 및 캠(14)의 구동력을 이용하여 헤드하우징(12)에 장착되는 인렛밸브(16) 및 아웃렛밸브(17)를 연동시켜 일방향으로 펌핑하는 가압펌프에 있어서:상기 모터하우징(11) 및 헤드하우징(12) 사이에 볼트(25)를 이용하여 체결되는 워블러하우징(21);상기 샤프트(13) 상에 캠(14)을 개재하여 직선운동 가능하게 장착되는 워블러(22);상기 모터하우징(11) 및 워블러하우징(21) 사이에 개재되어 장착되고, 상기 워블러(22)와 긴밀하게 결합되어 펌핑을 수행하는 다이아프램(23); 및상기 헤드하우징(12)의 챔버와 연통하도록 설치되어 과압을 완화하는 안전밸브(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중밀폐형 3챔버 가압펌프.
- 제 1 항에 있어서,상기 워블러(22)와 다이아프램(23)은 각각 걸림턱(22a) 및 걸림홈(23a)을 구비하여 긴밀하게 결합되는 것을 특징으로 하는 이중밀폐형 3챔버 가압펌프.
- 제 1 항에 있어서,상기 다이아프램(23)은 모터하우징(11) 및 헤드하우징(12)과 가압접촉되는부분에 산(山)형태의 치형부(23b)를 지니는 것을 특징으로 하는 이중밀폐형 3챔버 가압펌프.
- 제 1 항에 있어서,상기 안전밸브(24)는 스프링(32) 및 스프링캡(33)에 의해 탄성적으로 지지되는 다이아프램(31)을 구비하고 과압 발생시 챔버 중앙의 유체를 입구측으로 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 이중밀폐형 3챔버 가압펌프.
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