KR200356322Y1 - 다이어프램식 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다이어프램식 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이어프램을 연질의 중간부재와 상기 중간부재의 양측면과 접촉하고 특수 합성수지 소재(예:PTFE)로 되어 있는 두 보호부재를 서로 적층하여 구성하되, 중간부재와 보호부재를 접착하는 것이 아니라 서로 떨어져 있는 상태로 사용함으로써 소재가 다른 부재를 상호 접착하여 다이어프램을 제조할 경우 열팽창율 차이로 인하여 다이어프램이 파손되어 펌핑력을 제공하는데 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 펌프에 관한 것이다. 본 고안에 따른 펌프는 모터; 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 변화시켜주는 커넥팅로드; 상기 커넥팅로드와 연결되어 있는 피스톤; 상기 커넥팅로드와 피스톤이 내장되어 있는 실린더; 상기 실린더의 개구부를 덮고, 유입구와 송출구를 개폐하는 체크밸브가 내장되어 있는 캡; 및 상기 캡과 상기 실린더의 안치부 사이에 외측 테두리부가 맞물려 있고, 상기 피스톤 헤드에 중심부가 고정수단에 의하여 고정되어 있으며, 중간부재와 상기 중간부재의 상하 양측면과 접촉하는 특수 합성수지 소재로 되어 있는 두 보호부재로 구성된 다이어프램을 포함하여 이루어진다.

Description

다이어프램식 펌프{DIAPHRAGM-TYPE PUMP}

본 고안은 다이어프램식 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이어프램을 연질의 중간부재와 상기 중간부재의 양측면과 접촉하고 내화학성, 내식성, 내마모성과 같은 특성이 우수한 특수 합성수지 소재(예:PTFE)로 되어 있는 두 보호부재를 서로 적층하여 구성하되, 중간부재와 보호부재를 접착하는 것이 아니라 서로 떨어져 있는 상태로 사용함으로써 파손되기 쉬운 중간부재를 효과적으로 보호하면서도 서로 소재가 다른 부재를 상호 접착하여 다이어프램을 제조할 경우 팽창과 수축이 반복되면서 열팽창율 차이로 인하여 다이어프램이 변형되고 파손되어 펌핑력을 제공하는데 문제가 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있도록 한 펌프에 관한 것이다.

다이어프램식 펌프는 체크밸브가 구비된 캡과 펌프의 실린더 상부의 안치부 사이에 다이어프램의 테두리부가 물려 있고, 다이어프램의 중심부가 피스톤 헤드에 고정되어 있어 피스톤의 작동에 따라 다이어프램이 상하로 움직여서 상기 캡에 구비된 체크밸브가 선택적으로 개폐되어 유체를 이송시킨다.

일반적으로 다이어프램은 연질의 합성수지 또는 러버로 되어 있거나, 인장강도를 보강하고 내마모성을 강화시키기 위하여 직물원단 표면에 러버를 코팅시킨 것을 사용하고 있다.

그러나 이러한 종래의 다이어프램은 내식성, 내화학성, 내마모성, 내열성 등이 약하므로 이에 대한 개선책이 필요하였다.

이를 해결하기 위한 종래 기술로는 대한민국 실용신안공개 제1999-0015429호(1999.05.15) 『산업용 다이아프램의 구조』, 그리고 대한민국 특허등록 제025322호(2000.01.27) 『산업용 다이아프램의 제조방법』이 있다. 이들은 모두 김재기에 의하여 출원된 것으로, 중심에 나사부재가 구비된 고무원단층의 일면에 PTFE(poly tetra flour ethylene, 상품명 Teflon)와 같은 재질의 보호부재를 열가압 성형으로 부착하여 제조한 다이어프램에 관한 것이다.

그러나 상기 다이어프램은 러버와 PTFE의 열팽창율 차이로 인하여 펌프의 장시간 사용 후에는 러버원단층과 PTFE 보호부재가 서로 떨어지게 되고, 이로 인하여 펌핑력에 문제가 발생할 수밖에 없어 펌프의 내구성을 떨어뜨리게 된다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 다이어프램의 문제점, 특히 러버와 PTFE 소재의 보호부재를 접착하여 제조한 다이어프램의 문제점을 열팽창율 차이로 인한 파손 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

이에 본 고안은 서로 떨어져 있는, 합성수지 또는 러버로 되어 있는 중간부재와 PTFE 재질의 두 보호부재로 이루어진 다이어프램과, 이 다이어프램을 위한 고정수단을 갖는 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 고안은 서로 떨어져 있는 부재들로 이루어진 다이어프램을 확고하게고정하면서도 밀폐성을 보장하고 열팽창율 차이로 인하여 적층된 다이어프램이 뒤틀리는 것을 방지하기 위하여 다이어프램의 면적을 가능한 줄여 수축 팽창되는 면적을 줄이고자 중공부를 형성한 다이어프램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 펌프를 나타낸 분해 사시도,

도 2a는 본 고안에 따른 펌프의 분해 단면도,

도 2b는 본 고안에 따른 펌프를 부분 확대한 분해 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 펌프에 사용되는 다이어프램의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 펌프 11: 고정브라켓

12: 개구부 13: 안치부

14: 모터 15A,15B: 실린더

17: 피스톤 18: 피스톤헤드

21A,21B: 캡 23a: 유입구

23b: 송출구 25: 고정판

30: 다이어프램 31: 중간부재

33: 외측부재 31b,33b,35b: 중공부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 펌프는 모터; 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 변화시켜주는 커넥팅로드; 상기 커넥팅로드와 연결되어 있는 피스톤; 상기 커넥팅로드와 피스톤이 내장되어 있는 실린더; 상기 실린더의 개구부를 덮고, 유입구와 송출구가 형성되어 있으며, 상기 유입구와 송출구를 개폐하는 체크밸브가 내장되어 있는 캡; 및 상기 캡과 상기 실린더의 개구부 둘레에 구비된 안치부 사이에 외측 테두리부가 맞물려 있고, 상기 피스톤 헤드에 중심부가 고정수단에 의하여 고정되어 있으며, 합성수지 또는 러버로 되어 있는 연질의 중간부재와 상기 중간부재의 상하 양측면과 접촉하며 내화학성, 내식성, 내마모성과 같은 특성이 우수한 특수 합성수지 소재로 되어 있는 두 보호부재가 적층되어 구성된 다이어프램을 포함하여 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타낸다.

본 고안의 펌프는 다이어프램 방식의 임의의 종류의 것일 수 있으나, 도 1 및 도 2a에 도시된 펌프(10)는 하나의 모터(14)에 의하는 작동되는 피스톤이 내장된 실린더가 두 개(15A)(15B)인 2연식 펌프이다. 상기 펌프(10)의 피스톤(17)은 상기 모터(14)의 회전운동을 직선운동으로 전환시켜주는 커넥팅로드(미도시 됨)와 연결되어 있고, 커넥팅로드 역시 실린더에 내장되어 있다. 각 실린더(15A)(15B)에 내장된 피스톤은 하나가 상승할 경우 다른 하나는 하강하면서 상호 운동한다.

도 1 및 도 2a에서 참조부호 11은 펌프(10)가 설치되는 부위에 펌프를 고정하기 위한 브라켓을 지칭한다.

상기 실린더(15A)(15B)의 상부 개구부(12)에는 체크밸브(미도시 됨)가 내장되어 있는 캡(21A)(21B)이 얹혀지고 볼트(B)에 의하여 고정된다. 상기 각 캡(21A)(21B)에는 상기 체크밸브에 의하여 피스톤이 하강할 때 개방되는 유입구(23a)와 피스톤이 상승할 때 개방되는 송출구(23b)가 구비되어 있다.

본 고안의 핵심을 이루는 다이어프램(30)은 합성수지 또는 러버로 되어 있는 연질의 중심부재(31)와, 이 중심부재(31)의 양측면과 접촉하는 보호부재(33)(35)로 이루어진다. 상기 중심부재는 중심에 직물이 구비되어 있어 인장강도가 향상된 것도 가능하다. 상기 보호부재는 내화학성, 내식성, 내마모성과 같은 특성이 우수한 특수 합성수지 소재로 되어 있다. 대표적인 특수 소재는 PTFE 계열이 있다.

본 고안의 다이어프램(30)을 이루는 각 부재(31,33,35)는 접착되어 있는 것이 아니므로 종래 보호부재와 러버층이 접착된 다이어프램에 비하여 장시간 사용하여도 열팽창율 차이에 의하여 각 부재가 서로 떨어지고 뒤틀리거나 파손되어 펌핑력에 문제가 생기지 않는다는 장점을 갖는다.

그러나 피스톤에 의하여 본 고안의 다이어프램이 상하 운동할 경우 밀폐성을 확실하게 보장하여 펌핑력을 일정하게 유지하기 위하여 적층된 부재(31)(33)(35)로 이루어진 다이어프램(30)을 확고하게 고정하는 것이 필수적이다.

다이어프램의 고정시 먼저, 다이어프램(30)의 외측 테두리부의 일정 부분, 도 3에서 길이 d3에 해당하는 부분은 실린더(15A)의 개구부(12) 둘레에 구비된 안치부(13)에 위치하여 상기 캡(21A)에 의하여 물려서 고정될 수 있다.

도 2b에 확대되어 상세히 도시된 바와 같이, 다이어프램(30)의 외측 테두리 부분(d3)은 미끄럼방지수단에 의하여 확고하게 고정된다. 우선 미끄럼방지수단은 실린더(15A)의 안치부(13)에 형성된 두 환형돌기(13a)(13b)이다. 또 상기 캡(21A)의 하부에는 상기 실린더(15A) 안치부(13)의 내경과 일치하는 외경을 갖는 삽입부(22a)가 형성되어 있다. 그리고 상기 캡(21A)의 하부에는 상기 실린더(15A)의 두 돌기(13a)(13b)에 의하여 형성된 환형홈(13c)에 상응하는 직경을 갖는 환형돌출부(22b)가 형성되어 있다. 이렇게 상기 실린더(15A)의 안치부(13)와 캡(21A)에 형성된 미끄럼방지부재(13a,13b,13c)(22a,22b)로 인하여 다이어프램(30)의 외측 테두리부(d3)는 확고하게 고정될 수 있다. 상기 미끄럼방지부재는 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

다음으로 다이어프램(30)의 중심부는 고정수단에 의하여 피스톤의 헤드에 고정된다. 상기 고정수단은 단순히 볼트, 특히 머리 직경이 큰 볼트일 수 있는데,이때 볼트는 상기 다이어프램(30)의 중앙을 관통하여 피스톤 헤드에 형성된 나사공에 결합될 것이다.

본 고안에서는 다이어프램(30)의 중심부 고정수단 또한 개선하였다. 이때 개선된 고정수단을 통하여 확고하게 다이어프램을 고정하여 밀폐성을 보장하면서도, 열팽창율 차이로 인하여 적층된 다이어프램이 뒤틀리는 것을 방지하기 위하여 다이어프램의 면적을 가능한 줄여 수축 팽창되는 면적을 줄이고자 다이어프램(30)을 이루는 각 부재(31,33,35)에 중공부(31b,33b,35b)를 형성하였다.

상기 다이어프램(30)의 중심부를 위한 고정수단은 먼저 피스톤(17) 헤드(18)에 형성되어 있는데, 이는 각 부재(31,33,35)의 중공부(31b,33b,35b)에 삽입되는 헤드(18)의 돌출부(18a)와 각 부재(31,33,35)의 접촉부(31a,33a,35a) 중 중공부(31b,33b,35b) 둘레의 접촉부(d1)(도 3 참조)와 접촉하는 헤드(18)의 안착부(18b)이다. 상기 헤드(18)의 전체 외경은 대략적으로 실린더(15A)의 개구부(12)의 내경과 일치한다.

다른 고정수단은 상기 피스톤(17) 헤드(18)에 상응하는 것으로 헤드(18)의 안착부(18b)에 위치한 다이어프램(30)의 접촉부(d1)를 가압할 수 있는 형태로 되어 있는 고정판(25)이다. 상기 고정판(25)은 하부 테두리가 다른 부분에 비하여 돌출되어 있어야 다이어프램(30)의 접촉부(d1)를 물어줄 수 있다. 이러한 기능을 위한 고정판의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.

상기 다이어프램(30)의 중심 접촉부(d1)를 고정하는 고정수단(18b)(25)에는 역시 미끄럼방지수단이 구비되어 있어 확고한 고정을 가능케 하는 것이 바람직하다. 이러한 수단은 헤드(18) 안착부(18b)에 형성된 환형돌기(19)와 고정판(25) 하부에 형성된 환형돌기(25a,25b)이다. 상기 미끄럼방지부재(18b)(25a,25b)는 또한 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

이상과 같은 본 고안의 다이어프램식 펌프(10)는 전원이 공급되고 모터(14)가 작동되어 각 실린더(15A)(15B)에 구비된 커넥팅로드와 피스톤(17)이 연동됨에 따라 피스톤(17) 헤드(18)가 움직이고, 이어서 다이어프램(30)의 테두리부(d3)(도 3)는 실린더(15A) 안치부(13)에 고정되어 있고 중공부(31b,33b,35b) 둘레의 접촉부(d1)는 헤드(18)에 고정되어 있으므로 헤드(18)의 승하강에 따라 다이어프램(30)의 접촉부 중앙부(d2)가 승하강되면서 압력을 발생시킨다. 이에 따라 다이어프램(30)과 헤드(18)가 하강할 때는 유입구(23a)의 체크밸브가 개방되어 유체가 유입되고 헤드(18)가 상승할 때는 송출구(23b)의 체크밸브가 개방되어 유체가 방출된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 다이어프램식 펌프는 서로 떨어진 상태로 적층된 중간부재와 두 보호부재로 이루어진 다이어프램을 통하여 중간부재를 충분히 보호하면서도 열팽창율 차이로 인한 문제가 없어 다이어프램의 내구성, 결국 펌프의 내구성을 획기적으로 증가시키면서도 펌핑력을 보장할 수 있다.

또 본 고안은 중공부를 형성한 다이어프램을 통하여 적층된 다이어프램 부재의 중심을 피스톤 헤드에 고정할 경우 확고한 고정을 통하여 밀폐성을 보장하고, 다이어프램의 면적을 가능한 줄여 수축 팽창되는 면적을 줄여 각 부재의 열팽창율 차이로 인하여 적층된 다이어프램이 보다 심하게 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.

아울러 본 고안은 다이어프램의 고정형태, 고정수단, 미끄럼방지수단의 개선을 통하여 밀폐성 확보에 만전을 기할 수 있다.

이상의 설명에서 본 고안의 펌프를 다이어프램과 관련된 부분을 위주로 설명하고 다른 구성요소와 관련된 통상의 공지된 기술을 생략하였으나, 당업자라면 이를 당연히 추측·추론할 수 있을 것이다.

또 본 고안을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 펌프를 위주로 설명하였으나 본 고안은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능한데, 이러한 변형 및 변경은 본 고안의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 모터;

   상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환시켜주는 커넥팅로드;

   상기 커넥팅로드와 연결되어 있는 피스톤;

   상기 커넥팅로드와 피스톤이 내장되어 있는 실린더;

   상기 실린더의 개구부를 덮고, 유입구와 송출구가 형성되어 있으며, 상기 유입구와 송출구를 개폐하는 체크밸브가 내장되어 있는 캡; 및

   상기 캡과 상기 실린더의 개구부 둘레에 구비된 안치부 사이에 외측 테두리부가 맞물려 있고, 상기 피스톤 헤드에 중심부가 고정수단에 의하여 고정되어 있으며, 합성수지 또는 러버로 되어 있는 연질의 중간부재와 상기 중간부재의 상하 양측면과 접촉하며 내화학성, 내식성, 내마모성과 같은 특성이 우수한 특수 합성수지 소재로 되어 있는 두 보호부재가 적층되어 구성된 다이어프램을 포함하여 이루어진 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이어프램의 중간부재와 두 보호부재에는 중공부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 다이어프램의 중심 고정수단은

   상기 다이어프램의 중공부 둘레의 접촉부를 가압하는 상기 피스톤 헤드와, 상기 헤드 상부에 얹혀져서 고정되는 고정판인 것을 특징으로 하는 펌프.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 피스톤 헤드는 상기 다이어프램의 중공부에 끼워지는 중앙 돌출부와 상기 다이어프램의 중공부 둘레의 접촉부와 맞닿는 안착부가 형성되어 있고,

   상기 고정판은 하부 테두리부가 상기 피스톤 헤드의 안착부와 맞닿는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 펌프.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 피스톤 헤드의 안착부와 상기 고정판은 상기 다이어프램과의 접촉면에 미끄럼방지 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 실린더의 안치부와 상기 캡은 상기 다이어프램과의 접촉면에 미끄럼방지 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프.