KR200444475Y1

KR200444475Y1 - 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트

Info

Publication number: KR200444475Y1
Application number: KR2020070016340U
Authority: KR
Inventors: 심재욱
Original assignee: 심재욱
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2009-05-14
Also published as: KR20090003398U

Abstract

본 고안의 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트는 바렐의 중공부 일단에 상기 바렐의 중공부 내면과 수밀수단에 의해 외면이 밀착되게 고정되며, 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 중앙에 제1관통홀이 형성되되 상기 제1관통홀의 일측 내경이 확장되어 단차지게 형성된 안착홈이 마련된 패킹 지지부재와; 상기 패킹 지지부재의 안착홈에 안착되어 상기 플런저의 슬라이딩시 상기 패킹 지지부재의 제1관통홀의 내면과 상기 플런저의 외면의 사이를 수밀하는 패킹부재와; 상기 안착홈내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 패킹부재를 가압하는 패킹 보조가압부재와; 상기 바렐의 중공부내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 패킹 보조가압부재를 가압하고, 중앙에 상기 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 제2관통홀이 형성된 패킹 가압부재와; 상기 패킹 가압부재가 상기 패킹 보조가압부재를 가압하도록 상기 바렐의 중공부내에 마련되어 상기 패킹 가압부재를 소정 탄성력으로 지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어진다.

본 고안은 바렐의 중공부내에 패킹 지지부재에 의해 패킹부재를 지지한 상태에서 패킹 가압부재에 의해 소정 탄성력으로 가압하여 견고히 고정시키기 때문에, 플런저와 마찰시 패킹부재의 움직임이 제한되어 플런저의 외면과의 밀착율의 향상으로 누유를 효과적으로 방지할 수 있으며, 패킹 가압부재에 탄성력을 부여하는 탄성부재를 플런저 펌프에 기설치된 부품인 흡입 밸브 스프링을 이용함으로써, 부품비를 절감하고 간단한 구조로 설치할 수 있는 효과가 있다.

플런저 펌프, 플런저, 패킹부재, 탄성부재, 밀착율

Description

플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트{FLUID LEAKAGE PREVENTING SEALING UNIT OF PLUNGER PUMP}

본 고안은 플런저 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플런저의 왕복운동시 발생되는 누유를 방지할 수 있는 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트에 관한 것이다.

일반적으로 플런저 펌프는 바렐의 중공부내에서 플런저가 왕복운동되면서 바렐의 중공부 내로 유입된 유체를 압축하여 펌핑하는 장치이다.

이와 같이, 유체의 펌핑을 위해 플런저가 바렐의 중공부내에서 왕복운동되는 과정에서 플런저는 바렐의 중공부내에 마련된 누유방지용 씰과 계속적으로 마찰하게 된다. 따라서 누유방지용 씰은 바렐의 중공부내로 유입되어 압축되는 유체가 바렐의 중공부 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 플런저와의 윤활 및 씰링 기능을 가져야 하고, 플런저와 함께 내마모성이 뛰어나야 한다.

만약, 누유방지용 씰의 기능이 저하되면, 유체의 펌핑력이 저하되고, 유체가 화학공장 또는 정유공장등의 화학유체일 경우에는 환경오염은 물론 안전상의 위해를 야기할 수가 있다.

이에, 플런저 펌프의 펌핑작동으로 플런저의 왕복운동시 발생되는 누유를 효과적으로 방지할 수 있는 누유방지용 씰이 개발되었다.

플런저 펌프의 누유방지용 씰의 종래기술로는 대한민국 등록실용신안공보 제0373959호에 개시되어 있다.

종래기술에 따른 플런저 펌프의 누유방지용 씰은 바렐의 중공부 내면에 밀착하여 설치된 금속재의 패킹하우징과, 패킹하우징내에 설치되어 카본이 함유된 다수의 카본 패킹실과, 카본패킹실의 외주면에 설치되어 패킹하우징의 내면에 밀착되는 다수의 오링으로 이루어져 있다. 그리고 플런저는 패킹하우징, 카본 패킹실의 중앙을 관통하여 슬라이딩 왕복되도록 되어 있다.

이와 같은 종래기술은 바렐의 중공부 내면에 다수의 패킹하우징 내에 다수의 카본 패킹실을 적층한 결과, 카본 패킹실과 플런저의 외면과의 밀착면적을 넓혀 플런저의 왕복운동시 누유를 효과적으로 방지하도록 한 것이다.

그러나, 종래기술은 다수의 패킹하우징, 카본 패킹실을 구비한 것으로 그 부품수의 증가로 구조가 복잡하며, 설치비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

또한, 카본 패킹실이 패킹하우징내에 고정되지 아니하고 오링에 의해 밀착된 상태로 구비되어 있어, 플런저와의 마찰로 인해 움직임이 발생될 여지가 있고 이에 따라 누유를 효과적으로 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 플런저 펌프의 고압 펌핑동작시 누유를 효과적으로 방지할 수 있는 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트는 바렐의 중공부 일단에 상기 바렐의 중공부 내면과 수밀수단에 의해 외면이 밀착되게 고정되며 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 중앙에 제1관통홀이 형성된 패킹 지지부재와; 상기 패킹 지지부재에 안착되어 상기 플런저의 슬라이딩시 상기 패킹 지지부재의 제1관통홀의 내면과 상기 플런저의 외면의 사이를 수밀하는 패킹부재와; 상기 바렐의 중공부내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 패킹부재를 가압하고, 중앙에 상기 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 제2관통홀이 형성된 패킹 가압부재와; 상기 패킹 가압부재가 상기 패킹부재를 가압하도록 상기 바렐의 중공부내에 마련되어 상기 패킹 가압부재를 소정 탄성력으로 지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어진다.

또한, 바렐의 중공부 일단에 상기 바렐의 중공부 내면과 수밀수단에 의해 외면이 밀착되게 고정되며, 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 중앙에 제1관통홀이 형성되되 상기 제1관통홀의 일측 내경이 확장되어 단차지게 형성된 안착홈이 마련된 패킹 지지부재와; 상기 패킹 지지부재의 안착홈에 안착되어 상기 플런저의 슬라 이딩시 상기 패킹 지지부재의 제1관통홀의 내면과 상기 플런저의 외면의 사이를 수밀하는 패킹부재와; 상기 안착홈내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 패킹부재를 가압하는 패킹 보조가압부재와; 상기 바렐의 중공부내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 패킹 보조가압부재를 가압하고, 중앙에 상기 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 제2관통홀이 형성된 패킹 가압부재와; 상기 패킹 가압부재가 상기 패킹 보조가압부재를 가압하도록 상기 바렐의 중공부내에 마련되어 상기 패킹 가압부재를 소정 탄성력으로 지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어진다.

상기 탄성부재는 상기 바렐의 중공부 내에 마련되어 플런저의 왕복운동시 주기적으로 열리는 상기 바렐의 중공부 타단에 마련된 흡입밸브를 지지하는 흡입 밸브 스프링을 이용한다.

본 고안은 바렐의 중공부내에 패킹부재를 구비하되, 이를 패킹 지지부재에 의해 지지한 상태에서 패킹 가압부재에 의해 소정 탄성력으로 가압하여 견고히 고정시키기 때문에, 플런저와 마찰시 패킹부재의 움직임이 제한되어 플런저의 외면과의 밀착율의 향상으로 누유를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 패킹부재를 가압하기 위해 설치되었던 패킹 가압부재에 탄성력을 부여하는 탄성부재를 새로운 부품을 이용하지 않고, 플런저 펌프에 기설치된 부품인 흡입 밸브 스프링을 이용함으로써, 부품비를 절감하고 간단한 구조로 설치할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

본 실시 예인 플런저 펌프의 누유방지용 씰링유니트가 적용된 플런저 펌프의 구조를 첨부한 도 1, 도 2에 나타내 보였다.

도 1, 도 2를 참조하면, 플런저 펌프는 외부 동력원으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 크랭크 샤프트(100)와, 크랭크 샤프트에 연결되어 직선왕복운동하는 콘로드(200)와, 콘로드에 피스톤(300), 인터미터 로드(400), 플런저(80)가 차례로 연결되어 플런저(80)가 바렐(10)의 중공부 내에서 왕복운동되도록 구비되어 있다.

바렐(10)의 상단에는 플런저(80)의 왕복운동에 의해 주기적으로 개폐되어 바렐(10)의 중공부내로 유체를 유입시키고 압축된 유체를 배출하도록 흡입밸브(91) 와 배출밸브(92)를 구비한 밸브조립체(90)가 마련되어 있다.

본 실시 예인 플런저 펌프의 누유방지용 씰링유니트는 플런저(80)의 외면과 바렐(10)의 중공부 내면을 수밀하도록 바렐(10)의 중공부에 설치되어 있다.

본 고안의 실시 예인 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트의 구조를 첨부한 도 2, 도 3에 나타내 보였다.

도 2, 도 3을 참조하면, 본 실시 예인 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트는 바렐(10)의 하단에 설치되되, 일부가 중공부에 인입된 채 고정되고 플런저가 중앙을 관통하여 슬라이딩되는 패킹 지지부재(20)와, 바렐(10)의 중공부에 인입된 패킹 지지부재(20)에 안착되는 패킹부재(30)와, 바렐(10)의 중공부내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 패킹 지지부재(20)에 안착된 패킹부재(30)를 가압하는 패킹 가압부재(40)와, 바렐(10)의 중공부내에 설치되어 패킹 가압부재(40)에 가압력을 부 여하는 소정 탄성력을 가진 탄성부재(50)로 이루어져 있다.

패킹 지지부재(20)는 그 일측이 바렐(10)의 중공부에 인입되고, 타측은 바렐(10)의 중공부 하단 테두리에 밀착되도록 외면이 길이방향으로 단차가 형성된다.

다시 말하면, 바렐(10)의 중공부에 인입되는 패킹 지지부재(20)의 인입부(22)는 바렐(10)의 중공부 내면에 밀착되게 그 외경이 설정되고, 바렐(10)의 중공부 하단 테두리에 밀착되는 패킹 지지부재(20)의 밀착부(23)는 바렐(10)의 중공부의 내경보다 확장된 직경을 갖도록 형성된다.

그리고, 패킹 지지부재(20)의 인입부(22)는 외면에 오링(70)이 설치되어 바렐(10)의 중공부 내면과의 밀착율이 향상되고, 누유가 방지되도록 한다.

패킹 지지부재(20)의 중앙부에는 플런저(80)가 관통되어 슬라이딩되도록 제1관통홀(24)이 형성된다.

또한, 패킹 지지부재(20)의 인입부(22)측에 해당하는 제1관통홀(24)의 일단에 내경을 확장시킨 안착홈(21)이 형성되어 있다.

패킹 지지부재(20)의 안착홈(21)내에는 제1관통홀(24)을 통해 슬라이딩되는 플런저(80)의 외면과 제1관통홀(24)내면의 사이를 수밀하기 위한 패킹부재(30)가 구비된다.

안착홈(21)내에 안착된 패킹부재(30)를 가압하기 위해 제1관통홀(24)내에 슬라이딩 가능하게 설치되는 패킹 보조가압부재(60)가 마련된다. 패킹 보조가압부재(60)는 패킹 가압부재(40)에 연동되어 가압력이 패킹부재(30)에 전달되도록 패킹 보조가압부재(60)의 일측이 패킹 가압부재(40)에 밀착되게 구비된다.

패킹 지지부재(20)는 재질로는 스테인레스, 텅스텐 합금, 인청동이 사용될 수 있다.

패킹부재(30)는 패킹 지지부재(20)의 안착홈(21) 내경에 상응하는 외경을 갖도록 형성되고 내경은 플런저(80)의 외면에 밀착될 수 있도록 최소한 플런저(80)의 외경에 상응하는 외경을 갖도록 형성된다.

패킹부재(30)의 재질로는 고무, 실리콘, 알루미늄 합금, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE : ultra high molecular weight polyethylene), 또는 초고분자량 폴리에틸렌을 이용한 크라운 플라스틱사의 quadrant EPP TIVAR® CERAM P등이 사용될 수 있다.

TIVAR® CERAM P의 기계적 성능을 아래의 표에 나타내 보였다.

기계적 성능		실험방법
shore 경도D	68	ASTM D2240
극한인장강도	38.6 MPa	ASTM D638
인장계수	703 MPa	ASTM D638
굽힙계수	752 MPa	ASTM D790
압축강도	20.7 MPa	10% Def.,73℉;ASTM D695
압축계수	648 MPa	ASTM D695
마찰계수	0.12	Dry vs. Steel;QTM55007

표에서 보듯이, 기계적 강도가 우수하며, 마찰계수가 무윤활조건에서 0.12에 불과한 것으로 높은 자기윤활성을 갖는 재질임을 알 수 있다.

패킹 가압부재(40)는 중앙부에 플런저(80)가 관통되어 슬라이딩되도록 제2관통홀(41)이 형성된다. 그리고, 패킹 가압부재(40)와 패킹 보조가압부재(60)의 결합부위는 상호 끼워져 밀착되는 요철형으로 형성된다. 따라서, 플런저(80)의 왕복운동과, 플런저(80)의 왕복운동으로 흡입 압축되는 유체의 압력에 의해 패킹 가압부재(40)와 패킹 보조가압부재(60)는 상호 슬립이 발생되지 않고 견고히 밀착된다.

패킹 가압부재(40)와 패킹 보조가압부재(60)의 재질로는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE : ultra high molecular weight polyethylene), 또는 초고분자량 폴리에틸렌을 이용한 크라운 플라스틱사의 quadrant EPP TIVAR® CERAM P를 사용할 수도 있다.

탄성부재(50)는 바렐(10)의 상단면에 설치된 밸브 조립체(90)에 가압 밀착된 흡입밸브(91)를 지지하는 흡입 밸브 스프링(50')이 사용된다.

즉, 흡입 밸브 스프링(50')이 흡입밸브(91)를 지지한 상태에서 바렐(10)의 중공부 내에 설치되어, 패킹 가압부재(40)의 상단면에 안착된다.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시 예인 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트의 작용에 대해 설명한다.

플런저 펌프는 외부 동력원으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 크랭크 샤프트(100)에 연결된 콘로드(200)는 직선왕복운동을 하게 된다. 콘로드(200)의 직선왕복운동력은 피스톤(300), 인터미터 로드(400)에 의해 차례로 연동되어 인터미터 로드(400)에 연결된 플런저(80)가 바렐(10)의 중공부 내를 왕복운동하게 된다.

이때, 바렐(10)의 상단에 마련된 밸브 조립체(90)의 흡입밸브(91) 및 배출밸브(92)가 주기적으로 개폐된다. 즉, 플런저(80)가 하강되면, 흡입밸브(91)가 열리면서 유체가 바렐(10)의 중공부내로 유입되고, 플런저(80)가 상승되면, 흡입밸브(91)가 닫히면서 유입된 유체를 압축하게 된다.

플런저(80)의 상승에 의해 압축된 유체의 유압이 배출밸브(92)를 지지하는 배출밸브 스프링(92a)의 탄성력 이상이 되면, 배출밸브(92)가 열리면서 압축된 고 압의 유체가 배출된다.

고압의 유체가 배출된 후, 플런저(80)가 하강하게 되면, 배출밸브(92)는 배출밸브 스프링(92a)에 의해 닫히게 된다. 그리고, 바렐(10)의 중공부는 밀폐된다. 이때, 플런저(80)가 하강하게 되면, 밀폐된 바렐(10)의 중공부에는 압력이 강하되어 진공압력(대략 2000bar)이 발생된다. 발생된 진공압력이 흡입밸브(91)를 지지하는 흡입밸브 스프링(50')의 탄성력 이상이 되면 흡입밸브(91)가 열리면서 액체가 바렐(10)의 중공부내로 유입된다.

이와 같이, 플런저(80)가 슬라이딩 왕복운동되면서 상기의 과정이 반복되어 유체를 유입하여 압축하고 배출하게 된다.

도 2를 참조하면, 본 고안의 실시 예인 누유방지용 씰링 유니트는 플런저(80)의 슬라이딩운동시 바렐(10)의 중공부 내면과 플런저(80) 외면의 사이를 수밀하게 된다.

패킹 지지부재(20)는 인입부(22)가 바렐(10)의 중공부내로 인입되어 고정되는데, 인입부(22)의 외면에 설치된 오링(70)에 의해 바렐(10)의 중공부 내면과 인입부(22) 외면의 사이를 수밀하게 된다.

패킹 지지부재(20)의 안착홈(21)에 안착된 패킹부재(30)는 흡입밸브 스프링(50')의 탄성력에 의해 발생된 패킹 가압부재(40)의 가압력을 패킹 보조가압부재(60)를 통해 전달받아 견고히 고정되고, 패킹 보조가압부재 및 패킹 지지부재에 가압밀착된다. 따라서, 패킹 지지부재(20)의 제1관통홀(24)내를 반복적으로 슬라이딩 왕복운동하는 플런저(80) 외면 및 제1관통홀(24)의 내면과 패킹부재(30)와의 밀착율이 향상되어 제1관통홀(24)의 내면과 플런저(80)의 외면 사이를 바렐의 중공부내의 높은 진공압력(대략 2000bar)에 대해서도 효과적으로 수밀하게 된다.

이와 같이, 오링(70)에 의해 바렐(10)의 중공부 내면과 패킹 지지부재(20)의 인입부 외면의 사이가 수밀되고, 패킹 지지부재(20)의 제1관통홀(24) 내면과 플런저(80)의 외면 사이는 패킹부재(30)에 의해 수밀되어 바렐(10)의 중공부 내로 유입된 유체의 누유가 방지된다.

또한, 패킹부재(30)의 재질이 탄성력을 갖는 고무재질로 이루어지면, 패킹부재(30)에 가해지는 가압력으로 인해 패킹부재(30)는 압축되어 측방향으로 팽창력이 발생되고, 이러한 패킹부재(30)의 팽창력은 패킹부재(30)와 플런저(80) 외면 및 패킹 지지부재(20)의 제1관통홀(24)의 내면과의 밀착율을 더욱 향상시켜 수밀성이 향상된다.

이와 같이, 본 고안은 종래기술과 같이 다수의 카본 패킹실을 사용하지 않고서도, 하나의 패킹부재를 견고히 고정시킴은 물론, 밀착율을 향상시켜 바렐의 중공부내로 유입된 유체의 누유를 효과적으로 방지할 수가 있다.

앞에서 설명된 본 고안의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 플런저 펌프의 누유방지용 씰링유니트가 적용된 플런저 펌프의 구조를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 플런저 펌프의 누유방지용 씰링유니트의 구조를 명확히 도시하기 위해 플런저 펌프의 부분을 확대한 도면,

도 3은 도 1의 플런저 펌프의 누유방지용 씰링유니트의 구조를 도시한 분해도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 바렐 20 : 패킹 지지부재

21 : 안착홈 30 : 패킹부재

40 : 패킹 가압부재 50' : 흡입밸브 스프링

60 : 패킹 보조가압부재 70 : 오링

80 : 플런저 91 : 흡입밸브

92 : 배출밸브

Claims

삭제
바렐의 중공부 내를 직선왕복운동하는 플런저에 의해 유체를 펌핑하는 플런저 펌프에서 상기 바렐의 중공부 내면과 플런저의 외면의 사이를 수밀하는 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트에 있어서,

바렐의 중공부 일단에 상기 바렐의 중공부 내면과 수밀수단에 의해 외면이 밀착되게 고정되며, 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 중앙에 제1관통홀이 형성되되 상기 제1관통홀의 일측 내경이 확장되어 단차지게 형성된 안착홈이 마련된 패킹 지지부재와;

상기 패킹 지지부재의 안착홈에 안착되어 상기 플런저의 슬라이딩시 상기 패킹 지지부재의 제1관통홀의 내면과 상기 플런저의 외면의 사이를 수밀하는 패킹부재와;

상기 안착홈내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 패킹부재를 가압하는 패킹 보조가압부재와;

상기 바렐의 중공부내에서 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 패킹 보조가압부재를 가압하고, 중앙에 상기 플런저가 관통되어 슬라이딩되도록 제2관통홀이 형성된 패킹 가압부재와;

상기 패킹 가압부재가 상기 패킹 보조가압부재를 가압하도록 상기 바렐의 중공부내에 마련되어 상기 패킹 가압부재를 소정 탄성력으로 지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트.
제 2항에 있어서,

상기 탄성부재는

상기 바렐의 중공부 내에 마련되어 플런저의 왕복운동시 주기적으로 열리는 상기 바렐의 중공부 타단에 마련된 흡입밸브를 지지하는 흡입 밸브 스프링인 것을 특징으로 하는 플런저 펌프의 누유방지용 씰링 유니트.