KR20060108217A - 다이어프램 펌프 - Google Patents

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제이.와그너 아게
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Abstract

교대로 작동될 수 있는 조정 피스톤(22)에 의해서 가동될 수 있으며 다이어프램(19, 20) 사이에 배치되는 펌프 하우징에 삽입된 두 개의 다이어프램(19, 20)을 구비하는 다이어프램 펌프(1)에 있어서, 다이어프램(19, 20)은 곡률(41)이 서로를 마주보거나 곡률(41‘)이 서로 멀리 떨어져 마주보도록 클램핑되고, 또한 다이어프램(19, 20) 사이에 형성된 두 개의 반응 공간(27, 28)과 고정 피스톤(22)을 수용한 실린더(21)는 유압 매체로 채워져 유압 연동장치(H)에 의해서 억제된 배치로 함께 연결된다.
본 실시예는 두 다이어프램(19, 20)이 항상 명시된 설치 위치를 유지하고 흡입 행정에서 압력 행정으로 전환되는 동안 접히지 않는다는 것을 의미한다. 이는 다이어프램(19, 20)이 항상 유압 연동장치(H)와 접촉하고 그로 인해 제 위치에 고정되어 다이어프램(19, 20)이 교번하는 하중에 영향을 받지 않기 때문이다.
다이어프램 펌프

Description

다이어프램 펌프{DIAPHRAGM PUMP}
도면은 본 발명에 따라서 구성된 다이어프램의 예시적인 실시예를 도시하며, 그 세부사항은 아래에 설명된다. 도면에서,
도 1은 관련된 주변장치를 구비한 다이어프램의 축방향 단면을 도시하는 개략도이고,
도 2는 도 1에 따른 다이어프램의 단면을 도시하는 확대도이고,
도 3은 연속적인 곡률을 가진 도 2의 단면도를 도시한다.
본 발명은 예를 들어 페인트와 같은 유체인 펌핑될 수 있는 또는 쏟아 부을 수 있는 매체에 작동하는 펌프 하우징에 삽입된 두 개의 다이어프램을 구비하고, 양 측부에서 압축된 매체가 교대로 작동할 수 있는 다이어프램 사이에 배치된 조정 피스톤에 의해서 가동될 수 있으며 조정 피스톤에 단단히 연결된 두 개의 피스톤 로드의 단부 영역에 지지되는, 다이어프램 펌프에 관한 것이다.
이런 형태의 다이어프램 펌프는 DE 195 35 745 C1에 개시되어 있다. 이 실시예에서, 추가적인 압력 공간이 두 다이어프램 각각에 할당되고 이 압력 공간은 다이어프램에 의해서 펌핑 공간과 분리된다. 이 경우, 압축된 매체는 다이어프램에 기계적으로 연결된 공압 모터의 구동 피스톤의 조정 운동에 동조하여 제어된 방식으로 압축 공간으로 공급되어, 압력비가 달성되더라도 구성의 복잡함이나 필요한 투자 수준이 모두 상당하게 된다.
이는 공압 모터와 다이어프램 중 하나 사이에 별도의 제어장치가 공급되고, 이 제어장치가 결함에 민감하며 크기가 크기 때문이다. 그러나, 중요한 단점은 다이어프램 각각이 흡입 행정에서 압력 행정으로 변화되는동안 접히고, 이러한 수축 영역이 교번하는 신장 및 압축 하중에 의해 심하게 스트레스를 받는다는 점이다. 이는 단지 상대적으로 짧은 동작시간 이후에 다이어프램에 손상을 주게 되며, 이는 다이어프램을 교체해야만 하고 이러한 경우 동작 중에 중단이 발생하게 된다는 것을 의미한다. 더욱이, 펌핑 공간의 체적 변화를 피할 수 없고 펌핑 유동이 결과적으로 맥동하기 때문에 다이어프램을 접는 것은 다이어프램 펌프의 펌핑 동작에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.
그러므로 본 발명의 목적은 다이어프램이 동작 중에 교번하는 하중에 민감하지 않고 차라리 자신의 지정된 위치를 언제나 유지하는 방식으로 상술한 방식의 다이어프램 펌프를 제공하는 것이다. 그러므로 다이어프램이 접히는 것을 방지하게 되며, 결과적으로 다이어프램에 대한 스트레스가 높은 펌핑압력에도 불구하고 낮기 때문에 손상 가능성이 거의 배제되게 된다. 이를 달성하는데 필요한 구조적인 복잡함은 낮은 수준으로 유지되며, 그럼에도 불구하고 간단한 설계로 오랜 기간동안 말썽 없는 동작을 제공하게 된다. 또한, 펌핑 공간의 체적에는 어떠한 변화도 없다.
본 발명에 따르면, 두 개의 다이어프램이 펌프 하우징 내의 고정된 위치에 외측 단부 영역을 구비하고 조정 가능한 피스톤 로드 상에 내측 단부 영역을 구비하며 곡률이 서로를 향하도록 마주보거나 곡률이 서로 멀리 떨어져 마주보도록 각각의 경우 반대 방향으로 클램핑되고, 또한 다이어프램 사이에 형성된 두 개의 반응 공간과 고정 피스톤을 수용한 실린더가 유압 매체로 채워져 유압 연동장치에 의해서 함께 직접적으로 연결되는 상술한 방식의 다이어프램 펌프를 제공한다.
이 경우, 다이어프램에 할당된 유압 연동장치를 고정하는 반응 공간과 반응 공간에 연결된 연결 라인은 유압 매체로 완전히 채워져야 하고, 반응 공간이 기밀하게 밀봉되고, 유압 연동장치를 형성하는 유압 유체가 대기압 또는 0.09 MPa까지의 낮은 압력으로 가해지고, 다이어프램의 두 반응 공간을 연결하는 라인이 플러그에 의해 밀폐되거나 밀봉되어 유체에 대해 기밀하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 다이어프램이 명시된 위치에 고정되게 한다.
반응 공간을 내부적으로 밀봉하기 위해서, 각 반응 공간은 일단부에서 실린더에 클램핑되고 타단부에서 피스톤 로드에 클램핑되는 벨로우즈를 구비하는 것이 유리하다. 벨로우즈에 의해 에워싸인 각각의 공간은 실린더 내로 작동하는 하나 또는 그 이상의 개구부에 의해서 조정 피스톤의 순간적으로 인접한 압축 공간에 항상 연결되어야 한다.
다이어프램 펌프가 본 발명에 따라서 구성된 경우, 이는 두 다이어프램이 항 상 명시된 설치 위치에 대략적으로 남게 하고 흡입 행정에서 압력 행정으로 이동되는 동안 접히지 않게 한다. 실린더를 향해 대면한 다이어프램의 측부는 항상 유압 연동장치와 접촉하고 이 연동장치는 다이어프램이 위로 들뜨지 않게 하고, 따라서 이들은 조정 이동되는 동안 인장응력에만 노출되기 때문에 교번하는 하중에 만감하지 않다. 그러므로 다이어프램을 특별한 방법으로 설계하거나 구성할 필요 없이 다이어프램의 수명을 크게 늘릴 수가 있다.
단지 실린더에 대한 다이어프램의 볼록한 또는 오목한 설치 위치를 선택하는 것만 필요하고, 또한 다이어프램은 유압 연동장치를 경유하여 일정 정도로 함께 견고히 연결되기 때문에, 다이어프램의 손상에 의한 이런 종류의 다이어프램 펌프의 오작동에 대한 민감함을 줄이는데 필요한 구조적인 복잡함은 적다. 다이어프램이 넓은 영역에 걸쳐 접촉하는 상술한 유압 연동장치는 기계적 연동장치에 대한 요구 없이 이러한 목적에 특히 잘 어울린다. 반응 공간이 서로 연결되기 때문에 유압 연동장치는 다이어프램의 상응하는 조정 동작을 따르며, 이는 다이어프램이 접히지 않으며 단지 미미한 수축 운동만을 한다는 것을 의미한다. 그러므로 인장력만을 받는 다이어프램은 보다 큰 탄성변형을 허용하도록 설계될 수 있다.
다른 장점은 방향 전환 이후에, 즉 다른 영향보다도 단순히 펌핑 유동을 가로막는 흡입 행정에서 압력 행정으로의 전환 또는 그 반대의 전환 이후에, 다이어프램 펌프의 펌핑 공간에 공간적인 확장이 발생하지 않는다는 점이다. 결과적으로, 펌핑 라인에서 맥동 효과를 없앨 수 있으며, 이는 본 발명에 따라 구성된 다이어프램 펌프의 작동 거동이 향상된다는 것을 의미한다.
도 1에 도시되고 참조부호 1로 표기된 다이어프램 펌프는 저장 용기(2)로부터 분무기(5)로 예를 들어 가공할 페인트인 액체를 펌핑하는데 사용되며, 대체로 압축된 매체가 교대로 작용될 수 있는 조정 피스톤(22)에 의해 구동되게 연결된 하우징(11) 내에 배치된 두 개의 다이어프램(19, 20)으로 구성된다. 흡입 라인(3)은 다이어프램 펌프(1)를 저장 용기(2)로 연결하고, 압축 라인(4)은 다이어프램 펌프(1)를 분무기(5)로 연결한다.
상술한 예시적인 실시예에서, 조정 피스톤(22)은 하우징(11) 내의 두 다이어프램(19, 20) 사이에 설치된 실린더(21) 내에 배치된다. 압축된 매체는 조정 피스톤(22)의 압력 공간(25, 26)으로 교대로 공급되어 이들을 작동시키고, 압축된 매체는 압축 라인(6)으로부터 취해지고, 압축 공간(25, 26)에 연결된 하류의 압력 라인(8, 9) 내로 압축 매체를 입력하기 위한 4/2-웨이(way) 밸브를 구비한다.
각각의 다이어프램(19, 20)은 디스크(37)와 실린더(21) 사이의 외측 단부 영역에 클램핑되고, 이들의 내측 단부 영역은 대조적으로 조정 피스톤(22)으로부터 돌출한 피스톤 로드(23 또는 24)에 연결된 디스크(38, 39) 사이에 고정된다. 이 경우 클램핑은 피스톤 로드(23, 24)의 나사선을 가진 돌기부(24‘)에 나사결합된 너트(40)에 의해 수행되고, 따라서 도 2에 특별히 도시된 것처럼 디스크(38, 39)는 단부 영역에서 파생된 피스톤 로드(23, 24)에 지지된다.
각각의 다이어프램(19, 20)은 자신에게 할당된 압력 공간(13 또는 14)을 구비하고, 펌핑된 매체는 흡입 라인(3)에 연결되고 하우징(11) 내로 형성된 덕트(12) 를 통해서 그 안으로 유동하고, 이 유동은 또한 입구 밸브(15 또는 16)를 경유한다. 펌핑될 매체는 압력 공간(13, 14)의 하류에 연결된 출구 밸브(17 또는 18)를 통해서 거울 형상으로 덕트(12)로 연결된 덕트(12') 내로 유동하며, 덕트(12‘)는 압축 라인(4)에 연결된다.
상술한 다이어프램 펌프(1)의 동작 위치에서, 가공될 매체는 조정 피스톤(22)에 구동된 다이어프램(19)의 도움으로 압력 공간(13) 내로 흡입되고, 반면 압력 공간(14) 내의 매체는 다이어프램(20)에 의해서 강제로 배출된다. 입구 밸브(15)와 출구 밸브(18)는 이 동작 위치에서 개방되지만, 입구 밸브(16)와 출구 밸브(17)는 폐쇄되고, 따라서 매체는 저장 용기(2)로부터 흡입 라인(3) 및 덕트(12)를 경유하여 압력 공간(13) 내로 흡입되고 압력 공간(14)으로부터 덕트(12‘) 및 압력 라인(4)을 경유하여 분무기(5) 내로 흡입될 수 있다.
방향제어밸브(7)의 전환제어는 압력 라인(6)으로부터의 압축 매체가 압력 라인(9)을 경유하여 조정 피스톤(22)의 압력 공간(26)으로 진입하자마자 단단히 연결된 다이어프램(19, 20) 및 조정 피스톤(22)의 조정 움직임을 반대로 만든다. 이는 입구 밸브(15)가 개방되고 출구 밸브(17)가 폐쇄된다는 것을 의미한다. 동시에, 입구 밸브(17)는 폐쇄되고 출구 밸브(15)는 개방되어 압력 공간(13) 내의 매체는 배출되고 추가적인 매체가 압력 공간(14) 내로 흡입된다. 결과적으로, 압력 라인(4) 내에는 맥동 없는 펌핑이 이루어진다.
다이어프램 펌프에서, 다이어프램(19, 20)은 자신의 곡률(41 또는 41‘)이 서로 마주보거나(F2) 서로 멀리 떨어져 마주보는(F3) 방식으로 클램핑된다. 또한, 실린더(21)뿐 아니라 다이어프램(19, 20) 사이에 형성된 반응 공간(27, 28)은 플러그(30)에 의해 밀봉된 라인(29)에 의해서 서로 연결되어, 유체에 대해 기밀하고 유압 연동장치(H)를 형성하는 유체로 완전히 채워진다. 그러므로, 대기압 또는 0.09 MPa까지의 약간 낮은 압력이 유압 연동장치(H)에 가해지기 때문에, 서로 마주보는 다이어프램(19, 20)의 표면은 유압 연동장치(H)와 접촉하고 이 연동장치에 의해 제 위치에 고정된다.
이는 조정 동작이 역으로 변환될 때 다이어프램(19, 20)이 접히지 않고, 차라리 다이어프램(19, 20)이 도 2 및 도 3에서 점선으로 도시된 도시위치를 유지한다는 것을 의미한다. 조정 동작을 하는 동안, 다이어프램(19, 20)은 인장응력만을 받으며, 이는 다이어프램이 자신의 수축 영역에서 탄성변형 방식으로 구성되고 그럼에도 불구하고 긴 수명을 유지할 수 있다는 것을 의미한다.
반응 공간(27, 28) 내의 유체가 작동되는 동안 실린더(21) 내의 관통부를 통해 피스톤 로드(23, 24)를 통과하고 압력 챔버(25 및/또는 26)로 진입하여 그로 인해 반응 공간(27, 28) 내에 공간을 형성하게 하는 것을 방지하기 위해서, 각각의 반응 공간(27, 28)은 피스톤 로드(23, 24)의 영역 내에서 벨로우즈(31 또는 32)에 의해 단단히 밀봉된다. 벨로우즈(31, 32)는 일단부에서 피스톤 로드(23, 24)에 클램핑되고, 타단부는 실린더(21)에 부착된다. 또한, 벨로우즈(31, 32)에 의해 에워싸인 공간(33 또는 34)은 실린더(21) 내에 형성된 구멍(35 또는 36)을 경유하여 압력 공간(25, 26)으로 연결되고, 결과적으로 압력은 자동으로 균등하게 된다.
도 3에 도시된 실시예에서, 다이어프램 펌프(1)의 두 다이어프램(19, 20)은 서로 멀리 떨어져 마주보는 곡률(41’)을 구비하고 디스크(37) 및 실린더(21) 사이의 외측 단부 영역에서 또한 디스크(38, 39) 사이의 내측 단부 영역에서 클램핑된다. 반응 공간(27, 28)은 또한 유압 유체로 완전히 채워지고 그 사이에 연통 연결을 형성하며, 따라서 다이어프램(19, 20)이 접히는 것도 배제되게 된다. 대신, 다이어프램은 유압 연동장치(H)에 지지된다.
유압 연동장치(H)가 다이어프램(19, 20)을 제 위치에 고정하기 때문에, 다이어프램(19 및/또는 20)의 접힘에 의해 야기되는 압력 공간(13, 14)의 체적 변화를 설명할 필요는 없으며, 이는 다이어프램 펌프(1)가 맥동 없이 가공된 매체를 분무기(5)로 공급하는데 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 다이어프램(19, 20)은 인장응력에만 영향을 받기 때문에, 다이어프램 펌프(1)가 오랜 기간동안 오작동 없이 동작하도록 보장할 수 있다.
본 발명은 다이어프램이 동작 중에 교번하는 하중에 민감하지 않고 차라리 자신의 지정된 위치를 언제나 유지하는 방식으로 상술한 방식의 다이어프램 펌프를 제공하게 되며, 간단한 설계로 오랜 기간동안 말썽 없는 동작을 제공하게 된다.

Claims (6)

  1. 페인트와 같은 유체인 펌핑될 또는 쏟아 부을 수 있는 매체에 작동하는 펌프 하우징(11)에 삽입된 두 개의 다이어프램(19, 20)을 구비하고, 양 측부에서 압축된 매체가 교대로 작동할 수 있는 상기 다이어프램(19, 20) 사이에 배치된 조정 피스톤(22)에 의해서 가동될 수 있으며 상기 조정 피스톤(22)에 단단히 연결된 두 개의 피스톤 로드(23, 24)의 단부 영역에 지지되는 다이어프램 펌프(1)에 있어서,
    상기 두 개의 다이어프램(19, 20)은 상기 펌프 하우징(11) 내의 고정된 위치에 외측 단부 영역을 구비하고 상기 조정 가능한 피스톤 로드(23, 24) 상에 내측 단부 영역을 구비하며 곡률(41)이 서로를 향하도록 마주보거나 곡률(41‘)이 서로멀리 떨어져 마주보도록 각각의 경우 반대 방향으로 클램핑되고, 또한 상기 다이어프램(19, 20) 사이에 형성된 두 개의 반응 공간(27, 28)과 상기 고정 피스톤(22)을 수용한 실린더(21)는 유압 매체로 채워져 유압 연동장치(H)에 의해서 함께 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반응 공간(27, 28)에 연결된 연결 라인(29)과 상기 다이어프램(19, 20)에 할당된 상기 유압 연동장치(H)를 고정하는 상기 반응 공간(27, 28)은 유압 매체로 완전히 채워지고 기밀하게 밀봉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 유압 연동장치(H)를 형성하는 유압 유체는 대기압 또는 0.09 MPa까지의 낮은 압력에 의해서 작동되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나 또는 그 이상의 항에 있어서,
    상기 다이어프램(19, 20)의 상기 두 개의 반응 공간(27, 28)을 연결하는 상기 라인(29)은 플러그(30)에 의해 폐쇄되거나 밀봉되어 유체에 의해 기밀한 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나 또는 그 이상의 항에 있어서,
    상기 반응 공간(27, 28)을 내부적으로 밀봉하기 위하여, 상기 반응 공간 각각은 일단부가 상기 실린더(21)에 클램핑되고 타단부가 상기 피스톤 로드(23, 24)에 클램핑된 벨로우즈(31, 32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 벨로우즈(31, 32)에 의해 에워싸인 상기 공간(33, 34) 각각은 상기 실린더(21)에 형성된 하나 또는 그 이상의 개구부(35 또는 36)에 의해서 상기 조정 피스톤(22)의 순간적으로 인접한 압력 공간(25 또는 26)에 항상 연결되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
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