KR20060119806A - 개량 펌프 - Google Patents

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KR20060119806A
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쇼운 에이. 루
스테펀 엠. 모레티
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토마스 인더스트리즈, 인코포레이티드
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Abstract

펌프는 무볼트 커버(boltless cover)와 하우징 사이의 압축 링에 의해서만 상기 펌프의 하우징의 단부에 지지되는 커버를 가지고 있다. 상기 펌프는 무플랜지 밸브 플레이트를 가지고 있는데, 상기 무플랜지 밸브 플레이트는 헤드를 펌프에 고정하는 볼트가 관통되는 플랜지를 가지고 있지 않다는 것을 의미한다. 펌프는 편심기 및 피스톤을 가지고 있는데, 상기 편심기 및 피스톤은 상기 펌프의 양단부에서 피스톤이 180° 위상차로 모터의 샤프트에 조립될 수 있도록 내부에 모두 구멍을 가지고 있다. 상기 펌프는 상기 펌프의 2개의 헤드 부재를 포함하는 단일체 헤드를 가지고 있고, 2개의 헤드 부재를 연결하는 튜브가 일체로 형성되는 포트를 가지고 있다. 상기 펌프는 그 포트로부터 엘라스토머 관형 부재에 의하여 지지된다. 상기 펌프는, 일단 끼워지면, 피팅(fitting) 둘레의 링이 상기 개구 내의 피팅을 막도록 보디의 에지 뒤에 외측으로 팽창하도록, 헤드, 하우징 또는 베이스와 같은 부재의 구멍 내로 밀릴 수 있는 끼워넣기 피팅을 가지고 있다.
펌프, 커버, 밸브 플레이트, 편심기, 포트, 관형 부재, 엘라스토머, 피팅

Description

개량 펌프{PUMP IMPROVEMENTS}
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 사시도이다.
도 2는 도 1의 펌프의 평면 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 펌프의 저면 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 펌프의 단면 사시도이다.
도 5는 도 4의 일부 확대도이다.
도 6a는 펌프의 세로축에 따른 평단면도이다.
도 6b는 도 6a의 일부 확대도이다.
도 7은 도 6b의 일부 확대도이다.
도 8a는 상부에서 본, 펌프의 상부의 확대 사시도이다.
도 8b는 저면에서 본, 펌프의 상부의 확대 사시도이다.
도 8c는 도 6b의 일부 확대도이다.
도 9는 펌프의 피스톤, 편심기 및 관련 부품의 확대 분해 사시도이다.
도 10은 피스톤을 모터 샤프트에 조립할 때 피스톤과 편심기를 정렬하는 공구의 정면도이다.
도 11은 도 10의 공구의 측면도이다.
도 12는 2개의 마운팅 포인트를 사용하는 본 발명의 마운트를 나타내는 개략 적인 사시도이다.
도 13은 3개의 마운팅 포인트를 사용하는 다른 실시예를 나타내는 도 12와 유사한 도면이다.
도 14는 마운트 중 하나의 마운트의 상세도이다.
도 15는 대체로 원통형 밀어넣기 포트 끼워맞춤의 세로축에 따른 단면도이다.
도 16 내지 도 21은 도 1의 펌프의 정면도, 배면도, 우측면도, 좌측면도, 평면도 및 저면도이다.
본 발명은 펌프, 컴프레서는 물론 진공 펌프에 관한 것으로, 특히 펌프의 조립 및 제조를 개선하기 위한 개량 펌프에 관한 것이다.
여기에서 설명되는 일반적인 타입의 펌프는 이미 공지되어 있다. 이러한 펌프는 하나 또는 2개 이상의 펌핑 챔버(pumping chambers)를 가질 수 있고, 모터에 의하여 구동되고 펌핑 챔버에서 왕복 운동하는 피스톤[예를 들면, 워블 피스톤, 관절식 헤드 피스톤(articulated head pistons) 또는 다이어프램 피스톤(diaphragm pistons)]을 가지고 있다. 평행 축을 갖는 2개의 펌핑 챔버가 있다면, 일반적으로 모터는, 펌프의 크랭크케이스를 형성하고 상기 모터를 펌핑 챔버에 연결하는 2개의 하우징 사이에 위치되고, 상기 모터 샤프트 축은 펌핑 챔버 축과 수직을 이루게 된 다. 유용한 형태로, 예를 들면 미국 특허 번호 6,056,521호에 공개된 바와 같이 모노리식 헤드가 2개의 펌핑 챔버를 연결하는 것이 있으며, 이 미국 특허의 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
일반적으로 모터의 반대쪽 하우징의 단부는, 공기를 통하게 하는 팬 가드(fan guard) 또는 커버를 지지하기 위하여 추가 파스너를 필요로 하는 커버로 적어도 부분적으로 차단되어 있다. 이것은 추가 어셈블리 및 추가 부품을 필요로 하였다. 또한, 일반적으로 밸브 플레이트는, 헤드와 분리되어 있다면, 헤드 아래 오른쪽에 제공되며, 일반적으로 실린더 및 그밖의 다른 부품은 플랜지부 사이에, 하우징 상에 헤드를 지지하는 타이 로드들이 연장되는 플랜지들을 가지고 있다. 이러한 플랜지는 밸브 헤드의 볼트 구멍과 맞추어야 할 밸브 플레이트의 위치 결정을 요구함으로써 조립에 문제를 일으킬 수 있으며 또한 일부의 경우에는, 예를 들면 헤드 플랜지가 밸브 플레이트의 플랜지와 간섭된다면, 누출을 발생시킬 수 있도 있다. 다른 구조에서는, 밸브 플레이트는 헤드를 지지하는 파스너 및 밸브 플레이트를 지지하는 파스너와 별개로 추가의 파스너를 필요로 한다.
또한, 피스톤 각각은 구동 샤프트에 조립되고, 종래에는 이것은 모터 샤프트의 평면부(flat) 상에 행해졌으며, 일단부의 평면부는 타단부의 평면부와 180°위상차가 있어 피스톤도 동일한 위상차가 있다. 평면부에 맞대고 있는 세트 스크류(set screw)는 반드시 180° 위상차를 만들어내지는 않는다는 점에서 조립시 에러를 유발한다. 싱글-엔드형 펌프(single-ended pump)의 경우에는, 위상은 문제가 아니지만, 더블-엔드형 펌프의 경우에는, 조립을 어렵게 하지 않으면서 피스톤이 180°위상차를 이루도록 하는 신뢰할 수 있는 방법이 필요하다.
또한, 이러한 펌프는 여러 가지 다른 장치에 적용될 수 있다. 그 때문에, 이들 펌프 형상에 가능한 다른 포트 배치를 가지는 것이 바람직하다.
또한 이러한 타입의 펌프는 제거가능하거나 또는 별개의 상이한 포트 구성을 가질 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 포트 또는 플러그를 상기 펌프에 부가하는 간단한 방법을 갖는 것이 바람직하다.
또한 이미 공지되어 있는 바와 같이, 이러한 타입의 펌프는 상당한 소음 및 진동을 발생할 수 있다. 대부분의 장치에서는 차단이 주요한 설계 목표이다. 이 분야에서, 낮은 비용 및 용이한 조립으로 우수한 성능을 발휘하는 해결책이 필요하다.
일 실시예에서, 본 발명은 커버와 하우징 사이의 압축 링에 의해서만 펌프의 하우징의 단부에 지지되는 무볼트 커버(boltless cover)를 갖는 펌프를 제공한다. 하우징의 구멍은 커버가 구멍 내에 삽입되고 링이 커버를 하우징에 지지하도록 구멍에 설치될 때 링을 압축하는 챔퍼를 가지고 있다. 상기 커버는 하우징 내로의 커버의 과다한 삽입을 정지하는 플랜지를 가지고 있다. 상기 커버는 포트를 구비할 수 있고, 특히 펌프의 흡기가 크랭크케이스를 통하여 이루어지면, 크랭크케이스에 의하여 진공력을 받게 될 수 있다.
다른 실시예에서 상기 펌프는 무플랜지 밸브 플레이트를 가지고 있는데, 무플랜지 밸브 플레이트(flangeless valve plate)는 헤드를 펌프에 고정하는 볼트가 관통하는 플랜지를 가지고 있지 않다는 것을 의미한다. 플랜지의 제거는 플랜지에 의하여 야기될 수 있는 밸브 플레이트와 헤드 사이의 누출 문제를 해소하는 것을 돕는다. 이전의 플랜지와 함께, 다른 형상이 헤드에 대하여 밸브 플레이트를 각도 위치 결정하기 위하여 밸브 플레이트와 헤드 사이에 제공될 수 있다. 각도 위치 결정은 밸브 플레이트 상의 밸브 또는 밸브들과 간섭을 방지하기 위하여 일부 장치에서 바람직하다.
다른 실시예에서, 펌프는 내부에 모두 구멍을 가지고 있는 편심기 및 피스톤을 가지고 있어 상기 펌프의 양단부에서 피스톤이 모터의 샤프트에 180°위상차이로 조립될 수 있다.
다른 실시예에서, 또한 펌프의 2개의 헤드와 이들을 연결하는 튜브를 포함하는 단일체 헤드는, 2개의 헤드 부재 사이에, 튜브 내에 통로를 제공하는 일체로 형성되는 포트를 가지고 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 포트는 2개의 헤드 부재 사이의 중간에 위치된다.
다른 실시예에서, 상기 펌프는 그 포트로부터 엘라스토머 관형 부재에 의하여 지지된다. 엘라스토머 관형 부재는 베이스와 펌프의 포트 사이에 연장될 수 있고, 포트는 입구 포트, 출구포트, 또는 양자 모두일 수 있다. 이러한 실시예에서, 엘라스토머 마운팅은, 선적 동안 유용할 수 있는 것처럼, 펌프가 작동될 때에는 보다 견고하고 펌프가 작동되지 않을 때에는 펌프가 견고한 마운트에 지지되도록 될 수 있다.
다른 실시예에서, 펌프는 헤드, 하우징 또는 베이스와 같은 부재의 구멍 내 로 끼워질 수 있는 끼워넣기 피팅을 가지고 있어, 끼워지면, 피팅 둘레의 링은 상기 피팅을 개구 내에 막기 위하여 보디의 에지 뒤의 외측으로 팽창된다. 또한 상기 피팅과 상기 보디 사이를 밀봉하는 밀봉 링이 상기 피팅 둘레에 제공될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 목적 및 장점이 상세한 설명 및 도면으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 장점, 및 다른 목적 및 장점이 이하의 상세한 설명에서 명백하게 된다. 상세한 설명이 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 이루어진다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 펌프(10)는 서로 동일한 2개의 하우징(12, 14), 상기 하우징 사이에 위치되는 모터(16), 상기 모터의 반대쪽으로 하우징의 단부에 위치되며 또한 서로 동일한 커버(18, 20), 동일한 실린더(22, 24), 동일한 밸브 플레이트(26, 28), 및 2개의 헤드 부재(32, 34)를 포함하고 튜브(36), 및 모든 부품을 함께 지지하고 밀봉하는 파스너(fasteners) 및 밀봉재(seals)에 의하여 일체로 결합되는 모노리식 헤드(monolithic head)(30)를 포함한다. 상기 헤드(30)는 각 단부에서 상기 하우징(22, 24) 각각에 볼트에 의하여 체결되어 있으며, 이것은 밸브 플레이트(26, 28) 및 실린더(22, 24)를 하우징(12, 14) 각각에 클램프시킨다.
또한 도 4 내지 도 7을 참조하면, 펌프(10)는 각각의 하우징(12, 14)의 바닥 에 그 공기 흡기 관통 포트(42)를 포함한다. 펌핑 챔버(pumping chamber)를 위하여 흡기 플래퍼 밸브(intake flapper valves)(46a, 48a)가 피스톤 헤드(46 또는 48)에 제공되며, 상기 플래버 밸브를 통하여 공기가 각각의 실린더(22, 24), 피스톤(25, 27), 및 밸브 플레이트(26 또는 28)에 의하여 형성되는 각각의 펌핑 챔버(200, 201)에 들어간다. 상기 공기는 밸브(28a, 26a)를 통하고 튜브(36)를 통하여 포트(38) 외부로 배출될 수 있다. 또한 상기 헤드(30)는 밸브 플레이트(26, 28)를 일체로 포함하도록 제작될 수 있는데, 이 경우 상기 헤드의 커버는 개별 부품으로 형성될 수 있으며, 상기 커버는 도시된 바와 같이 헤드(30)에 일체로 형성될 수 있다.
상기 커버(18, 20)는 플라스틱 성형 구성요소이며, 이를 관통하는 개구를 가질 수 있어도, 이를 관통하는 개구를 가지고 있지 않으며, 포트, 및 HEPA 필터 또는 펠트(felt) 필터와 같은 필터가 들어오는 공기 또는 배출되는 공기를 여과하기 위하여 커버의 내측에 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 흡입이 하우징의 바닥을 통하여 이루어지기 때문에, 상기 커버는 이를 관통하는 구멍을 가질 필요가 없다. 또한, 팬 블레이드(fan blade)가 모터 샤프트에 제공된다면, 상기 커버는 공기가 이를 통하게 하는 팬 가드(fan guard)일 수도 있다.
커버(18)는 동일하기 때문에, 커버(20)만이 상세하게 설명된다. 상기 커버(20)는, 원형 형상을 이루고 하우징(14)의 단부에 기계가공되는 원형 구멍(50) 내에 끼워맞춤됨으로써 하우징(14)에 지지되며, 주조 알루미늄 합금 재질 또는 다른 견고하고, 단단한 재질로 이루어질 수 있다. 도 7을 참조하면, 상기 원형 구 멍(50)은 원통형부(52) 및 외측으로 개방되고 내측 방향으로 테이퍼진 원뿔형부(frusto-conical portion)(54)를 가지고 있다. 상기 하우징(14)은 구멍(50) 내로의 커버(20)의 추가 삽입을 정지시키기 위하여 커버(20)의 플랜지(58)에 접촉하는 단부면(56)을 가지고 있다. 또한 상기 구멍(50)은 그 내측 단부에 커버(20)의 삽입을 정지하도록 하는 쇼울더(shoulder)(66)를 가지고 있다. 상기 커버(20)의 연장부(60)가 약간 작을 지라도 데체로 상기 원통형부(52)와 동일한 직경이기 때문에, 챔퍼(chamfer)(54)는 커버(20)를 원통형부(52) 내로 안내한다. 또한 상기 연장부(60)는 O-링 그루브(O-ring groove)(62)를 포함하는데, 상기 그루브 내에 압축성 탄성 O-링인 밀봉 링(64)이 위치된다. 상기 커버(20)와 상기 하우징(14) 사이에 표준 O-링 끼워맞춤이 용인될 수 있다. 상기 링(64)은 상기 커버(20)와 상기 하우징(14) 사이에 압축되고, 상기 펌프가 작동될 때는 물론 작동되지 않을 때에도, 상기 커버(20)를 지지하는 힘만을 제공하고 상기 커버(20)를 하우징(14)에 고정시킨다.
작동시, 피스톤이 하우징(14)의 바닥을 통하여 펌핌 챔버 내로 공기를 끌어들일 때, 상기 커버(20)는 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동으로 인하여 주기적인 진공력을 받게 된다. 또한 이러한 진공은 커버(20)를 구멍(50) 내에 지지하는 것을 돕는다. 상기 링(64)은 하우징(14)에 고정되는 커버(20)를 구멍(60)에 지지하는 균일한 힘만을 제공하며 따라서 상기 커버는 하우징(14)에 커버(20)의 용이한 밀어넣기 조립을 가능하게 하는, "파스너리스(fastenerless)"로 불릴 수 있다. 스크류드라이버 슬롯(screwdriver slot) 또는 리세스(recess)(57)가, 분해를 위하여 상기 커버(20)를 구멍(50)의 외부로 움직이는 것을 가능하게 하는 공간을 생성하기 위하여 쇼울더(58)의 에지에 제공될 수 있다.
또한 o-링(64)은 공기, 먼지, 액체 및 다른 부스러기가 상기 커버(20)와 상기 하우징(14) 사이의 경계면을 통하여 상기 하우징(14)으로 들어가는 것을 방지하는 밀봉을 제공한다. 상기 밀봉 링(64)은 도시된 바와 같이, 엘라스토머 o-링일 수 있고, 또는 사각형 링, 사각형 단면 또는 다른 형상 단면의 o-링, 또는 표준 o-링과 같은, 다수의 다른 타입의 밀봉 링 중 하나일 수 있다. o-링의 제질은, 예를 들면, o-링에 대하여 표준 재질인 실리콘일 수 있다. 상기 커버(20)와 상기 하우징(14) 사이의 경계면이 밀봉될 필요가 없다면, 예를 들면, 커버가 팬 가드라면, 상기 링(64)은, 예를 들면 플라스틱 또는 금속의 스플릿 링(split ring)일 수 있는데, 이것은 커버(20)를 유지하기 위하여 구멍(50)에 대하여 마찰력을 생성할 수 있다. 또한, 그루브 또는 쇼울더가, 지지력을 증가시키도록, 형 끼워맞춤뿐만 아니라 마찰 끼워맞춤을 제공하기 위하여, 설치되는 링(64)을 위하여 구멍 내에 형성될 수 있다.
커버가 진공을 인가하는 것은, 밀봉하는 링(64)을 용이하게 장착하게 하며, 링을 보강하고 그렇지 않으면 커버로부터 발산될 수 있는 소음을 감소하는 경향이 있는 커버에 응력을 인가한다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 상기 밸브 플레이트(26, 28)는 구멍(34a, 34b, 32a, 32b)을 관통하고 밸브 플레이트(28, 26)와 나란히 볼트(40)에 의하여 제공되는 클램핑력(clamping force)에 의해서만 펌프의 어셈블리에 고정된다. 어떠 한 파스너도, 도면에 명백하게 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(26, 28)를 관통하여 연장되지 않는다. 이전에는, 이러한 타입의 펌프에 일반적인 종래 기술에서, 밸브 플레이트(26, 28)는, 어셈블리에 이들을 지지하는 개별 파스너를 가지고 있거나, 볼트(40)가 관통하여 연장되는 헤드(30)의 볼트 플랜지와 유사한, 플랜지를 가지고 있다. 이러한 플랜지의 제거는 상기 밸브 플레이트와 상기 헤드(30) 사이에 발생될 수 있는 누출 문제를 감소시킨다는 것을 알게 되었다. 또한 분리식 파스너(separate fasteners)의 제거는 조립을 용이하게 한다.
종래 기술 밸브의 플랜지 또는 분리식 파스너를 사용하면, 밸브 플레이트의 위치 결정을 제공하는 효과가 있는데, 이 경우 밸브 플레이트에 대하여 플래퍼를 지지하는 파스너가 이젝터 핀 랜드(ejector pin lands)와 같은, 헤드의 저면측의 형성과 간섭되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 밸브 플레이트의 플랜지 및 분리식 플랜지가 제거될 때, 다수의 다른 수단이 위치 결정을 제한하도록 제공되지 않는 다면 밸브 플레이트가 임의의 위치에 조립될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 밸브 플레이트(26, 28) 각각의 상부측에는 콩팥(kidney) 형상 리세스(72)가 제공되어 있다(도 8a). 또한, 헤드(36)의 저면측에는 각 단부에, 밸브 플레이트(26, 28)의 플래퍼 밸브의 파스너(76)를 이젝터 핀 랜드(78)로부터 이격되게 위치 결정하기 위하여 리세스(72) 내에 끼워맞춤되는 2개의 핀(74)(도 8b)이 제공되어 있다.
밸브 플레이트(26, 28)는 각각의 실린더(22 또는 24)의 상부 내측 아래로 연장되는 연장부(82)를 갖도록 형성된다. 상기 연장부(82)는 밀봉 링 그루브(80)를 가지고 있으며, 상기 밀봉 링 그루브(80) 내부에 밀봉 링(84)이 각 실린던(22 또는 24)의 내측면에 대하여 밀봉하도록 위치된다. 상기 밀봉 링은 표준 o-링, 사각형 단면 o-링, 사각형 링, 또는 임의 종류의 밀봉 링일 수 있다. 상기 실린더(22 또는 24) 각각의 내측은, 그 진원도(roundness)가 실린더의 외측면의 진원도보다 우수하고, 충분히 매끄러운 표면이 밀봉되도록 양극 처리되기 때문에, 밀봉을 위하여 특히 바람직한 표면을 제공한다. 또한, 밀봉 링은 실린더의 외측면을 미끄러지기 보다는 실린더의 내측으로 미끄러진다.
밸브 플레이트의 상단 근처에 위치되고 연장부(82)로부터 방사상 외측으로 연장되는 밸브 플레이트(28)의 부분은 여기서 부분(86)으로 부른다. 상기 부분(86)은 플랫 블레이드 스크류 드라이브로 밸브 플레이트를 실린더의 외측으로 움직하게 할 수 있는 하나 이상의 리세스(87)를 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 헤드(30)의 튜브(36)는 상기 튜브(36)와 일체로 형성되는 포트(port)(88)를 가지고 있고, 상기 포트(88)의 내측은 상기 튜브(36)의 내측과 직접 연통되는데, 물론 튜브의 내측은 헤드 부재(32, 34)의 양자 모드의 내측에 연통된다. 상기 헤드 부재(32, 34) 사이에 튜브(36)와 일체로 형성되는 포트를 제공하는 것은, 헤드 부재(32, 34)에 단순히 포트를 제공하는 것보다 더 넓은 범위의 연결 장치를 제공한다. 또한, 이 위치에서 포트를 제공하는 것은 도 14를 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이 3-포인트 마운팅을 제공하는 것을 가능하게 한다. 또한, 헤드(30)의 모든 부품을 일체로, 즉, 두 개의 헤드 부재(32, 34), 튜브(36), 및 포트(88)를 일체로 성형하는 것은, 헤드(30)가 핸들로서 사용될 수 있도록 헤드(30)의 우수한 구조 강성을 제공하고, 도 14의 사이드 마운 팅 장치에서와 같이, 펌프의 무게, 또는 무게의 적어도 일부를 지지하는데 사용될 수도 있다.
특히 도 9를 참조하면, 펌프(10)가 워블(wobble) 피스톤 타입 펌프일 경우, 각각의 피스톤 어셈블리(25, 27)는 커넥팅 로드와 일체로 형성되는 피스톤 헤드(46, 48)를 가지고 있는 피스톤(92)을 포함한다. 다른 타입의 피스톤은 다이어프램 피스톤 또는 관절식 헤드 피스톤을 포함한다. 여기에서 사용되는 용어 "피스톤"은 여러 가지 타입의 피스톤을 포함하도록 의도된다. 이미 공지되어 있는 바와 같이, 피스톤(92)의 피스톤 헤드는 각각의 실린더(22, 24)와 슬리이딩 밀봉을 형성하는 컵 밀봉재(cup seal) 상에 지지되는 리테이너를 가지고 있다.
도 9를 참조하면, 또한 각각의 피스톤 어셈블리(25, 27)는, 예를 들면 강철로 제조되는 편심기(eccentric)(94)를 포함하는데, 상기 편심기(94)는 균형추부(counterweight portion)(96) 및 스터브부(stub portion)(98)(도 6b)를 가지고 있다. 피스톤 어셈블리(25, 27)는 그 각각의 편심기(94)를 통하여 모터 샤프트(100)의 양단부에 고정된다. 이러한 목적을 위하여, 각각의 편심기(94)는 샤프트(10)의 단부를 수용하는 크기를 갖는 구멍 및 상기 편심기 및 피스톤 어셈블리를 샤프트에 고정하기 위하여 상기 샤프트에 대하여 체결될 수 있는 나사식 파스너(threaded fastener)(93), 예를 들면 세트 스크류(set screw)를 가지고 있다. 샤프트 축(104)은, 상기 샤프트(100)가 회전될 때, 피스톤(92)이 왕복 운동하도록, 스터브 축(stub axis)(106)과 이격되어 있고 스터브 축에 평행하다. 상기 스터브부(98)는, 예를 들면, 볼 베어링 또는 다른 타입의 베어링일 수 있는, 베어링(108) 에 의하여 피스톤(92)에 저널되어 있다.
상기 펌프(10)의 양단부에서 2개의 피스톤(92)은, 피스톤 중 하나가 상사점에 있을 때, 다른 피스톤이 하사점에 있도록, 서로 180° 위상을 달리하여 조립된다. 이를 달성하기 위하여, 각각의 피스톤(92)은 2개의 구멍(110, 112)을 가지고 있다. 상기 2개의 구멍(110, 112)은 축(106)을 중심으로 서로 180°이격되어 있고 그 중심을 교차하고 서트브부(98)의 축(106)과 교차하는 라인 상에 중심을 가지고 있다. 또한 편심기(94) 각각은 축(106), 축(104), 및 구멍(114)의 중심을 관통하여 연장되는 라인 상에, 축(104)을 중심으로 축(106)으로부터 180° 떨어져 있는 구멍을 가지고 있다. 구멍(110, 112, 114)의 모든 세로축은 축(104, 106)에 모드 평행하다. 따라서, 구멍(114)이 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 구멍(110)과 정렬되면, 피스톤은 그 하사점 위치에 있게 되고, 구멍(114)이 상기 구멍(112)과 정렬되면, 피스톤은 그 상사점 위치에 있게 된다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 자기 핀 고정구(magnetic pin fixture)(115)가 구멍을 정렬하는데 사용될 수 있는데, 상기 자기 핀 고정구(115)는 구멍(110, 112)에 들어가기 위하여 축방향으로 이격되어 있고 외부에 고정되는 2개의 핀(119)을 가지고 있는 피스톤(92)의 대략 원형 하부의 크기를 갖는 자기 디스크(117)이며, 상기 핀은 구멍(114)을 관통하여 연장되기에 충분한 길이를 가지고 있다. 상기 자기 디스크는 스터브부(98) 또는 베어링(108)에 대하여 고정구를 지지하며, 세트 스크류(93)는 샤프트에 대하여 체결된다. 일 단부에서, 이것은 하사점 위치에서 피스톤(92)으로 행해지고, 그 위치에 고정구를 놓아 두고, 하사점 위 치를 유지하면, 펌프의 다른 단부는, 유사한 고정구(115)를 사용하여, 상사점 위치에서 피스톤(92)과 조립된다. 세트 스크류 양자 모두가 체결되면, 따라서 샤프트(100)에 대하여 피스톤의 위치를 고정하면, 자기 고정구가 제거될 수 있으며, 또한 세트 스크류(93)는 흡기 구멍(42, 44)을 통하여 접근가능하다.
일반적으로 상기에서 설명된 펌프(10) 등은 마운팅 브래킷의 다수 형태를 사용하여 하우징으로부터 장착될 수 있는데, 마운팅 브래킷은 엘라스토머 구성요소와 같은 진동 차단체(vibration isolators)를 포함할 수 있다. 또한 배관(tubing)이 펌프에 대한 연결을 만들기 위하여 입구 및 출구 포트로 연결되며, 일반적으로 배관은 펌프의 진동이 장치의 다른 부품에 대한 배관을 통하여 전달되지 않도록 과다하게 처진 부분을 가지고 있다.
도 12는 배관(132)이 펌프(10)를 베이스(base)(136)에 장착하는 본 발명의 마운트(mount)를 도시한다. 바람직하게는 상기 배관(132)은 가능한 한 연질인, 엘라스토머 재질로 제조되지만, 펌프(10)를 여전히 지지할 수 있다. 또한 상기 배관(132)은 펌프의 입구 포트(138)를 들어가기 위한 공기용 통로를 제공하기도 하는데, 상기 입구 포트(138)는 펌프의 바닥의 구멍(42, 44)에 나사 고정된다. 상기 베이스(136)는, 튜브(132)가 입구 포트에 연결되면 흐름을 펌프(10)로 향하게 하거나, 또는 베이스(136)가 출구 포트(들)에 연결되면 펌프로부터 상기 흐름으로 향하게 하는 통로를 포함하는 펌프(10)용 흡기 매니폴드 또는 다른 매니폴드이다.
도 13은 펌프(10)가 그 측면에 장착되는 다른 실시예를 도시한다. 흡기 포트(140)는 하우징 각각의, 바닥보다는 측면에 제공되며, 도 12의 마운트(132)와 유 사한 튜브 마운트가 펌프(10)의 3-포인트 마운트 장착을 제공하기 위하여 입구 포트(140)는 물론 출구 포트(88) 각각을 위하여 제공된다. 포트(140)에 연결되는 튜브 마운트는 펌프(10) 내에 공기를 공급하고, 포트(88)로부터 튜브 마운트는 펌프(10)로부터 공기용 통로를 제공한다. 3개의 포트 모두는 동일한 베이스에 연결될 수 있는데, 이것은 입구 공기 및 출구 공기용 매니폴드를 제공한다.
도 14는 마운트(32) 대신에 사용될 수 있는, 튜브 마운트(152)의 상세 구조를 도시한다. 포트(138)는 각 단부에서 그 내부에 성형되는 플랜지를 가지고 있는 튜브 마운트(152)에 의하여 베이스(136)의 포트(150)에 연결된다. 또한 거시트(gussets)가 상기 튜브 마운트와 상기 플랜지 사이의 중앙부에 제공될 수 있다. 끼워맞춤 멈추개(fitting stop)(154)가 튜브 마운트의 일부로서 성형될 수 있고 또는 포트(138, 150)의 단부 사이에 별도로 제공될 수 있고 또는 튜브 마운트가 펌프를 지지하기게 충분히 견고하다면 생략될 수 있다. 또한 압축 스프링(156)이 펌프(10)의 추가 지지를 위하여 튜브 마운트(152)의 플랜지 사이에 제공될 수도 있다. 바람직하게는 상기 튜브 마운트는, 최저 진동수에서 가능한 한 많은 진동을 흡수하고, 펌프(10)를 여전히 지지하거나 지지를 돕지만, 펌프에 흐름을 제공하거나 펌프로부터 흐름을 제공하기 위하여, 가능한 한 연질인 엘라스토머 재질로 성형된다.
도 15는 포트(138, 140, 150), 또는 플러그(plug)(160)와 같은 피팅(fittings)이 보디 사이의 연결부를 생성하기 위하여 베이스(136)와 같은 보디, 하우징(12 또는 14), 또는 헤드(30)에 제공되는 방법을 도시한다. 도 16에서, 상 기 보디는 참조 번호 164로 지시된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 피팅(166)은 포트이다. 상기 보디(164)는 보디(164)의 내측을 향하여 테이퍼지는 챔퍼부(170) 및 상기 챔퍼부(170)의 내측에 원통형부(172)를 가지고 있는 원형 개구(168)를 가지고 있다. 상기 피팅(166)은 그 외측면에 밀봉 그루브(176) 및 리테이닝 링 그루브(178)를 형성하는 전방부(174)를 가지고 있다. 밀봉 링(180)은, 표준 o-링, 사각형 링, 사각 단면 o-링, 또는 임의 종류의 밀봉 링일 수 있으며, 밀봉 그루브(176) 내의 전방부(174)를 둘러싼다. 리테이닝 링(182)은 리테이닝 링 그루브 내에 수용되고, 표준 o-링, 사각형 링, 사각 단면 o-링, 또는 임의 종류의 압축성 및 팽창성 링일 수 있으며, 엘라스토머, 플라스틱, 또는 금속으로 이루어질 수 있고, 분할되거나 또는 분할되지 않을 수 있다. 상기 밀봉 링(180)은 종래 방식으로 표면(172)을 밀봉한다. 그러나, 리테이닝 링(182)은 구멍(168) 내에 피팅(166)의 삽입시, 챔퍼부(170)에 의하여 처음에 압축되고, 개구(172)의 내측 에지(184)를 통과할 때까지 개구(172)를 통하여 슬라이드되며, 그 지점에서 피팅(166)을 개구(168) 내에 유지하기 위하여 개구의 내측 에지(184)와 간섭되도록 팽창한다. 이것은 보디(164)에 피팅(160)의 용이한 끼워넣기 조립, 및 보디(164)에 피팅(166)의 견고한 연결부를 제공한다.
포트가 설명되었지만, 피팅(166)은 플러그, 압력 릴리프 밸브, 필터의 일부, 머플러(muffler), 감쇠기(attenuator), 또는 게이지(gauge), 또는 다른 장치 또는 구멍에 연결을 필요로 하는 펌프 구성요소일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 매우 상세하게 설명되었다. 설명된 바람직한 실시예에 다수의 수정 및 변형이 당업자에게 명백하다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구항에 의하여 한정된다.
본 발명은 낮은 비용 및 용이한 조립으로 우수한 성능을 발휘할 수 있는 개량 펌프를 제공할 수 있다.

Claims (30)

  1. 펌핑 챔버(pumping chamber)(200), 모터(16), 하우징(14), 및 커버(20)를 구비하는 펌프(10)에 있어서,
    상기 하우징(14)은 하우징 내에 크랭크 챔버(205)를 형성하도록 하우징의 일단부에 상기 펌핑 챔버를 모터에 연결하고, 상기 커버(20)는 상기 모터(16)의 반대쪽으로 하우징(14)의 타단부에 위치되고,
    상기 커버(20)는 상기 커버보다 큰, 상기 하우징(14)의 단부의 개구 내에 끼워맞춤되고,
    상기 커버와 상기 하우징 사이에 저항성 변형가능한 부재(resistant deformable member)(64)가 위치되어, 상기 커버를 상기 하우징에 지지하는 균일한 힘만을 제공하도록 변형되는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 단부의 상기 개구는, 외측에서 상기 하우징의 내측을 향하여 테이퍼지는 챔퍼(chamfer)(54)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 상기 개구 내로의 상기 커버의 삽입을 정지시키는 쇼울더(shoulder)(57)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변형가능한 부재(64)는 상기 하우징의 가공면에 설치되는 링(ring)(64)인 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 상기 펌프의 작동시 적어도 간헐적으로 진공을 인가 받는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 하나 이상의 구멍을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 상기 커버에 일체로 결합되는 필터를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  8. 실린더(24), 하우징, 상기 실린더(24) 및 헤드 부재(34)에 조립되는 밸브 플레이트(28), 및 상기 헤드 부재의 플랜지에 위치되어, 상기 헤드 부재와 상기 하우 징 사이에 상기 밸브 플레이트와 상기 실린더를 클램프하도록 상기 헤드 부재를 상기 하우징에 고정시키는 적어도 2개의 연장 구멍(34a, 34b)을 구비하는 펌프에 있어서,
    파스너(40)가 상기 구멍(34a, 34b)을 관통하고 상기 밸브 플레이트와 나란히 뻗어 있으며, 상기 밸브 플레이트(28)를 관통하지 않는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밸브 플레이트는 상기 실린더(24) 내부로 연장되고, 실링 링(84)이 상기 실린더(24) 내부로 연장된 상기 밸브 플레이트의 연장부(80) 둘레에 제공되는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 밸브 플레이트는 상기 헤드 부재에 대하여 상기 밸브 플레이트를 각도를 이루도록 위치시키는 하나 이상의 형상부(feature)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 형상부(72)는 상기 밸브 플레이트의 축방향으로 대면하는 쪽에 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 형상부(72)는 리세스(recess)이고, 상기 헤드 부재는 상기 리세스에 끼워맞춤되는 돌출부(74)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  13. 2개 이상의 펌핑 챔버, 및 한 쌍의 헤드 부재(32, 34)를 포함하는 펌프에 있어서,
    상기 펌핑 챔버(200, 201) 각각은 축을 가지고, 상기 축은 평행하고 이격되어 있으며,
    상기 헤드 부재 각각은 서로 다른 펌핑 챔버와 결합되고 또한 상기 헤드 부재를 연결하는 하나 이상의 튜브(36)와 결합되고,
    상기 튜브는, 상기 헤드 부재 사이의 유체 연통을 제공하고, 상기 튜브의 각 단부에서 상기 헤드 부재 및 상기 튜브가 펌핑 챔버 양자 모두에 공통인 하나의, 모노리식 헤드(monolithic head)를 형성하도록 상기 헤드 부재 중 하나와 일체로 형성되고, 상기 튜브가 상기 튜브를 헤드 부재 각각에 연속적으로 연결하는 일체형 헤드의 재질에 의하여 제공되는 유체 기밀식의 고정된 강성 연결부로 헤드 부재 각각에 연결되도록 상기 헤드 부재 및 상기 헤드를 포함하는 연속 재질의 단일체이고,
    상기 튜브는 상기 튜브 내에 통로를 제공하는 일체형 포트(88)를 포함하며,
    상기 일체형 포트는 상기 2개의 헤드 부재 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 포트는 상기 2개의 헤드 부재 사이의 대략 중간에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 포트는 상기 펌프의 출구 포트인 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 펌프의 흡기는 상기 펌프의 피스톤을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  17. 모터(16)의 샤프트(100)의 양단부에 연결되는 제1 및 제2 피스톤 어셈블리(25, 27), 균형추부(96) 및 스터브부(stubb portion)(98)를 가지는 편심기(94), 및 상기 편심기를 모터 샤프트에 고정시키는 파스너(93)를 구비하는 펌프에 있어서,
    상기 피스톤 어셈블리(25, 27) 각각은 피스톤(92)을 포함하며,
    상기 스터브부는 제1 축(106)을 가지고, 상기 편심기는 상기 제1 축과 평행하고 상기 제1 축과 이격되어 있는 제2 축을 갖는 구멍을 가지며, 상기 모터 샤프 트는 상기 구멍 내에 수용되고,
    상기 스터브부(98)는 상기 피스톤에 대하여 상기 제1 축을 중심으로 회전하도록 상기 피스톤(92)에 저널(journal)되어 있고,
    상기 제1 피스톤 어셈블리(27)의 상기 피스톤(92)은 상기 제1 및 제2 축에 평행한 축을 가지고 있는 적어도 제1 얼라인먼트 구멍(alignment hole)(110 또는 112)을 가지고 있으며,
    상기 제1 피스톤 어셈블리(27)의 상기 편심기(94)는 상기 제1 얼라인먼트 구멍(110 또는 112)과 정렬될 수 있는 얼라인먼트 구멍(114)을 가지고 있고,
    상기 편심기의 얼라인먼트 구멍이 상기 제1 얼라인먼트 구멍과 정렬되면, 상기 피스톤은 상사점 위치 또는 하사점 위치 중 하나에 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 피스톤 어셈블리(27)의 상기 피스톤이 제2 얼라인먼트 구멍(110)을 추가로 포함하고,
    상기 편심기의 얼라인먼트 구멍(114)이 상기 제1 얼라인먼트 구멍(112)과 정렬되면, 상기 피스톤은 상사점 위치에 있고,
    상기 편심기의 얼라인먼트 구멍(114)이 상기 제2 얼라인먼트 구멍(110)과 정렬되면, 상기 피스톤은 하사점 위치에 있는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제2 피스톤 어셈블리(25)의 상기 피스톤(92)에 제1 얼라인먼트 구멍(110 또는 112), 및 상기 제2 피스톤 어셈블리의 편심기에 얼라인먼트 구멍을 추가로 포함하고,
    상기 제2 피스톤 어셈블리(25)의 상기 피스톤(92)의 상기 제1 얼라인먼트 구멍(110 또는 112)이 상기 제2 피스톤 어셈블리(25)의 상기 편심기의 얼라인먼트 구멍(114)과 정렬되고, 상기 제1 피스톤 어셈블리(27)의 상기 피스톤(92)의 상기 제1 얼라인먼트 구멍(110 또는 112)이 상기 제1 피스톤 어셈블리(27)의 상기 편심기의 얼라인먼트 구멍(114)과 정렬되면, 상기 피스톤(92)은 180° 위상차를 나타내는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1, 제2 얼라인먼트 구멍 및 편심기의 얼라인먼트 구멍을 동시에 관통하여 연장될 수 있는 2개의 핀(119)을 가지고 있는 자기 고정구(magnetic fixture)(115)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  21. 포트(138)를 가지고 있는 펌프에 있어서,
    상기 펌프는 가스 유체(gaseous fluid)를 상기 포트에 전달하기 위한 하나 이상의 통로를 형성하는 하나 이상의 엘라스토머 관형 부재(elastomer tubular members)(132 또는 152)를 이용하여 베이스(base)(136)에 장착되고,
    상기 엘라스토머 관형 부재의 일단부는 상기 포트에 연결되고 타단부는 상기 베이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 엘라스토머 관형 부재는, 상기 펌프가 작동되지 않을 때에는, 상기 펌프를 마운트(mount)에 위치시키기 위하여 이완되고, 상기 펌프가 작동될 때에는, 상기 엘라스토머 관형 부재는 진동 차단 상태로 상기 펌프를 지지하도록 상기 펌프를 상기 마운트로부터 들어올리는 압력 또는 진공을 인가 받게 되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 관형 부재는 상기 펌프에 진동 차단을 제공하는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  24. 포트(168)를 가지는 펌프에 있어서,
    펌프 구성요소(138, 140, 150, 160, 또는 166)는 적어도 일부분이 인서트(insert)(174)를 형성하며,
    상기 인서트는 상기 포트 내에 삽입가능하며,
    상기 인서트는, 상기 인서트 둘레의 적어도 일부에, 상기 인서트(174)가 상기 포트 내에 삽입될 때 상기 인서트(174)와 상기 포트 사이에서 압축될 수 있는 변형가능한 링(182)을 가지고 있고,
    상기 링(182)이 충분한 삽입 깊이로 상기 포트(168)를 통과할 때, 상기 링은 상기 인서트의 제거를 방지하도록 외측으로 팽창되는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 인서트와 상기 펌프 사이에 위치되는 밀봉 링인 제2 링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 구성요소는 포트인 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 구성요소는 플러그(plug)인 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 구성요소는 압력 릴리프 밸브인 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 변형가능한 링은 엘라스토머 링, 금속 스플릿 링(metal split ring), 또는 플라스틱 스플릿 링인 것을 특징으로 하는 개량 펌프.
  30. 펌프 포트(168) 내에 삽입 가능한 단부(174)를 갖는 펌프 구성부재(166)에 있어서,
    상기 삽입가능한 단부(174)는,
    탄성 변형가능한 부분(182),
    상기 변형가능한 부분(182)에 의하여 적어도 부분적으로 둘러싸여 있으며 상기 변형가능한 부분보다 견고한 부분,
    상기 변형가능한 부분이 상기 포트 내측면과 상기 견고한 부분 사이에 형성되는 초기 삽입 형상,
    상기 변형가능한 부분이, 상기 초기 삽입 형상을 취할 때, 상기 삽입가능한 단부의 제거를 방지하도록 상기 포트 내에 위치되고 상기 변형가능한 부분(182)을 차단하는 접합부(abutment)(184)와 다른 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 펌프 구성부재.
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