KR20070017493A - 재료 펌프 - Google Patents

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KR20070017493A
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존 에프. 쇼프
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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    • F01B1/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B53/006—Crankshafts
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Abstract

복합 펌프는 다수의 유체 펌프를 포함하고, 각각은 이동가능 구성요소, 및 상기 이동가능 구성요소에 결합된 크랭크를 포함한다. 이동가능 구성요소의 적어도 2개는 그 사이에서 0이 아닌 내각을 한정한다.

Description

재료 펌프{MATERIAL PUMP}
본 출원은, 본 출원과 동일한 양수인에게 양도된, 2004년 1월 20일에 출원한 미국 특허 출원 60/537,774의 출원일의 이익을 청구한다. 미국 특허 출원 60/537,774의 개시는 본 명세서에 참고용으로 병합된다.
본 발명은 재료 펌프(material pump)에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어 코팅 재료(이후에 종종 페인트로 언급됨)를 펌프하기 위한 펌프의 배경으로 개시되지만, 다른 응용에서도 유용한 것으로 여겨진다.
다양한 유형의 재료 펌프가 알려져 있다. 예를 들어 미국 특허: 4,009,971; 4,397,610; 5,094,596; 5,220,259; 5,228,842; 5,336,063; 5,632,816; 5,725,150; 5,725,358; 5,746,831; 5,787,928; 5,944,045, 및 6,533,488과, 본 명세서에 언급된 인용 문헌에 예시되고 설명된 펌프가 있다. 또한 예를 들어 Ransburg E-Z Flow 시스템, 및 Binks A41-78-R3 EXELTM 펌프 시리즈 Binks®(ITW Industrial Finishing, 2002)와 같은 시스템도 있다. 또한 다중 구성요소 측량 및 분배 시스템(Multiple Component Metering And Dispensing System)이라는 명칭으로 2002년 8월 30일에 출원한 U.S.S.N. 10/232,454와, 솔벤트 플러쉬/혼합을 갖는 2개의 구성 요소 스프레이 건(Two-Component Spray Gun With Solvent Flush/Blend)이라는 명칭으로 2002년 9월 25일에 출원한 U.S.S.N. 10/254,121의 개시가 있는데, 이들 문헌 양쪽 모두는 본 출원과 동일한 양수인에게 양도되었다. 또한 그라코 펌프(Graco Pump)와 사용하기 위한 전기-동력 TriumphTM 9000 왕복 기관(1994)의 개시도 있다. 이들 인용 문헌의 개시는 본 명세서에 참고용으로 병합되어 있다. 이러한 목록은, 모든 관련 기술을 완전히 검색하거나, 나열된 것 외에 관련 기술이 존재하지 않거나, 기술된 기술 분야가 특허가능성에 중요한 표현인 것으로 의도되지 않는다. 어떠한 그러한 표현도 추론되어서는 안 된다.
본 발명의 제 1 양상에 따라, 다수의 유체 펌프의 조립체가 제공된다. 각 펌프는 이동가능 구성요소를 포함한다. 크랭크는 이동가능 구성요소에 결합된다. 이동가능 구성요소 중 적어도 2개는 이들 사이에서 0이 아닌 내각을 한정한다.
예시적으로 본 발명의 이러한 양상에 따라, 크랭크는 적어도 2개의 행정(throw)을 포함하며, 장치는 적어도 2개의 연결 로드를 더 포함하고, 크랭크는 적어도 2개의 행정 및 적어도 2개의 연결 로드에 의해 이동가능 구성요소에 결합된다.
예시적으로 본 발명의 이러한 양상에 따라, 적어도 2개의 행정은 적어도 3개의 행정을 포함하고, 적어도 3개의 행정 중 하나는 적어도 3개의 행정 중 다른 2개와 실질적으로 동일한 내각을 한정한다.
예시적으로 본 발명의 이러한 양상에 따라, 적어도 3개의 행정은 n(n은 2보다 큰 정수)개의 행정을 포함하고, 각 행정은 n개의 행정 중 2개의 다른 행정과 내각을 이루고, 각 상기 내각은 약 360°/n이다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 다수의 유체 펌프의 조립체가 제공된다. 각 펌프는 이동가능 구성요소를 포함한다. 캠은 이동가능 구성요소에 결합된다. 이동가능 구성요소 중 적어도 2개는 이들 사이에서 0이 아닌 내각을 한정한다. 조립체는 적어도 2개의 종동부를 더 포함한다. 캠은 적어도 2개의 종동부에 의해 이동가능 구성요소에 결합된다.
예시적으로 본 발명의 이러한 양상에 따라, 캠은, 적어도 2개의 펌프 중 하나가 적어도 2개의 펌프 중 다른 것이 프라이밍(priming) 스트로크 시작에 도달함과 실질적으로 동시에 배기 스트로크의 시작에 도달하도록, 적어도 2개의 펌프를 구동하도록 구성된다.
예시적으로 본 발명의 이러한 양상에 따라, 장치는 m개의 캠(m은 2이상인 정수)을 포함하고, 각 캠은 p개의 로브(lobe)(p는 2이상의 정수)를 포함하고, m개의 캠 중 하나의 캠의 2개의 인접한 로브의 피크 사이에 이어지는 라인은 m개의 캠 중 다른 캠의 임의의 2개의 인접한 로브의 피크 사이에 이어진 라인과 0이 아닌 내각을 이룬다.
예시적으로 본 발명에 따라, 펌프는 코팅 재료 펌프이다.
본 발명은 본 발명을 예시하는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 복합 펌프의 단편적이고 부분적인 분해 횡단면도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 단편적인 횡단면도로서, 일반적으로 도 1의 부분 라인 2-2를 따라 취한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 복합 펌프의 부분적으로 절단한 부분을 도시한 평면도.
왕복 피스톤 유형의 유체 펌프와 같은 특정한 양의 용적식 펌프로부터의 유체 출력 압력은 일반적으로 압력 펄스를 나타낸다. 그러한 펌프의 일례는, 예를 들어 Binks® A41-78-R3 EXELTM 펌프 시리즈 Binks®(ITW Industrial Finishing, 2002)에 예시된 유형의 4 볼(ball)형 펌프이다. 그러한 펌프에서, 피스톤이 방향을 역전할 때, 출력 유체 압력에서는 음의(negative-going) 펄스가 있다. 로터리 펌프 등과 같은 다른 유형의 펌프가 출력 유체 압력에서의 더 적고 및/또는 작은 동적 변화를 갖는 더 한결같은 흐름을 제공하지만, 이러한 대부분의 펌프는 펌핑하는 유체를 상당한 전단 응력에 노출시킨다. 예를 들어 코팅 재료 회로에서 계속해서 순환되는 특정 코팅 재료의 펌프와 같은 많은 응용에서, 재순환하는 코팅 재료를 높은 전단에 노출하는 것은 코팅 재료의 재순환 수명에 악영향을 미칠 수 있다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 복합 펌프(120)는 다수의 유체 펌프부(120- 1, 120-2, ... 120-n)를 포함하며, 이들 중 하나만이 도시되어 있다. 일반적으로, 복합 펌프의 구성요소는 프레임(121)에 지지된다. 각 펌프부(120-1, 120-2,...120-n)는 각각 동작 로드(122-1, 122-2,...122-n)를 포함한다. 펌프(120)는 적합한 베어링에 회전가능하게 장착된 크랭크샤프트(124)를 더 포함한다. 크랭크샤프트(124)는 행정(124-1, 124-2,...124-n)을 갖는다. 펌프부(120-1, 120-2,...120-n)의 동작 로드(122-1, 122-2,...122-n)는 각각 연결 로드(126-1, 126-2,...126-n)에 의해 각각 행정(124-1, 124-2,...124-n)에 결합된다.
크랭크샤프트(124)의 단부(128)에서 볼 때, 행정(124-1, 124-2, ...124-n)은 예시적으로 인접한 행정(124-1, 124-2,...124-n)과 동일한 각도를 이룬다. 그러나, 행정(124-1)이 행정(124-2 및 124-n) 사이의 동일한 각도에 의해 오프셋될 필요가 없다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 행정(124-m) 및 행정{124-(m-1) 또는 124-(m+1), 1≤m≤n}은 서로에 대해 180°의 각도를 이룰 수 있다. 이것은, 행정(124-m)이 나머지 행정{124-1, 124-2,...124-(m-1), 124-(m+1),...124-n} 중 몇몇 2개 사이에 일정 각도로 놓인다는 것을 간단히 의미한다. 행정이 서로 동일한 각도로 오프셋될 필요가 없다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명은 예를 들어 90°만큼 서로 각도로 오프셋되는 2개의 행정만을 갖는 크랭크샤프트를 이용하여 실행될 수 있다.
펌프부(120-1, 120-2, ... 120-n)의 피스톤은 감소된 펌핑 압력 펄스를 갖는 유체의 공급을 제공하도록 위상에서 벗어나게 구동된다. 펌프부(124-1, 124-2,...124-n) 중 다른 것이 펌핑 스트로크의 마지막에 도달하고 프라이밍 또는 흡입 스트로크를 시작할 때, 펌프부(124-1, 124-2,...124-n) 중 하나가 펌핑 스트로크의 마지막에 있지 않는 임의의 각도 배향은 음의 펄스를 감소시켜, 펌프된 유체의 흐름을 부드럽게 한다. 크랭크샤프트(124)는 예시적으로 직각 기어박스(138)를 통해 AC 모터(136)에 의해 구동된다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명에 따라 구성된 복합 펌프(220)는 프레임(221)에 지지된 다수의 유체 펌프부(220-1, 220-2,...220-n)를 포함한다. 각 펌프부(220-1, 220-2,...220-n)는 각각 동작 로드(222-1, 222-2,...222-n)를 포함한다. 펌프(220)는, 하나 이상의 적합한 형태를 갖는, 예를 들어 약간 타원형 또는 하트형(cardioid) 캠(226-a, 226-b,...226-m)을 회전시키는 크랭크샤프트(224)를 더 포함한다. 종동부(228-1, 228-2,...228-n)는 각 동작 로드(222-1, 222-2,...222-n)에 결합된다. 각 종동부(228-1, 228-2,...228-n)는 코일 장력 스프링(230)에 의해 대향 쌍{228-1, 228-2; 228-3,228-4;...228-(n-1)}에서 서로 결합되어, 이들은 각 캠(226-a, 226-b, ...226-m)의 캐밍(camming) 표면(232)에 대해 계속해서 추진된다. 이러한 방식으로, 각각의 대향 부분{228-1;228-3;...228-(n-1)} 중 하나가 펌핑 스트로크의 마지막에 도달할 때, 각각의 대향 부분{228-1;228-3;...228-(n-1)} 중 다른 것은 펌핑 스트로크의 시작에 도달하여, 펌핑된 유체의 흐름을 부드럽게 한다.
다수의 캠(226-a, 226-b, ...226-m)이 있는 경우, 캠(226-a, 226-b,...226-m)은 또한 서로 0이 아닌 내각으로 로브로 배향될 수 있다. 예를 들어, 캠(226-a, 226-b,...226-m)이 약간 타원형이어서, 주요 축의 2개의 대향 단부에서 로브를 가 지면, 캠(226-a, 226-b,...226-m)의 주요 축은 서로 0이 아닌 내각으로 배향될 수 있어서, 펌프부의 각 대향 쌍{220-1, 220-2; 220-3, 220-4;...220-(n-1), 220-n}의 펌핑 및 프라이밍 스트로크는 펌프부의 다른 대향 쌍{220-1, 220-2; 220-3, 220-4,...220-(n-1), 220-n}의 펌핑 및 프라이밍 스트로크와 위상이 다르다. 이러한 배열은 펌핑된 유체의 흐름을 더 부드럽게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 예를 들어 코팅 재료(이후에 종종 페인트로 언급됨)를 펌프하기 위한 펌프 등에 이용된다.

Claims (14)

  1. 다수의 유체 펌프 조립체로서, 각 펌프는 이동가능 구성요소와, 상기 이동가능 구성요소에 결합된 크랭크를 포함하고, 상기 이동가능 구성요소 중 적어도 2개는 그 사이에 0이 아닌 내각(included angle)을 한정하는, 다수의 유체 펌프 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 펌프는 코팅 재료 펌프인, 다수의 유체 펌프 조립체.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 크랭크는 적어도 2개의 행정(throw)을 포함하고, 장치는 적어도 2개의 연결 로드를 더 포함하고, 상기 크랭크는 상기 적어도 2개의 행정 및 상기 적어도 2개의 연결 로드에 의해 상기 이동가능 구성요소에 결합되는, 다수의 유체 펌프 조립체.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 펌프는 코팅 재료 펌프인, 다수의 유체 펌프 조립체.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 적어도 2개의 행정은 적어도 3개의 행정을 포함하고, 상기 적어도 3개의 행정 중 하나는 상기 적어도 3개의 행정 중 다른 2개와 실질적으로 동일한 내각을 한정하는, 다수의 유체 펌프 조립체.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 펌프는 코팅 재료 펌프인, 다수의 유체 펌프 조립체.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 적어도 3개의 행정은 n개(n은 2보다 큰 정수)의 행정을 포함하고, 각 행정은 상기 n개의 행정 중 2개의 다른 행정과 내각을 이루고, 각 상기 내각은 약 360°/n인, 다수의 유체 펌프 조립체.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 펌프는 코팅 재료 펌프인, 다수의 유체 펌프 조립체.
  9. 다수의 유체 펌프 조립체로서, 각 펌프는 이동가능 구성요소와, 상기 이동가능 구성요소에 결합된 캠과, 적어도 2개의 종동부를 포함하고, 상기 이동가능 구성요소 중 적어도 2개는 그 사이에서 0이 아닌 포함된 각도를 한정하고, 상기 캠은 상기 적어도 2개의 종동부에 의해 상기 이동가능 구성요소에 결합되는, 다수의 유체 펌프 조립체.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 펌프는 코팅 재료 펌프인, 다수의 유체 펌프 조립체.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 캠은, 적어도 2개의 펌프 중 하나가 적어도 2개의 펌프 중 다른 것이 프라이밍(priming) 스트로크 시작에 도달함과 실질적으로 동시에 배기 스트로크의 시작에 도달하도록, 적어도 2개의 펌프를 구동하도록 구성된, 다수의 유체 펌프 조립체.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 펌프는 코팅 재료 펌프인, 다수의 유체 펌프 조립체.
  13. 제 11항에 있어서, m개(m은 2 이상의 정수)의 캠을 포함하고, 각 캠은 p개(p는 2이상의 정수)의 로브(lobe)를 포함하고, 상기 m개의 캠 중 하나의 캠의 2개의 인접 로드의 피크 사이에 이어지는 라인은 상기 m개의 캠 중 다른 것의 임의의 2개의 인접 로브의 피크 사이에 이어지는 라인과 0이 아닌 각도를 이루는, 다수의 유체 펌프 조립체.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 펌프는 코팅 재료 펌프인, 다수의 유체 펌프 조립체.
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