KR20080108158A - 공급 펌프 및 이를 위한 밀봉 구조체 - Google Patents

공급 펌프 및 이를 위한 밀봉 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 특히 UV 페인트 및 다른 고점도 매체를 펌핑하기 위한 공급 펌프로서, 흡입 밸브(3)와 배출 밸브(5)를 구비한 펌프 하우징(2)과, 매체를 펌핑하기 위해 상기 펌프 하우징(2) 내에 이동할 수 있도록 배치된 피스톤(8)을 구비하는 공급 펌프에 관한 것이다. 밀봉부와 피스톤의 수명을 향상시키기 위해, 상기 피스톤(8)은 상기 피스톤(8)의 축방향을 따라 서로 앞뒤로 배치된 둘 이상의 밀봉부(7a,7b)에 의해 주변으로부터 밀봉되도록 상기 펌프 하우징(2)의 하나 이상의 섹션(4)에 가이드되고, 상기 둘 이상의 밀봉부 사이에는 중간 공간부, 특히 틈새 형태의 중간 공간부(12)가 형성되며, 상기 중간 공간부는 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너(11)에 유동적으로 연결된다.
부압, 펌프 하우징, 피스톤, 중간 공간부, 나사식 슬리브

Description

공급 펌프 및 이를 위한 밀봉 구조체{FEED PUMP AND SEALING ARRANGEMENT FOR SAME}
본 발명은 공급 펌프에 관한 것으로, 더 상세하게는 흡입 밸브와 배출 밸브가 구비된 펌프 하우징과, 매체를 펌핑하기 위해 상기 펌프 하우징에 이동가능하게 배치된 피스톤을 구비하는 공급 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 유형의 공급 펌프를 위한 밀봉 구조체에 관한 것이다.
공급 펌프(feed pump)는 다른 장치들 사이에서 UV 페인트 및 다른 고점도 매체를 펌핑하기 위해 사용된다. 예컨대 고온에서 경화하거나 중합반응으로 다른 매체와 결합하는 이러한 매체를 펌핑하는 경우, 피스톤과 펌프 하우징 사이의 밀봉 구조체(sealing arrangement)에는 특히 엄격한 조건이 요구된다. 예컨대, 마찰로 인한 온도 상승으로 UV 페인트 등이 중합되는 것을 막기 위해서는, 피스톤과 펌프 하우징 사이의 마찰을 상당부분 방지해야 한다. 종래의 밀봉 구조체를 구비한 공급 펌프는 특히 UV 페인트 및 중합 성향(polymerization tendency)이 강한 유사한 매체를 펌핑하는데 조건부로만 적절하다.
또한, 이러한 동작 조건하에서는 통상적으로 공지된 밀봉 구조체의 가용 수명이 길지 않아, 밀봉부(seal)가 자주 교체되어야만 한다. 이에 따라, 펌프를 수리하기 위한 정체 시간도 길어진다. 몇몇 공지된 공급 펌프와 밀봉 구조체에 따르면, 마찰이 최소화된 경우에도 펌핑된 매체가 공급 펌프의 피스톤 및/또는 밀봉 구조체에서 경화되는 위험성도 있다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 마찰을 감소시켜 중합 성향이 강한 매체, 특히 UV 페인트를 펌핑할 수 있고, 동시에 적절한 밀봉과 밀봉부의 긴 가용 수명을 보장할 수 있는 공급 펌프 및 밀봉 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 이러한 목적은, 상술한 유형의 공급 펌프로서, 상기 공급 펌프의 피스톤이 상기 피스톤의 축방향을 따라 서로 앞뒤로 배치된 둘 이상의 밀봉부(seal)에 의해 주변으로부터 밀봉되도록 펌프 하우징의 하나 이상의 섹션에 가이드되고, 상기 둘 이상의 밀봉부 사이에는 중간 공간부(intermediate space), 특히 틈새(gap) 형태의 중간 공간부가 형성(define)되며, 상기 중간 공간부는 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너에 유동적으로 연결되는 공급 펌프에 의해 실질적으로 달성된다.
이와 같이 두 개의 밀봉부 사이에 위치된 중간 공간부가 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너와 연결되어 있으므로, 상기 펌프 하우징에서 피스톤이 운동하면 냉각제 및/또는 윤활제 막이 피스톤에 항구적으로 형성되고, 이에 의해 밀봉 구조체에서 피스톤의 마찰이 최소화된다. 상기 피스톤과 밀봉 구조체는 냉각제 및/또는 윤활제의 공급으로 인해 동시에 냉각되므로, 펌핑되는 매체가 경화되는 위험성이 최소화된다. 따라서, 본 발명의 공급 펌프는 특히 UV 페인트 및 이와 유사한 고점도 매체를 펌핑하는데 적절하며, 이들 매체가 중합 성향이 강한 경우에도 펌핑하는데 적절하다. 또한, 밀봉 구조체 및 피스톤의 윤활 및/또는 냉각으로 인해, 밀봉부의 가용 수명이 현저하게 늘어난다. 따라서, 본 발명의 공급 펌프는 밀봉부를 교환하기 위해 정체 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따르면, 사이에 중간 공간부가 형성되어 있는 상기 둘 이상의 밀봉부는 립실(lip seal) 형태로 이루어진다. 그러나, 대안적으로는 상기 펌프 하우징 및/또는 피스톤에 다른 적절한 밀봉부가 제공될 수도 있다.
두 개의 밀봉부 사이에 위치된 펌프 하우징의 상기 중간 공간부가 적어도 일정 영역(certain area)에서 확대된 내경을 가진다면, 상기 피스톤과 펌프 하우징 사이에는 환형의 틈새 또는 홈(groove)이 형성된다. 상기 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너의 냉각제 및/또는 윤활제는 상기 피스톤과 밀봉 구조체의 마찰을 최소화하고 온도를 낮추기 위해 이 환형의 틈새 또는 홈으로 유입될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 피스톤 및 두 개의 밀봉부 사이에 위치된 펌프 하우징의 상기 중간 공간부는 상기 피스톤이 축방향으로 이동하는 동안 상기 중간 공간부 내에 부압(negative pressure)이 생성될 수 있도록 구성된다. 이로 인해 외부 컨테이너로부터 소량의 냉각제 및/또는 윤활제를 끌어올 수 있다. 따라서 상기 공급 펌프가 작동하는 동안, 상기 공급 펌프의 밀봉 구조체와 피스톤에는 냉각제 및/또는 윤활제가 자동적으로 공급된다. 따라서, 윤활제를 공급하기 위해 부가된 구동기를 제거할 수 있다.
상기 공급 펌프와 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너 사이는, 바람직하게는 상기 둘 이상의 밀봉부 사이에 위치된 펌프 하우징의 상기 중간 공간부를 펌프 하우징의 보어(bore) 등과 상기 보어 등에 연결된 라인을 통해 상기 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너에 유동적으로 연결함으로써 연결될 수 있다. 대안적 또는 추가적인 실시형태에 따르면, 상기 둘 이상의 밀봉부 사이에 위치된 펌프 하우징의 상기 중간 공간부는 용매 컨테이너에 유동적으로 연결될 수도 있다. 이와 같이 구성하면 상기 피스톤 및/또는 밀봉 구조체가 용매로 적셔지게 되어, 펌핑되는 매체가 경화되는 위험성을 더욱 줄일 수 있다. 따라서, 두 개의 밀봉부 사이에 위치된 펌프 하우징의 상기 중간 공간부는, 마찰과 온도를 낮추고 동시에 펌핑되는 매체가 경화되는 위험성을 낮추기 위해 오직 단일의 컨테이너에 연결될 필요가 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따르면, 상기 펌프 하우징은, 일 단부가 체크 밸브 형태의 흡입 밸브로 폐쇄되고 반대편 단부가 연결 헤드(connecting head)로 폐쇄된 거의 원통형의 파이프로 구성된다. 이와 같이 구성하면 펌프 하우징의 구성이 상당히 단순해지므로, 공급 펌프를 경제적으로 제조할 수 있다.
이 실시형태에 대한 추가적인 세부사항에 따르면, 상기 펌프 하우징은, 상기 피스톤이 가이드되고 체크 밸브 형태의 배출 밸브가 배치되는 연결 헤드를 구비한다. 이 경우, 상기 피스톤은 상기 연결 헤드의 나사식 슬리브(screw-in sleeve)에 가이드될 수 있고, 상기 나사식 슬리브에는 또한 상기 둘 이상의 밀봉부가 수용된다. 따라서, 필요하다면 수리시 공급 펌프의 개별 요소를 손쉽게 교환할 수 있고, 또는 이러한 개별 요소를 상이한 작동 조건에 손쉽게 최적화시킬 수 있다. 본 발명에 따른 공급 펌프의 이와 같은 구성으로 인해 펌프를 비용효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 목적은 또한, 슬리브형 요소에 가이드되는 피스톤 등을 구비하는, 특히 상술한 유형의 공급 펌프에 적합한 밀봉 구조체로서, 상기 슬리브형 요소에는 둘 이상의 밀봉부가 배치되며, 상기 둘 이상의 밀봉부는, 상기 둘 이상의 밀봉부 사이에 중간 공간부가 형성되고 상기 중간 공간부가 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너에 유동적으로 연결될 수 있도록 서로 이격되어 배치되며, 상기 중간 공간부의 내경은 상기 피스톤과 슬리브형 요소 사이에 환형의 틈새 또는 홈이 형성될 수 있도록 적어도 일정 영역에서 확대되는 밀봉 구조체에 의해 달성된다. 이로 인해 윤활제, 냉각제 등이 상기 밀봉 구조체 내부로 유입될 수 있어, 적어도 상기 피스톤은 일정 영역에서 적셔지게 된다. 상기 피스톤과 상기 밀봉 구조체의 슬리브형 요소 사이의 마찰은 이러한 방식에 의해 최소화되므로, 마찰로 인해 열응력이 증가되지 않는다. 마찰이 감소되므로 밀봉부의 가용 수명도 연장될 수 있다. 상기 밀봉 구조체와 피스톤은 냉각제에 의해 추가로 냉각될 수도 있다. 동작 조건에 따라서는 실제적으로 상기 피스톤과 밀봉 구조체를 냉각하기보다 가열하여야 하는 경우도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따르면, 상기 피스톤 및 상기 둘 이상의 밀봉부 사이에 위치된 슬리브형 요소의 상기 중간 공간부는, 상기 피스톤이 축방향으로 이동하는 동안 상기 중간 공간부 내에 적어도 약간의 부압이 생성될 수 있도록 구성되고, 상기 부압은 상기 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너로부터 상기 중간 공간부으로 매체를 끌어오기에 충분할 정도로 구성된다. 이로 인해, 상기 피스톤이 운동하는 동안, 냉각제 및/또는 윤활제가 상기 밀봉 구조체 내부로 자동적으로 전달될 수 있다.
본 발명의 세부사항, 장점, 및 응용은 아래의 일 실시예와 도면을 참고하여 더 자세하게 기술될 것이다. 여기에서 설명 및/또는 도시되는 모든 특징들은 첨부된 청구범위와는 독립적으로 또는 청구범위와 관련하여 본 발명의 목적을 형성한다.
도 1은 공급 펌프(1)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도면부호에 관한 설명
1 공급 펌프
2 펌프 하우징
3 흡입 밸브
4 연결 헤드
5 배출 밸브
6 나사식 슬리브
7a,7b 밀봉부(립실)
8 피스톤
9 보어
10 라인
11 (냉각제 및/또는 윤활제) 컨테이너
12 홈
도 1은 공급 펌프(1)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 이 공급 펌프는 거의 원통형 파이프 형태로 이루어지는 펌프 하우징(2)으로 구성되고, 상기 펌프 하우징의 하측 단부는 체크 밸브 형태로 이루어진 흡입 밸브(3)로 폐쇄되어 있다. 이와 같이 배치된 상기 흡입 밸브(3)는 유체가 펌프 하우징(2) 내부로 흐를 수 있지만, 펌프 하우징(2) 외부로는 흐를 수 없도록 구성된다.
펌프 하우징(2)의 상측 단부는 도시된 것과 같이 연결 헤드(4)로 밀봉되어 있다. 상기 연결 헤드(4)에는 마찬가지로 체크 밸브 형태로 이루어진 배출 밸브(5)가 분기되어 있고, 이와 같이 배치된 상기 배출 밸브는 유체가 펌프 하우징(2) 외부로 흐를 수 있지만, 펌프 하우징(2) 내부로는 흐를 수 없도록 구성된다.
상기 연결 헤드(4)는 또한 나사산 부분을 구비하며, 상기 나사산 부분에는 나사식 슬리브(6)가 밀봉되는 방식으로 체결된다. 상기 나사식 슬리브(6)에는 립실 형태로 이루어진 두 개의 밀봉부(7a,7b)가 배치되고, 상기 두 개의 밀봉부는 서로 이격되어 있다. 피스톤(8)은 나사식 슬리브(6)에 가이드되어 펌프 하우징(2)의 축방향으로 이동할 수 있으며, 또한 상기 두 개의 밀봉부(7a,7b)에 의해 주변으로부터 밀봉된다.
상기 피스톤(8)은 도면에 도시된 위치로부터 수직으로 상향 이동할 수 있어, 상기 펌프 하우징(2) 내에 부압이 생성될 수 있다. 이는 상기 배출 밸브(5)와 흡입 밸브(3)가 스프링 등의 힘에 저항하면서 각각 폐쇄 및 개방되도록 하여, 예컨대 UV 페인트나 또 다른 고점도 매체와 같은 매체가 펌프 하우징(2) 내부로 유입되도록 한다. 상기 흡입 밸브(3)는 이후에 피스톤(8)이 도면과 같이 하향 운동하여 펌프 하우징(2) 내부로 이동하였을 때 재폐쇄된다. 펌프 하우징(2) 내의 증가된 압력으로 인해 상기 배출 밸브(5)는 스프링 등의 힘에 저항하면서 개방되며, 이에 따라 매체는 상기 배출 밸브(5)를 통해 펌프 하우징(2) 외부로 전달될 수 있다.
나사식 슬리브(6)와 연결 헤드(4)를 관통하는 보어(9)는 상기 두 개의 밀봉부(7a,7b) 사이에 배치된다. 상기 보어(9)는 냉각제, 윤활제, 및/또는 용매를 담고 있는 컨테이너(11)에 라인(10)을 통해 연결된다. 가능하다면 다수의 컨테이너가 상기 연결 헤드(4)와 나사식 슬리브(6)에 유사한 방식으로 연결될 수도 있다.
상기 두 개의 밀봉부(7a,7b) 사이에 위치된 나사식 슬리브(6)의 중간 공간부는 상기 나사식 슬리브(6)의 내경이 적어도 일정 영역에서 확대되도록 구성된다. 도면에 도시된 실시예에서, 상기 나사식 슬리브(6)의 내측에는 홈(12)이 구비된다. 여기서 상기 홈(12)은, 상기 홈이 보어(9)를 통해 라인(10)에 연결되어 컨테이 너(11)와 연결되는 방식으로 상기 나사식 슬리브(6)에 배치된다.
상기 피스톤(8)의 운동은 상기 두 개의 밀봉부(7a,7b) 사이의 중간 공간부(틈새)에 약간의 부압을 생성하고, 이러한 부압은 상기 컨테이너(11)로부터 소량의 윤활제 등을 끌어온다. 따라서, 상기 밀봉부 부근의 피스톤(8)에는 윤활제 막이 항구적으로 도포되고, 이에 의해 피스톤(8)의 마찰과 온도는 최소화될 수 있다.
또한, 펌핑되는 매체의 경화 성향은 용매 첨가제(solvent additive)를 가진 특수한 오일을 이용함으로써 추가적으로 감소될 수 있다. 이에 의해 UV 페인트, 또는 예컨대 고점도 매체와 같이 중합(경화) 성향이 강한 다른 매체를 상기 공급 펌프(1)를 이용하여 펌핑할 수 있다. 이러한 방식에 따르면, 사용되는 밀봉부(7a,7b)의 가용 수명도 여러 배 연장될 수 있다.
상기 나사식 슬리브(6) 내의 홈(12)과 관련하여 대안적 또는 추가적인 실시예에 따르면, 상기 두 개의 밀봉부(7a,7b) 사이의 중간 공간부는 환형의 틈새 형태로 이루어질 수 있고, 또는 상기 피스톤(8)의 운동으로 냉각제 또는 윤활제와 같은 매체를 외부의 컨테이너(11)로부터 라인(10)을 통해 밀봉 구조체로 끌어올 수 있도록 충분한 부압을 생성할 수 있는 또 다른 적절한 형태로 이루어질 수도 있다.

Claims (10)

  1. 특히 UV 페인트 및 다른 고점도 매체를 펌핑하기 위한 공급 펌프로서, 흡입 밸브(3)와 배출 밸브(5)를 구비한 펌프 하우징(2)과, 매체를 펌핑하기 위해 상기 펌프 하우징(2) 내에 이동할 수 있도록 배치된 피스톤(8)을 구비하는 공급 펌프에 있어서,
    상기 피스톤(8)은 상기 피스톤(8)의 축방향을 따라 서로 앞뒤로 배치된 둘 이상의 밀봉부(7a,7b)에 의해 주변으로부터 밀봉되도록 상기 펌프 하우징(2)의 하나 이상의 섹션(4)에 가이드되고, 상기 둘 이상의 밀봉부 사이에는 중간 공간부, 특히 틈새 형태의 중간 공간부(12)가 형성되며, 상기 중간 공간부는 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너(11)에 유동적으로 연결되는 공급 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 밀봉부(7a,7b)는 립실 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공급 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 둘 이상의 밀봉부(7a,7b) 사이에 위치된 펌프 하우징(2)의 상기 중간 공간부(12)는, 상기 피스톤(8)과 펌프 하우징(2) 사이에 환형의 틈새 또는 홈(12)이 형성될 수 있도록 적어도 일정 영역에서 확대된 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 공급 펌프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤(8) 및 상기 둘 이상의 밀봉부(7a,7b) 사이에 위치된 펌프 하우징(2)의 상기 중간 공간부(12)는 상기 피스톤(8)이 축방향으로 이동하는 동안 상기 중간 공간부(12) 내에 부압이 생성될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공급 펌프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 밀봉부(7a,7b) 사이에 위치된 펌프 하우징(2)의 상기 중간 공간부(12)는, 펌프 하우징(2,4,6)의 보어(9) 등과 상기 보어 등에 연결된 라인(10)을 통해 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너(11) 및/또는 용매 컨테이너에 유동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 공급 펌프.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 하우징(2)은, 일 단부가 체크 밸브 형태의 흡입 밸브(3)로 폐쇄되고 반대편 단부가 연결 헤드(4)로 폐쇄된 거의 원통형의 파이프(2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공급 펌프.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 하우징(2)은, 상기 피스톤(8)이 가이드되고 체크 밸브 형태의 배출 밸브(5)가 배치되는 연결 헤드(4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공급 펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 피스톤(8)은 상기 연결 헤드(4)의 나사식 슬리브(6)에 가이드되고, 상기 나사식 슬리브에는 상기 둘 이상의 밀봉부(7a,7b)가 수용되는 것을 특징으로 하는 공급 펌프.
  9. 슬리브형 요소(6)에 가이드되는 피스톤(8) 등을 구비하는, 특히 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 공급 펌프(1)를 위한 밀봉 구조체에 있어서,
    상기 슬리브형 요소(6)에는 둘 이상의 밀봉부(7a,7b)가 배치되며, 상기 둘 이상의 밀봉부는, 상기 둘 이상의 밀봉부(7a,7b) 사이에 중간 공간부(12)가 형성되고 상기 중간 공간부가 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너(11)에 유동적으로 연결될 수 있도록 서로 이격되어 배치되며, 상기 중간 공간부의 내경은 상기 피스톤(8)과 슬리브형 요소(6) 사이에 환형의 틈새 또는 홈이 형성될 수 있도록 적어도 일정 영역에서 확대되는 밀봉 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 피스톤(8) 및 상기 둘 이상의 밀봉부(7a,7b) 사이에 위치된 슬리브형 요소(6)의 상기 중간 공간부(12)는, 상기 냉각제 및/또는 윤활제 컨테이너(11)로부 터 상기 중간 공간부(12)로 매체를 끌어오기 위해 상기 피스톤(8)이 축방향으로 이동하는 동안 상기 중간 공간부(12) 내에 부압이 생성될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밀봉 구조체.
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