KR20090037115A - 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두꺼운 펌핑 튜브를 압박했을 때의 최대 시일(seal) 면압과 최소 시일 면압의 차를 최대한 작게 해서 모든 부위에 있어서의 시일 면압을 바람직한 범위로 설정할 수 있는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러의 제공을 과제로 한다.

고무 롤러(4)의 롤러축 방향의 중앙부를 팽출부(6)로 한다. 고무 롤러(4)의 롤러축 방향의 양단부를 원통부(9) 또는 원추대부(10)로 한다. 고무 롤러(4)를 스퀴즈식 펌프(1)에 장착한다. 두꺼운 펌핑 튜브(3)를 압박하면서 구름 운동시킨다. 양단부의 시일 면압을 저하시키지 않고, 팽출부(6)가 중앙부의 시일 면압을 높인다.

펌프용 고무 롤러

Description

스퀴즈식 펌프용 고무 롤러{RUBBER ROLLER FOR SQUEEZE TYPE PUMP}

본 발명은 스퀴즈식 펌프에 장착되고, 펌핑 튜브를 압박하면서 구름 운동함으로써, 펌핑 튜브의 일단으로부터 흡입된 생콘크리트 등의 유체를 타단으로부터 토출시키는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러에 관한 것이다.

일반적으로, 스퀴즈식 펌프는 원통형상의 펌프 케이스에 펌핑 튜브를 만곡시켜서 내장하고, 이것을 만곡 내측으로부터 압박하는 고무 롤러를 구름 운동시킴으로써 펌핑 튜브의 일단으로부터 흡입된 생콘크리트 등의 유체를 타단으로부터 토출시켜 압송하도록 되어 있다(예를 들면 특허문헌1).

도 17에 일반적인 펌핑 튜브를 여러가지 롤러로 압박했을 때의 시일(seal) 면압의 롤러축 방향의 분포를 나타낸다. 여기에서, 시일 면압이란, 펌프 케이스의 내주면을 따라 배치된 패드와 롤러로 압궤된 펌핑 튜브의 내면끼리의 접촉압인 것이며, 이 시일 면압이 클수록 보다 큰 유체압을 시일할 수 있다.

도 17에 나타내듯이, 매우 변형되기 어려운 철 롤러로 펌핑 튜브를 압박한 경우, 롤러축 방향의 양단부의 시일 면압이 크게 되어, 중앙부의 시일 면압과의 차가 크게 된다. 이 시일 면압의 차는 고무 롤러를 사용함으로써 어느 정도 개선되 며, 북모양의 크라운 롤러를 이용하여 양단부의 시일 면압을 작게 함으로써, 더욱 개선된다.

또한 예를 들면 일정 지름의 원통형상의 고무 롤러를 사용한 경우, 펌핑 튜브의 내면 고무가 마모됨으로써, 시일 면압의 분포가 고무 롤러(A), 고무 롤러(B), 고무 롤러(C)의 순서로 변화되고, 최종적으로, 중앙부의 시일 면압이 0.0㎫를 밑돌아(중앙부에 간극이 생겨 면압이 작용하고 있지 않은 상태를 말함) 유체를 시일할 수 없게 된다. 이것에 대해서, 스프링으로 지지한 스프링 지지 롤러를 사용함으로써, 펌핑 튜브의 마모에 따라 패드와 고무 롤러의 클리어런스를 변화시켜, 스프링 지지 롤러(A)로부터 스프링 지지 롤러(B)로 시일 면압의 분포가 이행될 때의 시일 면압의 변화량을 억제하는 일이 있다.

이렇게, 시일 면압의 분포는 그 최대 시일 면압과 최소 시일 면압의 차를 최대한 작게 해서, 펌핑 튜브의 내면 고무의 마모를 고려해도 필요한 시일 면압이 얻어지고, 또한, 시일 면압이 커지는 부위에 있어서도 고무나 보강 코드에 악영향을 주지 않도록 설정된다.

(특허문헌1) 일본 특허공개 2000-154785

그런데, 펌핑 튜브는 예를 들면 그 내경이 φ100㎜일 때, 두께가 16㎜∼18㎜정도로 설정되고, 내경이 φ125㎜일 때, 두께가 16㎜∼20㎜정도로 설정되는 일이 많지만, 내면 고무의 마모에 대한 장수명화나, 압궤에 대한 복원 성능의 향상에 의한 유체 흡입력의 증대, 시일 면압의 안정 등을 목적으로 해서 펌핑 튜브의 두께를 종래보다 두껍게 설정하는 것이 요구되고 있다.

단, 펌핑 튜브의 두께를 두껍게 할수록, 최대 시일 면압과 최소 시일 면압의 차가 크게 되기 쉽기 때문에, 롤러축 방향을 따라 전체를 충분히 시일하기 위해서는, 일부의 시일 면압을 매우 크게 할 필요가 있어, 펌핑 튜브나 고무 롤러, 패드를 손상시킬 우려가 있다.

예를 들면 도 18의 (a)에 나타내듯이, 일정 지름의 원통형상의 고무 롤러(101)를 이용해도 압박하는 펌핑 튜브(102)의 두께가 얇으면, 거의 균일에 가까운 시일 면압의 분포를 얻을 수 있지만, 펌핑 튜브(102)의 두께가 18㎜이상이며 또한 내경의 19%이상이 되면, 양단부를 손상시키지 않고 중앙부를 시일할 수 없다. 또, 도 18에 있어서의 화살표는 펌핑 튜브(102)의 시일 면압을 나타낸다.

또한 도 18의 (b)에 나타내듯이, 펌핑 튜브(102)의 두께가 18㎜이상이며 또한 내경의 19%이상이어도, 통상의 두께의 범위내이면, 북모양의 크라운 롤러(103)를 사용함으로써, 거의 균일에 가까운 시일 면압의 분포를 얻을 수 있지만, 도 18의 (c)에 나타내듯이 펌핑 튜브(102)의 두께가 22㎜이상이 되면, 크라운 롤러(103)를 이용했다 해도 중앙부를 시일할 수 없다.

두께가 20㎜정도인 펌핑 튜브(102)의 시일 면압의 분포를 거의 균일하게 하는 크라운 롤러(103)는 그 중앙부의 지름과 단부의 지름의 차가 10㎜정도이며, 그 지름의 차를 더욱 크게 해서 중앙부를 시일하는 것도 고려되지만, 지름의 차가 10㎜를 초과되는 극단적인 크라운 롤러(104)를 사용한 경우, 도 19에 나타내듯이, 반대로 양단부를 시일할 수 없게 된다. 또, 도 19에 있어서의 화살표는 펌핑 튜브(102)의 시일 면압을 나타낸다.

본 발명은 두꺼운 펌핑 튜브를 압박했을 때의 최대 시일 면압과 최소 시일 면압의 차를 최대한 작게 해서, 모든 부위에 있어서의 시일 면압을 바람직한 범위로 설정할 수 있는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러는 스퀴즈식 펌프에 장착되고, 펌프 케이스의 내주면을 따라 만곡되는 펌핑 튜브를 만곡 내측으로부터 압박하면서 구름 운동해서 펌핑 튜브의 일단으로부터 흡입된 유체를 타단으로부터 토출시키는 것이며, 롤러축 방향의 중앙부를 롤러축과 직교하는 방향으로 팽출되는 팽출부로 하고, 이 팽출부는 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리의 적어도 일부에 원호부를 포함하도록 한 것이다.

상기 구성에 의하면, 고무 롤러의 중앙부만을 팽출시키므로, 압박하는 펌핑 튜브가 두꺼운 것이어도, 크라운 롤러와 같이 양단부의 시일 면압을 저하시키지 않고 중앙부의 시일 면압을 높일 수 있다. 이것에 의해 최대 시일 면압과 최소 시일 면압의 차를 최대한 작게 하여, 모든 부위에 있어서의 시일 면압을 바람직한 범위로 설정할 수 있다.

팽출부의 형상은 펌핑 튜브의 내경이나 두께에 따라 여러가지 형상을 채용할 수 있다.

예를 들면, 팽출부의 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리를, 중앙일수록 팽출되는 원호형상으로 설정할 수 있다. 그렇게 하면, 시일면압이 저하되기 쉬운 중앙부의 더욱 중앙일수록 강하게 압박할 수 있어, 펌핑 튜브가 비교적 소경인 경우에 바람직하게 채용할 수 있다. 또한, 절단면의 외측 가장자리가 원호상인 팽출부는 그 형상이 간단한 만큼 고무 롤러의 제조를 용이하게 할 수 있다.

또, 팽출부의 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리를, 가장 팽출되는 중앙의 평탄부와, 이 평탄부의 양측의 원호부로 구성할 수도 있다. 그렇게 하면, 팽출부의 평탄부에서 시일 면압이 저하되기 쉬운 중앙부의 넓은 범위를 강하게 또한 안정되게 압박할 수 있어 원호상의 팽출부보다 펌핑 튜브가 비교적 대경인 경우에 바람직하게 채용할 수 있다.

또, 팽출부의 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리를, 가장 팽출되는 중앙의 제 1 원호부와, 이 제 1 원호부의 양측에서 제 1 원호부와는 곡률반경이 다른 제 2 원호부로 구성할 수도 있다. 또한, 제 1 원호부보다 제 2 원호부의 곡률반경을 작게 하면, 곡률반경이 큰 제 1 원호부에서 시일면압이 저하되기 쉬운 중앙부의 더욱 중앙일수록 강하고, 또한 중앙부의 넓은 범위를 안정되게 압박할 수 있고, 최대 시일 면압과 최소 시일 면압의 차를 작게 한다는 점에서, 펌핑 튜브가 대경인 경우일수록 다른 형상의 팽출부보다 높은 효과를 얻을 수 있다. 또, 제 1 원호부보다 제 2 원호부의 곡률반경을 크게 해도 좋다.

또한, 각 형상의 팽출부의 팽출높이는 펌핑 튜브의 두께 등에 따라 적당하게 설정할 수 있고, 예를 들면 펌핑 튜브의 두께가 두꺼울수록 팽출 높이를 높게 설정하면 좋다. 여기에서, 팽출 높이란 팽출부의 최대 높이인 것이며, 팽출부의 롤러축 방향 중앙에 있어서의 롤러 반경과, 팽출부의 롤러축 방향 양단부에 있어서의 롤러 반경의 차이다. 또, 팽출부와 그 양측의 양단부는 그 표면을 각지게 해서 연속시켜도 좋고, 곡면을 통해 매끄럽게 연속시켜도 좋다.

롤러축 방향의 양단부는 펌핑 튜브의 두께에 따라 원통형상이나 원추대형상으로 설정할 수 있다.

예를 들면, 롤러축 방향의 양단부를 롤러축 방향을 따라 일정 지름의 원통부로 하면, 팽출부에 의해 중앙부의 시일 면압을 높게 하면서, 크라운 롤러와 같은 양단부의 시일 면압의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 양단부를 원통부로 함으로써, 그 만큼 고무 롤러의 형상을 간단하게 해서 그 제조를 용이하게 할 수 있다.

또, 롤러축 방향의 양단부를 외단측일수록 소경으로 하면, 양단부의 시일 면압을 적당하게 억제할 수 있으므로, 특히 두꺼운 펌핑 튜브를 압박하는 경우에도 양단부의 시일 면압이 너무 크게 되는 일없이 시일 면압의 분포를 안정시킬 수 있다. 롤러축 방향의 양단부를 외단측일수록 소경으로 하기 위해서는 롤러축 방향의 양단부를 원추대부로 하면 좋다. 또한, 양단부는 외단측일수록 소경이 되는 R형상(곡선상)으로 형성할 수도 있다.

또, 본 발명은 중앙부만을 팽출시킨 고무 롤러를 구비한 스퀴즈식 펌프를 제 공한다. 즉, 본 발명은 원통형상의 펌프 케이스와, 상기 펌프 케이스에 그 내주면을 따라 만곡해서 내장된 펌핑 튜브와, 상기 펌핑 튜브를 만곡 내측으로부터 압박하면서 구름 이동해서 펌핑 튜브의 일단으로부터 흡입된 유체를 타단으로부터 토출시키는 고무 롤러를 구비하고, 상기 고무 롤러는 롤러축 방향의 중앙부가 롤러축과 직교하는 방향으로 팽출되는 팽출부로 된 것을 특징으로 하는 스퀴즈식 펌프를 제공한다.

(발명의 효과)

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러의 중앙부만을 팽출시키므로, 압박하는 펌핑 튜브가 두꺼운 것이어도, 롤러축 방향 양단부의 시일 면압을 저하시키지 않고, 롤러축 방향 중앙부의 부족해 보이는 시일 면압을 충분히 높일 수 있다. 이것에 의해, 두꺼운 펌핑 튜브의 최대 시일 면압과 최소 시일 면압의 차를 최대한 작게 해서, 모든 부위에 있어서의 시일 면압을 바람직한 범위로 설정할 수 있다.

그 결과, 펌핑 튜브를 두껍게 해서 내면 고무의 마모에 대한 장수명화나, 압궤에 대한 복원 성능의 향상에 의한 유체 흡입력의 증대, 시일 면압의 안정 등을 꾀할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러를 실시하기 위한 최량의 형태에 대해서, 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러를 구비한 스퀴즈식 펌프의 전체 단면도이다. 도 2는 펌핑 튜브의 단 면도이다. 도 3은 양단부가 원통부인 고무 롤러로 펌핑 튜브를 압박한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 4는 양단부가 원추대부인 고무 롤러로 펌핑 튜브를 압박한 상태를 나타내는 단면도이다.

스퀴즈식 펌프(1)는 생콘크리트 등의 유체를 압송하기 위한 것이며, 양단이 막혀진 원통형상의 펌프 케이스(2)와, 펌프 케이스(2)에 그 내주면을 따라 만곡되어 내장된 펌핑 튜브(3)와, 펌핑 튜브(3)를 만곡 내측으로부터 압박하면서 구름 운동해서 펌핑 튜브(3)의 하단으로부터 흡입된 유체를 상단으로부터 토출시키는 고무 롤러(4)와, 고무 롤러(4)를 유지하면서 펌프 케이스(2)의 중심축 둘레로 회전해서 고무 롤러(4)를 구름 운동시키는 로터(5)를 구비하고, 그 고무 롤러(4)가 압박하는 펌핑 튜브(3)의 롤러축 방향 중앙부의 시일 면압을 높이도록, 고무 롤러(4)의 롤러축 방향의 중앙부가 롤러축과 직교하는 방향으로 팽출되는 팽출부(6)로 되어 있다.

펌핑 튜브(3)는 내부를 유체가 흐르는 내면 고무(3a)와, 튜브 표면을 덮는 외면 고무(3b) 사이에, 2층의 보강 코드층(3c, 3d)을 매설한 구조로 되고, 그 내경(d)이 φ40㎜∼φ150㎜로 설정되고, 두께(t)가 22㎜∼30㎜로 설정된다.

보강 코드층(3c, 3d)은 튜브 중심축 방향에 대해서 경사지는 스틸 코드 등의 보강 코드를 둘레방향으로 배열해서 이루어지고, 보강 코드층(3c, 3d)에 배열된 보강 코드의 경사 방향이 서로 교차하도록 설정되어 있다.

펌핑 튜브(3)의 튜브 중심축 방향의 중앙부는 펌프 케이스(2)의 내주면에 배치된 고무제의 패드(7)에 내접해서 180°방향을 바꾸도록 일정한 곡률로 만곡되어 있다. 펌핑 튜브(3)의 튜브 중심축 방향의 양단부는 직관(直管)형상으로 되고, 펌 프 케이스(2)의 정면측에 형성된 상하 한쌍의 튜브 관통구멍(8)을 관통하여 펌프 케이스(2)의 내부로부터 외부로 연이어 설치되어 있다.

고무 롤러(4)는 롤러 샤프트(4a)가 관통하는 코어바(core bar)(4b) 둘레에 고무(4c)를 라이닝해서 이루어지고, 예를 들면 전체가 일정 지름의 원통형상의 고무 롤러의 외주면을 연삭함으로써 중앙부에 팽출부(6)가 형성된다. 또, 접착제 등을 이용하여, 원통형상의 고무 롤러의 중앙부에 별체의 팽출부(6)를 접착함으로써, 고무 롤러(4)를 형성할 수도 있다.

고무 롤러(4)의 롤러축 방향의 양단부는 도 3에 나타내듯이, 롤러축 방향을 따라 일정 지름의 원통부(9) 또는 도 4에 나타내듯이, 외단측일수록 소경인 원추대부(10)로 되고, 중앙부의 팽출부(6)만이 팽출되도록 설정된다.

고무 롤러(4)의 팽출부(6)는 도 5∼도 10에 나타내듯이, 여러가지의 형상으로 설정할 수 있고, 펌핑 튜브(3)의 내경(d)이나 두께(t)에 따라서 양단부의 원통부(9) 또는 원추대부(10)와 조합하면서 원하는 형상으로 설정할 수 있다.

팽출부(6)의 롤러축 방향 길이(L1)는 압궤된 상태에 있어서의 펌핑 튜브(3)의 폭(B)의 2/5∼4/5정도의 길이로 설정된다. 또, 고무 롤러(4)의 길이(L2)는 팽출부(6)의 롤러축 방향 길이(L1)보다 길고, 압궤된 펌핑 튜브(3)의 폭(B)과 동일정도의 길이로 설정된다. 또, 팽출부(6)와 원통부(9) 또는 원추대부(10)는 그 표면을 각지게 해서 연속시켜도 좋고, 곡면을 통해 매끄럽게 연속시킴으로써 그 경계부근의 면압을 매끄럽게 변화시켜도 좋다.

도 5에 나타내는 고무 롤러(4)는 그 팽출부(6a)의 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리를 그 전체 범위(b1)에 걸쳐 중앙일수록 팽출되는 원호상으로 설정하고, 고무 롤러(4)의 양단부를 원통부(9)로 한 것이다. 이 고무 롤러(4)는 비교적 소경이며 두께(t)가 20mm∼25mm인 펌핑 튜브(3)를 압박하는 데에 바람직하며, 펌핑 튜브(3)의 중앙부에 밀착되지 않는 부분을 발생시키는 일없이 압박할 수 있다.

팽출부(6a)의 팽출 높이(H)는 8mm∼14mm로 설정되고, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 두꺼울수록 팽출 높이(H)가 높게 설정된다. 또, 팽출부(6a)는 그 롤러축 방향 길이(L1) 및 팽출 높이(H)에 따라 상기 절단면의 외측 가장자리의 곡률 반경(R1)이 설정되고(예를 들면, R1=163mm), 이것에 의해 팽출부(6a)가 원하는 롤러축 방향 길이(L1) 및 팽출 높이(H)를 갖는 곡면상으로 설정된다. 이 팽출부(6a)는 예를 들면, 롤러축 방향 길이(L1) 및 팽출 높이(H)를 적당하게 설정함으로써 구면상으로 형성할 수도 있다.

도 6에 나타내는 고무 롤러(4)는 그 팽출부(6b)의 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리를, 가장 팽출되는 중앙의 범위(b2)로 설정하는 평탄부와, 평탄부의 양측의 범위(b3)로 설정하는 원호부로 구성하고, 고무 롤러(4)의 양단부를 원통부(9)로 한 것이다. 이 고무 롤러(4)는 비교적 대경이며 두께(t)가 26mm∼30mm인 펌핑 튜브(3)를 압박하는 데에 바람직하며, 펌핑 튜브(3)의 중앙부의 넓은 범위를 안정되게 압박할 수 있다.

팽출부(6b)의 팽출 높이(H)는 두께(t)가 22mm∼30mm인 펌핑 튜브(3)를 압박했을 때에 가장 안정된 면압의 분포를 나타내는 범위로서, 8mm∼19mm로 설정하는 것이 좋고, 그 중 12mm∼17mm로 설정하는 것이 특히 바람직하다. 또, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 두꺼울수록 팽출 높이(H)를 높게 설정하는 것이 좋다. 또, 팽출부(6b)의 원호부는 중앙의 평탄부에 매끄럽게 연속하도록 그 곡률 반경(R2) 및 곡률 중심이 설정된다(예를 들면, R2=150mm).

평탄부의 범위(b2)는 압궤된 상태에 있어서의 펌핑 튜브(3)의 폭(B)의 1/2∼1/3정도의 길이로 설정하는 것이 바람직하며, 펌핑 튜브(3)의 내경(d)을 φ40mm∼φ150mm로 하면, 평탄부의 범위(b2)를 30mm∼120mm로 설정하면 좋고, 그 중 30mm∼90mm로 설정하는 것이 특히 바람직하다.

도 7에 나타내는 고무 롤러(4)는 그 팽출부(6c)의 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리를, 가장 팽출되는 중앙의 범위(b4)로 설정하는 외향으로 볼록한 제 1 원호부와, 제 1 원호부의 양측의 범위(b5)로 설정하는 외향으로 볼록한 제 2 원호부와, 제 2 원호부의 양측의 범위(b6)로 설정하는 내향으로 볼록한 제 3 원호부로 구성하고, 고무 롤러(4)의 양단부를 원통부(9)로 한 것이다. 또한, 제 1 원호부의 곡률반경(예를 들면, R3=325mm)보다 제 2 원호부의 곡률반경(예를 들면, R4=50mm)을 작게 설정하고 있다.

이 고무 롤러(4)는 비교적 대경이며 두께(t)가 20mm∼26mm인 펌칭 튜브(3)를 압박하는 데에 바람직하며, 펌핑 튜브(3)의 중앙부의 넓은 범위를 안정되게 압박할 수 있다.

팽출부(6c)의 팽출 높이(H)는 8mm∼19mm로 설정하는 것이 좋고, 그 중 12mm∼17mm로 설정하는 것이 특히 바람직하다. 또, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 두꺼울수 록 팽출 높이(H)를 높게 설정하는 것이 좋다. 또, 제 2 원호부는 제 1 원호부에 매끄럽게 연속되도록 곡률 반경(R4) 및 곡률 중심이 설정되고, 제 3 원호부는 제 2 원호부와 원통부(9)를 매끄럽게 연속시키도록 그 곡률 반경(예를 들면, R5=50mm) 및 곡률 중심이 설정된다.

도 8에 나타내는 고무 롤러(4)는 그 중앙부에 도 5의 고무 롤러(4)와 같은 팽출부(6a)를 형성하고, 고무 롤러(4)의 양단부를 원추대부(10)로 한 것이다. 이 고무 롤러(4)는 비교적 소경이며 두께(t)가 중간정도인 펌핑 튜브(3)를 압박하는 데에 바람직하며, 도 5의 고무 롤러(4)의 효과에 추가해서, 양단부의 시일 면압을 작게 할 수 있다. 팽출부(6a)의 팽출 높이(H)는 12mm∼17mm로 설정되고, 원추대부(10)의 반경차(D)는 2mm∼5mm로 설정된다.

도 9에 나타내는 고무 롤러(4)는 그 중앙부에 도 6의 고무 롤러(4)와 같은 팽출부(6b)를 형성하고, 고무 롤러(4)의 양단부를 원추대부(10)로 한 것이다. 이 고무 롤러(4)는 비교적 대경이며 두께(t)가 26mm∼30mm인 펌핑 튜브(3)를 압박하는 데에 바람직하며, 도 6의 고무 롤러(4)의 효과에 추가해서 양단부의 시일 면압을 작게 할 수 있다. 팽출부(6b)의 팽출 높이(H)를 12mm∼17mm로 설정하고, 두께(t)가 22mm∼30mm인 펌핑 튜브(3)를 압박하는 경우, 원추대부(10)의 반경차(D)는 2mm∼5mm로 설정하는 것이 바람직하다.

도 10에 나타내는 고무 롤러(4)는 그 중앙부에 도 7의 고무 롤러(4)와 같은 팽출부(6c)를 형성하고, 고무 롤러(4)의 양단부를 원추대부(10)로 한 것이다. 이 고무 롤러(4)는 비교적 대경이며 두께(t)가 26mm∼30mm인 펌핑 튜브(3)를 압박하는 데에 바람직하며, 도 7의 고무 롤러(4)의 효과에 추가해서 양단부의 시일 면압을 작게 할 수 있다. 팽출부(6c)의 팽출 높이(H)를 12mm∼17mm로 설정하고, 두께(t)가 22mm∼30mm인 펌핑 튜브(3)를 압박하는 경우, 원추대부(10)의 반경차(D)는 2mm∼5mm로 설정하는 것이 바람직하다.

로터(5)는 2장의 직사각형 판을 평행하게 조립해서 이루어지는 프레임으로되고, 그 양 선단부의 각각이 롤러 샤프트(4a)의 양단을 축지지함으로써, 로터(5)의 양 선단부에 합계 2개의 고무 롤러(4)가 장착되어 있다. 로터(5)의 중앙부는 펌프 케이스(2)의 내부 중앙에 설치된 회전축(11)에 일체적으로 회전 가능하게 연결되어, 회전축(11)이 회전함으로써 로터(5)의 양 선단부의 고무 롤러(4)가 패드(7)와의 사이에 펌핑 튜브(3)를 끼워 압궤하도록 압박하면서 구름 운동해서 유체를 압송한다.

고무 롤러(4)와 패드(7) 사이의 클리어런스(a)는 내면 고무(3a)의 마모에 의한 시일 면압의 감소분을 고려해도 펌핑 튜브(3)를 시일할 수 있는 시일 면압이 얻어지고, 또한, 최대 시일 면압이 내면 고무(3a)나 외면 고무(3b), 보강 코드에 악영향을 주지 않는 범위의 크기로 설정된다.

여기에서, 스퀴즈식 펌프(1)의 동작을 구체적으로 설명한다. 우선, 로터(5)가 도 1에 있어서의 시계방향으로 회전함으로써, 고무 롤러(4)가 시계의 6시에 해당되는 위치에 도달할 때까지 서서히 펌핑 튜브(3)의 압박을 개시하고, 그 후에 시계의 12시에 해당되는 위치부터 서서히 펌핑 튜브(3)의 압박을 해제한다. 이 동안, 고무 롤러(4)가 펌핑 튜브(3)를 압궤하면서 구름 운동함으로써, 펌핑 튜브(3)의 내 부의 유체가 상단으로 보내지고, 고무 롤러(4)가 통과한 후의 압궤된 펌핑 튜브(3)의 복원에 의해 펌핑 튜브(3)의 하단으로부터 새로운 유체가 흡입된다.

다음에 팽출부(6)의 팽출 높이(H)와 시일 면압의 관계를 설명한다. 도 11은 두께가 22㎜인 펌핑 튜브를 도 5의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포를 나타낸다. 도 12는 두께가 30㎜인 펌핑 튜브를 도 5의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포를 나타낸다. 도 13은 두께가 22mm인 펌핑 튜브를 도 9의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포를 나타낸다. 도 14는 두께가 30mm인 펌핑 튜브를 도 9의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포를 나타낸다.

도 11∼도 14에 있어서, 가로축은 롤러축 방향 위치를 나타내고, 세로축은 시일 면압(㎫)을 나타낸다. 또한 펌핑 튜브(3)의 내경(d)은 φ100㎜로 되고, 고무 롤러(4)와 패드(7)의 클리어런스(a)는 중앙의 시일 면압이 적정값인 2㎫가 되도록 설정되어 있다. 또, 도 13 및 도 14에 있어서, 고무 롤러의 원추대부의 반경차(D)는 3mm로 설정되어 있다.

시일 면압은 압궤된 펌핑 튜브(3)의 내면끼리의 접촉압이며, 유체의 압송압력을 약간 상회하는 1.0㎫∼3.0㎫가 적정 면압으로 된다. 위험 면압은 3.0㎫를 초과하는 시일 면압이며, 펌핑 튜브(3)나 고무 롤러(4), 패드(7) 등을 파손시킬 우려가 있다. 저하 면압은 1.0㎫를 밑도는 시일 면압이며, 시일이 불충분하며, 고압시의 역류나 조기의 마모를 발생시킬 우려가 있다. 불가 면압은 0.0㎫를 밑도는 시일 면압이며, 튜브 내면간에 간극이 생긴 상태이며, 유체의 역류를 발생시킨다. 또, 이들 시일 면압의 범위는 압송하는 유체의 압력이나 고무의 강도 등에 따라 적당히 변경할 수 있다.

도 11에 나타내듯이, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 22㎜인 경우, 도 5의 고무 롤러(4)의 팽출 높이(H)를 8㎜∼14㎜의 범위로 설정함으로써, 전체 영역에 있어서 시일 면압을 거의 적정 면압의 범위로 할 수 있다. 그 중에서도 H=12㎜로 설정한 것은 원통부(9)가 위치하는 단부에 있어서의 시일 면압을 팽출부(6a)가 위치하는 중앙부의 시일 면압에 가장 가깝게 할 수 있다. 또, H=8㎜로 설정한 것은 단부에 있어서의 시일 면압이 약간 크게, H=14㎜로 설정한 것은 단부에 있어서의 시일 면압이 약간 작게 된다.

또한 도 12에 나타내듯이, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 30㎜인 경우, 도 5의 고무 롤러(4)의 팽출 높이(H)를 10㎜∼14㎜의 범위로 설정함으로써, 전체 영역에 있어서 시일 면압을 거의 적정 면압의 범위로 할 수 있다. 이렇게, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)를 두껍게 하는 경우, 팽출 높이(H)도 약간 크게 설정하는 것이 좋다. 또, 펌핑 튜브(3)의 내경(d)이 생콘크리트의 압송에 이용되는 φ40㎜∼φ150㎜정도의 범위에 있는 경우, 두께(t)와 팽출 높이(H)의 관계는 펌핑 튜브(3)의 내경(d)의 크기의 영향을 받기 어렵다.

또, 도 13에 나타내듯이, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 22mm인 경우, 도 9의 고무 롤러(4)의 팽출 높이(H)를 6mm∼12mm의 범위로 설정함으로써, 전체 영역에 있어서 시일 면압을 거의 적정 면압의 범위로 할 수 있다.

또, 도 14에 나타내듯이, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 30mm인 경우, 도 9의 고무 롤러(4)의 팽출 높이(H)를 6mm∼14mm의 범위로 설정함으로써 전체 영역에 있어서 시일 면압을 거의 적정 면압의 범위로 할 수 있다.

도 13 및 도 14에 나타내듯이, 중앙부가 평탄부를 갖는 팽출부(6b)이고 양단부가 원추대부(10)인 도 5의 고무 롤러를 채용함으로써, 중앙부와 양단부의 시일 면압의 차를 작게 해서 시일 면압의 분포를 안정시킬 수 있고, 특히, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 두꺼울수록 그 효과가 현저하다.

다음에 본 발명의 고무 롤러와 다른 고무 롤러를 비교한다. 도 15는 여러가지 두께의 펌핑 튜브를 본 발명 및 종래의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포를 나타낸다. 도 15에 있어서, 가로축은 롤러축 방향 위치를 나타내고, 세로축은 시일 면압(㎫)을 나타낸다. 또한 펌핑 튜브(3)의 내경(d)은 φ100㎜로 되고, 고무 롤러(4)와 패드(7)의 클리어런스(a)는 전체 영역의 시일 면압의 평균이 적정값인 2㎫정도가 되도록 설정되어 있다.

도 15에 나타내듯이, 본 발명의 롤러 중 양단부가 원통부(9)인 도 5의 고무 롤러를 이용한 것(A 및 B)은 두께(t)가 두꺼운 경우(B)에 팽출부(6a)가 위치하는 중앙부의 시일 면압이 커지기 쉽지만, 단부 및 중앙부의 시일 면압을 가깝게 할 수 있다. 특히, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 얇은 경우(A), 본 발명 롤러를 보다 효과적으로 이용할 수 있다.

또, 본 발명 롤러 중 양단부가 원추대부(10)인 도 9의 고무 롤러를 이용한 것(C 및 D)은 두께(t)가 얇은 경우(C) 및 두꺼운 경우(D) 중 어느 경우에나 단부 및 중앙부의 시일 면압을 가깝게 할 수 있고, 도 5의 고무 롤러보다 펌핑 튜브(3)의 두께(t)의 적용 범위를 넓게 할 수 있다.

이것에 대해서 전체가 일정 지름인 원통 롤러를 이용한 것(E 및 F)은 단부의 시일 면압이 크고, 중앙부의 시일 면압이 작게 되기 쉽다. 특히, 펌핑 튜브(3)의 두께(t)가 큰 경우(E), 단부의 시일 면압이 극단적으로 커지고, 또한 중앙부에 간극이 생긴 상태로 된다.

극단적인 크라운 롤러를 사용한 것(G 및 H)은 중앙부의 시일 면압이 크고, 양단부의 시일 면압이 작기 때문에, 전체 영역을 적정 면압으로 설정하기 어렵다. 또한 중앙부와 단부의 지름의 차가 10㎜이하인 통상의 크라운 롤러를 사용한 것은 두꺼운 펌핑 튜브(3)를 압박해도 그 중앙부의 간극을 폐쇄할 수 없어 시일할 수 없다.

여기에서, 통상의 크라운 롤러(103)로 압박된 두꺼운 펌핑 튜브(3)의 거동을 설명한다. 도 16은 펌핑 튜브(3)를 통상의 크라운 롤러(103)로 서서히 압박하는 모양을 나타내는 도면이다. 여기에서, 도 16에 있어서의 화살표는 펌핑 튜브(3)와 크라운 롤러(103)의 접촉압을 나타낸다.

우선, 도 16의 (a)에 나타내듯이, 크라운 롤러(103) 및 패드(7)에 의해 중앙부가 압박된 펌핑 튜브(3)가 타원형으로 변형되고, 도 16의 (b)에 나타내듯이, 펌핑 튜브(3)가 압궤된다.

펌핑 튜브(3)의 양단부는 중앙부의 2배에 상당하는 두께이며, 크라운 롤러(103) 및 패드(7)로 압박됨으로써, 내면 고무(3a)가 롤러축 방향으로 넓혀지려고 한다. 이 내면 고무(3a)의 넓혀짐이 보강 코드층(3c, 3d)에 의해 규제되므로, 내면 고무(3a)의 내측부분이 중앙부를 향해서 압출되고, 중앙부를 밀어 올려서 펌핑 튜브(3)의 중앙부에 간극(10)이 생긴다. 또, 보강 코드층(3c, 3d)에 배열된 보강 코드가 롤러축 방향에 대하여 경사져 있으므로, 내면 고무(3a)의 넓혀짐을 규제함으로써 장력이 작용하는 보강 코드가 중앙부의 밀어 올림을 저지하는 일은 없다.

펌핑 튜브(3)를 강하게 압박할수록 그 중앙부를 밀어 올리려고 하는 힘도 강해지므로, 더욱 강하게 압박해도, 각 부에 있어서의 펌핑 튜브(3)와 크라운 롤러(103)의 접촉압이 극단적으로 높아지지만, 도 16의 (c)에 나타내듯이, 펌핑 튜브(3)의 중앙부의 간극(10)이 생긴 상태이다.

상기 구성에 의하면, 고무 롤러(4)의 중앙부를 팽출부(6)로 하고, 양단부를 원통부(9) 또는 원추대부(10)로 해서 중앙부만을 팽출시키므로, 압박하는 펌핑 튜브(3)가 두꺼운 것이어도, 롤러축 방향 양단부의 시일 면압을 적정 면 압으로부터 저하시키지 않고, 롤러축 방향 중앙부의 부족해 보이는 시일 면압을 높여서 적정 면압으로 해서 유체의 역류를 방지할 수 있다. 특히, 필요에 따라 양단부를 원추대부(10)로 함으로써 양단부의 시일 면압을 보다 적정한 크기로 할 수 있다.

내면 고무(3a)를 두껍게 할 수 있으므로, 그 마모에 대한 펌핑 튜브(3)의 장수명화를 꾀할 수 있고, 또한, 마모 등에 의해 압축량이 다소 변화되었다해도 시일 면압의 변화를 억제해서 시일 면압 및 토출 압력을 안정시킬 수 있다. 또한 두꺼운 펌핑 튜브(3)는 압궤된 후의 복원 성능이 높아, 유체 흡입력을 크게 할 수 있다. 또한 큰 지름의 보강 코드를 사용할 수 있으므로 고압 압송이 가능하게 된다.

특히, 생콘크리트를 압송하는 경우, 내면 고무(3a)의 마모에 이르는 압송량 및 압송시간을 압송량으로 2000㎥∼4000㎥정도이며, 압송시간으로 50시간∼100시간정도인 종래의 펌핑 튜브보다 많게 또는 길게 할 수 있다. 또한 내면 고무(3a)의 마모는 압송 압력과 유속에 비례하지만, 압송 압력을 높일 수 있으므로, 배관 저항이 커지는 고점성의 고강도 생 콘크리트를 압송할 수 있고, 또한, 이들을 단시간에 압송하는 것도 가능하게 한다.

또, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위내에 있어서, 적당하게 변경을 추가할 수 있다. 예를 들면 펌핑 튜브(3)의 내경(d)은 φ40㎜∼φ150㎜에 한정되는 것은 아니고, φ40㎜ 이하 혹은 φ150㎜이상의 펌핑 튜브(3)이어도 좋다. 이 경우, 펌핑 튜브(3)의 내경(d) 및 두께(t)에 따라 고무 롤러(4)의 팽출 높이(H)를 적당하게 설정하면 좋다.

도 1은 본 발명에 따른 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러를 구비한 스퀴즈식 펌프의 전체 단면도이다.

도 2는 펌핑 튜브의 단면도이다.

도 3은 양단부가 원통부인 고무 롤러로 펌핑 튜브를 압박한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4는 양단부가 원추대부인 고무 롤러로 펌핑 튜브를 압박한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5는 고무 롤러를 나타내는 도면이며, 상반분은 단면도, 하반분은 측면도이다.

도 6은 고무 롤러의 다른 형태를 나타내는 도면이며, 상반분은 단면도, 하반분은 측면도이다.

도 7은 고무 롤러의 또 다른 형태를 나타내는 도면이며, 상반분은 단면도, 하반분은 측면도이다.

도 8은 고무 롤러의 또 다른 형태를 나타내는 도면이며, 상반분은 단면도, 하반분은 측면도이다.

도 9는 고무 롤러의 또 다른 형태를 나타내는 도면이며, 상반분은 단면도, 하반분은 측면도이다.

도 10은 고무 롤러의 또 다른 형태를 나타내는 도면이며, 상반분은 단면도, 하반분은 측면도이다.

도 11은 두께가 22mm인 펌핑 튜브를 도 5의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포이다.

도 12는 두께가 30mm인 펌핑 튜브를 도 5의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포이다.

도 13은 두께가 22mm인 펌핑 튜브를 도 9의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포이다.

도 14는 두께가 30mm인 펌핑 튜브를 도 9의 여러가지 팽출 높이의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포이다.

도 15는 여러가지 두께의 펌핑 튜브를 본 발명 및 종래의 고무 롤러로 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포이다.

도 16은 펌핑 튜브를 통상의 크라운 롤러로 서서히 압박하는 모양을 나타내는 도이다.

도 17은 종래의 롤러로 펌핑 튜브를 압박했을 때의 시일 면압의 롤러축 방향의 분포이다.

도 18은 펌핑 튜브를 압박하는 종래의 고무 롤러의 단면도이다.

도 19는 펌핑 튜브를 압박하는 극단적인 크라운 롤러의 단면도이다.

(부호의 설명)

1:스퀴즈식 펌프 3:펌핑 튜브

4:고무 롤러 6:팽출부

9:원통부 10:원추대부

Claims (7)

1. 스퀴즈식 펌프에 장착되고, 펌프 케이스의 내주면을 따라 만곡되는 펌핑 튜브를 만곡 내측으로부터 압박하면서 구름 운동해서 펌핑 튜브의 일단으로부터 흡입된 유체를 타단으로부터 토출시키는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러로서:

   롤러축 방향의 양단부는 롤러축과 직교하는 방향으로 팽출되는 팽출부로 되고, 상기 팽출부는 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리의 적어도 일부에 원호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 팽출부는 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리가 중앙일수록 팽출되는 원호상으로 설정된 것을 특징으로 하는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 팽출부는 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리가 가장 팽출되는 중앙의 평탄부와, 그 평탄부의 양측의 원호부로 구성된 것을 특징으로 하는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 팽출부는 롤러축을 지나는 평면에 의한 절단면의 외측 가장자리가 가장 팽출되는 중앙의 제 1 원호부와, 그 제 1 원호부의 양측에서 제 1 원호부와는 곡률반경이 다른 제 2 원호부로 구성된 것을 특징으로 하는 스퀴 즈식 펌프용 고무 롤러.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 롤러축 방향의 양단부는 롤러축 방향을 따라 일정 지름의 원통부로 된 것을 특징으로 하는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 롤러축 방향의 양단부는 외단측일수록 소경으로 된 것을 특징으로 하는 스퀴즈식 펌프용 고무 롤러.
7. 원통형상의 펌프 케이스와, 상기 펌프 케이스에 그 내주면을 따라 만곡되어 내장된 펌핑 튜브와, 상기 펌핑 튜브를 만곡 내측으로부터 압박하면서 구름 운동해서 펌핑 튜브의 일단으로부터 흡입된 유체를 타단으로부터 토출시키는 고무 롤러를 구비하고,

   상기 고무 롤러는 롤러축 방향의 중앙부가 롤러축과 직교하는 방향으로 팽출되는 팽출부로 된 것을 특징으로 하는 스퀴즈식 펌프.

Images