KR20100117243A - 펌프 - Google Patents

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KR20100117243A
KR20100117243A KR1020090035888A KR20090035888A KR20100117243A KR 20100117243 A KR20100117243 A KR 20100117243A KR 1020090035888 A KR1020090035888 A KR 1020090035888A KR 20090035888 A KR20090035888 A KR 20090035888A KR 20100117243 A KR20100117243 A KR 20100117243A
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liquid
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KR1020090035888A
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박대기
김영권
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박대기
김영권
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Abstract

본 발명은 피스톤의 흡인과 압축작용에 의하여 액체나 기체가 배관을 통해 수송되기 위한 공지의 왕복피스톤펌프에 관한 것이다.
펌프는 피스톤의 흡인작용에 의해 액체나 기체가 흡입되는 흡입배관;
흡인되는 액체나 기체가 일 방향으로 흡입되도록 통제되는 수단이 구비된 흡입파이프;
흡입배관을 통해 흡입되는 액체나 기체가 저장되는 실린더실;
실린더의 내부가 흡인과 압축이 반복되도록 왕복으로 구동되는 피스톤;
실린더의 내부가 압축되어 액체나 기체가 일 방향으로 송출되도록 통제되는 수단이 구비된 송출파이프;
피스톤의 압축작용에 의해 액체나 기체가 송출되는 송출배관;
양 단면에 N극과 S극의 자성을 갖는 영구자석이 밀폐되어 가역적으로 구동되도록 구비되는 피스톤;
피스톤이 왕복구동 가능한 내부를 갖고 양단면에 실린더헤드를 갖는 실린더;
원통부재의 외주연에 흡입과 송출이 각각 통제되는 파이프가 구비되어 실린더 양측에 고정되는 실린더헤드;
피스톤의 영구자석과 대응되도록 고정되고 자성이 동시에 같은 극성을 갖도록 구비되는 전자석;
전자석 자성의 변환이 통제되는 컨트롤러가 전원이 통전되어 구성된다.
따라서, 피스톤의 왕복운동은 피스톤과 전자석이 일 측은 동일 극성으로 상호 척력이 형성되고, 일 측은 타성의 극성으로 상호 인력이 형성되어 피스톤이 타성의 전자석 측으로 이동되고, 이때 컨트롤러에 의해 전자석의 자성이 변환되도록 구성되어, 피스톤이 반대방향으로 이동된다.
이와 같이 반복적으로 피스톤의 일 측에서는 인력이 형성되고, 일 측에서는 척력이 형성됨으로서 왕복운동이 효율적으로 될 수 있도록 구성된다.
본 발명은 액체나 기체의 유로가 피스톤의 왕복운동에 의해 내부 여러 유로를 통해 흡입되어 송출되도록 구성된다.
실린더, 실린더헤드, 실린더 실, 피스톤, 영구자석, 전자석, 흡입배관, 송출배관, 흡입파이프, 송출파이프,

Description

펌프 {Pump}
본 발명은 펌프피스톤의 흡인과 압축작용에 의해 액체나 기체가 배관을 통해 수송되는 공지의 피스톤왕복펌프에 관한 것이다.
종래기술의 대표적인 것으로, 국내특허 제10-0781391호 구동모터를 이용한 왕복펌프 (RECIPROCATING PUMP UTILIZED MOTOR)가 개시되어 있다. 이 펌프의 구동장치는 일정크기의 원통형 펌프실린더(10)와, 상기 펌프실린더(10)의 상·하단에 결합되어 밀폐 차단되도록 하되, 양측으로 흡입밸브(21, 21') 및 송출밸브(22, 22')가 각각 형성된 상·하 실린더헤드(20, 20')와, 상기 펌프실린더(20)의 내부에 설치되어 중앙에 장공(31)이 관통 형성되고, 상기 장공(31)의 좌·우 수직면 중심선 상에 랙기어(32, 32')가 돌출 형성된 펌프피스톤(30)과, 상기 펌프실린더(10) 외면의 일측 중앙에 결합되어 그 외전축(41)이 펌프피스톤(30)의 장공(31) 중심선상에 위치되는 구동모터(40)와, 상기 구동모터(40)의 회전축(41) 선상에 결합되어 상기 랙기어(32, 32')와 맞물림 회전되도록 하되, 기어몸체(51)의 회전외주연 상에 일정각도 내에서 기어이빨(52)이 돌출 형성된 피니언기어(50)로 이루어진 것이 특징이며,
이때, 상기 피니언기어(50)의 회전축선상에 회전캠(53)이 결합 형성되고, 상기 펌프피스톤(30)의 랙기어(32, 32') 일측에는 상기 회전캠(53)에 대응하여 일정한 회전공간(33)이 형성되되, 상기 랙·피니언기어(32, 33')(50)의 원활한 작동을 위하여 상기 회전캠(53)의 회전시 회전공간(33)의 상·하단(33a, 33b)에 접촉하여 펌프피스톤(30)이 강제적으로 상·하 일정거리 이동되도록 하는 것이 특징이다.
또한, 상기 흡입밸브(21, 21') 및 송출밸브(22, 22')의 외측으로 일정공간의 압력 완충실(23, 23')이 형성되고, 상기 상·하 실린더헤드(20, 20')와 상기 펌프피스톤(30)의 양측 단부 사이에는 일정한 탄성력을 유지하는 스프링(60, 60')이 각각 결합 설치되어 이루어진 것이 특징이다.
이와 같이 구성되는 구동모터를 이용한 왕복펌프는 회전캠(53)의 회전시 회전공간(33)의 상·하단(33a, 33b)에 접촉하여 펌프피스톤(30)이 강제적으로 상·하 일정거리 이동되도록 하는 랙기어(32, 32')와 회전캠(53)에서 발생할 수 있는 소음이 크게 신뢰될 수 없다.
이 구동모터를 이용한 왕복펌프에서 소음을 줄이기 위해 별도의 방음재를 사용해야 함으로 우수하다고 할 수 없다.
또한 이 구동모터를 이용한 왕복펌프에서는 랙·피니언기어(32, 33')와 회전캠(53)에 의해 피스톤이 상하 왕복운동을 한다고 하나 기어 내구성의 문제를 일으킬 수 있는 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 펌프피스톤의 압축작용에 의하여 액체나 기체가 배관을 통해서 수송되는 공지의 왕복펌프에 있어서, 소음이 적고 내구성이 신뢰될 수 있고 송출 압력이 강하고 에너지 효율이 우수한 펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 동급의 에너지로 흡입 액체나 기체의 수송이 최대로 되고, 송출의 고압형성을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 피스톤의 양단면과 실린더헤드의 양단면이 부딪치지 않고 가역적으로 구동되도록 구성되어 마찰을 없앰으로서 저소음 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 동시에 흡인과 압축작용이 이루어지도록 구성되어 액체나 기체의 고정된 유량이 연속적으로 수송되는 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 실린더의 양단에서 인력과 척력이 동시에 작용되도록 구성되어 고압 송출이 가능한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 펌프는 펌프피스톤의 흡인작용에 의하여 액체나 기체가 파이프를 통해 일 방향으로 흡입되게 통제되는 흡입파이프; 실린더 내부의 압축작용에 의해 액체나 기체가 일 방향으로 송출되게 통제되는 송출파이프; 흡입배관을 통해 흡입되는 액체나 기체가 저장되는 실린더실; 원통형상으로 양 단면에 N극과 S극의 자성을 갖는 영구자석이 밀폐되어 포용되고 실린더 내부에서 가역적으로 구동되는 피스톤; 피스톤이 가역적으로 구동 가능한 내부를 갖고 양측에 실린더헤드가 구비된 실린더; 흡입과 송출이 통제되는 파이프가 각각 형성되어 실린더 양측에 각각 고정되는 실린더헤드; 피스톤의 자성과 각각 대응되는 전자석; 전자석의 자성이 변환되도록 통제되는 컨트롤러가 전원이 통전되어 구성되고, 액체나 기체의 유로는 피스톤의 왕복운동에 의해 내부 여러 유로를 통해 흡입되어 송출되도록 구성된다.
본 발명은 자성을 활용하여 기계적인 동력전달을 없앰으로서, 저소음화가 가능하게 되고, 또한 마모가 적어 내구성이 신뢰될 수 있게 되며, 실린더의 일 측은 인력이 발생되고, 또 다른 일 측은 척력이 발생되어 실린더의 양단면에 동시에 힘이 발생되도록 구성되어 연속 송출됨으로서 출력이 높고, 액체나 기체가 배관을 통해 일정량이 연속적으로 수송되고 일정압력이 지속적으로 유지될 수 있어 최적화되는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 도1은 펌프의 개략적인 배열도이며, 도2는 실린더헤드(10a, 10b)와 피스톤(2)과 흡입파이프(4a, 4b)와 송출파이프(5a, 5b)의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 단면도이고, 도3은 실린더헤드(10a, 10b)와 흡입파이프(4a. 4b)와 송출파이프(5a, 5b)와 피스톤(2)의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 정단면도이며, 도4는 실린더헤드(10a, 10b)와 흡입파이프(4a, 4b)와 흡입밸브(도시하지 않음)와 흡입배관(8)과 실린더헤드(10a, 10b)와 실린더(1)와 송출파이프(5a, 5b)와 송출밸브(도시하지 않음)와 송출배관(9)의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 단면도이고, 도5는 실린더헤드(10a, 10b)와 흡입파이프(4a, 4b)의 구성 부품을 부분적으로 결합하여 보인 단면도이며, 도6은 영구자석(15)과 피스톤(2)과 피스톤링(16)의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 모습을 발췌한 단면도이고, 도7은 피스톤(2)이 실린더실(11b)측으로 이동된 실시 예로 일 측의 실린더실(11a)이 흡인되어 흡입배관(8)과 흡입밸브(도시하지 않음)와 흡입파이프(4a)를 통해 액체나 기체가 흡입되고, 또 다른 일 측의 실린더실(11b)은 압축되어 송출파이프(5b)와 송출밸브(도시하지 않음)와 송출배관(9)을 통해 액체나 기체가 송출되는 모습을 발췌한 단면도이고, 도8은 피스톤(2)이 실린더실(11a)측으로 이동된 실시 예로 일 측의 실린더실(11a)이 압축되어 송출파이프(5a)와 송출밸브(도시하지 않음)와 송출배관(9)을 통해 액체나 기체가 송출되고, 또 다른 일 측의 실린더실(11b)이 흡인되어 흡입배관(8)과 흡입밸브(도시하지 않음)와 흡입파이프(4b)를 통해 액체나 기체가 흡입되는 모습을 발췌한 단면도이다.
도면에 도시한 바와 같이 펌프는 피스톤(2)의 흡인작용에 의하여 액체나 기체를 흡입배관(8)를 통해서 일 방향으로 흡입되게 통제되는 흡입밸브(도시하지 않음)를 통해 흡입되고, 피스톤(2)의 압축작용에 의해 액체나 기체가 일 방향으로 송출되게 통제되는 송출밸브(도시하지 않음)와 송출배관(9)을 통해 송출된다.
도6에 도시한 바와 같이 피스톤(2)은 원통형상으로 형성되어 내부에 영구자석(15)이 피스톤(2)의 양단면에 자성이 위치되도록 밀폐되어 구비된다.
도2에 도시한 바와 같이 피스톤(2)이 가역적으로 구동 가능한 내부를 갖는 실린더(1)와 실린더헤드(10a, 10b)가 형성되며, 실린더헤드(10a, 10b)는 원통부재의 외주연에 각각 흡입(4a, 4b)과 송출(5a, 5b)이 통제되는 파이프가 구비되어 형 성된다.
도7에 도시한 바와 같이 일 측의 실린더실(11a)은 흡입(4a)되고, 또 다른 일 측의 실린더실(11b)은 송출(5b)되게 되어 양측에서 동시에 수송이 이루어지게 된다.
도8에 도시한 바와 같이 일 측의 실린더실(11b)는 흡입(4b)되고, 또 다른 일 측의 실린더실(11a)은 송출(5a)되게 되어 양측에서 동시에 수송이 이루어지게 된다.
도1에 도시한 바와 같이 실린더 양단면에 대응되는 전자석(3a, 3b)고정되어 구성된다.
도7에 도시한 바와 같이 피스톤(2)의 양단면에 자성을 갖고 대응되는 전자석(3a, 3b)이 N극 일 때, 피스톤(2)의 일 측면(17) N극과 전자석(3a)의 척력이 증가되고 동시에 피스톤(2)의 일 측면(18) S극과 전자석(3b)의 인력이 증가되어 일 측면 실린더실(11a)의 흡인력이 형성되고, 일 측면 실린더실(11b)은 압축이 형성된다.
도8에 도시한 바와 같이 대응되는 전자석(3a, 3b)이 S극 일 때, 피스톤(2) 일 측면(17)의 전자석(3a)과 인력이 증가되고, 동시에 피스톤(2)의 일 측면(18) 전자석(3b)과 척력이 증가되어 일 측의 실린더실(11a)은 압축이 형성되고, 일 측의 실린더실(11b)은 흡인력이 형성된다.
도9에 도시한 바와 같이 전자석(3a,3b) 일 측에 실린더를 하나씩 추가로 구비해서 구성될 수도 있다.
도1에 도시한 바와 같이 전자석(3a,3b)의 자성은 컨트롤러(14)에 의해 극성이 변환되도록 구비되고, 컨트롤러(14)는 전원(도시하지 않음)이 통전되어 구성된다.
도면에 도시한 바와 같이 액체나 기체의 유로(8, 4a, 5a, 9와 8, 4b, 5b, 9)는 내부 여러 유로를 통해 흡입되어 송출되고, 도7에서 도시한 바와 같이 피스톤(2)이 실린더실(11b) 측으로 이동될 때의 유로는 흡입(8, 4a,)되고 송출(5b, 9)되며, 도8에서 도시한 바와 같이 피스톤(2)이 실린더실(11a) 측으로 이동될 때의 유로는 흡입(8, 4b)되고 송출(5a, 9)되어 피스톤(2)이 어느 방향으로 구동되는 흡입(8)과 송출(9)이 이루어지도록 구성되어 연속적으로 흡입(8)과 송출(9)이 이루어지게 된다.
도면에 도시한 바와 같이 컨트롤러(14)에 의해 전자석(3a, 3b)의 자성이 통제되어 실린더실(11a)의 일 측은 인력이 발생되고, 또 다른 실린더실(11b) 일 측은 척력이 발생되어 압력이 배가되도록 구성되어 피스톤(2)이 가역적으로 왕복구동 된다.
따라서, 전자석(3a, 3b)의 자성 변환으로 피스톤(2)이 가역적으로 왕복구동 되도록 구성되고, 실린더헤드(10a)에 최소한 두 개 이상의 파이프(4a, 5a)가 구비되고, 실린더헤드(10b)에 최소한 두 개 이상의 파이프(4b, 5b)가 구비되어, 파이프(9) 하나는 흡입이 통제되고 또 다른 파이프(8) 하나는 송출이 통제되어 일 측의 파이프(8)는 흡입만 되고, 일 측의 파이프(9)는 송출만 되도록 통제되어 구성되고, 실린더(1)의 흡입과 압축으로 일 측 파이프(8)로 액체나 기체가 흡입되어 일 측 파 이프(9)로 송출되게 된다.
도면에 도시한 바와 같이 피스톤 양 단면의 일 측은 척력이 형성되고, 일 측은 인력이 형성되어 동시에 힘이 작용함으로서, 출력이 배가되고, 피스톤의 양 단면과 실린더 양단면의 접촉 없이 왕복운동이 될 수 있어 저소음의 펌프가 제공될 수 있고, 피스톤의 양단면에서 동시에 힘이 형성됨으로서 고출력의 최적화된 펌프가 제공될 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 펌프의 개략적인 배열도이며,
도2는 본 발명에 따른 실린더헤드와 피스톤과 흡입파이프와 송출파이프의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 단면도이고,
도3은 본 발명에 따른 실린더헤드와 흡입파이프와 송출파이프와 피스톤의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 정단면도이며,
도4는 본 발명에 따른 실린더헤드와 흡입파이프와 흡입밸브와 흡입배관과 실린더헤드와 송출파이프와 송출밸브와 송출배관의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 단면도이고,
도5는 본 발명에 따른 실린더헤드와 흡입파이프의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 단면도이며,
도6은 본 발명에 따른 영구자석과 피스톤과 피스톤링의 구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 모습을 발췌한 단면도이고,
도7은 본 발명에 따른 피스톤이 실린더실 일 측으로 이동된 실시 예로 일 측의 실린더실이 흡인되어 흡입배관과 흡입밸브와 흡입파이프를 통해 액체나 기체가 흡입되고, 또 다른 일 측의 실린더실은 압축되어 송출파이프와 송출밸브와 송출배관을 통해 액체나 기체가 송출되는 모습을 발췌한 단면도이며,
도8은 본 발명에 따른 피스톤이 실린더실 일 측으로 이동된 실시 예로 일 측의 실린더실이 흡인되어 흡입배관과 흡입밸브와 흡입파이프를 통해 액체나 기체가 흡입되고, 또 다른 일 측의 실린더실은 압축되어 송출파이프와 송출밸브와 송출배 관을 통해 액체나 기체가 송출되는 모습을 발췌한 단면도이고,
도9는 전자석의 유휴 자력을 활용하기 위하여 실린더 두 개를 추가하여 병렬로 구성된 모습을 보인 구성도이며,
도10은 종래기술의 왕복펌프의 개략적인 블록선도로 보인 구성도이다.

Claims (9)

  1. 펌프에 있어서,
    피스톤의 왕복운동으로 액체나 기체가 흡입되는 흡입배관;
    피스톤의 흡인작용으로 여러 유로를 통해 액체나 기체가 일 방향으로 흡입되게 통제되는 수단을 갖는 흡입파이프;
    피스톤의 흡인작용으로 여러 유로를 통해 액체나 기체가 일 방향으로 흡입되게 통제되는 수단을 갖는 흡입배관;
    피스톤의 왕복운동으로 흡인과 압축이 반복되어 여러 유로를 통해 액체나 기체가 흡입되어 송출되는 실린더실;
    원통형상의 양 단면 일 측면에 N극의 자성을 갖고 일 측면은 S극의 자성을 갖는 영구자석이 밀폐되어 고정되고, 전자석의 자성 변환으로 실린더 내부에서 가역적으로 왕복으로 구동되는 피스톤;
    피스톤의 압력작용으로 여러 유로를 통해 액체나 기체가 일 방향으로 송출되게 통제되는 수단을 갖는 송출파이프;
    피스톤의 압력작용으로 여러 유로를 통해 액체나 기체가 일 방향으로 송출되게 통제되는 수단을 갖는 송출배관;
    원통부재 양 단면 외주연에 각각 흡입과 송출이 통제되는 파이프가 구성되어 일 측으로 흡입되고 일 측으로 배출되는 파이프가 각각 구비된 실린더헤드;
    원통형상으로 피스톤이 가역적으로 왕복구동 가능한 내부를 갖고, 양측에 실 린더헤드가 구비된 실린더;
    피스톤 양단면의 자성과 대응되게 고정되어 컨트롤러에 의해 자성이 변환되는 전자석;
    전자석의 자성이 변환되도록 통제되는 컨트롤러가 구비되어 전원이 통전되어 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    피스톤의 가역적인 왕복운동은 피스톤과 전자석이 대응되어 일 측은 척력이 형성되고, 일 측은 인력이 형성되어 피스톤 양단면에 힘이 동시에 작용되어 실린더 내에서 피스톤이 가역적으로 왕복구동 되는 것을 특징으로 하는 실린더.
  3. 제1항에 있어서,
    하나의 실린더에 두 개 이상의 실린더실을 갖고 피스톤의 가역적인 왕복운동에 의해 실린더의 일 측은 흡인되고, 일 측은 송출되는 두 가지 작용이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 실린더.
  4. 제1항에 있어서,
    피스톤의 흡인작용으로 액체나 기체가 일 방향으로 흡입되게 통제되는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실린더.
  5. 제1항에 있어서,
    피스톤의 압력작용으로 액체나 기체가 일 방향으로 송출되게 통제되는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실린더.
  6. 제1항에 있어서,
    전자석에 의해 피스톤이 가역적으로 왕복운동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 실린더.
  7. 제1항에 있어서,
    피스톤의 양단면에 자성이 형성되도록 영구자석이 포용되어 구비되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
  8. 제1항에 있어서,
    전자석 두 개와 실린더 세 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  9. 제1항에 있어서,
    전자석 두개와 실린더 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
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