KR20110085593A - 유체 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체펌프를 제공한다. 본 발명에 따른 유체 펌프는 펌핑 하우징과, 회전부재와, 복수의 피스톤들과, 캠부재를 포함한다. 펌핑 하우징은, 유체가 유입되는 유입부와, 펌핑된 유체가 배출되는 배출부와, 상기 유입부 및 배출부 사이를 연통시키도록 개재된 수납부를 포함한다. 회전부재는 상기 펌핑 하우징의 수납부에 밀착 수납된 것으로, 회전됨에 따라서 상기 유입부 및 배출부와 순서대로 연통되는 복수의 실린더 홀이 형성된다. 복수의 피스톤들은 상기 회전부재의 실린더 홀 각각에 승하강 가능하게 삽입되어서, 상기 회전부재가 펌핑 하우징과 연통하는 연통공간을 갖도록 한다. 캠부재는 상기 회전부재가 회전하면서 유입부와 연통되는 연통공간의 체적이 커지도록 제어하고, 상기 배출부와 연통되는 연통공간의 체적이 점점 작아지도록 상기 복수의 피스톤들을 승하강시킨다. 회전수단은 상기 회전부재를 회전시킨다.

Description

유체 펌프{FLUID PUMP}
본 발명은 유체펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압력작용에 의하여 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 유체펌프에 관한 것이다.
유체펌프란, 압력작용에 의하여 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 기계이다.
상기 유체펌프 중에서, 소형이면서도 고압의 유체를 압송시키기 위하여 기어 펌프를 적용할 수 있다. 상기 기어펌프는, 서로 맞물리는 2개의 기어를 이것에 외접(外接)하는 케이스 속에 넣고 기어를 회전시켜 톱니의 홈과 둘레의 벽 사이에 생기는 공간의 이동을 이용한다. 상기 기어펌프는 유량은 적지만 압력은 25∼30MPa까지 얻을 수 있다. 상기 기어 펌프의 구조로는 외측 맞물림기어와 내측 맞물림기어의 2종류가 있다.
그런데, 상기 기어펌프는 톱니끼리의 마찰로 인하여 마모가 발생한다. 이로 인하여 장기간 사용시 토출압력이 낮아진다는 문제점이 있다.
또한, 톱니 사이에 유체 이물질이 끼워져서 제거되지 않을 수 있다. 이에 따라서 상기 유체의 흡입력이 약해지게 된다.
이로 인하여 유체를 보다 높은 압력으로 토출시키는 데에는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 비롯한 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유체의 흡입력이 우수하여서 고압으로 유체를 토출할 수 있는 구조를 갖는 유체 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 펌프의 내구성이 우수한 구조를 갖는 유체 펌프를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 유체 펌프는 펌핑 하우징과, 회전부재와, 복수의 피스톤들과, 캠부재를 포함한다.
펌핑 하우징은, 유체가 유입되는 유입부와, 펌핑된 유체가 배출되는 배출부와, 상기 유입부 및 배출부 사이를 연통시키도록 개재된 수납부를 포함한다. 회전부재는 상기 펌핑 하우징의 수납부에 밀착 수납된 것으로, 회전됨에 따라서 상기 유입부 및 배출부와 순서대로 연통되는 복수의 실린더 홀이 형성된다. 복수의 피스톤들은 상기 회전부재의 실린더 홀 각각에 승하강 가능하게 삽입되어서, 상기 회전부재가 펌핑 하우징과 연통하는 연통공간을 갖도록 한다. 캠부재는 상기 회전부재가 회전하면서 유입부와 연통되는 연통공간의 체적이 커지도록 제어하고, 상기 배출부와 연통되는 연통공간의 체적이 점점 작아지도록 상기 복수의 피스톤들을 승하강시킨다. 회전수단은 상기 회전부재를 회전시킨다.
이 경우, 상기 펌핑 하우징의 수납부 바닥에는, 상기 수납부의 중심을 기준으로 서로 대향 배치되며 적어도 하나의 이상의 실린더 홀과 연통되는 유입용 연통홀 및 배출용 연통홀이 형성되고, 상기 펌핑 하우징의 유입부는, 상기 펌핑 하우징의 일측면에 형성된 유입구 및 상기 유입구 및 상기 유입용 연통홀 사이를 관통하는 유입 통로를 포함하고, 상기 펌핑 하우징의 배출부는, 상기 펌핑 하우징의 타측면에 형성된 배출구 및 상기 배출구 및 상기 배출용 연통홀 사이를 관통하는 배출 통로를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피스톤들에는 각각 원주를 따라서 형성된 캠용 홈이 형성되고, 상기 캠부재는 상기 피스톤들의 캠용 홈 각각에 끼워지며, 상기 회전부재에 경사지도록 결합되어서 상기 피스톤들이 상기 캠 부재의 높이에 맞추어 승하강 할 수 있다. 이 경우, 상기 캠부재는, 상기 유입부와 대응되는 부분은 점점 높은 쪽으로 경사지는 형상을 하고, 상기 배출부와 대응되는 부분은 점점 낮은 쪽으로 경사지는 형상을 가지는 중공 원판 형상인 것이 바람직하다.
한편, 상기 각각의 실린더 홀 사이는 서로 연통하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 복수의 피스톤들을 승하강시키면서 고압의 유체를 밀어서 토출하게 됨으로써, 기어 사이의 마찰이나 이물질이 발생하지 않는다. 이로 인하여 내구성이 우수하게 된다.
또한, 피스톤의 흡입 운동 및 팽창 운동에 의하여 작동됨으로써, 강한 흡인력 및 토출력을 가짐으로써 고압의 유체를 토출할 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 펌프를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 캠부재의 형상을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 펌핑 하우징의 유입용 연통홀, 배출용 연통홀 및 피스톤을 상측에서 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다.
이하에서는 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 펌프(100)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 유체 펌프(100)는 펌핑 하우징(110)과, 회전부재(120)와, 복수의 피스톤(130)들과, 캠부재(140), 및 회전수단(150)을 포함한다.
펌핑 하우징(110)은 유입부(111)와, 배출부(114)와, 수납부(117)를 포함한다. 유입부(111)를 통하여 작동유체가 유입된다. 배출부(114)를 통하여 펌핑된 작동유체가 배출된다. 수납부(117)는 상기 유입부(111) 및 배출부(114)를 연통시키도록 개재된다. 이에 따라서 작동유체는 유입부(111)와, 수납부(117)와, 배출부(114)를 통하여 펌핑되어서 외부로 배출된다.
회전부재(120)는 상기 펌핑 하우징(110)의 수납부(117)에 밀착 수납된다. 상기 회전부재(120)는 상기 펌핑 하우징(110)의 수납부(117) 내에서 회전 가능하도록 배치하다. 상기 회전부재(120)에는, 원주를 따라서 복수의 실린더 홀(123)이 형성된다. 상기 회전부재(120)가 회전함에 따라서, 상기 실린더 홀(123)은 상기 유입부(111)와도 연통되고, 배출부(114)와도 연통되는 위치에 형성된다.
복수의 피스톤(130)들은 상기 회전부재(120)의 실린더 홀(123)에 삽입 배치된다. 상기 피스톤(130)은 승, 하강 가능하다. 이에 따라서 상기 실린더 홀(123) 하면으로부터 피스톤(130) 하면 사이의 실린더 홀(123) 공간 체적이 제어된다.
캠부재(140)는 상기 피스톤(130) 수납부(117)재의 실린더 홀(123)을 승하강 가능하도록 배치된다. 이 경우, 상기 캠부재(140)는 상기 회전부재(120)가 회전하면서 유입부(111)와 연통되는 연통공간의 체적이 점점 커지도록, 상기 배출부(114)와 연통되는 연통공간의 체적이 점점 작아지도록 상기 복수의 피스톤(130)들을 승하강시킨다.
회전수단(150)은 상기 회전부재(120)를 상기 펌핑 하우징(110)의 수납부(117) 내에서 회전시킨다. 상기 회전수단(150)은 회전모터(151)와, 상기 회전모터(151)의 회전력을 상기 회전부재(120)에 전달하는 회전축(152)을 포함할 수 있다. 상기 회전모터(151)는 상기 펌핑 하우징(110)에 결합된다. 상기 회전부재(120)에는, 상기 회전부재(120) 중심축에 상기 회전축(152)과 결합되는 삽입홈(120h)이 형성되고, 상기 펌핑 하우징(110)에는 상기 회전부재(120) 중심과 연통하며 상기 회전축(152)이 삽입되는 관통홈(110h)이 형성된다. 상기 회전축(152)은 고정수단(153)에 의하여 상기 회전부재(120)에 결합됨으로써, 서로 연동하여 회전하게 된다.
본 발명에 따르면, 복수의 연통공간(A)을 통하여 유체가 유체 펌프(100) 내로 유입되도록 한다. 즉, 외부와 연통 공간 사이의 압력차이를 이용하여서 유체를 흡입한다.
또한, 상기 연통공간 내의 유체를 피스톤(130)을 이용하여서 밖으로 배출시킨다. 즉, 피스톤(130)을 하강시켜서 연통공간을 축소시킴으로써, 외부와의 압력차가 발생하고 이를 통하여 유체를 높은 압력으로 배출시킬 수 있게 된다.
즉, 내접 기어 또는 외접 기어장치를 이용하지 않음으로써, 기어들이 맞물리면서 발생하는 마모 등이 발생하지 않는다. 또한, 피스톤(130)을 이용하여 완전히 연통공간 내의 유체를 배출할 수 있음으로써, 고압의 펌핑이 가능하다. 또한 복수의 피스톤(130)을 이용함으로써, 작은 힘으로도 피스톤(130)을 동작시켜서 높은 압력의 유체를 펌핑할 수 있다.
이 경우, 상기 펌핑 하우징(110)의 수납부(117)는, 상기 실린더 홀(123) 이외에는 상기 유체가 존재하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 유입부(111)를 통한 유체 전부가 피스톤(130)의 후퇴 동작에 의하여 흡입되고, 상기 피스톤(130)의 전진 동작에 의하여 배출되는 것이 바람직하다. 이를 상기 회전부재(120)는 상기 펌핑 하우징(110)의 밀착 형성되어서, 상기 회전부재(120)의 밑면을 통하여 유체가 이동되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 펌핑 하우징(110)의 수납부(117) 측면은, 상기 캠부재(140)가 안착되는 안착면(161)이 형성되도록 단차지도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 펌핑 하우징(110)의 수납부(117) 바닥에는, 상기 수납부(117)의 중심을 기준으로 서로 대향 배치된 유입용 연통홀(118) 및 배출용 연통홀(119)이 형성될 수 있다. 상기 유입용 연통홀(118) 및 배출용 연통홀(119)은 원호 형상으로, 상기 펌핑 하우징(110)에 수납된 회전부재(120)에 형성된 실린더 홀(123)의 직하측에 형성되어서, 상기 실린더 홀(123)과 각각 연통하게 된다.
이 경우, 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 펌핑 하우징(110)의 유입부(111)는, 상기 펌핑 하우징(110)의 일측면에 형성된 유입구(112) 및 상기 유입구(112) 및 상기 유입용 연통홀(118) 사이를 관통하는 유입 통로(113)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 펌핑 하우징(110)의 배출부(114)는, 상기 펌핑 하우징(110)의 타측면에 형성된 배출구(115)와, 상기 배출구(115) 및 상기 배출용 연통홀(119) 사이를 관통하는 배출 통로(116)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 피스톤(130)들에는 각각 원주를 따라서 형성된 캠용 홈(135)이 형성될 수 있다. 상기 캠용 홈(135)에는 캠부재(140)가 끼워진다. 이에 따라서 상기 피스톤(130)은 이에 끼워지는 캠부재(140)의 높이에 따라서 높게 또는 낮게 위치하게 된다. 상기 캠부재(140)는 상기 회전부재(120)에 경사지도록 배치된다. 이에 따라서 상기 피스톤(130)들의 높이는 서로 다르게 형성된다.
이 경우, 상기 캠부재(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유입부와 대응되는 유입판부(141)는 점점 높은 쪽으로 경사지는 형상을 하고, 상기 배출부와 대응되는 배출판부(144)는 점점 낮은 쪽으로 경사지는 형상을 가지는 중공 원판 형상일 수 있다.
즉, 상기 캠부재(140)가 피스톤(130)들의 외주면을 따라서, 상기 캠용 홈(135)에 끼워지도록 형성된다. 이 경우, 상기 회전부재(120)의 실린더 홀(123)의 외주면은 상기 캠용 홀이 노출되도록, 상기 실린더 홀(123)의 내주면보다 낮도록 형성될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여서, 본 발명의 유체 펌프(100)의 작동예를 설명한다. 도 5는 펌핑 하우징에서 유입용 연통홀(118) 및 배출용 연통홀(119)을 따라 움직이는 하나의 피스톤(130)을 개략적으로 도시한 도면이도, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이며, 도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다.
먼저 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 회전부재에 배치된 실린더 홀 중 적어도 하나가 펌핑 하우징(110)의 수납부(117) 하면에 배치된 유입용 연통홀(118)의 시작부(118a)와 연통하도록 배치한다. 캠부재의 유입판부는 상기 유입용 연통홀의 시작부(118a)로부터 끝부(118b)까지 점점 높아지도록 경사져있다. 따라서 상기 실린더 홀에 수납된 피스톤(130)은 상기 회전부재가 회전함에 따라서 캠부재의 경사에 맞추어 점점 상승하게 된다. 이에 따라서 유체 탱크에 저축되어 있는 유체가 압력차에 의하여 유입구, 유입통로 및 유입용 연통홀(118)을 통하여 연통공간(A)에 채워지게 된다.
그 후에 회전수단을 통하여 회전부재를 계속 회전시켜서 상기 피스톤을 배출용 연통홀(119)의 시작부(119a)의 위치에 위치하도록 배치한다.
그 후에, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 회전부재를 회전시켜서, 상기 피스톤이 배출용 연통홀(119)의 시작부(119a)로부터 끝부(119b)까지 회전하도록 한다. 캠부재의 배출판부는 상기 배출용 연통홀의 시작부(119a)로부터 끝부(119b)까지 점점 낮아지도록 경사져있다. 따라서 상기 실린더 홀에 수납된 피스톤(130)은 상기 회전부재가 회전함에 따라서 캠부재의 경사에 맞추어 점점 하강하게 된다. 이에 따라서 연통공간(A)에 저축되어 있는 유체가 압력차에 의하여 배출용 연통홀(119)을 통하여 높은 압력으로 분출된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 유체 펌프 110: 펌핑 하우징
111: 유입부 114: 배출부
117: 수납부 118: 유입용 연통홀
119: 배출용 연통홀 120: 회전부재
123: 실린더 홀 130: 피스톤
135: 캠용 홈 140: 캠부재
150: 회전수단

Claims (5)

  1. 유체가 유입되는 유입부와, 펌핑된 유체가 배출되는 배출부와, 상기 유입부 및 배출부 사이를 연통시키도록 개재된 수납부를 포함하는 펌핑 하우징
    상기 펌핑 하우징의 수납부에 밀착 수납된 것으로, 회전됨에 따라서 상기 유입부 및 배출부와 순서대로 연통되는 복수의 실린더 홀이 형성된 회전부재
    상기 회전부재의 실린더 홀 각각에 승하강 가능하게 삽입되어서, 상기 회전부재가 펌핑 하우징과 연통하는 연통공간을 갖도록 하는 복수의 피스톤들 및
    상기 회전부재가 회전하면서 유입부와 연통되는 연통공간의 체적이 커지도록 제어하고, 상기 배출부와 연통되는 연통공간의 체적이 점점 작아지도록 상기 복수의 피스톤들을 승하강시키는 캠부재 및
    상기 회전부재를 회전시키는 회전수단을 포함하는 유체 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌핑 하우징의 수납부 바닥에는, 상기 수납부의 중심을 기준으로 서로 대향 배치되며 적어도 하나의 이상의 실린더 홀과 연통되는 유입용 연통홀 및 배출용 연통홀이 형성되고,
    상기 펌핑 하우징의 유입부는, 상기 펌핑 하우징의 일측면에 형성된 유입구 및 상기 유입구 및 상기 유입용 연통홀 사이를 관통하는 유입 통로를 포함하고,
    상기 펌핑 하우징의 배출부는, 상기 펌핑 하우징의 타측면에 형성된 배출구 및 상기 배출구 및 상기 배출용 연통홀 사이를 관통하는 배출 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤들에는 각각 원주를 따라서 형성된 캠용 홈이 형성되고,
    상기 캠부재는 상기 피스톤들의 캠용 홈 각각에 끼워지며, 상기 회전부재에 경사지도록 결합되어서 상기 피스톤들이 상기 캠 부재의 높이에 맞추어 승하강 하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캠부재는, 상기 유입부와 대응되는 부분은 점점 높은 쪽으로 경사지는 형상을 하고, 상기 배출부와 대응되는 부분은 점점 낮은 쪽으로 경사지는 형상을 가지는 중공 원판 형상인 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 실린더 홀 사이는 서로 연통하지 않는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
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