KR20120084014A

KR20120084014A - 펌프

Info

Publication number: KR20120084014A
Application number: KR1020110005294A
Authority: KR
Inventors: 김영권
Original assignee: 김영권
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-07-27

Abstract

본 발명은 피스톤의 흡인과 압축작용에 의하여 액체나 기체가 파이프를 통해서 수송되기 위한 공지의 왕복피스톤펌프에 관한 것이다.

펌프는 영구자석이 복수로 대각방향으로 배열되는 회동자석과 피스톤이 구비되고, 피스톤이 왕복구동 가능한 내부를 갖고 일 측면에 흡입과 송출파이프가 형성된 실린더가 구비되고, 회동자석과 연동되어 자성의 위치가 변위되도록 구동모터가 구비되어 전원이 통전되어 구성된다.

따라서, 피스톤의 직선왕복운동은 회동자석이 회동되어 자성의 위치가 변위되어 자석의 극성이 각각 동일 극성으로 동시에 상호 척력이 형성되거나, 또는 타성의 극성으로 상호 인력이 형성되어 피스톤이 왕복 구동된다.

이와 같이 회동자석의 변위에 따라 회동자석과 피스톤이 인력이 형성되거나, 척력이 형성됨으로서 직선왕복운동이 효율적으로 될 수 있고, 액체나 기체의 유로가 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입되어 송출되도록 구성된다.

실린더, 실린더헤드, 피스톤, 회동자석, 하우징, 하우징헤드, 흡입파이프, 송출파이프,

Description

펌프 {Pump}

본 발명은 피스톤의 흡인과 압축작용에 의해 액체나 기체가 파이프를 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 피스톤의 흡인과 압축작용에 의해 액체나 기체가 파이프를 통해서 수송되는 공지의 피스톤왕복펌프에 있어서, 저소음과 제품소형화와 에너지 효율이 우수한 펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 동급의 에너지로 흡입 액체나 기체의 수송량이 많고, 고압형성이 가능한 고출력 펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 피스톤의 마찰 면이 최소화되어 가역적으로 구동되도록 구성되어 저소음과 내구성이 우수한 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 펌프는 피스톤의 흡인작용에 의하여 액체나 기체가 파이프를 통해 일 방향으로 흡입되게 통제되는 흡입파이프와;

피스톤의 압축작용에 의해 액체나 기체가 일 방향으로 송출되게 통제되는 송출파이프와;

원통형상으로 양 단면에 N극과 S극의 자성을 갖는 복수의 영구자석이 대각으로 배열되고 밀폐되어 실린더 내부에서 가역적으로 구동되는 피스톤과;

피스톤이 가역적으로 구동 가능한 내부를 갖고 분리되거나 이탈되지 않고 직선왕복으로 구동되도록 샤프트가 구비된 실린더와;

흡입과 송출이 통제되는 파이프가 각각 형성되어 실린더에 결합되도록 구비되는 실린더헤드와;

피스톤의 자석과 각각 대응되는 회동자석이 연동되어 자석의 위치가 변위되도록 회동되는 구동모터가 구비되어 전원이 통전되어 구성되고, 액체나 기체가 피 스톤의 왕복운동에 의해 내부 유로를 통해 흡입되어 송출되도록 구성된다.

본 발명은 자석을 활용하여 직접 마찰을 줄여 저소음화가 가능하게 되고, 또한 마모가 적어 내구성이 신뢰될 수 있게 되며, 피스톤의 구동이 회동자석의 위치변위만으로 구동됨으로서, 펌프의 송출력에 비해 비교적 에너지 소모가 적어 고효율 고출력의 펌프가 제공될 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 도1은 실린더하우징(11)과 하우징헤드(16)와 실린더(41)와 회동자석(21)이 결합된 펌프의 일부구성부품이 개략적으로 배열된 정단면도이고, 도2는 회동자석(21)과 피스톤(31)이 연동되어 실린더(41)가 압축된 상태의 일부구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 평단면도이며, 도3은 회동자석(21)과 피스톤(31)이 연동되어 실린더(41)가 흡인된 상태의 일부구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 평단면도이고, 도4의 4a는 실린더(41)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이며, 4b는 실린더(41)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이고, 도5의 5a는 실린더하우징(11)의 개방부(23)로 회동자석(21)의 회동기어(22)가 돌출되어 모터(도시않음)의 구동기어(61)와 결합된 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이며, 5b는 실린더헤드(16)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이고, 도6의 6a는 피스톤(31)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 좌측단면도이며, 6b는 피스톤(31)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 우측단면도이고, 6c는 피스톤(31)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이며, 도7의 7a는 회동자석(21)의 자석 N극(24, 26)과 S극(25, 27)이 결합된 구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이고, 7b는 회동자석(21)과 회동기어(22)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이며, 7c는 회동자석(21)과 회동기어(22)와 스러스트베어링(29)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이다.

도면에 도시한바와 같이 펌프는 도3과 같이 피스톤(31a, 31b)의 흡인작용에 의하여 액체나 기체가 일 방향으로 흡입되게 통제되는 흡입밸브(도시하지 않음)와 흡입파이프(12, 15)를 통해 흡입되고, 도2와 같이 피스톤(31a, 31b)의 압축작용에 의해 액체나 기체가 일 방향으로 송출되게 통제되는 송출밸브(도시하지 않음)와 송출파이프(13, 14)를 통해 송출되는 펌프로 대별된다.

본 발명에 따른 도시한 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면, 도4의 4a는 실린더(41)와 실린더캡(42)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이고, 4b는 실린더(41)와 실린더캡(42)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이며, 실린더(41)는 원통부재의 일 측은 막혀 중심부에 샤프트(43)가 형성되고, 일 측은 개방되어 날개가 형성되어 피스톤(31)의 고정턱(32)이 밀폐되어 고정 결합되는 결합홈(44)이 형성되는 실린더(41)와, 원판부재의 외주연에 턱이 형성되고 일 측면에 흡입파이프와 송출파이프가 형성된 실린더헤드(42)가 구비되어 결합 고정되어 구성된다.

도5의 5a는 실린더하우징(11)의 일 측이 개방되어 개방부(23)가 형성되고, 개방부에는 회동기어(22)가 돌출되어 구동기어(61)와 연동되어 구동되는 일부구성 부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이고, 5b는 하우징헤드(16)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이며, 하우징헤드(16)는 실린더하우징(11)의 양단부에 각각 결합되어 구비된다.

도6의 6a는 피스톤(31)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 좌측단면도이고, 6b는 원통 형상으로 형성된 연질의 재질로 자석의 자성이 N극(34, 36)과 S(35, 37)극이 복수로 대각으로 배열되어 포용되고, 중심부에 실린더의 샤프트가 포용되어 슬라이딩되는 원통부재(33)가 구비되어 형성된 피스톤(31)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 우측단면도이며, 6c는 원통형상으로 형성된 연질의 재질로 영구자석이 복수로 배열되어 포용되고, 피스톤(31)의 하단부에 연질의 재질로 원판 형상으로 구동판(38)이 형성되고 구동판의 외주연에 고정턱(32)이 형성되어 실린더(41)의 결합홈(44)에 고정 결합되도록 구비된다.

도7의 7a는 회동자석(21)의 영구자석 자성이 N극(24, 26)과 S극(25, 27)극이 복수로 대각으로 배열되어 결합된 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이고, 7b는 회동자석(21)과 회동기어(22)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측단면도이며, 도7c는 회동자석(21)과 회동기어(22)와 스러스트베어링(29)의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이다.

도1은 회동자석과 실린더가 실린더하우징과 하우징헤드 내에 고정 결합된 일부구성부품을 보인 모습의 정단면도이다.

본 발명에 따른 펌프의 일실시 예로, 도5에 도시한바 같이 구동기어(61)가 모터(도시않음)에 의해 구동되면 회동기어(22)가 연동되어 회동자석(21)이 회동되 고, 회동자석(21)이 회동되면, 자석(24, 25, 26, 27)의 위치가 90도 변위될 때, 피스톤 자석의 자성이 동시에 인력과 척력이 반복됨에 따라 피스톤(31)이 실린더(41) 내에서 분리되거나 이탈되지 않고 가역적으로 왕복직선운동으로 구동되어 실린더헤드(42)의 흡입파이프(12)로 흡입되어 송출파이프(13)로 송출되고, 또 다른 흡입파이프(15)로 흡입되어 송출파이프(14)로 송출된다.

따라서, 도3에 도시한 바와 같이 피스톤(31a)이 흡인되면 송출파이프(13)는 흡입이 통제되고 흡입파이프(12)는 개방되어 흡입되고, 도2에 도시한 바와 같이 피스톤(31a)이 압축되면 흡입파이프(12)는 송출이 통제되고 송출파이프(13)는 개방되어 송출되게 된다.

또한, 도3에 도시한 바와 같이 피스톤(31b)이 흡인되면 송출파이프(14)는 흡입이 통제되고 흡입파이프(15)는 개방되어 흡입되고, 도2에 도시한 바와 같이 피스톤(31b)이 압축되면 흡입파이프(15)는 송출이 통제되고 송출파이프(14)는 개방되어 송출되게 된다.

본 발명에 따른 도7에 도시한 회동자석은 회동되는 원판부재에 구비되어 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 도5에 도시한 회동기어는 타이밍벨트나 또 다른 동력전달 수단으로 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 도1에 도시한 실린더는 회동자석 양측에 구비되어 구성되는 것이 바람직하나 실린더가 일 측만 구비되어 구성될 수도 있다.

도면에 도시한 바와 같이 피스톤의 외주면과 실린더 내주면의 마찰 없이 왕 복운동이 됨으로서 저소음과 내구성이 우수한 펌프가 제공될 수 있고, 피스톤의 구동이 자석의 변위만으로 구동됨으로서 고효율의 최적화된 펌프가 제공될 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 펌프를 개략적으로 배열해 보인 모습의 정단면도이고,

도2는 본 발명에 따른 펌프의 압축된 상태의 일부구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 평단면도이며,

도3은 본 발명에 따른 펌프의 흡인된 상태의 일부구성부품을 부분적으로 결합하여 보인 평단면도이고,

도4의 4a는 본 발명에 따른 실린더의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측 단면도이며,

도4의 4b는 본 발명에 따른 실린더의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이고,

도5의 5a는 본 발명에 따른 실린더하우징의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측 단면도이며,

도5의 5b는 본 발명에 따른 실린더헤드의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측 단면도이고,

도6의 6a는 본 발명에 따른 피스톤의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 좌측단면도이며,

도6의 6b는 본 발명에 따른 피스톤의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 우측단면도이고,

도6의 6c는 본 발명에 따른 피스톤의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이며,

도7의 7a는 본 발명에 따른 회동자석의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측 단면도이고,

도7의 7b는 본 발명에 따른 회동자석의 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 측 단면도이며,

도7의 7c는 본 발명에 따른 회동자석이 조립된 일부구성부품을 발췌하여 확대해 보인 모습의 정단면도이다.

도8은 종래기술의 왕복펌프의 개략적인 블록선도로 보인 구성도이다.

Claims

펌프에 있어서,

자석이 복수로 대각방향으로 배열되어 구비되고 외주연에 기어가 형성되어 회동되는 회동자석과;

자석이 복수로 대각방향으로 배열되어 회동자석과 대응되고 연동되어 가역적으로 직선왕복운동으로 구동되도록 구비되는 피스톤과;

피스톤의 흡인작용과 압축작용에 의해 액체나 기체가 일 방향으로 흡입되거나 송출되도록 통제되는 수단을 갖는 흡입파이프와 송출파이프가 구비되는 실린더와;

회동자석이 회동되어 자석의 위치가 변위되도록 구동모터의 전원이 통전 구비되어 피스톤의 자석과 연동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서,

자석의 위치 변위에 의해 피스톤이 왕복구동 되는 것을 특징으로 하는 펌프.
제1항에 있어서,

자석이 대각방향으로 배열되어 회동자석과 대응되고 연동되어 가역적으로 왕복 구동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 피스톤.
제1항에 있어서,

피스톤의 고정턱이 밀폐되어 고정 결합되는 결합홈이 형성되고 피스톤이 왕복구동 가능한 내부를 갖고 피스톤이 직선운동으로 구동되도록 구비되는 수단을 갖고 액체나 기체가 일 방향으로 각각 흡입과 송출되게 통제되는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실린더.
제1항에 있어서,

영구자석이 두 개 이상 구비되고 자성이 두 극 이상 구비되어 피스톤이 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더.
제4항에 있어서,

피스톤의 고정턱이 밀폐되어 고정 결합되는 결합홈이 형성되고 피스톤이 왕복구동 가능한 내부를 갖고 피스톤이 직선운동으로 구동되도록 구비되는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실린더.