KR20130056251A - 조정가능한 피스톤 펌프용 제거가능한 심 클립 - Google Patents

조정가능한 피스톤 펌프용 제거가능한 심 클립 Download PDF

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Abstract

펌프 조립체는 베이스, 캠, 실린더, 피스톤, 및 심 클립을 포함한다. 캠은 상기 베이스에 대해 회전 축선을 중심으로 회전한다. 실린더는 베이스에 부착되며, 유체용 입구 포트 및 출구를 포함한다. 피스톤은 충전 행정 중에 상기 입구 포트를 통해 유체를 실린더 내측으로 흡인하며 상기 입구 포트를 폐쇄하고 펌핑 행정 중에 실린더 내의 유체를 상기 옵셋 쪽으로 펌핑하도록 상기 캠의 회전에 의해 왕복 구동된다. 심 클립은 상기 입구 포트와 회전 축선 사이의 거리를 증가시키도록 상기 실린더와 베이스 사이에 제거가능하게 삽입될 수 있다.

Description

조정가능한 피스톤 펌프용 제거가능한 심 클립 {REMOVABLE SHIM CLIP FOR ADJUSTABLE PISTON PUMP}
본 발명은 일반적으로 피스톤 펌프에 관한 것이며, 더 구체적으로는 회전 캠에 의해 구동되는 피스톤 펌프에 관한 것이다.
피스톤 펌프는 오일 또는 그리스와 같은 유체를 이동시키기 위해서 산업 분야 및 자동차 분야에서 폭넓게 흔히 사용된다. 회전 캠에 의해 구동되는 피스톤 펌프는 캠의 매 회전마다 개략 일정량의 유체를 펌핑할 수 있다.
회전 캠에 의해 구동되는 피스톤 펌프들은 3 개의 부품, 즉 캠, 캠에 연결되는 피스톤, 및 피스톤을 포함하는 실린더를 포함한다. 캠들은 원형, 타원형, 또는 불규칙한 형상의 디스크들일 수 있으나, 모든 경우에 있어서 캠이 회전하면서 힘을 피스톤에 가한다. 피스톤 펌프의 피스톤은 통상적으로, 실린더 내측의 직선 통로를 따라 이동하도록 구속되며, 캠의 외측 원주면에 대해 유지된다. 피스톤 펌프의 실린더는 피스톤을 구속하고 펌핑실을 제공하는데, 그 펌핑실 내측으로 유체가 흡입되고 피스톤 운동에 의해 그 펌핑실로부터 유체가 펌핑된다. 다수의 피스톤들은 실질적으로 원통형 샤프트들이며, 대부분의 실린더들은 실질적으로 원통형 튜브들이다. 피스톤 실린더들은 유체가 펌핑실로 진입할 수 있게 하는 입구 포트들을 포함한다. 이들 포트들은 통상적으로 실린더 측에 있는 구멍들이다.
피스톤 펌프의 캠이 회전함에 따라, 피스톤은 스프링의 도움으로 캠을 향해 그리고 캠으로부터 멀어지게 실린더 내측에서 전후로 밀린다. 캠은 피스톤을 실린더의 내측으로 밀며, 스프링은 캠이 회전할 때 피스톤을 복귀시킨다. 피스톤의 이러한 왕복 운동은 포트를 해제 및 차단함으로써 피스톤 실린더 내의 하나 이상의 포트를 개폐한다. 피스톤이 후퇴하는 동안, 유체는 개방된 포트를 통해 실린더의 펌프실 내측으로 유동한다. 피스톤이 전진할 때, 피스톤은 포트를 차단하며 펌핑실 내에 갇힌 유체를 펌프 출구를 통해 외측으로 압박한다.
캠-구동 피스톤 펌프들은 캠의 매 회전마다 일정한 변위를 제공한다. 몇몇 피스톤 조립체들은 대체 카트리지를 위한 임의의 크기의 피스톤 및 실린더를 포함하는 카트리지를, 보통 보다 작거나 큰 피스톤 반경으로 인한 보다 작거나 큰 펌프 실로 대체함으로써 피스톤 펌프의 변위가 형성될 수 있게 한다. 그와 같은 시스템들은 단지, 임의의 카트리지를 수동으로 제거하고 이를 대체 변위 등가물로 교체함으로써 임의의 펌프 조립체가 다양한 바람직한 변위량에 대해 사용될 수 있게 한다.
본 발명은 베이스(base), 캠, 실린더, 피스톤, 및 심 클립을 갖는 펌프 조립체에 관한 것이다. 캠은 베이스에 대해 회전 축선을 중심으로 회전한다. 실린더는 베이스에 부착되며 유체용 입구 포트 및 출구를 가진다. 피스톤은 캠의 회전에 의해 왕복으로 구동됨으로써 전체 행정 중에 입구 포트를 통해 실린더 내측으로 유체를 흡인하고, 그리고 펌프 행정 중에 오프셋 쪽으로 실린더 내의 유체를 펌핑한다. 심 클립은 입구 포트와 회전 축선 사이의 거리를 증가시키도록 실린더와 베이스 사이에 제거가능하게 삽입될 수 있다.
도 1은 캠, 캠과 접촉하는 피스톤, 및 내부에서 피스톤이 이동되는 실린더를 포함하는, 본 발명의 펌프 조립체의 사시도이며,
도 2는 도 1의 펌프 조립체의 횡단면도이며,
도 3은 본 발명의 심 클립의 사시도이다.
도 1은 캠(12), 구동 샤프트(16), (직선 샤프트(18) 및 캠 종동자(20)를 갖는)피스톤(16), 실린더(22), 포트(24), 베이스(26), 피스톤 스프링(28), 피스톤 스프링 플랫폼(30), 출구(32), 저장조 부착 링(36), 및 심 클립(38)을 포함하는 펌프 조립체(10)의 사시도이다. 캠(12)은 원의 기하학적 중심으로부터 오프셋된 회전 축선을 갖는 원형 디스크와 같은, 회전 편심 축선 및 외측 원주벽을 갖는 디스크이다. 구동 샤프트(14)는 회전 축선(RA)을 통해 캠(12)에 부착되는 회전가능한 샤프트이다. 피스톤(16)은 캠(12)을 지지하는 경질 피스톤이다. 피스톤(16)은 직선 샤프트(18) 및 조금 둥근 캠 종동자(20)를 포함한다. 실린더(22)는 직선 샤프트(18)가 실린더(22)의 내측과 시일을 형성하도록 실질적으로 원통형인 튜브 유지 피스톤(16)을 포함한다. 실린더(22)에는 하나 이상의 포트(24)가 형성된다. 도시된 바와 같이, 포트(24)는 실린더(22)의 양측을 관통하는 구멍이다. 베이스(26)는 구동 샤프트(14)와 실린더(22) 모두를 고정하는 경질체이다. 도시된 실시예에서, 베이스(26)는 사출 성형된 플라스틱 부품이나, 베이스(26)는 일반적으로, 구동 샤프트(14)에 대해 실린더(22)를 고정하는 임의의 구조물일 수 있다. 실린더(22)는 베이스(26) 내측에 나사 결합된다. 다른 실시예에서, 실린더(22)는 다른 수단에 의해 베이스(26)에 제거가능하게 부착될 수 있다. 피스톤 스프링(28)은 실린더(22)와 피스톤 스프링 플랫폼(30) 사이에서 연장하며 캠 종동자(20) 근처의 피스톤(16) 상에 장착되는 디스크이다. 실린더(22)는 연료, 오일, 또는 그리스와 같은 유체용 배출 지점인 출구(32)를 포함한다. 출구(32)는 유체를 운송하도록 호스 또는 튜브를 부착하기 위한 치형 내측면을 가진다. 대체 실시예에서, 구멍 또는 튜브들은 다른 수단에 의해 출구(32)에 부착될 수 있다. (도시 않은)유체 저장조는 펌프 조립체(10) 상부에 있는 저장조 부착 링(36)에 고정된다. 베이스(26)와 함께, 이러한 저장조는 유체로 채워질 수 있는 공간을 형성한다.
구동 샤프트(14)는 캠(12)을 회전시키도록 동력에 의해 회전한다. 예를 들어, 구동축(14)은 에어 모터 또는 전기 모터로부터의 동력에 의해 회전할 수 있다. 캠(12)이 회전 편심 축선(RA)을 중심으로 선회할 때, 피스톤 스프링(28)은 캠(12)의 외측 원주 벽에 대해 피스톤(16)의 캠 종동자(20)를 스프링력에 의해 유지한다. 캠(12)이 회전할 때, 캠은 힘을 피스톤(16)에 가함으로써 피스톤 스프링(28)을 압축시킨다. 캠(12)이 계속해서 회전할 때, 피스톤 스프링(28)은 캠 종동자(20)를 캠(12)과 접촉하게 유지하는 반면에 캠(12)의 외측 원주 벽은 멀어진다. 캠(12)에 의해 구동되는 피스톤(16)의 직선 샤프트(18)는 피스톤 축선(PA)을 따라 실린더(22)를 관통하여 전후로 이동한다.
저장조 부착 링(36)에 고정된 저장조로부터의 유체는 캠(12), 피스톤 및 실린더(22)를 에워싸는 영역을 채운다. 캠(12)이 선회할 때, 피스톤(16)은 실린더(22)에 의해 한정된 통로를 따라 병진 운동한다. 좌측으로 피스톤(16)의 운동은 포트(24)가 폐쇄되어 있는 동안에(도 12 참조) 실린더(22) 내에 진공 공간을 생성한다. 포트(24)가 개방될 때, 이러한 진공은 포트(24)를 통해 실린더(24) 내측으로 유체를 흡인한다. 우측으로 피스톤(16)의 운동은 출구(32)를 거쳐 실린더(22)의 외측으로 유체를 구동시킴으로써, 저장조의 외측으로 유체를 펌핑한다.
심 클립(38)은 예정된 폭의 클립들이며, 예를 들어 스탬핑 금속으로 형성될 수 있다. 심 클립(38)은 캠(12)에 대한 포트(24)의 위치를 조정하도록 도시된 대로, 실린더(22)와 베이스(26) 사이에 삽입될 수 있다. 심 클립(38)의 삽입 또는 제거는 도 2와 관련하여 아래에서 설명하는 바와 같이, 펌프 조립체(10)의 변위를 변경시킨다. 펌프 조립체(10)는 상업적 및 산업적 윤활 계통과 같은 임의의 적합한 시스템에 사용될 수 있다.
도 2는 도 1의 2-2 단면 선을 통해 취한 펌프 조립체(10)의 횡단면도이다. 도 2는 캠(12), 구동 샤프트(14), (직선 샤프트(18), 캠 종동자(20),및 피스톤 면(21)을 갖는)피스톤(16), 실린더(22), 포트(24), 밸브(25), 베이스(26), 피스톤 스프링(28), 피스톤 스프링 플랫폼(30), 출구(32), 심 클립(38), 플러그(42), 밸브 스프링(44), 및 밸브 스프링 플랫폼(46)을 도시한다. 도 1과 관련하여 설명된 바와 같이, 구동 샤프트(14)는 캠(12)을 회전시키며 베이스(26)에 고정된다. 피스톤(16)은 실린더(22) 내부에서 미끄럼하며 스프링(28)에 의해 캠(12)에 대해 유지됨으로써 피스톤 축선(PA)을 따라 왕복 운동한다. 실린더(22)는 포트(24) 및 출구(32)를 가지며, 포트를 통해 유체가 실린더로 진입하며 출구를 통해 유체가 실린더(22)를 빠져나간다. 또한, 밸브(25)는 실린더(22) 내부에 시일을 형성한다. 밸브(25)는 플러그(42), 플러그 스프링(44), 및 플러그 스프링 플랫폼(46)을 포함하는 포핏 밸브(poppet valve)이다. 플러그(42)는 밸브 스프링(44)에 의해 (도시된 대로)정위치에 유지될 때 유체 통과에 대해 실린더(22)를 밀봉할 수 있는 크기로 성형되는 플러그이다. 밸브 스프링(44)은 플러그(42)로부터 플러그 스프링 플랫폼(46)으로 연장하고, 그리고 다른 힘의 부재시 밀봉 위치로 플러그(42)를 복귀시키는 저강도 스프링이다. 플러그 스프링 플랫폼(46)은 스프링 플랫폼(46)을 통해 출구(32) 쪽으로 유체가 유동할 수 있게 하는 구멍 또는 유체 통로(도시 않음)를 포함한다. 일 실시예에서, 플러그 스프링 플랫폼(46)은 출구(32) 내의 치형과 끼워 맞춤되도록 나사결합된다. 실린더(22)의 치형 내측도 또한, 치형 튜브 및 구멍들이 출구(32)에 고정되게 한다.
캠(12)의 회전으로 이전에 설명된 바와 같이 피스톤(16)을 피스톤 축선(PA)을 따라 전후로 구동시킨다. 직선 샤프트(18)는 때때로 포트(24)를 차단하여, 포트(24)를 폐쇄하고 유체가 출구(32)에 의해 저지된 실린더(22)를 빠져나가는 것을 방지한다. 피스톤(16)이 실린더(22) 내부의 최우측 전진 부분으로부터 좌측으로 이동하는 동안에, 밸브(25)는 실린더(22)를 밀봉하여 유체(32)가 출구(32)를 거쳐서 시일(22)을 빠져나가는 것을 방지한다. 피스톤(16) 운동은 피스톤 면(21)과 밸브(25)의 플러그(42) 사이에 부분 진공을 생성한다. 밸브(25)는 시일 스프링(44) 및 진공에 의해서 시일 내에 유지된다. 피스톤(16)에 의한 좌측으로의 이동은 직선 샤프트(18)를 포트(24)로부터 멀리 후퇴시킴으로써, 유체가 실린더(22)로 진입될 수 있도록 포트(24)를 해제 및 개방한다. 일단 포트(24)가 개방되면, 진공이 유체에 노출되어, 피스톤(16)이 최좌측 위치에 도달할 때까지 유체가 흡입을 통해 실린더(22) 내측으로 흡인된다. 이후 피스톤(16)은 우측 방향으로 이동하여, 포트(24)가 피스톤(16)의 직선 샤프트(18)에 의해 차단될 때까지 유체를 포트(24)를 통해 축출한다. 계속된 우측 방향으로의 운동에 의해 피스톤 면(21)과 밸브(25)의 플러그(42) 사이에 포획된 유체에 압력을 가함으로써 밸브(25)를 개방한다. 따라서 포트(24)로부터 피스톤(16)의 최우측 전진 부분까지의 피스톤(16)의 우측방향 운동에 의해 출구(32)를 통해 실린더(22)의 외측으로 유체를 펌핑한다. 캠(12)과 피스톤(16)의 각각의 사이클에 의해 변위된 유체의 전체 체적은 피스톤(16)의 직선 샤프트(18)의 최우측 전진 부분과 포트(24) 사이의 거리에 의해 결정된다.
심 클립(38)이 실린더(22)와 베이스(26) 사이에 삽입됨으로써, 캠(12)에 대한 실린더(22)의 위치-따라서 포트(24)의 위치- 및 직선 샤프트(18)의 최우측 전진 길이를 조정한다. 실린더(22)는 단단히 나사 결합되어 심 클립(38)을 정위치에 유지한다. 불이행 위치로부터 실린더(22)를 변위시키도록 하나 또는 그보다 많은 일정한 크기의 심 클립(38)이 삽입될 수 있다. 이와는 달리, 예정된 양만큼 실린더(22)의 위치를 조정하도록 심 클립(38)이 다양한 두께로 제공될 수 있다. 실린더(22)와 베이스(26) 사이에 삽입되는 심 클립(38)의 수와 폭은 캠(12)에 대한 포트(24)의 위치를 결정한다. 따라서, 펌프 조립체(10)의 변위는 심 클립(38)을 각각 제거 또는 추가함으로써 공지의 예정된 양만큼 증감될 수 있다. 심 클립(38)은 베이스(26)로부터 실린더(22)를 완전히 후퇴시키지 않고 실린더(22)를 느슨하게 함으로써 추가 또는 제거될 수 있다. 실린더(22)와 베이스(26) 사이의 O-링은 실린더(22)가 느슨해진 동안에 시일을 유지한다. 이는 임의의 결과적인 누수 없이, 펌프 조립체(10)가 유체를 포함하고 있는 동안 심 클립(38)이 추가 또는 제거될 수 있게 한다.
도 3은 핑거(42), 탭(44) 및 슬롯(46)을 포함하는 심 클립(38)의 사시도이다. 심 클립(38)은 경질 재료의 단순 부품이며, 예를 들어 시이트 금속으로부터 스탬핑 가공된 부품일 수 있다. 심 클립(38)은 실린더(22)의 외측 형상에 일치하도록 성형되며, 실린더(22) 상에 스냅 결합될 수 있는 핑거(42)를 포함함으로써, 실린더(22)가 베이스(26) 내측에 밀착되기 이전에 심 클립(38)이 실린더(22)로부터 탈착되지 않으며, 그에 따라 심 클립(38)을 더욱 완전히 고정한다. 핑거(42)는 스프링력에 의해서 심 클립을 실린더 상의 정위치에 유지한다. 심 클립(38)은 손쉬운 삽입 또는 제거을 위한 탭(44), 및 미사용시 심 클립(38)이 느슨해지지 않도록 랜야드(lanyard) 또는 클램프를 부착하기 위한 슬롯(46)을 포함할 수 있다. 슬롯(46)은 또한, 심 클립(38)을 제거하기 위해 납작 머리 스크류드라이버의 삽입을 가능하게 하도록 설계된다.
실린더(22)의 위치가 캠(12)에 대해 조정될 수 있음으로써, 본 발명은 교체용 실린더 또는 피스톤과 같은 고가의 교체 부품들에 대한 요구 없이 펌프 조립체(10)의 변위가 조정될 수 있다. 실린더(22)의 위치가 심 클립(38)의 삽입 또는 제거에 의해 조정된다. 심 클립(38)은 신속하고 용이하게 삽입 또는 제거되며, 제조가 간단하고 저렴하다. 추가로, 심 클립(38)은 실린더(22)의 완전한 후퇴 없이 삽입 또는 제거될 수 있어서, 심지어 유체가 펌프 조립체(10) 내에 존재하는 동안에도 누수 없이 펌프 조립체(10)의 변위가 조정될 수 있게 한다.
본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범주로부터 이탈함이 없이 다양한 변경들이 이루어질 수 있고 등가물들이 본 발명의 구성 요소들을 대체할 수 있다는 것이 본 기술 분야의 당업자들에 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 필수 범주로부터 이탈함이 없이 특정 상황 또는 재료를 본 발명의 사상에 채용할 수 있도록 다수의 변경들이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 설명된 특정 실시예(들)에 한정하고자 하는 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 속하는 모든 실시예들을 포함할 것이다.

Claims (18)

  1. 베이스와,
    상기 베이스에 대해 회전 축선을 중심으로 회전하는 캠과,
    상기 베이스에 부착되는 실린더로서, 유체가 실린더로 진입하는 입구 포트 및 유체가 실린더를 떠나는 출구를 포함하는, 실린더와,
    충전 행정 중에 상기 입구 포트를 통해 유체를 실린더 내측으로 흡인하며 상기 입구 포트를 폐쇄하고 펌핑 행정 중에 실린더 내의 유체를 상기 출구 쪽으로 펌핑하도록 상기 캠의 회전에 의해 왕복 구동되는 피스톤, 및
    상기 입구 포트와 회전 축선 사이의 거리를 증가시키도록 상기 실린더와 베이스 사이에 제거가능하게 삽입될 수 있는 심 클립을 포함하는,
    펌프 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더와 베이스 사이에 심 클립을 삽입함으로써 상기 캠의 매 회전마다 상기 펌프 조립체에 의해 펌핑되는 유체 체적을 감소시키는,
    펌프 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실린더와 베이스 사이에 심 클립을 삽입함으로써 상기 피스톤의 이동 거리를 변경하지 않는,
    펌프 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 그리스 또는 오일인,
    펌프 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠은 원형이며 상기 캠의 회전 축선으로부터 변위되는 기하학적 중심을 가지는,
    펌프 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더는 베이스에 나사결합되는,
    펌프 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실린더는 심 클립을 고정하도록 상기 베이스 내측에 나사 결합되는,
    펌프 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 심 클립은 공지된 양만큼 펌프 조립체에 의해 펌핑되는 유체 체적을 증가시키도록 예정된 두께를 가지는,
    펌프 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 심 클립은 스프링력에 의해 상기 심 클립을 정위치에 유지하도록 상기 실린더 주변으로 연장하고 상기 실린더 주위의 정위치에 스냅 결합되는 핑거들을 포함하는,
    펌프 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 심 클립은 상기 실린더와 베이스 사이에 심 클립을 삽입 또는 제거하기 위한 탭을 포함하는,
    펌프 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 탭은 상기 심 클립을 제거하기 위한 납작 머리 스크류드라이버를 수용하는 직사각형 슬롯을 가지는,
    펌프 조립체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    복수의 심 클립들이 상기 실린더와 베이스 사이에 삽입되며, 각각의 심 클립은 상기 캠의 매 회전마다 펌프 조립체에 의해 펌핑되는 유체 체적의 예정된 감소에 기여하는,
    펌프 조립체.
  13. 펌프 베이스, 회전 축선을 중심으로 상기 펌프 베이스에 대해 회전하는 캠, 상기 펌프 베이스에 체결가능하고 입구 및 출구를 가지는 실린더, 그리고 상기 실린더 내에서 왕복 운동가능하고 상기 캠에 의해 구동되는 피스톤을 포함하는 피스톤 펌프의 유체 변위 조정 방법으로서,
    상기 펌프 베이스로부터 상기 실린더를 느슨하게 하는 단계와,
    상기 입구와 회전 축선 사이의 거리를 조정하도록 상기 실린더와 펌프 베이스 사이에 심 클립을 삽입 또는 제거하는 단계, 및
    상기 펌프 베이스 상에 실린더를 조이는 단계를 포함하는,
    피스톤 펌프의 유체 변위 조정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 펌프 베이스 및 실린더는 나사 결합되며, 상기 실린더를 느슨하게 하고 조이는 단계는 실린더를 각각 나사해제하고 나사결합하는 단계를 포함하는,
    피스톤 펌프의 유체 변위 조정 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 심 클립은 스프링력으로 실린더 주위에 클립 고정됨으로써 상기 펌프 베이스 상에 실린더의 조임에 의해 고정될 때까지 상기 심 클립이 상기 실린더와 펌프 베이스 사이의 정위치에 보유되게 하는 핑거들을 포함하는,
    피스톤 펌프의 유체 변위 조정 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 실린더를 느슨하게 하는 단계는 상기 실린더와 펌프 베이스 사이의 시일을 파손하지 않아서 누수를 방지하는,
    피스톤 펌프의 유체 변위 조정 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 펌프 베이스 상에 실린더를 조이는 단계는 상기 실린더와 펌프 베이스 사이에 상기 심 클립을 유지하는,
    피스톤 펌프의 유체 변위 조정 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    심 클립을 삽입하는 단계는 상기 회전 축선과 입구 사이의 거리를 증가시키며, 그에 따라 상기 캠의 매 회전마다 상기 펌프 조립체에 의해 펌핑되는 유체 체적을 감소키는,
    피스톤 펌프의 유체 변위 조정 방법.
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