KR20160006004A - 왕복 펌프의 가압 부재 - Google Patents

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KR20160006004A
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Abstract

왕복 펌프의 실린더 내에 삽입되어 왕복 운동하면서 실린더 내의 유체를 가압하는 가압 부재가 개시된다. 개시된 가압 부재의 외주면에는 부분적으로 그루브가 형성되며, 상기 그루브는 가압 부재가 왕복 운동 중 기울어지거나 흔들리는 제1방향의 양쪽 또는 상기 제1방향과 직교하는 제2방향의 양쪽에 위치하도록 형성된다. 상기 그루브는 그루브가 형성된 부분의 유막 압력을 변화시켜 가압 부재의 기울어짐이나 흔들림을 완화시킨다.

Description

왕복 펌프의 가압 부재{Pressurizing member for reciprocating pump}
본 발명은 왕복 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더 내에서 왕복 운동하며 유체를 가압하는 플런저 또는 피스톤과 같은 왕복 펌프의 가압 부재에 관한 것이다.
왕복 펌프는 플런저 또는 피스톤을 왕복 운동시켜 실린더 내의 유체를 가압하여 송출하는 장치이다. 이러한 왕복 펌프로는, 실린더 내에서 왕복 운동하며 유체를 가압하는 가압 부재로서 피스톤을 사용하는 왕복 피스톤 펌프와, 가압 부재로서 플런저를 사용하는 왕복 플런저 펌프가 있다. 이 중에서 왕복 플런저 펌프는 비교적 소량의 유체를 고압으로 가압하여 송출하는데 적합하므로, 연료분사펌프 등에 많이 이용된다.
종래의 왕복 플런저 펌프는, 일반적으로 원통 형상의 실린더 내에 원기둥 형상의 플런저가 삽입된 구조를 갖고 있으며, 캠 등의 구동 기구에 의해 플런저를 왕복 운동시킴으로써 실린더 내의 유체, 예컨대 연료를 가압하여 송출하는 작용을 하게 된다. 한편, 왕복 플런저 펌프에서는 '실린더'라는 명칭 대신에 '배럴'이라는 명칭을 사용하기도 하지만, 본 명세서에서는 '실린더'와 '배럴'을 통칭하여 '실린더'라고 한다.
종래의 왕복 피스톤 펌프에 대해서는 도 1과 도 2를 참조하면서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 왕복 피스톤 펌프의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 피스톤이 왕복 운동하는 과정에서 기울어지거나 흔들리는 현상을 도시한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래의 왕복 피스톤 펌프(10)는, 일반적으로 원통 형상의 실린더(20) 내에 원기둥 형상의 피스톤(30)이 삽입된 구조를 갖고 있으며, 크랭크 축(42)과 커넥팅 로드(44)와 같은 구동 기구에 의해 피스톤(30)을 왕복 운동시킴으로써 실린더(20) 내의 유체를 가압하여 송출하는 작용을 하게 된다.
상기 실린더(20)의 상부에는 유체를 흡입하는 흡입구(22)와 유체를 배출하는 배출구(24)가 형성되어 있으며, 상기 흡입구(22)와 배출구(24)에는 각각 흡입밸브(26)와 배출밸브(28)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 피스톤(30)의 외주면(31) 상단부에는 피스톤 링(미도시)이 삽입되는 피스톤 링 삽입홈(32)이 형성되기도 한다.
상기 피스톤(30)이 하사점을 향해 하강하는 과정에서 흡입밸브(26)가 열려 흡입구(22)를 통해 유체가 실린더(20) 내부로 흡입된다. 상기 피스톤(30)이 하사점으로부터 상승하는 과정에서는 흡입밸브(26)는 닫히게 됨으로써 실린더(20) 내의 유체는 가압되며, 일정 시점에서 배출밸브(28)가 열리게 됨으로써 실린더(20) 내의 가압된 유체는 배출구(24)를 통해 배출된다.
일반적으로, 피스톤(30)의 외주면(31)과 실린더(20)의 내주면(21) 사이에는 피스톤(30)과 실린더(20)의 직접적인 접촉을 피하고 피스톤(30)의 왕복 운동을 원활하게 하기 위해 얇은 유막이 형성된다. 또한, 유막의 압력은 피스톤(30)을 미는 측력으로 작용하게 됨으로써, 피스톤(30)과 실린더(20) 사이의 간격을 유지하는데 도움을 준다. 이러한 유막의 두께는, 예를 들어, 대략 5㎛ ~ 20㎛ 정도일 수 있으나, 피스톤(30)의 직경, 길이 및 왕복 운동 속도 등에 따라 달라질 수 있으며, 이를 위해 피스톤(30)의 외경은 실린더(20)의 내경보다 약간 작게 형성된다.
그런데, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(30)이 실린더(20) 내에서 왕복 운동하는 과정에서 어느 한쪽으로 기울어지거나 일정한 방향으로 흔들릴 수 있다. 이러한 피스톤(30)의 기울어짐이나 흔들림은 일정한 방향성을 가지며, 왕복 피스톤 펌프(10)의 구조, 피스톤(30)의 형상, 피스톤(30)의 구동 메커니즘, 외란 등의 요인들에 기인한다.
이와 같이 피스톤(30)이 기울어지거나 흔들리게 되면, 피스톤(30)과 실린더(20) 사이의 유막이 부분적으로 얇아지거나 파손될 수 있다. 이 경우, 피스톤(30)과 실린더(20)의 직접적인 접촉으로 인해 피스톤(30)의 외주면(31)과 실린더(20)의 내주면(21)이 마찰로 인해 마모되거나 손상될 수 있으며, 이에 따라 왕복 피스톤 펌프(10)의 성능이 저하되고 수명이 단축되는 문제점이 발생하게 된다.
상기한 문제점은 가압 부재로서 플런저를 사용하는 왕복 플런저 펌프에서도 동일하게 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 가압 부재의 외주면에 부분적으로 그루브를 형성하여 가압 부재의 기울어짐이나 흔들림을 제어할 수 있는 왕복 펌프의 가압 부재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면,
왕복 펌프의 실린더 내에 삽입되어 왕복 운동하면서 상기 실린더 내의 유체를 가압하는 가압 부재에 있어서,
상기 가압 부재의 외주면에는 부분적으로 그루브가 형성되며, 상기 그루브는 상기 가압 부재가 왕복 운동 중 기울어지거나 흔들리는 제1방향의 양쪽 또는 상기 제1방향과 직교하는 제2방향의 양쪽에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 그루브는 상기 그루브가 형성된 부분의 유막 압력을 변화시켜 상기 가압 부재의 기울어짐이나 흔들림을 완화시킬 수 있다.
또한, 상기 그루브는 상기 그루브가 형성된 부분의 유막 압력을 증가시키는 것으로서 상기 제1방향의 양쪽에 위치하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브는 상기 그루브가 형성된 부분의 유막 압력을 감소시키는 것으로서 상기 제2방향의 양쪽에 위치하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브는 상기 가압 부재의 원주방향으로 일정 크기를 가진 중심각의 범위 내에 형성될 수 있다.
또한, 상기 중심각은 60°내지 120°일 수 있다.
또한, 상기 그루브는 상기 가압 부재의 원주 방향으로 수평 연장되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브는 상기 가압 부재의 원주 방향에 대해 경사지게 연장되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브는 상기 가압 부재의 길이 방향으로 간격을 두고 다수개가 나란하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브는 상기 중심각의 범위 내에서 상기 가압 부재의 원주 방향으로 간격을 두고 다수개가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 왕복 펌프의 가압 부재에 의하면, 피스톤이나 플런저와 같은 가압 부재의 외주면에 부분적으로 형성된 그루브에 의해 가압 부재의 기울어짐이나 흔들림이 완화될 수 있으므로, 가압 부재와 실린더 사이의 최소유막두께가 두꺼워져 가압 부재와 실린더 사이의 직접적인 접촉 가능성이 줄어들게 된다.
따라서, 가압 부재와 실린더의 접촉으로 인한 마모 및 손상이 억제될 수 있으므로, 왕복 펌프의 성능이 저하되고 수명이 단축되는 종래의 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 왕복 피스톤 펌프의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피스톤이 왕복 운동하는 과정에서 기울어지거나 흔들리는 현상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복 펌프의 가압 부재를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 표시된 A-A'선을 따른 가압 부재의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 가압 부재의 그루브를 도시한 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 그루브의 변형예들을 도시한 도면들이다.
도 9는 도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 부재에 형성된 그루브에 의한 최소유막두께의 증가를 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 펌프의 가압 부재의 수평 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 펌프의 가압 부재를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에 표시된 B-B'선을 따른 가압 부재의 단면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 가압 부재의 그루브를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 왕복 펌프의 가압 부재에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복 펌프의 가압 부재를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 표시된 A-A'선을 따른 가압 부재의 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 가압 부재의 그루브를 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 왕복 펌프(100)는, 원통 형상의 실린더(110)와, 상기 실린더(110) 내에 삽입되어 왕복 운동하면서 상기 실린더(110) 내의 유체를 가압하는 가압 부재(120)를 구비한다. 상기 왕복 펌프(100)는 왕복 피스톤 펌프일 수 있으며, 이 경우 상기 가압 부재(120)는 피스톤일 수 있다. 또한, 상기 왕복 펌프(100)는 왕복 플런저 펌프일 수 있으며, 이 경우 상기 가압 부재(120)는 플런저일 수도 있다.
상기 왕복 펌프(100)의 가압 부재(120)는 원기둥 형상을 갖고 있으며, 그 하단부가 크랭크 축과 커넥팅 로드 또는 캠과 같은 구동 기구에 연결되어 상기 실린더(110) 내에서 왕복 운동하게 된다.
전술한 바와 같이, 상기 가압 부재(120)는 실린더(110) 내에서 왕복 운동하는 과정에서 어느 한쪽으로 기울어지거나 일정한 방향으로 흔들릴 수 있으며, 이는 왕복 펌프(100)의 구조, 가압 부재(120)의 형상, 가압 부재(120)의 구동 메커니즘, 외란 등의 여러 가지 요인들에 기인한다. 그리고, 상기 가압 부재(120)의 기울어짐이나 흔들림은 상기 요인들에 따라 일정한 방향성을 가지게 되는데, 이러한 방향성은 시제품의 테스트 과정에서 확인할 수 있으며, 또한 상기 요인들을 분석함으로써 예측할 수도 있다.
도 3과 도 4에는 상기 가압 부재(120)의 중심축(Cp)이 실린더(110)의 중심축(Ca)에 대해 좌측 방향으로 기울어진 예가 도시되어 있다. 이와 같이, 가압 부재(120)가 도 3과 도 4에 표시된 X 방향(제1방향)의 어느 한 쪽으로 기울어지게 되면, 가압 부재(120)와 실린더(110) 사이의 유막이 부분적으로 얇아지거나 파손될 수 있다. 이때, 상기 가압 부재(120)가 기울어짐으로써 상기 가압 부재(120)의 외주면(121)과 실린더(110)의 내주면(111) 사이의 간격이 가장 좁아지는 지점, 즉 유막의 두께가 가장 작아지는 지점을 최소유막지점(P)라고 한다. 한편, 상기 가압 부재(120)는 도 3과 도 4에 표시된 X 방향으로 흔들릴 수도 있으며, 이 경우에는 최소유막지점(P)이 가압 부재(120)가 흔들리는 방향, 즉 X 방향의 양쪽에 발생할 수도 있다. 이러한 최소유막지점(P)에서는 가압 부재(120)의 외주면(121)과 실린더(110)의 내주면(111)이 상호간의 접촉으로 인해 마모되거나 손상되는 문제점이 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가압 부재(120)의 외주면(121)에는 부분적으로 그루브(124)가 형성된다.
구체적으로, 상기 그루브(124)는 상기 가압 부재(120)가 왕복 이동하는 과정에서 기울어지거나 흔들리는 방향, 즉 X 방향의 양쪽에 위치하도록 상기 가압 부재(120)의 외주면(121)에 형성될 수 있다. 상기 그루브(124)는 상기 가압 부재(120)의 상단 가까이에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
그리고, 상기 그루브(124)는 상기 가압 부재(120)의 원주방향으로 소정의 중심각(θ)의 범위 내에 형성된다. 여기서, 상기 중심각(θ)은 대략 60°내지 120°인 것이 바람직하며, 실질적으로 90°인 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 그루브(124)는 소정의 깊이를 가지도록 형성된다. 도 3과 도 4에서, 상기 실린더(110)의 내주면(111)과 가압 부재(120)의 외주면(121) 사이에는 상당히 큰 간격이 있고, 이러한 간격은 상기 그루브(124)의 깊이보다 큰 것으로 도시되어 있다. 그러나, 상기 간격은 본 발명을 명확하게 보여주기 위해 과장하여 도시한 것일 뿐, 상기 간격이 그루브(124)의 깊이보다 반드시 크다는 것을 의미하지는 않는다. 실제로, 실린더(110)의 내주면(111)과 가압 부재(120)의 외주면(121) 사이의 평균 간격은 매우 얇은 유막이 형성될 수 있는 정도에 불과하다. 예를 들어, 상기 유막의 평균 두께는 가압 부재(120)의 직경, 길이 및 왕복 운동 속도 등의 여러 가지 요인에 따라 달라질 수 있으나, 대략 5㎛ ~ 20㎛ 정도일 수 있다. 상기 그루브(124)는 유막의 두께보다 작은 깊이로 형성되거나 같은 깊이로 형성될 수 있으며, 유막의 두께보다 큰 깊이로 형성될 수도 있다.
상기 그루브(124)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가압 부재(120)의 외주면(121)에 상기 중심각(θ)의 범위 내에서 가압 부재(120)의 원주 방향으로 수평으로 길게 연장된 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 도 6 내지 도 8을 참조하면서 설명하는 바와 같이, 상기 그루브(124)는 다양한 형상 및 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 그루브(124)는 그루브(124)가 형성된 부분의 유막 압력에 영향을 주게 된다. 즉, 상기 그루브(124)는 그 형상, 패턴 및 깊이에 따라 그루브(124)가 형성된 부분의 유막 압력을 증가시키거나 감소시키게 된다. 이에 따라, 가압 부재(120)의 원주 방향으로 유막 압력에 변화가 생기게 되고, 이러한 유막 압력의 변화는 가압 부재(120)가 기울어지거나 흔들리는 경향을 변화시키게 된다. 결과적으로, 상기 가압 부재(120)의 외주면에 부분적으로 그루브(124)를 형성함으로써, 상기 가압 부재(120)의 기울어짐이나 흔들림을 제어할 수 있게 되는 것이다.
예를 들어, 상기 가압 부재(120)가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)의 양쪽에 위치하도록 상기 그루브(124)를 형성하되, 상기 그루브(124)를 그 부분의 유막 압력이 가압 부재(120)의 원주 방향의 다른 부분에 비해 높아지도록 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 가압 부재(120)가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)의 양쪽에서 높아진 유막 압력에 의해 가압 부재(120)를 실린더(110)의 중심쪽으로 미는 측력이 증가하게 된다. 이와 같이 증가된 측력은 가압 부재(120)의 기울어짐이나 흔들림을 억제하게 되므로, 최소유막지점(P)의 최소유막두께는 두꺼워지게 되는 것이다. 이에 대해서는 뒤에서 도 9를 참조하면서 다시 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 그루브의 변형예들을 도시한 도면들이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 그루브(124)는 상기 가압 부재(120)의 길이 방향으로 간격을 두고 다수개가 나란하게 형성될 수도 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 그루브(124)는 수평이 아니라 상기 가압 부재(120)의 원주 방향에 대해 경사지게 연장되도록 형성될 수도 있으며, 이 경우에도 가압 부재(120)의 길이 방향으로 간격을 두고 다수개가 나란하게 형성될 수도 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 그루브(124)는 상기 가압 부재(120)의 원주 방향으로 간격을 두고 다수개가 형성될 수도 있다. 이 경우에도, 상기 다수의 그루브(124)는 상기 중심각(θ)의 범위 내에 형성된다.
이하에서는, 도 9를 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 부재의 외주면에 형성된 그루브의 작용 효과를 설명하기로 한다.
도 9는 도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 부재에 형성된 그루브에 의한 최소유막두께의 증가를 보여주는 그래프이다.
도 9의 그래프에서, 가압 부재는 캠에 의해 구동되는 플런저이며, 캠 각(cam angle)이 0°일 때에는 가압 부재가 상사점에 위치할 때이고, 캠 각 280° 부근에서 가압 부재는 하사점에 위치하며, 캠 각 360°일 때 가압 부재는 다시 상사점으로 돌아와 한 주기를 형성한다.
도 9의 그래프에서 ①로 표시된 그래프는 가압 부재에 그루브가 형성되지 않은 종래 기술에서의 최소유막두께를 나타내고, ②로 표시된 그래프는 도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따라 그루브(124)가 가압 부재(120)가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)의 양쪽에 위치하도록 형성된 경우의 최소유막두께를 나타내며, ③으로 표시된 그래프는 비교예로서 그루브가 가압 부재가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)과 직교하는 방향의 양쪽에 위치하도록 형성된 경우의 최소유막두께를 나타낸다. 그리고, ②와 ③의 예에서 그루브는 90°의 중심각(θ)을 가지도록 형성되었다.
도 9의 그래프를 보면, 그루브가 가압 부재가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)의 양쪽에 위치하도록 형성된 본 발명의 일 실시예(②)의 경우의 최소유막두께는 가압 부재에 그루브가 형성되지 않은 종래 기술(①)의 최소유막두께에 비해 증가함을 알 수 있다. 한편, 그루브가 가압 부재가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)과 직교하는 방향의 양쪽에 위치하도록 형성된 비교예(③)의 경우에는 오히려 종래 기술에 비해 최소유막두께가 감소함을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예(②)의 경우에 최소유막두께가 증가한다는 것은 그루브를 가압 부재가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)에 위치하도록 형성하면 X 방향의 기울어짐이나 흔들림이 완화된다는 것을 의미하며, 그 결과 실린더와 가압 부재 사이의 접촉 가능성이 줄어들게 된다. 따라서, 가압 부재와 실린더의 접촉으로 인한 마모 및 손상이 억제될 수 있으므로, 왕복 펌프의 성능이 저하되고 수명이 단축되는 종래의 문제점을 해소할 수 있는 장점이 있다.
이에 반해, 상기 비교예(③)의 경우에는 최소유막두께가 감소하게 되는데, 이는 그루브를 가압 부재가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)과 직교하는 방향에 위치하도록 형성할 경우에는 X 방향의 기울어짐이나 흔들림이 증가한다는 것을 의미한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 펌프의 가압 부재의 수평 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 가압 부재(120)의 외주면(121)에 부분적으로 그루브(124')를 형성하되, 상기 그루브(124')를 상기 가압 부재(120)가 왕복 이동하는 과정에서 기울어지거나 흔들리는 방향(X)의 양쪽 중 어느 한 쪽에 위치하도록 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 그루브(124')는 최소유막지점(P)의 반대쪽, 즉 X 방향의 다른 한 쪽에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 최소유막지점(P)이 위치한 쪽, 즉 X 방향의 어느 한 쪽에 형성될 수도 있다.
상기 그루브(124')는, 전술한 일 실시예에서 설명된 바와 마찬가지로, 상기 가압 부재(120)의 원주방향으로 소정의 중심각(θ)의 범위 내에 형성되며, 소정의 깊이를 가지도록 형성된다. 그리고, 상기 그루브(124')도 도 5 내지 도 8에 도시된 형상 및 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 그루브(124')도 가압 부재(120)의 상단 가까이에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 상기 가압 부재(120)가 X 방향의 어느 한 쪽으로 기울어지거나, 또는 X 방향의 어느 한 쪽으로 치우치도록 흔들릴 수 있다. 이러한 경우에, 상기 그루브(124')를 최소유막지점(P)의 반대쪽에 그 부분의 유막 압력이 낮아지도록 형성하거나, 또는 최소유막지점(P)이 위치한 쪽에 그 부분의 유막 압력이 높아지도록 형성하게 되면, 상기 가압 부재(120)의 기울어짐이 완화될 수 있다.
상기한 바와 같이, 가압 부재(120)의 외주면에 부분적으로 그루브(124')를 형성하되, 상기 그루브(124')를 가압 부재(120)가 기울어지거나 흔들리는 방향(X)의 양쪽 중 어느 한 쪽에 위치하도록 형성한 경우에도, 가압 부재(120)의 기울어짐이나 흔들림이 완화될 수 있으며, 이에 따라 가압 부재(120)의 최소유막지점(P)에서의 최소유막두께가 두꺼워질 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 펌프의 가압 부재를 도시한 도면이고, 도 12는 도 11에 표시된 B-B'선을 따른 가압 부재의 단면도이며, 도 13은 도 11에 도시된 가압 부재의 그루브를 도시한 사시도이다.
도 11 내지 도 13을 함께 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 가압 부재(220)의 외주면(221)에 부분적으로 그루브(224)가 형성되되, 상기 그루브(224)는 상기 가압 부재(220)가 기울어지거나 흔들리는 X 방향(제1방향)과 직교하는 Y 방향(제2방향)의 양쪽에 위치하도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 그루브(224)는, 전술한 일 실시예에서 설명된 바와 마찬가지로, 상기 가압 부재(220)의 원주방향으로 소정의 중심각(θ)의 범위 내에 형성되며, 소정의 깊이를 가지도록 형성된다. 여기서, 상기 중심각(θ)은 대략 60°내지 120°인 것이 바람직하며, 실질적으로 90°인 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 그루브(224)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 가압 부재(220)의 외주면(221)에 상기 중심각(θ)의 범위 내에서 가압 부재(220)의 원주 방향으로 수평으로 길게 연장된 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 그루브(224)도 도 6 내지 도 8에 도시된 형상 및 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 그루브(224)도 가압 부재(220)의 상단 가까이에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 상기 그루브(224)는 상기 가압 부재(220)가 기울어지거나 흔들리는 X 방향과 직교하는 Y 방향의 양쪽 중 어느 한 쪽에 위치하도록 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 가압 부재(220)가 기울어지거나 흔들리는 X 방향과 직교하는 Y 방향의 양쪽에 위치하도록 그루브(224)를 형성하되, 상기 그루브(224)를 그 부분의 유막 압력이 낮아지도록 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 가압 부재(220)는, Y 방향의 양쪽에서 낮아진 유막 압력에 의해 Y 방향의 기울어짐이나 흔들림이 증가하게 되며, 이에 대한 반작용으로 X 방향의 기울어짐이나 흔들림이 완화될 수 있다. 이에 따라, X 방향의 양쪽에 위치하는 최소유막지점(P)의 최소유막두께는 두꺼워지게 되는 것이다.
위에서 여러 가지 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 가압 부재(120, 220)의 외주면에 형성되는 그루브(124, 124', 224)는 그 형상, 패턴 및 깊이에 따라 그루브(124, 124', 224)가 형성된 부분의 유막 압력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 이러한 유막 압력의 변화는 가압 부재(120, 220)가 기울어지거나 흔들리는 경향을 변화시키게 되므로, 상기 그루브(120, 220, 224)에 의해 상기 가압 부재(120, 220)의 기울어짐이나 흔들림을 제어할 수 있게 된다. 이를 통해, 가압 부재의 기울어짐이나 흔들림을 완화시킬 수 있으며, 이에 따라 가압 부재와 실린더 사이의 최소유막두께가 두꺼워져 가압 부재와 실린더 사이의 직접적인 접촉 가능성이 줄어들게 된다. 결과적으로, 본 발명의 실시예들에 의하면, 가압 부재와 실린더의 접촉으로 인한 마모 및 손상이 억제될 수 있으므로, 왕복 펌프의 성능이 저하되고 수명이 단축되는 종래의 문제점이 해소될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...왕복 펌프 110...실린더
111...실린더 내주면 120,220...가압 부재
121,221...가압 부재 외주면 124,124',224...그루브

Claims (10)

  1. 왕복 펌프의 실린더 내에 삽입되어 왕복 운동하면서 상기 실린더 내의 유체를 가압하는 가압 부재에 있어서,
    상기 가압 부재의 외주면에는 부분적으로 그루브가 형성되며,
    상기 그루브는 상기 가압 부재가 왕복 운동 중 기울어지거나 흔들리는 제1방향의 양쪽 또는 상기 제1방향과 직교하는 제2방향의 양쪽에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 그루브가 형성된 부분의 유막 압력을 변화시켜 상기 가압 부재의 기울어짐이나 흔들림을 완화시키는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 그루브가 형성된 부분의 유막 압력을 증가시키는 것으로서 상기 제1방향의 양쪽에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 그루브가 형성된 부분의 유막 압력을 감소시키는 것으로서 상기 제2방향의 양쪽에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 가압 부재의 원주방향으로 일정 크기를 가진 중심각의 범위 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 중심각은 60°내지 120°인 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 가압 부재의 원주 방향으로 수평 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 가압 부재의 원주 방향에 대해 경사지게 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 가압 부재의 길이 방향으로 간격을 두고 다수개가 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 중심각의 범위 내에서 상기 가압 부재의 원주 방향으로 간격을 두고 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프의 가압 부재.
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