KR20170030539A - 코일 스프링 고정 구조 및 2연 왕복동 펌프 - Google Patents

코일 스프링 고정 구조 및 2연 왕복동 펌프 Download PDF

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Abstract

리테이너 부재(30)는, 코일 스프링(14) 단부의 내측에 감합하는 감합부 (33)를 가지는 제1 리테이너(31)와, 제1 리테이너(31)의 내측에 감합하는 제2 리테이너(32)로 이루어진다. 제1 리테이너(31)와 제2 리테이너(32)를 감합하면, 제2 리테이너(32)의 선단 외주부(34)가 감합부(33)의 내측에 접촉하므로, 복수의 조부 (37)가 쐐기 작용에 의해 외측으로 확장된다. 외측으로 확장된 복수의 조부(37)가 코일 스프링(14) 단부의 내측을 누름으로써, 리테이너 부재(30)가 코일 스프링(14)의 단부에 고정된다.

Description

코일 스프링 고정 구조 및 2연 왕복동 펌프{COIL-SPRING FIXING STRUCTURE AND DUPLEX RECIPROCATING PUMP}
이 발명은 봉상의 샤프트 단부(端部)에 코일 스프링을 장착하는 리테이너(retainer) 부재의 코일 스프링 고정 구조 및 2연 왕복동 펌프에 관한 것이다.
종래부터, 연결 샤프트(shaft)로 연결된 벨로스(bellows) 등의 가동 칸막이 부재에 의해 한 쌍의 닫힌 공간이 펌프실과 작동실로 구획되고, 한 쌍의 작동실에 교대로 작동 유체를 도입함으로써, 연결 샤프트를 왕복동시켜 펌프실을 교대로 압축 및 신장시키도록 한 2연 왕복동 펌프가 알려져 있다.
이러한 종류의 2연 왕복동 펌프에서는, 연결 샤프트의 왕복 이동 스트로크의 단부에서 한 쌍의 흡입 밸브 및 토출 밸브가 각각 한쪽 펌프실 측으로부터 다른 쪽 펌프실 측으로 전환되고, 그 결과 토출 유량에 스트로크 수에 대응한 다양한 폐해를 초래하는 맥동(脈動)이 발생한다. 이 맥동을 억제하여 항상 안정된 펌프 동작을 가능하게 한 것으로서, 예를 들면 하기 특허문헌 1에 개시된 2연 왕복동 펌프가 알려져 있다.
이 2연 왕복동 펌프에 의하면, 한 쌍의 가동 칸막이 부재의 변위를 각각 연속적으로 검출하는 변위 센서의 출력에 기초하여, 한쪽 펌프실의 압축 공정과 다른 쪽 펌프실의 압축 공정이 부분적으로 중복되는 중복 거리를 가지도록 밸브 기구를 전환하여 한 쌍의 가동 칸막이 부재를 구동하고 있다.
그런데 상기 특허문헌 1에 개시된 종래 기술의 2연 왕복동 펌프에서의 연결 샤프트는, 샤프트에 장착된 신축 부재로서의 코일 스프링을 구비하여 구성되어 있다. 이 코일 스프링과 샤프트의 접속은, 상기 특허문헌 1에는 상세한 기재는 없지만, 통상은 코일 스프링의 단부에 압입 고정된 리테이너 부재가 샤프트의 단부에 장착됨으로써 실시되고 있다.
국제공개 제2010/143469호
그러나 상기한 바와 같이 리테이너 부재를 압입에 의해 코일 스프링의 단부에 고정하는 방식에서는, 예를 들면 코일 스프링의 크기가 커지면 그 내경 공차가 커지고, 결과적으로 제조된 코일 스프링 내경의 편차가 커져 버리므로, 리테이너 부재에 적절한 압입값을 마련하는 것이 곤란했다. 이 때문에, 특히 크기가 큰 코일 스프링에 대해서는, 그 단부에 확실하게 리테이너 부재를 고정하여 샤프트에 장착할 수 없는 경우가 생긴다는 문제가 있었다.
이 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 크기가 큰 코일 스프링이어도 리테이너 부재를 그 단부에 확실하게 고정하여 샤프트에 장착할 수 있는 코일 스프링 고정 구조 및 2연 왕복동 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조는, 봉상의 샤프트 단부에 코일 스프링을 장착하는 리테이너 부재의 코일 스프링 고정 구조로서, 상기 샤프트의 단부에 상기 코일 스프링의 단부를 장착하는 리테이너 부재를 구비하고, 상기 리테이너 부재는, 상기 코일 스프링 단부의 내측에 감합(嵌合)하는 감합부를 가지는 제1 리테이너와, 상기 제1 리테이너의 내측에 감합하는 제2 리테이너로 이루어지고, 상기 제1 리테이너의 상기 감합부는, 상기 제2 리테이너의 선단 외주부(外周部)가 내측에 접촉함으로써 외측으로 확장되도록 형성된 복수의 조부(爪部)를 가지며, 상기 제1 리테이너에 상기 제2 리테이너를 감합함으로써 쐐기 작용에 의해 외측으로 확장된 상기 복수의 조부가 상기 코일 스프링 단부의 내측을 누름으로써, 상기 리테이너 부재가 상기 코일 스프링의 단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 제1 리테이너는, 상기 코일 스프링 단부의 내측에 끼이는 원통형상으로 형성된 상기 감합부와, 선단부가 상기 감합부의 선단 측으로부터 기단 측을 향해 연장되도록 형성된 상기 복수의 조부와, 상기 감합부보다도 대경(大徑)으로 상기 코일 스프링의 단부에 접촉하는 원반형상으로 형성됨과 함께 내측에 제1 나사부가 형성된 환상부(環狀部)를 가지며, 상기 제2 리테이너는, 상기 제1 나사부에 나합(螺合)하는 제2 나사부가 기단 외주부에 형성됨과 함께, 상기 선단 외주부가 상기 복수의 조부의 조선부(爪先部)의 내측에 쐐기상으로 접촉하도록 상기 감합부 및 환상부에 대하여 동축적으로 배치되는 원통형상으로 형성되어 있다.
본 발명의 한 실시형태에 따른 2연 왕복동 펌프는, 내부에 축방향을 따라 한 쌍의 공간을 형성하는 케이스 부재와, 상기 한 쌍의 공간 내에 각각 축방향으로 신축 가능하게 배치되어 상기 한 쌍의 공간을 각각 축방향으로 펌프실 및 작동실로 구획하는 한 쌍의 가동 칸막이 부재와, 상기 한 쌍의 가동 칸막이 부재를 코일 스프링을 통해 축방향으로 신축 자유롭게 연결하는 연결 샤프트와, 상기 펌프실의 흡입 측에 마련되어 상기 펌프실로 이송 유체를 유도하는 흡입 밸브와, 상기 펌프실의 토출 측에 마련되어 상기 펌프실로부터 상기 이송 유체를 토출하는 토출 밸브와, 상기 작동실에 작동 유체를 도입하고, 상기 작동실로부터 상기 작동 유체를 배출하기 위한 밸브 기구를 구비하며, 상기 한 쌍의 가동 칸막이 부재를 신축시킴으로써 상기 이송 유체를 이송하는 2연 왕복동 펌프로서, 상기 연결 샤프트는, 봉상의 한 쌍의 샤프트와, 상기 한 쌍의 샤프트 간에 장착된 상기 코일 스프링과, 상기코일 스프링 축방향의 단부에 각각 장착되고 상기 한 쌍의 샤프트에 장착되는 리테이너 부재를 구비하고, 상기 리테이너 부재는, 상기 코일 스프링 단부의 내측에 감합하는 감합부를 가지는 제1 리테이너와, 상기 제1 리테이너의 내측에 감합하는 제2 리테이너로 이루어지며, 상기 감합부는, 상기 제2 리테이너의 선단 외주부가 내측에 접촉함으로써 외측으로 확장되도록 형성된 복수의 조부를 구비하고, 상기 제1 리테이너에 상기 제2 리테이너를 감합함으로써 쐐기 작용에 의해 외측으로 확장된 상기 복수의 조부가, 상기 코일 스프링 단부의 내측을 누름으로써 상기 리테이너 부재가 상기 코일 스프링 단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 실시형태에서는, 상기 코일 스프링보다도 소경(小徑)인 다른 코일 스프링이 상기 코일 스프링의 내측이면서 상기 리테이너 부재 간에 배치되어 있다.
본 발명에 의하면, 크기가 큰 코일 스프링이어도 그 단부에 리테이너 부재를 확실하게 고정하여 샤프트에 장착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조에 적용되는 리테이너 부재를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 동일한 리테이너 부재에 의한 코일 스프링 고정 방법을 설명하기 위해 일부를 단면으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 동일한 리테이너 부재에 의한 코일 스프링 고정 방법을 설명하기 위해 일부를 단면으로 나타내는 측면도이다.
도 4는 동일한 리테이너 부재의 변형예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 다른 코일 스프링 고정 구조에 적용되는 리테이너 부재를 나타내는 사시도이다.
도 6은 동일한 리테이너 부재를 나타내는 측면도이다.
도 7은 또 다른 코일 스프링 고정 구조에 적용되는 리테이너 부재를 나타내는 사시도이다.
도 8은 동일한 리테이너 부재를 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조를 적용한 2연 왕복동 펌프의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 동일한 펌프에서의 연결 샤프트의 부분 단면도이다.
도 11은 동일한 펌프에서의 다른 연결 샤프트의 부분 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 이 발명의 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조 및 2연 왕복동 펌프를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조에 적용되는 리테이너 부재를 나타내는 분해 사시도이다. 도 2 및 도 3은 리테이너 부재에 의한 코일 스프링 고정 방법을 설명하기 위해 일부를 단면으로 나타내는 측면도이다. 본 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조에 적용되는 리테이너 부재(30)는, 예를 들면 폴리페닐렌술파이드(PPS) 등의 수지 성형 부재로 이루어진다.
리테이너 부재(30)는 코일 스프링(14)의 단부에 각각 장착된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 리테이너 부재(30)는 코일 스프링(14)의 단부에 장착되는 제1 리테이너(31)와, 이 제1 리테이너(31)의 내측에 감합하는 제2 리테이너(32)로 이루어진다. 제1 리테이너(31)는 코일 스프링(14) 단부의 내측에 감합하는 원통형상의 감합부(33)와, 이 감합부(33)보다도 대경으로 코일 스프링(14)의 단부에 접촉하는 원반형상의 환상부(35)를 구비하고 있다. 감합부(33)와 환상부(35)는 일체 성형되어 있다.
제1 리테이너(31)의 감합부(33)에는, 감합부(33)의 선단 측을 향해 조근부(爪根部)(37b)가 위치함과 함께, 환상부(35) 측을 향해 조선부(37a)가 위치하도록 형성된 조부(37)가, 감합부(33)의 둘레방향을 따라 동일한 간격으로 복수 마련되어 있다. 이들 조부(37)는, 후술하는 제2 리테이너(32)의 선단 외주부(34)가, 조부(37)의 내측에 마련된 테이퍼면(tapered surface)(37d)에 접촉함으로써, 조근부(37b)에 대하여 조선부(37a) 측이 외측으로 확장되도록 형성되어 있다.
각 조부(37)의 주위에는, 예를 들면 コ자상의 슬릿(37c)이 형성되어 있다. 이 슬릿(37c)은 조근부(37b) 근방에 형성된 둥근 구멍(37e)에 연통(連通)하고 있다. 둥근 구멍(37e)은, 조부(37)의 변위 시에 조근부(37b)에 따른 응력의 집중을 분산시켜 조부(37)의 기계적 강도를 향상시키기 위해 마련되어 있다. 또한 환상부(35)의 내측에는 제1 나사부(35a)가 형성되어 있다.
제2 리테이너(32)는, 제1 리테이너(31)의 제1 나사부(35a)에 나합하는 제2 나사부(32a)가 외측에 형성된 원통형상으로 형성되어 있다. 제2 리테이너(32)의 선단 측에는, 테이퍼상의 선단 외주부(34)가 형성되어 있다. 선단 외주부(34)는, 각 조부(37)의 조선부(37a)의 내측 테이퍼면(37d)에 대하여 쐐기상으로 접촉한다. 이 제2 리테이너(32)는, 제1 리테이너(31)의 감합부(33) 및 환상부(35)에 대하여 동축적으로 배치된다.
이렇게 구성된 리테이너 부재(30)는, 코일 스프링(14)에 대하여 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 장착된다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 우선 코일 스프링(14) 단부의 내측에 감합부(33)가 끼임과 함께 이 단부에 환상부(35)가 접촉하도록, 제1 리테이너(31)를 코일 스프링(14)의 단부에 삽입 배치한다.
다음으로, 제1 리테이너(31)의 내측에 제2 리테이너(32)를 삽입하고, 제2 리테이너(32)의 후단면에 형성된 지름방향에 대향하는 한 쌍의 홈부(32b)에 회전 체결용 지그 등을 삽입하며, 제1 나사부(35a)에 대하여 제2 나사부(32a)가 맞물리도록, 제2 리테이너(32)를 코일 스프링(14)의 축방향을 회전 중심으로 하여 조금씩 회전시켜, 제1 리테이너(31)의 내측에 제2 리테이너(32)를 나합시킨다.
제1 리테이너(31)에 대한 제2 리테이너(32)의 나합이 진행되면, 제2 리테이너(32)의 선단 외주부(34)가 제1 리테이너(31)의 각 조부(37)의 테이퍼면(37d)에 대하여 쐐기상으로 접촉한다. 그리고 제2 리테이너(32)의 선단 외주부(34)가, 제1 리테이너(31)의 감합부(33)에서의 각 조부(37)를, 조선부(37a)가 외측으로 확장되도록 서서히 확장시킨다.
이에 따라, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 리테이너(31)의 감합부(33)에 형성된 각 조부(37)의 외주면이 코일 스프링(14) 단부의 내측에 접촉하고, 코일 스프링(14)의 단부를 내측으로부터 누르는 바와 같은 상태로, 제1 리테이너(31)에 제2 리테이너(32)가 감합하고, 리테이너 부재(30)가 코일 스프링(14)의 단부에 장착된다. 마지막으로, 코일 스프링(14)의 단부에 각각 장착된 리테이너 부재(30)를, 그 내측을 예를 들면 도시하지 않는 봉상의 한 쌍의 샤프트에 장착함으로써 코일 스프링(14)이 장착된다.
이렇게, 상기와 같은 구조의 리테이너 부재(30)를 이용하여 코일 스프링(14)을 샤프트에 장착하도록 하면, 예를 들면 코일 스프링(14)의 크기를 종래보다도 크게 한 경우에 따라 커지는 내경 공차에 기초하여 제조된 코일 스프링(14)에 생기는 내경의 편차를 충분히 흡수하여, 코일 스프링(14)에 대하여 항상 센터링된 상태로 리테이너 부재(30)를 확실하게 그 단부에 장착하고, 샤프트에 접동 자유롭게 장착하는 것이 가능해진다. 또한 리테이너 부재(30)는, 어느 한쪽이 샤프트에 고정적으로 장착되어 있어도 된다.
도 4는 리테이너 부재의 변형예를 나타내는 분해 사시도이다. 상술한 리테이너 부재(30) 외에, 기본적인 구성은 동일하지만, 예를 들면 다음과 같은 구조의 리테이너 부재를 이용해도 된다. 즉, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 리테이너 부재(30A)는, 제1 리테이너(31) 및 제2 리테이너(32)로 이루어지는 점은 리테이너 부재(30)와 동일하지만, 제1 리테이너(31)의 감합부(33)에 형성된 복수의 조부(37)의 둘레방향의 크기를 작게 하여, 수를 4개에서 8개로 늘린 점이 다르다. 단, 조부(37)의 수가 8개보다 4개 쪽이 금형의 강도를 강하게 할 수 있다는 이점이 있다.
또한 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 리테이너 부재(30B)는 상기 리테이너 부재(30A)의 제1 리테이너(31)의 감합부(33)에서의 각 조부(37)의 조근부(37b) 근방의 둥근 구멍(37e)을 생략한 점이, 리테이너 부재(30A)와 상이하다. 이렇게 구성된 리테이너 부재(30A, 30B)를 이용해도, 리테이너 부재(30)를 이용한 경우의 고정 구조와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
도 5는 다른 코일 스프링 고정 구조에 적용되는 리테이너 부재를 나타내는 사시도이다. 도 6은 리테이너 부재를 나타내는 측면도이다. 또한 도 7은, 또 다른 코일 스프링 고정 구조에 적용되는 리테이너 부재를 나타내는 사시도이다. 도 8은 리테이너 부재를 나타내는 측면도이다.
도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 리테이너 부재(50)는 상기 리테이너 부재(30) 등과 마찬가지로 수지 성형 부재로 이루어진다. 리테이너 부재(50)는, 코일 스프링(14) 단부의 내측에 감합하는 원통형상의 감합부(51)와, 코일 스프링(14)의 단부에 접촉하여 감합부(51)보다도 대경의 원반형상으로 일체 성형된 환상부(52)를 가진다.
또한 리테이너 부재(50)는, 감합부(51)의 외주면에 형성된, 감합부(51)의 코일 스프링(14)의 단부로부터의 탈락을 방지하는 스토퍼부로서의 탈락 방지용 스토퍼(53)와, 감합부(51) 및 환상부(52)의 단차 부분의 소정 위치에 형성된, 코일 스프링(14)의 단부와 감합부(51)의 감합 위치의 변위를 방지하는 변위 방지부로서의 회전 방지용 돌기(54)를 가진다.
리테이너 부재(50)에서의 탈락 방지용 스토퍼(53)는, 코일 스프링(14)의 감기 방향을 따라 감합부(51)의 외주면을 거의 일주(一週)하도록 형성되어 있다. 또한 리테이너 부재(50)에서의 회전 방지용 돌기(54)는, 코일 스프링(14)의 단부에서의 감기 방향의 스프링 단부(14a)에 접촉하도록 형성되어 있다.
이렇게 구성된 리테이너 부재(50)는, 코일 스프링(14)의 단부에 대하여 축방향을 회전축으로 하여 회전 삽입함으로써 단부에 장착된다. 그리고 상술한 탈락 방지용 스토퍼(53) 및 회전 방지용 돌기(54)에 의해, 리테이너 부재(50)를 코일 스프링(14)의 단부에 장착한 후의, 리테이너 부재(50)의 코일 스프링(14)으로부터의 축방향을 벗어남 및 리테이너 부재(50)의 코일 스프링(14)에 대한 회전 이동이 방지된다.
또한 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 리테이너 부재(60)는 상기 리테이너 부재(50)와 마찬가지로 수지 성형 부재로 이루어짐과 함께 감합부(61)와 환상부(62)를 가진다. 또한 리테이너 부재(60)는, 감합부(61)의 선단 측 외주면에 둘레방향을 따라 형성된 벽상의 탈락 방지용 스토퍼(63)와, 감합부(61) 및 환상부(62)의 단차 부분의 소정 위치에 형성된 회전 방지용 돌기(64)를 가진다.
또한 리테이너 부재(60)의 탈락 방지용 스토퍼(63)는, 코일 스프링(14)의 축방향과 교차하는 방향으로 돌출하여 감합부(61)의 외주면을 거의 반주(半周)하도록 형성되어 있다. 또한 리테이너 부재(60)의 회전 방지용 돌기(64)는, 상기 회전 방지용 돌기(54)와 마찬가지로 스프링 단부(14a)에 접촉한다.
그리고 감합부(61)에서의 탈락 방지용 스토퍼(63)와 회전 방지용 돌기(64) 사이의 둘레방향에서의 소정 부분에는, 감합부(61)의 선단으로부터 환상부(62)와의 단차 부분까지를 잘라 낸 상태의 슬릿(65)이 복수 형성되어 있다. 도시한 예에서는, 슬릿(65)은 탈락 방지용 스토퍼(63)의 양(兩) 단부 근방에 하나씩, 및 회전 방지용 돌기(64)의 근방에 하나, 계 3개 형성되어 있다.
이렇게 구성된 리테이너 부재(60)는, 코일 스프링(14)의 단부에 대하여 축방향을 따라 가압 삽입함으로써 단부에 장착된다. 또한 복수의 슬릿(65)은, 리테이너 부재(60)의 삽입 시에 탈락 방지용 스토퍼(63)가 코일 스프링(14)에 접하여 삽입이 곤란해지는 것을 막기 위해, 특히 탈락 방지용 스토퍼(63)가 형성된 부분의 감합부(61)를 내측으로 휘기 쉽게 하기 위해 마련되어 있다. 이러한 구조의 리테이너 부재(60)에 의해서도, 코일 스프링(14)으로부터의 축방향을 벗어남이나 회전 이동을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조를 적용한 2연 왕복동 펌프의 구성을 나타내는 도면이다. 또한 도 10은, 2연 왕복동 펌프에서의 연결 샤프트의 부분 단면도이며, 도 11은 동일한 펌프에서의 다른 연결 샤프트의 부분 단면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 코일 스프링 고정 구조가 적용된 2연 왕복동 펌프는 복동형(複胴型)이며, 예를 들면 다음과 같이 구성되어 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 중앙부에 배치된 펌프 헤드(1)의 양측에는, 케이스 부재인 유저(有底) 원통상의 한 쌍의 실린더(2a, 2b)가 동축 배치되고, 이들 한 쌍의 실린더(2a, 2b)의 내부에 한 쌍의 공간이 형성되어 있다. 이들 한 쌍의 공간 내에는, 각각 유저 원통상의 한 쌍의 벨로스(3a, 3b)가 동축 배치되어 있다.
벨로스(3a, 3b)의 개구단은 펌프 헤드(1)에 고정되며, 그 저부(底部)에는 샤프트 고정판(4a, 4b)이 고정되어 있다. 벨로스(3a, 3b)는, 예를 들면 불소 수지로 이루어지고, 내측을 펌프실(5a, 5b)로서, 또한 외측을 작동실(6a, 6b)로서 실린더(2a, 2b)의 내부 공간을 구획하는 가동 칸막이 부재를 구성한다.
벨로스(3a, 3b)는, 예를 들면 축방향을 따라 교대로 형성된 산부(山部)(28a) 및 골짜기부(28b)를 구비함과 함께, 소정 간격을 두고 축방향으로, 예를 들면 2개 배치되어 일체적으로 형성된 원환상의 링부(29)를 구비한다. 링부(29)의 수는 임의로 구성할 수 있다. 벨로스(3a, 3b)는 링부(29)가 없는 경우의 통상의 벨로스와 동일한 형상이고 동일한 두께, 및 동일한 작동 저항이 되는 바와 같은 산부(28a)와 골짜기부(28b)의 수로 구성되어 있다. 이러한 구조의 벨로스(3a, 3b)는, 링부(29)를 가지지 않는 벨로스와 비교하여, 온도 특성이 뛰어나 작동 효율을 떨어뜨리지 않고 내압 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
샤프트 고정판(4a, 4b)에는, 동축으로 연장되는 샤프트(7a, 7b)의 일단(一端)이 고정되어 있다. 샤프트(7a, 7b)의 타단(他端)은, 각각 실린더(2a, 2b)의 저부 중심을, 실 부재(8)를 통해 기밀(氣密)하게 관통하여 실린더(2a, 2b)의 외측까지 연장되어 있다. 이 샤프트(7a, 7b)의 타단에는, 연결판(9a, 9b)이 너트(10)에 의해 고정되어 있다. 연결판(9a, 9b)은 실린더(2a, 2b)의 도면 중 상하의 위치에서 연결 샤프트(11a, 11b)에 의해 연결되어 있다.
여기서, 연결 샤프트(11a, 11b)에 대해 상세하게 설명한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 연결 샤프트(11a, 11b)는 봉상의 샤프트(12, 13)와, 이들 샤프트(12, 13) 사이에 장착된 코일 스프링(14)과, 이 코일 스프링(14)의 축방향의 단부에 각각 장착되고, 각 샤프트(12, 13)의 금속 슬리브(40)에 각각 장착되는 리테이너 부재(30)를 구비하고 있다. 또한 도 10에서는, 연결 샤프트(11)만을 도시하고 있지만, 연결 샤프트(11b)에 대해서도 동일한 구성을 채용할 수 있다.
또한 각 연결 샤프트(11a, 11b)는, 예를 들면 샤프트(13) 단부의 오목부(13a)에 감합 고정됨과 함께, 샤프트(12)의 내부에 형성된 공간부(12a) 내에, 샤프트(12) 단부의 개구부(12b) 내에 장착된 베어링부(38)를 통해 축방향으로 진퇴 자유롭게 배치된 봉상의 슬라이드 샤프트(39)를 구비하고 있다. 베어링부(38)는, 예를 들면 리니어 볼 베어링으로 이루어진다.
각 연결 샤프트(11a, 11b)의 샤프트(12, 13) 단부에는, 볼트(41)에 의해 장착 고정된 스테인리스 등의 금속 재료로 이루어지는 단면 볼록 형상의 금속 슬리브(40)가 각각 배치되어 있다. 또한 샤프트(12)에서의 적어도 하나의 볼트(41)는, 금속 슬리브(40)와 함께 베어링부(38)를 고정하고 있다.
리테이너 부재(30)는, 이 금속 슬리브(40)를 통해 샤프트(12, 13)의 단부에 장착된다. 코일 스프링(14)은, 리테이너 부재(30)에 의해 센터링된 후에 금속 슬리브(40)를 통해 접동 자유롭게 샤프트(12, 13)에 장착된다. 또한 각 연결 샤프트(11a, 11b)는, 볼트(15)에 의해 연결판(9a, 9b)에 고정되어 있다.
2연 왕복동 펌프의 펌프 헤드(1)에는, 펌프의 측면에 면(面)한 위치에 이송 유체의 흡입구(16)와 토출구(17)가 마련되어 있다. 또한 펌프 헤드(1)에는, 흡입구(16)로부터 펌프실(5a, 5b)에 이르는 위치에 흡입 밸브(18a, 18b)가 마련되고, 펌프실(5a, 5b)로부터 토출구(17)에 이르는 경로에 토출 밸브(19a, 19b)가 마련되어 있다.
실린더(2a, 2b)의 저부 외벽면에는 근접 스위치(21a, 21b)가 장착되어 있다. 근접 스위치(21a, 21b)는 벨로스(3a, 3b)의 저부가 가장 후퇴한 것을 검출하는 것으로, 예를 들면 연결판(9a, 9b)의 내측면이 근접한 것을 검출한다. 또한 실린더(2a, 2b)로부터 연장되는 고정판(22a, 22b)에는, 변위 센서(23a, 23b)가 장착되어 있다.
변위 센서(23a, 23b)는 연결판(9a, 9b)의 외측면과의 변위를 검출하는 것으로서, 예를 들면 레이저 변위계, MR(자기 저항 소자) 센서, 정전 용량 센서, 리니어 인코더, 고주파 발진형 근접 변위 센서, 광파이버식 변위 센서 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 이들 근접 스위치(21a, 21b) 및 변위 센서(23a, 23b)로부터의 검출 신호는, 2연 왕복동 펌프를 제어하는 컨트롤러(25)에 입력되어 있다.
한편, 도시하지 않는 공기 압축기 등의 에어원(작동 유체원)으로부터의 에어(작동 유체)는, 레귤레이터(26a, 26b)에 의해 각각 소정 압력으로 제한된 후에 전자 밸브(27a, 27b)로 공급되고 있다. 이 때문에, 한쪽 작동실(6a, 6b)의 압력 변동이 다른 쪽의 작동실(6b, 6a)의 압력에 영향을 끼치지 않으므로, 이에 따른 맥동 저감 효과도 가지고 있다.
또한 레귤레이터(26a, 26b)는, 2개로 한정되는 것이 아니라, 하나로 구성하도록 해도 된다. 이 경우, 정밀 레귤레이터가 사용될 수 있다. 여기서, 지금 전자 밸브(27a)가 오프 상태(배기 상태)이고, 전자 밸브(27b)가 온 상태(에어 도입 상태)이면서, 펌프실(5a)이 팽창 공정에, 펌프실(5b)이 수축 공정에 있다고 한다.
이 때, 흡입 밸브(18a) 및 토출 밸브(19b)가 열린 상태에서, 흡입 밸브(18b) 및 토출 밸브(19a)가 닫힌 상태가 되므로, 이송 유체인 이송해야 할 액체는, 흡입구(16)로부터 펌프실(5a)로 도입되고 펌프실(5b)로부터 토출구(17)를 통해 토출된다. 또한 이 때, 변위 센서(23b)의 출력은 연결판(9a)의 이간에 따라 하강한다.
컨트롤러(25)는 변위 센서(23b)의 출력을 감시하고, 변위 센서(23b)의 출력의 크기가, 예를 들면 소정 임계값 THR 이하가 되면, 전자 밸브(27a)를 온 상태로 하여 에어를 작동실(6a)로 도입한다. 이에 따라, 펌프실(5a)은 팽창 공정으로부터 압축 공정으로 전환된다.
그러나 이 시점에서는, 다른 한쪽의 작동실(6b)에도 에어가 계속 공급되고 있으므로, 펌프실(5b)도 압축 공정을 유지하고 있다. 따라서 흡입 밸브(18a, 18b)가 닫힌 상태가 되고, 토출 밸브(19a, 19b)가 열린 상태가 되며, 양쪽 펌프실(5a, 5b)로부터 액체가 토출된다. 그리고 연결 샤프트(11a, 11b)의 코일 스프링(14)은, 이때의 벨로스(3a, 3b)의 양단 간의 치수 변화를 흡수하기 위해 압축된다.
또한 근접 스위치(21b)가 스트로크 엔드를 검출하면, 전자 밸브(27b)가 에어 배기로 전환된다. 그리고 벨로스(3b)는 연결 샤프트(11a, 11b)로 견인되어 신장을 개시하므로, 펌프실(5b)은 팽창 공정으로 전환된다. 이상의 동작을 좌우 펌프실(5a, 5b)에서 반복함으로써 액체를 이송한다. 이렇게 구성된 2연 왕복동 펌프에서는, 상술한 코일 스프링 고정 구조가 적용되고 있기 때문에, 광범위한 맥동 압력에서도 연결 샤프트(11a, 11b)의 움직임을 원활하게 추종시킬 수 있다.
그리고 연결 샤프트(11a, 11b)로는, 예를 들면 다음과 같은 구성이어도 된다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 각 연결 샤프트(11a, 11b)는, 샤프트(12, 13) 간에서의 코일 스프링(14)의 내측이면서 리테이너 부재(30) 사이에, 보조 코일 스프링(70) 및 보조 리테이너(71)를 구비한 더블스프링 구성으로 되어 있다.
보조 코일 스프링(70)은, 코일 스프링(14)보다도 소경으로 형성되어 코일 스프링(14)과 슬라이드 샤프트(39) 사이에 배치된다. 보조 리테이너(71)는, 보조 코일 스프링(70)의 단부에 삽입되는 삽입부(72)와, 보조 코일 스프링(70)의 단부에 접촉하는 원반부(73)로 이루어진다. 보조 리테이너(71)는, 각각 예를 들면 압입에 의해 보조 코일 스프링(70)의 단부에 장착된다. 보조 리테이너(71)의 원반부(73)의 이면 측은 금속 슬리브(40)의 선단면에 적어도 한쪽이 접촉 이간 가능한 상태로 지지되어 있다. 이러한 더블스프링 방식의 연결 샤프트(11a, 11b)를 채용하면, 보다 광범위한 맥동 압력에서도 연결 샤프트(11a, 11b)의 움직임을 원활하게 추종시키는 것이 가능해진다.
1: 펌프 헤드
2a, 2b: 실린더
3a, 3b: 벨로스
4a, 4b: 고정판
5a, 5b: 펌프실
6a, 6b: 작동실
7a, 7b: 샤프트
9a, 9b: 연결판
11a, 11b: 연결 샤프트
12, 13: 샤프트
14: 코일 스프링
14a: 스프링 단부
30, 50, 60: 리테이너 부재
31: 제1 리테이너
32: 제2 리테이너
32a: 제2 나사부
33: 감합부
34: 선단 외주부
35: 환상부
35a: 제1 나사부
37: 조부
37a: 조선부
37b: 조근부
37c: 슬릿
37d: 테이퍼면
37e: 둥근 구멍
38: 베어링부
39: 슬라이드 샤프트
40: 금속 슬리브
70: 보조 코일 스프링
71: 보조 리테이너
72: 삽입부
73: 원반부

Claims (4)

  1. 봉상의 샤프트 단부(端部)에 코일 스프링을 장착하는 리테이너(retainer) 부재의 코일 스프링 고정 구조로서,
    상기 샤프트(shaft)의 단부에 상기 코일 스프링의 단부를 장착하는 리테이너 부재를 구비하며,
    상기 리테이너 부재는, 상기 코일 스프링 단부의 내측에 감합(嵌合)하는 감합부를 가지는 제1 리테이너와, 상기 제1 리테이너의 내측에 감합하는 제2 리테이너로 이루어지고,
    상기 제1 리테이너의 상기 감합부는, 상기 제2 리테이너의 선단 외주부(外周部)가 내측에 접촉함으로써 외측으로 확장되도록 형성된 복수의 조부(爪部)를 가지며,
    상기 제1 리테이너에 상기 제2 리테이너를 감합함으로써 쐐기 작용에 의해 외측으로 확장된 상기 복수의 조부가 상기 코일 스프링 단부의 내측을 누름으로써, 상기 리테이너 부재가 상기 코일 스프링의 단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 고정 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리테이너는, 상기 코일 스프링 단부의 내측에 끼이는 원통형상으로 형성된 상기 감합부와, 선단부가 상기 감합부의 선단 측으로부터 기단 측을 향해 연장되도록 형성된 상기 복수의 조부와, 상기 감합부보다도 대경(大徑)으로 상기 코일 스프링의 단부에 접촉하는 원반형상으로 형성됨과 함께 내측에 제1 나사부가 형성된 환상부(環狀部)를 가지며,
    상기 제2 리테이너는, 상기 제1 나사부에 나합(螺合)하는 제2 나사부가 기단 외주부에 형성됨과 함께, 상기 선단 외주부가 상기 복수의 조부의 조선부(爪先部)의 내측에 쐐기상으로 접촉하도록 상기 감합부 및 환상부에 대하여 동축적으로 배치되는 원통형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 스프링 고정 구조.
  3. 내부에 축방향을 따라 한 쌍의 공간을 형성하는 케이스 부재와,
    상기 한 쌍의 공간 내에 각각 축방향으로 신축 가능하게 배치되어 상기 한 쌍의 공간을 각각 축방향으로 펌프실 및 작동실로 구획하는 한 쌍의 가동 칸막이 부재와,
    상기 한 쌍의 가동 칸막이 부재를 코일 스프링을 통해 축방향으로 신축 자유롭게 연결하는 연결 샤프트와,
    상기 펌프실의 흡입 측에 마련되어 상기 펌프실로 이송 유체를 유도하는 흡입 밸브와,
    상기 펌프실의 토출 측에 마련되어 상기 펌프실로부터 상기 이송 유체를 토출하는 토출 밸브와,
    상기 작동실에 작동 유체를 도입하고 상기 작동실로부터 상기 작동 유체를 배출하기 위한 밸브 기구를 구비하며,
    상기 한 쌍의 가동 칸막이 부재를 신축시킴으로써 상기 이송 유체를 이송하는 2연 왕복동 펌프로서,
    상기 연결 샤프트는, 봉상의 한 쌍의 샤프트와, 상기 한 쌍의 샤프트 간에 장착된 상기 코일 스프링과, 상기 코일 스프링 축방향의 단부에 각각 장착되고 상기 한 쌍의 샤프트에 장착되는 리테이너 부재를 구비하며,
    상기 리테이너 부재는, 상기 코일 스프링 단부의 내측에 감합하는 감합부를 가지는 제1 리테이너와, 상기 제1 리테이너의 내측에 감합하는 제2 리테이너로 이루어지고,
    상기 감합부는, 상기 제2 리테이너의 선단 외주부가 내측에 접촉함으로써 외측으로 확장되도록 형성된 복수의 조부를 구비하며,
    상기 제1 리테이너에 상기 제2 리테이너를 감합함으로써 쐐기 작용에 의해 외측으로 확장된 상기 복수의 조부가 상기 코일 스프링 단부의 내측을 누름으로써, 상기 리테이너 부재가 상기 코일 스프링의 단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 2연 왕복동 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코일 스프링보다도 소경(小徑)인 다른 코일 스프링이 상기 코일 스프링의 내측이면서 상기 리테이너 부재 간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 2연 왕복동 펌프.
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