KR20170119753A - 내부 압력―흡수 부재를 포함한 펌프―헤드 및 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 바람직한 펌프는 펌프 캐비티, 상기 펌프 캐비티에 위치된 이동가능한 펌핑 부재, 및 상기 펌프 하우징 내부에 위치된 적어도 하나의 압력-흡수 부재를 한정하는 펌프 하우징을 포함한다.
또한, 상기 하우징은 주입구 및 배출구를 가지고, 상기 펌프 하우징이 액체와 함께 마중물이 부어질 때 상기 펌프 하우징 내의 상기 액체와 접촉하는 적어도 하나의 내부 비마모성 위치를 포함한다.
상기 이동가능한 펌핑 부재는, 이동을 위해 구동되어질 때, 상기 펌프 캐비티를 통하여 상기 주입구로부터 상기 배출구로 상기 액체의 유동을 촉진한다.
상기 적어도 하나의 압력-흡수 부재는 상기 비마모성 위치에서 상기 펌프 하우징 내부에 위치되고 상기 액체와 접촉한다.
상기 압력-흡수 부재는 상기 압력-흡수 부재와 접촉하는 상기 액체 내에서 압력 증가를 받게 될 때 부피 압축을 보이기 위해 적합한 특성을 가지되, 상기 부피 압축은 상기 압력 증가의 적어도 일정 부분을 완화하기 위해 충분하다.

Description

내부 압력―흡수 부재를 포함한 펌프―헤드 및 펌프{PUMPS AND PUMP―HEADS COMPRISING INTERNAL PRESSURE―ABSORBING MEMBER}

본 발명은 기어 펌프 및 액체의 유동을 촉진하기 위해 실질적으로 마중물이 부어진 조건(primed condition)에서 작동하기 위해 구성된 다른 펌프에 관한 것이다.

본 발명의 펌프 및 펌프-헤드는, 예를 들어 톱니바퀴형 기어(meshed gear) 또는 순환 방식으로 연속적으로 동작하는 적어도 하나의 펌핑 부재와 같이 다양한 타입의 하나 이상의 회전 부재(rotary member)를 포함한다.

보다 자세하게는, 본 발명은 예를 들어 냉각, 압력 변동 등과 같은 것에 의해 펌프-헤드 내 액체의 부피 팽창에 대응할 수 있는 펌프-헤드 및 펌프에 관한 것이다.

몇몇 타입의 펌프들은 액체 및 최소한의 역류(back-flow)를 가지는 다른 유체들을 펌핑하기 위해 특히 유용하다.

그것들은 소형화가 가능하며, 예를 기어 펌프(gear pump), 피스톤 펌프(piston pump)를 들 수 있으며, 또 다른 예로는 상기 회전 펌핑 부재가 서로 맞물려지는 로브(lobe)들을 가지는 변형된 기어 펌프를 들 수 있다.

한편, 기어 펌프 및 이와 관련된 펌프들은 상대적으로 작은 크기, 조용한 작동, 신뢰성, 및 펌프된 유체와 관련하여 작동의 깨끗함 때문에 당해 기술분야에서 실질적으로 널리 사용되고 있다.

또한, 상기 기어 펌프 및 이와 관련된 펌프들은 외부 환경으로부터 유체의 격리를 유지하는 동안 유체를 펌핑하는데 유리하다.

상술한 바와 같은 이점은, 펌프-구동 샤프트 주변에서 요구되는 누수되기 쉬운(leak-prone) 유압 밀봉(hydraulic seal)을 제거하는 자성적으로 결합된 펌프-구동 메카니즘의 도래와 함께 더욱 향상되고 있다.

이러한 기어 펌프는 유체의 매우 정확한 전달이 요구되는 어플리케이션을 포함하는 많은 어플리케이션들에서 이용되기 위하여 채용된다.

결과적으로, 이러한 펌프들은 과학적 기기 및 의학적 장치들에서 널리 사용된다. 수많은 다양한 기술 영역의 발전들은 정확한 펌프 및 이와 관련된 유체-전달 시스템들을 위한 새로운 영역들을 생성하고 있다.

이러한 어플리케이션들은, 예를 들어 다양한 차량용 어플리케이션 중 하나에서 유체의 전달을 포함한다.

한편, 차량용 어플리케이션들은 기술성, 신뢰성, 및 환경적 관점으로부터 요구되고, 이러한 기술적 요구들은 공간적 제약들, 조립과 수리의 편리성, 및 효율성을 포함한다. 또한, 신뢰성의 요구들은 높은 내구성, 진동에 대한 저항, 누수에 대한 저항, 유압 프라임(hydraulic prime)의 유지보수, 및 장기간의 서비스를 포함한다. 그리고, 환경적 요구들은 내부와 외부 충돌에 대한 저항, 및 넓은 온도 범위에서 작동하기 위한 능력을 포함한다.

일반적으로 차량용 어플리케이션에서 온도 범위는 실질적으로 물 및 다른 수분을 희석한 수분을 포함한 액체의 어는점 아래의 온도를 포함한다. 이러한 온도들은, 예를 들어 자동차가 겨울철의 어는점 이하의 기후에 방치될 때 경험될 수 있다.

한편, 다른 많은 물질들과 비교해 볼 때, 물과 대부분의 용액들은 액체로부터 얼음으로 상(phase)의 변화를 겪을 때 팽창하는 경향이 있다.

영하의 온도에 노출된 가정의 배관 시스템에서 잘 알려진 바와 같이, 어느점 팽창에 의해 생산된 정압(static pressure)은 파이프의 균열을 일으킬 가능성이 상당히 높다.

그러므로, 이러한 압력들은 영하의 온도에 노출된 유압 회로로 마중물이 부어진 조건에서 결합된 펌프에 실질적인 손상을 유발할 수 있다.

상술한 관점에서, 가장 간단한 해결책은 그것의 녹는점을 떨어뜨리기 위해 충분한 용질을 가지는 액체를 구성하거나 또는 상기 액체로 동결방지물을 첨가하는 방법이 제안될 수 있다.

불행하게도, 이러한 방식에서 액체를 변화시키는 것은 상기 액체의 구성 및 상기 액체의 다른 중요한 특성을 변화시키고, 그것의 의도된 목적과 관련하여 상기 액체를 비효율적으로 만들 수 있다.

이런 이유로, 어는점 팽창에 의해 유발되는 손상 없이도 어는점 조건에 의해 생성된 내압(internal pressure)에 효율적으로 견딜 수 있는 펌프가 필요하다.

그리고, 펌프된 액체의 출력 스트림(output stream)의 감소된 압력 박동(pressure pulsatility)을 보이는 펌프가 필요하다.

많은 종류의 기어 펌프들이 예를 들어, 실질적으로 연속적인 출력 스트림을 전달함에 불구하고, 연속적인 기어 이빨(gear teeth) 사이의 액체 증가량이 펌프-헤드에 의해 하류로 전달되는 곳에서의 속도와 동일한 속도로 적어도 임의의 압력 박동하에서 보이는 경향이 있다.

한편, 정적이라기 보다 동적인, 출력-압력 박동은 다양한 종류의 펌프에 의해 보여지고, 일반적인 기어 펌프, 피스톤 펌프 등을 포함한다.

상기 피스톤 펌프와 같은 특정 종류의 펌프들은, 기어 펌프들과 같은 다른 종류의 펌프들 보다 높은 크기의 출력-압력 박동을 보이는 경향이 있다.

그럼에도 불구하고, 임의의 매우 정밀한 어플리케이션들은 그것들의 비교대상 보다 실질적으로 적은 출력 박동을 생산하는 펌프, 달리 말하자면 그것의 사용자들에게 매우 효율적인 펌프를 사용하여 보다 개선되어 제공될 것이다.

상술한 바와 같은 필요들은, 아래에서 개시된 바와 같은 방법들, 펌프-헤드, 펌프에 의해 달성된다.

본 발명의 펌프 및 펌프-헤드는 실질적으로 마중물이 부어진 조건(in a primed condition)에서 작동한다.

한편, 액체들은 실질적으로 비압축성이기 때문에, 마중물이 부어진 조건에서 작동하는 전통적인 펌프는 (만약 상기 액체가 결빙됨에 따라 팽창되는 물과 같은 것일 때) 상기 펌프 내의 액체가 결빙되고 이에 따라 결빙-팽창(freeze-expansion)되는 경우 압력 손상에 취약하다.

즉, 마중물이 부어진 전통적인 펌프에서, 상기 액체를 위하여 상기 액체가 결빙되는 만큼 팽창되는 부가적인 유압 공간(hydraulic space)을 찾는 것은 매우 어렵거나 불가능하다고 할 수 있다.

또한, 마중물이 부어진 전통적인 펌프는 상반회전 기어 (contra-rotating gear) 기어, 왕복 피스톤(reciprocating piston) 등과 같은 상기 펌프의 “펌핑 부재”의 특별한 펌핑 동작에 의해 생성된 압력 변동을 보이는 경향이 있다.

여기서 개시된 것과 같은 펌프들은, 필요한 만큼, 이러한 압력 증가를 흡수하기 위해, 상기 펌핑 동작을 수반하는 상대적으로 낮은 값 또는 결빙 동안 생성된 만큼의 상대적으로 높은 값 중 어느 하나의 부가적인 유압 공간을 자동적으로 제공한다.

부가적인 유압 공간의 이러한 제공은 무한정한 기간의 시간동안 반복적으로 발생할 수 있고, 이것은 펌핑 동작에 수반되는 압력 변동을 감소하는데 효과적이고, 고정 방식에서 무한정하게 유지될 수 있으며, 상기 펌프 내에서 상기 액체의 결빙을 수반하는 상기 펌프의 압력 증가를 감소하기 위해 효과적이다.

본 발명의 실시예에 따른 펌프는 펌프 캐비티, 적어도 하나의 주입구, 및 적어도 하나의 배출구를 한정하는 펌프 하우징을 포함한다.

상기 펌프 하우징은 상기 펌프 하우징이 액체와 함께 마중물이 부어질 때 상기 펌프 하우징 내에서 액체와 접촉하는 적어도 하나의 내부의 비마모성 위치를 포한한다.

*상기 펌프는 상기 펌프 캐비티에 위치된 이동가능한 펌핑 부재를 포함한다.

상기 펌핑 부재는, 이동을 위해 구동되어질 때, 상기 주입구로부터 상기 배출구로 상기 액체의 유동을 촉진한다.

적어도 하나의 압력-흡수 부재는 상기 비마모성 위치에서 상기 펌프 하우징 내부에 위치되고 상기 액체에 접촉한다.

“상기 펌프 하우징”에서 상기 펌프 캐비티, 상기 주입구, 및 상기 배출구 내의 임의의 위치에 존재할 수 있고, 상기 액체와 접촉하는 상기 펌프 하우징의 임의의 부가적인 내부 캐비티를 포함할 수 있으며, 자석-컵 캐비티와 같은 상기 펌프 캐비티와 유체 소통을 이룰 수 있다.

상기 압력-흡수 부재는 상기 액체 내에서 압력 증가를 받게 될 때 상기 압력-흡수 부재와 접촉하는 부피 압축을 보이기 위해 적합한 특성을 가진다.

이러한 부피 압축은 상기 압력 증가의 적어도 일정 부분을 완화하기 위해 충분하다. 상기 압력 증가를 완화하는 것은 상기 펌프에 결빙-팽창 손상을 방지하기 위해 충분할 수 있고, 및/또는 상기 펌프의 상기 배출구에서와 같이 펌핑된 상기 액체 내에서 압력 변동을 감소하기 위해 충분할 수 있다.

압력 변동의 완화는 상기 압력-흡수 부재와 접촉하는 상기 액체 내에서 압력 감소를 받게 될 때, 부피 팽창을 보이는 상기 압력-흡수 부재에 의해 더욱 용이해진다.

상기 펌프의 특정한 실시예에서, 상기 이동가능한 펌핑 부재는 예를 들어 적어도 하나의 기어와 같은 회전가능한 펌핑 부재를 포함한다.

이러한 기어는 전형적으로 적어도 하나의 “구동” 기어 및 기어 펌프의 일반적인 방식에서 각각의 액스(axe) 주위에 상반회전하는 적어도 하나의 “피동”기어를 가진다.

다른 실시예에서, 상기 이동가능한 펌핑 부재는 전형적으로 왕복운동 동작을 하는 적어도 하나의 피스톤을 포함한다.

상기 압력-흡수 부재는 바람직하게는 독립 기포 발포 재질(closed-cell foam material)의 각각의 유닛들이다.

이러한 종류의 예시 재질들은 실리콘 독립 기포 발포(silicone closed-cell foams), 플루오로실리콘 독립 기포 발포(fluorosilicone closed-cell foams), 폴리우레탄 독립 기포 발포(polyurethane closed-cell foams), 임의의 다양한 고무 기반의 독립 기포 발포 등을 포함한다.

특정한 어플리케이션들은 바람직하게는 알루미늄 독립 기포 발포(aluminum closed-cell foam)와 같은 고강성 독립 기포 발포 재질인 압력-흡수 부재에 의해 제공된다.

상기 압력-흡수 부재를 위한 상기 재질은 화학적 비활성도(chemical inertness), 가요성(flexibility), 수축 강성(contractile stiffness), 요구되는 형상 및 크기 내에서의 제조의 편리성에 기반하여 선택되어질 수 있다.

상술한 바와 같은 펌프는, 상기 펌프를 작동하기 위해 사용된 가동자(mover)를 제외하고는, 보통 “펌프-헤드”라고 칭해진다. 여기서, 상기 펌프-헤드는 다양한 가동자와 결합될 수 있는 유닛으로서 배치되고 제작될 수 있다.

상기 가동자(mover)는 상기 펌프-헤드 내에서 상기 이동가능한 펌핑 부재로 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있는 임의의 다양한 종류의 모터이다.

상기 가동자의 동작은 상기 펌프 캐비티(pump cavity) 내에서 상기 이동가능한 펌핑 부재의 대응되는 동작을 유발한다.

상기 가동자는 상기 이동가능한 펌핑 부재에 연결된 자석(magnet), 및 상기 자석을 움직이기 위해 상기 자석에 자성적으로 연결된 자석 구동기 (예를 들어, 그것의 축 주위에서 회전하는) 를 포함하고, 상기 펌프 캐비티 내에서 상기 펌핑 부재를 움직인다.

자성적인 가동자를 포함하는 펌프는 일반적으로 “자성적으로 동작하는”펌프라고 칭해진다. 이러한 펌프는, 샤프트 밀봉(shaft seal)과 같은 누수되기 쉬운 동적 밀봉의 제거를 허용하기 때문에 유리하다.

대신에, 상기 가동자는, 자성적이라기 보다는 예를 들어 전기 모터의 전기자(armature)로의 직접 결합과 같은 상기 이동가능한 펌핑 부재로의 기계적인 결합을 포함할 수 있다.

상기 펌프의 다양한 실시예 중 임의의 것은 상기 펌프 하우징 내에서 상기 액체와 유체 소통((fluid communcation)되는 적어도 하나의 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 센서는 압력 센서, 온도 센서, 유동 센서, 화학 센서 등을 포함한다.

바람직하게, 적어도 하나의 압력-흡수 부재는, 극단적인 압력으로부터 상기 센서를 보호하기 위해 및/또는 상기 센서 부근에서 압력 변동을 부드럽게 하기 위해, 상기 펌프 하우징(pump housing) 내에서 상기 센서에 인접하여 위치된다. 이 때, 하나 이상의 센서가 사용될 수 있다.

다른 변경례에 따르면, 기어 펌프-헤드들이 제공되어 진다. 이러한 펌프-헤드의 실시예는 기어 캐비티를 한정하는 펌프 하우징, 상기 기어 캐비티에 수압으로 연결된 적어도 하나의 주입구, 상기 기어 캐비티에 수압으로 연결된 적어도 하나의 배출구, 및 상기 펌프 하우징 내에서 액체와 접촉하는 적어도 하나의 내부의 비마모성 위치(non-wearing location)를 포함한다.

적어도 하나의 구동 기어(driving gear) 및 피동 기어(driven gear)는 상기 기어 캐비티 내에서 서로 맞물린다.

적어도 하나의 압력-흡수 부재는 상기 비마모성 위치에서 상기 펌프 하우징 내부에 위치되고 상기 액체와 접촉한다.

상기 압력-흡수 부재는 상기 액체 내에서 압력 증가를 받게 될 때 상기 압력-흡수 부재와 접촉하는 부피 압축을 보이기에 적합한 특성을 가진다. 여기서, 상기 부피 압축은 상기 압력 증가의 적어도 일정 부분을 완화하기 위해 충분하다.

상기 기어 펌프-헤드의 상기 펌프 하우징은 컵-하우징을 더 포함할 수 있다.

상기 컵-하우징은 상기 기어 캐비티와 유압 소통되는 컵 캐비티를 한정한다.

상기 컵 캐비티는 상기 액체 및 상기 구동 기어에 연결된 회전가능한 피동 자석(driven magnet)을 포함하고, 상기 자석의 축 주위에서 상기 자석의 회전은 상기 구동 기어 및 피동 기어의 회전에 대응하여 유발된다.

압력-흡수 부재를 위한 편리한 위치는 상기 컵 캐비티 내이다.

이러한 실시예들은 모터의 전기자(armature) 상에 실장된 “구동” 자석이라 불리우는 제 2자석으로 상기 자석을 자기적으로 결합하는 것에 의해 상기 자석의 회전을 전달할 수 있다.

대신에, 상기 컵 내의 상기 자석의 회전은 상기 컵-하우징과 관련된 주위의 같은 축 상에 고정자(stator)를 배치하는 것에 의해 유발되어질 수 있다.

상기 고정자는, 상기 고정자가 전기적으로 활성화 될 때 마다, 상기 자석의 회전을 유발하기 위해서 상기 자석과 자성적으로 결합된다. 이러한 실시예에는 상기 구동 자석을 제거한다.

상술한 바와 같이, 상기 기어 펌프-헤드는 상기 펌프 하우징 내에서 상기 액체와 유체 소통되는 적어도 하나의 센서를 더 포함할 수 있다.

적어도 하나의 압력-흡수 부재는 바람직하게는, 극도의 압력으로부터 상기 센서를 보호하기 위해 및/또는 상기 센서의 부근에서의 압력 변동을 감소하기 위해, 상기 펌프 하우징 내에서 상기 센서와 인접하여 위치된다.

다른 변경례에 따르면, 유압 회로((hydraulic circuit)가 구비된다. 바람직한 회로는, 예를 들어 상술한 임의의 실시예에서와 같이, 펌프, 상기 펌프의 상류에 상기 펌프 주입구와 수압으로 연결된 액체 소스, 및 상기 펌프의 하류에 상기 펌프 배출구와 수압으로 연결된 액체-방출 포트를 포함한다.

여기서, 상기 펌프는 본 예에서는 기어 펌프 또는 피스톤 펌프일 수 있으나, 이와 같은 특정 펌프들에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

다양한 다른 종류의 펌프들은 여기서 논의된 바와 같이 적어도 하나의 압력-흡수 부재에 쉽게 적용될 수 있다.

또한, 실질적으로 마중물이 부어진 펌프를 사용하여 액체를 펌핑하기 위한 방법에 있어서, 상기 펌프의 유체 캐비티가 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체에서 적어도 압력 증가의 문턱값 크기를 경험하는 것을 방지하기 위한 방법이 제공된다.

이러한 방법의 실시예는 상기 펌프의 유체 캐비티 내부의 비마모성 위치에서, 압력-흡수 부재를 배치하는 단계를 포함한다.

상기 압력-흡수 부재는 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체가 상기 압력 증가를 경험할 때 마다 상기 유체 캐비티 내의 부피 수축을 받도록 구성되고, 여기서 상기 압력-흡수 부재의 상기 부피 수축은 상기 압력 증가를 감소하기에 충분하다.

상기 문턱값의 크기는, 예를 들어, 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체가 적어도 부분적으로 결빙(freezing)되는 경우 상기 유체 캐비티 내에서 생성되어질 압력이다.

이러한 경우, 상기 압력-흡수 부재는 바람직하게는 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체의 적어도 부분적인 결빙으로부터 발생하는 상기 펌프의 손상을 방지하기 위해 충분한 부피 수축을 받도록 구성된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 상기 문턱값의 크기는 상기 펌프의 작동에 수반하는 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체의 압력 변동의 결과로서 상기 유체 캐비티 내에 생성된 압력이다.

또한, 실질적으로 마중물이 부어진 펌프를 사용하여 액체를 펌핑하는 방법에 있어서, 상기 펌프에 의해 유동이 촉진된 액체 내의 압력 변동을 감소하기 위한 방법이 제공된다.

이러한 방법의 실시예는 상기 펌프의 상기 유체 캐비티 내부의 비마모성 위치에서 압력-흡수 부재를 배치하는 단계를 포함한다.

상기 압력-흡수 부재는 바람직하게는 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체가 상기 펌프에 의해 펌핑될 때 상기 유체 캐비티 내의 부피 변화를 겪도록 구성되며, 여기서 상기 부피 변화는 상기 압력 변동을 감소하기에 충분하다.

본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적, 특징, 및 효과들은 아래에서 기술할 발명의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이고, 이는 대응되는 도면들와 관련하여 진행된다.

도 1a는 펌프를 위한 가동자(mover)로서 이용되는 부착된 고정자(stator)와 함께 자성적으로 피동된 기어 펌프-헤드를 포함하는, 제 1실시예에 따른 펌프의 사시도이다.
도 1b는 펌프-헤드를 도시하는, 도 1a의 펌프를 앞쪽에서 수직으로 바라본 평면도이고, 도 1c는 도 1a의 펌프의 뒤쪽에서 수직으로 바라본 평면도이다.
도 1d는 도 1a의 펌프의 도 1c에 도시된 A-A선에 따른 단면도이다.
도 1e는 도 1d의 원 B로 표시된 영역 내부의 상세한 모습을 도시한 도로서, 자석 컵(magnet cup)의 말단부(distal end)에 위치한 압력-흡수 부재를 보여준다.
도 2는 도 1e의 확대 상세도이다.
도 3은 제 2실시예에 따른 자성적으로 피동된 기어 펌프-헤드의 확대 상세도로서, 상기 압력-흡수 부재는 상기 기어 및 자석 사이에 위치된다.
도 4a는 제 3실시예에 따른 펌프의 피팅 블록(fitting block)을 도시한 도로서, 압력-흡수 부재는 배출구 보어에 위치된다.
도 4b는 도 4a에 도시된 구성의 대체 구성의 피팅 블록을 도시 도로서, 압력-흡수 부재는 배출구 포트 근처의 보어(bore)에 위치된다.
도 5는 제 4실시예와 관련하여, 피스톤 펌프의 헤드 부분을 통한 단면을 도시한 도로서, 압력-흡수 부재는 하우징의 피스톤 보어에 위치된다.
도 6은 제 5실시예와 관련하여, 펌프-헤드를 포함하는 모범적인 유압 회로의 블록도이다.

이하에서 개시될 대표적인 실시예들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 게다가, “연결”“결합”과 같은 용어들은 기계적인 “연결”“결합”뿐만 아니라 구성요소들을 다른 실용적인 방식에 의해 “연결”“결합”하는 것을 포함하고, 구성요소들 사이에 다른 구성요소가 개입되어 존재하는 것을 배제하는 것은 아니다. 또한, 여기서 기술될 물건 및 방법들은 임의의 방식에 의해 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

대신에, 본 발명은 단독으로 또는 다양한 조합에서 다양한 실시예의 모든 신규성 및 자명하지 않은 특징들을 추구한다.

본 발명의 방법의 몇몇 동작에서 편리하게 기술되기 위한 순서가 특별하게 기술됨에 불구하고, 이러한 방식의 기술은 특별히 요구되는 순서가 제시되지 않는다면 순서의 재배치를 포함한다. 예를 들어, 순서대로 기술된 동작들은 몇몇 경우에는 동시에 수행되거나 재배치될 수 있다.

게다가, 간소화를 위해서, 첨부된 도면들은 다양한 방식을 도시하지 않을 수 있고, 다른 물건 및 방법과 연결지어 사용될 수 있다.

부가적으로, 상세한 설명에서는 개시된 방법을 설명하기 위해 때때로 “제공하는”“생산하는”과 같은 용어가 사용된다. 이러한 용어들은 수행되어지는 실제 동작들의 높은 수준의 추상적 관념들이다. 그리고, 이러한 용어들에 대응되는 실제 동작들은 특별한 실행에 의존하여 변화할 수 있고 당업자에 의해 인식될 수 있다.

하술한 발명의 상세한 설명에서, “위로”“아래로”“상부로”“하부로”“수평의”“수직의”“좌측”“우측”등과 같은 특정한 용어들이 사용되어질 수 있다. 한편, 적용될 수 있는 곳에서, 상대적인 관련성들을 취급할 때 발명의 상세한 설명의 명료성을 제공하기 위해 이러한 용어들이 사용되어진다. 그러나, 이러한 용어들은 절대적인 관련성, 위치, 및/또는 방향을 의미하기 위해 의도되지는 않는다.

예를 들어, 대상과 관련하여, “상부”표면은 상기 대상을 뒤집는 것에 의해 간단하게 “하부”표면이 될 수 있고, 그럼에도 불구하고 그것은 여전히 같은 대상이다.

제 1실시예

펌프(10)의 제 1실시예는 도 1a 내지 도 1e에 도시되어 있고, 여기서 도 1a는 사시도이고, 도 1b 및 도 1c는 펌프의 앞쪽 및 뒤쪽에서 수직으로 바라본 평면도이고, 도 1d 및 도 1e는 단면도이다.

상기 펌프(10)는 자성적으로 구동되는 유형이고, 그것은 액추에이터 부분(12) 및 펌프-헤드 부분(14)을 포함한다.

상기 액추에이터 부분(12)은 외부 케이스(16), 제 1엔드 플레이트(18), 및 제 2엔드 플레이트(20)를 포함하고, 하술할 바와 같이 상기 펌프-헤드 부분(14)을 위한 가동자(mover)를 포함한다. 그리고, 상기 제 2엔드 플레이트(20)는 전기 커넥터(22)를 포함한다.

상기 펌프-헤드 부분(14)은 주입구 포트 및 배출구 포트(여기서, 단지 상기 배출구 포트(26)만이 보인다)를 한정하는 피팅 블럭(24)을 포함한다.

또한, 상기 펌프-헤드 부분(14)은 샤프트(32)에 실장된 회전가능한 자석(30)을 포함하는 컵-히우징(28)을 포함한다. 여기서, 상기 샤프트(32)는 회전하며 피동 기어(36)와 서로 맞물리는 구동 기어(34)에 실장된다.

상기 기어(34,36)는 기어 캐비티(38)에 위치된다.(상기 “펌프 캐비티”의 일부분은 또한 상기 주입구 및 배출구 포트들의 내부 표면을 포함한다.)

상기 기어 캐비티(38) 및 상기 컵-하우징(28)의 내부(“컵 캐비티”)는 상기 펌프(10)에 의해 펌프되는 액체에 의해 적셔진다.

상기 자석(30)은, 본 실시예에서는 상기 컵-하우징(28)의 벽을 통하여, 상기 외부 케이스(16) 내부에 포함된 고정자(stator,40)에 자성적으로 연결된 다중 자기 극(multiple magnetic pole)들을 가진다.

여기서 사용된 것과 같은 “기어”는, 서로 관련하여 상반 회전(contra-rotating)될 때, 유체 유동을 생기게 하기 위해 두 번째 부재와 같은 것과 맞물리는 로브(lobe), 이빨(teeth) 등을 가지는 임의의 다양한 회전 부재들 뿐만 아니라 전통적인 펌프처럼 구성된 회전 부재들로 포함한다고 이해될 수 있다.

상기 고정자(40)는 같은 축, 즉 동축 방식으로 상기 컵-하우징(28)을 둘러싸는 철심(iron core,44)과 연관된 권선(wire winding,42)들을 포함한다.

상기 권선(42)들은 상기 외부 케이스(16) 내부에 포함된 전자장치(46)에 의해 선택적으로 활성화된다. 전원은 상기 커넥터(22)를 경유하여 상기 전자장치(46)로 공급된다. 그러므로, 상기 고정자(40)의 활성화는 상기 자석(30)의 축상 회전을 유발하고, 상기 구동 기어(34)를 회전하고, 상기 피동 기어(36)를 회전한다. 이러한 기어들(34,36)의 상반-회전은 상기 캐비티(38)를 통하여 액체의 유동을 촉진한다.

한편, 특정 액체들과의 개선된 동작을 위하여, 상기 캐비티(38)는 흡입 슈(suction shoe)를 선택적으로 포함할 수 있다.

상기 피팅 블럭(24)은 상기 캐비티(38)로부터 그리고 상기 캐비티를 상기 주입구 및 배출구 포트(26)와 연결하기 위해 이끄는 통로들을 한정한다.

요구되거나 원하는 경우라면, 상기 피팅 블럭(24)은 또한 (예를 들어, 상기 배출구(26)와 수압으로 연결될 수 있는) 압력 변환기(48)를 포함한다.

상기 압력 변환기(48)는 상기 고정자(40)의 활성화의 피드백 제어를 확립하는 방식으로 상기 압력 변환기(48)의 전기적인 연결을 가능하게 하는 전기 커넥터(50)를 포함한다.

상기 피팅 블럭(24)은 상기 엔드 플레이트(18)와 연결되고, 상기 컵-하우징(28) 내부에서, 컵 캐비티(52)를 설정하기 위해 상기 컵-하우징(28)의 림(rim)에 대항하여 밀봉된다. 여기서, 상기 컵 캐비티(52)는 (O-링과 같은) 정적 밀봉부(54)를 사용하여 밀봉 된다.

그리고, 상기 컵 캐비티(52)는 상기 기어 캐비티(38)와 유압 소통(hydraulic communication)되고, 이런 이유로 상술한 바와 같이 양쪽 모두 상기 펌프된 액체에 의해 적셔진다.

또한, 일반적인 동작이 이루어지는 동안, 적어도 상기 컵 캐비티(52) 및 기어 캐비티(38)는 펌프된 상기 액체와 함께 실질적으로 마중물이 부어진다.

그리고, 상기 펌프 캐비티 내에 포함된, 보다 자세하게는 본 실시예의 상기 컵 캐비티(52) 내에 포함된 것은 압력-흡수 부재(56)이다.

본 실시예에서 상기 압력-흡수 부재(56)는 상기 자석의 말단부(distal end)에 인접하여 위치되고, 유지 링(retaining ring, 58)에 의해 고정된다.

다른 실시예에서, 상기 유지 링(58)은 제거될 수 있고, 혹은 적절한 경우 다른 고정 수단(securing mean)이 사용되어질 수 있다.

상기 유지 링(58)은 상기 부재가 상기 자석(30)의 회전을 방해하는 것을 방지하기 위해 상기 부재(56)를 제 위치에 고정한다.

한편, 상기 압력-흡수 부재(56)는 상기 압력-흡수 부재가 상기 컵 캐비티(52) 내부 및/또는 상기 펌프 캐비티(38) 내부에서 상기 액체 압력의 증가에 대응하여 접촉 또는 압축되도록 임의의 다양한 재질들에 의해 만들어질 수 있다.

상기 압력 증가는 상기 펌프 캐비티 내부에서 상기 액체의 결빙에 수반하는 것과 같이 정적(static)일 수 있고, 또는 펌핑되는 것에 의해 상기 액체 내의 압력 변동의 일부분에 대응하는 것과 같이 동적(dynamic)일 수 있다.

결빙-팽창(freeze-expansion) 압력을 흡수하기 위하여, 상기 마중물이 부어진 캐비티 내부의 상기 액체가 결빙되고 팽창되는 경우, 상기 압력-흡수 부재(56)는 바람직하게는 충분한 압축성의 부피를 가지고, 상기 캐비티 내부에서 압력의 결과적인 증가는 상기 압력-흡수 부재(56)가 상기 팽창을 “흡수”하기에 충분히 접촉하도록 유발하고, 이에 따라 상기 펌프에 손상을 입힐 수 있는 상기 펌프 내부의 압력의 증강을 방지한다.

예시를 통해보면, 물과 희석된 수용성 용액(dilute aqueous solution)은 액체로부터 고체로 상 전이(phase transition)를 겪을 때 부피의 약 11% 만큼의 최대 팽창을 보인다.

이러한 부피의 증가에 대응된 수축에 의하여, 상기 압력-흡수 부재(56)는 상기 컵-하우징(28)의 균열과 같은 상기 펌프에 대한 결빙 손상, 상기 자석(30)에 대한 손상, 상기 압력 변환기(48)의 손상, 및/또는 상기 펌프(10)의 다른 부분들에 대한 손상을 방지한다.

만약, 상기 압력-흡수 부재가 단지 압력 변동을 약화시키기 위해서만 의도된 것이라면, 타겟이 되는 압력 변동의 크기에 의존하는, 결빙-팽창에 대항하여 보호를 위해 의도된 대응 부재보다 작을 수 있다.

한편, 상기 기어 펌프는 펌프되어질 특정 액체에 불활성인 임의의 다양한 재질들로 만들어질 수 있다. 예를 들어, PEEK(Polyether Ether Ketone)가 상기 기어들(34,36), 상기 컵-하우징(28), 및 상기 유지 링(58)을 위하여 사용되어질 수 있으나, 본 발명에서 그 종류를 제한하는 것은 아니다.

그것의 압력-흡수 능력 이외에도, 상기 부재(56)는 또한 바람직하게는 펌프되는 상기 유체에 화학적으로 불활성이고, 바람직하게는 상기 펌프(10)의 동작 온도 범위 전체에 걸쳐서 그것의 압력 순응성 및 완전성을 유지한다.

본 발명에서 재질을 한정하는 것은 아니나, 상기 부재(56)를 제작하기 위해 바람직한 재질은 불소화된 실리콘 독립 기포 발포(fluorinated silicone closed-cell foam)이고, 그것은 높은 불활성이고, 넓은 온도 범위에 걸쳐서 탄력성을 유지한다.

이와 같은 재질에 의해 만들어지기 때문에, 상기 부재(56)는 잘라지거나, 구멍뚫려지거나, 또는 예를 들어 상기 펌프 내에 배치에 적합한 형상 및 크기로 몰딩(molding)될 수 있다.

다른 후보 재질들은 보통의 실리콘 독립 기포 발포(ordinary silicone closed-cell foam), 폴리우레탄 독립 기포 발포(polyurethane closed-cell foam), 및 임의의 다양한 고무 독립 기포 발포(rubber closed-cell foam)이다.

여기서, 상기 “독립 기포(closed cell)”특성은 중요하다. 왜냐하면, "open-cell" 구성은 시간이 흐름에 따라 상기 액체를 흡수할 수기 때문이고, 그것은 상기 압력-흡수 기능을 손상할 수 있다. 그러나, 상기 압력-흡수 부재(56)는 항상 일관되게 고무같을 필요는 없다. 한편, 뻑뻑한 구성들은 특정 조건들 또는 유체들을 위해 적합할 수 있다. 여기서, 상술한 탄성중합체 독립 기포 발포보다 모범적인 뻑뻑한 재질은 알루미늄 독립 기포 발포이다.

한편, 독립 기포 발포 재질은 본질적으로 다수의 가스 주머니(gas bladder)의 집합이고, 거기에는 주머니의 숫자 및/또는 크기에 특별한 제한은 없다.

이 때, 상기 주머니(bladder)들은 크거나 또는 작을 수 있고, 적거나 많을 수 있고, 실질적으로 같은 크기 혹은 다양한 크기일 수 있다.

상기 압력-흡수 부재의 크기, 두께, 강성(stiffness), 및 구성과 같은 파라미터들은 펌프-헤드의 크기와 유형, 상기 펌프-헤드에 의해 펌핑되어질 상기 액체의 구성, 상기 압력-흡수 부재에 의해 경험되어지도록 기대되는 힘들, 상기 펌프-헤드 내에서 상기 액체가 결빙되는 경우 기대되는 부피 팽창, 감소되어질 압력 변동의 크기, 상기 펌프-헤드 내부에서 상기 압력-흡수 부재의 특정 환경 등에 의존하여 선택되어질 수 있다.

그리고, 상기 압력-흡수 부재의 다른 유리점은 압력 증가에 매우 빠르게 반응할 수 있다는 점이다. 결빙-팽창과 관련된 상기 압력의 흡수에서 그것의 역할 이외에도 또는 부가적으로, 상기 부재(56)는 또한 상기 기어들(34,36)의 회전에 의해 펌핑된 액체로 전달되는 압력 변동을 효과적으로 흡수한다.

*이러한 압력 변동은 액체의 유동을 촉진하기 위해 회전하거나 또는 이동하는 펌핑 부재에 의존하는 다양한 유형의 펌프들의 본질적인 결과이다.

상기 변동들은 일반적으로 규칙적, 주기적 특성이며, 상기 기어들 또는 다른 이동가능한 펌프 부재들의 동작의 주기성에 비례하는 주기를 가진다.

상기 변동들이 보통 상대적으로 낮은 크기임에 불구하고, 적어도 기어 펌프에서, 상기 변동들은 특정 어플리케이션 및/또는 피스톤 펌프와 같은 특정한 다른 종류의 펌프들에서 중요할 수 있다.

한편, 기어 펌프에서, 상기 압력 변동들은 상기 상반 회전 기어들이 유동하기 위해 상기 기어들에 의해 촉진된 액체에 의해 채워진 한정된 부피를 가지는 공간들 사이에 이빨(teeth)을 가진다는 사실에 의해 발생할 수 있다.

상기 부재(56)는 기어 이빨(gear teeth) 사이의 공간에 존재하는 펌핑된 액체 각각의 순간적인“펄스”에 대응하여 적은 양을 순간적으로 수축하는 것에 의해 압력 변동을 흡수한다.

상기 부재(56)에 의한 이와 같은 부피 측정의 반응들은 매우 빠를 수 있고, 대응하는 압력 변동과 실질적으로 동위상 및 동시에 일어나기 위해 충분하게 빠를 수 있다.

상기 압력 변동들에 대응하여 (그리고 동시에) 주기적인 수축 및 팽창을 자동적으로 경험하는 것에 의해, 상기 압력-흡수 부재(56)는 효과적으로 이러한 압력 변동을 약화한다.

따라서, 상기 압력-흡수 부재(56)는 심지어 상기 펌프 하우징이 결빙 조건 처해지는 것이 기대되지 않는 경우에도 상기 펌프 하우징에 유리하게 채용될 수 있다.

압력-흡수 부재가 기어 펌프의 상기 배출구에서 압력 변동을 약화할 수 있는 정도를 조사하는 실험에서, 상기 부재가 없는 펌프와 상기 부재를 포함하는 펌프 사이에는 적어도 10% 규모의 감소가 관측되었다.

상기 압력-흡수 부재의 수축성 부피에 관한 펌핑 부피 변화들만큼, 상기 수축성 부피는 특정한 어플리케이션을 위하여 조정될 수 있다고 평가될 수 있다.

상기 압력 변동들을 약화하기 위해 유용한 압력-흡수 부재(56)의 크기는 상기 펌프 하우징 내에서 결빙되는 액체와 관련된 압력을 흡수하기 위해 충분히 수축되어야 하는 압력-흡수 부재(56) 보다 작을 수 있다.

도 1e에 도시된 범위의 확대 상세도는 도 2에 도시되어 있고, 도 1e에 도시된 구성요소에 흡입 슈(suction shoe,60)가 부가되어 있다.

제 2실시예

제 2실시예는 상기 압력-흡수 부재(56)가 도 1 및 도 2에 도시된 것 보다 상기 컵-하우징 내부에서 다른 위치를 가지는 점을 제외하고는 제 1실시예와 유사하다.

보다 자세하게, 제 2실시예에서, 상기 압력-흡수 부재(56)는, 상기 컵-히우징(28) 내에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기어(34) 및 상기 자석(30) 사이에 위치된다. 즉, 상기 압력-흡수 부재(56)는 상기 자석(30)의 인접단(approximal end)에 인접하여 위치된다.

상기 압력-흡수 부재(56)는 유지 링(58)에 의해 제자리에 고정된다.

이 위치에서, 상기 압력-흡수 부재는 제 위치에 상기 흡입 슈(60)를 고정하기 위해 제공될 수 있고, 그렇게 함으로써 이러한 목적을 위해 스프링 등과 같은 전통적인 필요를 제거할 수 있다.

대안적인 구성으로서, 상기 압력-흡수 부재는 상기 컵-하우징 내에서 임의의 다양한 다른 위치들에 위치된다.

예를 들어 대안적인 위치들은, 상기 자석 그것 자신 상에 실장되는 것 및 상기 컵-하우징의 내부 벽들이 상기 압력-흡수 부재와 줄지어 늘어서는 것과 같은 방식으로 상기 컵와 같은 축으로 실장되는 것을 포함한다.

제 3실시예

제 1 및 제 2실시예는 자성적으로 구성되는 펌프이다. 그러나, 여기서 개시되는 이론들은 자성적으로 구성되는 펌프에 한정되지 않는다.

자성에 의한 구동은 보통 동적 밀봉(dynamic seal, 예를 들어, 회전 부재와 연결된 구동 샤프트 주위의 밀봉)에 대한 요구를 제거하기 때문에 일반적으로 유리하다.

한편, 샤프트 밀봉과 같은 동적 밀봉을 가지는 펌프들은 전형적으로 자석 또는 자석 컵들을 가지지 않으나, 그럼에도 불구하고 그것들은 많은 어플리케이션을 위해서 유용하다.

상기 샤프트 밀봉들은, 상기 펌프-헤드 내부에서 액체의 결빙-팽창에 의해 생성될 수 있는 압력과 같은 상기 펌프-헤드 내부의 과도한 압력에 의해 유발된 손상에 민감하다.

이러한 펌프-헤드 내부에 적어도 하나의 압력-흡수 부재를 포함하는 것은 상기 동적 밀봉 및 상기 펌프 자신을 결빙-팽창 손상으로부터 보호하도록 도울 수 있다.

그리고, 상기 펌프-헤드 내부에 유체 통로(fluid path)와 접촉하는 적어도 하나의 압력-흡수 부재를 포함하는 것은 또한 상술한 바와 같이 압력 변동의 약화를 제공할 수 있다. 상기 펌프가 실제 구동되는 방식은 이러한 필요들 또는 상기 펌프 하우징 내의 적어도 하나의 압력-흡수 부재를 포함하는 것에 의해 제공된 해결책들을 상당히 바꾸지는 않는다.

이런 이유로, 상기 압력-흡수 부재(56)의 가능한 대체 위치들은, 상기 펌프가 자성적으로 구동되는지 아닌지 여부에 관계없이, 상기 자석 컵(magnet cup)으로 제한되지 않는다.

일반적으로, 실질적으로 임의의 펌프-헤드에서 가능한 위치들은 펌핑된 액체에 의해 접촉된 상기 펌프 하우징 내부에서 임의의 내부 비마모성 표면들이다. 몇몇 펌프-헤드들에서, 적당한 비마모성 표면은 상기 펌프의 회전 부재 상에 존재할 수 있다. 또한, 하나의 위치에 대한 대안으로서, 상기 압력-흡수 부재(56)는 상기 펌프-헤드 내의 여러 위치들에 위치될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 압력-흡수 부재는 상기 배출구(26)의 근처에 위치된다.

상기 피팅 블럭(24) 및 배출구(26)의 부근에서 도 1a의 구성의 일부분을 도시하는 도 4a를 참조할 수 있다.

본 실시예에서, 배출구 피팅(130)은 상기 배출구(26)로 나사가 끼워진다.

상기 배출구(26)는 압력-흡수 부재(134)가 삽입되어진 곳으로 보어(132)를 포함한다. 상기 압력-흡수 부재(134)는 상기 피팅(130)으로 펌핑된 액체을 안내하기 위해 보어(136)를 한정한다.

상기 피팅(130)은 예를 들어 O-링과 같은 정적 밀봉부(138)를 포함한다. 상기 압력-흡수 부재(134)는 적어도 (a) 결빙-팽창 손상으로 부터 상기 펌프-헤드 자신의 보호 및 (b) 상기 펌프-헤드에 의해 펌핑된 상기 액체 내부의 압력 파동(pressure pulsation)의 감소를 제공한다.

대체적인 구성은 도 4b에 도시되어 있으며, 상기 피팅 블록(24) 및 배출구(26)의 부근에서의 영역을 도시한다. 이러한 구성에서, 상기 배출구(26)는 예를 들어, 압력 변환기(pressure transducer) 변환기(142)가 나사로 끼워워진 곳으로 브랜치 보어(140)를 포함한다. 예를 들어 O-링과 같은 정적 밀봉부(144)는 상기 연결을 밀봉한다. 상기 브랜지 보어(144)는 압력-흡수 부재(146)에 삽입된다.

상기 압력-흡수 부재(146)는 상기 배출구(26) 내의 상기 액체 및 상기 변환기(142) 사이의 유체 연결을 허용하는 보어(148)를 한정한다.

상기 압력-흡수 부재(146)는 적어도 (a) 결빙-팽창 손상으로부터 상기 펌프-헤드 자신의 보호 , (b) 결빙-팽창 손상으로부터 상기 변환기(142)의 보호, 및 (c) 상기 펌프-헤드로부터 펌핑된 액체 내의 압력 파동의 감소를 제공한다.

그러나, 다른 대체적인 구성은 도 4a 및 도 4b의 구성들의 조합이고, 각각의 압력-흡수 부재는 도시된 위치들의 각각에 배치된다.

그리고, 다른 대체적인 구성에서, 상기 변환기(142)는 예를 들어 압력 변환기라기 보다는 유량계(flow-meter)이다.

상기 유량계(flow-meter)는 보통 상기 배출구(26)와 직렬로 연결되고, 압력-흡수 부재가 도 4a에 도시된 것과 유사한 방식으로 위치되어지도록 허용하며, 여기서 상기 유량계는 상기 피팅 블럭(24) 및 상기 피팅(130) 사이에 연결될 수 있다.

한편, 상기 변환기(142)는 대안적으로, 예를 들어 온도 센서, 전도성(conductivity) 센서, 또는 특정 이온 전극(ion-specific electrode)이나 pH 프로브(pH probe)와 같은 화학 센서일 수 있다.

그러나 다른 대안적인 구성들에서, 각각이 압력-흡수 부재들은 다른 피팅 보어들 또는 연결 보어들과 같이 상기 펌프-헤드 내부의 임의의 다양한 보어(bore)들에 삽입된다. 이와 같이 다른 보어들은, 상기 배출구(26)와 유사하게, 상기 펌프-헤드 내부의 비마모성 위치에 있고, 이와 같이 하여 압력-흡수 부재를 위해 적당한 위들에 있다.

그리고, 선택되어진 상기 특정 위치는, 적어도 부분적으로는, 상기 펌프-헤드의 레이아웃 및 크기, 기계 공작 또는 몰딩 관점으로부터의 위치의 접근성, 및 다루어질 상기 특정 압력-흡수 상세내역 등에 의존할 수 있다.

제 4실시예

후보가 되는 펌프-헤드들의 범위는 기어 펌프들로 제한되지 않는다. 펌프-헤드의 모범적인 대안으로서의 유형은, 밸브가 없는 피스톤 펌프이나, 이것으로 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

여기서, 밸브가 없는 피스톤 펌프는, 예를 들어 미국 특허 공개 번호 2007-0237658에 개시되어 있으므로 이를 참조할 수 있다. 이러한 참조문헌의 특히 도 11 및 이에 대응하여 페이지 9 내지 14에 기재사항을 참조한다.

본 발명의 도 5는 피스톤(212), 하우징(214), 라이너(liner,216), 주입구 포트(228), 배출구 포트(230)를 포함하는 피스톤 펌프-헤드(200)의 일부분을 도시한다. 상기 피스톤(212)는 상기 하우징(214) 내에 한정된 보어(224) 내에서 왕복하는 방식(화살표 222)으로 이동한다. 상기 보어 안으로 삽입되어진 것은 상기 보어 내의 상기 액체와 접촉하는 압력-흡수 부재(226)이다.

상기 압력-흡수 부재(226)는 상기 피스톤 펌프에 의해 펌핑되어지는 액체 내에 생성된 압력 변동을 약화하기 위해 제공된다.

상기 압력-흡수 부재(226)는 또한 상기 펌프-헤드를 상기 결빙 상황에서 (예를 들어 보어(224) 내에서) 상기 펌프-헤드 내부에서 생성되어질 과도한 압력으로부터 보호한다.

제 5실시예

본 실시예는 상술한 바와 같은 펌프를 포함하는 유압 회로(hydraulic circuit)와 관련된다. 상기 회로(100)는 도 6에 도시되어 있고, 펌프 및 주입구(104) 및 배출구(106)를 가지는 압력 센서(102)를 포함한다.

여기서, 상기 펌프 및 압력 센서(102)는 제 1실시예 또는 다른 임의의 실시예에서 도시된 바와 같이 장치(10)에 의해 표시되어질 수 있다.

상기 주입구(104)는 필터(108)의 하류에 위치되고, 상기 펌프(102)에 의해 펌핑되어질 액체를 위한 저장소로서 제공되는 탱크(110)의 하류에 위치된다.

상기 배출구(106)는 상기 펌핑된 액체가 상기 회로로부터 배출되어지는 곳으로부터 하류 인젝터(112) 또는 다른 구성요소와 수압으로 연결된다.

원하는 경우, 상기 회로(100)는 상기 인젝터(112)로부터 실제로 배출되지 않는 상기 탱크(110)로 복귀하는 액체를 위한 복귀 라인(114)를 포함할 수 있다.

도 6에서 상기 회로(100)는 자동차용 어플리케이션에 사용되어지는 것과 같은 회로를 나타내고, 적어도 상기 펌프 및 압력 센서(102)는 결빙 상황을 포함하는 환경에 위치된다.

한편, 상기 펌프(102)가 상술한 바와 같은 상기 압력-흡수 부재(56)를 포함하기 때문에, 상기 펌프(102) 내부에서 액체의 결빙-팽창은 상기 부재에 의해 흡수되고, 이에 따라 생성되는 펌프를 손상시키는 압력을 방지한다.개시된 발명의 원리가 적용되어질 수 있는 많은 실시예들의 관점에서, 설명된 실시예들은 단지 본 발명의 바람직한 예시들에 불과하고 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 아래에 기재된 청구범위들에 의해 정의된다.

Claims (26)

1. 기어 캐비티, 상기 기어 캐비티와 피팅 블록을 통해 유압식으로(hydraulically) 연결된 적어도 하나의 주입구, 상기 기어 캐비티와 상기 피팅 블록을 통해 유압식으로(hydraulically) 연결된 적어도 하나의 배출구, 및 상기 기어 캐비티 및 상기 배출구와 유압 소통되는 컵-하우징을 적어도 부분적으로 한정하는 상기 피팅 블록을 포함하는 펌프 하우징;
   상기 펌프 하우징은 액체(aqueous liquid)가 수용될 수 있고,
   상기 기어 캐비티 내부 및 상기 피팅 블록 상에 위치한 흡입 슈(suction shoe);
   기어 이빨의 상호교차를 통해 상기 주입구로부터 상기 기어 캐비티를 경유하여 상기 컵-하우징 방향으로 액체 흐름을 제공하기 위해, 상기 기어 캐비티 내에서 서로 맞물리는 상기 피팅 블록 상에 배치되고 상기 흡입 슈 내에 적어도 부분적으로 수용되는 적어도 하나의 구동 기어와 피동 기어;
   상기 컵-하우징 내에 배치되고 상기 기어 캐비티 내의 상기 구동 기어와 커플링되는 자석; 및
   상기 컵-하우징 내에 위치한 적어도 하나의 압력-흡수 부재를 포함하고,
   상기 압력-흡수 부재는 상기 컵-하우징 내부의 액체 내에서 압력 증가를 받게 될 때 부피 압축의 특성을 가지되, 상기 부피 압축은 상기 압력 증가의 적어도 일정 부분을 완화하며,
   상기 압력-흡수 부재는 상기 흡입 슈와 접촉하여 상기 압력-흡수 부재가 상기 흡입 슈를 상기 피팅 블록 상에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기어 펌프-헤드는 상기 흡입 슈 상에 상기 압력-흡수 부재를 고정하는 유지링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 유지링은 상기 압력-흡수 부재 및 상기 자석 사이에 배치되고, 상기 자석이 상기 압력-흡수 부재에 접촉하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력-흡수 부재는 상기 구동 기어 또는 피동 기어 및 자석 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력-흡수 부재는 유체 유동이 생성되는 상기 기어 캐비티 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 기어 펌프-헤드는 상기 컵-하우징 내의 상기 자석을 회전시켜서 상기 기어 캐비티 내의 상기 구동 기어와 피동 기어를 회전시키기 위해, 상기 컵-하우징의 외부에 배치되고 상기 컵-하우징을 통해 상기 자석과 자기적으로 커플링되는 자석 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 자석 구동기는 상기 컵-하우징과 상기 컵-하우징과 관련된 주위의 같은 축 상에 고정자(stator)를 더 포함하고, 상기 고정자는 상기 고정자가 전기적으로 활성화 될 때 마다, 상기 자석의 회전을 유발하기 위해서 상기 자석과 자성적으로 결합된 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 기어 펌프-헤드는 상기 펌프 하우징 내에서 유체 소통((fluid communcation)되는 적어도 하나의 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력-흡수 부재는 한 유닛의 독립 기포 발포 재질인 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 독립 기포 발포 재질의 상기 유닛은 상기 펌프 하우징 내의 상기 액체의 결빙을 수반하는 상기 펌프 하우징 내의 상기 액체의 부피의 증가를 흡수할 수 있는 압축성(compressibility)을 가지는 것을 특징으로 하는 기어 펌프-헤드.
    
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 기어 펌프-헤드를 포함하는 펌프를 사용하여 액체를 펌핑하는 방법에 있어서,
    상기 방법은, 상기 액체가 유체 캐비티 내에 있을 때 상기 압력-흡수 부재가 상기 액체와 접촉하도록 상기 압력-흡수 부재를 상기 펌프의 유체 캐비티 내에 배치하는 단계를 포함하되,
    상기 압력-흡수 부재는 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체가 문턱값 크기를 초과하는 압력 증가를 경험할 때 마다 상기 유체 캐비티 내의 부피 수축을 받도록 구성되고, 상기 부피 수축은 상기 압력 증가를 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 문턱값 크기는, 상기 유체 캐비티 내의 액체가 적어도 부분적으로 결빙되는 경우, 상기 유체 캐비티 내에서 생성되어질 압력이고,
    상기 압력-흡수 부재는 상기 유체 캐비티 내의 액체의 적어도 부분적인 결빙으로부터 발생하는 상기 펌프의 손상을 방지하기 위해 부피 수축을 받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 문턱값 크기는 상기 펌프의 작동에 수반하는 상기 유체 캐비티 내의 상기 액체의 압력 변동의 결과로서 상기 유체 캐비티 내에 생성된 압력인 것을 특징으로 하는 방법.
    
14. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 기어 펌프-헤드를 포함하는 펌프를 사용하여 액체를 펌핑하는 방법에 있어서,
    상기 방법은, 상기 액체가 유체 캐비티 내에 있을 때 압력-흡수 부재를 상기 펌프의 유체 캐비티 내에 배치하는 단계를 포함하되,
    상기 압력-흡수 부재는 상기 유체 캐비티 내의 액체가 상기 펌프에 의해 펌핑될 때 상기 유체 캐비티 내에서 부피가 변화되도록 구성되며, 상기 부피 변화는 상기 압력 변동을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
    
15. 기어 펌프;
    상기 기어 펌프의 상류에 유압식으로 연결된 액체의 소스; 및
    상기 기어 펌프의 하류에 유압식으로 연결된 액체-방출 포트;를 포함하고,
    상기 기어 펌프는, 적어도 하나의 주입구, 적어도 하나의 배출구를 적어도 부분적으로 한정하는 피팅 블록을 포함하고, 상기 기어 캐비티 및 상기 배출구와 유압 소통되는 자석 컵을 더 포함하는 펌프 하우징;
    상기 기어 캐비티 내부 및 상기 피팅 블록 상에 위치한 흡입 슈(suction shoe);
    기어 이빨의 상호교차를 통해 상기 주입구로부터 상기 기어 캐비티를 경유하여 상기 컵-하우징 방향으로 액체 흐름을 제공하기 위해, 상기 기어 캐비티 내에서 서로 맞물리는 상기 피팅 블록 상에 배치되고 상기 흡입 슈 내에 적어도 부분적으로 수용되는 적어도 하나의 구동 기어와 피동 기어;
    상기 자석 컵 내에 배치되고 상기 기어 캐비티 내의 상기 구동 기어와 커플링되는 자석;
    상기 자석 컵 내의 상기 자석을 회전시켜서 상기 기어 캐비티 내의 상기 구동 기어와 피동 기어를 회전시키기 위해, 상기 자석 컵의 외부에 배치되고 상기 자석 컵을 통해 상기 자석과 자기적으로 커플링되는 자석 구동기; 및
    상기 기어 캐비티 외부 및 상기 펌프 하우징 내에 위치한 적어도 하나의 압력-흡수 부재;를 포함하고,
    상기 압력-흡수 부재는 수용성 액체가 상기 자석 컵 내에 존재하고 상기 압력-흡수 부재와 접촉할 때 상기 수용성 액체 내에서 압력 증가를 받게 될 때 부피 압축의 특성을 가지되, 상기 부피 압축은 상기 압력 증가의 적어도 일정 부분을 완화하며,
    상기 압력-흡수 부재는 상기 흡입 슈와 접촉하여 상기 압력-흡수 부재가 상기 흡입 슈를 상기 피팅 블록 상에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 유압 회로.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 기어 펌프는 상기 흡입 슈 상에 상기 압력-흡수 부재를 고정하는 유지링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 회로.
    
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 유지링은 상기 압력-흡수 부재 및 상기 자석 사이에 배치되고, 상기 자석이 상기 압력-흡수 부재에 접촉하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 유압 회로.
    
18. 청구항 15에 있어서,
    상기 압력-흡수 부재는 상기 기어 및 자석 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 유압 회로.
    
19. 청구항 15에 있어서,
    상기 압력-흡수 부재는 유체 유동이 생성되는 상기 기어 캐비티 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 유압 회로.
    
20. 청구항 15에 있어서,
    상기 유압 회로는 상기 펌프 하우징에 결합되고 상기 압력-흡수 부재에 의해 경험된 유압을 경험하기 위해 상기 압력-흡수 부재에 인접한 적어도 하나의 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 회로.
    
21. 액체(aqueous liquid)가 수용될 수 있으며, 기어 캐비티, 상기 기어 캐비티와 피팅 블록을 통해 유압식으로(hydraulically) 연결된 적어도 하나의 주입구 수단, 상기 기어 캐비티와 피팅 블록을 통해 유압식으로(hydraulically) 연결된 적어도 하나의 배출구 수단, 및 상기 기어 캐비티 및 상기 배출구 수단과 유압 소통되는 컵-하우징을 한정하는 펌프 하우징 수단;
    상기 기어 캐비티 내부 및 상기 피팅 블록 수단 상에 위치한 흡입 슈(suction shoe) 수단;
    상기 주입구로부터 상기 기어 캐비티를 경유하여 상기 컵-하우징 수단 방향으로 액체 흐름을 제공하기 위해, 상기 기어 캐비티 내에서 서로 맞물리는 상기 피팅 블록 상에 배치되고 상기 흡입 슈 내에 적어도 부분적으로 수용되는 상기 기어 캐비티 내 및 상기 기어 캐비티에 대하여 이동 가능한 펌프 기어 수단;
    상기 컵-하우징 수단 내에 배치되고 상기 기어 캐비티 내의 상기 펌프 기어 수단과 커플링되는 자석 수단; 및
    상기 컵-하우징 수단 내에 위치한 압력-흡수 수단을 포함하고,
    상기 압력-흡수 수단은 상기 압력-흡수 수단과 접하는 액체 내에서 압력 증가를 받게 될 때 부피 압축의 특성을 가지되, 상기 부피 압축은 상기 압력 증가의 적어도 일정 부분을 완화하며,
    상기 압력-흡수 수단은 상기 흡입 슈 수단과 접촉하여 상기 압력-흡수 수단이 상기 흡입 슈 수단을 상기 피팅 블록 수단 상에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 펌프-헤드.
    
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 펌프-헤드는 상기 흡입 슈 수단 상에 상기 압력-흡수 수단을 고정하는 유지링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프-헤드.
    
23. 청구항 22에 있어서,
    상기 유지링은 상기 압력-흡수 수단 및 상기 자석 수단 사이에 배치되고, 상기 자석 수단이 상기 압력-흡수 수단에 접촉하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 펌프-헤드.
    
24. 청구항 21에 있어서,
    상기 압력-흡수 수단은 상기 펌프 기어 수단 및 자석 수단 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 펌프-헤드.
    
25. 청구항 21에 있어서,
    상기 압력-흡수 수단은 액체가 상기 컵-하우징 수단 내에 있을 때 액체의 압력 변동을 경감시키도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프-헤드.
    
26. 청구항 21에 있어서,
    상기 펌프-헤드는 상기 컵-하우징 수단 내의 상기 자석 수단을 회전시켜서 상기 기어 캐비티 내의 상기 펌프 기어 수단을 회전시키기 위해, 상기 컵-하우징 수단의 외부에 배치되고 상기 컵-하우징 수단을 통해 상기 자석 수단과 자기적으로 커플링되는 자석 구동기 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프-헤드.

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