KR20170136791A - 역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공펌프의 외측에 부착되는 흡입구에 관한 것으로서, 공기의 유입 통로가 되는 관 형상의 부재로서, 진공펌프의 몸체 내부로 삽입 결합되는 소구경의 제1유로(101)와 진공펌프의 몸체 외측으로 돌출되는 대구경의 제2유로(102)를 형성하는 흡입구몸체(100); 상기 흡입구몸체(100)의 내부의 상기 제1유로(101)와 상기 제2유로(102) 사이의 경계부에 구비되며 다수 개가 이격되어 상향돌출되는 부력체지지대(110); 상기 부력체지지대(110)에 거치되는 부력체(200); 상기 흡입구몸체(100)의 상부 외주면에 형성된 나사부에 체결되며 공기의 통로를 제공하는 관 형상의 부재로서, 상기 제2유로(102)와 함께 상기 부력체(200)의 거동 공간을 제공하는 대구경의 제3유로(303)와 상기 부력체(200)의 이탈을 방지하는 소구경의 제4유로(304)를 형성하는 흡입구캡(300); 및, 상기 제3유로(303)와 상기 제4유로(304) 사이의 경계부에 장착되며 진공펌프 내부의 오일이 역류할 경우 상승하는 상기 부력체(200)와 맞닿아 밀폐됨으로써 오일의 유출을 방지하는 밀폐용오링(410);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구{Backward Preventing Vacuum Pump Inlet}
본 발명은 진공펌프의 흡입구 구조에 관한 것으로서, 진공펌프 내부의 레귤레이터가 손상되어 오일이 역류하는 경우에도 진공펌프 외부로 오일이 유출되지 않도록 차단하는 기능이 구비된 흡입구에 관한 것이다.
진공펌프에 구비되는 역류방지밸브(200)는 도1에 도시된 바와 같이, 오일펌프(140)에 의해 형성된 오일압이 유로1(201)를 통해 피스톤 작동공간(270)의 상부오일공간(271)에 작용할 때 펌프 흡기구(101)를 개방하도록 펌프 흡기부 공간 내에서 하강하며, 펌프모듈(110)의 정지시엔 흡기구(101)를 차단하도록 상승 작동하는 밸브판(211), 이러한 밸브판(211)의 하측으로 연장되어 상부오일공간에 오일압 작용시 하강하는 피스톤(210), 상부오일공간(271)을 형성하고 피스톤의 슬라이딩 승강을 안내하는 밸브커버(280), 상부오일공간(271)내의 오일압을 유지하기 위한 밀봉시일(260), 펌프모듈의 정지시에 피스톤(210)을 부상시켜기 위하여 하부오일공간(272)에 피스톤을 상측으로 탄력적으로 밀어올리는 리턴스프링(220)을 포함하여 구성된다. 아울러, 상부오일공간(271)과 연통되는 유로1(201)은 작동밸브(250)를 통하여 오일펌프(140)와 연통하는 유로2(202) 또는 오일저장소(131)로 통하는 유로3(203)과 연결된다.
여기서 작동밸브(250)는 오일펌프(140)로부터 상부오일공간(271)으로 유입되는 유로1(201)과 오일저장소로 통하는 유로3(203)의 분기점에 위치되는 밸브공간(251)에 설치되며 스프링(253)에 의하여 탄지되고 단면이 ∪형상으로 이루어지는 밸브체(253)로 구성되며, 밸브체(252)의 외경과 밸브공간(251)의 내경 사이에는 펌프모듈 정상 가동시 오일이 유통되기 위한 작은 틈새로 이루어지는 오일통로(254)가 형성되며, 제1유로(201)와 제2유로(202)의 오일압의 상대적인 크기에 따라 스프링(251) 및 밸브체(252)가 작동된다.
즉, 펌프장치가 정상적으로 가동시에는 오일펌프(140)로부터 공급되는 유로2의 유압이 밸브체(252) 및 그 내부에 구비된 스프링(253)을 가압하여 유로1(201)과 유로2(202)가 연통되도록 함과 동시에 유로3(203)을 폐쇄시킨다.
이에 따라 상부오일공간(271)에 오일압이 형성되어 피스톤(210)이 하강되고 동시에 흡기구(101)로부터 밸브판(211)이 이격되어 진공흡입펌핑이 이루어진다.
펌프모듈(110)의 구동이 정지되어 유로2(202)의 유압이 해제될 시에는 작동밸브의 스프링(253) 탄성에 의해 밸브체(252)가 유로2(202)를 폐쇄하며 밀착되고 오일저장소(131)로 통하는 유로3(203)이 열리게 되어 상부오일공간(271)의 오일압이 해제되면 피스톤(210)을 탄지하는 리턴스프링(220)의 탄력에 의하여 피스톤이 상승하면서 피스톤(210)과 일체로 움직이는 밸브판(211)이 상승되어 흡기구(101)를 차단하여 진공설비로 오일이 역류되는 것을 방지하게 된다. 이 때 상부오일공간에 체류하던 오일은 리턴스프링에 떠밀려 올려져 유로1 및 유로3을 통하여 회수된다.
이와 같은 종래 기술은 몇가지 심각한 문제점을 가지고 있는데, 펌프모듈 정지시에 리턴스프링(220)은 상부 오일공간에 가득 차있는 오일을 밀어올리면서 서서히 복귀, 부상하게 됨으로 복귀시간이 지체되며, 이와 같이 복귀시간이 지체되는 동안 진공펌프로부터 이물질 등의 유체가 진공설비로 역류되어 심각한 손상을 입히는 문제가 있고, 작동밸브(250)는 펌프장치 정지시에 피스톤 상부오일공간(271)과 오일저장소(131) 사이의 통로인 유로3(203)을 열고, 펌프장치 정상 가동시에는 유로3(203)이 차단되도록 작동되는데, 펌핑되는 작업물질의 구성물에 의하여 오일이 오염되거나 또는 오일에 이물질이 포함될 경우 그 이물질이 틈새 오일통로(254)인 밸브체의 외경과 밸브공간의 내벽 사이에 증착되어 밸브체(252)의 작동을 방해한다. 이에 따라 결국 상부오일공간(271)과 유로3(203)이 열린 상태가 되어 유로1(201)에 오일압이 형성되지 않고 밸브판(211)이 열리지 않게 되는 문제점이 있고, 역류방지밸브장치(200)는 펌프하우징(170)측에 형성되는데 비하여 작동밸브(250)는 펌프모듈(110)의 제1실린더(111)몸체 내에 설치됨으로써 작동밸브(250) 고장시 수리를 위하여는 펌프모듈까지 모두 분해해야 되는 바 인력과 시간이 막대하게 낭비되고, 밸브체(252), 스프링(253), 밸브체가 작동하기 위한 밸브공간(251)이 별도로 구비되어 부품 및 조립공수가 많아지고, 여기에 밸브체 및 밸브공간이 정밀가공되어야 함으로써 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도2와 같이 펌프모듈의 정지시에 흡기구(101)를 차단하기 위하여 스프링에 탄지되고 밸브판이 구비된 피스톤, 상기 피스톤 작동공간 및 유로가 구비되는 펌프하우징(70), 상기 피스톤 승강을 안내하며 작동공간의 기밀유지를 위한 밸브커버(80)가 구비되는 역류방지밸브장치를 포함하여 구성되는 로터리 베인형 진공펌프(공개특허 제10-2005-0029747호)가 제시되었는데, 흡기구(101)를 개폐하기 위한 밸브판(11)이 상부에 결합되는 밸브봉(12)이 구비되고 작동공간(71)을 상부오일공간(71a)과 하부오일공간(71b)으로 나누며 상부오일공간(71a)과 하부오일공간(71b)을 연통시키는 오일통로(P)가 형성된 피스톤(10); 상기 피스톤(10)을 탄지하기 위하여 피스톤 하방에 설치되는 제1스프링(20); 상기 펌프모듈측에 설치된 오일펌프로부터 상기 피스톤의 상부오일공간(71a)으로 직통되는 유로A(31); 상기 피스톤의 하부오일공간(71b)으로부터 오일저장소로 직통되는 유로B(32);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러나 이러한 개량 발명의 경우도 여전히 역류방지 구조가 복잡하여 고장 발생의 빈도가 높고 제작단가가 상승되는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
공개특허 제10-2005-0029747호
상기한 문제점들을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 구조가 단순하여 제작 단가가 절감되고 내구성을 향상시킬 수 있는 역류방지 수단이 구비된 진공펌프 흡입구를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 진공펌프의 초기 작동시 고속의 유속에 따른 공기 저항 증대 및 소음 발생을 최소화할 수 있는 새로운 구조의 진공펌프 흡입구를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
셋째, 부품의 노후화나 손상으로 교체가 필요한 경우 해당 부위만 신속하게 교체할 수 있는 새로운 구조의 진공펌프 흡입구를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 진공펌프의 외측에 부착되는 흡입구에 관한 것으로서, 공기의 유입 통로가 되는 관 형상의 부재로서, 진공펌프의 몸체 내부로 삽입 결합되는 소구경의 제1유로(101)와 진공펌프의 몸체 외측으로 돌출되는 대구경의 제2유로(102)를 형성하는 흡입구몸체(100); 상기 흡입구몸체(100)의 내부의 상기 제1유로(101)와 상기 제2유로(102) 사이의 경계부에 구비되며 다수 개가 이격되어 상향돌출되는 부력체지지대(110); 상기 부력체지지대(110)에 거치되는 부력체(200); 상기 흡입구몸체(100)의 상부 외주면에 형성된 나사부에 체결되며 공기의 통로를 제공하는 관 형상의 부재로서, 상기 제2유로(102)와 함께 상기 부력체(200)의 거동 공간을 제공하는 대구경의 제3유로(303)와 상기 부력체(200)의 이탈을 방지하는 소구경의 제4유로(304)를 형성하는 흡입구캡(300); 및, 상기 제3유로(303)와 상기 제4유로(304) 사이의 경계부에 장착되며 진공펌프 내부의 오일이 역류할 경우 상승하는 상기 부력체(200)와 맞닿아 밀폐됨으로써 오일의 유출을 방지하는 밀폐용오링(410);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 구조가 단순하여 제작 단가가 절감되고 내구성을 향상시킬 수 있다.
다시 말하면, 흡입구 내부에 단순한 구조의 부력체(200)가 부력체지지대(110)에 거치되는 구조로서 유로 확보와 함께 오일이 역류할 경우 유로를 차단하여 진공펌프 외부로 오일이 유출되지 않도록 할 수 있는 바 제작 단가가 절감되고 내구성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 진공펌프의 초기 작동시 고속의 유속에 따른 공기 저항 증대 및 소음 발생을 최소화할 수 있다.
다시 말하면, 골프공처럼 표면홈(210)이 구비된 부력체를 적용하거나 원추형 부력체를 적용함으로써 고속의 공기(air)가 부력체(200) 주위를 흘러갈 경우에도 공기 저항과 발생 소음을 감소시켜 진공펌프의 작동 효율에 영향이 없도록 할 수 있다.
셋째, 부품의 노후화나 손상으로 교체가 필요한 경우 해당 부위만 신속하게 교체할 수 있어 유지보수 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
다시 말하면, 밀폐용오링(410)이나 부력체(200) 등이 손상되더라도 간단하게 흡입구캡(300)을 개방하고 해당 부품만 신속하고 편리하게 교체할 수 있어 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
도1 및 도2는 종래 기술을 도시한다.
도3은 흡입구몸체(100)의 구체적 실시예를 도시한다.
도4는 흡입구캡(300)의 구체적 실시예를 도시한다.
도5는 (a) 부력체(200)가 부력체지지대(110)에 거치된 상태, (b) 오일이 역류할 경우 부력체(200)가 상승하여 밀폐용오링(410)에 밀착되어 역류를 차단하는 상태를 각각 도시한다.
도6은 부력체(200)의 다른 구체적 실시예로서, (a) 하부 반구의 표면에 표면홈(210)이 형성된 경우, (b) 상부는 원추형이고 하부는 반구형인 경우, (c) 반구형의 표면에 표면홈(210)이 형성된 경우, (d) 상부는 반구형이고 하부가 원추형인 경우를 각각 도시한다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 진공펌프의 외측에 부착되는 흡입구에 관한 것이다.
흡입구몸체(100)는 도3에 도시된 것처럼 공기의 유입 통로가 되는 관 형상의 부재로서, 진공펌프의 몸체 내부로 삽입 결합되는 소구경의 제1유로(101)와 진공펌프의 몸체 외측으로 돌출되는 대구경의 제2유로(102)를 형성하게 된다.
이러한 흡입구몸체(100)의 외측에는 도3에 도시된 것처럼 볼트가 통과하는 볼트구멍이 형성된 플랜지부가 구비될 수 있는데, 이러한 플랜지부에 볼트를 체결하여 흡입구몸체(100)를 진공펌프의 몸체에 결합한다.
이러한 흡입구몸체(100)의 내부의 제1유로(101)와 제2유로(102) 사이의 경계부 단턱에는 다수 개의 부력체지지대(110)가 상향돌출되어 부력체(200)를 지지함과 동시에 부력체지지대(110)가 돌출되지 않은 공간으로 공기의 통로(유로)를 유지하여 진공펌프가 정상적으로 작동되도록 한다.
부력체(200)는 부력체지지대(110)에 거치되어 거동하는데, 이러한 부력체(200)는 오일이 역류하거나 일정 크기 이상의 역압이 걸릴 경우 상승할 수 있는 비중을 가진 자재로 제작함이 바람직한데 일반적인 다양한 종류의 합성수지 재료를 사용하여 내부가 비어 있는 상태로 제작할 수 있다.
흡입구캡(300)은 도4에 도시된 바와 같이 공기의 통로를 제공하는 관 형상의 부재로서, 흡입구몸체(100)의 상부 외주면에 형성된 나사부에 체결되는데, 흡입구몸체(100)의 상단부에는 흡입구캡(300)의 내측면에 밀착되어 기밀성을 유지하는 체결용오링(420)이 구비되어 흡입구몸체(100)와 흡입구캡(300)의 체결 부위를 통한 오일이나 공기의 유출(air leak or oil leak)을 방지하게 된다.
이러한 흡입구캡(300)은 제2유로(102)와 함께 부력체(200)의 거동 공간을 제공하는 대구경의 제3유로(303)와 부력체(200)의 이탈을 방지하는 소구경의 제4유로(304)를 형성한다.
즉, 부력체(200)는 도5에 도시된 바와 같이 흡입구몸체(100)와 흡입구캡(300)이 결합된 상태에서 제2유로(102)와 제3유로(303)로 형성되는 공간 내부에서 상하 거동을 하게 되는데, 진공펌프가 정상적으로 작동될 때에는 도5(a)처럼 부력체(200)가 하강하여 부력체지지대(110)에 거치된 상태가 되고, 오일이 역류할 경우 도5(b)에 도시된 것처럼 오일과 함께 상승하면서 제4유로(304)를 차단하여 진공펌프 외부로 오일이 유출되지 않도록 한다.
밀폐용오링(410)은 제3유로(303)와 제4유로(304) 사이의 경계부에 장착되며 진공펌프 내부의 오일이 역류함에 따라 상승하는 부력체(200)와 맞닿아 틈새를 밀폐시킴으로써 제4유로(304)를 통한 역류 오일의 유출을 방지하게 된다.
유로확장홈(120)은 흡입구몸체(100)의 제1유로(101)와 제2유로(102)의 경계부 단턱면에서 부력체지지대(110)가 없는 영역을 따라 미리 설정된 깊이로 절개된 것으로서 유로를 확장하여 진공펌프의 작동 초기에 공기 흐름이 원활하도록 한다.
부력체(200)는 도5에 도시된 바와 같이 단순한 구형(sphere)은 물론 도6에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 제작될 수 있다.
도6(a)의 경우 구형(sphere)의 상부 반구(upper hemisphere)의 표면은 매끄러운 곡면이고, 하부 반구(lower hemisphere)의 표면에는 다수의 표면홈(210)이 골프공의 표면과 유사한 형태로 구비되며, 하부 반구의 무게가 상부 반구의 무게보다 상대적으로 무겁도록 편중되어 상하 전도가 방지되는 구조이다. 따라서 부력체(200)의 상하 전도로 인하여 표면홈(210)이 밀폐용오링(410)에 맞닿어 틈새가 발생하는 문제점을 방지함과 동시에 표면홈(210)이 구비됨으로써 부력체(200) 주변을 통과하는 공기의 저항 및 소음 발생을 최소화할 수 있는데, 다량의 공기(air)가 고속으로 통과하는 진공펌프의 작동 초기에 보다 많은 효과를 기대할 수 있다.
도6(b)의 경우 하부는 반구형(hemisphere)이고, 상부는 원추형(coniform)이며, 도6(c)의 경우 부력체(200)의 하부 반구형 표면에는 다수의 표면홈(210)이 구비된다.
도6(d)의 경우 도6(b)와는 달리 하부는 원추형이고 상부가 반구형으로 제작된다. 첨부도면으로 별도 도시하지 않았으나 도6(d)에서 원추형 하부 표면에도 표면홈(210)이 구비될 수 있다.
이와 같이 원추형이 도입될 경우 진공펌프의 흡입구를 통과하는 고속의 공기로 인한 저항과 소음을 감소시켜 작동 효율을 향상시킬 수 있다.
경우에 따라서는 도면에 별도로 도시하지 않았으나 단순한 원형이 아니라 타원형 회전체 형상의 부력체(200)가 사용될 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
아래의 부호는 첨부된 도3 내지 도6에 적용되며, 종래 기술에 관한 도면인 도1과 도2에는 적용되지 않는다.
100:흡입구몸체
101:제1유로
102:제2유로
110:부력체지지대
120:유로확장홈
200:부력체
210:표면홈(dimple)
300:흡입구캡
303:제3유로
304:제4유로
410:밀폐용오링
420:체결용오링

Claims (6)

  1. 진공펌프의 외측에 부착되는 흡입구에 관한 것으로서,
    공기의 유입 통로가 되는 관 형상의 부재로서, 진공펌프의 몸체 내부로 삽입 결합되는 소구경의 제1유로(101)와 진공펌프의 몸체 외측으로 돌출되는 대구경의 제2유로(102)를 형성하는 흡입구몸체(100);
    상기 흡입구몸체(100)의 내부의 상기 제1유로(101)와 상기 제2유로(102) 사이의 경계부에 구비되며 다수 개가 이격되어 상향돌출되는 부력체지지대(110);
    상기 부력체지지대(110)에 거치되는 부력체(200);
    상기 흡입구몸체(100)의 상부 외주면에 형성된 나사부에 체결되며 공기의 통로를 제공하는 관 형상의 부재로서, 상기 제2유로(102)와 함께 상기 부력체(200)의 거동 공간을 제공하는 대구경의 제3유로(303)와 상기 부력체(200)의 이탈을 방지하는 소구경의 제4유로(304)를 형성하는 흡입구캡(300); 및,
    상기 제3유로(303)와 상기 제4유로(304) 사이의 경계부에 장착되며 진공펌프 내부의 오일이 역류할 경우 상승하는 상기 부력체(200)와 맞닿아 밀폐됨으로써 오일의 유출을 방지하는 밀폐용오링(410);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구.
  2. 상기 흡입구몸체(100)의 상단부에는 상기 흡입구캡(300)의 내측면에 밀착되어 기밀성을 유지하는 체결용오링(420);
    이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구.
  3. 제1항에서,
    상기 흡입구몸체(100)의 상기 제1유로(101)와 상기 제2유로(102)의 경계부 단턱면에는 상기 부력체지지대(110)가 없는 영역을 따라 미리 설정된 깊이로 유로확장홈(120);
    이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구.
  4. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
    상기 부력체(200)는.
    구형(sphere)이며, 상부 반구(upper hemisphere)의 표면은 매끄러운 곡면이며, 하부 반구(lower hemisphere)의 표면에는 다수의 표면홈(210)이 구비되며, 하부 반구의 무게가 상부 반구의 무게보다 상대적으로 무거워 상하 전도가 방지되는 구조인 것을 특징으로 하는 역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구.
  5. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
    상기 부력체(200)는,
    하부는 반구형(hemisphere)이며, 상부는 원추형(coniform)인 것을 특징으로 하는 역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구.
  6. 제5항에서,
    상기 부력체(200)의 하부 반구형 표면에는 다수의 표면홈(210)이 구비되는 것을 특징으로 하는 역류방지 기능이 구비된 진공펌프 흡입구.
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