KR20180120944A - 회전식 왕복 펌프 - Google Patents

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KR20180120944A KR1020170054950A KR20170054950A KR20180120944A KR 20180120944 A KR20180120944 A KR 20180120944A KR 1020170054950 A KR1020170054950 A KR 1020170054950A KR 20170054950 A KR20170054950 A KR 20170054950A KR 20180120944 A KR20180120944 A KR 20180120944A
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Abstract

본 발명은 지상연결관과 연결되는 상부케이스(110)와, 상기 상부케이스(110)의 하면에 결합되며 하면에 지하수가 유입되는 유입홀(121)이 형성되는 하부케이스(120)를 포함하는 하우징(100); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되는 동력모터(200); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 동력모터(200)의 하측에 돌출된 구동축(210)에 결합되며, 외주면에 곡선홈(311)이 함몰 형성되는 회전체(310); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되며, 상면에 형성된 고정홈(321)에 상기 회전체(310)가 삽입되며, 상기 고정홈(321)의 내주면에 상기 곡선홈(311)과 맞물리는 고정자(322)가 돌출 형성되어 상기 회전체(310)의 회전에 의해 상하방향으로 왕복운동하는 고정자홀더(320); 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되는 실린더(410)와, 상기 실린더(410)의 내부에 설치되어 상기 실린더(410)의 내부를 상부공간부(411)와 하부공간부(412)로 구획하며 상기 고정자홀더(320)와 직선운동축(420)을 통해 결합되는 왕복피스톤(430)을 포함하는 구동부(400); 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 상기 상부공간부(411) 및 하부공간부(412)와 각각 연통되는 제1연통관(510) 및 제2연통관(520); 및 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510) 및 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 각각 연통하며 정압시에만 개방되는 제1밸브부재와, 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510) 및 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 각각 연통하며 부압시에만 개방되는 제2밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000)에 관한 것이다.

Description

회전식 왕복 펌프{Rotary-type reciprocating pump}
본 발명은 시추공에 위치하는 지하수를 채취하기 위한 지하수 채취 장치에 관한 것이다.
여기에서 시추공이란, 지질 조사나 광상의 탐사를 위해 땅속에 뚫은 구멍(홀)을 의미한다.
일반적으로 시추공 내 결정질 암반에서 관심이 되는 매질의 수리특성을 조사하기 위한 현장 수리시험 및 지질화학 분석을 수행하고 있으며, 이러한 시험 및 분석을 위해 지하수 시료 채취를 위한 지하수 채취장치가 사용되고 있다.
이 때, 지하수 채취장치로는 양수펌프와 수중펌프가 사용되며, 양수펌프는 흡입력에 한계치가 있어서, 주로 수중펌프가 사용된다.
수중펌프는 양수펌프보다 깊은 심도에 위치하는 지하수를 양수할 수 있으나, 지하수 채취 심도가 증가할수록 양수펌프의 용량과 크기가 커져야 하는데, 시추공의 직경이 제한됨에 따라, 양수펌프의 용량과 크기를 증가시킬 수 없어서 양수펌프의 지하수 채취 심도에도 한계치가 있는 실정이다.
이 때, 수중펌프는 지상펌프보다 깊은 심도까지 지하수를 양수할 수 있으나, 채취 심도가 증가할수록 수중펌프의 용량과 크기가 커져야하므로, 수중펌프의 용량과 크기가 시추공의 크기에 맞춰서 제한되어 수중펌프의 용량 및 채취심도를 증가시키는 것은 실질적으로 어려운 한계점이 있었다.
이에 본 출원인은 한국등록특허 제1124075호의 시추공에 삽입되어 지하수를 채취하기 위한 지하수 채취장치에 있어서, 취수관의 일부를 형성하는 쉘; 내부를 분할하는 세퍼레이터에 지하수의 유동을 위한 다수의 취수홀이 형성되고, 상기 쉘 내부에서 상하 방향으로 이동 가능하게 구비되어서 상하로 운동함에 따라 상기 시추공 내의 지하수를 상기 취수관으로 유입시키는 작동유닛; 상기 작동유닛의 상부와 하부에 각각 전자석이 구비되어 상기 작동유닛을 상하 운동시키는 구동유닛; 및 상기 작동유닛 내부에 구비되어 상기 작동유닛의 상하 운동에 따라 상기 취수홀을 개폐하도록 상기 세퍼레이터에 힌지 결합된 블레이드를 포함하는 개폐유닛;을 포함하고, 상기 블레이드는 상기 작동유닛의 상부 이동 시 상기 취수홀을 개방하고 상기 작동유닛의 하부 이동 시에는 상기 취수홀을 폐쇄하여 시추공에서 좀 더 깊은 심도에 위치하는 지하수를 양수할 수 있는 것을 특징으로 하는 전동식 지하수 채취장치를 제시한 적이 있었다.
그러나 종래기술은 작동유닛이 상하로 이동하면서 압력을 발생시켜 지하수를 양수하는 일종의 왕복펌프로서, 지하수를 끌어 올릴 수 있는 시추공의 심도(흡입 양정)에 한계점이 있는 문제점이 있었다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 지하수 채취 장치의 개발이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제1124075호 (2012.02.28)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 구성되어 소형화가 가능하고 시추공의 지름이 작아도 용이하게 투입이 가능하며 지하수를 끌어 올릴 수 있는 시추공의 심도(흡입 양정)를 ??게하여 지하수의 채취량을 최대화할 수 있는 회전식 왕복 펌프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프(1000)는 지상연결관(10)과 연결되는 상부케이스(110)와, 상기 상부케이스(110)의 하단에 결합되며 하면에 지하수가 유입되는 유입홀(121)이 형성되는 하부케이스(120)를 포함하는 하우징(100); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되는 동력모터(200); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 동력모터(200)의 하측에 돌출된 구동축(210)에 결합되며, 외주면에 곡선홈(311)이 함몰 형성되는 회전체(310); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되며, 상면에 형성된 고정홈(321)에 상기 회전체(310)가 삽입되며, 상기 고정홈(321)의 내주면에 상기 곡선홈(311)과 맞물리는 고정자(322)가 돌출 형성되어 상기 회전체(310)의 회전에 의해 상하방향으로 왕복운동하는 고정자홀더(320); 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되는 실린더(410)와, 상기 실린더(410)의 내부에 설치되어 상기 실린더(410)의 내부를 상부공간부(411)와 하부공간부(412)로 구획하며 상기 고정자홀더(320)와 직선운동축(420)을 통해 결합되는 왕복피스톤(430)을 포함하는 구동부(400); 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 상기 상부공간부(411) 및 하부공간부(412)와 각각 연통되는 제1연통관(510) 및 제2연통관(520); 및 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510) 및 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 각각 연통하며 정압시에만 개방되는 제1밸브부재와, 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510) 및 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 각각 연통하며 부압시에만 개방되는 제2밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1밸브부재는 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510)을 서로 연통하며 정압시에 개방되는 제1상부체크밸브(610)와, 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 서로 연통하며 상기 왕복피스톤(430)의 정압시에 개방되는 제2상부체크밸브(620)를 포함하며, 상기 제2밸브부재는 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510)을 서로 연통하며 부압시에 개방되는 제1하부체크밸브(630)와, 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 서로 연통하며 부압시에 개방되는 제2하부체크밸브(640)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 곡선홈(311)은 사인곡선 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전식 왕복 펌프(1000)는 상기 고정자(322)와 곡선홈(311) 사이에 설치되는 샤프트베어링(700);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부(400)는 상기 직선운동축(420)에서 상기 고정자홀더(320)와 실린더(410) 사이에 고정되는 오링(440)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프(1000)는 지상연결관(10)과 연결되는 상부케이스(110)와, 상기 상부케이스(110)의 하면에 결합되며 하면에 지하수가 유입되는 유입홀(121)이 형성되는 하부케이스(120)를 포함하는 하우징(100); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되는 동력모터(200); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 동력모터(200)의 하측에 돌출된 구동축(210)에 결합되며, 하면에 자전홈(331)이 형성되며, 상기 자전홈(331)의 내주면에 자전자(332)가 돌출 형성되는 자전체(330); 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 자전홈(331)에 삽입되며, 외주면에 상기 자전자(332)와 맞물리는 곡선홈(341)이 함몰 형성되어 상기 자전체(330)의 회전에 의해 상하방향으로 왕복운동하는 수납홀더(340); 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되는 실린더(410)와, 상기 실린더(410)의 내부에 설치되어 상기 실린더(410)의 내부를 상부공간부(411)와 하부공간부(412)로 구획하며 상기 수납홀더(340)와 직선운동축(420)을 통해 결합되는 왕복피스톤(430)을 포함하는 구동부(400); 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 상기 상부공간부(411) 및 하부공간부(412)와 각각 연통되는 제1연통관(510) 및 제2연통관(520); 및 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510) 및 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 각각 연통하며 정압시에만 개방되는 제1밸브부재와, 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510) 및 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 각각 연통하며 부압시에만 개방되는 제2밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1밸브부재는 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510)을 서로 연통하며 정압시에 개방되는 제1상부체크밸브(610)와, 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 서로 연통하며 상기 왕복피스톤(430)의 정압시에 개방되는 제2상부체크밸브(620)를 포함하며, 상기 제2밸브부재는 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510)을 서로 연통하며 부압시에 개방되는 제1하부체크밸브(630)와, 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 서로 연통하며 부압시에 개방되는 제2하부체크밸브(640)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 곡선홈(341)은 사인곡선 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전식 왕복 펌프(1000)는 상기 자전자(332)와 곡선홈(341) 사이에 설치되는 샤프트베어링(700);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부(400)는 상기 직선운동축(420)에서 상기 수납홀더(340)와 실린더(410) 사이에 고정되는 오링(440)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 회전식 왕복 펌프는 동력모터의 회전운동을 회전체의 곡선홈에 맞물리는 고정자홀더의 고정자를 이용하여 간단하게 직선운동으로 변환하여 지하수를 펌핑함으로써, 간단한 구조로 구성되어 소형화가 가능하고 시추공의 지름이 작아도 용이하게 투입이 가능하며 지하수를 끌어 올릴 수 있는 시추공의 심도(흡입 양정)를 깊게 할 수 있으며 지하수의 채취량을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프를 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 회전체와 고정자홀더를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 회전체와 고정자홀더를 나타낸 단면도
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프의 작동 원리를 나타낸 개략도
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 회전식 왕복 펌프를 나타낸 개략도
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 자전체와 수납홀더를 나타낸 사시도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 방향 표시에 있어서, 도면의 상측을 상측, 도면의 하측을 하측으로 정의하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프를 나타낸 개략도, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 회전체와 고정자홀더를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 회전체와 고정자홀더를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프(1000)는 하우징(100), 동력모터(200), 회전체(310), 고정자홀더(320), 구동부(400), 제1연통관(510), 제2연통관(520) 및 제1밸브부재, 제2밸브부재를 포함한다.
상기 하우징(100)은 본 장치의 기본 몸체로서, 상부케이스(110)와 하부케이스(120)를 포함한다.
상기 상부케이스(110)는 상면이 지상연결관(10)과 연통된다. 이 때, 상기 지상연결관(10)은 지상에 설치된 지하수저장용기(미도시)와 연결될 수 있다.
상기 하부케이스(120)는 상기 상부케이스(110)의 하면에 결합되며, 하면에 지하수가 유입되는 유입홀(121)이 형성된다.
상기 동력모터(200)는 상기 구동부(400)를 상하방향으로 왕복운동하는 동력을 제공하는 것으로, 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되며, 구동축(210)이 하측으로 돌출된다.
상기 회전체(310)는 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 구동축(210)에 결합되며, 외주면에 곡선홈(311)이 함몰 형성된다.
이 때, 상기 곡선홈(311)은 상기 회전체(310)의 외주면에서 원주방향을 따라 지그재그 형태로 절곡된 구조로 형성될 수 있다.
상기 고정자홀더(320)는 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되며, 상면에 형성된 고정홈(321)에 상기 회전체(310)가 삽입되며, 상기 고정홈(321)의 내주면에 상기 곡선홈(311)과 맞물리는 고정자(322)가 돌출 형성되어 상기 회전체(310)의 회전에 의해 상하방향으로 왕복운동한다.
이 때, 상기 고정자(322)는 상기 고정홈(321)의 내주면에 서로 일정 간격 이격되게 다수 형성될 수 있으며, 볼 구조로 형성될 수 있다.
한편, 상기 고정자홀더(320)와 회전체(310) 사이에 위치하는 유체가 상기 고정자홀더(320)의 상하방향 왕복운동에 저항을 가하지 않도록 상기 고정홈(321)에 다수의 고정홀이 관통 형성될 수 있다.
상기 구동부(400)는 실린더(410), 직선운동축(420) 및 왕복피스톤(430)을 포함한다.
상기 실린더(410)는 상기 하부케이스(120)의 내부 중심에 설치된다.
상기 직선운동축(420)은 상면이 상기 고정자홀더(320)의 하면에 결합되며 하면이 상기 실린더(410)의 내부에 관통 삽입된다.
상기 왕복피스톤(430)은 상기 실린더(410)의 내부에 설치되어 상기 실린더(410)의 내부를 상부공간부(411)와 하부공간부(412)로 구획하며 상기 직선운동축(420)의 하면에 결합된다.
또한, 상기 직선운동축(420)과 왕복피스톤(430)은 상기 고정자홀더(320)의 상하방향 왕복운동과 연동으로 상하방향 왕복운동하면서 상기 상부공간부(411)를 압축시키면서 상기 하부공간부(412)를 팽창시키거나 상기 상부공간부(411)를 팽창시키면서 상기 하부공간부(412)를 압축시킨다.
상기 제1연통관(510)은 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 외주면이 상기 상부공간부(411)와 연통된다.
상기 제2연통관(520)은 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 외주면이 상기 하부공간부(412)와 연통된다.
상기 제1밸브부재는 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510) 및 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 각각 연통하며 정압시에만(즉, 상기 상부공간부(411)와 연통된 제1연통관(510)의 내부압력과 상기 하부공간부(412)와 연통된 제2연통관(520)의 내부압력이 이전압력보다 높아질시에만) 개방되어 상기 제1연통관(510) 및 제2연통관(520)의 내부에 위치하는 지하수를 상기 상부케이스(110)로 유출되게 한다.
상기 제2밸브부재는 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510) 및 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 각각 연통하며 부압시에만(즉, 상기 상부공간부(411)와 연통된 제1연통관(510)의 내부압력과 상기 하부공간부(412)와 연통된 제2연통관(520)의 내부압력이 이전압력보다 낮아질시에만) 개방되어 시추공에 위치하는 지하수가 상기 유입홀(121)로 유입되게 한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프(1000)는 동력모터(200)의 회전운동을 회전체(310)의 곡선홈(311)에 맞물리는 고정자홀더(320)의 고정자(322)를 이용하여 간단하게 직선운동으로 변환하여 지하수를 펌핑함으로써, 간단한 구조로 구성되어 소형화가 가능하고 시추공의 지름이 짧아도 용이하게 투입이 가능하며 지하수를 끌어 올릴 수 있는 시추공의 심도(흡입 양정)를 깊게 하여 지하수의 채취량을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 제1밸브부재는 제1상부체크밸브(610)와 제2상부체크밸브(620)를 포함할 수 있으며, 상기 제2밸브부재는 제1하부체크밸브(630)와 제2하부체크밸브(640)를 포함할 수 있다.
상기 제1상부체크밸브(610)는 상기 상부케이스(110)의 하면과 제1연통관(510)의 상면을 서로 연통하며 정압시에만 개방된다.
상기 제2상부체크밸브(620)는 상기 상부케이스(110)의 하면과 제2연통관(520)의 상면을 서로 연통하며 정압시에만 개방된다.
상기 제1하부체크밸브(630)는 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510)의 하면을 서로 연통하며 부압시에만 개방된다.
상기 제2하부체크밸브(640)는 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)의 하면을 서로 연통하며 부압시에만 개방된다.
또한, 상기 곡선홈(311)은 상기 고정자홀더(320)의 상하방향 왕복횟수가 최소한으로 제한되도록 상기 고정자홀더(320)의 외주면을 따라 사인곡선 구조로 형성될 수 있다. 이는 상기 고정자홀더(320)의 왕복횟수가 커질수록 상기 고정자홀더(320)의 상하방향 왕복운동 속도가 저하되어 상기 왕복피스톤(430)이 상기 상부공간부(411)와 하부공간부(412)를 압축 및 팽창하는 압력이 저하되기 때문이다.
또한, 본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프(1000)는 샤프트베어링(700)을 더 포함할 수 있다.
상기 샤프트베어링(700)은 상기 고정자(322)와 곡선홈(311) 사이에 설치되어, 상기 고정자(322)와 곡선홈(311) 사이의 마찰을 최소화시키는 역할을 한다.
상기 오링(440)은 상기 직선운동축(420)에서 상기 고정자홀더(320)와 실린더(410) 사이에 고정될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 복동 피스톤을 이용한 지하수 채취 장치의 작동과정에 대하여 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 회전식 왕복 펌프의 작동 원리를 나타낸 개략도이다.
1-1)도 4에 도시된 바와 같이, 상기 동력모터(200)의 구동축(210)을 회전시켜 상기 회전체(310)가 회전하면서 상기 곡선홈(311)에 맞물린 고정자(322)에 의해 상기 고정자홀더(320)가 하강하며, 상기 고정자홀더(320)와 연결된 상기 직선운동축(420)과 왕복피스톤(430)도 하강한다.
1-2)상기 왕복피스톤(430)이 하강하면서 상기 상부공간부(411)와 제1연통관(510)의 내부가 팽창되어 부압 환경이 조성되므로 상기 제1하부체크밸브(630)가 개방되어 시추공에 위치하는 지하수가 상기 유입홀(121)을 통해 상기 제1연통관(510)으로 유입되며 상기 제1상부체크밸브(610)가 폐쇄된다.
1-3)상기 1-2)과정과 동시에 상기 왕복피스톤(430)이 하강하면서 상기 하부공간부(412)와 제2연통관(520)의 내부가 압축되어 정압 환경이 조성되므로 상기 제2상부체크밸브(620)가 개방되어 상기 제2연통관(520)의 내부에 유입되어 있던 지하수가 상기 상부케이스(110)로 유입되며, 상기 제2하부체크밸브(640)는 폐쇄된다.
2-1)도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전체(310)가 좀 더 회전하면서 상기 곡선홈(311)에 맞물린 고정자(322)에 의해 상기 고정자홀더(320)가 상승하며, 상기 고정자홀더(320)와 연결된 상기 직선운동축(420)과 왕복피스톤(430)도 상승한다.
2-2)상기 왕복피스톤(430)이 상승하면서 상기 하부공간부(412)와 제2연통관(520)의 내부가 팽창되어 부압 환경이 조성되므로 상기 제2하부체크밸브(640)가 개방되어 시추공에 위치하는 지하수가 상기 유입홀(121)을 통해 상기 제2연통관(520)으로 유입되며 상기 제2상부체크밸브(620)가 폐쇄된다.
2-3)상기 2-2)과정과 동시에 상기 왕복피스톤(430)이 상승하면서 상기 상부공간부(411)와 제1연통관(510)의 내부가 압축되어 정압 환경이 조성되므로 상기 제1상부체크밸브(610)가 개방되어 상기 제1연통관(510)의 내부에 유입되어 있던 지하수가 상기 상부케이스(110)로 유입되며, 상기 제1하부체크밸브(630)는 폐쇄된다.
3)상기 1-1) 내지 2-3) 과정은 반복하면서 상기 왕복피스톤(430)이 상하방향으로 왕복운동하는 동안 지하수가 상기 상부케이스(110)로 지속적으로 유입된 후, 다시 상기 지상연결관(10)으로 지속적으로 유입된다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 회전식 왕복 펌프를 나타낸 개략도, 도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 자전체와 수납홀더를 나타낸 사시도이다.
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따른 회전식 왕복 펌프(1000)는 하우징(100), 동력모터(200), 자전체(330), 수납홀더(340), 구동부(400), 제1연통관(510), 제2연통관(520), 제1밸브부재 및 제2밸브부재를 포함한다.
상기 하우징(100)은 본 장치의 기본 몸체로서, 상부케이스(110)와 하부케이스(120)를 포함한다.
상기 상부케이스(110)는 상면이 지상연결관(10)과 연통된다. 이 때, 상기 지상연결관(10)은 지상에 설치된 지하수저장용기(미도시)와 연결될 수 있다.
상기 하부케이스(120)는 상기 상부케이스(110)의 하면에 결합되며, 하면에 지하수가 유입되는 유입홀(121)이 형성된다.
상기 동력모터(200)는 상기 구동부(400)를 상하방향으로 왕복운동하는 동력을 제공하는 것으로, 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되며, 구동축(210)이 하측으로 돌출된다.
상기 자전체(330)는 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 모터의 하측에 돌출된 구동축(210)에 결합되며, 하면에 자전홈(331)이 형성되며, 상기 자전홈(331)의 내주면에 자전자(332)가 돌출 형성된다.
이 때, 상기 자전자(332)는 상기 고정홈(321)의 내주면에 서로 일정 간격 이격되게 다수 형성될 수 있으며, 볼 구조로 형성될 수 있다.
상기 수납홀더(340)는 상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 자전홈(331)에 삽입되며, 외주면에 상기 자전자(332)와 맞물리는 곡선홈(341)이 함몰 형성되어 상기 자전체(330)의 회전에 의해 상하방향으로 왕복운동한다.
이 때, 상기 곡선홈(341)은 상기 수납홀더(340)의 외주면에서 원주방향을 따라 지그재그 형태로 절곡된 구조로 형성될 수 있다.
한편, 상기 수납홀더(340)와 자전체(330) 사이에 위치하는 유체가 상기 수납홀더(340)의 상하방향 왕복운동에 저항을 가하지 않도록 상기 자전홈(331)에 다수의 자전홀이 관통 형성될 수 있다.
상기 구동부(400)는 실린더(410), 직선운동축(420) 및 왕복피스톤(430)을 포함한다.
상기 실린더(410)는 상기 하부케이스(120)의 내부 중심에 설치된다.
상기 직선운동축(420)은 상면이 상기 수납홀더(340)의 하면에 결합되며 하면이 상기 실린더(410)의 내부에 관통 삽입된다.
상기 왕복피스톤(430)은 상기 실린더(410)의 내부에 설치되어 상기 실린더(410)의 내부를 상부공간부(411)와 하부공간부(412)로 구획하며 상기 직선운동축(420)의 하면에 결합된다.
또한, 상기 직선운동축(420)과 왕복피스톤(430)은 상기 수납홀더(340)의 상하방향 왕복운동과 연동으로 상하방향 왕복운동하면서 상기 상부공간부(411)를 압축시키면서 상기 하부공간부(412)를 팽창시키거나 상기 상부공간부(411)를 팽창시키면서 상기 하부공간부(412)를 압축시킨다.
상기 제1연통관(510)은 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 외주면이 상기 상부공간부(411)와 연통된다.
상기 제2연통관(520)은 상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 외주면이 상기 하부공간부(412)와 연통된다.
상기 제1밸브부재는 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510) 및 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 각각 연통하며 정압시에만(즉, 상기 상부공간부(411)와 연통된 제1연통관(510)의 내부압력과 상기 하부공간부(412)와 연통된 제2연통관(520)의 내부압력이 이전압력보다 높아질시에만) 개방되어 상기 제1연통관(510) 및 제2연통관(520)의 내부에 위치하는 지하수를 상기 상부케이스(110)로 유출되게 한다.
상기 제2밸브부재는 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510) 및 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 각각 연통하며 부압시에만(즉, 상기 상부공간부(411)와 연통된 제1연통관(510)의 내부압력과 상기 하부공간부(412)와 연통된 제2연통관(520)의 내부압력이 이전압력보다 낮아질시에만) 개방되어 시추공에 위치하는 지하수가 상기 유입홀(121)로 유입되게 한다.
한편, 상기 제1밸브부재는 제1상부체크밸브(610)와 제2상부체크밸브(620)를 포함할 수 있으며, 상기 제2밸브부재는 제1하부체크밸브(630)와 제2하부체크밸브(640)를 포함할 수 있다.
상기 제1상부체크밸브(610)는 상기 상부케이스(110)의 하면과 제1연통관(510)의 상면을 서로 연통하며 정압시에만 개방된다.
상기 제2상부체크밸브(620)는 상기 상부케이스(110)의 하면과 제2연통관(520)의 상면을 서로 연통하며 정압시에만 개방된다.
상기 제1하부체크밸브(630)는 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510)의 하면을 서로 연통하며 부압시에만 개방된다.
상기 제2하부체크밸브(640)는 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)의 하면을 서로 연통하며 부압시에만 개방된다.
또한, 상기 곡선홈(341)은 상기 수납홀더(340)의 상하방향 왕복횟수가 최소한으로 제한되도록 상기 수납홀더(340)의 외주면을 따라 사인곡선 구조로 형성될 수 있다. 이는 상기 수납홀더(340)의 왕복횟수가 커질수록 상기 수납홀더(340)의 상하방향 왕복운동 속도가 저하되어 상기 왕복피스톤(430)이 상기 상부공간부(411)와 하부공간부(412)를 압축 및 팽창하는 압력이 저하되기 때문이다.
또한, 본 발명의 실시예 2에 따른 회전식 왕복 펌프(1000)는 샤프트베어링(700)을 더 포함할 수 있다.
상기 샤프트베어링(700)은 상기 자전자(332)와 곡선홈(311) 사이에 설치되어, 상기 자전자(332)와 곡선홈(341) 사이의 마찰을 최소화시키는 역할을 한다.
상기 오링(440)은 상기 직선운동축(420)에서 상기 수납홀더(340)와 실린더(410) 사이에 고정될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 지상연결관
1000 : 본 발명에 따른 회전식 왕복 펌프
100 : 하우징
110 : 상부케이스
120 : 하부케이스
121 : 유입홀
200 : 동력모터
210 : 구동축
310 : 회전체
311, 341 : 곡선홈
320 : 고정자홀더
321 : 고정홈
322 : 고정자
330 : 자전체
331 : 자전홈
332 : 자전자
340 : 수납홀더
341 : 곡선홈
400 : 구동부
410 : 실린더
411 : 상부공간부
412 : 하부공간부
420 : 직선운동축
430 : 왕복피스톤
440 : 오링
510 : 제1연통관
520 : 제2연통관
610 : 제1상부체크밸브
620 : 제2상부체크밸브
630 : 제1하부체크밸브
640 : 제2하부체크밸브
700 : 샤프트베어링

Claims (8)

  1. 지상연결관(10)과 연결되는 상부케이스(110)와, 상기 상부케이스(110)의 하단에 결합되며 하면에 지하수가 유입되는 유입홀(121)이 형성되는 하부케이스(120)를 포함하는 하우징(100);
    상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되는 동력모터(200);
    상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 동력모터(200)의 하측에 돌출된 구동축(210)에 결합되며, 외주면에 곡선홈(311)이 함몰 형성되는 회전체(310);
    상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되며, 상면에 형성된 고정홈(321)에 상기 회전체(310)가 삽입되고, 상기 고정홈(321)의 내주면에 상기 곡선홈(311)과 맞물리는 고정자(322)가 돌출 형성되어 상기 회전체(310)의 회전에 의해 상하방향으로 왕복운동하는 고정자홀더(320);
    상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되는 실린더(410)와, 상기 실린더(410)의 내부에 설치되어 상기 실린더(410)의 내부를 상부공간부(411)와 하부공간부(412)로 구획하며 상기 고정자홀더(320)와 직선운동축(420)을 통해 결합되는 왕복피스톤(430)을 포함하는 구동부(400);
    상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 상기 상부공간부(411) 및 하부공간부(412)와 각각 연통되는 제1연통관(510) 및 제2연통관(520); 및
    상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510) 및 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 각각 연통하는 제1밸브부재와, 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510) 및 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 각각 연통하는 제2밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전식 왕복 펌프(1000)는
    상기 고정자(322)와 곡선홈(311) 사이에 설치되는 샤프트베어링(700);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동부(400)는
    상기 직선운동축(420)에서 상기 고정자홀더(320)와 실린더(410) 사이에 고정되는 오링(440)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
  4. 지상연결관(10)과 연결되는 상부케이스(110)와, 상기 상부케이스(110)의 하면에 결합되며 하면에 지하수가 유입되는 유입홀(121)이 형성되는 하부케이스(120)를 포함하는 하우징(100);
    상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되는 동력모터(200);
    상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 동력모터(200)의 하측에 돌출된 구동축(210)에 결합되며, 하면에 자전홈(331)이 형성되며, 상기 자전홈(331)의 내주면에 자전자(332)가 돌출 형성되는 자전체(330);
    상기 상부케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 자전홈(331)에 삽입되며, 외주면에 상기 자전자(332)와 맞물리는 곡선홈(341)이 함몰 형성되어 상기 자전체(330)의 회전에 의해 상하방향으로 왕복운동하는 수납홀더(340);
    상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되는 실린더(410)와, 상기 실린더(410)의 내부에 설치되어 상기 실린더(410)의 내부를 상부공간부(411)와 하부공간부(412)로 구획하며 상기 수납홀더(340)와 직선운동축(420)을 통해 결합되는 왕복피스톤(430)을 포함하는 구동부(400);
    상기 하부케이스(120)의 내부에 설치되며 상기 상부공간부(411) 및 하부공간부(412)와 각각 연통되는 제1연통관(510) 및 제2연통관(520); 및
    상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510) 및 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 각각 연통하며 정압시에만 개방되는 제1밸브부재와, 상기 유입홀(121)과 제1연통관(510) 및 상기 유입홀(121)과 제2연통관(520)을 각각 연통하며 부압시에만 개방되는 제2밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1밸브부재는 상기 상부케이스(110)와 제1연통관(510)을 서로 연통하며 정압시에 개방되는 제1상부체크밸브(610)와, 상기 상부케이스(110)와 제2연통관(520)을 서로 연통하며 상기 왕복피스톤(430)의 정압시에 개방되는 제2상부체크밸브(620)를 포함하며,
    상기 제2밸브부재는 상기 하부케이스(120)와 제1연통관(510)을 서로 연통하며 부압시에 개방되는 제1하부체크밸브(630)와, 상기 하부케이스(120)와 제2연통관(520)을 서로 연통하며 부압시에 개방되는 제2하부체크밸브(640)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 곡선홈은
    사인곡선 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
  7. 제4항에 있어서, 상기 회전식 왕복 펌프(1000)는
    상기 자전자(332)와 곡선홈(341) 사이에 설치되는 샤프트베어링(700);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
  8. 제4항에 있어서, 상기 구동부(400)는
    상기 직선운동축(420)에서 상기 수납홀더(340)와 실린더(410) 사이에 고정되는 오링(440)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 왕복 펌프(1000).
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