용적식 펌프{Positive displacement type pump}
본 발명은 용적식 펌프에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 용적식 펌프에 있어, 실린더블럭의 내경을 따라 체적을 변형하여 유체를 펌핑하는 상,하부측 피스톤의 내경으로부터에 결합되어 크랭크축의 회전을 구름 지지하는 부싱이 피스톤 내경으로부터 유동되지 않도록 구성하는 한편, 상,하부측의 피스톤을 연결하는 지지구로부터 안정된 연결 결합을 구현하고, 피스톤 내부측 부싱과 편심축에서 발생하는 슬러지의 배출이 용이하도록 하며, 실린더블럭의 내경으로부터 피스톤의 주요부분이 마모되는 것을 방지하여 피스톤의 수명연장은 물론, 펌프의 흡입과 토출이 효율적으로 작동될 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 용적식 펌프(일명, '쌍 원통 펌프'라고도 함)는 유체를 흡입하여 일방향으로 토출시켜 송출하는 펌프이다. 그 구성은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 구동모터와 연결 설치되는 기어박스(10)와, 상기 기어박스(10)의 출력측 크랭크축(P)으로부터 연결 설치되는 실린더블럭(20) 및 덮개(25)로 구성된다. 상기 실린더블럭(20)은 일측에 유체를 흡입하기 위한 흡입구(21)와 그 반대측에 토출구(22)가 형성되며, 상기 유입구(21)와 토출구(22) 사이의 상,하부에는 유체를 유입시켜 펌핑하기 위한 상부 및 하부에 용적실(23)(24)이 형성된다. 상기 기어박스(10)로부터 설치되는 두개의 크랭크축(P)은 실린더블럭(20)의 내부로 안내되고, 상기 크랭크축(P)의 외경에는 부싱(B)이 설치되고, 부싱(B)의 외경에는 일측으로부터 연결부(31)(41)가 돌출 형성된 원통형의 피스톤(30)(40)이 실린더블럭의 용적실(23)(24)내에 안내되어 설치된다. 상기 상부로 나뉘어 설치되는 피스톤(30)(40)의 연결부(31)(41)는 제공되는 연결 지지구(50)로서 결합이 이루어진다. 상기 지지구(50)는 상호대응되는 플레이트(51)로서 그 중앙에 상기 연결부연결부(31)(41)를 안내 결합하기 위한 조립턱(52)이 형성되며, 상기 조립턱(52)에 대한 피스톤(30)(40)의 연결부(31)(41)의 단부에는 조립홈(31a)(41a)이 형성된다. 상기와 같은 구조로 설치된 종래의 용적식 펌프(100)의 상,하부측 피스톤(30)(40)은 상기 용적실(23)(24) 내에서 상하 및 일정각도로 기울게 되는 작동범위를 갖도록 하여 용적실의 체적변화를 주면서 상기 실린더블럭(20)의 일측에 마련된 흡입구(21)로부터 유체를 흡입함과 동시에 이들은 용적실(23)(24) 내부에서 작동되는 상부측 피스톤(30)과 하부측 피스톤(40)에 의해 용적실의 체적변화로서 유체를 펌핑하고, 실린더블럭(20)의 타측에 마련된 토출구(22)를 통해 유체를 압송할 수 있도록 한 것이다. 즉, 기어박스(10)로부터 설치된 크랭크축(P)은 그 편심량에 의해 상기 상,하부측 피스톤(30)(40)을 작동시켜 펌핑을 구현할 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 용적식 펌프에 있어, 상,하부측 피스톤의 내경에 삽입된 부싱은 시간이 경과함에 따라 피스톤의 내경으로부터 마찰이 진행되어 점차 헐거운 상태로 부싱의 유동이 심하여 미끄러러져 부싱의 내경으로부터 크랭크축이 안내되어 회전되기 보다는 피스톤으로부터 부싱이 유동됨으로써, 상하부측 피스톤의 정확한 펌핑동작이 발생하지 못하는 폐단이 있었다. 즉, 용적실 내에서 피스톤의 체적변화에 따른 구동이 불규칙하게 이루어짐으로써, 펌핑 효과가 그다지 개선되지 않음은 물론, 펌프의 사용수명이 짧아지는 요인이 되었다. 한편, 피스톤의 연결부는 연결지지구에 의해 각각 지지되어 있지만, 실질적으로 연결 지지구에서 연결부가 이탈되지 않는 범위로 유동되기 때문에 상술한 피스톤의 불안정한 동작과 더불어 펌핑에 악영향을 주는 폐단이 있었다. 또한, 상기 피스톤의 동작에 있어, 용적실 내부에 밀착되었다 수시로 이격되는 피스톤의 연결부는 용적실 내부에 맞닿는 과정이 수회반복적으로 진행되면서 피스톤의 일부가 마모로 인해 변형됨으로써, 이 또한 펌핑에 악영향을 끼는는 요인으로 지적되고 있다. 또한, 상기 피스톤의 동작에 있어, 크랭크축과 부싱, 부싱과 피스톤사이에 서 마찰에 의해 발생하는 슬러지(이물질)이 점차 용적실 내부에 쌓이는 현상이 발생되는데, 이러한 이물질의 축적은 피스톤의 원활한 펌핑효과를 저해함은 물론, 펌프의 수명을 단축시키고, 펌핑 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 용적식 펌프에 있어, 실린더블럭의 내경을 따라 체적을 변형하여 유체를 펌핑하는 상,하부측 피스톤의 내경으로부터에 결합되어 크랭크축의 회전을 구름 지지하는 부싱이 피스톤 내경으로부터 유동되지 않도록 구성하는 한편, 상,하부측의 피스톤을 연결하는 연결 지지구로부터 안정된 연결 결합을 구현하고, 피스톤 내부측 부싱과 편심축에서 발생하는 슬러지의 배출이 용이하도록 하며, 실린더블럭의 내경으로부터 피스톤의 주요부분이 마모되는 것을 방지하여 피스톤의 수명연장은 물론, 펌프의 흡입과 토출이 효율적으로 작동될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 구동모터로부터 연결 설치되어 두 개의 크랭크축으로서 동력을 전달하는 기어박스와, 상기 기어박스 일측에 설치되며, 일측에 흡입구와 타측에 토출구가 마련되고, 상기 흡입구와 토출구측과 연통되는 상하부측에 상기 크랭크축이 안내 설치되는 원형의 용적실이 대응되게 형성되며, 일측에 덮개가 설치된 실린더블럭과, 상기 크랭크축 단부로부터 설치되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 외측둘레에 설치되는 부싱과, 외측에 일자형의 연결부가 돌출 형성된 원통형으로 상기 부싱 외측둘레에 설치되어 상기 용적실 내에는 유체를 펌핑하기 위한 피스톤과, 상기 피스톤의 연결부의 단부를 안내 지지하며 실린더블럭의 흡입구와 토출구 사이에 설치되는 연결지지구를 포함하여 구성된 용적식 펌프에 있어서, 상기 피스톤의 내경과 부싱의 외경에는 회전을 방지하기 위한 평면부가 형성되어 피스톤으로부터 부싱의 회전이 방지되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용적식 펌프는, 피스톤의 내경과 부싱의 외경에 평면부를 형성시켜 이들의 결합으로서 피스톤의 내경으로부터 부싱이 회전(미끄러짐)을 방지할 수 있음은 물론, 상부와 하부로 나뉘어지는 피스톤과 연결 지지구와의 안정된 결합과 함께 실린더블럭의 양측에 설치된 덮개의 이면, 혹은 피스톤 양측면에 형성된 형성된 요홈을 통해 부싱에 누적되어 떨어져나가는 슬러지의 순환 토출이 용이하도록 하며, 펌핑시 용적실 내경으로부터 접촉이 잦은 피스톤의 특정부위에 결합돌부를 형성시켜 줌으로써, 잦은 접촉부위의 마모에 따른 피스톤의 수명을 연장과 안정된 펌핑구동을 구현할 수 있는 효과가 제공된다.
도 1은 일반적인 용적식 펌프를 도시한 측단면도,
도 2는 본 발명의 용적식 펌프의 주요 구성요소를 분리하여 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 용적식 펌프가 조립된 상태를 도시한 종단면도,
도 4는 본 발명에 따른 용적식 펌프가 작동상태를 보여주는 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 용적식 펌프의 작용시 슬어지 배출상태를 보여주기 위해 커버와 실린더블럭의 일부분을 절개하여 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 용적식 펌프를 구성하는 상,하부측 피스톤의 결합상태를 일예로 예시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 용적식 펌프를 구성하는 상,하부측 피스톤의 일 실시예를 도시한 사시도,
도 8은 도 7에서의 상,하부측 피스톤을 실린더블럭에 조립한 상태를 도시한 종단면도,
도 9는 본 발명에 따른 용적식 펌프의 상,하부측 피스톤이 일체로 성형된 상태를 도시한 사시도,
도 10은 도 9에서의 피스톤을 실린더블럭에 조립한 상태를 도시한 종단면도,
도 11은 본 발명에 따른 일 실시예의 피스톤을 도시한 사시도,
도 12는 도 11에서 용적식 펌프의 피스톤 작용시 슬어지 배출상태를 보여주는 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 단원통 용적식 펌프의 실린더블럭 내에 적용되는 피스톤을 도시한 사시도,
도 14는 도 13에서 피스톤이 적용 설치된 예를 도시한 종단면도.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은, 구동모터(M)로부터 연결 설치되어 두 개의 크랭크축(P)으로서 동력을 전달하는 기어박스(10)와, 상기 기어박스(10)의 크랭크축으로부터 연결 설치되며, 일측에 흡입구(21)와 타측에 토출구(22)가 마련되고, 상기 흡입구(21)와 토출구(22)측과 연통되는 상하부측에 상기 크랭크축(P)이 안내 설치되는 원형의 용적실(23)(24)이 대응되게 형성되며, 양측에 덮개(25)가 각각 설치되는 실린더블럭(20)과, 상기 크랭크축(P)의 외측둘레에 설치되는 부싱(B)과, 외측에 일자형의 연결부(31,41)가 돌출형성된 원통형으로 상기 부싱(B) 외측둘레에 설치되어 상기 용적실(23)(24) 내에는 유체를 펌핑하기 위한 피스톤(30)(40)과, 상기 피스톤(30)(40)의 연결부(31)(41) 단부를 안내 지지하며 실린더블럭의 흡입구와 토출구 사이에 설치되는 연결지지구(50)를 포함하여 구성된 용적식 펌프(100)에 있어서, 상기 피스톤(30)(40)의 내경과 부싱(B)의 외경에는 회전을 방지하기 위한 평면부(30a)(40a)(B1)가 형성되어 피스톤(30)(40)으로부터 부싱(B)의 회전이 방지되도록 구성된다. 상기 평면부(30a)(40a)(B1)는 도면상에서 미도시되었지만, 적어도 하나 이상 더 형성하여도 좋다. 한편, 상기 연결 지지구(50)에 양측이 결합되는 피스톤(30)(40)측 연결부(31)(41)의 외측면에는 밀착 결합을 위한 결합돌부(31a)(41a)가 다수개 형성된다. 본 발명에 따른 일 실시예로서, 상기 실린더블럭(20)의 양측면에 밀착 설치되는 덮개(25)의 내측면에는 용적실(23)(24)에 유입된 이물질을 배출을 실린더블럭(20)의 용적실(23)(24)에서 흡입구(21)측으로 유도하기 위한 요홈(25a)이 함몰 형성된다. 즉, 상기 요홈(25a)은 경사지게 형성되며, 그 길이는 용적실(23)(24)에서 흡입구(21)를 경유할 수 있는 길이로 형성된다. 또한 본 발명의 일 실시예로서, 상기 피스톤(30)(40)은 실린더블럭(20)의 용적실 내경으로부터 접촉이 잦아 마모가 발생하는 외직경 상에 호형의 돌출턱(32)(42)이 연결부(31)(41)의 양측로부터 연장 형성되도록 한다. 첨부된 도 9 및 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이 본 발명의 용적식 펌프(100)에 있어서, 상기 피스톤(30)(40)의 연결부(33)는 하나로 연이어 형성할 수도 있다. 결국, 상기 피스톤(30)(40)을 구성함에 있어, 연결 지지구(50)의 구성요소를 생략할 수도 있다. 첨부된 도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 일 실시예를 도시한 것으로, 단원통 용적식 펌프를 구성함에 있어, 실린더블럭(60)내에 피스톤(40)을 적용한 예이다. 상기 피스톤(40)은 상술한 바와 같이 연결부(41)를 갖고 일측면에 요홈(43)이 형성되며, 외직경부에 돌출턱(42)가 형성된 구조로서 흡입구(61)와 타측에 토출구(62)가 마련된 단원통 용적식 펌프에 설치되어도 좋다. 상기와 같이 구성된 본 발명인 용적식 펌프에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면, 용적식 펌프와 연결 설치되는 구동모터(M)로부터 동력이 진행됨에 따라 기어박스(10)측의 크랭크축(P)을 통해 펌핑 동작이 교호로 이루어진다. 이때 실린더블럭(20)의 용적실(23)(24)에 내에서 작동하는 상부측과 하부측 피스톤(30)(40)은 흡입구(21)를 통해 유입되는 유체가 용적실(23)(24) 내부로 유입되고, 상기 크랭크축(P)의 편차에 따라 부싱(B)의 내경으로부터 회전되어 피스톤(30)(40)의 펌핑작용으로서 토출구(22)측으로 유체를 송출시킨다. 상기 크랭크축(P)의 편차에 따라 각기 상,하부측 피스톤(30)(40)은 첨부된 도 4에서 도시된 바와 같은 형태로 펌핑된다. 여기서 피스톤(30)(40)이 설치된 부싱(B)은 크랭크축(P)과는 미끄러짐이 일어나되, 피스톤의 내경에 일치되어 결합될 수 있도록 형성된 평면부(30a)(40a)(B1)의 안정된 결합으로서 피스톤(30)(40)은 상기 크랭크축(P)의 편차정도에 의해 용적실로부터 상,하 좌,우방향으로 일정 궤도를 갖고 펌핑동작된다. 즉, 상기 크랭크축(P)은 피스톤(30)(40)으로부터 안정되게 결합된 부싱(B)의 내경에서 미끄러짐이 이루어지는 것으로서 상기와 같이 피스톤의 정확한 흡입, 압축 동작으로서 안정된 펌핑효과를 구할 수 있게 된다. 상기 부싱의 평면부(B1)와 피스톤(30)(40)의 평면부(30a)(40a)의 일치로 인한 결합은 부싱(B)이 피스톤(30)(40)과의 결합 이후 피스톤(30)(40)의 내경으로부터 미끄러지지 않게 됨으로 피스톤 내경이 마모되는 것을 방지할 수 있으므로 피스톤의 정확한 펌핑동작을 구현할 수 있게 된다. 한편, 상부측의 피스톤(30)과 하부측의 피스톤(40)의 각 연결부(31)(41)가 결합되는 연결 지지구(50)로부터는 상기 피스톤(30)(40)의 연결부 외측에 마련된 다수개의 결합돌부(31a)(41a)는 연결 지지구(50)를 구성하는 지지플레이트(51)의 내측면에 밀착되면서 상기 연결부의 단부측 조립홈은 그 중앙에 위치한 조립턱(52)에 결합됨으로써, 상부측과 하부측 피스톤의 연결을 보다 견고하게 유지시켜 피스톤의 안정된 펌핑동작을 돕는다. 상기와 같이 펌핑되어 유체를 일방향으로 송출하는 용적식 펌프(100)에 있어, 상기 실린더블럭(20)의 양측에 설치된 덮개(25)의 이면에는 경사진 형상의 요홈(25a)이 소정 깊이로 함몰 형성되면서 용적실(23)(24)에서 유체가 유입되어 흡입구(21)측 통로상으로 위치되기 때문에, 용적실(23)(24) 내부에서의 흡입, 배출에 따른 압축 펌핑동작 중에 첨부된 도 5에서 도시된 화살표 방향과 같이 상기 피스톤(30)(40)의 내경에 결합된 부싱(B), 부싱(B)에 결합된 크랭크축(P)의 결합부위로부터 누적되어 발생하는 슬러지를 별도로 배출하는 효과를 주므로 용적실 내부로부터 이물질에 축적을 방지하여 피스톤(30)(40)의 원활한 펌핑동작을 돕는 효과를 갖는다. 상기와 같은 일 예로서 첨부된 도 11 및 도 12에서 도시한 바와 같이 상기 피스톤(30)(40)의 양측면에 적용된 요홈(33)(34) 또한 상술한 바와 같이 용적식 펌프의 흡입과 압축에 따른 펌핑과정에서 슬러지를 용이하게 배출함으로써 원활한 펌핑동작을 돕는 효과를 갖게 된다. 한편, 본 발명에 따른 일 실시예로서, 첨부된 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이 용적실(23)(24)의 내부에서 동작하는 피스톤(30)(40)의 외직경상에 형성된 돌출턱(32)(42)은 용적실로부터 잦은 마찰에 의해 접촉되는 부위의 부분적인 마모를 감안한 것으로, 피스톤(30)(40)의 교체주기를 최대한 연장할 수 있는 효과를 갖게 된다. 한편, 본 발명에 따른 용적식 펌프에 적용되는 상기 피스톤(30)(40)은 첨부된 도 9 및 도 10에서 도시한 바와 같이 피스톤(30)(40)의 연결부(33)는 분리식이 아닌 일체로 구성하여 적용함으로써, 연결 지지구(50)를 생략한 상태에서 바로 실린더 블럭(20) 내에 설치하여 사용할 수 있다. 한편, 첨부된 도 13 및 도 14는 단원통 용적식 펌프의 실린더블럭(60)에 단일 피스톤(40) 및 부싱(B), 크랭크축(P)이 적용된 예로서, 이는 상술한 바와 같이 요홈(43)으로부터의 슬러지 제거, 돌출턱(42)에 의한 특정부위의 편마모를 방지할 수 있는 것으로, 단원통 용적식 펌프의 구동에도 동일한 효과를 갖는다.
P: 크랭크축 10: 기어박스
20: 실린더블럭 21: 흡입구
22: 토출구 23,24: 용적실
25: 덮개 25a: 요홈
30,40: 피스톤 30a,40a,B: 평면부
31,41: 연결부 31a,41a: 결합돌부
32,42: 돌출턱 33,43: 요홈
50: 연결 지지구 51: 지지플레이트
52: 조립턱 |
