KR20090126599A - 정밀유량제어에 적용되는 로타리 피스톤 펌프를 사용하는구성요소와 연결방식. - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀유량제어에 적용되는 로타리 피스톤 펌프(rotary piston pump)를 사용하는 구성요소와 연결방식에 관한 것이다. 상기 구성요소는 펌프 헤드부분(도 2), 동력 전달부분(도 6), 펌프와 원동기를 결합하고 유량범위를 결정하는 메인 베이스(도 5)이다. 연결방식은 유량범위를 결정하는 메인 베이스의 형상(도 5)에 따라 다양한 유량범위를 가지게 된다. 메인 베이스(도 5)와 연결되는 펌프 헤드부분(도 2)의 실린더 중심축과 원동기 회전축간의 엇각에 의해 흐르는 유체의 량이 결정된다.

메인 베이스(도 5)는 1개의 부품으로 가공되어 진동에 의한 조정각도 변위, 안정성 문제를 해결하였다.

로타리 피스톤 펌프

Description

정밀유량제어에 적용되는 로타리 피스톤 펌프를 사용하는 구성요소와 연결방식.{Flow Control System with Rotary Pistion Pump}

발명은 특허청구범위 제1항에 전제부에 따르는 정밀유량제어에 적용되는 로타리 피스톤 펌프(rotary piston pump)를 사용하는 구성요소와 연결방식에 관한 것이다.

펌프 헤드(도 2)는 피스톤의 상하왕복운동과 회전운동을 통해 매질의 펌핑(Pumping)작용과 입출력 개ㆍ페 기능을 동시에 처리하는 구조로 되어 있다. 상ㆍ하왕복운동은 유체나 공압과 같은 매질의 압력차를 발생시키고 회전운동은 피스톤 홈(D-Cut)의 각도별 위상차에 의해 입력과 출력 구멍의 개폐기능을 회전각도에 따라 순차적으로 일어나게 한다. 피스톤 상ㆍ하 왕복운동시에 최대, 최소 stroke의 상대위치 변이는 실린더 중심축과 원동축 간의 각도 차이가 증가함에 따라 그 크기가 선형적으로 증가한다.

동력전달부분(도 6)은 원동축의 회전운동을 피스톤의 상하왕복운동과 회전운동으로 변환하는 기능을 수행하는 구조로 만들어진다. 피스톤은 구명베어링의 중심을 관통하는 내경원에 피스톤의 축 중심과 직각인 핀으로 연결되어 Rotate, Yaw, Rolling, Sliding 운동이 일어나면서 펌프 헤드내에서 회전과 상하왕복운동을 수행하게 된다.

메인 베이스(도 5)는 원동기에서 전달된 힘으로 원활한 펌프 작용을 하는 각 부분을 고정해주는 기능을 목적으로 한다. 펌프 헤드는 원동축과 각도가 기울어지게 체결된다. 기울어진 각도에 따라 회전당 유량값이 정해진다.

본 발명은 국내 특허출원번호 10-2004-0013230과 20-2002-0012716과 같은 튜빙 펌프과 같은 정밀유량제어를 목적으로 제작된 펌프이다. 튜빙 펌프는 튜브로 관을 롤러로 회전시키면서 유량의 이송시킨다. tube에 가해지는 롤러의 외압과 반복적인 형상변경은 tube 내경의 크기와 탄력성 저하를 야기한다. 따라서 점진적으로 롤러와 맞닫은 tube는 변형에 의해 단시간내에 토출되는 유량값이 변한다. 그와 더불어 높은 온도와 내화학적 특징을 만족시키기에는 tube를 구성하는 물질의 종류와 사용시간에 의해 많은 제약이 있게 된다. 본 발명 로타리 피스톤 펌프는 피스톤과 실린더가 모두 세라믹 재질로 구성되어 기본적인 내화학성과 내열성, 내마모성이 매우 우수하다. 또한 펌프 헤드(도 2)의 재질을 내화학성이 우수한 재질의 금속으로 구성할 수 있어 tubing pump와 차별되는 상황에서 사용할 수 있다.

우수한 내열, 내마모성, 내화학적 특징을 지닌 세라믹으로 실린더와 피스톤을 만들고, 유량별 요구사항에 따라 펌프 헤드 체결 각도를 설계하였다. 그리고, 원동기가 분당 회전하는 속도를 가변적으로 적용하면 원동기의 회전속도에 따라 폭넓은 유량값을 정밀하게 제어할 수 있다.

우수한 내열, 내마모성, 내화학적 특징을 지닌 세라믹으로 실린더와 피스톤을 만들고, 유량별 요구사항에 따라 펌프 헤드 체결 각도를 설계하였다. 그리고, 원동기가 분당 회전하는 속도를 가변적으로 적용하면 원동기의 회전속도에 따라 폭넓은 유량값을 정밀하게 제어할 수 있다.

세라믹으로 만들어진 피스톤과 실린더의 펌프 헤드는 요구되는 유량값에 맞게 정확히 계산된 각도로 가공 후 체결되어 진다. 체결된 펌프 헤드의 피스톤은 원동기의 원운동을 전달받아 피스톤의 상하 운동과 회전운동을 하게 되고, 입력과 출력 포트의 순차적인 개폐 과정상에서 유량의 흡입과 토출이 동시에 진행된다. 유량에 따른 펌프 헤드, 펌프 헤드의 체결 조건의 설계 및 가장 심플한 구조와 요소로 구성하는 것이 본 발명의 내용이다.

생산 단가, 내진동 성능 향상, 심플한 외관 형상, 전체 크기 축소의 효과가 있음.

정밀유량제어에 사용되는 로타리 피스톤 펌프는 의약품, 식품 분야에서 제품의 충진에 사용한다. 그리고 시약의 정밀한 양을 투여하는 분야에 적용되고 있다.

도 1은 로타리 피스톤 펌프 전체 조립도

도 2는 펌프 헤드 3차원 그림

도 3은 로타리 피스톤 펌프 전체 조립 절삭 3차원 도면

도 4는 펌프 헤드 및 피스톤 정면 절삭도

도 5는 메인 베이스 정면 절삭도

도 6은 동력 전달부 정면 절삭도

Claims (8)

1. 로타리 피스톤 펌프의 연결방식과 구조에 관한 것이다.

   a.펌프 헤드(도 2)는 메인 베이스의 기울어진 면에 펌프 헤드가 위치.

   b.펌프 헤드(도 2)는 유체의 입력과 출력포트 면에 수직되는 방향에 체결용 구멍(1-a와 1-b)이 위치.

   c.메인 베이스(도 5)의 펌프 헤드 체결은 2개의 구멍이 기울어진 경사면에 수직으로 위치(1-a와 1-b).

   d.펌프 헤드(도 2)와 메인 베이스(도 5)를 체결하면 기울어진 경사면에 수평되는 위치에 유체의 입력, 출력 포트(2)가 좌우에 위치(조립도 도 1).

   e.피스톤의 구조(도 6)는 동력 전달부분(도 6)과 연결되는 연결용 핀(3)과 D-Cut(4)면이 수직이 되는 형상을 지니고 있다. 즉 피스톤 축과 D-Cut(4) 면이 90°, 270°로 조립되어 있다. 보통은 90° 형상으로 조립하여 사용하며,

   f.동력 전달부분(도 6)은 원동기 축을 삽입하여 고정용 볼트로 고정한다. 원통형의 우측면은 원동기축(5) 연결을 위해 구멍(6)이 있고, 원동기 축을 고정하는 나사산 구멍(7)과 볼트가 있다. 반대편 좌측은 피스톤이 연결되어 회전과 기울어진 각도에 따라 기구적 간섭이 없도록 컵 모양으로 원통 내부를 가공한다(8). 파여진 안쪽 면과 바깥쪽 면을 구분하는 경계부분에 구면베어링(9)이 장착되어 있고, 구면 베어링(9) 내경원과 피스톤의 연결용 핀(3)이 삽입되어 있으며,

   g.구면 베어링(5)과 피스톤의 연결용 핀(3)은 고정되어 있지 않다. 피스톤은 펌프 헤드(도 2)의 실린더 면을 따라 동선상에 유동적으로 움직이고 동선상의 위치는 구면 베어링(9)의 내경원에 연결된 피스톤의 연결용 핀(3)의 위상차에 따라 결정된다. 구명 베어링(5)은 피스톤은 원동기축과 펌프 헤드(도 2)간의 기울어진 각도에 따라 3축 운동과 구름운동을 하며,

   h.원동기는 일반적으로 사용하는 범용 전기 모터를 사용한다. 모터의 체결용 나사를 조립하기 위해 4면의 각 모서리 부근에 체결용 볼트가 위치하도록 메인 베이스(도 5)에 4개의 Counter Bore Type으로 구멍(10) 메인 베이스(도 5) 측면에 위치.

   i.구면 베어링(9)과 피스톤의 연결 핀(3)은 서로 미끄럼 운동을 한다. 마찰 발생으로 인해 생기는 소음과 기구적 손상방지를 위해 메인 베이스(도 5)에 윤활유 주입용 구멍을 측면에 위치.

   j.동력 전달부분(도 6)과 원동기축(5)에 고정용 볼트로 체결을 한다. 모든 구성 요소를 조립한 후에도 고정용 볼트부분을 점검하거나 조정하기 위한 구멍이 메인 베이스(도 5) 측면에 위치.
2. 청구항 1항의 청구내용 a에 있어 기울어진 경사면과 체결된 펌프헤드 위치.
3. 청구항1항의 청구내용 c에 있어 경사면과 수직인 펌프 헤드 체결용 볼트 체결용 나사산의 구멍의 위치
4. 청구항 1항 청구내용d에 있어 청구항 3항 입출력 포트의 경사면에 대한 상대적인 위치, 입출력 포트는 경사면에 대한수평위치, 체결용 볼트 나사산 구멍의 경사면에 대한 수직 위치
5. 청구항 1항 청구내용 h에 있어 원동기와 메인 베이스 체결용 구멍의 위치
6. 청구항 1항 청구내용 j에 있어 메인 베이스의 윤활유 주입구 구멍 위치
7. 청구항 1항 청구내용 i에 있어 동력 전달부분 조정 및 점검용 구멍 위치
8. 상기 항목에 있어 고정된 형태의 경사각을 이룬 구조물에 펌프 헤드를 체결한 구조와 위치

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