KR100210224B1 - 다이어프램 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토출되는 유체의 맥동 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 간단한 구조의 다이어프램 펌프에 관한 것으로, 유체의 토출이 단속적으로 이루어지는 다이어프램 펌프에 있어서, 상기 펌프의 펌프 헤드측 토출공과 연통되며 배출측 토출공이 형성되어 있는 에어 챔버를 상기 펌프 헤드 측벽에 설치하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이어프램 펌프

제1도는 종래의 다이어프램 펌프의 일례를 설명하기 위한 개략적인 도면.

제2도는 종래 유체 관로 중간에 에어 챔버가 설치되어 있는 예를 나타내는 도면.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램 펌프의 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면.

제4도는(a) 및 (b)는 제3도 실시예의 변형 실시예들.

제5도는(a) 내지 (c)는 본 발명의 또 다른 실시예들.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 펌프 헤드 110 : 다이어 프램

20 : 에어챔버 23 : 격판

24 : 토출 파이프 50 : 토출측 커넥터

본 발명은 다이어프램 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토출되는 유체의 맥동 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 간단한 구조의 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

다이어프램 펌프는 모터의 회전 운동을 캠 등의 기구를 통해 다이어 프램의 직선 왕복 운동으로 변환시킴으로써 유체를 펌핑하는 장치로, 토출 유량의 변동이 적기 때문에 액상의 화학 약품이나 약제등의 정량 주입에 일반적으로 사용되고 있다.

제1도는 종래의 다이어프램 펌프의 일례를 설명하기 위한 개략적인 도면으로, 펌프 헤드(100)의 개구부에는 다이어프램(110)이 서포트 링(120)에 의해 설치되어 펌프실(130)을 형성하게 되며, 동체의 하부 및 상부에는 흡입공(105) 및 토출공(106)이 형성되어 있다.

흡입공(105) 및 토출공(106)은 체크볼(140)에 의해 개방 또는 폐쇄되는 바, 펌프 헤드(100)의 흡입공(105) 외측 및 토출측 커넥터(160)에는, 제1도 (c)에 도시되어 있는 바와 같은 십자형 홈 형상의 개방측 밸브 시트(141)가 형성되어 있으며, 펌프 헤드(100)의 토출공(106) 외측 및 흡입측 커넥터(150)에는, 테이퍼형의 폐쇄측 밸브 시트(142)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래의 일반적인 다이어프램 펌프의 작동을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

펌프를 구동시키기 위해 모터를 구동시키면, 모터의 회전 운동은 편심캠등의 기구에 의해 다이어프램 샤프트(111)의 왕복운동으로 바뀌게 되어, 다이어프램(110)은 전후진 작동하게 된다. 제1도 (a)는 다이어프램이 후진 작동되어 있는 상태 즉, 흡입 행정을 나타내며, 제1도 (b)는 다이어프램이 전진작동되어 있는 상태 즉, 토출 행정을 나타내고 있다.

흡입 행정시에는 펌프실 내의 부압에 의해 흡입측 및 토출측 체크볼(140)이 모두 펌프 헤드(100)의 중심 방향으로 이동하게 되는 데, 펌프 헤드(100)의 흡입공(105) 외측에는 개방측 밸브 시트(141)이 형성되어 있음으로 인해 유체가 십자홈을 따라 펌프실(130) 내로 흡입되게 되며, 토출공(106)은 체크볼에 의해 폐쇄되게 된다. 다음의 전진 행정에서는 체크볼이 모두 펌프 헤드(100)의 외측 방향으로 이동하게 되므로, 흡입공(105)은 폐쇄되고 토출공(106)만 개방되어 펌프실 내의 유체가 토출측 커넥터(160)에 형성되어 있는 십자홈을 따라 외부로 토출되게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 다이어프램 펌프는 장시간으로 볼 때는 평균적인 토출량이 거의 일정하다는 장점이 있으나, 펌핑 작용이 흡입 행정 및 토출 행정으로 구분되어 단속적으로 이루어지기 때문에, 제1도 (d)에 도시되어 있는 바와 같이 토출되는 유량에 맥동 현상이 발생한다는 근본적인 문제점을 안고 있었다.

이러한 토출 유량의 맥동을 방지하기 위한 것으로, 종래에도 펌프를 두개이상 병렬로 연결하여 그 행정을 달리함으로써 맥동을 줄이는 방식(제1도(e) 참조)이나, 제2도에 도시되어 있는 바와 같이 유체 관로 중간에 에어 챔버(200)를 설치하여 토출 행정 중에는 에어 챔버 내의 공기가 압축됨으로 인해 토출 배관(210) 측으로의 토출량을 감소시키고, 흡입 행정 중에는 압축되었던 공기의 팽창력에 의해 토출 행정 중 에어 챔버에 저장되었던 유체를 토출 배관(210) 측으로 토출시키도록 하는 방식이 사용되었다. 미설명 부호 201은 압력계이다.

그러나, 펌프를 두 개 이상 병렬로 연결하는 방식은 그 효과에 비해 설치 비용이 급격히 상승한다는 문제점이 있었으며, 유체 관로 중간에 에어 챔버를 설치하는 방식의 경우 그 설치 작업이 용이하지 않을 뿐 아니라 펌프의 커넥터 및 유체 관로가 튜브 타입인 경우에는 설치가 곤란하였다.

또한, 펌프 작동중의 에어 챔버의 진동에 의해 그 연결부가 파손되는 경우가 빈번하였으며, 펌프에서의 토출 유량 자체의 맥동을 근본적으로 제거한 것이 아니기 때문에, 맥동에 의한 워터 햄머링(water hammering)이 발생하여 과압시 배관 등이 파손될 우려가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 토출되는 유체의 맥동 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 간단한 구조의 다이어프램 펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이어프램 펌프는, 펌프 헤드측 토출공과 연통되며 배출측 토출공이 형성되어 있는 에어 챔버를 상기 펌프 헤드 측벽에 설치하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램 펌프의 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면으로, 제3도 (a)는 요부 종단면도, 제3도 (b)는 에어 챔버의 정면도를 각각 나타낸다.

이하 설명에서, 종래와 동일한 구성으로서 본 발명을 이해하는 데 있어서 중요하지 않은 사항은 그 설명을 생략하기로 한다.

펌프 헤드(10)의 동체(12) 상부 및 하부에는 체크 볼(15)에 의해 개방 또는 폐쇄되는 흡입공(13) 및 헤드측 토출공(14)이 각각 형성되어 있으며, 흡입공 외측에는 흡입 통로(41)가 형성되어 있는 흡입측 커넥터(40)가 결합되고, 헤드측 토출공(14)의 외측으로는 캡(50)이 결합된다.

펌프 헤드(10)의 측벽(11)에는 에어 챔버(20)가 설치되는 바, 에어 챔버(20)는 펌프 헤드(10)의 측벽에 형성되는 있는 연통공(16) 및 에어 챔버의 동체(22) 측단에 형성되어 있는 연통홈(25)을 통해 헤드측 토출공(14)과 연통된다. 에어 챔버(20)의 내경을 크게하여 동체(22) 내측벽이 연통공(16)의 바깥쪽에 위치하도록 한다면 연통홈(25)은 생략될 수 있다.

에어 챔버(20)의 측벽(21)에는 하단이 개구되어 있는 원통형의 격판(23)이 형성되어 있으며, 동체(22) 상부에는 배출측 토출공(51)이 형성되어 있는 토출측 커넥터(50)가 결합되는 바, 토출공(51)의 출구측의 직경이 입구측 직경보다 작게 형성되어 있다. 본 실시예에서는 격판(22)의 하부가 직선상으로 전체 폭에 걸쳐 개구되어 있는 것으로 도시되었으나 개구부는 원형공으로 형성하는 것이 가공상 용이하다.

토출측 커넥터(50)의 하부에는 토출 파이프(24)가 패킹(33)을 매개로 압입 결합되어 격판(23)을 관통하여 에어 챔버 하부까지 연장된다.

도면 중 미설명 부호 31, 32는 공기 및 유체의 유출을 방지하기 위한 패킹, 27은 에어 챔버를 펌프 헤드에 결합시키기 위한 볼트공, 60은 드레인 밸브(drain valve), 52는 에어 벨트 밸브(air velt velve)를 각각 나타내고 있다.

상기 실시예와 같이 구성된 다이어프램 펌프의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

동작 상태에서의 에어 챔버(20)는 제3도(b)에 도시되어 있는 바와 같은 상태가 된다. 즉, 격판(23)과 동체(22)사이의 공간(A) 및 격판 내부의 하부 공간(B)에는 펌핑 대상 유체가 채워져 있게 되며, 격판 내부 상부 공간(C)에는 공기가 채워져 있게 되는 바, 공간 C에 채워져 있는 공기는 패킹 32, 패킹 33 및 하부의 유체에 의해 외부와 완전히 차단됨으로써 항상 일정량의 공기량을 유지하게 된다.

제3도(a)의 상태에서 다이어프램(110)이 전진하면 즉, 토출 행정시에는 토출측 체크볼(15)이 상방으로 이동되어 헤드측 토출공(14)이 개방됨과 동시에 이전의 흡입 행정시 펌프실(130)내에 유입되어 있던 유체가 헤드측 토출공(14) 및 연통공(16)을 통하여 에어 쳄버(20) 내로 토출된다. 이에 따라 에어 챔버(20)내 유체의 압력이 상승하여 공간 C의 공기가 압축되며 격판 내부의 유체의 수위가 상승하게 된다. 즉, 연통공(16)을 통해 에어 챔버(20) 내로 유입되는 유체의 양 전체가 토출 파이프(24) 및 배출측 토출공(51)을 통해 토출되는 것이 아니고, 그중 일부는 격판 내부의 유체의 수위가 상승 및 공기의 압력 증가에 기여하게 되므로 토출 유량의 급격한 변동이 방지된다.

이어지는 흡입 행정시에는 헤드측 토출공(14)이 폐쇄되어 에어 챔버 내부에 있는 유체의 역류가 방지됨과 동시에 에어 챔버(20)로의 유체 토출이 정지됨 된다. 그러나, 이전의 토출 행정시 압축되었던 에어 챔버 내의 공기압에 의해 에어 챔버 내부의 유체는 지속적으로 토출 파이프(24) 및 배출측 토출공(51)을 통해 토출됨과 동시에 격판 내부의 유체의 수위는 점차 감소하게 된다.

따라서, 토출 유량이 급격히 감소되지 알고 토출 행정시와 거의 균등하게 된다.

또한, 배출측 토출공(51)의 출구측의 직경이 입구측 직경보다 작게 형성되어 있음으로 인해 토출 파이프(24) 내부를 통과하는 유체의 토출량에 미소 변동이 있더라도 그 변동의 진폭이 소경의 출구측을 통과하며 작아지게 되므로 토출되는 유체의 맥동 현상은 더욱 감소된다.

제4도 (a) 및 (b)는 상기 실시예의 변형 실시예로, 제4도 (a)는 챔버(20)의 동체(22) 및 격판(23)을 펌프 헤드(10)의 측벽(11)에 일체로 형성시키고, 그 개구부에 별도로 형성된 측벽(21)을 결합시킨 것을 나타내고 있으며, 제4도 (b)는 토출 파이프(24)의 토출측 커넥터(50) 및 격판(23)에의 결합 방식을 압입식이 아닌 나사 결합 방식으로 변형한 실시예를 나타내고 있다.

제5도 (a) 내지 (c)는 본 발명의 또 다른 실시예들로, 제5도 (a)는 격판을 생략한 것을, 제5도 (b)는 연통홈(25)은 에어 쳄버의 상부에 토출측 커넥터(50) 및 배출측 토출공은 에어 챔버의 하부에 각각 설치한 것을, 제5도 (c)는 제5도 (b)의 실시예에서 격판(23) 및 토출 파이프(24)를 생략한 것을 각각 나타내고 있다. 상기 실시예들은 제3도의 실시예와 그 작동 원리가 같으므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 배출측 토출공이 에어 챔버 하부에 형성되어 있는 경우, 배출측 토출공이 공기가 아닌 펌핑 대상 유체에 직접 접하게 되므로 제5도 (c)의 실시예에서와 같이 토출 파이프즐 생략할 수 있는 것이며, 제5도 (a) 나 (c)의 실시예와 같이 격판을 생략하는 경우, 흡입 행정에 따른 체크볼의 폐쇄 작동시 미소량의 공기가 연통공을 통해 펌프실로 누출될 수 있으나, 흡입 행정시에는 흡입공을 통해 유체가 밀려들어오는 상태이므로 미소량의 공기가 에어 챔버로부터 펌프실로 누출된다 하더라도 흡입공을 통해 외부로 빠져나가지는 못하게 되며, 다음의 토출 행정시 유체와 함께 다시 에어 챔버내로 토출되게 되므로 공기 누출에 의한 에어 챔버내 공기량의 감소는 무시될 수 있을 정도이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프에 따르면, 간단한 구조로, 토출되는 유체의 맥동 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 별도의 에어 챔버 및 배관 부품을 설치할 필요가 없으므로 장비의 설치 작업을 단순화시킴과 동시에 설치비를 절감시킬 수 있게 된다. 또한, 종래에는 에어 챔버를 설치하여 유체의 맥동 현상을 감소시킨다 하여도 다이어프램 펌프 자체로부터는 단속적으로 유체가 토출됨으로 인해 워터 햄머링에 의한 배관의 파손이 빈번하였으며 소음이 심했으나, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프는 자체적으로 유체의 맥동을 감소시켜 토출하게 되므로 배관계의 파손을 미연에 방지할 수 있으며, 소음을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 설명의 편의상 특정 형식의 다이어프램 펌프를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 기타 형식의 다이어프램 펌프 및 흡입 및 송출이 단속적으로 이루어짐으로 인해 유량의 맥동이 발생하는 기타 형식의 펌프에 적용될 수 있음은 당연하다.

또한 상기한 실시에는 본 발명의 예시적인 실시예에 불과하므로, 청구 범위에 명기된 본 발명의 정신과 범위 내에서 여러 가지로 변형 또는 변경이 가능하다. 예컨데, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면, 상기 실시예에 나타난 연통공을 별도의 파이프로 형성한다든지, 격판의 형상을 변경한다든지, 토출측 커넥터의 형상을 변경하는 등 본 발명을 극히 용이하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 유체의 토출이 단속적으로 이루어지는 다이어프램 펌프에 있어서, 내부에 다이어프램이 설치되며 토출공 및 흡입공이 형성된 펌프 헤드와; 배출측 토출공이 형성되어 있으며, 상기 펌프 헤드의 측벽에 결합되어 상기 펌프 헤드측 토출공과 연통되는 에어 챔버와; 상기 에어 챔버의 내부 공간에 설치되며, 하부가 개구되어 있는 원통형의 격판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 펌프 헤드의 헤드측 토출공으로부터 연장되며 상기 펌프 헤드의 측벽을 관통하여 형성되는 연통공을 통해 상기 펌프의 펌프 헤드측 토출구와 상기 에어 챔버가 연통되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
3. 제1항에 있어서, 상기 배출측 토출공은 상기 에어챔버에 결합되는 토출측 커넥터에 형성되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
4. 제1항에 있어서, 상기 배출측 토출공의 출구측의 직경이 입구측 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
5. 제1항에 있어서, 상기 배출측 토출공이 상기 에어 챔버의 상부에 설치되어 있으며, 상기 배출측 토출공으로부터 상기 에어 챔버의 하부까지 연장되는 토출 파이프를 구비 한 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
6. 제1항에 있어서, 상기 격판 및 상기 에어 챔버 동체가 상기 펌프 헤드의 측벽에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
7. 제1항에 있어서, 상기 배출측 토출공이 상기 에어 챔버의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.