KR910006336B1 - 펌프와 이를 이용한 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

펌프와 이를 이용한 장치

제1도는 본 발명에 따른 유체공급장치의 개략측면도.

제2도는 제1도에서 보인 펌프의 부분확대도.

제3도는 제2도 펌프의 내부구조를 보인 상세단면도.

제4도는 제3도 장치의 개략단면을 보인 것으로, 제5도의 4-4선 단면도.

제5도는 피스턴행정의 상측부에 피스턴이 놓여 있음을 보인 제3도 장치의 종단면도.

제6도는 피스턴이 피스턴행정의 하측부에 놓여 있음을 보인 제7도의 6-6선 단면을 취한 제3도 장치의 개략단면도.

제7도는 피스턴이 그 행정의 하측부에 놓여 있음을 보인 제3도 장치의 종단면도.

제8도는 피스턴이 그 행정의 상측부에 놓여 있음을 보인 제9도의 8-8선 단면을 취한 제3도 장치의 개략단면도.

제9도는 피스턴이 그 행정의 상측부에 놓여 있음을 보인 제3도 장치의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 펌프 112 : 유출구

114 : 유입구 116 : 펌프실

118 : 왕복동피스턴 134 : 방법유체로

140 : 공기압력감지기 150 : 공기유체혼합물 압력감지기

165 : 유체도관

본 발명은 소량의 액체를 도포장치에 공급하기 위한 적극배출형 펌프에 관한 것이며, 특히 왕복운동하는 적극배출형 펌프를 이용한 유체도포장치와 유체와의 불리한 상호작용으로부터 펌프의 부품을 보호하기 위한 장치에 관한 것이다.

종래 이러한 대표적인 펌프의 하나가 1982년 6월 4일자 출원된 미국 특허출원 제 385,176호에 기술되어 있다. 비록 이 특허명세서에 기술된 펌프가 이 특허출원전의 기술이 갖는 문제점, 예를 들어 매우 느린 유속으로 물질을 일정한 레벨로 공급할 수 없는 점등과 같은 많은 문제점을 극복할 수는 있었으나 펌프되는 유체와 다이아프램 사이의 불리한 상호작용이나 다이아트램 물질의 특성변화 가능성 때문에 다이아프램이 없는 펌프를 사용하는 것이 좋다.

종래 기술의 문제점은 특수한 펌프구조와 안전장치를 포함하는 장치를 이용하므로서 극복될 수 있는 것임을 알았다.

본 발명에 따라서, 소량의 유체에 일정한 맥동을 일으키게 할 수 있는 적극배출형 펌프를 포함하는 장치가 제공된다. 펌프는 제1개방단부로부터 제2폐쇄단부부조의 한 위치로 연장된 기다란 구멍과 상기 제2단부에 펌프실이 형성된 피스턴하우징을 갖는다. 펌프실에는 유체유입구와 유체유출구가 형성되어 있다. 왕복동하고 원운동하는 피스턴은 상기 피스턴하우징에 전설된 상기 기다란 구멍내에서 피스턴이 펌프실내의 공간을 점유하여 펌프실로부터 유체를 배출하는 제1위치로부터 상기 피스턴이 펌프실로부터 벗어나 펌프실내로 유체를 흡인하는 제2위치로 회전 및 왕복동 하도록 배치되어 있다. 장벽유체유입구수단이 상기 기다란 구멍의 제1단부와 상기 펌프실 사이에서 상기 피스턴에 인접한 위치에 제공되어 있다. 방벽유체는 상기 펌프실로부터 피스턴을 따라서 제1개방단부로 유체가 이동하는 것을 방지하는 정압차를 생성하기 위하여 상기 펌프실내의 최대유체압력보다 큰 압력으로 상기 기다란 구멍으로 공급된다.

혼합실이 펌프된 유체를 공기와 혼합하기 위하여 제공되어 있다. 이 유체와 공기의 혼합물은 흐름을 제한하는 기다란 도관을 통하여 도포 영역으로 공급되며, 여기에서 상기 유체와 공기는 상기 유동도관의 제1단부에서의 맥류로부터 상기 제2단부에서 안정류로 변화된다.

본 발명의 장치는 어떠한 기재에 유체를 도포하는 도포장치로 소량의 유체를 공급하기 위한 장치이다. 한 특별한 실시형태에서 이 장치는 미국 특허 제4, 389, 234호와 제4, 144, 362호의 기술에 따라 구성될 수 있으며, 그 주체가 본문에 인용되어 결합되어 있다.

제1도는 본 발명에 사용된 전체구조를 보인 것이다.

이 공급장치는 모노부틸틴 트리클로라이드를 함유하는 조성물과 같은 유체를 사이트 글라스(Sight glass)(160)측으로 보내는 펌프(100)를 포함하며, 이 싸이트 글라스에서 유체가 공기와 혼합된다.

공기는 잘 알려진 바와 같이 조절된 압력에서 그 공급원(도시하지 않았음)으로부터 싸이트 글라스(160)로 공급된다. 만약 공기 압력이 최저한계치 이하로 떨어지는 경우 공기압력 감지기(140)는 요구된 공기압력에 이를 때까지 펌프(100)의 작동을 중지시킨다. 이 감지기는 로타메타(rotameter)의 상류측 또는 하류측에 착설될 수 있다.

펌프(100)에서는 유체를 맥류의 형태로 공급되고 후드 또는 다른 유체도포장치로 공급되는 유체는 일정하여야 하므로 싸이트 글라스(160)에서 공기와 유체를 혼합하는 데에는 한계가 있다. 유체도관(165)와 조합된 싸이트 글라스에 흘러드는 혼합된 공기와 유체는 최종적으로 유체도포에 요구되는 동질성이 이루어진다.

유체의 유속은 공지된 마이크로메타 또는 다른 장치일 수도 있는 유속조절장치(130)에 의하여 정확히 조절된다.

펌프(100)에는 사용자가 사전에 결정된 유속에 고정시킬 수 있도록 하는 눈금(131)이 새겨져 있다. 저장 드럼 또는 다른 용기(도시하지 않았음)로부터의 유체는 유입구수단(114)을 통하여 펌프(100)로 유입된다. 펌프된 유체는 유출구수단(112)을 통하여 배출되고 도관(115)을 통하여 싸이트 글라스(160)로 공급된다. 건조공기가 그 공급원(도시하지 않았음)으로부터 로틴메틴에 공급되는 바, 도관(168)을 통하여 로타메타 유입구(166)측으로 공급된다. 펌프가 작동하는 한 로타메타(153)에 요구된 압력의 공기가 공급되도록 하기 위하여 이미 언급된 바와 같이 압력감지기(140)가 제공된다. 제공될 수 있는 다른 안정장치로서 유출구 도관(165)내의 과잉압력에 감응하는 경보작동 감지기(150)가 제공될 수 있는바, 도관(165)내의 과잉압력은 공기공급원에서 공기건조기가 고장이 나므로서 장치내로 습기가 유입되고 펌프된 유체와 반응하여 도관(165)을 가수분해된 고체생성물이 폐쇄할 때에 나타난다.

공기-유체혼합물은 도관(165)을 통하여 유리질피복후드(도시하지 않았음)와 같은 도포장치로 공급된다. 연결구(167)은 조합된 유체를 도포후드유입구 또는 다른 요구된 장치로 공급하기 위하여 사용된다.

본 발명 장치는 도포지역으로 조절된 양의 유체가 안정되게 공급될 수 있어야 함을 알 수 있다.

그러나, 적극배출형 왕복동 펌프는 소량의 유체의 균일한 맥류를 일으키게 한다.

싸이트 글라스(160)는 공기와 유체의 혼합실로서 작용하나 펌프의 맥류는 제거하지 못한다. 일측단부가 혼합실유출구와 연통되어 있으며 타측단부는 상기 유체의 도포영역에 연통된 체장한 제한유동도관(165)은 혼합된 유체공기의 맥류를 안정류로 변화시킨다. 공기의 기능은 담체 및 희석제로서 탁월하게 작용하고 전체 유체가 안정되게 흐를 수 있도록 한다.

유리질 코팅에 사용하기 위한 유기할로겐화물의 조설물을 펌프함에 있어서는 유체와 습기를 함유하는 공기와의 반응, 유체 또는 공기 및 유체의 혼합물이 갖는 예견할 수 없고 그 이유가 명백하지 않는 성질 때문에 펌프의 설계가 극히 임계적이다.

미국 특허 제4,389,234호에 기술된 장치에 요구된 바와 같이 장시간에 걸쳐 유체의 신뢰 가능한 펌프 능력을 갖는다는 것은 어렵다. 다이아프램 또는 전형적인 밸브를 필요로 하지 않는 펌프를 사용하므로서 종래 기술의 펌프를 사용할 때에 발생되는 문제점을 해결할 수 있었다. 그러나, 제1도 및 제3도에 도시한 바와 같은 펌프에 있어서는 다른 펌프가 갖지 않는 결점을 보였다. 다른 펌프의 바람직한 특징을 가지나 종래 기술의 펌프와 제3도에 도시한 펌프의 문제점을 갖지 않는 최적한 장치의 조합이 펌프실(116)과 밀폐링(120)사이에 유체방벽을 갖는 펌프(100)를 제공하므로써 이루어질 수 있다.

이와 같은 펌프의 작용은 다음과 같다. 펌프(100)는 하우징(111)을 갖는다. 펌프동체(113)내에는 피스턴조립체(110)가 장설되어 있다. 이 조립체(110)는 내부식을 가지며, 왕복동피스턴(118)과 결합되는 면을 갖도록 가공될 수 있는 내구성을 갖는 재질의 하우징(111)을 포함한다. 왕복동피스턴(118)과 피스턴하우징(111)의 실린더 내벽 사이의 허용공차가 작다 하더라도 펌프되는 소량의 유체가 펌프실로부터 밀폐링(120)측으로 이동될 수 있다. 유체가 모노부틸틴 트리클로라이드를 함유하는 조설물과 같은 부식성물질인 경우 소량의 유체라 할지라도 이는 폴리테프라플루오로에틸렌 또는 합성고무와 같은 재질로 된 밀폐링(120)이 손상받게 하는 원인이 된다. 밀폐링이 손상받게 되는 원인은 밀폐링을 구성하는 물질과 상호작용하는 용제나 폐쇄부(121)에 인접하여 펌프하우징의 외측부를 형성하는 밀폐의 마찰에 있다. 밀폐링(120)과 피스턴하우징(113)내에서 피스턴조립체(110)를 고정하는 캡 또는 폐쇄부(121)를 통하여 누설되는 유체는 매우 적으므로 거의 무시될 수 있다. 피스턴하우징(11)과 같이 왕복동피스턴(118)은 알루미나와 같이 경질이나 깨지기 쉬운물질로 구성되므로 상기 언급된 할로겐화물의 고체 입자의 침입으로 달라붙거나 균열됨이 발견되었다.

제3도에서 보인 바와 같이, 유체유입구(122)가 밀폐링(120)의 인접한 단부와 펌프실(116)으로 유입되는 영역의 상부인 피스턴하우징의 상부영역에 형성되어 있다. 극히 소량의 불활성유체가 왕복동피스턴(118)의 동체와 피스턴하우징(111)의 내벽(115)내로 강제유입된다. 왕복동피스턴(118)과 피스턴하우징(111)의 잘 닦여진 표면은 효과적인 밀폐 수단으로서 작용하게 될 것이다. 따라서 유체유입구(122)를 통하여 피스턴하우징(111)으로 펌프되는 유체의 양은 1개월당 수 온스 정도이다. 임계적인 요인은 배출 또는 방벽유체유입구(122)에서의 유체압력이 피스턴실(116)내의 유체압력보다 높아 피스턴실(116)로부터 밀폐링(120)과 펌프실(116)로 유동되는 것이다. 유체유입구(122)와 피스턴실(116) 사이의 압력차가 크면 클수록 펌프되는 유체가 밀폐링(120)을 지나 왕복동피스턴(118)의 외부영역으로 이동되는 위험이 적어지나 방벽유체의 소비와 펌프될 유체의 방벽유체에 의하여 오염되는 위험이 높아진다.

방벽유체유입구가 다수의 유칩공을 포함할 수는 있으나 단일 유입공이 사용되는 경우 이러한 장치는 방벽유체의 소모가 크게 증가하고 펌프될 유체로 오염된 방벽유체는 폐기되어야 하므로 모든 유입공만으로도 바람직한 결과를 가져볼 수 있다. 다수의 유입공이 유입구로서 작용하고 유입구와 유출구를 통한 연속유동이 이루어지지 않도록 하여야 한다. 예를 들어 두 유입공이 사용되는 경우 이들 두 유입공은 방벽유체의 단일공급원과 연결되어야 한다.

펌프되는 유체가 모노부틸틴 트리클로라이드 또는 무수주석테트라클로라이드와 같은 유기물인 경우 방벽 유체는 윤활유와 같은 비세척오일, 또는 무수메타놀과 같은 유기용제, 또는 건조공기일 수 있다. 펌프외는 유체와 양립할 수 있는 방벽유체는 저농도이거나 장치의 도포단에 나쁜 영향을 미치게 하지 않는 특성을 가져야 한다. 펌프되는 유체가 무수황산인 경우 방벽유체는 실리콘 또는 탄화플루오로액 또는 건조공기이어야한 방사성, 세균성 또는 유독성 물질의 수용액인 경우 방벽유체는 순수한 물이어야 한다. 이산화황, 황화수소, 포스겐을 펌프할 때에는 탄산수소오일, 공기, 실리콘 또는 탄화플루오로액 등이 사용될 수 있다.

유리질피복장치의 경우, 도포온도는 2-3일내에 손상을 입게 되는 모노부틸틴 트리클로라이드 조성물 취급용의 동일한 펌프에 비하여 1일 1cc정도로 펌프의 고장을 방지할 수 있으므로 펌프실에서 펌프되는 유체와 혼합되는 최소량의 방벽유체를 증발시킬 수 있도록 충분히 높아야 한다.

피스턴(118)과 피스턴하우징(111)의 내벽(115) 표면의 세라믹대 세라믹의 밀폐가 펌프되는 유체보다 높은 방벽유체의 정압과 조합되어 피스턴(118)의 축(123)에서 입자생성을 방지하여, 펌프작동에 고장이 없도록 함을 발견하였다.

방벽유체조(134)는 요구된 압력차를 이루도록 약20psi의 압력에서 공기 공급원과 연결된다.

제4도, 제6도 및 제8도는 유체유입공(114)과 유체유출공(112)에 대한 왕복동피스턴의 위치와 펌프싸이클 중 일어나는 밸브작용을 보인 것이다. 제5도, 제6도 및 제9도는 펌프싸이클 중 펌프실(116)에 대한 왕복동피스턴의 위치를 보인 것이다.

제4도와 제5도에서 보인 바와 같이 피스턴(118)이 그 운동의 최고점에 이를 때에 펌프실(116)의 체적은 최대가 된다. 이때에 유입공(114)은 폐쇄되고 유출공(112)은 개방된다. 왕복동피스턴이 화살표(174)로 표시된 방향으로 회전될 때에 이 피스턴은 그 최하측 위치로 하강된다. 배출싸이클과 흡인싸이클 사이의 변화 시작상태가 제6도와 제7도에 도시되어 있다.

사이클의 배출 종료시 유체유입구(114)는 개방되고 유체유출구는 폐쇄된다. 제8도에서 보인 바와 같이, 흡입싸이클의 종료시에 화살표(178)로 표시된 방향으로 피스턴(178)이 계속 회전하므로서 제4도에서 보인 바와 같이 유체유입구는 폐쇄되고 유체유출구는 개방된다. 피스턴의 회전중에 이 피스턴은 역시 왕복동하므로서 흡인싸이클 중에 펌프실의 유효공간은 증가하고 배출싸이클 중에 유효유체 공간은 감소된다.

왕복동피스턴의 이동 범위를 제어하는 것은 공지된 바와 같이 모우터(132)와 왕복동피스턴(118)의 중심선 사의의 각도를 변경토록 작용하는 마이크로메타(130)의 조절에 의하여 이루어질 수 있다.

각도 조절에 의하여 유체의 유속을 제어하는 것은 공지의 기술로 잘 알려져 있으며 본 발명의 요지가 아니므로 이에 대한 상세한 설명을 필요로 하지 않는다.

Claims (10)

1. 제1개방단부로부터 제2폐쇄단부의 부근위피로 연장되고 제2단부의 영역에 펌프실이 형성된 기다란 구멍을 갖는 피스턴하우징, 펌프실에 대한 펌프유체유입구수단, 펌프실로부터의 펌프유체유출구수단, 피스턴하우징의 기다란 구멍내에 위치하여 펌프실의 상부공간내부를 점유하는 제1위치로부터 펌프실로부터 벗어나 펌프실로 펌프유체를 흡인하는 제2위치로 왕복동하고 회전하는 피스턴, 방벽유체의 공급원과 기다란 구멍의 제1단부와 펌프실 사이에서 피스턴에 인접한 위치에서 기다란 구멍 사이에 연통된 방벽유체유입구와, 펌프실내의 최대유체압력보다 높은 압력에서 기다란 구멍내에 상기 방벽유체를 공급하기 위한 압력수단으로 구성되어 피스턴을 따라 펌프실로부터 상기 제1개방단부로 펌프되는 유체의 이동이 상기 방벽유체에 의하여 방지됨을 특징으로 하는 펌프.
2. 제1항에 있어서, 피스턴의 회전으로 펌프실에 대한 펌프유체유입구수단과 유출구수단의 요구된 개폐가 이루어지는 바의 펌프.
3. 제1항에 있어서, 피스턴의 회전으로 펌프실에 대한 펌프유체유입구수단과 유출구수단의 요구된 개폐가 이루어지는 바의 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 방벽유체유입구수단과 연통된 방벽유체조와, 방벽유체가 펌프실내의 유체압력보다 큰 압력하에 유지되도록 하는 압력 수단이 구성된 바의 장치.
5. 도포영역으로 조절된 양의 유체안정류를 공급하기 위한 장치에 있어서, 소량의 상기 유체의 균일한 맥류가 이루어지도록 하고 유체유입구와 유체유출구를 갖는 적극배출형펌프, 펌프유체유출구에 연통된 제1유입구와 건조공기공급원 및 유출구에 연통된 제2유입구를 갖는 혼합실, 유체도포영역과, 상기 혼합실과 연통된 제1단부와 상기 유체도포영역과 연통된 제2단부를 갖는 기다란 제한유동도관으로 구성되어 상기 유동도관에서 상기 유체와 상기 공기의 맥류가 제2단부에서 안정류로 변환됨을 특징으로 하는 장치.
6. 도포영역으로 조절된 양의 유체안정류를 공급하기 위한 장치에 있어서 소량의 유체의 균일한 맥류가 이루어지도록 하고 유체유입구와 유체유출구를 갖는 적극배출형펌프로 구성되고, 이 적극배출형펌프는 제1개방단부로부터 제2폐쇄단부의 부근 위치로 연장되고 제2단부의 영역에 펌프실이 형성된 기다란 구멍을 갖는 피스턴하우징, 펌프실에 대한 펌프유체유입구수단, 펌프실로부터의 펌프유체유출구수단과 피스턴하우징의 기다란 구멍내에 위치하여 펌프실의 상부공간내부를 점유하는 제1위치로부터 펌프실로부터 벗어나 펌프실로 펌프유체를 흡인하는 제2위치로 왕복동하고 회전하는 피스턴, 방벽유체의 공급원과 기다란 구멍의 제1단부와 펌프실 사이에서 피스턴에 인접한 위치에서 기다란 구멍 사이에 연통된 방벽유체유입구와 펌프실내의 최대유체압력보다 높은 압력에서 기다란 구멍내에 상기 방벽유체를 공급하기 위한 압력 수단으로 구성되어 정압차에 의하여 피스턴을 따라 펌프실로부터 제1개방단부터 펌프된 유체의 이동이 방벽유체로 방지되는 왕복동펌프이고, 펌프유체유출구와 연통된 제1단부와 유체도포영역과 연통된 제2단부를 갖는 기다란 제한 유동도관으로 구성되어 상기 유동도관의 제1유입구와 건조공기공급원과 유출구에 연통된 제2유입구, 유체도포영역, 혼합실유출구와 연통된 제1단부에서 유체와 공기의 맥류가 제2단부에서 안정류로 변환됨을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 피스턴의 회전으로 펌프실에 대한 펌프유체유입구수단과 펌프유체유출구수단의 요구된 개폐가 이루어지는 바의 장치.
8. 제6항에 있어서, 방벽유체유입구수단과 연통된 방벽유체조와 방벽유체가 펌프실내의 유체압력보다 높은 압력하에 유지되도록 하는 압력 수단으로 구성된 바의 장치.
9. 제6항에 있어서, 고압감지기가 상기 혼합실의 상류측에 착설된 바의 장치.
10. 제6항에 있어서, 공기-유체혼합물의 유량감지기가 상기 혼합실의 상부에 착설된 바의 장치.

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