KR102224207B1

KR102224207B1 - Volumetric pump with rotary displacement of pump rotor as electromagnet in step motion

Info

Publication number: KR102224207B1
Application number: KR1020190109475A
Authority: KR
Inventors: 연기능
Original assignee: (주)코리다임
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-03-08
Also published as: KR20190108529A

Abstract

본 발명은 밀폐된 실린더 내부에서 실린더와 로터사이의 빈 곳에 액체를 넣어, 그 체적을 압축시킴으로써 토출되어지는 용적식 펌프에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전자석이 고정된 대칭 형상의 밀폐된 펌프실린더와 네오디뮴 영구자석을 고정한 펌프로터를 펌프실린더 내측에 설치하고, 펌프실린더 내측면과 펌프로터의 외측면이 슬라이딩하는 펌프로터의 선회운동을 모션제어기와 전원공급기가 제어하는 스텝동작의 자기력에 의해서 흡입 및 토출이 되는 용적식 펌프에 관한 것이다. The present invention relates to a positive displacement pump discharged by putting a liquid in an empty space between a cylinder and a rotor in a closed cylinder and compressing the volume thereof. In more detail, a symmetrical sealed pump cylinder with an electromagnet fixed and a pump rotor fixed with a neodymium permanent magnet are installed inside the pump cylinder, and the inner surface of the pump cylinder and the outer surface of the pump rotor slide. It relates to a positive displacement pump that sucks and discharges by magnetic force of step operation controlled by a motion controller and a power supply.

Description

Volumetric pump with rotary displacement of pump rotor as electromagnet in step motion}

본 발명은 일정 점도를 갖는 유체를 흡입구에서 진공도를 유지하는 자흡성에 의해 흡입되고, 흡입된 유체를 체적변화로 밀어내는 토출성, 이송물질에 대한 내마모성 및 유체의 토출유량이 일정하게 유지되어 맥동의 최소화 및 부식에 의한 누출이 없는 조건을 만족하기 위한 것이다.

보다 상세하게는 밀폐된 펌프실린더 내부에서 펌프실린더와 펌프로터 사이의 빈곳에 액체를 넣어, 그 체적을 압축시킴으로써 토출되어지는 용적식 펌프에 관한 것이다.In the present invention, a fluid having a certain viscosity is sucked by a self-absorption property that maintains a degree of vacuum at a suction port, and the discharge property to push the sucked fluid into a volume change, abrasion resistance to the conveyed material, and the discharge flow rate of the fluid are kept constant. It is to meet the conditions of minimization and no leakage due to corrosion.

More specifically, it relates to a positive displacement pump discharged by compressing a volume by putting a liquid in an empty space between a pump cylinder and a pump rotor in a sealed pump cylinder.

일반적으로 용적식 펌프는 회전에 의한 체적 변화로부터 펌핑(Pumping) 능력을 생성시키는 원리로 구동된다.

기어(gear)펌프는 두 기어를 서로 맞물리게 하여 해당 기어의 이(齒)와 이(齒) 사이의 공간에 갇힌 작동유체를 이송하는 펌프로써, 흡입 양정이 크고, 고점도 액의 이송에 적합하다.

베인(vane)펌프는 회전 시 블레이드에 작용하는 원심력에 의해 블레이드의 방사상 돌출로 부압을 만들어 공간에 갇힌 작동유체를 이송하는 펌프로, 토출압력이 회전수에 영향을 받지 않는다는 장점에 의해 많이 사용되고 있다.

튜브(tube)펌프는 통상, 로터와 로터를 회전 구동하는 모터와 로터에 설치된 복수의 로터를 가지며, 이 로터가 로터의 외주를 따라 배치된 튜브를 눌러서 폐색하면서 로터가 회전하여 액체 공급을 실행하도록 되어 있다.

다이아프램 펌프는 연결로드가 전동기에 의해 전후 이동되면서 연결로드에 연결된 다이아프램의 전후 이동에 의해 다이아프램과 유체하우징 사이 공간 내 압력변화에 의해 외부의 유체가 내부로 흡입된 후 외부로 토출되는 방식으로 이루어진다.

쌍원통(twin)펌프는 상부와 하부의 피스톤이 용적실내에서 상하 및 일정각도로 기울게 되는 작동범위를 갖도록 하여 용적실의 체적변화를 주면서 상기 실린더 블럭의 일측에 마련된 흡입구로부터 유체를 흡입함과 동시에 이들은 용적실 내부에서 작동되는 상부, 하부측 피스톤에 의해 용적실의 체적변화로서 유체를 펌핑 하고, 실린더 블럭의 타측에 마련된 토출구를 통해 유체를 압송할 수 있도록 한 것이다. 즉, 기어박스로부터 설치된 크랭크축은 그 편심량에 의해 상기 상부, 하부측 피스톤을 작동시켜 펌핑을 구현할 수 있도록 한 것이다.

이러한 용적식 펌프는 특유의 복잡한 임펠러 및 임펠러실 구조로 설계상의 제약이 많고, 동력을 전달하는 축이 유체에 노출 된다. 튜브펌프는 반복해서 튜브가 롤러에 눌러져 폐색되는 튜브의 열화가 빨라서 튜브의 수명이 짧고, 또한 흡입과 토출이 반복되는 다이아프램이 절곡에 의해서 찢어지는 문제점 및 흡입과 토출에 작동하는 체크밸브가 막혀 오동작을 일으키거나 체크밸브의 운동소음이 심하여 사용처가 제한되어 있다.In general, positive displacement pumps are driven on the principle of generating a pumping capability from a volume change caused by rotation.

A gear pump is a pump that transfers the working fluid trapped in the space between the teeth and the teeth of the gear by making two gears mesh with each other, and has a large suction lift and is suitable for transferring high viscosity liquids.

A vane pump is a pump that transfers the working fluid trapped in the space by creating negative pressure by radial protrusion of the blade by the centrifugal force acting on the blade during rotation, and is widely used because of the advantage that the discharge pressure is not affected by the rotation speed. .

A tube pump generally has a rotor and a motor for rotating the rotor and a plurality of rotors installed on the rotor, and the rotor rotates while closing the tubes arranged along the outer circumference of the rotor to perform liquid supply. Has been.

Diaphragm pump is a method in which external fluid is sucked into the inside and then discharged to the outside by a pressure change in the space between the diaphragm and the fluid housing by the back and forth movement of the diaphragm connected to the connecting rod while the connecting rod is moved back and forth by an electric motor. It consists of.

The twin pump allows the upper and lower pistons to have an operating range in which the upper and lower pistons are inclined at a certain angle and up and down in the volume chamber to change the volume of the volume chamber, while simultaneously inhaling fluid from the suction port provided on one side of the cylinder block. They pump fluid as a volume change of the volume chamber by the upper and lower pistons operated inside the volume chamber, and allow the fluid to be pumped through the discharge port provided on the other side of the cylinder block. That is, the crankshaft installed from the gearbox operates the upper and lower pistons by the eccentricity of the crankshaft to implement pumping.

This positive displacement pump has many design restrictions due to its unique complex impeller and impeller chamber structure, and the shaft transmitting power is exposed to fluid. The tube pump has a short lifespan due to the rapid deterioration of the tube, which is blocked by repeatedly pressing the tube by the roller, and the diaphragm that repeats suction and discharge is torn by bending, and the check valve operating for suction and discharge is blocked. It may cause a malfunction or the movement noise of the check valve is severe, so its use is limited.

따라서 본 발명은 대칭 형상의 밀폐된 펌프실린더 외측부에 하이브리드 스텝 동작의 전자석을 고정하고, 쌍원통 형상의 원통에 네오디뮴 영구자석을 고정한 펌프로터를 펌프실린더 내측에 설치하여 스텝동작의 자기력에 의해 펌프실린더 내측면과 펌프로터의 외측면이 슬라이딩하면서 로터가 선회운동 한다. 이때 펌프로터의 쌍원통은 각각의 원통축(10)(20)에 대하여 동일 편심량을 가지고 이들 펌프실린더축(30)(40) 둘레를 상호 등거리를 유지하여 상호 반대방향으로 선회하며 중앙축(50)을 따라 이동한다. 또한 로터는 실린더 내부 면적을 3분할 또는 2분할하여 흡인 및 토출 행정이 작동되도록 모션제어기(컨트롤러)와 모터드라이브(전원공급)가 일체화 된 용적식 펌프에 관한 것이다.

이 펌프는 유체의 흡입, 토출작용을 일으키는 펌프실린더와 로터의 구성 및 제작이 매우 단순하고 자기력에 의해 운동하므로 동력을 전달하는 축과 흡출에 관여하는 체크밸브가 불필요하기 때문에 고장이 없이 오랜 수명을 제공한다.

또한 용적식 펌프 유닛(unit) 4개를 조합하여 1개의 컨트롤러로 제어함으로써 유량조절이 자유롭고, 맥동현상과 진동 및 소음이 극소화된 고용량의 강력한 펌핑 작용을 제공 한다.Accordingly, the present invention fixes the electromagnet of the hybrid step operation on the outer part of the sealed pump cylinder of the symmetrical shape, and the pump rotor in which the neodymium permanent magnet is fixed to the bi-cylindrical cylinder is installed inside the pump cylinder by the magnetic force of the step operation. The rotor rotates while the inner side and the outer side of the pump rotor slide. At this time, the bi-cylinder of the pump rotor has the same amount of eccentricity with respect to each of the cylindrical shafts 10 and 20 and rotates in opposite directions by maintaining an equal distance around the pump cylinder shafts 30 and 40. ). In addition, the rotor relates to a positive displacement pump in which a motion controller (controller) and a motor drive (power supply) are integrated so that the suction and discharge strokes are operated by dividing the inner area of the cylinder into three or two.

This pump has a very simple configuration and manufacturing of the pump cylinder and rotor that cause the suction and discharge of fluid, and it moves by magnetic force, so the shaft that transmits the power and the check valve involved in the suction are unnecessary, so it has a long life without failure. to provide.

In addition, by combining 4 positive displacement pump units and controlling them with one controller, the flow control is free, and the pulsation phenomenon, vibration and noise are minimized, and a high-capacity, powerful pumping action is provided.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도 1에 도시된 모션제어기(100)와 전원공급기(110), 블루투스 통신모듈(120)이 일체화된 제어반을 제작하는 단계;

도 5b에 도시된 대로, 자기력을 만드는 제1전자석(220)과 제1전자석(220)과 반대되는 전극의 자기력을 만드는 제2전자석(230) 및 이를 분할하는 분할판(240)을 대칭형상의 실린더(210)에 넣고 액화수지(250)를 넣어 경화시켜 고정된 펌프실린더(200)를 제작하는 단계;

도 5a에 도시된 대로, 펌프실린더(200) 내부에는 쌍원통 형상의 원통(310)에 네오디뮴의 영구자석(320)과 자기력을 전달하는 철심(330)이 액화수지가 경화되어 고정되고, 양면이 두개의 뚜껑(340)에 의해 폐쇄된 펌프로터(300)를 제작하는 단계;

또한 펌프실린더(200) 양측에는 도 7a에 명시된 흡입구(410)와 토출구(420)가 있고, 펌프실린더(200)를 밀폐시키기 위한 패킹(600)을 고정하기 위한 홈(430)이 있고, 제1전자석(220)과 제2전자석(230)에 전원을 공급하는 전선을 고정하기 위한 홈(440)이 있고, 펌프로터(300)의 운동을 유도하는 중심축(500)을 고정하기위한 홈(450)이 있고, 14개의 조립용 볼트(460) 구멍이 있고, 양면이 대칭된 마찰판(400)을 제작하는 단계;

도 5e에 명시된 펌프실린더(200) 중앙의 중심부에 있는 중심축(500)은 펌프로터(300)가 유동 시 펌프로터(300) 중앙부 공간에 있는 유체가 공간 내부에서 이동하도록 축의 중간부에 유출홈(510)을 갖는 것을 특징으로 하는 중심축(500)을 제작하는 단계;

도 5e, 도 6a에 명시된 마찰판(400)과 펌프실린더(200)의 접합면에는 유체가 누출되지 않도록 하는 패킹(600)이 펌프실린더(200)의 유체접촉면 형태로 삽입 된다.

도 6a, 도 6b에 명시된 용적식 펌프를 구성하는 부품조립 및 고정을 위해서 2개의 금속판(700)이 마찰판(400)의 외측에 배치되어 14개의 볼트(710)와 너트(720)에 의해 조립하여 제작하는 단계;

한편 도 5c에 명시된 대로 본 발명에 따르는 제1전자석(220)은 좌측부에 7개로 돌출된 특정 모양으로 가공된 다수의 철심(221)이 있고, 코일을 보호하기 위한 7개의 철심피복제(223)가 있고, 7개의 코일(225)이 전자석을 구성한다, 또한 전원공급 시에는 펌프로터(300) 방향의 각각 코일에 S극이 형성되도록 구성한다. 제1전자석(220)은 우측부에 7개로 돌출된 특정 모양으로 가공된 다수의 철심(222)이 있고, 코일을 보호하기 위한 7개의 철심피복제(224)가 있고, 7개의 코일(226)이 전자석을 구성한다, 또한 전원공급 시는 중앙의 코일(226-4’)은 N극이 형성되도록 구성하고, 그 외의 6개 코일은 S극이 형성되도록 구성한다.

그리고 제1전자석(220)과 분할판(240)을 기준으로 대칭된 제2전자석(230)은 좌측부에 7개로 돌출된 특정 모양으로 가공된 다수의 철심(231)이 있고, 코일을 보호하기 위한 7개의 철심피복제(233)가 있고, 7개의 코일(235)이 전자석을 구성한다, 또한 전원공급 시에는 펌프로터(300) 방향의 각각 코일에 N극이 형성되도록 구성한다. 제2전자석(230)은 우측부에 7개로 돌출된 특정 모양으로 가공된 다수의 철심(232)이 있고, 코일을 보호하기 위한 7개의 철심피복제(234)가 있고, 7개의 코일(236)이 전자석을 구성한다, 또한 전원공급 시는 중앙의 코일(236-4’)은 S극이 형성되도록 구성하고, 그 외의 6개 코일은 N극이 형성되도록 구성한다.

상기 제1전자석(220) 및 제2전자석(230)에 의해서 펌프로터(300)를 동작시키는 모션제어기(100)는 5볼트(V)의 직류(DC)전원을 사용하고, 디지털 펄스형식의 제어 즉, 디지털 펄스 1개에 1개 스텝에 해당하는 회전각만큼 펌프로터(300)는 정확한 회전운동을 하게 된다. 또한 리셋타이머(Wathdog timer)에 의해 연속운동이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하고, 전원공급기(110)는 6볼트(V)~24볼트(V)의 직류(DC)전원을 사용하되 SSR(반도체 릴레이/Solid state relay)에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of manufacturing a control panel in which the motion controller 100, the power supply 110, and the Bluetooth communication module 120 shown in FIG. 1 are integrated;

As shown in FIG. 5B, the first electromagnet 220 for generating magnetic force, the second electromagnet 230 for generating magnetic force of the electrode opposite to the first electromagnet 220, and the dividing plate 240 for dividing the same are formed in a symmetrical cylinder. Putting in (210) and putting the liquefied resin (250) to harden to produce a fixed pump cylinder (200);

As shown in Figure 5a, inside the pump cylinder 200, a permanent magnet 320 of neodymium and an iron core 330 that transmits magnetic force to a cylinder 310 having a bi-cylindrical shape are hardened and fixed with a liquefied resin, and both sides are fixed. Manufacturing the pump rotor 300 closed by the two lids 340;

In addition, on both sides of the pump cylinder 200, there are suction ports 410 and discharge ports 420 shown in FIG. 7A, and grooves 430 for fixing packing 600 for sealing the pump cylinder 200 are provided, and the first There is a groove 440 for fixing the electric wire supplying power to the electromagnet 220 and the second electromagnet 230, and a groove 450 for fixing the central shaft 500 inducing the movement of the pump rotor 300 ), there are 14 assembly bolts 460 holes, the steps of producing a friction plate 400 having both sides symmetrical;

The central axis 500 in the center of the pump cylinder 200 specified in FIG. 5E is an outlet groove in the middle of the shaft so that the fluid in the central space of the pump rotor 300 moves within the space when the pump rotor 300 flows. Manufacturing a central axis 500, characterized in that it has (510);

A packing 600 that prevents fluid from leaking is inserted into the contact surface between the friction plate 400 and the pump cylinder 200 shown in FIGS. 5E and 6A in the form of a fluid contact surface of the pump cylinder 200.

In order to assemble and fix the parts constituting the positive displacement pump specified in FIGS. 6A and 6B, two metal plates 700 are disposed outside the friction plate 400 and assembled by 14 bolts 710 and nuts 720. Manufacturing steps;

Meanwhile, as shown in FIG. 5C, the first electromagnet 220 according to the present invention has a plurality of iron cores 221 processed into a specific shape protruding into seven on the left side, and seven iron core coatings 223 to protect the coil. There are, and seven coils 225 constitute an electromagnet, and when power is supplied, an S pole is formed in each coil in the direction of the pump rotor 300. The first electromagnet 220 has a plurality of iron cores 222 processed into a specific shape protruding into seven on the right side, seven iron core coverings 224 to protect the coils, and seven coils 226 This electromagnet is constituted, and when power is supplied, the central coil 226-4' is configured to form an N pole, and the other six coils are configured to form an S pole.

In addition, the second electromagnet 230 symmetrical with respect to the first electromagnet 220 and the partition plate 240 has a plurality of iron cores 231 processed into a specific shape protruding into seven on the left side, and is used to protect the coil. There are seven iron core coverings 233, and seven coils 235 constitute an electromagnet, and when power is supplied, N poles are formed in each coil in the direction of the pump rotor 300. The second electromagnet 230 has a plurality of iron cores 232 processed into a specific shape protruding into seven on the right side, seven iron core coverings 234 to protect the coils, and seven coils 236 This electromagnet is formed, and when power is supplied, the central coil 236-4' is configured to form an S pole, and the other six coils are configured to form an N pole.

The motion controller 100 operating the pump rotor 300 by the first electromagnet 220 and the second electromagnet 230 uses a direct current (DC) power of 5 volts (V) and controls a digital pulse type. That is, the pump rotor 300 performs an accurate rotational motion by a rotation angle corresponding to one step per digital pulse. In addition, it is characterized in that continuous motion is maintained by a reset timer (Wathdog timer), and the power supply 110 uses a direct current (DC) power of 6 volts (V) to 24 volts (V), but SSR (semiconductor relay) /Solid state relay).

본 발명에 따른 펌프로터의 회전식 변위를 하이브리드 스텝 동작의 전자석으로 하는 용적식 펌프는 다음과 같은 효과를 제공 한다.

첫째, 회전식 변위를 만드는 펌프로터가 자기력에 의해 운동하므로 동력을 전달하는 축이 없어 축의 부식 및 축으로 인한 유체의 누출이 없는 용적식 펌프를 제공한다.

둘째, 펄스 주파수(디지털 신호)에 의해 회전 속도가 제어되며, 하이브리드 스텝 동작의 작은 스텝 각으로 펌프로터가 회전하고, 펌프로터에 영구 자석을 사용하여 펌프실린더의 전자석이 자력이 없는 상태에서도 자기 보지력(self-holding torque, detent torque)이 발생하기 때문에 정확한 유량 및 압력의 특성이 필요한 정밀 기기에 널리 사용할 수 있다.

셋째, 용적시 펌프 4개를 조합하여 1개의 컴퓨터 명령을 수행하며 작동하는 모션제어기(micro controller)로 제어함으로써 유량조절이 자유롭고, 맥동현상과 진동 및 소음이 극소화된 고용량의 강력한 펌핑 작용을 제공 한다.

넷째, 또한 모션제어기는 블루트스(bluetooth) 모듈과 연결하면 시리얼통신(software serial) 라이브러리(libary)를 통해서 스마트폰 연결 블루투스(bluetooth)와 무선통신으로 코딩(Coding) 값을 입력하여 유량조절 제어를 제공 한다.

다섯째, 펌프실린더, 펌프로터, 마찰판, 패킹 등 유체와 접하는 부품은 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidenefluoride)의 불소수지 계열의 재질로 열적, 내화학성과 내마모성이 우수한 재질로 제작되며, MCT(Machining Center Tooling System) 가공 또는 CNC(Computerized Numerical Control) 가공으로 용이하게 제작되고, 흡입 및 토출에 관여하는 밸브가 없고, 부품의 파손이 없어 약품성이 강한 유체누출로 인한 사용처의 제한이 없다.

여섯째, 유체의 이송능력이 체적변화로부터 제공되기 때문에 공기의 함유 또는 유체의 점도에 따른 사용처의 제한이 없다.The positive displacement pump using the rotational displacement of the pump rotor as an electromagnet of hybrid step operation according to the present invention provides the following effects.

First, since the pump rotor that makes the rotational displacement moves by magnetic force, there is no shaft that transmits power, so it provides a positive displacement pump without corrosion of the shaft and leakage of fluid due to the shaft.

Second, the rotational speed is controlled by the pulse frequency (digital signal), and the pump rotor rotates at a small step angle of the hybrid step operation, and the electromagnet of the pump cylinder is self-held even in the absence of magnetic force by using a permanent magnet on the pump rotor. Since self-holding torque and detent torque are generated, it can be widely used in precision instruments that require accurate flow and pressure characteristics.

Third, by combining 4 pumps at the time of displacement and controlling them with a motion controller (micro controller) that executes one computer command and operates, flow control is free and provides a high-capacity and powerful pumping action that minimizes pulsation, vibration, and noise. .

Fourth, if the motion controller is connected to a Bluetooth module, it is connected to a smartphone through a software serial library, and a coding value is input through wireless communication with Bluetooth to control the flow rate. to provide.

Fifth, parts in contact with fluid such as pump cylinders, pump rotors, friction plates, and packings are made of a fluororesin-based material of polyvinylidenefluoride and are made of materials with excellent thermal, chemical and abrasion resistance, and MCT (Machining Center Tooling). System) It is easily manufactured by processing or CNC (Computerized Numerical Control) processing, and there are no valves involved in suction and discharge, and there is no damage to parts, so there are no restrictions on use due to fluid leakage with strong chemical properties.

Sixth, since the fluid transfer capability is provided from the volume change, there is no restriction on the use location according to the content of air or the viscosity of the fluid.

도 1은 모션제어기, 전원공급기, 블루투스 모듈을 나타낸 개략적인 구성도.
도 2a은 본 발명의 (1스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 2b은 본 발명의 (2스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 2c은 본 발명의 (3스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 2d은 본 발명의 (4스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 2e은 본 발명의 (5스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 2f은 본 발명의 (6스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 2g은 본 발명의 (7스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 2h은 본 발명의 (8스텝) 동작의 전자기력 전달 및 펌프로터의 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 3a은 본 발명의 1상 유니폴라 방식의 전자석 제어회로의 상태를 나타낸 구성도.
도 3b은 본 발명의 1-2상 유니폴라 방식의 전자석 제어회로의 상태를 나타낸 구성도.
도 3c은 본 발명의 1상 유니폴라 방식의 전자석 디지털 출력 상태를 나타낸 구성도.
도 3d은 본 발명의 1-2상 유니폴라 방식의 전자석 디지털 출력 상태를 나타낸 구성도.
도 4a은 본 발명의 용적식 펌프 유닛 1대의 펌프로터 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 4b은 본 발명의 용적식 펌프 유닛 4대가 조합되어 작동 시 전자석 동시 동작 상태를 나타낸 구성도.
도 5a은 본 발명의 따른 펌프로터 분해 사시도.
도 5b은 본 발명의 따른 펌프실린더 분해 사시도.
도 5c은 본 발명의 제1전자석 분해 사시도.
도 5d은 본 발명의 제2전자석 분해 사시도.
도 5e은 본 발명의 기타 부품의 사시도.
도 6a은 본 발명의 용적식 펌프 1단의 조립 사시도.
도 6b은 본 발명의 용적식 펌프 4단의 조립 사시도.
도 7a은 본 발명의 용적식 펌프 부분조립 평면도.
도 7b은 본 발명의 용적식 펌프 부분조립 측면도.
도 8a은 본 발명의 실시 예에 따른 용적식 펌프의 제작설명 평면도.
도 8b은 본 발명의 실시 예에 따른 용적식 펌프의 제작설명 토출면적 계산.1 is a schematic configuration diagram showing a motion controller, a power supply, and a Bluetooth module.
Fig. 2A is a block diagram showing an operation state of a pump rotor and transmission of electromagnetic force in the (step 1) operation of the present invention.
Fig. 2B is a configuration diagram showing an operation state of a pump rotor and transmission of electromagnetic force in a (2 step) operation of the present invention.
2C is a configuration diagram showing an operation state of a pump rotor and transmission of electromagnetic force in the (3 step) operation of the present invention.
Fig. 2d is a block diagram showing an operation state of a pump rotor and transmission of electromagnetic force in the (4 step) operation of the present invention.
2E is a configuration diagram showing an operation state of a pump rotor and transmission of electromagnetic force in the (5 step) operation of the present invention.
Fig. 2F is a configuration diagram showing an operation state of the pump rotor and transmission of electromagnetic force in the (6-step) operation of the present invention.
2G is a block diagram showing the electromagnetic force transmission and the operation state of the pump rotor in the (7-step) operation of the present invention.
Fig. 2H is a block diagram showing an operation state of a pump rotor and transmission of electromagnetic force in the (8-step) operation of the present invention.
Figure 3a is a configuration diagram showing the state of the electromagnet control circuit of the one-phase unipolar system of the present invention.
Figure 3b is a block diagram showing the state of the electromagnet control circuit of the 1-2-phase unipolar system of the present invention.
Figure 3c is a block diagram showing a digital output state of the electromagnet of the 1-phase unipolar method of the present invention.
Figure 3d is a block diagram showing the state of the electromagnet digital output of the 1-2-phase unipolar method of the present invention.
Figure 4a is a configuration diagram showing the operating state of the pump rotor of one positive displacement pump unit of the present invention.
Figure 4b is a configuration diagram showing a state of simultaneous electromagnet operation when four positive displacement pump units of the present invention are combined and operated.
Figure 5a is an exploded perspective view of the pump rotor according to the present invention.
Figure 5b is an exploded perspective view of the pump cylinder according to the present invention.
Figure 5c is an exploded perspective view of the first electromagnet of the present invention.
Figure 5d is an exploded perspective view of the second electromagnet of the present invention.
Figure 5e is a perspective view of other parts of the present invention.
Figure 6a is an assembled perspective view of the first stage positive displacement pump of the present invention.
Figure 6b is an assembled perspective view of the four-stage positive displacement pump of the present invention.
Figure 7a is a plan view of the positive displacement pump partial assembly of the present invention.
Figure 7b is a side view of the positive displacement pump partial assembly of the present invention.
Figure 8a is a plan view illustrating the production of a positive displacement pump according to an embodiment of the present invention.
Figure 8b is a production description of the displacement pump according to an embodiment of the present invention, discharge area calculation.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

직류 전원 5V가 간단한 마이크로컨트롤러 보드를 기반으로 한 오픈 소스 컴퓨팅 플랫폼과 소프트웨어 개발 환경 갖는 도 1에 명시된 모션제어기(100)에 공급되고, 도 3c 또는 도 3d에 명시된 디지털 출력 코딩에 따라 직류 전원 6V~24V가 도 1에 명시된 전원공급기(110)에 연결되어 전자석의 전자기력에 의해서 용적식 펌프가 동작한다. 이때 동작 및 정지는 도 1에 명시된 블루투스(120) 모듈과 연결된 스마트폰 또는 USB 단자로 연결된 컴퓨터에 의해서 제어된다. 용적식 펌프의 동작은 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f, 도 2g, 도 2h에서 명시된 8개 스텝이 순차적으로 행하여진다.

1상 여자(勵磁) 유니폴라 방식을 설명하면 다음과 같이 동작한다.

1스텝(Step)은 도 1 및 도 3a에 명시된 A의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급 되고 제1전자석(220) 좌측부의 225-1코일과 우측부의 226-1’코일은 펌프로터(300)가 있는 안쪽에서 바깥쪽방향으로 전류가 흐르고 S극이 형성된다. 또한 제2전자석(230) 좌측부 235-1코일과 우측부의 236-1’코일에는 바깥쪽에서 안쪽방향으로 전류가 흐르고 N극이 형성된다. 따라서 펌프로터(300)는 내부에 있는 영구자석(320)의 N극과 제1전자석(220) 225-1코일 및 226-1‘코일의 S극, 영구자석(320)의 S극과 제2전자석(230) 235-1코일 및 236-1’코일의 N극이 당겨지는 전자기력에 의해 이동한다. 이때 펌프로터(300)는 중심축(500)에 외접되어 동작 된다;

2스텝(Step), 3스텝(Step), 5스텝(Step), 6스텝(Step), 7스텝(Step)은 1스텝(Step)과 동일한 방법으로 동작 된다;

4스텝(Step)은 도 1 및 도 3a에 명시된, H 브릿지 회로에 따라 D의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되고 제1전자석(220) 좌측부의 225-4코일은 안쪽에서 바깥쪽방향으로 전류가 흐르고 S극이 형성되고, 우측부의 226-4’코일은 바깥쪽에서 안쪽방향으로 전류가 흐르고 N극이 형성된다. 또한 제2전자석(230) 좌측부 235-4코일은 바깥쪽에서 안쪽방향으로 전류가 흐르고 N극이 형성되고, 우측부의 236-4’코일은 안쪽에서 바깥쪽방향으로 전류가 흐르고 S극이 형성된다. 따라서 펌프로터(300) 내부에 있는 영구자석(320)의 N극과 좌측부 제1전자석(220) 225-4코일의 S극이 당겨지는 전자기력이 발생되고, 영구자석(320)의 N극과 제1전자석(220) 226-4’코일의 N극이 밀어내는 전자기력이 발생된다. 또한 펌프로터(300) 내부에 있는 영구자석(320)의 S극과 좌측부 제2전자석(230) 235-4코일의 N극이 당겨지는 전자기력이 발생되고, 우측부 영구자석(320)의 S극과 우측부 제2전자석(230) 236-4’코일의 N극이 밀어내는 전자기력이 발생된다. 상기의 전자기력에 의해 펌프로터(300)는 중심축(500)에 외접되어 동작 된다;

8스텝(Step)은 도 1 및 도 3a에 명시된, H 브릿지 회로에 따라 H의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되고 제1전자석(220) 좌측부의 225-4코일은 바깥쪽에서 안쪽방향으로 전류가 흐르고 N극이 형성되고, 우측부의 226-4’코일은 안쪽에서 바깥쪽방향으로 전류가 흐르고 S극이 형성된다. 또한 제2전자석(230) 좌측부 235-4코일은 안쪽에서 바깥쪽방향으로 전류가 흐르고 S극이 형성되고, 우측부의 236-4’코일은 바깥쪽에서 안쪽방향으로 전류가 흐르고 N극이 형성된다. 따라서 펌프로터(300) 내부에 있는 영구자석(320)의 N극과 좌측부 제1전자석(220) 225-4코일의 N극이 밀어내는 전자기력이 발생되고, 영구자석(320)의 N극과 우측부 제1전자석(220) 226-4’코일의 S극이 당겨지는 전자기력이 발생된다. 또한 펌프로터(300) 내부에 있는 영구자석(320)의 S극과 좌측부 제2전자석(230) 235-4코일의 S극이 밀어내는 전자기력이 발생되고, 우측부 영구자석(320)의 S극과 우측부 제2전자석(230) 236-4’코일의 N극이 당겨지는 전자기력이 발생된다. 상기의 전자기력에 의해 펌프로터(300)는 중심축(500)에 외접되어 동작된다.

1-2상 여자(勵磁) 유니폴라 방식을 설명하면 다음과 같이 동작한다.

8-1스텝(Step)은 도 1 및 도 3b에 명시된 대로 H의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되어 8스텝(Step)이 진행된 상태의 1상 여자에서, 일정시간 후에 A의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되어 1스텝(Step)이 진행된 2상 여자 상태를 말하며, 8-1스텝(Step)은 1스텝(Step)이 진행된 상태에서 종료 된다;

1-2스텝(Step)은 도 1 및 도 3b에 명시된 대로 A의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되어 1스텝(Step)이 진행된 상태의 1상 여자에서, 일정시간 후에 B의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되어 2스텝(Step)이 진행된 2상 여자 상태를 말하며, 1-2스텝(Step)은 2스텝(Step)이 진행된 상태에서 종료 된다;

2-3스텝(Step), 3-4스텝(Step),4-5스텝(Step), 5-6스텝(Step), 6-7스텝(Step), 7-8스텝(Step),은 상기의 8-1스텝(Step) 및 1-2스텝(Step)과 동일한 방법으로 동작 된다;

1-2상 여자(勵磁) 유니폴라 방식은 16개 스텝으로 동작되며 1상 여자(勵磁) 유니폴라 방식은 8개 스텝으로 동작된다. 따라서 1-2상 여자(勵磁) 유니폴라 방식이 보다 1-2상 여자(勵磁) 유니폴라 방식보다 펌프로터를 세밀하고, 부드럽게 회전시킬 수 있다.

용적식 펌프의 가동주기를 결정하는 지연시간, 가동시간 및 토출유량을 조정하기 위한 스텝(Step) 동작은 코딩된 지속시간, 정지시간의 디지털 출력에 따라 펌프로터의 회전속도가 결정되어진다.

본 발명은 맥동현상과 진동 및 소음이 극소화된 고용량의 강력한 펌핑 작용을 제공하기 위해서 용적시 펌프 4개를 조합하고, 도 1에 명시된 1개의 모션제어기(100)와 1개의 전원공급기(110)를 일체형으로 구성된다.

조합된 펌프 1스텝 동작은 도 1 및 도 3a, 도 3b에 명시된 회로에 따라 전원공급기(110) A의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되고, 도 4b에 명시된 대로 펌프 1단은 1스텝 동작에 필요한 제1전자석(220) 좌측부의 225-1코일과 우측부의 226-1’코일 및 제2전자석(230) 좌측부 235-1코일과 우측부의 236-1’코일, 펌프 2단은 2스텝 동작에 필요한 제1전자석(220) 좌측부의 225-2코일과 우측부의 226-2’코일 및 제2전자석(230) 좌측부 235-2코일과 우측부의 236-2’코일, 펌프 3단은 3스텝 동작에 필요한 제1전자석(220) 좌측부의 225-3코일과 우측부의 226-3’코일 및 제2전자석(230) 좌측부 235-3코일과 우측부의 236-3’코일, 펌프 4단은 4스텝 동작에 필요한 제1전자석(220) 좌측부의 225-4코일과 우측부의 226-4’코일 및 제2전자석(230) 좌측부 235-4코일과 우측부의 236-4’코일이 동시에 전자기력이 발생되도록 결선시켜 작동 한다;

조합된 펌프 2스텝 동작은 전원공급기(110) B의 단자에 플러스(+)측 전원이 공급되고 도 4b에 명시된 대로 펌프 1단의 2스텝, 펌프 2단의 3스텝, 펌프 3단의 4스텝, 펌프 4단의 5스텝이 동시에 작동 한다;

상기의 순서로 조합된 펌프의 8스텝이 완료되면 모션제어기(100)의 리셋타이머에 의해 반복되어 작동한다.
The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

DC power 5V is supplied to the motion controller 100 specified in FIG. 1 with an open source computing platform and software development environment based on a simple microcontroller board, and DC power 6V~ according to the digital output coding specified in FIG. 3C or 3D. 24V is connected to the power supply 110 specified in FIG. 1 to operate the positive displacement pump by the electromagnetic force of the electromagnet. At this time, the operation and stop are controlled by a smartphone connected to the Bluetooth 120 module specified in FIG. 1 or a computer connected through a USB terminal. The operation of the positive displacement pump is sequentially performed by the eight steps specified in FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G and 2H.

When explaining the 1-phase excitation unipolar method, it works as follows.

In Step 1, the positive (+) side power is supplied to the terminal A specified in FIGS. 1 and 3A, and the 225-1 coil on the left side of the first electromagnet 220 and the 226-1' coil on the right side are the pump rotor ( 300), the current flows from the inside to the outside, and the S pole is formed. In addition, current flows from the outside to the inside in the left side 235-1 coil and the right side 236-1' coil of the second electromagnet 230, and an N pole is formed. Therefore, the pump rotor 300 is the N pole of the permanent magnet 320 and the first electromagnet 220, the S pole of the 225-1 coil and 226-1' coil, and the S pole of the permanent magnet 320 and the second The N pole of the electromagnet 230, 235-1 coil and 236-1' coil, is moved by the pulled electromagnetic force. At this time, the pump rotor 300 is circumscribed to the central axis 500 and is operated;

Step 2, Step 3, Step 5, Step 6 and Step 7 operate in the same way as Step 1;

In the 4th step, the positive (+) side power is supplied to the terminal of D according to the H bridge circuit specified in FIGS. 1 and 3A, and the 225-4 coil on the left side of the first electromagnet 220 is from the inside to the outside. The current flows in and the S pole is formed, and the 226-4' coil on the right side flows from the outside to the inside, and the N pole is formed. In addition, the 235-4 coil on the left side of the second electromagnet 230 flows current from the outside to the inside, and the N pole is formed, and the coil 236-4' on the right side flows the current from the inside to the outside and the S pole is formed. Therefore, the N pole of the permanent magnet 320 in the pump rotor 300 and the S pole of the left first electromagnet 220, 225-4 coil are generated, and the N pole of the permanent magnet 320 and the negative pole of the permanent magnet 320 are generated. 1 Electromagnet 220 226-4' An electromagnetic force pushed by the N pole of the coil is generated. In addition, the S pole of the permanent magnet 320 in the pump rotor 300 and the N pole of the left second electromagnet 230 and 235-4 coil are generated, and the S pole of the right permanent magnet 320 is generated. And the right side of the second electromagnet 230, 236-4', the N pole of the coil pushes the electromagnetic force is generated. The pump rotor 300 is circumscribed to the central axis 500 and operated by the electromagnetic force;

In the 8 step, the positive (+) side power is supplied to the terminal of H according to the H bridge circuit specified in Figs. 1 and 3A, and the 225-4 coil on the left side of the first electromagnet 220 is from the outside to the inside. The current flows and the N pole is formed, and the 226-4' coil on the right side flows from the inside to the outside, and the S pole is formed. In addition, the left side 235-4 coil of the second electromagnet 230 flows current from the inside to the outside, and the S pole is formed, and the 236-4' coil on the right side flows the current from the outside to the inside, and the N pole is formed. Therefore, the N pole of the permanent magnet 320 in the pump rotor 300 and the N pole of the left first electromagnet 220 and 225-4 coil generate an electromagnetic force, and the N pole and the right side of the permanent magnet 320 The second electromagnet 220 226-4' generates an electromagnetic force that pulls the S pole of the coil. In addition, the S pole of the permanent magnet 320 in the pump rotor 300 and the S pole of the left second electromagnet 230 and 235-4 coil generate an electromagnetic force, and the S pole of the right permanent magnet 320 And the right side of the second electromagnet 230, 236-4' electromagnetic force is generated by pulling the N pole of the coil. The pump rotor 300 is circumscribed to the central axis 500 and operated by the electromagnetic force.

When explaining the 1-2 phase excitation unipolar method, it works as follows.

Step 8-1 (Step) is a one-phase excitation in a state in which the positive (+) side power is supplied to the terminal of H as specified in Figs. It refers to a two-phase excitation state in which the positive (+) side power is supplied and one step proceeds, and the 8-1 step ends in the state in which one step proceeds;

In the 1-2 step, the positive (+) side power is supplied to the terminal A as specified in Fig. 1 and Fig. 3B, and in the 1-phase excitation in the state in which the 1 step is in progress, the terminal B is supplied after a certain period of time. It refers to a two-phase excitation state in which the positive (+) side power is supplied and the second step (Step) proceeds, and the 1-2 steps (Step) ends in the state where the second step (Step) proceeds;

2-3 steps, 3-4 steps, 4-5 steps, 5-6 steps, 6-7 steps, 7-8 steps, the above It operates in the same way as in the 8-1 step and 1-2 step;

The 1-2 phase excitation unipolar method operates in 16 steps, and the 1-phase excitation unipolar method operates in 8 steps. Therefore, the 1-2 phase excitation unipolar system can rotate the pump rotor more finely and smoothly than the 1-2 phase excitation unipolar system.

The rotation speed of the pump rotor is determined according to the digital output of the coded duration and stop time for the delay time that determines the operation cycle of the positive displacement pump, the operation time, and the step operation to adjust the discharge flow rate.

The present invention combines four pumps at the time of displacement in order to provide a high-capacity and powerful pumping action in which pulsation, vibration, and noise are minimized, and one motion controller 100 and one power supply 110 as shown in FIG. It is constructed in one piece.

In the combined pump 1-step operation, the positive (+) side power is supplied to the terminal of the power supply 110 A according to the circuit specified in FIGS. 1 and 3A, 3B, and the first stage of the pump is 1 step as specified in FIG. 4B. The first electromagnet 220 required for operation, the 225-1 coil on the left and the 226-1' coil on the right, and the second electromagnet 230, the 235-1 coil on the left and the 236-1' coil on the right, and the second stage of the pump are two steps. The first electromagnet 220 required for operation, the left side 225-2 coil and the right side 226-2' coil, and the second electromagnet 230, the left side 235-2 coil and the right side 236-2' coil, three steps of the pump The first electromagnet 220 required for operation, the left side 225-3 coil and the right side 226-3' coil and the second electromagnet 230, the left side 235-3 coil and the right side 236-3' coil, 4 steps of the pump The first electromagnet 220 required for operation, the left side 225-4 coil, the right side 226-4' coil, and the second electromagnet 230, left side 235-4 coil and right side 236-4' coil are connected so that electromagnetic force is generated at the same time Let it work;

In the combined pump two-step operation, the positive (+) side power is supplied to the terminal of the power supply 110 B, and as specified in Fig. 4b, 2 steps of the pump 1 stage, 3 steps of the pump 2 stage, 4 steps of the pump 3 stage , 5 steps of 4 pumps operate simultaneously;

When the eight steps of the pump combined in the above order are completed, the motion controller 100 operates repeatedly by the reset timer.

도 8a, 도 8b에 명시된 실시 예에 따르면 1스텝에서 4스텝과의 스텝 면적변화의 합계, 5스텝에서 8스텝의 스텝 면적변화의 합계는 4스텝 및 8스텝에 명시된 흡입 후 분할면적(212)과 같다.

또한 용적식 펌프 4단을 조합한 경우, 1스텝에서 조합된 펌프 4단의 면적합계와 4스텝 및 8스텝에 명시된 흡입 후 분할면적(212)과 같다. 또한, 8개 스텝 각각의 스텝별 토출 면적의 합계는 동일하다. 따라서 펌프 4단을 조합할 경우는 토출면적의 합계가 일정하여 토출유량 또한 일정하게 유지된다.

상기에서 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다.According to the embodiment shown in FIGS. 8A and 8B, the sum of the step area changes from 1 step to 4 steps, and the sum of the step area changes from 5 steps to 8 steps is the divided area 212 after suction specified in 4 steps and 8 steps. Is the same as

In addition, when the positive displacement pump 4 stages are combined, the total area of the pump 4 stages combined in the 1st step and the divided area 212 after suction specified in the 4th and 8th steps is the same. In addition, the sum of the discharge areas for each step of each of the eight steps is the same. Therefore, when the pump 4 stages are combined, the total discharge area is constant and the discharge flow rate is also kept constant.

The embodiments presented above are exemplary, and those of ordinary skill in the art can make various modifications and modifications to the disclosed embodiments without departing from the technical spirit of the present invention. The scope of the present invention is not limited by these modifications and modifications.

유체와 접하는 용적식 펌프를 구성하는 부품이 소금, 산 및 알칼리에 대한 열적 및 내화학성과 내마모성이 우수한 재질로 제작되며, 제어 및 동력부가 펌프와 일체화된 구조로 분해 및 조립이 간단하여 유지관리가 용이하고, 가공 및 제작이 단순하고 용이하여 작은 용량의 크기로 제작이 가능하다. 또한 다수의 펌프 유닛을 조합함으로써 큰 용량의 필요를 충족하고 소량생산이 가능하다. 따라서 반도체, 화학, 전자, 의약, 식품 등 각종 산업분야에 폭넓게 사용될 수 있다. The parts that make up the positive displacement pump in contact with the fluid are made of materials with excellent thermal and chemical resistance and abrasion resistance to salt, acid and alkali, and the control and power unit are integrated with the pump, making it easy to disassemble and assemble. It is easy, processing and manufacturing are simple and easy, so it can be manufactured in a small size. In addition, by combining multiple pump units, it is possible to meet the needs of a large capacity and produce a small amount. Therefore, it can be widely used in various industrial fields such as semiconductors, chemicals, electronics, medicines, and foods.

10: 펌프로터 쌍원통축
30: 펌프실린더축
50: 중앙축
100: 모션제어기
110: 전원공급기
120: 블루투스 통신모듈
220: 제1전자석
230: 제2전자석
200: 펌프실린더
300: 펌프로터
400: 마찰판
500: 중심축
600: 패킹
700: 금속판10: pump rotor bi-cylindrical shaft
30: pump cylinder shaft
50: central axis
100: motion controller
110: power supply
120: Bluetooth communication module
220: first electromagnet
230: second electromagnet
200: pump cylinder
300: pump rotor
400: friction plate
500: central axis
600: packing
700: metal plate

Claims

In the manufacturing method of a positive displacement pump discharged by putting a liquid in an empty space between the pump cylinder and the pump rotor inside a pump cylinder and compressing the volume, an electromagnet of step action is fixed outside the sealed pump cylinder of a symmetrical shape. , A pump rotor 300 having a neodymium permanent magnet fixed to a bi-cylindrical cylinder is installed inside the pump cylinder 200, and the inner side of the pump cylinder and the outer side of the pump rotor slide by the magnetic force of the step operation, and the rotor rotates Positive displacement pump, characterized in that.

The method of claim 1, wherein the twin cylinders of the pump rotor 300 have the same amount of eccentricity with respect to each cylindrical shaft (10) (20), and the circumferences of the pump cylinder shafts (30) (40) are kept equidistant from each other, so that they are opposite to each other. A positive displacement pump, characterized in that it rotates in the direction and moves along the central axis 500 of the pump rotor 300.

According to claim 1, The pump rotor 300 is the first electromagnet of the pump cylinder 200 so that the suction and discharge strokes are operated by dividing the inner area of the cylinder into three or two. Positive displacement pump, characterized in that integrated with 220 and the second electromagnet 230.

delete