KR0127650B1 - 회전 용적형펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형이면서 대유량, 고양정펌프로서, 저속회선 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘할 수 있는 유체압축기용 회전 용적형펌프에 관한 것으로, 본 발명은 구성부품의 알맞은 형상 즉, 로터의 외주에 다수개의 분할핀을 설치한 형상을 하고 있으며, 그 외측에 설치된 다수개의 회전밸브는 로터와의 상호운동을 할 때 연속적인 선접촉을 할 수 있게 등간격으로 다수개의 홈을 만들어 놓음으로서 이 구성부품의 기구학적인 배열을 로터를 중심으로 로터의 외곽을 4등분으로 등간격(90도)으로 분할하여 회전밸브를 설치함으로 인해 회전밸브의 갯수와 로터의 분할핀의 갯수에 의해서 펌프의 성능이 결정되는 구조로 되어 있기 때문에 동일 크기의 다른 펌프에 비해서 거의 회전밸브 갯수의 곱수만큼의 많은 유량을 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

회전 용적형펌프

제1도는 본 발명의 회전 용적형펌프의 횡단면도.

제2도는 동 종단면도.

제3도는 내지 제6도는 본 발명의 회전 용적형펌프의 작동설명도.

제7도는 본 발명을 구성하는 로터본체의 사시도.

제8도는 동 정면도 및 단면도.

제9도는 본 발명에 사용된 회전밸브의 사시도.

제10도는 동 정면도 및 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전 용역형펌프, 11 : 펌프케이싱,

12 : 입출구측판, 13 : 기어실측판,

14 : 흡입배출다기관, 21 : 로터,

24 : 로터분해측판, 25 : 로터분할핀,

31 : 회전밸브, 34 : 회전밸브홈,

41 : 로터기어, 43 : 밸브타이밍기어,

51 : 로터축베어링, 52 : 밸브축베어링,

53 : 로터축오일시일, 54 : 밸브축오일시일,

61 : 흡입구, 62 : 배출구,

63 : 흡입분배다기관, 64 : 배출다기관,

65 : 흡입관, 66 : 배출관,

71 : 펌프실, 72 : 기어실,

101,102 : 구멍, 103 : 틈.

본 발명은 회전 용적형펌프에 관한 것으로서, 특히 소형이면서도 많은 유량과 높은 양정(楊程)에 적합하며, 저속회전 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘할 수 있는 유체압축기용 회전 용적형펌프에 관한 것이다.

일반적으로 기존의 펌프에서 원심펌프는 유량을 크게 할 수는 있지만 양정에 제한을 받으며 양정계수가 클수록 효율이 저하되고, 유량을 크게할 때에는 설계체적이 늘어나 소형 경량으로 하기가 곤란하며, 또한 저속에서는 펌프로서의 역할을 제대로 수행할 수 없는 단점이 있다.

또한 기존의 회전 용적형펌프로서 예를들어 베인펌프는 큰 양정계수를 얻을 수 있고 저속회전에서도 펌프로서의 기능을 발휘하나, 유량이 적고 고속회전시 베인의 왕복운동에 의해서 진동 및 효율의 저하등의 장애가 발생하게 되는 결정이 있다. 따라서 많은 유량, 높은 양정, 저속과 고속회전 및 기타효율의 문제에서 고성능을 발휘할 수 있는 펌프가 필요하게 된다.

본 발명의 목적은 회전 용적형펌프로서 소형이면서도 많은 유량과 높은 양정에 적합한 유체압축기용회전 용적형펌프를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 저속회전 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘하는 펌프로서 유체압축기용 회전 용적형펌프를 제공하는 데 있다. 따라서, 본 발명의 특징은 많은 유량과 높은 양정에 적합한 펌프로서 다량의 유체를 높은 위치까지 이동시킬 수 있으며, 또한 용적형 즉 용적의 변화를 이용한 펌프이므로 높은 효율로 작동하여 저속회전 또는 고속회전에서도 효율의 저하가 일어나지 않을 뿐만아니라, 완전평형 회전기구를 형성하고 있기 때문에 고속회전에서도 구성부품의 회전 불평형에 의한 진동이 일어날 염려가 없다.

이와 같은 본 발명은 구성부품의 알맞은 형상 즉, 로터의 외주에 8개(경우에 따라 그 이상이나 그 이하로 설치할 수 도 있다)의 분할핀을 설치한 형상을 하고 있으며, 4개(경우에 따라 그 이상이나 그 이하의 갯수가 될수도 있다)의 회전밸브는 로터와의 상호운동을 할 때 연속적인 선접촉을 할 수 있게 등간격으로 4개(토터의 분할핀의 갯수에 따라 그 이상이나 그 이하의 갯수가 될수도 있다)의 홈을 만들어 놓음으로써 이 구성부품의 기구학적인 배열을 로터를 중심으로 로터의 외곽을 4등분으로 등간격(90도)으로 분할하여 회전밸브를 설치함으로 인해 회전밸브의 갯수와 로터의 분할핀 갯수의 곱에 의해서 펌프의 성능이 결정되는 구조로 되어 있기 때문에 동일한 크기의 다른 펌프에 비해서 회전밸브 갯수와 로터의 분할핀 갯수에 의하여 많은 유량을 얻는 것이 가능하다. 또한 용적형이기 때문에 구동원동기의 동력에 비례되는 양정을 얻을 수 있다.

또 지속회전과 고속회전에서도 다른 종류의 펌프에서 발생되는 단점을 보완할 수 있기 때문에 넓은 범위의 용도에 맞는 펌프로서의 고성능을 발휘할 수 있다. 따라서 소형의 장치로 고성능을 필요로 하는 각종 유체기계에 유용하게 적용하여 사용할 수 있 다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 회전 용적형펌프(1)의 횡단면을 보인 것이고, 제2도는 종단면을 보인 것이다. 펌프의 본체를 구성하는 펌프케이싱(11)을 기준으로 한쪽면에 입출구측판(12)이 배치되어 있고, 다른 한쪽면에는 기어실측판(13)이 배치되어 있다.

상기 펌프케이싱(U)은 로터본체(21)(이하 로터라고 한다)를 조립하는 구멍(101)과 회전밸브(31)를 삽입하는 구멍(102)이 형성되어 있다. 또 입출구측판(12)에는 흡입구(61)와 배출구(62)가 뚫려 있고, 또 흡입분배다기관(63)과 배출다기관(64)이 형성된 흡입배출다기관(14)을 조합하도록 되어 있으며, 여기에 흡입관(65)과 배출관(66)으로 부터 들어오는 유체를 4부분의 흡입구(61)로 분배해주는 역할을 하고, 배출다기관(64)은 4부분의 배출구(62)로 부터 배출되는 유체를 모아서 하나의 배출관(66)으로 배출시켜 주는 역할을 한다.

또한 상기 기어실측판(13)에는 기어실(72)이 형성되어 있으며, 구동축인 로터축(22)과 4개의 밸브축(32)이 연장되어 있어서 로터기어(41)와 밸브타이밍기어(43)를 조립하게 되어 있다. 펌프케이싱(11) 내부구멍(101)에는 로터(21)가 조립되며, 이것을 중심으로 90도의 등간격으로 4개의 회전밸브(31)가 조립되어 있다. 로터(21)에는 외경을 따라서 45도의 등간격으로 8개의 로터분할핀(25)이 설치되어 있고, 이 로터분할핀(25)을 조립하고 또 분해할 수 있게 로터(21)의 한쪽 측면에 로터분해측핀(24)이 조립되어 있으며, 로터(21)는 로터축(22)에 로터축키이(23)에 의해서 조립되어 있다(제7도 및 제8도참조).

또한 상기 회전밸브(31)는 로터축(22)의 중심으로 부터 일정한 축간거리로 설치된 밸브축(32)에 밸브축키이(33)에 의해 설치되어 있으며, 회전밸브(31)에 형성된 회전밸브홈(34)의 형상은 로터분할핀(25)과 조합되어 회전할 때 로터분할핀(25)의 외경과 항상 접촉을 할 수 있는 특수한 포물선이 대칭되어 있는 형상을 하고 있다.

또한 밸브홈(34)의 양측면에 회전밸브의 외주에 약간의 틈(103)을 형성함으로써, 로터분할핀(25)과 회전밸브홈(34)이 조합되어 회전할때 이 회전밸브홈(34)의 용적변화에 따른 펌프의 구동장애를 없애는 구조를 취하고 있다(제 9도 및 제10도 참조).

한편 상기 로터축(22)과 밸브축(32)은 각각 로터축베어링(51)과 밸브축베어링(52)에 의해서 지지되며, 이들 베어링의 앞단에는 축방향의 유체의 누설을 방지하기 위한 로터축오일시일(53)과 밸브축오일시일(54)이 설치되어 있다. 펌프케이싱(11)과 입출구측판(12)과 흡입배출다기관(14)과의 조립 및 기어실측판(13)과 기어실커버(15)와의 조립은 펌프케이싱(11)에 설치된 조립용탭너트(73)에 볼트(79)와 볼트(80)로 조립한다.

제3도, 제4도, 제5도, 제6도는 본 발명에 의한 펌프의 작동원리를 보여주는 것으로서, 먼저 로터축(22)을 회전시키면 이 축에 조립되어 있는 로터(21)와 로터기어(41)가 동시에 회전하게 된다. 한편 로터기어(41)와 맞물려 있는 밸브타이밍기어(43)가 동시에 회전하게 되므로 타이밍기어와 고립되어 있는 밸브축(32)과 이 축에 조립되어 있는 회전밸브(31)가 로터(21)와 동시에 회전하게 된다.

이때 로터기어(41)와 밸브타이밍기어(43)의 잇수비가 2 : 1이므로 로터(21)와 회전밸브(31)의 회전비는 1 : 2가 된다. 즉 로터(21)가 1회전 할 때 회전밸브(31)는 2회전을 한다. 로터(21)가 회전할 때 로터(21)에 설치된 로터분할핀(25)은 펌프실(71)의 바깥 원주면인 구멍(101)에 구름접촉이나 미끄럼접촉을 하면서 이동한다.

제3도에서는 회전밸브홈(34)과 로터분할핀(25)와의 조합에 의해서 흡입구(61)와 배출구(62)와의 유체의 통로를 차단하여 임의의 흐름을 방지하며 또한 역류를 방지한다.

제4도에서는 로터분할핀(25)과 회전밸브홈(34)의 측면이 접촉하면서 밸브의 역할을 하고 있다. 동시에 로터분할핀(25)의 이동에 의해 흡입구(61)와 연결된 펌프실(71)의 용적이 증가하면서 유체를 흡입하게 된다. 동시에 배출구(62)와 연결된 펌프실(71)의 용적은 줄어들게 되어 유체를 배출구(62)로 강제로 밀어내게 된다.

제5도와 제6도에서는 회전밸브홈(34)과 로터분할핀(25)과의 접촉에 의한 효과는 없지만 로터(21)의 외주와 회전밸브(31)의 외주와의 구름 및 미끄럼 접촉에 의해서 유체의 역류를 방지하는 밸브역할을 하게 된다. 동시에 흡입구(61)와 연결되는 펌프실(71)의 용적은 더욱 커지고 흡입량은 많아지며 반대로 배출구(62)와 연결된 펌프실(71)은 용적이 더욱 적어져 용적의 변화만큼 유체를 밀어내게 된다.

제6도에는 흡입과정을 마친 로터분할핀(25) 내의 유체는 배출구(62)를 통해서 배출하고 배출이 끝나면 다시 흡입을 하는 과정을 반복하게 된다. 즉 이 일련의 과정을 로터(21)가 45도 만큼 회전하는 동안 일어나는 과정으로 4개의 회전밸브(31) 부분에서 동시에 같은 과정을 겪게 된다.

따라서, 이 과정은 로터가 1회전에 8회의 흡입 배출과정을 겪게 되며 4개의 회전밸브(31) 부분에서 동시에 일어나므로 4×8=32회의 흡입과 배출과정이 일어나는 결과가 된다.

그러므로 펌프작용에 있어서 흡입되는 유체는 흡입관(65)을 거쳐서 흡입분배다기관(63)에 들어와서 4부분의 흡입구(61)로 각각 분배되어 펌프의 흡입과정에서 펌프실(71)로 이동하여 들어가게 되며, 배출과정에 의해서 펌프실(71)의 유체는 배출구(62)를 따라 배출다기관(64)으로 들어가 모아져서 배출판(66)을 통해서 배출된다.

따라서 이와 같은 본 발명의 회전 용적형펌프에 의하면, 소형이면서도 많은 유량과 높은 양정에 적합하며, 저속회전 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 펌프실을 형성하는 로터가 회전할 수 있게 삽입되는 구멍과, 이 구멍을 중심으로 반경방향으로 회전밸브가 회전되게 삽입되는 약간 작은 구멍과, 이 구멍주위의 일부분이 흡기구와 배출구로 형성되어 있는 펌프케이싱과, 상기 펌드케이싱의 측면에 형성된 흡입구와 배출구로 연결되는 입출구측판과, 상기 입출구측판에 흡입분배다기관과 배출다기관을 형성하고 있는 흡입배출다기관과, 상기 흡입배출다기판의 반대측면에 배치되는 기어실을 형성하고 있는 기어실측관과, 원형으로 되어 있으며 원주를 따라서 다수개의 분할핀이 설치되고 한쪽 측면에 상기 분할핀을 조립 또는 분해하기 위한 분해측판이 구비된 로터원주면에 접하여 대칭되는 포물선 형상을 하고 있는 다수개의 밸브홈이 구비된 회전밸브를 포함하여 이루어지며, 상기 로터와 상기 회전밸브가 기어에 의해 정해진 회전비를 가지며 회전시 상기 로터의 분할핀이 상기 회전밸브의 밸브홈에 삽입되면서 가벼운 선접촉을 유지하도록 된 것을 특징으로 하는 회전 용적 형펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전밸브는 밸브홈의 양측면에 틈이 형성된 것을 특징을 하는 회전 용적형펌프.