KR0127834B1

KR0127834B1 - Rotating-cylinder pump and an fluid transmission apparatus

Info

Publication number: KR0127834B1
Application number: KR1019940005792A
Authority: KR
Inventors: 구인희
Original assignee: 구인회
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1998-04-03
Also published as: KR950027192A

Abstract

A rotation center line of two rotation circular plate(11,12) is located on the same lone and paralleled with the rotation center line of the center rotary body at the condition of eccentricity. The slot(17,18) is located in the both sides axis section of the center rotary body(10), and two slot(17,18) don't pass through. The center line of the circular type pin hole(23,24) meets always the fixed diameter line of the center rotary body's circular section at a right angle. At the vertical section of the central rotary body's rotation central line, when the center O3 of the slider and the rotation center O2 of the rotation circular plate and the rotation center O1 of the central rotary body are located on the line at the same interval. At the same time, the slider contacts with the circular-arc surface(25) of the fixed partition wall(19) by a surface contact.

Description

회전실린더 펌프장치 및 유체동력장치Rotary cylinder pump device and fluid power device

제1도는 본 발명장치에 이용된 기구학적 운동.1 is a kinematic movement used in the device of the present invention.

제2도는 본 발명의 실시예로서 장치의 주요부분의 분해도.2 is an exploded view of the main part of the device as an embodiment of the invention.

제3도는 제2도의 장치의 종단면도.3 is a longitudinal sectional view of the apparatus of FIG.

제4도는 제2도의 슬라이드와 실린더의 상대적 위치의 설명도.4 is an explanatory diagram of the relative positions of the slide and cylinder of FIG.

제5도는 제2도의 중앙회전체의 질량을 줄인 모양.5 is a view of reducing the mass of the central rotor of FIG.

제6도는 제2도의 장치를 각속도 변환장치에 이용한 예의 종단면도.6 is a longitudinal sectional view of an example in which the apparatus of FIG. 2 is used for an angular velocity converter.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 중앙회전체, 11,12 : 중앙회전체 양쪽의 두 회전원판,10: central rotor, 11, 12: two rotary disks on both sides of the central rotor,

13,14 : 각 회전원판에 고정된 원주형 핀,13,14: cylindrical pins fixed to each rotating disc,

15,16 : 중앙회전체 양쪽의 두 슬라이드,15,16: two slides on both sides of the central rotor,

17,l8 : 중앙회전체 양쪽의 슬롯으로 회전원판으로 닫히어 실린더가 됨,17, l8: Slots on both sides of the center rotor close to the rotating disc to form a cylinder.

19,20 : 유체 입구방과 출구방의 두 분할벽,19,20: two dividing walls of the fluid inlet and outlet rooms,

21,22 : 각 회전원판에 고정된 기어, 23,24 : 각 슬라이드 중심의핀구멍,21,22: gears fixed to each rotating disk, 23,24: pin hole in the center of each slide,

25,26 : 중앙회전체와 접하는 두 분할벽면, 27,28 : 유체입구방과 유체출구방,25, 26: two divided wall surfaces in contact with the central rotor, 27, 28: fluid inlet and fluid outlet,

29 : 케이스, 30 : 중앙회전체 지지로울러,29 case, 30 center roller support roller,

31 : 회전형 유동방향 조절밸브, 32 : 유체우회(bypass)관로,31: rotational flow direction control valve, 32: fluid bypass pipe,

33 : 유체터어빈의 배출구, 34 : 유체터어빈의 한 회전원판.33: discharge port of the fluid turbine, 34: one rotating disc of the fluid turbine.

본 발명은 회전하는 실린더를 이용하여 액체의 압력을 높여 이송하는 펌프장치로 이용될 수 있다. 그리고 펌프의 유체유동방향을 바꾸어 높은 압력의 유체를 낮은 압력의 유체방으로 보내면서 회전동력을 얻는터어빈 장치로 이용될 수 있다. 따라서 먼저 펌프장치에 관해 설명한 후 동력장치는 나중에 설명한다. 본발명의 펌프장치의 구동형태는 회전형(rotary type)으로 밸브가 없고 슬라이드가 회전하는 실린더내에서 왕복운동을 하면서 매 왕복당 일정량의 액체를 다른 압력의 유체방으로 보낸다. 본 발명의 장점은 높은 압력의 유체와 낮은 압력의 유체가 면접촉으로 분리되어 있어 유체의 역류를 완전히 제거할 수 있어 체적효율(volume efficiency)이 높다. 또한 밸브가 없으므로 유입과 배출로 인한 동력손실이 적고 부품의 형태가 간단하고 모양이 단순하여 제작이 용이하다. 모든 운동부품이 회전운동만 하므로 왕복피스톤 운동에 비하여진동이 적어 정숙운전이 된다.The present invention can be used as a pump device for transporting by raising the pressure of the liquid by using a rotating cylinder. And it can be used as a turbine device to change the fluid flow direction of the pump to obtain a rotational power while sending a high pressure fluid to the low pressure fluid chamber. Therefore, the pump unit will be described first, and then the power unit will be described later. The driving type of the pump device of the present invention is a rotary type, which reciprocates in a cylinder without a valve and the slide rotates, and sends a certain amount of liquid to each fluid chamber at a different pressure. An advantage of the present invention is that the high pressure fluid and the low pressure fluid are separated by surface contact so that the back flow of the fluid can be completely eliminated, so that the volume efficiency is high. In addition, since there is no valve, power loss due to inflow and outflow is small, and the parts are simple in shape and simple in shape, making it easy to manufacture. Since all the moving parts only rotate, the vibration is less than the reciprocating piston, resulting in quiet operation.

도면 1은 본 발명에 사용된 평면 기구학 운동을 보여준다. 반경비가 1 : 2인 두개의 원이 도면 1의 위치에서 각각 점 O₂와 점 O₁를 중심으로 회전할 때 Q점에서 맞물려서 두 원의 원주방향 속도가 같다면 두 원의 회전각속도 비는 2 : l이 된다. 즉 작은 원이 점 O₂를 중심으로 각 2θ 회전할 동안 큰원은 점 O₁를 중심으로 각 θ회전한다. 이때 작은 원의 원주상의 점 P는 항상 큰 원의 직경 ST 선상에 놓이게 된다. 다시말해 점 O₂를 중심으로 회전운동하는 점 P는 중심 O₁에 관해 회전하는 직선 ST 선상에서 왕복운동을 한다. 본 발명은 직선 ST방향으로 실린더를 설치하고 점 P에 힌지로 연결된 슬라이드를 설치하여 P의 회전운동시 슬라이드가 회전하는 실린더에 대해 상대적 왕복운동을 하면서 유입과 배출을 동시에 수행하는 장치이다. 본 발명의 장치는 기구학적으로 크랭크기구에 의하지 않고 연속적인 왕복운동기구를 실현시키고있다.Figure 1 shows the planar kinematic motion used in the present invention. If two circles with a radius ratio of 1: 2 are rotated about the point O ₂ and the point O ₁ at the positions in Fig. 1, respectively, and interlocked at the Q point and the circumferential velocities of the two circles are equal, the ratio of the rotational angular velocity of the two circles is 2 : becomes l. In other words, the large circle rotates the angle θ around the point O ₁ while the small circle rotates the angle 2θ about the point O ₂ . At this time, the point P on the circumference of the small circle always lies on the line ST of the large circle. In other words, the point P, which rotates about the point O ₂ , reciprocates on a straight line ST that rotates about the center O ₁ . The present invention is to install the cylinder in the direction of the straight line ST and a slide connected to the hinge point P to the device for performing the inlet and discharge at the same time while the relative reciprocating motion relative to the cylinder rotates during the rotation of the P. The apparatus of the present invention realizes a continuous reciprocating mechanism without kinematically by a crank mechanism.

도면 2는 본 발명 장치의 주요 동적 부품의 분해도이다. 원기둥형 중앙회전체(l0)의 전면의 축단면에 사각단면의 슬롯(slot)(18)과 후면의 축단면에 있는 사각단면의 슬롯(17)은 서로 통하지 않는다. 이들은 서로 직각 방향으로 설치되어 있으나 임의의 각을 가질 수 있다. 두 슬롯(l7,18) 속에 슬롯 단면과 같은 단면의슬라이드(slider)(15.16)가 각각 삽입되어 세개의 면과 미끄럼면 접촉한다. 슬라이드의 중심에 중앙회전체(10) 축방향의 원주형 구멍(23,24)이 있고 구멍의 중심축선은 중앙회전체 원형단면의 직경선과 직교한다. 중앙회전체(10)의 양쪽 축단면에 같은 회전중심선을 갖는 두 회전원판(11,12)을 미끄럼면 접촉하도록 각각 맞닿게 두면서 회전원판의 회전중심선이 중앙회전체의 회전중심선에서 편심되어 평행하도록 한다. 접촉하는 각각의 회전원판면에는 수직방향으로 고정된 원주형 핀(13,14)이 있고, 이들은 회전원판(11,12) 회전중심선에서 편심되어 있는데 편심량은 중앙회전체(10) 회전중심선과 회전원판 회전중심선 사이의 편심량과 같다. 중앙회전체의 양 단면에 회전원판(11,12)을 각각 연결할 때 회전원판의 핀(13,14)을 각 슬라이드의 핀구멍(23,24) 속에 넣어 미끄럼 회전운동의 힌지(hinge) 역할을 하게 한다. 따라서 슬라이드와 핀은 중앙회전체와회전원판의 사이의 운동을 전달하는 역할도 수행한다. 중앙회전체(10)와 슬라이드(15,16)와 회전원판(11,12)을 맞대어 연결하면 중앙회전체 슬롯(17,18)의 열려있는 한면이 닫히면서 실린더가 되고 접촉면은 미끄럼면이 된다. 또한 슬라이드의 한면도 회전원판과 미끄럼면 접촉한다. 따라서 슬라이드(15,16)는 각 실린더 공간을 양편으로 나누고 나뉜 공간은 서로 통하지 않게 된다. 회전원판(11,12)에 각각 기어(21,22)가 고정되어있다. 이들 기어는 축에 평행한 한개의 구동축에 연결되어 있어 두 회전원판(11,12)이 같은 회전각속도로 구동되고, 도면 1에 대한 설명대로 중앙회전체(10)의 회전각속도는 회전원판 회전각속도의 반이되고 슬라이드(l5,16)는 회전하는 실린더(17,18)내에서 왕복운동을 한다.2 is an exploded view of the main dynamic components of the inventive device. The slot 18 of the square section and the slot 17 of the square section on the rear end of the cylindrical center rotor 10 do not communicate with each other. They are installed at right angles to each other but may have any angle. In each of the two slots 17 and 18 a slide 15.16 of the same section as the slot section is inserted and in sliding contact with the three sides. At the center of the slide, there are columnar holes 23 and 24 in the axial direction of the center rotor 10, and the center axis of the hole is orthogonal to the diameter line of the circular rotor circular section. The two rotational disks 11 and 12 having the same rotational center line on both axial end surfaces of the central rotational body 10 are brought into contact with each other so as to be in sliding contact with each other, while the rotational centerline of the rotational disk is eccentric and parallel to the central rotational center. On each of the rotating disk surfaces in contact there are cylindrical pins 13 and 14 fixed in the vertical direction, which are eccentric in the center of rotation of the rotary disks 11 and 12. The amount of eccentricity is the center of rotation of the central rotor 10 and the disk of rotation. Equivalent to the amount of eccentricity between the center of rotation. When connecting the rotary discs 11 and 12 to both end faces of the central rotor, the pins 13 and 14 of the rotary discs are inserted into the pinholes 23 and 24 of each slide to serve as hinges for the sliding rotation. do. Therefore, the slide and the pin also serve to transfer the movement between the central rotor and the rotating disc. When the center rotor 10 and the slides 15 and 16 and the rotation discs 11 and 12 are connected to each other, the open one side of the center rotor slots 17 and 18 is closed and the cylinder becomes a sliding surface. In addition, one side of the slide is in sliding contact with the rotating disc. Thus, the slides 15 and 16 divide each cylinder space into two sides, and the divided spaces do not communicate with each other. The gears 21 and 22 are fixed to the rotary disks 11 and 12, respectively. These gears are connected to one drive shaft parallel to the shaft so that the two rotating disks 11 and 12 are driven at the same rotational angular velocity, and as described in FIG. 1, the rotational angular velocity of the central rotating body 10 is equal to that of the rotational disk rotational velocity. In half, the slides 15 and 16 reciprocate in the rotating cylinders 17 and 18.

도면 3은 본 발명 장치의 실시예로서 케이스(29)를 포함한 장치의 종단면을 나타낸다. 전면의 실린더(18)와 슬라이드(16)는 실선으로 후면의 실린더(17)와 슬라이드(15) 점선으로 표시한다. 슬라이드는 회전원판의 중심 O₂에 대해서 회전하고 중앙회전체는 중심 O₁에 관해서 회전한다. 중앙회전체는 기구학적으로 원운동만 가능하지만 운동의 교란이 있을 경우 이를 억제하기 위해 원주면 상에 케이스(29)에 연결된 로울러지지대(30)를 고정 설치할 수 있다. 각 슬라이드에서 중앙회전체 또는 회전원판과 접촉하지 않는 실린더축에 수직한 면은 중앙회전체의 원주반경을 갖도록 하여 슬라이드가 실린더의 입구에 위치할 때 중앙회전체원주의 원호가 연속되게 한다. 중앙회전체(10) 회전중심선에 수직한 도면 3의 단면에서 중앙회전체 중심 O₁과 회전원판(11,12) 중심 O₂와 슬라이드 핀(14) 중심 O₃가 등간격으로 일직선상에 있는 위치에서 슬라이드는 실린더 입구를 막으면서 분할벽면(25)과 맞닿고 이때 슬라이드 반대편의 실린더입구는 반대편의 분할벽면(26)으로 막힌다. 중앙회전체(10)의 직경방향 양쪽에 있는 두 분할벽(19,20)은 케이스(29)로 둘러싸인 공간을 낮은 압력과 높은 압력의 유체방으로 나눈다. 도면 3에서 중심 O₂의 회전원판(1l,12)을 반시계방향 회전하면 왼편은 낮은 압력의 유체방(27)이 되고 오른편은 높은 압력의 유체방(28)이 된다. 회전방향이 바뀌면 유동방향과 유체방의 위치도 바뀐다. 그래서 두 분할벽(19,20)은 케이스(29)에 고정되어 있고 또한 한면은 원호면으로서 중앙회전체(10)의 원주면과 미끄럼면접촉한다. 각 분할벽의 전후면 길이는 중앙회전체(10)의 축방향 길이와 같고 분할벽면의 폭은 실린더의 폭과 같게 한다. 따라서 중앙회전체(l0)와 접촉하는 회전원판(11,12)의 평면은 동시에 분할벽(19,20)과도 미끄럼 접촉한다. 결국 회전원판은 슬라이드를 움직이고 중앙회전체의 슬롯을 실린더로 만들며 또한 회전축방향 유체유동의 차단벽 역할을 한다.3 shows a longitudinal section of a device including a case 29 as an embodiment of the device of the present invention. The cylinder 18 and the slide 16 on the front side are shown by the dashed line of the cylinder 17 and the slide 15 on the back side in solid line. The slide rotates about the center O ₂ of the rotating disc and the center rotating body rotates about the center O ₁ . The central rotating body can be kinematically only circular motion, but may be fixed to the roller support (30) connected to the case 29 on the circumferential surface in order to suppress when there is a disturbance of the movement. In each slide, the surface perpendicular to the cylinder axis, which is not in contact with the central rotating body or the rotating disc, has the circumferential radius of the central rotating body so that the circular arc of the central rotating body is continuous when the slide is positioned at the inlet of the cylinder. In the cross section of FIG. 3 perpendicular to the center of rotation of the center rotor 10, the center rotor ₁ and the centers of the rotating discs 11 and 12 O ₂ and the center of the slide pin 14 O ₃ are arranged at a straight line at equal intervals. The slide abuts the dividing wall surface 25 while blocking the cylinder inlet, wherein the cylinder inlet opposite the slide is blocked by the dividing wall surface 26 on the opposite side. The two dividing walls 19 and 20 on both sides in the radial direction of the central rotor 10 divide the space enclosed by the case 29 into a fluid chamber of low pressure and high pressure. In FIG. 3, when the rotation discs 1 l and 12 of the center O ₂ are rotated counterclockwise, the left side becomes a low pressure fluid chamber 27 and the right side becomes a high pressure fluid chamber 28. As the direction of rotation changes, so does the direction of flow and the position of the fluid chamber. Thus, the two dividing walls 19 and 20 are fixed to the case 29, and one surface thereof is an arc surface and in sliding contact with the circumferential surface of the central rotating body 10. The length of the front and rear surfaces of each dividing wall is equal to the axial length of the central rotor 10 and the width of the dividing wall is equal to the width of the cylinder. Therefore, the planes of the rotary disks 11 and 12 in contact with the central rotor 10 are also in sliding contact with the dividing walls 19 and 20 at the same time. As a result, the rotating disk moves the slide, makes the slot of the central rotor into a cylinder, and also acts as a barrier for the axial fluid flow.

도면 4는 반시계방향으로 회전하는 중앙회전체(10)와 슬라이드(15,16)의 상대적 위치를 보여준다. 도면의 실선은 전면의 실린더와 슬라이드를 도면의 점선은 후면의 실린더와 슬라이드를 나타내며 두 실린더의 방향은 서로 직각이다. 직각방향에서 중앙회전체(10)의 회전위치각에 따른 유체유동량의 변동이 최소화 되지만 임의 다른 방향을 가질 수도 있다. 직각방향에서는 두 슬라이드의 핀 중심 O₃은 도면 4의 단면에서 항상 점 O₂에 대해 대칭으로 놓인다. 도면 4A에서 전면의 슬라이드(16)는 중앙회전체(10)의 중심 O₁에서 가장 멀리 있어 윗쪽의 분할벽면(25)과 접촉하고 세로방향의 실린더 안에는 낮은 압력의 유체가 들어있고 아래쪽에서 분할벽면(26)으로 닫혀 있다. 뒷면의 가로방향의 실린더내에 있는 슬라이드(15)는 중심 O₁에 놓여있고 실린더의 왼편 안에는 낮은 압력의 유체가 들어와 있고 실린더의 오른편 안의 유체는 높은 압력의 유체방(28)과 통해 있다 도면 4A의 위치에서 회전원판을 O₂를 중심으로 반시계방향 60° 회전하면 중앙회전체는 O₁을 중심으로 반시계방향 30°회전하고 도면 4B의 위치가 된다. 이동안 각 슬라이드는 회전하는 실린더 안에서 이동한다. 각 슬라이드를 경계로 왼편의 유체방(27)과 통하는 실린더 안으로 유체가 유입되고 오른편의 유체방(28)과 통하는 실린더 안의 유체는 배출된다. 도면 4C는 도면 4A의 위치에서 회전원판을O₂를 중심으로 반시계방향 120°회전하고 중앙회전체는 O₁을 중심으로 반시게방향 60°회전한 모양을 보여준다. 도면 4D는 도면 4A의 위치에서 회전원판을 O₂를 중심으로 반시계방향 180°회전하고 중앙회전체는O₁을 중심으로 반시계방향 90°회전한 모양을 보여준다. 이때 전면의 실린더 안에는 한 실린더 부피의 반이 유입되었고 반이 배출된 상태이며 뒷면의 실린더 안에는 유입이 끝나고 배출이 시작될 순간이다. 도면4D의 전면의 실린더와 슬라이드의 위치는 도면 4A에서 후면의 실린더와 슬라이드의 위치와 동일하다. 따라서 도면 4D의 위치에서 회전원판을 180° 회전하면 중앙회전체는 90° 회전하고 도면 4A의 위치가 된다.결국 전체적으로 도면 4A의 위치에서 시작하여 회전원판을 360° 회전하면 중앙회전체는 180° 회전하고 이동안 처음의 세로방향 실린더내의 유체는 배출되고 실린더내에는 새로운 유체가 유입된다. 따라서 실린더의 1회전 동안 슬라이드는 2회전하고 실린더 부피의 2배가 송출되고 왕복 피스톤 구동의 고정된 실린더에비해 본 장치는 같은 실린더 부피에서 2배의 능력을 가진다.4 shows the relative positions of the central rotor 10 and the slides 15 and 16 rotating counterclockwise. The solid line in the figure represents cylinders and slides in the front, the dashed line in the figure represents cylinders and slides in the rear, and the directions of the two cylinders are perpendicular to each other. The fluctuation of the fluid flow amount according to the rotational position angle of the central rotor 10 in the perpendicular direction is minimized, but may have any other direction. In the orthogonal direction, the pin centers O ₃ of the two slides are always symmetrical with respect to point O ₂ in the cross section of FIG. 4. In FIG. 4A, the front slide 16 is farthest from the center O ₁ of the center rotor 10 so as to contact the upper dividing wall surface 25 and the low-pressure fluid is contained in the longitudinal cylinder, and the dividing wall surface at the bottom ( 26). The slide 15 in the transverse cylinder on the back lies at the center O ₁ , with low pressure fluid in the left side of the cylinder and fluid in the right side of the cylinder through the high pressure fluid chamber 28 of FIG. 4A. When the rotating disc rotates 60 degrees counterclockwise about O ₂ at the position, the central rotor rotates 30 degrees counterclockwise about O ₁ and becomes the position of Fig. 4B. During this time each slide moves in a rotating cylinder. The fluid flows into the cylinder communicating with the fluid chamber 27 on the left and the fluid in the cylinder communicating with the fluid chamber 28 on the right is bounded at each slide. FIG. 4C shows a shape in which the rotating disc is rotated 120 ° counterclockwise about O ₂ and the center rotor rotates 60 ° counterclockwise about O ₁ at the position of FIG. 4A. FIG. 4D shows the shape of the rotating disk rotated counterclockwise 180 ° about O ₂ and rotated counterclockwise 90 ° about O ₁ at the position of FIG. 4A. At this time, half of the volume of one cylinder is introduced into the cylinder on the front and half is discharged, and the inside of the cylinder on the back is the moment when the inflow ends and discharge begins. The positions of the cylinders and slides at the front of FIG. 4D are the same as the positions of the cylinders and slides at the rear in FIG. 4A. Therefore, if the rotating disc is rotated 180 ° at the position of Fig. 4D, the center rotor rotates by 90 ° and becomes the position of Fig. 4A. After all, starting from the position of Fig. 4A, if the rotating disc is rotated 360 °, the center rotor rotates by 180 °. During this time, the fluid in the first longitudinal cylinder is discharged and fresh fluid enters the cylinder. Thus, during one revolution of the cylinder, the slide rotates twice, twice the volume of the cylinder is dispensed, and the device has twice the capacity of the same cylinder volume compared to the fixed cylinder of the reciprocating piston drive.

도면 4에서 알 수 있는 특징은 왕복피스톤기구와는 달리 유입과 배출이 동시에 이루어진다. 본 발명의장치는 모든 부품이 회전운동만 하며 절대적 직선운동은 없다. 슬라이드의 왕복운동은 회전하는 실린더에대한 상대적 직선운동이며 절대좌표계에서 슬라이드는 회전운동만한다.4 can be seen that the inlet and discharge is made at the same time unlike the reciprocating piston mechanism. The device of the present invention has all the components in rotational motion only and no absolute linear motion. The reciprocating motion of the slide is a linear motion relative to the rotating cylinder and in the absolute coordinate system the slide is only rotating.

높은 압력과 낮은 압력의 유체방 사이가 면접촉으로 분리되어 있어 역유동차단이 좋다. 일정량의 유동량에 대해 실린더의 단면적은 크게하고 회전속도를 작게하는 것이 그 반대의 경우보다 유체의 운동에너지를 줄이는 관점에서 바람직하다. 본 발명의 장치는 유체의 운동에너지에 의하지 않고 직접 위치에너지(potential energy)를 높인다.Backflow blockage is good because there is a surface contact between high and low pressure fluid chambers. For a certain amount of flow, it is preferable to increase the cross-sectional area of the cylinder and to decrease the rotational speed from the viewpoint of reducing the kinetic energy of the fluid than vice versa. The device of the present invention directly raises the potential energy without depending on the kinetic energy of the fluid.

도면 5는 중앙회전체(10)의 질량을 줄여 가볍게 한 모양으로 중앙회전체의 원주면과 슬롯면을 제외한나머지 부분의 질량을 제거한 것이고 회전원판과의 접촉면적과 플라이휠 효과를 고려하여 제거질량을 조절할 수 있다.Figure 5 is a lighter shape by reducing the mass of the central rotor 10 to remove the mass of the remaining portion except the circumferential surface and the slot surface of the central rotor and can be adjusted in consideration of the contact area and the flywheel effect of the rotating disk have.

본 발명의 펌프장치는 한개의 구동축에 연결된 두 회전원판을 회전하여 실린더내의 슬라이드를 낮은 압력쪽에서 높은 압력쪽으로 밀어 유체를 이송하면서, 실린더 회전으로 유체가 실린더내에서 연속적으로 유입되는 동시에 배줄되게 하는 장치이다. 이와 같은 기구를 사용하면서 유체유동의 방향을 바꾸면, 높은 압력의 유체가 낮은 압력의 위치로 흐르면서 유체의 위치에너지를 기계적 운동에너지로 바꾸는 유체 터어빈장치로 이용될 수 있다. 즉 높은 압력의 유체가 실린더내로 유입되면서 슬라이드를 반대편의 낮은 압력쪽으로 밀고 동시에 반대편 실린더내의 유체는 배출된다. 실린더에 대한 슬라이드의 상대적 이동은 도면 1의기구 설명에서 보듯이 실린더와 슬라이드의 회전운동에서만 가능하므로, 밀리는 슬라이드(15,16)는 회전원판(11,12)을 각각 회전시키고 또한 두 기어(2l,22)에 연결된 공통의 주축을 회전시킨다. 중앙회전체(10)의 회전으로 실린더(l7,18)의 방향이 바뀌면서 유체의 유입과 배출이 연속적으로 일어난다. 따라서 회전원판 회전중심선에 평행하게 연결된 주축에서 동력을 얻을 수 있다. 이 장치는 수력발전의 수력터어빈이나 또는유압기계의 유압터어빈으로 이용될 수 있다.The pump device of the present invention is a device that rotates two rotary disks connected to one drive shaft to transfer the fluid by pushing the slide in the cylinder from the low pressure side to the high pressure side, while the fluid rotates in the cylinder continuously in the cylinder rotation at the same time the device is arranged to be. By changing the direction of fluid flow while using such a mechanism, a high pressure fluid flows to a low pressure position and can be used as a fluid turbine device for converting the potential energy of the fluid into mechanical kinetic energy. That is, high pressure fluid flows into the cylinder, pushing the slide toward the lower pressure on the opposite side while simultaneously discharging the fluid in the opposite cylinder. Since the relative movement of the slide with respect to the cylinder is possible only in the rotational movement of the cylinder and the slide, as shown in the mechanism description of Fig. 1, the sliding slides 15 and 16 rotate the rotary discs 11 and 12, respectively, and the two gears 2l. Rotate the common spindle connected to (22). The rotation of the central rotor 10 changes the directions of the cylinders 1, 18, and the inflow and outflow of fluid occurs continuously. Therefore, power can be obtained from a main shaft connected parallel to the center of rotation of the rotating disk. The device can be used as a hydraulic turbine for hydropower or a hydraulic turbine for hydraulic machines.

도면 6은 본 발명 장치의 또다른 응용으로서 왼편의 유압펌프와 오른편의 유압터어빈을 직렬로 연결하여 중심 O₂의 회전운동을 중심 O₅의 회전운동으로 바꾸는 동력전달장치인 유압커플링(fluid coupling)과 속도변환장치(transnmission)으로 사용될 수 있다. 즉 입력축에 연결된 유압펌프에서 나온 높은 압력의 유체는 유체방(28)를 통해 유압터어빈으로 유입되어 유압터어빈을 돌리고 여기서 나온 낮은 압력의 유체를 유체방(33)을 통해 다시 유압펌프 입구방(27)로 보내어 순환시킨다. 만약 동력의 전달을 중단할 경우에는 밸브(31)를 이용하여 유체가 우회관로(32)로 통하므로 유압터어빈으로 들어가지 않게 한다. 유압펌프와 유압터어빈의 크기와 실린더 회전위치각이 같으면 양쪽의 회전원판(11,34)의 회전각속도가 같지만 크기가 다를 경우 두 회전속도는 달라지므로 다수의 유압터어빈을 병렬로 연결하고 밸브로 유동을 조절하면 기어없는 회전속도 변환장치가 된다. 본 유압식 속도변환장치는 기존의 장치와는 달리 별도의 유압커플링이 필요없다. 기존의 유압커플링은 반경방향 날개의 원심펌프와 같은 원리로 작동되며 유체의 운동에너지를 이용한 기계로서, 임펠러(impeller)라고 불리는 회전자가 유체의 속도를 높이고 높은 속도의 유체가 다시 터어빈의 날개에 부딪쳐서 터어빈을 돌린다. 따라서 터어빈의 회전각속도는 임펠러의 각속도보다 반드시 작고 따라서 동력전달효율은 두 각속도비와 같으므로 100% 효율은 있을 수 없다. 그러나 본 발명의 장치는 유체의 운동에너지가 아닌 위치에너지를 이용하므로 효율이 높다.6 is a hydraulic coupling (fluid coupling) that is a power transmission device for converting the rotational movement of the center O _{2 to} the rotational movement of the center O ₅ by connecting a hydraulic pump on the left side and a hydraulic turbine on the right side in series as another application of the present invention. ) And can be used as a transmission. That is, the high pressure fluid from the hydraulic pump connected to the input shaft flows into the hydraulic turbine through the fluid chamber 28 to turn the hydraulic turbine, and the low pressure fluid from the hydraulic chamber is returned to the hydraulic pump inlet chamber 27 through the fluid chamber 33. ) To cycle. If the transmission of power is stopped, the fluid is passed through the bypass pipe 32 using the valve 31 so as not to enter the hydraulic turbine. If the size of the hydraulic pump and the hydraulic turbine and the cylinder rotational position are the same, the rotational angular velocities of the two rotating disks 11 and 34 are the same, but if the sizes are different, the two rotational speeds will be different. To adjust the gearless speed converter. This hydraulic speed converter does not require a separate hydraulic coupling, unlike conventional devices. Conventional hydraulic couplings operate on the same principle as centrifugal pumps with radial blades, and use the kinetic energy of the fluid.The rotor, called the impeller, speeds up the fluid and the high velocity fluid returns to the turbine blades. Hit and turn the turbine. Therefore, the angular velocity of the turbine must be less than the angular velocity of the impeller, so the power transmission efficiency is equal to the ratio of the two angular velocities. However, the device of the present invention is highly efficient because it uses potential energy rather than kinetic energy of the fluid.

여태까지 발명의 개념과 그 실행을 설명하였는데 이 발명의 정신에 순응하면서 구체적 설계사항에서 많은 변화를 도입할 수 있다. 예로 도면 2에서 중앙회전체(10) 전후면 2개의 실린더 대신 한면의 한개 실린더(18)만 사용하고 그 반대편 실린더(17) 부분을 평판으로 대체하며 중앙회전체의 회전중심선 O₁위치에 구동축을 연결하고 이 구동축과 회전원판 회전축을 동시에 구동하되 회전각속도비가 1 : 2가 되게 한다. 이와는 반대로 회전원판(11,12)의 일정각속도에 대한 유체 유동량의 변화를 줄이기 위해서는 다수의 장치를 병렬로 연결한다. 즉 각 장치에서 회전원판의 회전중심선이 모두 일직선 상에 놓이게 하여, 유체 입구방을 서로 통하게 하고 또한 유체 출구방에 대해서도 서로 통하게 한다. 이때 각 실린더의 회전위치각을 조절하여 그들의 사이각을 모두 같게 한다. 예로 2개의 실린더의 경우 직각의 사이각이고 4개의 실린더의 경우 45°사이각을 갖는다. 실린더의 수가 증가할수록 유체유동량의 변화는 감소한다. 도면 6에서 유압펌프와 유체터어빈의 크기가 같으면 유체카플링이 되고 이때는 입력축에 대한 출력축의 각속도비 1로서는 실린더 수에관계없이 항상 같다. 그러나 두 크기가 다를 경우 입력축과 출력축의 각속도비가 일정하기 위해서는 실린더의 수가 많은 것이 좋다.So far, the concept and implementation of the invention have been described, and many changes can be introduced in the specific design while conforming to the spirit of the invention. For example, in Figure 2, instead of the two cylinders before and after the center rotor 10, only one cylinder 18 on one side is replaced, and the opposite cylinder 17 is replaced by a flat plate, and the drive shaft is connected to the rotation center line O _{1 of the} center rotor. The driving shaft and the rotating disk rotating shaft are simultaneously driven so that the rotational angular velocity ratio is 1: 2. On the contrary, in order to reduce the change of the fluid flow amount with respect to the constant angular velocity of the rotating disks 11 and 12, a plurality of devices are connected in parallel. That is, in each device, the center of rotation of the rotation disc is placed on a straight line so that the fluid inlet chambers communicate with each other and the fluid outlet chamber. At this time, by adjusting the rotation position angle of each cylinder to make all the same angle between them. For example, two cylinders have a right angle between them, and four cylinders have a 45 ° angle. As the number of cylinders increases, the change in fluid flow rate decreases. In FIG. 6, when the hydraulic pump and the fluid turbine have the same size, fluid coupling is performed. In this case, the angular velocity ratio 1 of the output shaft to the input shaft is always the same regardless of the number of cylinders. However, if the two sizes are different, it is better to have a large number of cylinders in order for the angular velocity ratio of the input shaft and the output shaft to be constant.

또다른 변화는 중앙회전체(10)의 슬롯과 슬라이드(15,16)의 일정 단면모양을 도면 2의 사각단면 대신 한쪽면이 트인 임의의 모양으로 할 수 있다. 트인 한쪽면은 회전원판으로 막히는 면이다. 이때 중앙회전체와 접촉하는 분할벽(25,26)의 단면이 실린더(17,18) 입구의 열린면의 단면 모양과 같게 한다.Another change is that the slots of the central rotor 10 and the predetermined cross-sectional shape of the slide (15, 16) can be any shape with one side open instead of the rectangular cross-section of Figure 2. One side of the opening is the side blocked by the rotating disc. At this time, the cross section of the dividing walls 25 and 26 in contact with the central rotating body is the same as the cross section of the open surface of the inlet of the cylinders 17 and 18.

Claims

액체를 가압 이송하는 펌프 장치에 있어서 원기둥형 중앙회전체(10)의 축방향 양쪽에 있는 두 회전원판(1l,12)의 회전중심선은 동일선 상에 있고 또한 중앙회전체(10)의 회전중심선과 편심을 이루며 평행하고,중앙회전체(10)의 양쪽 축단면에는 일정 단면의 공간인 슬롯(slot)(17,18)이 있고 두 슬롯은 서로 통하지 않으며 각각의 슬롯에는 슬롯과 같은 단면의 미끄럼면 접촉의 슬라이드(slider)(15,16)가 있어 중앙회전체(l0)와 회전원판(1l,12)을 연결하고, 슬라이드 중심의 회전축 방향 원형 핀구멍(23,24)의 중심선은 항상 중앙회전체(10) 원형단면의 고정된 직경선과 직교하며, 각 회전원판(11,12)의 회전중심선에시 반경방향으로 위에 언급된 편심과 같은 편심을 가지는 기점에 고정된 원주형 핀(13,14)이 있어, 중앙회전체(10)의 양 축단면에 각각의 회전원판(l1,12)을 맞닿게 하여 회전원판의 핀(13,l4)을 슬라이드의 핀구멍(23,24)에 삽입하면 슬롯의열려진 한면이 닫히면서 슬롯은 실린더가 되고 각 실린더(17,18)에서 슬라이드 양편의 실린더 공간은 서로통하지 않게 되며, 중앙회전체(10) 회전중심선의 수직단면에서 슬라이드의 핀중심 O₃과 회전원판 회전중심O₂과 중앙회전체 회전중심 O₁이 등간격으로 일직선상에 있는 위치에서 슬라이드는 실린더 입구를 막아 중앙회전체 원주의 원호곡선을 연속되게 하는 슬라이드 형상을 가지며 또한 이때 슬라이드는 고정된 분할벽(19)의 원호면(25)과 면접촉으로 맞닿으며 이 슬라이드 반대편의 실린더 입구도 분할벽(20)의 원호면(26)에의해 막히어서, 케이스(29)로 둘러싸인 공간이 분할벽(19,20)을 경계로 나뉘어서 두개의 유체방(27,28)이 형성되며, 중앙회전체 양쪽의 회전원판(11,12)을 각각 같은 회전각속도로 구동하면 중앙회전체(10)는 회전원판 각속도의 반으로 회전하게 되고 슬라이드는 회전하는 실린더내에서 왕복운동을 하며, 이 슬라이드를 경계로 실린더내의 한편에서는 낮은 압력의 유체가 유입되고 동시에 그 반대편 실린더내의 유체가 높은 압력의유체방으로 배출되면서, 회전하는 실린더로 인해 유입과 배출이 연속적인 회전실린더 펌프장치.In the pump device for pressurizing and conveying liquid, the center of rotation of the two rotating disks 1 1 and 12 on both sides of the cylindrical center rotor 10 in the axial direction is on the same line, and the center of rotation of the center rotor 10 and the center of rotation are eccentric. Parallel to each other, there are slots 17 and 18 which are spaces of a predetermined cross section on both axial end faces of the central rotating body 10, and the two slots do not communicate with each other, and each slot has a slide of sliding surface contact having the same cross section as the slot. (slider) (15, 16) is connected to the central rotor (10) and the rotation disc (1l, 12), the center line of the circular pin hole (23, 24) in the rotation axis direction of the slide center is always the center rotor (10) There is a cylindrical pin 13, 14 orthogonal to the fixed diameter line of the cross-section and fixed at the starting point having an eccentricity as mentioned above in the radial direction at the center of rotation of each of the rotating discs 11 and 12. Each rotating disc (1,12) abuts on both end surfaces of the whole (10) Insert the pins 13 and l4 of the rotating disc into the pinholes 23 and 24 of the slide to close the opened side of the slot and form the cylinder and the cylinder space on both sides of the slide in each cylinder 17,18. In the vertical section of the center line of rotation of the center rotor 10, the slide center is located at the same position as the pin center of the slide O ₃ and the center of rotation of the rotation disc O ₂ and the center of rotation of the center rotor O ₁ at equal intervals. The slide has a slide shape for continuing the circular curve of the circumference of the central rotating body, and the slide abuts the arc surface 25 of the fixed partition wall 19 in surface contact with the cylinder inlet opposite the slide. Blocked by the circular arc surface 26 of), the space surrounded by the case 29 is divided by the partition walls 19 and 20 to form two fluid chambers 27 and 28, and rotating disks on both sides of the central rotor. (11,12) When driven at the same rotational angular velocity, the central rotor 10 rotates at half the angular velocity of the rotating disk, and the slide reciprocates in the rotating cylinder. A low pressure fluid flows from one side of the cylinder to the slide. At the same time, the fluid in the opposite cylinder is discharged to the high pressure fluid chamber, the rotation cylinder pump device is continuous inflow and discharge due to the rotating cylinder.

높은 압력의 유체유동을 이용하여 회전동력을 얻는 장치에 있어서, 원기둥형 중앙회전체(10)의 축방향양쪽에는 같은 회전중심선을 갖는 두 회전원판(11,12)이 있고, 그 중심선은 중앙회전체(10)의 회전중심선과편심을 이루며 평행하고, 또한 중앙회전체(10)의 양쪽 축단면에는 일정 단면의 공간인 슬롯(slot)(17,18)이 있고 두 슬롯은 서로 통하지 않으며, 각각의 슬롯에는 슬롯과 같은 단면의 미끄럼면 접촉의 슬라이드(slider)(15,16)가 있어 중앙회전체(10)와 회전원판(11,12)을 연결하고, 슬라이드 중심의 회전축 방향 원형 핀구멍(23,24)의 중심축선은 항상 중앙회전체(10) 원형단면의 고정된 직경선과 직교하며, 각 회전원판(11,12)의 회전중심선에서 반경방향으로 위에 언급된 편심과 같은 편심을 가지는 지점에 고정된 원주형 핀(13,14)이 있어, 중앙회전체(10)의 양 축단면에 각각의 회전원판(1l,12)을 맞닿게 하여 회전원판의 핀(13,14)을 슬라이드의 핀구멍(23,24)에 삽입하면 슬롯의 열려진 한면이 닫히면서 슬롯은 실린더가 되고 각 실린더(l7,l8)에서 슬라이드 양편의 실린더 공간은 서로 통하지 않게 되며, 중앙회전체(10) 회전중심선의 수직단면에서 슬라이드의 핀중심 O₃과 회전원판 회전중심 O₂과 중앙회전체 회전중심 O₁이 등간격으로 일직선상에 있는 위치에서 슬라이드는 실린더 입구를 막아 중앙회전체 원주의 원호곡선을 연속되게 하는 슬라이드 형상을 가지며 또한 이때 슬라이드는 고정된 분할벽(19)의 원호면(25)과 면접촉으로 맞닿으며 이 슬라이드 반대편의 실린더 입구도 분할벽(20)의 원호면(26)에 의해 막히어서, 케이스(29)로 둘러싸인 공간이 분할벽(19,20)을 경계로나뉘어서 두개의 유체방(27,28)이 형성되며, 높은 압력의 유체가 실린더 속으로 들어와 슬라이드를 낮은 압력쪽으로 밀어 이동하면서 슬라이드 반대편 실린더내의 유체는 배출되고, 이동하는 슬라이드는 회전원판(l1.12)과 중앙회전체(10)를 돌리고, 이로써 실린더의 방향이 바뀌면서 슬라이드(15,16)는 회전하는 실린더(17,18) 내에서 왕복운동을 하면서 유체를 연속적으로 유입하고 동시에 배출하며, 회전하는 두 회전원판(1l,12)에 공통으로 연결된 주축을 돌려 회전동력을 얻는 회전실린더 유체동력장치.In the apparatus for obtaining rotational power by using a high pressure fluid flow, there are two rotating disks (11, 12) having the same center of rotation line on both axial sides of the cylindrical central rotor (10), the center line of the central rotor ( 10 and parallel to the center of rotation of the center of rotation, and on both axial end faces of the central rotor 10 there are slots (17, 18), which are spaces of a certain cross section, and the two slots do not communicate with each other, There are slides 15 and 16 of sliding surface contact having the same cross section as the slots to connect the central rotating body 10 and the rotary disks 11 and 12, and the circular pin holes 23 and 24 in the rotation axis direction of the slide center. The central axis of is always orthogonal to the fixed diameter line of the circular section of the central rotor 10, and is fixed to the point having the same eccentricity as the above-mentioned eccentricity in the radial direction of the center of rotation of each rotating disk (11, 12) There are pins 13 and 14, so that both shafts of the central rotor 10 When each of the rotating discs 1l and 12 is brought into contact with the surface, the pins 13 and 14 of the rotating disc are inserted into the pin holes 23 and 24 of the slide to close the open side of the slot and the slot becomes a cylinder. In the cylinders l7 and l8, the cylinder spaces on both sides of the slide do not communicate with each other, and the pin center O ₃ of the slide and the rotation center rotation center O ₂ and the center rotation center O ₁ The slides have a slide shape in which the slides are arranged at equal intervals so that the circular cylinder curve of the central rotating body is blocked by blocking the cylinder inlet, and the slides are in surface contact with the circular arc surface 25 of the fixed partition wall 19. The cylinder inlet opposite the slide is also blocked by the arc surface 26 of the dividing wall 20, so that the space surrounded by the case 29 is divided by the dividing walls 19 and 20 as a boundary between the two fluid chambers 27. , 28), Silver pressure fluid enters the cylinder and pushes the slide toward the lower pressure, causing the fluid in the cylinder on the opposite side of the slide to be discharged, and the moving slide turns the rotating disc 111.1 and the central rotor 10, thereby moving the cylinder. With this change, the slides 15 and 16 continuously flow in and out of the fluid while reciprocating in the rotating cylinders 17 and 18, and turn the main shaft connected in common to the two rotating disks 1l and 12. Rotary cylinder fluid power unit to obtain rotational power.

제l항에 있어서, 중앙회전체(10)의 원주상에 로울러지지(30)를 설치한 회전실린더 펌프장치.The rotating cylinder pump device according to claim 1, wherein a roller support (30) is provided on the circumference of the central rotating body (10).

제l항에 있어서, 중앙회전체(10)의 양쪽 축단면의 슬롯(17,18)이 서로 직각 방향인 모양을 갖는 회전실린더 펌프장치.The rotating cylinder pump device according to claim 1, wherein the slots (17, 18) on both axial end surfaces of the central rotating body (10) have a shape perpendicular to each other.

제1항에 있어서 중앙회전체(10)의 한쪽 축단면의 슬롯(18)만 사용한 장치로서 다른쪽 축단면 중심에는 직접 구동축이 연결되어 회전원판(12) 회전축과 중앙회전체 회전축을 각각 2 : 1의 각속도비로 구동하는 회전실린더 펌프장치.According to claim 1, wherein only the slot 18 of one shaft end face of the center rotor 10 is used, and a direct drive shaft is connected to the center of the other shaft end face so that the rotation shaft 12 and the center rotor shaft 2 are each of 1: 1. Rotary cylinder pump device driven at angular velocity ratio.

제l항에 있어서, 다수의 장치를 병렬로 연결하고 각 장치의 회전원판의 회전중심선이 일직선 상에있게 하며 또한 공통의 주축에 평행하게 연결되고 유체 입구방과 유체 배출방이 각각 서로 통하게 한 회전실린더 펌프장치.The rotary cylinder pump according to claim 1, wherein a plurality of devices are connected in parallel, the center of rotation of the rotating disc of each device is in a straight line, and is connected in parallel with a common main axis, and the fluid inlet and the fluid outlet are respectively connected to each other. Device.