KR19990083586A - 유체펌프 - Google Patents

Abstract

모터의 회전축에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심회전하는 캠샤프트 ; 3개의 크랭크샤프트에 결합되어 상기 캠샤프트의 편심회전에 의해 일정궤도(orbit)를 따라 공전운동을 하는 원심방향으로 오목한 홈이 형성된 로우터 ; 상기 로우터와 로우터의 외벽과의 사이에서 제 1유체실을 형성하고, 가이드 뱅크의 좌우로 유체가 유입 및 토출될 수 있도록 통로가 설치된 외측케이싱 ; 상기 외측케이싱과 결합되어 펌프의 몸체를 형성하는 사이드커버 ; 상기 사이드커버와 일체로 되어 상기 로우터와 로우터의 내벽과의 사이에서 제 2유체실을 형성하는 내측케이싱 ; 상기 외측케이싱의 내측에 설치되고, 상기 로우터와 로우터의 내벽 안쪽에서 체결되어 상기 로우터의 편심량을 제어하는 3개의 크랭크샤프트 ; 및 상기 로우터의 상부측에 위치하며, 상기 외측케이싱과 일체로되어 유체의 흡입과 토출을 분리하는 역할을 하는 가이드뱅크(guide bank)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 유체펌프

Description

유체펌프{Fluid Pump}

본 발명은 각종 산업분야에서 이용되는 유체펌프에 관한 것이다.

도 10에서는 이러한 종래 유체펌프(일명 로다스코펌프)의 일예를 보였다.

도시된 바와 같이 로다스코 펌프는 모터의 회전축(63)에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심회전하는 캠샤프트(64)와, 상기 캠샤프트(64)의 회전에 의해 고정케이싱(62)의 안쪽벽을 따라 미끄러지면서 편심 회전하는 로우터(61)와, 상기 로우터(61)를 이등분하는 선상에 위치하고, 상기 로우터(61)의 중심축이 되는 요동축(60)을 포함한다.

상기 종래 로다스코 펌프의 작동에 있어서, 모터의 회전으로 캠샤프트(64)가 편심회전하면 이에 따라 로우터(61)가 편심회전하면서 유체를 압축 및 토출시킨다. 이때 상기 로우터(61)의 1회전시 요동축(60)이 이루는 각도가 0에서α(β)로 될 동안 상기 요동축(60)과 로우터의(61)의 접점에서는 토오크가 발생한다. 또한 로우터(61)의 편심량 제어가 용이하지 않으며, 캠샤프트(64)와 베어링의 마모가 진행됨에 따라 상기 로우터(61)와 고정 케이싱(62)의 내벽 사이에 마찰이 증가한다. 이에 따라 소음과 심한 맥동이 발생하고, 펌프의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

도시되지 않은 또 다른 종래의 유체펌프는, 회전 왕복운동이 아닌 선회운동으로 구동형태를 변환시킨 스크롤 압축기가 있다.

상기 스크롤 압축기는 복잡한 스크롤 곡선때문에 가공상의 문제점이 있고, 상기 스크롤 곡선의 가공깊이의 한계로 인하여 대용량의 유체를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

또한 크랭크샤프트와 베어링의 마모가 발생하였을 때 스크롤간에 마모 및 파손이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 이에 따른 유지보수를 철저히 행하여야 하므로 비용 및 여러가지 번거러움이 따른다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정케이싱에 대한 로우터의 상대속도를 감소시켜 로우터와 고정 케이싱간에 발생하는 마찰과 이에 따른 소음을 감소시킴과 동시에 윤활유의 사용을 배제하는 공냉식 유체펌프를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 유체의 공간을 더 많이 확보하므로써 고효율의 유체펌프를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유체펌프는,

모터의 회전축에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심회전하는 캠샤프트 ;

외측케이싱의 내측에 설치되고, 상기 로우터와 로우터의 내벽 안쪽에서 결합되어 상기 로우터의 편심량을 제어하는 3개의 크랭크샤프트 ;

상기 3개의 크랭크샤프트에 결합되어 상기 캠샤프트의 편심회전에 의해 일정궤도를 따라 공전운동을 하는 로우터 ;

상기 로우터는 원심방향으로 오목한 홈이 형성되어 있다.

외측케이싱과 일체로 되어 유체의 흡입과 토출을 분리하는 역할을 하는 가이드 뱅크 ;

상기 가이드뱅크는 둥근머리 리벳형상으로 이루어져 있으나 T형 형상 또는 I형 형상으로도 대체할 수 있다.

상기 가이드뱅크는 로우터의 오목한 홈내에 위치한다.

상기 로우터와 로우터의 외벽과의 사이에서 제 1유체실을 형성하고, 상기 가이드 뱅크의 좌우로 유체의 출입통로를 가지는 외측케이싱 ;

상기 외측케이싱과 결합되어 폄프의 몸체를 형성하는 사이드 커버 ; 및

상기 사이드 커버와 일체로 되어 상기 로우터와 로우터의 내벽과의 사이에서 제 2유체실을 형성하는 내측케이싱 ; 을 포함한다.

상기 내측케이싱의 원심방향으로는 상기 가이드 뱅크의 끝면의 형상에 대응대도록 오목면이 형성된다.

상기 가이드 뱅크는 상기 케이싱과 로우터 사이에서 형성되는 제 1 및 제 2유체실의 유체가 유입 및 토출되도록 유체를 안내하는 역할을 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면,

모터의 회전축에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심회전하는 캠샤프트 ;

외측케이싱의 내측에 설치되고, 상기 로우터와 로우터의 내벽 안쪽에서 체결되어 상기 로우터의 편심량을 제어하는 3개의 크랭크샤프트 ;

상기 3개의 크랭크샤프트에 결합되어 상기 캠샤프트의 편심회전에 의해 일정궤도를 따라 공전운동을 하는 로우터 ;

상기 로우터는 원심방향으로 오목한 면이 형성되어 있다.

상기 로우터의 상부측에 위치하며, 외측케이싱과 일체로 되어 유체의 흡입과 토출을 분리하는 역할을 하는 가이드 뱅크 ;

상기 가이드뱅크는 로우터의 오목한 면내에 위치한다.

상기 로우터와 로우터의 외벽과의 사이에서 유체실을 형성하고, 가이드 뱅크의 좌우로 유체의 출입통로를 가지는 외측케이싱 ; 및

상기 외측케이싱과 결합되어 펌프의 몸체를 형성하는 사이드 커버 ; 를 포함하는 유체펌프를 제공한다.

상기 가이드 뱅크는 상기 로우터와 외측케이싱 사이의 유체실로 유체가 유입 및 토출되도록 유체를 안내하는 역할을 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체펌프의 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 유체펌프의 분리 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 로우터의 정면 단면도

도 4는 본 발명에 따른 원심방향으로 오목한 면이 형성된 로우터의 사시도

도 5는 본 발명에 따른 내측케이싱이 없는 사이드 커버의 사시도

도 6는 본 발명에 따른 로우터와 외측케이싱 사이에서의 유체이동을 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 로우터와 내측 케이싱 사이에서의 유체이동을 나타낸 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 로우터와 내측케이싱, 외측케이싱에 의해 형성된 유체실에서의 유체이동을 나타낸 단면도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체의 이동을 나타낸 단면도

도 10은 종래의 요동형 로다스코 펌프의 작동을 나타낸 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 외측 케이싱 10a : 내측케이싱

15 : 모터 15a : 모터 회전축

20 : 로우터 21 : 오목한 홈

22 : 제 1유체실 23 : 제 2유체실

24 : 제 3유체실 25 : 가이드 뱅크(guide bank)

30 : 사이드 커버 40 : 캠샤프트

50 : 크랭크샤프트

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 유체펌프를 나타낸다.

도시된 바와 같이 유체펌프는 모터(15)의 회전축(15a)에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심회전하는 캠샤프트(40)와, 3개의 크랭크샤프트(50)에 결합되어 상기 캠샤프트(40)의 편심회전에 의해 일정궤도를 따라 공전운동을 하는 원심방향으로 오목한 홈(21)이 형성된 로우터(20)와, 상기 로우터(20)의 원심방향의 오목한 홈(21)내에 위치하며 외측케이싱(10)과 일체로 되어 유체의 흡입과 토출을 분리하는 역할을 하는 가이드 뱅크(25)를 포함한다. 여기에서 상기 가이드 뱅크(25)는 둥근머리 리벳형상이나 T형 형상 또는 I형 형상등으로 대체될 수 있다.

상기 3개의 크랭크샤프트(50)는 외측케이싱(10)의 내측에 설치되고, 상기 로우터(20)와 로우터의 내벽 안쪽에서 체결되어 상기 로우터(20)에 안정된 편심회전을 제공한다.

상기 로우터(20)는 원심방향으로 오목한 홈(21)이 형성되어 있는데, 그 위로 내측케이싱(10a)이 포개어지고, 아래로는 외측케이싱(10)의 오목한 면(20a)이 포개어져 단순히 타원형인 오목한 홈(24)을 형성한다.

상기 외측케이싱(10)은 상기 가이드뱅크(25)의 좌우로 유체가 유입 및 토출될 수 있도록 통로(13)가 설치되고, 외측케이싱(10)의 내벽은 로우터(20)의 형상에 대응해 가공이 용이한 단순 동심원의 곡선으로 형성하며, 도 6에 도시한 바와 같이 외측케이싱의 내벽과 로우터의 외벽과의 사이에 제 1유체실(22)을 형성한다.

또한, 상기 외측케이싱(10)과 결합되어 펌프의 몸체를 형성하는 사이드커버(30)에는 내측케이싱(10a)이 일체로 설치되고, 상기 내측케이싱(10a)의 바깥면으로 로우터의 내벽과 내측케이싱(10a)의 외벽 사이에 제 2유체실(23)이 형성된다.

상기 내측케이싱(10a)의 외벽은 로우터(20)의 형상에 대응해 가공이 용이한 동심원 곡선으로 형성하며, 상기 내측케이싱(10a)은 원심방향으로 오목면(20b)이 형성되어 상기 가이드 뱅크(25)의 끝단에 형성된 둥근머리 리벳형상과 결합된다.

상기 가이드 뱅크(25)는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 로우터(20)의 원심방향으로 형성된 오목한 홈(21)과 외측케이싱(10) 및 내측케이싱(10a)에 의해 이루어진 도 8에 도시한 것처럼 제 3유체실(24)로 유체가 유입 및 토출되도록 하는 역할을 한다.

또한 상기 가이드뱅크(25)는 로우터(20)와 외측케이싱(10) 사이에 형성된 제 1유체실(22)로 유체를 유입 및 토출되도록 안내하는 역할을 한다.

또한, 상기 가이드 뱅크(25)는 상기 로우터(20)와 내측케이싱(10a) 사이에 형성된 제 2유체실(23)로 유체를 유입 및 토출되도록 안내하는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 유체펌프의 동작을 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 6에서는 외측 케이싱(10)과 로우터(20) 사이에서의 유체의 유입, 압축 및 토출행정을 나타낸다. 모터(15)의 회전축(15a)에 대해서 편심되어 설치된 캠샤프트(40)가 표시된 화살표 방향으로 편심회전하면 로우터(20)는 3개의 크랭크샤프트(50)에 체결되어 공전운동을 하게 된다. 더욱 상세하게는 로우터(20)는 3개의 크랭크샤프트(50)에 잡혀 외측케이싱의 내경을 궤도로 하여 공전운동을 하게 된다. 이 경우 외측케이싱의 내벽과 로우터의 외벽이 접촉되지 않고 미세한 간격을 유지하면서 운동한다.

따라서 상기 외측케이싱(10)과 로우터(20) 사이에 형성된 제 1유체실(22)로 유체가 흡입구(11)를 통해서 유입되면, 상기 로우터(20)의 궤도에 따른 공전운동에 의해 유체는 흡입, 압축, 팽창 및 토출되는 과정이 반복되고, 이에 따라 유체의 이동이 발생한다.

그리고 도 7에서는 로우터(20)와 내측 케이싱(10a) 사이에서의 유체의 이동을 나타낸다. 여기서도 도 6에서와 마찬가지로 모터(15)의 회전축(15a)으로 캠샤프트(40)가 편심회전을 하면 로우터(20)는 3개의 크랭크샤프트(50)에 잡혀 일정한 궤도를 따라 공전운동을 한다. 따라서 로우터(20)와 내측 케이싱(10a) 사이에 형성된 제 2유체실(23)로 유체가 유입되면 상기 로우터(20)의 공전운동에 의해 유체는 흡입, 압축, 및 토출되는 과정을 반복하게 된다.

상기 도 6 및 도 7에서 작용하는 유체의 유입, 압축 및 토출되는 과정은 서로 동시에 일어난다.

더욱 상세하게는, 상기 외측케이싱(10)과 로우터(20) 사이의 제 1유체실(22)로 유체가 유입되는 동시에 로우터(20)와 내측케이싱(10a) 사이의 제 2유체실(23)에 있던 유체는 토출하게 된다.

또한, 상기 외측케이싱(10)과 로우터(20) 사이의 제 1유체실(22)에 있는 유체가 토출되는 과정이면, 상기 로우터(20)와 내측케이싱(10a) 사이의 제 2유체실(23)로 유체가 유입된다.

도 8에서는 로우터(20)의 상부측에 형성된 타원형 형상인 제 3유체실(24)에서의 유체의 이동을 나타낸다. 여기서도 상기 로우터(20)가 궤도에 따라 공전운동을 하면 가이드 뱅크(25)를 중심으로 제 3유체실(24)에 유체가 흡입되어 토출되는 과정이 반복된다

이와같이 상기 도 6과 도 7에서 나타낸 것과 같이 외측 케이싱(10)의 내벽과 로우터(20)의 외벽과의 사이에 형성된 제 1유체실(22)과, 로우터(20)의 내벽과 내측케이싱(10a)의 외벽과의 사이에 형성된 제 2유체실(23)과, 도 8에 도시한 바와 같이 로우터(20)의 상부측에 원심방향으로 형성된 오목한 홈(21)을 외측케이싱(10), 가이드뱅크(25), 내측케이싱(10a)이 둘러싸므로써 제 3유체실(24)이 형성되므로 보다 많은 유체의 공간을 확보할 수 있다.

또한 외측케이싱(10)의 내벽 및 내측케이싱(10a)의 외벽과 로우터(20)의 내,외벽은 거의 유사한 동심원의 곡선으로 형성되어 선접촉이 아닌 면접촉에 가까우므로 유체의 역류를 차단할 수 있다. 또한 로우터(20)의 외측 케이싱(10)의 벽과 내측 케이싱(10a)의 벽에 대한 마찰은 로우터의 편심량과 관계하는데, 3개의 크랭크샤프트(50)는 로우터(20)에 일정한 궤도에 따른 안정된 공전운동을 제공하여 마찰을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 공전기구는 고정 케이싱에 대한 로우터의 상대속도를 감소시켜 마찰열의 발생을 방지하며, 따라서 이를 냉각시키기 위한 급유가 불필요하고, 공냉식으로 청정유체의 이송을 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 도 5에서 도시한 대로 로우터(20)의 안쪽에 내측케이싱(10a)이 설치되지 않게하여 제 2유체실을 형성하지 않도록 하는 것이다. 즉, 상기 실시예에서의 로우터(도 2에서의 20) 및 사이드커버(도 2에서의 30)를 도 4의로우터(20') 및 도 5의 사이드커버(30')로 대체하여 유체펌프를 구성하는 것이다. 본 실시예에 따른 유체펌프의 작동은 도 9에 도시한 바와 같다.

본 실시예의 특징적인 사항은 전기한 실시예에서 처럼 내부케이싱(10a)이 설치되지 않아 제 2유체실(23)이 형성되지 않으나 내부케이싱의 오목면(20b)이 불필요해 그 만큼의 체적이 증가된 유체실(91)을 얻을 수 있고 구조가 단순해 지는 잇점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유체펌프는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째 ; 외측케이싱의 상부측에 가이드뱅크를 고정하고, 로우터의 내,외측으로 외측케이싱 및 내측케이싱이 설치되므로 보다 많은 유체실의 공간을 확보하므로써 고효율의 펌핑효과를 얻을 수 있다.

둘째 ; 로우터가 크랭크샤프트에 잡혀 일정궤도에 따른 안정된 공전운동을 하므로써 케이싱과 로우터간의 마찰을 감소시켜 마찰열을 냉각시키기 위한 급유가 불필요해 청정유체의 이송을 실현시킬 수 있다.

셋째 ; 상기 로우터의 공전속도가 일정하게 유지되므로써 맥동의 발생이 감소한다.

넷째 ; 유체펌프의 구조을 간단히 하므로써 가공이 용이하고, 고장발생률이 감소되며, 고장발생시 보수가 용이하다.

Claims (4)

1. 모터의 회전축에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심회전하는 캠 샤프트 ;

   외측케이싱의 내측에 설치되고, 상기 로우터와 로우터의 내벽 안쪽에서 체결되어 상기 로우터의 편심량을 제어하는 3개의 크랭크샤프트 ;

   상기 3개의 크랭크샤프트에 결합되어 상기 캠샤프트의 편심회전에 의해 일정 궤도를 따라 공전운동을 하고 가이드뱅크가 로우터의 원주형 홈내에 위치하도록 오목한 홈이 형성된 로우터 ;

   상기 로우터의 상부측에 위치하며, 상기 외측케이싱과 일체로 되어 유체의 흡입과 토출을 분리하는 역할을 하는 가이드뱅크 ;

   상기 로우터와 로우터의 외벽과의 사이에서 제 1유체실을 형성하고, 상기 가이드 뱅크의 좌우로 유체의 출입통로를 가지는 외측케이싱 ;

   상기 외측케이싱과 결합되어 펌프의 몸체를 형성하는 사이드커버 ; 및

   상기 사이드 커버와 일체로 되어 상기 로우터와 로우터의 내벽과의 사이에서 제 2유체실을 형성하는 내측케이싱 ; 을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 유체펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로우터와 내측케이싱 사이의 제 1유체실 및 상기 로우터와 내측케이싱 사이의 제 2유체실로 유체가 유입 및 토출되도록 상기 가이드 뱅크가 둥근머리 리벳 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체펌프.
3. 모터의 회전축에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심회전하는 캠 샤프트 ;

   외측케이싱의 내측에 설치되고, 상기 로우터와 로우터의 내벽 안쪽에서 체결되어 상기 로우터의 편심량을 제어하는 3개의 크랭크샤프트 ;

   상기 3개의 크랭크샤프트에 결합되어 상기 캠샤프트의 편심회전에 의해 일정 궤도를 따라 공전운동을 하고, 가이드뱅크가 로우터의 원주내에 위치하도록 원심방향으로 오목면이 형성된 로우터 ;

   상기 로우터의 상부측에 위치하며, 외측케이싱과 일체로 되어 유체의 흡입과 토출을 분리하는 역할을 하는 가이드뱅크 ;

   상기 로우터와 로우터의 외벽과의 사이에서 유체실을 형성하고, 상기 가이드 뱅크의 좌우로 유체의 출입통로를 가지는 외측케이싱 ; 및

   상기 외측케이싱과 결합되어 펌프의 몸체를 형성하는 사이드커버 ; 를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 유체펌프.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 외측케이싱과 로우터 사이의 유체실로 유체가 유입 및 토출되도록 상기 가이드 뱅크가 둥근머리 리벳형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체펌프.