KR0135702Y1 - 역구동 용적형 펌프 - Google Patents

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Abstract

윤활유는 오일 펌프에 의해 윤활 시스템으로 펌핑된다. 양호하게는 윤활유는 교반되지 않는 공급원으로부터 펌프 내로 흡입된다. 편심 펌프 로터는 크랭크축에서 수납되며, 원주 방향으로 연장된 리세스를 갖는다. 반경 방향으로 연장된 구동핀은 크랭크축에 고정되고, 크랭크축의 회전 방향에 따라 로터를 위치시키도록 리세스의 단부들과 상호 작용한다.

Description

역구동 용적형 펌프
제1도는 오일 공급 구조체의 부분 단면도.
제2도는 제1도의 선 2-2를 따라 절취한 오일 공급 구조체의 단부면도.
제3도는 제1도의 선 3-3를 따라 절취한 단면도.
제4도는 제1도의 선 4-4를 따라 절취한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 압축기 12 : 케이싱
14 : 펌프 하우징 및 베어링 부재 24 : 크랭크축
30 : 로터 또는 로터 수단 42, 44 : 베인 또는 베인 수단
43, 45 : 스프링 50 : 구동핀
압축기 등의 유체 기계는 통상적으로 크랭크축과 결합된 펌핑 구조체에 의해 섬프(sump)로부터 흡입된 오일에 의해 윤활된다. 제로터(gerotor)와 같은 용적형 펌프(positive displacement pump) 및 원심 펌프가 오일을 펌핑하기 위해 통상적으로 사용된다. 스크롤 압축기 등의 회전식 압축기 및 왕복식 압축기와 관련된 한 가지 문제점은 이들 압축기가 배선 오류로 인해 역으로 운전될 수 있고 3상(3-phase)작동이 양 방향으로도 될 수 있다는 것이다. 또한, 몇몇 회전식 압축기는 차단(shut down)시 압축기를 가로지른 압력 평형으로 인해 역으로 운전될 수 있다. 이러한 조건 하에서, 몇몇 종류의 오일 펌프는 적절히 기능을 발휘하지 못하게 되며, 적당히 윤활되지 않게 되어 손상이 야기될 수 있다. 역회전 조건 하에서 적절히 기능을 발휘하는 오일 펌프는 통상적으로 비교적 복잡하고 고가이다.
용적형 펌프는 편심 펌프 로터의 리세스와 상호 작용하는 핀을 통하여 크랭크축에 의해 구동된다. 양 회전 방향에 대해, 리세스와 상호 작용하는 핀은 편심 펌프 로터가 오일을 한 방향으로 펌핑하도록 유체 통로에 대해 적절히 위치되게 한다.
기본적으로 윤활유 및 냉매 가스의 2상 유동 상태에 있게 되는 윤활유는 오일 펌프에 의해 윤활 시스템 내로 펌핑된다. 양호하게는, 윤활유는 교반되지 않는 공급원으로부터 펌프 내로 흡입된다. 편심 펌프 로터는 크랭크축에 수납되며, 원주방향으로 연장된 리세스를 갖는다. 반경 방향으로 연장된 구동핀은 크랭크축에 고정되고, 크랭크축의 회전 방향에 따라 로터를 위치시키도록 리세스의 단부와 상호 작용한다.
제1도에서, 참조 부호 10은 케이싱(12)을 갖는 반밀폐형(semi-hermetic) 왕복식 압축기를 나타낸다. 펌프 하우징 및 베어링 부재(14)는 볼트(16)로 케이싱(12)에 볼트 체결된다. 펌프 하우징 및 베어링 부재(14)는 제1 보어(bore, 14-1)와, 견부(shoulder, 14-2)를 형성하도록 제1 보어(14-1)와 상호 작용하는 제2 보어(14-3)를 갖는다. 제2 보어(14-3)는 오일 공급실(22)에 연결되고, 오일 공급실(22)은 (도시되지 않은) 섬프에 연결된 오일 유입 구조체에 연결되어 오일 유입 구조체에 의해 공급된다.
게다가, 펌프 하우징 및 베어링 부재(14)는 원통형 베인(vane) 수단 또는 베인(42, 44)을 각각 수납하는 한 쌍의 보어(14-4, 14-5)를 갖는다. 스프링(43)은 스프링 보유기(46)에 의해 보어(14-4) 내에 유지되고, 베인(42)을 환상 펌프 로터 수단 또는 로터(30)와 궤적을 따르면서 밀봉 접촉하도록 편의시킨다. 마찬가지로, 스프링(45)은 스프링 보유기(47)에 의해 보어(14-5) 내에 유지되고, 베인(44)을 환상 펌프 로터(30)와 궤적을 따르면서 밀봉 접촉하도록 편의시킨다. 크랭크축(24)은 펌프 하우징 및 베어링 부재(14) 내의 보어(14-1)에 의해 형성된 베어링에 의해 지지되는 제1 부분(24-1)과, 환상 펌프 로터(30) 내에 수납되어 환상 펌프 로터(30)를 통해 연장된 돌출부(24-2)를 갖는다. 펌프 로터(30)는 제4도에 잘 도시된 바와 같이, 보어(14-1) 내에 위치되고, 크랭크축(24)의 돌출부(24-2)를 둘러싼다. 펌프 로터(30)는 보어(30-1)와, 공간(S, D)을 구성하는 원주 방향으로 연장된 리세스를 형성하도록 보어(14-1)와 상호 작용하는 편심륜(30-2)과, 편심륜(30-2) 내에 형성된 반경 방향 포트(30-3, 30-4)를 구비한다. 포트(30-3, 30-4)는 약 90°만큼 이격되고, 로터(30)의 나머지 부분과의 편심륜(30-2)의 접선에 대해 대칭이다. 제1도 및 제3도에 잘 도시된 바와 같이, 구동 수단으로서의 구동핀(50)은 크랭크축(24)의 돌출부(24-2) 내의 반경 방향 보어(24-7) 내에 위치된다. 구동핀(50)은 로터(30) 내에 형성되어 원주 방향으로 연장된 리세스 내로 연장되고, 크랭크축(24)의 회전 방향에 따라 단부면(30-5) 또는 단부면(30-6)과 맞닿는다. 제1도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 크랭크축(24) 및 이에 의해 로터(30)가 반시계 방향으로 회전될 때, 구동핀(50)은 단부면(30-5)과 맞닿게 되고, 포트(30-3)는 흡입 포트가 되고 포트(30-4)는 토출 포트가 된다. 제4도에 도시된 바와 같이, 크랭크축(24) 및 이에 의해 로터(30)가 시계 방향으로 회전될 때, 포트(30-4)는 흡입 포트가 되고 포트(30-3)은 토출 포트가 된다. 베인(42, 44)은 각각 스프링(43, 45)에 의해 편심륜(30-2)의 원통면에 대항하여 편의된다. 베인(42, 44)은 원통형이지만, 베인과 편심륜 사이에서 선접촉부(line contact)가 있게 되어 선접촉부가 포트(30-3, 30-4) 상을 통과하는 동안에 포텐셜 누출(potential leakage)이 있도록 한다. 포트(30-3, 30-4)가 베인 위를 통과할 때의 베인(42, 44)과 편심륜(30-2) 사이의 구속(restricted) 유동 경로로 인해, 그리고 궁극적으로는 베인의 표면이 편심륜(30-2)과 일치하도록 마모되는 것으로 인해, 누출은 최소 깊이를 갖는 편심륜(30-2)의 부분에 포트(30-3, 30-4)를 위치시킴으로써 최소화된다.
크랭크축(24)은 직경 방향 보어(24-4)와 교차하는 축방향 보어(24-3)를 갖는다. 회전 방향에 따라, 직경 방향 보어(24-4)의 일단부는 흡입 포트로서 역할하는 포트(30-3, 30-4)들 중 하나와 유체 연통하며, 반경 방향 보어(24-5)는 토출 포트로서 역할하는 포트(30-3, 30-4)들 중 다른 하나와 유체 연통한다. 반경 방향 보어(24-5)는 보어(24-6)를 오일 공급실(22)로부터 밀봉하는, 제2도에 도시된 리세스 형성 볼트(28)를 수납하도록 나사가 형성되어 축방향으로 연장된 보어(24-6)와 유체 연통한다.
작동시, 크랭크축(24)이 회전될 때, 크랭크축(24)의 회전 방향에 따라, 단부면(30-5) 또는 단부면(30-6)은 펌프 로터(30)가 크랭크축(24)과 일체로 구동되게 하는 구동핀(50)과 맞닿는다. 축방향 보어(24-3)는 공급실(22)과 연통하고, 공급실(20)은 크랭크축(24)에 의해 구동될 때 로터(30)의 회전에 의해 방해받지 않는다. 따라서, 오일은 통상적으로 거품이 없는 공급실(22)로부터 보어(24-3) 내로 흡입되고 오일 펌프로 공급된다.
특히, 오일은 공급실(22)로부터 연속적으로 축방향 보어(24-3) 및 직경 방향 보어(24-4)를 통과한다. 제4도에 도시된 바와 같이 크랭크축(24) 및 로터(30)가 시계 방향으로 회전한다면, 구동핀(50)은 단부면(30-6)과 구동 접촉 상태에 있게 되고, 보어(24-4)로부터의 유동은 포트(30-4)를 통해 편심륜(30-2)과 보어(14-1) 사이의 공간(S) 내로 통과하는데, 공간(S)은 편심륜(30-2)과 보어(14-1) 사이의 접점과, 포트(30-4)에 대해 반시계 방향으로 위치된 베인(42, 44)들 중 하나에 의해 원주 방향으로 경계가 이루어진다. 편심륜(30-2)과 보어(14-1) 사이의 접점과, 포트(30-3)에 대해 시계 방향으로 위치된 베인(42, 44)들 중 하나에 의해 원주 방향으로 경계가 이루어지고 편심륜(30-2)과 보어(14-1) 사이에 있는 공간(D)으로부터의 유체는, 포트(30-3) 내로 밀어내어져 반경 방향 보어(24-5) 및 보어(24-6)를 연속적으로 통과한다. 크랭크축(24)이 회전할 때, 편심륜(30-2), 보어(14-1), 베인(42, 44) 및 편심륜(30-2)과 보어(14-1) 사이의 밀봉 접점의 상호 작용은, 오일이 포트(30-4)를 통해 펌핑실 내로 흡입 공급되게 하고, 펌핑실 외부로 밀려 포트(30-3)를 통해 보어(24-6)로 공급되게 한다. 제4도에서의 흡입 포트(30-4)가 펌핑실과 연통되지 않고 제4도에서의 토출 포트(30-3)가 펌핑실과 연통하게 됨에 따라, 펌핑실은 흡입으로부터 토출로 절환된다. 크랭크축(24)이 제1도 및 제3도에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전된다면, 상기의 반대의 경우도 성립한다. 토출 포트(30-3) 및 반경 방향 보어(24-5)를 통해 보어(24-6) 내로 통과하는 오일은 보어(24-7, 24-8)로 예시된 분배 수단에 의해 윤활이 요구되는 위치로 공급된다.

Claims (3)

  1. 오일 공급원을 갖는 유체 기계용 용적형 펌프에 있어서, 제1 부분(24-1), 상기 제1 부분으로부터 연장된 돌출부(24-2) 및 오일 분배 수단(24-6, 24-7, 24-8)을 구비하고 회전축을 갖는 축(24)과; 상기 제1 부분을 베어링 관계로 수납하는 연속형 보어(14-1)를 갖는 펌프 하우징 및 베어링 부재(14)와; 상기 연속형 보어 내에 위치되고, 관통 연장되는 상기 돌출부를 수납하는 환상 편심 로터 수단(30)과; 상기 축이 회전축을 중심으로 제1 방향으로 회전한 때의 제1 위치와 상기 축이 회전축을 중심으로 제2 방향으로 회전한 때의 제2 위치 사이에서 제한된 양의 상대 회전 이동이 가능하도록 상기 로터 수단과 상기 돌출부를 구동 관계로 연결하는 구동 수단(50)과; 상기 펌프 하우징 및 베어링 부재에서 원주 방향으로 이격되어 반경 방향으로 연장된 한 쌍의 보어(14-4, 14-5)와; 상기 반경 방향으로 연장된 보어 내에 위치하고, 상기 로터 수단과 편의되어 접촉하는 한 쌍의 베인 수단(42, 44)을 포함하며; 상기 로터 수단, 상기 한 쌍의 베인 수단 및 상기 연속형 보어는 한 쌍의 구속공간을 형성하도록 상호 작용하고; 상기 축 및 상기 로터 수단은, 상기 축이 회전축을 중심으로 상기 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전하든 간에, 흡입 행정 동안에 상기 오일 공급원으로부터 상기 구속 공간으로 오일을 토출 행정 동안에 상기 구속 공간으로부터 상기 오일 분배 수단으로 오일을 공급하는 수단(24-4, 24-5)을 구비하며; 상기 구동 수단과, 상기 오일 공급원으로부터 오일을 공급하는 상기 수단은 상기 환상 로터 수단의 대향 단부들에서 상기 돌출부에 위치되는 것을 특징으로 하는 용적형 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축의 각각의 회전에 대해 2개의 펌핑 사이클이 이루어지는 것을 특징으로 하는 용적형 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 로터 수단은 상기 한 쌍의 베인 수단과 상호 작용하고 원주 방향으로 연장된 리세스를 갖는 것을 특징으로 하는 용적형 펌프.
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