KR0177815B1 - 스크류 스핀들 펌프 - Google Patents

Abstract

용적형 펌프, 특히 흡입실과 압력실간의 스크류 스핀들을 둘러싸는 하우징내의 개구부에 장착된 적어도 하나의 스크류 스핀들을 구비한 스크류 스핀들 펌프에 있어서, 압력단부에서의 스핀들(14, 16)의 윤곽말단이 외경(d)에서 원추형 구성으로 이루어지고, 원추형 표면(43)의 경사각(W)은 10도이하이다. 또한, 스핀들(14, 16)에는 5도이하, 바람직하게는 3도이하의 경사각(W₁)을 갖는 원추형 표면이 흡입측부상의 단부에 제공된다.

Description

스크류 스핀들 펌프

본 발명은 용적형 펌프에 관한 것으로, 특히 독일 연방 공화국 특허 공개 제38 15 158호에 개시되어 있는 스크류 스핀들 펌프에 관한 것이다.

그 특허 공개에 개시되어 있는 압력 맥동을 감소시키는 방법에 있어서, 전형적인 압력 맥동은 컨베이어 스크류의 압력측 부상에 전달 유량의 일부를 주기적으로 유출시킴으로써 생성되는 강제 역압력 맥동을 겹쳐 놓는다. 그러한 방법은 압력 측부상의 구멍 부재에 의해 수행 가능한 바, 그 구멍 부재에는 흡입 측부 쪽으로 흐르는 방출 유량이 게재됨으로써 구동 스핀들의 회전 위치에 따라 밀봉 부재에 의해 주기적으로 밀폐된다.

그 특허 공개에는 또한 하우징의 압력 단부에서 수용 구멍 내로 연합되는 부분이 흡입실 쪽으로 테이퍼 경사진 테이퍼 베벨이라는 점을 언급하고 있다.

본 발명은 별도의 기계 구성품을 추가함이 없이 본 명세서의 서두에서 언급한 종류의 용적형 펌프를 개량한 것이다.

이러한 목적은 특허 청구의 범위 제1항에 기재한 용적형 펌프에 의해 달성되는 바, 맥동 효과의 감소에 대한 특히 중요한 양상은 10도, 바람직하게는 3도 이하의 경사각을 갖는 극히 좁은 원추형 표면에 있다.

압력 측부에 베벨이 제공됨으로써 압력 측부에 위치한 압력실은 적절한 시간으로 한정된 방식으로 점진적으로 개방되며, 이렇게 해서 흡입 측부의 밀봉으로 인해 발생하는 압력 또는 체적 유량의 상승은 주요 부분에서 보상된다. 출력 맥동은 현저히 감소된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 흡입 단부에서의 치형 말단부에는 폭이 좁은 원추형 표면이 제공되지만, 그 부분에서의 원추형 표면의 축방향 길이는 압력 단부에서의 원추형 표면의 축 방향 길이보다는 작다.

이는 시스템과 압력 단부의 원추형 형상의 동작 길이를 특정하게 매칭함으로써 맥동 효과가 감소되며 흡입 단부의 경우에 있어서도 가능하다는 것을 말해 준다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 구동 스핀들의 치(齒) 두께는 상기 치 두께에 대응하는 아이들러 스핀들의 외형 말단부 또는 치 갭 쪽으로 가면서 감소하며 동일방향으로 그 폭은 증가한다.

제1도는 스크류 스핀들 펌프의 종단면도.

제2도는 스크류 스핀들 펌프의 부분 확대 종단면도.

제3도는 스크류 스핀들 펌프의 압력 맥동 또는 체적 유량 맥동을 보인 선도.

제4도는 치의 두께를 보여주는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스크류 스핀들 펌프 12 : 하우징

14,16 : 스핀들 20 : 압력실

22 : 흡입실 43,43s : 원추형 표면

이하 본 발명의 또 다른 장점 및 특징이 첨부 도면에 예시한 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명된다.

제1도에 있어서, 스크류 스핀들 펌프(10)는 하우징(12), 외경이 d인 구동 스핀들(14) 및 폭방향으로 배치된 두개의 아이들러 스핀들(16)로 구성된다. 스핀들(14,16)은 하우징(12) 내에서 상호 중첩된 수용 구멍(15) 내에 설치된다.

하우징은 각각의 펌프 단부 부재(25,24)에 의해 압력 단부 및 흡입 단부에서 각각 폐쇄되어 압력실(20)과 흡입실(21)을 형성한다. 압력 단부에서 펌프 단부 부재(25)를 통과하는 구동 스핀들(14)에는 통로(26) 영역에서 축 방향 스러스트 보상 피스톤(28)이 제공되며, 단부 부재 부착 부분(32) 내의 베어링(30)에 의해 별도로 지지된다. 그 부착 부분 내에는 샤프트 밀봉 부재(34)가 또한 배치된다.

단부 부재 부착 부분(32) 내의 내부 공간(36)은 전달 압력의 부담을 완화하며, 압력실(20)로부터 유입된 액체는 하우징(12) 내의 소통 구멍(40)을 통해 흡입실(22)과 소통하는 해제 통로(30)를 통해 방출된다.

제2도의 경우, 구동 스핀들(14)이 그 형상 길이에 있어서 원추형 형상으로 그 단부에서 형성되는 바, 압력 단부에서의 원추형 부분(42)의 길이는 e이고, 거리(i)만큼 그 단부 표면(44)이 돌기되는 흡입 단부에서의 원추형 부분(42s)의 길이는 e1이며, 원추형 표면(43,43s)간의 구동 스핀들(14)의 원통형 길이는 q이고, 구동 스핀들(14) 또는 아이들러 스핀들(16) 상의 스크류 플라이트(15)(제2도에는 일부만 도시되어 있음)의 피치 각이 t이며, 피치는 s로 표시되어 있다. w로 표시한 압력 측부 상의 원추각 또는 w1로 표시한 흡입 측부 상의 원추각은 2도인 것이 바람직하다.

제3도는 본 발명에 따른 예비 압력 효과로 인한 길이에 대한 최적화를 그래프로 나타낸 것이다. 여기에 사용된 문자의 의미는 다음과 같다.

A; 출력 맥동

B; 예비 압축 효과를 사용했을 시의 맥동

Q V; 소모 체적 유량

Q com; 압축 체적 유량.

전체 시스템의 길이에 대한 매칭이 선택됨으로써, 제3도에 나타낸 바와 같이, 전달 주기의 일부에서 밀봉 라인이 증가한다. 이는 Qv max에서 Qv min으로 상승함을 의미한다. 앞서 설명한 원추형 형상(42)을 통해 밀봉 상태를 특정하게 변동시킴으로써, 스핀들 기하학으로 인해, 특히 압력 측부 상에서의 극심한 개방이 해소된다. 초기 맥동 효과로부터 시작하여, 맥동 이미지는 압력 단부에서의 스핀들 단부의 윈추형 표면(43)의 제공으로 변경되며, 그 결과 Q V와 Q com이 감소된다. 단면이 경사진 원추형 표면(43)의 길이가 증가함으로써 한편으로 압력 측부가 일찍 개방되고 다른 한편으로는 개방 동작 중에 그 단면적이 지속적으로 증대된다. 따라서 원추형 형상(41)을 갖는 압력 측부를 제공하고 흡입 단부 상의 스핀들 단부를 원통형으로 유지하는 것으로 충분하다.

도시된 스핀들이 3개인 스크류 스핀들 펌프(10)의 경우, 그 동작은 다음과 같이 이루어진다.

펌프 내부의 압력 형성의 척도인, 압력실의 주어진 수(7)에 기초하여, 길이 대 피치의 비, 즉 a/s는 기하학적 구성에 대한 상사 매개변수를 나타낸다. 비가 커지면 커질수록, 길이당 압력의 증가는 줄어든다.

예비 압축 공정을 적용하기 위해서는, 길이 매칭에 대해 다음의 조건이 충족되어야 한다.

a/s=1+(2. 7-1), x 및 nENo, 즉 1,2, ...

여기서, x는 예비 요소로 0.15x0.4이고,

n은 평균적으로 작동하는 압력실의 수이다.

예비 요소(x)는 형상에 따라 0.1-0.15 이상의 수치만큼 발생하는 예비 압축 효과에 대한 척도이다.

이하에서 설명되는 사항은 구동 스핀들(14)의 본 발명에 따른 특징적인 베벨링에 관한 것이다.

일정 각(w)(0w3°)을 구비함으로써 압력 단부에서의 원추형 형상(42)은 치수(x)에 적용되어야 한다. 즉 성취된 예비 압력 효과에 적층되어야 한다. 따라서, 예를 들어 각(w)이 약 2도인 경우 길이(e)가 선택됨으로써 정상 상태에서 e≤x.s가 적용된다. 여기서 x=0.25, n=3, 5=80mm이면 a/s=2.25이다. 압력 단부에 거의 원추형 형상(42)의 길이(e)가 20mm이면 매우 작은 잔류 맥동만이 발생한다. 흡입 단부에서의 원추형 형상(42s)은 제3도에서 A'로 표시한 바와 같이 밀폐 특성의 채용을 허용한다. 원추형 형상(42s)은 길이에 대한 한정된 관계(a/s)에 기초하며, 압력 단부에서의 원추형 형상(42)에 정확히 매칭되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 원추형 형상(42s)의 길이(e1)는 다른 원추형 형상(42)의 길이(e)보다 적은 것이 좋다. 또한, 스핀들 어레이(14,16)에 대해 변경이 안 되는 치수를 구비하면, 압력 단부에서의 원추형 현상(42)의 길이(e)는 전반적으로 줄어들게 된다. 일반적인 기하학의 세심한 매칭의 겉과, 10내지 80바의 넓은 압력 범위와 20 내지 100mm3/s 정도 범위에 걸쳐 맥동이 효과적으로 감소된다.

어떠한 경우에도, 별도의 기계 구성품을 추가함 없이 확실하게 감소된 맥동 효과를 달성하게 된다.

도시하지 않았지만, 또 다른 실시예에 있어서, 구동 스핀들(14) 상의 스크류 플라이트(15)의 치 두께(b)는 외형 말단부에서 감소된다. 아이들러 스핀들(16) 상의 치 갭 역시 그 폭이 증가한다.

치의 두께(b) 또는 외형 말단부로 향하는 치 갭의 구조는 예비 개방 동작이 충분히 일찍 일어날 수 있는 정도로 변경된다.

게재된 형상에 대만, 제4도에 도시한 바와 같은 변경(x1)의 길이는 스핀들 피치(s)와 관련하여 표기되어야 한다. 다른 한편으로 치 두께의 감소 또는 치 갭의 폭방향 증가는 매우 점진적으로 일어나야 한다(y,x1).

Claims (7)

1. 용적형 펌프, 그 내측의 개구부 내에 장착되는 적어도 하나 이상의 스크류 스핀들을 구비하고 있고, 각각의 펌프 단부 부재에 의해서 그 흡입 단부 및 압력 단부에 각각 형성되어 있는 흡입실과 압력실 사이를 둘러싸고 있는 하우징을 포함하고 있는 스크류 스핀들 펌프에 있어서, 압력 단부에 있는 상기 적어도 하나 이상의 스크류 스핀들 중 하우징의 내부 표면에 인접하고 있는 스크류 스핀들의 외형 말단부는, 그 외경(d)에서 원추형 형상이 되고, 상기 하우징의 내부 표면에 대한 상기 원추형 표면의 경사 각(w)은 10° 이하인 것을 특징으로 하는 스크류 스핀들 펌프.
2. 제1항에 있어서, 흡입 단부에서 스핀들(14,16)은 경사각(w)을 갖는 원추형 표면(43s)을 구비함을 특징으로 하는 스크류 스핀들 펌프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 경사각(w,w1)은 5° 이하인 것을 특징으로 하는 스크류 스핀들 펌프.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압력 단부에서의 원추형 표면(43)의 푹 방향 길이(e)가 흡입 단부에서의 원추형 표면(43s)의 축 방향 길이(e1)보다 큰 것을 특징으로 하는 스크류 스핀들 펌프.
5. 용적형 펌프, 그 내측의 개구부 내에 장착되는 적어도 하나 이상의 스크류 스핀들을 구비하고 있고, 각각의 펌프 단부 부재에 의해서 그 흡입 단부 및 압력 단부에 각각 형성되어 있는 흡입실과 압력실 사이를 둘러싸고 있는 하우징을 포함하고 있는 스크류 스핀들 펌프에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 스크류 스핀들 중 상기 하우징의 내부 표면에 인접하고 있는 스핀들의 치 두께(b)는 외형 말단부 쪽으로 감소되는 것을 특징으로 하는 스크류 스핀들 펌프.
6. 제5항에 있어서, 구동 스핀들(14)의 치 두께(b)에 대응하는 아이들러 스핀들(16)이 치 갭이 외형 말단부 쪽으로 가면서 그 폭이 증가함을 특징으로 하는 스크류 스핀들 펌프.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 경사각(w,w1)은 3° 이하인 것을 특징으로 하는 스크류 스핀들 펌프.

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