KR0179944B1 - 베인 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베인 펌프에 관한 것으로, 중앙의 축에 공기 공급통로가 구비된 내부 로우터에는 공간부를 형성하면서 공기 순환통로와 작동공이 각각 형성된 두 작동편을 내설하여 탄성편에 의해 탄성을 받는 동시에 에이펙스 시일에 의해 기밀이 유지된 상태로 외부 로우터의 베인이 작동공에 끼워진 채 편심되게 회전하는 중에 이동하도록 하고, 상기 내부 로우터와 외부 로우터의 중심에는 오목한 위치의 내면에 기어가 일체인 링기어를 형성하면서 외면에 기어가 일체인 선기어를 삽입하여 중심이 편심된 내부 로우터와 외부 로우터가 동심 회전을 하도록 함은 물론, 베인이 끼워지는 작동공이 형성된 두 작동편이 내부 로우터의 공간부에서 이동하면서 베인이 내면과 충돌하면서 발생하는 충돌음을 없애주면서 충돌에 의한 마모 현상도 없애도록 한 것이다.

Description

베인 펌프
본 발명은 베인 펌프에 관한 것으로, 특히 서로 편심된 축을 중심으로 회전하는 내부 로우터와 외부 로우터가 서로 등속 회전을 하면서 내부 로우터의 베인과 외부 로우터의 작동공 사이에서 충돌음이 발생하지 않도록 한 베인 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 베인 펌프라 하면, 원통형의 실린더에서 편심회전을 하는 로우터에 적어도 하나 이상의 베인이 스프링에 의한 탄성을 받으면서 왕복 이동하도록 설치하여 로우터의 회전에 따라 바깥쪽으로 탄성력을 받는 베인들이 실린더내의 내주연과 접하면서 흡입구를 통해 유입되는 오일이나 공기와 같은 유체를 압축시켜 토출구를 통하여 배출시키도록 하였음은 이미 잘 알려진 사실이다.
상기와 같은 종래의 베인 펌프는 실린더의 내부에서 편심 회전축을 중심으로 회전하는 로우터와 실린더 사이의 거리가 가까워졌다 멀어졌다 하면서 가변되고, 그 거리가 가변되는만큼 베인이 스프링의 탄성력에 의해 외부로 돌출되거나, 실린더의 내벽과 접하면서 내측으로 밀리도록 구성하였으므로 로우터의 회전 속도가 빨라지게 되면 외부로 돌출되었던 베인이 내벽과 접하면서 손상을 입게 되는 단점이 있음은 물론, 회전 속도가 빨라질 수 없게 되며 베인의 재질과 크기가 제한되는 등의 단점이 있었다.
그러므로 본 출원인은 1995년 특허출원 제42007호에서 베인 펌프를 제안하였는 바, 이는 중앙에 나선형 축공(2)이 형성되어 도면에 도시하지 않은 모터에 의해 회전하는 축수부(1)의 외주면에는 외주상으로 상,하부 공기 순환홀(4),(5)과 측면으로 관통된 유입공(6),(7)이 양측에 형성된 내부 로우터(3)를 일체로 형성하고,
상기 내부 로우터(3)의 유입공(6),(7)에 길이 방향으로 돌출 형성한 베인이 원통형 작동공에 끼워지며 축수부(1)에 대해 편심되게 위치하는 외부 로우터(11)의 큰 축공(12)을 통하여 상기 공기의 순환홀(4),(5)에 공기를 공급하도록 하고,
상기 내부 로우터(3)의 외면과 외부 로우터(11)의 내면에 의해 형성되는 밀폐된 공간은 베인의 우측과 좌측이 압축실 및 공급실로 구분되며 이들 압축실과 공급실의 체적이 변화하는 상태에 의해 압축실에서 압축된 공기를 외부 로우터(11)의 토출구를 통하여 외부로 토출되어지도록 하고,
상기 외부 로우터(11)와의 사이에 밀폐형의 압축공기 저장실이 형성된 하우징(21)에는 외부와 연결된 공기 공급 경로(22),(23)를 통하여 상기 외부 로우터(11)의 큰 축공(12)으로 공기를 공급하는 동시에 압축공기 저장실의 압축 공기를 외부의 압축 탱크로 공급하도록 하고,
상기 축수부(1)의 오일 공급공(8),(9)과 각각 접하는 위치의 작은 축공(25)에 원주상으로 오일 적심부(26),(27)가 형성된 하우징(21)의 외부 로우터(11)와 접하는 부위에는 오일 순환홈(28)을 형성하면서 상기 축수부(1)와 접하는 외부 로우터(11)의 큰 축공(12)에는 오일 순환공(15)을 형성하고,
상기의 오일 순환홈(28) 및 오일 순환공(15)을 오일 순환 경로(16)로 상호 연결시킴으로써 밀폐된 상태의 적은 공간에서 고압의 압축 공기를 생성할 수 있으며 소형 경량화하여 에어콘 등의 내부에 내장시킬 수 있도록 구성하였다.
그러나 상기와 같은 종래의 베인 펌프에 의하여서는 내부 로우터(3)와 외부 로우터(11)의 축이 다른 상태에서 베인이 작동공에 끼워진 채 회전하는 상태이므로 회전각에 따라 베인이 작동공의 양측과 접하면서 충돌음이 발생함은 물론 이로 인해 마모 현상이 있게 되는 단점이 있었다.
이에 따라 본 발명은 서로 다른 축을 중심으로 회전하는 내부 로우터와 외부 로우터가 상호 일정한 등속 회전을 하면서 내부 로우터의 베인이 외부 로우터의 작동공에 끼워진 상태에서 회전 중에 충돌음이 발생하지 않도록 한 베인 펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중앙에 공기 공급통로가 구비된 내부 로우터의 일측에는 공간부를 형성하고,
상기 내부 로우터의 공간부에는 공기 순환통로와 작동공이 각각 형성된 두 작동편을 내설하여 왕복 이동하도록 하면서 내측의 접촉면에는 탄성편에 의해 탄성을 받는 동시에 에이펙스 시일에 의해 기밀이 유지되도록 하고,
상기 내부 로우터의 작동편에 의한 작동공에 외면에 돌출 형성한 베인이 끼워진채 모터의 회전력을 통해 회전하는 외부 로우터는 상기의 내부 로우터와 서로 편심된 상태에서 회전하도록 하고,
상기 내부 로우터의 중심에는 오목한 위치의 내면에 기어가 일체인 링기어(Ring Gear)를 형성하면서 상기 외부 로우터의 중심에도 오목한 위치의 내면에 기어가 일체인 링기어(Ring Gear)를 형성하고,
상기 내부 로우터 및 외부 로우터의 링기어에는 구형상의 외면에 기어가 일체인 선기어(Sun Gear)를 삽입하여 중심이 편심된 내부 로우터와 외부 로우터가 동심 회전을 하도록 함은 물론, 베인이 끼워지는 작동공이 형성된 두 작동편이 내부 로우터의 공간부에서 이동하면서 베인이 내면과 충돌하면서 발생하는 충돌음을 없애주면서 충돌에 의한 마모 현상도 없애도록 한 것이다.
제1도는 종래 베인 펌프의 전체적인 구성을 나타낸 단면도.
제2도는 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 종단면도.
제3도는 본 발명의 내부 로우터와 외부 로우터의 구성을 나타낸 횡단면도.
제4도는 본 발명의 동작과정을 나타낸 단면도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로우터의 구성을 나타낸 횡단면도.
이하 본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.
중앙의 축(32)에 공기공급통로(33)가 구비된 내부 로우터(31)의 일측에는 공간부(34)를 형성하고,
공기 공급공(35) 및 공기 순환통로(36)가 형성된 상기 내부 로우터(31)의 공간부(34)에는 공기 순환통로(42)와 작동공(43)이 형성된 작동편(41)과 작동공(47)이 형성된 작동편(46)을 나란히 내설하여 왕복 이동하도록 하고,
상기 두 작동편(41)(46)의 내주면의 요홈부(44)(49)에는 반달형 탄성편(45)을 내설하여 이의 탄성에 의해 작동편(41)(46)과 작동공(43)의 외주면 사이에서 기밀이 유지되도록 하면서 두 에이펙스 시일(37)에 의해 공간부(34)의 내주면 사이에서 기밀이 유지되도록 하고,
상기 내부 로우터(31)의 작동편(41)(46)에 의한 작동공(43)(47)에 외면에 돌출 형성한 베인(52)이 끼워진채 도면에 도시않은 모터의 회전력이 전달되는 회전축(53)을 중심으로 회전하는 외부 로우터(51)는 상기의 내부 로우터(31)를 편심된 상태로 회전하도록 하고,
상기 내부 로우터(31)의 중심부에는 오목한 위치의 내면에 치차(39)가 일체인 링기어(38)를 형성하면서 상기 외부 로우터(51)의 중심에도 오목한 위치의 내면에 치차(55)가 일체인 링기어(54)를 형성하고,
상기 내부 로우터(31) 및 외부 로우터(51)의 링기어(38)(54)의 치차(39)(55)에는 구형상의 선기어(56)의 외면에 형성한 치차(57)(58) 가 서로 치합되도록 삽입하여 편심된 상태인 내부 로우터(31)와 외부 로우터(51)가 동속 회전을 하도록 하고,
상기 내부 로우터(31) 및 외부 로우터(51)의 외부에는 사이에 베어링(64)(65)(66)(67)을 설치하면서 상부 하우징(61)과 하부 하우징(62)을 결합하고,
상기 외부 로우터(51)와의 사이에 밀폐형의 압축 공기 저장실(C)이 형성된 하부 하우징(62)에는 외부와 연결된 공기 공급경로(63)를 통하여 압축 공기를 외부의 압축 탱크(도면에 도시않음)로 공급하도록 구성한 것이다.
여기서 내부 로우터(31)에 밀폐형으로 결합되는 외부 로우터(51)는 상단 외부 로우터(51a)와 하단 외부 로우터(51b)가 다수의 볼트(59)에 의해 결합되도록 하고, 상기의 외부 로우터(51)에 밀폐형으로 결합되는 상단 하우징(61)과 하단 하우징(62)이 볼트(67)와 너트(68)에 의해 결합되도록 한다.
이와 같이 구성한 본 발명의 베인 펌프는 모터를 동작시켜 외부 로우터(51)가 회전축(53)을 중심으로 회전하도록 하면 외부 로우터(51)의 베인(52)이 작동편(41)(46)에 형성된 작동공(43)(48)에 끼워지는 내부 로우터(31)도 회전시켜 사이의 공간인 압축실(A)과 공급실(B)의 체적이 변화되도록 함으로써 압축공기를 생성하는 것으로 일 실시예에 의한 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
상단 하우징(61)의 공기 공급 경로를 통하여 외부로부터 유입되는 공기는 내부 로우터(31)의 중앙 공기 공급통로(32)를 거치고 다수의 공기 공급공(34)을 통하여 공급실(B)로 공급된 후 외부 로우터(51)와 베인(52), 내부 로우터(31)와 작동공(43)(47)에 의해 체적이 변화되는 압축실(A)에서 압축되도록 한다.
즉, 제4도의 (a)에 도시한 것과 같이 공기가 공급실(B)로 유입된 상태가 되고, 외부 로우터(51)의 회전에 따라 베인(52)이 작동편(41)(46)의 작동공(43)(47)에 끼워진 내부 로우터(31)를 시계방향으로 회전시키게 된다.
제4도의 (b)에 도시한 것과 같이 외부 로우터(51)에 의해 내부 로우터(31)가 시계방향으로 90°만큼 회전하게 되면, 공급실(B)이었던 압축실(A)이 외부 로우터(51)와 베인(52), 내부 로우터(31)와 작동공(43)(47)에 의해 밀폐되면서 체적이 줄어들면서 공급실(B)이 새로 확보되어 외부로부터의 공기가 유입된다.
이때에는 외부 로우터(51)의 회전축(53)에 비해 내부 로우터(31)의 축(32)이 외부에 위치하여 덜 회전한 것과 같은 상태이므로 외부 로우터(51)의 베인(52)에 의해 두 작동편(41)(46)이 내부 로우터(31)의 공간부(34)에서 화살표 방향으로 이동하게 되고, 공간부(34)가 작동편(41)(46)의 내주면의 요홈부(44)(49)애 내설된 반달형 탄성편(45)과 두 에이펙스 시일(37)에 의해 기밀이 유지되는 상태이지만 내부의 공기가 공기 순환통로(36)를 통하여 공기 공급통로(33)로 이동하여 내부의 압력이 높아지지 않는다.
제4도의 (c)에 도시한 것과 같이 내부 로우터(31)와 외부 로우터(51)가 180°만큼 회전하게 되면, 압축실(A)과 공급실(B)의 체적이 거의 같아지게 되고 압축실(A) 내의 공기는 더 압축된다.
이때에는 외부 로우터(51)의 회전축(53)과 내부 로우터(31)의 축(32)이 일직선에 위치하는 상태이므로 두 작동편(41)(46)이 내부 로우터(31)의 공간부(34)에서 중앙으로 이동하고 이 경우에는 공간부(34)의 내부 공기가 공기 순환통로(42)를 통하여 공기 공급통로(33)로 이동되므로 내부 압력이 높아지지 않는다.
제4도의 (d)에 도시한 것과 같이 내부 로우터(31)와 외부 로우터(51)가 270°만큼 회전하게 되면, 압축실(A)에서 압축된 압축 공기의 일부가 토출구(14)를 통하여 토출되어 하우징(21)과의 사이에 형성된 저장실(C)을 경유한 후 공급공(24)을 통하여 외부의 압축 탱크로 토출된다.
이때에는 외부 로우터(51)의 회전축(53)에 비해 내부 로우터(31)의 축(32)이 외부에 위치하여 덜 회전한 것과 같은 상태이므로 외부 로우터(51)의 베인(52)에 의해 두 작동편(41)(46)이 내부 로우터(31)의 공간부(34)에서 화살표 방향으로 이동하고 기밀이 유지되는 공간부(34)의 내부 공기가 공기 순환통로(42)를 통하여 공기 공급통로(33)로 이동하여 내부의 압력이 높아지지 않는다.
그리고 외부 로우터(51)와 내부 로우터(31)가 제4도의 (a)에 도시한 것과 같이 1회전하는 동안에 압축 공기의 토출이 완전히 행하여지고, 이때에는 외부 로우터(51)의 회전축(53)과 내부 로우터(31)의 축(32)이 일직선에 위치하는 상태이므로 두 작동편(41)(46)이 내부 로우터(31)의 공간부(34)에서 중앙으로 이동하게 되고 공간부(34)의 내부공기가 공기 순환통로(36)를 통하여 공기 공급통로(33)로 이동되므로 내부의 압력이 높아지지 않는다.
계속해서 모터에 의해 외부 로우터(51)가 회전하게 되면 공급실(A)로 유입된 공기의 압축이 다시 행하여진다.
제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 내부 로우터(71)의 일측에는 압축 공기저장부(73)가 일체인 공간부(72)를 형성하면서 타측에는 공기 공급공(74)을 일체로 형성하고,
상기 내부 로우터(71)의 공간부(72)에는 공기 순환통로(76)가 형성된 작동편(75)을 내설하여 왕복 이동하도록 하고,
상기 작동편(75)의 일측에는 내부 로우터(71)의 공간부(72)와 접하면서 밀폐가 유지되는 에이펙스 시일(77)을 설치하는 동시에 타측에는 외부 로우터(79)의 베인(80)과 접하면서 기밀이 유지되도록 하는 에이펙스 시일(78)을 설치하여 간단한 구성으로 하여도 전술한 일실시예와 동일한 효과를 나타낸다.
따라서 본 발명의 베인 펌프에 의하여서는, 중앙의 축에 공기 공급통로가 구비된 내부 로우터에는 공간부를 형성하면서 공기 순환통로와 작동공이 각각 형성된 두 작동편을 내설하여 탄성편에 의해 탄성을 받는 동시에 에이펙스 시일에 의해 기밀이 유지된 상태로 외부 로우터의 베인이 작동공에 끼워진 채 편심되게 회전하는 중에 이동하도록 하고,
상기 내부 로우터와 외부 로우터의 중심에는 오목한 위치의 내면에 기어가 일체인 링기어를 형성하면서 외면의 기어가 일체인 선기어를 삽입하여 중심이 편심된 내부 로우터와 외부 로우터가 동심 회전을 하도록 함은 물론, 베인이 끼워지는 작동공이 형성된 두 작동편이 내부 로우터의 공간부에서 이동하면서 베인이 내면과 충돌하면서 발생하는 충돌음을 없애주면서 충돌에 의한 마모 현상도 없애도록 한 것이다.

Claims (3)

  1. 중앙의 축(32)에 공기 공급통로(33)가 구비된 내부 로우터(31)의 일측에는 공간부(34)를 형성하고, 공기 공급공(35) 및 공기 순환통로(36)가 형성된 상기 내부 로우터(31)의 공간부(34)에는 공기 순환통로(42)와 작동공(43)이 형성된 작동편(41)과 작동공(47)이 형성된 작동편(46)을 나란히 기밀이 유지되도록 내설하고, 상기 내부 로우터의 작동편(41)(46)에 의한 작동공(43)(47)에 외면에 돌출 형성한 베인(52)이 끼워진채 회전축(53)을 중심으로 회전하는 외부 로우터(51)는 상기의 내부 로우터(31)를 편심된 상태로 회전하도록 하고, 상기 내부 로우터(31)와 외부 로우터(51)의 중심부에는 오목한 위치의 내면에는 치차(39)가 일체인 링기어(38)를 형성하면서 상기 외부 로우터(51)의 중심에도 오목한 위치의 내면에 치차(55)가 일체인 링기어(54)를 형성하고, 상기의 치차(39)(55)에 치차(57)(58)가 치합되도록 구형상의 선기어(56)를 삽입하여 편심된 상태인 내부 로우터(31)와 외부 로우터(51)가 동속 회전을 하도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 베인 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내부 로우터(31)의 공간부(34)에 나란히 내설되는 작동편(41)(46)의 내주면의 요홈부(44)(49)에는 반달형 탄성편(45)을 설치하여 탄성에 의해 작동편(41)(46)과 공간부(34)의 외주면 사이에서 기밀이 유지되도록 하면서 두 에이펙스 시일(37)에 의해 공간부(34)의 내주면 사이에서 기밀이 유지되도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 베인 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 내부 로우터(71)의 일측에는 압축 공기저장부(73)이 일체인 공간부(72)를 형성하면서 타측에는 공기 공급공(74)을 일체로 형성하고, 상기 내부 로우터(71)의 공간부(72)에는 공기 순환통로(76)가 형성된 작동편(75)을 내설하여 왕복 이동하도록 하고, 상기 작동편(75)의 일측에는 내부 로우터(71)의 공간부(72)와 접하면서 밀폐가 유지되는 에이펙스 시일(77)을 설치하는 동시에 타측에는 외부 로우터(79)의 베인(80)과 접하면서 기밀이 유지되도록 하는 에이펙스 시일(78)을 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 베인 펌프.
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