KR100254171B1 - 베인 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 베인 펌프에 관한 것으로, 외부로 부터의 회전력을 전달받는 중앙의 축수부의 공간부에는 고정홈을 형성하고, 상기의 고정홈에 일측의 고정봉이 삽입된 등속 커플링의 타측의 고정봉에는 내부 로우터의 공간부에 형성된 고정홈이 삽입되어 등속으로 회전하도록 하고, 상기 내부 로우터의 원형공에는 일측이 개구된 링형상의 클램퍼를 삽입하여 외부 로우터의 베인이 끼워지도록하고, 상기 클램퍼와 베인이 접하는 부위에는 직면과 곡면홈이 형성된 슈를 위치시켜 면 접촉에 의한 기밀이 유지되면서 압축실 및 공급실의 체적이 변화되는 상태에 따라 공기를 압축시키도록 함으로써 충돌에 의한 소음이 발생되지 않으면서 간단한 구성의 작은 체적에서 고압의 압축 공기를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

베인 펌프

본 발명은 베인 펌프에 관한 것으로, 특히 중앙의 편심된 축에서 등속 커플링을 통하여 전달되는 회전력에 의해 내부 로우터가 외부 로우터와 등속으로 회전하면서 내부 로우터의 원형공에 삽입되고 일측의 개구부가 일체인 클램퍼에 끼워진 베인에 의해 압축실에서 공기를 압축시키는 동작이 원활하게 이루어지는 동시에 충돌에 의한 소음이 발생하지 않도록한 베인 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 베인 펌프라 하면, 원통형상의 실린더에서 편심되게 회전하는 로우터에 적어도 하나 이상의 베인이 스프링에 의한 탄성을 받으면서 왕복이동하도록 설치하여 로우터의 회전에 따라 바깥쪽으로 탄성을 받는 베인들이 실린더의 내주면과 접하면서 흡입구를 통해 유입되는 오일이나 공기와 같은 유체를 압축시켜 토출구를 통하여 배출시키도록 하였음은 이미 잘 알려진 사실이다.

그러나 상기와 같은 종래의 베인 펌프에 의하여서는, 실린더의 내부에서 편심 회전축을 중심으로 회전하는 로우터와 실린더 사이의 거리가 가까와졌다 멀어졌다 하면서 가변되고, 그 거리가 가변되는 만큼 베인이 스프링의 탄성력에 의해 외부로 돌출되거나, 실린더의 내벽과 접하면서 내측으로 밀리도록 구성하였으므로, 로우터의 회전 속도가 빨라지게 되면 외부로 돌출되었던 베인이 실린더의 내벽과 빠르게 접촉되면서 내측으로 밀리기 전에 접촉에 의해 손상을 입게 되는 단점이 있어 회전 속도가 빨라질 수 없음은 물론, 베인의 손상을 줄이기 위하여는 베인의 재질과 크기가 제한되는 등의 문제점이 있었다.

그러므로 본 출원인이 1995년 특허출원 제 42007호(밀폐형 베인 펌프)를 제안하였는 바, 이는 중앙에 나선형 축공(2)이 형성되어 모터에 의해 회전하는 축수부(1)의 외주면에는 원주상으로 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 토출되도록 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 밀폐형 베인 펌프에 의하여서는 내부 로우터(3)의 작동공에 외부 로우터(11)의 베인이 끼워진 채 회전하면서 압축시킨 공기를 하우징(21)과의 사이인 압축공기 저장실에 일시 저장한 후 외부로 토출시키도록 하였으므로 외부 로우터(11)의 베인이 작동공에 끼워진 내부 로우터(3)가 편심되게 회전하면서 베인과 충돌하는 현상이 계속 일어나는 동시에 베인이 작동공의 내면과 접촉하는 중에 소음이 발생되는 등의 단점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 중앙의 편심된 축에 등속 커플링을 통하여 회전력을 전달받는 내부 로우터의 원형공에 삽입된 클래프의 일측 개구부에 슈를 통하여 끼워진 베인에 의해 외부 로우터가 등속으로 회전하도록 함으로써 압축시 소음이 발생되지 않으면서 고압의 압축 공기를 얻을 수 있도록 한 베인 펌프를 제고하는 것을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부로 부터의 회전력을 전달받는 중앙의 축수부의 공간부에는 고정홈을 형성하고, 상기의 고정홈에 일측의 고정봉이 삽입된 등속 커플링의 타측의 고정봉에는 내부 로우터의 공간부에 형성된 고정홈이 삽입되어 등속으로 회전하도록 하고,

상기 내부 로우터의 원형공에는 일측이 개구된 링형상의 클램퍼를 삽입하여 외부 로우터의 베인이 끼워지도록 하고,

상기 클램퍼와 베인이 접하는 부위에는 직면과 곡면홈이 형성된 슈를 위치시켜 면 접촉에 의한 기밀이 유지되면서 압축실 및 공급실의 체적이 변화되는 상태에 따라 공기를 압축시키도록 함으로써 충돌에 의한 소음이 발생되지 않으면서 간단한 구성의 작은 체적에서 고압의 압축 공기를 얻을 수 있도록 한 것이다.

제 1도는 종래 베인 펌프의 전체적인 구성을 나타낸 단면도.

제 2도는 본 발명의 내부 로우터와 외부 로우터의 구성을 나타낸 횡단면도.

제 3도 내지 제 6도는 본 발명의 동작과정을 나타낸 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

34 : 등속 커플링 37 : 내부 로우터

41 : 클램퍼 43 : 슈

46 : 외부 로우터

이하 본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.

외부로 부터 도면에 도시않은 모터를 통해 회전력을 전달받는 중앙의 축수부(31)의 공간부(32)에는 고정홈(33)을 형성하고,

상기의 고정홈(33)에 일측의 고정봉(35)이 삽입된 등속 커플링(34)의 타측의 고정봉(36)에는 내부 로우터(37)의 공간부(38)에 형성된 고정홈(39)이 삽입되어 등속으로 회전하도록 하고,

상기 내부 로우터(37)의 원형공(40)에는 일측이 개구된 링형상의 클램퍼(41)를 에이펙스 시일(Apex Seal)(42)에 의해 기밀이 유지되도록 삽입하고,

상기의 클램퍼(41)의 일단이 곡면홈(44)에 면접촉하는 슈(43)의 직면(45)에는 외부 로우터(46)의 베인(47)이 접하면서 클램퍼(41)에 끼워져 같이 회전하는 중에 내부 로우터(37)와 베인(47) 및 외부 로우터(46)에 의해 압축실(A) 및 공급실(B)의 체적이 변화되는 상태에 따라 축수부 커버(48)의 공기 공급공(49)을 통해 압축실(A)에 공급된 공기를 압축시키도록 하고,

상기 외부 로우터(46)의 외면과 하우징(50)의 사이에는 압축 공기 저장실(51)을 형성하여 외부 로우터(46)의 역류 방지용 첵밸브(53)가 구비된 토출공(52)을 통하여 토출된 일정압 이상의 압축 공기가 일시 저장된 후 외부의 탱크로 토출되도록 구성한 것이다.

이와 같이 구성한 본 발명의 베인 펌프는 도면에 도시 않은 모터를 동작시켜 축수부(31)가 회전하도록 하면 이의 공간부(32)에 형성된 고정홈(33)에 일측의 고정봉(35)이 끼워진 등속 커플링(34)이 같이 회전하고,

상기 등속 커플링(34)이 회전함에 따라 이의 타측의 고정봉(36)이 공간부(38)의 고정홈(39)가 끼워진 내부 로우터(37)가 축수부(31)와 편심된 상태에서도 등속으로 회전하는 중에 공기의 압축이 행하여지는 것으로, 이하 그 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

축수부 커버(49)의 공기 공급공(50)을 통해 유입되는 공기는 내부 로우터(37)의 원형공(40)에 삽입된 링형상의 클램퍼(41)는 에이펙스 시일(42)에 의해 기밀이 유지되는 중에 회전이 가능하고, 상기 클램퍼(41)에 곡면홈(44)이 접하는 슈(43)의 직면(45)에는 외부 로우터(46)의 베인(47)이 접하도록 하여 이들 내부 로우터(37)와 외부 로우터(46) 및 베인(47)에 의해 구획된 공급실(B)로 공급된 후 내부 로우터(37)와 외부 로우터(45)가 접하는 돌출부(43)와 베인(41) 및 작동요홈(46)에 의해 체적이 변화되는 압축실(A)에서 압축되도록 한다.

즉, 도 3에 도시한 것과 같이 공기가 공급실(B)로 유입된 상태가 되고, 축수부(31)가 회전함에 따라 등속 커플링(34)을 통해 회전력을 전달받는 내부 로우터(37)의 원형공(40)에 삽입된 링형상의 클램퍼(41)가 회전하면서 슈(43)에 의해 안정되게 접하면서 베인(47)이 삽입된 외부 로우터(46)가 같이 시계 방향으로 회전하게 된다.

도 4에 도시한 것과 같이 축수부(31)에 의해 내부 로우터(37)의 원형공(40)에 삽입된 링형상의 클램퍼(41)가 같이 회전하면서 이의 일단에 곡면홈(44)이 접하는 슈(43)의 직면(45)에 접하면서 기밀이 유지되는 외부 로우터(46)의 베인(47)도 같이 시계 방향으로 90° 만큼 회전하게 되면, 공급실(B)이었던 압축실(A)이 외부 로우터(45)와 베인(41)의 돌출부(42) 및 내부 로우터(37)에 의해 밀폐된 체적이 줄어들면서 공급실(B)이 새로 확보되어 외부로 부터의 공기가 유입된다.

이 때에는 내부 로우터(37)의 원형공(40)에 삽입된 클램퍼(41)가 에이펙스시일(42)에 의해 기밀이 유지되고, 상기 클램퍼(41)에 베인(47)이 끼워진 상태에서 외부 로우터(46)가 내부 로우터(37)보다 얼마간 더 회전한 것과 같은 상태가 되지만 베인(47)이 삽입된 클램퍼(41)가 내부 로우터(37)의 원형공(40)에서 얼마간 더 회전하므로 외부 로우터(46)의 베인(47)이 끼워진 상태를 계속 유지함은 물론, 슈(43)의 곡면홈(44)과 직면(45)에 의해 클램퍼(41)의 일단과 베인(47)이 면접촉된 상태를 유지하면서 압축실(A)의 기밀을 유지한다.

도 5에 도시한 것과 같이 내부 로우터(37) 및 외부 로우터(45)가 180°만큼 회전하게 되면, 압축실(A)과 공급실(B)의 체적이 거의 같아 지게되고 압축실(A) 내의 공기는 더 압축된다.

이 때에는 내부 로우터(37)의 원형공(40)에 삽입된 클램퍼(41)가 에이펙스시일(42)에 의해 기밀이 유지되고, 상기 클램퍼(41)에 베인(47)이 끼워진 상태에서 외부 로우터(46)와 내부 로우터(37)가 동일하게 회전한 상태가 되므로 외부 로우터(46)의 베인(47)이 끼워진 상태를 계속 유지함은 물론, 슈(43)의 곡면홈(44)과 직면(45)에 의해 클램퍼(41)의 일단과 베인(47)이 면접촉된 상태를 유지하면서 압축실(A)의 기밀을 유지한다.

도 6에 도시한 것과 같이 내부 로우터(37) 및 외부 로우터(45)가 270°만큼 회전하게 되면, 압축실(A)에서 압축된 압축 공기의 일부가 역류 방지용 첵밸브(53)를 밀면서 토출공(52)을 통하여 압축공기 저장실(51)에 일시 저장된 후 외부의 압축 탱크로 토출된다.

이 때에는 내부 로우터(37)의 원형공(40)에 삽입된 클램퍼(41)가 에이펙스시일(42)에 의해 기밀이 유지되고, 상기 클램퍼(41)에 베인(47)이 끼워진 상태에서 외부 로우터(46)가 내부 로우터(37)보다 얼마간 덜 회전한 것과 같은 상태가 되지만 베인(47)이 삽입된 클램퍼(41)가 내부 로우터(37)의 원형공(40)에서 얼마간 역회전하므로 외부 로우터(46)의 베인(47)이 끼워진 상태를 계속 유지함은 물론, 슈(43)의 곡면홈(44)과 직면(45)에 의해 클램퍼(41)의 일단과 베인(47)이 면접촉된 상태를 유지하면서 압축실(A)의 기밀을 유지한다.

그리고 내부 로우터(37) 및 외부 로우터(45)가 도 3에 도시한 것과 같이 회전하는 중에 360° 회전하게 되면 압축 공기의 토출이 완전히 행하여 지는 동시에 새로운 공기가 공급실(B)로 유입된 상태가 된다.

상기의 실시예에서 클램퍼(41)의 일단이 곡면홈(44)에 면접촉하도록 끼워진 슈(43)의 직면(45)이 외부 로우터(46)의 베인(47)과 접하면서 같이 회전하는 중에 기밀이 유지되도록 구성하였지만, 클램퍼(41)의 일단이 직접 외부 로우터(46)의 베인(47)과 접하도록 하여도 회전중에 기밀이 유지된다.

따라서 본 발명의 베인 펌프에 의하여서는, 외부로 부터의 회전력을 전달받는 중앙의 축수부와 내부 로우터의 공간부에는 고정홈을 각각 형성하여 고정봉이 양측에 형성된 등속 커플링에 의해 등속으로 회전하도록 하고, 상기 내부 로우터의 원형공에는 링형상의 클램퍼를 삽입하여 외부 로우터의 베인이 끼워지도록 하고, 상기 클램퍼와 베인은 직면과 곡면홈이 형성된 슈에 의해 면접촉에 의한 기밀이 유지되도록 함으로써 충돌에 의한 소음이 발생되지 않으면서 간단한 구성의 작은 체적에서 고압의 압축 공기를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Claims (2)

1. 외부로 부터 회전력을 전달받는 중앙의 축수부(31)의 공간부(32)에는 고정홈(33)을 형성하고,

   상기의 고정홈(33)에 일측의 고정봉(35)이 삽입된 등속 커플링(34)의 타측의 고정봉(36)에는 내부 로우터(37)의 공간부(38)에 형성된 고정홈(39)이 삽입되어 등속으로 회전하도록 하고,

   상기 내부 로우터(37)의 원형공(40)에는 일측이 개구된 링형상의 클램퍼(41)를 에이펙스 시일(42)에 의해 기밀이 유지되도록 삽입하고,

   상기의 클램퍼(41)의 일단이 곡면홈(44)에 면접촉하는 슈(43)의 직면(45)에는 외부 로우터(46)의 베인(47)이 접하면서 클램퍼(41)에 끼워져 같이 회전하도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 베인 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 로우터(37)의 원형공(40)에 삽입되며 일측이 개구된 링형상의 클램퍼(41)의 일단이 직접 외부 로우터(46)의 베인(47)이 접하면서 같이 회전하도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 베인 펌프.

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