KR100261911B1 - 동축구조 회전피스톤 정용적 흡압장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종기체 압축기 진공 펌프 액체의 이송펌프 또는 내연기관등에 활용되고있는 정용적 흡압장치로서 현재 널리 사용되고 있는 직선운동에 의한 피스톤왕복동흡압장치와는 상반된 회전운동에의한 흡압장치로 구조상 동축구조 회전피스톤 흡압장치에 속하는 일종의 정용적 흡압장치의 구성과 구동장치의 연성에 관한 것이다.

동축구조 회전피스톤 흡압장치라함은 1개의 회전체환상실린더(Ringtype Cylinder)내에 몇 개의 피스톤블록(Piston Block)으로 구성된 회전 피스톤 2개를 대칭으로 맞물려 회전체실린더의 중심축을 동축으로하여 상반된 부등속주기로 회전시켜 2개의 회전체피스톤 블록사이의 용적변화를 흡압으로 활용하고 그 흡압의 주기가 실린더 둘레의 정해진 위치에서 반복되게 구성된 장치이다.

본발명은 2개의 회전피스톤을 상반된 부등속주기로 회전시키는데 회전체 실린더의 중심축에 1개의 크랭크축(crank shaft)을 두고 그 크랭크 연결막대가 축수를 중심으로 180°양측으로 연결막대가 펼쳐 2 회전피스톤에 직선운동과 회전운동을 전환하는 유동핀으로 연결함으로 2회전 피스톤의 운동방향과 주기를 상반케하여 흡압을 구성하고 이와 연성하여 2 회전 피스톤의 운동의 주기가 환사실린더 둘레의 정해진 위치에서 반복되게 크랭크 연결막대 축수양단에 축수 중심축을 같은축으로 하여 외치차를 고정하고 크랭크주축을 같은축으로 하여 회전체몸체에 고정된 내치차와 물리게 구성하여 흡압을 환상실린더 둘레의 정해진 등분선상에서 반복함을 특징으로 하는 정용적 동축구조 흡압장치이다.

또한 2 회전피스톤의 피스톤블록이 고정부와 상접부로 상호양분된 고정부의 폭을 1정폭 넓히고 상응하는 만큼 접합부의 폭을 줄여 2 회전피스톤의 작동시 1정폭만큼 피스톤블록이 상호 겹쳐지나 작동각도에 지장을 주지 않으므로 많은 피스톤블록을 구비한 회전피스톤의 구성을 가능케한점.

Description

동축구조 회전 피스톤을 이용한 정용적 흡압장치

본 발명은 각종 콤프레사, 진공펌프, 액체 이송펌프, 내연기관등에 이용할 수 있는 동축구조 회전 피스톤을 이용한 정용적 흡압장치에 관계되는 것으로서, 특히 크랭크축의 1개의 크랭크 핀으로 2개의 회전 피스톤을 부등속 주기로 회전시키도록 된 동축구조 회전 피스톤을 이용한 정용적 흡압장치에 관한 것이다.

동축구조 회전 피스톤 흡압장치라 함은 환상 실린더 내에 2개의 회전 피스톤이 다수의 흡압실을 구성하고 동축으로 회전하게 설치하여 2회전 피스톤이 실린더의 중심축선을 동축으로하여 부등속 주기로 회전할 때 2 피스톤사이에 나타나는 용적변화를 흡압으로 활용하는 기구로 마련된 흡압장치를 의미한다.

현재 널리 쓰이고있는 직선운동에 의한 왕복동 피스톤 흡압장치는 구조상 1개의 실린더와 1개의 피스톤을 한쌍으로하여 흡압이 교차로 작동하게 되어 있어 흡압이 교차 할 때마다 밸브를 작동시켜야 하고 용량 증대시는 다수의 실린더와 피스톤을 연결하여야 하며, 피스톤 연결간이 작동하는 쪽의 실린더를 개방하였을 때 용적효율이 50％를 넘지 못하는 단점이 있다. 최근에는 전술한 흡압장치의 문제점을 개선하기 위하여 환상 실린더 내에서 2개의 회전 피스톤을 부등속으로 회전시키므로서 피스톤들 사이에 흡압실이 형성되도록 한 정용적 흡압장치들이 개발되어 있다.

일본국 특허공보 공번 평 5-7524호에는 중심치차와 유성치차 및 내치차가 비원형 치차로 이루어진 유성치차장치와 전술한 유성치차장치에 의하여 다수의 유성축에 주어지는 부정속 공정운동에 동조하여 2개의 회전 피스톤을 환상실린더 내에서 부정속 공정운동을 하도록 구성된 회전 흡배압장치가 기재되어 있다. 전술한 흡배압장치는 다수의 유성치차가 비원형내치차장치에 맞물려 회전하도록 되어있어서, 비원형 내치차 장치의 치차를 정밀하게 가공하는데 고도의 기술을 필요로 할뿐만 아니라 치차의 내하중에 문제점을 고려하여야 할 것이다.

일본국 특허공보 공번 평 8-296401호에는 환상 실린더의 중심에 위치하는 출력축에 회전 피스톤을 크랭크축으로 연결하여 두 피스톤이 상이한 속도로 회전하도록한 상대운동 선회피스톤 기관이 기재되었다. 이장치는 출력축의 회전력이 크랭크축의 역할을 하는 구동 반전자에 의하여 회전 피스톤을 회전시키는 회전 각도에 비하여 구동반전자의 작동거리가 짧고 구동반전자의 수가 많아 장치 구성에 복잡한 점이 우려된다.

일본국 특허공보 평6-96964호에는 기관축이 평축과 편심축으로 결합된 평축을 편심축수로 연결하여 평축끝의 외치차가 동체에 고정된 내치차에 2 : 1의 비율로 결합되게 하여, 편축에 고정된 유동 레바로 2개의 회전 피스톤을 회전 시키므로서 2회전 피스톤이 상반된 속도주기로 회전하면서 흡배기작용을 하도록 된 로터리 피스톤 기관이 기재되어있다. 이 장치는 출력축과 평축이 편축에 의하여 편심으로 되게 연결되어있어서, 고 출력장치에서는 연결부위가 손상될 우려가 크며 실린더를 함께 회전 시킬 때 원심력에 의한 하중도 우려된다.

일본 공개특허 소 52-35307호에는 180°의 상반된 위치에 2개의 크랭크핀이 배열된 크랭크축의 중간축에 2개의 로타를 회전할수 있게 결합시키고, 양측 크랭크핀에 유성치차와 내치차를 1/2로 결합시켜 유성치차의 연장단부와 케이싱 외측의 고정을 축으로하여 대칭으로 연동되도록 하므로서 2 로타가 부등속주기로 회전하도록 구성한 압축기가 공재되었다.

전술한 압축기는 크랭크축의 중간축에 2 로타의 하중이 가하여지므로 안정한 작동을 위하여 압축 하중이 많은 제한을 받게된다. 또한 전술한 압축기는 레바와 암에 의하여 부등속 주기가 형성되므로 복합 4사이클에 한정되고 특히 전술한 압축기는 로타의 회전 케이스 외측에서 연결되는 암과 레바에 의하여 부등속 주기가 이루어지므로 암과 레바의 작동 하중에 따라 장치의 외형이 커지게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 간단한 구조로 구성되어 제작이 간단하며 다수의 압축실을 형성한 복합 다 사이클로 소형 경량화된 정용적 흡압장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 환상 실린더 내에 다수의 흡압실로 분할하는 다수의 날개판을 갖는 2개의 회전 피스톤을 환상 실린더의 축선을 동축으로 서로 맞물고 겹치게 설치하여, 전술한 2회전 피스톤이 동축의 크랭크축의 1 크랭크핀에 의하여 상반된 부등속 주기로 회전되도록 하므로서 2 회전 피스톤의 날개판 사이에 독립된 흡압실이 형성되어 흡배기작용을 하도록 구성한 본 발명의 흡압장치에 의하여 달성된다.

본 발명은 원통의 양단면 중심에 크랭크축을 지지하는 지지공이 형성되고 지지공을 동축으로 내치차가 내면에 장착된 2 밀봉판으로 구성된 밀봉형 동채; 전술한 동체의 내부를 회전할수있게 설치되는 도넛형 원반 외주면에 방사상으로 돌출되게 형성되어 원통형 동체의 내주면을 밀봉회전하며 독립된 압축실을 형성하는 다수의 방사상 날개판들로 형성되고 도넛형원판 내주면 1 자리에 연결고리가 형성된 2개의 회전 피스톤을 서로 맞물리게 결합시켜 구성한 피스톤 블록; 전술한 회전 피스톤의 도넛형 공간부내에 크랭크핀이 선회하게 동체와 동축으로 설치된 크랭크축과 전술한 크랭크핀을 회전하게 결합된 봉상 연결간의 축수 양단에 전술한 동체의 내치차와 맞물려 회전할 수 있는 치수비를 가진 외치차를 갖고있으며 전술한 2 회전 피스톤의 연결고리에 결합되어 회전 피스톤을 독립적으로 회전시키는 방사상으로 형성된 2개의 연결봉을 가진 봉상 연결간으로 구성된 작동장치를 포함한 흡압장치로 구성된다.

본 발명의 원통형 동체는 환상 실린더와 환상 실린더의 양단을 폐쇄하는 밀봉판으로 구성되며, 밀봉판은 원통의 축선을 동축으로 크랭크축이 설치되는 구멍을 갖고있고 구멍에는 크랭크축을 회전할 수 있게 지지하는 베아링이 설치된다. 전술한 밀봉판은 크랭크축 설치구멍의 내측면에 크랭크축의 크랭크핀을 회전하게 결합된 외치차와 맞물리게 환상 실린더를 동축으로 하여 내치차가 형성되었다. 환상 실린더에는 흡압장치의 용도에 따라 흡기공 및 배기공과 점화 플러그등이 형성된다. 전술한 내치차는 밀봉판에 직접 형성할수도 있으나 내치차를 갖는 기어링을 전술한 크랭크축 설치구멍 동일면에 부착하여 형성하는 것이 좋다. 또한 전술한 2 밀봉판의 내면에는 내부에 설치된 2 회전피스톤의 회전을 지지하는 피스톤 베아링을 설치할 수도 있다.

본 발명의 피스톤 블록은 접촉표면에서 회전할수있게 결합된 독립적으로 회전하는 동일한 형태의 2개의 회전 피스톤으로 구성되는바, 각개 회전 피스톤은 그 외경이 환상 실린더의 내경보다 작은 도넛형 원판으로 형성된 회전 원판과 원판의 외주면에는 방사상으로 돌출하게 형성된 다수의 날개판으로 구성되고 회전 원판 내주면에는 1개의 연결고리가 형성된다. 2회전 피스톤의 상호 접촉표면은 원통과 평면으로 구성 되어있어서 밀봉결합된 상태에서 상대적 이동이 가능하도록 되었고 외주 표면은 동체에 설치된 피스톤 베아링에 지지되어 각자 회전이 가능하도록 되어 있다. 전술한 회전 피스톤의 방사상 날개판들은 그 축방향폭이 회전 피스톤 블록의 축방향 폭과 동일하게 되었다. 따라서 전술한 날개판들의 일면은 동일체로된 회전 피스톤의 외면과 동일 평면상에 놓이고 돌출부의 표면은 결합된 상대 피스톤의 외면과 동일 평면상에 놓이게 되어 피스톤 날개판들의 양면이 각각 2 밀봉판의 내면에 밀봉 결합되게 되었다. 그리고 날개판들의 외단부 표면은 환상 실린더의 내면에 밀착되도록 환상 실린더의 내면과 동일한 형태로 형성되어 밀봉된 상태로 환상 실린더의 내면을 회전하게 되었다. 전술한 날개판들은 고정부 전후에 상호 서로 맞물리는 보강발을 형성하여 상호의 보강발이 교차할수 있게 하므로 용적효율에 지장없이 고정 표면을 넓히는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 회전 피스톤의 부등속 회전에 따라 회전 피스톤의 외주면과 원통형 실린더의 내주면 사이에 2회전 피스톤의 날개판 측면과 환상 실린더의 내주면과 밀봉판 측면으로 구획되는 다수의 단위 흡압실을 형성하는 기밀 공간부가 형성된다. 또한 전술한 회전 피스톤들의 도넛형 공간부 내주측에 형성된 연결고리에 회전 피스톤을 연결시키는 유동핀이 삽입되는 유동핀공이 형성되었다.

본 발명의 작동장치는 동체의 중앙에 회전할수있게 설치되고 전술한 회전피스톤 블록의 중앙 도넛형 공간부를 선회하는 크랭핀을 가진 크랭크축 및 크랭크축의 크랭크핀에 회전할수 있게 결합되는 봉상 연결간을 포함한다. 전술한 봉상 연결간은 축수부의 최소한 일단부에 그와 동축으로 회전하는 외치차를 갖고 있으며 축수부 방사상 양측에는 회전 피스톤과 결합되어 봉상 연결간의 회전에 따라 결합된 회전 피스톤을 회전시키는 2개의 연결봉이 방사상으로 돌출하여 형성되었다.

전술한 봉상 연결간의 외치차는 원통형 동체의 축심을 동축으로 고정된 내치차와 맞물리는 치수비로 구성되었고 외치차와 내치차는 편심으로 배치되어 있어서 크랭크축의 회전에 연동되어 선회하는 외치차가 회전하면 내치차와 동축으로된 2 회전 피스톤의 중심축에 대한 연결봉의 회전각도가 달라지므로 각개 연결봉에 결합된 2 회전 피스톤은 부등속 주기로 회전하게 되어 있다.

본 발명에 따라 크랭크축의 크랭크 판을 회전할 수 있게 결합된 봉상 연결간에 고정된 외치차는 동체에 고정된 내치차와 맞물려 회전하게 치수비가 구성되어 있어서, 외치차의 지름을 연장한 직선이 크랭크축의 축심을 축으로한 원주상에서 만나는 2 지점은 크랭크축의 회전에따라 주기적인 각도변화를 일으키게 되고, 이러한 각도변화에 따라 봉상 연결간에 대칭되게 형성된 2 연결봉에 의하여 회전하는 2 회전 피스톤에 형성된 연결고리의 유동핀과 유동핀에 각도 위치가 변화하면서 2 회전 피스톤의 날개판 사이는 벌어졌다 좁혀지는 작용이 반복되면서 흡배압 작용이 나타나게 된다.

전술한 각개 회전피스톤의 부등속 회전주기는 원통형 동체에 고정된 내치차와 봉상 연결간의 외치차의 치수비를 회전 피스톤 1개에 형성된 날개판수가 N 일 때 원통형 동체에 고정된 치차의 치수를 N로하여 그 치차가 내치차 일 때 N : N-1로 구성하고 동체에 고정된 치차가 외치차일 때 N : N+1로 되도록 구성한다. 예를 들면, 2 회전 피스톤의 전체 날개판의 수가 8개로 복합 8사이클 기관을 구성할 경우에는 회전 피스톤 1개의 날개판수가 4개이므로 원통형 동체에 고정치차가 내치차일 때 내치치와 외치차의 치수비는 N : N-1의 4 : 3으로 되어야하고, 2회전 피스톤의 날개판 수가 6개인 복합 6사이클 기관의 경우에는 회전 피스톤 한 개의 날개판수가 3개로 전술한 치수비가 N : N-1의 3 : 2으로 되어야 하며, 1 회전 피스톤의 날개판수가 2개인 복합 4 사이클 기관의 경우에는 N : N-1 2 : 1로 되어야한다.

본 발명의 바람직한 형태에서는 회전 장치가 전술한 회전 피스톤에 형성된 연결고리에 회전할 수 있게 삽입되어 회전 피스톤이 회전할 때 봉상 연결간의 연결봉과 회전 피스톤간의 결합이 완전하게 이루어지도록 하는 원주형으로 형성된 유동핀을 포함하고 있다. 전술한 유동핀은 중앙부에 봉상 연결간의 연결봉이 전후진 할수 있게 삽입되는 연결공을 갖고있으며, 한편으로 피스톤 본체의 유동핀공을 회동할수 있게 결합되어 결합된 회전 피스톤을 끌어서 회전시키도록 되었다. 그리고 전술한 유동핀의 한쪽핀은 결합된 회전 피스톤이 상반된 부등속주기로 회전할 때 반대측 회전 피스톤의 회전을 방해하지 않도록 반대측 회전 피스톤의 부채꼴형 공간내에서 서로 선회운동을 하게 되었다. 이 유동핀은 봉상 연결간이 회전 피스톤과 편심으로 회전하여 회전 피스톤과 봉상 연결간의 각도가 달라질 때 유동핀공 내에서 회전하면서 변화되는 결합각도를 보상하여 봉상 연결간의 각도 변화에 무관하게 봉상 연결간과 회전 피스톤간의 결합이 안전하게 이루어지도록 하는 역할을 한다.

전술한 구성에 의하면 크랭크축의 크랭크핀에 연결된 봉상 연결간은 항상 회전 피스톤의 축심과 동축으로 동체에 형성된 내치차의 축심에 대하여 편심된 위치에서 회전하고 봉상 연결간의 외치차와 동체에 형성된 내치차의 치수가 다르게 구성되므로 크랭크축이 회전하면 봉상 연결간의 2 연결봉에 결합된 각개 회전 피스톤들은 치수비에 따라 상반된 부등속주기로 회전하게 된다. 전술한 회전 피스톤의 부등속 회전운동에 따라 2 회전 피스톤에 형성된 날개판들의 상대적인 이동속도가 달라지게 되어 2 회전 피스톤의 날개판들 사이는 벌어지고 좁혀지는 운동을 반복하게 된다. 따라서 전술한 2회전 피스톤의 날개판들의 사이가 벌어지고 좁혀질 때 2 날개판 사이에는 흡기와 배기가 나타나게 되어 있다.

본 발명의 흡압장치는 용도와 용량에따라 각개 회전 피스톤의 날개판의 수를 변경시키므로서 단위 흡압실의 수를 변경시킬 수 있다. 예를 들면 2 회전 피스톤의 전체 날개판수가 8개를 갖고있어서 단위 압축실의 수가 8개로 구성되는 복합 8 싸이클 흡압장치는 8기통 내연기관용으로 사용하는데 적당하고, 2회전 피스톤의 날개판수가 6개로 구성되는 복합 6 싸이클 흡압장치는 컴프레사또는 진공펌프용으로 사용하는데 적당하다.

제1도는 내연기관에 적용한 본 발명에 의한 흡압장치의 일 예를 제2도의 1-1선에서 본 반지름 방향 단면도.

제2도는 제1도의 II-II선에서 본 축 방향 단면도.

제3도는 제1도에 예시된 중요구성 부품도.

제4도는 크랭크축의 회전에 따른 제1도에 도시된 장치의 피스톤 블록 동작상태를 설명하는 개략도. (내치차와 외치차의 치수비 4 : 3).

제5도는 제1도에 예시된 장치의 크랭크축회전각도에 따른 2회전 피스톤 회전각도와 압축실의 용적변화를 보여주는 그래프.

제6도는 제1도의 장치에서 크랭크샤프트가 67.5°회전하였을 때를 보여주는 제7도의 III-III선에서 본 반지름 방향 단면도.

제7도는 제3도의 IV-IV선에서 본 축 방향 단면도.

제8도는 제1도에 예시된 본 발명에 의한 장치의 외피를 제거한 상태의 부품 분해 사시도.

제9도는 유체 흡압장치에 적용시킨 본발명에 의한 흡압장치. 제1도와 유사하게 도시된 반지름 방향 단면도. (내치차와 외치차의 치수비 3 : 2)

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 원통형 동체 4 : 피스톤 블록

6 : 작동장치 12 : 환상 실린더

14a, 14b : 밀봉판 15 : 크랭크축

15a : 크랭크 핀 16a, 16b : 회전 피스톤

17, 18 : 날개판 19a, 19b : 보강발

20a, 20b : 주축 베아링 21a, 21b : 기어 링

22a, 22b : 내치차 24, 24a : 배기공

25, 25a : 흡기공 26, 26a : 점화플러그

30 : 도넛형공간부 32a, 32b : 연결고리

34a, 34b : 유동핀공 35a, 35b : 유동핀

36a, 36b : 연결공 40 : 봉상 연결간

41a, 41b : 연결봉 42a, 42b : 외치차

43a, 43b : 피스톤베아링 A : 흡압실

도 1에는 8기통 내연기관에 적용시킨 본 발명의 한 형태가 설명되었다.

도 1은 8기통 내연기관에 적용시킨 본 발명의 흡압장치를 도 2의 I-I선에서 본 반지름 단면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선에서 본 축방향 단면도로서, 본 발명에 의한 흠압장치의 작동을 설명하기위한 것이므로 외부장치와의 연결수단등 일반적인 부속품을 생략하였다.

도 1 및 도 2에 따르면 본 발명의 흡압장치는 환상 실린더(12)와 환상 실린더(12)의 양단부를 폐쇄하는 밀봉판(14a),(14b)을 포함하고 내부에 기밀 공간부가 형성된 흡압장치의 외피를 구성하는 원통형 동체(2); 전술한 동체의 공간부에 설치되어 공간부를 다수의 단위 흡압실(A)로 분할하면서 흡배기 작용을 하는 2개의 회전 피스톤(16a),(16b)으로 구성된 피스톤 블록(4); 및 전술한 피스톤 블록(4)를 회전시키는 크랭크축(15) 및 봉상 연결간(40)을 포함하는 작동장치(6)를 포함한다.

전술한 두 밀봉판(14a),(14b)은 중앙에 크랭크축(15)이 삽입되어 결합되는 구멍을 갖고 있으며, 이 구멍내에 고정된 메인 베아링(20a),(20b)이 크랭크축(15)을 회전할 수 있게 지지하고 있다. 그리고 전술한 2 밀봉판(14a),(14b)에는 크랭크축(15)과 동축으로 내치차(22a),(22b)를 갖는 기어링(21a),(22b)이 볼트 등으로 고정되었다.

환상 실린더(12)는 일정한 벽측에 배기공(24)과 흡기공(25)를 갖고있고 전술한 배기공과 흡기공에 대칭되는 실린더의 반대측 위치에도 배기공(24a)과 흡기공(25a)을 갖고 있으며, 전술한 2 흡기공 및 배기공에 대하여 90°의 각도를 유지하는 위치에는 점화 플러그(26),(26a)를 갖고 있다.

전술한 환상 실린더(12)내부에는 서로 합체되어 피스톤 블록(4)을 구성하는 2개의 회전 피스톤(16a),(16b)이 서로 상호 소정간을 독자 회전할 수 있도록 설치되었으며, 이 회전 피스톤(16a),(16b)은 각각 방사상으로 형성된 다수의 날개판 (17),(18)을 갖고 있다. 8기통 내연기관용으로 구성된 도 1의 장치에서는 전술한 날개판(17),(18)들이 각각 4개의 날개판(17a),(17b),(17c),(17d)과 날개판 (18a), (18b),(18c),(18d)으로 구성된다. 이 날개판(17),(18)들은 좌면과 우면이 2 밀봉판 (14a),(14b)의 내면과 밀봉 접촉하도록 되었고 외단부 표면은 환상 실린더(12)의 내주면에 밀착되어 회전 피스톤(16a),(16b)들이 회전할 때 각개 날개판들 사이에 기밀상태를 유지하는 독립된 하나의 단위 압축실(A)이 형성되도록 되었다. 따라서 2개의 회전 피스톤(16a),(16b)에 형성된 8개의 날개판을 갖는 도 1에 도시된 형태의 흡압장치에서는 8개의 날개판들에 의하여 독립된 8개의 압축실로 분할되게 된다. 전술한 날개판(17a-d),(18a-d)들은 도넛형 원판 외주면에 고정된 전후면에 대향되는 보강발(19a),(19b)이 형성되어있어서 2 회전 피스톤의 날개판이 합쳐질 때 이들 보강발이 서로 겹쳐지므로 날개의 고정면적을 넓혀 다기통 구성을 용이하게 하고 있다.

전술한 회전 피스톤(16a),(16b)은 동일한 구조로 형성되었으며, 도넛형 본체중앙에는 도넛형 공간부(30)가 형성되고, 이 도넛형 공간부(30)의 내측면으로 마련된 연결고리(32a),(32b)에 유동핀공(34a),(34b)이 형성되었다. 전술한 회전 피스톤 (16a),(16b)의 유동핀공(34a),(34b)에는 유동핀(35a),(35b)이 회전할 수 있게 삽입되며, 이 유동핀(35a),(35b)은 다음에 설명하는 봉상 연결간(40)의 연결봉 (41a), (41b)이 삽입되어 결합되는 횡방향의 연결공(36a),(36b)을 갖고 있다. 전술한 회전 피스톤(16a),(16b)들은 상호 평평한 내면으로된 대향되는 접촉표면에서 회전할수있게 밀봉결합되고, 외표면에서는 2 밀봉판(14a),(14b)의 내주면에 밀봉되게 결합되도록 되었다. 이 회전 피스톤들은 전술한 밀봉판(14a),(14b)의 내주면에 고정된 피스톤 베아링(43a),(43b)에 회전할수 있도록 지지된다. 전술한 2피스톤(16a),(16b)들은 외주측 벽에서 슬라이딩되게 결합된 1조의 피스톤 블록(4)을 형성한다.

전술한 회전 피스톤(16a),(16b)의 중앙 공간부(30)내에는 크랭크축(15)의 크랭크핀(15a)이 설치되었으며, 크랭크축(15)의 크랭크 핀(15a)에는 봉상 연결간(40)이 회전할수있게 조립되어 있다. 이 봉상 연결간(40)은 방사상으로 대향되는 2개의 봉상 연결봉(41a),(41b)을 갖고 있으며, 축수 방향 양 단부에는 2 밀봉판에 고정된 기어링(21a),(21b)의 내치차(22a),(22b)에 맞물리는 외치차(42a),(42b)를 갖고 있다. 이 내치차(22a),(22b)와 외치차(42a),(42b)의 치수비는 4 : 3으로 되었다. 전술한 봉상 연결간(40)에 형성된 연결봉(41a),(41b)들은 각개 회전 피스톤 (16a),(16b)의 유동핀공(34a),(34b)에 삽입된 유동핀(35a),(35b)의 연결공 (36a), (36b)에 전후진할 수 있게 결합되었다. 이러한 구성에 의하면 크랭크축(15)이 회전하면 크랭크핀(15a)에 결합된 봉상 연결간(40)이 크랭크 핀(15a)을 축으로 회전하게 되는바 봉상 연결간의 외치차(42a),(42b)가 동체에 고정된 내치차(22a),(22b)와 맞물려 있음으로 봉상 연결간(40)은 크랭크축(15)의 회전방향과는 반대방향으로 회전하게 되고, 그에따라 봉상 연결간의 연결봉(41a),(41b)들은 각각 유동핀(35a), (35b)을 통하여 결합된 해당하는 회전 피스톤(16a),(16b)을 끌어서 회전시키게 된다. 이 때 전술한 회전 피스톤들은 내외 치차의 치수비에 의하여 크랭크축의 회전각도와 봉상 연결간의 회전각도차이로 상반된 부등속주기로 회전하게되며 각개 회전피스톤(16a),(16b)의 날개판(17a-d),(18a-d)들은 회전 피스톤의 회전중에 합쳐지고 분리되는 과정을 거치고 이러한 과정에서 흡입과 배출이 일어나게 된다.

[이하 본 발명에 의한 흡압장치의 작용을 설명한다.]

본 발명의 장치는 도시되지 아니한 동력 공급원을 이용하여 크랭크축(15)을 회전시키게 되었다. 도 4에 따르면, 크랭크축(15)이 회전하면 크랭크축의 크랭크핀 (15a)은 도 4의 A 위치로부터 B 위치로 회전 피스톤의 종축을 기존으로 135°편심 이동하는 동안 크랭크축의 크랭크핀(15a)에 결합된 봉상 연결간(40)의 외치차 (42a),(42b)가 고정된 내치차(22a),(22b)에 4 : 3 맞물려 있으므로 크랭크핀(15a)을 축으로 크랭크축(15)의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 되고 그에따라 봉상 연결간(41a)에 결합된 유동핀(35b)은 도 4의 A위치에서 B위치로 이동하면서 결합된 회전 피스톤을 해당하는 유동핀들의 이동거리만큼 이동시키므로 회전 피스톤 (16a),(16b) 은 부등속 회전운동을 하게된다. 전술한 2 회전 피스톤의 부등속 회전운동에 따라 유동핀(35a)과함께 회전하는 피스톤(16a)의 날개판(17a, b, c,d)들이 22.5°를 이동하는 동안 회전 피스톤(16b)의 날개판(18a,b,c,d)들은 67.5°를 이동하므로 날개판(17a)-날개판(18b); 날개판(17b)-날개판(18bc); 날개판 (17c)- 날개판(18d); 날개판(17d)-날개판(18a) 사이가 45°로 벌어지면서 흡압작용이 나타남과 동시에 날개판(17a)-날개판(18a) 날개판(17b)-날개판(18b); 날개판(17c)- 날개판 (18c); 날개(17d)-날개(18d) 사이는 0°로 좁혀지면서 배출작용이 나타나게 된다. 이어서 크랭크핀(15)이 eh4 의 C,D,E,F위치로 이동하는 동안에도 동일한 행정으로 4개의 날개들 사이에서는 흡압과 배출작용이 나타나게 된다. 따라서 본발명에 의한 흡압장치를 도 1에서와 같이 내연기관용으로 구성하는 경우, 크랭크축이 135°회전하는 동안 4실의 배기와 4실의 흡기작용이 나타나게된다.

도 5은 내치차(22a),(22b)와 외치차(42a),(42b)의 치수비를 4 : 3으로 설정한 두 회전 피스톤(16a),(16b)이 크랭크축(15)을 회전 시켰을 때 전술한 2 회전 피스톤의 부등속 회전주기에 의하여 나타나는 날개판(17a-d),(18a-d)의 위치와 간격을 그래프화한 도면이다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 크랭크축(15)이 135°회전하면 크랭크핀(15a)에 결합된 봉상 연결간(40)의 연결봉(41a),(41b)은 반대방향으로 45°회전하게 된다. 따라서 도 4에서 크랭크축이 우로 135°회전하면 연결봉 (41a),(41b)은 좌로 45°회전하여 좌, 우 회전의 합계가 180°로 다시 A와 같은 직각을 이루게되며, 연결봉(41a)은 도 4a의 최상점에서 도 4b의 최하점으로 내려가 0°였던 피스톤 날개판(17a),(18a)간의 간격이 최대인 45°로 벌어진다. 이를 도 5의 그래프로 표시하면 크랭크축이 135°회전시 날개판(17a)은 22.5°로 되고, 날개판(18b)은 67.5°로 되어 날개판(17a)-(18b)의 간격은 45°로 벌어진다. 이상과 같이 크랭크축이 135°를 8번 연속 회전하여 360°회전이 3회 반복되면 연결봉(41a), (42b)은 45°회전을 8번 반복하게되어 360°의 1회전이 이루어져 다시 원점으로 돌아오게된다.

전술한 크랭크축(15)의 스토로크 구성각도, 회전 피스톤(16a),(16b)의 날개판수, 내치차(22a),(22b)와 외치차(42a),(42b)의 치차 조합과 치수비는 상호 연성관계를 갖고있어서 흡압장치의 용도와 목적에 따라 변경될 수 있다.

도 9는 본발명에 의한 흡압장치의 다른 형태를 도시한 것으로, 이 장치는 유체 압축 및 이송에 유리하게 이용된다. 도 9에 대한 설명에서는 유사한 기능을 갖는 부품에 대하여는 도 1에서 사용한 부호를 사용한다.

도 9에 도시된 흡압장치는 도 1의 흡압장치와 동일하게 크랭크축에 결합되는 피스톤 블록(4)을 갖고 있다. 이 장치에서는 환상 실린더(12)가 삼각형 구도로 배치된 각각 3개씩의 흡기공(50)과 배기공(51)을 갖고있고, 피스톤 블록(4)을 구성하는 2개의 회전피스톤(16a),(16b)은 각각 날개판(57),(58)가 3개의 날개판(57a), (57b),(57c); (58a),(58b),(58c)로 구성된다. 도 9에 설명된 흡압장치의 내치차 (22a),(22b)와 외치차(42a),(42b)는 치수비가 3 : 2로 되도록 구성되었다.

따라서 이 장치에서는 회전 피스톤(16a),(16b)의 회전에따라 6개의 압축실이 형성되게 된다.

본 발명에 의하면 동체에 형성된 내치차(22a),(22b)에 동축인 크랭크축(15)의 크랭크핀(16a)에 회전할 수 있게 결합된 봉상 연결간(40)의 외치차(42a),(42b)를 결합시키고 전술한 봉상 연결간(40)에 형성된 2개의 연결봉(41a),(41b)을 각각 회전 피스톤(16a),(16b)에 결합시켜 2 회전 피스톤(16a),(16b)을 부등속 주기로 회전시켜 이러한 부등속 주기의 회전중에 각개 회전 피스톤의 날개판들이 벌어지고 합쳐지는 과정에 흡기와 배기가 일어나도록 구성되었으므로 복합사이클로 구성되면서도 구동상의 균형이 잡혀 안정한 작동이 이루어지게 되고 부품의 수가 적어서 그 구조가 간단하여 제작이 용이하며 장치의 경량화를 달성할 수 있는 이점이 있다.

특히 본발명에 의하면 실린더와 피스톤의 기계 가공이 대부분 회전가공으로 이루어지므로 가공정도를 높일 수 있는 이점도있다.

또한 본발명에 의하면 장치를 구성하는 부품들, 예를 들면 회전 피스톤을 동일한 구조를 형성하도록 되었고 부품의 수가 적어서 고장율이 적고 경량화할수 있으며 염가로 제작할 수 있는 흡압장치가 얻어지게 된다.

Claims (3)

1. 흡기공과 배기공을 갖고있고 양단부 중심에 크랭크축(15)을 지지하는 구멍이 형성되었으며 크랭크축(15)과 동축으로 된 최소한 1개의 고정된 내치차(22a,22b)를 내면에 장착한 원통형 동체(2); 전술한 원통형 동체의 내부에 회전할수 있게 설치되고 중앙에 크랭크핀(15a)이 배치되는 도넛형 공간부(30)를 갖고 있으며 도넛 외주면에 방사상으로 돌출되게 형성되어 원통형 실린더(12)의 내주면과 회전 피스톤 사이에 다수의 독립된 흡압실을(A) 형성하는 다수의 방사상 날개판(17),(18)을 갖고 있고 내주면에 1개의 연결고리(32a),(32b)를 갖고 있는 2개의 도넛형 회전 피스톤(16a),(16b)을 상대적으로 회전할수 있게 결합시켜서 된 피스톤 블록(4); 및 전술한 회전 피스톤의 도넛형 공간부(30)를 선회하는 크랭크 핀(15a)이 배치되어 동체와 동축으로 설치된 크랭크축(15)과 전술한 크랭크 핀(15a)을 회전할 수 있게 결합되고 양 단부에 전술한 동체의 내치차(22a,22b)와 맞물려 회전할 수 있는 치수를 가진 고정된 외치차(42a,42b)를 갖고 있는 봉상 연결간(40) 및 전술한 봉상 연결간 (40)의 양측에 대향되게 방사상으로 돌출되여 전술한 2 회전 피스톤 (16a,16b)의 연결고리(32a,32b)에 유동핀(35a,35b)으로 전후진할 수 있게 결합되어 전술한 2회전 피스톤(16a),(16b)을 부등속 주기로 회전시키는 2개의 연결봉 (41a),(41b)등으로 구성된 작동장치(6)를 포함하는 동축구조 회전 피스톤을 이용한 유체 흡압장치.
2. 제1항에서, 2개의 회전 피스톤(16a,16b)에서 1개의 회전 피스톤에 형성된 날개판(17a, b, c, d), (18a, b, c, d)수가 N 개일 때 동체의 밀봉판(14a,b)에 장착된 내치차(22a,22b)와 크랭크의 봉상 연결간(40)에 장착된 외치차(40a,40b)의 치수비가 N : N-1로 구성되었음을 특징으로 하는 유체흡압장치.
3. 제1항에서, 각개 회전 피스톤(16a),(16b)의 방사상 날개판(17),(18)에 보강발(19a,19b)을 상호 겹칠수 있게 형성하여 전술한 날개판들이 상호 접근할 때 날개판(17),(18)들의 전술한 보강발(19a,19b)이 서로 겹쳐지게 되었음을 특징으로 하는 유체 흡압장치.