KR100375943B1 - 회전밸브를 이용한 유체이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베인을 갖는 로터와 요입홈을 갖는 회전밸브를 이용하여 각종 유체를 이송하는 펌프나 유량계 등 다양한 산업분야에 사용할 수 있도록 한 유체이송장치를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 하우징(2)상에 형성되는 입구와 출구를 갖는 유로(5)의 중앙에는 2개 이상의 베인(4)을 외연부에 갖는 로터(3)를 축설치하고, 로터(3)의 베인(4)은 유로(5)의 내연부와 밀접되며, 상기 유로(5)를 형성하는 하우징(2)에는 하나 이상의 요입홈(6)을 갖는 회전밸브(7)를 2개 이상 설치하며, 로터(3)와 회전밸브(7)는 각각 마스터기어(8)와 슬레이브기어(9)로 기어물림되어 연동할 수 있도록 구성하여 유체의 압축과정에서 금속마찰이 전혀 없으므로 내마모성 및 마찰손실이 거의 없고 압축 및 이송효율이 높은 유체이송장치를 제공할 수 있고, 회전 즉시 최고압에 도달하고, 모터의 경우 액압공급과 동시에 최대 토크까지 도달하므로 초고속 제어장치에 적합한 장치를 제공할 수 있으며, 또한 본 발명은 고압펌프, 수력모터 겸용으로 사용할 수 있으며, 간단한 일부장치의 추가로 정밀한 유량계로도 사용이 가능한 등 그 산업상 이용분야가 다대한 것이다.

Description

회전밸브를 이용한 유체이송장치{A fluid-conveying device using a rotary valve}

본 발명은 종래의 펌프계나 용적식 유량계에 적용되어 왔던 피스톤, 베인, 루츠, 기어 등과는 전혀 다른 메커니즘을 이용한 회전밸브를 이용한 유체이송장치를 제공코자 하는 것이다.

통상적으로 사용되고 있는 각종 유체이송장치는 다종이 안출, 사용되고 있다.

즉, 기존 피스톤 타입 유체이송장치의 경우는 그 구조가 복잡하고 부품수가 많아 생산단가가 고가인데 반하여 효율은 상대적으로 낮은 결점이 있었으며, 베인 타입의 경우는 베인이 실린더 벽을 압축하여 마찰저항이 증가하고 마모가 심해 수명이 짧다는 문제점이 있었고, 기어 타입의 경우는 기어가 서로 치차결합되어 회전하므로 마모가 심하고 작동유체의 한계가 있었던 것이다.

그리고 기존의 펌프, 모터들은 그 구조가 압축행정에서 강한 마찰을 일으키게 되어 있어 마모가 심하고 마찰손실 또한 크며 효율이 낮다는 단점을 안고 있으며, 기동 초기에는 거의 압력형성 또는 동력전달이 미미하다는 단점도 안고 있었던 것이다.

그리고 기존 유체이송장치의 경우는 펌프나 모터 등 한가지 용도로만 제작이 가능하여 상호 호환성을 갖지 못한다는 단점을 가지고 있었던 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같이 기존의 고압펌프, 수력모터 등과 같은 각종 유체이송장치가 갖는 제반 문제점을 일소할 수 있는 유체이송장치를 제공코자 하는 것으로서, 본 발명에서는 특히 내마모성 및 마찰손실이 거의 없으며 효율이 높은 유체이송장치를 제공코자 하며,

더불어 회전 즉시 최고압 및 최대 토크에 도달할 수 있는 유체이송장치를 제공코자 하며,

또한 본 발명은 고압펌프, 수력모터 겸용으로 사용할 수 있으며, 간단한 장치의 추가로 정밀한 유량계 등으로도 사용이 가능한 다용도로 활용될 수 있는 유체이송장치를 제공함에 본 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 보인 유체이송장치의 단면도

도 2는 본 발명의 요부 구성을 발췌한 단면도도 2a는 본 발명의 요부 구성을 발췌한 사시도

도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예를 보인 단면도

도 4는 본 발명의 작용상태를 순차적으로 보인 단면도

■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:유체이송장치 2:하우징

3:로터 4:베인

5:유로 6:요입홈

7:회전밸브 8:마스터기어

9:슬레이브기어 10:베어링

11:펄스타켓 12:펄스센서

즉, 본 발명은 하우징내에 설치된 축에 연결된 외부동력이나 유체의 압력에 의해 유체가 케이싱 내에 유입되면 공간부에 유체를 충만하고 유체의 압력에 의해 중앙의 로터가 반시계 방향으로 회전하고 그에 맞물려 상측에 회전밸브가 로터 외연부에 돌출된 유체이송 날개가 회전밸브의 홈에 끼워져 시계방향으로 연동하면서 유체를 송출한다.

이러한 메커니즘은 흡입된 유체를 로터와 회전밸브의 표면이 기밀을 유지하는 과정이 반복되면서 생기는 마찰저항을 받지 않고 로터와 회전밸브의 형상이 원통형이라 내구성이 뛰어나고 고장률이 적어 종래의 펌프계나 유적식 유량계에 적용되어 오던 단점들을 일소하게 되는 것이다.

이를 이하의 첨부도면과 함께 구체적으로 설명키로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 보인 유체이송장치(1)의 단면구성도이며, 도 2는 본 발명의 세로방향 단면도, 도 2a는 본 발명의 요부 구성을 발췌한 사시도 등으로서,

본 발명에서 제공하는 유체이송장치(1)는 하우징(2)의 중앙부에 모터(미도시) 등의 동력원에 의하거나 또는 이송되는 유체의 압력 등에 의하여 회전가능한 로터(3)가 축설치되고, 상기 로터(3)의 외연부에는 베인(4)이 2개 이상 동일 간격을 두고 형성된다.

상기 베인(4)은 필요에 따라서는 별도로 형성하여 로터(3)에 체결식으로 결합하는 것도 가능하다.

그리고 하우징(2)에 형성되는 유로(5)의 일측으로는 길이방향으로 요입홈(6)을 갖는 원통체의 회전밸브(7)를 2개 축설치하여 로터(3)와 같이 회전구동이 가능토록 로터(3)의 일측에는 마스터기어(8)를 축고정하여 상기 마스터기어(8)와 회전밸브(7) 일측에 축고정된 슬레이브기어(9)가 상호 기어물림되어 상호 역방향으로 회전할 수 있도록 한다.

즉, 상기 로터(3)가 도 2a에서 보는 바와 같이 반시계 방향으로 회전하면 로터(3)와 동축 상에 축고정된 마스터기어(8)가 반시계 방향으로 회전하게 되고, 상기 마스터기어(8)와 기어물림된 슬레이브기어(9)와 동축에 축고정된 회전밸브(7)는 시계 방향으로 회전할 수 있도록 구성하는 것이다.

상기 로터(3)의 외연부와 회전밸브(7)의 외연부는 상호 밀접 상태에서 회전을 하게 되며, 로터(3) 상에 형성된 베인(4)이 회전밸브(7)를 경유할 시는 요입홈(6)으로 개재되면서 연속회전이 가능하도록 설계된다.

상기 회전밸브(7) 상의 요입홈(6)은 도 2에서 보는 바와 같이 원형의 단면을 갖는 회전밸브(7)에 개략 사다리꼴로 절삭가공하여 형성하거나 도 3과 같이 원형의 단면을 갖는 회전밸브(7)에 원호형으로 절삭가공하여 형성할 수 있으며,도 2와 같이 베인(4)이 2개인 경우에는 요입홈(6)을 일측에 하나만 형성하고, 도 3과 같이 베인(4)이 3개인 경우에는 2개를 형성토록 한다.

상기 로터(3)와 회전밸브(7)는 각각 하우징(2)의 양단에서 베어링(10)으로 축지지된다.

그리고 필요에 따라서는 상기 로터(3)의 후단에 펄스타켓(11)을 축고정하여 하우징(2) 일측에 설치되는 펄스센서(12)로 센싱하여 유량계 등으로도 활용할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 유체이송장치(1)는 각종 모터와 같은 구동원에 의하여 로터(3)를 회전구동하여 유체를 소정 압력으로 이송할 수 있으며, 역으로 유체에 의하여 로터(3)를 회전시켜 회전되는 로터(3)에 의하여 회전수를 체킹하여 유량계 등으로도 활용할 수 있는 등 그 응용범위는 광범위한 것으로서, 이의 작용을 이하에 보다 구체적으로 설명키로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서는 로터(3)를 모터 등과 연결하여 유체를 이송하는 경우를 예를 들어 설명키로 한다.

모터 등과 같은 구동원에 의하여 로터(3)가 도 4와 같이 반시계 방향으로 회전을 하게 되면, 상기 로터(3)의 마스터기어(8)와 기어물림된 회전밸브(7)는 이와 역방향, 즉 시계방향으로 회전하게 된다.

이러한 로터(3)와 회전밸브(7)의 회전구동에 의하여 유로(5)의 입구를 통하여 유입된 유체는 로터(3)가 회전함에 따라 베인(4)과 하우징(2)이 형성하는 유로(5)를 통하여 유체가 이송이 이루어지는데, 이때 로터(3)의 베인(4)과 반대쪽에 부착된 회전밸브(7)는 로터(3)의 외연부와 밀접한 상태에서 폐쇄상태가 되어 유체는 베인(4)쪽으로 이송되고, 점차적으로 로터(3)가 회전을 지속함에 따라 유로(5)를 통하여 유체는 유로(5)의 출구쪽으로 이송이 이루어지고, 유로(5)의 입구쪽 회전밸브(7)는 개방상태로, 그리고 출구쪽 회전밸브(7)는 로터(5)와 폐쇄상태로 전환되어 유체가 출구쪽에 이르렀을 때 역류되지 않고 이송이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 로터(3)와 회전밸브(7)의 연동작동시 로터(3)상의 베인(4)이 회전밸브(7)상을 경유할 수 있는 것은 베인(4)이 회전밸브(7)를 경유하는 시점에는 회전밸브(7)의 요입홈(6) 부위가 위치하기 때문에 가능한 것이다.

그리고 이러한 작용은 구동원을 이용하여 로터(3)를 구동시키지 않고 유체를 유로(5)를 통하여 이송할 경우는 유량계 등으로 이용할 수 있는 것이며, 이때는 로터(3) 후측에 도 1과 같이 펄스타켓(11)을 설치하여 펄스센서(12)로 로터(3)의 회전수를 측정하여 유량계로 사용할 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에서 제공하는 회전밸브를 이용한 유체이송장치는 다음과 같은 다수의 효과를 제공하게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 유체의 압축과정에서 금속마찰이 전혀 없으므로 내마모성 및마찰손실이 거의 없고 압축 및 이송효율이 높다.

그리고 회전 즉시 최고압에 도달하고, 모터의 경우 액압공급과 동시에 최대 토크까지 도달하므로 초고속 제어장치에 적합하며, 필요한 상용압력에 따라서 차이는 있지만 200㎏/㎠ 미만의 용도라면 특별한 열처리가 필요 없으며 보통의 재료(비철금속 포함)로서 가공하여도 가능하다.

또한 본 발명은 단일 제품만으로도 고압펌프, 수력모터 겸용으로 사용할 수 있으며, 간단한 일부 장치의 추가로 정밀한 유량계로도 사용이 가능한 등 그 산업상 이용분야가 다대한 등 그 기대되는 효과가 극히 우수한 매우 획기적인 발명이다.

Claims (1)

1. 하우징(2)상에 형성되는 입구와 출구를 갖는 유로(5)의 중앙에는 2개 이상의 베인(4)을 외연부에 갖는 로터(3)를 축설치하고;

   상기 로터(3)의 베인(4)은 유로(5)의 내연부와 밀접되며, 상기 유로(5)를 형성하는 하우징(2)에는 하나 이상의 사다리꼴 내지는 원호형의 요입홈(6)을 갖는 원통체로 이루어진 회전밸브(7)를 2개 이상 설치하고,

   상기 로터(3)와 회전밸브(7)의 일측 단부에는 각각 마스터기어(8)와 슬레이브기어(9)를 축고정시켜 기어물림되도록 하여 상호 역방향으로 회전할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 회전밸브를 이용한 유체이송장치.