KR100421643B1 - 유체 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 압축 이송해 주는 유체 펌프에 관한 것으로, 구동축을 통하여 회전력을 제공하는 모터와; 격벽으로 연결되는 동심 원통으로 이루어진 내/외부 케이싱과, 상기 격벽이 형성된 외부 케이싱의 일측에 유입구와 유출구가 상기 격벽을 중심으로 분리되어 대향 형성된 중앙 케이싱과; 상기 중앙 케이싱의 양측단에 결합되는 제 1 및 제 2커버 케이싱과; 상기 구동축의 제 1 및 제 2커버 케이싱 측에 축 결합되어 서로 다른 편심 거리 및 각을 발생하는 제 1 및 제 2캠과; 그 중심이 상기 제 1캠에 축 결합되어 상기 제 1커버 케이싱의 내측에 설치되는 제 1로터 디스크와, 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 1로터 디스크의 일면에 그 일단이 형성된 적어도 1개 이상의 베인으로 이루어진 제 1로터와; 그 중심이 상기 제 2캠에 축 결합되어 상기 제 2커버 케이싱의 내측에 설치되는 제 2로터 디스크와, 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 2로터 디스크의 일면에 그 일단이 형성된 적어도 1개 이상의 베인으로 이루어져, 각 베인의 내측이 상기 제 1로터 각 베인의 외측에 위치하는 제 2로터로 구성된다.

Description

유체 펌프{Hydraulic Pump}

본 발명은 유체 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체를 압축 이송해 주는 유체 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 유체 펌프는 크게 나누어, 기어펌프(gear pump), 베인 펌프(vane pump), 액시얼 피스톤 펌프(axial piston pump), 레이디얼 피스톤 펌프(radial piston pump) 등으로 구분할 수 있다.

상기 기어 펌프는 케이싱 내에 상호 물림을 하고 있는 기어의 회전에 의하여, 기어의 치(齒) 홈에 들어온 유체를 토출하는 원리를 이용한 펌프이다.

상기 베인 펌프는 케이싱(캠링)내의 로터가 회전함에 따라 2개의 베인 사이에 들어온 유체를 토출하는 방식을 이용하는 펌프이다.

상기 액시얼 피스톤 펌프는 축 방향으로 배치된 여러 개의 피스톤을 왕복 운동시켜 유체를 토출시키는 방식의 펌프이다.

상기 레이디얼 피스톤 펌프는 반경 방향으로 배치된 여러 개의 피스톤을 왕복 운동시켜 펌프 작용을 한다.

상기 외에도, 2∼3개의 나사가 물려 있는 기구에 의하여 송출시키는 나사 펌프(screw pump)와 크랭크형 또는 캠형의 왕복동 펌프가 있다.

상기 펌프 중에서 베인 펌프(vane pump)는 다른 종류의 펌프에 비하여 크기가 작으면서 저소음의 특성과 베인의 마모에 의한 이송량 감소가 적기 때문에 많은 분야에 적용하여 사용하고 있는 실정이다.

상기와 같은 특징으로 갖는 베인 펌프류 중에서 출원번호 10-1999-0015350호로 1999년 4월 29일에 출원된 "유체 펌프'를 도 1에 나타내었으며, 도 1에서 보는 바와 같이 종래의 펌프는 모터의 회전축에 대해서 편심되게 설치되어 모터의 회전으로 편심 회전하는 캠샤프트(240), 외측 케이싱(210)의 내측에 설치되고, 로터(220)와 로터(220)의 내벽 안쪽에서 체결되어 상기 로터(220)의 편심량을 제어하는 3개의 크랭크샤프트(250), 상기 3개의 크랭크샤프트(250)에 결합되어 캠샤프트(240)의 편심 회전에 의해 일정 궤도를 따라 공전 운동을 하고 가이드뱅크(225)가 로터(220)의 원주형 홈 내에 위치하도록 오목한 홈(221)이 형성된 로터(220), 상기 로터(220)의 상부 측에 위치하며, 상기 외측 케이싱(210)과 일체로 되어 유체의 흡입과 토출을 분리하는 역할을 하는 가이드뱅크(225), 상기 로터(220)와 로터(220)의 외벽과의 사이에서 제 1유체실(222)을 형성하고, 상기 가이드 뱅크(225)의 좌우로 유체의 출입 통로를 가지는 외측 케이싱(210), 상기 외측 케이싱(210)과 결합되어 펌프의 몸체를 형성하는 사이드커버(230), 상기 사이드 커버(230)와 일체로 되어 상기 로터(220)와 로터(220)의 내벽과의 사이에서 제 2유체실(223)을 형성하는 내측 케이싱(210a)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 유체 펌프는 다음과 같이 동작한다.

도 2에서 보면, 외측 케이싱(210)과 로터(220)사이에서의 유체의 유입, 압축 및 토출 행정을 나타낸다. 모터의 회전축에 대해서 편심되어 설치된 캠샤프트(240)가 표시된 화살표 방향으로 편심 회전하면 로터(220)는 3개의 크랭크샤프트(250)에 체결되어 공전운동을 한다. 즉, 로터(220)는 3개의 크랭크샤프트(250)에 잡혀 외측케이싱(210)의 내경을 궤도로 하여 공전운동을 하는 것이다. 이 경우 외측 케이싱(210)의 내벽과 로터(220)의 외벽이 접촉되지 않고 미세한 간격을 유지하면서 운동한다.

따라서, 상기 외측케이싱(210)과 로터(220) 사이에 형성된 제 1유체실(222)로 유체가 흡입구(211)를 통해서 유입되면, 상기 로터(220)의 궤도에 따른 공전운동에 의해 유체는 흡입, 압축, 팽창 및 토출되는 과정이 반복되고, 이에 따라 유체의 이동이 발생한다.

그리고, 로터(220)와 내측 케이싱(210a)사이에서의 유체의 이동은 상기 도 2에서와 마찬가지로 모터의 회전축으로 캠샤프트(240)가 편심회전을 하면 로터(220)는 3개의 크랭크샤프트(250)에 잡혀 일정한 궤도를 따라 공전운동을 한다. 따라서 로터(220)와 내측 케이싱(210a)사이에 형성된 제 2유체실(223)로 유체가 유입되면 상기 로터(220)의 공전 운동에 의해 유체는 흡입, 압축, 및 토출되는 과정을 반복하게 된다.

상기 외측 케이싱(210)과 로터(220)사이에서의 유체의 유입, 압축 및 토출행정과 로터(220)와 내측 케이싱(210a)사이에서의 유체의 이동은 서로 동시에 일어난다. 다시 말하면, 상기 외측 케이싱(210)과 로터(220)사이의 제 1유체실(222)로 유체가 유입되는 동시에 로터(220)와 내측 케이싱(210a)사이의 제 2유체실(223)에 있던 유체는 토출되는 것이다.

상기와 같이 구성되어 작용하는 종래의 유체 펌프는 상대적으로 편심폭이 크기 때문에 진동과 소음 발생이 심하게 일어나며, 특히 상기 가이드 뱅크에 의한 베인의 상하 운동은 안내 지지할 수 있으나, 좌우로 발생하는 유동에 대응할 수 없는 문제점을 안고 있었다.

그리고, 도 3 및 도 4에 나타낸 또 다른 종래의 롤베인 타입의 유체 펌프는 본체(81)를 구성하는 케이싱(88) 상에 형성된 흡입공(811)과 배출공(812) 상간을 격벽(89)에 의해 제 1 및 제 2유체 이송 공간(810, 810a)으로 구분 형성하고, 상기 제 1 및 제 2유체 이송 공간(810, 810a) 상에는 구동 모터의 원동축(83)에 편심되게 축 설치된 캠(84)과 연결되어 공전 운동을 하는 로터(도면에 도시되지 않음)와 일체로 구성된 2개의 롤베인(87, 87a)을 개재시켜 공전 운동으로 유체를 이송하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 종래의 롤베인 타입의 유체 펌프는 도 4에 나타낸 바와 같이, 케이싱(88)에 형성되는 제 1 및 제 2유체 이송 공간(810, 810a)과 롤베인(87, 87a)사이에서의 유체 유입, 압축, 토출 행정이 이루어진다.

구동 모터가 구동하여 원동축(83)이 회전 구동되면, 상기 원동축(83)에 편심 설치된 캠(84)이 반시계 방향으로 편심 회전하고, 이에 베어링(도면에 도시되지 않음)이 개재되어 연결된 로터가 동시에 편심 공전 운동을 하므로 로터와 연결된 롤베인(87, 87a)도 편심 공전 운동을 한다.

따라서, 상기 제 1 및 제 2유체 이송 공간(810, 810a)으로 유체가 흡입공(811)을 통하여 유입되면 롤베인(87, 87a)의 궤도에 따른 공전 운동에 의해 유체는 제 1 및 제 2유체 이송 공간(810, 810a) 상에서 각각 유체의 흡입, 압축, 팽창, 토출되는 과정이 반복되어 유체의 이송이 이루어지는 것이다.

상기 구성과 같이 이루어지는 종래의 롤베인 타입의 유체 펌프는흡입공(811)을 통하여 유입된 유체가 제 1 및 제 2유체 이송 공간(810, 810a)을 통하여 분할 유입되어 이송이 이루어지므로 유체 이송 공간을 제공하는 케이싱(88)의 내부 공간이 격벽(89)에 의하여 분할되어 있어서 상기 캠(84)의 편심 범위는 케이싱(88)의 내부 공간 반경에 대하여 1/2 정도로 국한되기 때문에 동일한 크기의 유체 펌프를 제작할 경우에 편심 정도의 감소에 따른 진동과 소음의 감소에 대한 효과는 있어도 상대적으로 유체의 이송량이 저하되는 문제점을 안고 있으며, 상기 격벽(89)을 형성하기 위한 연삭 작업이 매우 어렵기 때문에 생산성이 저하되는 문제점을 안고 있었다.

따라서, 상기 구조와 같은 형식의 베인 펌프의 유체의 이송량을 증대시키기 위해서는 케이싱(88)과 롤베인(87, 87a)의 크기를 증대시켜서 제작하는 수밖에 없는 것이다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 유체 펌프가 동작할 때에 발생하는 진동과 소음을 줄이면서 펌프 전체 크기에 대한 최대한 많은 양의 유체를 이송할 수 있는 유체 펌프를 제공하는데 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 유체 펌프 구조를 설명하기 위한 예시도.

도 3 및 도 4는 다른 종래 유체 펌프의 구조를 설명하기 위한 예시도.

도 5는 본 발명에 따른 유체 펌프의 구조를 설명하기 위한 횡단면도.

도 6은 본 발명에 따른 유체 펌프의 구조를 설명하기 위한 종단면도.

도 7은 본 발명에서 제 1로터의 구조를 설명하기 위한 측면도(A) 및 정단면도(B).

도 8은 본 발명에서 제 2로터의 구조를 설명하기 위한 측면도(A) 및 정단면도(B).

도 9는 본 발명에서 케이싱, 제 1 및 제 2로터의 편심 이동과 상대적 크기를 비교 설명하기 위한 설명도.

도 10은 본 발명에 따른 유체 펌프의 동작을 설명하기 위한 동작도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 케이싱 20 : 제 1로터

22 : 제 2로터 30 : 모터

31 : 구동축

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구동축을 통하여 회전력을 제공하는 모터와; 동심원통으로 이루어진 내/외부 케이싱과, 상기 내부 케이싱과 외부 케이싱간에 반경 방향으로 형성된 격벽으로 이루어지며, 상기 격벽이 형성된 외부케이싱의 일측에 유체의 유입과 유출이 이루어지는 유입구와 유출구가 상기 격벽을 중심으로 분리되어 대향 형성된 중앙 케이싱과; 그 중심부에 상기 모터의 구동축을 수용하기 위한 중공부가 형성되어 상기 중앙 케이싱의 양측단에 결합되는 제 1 및 제 2커버 케이싱과; 상기 구동축의 제 1커버 케이싱 측에 축 결합되어 편심 회전력을 발생하는 제 1캠과; 상기 구동축의 제 2커버 케이싱 측에 축 결합되어 상기 제 1캠과 위상차를 갖는 편심 회전력을 발생하는 제 2캠과; 그 중심이 상기 제 1캠에 축 결합되어 상기 제 1커버 케이싱의 내측에 설치되는 제 1로터 디스크와, 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 1로터 디스크의 일면에 그 일단이 형성된 적어도 1개 이상의 베인으로 이루어진 제 1로터와; 그 중심이 상기 제 2캠에 축 결합되어 상기 제 2커버 케이싱의 내측에 설치되는 제 2로터 디스크와, 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 2로터 디스크의 일면에 그 일단이 형성된 적어도 1개 이상의 베인으로 이루어져, 각 베인의 내측이 상기 제 1로터 각 베인의 외측에 위치하는 제 2로터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프를 제공한다.

상기 제 1 및 제 2커버 케이싱과 상기 제 1 및 제 2로터 디스크의 접촉면에 장착되어, 상기 제 1 및 제 2로터의 원활한 회전을 가능하게 해 주는 다수의 측면 지지 베어링을 더 포함하고, 상기 측면 지지 베어링은 제 1 및 제 2로터 디스크에 장착되는 로터 베어링과, 상기 로터 베어링의 중심에 대하여 상기 제 1캠의 편심 정도와 동일하게 그 중심이 편심되어 제 1 및 제 2커버 케이싱의 내측면에 장착되는 커버 베어링과, 상기 로터 베어링과 커버 베어링을 서로 연결하기 위하여 크랭크 형태로 이루어진 크랭크축으로 구성된다.

상기 구동축의 종단과 제 2커버 케이싱의 접촉부위에 장착되어, 상기 구동축을 안정적으로 지지해 주는 축 베어링을 더 포함하며, 상기 구동축과 상기 내부 케이싱의 내면 사이에 장착되어, 상기 내부 케이싱을 안정적으로 지지해 주는 지지 베어링을 더 포함하고, 상기 제 1캠과 제 1로터사이에 장착되어 제 1캠의 회전력으로 상기 제 1로터를 공전시켜 주는 제 1캠 베어링을 더 포함한다.

상기 제 2캠과 제 2로터사이에 장착되어 제 2캠의 회전력으로 상기 제 2로터를 공전시켜 주는 제 2캠 베어링을 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2캠을 상기 구동축에 키 결합을 통하여 고정시키기 위한 제 1 및 제 2키를 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2캠은 상기 구동축을 중심으로 180도로 대향되면서 동일한 편심 거리를 가진다.

상기 제 1 및 제 2로터는 각각 내외측 2개의 베인으로 구성되며, 제 1로터의 내측 베인 반경은 상기 내부 케이싱의 반경에 제 1캠의 편심 거리를 합한 거리이고, 제 2로터의 내측 베인 반경은 상기 제 1로터의 내측 베인 반경에 제 1캠의 편심 거리 2배를 합한 거리이고, 제 1로터의 외측 베인 반경은 상기 제 2로터의 내측 베인 반경에 제 1캠의 편심 거리 2배를 합한 거리이고, 제 2로터의 외측 베인 반경은 상기 제 1로터의 외측 베인 반경에 제 1캠의 편심 거리 2배를 합한 거리이고, 상기 외부 케이싱의 내부 반경은 상기 제 2로터의 외측 베인의 반경에 제 1캠의 편심 거리를 합한 거리로 이루어진다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 대향 편심된 로터의 상호 작용에 의하여 형성되는 공간의 변화를 이용하여 유체를 이송하기 때문에 유체 펌프의 크기에 대한유체 이송량이 상대적으로 많아지고, 유체 이송량에 대하여 상대적으로 편심량이 적어서 진동과 소음 발생량이 감소하는 이점이 있는 것이다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 유체 펌프의 구조를 설명하기 위한 횡단면도, 도 6은 본 발명에 따른 유체 펌프의 구조를 설명하기 위한 종단면도, 도 7은 본 발명에서 제 1로터의 구조를 설명하기 위한 측면도(A) 및 정단면도(B), 도 8은 본 발명에서 제 2로터의 구조를 설명하기 위한 측면도(A) 및 정단면도(B), 도 9는 본 발명에서 케이싱, 제 1 및 제 2로터의 편심 이동과 상대적 크기를 비교 설명하기 위한 설명도, 도 10은 본 발명에 따른 유체 펌프의 동작을 설명하기 위한 동작도이다.

본 발명에 따른 유체 펌프는 회전 구동력을 발생하는 모터(30), 상기 모터(30)의 구동축(31)에 장착되어 회전하면서 서로 대향 편심각을 발생하는 제 1 및 제 2캠(34, 36), 상기 제 1 및 제 2캠(34, 36)에 각각 장착되어 상호 접근 및 분리에 발생하는 공간의 위치 변화를 이용하여 유체를 이송하는 제 1 및 제 2로터(20, 22)와, 상기 제 1 및 제 2로터(20, 22)가 그 내부에 장착되는 케이싱(10)으로 구성된다.

상기 케이싱(10)은 그 중심부에 상기 구동축(31)을 수용하기 위한 중공부가 형성되어 구동축(31)의 일단 즉, 모터(30) 쪽에 장착되는 제 1커버 케이싱(10c); 상기 제 1커버 케이싱(10c)에 대향되어 상기 구동축(31)의 타단에 장착되는 제 2커버 케이싱(10d)과; 상기 제 1커버 케이싱(10c)과 제 2커버 케이싱(10d)의 사이에 장착되며, 동심 원통형으로 이루어지는 내부 케이싱(10b) 및 외부 케이싱(10a)과; 상기 내부 케이싱(10b)과 외부 케이싱(10a)의 사이에 반경 방향으로 형성되어 서로를 연결시켜 주면서, 내부 케이싱(10b)이 외부 케이싱(10a)에 의하여 지지되도록 하고, 서로에 의하여 형성되는 공간을 유체가 유입되는 부분과 유출되는 부분으로 분리시켜 주는 격벽(10e)과; 상기 격벽(10e)을 중심으로 상기 외부 케이싱(10a)에 서로 대향되도록 형성되어 유체가 유입 및 유출되는 유입구(10f) 및 유출구(10g)로 이루어진다.

외부 케이싱(10a) 및 내부 케이싱(10b) 등으로 이루어진 중앙 케이싱과 상기 제 1 및 제 2커버 케이싱(10c, 10d)의 결합은 제 1 및 제 2커버 케이싱(10c, 10d)의 가장자리 위치에 각각 형성된 다수의 나사 구멍을 통하여 다수의 케이싱 볼트(10i)로 체결된다.

상기 외부 케이싱(10a)의 외측면에는 유체의 이송에 따라 발생되는 열을 방열하기 위한 다수의 방열 핀(10h)이 형성되어 있으며, 상기 유입구(10f) 및 유출구(10g)가 형성된 반대편에는 본 발명의 유체 펌프를 다른 물체에 장착 고정하기 위한 브라켓(도면에 미 도시함)이 형성되어 있다.

상기 제 2커버 케이싱(10d)의 중앙에는 상기 구동축(31)의 타단을 지지해 주기 위한 축 베어링(32)이 장착되는 공간이 형성되어 있어, 상기 축 베어링(32)에 의하여 구동축(31)의 타단이 안정적으로 회전하도록 해 준다.

그리고, 상기 외부 케이싱(10a)에 격벽(10e)을 통하여 지지되는 내부 케이싱(10b)이 제 1 및 제 2로터(20, 22)에 의한 유체의 이송으로 발생하는 압력에 보다 안정적으로 대항하여 형태를 유지하도록 상기 내부 케이싱(10b)의 중공부에는 상기 구동축(31)과 축 결합되는 지지 베어링(33)이 장착되어 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2커버 케이싱(10c, 10d)의 내측면 가장 자리 부분에는 아래에 설명하는 제 1 및 제 2로터(20, 22)와의 안정 결합을 위하여, 상기 제 1 및 제 2로터(20, 22)에 장착된 제 1 및 제 2로터 베어링(40, 42)과 크랭크 형태로 이루어진 제 1 및 제 2크랭크 축(41, 43)으로 결합되는 제 1 및 제 2커버 베어링(44, 46)이 장착되는 공간이 형성되어 있으며, 이에 장착되는 상기 제 1 및 제 2로터 베어링(40, 42)과 제 1 및 제 2커버 베어링(44, 46)은 제 1 및 제 2크랭크 축(41, 43)에 의하여 상기 제 1 및 제 2로터(20, 22)가 동작할 때에 상기 제 1 및 제 2커버 케이싱(10c, 10d)에 안정적으로 지지되면서 회전하도록 하는 역할을 하는 것이다.

여기서, 상기 제 1 및 제 2크랭크 축(41, 43)의 축 중심간의 거리 즉, 상기 제 1 및 제 2커버 베어링(44, 46)과 제 1 및 제 2로터 베어링(40, 42)의 각 중심간의 거리는 구동축(31)의 중심 즉, 축 중심(Cc)과 제 1센터(C1)간 또는 제 2센터(C2)간의 거리와 동일한 거리를 유지하도록 되어 있다.

여기서, 상기 축 중심(Cc)은 상기 구동축(31)의 중심이며, 이 중심은 상기 외부 케이싱(10a)과 내부 케이싱(10b)의 중심과 동일하며, 상기 제 1센터(C1)는 상기 제 1로터(20)의 중심을 의미하고, 상기 제 2센터(C2)는 상기 제 2로터(22)의 중심을 의미한다.

그리고, 본 발명에서 의미하는 편심 정도는 상기 제 1센터(C1) 및 제 2센터(C2)와 축 중심(Cc)간의 거리에 의하여 발생하는 편심량을 의미하며, 상기 제 1 및 제 2로터(20, 22)의 편심 방향은 180도의 위상차를 유지하도록 되어 있다.

상기 제 1 및 제 2커버 베어링(44, 46), 제 1 및 제 2로터 베어링(40, 42), 제 1 및 제 2크랭크 축(41, 43)은 보다 안정적인 동작을 위하여 적어도 3개 이상이 등간격으로 설치되어야 하는데, 본 발명의 실시예에서는 120도의 간격으로 각 3개씩 설치되어 있다.

상기 제 1캠(34)은 상기 구동축(31)의 일단 즉, 모터(30) 쪽에 장착되어 축 중심(Cc)에 대하여 그 중심인 제 1센터(C1)가 일정 거리만큼 편심 장착되어 회전하는 것이며, 상기 제 2캠(36)은 상기 구동축(31)의 타단에 장착되어 축 중심(Cc)에 대하여 그 중심인 제 2센터(C2)가 상기 제 1캠(34)과 동일한 편심 거리이면서 서로 대향 즉, 180도의 위상차를 발생하도록 편심 장착되어 회전한다.

그리고, 상기 구동축(31)과 제 1 및 제 2캠(34, 36)은 각각 제 1 및 제 2키(31a, 31b)에 의하여 축 고정된다.

상기 제 1 및 제 2캠(34, 36)에는 각각 제 1 및 제 2캠 베어링(35, 37)이 장착되며, 이 제 1 및 제 2캠 베어링(35, 37)은 제 1 및 제 2로터(20, 22)가 축 중심(Cc)을 중심으로 하면서 축 중심(Cc)과 제 1센터(C1) 또는 제 2센터(C2)간의 회전 반경을 갖는 공전 운동을 할 수 있는 구동력을 전달하는 역할을 한다.

상기 제 1 및 제 2캠(34, 36)에 각각 장착되어 상기 설명과 같이 공전 운동을 하는 제 1 및 제 2로터(20, 22)는 다음과 같이 구성된다.

본 발명의 실시예로 예시된 제 1 및 제 2로터(20, 22)는 각 2개의 베인으로 구성된 것을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

상기 제 1로터(20)는 그 중심이 상기 제 1캠(34)에 상기 제 1캠 베어링(35)을 통하여 축 결합되어 상기 제 1커버 케이싱(10c)의 내측에 설치되는 제 1로터 디스크(20c)와, 동심 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 1로터 디스크(20c)의 일면에 그 일단이 형성된 제 1-1 및 제 1-2베인(20a, 20b)으로 이루어진다.

상기 제 1로터 디스크(20c)의 다른 면 즉, 제 1커버 케이싱(10c)에 접하는 면의 가장자리에는 상기 제 1로터 베어링(40)이 장착되기 위한 3개의 제 1로터 베어링 수용부(20e)가 120도 간격으로 형성되어 있다.

상기 제 2로터(22)는 그 중심이 상기 제 2캠(36)에 상기 제 2캠 베어링(37)을 통하여 축 결합되어 상기 제 2커버 케이싱(10d)의 내측에 설치되는 제 2로터 디스크(22c)와, 동심 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 2로터 디스크(22c)의 일면에 그 일단이 형성된 제 2-1 및 제 2-2베인(22a, 22b)으로 이루어진다.

상기 제 2로터 디스크(22c)의 다른 면 즉, 제 2커버 케이싱(10d)에 접하는 면의 가장자리에는 상기 제 2로터 베어링(42)이 장착되기 위한 3개의 제 2로터 베어링 수용부(22e)가 120도 간격으로 형성되어 있다.

한편, 상기 각 구성 요소들의 상대적 크기를 설명하기 위하여, 제 1 및 제 2로터(20, 22)의 각 중심(C1, C2)을 외부 및 내부 케이싱(10a, 10b)의 축 중심(Cc)에 이동시켜 놓고 즉, 편심이 아닌 동심 상에서 서로 비교한 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9에서 L₁, L₂(도 9에서는 "L_1,2"로 표시함)는 각 축 중심(Cc)에서 제 1 및 제 2센터(C1, C2)간의 거리를 의미하며, L₁₂는 상기 L₁과 L₂를 합한 즉, 제 1센터(C1) 및 제 2센터(C2)간의 거리를 의미하며, t는 각 베인의 두께를 의미한다.

각 구성 요소의 내외면 반경은 다음과 같다.

R_1o: 내부 케이싱(10b) 외반경,

R_2i: 제 1-1베인(20a)의 내반경, R_2o: 제 1-1베인(20a)의 외반경,

R_3i: 제 2-1베인(22a)의 내반경, R_3o: 제 2-1베인(22a)의 외반경,

R_4i: 제 1-2베인(20b)의 내반경, R_4o: 제 1-2베인(20b)의 외반경,

R_5i: 제 2-2베인(22b)의 내반경, R_5o: 제 2-2베인(22b)의 외반경,

R_6i: 외부 케이싱(10a)의 내반경

보다 상세히 설명하면, 상기 제 1-1베인(20a)의 내측면 반경(R_2i)은 상기 축 중심(Cc)을 중심으로 상기 내부 케이싱(10b)의 외측면 반경(R_1o)에 상기 L₁을 더한 거리이며, 상기 제 2-2베인(22b)의 외측면 반경(R_5o)은 상기 외부 케이싱(10a)의 내측면 반경(R_6i)에서 L₂를 뺀 거리이다.

상기 제 2-1베인(22a)의 내측면 반경(R_3i)은 상기 제 1-1베인(20a)의 외측면 반경(R_2o)에 L₁₂를 더한 거리이며, 상기 제 1-2베인(20b)의 내측면 반경(R_4i)은 상기 제 2-1베인(22a)의 외측면 반경(R_3o)에 L₁₂를 더한 거리이다.

따라서, 상기 각 베인들이 축 중심(Cc)을 중심으로 공전 운동을 할 때에 어느 한 지점은 각 제 1센터(C1) 또는 제 2센터(C2)의 편심 거리(L₁, L₂)를 반경으로 하여 회전하는 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유체 펌프의 동작을 도 10을 참조하여 설명한다.

모터(30)가 동작하여 구동축(31)이 회전하면, 상기 구동축(31)에 각각의 중심(C1, C2)이 L₁(또는 L₂)만큼 편심된 제 1 및 제 2캠(34, 36)이 편심 회전한다.

상기와 같이 제 1 및 제 2캠(34, 36)이 편심 회전하면, 제 1 및 제 2캠 베어링(35, 37)에 의하여 회전력을 전달받는 제 1 및 제 2로터(20, 22)가 축 중심(Cc)을 중심으로 하여 L₁(또는 L₂)을 반경으로 하여 공전한다.

상기와 같이 제 1 및 제 2로터(20, 22)가 외부 케이싱(10a)과 내부 케이싱(10b) 사이의 공간에서 공전하면, 각 로터의 각 베인들의 내외면과 외부 케이싱(10a)의 내면, 내부 케이싱(10b) 외면간에 서로 접근/분리 과정이 순환적으로 발생하면서, 각 대향하는 면들과 제 1 및 제 2로터 디스크(20c, 22c)의 내면에 의한 밀폐 공간이 형성되고, 이렇게 형성된 밀폐 공간은 축 중심(Cc)을 중심으로 회전하는 현상이 발생한다.

다시 말하면, 도 10(A)에서 보는 바와 같이, 유입구(10f)를 통하여 유입되는 유체는 제 1-1베인(20a)의 외면과 제 2-1베인(22a)의 내면 사이에 형성되기 시작하는 공간과 제 1-2베인(20b)의 외면과 제 2-2베인(22b)의 내면 사이에 형성되기 시작하는 공간에 유입되고, 도 10(B)와 같이 상기 공간의 유입구(10f) 쪽이 밀폐되기 시작하면서, 도 10(C)와 같이 상기 공간의 유입구(10f) 쪽이 완전히 밀폐되고, 동시에 유출구(10g) 쪽이 개방되기 시작하면서, 도 10(D)와 같이 상기 공간의 유출구(10g) 쪽이 완전 개방되어 공간의 이동에 따라 이송되던 유체가 유출구(10g)로 유출되는 것이다.

상기 도 10에서는 제 1-1베인(20a)의 외면과 제 2-1베인(22a)의 내면 사이에 형성되는 공간과 제 1-2베인(20b)의 외면과 제 2-2베인(22b)의 내면 사이에 형성되는 공간만을 이용하여 설명하였으나, 상기 공간의 형성과 180도의 위상차를 두고, 내부 케이싱(10b)의 외면과 제 1-1베인(20a)의 내면, 제 2-1베인(22a)의 외면과 제 1-2베인(20b)의 내면, 제 2-2베인(22b)의 외면과 외부 케이싱(10a)의 내면사이에도 상기 설명과 같은 작용을 하는 공간이 형성되어 유체를 이송시켜 준다.

상기와 같이 본 발명은 외부 케이싱(10a)의 크기에 따라 유체 펌프의 크기가 결정되고, 따라서 외부 케이싱(10a)과 내부 케이싱(10b)사이에 형성되는 공간 전체를 이용하여 유체의 이송이 이루어지기 때문에 유체 펌프의 크기에 대하여 유체 이송량이 최대한 증대된다.

그리고, 동일한 양의 유체를 이송하기 위한 펌프의 크기를 고려하면 상기 제 1센터(C1) 및 제 2센터(C2)의 편심 거리를 보다 짧게 할 수 있으므로, 유체 펌프의 진동 및 소음의 정도가 거의 편심량에 의하여 결정된다고 보면 상대적으로 본 발명에 따른 유체 펌프는 보다 적은 진동과 소음이 발생하는 것이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 유체 펌프를 구성하는 케이싱의 내부 공간을 형성하는 내외면과 대향 편심된 로터의 상호 작용에 의하여 형성되는 공간의 변화를 이용하여 유체를 이송하기 때문에 유체 펌프의 크기에 대한 유체 이송량이 상대적으로 많아지고, 유체 이송량에 대하여 상대적으로 편심량이 적어서 진동과 소음 발생량이 감소하는 효과를 제공한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (11)

1. 구동축을 통하여 회전력을 제공하는 모터와;

   동심원통으로 이루어진 내/외부 케이싱과, 상기 내부 케이싱과 외부 케이싱간에 반경 방향으로 형성된 격벽으로 이루어지며, 상기 격벽이 형성된 외부 케이싱의 일측에 유체의 유입과 유출이 이루어지는 유입구와 유출구가 상기 격벽을 중심으로 분리되어 대향 형성된 중앙 케이싱과;

   그 중심부에 상기 모터의 구동축을 수용하기 위한 중공부가 형성되어 상기 중앙 케이싱의 양측단에 결합되는 제 1 및 제 2커버 케이싱과;

   상기 구동축의 제 1커버 케이싱 측에 축 결합되어 편심 회전력을 발생하는 제 1캠과;

   상기 구동축의 제 2커버 케이싱 측에 축 결합되어 상기 제 1캠과 위상차를 갖는 편심 회전력을 발생하는 제 2캠과;

   그 중심이 상기 제 1캠에 축 결합되어 상기 제 1커버 케이싱의 내측에 설치되는 제 1로터 디스크와, 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 1로터 디스크의 일면에 그 일단이 형성된 적어도 1개 이상의 베인으로 이루어진 제 1로터와;

   그 중심이 상기 제 2캠에 축 결합되어 상기 제 2커버 케이싱의 내측에 설치되는 제 2로터 디스크와, 원통형으로 이루어져 그 일부가 절개되어 상기 제 2로터 디스크의 일면에 그 일단이 형성된 적어도 1개 이상의 베인으로 이루어져, 각 베인의 내측이 상기 제 1로터 각 베인의 외측에 위치하는 제 2로터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2커버 케이싱과 상기 제 1 및 제 2로터 디스크의 접촉면에 장착되어, 상기 제 1 및 제 2로터의 원활한 회전을 가능하게 해 주는 다수의 측면 지지 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
3. 제 2항에 있어서, 상기 측면 지지 베어링은 제 1 및 제 2로터 디스크에 장착되는 로터 베어링과, 상기 로터 베어링의 중심에 대하여 상기 제 1캠의 편심 정도와 동일하게 그 중심이 편심되어 제 1 및 제 2커버 케이싱의 내측면에 장착되는 커버 베어링과, 상기 로터 베어링과 커버 베어링을 서로 연결하기 위하여 크랭크 형태로 이루어진 크랭크축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
4. 제 1항에 있어서, 상기 구동축의 종단과 제 2커버 케이싱의 접촉 부위에 장착되어, 상기 구동축을 안정적으로 지지해 주는 축 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
5. 제 1항에 있어서, 상기 구동축과 상기 내부 케이싱의 내면 사이에 장착되어, 상기 내부 케이싱을 안정적으로 지지해 주는 지지 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1캠과 제 1로터사이에 장착되어 제 1캠의 회전력으로 상기 제 1로터를 공전시켜 주는 제 1캠 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제 2캠과 제 2로터사이에 장착되어 제 2캠의 회전력으로 상기 제 2로터를 공전시켜 주는 제 2캠 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2캠을 상기 구동축에 키 결합을 통하여 고정시키기 위한 제 1 및 제 2키를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2캠은 상기 구동축을 중심으로 180도로 대향되면서 동일한 편심 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2로터는 각각 내외측 2개의 베인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1로터의 내측 베인 반경은 상기 내부 케이싱의 반경에 제 1캠의 편심 거리를 합한 거리이고, 제 2로터의 내측베인 반경은 상기 제 1로터의 내측 베인 반경에 제 1캠의 편심 거리 2배를 합한 거리이고, 제 1로터의 외측 베인 반경은 상기 제 2로터의 내측 베인 반경에 제 1캠의 편심 거리 2배를 합한 거리이고, 제 2로터의 외측 베인 반경은 상기 제 1로터의 외측 베인 반경에 제 1캠의 편심 거리 2배를 합한 거리이고, 상기 외부 케이싱의 내부 반경은 상기 제 2로터의 외측 베인의 반경에 제 1캠의 편심 거리를 합한 거리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체 펌프.