KR100505821B1 - 용적형 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케이싱에 내접하는 로터의 움직임에 의해 밀폐공간이 이동 또는 변화되므로써 작동유체를 흡인 또는 토출하는 것으로 정의되는 용적형 펌프에 관한 것으로서, 특히 작동유체의 원활한 토출을 가능케 하므로써 맥동 및 모터부하를 저감시키는데 목적을 갖는 용적형 펌프에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 직선챔버의 작동유체와 곡선챔버의 작동유체를 개별적으로 동시토출할 수 있는 구조개선을 통해 작동유체의 토출시 정체 현상없이 원활하게 토출되게 한 용적형 펌프를 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은
작동유체를 흡인하기 위한 석션 플레이트와, 실린더보어에 내장된 로터 및 롤러의 선회운동에 의한 체적변화에 따라 작동유체를 흡입 및 배출하는 실린더와, 상기 실린더로부터 배출되는 작동유체가 최종 토출되는 딜리버리 플레이트가 적층되어 이루어진 펌핑부를 갖는 용적형 펌프에 있어서;
상기 석션 플레이트상에는 내.외측 석션홀이 일측에 형성되고; 또한 석션 플레이트의 다른 일측에는 토출시점에 상기 로터의 외주면과 실린더보어 사이의 곡선챔버와 연통되는 외측 가이드유로와, 토출시점에 상기 롤러와 로터의 롤러 삽입홈 사이의 직선챔버와 연통되는 내측 가이드유로를 형성하며; 상기 실린더와 딜리버리 플레이트 상에는 상기 내·외측 가이드유로로부터 배출되는 작동유체를 최종 토출하는 토출포트를 형성하므로써 달성된다.

Description

용적형 펌프{Positive displacement pump}
본 발명은 케이싱에 내접하는 로터의 움직임에 의해 밀폐공간이 이동 또는 변화되므로써 작동유체를 흡인 또는 토출하는 것으로 정의되는 용적형 펌프에 관한 것으로서, 특히 작동유체의 원활한 토출을 가능케 하므로써 맥동 및 모터부하를 저감시키는데 목적을 갖는 용적형 펌프에 관한 것이다.
펌프(pump)에 있어서 맥동(pulsating)은 기구적인 운동력을 포함한 내부 압력변화 및 유량변화로부터 기인되므로 펌프의 구조와 작용을 전면적으로 부인하지 않는한 맥동 및 모터부하의 제로(zero)화는 불가능함을 인정해야 할 것이다. 다만, 이들 불량인자를 어떻게 감쇠 시킬 것인가에 초점을 맞춰야 할 것이다.
이러한 측면에서 후술되는 종래의 용적형 펌프(positive displacement pump)는 맥동 및 모터부하의 저감에 있어서 상당히 진척된 측면이 없지 않으나 작동유체의 토출이 원활하게 이루어지지 않는 구조적인 맹점으로 맥동과 모터부하는 여전한 문제점으로 남아있는 케이스다.
도 1을 통해 구체적으로 살펴보면, 종래의 용적형 펌프는 펌핑부(10)와 모터부(70)로 크게 구분되며, 펌핑부(10)는 석션 플레이트(suction plate)(20), 판형 의 실린더(30), 딜리버리 플레이트(delivery plate)(40)가 순차적으로 적층된 구성을 이루고 있다.
그리고, 상기 석션 플레이트(20)는 도 2a와 같이 그 일측에 모터부(70)의 회전동력에 의해 작동유체가 흡인되며 로터의 선회방향과 유사한 곡률을 이루는 외측 석션홀(21)과 내측 석션홀(22)이 각각 형성되어 있다.
상기 실린더(30)는 도 2b와 같이 모터축(O)으로부터 편심된(O') 실린더보어(31)가 형성되어 있으며, 실린더보어의 내부에는 실린더보어의 직경보다 작은 외경의 로터(50)가 내장되며, 로터의 주변에는 방사상으로 복수의 롤러 삽입홈(52)이 형성되어 이에 원통형의 롤러(51)가 삽입되어 있다.
상기 롤러(51)는 로터(50)가 실린더보어(31)의 내부에서 선회운동을 함에 따라 발생되는 원심력에 의해 로터(50)의 직경방향으로 직선운동을 함과 동시에 자전운동이 가능하도록 롤러 삽입홈(52)에 헐거움 삽입되어 있다.
상기 딜리버리 플레이트(60)에는 도 2c와 도 3과 같이 상기 로터(50)의 선회운동에 의해 로터의 외주면과 실린더보어(31)의 사이공간(곡선챔버:C1)과, 롤러(51)의 외주면과 롤러 삽입홈(52)의 사이공간(직선챔버:C2)의 용적변화에 의해 작동유체가 강제 토출되는 단일의 딜리버리 홀(61)이 형성되어 있다.
이러한 구성의 종래 용적형 펌프에 있어서, 외측 석션홀(21)로 흡인되는 작동유체는 곡선챔버(C1)로 유입되며, 내측 석션홀(22)로 흡인되는 작동유체는 직선챔버(C2)로 각각 유입된다.
이렇게 각 챔버로 유입된 작동유체는 로터(50)가 실린더보어(31)의 내부에서 선회운동을 함에 따른 챔버의 용적축소에 의해 딜리버리 플레이트(60)에 형성된 단일의 딜리버리 홀(61)을 통해 토출되는 것이다.
이때, 딜리버리 홀(61)은 도 3과 같이 직선챔버(C2)와는 연통되는 반면 곡선챔버(C1)와는 연통되지 않는 정도의 크기를 갖기 때문에 곡선챔버(C1) 내부의 작동유체는 직선챔버(C2)를 반드시 경유해야만 토출이 가능하다.
특히, 곡선챔버(C1)로부터 직선챔버(C2)로 통하는 유로는 미세하기 때문에 작동유체의 원활한 이동이 곤란하고, 이러한 작동유체의 이동방향(도 3의 점선화살표)은 로터(50)의 회전방향(도 3의 실선화살표)에 대해 저항되는 방향이므로 로터(50)의 원활한 회전을 방해하게 된다.
따라서, 작동유체가 곡선챔버(C1)로부터 직선챔버(C2)로 이동될 때의 이동압력의 크기에 변화에 따라 로터의 선회력은 미세한 불규칙성을 띠면서 맥동발생과, 소음, 진동의 원인이 되고 있으며, 또한 로터(50)와 연계된 모터부(70)에 부하로 작용되므로써 모터부의 수명단축 및 고장의 원인되고 있다. 이러한 문제점은 본 발명의 용적형 펌프와 극명히 대조되는 부분이기도 하다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 직선챔버의 작동유체와 곡선챔버의 작동유체를 개별적으로 동시토출할 수 있는 구조개선을 통해 작동유체의 토출시 정체 현상없이 원활하게 토출되게 한 용적형 펌프를 제공하는데 주요 목적을 두고 있다.
상기한 본 발명의 목적은
작동유체를 흡인하기 위한 석션 플레이트와, 실린더보어에 내장된 로터 및 롤러의 선회운동에 의한 체적변화에 따라 작동유체를 흡입 및 배출하는 실린더와, 상기 실린더로부터 배출되는 작동유체가 최종 토출되는 딜리버리 플레이트가 적층되어 이루어진 펌핑부를 갖는 용적형 펌프에 있어서;
상기 석션 플레이트상에는 내.외측 석션홀이 일측에 형성되고; 또한 석션 플레이트의 다른 일측에는 토출시점에 상기 로터의 외주면과 실린더보어 사이의 곡선챔버와 연통되는 외측 가이드유로와, 토출시점에 상기 롤러와 로터의 롤러 삽입홈 사이의 직선챔버와 연통되는 내측 가이드유로를 형성하며; 상기 실린더와 딜리버리 플레이트 상에는 상기 내·외측 가이드유로로부터 배출되는 작동유체를 최종 토출하는 토출포트를 형성하므로써 달성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 를 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 기존과 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 용적형 펌프는 작동유체를 흡입하기 위한 석션 플레이트(100)와, 실린더보어(210)에 내장된 로터(300) 및 롤러(310)의 선회운동에 의한 체적변화에 따라 작동유체를 흡입 및 배출하는 실린더(200)와, 상기 실린더로부터 배출되는 작동유체를 최종 토출하는 딜리버리 플레이트(400)가 적층되어 이루어진다.
이때, 상기 석션 플레이트(100) 상에는 석션 플레이트의 중심점을 기준으로 일측에 내·외측 석션홀(110,111)이 형성되고, 상기 중심점의 다른 일측에는 토출시점에서 상기 로터(300)의 외주면과 실린더보어(210) 사이의 곡선챔버(C1)와 연통되는 외측 가이드유로(120)와, 토출시점에서 상기 롤러(310)와 롤러 삽입홈(301) 사이의 직선챔버(C2)와 연통되는 내측 가이드유로(130)가 형성된다.
따라서, 토출시점에서 곡선챔버(C1)은 내측 가이드유로(130)를 통해 배출되고, 직선챔버(C2)는 외측 가이드유로(120)을 통해 각기 배출되므로써 작동유체의 배출에 있어서 원활성을 확보할 수 있다.
작동유체의 원활성 확보는 적어도 토출측에서는 작동유체가 로터(300)의 선회방향에 대한 유체저항요소로 작용되지 않으므로 유체저항에 의해 발생되는 맥동현상, 유체 및 기계소음, 진동등을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 작동유체의 토출시 유체저항으로 인해 로터(300) 및 모터부(500)에 발생되었던 부하문제도 토출의 원활성을 확보하므로써 토출시 유체저항에 의해 가동체(로터 및 모터부)의 동작이 방해되는 일이 없기 때문에 자연히 해결된다.
그리고, 상기 내측 가이드유로(130)와 외측 가이드유로(120)는 로터(300)의 선회궤적과 거의 유사한 곡선형으로 되어 있기 때문에 작동유체의 방향성과 일치한다. 때문에 이 또한 유체저항을 줄이는 요소가 된다.
한편, 상기 내·외측 가이드유로의 엔딩부(ending part)(E)에는 대략 석션 플레이트(100)의 지름선 방향으로 형성되는 공통의 연장홈(140)이 형성된다. 이 연장홈(140)은 최종 토출시 직선챔버(C2)로부터 배출되는 작동유체의 진행방향과 동일하여 작동유체가 진행방향으로 자연스럽게 배출될 수 있는 여건이 되므로써 토출측에서의 저항력을 보다 완화시킬 수 있게 된다. 이는 상기한 맥동현상과 모터부의 부하저감에 양호한 조건이 됨은 당연할 것이다.
또한, 상기 외측 가이드유로(120)는 그 스타팅부(S)로부터 엔딩부(E)를 향할 수록 체적이 점차 작아지는 형상으로 되고, 반대로 상기 외측 석션홀(11)은 그 스타팅부(S)로부터 엔딩부(E)를 향할 수록 점차적으로 확대되게 하므로써, 마치 노즐(nozzle)의 원리처럼 작동유체의 유속을 순간적으로 빠르게 하여 신속한 토출을 가능하게 하였다.
미 설명부호 220, 410은 토출포트이다.
이상과 같이 설명된 본 발명의 용적형 펌프는 내측챔버와 외측챔버에 대한 각각의 가이드홈을 형성하므로써 챔버내의 작동유체를 로터의 회전방향으로 개별적으로 배출되게 하므로써 작동유체의 배출을 보다 원활하게 할 수 있어 작동유체의 압력변화에 의해 발생되는 맥동현상 및 소음, 진동등을 완화시킬 수 있다.
이와 함께 로터의 선회방향에 대한 유체의 저항요소를 줄임에 따라 모터부의 부하량이 상당히 감소되는 장점도 있다.
도 1은 종래 용적형 펌프의 조립 단면도
도 2a는 종래 용적형 펌프의 석션 플레이트
도 2b는 종래 용적형 펌프의 실린더 및 이에 조립된 로터, 롤러의 조합상태도
도 2c는 종래 용적형 플레이트의 딜리버리 플레이트
도 3은 종래 용적형 펌프의 펌핑부 조립도
도 4는 본 발명에 따른 용적형 펌프의 펌핑부 분해사시도
도 5는 본 발명에 따른 용적형 펌프의 석션 플레이트
도 6은 본 발명에 따른 용적형 펌프의 펌핑부 조립도
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100. 석션 플레이트 110, 111. 내·외측 석션홈
120. 외측 가이드유로 200. 실린더
300. 로터 310. 롤러
400. 딜리버리 플레이트 C1. 곡선챔버
C2. 직선챔버 140. 연장홈

Claims (5)

  1. 작동유체를 흡인하기 위한 석션 플레이트와, 실린더보어에 내장된 로터 및 롤러의 선회운동에 의한 체적변화에 따라 작동유체를 흡입 및 배출하는 실린더와, 상기 실린더로부터 배출되는 작동유체가 최종 토출되는 딜리버리 플레이트가 적층되어 이루어진 펌핑부를 갖는 용적형 펌프에 있어서;
    상기 석션 플레이트(100)상에는 내·외측 석션홀(110,111)이 일측에 형성되고; 또한 석션 플레이트의 다른 일측에는 토출시점에 상기 로터(300)의 외주면과 실린더보어(210) 사이의 곡선챔버(C1)와 연통되는 외측 가이드유로(120)와, 토출시점에 상기 롤러(310)와 로터(300)의 롤러 삽입홈(301) 사이의 직선챔버(C2)와 연통되는 내측 가이드유로(130)가 형성되며,
    상기 실린더(200)와 딜리버리 플레이트(400) 상에는 상기 내·외측 가이드유로(130,120)로부터 배출되는 작동유체를 최종 토출하는 토출포트(220,410)가 형성된 것을 특징으로 하는 용적형 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 가이드유로(130)와 외측 가이드유로(120)의 엔딩부(E)에는 대략 석션 플레이트(100)의 지름선 방향으로 형성되는 공통의 연장홈(140)이 형성된 것을 포함함을 특징으로 하는 용적형 펌프.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외측 가이드유로(120)는 그 스타팅부(S)로부터 엔딩부(E)로 갈수록 체적이 점차적으로 축소되는 것을 특징으로 하는 용적형 펌프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 외측 석션홀(111)은 그 스타팅부(S)로부터 엔딩부(E)로 갈수록 체적이 점차적으로 확대되는 것을 특징으로 하는 용적형 펌프.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 토출포트(220,410)는 상기 외측 가이드유로(120)의 엔딩부(E)에 위치하는 것을 특징으로 하는 용적형 펌프.
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