KR100516506B1 - 맴돌이 펌프 - Google Patents

Abstract

이 발명은 들구멍과 날구멍이 있는 틀집 안에서 돌개인 돌이-미끄럼통과 돌이-나들개가 맴돌며 흐름체를 자아내거나 압축하는 맴돌이 펌프에 관한 것이다. 특히 두 돌이-나들개가 한 줄의 제돌이-굴대를 남돌이하게끔 되어 있으며 그 둘의 질량 중심이 제돌이-굴대와 들어맞아, 떨림이나 시끌소리나 흐름체의 흐름 변화량 따위가 작은 맴돌이 펌프와; 펌프의 들구멍 쪽과 날구멍 쪽의 압력이 서로 달라 맴돌이에 따라 되풀이되어 나타나던 거꿀흐름과 그에 따른 맥동을, 압력에 따라 여닫히는 덮개로써 없앤 맴돌이 펌프에 관한 것이다.

이를 위하여 이 발명은: 들구멍과 날구멍이 나 있는 틀집과; 그 틀집의 양쪽 마구리 사이에 걸쳐 있으며 남돌이의 중심이 되는 제돌이-굴대와; 그 중심이 제돌이-굴대에서 서로 반대 쪽으로 같은 거리만큼 벗어나 있고, 제돌이-굴대의 길이 방향으로도 서로 떨어져 있어 대칭되는 한 켤레의 남돌이-굴대와; 양끝은 평면이고 위아래는 바깥으로 볼록하며 서로 대칭되는 원호면꼴로서 저마다 남돌이-굴대에 끼워져 있는 한 켤레의 돌이-나들개와; 돌이-나들개가 미끄럼질로 오갈 수 있는 한 켤레의 돌이-미끄럼방이 서로 90° 의 위상차를 갖되 틀집 안에서 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통을 갖춤으로 이루어진다.

Description

맴돌이 펌프 {Rotary pump}

이 발명은: 돌이-미끄럼통과 돌이-나들개로 짜인 돌개가 들구멍과 날구멍을 갖춘 틀집 안쪽에서, 돌려주는 힘을 받아 맴돌며 흐름체를 압축하거나 자아내는 맴돌이 펌프에 관한 것이다. 더욱 낱낱이는: 두 돌이-나들개가 한 줄의 제돌이-굴대를 한꺼번에 남돌이하게끔 되어 있으며 그 둘의 질량 중심이 제돌이-굴대와 들어맞아, 떨림이나 시끌소리나 흐름체의 흐름 변화량 따위가 작은 맴돌이 펌프에 관한 것이다.

또한 이 발명은: 들구멍 쪽과 날구멍 쪽의 압력이 서로 다를 때 맴돌이에 따라 되풀이되어 나타나던 거꿀흐름과 그에 따른 맥동을, 압력에 따라 자유롭게 여닫히는 덮개로 없앤 맴돌이 펌프에 관한 것이다.

흔히, 펌프는 흐름체 곧, 기체나 액체를 자아내거나 압축하는 장치이다. 위 펌프는 흐름체를 그냥 자아내거나, 대기압 아래에 있는 흐름체를 높은 압력의 담통 속으로 밀어넣는 장치로서 그 쓰임새에 따라 이름(콤프레서, 정량펌프, 진공펌프 등)을 달리하지만 이 발명에서는 뭉뚱그려 '펌프'라고 일컫기로 한다.

펌프는 크게, 나들개가 미끄럼통 안을 오가며 자아내는 나들개 펌프와, 돌개·톱니바퀴·나래바퀴 따위가 맴돌면서 나들개 구실을 하는 맴돌이 펌프로 갈라볼 수 있다.

앞의 나들개 펌프(10)는 그림 1에 보인 바와 같이, 닫힌 공간의 크기를 달라지게 함으로써 액체를 자아내는 용적형 펌프의 한 갈래로서, 들날름쇠(12)와 날날름쇠(14)를 갖춘 미끄럼통(16) 안에서, 맴돌이를 직선 움직임으로 바꿔주는 이음-막대(20)에 따라 나들개(18)가 직선으로 드나들며, 흐름체인 기체나 액체를 옮겨준다. 위 나들개(18)가 담통(22)에서 바깥쪽으로 나올 때 머물통(16) 안의 압력은 낮아져 날날름쇠(14)는 닫히고 들날름쇠(12)가 저절로 열려 흐름체가 담통(22)에서 들대롱을 거쳐 머물통(16) 안으로 들어오게 되는데, 그 동안 날대롱(24)의 흐름체의 흐름은 멈춘 상태로 있게 된다. 나들개(18)가 담통(22) 안쪽으로 들어갈 때 들날름쇠(12)는 닫히고 머물통(16) 안의 흐름체는 날날름쇠(14)를 밀치며 날대롱(24)으로 보내지는데, 그 동안 들대롱 안의 흐름은 멈춘 상태로 있게 된다.

이와 같이 단동식 펌프(10)에서는 흐름의 변화량과 맥동이 아주 크기 때문에, 이를 줄이기 위해 복동식이나 차동식 나들개 펌프가 쓰인다. 그러나, 흐름체의 흐름 변화량을 줄이기 위한 복동식이나 차동식 나들개 펌프는 머물통과 나들개와 날름쇠 들이 많이 쓰이기 때문에 얼개가 매우 복잡할 뿐 아니라 흐름 변화량을 크게 줄이지 못한다.

그리고, 나들개 펌프(10)는 나들개(18)의 직선 움직임에 따라 떨림과 시끌소리가 많이 생기고 흐름체의 흐름이 끊기며, 이음-막대(20)와 나들개(18) 그리고 날름쇠(12, 14) 따위의 관성 때문에 빨리 돌기 어려운 단점이 있다. 따라서 떨림과 시끌소리가 작고 빨리 돌 수 있는 맴돌이 펌프가 많이 쓰이고 있다.

뒤의 맴돌이 펌프(50)는 그림 2에 보인 바와 같이 원둘레 양쪽으로 들구멍(52)과 날구멍(54)이 나 있는 원기둥꼴의 틀집(56)과, 위 틀집(56) 안쪽에서 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통(58)과, 위 돌이-미끄럼통(58) 안에서 미끄럼질을 할 수 있는 돌이-나들개(60)와, 위 돌이-나들개(60) 복판에 남돌이-굴대(64)가 있되 그 복판에서 벗어난 곳에 제돌이-굴대(62)가 붙박혀 짜인다.

이 맴돌이 펌프(50)는 나들개 펌프(10)와 견주어 들날름쇠와 날날름쇠, 크랭크, 그리고 이음-막대 따위가 필요 없다. 다만 틀집 안에서 몇 가지 부품을 갖추고 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통(58)이 있을 뿐이다. 그 돌이-미끄럼통(58) 안에서 제돌이-굴대(62)를 남돌이하는 돌이-나들개(60)가 있어, 옹근 원운동에 따라 돌이-미끄럼통(58) 안의 공간 크기가 달라지며 흐름체를 자아내되, 위 단동식 펌프(10)와 달리 흐름체의 흐름이 멈추는 동안이 없으므로 그 흐름은 위의 단동식 펌프(10) 두 개를 짜 맞춘 것보다 더 부드러우며 흐름량도 더 많다. 따라서 점도가 높은 흐름체를 자아내기에도 좋다. 또한 아무리 높은 압력이 걸려도 그 압력은 오직 제돌이-굴대(62)에 돌리힘으로만 미치므로 기계에 무리가 없는 좋은 점이 있다. 또한 빨아들인 흐름체를 남김없이 내보내므로 효율이 아주 좋다.

그러나 위의 있어온 기술의 맴돌이 펌프(50)에는 다음과 같은 문제들이 있다.

위 맴돌이 펌프(50)는 제돌이-굴대(62)가 남돌이-굴대(64)와 돌이-나들개(60)와 이어지고, 남돌이-굴대(64)와 돌이-나들개(60)의 질량 중심이 제돌이-굴대(62)에서 벗어나 있기 때문에 맴돌 때 떨림이 생긴다. 물론 균형추를 달아주면 떨림은 깨끗이 없앨 수 있으나 그만큼 부피와 무게가 더해지는 문제가 있다. 또한 흐름체의 흐름이 나들개 펌프(10)에 견주면 훨씬 부드럽기는 하지만, 흐름체가 멈추는 순간이 있어 그 흐름이 부드럽지 못하고 맥동을 만들어 내는 문제점이 있다.

그리고, 맴돌이 펌프(50)는 틀집(56) 양쪽에 있는 들구멍(52)과 날구멍(54)을 돌이-미끄럼통(58)이 돌면서 여닫기 때문에, 나들개 펌프(10)에서와 같은 들날름쇠(12)와 날날름쇠(14)가 없는 것이 좋은 점이기도 하지만, 그 때문에 다음과 같은 문제가 생긴다.

들구멍(52)과 날구멍(54)은 한꺼번에 여닫힌다. 곧 돌이-나들개(60)로 하여 두 공간으로 나뉘어 있는 돌이-미끄럼통(58)의 한쪽 공간은 들구멍(52)이 닫힘과 아울러 날구멍(54)이 열리고, 날구멍(54)이 닫힘과 아울러 들구멍(52)이 열린다. 그러므로 날구멍(54)과 들구멍(52)이 여닫히는 바로 그 때, 그 공간 안의 압력은 곧 들구멍(52) 쪽 압력과 같거나 비슷하다. 따라서 이 맴돌이 펌프가 압축 펌프나 진공 펌프로 쓰일 때는, 날구멍(54)이 열리는 순간 더 낮은 압력 상태인 돌이-미끄럼통(58) 안의 공간으로 들구멍(52) 밖에 있던 기체가 갑자기 밀려들었다가 돌이-나들개(60)로 하여 밀려나가게 된다. 이렇게 짧은 동안 기체에 생기는 거꿀흐름 때문에 맥동이 커지며 기체의 흐름이 매우 거칠어지는 문제가 있다.

또한, 날구멍(54)이 닫히는 순간에 돌이-미끄럼통(58) 안의 공간은 0 이 되므로, 들구멍(52)을 통해 빨아들인 흐름체를 남김 없이 날구멍(54)을 통해 내보내는 좋은 점을 가지고 있지만, 그 순간에 날구멍(54)은 닫히고 있으므로 남은 흐름체가 닫히고 있는 날구멍(54)의 작은 틈으로 모두 빠져 나가야 한다. 따라서 이때 돌이-나들개(60)는 갑자기 큰 압력을 받아 맴돌이에 걸림이 되는 문제가 생긴다. 이는 물론 돌이-나들개(60)의 아래위 원호면 사이의 두께를 줄여 그 공간을 남기면 풀린다. 그러나 그럴 경우 흐름체가 기체이면, 빨아들인 기체를 깨끗하게 내보내지 못하고 그 공간에 남기므로 들구멍(52)이 열릴 때, 그 남아 있던 기체가 들구멍(52) 바깥으로 밀고 나가는 거꿀흐름을 만들어내는 문제가 생긴다. 이러한 맴돌이 펌프를 압축 펌프로 부려쓸 경우, 압축비는 그 공간의 압축비를 넘을 수 없는 문제가 있고, 진공 펌프로 부려쓸 경우 남은 기체로 하여 진공도가 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 이 발명은 위에 적은 바와 같이 있어온 기술의 문제점을 풀기 위하여 고안된 것으로,

이 발명의 첫째 목적은 복동식 또는 차동식 맴돌이 펌프의 얼개가 간단하면서도 자아내지는 흐름체의 흐름이 부드러운 맴돌이 펌프를 마련함에 있다.

이 발명의 둘째 목적은 균형추를 따로 달지 않고도 맴돌이할 때 생기는 떨림과 시끌소리가 작은 맴돌이 펌프를 마련함에 있다.

이 발명의 셋째 목적은 들구멍 쪽과 날구멍 쪽의 압력이 다를 때 나타나는 거꿀흐름과 그에 따른 맥동을 없앤 맴돌이 펌프를 마련함에 있다.

이 발명의 넷째 목적은 빨아들인 흐름체를 남김 없이 내보내면서도 맴돌이에 걸림이 없이 부드럽게 돌 뿐 아니라, 압축비나 진공도에 제한이 없는 맴돌이 펌프를 마련함에 있다.

위의 첫째와 둘째 목적을 이루기 위한 이 발명의 특징에 따르면: 날름쇠 없이도 들구멍과 날구멍이 잇따라 되풀이하여 여닫히고, 밖으로부터 돌림힘을 받아 도는 돌개의 맴돌이로 공간의 크기가 달라지며 흐름체를 자아내거나 압축하는 맴돌이 펌프에 있어서; 안쪽에 원기둥꼴의 공간을 두되, 원둘레 한쪽에 흐름체를 빨아들이는 들구멍이 있고 반대쪽에는 들어왔던 흐름체를 내보내는 날구멍이 있는 틀집과; 그 틀집의 양쪽 마구리에 나 있는 구멍에 끼워져 있으며, 남돌이의 축이 되는 제돌이-굴대와; 그 중심이 제돌이-굴대에서 서로 반대 쪽으로 같은 거리만큼 벗어나 있고, 제돌이-굴대의 길이 방향으로도 서로 떨어져 있어 대칭되는 한 켤레의 남돌이-굴대와; 직육면체와 같되 위아래가 대칭으로 볼록한 원호면꼴로서 저마다 남돌이-굴대가 끼워져 있는 한 켤레의 돌이-나들개와; 제 안에 돌이-나들개가 빈틈없이 물려 있는 상태에서 미끄럼질로 오갈 수 있으며 서로 90° 의 위상차가 나는 한 켤레의 돌이-미끄럼방이 있되 틀집 안에서 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통과; 중심에서 벗어난 곳에 제돌이-굴대가 지나는 구멍이 나 있으며 위 두 짝의 돌이-미끄럼방 사이를 막아주는 구실을 하는 원판 꼴의 칸마개 들을 갖춤으로 이루어진다.

이 맴돌이 펌프는 남돌이-굴대와 돌이-나들개가 한 바퀴 남돌이할 때 돌이-미끄럼통은 반 바퀴 제돌이한다.

이와 같은 짜임새를 갖춘 이 발명에 따른 맴돌이 펌프는 그 얼개가 간단하고 흐름체의 흐름이 부드러울 뿐 아니라 균형추를 달지 않아도 떨림과 시끌소리가 작다. 물론 균형추를 달면 떨림도, 떨림 때문에 나던 시끌소리도 사라진다. 그리고 이와 같은 맴돌이 펌프에 필요한 균형추는 더 작고 가볍다.

위 맴돌이 펌프가 맴돌이 엔진에도 적용된다.

위의 셋째와 넷째 목적을 이루기 위한 이 발명의 특징에 따르면: 날름쇠 없이도 들구멍과 날구멍이 잇따라 되풀이하여 여닫히고, 밖으로부터 돌림힘을 받아 도는 돌개의 맴돌이로 공간의 크기가 달라지며 흐름체를 자아내거나 압축하는 맴돌이 펌프에 있어서; 들구멍과 날구멍이 틀집에서 서로 반대 쪽이 아니라, 이웃하게 나 있다. 곧 들구멍과 날구멍이 맴돌이 펌프의 양쪽으로 나 있던 꼴에서 날구멍만 90° 정도 위로 돌려놓은 꼴이 된다. 또한 날구멍 바깥쪽으로 여닫힐 수 있는 덮개가 더 달린다. 이 덮개는 날구멍보다 날구멍 바깥길을 더 넓힌 결과로 생긴 턱을 덮게끔 되어 있고 날구멍 바깥쪽으로 여닫힐 수 있게끔 되어, 날구멍 안쪽 압력이 날구멍 바깥쪽보다 낮을 때는 바깥쪽에서 안쪽으로 덮개를 밀어붙여 날구멍을 막고, 날구멍 안쪽 압력이 바깥쪽보다 커지면 그 압력에 밀리면서 저절로 열려 흐름체를 내보내게 되어 있다.

이와 같은 짜임의 이 발명에 따른 맴돌이 펌프는 들구멍 쪽과 날구멍 쪽의 압력이 달라지는 압축 펌프나 진공 펌프로 쓰기에 알맞은데, 이론만으로 보면 그 압축비나 진공도에 한계가 없는 좋은 점이 있다.

이제부터, 위에 적은 바와 같은 짜임새를 가지는 이 발명에 따른 맴돌이 펌프의 바람직한 실시예를, 덧붙인 그림을 가지고 낱낱이 풀이한다. 이 풀이에서 돌개들의 각속도는 한결같다고 본다.

그림 3 및 그림 4는 이 발명에 따른 한 실시예의 맴돌이 펌프를 풀어놓은-그림과 자른면-그림으로 보여주고, 그림 5a 에서 그림 5e까지는 이 발명에 따른 한 실시예의 맴돌이 펌프의 맴돌이 과정을 자른면-그림으로 보여주고 있다. 그림 6은 이 발명의 한 실시예로서 돌이-나들개의 남돌이 위상에 따른, 날구멍 쪽 공간의 변화량을 보여주는 그림이다.

이 그림들에 보인 바와 같이, 이 발명의 맴돌이 펌프(100)는: 안쪽에 원기둥꼴의 공간을 두되, 원둘레 한쪽에는 흐름체를 빨아들이는 들구멍(102)이 있고, 다른 쪽에는 흐름체를 내보내는 날구멍(104)이 있는 틀집(110)과; 원판 꼴이며 그 안쪽 한복판에 작은 원판이 덧붙은 꼴로 있고 그 작은 원판의 중심에서 벗어난 곳에 제돌이-굴대-구멍(112)이 뚫려 있으며 틀집(110)의 원기둥 공간 양쪽을 막기 위해 붙박히는 마구리(120)와; 그 마구리(120)에 나 있는 제돌이-굴대-구멍(112)에 끼워져 있는 제돌이-굴대(130)와; 그 중심축이 제돌이-굴대(130) 중심축에서 서로 반대 쪽으로 같은 거리만큼 벗어나 있고, 제돌이-굴대(130)의 길이 방향으로도 서로 떨어져 있어 대칭되는 한 켤레의 남돌이-굴대(140, 140')와; 직육면체 꼴이되 위아래는 볼록하고 서로 대칭인 원호면 꼴이며 저마다 그 남돌이-굴대(140, 140')에 끼워져 있는 한 켤레의 돌이-나들개(150, 150')와; 돌이-나들개(150, 150')가 미끄럼질로 오갈 수 있으며 위아래는 뚫려 있고 서로 90° 의 위상차가 나는 한 켤레의 돌이-미끄럼방(152, 152')을 제 안에 두되, 틀집 안에서 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통(160, 160')을 갖춤으로 이루어진다.

위 맴돌이 펌프(100)는 남돌이-굴대(140, 140')가 한 바퀴 남돌이할 때 돌이-미끄럼통(160, 160')과 돌이-나들개(150, 150')는 반 바퀴 제돌이한다. 곧 돌이-나들개(150, 150')와 돌이-미끄럼통(160, 160')이 맞물려 있으므로, 돌이-나들개(150, 150')는 제돌이-굴대(130)를 한 바퀴 남돌이하는 동안, 반 바퀴 제돌이하는 돌이-미끄럼통(160, 160')에 따라 그 또한 반 바퀴 제돌이하게 된다.

위 발명의 맴돌이 펌프(100)는, 남돌이-굴대(140, 140) 두 짝이 제돌이-굴대(130)의 길이 방향으로 거리를 두고 서로 떨어져 있되, 그 중심축이 제돌이-굴대(130)의 중심축에서 서로 반대 방향으로 같은 거리만큼 떨어져 있어, 서로 180° 맞서게 붙박히며, 돌이-미끄럼통(160, 160) 안에 있는 두 짝의 돌이-미끄럼방(152, 152')이 굴대 길이 방향으로 나란하되 서로 위상차가 90° 로서 직각을 이루며 있다는 점에 특징이 있다.

위 돌이-미끄럼통(160, 160')의 돌이-미끄럼방(152, 152') 사이에는 이음-구멍(162)이 뚫려 있고, 이 이음-구멍(162)에는, 마구리(120)처럼 제돌이-굴대-구멍(112)이 뚫려 있는 칸마개(170)가 끼워진다. 이 칸마개(170)로 하여 두 짝의 돌이-미끄럼방(152, 152')이 서로 옹글게 갈라진다.

이때, 돌이-미끄럼통(160, 160')의 중심축에서 제돌이-굴대(130)의 중심축까지의 거리와 제돌이-굴대(130)의 중심축에서 남돌이-굴대(140, 140')의 중심축까

지의 거리는 같다. 따라서 위 제돌이-굴대(130)가 한 바퀴 제돌이하고 그에 따라 한 켤레의 남돌이-굴대(140, 140')와 한 켤레의 돌이-나들개(150, 150')가 한 바퀴 남돌이하는 동안, 한 켤레의 돌이-미끄럼통(160, 160')은 반 바퀴 남돌이하며 한 켤레의 돌이-나들개(150, 150')를 반 바퀴 제돌이 시킨다.

그림 5a에서 알 수 있는 바와 같이, 들구멍(102)과 날구멍(104)의 앞쪽의 반은 앞에 있는 한짝의 돌이-미끄럼통(160, 실선)으로 옹글게 막혀 있고, 들구멍(102)의 다른 반쪽(점선으로 보임)은 뒤쪽에 있는 나머지 한짝의 돌이-미끄럼통(160') 안의 돌이-미끄럼방(152')과 옹글게 활짝 트여 있다. 이는 앞쪽에서는 이제 들구멍(102)이 막 닫히면서 흐름체 빨아들이기가 끝남과 아울러 날구멍(104)이 막 열리면서 빨아들였던 흐름체를 내보내려 하고 있어 돌이-미끄럼방(152)의 공간 변화량이 0 일 때이고, 점선으로 보이는 뒤쪽에서는 돌이-나들개(150')가 돌이-미끄럼방(152')의 한 가운데를 막 지나면서 왼쪽에서는 흐름체를 한창 빨아들이고 있고 오른쪽으로는 흐름체를 한창 밀어내고 있어 돌이-미끄럼방(152')의 공간 변화량이 가장 클 때이다.

위에서 풀이한 그림 5a에서 비롯하여 그림 5e까지는 맴돌며 흐름체를 자아내는 이 발명의 맴돌이 펌프(100)의 한 주기 과정을 보여준다. 그림 5c는 앞쪽과 뒤쪽의 과정이 그림 5a와 서로 뒤바뀌어 있는 모습이다. 따라서 그림 5a와 그림 5c, 그리고 다시 되돌아온 그림 5e는 이 맴돌이 펌프(100) 안의 공간 변화량이 똑같은 순간을 보이고 있다. 그림 5b과 그림 5d를 견주어 보면 역시 이 맴돌이 펌프(100) 안의 공간 변화량이 같은 순간이다. 돌이에 따른 공간 변화량을 보여주는 것이 그림 6이다.

그림 6의 가로축은 이 발명에 따른 위 맴돌이 펌프(100)에서 제돌이-굴대(130) 또는 남돌이-굴대(140)의 위상을 보여주고, 세로축은 그에 따른 공간 변화량을 보여주는 그림이다. 더 낱낱이 적자면 그림 6은 이 발명에 따른 맴돌이 펌프(100)의 들구멍(102) 쪽의 공간의 변화량을 나타내는 그림이다. 날구멍(104) 쪽 공간 변화량은 이 곡선들과 가로축 대칭이 된다. 가는 실선은 위 맴돌이 펌프(100)의 앞쪽 돌이-미끄럼방(152)의 들구멍(102) 쪽 공간 변화량을, 점선은 뒤쪽 돌이-미끄럼방(152')의 들구멍 쪽 공간 변화량을 나타내며 굵은 실선은 두 변화량을 더한 것으로 위 맴돌이 펌프(100)에서 들구멍(102) 쪽의 온 공간 변화량을 뜻한다. 여기의 가는 실선과 점선의 곡선들은 모두 틀림없는 싸인 곡선의 한 부분들이다.

액체는 밀도 달라짐이 거의 없으므로, 위 맴돌이 펌프(100)가 액체를 자아내는 동안, 액체의 흐름량은 돌이-미끄럼방(152, 152')의 공간 변화량과 거의 같다. 자아내지는 액체의 흐름은 그림 6에서 보듯이 맥동이 아주 작고 매우 부드럽다. 머물통(16) 네 벌로 짜 맞춘 나들개 펌프(10)를 이 맴돌이 펌프(100)와 견줄 수 있으나 아무리 잘 짜 맞추어도 이렇게 부드러운 흐름에 이르지 못한다. 나들개 펌프(10)의 나들개(18)는 이음-막대(20)에 딸려 드나들므로 머물통(16) 안의 공간 변화량이 싸인 곡선보다 더 거칠 수밖에 없기 때문이다.

위에 적은 바와 같은 이 발명에 따른 한 실시예의 맴돌이 펌프(100)는 액체의 흐름량이 정량화되는 특성이 있으므로, 주로 들핏대(정맥) 치료 장치, 삭임틀(소화기관)에 문제가 생긴 환자에게 영양제나 항생제를 넣어주거나 또는 만성통증 환자에게 진통제를 넣어주는 장치 따위의 온갖 의료 장치에 부려쓰기에 아주 알맞다.

그림 7은 이 발명의 다른 실시예에 따른 맴돌이 펌프의 짜임을 자른면-그림으로 보여주고 있다.

이 발명의 다른 실시예의 맴돌이 펌프(200)는, 그림 7에 보인 바와 같이, 안의 돌개들과 바깥 사이에 돌리힘을 주고 받는 제돌이-굴대(210)와; 그 중심축이 제돌이-굴대(210) 중심축에서 벗어나 있는 남돌이-굴대(220)와; 직육면체 꼴이되 위아래는 볼록한 원호면 꼴이며 남돌이-굴대(220)가 끼워져 있는 돌이-나들개(230)와; 돌이-나들개(230)가 미끄럼질로 오갈 수 있으며 위아래는 뚫려 있는 돌이-미끄럼방(234)을 제 안에 두되, 틀집(260) 안에서 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통(240)과; 이 돌이-미끄럼통(240)이 헛돌 수 있는 원기둥꼴의 공간을 둘러싸되, 그림에서는 왼쪽에는 흐름체를 빨아들이는 들구멍(242)이 있고, 위쪽에는 들어왔던 흐름체를 내보내는 날구멍(244)이 있으며, 날구멍(244)에서 곧장 이어지는 날구멍-바깥길(255)을 날구멍(244)보다 더 넓혀 날구멍(244) 바깥쪽에 턱(252)을 마련한 틀집(260)과; 날구멍(244) 바깥쪽에서 턱(252)을 덮고 있다가 압력에 따라 날구멍(244)을 여닫을 수 있는 덮개(250)를 갖춤으로 이루어진다.

이 발명에 따라 위와 같은 짜임을 이루는 실시예는 들구멍(242)과 날구멍(244)이 원기둥의 둘레에 뚫려 있되, 서로 이웃하게 되어 있고 날구멍(244) 바깥쪽으로 여닫힐 수 있는 덮개(250)를 갖추고 있는 점에 특징이 있다.

위 실시예의 맴돌이 펌프(200)는 기체를 압축하거나 자아내는 데 알맞다. 이러한 경우의 맴돌이 과정을 그림 7을 가지고 살펴본다. 여기서 맴돌이는 반시계 방향이다. 왼쪽에서는 들대롱(254)에서 들구멍(242)을 지나 돌이-미끄럼방(234)으로 기체가 빨려들고 있고, 위쪽에서는 빨려들었든 기체가 덮개(250)를 밀치며 날구멍(244)을 지나 날대롱(255)으로 밀려 올라가는 꼴됨새를 보여주고 있다. 특히 닫혀 있던 덮개(250)가 열리기 위해서는 적어도 돌이-미끄럼방(234') 안의 압력이 날대롱(255) 쪽 압력보다 커야 한다. 들대롱(254)과 날대롱(255)의 압력차가 클수록 돌이-미끄럼방(234')이 더 작아져야 날대롱(255) 쪽 압력보다 커진다. 따라서 그만큼 덮개(250)가 열리는 동안이 짧아진다. 이제 돌개들이 조금씩 더 돌아감에 따라 아래쪽 돌이-미끄럼방(234)은 조금씩 커지므로 들대롱(254)에서 기체가 조금씩 빨려든다. 돌이-미끄럼통(240)이 더 돌아가 왼쪽 미끄럼통-벽(236)이 들구멍(242)을 막을 때 돌이-미끄럼방(232)의 아래쪽 크기는 가장 큰 꼴됨새로서, 돌이-나들개(230) 아래쪽에서 기체를 빨아들이던 일이 끝난다. 이 때 돌이-나들개(230) 위쪽 돌이-미끄럼방(234')의 크기는 가장 작은 꼴됨새로서 0 에 가깝고 기체를 밀어올리던 일이 끝나므로 덮개(250)를 위쪽으로 밀치던 힘도 사라진다. 따라서 덮개(250)는 위 날대롱(255) 쪽에서 내리누르는 압력과 제스스로의 탄성 따위로 하여 날구멍을 막게 된다. 이제 돌개들이 조금 더 돌면 아래쪽 돌이-미끄럼방(234)의 크기는 줄어들며 기체를 압축하기 시작하고, 위쪽 돌이-미끄럼방(234')은 점점 커짐과 아울러 왼쪽 미끄럼통-벽(236)이 막았던 들구멍(242)이 열리면서 기체를 빨아들이기 시작한다. 이때, 들구멍(242)과 날구멍(244)이 이웃해 있어서 날구멍(244) 바깥쪽에서 높은 압력을 받고 있는 흐름체가 곧장 들구멍(242) 쪽으로 밀려나갈 일을, 덮개(250)가 막아주고 있다.

이제까지 살펴본 바와 같이, 이 업계에서 여느 앎을 지닌 이라면 이 발명의 바탕 기술을 여러 꼴로 바꿔가며 부려쓸 수 있을 것이다. 보기를 들면, 이 발명의 한 실시예의 짜임은 펌프에만 적용되는 것이 아니라 불타는 기체의 부풀힘으로 돌개를 돌리는 맴돌이 엔진, 뜨거운 수증기의 부풀힘이나 압축 공기의 부풀힘으로 돌개를 돌리는 맴돌이 엔진 따위에도 적용될 수 있다.

위에서 풀이한 바와 같은 이 발명의 짜임에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 머물통 네 벌로 짜인 나들개 펌프보다도 자아내지는 흐름체의 흐름이 부드럽고 양이 많으면서도, 펌프의 얼개는 훨씬 간단하게 되는 효과가 있다.

다음으로, 떨림과 시끌소리가 크게 줄이고; 기체를 압축하거나 뽑아낼 때 주기적으로 나타날 수 있는 거꿀흐름과 맴돌이에 걸림이 되는 순간 압력, 그리고 그에 따른 맥동을 없애는 효과가 있다.

이러한 기술적 효과로 하여, 만드는 동안이 짧아지고 생산성이 늘어 대량 생산을 할 수 있으며 원가가 줄어드는 효과가 있어; 제품의 안전성, 신뢰성, 경제성 등을 얻을 수 있다.

그림 1은 있어온 기술에 따른 나들개 펌프의 짜임새를 보여주는 자른면-그림.

그림 2는 있어온 기술에 따른 맴돌이 펌프의 짜임새를 보여주는 자른면-그림.

그림 3은 이 발명의 바람직한 한 실시예에 따른 맴돌이 펌프를 풀어헤친 그림.

그림 4는 이 발명의 한 실시예에 따른 맴돌이 펌프의 짜임새를 보여주는 자른면-그림.

그림 5a에서 그림5e까지는 이 발명의 한 실시예에 따른 맴돌이 펌프의 맴돌이 과정을 보여주는 자른면-그림.

그림 6은 이 발명의 한 실시예에 따른, 위상에 대한 날구멍 쪽의 공간 변화량 그림.

그림 7은 이 발명의 다른 실시예에 따른 맴돌이 펌프의 짜임새를 보여주는 자른면-그림.

**그림의 주요 구성에 대한 부호의 설명**

100: 한 실시예의 펌프 102: 들구멍(유입구)

104: 날구멍(유출구) 110: 틀집(하우징)

112: 제돌이-굴대-구멍 120: 마구리

130: 제돌이-굴대(자전축, 샤프트) 140, 140': 남돌이-굴대

142, 142': 평면부 150, 150': 돌이-나들개

152, 152': 돌이-미끄럼방 160, 160': 돌이-미끄럼통

162: 이음-구멍 170: 칸마개

200: 다른 실시예의 펌프 210: 제돌이-굴대(샤프트)

220: 남돌이-굴대(편심륜) 230: 돌이-나들개

234, 234': 돌이-미끄럼방 236: 미끄럼통-벽

240: 돌이-미끄럼통(로터리 실린더)242: 들구멍(유입구)

244: 날구멍(유출구) 250: 덮개

252: 턱

[이 발명에 쓰인 용어에 대한 도움말 (가나다 차례)]

거꿀흐름: (역류) 거꾸로 흐르는 흐름.

굴대: (샤프트) 단면이 동글어, 돌거나 돌리는 데 쓰이는 막대.

틀집: (하우징) 가장 바깥에서 감싸주는 버팀틀.

나들개: (피스톤) 드나들며 공간 크기를 달라지게 하는 부품.

나래바퀴: (스크루)

날구멍: (유출구, 송출구) 유체가 나가는 구멍.

날날름쇠: (송출밸브) 날구멍을 여닫는 밸브.

날대롱: (송출관) 유체가 나갈 때 지나는 대롱.

날름쇠: (밸브) 날름대며 구멍을 여닫는 마개.

남돌이: (공전) 제자리가 아닌 남의 자리 둘레를 도는 짓.

남돌이-굴대: (편심륜) 중심에서 벗어나 있는 축을 남돌이하는 굴대.

담통: (탱크) 유체를 담아두는 통.

대롱: (관, 파이프) 주로 유체를 옮기는 데 쓰이는, 속이 비고 긴 물건.

돌개: (로터, 회전자) 맴돌며 공간 크기를 달라지게 하는 따위의 부품.

돌리힘: (토오크) 주어진 회전축을 중심으로 돌리는 힘.

돌이: (회전) 돎, 도는 짓. 도는 꼴이 원운동이 아닌 경우도 쓰임.

돌이-나들개: (로터리 피스톤) 맴돌며 나들개 노릇을 하는 돌개.

돌이-미끄럼통: (로터리 실린더) 맴돌며 제 구실을 하게끔 돼 있는 미끄럼통.

들구멍: (유입구, 흡입구) 유체가 들어오는 구멍.

들날름쇠: (흡입밸브) 들구멍을 여닫는 날름쇠.

들대롱: (유입관) 유체가 들어 올 때 지나는 대롱.

맴돌이: (원운동, 회전) 주로 동글게 맴도는 짓. : (맴돌이식: 로터리)

마구리: 길쭉한 물건의 양 끝 면, 또는 그 면에 대는 것.

머물통: 흐름체를 빨아들였다가 내보낼 때, 그 흐름체를 잠시 머물게 하는 통.

미끄럼통: (실린더) 나들개가 미끄러지며 오가도록 되어 있는, 속이 빈 통.

부풀힘: (팽창력) 기체가 불이 붙어 부푸는 힘.

시끌소리: (소음) 시끄러운 소리.얼개: (구조, 짜임새) 부분이나 요소로 이루어진 전체의 얽힌 꼴.

옹글다: (완전하다) 조금도 축나거나 모자라지 아니하다.

이음-막대: (커넥팅 로드) 크랭크와 피스톤을 이어주는 막대.

있어온 기술: (종래 기술) '지금까지 있어온 기술'의 준말.

자른면-그림: (단면도) 물체를 평면으로 잘랐다고 보고 그 속을 보이는 그림.

자아내다: 기계로 실이나 흐름체 따위를 뽑아내다. 자아내기: (펌핑).

제돌이: (자전) 제자리에서 맴도는 짓.

짜임: (구성) 부분이 맞추어져 전체가 이루어짐. 또는 그 이루어진 결과.

톱니바퀴: (기어)

헛돌다: (공전하다) 아무 걸림 없이 그냥 돌다.

흐름체: (유체) 흐를 수 있는 물체, 기체, 액체 따위.

Claims (4)

1. 날름쇠 없이도 돌개의 맴돌이로 들구멍과 날구멍이 여닫히고 공간의 크기가 달라지며 흐름체를 자아내거나 압축하는 펌프에 있어서,

   안쪽에 원기둥 꼴의 공간이 있으며, 그 둘레 한쪽에 흐름체를 빨아들이는 들구멍과 다른 쪽에 흐름체를 내보내는 날구멍이 있으며, 양쪽 마구리에 제돌이-굴대-구멍이 뚫려 있는 틀집과;

   위 제돌이-굴대-구멍에 끼워져 제돌이할 수 있는 제돌이-굴대와;

   그 중심축이 위 제돌이-굴대에서 서로 반대 쪽으로 같은 거리만큼 벗어나 있고, 제돌이-굴대의 길이 방향으로도 서로 거리를 두고 제돌이-굴대에 붙박히는 한 켤레의 남돌이-굴대와;

   둘레는 직육면체 꼴이고 위아래는 대칭으로 볼록한 원호면 꼴로서 저마다 위 남돌이-굴대를 한 짝씩 싸고 그 남돌이-굴대를 축으로 헛돌 수 있는 한 켤레의 돌이-나들개와;

   안쪽에, 위의 돌이-나들개가 미끄럼질로 오갈 수 있으며 서로 90° 의 위상차를 두는 한 켤레의 돌이-미끄럼방이 위 제돌이-굴대의 길이 방향으로 나란히 있되, 위 틀집 안의 원기둥 공간을 채운 채 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통; 들이 들어있는 얼개를 특징으로 하는 맴돌이 펌프.
2. 날름쇠 없이도 돌개의 맴돌이로 들구멍과 날구멍이 여닫히고 공간의 크기가 달라지며 흐름체를 자아내거나 압축하는 펌프에 있어서,

   위 돌이-나들개의 남돌이 축이 되는 제돌이-굴대와;

   그 중심축이 위 제돌이-굴대에서 벗어난 채 제돌이-굴대에 붙박혀 있는 남돌이-굴대와;

   둘레는 직육면체 꼴이고 위아래는 대칭으로 볼록한 원호면 꼴로서 위 남돌이-굴대를 싸고 그 남돌이-굴대를 축으로 헛돌 수 있는 돌이-나들개와;

   안쪽에, 위의 돌이-나들개가 미끄럼질로 오갈 수 있는 돌이-미끄럼방이 있되, 위 틀집 안의 원기둥 공간을 채운 채 헛돌 수 있는 돌이-미끄럼통과;

   위 돌이-미끄럼통이 헛돌 수 있도록 그 안이 원기둥 꼴로 비어 있고, 원둘레 면에 들구멍과 날구멍이 이웃하게 나 있는 틀집 들이 들어있는 얼개를 특징으로 하는 맴돌이 펌프.
3. 제2항에 있어서,

   날구멍 바깥길이 날구멍보다 더 넓어 날구멍 바깥쪽에서 안쪽으로 턱이 져 있으며, 흐름체의 압력에 따라 그 턱의 바깥쪽으로 여닫힐 수 있는 덮개를 더 갖추어, 날구멍 바깥에서 높은 압력을 받던 흐름체가 위 돌이-미끄럼방 안으로 밀려드는 것을 막는 얼개를 특징으로 하는 맴돌이 펌프.
4. 제1항에 있어서,

   위 맴돌이 펌프가: 불타는 기체의 부풀힘이나, 뜨거운 수증기의 부풀힘이나, 압축 공기의 부풀힘 따위 흐름체의 압력을 받아 돌개를 돌리는 맴돌이 엔진에도 적용됨을 특징으로 하는 맴돌이 엔진.