KR100552597B1

KR100552597B1 - 회전식 용적형 펌프

Info

Publication number: KR100552597B1
Application number: KR1020050060971A
Authority: KR
Inventors: 윤창식
Original assignee: 진명이십일 (주); 윤창식
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2006-02-15
Also published as: WO2007007975A1

Abstract

본 발명은 회전식 용적형 펌프에 관한 것으로서, 특히 소형이면서도 많은 유량과 높은 양정(楊程)에 적합하며, 저속회전 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘할 수 있는 유체압축기용 회전식 용적형 펌프에 관한 것인 바, 본 발명은 많은 유량과 높은 양정에 적합한 펌프로서 다량의 유체를 높은 위치까지 이동시킬 수 있으며, 또한 용적형 즉 용적의 변화를 이용한 펌프이므로 높은 효율로 작동하여 저속회전 또는 고속회전에서도 효율의 저하가 일어나지 않을 뿐만 아니라, 완전평형 회전기구를 형성하고 있기 때문에 고속회전에서도 구성부품의 회전 불평형에 의한 진동이 일어날 염려가 없으며, 또 저속회전과 고속회전에서도 다른 종류의 펌프에서 발생되는 단점을 보완할 수 있기 때문에 넓은 범위의 용도에 맞는 펌프로서의 고성능을 발휘할 수 있다. 따라서 소형의 장치로 고성능을 필요로 하는 각종 유체기계에 유용하게 적용하여 사용할 수 있는 등의 특징이 있다.

Description

회전식 용적형 펌프{Volumetric rotary pump}

도 1은 본 발명의 구성을 보여주는 분해사시도.

도 2는 본 발명의 구조를 보여주는 측단면도.

도 3은 본 발명의 주 요부인 본체부재와 로터의 결합구조를 보여주는 정면도.

도 4a는 본 발명의 요부인 주로터 및 보조로터의 구조를 보여주는 사시도이며, 도 4b는 로터의 결합 구조를 보여주는 결합단면도이다.

도 5a 내지 도 5d는 주로터와 보조로터에 형성된 누설방지 미소돌기의 다른 실시예를 보여주는 단면도.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 요부인 주로터 및 보조로터의 다른 설치 구조를 보여주는 예시도.

도 7a는 본 발명은 요부인 간격유지부재의 구조를 보여주는 사시도이며,

도 7b는 실링수단의 설치구조를 보여주는 단면도이다.

도 8a 내지 도 8b는 실링수단의 작동상태를 보여주는 단면도.

도 9a는 본 발명은 요부인 오일펌핑수단의 구조를 보여주는 사시도이며,

도 9b는 오일펌핑수단의 작동을 보여주는 설치상태도이다.

도 10a는 본 발명의 요부인 압력유지수단의 구조를 도시한 분해사시도 이며,

도 10b는 압력유지수단의 작동상태를 보여주는 단면도이다.

도 11은 본 발명의 작동상태를 보여주는 단면도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1 : 회전식 용적형 펌프 10 : 제1커버부재

10a : 보조커버 11 : 유입공간부

11a,11a' : 분기유입구 12 : 유입구

12a : 공간부 20 : 압력유지수단

21 : 조절기 23 : 작동자

30 : 본체부재 31 : 로터설치홈

32,32a : 분기유입구 33,33a : 분기유출구

34 : 배출구 40 : 제2커버부재

41 : 축공 42 : 베어링

43 : 공간부 50 : 동력전달수단

51 : 제2기어부재 52 : 제3기어부재

53 : 회전축 61 : 주로터

61a,62a : 몸체 61b,62b : 분할돌기

61c,62c : 요홈 61d,62d : 미소돌기

62 : 보조로터 70 : 실링수단

70a : 실링부재 · 70b : 간격유지부재

70c : 플레이트 70b-1 : 몸체판

70b-2 : 경사면 70b-3 : 돌기

70b-4 : 사이공간 71 : 서포트 금구

72 : 고무재 립 72-1 : 연신부

80 : 오일펌핑수단 81 : 몸체

82 : 유체가이드부 83 : 날개부

84 : 가이드홈 85 : 유체토출공

M : 메인샤프트 M-1 : 제1기어부재

본 발명은 회전식 용적형 펌프에 관한 것으로서, 특히 소형이면서도 많은 유량과 높은 양정(楊程)에 적합하며, 저속회전 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘할 수 있는 유체압축기용 회전식 용적형 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 모터와 같은 구동수단의 동력을 전달받아 기동하여 유체를 이송하는 기기로, 밀폐되지 않은 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 비용적형(非容積形) 펌프와, 밀폐된 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 용적형(容積形) 펌프로 구별된다. 비용적형 펌프는 토출량이 증가함에 따라 토출압은 감소하는 것으 로, 그 기구 및 구조에 따라 원심펌프, 사류펌프, 축류펌프 등이 있다. 그리고 용적형 펌프는 토출량이 부하압력에 관계없이 대략 일정한 것으로, 피스톤펌프, 플런저펌프, 기어펌프, 나사펌프, 베인펌프 등이 있다.

상기 용적형 펌프는 흡입밸브와 송출밸브를 장치한 일정한 체적을 가진 실린더 내를 피스톤, 플렌저 또는 버킷 등의 왕복 직선운동에 대하여 실린더 내를 진공으로 만들어 액체를 흡입하고 이에 용적의 이동 변화를 통하여 소요의 압력을 가함으로서 액체에 정압력에너지를 공급하여 송수하는 펌프이다.

상기 회전식 용적형 펌프는 케이싱 안에서 특수한 형태의 로터를 회전시키는 것으로 기어펌프·베인펌프·나사펌프가 주종을 이룬다. 기어펌프는 기어가 용기 안에서 서로 맞물려 회전하면서 톱니와 케이싱벽 사이의 액체를 흡입관에서 배출관으로 보낸다. 기름용이 보통이며 유량은 적지만 압력은 25∼30MPa까지 얻을 수 있으며, 상기 베인펌프는 로터의 회전에 따라 가동날개가 반지름 방향으로 출입하여 기어펌프와 같은 방식으로 압력은 최고 40MPa 정도까지 얻어지고 나사펌프는 2∼3개의 나사봉을 맞물려 회전시켜서 펌프를 작동하게 하는 것이다. 주로 기름용으로 압력은 20MPa 이내이다.

상기와 같은 종래의 회전식 용적형 펌프에 있어서 기어펌프와 똑같은 원리로 액체를 압출하는 것에 로브펌프(lobular pump)가 있다. 이것은 기어펌프의 치차를 적게 한 것이하고 볼 수 있으며, 구조는 한조의 로터가 맞물림으로써 상대방을 회전시킬 수 없으므로 외부에 있는 별도의 기어에 의해 상대방을 구동한다.

상기 종래의 회전식 용적형펌프는 큰 양정계수를 얻을 수 있고 저속에서도 펌프로서의 기능을 발휘하지만, 유량이 적고 저속회전시 효율 저하, 고압 고속회전시 기어의 소음 및 마모 등의 장애가 발생하게 되는 결점이 있다.

따라서 많은 유량, 높은 양정, 저속과 고속회전 및 기타효율의 문제에서 고성능을 발휘할 수 있는 펌프가 필요하게 된다.

이러한 조건을 만족하는 회전용적형 펌프로서, 본 출원인의 선 등록 특허 제127650호가 있는데, 상기 선 등록 특허는 유량부족에 의한 효율이 낮은 단점이 있고 로터의 회전시 케이스와의 충격 및 밀폐성에서 문제가 발견되었던 바, 본 발명에서는 이러한 선 특허를 개량하여 더욱 효율적인 회전용적형 펌프의 로터를 제공하려는 것이다.

본 발명의 목적은 회전 용적형펌프로서 소형이면서도 많은 유량과 높은 양정에 적합하고, 저속회전 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘하는 펌프로서 유체압축기용 회전 용적형펌프를 제공하는 데 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 많은 유량과 높은 양정에 적합한 펌프로서 다량의 유체를 높은 위치까지 이동시킬 수 있으며, 또한 용적형 즉 용적의 변화를 이용한 펌프이므로 높은 효율로 작동하여 저속회전 또는 고속회전에서도 효율의 저하가 일어나지 않을 뿐만아니라, 완전평형 회전기구를 형성하고 있기 때문에 고속회전에서도 구성부품의 회전 불평형에 의한 진동이 일어날 염려가 없다.

또 저속회전과 고속회전에서도 다른 종류의 펌프에서 발생되는 단점을 보완 할 수 있기 때문에 넓은 범위의 용도에 맞는 펌프로서의 고성능을 발휘할 수 있다. 따라서 소형의 장치로 고성능을 필요로 하는 각종 유체기계에 유용하게 적용하여 사용할 수 있다.

이러한 본 발명인 회전식 용적형 펌프는 회전식 용적형 펌프에 있어서, 체결홈이 구비되고 내측으로는 유입공간부를 형성하며 중앙으로는 유입구를 형성한 제1커버부재와; 상기 제1커버부재의 체결홈에 핀 또는 볼트에 의해 체결되는 결합부재를 형성하고 상하부에 각각 분기유입공을 구비하며 내측 격벽의 내측으로는 회전축의 끝단이 삽입되는 공간부를 형성한 보조커버와; 주로터와 보조로터가 설치되는 로터설치홈의 상하부의 좌우측에는 각각 분기유입공과 분기유출공을 형성하고 로터설치홈의 외측으로는 O-링 삽입홈을 형성한 본체부재와; 상기 회전축이 끼워져 설치되는 축공을 다수 형성하며, 축공에는 베어링이 설치되고 내측으로는 동력전달수단이 설치되는 공간부가 형성된 제2커버부재와; 상기 주로터와 보조로터가 고정 설치되는 회전축에 동력을 전달하기 위한 메인샤프트가 끼워져 설치되는 제1기어부재와 치합되면서 회전축에 설치된 제2기어부재 및 제3기어부재로 이루어진 동력전달수단과; 본체부재의 중앙에서 회전하는 축에 고정 설치되는 몸체의 외주면에는 탄성재로 코팅된 분할돌기와 그 사이에 형성된 요홈으로 구성되고 분할돌기에는 누설방지 미소돌기가 일정간격으로 다수 형성되어 이루어진 주로터 및 보조로터와; 상기 회전축이 관통하는 본체부재와의 사이에 서포트 금구가 조절기재 립에 매립 설치되고 상기 조절기제 립에는 원통 형상 연신부가 구비된 실링부재와; 상기 실링부재와 접촉하여 오일을 외부로 배출시키는 간격유지부재와; 상기 실링수단 및 간격유지부재의 탈거를 방지하는 금속성재질로 회전축이 관통하는 관통공을 형성한 플레이트가 순차적으로 결합되어 이루어진 실링수단과; 상기 주로터와 보조로터의 회전축에 설치되어 동력을 전달하는 기어부재의 치합부를 감싸도록 하우징에 고정 설치하는 통공을 형성하고 저면에 유체가이드부를 형성한 몸체의 양측에 일체로 날개부를 구비하며 일측의 날개부에는 유체가이드부의 중심과 일치하는 유체토출공을 형성한 오일펌핑수단과; 상기 본체부재의 삽입홈에 나사결합되는 조절기와 소정 압력일 때 압력에 의해 작동하는 작동자 및 상기 조절기와 작동자 사이에 탄설된 스프링으로 이루어진 압력유지수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회전식 용적형 펌프에 의하여 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 구조를 보여주는 분해사시도이며, 도 2는 본 발명의 구조를 보여주는 단면도로써 이에 따르면 본 발명의 회전식 용적형 펌프(1)는 유체를 공급하는 유입구(12)가 형성된 제1커버부재(10)와 유입된 유체를 로터가 설치된 공간부로 이송하는 보조커버(10a), 공급된 유체를 가압하여 압력을 갖도록 하는 본체부재(30), 보조커버(10a)를 통해 공급받는 유체를 일시 저장하는 제2커버부재(40), 회전축 및 각 로터가 회전할 수 있도록하는 동력전달수단(50), 이송유체를 압축하여 유체에 압력을 제공하는 주로터(61)와 보조로터(62), 회전축을 따라 누유 되는 윤활유를 리턴시켜 고착 및 누유를 방지하는 실링수단(70), 고속으로 회전하는 회전축을 지지하는 베어링에 윤활유를 강제순환시키는 오일펌핑수단(80) 및 유체의 토출이 폐쇄된 상태에서도 펌프내의 압력을 일정하게 유지시키는 압력유지수단(20)으로 대별 구성된다.

상기 제1커버부재(10)의 구조는 체결홈이 구비되고 내측으로는 유입공간부(11)를 형성하며 중앙으로는 유입구(12)을 형성한 구조이며, 상기 보조커버(10a)의 구조는 제1커버수단(10)의 체결홈에 핀 또는 볼트에 의해 체결되는 결합부재를 형성하고 상하부에 각각 분기유입구(11a,11a')을 구비하며 내측 격벽의 내측으로는 회전축(53)의 끝단이 삽입되는 공간부(12a)를 형성한 구조이다.

상기 본체부재(30)의 구조는 주로터(61)와 보조로터(62)가 설치되는 로터설치홈(31)의 상하부의 좌우측에는 각각 분기유입구(32,32a)와 분기유출구(33,33a)를 형성하고 로터설치홈(31)의 외측으로는 O-링 삽입홈을 형성한 구조이며, 상기 분기유입구(32,32a)는 상기 분기유입구(11a,11a')와 연결 구성된 구조이며, 상기 분기유출구(33,33a)는 로터설치홈(31)과 연결 구성될 뿐 독립 구성된 구조이며 배출구(34)와 연결 구성된 구조이다.

상기 제2커버부재(40)의 구조는 회전축(53)이 끼워져 설치되는 축공(41)을 다수 형성하며, 상기 축공(41)에는 베어링(42)이 설치되고 내측으로는 동력전달수단(50)이 설치되는 공간부(43)가 형성된 구조이다.

상기 주로터(61) 및 보조로터(62)의 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 본체부재(30)의 중앙에서 회전하는 회전축(53)에 고정 설치되는 몸체(61a,62a)의 외주면에는 탄성재로 코팅된 분할돌기(61b,62b)와 그 사이에 형성된 요홈(61c,62c)으로 구성되고 분할돌기(61b,62b)에는 누설방지 미소돌기(61d,62d)가 일정간격으로 다수 형성되어 이루어진 구조이다.

한편, 상기 주로터(61)와 보조로터(62)에 형성된 누설방지 미소돌기(61d,62d)의 단면 형태가 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 반원형, 삼각형 사다리형 중 어느 하나인 것을 사용한다.

상기 동력전달수단(50)의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 주로터(61)와 보조로터(62)가 고정 설치되는 회전축(53)에 동력을 전달하기 위한 메인샤프트(M)에 끼워져 설치되는 제1기어부재(M-1)와 치합되면서 회전축(53)에 설치된 제2기어부재(51) 및 제3기어부재(52)로 이루어진 구조이다.

상기 실링수단(70)의 구조는 첨부도면 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 메인샤프트(M)과 회전축(53)이 관통하는 본체부재(30)와의 사이에 서포트 금구(71)가 고무재 립(72)에 매립 설치되고 상기 고무재 립(72)에는 원통 형상 연신부(72-1)가 구비된 실링부재(70a)와 상기 실링부재(70a)와 접촉하여 오일을 외부로 배출시키는 간격유지부재(70b)와 상기 실링부재(70a) 및 간격유지부재(70b)의 탈거를 방지하는 금속성 재질로 회전축(53)이 관통하는 관통공을 형성한 플레이트(70c)가 순차적으로 결합되어 이루어진 구조이다.

상기 간격유지부재(70b)의 구조는 첨부도면 도 7b에 도시된 바와 같이 몸체판(70b-1)의 끝단부에는 경사면(70b-2)을 형성하고 중앙으로는 메인샤프트 및 회전축이 관통하는 관통공을 형성하며 일면으로는 돌기(70b-3)가 다수 일정 간격으로 형성되어 있으며 돌기와 돌기 사이에는 사이공간(70b-4)을 형성한 구조이다.

상기 오일펌핑수단(80)의 구조는 첨부도면 도 9에 도시된 바와 같이 주로터(61)와 보조로터(62)의 회전축(53)에 설치되어 동력을 전달하는 기어부재(51,52)의 치합부를 감싸도록 본체부재(30)에 고정 설치하는 통공을 형성하고 저면에 유체가이드부(82)를 형성한 몸체(81)의 양측에 일체로 날개부(83)를 구비하며 일측의 날개부(83)에는 유체가이드부(83)의 중심과 일치하는 유체토출공(85)을 형성한 구조이다.

한편, 상기 날개부(83)의 내측면으로는 장방형상의 가이드홈(84)이 형성되며 이 가이드홈(84)의 일측부는 유체가이드부(82)와 연결되어 형성된 구조이다.

상기 압력유지수단(20)의 구조는 첨부도면 도 1 및 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 본체부재(30)의 삽입홈(35)에 나사결합되는 조절기(21)와 소정 압력일 때 압력에 의해 작동하는 작동자(23) 및 상기 조절기(21)와 작동자(23) 사이에 탄설된 스프링(22)으로 이루어진 구조이다.

한편, 첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 주로터(61) 및 보조로터(62), 회전축(53) 및 분기유입공(32,32a)과 분기유출공(33,33a)이 본체부재(30)에 수직중심선을 중심으로 대칭되게 형성시켜 사용 할 수도 있으며, 주로터(61) 및 보조로터(62)에 형성된 분할돌기를 회전비에 대응하여 형성시키거나 또는 주로터 1개에 120°간격으로 보조로터를 설치하여 사용할 수도 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작동상태를 설명하면 첨부도면 도 1 및 도 11에 도시된 바와 같이 입력단에 해당하는 메인샤프트(M)를 회전시키면 메인샤프트(M)에 끼워져 설치되는 제1기어부재(M-1)와 치합된 제2기어부재(51) 및 제3기어부재(52)가 회전하면 상기 주로터(61)와 보조로터(62)가 고정 설치되는 회전축(53)이 회전된다.

이때 제1커버부재(10)에 구비된 유입구(12)로부터 유체가 공급되면 공급된 유체는 제1커버부재(10) 및 보조커버(10a)가 결합되어 형성된 유입공간부에 충진되며 상기 충진된 공급된 유체는 보조커버(10a)에 형성된 분기유입공(11a,11a')을 통해 이동되면 상기 이동된 유체는 본체부재(30) 내부로 공급되어진다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 상기 분기유입공(11a,11a')을 통과한 유체는 본체부재(30)의 유체충진공간(31)으로 유체가 공급되어지면 상기 유체는 상기 주로터(61)와 보조로터(62)에 의해 압축되어져 유체는 소정의 압력을 갖게 된다.

상기 주로터(61)와 보조로터(62)가 회전하게 되면 주로터(61)의 분할돌기(61b)가 보조로터(62)의 분할돌기(62b)가 치합되는 부분에서는 유체를 압축하는 효과가 발생되며 이러한 유체의 압축과정은 주로터(61)의 분할돌기(61b)가 보조로터(62)의 분할돌기(62b)를 타고 이동을 하면서 빠져나가고 다음의 분할돌기가 요홈(61c,62c)으로 진입을 하며, 계속하여 다음의 분할돌기가 그 다음의 요홈에 진입하는 작용이 반복하여 이루어진다.

이러한 과정에서 공급되어진 유체가 주로터(61)의 이송요홈(61c)에 의해 분기유출구(33,33a) 쪽으로 이송을 하게 되며, 따라서 유체가 분기유입구(32,32a)로부터 분기유출구(33,33a)로 압송이 되는 것이며, 이러한 작용이 반복됨으로써 이송에 의한 펌프작용이 이루어지는 것이다.

본 발명에서는 주로터(61)와 보조로터(62)의 형상이 주로터의 요부를 형성하는 원을 기준으로 접촉선을 유지하면서 형성되는 구조를 가지게 되므로 회전작용 중에 발생하던 마찰과 충격을 완화시키고 밀폐성을 크게 높여줄 수 있게 되는 것이다.

또한 주로터(61)와 보조로터(62), 보조로터(62)와 본체부재(30) 및 주로터(61)와 본체부재(30)간에 틈이 발생함으로써 누설 역류에 의한 압력저하 및 유량감소로 인한 효율저하를 방지하기 위해서 각 로터의 형상을 구성하는 외면의 적절한 위치에 탄성체를 이용한 다수개의 누설방지용 미소돌기(61d,62d)를 형성하여 작동중에 틈의 발생을 방지함으로써 펌프의 성능을 향상시키는 효과를 얻는다.

따라서 이러한 밀폐작용의 증대에 의해 회전용적형 펌프의 성능을 향상시키고 수명도 연장시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 주로터(61)와 보조로터(62)에 형성된 누설방지 미소돌기(61d,62d)를 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 소정간격 이격되어 복수개가 평행하게 형성되어 사용하거나 단면 형태를 반원형, 삼각형 사다리형 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으며 이러한 형상 및 구조 변경은 밀폐작용의 증대에 의해 회전용적형 펌프의 성능을 향상시키고 수명도 연장시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고 본 발명에서 제시한 본체부재(30)의 구성예에 따라서 여러가지 설치 및 사용할 조건에 따라서 구성을 적절히 선택함으로써 최대한의 효율을 얻을 수 있을 것이다.

한편 첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 주로터와 보조로터가 갖는 기 하학적 형상은 주로터와 보조로터의 크기비 및 회전비에 의해 결정이 되고, 보조로터에 형성된 홈의 수와 주로터에 형성된 분할돌기의 수에 따라 5X10형식과 4X8형식 및 기타형식의 구조를 형성시킬 수 있으며, 또한 주로터와 보조로터의 회전비에 따라 로터 홈의 형상도 달라지게 형성시킬 수 있다.

다시 말해서 주로터(61)의 형상은 주로터(61)와 보조로터(62)의 회전비 및 분할돌기의 설치 갯수에 따라서 그 형상이 달라지며, 이러한 주로터의 형상에 의해 보조로터의 형상도 결정이 되는 것으로, 그 이유는 주로터와 접촉하는 상태를 유지하면서 동시에 회전을 하여야 하므로 이러한 기본 조건적 특성에 의해 정해진 주로터의 형상에 적합한 보조로터의 형상은 한가지만이 나올 수가 있기 때문이다.

한편, 첨부도면 도 6은 본 발명에 의한 주로터(61)와 보조로터(62)가 본체부재(30)에 설치된 상태를 보여주는 한 실시예의 부분단면도로서, 주로터(61)와 보조로터(62)의 회전비를 1:2로 하였고 주로터(61)의 분할돌기(61b)과 보조로터(62)의 요홈(62c)이 서로간에 장애를 주지 않고 회전을 하려면, 보조로터(62)의 요홈(62c)숫자와 주로터(61)의 분할돌기(61b) 갯수의 비는 1:2을 유지하여야 하므로 보조로터(62)의 요홈(62c)갯수를 5개로 하고 주로터(61)의 분할돌기(61c) 갯수는 10개로 한 것이다.

다른 본 발명의 실시예로는 주로터(61) 하나에 보조로터(62)의 갯수는 2개로 하였으며, 주로터(61)에 구성된 하나의 분할돌기(61b)와 인접한 다른 분할돌기(61b) 사이의 이송요홈(61c)내의 체적이 유체를 이송시키는 공간이 되는 것이다.

또 다른 본 발명의 실시예로는 보조로터(62)의 요홈(62c) 갯수를 4개로 하고 주로터(61)의 분할돌기(61b) 갯수는 8개로 한 것이며, 주로터(61)의 갯수는 2개, 보조로터(62)의 갯수는 4개로 하였다.

또 다른 본 발명의 실시예로는 이러한 회전속도 비에 따른 요홈(61c,62c)과 분할돌기(61b,62b)의 갯수 비율을 다르게 구성한 예인데, 보조로터(62)의 요홈(62c)갯수를 3개로 하고 주로터(61)의 분할돌기(61b) 갯수는 6으로 하여 1:2의 비율을 얻은 예를 나타낸 것이다.

본체부재(30)에는 보조로터(62)가 설치되는 양측에 유체가 인입되는 분기유입구(32,32a)와 유체가 배출되는 분기유출구(33,33a)가 각각 구성되며, 보조로터(62)와 다른 보조로터(62)의 사이, 즉 하나의 입구와 다른 쪽의 출구 사이에는 밀착부를 구성하여 주로터(61)와 보조로터(62)의 최대외경이 밀착되어 기밀을 유지하는 상태로 회전을 하게끔 구성하였다.

상기와 같이 유체가 토출될 때 회전축(53)이 고속으로 회전되기 때문에 윤활유가 누설될 수도 있으나 이는 실링수단(70)에 의해 방지된다. 상기 실링수단(70)의 작용을 살펴보면 첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이 로터의 회전에 의해 발생되는 고압은 플레이트(70c)와 간격유지부재(70b)에 형성된 회전축(53)의 관통공으로 누설되어 고압 상태에서 고무재 립(72)의 원통 형상 연신부(72-1)가 압축변형 하지만, 서포트 금구(71)가 존재하므로, 고무는 빠져나갈 장소를 잃어서 화살표(F) 방향으로 고무는 이동하고, 고무재 립 연신부(72-1)는 밀봉 유체측으로부터의 압력도 받기 때문에, 고무의 내부응력이 슬라이딩 접촉부 바로 위에 집중하여 압력이 상승하게 된다.

상기 상승된 압력은 첨부도면 도 8a에 도시된 바와 같이 회전축(53)의 원심력에 의해 외부로 이탈하려는 성질이 발생되는데, 이때 상기 간격유지부재(70b)에 돌출된 돌기(70b-3)와 인접하는 돌기(70b-3) 사이에 형성된 유출공간(70b-4)에 의해 누유되어 형성된 실링부재(70)쪽의 유체압력보다 상대적으로 저압의 상태인 밀봉 유체실쪽으로 이동되게 된다.

이때, 상기 유출공간을 빠져나온 고압유체는 경사면(70b-2)을 따라 빠르게 간격유지부재(70b) 내에서 토출되어지게 되며, 토출된 고압유체는 본체부재(30)에 형성된 유로를 따라 분기유입구(11a,11a') 측으로 이동하여 실부재에 작용하는 압력은 낮아짐으로써 고압유체가 윤활유측으로 누설되는 것을 방지할 수 있으며 실링부재(70)의 수명을 연장할 수 있다.

한편, 상기 고압유체에 의해 실링부재(70a)쪽에서 압력이 상승되어 본체부재에 설치된 실링부재(70a)와 간격유지부재(70b)가 탈거되는 것은 플레이트(70c)에 의하여 방지된다.

한편, 상기 회전축(53)을 지지하는 베어링(42)의 보존은 면 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 기어부재(51,52)가 회전하면 기어부재(51,52)의 맞물림이 떨어지는 부분에 진공이 생겨, 거기서 흡입작용을 일으키게 되어 몸체(81)의 유체가이드부(82)가 오일로 채워진다.

상기 몸체(81)의 유체가이드부(82)에 채원진 오일은 기어부재(51,52)의 회전에 의해서 압력을 갖게 되며 소정의 압력을 갖는 오일은 유체토출공(85) 쪽으로 운반된다. 즉 오일은 기어부재(51,52)의 바깥둘레와 몸체(81) 사이에서 기어부재 (51,52)의 맞물림에 의해서 공급되는 오일에 의해 유체토출공(85)을 통해 밀려나 배출된다.

따라서 주로터(61)와 보조로터(62)의 회전축(53)에 설치되어 동력을 전달하는 기어부재(51,52)가 회전하게 되면 상기 기어부재(51,52)의 사이에 위치한 오일은 압축되어 압력을 갖게 되며 이러한 상태에서 유체토출공(85)을 통해 배출된 오일은 유로를 따라 이동되어 각 베어링에 공급되어 냉각 효과와 윤활 효과를 제공하게 되어 베어링의 파손을 방지하게 된다.

한편 상기 날개부(83)의 내측면으로는 장방형상의 가이드홈(84)이 형성되어 있으며, 이 가이드홈(84)의 일측부는 유체가이드부(82)와 연결되어 있어 기어부재(51,52)가 회전되면 압력상승에 따라 오일은 가이드홈(84)로 이동되며 이동된 오일은 연속적으로 발생되는 압력에 의해 유체가이드부(82) 쪽으로 이동시키며 유체가이드부(82)으로 이동된 오일은 유체토출공(85)을 통해 배출되게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 유체가 공급되어 소정의 압력으로 토출시 토출구에는 노즐이 연결 설치되어 있는데 본 발명의 펌프를 연결하여 사용하다가 잠시 노즐의 출구를 폐쇄시키면 펌프의 내측에서 압력이 상승하게 된다.

예컨데 상기 주로터(61)와 보조로터(62)는 지속적으로 작동하여 유체를 압축시키기 때문에 배출구(34)방향에서는 유체가 적체되기 때문에 유압이 상승하게 되는데, 이때 소정 압력이상으로 상승시에는 배출구쪽의 압력을 입구쪽으로 바이페스 시켜 압력상승을 억제시킬 수도 있다.

상기 압력상승을 억제시키는 것은 첨부도면 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 작동자(23)가 압력에 의해 가압되면 스프링(22)을 압축하면서 후방으로 후퇴되고 상기 후퇴되는 작동자(22)에 의해 바이페스통로(35)가 개방되면 바이페스통로(35)를 통해 유입구 쪽과 연결되어 있어 소정의 압력을 갖고 있는 유체는 유입구 쪽으로 일부가 리턴되어 압력상승을 방지하게 된다.

한편 폐쇄되어 있던 노즐이 개방되면 상기 작동자의 가압력이 해지됨으로 스프링의 탄성력에 의해 작동자가 바이페스통로를 폐쇄시킴으로서 압력이 누설되는 것을 방지한다.

이상과 같은 구조로 이루어져 작동되는 본 발명의 효과는 하나, 회전 용적형펌프로서 소형이면서도 많은 유량과 높은 양정에 적합하고, 저속회전 및 고속회전에서도 우수한 성능을 발휘하는 펌프로서 유체압축기용 회전 용적형펌프를 제공하는 데 있으며,

둘, 많은 유량과 높은 양정에 적합한 펌프로서 다량의 유체를 높은 위치까지 이동시킬 수 있으며, 또한 용적형 즉 용적의 변화를 이용한 펌프이므로 높은 효율로 작동하여 저속회전 또는 고속회전에서도 효율의 저하가 일어나지 않을 뿐만아니라, 완전평형 회전기구를 형성하고 있기 때문에 고속회전에서도 구성부품의 회전 불평형에 의한 진동이 일어날 염려가 없다.

셋, 저속회전과 고속회전에서도 다른 종류의 펌프에서 발생되는 단점을 보완할 수 있기 때문에 넓은 범위의 용도에 맞는 펌프로서의 고성능을 발휘할 수 있다. 따라서 소형의 장치로 고성능을 필요로 하는 각종 유체기계에 유용하게 적용하여 사용할 수 있다.

Claims

회전식 용적형 펌프에 있어서,

체결홈이 구비되고 내측으로는 유입공간부를 형성하며 중앙으로는 유입구를 형성한 제1커버부재와;

상기 제1커버부재의 체결홈에 핀 또는 볼트에 의해 체결되는 결합부재를 형성하고 상하부에 각각 분기유입공을 구비하며 내측 격벽의 내측으로는 회전축의 끝단이 삽입되는 공간부를 형성한 보조커버와;

주로터와 보조로터가 설치되는 로터설치홈의 상하부의 좌우측에는 각각 분기유입공과 분기유출공을 형성하고 로터설치홈의 외측으로는 O-링 삽입홈을 형성한 본체부재와;

상기 회전축이 끼워져 설치되는 축공을 다수 형성하며, 축공에는 베어링이 설치되고 내측으로는 동력전달수단이 설치되는 공간부가 형성된 제2커버부재와;

상기 주로터와 보조로터가 고정 설치되는 회전축에 동력을 전달하기 위한 메인샤프트에 끼워져 설치되는 제1기어부재와 치합되면서 회전축에 설치된 제2기어부재 및 제3기어부재로 이루어진 동력전달수단과;

본체부재의 중앙에서 회전하는 축에 고정 설치되는 몸체의 외주면에는 탄성재로 코팅된 분할돌기와 그 사이에 형성된 요홈으로 구성되고 분할돌기에는 누설방지 미소돌기가 일정간격으로 다수 형성되어 이루어진 주로터 및 보조로터와;

상기 회전축이 관통하는 본체부재와의 사이에 서포트 금구가 고무재 립에 매립 설치되고 상기 고무재 립에는 원통 형상 연신부가 구비된 실링부재와; 상기 실링부재와 접촉하여 압력유체를 유입구로 배출시키는 간격유지부재와;

상기 실링부재 및 간격유지부재의 탈거를 방지하는 금속성재질로 회전축이 관통하는 관통공을 형성한 플레이트가 순차적으로 결합되어 이루어진 실링수단과;

상기 주로터와 보조로터의 회전축에 설치되어 동력을 전달하는 기어부재의 치합부를 감싸도록 하우징에 고정 설치하는 통공을 형성하고 저면에 유체가이드부를 형성한 몸체의 양측에 일체로 날개부를 구비하며 일측의 날개부에는 유체가이드부의 중심과 일치하는 유체토출공을 형성한 오일펌핑수단과;

상기 본체부재의 삽입홈에 나사결합되는 조절기와 소정 압력일 때 압력에 의해 작동하는 작동자 및 상기 조절기와 작동자 사이에 탄설된 스프링으로 이루어진 압력유지수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회전식 용적형 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 분기유입공은 로터설치홈과 연결 형성되고 분기유출공은 독립되게 구획되어 형성된 것을 특징으로 하는 회전식 용적형 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 주로터와 보조로터에 형성된 누설방지 미소돌기의 단면 형태가 반원형, 삼각형 사다리형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회전식 용적형 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 간격유지부재의 구조는 몸체판의 끝단부에는 경사면을 형성하고 중앙으로는 회전축이 관통하는 관통공을 형성하며 일면으로는 돌기가 다수 일정 간격으로 형성되어 있으며 돌기와 돌기 사이에는 사이공간을 형성한 것을 특징으로 하는 회전식 용적형 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 날개부의 내측면으로는 장방형상의 가이드홈이 형성되며 이 가이드홈의 일측부는 유체가이드부와 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 회전식 용적형 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 주로터 및 보조로터, 회전축 및 분기유입공과 분기유출공이 본체부재에 수직중심선을 중심으로 대칭되게 형성된 것을 특징으로 하는 회전식 용적형 펌프.