KR100577706B1 - 터보 용적식 유체기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평축과 연동 회전되는 작동 회전체의 내부에 다수로 형성된 펌핑실의 외측을 개방하고 본체를 구성하는 작동공간의 둘레에 유체 이동수단을 구비함으로서, 유체기계의 구성을 간단히 함은 물론 유체를 멈춤없이 이동시킬 수 있도록 하는 터보 용적식 유체기계에 관한 것으로서, 내부 양측에 구비된 수평, 경사중공부에는 하나의 구동수단으로 연동 회전되게 연결수단으로 상호 연결된 수평축과 경사축이 구비되고 상기 연결수단의 외측에는 내부 둘레가 원호면으로 형성된 작동공간이 구비되어 있는 본체와, 상기 연결수단의 둘레에 경사축과 일체로 구성되어 회전되는 구체와,상기 작동공간의 양측에 사이가 등간격의 다수 횡 격판을 통해 연결되어 상기 수평축과 연동 회전되게 구비되며 둘레 경사면과 상기 구체와 밀착되는 중앙 둘레구면이 구비된 양 측판을 포함하고 상기 횡 격판들의 사이에는 둘레가 개방된 다수의 펌핑실이 구비되어 있는 작동 회전체와, 상기 구체의 둘레인 각 펌핑실에 경사지게 구비되어 상기 양 둘레 경사면에 연속적으로 선접촉을 하여 상기 펌핑실의 양측 펌핑공간의 체적을 가변시키는 경사 회전원판, 및 상기 작동공간의 둘레와 그 외측에 구비되어 상기 펌핑실의 양측 펌핑공간으로 유체가 유입된 후 압축되어 연속적으로 배출 되도록 하는 유체 이동수단으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

터보 용적식 유체기계{Turbo capacity type pump}

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 유체기계를 나타낸 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 유체기계를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 유체기계를 나타낸 정면도.

도 4는 도 2의 A-A선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 횡격판의 장착 상태를 나타낸 분해 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 연결수단을 확대 도시한 일부 절개 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 연결수단의 다른 실시예를 확대 도시한 일부 절개 사시도.

도 8은 본 발명을 작동을 설명하기 위하여 경사 회전원판과 작동공간을 도시한 개략도.

도 8a는 유체의 유입전 상태를,

도 8b는 유체의 유입 과정을,

도 8c는 유체의 배출 과정을 도시한 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 유체기계의 제2 실시예를 나타낸 것으로,

도 9a는 전단면도를,

도 9b는 도 9a의 B-B선 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 유체기계의 제3 실시예를 나타낸 개략 분해 사시도.

도 11은 본 발명에 따른 본체의 다른 실시예를 나타낸

도 12은 본 발명에 따른 작동 회전체와 경사 회전원판의 다른 실시예를 나타낸 개략 사시도.

도 13는 본 발명에 따른 작동 회전체와 경사 회전원판의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서,

도 13a는 사시도를,

도 13b는 일부 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 본체

11 : 작동공간

111 : 둘레판, 112 : 원호면

12 : 제1 본체

121 : 수평 중공부

13 : 제2 본체

131 : 경사 중공부

14 : 상부 본체

15 : 하부 본체

2 : 수평축

21 : 연결수단

211 : 경사홈부, 212 : 제1 회전축, 213 : 제2 회전축,

214 : 유동 회전링

3 : 경사축

31 : 구체

311 : 홈부, 312 : 분할체, 313 : 돌출턱, 314 : 함몰홈, 315 : 둘레 이격공간

4 : 구동수단

41 : 모터

5 : 작동 회전체

51 : 측판

511 : 둘레 경사면, 512 : 중앙 둘레구면

52 : 펌핑실

521 : 펌핑공간

53 : 횡 격판

531 : 원호단부, 532 : 원호단부

6 : 경사 회전원판

61 : 회전핀

611 : 격판 삽입 수직홈, 612 : 구 삽입 회전축부

62 : 분할판

621 : 내측 밀착홈부

63 : 분할판

631 : 사이 공간부, 632 : 수직홈부, 633 : 삽입격판

7 : 유체 이동수단

71 : 유입장홀

711 : 내측 경사면

72 : 배출장홀

712 : 내측 경사면

73 : 유체 유입부

731 : 유입유로, 732 : 유입관

74 : 유체 배출부

741 : 배출유로, 742 : 배출관, 743 : 체크밸브

8 : 미끄럼 수단

본 발명은 터보 용적식 유체기계에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는, 수평축과 연동 회전되는 작동 회전체의 내부에 다수로 형성된 펌핑실의 외측을 개방하고 본체를 구성하는 작동공간의 둘레에 유체 이동수단을 구비함으로서, 유체기계의 구성을 간단히 함은 물론 유체를 멈춤없이 이동시킬 수 있도록 하는 터보 용적식 유체기계에 관한 것이다.

일반적으로 유체펌프(이하, "유체기계"라 칭함)라 함은 유체를 압축하여 이동시키는 장치를 총칭하는 것으로, 날개 및 기어을 이용하여 펌핑하는 유체기계나 스크롤의 회전을 이용하여 펌핑하는 유체기계 또는 기울림 원판를 이용하여 펌핑하는 유체기계 등이 알려져 있다.

이에 본 발명은 상기 기울림 원판을 이용하는 유체기계를 개량한 것으로서, 통상적으로 알려진 기울림 원판을 이용하는 유체기계는 반복적으로 기울림을 달리하여 펌핑공간의 체적을 변화시키는 작동을 수행하여 외부에서 유입되는 유체를 압축 이동시키는 장치 말하는 것이다.

따라서, 통상적으로 알려진 기울림 원판을 이용하는 유체기계는, 대한민국 실용신안공고 제1987-2951호의 "원형 양수기"(이하, "종래 제1 실시예의 유체기계"라 칭함)와, 대한민국 특허등록 제1990-8015호의 "회전파형 운동식 에어콤프레셔"(이하, "종래 제2 실시예의 유체기계"라 칭함), 및 대한민국 실용신안등록출원 제1999-28113호의 "자이로 펌프의 회전축 구조"(이하, "종래 제3 실시예의 유체기계"라 칭함)등이 공지되어 있다.

이하, 상기한 바와 같은 종래 각 실시예의 유체기계를 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저 종래 제1 실시예의 유체기계는, 편심축(이하, "편심캠"이라 칭함)이 포함되는 수평의 회전축을 통해 호면(이하, "구체"라 칭함)이 포함되는 접동원판(이하, "기울림 원판"이라 칭함)의 기울기를 변화시킴으로서, 본체를 구성하는 내실에서 펌핑을 수행하는 구성을 특징으로 한다.

그리고 종래 제2 실시예의 유체기계는, 본체에 삽입 장착되어 회전되는 수평회전축과 이 수평회전축과 일체로 구성된 경사축의 요동 회전을 통해 지지접동구(이하, "구체"라 칭함)가 포함되는 기울림 원판의 기울기를 변화시킴으로서, 본체를 구성하는 내실에서 펌핑을 수행하는 구성을 특징으로 한다.

또한 종래 제3 실시예의 유체기계는, 본체에 삽입 장착되어 회전되는 수평회전축과 수평회전축의 내측단에 조립을 통해 일체로 구성된 편심축(이하, "경사축"이라 칭함)의 요동 회전을 통해 구체가 포함되는 기울림 원판의 기울기를 변화 시킴으로서, 본체를 구성하는 내실에서 펌핑을 수행하는 구성을 특징으로 한다.

그리고 상술한 바와같이 상기 종래 제1 내지 제3 실시예의 유체기계는 구체의 각도를 변경시키는 과정을 통해 기울림 원판의 기울기를 반복적으로 변화시켜 내실에서 펌핑을 수행하는 것이다. 또한 상기 구체의 구면은 상기 내실의 중앙에 형성되어 있는 미끄럼 구면에 밀착되게 장착됨으로서 내실의 밀폐를 통해 펌핑을 가능하게 하는 것이다.

그런데, 상기 제1 내지 제3 실시예의 유체기계에서 살펴본 바와 같이, 상기 구체의 구면과 내실의 미끄럼 구면의 밀착부는, 수평회전축 및 수평회전축과 일체로 구성된 경사축의 회전력을 지지하여야 함은 물론, 구체 및 기울림 원판의 자체 중량도 지지하여야 하고, 아울러 기울림 원판의 유체 압축이동시 발생되는 압력에 따른 반작용 하중도 지지하는 역할을 수행해야 한다.

그러나 상기와 같이 많은 힘을 받는 구체가 외팔보의 형태로 돌출되어 요동회전을 하는 편심캠 또는 경사축에 구비됨에 따라서, 유체기계를 장시간 동안 사 용할 경우에는 경사져 요동 회전되는 편심캠 또는 경사축의 회전력(발생되는 원심력)과 자체 중량이나 작동시 압력에 따른 반작용 하중으로 인하여 구체가 하부로 처지게 되는 현상이 발생된다. 그러므로 상기 구체의 구면과 내실의 미끄럼 구면의 밀착부가 신속히 마모됨으로서, 밀착부에 틈이 생기게 됨에 따라 작동중 심한 진동 및 소음이 발생됨은 물론, 장치작동에 있어서 펌핑 효율이 단기간 내에 급격하게 저하되는 문제점도 가지고 있었다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 본 출원인은 대한민국 특허출원 제2004-81948호의 "쐐기형 압축식 유체기계"를 출원하였다.

따라서 본 출원인 기 출원한 발명은, 교차 연결된 수평축과 경사축 모두를 위치변화 없이 본체에 지지한 상태에서 작동 회전체를 수직 회전시키면서 그 내부에 구비된 경사 회전원판을 상기 경사축에 구비된 구체의 회전을 통해 경사지게 회전시키는 구성을 특징으로 한다.

그러므로 상기 구체로 전달되는 경사축 회전력과 구체의 자체 하중 및 작동시 발생되는 압축력에 따른 반작용 하중을 본체에 지지된 경사축으로 전달되게 함에 따라, 구체가 한 방향으로 쏠리는 힘을 받으면서 회전되는 것을 예방하여 구체는 물론 구체가 밀착되는 작동 회전체의 둘레구면의 마모를 극소화 하는 장점을 가지고 있는 것이다.

또한 강한 지지력으로 본체에 지지된 수평축 및 경사축을 통해 작동 회전체와 경사 회전원판을 동시에 회전시킴으로서 고압의 펌핑도 가능한 장점을 가지는 것이다.

그러나, 본 출원인 기출원한 발명은, 유체 이동수단을 작동 회전체의 양 측판과 작동공간의 양 측벽에 이중으로 구비함으로서 유체기계의 구조가 복잡하여 제작비용이 과다하게 들게 되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 작동공간의 양측벽에 구비된 유입,배출장홀과 작동 회전체의 양 측판에 구비되어 있는 유체통로가 상호 연통되는 순간에만 유체가 이동 됨에 따라 유체의 펌핑시 유체의 흐름이 반복적으로 멈추게 되는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 본 출원인이 기출원한 터보 용적식 유체기계를 개량한 것으로서, 수평축과 연동 회전되는 작동 회전체의 내부에 다수로 형성된 펌핑실의 외측을 개방하고 본체를 구성하는 작동공간의 둘레에 유체 이동수단을 구비함으로서, 유체기계의 구성을 간단히 하여 제작비용을 최소화 할 수 있는 터보 용적식 유체기계를 제공하고자 하는 목적이 있다.

또한 작동 회전체에 구비된 펌핑실의 외측을 완전히 개방하고 작동공간을 구성하는 둘레판의 전,후방에 유체의 유입,배출장홀을 형성함에 따라서 유체가 멈춤없이 연속적으로 이동될 수 있도록 하는 목적도 있다.

또 액체는 물론 기체의 펌핑도 가능하게 할 수 있는 목적도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부 양측에 구비된 수평, 경사중공부에는 하나의 구동수단으로 연동 회전되게 연결수단으로 상호 연결된 수평축과 경사축이 구비되고 상기 연결수단의 외측에는 내부 둘레가 원호면으로 형성된 작동공간이 구비되어 있는 본체와, 상기 연결수단의 둘레에 경사축과 일체로 구성되어 회전되는 구체와,상기 작동공간의 양측에 사이가 등간격의 다수 횡 격판을 통해 연결되어 상기 수평축과 연동 회전되게 구비되며 둘레 경사면과 상기 구체와 밀착되는 중앙 둘레구면이 구비된 양 측판을 포함하고 상기 횡 격판들의 사이에는 둘레가 개방된 다수의 펌핑실이 구비되어 있는 작동 회전체와, 상기 구체의 둘레인 각 펌핑실에 경사지게 구비되어 상기 양 둘레 경사면에 연속적으로 선접촉을 하여 상기 펌핑실의 양측 펌핑공간의 체적을 가변시키는 경사 회전원판, 및 상기 작동공간의 둘레와 그 외측에 구비되어 상기 펌핑실의 양측 펌핑공간으로 유체가 유입된 후 압축되어 연속적으로 배출 되도록 하는 유체 이동수단으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 유체기계를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 유체기계를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 유체기계를 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 2의 A-A선 단면도이다.

이에 본 발명의 따른 제1 실시예의 유체기계는, 내부 양측에 구비된 수평, 경사중공부(121,131)에는 하나의 구동수단(4)으로 연동 회전되게 연결수단(21)으로 상호 연결된 수평축(2)과 경사축(3)이 구비되고 상기 연결수단(21)의 외측에는 내부 둘레가 원호면(112)으로 형성된 작동공간(11)이 구비되어 있는 본체(1)와, 상기 연결수단(21)의 둘레에 경사축(3)과 일체로 구성되어 회전되는 구체(31)와, 상기 작동공간(11)의 양측에 사이가 등간격의 다수 횡 격판(53)을 통해 연결되어 상기 수평축(2)과 연동 회전되게 구비되며 둘레 경사면(511)과 상기 구체(31)와 밀착되는 중앙 둘레구면(512)이 구비된 양 측판(51)을 포함하고 상기 횡 격판(53)들의 사이에는 둘레가 개방된 다수의 펌핑실(52)이 구비되어 있는 작동 회전체(5)와, 상기 구체(31)의 둘레인 각 펌핑실(52)에 경사지게 구비되어 상기 양 둘레 경사면(511)에 연속적으로 선접촉을 하여 상기 펌핑실(52)의 양측 펌핑공간(521)의 체적을 가변시키는 경사 회전원판(6), 및 상기 작동공간(11)의 둘레와 그 외측에 구비되어 상기 펌핑실(52)의 양측 펌핑공간(521)으로 유체가 유입된 후 압축되어 연속적으로 배출 되도록 하는 유체 이동수단(7)으로 구성된다.

그리고, 상기 유체 이동수단(7)은, 상기 작동공간(11)을 구성하는 둘레판(111)의 전방 양측에 상호 위치를 달리하며 구비되고 상기 경사 회전원판(6)과 동일한 내측 기울기를 가지는 내측 경사면(711,721)을 포함하는 유입,배출장홀(71,72) 및 둘레판(111)의 후방 양측에 상기 전방(111)에 구비된 유입,배출장홀(71,72)과 반대되는 위치에 한쌍으로 구비되고 상기 경사 회전원판(6)과 동일한 내측 기울기를 가지는 내측 경사면(711,721)을 포함하는 배출,유입장홀(72,71)과, 상기 작동공간(11)의 둘레판 전,후방에 상호 대칭되게 형성된 각 유입장홀(71)로 유체를 분기 유입시키는 유체 유입부(73)와 둘레판(111)의 전,후방에 대칭되게 형성된 각 배출장홀(72)의 유체를 취합 배출시키는 유체배출부(74)로 구성되는 것이다.

아울러 상기 본체(1)는, 상기 작동공간(11)의 중간이 수직으로 분할되게 타 측이 개방되어 있고 작동공간(11)의 일 측벽(111)의 중앙에서 일측으로 돌출 형성되어 상기 수평축(2)이 장착되는 수평 중공부(121)를 포함하는 제1 본체(12)와, 상기 작동공간(11)의 타측 공간을 막으며 중앙 주위에서 타측으로 돌출 형성되어 상기 경사축(3)이 장착되는 경사 중공부(131)를 포함하는 제2 본체(13)가 상호 조립을 통해 일체로 구성되는 것이다.

즉 상기 작동공간(11)을 구성하는 둘레판(111)의 내측이 원호면(112)으로 형성됨에 따라서 상기와 같이 작동공간(11)의 중간을 수직으로 분할하여 조립하여야 만 상기 경사 회전원판(6)을 조립할 수 있는 것이다. 또한 상기 양 분할체의 조립은 볼트 또는 핀등의 고정수단이나 용접 등을 통해 가능한 것이다.

또한 상기 작동 회전체(5)를 구성하는 일 측판(51)은 수평축(2)과 연동되게 회전될 수 있도록 고정수단를 통해 수평축(2)과 연결되어 있으며, 상기 일 측판(51)은 다수의 횡 격판(53)을 통해 타 측판(51)과 연결되어 있음에 따라서, 수평축(2)의 회전시 작동 회전체(5)를 구성하는 양 측판(51) 및 횡 격판(53)이 동시에 회전되게 되는 것이다.

또 상기 연결수단(21)은 수평축(2)과 경사축(3)이 본체(1)에 구비되어 있는 수평 중공부(121)와 경사 중공부(131)에 삽입된 상태에서 위치는 변화 되지않고 자전 회전만을 수행할 수 있도록 구성된 것으로 그 상세한 구성은 후술한다.

또 상기 구동수단(4)은, 모터(41)의 구동력을 인가받아 상기 수평축(2)이나 경사축(3) 중 하나에만 회전력를 전달할 수 있도록 구성되는 것이다. 따라서 상기 수평축(2)이나 경사축(3) 중 하나를 상기 구동수단(4)을 통해 회전시키게 되면 상 기 연결수단(21)을 통해 교차되는 두축이 상호 연동되어 회전되는 것이다.

또 상기 작동공간(11)의 양 측벽과 작동 회전체(5)의 양측 사이에는 수평축(2)의 회전 마찰을 줄일 수 있도록 미끄럼 수단(9)이 더 구비되어 있는 것이다. 그리고 상기 미끄럼 수단(9)은 작동 회전체(5)를 충분히 지지하면서 회전되게 할 수 있는 베어링이 사용되는 것이 바람직하다.

또 상기 수평 중공부(121)의 내면과 수평축(2)의 외측면 사이에는 수평축(2)의 회전마찰을 줄일 수 있도록 미끄럼수단(8)이 더 구비되어 있고, 상기 경사 중공부(131)와 경사축(3)의 외측면 사이에도 경사축(3)의 회전마찰을 줄일 수 있도록 미끄럼 수단(8)이 더 구비되어 있는 것이다. 즉 상기 미끄럼 수단(8)은 축을 충분히 지지하면서 회전되게 할 수 있는 베어링이 사용되는 것이 바람직하다.

또 상기 작동공간(11)의 내측 둘레 원호면(112)과 작동 회전체(5)의 양 둘레 경사면(511)에는 면의 마모를 방지할 수 있도록 합성수지 코팅층(도시않됨)를 더 구비할 수 있는 것이다.

또 상기 유체 배출부(74)에는 유체가 배출만 되는 일방향의 체크밸브(743)를 더 구비함으로서, 유체기계의 작동중 배출되는 유체가 역류되어 펌핑실(52)로 유입되는 것으로 방지할 수 있는 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 횡 격판의 장착 상태를 나타낸 분해 사시도로서, 상기 횡 격판(53)은, 상,하부가 상기 구체(31)와 작동공간(11)의 둘레 원호면(112)에 밀착 될 수 있도록 원호단부(531,532)로 형성되고 양단은 상기 작동 회전체(5)의 측판(51)에 형성된 홈부에 삽입되어 볼트와 핀을 통해 고정됨으로서, 상술한 바와 같이 수평축(2)이 회전될 경우에 작동 회전체(5)를 구성하는 양 측판(51) 및 횡 격판(53)이 동시에 회전되게 되는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 연결수단을 확대 도시한 것으로서, 상기 연결수단(21)은, 경사축(3)의 내측단부에 형성되어 있으며 둘레는 상기 구체(31)가 일체로 구비되어 있는 경사 홈부(211)와, 상기 경사 홈부(211)의 내부에 구비되어 상기 구체(31)의 중심에서 경사 홈부(211)의 상,하로 관통되는 제1 회전축(212)과 상기 경사 홈부(212)로 삽입되는 수평축(2)의 내측단에 구비되어 상기 제1 회전축(212)에 대하여 교차되는 제2 회전축(213)을 통해 사방으로 유동 회전되어 수평축(2)의 회전력을 본체(1)에 지지된 경사축(3) 및 구체(31)로 전달하는 유동 회전링(214)으로 구성되는 것이다.

따라서 상기 수평축(2)이 회전되면 회전력은 제2 회전축(213)을 통해 상기 유동 회전링(214)으로 전달되고 유동 회전링(214)의 회전력은 상기 경사홈부(211)에 구비된 제1 회전축(212)을 통해 상기 경사축(3)과 구체(31)로 전달되는 것이다.

그러므로 상술한 바와 같이 수평축(2)과 경사축(3)이 본체(1)에 구비되어 있는 수평 중공부(121)와 경사 중공부(131)에 삽입된 상태에서 위치는 변화 되지않은 상태에서 상호 자전 회전될 수 있는 것이다.

그리고 특히 상기 회전력을 전달하는 유동 회전링(211)이 상기 제1 회전축(212)을 통해 구체의 중심을 지지함으로서 펌프의 작동시 구체(31)로 전달되는 경사축 회전력과 구체(31)의 자체 하중 및 작동시 발생되는 압축력에 따른 반작용 하 중을 충분히 지지할 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 연결수단의 다른 실시예를 확대 도시한 것으로서, 상기 연결수단(21)은 통상적으로 알려져 있는 차축등에 사용되는 유니버샬 조인트(215)를 통해 연결할 수도 있는 것이다.

따라서 상술한 바와 같이 수평축(2)과 경사축(3)이 본체(1)에 구비되어 있는 수평 중공부(121)와 경사 중공부(131)에 삽입된 상태에서 위치는 변화 되지않은 상태에서 상호 자전 회전될 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 제1 실시예의 유체기계의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 1내지 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 구동수단(4)을 구성하는 구동모터(41)를 작동시켜 수평축(2) 또는 경사축(3) 중 하나(이하, 편의상 수평축(2)을 구동축으로 설명 한다.)를 구동시키면, 구동축인 수평축(2)이 회전되고 이와 연결수단(21)을 통해 연결되어 있는 경사축(3)도 연동되어 회전된다.

그리고 상기 경사축(3)의 회전과 더불어 경사축(3)과 일체로 구성되어 있는 구체(31)와 경사 회전원판(6)이 연동되어 회전된다. 그리고 이와 동시에 상기 수평축(2)에 연결되어 있는 작동 회전체(5)도 연동되게 회전됨으로서 펌핑작동을 시작하는 것이다.

이를 구체적으로 설명하면, 회전되는 상기 경사 회전원판(6)이 동일방향으로 회전되는 작동 회전체(5)의 양 둘레 경사면(511)에 연속적으로 선접촉을 하면서 회전되게 되면, 작동 회전체(5)의 내부에 형성되어 있는 다수의 펌핑실(52)의 양측 펌핑공간(521)에 체적이 가변된다.

즉 상기 각각의 펌핑공간(521)에서 체적이 증가되면 외부에서 유체가 펌핑공간(521)로 유입되고 반대로 상기 경사 회전원판(6)의 회전을 통해 체적이 작아지게 되면 유입되었던 유체가 압력을 가지면서 외부로 배출되는 것이다. 그리고 상기 각각의 펌핑공간(521)에 유체가 유입되고 배출되는 작동은 작동공간(11)의 둘레와 그 외측에 구비되어 있는 유체 이동수단(7)을 통해 달성되며 이 유체 이동수단(7)의 구체적인 작동은 후술한다.

그리고 상기와 같이 경사 회전판(6)이 회전되는 과정에서는 회전 각도가 연속적으로 변화되는데, 이와 같이 회전각도가 변화되는 과정에서는 경사 회전판(6)이 경사 회전판(6)을 구획하는 횡 격판(53)을 횡방향으로 타고 이동된다. 그러므로 상기 다수의 횡 격판(53)의 사이에 구비되어 있는 펌핑실(52)의 양측에 형성된 펌핑공간(521)의 체적이 상술한 바와 같이 연속적으로 가변될 수 있는 것이다.

이하, 상기한 작동관계를 경사 회전원판의 각도변화에 따라 유체의 이동과정을 통해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명을 작동을 설명하기 위하여 경사 회전원판(6)과 작동공간(11)을 도시한 개략도로서, 이하 다수의 펌핑실(52) 중 타측부에 구비된 하나의 펌핑공간(521)의 회전 과정에 따라 유체의 이동과정을 설명한다.

즉 도 8a는 유체의 유입전 상태를, 도 8b는 유체의 유입 과정을, 도 8c는 유체의 배출 과정을 도시한 것으로서, 각 도면의 순서로 설명한다.

먼저, 도 8a는 유체의 유입전 상태를 나타낸 것으로서, 경사 회전원판(6)이 비회전 상태(이하, 0도라 가정한다.)를 나타내며 펌핑공간(521)에 유체가 전혀 유입되지 않는 상태이다.

즉 상기 경사 회전원판(6)의 상부 타측면이 작동 회전체(5)의 상부 둘레 경사면(511)에 완전히 밀착되어 있는 상태로 압축을 준비하고 있는 것이다.

다음, 도 8b는 유체의 유입 과정을 나타낸 것으로서, 수평축(2)과 경사축(3)의 회전을 통해 외부의 유체를 유입하는 과정를 나타낸다.

즉 경사 회전원판(6)과 작동 회전체(5)가 정방향의 180도로 회전되는 상태를 나타내는 것으로서, 경사 회전원판(6)과 작동 회전체(5)가 180도로 회전되면서 유체 이동수단(7)을 구성하는 유체 유입부(73)로부터 유체가 작동공간(11)의 둘레판(111)에 형성된 유입장홀(71)을 통과하여 펌핑실(52)로 유입된다.

그리고 최종적으로, 도 8c는 유체의 배출 과정을 도시한 것으로서, 상기 경사 회전원판(6)과 작동 회전체(5)가 정방향의 360도로 회전되는 과정에서 상기 경사 회전원판(6)에 취합되어 있던 유체가 압축되면서 작동공간(11)의 둘레판(111)에 구비되어 있는 배출장홀(72)을 통과하여 유체 배출부(74)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 경사 회전원판(6)과 작동 회전체(5)가 반복적으로 회전되면서 유체를 이동시킬 수 있는 것이다.

그리고 상기한 작동의 설명은 하나의 펌핑공간(521)의 예를 들어 설명하였으며, 각 펌핑실(52)의 일측 펌핑공간(521)에서 상기한 작동이 진행되면 반대편인 타측 펌핑공간(521)에서는 상기 일측 펌핑공간(521)의 작동과 반대되는 작동이 진행 되어 유체을 압축 이송하게 되는 것이다. 즉 상기 유체의 흡입과 배출을 연속적으로 이룸에 따라서 유체를 이동시킴에 있어서 멈춤이 없이 연속적으로 유체를 이동시킬 수 있는 것이다.

다시말해 상기 각 펌핑공간(521)의 외측이 개방되어 있음에 따라서 펌핑공간(521)이 유입장홀(71)과 연통될 경우에는 유체가 유입되고, 유체가 채워진 펌핑공간(521)이 배출장홀(72)과 연통될 경우에는 채워진 유체가 바로 배출됨으로 유체의 이동이 멈춤없이 일어나게 되는 것이다.

즉 상기 유입,배출장홀(71,72)의 내측에는 상기 경사 회전원판(6)과 동일한 기울기의 내측 경사면(71,72)을 포함하고 있음에 따라서, 상기 유입,배출장홀(71,72)의 길이를 가변시켜 유체의 압력을 저하시키거나 높일 수도 있는 것이다.

또한 상기 각각의 유체 유입부(73)와 유체 배출부(74)가 작동공간(11) 둘레판(111)의 전,후방으로 분기 됨으로서 상기 양측의 펌핑공간(521)으로 유체의 유입과 배출을 원활하게 할 수 있는 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 유체기계의 제2 실시예를 나타낸 것으로서, 도 9a는 전단면도를, 도 9b는 도 9a의 B-B선 단면도이다. 먼저 상기와 같이 구성된 제1 실시예의 구성에 있어서 유체 유입,배출부(73,74)를 제외하고 타 구성은 동일함을 전제한다.

따라서 본 발명에 따른 유체 유입,배출부(73,74)는, 상기 작동공간(11)의 외측 둘레인 본체(1)의 둘레에 일체로 더 구비되어 상기 각각의 유입,배출장홀(71,72)과 연결되어 유체를 유입하고 배출하는 유입,배출유로(731,741)와, 상기 유 입,배출유로(731,741)와 외부에서 연결되는 유입,배출관(732,742)으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

그러므로 상기 본체(1)의 외측에 양측으로 대칭되게 형성되어 있는 유체,배출유로(731,741)를 통해 상기 작동공간(11)의 양측에 상호 대칭되게 반대 방향으로 형성되어 있는 유입,배출장홀(71,72)로 유체를 용이하게 분기하여 유입할 수 있음은 물론, 반대로 유체를 용이하게 배출할 수 있는 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 유체기계의 제3 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 제1 실시예의 구성에 있어서, 상기 경사 회전원판(6)에 삽입되어 있는 횡격판(53)의 사이인 구체(31)의 외부에는, 상기 횡격판(53)을 따라 경사 회전원판(6)이 원활하게 위치와 각도가 변경될 수 있도록 격판 삽입 수직홈(611)과 구 삽입 회전축부(612)를 포함하는 회전핀(61)이 더 구비됨을 특징으로 하는 것이다.

따라서 상기 회전핀(61)을 통해 각 펌핑실(52)의 양측에 구비되는 펌핑공간(521)의 기밀을 유지하면서 차단함으로서 액체의 펌핑은 물론, 기체의 펌핑도 가능한 것이다.

도 11은 본 발명에 따른 본체의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 본체(1)는, 중간이 수평으로 분할된 상,하부 본체(14,15)가 상호 조립을 통해 일체로 구성된다.

즉 상기 작동공간(11)을 구성하는 둘레판(111)의 내측이 원호면(112)으로 형성됨에 따라서 상기와 같이 작동공간(11)의 중간을 상,하로 분할하여 조립하여야 만 상기 경사 회전원판(6)을 조립할 수 있는 것이다. 그리고 상기 상,하부 본체 (14,15)의 조립은 볼트 또는 핀등의 고정수단이나 용접 등을 통해 가능한 것이다.

도 12는 본 발명에 따른 작동 회전체와 경사 회전원판의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 펌핑실(52)이 3개소 이상으로 구획되어 구비되고, 상기 경사 회전원판(6)은 다수의 분할판(62)으로 구성되며, 상기 구체(31)의 둘레에는 홈부(311)가 더 구비되어 있고, 상기 각 분할판(62)은 각 펌핑실(52)마다 구체(31)의 둘레에 형성된 홈부(311)에 한 쌍씩 삽입되어 있으며, 각 쌍을 이루는 양 분할판(62)은 양 분할판(62)이 이루는 폭이 가변될 수 있도록 내측 밀착홈부(621)를 통해 상호 포게져 구비됨을 특징으로 하는 것이다.

즉 펌핑실(52)이 3개소 이상으로 구비될 경우에는 각 펌핑실(52)을 구획하는 각각의 분할판(62)의 폭이 가변되는데, 상술한 바와 같이 각 펌핑실(52)을 구획하는 각 분리 분할판(62)을 내측 밀착홈부(621)를 통해 포게지게 조립시킴으로서 펌핑실(52)의 양측 펌핑공간(521)의 유체가 상호 교환되는 것을 예방할 수 있는 것이다. 그러므로 3개소 이상의 펌핑실(52)을 포함하는 유체기계를 작동시킴에 있어서 정밀한 작동압력을 얻을 수 있는 것이다.

도 13은 본 발명에 따른 작동 회전체와 경사 회전원판의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 13a는 사시도를, 도 13b는 일부 분해 사시도로서, 상기 상기 펌핑실(52)이 3개소 이상으로 구획되어 구비되고, 상기 구체(31)는 양측으로 분할 되는 양 분할체(312)로 구성되고 양 분할체(312)의 상호 각도가 변경될 수 있도록 양 분할체(312)의 결합면의 둘레에 돌출턱(313)과 함몰홈(314)이 교호로 형성되어 상호 둘레 이격공간(315)을 두고 결합되어 있고, 상기 각 펌핑실(52)에는 구체(31) 의 양 분할체(311)에서 돌출된 돌출턱(313)이 한쌍을 이루어 구비되어 있으며, 상기 경사 회전원판(6)은 다수의 분할판(63)으로 구성되고, 상기 각 분할판(63)은 각 펌핑실(52)마다 구비된 양 분할체(312)의 돌출턱(313)에 사이 공간부(631)를 두고 한 쌍씩 고정되며, 상기 한 쌍을 이루는 분할판(63)의 마주보는 단부에는 수직 홈부(632)가 더 구비되어 이 수직 홈부(632)에는 양 분할판(63)이 이루는 폭이 가변될 수 있도록 삽입 격판(633)이 더 삽입 구비됨을 특징으로 하는 것이다.

즉 펌핑실(52)이 3개소 이상으로 구비될 경우에는 각 펌핑실(52)을 구획하는 각 한쌍을 이루는 분할판(63)의 폭이 가변되는데, 상술한 바와 같이 각 펌핑실(52)을 구획하는 각 분할판(63)이 사이에 구비된 삽입격판(633)을 통해 조립됨으로서 각 펌핑실(52)에 구비된 각 쌍을 이루는 분할판(63)의 폭이 가변될 수 있는 것이다.

그리고 상기 각 쌍을 이루는 분할판(63)이 가변됨에 있어서, 사이를 연결하는 삽입격판(633)을 통해 펌핑실(52) 양측 펌핑공간(521)의 유체가 상호 교환되는 것을 예방할 수 있는 것이다. 그러므로 3개소 이상의 펌핑실(52)을 포함하는 유체기계를 작동시킴에 있어서 정밀한 작동압력을 얻을 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 수평축과 연동 회전되는 작동 회전체의 내부에 다수로 형성된 펌핑실의 외측을 개방하고 본체를 구성하는 작동공간의 둘레에 유체 이동수단을 구비함에 따라 유체기계의 구성을 간단히 함으로서, 제작비용을 최소화 할 수 있는 효율이 높고 저가의 유체기계를 제공하는 효과가 있다.

또한 유체가 멈춤없이 연속적으로 이동될 수 있도록 함에 따라 정량적인 유체 이동이 가능한 유체기계를 제공하는 효과도 있다.

또 액체는 물론 기체의 펌핑도 가능함으로서 사용범위를 넓게 할 수 있는 유체기계를 제공할 수 있는 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (16)

1. 내부 양측에 구비된 수평, 경사중공부(121,131)에는 하나의 구동수단(4)으로 연동 회전되게 연결수단(21)으로 상호 연결된 수평축(2)과 경사축(3)이 구비되고 상기 연결수단(21)의 외측에는 내부 둘레가 원호면(112)으로 형성된 작동공간(11)이 구비되어 있는 본체(1)와,

   상기 연결수단(21)의 둘레에 경사축(3)과 일체로 구성되어 회전되는 구체(31)와,

   상기 작동공간(11)의 양측에 사이가 등간격의 다수 횡 격판(53)을 통해 연결되어 상기 수평축(2)과 연동 회전되게 구비되며 둘레 경사면(511)과 상기 구체(31)와 밀착되는 중앙 둘레구면(512)이 구비된 양 측판(51)을 포함하고 상기 횡 격판(53)들의 사이에는 둘레가 개방된 다수의 펌핑실(52)이 구비되어 있는 작동 회전체(5)와,

   상기 구체(31)의 둘레인 각 펌핑실(52)에 경사지게 구비되어 상기 양 둘레 경사면(511)에 연속적으로 선접촉을 하여 상기 펌핑실(52)의 양측 펌핑공간(521)의 체적을 가변시키는 경사 회전원판(6), 및

   상기 작동공간(11)의 둘레와 그 외측에 구비되어 상기 펌핑실(52)의 양측 펌핑공간(521)으로 유체가 유입된 후 압축되어 연속적으로 배출 되도록 하는 유체 이동수단(7)으로 구성됨을 특징으로 터보 용적식 유체기계.
2. 제 1항에 있어서, 상기 펌핑실(52)이 3개소 이상으로 구획되어 구비되고, 상기 경사 회전원판(6)은 다수의 분할판(62)으로 구성되며,

   상기 구체(31)의 둘레에는 홈부(311)가 더 구비되어 있고,

   상기 각 분할판(62)은 각 펌핑실(52)마다 구체(31)의 둘레에 형성된 홈부(311)에 한 쌍씩 삽입되어 있으며,

   각 쌍을 이루는 양 분할판(62)은 양 분할판(62)이 이루는 폭이 가변될 수 있도록 내측 밀착홈부(621)를 통해 상호 포게져 구비됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
3. 제 1항에 있어서, 상기 펌핑실(52)이 3개소 이상으로 구획되어 구비되고,

   상기 구체(32)는 양측으로 분할 되는 양 분할체(312)로 구성되고 양 분할체(312)의 상호 각도가 변경될 수 있도록 양 분할체(312)의 결합면의 둘레에 돌출턱(313)과 함몰홈(314)이 교호로 형성되어 상호 둘레 이격공간(315)을 두고 결합되어 있고,

   상기 각 펌핑실(52)에는 구체(31)의 양 분할체(311)에서 돌출된 돌출턱(313)이 한쌍을 이루어 구비되어 있으며,

   상기 경사 회전원판(6)은 다수의 분할판(63)으로 구성되고,

   상기 각 분할판(63)은 각 펌핑실(52)마다 구비된 양 분할체(312)의 돌출턱(313)에 사이 공간부(631)를 두고 한 쌍씩 고정되며,

   상기 한 쌍을 이루는 분할판(63)의 마주보는 단부에는 수직 홈부(632)가 더 구비되어 이 수직 홈부(632)에는 양 분할판(63)이 이루는 폭이 가변될 수 있도록 삽입 격판(633)이 더 삽입 구비됨을 특징으로 하는 쐐기형 압축실 유체기계.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유체 이동수단(7)은,

   상기 작동공간(11)을 구성하는 둘레판(111)의 전방 양측에 상호 위치를 달리하며 구비되고 상기 경사 회전원판(6)과 동일한 내측 기울기를 가지는 내측 경사면(711,721)을 포함하는 유입,배출장홀(71,72) 및 둘레판(111)의 후방 양측에 상기 전방(111)에 구비된 유입,배출장홀(71,72)과 반대되는 위치에 한쌍으로 구비되고 상기 경사 회전원판(6)과 동일한 내측 기울기를 가지는 내측 경사면(711,721)을 포함하는 배출,유입장홀(72,71)과,

   상기 작동공간(11)의 둘레판 전,후방에 상호 대칭되게 형성된 각 유입장홀(71)로 유체를 분기 유입시키는 유체 유입부(73)와 둘레판(111)의 전,후방에 대칭되게 형성된 각 배출장홀(72)의 유체를 취합 배출시키는 유체배출부(74)로 구성됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
5. 제 4항에 있어서, 상기 유체 유입,배출부(73,74)는,

   상기 작동공간(11)의 외측 둘레인 본체(1)의 둘레에 일체로 더 구비되어 상기 각각의 유입,배출장홀(71,72)과 연결되어 유체를 유입하고 배출하는 유입,배출유로(731,741)와, 상기 유입,배출유로(731,741)와 외부에서 연결되는 유입,배출관(732,742)으로 구성됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡 격판(53)은,

   상,하부가 상기 구체(31)와 작동공간(11)의 둘레 원호면(112)에 밀착 될 수 있도록 원호단부(531,532)로 형성되고 양단은 상기 작동 회전체(5)의 측판(51)에 형성된 홈부에 삽입되어 볼트와 핀을 통해 고정됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결수단(21)은,

   경사축(3)의 내측단부에 형성되어 있으며 둘레는 상기 구체(31)가 일체로 구비되어 있는 경사 홈부(211)와, 상기 경사 홈부(211)의 내부에 구비되어 상기 구체(31)의 중심에서 경사 홈부(211)의 상,하로 관통되는 제1 회전축(212)과 상기 경사 홈부(212)로 삽입되는 수평축(2)의 내측단에 상기 제1 회전축(212)에 대하여 교차되게 구비된 제2 회전축(213)을 통해 사방으로 유동 회전되어 수평축(2)의 회전력을 경사축(3) 및 구체(31)로 전달하는 유동 회전링(214)으로 구성됨으로 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항 에 있어서, 상기 연결수단(21)은, 유니버샬 조인트로 구성됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사 회전원판(6)에 삽입 되어 있는 횡격판(53)의 사이인 구체(31)의 외부에는,

   상기 횡격판(53)을 따라 경사 회전원판(6)이 원활하게 위치와 각도를 변경할 수 있도록 격판 삽입 수직홈(611)과 구 삽입 회전축부(612)를 포함하는 회전핀(61)이 더 구비됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동수단(4)은, 모터(41)의 구동력을 인가받아 상기 수평축(2)이나 경사축(3) 중 하나에만 회전력를 전달하게 구성됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
11. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동공간(11)의 양 측벽과 작동 회전체(5)의 양측 사이에는 수평축(2)의 회전 마찰을 줄일 수 있도록 미끄럼 수단(9)이 더 구비됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
12. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수평 중공부(121)의 내면과 수평축(2)의 외측면 사이에는 수평축(2)의 회전 마찰을 줄일 수 있도록 미끄럼수단(8)이 더 구비되어 있고, 상기 경사 중공부(131)와 경사축(3)의 외측면 사이에도 경사축(3)의 회전 마찰을 줄일 수 있도록 미끄럼 수단(8)이 더 구비됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
13. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(1)는,

    상기 작동공간(11)의 중간이 수직으로 분할되게 타측이 개방되어 있고 작동공간(11)의 일 측벽(111)의 중앙에서 일측으로 돌출 형성되어 상기 수평축(2)이 장착되는 수평 중공부(121)를 포함하는 제1 본체(12)와,

    상기 작동공간(11)의 타측 공간을 막으며 중앙 주위에서 타측으로 돌출 형성되어 상기 경사축(3)이 장착되는 경사 중공부(131)를 포함하는 제2 본체(13)가 상호 조립을 통해 일체로 구성됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
14. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(1)는,

    중간이 수평으로 분할된 상,하부 본체(14,15)가 상호 조립을 통해 일체로 구성됨을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
15. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 회전체(5)는,

    상기 작동공간(11)의 내측 둘레 원호면(112)과 작동 회전체의 양 둘레 경사면(511)에는 면 마모를 방지할 수 있도록 합성수지 코팅층을 더 구비함을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.
16. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 배출부(76)는,

    배출되는 유체가 역류되어 펌핑실(52)로 유입되는 것으로 방지하는 체크밸브(763)를 더 포함함을 특징으로 하는 터보 용적식 유체기계.

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