KR100583574B1

KR100583574B1 - 로터리 펌프

Info

Publication number: KR100583574B1
Application number: KR1020030102068A
Authority: KR
Inventors: 김수철; 박종관
Original assignee: 김수철; 박종관
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2006-05-26
Also published as: KR20050071151A

Abstract

본 발명은 종동축에 축결합되는 베인을 간헐동작시켜 하나의 펌프실 내에서 유체의 흡입과 토출이 동시에 이루어질 수 있도록 하기 위한 제네바형 기어 및 베인의 장착각도 및 장착개수를 개선하여 유체의 펌핑 효율이 향상되도록 하기 위한 로터리 펌프에 관한 것으로,

펌프실이 마련된 펌프실 하우징의 양측으로, 기어실 및 크랭크실의 형성을 위한 기어실 하우징과 크랭크실 하우징이 각각 접속되는 몸체와;

상기한 펌프실 하우징의 하부측에 바디의 길이방향으로 그 양단이 기어실 및 크랭크실 내로 소정구간 연장되도록 수용되며, 펌프실의 외주연에는 베인이 고정장착되는 베인 축과;

상기한 펌프실 하우징의 상부측에 몸체의 길이방향으로 수용된 채로 그 일측단은 기어실 내로 연장되고, 상기 펌프실에 수용되는 구간의 외주연에는 소정의 60°각도간격으로 요홈부 및 돌출부가 연속해서 형성된 로터리 축과;

구동모터의 회전력을 전달받기 위한 구동축에 축결합된 채로 기어실의 상부측에 위치되는 구동기어와, 상기 구동기어에 기어결합되어 상기 기어실의 하측에 위치되는 종동기어로 이루어지는 감속수단과;

상기한 크랭크실의 내부로 연장된 베인 축의 일단에 축결합되며, 그 외주에는 로울러가 돌출형성된 크랭크와;

상기한 크랭크실의 내부로 연장된 로터리 축의 일단에 축결합되며, 그 외주 연에 60°각도간격으로 상기 로울러가 결합될 수 있도록 방사상의 방향으로 로울러 홈이 형성된 제네바형 기어; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

로터리 펌프, 제네바형 기어, 베인 축, 로터리 축

Description

로터리 펌프{Rotary pump}

도 1은 본 발명에 의해 형성된 로터리의 정단면도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 도 1의 B-B선 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 로터러 펌프에 적용되는 시일의 단면도.

도 5 내지 도 6은 본 발명에 의한 로터리 펌프의 작동상태도.

도 7 내지 도 10은 종래의 로터리 펌프를 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 로터리 펌프 101 : 펌프실 하우징

102 : 기어실 하우징 103 : 크랭크실 하우징

41 : 펌프실 42 : 기어실

43 : 크랭크실 44 : 흡입구

45 : 토출구 50 : 베인 축

51 : 베인 55 : 크랭크

56 : 로울러 65 : 제네바형 기어

66 : 로울러 홈 71 : 구동축

72 : 구동기어 73 : 종동기어

80 : 시일 84 : 완충홈

본 발명은 로터리 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종동축에 축결합되는 베인을 간헐동작시켜 하나의 펌프실 내에서 유체의 흡입과 토출이 동시에 이루어질 수 있도록 하기 위한 제네바형 기어 및 베인의 장착각도 및 장착개수를 개선하여 유체의 펌핑 효율이 향상되도록 하기 위한 로터리 펌프에 관한 것이다.

종동축에 축결합되는 베인의 간헐동작을 위하여 제네바형 기어가 적용된 로터리 펌프는 본원인에 의해서 개발되어 대한민국 특허청에 실용실안으로 등록된 것으로서, 대한민국 실용신안등록공보(등록번호 20-0212465호)를 통해서 그 구성 및 작동에 관한 종래의 기술을 확인 할 수 있다.

상기한 실용신안등록공보에 기재된 본원인의 로터리 펌프의 구조를 도7 내지 도10에 정리하여 소개하면, 상기한 로터리 펌프(10)의 하우징(11,12) 내부에는 중앙격벽(12)을 기준으로 일측에는 크랭크실(15)이 마련되고, 다른 일측에는 펌프실(16)이 마련된다. 상기 크랭크실(15)의 형성을 위한 하우징(12)은 그 측면에 축공(12a,12b)이 형성되고, 상기 펌프실(16)의 형성을 위한 하우징(11)의 측면측에는 축공(14a,14b)이 마련된 별도의 커버(14)가 조립된다. 또한, 상기한 중앙격벽(13)에는 상하방향으로 소정간격 떨어진 위치에 축공(13a,13b)이 각각 형성된다.

그리고 상기한 크랭크실의 하우징(12), 중앙격벽(13), 커버(14)에 마련된 각각의 축공들에 지지되거나 상기 축공들을 관통하는 채로 크랭크실(15) 및 펌프실(16)의 내부를 지나는 구동축(20)과 종동축(30)이 상기 크랭크실(15) 및 펌프실(16)의 하측과 상측에 나란히 장착된다. 특히, 크랭크실(15)을 형성하기 위한 하우징(12)의 하부 축공(12b)으로는 구동축(20)의 일단이 돌출되어 구동모터의 동력축과 연결될 수 있도록 구성된다.

상기한 크랭크실(15)을 지나는 구동축(20) 및 종동축(30)에는 각각 구동 크랭크(21)와 제네바형 기어(31)가 축결합되는데, 상기 구동 크랭크(21)보다 크게 형성되는 제네바형 기어(31)의 몸체가 구동 크랭크(31)의 몸체와 충돌되지 않고 회전될 수 있도록 하기 위한 호형상의 슬라이딩 홈(32)이 제네바형 기어(31)의 몸체 외주연에 90° 각도간격으로 형성된다. 즉, 슬라이딩 홈(32)을 이루는 호의 지름은 구동 크랭크(21)의 지름의 크기와 같게 형성된다.

그리고 제네바 기어(31)의 몸체에 형성되는 슬라이딩 홈(32) 사이의 돌출부(33)에는 외주측에서 중심측으로 길게 형성되는 로울러 홈(34)이 형성된다. 상기 로울러 홈(34)도 슬라이딩 홈(32)과 마찬가지로 90° 각도간격으로 형성된다. 한편, 구동 크랭크(21)의 바디 외주 일측으로는 구동 크랭크(21) 바디의 외경보다 더 먼 위치에 로울러(24)가 형성되는데, 로울러(24)는 구동 크랭크(21)가 회전되면서 로울러(24)가 로울러 홈(34)에 위치되는 타이밍에서 로울러 홈(34)에 끼워져 제네바 기어(31)가 회전될 수 있도록 형성된다. 따라서 상기한 구동축(20)은 연속하여 회전되는데 비하여 상기한 종동축(30)은 간헐적인 회전이 가능하게 되는 것이 다.

그리고 상기한 펌프실(16)의 내부에는 구동축(20)과 종동축(30)에 각각 베인 로터(35)와 로터리 밸브(37)가 축결합된다. 상기한 베인 로터(35)의 외주 일측에는 로터리 밸브(37)의 돌출부(38)와 작용하여 유체가 가압하기 위한 베인(36)이 조립된다. 상기 돌출부(38)는 로터리 밸브(37)의 외주측에 90° 각도간격으로 4개가 형성된다.

즉, 상기한 구동축(20)은 연속하여 회전되므로서 베인 로터(35) 및 베인(36)은 연속하여 회전이 이루어지는 반면에, 상기한 로터리 밸브(37)는 베인(36)의 1회전당 90°의 회전만이 이루어지게 되는 것이다.

이 과정에서 상기한 베인 로터(35)의 베인(36)과 로터리 밸브(37)의 돌출부(38)의 상호작용으로 흡입구(17)를 통해 펌프실(16)로 유입되는 유체가 토출구(18) 측으로 배출될 수 있게 된다.

그런데 이상과 같이 구성되는 종래의 로터리 펌프(10)의 경우에는 상기한 베인 로터(35) 및 베인(36)이 1회전되는 경우에 상기한 로터리 밸브(37)는 1/4회전되므로서, 종동축의 간헐동작 측면에서는 유리하였으나 유체의 펌핑 효율의 측면에서는 최적의 효율을 얻지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 로터리 펌프의 경우에는 구동실과 펌프실 간의 기밀유지를 위해서 상기 중앙격부의 축공과 상기 구동축 및 종동축의 외주 사이에 메커니컬 시일(19)이 개재되는데, 이러한 메커니컬 시일은 그 구조의 특성상 고가이므로 로터리 펌프의 제조원가가 상승되는 문제가 있었다.

또한, 상기한 종래의 로터리 펌프는 구동축의 일단으로 벨트 풀리(25)가 형성되고 이 벨트 풀리(25)와 구동모터의 회전 간에 벨트로써 구동이 연결되므로서, 동력전달과정에서의 벨트의 슬립에 의한 구동력의 손실이 과다하게 발생되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 종동축에 축결합되는 베인을 간헐동작시켜 하나의 펌프실 내에서 유체의 흡입과 토출이 동시에 이루어질 수 있도록 하기 위한 제네바형 기어 및 베인의 장착각도 및 장착개수를 개선하여 유체의 펌핑 효율이 향상되도록 하기 위한 로터리 펌프를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

구동모터의 회전력을 전달받기 위한 구동축에 축결합된 채로 기어실의 상부 측에 위치되는 구동기어와, 상기 구동기어에 기어결합되어 상기 기어실의 하측에 위치되는 종동기어로 이루어지는 감속수단과;

상기한 크랭크실의 내부로 연장된 로터리 축의 일단에 축결합되며, 그 외주연에 60°각도간격으로 상기 로울러가 결합될 수 있도록 방사상의 방향으로 로울러 홈이 형성된 제네바형 기어; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 구동실과 펌프실을 나누는 중앙격벽에 상기 구동축과 종동축이 축결합되기 위해 형성된 축공에는 기밀유지를 위한 시일이 개재되어지되, 상기 시일의 몸체 외주연에는 환형상의 외주홈이 형성되고, 그 내주연에는 내경이 서로 단차지도록 대경부와 소경부가 형성되며, 상기 소경부의 중간부에는 직경이 상기 소경부보다 크게 형성되는 완충홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 로터리 펌프의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 로터리의 정단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B선 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 로터러 펌프에 적용되는 시일의 단면도이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명에 의한 로터리 펌프의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 100은 본 발명에 의해서 형성되는 로터리 펌프 를 지시하는 것이다.

상기한 로터리 펌프(100)의 몸체는 기어실 하우징(102), 펌프실 하우징(101), 크랭크실 하우징(103)이 차례로 조립되어 이루어지는 것으로, 중앙에 펌프실(41)이 마련된 펌프실 하우징(101)의 양측으로 상기 기어실 하우징(102)과 크랭크실 하우징(103)이 각각 볼트 등에 의해서 조립된다. 즉, 상기한 펌프실 하우징(101)은 양측이 개방된 상태로 형성되고, 상기 기어실 하우징(102)과 크랭크실 하우징(103)의 내측면에는 격벽이 형성되어 상기한 펌프실(41)이 폐쇄된 상태가 되도록 형성된다. 또한, 상기한 기어실 하우징(102)과 크랭크실 하우징(103)의 외측면에는 커버(104,105)가 조립된다. 상기한 로터리 펌프(100)의 바디는 펌프실 하우징(101)의 하측에는 베이스(106)가 마련되고, 상기 펌프실 하우징(101)의 양측면 측으로는 유체의 흡입구(44) 및 배출구(45)가 형성된다.

상기와 같이 형성된 로터리 펌프(100)의 몸체에는 흡입 및 배출 압력이 생성되도록 하기 위한 베인 축(50)과 로터리 축(60)이 조립된다.

상기 베인 축(50)은 펌프실(41)의 양측에 마련된 격벽(102a,103a)의 축공에 베어링 등을 매개로 축지지되는 채로 조립되는데, 상기 베인 축(50)의 양단은 기어실(42)과 크랭크실(43)로 소정 구간이 연장형성된다. 펌프실(41)을 지나는 베인 축(50)의 외주연에는 베인(51)이 볼트(52)에 의해서 고정장착되는데, 상기 베인(51)은 베인 축(50)의 외측으로 소정길이 돌출형성된다. 특히, 본 발명에 의한 로터리 펌프(100)에서는 베인(51)이 180°각도간격으로 2개가 형성된다. 상기한 베인(51)을 베인 축(50)에 고정장착하는 방법은 종래의 로터리 펌프에서와 같이 이루 어진다.

그리고 상기한 로터리 축(60)은 펌프실(41)의 양측에 마련된 격벽(102a,103a)의 축공에 베어링 등을 매개로 축지지되는 채로 조립되는데, 상기 로터리 축(60)은 크랭크실(60) 측에 위치되는 일측단이 상기 크랭크실(43)의 내측으로 소정길이 연장형성된다. 상기한 로터리 축(60)의 외주연에는 상기한 베인(51)과 함께 작동되어 유체에 압축 및 배출압력을 가하기 위한 요홈부(61) 및 돌출부(62)가 소정의 60°각도간격으로 형성된다. 상기 요홈부(61)의 깊이는 상기한 베인(51)의 돌출길이가 수용될 수 있는 깊이로 형성된다.

한편, 상기한 기어실(42)에는 상기 베인 축(50)으로 구동모터에서 전달된 회전력이 적정회전비로 감속되도록 하기 위한 감속수단이 형성된다. 이를 위해, 상기한 기어실(42)로 연장된 베인 축(50)의 일단에는 종동기어(73)가 축결합되고, 상기 종동기어(73)의 상부측으로는 구동축(71)에 축결합된 구동기어(72)가 상기 종동기어(73)와 기어결합된 채로 장착된다. 상기 구동기어(72)의 외측단은 하우징의 커버(104) 외측으로 돌출되어 구동모터에 연결될 수 있도록 구성된다. 상기한 구동축(71)의 외측단에는 구동모터가 직접 연결되는 것이 바람직하지만, 벨트 풀리 등을 연결하여 벨트로서 구동모터의 구동력이 전달되도록 형성될 수도 있는 것이다.

그리고 상기한 크랭크실(43)과 펌프실(41)을 구분하기 위한 격벽(103a)에는 상기 베인 축(50)과 로터리 축(60)이 축결합될 수 있도록 하기 위한 축공에는 기밀유지를 위한 시일(80)이 개재된다.

상기한 시일(80)의 몸체 외주연에는 환형상의 외주홈(81)이 형성되고, 그 내 주연에는 내경이 서로 단차지도록 대경부(82)와 소경부(83)가 형성되며, 상기 소경부(83)의 중간부에는 직경이 소경부(83)보다 크게 형성되는 완충홈(84)이 형성된다. 즉, 종래기술에 의한 로터리 펌프에서는 기밀유지를 위해 고가의 메커니컬 시일이 사용되었으나 상기와 같이 고무재질로 형성된 시일(80)이 기밀유지를 위해 장착되는 것이다.

그리고 상기한 크랭크실(43)의 내측으로 연장형성된 베인 축(50)과 로터리 축(60)의 일단에는 상기 베인 축(50)의 회전력이 로터리 축(60)에 간헐적으로 전달되도록 하기 위한 크랭크(55) 및 제네바형 기어(65)가 각각 장착된다.

특히, 상기한 베인 축(50)에 장착되는 크랭크(55)에는 로울러(56)가 종래의 로터리 펌프와는 달리 180°각도간격으로 형성되고, 상기 로터리 축(60)에 장착되는 제네바형 기어(65)에는 상기 로울러(56)가 끼워지기 위한 로울러 홈(66)이 60 °각도간격으로 형성된다.

상기한 크랭크(55)의 외측으로는 상기 로울러(56)의 지지를 위해 크랭크의 바디로부터 양측으로 연장 플레이트(57)가 겹으로 연장형성되고, 연장 플레이트(57)의 겹 사이에 로울러 핀(58)이 종래의 로터리 펌프에서와 같이 형성된다. 즉, 로울러(56)는 로울러 핀(58)의 외주에 회동이 가능할 수 있도록 끼워지게 되는 것이다.

또한, 상기한 크랭크(55)의 로울러(56)와 맞물리기 위한 제네바형 기어(65)의 로울러 홈(66)은 60°각도간격으로 형성되어 제네바형 기어(65)의 바디 전영역에는 6개가 형성된다. 상기한 제네바형 기어(65)에 형성된 로울러 홈(66) 사이의 간격에는 상기 크랭크(55)의 외경이 슬라이딩되기 위한 슬라이딩 홈(67)이 크랭크(55)의 외경지름을 갖는 호형상으로 형성된다. 즉, 상기한 베인 축(50)이 1회전될 때에 상기한 로터리 축(60)은 1/3회전될 수 있도록 구성되는 것이다.

따라서, 상기한 베인 축(50)의 외주연으로 돌출형성된 베인(51)과, 상기 로터리 축(60)에 형성된 요홈부(61) 및 돌출부(62)의 작동에 의한 유체의 흡입과 토출은 상기한 베인 축(50)이 1회전될 때에 2회전이 이루어지도록 구성되는 것이다.

상기한 로터리 펌프(100)는 구동모터의 회전방향에 따라서 베인 축(50)의 회전방향이 결정될 수 있는 것이다.

이상과 같이 구성된 로터리 펌프에 구동모터의 회전력이 전달되면, 상기한 구동축(71)이 회전되면서 기어실(42)의 구동기어(72)와 종동기어(73)에 의해서 감속이 이루어지고, 상시 종동기어(73)를 축지지하는 베인 축(50)이 회전된다.

그리고 상기한 크랭크실(43)에 마련된 크랭크(55)의 로울러(56)가 베인 축(50)의 회전과 함께 제네바형 기어(65)에 마련된 로울러 홈(66)에 끼워지면서, 상기한 제네바형 기어(65)를 소정각도 돌리게 된다. 이에 따라 상기한 로터리 축(60)이 해당각도만큼 회전되어 상기 요홈부(61) 및 돌출부(62)가 회전되면서 상기 베인 축(50)에 돌출형성된 베인(51)과 함께 작동되어서 흡입구(44) 측에서는 유체를 흡입하고 토출구(45) 측에서는 흡입된 유체를 토출하게 된다. 이와 같이, 구동모터가 회전되면, 베인 축(50)이 연속회전되고 로터리 축(60)의 간헐회전되어 유체의 흡입과 토출은 반복해서 연속적으로 이루어지게 된다.

특히, 베인 축(50)에는 베인(51)이 180°각도로 형성되고, 로터리 축(60)에 는 요홈부(61) 및 돌출부(62)가 60°각도간격으로 형성되므로서, 구동모터가 1회전 될 때에 흡입과 토출이 2회전되어 펌프실(41)에서의 유체의 흡입 및 토출이 보다 강하게 이루어지게 된다.

즉, 본 발명에 의한 로터리 펌프에서는 종래의 로터리 펌프에서보다 흡입 및 토출행정이 2배가 되어 유체를 펌핑하는 효율이 증대된다. 또한, 구동축의 회전력이 유체의 흡입과 토출을 위한 펌핑력으로 사용되는 과정에서의 토오크의 손실이 줄게 된다.

한편, 구동모터에서 전달되는 회전수를 감속하기 위한 감속장치가 몸체의 일측에 마련된 기어실 하우징(42) 내에 수용되고, 벨트 및 체인 등과 같은 동력전달수단없이 구동모터에 상기 구동축(71)이 바로 연결되므로서 동력의 손실이 방지된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 로터리 펌프에서는 베인 축에 형성된 베인이 1회전 될 때에 로터리 축에 형성된 요홈부 및 돌출부가 1/3회전되므로서 종래기술에 의한 로터리 펌프의 경우보다 우수한 펌핑효율을 얻을 수 있는 장점이 있는 것이다. 또한, 본 발명에 의한 로터리 펌프에서는 펌프실과 크랭크실 간의 격벽의 축공에 기밀유지를 위해 장착되었던 고가의 메커니컬 시일을 장착하는 대신에 가격은 저렴하면서도 기밀성이 우수한 고무재의 시일이 장착되므로서 경제적 측면에서도 유리하게 되는 커다란 장점이 있는 것이다. 그리고, 본 발명에 의한 로터리 펌프에서는 몸체의 일측으로 형성된 기어실에 감속장치가 형성되고, 구동모터의 동력이 기어실에 마련된 구동축으로 바로 전달되므로서 구동력 전달과정에서의 동력손실이 줄게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

펌프실(41)이 마련된 펌프실 하우징(101)의 양측으로, 기어실(42) 및 크랭크실(43)의 형성을 위한 기어실 하우징(102)과 크랭크실 하우징(103)이 각각 접속되는 몸체와;

상기한 펌프실 하우징(101)의 하부측에 바디의 길이방향으로 그 양단이 기어실(42) 및 크랭크실(43) 내로 소정구간 연장되도록 수용되며, 펌프실(41)의 외주연에는 베인(51)이 고정장착되는 베인 축(50)과;

상기한 펌프실 하우징(101)의 상부측에 몸체의 길이방향으로 수용된 채로 그 일측단은 기어실(42) 내로 연장되고, 상기 펌프실(41)에 수용되는 구간의 외주연에는 소정의 60°각도간격으로 요홈부(61) 및 돌출부(62)가 연속해서 형성된 로터리 축(60)과;

구동모터의 회전력을 전달받기 위한 구동축(71)에 축결합된 채로 기어실(42)의 상부측에 위치되는 구동기어(72)와, 상기 구동기어(72)에 기어결합되어 상기 기어실(42)의 하측에 위치되는 종동기어(73)로 이루어지는 감속수단과;

상기한 크랭크실(43)의 내부로 연장된 베인 축(50)의 일단에 축결합되며, 그 외주에는 로울러(56)가 돌출형성된 크랭크(55)와;

상기한 크랭크실(43)의 내부로 연장된 로터리 축(60)의 일단에 축결합되며, 그 외주연에 60°각도간격으로 상기 로울러(56)가 결합될 수 있도록 방사상의 방향으로 로울러 홈(66)이 형성된 제네바형 기어(65); 를 포함하여 구성되는 것을 특징 으로 하는 로터리 펌프.
제 1 항에 있어서,

상기한 베인 축(50)에 고정장착되는 베인(51)과 로울러(56)는 각각 180°각도간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 펌프.
제 1 항에 있어서,

상기한 베인 축(50)과 로터리 축(60)을 지지하여 상기 크랭크실(43)과 펌프실(41) 간에 마련되는 격벽(103a)의 축공에는 기밀유지를 위한 시일(80)이 개재되어지되,

상기 시일(80)의 몸체 외주연에는 환형상의 외주홈(81)이 형성되고, 그 내주연에는 내경이 서로 단차지도록 대경부(82)와 소경부(83)가 형성되며, 상기 소경부(83)의 중간부에는 직경이 상기 소경부(83)보다 크게 형성되는 완충홈(84)이 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 펌프.