KR100835308B1 - 탠덤 로터리 펌프 - Google Patents

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이기춘
이상화
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이기춘
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Abstract

본 발명은 본 출원인의 대한민국 특허출원 제2007-0050074호에 소개된 "탠덤 로터리 펌프"를 개선한 것으로서, 상부로터(100)와 하부로터(200)가 격막(300)에 의해 연결된 상태에서 상부로터(100)가 상부 용적실(410)에 배치되고, 하부로터(200)가 하부 용적실(420)에 배치되어, 상부로터(100)가 상부 용적실(410)에서 어느 한 회전방향으로 편심내접원운동을 할 때, 하부 용적실(420)에서 하부로터(200)가 상부로터(100)의 회전반대 방향으로 편심내접원운동을 함으로써, 유체가 하우징(400)의 흡입구(430)로 흡입되고, 토출구(440)를 통해 토출되는 탠덤 로터리 펌프에 있어서, 상기 상부로터(100)는 상부 용적실(410)에 내접원운동을 외측 원통부재(110)와 상기 외측 원통부재(110)에 끼워지는 편심캠 회전자(120) 사이에 중간 원통부재(130)가 배치되고, 상기 중간 원통부재(130)의 외주면에 다수개의 핀구멍(131)이 일정한 간격으로 천공되고, 상기 핀구멍(131)에 니들핀(150)들이 각각 끼워지므로서, 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이에 니들핀(150)들이 배치되고, 상부 용적실(410)의 중심(O1)에 배치되는 상부 샤프트(140)에 편심캠 회전자(120)가 편심 상태로 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

탠덤 로터리 펌프{TANDEM ROTARY PUMP}
본 발명은 본 출원인의 대한민국 특허출원 제2007-0050074호에 소개된 "탠덤 로터리 펌프"를 개선한 것이다.
본 출원인의 대한민국 특허출원 제2007-0050074호(2007년 5월 23일 출원)에 "탠덤 로터리 펌프"가 소개되어 있다.
상기 탠덤 로터리 펌프는 외측 원통부재와 편심캠 회전자 사이에 중간 원통부재가 배치되고, 상기 외측 원통부재의 내주면에 다수개의 외측 롤링부재가 장착되고, 상기 편심캠 회전자의 외주면에 내측 롤링부재가 장착되고, 상부 용적실의 중심에 배치되는 상부 샤프트에 편심캠 회전자가 편심 상태로 장착되므로서, 편심캠 회전자가 중간 원통부재에 대해 상대습동되고, 상기 중간 원통부재에 대해 외측 원통부재가 상대습동되며, 상기 상대습동시 외측 롤링부재와 내측 롤링부재에 의해 마찰이 최소화되는 것을 특징으로 한다.
다른 대안으로 상기 탠덤 로터리 펌프는 상부로터의 중간 원통부재의 외주면 및 내주면에 외측 롤링부재와 내측 롤링부재가 각각 장착될 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 탠덤 로터리 펌프는 니들 형태의 외측 롤링부재를 장착하기 위해 외측 원통부재에 내주면 또는 중간 원통부재의 외주면에 다수개의 장착홀을 가공하고, 니들 형태의 내측 롤링부재를 장착하기 위해 편심캠 회전자에 외주면 또는 중간 원통부재의 내주면에 다수개의 장착홀을 가공하는 것이 매우 어렵고, 가공비용이 많이 소요되는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 중간 원통부재의 원주면에 다수개의 핀구멍을 천공하고, 상기 핀구멍에 중간 원통부재의 두께보다 큰 직경을 가진 니들핀(needle pin)들을 장착함으로써, 편심캠 회전자가 외측 원통부재에 대해 상대 회전운동을 할 때, 니들핀에 의해 편심캠 회전자의 마찰이 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 니들핀의 장착구조를 개선하여 제품의 원가를 낮출 수 있는 탠덤 로터리 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외측 원통부재를 피복하는 탄성고무의 두께가 외측 원통부재의 위치에 따라 다르게 형성되어, 상부로터와 하부로터가 상부 용적실과 하부 용적실에서 직립되게 배치될 때, 상부 용적실과 상부로터 사이에 간극이 형성되거나 하부 용적실과 하부로터 사이에 간극이 형성되는 것을 방지할 수 있는 탠덤 로터리 펌프를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탠덤 로터리 펌프는 상부로터와 하부로터가 격막에 의해 연결된 상태에서 상부로터가 상부 용적실에 배치되고, 하부로터가 하부 용적실에 배치되어, 상부로터가 상부 용적실에서 어느 한 회전방향으로 편심내접원운동을 할 때, 하부 용적실에서 하부로터가 상부로터의 회전반대 방향으로 편심내접원운동을 함으로써, 유체가 하우징의 흡입구로 흡입되고, 토출구를 통해 토출되는 탠덤 로터리 펌프에 있어서,
상기 상부로터는 상부 용적실에 내접원운동을 하는 외측 원통부재와 상기 외측 원통부재에 끼워지는 편심캠 회전자 사이에 중간 원통부재가 배치되고, 상기 중간 원통부재의 외주면에 다수개의 핀구멍이 일정한 간격으로 천공되고, 상기 핀구멍에 니들핀들이 각각 끼워지므로서, 외측 원통부재와 편심캠 회전자 사이에 니들핀들이 배치되고, 상부 용적실의 중심에 배치되는 상부 샤프트에 편심캠 회전자가 편심 상태로 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부로터는 상부로터와 같은 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 중간 원통부재의 외주면에 형성되는 핀구멍의 간격은 니들핀의 갯수가 많을수록 좋기 때문에 중간 원통부재의 강성이 유지되는 한도까지 핀구멍의 갯수가 최대가 되는 최소간격을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 니들핀의 직경은 중간 원통부재의 두께보다 크고 외측 원통부재와 편심캠 회전자 사이의 간극보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 외측 원통부재와 편심캠 회전자 사이에 니들핀이 배치되었을 때, 니들핀과 외측 원통부재 사이에 공차가 있고, 니들핀과 편심캠 회전자 사이에 공차가 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 탠덤 로터리 펌프는 니들핀에 의해 편심캠 회전자의 마찰이 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 니들핀의 장착구조를 개선하여 제품의 원가를 낮출 수 있고, 외측 원통부재를 피복하는 탄성고무의 두께가 외측 원통부재의 위치에 따라 다르게 피복되므로서, 로터가 용적실에 언제나 밀착되어, 펌핑력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 탠덤 로터리 펌프는 상부로터(100)와 하부로터(200)가 격막(300)에 의해 연결된 상태에서 상부로터(100)가 상부 용적실(410)에 배치되고, 하부로터(200)가 하부 용적실(420)에 배치되어, 상부로터(100)가 상부 용적실(410)에서 어느 한 회전방향으로 편심내접원운동을 할 때, 하부 용적실(420)에서 하부로터(200)가 상부로터(100)의 회전반대 방향으로 편심내접원운동을 함으로써, 유체가 하우징(400)의 흡입구(430)로 흡입되고, 토출구(440)를 통해 토출된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기와 같은 탠덤 로터리 펌프에 있어서, 상기 상부로터(100)는 상부 용적실(410)에 내접원운동을 하는 외측 원통부재(110)와 상기 외측 원통부재(110)에 끼워지는 편심캠 회전자(120) 사이에 중간 원통부재(130)가 배치되고, 상기 중간 원통부재(130)의 외주면에 다수개의 핀구멍(131)이 일정한 간격으로 천공되고, 상기 핀구멍(131)에 니들핀(150)들이 각각 끼워지므로서, 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이에 니들핀(150)들이 배치되고, 상부 용적실(410)의 중심(O1)에 배치되는 상부 샤프트(140)에 편심캠 회전자(120)가 편심 상태로 장착된다.
상기 하부로터(200)는 상부로터(120)와 같은 구조를 갖는다.
상기 중간 원통부재(130)의 외주면에 형성되는 핀구멍(131)의 간격은 니들핀(150)의 갯수가 많을수록 좋기 때문에 중간 원통부재(130)의 강성이 유지되는 한도까지 핀구멍의 갯수가 최대가 되는 최소간격을 갖는 것이 바람직하다.
상기 니들핀(150)의 직경(d1)이 중간 원통부재(130)의 두께(t1)보다 크고 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이의 간극(S2)보다 작아야 한다. 이것은 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이에 니들핀(150)이 배치되었을 때, 니들핀(150)과 외측 원통부재(110) 사이에 공차(P1)가 있어야 하고, 니들핀(150)과 편심캠 회전자(120) 사이에 공차(P2)가 있어야 하기 때문이다.
예를들어, 상부 용적실의 직경이 100mm, 상부 샤프트 중심과 하부 샤프트 중심 사이의 거리가 120mm이고, 편심거리가 10mm일 때, 도 4의 (가)에 도시된 바와같이, 상부로터(100)와 하부로터(200)가 직립되게 배치되었을 때, 상부로터(100)의 편심캠 회전자(120) 중심(O2)과 하부로터(200)의 편심캠 회전자(220) 중심(O4) 사이의 거리가 120mm이고, 도 4의 (나)에 도시된 바와같이, 상부로터(100)와 하부로터(200)가 대각으로 배치되었을 때, 이론상 상부로터(100)의 편심캠 회전자 중심(O2)과 하부로터(200)의 편심캠 회전자 중심(O4) 사이의 거리가 121.6mm가 되기 때문에, 상부로터(100)와 하부로터(200)가 대각으로 배치되었을 때, 상부로터(100)의 외측 원통부재(110)가 상부 용적실(410)에서 하우징(400)으로 0.8mm 침입하고, 하부로터(200)의 외측 원통부재(210)가 하부 용적실(420)에서 하우징(400)으로 0.8mm 침입하게 된다.(실질적으로 제품의 경우, 이와같은 현상에 의해 상부로터와 하부로터를 연결하는 격막이 파손되거나 샤프트가 비틀림 응력에 의해 파손된다.)
위와 같은 형상에 의해 펌프가 파손되는 것을 방지하기 위해, 본 발명은 위에서 도 3을 참조하여 설명한 바와같이, 상부로터(100)에서 편심캠 회전자(120)와 니들핀(150) 그리고 니들핀(150)과 외측 원통부재(110) 사이에 공차(P1, P2)를 두고 하부로터(200)도 상부로터(100)로 같은 방식으로 공차를 형성시킨 것이다. 상기 공차(P1, P2)는 연산에 의해 0.2mm가 된다. 따라서, 일직선상으로 편심캠 회전자(120)와 외측 원통부재(1100 사이에 0.8mm의 공차가 발생하고, 편심캠 회전자의 직경(d1)은 44mm 보다 작은 43.2mm가 된다. 이것은 편심캠 회전자(120)의 반경이 0.4mm 만큼 작아지는 결과를 초래한다.
도 5에 도시된 바와같이, 상부로터(100)와 하부로터(200)가 대각으로 배치되었을 때, 상부로터(100)의 경우, 공차(P1, P2)만큼 외측 원통부재(110)의 중심(O3)이 화살표(115) 방향으로 O3'의 위치로 이동되므로서, 상부 용적실(410)의 둘레면에 밀착된 외측 원통부재의 밀착부의 내주면이 해당되는 니들핀(150-1)에 밀착되고, 상기 니들핀(150-1)이 편심캠 회전자(120)에 밀착되어, 반대편 니들핀(150-n/2) 사이의 공차(P1, P2)가 2배로 늘어나게 된다.
이와 같이, 상부로터(100)와 하부로터(200)가 대각으로 배치되었을 때, 상부로터(100)의 외측 원통부재(110)가 상부 용적실(410)의 둘레면 반력에 의해 상부 샤프트(140)의 중심으로 0.4mm이 이동되고, 편심캠 회전자(120)의 반경이 0.4mm이 작기 때문에, 외측 원통부재(110)가 상부 용적실(410)로 0.8mm 침입되는 것이 보상된다. 이것이 하부 로터(200)에도 똑같이 적용되어, 상부로터(100)와 하부로터(200)가 대각으로 배치되었을 때 발생할 수 있는 펌프의 파손이 방지된다.
도 6을 참조하면, 그리고, 본 발명은 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이의 공차(P1, P2)에 의해 상부로터(100)와 하부로터(200)가 직립되게 배치되었을 때, 상부로터(100)의 외측 원통부재(110)의 외주면이 상부 용적실(410)의 둘레면에 밀착되지 않고 틈이 발생하는 것을 방지하기 위해, 외측 원통부재(110)를 피복하는 탄성부재(160)의 0°및 180°위치의 부분이 90°및 270° 위치의 부분보다 공차(P1+P2)의 2배에 해당되는 두께로 피복되어, 상기 탄성부재(160)가 타원형으로 외측 원통부재(110)에 피복된다.
도 7을 참조하면, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 탠덤 로터리 펌프는, 본 출원인의 특허출원 제2007-0050074호(2007년 5월 23일 출원)에 소개된 "탠덤 로터리 펌프"와 같이, 한 쌍의 상부 샤프트(140)와 하부 샤프트(240)가 직렬로 배열된 다수개의 펌프(PP1, PP2,...., PPn)의 구동축으로 사용될 수 있다.
그리고, 제 1 펌프(PP1)의 토출구와 제 2 펌프(PP2)의 흡입구를 제 1 연결관(710)으로 연결하고, 제 2 펌프(PP2)의 토출구와 제 3 펌프(PP3)의 제 2 연결관(720)으로 연결하는 방식으로 펌프(PP1, PP2,...., PPn)들의 흡입구와 토출구를 연결관으로 연결하여 고양정용으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탠덤 로터리 펌프를 도시한 조립 사시도
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도
도 3은 도 2의 상부로터를 확대 도시한 상세도
도 4는 상부로터와 하부로터가 대각으로 배치되었을 때 발생하는 문제점을 설명하기 위한 개략도
도 5는 본 발명에 따른 탠덤 로터리 펌프가 대각으로 배치되었을 때 공차의 효과를 나타내기 위한 일부를 확대 하여 도시한 단면도
도 6은 상부로터에 탄성부재가 피복된 상태를 도시한 단면도
도 7은 본 발명에 따른 탠덤 로터리 펌프를 적용한 다단식 로터리 펌프를 도시한 사시도

Claims (7)

  1. 상부로터(100)와 하부로터(200)가 격막(300)에 의해 연결된 상태에서 상부로터(100)가 상부 용적실(410)에 배치되고, 하부로터(200)가 하부 용적실(420)에 배치되어, 상부로터(100)가 상부 용적실(410)에서 어느 한 회전방향으로 편심내접원운동을 할 때, 하부 용적실(420)에서 하부로터(200)가 상부로터(100)의 회전반대 방향으로 편심내접원운동을 함으로써, 유체가 하우징(400)의 흡입구(430)로 흡입되고, 토출구(440)를 통해 토출되는 탠덤 로터리 펌프에 있어서,
    상기 상부로터(100)는 상부 용적실(410)에 내접운동을 하는 외측 원통부재(110) 및 상기 외측 원통부재(110)에 끼워지는 편심캠 회전자(120)와의 사이에 배치된 중간 원통부재(130)를 포함하되, 상기 중간 원통부재(130)의 외주면에는 다수개의 핀구멍(131)이 일정한 간격으로 천공되고, 상기 핀구멍(131)에 니들핀(150)들이 각각 끼워지므로서, 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이에 니들핀(150)들이 배치되고, 상부 용적실(410)의 중심(O1)에 배치되는 상부 샤프트(140)에 편심캠 회전자(120)가 편심 상태로 장착되는 것을 특징으로 하는 탠덤 로터리 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부로터(200)는 상부로터(120)와 같은 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 탠덤 로터리 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 원통부재(130)의 외주면에 형성되는 핀구멍(131)의 간격은 니들핀(150)의 갯수가 많을수록 좋기 때문에 중간 원통부재(130)의 강성이 유지되는 한도까지 핀구멍의 갯수가 최대가 되는 최소간격을 갖는 것을 특징으로 하는 탠덤 로터리 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들핀(150)의 직경(d1)은 중간 원통부재(130)의 두께(t1)보다 크고 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이의 간극(S2)보다 작은 것을 특징으로 하는 탠덤 로터리 펌프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 원통부재(110)와 편심캠 회전자(120) 사이에 니들핀(150)이 배치되었을 때, 니들핀(150)과 외측 원통부재(110) 사이에 공차(P1)가 있고, 니들핀(150)과 편심캠 회전자(120) 사이에 공차(P2)가 있는 것을 특징으로 하는 탠덤 로터리 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상부 용적실의 직경이 100mm, 상부 샤프트 중심과 하부 샤프트 중심 사이의 거리가 120mm이고, 편심거리가 10mm, 상부로터(100)의 편심캠 회전자(120) 중심(O2)과 하부로터(200)의 편심캠 회전자(220) 중심(O4) 사이의 거리가 120mm일 때, 상기 공차(P1, P2)는 연산에 의해 0.2mm인 것을 특징으로 하는 탠덤 로터리 펌프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 원통부재(110)는 탄성부재(160)에 의해 피복되고, 상기 탄성부재(160)의 0°및 180°위치의 부분이 90°및 270° 위치의 부분보다 공차(P1+P2)의 2배에 해당되는 두께로 피복되어, 상기 탄성부재(160)가 타원형으로 외측 원통부재(110)에 피복되는 것을 특징으로 하는 탠덤 로터리 펌프.
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