KR100836698B1 - 자기식 구동 기어 펌프 - Google Patents

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클라크 제이. 세이퍼
윌리엄 알. 블랭크마이어
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피플플로 매뉴팩쳐링 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명에 따른 자기식 구동 기어 펌프는 하우징, 그 사이에 배치되는 환형 캐니스터와 함께 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리와 자기적으로 결합되면서 이격되어 있는 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리를 포함하고, 상기 환형 자기 구동 어셈블리가 회전되면, 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는 상기 오프셋 고정 샤프트의 제1 샤프트부를 중심으로 회전되고, 로터 기어는 상기 오프셋 고정 샤프트의 제2 샤프트부를 중심으로 회전된다.
자석, 자기, 로터 기어, 자기 구동, 오프셋, 샤프트, 펌프, 하우징, 캐니스터

Description

자기식 구동 기어 펌프{MAGNETICALLY DRIVEN GEAR PUMP}
본 발명은 용적식(positive displacement) 기어 펌프에 관한 것으로, 특히 자석과 로터 어셈블리 및 2개의 기어 각각이 회전되는 오프셋 고정 샤프트(offset stationary shaft)를 가지고 있는 단순화된 구조의 자기식 구동 기어 펌프에 관한 것이다.
다수의 펌프 장치에서, 회전하는 부품에 대하여 밀봉재(seals)를 사용하지 않음으로써 밀봉재가 누출될 위험을 피하는 것이 바람직하다. 따라서, 펌프 기술에서 회전면을 따라 밀봉에 대한 필요성을 제거하기 위하여 자기 구동 시스템(magnetic drive system)을 사용하는 것이 매우 일반적으로 되었다. 이러한 펌프가 여전히 고정된 밀봉재(static seals)를 사용할 수 있지만, 동적 또는 회전 밀봉재를 사용하지 않으므로, "무밀봉" 펌프(sealless pump)로 알려지게 되었다. 실제로, 자기 구동 구조체는 용적식 기어 펌프의 구조에도 사용된다.
다수의 종래 기술의 자기 구동 기어 펌프에서, 일반적으로 로터(rotor)로서 불려지는, 하나 이상의 기어가 장착되는 구동 샤프트를 가지는 것이 일반적이다. 차례로, 회전가능한 샤프트를 지지하기 위하여, 자기 구동 구성요소와 기어를 포함하는 펌프 하우징의 부분 사이에 추가 펌프 하우징 또는 브래킷을 사용하는 것이 일반적이다. 또한 이러한 펌프는 고정 샤프트를 중심으로 회전하는 제2 또는 아이들러 기어를 갖는다. 고정 샤프트는 일단부가 펌프 하우징의 헤드 내에 장착될 수 있다.
종래 기술의 펌프에서, 회전가능한 샤프트를 포함하는 구성요소의 여분의 길이와 함께, 로터의 회전가능한 샤프트를 지지하는데 필요한 브래킷은, 이러한 펌프의 전체 길이 및 무게에 추가된다. 또한, 아이들러 기어의 각각의 회전 로터 샤프트 및 고정 샤프트는 양호하고, 신뢰할 수 있는 펌프를 제조하는데 필요한 허용오차 및 구조체의 복잡성을 증가시킨다. 이러한 자기 구동 기어 펌프의 크기 및 무게를 감소시키고 자기 구동 기어 펌프를 단순화하는 것이 바람직하다.
본 발명은 종래 기술의 기어 펌프의 단점을 해소하고, 자기 구동 기어 펌프의 상기에서 설명된 바람직한 특징을 제공한다.
본 발명의 목적 및 장점은 본 발명의 실시예에 의하여 알 수 있을 뿐만 아니라, 첨부 도면 및 발명의 상세한 설명에서 명백하게 설명된다.
본 발명은 입구 및 출구를 가지고 있는 펌프 하우징, 상기 펌프 하우징 내에 배치되고 일단부에 리세스를 가지고 있는 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리, 일단부에 리세스를 가지고 있는 환형 캐니스터를 가지고 있고, 상기 캐니스터의 적어도 일부가 상기 환형 자기 구동 어셈블리의 리세스 내에 배치되며, 상기 캐니스터는 펌프 하우징과 밀봉 결합되는 외주 에지를 가지고 있는, 자기식 결합 기어 펌프로 실질적으로 실현된다. 또한, 펌프는 환형 캐니스터의 리세스 내에 실질적으로 배치되는 자석부를 가지고 있는 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리를 가지고 있으며, 상기 자석부는 환형 자석 구동 어셈블리와 실질적으로 정렬되며, 결합된 구동 장치를 형성한다.
본 발명의 일 실시예에서, 펌프는 제1 및 제2 샤프트부를 가지고 있는 오프셋 고정 샤프트를 가지고 있으며, 상기 제1 샤프트부의 종축은 제2 샤프트부의 종축에 평행하게 이격되어 있고, 상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리가 회전되면, 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는 오프셋 고정 샤프트의 제1 샤프트부를 중심으로 회전되고, 로터 기어는 오프셋 고정 샤프트의 제2 샤프트부를 중심으로 회전되는 아이들러 기어를 구동시킨다.
본 발명의 다른 실시예에서, 오프셋 고정 샤프트는, 환형 캐니스터 내에서 제1 샤프트부의 일단부에서만, 또는 펌프 하우징의 헤드부 내의 제2 샤프트부의 일단부에서만, 또는 환형 캐니스터의 리세스 내에서 제1 샤프트부의 일단부 및 펌프 하우징의 헤드부 내의 제2 샤프트부의 일단부의 양쪽 모두에서 지지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는 자석 장착부와 일체로 형성되는 로터 기어부를 가지고 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 오프셋 고정 샤프트는 하나의 연속체로 형성되거나 또는 서로 결합되는 2개 이상의 구성요소로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 자기 구동 구성요소와 로터 기어 사이에 펌프 하우징의 추가 브래킷 부분을 필요로 하는 더 길고, 더 복잡한 자기 구동 기어 펌프의 대안을 제공한다. 또한 본 발명은, 2개의 별개의 고정 샤프트를 중심으로 회전되거나 또는 2개의 회전하는 샤프트와 함께 회전되는 기어를 가지는데 것이 아니라, 로터 기어 및 아이들러 기어를 위하여 오프셋 고정 샤프트를 사용함으로써 구조를 단순화한다.
상기의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 양자 모두는 예시적이고 설명의 목적으로만 제공되며, 청구되는 본 발명을 제한하지 않는다. 또한 본 발명의 특징 및 목적은 바람직한 실시예의 다음 상세한 설명 및 부가된 청구항에서 매우 충분히 명백하게 될 것이다.
바람직한 실시예를 설명하는데, 첨부 도면에 참조 부호를 부여하는데, 동일한 부품은 동일한 참조 부호를 부여한다.
도 1a는 환형 캐니스터 내에 및 펌프 하우징의 헤드에 지지되는 오프셋 고정 샤프트를 가지고 있는 자기식 구동 기어 펌프의 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 절단선을 따른, 도 1a의 펌프의 단면도이다.
도 2는 극소형 자석과 로터 기어 어셈블리 및 환형 캐니스터 내에만 지지되는 오프셋 고정 샤프트를 가지고 있는 자기식 구동 기어 펌프의 단면도이다.
도 3은 극소형 자석과 로터 기어 어셈블리, 단순한 환형 캐니스터 및 펌프 하우징의 헤드에만 지지되는 오프셋 고정 샤프트를 가지는 자기식 구동 기어 펌프의 단면도이다.
도 4는 캐니스터 내의 오프셋 고정 샤프트를 위한 다른 일체형 서포트의 단면도이다.
도 5는 각각의 스러스트 베어링이 있고 자석 없이 도시된, 로터 기어 및 자석 마운팅부를 가지는 다른 환형 구동 자석 및 로터 어셈블리의 단면도이다.
도 6a는 다수 부품 구성의 다른 오프셋 고정 샤프트의 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 오프셋 고정 샤프트의 분해, 단면도이다.
첨부 도면을 참조하여, 바람직한 실시예를 설명하며, 동일한 부품은 동일한 참조 부호를 부여한다. 도면은 일정하게 축척되어 도시한 것은 아니다. 파스닝 수단(fastening means)의 상세한 설명 및 특정 구성요소의 다른 평면 및 단면을 포함하여, 자기식 구동 기어 펌프의 기계적 상세한 설명이 다수 생략되지만, 이러한 상세한 설명은 본 공개에 관점에서 당업자의 이해 범위내에 고려된다. 또한 본 발명은 도시된 바람직한 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
도 1a 내지 도 6b를 참조하면, 본 발명의 자기식 구동 기어 펌프가 다양한 구조의 무밀봉 용적식 기어 펌프(sealless positive displacement gear pump)에 실시될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 1a에 도시된 바람직한 실시예를 참조하면, 펌프(2)는 제1 몸체부(6),제2 몸체부(8), 상기 제1 몸체부(6)에 연결된 베어링 캡(bearing cap)(10) 및 상기 제2 몸체부(8)에 연결된 헤드(head)(12)를 포함하는 하우징(4)을 갖는다. 상기 하우징 구성요소는, 강철, 주철 또는 다른 금속 재질 또는 구조 플라스틱 등과 같은, 강성 재질로 이루어질 수 있다. 베어링 캡(10)은 볼트(14)에 의하여 상기 제1 몸체부(6)에 연결되어 있지만, 이러한 연결은 다른 파스닝 수단, 또는 억지 끼워맞춤 또는 나사 결합과 같은 구성요소의 직접 연결에 의하여 이루어질 수 있음은 물론이다. 대안으로, 베어링 캡(10)과 제1 몸체부(6)는 하나의 부품으로 일체로 형성될 수 있다. 하우징 헤드(12)는 볼트(16)에 의하여 유사한 방식으로 제2 몸체부(8)에 연결되고, 다수의 임의의 다른 적당한 구성에 의하여 연결될 수도 있다. 탄성을 갖는 o-링(elastomeric o-ring), 미리 형성되거나 또는 액체 개스킷 재질과 같은 정적 밀봉재(static seals)(22, 24)가, 하우징 구성요소 사이의 연결을 향상하는데 사용될 수 있다. 또한 하우징(4)은 상기 하우징(4) 내로 펌핑되는 유체 또는 매체를 유입하기 위한 입구(26), 및 펌프로부터 매체를 배출하기 위한 출구(28)를 가지고 있다. 도 1a, 도 2 및 도 3은 바람직한 실시예에 있어서 정렬되어 있는 입구(26)와 출구(28)에 직각인 단면을 도시한다. 도 1b는 제2 몸체부(8)의 입구(26) 및 출구(28)를 도시한다. 상기 입구(26) 및 출구(28)는 서로에 대하여 임의 각도를 가지고 배치될 수 있고, 펌프(2)는 하나 이상의 입구 및 하나 이상의 출구를 가질 수 있다.
베어링 캡(10)은 개구(30)를 가지고 있으며, 상기 개구(30) 내에서 베어링(32)이 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리(magnetic drive assembly)(34)를 지지하도록 장착된다. 베어링(32)은 볼 또는 롤러 베어링, 부싱(bushing) 등과 같이, 다양한 구조로 될 수 있다. 구동 어셈블리(34)는 베어링(32)을 회전가능하게 결합하고, 제1 단부에서 모터 등과 같은 외부 동력원(도시하지 않음)에 연결될 수 있는 샤프트(36)를 포함한다. 또한 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리(34)는, 그 제1 단부가 회전가능한 샤프트(36)의 제2 단부에 연결되고, 제2 단부가 리세 스(recess)(40)를 가지고 있는 컵형상 구동 부재(38)를 포함한다. 또한, 베어링 캡(10), 베어링(32) 및 샤프트(36)는 컵형상 구동 부재(38)를 외부 동력원(도 2의 다른 실시예에 설치되어 있는 바와 같이)의 샤프트에 직접 장착하기 위하여 제거될 수 있다. 샤프트(36)에 구동 부재(36)의 연결은 키(key) 및 키웨이(keyway)(42)에 의한 것으로 도시되어 있지만, 이러한 연결은 펌프 하우징부의 연결에 대하여 상기에 설명된 바와 같이 다른 수단에 의하여 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 구동 부재(38) 및 샤프트(36)는 하나의 부품으로 일체로 형성될 수 있다. 구동 부재(38)는, 하우징에 대하여 설명된 바와 같이, 강성 재질로 구성될 수 있다. 또한 구동 부재(38)는 리세스(40) 내에서 컵형상 구동 부재(38)의 내벽에 연결된 자석(44)을 가지고 있다. 자석(44)은 임의의 형상일 수 있지만, 바람직하게는 직사각형이고, 바람직하게는 에폭시(epoxy) 또는 접착제와 같은, 화학 수단에 의하여 구동 부재(38)에 연결되거나, 또는 리벳 등과 같은 적당한 파스너(fasteners)에 의하여 부착될 수 있다.
컵 또는 벨 형상 캐니스터(46)의 적어도 일부가 환형 자기 구동 어셈블리(34)의 리세스(40) 내에 배치된다. 캐니스터(46)는 다양한 강성 재질로 구성될 수 있고, 상기 재질은 대체로 펌핑될 매체에 따라 선택되지만, 바람직하게는 합금 C-276과 같은 스테인레스 스틸이지만, 플라스틱, 합성 재질 등일 수도 있다. 캐니스터(46)는 일단부가 개방되어 리세스(48)를 형성하고 원주 림(rim)(50)을 가지고 있다. 상기 캐니스터(46)의 원주 림(50)은 다양한 방식으로 펌프 하우징(4)에 밀봉 결합으로 장착될 수 있고, 그 방식 중 하나가 도 1a에 도시되는데, 여기서 상기 원주 림(50)은 상기 제1 몸체부(6)와 상기 제2 몸체부(8)의 연결부에서 상기 제1 몸체부(6)에 장착된다.
자기식 구동 기어 펌프(2)는, 제1 종축을 가지고 있는 제1 샤프트부(54), 및 상기 제1 샤프트부의 종축에 평행하게 이격되어 있는 제2 종축을 가지고 있는 제2 샤프트부(56)를 구비하는 오프셋 고정 샤프트(52)를 포함한다. 상기 제1 샤프트부(54)는 캐니스터(46)의 리세스(48) 내에 뻗어 있고, 오프셋 샤프트(52)의 제1 샤프트부(54)의 각 단부(58)에 지지될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 캐니스터(46)의 리세스(48)에 배치되는 서포트 부재(60)를 결합함으로써, 서포트(support)가 샤프트 단부(58)에 제공될 수 있다.
대안으로, 제1 샤프트부 단부가 캐니스터에 지지된다면, 캐니스터는 도 4에 도시된 바와 같이, 캐니스터(46a) 내에 일체형 서포트부(62a)를 가질 수 있으며, 여기에서 샤프트 단부(58a)는 일체형 서포트부(62a)에만 지지되거나, 또는 억지 끼워맞춤 또는 화학 접착제 등에 의하여 일체형 서포트부(62a)에 고정 연결된다. 도 2에 도시된 또 다른 실시예에서, 소형 캐니스터(46b)는 상기 캐니스터(46b)와 일체이거나 또는 상기 캐니스터(46b)와 분리되어 고정 연결되어 있는 매우 견고한 서포트부(62b)를 가질 수 있어, 오프셋 샤프트(52b)를 샤프트 단부(58b)에 지지할 수 있다. 또한, 샤프트 단부(58b)는 상기에서 설명된 수단에 의하여, 또는 억지 끼워맞춤 핀과 같은 파스너(64b), 스크류 등에 의하여 캐니스터(46b)에 고정 연결될 수 있다. 또한 캐니스터 내의 서포트부 내에서의 고정 연결은, 오프셋 고정 샤프트의 정렬을 이루고 유지하도록 할 수도 있다.
도 1a의 바람직한 실시예에서, 또한 펌프(2)는 오프셋 샤프트(52)의 제1 샤프트부(54)와 회전가능하게 결합하고 부싱(68), 또는 다른 적당한 베어링 구조체 등과 같은 마찰 감쇠 수단을 사용할 수 있는 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리(rotor gear assembly)(66)를 포함한다. 자석 및 로터 기어 어셈블리(66)는 제2 샤프트부(56)를 향하여 배치되는 로터 기어부(70), 및 상기 로터 기어부(70)에 일체로, 또는 구성요소를 고정 연결하는 적당한 수단에 의하여 연결되는 자석 장착부(72)를 가지고 있다. 로터 기어부(70)는 일체형 기어 펌프의 외부 기어의 형태와 같이, 다양한 구조로 될 수 있다. 또한 로터 기어부(70)는 펌핑되는 매체에 따라, 다양한 강성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 펌프가 비-부식성 재질을 펌핑하는데 사용된다면, 로터 기어부(70)뿐만 아니라, 자석 장착부를 강철로 제조하는 것이 바람직할 수 있다.
바람직하게는 자석 장착부(72)는 그 단부에 중량 및 관성 감소를 위하여 리세스(74)를 가지고 있다. 또한 자석 장착부(72)는, 바람직하게는 자석(44)을 구동 부재(38)에 연결하는데 사용된 것과 유사한 방식으로, 그 외벽(78)에 연결되는, 자석(44)과 유사한, 자석(76)을 가지고 있다. 펌프(2)가 부식성 재질 펌핑용으로 제조된다면, 자석 및 로터 기어 어셈블리(66)를 스테인레스 스틸로 제조하는 것이 바람직하지만, 자석 장착부(72)와 자석(76) 사이에 환형 강철부(도시하지 않음)를 포함하는 것이 바람직하다. 스테인레스 스틸 슬리브(sleeve)(도시하지 않음)가 추가 보호를 위하여 자석 및 환형 탄소강부를 따라 장착될 수 있다. 자석 장착부(72) 및 자석(76)은, 환형 캐니스터(46)에 의하여 환형 자석 어셈블리(34)의 자석과 이 격되기 위하여, 캐니스터(46)의 리세스(48) 내에 배치되지만, 자석 커플링(coupling)을 형성하기 위하여 각각의 자석(76, 44)을 실질적으로 정렬하도록 배치된다. 이러한 자석 커플링은 환형 자석 및 로터 기어 어셈블리(66)가 물리적으로 접촉되지 않도록 하지만, 환형 자기 구동 어셈블리(34)의 회전에 의하여 회전되어 구동될 수 있도록 한다.
상기에서 설명된 바와 같이, 오프셋 고정 샤프트(52)는 제2 샤프트부(56)를 포함한다. 바람직한 실시예로 도 1a 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 오프셋 샤프트(52)는 일체형 제1 샤프트부(54) 및 제2 샤프트부(56)의 연속적인 구조로 이루어질 수 있다. 그러나, 오프셋 샤프트(52)는 여러 가지 다른 방식으로 구성될 수 있는데, 도 6a 및 도 6b에 도시된 일 예는 제2 샤프트부(84)에 고정 연결되는 제1 샤프트부(82)를 가지는 다수 부품 오프셋 샤프트(80)를 나타낸다. 연결은 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 볼트(86)에 의하여 이루어지거나, 또는 용접, 억지 끼워맞춤 등과 같은, 다른 파스너 또는 부착 수단을 사용함으로써 이루어질 수 있다.
제2 샤프트부(56)(또는 84)는 일 단부(90)를 가지고 있는데, 상기 단부(90)는 제1 샤프트부(54)의 샤프트 단부(58)의 반대쪽에 위치된다. 상기 샤프트 단부(58)에 대하여 설명된 바와 같이, 샤프트(52)용 서포트가 샤프트 단부(90)에 제공될 수 있다. 샤프트 단부(90)용 서포트는 예를 들면, 도 1a에 도시되어 있으며, 여기에서 샤프트 단부(90)는 하우징 헤드(housing head)(12)에 지지된다. 이러한 배치에서, 오프셋 샤프트(52)의 정렬이 이루어지고, 키 및 키웨이(92)를 사용함으로써 회전이 방지된다.
도 2의 다른 실시예에 도시된 바와 같이, 컵 형상 구동 부재(38b)는 외부 동력원의 샤프트를 직접 수용할 수 있다. 또한, 제2 샤프트부(56b)의 샤프트 단부(90b)는 하우징 헤드(12b)에 지지되는 추가 부분을 포함하지 않을 수 있다. 실제로, 상기에서 설명된 바와 같이, 오프셋 고정 샤프트(52b)는 샤프트 단부(58b)에서 캐니스터(46b)에 고정 지지된다. 이러한 구조는 하우징 헤드(12b)에 대하여 단순한 구조를 가능하게 하며, 하우징 헤드를 제2 하우징 보디 내에 통합함으로써 추가적으로 단순화할 수 있다. 또한 도 2의 제2 실시예는, 부싱 또는 베어링(68b)의 마찰을 감소하면서, 소형의 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리(66b)의 사용을 가능하게도 한다. 이러한 소형 구조는 보다 길이가 짧은 펌프(2b)에 사용될 수 있다.
제2 하우징 보디(8c) 내의 하우징 헤드의 이러한 통합은 도 3의 제3 바람직한 실시예에 도시된다. 또한 이 실시예는 오프셋 고정 샤프트용 서포트 구조체의 다른 실시예를 제공한다. 도 3에서, 다른 오프셋 고정 샤프트(52c)는 제1 샤프트 단부(58c)를 갖는 제1 샤프트부(54c) 및 제2 샤프트 단부(90c)를 갖는 제2 샤프트부(56c)를 가지고 있다. 오프셋 샤프트(52c)는 샤프트 단부(90c)에서는 통합된 제2 하우징 보디(8c) 및 헤드 내에 지지되며, 샤프트 단부(58c)에서는 캐니스트(46c) 내에 지지되지 않는다. 샤프트 단부(90c)는 상기에서 설명된 임의의 수단에 의하여 제2 하우징 보디(8c)에 고정 연결되며, 정렬 및 회전 저항은 제2 하우징 보디(8c)의 돌출 리브(raised rib) 또는 탱(tang)(92c) 및 제2 샤프트부(56c)의 샤프트 단부(90c)의 대응 슬롯(94c)에 의하여 추가로 제공된다.
도 2의 제2 실시예와 다소 유사하게, 도 3의 제3 실시예는 길이가 짧은 펌프(2c)에서, 부싱 또는 베어링(68c)의 마찰을 감쇠하면서, 소형의 환형 자석 및 로터 기어 어셈블리(66c)를 사용한다.
환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리(66)는 스러스트 베어링면(thrust bearing surface)의 일부 형상을 가지는 것이 바람직하다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 전방 스러스트 베어링면(96)은 자석 및 로터 기어 어셈블리(66)에 위치되는 전방 스러스트 베어링 부재(98)와 결합하도록, 오프셋 고정 샤프트(52)에 일체로 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 분리형 칼라(collar)(100)의 형태와 같은, 후방 스러스트 베어링용 추가 설비가 이용될 수 있다. 칼라(100)는 다양한 방식으로 오프셋 고정 샤프트(52)의 제1 샤프트부(54)에 장착될 수 있다. 도 5는 세트 스크류(set screw)(102)에 의한 장착을 도시하고 있지만, 억지 끼워맞춤 등과 같이, 칼라를 샤프트에 결합하는 다른 파스너 또는 수단이 사용될 수 있다. 칼라(100)는 자석 및 로터 기어 어셈블리(66)의 다른 단부에 위치되는 후방 스러스트 베어링 부재(104)를 리세스(74) 내에 결합하도록 배치된다. 따라서, 스러스트 베어링은 구성요소의 적당한 위치 결정을 유지하여 진동 및 마모를 줄이도록 일체형으로 또는 분리형으로 제공될 수 있다.
도시된 각각의 실시예에서, 제2 샤프트부의 회전을 위하여 아이들러 기어(idler gear)(106)가 장착된다. 부싱(108) 또는 베어링과 같은, 마찰 감쇠 수단이 사용될 수 있다. 아이들러 기어(106)는, 도 1b에 최상으로 도시된 바와 같이, 아이들러 기어(106)와 로터 기어부(70)의 기어 톱니의 맞물림에 의하여 로터 기어 부(70)와 결합하도록 배치된다. 펌프(2)의 작동시, 외부 동력원이 환형 자석 구동 어셈블리(34)를 회전시키면, 상기에서 설명된 자석 커플링은 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리(34)를 회전시키도록 한다. 자석 및 로터 기어 어셈블리(66)의 회전 및 로터 기어부(70)의 톱니와 아이들러 기어(106)의 톱니의 상호 맞물림은 아이들러 기어(106)를 회전시키도록 한다. 펌프(2)가 내부 기어 펌프로서 배치되면, 본 기술에서 잘 공지되어 있는 바와 같이, 로터 기어부(70)의 회전축은 도 1a에 도시된 바와 같이, 아이들러 기어(106)의 회전축에 평행하게 이격되어 있다. 또한, 로터 기어부(70)는 상기 로터 기어부(70)의 내측에 기어 톱니와 결합에 의하여 아이들러 기어(106)를 구동시키도록 배치되는데, 상기 로터 기어부(70)의 내측은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 아이들러 기어(106)를 실질적으로 둘러싼다. 이러한 배치 및 아이들러 기어(106)의 톱니의 선단부에 인접하여 위치되는, 하우징 헤드부(12)의 초승달형 돌출부(110)와 함께 기어의 맞물림은 공지된 방식에 의하여 펌핑 작용을 일으키는데 협동한다. 이러한 배치에서, 펌핑될 매체는 입구(26)를 통하여 펌프(2) 내로 유도되고, 출구(28)로부터 가압되어 배출된다.
본 발명에 따른 자기식 구동 기어 펌프는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 임의의 다양한 구성요소의 적당한 재질의 구조, 배치, 형상 및 크기와 구성요소의 연결 방법이 최종 사용자의 특정 요구 및 필요 조건을 만족시키는데 사용될 수 있다. 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 이러한 펌프의 설계 및 구조의 다양한 변형이 이루어질 수 있고, 청구범위는 예시된 바람직한 실시예로 제한되지 않는다는 것이 당업자에게 명백하다.
본 발명은 용적식 기어 펌프, 특히 자석과 로터 어셈블리 및 2개의 기어 각각이 회전되는 오프셋 고정 샤프트를 가지고 있는 단순한 구조의 자기식 구동 기어 펌프에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 자기적으로 결합되는 기어 펌프에 있어서,
    하나 이상의 입구 및 하나 이상의 출구를 가지는 펌프 하우징,
    상기 펌프 하우징 내에 배치되고, 일 단부에 리세스(recess)를 가지고 있는 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리(annular magnetic drive assembly),
    일 단부에 리세스를 가지고 있는 환형 캐니스터(canister),
    상기 환형 캐니스터의 리세스 내에 배치되는 자석부(magnetic portion)를 가지고 있는 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리, 및
    제1 및 제2 샤프트부(shaft portion)를 가지고 있는 오프셋 고정 샤프트(offset stationary shaft)
    를 포함하고,
    상기 캐니스터의 적어도 일부는 상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리의 리세스 내에 배치되고, 상기 펌프 하우징과 밀봉 결합되며,
    상기 자석부는 상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리와 자기적으로 정렬되고,
    상기 제1 샤프트부의 종축은 상기 제2 샤프트부의 종축에 평행하게 이격되어 있고,
    상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리가 회전되면, 상기 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는 상기 오프셋 고정 샤프트의 상기 제1 샤프트부를 중심으로 회전되고, 로터 기어는 상기 오프셋 고정 샤프트의 상기 제2 샤프트부를 중심으로 회전되는 아이들러 기어(idler gear)를 구동시키는
    것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋 고정 샤프트의 제1 샤프트부의 적어도 일부는 상기 환형 캐니스터 내에 연장되는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오프셋 고정 샤프트의 제1 샤프트부의 일 단부는 상기 환형 캐니스터의 리세스 내에 지지되는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 환형 캐니스터의 리세스 내에 장착되는 샤프트 서포트(support)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 환형 캐니스터의 리세스는 상기 오프셋 고정 샤프트의 제1 샤프트부의 일단부를 위한 일체형 서포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 하우징은 헤드부(head portion)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오프셋 고정 샤프트의 제1 샤프트부는 상기 환형 캐니스터의 리세스 내에 지지되고, 상기 오프셋 고정 샤프트의 제2 샤프트부는 상기 펌프 하우징의 헤드부에 지지되는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는, 상기 자석부를 갖는 자석 장착부에 결합되는 로터 기어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는, 상기 자석부를 갖는 자석 장착부와 일체로 형성되는 로터 기어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는 상기 자석 장착부에 결합되는 자석을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는 상기 자석 장착부에 결합되는 자석을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋 고정 샤프트는 하나 이상의 스러스트 베어링면(thrust bearing surface)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리는, 상기 펌프 하우징에 회전가능하게 장착되는 샤프트에 장착되는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리는 외부 동력원의 회전가능한 샤프트에 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 아이들러 기어는 로터 기어 내에 배치되고, 내부 기어 펌프 구조의 로터 기어에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 펌프 하우징은 상기 아이들러 기어에 인접한 초승달형 돌기부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프.
  17. 자기적으로 결합된 기어 펌프의 샤프트 및 기어 어셈블리에 있어서,
    제1 종축을 가지고 있는 제1 샤프트부 및 제2 종축을 가지고 있는 제2 샤프트부를 추가로 포함하는 오프셋 고정 샤프트, 및
    상기 제1 샤프트부와 회전가능하게 결합되는 로터 기어, 상기 제2 샤프트부와 회전가능하게 결합되는 아이들러 기어
    를 추가로 포함하고,
    상기 제1 및 제2 종축은 서로 평행하게 이격되어 있고,
    상기 로터 기어는 상기 아이들러 기어와 결합되는
    것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프의 샤프트 및 기어 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 오프셋 고정 샤프트는 하나의 연속적인 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프의 샤프트 및 기어 어셈블리.
  19. 삭제
  20. 제17항에 있어서,
    상기 로터 기어는 자석 어셈블리를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기식 결합 기어 펌프의 샤프트 및 기어 어셈블리.
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