KR100844335B1 - 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프 - Google Patents

왕복동식 기계의 기어식 오일펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동축의 일측에 마련된 장착공간에 삽입되어 오일을 압축하여 분사하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프에 관한 것으로, 상기 구동축의 일측 단부에 고정되는 내측기어, 상기 내측기어를 내부에 수용하며 내측기어에 대해서 편심되어 설치되는 외측기어 및 상기 외측기어를 회전가능하게 지지하는 편심링을 구비하는 기어조립체와; 상기 장착공간의 내측에서 상기 구동축에 장착된 링에 의해서 상기 기어조립체 측으로 밀착되는 밀착와셔와; 상기 구동축에 고정되어 상기 밀착와셔를 수용하는 수용부재와; 상기 수용부재와 밀착와셔 사이에서 상기 수용부재에 대해서 원주방향으로 고정되도록 끼워지며, 상기 밀착와셔 측으로 돌출되며 끝단이 뾰족한 형상을 가진 복수개의 돌출부를 구비하는 가압와셔를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 상기 가압와셔가 구동축과 동일한 회전속도로 회전하기 때문에 오일의 누설이 방지되며 아울러 압축 효율을 높이게 된다.
오일펌프, 기어조립체, 사판식 압축기, 내측기어, 편심링

Description

왕복동식 기계의 기어식 오일펌프{Gear Type Oil Pump for Reciprocating Compressor}
본 발명은 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에서 압축되는 오일이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 왕복동식 기계는 작동유체를 압축하는 장치로서 압축기나 펌프 등에 광범위하게 사용되고 있으며, 그 대표적인 것으로 사판식 압축기를 들 수 있다. 이하에서는 사판식 압축기를 예로 들어 왕복동식 기계에 장착되는 기어식 오일펌프에 대해서 설명한다.
도 1은 사판식 압축기에 설치된 종래의 기어식 오일펌프를 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1의 종래의 기어식 오일펌프를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1에 도시한 것과 같이, 사판식 압축기(100)는 전방하우징(120), 후방하우징(130), 및 상기 전방하우징(120)과 후방하우징(130) 사이에 배치된 실린더 블록(110)을 구비한다. 또한 상기 사판식 압축기(100)는 상기 실린더 블록(110)의 실린더 보어(110a) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(160)과, 상기 전방 및 후방 하우 징(120, 130)의 내에 배치되고 외부 동력으로부터의 회전운동을 전달하는 구동축(140)과, 상기 복수의 피스톤(160)과 상기 구동축(140)을 연결링크(170)를 통해서 연결하여 구동축(140)의 회전을 피스톤(160)의 왕복운동으로 전환시키는 사판(150)과, 상기 사판(150) 등이 수용되는 사판실(121)을 구비하고 있다.
상기 설명한 사판식 압축기(100)에 구비된 구성들은 서로 접촉하면서 상대적으로 이동하기 때문에 마찰에 의한 열이 발생한다. 따라서 내부에 오일 등을 분사시킴으로써 냉각 및 윤활을 행해야 한다. 상기 사판식 압축기(100)는 이를 위해서 기어식 오일펌프(200)를 구비하고 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이, 상기 오일펌프(200)는 구동축(140)의 일측, 상기 구동축(140)에 나사결합되는 수용부재(240) 및 구동축(140)의 일측 단부 주위를 감싸면서 원주방향을 따라서 연속적으로 연결되는 복수개의 실린더 보어(110a)에 의해서 형성되는 장착공간(190)에 삽입된다.
상기 장착공간(190)은 플레이트(180)에 의해서 커버된다. 상기 플레이트(180)는 실린더 블록(110)과 후방 하우징(130)의 사이에 고정 설치되어 후방하우징(130)과 실린더 블록(110) 사이로 작동유체를 통과시키기 위한 밸브를 구비하고 있기 때문에 밸브 플레이트라고도 한다.
상기 오일펌프(200)는 구동축(140)에 고정되어 구동축(140)에 의해서 회전되며, 외주면에 기어가 형성된 내측기어(211), 상기 내측기어(211)를 내측에 수용하며 내측기어(211)의 외주면에 형성된 기어에 대응하는 기어가 내주면에 형성된 외측기어(212), 및 상기 외측기어(212)가 회전가능하게 장착되는 편심링(213)을 포 함하는 기어조립체(210)를 구비한다. 상기 편심링(213)은 그 중심이 구동축(140)의 중심(즉, 내측기어의 중심)과 편심되어 있기 때문에 그 내측에 설치되는 외측기어(212)가 내측기어(211)와 편심되도록 한다.
상기 내측기어(211)가 외측기어(212)에 대해서 편심되어 회전하게 되면 내측기어(211)와 외측기어(212) 사이의 공간의 체적이 변화하게 되고, 이에 따라서 상기 공간에 존재하는 오일이 압축된다. 압축된 오일은 도 1의 화살표 방향을 따라서 압축기(100) 내부로 분사된다.
상기 기어조립체(210)는, 상기 장착공간(190)에 삽입된 상태에서, 상기 내측기어(211)와 외측기어(212)의 사이 오일이 존재하는 공간이 밀폐되어 있어야 오일의 누설이 방지되고 압축효율이 높아진다. 이를 위해서 상기 기어조립체(210)를 사이에 두고 상기 구동축(140)이 위치하는 측면에는 밀착와셔(220)가 설치된다.
또한, 상기 밀착와셔(220)와 구동축(140) 사이에는 탄성재질의 링(230)이 설치되어 상기 밀착와셔(220)를 기어조립체(210) 측으로 밀착시킨다.
한편, 상기 밀착와셔(220)는 내측기어(211)와 외측기어(212) 사이의 공간을 밀폐시키기 위해 기어조립체(200)의 내측기어(211)와 외측기어(212) 모두를 커버하면서 밀착되어 맞닿아 있게 된다. 상기 오일펌프(200)가 작동되면, 상기 밀착와셔(220)는 내측기어(211)의 회전속도와 다른 회전속도를 가지는 외측기어(212)의 영향으로 인해서 내측기어(211)와는 다른 회전속도로 회전하게 된다. 이 경우, 상기 밀착와셔(220)는 구동축(140)에 고정되어 내측기어(211)와 동일한 회전속도로 회전하는 링(230)과도 다른 회전속도로 회전하기 때문에 링(230)과 밀착와셔(220) 사이에 틈이 발생된다. 그 결과, 상기 틈을 통해서 오일펌프(200) 내의 오일이 외부로 누설되어, 압축효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀착와셔가 구동축과 동일한 회전속도로 회전할 수 있도록 함과 동시에 밀착와셔를 기어조립체 측으로 밀착시킴으로써 오일 누설을 방지할 수 있는 기어식 오일펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따르는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프는, 구동축의 일측에 마련된 장착공간에 삽입되어 오일을 압축하여 분사하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프에 있어서, 상기 구동축의 일측 단부에 고정되는 내측기어, 상기 내측기어를 내부에 수용하며 내측기어에 대해서 편심되어 설치되는 외측기어 및 상기 외측기어를 회전가능하게 지지하는 편심링을 구비하는 기어조립체와; 상기 장착공간의 내측에서 상기 구동축에 장착된 링에 의해서 상기 기어조립체 측으로 밀착되는 밀착와셔와; 상기 구동축에 고정되어 상기 밀착와셔를 수용하는 수용부재와; 상기 수용부재와 밀착와셔 사이에서 상기 수용부재에 대해서 원주방향으로 고정되도록 끼워지며, 상기 밀착와셔 측으로 돌출되며 끝단이 뾰족한 형상을 가진 복수개의 돌출부를 구비하는 가압와셔를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 상기 가압와셔가 구동축과 동일한 회전속도로 회전하게 되 며, 아울러 가압와셔의 돌출부에 의해서 가압와셔에 고정되는 밀착와셔 역시 구동축과 동일한 회전속도로 회전하게 된다. 따라서 밀착와셔를 기어조립체 측으로 가압하는 링과 밀착와셔가 동일한 회전속도로 회전하기 때문에 링과 밀착와셔 사이에 틈이 발생하지 않는다.
또한, 본 발명에 따르는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프는 상기 수용부재는 내면 둘레를 따라서 형성되며 상기 가압와셔가 수용되는 복수개의 고정홈을 구비하며, 상기 가압와셔는 외주면을 따라서 형성되고 상기 고정홈에 대응되는 형상을 가지며 상기 고정홈에 끼워지는 복수개의 고정돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 가압와셔가 수용부재에 대해서 고정될 수 있도록 함으로써 가압와셔를 구동축과 동일한 회전속도로 회전시킨다.
또한, 본 발명에 따르는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프는 상기 가압와셔에 형성된 복수개의 돌출부는 가압와셔의 면에 대해서 경사지도록 돌출되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 본 발명은 가압와셔의 돌출부는 축방향으로 가압하는 탄성력을 가지게 되고, 상기 탄성력에 의해서 밀착와셔를 기어조립체 측으로 밀착시키게 된다.
또한, 본 발명에 따르는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프는 상기 가압와셔는 링형상이며, 상기 돌출부는 가압와셔의 내주면을 따라서 끝단이 뾰족한 복수개의 톱니를 형성하고, 상기 톱니를 상기 밀착와셔 측으로 절곡한 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 본 발명은 가압와셔의 제작을 용이하게 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르는 왕복동식 기계에서 기어식 오일펌프는 상기 수용부재는 구동축에 나사결합되어 탑 클리어런스를 조절하기 위해서 구동축을 축방향으로 이동시키는 이송너트인 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 본 발명은 종래의 사판식 압축기의 이송너트를 그대로 이용할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 왕복동식 기계에 장착되는 기어식 오일펌프에서, 기어조립체의 일측을 커버하는 밀착와셔를 구동축과 동일한 회전속도로 회전시키는 구성들의 결합관계를 통해서 밀착와셔와 링사이에 틈이 발생하지 않도록 함으로써, 기어조립체로부터 오일이 누설되지 않으며 압축효율을 저하시키지 않는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은, 왕복동식 기계에 장착되는 기어식 오일펌프에서 가압와셔의 돌출부를 통해서 밀착와셔를 기어조립체 측으로 더욱 강하게 가압할 수 있도록 함으로써 밀착와셔와 기어조립체 사이에서의 오일 누설을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은, 가압와셔의 제작이 용이하며, 종래의 이송너트를 수용부재로 활용함으로써 부품수를 줄일 수 있는 효과를 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명에 따르는 기어식 오일펌프가 장착된 사판식 압축기를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 기어식 오일펌프의 분 해 사시도이며, 도 5는 도 4의 기어식 오일펌프의 가압와셔를 나타내는 도면이다. 참고로 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 구체적인 설명은 종래기술을 인용하여 반복적인 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이, 본 발명에 따르는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프(200')는 구동축(140), 상기 구동축(140)의 회전에 의해서 오일을 압축하는 기어조립체(210), 상기 기어조립체(210)의 양측을 커버하는 밀착와셔(220) 및 플레이트(180), 상기 밀착와셔(220)를 수용하는 수용부재(240), 그리고 상기 밀착와셔(220)가 구동축(140)과 동일한 회전속도로 회전하도록 밀착와셔(220)를 가압하는 가압와셔(250)를 포함한다.
상기 구동축(140)은 사판(150)을 회전시키며, 아울러 그 일측 단부에는 후술하는 기어조립체(210)의 내측기어(211)가 고정된다. 상기 기어조립체(210)는 종래기술에서 설명한 바와 같이 내측기어(211), 외측기어(212) 및 편심링(213)을 구비한다.
상기 기어조립체(210)는 내측기어(211)가 편심되어 설치된 외측기어(212)의 내측에서 내접하면서 회전함으로써 내측기어(211)와 외측기어(212) 사이의 공간에 존재하는 오일을 압축하여 도 3에 도시된 화살표 방향을 따라서 사판식 압축기의 내측으로 오일을 송출한다.
상기 기어조립체(210)는 종래기술에서 설명한 바와 같이 구동축(140)의 일측 단부 주위에 마련된 장착공간(190)에 삽입되며, 상기 구동축(140)이 설치된 측면에는 밀착와셔(220)가 설치되어 있으며 그 반대측으로는 플레이트(180)가 설치되어 있다.
한편, 상기 밀착와셔(220)는 구동축(140)의 일측 단부에 장착된 탄성재질의 링(230)에 의해서 가압되어 상기 기어조립체(210) 측으로 밀착되며, 밀착와셔(220)는 연질의 금속재로 제작된다.
본 발명에 따르는 기어식 오일펌프(200')는 상기 밀착와셔(220)를 구동축(140)과 동일한 회전속도로 회전하도록 하는 구성을 구비하는데, 이하 이에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이, 상기 구동축(140)의 일측에는 수용부재(240')가 고정되어 있다. 상기 수용부재(240')는 장착공간(190)의 일측면을 형성한다. 상기 수용부재(240')는 구동축(140)에 일체로 형성될 수 있거나 본 실시예에서와 같이 별도로 제작되어 구동축(140)에 고정될 수 있다. 본 실시예에서 상기 수용부재(240')는 원통형상의 부재로서 내주면에 나사산이 형성되어 있으며, 상기 구동축(140)의 외주면에는 상기 수용부재(240')에 형성된 나사산과 결합되는 나사산이 형성되어 있다.
상기 수용부재(240')의 측면에는 내측으로 오목하게 삽입된 공간이 형성되어 있으며 상기 공간에 상기 밀착와셔(220)가 수용된다. 또한 상기 공간은 그 둘레를 따라서 반경방향으로 요철형상을 가지는 복수개의 고정홈(241)이 형성되어 있다.
상기 고정홈(241)에는 상기 수용부재(240')의 측면과 상기 밀착와셔(220)의 사이에 설치되는 가압와셔(250)가 끼워진다. 즉, 본 발명에 따르는 수용부재(240')는 종래와 달리 밀착와셔(220) 뿐만 아니라 가압와셔(250)를 수용한다는 점에서 종 래의 수용부재(240)와 차이가 있다.
상기 가압와셔(250)는 금속재로 제작되는 링형상을 가지는 얇은 판형상을 가진다. 상기 가압와셔(250)의 중앙으로는 구동축(140)의 단부가 관통된다. 상기 가압와셔(250)의 외주면에는 상기 수용부재(240)의 측면에 형성된 복수개의 고정홈(241)에 대응하는 형상을 가지는 고정돌기(251)가 복수개 형성되어 있다. 상기 가압와셔(250)의 고정돌기(251)는 수용부재(240)의 고정홈(241)에 끼워져 고정되기 때문에 수용부재(240)가 회전할 경우 가압와셔(250)가 함께 회전한다.
상기 고정홈(241)과 고정돌기(251)는 상기 수용부재(240)가 회전할 경우 가압와셔(250)가 함께 회전할 수 있도록 가압와셔(250)가 상기 수용부재(240)에 끼워지는 형상을 가지는 것이라면 도면에 표시된 형상 이외의 다른 형상을 가질 수 있으며, 그 개수도 변경될 수 있다.
한편, 상기 가압와셔(250)는 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이 밀착와셔(220)와 접하는 측면에 밀착와셔(220)를 향하여 돌출하는 복수개의 돌출부(252)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(252)의 끝단은 뾰족한 형상을 가지고 있다. 상기 가압와셔(250)는 단단한 금속재로 제작되기 때문에 상기 돌출부(252)의 끝단은 연질의 밀착와셔(220)에 접하면서 밀착와셔(220)에 삽입된다. 따라서 상기 가압와셔(250)의 돌출부(252)를 통해서 밀착와셔(220)는 가압와셔(250)와 고정 연결된다. 이러한 구성에 의해서 상기 가압와셔(250)가 회전하게 되면 밀착와셔(220)가 함께 회전하게 되며, 그 결과 상기 밀착와셔(220)는 구동축(140)과 동일한 회전속도로 회전하게 된다.
따라서, 상기 밀착와셔(220)는 구동축(140)과 함께 회전하는 탄성재질의 링(230)과 동일한 회전속도로 회전하기 때문에 링(230)과의 사이에 틈이 발생하지 않으며, 이로 인해서 밀착와셔(220)와 링(230) 사이에서의 오일 누설을 방지하게 된다.
또한, 상기 가압와셔(250)의 돌출부(252)는 가압와셔(250)의 측면에 대해서 경사를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 상기 가압와셔(250)는 금속재질이기 때문에 상기 돌출부(252)가 경사를 가질 경우, 축방향으로 작용하는 탄성을 가지게 된다. 따라서 상기 가압와셔(250)가 밀착와셔(220)를 가압하게 되면, 상기 돌출부(252)의 경사에 변화가 발생하게 되고, 이 경우 돌출부(252)는 밀착와셔(220)를 기어조립체(210) 측으로 가압하는 탄성력을 가지게 된다. 그 결과, 본 발명은 상기 링(230) 뿐만 아니라 가압와셔(250)를 통해서도 밀착와셔(220)를 가압할 수 있기 때문에, 상기 밀착와셔(220)가 기어조립체(210)와 더욱 밀착되어 오일의 누설을 방지하게 된다.
상기 가압와셔(250)의 돌출부(252)는 밀착와셔(220)에 삽입되는 작용을 가지는 것이면 어떠한 형상이라도 관계가 없으나, 도 5에 도시한 것과 같이 톱니 형상을 가지는 경우 제작이 용이한 이점을 가진다. 구체적으로, 링형상의 가압와셔(250)의 내주면을 끝단이 뾰족한 삼각 톱니형상으로 절단하고 톱니 형상을 밀착와셔(220) 측으로 복수개 절곡함으로써 돌출부(252)의 제작이 완료되기 때문에 제작이 용이하고, 그 결과 대량 생산이 가능한 이점이 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이 상기 돌출부(252)의 끝단에는 뾰족한 형상은 복수개 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프(200')의 수용부재(240')는 사판식 압축기에서 구동축(140)을 축방향으로 이동시키는 이송너트인 것이 바람직하다. 일반적으로 사판식 압축기의 이송너트는 구동축(140)의 일측에 나사결합되어 있으며, 이송너트를 회전시키게 되면 나사결합으로 인해서 발생하는 축방향 힘에 의해서 구동축(140)이 축방향으로 이동하게 된다. 이때 상기 구동축(140)과 연결링크(170)에 의해서 연결된 사판(150) 및 상기 사판(150)에 결합된 피스톤(160)의 축방향으로의 위치가 변동됨으로 인해서 사판식 압축기의 탑 클리어런스(top clearance)가 조절된다.
사판식 압축기의 이송너트의 측면에 상기 가압와셔(250)가 끼워져 고정되는 고정홈(240)을 형성하게 되면 본 발명에 따르는 수용부재(240')와 동일한 작용을 하게 된다. 따라서 상기 종래의 이송너트를 수용부재(240')로 할 경우 종래의 구성을 활용할 수 있다는 점에서 이점을 가진다.
본 발명에 따르는 기어식 오일펌프는 오일의 누설이 방지되어 높은 압축효율을 가지기 때문에 각종 기계장치의 윤활을 위한 오일을 압축하는데 사용될 수 있으며, 특히 사판식 압축기 등 왕복동식 기계의 내부 부품을 윤활시키는데 적합하다.
도 1은 사판식 압축기에 설치된 종래의 기어식 오일펌프를 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 종래의 기어식 오일펌프를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따르는 기어식 오일펌프가 장착된 사판식 압축기를 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 기어식 오일펌프의 분해 사시도.
도 5는 도 4의 기어식 오일펌프의 가압와셔를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 실린더 블록 120 : 전방하우징
130 : 후방하우징 140 : 구동축
150 : 사판 160 : 피스톤
170 : 연결링크 180 : 플레이트
200, 200' : 오일펌프 210 : 기어조립체
220 : 밀착와셔 230 : 링
240, 240' : 수용부재 250 : 가압와셔

Claims (5)

  1. 구동축의 일측에 마련된 장착공간에 삽입되어 오일을 압축하여 분사하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프에 있어서,
    상기 구동축의 일측 단부에 고정되는 내측기어, 상기 내측기어를 내부에 수용하며 내측기어에 대해서 편심되어 설치되는 외측기어 및 상기 외측기어를 회전가능하게 지지하는 편심링을 구비하는 기어조립체와,
    상기 장착공간의 내측에서 상기 구동축에 장착된 링에 의해서 상기 기어조립체 측으로 밀착되는 밀착와셔와,
    상기 구동축에 고정되어 상기 밀착와셔를 수용하는 수용부재와,
    상기 수용부재와 밀착와셔 사이에서 상기 수용부재에 대해서 원주방향으로 고정되도록 끼워지며, 상기 밀착와셔 측으로 돌출되며 끝단이 뾰족한 형상을 가진 복수개의 돌출부를 구비하는 가압와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용부재는 내면 둘레를 따라서 형성되며 상기 가압와셔가 수용되는 복수개의 고정홈을 구비하며,
    상기 가압와셔는 외주면을 따라서 형성되고, 상기 고정홈에 대응되는 형상을 가지며 상기 고정홈에 끼워지는 복수개의 고정돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압와셔에 형성된 복수개의 돌출부는 가압와셔의 면에 대해서 경사지도록 돌출되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가압와셔는 링형상이며,
    상기 돌출부는 가압와셔의 내주면을 따라서 끝단이 뾰족한 복수개의 톱니를 형성하고, 상기 톱니를 상기 밀착와셔 측으로 절곡한 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수용부재는 구동축에 나사결합되어 탑 클리어런스를 조절하기 위해서 구동축을 축방향으로 이동시키는 이송너트인 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 기어식 오일펌프.
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