KR100955874B1

KR100955874B1 - 진공 펌프

Info

Publication number: KR100955874B1
Application number: KR1020047008802A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 힙스; 앤드류 쥐. 엘. 블랙우드
Original assignee: 왑코 오토모티브 유케이 리미티드
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2010-05-04
Also published as: WO2003056184A1; KR20040071711A; US7207782B2; AU2002350973A1; EP1456542B2; EP1456542B1; US20050180865A1; GB0130717D0; EP1456542A1

Abstract

회전 베인형 진공 펌프는 일차적인 유입부(3)의 폐쇄 후에 추가적인 흡인을 허용하는 이차적인 유입부(4)를 구비한다.

베인, 진공 펌프, 유입부, 유출부, 흡인

Description

진공 펌프{VACUUM PUMP}

본 발명은 진공 펌프에 관한 것으로, 오로지 그러한 것은 아니지만, 특히 차량 제동 시스템과 함께 사용하는 진공 펌프에 관한 것이다.

슬라이드 베인형 진공 펌프는 펌프 내에서의 내부적인 누설로 인하여 저속으로 작동할 때에는 효율이 저하된다는 것이 알려져 있다. 고속 작동 속도에서는, 펌프 유입부의 개패 사이의 시간 간격이 감소되고 누설이 허용 가능한 한계 내로 억제될 수 있다. 비교적 저속에서의 누설은 베인 팁(vane tips)에 특별한 재료를 사용하고 베인 팁과 펌프 케이싱(pump casing) 사이의 틈새를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 그러나, 그러한 조치는 펌프의 비용을 크게 상승시키는 경향이 있다. 필요한 것은 저속에서 보다 효율적으로 작동할 수 있는 펌프이다.

본 발명에 따르면, 진공펌프로서, 챔버를 획성(劃成)하는 케이싱을 구비하고, 챔버는 제1 유입부, 유출부, 챔버 내에서 회전 가능한 로터 및 상기 로터에 의하여 슬라이드 가능하게 지지되는 베인을 구비하며, 베인은 제1 유입부로부터 챔버 내로 유체를 흡인하고, 이어서 상기 유체를 유출부를 통해서 방출하도록 회전 가능하며, 챔버에는 제1 유입부의 폐쇄 후에 유체가 챔버 내로 흡인되어 유출부를 통해 서 배출되는 것을 허용하게 되어 있는 제2 유입부가 마련되어 있는 진공 펌프가 제공된다.

그러므로, 두 유입부 모두가 펌프 챔버와 동시에 연결되는 경우는 없다.

제2 유입부 덕분에, 펌프는 회전 사이클의 대부분 동안 일을 하게 된다. 상기 두 유입부 모두 공통의 챔버로부터 공급이 이루어지고, 그 펌프의 공통 유출부를 통해서 배출한다는 것을 알 수 있을 것이다. 펌프에는 두 개 이상의 베인이 마련될 수도 있다.

유입부들은 베인이 회전됨에 따라 대개는 공기인 유체가 이들 유입부를 통해 챔버 내로 흡인되도록 배치되어 있다. 이들 유입부에는 공기가 출구를 통해서 방출됨에 따라 저장조(reservoir)로 귀환되는 것을 방지하기 위하여 역류 방지 수단이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이들 유입부는 공통의 저장조에 연결되어도 좋다. 대안으로, 제1 유입부와 제2 유입부는 서로 다른 저장조에 연결될 수 있다.

유입부들은 공통의 피드 라인에 의하여 저장조에 연결될 수도 있다. 그러한 실시예에서는, 저장조로부터 제1 유입부까지 연장하는 단일 피드 라인(single feed line)이 마련될 수 있으며, 케이싱은 유체가 상기 피드 라인으로부터 제2 유입부까지 소통될 수 있도록 천공(穿孔)된다(drilled). 대안으로, 유입부들은 저장조로 향하는 별도의 연결부를 구비할 수 있다.

펌프의 베인에는 원심력에 의하여 펌프 챔버에 접촉하게 되는 팁들이 마련될 수도 있다. 그러한 실시예에서는, 각 팁이 베인에 유지되는 인서트(insert)를 구비할 수도 있다. 인서트에는 베인의 대응하는 홈부 내에 슬라이드 끼워맞춤(sliding fit)으로 수용되는 돌기가 마련될 수도 있다. 베인과 칩의, 돌기와 홈부는 서로 바뀌어 있을 수도 있다.

이제, 본 발명에 따른 진공 펌프를 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명하겠다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 펌프의 개략적인 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 진공 펌프의 대안적인 실시예의 개략적인 단면도이며,

도 3은 베인 단부와 팁의 개략도이다.

우선 도 1을 참조하면, 도면에는 전체적으로 도면 부호 1로 지시되어 있는 진공 펌프가 도시되어 있는데, 이 진공 펌프는 깊이가 일정하고 후술될 베인(10)의 원궤도 동작(circular motion)에 적절하게 형성된 형상을 갖는 챔버(2)를 구비한다. 본체는 역류 방지 밸브(14)가 설치된 주 유입부(3)와, 역류 방지 밸브(5)가 설치된 이차적인 유입부(4) 및 유출부(6)를 구비한다. 유입부들(3, 4)은 분리된 저장조(7a, 7b)와 같은 분리된 소비부(consumers) 또는 공통의 저장조(7)에 연결될 수도 있다. 점선(15)은 공통 저장조(7) 또는 분리된 저장조(7a, 7b)를 간단히 나타내기 위하여 사용된 것이다. 펌프(1)는 그 저장조(7) 또는 각 저장조(7a, 7b)를 부분적으로 비우도록 작동 가능하다. 유출부(6)는, 임의의 적절한 방법으로, 예컨대 대기로, 또는 내연 기관의 경우, 크랭크 케이스(crank case)로 배기된다.

펌프 본체 내에는, 내부에서 블레이드 또는 베인(10)이 자유로이 슬라이드 할 수 있는 슬롯(9)을 구비하는 편심 회전 허브(8)가 마련되어 있다. 베인(10)의 각 단부는, 베인(10)이 허브(8)에 의하여 회전됨에 따라, 챔버(2)의 내측 표면과 접촉하여 이들 사이에 밀봉부를 제공한다. 챔버(2)의 내부 형상은 베인(10)의 필요한 동작에 대응하며, 항상 베인(10)의 팁과 밀착해 있도록 배치된다. 아래에서 보다 상세히 설명되겠지만, 베인(10)의 팁은 원심력에 의한 밀봉 작용을 향상시키기 위하여 부동(浮動)할 수 있다.

베인(10)이 도 1에 도시되어 있는 반시계 방향으로 회전됨에 따라, 그 베인은 주 유입부(3)가 챔버(2)에 연결되는 위치를 쓸고(sweep) 지나간다. 이 위치는 도면에서 위치 A로서 표시되어 있다. 베인(10)이 반시계 방향으로 이동함에 따라, 회전 방향에 있어서 베인(10)의 뒤에 있는 것으로 간주될 수 있는 영역 B가 확장된다. 영역 B의 크기의 증가는 챔버(2) 내의 압력을 강하시켜 공기가 저장조(7) 또는 제1 저장조(7b)로부터 주 유입부를 통해서 챔버(2) 내로 흐르게 한다. 베인(10)이 계속 회전하면, 공기가 챔버(2) 내로 더 흡인된다.

궁극적으로, 베인(10)의 반대편의 단부가 주 유입부(3)/챔버 연결부를 쓸고 지나감으로써, 베인(10)은 이제까지 확장되어 있는 영역 B를 주 유입부(3)로부터 격리시킨다. 이제 격리된 영역 B 내의 압력은 여전히 저장조(7) 내의 압력 보다는 낮다. 베인(10)이 계속 회전하면, 그 베인이 이차적인 유입부(4)가 챔버(2)에 연결되는 위치를 쓸고 지나가게 되어, 저장조(7)와 챔버(2) 사이에서 유체 소통이 다시 이루어지게 하거나, 또는 대안으로, 제2 저장조(7a)와 챔버(2) 사이에서 유체 소통이 이루어지게 한다. 전술한 바와 같이, 펌프 본체(2) 내의 압력이 저장조(7, 7a) 보다 낮기 때문에, 추가적인 공기가 저장조(7, 7a)로부터 이차적인 유입부(4)를 통해서 챔버(2) 내로 흡인된다.

베인(10)이 계속해서 회전함에 따라, 베인(10)은 유출부(6)와 챔버(2)와 만나는 위치를 쓸고 지나간다. 그 후, 영역 B는 감소되기 시작하고, 이에 따라 저장조(7) 또는 저장조들(7a, 7b)로부터 챔버(2) 내로 흡인된 공기를 대기로 밀어낸다. 역류 방지 밸브(5, 14)는 공기가 유입부들(3, 4)을 경유하여 저장조(7) 또는 저장조들(7a, 7b)로 역류하는 것을 방지한다.

이제 도 2를 참조하면, 도 2에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 1을 참조하여 전술한 실시예에 공통인 특징부는 동일한 도면 부호로 표시되어 있다. 도 2의 펌프(1)는 펌프 유입부(3, 4)가 공통의 피드 라인(12)에 의하여 저장조에 연결된다고 하는 점에서 도 1의 펌프와 다르다. 이 실시예에서는, 이차적인 유입부(4)가 펌프 케이싱의 내부 횡단 천공부(11)를 거쳐 피드 라인(12)에 연결된다. 대안적인 실시예(도시되지 않음)에 있어서, 이차적인 유입부는 피드 라인과 펌프상의 이차적인 유입 포트 사이에서 연장하는 별도의 도관을 구비해도 좋다. 앞에서처럼, 상술한 유입부들(3, 4) 모두에는 챔버 내로 흡인된 공기가 저장조(7)로 복귀하는 것을 방지하기 위하여 역류 방지 밸브(16, 17)가 설치되어 있다.

이제 도 3을 참조하면, 도면에는 베인 팁(20)의 실시예가 도시되어 있다. 이 팁(20)은 베인(10)의 단부에 장착된다. 사용시, 팁(20)은 펌프 챔버(2)의 만곡된 벽(22)을 따라 이동하여 밀봉부를 제공함과 아울러, 전형적으로는 공기인 유체 가 베인(10)의 단부를 지나 누설되는 것을 방지한다. 팁(20)에는 돌기(24)가 마련되어 있는데, 이 돌기는 베인(10)의 대응하는 형상의 홈부(26)에 슬라이드 끼워맞춤으로 수용되어 있다. 팁(20)에는 필요한 방식으로 벽(22)에 맞춰진 형상의 만곡된 단부(28)가 마련되어 있다. 사용시, 팁(20)과 베인(10) 사이의 끼워맞춤부의 슬라이드 특성은, 팁(20)이 베인(10)의 회전으로부터 초래되는 원심력에 의하여 벽(22)과 강제로 접촉되게 한다.

본 발명은 허브와 베인의 회전시마다 저장조로부터 흡인되는 공기의 양을 최대화함으로써, 특히 증대된 회전 속도로 작동할 때 펌프의 효율을 향상시킨다.

Claims

진공 펌프(1)에 있어서, 챔버(2)를 획성(劃成)하는 케이싱을 구비하고, 상기 챔버(2)는 제1 유입부(3), 유출부(6), 상기 챔버 내에서 회전 가능한 로터(8) 및 상기 로터에 의하여 슬라이드 가능하게 지지되는 하나의 베인(10)을 구비하며, 상기 하나의 베인(10)은 상기 제1 유입부로부터 상기 챔버 내로 유체를 흡인하고, 이어서 상기 유체를 상기 유출부를 통해서 방출하도록 회전 가능하며, 상기 챔버에는 상기 하나의 베인(10)에 의해 상기 제1 유입부가 폐쇄된 후에만 유체가 상기 챔버 내로 흡인되어 상기 유출부를 통해서 배출되는 것을 허용하게 되어 있는 제2 유입부(4)가 마련됨으로써 상기 제1 유입부에서 흡인되는 유체와 상기 제2 유입부에서 흡인되는 유체가 중복되지 않게 상호 배타적으로 상기 챔버로 흡인될 수 있는 것인 진공 펌프.
제1항에 있어서, 상기 유입부들(3, 4)에는, 상기 유입부들을 통한 유체의 유출을 방지하기 위한 역류 방지 수단(5, 14)이 마련되어 있는 것인 진공 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유입부들은 공통 피드 라인으로부터 분기되어 있는 것인 진공 펌프.
제3항에 있어서, 상기 제1 유입부(3)와 제2 유입부(4)를 연결하는 내부 덕트(11)를 구비하는 것인 진공 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유입부들(3, 4)은 분리되어 있는 것인 진 공 펌프.
제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 하나의 베인(10)에는 별도의 베인 팁(20)이 마련되어 있으며, 상기 베인 팁은 상기 베인의 회전에 의하여 상기 챔버(2)의 벽과 접촉하게 되어 있는 것인 진공 펌프.
제6항에 있어서, 상기 베인 팁(20)에는 돌기(24)가 마련되어 있고, 상기 돌기의 상대적인 반경 방향 운동을 허용하도록, 상기 돌기는 베인의 대응하는 형상의 홈부(26) 내에 슬라이드 끼워맞춤으로 수용되는 것인 진공 펌프.
제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 하나의 베인(10)에는 돌기가 마련되어 있고, 상기 돌기의 상대적인 반경 방향 운동을 허용하도록, 상기 돌기는 베인 팁의 대응하는 형상의 홈부(26) 내에 슬라이드 끼워맞춤으로 수용되는 것인 진공 펌프.
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