KR101131290B1 - 베인셀펌프 - Google Patents

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토르스텐 헬레
디르크 에흐렌펠드
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조마 폴리텍 쿤스츠토프테닉 게엠바하
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Abstract

본 발명은 외부회전자(8), 내부회전자(16), 및 외부회전자(8)에 피봇가능하게 고정되며 내부회전자(16)의 실질상 방사슬롯(18)에서 방사식으로 변위가능하게 설치되는 복수의 베인(20)을 구비한 베인셀펌프(12)에 관한 것이다. 외부회전자(8)는 고정자(28)의 내부원주표면(26)에서 안내된다. 고정자의 축 및 내부회전자의 축은 상호에 대하여 오프셋되며, 고정자(28)는 내부회전자(16)에 대하여 반경방향으로 조절될 수 있으며 오프셋(60)이 변경될 수 있다. 상기 고정자(28)는 베인셀펌프의 하우징의 피봇베어링(32)에 설치된 클램프(34)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 클램프(34)는 피봇베어링(32)의 양 측면에서 돌출하는 클램프아암(36,38)을 포함하며, 클램프아암(36,38)은 각각 고정자(28)를 부분적으로 둘러싼다.
베인셀펌프, 방사슬롯, 베인, 클램프아암, 피봇베어링, 고정자, 회전자

Description

베인셀펌프{VANE CELL PUMP}
본 발명은 외부회전자, 내부회전자 및 복수의 베인(vane)을 구비한 베인셀펌프에 관한 것으로, 복수의 베인은 내부회전자의 실질상 방사 슬롯(radial slot)으로 방사식으로 변위가능하게 설치되며, 외부회전자는 고정자의 내부원주표면을 따라서 안내되며, 고정자의 축 및 내부회전자의 축은 상호 오프셋되며, 고정자는 반경방향으로 내부회전자에 대하여 조절됨으로써 오프셋이 변화되게 하며, 고정자는 베인셀펌프의 하우징의 피봇가능한 베이링에 설치된 클램프(clamp)에 의해 부분적으로 둘러싸인다.
DE 100 40 711 A1에 링형상 내부회전자를 구비한 베인셀펌프가 공지되어 있으며, 외측으로 방사적으로 확장하는 복수의 베인(vane)부재가 방사적으로 변위가능하게 제공된다. 베인부재의 반경내부 단부영역은 비회전성 중심부를 접하며, 반경외부에 놓인 단부영역은 비회전성 외부링을 접한다. 회전자는 외부링 및 중심부의 중심축으로부터 오프셋된 회전축에서 회전될 수 있다. 결과적으로, 회전자가 회전되는 경우에 초기에 부피가 팽창하고 이후에 부피가 감소하는 공급셀이 베인부재 사이에서 형성된다. 공급셀의 부피변화때문에 유체는 처음에 공급셀안으로 흡입되고 이후에 다시 배출된다. 베인부재의 단부영역은 위치에 따라서 각각 중심부 또는 외부링에서 활주한다. 본 유형의 베인셀펌프는 제조하기에 단순하며 경제적일 수 있다.
효율성을 높이기 위해서, DE 195 32 703 C1는 왕복진공펌프의 형태인 베인셀펌프를 개시한다. 상기 펌프에서, 베인부재는 내부회전자에서 이동가능하게 위치되며, 링형상 외부회전자에서 피봇가능하게 유지된다. 내부회전자의 회전축은 외부회전자의 회전축으로부터 오프셋되어서, 전술한대로 공급셀이 초기에 부피가 증가되고 다시 감소되게 한다. 그러나, DE 195 32 703 C1에 공지된 왕복진공펌프는 복잡하여서, 제조하기에 고비용이 든다.
본 발명의 목적은 펌프출력이 보다 정밀하게 조절될 수 있는 베인셀펌프를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면 종래기술의 문제점은 클램프가 피봇가능한 베이링의 양측면에서 돌출하는 클램프아암(clamp arm)을 특징으로 하고 각 클램프아암이 고정자를 부분적으로 둘러싸는 경우, 서두에 설명한 유형의 베인셀펌프로써 해결될 수 있다.
베인셀펌프의 발명구성은 고정자가 단일클램프아암에 의해서 이동가능하게 하며(본 목적으로 고정자는 클램프아암에 견고히 연결되어야 한다), 고정자는 포크식으로 고정자를 둘러싸는 양 클램프아암에 의해 둘러싸이게 된다. 따라서, 특정 실시예에서, 압력이 클램프아암 중의 하나에만 적용될 수 있으며, 다른 하나의 클램프아암은 다른 수단(예를들면, 스프링)에 의해서 구동된다. 타 실시예에서, 양 클램프아암에 압력을 적용하는 것이 가능하며, 고정자의 위치는 두 개의 압력에 의해 결정되게 된다. 특성도표를 위해 요구되는 고정자의 매우 정밀한 조절 및 위치조정이 이루어지게 된다.
고정자의 두 개의 클램프아암이 대향된 방향으로 구동되기 때문에, 고정자를 위치조정하는 경우에 압력에서의 매우 작은 변화도 고려될 수 있다. 특히, 작동이 변화하는 스프링힘, 즉 스프링상수에 대하여 실행되어야 한다는 단점을 갖는 스프링상수에 대하여 작동할 필요가 없다. 고정자를 변위시키기 위한 임시압력이 직접, 즉 양 방향으로 사용될 수 있다.
본 발명의 부가실시예에서, 양 클램프아암은 유압 또는 공기압으로 피봇될 수 있다. 본 개요에서, 예를들면, 시스템에 분포된 오일압력이 클램프아암을 제어하기 위해서 사용될 수 있다. 공기압 시스템을 위해, 분포압력 또는 진공압이 동일방식으로 사용될 수 있다.
본 발명의 부가실시예에서, 클램프아암은 스프링에 의해서 피봇될 수 있다. 특정한 변화예에서, 고정자는 스프링에 의해 조절될 수 있다. 상기 스프링, 특히 이전에 팽창된 스프링은 클램프 및/또는 고정자를 최대펌프변위(즉, 최대압력 또는 최대진공압력)의 방향으로 이동시키는 작업을 행한다. 상기 작업은 클램프아암의 유압 또는 공기압 제어가 정전시가 불능한 경우에 필요하다. 기계적 스프링에 의해 클램프를 제어함으로써 시스템은 요구되는 유압 또는 공기압 또는 진공압으로 공급되어 지게 된다. 스프링은 코일스프링, 평스프링, 토션스프링 또는 유압쿠션일 수 있다.
클램프아암제어를 가장 단순한 방식으로 달성하기 위해서, 본 발명은 클램프아암의 자유단부가 압력매체용 피스톤표면의 특징을 이룬다. 조절힘은 피스톤표면의 크기에 근거하여 결정될 수 있으며, 가용압력이 피스톤표면에 직접 향하게 된다.
바람직한 방식으로, 피스톤표면은 베인셀펌프의 하우징에 구비된 안내부에 변위가능하게 설치된다. 일측으로, 상기 안내부는 하우징으로부터 피스톤을 밀봉하는 역할을 하며, 타측으로는, 안내부는 클램프아암의 자유단부의 베어링 및 정확한 안내를 제공한다.
본 발명의 추가이점, 특성 및 상세한 내용은 하기의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이며 도면으로 두 개의 매우 바람직한 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다. 청구범위 및 상세한 설명에 설명되는 특징 및 도면에서 예시된 특성은 본 발명 및 본 발명의 임의조합에서 기본적일 수 있다.
DE 10 2005 048 602가 본 발명을 보다 잘 이해하기 위해서 참조되어 있으며 본 상세한 설명의 일부로서 기술되어 있다.
도1은 베인셀펌프를 통한 부분적으로 절단된 단면도이다.
도2는 제1실시예에 따라서, 하우징이 없는 베인셀펌프의 사시도이다.
도3은 제2실시예에 따라서, 하우징이 없는 베인셀펌프의 사시도이다.
도1는 (12)로 표시된 베인셀펌프의 하우징(10)을 도시하며, 구동축(14)이 내 부에 회전가능하게 설치된다. 상기 구동축(14)은 내부회전자(16)를 구동하며 내부회전자(16)는 복수의 방사슬롯(18)으로 특징되며, 복수의 방사슬롯(18)에 베인(20)이 방사식으로 변위가능하게 설치된다. 상기 베인(20)은 두터운 자유단부(22)를 구비하며 자유단부(22)에 안내블록(24)이 피봇가능하게 부착된다. 안내블록(24)은 고정자(28)의 내부원주표면(26)을 접하여 (8)로 표시된 외부회전자를 형성한다. 내부회전자(16), 두 개의 베인(20), 두 개의 안내블록(24) 및 고정자(28)는 각각 작동공간(30)을 형성한다(도1의 베인셀펌프(12)의 절단면도에서 명확히 알 수 있슴). 내부회전자(16)가 회전함에 따라서 작동공간(30)은 증가 및 감소하여서 유체가 이동되게 된다.
도1에서 명확히 알 수 있듯이, 포크형상 클램프(34)는 하우징에 고정연결된 피봇가능한 베어링(32)에 피봇가능하게 설치되며, 도1에서 클램프(34)는 두 개의 클램프아암(36,38)을 특징으로 하며, 두 개의 클램프아암(36,38)은 고정자(28)를 접하며 적어도 부분적으로 고정자(28)를 둘러싼다(도2 및 도3에서 명확히 알 수 있슴). 클램프아암(36,38)의 자유단부(40,42)는 압력챔버(46,48)에 분포한 유체에 의해 영향을 받는 피스톤표면(44)을 특징짓는다. 클램프아암(36,38)은 안내부(50)에 위치되며, 안내부(50)는 유체로부터 클램프아암을 밀봉하며, 안내부(50)는 실린더표면을 구성한다.
압력이 클램프아암(36)의 자유단부(40)의 피스톤표면(44)에 작용하는 경우에, 클램프아암(36) 및 전체 클램프(34)는 화살표(52)방향으로 피봇가능한 베어링(32)의 피봇축에 피봇되어서, 고정자(28)는 화살표방향으로 이동되게 된다. 도1 에서 예시된 위치에서, 고정자(28)는 구동축(40)의 축(56)에 대하여 오프셋(60)을 포함하는 축(56)을 특징짓는다. 고정자(28)가 화살표(52)방향으로 이동될 때, 오프셋(60)은 감소하며 고정자(28) 또는 외부회전자(8)에 대한 내부회전자(16)의 이심률이 결과적으로 감소하여서, 베인셀펌프(12)의 작동부피가 감소하게 된다.
압력이 클램프아암(36)의 자유단부(40)의 피스톤표면(44)에 작용하는 경우에 작동부피가 증가함으로써, 클램프(34)는 화살표(52)방향으로 피봇되게 된다. 피스톤표면(44)에 분포한 압력의 최종힘이 클램프(34)에 작용한다.
도3에서 예시되는 실시예에서, 기계적 스프링(58), 특히 코일스프링이 화살표(52)방향에 대하여 고정자(28)를 이동시키는 데 작용하며, 적합한 방식으로 고정자(28)의 하부에 작용한다. 변위방향은 베인셀펌프(12)의 최대출력방향으로 작용한다.
고장시에 압력이 클램프아암의 피스톤표면(44)및 클램프아암(39)의 피스톤표면(44)에 존재하지 않는 경우에, 고정자(28)는 항상 최대출력방향으로 이동되며, 베인셀펌프(12)는 이동되는 충분한 양의 유체 또는 충분한 진공압력을 제공하게 된다. 스프링(58)은 고장시에 진공셀펌프(12)를 조절하기 위해서만 제공된다. 정상상태에서 클램프아암(36)의 피스톤표면(44)에 압력을 적용함에 의해서, 또는 클램프아암(36)의 피스톤표면에 압력을 감소시킴에 의해서 고정자(28)는 최대변위방향으로 복귀된다.

Claims (10)

  1. 외부회전자(8), 내부회전자(16) 및 복수의 베인(vane, 20)을 구비한 베인셀펌프(vane cell pump, 12)에 있어서,
    상기 복수의 베인(20)은 상기 내부회전자(16)의 실질상 방사슬롯(18)에서 방사식으로 변위가능하게 설치되고 상기 외부회전자(8)에 피봇가능하게 고정되며, 상기 외부회전자(8)는 고정자(28)의 내부원주표면(26)에서 안내되며, 상기 고정자(28)의 축(54) 및 상기 내부회전자(16)의 축(56)은 상호에 대하여 오프셋되며, 상기 고정자(28)는 상기 내부회전자(16)에 대하여 반경방향으로 조절가능함으로써 오프셋(60)이 변경되며,
    상기 고정자(28)는 상기 베인셀펌프(12)의 하우징(10)내부 피봇베어링(32)에 설치된 클램프(34)에 의해 부분적으로 둘러싸이며, 상기 클램프(34)는 피봇베어링(32)의 양 측면에서 돌출하는 클램프아암(36,38)을 포함하며, 상기 클램프아암(36,38)은 각각 상기 고정자(28)를 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클램프(34)는 상기 클램프아암(36,38)으로 인하여 포크형 형상인 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  3. 제2항에 있어서, 상기 클램프아암(36,38)은 유압 또는 공기압적으로 피봇될 수 있는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  4. 제3항에 있어서, 상기 클램프아암은 스프링(58)에 의해서 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정자(28)는 스프링(58)에 의해서 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스프링(58)은 이전에 팽창되어 있는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  7. 제1항에 있어서, 상기 클램프아암은, 상기 오프셋(60)이 증가되도록 스프링(58)에 의해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  8. 제7항에 있어서, 상기 클램프아암(36,38)의 자유단부(40,42)는 압력매체를 위한 피스톤표면(44)의 특성인 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  9. 제8항에 있어서, 상기 피스톤표면(44)은 베인셀펌프(12)의 하우징(10)에 제 공된 안내부(50)에 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  10. 제1항에 있어서, 상기 고정자(28)는, 상기 오프셋(60)이 증가되도록 스프링(58)에 의해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
KR1020077024161A 2005-10-06 2006-08-11 베인셀펌프 KR101131290B1 (ko)

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