KR101146845B1 - 베인셀펌프 - Google Patents

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조마 폴리텍 쿤스츠토프테닉 게엠바하
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Abstract

본 발명은 베인셀펌프(12)에 관한 것으로, 베인셀펌프(12)는 내부회전자(16) 및 복수의 베인(20)을 포함하며, 복수의 베인(20)은 내부회전자(16)의 방사슬롯(18)에서 방사식으로 변위가능하게 실질상 설치되며 고정자(28)의 내부원주표면(26)에서 직접 또는 간접적으로 안내된다. 고정자(28)의 축(66) 및 내부회전자(16)의 축(68)은 상호에 대하여 오프셋되며, 고정자(28)는 내부회전자(16)에 대하여 반경방향으로 조절가능하며, 오프셋(70)은 변환될 수 있다. 고정자(28)는 베인셀펌프(12)의 하우징(10)에 배열된 피봇베어링(36)을 포함한다. 적어도 하나의 피스톤부(40,42)가 고정자(28)로부터 돌출하며, 이에 의해 피스톤축(44)은 피봇베어링(36)에 대하여 원주방향으로 확장한다.
베인셀펌프, 베인, 피스톤, 회전자, 피봇베어링, 오프셋

Description

베인셀펌프{VANE CELL PUMP}
본 발명은 내부회전자 및 복수의 베인(vane)을 구비한 베인셀펌프에 관한 것으로, 복수의 베인은 내부회전자, 실질상 방사 슬롯(radial slot) 내에서 축으로 변위가능하게 설치되며, 고정자의 내부둘레표면에서 직접 또는 간접적으로 안내된다. 고정자의 축 및 내부회전자의 축은 상호 오프셋되며 고정자는 반경방향으로 내부회전자에 대하여 조절될 수 있어서, 오프셋이 변화될 수 있다. 고정자는 베인셀 펌프의 하우징에 배치된 피봇베이링을 포함한다.
DE 100 40 711 A1에 링형상 내부회전자를 구비한 베인셀펌프가 공지되어 있으며, 외측으로 방사적으로 확장하는 복수의 베인(vane)부재는 반경방향으로 이동가능하게 위치된다. 베인부재의 내부반경말단부는 토크방지 중심부 및 토크방지 외부링의 외부반경말단부에 위치한다. 회전자는 외부링 및 중심부재의 중심축에 대하여 오프셋된 회전축둘레로 회전될 수 있다. 본 방법으로, 회전자가 회전하는 경우에 베인부재 사이에서 확대되고 및 다시 축소되는 운반셀(conveyor cell)이 형성된다. 운반셀의 부피를 변환함에 의해서, 유체는 운반셀 안으로 흡입되고 이후에 배출된다. 베인부재의 말단부는 각각 중심부재 및 외부링에서 활주한다. 상기 베인셀펌프는 구성하기에 단순하며 저렴하다.
효율도를 높이기 위해서, 진자미끄럼밸브펌프(pendulum slide valve pump)의 형태인 베인셀장치가 DE 195 32 703 C1에 공지되어 있다. 상기 펌프에서, 베인부재는 내부회전자에서 이동가능하게 위치되며, 링형상 외부회전자에서 피봇가능하게 지지된다. 내부회전자의 회전축은 외부회전자의 회전축에 대하여 오프셋되어서, 작동중에 마찬가지로 확대되고 다시 축소되는 운반셀이 형성된다. 그러나, DE 195 32 703 C1에 공지된 진자미끄럼밸브펌프는 복잡하여서, 구성하기에 고비용이 든다.
본 발명의 목적은 고도의 효율성을 특징으로 하며 동시에 구성하는데 단순하고 저렴한 베인셀장치를 달성하는 것이다.
상기 목적은 적어도 하나의 피스톤부가 고정자로부터 돌출하며 피스톤축이 피봇베이링의 원주방향으로 이동하는 베인셀장치에 의해 해결된다.
본 발명에 의한 베인셀펌프에서, 피스톤 또는 피스톤부는 고정자의 조절용으로 제공되며, 고정자로부터 돌출하며 피스톤축이 피봇베이링의 원주방향으로 이동한다. 그러므로, 피스톤은 부분으로 피스톤베어링 둘레를 이동한다. 피스톤부는 마찬가지로 피봇베이링 둘레에서 원주방향으로 회전하는 한정된 피스톤영역을 갖으며, 고정자에 작용하는 힘이 피스톤에 작용하는 압축력에 비례하는 이점을 갖고 있다. 이로써 고정자 및 결과적으로 베인셀펌프의 출력부피가 피스톤부에 작용하는 압력에 비례하는 정확한 조절이 가능해진다.
부가실시예에서 피스톤 및 고정자의 부분은 일 피스로 구성된다. 특히, 피스톤부 및 고정자는 플라스틱 또는 알루미늄으로 제조된다. 이로써 베인셀펌프의 저렴한 제조가 가능해지며, 설치는 단순화된다. 또한, 흡입력 및 압축력이 피스톤부에 작용할 수 있다.
일 변화예로, 피스톤부는 고정자에서 느슨하게 접한다. 본 변화예에서 피슨톤부 및 고정자는 상이한 재료로 구성되며 설치하기에 용이한 장점을 갖는다.
또다른 변화예에서, 피스톤부는 고정자에 부착되며, 특히 스크류고정된다. 본 변화예에서, 고정자 및 피스톤부는 상이한 재료로 구성될 수 있으며, 압축력 및 흡입력이 전달될 수 있다.
본 발명의 부가실시예로 고정자는 두 개의 피스톤부를 구비한다. 본 방식으로, 두 개의 피스톤부가 고정자의 축에 대하여 상호 대향된 위치에 있을 때, 고정자는 최대운반방향 및 최소운반방향으로 조절될 수 있으므로 제어압력이 피스톤부에 작용한다.
결과적으로, 고정자의 매우 민감한 조절 및/또는 위치조정이 달성되며, 파라미터조절을 위해 요구되는 특징이 얻어진다. 특히, 두 개의 피스톤부가 고정자에서 상호에 대해 역으로 배열될 때 최소한의 압력변화가 고정자를 위치조정함에 고려될 수 있다. 특히, 작동이 변화하는 스프링힘에 대하여 발생해야 하는 단점을 갖는 스프링상수에 대하여 작용할 필요가 없다. 임시압력이 고정자를 변위시키도록 직접 즉, 양 방향으로 사용될 수 있다.
바람직하게는, 피스톤의 횡단면은 직사각형으로 구성된다. 본 실시예는 고정자를 위치시키는 하우징부가 플레이트형이며, 하우징부는 피스톤부를 위치시키는 개구를 구비해야 하고, 측면은 추가플레이트(전면플레이트)로 밀봉되기 때문에 하우징에서 피스톤부를 위치시키는 공간 뿐만아니라 피스톤의 제조가 상대적으로 달성하기에 용이할 수 있다는 장점을 갖는다.
피스톤, 결과적으로 하우징에서 고정자의 최적안내는 피스톤부를 위치시키는 실린더가 베인셀펌프의 하우징에 제공된다는 점으로 달성된다. 본 실린더는 피스톤부를 위한 피스톤공간을 형성할 뿐만아니라, 고정자를 안내하고 지지하여서, 피봇베이링은 피봇베이링의 원주방향으로 발생하는 힘을 흡수할 뿐만아니라 반경방향으로 견인력(traction force) 또는 압축력을 흡수한다.
본 발명의 부가실시예에서 실린더는 적어도 내부 및 외부반경의 주행표면에서 길이의 일부에 대해 피스톤부를 지지한다. 본 방식으로, 한정된 피스톤영역에 작용하는 한정된 피스톤공간이 생성된다. 또한, 피봇축에 평행하게 이어지는 표면은 고정자에 작용하는 피봇축에 수직한 힘에 대한 지지표면으로서 작용한다. 본 방식으로, 피봇축은 하중이 경감된다.
본 발명의 부가실시예로서, 오버플로관은 베인셀펌프의 전면 일측의 배출관을 베인셀펌프의 전면 타측의 배출관과 연결시키는 고정자의 외부둘레에 배치된다. 이로써 운반되는 매체가 보다 효율적으로, 즉 물질손실을 적게하면서 배기될 수 있기 때문에 베인셀펌프의 효율성이 증가된다.
오버플로관은 고정자의 축에 평행하게 이어진다. 이로써 오버플로관이 상대적으로 단순하게 구성될 수 있으며, 오버플로관이 상대적으로 단순한 오버플로관에 측면뚜껑에 제공된 아치형 흐름관을 통하여 연결될 수 있다는 장점을 갖게 된다.
오버플로관은 바람직하게는 피스톤부의 일부이다. 피스톤부는 최대 및 최소운반 사이에서 고정자를 조절한 것으로 고정자를 위한 조절부재 및, 고정자의 두 개의 전면에서의 내부공간으로부터 돌출하는 두 개의 배출관 사이의 연결로서의 이중기능을 갖는다.
오버플로관은 바람직하게는 고정자 및 장치의 하우징 사이에 제공되며, 상기 오버플로관은 베인셀펌프의 하나의 전면에서의 흡입관을 베인셀펌프의 다른 하나의 전면에서의 흡입관과 연결시킨다. 상기 오버플로관은 하우징에서 고정자의 변위를 위해 요구되는 자유공간으로 형성된다.
배출관 및 흡입관을 위한 오버플로관으로써 유체는 양 전면으로부터 베인셀펌프안으로 흐를 수 있다는 장점을 갖게 되며, 작동공간은 최적으로 충진된다. 또한, 운반된 매질은 양 전면을 통하여 작동공간으로부터 배출될 수 있기 때문에 손실없이 급속히 흐를 수 있다.
특히 바람직한 본 발명의 실시예로서, 압축부재용 지지부재는 고정자로부터 돌출한다. 상기 지지부재는 특히 고정자에 부착된 일 피스(piece)이며 압축스프링, 특히 나선스프링을 흡수하는 데 작용한다. 그러나, 압축부재는 평스프링 또는 공기쿠션인 것을 고려할 수 있다. 이전에 신장된 압축부재는 펌프의 최대운반방향으로 고정자를 조절하도록 하며, 이는 피스톤부를 통한 공기제어 또는 수압제어가 실패할 경우에 요구된다. 압축부재를 통한 활성화로, 베인셀펌프는 베인셀펌프의 상부에서, 운반되는 매질을 구비한 연결시스템을 공급하는 최대성능으로 계속 작동하게 된다.
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.
도1는 본 발명에 의한 베인셀펌프의 제1실시예의 단면도이다.
도2는 삽입된 회전자의 부분단면도를 구비한 고정자의 사시도이다.
도3는 최대운반에서 내부회전자의 위치를 나타내는 것으로 본 발명에 의한 베인셀펌프의 제2실시예의 단면도이다.
도4는 최소운반에서 내부회전자의 위치를 나타내는 것으로 도3에 의한 단면도이다.
도5는 도3에 의한 베인셀펌프의 사시도이다.
도1은 전체로서 (12)로 표시된 베인셀펌프의 하우징(10)을 도시하며, 구동축(14)이 내부에 설치된다. 상기 구동축(14)은 복수의 슬롯(18)을 구비한 내부회전자(16)를 구동하며, 복수의 슬롯(18)에 베인(20)이 방사식으로 변위가능하게 설치된다. 상기 베인(20)은 두꺼워진 단부(22)를 구비하며 단부(22)에 안내블록(24)이 피봇가능한 방식으로 부착된다. 안내블록(24)은 도2에서 명확히 알 수 있듯이 고정자(28)의 내부원주표면(26)에 위치된다. 내부회전자(16), 두 개의 베인(20), 두 개 의 안내블록(24) 및 고정자(28)는 각각 작동공간(30)을 형성한다. 유체가 운반되도록 내부회전자(16)가 회전하는 경우에 작동공간(30)은 확대 및 축소된다.
또한, 도1 및 도2로부터 명확하듯이 고정자(28)는 베어링돌기(bearing lug, 32)를 구비하며, 베이링돌기(32)는 하우징에 단단히 부착된 피봇베어링(36)을 형성하는 피봇(34)을 둘러싼다. 결과적으로, 고정자(28)는 이중화살표(38)의 방향으로 하우징(10)내부에서 피봇베이링(36) 둘레로 피봇될 수 있다. 상기 목적을 위해, 고정자(28)는 고정자(28)의 외부둘레로부터 돌출하는 두 개의 피스톤부(40,42)를 갖으며 피스톤축(44)이 둘레방향으로 피봇베이링(36) 주위를, 즉 피봇베이링(36)를 향해 동심적으로 확장한다. 피스톤부(40,42)는 베인셀펌프(12)의 하우징(10)에 실린더(46)에서 각각 안내된다. 마찬가지로 실린더(46)의 축은 피봇베어링(36) 주위를 동심적으로 이어진다. 실린더(46)는 피봇부(40,42)의 길이의 일부에 대해 피봇부(40,42)의 내부 및 외부반경 디딤면에 위치된다. 피스톤부(40,42)는 각각 가압되며 고정자(28)의 피봇베어링(36) 주위에서 피봇힘을 가하는 피스톤표면(48)을 구비한다.
도1 및 도2로부터 피스톤부(40,42)를 구비한 고정자(28)는 디스크 또는 플레이트로서 실질상 구성되어서, 피스톤부(40,42)는 직사각형 단면을 나타냄을 명확히 알 수 있다. 압력챔버(50,52)는 고정자의 전면(54,56)에 부착된 디스크형 또는 플레이트형 부재로 각각 밀봉됨으로써 작동공간(30)은 전면에서 또한 밀폐된다.
지지부재(58)는 압축부재(62), 예를들면 나선스프링(64)용 중앙첨두를 갖는 고정자로부터 돌출함을 도2로부터 추가적으로 명확히 알 수 있다. 압축부재(62)는 고정자(28)에 힘을 가하는 데 이 힘은 고정자(28)를 피봇베어링(36) 둘레 시계방향으로 피봇시킨다. 본 방식으로, 고정자(28)는 최대운반방향으로 영구히 압축되어서, 베인셀펌프(12)는 오류시에 최대운반용 위치를 취하게 된다.
도3 및 도5는 본 발명에 의한 베인셀펌프(12)의 제2실시예를 도시하며, 고정자(28)는 최대운반에서 설명된다. 도4는 최소운반위치를 도시하며, 회전자(28)의 축(66)은 내부회전자(16)의 축(68)에 대하여 오프셋(70)을 갖지 않는다. 상기 오프셋(70) 또는 내부회전자(16)의 이심률은 베인셀펌프(12)의 출력부피를 한정한다.
도3 내지 도5에서 부가적으로 확장부(72)는 기본적으로 삼각형단면을 갖는 피스톤부(40)에 구비된다. 상기 확장부(72)는 도5에서 명확히 설명되는 것으로 양 전면(54,56)을 상호연결시키는 오버플로관(74)을 구비한다. 배출관(도면에서 예시되지 않음)은 전면측에 부착된 커버플레이트에 구비되며, 운반된 매질이 작동공간(30)으로부터 배출관으로 흐르며, 배출관이 상호연결되어서 작업공간(30)이 양 전면측(54,56)을 통하여 공동(空洞)화 된다.
또한, 도4 및 도5에서, 고정자(28) 및 하우징(10) 사이에 오버플로관이 제공되며 오버플로관은 고정자(28)를 둘러싸며 양 전면측(54,56)에 구비되는 흡입관을 상호연결시킨다. 따라서, 작동공간(30)은 양 전면측(54,56)으로부터 충진될 수 있다.
작동공간(30)이 보다 효율적으로 충진되고 공동화될 수 있어서 손실을 줄이므로 양 오버플로관(74,76)은 베인셀펌프(12)의 효율성을 증가시키는 데 작용한다.
도5는 베인셀펌프(12)의 하우징(10)이 실질상 디스크형이며 플레이트형인 것 을 도시하며, 고정자(28) 및 실린더(46)를 위한 위치공간이 천공으로 포함된다. 전면측의 밀봉은 각 측에 플레이트를 부착함에 의해서 달성된다. 상기 유형의 구성부분의 구성는 상대적으로 단순하며, 설치는 기계적으로 수행될 수 있다.

Claims (17)

  1. 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 방사슬롯(18)에서 실질상 방사식으로 변위가능하게 설치되며 고정자(28)의 내부원주표면(26)에서 직접 또는 간접적으로 안내되고, 상기 고정자(28)의 축(66) 및 상기 내부회전자(16)의 축(68)은 상호에 대하여 오프셋되며, 상기 고정자(28)는 상기 내부회전자(16)에 대하여 반경방향으로 조절가능하여서, 오프셋(70)이 결과적으로 변형가능하고, 상기 고정자(28)는 상기 베인셀펌프(12)의 하우징(10)에 배열된 피봇베어링(36)을 포함하며,
    적어도 하나의 피스톤부(40 또는 42)가 상기 고정자(28)로부터 돌출하며, 피스톤축(44)은 상기 피봇베어링(36)에 대하여 원주방향으로 이어지는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤부(40 또는 42) 및 상기 고정자(28)는 일 피스로 구성되는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피스톤부(40 또는 42)는 상기 고정자(28)에 위치되는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 피스톤부(40 또는 42)는 상기 고정자(28)에 스크류로 고정되는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정자(28)는 두 개의 피스톤부(40 또는 42)를 구비하는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  6. 제5항에 있어서, 상기 피스톤부(40 및 42)가 상기 고정자(28)의 축(66)에 대하여 상호 대향된 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 피스톤부(40 또는 42)는 직사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  8. 제1항에 있어서, 상기 피스톤부(40 또는 42)의 횡단면은 직사각형인 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  9. 제1항에 있어서, 실린더(46)는 상기 피스톤부(40 또는 42)를 위치시키도록 상기 베인셀펌프(12)의 하우징(10)에 배열되는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  10. 제9항에 있어서, 상기 실린더(46)는 적어도 내부 및 외부반경의 주행표면에 서 길이의 일부에 대해 상기 피스톤부(40 또는 42)를 지지하는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  11. 제1항에 있어서, 오버플로관(74)은 베인셀펌프(12)의 하나의 전면(54)에서의 배출관을 베인셀펌프(12)의 다른 하나의 전면(56)에서의 배출관과 연결하는 상기 고정자(28)의 외부원주에 제공되는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  12. 제11항에 있어서, 상기 오버플로관(74)은 상기 고정자(28)의 축(66)에 평행하게 이어지는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 오버플로관(74)은 피스톤부(40)의 일부인 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  14. 제13항에 있어서, 오버플로관(76)은 상기 고정자(28) 및 상기 하우징(10) 사이에 제공되며 상기 베인셀펌프(12)의 상기 하나의 전면(54)에서의 흡입관을 상기 베인셀펌프(12)의 상기 다른 하나의 전면(56)에서의 흡입관과 연결하는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  15. 제1항에 있어서, 압축부재용 지지부재(58)는 상기 고정자(28)로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  16. 제15항에 있어서, 상기 지지부재(58) 및 상기 고정자(28)는 일 피스로 구성되는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 나선스프링이 상기 지지부재(58)와 맞물리는 것을 특징으로 하는 베인셀펌프.
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