KR101408674B1 - Gear pump capable of decreasing cavitation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기어 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인너 로터에 그루브를 형성하여 외부로부터 유체가 기어 펌프 내로 유입시 그 전에 압송을 위해 압축되었던 유체의 일부가 이 그루브를 통해 유입구측으로 분출시켜 줌으로써, 고속 회전이나 급속 회전 등으로 유입구측에서 급격하게 많은 유입량이 요구됨에 따라 발생되는 캐비테이션 현상을 줄여 안정적으로 유압을 압송시켜 줄 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a gear pump, more particularly, to a method of forming a groove in an inner rotor so that a part of a fluid that has been compressed for pressurization before a fluid flows from the outside into a gear pump is ejected through the groove toward an inlet side, A large amount of inflow is required at the inlet port side due to high-speed rotation or rapid rotation, thereby reducing the cavitation phenomenon that occurs, thereby reliably feeding the hydraulic pressure.
일반적으로 유체를 압송시키는데 이용되는 펌프는 크게 회전식 펌프와 왕복 운동식 펌프로 대별된다. 또한, 회전식 펌프 중에서 용적 펌프로는 기어 펌프와 편심 펌프 등으로 구분된다.Generally, pumps used to pressurize fluids are roughly divided into a rotary pump and a reciprocating pump. Among the rotary pumps, the displacement pump is classified into a gear pump and an eccentric pump.
특히, 기어 펌프는 한 쌍의 로터가 치합되게 하여 유체를 압송하게 되는데, 치의 맞물림을 이용하여 유체를 송출하기 때문에 구조가 간단하고 역류 방지 등을 위한 밸브 등을 필요로 하지 않기 때문에 많이 이용되고 있다. 이러한 기어 펌프는 다시 외접식 기어 펌프와 내접식 기어 펌프로 대별된다.Particularly, since the gear pump feeds the fluid by causing the pair of rotors to be engaged with each other, the fluid is sent out by using the tooth meshing, so that the structure is simple and it is widely used because it does not require a valve or the like for prevention of reverse flow . These gear pumps are divided into two types of external gear pumps and internal gear pumps.
특허문헌1에는 내접식 기어 펌프의 일예가 개시되어 있다. 이러한 기어 펌프에는, 치수(齒數)가 N인 이너 로터(2)와 치수가 (N+1)인 아우터 로터(3)를 편심 배치로 하여 조합한 내접 기어 펌프용 로터로서, 이너 로터(2)와 아우터 로터(3)의 맞물림 위치(G)는 항상 편심축(CL)보다 로터의 회전 방향 후방에 있도록 한 로터가 포함된다.
하지만, 종래의 기어 펌프는 다음과 같은 문제가 발생하였다.However, the conventional gear pump has the following problems.
(1) 기어 펌프가 고속으로 회전 또는 급속 회전시 이너 로터와 아우터 로터 사이에 형성된 유입구측에 충분한 유체, 즉 회전속도에 비례하는 유량만큼 기어 펌프 내로의 유입이 원활하게 이루어지지 않았다.(1) When the gear pump rotates or rapidly rotates at a high speed, the flow of the fluid into the gear pump is not smooth due to a sufficient fluid, that is, a flow rate proportional to the rotational speed, on the inlet side formed between the inner rotor and the outer rotor.
(2) 이에 유체가 유입되는 유입구측에서는 캐비테이션 현상이 발생하게 되고, 이로 인하여 충분한 유체 공급에 차질이 생길 뿐만 아니라 소음과 진동이 발생하는 요인으로 작용하였다.(2) Cavitation phenomenon occurs at the inlet side where the fluid flows in, which causes not only sufficient fluid supply but also noise and vibration.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 인너 로터의 치부에 그루브를 형성하고 이 그루부를 통해 압축된 유체의 일부를 기어 펌프의 유입구측으로 일부 공급할 수 있게 함으로써, 급속 또는 고속으로 기어 펌프가 회전시 회전 속도에 비례하여 유입되는 유량 부족으로 인하여 발생되는 캐비테이션 현상을 방지할 수 있도록 한 기어 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a gear pump in which a groove is formed in a tooth portion of an inner rotor and a part of the fluid compressed through the groove portion can be partially supplied to an inlet side of a gear pump, And to provide a gear pump capable of preventing a cavitation phenomenon caused by a shortage of flow rate flowing in proportion to a rotation speed of the engine.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캐비테이션 저감이 가능한 기어 펌프는, 아우터 로터와 인너 로터가 치합되어 유체를 압송시켜 주는 기어 펌프에 있어서, 상기 인너 로터에는 각 치부에 양단이 치면에 노출되도록 그루부가 형성되되, 상기 그루브는 그 양단이 아우터 로터와 인너 로터가 맞물리는 피치점를 기준으로 양측에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, there is provided a gear pump capable of reducing cavitation according to the present invention. The gear pump includes an outer rotor and an inner rotor, And the groove is formed at both ends of the groove so as to be positioned at both sides with respect to a pitch point at which the outer rotor and the inner rotor are engaged with each other.
특히, 상기 그루브는 일단이 치부의 잇끝면까지 연장되게 형성된 것을 특징으로 한다.Particularly, the groove is formed so as to extend to the end surface of the teeth at one end.
또한, 상기 그루브는 치부의 측면에 형성된 것을 특징으로 한다.Further, the groove is formed on the side surface of the teeth.
그리고, 본 발명에 따른 기어 펌프는 토로코이드 기어 펌프인 것을 특징으로 한다.The gear pump according to the present invention is a toroidal gear pump.
마지막으로, 본 발명에 따른 기어 펌프는, 상술한 그루브가 아우터 로터의 치부에 형성될 수도 있다.Finally, in the gear pump according to the present invention, the aforementioned grooves may be formed in the teeth of the outer rotor.
본 발명의 캐비테이션 저감이 가능한 기어 펌프에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The gear pump capable of reducing the cavitation according to the present invention has the following effects.
(1) 인너 로터의 치에 형성되는 그루브를 통해 피치점을 기준으로 하여 양쪽으로 유체 통로가 구성되기 때문에, 기어 펌프의 외부로 배출되기 위하여 압축되었던 유체의 일부가 이 그루브를 통해 기어 펌프의 유입구측으로 분출되게 된다.(1) Since the fluid passages are formed on both sides with respect to the pitch point through the groove formed in the inner rotor teeth, a part of the fluid that has been compressed to be discharged to the outside of the gear pump flows through this groove into the inlet .
(2) 이러한 분출로 인하여 기어 펌프가 고속이나 급속 회전함에 따라 외부로부터 유입구측으로 유입되어야 할 유량의 부족분을 제공하여 유입구측에서 발생될 우려가 있는 캐비테이션 현상을 방지할 수 있다.(2) As the gear pump is rotated at a high speed or a rapid speed due to the jetting, it is possible to provide a shortage of the flow rate to be flowed from the outside to the inlet port side, thereby preventing the cavitation phenomenon that may occur at the inlet port side.
(3) 이에 캐비테이션 현상에 의한 진동이나 소음을 저감시켜 기어 펌프의 품질을 향상시켜 줄 수 있게 된다.(3) The vibration and noise caused by the cavitation phenomenon are reduced, thereby improving the quality of the gear pump.
(4) 특히, 기존과 비교하여 캐비테이션 현상을 방지하면서도 토출 유량과 토출 압력 그리고 토크에는 큰 변화없는 물성치를 얻을 수 있게 된다.(4) In particular, compared with the conventional method, the cavitation phenomenon can be prevented, but the fluid flow rate, the discharge pressure, and the torque can be obtained without changing significantly.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 기어 펌프의 구성을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 그루브의 형상을 설명하기 위한 확대 단면도.
도 3은 발명의 실시예1과 비교예의 포켓 압력을 측정한 결과를 보여주기 위한 그래프.
도 4는 발명의 실시예1과 비교예의 유동율을 측정한 결과를 보여주기 위한 그래프.1 is a conceptual view for explaining a configuration of a gear pump according to a first embodiment of the present invention;
2 is an enlarged sectional view for explaining a shape of a groove according to
FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the pocket pressures of Example 1 and Comparative Example of the present invention. FIG.
4 is a graph showing the results of measuring the flow rates of Example 1 and Comparative Example of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
본 발명의 실시예1에 따른 기어 펌프는, 도 1 및 도 2와 같이, 아우터 로터(100) 내에서 치합된 인너 로터(200)가 회전하면서 유체를 압송시켜 주는 기어 펌프에 관한 것으로, 특히 이 인너 로터(200)의 치부(T)에 그루브(G)를 형성한 것이다.1 and 2, the gear pump according to the first embodiment of the present invention relates to a gear pump that pressurizes and feeds fluid while rotating an
이때, 그루브(G)는 그 양단이 치면(PS) 상에 노출되게 형성하게 되는데, 이들 아웃터 로터(100)와 인너 로터(200)가 맞물리는 피치점(P)을 기준으로 양측에 위치하도록 형성함으로써, 아우터 로터(100)와 인너 로터(200)가 치합됨에 따라 이 피치점(P)을 기준으로 구획되는 양측이 서로 연통되게 하여 유체의 흐름이 가능하게 한 것이다.At this time, the grooves G are formed so that both ends of the grooves G are exposed on the tooth surface PS. The
또한, 이러한 본 발명에 따른 기어 펌프는 토로코이드 기어 펌프인 것이다.
The gear pump according to the present invention is a toroidal gear pump.
이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, this configuration will be described in more detail as follows.
아우터 로터(100)는 내접 기어 형태로 형성된 로터로서, 피치 원통의 안쪽에 복수의 치부(T)가 형성된다.
The
인너 로터(200)는 외접 기어 형태로 형성된 로터이며, 아우터 로터(100)와는 반대로 피치 원통의 바깥쪽에 복수의 치부(T)가 형성된다. The
이때, 상기 인너 로터(200)는 아우터 로터(100)의 내부에 끼워져서 서로 치합가능하게 형성되며, 이를 위하여 인너 로터(200)의 치부(T)의 개수는 아우터 로터(100)의 치부(T)의 개수보다 적게 형성된다.The number of the teeth T of the
이러한 인너 로터(200)는 아우터 로터(100)의 내부에 편심되어 회전가능하게 설치되며, 회전시 치부(T) 사이에 형성되는 포켓 부분에 유체를 압축시켜 압송해 주게 된다.
The
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 인너 로터(200)의 각 치부(T)에 그루브(G)가 더 형성된다. 이때, 그루브(G)는 그 양단이 각각 치면(PS)에 노출되게 형성된다. 여기서, 치면(PS)은 인너 로터(200)가 회전함에 따라 아우터 로터(100)의 치부(T)와 맞닿는 인너 로터(200)의 치부(T)의 측면을 의미한다.Meanwhile, in the preferred embodiment of the present invention, grooves G are further formed at each tooth T of the
이때, 상기 그루브(G)는 각 단부가 인너 로터(200)의 피치점(P)을 중심으로 양측에 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 피치점(P)이란 아우터 로터(100) 내부에서 인너 로터(200)가 회전됨에 따라 이들 치부(T)가 실질적으로 맞닿는 가상의 피치원(PC) 상의 점(실질적으로, 로터의 폭에 해당하는 직선)으로서, 인너 로터(200)의 치부(T)의 한쪽 치면(PS)이 이 피치점(P)에 의해 구획되게 된다. 즉, 인너 로터(200)가 회전하여 그 치부(T)가 아우터 로터(100)의 치부(T)가 서로 피치점(P)에 접하게 되면, 치부(T) 사이의 공간부는 이 피치점(P)을 기준으로 양분되게 되는데, 본 발명에서는 이렇게 양분되는 공간부를 그루브(G)를 형성하여 서로 연통되게 한 것이다.At this time, it is preferable that the grooves G are formed on both sides of the pitch point P of the
또한, 상기 그루브(G)는 인너 로터(200)의 측면에 형성함으로써, 쉽고 신속하게 가공할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 물론, 이러한 그루브(G)는 치면(PS)에 구멍 형태로 가공하여 이용하는 구성도 가능하다.Further, it is preferable that the groove (G) is formed on the side surface of the inner rotor (200) so that the groove (G) can be easily and quickly processed. Of course, it is also possible to use such a groove G by machining it into a hole shape on the tooth surface PS.
마지막으로, 상기 그루브(G)는 그 일단이 치부(T)의 잇끝면(A), 즉 치부(T)의 선단면까지 연장되게 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 인너 로터(200)의 회전시 아우터 로터(100)의 치부(T) 사이의 공간부에서 가장 넓은 공간을 확보할 수 있는 위치이기 때문이다. 즉, 인너 로터(200)의 치부(T)는 아우터 로터(100)의 치부(T)와 거의 유사한 형태로 형성되어 있기 때문에, 인너 로터(200)가 회전하게 되면 이들 치부(T)가 약간의 틈새를 두고 거의 맞닿는 형태가 된다. 이에 치부(T) 사이의 공간, 즉 유체가 유입될 공간부가 거의 없게 되는 것이다. 따라서, 그루브(G)의 단부를 잇끝면(A)에 형성함으로써, 아래의 [표 1]의 실시예와 같이, 치부(T)가 피치점(P)에 닿았을 때에 이들 치부(T) 사이의 공간부가 최대한 넓게 형성된 위치에 유체를 분사시킬 수 있게 하기 위한 것이다.
Lastly, it is preferable that the groove G is formed such that one end of the groove G extends to the tip end surface A of the tooth T, that is, to the tip end surface of the tooth T. This is because it is the position where the widest space can be secured in the space between the teeth T of the
이와 같이 그루브가 형성된 본 발명에 따른 기어 펌프와, 그루브가 없는 기존의 기어 펌프를 이용하여 유체의 압송시 캐비테이션의 발생을 비교해 보면 다음과 같다. 아래의 [표 1]은 본 발명의 실시예와 기존의 비교예에 대하여 압력장과 캐비테이션장을 각각 보여주고 있다.The following is a comparison of the occurrence of cavitation during the feeding of the fluid using the gear pump according to the present invention in which the grooves are formed and the conventional gear pump without grooves. Table 1 below shows the pressure field and the cavitation field for the embodiment of the present invention and the conventional comparative example, respectively.
[표 1]에서, 치부 사이의 색상은 압력의 변화를 보여주는 것으로, 청색 부분은 캐비테이션이 발생되는 부분을 보여주고 있다. 상기 [표 1]과 같이, 비교예의 경우 압력장과 캐비테이션장 모두에서 실시예에 비하여 청색으로 표현된 캐비테이션 발생 부분이 더욱 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.In Table 1, the color between the teeth shows the change in pressure, and the blue part shows the area where cavitation occurs. As shown in Table 1, in the comparative example, it was confirmed that the cavitation generated portion represented by blue in the pressure field and the cavitation field was larger than in the Example.
이러한 청색 부분은 캐비테이션이 발생 크기를 보여주는 것으로, 본 발명에 따른 실시예에서가 비교예보다 캐비테이션 발생 부분이 줄어든 것을 확인할 수 있다.
It can be seen that the blue portion shows the size of occurrence of cavitation, and in the embodiment according to the present invention, cavitation generated portion is reduced as compared with Comparative Example.
한편, 이와 함께 실시예와 비교예의 포켓 압력과 유동율(Flow Rate)를 측정한 결과는 다음과 같다.Meanwhile, the results of measuring the pocket pressure and the flow rate of the examples and comparative examples are as follows.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 포켓 압력을 비교한 그래프로서, 가로축은 회전각도를, 세로축은 압력을 각각 나타낸다. 여기서, 포켓 압력은 치부 사이의 유체가 유입되는 공간부에서의 압력을 의미한다. 도 3에서, 실시예와 비교예는 인너 로터의 회전각도에 따라 동일 유사한 압력 변화를 보여주고 있다. 하지만, 기어 펌프의 회전시 가장 급격한 압력 변화를 보이는 구간, 즉 기어 펌프의 외부로부터 유체가 유입되는 구간(도 3에서 원형으로 표시된 구간)에서는 실시예의 경우가 비교예에 비하여 압력이 저하되고 있음을 알 수 있다.
3 is a graph comparing the pocket pressures of the embodiment of the present invention and the comparative example, wherein the horizontal axis represents the rotation angle and the vertical axis represents the pressure. Here, the pocket pressure means the pressure in the space where the fluid between the teeth flows. In Fig. 3, the embodiment and the comparative example show the same similar pressure change according to the rotation angle of the inner rotor. However, in the section in which the most rapid pressure change occurs in the rotation of the gear pump, that is, the section in which the fluid flows from the outside of the gear pump (the section indicated by a circle in FIG. 3), the pressure in the embodiment is lower than that in the comparative example Able to know.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예의 유동율(Flow Rate)을 보여주는 그래프로서, 실시예와 비교예의 차이가 거의 없음을 알 수 있다.
FIG. 4 is a graph showing the flow rate of the embodiment and the comparative example of the present invention, and it can be seen that there is almost no difference between the embodiment and the comparative example.
따라서, 본 발명은 도 3 및 도 4를 참고해 보면, 기존의 기어 펌프에 비하여 토출압력과 유량 그리고 토크에서는 거의 동일하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 본 발명은 외부에서 유체가 유입될 때의 포켓 내부의 압력이 기존의 비교예와 비교해 볼 때 낮아지기 때문에 그만큼 캐비테이션 발생을 줄일 수 있게 되는 것이다. 이때의 캐비테이션의 감소량은 약 10% 정도로 추정된다.
3 and 4, it can be seen that the present invention is substantially the same at the discharge pressure, the flow rate and the torque, as compared with the conventional gear pump. However, according to the present invention, since the pressure inside the pocket when the fluid is introduced from the outside is lowered in comparison with the conventional comparative example, the occurrence of cavitation can be reduced accordingly. The amount of decrease in cavitation at this time is estimated to be about 10%.
본 발명의 실시예2에 따른 기어 펌프는, 실시예1과 비교해 볼 때, 그루브의 형성 위치에 있어서 차이가 있다. 즉, 실시예2의 경우, 그루브가 아웃터 로터의 치부에 형성되어 있는 것이다.The gear pump according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in the position where the grooves are formed. That is, in the case of the second embodiment, the groove is formed in the teeth of the outer rotor.
이에, 동일한 공간에 대하여 그루브의 형성 위치만 달라지기 때문에 실시예1과 동일한 작용 효과를 얻을 수 있음은 자명하다고 할 것이다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Therefore, it is obvious that the same function and effect as in the first embodiment can be obtained because the formation position of the groove is changed with respect to the same space. Therefore, detailed description thereof will be omitted.
100 : 아우터 로터
200 : 인너 로터 P : 피치점
S : 치면
T : 치부100: outer rotor
200: Inner rotor P: Pitch point
S: Tooth
T: Chibu
Claims (5)
상기 인너 로터(200)에는 각 치부(T)에 양단이 치면(PS)에 노출되도록 그루브(G)가 형성되되,
상기 그루브(G)는 그 양단이 아우터 로터(100)와 인너 로터(200)가 맞물리는 피치점(P)를 기준으로 양측에 위치하도록 형성되고,
상기 그루브(G)는 일단이 치부(T)의 잇끝면(A)까지 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 캐비테이션 저감이 가능한 기어 펌프.1. A gear pump for coupling an outer rotor (100) and an inner rotor (200)
Grooves G are formed in the inner rotor 200 such that both ends of the teeth T are exposed at the tooth surfaces PS,
The groove G is formed so that both ends of the groove G are positioned on both sides with respect to a pitch point P at which the outer rotor 100 and the inner rotor 200 are engaged,
Wherein the groove (G) is formed so as to extend to the tooth end surface (A) of the teeth (T) at one end.
상기 아우터 로터(100)에는 각 치부(T)에 양단이 치면(PS)에 노출되도록 그루브(G)가 형성되되,
상기 그루브(G)는 그 양단이 아우터 로터(100)와 인너 로터(200)가 맞물리는 피치점(P)을 기준으로 양측에 위치하도록 형성되고,
상기 그루브(G)는 일단이 치부(T)의 잇끝면(A)까지 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 캐비테이션 저감이 가능한 기어 펌프.
1. A gear pump for coupling an outer rotor (100) and an inner rotor (200)
Grooves G are formed in the outer rotor 100 such that both ends of the teeth T are exposed at the tooth surfaces PS.
The grooves G are formed on both sides with both ends of the grooves G with respect to a pitch point P at which the outer rotor 100 and the inner rotor 200 are engaged,
Wherein the groove (G) is formed so as to extend to the tooth end surface (A) of the teeth (T) at one end.
상기 그루브(G)는 치부(T)의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 캐비테이션 저감이 가능한 기어 펌프.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the groove (G) is formed on a side surface of the tooth (T).
상기 기어 펌프는 토로코이드 기어 펌프인 것을 특징으로 하는 캐비테이션 저감이 가능한 기어 펌프.5. The method of claim 4,
Wherein the gear pump is a toroidal gear pump.
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WO2022179134A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | Rotor assembly, compressor and air conditioner |
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JP2012077638A (en) | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Fuji Heavy Ind Ltd | Internal gear type fluid apparatus |
-
2013
- 2013-02-06 KR KR1020130013201A patent/KR101408674B1/en active IP Right Grant
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