KR101581680B1 - 초기가동 충격방지 및 회전가속 점증식 증대를 위한 회동익을 갖는 유체 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기가동 충격방지 및 회전가속 점증식 증대를 위한 회동익을 갖는 유체 커플링에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 실용신안등록 제20-0390500호의 이용발명으로서, 유체 커플링의 특성상 발생되는 초기가동시의 유체 유동저항에 대하여 과도한 충격이 발생하지 않도록 하되, 유체의 점증(漸增: 점정 증가함)적 회전시에는 슬로우 가속이 원심 회전에 따라 고속화 추진을 유도하도록 하는 유체 커플링에 관한 것으로, 이는 런너 내 힌지 구조에 의해 상하향 회동하면서 유체 유동에 따라 유속(유압) 대비 유체가 닿는 면적이 가변하는 블레이드 즉, 회동익이 형성되도록 하되, 상기 회동익은 초기 구동축의 무리한 과부하를 방지하도록 형성되고, 이후 본격적인 운전시에는 유체 유동에 따라 무게중심이 후방으로 이동하면서 회동익의 유체 대응면적이 점증적으로 확대되어 커플링으로서의 전동구동 성능이 확보되도록 형성되며, 운전 정지시에는 유속의 점감(漸減:점점 줄어듦)에 의해 회동익의 유속 저항값(유속 대비 유체가 닿는 면적)이 차츰 감소하면서 급정지 현상을 방지하도록 하는 바, 이는 종동축의 구동 안정성과 충격 감소를 도모하고, 전동시스템의 전반적인 기계적 성능이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

초기가동 충격방지 및 회전가속 점증식 증대를 위한 회동익을 갖는 유체 커플링{The fluid coupling with rotation fly}

본 발명은 실용신안등록 제20-0390500호의 이용발명으로서, 유체 커플링의 특성상 발생되는 초기가동시의 유체 유동저항에 대하여 과도한 충격이 발생하지 않도록 하되, 유체의 점증(漸增: 점정 증가함)적 회전시에는 슬로우 가속이 원심 회전에 따라 고속화 추진을 유도하도록 하는 유체 커플링에 관한 것으로, 이는 런너 내 힌지 구조에 의해 상하향 회동하면서 유체 유동에 따라 유속(유압) 대비 유체가 닿는 면적이 가변하는 블레이드 즉, 회동익이 형성되도록 하되, 상기 회동익은 초기 구동축의 무리한 과부하를 방지하도록 형성되고, 이후 본격적인 운전시에는 유체 유동에 따라 무게중심이 후방으로 이동하면서 회동익의 유체 대응면적이 점증적으로 확대되어 커플링으로서의 전동구동 성능이 확보되도록 형성되며, 운전 정지시에는 유속의 점감(漸減:점점 줄어듦)에 의해 회동익의 유속 저항값(유속 대비 유체가 닿는 면적)이 차츰 감소하면서 급정지 현상을 방지하도록 하는 바, 이는 종동축의 구동 안정성과 충격 감소를 도모하고, 전동시스템의 전반적인 기계적 성능이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 초기가동 충격방지 및 회전가속 점증식 증대를 위한 회동익을 갖는 유체 커플링에 관한 것이다.

일반적으로, 커플링(Coupling)이라 함은 모터와 연결된 구동축과 상기 구동축과 분리된 종동축을 상호 연결하여 구동축으로부터 종동축으로 동력이 전달될 수 있도록 하는 동력 전달용 장치이다.

이에 대한 커플링으로는 크게 양축 간의 오차를 어느 정도까지 허용하고 진동과 충격을 줄이는 특성 때문에 가장 범용적으로 사용되고 있는 플렉시블 커플링(Fleible Coupling)과, 양축을 단순히 연결하는 기능의 리지드 커플링(Rigid Coupling)과, 오일 또는 파우더를 이용하여 슬로우 스타트를 하여 모터나 동력전달 계통의 부하를 줄이고 또한 과부하시 자동적으로 피동부 축과의 연결이 끊어지므로 모터나 피동기 시스템을 보호하는 기능의 유체 커플링(Fluid Coupling) 등으로 구분되어 있다.

이에, 상기 오일 또는 파우더 등 내부 유체를 이용해 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로 동력을 전달하는 유체 커플링(1)구조에 대하여 설명하면, 이는 도 6에 도시한 바와 같이, 내측에 방사상으로 임펠러(11)가 일체로 배열 형성된 외부케이싱(10)과, 상기 임펠러(11)와 대향되도록 방사상으로 배열된 런너(20)와, 상기 런너(20)와 임펠러(11) 사이에 동력전달을 위한 유체를 수용하기 위해 런너(20)가 내삽되는 상태로 외부케이싱(10)과 볼트 결합되는 런너커버(30)로 구성되어 있다.

또한, 상기 런너(20)의 경우, 모터(미도시)의 회전력을 전달받아 일방향으로 회전할 수 있도록 모터의 구동축(3)과 볼트 체결에 의해 결합되어 있고, 상기 임펠러(11)가 방사상으로 형성된 외부케이싱(10)의 경우, 모터의 구동축(3)으로부터 유체 커플링(1)을 거쳐 전달되는 회전력을 통해 일방향으로 회전하는 종동축(5)이 결합되어 있으며, 상기 종동축(5)에는 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로 전달된 회전력을 통해 구동되는 전동시스템(벨트풀리, 기어)이 결합되어 있다.

그리고, 상기 런너(20) 상에는 초기 동력 전달시 런너(20)의 회전에 의해 임펠러(11) 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 종동축(5)의 슬로우 스타트가 이루어질 수 있도록 하기 위하여 유체유동홀(22)이 형성되어 있는데, 이때 상기 런너(20) 상에 형성된 유체유동홀(22)의 경우 도 7에 도시한 바와 같이, 그 크기가 상호 동일하게 관통 형성되어 있다.

또한, 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30) 사이에는 런너(20)와 임펠러(11) 사이에 수용된 유체가 외부로 누설되지 않도록 실링부재(미도시)가 설치되어 있으며, 상기한 실링부재의 경우 링 형상의 고무재 또는 합성수지재로 형성되어 있다.

이와 더불어, 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30)의 외주면에는 런너(20)의 회전시 그 회전력을 통해 임펠러(11) 역시 회전될 수 있도록 매개체 역할을 하는 동력전달용 유체를 주입하기 위한 주입구(14,32)가 각각 형성되어 있는데, 상기 주입구(14,32)는 매개볼트(16,34)에 의해 밀폐되어 있으며, 이 때 사용되는 동력전달용 유체는 주로 오일이 사용된다.

이와 같이 구성된 종래 유체 커플링(1)의 작동과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

구동축(3)으로부터 전달된 모터 회전력에 의해 런너(20)가 일방향으로 회전하게 되면, 상기 런너(20)에 의한 유체의 가압력(유동력)이 임펠러(11) 측으로 전달됨과 동시에, 상기 임펠러(11) 측으로 전달된 유체의 가압력(유동력)에 의해 임펠러(11) 역시 런너(20)와 동일방향으로 서서히 회전하게 되는데, 이때 상기 임펠러(11)의 회전은 외부케이싱(10) 내에 일체로 형성된 관계로 인해 상기 임펠러(11)를 포함한 외부케이싱(10) 전체가 회전하게 되고, 이로 인한 외부케이싱(10)의 회전에 의해 상기 외부케이싱(10)에 결합된 종동축(5) 및 상기 종동축(5)에 결합된 전동시스템 역시 외부케이싱(10)과 동일방향으로 회전하게 되는 등, 종래 유체 커플링(1)에 의한 모터의 구동축(3)으로부터 전동시스템이 결합된 종동축(5)으로 동력이 전달되게 된다.

이와 같은 종래의 유체 커플링(1) 구조에 있어, 초기 동력 전달시 런너(20)의 회전에 의해 임펠러(11) 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 종동축(5)의 슬로우 스타트가 이루어질 수 있도록 하기 위한 방법으로 상기 런너(20) 상에 유체유동홀(22)이 형성되어 있으나, 이러한 유체유동홀(22)의 경우 그 크기가 상호 동일한 크기로 형성되어 있기 때문에 상기 런너(20)의 회전시 동일크기의 유체유동홀(22)을 따라 유동되는 유체의 유동저항이 커지게 된다.

이로 인한 유체의 유동 저항은 임펠러(11) 측으로 직접 전달되면서 상기 유체의 유동저항에 따른 임펠러(11) 즉, 상기 임펠러(11)를 포함한 외부 케이싱(10)의 회전이 원활하지 못함과 아울러, 목적한 슬로우 스타트가 이루어지지 않게 되는 커다란 문제점이 있었다.

또한, 상기 유체의 유동저항에 의한 충격력이 외부케이싱(10)을 거쳐 상기 외부케이싱(10)에 결합된 종동축(5) 및 상기 종동축(5)에 결합된 전동시스템으로까지 전달될 경우, 상기 전동시스템에 나쁜 영향을 주어 충격력에 의한 전동시스템의 오작동이나 수명을 단축시키게 되는 문제점도 있었다.

더욱이, 상기와 같은 충격력 전달에 의해 외부케이싱(10)과 런너커버(30)간의 볼트 결합력이 약해지면서 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30) 사이가 벌어지게 되는 문제점과 아울러, 상기와 같이 충격력에 의한 외부케이싱(10)과 런너커버(30) 사이가 벌어질 경우 이를 통해 수용된 동력전달용 유체가 외부로 누출되면서 이로 인한 모터의 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로의 동력전달이 원활하게 이루어지지 않게 되는 등의 문제점도 있었다.

이를 개선하고자, 본원 출원인은 실용신안등록 제20-0390500호(2005.07.12.등록: 이하 '개선발명' 이라 함)를 출원하여 등록받은 바 있다.

즉, 상기 개선발명은 런너의 직교방향의 리브를 호형 또는 "∪" 형상으로 성형하여 유체 유동 대비 마찰력을 감소시키도록 하는 바, 초기 회전 충격력을 최소화하도록 한 것이다.

그러나, 상기한 유속유동홀은 유체가 유동시 닿는 면적이 줄어들어 초기 운전 충격을 감소시키기는 하나, 도려낸 유체유동홀로 인해 가속을 내는데 시간이 오래 걸리고, 충분한 전동력을 부여하는데 어려움이 따르는 단점이 야기되고 있는 실정이다.

1. 실용신안등록 제20-0390500호(2005.07.12.등록)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 유체 커플링의 특성상 발생되는 초기가동시의 유체 유동저항에 대하여 과도한 충격이 발생하지 않도록 하되, 유체의 점증(漸增: 점정 증가함)적 회전시에는 슬로우 가속이 원심 회전에 따라 고속화 추진을 유도하도록 하는 유체 커플링을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은 런너 내 힌지 구조에 의해 상하향 회동하면서 유체 유동에 따라 유속(유압) 대비 유체가 닿는 면적이 가변하는 블레이드 즉, 회동익이 형성되도록 하되, 상기 회동익은 초기 구동축의 무리한 과부하를 방지하도록 형성되고, 이후 본격적인 운전시에는 유체 유동에 따라 무게중심이 후방으로 이동하면서 회동익의 유체 대응면적이 점증적으로 확대되어 커플링으로서의 전동구동 성능이 확보되도록 형성되며, 운전 정지시에는 유속의 점감(漸減:점점 줄어듦)에 의해 회동익의 유속 저항값(유속 대비 유체가 닿는 면적)이 차츰 감소하면서 급정지 현상을 방지하도록 하는 바, 이는 종동축의 구동 안정성과 충격 감소를 도모하고, 전동시스템의 전반적인 기계적 성능이 향상되도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내측에 방사상의 임펠러(11)가 일체로 구비되는 케이스(10)가 형성되도록 하되, 상기 임펠러(11)와 대향되는 맞은 편에는 구동축으로부터 발생된 동력을 최초 가동시키도록 런너(20)가 형성되도록 하고, 상기 런너(20)의 일측 외주면에는 런너커버(30)가 형성되어 임펠러(11)와 런너(20)를 포함하며 케이스(10)와의 조립시 사이 공간에 동력전달을 위한 유체가 수용되도록 구성된 유체 커플링에 있어서, 상기 런너(20)는 중앙 조립관(21)을 기준으로 원심 부양하는 다수개의 회동익 부재(100)가 방사상 결합되도록 하되, 상기 회동익 부재(100)는 힌지구(110)로 하여금 지지체(120)에 고정되어 유체가 정지된 최초 무가동 상태에서는 런너(20) 바닥면에 수평으로 대응되고, 가동시에는 유체의 가속에 따라 가이드축(130)에 연결된 무게추(140)가 유체 흐름에 따라 후방으로 무게 이동하면서 회동 승강하여 유속과 점증적으로 맞닿도록 하는 부상판(150)이 부설된다.

이에, 상기 가이드축(130)에 결합된 무게추(140)는 너트 형태로서 내측에 암나사가 형성되고, 이와 대응되는 가이드 축(130)의 선상 일측에는 숫나사가 형성되어 무게 중심점을 나사 조임에 따라 가변시킬 수 있도록 형성된다.

이에, 상기 부상판(150)은 회전시 유체를 맞이하는 자유단에 상향 만곡된 가이드베인(151)이 형성되어 점증적 가속에 따라 상승하면서 유체 접촉면이 확대되도록 하는 형성된다.

이와 같이, 본 발명은 유체 커플링의 특성상 발생되는 초기가동시의 유체 유동저항에 대하여 과도한 충격이 발생하지 않도록 하되, 유체의 점증(漸增: 점정 증가함)적 회전시에는 슬로우 가속이 원심 회전에 따라 고속화 추진을 유도하도록 하는 유체 커플링에 관한 것으로, 이는 런너 내 힌지 구조에 의해 상하향 회동하면서 유체 유동에 따라 유속(유압) 대비 유체가 닿는 면적이 가변하는 블레이드 즉, 회동익이 형성되도록 하되, 상기 회동익은 초기 구동축의 무리한 과부하를 방지하도록 형성되고, 이후 본격적인 운전시에는 유체 유동에 따라 무게중심이 후방으로 이동하면서 회동익의 유체 대응면적이 점증적으로 확대되어 커플링으로서의 전동구동 성능이 확보되도록 형성되며, 운전 정지시에는 유속의 점감(漸減:점점 줄어듦)에 의해 회동익의 유속 저항값(유속 대비 유체가 닿는 면적)이 차츰 감소하면서 급정지 현상을 방지하도록 하는 바, 이는 종동축의 구동 안정성과 충격 감소를 도모하고, 전동시스템의 전반적인 기계적 성능이 향상되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 커플링의 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 임펠러를 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 회동익 부재를 갖는 런너를 나타낸 예시도,
도 4는 도 3에 따른 회동익 부재의 일측 단면도,
도 5는 도 3에 따른 타측 단면도,
도 6 내지 도 7은 종래 유체 커플링을 나타낸 예시도이다.

다음은 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 자세히 설명하겠다.

먼저, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 유체 커플링의 런너에 회동익 부재가 결합되도록 형성된다.

즉, 본 발명의 유체 커플링은 내측에 방사상의 임펠러(11)가 일체로 구비되는 케이스(10)가 형성되도록 하되, 상기 임펠러(11)와 대향되는 맞은 편에는 구동축으로부터 발생된 동력을 최초 가동시키도록 런너(20)가 형성되도록 하고, 상기 런너(20)의 일측 외주면에는 런너커버(30)가 형성되어 임펠러(11)와 런너(20)를 포함하며 케이스(10)와의 조립시 사이 공간에 동력전달을 위한 유체가 수용되도록 구성된다.

이에, 상기 런너(20)는 중앙 조립관(21)을 기준으로 원심 부양하는 다수개의 회동익 부재(100)가 방사상 결합되도록 형성된다.

이때, 상기 회동익 부재(100)는 힌지구(110)로 하여금 지지체(120)에 고정되어 유체가 정지된 최초 무가동 상태에서는 런너(20) 바닥면에 수평으로 대응되고, 가동시에는 유체의 가속에 따라 가이드축(130)에 연결된 무게추(140)가 유체 흐름에 따라 후방으로 무게 이동하면서 회동 승강하여 유속과 점증적으로 맞닿도록 하는 부상판(150)이 부설된다.

이에, 상기 가이드축(130)에 결합된 무게추(140)는 너트 형태로서 내측에 암나사가 형성되고, 이와 대응되는 가이드 축(130)의 선상 일측에는 숫나사가 형성되어 무게 중심점을 나사 조임에 따라 가변시킬 수 있도록 형성된다.

이에, 상기 부상판(150)은 회전시 유체를 맞이하는 자유단에 상향 만곡된 가이드베인(151)이 형성되어 점증적 가속에 따라 상승하면서 유체 접촉면이 확대되도록 하는 형성된다.

이때, 상기 가이드베인은 커플링의 크기와 규격 또는 유체 수용량에 따라 제작시 굽힌 각도 정도를 미리 설정하여 꺽임각을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이는 유체양이 많거나 대형일 경우 가이드베인의 각도를 낮추어 초기 회전시 충격량을 줄일 수 있도록 하기 위함이다.

이를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

상기 부상판은 구동축의 회전시 최초 런너 바닥에 누워 있는 형태로서, 지지체에 힌지구가 형성되어 일방향 및 타방향으로 회동하면서 승하강 들어 올려지거나 내려지도록 형성된다.

이는 유체의 회전에 따라 원심력이 발생되면서 초기 충돌은 방지하도록 하되, 점증적 가속을 도모하도록 형성된다.

이에, 상기 가이드축은 부상판의 일측 면상에 결합되어 구동축의 회전에 의해 유속이 발생되면 무게추의 회동에 따라 무게 중심 즉, 위치 이동이 발생되면서 부상판의 기계식 업다운을 조장하도록 구성되어 이루어진다.

이때, 상기 가이드축의 선상에는 숫나사가 형성되고, 무게추가 설정된 무게를 갖는 너트(Nut)로 형성되면 양 부재는 나사체결 조립시 조임 위치에 따라 무게 중심이 정밀 조절되도록 형성된다.

다시 말해, 본 발명은 가이드축으로 하여금 부상판의 부상(부양)력을 조절(무게추의 위치이동으로 적정 부상력 조절가능)할 수 있도록 형성된다.

이는 결국, 유체 커플링의 특성상 발생되는 초기가동시의 유체 유동저항에 대하여 과도한 충격이 발생하지 않도록 하되, 유체의 점증(漸增: 점정 증가함)적 회전시에는 슬로우 가속이 원심 회전에 따라 고속화 추진을 유도하도록 하는 특징이 형성된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10 ... 케이스 11 ... 임펠러
20 ... 런너 30 ... 런너커버
100 ... 회동익 부재 110 ... 힌지구
120 ... 지지체 130 ... 가이드축
140 ... 무게추 150 ... 부상판
151 ... 가이드베인

Claims (3)

1. 내측에 방사상의 임펠러(11)가 일체로 구비되는 케이스(10)가 형성되도록 하되, 상기 임펠러(11)와 대향되는 맞은 편에는 구동축으로부터 발생된 동력을 최초 가동시키도록 런너(20)가 형성되도록 하고, 상기 런너(20)의 일측 외주면에는 런너커버(30)가 형성되어 임펠러(11)와 런너(20)를 포함하며 케이스(10)와의 조립시 사이 공간에 동력전달을 위한 유체가 수용되도록 구성된 유체 커플링에 있어서,
   상기 런너(20)는 중앙 조립관(21)을 기준으로 원심 부양하는 다수개의 회동익 부재(100)가 방사상 결합되도록 하되, 상기 회동익 부재(100)는 힌지구(110)로 하여금 지지체(120)에 고정되어 유체가 정지된 최초 무가동 상태에서는 런너(20) 바닥면에 수평으로 대응되고, 가동시에는 유체의 가속에 따라 가이드축(130)에 연결된 무게추(140)가 유체 흐름에 따라 후방으로 무게 이동하면서 회동 승강하여 유속과 점증적으로 맞닿도록 하는 부상판(150)이 부설되고, 상기 가이드축(130)에 결합된 무게추(140)는 너트 형태로서 내측에 암나사가 형성되고, 이와 대응되는 가이드 축(130)의 선상 일측에는 숫나사가 형성되어 무게 중심점을 나사 조임에 따라 가변시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 초기가동 충격방지 및 회전가속 점증식 증대를 위한 회동익을 갖는 유체 커플링.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 부상판(150)은 회전시 유체를 맞이하는 자유단에 상향 만곡된 가이드베인(151)이 형성되어 점증적 가속에 따라 상승하면서 유체 접촉면이 확대되도록 하는 것을 특징으로 하는 초기가동 충격방지 및 회전가속 점증식 증대를 위한 회동익을 갖는 유체 커플링.
   

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