KR101787702B1 - Triangular rotary pump using roller - Google Patents
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Abstract
본 발명은 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프에 관한 것으로서, 내부에 에피사이클로이드 궤적으로 이루어지는 펌핑공간을 형성하는 로터하우징과, 둥근 삼각형 형상을 가지며 상기 펌핑공간 내에서 세 꼭지점이 내접한 상태로 편심 회전하는 로터와, 상기 로터에 편심을 가지고 회전 가능하게 결합되는 직선구동축 또는 상기 로터의 중심에 회전 가능하게 결합되는 크랭크축 형상의 편심구동축을 포함하는 삼각 로터리 펌프에 있어서, 상기 로터의 세 꼭지점에는 원호 형상의 요홈이 형성되고, 상기 요홈에는 상기 요홈을 복수의 공간으로 구획하면서 지지핀를 지지할 수 있는 힌지가이드가 하나 이상 구비되며, 구획된 상기 각 요홈에는 롤러가 회전 가능하게 안착되고, 상기 지지핀는 상기 롤러들의 중심을 관통하되 상기 힌지가이드에는 억지 끼움되어 결합되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a triangular rotary pump using a roller, and more particularly to a triple rotary pump using a roller, which comprises a rotor housing for forming a pumping space formed of an epicyclic locus therein, a rotor having a round triangular shape and eccentrically rotating in a state where three vertexes are in contact with each other in the pumping space And a crankshaft-shaped eccentric drive shaft rotatably coupled to a center of the rotor or a linear drive shaft rotatably coupled to the rotor with an eccentricity, wherein the three corners of the rotor are circular arc-shaped Wherein the groove is formed with at least one hinge guide capable of supporting the support pin while dividing the groove into a plurality of spaces, the roller is rotatably seated in each of the divided grooves, Through the center of the hinge guide .
Description
본 발명은 삼각 로터리 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방켈엔진의 원리를 역이용하여 대략 삼각형 형상의 로터가 특정한 궤적를 가지는 하우징 내에서 회전하면서 펌핑이 이루어지는 삼각 로터리 펌프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 로터리 펌프는 점도가 높은 고형물의 이송을 위한 산업용, 농촌에서의 배수는 물론 각종 슬러지가 포함된 오물 및 오폐수의 처리, 과수원 농약 살포용 및 보일러의 급배수용 등 다양한 용도로 이용되고 있으며, 상기와 같이 산업용이나 일반용으로 사용되는 로터리 펌프는 대부분이 기어, 베인, 나사 등의 작동으로부터 그 펌핑이 가능하도록 하는 구조를 가진다.Generally, the rotary pump is used for various purposes such as the treatment of dirt and wastewater containing various kinds of sludge as well as drainage in industrial and rural areas for the transportation of highly viscous solids, spraying of orchard pesticides, and supply and discharge of boilers. The rotary pump used for industrial or general purposes has a structure that enables pumping thereof from the operation of gears, vanes, screws, and the like.
그러나 종래 로터리 펌프의 겨우 그 토출 압력이 제한적인 관계로 펌프를 장시간 사용하거나 또는 그 펌핑 압력을 높일 때 내부에 형성되어 있는 로터의 마모가 발생하면서 펌핑 효율이 크게 저하되는 단점을 갖고 있다.However, since the discharge pressure of the conventional rotary pump is limited, the rotor is worn out when the pump is used for a long time or when the pumping pressure is increased, and the pumping efficiency is greatly reduced.
더불어 상기와 같은 펌프들은 그 사용시간에 따라 물에 포함된 슬러지나 이물질 등으로부터 토출구나 흡입구의 막힘현상이 발생하므로 유지보수의 불편함이 발생했으며, 특히 점도가 높은 고형물을 이송시키는 산업분야에 적용할 경우에는 고형물로 인해 펌프의 토출구 또는 유입구가 막히면서 펌핑력이 크게 저하되는 단점을 갖고 있다.In addition, the above-mentioned pumps are inconvenient for maintenance due to the clogging of the discharge port or the suction port from the sludge or foreign substances contained in the water depending on the use time, and especially to the industrial field in which the high viscosity solid matters are transferred There is a disadvantage that the pumping force is significantly lowered because the discharge port or the inlet port of the pump is blocked due to the solid matter.
또한, 종래의 펌프는 그 무게가 상당하고 구조가 복잡하게 이루어져 있어, 펌프의 펌핑 동작으로부터 맥동률이 커질 뿐 아니라 이동은 물론 수리에 상당한 어려움이 따랐다.In addition, the conventional pump has a considerable weight and complicated structure, which not only increases the pulsation rate from the pumping operation of the pump, but also has considerable difficulty in repairing movement as well as repairing.
이러한 점을 해결하고자 최근 자동차에 적용되는 방켈엔진(Wankel Engine)의 원리를 역이용한 로터리 펌프가 공개되었다.To solve this problem, a rotary pump has been disclosed which reverses the principle of a Wankel engine applied to automobiles in recent years.
방켈엔진을 원리를 이용한 로터리 펌프는 누에고치와 같이 생긴 내부 공간(에피사이클로이드 곡선)을 가지고 외부에 유체입구와 출구가 형성된 로터하우징 내에 둥근 삼각형 모양을 가지면서 내부에 내접기어가 형성된 로터가 장착되고 상기 내접기어에 외접하는 외접기어가 구동축에 의해 회전함으로써, 로터가 편심 회전하게 되어 유체를 흡입하고 배출시키는 구조이다.The rotary pump using the principle of the Wankel engine is equipped with a rotor having an internal space (epicycloid curve) formed like a cocoon and having a triangular shape inside a rotor housing having an external fluid inlet and an outlet, And the external gear which is in contact with the internal gear is rotated by the drive shaft, thereby rotating the rotor eccentrically to suck and discharge the fluid.
도 1은 방켈엔진 원리를 역이용한 고압용적식 펌프를 나타내는 사시도이다. FIG. 1 is a perspective view showing a high-pressure positive displacement pump that reverses the principle of the Wankel engine.
대한민국 등록특허 제10-0381801호(2003.4.14)에는 "에피사이클로이드 곡선을 통해 최적으로 설계된 펌프케이싱(50) 내에 로터(80)를 결합함은 물론, 상기 로터 회전용 모터(10)의 구동축(10a)과 더불어 커플링(1)에 회전축(20)의 일측 단부를 체결 고정하고, 그 회전축의 타측단부에는 내측 둘레면으로 내접기어부(30a)를 갖는 소정 직경의 제1회전체(30)를 일체로 형성하며, 제1회전체에는 직경이 작게 설계되면서 제1회전체의 회전시 내접기어부를 따라 편심 회전이 이루어지도록 외면에 외접기어부(60a)를 갖는 제2회전체(60)를 결합시킨 통상의 회전 펌프 구조에 있어서, 상기 펌프케이싱에는 이중으로 중첩된 원으로부터 최적의 원주면을 갖으면서 흡입구(50a)와 토출구(50b)를 통해 흡입과 토출이 이루어지는 유체의 흐름이 저항없이 용이하게 이루어지도록 소정의 유체를 통과시키는 바이패스관(50c)을 형성하고, 상기 제1회전체의 중심부에는 내접기어부로 부터 외접기어부가 이탈되지 않도록 회전고정핀(30b)을 돌출시키며, 상기 제2회전체의 중심면에는 회전고정핀의 외주면을 따라 자체적인 공전이 이루어지는 회전축핀을 베어링(3)을 통해 체결하고, 상기 로터의 각 삼각꼭지면에는 로터의 편심 회전으로부터 유입되는 이물질이 걸릴 때 삼각꼭지면과 펌프케이싱 내측 원주면의 긴밀한 접촉상태를 유지하면서 로터의 파손을 예방할 수 있도록 텐션 작용하는 텐션구멍(80a)을 각각 형성하는 고압 용적식 펌프."가 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-0381801 (Apr. 14, 2003) discloses that the
개시된 종래 기술은 에피사이클로이드 곡선을 통해 최적으로 설계된 케이싱과 로터를 포함하는 구조의 펌프를 구성함으로써 체적 변화를 크게 하면서 이물질 및 고형물과 슬러지에 의한 막힘 현상을 방지하고 더불어 구조를 간단히 하면서도 고출력의 펌핑 동작을 통해 맥동 없이 강력한 흡입과 토출 구현이 가능하도록 하면서 소형의 펌프 제작을 보다 쉽게 설계하는 한편 수리가 용이한 고압 용적식 펌프를 제공한다. 즉 자동차에 적용되는 방켈엔진(Wankel Engine)의 원리를 역이용한 펌프로서, 공지화된 에피사이클로이드 곡선을 통해 펌프의 케이싱과 로터를 최적의 조건으로 설계함으로써 고압 및 고출력의 펌프를 제시하고 있다.In the disclosed prior art, a pump having a structure including a casing and a rotor, which are optimally designed through an epicycloid curve, is constituted to increase the volume change while preventing clogging by foreign matter, solids and sludge, , It is possible to design a small pump more easily while providing a high pressure positive displacement pump capable of performing powerful suction and discharge without pulsation. In other words, it is a pump that reverses the principle of Wankel Engine applied to automobile, and suggests high pressure and high output pump by designing casing and rotor of pump through optimal known epicycloid curve.
도 2는 다른 종류의 로터리 피스톤 펌프를 나타낸다.Fig. 2 shows another kind of rotary piston pump.
대한민국 등록특허 제10-1655160호(2016.9.1)에 따르면, "내부에 수납부(110)가 각각 형성되는 로터하우징(100); 상기 로터하우징(100)의 하면에 각각 설치되며 부압시에만 열린 상태가 되는 제1유입체크밸브(210) 및 제2유입체크밸브(230); 상기 로터하우징(100)의 상면에 각각 설치되며 정압시에만 열린 상태가 되며 지상연결관(50)과 연통되는 제1배출체크밸브(220) 및 제2배출체크밸브(240); 상기 수납부(110)에 설치되어 상기 수납부(110)를 다수의 용적변동공간으로 구획하는 로터(300); 및 상기 로터(300)와 편심되게 결합되는 구동축(410)을 포함하는 모터(400);를 포함하며, 상기 로터(300)의 회전에 의해 상기 다수의 용적변동공간이 팽창 또는 압축되어 상기 제1유입체크밸브(210) 및 제2유입체크밸브(230)가 시추공에 위치하는 지하수를 상기 수납부(110)로 유입하는 열린 상태 또는 닫힌 상태가 되며 상기 제1배출체크밸브(220) 및 제2배출체크밸브(240)가 닫힌 상태 또는 상기 수납부(110)에 위치하는 지하수를 상기 지상연결관(50)으로 배출하는 열린 상태가 되는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 펌프(1000)가 공지되었다.According to Korean Patent Registration No. 10-1655160 (Sep. 1, 2016), "a
이 경우 종래 기어방식이 아니라 로터에 회전축을 편심 결합시켜 펌핑을 수행하는 구조인데, 구조가 간단하고 효율적인 장점이 있으나 삼각형 형상의 로터 꼭지점이 하우징 내부면과 마찰이 지속적으로 발생해 로터 및 하우징의 마모로 인해 펌핑 유체의 누설이 발생하는 큰 문제가 있다.In this case, instead of the conventional gear method, the rotor is pumped by eccentrically coupling the rotating shaft. However, since the structure of the rotor is simple and efficient, friction of the triangular rotor's point with the inner surface of the housing is continuously generated, There is a large problem that the pumping fluid leaks.
이를 해결하기 위해 로터에 롤러를 장착하는 시도들이 있어다.To solve this problem, there are attempts to attach rollers to the rotor.
도 3은 원심형 롤러펌프를 나타내는 단면도이다.3 is a sectional view showing a centrifugal roller pump.
대한민국 공개특허 제10-2000-0002878호(2000.1.15)에 "흡입구(20)와 토출구(10)가 형성된 펌프 케이스(1)와, 펌프 케이스를 덮는 캡(2)과, 홈이 형성된 로터(30)와, 상기 로터의 홈(4)에 삽입되는 롤러(5)와, 로터축(15)에 장착되는 베어링(6)과, 로터축(15)과 캡(2)사이에 삽설되며 누스를 방지하는 실링(7)과, 케이스(1)와 캡(2)사이에 장착되는 가스켓(8)로 구성한 것을 특징으로 하는 원심형 롤러 펌프"가 공지되었다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2000-0002878 (January 15, 2000) discloses a
롤러를 사용하면, 케이스 내부를 따라 구름 이동하므로 마모를 방지할 수 있는 장점은 있다. 그러나 롤러가 홈에 고정된 것이 아니라 단순히 삽입된 상태이므로 도시된 바와 같이 펌프 구동시 홈 내에서 롤러가 요동하기 때문에 편마모가 생기는 문제가 있다. 다시 말해서, 롤러의 표면이 균일하게 마모가 생기는 것이 아니라 특정 부위에 집중적인 마모가 발생하는 문제가 생길 수 있다.When the roller is used, there is an advantage of preventing the wear due to the rolling movement along the inside of the case. However, since the roller is not fixed to the groove but is simply inserted, as shown in the figure, there is a problem that the roller is pivotally moved in the groove when the pump is driven. In other words, the surface of the roller may not be uniformly worn, but may be subject to intensive wear at a specific portion.
이러한 편마모는 롤러의 수명을 단축시키는 문제뿐 아니라 펌프의 압력손실이나 유체의 누설, 롤러의 걸림이 발생하는 더 큰 문제로 확대될 수 있다.Such an uneven wear can be extended to a larger problem in which not only the life of the roller is shortened but also the pressure loss of the pump, the leakage of the fluid, and the jamming of the roller occur.
그리고 종래 롤러는 회전하는 로터의 홈에 삽입된 상태로 구르게 되기 때문에 롤러가 이탈하지 못하게 하기 위해 어쩔 수 없이 홈의 내면과 롤러가 접촉하는 면적이 클 수밖에 없는 구조이다. 이러한 구조는 마찰면적이 커지기 때문에 당연히 롤러의 마모가 빠르게 진행되는 문제가 있는 것이다.In addition, since the conventional roller is rolled while being inserted into the groove of the rotating rotor, the area of contact between the inner surface of the groove and the roller is inevitably large in order to prevent the roller from detaching. Such a structure has a problem that the abrasion of the roller progresses rapidly because the friction area becomes large.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 삼각형 형상의 로터를 사용하는 삼각로터리 펌프의 세 꼭지점에 롤러를 부착하여, 로터 하우징의 내면의 마모를 최소화하고, 펌프를 장시간 구동시 롤러의 편마모를 방지함으로써, 안정적인 펌핑이 이루어지고 내구성이 우수한 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a triangular rotary pump using a triangular rotor having a roller attached to three vertexes of the triangular rotary pump, minimizing wear on the inner surface of the rotor housing, And to provide a triangular rotary pump using a roller which is stable in pumping and has excellent durability by preventing uneven wear of the roller during driving.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프는, 내부에 에피사이클로이드 궤적으로 이루어지는 펌핑공간을 형성하는 로터하우징과, 둥근 삼각형 형상을 가지며 상기 펌핑공간 내에서 세 꼭지점이 내접한 상태로 편심 회전하는 로터와, 상기 로터에 편심을 가지고 회전 가능하게 결합되는 직선구동축 또는 상기 로터의 중심에 회전 가능하게 결합되는 크랭크축 형상의 편심구동축을 포함하는 삼각 로터리 펌프에 있어서, 상기 로터의 세 꼭지점에는 원호 형상의 요홈이 형성되고, 상기 요홈에는 상기 요홈을 복수의 공간으로 구획하면서 지지핀를 지지할 수 있는 힌지가이드가 하나 이상 구비되며, 구획된 상기 각 요홈에는 롤러가 회전 가능하게 안착되고, 상기 지지핀은 상기 롤러들의 중심을 관통하되 상기 힌지가이드에는 억지 끼움되어 결합되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a triangular rotary pump using a roller, comprising: a rotor housing defining a pumping space formed by an epicyclic locus therein; a rotor having a triangular shape and having three vertexes in a pumping space And a crankshaft-shaped eccentric drive shaft rotatably coupled to a center of the rotor, wherein the rotor is rotatably supported by the rotor, Wherein at least one of the recesses has an arc-shaped recess formed therein, and the recess has at least one hinge guide capable of supporting the support pin while dividing the recess into a plurality of spaces, the rollers being rotatably seated in the respective recesses, The support pin passes through the center of the rollers, The interference fit characterized in that the coupling.
여기서, 상기 힌지가이드는 2개가 구비되어 상기 요홈을 3개로 구획하고, 상기 각 요홈에 상기 롤러 3개가 각각 안착될 수 있다.In this case, the hinge guides are provided to divide the grooves into three grooves, and the three rollers can be seated on the grooves.
그리고 상기 롤러는 스틸재질 또는 고무일 수 있다.And the roller may be a steel material or rubber.
또 상기 롤러의 직경을 D라 할 때 상기 롤러와 요홈 사이의 간극은 0.005D ~ 0.02D 일 수 있다.When the diameter of the roller is D, the clearance between the roller and the groove may be 0.005D to 0.02D.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 삼각형 로터의 세 꼭지점에 롤러가 장착되어 있으므로 펌핑시 롤러가 로터하우징 내주면에 밀착된 상태로 구름 이동하기 때문에 압력누설이나 유체의 누설이 거의 없고 로터 및 로터하우징의 마모도 크게 줄어들며, 로터의 걸림이 발생하지 않는다.According to the present invention constructed as described above, since the rollers are mounted on the three vertexes of the triangular rotor, when the pump is pumped, the roller moves in a state of being closely attached to the inner surface of the rotor housing, Wear of the housing is greatly reduced, and the rotor does not catch.
그리고 롤러가 힌지가이드에 고정된 지지핀에 의해 중심을 잡고 지지되므로 회전시 요동하지 않아 편마모를 방지할 수 있다. 따라서 내구성이 향상된다.Since the roller is centered and supported by the support pin fixed to the hinge guide, it does not fluctuate at the time of rotation, thereby preventing the uneven wear. Therefore, durability is improved.
또 롤러와 요홈 사이의 미세한 간극으로 인해 마모가 거의 없으면서도 펌핑시 유체의 누설을 최소화하여 안정적인 펌핑이 이루어질 수 있다.In addition, due to the minute gap between the roller and the groove, the leakage of the fluid during pumping can be minimized, and stable pumping can be achieved even if there is little abrasion.
또한, 지지핀에 의해 롤러가 지지되므로 종래에 비해 요홈과 접촉하는 롤러의 면적이 최소화되도록 설계할 수 있어 롤러 자체의 마모도 현저하게 줄어드는 장점이 있다. In addition, since the roller is supported by the support pin, the area of the roller contacting the groove can be designed to be minimized compared with the conventional one, and the wear of the roller itself is remarkably reduced.
도 1은 방켈엔진 원리를 역이용한 고압용적식 펌프를 나타내는 사시도
도 2는 다른 종류의 로터리 피스톤 펌프를 나타내는 분해사시도
도 3은 원심형 롤러펌프를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프를 나타내는 단면도
도 5는 도 4에 도시된 구동축의 형상을 나타내는 사시도
도 6은 도 4에 도시된 본 발명에서 롤러가 장착된 로터를 나타내는 사시도
도 7은 도 6에 도시된 로터의 분해사시도
도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 AA를 절단한 단면도Fig. 1 is a perspective view showing a high-pressure positive displacement pump that reverses the principle of the Wankel engine.
2 is an exploded perspective view showing another kind of rotary piston pump
3 is a cross-sectional view showing a centrifugal roller pump
4 is a cross-sectional view illustrating a triangular rotary pump using a roller according to an embodiment of the present invention;
Fig. 5 is a perspective view showing the shape of the drive shaft shown in Fig.
Fig. 6 is a perspective view showing a rotor equipped with a roller in the present invention shown in Fig.
Fig. 7 is an exploded perspective view of the rotor shown in Fig. 6
Fig. 8 is a cross-sectional view of the AA of the present invention shown in Fig. 4
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.For a better understanding of the present invention, the description with reference to the drawings is not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a triangular rotary pump using a roller according to an embodiment of the present invention.
도시된 바를 참조하면, 본 발명은 크게 로터하우징(100)과 로터(200)와 구동축(300) 및 상기 로터(200)의 세 꼭지점에 구비되는 요홈(410), 힌지가이드(420), 롤러(430), 지지핀(440)를 포함해서 구성될 수 있다.The
먼저, 상기 로터하우징(100)은 내부에 로터(200)를 수용할 수 있는 펌핑공간(p)이 형성되는데, 이 펌핑공간(p)은 단면이 에피사이클로이드 곡선(e)으로 이루어진다. 즉 종래 방켈엔진의 케이싱 내부에 형성된 대략 누에고치 형상 또는 두 개의 원이 일부 중첩된 형상의 궤적을 가지도록 설계된다. 따라서, 두 원이 중첩되면서 생기는 뾰족한 변곡부(i)가 형성될 수 있다. First, the
참고로 에피사이클로이드(epicycloid) 곡선은 x-y 직교좌표에서 중심이 원점이고 반지름이 K인 원에 반지름이 1인 원이 외접한 상태로 회전할 경우, 회전하는 원의 원주 상에 임의의 점이 남기는 궤적을 의미한다. K값에 따라 다양한 형태의 에피사이클로이드 곡선이 형성되는데, 본 발명에서는 K가 2일 경우에 도시된 바와 같은 곡선이 형성될 수 있다.For reference, the epicycloid curve shows a trajectory in which an arbitrary point is left on the circumference of a rotating circle when a circle having a radius of 1 and a radius of 1 is circled in a circle having a center at the xy rectangular coordinate and a radius of K it means. Various types of epicycloid curves are formed according to the value of K. In the present invention, a curve as shown in the figure can be formed when K is 2.
그리고 상기 로터하우징(100)의 외부 일측에는 유체가 흡입되는 흡입구(110)와 토출되는 토출구(120)가 형성될 수 있다. 또는 일측에 흡입구가 형성되고 타측에 토출구가 형성될 수도 있다. 다르게는 일측에 흡입구와 토출구가 형성되고, 타측에는 토출구와 흡입구가 형성되는 형태일 수도 있다.A
다음으로 도 5를 함께 참조하여 상기 로터 및 구동축에 대해 설명한다. 도 5는 도 4에 도시된 구동축의 형상을 나타내는 사시도이다.Next, the rotor and the drive shaft will be described with reference to FIG. 5 is a perspective view showing the shape of the drive shaft shown in FIG.
상기 로터(200)는 대략 둥근 삼각형 형상을 가진다. 구체적으로, 정삼각형의 각 변이 외측으로 불룩한 형상을 이룰 수 있다.The
그리고 상기 로터하우징(100) 내 펌핑공간(p)에 수용되어 회전하되, 세 꼭지점이 각각 상기 펌핑공간(p) 내면으로부터 이탈되지 않고 밀착되어 내접한 상태로 회전한다. 즉, 상기 로터(200)의 세 꼭지점이 각각 에피사이클로이드 궤적(e)을 따라서 이동함으로써 상기 로터(200)는 자연스럽게 편심 회전한다.The rotor is housed in the pumping space (p) in the rotor housing (100) and rotated, and the three vertexes are in close contact with each other without being separated from the inner surface of the pumping space (p). That is, as the three vertexes of the
또 상기 로터(200)에는 편심 회전을 유도하는 구동축(300)이 결합될 수 있는데, 상기 구동축(300)은 직선구동축(310)일 수 있거나 편심구동축(320)일 수 있다.The driving
우선, 도 5(a)와 같이 직선구동축(310)일 경우에 상기 로터(200)의 편심 회전을 유도하기 위해서는 상기 직선구동축(310)이 상기 로터(200)의 중심으로부터 일측으로 치우쳐 편심되게 관통, 결합될 수 있다.5 (a), in order to induce the eccentric rotation of the
상기 직선구동축(310)이 모터(미도시)에 의해 회전하면 상기 로터(200)와 편심을 이루기 때문에 상기 로터(200)는 외측으로 힘을 받게 되는 동시에 세 꼭지점은 펌핑공간(p) 내에 구속된 상태이므로, 상기 로터(200)에 회전력이 발생해서 편심 회전하게 된다.When the
한편, 도 5(b)와 같이 상기 구동축(300)이 편심구동축(320)일 경우에 상기 편심구동축(320)은 상기 로터(200)의 중심을 관통, 결합된다.5 (b), when the driving
다만, 상기 편심구동축(320)은 직선구동축과는 달리 모터에 연결되어 구동되는 제1편심축(321)과 상기 로터(200)에 삽입되고 상기 제1편심축(321)과 축심이 어긋나는 제2편심축(322)으로 이루어져 대략 크랭크축과 같은 형상을 가져 상호 편심을 이룬다.The
따라서, 상기 제1편심축(321)이 회전하면 상기 제2편심축(322)이 상기 제1편심축(321)을 중심으로 공전하면서 상기 로터(200)를 외측으로 밀기 때문에 상기 로터(200)는 펌핑공간(p) 내에 세 꼭지점이 구속된 상태로 편심 회전하게 된다.Therefore, when the first
상기 구동축(300)과 로터(200)는 회전시 서로 힘을 받아 마찰이 발생하게 되므로, 상기 구동축(300)과 로터(200) 사이에 베어링(b)을 개재한다. 그리고 실링을 위해 상기 로터(200)와 구동축(300) 사이에 씰링부재(미도시)를 더 개재할 수 있다.The
다음으로 도 6, 7, 8을 참조하여 본 발명의 기술적 특징에 해당하는 요홈, 롤러, 힌지가이드, 지지핀에 대해 설명하고자 한다. 도 6은 도 4에 도시된 본 발명에서 롤러가 장착된 로터를 나타내는 사시도, 도 7은 도 6에 도시된 로터의 분해사시도, 도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 AA를 절단한 단면도를 나타낸다.Next, referring to FIGS. 6, 7 and 8, the groove, roller, hinge guide, and support pin according to the technical features of the present invention will be described. Fig. 6 is a perspective view showing a rotor equipped with a roller in the present invention shown in Fig. 4, Fig. 7 is an exploded perspective view of the rotor shown in Fig. 6, and Fig. 8 is a cross- .
상기 요홈(410)은 상기 로터(200)의 각 꼭지점에 내측으로 오목하게 형성된 공간이다.The
상세하게는 상기 요홈(410)은 상기 로터(200)의 폭(두께) 방향으로 연속적으로 형성될 수 있으며, 단면은 도시된 바와 같이 상기 롤러(430)가 안착될 수 있도록 원호 형상일 수 있다.In detail, the
이때, 상기 요홈(410)은 상기 로터(200)의 각 꼭지점을 내측으로 요입되도록 절삭 가공하여 형성시킬 수 있거나 로터 자체를 주조하는 방식으로 제조할 수 있다.At this time, the
종래에 상기 요홈(410)은 상기 롤러(430)가 이탈되지 않도록 반원보다 원주각이 크도록 다시 말해, 원주각이 180°이상이 되도록 형성시켰지만 본 발명에서 지지핀(440)에 롤러(430)가 구속되므로 상기 요홈(410)의 원주각은 180°이상일 필요는 없다. 즉, 180°이하의 원주각을 가지는 원호 형상이어도 무관하다.The circumferential angle of the
따라서, 원주각의 범위는 대략 60°~ 240°일 수 있다.Thus, the range of the circumferential angle may be approximately 60 ° to 240 °.
그리고 상기 요홈(410)의 곡률은 상기 롤러(430)의 곡률과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.The curvature of the
상기 힌지가이드(420)는 평판 형상일 수 있고, 상기 요홈(410)을 여러 공간으로 구획하는 격벽과 같은 구성이다.The
상기 힌지가이드(420)는 하나 이상 구비될 수 있으며, 상기 요홈(410)을 따라 복수개가 이격되어 형성될 수 있다. 만일, 상기 힌지가이드(420)가 1개이면 상기 요홈(410)의 길이를 따라 중간에 구비되어 상기 요홈(410)을 2개의 공간으로 구획하고, 상기 힌지가이드(420)가 2개이면 상기 요홈(410)을 3개의 공간으로 구획할 수 있다. 바람직한 것은 상기 힌지가이드(420)가 2개 이상 구비되어 상기 요홈(410)을 3개 이상의 공간으로 구획하는 것이 적절하다.At least one
이것은 상기 롤러(430)가 요동하는 것을 방지하기 위해 상기 힌지가이드(420)가 지지핀(440)을 다점 지지하도록 하기 위함이다. 즉, 종래에는 본 발명의 힌지가이드(420)와 같이 축지지할 수 있는 구성이 없어서 롤러에 편마모가 생기는 문제를 해결하고자, 본 발명에서 상기 힌지가이드(420)가 상기 지지핀(440)을 수평으로 고정된 상태를 유지시켜 주도록 하기 때문에 회전하는 롤러(430)들에 편마모가 생기지 않는다.This is to allow the
그리고 상기 각 힌지가이드(420)의 중앙에는 상기 지지핀(440)이 삽입되어 결합될 수 있는 끼움홀(420a)이 형성된다.A
대략 상기 힌지가이드(420)는 상기 요홈(410)에 결합되는 하부가 원호 형상이고, 상부는 상기 로터(200)의 꼭지점의 일부와 같은 삼각산 형상이며, 중앙에 지지핀(440)이 삽입될 수 있는 끼움홀(420a)이 형성된 형상일 수 있다. The upper portion of the
이때, 상기 힌지가이드(420) 상부의 삼각산 형상의 꼭지점은 상기 펌핑공간(p)의 내부면에 거의 접촉한 상태(유격이 거의 없는 상태)를 유지한다.At this time, the vertexes of the triangular shape on the upper part of the
한편, 상기 힌지가이드(420)로 구획된 각 요홈(410)에는 상기 롤러(430)가 회전 가능하게 안착된다. 참고로 상기 힌지가이드(420)가 2개로 구비되면 상기 롤러(430)는 3개가 구비될 수 있다.Meanwhile, the
그리고 상기 롤러(430)의 중심에는 상기 지지핀(440)이 관통하여 아이들링(idling)이 가능한 관통홀(430a)이 형성될 수 있다. 또 상기 롤러(430)의 재질은 내마모성이 보장되는 스틸 또는 로터하우징의 내면에 잘 밀착될 수 있는 고무와 같은 탄성 재질일 수 있다.A through
상기 롤러(430)에 삽입되는 지지핀(440)은 상기 롤러(430)의 관통홀(430a)를 관통하면서 상기 힌지가이드(420)의 끼움홀(420a)에는 억지 끼움 방식으로 결합된다. 즉, 상기 지지핀(440)은 상기 힌지가이드(420)에 고정되어 회전하지 않고, 상기 롤러(430)가 회전 가능하도록 축지지한다.The
여기서, 상기 롤러(430)와 요홈(410) 사이의 간극(clearance)은 최소화된다. Here, the clearance between the
즉, 완전히 서로 밀착되면 상기 롤러(430)의 회전으로 인해 상기 요홈(410)과 롤러(430) 사이에 마찰이 발생하여 마모가 발생하는 문제가 있다. 그리고 서로 너무 이격되면 그 틈을 통해 펌핑하는 유체가 누설되기 때문에, 마찰을 없애면서 유체의 누설을 최소화할 수 있는 간극의 범위가 요구된다.That is, when the
이를 만족하기 위해, 상기 롤러(430)와 요홈(410) 사이의 간극(c)은 0.005D ~ 0.02D 이내의 범위 일 수 있다.The gap c between the
즉, 상기 롤러(430)의 직경을 D라고 할 때, 간극(c)는 직경(D)의 1/200에서 1/50 정도가 될 수 있다. 간극이 상기 롤러(430) 직경(D)의 1/200 보다 짧으면 유체의 누설을 거의 차단할 수 있지만, 롤러(430)와 요홈(410) 간의 마찰로 인해 롤러가 마모되는 문제가 생길 수 있다. 만일, 1/50 보다 길면 마모는 완전히 방지할 수 있으나 펌핑시 유체의 역류로 인한 누설이 심해질 수 있다.That is, when the diameter of the
예를 들어, 상기 롤러의 직경이 10mm인 경우, 0.05mm < c < 0.2mm 일 수 있다. 또 상기 롤러의 직경이 100mm인 경우에는, 0.5mm < c < 2mm 이내로 설계할 수 있다.For example, when the diameter of the roller is 10 mm, 0.05 mm <c <0.2 mm. When the diameter of the roller is 100 mm, the design can be made within 0.5 mm <c <2 mm.
정리하면, 상기 로터가 편심 회전하는 경우, 상기 롤러들은 로터하우징 내면을 따라 구르기 때문에 자전하게 되고, 동시에 펌핑공간의 궤적을 따라 이동하므로 공전을 하게 된다. 즉 롤러는 자전과 공전이 동시에 이루어지면서 펌핑을 수행한다.In summary, when the rotor eccentrically rotates, the rollers roll because they roll along the inner surface of the rotor housing, and at the same time, they move along the locus of the pumping space and thus revolve. That is, the roller performs pumping while rotating and revolving simultaneously.
결국, 상기 롤러들이 로터하우징의 내면에 밀착한 상태로 구름이동을 하게 되므로 로터의 걸림이나 압력손실, 유체의 누설이 거의 없게 되며, 롤러가 지지핀에 의해 지지된 상태를 유지하면서 회전하여 요동이 없기 때문에 편마모도 방지할 수 있다. 더불어, 롤러와 요홈 사이에도 간극이 형성되어 있어 유체의 손실을 최소화하면서 동시에 롤러의 편마모를 최소화할 수 있는 것이다. As a result, the rollers are moved in a state of being in close contact with the inner surface of the rotor housing, so that the rotation of the rotor is prevented, Because there is not, it can prevent the precession. In addition, a gap is formed between the roller and the groove, thereby minimizing the loss of the fluid and minimizing the uneven wear of the roller.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
100 : 로터하우징
110 : 흡입구 120 : 토출구
200 : 로터
300 : 구동축
310 : 직선구동축 320 : 편심구동축
321 : 제1편심축 322 : 제2편심축
410 : 요홈 420 : 힌지가이드
420a : 끼움홀 430 : 롤러
430a : 관통홀 440 : 지지핀
p : 펌핑공간 e : 에피사이클로이드 곡선(궤적)
c : 간극 b : 베어링100: rotor housing
110: inlet port 120: outlet port
200: Rotor
300: drive shaft
310: linear drive shaft 320: eccentric drive shaft
321: first eccentric shaft 322: second eccentric shaft
410: groove 420: hinge guide
420a: insertion hole 430: roller
430a: Through hole 440: Support pin
p: pumping space e: epicycloid curve (trajectory)
c: Clearance b: Bearing
Claims (4)
상기 로터의 세 꼭지점에는 원주각이 60°~240°인 원호 형상을 이루는 요홈이 형성되고,
상기 요홈에는 상기 요홈을 복수의 공간으로 구획하면서 상부에는 로터의 꼭지점 일부와 같은 삼각형 형상이며 중앙에는 지지핀를 지지할 수 있는 힌지가이드가 하나 이상 구비되고,
구획된 상기 각 요홈에는 롤러가 회전 가능하게 안착되고,
상기 지지핀은 상기 롤러들의 중심을 관통하되 상기 힌지가이드에는 억지 끼움되어 결합되는 것을 특징으로 하는 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프.A rotor rotatably eccentrically rotatably coupled to the rotor, the rotor housing having a circular triangular shape and having three vertexes in contact with the rotor, A triangular rotary pump including a linear drive shaft or an eccentric drive shaft of a crankshaft shape rotatably coupled to the center of the rotor,
At three vertexes of the rotor, a circular groove having a circumferential angle of 60 ° to 240 ° is formed,
The groove has at least one hinge guide which is formed in a triangular shape like a part of the vertex of the rotor and supports the support pin at the center,
The roller is rotatably seated on each of the divided recesses,
Wherein the support pin passes through a center of the rollers, and is coupled to the hinge guide without interference.
상기 힌지가이드는 2개가 구비되어 상기 요홈을 3개로 구획하고, 상기 각 요홈에 상기 롤러 3개가 각각 안착되는 것을 특징으로 하는 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프.The method according to claim 1,
Wherein the hinge guide is divided into three grooves, and three of the rollers are seated on the grooves, respectively.
상기 롤러는 스틸재질 또는 고무인 것을 특징으로 하는 롤러를 이용한 삼각 로터리 펌프.The method according to claim 1,
Wherein the roller is made of steel or rubber.
상기 롤러의 직경을 D라 할 때 상기 롤러와 요홈 사이의 간극은,
0.005D ~ 0.02D인 것을 특징으로 하는 롤러를 이용한 삼각로터리 펌프.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And the diameter of the roller is D,
0.005D to 0.02D. ≪ / RTI >
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