KR102202708B1 - 가변임펠러를 이용한 로터리 펌프 - Google Patents

가변임펠러를 이용한 로터리 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프에 관한 것으로서, 일측에 유체의 흡입구와 타측에 유체의 토출구가 형성되는 원통형의 하우징과, 상기 하우징 내부에 수용되고 상기 하우징과 동일한 축심에서 회전하는 로터와, 일단이 상기 로터에 회동 가능하게 결합되고 원심력에 의해 타단이 상기 하우징의 내주면에 면밀착되어 유체를 펌핑하는 가변임펠러를 포함하는 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프에 있어서, 상기 하우징의 내주면은 곡률이 일정한 펌핑유도부와, 상기 펌핑유도부와 이어지면서 곡률이 감소하는 토출유도부 및 상기 토출유도부와 이어지면서 곡률이 증가하고 상기 펌핑유도부와 이어지는 흡입유도부로 이루어지고, 상기 가변임펠러의 외측면 타단에는 상기 펌핑유도부와 동일한 곡률을 가지는 스위핑부가 형성되며, 상기 가변임펠러는 상기 흡입유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터와 벌어지면서 상기 흡입구로부터 유체를 흡입하고, 상기 펌핑유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터와 벌어진 상태를 유지하면서 유체를 이송하며, 상기 토출유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터에 접히면서 상기 토출구로 유체를 토출시키는 것을 특징으로 한다.

Description

가변임펠러를 이용한 로터리 펌프{Rotary pump using variable impeller}
본 발명은 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전하는 로터에 회동 가능하게 결합된 가변임펠러에 의해 펌핑이 이루어지는 가변임펠러를 이용한 로터리 펌프에 관한 것이다.
펌프는 모든 산업분야에서 사용되는 기계로서 많은 연구가 이루어지고 있으며 다양한 종류의 펌프가 개발되었다.
용적형 펌프는 피스톤, 플런저 또는 모터 등의 압력 작용에 의해 액체를 압송하는 펌프로서 왕복펌프와 회전펌프로 나눌 수 있다.
왕복펌프는 피스톤의 왕복운동에 의해 액체를 압송하는 반면, 회전펌프는 스크류나 기어, 편심모터 등의 회전운동에 의해 액체를 압송한다.
왕복펌프에는 피스톤펌프, 플렌저펌프, 다이어프램펌프 등이 있고, 회전펌프는 기어펌프, 스크류펌프, 나사펌프, 캠펌프, 베인펌프 등이 있다.
그런데 기존 크랭크를 사용하는 피스톤 방식은 진동, 소음이 심하고 충격으로 인해 손상되기 쉽다.
그리고 기존의 회전펌프(rotary pump) 중에 스크류나 기어방식은 제작비가 높고, 소음이 많이 나는 단점이 있다. 그리고 마모가 심해서 장기간 사용이 어려운 문제가 있다.
또 베인펌프는 원심력에 의해 베인이 케이싱의 내주면에 접촉한 상태로 유체를 밀어 압송하는데 고압이 걸릴 경우 베인이 뒤로 밀리거나 압력의 누설로 인해 고압펌프로 사용하기 어렵다.
- 대한민국 등록특허 10-1909783(2018.10.12) "외부케이싱과 동기하여 회전하는 회전형 베인펌프 또는 진공펌프" - 대한민국 공개특허 10-2016-0143785(2016.12.14) "편심 활동 베인 펌프"
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 용적형 펌프의 단점을 일시에 해결한 획기적인 펌프를 제시하기 위하여, 하우징의 내주면의 곡률이 변하는 흡입유도부와 토출유도부를 형성시키고 로터에 회동 가능하게 결합되는 가변임펠러를 이용하여 압력 누설없이 고압의 유체를 펌핑할 수 있는 가변임펠러를 이용한 로터리 펌프를 제공하는 것이다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프는, 일측에 유체의 흡입구와 타측에 유체의 토출구가 형성되는 원통형의 하우징과, 상기 하우징 내부에 수용되고 상기 하우징과 동일한 축심에서 회전하는 로터와, 일단이 상기 로터에 회동 가능하게 결합되고 원심력에 의해 타단이 상기 하우징의 내주면에 면밀착되어 유체를 펌핑하는 가변임펠러를 포함하는 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프에 있어서, 상기 하우징의 내주면은 곡률이 일정한 펌핑유도부와, 상기 펌핑유도부와 이어지면서 곡률이 감소하는 토출유도부 및 상기 토출유도부와 이어지면서 곡률이 증가하고 상기 펌핑유도부와 이어지는 흡입유도부로 이루어지고, 상기 가변임펠러의 외측면 타단에는 상기 펌핑유도부와 동일한 곡률을 가지는 스위핑부가 형성되며, 상기 가변임펠러는 상기 흡입유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터와 벌어지면서 상기 흡입구로부터 유체를 흡입하고, 상기 펌핑유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터와 벌어진 상태를 유지하면서 유체를 이송하며, 상기 토출유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터에 접히면서 상기 토출구로 유체를 토출시킬 수 있다.
여기서, 상기 가변임펠러의 외측면에는 상기 로터와 동일한 곡률을 가지는 밀착부가 형성되고, 상기 토출유도부와 흡입유도부가 만나는 변곡지점에는 상기 로터 및 밀착부와 동일한 곡률을 가지면서 면밀착되는 압력실링부가 형성될 수 있다.
그리고 상기 압력실링부는 조정수단에 의해 상기 밀착부 또는 로터와의 간격이 조절될 수 있다.
또 상기 로터의 중심에서 상기 스위핑부의 단부까지의 길이는 상기 로터의 반경보다 짧게 형성된다.
또한, 상기 가변임펠러와 로터 사이에는 상기 가변임펠러가 로터로부터 탄성에 의해 벌어지도록 스프링이 더 설치될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 기존의 편심 로터를 이용하는 것이 아니라 정심 로터를 사용하되, 하우징 내의 곡률이 변하는 흡입유도부와 토출유도부를 형성시킴으로써 편심으로 인한 진동이나 소음이 거의 발생하지 않는다.
그리고 가변임펠러의 스위핑부가 하우징의 펌핑유도부와 곡률이 동일하므로 밀착상태에서 유체의 누설없이 펌핑이 가능하다.
또 고압에서 가변임펠러가 후방으로 밀리더라도 하우징의 내주면에 걸리는 구조를 가져 기존보다 월등히 높은 압력의 유체를 펌핑할 수 있다.
또한, 스위핑부가 마모되어도 동일 곡률 유지할 수 있으므로 반영구적으로 사용이 가능하다.
뿐만 아니라, 토출로부터 흡입상태로 전환될 때 압력실링부에 가변임펠러의 밀착부가 완전히 면밀착된 상태에서 전환되므로 토출에서 흡입영역으로 압력누설이 거의 없다. 따라서 펌프의 효율이 매우 좋다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프의 구조를 나타내는 단면도
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 하우징의 구조를 나타내는 단면도
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 로터 및 가변임펠러를 나타내는 도면
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 스프링의 다른 실시 예를 나타내는 도면
도 5는 가변임펠러가 압력실링부를 통과하는 상태도
도 6은 가변임펠러가 흡입유도부를 통과하는 상태도
도 7은 가변임펠러가 펌핑유도부를 통과하는 상태도
도 8은 가변임펠러가 토출유도부를 통과하는 상태도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프의 구조를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 크게, 케이싱인 하우징(100)과 상기 하우징(100) 내에서 회전하는 로터(200)와 상기 로터(200)에 결합되어 유체를 펌핑하는 베인 형상의 가변임펠러(300)로 구성될 수 있다.
먼저, 도 2를 함께 참조하여 상기 하우징(100)에 대해 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 하우징의 구조를 나타내는 단면이다.
상기 하우징(100)은 내부에 상기 로터(200)와 가변임펠러(300)를 수용하고 실제 펌핑이 수행되는 공간으로서 원통형을 이룰 수 있다.
상기 하우징(100)의 일측에는 유체가 흡입되는 흡입구(100a)가 형성되고 타측에는 흡입된 유체가 토출되는 토출구(100b)가 형성된다.
그런데 상기 하우징(100)의 내주면은 동일한 곡률로 형성되지 않는다.
구체적으로 상기 하우징(100)의 내주면 일부는 곡률이 일정한 펌핑유도부(110)가 형성된다.
그리고 상기 펌핑유도부(110)와 연속적으로 이어지는 토출유도부(120)가 형성되는데, 상기 토출유도부(120)는 곡률이 점점 감소하는 형상을 이룬다. 다시 말해서, 상기 토출유도부(120)가 시작되는 지점에서의 곡률은 상기 펌핑유도부(110)의 곡률과 동일하지만, 상기 토출유도부(120)가 끝나는 지점으로 갈수록 곡률이 점점 감소하도록 형성된다.
또 상기 토출유도부(120)와 연속적으로 이어지는 흡입유도부(130)가 형성되는데, 상기 흡입유도부(130)는 곡률이 점점 증가하는 형상을 이룬다. 다시 말해서, 상기 흡입유도부(130)가 시작되는 지점에서 곡률은 상기 토출유도부(120)가 끝나는 지점에서의 곡률과 동일하지만, 상기 흡입유도부(130)가 끝나는 지점으로 갈수록 곡률이 점점 증가하도록 형성된다. 그리고 상기 흡입유도부(130)가 끝나는 지점의 곡률은 상기 펌핑유도부(110)의 곡률과 동일하게 형성되어 연속적으로 이어진다.
이로 인해 상기 토출유도부(120)에서 흡입유도부로 변경되는 지점은 곡률이 변하는 변곡지점(p)이 된다. 변곡지점(p)은 유체의 토출영역과 흡입영역을 구분하는 지점이라 할 수 있다.
따라서, 도시된 바와 같이 상기 하우징(100)의 원심에서 상기 펌핑유도부(110)까지의 길이(반경)는 일정하지만, 상기 하우징(100)의 원심에서 상기 토출유도부(120)까지의 길이는 점점 감소하다가 변곡지점(p)에서 최소길이가 된다. 그리고 상기 흡입유도부(130)에서 다시 증가하는 형상을 이루게 된다.
즉, 상기 하우징(100)의 내주면은 상기 변곡지점(p)에 인접할수록 펌핑공간이 좁아지는 형상을 이루는데, 종래 모든 펌프의 하우징이나 케이싱은 원형을 이루고 로터가 편심 회전하는 반면, 본 발명은 상기 하우징(100)이 편심을 이루고 상기 로터(200)가 원심에서 회전하는 방식으로 펌핑하게 된다.
이것은 로터(200)가 편심 회전하는 것에 의해 기본적으로 발생하는 진동이나 소음을 원천적으로 해결할 수 있다.
여기서, 상기 하우징(100)의 원심에서 변곡지점(p)까지의 길이는 상기 로터(200)의 반경과 동일하게 형성되어 변곡지점(p)의 내주면에 상기 로터(200)의 외주면이 면밀착되므로 변곡지점(p)을 통해 압력의 누설을 차단되도록 한다.
한편, 상기 흡입구(100a)는 상기 흡입유도부(130)가 끝나는 지점 즉, 상기 흡입유도부(130)와 펌핑유도부(110)가 만나는 지점에 형성되고, 상기 토출구(100b)는 상기 토출유도부(120)가 끝나는 지점 변곡지점(p) 근처에 형성될 수 있다.
바람직한 것은, 상기 토출유도부(120)와 흡입유도부가 만나는 변곡지점(p)에 다른 곡률을 가지는 압력실링부(140)가 형성되게 할 수 있다.
상기 압력실링부(140)는 유체의 토출과 흡입의 경계가 되는 변곡지점(p)에 형성되는데, 다시 말하면, 토출영역의 압력과 흡입영역의 압력의 차이가 매우 크기 때문에 변곡지점(p)에서 압력누설(토출영역에서 흡입영역으로)을 최소화할 필요가 있다.
이를 위해 상기 압력실링부(140)에서 완전히 실링이 이루어져야 하는데, 상기 압력실링부(140)의 곡률을 상기 로터(200)의 외주면 곡률과 동일하게 형성시킴으로써, 상기 로터(200)가 회전할 때 상기 로터(200)의 외주면이 상기 압력실링부(140)에 완전히 면밀착된 상태로 회전할 수 있다.
더불어, 후술하겠지만 상기 가변임펠러(300)의 외측면도 상기 압력실링부(140) 및 로터(200)와 동일한 곡률을 가지는 원호형상으로 이루어지게 함으로써 상기 가변임펠러(300)가 상기 압력실링부(140)에 완전히 면밀착된 상태로 회전하게 하는 것이 바람직하다.
더 바람직한 것은 상기 압력실링부(140)는 조정수단(141)에 의해 상기 밀착부(320)나 로터(200)와의 간격을 조절할 수 있게 한다.
이를 위해, 상기 압력실링부(140)는 상기 하우징(100)과 분리될 수 있는 블록형상을 이루고 상기 하우징(100)에 상기 압력실링부(140)를 삽입시켜 장착할 수 있는 장착홈(142)을 형성시킬 수 있다.
그리고 상기 하우징(100)의 외부에서 볼트와 같은 조정수단(141)을 관통시키고 상기 압력실링부(140)와 결합시켜, 상기 조정수단(141)을 조이거나 풀어서 상기 압력실링부(140)의 위치를 미세하게 조정할 수 있다.
이것은 상기 압력실링부(140)는 상기 로터(200)나 가변임펠러(300)와 반복적으로 면밀착된 상태로 작동되므로 마모가 발생하여 상호 간에 간격이 커질 수 있다. 이는 결국 압력이 누설되게 하므로 관리자는 상기 압력실링부(140)와 로터(200) 또는 가변임펠러(300)와의 간격을 확인하고 상기 조정수단(141)을 사용하여 면밀착되도록 조정할 수 있다.
다음으로 도 3을 함께 참조하여 로터에 대해 설명한다. 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 로터 및 가변임펠러를 나타내는 도면이다.
상기 로터(200)는 상기 하우징(100) 내부에 수용된 상태로 외부의 동력에 의해 회전한다.
상기 로터(200)의 회전중심은 상기 하우징(100)의 원심(c)과 일치하도록 배치하여 편심이 없도록 한다. 즉, 상기 로터(200)와 하우징(100)은 동일한 축심(c)을 가지게 한다.
그리고 상기 로터(200)의 외주에는 상기 가변임펠러(300)가 힌지 결합될 수 있도록 힌지홈(210)이 형성된다. 상기 힌지홈(210)은 일측이 개구된 원형 단면으로 이루어질 수 있고 하나 이상 형성된다.
또 상기 로터(200)의 외주에는 상기 가변임펠러(300)의 내측면이 안착되는 안착부(220)가 형성된다. 상기 안착부(220)와 상기 가변임펠러(300)의 내측면은 서로 면밀착되도록 상호 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 서로 평면이거나 곡면일 수 있다.
다음으로 가변임펠러(300)에 대해 설명한다.
상기 가변임펠러(300)는 일단이 상기 로터(200)의 외주에 회동 가능하게 결합되어, 상기 로터(200)가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 벌어진 상태로 회전하면서 실제 유체를 밀면서 펌핑하는 수단이다.
상기 가변임펠러(300)의 일단이 상기 힌지홈(210)에 삽입되어 회동 가능하고, 스위핑부(310)와 밀착부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로 상기 스위핑부(310)는 상기 가변임펠러(300)의 외측면의 타단에 형성되는 곡면으로, 상기 펌핑유도부(110)와 동일한 곡률을 가진다. 따라서, 상기 가변임펠러(300)가 원심력에 의해 회동하여 최대로 벌어지면 상기 스위핑부(310)는 상기 하우징(100)의 펌핑유도부(110)에 완전히 밀착된 상태로 안내되어 유체를 누설없이 스위핑(sweeping)할 수 있다.
그리고 상기 스위핑부(310)가 상기 토출유도부(120)나 흡입유도부를 따라 회전하는 경우에는 곡률이 서로 다르므로 상기 스위핑부(310)의 일부 또는 첨부가 상기 토출유도부(120)나 흡입유도부(130)에 접촉한 상태로 유체를 밀어낸다.
또 상기 밀착부(320)는 상기 가변임펠러(300)의 외측면의 대부분에 형성되는 원호 형상의 곡면으로서, 상기 로터(200) 및 압력실링부(140)와 동일한 곡률을 가진다.
따라서, 도시된 바와 같이 상기 가변임펠러(300)가 완전히 접혀 상기 로터(200)에 밀착되었을 때 상기 가변임펠러(300)는 상기 로터(200)의 일부를 이룬다.
이때, 상기 밀착부(320)는 상기 가변임펠러(300)가 펌핑을 위해 회전하는 동안 상기 하우징(100)의 내주면(펌핑유도부, 토출유도부, 흡입유도부)에 접촉하지 않고 오직 상기 압력실링부(140)에 도달할 때 서로 접촉하게 된다.
여기서, 상기 스위핑부(310)는 도시된 바와 같이 상기 로터(200)의 일부를 이루는 상기 가변임펠러(300)의 단부를 잘라내는 방법으로 형성시킬 수 있으며, 이로 인해 상기 로터(200)와 밀착부(320) 사이에 걸림방지홈(330)이 형성되게 할 수 있다.
즉, 기하학적으로 상기 로터(200)의 중심에서 상기 스위핑부(310)의 단부까지의 길이는 상기 로터(200)의 반경보다 짧게 형성된다.
상기 압력실링부(140)는 상기 토출유도부(120)와 흡입유도부(130) 사이에 배치되고 서로 곡률이 다르기 때문에, 상기 압력실링부(140)의 양단, 다시 말해서 상기 토출유도부(120) 또는 흡입유도부(130)와의 경계부분은 곡률이 급격한 변화로 뾰족한 첨부(s)가 형성된다.
이러한 첨부로 인해 실제 상기 스위핑부(310)가 상기 토출유도부(120)를 통과하고 상기 압력실링부(140)로 이동하는 순간 상기 스위핑부(310)가 첨부(s)와 미세하게 충돌할 가능성이 있다.
따라서, 상기 걸림방지홈(330)을 형성시켜 충돌을 방지할 수 있다. 즉, 첨부가 상기 걸림방지홈(330)에 공간에 수용되면서 상기 스위핑부(310)는 첨부와 충돌하지 않고 이동하며 상기 밀착부(320)가 상기 압력실링부(140)에 부드럽게 면밀착될 수 있다.
본 발명에서 상기 가변임펠러(300)와 로터(200) 사이에는 스프링(400)이 더 구비될 수 있다. 도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 스프링의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
상기 스프링(400)은 상기 가변임펠러(300)가 로터(200)로부터 탄성에 의해 강제로 벌어지도록 한다.
이것은 상기 가변임펠러(300)가 상기 압력실링부(140)를 통과할 때 상기 로터(200)에 완전히 밀착된 상태를 유지하는데, 실제 유체가 물이나 기름과 같이 액체일 경우 상기 가변임펠러(300)와 로터(200) 사이에 유체가 존재하기 때문에 점성에 의한 부착력 또는 응집력으로 인해 상기 압력실링부(140)를 통과한 상기 가변임펠러(300)가 즉시 벌어지지 못할 수 있다.
이를 방지하고자 상기 가변임펠러(300)와 로터(200) 사이에는 상기 가변임펠러(300)가 로터로부터 탄성에 의해 벌어지도록 스프링이 더 설치되는 것이 바람직하다.
상기 스프링(400)은 압축코일 스프링 또는 '∠'와 같은 형상의 판 스프링일 수 있다.
압축코일 스프링을 설치하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 상기 로터(200)의 외주면과 상기 가변임펠러(300)의 내측면에 각각 압축코일 스프링의 양단이 삽입, 안착될 수 있는 홈이 형성되게 할 수 있다.
판 스프링을 설치하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 일면이 상기 로터(200)의 외주면에 부착되거나 내부에 매설되고, 타면은 상기 가변임펠러(300)의 내측면에 부착, 고정되게 할 수 있다.
그리고 상기 흡입유도부(130)에는 충격, 마모, 소음방지를 위해 별도로 고무나 우레탄 재질의 완충부재(131)가 더 부착될 수 있다.
이하에서 도 5 내지 8을 함께 참조하여 본 발명의 작동과정을 설명하기로 한다. 여기서, 빗금친 가변임펠러를 기준으로 설명하고, 회색부분은 유체를 나타낸다.
본 발명은 상기 로터(200)가 편심 회전하지 않고, 상기 하우징(100)의 원심과 동심 위치에 상기 로터(200)의 축심이 위치하여 회전한다. 상기 로터(200)가 회전함에 따라 원심력에 의해 상기 가변임펠러(300)는 펼쳐지지만, 상기 로터(200)와 하우징(100)의 내주면이 좁아지는 영역에서는 상기 가변임펠러(300)가 접히는 것을 반복하게 된다.
먼저, 도 5는 상기 가변임펠러(300)가 상기 압력실링부(140)를 통과하는 상태를 나타낸다. 이때는 토출에서 흡입으로 전환되는 과정이다.
상세하게는, 상기 가변임펠러(300)는 상기 로터(200)에 완전히 접힌 상태가 되고 상기 밀착부(320)는 상기 압력실링부(140)에 면밀착된 상태로 회전한다. 따라서, 고압상태의 상기 토출유도부(120) 영역과 저압상태의 흡입유도부(130) 영역 사이에 압력의 누설이 차단되어 유체가 역류하지 않는다.
도 6은 상기 가변임펠러(300)가 상기 흡입유도부(130)를 통과하는 상태를 나타내는데, 이때는 유체의 흡입이 일어나는 과정이다.
상세하게는, 상기 가변임펠러(300)가 상기 흡입유도부(130)로 진입하면 상기 흡입유도부(130)에서는 곡률이 점점 증가하므로 도시된 바와 같이, 상기 로터(200)와 흡입유도부(130) 사이의 거리가 멀어지게 되는데, 상기 로터(200)에 접힌 상태로 있던 상기 가변임펠러(300)는 원심력에 의해 펼쳐진다. 이때, 상술한 바와 같이 상기 스프링(400)이 밀어주기 때문에 상기 가변임펠러(300)는 쉽게 벌어진다.
이로 인해 상기 가변임펠러(300)의 스위핑부(310)는 상기 흡입유도부(130)에 접촉하게 되는 반면 상기 밀착부(320)는 상기 흡입유도부(130)로부터 이격된 상태로 회전한다.
그런데 상기 흡입유도부(130) 영역은 저압이 형성되므로 상기 흡입구(100a)를 통해 유체가 유입되고 유입된 유체를 상기 가변임펠러(300)가 상기 펌핑유도부(110) 영역으로 밀어서 이송시킨다.
도 7은 상기 가변임펠러(300)가 상기 펌핑유도부(110)를 통과하는 상태로서, 이때 유체가 흡입구(100a) 측에서 토출구(100b) 측으로 이송이 수행된다.
상기 가변임펠러(300)가 상기 펌핑유도부(110)에 진입하면 상기 가변임펠러(300)는 최대로 벌어진 상태가 되고 상기 스위핑부(310)는 상기 펌핑유도부(110)에 밀착 상태가 되어 유체를 안고 밀어낸다.
이때, 상기 스위핑부(310)는 상기 펌핑유도부(110)에 완전히 면밀착되므로 압력누설이 최소화되고, 더불어 상기 가변임펠러(300)의 내측면은 압력에 의해 후방으로 큰 힘을 받지만 상기 스위핑부(310)가 상기 펌핑유도부(110)의 내주면에 걸린 상태가 되기 때문에 상기 가변임펠러(300)는 밀리지 않는다. 이것은 오히려 상기 스위핑부(310)가 펌핑유도부(110)에 더욱 밀착되도록 한다.
물론 유체에 의해 스위핑부(310)와 펌핑유도부(110) 사이에는 유막이나 수막이 형성되어 윤활작용이 수행된다.
도 8은 상기 가변임펠러(300)가 토출유도부(120)를 통과하는 상태로서, 이때 상기 펌핑유도부(110)에서 이송된 유체가 상기 토출구(100b)로 토출된다.
상기 가변임펠러(300)가 상기 토출유도부(120)로 진입하면 상기 스위핑부(310)는 일부만 상기 토출유도부(120)에 접촉한 상태로 유체를 토출구(100b) 측으로 이송시킨다.
그리고 상기 가변임펠러(300)는 점점 접히고 상기 스위핑부(310)가 상기 토출구(100b)를 지나면서 유체는 최종적으로 토출구(100b)로 토출된다.
또 상기 가변임펠러(300)가 완전히 접힌 상태가 되면서 상기 밀착부(320)가 상기 압력실링부(140)로 진입하면서 동일한 과정이 반복된다.
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.
100 : 하우징 100a : 흡입구
100b : 토출구 110 : 펌핑유도부
120 : 토출유도부 130 : 흡입유도부
131 : 완충부재 140 : 압력실링부
141 : 조정수단 142 : 장착홈
200 : 로터
210 : 힌지홈 220 : 안착부
300 : 가변임펠러 310 : 스위핑부
320 : 밀착부 330 : 걸림방지홈
400 : 스프링
c : 하우징 원심 또는 로터의 축심 p : 변곡지점
s : 첨부

Claims (4)

  1. 일측에 유체의 흡입구와 타측에 유체의 토출구가 형성되는 원통형의 하우징과, 상기 하우징 내부에 수용되고 상기 하우징과 동일한 축심에서 회전하는 로터와, 일단이 상기 로터에 회동 가능하게 결합되고 원심력에 의해 타단이 상기 하우징의 내주면에 면밀착되어 유체를 펌핑하는 가변임펠러를 포함하는 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프에 있어서,
    상기 하우징의 내주면은 곡률이 일정한 펌핑유도부와, 상기 펌핑유도부와 이어지면서 곡률이 감소하는 토출유도부 및 상기 토출유도부와 이어지면서 곡률이 증가하고 상기 펌핑유도부와 이어지는 흡입유도부로 이루어지고,
    상기 가변임펠러의 외측면에는 상기 로터와 동일한 곡률을 가지는 밀착부가 형성되며, 상기 가변임펠러의 외측면 타단에는 상기 펌핑유도부와 동일한 곡률을 가지는 스위핑부가 형성되고,
    상기 토출유도부와 흡입유도부가 만나는 변곡지점에는 상기 로터 및 밀착부와 동일한 곡률을 가지면서 면밀착되는 압력실링부가 형성되어,
    상기 가변임펠러는 상기 흡입유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터와 벌어지면서 상기 흡입구로부터 유체를 흡입하고, 상기 펌핑유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터와 벌어진 상태를 유지하면서 유체를 이송하며, 상기 토출유도부를 따라 회전함에 따라 상기 로터에 접히면서 상기 토출구로 유체를 토출시키고,
    상기 압력실링부는 조정수단에 의해 상기 밀착부 또는 로터와의 간격이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터의 중심에서 상기 스위핑부의 단부까지의 길이는 상기 로터의 반경보다 짧은 것을 특징으로 하는 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프.
  4. 제 1 항, 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가변임펠러와 로터 사이에는 상기 가변임펠러가 로터로부터 탄성에 의해 벌어지도록 스프링이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 가변 임펠러를 이용한 로터리 펌프.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115944845A (zh) * 2022-12-29 2023-04-11 苏州心擎医疗技术有限公司 一种导管泵的泵体结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3198085A (en) * 1962-06-14 1965-08-03 Eugene O Cornell Liquid power booster
KR20050118392A (ko) * 2004-06-14 2005-12-19 기아자동차주식회사 로터리식 진공 펌프
US20100226809A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Thomas Peter Kadaja Pivoting vane pump/motor
KR20160143785A (ko) 2014-04-09 2016-12-14 빈 탕 편심 활동 베인 펌프
KR101909783B1 (ko) 2016-02-11 2018-10-18 김경수 외부 케이싱과 동기하여 회전하는 회전형 베인 펌프 또는 진공 펌프

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3198085A (en) * 1962-06-14 1965-08-03 Eugene O Cornell Liquid power booster
KR20050118392A (ko) * 2004-06-14 2005-12-19 기아자동차주식회사 로터리식 진공 펌프
US20100226809A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Thomas Peter Kadaja Pivoting vane pump/motor
KR20160143785A (ko) 2014-04-09 2016-12-14 빈 탕 편심 활동 베인 펌프
KR101909783B1 (ko) 2016-02-11 2018-10-18 김경수 외부 케이싱과 동기하여 회전하는 회전형 베인 펌프 또는 진공 펌프

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115944845A (zh) * 2022-12-29 2023-04-11 苏州心擎医疗技术有限公司 一种导管泵的泵体结构
CN115944845B (zh) * 2022-12-29 2024-03-08 心擎医疗（苏州）股份有限公司 一种导管泵的泵体结构

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