KR102654609B1 - 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터에 관한 것으로서 보다 상세하게는 펌프의 케이스와 회전축 사이에 설치되어 누수를 방지할 수 있게 하는 실링장치는 고속으로 회전하는 회전로터와 마찰되며 상기 마찰에 의해 실링장치의 측면에 마찰열이 발생되어 고무로 이루어진 실링장치를 빠르게 경화시키면서 누수가 발생하게 되는 것을 방지하도록 한 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터에 관한 것인바, 본 발명은 몸체의 양단으로 회전축을 형성하고 상기 몸체에 일체로 로브가 일정한 간격으로 형성되며 상기 로브에는 탄성재가 피복되어 형성된 코팅층을 형성하여 이루어지되 몸체 측면의 코팅층에는 공급 및 배출되는 유체를 일시 저장하는 저장공간을 형성하고 상기 저장공간은 분할벽에 의해 2개로 분할 형성되며 상기 2개로 분할 형성된 각 저장공간과 연결되는 연결유로를 형성하며 상기 연결유로는 실링장치를 냉각하는 챔버에 연결되며, 상기 챔버에 냉각수를 유입하고 유입된 냉각수를 배출하는 멀티유로가 더 형성되어 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터{Rotating roter having cooling effect of sealing device}

본 발명은 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터에 관한 것으로서 보다 상세하게는 펌프의 케이스와 회전축 사이에 설치되어 누수를 방지할 수 있게 하는 실링장치는 고속으로 회전하는 회전로터와 마찰되며 상기 마찰에 의해 실링장치의 측면에 마찰열이 발생되어 고무로 이루어진 실링장치를 빠르게 경화시키면서 누수가 발생하게 되는 것을 방지하도록 한 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 모터와 같은 구동수단의 동력을 전달받아 기동하여 유체를 이송하는 기기로, 밀폐되지 않은 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 비용적펌프와, 밀폐된 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 용적형 펌프로 구별된다.

비용적형 펌프는 토출량이 증가함에 따라 토출압을 감소하는 것으로, 그 기구및 구조에 따라 원심펌프, 샤류펌프, 축류펌프 등이 있다. 그리고 용적형 펌프는 토출량이 부하압력에 관계업이 대략 일정한 것으로, 피스톤 펌프, 플러저펌프, 기어펌프, 나서펌프, 베인펌프 등이 있다.

상기 용적형 펌프는 흡입밸브와 송출밸브를 장치한 일정한 체적을 가진 실린더 내를 피스톤, 플렌저 또는 버킷 등의 왕복 직선운도에 대하여 실린더 내를 진공으로 만들어 액체를 흡입하고 이에 용적의 이동 변화를 통하여 소요의 압력을 가함으로써 액체에 정압력에너지를 공급하여 송수하는 펌프이다.

상기 회전식 용적펌프는 케이싱 안에서 특수한 형태의 로터를 회전시키는 것으로 기어펌프, 베인펌프, 나사펌프가 주종을 이룬다. 기어펌프는 기어가 용기 안에서 서로 맞물려 회전하면서 톱니와 케이싱벽 사이의 액체를 흡입관에서 배출관으로 보낸다.

이와 같은 종래의 회전식 용적펌프는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 본원 출원인 출원한 대한민국 특허등록 제552597호 회전식 용적형 펌프는 체결홈이 구비되고 내측으로는 유입공간부를 형성하며 중앙으로는 유입구를 형성한 제1커버부재와 상기 제1커버부재의 체결홈에 핀 또는 볼트에 의해 체결되는 결합부재를 형성하고 상하부에 각각 분기유입공을 구비하며 내측 격벽의 내측으로는 회전축의 끝단이 삽입되는 공간부를 형성한 보조커버와 주로터와 보조로터가 설치되는 로터설치홈의 상하부의 좌우측에는 각각 분기유입공과 분기유출공을 형성하고 로터설치홈 의 외측으로는 O-링 삽입홈을 형성한 본체부재와 상기 회전축이 끼워져 설치되는 축공을 다수 형성하며, 축공에는 베어링이 설치되고 내측으로는 동력전달수단이 설치되는공간부가 형성된 제2커버부재와 상기 주로터와 보조로터가 고정 설치되는 회전축에 동력을 전달하기 위한 메인샤프트에 끼워져 설치되는 제1기어부재와 치합되면서 회전축에 설치된 제2기어부재 및 제3기어부재로 이루어진 동력전달수단과 본체부재의 중앙에서 회전하는 축에 고정 설치되는 몸체의 외주면에는 탄성재로 코팅된 분할돌기와 그 사이에 형성된 요홈으로 구성되고 분할돌기에는 누설방지 미소돌기가 일정간격으로 다수 형성되어 이루어진 주로터 및 보조로터와; 상기 회전축이 관통하는 본체부재와의 사이에 서포트 금구가 고무재 립에 매립 설치되고 상기 고무재 립에는 원통 형상의 연신부가 구비된 실링부재와 상기 실링부재와 접촉하여 압력유체를 유입구로 배출시키는 간격유지부재와 상기 실링부재 및 간격유지부재의 탈거를 방지하는 금속성재질로 회전축이 관통하는 관통공을 형성한 플레이트가 순차적으로 결합되어 이루어진 실링수단과 상기 주로터와 보조로터의 회전축에 설치되어 동력을 전달하는 기어부재의 치합부를 감싸도록 하우징에 고정 설치하는 통공을 형성하고 저면에 유체가이드부를 형성한 몸체의 양측에 일체로 날개부를 구비하며 일측의 날개부에는 유체가이드부의 중심과 일치하는 유체토출공을 형성한 오일펌핑수단과 상기 본체부재의 삽입홈에 나사결합되는 조절기와 소정 압력일 때 압력에 의해 작동하는 작동자 및 상기 조절기와 작동자 사이에 탄설된 스프링으로 이루어진 압력유지수단을 포함하여 이루어진 구조이다.

이와 같은 회전용적형 펌프의 실링장치(70)는 도 1b에 도시된 바와 같이 메인샤프트(M)과 회전축(53)이 관통하는 본체부재(30)와의 사이에 서포트 금구(71)가 고무재 립(72)에 매립 설치되고 상기 고무재 립(72)에는 원통 형상의 연신부(72-1)가 구비된 실링부재(70a)와 상기 실링부재(70a)와 접촉하여 오일을 외부로 배출시키는 간격유지부재(70b)와 상기 실링부재(70a) 및 간격유지부재(70b)의 탈거를 방지하는 금속성 재질로 회전축(53)이 관통하는 관통공을 형성한 플레이트가 순차적으로 결합되어 이루어진 구조이다.

상기와 같은 구조를 갖는 종래의 실링장치(70)는 고속으로 회전하는 회전로터(61,62)와 마찰되어 있는 구조로 상기한 회전로터(61,62)가 고속회전하면 회전로터(61,62)와 마찰하고 있는 실링장치의 측면에서 마찰에 따른 마모 현상으로 인해 실링부재(70a)의 수명이 단축되며 또한 마찰열에 따른 고온의 열이 발생되어 고무재로 이루어진 실링부재(70a)의 물리적 성질이 변화되면서 상기한 실링부재(70a)가 경화되는 단점으로 인해 누수가 발생되는 커다란 문제점이 있다.

다른 문제점으로는 고온의 마찰열이 발생되며, 상기한 마찰열은 베어링 및 기어박스에 전달되어 수명 단축과 변형을 일으키는 문제가 있으며 더욱이 마찰열에 의해 로터를 형성하고 있는 표면의 고무가 마찰열에 의하여 변형이 일어나면 펌프의 효율이 저하되는 문제가 있고 심할 경우 고무가 마찰열에 의해 찢어져 파손되는 문제로 인해 펌프를 사용할 수 없게 되는 커다란 문제가 있다.

상기한 종래 문제점을 해소하고자 본 출원인은 대한민국 특허등록 제2163224호를 제안한 바 있으며, 상기한 대한민국 특허등록 제2163224호 냉각 기능을 갖는 로터는 로터와 점촉하고 있으면서 바깥 쪽에 설치되어 있는 사이드플레이트와의 사이에 발생되는 마찰열을 냉각시키는 구조로 안쪽 방향에 설치된 실링부재(70c) 또는 실링장치(70)와의 마찰열은 냉각시킬 수 없는 단점이 있다.

대한민국 특허등록 제238880호

상기와 같은 종래 문제점을 해소하고자 안출한 본 발명의 목적은

첫째, 펌프의 케이스와 회전축 사이에 설치되어 누수를 방지할 수 있게 하는 실링장치는 고속으로 회전하는 회전로터와 마찰되며 상기 마찰에 의해 실링장치의 측면에 마찰열이 발생되어 고무로 이루어진 실링장치를 빠르게 경화시켜 누수가 발생하게 되는 것을 방지하며,

둘째, 고온의 마찰열이 발생되며, 상기한 마찰열은 베어링 및 기어박스에 전달되어 수명 단축과 변형을 일으키는 문제가 있으며 더욱이 마찰열에 의해 로터를 형성하고 있는 표면의 고무가 마찰열에 의하여 변형이 일어나면 펌프의 효율이 저하되는 문제가 있고 심할 경우 고무가 마찰열에 의해 찢어져 파손되는 문제로 인해 펌프를 사용할 수 없게 되는 커다란 문제가 있는 것을 예방할 수 있는 이점과,

셋째, 회전로터의 안쪽 방향, 즉 회전축 방향에 설치된 실링부재 또는 실링장치와의 마찰열을 냉각시킬 수 없는 단점이 있으나 본 발명에서는 실링장치도 냉각할 수 있도록 챔버를 형성시켰으며 상기 로브 쪽 저장공간과 챔버로 유입된 물(냉각수)은 회전축 쪽으로 배출시키는 냉각수의 교환이 가능하도록 한 이점이 있는 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적은 몸체의 양단으로 회전축을 형성하고 상기 몸체에 일체로 로브가 일정한 간격으로 형성되며 상기 로브에는 탄성재가 피복되어 형성된 코팅층을 형성하여 이루어지되 몸체 측면의 코팅층에는 공급 및 배출되는 유체를 일시 저장하는 저장공간을 형성하고 상기 저장공간은 분할벽에 의해 2개로 분할 형성되며, 상기 2개로 분할 형성된 각 저장공간과 연결되는 연결유로를 형성하며 상기 연결유로는 실링장치를 냉각하는 챔버에 연결되며, 상기 챔버에 냉각수를 유입하고 유입된 냉각수를 배출하는 멀티유로가 더 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터에 의하여 달성된다.

상기 챔버에는 유입된 물을 회전축 쪽으로 배출시키는 배출공을 더 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터에 의하여 달성된다.

상기 챔버에는 유입된 물을 회전축 쪽으로 배출시키는 배출공이 형성된 날개부와 배출공이 미 형성된 날개부이 반복적으로 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터에 의하여 달성된다.

삭제

이와 같은 본 발명은 펌프의 케이스와 회전축 사이에 설치되어 누수를 방지할 수 있게 하는 실링장치는 고속으로 회전하는 회전로터와 마찰되며 상기 마찰에 의해 실링장치의 측면에 마찰열이 발생되어 고무로 이루어진 실링장치를 빠르게 경화시키면서 누수가 발생하게 되는 것을 방지하도록 하여 펌프의 원활한 작동과 수명을 연장하는데 그 효과가 있다.

도 1a는 종래 실링장치의 설치구조를 보여주 단며 예시도
도 1b는 종래 회전로터에 설치된 실링장치의 구조를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터가 설치된 회전 용적형 펌프의 구조를 보여주는 설치상태도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터의 전체 구조를 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터의 냉각 구조를 보여주는 측면도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 회전로터의 작동을 보요주는 작동 예시도.

첨부도면 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터가 설치된 회전 용적형 펌프의 구조를 보여주는 설치상태도이고 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터의 전체 구조를 보여주는 사시도로써 이에 따른 본 발명의 회전 용적형 펌프는 흡입구와 토출구가 구비된 펌프케이스(10) 내부에는 유체를 이송시키는 한쌍의 회전로터(20)가 설치되며, 상기 회전로터(20)의 회전축(80)에는 베어링(30)이 축설되며 베어링(30)이 설치되는 회전축(80)에는 축공이 구비된 사이드플레이트(40)가 끼워져 설치된 구조이다.

상기와 같은 구조의 펌프에 있어서 회전축(80)을 지지하는 베어링(30)을 회전로터(20) 쪽으로 가압하여 펌프케이스(10)와 회전로터(20)의 접촉을 방지하면서 회전로터(20)의 위치를 잡아주는 사이드플레이트(40)를 로터(20)와 밀착되게 조절하는 압력조절부재(50)가 설치될 수 있도록 펌프케이스(10)에는 결합나선부가 구비된다.

상기 압력조절부재(50)는 펌프케이스(10) 내부에 나사 결합 설치되는 플레이트판형이 있다. 상기 플레이트판형의 구조는 케이스에 구비된 나선부와 결합되어 수평 이동되는 구조로 설치된다.

삭제

한편 본 발명인 회전로터(20)의 구조는 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전로터(20)는 펌프케이스(10) 내부에 설치되어 회전하며 치차형태의 날개부(21)가 구비된 몸체(22)의 측면에 O-링과 같이 기밀을 유지하는 압착부(23)가 돌출 형성되어 이루어진 구조이다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 측면에는 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(22)의 양단으로 회전축(53)을 형성하고 상기 몸체(22)에 일체로 로브가 일정한 간격으로 형성되며 상기 로브에는 탄성재가 피복되어 형성된 코팅층을 형성하여 이루어지되 몸체(22) 측면의 코팅층에는 공급 및 배출되는 유체를 일시 저장하는 저장공간(24)을 형성하고 상기 저장공간(24)은 분할벽(24-1)에 의해 2개로 분할 형성되며, 상기 2개로 분할 형성된 각 저장공간(24)과 연결되는 연결유로(25)를 형성하며 상기 연결유로(25)는 실링장치를 냉각하는 챔버(26)에 연결되어 이루어지되 상기 챔버(26)에 냉각수를 유입하고 유입된 냉각수를 배출하는 멀티유로(27)이 더 형성되어 이루어진 특징이 있다.

한편 상기 챔버(26)에는 유입된 물을 회전축(53) 쪽으로 배출시키는 배출공(28)을 더 형성하여 이루어진 구조이며, 바람직하게는 상기 챔버(26)에는 유입된 물을 회전축 쪽으로 배출시키는 배출공(28)이 형성된 날개부(21)와 배출공(28)이 미 형성된 날개부(21)가 반복적으로 형성하여 이루어진 것에 그 특징이 있다. 상기 치차형태의 날개부(21)에 구비된 저장공간(24)은 사이드플레이트를 냉각시키는 기능이 있고 챔버(26)는 실링장치를 냉각시키는 기능을 갖는다.

또한 저압 상태에서 저장공간(24)과 챔버(26)로 물(냉각수)의 유입이 용이하며 또한 회전로터가 180°회전되어 고압상태가 되면 저장공간(24)과 챔버(26)로 유입된 물(냉각수)가 반대로 용이하게 배출될 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작동은 첨부도면 도 3에 도시된 펌프를 조립 생산시 펌프케이스(10) 내부에 나사 결합되는 압력조절부재(50)는 분해하여 부품의 수리 및 교환시에나 조절 가능하고 펌프의 조립 후 펌프의 구동시 및 사용하기 전 펌프의 케이스 외부에 결합되어 있는 압력조절부재(50)를 이용하여 사이드플레이트(40)와 회전로터(20)의 간격을 조절한다.

상기 외부에 노출되게 결합된 압력조절부재(50)를 회전시키면 가압부가 펌프케이스(10)의 내부에 형성되어 있는 나선부를 따라 이동되면서 베어링(30)을 회전로터(20) 쪽으로 가압하게 된다.

상기 베어링(30)이 가압부(52)에 의해 펌프케이스(10) 내부로 밀리면 베어링(30)과 접촉하고 있는 안쪽에 설치된 실링장치(70)도 밀리면서 로터(20)와 밀착시키게 가압하게 된다.

상기와 같이 간격 조절이 완료되면 회전력을 전달하여 회전로터(20)를 회전시키면 회전축(80)이 일체로 회전로터(20)와 회전축(80)이 함께 회전하게 된다.

이 때 회전로터(20)의 측면과 사이드플레이트(40)와 실링장치(70)에 마찰이 발생하게 되며 종래에는 사이드플레이트가 단순하게 금속판으로만 형성되어 회전로터(20)가 마모되었으나 본 발명에서는 사이드플레이트(40)와의 마찰열을 방지하기 위해 저장공간(24)에 물이 채워져 냉각이 이루어진다.

한편 상기 저장공간(24)과 연결유로(25)에 의해 연결 구성된 챔버(26)에도 물이 채워지게 되는데 상기 저장공간(24)과 챔버(26)에 유입된 물(냉각수)은 회전로터(20)가 180°회전하게 되면 고압 영역으로 이동되기 때문에 내측에 유입된 물은 용이하게 배출되게 된다.

상기 챔버(26)로 유입된 물은 실링장치(70)를 냉각시킨 후 배출공(28)을 통해 회전축(53) 쪽으로 배출시키게 되는데 상기 배출공(28)에 의해 유입된 냉각수의 배출방향을 회전축(53) 쪽으로 배출시키는 이유는 냉각수 교체를 빠르게 진행할 수 있기 때문이다.

또한 상기 배출공(28)은 사이드플레이트 밀폐로 인해 실링부재(70) 쪽으로 냉각수가 들어가지 못하고 회전축과의 마찰에 의해 고온화된 실링부재(70)를 냉각시키기 위하여 펌프를 통해 배출되는 물의 일부를 냉각수로 사용하여 고온화된 실링부재(70)를 냉각시키고자 상기 실링부재(70) 쪽으로 냉각수를 이동시키는 유로공이다.

압력 변화에 대하여 설명하면 파란색 부분이 저압부분으로 날개부(21)와 날개부(21)가 치합되는 부분은 빨간색 부분과 같이 압력이 상승하게 되면서 치합에 의해 압력 상승에서 회전하는 각도에 따라서 조금씩 주황-노랑으로 채색되는 것과 같이 압력이 저하된다.

한편 회전 로터(20)는 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 상기 펌프케이스(10) 내부에 설치되어 회전하며 치차형태의 날개부(21)가 구비된 몸체(22)의 측면에 O-링과 같이 기밀을 유지하는 분할벽(24-1)은 측면의 표면보다 돌출된 이유는 사이드플레이트(40)와의 간격을 조절하기 위함이며 사이드플레이트(40)와의 사이로 발생되는 누수를 1차로 방지하기 위함이다.

상기 챔버(26)에는 유입된 물을 배출공(28)을 더 형성하여 이루어진 구조이며, 바람직하게는 상기 챔버(26)에는 유입된 물을 회전축 쪽으로 배출시키는 배출공(28)이 형성된 날개부(21)와 배출공(28)이 미 형성된 날개부(21)이 반복적으로 형성하여 이루어진 것에 그 특징이 있다. 상기 치차형태의 날개부(21)에 구비된 저장공간(24)은 사이드플레이트를 냉각시키는 기능이 있고 챔버(26)는 실링장치를 냉각시키는 기능을 갖는다.

이와 같은 본 발명은 펌프의 케이스와 회전축 사이에 설치되어 누수를 방지할 수 있게 하는 실링장치는 고속으로 회전하는 회전로터와 마찰되며 상기 마찰에 의해 실링장치의 측면에 마찰열이 발생되어 고무로 이루어진 실링장치를 빠르게 경화시켜 누수가 발생하게 되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

더불어 본 발명은 회전로터의 안쪽 방향, 즉 회전축 방향에 설치된 실링부재 또는 실링장치와의 마찰열이 발생하는 경우, 본 발명에서는 실링장치도 냉각할 수 있도록 챔버를 형성시켰으며 상기 로브 쪽 저장공간과 챔버로 유입된 물(냉각수)은 회전축 쪽으로 배출시키는 냉각수의 교환이 가능하도록 한 이점이 있는 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 몸체의 양단으로 회전축을 형성하고 상기 몸체에 일체로 로브가 일정한 간격으로 형성되며 상기 로브에는 탄성재가 피복되어 형성된 코팅층을 형성하여 이루어지되 몸체 측면의 코팅층에는 공급 및 배출되는 유체를 일시 저장하는 저장공간을 형성하고 상기 저장공간은 분할벽에 의해 2개로 분할 형성되며,
   상기 2개로 분할 형성된 각 저장공간과 연결되는 연결유로를 형성하며 상기 연결유로는 실링장치를 냉각하는 챔버에 연결되며, 상기 챔버에 냉각수를 유입하고 유입된 냉각수를 배출하는 멀티유로가 더 형성되어 이루어진 것이며,
   상기 챔버에는 유입된 물을 회전축 쪽으로 배출시키는 배출공이 형성된 날개부와 배출공이 미 형성된 날개부가 반복적으로 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 챔버에는 유입된 물을 회전축 쪽으로 배출시키는 배출공을 더 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실링장치의 냉각 효과를 갖는 회전로터.
   
   
   
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