KR20000042630A - 헬리컬 블레이드형 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헬리컬 블레이드형 펌프에 관한 것으로, 종래의 나사펌프에서는 로우터가 스테이터에 치합되어 회전하게 되므로 상기 로우터와 스테이터의 접촉면이 마모되어 수명이 짧아짐과 아울러 나사산의 측면으로 유체의 누설이 많아져 용적효율이 저하되는 한편, 베인펌프에서는 각 베인의 외측면이 케이싱 또는 캠링의 내주면에 그 베인의 미끄럼방향에 대해 수직방향으로 길게 면접촉 또는 선접촉을 하게 되어 마찰손실이 증가하게 되고 다수개의 베인을 로우터에 개별 조립하여야 하므로 조립공정이 복잡하게 되는 문제점이 있었던 바, 본 발명에서의 헬리컬 블레이드형 펌프는 흡입 및 토출구를 갖는 케이싱의 내부에 편심회전하는 로우터를 설치하고, 그 로우터의 외주면에 끼워져 회전시 돌출되면서 케이싱의 내주면에 접촉되는 헬리컬 블레이드를 일괄 장착하여 구성함으로써, 상기 로우터 및 그 로우터를 지지하는 각 베어링의 수명을 연장시킬 수 있고 용적효율을 향상시키며 동작시 마찰손실을 저감시키고 조립될 부품수를 줄여 조립공정을 단순하게 할 수 있다.

Description

헬리컬 블레이드형 펌프

본 발명은 펌프에 관한 것으로, 특히 로터의 외주면에 나선형의 헬리컬 블레이드가 장착된 헬리컬 블레이드형 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 전동기 또는 내연기관 등 원동기의 기계적 에너지를 받아 이것을 압력을 가진 유체의 유체 에너지로 바꾸어 그 유체를 수송하는 기계로서, 밀폐되지 않은 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 비용적형(非容積形) 펌프와 밀폐된 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 용적형(容積形) 펌프로 크게 구분된다.

상기 비용적형 펌프는 토출량이 증가함에 따라 토출압은 감소하는 펌프로 그 기구 및 구조에 따라 원심펌프, 사류펌프, 축류펌프 등으로 나뉘어지는 반면, 상기 용적형 펌프는 토출량이 부하압력에 관계없이 대략 일정한 펌프로 기어펌프, 나사펌프, 베인펌프, 피스턴 혹은 플런저펌프 등으로 나뉘어진다.

이 중에서 상기 나사펌프와 베인펌프의 각 일례가 도 1a 및 도 1b에 각각 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 나사펌프(10)는 기어펌프와 유사한 방식으로 도 1a에서와 같이 하나 또는 그 이상의 가늘고 긴 나사형 로우터(11)가 흡입구(12a) 및 토출구(12b)가 구비된 케이싱(12)의 내부에서 회전을 하면서 그 케이싱(12)의 내주면에 설치된 스테이터(13)의 나사산과 상기한 로우터(11)의 나사산 사이에 형성되는 치홈의 용적변화에 의해 유체를 흡입하여 나사골로 돌려 압송 토출시키는 방식인 반면, 상기 베인펌프(20)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 다수개의 베인(21a)이 낱개로 끼워진 로우터(21)가 전술한 바와 같이 흡입구(22a) 및 토출구(22b)가 구비된 케이싱(22)의 중심에서 회전하거나 또는 편심회전을 할 때에 상기한 각 베인(21a)이 원심력에 의해 돌출되면서 흡입된 유체를 밀어내어 토출시키는 방식이다.

도면중 미설명 부호인 4는 구동모터, 7은 캠링이다.

그러나, 상기의 나사펌프(10)에서는 로우터(11)가 스테이터(13)에 치합되어 회전하게 되므로 상기 로우터(11)와 스테이터(13)의 접촉면이 마모되어 수명이 짧아짐과 아울러 나사산의 측면으로 유체의 누설이 많아져 용적효율이 저하되는 한편, 상기의 베인펌프(20)에서는 각 베인(21a)의 외측면이 케이싱(22) 또는 캠링(23)의 내주면에 그 베인(21a)의 미끄럼방향에 대해 수직방향으로 길게 면접촉 또는 선접촉을 하게 되어 마찰손실이 증가하게 되고 다수개의 베인(21a)을 로우터(21)에 개별 조립하여야 하므로 조립공정이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 나사펌프 및 베인펌프가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 나사모터의 로우터 및 스테이터의 마모를 줄여 수명을 연장시킬 수 있고 용적효율을 향상시키며, 상기 베인펌프의 동작시 마찰손실을 저감시키고 조립될 부품수를 줄여 조립공정을 단순하게 하는 헬리컬 블레이드형 펌프를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 나사펌프 및 베인펌프의 각 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 헬리컬 블레이드형 펌프의 일례를 부분 파단하여 보인 사시도.

도 3은 본 발명 헬리컬 블레이드형 펌프의 일례를 보인 종단면도.

도 4는 도 3의 "A - A" 단면도.

도 5는 본 발명 헬리컬 블레이드형 펌프의 변형예를 보인 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 케이싱 110a,110b : 흡,토출구

111 : 케이스 몸통 112,113 : 입구측, 출구측 덮개판

120 : 구동모터 121 : 구동축

130 : 로우터 131 : 지지봉

132: 블레이드 삽입홈 140 : 헬리컬 블레이드

150,190 : 볼베어링 160 : 오일실

170 : 부시베어링 180 : 오링

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입구 및 토출구를 가지는 케이싱과, 그 케이싱의 일측에 설치되어 구동력을 발생시키는 구동모터와, 그 구동모터의 구동축이 편심 결합되어 상기한 구동모터의 구동력을 전달받아 편심 회전을 하는 로우터와, 상기 케이싱의 내주면에 접촉되도록 상기한 로우터의 외주면에 나선형으로 삽입된 헬리컬 블레이드로 구성한 것을 특징으로 헬리컬 블레이드형 펌프가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 헬리컬 블레이드형 펌프를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 헬리컬 블레이드형 펌프의 일례를 부분 파단하여 보인 사시도이고, 도 3은 본 발명 헬리컬 블레이드형 펌프의 일례를 보인 종단면도이며, 도 4는 도 3의 "A - A" 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 헬리컬 블레이드형 펌프는 흡입구(110a) 및 토출구(110b)가 소정 간격을 두고 양측에 형성되는 케이싱(110)과, 그 케이싱(110)의 일측에 설치되어 구동력을 발생시키는 구동모터(120)와, 상기 케이싱(110)내의 흡입구(110a) 및 토출구(110b) 사이에 개재되어 상기한 구동모터(120)의 구동력을 전달받아 편심 회전을 하는 로우터(130)와, 상기 케이싱(110)의 내주면에 접촉되도록 상기한 로우터(130)의 외주면에 유동가능하게 나선형으로 일괄 삽입되어 유체를 유적변화에 따른 압력차를 이용하여 케이싱(110)의 흡입구(110a)에서 토출구(110b)쪽으로 이송시키는 헬리컬 블레이드(140)로 구성된다.

상기 케이싱(110)은 원통상으로 형성되어 상기한 흡입구(110a) 및 토출구(110b)가 양측에 각각 구비되는 케이스 몸통(111)과, 그 케이스 몸통(111)의 양단을 각각 복개하는 입구측 덮개판(112) 및 출구측 덮개판(113)으로 이루어진다.

상기 입구측 덮개판(112)의 편심부에는 관통구(미부호)가 형성되어 상기한 구동모터(120)의 구동축(121)을 반경방향으로 지지하는 볼베어링(150)이 장착되고, 그 볼베어링(150)의 내측에는 상기 케이스 몸통(111)의 내부로 흡입된 유체가 누설되는 것을 방지하는 오일실(160)이 상기한 볼베어링(150)과 동축선상에 장착되며, 상기 출구측 덮개판(113)의 내측면에는 삽입구(미부호)가 편심 형성되어 후술할 로우터(130)의 지지봉(131)을 반경방향으로 지지하는 부시베어링(170)이 상기한 볼베어링(150) 및 오일실(160)과 동축선상에 장착된다.

여기서, 상기 볼베어링(150) 및 오일실(160) 그리고 부시베어링(170)은 후술할 로우터(130)가 케이스 몸통(111)의 중심에 대해 편심 회전하도록 각각 편심되어 장착된다.

상기 로우터(130)는 그 외주면에 헬리컬 블레이드(140)가 끼워져 결합되는 블레이드 삽입홈(132)이 나선형으로 형성되는데, 그 블레이드 삽입홈(132)의 깊이는 헬리컬 블레이드(140)가 완전히 삽입될 수 있도록 그 블레이드(140)의 폭보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 로우터(130)의 일측면에는 전술한 바와 같이 구동모터(120)의 구동축(121)이 편심 결합되는 반면 타측면에는 그 로우터(130)를 반경방향으로 지지하기 위한 지지봉(131)이 돌출 형성되거나 또는 별도로 성형되어 결합된다.

상기 헬리컬 블레이드(140)는 전술한 바와 같이 나선형으로 형성된 로우터(130)의 블레이드 삽입홈(132)에 돌출 가능한 두께로 형성되고, 그 폭은 로우터(130)의 편심량을 감안하여 최대 편심폭보다는 크게 형성되는 것이 바람직하다.

도면중 미설명 부호인 180은 오링이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 헬리컬 블레이드형 펌프는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(120)에 전원이 인각되어 구동축(121)이 회전을 하게 되면, 그 구동모터(120)의 구동축(121)에 편심 결합되는 로우터(130)가 상기 구동력을 전달받아 편심으로 고속회전을 하게 되고, 이 로우터(130)의 편심 회전시 원심력에 의해 상기 헬리컬 블레이드(140)가 돌출 또는 삽입되면서 회전하여 용적변화를 발생시키게 되며, 이 용적변화에 의해 상기 케이싱(110)의 흡입구(110a)와 토출구(110b) 사이에 압력차가 유발되어 유체를 흡입하게 되고, 이 흡입되는 유체는 전술한 압력차에 의해 케이싱(110)의 내주면 및 로우터(130)의 외주면 그리고 헬리컬 블레이드(140)에 의해 이루어지는 치홈을 따라 토출구(110b)쪽으로 이송되어 토출된다.

이때, 상기 케이스 몸통(111)의 양측을 복개하는 입구측 덮개판(112) 및 출구측 덮개판(113)에는 각각 볼베어링(150) 및 부시베어링(170)이 장착되어 구동모터(120)의 구동축(121) 및 로우터(130)의 지지봉(131)을 반경방향으로 지지하여 로우터(130) 및 헬리컬 블레이드(140)가 안정적으로 편심 회전하게 됨과 아울러, 상기 볼베어링(150)의 내측에 통상적인 오일실(160)이 장착되어 흡입구(110a)를 통해 유입된 유체가 입구측 덮개판(112)과 구동축(121) 사이의 틈새로 누설되는 것을 방지하게 된다.

이렇게, 상기 로우터(130)의 편심 회전시 헬리컬 블레이드(140)가 케이싱(110)의 내주면에 접촉되더라도 그 헬리컬 블레이드(140)가 상기한 로우터(130)의 블레이드 삽입홈(132)에서 삽입 또는 돌출되면서 회전을 하게 되어 하중을 완충시키게 되므로, 상기 헬리컬 블레이드(140)의 외주면 및 케이스 몸통(111)의 내주면이 마모되는 것을 방지하게 됨은 물론 각 베어링(150,160)에 가해지는 하중이 감소되게 되는 것이며, 또한 상기 블레이드(140)가 나선형으로 형성되므로 유체의 측면누설이 줄어들어 용적효율이 향상되고, 상기 헬리컬 블레이드(140)가 일체형으로 형성되므로 로우터(130)에 조립시 조립공정이 용이하게 된다.

한편, 본 발명에 의한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 상기 케이스 몸통(111)의 내주면에 헬리컬 블레이드(140)가 직접 접촉하는 것이었으나, 본 변형예에 있어서는 상기 케이스 몸통(111)의 내주면에 헬리컬 블레이드(140)와의 마찰손실을 저감시키기 위하여 별도의 볼베어링(190) 또는 부시베어링(미도시)이 장착된다.

이렇게 하여, 상기 헬리컬 블레이드(140)의 외주면이 미끄럼방향에 대해 사선으로 케이싱(110)의 볼베어링(190)에 접촉하게 되어 마찰손실을 최소한으로 감소시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 헬리컬 블레이드형 펌프는, 흡입 및 토출구를 갖는 케이싱의 내부에 편심회전하는 로우터를 설치하고, 그 로우터의 외주면에 끼워져 회전시 돌출되면서 케이싱의 내주면에 접촉되는 헬리컬 블레이드를 일괄 장착함으로써, 상기 로우터 및 그 로우터를 지지하는 각 베어링의 수명을 연장시킬 수 있고 용적효율을 향상시키며 동작시 마찰손실을 저감시키고 조립될 부품수를 줄여 조립공정을 단순하게 할 수 있다.

Claims (5)

1. 흡입구 및 토출구를 가지는 케이싱과, 그 케이싱의 일측에 설치되어 구동력을 발생시키는 구동모터와, 그 구동모터의 구동축이 편심 결합되어 상기한 구동모터의 구동력을 전달받아 편심 회전을 하는 로우터와, 상기 케이싱의 내주면에 접촉되도록 상기한 로우터의 외주면에 나선형으로 삽입된 헬리컬 블레이드로 구성한 것을 특징으로 헬리컬 블레이드형 펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동축이 관통되는 케이싱의 관통구에는 그 구동축의 반경방향을 지지하는 베어링부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 블레이드형 펌프.
3. 제1항에 있어서, 상기 구동모터의 구동축이 관통하는 케이싱의 관통구에는 그 케이싱 내부의 유체가 구동축과의 틈새를 통해 누설되는 것을 방지하는 실링부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 블레이드형 펌프.
4. 제1항에 있어서, 상기 구동모터의 구동축이 결합된 로우터의 타측면에는 그 구동축과 동축선상에 형성되는 지지봉의 단부가 케이싱에 미끄러져 회전하도록 삽입 결합되어 상기한 로우터를 지지하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 블레이드형 펌프.
5. 제1항에 있어서, 상기 헬리컬 블레이드가 접촉되는 케이싱이 내주면에는 상기한 헬리컬 블레이드와의 마찰손실을 저감시키는 베어링부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 블레이드형 펌프.