KR200181642Y1 - 자이로 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 외부의 원동기에 연결된 편심축의 회전운동에 의하여 기울림 원판을 지그재그 상으로 파형상의 운동이 이루어지도록 함으로써 높은 효율의 압축유체를 얻을 수 있는 펌프에서, 상기 기울림원판과 기밀하게 접촉되는 좌,우 본체 및 중앙본체를 각각 분리 형성하여 초경합금의 재질로 함으로써 펌프의 수명을 연장시키도록 된 것으로, 그 구성은 흡입구와 배출구를 구비한 좌,우 본체와 중앙본체를 유체내실이 형성되도록 결합하고, 상기 중앙본체는 내면이 호면으로 형성된 라이너를 끼우고, 상기 유체내실에는 격판이 끼워지며, 지지접동구를 형성한 기울림원판을 설치하며, 상기 기울림원판에 형성된 축공에는 일정각도로 기울어지도록 편심축을 결합하여 구성된 펌프에 있어서, 상기 좌,우 본체는 각각 내측 좌,우 본체와 외측 좌,우 본체로 구분하고 상기 내측 좌,우 본체의 내경에는 결합링과 밀착링을 각각 끼워서 결합하며, 상기 기울림원판에 형성된 지지접동구는 좌측 지지접동구와 우측 지지접동구로 분리 구성하는 한편, 상기 기울림원판에 끼워지는 캡의 외부에 보호캡을 더 설치하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

자이로 펌프{The Gyro-pump}

본 고안은 자이로 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 외부의 원동기에 연결된 편심축의 회전운동에 의하여 기울림원판을 지그재그 상으로 파형상의 운동이 이루어지도록 함으로써 높은 효율의 압축유체를 얻을 수 있는 펌프에 있어서, 상기 기울림원판과 기밀하게 접촉되는 좌,우 본체 및 중앙본체를 각각 분리 형성하여 초경합금의 재질로 함으로써 펌프의 수명을 연장시킨 자이로 펌프에 관한 것이다.

종래의 회전운동체에 다수개의 날개를 끼워 회전하도록 구성된 진공 펌프는 1∼3㎏/㎠ 정도에 사용토록 되어 있으며, 1회전 당 각 날개의 마찰거리가 커서 마찰열과 마모현상 및 접점의 파손으로 고속 운전이 불가능하였으며, 기계의 수명이 짧은 단점이 있었다.

또한, 크랭크와 피스톤으로 조합된 피스톤식 펌프의 경우는 3㎏/㎠ 이상의 압력이 필요한 곳에 사용토록 된 것으로, 실린더 내의 피스톤 극한점의 유체체적이 압력에 비례하여 체적이 축소하였다가 피스톤이 하강하여 유체를 흡입할 때 체적이 팽창하여 실린더 내부를 채우고 남는 공간에 외부의 유체를 흡입할 수 있게 되어 펌프가 압축할 수 있는 최대압력은 압축비 만큼의 압력을 얻을 수 있게 되며, 상기의 최대 압력인 경우 배출할 수 있는 유체량은 '0'이 되어 필요한 일을 할 수 있는 압축 유체에너지로 바꿀수가 없이 펌프를 구동하는 원동기에는 과부하가 걸리게 되는데, 이대의 효율은 '0'이 되는 문제점이 있었다.

즉, 실린더 내에 잔유하는 유체량은 압력에 비례 증가하여 잔유하게 되며, 압축비와 같은 압력에서는 '1'이 되어 외부의 유체를 실린더 내부에 흡입할 수 없게 되므로 효율은 '0'이 되며, 배출압력을 '0'에서 최대치인 '1'까지 증가시키면, 효율은 '1'에서 '0'까지 임으로 전체효울은 약1/2 이하이며, 사용압력 만큼의 잔유 유체량이 남아 이에 의한 손실을 가져오게 되는데, 토출하는 압축유체가 피스톤이 상승할 때만 나오게 되며, 나오는 시간은 크랭크 축 회전각이 180°-(마이너스) 사용 압력까지 압력을 올리는데 가해지는 회전각 미만이므로 토출 유체의 맥동 현상을 감소시키려면 사용압력에 비례하여 다수의 기통수를 필요로 하며, 안정된 유체를 후속 기계에 공급하기 위해 유체저장 탱크를 별도로 필요로 하고, 이때 잔유 유체가 환기되지 않음으로 인하여 펌프의 열이 계속 증가하여 파손의 원인이 되며, 복잡한 구조로 이루어져 기계의 부피가 커지는 단점이 있으며, 기계의 손실이 크고, 소음이 많이 발생하는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 제결함을 감안하여 지그재그상으로 파상운동을 하는 기울림원판의 동작에 의하여 유체의 압축이 연속적으로 이루어질 수 있는 회전파형 운동식 펌프가 본 출원인에 의해 대한민국 특허공보 공고번호 제90-8015호(공고일자: 서기 1990년 10월 29일)에서 개시된 바 있다.

상기한 종래의 회전파형 운동식 펌프는, 도 1과 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 유체를 흡입하는 흡입구(1)와 흡입된 유체를 압축하여 배출하는 배출구(2)를 구비하고, 원뿔면(6)(6')이 내향으로 돌출 형성되어 그 중앙에 호면(7)(7')의 접동공(8)(8')이 형성된 좌,우 본체(3)(4)와 중앙본체(5)를 유체내실(9)이 형성되도록 결합하며, 상기 좌,우 본체(3)(4)의 원뿔면(6)(6')에는 격판 삽입호형홈(6a)(6a')을 형성하고, 상기 중앙본체(5)의 중공부(10)에는 내면이 호면(11)으로 형성된 라이너(12)를 결합하며, 여기에 흡입구(1)와 배출구(2)에 대응하는 홀(1')(2')이 형성된 격판(13)이 끼워지는 지지접동구(14)를 갖는 기울림원판(15)을 삽입하고, 상기 지지접동구(14)에 형성된 축공(14a)에는 일정각도로 기울어 진 편심축(17)을 결합하여서 이루어진 것이다.

상기에 있어서, 편심축(17)은 회전축(16)에 일체로 형성되어 있는 것으로. 도면 중 미설명 부호 1'는 유체유입구, 2'는 유체배출구이며, 15a는 캡(21)이 회동 자유롭게 끼워지는 캡홈, 21a는 캡(21)에 형성된 격판유설홈을 도시한 것으로, 상기 상기 유체유입구(1')와 흡입구(1)의 연결 및 유체배출구(2')와 배출구(2)의 연결은 상기 격판(13)에 형성된 홀(1')(2')에 의해 연결된다.

이와 같은 종래의 회전파형 운동식 펌프는, 본체(3)(4) 내의 원뿔면(6)(6')에 항상 대향으로 접동하도록 기울림원판(15)을 일정각도로 기울어진 편심축(17)으로 설치하여 회전축(16)이 '1'회전함에 따라 기울림원판(15)은 회전을 하지 않고, 기울림원판(15)의 기울기가 파형으로 운동하면서 작동하도록 하여 유체를 흡입과 동시에 배출토록 한 것이다.

상기와 같이 기울림원판(15)의 기울기만을 변동시키는 파상운동으로 유체를 흡입하여 압축한 후, 배출하는 작용을 도 3a 내지 도 3b에 의해 설명하면, 먼저 도 3a는 기울림원판(15)의 상측부가 우 본체(4)의 상층부 원뿔면(6')의 배출구(2) 부위로 밀접한 상태이고, 이때 기울림원판(15)의 180°반대쪽의 기울기원판(15)의 양면은 좌 본체(3)의 배출구(2)의 180°반대 부위와 대향하여 밀접한 상태를 도시한 것으로, 흡입구(1)로부터 흡입되어 있던 유체를 기울림원판(15)의 원판면과 좌,우 본체(3)(4)의 원뿔면(6)(6')과의 밀접한 상태로 이동하므로 유체내실(9)의 유체를 압축하는 상태이므로 격판(13) 측면에 형성된 홀(1')(2')을 거쳐 배출구로 압축유체가 배출하는 상태이다.

이와 같은 상태에서 계속되는 회전에 의하여 회전축(16)과 회전하는 편심축(17)이 지지접동구(14)를 좌,우 본체(3)(4) 내면의 호면(7)(7')을 밀접하게 접한 상태에서 지그재그 상으로 피상 이동하는 상태이므로, 기울림원판(15)은 도 3b의 상태를 거쳐 도 3c의 상태로 이동하게 되는데, 이때 흡입구(1)에 접근하여 있던 기울림원판(15)의 상층부가 흡입구(2)에 멀리 이격되어져 흡입구(1) 후방측의 공간체적이 증대됨에 따라 일어나는 압력 저하 현상으로 흡입구(1)로부터 격판(13) 측면에 형성된 홀(1')을 통하여 유체가 흡입되어 유체내실(9)을 메우게 되며, 이때 흡입구(1)와 배출구(2) 사이의 격판(13)과 기울림원판(15)의 중심과 기울림원판(15) 면에 본체(3)(4)의 원뿔면(6)(6')과의 밀접한 부분을 기준으로 흡입실과 배출실측으로 나뉘어지며, 기울림원판(15) 면과 원뿔면(6)(6')과 접한면이 이동함으로 배출구(2) 쪽은 격판(13)을 기준으로 밀접한 부분이 흡입구(1) 쪽에서 배출구(2) 쪽으로 이동하므로 배출구(2) 쪽의 유체내실(9)은 체적감소 현상에 의해 유체내실(9)에 있는 유체를 배출하게 된다.

그리고, 회전축(16)에 있어서, 상기 회전축(16)이 180°회전한 상태에서는 기울림원판(15)에 결합된 격판(13)의 선단에서 대향 끝단까지 이동한 상태로 기울림원판(15)의 기울기만 변동하는 파상동작으로 흡입측과 배출측의 공간체적을 증감시켜서 유체를 흡입, 압축하여 배출하게 된다.

또한, 회전축(16)이 270°회전하게 되면, 기울림원판(15)의 상부측이 흡입구(1) 쪽에서 배출구(2)로 이동하게 되므로, 앞서 흡입되어 있던 유체가 배출구(2)로 배출되는 것이며, 회전축(16)이 360°회전하게 되었을 때에는 기울림원판(15)이 원위치되게 되는 것으로, 회전축(16)의 회전에 따라 기울림원판(15)은 격판(13) 상을 좌우로 이동하는 파상기울림 작동을 연속적으로 반복하면서 압축유체를 배출하는데 기울림원판(15)의 양측이 같은 작용을 계속하게 되는 것이다.

따라서, 상기한 종래의 회전파형 운동식 펌프는, 기와 같은 동작에 의해 유체를 압축하고, 배출할 때 소음의 발생과 배출유체의 맥동을 배제할 수 있는 것이며, 기울림원판(15)의 기울기 변화작동으로 유체를 흡입, 배출함으로서 고속은 물론 저속으로 사용할 수 있고, 작은 기계로서 많은 유체를 배출할 수 있으며, 배출유체의 맥동현상 방지와 저온, 저잡음으로 운전하게 됨으로써 종래의 펌프에 비해 많은 효율을 증대시킬 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 회전파형 운동식 펌프는 상기 기울림원판(15)의 기울기 변화 작동시에 기밀하게 밀착 작동되는 부분이 장시간 사용하게 되면 마모가 발생되고, 이로 인하여 수명이 단축되는 단점이 있었다.

본 고안의 목적은 이와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 기울림원판의 기울기 변화 작동시에 기밀하게 밀착 작동되는 부분, 즉 기울림원판에 형성되는 지지접동구와 좌,우 본체 및 중앙본체에 의해 형성되는 유체내실의 내면을 초경합금의 재질로 분리 구성하여 장시간 사용시에도 마모되지 않도록 함으로써, 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 자이로 펌프를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 회전파형 운동식 펌프의 구성을 나타낸 분리 사시도이다.

도 2a는 도 1의 결합 상태를 나타낸 종단면도이다.

도 2b는 도 2a의 A-A선 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c는 도 2a의 B-B선 단면도로서, 기울림원판의 작동상태를 설명하기 위한 작동도이다.

도 4는 본 고안의 실시예에 의한 자이로 펌프의 분리 상태를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 고안의 실시예에 의한 자이로 펌프의 결합 상태를 나타낸 단면도이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 - 흡입구 2 - 배출구

3,4 - 좌,우 본체 3',4' - 내측 좌,우 본체

3',4' - 외측 좌,우 본체 3a,4a - 결합링

3b,4b -밀착링 5 - 중앙본체

9 - 유체내실 12 - 라이너

13 - 격판 14 - 지지접동구

14',14' - 좌,우측 지지접동구 15 - 기울림원판

17 - 편심축 22 - 보호캡

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 실시예에 의한 자이로 펌프의 구성은, 흡입구(1)와 배출구(2)를 구비한 좌,우 본체(3)(4)와 중앙본체(5)를 유체내실(9)이 형성되도록 결합하고, 상기 중앙본체(5)에는 내면이 호면(11)으로 형성된 라이너(12)를 끼우고, 상기 유체내실(9)에는 격판(13)이 끼워지며, 지지접동구(14)를 형성한 기울림원판(15)을 설치하며, 상기 기울림원판(15)에 형성된 축공(14a)에는 일정각도로 기울어지도록 편심축(17)을 결합하여서 된 펌프에 있어서, 상기 좌,우 본체(3)(4)는 각각 내측 좌,우 본체(3')(4')와 외측 좌,우 본체(3')(4')로 구분하고, 상기 내측 좌,우 본체(3')(4')의 내경에는 결합링(3a)(4a)과 밀착링(3b)(4b)을 각각 끼워서 결합하며, 상기 기울림원판(15)에 형성된 지지접동구(14)는 좌측 지지접동구(14')와 우측 지지접동구(14')로 분리 구성하는 한편, 상기 기울림원판(15)에 끼워지는 캡(21)의 외부에 보호캡(22)을 더 설치하여서 된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기울림원판(15)의 기울기 변화 작동시에 기밀하게 밀착 작동되는 결합링(3a)(4a), 좌측 지지접동구(14'), 우측 지지접동구(14'), 라이닝(12) 및 보호캡(22)은 초경합금의 재질로 이루어진 특수강이다.

또한, 상기 유체내실(9)을 형성하기 위한 좌,우 본체(3)(4)에 끼워지는 결합링(3a)(4a) 및 중앙본체(5)에 끼워지는 라이닝(12) 등의 결합에 있어서는, 상기 유체내실(9)의 기밀이 계속 유지 가능하도록 함은 당연하다.

상기한 구성에 의한 본 고안의 실시예에 따른 자이로 펌프의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

외부의 원동기로부터 회전축(16)이 회전하게 되면, 상기 회전축(16)에 결합된 편심축(17)이 회전하게 되고, 이 편심축(17)에 결합된 기울림원판(15)은 회전 변동에 따라 슬라이딩되면서 회전운동을 하지 않고, 유체내실(9)에서 지그재그 상으로 파상운동만을 하게 되는 것이며, 기울림원판(15)은 흡입구(1)와 배출구(2) 사이에 설치된 격판(13)을 따라 왕복작용을 하게 된다.

상기에서, 기울림원판(15)의 파상운동시에는 상기 기울림원판(15)의 좌우에 결합된 좌측 지지접동구(14')와 우측 지지접동구(14')의 외면, 내측 좌,우 본체(3')(4')에 결합된 결합링(3a)(4a)의 내면, 그리고, 상기 라이너(12)의 호면(11)이 서로 기밀하게 밀착 작동되므로, 이러한 부분을 초경합금의 특수강으로 제작하게 되면, 그 수명이 연장됨은 물론이고, 상기 부품(결합링, 좌우측 지지접동구, 라이너 등)만을 별도로 교체 사용이 가능함으로써 펌프 전체를 교체하지 않아도 되므로 매우 경제적이다.

상기한 기울림원판(15)의 기울기만을 변동시키는 파상운동으로 유체를 흡입하여 배출하는 작용은, 상기 종래 기술에서 언급한 바와 동일하다.(본 출원인에 의해 개시된 대한민국 특허공보 공고번호 제90-8015호 참조)

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 실시예에 의하면, 회전축의 회전력을 편심축에 의하여 기울림원판이 좌우로 파상운동을 하면서 유체를 흡입, 압축, 배출하도록 된 자이로 펌프에서 유체내실의 내면과, 이 유체내실의 내면에 밀착 작동되는 기울림원판의 지지접동구를 각각 초경합금의 재질로 분리 구성하여 장시간 사용시에도 마모되지 않도록 함으로써 수명을 연장시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 흡입구(1)와 배출구(2)를 구비한 좌,우 본체(3)(4)와 중앙본체(5)를 유체내실(9)이 형성되도록 결합하고, 상기 중앙본체(5)에는 내면이 호면(11)으로 형성된 라이너(12)를 끼우고, 상기 유체내실(9)에는 격판(13)이 끼워지며, 지지접동구(14)를 형성한 기울림원판(15)을 설치하며, 상기 기울림원판(15)에 형성된 축공(14a)에는 일정각도로 기울어지도록 편심축(17)을 결합하여 구성된 펌프에 있어서,

   상기 좌,우 본체(3)(4)는 각각 내측 좌,우 본체(3')(4')와 외측 좌,우 본체(3')(4')로 구분하고, 상기 내측 좌,우 본체(3')(4')의 내경에는 결합링(3a)(4a)과 밀착링(3b)(4b)을 각각 끼워서 결합하며, 상기 기울림원판(15)에 형성된 지지접동구(14)는 좌측 지지접동구(14')와 우측 지지접동구(14')로 분리 구성하는 한편, 상기 기울림원판(15)에 끼워지는 캡(21)의 외부에 보호캡(22)을 더 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자이로 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 결합링(3a)(4a), 좌측 지지접동구(14'), 우측 지지접동구(14'), 라이닝(12) 및 보호캡(22)은 초경합금의 재질로 이루어진 특수강인 것을 특징으로 하는 자이로 펌프.