KR200239382Y1 - 회전용적형 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유체압축기용 회전용적형 펌프에 관한 것으로, 주로터와 보조로터의 구성과 형상설계를 개선하여 최대한의 유량을 펌핑할 수 있게 하고, 또한 주로터와 보조로터의 구성을 개량하여 케이스와의 사이에서 발생하는 충격을 줄이고 밀폐성을 향상시키는 것이다.

그 구성을 보면, 케이스의 중앙에 주로터가 회전하고 그 주변에 수개의 보조로터가 회전토록 구성되는 회전용적형 펌프에 있어서, 주로터와 보조로터가 1:3의 회전비를 가지면서 주로터가 9개 또는 6개의 분할핀을 가지며, 그에 의한 보조로터가 주로터에 의해 결정되는 기하학적 형상을 가지며, 주로터와 보조로터의 표면을 가공시 최종치수보다 작게 가공하면서 몰딩홈을 가공한 후 탄성재료를 몰딩하여 구성함을 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 고안의 회전용적형 펌프는 높은 양정과 저속 및 고속에서도 우수한 성능을 발휘하는 회전용적형 펌프의 일반적인 효과는 물론이고, 종래보다 더욱 많은 유량과 높은 효율을 얻을 수 있으며, 펌핑작용시의 마찰과 충격을 줄여주어 펌프의 수명을 매우 연장할 수도 있게 되는 등의 효과가 있다.

Description

회전용적형 펌프{A rotation capacity type pump}

본 고안은 소형이면서 많은 유량과 높은 양정에 적합하며, 저속 및 고속에서도 우수한 성능을 발휘하는 유체압축기용 회전용적형 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 기존의 펌프 종류에서 원심펌프는 유량을 크게 할 수는 있지만 양정에 제한을 받아 양정계수가 클 수록 효율이 저하되며, 유량을 크게 할 때는 설계체적이 늘어나 소형 경량으로 하기가 곤란하고 저속에서는 펌프로서의 역할을 제대로 수행할 수 없는 단점이 있다.

또한 기존 회전용적형 펌프의 한 종류인 베인펌프는 큰 양정계수를 얻을 수 있고 저속에서도 펌프로서의 기능을 발휘하지만, 유량이 적고 고속회전시 베인의 왕복운동에 의해서 진동 및 효율 저하 등의 장애가 발생하게 되는 결점이 있다.

따라서 많은 유량, 높은 양정, 저속과 고속회전 및 기타효율의 문제에서 고성능을 발휘할 수 있는 펌프가 필요하게 된다.

이러한 조건을 만족하는 회전용적형 펌프로서, 본 출원인이 선 등록한 특허 제127650호가 있는데, 상기 선 특허는 유량부족에 의한 효율이 낮은 단점이 있고 로터의 회전시 케이스와의 충격 및 밀폐성에서 문제가 발견되었던 바, 본 고안에서는 이러한 선특허를 개량하여 더욱 효율적인 회전용적형 펌프를 제공하려는 것이다.

본 고안은 상기한 제반 문제점들을 감안하여 안출한 것으로, 주로터와 보조로터의 구성과 형상설계를 개선하여 최대한의 유량을 펌핑할 수 있게 하고, 또한 주로터와 보조로터의 구성을 개량하여 케이스와의 사이에서 발생하는 충격을 줄이고 밀폐성을 향상시키는 것이 본 고안의 주요한 목적인 것이다.

도 1은 본 고안의 회전용적형 펌프를 도시한 요부단면도

도 2는 본 고안의 주로터와 보조로터에 대한 다른 실시예를 도시한 요부 단면도

도 3은 본 고안의 주로터에 대한 구성실시예를 도시한 정면도 및 단면도

도 4는 본 고안의 주로터에 대한 다른 구성실시예를 도시한 정면도 및 단면도

도 5는 본 고안의 보조로터에 대한 구성실시예를 도시한 정면도 및 단면도

도 6은 본 고안의 보조로터에 대한 다른 구성실시예를 도시한 정면도 및 단면도

도 7은 본 고안의 케이스에 대한 실시예를 도시한 조립단면도

도 8은 본 고안의 케이스에 대한 다른 실시예를 도시한 조립단면도

도 9는 본 고안에 의한 주로터와 보조로터의 작용상태도

***도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 주로터 2: 분할핀

3: 이송요홈 4, 5: 몰딩홈

10: 보조로터 11: 요홈

12: 요부 13, 14: 몰딩홈

20: 케이스 21: 입구

22: 출구 23: 밀착부

25: 하우징 26: 흡입통로

27: 중간케이싱 28: 배출통로

30: 탄성재료

본 고안은 케이스의 중앙에서 회전하는 주로터와 그 주변에서 회전하는 수개의 보조로터로 구성되고, 주로터에는 유체를 이송시키기 위한 분할핀을 일정한 각도로 구성하며, 보조로터에는 주로터와 접촉하는 상태로 회전이 이루어지도록 분할핀이 삽입되는 요홈과 분할핀의 간섭을 방지하는 요부가 구성된다.

상기 주로터와 보조로터가 갖는 기하학적 형상은 주로터와 보조로터의 크기비 및 회전비에 의해 결정이 되고, 보조로터에 형성된 홈의 수와 주로터에 형성된 분할핀의 수에 따라 3X9형식과 2X6형식 및 기타형식의 구조를 갖는다. 또한 주로터와 보조로터의 회전비에 따라 로터의 홈의 형상도 달라지게 된다.

다시 말해서 주로터의 형상은 주로터와 보조로터의 회전비 및 보조로터의 설치숫자에 따라서 그 형상이 달라지며, 이러한 주로터의 형상에 의해 보조로터의 형상도 결정이 되는 것으로, 그 이유는 주로터와 접촉하는 상태를 유지하면서 동시에 회전을 하여야 하므로 이러한 기본 조건적 특성에 의해 정해진 주로터의 형상에 적합한 보조로터의 형상은 한가지만이 나올 수가 있기 때문이다.

주로터와 보조로터가 설치되는 케이스는 각 보조로터의 양측에 각 흡입구와 배출구가 형성이 되며, 각 보조로터 사이의 중간위치에는 주로터가 회전하면서 밀착되도록 밀착부가 형성이 된다.

또한 입구와 연결이 되는 흡입통로 및 출구와 연결이 되는 배출통로가 적절한 위치에 구성된다.

이러한 본 고안을 구현하기 위한 바람직한 구성 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의한 주로터(1)와 보조로터(10)가 케이스(20)에 설치된 상태를 보여주는 한 실시예의 부분단면도로서, 주로터(1)와 보조로터(10)의 회전비를 1:3으로 하였고 주로터(1)의 분할핀(2)과 보조로터(10)의 요홈(11)이 서로간에 장애를 주지 않고 회전을 하려면, 보조로터(10)의 요홈(11)숫자와 주로터(1)의 분할핀(2) 숫자의 비는 1:3을 유지하여야 하므로 도 1의 실시예에서는 보조로터(10)의 요홈(11)숫자를 3개로 하고 주로터(1)의 분할핀(2) 숫자는 9개로 한 것이다.

보조로터(10)의 숫자는 3개로 하였다.

주로터(1)에 구성된 하나의 분할핀(2)과 인근한 다른 분할핀(2) 사이의 이송요홈(3)내의 체적 및 보조로터(10)의 요홈(11)내의 체적이 유체를 이송시키는 공간이 되는 것이다.

도 2는 이러한 회전속도 비에 따른 요홈(11)과 분할핀(2)의 숫자 비율을 다르게 구성한 예인데, 보조로터(10')의 요홈(11')숫자를 2개로 하고 주로터(1')의 분할핀(2') 숫자는 6으로 하여 1:3의 비율을 얻은 예를 나타낸 것이다.

이러한 경우 주로터(1')의 형상과 보조로터(10')의 형상은 도 1의 경우와는 달라지는데, 이와 같이 주로터(1)(1')의 분할핀(2)(2') 숫자가 정해짐에 따라 보조로터(10)(10')의 기하학적 형상은 자동으로 결정이 된다.

케이스(20)에는 보조로터(10)가 설치되는 양측에 유체가 인입되는 입구(21)와 유체가 배출되는 출구(22)가 각각 구성되며, 보조로터(10)와 다른 보조로터(10)의 사이, 즉 하나의 입구(21)와 다른 쪽의 출구(22) 사이에는 밀착부(23)를 구성하여 주로터(1)의 최대외경이 밀착되어 기밀을 유지하는 상태로 회전을 하게끔 구성하였다.

도 3 내지 도 6은 주로터(1)와 보조로터(10)를 구성시 주로터(1)와 보조로터(10)간, 주로터(1)와 케이스(20)간 및 보조로터(10)와 케이스(10)간의 충격을 완화하고 밀폐성을 높이기 위해, 주로터(1)와 보조로터(10)의 표면에 고무종류나 우레탄 등과 같이 부드러우면서도 탄성을 가진 탄성재료(30)를 몰딩하여 최종치수가 되도록 구성한 예를 보여주고 있는데, 도 3과 도 4에서 볼 수 있듯이 주로터(1)를 가공시 주로터(1)의 외경 전부 또는 분할핀(2)의 선단부를 필요치수보다 적게 가공한 후, 여기에 탄성재료(30)를 몰딩하여 최종치수가 되도록 하는 것으로, 이때에는 몰딩시의 결합력을 높이기 위해 주로터(1)의 가공시 몰딩홈(4)(5)을 형성하였다.

그리고 도 5와 도 6에서는 보조로터(10)를 제작시 외경의 전부 또는 일부를 필요치수보다 적게 가공하고 아울러 몰딩홈(13)(14)을 구성한 후, 탄성재료(30)를 몰딩하여 최종치수가 되도록 구성한 것이다.

상기한 도 3 내지 도 6의 실시예는 주로터(1)와 보조로터(10)의 외면 전체 또는 일부에 탄성재(30)를 몰딩한 실시예를 설명한 것으로, 도 1및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 탄성재를 코팅하지 않고 원재질로 최종치수를 가공하여 주로터(1)와 보조로터(10)를 제조할 수도 있다.

도 7 및 도 8은 본 고안에 의한 주로터(1)와 보조로터(10)가 설치되는 케이스의 구성예를 나타낸 것으로, 도 7의 경우는 케이스(20)의 일측하우징(25)에 흡입통로(26)를 구성하여 입구(21)와 연결되게 하고 중간케이싱(27)의 상부에 배출통로(18)를 구성하여 출구(22)와 연결되도록 구성한 것으로 보여주는 것이며, 도 8의 케이스(20')의 중간케이싱(27')의 상부에 흡입통로(26')와 배출통로(28')를 모두 구성하여 각각 입구(21)와 출구(22)를 연결한 것으로 보여주는 것이다.

도 7의 경우는 유체가 흡입되는 방향이 펌프의 측면 쪽으로, 배출되는 방향이 펌프의 상부방향으로 정하여져 있는 경우에 적합한 것이고, 도 8의 경우는 흡입 및 배출되는 방향이 모두 펌프의 상부로 되어 있는 경우에 적합하며, 특히 도 8의 경우는 주로터(1)(1')의 회전방향에 따라서 흡입과 배출이 서로 반대방향으로 이루어질 수 있는 경우이다.

도면 중 미 설명된 부호 40은 주로터와 동축에 연결된 기어, 41은 보조로터와 동축에 연결된 기어이다.

이러한 구성으로 된 본 고안의 작용을 기본적인 실시예구성인 도 1의 구성을 들어 살펴본다.

도 1을 기준으로 한 구성의 작동을 도 9에서 알 수 있는데, 모터 등의 동력을 이용하여 동력을 전달받으면 주로터(1)가 회전을 하고 기어(40)(41)에 의해 맞물린 보조로터(10)가 동시에 반대 방향으로 회전을 하게 된다.

주로터(1)의 분할핀(2)이 보조로터(10)의 요부(12)를 타고 이동을 하면서 빠져나가고 다음의 분할핀(2)이 요홈(11)으로 진입을 하며, 계속하여 다음의 분할핀(2)이 그 다음의 요홈(11)에 진입하는 작용이 반복하여 이루어진다.

이러한 과정에서 흡입통로(26)와 입구(21)측의 유체가 주로터(1)의 이송요홈(3)에 의해 출구(22) 쪽으로 이송을 하게 되며, 따라서 유체가 입구(21)로부터 출구(22)로 압송이 되는 것이며, 이러한 작용이 빠르게 반복됨으로써 펌핑이 이루어지는 것이다.

또 이러한 작용은 각 보조로터(10)가 설치된 부분에서 각각 일어나게 되므로 3개의 입구(21)로부터 3개의 출구로 유체의 흐름이 동시에 일어나는 것이다.

본 고안에서는 주로터(1)와 보조로터(10) 외면의 전체 또는 일부에 탄성재료(30)를 몰딩하였기 때문에 회전작용중에 주로터(1)와 보조로터(10), 보조로터(10)와 케이스(20) 및 주로터(1)와 케이스(20)간에 발생하던 마찰과 충격을 완화시키고 밀폐성을 크게 높여줄 수 있게 되는 것이다. 따라서 이러한 밀폐작용의 증대에 의해 회전용적형 펌프의 성능을 향상시키고 수명도 연장시킬 수 있게 되는것이다.

도 2에 도시된 주로터(1')와 보조로터(10')의 구성에 의해서도 상기의 작용과 동일한 작용을 얻을 수 있다.

그리고 본 고안에서 제시한 케이스(20)의 구성예에 따라서 여러가지 설치 및 사용할 조건에 따라서 구성을 적절히 선택함으로써 최대한의 효율을 얻을 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안의 회전용적형 펌프는 높은 양정과 저속 및 고속에서도 우수한 성능을 발휘하는 회전용적형 펌프의 일반적인 효과는 물론이고, 주로터와 보조로터의 구성 및 형상변경으로 인하여 종래보다 더욱 많은 유량과 높은 효율을 얻을 수 있으며, 펌핑작용시의 마찰과 충격을 줄여주어 펌프의 수명을 매우 연장할 수도 있게 되는 등 매우 진보된 고안이라 할 수 있다.

Claims (4)

1. 케이스의 중앙에 주로터가 회전하고 그 주변에 수개의 보조로터가 회전토록 구성되는 회전용적형 펌프에 있어서,

   주로터와 보조로터가 1:3의 회전비를 가지면서 주로터가 9개 또는 6개의 분할핀을 가지며, 그에 의한 보조로터가 주로터에 의해 결정되는 기하학적 형상을 가지며,

   주로터와 보조로터의 표면을 가공시 최종치수보다 작게 가공하면서 몰딩홈을 가공한 후 탄성재료를 몰딩하여 구성함을 특징으로 하는 회전용적형 펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   주로터와 보조로터의 가공시 외면의 일부분만을 최종치수보다 작게 가공하여 그 부분에만 탄성재료를 몰딩하여 최종치수가 되도록 구성함을 특징으로 하는 회전용적형 펌프.
3. 제 1항에 있어서,

   주로터와 보조로터의 외면에 탄성재료를 몰딩하지 않고 원재질로 최종치수가 되도록 가공하여 구성함을 특징으로 하는 회전용적형 펌프
4. 제 1항에 있어서,

   케이스를 구성함에 있어서 흡입통로를 측방향에, 배출통로를 상부에 각각 구성하거나 또는 흡입통로와 배출통로를 같은 방향으로 구성하여 각각 입구와 출구가 연결되도록 구성함을 특징으로 하는 회전용적형 펌프.