KR200279797Y1 - 베인 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 날개의 사용수명을 늘려 교체빈도를 줄임으로써 비용을 절감하고, 슬러지에 섞여 흡입 토출되는 고형물로부터 효과적으로 하우징을 보호할 수 있는 베인 펌프를 제공하기 위한 것으로서, 날개(4)의 외측단이 상시 접촉하는 하우징(2)을 모터 내장형 본체(1)에서 분리하고, 하우징(2)의 내주면에 고무제 라이너(7)를 부착하여 날개(4) 외측단과의 접촉을 종전의 경성 접촉에서 연성 접촉으로 전환하여 하우징(2) 내주면과 날개(4)의 외측단을 동시에 보호하고, 흡입구(a)와 토출구(b)의 각 내측단에는 라이너를 부착하지 않아 상대적으로 넓은 공간을 조성함으로서 슬러지에 섞여 들어오는 고형물도 날개(4)가 거두어 효과적으로 토출시키도록 구성한 베인 펌프를 특징으로 한다.

흡입-토출구간의 라이너(7) 선단부(7c)에 편마모가 발생하면 라이너(7)를 교체하지 않고 하우징(2)의 중심을 간단히 이동시켜 보정하는 수단도 구비하고 있다.

Description

베인 펌프{Vane pump}

본 고안은 펌프실 내주면과의 미끄럼접촉으로 인한 베인 외측단의 마모 억제와 슬러지에 섞여 들어가는 고형물로 인한 펌핑장애 극복을 목적으로 하는 베인 펌프에 관한 것이다.

베인 펌프가 안고 있는 가장 큰 문제는 뭐니뭐니해도 날개가 쉽게 닳아 교체 주기가 짧고, 하우징의 펌프실 내주면도 날개 외측단과의 마찰로 인하여 수명이 길지 못한 점이다. 로터의 날개홈이 +자 방향으로 형성되고 각 날개홈마다 날개를 삽입한 본인의 선등록고안 제267821호도 예외가 아니다. 특히 유체 중에 돌, 목재 부스러기, 금속조각과 같은 고형물이 섞인 슬러지펌핑 전용 베인 펌프의 경우에는 이러한 경향이 더욱 심하다.

고형물이 섞인 슬러지가 펌프실로 유입되면 날개와의 충돌로 인하여 하우징의 흡입구와 토출구의 내측단 주변 및 날개끝 부분의 마모가 가속되고, 극단적인 경우에는 날개끝이 부러지는 수도 있다. 고형물은 또 펌프실의 내주면을 갉아먹어 펌핑효율이 저하되기도 한다.

따라서 본 고안의 목적은 날개의 사용수명을 늘려 교체빈도를 줄임으로써 비용을 절감하고, 슬러지에 섞여 흡입 토출되는 고형물로부터 효과적으로 히우징을 보호할 수 있는 베인 펌프를 제공하는 것이다.

이 과제를 구현하기 위하여 본 고안은 날개의 외측단이 상시 접촉하는 하우징을 모터 내장형 본체에서 분리하고, 하우징의 내주면에 고무제 라이너를 부착하여 날개 외측단과의 접촉을 종전의 경성 접촉에서 연성 접촉으로 전환하여 하우징 내주면과 날개의 외측단을 동시에 보호하고, 흡입구와 토출구의 각 내측단에는 라이너를 부착하지 않아 상대적으로 넓은 공간을 조성함으로서 슬러지에 섞여 들어오는 고형물도 날개가 거두어 효과적으로 토출시키도록 구성한 베인 펌프를 제안한다.

또, 흡입-토출구간의 라이너 선단부에 편마모가 발생하면 라이너를 교체하지 않고 하우징의 중심을 이동시켜 간단히 보정하는 수단도 구비한다.

도 1은 본 고안에 의한 베인 펌프에서 커버를 벗기고 날개는 하나만 분리하여 도시한 사시도

도 2는 조립상태의 요부 단면도

도 3은 조립상태에서 커버를 벗긴 상태의 펌프부의 부분절개 정면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 본체 2 : 하우징

3 : 로터 4 : 날개

5 : 커버 6 : 보울트

7 : 라이너 10 : 홈

11 : 핀 13 : 핀 안내관

14 : 환기둥 16 : 나사공

17 : 조정나사

도 1에서, 본 고안에서 제안하는 베인 펌프도 여느 베인 펌프와 마찬가지로 본체(1)와 하우징(2), 로터(3), 날개(4), 커버(5) 및 펌프실 중심이동조절수단을 가진 보울트(6)로 구성된다.

모터실(1b)에 내장된 모터로 로터(3)를 구동하도록 된 본체(1)에서 하우징(2)을 분리하고, 그 내주면에 라이너(7)를 부착한다. 라이너(7)는 저탄성으로서 인열강도가 우수한 고무제이며, 두텁다. 라이너(7)는 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단 영역을 제외한 하우징(2)의 내주면 전반에 부착한다. 각 라이너(7)의 양단 안쪽 가장자리에는 턱(7a)을 세워 조립시 본체(1)와 커버(5)의 내면에 대한 밀착성을 강화하고, 턱(7a)의 일점에는 슬러지 충전홈(7b)을 형성하여 조립 후 슬러지를 펌핑할 때 그리로 유출되는 슬러지가 턱(7a)과 본체(1) 및 커버(5)와의 사이에 형성되는 밀폐형 공간(8)에 갇혀 패킹의 대역을 맡김으로서 하우징(2)과 본체(1)는 물론 하우징(2)과 커버(5)간의 내부 수밀성을 강화하기 위한 것이다.

로터(3)는 원주를 4등분한 곳에 내측단이 사방으로 통하도록 형성된 날개홈(9)을 갖고, 각 날개홈(9)에는 날개(4)가 삽입되어 있다. 상기 로터(3)에는 그 두께의 대략 절반에 상당하는 홈(10)을 동심원상으로 형성한다. 상기 홈(10)은 커버(5)의 이면에 형성한 핀 안내관이 삽입될 자리다.

날개(4)는 길이의 중간 후반부의 커버쪽을 홈(10) 깊이만큼 따내고, 이렇게 따낸 자리의 내측단에 축방향과 나란하게 핀(11)을 형성하고 링(12)을 끼운다. 링(12)은 하우징(2) 내에서 날개(4)가 펌핑궤도를 따라 선회하는 동안에 핀 안내관의 내주면에 접촉될 경우 구름접촉하게 하여 링핀(11)이 핀 안내관의 내주면에 대한 직접 접촉을 회피함으로서 날개(4)의 펌핑작용을 원활히 하고, 핀(11)의 마모방지와 핀 안내관 내주면의 마모를 동시에 방지하는 임무를 띄고 있다.

커버(5)의 내면에는 하우징(2)과 동심원상에 핀 안내관(13)을 형성한다. 핀 안내관(13)은 날개(4)가 하우징(2) 내의 펌핑궤도를 따라 선회하면서 라이너(7)가 부착되지 아니한 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단을 통과할 때 핀(11)을 걸어서 원심력에도 날개(4)가 펌핑궤도를 이탈하지 못하게 단속하기 위한 것이다.

상기 핀 안내관(13)의 내경은 펌핑할 때 링핀(11)의 중심이 그리는 궤적의 반경 밖으로 핀(11)의 반경과 링(12)의 두께를 더한 값보다 약간 크게 하여 펌핑시 날개(4)의 외측단이 라이너(7)의 내주면에 확실하게 접촉케 함으로서 펌핑기능을 발휘하는 데 부족함이 없도록 함과 동시에, 흡입구(a)와 토출구(b)측 라이너(7)의단부(7c)를 통과하면서 전행정의 라이너(7) 말단을 벗어날 때나 후속행정의 라이너(7)에 진입할 때 발생하기 쉬운 충격을 최소화한다.

라이너(7)가 없는 구간, 즉 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단을 날개(4)가 지나가면서 슬러지를 흡입하거나 흡입해 온 슬러지를 토출할 때 슬러지의 흡입부하 또는 토출부하가 날개(4)에 작용하는 원심력보다도 크면 날개(4)가 날개홈(9)으로 밀려들어가 날개(4)의 외측단과 하우징(2) 내주면 간에는 틈이 생기게 된다. 그리되면 슬러지의 흡입 및 토출 기능에 이상이 생긴다.

이 점을 고려하여 상기 핀 안내관(13)의 내부 중심에 환기둥(14)을 형성한다. 환기둥(14)은 날개(4)가 어느 각도에 위치하는가를 불문하고 슬러지의 흡입압력과 토출압력이 날개(4)의 원심력보다도 크더라도 날개(4)가 펌핑에 영향을 줄 정도로 밀려 들어가지 못하게 저지하는 스토퍼이다. 핀 안내관(13)과 환기둥(14)은 로터(3)의 홈(10)보다는 약간 낮게 형성하여 로터(3)의 회전활동에 방해가 되지 않도록 한다.

핀 안내관(13)의 주위에는 라이너(7)의 내경보다는 크고 하우징(2)의 외경보다는 작은 원형 돌출부 형태의 라이너 누름부(15)를 형성한다. 펌핑할 때 흡입구(a)의 내측단에서 토출방향으로 위치한 라이너(7)의 선단부(7c)는 그 곳을 지나는 날개(4) 외측단과의 사이에 슬러지에 섞여 들어오는 고형물이 끼는 수가 있다. 그런 일이 잦으면 라이너(7)의 선단부(7c)는 타부위에 비해 조기 마모될 것이다. 이러한 라이너(7) 선단부(7c)의 편마모는 펌핑효율의 저하와 관계가 깊다. 닳고 남은 라이너(7)의 선단부(7c)의 두께가 아직은 상당하여 계속 사용이 가능할수도 있다. 그럼에도 즉시 라이너(7)를 교체하는 것은 비합리적이다.

이처럼 라이너(7)를 계속 사용할 수 있는 상태로 그 선단부(7c)에 편마모가 발생한 경우, 편마모된 라이너(7)의 선단부(7c)를 로터(3)쪽으로 접근시켜 날개(4)와의 접촉을 가능하게 한다면 라이너(7)의 남은 수명이 다할 때까지 사용할 수 있을 것이다. 이를 위해서는 본체(1)와 커버(5) 사이에 낀 하우징(2)의 중심을 펌핑효율이 유지되는 범위 내에서 이동시킬 필요가 있다.

이 점을 고려한 것의 중의 하나가 상기한 라이너 누름부(15)이다. 라이너 누름부(15)는 커버(5)의 내면에서 핀 안내관(13)의 외곽에 동심원상으로 돌출된 원형턱이다. 더 구체적으로 말하자면, 상기 라이너 누름부(15)의 외경은 라이너(7)의 내경보다도 크게 하여 하우징(2)의 중심이동에도 불구하고 라이너(7)의 단면에 대한 수밀성을 유지하고, 또한 하우징(2) 내주면과의 사이에는 상당한 공간적 여유를 남겨서 하우징(2)의 중심이동이 가능하도록 하기 위하여 상기 라이너 누름부(15)의 외경은 하우징(2)의 내경보다는 작게 형성하여 이들 사이에 하우징(2)의 중심이동용 공간(S)이 남도록 한다. 하우징(2)의 중심이동성을 고려할 때 본체(1)의 앞면(1a)과 커버(5)의 외경은 하우징(2)의 외경보다도 넓게 형성해야 되는 것은 물론이다.

그렇지만, 이러한 라이너 누름부(15)는 라이너(7)의 길이를 늘려 본체(1)와 커버(5) 사이에 수밀적으로 완벽하게 끼워서 결합할 수 있게 제조하면 생략할 수도 있다.

그리고 베인 펌프를 조립한 상태에서 외부에서 간편하게 하우징(2)의 중심을이동시킬 수 있는 중심이동수단도 반드시 갖춰야 할 요건이다. 그래서 하우징(2)의 양쪽 단부에 본체(1)와 커버(5)를 맞대고 보울트(6)로 체결하여 결합상태를 유지함에 있어서, 상기 보울트(6)의 중간에 직교방향으로 나사공(16)을 뚫고 조정나사(17)를 끼워 본체(1)와 커버(5) 사이에 낀 채 조립된 하우징(2)의 중심을 이동시킬 수 있도록 구성한 것이다.

도 2에서, 본체(1)의 앞면(1a)에 로터(3)를 포위하도록 라이너(7)가 부착된 하우징(2)의 후단을 맞대고 로터(3)의 날개홈(6)마다 핀(11)에 링(12)이 끼워진 날개(4)를 삽입한다. 이때, 모든 날개(4)는 핀(11)이 커버(5)쪽을 향하게 한다. 그리고 본체(1)의 모든 체결공(18)에 각기 보울트(6)의 일단을 끼우고 너트(19)를 체결한다. 커버(5)는 핀 안내관(13)의 내면이 모든 링(12)의 외측을 걸어서 날개(4)가 빠지지 못하게 하면서 그 체결공(20)에 보울트(6)의 타단을 끼우고 너트(21)를 체결한 다음 나사공(16)에 조정나사(17)를 체결하면서 하우징(2)의 중심을 맞춘다.

조립 후의 모습을 커버(5)쪽에서 보면 도 3과 같은 양상을 띈다. 슬러지를 흡입하여 토출시키는 날개(4)의 외측단이 상시 접촉하는 하우징(2)의 내주면이 고무제 라이너(7)에 의해 보호되므로 날개(4) 외측단의 마모가 매우 느리게 진행되므로 소모품인 날개(4)의 교체주기를 획기적으로 늘릴 수 있다.

그리고 펌핑 중에 날개(4)가 라이너(7)가 없는 부위, 즉 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단 영역을 지나갈 때(점선표시의 날개)에 핀 안내관(13)이 없다면 날개(4)는 원심력 때문에 링(12)이 홈(10)의 내주면에 가닿을 때까지 원심방향으로 튀어나가겠지만, 내주면이 핀(11)의 선회궤도 바로 바깥에 위치하는 핀 안내관(13)이 이를 막아주므로 그렇게 되지는 않는다.

흡입구(a)의 내측단에는 라이너(7)가 부착되지 않았으므로 공간이 넓다. 이와 같이 흡입구(a)의 내측단에 넓은 공간이 확보됨에 따라 그리로 흡입되는 슬러지 중에 금속조각, 깨진 유리조각, 잔돌 같은 고형물이 섞여 들어와도 이것까지 날개(4)가 함께 거두어 가지고 토출구(b)를 향해 몰고 가기가 한결 용이하다. 그래서 라이너(7) 선단부(7c)에 걸리는 흡입 과부하는 완화되고 그 곳을 통과하는 날개(4)의 외측단도 고형물이라는 위해 요인으로 부터 안전해지는 것이다. 라이너(7)가 설치되지 아니한 토출구(b)는 유입된 고형물이 토출되기 쉽다.

날개(4)에 의해 흡입된 슬러지가 토출구(b)를 향해 이동할 때의 슬러지 일부와 토출되고 남은 잉여분의 슬러지 중의 일부는 충전홈(7b)으로 유출되며, 종국적으로는 밀폐공간(8)이 유출된 슬러지로 충만된다. 이렇게 밀폐공간(8)에 들어 찬 슬러지는 하우징(2)내의 압력과 밀폐공간(8)의 압력을 등압으로 유지케 하는 등압유지수단으로써 본체(1)와 하우징(2), 하우징(2)과 커버(5)간에 개입된 O링(22)의 밀봉기능을 보완하게 된다.

장기간 고형물이 섞인 슬러지를 흡입하여 토출시킨 탓에 특히 흡입구(a)의 내측단에서 흡입-토출구간쪽에 부착된 라이너(7)의 선단부(7c)에 펌핑효율이 저하될 정도로 편마모된 것이 판명된 때에는 각 부위의 조정나사(18)를 선택적으로 풀고 조여서 선단부(7c)쪽을 로터(3)에 접근시켜 날개(4)와의 간격을 좁혀 펌핑효율이 저하되지 않도록 억제한다.

이상과 같은 본 고안은 날개의 외측단이 상시 접촉하는 하우징의 내주면에 라이너를 부착하여 연성 마찰을 유도함으로서 외측단의 조기마모로 인한 날개의 교체주기를 획기적으로 늘릴 수 있어 아주 경제적이다. 하우징의 마모도 줄일 수 있음은 물론이다.

또, 흡입구와 토출구의 내측단에는 라이너를 부착하지 않아 상대적으로 넓은 내부 공간을 확보함에 따라 고형물이 섞인 슬러지도 효율적으로 흡입, 토출시킬 수 있는 고성능 베인 펌프 제공이 가능하다.

또한, 고형물이 섞인 슬러지 때문에 라이너의 선단부가 편마모돼 펌핑효율이 저하되더라도 외부에서 조정나사로 하우징의 중심을 간단히 이동시켜 라이너의 편마모된 부위를 로터에 접근시켜 보정함으로서 펌핑기능을 보완할 수 있다.

Claims (1)

1. 모터 내장형 본체(1)의 하우징(2)에 방사상으로 형성된 날개홈(9)에 다 날개(4)가 삽입된 로터(3)를 내장하고, 커버(5)로 하우징(2)의 앞을 가려 보호하도록 된 베인 펌프에 있어서, 본체(1)에서 흡입구(a)와 토출구(b)를 가진 하우징(2)을 분리하고, 상기 하우징(2)의 내주면에서 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단을 제외한 부위에 고무제 라이너(7)를 부착하며, 상기 로터(3)의 중심에는 그 두께의 절반에 상당하는 원형 홈(10)을 동심원상으로 형성하고, 상기 날개(4)의 후반부에서 커버쪽을 상기 홈(10)의 깊이만큼 따내고 그 자리의 내측단에 축방향으로 평행한 핀(11)을 형성하며, 상기 커버(5)의 내면에는 하우징(2)과 동심원상의 날개(4)의 펌핑궤도 유지용 핀 안내관(13)을 형성함과 동시에 그 내부 중심에 날개(4)의 펌핑궤도 유지용 환기둥(14)을 형성하며, 하우징(2)을 사이에 두고 본체(1)와 커버(5)를 체결하여 조립하는 보울트(6)의 중간에 직교방향으로 천공된 나사공(16)에 하우징 중심이동용 조정나사(17)를 체결한 것을 특징으로 하는 베인 펌프.