KR200290308Y1 - 베인 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 본체의 하우징 내에 형성된 날개홈을 따라 토출구간을 이행하는 과정에서의 후퇴측 날개와 흡입측 날개와의 충돌방지에 의한 가동소음의 감소와 흡입측 날개의 학실한 진출에 의한 펌핑효율의 극대화를 기할 수 있는 베인 펌프를 제공하기 위한 것으로서, 모터 내장형 본체(1)와, 방사상의 날개홈(5)과 두께의 절반에 상당하는 깊이의 안내관홈(6)을 갖고 본체(1)의 하우징에 내장되는 로터(2)와, 후반부에서 커버쪽을 상기 안내관홈(6)의 깊이만큼 따낸 자리의 내측단에 축방향으로 평행한 링핀(7) 및 이 링핀(7)에 대하여 직교방향 내측으로 형성된 적어도 하나 이상의 스프링핀(11)을 가진 날개(3)와, 본체(1) 하우징의 동심원상에 형성된 핀 안내관(9)이 형성된 커버(4)와, 대향측 날개의 스프링핀(11)간에 설치되는 복귀스프링(12)으로 이루어진 베인 펌프의 구성을 특징으로 한다.

Description

베인 펌프{Vane pump}

본 고안은 +자 방향으로 형성된 날개홈을 따라 진퇴하는 날개의 작동 소음을 획기적으로 감소시키고, 흡입구간에서의 흡입도 효율적으로 이뤄지게 한 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.

이러한 문제점은 본인의 특허출원 제2002-14288호(실용신안등록 출원 제2002-7815호. 이중출원)의 베인 펌프에 의하여 해소할 수 있다. 즉, 흡입한 유체가 토출될 때 베인은 로터의 중심을 향해 후퇴하게 되는 데, 문제는 베인의 과잉 후퇴를 저지하도록 커버에 형성한 환봉의 주면에 후퇴하던 베인의 내측단이 충돌되기 때문에 소음이 큰 점이다.

따라서 본 고안의 목적은 +자 방향으로 형성된 날개홈을 따라 진퇴하는 날개의 작동 소음을 획기적으로 감소시키고, 흡입구간에서의 흡입도 효율적으로 이뤄지는 베인 펌프를 제공하기 위한 것이다.

이 과제는 모터 내장형 본체와, 방사상의 날개홈과 두께의 절반에 상당하는 깊이의 핀 안내관용 홈을 갖고서 본체의 하우징에 내장되는 로터와, 후반부에서 커버쪽을 상기 홈의 깊이만큼 따낸 자리의 내측단에 축방향으로 평행한 링핀과 이 링핀에 대하여 직교방향으로 형성된 적어도 하나 이상의 스프링핀을 가진 날개와, 본체 하우징의 동심원상에 형성된 핀 안내관이 형성된 커버와, 대향측 날개의 스프링핀간에 설치되는 복귀스프링으로 이루어진 베인 펌프로 달성할 수 있다.

도 1은 커버를 벗기고 날개 하나만 분리 도시한 종래 베인 펌프의 사 시도

도 2는 커버를 벗기고 날개 하나만 분리 도시한 본 고안에 위한 베인 펌프의 사시도

도 3은 날개별 스프링핀의 위치를 표시한 날개의 배열도

도 4는 커버를 벗긴 상태의 베인 펌프의 정면도

도 5는 조립상태의 부분 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 본체 2 : 로터

3 : 날개 5 : 날개홈

6 : 안내관홈 7 : 링핀

9 : 핀 안내관 11 : 스프링핀

12 : 복귀스프링

도 1에서, 본 고안에서 구조 개량의 대상으로 삼은 베인 펌프는 본체(1)와 로터(2), 날개(3), 커버(4)로 구성되어 있다. 로터(2)가 수납되는 하우징은 본체(1)와 일체로 되어 있다. 로터(2)는 원주를 4등분한 곳에 내측단이 사방으로 통하도록 형성된 날개홈(5)을 갖고, 각 날개홈(5)에는 날개(3)가 삽입되어 있다. 로터(2)에는 그 두께의 대략 절반에 상당하는 안내관홈(6)이 형성되어 있다. 이 안내관홈(6)은 커버(4)의 내면에 형성된 핀 안내관이 들어갈 자리다.

날개(3)는 길이의 중간 후반부의 커버쪽을 상기 안내관홈(6)의 깊이만큼 따자리의 내측단에 축방향과 나란한 링핀(7)이 형성되어 있다. 링핀(7)에는 링(8)을 끼워서 본체(1)의 하우징 내에서 날개(3)가 펌핑궤도를 따라 선회하면서 핀 안내관의 내주면에 구름접촉케 함으로서 링핀(7)이 핀 안내관의 내주면에 대한 직접적인 접촉을 회피하여 날개(3)의 펌핑작용은 원활하고 링핀(7)과 핀 안내관 내주면의 마모를 방지할 수도 있다.

커버(4)의 내면에는 하우징의 동심원상에 핀 안내관(9)이 형성되어 있다. 핀 안내관(9)은 날개(3)가 본체(1)의 하우징 내에서 펌핑궤도를 따라 선회하면서 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단 구간을 통과할 때 링핀(7)을 걸어 로터(2)의 원심력에도 불구하고 날개(3)가 펌핑궤도를 이탈하지 못하게 단속하는 데 필요하다.

상기 핀 안내관(9)의 내경은 링핀(7)의 궤적 반경을, 링(8)이 끼워진 경우에는 그 두께를 더한 것보다도 약간 크게 하여 펌핑시 날개(4)의 외측단이 본체(1)의 하우징 내주면(라이너가 부착된 경우에는 그 라이너의 내면)에 확실히 접촉하여 펌핑기능을 발휘하는 데 부족함이 없도록 하는 것이다.

흡입구(a)와 토출구(b)의 빈 내측단 구간을 날개(3)가 지나가면서 슬러지를 흡입하거나 흡입해 온 슬러지를 토출시킬 때 슬러지의 흡입부하 또는 토출부하가 날개(4)에 작용하는 원심력보다도 크면 날개(3)가 날개홈(5)으로 밀려들어가 날개(3)의 외측단과 본체(1)의 하우징 내주면 간에는 틈이 생기게 된다. 그리되면 슬러지의 흡입 및 토출 기능에 이상이 생기게 된다.

이 점을 고려한 것이 상기 핀 안내관(9)의 내부 중심에 형성된 환기둥(10)이다. 환기둥(10)은 날개(3)가 어느 각도에 위치하는지 불문하고 슬러지의 흡입압력과 토출압력이 날개(3)의 원심력보다도 크더라도 날개(3)가 펌핑에 영향을 줄 정도로 밀려 들어가지 못하게 저지하는 스토퍼이다. 핀 안내관(9)과 환기둥(10)은 로터(2)의 홈(6)보다는 허용공차 정도로 약간 낮아서 로터(2)의 회전이 방해받지 않게 된다.

도 2에서, 본 고안에 의한 베인 펌프는 커버(4)에서 핀 안내관(9)의 중심에 형성된 환기둥(10)을 삭제한다. 그리고 각 날개(3)의 내측단에는 향심방향으로 스프링핀(11)을 형성한다. 스프링핀(11)은 동일선상에 배치된 날개홈(5)에 대칭되게 삽입된 날개(3)중에서 토출구간을 이행하는 날개가 어느 곳에 위치하든지 불문하고 그 반대편 날개의 스프링핀에 간섭받지도 충돌하지도 않아야 펌핑이 제대로 이뤄지고 소음도 발생하지 않는다. 이 점을 고려하여 동일선상에 놓이는 날개(3)의 스프링핀(11)은 도 3와 같이 서로 엇갈리게 형성한다. 대향측 날개(3)의 스프링핀(11)간에 끼우는 복귀스프링(12)은 대향측 날개(3)끼리 서로 멀어지도록 간격을 벌려주는 압력수단이다.

도 4에서, 링핀(7)에 링(8)이 끼워진 날개(3)는 링핀(7)이 날개홈(5)의 안쪽에 놓이고 또한 링핀(7)이 커버(4)를 향하도록 로터(2)의 날개홈(5)마다 하나씩 삽입한다. 서로 대칭되는 날개(3)의 스프링핀(11)간에는 각기 복귀스프링(12)을 끼워서 그 탄력에 의해 날개(3)들이 외측으로 쏠리게 한다. 그리고 핀 안내관(9)에 링(8)이 내접되도록 커버(4)를 씌우고 보울트(13)로 본체(1)에 고정한다.

도 5에서, 흡입구간과 토출구간에서 날개(3)가 흡입구(a)와 토출구(b)의 비어 있는 내측단 영역을 통과할 때(점선표시)에 핀 안내관(9)이 없으면 날개(3)는 원심력에 의하여 링(8)이 안내관홈(6)에 내접될 때까지 밀려 나가 게 된다. 그리되면 날개(3)의 외측단이 본체(1)의 내주면을 벗어나 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단으로 진출하여 이후 흡입구(a) 또는 토출구(b)를 벗어날 때 날개(3)가 진행하는 방향에 위치하는 흡입구(a) 또는 토출구(b)의 내측단부와의 충돌로 인하여 날개(3)의 외측단과 흡입구(a)와 토출구(b)의 내측단 부분이 손상되거나 조기 마모되는 등의 불이익이 예상된다. 그렇지만 핀 안내관(9)이 링핀(7)을 걸어 궤도를 벗어나지 못하게 막아 주므로 그렇게 되지 않고 항상 제 궤도를 유지하게 된다.

토출구간을 이행하는 날개(3a)는 본체(1) 내주면과의 접촉으로 인하여 로터(2)의 중심을 향하여 후퇴하고 흡입구간을 이행하는 반대쪽 날개(3b)는 원심방향으로 밀려난다. 그리고 토출구간측 날개(3a)에 의해서는 복귀스프링(12)이 압축된다. 하지만 복귀스프링(12)의 압축분은 흡입구간측 날개(3b)를 내미는 힘으로 작용하면서 상쇄된다. 그 결과, 흡입구간측 날개(3b)의 외측단은 항상 본체(1)의 하우징 내주면에 밀착되어 유체의 점도에 관계없이 균형을 유지하면서 본디 주어진 흡입기능을 수행하게 된다. 토출측 날개(3a)도 마찬가지다. 그러면서도 토출구간측 날개(3a)의 내측단은 대향측 날개(3b)의 내측단과 커버(4)에 부딪치지 않는다. 그럴만한 장애물이 내재하지 않기 때문이다.

이상과 같은 본 고안은 흡입측이든 토출측이든 막론하고 모든 날개는 복귀스프링에 의해 밀려나는 방향으로 쏠려서 그 외측단이 하우징의 내주면에 확실히 접촉되므로 유체의 점도에 관계없이 펌핑효율이 높고, 그러면서도 펌핑 때 로터로 기어드는 날개의 내측단에 대한 장애물이 없으므로 날개의 충돌로 인한 소음도 사라져 정숙한 펌핑이 가능해진다.

Claims (1)

1. 모터 내장형 본체(1)와, 방사상의 날개홈(5)과 두께의 절반에 상당하는 깊이의 안내관홈(6)을 갖고 본체(1)의 하우징에 내장되는 로터(2)와, 후반부에서 커버쪽을 상기 안내관홈(6)의 깊이만큼 따낸 자리의 내측단에 축방향으로 평행한 링핀(7) 및 이 링핀(7)에 대하여 직교방향 내측으로 형성된 적어도 하나 이상의 스프링핀(11)을 가진 날개(3)와, 본체(1) 하우징의 동심원상에 형성된 핀 안내관(9)이 형성된 커버(4)와, 대향측 날개(3)의 내측단간에 설치되는 복귀스프링(12)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 베인 펌프.