KR200334542Y1 - 베인펌프 - Google Patents

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KR200334542Y1
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김동철
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(주)씨에스이
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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    • F04C15/06—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Abstract

본 고안에 따른 베인펌프에 의하면, 로터(20)의 외주에는 원주방향으로 일정한 간격을 이루며 길이방향으로 오목하게 복수개의 끼움홈(22)이 형성되고, 베인(30)들은 소정의 두께와 길이를 가지며 자체 탄성력이 있는 사각 고무판으로 이루어지되 일단에는 끼움홈(22)에 끼워져 결합되도록 결합돌기(31)가 길이방향으로 형성되어 있다. 따라서 베인(30)의 마모 손상 시 유지보수를 독립개체로 하여 보다 용이하게 할 수 있으며, 아울러 보수비용을 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 베인(30)의 선단부는 테이퍼면(34)으로 이루어져 있고, 베인(30)의 양 측면에는 마찰면적을 최소로 하기 위해 길이방향으로 비드부(33)가 형성되어 있다. 따라서 베인(30)들의 내구성이 향상되는 것은 물론이며, 베인(30)과 펌핑실(11) 벽면(11a)(11b)과의 마찰에 따른 로터(20)의 회전력 감소가 최소로 이루어진다. 결국, 베인펌프의 펌핑 능력과 제품 신뢰성이 보다 향상되는 작용효과가 있다.

Description

베인펌프{A VANE PUMP}
본 고안은 베인펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 베인이 방사상으로 마련된 로터가 하우징내의 펌핑실에서 편심 회전하여 유체를 펌핑하는 베인펌프에 관한 것이다.
일반적으로 펌프는 구동수단(모터)의 동력을 전달받아 기동하여 유체를 이송하는 기기로, 밀폐되지 않은 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 비용적형(非容積形) 펌프와, 밀폐된 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 용적형(容積形) 펌프로 구별된다. 비용적형 펌프는 토출량이 증가함에 따라 토출압은 감소하는 것으로, 그 기구 및 구조에 따라 원심펌프, 사류펌프, 축류펌프 등이 있다. 그리고 용적형 펌프는 토출량이 부하압력에 관계없이 대략 일정한 것으로, 기어펌프, 나사펌프, 베인펌프 등이 있다.
이러한 것들 중에서 베인펌프는 흡입구를 통해 베인들 사이로 흡입한 유체를 토출구측으로 밀어내는 형식의 펌프로, 도 1은 종래 베인펌프의 내부 구조를 개략적으로 보인 것이다.
종래 베인펌프는 도 1에 도시한 바와 같이, 내부에 원형의 펌핑실(2)이 형성되며 좌우측으로 흡입구(3)와 토출구(4)가 대향되게 마련된 펌프하우징(1)과, 이 펌프하우징(1)의 펌핑실(2)에 편심되게 설치되면서 모터측(미도시)과 회전축을 통해 연결되는 로터(5)와, 이 로터(5)의 외주에 방사상으로 마련되며 펌핑실(2)의 내벽과 밀착되는 다수개의 베인(6)을 갖추고 있다.
그리고 베인(6)은 로터(5)에 끼워져 결합되는 통 형상의 결합부재(7)를 통해견실하게 고정된다. 즉, 고무재로 이루어진 결합부재(7) 외주에 복수개의 베인(6)이 일정한 간격으로 돌출되게 성형되어 있으며, 베인(6)들은 자체의 탄성 복원력으로 펌핑실(2) 벽면과 접하면서 펴지고 접혀지게 된다. 또한, 베인(6)들은 흡입구(3)를 향해 회전할수록 최대로 펴지면서 펌핑실(2)의 벽면과 기밀을 유지할 수 있도록 밀착되어야 한다.
따라서 모터(미도시)의 기동으로 로터(5)가 펌프하우징(1)의 펌핑실(2)에서 편심 회전하면, 복수개의 베인(6)들은 펌핑실(2)의 벽면과 마찰 회전하면서 펼쳐지고 접히는 동작이 반복적으로 이루어진다.
이 때, 베인(6)들은 흡입구(3)를 향할수록 최대로 펼쳐지고 토출구(4) 인접부위에서 최대로 접혀짐으로써, 베인(6)들 사이에 있는 유체가 토출구(4)를 통해 펌핑된다. 또한, 베인(6)들은 흡입구(3) 인접부위에서 가장 적은 힘을 받고, 토출구(4) 인접부위에서 가장 큰 힘을 받으면서 펌핑실(2) 내벽과 접촉되면서 회전한다.
그러나 이러한 종래 베인펌프에서는 베인(6)들이 펌핑실(2) 벽면과 밀착되면서 강제적으로 심하게 눌려 회전함에 따라, 회전력이 감소되는 것은 물론이며 베인(6)의 마모 손상이 쉽게 진행되는 단점이 있다.
또한, 통 형상의 결합부재(7) 외주에 베인(6)들이 일체로 성형되어 있기 때문에, 접히고 펴지는 작동이 반복적으로 진행되는 과정에서 베인(6)들의 연결부위(도 1의 A 부위)가 쉽게 손상되는 단점이 있다. 또한, 어느 하나의 베인(6)만이 손상되더라도 이것은 결합부재(7)와 함께 일체로 교체해야 하기 때문에, 이의 유지보수 역시 상당한 비용이 소요된다.
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 로터의 외주에 방사상으로 마련된 베인 및 이의 설치구조를 개선하여 내구성을 향상시킴은 물론이며 이의 유지보수를 보다 용이하게 할 수 있는 베인펌프를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 베인펌프의 내부구조를 보인 것이다.
도 2는 본 고안에 따른 베인펌프의 전체적인 구조를 보인 분해사시도이다.
도 3은 본 고안에 따른 베인펌프의 로터 및 베인 구조를 발췌하여 보인 사시도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ - Ⅳ선에 따른 단면도로, 베인펌프의 내부구조를 보인 것이다.
도 5는 도 2의 화살표 Ⅴ 방향에서 본 베인펌프의 내부구조를 개략적으로 보인 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10..펌프하우징 11..펌핑실
12..흡입구 13..토출구
20..로터 22..끼움홈
30..베인 31..결합돌기
33..비드부 34..테이퍼면
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은;
내부에 원형의 펌핑실이 형성되며 상호 대향되게 흡입구와 토출구가 형성된 펌프하우징과, 이 펌프하우징의 펌핑실에 편심되게 배치되며 모터의 회전력을 전달받아 회전하는 로터와, 이 로터의 외주에 일정한 간격을 이루면서 방사상으로 배치되며 펌핑실의 벽면과 마찰하면서 회전하는 복수개의 베인을 갖춘 베인펌프에 있어서,
로터의 외주에는 원주방향으로 일정한 간격을 이루며 길이방향으로 오목하게 복수개의 끼움홈이 형성되고,
베인들은 소정의 두께와 길이를 가지며 자체 탄성력이 있는 사각 고무판으로 이루어지되, 베인들의 일단에는 끼움홈에 끼워져 결합되도록 결합돌기가 길이방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 베인의 타단은 펌핑실의 원주 벽면과의 슬라이딩 마찰이 용이하게 이루어지도록 테이퍼면으로 이루어 진 것을 특징으로 한다.
또한, 베인의 양 측면에는 펌핑실의 양측 벽면과의 마찰면적을 최소화하기위한 비드부가 길이방향으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 고안에 따른 베인펌프는 도 2에 도시한 바와 같이, 내부에 유체 펌핑을 위한 펌핑실(11)이 원형으로 형성된 펌프하우징(10)과, 이 펌프하우징(10)의 펌핑실(11)에 편심되게 배치된 로터(20)와, 이 로터(20)의 외주에 일정한 간격을 이루도록 방사상으로 배치된 복수개의 베인(30)과, 이 베인(30)들과 함께 로터(20)를 회전시키기 위한 구동모터(40)를 갖추고 있다.
펌프하우징(10)은 베인펌프의 외형을 이루는 것으로, 베어링 조립체(50)를 매개로 구동모터(40)의 전면에 견실하게 고정된다. 펌프하우징(10)의 내부에는 전면이 개방된 원형의 펌핑실(11)이 형성되며, 펌프하우징(10)의 좌우측으로는 유체의 흡입과 토출을 안내하기 위한 흡입구(12)와 토출구(13)가 상호 대향되게 마련된다. 또한, 펌프하우징(10)의 전면에는 핌핑실(11)을 밀폐하기 위한 전면커버(60)가 4개의 스크루(61)를 통해 견실하게 조립된다. 미설명 부호 "14 "는 전면커버(60)와 펌프하우징(10)의 전면 사이에 배치된 오링으로, 오링(14)에 의해 펌핑실(11)이 보다 견실하게 밀폐된다.
그리고 도 2와 도 3을 참조하면, 로터(20)는 펌핑실(11)에 편심되게 배치되는데, 이의 회전축(21)이 베어링 조립체(50)에 직결되어 구동모터(40)의 동력을 전달받는다. 이러한 로터(20)는 합성수지를 통해 소정의 길이(L1)를 갖는 원통체로 성형된다. 이 때, 로터(20)의 길이(L1)는 펌핑실(11)의 깊이(D)와 실질적으로 동일하게 구성하는 것이 바람직한데, 이는 로터(20)의 전후면이 펌핑실(11)의 양측 벽면(11b;도 4참조)과 밀착되면서 회전하여 자흡 손실(自吸 損失)을 방지하기 위함이다. 즉, 로터(20)의 전후면 역시 펌핑실(11) 양측 벽면(11b)과 밀착되도록 구성해야만, 흡입측과 토출측의 연통이 차단되어 유체 흡입력이 성립되기 때문이다.
한편, 이러한 로터(20)의 외주에는 복수개의 끼움홈(22)이 형성되어 베인(60)들이 분해조립이 가능하게 장착되는데, 베인(60)의 조립구조를 도 3과 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 원통체로 제작된 로터(20)의 외주에는 원주방향으로 일정한 간격을 유지하면서 길이방향으로 오목한 복수개의 끼움홈(22)이 형성된다. 본 고안의 실시 예에서 끼움홈(22)들은 60도 각도를 이루면서 6개 형성되어 있다.
그리고 베인(30)들은 소정의 두께(T)와 길이(L2)를 가지며 자체 탄성력이 있는 사각 고무판으로 이루어져 있다. 또한, 베인(30)들의 일단에는 로터(20)의 끼움홈(22)에 끼워져 결합되도록 결합돌기(31)가 길이방향으로 형성되어 있어서, 이를 통해 착탈이 가능하게 조립된다. 즉, 베인(30)의 결합돌기(31)는 끼움홈(22)과 부합되는 형상으로 이루어져 있어서, 결합돌기(31)를 끼움홈(22)에 삽입하면 베인(30)들은 반경방향으로의 이탈됨이 없이 견실하게 조립된다.
이러한 베인(30)들의 길이(L2)는 로터(20)의 길이(L1)와 실질적으로 동일하게 제작되어(L1=L2), 펌핑실(11)내에 조립되면 이의 양 측면(32)은 펌핑실(11)의 양측 벽면(11b)과 접하게 된다.
또한, 베인(30)들의 양 측면(32)에는 펌핑실(11) 양측 벽면(11b)과의 마찰면적을 최소화하기 위한 비드부(33)가 길이방향으로 돌출되게 형성되어 있어서, 로터(20)의 회전 시 두께가 얇은 비드부(33)가 펌핑실(11) 양측 벽면(11b)과 마찰하면서 회전하게 된다.
또한, 베인(30)들의 타단은 로터(20)의 편심회전에 따라 접히고 펴지는 탄성 변형이 반복적으로 진행되는 과정에서도 펌핑실(11)의 원주 벽면(11a)과 지속적으로 마찰하게 되는데, 펌핑실(11) 원주 벽면(11a)과의 슬라이딩 마찰이 용이하게 이루어지도록 테이퍼면(34)으로 이루어져 있다.
다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 베인펌프의 작동 및 이에 따른 작용효과를 도 4와 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 구동모터(40)에 전원이 인가되면 회전축(21)을 통해 연계된 로터(20)가 펌핑실(11)내에서 일방향으로 편심 회전한다.
그리고 로터(20)의 편심회전으로 복수개의 베인(30) 역시 펌핑실(11) 벽면(11a)(11b)과 마찰 회전하면서 펼쳐지고 접히는 동작이 자체 탄성력에 의해 반복적으로 이루어지며, 이로 인해 유체는 흡입구(12)를 통해 펌핑실(11)내로 흡입되며 계속하여 토출구(13)를 통해 토출 펌핑된다.
즉, 베인(30)들의 테이퍼면(34)은 펌핑실(11) 원주 벽면(11a)과 지속적으로 마찰함과 동시에 베인(30)들의 양 측면(32)은 펌핑실(11) 양측 벽면(11b)과 지속적으로 마찰하며, 이것에 의해 탄성 변형되면서 회전한다. 따라서 복수개의 베인(30)들은 흡입구(12) 부위를 지나면서 펼쳐져 가장 적은 힘을 받고, 토출구(13)에 근접할수록 접혀져 가장 큰 힘을 받으면서 베인(30)들 사이에 있는유체를 토출구(13)를 통해 외부로 토출시킨다.
한편, 펌핑실(11) 원주 벽면(11a)과 마찰하는 베인(30)들의 가장자리 단부는 슬라이딩 마찰이 용이하게 이루어지도록 테이퍼면(34)으로 이루어져 있고, 펌핑실(11) 양측 벽면(11b)과 마찰하는 베인(30)들의 양 측면(32)에는 접촉면적을 최소화하기 위한 비드부(33)가 길이방향으로 형성되어 있다. 따라서 베인(30)들은 탄성 변형되면서 펌핑실(11) 벽면(11a)(11b)과의 슬라이딩 마찰이 용이하게 이루어지는 것은 물론이며, 이로 인해 마찰에 따른 회전력 감소가 최소로 이루어져 유체 펌핑능력이 보다 향상된다.
또한, 베인펌프를 장시간 사용하면 베인(30)의 단부가 마모되어 이의 교체가 요구되는데, 이러한 경우에는 도 3에 도시한 바와 같이, 로터(20)를 펌핑실(11)에서 분해한 후 계속하여 손상된 베인(30)을 길이방향으로 빼낸다. 그리고 새로운 베인을 분해의 역순으로 조립하면, 베인(30)의 교체가 손쉽게 이루어진다.
이 때, 손상된 베인(30)만을 선택하여 교체할 수 있기 때문에 이의 유지보수가 용이하며 그 비용 역시 절감할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 베인펌프에 의하면, 결합돌기를 통해 복수개의 베인이 로터 외주에 끼워져 결합되기 때문에, 베인의 마모 손상 시 유지보수를 독립개체로 하여 보다 용이하게 할 수 있으며 아울러 보수비용을 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 펌핑실 원주 벽면과 마찰하는 베인들의 선단부는 테이퍼면으로 이루어져 있고, 펌핑실의 양측 벽면과 마찰하는 베인의 양 측면에는 마찰면적을 최소로 하기 위해 길이방향으로 비드부가 형성되어 있어서, 베인들의 내구성이 향상되는 것은 물론이며, 베인과 펌핑실 벽면과의 마찰에 따른 로터의 회전력 감소가 최소로 이루어진다. 결국, 베인펌프의 펌핑 능력과 제품 신뢰성이 보다 향상되는 작용효과가 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 원형의 펌핑실(11)이 형성되며 상호 대향되게 흡입구(12)와 토출구(13)가 형성된 펌프하우징(10)과, 상기 펌프하우징(10)의 펌핑실(11)에 편심되게 배치되며 모터(40)의 회전력을 전달받아 회전하는 로터(20)와, 상기 로터(20)의 외주에 일정한 간격을 이루면서 방사상으로 배치되며 상기 펌핑실(11)의 벽면(11a)(11b)과 마찰하면서 회전하는 복수개의 베인(30)을 갖춘 베인펌프에 있어서,
    상기 로터(20)의 외주에는 원주방향으로 일정한 간격을 이루며 길이방향으로 오목하게 복수개의 끼움홈(22)이 형성되고,
    상기 베인(30)들은 소정의 두께(T)와 길이(L2)를 가지며 자체 탄성력이 있는 사각 고무판으로 이루어지되, 상기 베인(30)들의 일단에는 상기 끼움홈(22)에 끼워져 결합되도록 결합돌기(31)가 길이방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 베인펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베인(30)의 타단은 상기 펌핑실(11)의 원주 벽면(11a)과의 슬라이딩 마찰이 용이하게 이루어지도록 테이퍼면(34)으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 베인펌프.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베인(30)의 양 측면(32)에는 상기 펌핑실(11)의 양측 벽면(11b)과의 마찰면적을 최소화하기 위한 비드부(33)가 길이방향으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 베인펌프.
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