KR200390500Y1 - 유체 커플링 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내부 유체를 이용해 구동축으로부터 종동축으로 동력을 전달하는 유체 커플링에 관한 것이다.

이러한 본 고안의 유체 커플링은, 내측에 방사상으로 임펠러가 일체로 배열된 외부케이싱, 상기 임펠러와 대향되도록 방사상으로 배열된 런너, 상기 런너와 임펠러 사이에 동력전달을 위한 유체 수용을 위해 외부케이싱과 볼트 결합되는 런너커버로 구성된 유체 커플링에 있어서; 상기 유체 커플링에 의한 초기 동력 전달시 구동축으로부터 종동축으로 전달되는 충격력 저감을 위하여 상기 런너 상에 크기차를 갖는 유체유동홀이 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 유체유동홀은 런너의 회전방향을 기준으로 크기가 점차 확대되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서 본 고안에 의하면, 초기 동력 전달시 런너의 회전에 의해 임펠러 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 상기 유체 커플링에 의한 종동축의 슬로우 스타트가 이루어지도록 함과 아울러, 상기 유체 커플링에 의한 슬로우 스타트로 구동축으로부터 런너 및 임펠러를 거쳐 종동축으로 전달되는 충격력을 저감시켜 상기 종동축에 결합된 전동시스템을 보호할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

Description

유체 커플링{The fluid coupling}

본 고안은 유체 커플링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 커플링의 구성요소 중 구동축으로부터 전달된 회전력에 의해 일방향으로 회전하면서 임펠러 측으로 전달된 유체의 가압력(유동력)에 의해 임펠러 역시 동일방향으로 회전되도록 상기 구동축과 볼트 결합되는 런너 상에 크기가 점차 확대되는 형태로 유체유동홀을 형성시킴으로써, 초기 동력 전달시 런너의 회전에 의해 임펠러 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 상기 유체 커플링에 의한 종동축의 슬로우 스타트가 이루어지도록 함과 아울러, 상기 유체 커플링에 의한 슬로우 스타트로 구동축으로부터 런너 및 임펠러를 거쳐 종동축으로 전달되는 충격력을 저감시켜 상기 종동축에 결합된 전동시스템을 보호할 수 있도록 한 유체 커플링에 관한 것이다.

일반적으로, 커플링(Coupling)이라 함은 모터와 연결된 구동축과 상기 구동축과 분리된 종동축을 상호 연결하여 구동축으로부터 종동축으로 동력이 전달될 수 있도록 하는 동력 전달용 장치로서, 이에 대한 커플링으로는 크게 양축간의 오차를 어느 정도까지 허용하고 진동과 충격을 줄이는 특성 때문에 가장 범용적으로 사용되고 있는 플렉시블 커플링(Fleible Coupling)과, 양축을 단순히 연결하는 기능의 리지드 커플링(Rigid Coupling)과, 오일 또는 파우더를 이용하여 슬로우 스타트를 하여 모터나 동력전달 계통의 부하를 줄이고 또한 과부하시 자동적으로 피동부 축과의 연결이 끊어지므로 모터나 피동기 시스템을 보호하는 기능의 유체 커플링(Fluid Coupling) 등으로 구분되어 있다.

이 중, 상기 오일 또는 파우더 등 내부 유체를 이용해 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로 동력을 전달하는 유체 커플링(1) 구조에 대하여 설명하면, 이는 도 1에 도시한 바와 같이, 내측에 방사상으로 임펠러(12)가 일체로 배열 형성된 외부케이싱(10)과, 상기 임펠러(12)와 대향되도록 방사상으로 배열된 런너(20)와, 상기 런너(20)와 임펠러(12) 사이에 동력전달을 위한 유체를 수용하기 위해 런너(20)가 내삽되는 상태로 외부케이싱(10)과 볼트 결합되는 런너커버(30)로 구성되어 있다.

또한, 상기 런너(20)의 경우, 모터(미도시)의 회전력을 전달받아 일방향으로 회전할 수 있도록 모터의 구동축(3)과 볼트 체결에 의해 결합되어 있고, 상기 임펠러(12)가 방사상으로 형성된 외부케이싱(10)의 경우, 모터의 구동축(3)으로부터 유체 커플링(1)을 거쳐 전달되는 회전력을 통해 일방향으로 회전하는 종동축(5)이 결합되어 있으며, 상기 종동축(5)에는 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로 전달된 회전력을 통해 구동되는 전동시스템(벨트풀리, 기어)이 결합되어 있다.

그리고, 상기 런너(20) 상에는 초기 동력 전달시 런너(20)의 회전에 의해 임펠러(12) 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 종동축(5)의 슬로우 스타트가 이루어질 수 있도록 하기 위하여 유체유동홀(22)이 형성되어 있는데, 이 때 상기 런너(20) 상에 형성된 유체유동홀(22)의 경우 도 2에 도시한 바와 같이, 그 크기가 상호 동일하게 관통 형성되어 있다.

또한, 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30) 사이에는 런너(20)와 임펠러(12) 사이에 수용된 유체가 외부로 누설되지 않도록 실링부재(미도시)가 설치되어 있으며, 상기한 실링부재의 경우 링 형상의 고무재 또는 합성수지재로 형성되어 있다.

이와 더불어, 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30)의 외주면에는 런너(20)의 회전시 그 회전력을 통해 임펠러(12) 역시 회전될 수 있도록 매개체 역할을 하는 동력전달용 유체를 주입하기 위한 주입구(14,32)가 각각 형성되어 있는데, 상기 주입구(14,32)는 매개볼트(16,34)에 의해 밀폐되어 있으며, 이 때 사용되는 동력전달용 유체는 주로 오일이 사용된다.

이와 같이 구성된 종래 유체 커플링(1)의 작동과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

구동축(3)으로부터 전달된 모터 회전력에 의해 런너(20)가 일방향으로 회전하게 되면, 상기 런너(20)에 의한 유체의 가압력(유동력)이 임펠러(12) 측으로 전달됨과 동시에, 상기 임펠러(12) 측으로 전달된 유체의 가압력(유동력)에 의해 임펠러(12) 역시 런너(20)와 동일방향으로 서서히 회전하게 되는데, 이 때 상기 임펠러(12)의 회전은 외부케이싱(10) 내에 일체로 형성된 관계로 인해 상기 임펠러(12)를 포함한 외부케이싱(10) 전체가 회전하게 되고, 이로 인한 외부케이싱(10)의 회전에 의해 상기 외부케이싱(10)에 결합된 종동축(5) 및 상기 종동축(5)에 결합된 전동시스템 역시 외부케이싱(10)과 동일방향으로 회전하게 되는 등, 종래 유체 커플링(1)에 의한 모터의 구동축(3)으로부터 전동시스템이 결합된 종동축(5)으로 동력이 전달되게 된다.

이와 같은 종래의 유체 커플링(1) 구조에 있어, 초기 동력 전달시 런너(20)의 회전에 의해 임펠러(12) 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 종동축(5)의 슬로우 스타트가 이루어질 수 있도록 하기 위한 방법으로 상기 런너(20) 상에 유체유동홀(22)이 형성되어 있으나, 이러한 유체유동홀(22)의 경우 그 크기가 상호 동일한 크기로 형성되어 있기 때문에 상기 런너(20)의 회전시 동일크기의 유체유동홀(22)을 따라 유동되는 유체의 유동저항이 커지게 되고, 이로 인한 유체의 유동저항이 임펠러(12) 측으로 직접 전달되면서 상기 유체의 유동저항에 따른 임펠러(12) 즉, 상기 임펠러(12)를 포함한 외부케이싱(10)의 회전이 원활하지 못함과 아울러, 목적한 슬로우 스타트가 이루어지지 않게 되는 커다란 문제점이 있었다.

또한, 상기 유체의 유동저항에 의한 충격력이 외부케이싱(10)을 거쳐 상기 외부케이싱(10)에 결합된 종동축(5) 및 상기 종동축(5)에 결합된 전동시스템으로까지 전달될 경우, 상기 전동시스템에 나쁜 영향을 주어 충격력에 의한 전동시스템의 오작동이나 수명을 단축시키게 되는 문제점도 있었다.

더욱이, 상기와 같은 충격력 전달에 의해 외부케이싱(10)과 런너커버(30)간의 볼트 결합력이 약해지면서 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30) 사이가 벌어지게 되는 문제점과 아울러, 상기와 같이 충격력에 의한 외부케이싱(10)과 런너커버(30) 사이가 벌어질 경우 이를 통해 수용된 동력전달용 유체가 외부로 누출되면서 이로 인한 모터의 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로의 동력전달이 원활하게 이루어지지 않게 되는 등의 문제점도 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 고안은, 유체 커플링의 구성요소 중 구동축으로부터 전달된 회전력에 의해 일방향으로 회전하면서 임펠러 측으로 전달된 유체의 가압력(유동력)에 의해 임펠러 역시 동일방향으로 회전되도록 상기 구동축과 볼트 결합되는 런너 상에 크기가 점차 확대되는 형태로 유체유동홀을 형성시킴으로써, 초기 동력 전달시 런너의 회전에 의해 임펠러 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 상기 유체 커플링에 의한 종동축의 슬로우 스타트가 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기와 같이 유체 커플링에 의한 종동축의 슬로우 스타트로 인해 구동축으로부터 런너 및 임펠러를 거쳐 종동축으로 전달되는 초기 충격력을 저감시킴으로써, 상기 종동축에 결합된 전동시스템을 충격력으로부터 보호할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

본 고안의 유체 커플링은, 내측에 방사상으로 임펠러가 일체로 배열된 외부케이싱, 상기 임펠러와 대향되도록 방사상으로 배열된 런너, 상기 런너와 임펠러 사이에 동력전달을 위한 유체 수용을 위해 외부케이싱과 볼트 결합되는 런너커버로 구성된 유체 커플링에 있어서;

상기 유체 커플링에 의한 초기 동력 전달시 구동축으로부터 종동축으로 전달되는 충격력 저감을 위하여 상기 런너 상에 크기차를 갖는 유체유동홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 유체유동홀은 런너의 회전방향을 기준으로 크기가 점차 확대되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 런너 상에는 크기가 점차 확대되는 형태의 유체유동홀이 3개의 구역으로 구획된 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 유체유동홀의 양측에는 런너 회전시 유체유동홀간의 유동이 원활하도록 유동가이드부가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 유체 커플링에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안의 유체 커플링을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 고안의 유체 커플링 중 임펠러가 일체화된 외부케이싱의 사시도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 고안의 유체 커플링 중 런너를 나타낸 사시도이다.

본 고안의 유체 커플링 구조에 대해 설명하기에 앞서 종래 유체 커플링과 동일한 구조에 대해서는 동일부호를 적용하기로 한다.

이에 대한 본 고안의 유체 커플링(1a)은, 도 1에 도시된 종래 유체 커플링(1)과 동일한 구조로 형성되되, 초기 동력 전달시 런너(20)의 회전에 의해 임펠러(12) 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시키기 위해 상기 런너(20) 상에 동일크기로 형성하였던 종래의 유체유동홀(22)을 런너(20a)의 회전방향을 기준으로 크기가 점차 확대되도록 크기차를 갖는 유체유동홀(22a) 형태로 형성함으로써, 유체 커플링(1a)에 의한 초기 동력 전달시 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로 전달되는 충격력을 저감시키기 위한 것으로서, 본 고안의 유체 커플링(1a) 구조에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 대한 유체 커플링(1a)의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이 내측에 방사상으로 임펠러(12)가 일체로 배열 형성된 외부케이싱(10)과; 상기 임펠러(12)와 대향되도록 방사상으로 배열된 런너(20a)와; 상기 런너(20a)와 임펠러(12) 사이에 동력전달을 위한 유체를 수용하기 위해 런너(20a)가 내삽되는 상태로 외부케이싱(10)과 볼트 결합되는 런너커버(30)로 구성되어 있다.

이 때, 상기 외부케이싱(10) 내측에 방사상으로 배열된 임펠러(12)의 형상은 도 4와 같은 형태로 형성되어 있으며, 상기 임펠러(12)와 대향되는 런너(20a)의 형상은 도 5와 같은 형태로 형성되어 있다.

또한, 상기 런너(20a)의 경우, 모터(미도시)의 회전력을 전달받아 일방향으로 회전할 수 있도록 모터의 구동축(3)과 볼트 체결에 의해 결합되어 있고, 상기 임펠러(12)가 방사상으로 형성된 외부케이싱(10)의 경우, 모터의 구동축(3)으로부터 유체 커플링(1a)을 거쳐 전달되는 회전력을 통해 일방향으로 회전하는 종동축(5)이 결합되어 있으며, 상기 종동축(5)에는 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로 전달된 회전력을 통해 구동되는 전동시스템(벨트풀리, 기어)이 결합되어 있다.

그리고, 상기 런너(20a) 상에는 유체 커플링(1a)에 의한 초기 동력 전달시 임펠러(12) 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 종동축(5)의 슬로우 스타트가 이루어지도록 함과 아울러, 구동축(3)으로부터 종동축(5)으로 전달되는 충격력을 저감시키기 위하여 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 런너(20a) 상에 크기차를 갖는 유체유동홀(22a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 런너(20a) 상에 형성된 유체유동홀(22a)의 경우, 구동축(3)에 의한 런너(20a)의 회전방향을 기준으로 크기가 점차 확대되도록 형성되어 있는데, 이는 런너(20a)의 회전방향에 대한 원심력과 대응되어 상기 원심력에 편승된 유체의 유동속도 즉, 상기 런너(20a) 상의 유체유동홀(22a) 내부를 유동하는 유체의 유동저항을 종래 동일크기의 유체유동홀(22)에 의한 유체의 유동저항 보다 감소되도록 하여 상기 런너(20a)로부터 임펠러(12) 측으로 전달되는 유체 유동속도에 의한 충격력이 저감되도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 런너(20a) 상에는 크기가 점차 확대되는 형태의 유체유동홀(22a)이 3개의 구역으로 구획되어 있으며, 상기 런너(20a) 회전시 유체유동홀(22a)간의 유동이 원활할 수 있도록 상기 유체유동홀(22a)의 양측으로 유동가이드부(24)가 돌출 형성되어 있는데, 이 때 상기 유체유동홀(22a)의 경우 상기와 같이 홀 양측으로 돌출 형성된 유동가이드부(24)에 의해 하나의 관로 형태를 이루게 된다.

또한, 상기 런너커버(30)의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 런너(20a)가 내삽될 수 있도록 런너(20a)의 외주면과 대응되는 오목한 원반 형태로 형성되어 있으며, 그 중앙 관통홀에는 런너(20a)와 결합된 구동축(3)을 지지함과 아울러 상기 구동축(3)으로부터 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 베어링이 결합되어 있다.

한편, 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30) 사이에는 종래 유체 커플링(1)에서와 마찬가지로, 상기 런너(20a)와 임펠러(12) 사이에 수용된 유체가 외부로 누설되지 않도록 실링부재(40)가 설치되어 있으며, 상기한 실링부재(40)의 경우 도 3에 도시한 바와 같이, 링 형상으로 형성됨과 아울러 고무재 또는 합성수지재로 이루어져 있다.

이와 더불어, 상기 외부케이싱(10)과 런너커버(30)의 외주면에도 종래 유체 커플링(1)에서와 마찬가지로, 런너(20a)의 회전시 그 회전력을 통해 임펠러(12) 역시 회전될 수 있도록 매개체 역할을 하는 동력전달용 유체를 주입하기 위한 주입구(14,32)가 각각 형성됨과 아울러 마개볼트(16,34)에 의해 밀폐되는 구조로 이루어져 있으며, 이 때 사용되는 동력전달용 유체는 주로 오일이 사용된다.

이하, 본 고안에 대한 유체 커플링의 작동과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 고안에 따른 유체 커플링의 작동 상태도를 나타낸 것이다.

본 고안에 대한 유체 커플링(1a)의 경우 종래 기술에서 서술한 종래 유체 커플링(1)의 작동과정과 동일한 과정으로 작동되면서 상기 유체 커플링(1a) 중 런너(20a)와 결합된 모터의 구동축(3)으로부터 상기 런너(20a)와 대향되는 외부케이싱(10)과 결합된 종동축(5)으로 동력이 전달되게 되는데, 이러한 본 고안의 유체 커플링(1a) 작동과정에 대하여 간략히 설명한다.

우선, 구동축(3)으로부터 전달된 모터 회전력에 의해 상기 구동축(3)과 볼트 결합된 런너(20a)가 일방향으로 회전하게 되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 런너(20a)의 회전방향에 대한 원심력과 대응되어 상기 원심력에 편승된 유체가 런너(20a) 상에 회전방향을 기준으로 크기가 점차 확대되도록 형성된 유체유동홀(22a)을 따라 유동하면서 상기 런너(20a)에 의한 유체의 가압력(유동력)이 임펠러(12) 측으로 전달되게 되는데, 이 때 상기 런너(20a) 회전에 의해 임펠러(12) 측으로 전달되는 유체의 경우, 점차 확대되는 관로 형태를 이루는 유체유동홀(22a)의 내부를 유동할 때 상기와 같은 관로를 유동하는 유체 특성에 따라 좁은 관로측으로 유입되는 시점에서는 그 유동속도가 매우 빠르지만, 관로가 점차 확대되는 상태에서 점차적으로 그 유동속도는 감소하는 반면 압력은 서서히 높아지면서 상기 런너(20a)에 의한 유체의 가압력(유동력)이 임펠러(12) 측으로 전달되되, 상기 유체 유동속도의 감소에 따른 충격력이 종래 동일크기의 유체유동홀(22)에 의한 충격력 보다 크게 저감된 상태로 임펠러(12) 측에 전달되게 된다.

그리고, 상기와 같이 런너(20a) 회전에 따른 원심력에 편승되어 임펠러(12) 측으로 전달된 유체의 가압력(유동력)에 의해 임펠러(12) 역시 런너(20a)와 동일방향으로 서서히 회전하게 되는데, 이 때 상기 임펠러(12)의 회전은 외부케이싱(10) 내에 일체로 형성된 관계로 인해 상기 임펠러(12)를 포함한 외부케이싱(10) 전체가 회전하게 되고, 이로 인한 외부케이싱(10)의 회전에 의해 상기 외부케이싱(10)에 결합된 종동축(5) 및 상기 종동축(5)에 결합된 전동시스템 역시 외부케이싱(10)과 동일방향으로 회전하게 되는 등, 상기 유체 커플링(1a)을 통해 모터의 구동축(3)으로부터 전동시스템이 결합된 종동축(5)으로 동력이 전달되게 된다.

이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 고안의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

본 고안의 유체 커플링은, 유체 커플링의 구성요소 중 구동축으로부터 전달된 회전력에 의해 일방향으로 회전하면서 임펠러 측으로 전달된 유체의 가압력(유동력)에 의해 임펠러 역시 동일방향으로 회전되도록 상기 구동축과 볼트 결합되는 런너 상에 크기가 점차 확대되는 형태로 유체유동홀을 형성시킴으로써, 초기 동력 전달시 런너의 회전에 의해 임펠러 측으로 전달되는 유체의 유동저항을 감소시켜 상기 유체 커플링에 의한 종동축의 슬로우 스타트가 이루어질 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 유체 커플링에 의한 종동축의 슬로우 스타트로 인해 구동축으로부터 런너 및 임펠러를 거쳐 종동축으로 전달되는 초기 충격력을 저감시킴으로써, 상기 종동축에 결합된 전동시스템을 충격력으로부터 보호할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 유체 커플링을 개략적으로 나타낸 결합 단면도.

도 2는 종래 유체 커플링의 런너를 나타낸 사시도.

도 3은 본 고안의 유체 커플링을 개략적으로 나타낸 분해 사시도.

도 4는 본 고안의 유체 커플링 중 임펠러가 일체화된 외부케이싱의 사시도.

도 5는 본 고안의 유체 커플링 중 런너를 나타낸 사시도.

도 6은 본 고안에 따른 유체 커플링의 작동 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 1a. 유체 커플링 3. 구동축

5. 종동축 10. 외부케이싱

12. 임펠러 14, 32. 주입구

16, 34. 마개볼트 20a. 런너

22a. 유체유동홀 24. 유동가이드부

30. 런너커버 40. 실링부재

Claims (4)

1. 내측에 방사상으로 임펠러가 일체로 배열된 외부케이싱, 상기 임펠러와 대향되도록 방사상으로 배열된 런너, 상기 런너와 임펠러 사이에 동력전달을 위한 유체 수용을 위해 외부케이싱과 볼트 결합되는 런너커버로 구성된 유체 커플링에 있어서;

   상기 유체 커플링에 의한 초기 동력 전달시 구동축으로부터 종동축으로 전달되는 충격력 저감을 위하여 상기 런너 상에 크기차를 갖는 유체유동홀이 형성된 것을 특징으로 하는 유체 커플링.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유체유동홀은 런너의 회전방향을 기준으로 크기가 점차 확대되도록 형성된 것을 특징으로 하는 유체 커플링.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 런너 상에는 크기가 점차 확대되는 형태의 유체유동홀이 3개의 구역으로 구획된 것을 특징으로 하는 유체 커플링.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유체유동홀의 양측에는 런너 회전시 유체유동홀간의 유동이 원활하도록 유동가이드부가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 유체 커플링.