KR20150120275A - 유체의 동시 유입 및 배출을 위한 한 쌍의 진동 날개부재를 포함하는 펌프 및/또는 컴프레서 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 펌핑하거나 또는 압축하기 위한 장치로서, 상기 장치는, 입구와 출구를 포함하는 압축챔버; 및 상기 압축챔버 안에 배치된 마주보는 전방 및 후방 날개부재(opposed front and rear vane members)를 구비하며, 각 날개부재는 적어도 하나의 축방향 연장 날개부분(axially extending vane segment)과 맞은편 날개부재의 날개부분을 수용하도록 된 적어도 하나의 방사상 배치 개방부분(radially disposed open segment)을 포함하며, 한 쌍의 날개부재의 인접 날개부분들(adjacent vane segments of mating vane members)은 그들 사이에 방사상 칸들(radial compartments)을 형성한다. 상기 조립체는, 인접 날개부분들이 동시에 서로를 향해가고 나서 서로 멀어지는 진동을 하고(oscillate toward and away from one another) 이에 의해 유체를 상기 입구를 통해 상기 챔버 안으로 끌어들이고 유체를 상기 출구를 통해 상기 챔버 밖으로 배출하는 풀무질 효과(a bellowing effect)를 생성하도록, 상기 전방 및 후방 날개부재의 동일하고 상반된 방향의(equal and opposite) 회전 진동을 유발하는 스윙 암 조립체를 더 포함한다. 본 발명은 입력 샤프트의 회전운동을 날개부재들의 진동운동으로 변환하기 위한 조립체에도 관련 있다.

Description

유체의 동시 유입 및 배출을 위한 한 쌍의 진동 날개부재를 포함하는 펌프 및/또는 컴프레서 장치 {PUMP AND/OR COMPRESSOR ARRANGEMENT INCLUDING MATING, OSCILLATABLE VANE MEMBERS FOR THE SIMULTANEOUS ADMISSION AND DISCHARGE OF FLUID}

[001] 본 발명은 공기, 기체, 기체 혼합물 및/또는 액체와 같은 유체를 압축하거나 가속하는 기능을 발휘할 수 있는 펌프 또는 컴프레서 유닛에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 구동 샤프트(a driveable shaft)의 회전 운동을 한 쌍의 날개부재들(mating vane members)의 동일하고 상반된 방향의(equal and opposite) 진동 운동으로 변환하여, 유체의 동시 유입 및 배출을 실현하기 위한 스윙 암 조립체를 포함하는 펌프 및/또는 컴프레서에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 구동 샤프트의 회전운동을 그 날개부재들의 진동운동으로 변환하기 위한 조립체에 관한 것이다.

[002] 대부분의 경우, 펌프들과 컴프레서들은 시스템 안으로 끌어들인 유체가 속도를 높여 나중에 압력이나 또는 이를 대신한 펌핑 동작으로 변환되도록 강제하도록 하기 위해 기계적인 동작을 활용한다.

[003] 크랭크에 연결된 피스톤을 기반으로 하는 통상적인 컴프레서들과 펌프들은 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 가지며, 그 왕복운동은 실린더 안으로 통과하는 유체를 펌핑한다(pumping). 펌프는 모터나 또는 몇몇 경우에는 내연 모터 등에 의해 통상적으로 전기적으로 작동된다.

[004] 당업자가 잘 알고 있는 것처럼, 이런 유형의 펌프의 한 가지 단점은 피스톤이 압축행정에 있을 때에만 펌핑(pumping)이 일어난다는 점이다. 피스톤이 후퇴 행정(drawdown stroke)에 있을 때는, 그 후퇴 행정이 추가적인 유체를 실린더나 하우징 내로 흡입할 필요가 있으므로 펌프질이 일어나지 않는다.

[005] 그러므로 피스톤 작동의 절반은 펌핑 동작에 기여하지 못한다.

[006] 그러한 장치에는 다른 문제들도 여러 가지 있는바, 피스톤은 짧은 행정을 가지고 이는 펌프의 마모와 손상을 증가시킨다. 예상되는 것처럼, 이런 유형의 피스톤 펌프들은 일반적으로 소음 레벨이 지나쳐 많은 응용분야에 부적합하게 만든다.

[007] 피스톤 기반 펌프들과 컴프레서들의 대안 수단들도 있지만, 대부분의 경우 이것들은, 회전 용적식 설계(rotary volumetric designs)의 중심에 있으며, 일반적으로 전기 모터로 구동되는 방사상 날개들(radial vanes)을 가진다. 이런 종류의 펌프들과 컴프레서들은, 그 컴프레서 유닛이나 펌프 장치 내에서 소정의 최소압력에 도달할 때에만 열리는 최소압력밸브를 통해서, 압력 탱크를 향해 있는 흡입 개구(an intake opening)를 통해 대기로부터 유체를 끌어들인다.

[008] 회전 용적식 기반 컴프레서와 펌프 장치의 주요한 단점들 중 하나는, 압력이 상한값에 이를 때 전기 모터의 운전이 중단되는 것을 의미하는, 단속적 운전형(intermittent operation type) 제어 시스템이라는 점이다. 이는 전력 손실을 줄이면서 장치의 소비를 향상시킬 수는 있지만, 모터가 정지 상태에서 다시 시동하는 것을 계속 반복하므로, 나중에 압력이 떨어질 때는 압축된 공기나 펌핑 동작을 필요 시 즉각적으로 공급하는 것이 불가능해진다.

[009] 본 출원인은 위에서 언급된 문제점들의 일부를 극복해주는 장치에 관한 "유체 컴프레서 또는 펌프 장치"라는 제목의 국제특허출원 제 PCT/AU2010/001515호의 소유자이다. 그것은 효과적이긴 하지만, 좀 더 개량된 펌프 및/또는 컴프레서 장치에 관한 필요성을 인식하게 되었다.

[010] 그러므로 본 발명의 목적은 위에서 언급한 단점들의 적어도 일부를 극복하는 유체 컴프레서 및/또는 펌프 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적과 장점들은 명세서를 완전히 읽어보면 분명하게 알 수 있을 것이다.

[011] 본 명세서의 이하의 전체를 통틀어, '압축한다(compressing)'는 단어의 사용은 퍼내는(pump) 능력과 동의어라고 생각되어야 하며, 그렇기 때문에 본 발명을 통틀어 설명되는 장치는 유체를 압축하는 것에 관한 것일 수 있고, 당업자는 정의된 그 장치는 똑같이 유체를 퍼낼 수 있는 것이라고 생각해야 한다. 나아가, '유체'라는 단어에 대한 언급은 압축하는 것 및/또는 펌핑하는 것을 필요로 할 수 있는 공기, 기체, 기체 혼합물, 액체 또는 어떤 다른 매질을 포괄하려고 한 것이다.

[012] 일 측면에 따르면, 본 발명은 유체를 펌핑하거나 또는 압축하기 위한 장치를 제공하며, 이 장치는, 입구와 출구를 포함하는 압축챔버; 상기 압축챔버 안에 배치된 마주보는 전방 및 후방 날개부재(opposed front and rear vane members); 및 회전진동유발수단을 구비하며; 각 날개부재는 적어도 하나의 축방향 연장 날개부분(axially extending vane segment)과 맞은편 날개부재의 날개부분을 수용하도록 된 적어도 하나의 방사상 배치의 개방부분(radially disposed open segment)을 포함하며, 한 쌍의 날개부재의 인접 날개부분들(adjacent vane segments of mating vane members)은 그들 사이에 방사상 칸들(radial compartments)을 형성하며; 상기 회전진동유발수단은, 인접 날개부분들이 동시에 서로를 향해갔다가 서로 멀어지는 진동을 하고(oscillate toward and away from one another) 이에 의해 유체를 상기 입구를 통해 상기 압축 챔버 안으로 끌어들이고 유체를 상기 출구를 통해 상기 압축 챔버 밖으로 배출하는 풀무질 효과(a bellowing effect)를 생성하도록, 상기 전방 및 후방 날개부재의 동일하면서 상반된 방향의(equal and opposite) 회전 진동을 유발하는 것을 특징으로 한다.

[013] 바람직하게는, 이 장치는 유체가 연속적으로 상기 압축챔버로 들어갔다가 배출될 수 있는 메커니즘을 제공한다.

[014] 일 실시예에서, 상기 전방 날개부재는 유체가 각 방사상 칸으로 들어가는 입구 구멍들(inlet apertures)을 포함하며, 상기 후방 날개부재는 유체가 각 방사상 칸에서 배출되는 출구 구멍들(outlet apertures)을 포함한다.

[015] 일 실시예에서, 상기 입구 및 출구 구멍들은 상기 전방 및 후방 날개부재들 각각의 기저부(base)에 형성된 일련의 구멍들이다.

[016] 일 실시예에서, 방사상 칸의 각 입구 구멍은, 인접 날개부분들이 서로를 향해 이동하고 이에 의해 유체를 압축하고 압축된 유체를 배출할 때는 닫히고, 상기 인접 날개부분들이 유체가 상기 칸들 안으로 들어오기에 충분한 거리만큼 서로로부터 멀어지도록 이동할 때에는 열리도록 구성된 일 방향 밸브 수단(one way valve means)들을 포함한다.

[017] 일 실시예에서, 상기 일방향 밸브 수단들은 리드 밸브(reed valves)의 형태이다.

[018] 일 실시예에서, 방사상 칸의 각 출구 구멍은, 인접 날개부분들이 서로를 향해 이동하고 이에 의해 유체를 압축하고 압축된 유체를 배출할 때는 적어도 부분적으로 열리고, 인접 날개부분들이 유체가 상기 방사상 칸들 안으로 들어오기에 충분한 거리만큼 서로로부터 멀어지도록 이동할 때에는 닫히도록 구성된 일 방향 밸브 수단들을 포함한다.

[019] 일 실시예에서, 상기 장치는, 상기 압축챔버를 포함하는 압축부와 작동가능하게 연결된 회전식 구동 샤프트(a rotatably driveable shaft)를 지지하는 구동부를 더 포함한다.

[020] 일 실시예에서, 상기 구동부는 전기 모터이다.

[021] 일 실시예에서, 상기 진동유발수단은 상기 구동 샤프트의 회전운동을 상기 전방 및 후방 날개부재들의 앞뒤로 왔다갔다 하는 진동운동(a back and forth oscillation movement)으로 변환하도록 된 스윙 암 조립체(a swing arm assembly)이다.

[022] 일 실시예에서, 상기 스윙 암 조립체는 상기 전방 및 후방 날개부재들의 앞쪽과 뒤쪽으로 각각 배치된 전방 스윙 암 및 후방 스윙 암을 포함하며, 각 스윙 암은 상기 구동 샤프트 및 이와 연관되어 있는 편심 캠들을 수용하기 위한 개구(opening)를 가진다.

[023] 일 실시예에서, 각 스윙 암은 자신의 하단이 진자 운동 중에 구동 샤프트 축선 위쪽에 배치된 공동 피봇 축선을 중심으로 축회전할 수 있도록(pivotable) 움직일 수 있고, 상기 운동은 회전하는 전방 및 후방 편심 캠들과 각각의 상기 개구들의 내측 가장자리 간의 접촉에 의한 것이다.

[024] 일 실시예에서, 각 개구의 수평방향 크기(a horizontal dimension)는 대응하는 편심 캠이 상기 개구의 어느 한 쪽 측면의 내측 가장자리에 접촉하도록 하는 크기이다.

[025] 일 실시예에서, 상기 전방 및 후방 편심 캠들은, 상기 구동 샤프트의 회전이 상기 전방 및 후방 스윙 암들로 하여금 동일하면서 상반된 방향으로(in equal and opposite directions) 움직이도록 하는 방사상으로 상반된 구성(a radially opposed configuration)으로 배치된다.

[026] 일 실시예에서, 상기 전방 및 후방 스윙 암들은, 스윙 암들과 협력하여(in unison with) 그들 각각의 하단부에서 축회전 가능한 연결에 의해 스윙동작을 하도록 구성된 내측 배치 레버 암들(lever arms)을 포함하며, 각 레버 암의 상단부들은 구동 샤프트 축선을 중심으로 회전가능하며 상기 전방 및 후방 날개부재와 연관되어 동일하고 상반된 방향의 회전진동을 일어나게 한다.

[027] 일 실시예에서, 각 레버 암의 상단은 내부에 스플라인이 형성되어(internally splined) 있고, 각 날개부재와 연관되어 있는 스플라인형성 원관(a splined annulus)과 짝을 이루도록 된 것이다.

[028] 일 실시예에 있어서, 상기 압축챔버는 상기 한 쌍의 전방 및 후방 날개부재들이 수용되는 주 하우징(a main housing), 상기 전방 스윙 암이 수용되는 전방 하우징, 그리고 상기 후방 스윙 암이 수용되는 후방 하우징을 포함한다.

[029] 일 실시예에서, 상기 압축챔버는 상기 전방 하우징과 상기 주 하우징 사이 및 상기 주 하우징과 상기 후방 하우징 사이에 각각 배치된 전방 및 후방 플레이트를 더 포함하되, 입구 챔버는 상기 전방 플레이트와 상기 전방 날개부재 사이로 정의되고(defined), 출구 챔버는 상기 후방 날개부재와 상기 후방 플레이트 사이로 정의된다.

[030] 일 실시예에서, 상기 압축챔버의 입구와 출구는 상기 입구 및 출구 챔버 각각의 안으로 각각 연장된 상기 주 하우징 내의 슬롯들의 형태로 된 것이다.

[031] 일 실시예에서, 마주보는 한 쌍의 전방 및 후방 날개부재 각각은 방사상으로 배치되고 축방향으로 연장된 5개의 날개부분들(vane segments)을 포함하고, 상기 날개부분들 사이에는 마주보는 날개부분들을 수용하여 그들의 회전을 허용하는 개방부분들(open segments)이 정의되며, 이에 의해 10개의 칸들을 정의하여 상기 구동 샤프트의 매 회전이 각 스윙 암의 운동을 한 방향으로 제공하고 그 운동 동안에 5개 칸은 유체를 끌어들이고 5개 칸은 유체를 배출하도록 한다.

[032] 그러므로 편심 캠에 의한 전방 및 후방 스윙 암들의 스윙동작은 각 레버 암의 하단부의 스윙동작을 야기하고, 이어서 전방 및 후방 날개부재들이 서로에 대하여 동일하고 상반된 반대방향으로 진동하게 한다.

[033] 그 스윙 암 조립체의 사용을 통해, 각 날개부재는 서로에 대해 앞뒤로 회전하게 되어 흡입 또는 진공화 효과, 뿐만 아니라 이와 동시에 펌핑 효과 모두를 제공할 수 있는 풀무질 효과(a bellowing effect)를 만들어낸다.

[034] 날개부분들의 한쪽 가장자리가 인접 날개부분의 가장자리를 거슬러 오르는 동안에, 그 날개부분의 나머지 한쪽 면은, 입구 구멍들(inlet apertures)이 개방되어 유체가 방사상 칸으로 들어오는 것을 허용하는 점 때문에, 사실상 유체 이런 특정한 방사상 칸으로 받아들이게 된다.

[035] 그럼에도 불구하고, 그 날개부분에 의해 덮이는 입구 구멍을 갖는 날개부재의 나머지 한쪽 면에서는 유체가 들어오지 못하지만 그 칸 안의 유체는 압축되어 일 방향 밸브를 통해 이 칸을 빠져나가는 것 외에 다른 길은 없다.

[036] 알 수 있듯이, 그러한 복수 개의 방사상 칸들에 있어서, 유체를 받아들이는 흡입 내지 진공화 효과뿐만 아니라 유체를 사실상 한정된 공간 속으로 가압한 다음 그것을 일방향 밸브 제어를 사용하여 압축챔버 밖으로 방출되도록 하는 능력을 동시에 제공할 수 있다.

[037] 그러므로 상기 날개부분들이 스윙 암 조립체에 의해 앞뒤로 진동 회전할 때 일부 날개부분들은 서로를 향해 이동하고 나머지 날개부분들은 서로로부터 멀어지도록 하는데, 이는 칸 내에서 이격거리가 증가하고 있는 날개부분의 일 측면에서는 유체를 압축챔버 안으로 흡수 내지 흡입할 수 있고 그에 따라 그 후 그 날개부분이 다른 날개부분 쪽으로 밀어붙여지는 그 날개부분의 나머지 측면에서는 압축된 유체가 방출될 수 있다는 것을 의미한다.

[038] 바람직하게, 흡입 및 배출 압력 레벨들은 일방향 입구 및 출구 밸브들을 조정하여 설정될 수 있고, 이는 유체가 요구된 레벨까지 압축되면 배출될 수 있다는 것을 의미한다.

[039] 그러므로 한 주기 동안, 상기 전방 및 후방 날개부재들의 동일하고 상반된 방향의 운동이, 유체를 후방 날개부분들에 의해 닫히지 않은 입구 구멍들 안으로 제공하거나 유입되게 해줄 것이고, 유체를 가압하여 전방 날개부분들에 의해 닫히지 않은 출구 구멍들 바깥으로 배출되게 해줄 것이다.

[040] 다른 측면에 따르면, 본 발명은 입력 샤프트의 회전운동을, 진동운동에 의해 유체를 펌핑 및/또는 압축하기 위해 이용되는 한 쌍의 제1 및 제2 날개부재의 진동운동으로 변환하는 조립체를 제공하며, 상기 조립체는 제1 스윙 암 및 제2 스윙 암, 편심 캠들, 그리고 레버 암들을 포함하며; 상기 제1 스윙 암 및 제2 스윙 암은 상기 한 쌍의 제1 및 제2 날개부재의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 배치되며, 각 스윙 암 및 날개부재는 입력 샤프트를 수용하기 위한 동축 개구를 포함하며, 각 스윙 암은 입력 샤프트 축선상에 배치된 공동의 피봇 축선을 중심으로 축회전할 수 있으며; 상기 편심 캠들은 상기 입력 샤프트와 연관되어 있고 각 편심 캠이 스윙 암 개구들의 안쪽 가장자리와 접촉하고 이에 의해 상기 입력 샤프트가 회전할 때 스윙 암들이 상기 공동 축선을 중심으로 진자 운동을 하도록 배치되며, 상기 편심 캠들은 상기 입력 샤프트의 회전이 스윙 암들로 하여금 동일하고 상반된 방향으로 움직이게 하도록 방사상으로 상반된 구성으로 배치되어 있으며; 그리고 상기 레버 암들은 스윙 암들과 협력하여(in unison with) 그들 각각의 하단부에서 축회전 가능한 연결에 의해 실질적으로 움직이도록 구성된 각 스윙 암과 연관되어 있으며, 각 레버 암의 상단부들은 구동 샤프트 축선을 중심으로 회전할 수 있고 상기 제1 및 제2 날개부재들과 작동할 수 있게 결합되어 상기 제1 및 제2 날개부재들의 동일하면서 상반된 방향의 회전 진동을 일으킨다.

본 발명에 따르면, 전방 및 후방 날개부재들의 상대 운동은 압축챔버 내에 방사상 칸들이 생겨나게 하고, 그에 의해 전방 날개부분과 후방 날개부분의 서로를 향한 동시적인 회전은 풀무질 효과를 만들어내어 유체가 그 압축챔버 안으로 유입될 수 있게 하는 개선된 메커니즘을 제공할 뿐만 아니라 유체가 압축되고 방출될 수 있는 수단도 제공한다. 이러한 풀무질(bellowing)은 유체의 연속적인 유입이 그 압축챔버로 들어올 수 있고 또한 동일한 주기 전부 내에서 인접 압축챔버로부터 압축 유체의 연속 방출이 일어날 수 있게 하는 수단을 효과적으로 만들어내고 있다. 또한, 본 발명에 의해 가능해지는 부가적인 장점은 그 스윙 암들과 날개부재들에 의해 발생하는 힘들의 동일하면서 상반된 방향으로의 균형이다. 이것은 몇몇 응용분야, 예컨대 컴프레서 등과 같은 장치로부터 생겨나는 약간의 진동도 피로가 쌓이게 만들어 결국에는 고장을 일으키게 하는 항공 산업에서는 대단히 중요한 것이다. 무게중심이, 예를 들어 출원인 소유 종래기술인 컴프레서 및/또는 펌프 유닛과 비교할 때, 절반으로 줄어들고, 그러므로 동일한 일을 하는 데 에너지 양이 절반만 필요하다는 점에서, 효율 또한 최대화될 수 있다. 최종 결과는 부드럽고 균형잡힌 운전이며 또한 입구/출구에서 부드러운 흐름속도로 전달하는 것이다.

[033] 본 발명의 상기 및 다른 목적들과 특징 그리고 장점들은 첨부한 도면과 함께 바람직한 실시예에 관한 이하의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 조립된 유체 펌프 유닛의 전방 사시도 및 여러 가지 부가 도면들을 나타내며;
도 2는 전방 및 후방 하우징이 제거된 도 1의 펌프 유닛의 전방 사시도로서, 본 발명의 일 측면에 따라 구성된 스윙 암 조립체가 드러나게 도시하며;
도 3은 도 2의 스윙 암 조립체의 전방 사시도 및 여러 가지 부가 도면들을 나타내며;
도 4는 후방 스윙 암의 전방 전개 사시도 및 여러 가지 부가 도면들을 나타내고;
도 5는 도 2-4의 전방 및 후방 날개부재와 스윙 암 조립체를 포함하는 펌프 유닛의 주 하우징의 내부 구성요소들의 전방 사시도를 나타내며;
도 6은 스윙 암 조립체는 제거하고 전방 및 후방 날개 부재는 포함하는 주 하우징의 내부 구성요소들의 전방 사시도 및 여러 가지 부가 도면들을 나타내며;
도 7은 전방 및 후방 날개 부재들의 전방 전개 사시도를 나타내며;
도 8은 연관된 리드 밸브 장치를 포함하는 전방 날개부재의 후방 전개 사시도를 나타내고;
도 9는 연관된 리드 밸브 장치를 포함하는 후방 날개부재의 후방 전개 사시도를 나타내고;
도 10은 주 하우징의 전방 및 후방 플레이트를 포함하는 도 1의 펌프 및/또는 컴프레서의 주 하우징의 전방 전개 사시도 및 여러 가지 부가 도면들을 나타내며;
도 11은 도 1의 펌프 유닛의 후방 하우징의 전방 전개 사시도를 나타낸다.

[041] 도면은 예시적인 실시예들을 포함하지만, 다른 실시예들이 가능하고 또한 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 설명된 실시예들에 대한 변경도 가능하다. 가능하다면, 도면과 이하의 설명 전체를 통틀어 같거나 비슷한 요소들을 나타내는 데 동일한 참조번호들이 사용될 것이다.

[042] 본 발명은, 일 측면에 따르면, 스윙 암 조립체(10) 즉, 유체 컴프레서 또는 펌프 장치(12)에서 사용하기 위해 회전운동을 진동운동으로 변환하기 위한 조립체에 관한 것이고, 다른 측면에서는 그 스윙 암 조립체(10)를 일부로 포함하는 유체 컴프레서 또는 펌프 장치(12)에 관한 것이다.

[043] 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 컴프레서 또는 펌프 장치(12)의 주 압축부가 도 1에 조립된 상태로 일반적으로 도시되어 있다. 입력 샤프트(13)를 계속해서 회전시키는 데 사용되는 상기 장치(12)의 구동부는, 압축부의 구성요소들이 더 용이하게 보일 수 있도록 함과 더불어 그와 같은 구동 요소들은 예컨대 전기 모터 등과 같은 것인 바, 잘 알려져 있으므로 도시하지 않았다.

[044] 전방 하우징(14), 전방 플레이트(16), 주된 압축 몸체를 형성하는 주 하우징(18), 후방 플레이트(20), 그리고 후방 하우징(22)이 상기 장치(12)의 전방에서부터 후방으로 가면서 차례대로 포함되어 있다.

[045] 막대 또는 볼트들(비도시)이, 구성요소들을 함께 결합시키도록 하기 위해, 위에서 언급된 구성요소들 각각에 동일 축선 상에 존재하는 안내 구멍들(guide holes, 24)을 통해 끝까지 연장될 수 있다. 도 10에 도시된 것처럼, 각 구성요소가 서로에 대해 적정하게 정렬을 이루어 조립되는 것을 보장하기 위해, 설치 맞춤못(locating dowels, 26)들을 안내 홀(24)의 적어도 일부와 결합하여 사용할 수도 있다.

[046] 당해 기술분야의 숙련된 기술자(당업자)라면 알 수 있듯이, 막대나 볼트들(비도시)은 그 장치의 반대쪽 끝에서 너트들(비도시) 또는 이를 대신하여, 안내 구멍(24)의 내부 나사산들과 체결될 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다. 내부 나사산이 형성된 안내 구멍들과 말단 너트들의 조합이 볼트에 체결하여 그 구성요소들을 함께 단단히 결합하는 데 사용할 수도 있다.

[047] 도 2와 3에 스윙 암 조립체(10)의 구성요소들이 더 자세하게 도시되어 있다. 그 조립체는 전방 스윙 암(28)과 후방 스윙 암(30)을 포함한다. 입력 샤프트(13)가 스윙 암 주 몸체들 각각에 마련된 각각 동일한 개구들(openings, 32/34)를 통해 연장되어 그 개구들 안쪽에 배치된 각각의 편심 캠들(36/38)을 통해 그들과 맞물린다. 그 편심 캠들(36/38)과 각각의 개구들(32/34)은 그 캠들이 상기 개구들의 내부 측벽들과 접촉하여 편심 캠이 회전할 때 그들의 운동을 유발하도록 그 크기가 정해진다.

[048] 각 스윙 암은 고정된 상부 힌지 핀(40/42)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 장치의 전방에서, 힌지 핀(40)이 전방 플레이트(16)의 바깥으로 연장되며, 도 10은 그 핀을 수용하기 위한 구멍(aperture, 43)을 명확하게 보여준다. 각 핀을 통하는 중앙 축선은 각 스윙 암이 회전을 하는 중심 축선을 정의한다. 그 장치의 후방에 있는 힌지 핀(42)은 동일한 방법으로 그 후방 플레이트(20)에 장착된다. 입력 샤프트(13)의 축선은, 입력 샤프트(13) 및 편심 캠(36/38)이 회전할 때 스윙 운동을 할 수 있도록, 스윙 암 피봇 축선들로부터 충분히 떨어져서 배치된다. 편심 캠(36, 38)은, 샤프트(13) 및 캠(36)의 회전으로 인해 전방 스윙 조립체(28)가 한 방향으로 스윙할 때 캠(38)이 후방 스윙 조립체(30)로 하여금 동일하고 상반된 방향의 운동으로(in an equal and opposite motion) 스윙동작을 하도록, 축(13)을 중심으로 반경방향으로 정반대 방식으로(in a radially opposed manner) 배열되는데, 이에 관한 더 자세한 사항은 후술한다.

[049] 각각의 스윙 암은, 두 개의 구성요소를 그들의 하단에서 결합해주는 제2 힌지 핀(48/50)을 통해 자신의 연관된 스윙 암에 대하여 회전할 수 있는 내부 레버 암(44/46)을 더 포함한다. 각 레버 암(44/46)은 상단에 마련된 내측 스플라인 형성 구멍(52, 54)을 포함하며, 그것을 통과하여 입력 샤프트(13)가 연장된다. 이에 의해 입력 샤프트(13)는 레버 암(44/46)들의 회전축을 형성하지만, 그것들은 입력 샤프트(13)의 회전이 레버 암의 회전을 야기하도록 연결되어 있는 것은 아니다. 레버 암이 자신의 상단에서 그 장치(10)의 다른 구성요소들에 연결되는 방식은 이하에서 좀 더 상세하게 설명하기로 한다. 동작 중에, 레버 암(44/46)들은 스윙 암 몸체와 비슷한 방법으로 스윙 동작을 한다.

[050] 도 4는 제2 힌지 핀(50)의 구성을 더 자세하게 보여주는데, 특히 수컷부(male portion, 56)가 자신에 대한 안내를 제공하는 채널(56) 안에서 위 아래로 활주할 수 있도록, 그 힌지 핀이 스윙 암 몸체의 하단의 대응 암컷 채널(56) 안에 수용되도록 된 후방향 수직 연장 수컷부(an rearwardly directed, vertically extending male portion, 55)를 어떻게 포함하는지를 보여준다. 숙련된 기술자라면 스윙 암 몸체들이 편심 캠들의 회전에 의해 스윙동작을 하게 될 때, 레버 암들의 아래쪽 피봇 축선이 그 제2 힌지 핀(50)으로 하여금 수직으로 진동하게 만들 수 있고, 그러므로 그 수컷부(56)와 채널(56) 사이의 활주가능한 연결을 필요로 하는 점을 인식할 수 있을 것이다. 그렇지만, 동일한 상대 운동을 가능하게 해주는 다른 연결 수단이 사용될 수 있음도 이해할 수 있어야 한다.

[051] 도 5-9로 다시 돌아와서, 내부 스플라인 형성 구멍(internally splined aperture, 52/54) 각각은 전방 및 후방 날개 부재들(62, 64)과 각각 연관되어 있는 대응 외부 스플라인형성 원관(a corresponding, externally splined annulus, 58/60)과 짝을 이루도록 된 것임을 알 수 있다. 각 날개 부재는 주 하우징(18) 안에 수용되고 반경방향으로 배치된 복수 개의 날개부분들(vane segments, 66/68)과 그들 사이의 개방부분들(open segments, 70/72)들을 포함한다. 상기 부분들(segments)은 하나의 날개부재의 날개부분들이 나머지 하나의 날개부재의 개방부분들 안에 수용될 수 있고 그 반대도 마찬가지이고, 그 개방부분들은 그 날개부분들의 후속 회전을 허용할 수 있는 충분한 크기를 갖는다.

[052] 그러므로, 그 장치의 전방에서, 각 레버 암의 스플라인 형성 구멍은, 그 전방 및 후방 날개부재들의 스플라인형성 원관 상을 따라 활주하게 되어 있고 또한 그 입력 샤프트 축선에 대한 각 레버 암의 회전이 짝을 이루는 원관(mating annulus)의 대응 회전을 유발하고 그러므로 날개부재들 각각의 회전을 유발하도록 짝을 이루게 되어 있다.

[053] 이제 입력 샤프트(13)의 일정한 회전 운동이 어떻게 주 하우징(18) 내에서 샤프트(13)를 중심으로 전방 및 후방 날개부재(62, 64)들의 동일하고 상반된 방향의 회전 진동을 일으키는지 이해되어야 한다. 입력 샤프트의 회전은 전방 및 후방 편심 캠(36, 38)의 회전을 일으킨다. 이들 캠은 반경방향상 상반된 구성으로 배치되어 있기 때문에, 그들의 수평방향 운동은 똑같으면서 방향이 반대인바, 이는 전방 스윙 암 몸체가 자신의 맨 왼쪽 수평위치에 있을 때 후방 스윙 암 몸체는 자신의 맨 오른쪽 위치에 있어, 각 스윙 암(28, 30)의 하단부의 똑같으면서 반대방향의 진자 운동을 낳게 되는 것을 의미한다.

[054] 전방 및 후방 레버 암(44, 46)은 그들의 하단에서 각 스윙 암의 하단과 함께 스윙운동을 하고, 그러한 스윙 운동은 그것의 내부 스플라인 형성 구멍들(52, 54)로 하여금 똑같으면서 상반된 방향으로 회전 진동(rotationally oscillate)을 하게 한다. 각 구멍이 전방 및 후방 날개부재(62, 64)의 각각과 연관된 대응 스플라인형성 원관(splined annulus: 58, 60)과 짝을 이루기 때문에, 날개부분(66, 68)들 역시 동일하면서 상반된 방향으로 회전 진동을 하게 된다. 숙련된 기술자라면 그러한 운동이 마주보는 전방 및 후방 날개부재들의 인접하는 날개부분들로 하여금 동시에 서로를 향해 움직이고 또한 서로로부터 멀어지게 하여 풀무질 효과(a bellow effect)를 형성할 것이라는 점을 인식할 수 있을 것이다. 이러한 풀무질 효과의 잇점은 아래에서 더 상세히 설명하기로 한다.

[055] 요약하면, 본 발명의 스윙 암 조립체(10)는 모터 등과 같은 구동 메커니즘에 의한 샤프트(13)의 연속적인 회전운동을 전방 및 후방 날개부재들(62, 64)과 압축챔버 내에서 그들과 연관된 날개부분들의 진동운동으로 변환할 수 있다.

[056] 도 1-2와 도 10에 관한 예시들로부터 파악될 수 있는 것처럼, 유체는 주 하우징(18)의 앞쪽과 그 주변의 적정하게 이격된 입구 포트들(74)을 통해 그 유체 컴프레서 또는 펌프 장치의 주 압축부(18) 안으로 들어갈 수 있고, 또한 그 주 하우징(18)의 뒤쪽과 그 주변의 적정하게 이격된 출구 포트들(76)을 통해 배출될 수 있다. 그 한 쌍의 날개부재들은, 입구 챔버가 전방 플레이트(16)와 전방 날개부재(62) 사이에 제공되고 또한 출구 챔버가 후방 날개부재(64)와 후방 플레이트(20) 사이에 제공되도록, 축선 방향으로 입구 및 출구 포트 사이의 거리보다 더 짧은 크기로 되어 있다. 공기(또는 액체 또는 기타)가 그 압축챔버 안으로 흡입되거나 또는 밖으로 배출되는 것은 이 좁은 챔버들을 통해서이고, 그리고 도 8과 9에 도시되어 있고 아래에 설명되듯이, 전방 및 후방 날개부재들 각각과 연관된 전방 및 후방 리드 밸브 기구들(78, 80)이 이러한 과정에 관여된다.

[057] 특히 도 8과 9는 리드 밸브들이 전방 및 후방 날개부재들 각각과 어떻게 연관되는지를 보여준다. 각 리드 밸브는, 날개부재를 통과해 연장된 리드 밸브 구멍(82/84)과 연관되어 있고, 상기 리드 밸브가 흐름을 막기 위해 닫혀 있을 때 덮이고(covered) 상기 리드 밸브가 열려 있을 때 흐름을 허용하기 위해 벗겨진다(uncovered). 숙련된 기술자라면 리드 밸브들은, 스프링의 동작에 의해 정상적으로 닫히지만 충분한 압력이 가해지면 강제로 열리게 할 수 있다는 것에 의거하여 작동한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

[058] 도시된 실시예에서, 날개부재들 각각은 자신의 개방부분들(open segments) 각각에 두 개의 리드밸브 구멍(82/84)들을 포함하며, 각 날개부분(66/68)은 그 개방부분(70/72) 안에서 회전가능하며 또한 그것은 제1 위치와 제2 위치 사이에 수용되는 바, 그 제1 위치에서는 그 날개부분이 두 면 중 어느 한쪽 면에서 두 날개부분의 어느 하나와 거의 맞부딪히고(abut) 그 개방부분 내의 두 개의 리드밸브 구멍들 중 하나를 덮고, 제2 위치에서는 그 날개부분이 그것의 나머지 한 쪽 면 에서 날개부분과 거의 맞닿고 이에 의해 제2 리드 밸브 구멍을 덮는다.

[059] 일 실시예에 따르면, 전방 날개부재(62)와 연관된 리드밸브들(78)은 압축챔버의 안쪽에 있고, 후방 날개부재(64)와 연관된 리드밸브들(80)은 바깥쪽에 있다. 그래서 후방 날개부재(64)는 본질적으로 압축챔버 안에서 인접하는 전방 및 후방 날개부분들 사이로 정의되는 방사상 칸들(radial compartments)이 되는 것 각각으로부터 연장되는 구멍(84)을 포함한다. 그러므로 당업자는 그 압축챔버 안의 각 방사상 챔버를 제대로 인식할 수 있을 것이며, 일 실시예에서 그것은 도시된 것처럼 10개의 칸일 수 있고, 실질적으로 하나의 입구 구멍과 하나의 출구 구멍을 가진다.

[060] 숙련된 자라면 전방 및 후방 날개들 모두 동일하면서 상반된 방향의 운동으로 진동하기 때문에, 만약 그 부재들의 하나가 정지해 있으면, 각 날개부분은 상기와 같은 진동을 하지 않을 경우 제1 위치에서 제2 위치로 움직이기 위해 필요한 각도의 절반만큼만 회전하기만 하면 된다.

[061] 각각의 방사상 칸들 안으로의 액체 유입은 스윙 암 조립체(10)에 의한 전방 및 후방 날개부재(62, 64) 각각의 앞뒤로 왔다갔다하는 진동운동(the oscillating back and forth movement)에 의해 제어된다.

[062] 작동 중에, 전방 날개부재(62)의 날개부분(66)이 후방 날개부재(64)의 날개부분(68) 쪽으로 움직이고 있을 때에는, 그 방사상 칸 내부의 입구 리드밸브(78)는 닫히는데 비해 그 칸 내부의 출구 리드밸브(80)는 열릴 것이고, 이에 의해 유체가 그 챔버에서 빠져나가게 된다. 도시된 그 실시예의 10개의 챔버들 중에서, 1 주기 동안에 5개는 이러한 방식으로 유체를 풀어준다. 나머지 5개의 칸에서는, 인접 방사상 칸들 내부의 입구 리드밸브(78)는 열리는 데 비해, 그들의 출구 리드밸브들(80)은 닫힐 것이고, 따라서 그 챔버를 유체로 채우고 있는 상태는 그 날개부분들이 방향을 바꿀 때 해제된다(released).

[063] 따라서 날개부재의 어느 한쪽 면의 방사상 칸이 유체를 흡입 또는 받아들이는 동안, 나머지 한쪽 면의 방사상 칸은 압축된 유체를 그들 밖으로 유효하게 방출하고 있을 것이다. 유체는 한쪽 면에서는 흡입될 것이지만, 압축이 일어나고 있는 측면 쪽의 유체는 전방 밸브들을 그들의 홈(86) 안으로 밀어 넣고 (이는 날개부분들이 이들 밸브를 통과할 수 있기 위해서는 필수적임) 또한 방출을 위해 후방 밸브들을 그들의 홈(88) 바깥으로 밀어내기에 충분히 높은 수준에 도달할 것이다.

[064] 한 방향 진동이 완료되고 날개부분들이 그들의 진동을 뒤쪽으로 개시할 때, 동일한 과정이 역으로 일어나고 이에 의해 이전에 유체를 방출하던 5개의 챔버는 유체를 흡입하는 5개의 챔버가 된다.

[065] 따라서 입력 샤프트의 1 회전에서, 각 스윙 암은 앞으로 갔다 뒤로 돌아오는 스윙동작을 한 차례 하도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예의 경우, 각 스윙동작 동안에, 그 칸들의 5개는 유체를 흡입하는 반면 나머지 5개의 칸에서는 유체가 빠져나가며, 그래서 그 입력 샤프트의 한 번의 완전한 회전 및 그 스윙 암들 각각의 1회의 전진 및 후진 스윙동작 후에는, 10개 칸 전부가 유체를 흡입한 다음 그 유체를 바깥으로 퍼내게 된다. 그렇지만, 본 발명은 입력 샤프트 회전 당 날개부재 진동을 어느 한 가지 횟수로 한정하려는 의도는 없을 뿐 아니라, 각 날개부재와 연관된 날개들과 칸들도 어느 한 가지 개수로 한정하려는 의도가 없음을 이해할 필요가 있다.

[066] 입구 및 출구 리드밸브 구멍들 및 효과적인 일방향 제어 밸브인 연관된 리드밸브들에 의해, 숙련된 자라면 각 챔버 안으로 그리고 바깥으로의 유체의 유입과 방출은 한 번 일어날 뿐이며 그것은 그 밸브들에 의해 제공되는 탄력성 또는 압력과 부합한다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 이 경우, 그 리드밸브들은 스프링들(비도시)을 활용하지만, 다른 구성들도 가능하다. 리드밸브들은 알려진 기술이기 때문에, 그것들에 대해서는 여기서는 더 이상 설명하지 않기로 한다.

[067] 다른 실시예에 따르면, 입구 및 출구 구멍들은 날개부분 자신들 안에 또는 관통하여 형성될 수 있다. 본 발명은 유체가 압축챔버 안으로 유입되게 하고 또한 바깥으로 빠져나갈 수 있도록 하는 어떤 하나의 수단으로 한정하고자 하려는 의도는 없다.

[068] 정리하면, 전방 및 후방 날개부재들(62, 64)의 상대 운동은 압축챔버 내에 방사상 칸들이 생겨나게 하고, 그에 의해 전방 날개부분과 후방 날개부분의 서로를 향한 동시적인 회전은 풀무질 효과를 만들어내어 유체가 그 압축챔버 안으로 유입될 수 있게 하는 개선된 메커니즘을 제공할 뿐만 아니라 유체가 압축되고 방출될 수 있는 수단도 제공한다. 이러한 풀무질(bellowing)은 유체의 연속적인 유입이 그 압축챔버로 들어올 수 있고 또한 동일한 주기 전부 내에서 인접 압축챔버로부터 압축 유체의 연속 방출이 일어날 수 있게 하는 수단을 효과적으로 만들어내고 있다.

[069] 도 11은 후방 하우징(22)을 예시하며, 본 발명에 따르면, 전방 하우징(14)이 도시되지 않았지만, 그것은 그 후방 하우징과 사실상 동일하게 구성될 수 있다. 이들 하우징(14, 22) 모두는 각각의 스윙 암(28, 30)을 수용하고 보호하는 데 활용된다.

[070] 본 발명에 의해 가능해지는 부가적인 장점은 그 스윙 암들과 날개부재들에 의해 발생하는 힘들의 동일하면서 상반된 방향으로의 균형이다. 이것은 몇몇 응용분야, 예컨대 컴프레서 등과 같은 장치로부터 생겨나는 약간의 진동도 피로를 쌓게 만들어 결국에는 고장을 일으키게 하는 항공 산업에서는 대단히 중요한 것이다. 무게중심이, 예를 들어 출원인 소유 종래기술인 컴프레서 및/또는 펌프 유닛과 비교할 때, 절반으로 줄어들고, 그러므로 동일한 일을 하는 데 에너지 양이 절반만 필요하다는 점에서, 효율 또한 최대화될 수 있다. 최종 결과는 부드럽고 균형잡힌 운전이며 또한 입구/출구에서 부드러운 흐름속도로 전달하는 것이다.

[071] 알려진 기술인 베어링 등과 같은 여러 가지 구성요소들이 도면에 도시될 수 있지만 여기서는 간결함을 위해 설명하지 않았다. 또한, 예를 들어 유체가 의도하지 않게 인접 칸들로 전달되는 것을 방지하는 데 필요한 여러 가지 밀봉재(seals)같은, 도시되지 않았거나 본 명세서에서 특별히 언급하지 않은 구성요소들이 있을 수 있다.

[072] 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 대한 또 다른 장점들과 개선점들이 매우 잘 만들어질 수 있다. 본 발명은 가장 실용적이고 바람직한 실시예라고 생각되는 것에 관해 도시되고 설명되어 있지만, 본 발명의 범위와 정신 내에서 변화를 줄 수도 있고, 그것은 여기에 개시된 상세한 설명에 국한되지 않고 뿐만 아니라 등가적인 임의의 모든 기구나 장치들을 포괄할 수 있도록 하기 위해 청구범위의 전체 범위와 일치한다.

[073] 본 명세서와 청구범위 전체를 통해, 문맥이 달리 요구하지 않는다면, 단어 '구비하다'와 '구비하는' 등과 같은 변경된 표현은 기재된 구성요소나 단계 또는 구성요소들이나 단계들의 그룹을 포함하는 것을 의미하지만, 어떤 다른 구성요소들이나 단계 또는 그 구성요소들이나 단계들의 그룹을 배제하는 것을 의미하지는 않는 것으로 이해되어야 한다.

[074] 본 명세서의 종래기술 참조는 그 종래기술이 호주에서 흔한 일반적인 지식의 일부를 형성한다는 점을 인정하거나 암시하는 것으로 받아들여져서는 아니 된다.

10: 스윙 암 조립체 12: 펌프 장치
13: 입력 샤프트 16: 전방 플레이트
18: 주 하우징 20: 후방 플레이트
22: 후방 하우징 24: 안내공
26: 맞춤 못 28: 전방 스윙 암(조립체)
30: 후방 스윙 암(조립체) 32, 34: 개구
36, 38: 편심 캠 40, 42, 50: 힌지 핀
44, 46: 레버 암 54: 스플라인 형성 구멍
58: 스플라인형성 원관 62: 전방 날개부재
64: 후방 날개부재 66, 68: 날개부분
70, 72: 개방부분 74: 입구 포트
76: 출구 포트 78: 전방 리드밸브 기구
80: 후방 리드밸브 기구 82, 84: 리드밸브 구멍
86: 홈

Claims (20)

1. 유체를 펌핑하거나 또는 압축하기 위한 장치로서, 상기 장치는,
   입구와 출구를 포함하는 압축챔버;
   상기 압축챔버 안에 배치된 마주보는 전방 및 후방 날개부재(opposed front and rear vane members); 및
   회전진동유발수단을 구비하며;
   각 날개부재는 적어도 하나의 축방향 연장 날개부분(axially extending vane segment)과 맞은편 날개부재의 날개부분을 수용하도록 된 적어도 하나의 방사상 배치의 개방부분(radially disposed open segment)을 포함하며, 한 쌍의 날개부재의 인접 날개부분들(adjacent vane segments of mating vane members)은 그들 사이에 방사상 칸들(radial compartments)을 형성하며;
   상기 회전진동유발수단은, 인접 날개부분들이 동시에 서로를 향해갔다가 서로 멀어지는 진동을 하고(oscillate toward and away from one another) 이에 의해 유체를 상기 입구를 통해 상기 압축챔버 안으로 끌어들이고 유체를 상기 출구를 통해 상기 압축챔버 밖으로 배출하는 풀무질 효과(a bellowing effect)를 생성하도록, 상기 전방 및 후방 날개부재의 동일하면서 상반된 방향의(equal and opposite) 회전 진동을 유발하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전방 날개부재는 유체가 각 방사상 칸으로 들어가는 입구 구멍들(inlet apertures)을 포함하며, 상기 후방 날개부재는 유체가 각 방사상 칸에서 배출되는 출구 구멍들(outlet apertures)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 입구 및 출구 구멍들은 상기 전방 및 후방 날개부재들 각각의 기저부(base)에 형성된 일련의 구멍들인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 방사상 칸의 각 입구 구멍(each inlet aperture)은, 인접 날개부분들이 서로를 향해 이동하고 이에 의해 유체를 압축하고 압축된 유체를 배출할 때는 닫히고, 상기 인접 날개부분들이 유체가 상기 방사상 칸들 안으로 들어오기에 충분한 거리만큼 서로로부터 멀어지도록 이동할 때에는 열리도록 구성된 일 방향 밸브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 일방향 밸브 수단들은 리드 밸브(reed valves)의 형태인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서, 방사상 칸의 각 출구 구멍(each outlet aperture)은, 인접 날개부분들이 서로를 향해 이동하고 이에 의해 유체를 압축하고 압축된 유체를 배출할 때는 적어도 부분적으로 열리고, 인접 날개부분들이 유체가 상기 방사상 칸들 안으로 들어오기에 충분한 거리만큼 서로로부터 멀어지도록 이동할 때에는 닫히도록 구성된 일 방향 밸브 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는, 상기 압축챔버를 포함하는 압축부와 작동가능하게 연결된 회전식 구동 샤프트(a rotatably driveable shaft)를 지지하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 구동부는 전기 모터인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 회전진동유발수단은 상기 구동 샤프트의 회전운동을 상기 전방 및 후방 날개부재들의 앞뒤로 왔다갔다 하는 진동운동(a back and forth oscillation movement)으로 변환하도록 된 스윙 암 조립체(a swing arm assembly)인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 스윙 암 조립체는 상기 전방 및 후방 날개부재들의 앞쪽과 뒤쪽으로 각각 배치된 전방 스윙 암 및 후방 스윙 암을 포함하며, 각 스윙 암은 상기 구동 샤프트 및 이와 연관되어 있는 편심 캠들을 수용하기 위한 개구(opening)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
11. 제10항에 있어서, 각 스윙 암은 자신의 하단이 진자 운동 중에 구동 샤프트 축선 위쪽에 배치된 공동 피봇 축선을 중심으로 축회전할 수 있도록(pivotable) 움직일 수 있고, 상기 운동은 회전하는 전방 및 후방 편심 캠들과 각각의 상기 개구들의 내측 가장자리 간의 접촉에 의한 것인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
12. 제11항에 있어서, 각 개구의 수평방향 크기(a horizontal dimension)는 대응하는 편심 캠이 상기 개구의 어느 한 쪽 측면의 내측 가장자리에 접촉하도록 하는 크기인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 하나에 있어서, 상기 전방 및 후방 편심 캠들은, 상기 구동 샤프트의 회전이 상기 전방 및 후방 스윙 암들로 하여금 동일하면서 상반된 방향으로(in equal and opposite directions) 움직이도록 하는 방사상으로 상반된 구성(a radially opposed configuration)으로 배치된 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 전방 및 후방 스윙 암들은, 스윙 암들과 협력하여(in unison with) 그들 각각의 하단부에서 축회전 가능한 연결에 의해 스윙동작을 하도록 구성된 내측 배치 레버 암들(lever arms)을 포함하며, 각 레버 암의 상단부들은 구동 샤프트 축선을 중심으로 회전가능하며 상기 전방 및 후방 날개부재와 연관되어 동일하고 상반된 방향의 회전진동을 일어나게 하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
15. 제14항에 있어서, 각 레버 암의 상단은 내부에 스플라인이 형성되어(internally splined) 있고, 각 날개부재와 연관되어 있는 스플라인형성 원관(a splined annulus)과 짝을 이루도록 된 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
16. 제10항 내지 제15항 중 어느 하나에 있어서, 상기 압축챔버는 상기 한 쌍의 전방 및 후방 날개부재들이 수용되는 주 하우징(a main housing), 상기 전방 스윙 암이 수용되는 전방 하우징, 그리고 상기 후방 스윙 암이 수용되는 후방 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 압축챔버는 상기 전방 하우징과 상기 주 하우징 사이 및 상기 주 하우징과 상기 후방 하우징 사이에 각각 배치된 전방 및 후방 플레이트를 더 포함하되, 입구 챔버는 상기 전방 플레이트와 상기 전방 날개부재 사이로 정의되고(defined), 출구 챔버는 상기 후방 날개부재와 상기 후방 플레이트 사이로 정의되는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 압축챔버의 입구와 출구는 상기 입구 및 출구 챔버 각각의 안으로 각각 연장된 상기 주 하우징 내의 슬롯들의 형태로 된 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
19. 제9항 내지 제18항 중 어느 하나에 있어서, 마주보는 한 쌍의 전방 및 후방 날개부재 각각은 방사상으로 배치되고 축방향으로 연장된 5개의 날개부분들(vane segments)을 포함하고, 상기 날개부분들 사이에는 마주보는 날개부분들을 수용하여 그들의 회전을 허용하는 개방부분들(open segments)이 정의되며, 이에 의해 10개의 칸들을 정의하여 상기 구동 샤프트의 매 회전이 각 스윙 암의 운동을 한 방향으로 제공하고 그 운동 동안에 5개 칸은 유체를 끌어들이고 5개 칸은 유체를 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑 또는 압축 장치.
20. 입력 샤프트의 회전운동을, 진동운동에 의해 유체를 펌핑 및/또는 압축하기 위해 이용되는 한 쌍의 제1 및 제2 날개부재의 진동운동으로 변환하는 조립체로서,
    상기 조립체는 제1 스윙 암 및 제2 스윙 암, 편심 캠들, 그리고 레버 암들을 포함하며;
    상기 제1 스윙 암 및 제2 스윙 암은 상기 한 쌍의 제1 및 제2 날개부재의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 배치되며, 각 스윙 암 및 날개부재는 입력 샤프트를 수용하기 위한 동축 개구를 포함하며, 각 스윙 암은 입력 샤프트 축선상에 배치된 공동의 피봇 축선을 중심으로 축회전할 수 있으며;
    상기 편심 캠들은 상기 입력 샤프트와 연관되어 있고 각 편심 캠이 스윙 암 개구들의 안쪽 가장자리와 접촉하고 이에 의해 상기 입력 샤프트가 회전할 때 스윙 암들이 상기 공동 축선을 중심으로 진자 운동을 하도록 배치되며, 상기 편심 캠들은 상기 입력 샤프트의 회전이 스윙 암들로 하여금 동일하고 상반된 방향으로 움직이게 하도록 방사상으로 상반된 구성으로 배치되어 있으며;
    상기 레버 암들은 스윙 암들과 협력하여(in unison with) 그들 각각의 하단부에서 축회전 가능한 연결에 의해 실질적으로 움직이도록 구성된 각 스윙 암과 연관되어 있으며, 각 레버 암의 상단부들은 구동 샤프트 축선을 중심으로 회전할 수 있고 상기 제1 및 제2 날개부재들과 작동할 수 있게 결합되어 상기 제1 및 제2 날개부재들의 동일하면서 상반된 방향의 회전 진동을 일으키는 것을 특징으로 하는 회전운동을 진동운동으로 변환하는 조립체.
    
    

Images