KR20210068518A - 누진 공동 펌프 유니버설 조인트 - Google Patents

누진 공동 펌프 유니버설 조인트 Download PDF

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KR20210068518A
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laterally extending
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KR1020217013001A
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조나단 알. 맥마이클
데이비드 엠. 머클리
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그라코 미네소타 인크.
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Abstract

누진 공동 펌프는 회전축 상에 배치된 토크 입력부, 탄성 고정자 실린더, 탄성 고정자 실린더 내에 위치된 스크류 회전자 및 유니버설 조인트를 포함한다. 유니버설 조인트는 스크류 회전자를 토크 입력부에 회전식으로 결합하고, 스위블 블록(swivel block), 링키지, 유니버설 조인트 커플러 및 체결구를 포함한다. 스위블 블록은 측방향으로 연장하는 대향하는 트러니언(trunnion)들을 갖는다. 링키지는 회전축에 평행하게 연장하고, 측방향 연장 트러니언들을 측방향으로 포획한다. 유니버설 조인트 커플러는 스위블 블록 주위에 그리고 링키지에 인접하여 배치된다. 체결구는 유니버설 조인트를 스위블 블록에 연결한다. 체결구 및 측방향 연장 트러니언은 협동하여 링키지를 통해 회전축을 중심으로 토크를 전달하며, 회전축에 직교하는 평면에서 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용한다.

Description

누진 공동 펌프 유니버설 조인트
관련 출원에 대한 교차참조
본 출원은 본 명세서에서 전문이 참조로 통합된 미국 가출원 제62/741,313호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 유체 펌프에 관한 것이며, 더 구체적으로 열 계면 재료(TIM)와 같은 점성 재료를 이동시키기 위한 누진 공동 펌프(progressive cavity pump) 및 이러한 펌프 시스템에 사용하기 위한 유니버설 조인트에 관한 것이다. 대부분의 조성에서, TIM은 80-90% 산화알루미늄으로 만들지며, 이는 펌프 구성요소를 포함하는 기계적 구성요소에 대해 높은 연마성을 갖는다. TIM 및 유사한 재료를 펌핑하는 시스템을 위한 유체 접촉의 구성요소는 극도로 높은 연마 마모를 견딜 수 있어야 하거나, 또는 자주 교체되어야 한다. 빈번한 부품 교체는 운영 비용을 증가시키고, 많은 시스템에서 복잡한 분해 및 재조립을 또한 필요로 한다.
일 양태에서, 본 개시 내용은 회전축 상에 배치된 토크 입력부, 탄성 고정자 실린더, 탄성 고정자 실린더 내에 위치된 스크류 회전자 및 유니버설 조인트를 포함하는 누진 공동 펌프에 관한 것이다. 유니버설 조인트는 스크류 회전자를 토크 입력부에 회전식으로 결합하고, 스위블 블록(swivel block), 링키지, 유니버설 조인트 커플러 및 체결구를 포함한다. 스위블 블록은 측방향으로 연장하는 대향하는 트러니언(trunnion)들을 갖는다. 링키지는 회전축에 평행하게 연장하고, 측방향 연장 트러니언을 측방향으로 포획한다. 유니버설 조인트 커플러는 스위블 블록 주위에 그리고 링키지에 인접하여 배치된다. 체결구는 유니버설 조인트를 스위블 블록에 연결한다. 체결구 및 측방향 연장 트러니언은 협동하여 링키지를 통해 회전축을 중심으로 토크를 전달하며, 회전축에 직교하는 평면에서 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용한다.
제2 양태에서, 본 개시 내용은 누진 공동 펌프를 위한 유니버설 조인트에 관한 것이다. 누진 공동 펌프는 회전축을 따라 위치된 토크 입력부 및 회전축에 의해 구동되지만 회전축의 궤도를 도는 오프셋 회전자 축을 따라 위치된 스크류 회전자를 포함할 수 있다. 유니버설 조인트는, 측방향 연장 트러니언들을 각각 갖는 축방향으로 인접한 제1 및 제2 스위블 블록, 제1 및 제2 스위블 블록 사이에서 축방향으로 연장하는 링키지, 제1 및 제2 유니버설 체결구와 조인트 커플러를 포함한다. 링키지는 측방향 연장 트러니언을 포획함으로써 제1 및 제2 스위블 블록을 보유한다. 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러는 링키지의 대향 단부들에 배치되고, 제1 및 제2 스위블 블록과 각각 결합된다. 제1 및 제2 체결구는 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러 각각을 제1 및 제2 스위블 블록에 각각 고정한다. 제1 및 제2 스위블 블록 각각은, 회전축에 직교하며 자신의 측방향 연장 트러니언들 및 제1 또는 제2 체결구에 의해 각각 형성되는 평면 내에서 병진 운동할 수 있다.
본 요약은 단지 예로서 제공되는 것이며 제한하는 것이 아니다. 본 개시 내용의 다른 양태는 전체 명세서, 특허청구범위 및 첨부 도면을 포함하는 본 개시 내용의 전체적인 관점에서 이해될 것이다.
도 1은 유체 분배 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 TIM 분배 조립체에 적합하고, 유니버설 조인트를 포함하는 누진 공동 펌프의 절결 사시도이다.
도 3은 도 2의 누진 공동 펌프의 단면도이다.
도 4는 보호 슬리브를 포함하는 누진 공동 펌프를 위한 유니버설 조인트의 사시도이다.
도 5는 누진 공동 펌프를 위해 구성된, 도 4의 유니버설 조인트의 단면도이다.
도 6은 보호 슬리브가 없는 도 4의 유니버설 조인트의 제1 분해도이다.
도 7은 보호 슬리브가 없는 도 4의 유니버설 조인트의 제2 분해도이다.
전술한 도면이 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예를 제시하였지만, 논의에서 언급된 바와 같이, 다른 실시예들 또한 고려된다. 모든 경우에 있어서, 본 개시 내용은 발명을 특정 방식으로 나타내지만 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 원리의 사상 및 범위 내에 있는 많은 다른 변형 및 실시예가 통상의 기술자에 의해 안출될 수 있다는 사실이 이해되어야 한다. 도면은 축척에 맞게 도시되지 않았을 수도 있으며, 본 발명의 적용 및 실시예는 도면에 구체적으로 도시되지 않은 형상부 및 부품을 포함할 수도 있다.
본 개시 내용은 주로 열 계면 재료(TIM) 및 유사하게 점성 및/또는 연마성 유체를 이동시키기 위한 누진 공동 펌프에 사용되는 유니버설 조인트에 관한 것이다. 특히, 본 개시 내용은 작은 연마재 입자들로 채워진 재료의 펌핑에 특히 적합하다. 이하의 개시 내용은 주로 TIM의 펌핑을 언급하지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 다른 재료로 일반화될 수 있음을 이해할 것이다.
일 실시예에서, 본 명세서에서 개시된 유니버설 조인트는 토크 전달 축을 따라 연장되어 일 단부로부터 대향 단부로 토크를 전달하며, 이 축을 가로지른, 다른 단부에 대한 각각의 단부의 병진운동을 허용한다. 본 명세서에서 설명되는 유니버설 조인트는 측방향 연장 트러니언을 구비하는 적어도 하나의 스위블 블록을 사용한다. 일 실시예에서, 스위블 블록의 트러니언은, 예를 들어, 2개의 축방향으로 연장하는 조인트 링크로 형성될 수 있는 링키지에 의해 포획된다. 이러한 연결은 스위블 블록을 원주방향 및 축방향으로 고정하면서, 스위블 블록이 조인트 링크들 사이에서 축에 대해 측방향으로(즉, 반경방향으로) 병진운동하도록 허용한다. 이러한 실시예에서, 스위블 블록은 스위블 블록 및 유니버설 조인트 커플러를 통해 연장되는 핀에 의해서 유니버설 조인트 커플러에 부착된다. 이러한 핀의 부착은 유니버설 조인트 링크가 트러니언에 의해 유도되는 자유도에 직교하는 방향의 축에 대해 측방향으로(반경방향으로) 병진운동하도록 허용한다. 이러한 방식의 핀과 트러니언의 구성을 통한 스위블 블록의 이러한 부착은, 측방향 자유도를 허용하면서 토크 전달 축을 따라서 토크가 전달되게 한다. 전술한 유니버설 조인트는 TIM으로부터 전술한 구성요소를 밀봉하여 마모로부터 손상을 감소시키는 유밀 커버(fluid-tight cover)에 의해 둘러싸일 수 있다.
도 1은 하우징(12)을 포함하는 TIM 조립체(10)의 사시도이다. 하우징(12)은 작업 공간(14) 및 누진 공동 펌프(100)를 둘러싼다. TIM 조립체(10)는 작업 공간(14) 내에서 기재에 TIM을 적용하기 위한 예시적인 시스템이다. TIM은 누진 공동 펌프(100)를 통해 공급된다. TIM 조립체(10)는 구성요소 사이, 예컨대, 전자 장치 또는 열 교환 구성요소 사이의 열 결합을 위해 예를 들어 80-90% 산화알루미늄일 수 있는 TIM의 레이어의 섹션을 적용하도록 사용될 수 있다. 누진 공동 펌프(100) 및 그 하위 구성요소가 도 2 내지 도 7에 관련하여 이하에서 더 구체적으로 설명된다.
도 2 및 도 3은 각각 누진 공동 펌프(100)의 절결 사시도 및 단면도이다. 전술한 바와 같이, 누진 공동 펌프(100)는 TIM 및 높은 연마성의 재료를 포함하는 고점성 또는 입상의 재료를 이동시킬 수 있는 펌프이다. 누진 공동 펌프(100)는 하우징(102), 노즐(104), 토크 입력부(106), 유체 유입구(108), 고정자 실린더(110), 스크류 회전자(112) 및 유니버설 조인트(200)를 포함하고, 이뿐만 아니라 많은 추가적인 번호가 붙지 않은 구성요소 및 하위 구성요소를 포함한다. 누진 공동 펌프(100)는, 유체 유동 축 및 토크 전달 축 모두를 나타내는 축(A)를 따라서 연장한다. 하우징(102)은 누진 공동 펌프(100)의 다른 구성요소를 위한 강성 외피로서 작용하고, 둘 모두는 누진 공동 펌프(100)의 구조적 골격으로서 역할을 하며, 누진 공동 펌프(100)가 작동하는 동안 TIM이 통과하여 유동하는 펌프(100) 내의 내부 유체 유동 공동(F)을 형성한다. 노즐(104)은 누진 공동 펌프(100)로부터 TIM을 위한 출구 개구를 제공한다. 토크 입력부(106)는 예컨대 모터(도시되지 않음)로부터 토크를 제공받아 유니버설 조인트(200)를 거쳐 회전자(112)로 토크를 공급한다. 유체 유입구(108)는 유체(예컨대, TIM)를 유동 공동(F) 안으로 수용하고, 예를 들어, 전용 유체 공급원으로부터 외부 유체 라인(도시되지 않음)에 의해 공급이 이루어질 수 있다. 고정자 실린더(110)는, 예를 들어, 고무 또는 반(半)가요성 폴리머로 형성된, 탄성적인 윤곽구조의 실린더(contoured cylinder)이다. 스크류 회전자(112)는 고정자 실린더(110) 내에 꼭 맞게 수용된 강성 스크류 형상의 본체이다. 스크류 회전자(112)는 축(A)에 대해 스크류 회전자(112)의 측방향 (즉, 반경방향) 변위를 허용하면서 토크를 전달하는 유니버설 조인트(200)를 거쳐 토크 입력부(106)에 결합된다.
정상 작동 중에, 유체는 유체 유입구(108)를 거쳐 누진 공동 펌프(100)로 들어오고, 고정자 실린더(110) 내의 스크류 회전자(112)의 회전을 통해 노즐(104)로 펌핑된다. 스크류 회전자(112)는 유니버설 조인트(200)를 통한 토크 입력부(106)에 의해 구동된다. 토크 입력부(106)는 도시된 바와 같이 하우징(102) 내의 베어링 상의 축(A) 상에서 회전한다. 대조적으로, 스크류 회전자(112)는 축(A)으로부터 예컨대, 1-2mm 만큼 오프셋되고, 회전하는 동안 축(A)의 궤도를 돈다. 구체적으로, 고정자 실린더(110)는 스크류 회전자(112)가 스크류 회전자(112)의 회전 방향에 대해 역회전하는 방향의 궤도에서 축(A)을 중심으로 이동하도록 스크류 회전자(112)를 구속한다. 유니버설 조인트(200)는 축방향으로 정렬된 토크 입력부(106)로부터 편심적으로 정렬된 스크류 회전자(112)로 토크를 전달하면서, 고정자 실린더(110) 내에서 축(A)의 궤도를 돌게 하기 위해 스크류 회전자(112)에 요구되는 스크류 회전자(112)의 (오직) 반경방향 병진 운동을 허용한다. 유니버설 조인트(200)는 이하에서 더 상세히 설명되며, 높은 내구성 및 조립이 용이하며 높은 토크 및 축에서 벗어난 부하를 견디도록 설계된다. 유니버설 조인트(200)는, 예를 들어, 가요성 커버에 의해서 캡슐화된 경화된 스테인리스 스틸, 예컨대 H900 스테인리스 스틸로 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 펌프(100)는 스프링을 장착한 3중 립 회전 밀봉부(triple lip rotary seal)를 사용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 밀봉부들은 실리콘으로 충전될 수 있다. 대부분의 실시예에서, 유체 유입구(108)는 비사용 공간을 감소 또는 제거하기 위해 회전 밀봉부에 근접하여 또는 바로 인접하여 위치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 펌프(100)의 유입구는 TIM 유체가 고일 수 있는 비사용 공간을 제거한다. 종래의 가요성 펌프 조인트의 일반적인 경우에서와 같이, 재료가 가둬질 수 있는 비사용 공간이 존재할 경우, 실리콘 오일이 산화알루미늄으로부터 분리됨에 따라 재료가 가득차게 될 것이다. 이에 의해 흑색 분말 재료가 남겨지고, 이는 펌프가 자유롭게 회전할 수 없게 할 것이며, 사용자가 펌프를 정비해야 할 필요가 있다. 충전된 u-컵 밀봉부가 사용될 수 있으며, 이는 스프링 작동식 밀봉부로부터 TIM을 격리시키는 것을 도와 수명을 연장한다.
도 4 내지 도 7은 유니버설 조인트(200)의 다양한 도면을 나타낸다. 도 4는 유니버설 조인트(200)의 외부 사시도이고, 도 5는 단면도이고, 도 6 및 도 7은 분해도이다. 이들 도면은 스위블 블록(202, 204), 조인트 링크(206, 208), 체결구(210, 212), 트러니언(214), 유니버설 조인트 커플러(216, 218), 연결 핀(220), 부착 암(222), 커버(224), 커프(cuff)(226), 트러니언 수용부(228) 및 핀 수용부(230)를 포함하는 유니버설 조인트(200)의 구성요소를 도시한다.
도시된 실시예에서, 스위블 블록(202, 204)은 측방향 연장 트러니언(214)을 갖춘 강성의 내구성있는 블록이다. 이러한 트러니언은 체결구(210, 212)에 의해 함께 체결되어 단일 링키지를 형성하는 조인트 링크(206, 208)에 의해 포획된다. 체결구(210, 212)는 조인트 링크(206)를 조인트 링크(208)에 결합하는, 예를 들어, 스크류, 핀, 또는 유사한 부착 기구일 수 있다. 조인트 링크(206, 208)는 일반적으로 서로에 대해 그리고 축(A)에 평행하게 축방향으로 연장하는 축방향 연장 요소이다. 조인트 링크(206, 208)는 복수의 부착 구멍(후술됨)을 갖는다. 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 두 스위블 블록(202, 204)은, 스위블 블록(202)이 축(A)에 대해서 그리고 스위블 블록(204)에 대해서 측방향으로 병진할 수 있도록 측방향(즉, 반경방향) 자유도를 가지고 조인트 링크(206, 208)와 결합되는 측방향 연장 트러니언(214)을 포함한다.
유니버설 조인트 커플러(216, 218)는 스크류 회전자(112) 및 토크 입력부(106)에 각각 부착하기 위한 유니버설 조인트(200)의 기계적 단부를 형성한다. 유니버설 조인트 커플러(216 및 218)는 연결 핀(220)을 통해 스위블 블록(202, 204)에 각각 부착되며, 연결 핀(220)은 트러니언(214)에 직교하는 추가적 자유도를 제공한다. 트러니언(214) 및 연결 핀(220)은 함께 축(A)에 대한 측방향 평면 내에서의 병진운동을 위한 기초를 제공하며, 조인트 유니버설 조인트 커플러(216) [및 이에 의한 스크류 회전자(112)]는, 스크류 회전자(112)가 고정자 실린더(110)를 따라 축(A)의 궤도를 돌 수 있도록 하면서, 유니버설 조인트 커플러(214)를 통해 토크 입력부(106)에 의해 회전식으로 구동될 수 있다.
스위블 블록(202, 204), 조인트 링크(206, 208) 및 체결구(210, 212)는 커버(224)에 의해 둘러싸인다. 도시된 실시예에서, 커버(224)는 도시된 바와 같이 커프(226)에 의해 유니버설 조인트 커플러(216, 218)에 대해 유체 밀봉부에서 고정되는 슬리브를 포함한다. 더 일반적으로, 커버(224)는 TIM과 같은 점성, 연마성 재료의 유동으로부터 유니버설 조인트(200)의 내부 구성요소를 차폐하도록 배치되는 유체를 밀봉할 수 있는 외부 요소의 임의의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 유니버설 조인트(200)는 조인트의 수명을 연장하기 위해 윤활제(예컨대, 식품 등급의 그리스)로 충전될 수 있고, 커버(224)는 나아가 이런 윤활제를 포획하도록 기능할 수 있다. 커버(224)는 유니버설 조인트 커플러(218)에 대한 유니버설 조인트 커플러(216)의 상대적인 운동을 유연하게 따르도록, 가요성이지만 구조적으로 탄성 있는 네오프렌(neoprene)과 같은 탄성 재료 또는 유사한 재료로 형성된다. 적어도 일부 실시예에서, 커버(224)는 잠재적으로 커프(226)를 필요로 하지 않으면서 유니버설 조인트(200)의 다른 구성요소 주위에 형성되는 오버몰딩된 가요성 요소일 수 있다.
도시된 실시예에서, 스위블 블록(202, 204)은 연결 핀(220)을 통해서 유니버설 조인트 커플러(216, 218)에 연결되고, 트러니언(214)을 통해 조인트 링크(206, 208)에 연결된다. 구체적으로, 조인트 링크(206, 208)는 트러니언(214)을 수용하기 위한 트러니언 수용부(228)를 포함하고, 유니버설 조인트 커플러(216, 218)는 연결 핀(220)을 수용하기 위한 핀 수용부(230)를 포함한다. 보다 일반적으로, 트러니언 수용부(228) 및 핀 수용부(230)는 구멍, 슬롯, 또는 오목부(recess)일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 예를 들어, 스위블 블록(202, 204)은 체결 핀(220)과 유사하게 핀에 의해 조인트 링크(206, 208)에 부착될 수 있다.
유니버설 조인트(200)는 토크 입력부(106)에 의해 구동될 때 전체적으로 회전한다. 토크 입력부(106)로부터 유니버설 조인트 커플러(216)로, 유니버설 조인트 커플러(216)로부터 링크 조인트(206, 208)로 구성되는 링키지를 통해서 유니버설 조인트 커플러(218)로, 그리고 유니버설 조인트 커플러(218)로부터 스크류 회전자(212)로 토크가 전달된다. 유니버설 조인트(200) 내의 스위블 블록(202, 204)의 이동은 유니버설 조인트 커플러(218)에 대해 유니버설 조인트 커플러(216)가 측방향으로 병진할 수 있게 하여, 스크류 회전자(112)가 고정자 실린더(110) 내에서 회전하는 동안 축(A)의 궤도를 돌 수 있게 한다. 종래의 가요성 펌프 조인트 디자인에 비해, 트러니언(214)을 갖는 유니버설 조인트(200)의 디자인은 TIM 및 유사한 재료를 공급하면서도 고도로 내구성이 있고 12배 정도 오래간다.
가능한 실시예의 논의
이하는 본 발명의 가능한 실시예의 배타적이지 않은 설명이다.
누진 공동 펌프는, 회전축 상에 배치되는 토크 입력부; 탄성 고정자 실린더; 탄성 고정자 실린더 내에 위치하는 스크류 회전자; 및 스크류 회전자를 토크 입력부에 회전식으로 결합하는 유니버설 조인트를 포함하고, 유니버설 조인트는, 대향하는 제1 측방향 연장 트러니언들을 갖는 제1 스위블 블록; 회전축에 평행하게 연장하며 제1 측방향 연장 트러니언을 측방향으로 포획하는 링키지; 제1 스위블 블록 주위에 그리고 링키지에 인접하게 배치되는 제1 유니버설 조인트 커플러; 및 제1 스위블 블록에 제1 유니버설 조인트를 연결하는 제1 체결구를 포함하며, 제1 체결구 및 제1 측방향 연장 트러니언은 협동하여 링키지를 통해 회전축을 중심으로 토크를 전달하며, 회전축에 직교하는 평면에서 제1 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용한다.
전술한 문단의 누진 공동 펌프는, 부가적으로 및/또는 대안적으로 이하의 특징, 구성 및/또는 부가적인 구성요소 중 임의의 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.
전술한 누진 공동 펌프의 추가적인 실시예에서, 제1 측방향 연장 트러니언 및 제1 체결구는, 제1 체결구를 따라 제1 유니버설 조인트 커플러에 대한, 그리고 제1 측방향 연장 트러니언을 따라 링키지에 대한 제1 스위블 블록의 활주 운동을 통해 제1 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용한다.
전술한 누진 공동 펌프의 추가적인 실시예에서, 제1 체결구는 제1 측방향 연장 트러니언에 직교하도록 배향된다.
전술한 누진 공동 펌프의 추가적인 실시예에서, 유니버설 조인트를 둘러싸고, 스크류 회전자를 보유하며, 스크류 회전자의 상류에 내부 유동 공동을 형성하는 하우징을 더 포함하고, 하우징은 펌핑을 위해 제1 유체를 수용하도록 위치된 유체 유입구를 포함한다.
전술한 누진 공동 펌프의 추가적인 실시예에서, 유니버설 조인트는 내부 유동 공동 내에 배치된다.
전술한 누진 공동 펌프의 추가적인 실시예에서, 유니버설 조인트는 그 외부에 배치된 유체 밀봉 커버를 더 포함하며, 이에 따라 유체 밀봉 커버는 제1 스위블 블록, 링키지 및 제1 체결구로부터 제1 유체를 유동적으로 분리시킨다.
전술한 누진 공동 펌프의 추가적인 실시예에서, 유니버설 조인트는 유체 밀봉 커버 내에 보유되는 윤활제를 추가로 포함한다.
제1항의 누진 공동 펌프에 있어서, 제1 스위블 블록에 축방향으로 대향되어 배치되고 그리고 링키지에 의해 측방향으로 포획되는, 대향하는 제2 측방향 연장 트러니언들을 갖는, 제2 스위블 블록; 제2 스위블 블록 주위에 배치되고, 링키지에 인접하며, 그리고 제1 유니버설 조인트 커플러에 축방향으로 대향하는, 제2 유니버설 조인트 커플러; 및 제2 유니버설 조인트를 제2 스위블 블록에 연결하는, 제2 체결구를 포함하며, 제2 체결구와 제2 측방향 연장 트러니언은 협동하여 링키지를 통해 회전축을 중심으로 토크를 전달하며, 회전축에 직교하는 평면에서 제2 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용하도록 구성된다.
회전축을 따라서 위치된 토크 입력부 및 회전축에 의해 구동되지만 회전축의 궤도를 도는 오프셋 회전자 축을 따라서 위치된 스크류 회전자를 포함하는 누진 공동 펌프를 위한 유니버설 조인트이며; 각각 측방향 연장 트러니언을 갖는, 축방향으로 인접한 제1 및 제2 스위블 블록; 제1 및 제2 스위블 블록 사이에서 축방향으로 연장하고, 측방향 연장 트러니언을 포획하는 것에 의해 제1 및 제2 스위블 블록을 보유하는, 링키지; 링키지의 대향 단부들에 배치되고, 제1 및 제2 스위블 블록과 각각 결합되는, 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러; 그리고 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러 각각을 제1 및 제2 스위블 블록에 각각 고정하는, 제1 및 제2 체결구로 구성되며, 제1 및 제2 스위블 블록 각각은, 회전축에 직교하며 자신의 측방향 연장 트러니언 및 제1 또는 제2 체결구에 의해 각각 형성되는 제1 및 제2 평면 내에서 병진운동할 수 있다.
이전 단락의 유니버설 조인트는, 부가적으로 및/또는 대안적으로 이하의 특징, 구성 및/또는 부가적인 구성요소 중 임의의 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 링키지는 둘 다 회전축에 평행하게 연장하는 제1 및 제2 조인트 링크로부터 형성된다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 제1 및 제2 조인트 링크는 측방향 자유도를 갖는 상태로 제1 및 제2 스위블 블록의 측방향 연장 트러니언을 수용하도록 배치된 트러니언 수용부를 포함하고, 그에 의해서 제2 스위블 블록에 대한 제1 스위블 블록의 측방향 이동을 허용하면서 제1 및 제2 조인트 링크 사이에서 제1 및 제2 스위블 블록을 축방향으로 포획한다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 제1 및 제2 스위블 블록은 측방향으로 연장하는 체결구를 거쳐 제1 조인트 링크를 제2 조인트 링크에 부착하는 것에 의해 링키지 내에 포획된다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 제1 및 제2 평면 내의 제1 및 제2 스위블 블록의 병진운동은, 해당 스위블 블록의 측방향 연장 트러니언을 따른 고정체에 대한 각각의 제1 또는 제2 스위블 블록의 병진운동에 의해서, 그리고 각각의 제1 또는 제2 체결구를 따른 각각의 제1 또는 제2 유니버설 조인트 커플러에 대한 각각의 제1 또는 제2 스위블 블록의 병진운동에 의해서 달성된다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 유니버설 조인트 외부로부터의 유체가 제1 및 제2 스위블 블록, 링키지, 또는 제1 및 제2 체결구에 도달할 수 없도록, 제1 및 제2 스위블 블록, 링키지, 그리고 제1 및 제2 체결구를 유체 밀봉부에서 둘러싸는 커버를 더 포함한다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 커버는 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러에 유밀 밀봉부(fluid-tight seal)에서 고정된다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 커버는 제2 유니버설 조인트 커플러에 대한 제1 유니버설 조인트 커플러의 이동에 협력하도록 유연하게 변형될 수 있는 탄성 재료로 형성된다.
전술한 누진 공동 펌프의 유니버설 조인트에 있어서, 커버는 제1 및 제2 스위블 블록, 링키지, 제1 및 제2 체결구, 그리고 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러 일부의 주위에 오버몰딩된 가요성 요소이다.
요약
"실질적으로", "본질적으로", "일반적으로", "대략" 등과 같은, 본 명세서에서 사용된 임의의 상대적인 용어 또는 정도의 용어는 본 명세서에서 명시적으로 언급된 임의의 적용 가능한 정의 또는 한계에 따라 해석되어야 한다. 모든 경우에, 본 명세서에서 사용되는 임의의 상대적인 용어 또는 정도의 용어는, 통상의 제조 공차 변동, 부수적인 정렬 변동, 열, 회전 또는 진동 작동 조건 등에 의해 유도되는 정렬 또는 형상 변동 등을 포함하는 것과 같이, 본 개시 내용의 전체를 고려하여 통상의 기술자에 의해 이해되는 것과 같이 임의의 관련있는 개시된 실시예 및 그러한 범위 또는 변동을 광범위하게 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명이 예시적 실시예(들)을 참고하여 설명되었지만, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수도 있고 등가물이 그 요소에 대해 대체될 수도 있다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있을 것이다. 추가적으로, 본 발명의 본질적인 범주에서 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 따른 다수의 수정이 특정 상황 또는 재료에 맞추어 이루어질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예(들)에 한정되지 않으며, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 모든 실시예를 포함하는 것을 의도로 한다.

Claims (17)

  1. 누진 공동 펌프로서;
    회전축 상에 배치된 토크 입력부;
    탄성 고정자 실린더;
    탄성 고정자 실린더 내에 위치된 스크류 회전자; 및
    스크류 회전자를 토크 입력부에 회전식으로 결합하는 유니버설 조인트를 포함하고, 유니버설 조인트는;
    대향하는 제1 측방향 연장 트러니언들을 갖는, 제1 스위블 블록;
    회전축에 평행하게 연장하고, 제1 측방향 연장 트러니언들을 측방향으로 포획하는, 링키지;
    제1 스위블 블록 주위에 그리고 링키지에 인접하게 배치되는, 제1 유니버설 조인트 커플러; 및
    제1 유니버설 조인트를 제1 스위블 블록에 연결하는 제1 체결구를 포함하고,
    제1 체결구와 제1 측방향 연장 트러니언은 협동하여 링키지를 통해 회전축을 중심으로 토크를 전달하며, 회전축에 직교하는 평면에서 제1 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용하도록 구성되는, 누진 공동 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 제1 측방향 연장 트러니언 및 제1 체결구는 제1 체결구를 따라 제1 유니버설 조인트 커플러에 대한, 그리고 제1 측방향 연장 트러니언들을 따라 링키지에 대한 제1 스위블 블록의 활주 운동을 통해 제1 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용하는, 누진 공동 펌프.
  3. 제2항에 있어서, 제1 체결구는 제1 측방향 연장 트러니언에 직교하도록 배향되는, 누진 공동 펌프.
  4. 제1항에 있어서, 유니버설 조인트를 둘러싸고, 스크류 회전자를 보유하며, 스크류 회전자의 상류에 내부 유동 공동을 형성하는 하우징을 더 포함하고, 하우징은 펌핑을 위해 제1 유체를 수용하도록 위치된 유체 유입구를 포함하는, 누진 공동 펌프.
  5. 제4항에 있어서, 유니버설 조인트는 내부 유동 공동 내에 배치되는, 누진 공동 펌프.
  6. 제5항에 있어서, 유니버설 조인트는 그 외부에 배치된 유체 밀봉 커버를 더 포함하며, 유체 밀봉 커버는 제1 스위블 블록, 링키지 및 제1 체결구로부터 제1 유체를 유체적으로 분리시키는, 누진 공동 펌프.
  7. 제6항에 있어서, 유니버설 조인트는 유체 밀봉 커버 내에 보유되는 윤활제를 추가로 포함하는, 누진 공동 펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    제1 스위블 블록에 축방향으로 대향되어 배치되고 그리고 링키지에 의해 측방향으로 포획되는, 대향하는 제2 측방향 연장 트러니언들을 갖는, 제2 스위블 블록;
    제2 스위블 블록 주위에 배치되고, 링키지에 인접하며, 그리고 제1 유니버설 조인트 커플러에 축방향으로 대향하는, 제2 유니버설 조인트 커플러; 및
    제2 유니버설 조인트를 제2 스위블 블록에 연결하는, 제2 체결구를 더 포함하고,
    제2 체결구와 제2 측방향 연장 트러니언은 협동하여 링키지를 통해 회전축을 중심으로 토크를 전달하며, 회전축에 직교하는 평면에서 제2 유니버설 조인트 커플러의 측방향 병진을 허용하도록 구성되는, 누진 공동 펌프.
  9. 회전축을 따라서 위치된 토크 입력부 및 회전축에 의해 구동되지만 회전축의 궤도를 도는 오프셋 회전자 축을 따라서 위치된 스크류 회전자를 포함하는 누진 공동 펌프를 위한 유니버설 조인트이며;
    각각 측방향 연장 트러니언들을 갖는, 축방향으로 인접한 제1 및 제2 스위블 블록;
    제1 및 제2 스위블 블록 사이에서 축방향으로 연장하고, 측방향 연장 트러니언들을 포획하는 것에 의해 제1 및 제2 스위블 블록을 보유하는, 링키지;
    링키지의 대향 단부들에 배치되고, 제1 및 제2 스위블 블록과 각각 결합되는, 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러; 및
    제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러 각각을 제1 및 제2 스위블 블록에 각각 고정하는, 제1 및 제2 체결구를 포함하고,
    제1 및 제2 스위블 블록 각각은, 회전축에 직교하며 자신의 측방향 연장 트러니언 및 제1 또는 제2 체결구에 의해 각각 형성되는 제1 및 제2 평면 내에서 병진운동할 수 있는, 유니버설 조인트.
  10. 제9항에 있어서, 링키지는 둘 다 회전축에 평행하게 연장하는 제1 및 제2 조인트 링크로부터 형성되는, 유니버설 조인트.
  11. 제10항에 있어서, 제1 및 제2 조인트 링크는 측방향 자유도를 갖는 상태로 제1 및 제2 스위블 블록의 측방향 연장 트러니언들을 수용하도록 배치된 트러니언 수용부를 포함하고, 그에 의해서 제2 스위블 블록에 대한 제1 스위블 블록의 측방향 이동을 허용하면서 제1 및 제2 조인트 링크 사이에서 제1 및 제2 스위블 블록을 축방향으로 포획하는, 유니버설 조인트.
  12. 제10항에 있어서, 제1 및 제2 스위블 블록은 측방향으로 연장하는 체결구를 거쳐 제1 조인트 링크를 제2 조인트 링크에 부착하는 것에 의해 링키지 내에 포획되는, 유니버설 조인트.
  13. 제9항에 있어서, 제1 및 제2 평면 내의 제1 및 제2 스위블 블록의 병진운동은, 해당 스위블 블록의 측방향 연장 트러니언들을 따른 고정체에 대한 각각의 제1 또는 제2 스위블 블록의 병진운동에 의해서, 그리고 각각의 제1 또는 제2 체결구를 따른 각각의 제1 또는 제2 유니버설 조인트 커플러에 대한 각각의 제1 또는 제2 스위블 블록의 병진운동에 의해서 달성되는, 유니버설 조인트.
  14. 제9항에 있어서, 유니버설 조인트 외부로부터의 유체가 제1 및 제2 스위블 블록, 링키지, 또는 제1 및 제2 체결구에 도달할 수 없도록, 제1 및 제2 스위블 블록, 링키지, 그리고 제1 및 제2 체결구를 유체 밀봉부(fluid seal) 내에 둘러싸는 커버를 더 포함하는, 유니버설 조인트.
  15. 제14항에 있어서, 커버는 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러에 유밀 밀봉부(fluid-tight seal)에서 고정되는, 유니버설 조인트.
  16. 제14항에 있어서, 커버는 제2 유니버설 조인트 커플러에 대한 제1 유니버설 조인트 커플러의 이동에 협력하도록 유연하게 변형될 수 있는 탄성 재료로 형성되는, 유니버설 조인트.
  17. 제16항에 있어서, 커버는 제1 및 제2 스위블 블록, 링키지, 제1 및 제2 체결구, 그리고 제1 및 제2 유니버설 조인트 커플러 일부의 주위에 오버몰딩된 가요성 요소인, 유니버설 조인트.
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