KR20230091044A

KR20230091044A - 스크류 스핀들 펌프

Info

Publication number: KR20230091044A
Application number: KR1020220173765A
Authority: KR
Inventors: 위르겐 메츠; 크리스틴 리섹; 플로리안 팝
Original assignee: 라이스트리츠 펌펜 게엠베하
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2023-06-22
Also published as: EP4198311A1; US20230184249A1; DE102021133114A1; JP7457092B2; JP2023088302A; CN116263155A

Abstract

스크류 스핀들 펌프로서, 하나의 구동 스핀들(3) 및 이 구동 스핀들과 치합되는 적어도 하나의 러닝 스핀들(4)이 스핀들 보어홀(27)에 수용되는 스핀들 하우징(2), 상기 스핀들 하우징(2)을 감싸는 외부 하우징(7), 및 축방향으로 상기 외부 하우징(7)에 배치되는 커버 구조 부재(8)를 포함하고, 상기 커버 구조 부재에는 축방향 유체 유입 연결부(9)와 측방향 유체 배출 연결부(10)가 제공되고, 상기 유체 유입 연결부(9)는 스핀들 하우징(2)의 유체 유입부와 연통되고 상기 유체 배출 연결부(10)는 상기 스핀들 하우징(2)의 유체 배출부와 연통되며, 상기 커버 구조 부재(8)는 복수의 구별되는 비틀림 위치에서 제1 피치로 상기 외부 하우징(7)에 고정될 수 있고, 상기 스핀들 하우징(2)은 복수의 구별되는 비틀림 위치에서 제2의 보다 작은 피치로 커버 구조 부재(8) 및/또는 외부 하우징(7)에 고정될 수 있는, 스크류 스핀들 펌프.

Description

스크류 스핀들 펌프{Screw Spindle Pump}

본 발명은 스크류 스핀들 펌프로서, 구동 스핀들 및 이 구동 스핀들과 치합하는 적어도 하나의 러닝 스핀들이 스핀들 보어홀에 수용되는 스핀들 하우징과, 그리고 이 스핀들 하우징을 감싸는 외부 하우징을 포함하는 스크류 스핀들 펌프에 관한 것이다.

그러한 스크류 스핀들 펌프는 자동차에서 필요한, 예컨대 연료 또는 공급액 또는 냉각액 등의 유체 이송에 이용된다. 기타 육상 차량 또는 비행기 또는 드론 등의 항공기에도 그러한 스크류 스핀들 펌프가 사용될 수 있으며, 이용 가능성은 이에 국한되지 않는다. 이송은 서로 치합하는 2개의 스핀들, 즉 구동 모터와 연결되는 구동 스핀들과 러닝 스핀들을 통해 이루어지며, 이 2개의 스핀들은 하나의 스핀들 하우징에 수용된다. 이를 위해 스핀들 하우징은 스핀들 개수에 대응하는, 상호 교차되는 복수의 스핀들 보어홀을 갖는다. 대부분 스핀들 하우징은 외부 하우징 또는 펌프 하우징에 수용되고, 이를 통해 이송되는 유체의 공급 및 배출이 이루어진다.

스크류 스핀들 펌프의 이러한 기능 원리는 구동 스핀들과 러닝 스핀들이 자신들의 스핀들 프로파일을 이용하여 서로 치합된다는 점과 이송량이 스핀들 회전을 바탕으로 축방향으로 이동된다는 점을 기반으로 한다. 이를 위해 구동 스핀들은 원통형 스핀들 코어와, 스핀들 코어를 중심으로 원주 방향으로 연장되는 주로 2개의 스핀들 프로파일을 갖는다. 이 스핀들 프로파일을 통해 원주 방향으로 연장되는 프로파일 골부(valley)가 형성되고, 이 프로파일 골부에는 러닝 스핀들의 대응하는 스핀들 프로파일이 맞물리고, 역으로도 맞물린다. 이러한 투-스핀들 구성 외에, 3개의 스핀들로 스크류 스핀들이 설계되는 것, 즉 중앙의 구동 스핀들 옆에 180° 오프셋 되게 배치되고 이 구동 스핀들과 치합하는 2개의 러닝 스핀들이 제공되는 것도 구상할 수 있다.

이송되는 유체는 외부 하우징의 흡입 측에 제공되는, 일반적으로 연결 노즐로 형성되는 유입부를 통해 스크류 스핀들 펌프로 공급되고, 반면 공급된 가압 상태 유체는 압력 측에서 외부 하우징에 제공되고 역시 연결 노즐로 형성되는 대응하는 배출부를 통해 배출된다. 유입부와 배출부, 즉 각 노즐에는 스크류 스핀들 펌프가 연결된 유체 회로의 대응하는 라인이 연결된다. 이때 유입부와 배출부에 연결되는 라인 단부는, 예를 들어 설치 공간 상황 등으로 인해 유연하지 않은 특정 위치에 제공되는 경우가 종종 발생하며, 이로 인해 이에 상응하여 펌프 측에서도 연결부를 체결하기 위해 연결 노즐과 배출 노즐이 적절하게 위치 결정되어야 한다. 이는 대응하는 유입 노즐 및 배출 노즐이 제공되는 외부 하우징이 적합하게 구성된다는 점을 전제로 한다. 대체로 외부 하우징은 예컨대 포트형의 일체형 구조 부재이며, 대부분 대응하는 노즐이 고정된 위치에 형성되는 주조 부재 또는 사출 성형 부재 또는 3D 프린팅 부재이다. 결과적으로 조립 환경의 가변적인 연결 형상으로 인해, 내부에 스핀들 하우징이 삽입되는 다양한 외부 하우징을 다양한 조립 상황에 맞게 사용할 수 있어야 한다. 이는 비용이 많이 드는 일이다.

본 발명은 이러한 문제에 기반하여, 그에 비해 개선된 스크류 스핀들 펌프를 제공하는 것을 목표로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라 스크류 스핀들 펌프로서, 하나의 구동 스핀들 및 이 구동 스핀들과 치합하는 적어도 하나의 러닝 스핀들이 스핀들 보어홀에 수용되는 스핀들 하우징, 스핀들 하우징을 감싸는 외부 하우징, 및 축방향으로 외부 하우징에 배치되는 커버 구조 부재를 포함하고, 커버 구조 부재에는 축방향 유체 유입 연결부와 측방향 유체 배출 연결부가 제공되고, 유체 유입 연결부는 스핀들 하우징의 유체 유입부와 연통되고 유체 배출 연결부는 스핀들 하우징의 유체 배출부와 연통되며, 커버 구조 부재는 복수의 구별되는 비틀림 위치에서 제1 피치로 외부 하우징에 고정될 수 있고, 스핀들 하우징은 복수의 구별되는 비틀림 위치에서 제2의 보다 작은 피치로 커버 구조 부재 및/또는 외부 하우징에 고정될 수 있는 스크류 스핀들 펌프가 제공된다.

본 발명에 따른 스크류 스핀들 펌프는 특히 유리하게 유체 유입 연결부와 유체 배출 연결부가 다양한 공간 위치에 배치되는 것을 가능하게 하며, 스핀들 하우징이 이송 프로세스에 바람직한 공간 정렬로, 예컨대 스핀들의 종축이 수평면에 놓이는 공간 정렬로 외부 하우징에 배치되는 것도 가능하게 한다.

먼저 외부 하우징은 2개의 축방향 측면에서 개방된다. 일측 축방향 측면에는 구동 모터가 배치되어 이 측면을 폐쇄하고, 구동 모터는 구동 샤프트를 이용하여 구동 스핀들과의 연결을 통해 구동 스핀들 또는 스핀들 패키지의 능동적 구동을 위해 연결되는 반면, 외부 하우징의 타측은 커버 구조 부재를 통해 폐쇄된다. 이 커버 구조 부재에 유체 유입 연결부뿐만 아니라 유체 배출 연결부도 제공된다. 유체 유입 연결부는 축방향을 향하고, 반면 유체 배출 연결부는 측면을 향하고 예를 들면 유입부와 90° 각도를 이룬다. 즉, 커버 구조 부재는 한편으로는 외부 하우징을 폐쇄하고, 다른 한편으로는 2개의 연결 지점을 갖는다. 외부 하우징 자체에는, 즉 양측으로 개방되고 대략 중공 원통형인 구조 부재에는 연결 변형이 제공되지 않으므로, 이러한 구조 부재는 비교적 단순하게 설계될 수 있다. 이는 커버 구조 부재의 경우도 마찬가지로, 커버 구조 부재는 비교적 얇은 구조 부재이며, 특히 플라스틱으로 제조되는 경우 문제없이 적합한 연결 노즐이 구비될 수 있다.

측방향 유체 배출 연결부의 다양한 공간 정렬을 가능하게 하기 위해 (유체 유입 연결부는 설명된 바와 같이 펌프의 종축에서 축방향으로 또는 펌프의 종축에 평행하게 배치됨), 커버 구조 부재는 다양한 한정된 비틀림 위치에서 외부 하우징과 연결될 수 있다. 이러한 구별되는 한정된 비틀림 위치는 제1 피치를 갖는다. 즉, 커버 구조 부재는 외부 하우징 종축을 중심으로 비틀려서, 다양한 한정된 위치로 외부 하우징에 고정될 수 있다. 이로 인해, 측방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부가 필연적으로 다양한 원주 위치에 배치될 수 있다.

또한 스핀들 하우징 및 그와 함께 스핀들이 펌프 조립 위치에서 펌프 작동에 대해 최상의 공간 위치에 놓이는 것도 가능하게 하기 위해, 제2 비틀림 방법, 즉 제2 비틀림 자유도 또한 제공된다. 본 발명에 따르면, 스핀들 하우징이 구별되는 다양한 비틀림 위치로 커버 구조 부재에 또는 외부 하우징에 또는 양측에 고정되는 것도 가능하다. 스핀들 하우징과 관련하여 이러한 구별되는 비틀림 위치는 제2 피치를 가지며, 이 제2 피치는 커버 구조 부재의 고정에 이용될 수 있는 제1 피치보다 작다. 따라서 스핀들 하우징 내부에 수용되는 스핀들의 종축이 대략 수평면에 있도록 스핀들 하우징이 항상 위치 결정되어야 한다면, 최종 조립 위치를 기준으로, 스핀들 하우징이 수평 정렬을 취할 수 있도록 스핀들 하우징이 외부 하우징에 삽입될 수 있다.

커버 구조 부재 및 스핀들 하우징의 각각 구별되는 위치 결정을 가능하게 하는 2가지 비틀림 자유도가 제공됨으로써, 스크류 스핀들 펌프는 특히 반경방향으로 또는 측방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부의 위치 결정과 관련하여 높은 수준의 자유도를 제공한다. 왜냐하면 한편으로는 필요한 비틀림 위치로 커버 구조 부재를 적절하게 위치 결정함으로써, 측방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부의 조립 위치에 대한 대략적 정렬이 수행될 수 있기 때문이다. 그런 다음 외부 하우징 내에서 바람직한 비틀림 위치로 스핀들 하우징을 적절하게 위치 결정함으로써 또는 보다 작은 제2 피치에 의한 스핀들 하우징의 고정을 통해, 말하자면 측방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부의 정밀 위치 결정이 수행될 수 있다. 왜냐하면, 이미 언급된 바와 같이, 최종 조립 위치에서 예컨대 스핀들 축면을 기준으로 수평하게 배치되어야 하는 스핀들 하우징에 대해 상대적으로 외부 하우징과 커버 구조 부재가 함께 비틀리기 때문이다. 최종 비틀림 위치는 측방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부가 비틀림 위치 또는 원주 위치에 있는 위치일 수 있고, 외부 하우징에 대해 상대적으로 커버 구조 부재가 비틀리거나 또는 외부 하우징에 커버 구조 부재가 고정되는 것만으로는 이러한 위치에 도달될 수 없다.

따라서 본 발명에 따른 스크류 스핀들 펌프는, 한편으로는 측방향으로 또는 반경방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부의 공간적 위치 결정이 매우 유연하게 수행되게 하고, 다른 한편으로는 스핀들 하우징이 스핀들과 함께 최상의 펌프 작동을 위해 적합하게 공간적으로 정렬되어 배치되게 할 수 있다.

설명된 바와 같이 제1 피치와 제2 피치는 구분되며, 제2 피치가 제1 피치보다 작다. 바람직하게는 제1 피치는 90°이고, 반면 제2 피치는 45°이다. 즉 커버 구조 부재는 네 가지 구별되는 위치, 즉 0°, 90°, 180°, 및 270°로 외부 하우징에 고정될 수 있다. 대조적으로, 스핀들 하우징은 외부 하우징 또는 커버 구조 부재에 대해 상대적으로 8개의 구별되는 비틀림 위치, 즉 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 및 315°로 배치 및 고정될 수 있다. 이는 결국 스핀들의 종축이 공통 수평면에 놓이도록 스핀들 하우징이 배치된다고 가정할 경우, 사실상 유체 배출 연결부 역시 제2 피치와 관련하여 설명된 각도 위치에 해당하는 8개의 구별되는 최종 원주 위치에 배치될 수 있다는 의미이다. 이송 작동에는 거의 부정적인 영향을 끼치는 일 없이, 스핀들 축의 수평면의 소정의 경미한 기울어짐, 예컨대 양 측면에 대해 최대 10°의 기울어짐 또한 가능하므로, 필연적으로 유체 배출 연결부 측에서 더욱 적합한 원주 위치가 취해질 수 있고, 이에 따라 유체 배출 연결부가 이어지는 라인의 연결 변형을 기준으로 가장 적합하게 정렬될 수 있다.

스크류 스핀들 펌프가 하나의 구동 스핀들과, 이 구동 스핀들에 대해 평행하게 측면에 배치되는 하나의 러닝 스핀들만 포함하는 투-스핀들 펌프로 형성되는 상황 외에, 스크류 스핀들 펌프가 중앙의 구동 스핀들과, 그리고 이 구동 스핀들에 대해 측면으로 양쪽에 배치되고 180° 오프셋되게 위치 결정되는 2개의 러닝 스핀들을 포함하고, 이 2개의 러닝 스핀들이 구동 스핀들과 치합되는 쓰리-스핀들 펌프로 형성되는 것도 물론 가능하다.

구동 스핀들과 하나 또는 2개의 러닝 스핀들은 유용하게 축방향으로 흡입 측에, 즉 유체 배출 연결부 쪽으로 인접하여 지지된다. 이 목적을 위해 본 발명의 추가 실시예에서는 커버에 배치되는 지지 구조 부재가 제공되고, 이 지지 구조 부재에 모든 스핀들이 축방향으로 지지되거나 또는 모든 스핀들이 축방향 지지를 위해 이 지지 구조 부재에 충돌할 수 있다. 스핀들 하우징의 맞은편 측면에도 유용하게 그러한 지지부가 제공되지만, 구동 스핀들은 축방향으로 구동 모터의 구동 샤프트에 지지되므로, 적합한 지지 수단은 적어도 2개의 러닝 스핀들에 대해 제공될 수 있다.

본 발명의 추가 실시예에서, 유체 배출 연결부 쪽으로 인접하여 흡입 측에 제공되는 지지 구조 부재는 페더 키이며, 이 페더 키는 본 발명에 따라 제2 피치로, 구별되는 다양한 비틀림 위치로 커버 구조 부재에 위치 결정될 수 있다. 즉 이 페더 키는 스핀들 하우징과 함께 움직이고, 따라서 스핀들 하우징이 설명된 바와 같이 예컨대 수평 방향으로 정렬되는 경우, 페더 키 역시 수평 방향으로 정렬된다. 페더 키의 이러한 가변 정렬을 통해 결과적으로 항상 흡입 측에 대해 최적의 스핀들 지지가 보장된다.

바람직하게는, 다양한 비틀림 위치에 대응하여 커버 구조 부재에 수용 그루브가 제공되고, 이 수용 그루브에는 길쭉한 페더 키가 삽입될 수 있다. 이 길쭉한 그루브는 별 형태로 배치되고, 커버의 각 정렬에 따라 하나의 수용 그루브가 수평으로 또는 거의 수평으로 항상 배치된다. 이 그루브는 설명된 바와 같이, 스핀들 하우징 배치에 이용될 수 있는 제2 피치에 따라 위치 결정되므로, 항상 페더 키와 스핀들 하우징 또는 페더 키와 스핀들은 동일하게 위치 또는 정렬된다.

바람직하게는 페더 키는 각 수용 그루브에 클램핑 방식으로 고정되되, 즉 페더 키는 페더 키 치수를 기준으로 약간 크고 따라서 스냅 고정일수도 있는 클램핑 고정이 보장된다.

설명된 바와 같이 스핀들 하우징은 커버 구조 부재에만 또는 적어도 추가로 커버 구조 부재에서도 제2 피치에 상응하는 복수의 비틀림 위치에 고정될 수 있다. 이러한 고정을 실현하기 위해, 커버 구조 부재에는 제2 피치에 상응하여 위치 결정되는 복수의 제1 고정 수단이 제공되고, 이 제1 고정 수단은 스핀들 하우징에 제공되는 제2 고정 수단과 연결될 수 있다. 즉, 대응하는 비틀림 위치에서만 서로 상호 작용하는 제1 고정 수단과 제2 고정 수단이 커버 구조 부재 측뿐만 아니라 스핀들 하우징 측에서도 제공되고, 이들 고정 수단은 스핀들 하우징을 커버 구조 부재에 특히 비틀리지 않도록 고정시킨다.

구체적인 실현 형태에서 제1 고정 수단은 커버 구조 부재에 형성되는 요홈부일 수 있고, 이 요홈부에는 스핀들 하우징에 제2 고정 수단으로 제공되는 축방향 돌출부가 맞물린다. 즉, 결국 커버 구조 부재에 제2 피치에 상응하는 요홈부 형상이 형성된다. 예컨대 스핀들 하우징에 180°로 제공되는 2개의 축방향 돌출부가 제2 고정 수단으로 제공되는 경우, 커버 구조 부재에는 각 피치로 역시 서로 180° 오프셋되는 2개의 요홈부가 각각 제공되지만, 2개의 요홈부는 각각 한정된 비틀림 위치에 제공되는 바, 즉 45° 피치일 때 총 8개의 요홈부 쌍이 각각 제공된다. 돌출부가 요홈부에 축방향으로 맞물림으로써 비틀리지 않는 형상 결합 연결이 용이해진다. 다른 한편으로는, 스핀들 하우징은 물론 축방향으로도 지지되는 바, 예컨대 외부 하우징의 대응하는 정지부 또는 모터 하우징의 정지부 또는 중간 플레이트 등에 지지된다.

대안적으로, 제1 고정 수단과 제2 고정 수단이 역으로 배치되는 것도 고려할 수 있다. 즉, 커버 구조 부재에 제1 고정 수단으로서 복수의 축방향 돌출부가 제공되고, 돌출부는 각각 쌍을 이루어 서로 180° 오프셋되게 맞은편에 놓여, 대응하는 한정된 비틀림 위치로 커버 구조 부재에 배치되거나 일체형으로 형성된다. 이 경우 제2 고정 수단은 스핀들 하우징 전면에 제공되는 축방향 요홈부이며, 이 요홈부는 서로 180° 오프셋되게 위치 결정되고, 이 요홈부에는 각각 2개의 커버 구조 부재 측 돌출부가 맞물린다.

이미 설명된 바와 같이, 스핀들 하우징이 커버 구조 부재에 고정되는 것은 하나의 고정 변형례이다. 대안적으로, 스핀들 하우징이 외부 하우징에서, 대응되는, 제2 피치의 구별되는 비틀림 위치에 고정되는 것도 고려할 수 있다. 이를 위해 외부 하우징에 또는 외부 하우징 내부에 제2 피치에 상응하여 위치 결정되는 복수의 제1 고정 수단이 제공되고, 이 제1 고정 수단은 스핀들 하우징에 제공된 제2 고정 수단과 연결되는 것을 고려할 수 있다. 즉, 이 연결면과 관련하여서도, 비틀림 방지 고정을 위해 서로 상호작용하는, 대응하는 제1 고정 수단과 제2 고정 수단이 제공된다.

이때 제1 고정 수단이 반경방향으로 개방된 수용부이고, 이 수용부는 스핀들 하우징에 제공되고 제2 고정 수단으로 이용되는 반경방향을 향하는 돌출부와 맞물리는 것을 생각할 수 있다. 즉, 결국 스핀들 하우징 외측면에 위치하는 대응하는 그루브와 외부 하우징 내측면에 위치하는 대응하는 스프링을 갖는, 일종의 그루브-스프링 어셈블리가 제공된다. 스프링은 축방향으로 그루브에 삽입될 수 있고, 이로 인해 비틀림 방지되는 고정이 이루어진다. 고정 수단이 역으로 형성되는 것, 즉 제1 고정 수단이 반경방향을 향하는 돌출부이고, 이 돌출부가, 스핀들 하우징에 제공되고 제2 고정 수단으로 이용되는 반경방향으로 개방된 수용부에 맞물리는 것도 고려할 수 있다.

기본적으로 스핀들 하우징, 외부 하우징 및/또는 커버 구조 부재가 금속으로 제조되는 방법도 물론 있다. 이에 대한 대안으로, 스핀들 하우징, 외부 하우징 및/또는 커버 구조 부조가 플라스틱으로 형성되는 것, 즉 적합한 사출 구조 부재 또는 3D 프린팅 구조 부재로 형성되는 것도 고려할 수 있다. 대응하는 지지 구조 부재, 예컨대 페더 키가 제공되는 경우, 이 지지 구조 부재는 바람직하게는 금속으로 제조되고, 스핀들도 금속으로 제조될 수 있으나, 원칙적으로 플라스틱으로도 제조될 수 있다.

펌프 내부를 적합하게 밀봉하고 누출을 방지하기 위해, 커버 구조 부재는 제1 실링 요소를 통해 스핀들 하우징에 대해 밀봉되고, 제2 실링 요소를 통해 외부 하우징에 대해 밀봉된다. 이를 위해 커버 구조 부재 또는 스핀들 하우징에는 제1 실링 요소가 삽입되는 제1 축방향 수용 그루브가 제공되고, 반면 외부 하우징 또는 커버 구조 부재에는 제2 실링 요소가 삽입되는 제2 반경방향 수용 그루브가 제공된다. 즉 한편으로는 스핀들 하우징과 커버 구조 부재 간에 축방향 밀봉이 이루어지고, 다른 한편으로는 외부 하우징과 커버 구조 부재 간에 반경방향 밀봉이 이루어지며, 이때 커버 구조 부재는 외부 하우징을 유용하게 이 밀봉 영역에서 반경방향으로 둘러싼다.

본 발명의 유용한 추가 실시예는, 스핀들 하우징은 구동 스핀들과 러닝 스핀들을 통해 스핀들 하우징을 통과하여 이송되는 유체를 위한 축방향 유체 배출부를 갖고, 이 유체 배출부는 스핀들 하우징과 외부 하우징 사이에 형성되고 360° 연장되는 유체 챔버와 연통되고, 유체 챔버는 재차 커버 구조 부재의 반경방향 유체 배출부와 연통되는 것을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따라 가압 상태 유체는 스핀들 하우징을 축방향으로, 즉 스핀들 종축의 길이 방향으로 떠난다. 이는 방해가 되는 유동 소음을 줄이거나 방지하는 데에 유용하다. 또한 이 실시예는 이어서 가압 상태 유체가 유체 챔버로 안내되는 것을 제공하는 바, 유체 챔버는 스핀들 하우징과 외부 하우징 사이에 형성되고 스핀들 하우징을 둘러싸고 360° 연장된다. 이 유체 챔버는 작동 중에 펌핑 압력 또는 배출 압력을 갖는 유체로 채워진다. 그 결과 유체가 반경방향으로 내부를 향하는 압력을 스핀들 하우징에 가한다. 이를 통해 스핀들 하우징이 반경방향으로 예압되고, 따라서 이러한 유체 압력을 통해 예컨대 펌프 작동으로 인해 또는 내부 압력으로 인해 스핀들 하우징 내부에서 초래되는 스핀들 하우징의 형상 변화 또는 공차에 대항할 수 있다는 점이 특히 장점이다. 결과적으로 효율에 부정적으로 영향을 미칠 스핀들 하우징의 경미한 팽창이 어떠한 경우에도 발생하지 않는다. 그 대신 압력 챔버로도 지칭될 수 있는 이 유체 챔버를 이용하여 스핀들 하우징을 감싸는 압력 재킷이 형성될 수 있다.

이 유체 챔버는 축방향으로 보아 적어도 스핀들 보어홀 또는 스핀들 하우징 길이의 절반에 걸쳐 연장되고, 따라서 적절하게 충분한 중첩이 제공되고 반경방향 예압이 가능한 한 넓게 제공된다. 스핀들 하우징의 약 2/3 또는 스핀들 하우징의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 챔버 길이도 고려할 수 있다.

또한 축방향으로 외부 하우징에 배치되는 중간 구조 부재가 제공될 수 있고, 이 중간 구조 부재는 구동 모터의 연결을 위해 형성되고, 중간 구조 부재에는 유체 배출부에서 배출되는 유체를 유체 챔버로 편향하는 하나 이상의 편향 캐비티가 제공된다. 이 중간 구조 부재는 말하자면 구동 모터 또는 모터 하우징에 대한 조립 인터페이스를 형성하고, 바람직하게는 플레이트 형태로 형성되고, 모터 하우징과 외부 하우징 사이에 개재된다. 중간 구조 부재에는 한편으로는 보어홀이 제공되고, 이 보어홀을 통과하여 구동 모터의 구동 샤프트가 구동 스핀들까지 안내된다. 이 보어홀은 동시에 샤프트 베어링으로도 이용될 수 있다. 보어홀에는 샤프트 실링 링이 제공될 수 있고, 이 샤프트 실링 링을 통해 보어홀에서 밀봉이 이루어지므로, 따라서 이송되는 유체가 모터로 침투될 수 없다. 따라서 모터는 건식 모터로 형성된다. 보어홀에 샤프트 실링 링이 제공되지 않는다면, 유체의 작은 일부가 축방향으로 구동 샤프트를 따라 모터 냉각을 위해 모터 내로 유동된 후 재순환될 수 있고, 따라서 모터는 습식 모터로 형성된다.

이와 상관없이, 압력 측에서 외부 하우징 내부의 축방향 말단부를 형성하는 중간 구조 부재에 하나 또는 복수의 편향 캐비티가 제공되고, 편향 캐비티는 축방향으로 스핀들 하우징에서 배출되는 유체가 한편으로는 반경방향으로 외부를 향해 그리고 다른 한편으로는 축방향으로 보아 다시 스핀들 하우징을 감싸는 유채 챔버로 안내되도록 한다. 그런 다음 유체는 유체 챔버로부터 커버 측 유체 배출 연결부 영역에 도달되는 바, 따라서 유체 챔버는 유체 배출 연결부와 연통되고, 유체 배출 연결부에서 유체가 배출된다.

이러한 중간 구조 부재의 통합에 대한 대안으로, 모터 하우징이 직접 외부 하우징에 배치되는 것, 즉 모터 하우징과 외부 하우징이 직접 서로 연결되는 것도 물론 고려할 수 있다. 이 경우 구동 샤프트가 통과하여 안내되는, 대응하는 모터의 바닥판이 외부 하우징의 내부의 축방향 말단부를 형성하고 결과적으로 펌프 내부 챔버의 말단부를 형성한다. 마찬가지로, 샤프트 실링 링이 제공될 수 있거나, 또는 모터 냉각을 위한 유체의 축방향 관류가 가능하다. 어떤 경우든 본 발명의 변형례에서, 모터 하우징의 바닥판은 하나의 또는 복수의 편향 캐비티를 가지는데, 왜냐하면 이미 언급한 바와 같이 바닥판이 축방향 하우징 말단부를 형성하기 때문이다.

유용하게는 그루브 바닥 또는 요홈부 바닥 영역에서 둥글게 형성되는 환형 그루브 또는 포트형 요홈부로 형성되는 하나의 편향 캐비티만 제공된다. 가압 상태의 유체는 그루브 또는 요홈부로 유입된 후 둥근 그루브 형상 또는 요홈부 형상을 통해 한편으로는 반경방향으로 외부를 향해 안내되고, 다른 한편으로는 축방향으로 다시 유체 챔버로 안내된다. 편향 영역에서도 유동 소음이 발생하지 않기 때문에, 이러한 둥근 형상을 통해 또는 모서리나 엣지를 피함으로써 가능한 한 저소음 펌프 작동이 가능해진다.

스크류 스핀들 펌프 자체 외에 또한 본 발명은 자동차에서 작동액 이송을 위해 사용하는 용도에 관한 것이다 스크류 스핀들 펌프는 이러한 용도에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 스크류 스핀들 펌프는 한편으로는 워셔액 등의 세척액을 적합하게 이송하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는 스크류 스핀들 펌프는 냉각수 펌프로서 사용되는 바, 즉 냉각수를 이송한다. 냉각수는 임의의 유체 냉각수일 수 있다. 이때 초점은 특히 에너지 저장 장치 냉각을 위한 냉각수 이송에 있다. 현대식 전기 구동 자동차는 적절하게 치수화된 에너지 저장 장치, 즉 적절하게 치수화된 트랙션 배터리를 가지며, 이는 작동 중에 가열되고 그에 따라 냉각되어야 한다. 따라서 적절한 냉각수가 공급되어야 하고, 이는 본 발명에 따른 스크류 스핀들 펌프의 사용을 통해 쉽게 가능한 바, 스크류 스핀들 펌프는 많은 이송량을 적합하게 높은 압력으로 순환시킬 수 있기 때문이다.

본 발명의 추가 이점 및 세부 사항은 아래에 설명된 실시예와 도면으로부터 드러난다.
도 1은 구동 모터가 삽입되지 않은, 본 발명에 따른 스크류 스핀들 펌프를 부분적으로 절단하여 도시하는 사시도이다.
도 2는 커버 구조 부재의 사시도이다.
도 3은 도 2의 커버 구조 부재의 내부면의 평면도이다.
도 4는 커버 구조 부재를 부분적으로 절단하여 다른 측면에서 본, 도 1의 스크류 스핀들 펌프의 사시도이다.
도 5는 90° 회전한 전체 커버 구조 부재를 포함하는, 도 4의 스크류 스핀들 펌프이다.
도 6은 돌출부를 도시하는 스핀들 하우징의 사시도이다.
도 7 내지 도 14는 유체 배출 연결부의 다양한 위치 결정 방법을 도시하기 위해 부분적으로 절단된 본 발명에 따른 스크류 스핀들 펌프의 다양한 부분도이다.
도 15는 외부 하우징 내에 스핀들 하우징 고정 방법을 도시하는 개략도이다.
도 16은 유체 챔버 도시를 위해 구동 모터가 안착된 본 발명에 따른 스크류 스핀들 펌프의 개략도이다.

도 1은 내부에 2개의 스핀들, 즉 스핀들 프로파일을 지닌 구동 스핀들(3)과 스핀들 프로파일을 지닌 러닝 스핀들(4)이 수용되는 스핀들 하우징(2)을 포함하는, 본 발명에 따른 스크류 스핀들 펌프(1)를 도시한다. 2개의 스핀들 프로파일 또는 스핀들은 공지된 방식으로 서로 치합한다. 이 스핀들 패키지의 구동은 구동 스핀들(3)을 통해 이루어지고, 구동 스핀들은 본 도면에 상세하게 도시되지 않는 구동 모터 또는 구동 모터의 구동 샤프트와 연결된다. 이를 위해 구동 샤프트의 연결 핀에 대한 삽입 수용부(6)가 있는 커플링 요소(5)가 이용되고, 커플링 요소(5)는 구동 스핀들(3)에 회전되지 않게 연결된다. 구동 모터는 외부 하우징 위에 또는 외부 하우징(7)에 접하여 배치되고 외부 하우징에 나사로 연결되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 중공 실린더형 외부 하우징(7)이 스핀들 하우징(2)을 완전히 수용한다. 외부 하우징(7)은 상세하게 도시되지 않는 구동 모터 또는 모터 하우징을 통해 축방향으로 보아 이 측면에서 폐쇄된다. 반대 측면에서는 커버 구조 부재(8)가 축방향으로 외부 하우징(7)에 배치되고, 외부 하우징(7) 및 그와 함께 펌프 내부가 이 측면에서 폐쇄된다. 커버 구조 부재(8), 바람직하게는 플라스틱 구조 부재는 축방향 유체 유입 연결부(9)를 가지며, 즉 이 흡입 측에서 이송되는 유체가 축 방향으로 흡입 또는 유입된다. 또한 커버 구조 부재는 측면 방향으로, 즉 본 도면에서는 유체 유입 연결부(9)에 대해 90° 비틀려 옆으로 돌출되는 유체 배출 연결부(10)를 가지며, 이를 통해 가압 상태의 유체가 측면으로 배출된다.

외부 하우징(7)과 구동 모터 또는 외부 하우징과 모터 하우징 간의 연결부가 하나 이상의 실링 요소를 통해 적합하게 밀봉되는 바와 같이, 외부 하우징(7) 및 스핀들 하우징(2)에 대한 커버 구조 부재(8)의 연결부도 밀봉된다. 이를 위해 커버 구조 부재(8)에는, 상세히 도시되지 않는 제1 실링 요소가 배치되는 축방향 수용 그루브(12)가 환형 플랜지(11)에 제공된다. 이 실링 요소는 축방향으로 스핀들 하우징(2)의 환형 플랜지(13)에 대해 밀봉한다. 외부 하우징(7)에 대한 밀봉 역시 외부 하우징(7)에 형성되는 반경방향으로 개방된 수용 그루브(14)에 수용되는, 상세히 도시되지 않은 실링 요소에 의해 이루어지고, 이 수용 그루브(14)는 커버 구조 부재(8)의 플랜지(15)에 의해 반경방향으로 맞물린다. 이런 방식으로 한편으로는 외부 하우징(7)의 밀봉이 달성되고, 다른 한편으로는 스핀들 공간의 밀봉도 달성되어, 가압 상태 유체량이 흡입 영역으로 더 이상 역류될 수 없다.

스핀들 하우징(2)과 외부 하우징(7) 사이에는 스핀들 하우징(2)을 360° 감싸는 유체 챔버(16)가 형성되고, 이 유체 챔버 내부로는 스핀들 하우징(2)에서 축방향으로 배출되는, 즉 구동 모터 방향으로 배출되는 유체가 편향되어 유입된다. 즉 스핀들 하우징 측 유체 배출부는 유체 챔버(16)와 연통된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유체 챔버(16)는 다시 유체 배출 노즐(10)과 연통되고, 이를 위해 커버 구조 부재(8)에 대응하는 개구부(17)가 제공된다. 이 개구부(17)는 유체 챔버(16) 방향으로 개방된다. 유체 챔버(16)에는 이미 가압 상태인 유체가 존재하고, 따라서 유체가 예컨대 플라스틱으로 제조되는 스핀들 하우징(2)에 원주 방향으로 상응하는 압력을 가할 수 있고, 이 압력은 스핀들 하우징(2)의 어떠한 형상 변화에 대응하여 작용한다.

2개의 스핀들(3, 4)은 흡입 측에서, 즉 커버 구조 부재(8)에서 본 실시예에서는 페더 키(19)(도 3 참조)인 지지 구조 부재(18)를 통해 축방향으로 지지되어, 이 부분에 한정된 카운터 베어링이 형성된다. 반대 방향에서, 구동 스핀들(3)은 한편으로는 구동 샤프트에 지지되고, 다른 한편으로는 러닝 스핀들(4)은 대응하는 지지 요소(20)에 축방향으로 지지되며, 지지 요소는 본 도면에서 스핀들 하우징(2)의 대응하는 웹(21)에 일체형으로 형성된다. 이 웹(21)에는 또한 구동 샤프트에 대한 베어링이 제공되고 또는 스핀들 하우징이 플라스틱으로 제조된 경우, 구동 샤프트에 대한 베어링이 직접 일체형으로 형성된다. 구동 샤프트를 수용하는 베어링은 구동 스핀들을 수용하는 스핀들 보어홀의 중심축과 정확하게 정렬되어, 구동 샤프트 베어링과 스핀들 축 사이에 공차가 없고 따라서 2개의 구조 부재의 연결부 내에 공차가 없다. 결과적으로 불균형이 없으며, 그로 인해 스핀들의 매우 부드러운 무소음 작동이 달성된다.

도 2 및 도 3은 커버 구조 부재(8)를 각기 다른 뷰로 도시한다. 도 2는 외부면을 사시도로 도시하는 바, 한편으로는 중앙의 축방향 유체 유입 연결부(9)와, 대략 접선 방향으로 연장되고 측방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부(10)가 도시된다. 베이스를 기준으로 대략 정사각형인 커버 구조 부재(18)의 네 모서리에는 대응하는 관통구(22)가 제공되고, 이 관통구를 통과하여 대응하는 고정 나사가 안내되고, 고정 나사는 외부 하우징(7)에 제공되는 대응하는 암나사산 보어홀(23)에 결합된다. 보어홀(22) 및 암나사산 보어홀(23)은 제1 피치, 즉 90° 피치로 위치 결정된다. 즉 커버 구조 부재(8)는 외부 하우징(7)이 제 자리를 유지한다는 전제 하에, 4개의 구별되는 비틀림 위치, 즉 0° 위치, 90° 위치, 180° 위치 및 270° 위치로 외부 하우징에 고정될 수 있다. 그에 따라 유체 배출 연결부(10)는 외부면에서 보아, 좌측 상부로 비스듬하게, 우측 상부로 비스듬하게, 우측 하부로 비스듬하게 또는 좌측 하부로 비스듬하게 돌출되고, 반면 축방향 유체 유입 연결부는 중앙의 자신의 위치에 유지된다. 즉 유체 유입 연결부(9)뿐만 아니라 유체 배출 연결부(10)도 하나의 커버 구조 부재(8)에 배치되는 상황에 기인하는 이러한 구현예를 통해, 원칙적으로 커버 구조 부재(8) 및 그와 함께 유체 배출 연결부(10)의 네 가지 구별되는 비틀림 위치가 제공된다.

그러나 때때로 주변 장치 연결 구조로 인해 유체 배출 연결부(10)와 관련하여 커버 구조 부재를 중간 위치에 두는 것, 즉 커버 구조 부재 비틀림만을 통해 구현할 수 있는 것과는 다른 위치에 두는 것도 필요하다. 이를 구현하기 위해, 스핀들 하우징(2)을 스핀들(3, 4)과 함께 외부 하우징(7) 및 커버 구조 부재(8)에 대해 상대적으로 다양한 비틀림 위치에 놓는 것이 가능하며, 이때 구별되는 한정된 이러한 비틀림 위치는 제2 피치에 따라 배치된다. 제2 피치는 45° 피치이다. 이때 목적은, 스핀들 하우징(2)과 이 스핀들 하우징과 함께 이의 2개의 스핀들(3, 4)(쓰리-스핀들 설계에도 마찬가지로 적용됨)이 항상 동일한 기본 위치에 유지되어, 즉 예컨대 수평하게 배치되어, 2개의 스핀들이 수평하게 한 평면에 위치하거나 또는 스핀들 종축이 공통의 수평면에 위치하도록 하는 것이다. 즉 외부 하우징(7)은 자신에게 고정되는 커버 구조 부재(8)와 함께 스핀들 하우징(2)을 중심으로, 말하자면 45° 단계로 회전될 수 있고, 그러나 또한 커버 구조 부재(8)도 재차 앞서 설명된 바와 같이 4개의 한정된 비틀림 위치로 외부 하우징(7)에 고정될 수 있다. 이를 통해 본 도면에서 측면으로 돌출되는 유체 배출 연결부(10)는 총 8개의 한정된 공간 위치 또는 원주 위치, 즉 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270° 및 315°에 배치될 수 있다. 이를 통해 유체 배출 연결부(10)를 연결 주변 장치와 관련하여 가장 적합하게 위치 결정할 수 있고(유체 유입 연결부(9)는 설명된 바와 같이 축방향으로 위치 고정됨), 반면 동시에 스핀들 하우징(2) 그리고 이와 함께 스핀들 패키지는 항상 펌프 작동에 대해 최상의 공간 정렬로, 즉 본 도면에서는 수평 방향으로 배치되는 것이 가능하다.

이를 가능하게 하기 위해, 한편으로는 각 비틀림 위치에서 스핀들(3, 4)의 축방향 지지가 보장되어야 하고, 또한 외부 하우징(7) 및 커버 구조 부재(8)에 대한 상대적인 스핀들 하우징(2)의 적절한 고정도 보장되어야 한다.

이를 위해 도 3은 비틀림에 상응하여 페더 키(19)가 커버 구조 부재(8)에 배치될 수 있는 방법을 도시하는 바, 스핀들 패키지가 수평을 유지해야 하는 경우, 커버 구조 부재(8)가 비틀릴 때 다양한 위치로 커버 구조 부재(8)에 고정되어야 하는 페더 키의 배치 방법을 도시한다. 이를 위해 커버 구조 부재(8)에는 별 형태의 배치로 4개의 수용 그루브(24)가 제공되고, 이 수용 그루브에는 길쭉한 페더 키(19)가 삽입될 수 있으며, 이때 페더 키(19)는 유용하게 수용 그루브(24)에 클램핑 방식으로 고정된다. 4개의 수용 그루브(24)는 45° 피치로 배치되고, 따라서 이 피치는 스핀들 하우징(2)도 배치될 수 있는 제2 피치에 해당된다. 즉 페더 키가 중심 축을 중심으로 45° 단계로 비틀릴 수 있고 또는 페더 키(19)가 위치 고정되게 배치된 경우에 커버 구조 부재(8)가 45° 단계로 페더 키(19)에 대해 상대적으로 비틀릴 수 있다.

또한 커버 구조 부재(8)의 벽부 내면에는 다수의 요홈부(25)가 제공되고, 이때 이 요홈부(25)는 대응하는 그루브 부분들 사이에 역시 제2 피치로, 즉 45° 단계로 배치된다. 그 결과 8개의 요홈부(25)가 원주 방향으로 등거리로 오프셋되게 제공된다. 이 요홈부(25)는, 스핀들 하우징(2)에 형성되고 이 요홈부(25)에 맞물리는, 대응하는 축방향 돌출부를 수용하고, 이를 통해 비틀림 방지와 위치 고정이 이루어진다.

도 4 및 도 5는 2개의 대응하는 배치예를 도시하며, 이때 외부 하우징(7)은 자신의 위치에 유지되지만, 커버 구조 부재(8)는 도 4와 도 5 간에 시계 반대 방향으로 90° 비틀리게 배치된다. 각 배치에서 페더 키(19)의 위치를 도시하기 위해, 도 4에서는 커버 구조 부재(8)가 부분적으로 개방되어 도시된다. 실제로는 당연히 축방향으로 유체 유입부(9)까지 폐쇄된다. 도 5에는 페더 키가 점선으로 표시된다.

도 4에 도시된 유체 배출 연결부(10)는 우측 상부로 돌출된다. 페더 키(19)는 제1 수용 그루브(24)에 위치한다. 구동 스핀들(3)과 러닝 스핀들(4)을 포함하는 스핀들 하우징(2)은 수평 방향으로 배치되고 이 배치에서 유지된다. 스핀들 하우징(2)의 반경방향 플랜지(13)에 제공되고 축방향으로 연장되는 돌출부(26)가 도시되며, 이 돌출부는 예컨대 4개만 제공될 수 있거나 또는 대응하는 요홈부(25) 개수만큼 8개가 제공될 수도 있다. 각 축방향 돌출부(26)는 조립 상태에서 요홈부(25)에 맞물리고, 따라서 그곳에서 대략 형상 결합이 형성되거나 또는 원통형 돌출부(26)가 요홈부(25)의 대응하는 측방향 벽부와 접촉한다. 이는 커버 구조 부재(8)에 대해 스핀들 하우징(2)의 비틀림 방지 연결이 제공된다.

도 5는 커버 구조 부재가 90° 왼쪽으로 비틀린, 도 4의 스크류 스핀들 펌프(1)를 도시한다. 유체 배출 연결부(10)는 좌측 상부로 돌출된다. 페더 키(19)는, 도 4에 따른 배치에서 페더 키(19)가 수용되었던 수용 그루브(24)에 대해 90° 오프셋된 제2 수용 그루브(24)에 수용된다. 축방향 돌출부(26)는 대응하는 요홈부(25)에 삽입되지만, 도 4에 따른 배치에 비해 각각 90° 오프셋된 요홈부(25)에 맞물린다. 조정 가능한 페더 키(19)를 통한 축방향 지지의 이러한 조정 가능성과, 그리고 각각 비틀린 위치에서 스핀들 하우징(2)의 비틀림 방지 고정을 가능하게 하는 방법을 통해 커버 구조 부재(8)의 네 가지 위치를 문제없이 구현할 수 있다.

도 6은 스핀들 하우징(2)과 페더 키(19)를 사시도로 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스핀들 하우징(2)은 스핀들 보어홀이 형성되고 축방향으로 연장되는 부분 및 반경방향으로 연장되는 말단 플랜지 부분을 가지며, 이 플랜지 부분에는 돌출부(26)가 제공된다. 4개의 돌출부(26)가 제공되고, 이 돌출부는 배치 각도 면에서 커버 구조 부재(8)에 있는 요홈부(25)의 피치에 대응하여 배치된다. 이 돌출부(26)는 설명된 바와 같이 요홈부(25)에 맞물린다.

도 7 내지 도 14는 4개의 구별되는 커버 구조 부재 위치들 사이에서 중간 위치를 조정할 수 있는 방법을 도시한다. 이는 외부 하우징(7)과 커버 구조 부재(8)로 이루어진 조합을 위치 고정된 스핀들 구조 부재(2)를 중심으로 45° 단계로 회전할 수 있어서 가능하다. 동시에, 설명된 바와 같이, 페더 키(19)는 대응하는 45° 단계로 함께 이동하고, 당연히 스핀들 하우징(2)도 축방향 돌출부(26)와 요홈부(25)의 맞물림을 통해 각각 45° 위치에 위치 고정된다.

본 도면들에서는 각각 페더 키(19)가 도시된 커버 구조 부재(8)의 내측면과, 페더 키(19)에 축방향으로 지지되는, 점선으로 도시된 스핀들(3, 4)의 평면도가 도시된다. 본 도면들을 통해 커버 구조 부재(8)의 스핀들 하우징(2) 및 스핀들(3, 4)에 대한 상대적인 비틀림이 단계적으로 도시되고, 페더 키(19)의 재위치 결정이 명확하게 도시되며, 또한 연결 위치의 변경에도 불구하고 스핀들이 자신의 바람직한 위치에 유지될 수 있다는 점도 매우 명확하게 도시된다. 앞서 설명된 바와 같이, 당연히 외부 하우징(7)도 함께 회전하지만, 명확성을 위해 도시되지 않는다.

도 7은 도 5에서 이미 설명된 바와 같은 초기 상태를 도시한다. 본 도면에서 커버 구조 부재(8)와 페더 키(19)에 축방향으로 지지되는 구동 스핀들(3)과 러닝 스핀들(4)은 원리적으로만 도시된다.

도 8은 유체 배출 연결부(10)가 수직으로 위쪽을 가리키는 배치를 도시한다. 이 배치에서 외부 하우징(7)은 커버 구조 부재(8)와 함께 항상 수평 정렬에서 유지되는 스핀들 하우징(2) 또는 스핀들(3, 4)에 대해 상대적으로 45°를 이루며 위치 결정된다. 이는 페더 키(19)가 45° 오프셋되어 다음 수용 그루브(24)에 삽입되고, 커버 구조 부재(8)가 외부 하우징(7)과 함께 스핀들 하우징(2)을 중심으로 45° 비틀림으로써 가능해진다. 커버 구조 부재(8)의 조립에서, 돌출부(26)는 도 7에 따른 상황에 비해 45° 오프셋된 요홈부(25)에 맞물리고, 따라서 이러한 45° 위치가 고정된다.

도 9는 커버 구조 부재(8)가 45° 더 비틀린 상황을 도시한다. 이 상황은, 도 7에 따른 조립 상황에서 시작하여, 외부 하우징(7)은 도 7에 따른 출발 위치에 유지되지만, 커버 구조 부재(8)는 90° 비틀리고 이와 동시에 페더 키(19)도 90° 비틀려서 다음 수용 그루브(24)에 삽입된다는 점을 통해 간단히 취해질 수 있다. 스핀들(3, 4)은 이미 설명된 바와 같이 자신의 수평 정렬에 유지된다. 즉, 결국 외부 하우징(7)은 제1 피치의 2개의 구별되는 비틀림 위치 사이에 있는 각 중간 위치로만 45° 비틀려야 된다.

도 10은 커버 구조 부재(8)가 도 9의 배치에서 출발하여 45° 더 비틀린 것을 도시한다. 본 도면에서도, 스핀들 패키지에 대해 상대적인 외부 하우징(7)의 45° 비틀림이 커버 구조 부재(8)와 함께 이루어지고, 동시에 페더 키(19)는 후속하는 수용 그루브(24)로 45° 더 오프셋된다.

도 11에 따른 상황은, 커버 구조 부재(8)가 180° 비틀려 있을 뿐, 도 7의 상황과 일치한다. 도 7에 따른 상황에서 시작할 때, 페더 키(19)가 위치 변경될 필요가 없다.

도 12, 도 13, 및 도 14에 도시되는 변형된 배치는 앞서 설명된 절차 또는 관련 구조 부재의 배치에 상응하여 형성된다.

종합하자면, 유체 배출 노즐(10)이 8개의 한정된 원주 위치에 놓이는 것이 가능하고, 동시에 스핀들 하우징(2) 또는 스핀들(3, 4)이 최상의 공간 정렬로 유지되는 것이 보장된다. 이와 관련하여 소정의 공차 범위가 존재하고, 그리고 예컨대 스핀들(3, 4)의 종축이 공통으로 놓이는 평면은 수평면에 대해 상대적으로 경미하게 경사질 수 있으므로, 도 7 내지 도 14에 도시되는 각 배치도 원주 방향으로 소정의 공차 범위, 예컨대 +/- 5° 또는 +/- 10°가 존재하고, 따라서 유체 배출 연결부(10)와 관련하여 더욱 가변적인 정렬 방법이 제공된다.

물론 2가지의 고정 변형례가 상호 역전되는 것도 가능하다. 예컨대 커버 구조 부재(8)에 대응하는 축방향 돌출부(26)가 일체형으로 형성되고, 반면 스핀들 하우징(2)에 축방향 요홈부(25)가 생성되는 것을 고려할 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 스핀들 하우징(2)의 고정은, 돌출부(26)가 축방향으로 대응하는 요홈부(25)에 맞물림으로써 커버 구조 부재(8)에서 다양한 비틀림 위치로 이루어진다. 이러한 비틀림 방지 또는 고정에 대한 대안으로, 외부 하우징(7)이 대응하는 45° 비틀림 위치에서 스핀들 하우징(2)과 연결되는 것도 고려할 수 있다. 도 15는 그러한 방법의 개략도를 도시한다. 본 도면에서 외부 하우징(7)과, 서로 교차하는 스핀들 보어홀(27)을 갖는 스핀들 하우징(2)은 순전히 원리적으로만 도시된다. 예컨대 본 도면에서 3개의 서로 교차하는 스핀들 보어홀이 도시되는데, 즉 쓰리-스핀들 스크류 스핀들 펌프(1)가 도시된다. 본 도면에서 원리적으로 내부가 원통형인 외부 하우징(7)의 내부 원주부에는 제2의 45° 피치에 상응하여 반경방향으로 내부로 돌출되는 다수의 돌출부(26)가 제공되며, 45° 피치일 때 총 8개의 그러한 돌출부(28)가 제공된다. 스핀들 하우징(2)의 외측면에는 서로 180° 맞은편에 2개의 수용 그루브(29)가 제공되고, 이 수용 그루브는 각각의 조립 상태에서 각각 돌출부(28)를 수용한다. 스핀들 하우징(2)이 외부 하우징(7)에 삽입되면, 이때 축방향 최종 위치에 도달됨과 함께 서로 180° 맞은편에 있는 2개의 돌출부(28)가 수용 그루브(29)에 삽입되고, 이를 통해 고정과 비틀림 방지가 구현된다. 따라서 그루브-스프링 어셈블리이다. 스핀들 하우징(2) 또는 스핀들(3, 4)이 양측에 대해 축방향으로 지지되므로, 축방향으로 보아 보다 긴 맞물림이 제공되지 않아도 된다.

또한 대안적으로, 외부 하우징(7)의 내부 원주부에 대응하는 수용 그루브(29)가 제공되고, 스핀들 하우징(2)의 외측면에 2개의 돌출부(28)가 형성되는 것을 고려할 수 있다.

마지막으로 도 16은 구동 모터(30)가 외부 하우징(7)에 안착되어 그 곳에 고정된, 스크류 스핀들 펌프(1)의 추가 실시예를 도시한다. 고정은, 대응하는 보어홀 관통하고 맞은편 구조 부재의 암나사산 보어홀에 맞물리는 나사 고정부(미도시)를 통해 이루어진다. 그렇지 않은 경우, 스크류 스핀들 펌프(1)는 재차 커버 구조 부재(8)를 갖고, 이 커버 구조 부재에는 유체 유입 연결부(9)와 그리고 측면에 반경방향으로 또는 접선 방향으로 돌출되는 유체 배출 연결부(10)가 제공된다. 또한 스핀들 하우징(2)이 도시되고, 스핀들 하우징에는 중앙의 구동 스핀들(3)과 측면의 러닝 스핀들(4) 2개가 수용되되, 본 도면에는 명확성을 위해 수직으로 서로 중첩되어 표시된다. 설명된 바와 같이 스핀들(3, 4)은 서로 치합된다. 이때 구동 스핀들(4)은 모터 측 구동 샤프트(31)를 통해 구동 모터(30)와 연결되고, 구동 모터는 삽입 핀(32)을 이용하여 이미 설명된 커플링 요소(5)에 맞물리고, 커플링 요소는 회전되지 않게 구동 스핀들(3)과 결합된다. 구동 스핀들(3)은 축방향으로 지지된다. 러닝 스핀들(4)은 상세하게 도시되지 않으나, 이미 도 1과 관련하여 설명된 방식으로 축방향으로 지지된다. 맞은편 흡입 측에는 재차 스핀들(3, 4) 3개 모두의 축방향 지지를 위한 페더 키(19)가 위치한다.

또한 스핀들 하우징(2)을 모든 측면에서 360° 원주 방향으로 감싸는 유체 챔버(16)가 도시된다. 유체 챔버(16)는 스핀들 하우징(2)의 축 방향 유체 배출부와 연통된다. 스핀들 하우징(2)에서 배출되는 유체는 먼저 대응하는 편향 캐비티(33)에 도달하고, 편향 캐비티는 도 16에 도시되는 개략도에서 모터 하우징(34)의 바닥판에 제공되지만, 본 도면에서 점선으로 도시되는, 플레이트 형태이고 결국 구동 모터(30)에 대해 별도의 조립 인터페이스를 제공하는 선택적인 구조 부재(35)에 또한 제공될 수 있다. 본 도면에서 포트형 요홈부 또는 환형 그루브로 형성되는 이러한 편향 캐비티는 둥글게 형성되는 요홈부면 또는 바닥면(36)을 갖는다. 유입되는 유체는 이를 통해 일측으로는 반경방향으로 외부를 향해 편향된 후 스핀들 하우징(2)의 반경방향 플랜지(38)에 제공되는, 대응하는 관통구(37)를 통해 축방향으로 다시 환형 유체 챔버(16)로 유동되고, 이 환형 유체 챔버 내에는 그로 인해 필연적으로 펌핑 압력이 형성된다. 이 펌핑 압력은 스핀들 하우징(2)에 가해지고, 따라서 스핀들 하우징이 안정화되고, 압력으로 인해 또는 작동으로 인해 형상이 변경될 수 없다. 유체 챔버(16)는 이미 설명된 바와 같이 유체 배출 연결부(10)와 연통되고, 따라서 가압 상태의 유체가 유체 배출 연결부를 통해 배출될 수 있다.

도 16은 순전히 개략도이다. 물론 유체 챔버(16)와 편향 캐비티(33)의 연결은 반경방향 플랜지(28)의 관통구(37)를 통하는 것과는 다른 방식으로도 구현될 수 있다. 스핀들 하우징(2)의 형태에 따라 스핀들 하우징이 기타 다른 곳에서 반경방향으로 지지되는 경우에는 이 단부에 반경방향 플랜지가 제공되지 않거나, 또는 외부 하우징(7)에 대한 지지를 수행하는 소수의 반경방향 돌출부만 제공된다.

비록 상세하게 도시되지 않지만, 하나 이상의 대응하는 실링 요소가 구동 모터(30)와 외부 하우징(7)의 연결 영역에 있고, 중간 구조 부재(35)가 제공되는 경우에는 이 중간 구조 부재(35)와 외부 하우징(7)의 연결 영역에도 실링 요소가 있다.

마지막으로 구동 모터(30)는 건식 모터 또는 습식 모터일 수 있다는 점을 언급해야 한다. 건식 모터인 경우, 본 실시예에서 형태만 도시되는 구동 모터(30)의 역시 형태만 도시되는 구동 샤프트(31)는 샤프트 실링 링에 수용되고, 따라서 구동 샤프트(31)를 따라 유체가 유동될 수 없고 구동 모터(30)에 침투될 수 없다. 이 측면에서의 나머지 밀봉은 모터 벽부 또는 중간 구조 부재(35)를 통해 이루어진다. 유체를 통해 냉각되는 습식 모터인 경우, 구동 샤프트(31)를 감싸는 샤프트 실링 링이 없고, 따라서 유체가 구동 샤프트를 따라 유동될 수 있다.

Claims

스크류 스핀들 펌프로서, 하나의 구동 스핀들(3) 및 이 구동 스핀들과 치합되는 적어도 하나의 러닝 스핀들(4)이 스핀들 보어홀(27)에 수용되는 스핀들 하우징(2), 상기 스핀들 하우징(2)을 감싸는 외부 하우징(7), 및 축방향으로 상기 외부 하우징(7)에 배치되는 커버 구조 부재(8)를 포함하고, 상기 커버 구조 부재에는 축방향 유체 유입 연결부(9)와 측방향 유체 배출 연결부(10)가 제공되고, 상기 유체 유입 연결부(9)는 스핀들 하우징(2)의 유체 유입부와 연통되고 상기 유체 배출 연결부(10)는 상기 스핀들 하우징(2)의 유체 배출부와 연통되며, 상기 커버 구조 부재(8)는 복수의 구별되는 비틀림 위치에서 제1 피치로 상기 외부 하우징(7)에 고정될 수 있고, 상기 스핀들 하우징(2)은 복수의 구별되는 비틀림 위치에서 제2의 보다 작은 피치로 커버 구조 부재(8) 및/또는 외부 하우징(7)에 고정될 수 있는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항에 있어서,
제1 피치는 90°이고 제2 피치는 45°인 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
2개의 러닝 스핀들(4)이 제공되고, 러닝 스핀들은 상기 중앙의 구동 스핀들(3)의 양 측면에 배치된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 스핀들(3)과 상기 러닝 스핀들(4)은 상기 커버 구조 부재(8)에 배치되는 지지 구조 부재(18)에 축방향으로 지지된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제4항에 있어서,
상기 지지 구조 부재(18)는 페더 키(19)이고, 상기 페더 키는 각기 다른 구별되는 비틀림 위치에서 제2 피치로 상기 커버 구조 부재(8)에 위치 결정된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제5항에 있어서,
상기 커버 구조 부재(8)에는 다양한 비틀림 위치에 상응하여 상기 페더 키(19)가 삽입될 수 있는 수용 그루브(24)가 제공된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제6항에 있어서,
상기 페더 키(19)는 상기 수용 그루브(24)에 클램핑 고정된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버 구조 부재(8)에는 제2 피치에 따라 위치 결정되는 복수의 제1 고정 수단(25)이 제공되고, 상기 고정 수단은 상기 스핀들 하우징(2)에 제공되는 제2 고정 수단(26)과 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제8항에 있어서,
상기 커버 구조 부재(8)의 상기 제1 고정 수단은 형성되는 요홈부(25)이고, 상기 요홈부에는 상기 스핀들 하우징(2)에 제2 고정 수단으로서 제공되는 축방향 돌출부(26)가 맞물리는 것을 특징으로 하거나, 또는 상기 제1 고정 수단은 상기 커버 구조 부재(8)에 제공되는 축방향 돌출부(26)이고, 상기 돌출부는 상기 스핀들 하우징(2)에 제2 고정 수단으로서 형성되는 요홈부(25)에 맞물린 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 하우징(7)에는 또는 상기 외부 하우징 내부에는 상기 제2 피치에 따라 배치되는 복수의 제1 고정 수단(28)이 제공되고, 상기 고정 수단은 상기 스핀들 하우징(2)에 제공되는 제2 고정 수단(29)과 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제10항에 있어서,
상기 제1 고정 수단은 반경방향을 향하는 돌출부(28)이고, 상기 돌출부는 상기 스핀들 하우징(2)에 제공되고 제2 고정 수단으로 이용되는 반경방향으로 개방된 수용부(29)에 맞물리는 것을 특징으로 하거나, 또는 상기 제1 고정 수단은 개방된 수용부(29)이고, 상기 개방된 수용부에는 상기 스핀들 하우징(2)에 제공되는 반경방향을 향하는 돌출부(28)가 맞물린 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스핀들 하우징(2), 상기 외부 하우징(7) 및/또는 상기 커버 구조 부재(8)는 플라스틱으로 제조되고, 경우에 따라 제공되는 상기 지지 부재(18)는 금속으로 제조된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버 구조 부재(8)는 제1 실링 요소를 통해 상기 스핀들 하우징(2)에 대해 밀봉되고, 제2 실링 요소를 통해 상기 외부 하우징(7)에 대해 밀봉된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제13항에 있어서,
상기 커버 구조 부재(8) 또는 상기 스핀들 하우징(2)에는 상기 제1 실링 요소가 삽입되는 제1 축방향 수용 그루브(12)가 제공되고, 그리고 상기 외부 하우징(7) 또는 상기 커버 구조 부재(8)에는 상기 제2 실링 요소가 삽입되는 제2 반경방향 수용 그루브(14)가 제공된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스핀들 하우징(2)은 상기 구동 스핀들 및 러닝 스핀들(3, 4)을 통해 상기 스핀들 하우징(2)을 통과하여 이송되는 유체를 위한 축방향 유체 배출부를 가지며, 상기 유체 배출부는 상기 스핀들 하우징(2)과 상기 외부 하우징(7) 사이에 형성되고, 360°로 연장되는 유체 챔버(16)와 연통되며, 상기 유체 챔버는 재차 상기 커버 구조 부재(8)의 상기 반경방향 유체 배출 연결부(10)와 연통되는 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제15항에 있어서,
상기 유체 챔버(16)는 적어도 상기 스핀들 보어홀(27)의 길이 절반만큼 연장된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 하우징(7)에 축방향으로 배치되는 중간 구조 부재(35)가 제공되고, 상기 중간 구조 부재는 구동 모터(30)의 연결을 위해 형성되며, 상기 중간 구조 부재(35)에는 상기 스핀들 하우징(2)의 유체 배출부에서 배출되는 유체를 상기 유체 챔버(16)로 편향하는 하나 이상의 편향 캐비티(33)가 제공된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 하우징(7)에 배치되는 구동 모터(30)의 하우징(34)에는 상기 스핀들 하우징(2)의 유체 배출부에서 배출되는 유체를 상기 유체 챔버(16)로 편향하는 하나 이상의 편향 캐비티(33)가 제공된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 하나의 편향 캐비티(33)는 환형 그루브 또는 포트형 요홈부이며, 상기 편향 캐비티는 그루브 바닥 또는 요홈부 바닥(36) 영역에서 둥글게 형성된 것을 특징으로 하는,
스크류 스핀들 펌프.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 스크류 스핀들 펌프(1)를 자동차에서 작동액 이송에 사용하는 용도.
제20항에 있어서,
상기 스크류 스핀들 펌프(1)는 특히 에너지 저장 장치 냉각에 사용되는 냉각수 이송을 위해 냉각수 펌프로 사용되는 것을 특징으로 하는,
용도.