KR880001332B1 - 저압 베어링 윤활기구를 가진 회전 기어 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저압 베어링 윤활기구를 가진 회전 기어 장치

제1도는 본 발명을 구체화 하는 회전 펌프의 단면도.

제2도는 사일판의 기어측의 세부를 나타내도록 제1도의 선 2-2에 따라 취한 단면도.

제3도는 시일판의 베어링측의 세부를 나타낸도록 제1도의 선 3-3에 따라 취한 단면도.

제4도는 시일판의 윤활 채널과 기어치들 사이의 협동관계와, 기어치 및 펌프 도입실에 대한 윤활 채널들의 위치를 나타내도록 제1도의 선 4-4에 따라 취한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 14, 16 : 샤프트

18, 20, 22, 24 : 베어링 26, 28 : 기어

30, 32 : 시일판 34, 36 : 시일부재

38, 40 : 보어 42 : 도입구 절제부

44 : 배출구 절제부 50, 52 : 슬로트

본 발명은 일반적으로 기어펌프 또는 기어 모우터에 관한 것으로, 더 구체적으로 그러한 펌프 또는 모우터의 샤프트 베어링들의 저압 윤활을 제공하는 개량된 타입의 시일판(seal plate)에 관한 것이다.

종래, 스퍼(spur)기어 펌프 및 모우터를 통하여 흐르는 유체의 일부분을 취하여 샤프트 베어링들에 통과시킴에 의해 스퍼 기어 펌프 및 모우터의 베어링들에 적절한 윤활을 제공하는 각종 시도들이 행해져 왔다. 예를들어, 기어들에 인접한 시일판에, 기어 치들이 맞물리는 지역에서 그 시일 판의 샤프트 보어들 사이에서 연장하는 공급 슬로트가 형성되었다. 그러한 경우, 윤활제는 그 슬로트를 통해 평행이 베어링들에 강제로 들어간 다음, 장치의 저압측으로 복귀한다. 이들 긴 공급 슬로트들은 시일 판을 약하게 하여 놓은 강도의 값비싼 재료가 사용되어야 하는 단점을 가진다. 또한, 그 공급 슬로트는 윤활제의 분배를 심하게 저해할 수 있는 막힘 및 부식을 받게 된다. 더우기, 윤활제가 그 슬로트를 통하여 흐르는 동안 윤활제에 용해된 공기가 빠져나와 윤활제의 거품 발생 및 베어링들에서의 불량한 흐름을 야기하는 경향이 있다. 마지막으로, 베어링들의 그러한 평행 윤활은 펌프의 배출구까지 달하지 않는 오히려 큰 오일 수용 공간을 요하며 전체 효율을 감소시킨다.

또한, 먼저 윤활제를하나의 베어링으로 흐르게 한다음, 다른 베어링으로 직렬로 흐르게 하여 베어링 윤활에 요구되는 전체 오일 수용 공간을 감소시키는 시도들도 제안되었다. 예를들어, 기어치들이 맞물리는 지역으로 부터 기어 샤프트들중 하나의 샤프트 쪽으로 연장하는 짧은 공급술로트를 고압측으로 제공하는 것이 알려져 있다.

이 경우, 윤활제는 짧은 공급 슬로트를 거쳐 하나의 베어링을 통과하고 펌프 하우징의 채널을 통하여 다른 베어링으로 직렬로 흐르게 된 다음, 저압측으로 복귀한다. 그러나, 불행히도, 이 종래 기술의 구조는 평행 흐름 펌프에서와 같은 전술한 여러가지 단점들을 가진다. 고압측에의 공급 슬로트의 배치는 베어링에서의 흐름률을 한계들내에 유지하도록 신중하게 크기가 정해지는 슬로트를 사용하는 것을 요하는데, 이는 고압이 부하하에서 변하기 때문이다.

그리하여, 베어링에서의 흐름은 시스템 압력에 의해 제어되고, 그의 조절이 어렵다. 더우기, 그 슬로트는 그의 작은 크기에 기인하여 막힘 및 부식을 받는다. 기어 펌프 및 모우터에서 기어치들 사이 공간부가 처음에 감소하고 다음에 증가하기 때문에, 그 공급 슬로트에서 역류가 일어나, 바람직하지 않은 윤활제 흐름 패턴 및 윤활제의 거품발생을 야기할 수 있다는 것이 알려져 있다. 마지막으로, 고압축에의 짧은 공급 슬로트의 배치는 시일판에 큰 압력차를 발생시켜 그 시일판의 마모를 증가시키는 경향이 있다.

기어 펌프 또는 기어 모우터의 베어링들을 통한 윤활제 흐름을 조절하기 위한 또 다른 시도가 미국 특허 제 4,160,630호에 기술되어 있다. 이 특허의 장치는 흐름채널이 저압측에 위치된 시일판들을 포함하며, 그 흐름채널은 장치의 맞물린 기어들 사이의 작은 유체 수용 공간부들에 존재하는 높은 유체 압력에 노출된다. 이 높은 압력은 윤활제 흐름을 인접 베어링들중 하나를 통과하고 하우징에 제공된 채널을 따라 흐르게 한 다음 다른 베어링으로 강제 이송시키는데 사용된다.

그들 작은 유체 수용공간부들은 기어 회전의 일부에서 저압측에서보다 높은 압력을 받지만, 저압측으로의 기어들의 계속적인 회전에 따라 그 작은 수용공간부가 커지기 때문에, 그 수용공간부들의 압력이 잠시 저압측보다 낮게 하강한다. 이러한 감소된 압력은 몇몇 종래 기술의 펌프에서는 인접 샤프트 베어링들중 하나로 부터 작은 수용공간부내로 윤활제를 흡인시키는 수단으로 사용되었다. 다음, 그 윤활제는 그 수용공간부로 부퍼 펌프의 도입측으로 배출된다. 동시에, 윤활제는 다른 펌프베어링들내로 흡인된다. 그러한 시스템들이 미국특허 제3,447,472호 및 제3,490,382호와 독일특허 제1,528,959호에 기술되어 있다.

이들 종래 기술의 펌프 구조들이 어느 정도 성공을 거두었으나 시일판의 기하학적 구조가 복잡하게 되고, 그 판들이 기어의 양측으로 서로 다른 기하학적 구조를 가진다. 그리하여, 흐름 채널들의 정밀한 배치 또는 기어의 양측에의 서로 다른 시일 판들의 사용을 요하지 않은 상당히 간단하게 된 기하학적 구조의 시일판들의 필요성이 기어 펌프 또는 기어 모우터에 여전히 존재하였다.

본 발명의 가장 넓은 양태에 따라, 저압실 및 고압실을 가진 하우징, 그 하우징에 의해 지지된 베어링들에 상기 하우징내에서 회전 하도록 설치된 1쌍의 샤프트, 각 샤프트들에 설치되고 있고, 저압실과 고압실 사이지역에서 서로 맞물리고 그 지역에서 기어들이 맞물림에 따라 치들 사이에 처음에는 작아진 다음 크게 되는 공간부들을 계속적으로 형성하는 치들을 가진 1쌍의 기어, 상기 기어들의 일측의 베어링들중 제1베어링으로부터 유체를 수용하여 그 유체를 저압실로 흐르게 한 다음, 저 압실로 부터 상기 기어들의 동일측의 베어링들중 제2베어링으로 흐르게 하기 위해 기어들의 각 측부에 설치된 수단, 및 제2베어링으로 부터 유체를 수용하여 제1베어링으로 이송하기 위한 수단으로 구성된 회전기어 장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 예에서는, 그 회전기어 펌프 또는 기어 모우터는 고압실과 저압실을 가진 하우징과, 그 하우징에 의해 지지된 베어링들에 상기 하우징내에서 회전 하도록 설치된 1쌍의 샤프트들을 포함한다. 또한, 1쌍의 기어들이 각 샤프트에 하나씩 설치되어 있고, 그 기어들은 저압실과 고압실사이 지역에서 서로 맞물리는 치들을 가지고 있고, 그리하여 그 치들은 그 지역에서 기어들이 맞물림에 따라 치들 사이에 처음에는 작고 다음 커지는 공간부들을 계속적으로 형성한다. 또한, 상기 기어들의 일측의 베어링들 중 제1베어링으로 부터 유체를 수용하여 그 유체를 저압실로 흐르게 한 다음, 그 저압실로부터 상기 기어들의 동일측의 베어링들중 제2베어링으로 흐르게 하기 위한 수단이 기어들의 각 측부에 설치되어 있다. 또한 , 하나의 베어링으로 부터 유체를 수용하여 다른 베어링으로 이송하기 위해 흐름채널이 하우징에 제공되어 있다.

그 바람직한 예에서, 상기한 유체 수용 및 이송 수단은 적어도 하나가 샤프트 베어링들과 기어들 사이에서 기어들의 각측부에 설치되는 1쌍의 시일 판들을 포함하고, 샤프트들이 그 시일판들을 관통하여 연장한다.

제1채널들이 시일판들에 제공되어 있는데, 그 제1채널이 기어들의 일측부의 샤프트 베어링들중 제1베어링으로 부터 유체를 수용하여 그 유체를 그 기어들 사이의 공가부들중 크게 되는 공간부 내로 도입시키도록 개방되는 위치에서 치들의 맞물림 지역에 인접하여 시일판들에 형성된다. 또한, 저압실과 통하여 있고 유체를 제1베어링과 동일한 기어들의 측부의 샤프트 베어링들중 제2베어링에 이송하는 제2채널이 시일판들에 제공되어 있다. 제1채널은, 전술한 위치로 부터 제1베어링의 중심쪽으로 반경방향 내측으로 연장하고 기어들 쪽으로 향한 시일판 측부에 형성된 슬로트로 이루어지는 것이 바람직하다. 유사하게, 제2채널도, 도입실로 부터 제2베어링의 중심쪽으로 반경방향 내측으로 연장하고 기어들 쪽으로 향한 시일판 측부에 형성된 슬로트로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다. 도면에서 유사 부분은 유사한 참조 번호로 나타내어져 있다.

제1도는 본 발명을 구체화하는 기어 펌프의 단면도를 나타낸다. 물론, 본 발명의 원리는 당업자에 이해 되는 바와 같이 기어 모우터에 적용될 수도 있다. 하우징(10) 및 덮게(12)가 샤프트 로울러 베어링들(18, 20, 22 및 24)를 통해 1쌍의 평행한 샤프트, 즉 구동 샤프트(14) 및 피구동샤프트(16)을 지지하고 있다. 구동샤프트(14)에 회전하도록 설치된 구동 기어(26)이 피구동사프트(16)에 회전하도록 설치된 피구동 기어(28)과 맞물려 있다. 양기어(26), (28)과 하우징(10)사이에서 시일판(30)이 통상의 방식으로 하우징(10)의 턱부분에 지탱되어 설치되어 있다. 상기 시일판(30)과 형상이 동일하나 역으로 배치되는 시일판(32)가 상기 기어들(26), (28)과 덮개(12) 사이에 설치되어 있다. 공지 구조의 W자형 시일 부재(34), (36)이 펌프 배출실로 부터 펌프 도입실로 밀봉하도록 시일판(30), (32)의 홈들내에 끼워져 설치된다(제3도 참조)

제2도에서, 시일판(30)의 기어축은 대체로 8자형 형상으로 되어 있음을 볼 수 있다. 그 시일판(30)은 알루미늄 또는 다른 적당한 재료로 될 수 있고, 1쌍의 떨어져 있는 보어(38), (40)을 가지고 있으며, 그 보어들을 통해 상기한 샤프트(14), (16)이 각각 연장하여 있다. 기어 쪽으로 향한 그 시일판의 표면은 마모를 감소 시키도록 단단하게 되어 있는 것이 바람직하다. 도입구 절제부(42)는 그 시일판의 도입실측에서 절제되어 형성되고 배출구 절제부(44)는 그 시일판의 배출실 측에서 절제되어 형성되어 있다. 기어치가 맞물리기 시작할 때, 서로 맞물리는 기어치들 사이에 끼어 있는 유체와 배출실내 유체 사이에 압력 균형이 이루어지게 하는 위치에서 압력 경감 슬로트(46)이 시일판(30)의 표면에서 기계 가공되어 있다. 이것은 도입실과 배출실 사이에 위치된 서로 맞물리는 치 지역의 기어치들 사이 간격내에 과도하게 높은 압력이 발생하는 것을 방지한다.

보어(38) 및 (40)의 중심들을 연결하는 선(47)의 도입실측에 윤활제 흐름 채널(48)이 제공되어 있고, 그 채널은 시일판(30)의 면에 절삭되어 형성된 슬로트(50)을 포함한다. 슬로트(50)은 샤프트(16) 및 베어링(24)의 축심과 보어(40)쪽 반경방향내측으로 연장하여 있다. 슬로트(50)은 인접 베어링(24)의 로울러 및 케이지 지역으로 부터 보어(40)을 통해 흐르는 윤활제를 수용하여 도입실로 보내도록 위치되어 있다. 슬로트(50)의 상세한 위치는 제4도와 관련하여 설명될 것이다. 이미 언급한 바와 가타이, 시일판(32)는 시일판(30)과 동일하나, 슬르트(50)이 보어(40)과 샤프트(16)사이 틈새와 통하는 채로 제2도에 도시된 것으로 부터 거꾸로 한 상태로 설치된다 제3도는 펌프의 도입실과 연통하도록 보어(38)로 부터 반경방향 외측으로 연장하는 슬로트(52)를 가진 시일판(30)의 베어링측을 나타낸다.

W자형 시일 부재(34),(36)은, 기어치들 사이의서로 맞물려 있는 지역을 통하여 도입실로 부터 배출실로 들어가는 소량의 유체를 제외하고는 배출실과 도입실 사이를 단절시키도록 하는 구조로 되어 있다. 작동에 있어서, 기어치가 그의 맞물림 지역을 통해 이동할 때 그치들 사이의 작은 공간부가 펌프 도입구 쪽으로 개방 되기 시작하여 각 작은 공간부내 압력이 도입 압력보다 약간 낮게 강하 하도록 한다. 제2-제4도에서, 이러한 압력 강하에 의해 윤활제가 베어링(24)로 부터 보어(40)을 통하여 슬로트(50)내로 그리고 마지막으로는 치들사이의 작은 공간부내로 흡인된 다음, 그로 부터 펌프의 도입실로 방출된다. 이러한 윤활제 흐름은 도입실로 부터 슬로트(52), 보어(38)을 통해 베어링(20)내로의 또 다른 흐름을 야기하고, 다음, 그 베어링(20)으로 부터 윤활제가 하우징(10)에 제공된 통로(54)를 통해 베어링(24)로 들어간다. 그러나, 도시된 바와 같이 기어의 반대측에서는 윤활제가 베어링(18)로 부터 보어(40)을 통해 슬로트(50)내로 흡인되어 도입실로 방출된다. 동시에, 그 윤활제는 슬로트(52), 보어(38)을 통해 베어링(22)내로 압입되고 덮개(12)의 통로(56)을 통해 흘러 회로를 완성한다.

제4도는 본 발명을 구체화는 펌프의 일부분을 나타내는 부분 절제 정면도로서, 특히 기어(26), (28) 및 도입구 절제부(42)에 대한 슬로트(50)의 위치를 상세히 나타낸다. 기어(26), (28)이 맞물리기 시작할 때, 소량의 유체가 공간부(62)에서 치(58)과 (60)사이에 포획한다. 처음에는 공간부(62)는 기어가 회전함에 따라 크기가 감소하여, 그 소량의 유체를 압축하여 그 공간부(62)내 압력을 상승시킨다. 이미 언급한 바와 같이, 기어들이 처음 맞물릴 때 상기 압력이 과도하게 높게 되는 것을 압력 경감 슬로트(46)이 방지한다. 그 공간부(62)는 기어들이 계속 맞물려 그 공간부가 중앙선(47)을 지나 이동함에 따라 크기가 증가하기 시작한다. 기어들이 회전함에 따른 공간부(62)의 크기의 변화에 기인하여, 유체 압력은 그 공간부가 가장 작을 때 최고 값까지 신속히 상승하고, 다음, 그 공간부가 커짐에 따라 신속히 하강하여 결국에는 도입 압력보다 약간 낮게 된다.

슬로트(50)는 본 발명에 따라 중앙선(47)의 도입실측에 위치되어, 상기 공간부의 증가시 뿐만 아니라 그 공간부내 압력이 도입 압력보다 낮을 때 연속적인 공간부(62)들에 노출된다. 물론, 이때 그 공간부는 도입실로 완전히 개방되지 않는다. 슬로트(50)의 정확한 위치는 치의 기하학적 구조에 따라 다소 변하지만, 쉽게 결정된다. 그리하여, 보어(40)을 통해 베어링(24)로 부터 슬로트(50)내로 유체를 흡인하도록 필요한 압력차가 제공된다. 기어의 타측에서는, 윤활제를 베어링(18) 및 (22)를 통해 흡인하도록 다른 공간부(62')가 사용된다.

선(47)의 도입실 측에의 슬로트(50)의 배치는 본 발명의 작동에 중요하다. 슬로트(50)이 펌프의 배출측에 배치되면, 그가 상당히 높은 압력을 받게 된다. 베어링들을 통한 흐름률을 높은 압력에서 적당한 한계들내에 유지하기 위해, 슬로트는 그 흐름을 규제하도록 오히려 작게 만들어져야 한다. 이미 언급한 바와 같이, 그러한 배치는 막힘, 부식 및 공기혼입의 문제들을 가질 수 있다. 한편, 공간부(62)가 신속히 감소될 때 그 공간부에 노출되도록 슬로트(50)을 배치하면, 그 슬로트가 일련의 짧은 과도 압력들을 받게 된다. 그러한 압력변화는 베어링들을 통한 흐름률의 상하 변동을 발생시켜 윤활제의 역류 및 공기흔입을 야기한다.

그러나, 슬로트(50)이 본 발명에서와 같이 선(47)이 저압축에 위치될 때 각종 이점들이 얻어진다. 공간부(62) 및 (62')내 압력이 그 위치에서 비교적 낮기 때문에, 슬로트(50)은 작지 않아도 되고, 그 결과 시일판이 부식과 막힘을 거의 받지 않는다. 그리하여, 연속적인 공간부(62), (62')들이 베어링들내로의 흐름을 공급하는 효과적인 수단으로 된다. 또한, 슬로트(50)의 도입실에서의 압력이 낮기 때문에, 시일판을 가로 질러서의 압력차가 작게 되어 마모를 감소시킨다.

전술한 예는 다음과 같은 유익한 특징을 가진다.

(1) 개량된 시일판이 기어의 동일축부의 샤프트 베어링들을 통해 윤활제를 연속적으로 흐르게 한다.

(2) 시일판의 저압측에서 치의 맞물림 지억으로부터 연장하는 윤활제 흐름채널을 가지고 있다.

(3) 시일판의 윤활제 흐름채널이 기어 샤프트 보어들 사이에서 시일판의 중앙 부분으로 부터 한쪽으로 치우쳐 있어, 시일판의 강도가 증진된다.

(4) 시일판의 윤활제 흐름채널이 크게 되어 있어 흐르는 윤활제의 공기 흔입을 감소시킨다.

(5) 시일판을 통해 윤활제 흐름에 기인한 시일판을 가로질러서의 압력강하가 감소되어 시일판의 수명을 증진시킨다.

(6) 시일판의 윤활제 흐름 채널이 그 채널에서의 역류를 방지하도록 기어치 맞물림 지역과 관련하여 위치 되어 있다.

(7) 기어의 양측부에 동일한 시일판의 사용된다.

Claims (10)

1. 저압실 및 고압실을 가진 하우징 ; 그 하우징에 의해 지지된 베어링들에 상기 하우징내에서 회전하도록 설치된 1쌍의 샤프트 ; 상기 각 샤프트들에 설치되어 있고, 저압실과 고압실사이 지역에서 서로 맞물리며 그 지역에서 기어들이 맞물림에 따라 치들사이에 처음에는 작아진다음 크게되는 공간부들을 계속적으로 형성하는 치들을 가진 1쌍의 기어 ; 상기 기어들의 일측의 베어링들 중 제1베어링으로부터 유체를 수용하여 그 유체를 저압실로 흐르게 한다음, 그 저압실로 부터 상기 기어들의 동일측의 상기 베어링들중 제2베어링으로 흐르게 하기 위해 기어들의 각 측부에 설치된 수단 ; 및 상기 제2베어링으로 부터 유체를 수용하여 제1베어링으로 보내기 위한 통로로 구성된 회전 기어 장치
2. 제1항에 있어서, 유체를 수용하여 흐르게 하기 위한 수단이 1쌍의 시일판을 포함하고, 하나의 시일판이 상기 샤프트들이 그 시일판을 관통하여 연장하는 채로 상기 기어들과 베어링들 사이에서 상기 기어들의 각 측부에 설치되는 상기 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 기어들의 양측부의 시일판들이 기하학적으로 서로 동일하지만, 상기 기어들 및 샤프트들에 대하여 서로 반대의 구조로 되어 있는 상기 장치
4. 제2 또는 3항에 있어서, 상기 시일판들이 대체로 8자형 형태로 되어 있고, 시일부재들이 상기 저압실과 고압실을 분리시키기 위해 상기 베어링들로 향한 상기 시일판들의 측부에 제공되어 있는 상기 장치.
5. 제1항에 있어서, 유체를 수용하여 흐르게 하기 위한 상기 수단이, 상기 제1베어링으로 부터 유체를 수용하여 상기 공간부들중 크게된 공간부내로 도입시키도록 하는 위치에서 상기 치 맞물림 지역에 인접히 형성된 제1채널을 포함하는 상기 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1채널이 상기 위치로부터 제1베어링의 중심쪽으로 연장하여 상기 기어들로 향한 시일판의 측부에 형성된 슬로트를 포함하는 상기 장치.
7. 제1항에 있어서, 유체를 수용하여 흐르게 하기 위한 상기 수단이 상기 저압실에서 시작하여 있고, 유체를 제2베어링으로 흐르게 하는 제2채널을 포함하는 상기 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2채널이 상기 저압실로 부터 제2베어링의 중심쪽으로 연장하여 상기 베어링들로 향한 상기 시일판의 측부에 형성된 슬로트를 포함하는 상기 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 통로가 상기 제2베어링의 축방향 최외측 단부로 부터 제1베어링의 축방향 최외측 단부까지 연장하여 상기 하우징에 형성된 통로인 상기 장치.
10. 저압실로 고압실을 가진 하우징 ; 그 하우징에 의해 지지된 베어링들에 상기 하우징내에서 회전하도록 설치된 1쌍의 샤프트 ; 상기 각 샤프트들에 각각 설치되고, 상기 저압실로 고압실 사이 지역에서 서로 맞물리며 그 지역에서 기어들이 맞물림에 따라 치들사이에 처음에는 작아진 다음 크게 되는 공간부들을 연속적으로 형성하는 치를 가진 1쌍의 기어 ; 상기 샤프트글이 시일판들을 관통하여 연장하는 채로 적어도 하나의 시일판이 상기 베어링과 기어사이에서 기어들의 각 측부에 설치된 적어도 1쌍의 시일판 ; 강기 기어들의 일측부의 상기 베어링들중 제1베어링으로 부터 유체를 수용하여 그 유체를 상기 공간부들중 크게 된 공간부로 도입시키도록 하는 위치에서 상기 지역에 인접하여 상기 시일판들에 형성된 제1채널 ; 상기 기어들의 동일측부의 상기 베어링들중 제2베어링에 유체를 도입시키도록 상기 저압실과 통하여 상기 시일판에 형성된 제2채널 ; 상기 제2베어링으로 부터 유체를 수용하여 그 유체를 상기 제1베어링으로 이송하기 위한 통로로 구성된 회전기어 장치.

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