KR970000334B1 - 가스제거 기능을 갖는 액체펌프 - Google Patents

가스제거 기능을 갖는 액체펌프 Download PDF

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쥰스케 야부모토
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미츠비시 세키유 가부시기가이샤
야마다 기쿠오
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Abstract

내용 없음.

Description

가스제거 기능을 갖는 액체펌프
제1도는 본 발명의 구체예에 따른 가스제거기능을 갖는 액체펌프를 나타내는 종단면도.
제2도는 제1도의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라서 취한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 하우징 12 : 디스크형 커버
22 : 회전펌프 24 : 축
28 : 밀봉체 30 : 로터
32 : 케이싱 34 : 입구
36 : 돌출부 38 : 간막이벽
42 : 유입오프닝 44 : O링
46 : 방출실 48 : 구멍
50 : 밸브 52 : 배출구멍
54 : 귀환통로 56 : 플로트밸브
58,80 : 체크밸브 60 : 출구
62 : 방출 오프닝 64 : 출구
66 : 단부플랜지 70 : 축방향 구멍
72 : 고정 축 74 : 제거통로
76 : 제1홈 82 : 플러그
84 : 제2홈 86,94 : 반경방향 구멍
90 : 환형본체 92 : 베인
96 : 셀 98 : 오리피스
100:공통통로 102 : 오프닝
본 발명은 액체를 공급하기 위한 펌프에 관한 것이며, 특히 액체속에 함유된 가스오염물을 제거하는 기능을 가지므로 가스오염물이 거의 함유되지 않은 액체를 공급할 수 있는 펌프에 관한 것이다.
여러 분야의 산업에서 펌프에 의하여 공급되는 액체속에 함유된 가스오염물을 제거할 필요가 있다. 액체 형태의 원료, 중간생산물 또는 최종생산물이 펌프에 의하여 공급되어 처리 및/또는 저장되는 화학공업에 그 일례를 발견할 수 있다. 이들 액체물질과 생산물은 공급, 처리중과 최종생산물에서 문제를 일으킬 수 있는 가스오염물을 종종 함유하므로 제거되어야 한다. 또한 여러 가지 윤활유도 사용중에 가스오염물을 함유하는데 그 예로서는 엔진, 기어, 자동변속기, 토크컨버터, 파우더 스티어링, 유압작동기, 터어빈, 압축기, 퀀칭, 압연, 금속가공 및 견인장치에서 사용되는 오일을 들 수 있다. 이런 가스오염물은 윤활성과 유압성에 나쁜 영향을 주기 때문에 제거되는 것이 바람직하다.
액체로부터 오염물을 제거하기 위하여 기체의 부력을 이용하는 기술이 공지되어 있다. 다른 시도로는 예를 들어 일본국 특허공보 제44-23803호와 제61-36444호와 일본 특허 공개공보 제1-104315호에 제시된 것처럼 액체의 와류에 의해 발생된 원심력을 사용하는 것이었다. 밀도의 차이 때문에 작은 비중을 갖는 가스를 많이 함유한 액체는 와류의 중심구역에 모이며 가스오염물을 거의 함유하지 않는 액체는 분리되어 주변구역에 모인다.
그러나 공지된 모든 가스제거장치는 액체를 공급하기 위한 펌프와는 별도로 제공되며 지금까지 펌프와 가스제거장치를 합체시킨 것은 없었다. 화학플랜트 또는 윤활 시스템의 공급파이프의 서로다른 부분에 펌프와 가스제거장치를 설치하기 위하여 반드시 작업량이 많아질 뿐만 아니라 조립에 필요한 공간이 넓어야 하므로 바람직하지 못하다. 이것은 특히 소형화가 설계의 하나의 기본요건이 되는 자동차 엔진과 자동 변속기에서와 같이 설치공간이 제한된 경우에 중요하다.
따라서 본 발명의 목적은 펌프를 회전시키는데 필요한 에너지외에 다른 에너지가 필요치 않으면서 펌핑될 액체로부터 가스오염물을 효과적으로 분리할 수 있는 일체로된 가스제거 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 작은 공간에서도 쉽게 설치될 수 있는 가스제거기능을 갖는 액체펌프를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 가스제거기능을 갖는 액체펌프는 액체를 속으로 도입하기 위한 입구와 액체를 밖으로 공급하기 위한 출구를 갖는 하우징과, 하우징 속으로 뻗으며 속에 형성된 축방향 구멍을 갖는 구동축과, 하우징내에 배치된 회전펌프와, 하우징내에 형성되어 액체 밀봉방식으로 회전펌프로 부터 분리된 방출실로 구성된다. 회전펌프는 구동축과 함께 회전하도록 구동축에 고정된 로터와 액체를 공급하기 위한 다수의 셀을 가지며, 각각은 셀은 로터의 회전시에 가스를 많이 함유한 액체의 분리기를 구성한다. 각각의 셀과 방출실을 선택적으로 연결하기 위하여 구동축과 고정축에는 연결수단이 제공된다. 또한 연결수단을 통하여 셀속에 분리된 가스를 많이 함유한 액체를 방출실속으로 방출하기 위한 방출수단이 제공된다.
본 발명의 가장 바람직한 구체예에서, 연결수단은 축선을 따라 뻗도록 고정축속에 형성된 제거통로와 각각의 셀로부터 축방향 구멍을 형성하는 구동축의 내측표면까지 뻗는 반경방향 통로를 갖는다. 제거통로와 고정축의 주변표면 사이에는 제1홈이 뻗으며 제1홈은 반경방향 통로와 연결되도록 주변표면에서 오프닝을 가지며 오프닝은 원주방향으로 일정한 폭을 갖는다. 방출수단은 반경방향 구멍이 통과하여 뻗어 제거통로에 연결되는 구동축의 대직경 부분으로 구성되므로 구동축의 회전으로 제거통로에서 흡입력이 발생한다.
본 발명의 다른 목적, 특징과 잇점은 첨부된 도면을 참고로 한 가장 바람직한 구체예의 다음 설명으로 명백히 이해될 것이다.
도면중 제1도에서, 본 발명의 가장 바람직한 구체예에 따른 가스제거기능을 갖는 액체펌프는 양측 개방단부를 갖는 원통형 하우징(10)을 가지며, 이들 단부중 한단부, 즉 제1도에서 좌측단부는 디스크형 커버(12)에 의하여 밀봉 폐쇄된다. 하우징의 우측단부에는 앞으로 설명할 것처럼 회전펌프(22)의 방출 오프닝을 형성하는 헤드커버(20)이 볼트(18)에 의하여 고정된다. 구동축(24)는 캡(14)와 커버(12)를 통하여 축선을 따라 하우징(10)속으로 뻗으며 헤더커버(20)의 단부에서 끝난다. 캡(14)와 헤드커버(20)은 축(24)를 지지하기 위한 베어링(26)이 수용되는 오목부를 갖는다. 커버(14)의 외측단부에서 축(24) 둘레에는 적절한 밀봉구(28)이 제공된다. 도시한 구체예에서 베인펌프로 구성되는 회전펌프(22)는 그 우측단부에 인접한 하우징(10)속에 배치된다. 특히 회전펌프는 축(24)와 함께 회전하도록 축(24)에 동심상으로 부착된 로터(30)과 하우징의 내측표면에 고정된 케이싱(32)로 구성되며 케이싱은 종래의 회전펌프에서처럼 축(24)에 대하여 편심상태이다.
입구(34)는 돌출부(36)과 하우징(10)의 간막이벽(38) 사이에 형성되어 그속으로 오일같은 액체를 도입한다. 벽(40)은 회전펌프(22)의 유입 오프닝(42)를 형성하도록 돌출부(36)에 해당하는 위치에서 반경방향 내부로 뻗는다. 간막이벽(38)은 축(24) 둘레에 조립된 O링(44)를 가지며, 커버(12)와 공동으로 입구(34)로부터 밀봉상태로 분리되어 밸브(50)을 갖는 구멍(48)을 통하여 하우징(10)의 외측에 연결되는 방출실(46)을 커버(12)와의 상호 구성으로 형성한다. 배출구멍(52)는 구멍(48)의 반대측 위치에서 하우징(10)의 벽속에 형성되므로 입구(34)까지 뻗는 귀환통로(54)와 방출실(46)을 연결한다. 보통의 배출 시스템에서처럼 귀환통로(54)에는 플로트밸브(56)과 체크밸브(58)이 제공된다.
헤드커버(20)에는 볼트(68)에 의하여 헤드커버(20)에 고정되는 단부플랜지(66) 속의 출구(64)와 펌프(22)의 방출오프닝(62)사이에서 뻗는 출구(60)이 형성된다. 구동축(24)는 그속에 축의 우측단부로 부터 방출실(46)까지 뻗는 축방향 구멍(70)을 가지며 축방향 구멍(70)속에는 단부플랜지(66)과 일체인 고정축(72)가 수용된다.
고정축(24)의 축을 따라 제거통로(74)가 형성되어 제1홈(76)과 통로(74)의 확장된 단부(78)을 연결하며 여기서 단부(78)이 플러그(82)에 의하여 폐쇄되기전에 제거통로(74)를 폐쇄하는 체크밸브(80)이 수용된다. 제2홈(84)는 고정축(72)의 전체 원주변을 따라서 단부(78)의 반경방향 외부로 형성되어 구동축(24)의 일부를 확대시켜 형성된 플랜지(88) 속의 반경방향 구멍(86)과 단부(78)을 연결한다. 따라서 제2홈(84)와 반경 구멍(86)은 서로 향상 연결된다. 플랜지(88)은 로터(30)의 환형본체(90)보다 큰 직경을 갖는다. 원주변 돌출부(89)는 고정축(72)의 외측표면에 형성되어 구동축(24)의 내측표면에 인접한 위치까지 뻗어 제2홈(84)와 반경방향 구멍(86) 사이를 액체에 대하여 밀봉시킨다.
제2도에 도시한 것처럼, 로터(30)은 축(24)와 일체로 형성된 환형본체(90)과 축(24)속에 형성된 반경방향 구멍(94)속에 슬라이드 할 수 있도록 수용된 다수의 베인(92)로 구성된다. 베인(92)는 구멍(94) 속의 탄성수단(도시하지 않음)에 의하여 반경방향 외부로 힘을 받아 그 외측단부는 항상 케이싱(32)의 내측표면에 접촉하므로 환형본체(90)이 회전할 때 체적이 변하는 셀(96a)-(96h)를 형성한다. 이들 구조는 잘 알려져 있다.
환형본체(90)속에는 셀(96)속으로 개방되는 다수의 오리피스(98)이 형성된다. 도시한 예로서, 서로에 대하여 축방향으로 이격된 5개의 오리피스(98)이 각각의 셀(96)속으로 개방되며 서로 결합되어 본체(90)과 축(24)를 통하여 축의 내측표면까지 뻗는 공통통로(100)을 형성하며 여기서 고정축(72) 속의 제1홈(76)의 오프닝(102)가 근접된다. 오프닝(102)는 돌출부(89)와 유사한 돌출부(104)속에 형성되어 원주변 방향으로 소정의 각, 즉 도시한 예에서는 90°만큼 뻗는다. 따라서 각각의 셀(96)의 공통통로(100)은 축(24)와 로터(30)의 회전중 일정상태중에만 오프닝(102)와 연결된다. 제2도에서 셀(96d)와 (96e)의 공통통로는 오프닝(102)에 직선상으로 배열되거나 연결되며, 셀(96d)는 유입상태의 끝에 있는 반면 셀(96e)는 압축상태의 시작에 있다. 오프닝(102)의 위치와 원주변 폭은 셀들의 유입상태 또는 압축상태 또는 양쪽상태에 해당하도록 조정하는 것이 바람직하다. 각 셀의 오리피스(98)은 회전방향에서 전방측의 베인(92)에 인접 배치된다.
두 개의 작은통로(106)이 구동축(24)를 통하여 형성되어 축방향 구멍(70)에 각각 출구(30)과 방출실(46)을 연결한다. 다른 작은통로(108)은 홈(76)의 반대측에서 돌출부(104)속에 제공된다. 이들 모든 통로들은 고정축(72)에 대하여 축(24)가 부드럽게 회전하도록 하기 위하여 돌출부(89)와 (104)에서 필요한 윤활을 위하여 제공된다.
구동축(24)는 2개 부분으로된 구조이며 펌프(22)와 플랜지(88)이 반대측 개방단부로 부터 하우징(10)내에 수용된후에 스플라인(11)에서 서로 조립된다.
축(24)가 외부의 구동원(도시하지 않음)에 의하여 회전되어 로터(30)을 회전시킬 때 가스오염물을 함유한 오일같은 액체는 입구(34)로 부터 펌프(22)의 셀(96)속으로 유동한다. 회전 셀(96) 속의 액체는 원심력을 받기 때문에 밀도가 작은 가스오염물을 함유하는 액체, 즉 가스를 많이 함유한 액체는 분리되어 환형본체(90)의 외측표면근처에 모인다. 또한 구동축(24)의 회전운동으로 반경 방향 구멍(86)의 외측 개방단부에서 원심력이 발생하므로 제거통로(74)에서 흡입력이 생겨 체크밸브(80)을 개방시킨다. 이 흡입력은 플랜지(88)과 환형본체(90)의 직경 차이 때문에 셀(96)속에 작용하는 힘보다 우세하다. 따라서 공통통로(100)이 오프닝(102)와 연결될 때 각각의 셀 속의 환형본체 근처의 가스를 많이 함유하는 액체는 오리피스(98)속으로 흡입되어 제거통로(74)와 반경방향 구멍(86)을 경유하여 방출실(46)속에 방출된다. 제2도에서 셀(96d)과 (96e) 속의 가스를 많이 함유하는 액체가 방출된다.
가스는 구멍(48)을 통하여 하우징(10)의 외측으로 방출되는 반면 배출구멍(52)를 경유하여 배출되도록 방출된 액체성분은 방출실(46)의 바닥면에 모여 입구(34)속으로 역류한다. 한편 가스오염물을 거의 함유하지 않은 액체는 펌프(22)의 전달압력에 의하여 방출오프닝(62)을 경유하여 하우징(10)의 바깥으로 밀려나가고 이 액체는 출구(60)과 출구(64)를 통하여 공급된다.
상술한 것처럼, 본 발명에 따른 펌프는 펌핑될 액체로부터 가스오염물을 효과적으로 제거할 수 있으므로 펌프와 별도로 가스제거장치를 제공할 필요가 없다. 따라서 사용펌프와 관련된 자동차 엔진 같은 전체장치를 소형화 시키기 위한 설치공간을 줄일 수 있다. 또한 본 발명이 펌프가 일체로 되어 있기 때문에 전체장치의 조립작업이 감소될 수 있다. 게다가 회전펌프의 구동축의 회전운동에 의하여 가스가 제거되며 부수적인 에너지가 필요없게 된다.
본 발명은 가장 바람직한 구체예에 대하여 설명되었지만 본 발명의 범위내에서 많은 변형과 수정이 만들어질 수 있다. 특히 본 발명은 앞에서 설명한 베인펌프에만 적용되는 것이 아니라 로터와 셀을 갖는 다른 종류의 회전 펌프에도 적용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 속으로 액체를 도입하기 위한 입구와 밖으로 액체를 공급하기 위한 출구를 갖는 하우징과, 상기 하우징속으로 뻗으며 속에 축방향 구멍이 형성된 구동축과, 상기 하우징내에 배치되며, 상기 구동축과 함께 회전하도록 상기 구동축에 고정된 로터와 액체를 공급하기 위하여 상기 로터의 회전시에 가스를 많이 함유하는 액체의 분리기를 구성하는 다수의 셀을 갖는 회전펌프와, 상기 하우징내에 형성되어 상기 회전펌프로 부터 액체 밀봉방식으로 분리된 방출실과, 상기 회전펌프와 상기 방출실 사이의 상기 축방향 구멍속에 뻗는 고정축과, 상기 각각의 셀과 상기 방출실을 선택적으로 연결하기 위하여 상기 구동축과 상기 고정축속에 형성된 연결수단과, 상기 셀속에 분리된 상기 가스를 많이 함유하는 액체를 상기 연결수단을 통하여 상기 방출실속으로 방출하기 위한 방출수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결수단은 축을 따라 뻗도록 상기 고정축속에 형성된 제거통로와, 각각의 상기 셀로부터 상기 축방향 구멍을 형성하는 상기 구동축의 내측표면까지 뻗는 반경방향 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연결수단은 그밖에도 상기 제거통로와 상기 고정축의 주변표면 사이에 뻗는 제1홈으로 구성되며, 상기 홈은 상기 주변표면에서 상기 반경방향 통로와 연결하기 위한 오프닝을 갖는 것을 특징으로하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  4. 제3항에 있어서, 상기 홈의 상기 오프닝은 상기 셀이 유입상태에 있을 때 상기 반경방향 통로가 상기 오프닝과 연결되는 위치와 원주폭을 갖는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  5. 제3항에 있어서, 상기 홈의 상기 오프닝은 상기 셀이 압축상태에 있을 때 상기 반경방향 통로가 상기 오프닝과 연결되는 위치와 원주폭을 갖는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  6. 제3항에 있어서, 상기 홈의 상기 오프닝은 상기 셀이 유입 및 압축상태에 있을 때 상기 반경방향 통로가 상기 오프닝과 연결되는 위치와 원주폭을 갖는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  7. 제3항에 있어서, 상기 연결수단은 그밖에도 상기 구동축을 통하여 형성된 반경반향 구멍과, 상기 제거통로와 상기 반경방향을 연결하는 상기 고정축에 있는 제2홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2홈은 상기 고정축의 전체원주를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  9. 제7항에 있어서, 그밖에도 상기 제1홈의 상기 오프닝과 상기 반경방향 통로사이와 상기 제2홈과 상기 반경방향 구멍 사이를 액체 밀봉하기 위하여 상기 구동축의 내측표면에 인접한 외측표면을 갖는 상기 고정축에 형성된 제1 및 제2원주변 돌출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  10. 제7항에 있어서, 상기 구동축은 상기 방출실속에 대직경부를 가지며, 상기 반경방향 구멍은 상기 대직경부를 통하여 뻗고, 상기 방출수단은 상기 반경방향 구멍의 외측단부로 구성되므로 상기 구동축의 회전으로 상기 제거통로에서 흡입력이 발생하는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  11. 제10항에 있어서, 그밖에도 상기 가스를 많이 함유하는 액체의 역류를 방지하기 위하여 상기 제거통로속에 배치된 체크밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  12. 제2항에 있어서, 상기 회전펌프는 그밖에도 상기 구동축에 대하여 편심상태인 상기 하우징의 내측표면에 고정된 케이싱을 갖는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  13. 제12항에 있어서, 상기 회전펌프의 상기 로터는 상기 구동축 둘레의 환형본체와, 상기 환형본체에 의하여 지지되며 외측단부에서 상기 케이싱의 내측표면과 접촉되도록 반경방향 외부로 힘을 받는 다수의 베인으로 구성되며, 상기 각각의 셀은 상기 케이싱에 의하여 형성되며, 상기 환형본체와 두 개의 상기 베인은 서로 인접하는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  14. 제14항에 있어서, 상기 반경방향 통로는 회전방향에서 전방측의 상기 하나의 베인 근처의 위치에서 상기 셀속으로 개방되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반경방향 통로는 상기 셀에 대한 오프닝을 갖는 다수의 축방향으로 이격된 오리피스와, 상기 오리피스와 상기 구동축의 내측표면을 연결하는 공통통로로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  16. 제1항에 있어서, 상기 하우징에는 상기 회전펌프의 방출오프닝과 상기 출구를 형성하는 헤드커버가 고정된 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  17. 제16항에 있어서, 상기 고정축은 상기 헤드커버에 고정된 단부 플랜지를 갖는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  18. 제1항에 있어서, 상기 방출실을 형성하는 상기 하우징의 벽은 상기 하우징의 외측으로 가스를 방출하기 위한 구멍과 액체성분을 배출하기 위한 배출구멍을 그속에 갖는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  19. 제18항에 있어서, 그밖에도 상기 배출구멍과 상기 하우징의 상기 입구를 연결하는 귀환통로로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  20. 제19항에 있어서, 그밖에도 상기 귀환통로속에 배치된 플로트밸브와 체크밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
  21. 제1항에 있어서, 상기 구동축은 스플라인에 의하여 서로 결합된 두개 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스제거기능을 갖는 액체펌프.
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