KR20120082291A - 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프에 관한 것으로서 보다 상세하게는 펌프의 압력을 받는 밀봉수단이 설치되는 챔버와 흡입부 사이에 글루브를 형성시켜 밀봉수단에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단의 파손을 방지하도록 한 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프에 관한 것인바,
본 발명은 흡입구와 토출구가 구비된 케이스(100) 내부에는 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 용적의 변화로 인하여 유체를 이송시키는 로터부(200)가 설치되고, 상기 로터(200a)(200b)와 일체로 형성된 회전축에는 슬리브(300)가 마모판(400)의 축공에 끼워져 설치되며, 상기 케이스(100)에 형성된 챔버(110)에는 로터(200a)(200b)의 회전축에 축설되는 밀봉수단(500)이 누수를 방지하도록 설치되어 이루어진 회전용적형 펌프에 있어서, 펌프의 압력을 받는 밀봉수단이 설치되는 챔버(110)와 흡입구 사이에 글루브(600)를 형성시켜 밀봉수단(500)에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단(500)의 파손을 방지하는 것에 그 특징이 있다.

Description

챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프{Volumetric rotary pump which depressed a pressure of a chamber interior}

본 발명은 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프에 관한 것으로서 보다 상세하게는 펌프의 압력을 받는 밀봉수단이 설치되는 챔버와 흡입부 사이에 글루브를 형성시켜 밀봉수단에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단의 파손을 방지하도록 한 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 모터와 같은 구동수단의 동력을 전달받아 기동하여 유체를 이송하는 기기로, 밀폐되지 않은 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 비용적형(非容積形) 펌프와, 밀폐된 상태에서 에너지의 전환이 일어나는 용적형(容積形) 펌프로 구별된다. 비용적형 펌프는 토출량이 증가함에 따라 토출압은 감소하는 것으로, 그 기구 및 구조에 따라 원심펌프, 사류펌프, 축류펌프 등이 있다. 그리고 용적형 펌프는 토출량이 부하압력에 관계없이 대략 일정한 것으로, 피스톤펌프, 플런저펌프, 기어펌프, 나사펌프, 베인펌프 등이 있다.

상기 용적형 펌프는 흡입밸브와 송출밸브를 장치한 일정한 체적을 가진 실린더 내를 피스톤, 플렌저 또는 버킷 등의 왕복 직선운동에 대하여 실린더 내를 진공으로 만들어 액체를 흡입하고 이에 용적의 이동 변화를 통하여 소요의 압력을 가함으로서 액체에 정압력에너지를 공급하여 송수하는 펌프이다.

상기 회전식 용적형 펌프는 케이싱 안에서 특수한 형태의 로터를 회전시키는 것으로 기어펌프?베인펌프?나사펌프가 주종을 이룬다. 기어펌프는 기어가 용기 안에서 서로 맞물려 회전하면서 톱니와 케이싱벽 사이의 액체를 흡입관에서 배출관으로 보낸다. 기름용이 보통이며 유량은 적지만 압력은 25?30MPa까지 얻을 수 있으며, 상기 베인펌프는 로터의 회전에 따라 가동날개가 반지름 방향으로 출입하여 기어펌프와 같은 방식으로 압력은 최고 40MPa 정도까지 얻어지고 나사펌프는 2?3개의 나사봉을 맞물려 회전시켜서 펌프를 작동하게 하는 것이다. 주로 기름용으로 압력은 20MPa 이내이다.

상기와 같은 종래의 회전식 용적형 펌프에 있어서 기어펌프와 똑같은 원리로 액체를 압출하는 것에 로브펌프(lobular pump)가 있다. 이것은 기어펌프의 치차를 적게 한 것이라고 볼 수 있으며, 구조는 한조의 로터가 맞물림으로써 상대방을 회전시킬 수 없으므로 외부에 있는 별도의 기어에 의해 상대방을 구동한다.

상기 종래의 회전식 용적형펌프는 큰 양정계수를 얻을 수 있고 저속에서도 펌프로서의 기능을 발휘하지만, 유량이 적고 저속회전시 효율 저하, 고압 고속회전시 기어의 소음 및 마모 등의 장애가 발생하게 되는 결점이 있다.

이러한 상기 종래 문제점을 해소하고자 대한민국 특허등록 제552597호인 회전식 용적형 펌프를 제안한바 있으나 상기한 본 출원인의 선 등록인 회전식 용적형 펌프는 첨부도면 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 흡입구와 토출구가 구비된 케이스(100) 내부에는 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 용적의 변화로 인하여 유체를 이송시키는 로터부(200)가 설치되며, 상기 로터(200a)(200b)와 일체로 형성된 회전축에는 슬리브(300)가 마모판(400)의 축공에 끼워져 설치되며, 상기 케이스(100)에 형성된 챔버(110)에는 로터(200a)(200b)의 회전축에 축설되는 밀봉수단(500)이 누수를 방지하도록 설치되어 있다.

상기 종래 회전식 용적형 펌프는 상기 밀봉수단(500)의 경우 펌프가 1.3~2.0MPa 사이의 성능을 요구할 경우 일반적인 이하에서 적용 가능한 밀봉수단인 오일씰을 적용하지 못하므로 수십 배의 경제적 차이가 나는 메카니칼씰 또는 다수의 밀봉수단을 사용하여 구성된 고가의 복수밀봉수단의 설치하여 사용하였다.

그러나 종래의 회전식 용적형 펌프에서는 밀봉수단(500)과 로터(200a)(200b)의 회전축의 섭동 즉 마찰에 의하여 밀봉수단(500)이 쉽게 파손되고 밀봉수단(500)의 파손을 방지하고자 섭동면을 표면처리하거나 경도가 매우 높은 슬리브를 장착함으로써 부품수의 증가 또는 경제적으로 고가의 표면처리부가 발생함에 따라 생산성 저하가 수반된다. 더불어 밀봉수단(500)의 파손을 방지하고자 섭동면을 표면처리를 하게 되면 로터(200a)(200b)의 회전축이 마모되는 커다란 문제점이 발생된다.

상기와 같은 종래 문제점을 해소하고자 본 발명은 로터의 회전에 의하여 발생하는 용적의 변화에 의하여 토출부에 생성된 고압의 유체가 챔버 내에 발생하게 되며, 발생된 고압의 유체는 밀봉수단이 설치되는 챔버와 흡입구 사이에 형성된 글루브에 의하여 밀봉수단에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단의 파손을 방지하고, 압력의 저하로 인하여 저가의 밀봉수단의 사용이 가능하도록 한 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명은 흡입구와 토출구가 구비된 케이스(100) 내부에는 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 용적의 변화로 인하여 유체를 이송시키는 로터부(200)가 설치되고, 상기 로터(200a)(200b)와 일체로 형성된 회전축에는 슬리브(300)가 마모판(400)의 축공에 끼워져 설치되며, 상기 케이스(100)에 형성된 챔버(110)에는 로터(200a)(200b)의 회전축에 축설되는 밀봉수단(500)이 누수를 방지하도록 설치되어 이루어진 회전용적형 펌프에 있어서, 펌프의 압력을 받는 밀봉수단이 설치되는 챔버와 흡입구 사이에 글루브를 형성시켜 밀봉수단에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단의 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명은 로터의 회전에 의하여 발생하는 용적의 변화에 의하여 토출부에 생성된 고압의 유체가 챔버 내에 발생하게 되며, 발생된 고압의 유체는 밀봉수단이 설치되는 챔버와 흡입구 사이에 형성된 글루브에 의하여 밀봉수단에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단의 파손을 방지하고, 압력의 저하로 인하여 저가의 밀봉수단의 사용이 가능한 등의 효과가 있는 유용한 발명이다.

도 1은 일반적인 회전용적형 펌프의 구조를 보여주는 분해사시도.
도 2는 일반적인 회전용적형 펌프에 있어서 밀봉수단의 설치구조를 보여주는 측단면도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 케이스의 구조를 보여주는 사시도.
도 4는 도 3의 "A"부 확대도.
도 5는 일반적인 회전용적형 펌프와 글르브가 형성된 본 발명인 회전용적형 펌프에 설치된 밀봉수단이 받는 압력을 대비하여 보여주는 그래프.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 케이스의 구조를 보여주는 사시도로써 이에 따르면 본 발명의 회전용적형 펌프는 흡입구와 토출구가 구비된 케이스(100) 내부에는 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 용적의 변화로 인하여 유체를 이송시키는 로터부(200)가 설치되고, 상기 로터(200a)(200b)와 일체로 형성된 회전축에는 슬리브(300)가 마모판(400)의 축공에 끼워져 설치되며, 상기 케이스(100)에 형성된 챔버(110)에는 로터(200a)(200b)의 회전축에 축설되는 밀봉수단(500)이 누수를 방지하도록 설치되어 이루어진 구조이며, 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전용적형 펌프의 압력을 받는 밀봉수단(500)이 설치되는 챔버(110)와 흡입구 사이에 일정한 깊이로 파인 글루브(600)를 형성시켜 밀봉수단(500)에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단의 파손을 방지하는 것에 그 특징이 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 작용 효과를 설명하면 로터부(200)를 형성하는 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 흡입구를 통해 유체가 흡입되면 케이스 내부로 유입된 유체는 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 압축되면서 순간적으로 폭발을 일으켜 토출구를 통해 높은 압력으로 유체를 이송시키게 된다.

이때 상기 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 발생하는 케이스(100)에 구비된 챔버(110) 내부 용적의 변화에 의하여 토출부에 생성된 고압의 유체가 챔버(110) 내에 발생하게 되며, 발생된 고압의 유체는 마찰판(400) 밑에 진공압이 형성된다.

상기와 같이 유체가 토출될 때 로터(200a)(200b)의 회전축이 고속으로 회전되기 때문에 윤활유가 누설될 수도 있으나 이는 밀봉수단(500)에 의해 방지된다.

상기 밀봉수단(500)의 작용을 살펴보면 로터(200a)(200b)의 회전에 의해 발생되는 고압은 마모판(400)과 회전축 사이로 누설되어 밀봉수단(500)를 가압하게 되고 금속재인 마모판(400)는 변형되지 않지만 고무재인 밀봉수단(500)은 압축변형된다.

상기 밀봉수단(500)의 압축변형시 챔버 내부에서의 탈거는 마모판(400)에 의해 방지된다.

이때 상기 밀봉수단(500)에 전달된 높은 압력은 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 흡입구 쪽으로 배출되기 때문에 밀봉수단(500)이 설치된 챔버(110) 내에 압력은 순간적으로 빠져나가게 된다.

상기 챔버(110)와 흡입구 사이에 글루브(600)가 형성되지 아니한 종래의 회전용적형 펌프에서는 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 밀봉수단(500)이 설치된 부분의 압력을 측정한 경우 약 2.0±0.2MPa에서 압력이 형성되지만 본 발명의 기술을 적용한 회전용적형 펌프의 경우 1.2±0.12MPa에서 압력이 형성됨을 알 수 있었다. 따라서 안전율을 고려하여 최대 1.5MPa도 사용 가능한 밀봉수단(500) 즉 저가의 밀봉수단의 사용이 가능하다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 케이스 110 : 챔버
200 : 로터부 200a,200b : 로터
300 : 슬리브 400 : 마모판
500 : 밀봉수단 600 : 글루브

Claims (1)

1. 흡입구와 토출구가 구비된 케이스(100) 내부에는 로터(200a)(200b)의 회전에 의하여 용적의 변화로 인하여 유체를 이송시키는 로터부(200)가 설치되고, 상기 로터(200a)(200b)와 일체로 형성된 회전축에는 슬리브(300)가 마모판(400)의 축공에 끼워져 설치되며, 상기 케이스(100)에 형성된 챔버(110)에는 로터(200a)(200b)의 회전축에 축설되는 밀봉수단(500)이 누수를 방지하도록 설치되어 이루어진 회전용적형 펌프에 있어서,
   펌프의 압력을 받는 밀봉수단이 설치되는 챔버(110)와 흡입구 사이에 글루브(600)를 형성시켜 밀봉수단(500)에 전달되는 압력을 감압하도록 하여 밀봉수단(500)의 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 챔버 내부의 압력을 감압시킨 회전용적형 펌프.

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