압축식 베인펌프{Comprssing Type Vane Pump}
본 발명은 유체의 이송을 지속적으로 정량 이송할 수 있으며, 편심상태에서 회전되는 로터의 회전시 양날 베인의 상하운동에 의해 슬러지의 흡입 및 배출되도록 하며 배출시 슬러지를 압축되도록 하여 압축식 베인펌프에 관한 것이다.
일반적으로 베인펌프는 회전 펌프의 일종으로 편심 펌프라고도 불리며, 원통형 케이싱 안에 편심회전자가 있고 그 홈 속에 판상의 깃이 들어 있으며, 이 베인이 원심력 또는 스프링의 장력에 의해 벽에 밀착되어 회전하면서 액체를 압송하는 장치이다. 이러한 베인펌프에는 편심 회전자에 다수의 베인이 결합되게 되는데 이러한 베인은 고정식으로 되어 있어, 편심된 회전자에 고정된 베인이 관벽과 가까운 곳에서는 유체와의 접촉에 의해 전단응력이 크게 발생되게 되므로 베인이 관벽과 가까운 곳을 지날 때 베인이 손상되는 문제점이 있다. 특히, 고형물이나 점도가 높은 액체로 된 슬러지의 경우나, 침강분리가 빠른 슬러지의 경우에는 고정식 베인으로 이송하게 되면 베인이 손상되게 되므로 이송하는데에는 한계가 있는 문제점이 있다. 따라서, 베인이 관벽과 가까운 곳에서 유체와의 접촉에 의해 베인에 작용하는 전단응력을 줄일 수 있도록 하여 고형물이나 점도가 높은 액체로 된 슬러지의 경우나, 침강분리가 빠른 슬러지도 이송할 수 있도록 하는 압축식 베인펌프의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 베인이 관벽과 가까운 곳에서 유체와의 접촉에 의해 베인에 작용하는 전단응력을 줄일 수 있도록 하여 고형물이나 점도가 높은 액체로 된 슬러지의 경우나, 침강분리가 빠른 슬러지도 이송할 수 있도록 하는 압축식 베인펌프를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 베인의 단부가 관벽과 밀착되도록 함으로써 펌핑 효율을 극대화할 수 있도록 하는 압축식 베인펌프를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압축식 베인펌프는, 일측에 유체가 유입되는 흡입구(11)와, 상부에 유체가 배출되는 토출구(12)와, 상기 흡입구(11)와 토출구(12)와 연통되며 내부에 구형 공간부(13)와, 상기 구형 공간부(13)와 연통되며 정면과 후면에 각각 정면결합공(14)과 후면결합공(15)이 형성된 하우징 본체(10); 상기 구형 공간부(13)보다 직경이 작은 구체로 되고 상기 하우징 본체(10)의 상기 구형 공간부(13)에 상기 흡입구(11) 방향으로 편심되게 설치되며, 정면에 회전 축방향과 동일한 방향으로 상하로 형성된 제 1 삽입홈(21)과, 후면에 상기 제 1 삽입홈(21)과 수직되게 좌우로 형성된 제 2 삽입홈(22)과, 상기 제 1 삽입홈(21)에서 상부와 하부로 각각 형성되어 구체의 외주연으로 형성되는 제 3 삽입홈(23)과, 상기 제 2 삽입홈(22)에서 상기 제 3 삽입홈(23)과 수직되게 좌측과 우측으로 각각 형성되어 구체의 외주연으로 형성되는 제 4 삽입홈(24)이 형성된 구형 회전체(20); 상기 제 3 삽입홈(23)의 상부와 하부에 각각 삽입결합되는 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32)가 구비되며, 중앙부위에는 상기 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32)를 연결하며 상기 제 1 삽입홈(21)에 삽입결합되는 제 1 연결부(33)가 구비된 제 1 베인(30); 상기 제 4 삽입홈(23)의 좌측과 우측에 각각 삽입결합되는 제 3 날개(41)와 제 4 날개(32)가 구비되며, 중앙부위에는 상기 제 3 날개(41)와 제 4 날개(42)를 연결하며 상기 제 2 삽입홈(22)에 삽입결합되는 제 2 연결부(43)가 구비된 제 2 베인(40); 상기 하우징 본체(10)의 정면결합공(14)과 후면결합공(15)에 각각 삽입되고 상기 구형 회전체(20)의 정면과 후면에 각각 결합되어 상기 구형 회전체(20)와 연동되는 제 1 회전축(50)과 제 2 회전축(60); 상기 제 1 회전축(50)에 결합되어 상기 제 1 회전축(50)을 회전시키는 모터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 1 날개(31), 제 2 날개(32), 제 3 날개(41), 제 4 날개(34)의 외측은 상기 구형 공간부(13)의 외벽과 접할 수 있도록 상기 구형 공간부(13)와 동일한 원호형상으로 된 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 구형 회전체(20)의 상기 구형 공간부(13) 내에서 편심 회전시 상기 제 1 베인(30)과 상기 제 2 베인(40)이 각각 상기 제 2 삽입홈(22)과 제 4 삽입홈(24)을 따라 슬라이드 이동되도록 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31) 단부 중앙과 제 2 날개(32)의 단부 중앙 사이의 길이 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41) 단부 중앙과 제 4 날개(42)의 단부 중앙 사이의 길이는 상기 구형 공간부(13)의 직경과 동일한 것을 특징으로 한다. 또, 상기 구형 회전체(20)의 정면과 후면은 상기 제 1 회전축(50)과 상기 제 2 회전축(60)보다 직경이 큰 제 1 원형 삽입홈(25)과 제 2 원형 삽입홈이 각각 형성되고, 상기 제 1 회전축(50)의 단부는 상기 제 1 원형 삽입홈(25)에 삽입 결합되는 제 1 원형 플랜지(51)가 형성되며, 상기 제 2 회전축(60)의 단부는 상기 제 2 원형 삽입홈에 삽입 결합되는 제 2 원형 플랜지(61)가 형성된 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 제 1 원형 플랜지(51)의 단부면에는 상기 제 1 베인(30)의 제 1 연결부(33)의 일부가 삽입되어 상기 제 1 연결부(33)를 상기 제 1 삽입홈(21)에 고정되도록 하는 제 1 연결부 고정홈이 구비되고, 상기 제 2 원형 플랜지(61)의 단부면에는 상기 제 2 베인(40)의 제 2 연결부(43)의 일부가 삽입되어 상기 제 2 연결부(43)를 상기 제 2 삽입홈(22)에 고정되도록 하는 제 2 연결부 고정홈(61a)이 구비된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 1 원형 플랜지(51)와 상기 제 2 원형 플랜지(61)의 외주연에는 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32) 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41)와 제 4 날개(32)가 슬라이드 이동시 날개의 단부 내측을 안내하는 날개 안내홈(51b,61b)이 각각 형성된 것을 특징으로 한다. 또, 상기 하우징 본체(10)의 정면과 후면에는 상기 제 1 회전축(50)과 상기 제 2 회전축(60)이 회전가능하도록 각각 결합되는 회전축고정부(90,100)가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 압축식 베인펌프는 베인의 단부가 하우징 내부의 구형 공간부에 항상 밀착된 상태를 유지하게 되므로 펌핑 효율을 극대화시킬 수 있으며, 고압토출이 가능하게 된다. 또한, 베인이 유체를 이송하게 될 때 편심되게 설치된 구형 회전체에 결합된 상태에서 구형 회전체의 회전시 슬라이드 이동하게 되므로 유체와의 접촉에 의한 베인에 작용하는 전단응력을 줄일 수 있게 되므로 고형물이나 점도가 높은 액체로 된 슬러지의 경우나, 침강분리가 빠른 슬러지도 이송할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 유체 이송시 베인이 구형 공간부의 외벽과 접하면서 유체를 이송하게 되므로, 베인의 마모 감소로 인한 펌프의 수명을 연장할 수 있고, 펌프의 유지보수가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 압축식 베인펌프를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 압축식 베인펌프의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 압축식 베인펌프의 작동상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 압축식 베인펌프를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 압축식 베인펌프를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 압축식 베인펌프의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 압축식 베인펌프의 작동상태를 나타낸 단면도이다. 본 발명에 의한 압축식 베인펌프(100)는, 하우징 본체(10), 구형 회전체(20), 제 1 베인(30), 제 2 베인(40), 제 1 회전축(50)과 제 2 회전축(60) 및 모터를 포함하여 이루어진다. 상기 하우징 본체(10)는 흡입구(11)와, 토출구(12)와, 구형 공간부(13)와, 정면결합공(14)과 후면결합공(15)이 형성된다. 상기 흡입구(11)는 상기 하우징 본체(10)의 일측에 형성되며 유체가 유입되게 된다. 상기 토출구(12)는 상기 하우징 본체(10)의 상부에 형성되며 유체가 배출되게 된다. 상기 구형 공간부(13)는 상기 흡입구(11)를 통해 유입된 유체를 이송하여 상기 토출구(12)로 토출되도록 하는 공간으로, 상기 하우징 본체(10)의 내부에 형성되며, 상기 흡입구(11)와 토출구(12)와 연통된다. 상기 구형 공간부(13)에는 후술할 구형 회전체(20)가 편심되어 설치되게 된다. 상기 정면결합공(14)과 후면결합공(15)은 상기 구형 공간부(13)와 연통되며 정면과 후면에 각각 형성된다. 상기 정면결합공(14)에는 후술할 제 1 회전축(50)이 삽입되어 설치되며 상기 후면결합공(15)에는 후술할 제 2 회전축(60)이 삽입되어 설치된다. 상기 하우징 본체(10)는 상기 구형 공간부(13)에 후술할 베인이 결합된 구형 회전체(20)를 수용할 수 있도록 상하로 분리되도록 한다. 상기 구형 회전체(20)는 상기 구형 공간부(13)보다 직경이 작은 구체로 되고 상기 하우징 본체(10)의 상기 구형 공간부(13)에 상기 흡입구(11) 방향으로 편심되게 설치된다. 상기 구형 회전체(20)는 후술할 제 1 베인(30)과 제 2 베인(40)이 결합되도록 하기 위하여 제 1 삽입홈(21), 제 2 삽입홈(22), 제 3 삽입홈(23) 및 제 4 삽입홈(24)이 형성된다. 상기 제 1 삽입홈(21)은 상기 구형 회전체(20)의 정면에 회전 축방향과 동일한 방향으로 상하로 형성된다. 상기 제 1 삽입홈(21)에는 후술할 제 1 베인(30)의 제 1 연결부(33)가 삽입되어 결합되게 된다. 상기 제 2 삽입홈(22)은 상기 구형 회전체(20)의 후면에 상기 제 1 삽입홈(21)과 수직되게 좌우로 형성된다. 상기 제 2 삽입홈(22)에는 후술할 제 2 베인(40)의 제 2 연결부(43)가 삽입되어 결합되게 된다. 상기 제 3 삽입홈(23)은 상기 제 1 삽입홈(21)에서 상부와 하부로 각각 형성되어 구체의 외주연으로 형성되며, 상기 구형 회전체(20)의 회전 축방향과 동일하게 외주연을 따라 길게 형성된다. 상기 제 3 삽입홈(23)에는 후술할 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32)가 삽입되어 결합되게 된다. 상기 제 4 삽입홈(24)은 상기 제 2 삽입홈(22)에서 상기 제 3 삽입홈(23)과 수직되게 좌측과 우측으로 각각 형성되어 구체의 외주연으로 형성된다. 상기 제 4 삽입홈(24)은 상기 제 3 삽입홈(23)고 마찬가지로 상기 구형 회전체(20)의 회전 축방향과 동일하게 외주연을 따라 길게 형성된다. 상기 제 4 삽입홈(24)에는 후술할 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41)와 제 4 날개(42)가 삽입되어 결합되게 된다. 상기 제 4 삽입홈(24)은 상기 제 3 삽입홈(23)과 수직되게 되므로 상기 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32)는 상기 제 3 날개(41)와 제 4 날개(42)는 서로 수직되게 된다. 상기 제 1 베인(30)은 상기 제 3 삽입홈(23)의 상부와 하부에 각각 삽입결합되는 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32)가 구비되며, 중앙부위에는 상기 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32)를 연결하며 상기 제 1 삽입홈(21)에 삽입결합되는 제 1 연결부(33)가 구비된다. 상기 제 1 베인(30)은 상기 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32) 및 제 1 연결부(33)에 의해 I자 형태로 되게 된다. 상기 제 2 베인(40)은 상기 제 4 삽입홈(23)의 좌측과 우측에 각각 삽입결합되는 제 3 날개(41)와 제 4 날개(32)가 구비되며, 중앙부위에는 상기 제 3 날개(41)와 제 4 날개(42)를 연결하며 상기 제 2 삽입홈(22)에 삽입결합되는 제 2 연결부(43)가 구비된다. 상기 제 2 베인(40)은 상기 제 3 날개(41)와 제 4 날개(42) 및 제 2 연결부(43)에 의해 I자 형태로 되게 된다. 상기 제 2 베인(40)은 상기 제 1 베인(30)과 동일한 형상으로 되나, 상기 제 1 연결부(33)와 제 2 연결부(43)는 날개들의 중앙에서 한쪽으로 치우쳐지게 형성된다. 상기 제 1 날개(31), 제 2 날개(32), 제 3 날개(41), 제 4 날개(34)의 외측은 상기 구형 공간부(13)의 외벽과 접할 수 있도록 상기 구형 공간부(13)와 동일한 원호형상으로 된 것이 바람직하다. 상기 제 1 날개(31), 제 2 날개(32), 제 3 날개(41), 제 4 날개(34)의 외측은 상기 구형 공간부(13)의 외벽과 접하게 되므로 상기 구형 회전체(20)의 회전시 날개에 의한 유체의 펌핑효율을 높일 수 있게 된다. 아울러, 상기 구형 회전체(20)의 상기 구형 공간부(13) 내에서 편심 회전시 상기 제 1 베인(30)과 상기 제 2 베인(40)이 각각 상기 제 2 삽입홈(22)과 제 4 삽입홈(24)을 따라 슬라이드 이동되도록 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31) 단부 중앙과 제 2 날개(32)의 단부 중앙 사이의 길이 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41) 단부 중앙과 제 4 날개(42)의 단부 중앙 사이의 길이는 상기 구형 공간부(13)의 직경과 동일한 것이 바람직하다. 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31) 단부 중앙과 제 2 날개(32)의 단부 중앙 사이의 길이 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41) 단부 중앙과 제 4 날개(42)의 단부 중앙 사이의 길이는 상기 구형 공간부(13)의 직경과 동일하게 되면, 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32) 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41)와 제 4 날개(42)는 상기 구형 공간부(13)의 외벽과 접하면서 유체를 이송하게 되므로, 각 날개들 사이와 상기 구형 회전체(20)의 외주연과 상기 구형 공간부(13)의 외벽에 의해 형성되는 유체의 수용공간에 수용되어 이송되는 유체의 펌핑 효율을 높일 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명은 베인이 유체를 이송하게 될 때 편심되게 설치된 구형 회전체에 결합된 상태에서 구형 회전체의 회전시 슬라이드 이동하게 되므로 유체와의 접촉에 의한 베인에 작용하는 전단응력을 줄일 수 있게 되므로 고형물이나 점도가 높은 액체로 된 슬러지의 경우나, 침강분리가 빠른 슬러지도 이송할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 상기 구형 공간부(13)의 외벽과 접하면서 유체를 이송하게 되므로, 베인의 마모 감소로 인한 펌프의 수명을 연장할 수 있고, 펌프의 유지보수가 용이한 효과가 있다. 아울러, 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31) 단부 중앙과 제 2 날개(32)의 단부 중앙 사이의 길이 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41) 단부 중앙과 제 4 날개(42)의 단부 중앙 사이의 길이는 상기 구형 공간부(13)의 직경과 동일하게 되면, 상기 구형 회전체(20)의 상기 구형 공간부(13) 내에서 편심되게 설치되어 편심 회전되게 될 때, 상기 제 1 베인(30)과 상기 제 2 베인(40)이 각각 상기 제 2 삽입홈(22)과 제 4 삽입홈(24)을 따라 좌우 또는 상하로 슬라이드 이동되게 된다. 상기 제 1 회전축(50)과 제 2 회전축(60)은 상기 하우징 본체(10)의 정면결합공(14)과 후면결합공(15)에 각각 삽입되고 상기 구형 회전체(20)의 정면과 후면에 각각 결합되어 상기 구형 회전체(20)와 연동되어 상기 구형 회전체(20)를 회전되도록 하는 역할을 한다. 상기 제 1 회전축(50)과 제 2 회전축(60)은 상기 구형 회전체(20)의 정면과 후면에 각각 결합되게 되는데, 이들의 결합을 위하여, 상기 구형 회전체(20)의 정면과 후면은 상기 제 1 회전축(50)과 상기 제 2 회전축(60)보다 직경이 큰 제 1 원형 삽입홈(25)과 제 2 원형 삽입홈(미도시됨)이 각각 형성되고, 상기 제 1 회전축(50)의 단부는 상기 제 1 원형 삽입홈(25)에 삽입 결합되는 제 1 원형 플랜지(51)가 형성되며, 상기 제 2 회전축(60)의 단부는 상기 제 2 원형 삽입홈에 삽입 결합되는 제 2 원형 플랜지(61)가 형성되도록 한다. 상기 제 2 원형 삽입홈은 도시되지 않았지만, 상기 구형 회전체(20)의 후면에 상기 제 1 원형 삽입홈(25)과 동일한 형태로 형성된다. 아울러, 상기 제 1 원형 플랜지(51)와 제 2 원형 플랜지(61)에는 상기 제 1 베인(30)의 제 1 연결부(33)와 상기 제 2 베인(40)의 제 2 연결부(43)를 각각 고정되도록 하기 위하여 제 1 연결부 고정홈과 제 2 연결부 고정홈(61a)이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 제 1 연결부 고정홈(미도시됨)은 상기 제 1 원형 플랜지(51)의 단부면에는 상기 제 1 베인(30)의 제 1 연결부(33)의 일부가 삽입되어 상기 제 1 연결부(33)를 상기 제 1 삽입홈(21)에 고정되도록 하는 역할을 한다. 이때, 상기 제 1 연결부 고정홈은 상기 제 1 베인(30)의 제 1 연결부(33)가 구속되도록 완전고정시키는 것은 아니고, 상기 제 1 베인(30)이 슬라이드 이동되므로 상기 제 1 베인(30)의 제 1 연결부(33)가 슬라이드 이동되도록 하며, 상기 제 1 베인(30)의 제 1 연결부(33)가 상기 구형 회전체(20)로부터 이탈되지 않고 결합된 상태를 유지하는 역할을 하는 것이다. 상기 제 2 연결부 고정홈(61a)은 상기 제 2 원형 플랜지(61)의 단부면에는 상기 제 2 베인(40)의 제 2 연결부(43)의 일부가 삽입되어 상기 제 2 연결부(43)를 상기 제 2 삽입홈(22)에 고정되도록 하는 역할을 한다. 상기 제 2 연결부 고정홈(61a) 또한 상기 제 1 연결부 고정홈과 마찬가지로 상기 제 2 베인(40)이 슬라이드 이동되므로 상기 제 2 베인(40)의 제 2 연결부(43)가 슬라이드 이동되도록 하며, 상기 제 2 베인(40)의 제 2 연결부(43)가 상기 구형 회전체(20)로부터 이탈되지 않고 결합된 상태를 유지하는 역할을 한다. 또한, 본 발명은 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32) 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41)와 제 4 날개(32)가 슬라이드 이동시 날개가 슬라이드 이동 안정성을 부여하기 위하여, 상기 제 1 원형 플랜지(51)와 상기 제 2 원형 플랜지(61)의 외주연에는 상기 제 1 베인(30)의 제 1 날개(31)와 제 2 날개(32) 및 상기 제 2 베인(40)의 제 3 날개(41)와 제 4 날개(32)가 슬라이드 이동시 날개의 단부 내측을 안내하는 날개 안내홈(51b,61b)이 각각 형성되도록 한다. 상기 제 1 회전축(50)과 상기 제 2 회전축(60)이 상기 구형 회전체(20)에 결합되면 상기 제 1 회전축(50)과 상기 제 2 회전축(60)이 상기 구형 회전체(20)로부터 이탈되는 것을 방지하고 상기 하우징 본체(10)의 정면결합공(14)과 후면결합공(15)을 밀폐시키는 정면밀폐판(70)과 후면밀폐판(80)을 결합시킨다. 아울러, 상기 하우징 본체(10)의 정면과 후면에는 상기 제 1 회전축(50)과 상기 제 2 회전축(60)이 회전가능하도록 각각 결합되는 회전축고정부(90,100)가 설치되는 것이 바람직하다. 회전축고정부(90,100)의 내부에는 각각 베어링(91,101)이 결합되고 상기 베어링(91,101)이 결합된 상태를 유지하는 결합판(92,102)이 구비된다. 상기 모터(미도시됨)는 상기 제 1 회전축(50)에 결합되어 상기 제 1 회전축(50)을 회전시키는 역할을 한다. 본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
10 : 하우징 본체 11 : 흡입구 12 : 토출구
13 : 구형 공간부 14 : 정면결합공 15 : 후면결합공
20 : 구형 회전체 21 : 제 1 삽입홈 22 : 제 2 삽입홈
23 : 제 3 삽입홈 24 : 제 4 삽입홈 30 : 제 1 베인
31 : 제 1 날개 32 : 제 2 날개 33 : 제 1 연결부
40 : 제 2 베인 41 : 제 3 날개 42 : 제 4 날개
43 : 제 2 연결부 50 : 제 1 회전축 51 : 제 1 원형 플랜지
60 : 제 2 회전축 61 : 제 2 원형 플랜지 61a: 제 2 연결부 고정홈
51b, 61b : 날개 안내홈 90, 100: 회전축고정부 |
