기어 휠 펌프

기어 휠 펌프{GEAR WHEEL PUMP}

본 발명은 기어 펌프, 특히 청구항 1 의 전제부에 따른 페인트를 운반하기 위한 기어 펌프에 관한 것이다.

DE 10 2005 016 670 A1 에 일반적인 기어 펌프가 기재되어 있다. 공지된 기어 펌프는 서로 맞물린 2 개의 기어를 갖는데, 이들 기어는 구동축과 저널 (journal) 을 통해 펌프 하우징 내에서 회전하도록 설치되어 있다. 이들 기어는, 펌프 입구 (inlet) 및 펌프 출구 (outlet) 와 함께, 액체 또는 분말 형태의 페인트를 운반하기 위해, 펌프 하우징 내에서 공급 채널 시스템을 형성한다. 페인트 잔류물이 펌프 하우징과 기어 사이에 형성된 간극을 통해 공급 채널 시스템에 나타나서 펌프 하우징 내 간극에 분포되는 것을 방지하기 위해, 기어의 전방 표면과 펌프 하우징 사이에 시일 (seal) 이 제공된다. 페인트 교체 동안, 펌프 하우징, 기어, 구동축 및 저널 사이의 간극으로부터, 남아 있을 수 있는 페인트 잔류물을 씻어 내기 위해, 펌프 하우징 내에 플러싱 (flushing) 채널 시스템이 또한 형성된다.

공지된 기어 펌프의 경우, 기어의 전방 밀봉과 그 후에 배치된 플러싱 채널 시스템 사이의 조합으로부터, 그러한 밀봉 시스템이 연속적인 마찰로 인해 더 큰 마모를 당하게 된다는 것이 이미 알려져 있다. 이와 관련하여, 고정된 펌프 하우징에 대한 기어의 전방 표면에서의 간극의 단지 제한된 밀봉이 달성될 수 있다. 그리고, 기어의 전방 영역에서의 더 높은 밀봉력은 단지 바람직하지 않은 구동력의 증가로 이어지게 된다.

종래 기술에서 공지된 기어 펌프에서의 다른 문제점은, 구동축과 기어 사이의 간극에 배치된 연결 장치에 의해 데드 스페이스 (dead space) 가 형성되며, 이 데드 스페이스는 플러싱에 의해 페인트 잔류물이 제거될 수 없다는 사실로부터 발생한다. 그렇지만, 구동축과 기어의 회전 운동으로 인해, 그러한 페인트 잔류물은 바람직하지 않은 방식으로 전파되므로, 바람직하지 않은 오염이 무시될 수 없다.

EP 1 164 293 A2 에 기어 펌프가 기재되어 있는데, 여기서는 공급 채널 시스템 및 플러싱 채널 시스템이 펌프 하우징 내에서 단지 펌프 하우징, 기어, 구동축 및 저널 사이의 간극에 의해서만 연결되어 있다. 이와 관련하여, 간극에 도착한 페인트 잔류물은 강한 플러싱에 의해 제거될 수 있다. 그렇지만, 공지된 기어 펌프에서, 구동축은 강제 끼워맞춤 (force-fit) 에 의해 기어에 연결되고, 이로 인해, 구동축과 기어 사이의 간단한 분해와 조립이 곤란하다.

본 발명의 목적은, 공급 채널 시스템에 연결된 간극을 펌프 하우징 내에서 용이하게 씻을 수 있도록, 일반적인 종류의 기어 펌프를 수정하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 오랜 작동 시간 후에도 조립 및 분해 가능성이 유지되는 일반적인 종류의 기어 펌프를 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 패킹 (packing) 에 의해 구동축과 기어 사이의 간극이 기어의 전방 표면에 대해 밀봉되는 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명의 유리한 변형은 종속 청구항의 특징 및 특징들의 조합에 의해 규정된다.

본 발명은, 구동축과 기어 사이에 세정제 (cleaning agent) 의 접근이 곤란한 영역을 페인트 잔류물이 없는 상태로 유지한다는 특별한 이점을 갖는다. 그러므로, 기어와 구동축 사이에 제공되는 연결 장치는, 잘 씻을 수 없는 바람직하지 않은 데드 스페이스의 형성없이, 제거가능하게 설계될 수 있다. 기어와 구동축 사이의 연결 지점을 밀봉함으로써, 형상일치형 (shape-mated) 연결이 소정의 양식으로 계속 유지된다. 페인트 잔류물 또는 다른 운반되는 매체로 인해, 구동축과 기어 사이에서의 연결 장치의 재밍 (jamming) 이 발생할 수 없다. 그러므로, 구동축과 기어 사이의 연결은 보수 작업 동안 용이하게 느슨하게 될 수 있다.

전방면에 대한 구동축과 기어 사이의 간극의 균일한 밀봉을 얻기 위해, 패킹이 구동축의 겉면 (periphery) 에 기어의 폭 이하인 간격을 갖도록 배치된 2 개의 밀봉 링에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 간극은 본질적으로 기어의 전체 폭에 걸쳐 밀봉될 수 있으므로, 간극의 모든 전이 영역 (transitional area) 이 접근불가능하거나 단지 일부 전이 영역만이 접근가능하게 된다.

구동축의 겉면의 주변 밀봉 그루브에서 반경방향으로 및/또는 기어의 구멍의 주위의 주변 밀봉 그루브에서 반경방향으로 유지될 수 있는 밀봉 링의 배치에 따라, 구동축의 겉면에서 그리고 기어의 구멍 구획에서 밀봉 표면이 이루어질 수 있다.

구동축과 기어 사이에 여러 개의 직경 단차부가 형성되어 있는 본 발명의 변형이 특히 바람직한데, 연결 장치가 구동축과 기어 사이에서 직경 단차부 중 하나에 유지된다. 그러므로, 밀봉 기능을 위한 표면 및 연결 장치를 수용하기 위한 표면이 서로 분리될 수 있다. 그리고, 밀봉 기능에 영향을 미치지 않으면서 기어와 구동축 사이에 간단한 조립 및 분해 작업이 행해질 수 있다.

바람직하게는, 밀봉 링이 구동축과 기어 사이의 직경 단차부에 포함되고, 구동축과 기어는 연결 장치를 수용하기 위해 직경 단차부를 포함한다.

구동축과 기어 사이에 스플라인 연결 (splined connection) 을 얻기 위해, 연결 장치가 핀에 의해 형성되는 본 발명의 변형이 바람직하며, 핀은 구동축에 단단히 연결되고 기어의 성형 그루브에 걸린다. 그러므로, 높은 토크가 신뢰가능하게 전달될 수 있다.

그리고, 기어의 성형 그루브는 2 개의 직경 단차부 사이에 형성된 기어의 구멍 오프셋 (hole offset) 으로 안내된다. 그러므로, 구동축에 고정된 핀은 단순한 삽입에 의해 성형 그루브로 안내될 수 있고, 따라서 더 큰 힘의 소모없이 기어와 구동축의 결합이 달성될 수 있다.

그렇지만, 대안적으로는, 기어의 구멍의 다각형 형상부와 협동작용하는 구동축의 다각형 형상부에 의해 연결 장치를 형성하는 것도 또한 가능하다. 다각형 형상부는 구동축 또는 기어 구멍의 중간 직경 단차부로 안내되는 것이 바람직하다. 본 발명의 이러한 변형은 가장 높은 가능한 토크를 적용하기에 특히 적합하다.

그러나, 구동축과 기어 구멍의 설계와 무관하게, 적어도 하나의 스프링-적재 (spring-loaded) 멈춤쇠로 연결 장치를 형성하는 것도 또한 가능하며, 이 멈춤쇠는 구동축의 겉면에 유지되고 기어 구멍의 리세스에 걸린다. 여기서 단차형 및 비단차형 구동축이 모두 사용될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 변형에서, 여러 개의 플러싱 채널에 의해 플러싱 채널 시스템이 형성되며, 플러싱 채널을 통해, 구동축의 맞닿음 위치를 그 전체 길이에 걸쳐 외부로부터 씻을 수 있다. 그러므로, 펌프 입구 또는 펌프 출구를 통해 페인트 잔류물을 외측으로 씻어 내기 위해, 외부로부터 유입되는 플러싱 액체가 페인트 잔류물을 펌프 내부로 다시 안내한다. 이 변형은 색 교체가 잦은 페인팅 장비에 사용되는 기어 펌프에 특히 적합하다. 플러싱 채널 시스템으로 인해, 분해없이 기어 펌프의 빠르고 강한 세척이 가능하다.

기어와 펌프 하우징 사이에 형성되는 간극을, 높은 밀봉 효과를 가지면서 가장 좁은 가능한 공차 내로 유지하기 위해, 본 발명의 바람직한 변형에 따르면, 펌프 하우징은 여러 개의 부품으로 이루어지고, 기어의 전방 단부는 2 개의 하우징 플레이트 사이에 유지되며, 구동축은, 적어도 하나의 축 구획을 갖는 하우징 플레이트의 설치 구멍에 직접 회전하도록 설치된다. 플레이트 설계에 의해, 펌프 하우징의 정밀 기계가공이 가능하므로, 기어와 하우징 플레이트 사이에서 높은 면-평행도가 조정될 수 있다.

본 발명의 유리한 변형에 따른 특히 조밀한 설계를 실행하기 위해, 펌프 하우징에 밀봉 하우징이 압밀 (pressure-tight) 배치되며, 밀봉 하우징은 구동축에 대해 동심으로 형성된 리세스에서 구동축에 의해 관통되고 또 구동축의 겉면에 배치된 패킹을 둘러싼다. 그러므로, 구동축을 지지하기 위해 사용되는 하우징 플레이트는 맞닿음 요구에 따라 좁게 제조될 수 있다. 그리고, 패킹이 구동축의 겉면에 직접 연결되고 밀봉 하우징에 의해 하우징 플레이트에 대해 단단히 유지될 수 있다.

글랜드 패킹 및 그 글랜드 패킹에 작용하는 클램핑 장치가 패킹으로서 사용되는 것이 유리하다. 그러므로, 펌프 하우징 내에서의 높은 작동 압력에 대한 밀봉을 달성할 수 있다. 특히, 색 교체를 시작하기 위해, 페인트의 역운송이 가능하다. 이를 위해, 구동축이 교대 (alternating) 회전방향으로 구동될 수 있다.

본 발명의 다른 이로운 설계에서, 펌프 하우징의 외부로 연장된 구동축의 커플링 구획에, 구동축의 반경방향 및 축선방향 지지를 위한 지지 베어링이 형성되고, 지지 베어링은 지지 링 또는 롤러 베어링에 의해 형성되는 것이 제안된다. 지지 링 또는 롤러 베어링이 지지 하우징과 구동축의 축 오프셋 사이에서 바람직하게 유지된다. 지지 하우징은 펌프 하우징에 단단히 연결되고, 시일이 지지 하우징 또는 앞서 배치된 밀봉 하우징 내에서 구동축에 의해 야기되는 간극을 밀봉하기 위해 배치된다. 이 변형은, 구동축에 작용하는 내부 압력과 외부로부터의 힘이 개별 지지 베어링에 의해 펌프 하우징 외부로부터 유리하게 받아질 수 있다는 것을 특징으로 한다. 구동축의 축선방향 지지에 의해, 구동축에 작용하는 압력이 유리하게 받아질 수 있으므로, 구동축에 고정된 기어가 펌프 하우징에 대해 본질적으로 마모없이 전방면에서 안내될 수 있다. 그러므로, 기어에서의 마모가 본질적으로 감소되기 때문에, 작동 시간이 증가할 수 있다.

최소 누출로 인해 작동 시간의 경과에 따라 펌프 하우징 외부의 환형 공간에서의 페인트 퇴적을 피하기 위해, 본 발명의 바람직한 변형에 따르면, 지지 하우징 내에서 구동축의 겉면에 축 밀봉 링이 배치되고, 패킹과 축 밀봉 링 사이에 형성되는 구동축의 겉면의 환형 공간에 차단 유체 (blocking fluid) 가 채워진다. 용매를 포함하는 유체가 차단 유체로서 사용된다. 환형 공간이 개별 안내 채널을 통해 입구와 출구에 연결되어 있고 또 입구와 출구가 밀봉 하우징상에 형성되어 있는 본 발명의 변형이 특히 유리하다. 그러므로, 차단 유체의 교체 후에 구동축과 하우징 부품 사이의 간극을 씻어낼 수 있어 유리하다.

기어의 구멍의 주위에 또는 구동축의 겉면에 주변 정렬 랜드 (alignment land) 가 형성되고 또 이 정렬 랜드를 통해 기어가 구동축에 대한 놀음없이 유지되는 본 발명의 변형은, 특히 하우징 플레이트에서의 기어의 일시적인 거동의 개선으로 이어진다. 기어에서의 보정 운동을 행하기 위한 부가적인 자유도가 정렬 랜드의 크기 및 위치를 통해 달성될 수 있다.

정렬 랜드는, 바람직하게는, 기어의 중간 영역에 배치되고 또 기어 폭의 4 분의 1 미만의 정렬 길이를 갖도록 이루어진다. 이로 인해, 기어의 축선방향으로의 진동 운동이 달성될 수 있고, 이는 전방면에 할당된 밀봉 링을 통한 구동축에서의 기어의 자동 중심맞춤으로 이어진다. 따라서, 제조 공차를 완전히 보정할 수 있고, 하우징 플레이트에 대한 기어 전방면의 저마모성 바람직한 전이 거동을 달성할 수 있다.

이하에서, 첨부 도면을 참조한 몇몇의 실시예로써 본 발명에 따른 기어 펌프를 더 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 기어 펌프의 제 1 실시예를 개략적으로 보여준다.

도 2 는 도 1 의 본 발명에 따른 기어 펌프의 제 1 실시예의 개략적인 단면도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 기어 펌프의 다른 예의 개략적인 단면도이다.

도 4 및 도 5 는 본 발명에 따른 기어 펌프의 다른 예의 개략적인 단면도이다.

도 6 은 본 발명에 따른 기어 펌프의 다른 예의 개략적인 단면도이다.

* 도면 부호의 설명 *

1 펌프 하우징

1.1 하우징 플레이트

1.2 하우징 플레이트

1.3 중심 플레이트

1.4 밀봉 링

1.5 밀봉 링

2 펌프 입구

3 펌프 출구

4 기어 (피동 기어)

5 기어 (회전하는 기어)

6 공급 채널 시스템

7 구동축

7.1 맞닿음 단부

7.2 커플링 단부

8, 8.1, 8.2 맞닿음 위치

9 연결 장치

10 멈춤쇠

10.1 멈춤쇠 요소

10.2 스프링

11 축 리세스

12 구멍

13 리세스

14.1, 14.2 밀봉 링

15.1, 15.2 밀봉 그루브

16 맞닿음 막힌 구멍

17 맞닿음 구멍

18 플러싱 채널 시스템

18.1, 18.2, 18.3 플러싱 채널

19 공급로

20 축 시일

21 저널

22 정렬 구멍

23.1, 23.2, 23.3 직경 단차부

24 핀

25 성형 그루브

26 밀봉 하우징

27 글랜드 패킹

28 클램핑 장치

29 클램핑 슬리브

30 다각형 형상부

31.1, 31.2 맞닿음 부싱

32.1, 32.2 하우징 시일

33 지지 하우징

34 지지 링

35 환형 공간

36.1, 36.2 채널

37 입구

38 출구

39 축 밀봉 링

40 축 오프셋

41 롤러 베어링

42 정렬 랜드 (alignment land)

본 발명에 따른 기어 펌프의 제 1 실시예를 도 1 및 도 2 에 나타내었다. 도 1 은 기어 펌프를 나타내며, 도 2 는 그 기어 펌프의 단면도를 나타낸다. 어느 한 도면에 대한 명시적인 언급이 없는 경우, 이하의 설명은 도 1 및 도 2 모두에 적용된다.

기어 펌프는 여러 부품으로 구성된 펌프 하우징 (1) 을 가지며, 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 및 이들 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 사이에 유지되는 중심 플레이트 (1.3) 로 이루어져 있다. 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 의 전방 표면에는, 밀봉 링 (1.4, 1.5) 이 배치되고, 이 밀봉 링을 통해 중심 플레이트 (1.3) 와 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 사이의 간극이 외측을 향해 밀봉된다.

중심 플레이트 (1.3) 는 서로 맞물리는 2 개의 기어 (4, 5) 를 위한 리세스를 갖는다. 하우징 부품에서 기어 (4) 와 기어 (5) 의 중첩 영역에는, 공급 채널 시스템 (6) 이 형성되고, 이 공급 채널 시스템은 하우징 플레이트 (1.2) 에 형성된 펌프 입구 (2) 및 하우징 플레이트 (1.2) 에 형성된 펌프 출구 (3) 에 연결되어 있다. 공급 채널 시스템 (6) 은 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 및 중심 플레 이트 (1.3) 에 있는 구멍 및 리세스에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

기어 (5) 는 고정된 저널 (21) 에 회전하도록 설치된다. 이를 위해, 하우징 플레이트 (1.1) 의 정렬 구멍 (22) 내에 저널 (21) 이 유지된다. 하우징 플레이트 (1.1) 와 저널 (21) 사이에 밀봉 링 (1.6) 이 제공된다.

제 2 기어 (4) 는 구동축 (7) 에 스플라인 연결된다. 이를 위해, 기어 (4) 는 중간 구멍 (12) 에서 구동축 (7) 에 의해 관통된다. 구동축 (7) 의 겉면과 기어 (4) 의 구멍 (12) 사이에 연결 장치 (9) 가 제공되고, 이 연결 장치를 통해 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에, 형상일치형 (shape-mated) 스플라인 연결이 형성된다.

본 발명에 따른 기어 펌프의 이 실시예에서, 연결 장치 (9) 는 멈춤쇠 (10) 에 의해 형성된다. 멈춤쇠 (10) 는 구동축 (7) 의 겉면의 여러 위치에서 축 리세스 (11) 에 안내되는 멈춤쇠 요소 (10.1) 를 갖고, 이 멈춤쇠 요소에는 반경방향에서 외측을 향해 작용하는 스프링 (10.2) 이 적재된다. 도 2 에 나타낸 작동 위치에서, 멈춤쇠 요소 (10.1) 는 스프링 (10.2) 에 의해 기어 (4) 의 구멍 (12) 의 리세스 (13) 내에 유지된다. 기어 (4) 의 구멍 (12) 에 있는 리세스 (13) 는 멈춤쇠 요소 (10.1) 에 맞게 되어 있으므로, 구동축 (7) 이 회전하는 동안, 기어 (4) 가 구동된다. 도시한 실시예에서, 멈춤쇠 (10) 는 구동축의 겉면에서 각각 180°오프셋 배치되어 있는 2 개의 멈춤쇠 요소 (101) 에 의해 형성된다.

구동축 (7) 은 이를 위해 맞닿음 단부 (7.1) 및 커플링 단부 (7.2) 를 갖는 다. 구동축 (7) 의 맞닿음 단부 (7.1) 는 펌프 하우징 내에서 회전하도록 설치된다. 구동축 (7) 의 커플링 단부 (7.2) 는, 여기서는 도시되지 않은 드라이브 (drive) 에의 연결을 위해, 펌프 하우징 (1) 의 외측으로 연장된다. 구동축 (7) 의 맞닿음 단부 (7.1) 는 하우징 플레이트 (1.1) 의 베어링 막힌 구멍 (16) 에서 하나의 자유 단부로 고정되고, 제 1 맞닿음 위치 (8.1) 를 형성한다. 기어 (4) 의 반대측에서는, 구동축 (7) 이, 제 2 맞닿음 위치에서, 하우징 플레이트 (1.2) 의 연속 맞닿음 구멍 (17) 에서 회전하도록 설치된다. 하우징 플레이트 (1.2) 의 외측을 향해, 구동축 (7) 과 하우징 플레이트 (1.2) 의 사이에서 맞닿음 위치 (8.2) 의 외측에 축 시일 (20) 이 제공되어 있으므로, 구동축 (7) 의 자유 커플링 단부 (7.2) 가 외측을 향해 드라이브까지 압밀 안내된다. 맞닿음 위치 (8.2) 와 축 시일 (20) 사이에서, 구동축 (7) 에 직경 오프셋이 형성된다.

하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 및 저널 (21) 과 같은 비회전 부품들뿐만 아니라, 구동축 (7), 기어 (4, 5) 등과 같은 펌프 하우징 (1) 내 회전 부품들 사이에는, 간극이 형성되고, 이들 간극은 공급 채널 시스템 (6) 에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다. 펌프 하우징 (1) 내의 그러한 간극으로 인해, 간극 시일의 설계에 따라, 운송되는 페인트가 약간 누출되어, 기어 (4, 5) 와 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 사이의 간극에 침입할 수 있다. 작동 동안, 누출된 페인트가 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에 형성된 간극에 침입하는 것을 방지하기 위해, 구동축 (7) 의 겉면에 패킹 (14.1, 14.2) 이 제공되며, 이 패킹은 기어 (4) 와 구동축 (7) 사이의 간극을 밀봉한다. 패킹은, 기어 (4) 와 구동축 (7) 사이에 제공된 연결 장치 (9) 가 펌프 하우징 (1) 의 완전히 밀봉된 영역에 위치되도록 설계되어 있다. 이 실시예에서의 패킹은 서로 간격을 갖도록 배치되어 있는 2 개의 밀봉 링 (14.1, 14.2) 에 의해 형성된다. 밀봉 링 (14.1, 14.2) 은 반경방향 겉면에서 기어 (4) 의 구멍 (12) 내로 안내되는 밀봉 그루브 (15.1, 15.2) 내에 각각 유지된다. 그리고, 밀봉 그루브 (15.1, 15.2) 는 기어 (4) 의 대응하는 전방면에 할당되어서, 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에 형성되는 간극이 전체 폭에 걸쳐 본질적으로 밀봉된다. 여기서, 밀봉 링들 (14.1, 14.2) 사이의 거리는 기어 (4) 의 폭보다 더 작게 된다. 그러나, 원리적으로, 밀봉 링 (14.1, 14.2) 이 기어 (4) 의 전방면에 직접 할당되어서, 밀봉 링들 (14.1, 14.2) 사이의 거리가 기어 (4) 의 폭과 본질적으로 동일하게 되는 것도 또한 가능하다.

펌프 하우징 내에서의 작동과 관련된 공급 채널 시스템 (6) 외에, 폐쇄가능한 공급로 (19) 를 통해 외부로부터 공급되는 플러싱제 (flushing agent) 를 흘려보내어 펌프 하우징 (1) 내 회전 및 고정 부품들 사이의 간극을 씻기 위해, 다수의 플러싱 채널을 갖는 부가적인 플러싱 채널 시스템이 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 내에 그리고 구동축 (7) 과 저널 (21) 내에 형성된다. 기어 펌프 내의 그러한 플러싱 채널 시스템은, 예컨대 EP 1 164 293 B1 으로부터 공지되어 있으며, 여기서 그 설명을 참조할 수 있다.

도 2 에 나타낸 실시예에서, 공급로 (19) 는 맞닿음 막힘 구멍 (16) 의 리세스 내로 뚫려 있다. 플러싱제는, 그루브로서 설계된 플러싱 채널 (18.1) 을 통해 맞닿음 막힉 구멍 (16) 으로부터, 구동축 (7) 과 하우징 플레이트 (1.1) 사이에 서 맞닿음 위치 (8.1) 에 형성된 간극으로 직접 안내된다. 플러싱제는 외부로부터 맞닿음 위치 (8.1) 를 가로지른다. 하우징 플레이트 (1.2) 내에 형성되는 제 2 맞닿음 위치 (8.2) 는 플러싱 채널 (18.2, 18.3, 18.4) 을 통해 공급로 (19) 에 연결된다. 축 밀봉 링 (20) 과 맞닿음 위치 (8.2) 사이에 형성되는 환형 공간 내로 플러싱제를 공급하기 위해, 플러싱 채널 (18.2, 18.3) 은 구동축 (7) 내 구멍으로서 설계되어 있다. 플러싱 채널 (18.4) 은 구동축 (7) 의 겉면에 있는 그루브로서 설계되어 있고, 전체 맞닿음 위치 (8.2) 에 걸쳐 연장되어 있으므로, 플러싱제는 외부로부터 맞닿음 위치 (8.2) 를 가로지른다. 구동축의 겉면에 배치된 밀봉 링 (14.1, 14.2) 에 의해, 플러싱제의 간극으로의 추가적인 침입이 방지된다. 플러싱제는 공급 채널 시스템 (6) 에서 기어 (4) 의 전방면과 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 사이에 형성되는 간극을 통해 안내된다. 그러므로, 펌프 입구 (2) 와 펌프 출구 (3) 를 통해 플러싱제의 배출이 이루어질 수 있다.

저널 (21) 과 기어 (5) 사이에 형성되는 이 맞닿음 간극을 씻기 위해, 부가적인 플러싱 채널 (18.5, 18.6, 18.7, 18.8) 이 제공된다. 기어 (5) 와 저널 (21) 사이의 간극을 공급로 (19) 에 연결하기 위해, 플러싱 채널 (18.5, 18.6, 18.7) 이 저널 (21) 과 하우징 플레이트 (1.1) 의 구멍에 의해 형성된다. 플러싱 채널 (18.8) 은 기어 (5) 의 기어 구멍에서 축선방향으로 형성된 그루브로서 설계되어 있으므로, 기어 (5) 의 전체 지지 영역을 씻을 수 있다.

색을 바꾸기 위해 잦은 페인트 교체가 요구되는 페인팅 시스템에서 페인트를 운반하기에, 도 1 및 도 2 에 나타낸 기어 펌프의 실시예가 특히 적합하다. 간 극 및 플러싱 채널의 구성을 통해, 페인트 잔류물을 씻어 내기 위해, 페인트 교체 전에 기어 펌프의 모든 영역에 용이하게 접근할 수 있다.

본 발명에 따른 기어 펌프의 다른 실시예의 단면도를 도 3 에 나타내었다. 또한, 도 3 에 따른 실시예는 다부품 펌프 하우징 (1) 을 갖는데, 이 펌프 하우징은 하우징 플레이트 (1.1, 1.2), 중심 플레이트 (1.3) 뿐만 아니라 밀봉 하우징 (26) 으로 형성된다. 밀봉 하우징 (26) 은 하우징 플레이트 (1.2) 에 압밀 연결된다. 기어 (4, 5) 는 하우징 플레이트들 (1.1, 1.2) 사이에서 중심 플레이트 (1.3) 의 리세스 내에 유지된다. 하우징 플레이트 (1.2) 에 펌프 입구 (2) 가 형성되고, 반대측에서 하우징 플레이트 (1.1) 에 펌프 출구 (3) 가 형성된다. 여기서, 공급 채널 시스템 (6) 을 형성하는 구멍이 하우징 플레이트 (1.2, 1.1) 로 안내된다.

하우징 플레이트들 (1.1, 1.2) 사이에 기어 (4, 5) 가 유지된다. 피동 기어 (4) 는 구동축 (7) 의 맞닿음 단부 (7.1) 에 직접 연결된다. 구동축 (7) 및 기어의 구멍 (12) 은 여러 개의 직경 단차부 (23.1, 23.2) 를 갖는다. 직경 단차부들 (23.1, 23.2) 이 서로 이어지는 영역에는, 구멍 (12) 내에 축선방향으로 연장된 성형 그루브 (25) 가 제공되며, 이 그루브에 구동축 (7) 의 핀 (24) 이 걸린다. 이를 위해, 핀 (24) 은 구동축 (7) 에 단단히 연결되고, 직경 단차부 (23.1) 의 겉면을 넘어서까지 연장된다. 이 경우, 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에 형상일치형 스플라인 연결을 형성하기 위해, 기어 (4) 의 구멍 (12) 에 제공된 성형 그루브 (25) 및 구동축 (7) 의 겉면에 고정된 핀 (24) 이 연결 장치 (9) 를 형성한다.

구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에 형성되는 간극의 밀봉을 위해, 서로 떨어져 있는 2 개의 밀봉 링 (14.1, 14.2) 이 제공된다. 밀봉 링 (14.1) 은 구멍 (12) 의 겉면에서 밀봉 그루브 (15.1) 내의 직경 단차부 (23.1) 내에 유지된다. 한편, 밀봉 링 (14.2) 은 구동축 (7) 의 겉면에서 밀봉 그루브 (15.2) 내의 직경 단차부 (23.2) 내에 유지된다.

구동축 (7) 은 지지 구멍 (17) 에서 하우징 플레이트 (1.2) 를 통과하고, 구동축 (7) 의 맞닿음 위치 (8) 를 형성한다. 그리고 나서, 구동축 (7) 은 밀봉 하우징 (26) 을 통과한다. 밀봉 하우징 (26) 내에서는, 글랜드 패킹 (27) 형태의 축 시일이 지지 구멍 (17) 에 대해 동심으로 구동축 (7) 의 겉면에 배치된다. 글랜드 패킹 (27) 은 축선방향에서 클램핑 장치 (28) 에 의해 일 측으로 편향되고, 하우징 플레이트 (1.2) 에 대항하여 가압된다. 스프링 형태의 클램핑 장치 (28) 는 구동축 (7) 의 겉면에서 클램핑 슬리브 (29) 에 의해 유지되고, 밀봉 하우징 (26) 에 대해 고정된다. 구동축 (7) 의 커플링 단부 (7.2) 는 자유롭게 돌출되도록 이루어져 있다. 클림핑 슬리브 (28) 의 단부에는, 축 밀봉 링 (39) 이 제공된다.

피동 기어 (4) 에 맞물리는 기어 (5) 는 저널 (21) 에서 유지된다. 저널 (21) 은 기어 (5) 에 비해 더 작은 폭을 갖고, 기어 (5) 의 구멍 내로 단단히 압입되므로, 기어 (5) 는 단지 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 및 중심 플레이트 (1.3) 을 통해서만 안내되고, 기어 (4) 에 의해 구동된다.

도 3 에 도시된 기어 펌프에 있어서, 페인트의 공급 동안, 기어 (4) 는 구동축 (7) 에 의해 구동된다. 펌프 입구 (2) 를 통해 공급되는 페인트는 맞물린 기어 (4, 5) 에 의해 압력 하에서 공급 채널 시스템 (6) 내로 그리고 펌프 출구 (3) 까지 운반된다. 기어 (4, 5) 의 전방면과 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 사이의 간극을 통해 공급 채널 (6) 에서 발생하는 누출은 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에 배치된 패킹 (14.1, 14.2) 에 의해 억제되므로, 기어 (4) 와 구동축 (7) 사이의 간극, 특히 연결 장치 (9) 의 영역에서는 누출이 없는 채로 유지된다.

페인트 교체 동안, 펌프 하우징 내 간극에서 페인트 잔류물을 제거하기 위해, 도 3 에 나타낸 기어 펌프가 플러싱 채널 시스템을 갖도록 설계하는 것도 또한 가능하다. 이 경우, 플러싱제가, 구동축 (7) 과 하우징 플레이트 (1.2) 사이에서 맞닿음 위치 (8) 에 형성되는 간극뿐만 아니라, 기어 (4, 5) 의 전방면과 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 사이에 형성되는 간극을 가로지른다. 플러싱 채널 시스템은 개별 공급과 플러싱 채널을 통해 공급 채널 시스템에 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다른 실시예를 도 4 및 도 5 에 나타내었다. 이하의 설명은, 두 도면 중 어느 하나를 명확히 인용하지 않는 한, 두 도면 모두에 적용된다. 기어 펌프의 단면을 도 4 에 개략적으로 나타내었다. 도 5 는 기어와 구동축 사이의 연결부의 단면도의 컷아웃 (cutout) 을 보여준다.

본 실시예는, 기어 쌍 (기어 4 및 5) 과 펌프 하우징 (1) 의 설계에 있어서, 도 1 및 도 2 에 따른 실시예와 본질적으로 동일하므로, 여기서는 전술한 설명을 인용하고 차이점만을 설명한다.

구동축 (7) 은 하우징 플레이트 (1.1) 의 맞닿음 막힌 구멍 (16) 및 하우징 플레이트 (1.2) 의 맞닿음 구멍 (17) 내에서 맞닿음 부싱 (31.1, 31.2) 에 의해 회전하도록 설치된다. 피동 기어 (4) 는 하우징 플레이트들 (1.1, 1.2) 사이에서 연결 장치 (9) 를 통해 구동축 (7) 의 맞닿음 단부 (7.1) 에 연결된다. 하우징 플레이트 (1.1), 중심 플레이트 (1.3) 및 하우징 플레이트 (1.2) 는 서로 압밀 연결되고, 이 경우 펌프 입구 (2) 가 하우징 플레이트 (1.2) 에 형성되고, 펌프 출구 (도시 생략) 가 하우징 플레이트 (1.1) 에 형성되며, 펌프 입구와 펌프 출구는 펌프 하우징 (1) 내에서 공급 채널 시스템 (6) 을 통해 서로 연결된다.

회전하는 기어 (5) 는 맞닿음 부싱 (31.3) 을 통해 저널 (21) 의 겉면에 설치되고, 저널 (21) 은 하우징 플레이트 (1.1) 의 정렬 구멍 (22) 내에 유지된다.

구동축 (7) 과 기어 (4) 사이의 연결 장치 (9) 가 다각형 형상부 (30) 에 의해 형성된다. 이를 위해, 기어 (4) 의 구멍 (12) 및 구동축 (7) 의 겉면은 여러 개의 직경 단차부로 형성된다. 맞닿음 단부 (7.1) 로부터 연장된 제 1 직경 단차부 (23.1) 가 밀봉 표면으로서 형성되고, 주변 밀봉 그루브 (15.1) 가 구동축 (7) 의 겉면에서 기어 (4) 의 구멍 (12) 의 대응 밀봉 표면과 협동작용한다.

중심 직경 단차부 (23.2) 에서, 다각형 형상부 (30) 는 구동축 (7) 의 겉면에서 그리고 구멍 (12) 내에서 형성된다. 다각형 형상부 (30) 를 도 5 에 개략적으로 나타내었다. 여기서, 다각형 형상부 (30) 는 일례로써 6각형으로 형성되어 있다.

도 4 에 나타낸 것처럼, 더 큰 직경을 갖는 직경 단차부 (23.3) 내에는 기어 (4) 와 구동축 (7) 사이에 제 2 밀봉 표면이 형성된다. 이를 위해, 구동축 (7) 의 겉면에 밀봉 그루브 (15.2) 가 형성되고, 이 밀봉 그루브 내에 밀봉 링 (14.2) 이 유지된다. 밀봉 링 (14.2) 은 구멍 (12) 의 대향 밀봉 표면에서 지지된다.

구동축 (7) 의 커플링 단부 (7.2) 는 펌프 하우징 (1) 의 구동 측에서 펌프 하우징 (1) 으로부터 연장된다. 구동축 (7) 의 커플링 단부 (7.2) 는 단부 영역에서 직경 오프셋 (40) 을 갖고, 이 직경 오프셋에 대항하여 지지 링 (34) 이 놓인다. 지지 링 (34) 은 L자 형상으로 설계되고, 지지 하우징 (33) 의 리세스 내에 유지된다.

구동축 (7) 은 지지 하우징 (33) 을 통과하고, 드라이브의 연결을 위해 자유 커플링 단부 (7.2) 로 지지 하우징 (33) 으로부터 연장된다. 지지 하우징 (33) 으로부터 연장된 구동축 (7) 의 커플링 단부 (7.2) 의 밀봉을 위해, 지지 하우징 (33) 내에서 구동축 (7) 의 겉면에 축 밀봉 링 (39) 이 배치된다. 지지 하우징 (33) 은 밀봉 하우징 (26) 을 통해 펌프 하우징 (1) 에 압밀 연결된다. 이를 위해, 제 1 하우징 시일 (32.1) 이 밀봉 하우징 (26) 과 지지 하우징 (34) 사이에 맞닿음 구멍 (10) 에 대해 동심으로 배치되고, 제 2 하우징 시일 (32.2) 이 펌프 하우징 (1) 과 밀봉 하우징 (26) 사이에 배치된다. 밀봉 하우징 (26) 은 구동축 (7) 에 대해 동심으로 이루어진 리세스를 갖고, 이 리세스는 구동축 (7) 의 겉면에 배치된 글랜드 패킹 (27) 을 수용하는 역할을 한다. 글랜드 패킹 (27) 은 펌프 하우징 (1) 을 향하는 밀봉 하우징 (26) 의 단부에서 직접 하우징 플레이트 (1.2) 에 지지된다. 밀봉 하우징 (26) 에서 글랜드 패킹 (27) 의 반대측 단부에는 클램핑 장치 (28) 가 제공된다.

클램핑 장치 (28) 는 스프링에 의해 형성되며, 이 스프링은 밀봉 하우징에서 클램핑 슬리브 (29) 에 의해 유지된다.

글랜드 패킹 (27) 과 축 밀봉 링 (39) 사이에, 환형 공간 (35) 이 형성된다. 환형 공간 (35) 은 2 개의 채널 (36.1, 36.2) 을 통해 밀봉 하우징 (26) 의 입구 (37) 및 출구 (38) 에 연결된다. 입구 (37) 및 출구 (38) 는 폐쇄가능하게 설계되므로, 작동 상태에서, 차단 유체가 밀봉 하우징 (26) 에 안내되고, 이를 통해 환형 공간 (35) 이 채워진다. 간극 누출을 통해 나타날 수 있는 환형 공간 (35) 내의 임의의 페인트 입자를 방출하기 위해, 용매를 포함하는 유체가 차단 유체로서 사용되는 것이 바람직하며, 그 결과 간극에서의 경화가 방지된다. 특히, 스프링 텐션 (tension) 의 재조정을 고려하면, 글랜드 패킹 (27) 의 가동성 (mobility) 이 여전히 보장된다. 그리고, 차단 유체의 보존 및 교체 동안, 채널 (36.1, 36.2) 을 통해 환형 공간 (35) 을 간단히 씻을 수 있다.

도 4 및 도 5 에 나타낸 본 발명에 따른 기어 펌프의 실시예가 높은 작동 압력의 페인트를 계량 (metering) 하기에 특히 적합하다. 특히, 페인팅 로봇에서 그러한 기어 펌프를 사용하는 동안, 색 교체시에, 색 교체를 시작하기 위해 기어 펌프에 의해 역공급 (back-feed) 이 조정된다. 그리고, 외부로부터 구동축 (7) 에 작용하는 힘이 지지 하우징 (33) 에서 지지 링의 지지 베어링에 의해 받게 되므로, 기어는 펌프 하우징 (1) 의 내부에서 축선방향 힘을 받지 않는다. 특히, 피동 기어 (4) 에서의 마모 현상을 줄일 수 있다. 그러므로, 지지 링 (34) 은 통상적인 롤러 베어링으로 대체될 수 있다.

펌프 하우징 내에 형성되는 플러싱 채널 시스템 (18) 은 도 1 및 도 2 에 따른 실시예와 동일하므로, 여기서는 이를 위해 추가 설명을 하지 않는다. 그러므로, 하우징 플레이트 (1.1, 1.2), 구동축 (7) 및 기어 (4, 5) 사이의 밀봉되지 않은 간극을 플러싱제로 씻을 수 있으므로 유리하다.

본 발명에 따른 기어 펌프의 다른 실시예의 단면도를 도 6 에 개략적으로 나타내었다. 본 실시예는 도 3 에 따른 실시예와 본질적으로 동일하므로, 이하에서 차이점만을 설명하며, 그 외에는 전술한 설명을 참조한다.

도 6 에 나타낸 기어 펌프의 구동축 (7) 은 하우징 플레이트들 (1.1, 1.2 및 1.3) 에 의해 형성되는 펌프 하우징 (1) 내에 있는 맞닿음 위치 (8.1, 8.2) 에서 지지된다. 맞닿음 위치 (8.1) 는 하우징 플레이트 (1.1) 내에 형성되며, 이 하우징 플레이트는 이를 위해 맞닿음 막힌 구멍 (16) 을 갖는다. 제 2 맞닿음 위치 (8.2) 는 하우징 플레이트 (1.2) 의 맞닿음 구멍 (17) 에 의해 형성된다.

기어 (4, 5) 는 하우징 플레이트들 (1.1, 1.2) 사이에서 유지된다. 피동 기어 (4) 는 단차형 구멍 (12) 을 통해 구동축 (7) 에 연결된다. 이를 위해, 구동축 (7) 은 2 개의 단차부 (23.1, 23.2) 를 갖는다. 구멍 (12) 내에는 직경 단차부들 (23.1, 23.2) 의 전이 영역에 축선방향으로 연장된 성형 그루브 (25) 가 제공되어 있으며, 이 성형 그루브에 구동축 (7) 의 핀 (24) 이 걸린다. 그러므로, 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에 형상일치형 스플라인 연결이 형성된다.

구동축 (7) 의 직경 단차부 (23.1) 의 직경 구획에, 주변 정렬 랜드 (land) (42) 가 배치된다. 정렬 랜드 (42) 는 기어 (4) 의 중간 영역에 위치되고, 기어 (4) 의 구멍 (12) 에 놀음없이 끼워 맞춰진다. 정렬 랜드 (42) 의 외부 영역에서는, 직경 단차부 (23.1) 의 직경 구획과 기어 (4) 의 구멍 (12) 사이에 작은 간극이 제공된다. 또한, 직경 단차부 (23.2) 의 직경 구획과 기어 (4) 의 구멍 (12) 사이에는, 느슨한 끼워 맞춤이 형성되므로, 기어는 정렬 랜드 (42) 를 중심으로 축선 방향으로 진동 운동을 행할 수 있다. 기어 (4) 의 진동 운동은 정렬 랜드 (42) 의 양측에서 밀봉 링 (14.1, 14.2) 에 의해 받아진다. 이를 위해, 밀봉 링 (14.1, 14.2) 이 직경 단차부 (23.1, 23.2) 의 대응하는 구획에서 구동축의 겉면에 배치된다. 그러므로, 기어 (4) 의 기어 전방면에 대한 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 의 면-평행도 등의 제조 공차가 완전히 보정될 수 있다. 기어 (4) 는 하우징 플레이트들 (1.1, 1.2) 사이에서 특히 적은 마모로 안내될 수 있다.

구동축은 하우징 플레이트 (1.2) 및 그 하우징 플레이트 (1.2) 에 압밀 연결된 밀봉 하우징 (26) 을 통과하므로, 구동축 (7) 의 커플링 단부 (7.2) 가 드라이브의 연결을 위해 자유로이 돌출하여 유지된다. 하우징 플레이트 (1.2) 와 밀봉 하우징 (26) 사이의 전이 영역에는, 시일이 글랜드 패킹 (27) 으로서 제공되고, 이 글랜드 패킹은 구동축 (7) 의 겉면에 배치되고 또 하우징 플레이트 (1.2) 의 만입부 (indentation) 와 밀봉 하우징 (26) 사이에서 죄어진다.

구동축 (7) 의 부가적인 지지 베어링이 밀봉 하우징 (26) 내에 형성된다. 이를 위해, 밀봉 하우징 (26) 과 구동축 (7) 사이에 롤러 베어링 (41) 이 배치된다. 여기서, 롤러 베어링 (41) 은 구동축의 축 오프셋 (40) 에 지지된다. 지지 영역을 밀봉하기 위해, 축 밀봉 링 (39) 이 롤러 베어링 (41) 에 배정되고, 이 롤러 베어링 (41) 은 제 1 밀봉 패킹 (27) 의 구동 측에서 구동축 (7) 의 겉면에 배치된다.

그러므로, 도 6 에 나타낸 실시예는, 펌프 하우징 (1) 의 바로 외부에서 롤러 베어링 (41) 에 의해 구동축 (7) 에 작용하는 힘을 받기에 특히 적합하다. 그러므로, 피동 기어 (4) 는 축선방향 힘없이 펌프 하우징 (1) 내에서 안내될 수 있다. 기어 (4) 의 추가적인 진동 운동성 (oscillating mobility) 을 통해, 기어 (4) 를 마모가 적게 안내할 수 있다. 구동축 (7) 의 겉면에서 기어의 충분한 진동 운동성을 달성하기 위해, 정렬 랜드 (42) 가 기어 (4) 의 중간 영역에 배치되고 또 기어 폭의 4 분의 1 미만의 정렬 길이를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 정렬 랜드 (42) 는, 대안적으로, 기어 (4) 의 구멍 (12) 의 겉면에 형성될 수도 있다. 기어 (4) 의 충분한 운동성을 달성하기 위해, 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이의 다른 영역에 끼워맞춤 공차가 제공된다.

여기서 도 6 에 따른 실시예에 대해 더 묘사하지 않은 모든 부품은 도 3 에 따른 실시예와 본질적으로 동일하다. 반복을 피하기 위해, 이를 위한 추가 설명은 생략한다. 그렇지만, 원리적으로, 기어 (5) 의 저널 (21) 이 대안적으로 하우징 플레이트 (1.1, 1.2) 내에 유지될 수도 있음을 언급한다. 이와 유사하게, 여기서 더 설명하거나 나타내지는 않았지만, 페인트의 공급 동안, 빠르고 믿을 수 있는 색 교체를 행할 수 있도록, 기어 펌프가 플러싱 채널 시스템을 가질 수 있 다.

도 1 내지 도 6 에 나타낸 본 발명에 따른 기어 펌프의 실시예는 개별 부품의 설계 및 구조에 있어 일례이다. 특히, 구동축 (7) 과 기어 (4) 사이에 선택된 연결 장치 (9) 의 예는 다른 설계의 해결책으로 대체될 수 있다. 그렇지만, 본질은, 기어와 구동축 사이에 형성되는 간극(들)이 기어의 전방면에 대해 밀봉되므로, 외부로부터 누출이 구동축과 기어 사이에 도달할 수 없다는 것이다.