편심 스크류 펌프용 핀 조인트{PIN JOINT FOR AN ECCENTRIC SCREW PUMP}
본 발명은 위생 분야에서 편심 스크류 펌프를 위한 개방된 핀 조인트 및 이러한 핀 조인트의 작동 방법에 관한 것이다. 상기 조인트는 내부 조인트 헤드와 외부 조인트 헤드를 구비하고, 이때 각각의 조인트 헤드는 하나 이상의 직경 방향 보어를 구비하며, 상기 직경 방향 보어는 양 단부들에 각각 하나의 캡이 제공된 핀에 의해 관통된다. 구형의 내부 조인트 헤드는 핀의 영역 내에서 볼록한 보어 경로를 갖는다.
독일 문헌 DE 10 2006 058 166 A1호에는 편심 스크류 펌프용 핀 조인트가 기재되어 있다. 상기 핀 조인트는 슬리브에 의해 윤활재를 중심으로 둘러싸여 조인트의 영역 내에서 유지될 수 있다. 윤활재의 교체 시 조인트의 내부 챔버는 윤활재를 제거하기 위해 추가로 조인트마다 각각 하나의 중심 윤활재 채널을 가질 수 있다. 윤활재의 교체 시 조인트를 완전히 세척하는 것이 문제되지 않기 때문에, 이러한 조인트의 구조는 충분할 수 있다. 독일 문헌 DE 101 16 641 A1호에는 구동 샤프트의 부품과 클러치 로드의 부품을 구비한 핀 조인트가 공지되어 있다. 구동 샤프트의 단부 영역에는 동축의 플러그-인 수용부가 제공된다. 이러한 플러그-인 수용부 내로 클러치 로드의 클러치 저널이 돌출한다. 플러그-인 수용부의 내부 챔버를 세척하기 위해 상기 내부 챔버의 벽부는 2개의 직경 방향 세정 보어들을 구비한다.
본 발명의 과제는 위생 분야용으로도 이용될 수 있는 핀 조인트를 설계하는 것이고, 이때 하나의 조인트 핀을 수용하는 내부 조인트 헤드의 보어의 어렵지만 필요한 세척이 달성된다.
상기 과제의 본 발명에 따른 기술적인 해결은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 해결된다. 본 발명의 개선예들이 종속항들에 공지되어 있다. 본 발명에 따른 핀 조인트의 제1 구조에 상응하게 구형 조인트 헤드는 단부측에 2개 이상의 채널들을 가지고, 상기 채널들은 종축에 대해 편심으로 배치되어 있다. 핀 조인트의 바람직한 일 실시예에서, 상기 채널들은 구동 샤프트의 종축으로부터 핀 조인트의 외부면을 향해 10°내지 30°의 각도 만큼 외부로 기울어져 있다. 이로 인해, 세척액은 구동 샤프트의 축 근방 영역 내에서 내부 조인트 헤드 내로 유입되고, 상기 내부 조인트 헤드의 내측에서 반경 방향으로 유입구에 대해 오프셋되어 흐른다. 이에 따라, 상기 조인트 또는 조인트들의 세척은 카르단 샤프트의 종축으로부터 반경 방향으로 내부 조인트 헤드에서 외부 조인트 헤드까지 이루어진다. 세정액이 핀과 내부 조인트 헤드 및 외부 조인트 헤드 사이의 갭의 각각의 영역 내로 도달하기 위해, 핀의 길이는 외부 조인트 헤드들의 외경을 지나 캡 직경의 5% 이상 만큼 연장된다. 이러한 핀의 연장은 조인트 내의 핀이 반경 방향으로 운동할 수 있음으로써 세척액의 순환을 일으키는 상대적인 운동 부분이 조인트 갭들 내에 발생하도록 작용한다. 상기 핀/핀들의 횡단면은 보어들의 횡단면에 비해 작다. 추가로 세척액의 유동을 개선하기 위해 세척액용 채널들은, 이러한 채널들이 내부 조인트 헤드의 경우 각각 핀의 영역으로 합류하도록 배치되고, 상기 영역에서 핀의 보어는 카르단 샤프트 축의 종축으로부터 반경 방향으로 각각의 외부 조인트 헤드를 향해 분기된다. 본 발명에 따른 개방된 핀 조인트의 세척은 조인트 또는 조인트들의 회전 중에 이루어지고, 이때 세정액은 조인트들의 편심 흔들림 운동(wobbling motion)에 의해 반경 방향으로 작용하는 압력을 세정액에 가한다. 상기 흔들림 운동은 내부 조인트 헤드의 핀과 보어 사이에서 원통형 링 공간의 지속적인 축소와 확대를 야기한다. 이로써, 각각의 조인트 헤드 핀 연결부는 세정액을 위한 고유의 펌프가 된다. 상기 세정액은 조인트 헤드와 핀 사이의 갭이 가장 작은 조인트 내로 편심으로 공급되기 때문에, 세정액의 양은 본 발명에 따른 핀 조인트에 상응하게 시간 단위마다 훨씬 더 많다. 상기 세정액은 핀 조인트의 내부 영역으로부터 외부 영역 내로 밀린다. 본 발명은 하기에서 개략적인 도면들을 이용하여 설명된다.
도 1은 2개의 개방형 핀 조인트들을 구비한 편심 스크류 펌프를 도시한 도면이다.
도 2는 평행한 세정액 보어들을 구비한 핀 조인트의 단면도이다.
도 3은 기울어져 배치된 세정액 보어들을 구비한 핀 조인트의 단면도이다.
도 4는 편심 스크류 펌프의 압력 플랜지의 평면도이다.
도 1에는 내부에 회전자(40)가 배치된 고정자(38)를 갖는 편심 스크류 펌프(36)가 도시된다. 회전자(40)는 고정자(38) 내에서 편심으로 이동하고, 이를 위해 카르단 샤프트(42)를 통해 중간 샤프트(44)와 연결되며, 이러한 중간 샤프트는 미도시된 구동부의 구동 샤프트(46)와 연결된다. 고정자의 일측 단부에는 나사(50)를 통해 펌프 하우징(52)과 조여지는 압력 플랜지(48)가 위치한다. 펌프 하우징(52)의 상부에는 이송될 매체를 펌프 하우징(52) 내로 유입시키는 흡입 연결부(54)가 위치한다. 흡입 연결부(54)는 슬립 밀봉링으로써 형성될 수 있는 밀봉부(58)와 밀봉 하우징(56)의 바로 근방에 위치한다. 흡입 연결부(54)는 펌프 하우징에 대해 접선 방향으로 배치되거나 펌프 하우징(52)에 배치되어 있다. 밀봉부(58)는 구동 샤프트(46)와 고정 연결되는 중간 샤프트(44) 상에 위치한다. 카르단 샤프트(42)는 조인트들, 여기서는 핀 조인트들(34)을 통해 중간 샤프트(44)뿐만 아니라 회전자(40)와도 고정 연결되어 함께 회전한다. 도 2에는 핀 조인트(34)의 일 대안예가 도시된다. 상기 실시예에는 내부 조인트 헤드(10)와 외부 조인트 헤드(12)가 도시된다. 양 조인트 헤드들(10, 12)에는 보어들(14, 15, 16)이 제공되고, 상기 보어들을 통해 핀(18)이 연장된다. 상기 핀은 핀의 캡들(20, 22) 사이에서 원통형으로 형성된다. 이와 반대로, 보어(15)는 핀의 영역 내에서 내부로 볼록하게 라운딩되어, 보어 경로는 내부에서 외부로 분기되는데, 다시 말해 확장된다. 이러한 보어(15)의 확장으로 인해 핀(18)에게는 내부 조인트 헤드(10)에 대해 필요한 운동 자유도가 부여된다. 핀 조인트(34)가 회전하면, 내부 조인트 헤드(10)는 편심으로 회전하는 회전자(40)에 의해 발생하는 흔들림 운동을 일으키고, 상기 회전자는 카르단 샤프트를 통해 양 핀 조인트들(34)에 이러한 운동을 전달한다. 내부 조인트 헤드(10)의 단부(24)에서 직경 방향 보어(15) 내부까지 연장되는 2개의 채널들(26, 28)이 시작된다. 이러한 채널들에 의해 세정액이 펌프 하우징으로부터 의도한 대로 보어(15) 내에 도달되고, 여기에서 이송된 매체의 잔여물이 제거된다. 상기 채널들은 중간 샤프트(44)의 종축(30)을 따라 중심으로 진행되는 것이 아니라, 10°내지 30°의 각도(A) 하에 진행되기 때문에, 반경 방향으로 배향된 이러한 유동은 보어(15)의 세정 또는 배출을 지원한다. 조인트 헤드(10)의 흔들림 운동에 의해 반경 방향으로 확장되는 보어(15)의 내부면들은 조인트 헤드(10)의 내부 영역으로부터 세정액을 가압한다. 조인트 헤드의 헤드 단부(60) 내의 채널들은 보어(15)의 영역 내의 종축(30)에 대해 거리를 두고서 이미 분기되는 면 영역으로 합류한다. 도 3에는 세정액에 의해 핀 조인트를 세정하기 위한 추가의 일 가능성이 도시된다. 여기에서도 조인트 헤드(10)는 직경 방향으로 진행하는 보어(15)를 구비하고, 이러한 실시예에서도 보어(15)는 종축(30)으로부터 반경 방향으로 외부 조인트 헤드(12)를 향해 확장된다. 채널들(26, 28)은 중간 샤프트(44)와 조인트 헤드(10)의 종축(30)에 평행하게 진행된다. 조인트 헤드(10) 내의 보어(15)의 내부에는 채널들(26, 28)이 외부 조인트 헤드(12)를 향한 방향으로 반경 방향으로 확장되는 보어(15)의 영역으로 합류한다. 직경 방향 보어(15)의 영역 내의 세정액의 순환은 핀(18)의 운동에 의해 달성된다. 핀(18)은 핀 조인트(34)의 위치에 따라 핀 조인트(34)의 각각의 상부면에 접하는 2개의 캡들(20, 22)을 갖는다. 핀(18)의 종축에 따른 핀의 상대 운동에 의해 보어들(14, 16) 내의 갭들도 세정된다. 캡(20)은 핀(18)의 부분인 나사의 부분이다. 도 4에는 편심 스크류 펌프(36)의 압력 플랜지(48)의 평면도가 도시된다. 이러한 평면도에서는 흡입 연결부(54)가 펌프 하우징 내에서 접선 방향으로 배치된 것도 알 수 있다. 이러한 흡입 연결부의 접선 방향의 배치에 의해 세정액은 펌프 유입 하우징으로도 불리우는 펌프 하우징 내로 유입 시에 소용돌이 형태의 유동 부분이 제공되고, 이로써 이미 유입 영역 내에서 펌프 하우징의 내측을 세정하고 자체적으로 설정되는 나선형 유동을 따라 배출구(62)까지 세정한다.
10 조인트 헤드
12 조인트 헤드
14 보어
15 보어
16 보어
18 핀
20 캡
22 캡
24 단부
26 채널
28 채널
30 종축
34 핀 조인트
36 편심 스크류 펌프
38 고정자
40 회전자
42 카르단 샤프트
44 중간 샤프트
46 구동 샤프트
48 압력 플랜지
50 나사
52 펌프 하우징
54 흡입 연결부
56 밀봉 하우징
58 밀봉부
62 배출부
64 축 |
