넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프

넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프{NON-SEAL MAGNETIC DRIVE GEAR PUMP}

본 발명은 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제 1 하우징의 토출구 측면에 바이패스 구멍이 천공되어, 토출구를 통해 토출되는 유체 중 일부가 바이패스 구멍을 통해 캐니스터의 내부로 공급됨으로써, 공급된 유체에 의해 종동 마그네틱 로터가 냉각되고, 제 1 샤프트에 중공부가 형성되어, 종동 마그네틱 로터의 내부에 채워진 유체가 중공부를 통해 제 1 하우징의 내부로 배출됨으로써, 유체가 계속해서 순환되면서 종동 마그네틱 로터와 제 1 샤프트를 냉각할 수 있는 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프에 관한 것이다.

대한민국 특허 제10-0836698호(2008년 6월 3일, 등록)에 "자기식 구동 기어펌프"가 소개되어 있다.

상기 자기식 구동 기어펌프는 하나 이상의 입구 및 하나 이상의 출구를 가지는 펌프 하우징, 상기 펌프 하우징 내에 배치되고, 일 단부에 리세스(recess)를 가지고 있는 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리(annular magnetic drive assembly), 일 단부에 리세스를 가지고 있는 환형 캐니스터(canister), 상기 환형 캐니스터의 리세스 내에 배치되는 자석부(magnetic portion)를 가지고 있는 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리, 및 제1 및 제2 샤프트부(shaft portion)를 가지고 있는 오프셋 고정 샤프트(offset stationary shaft)를 포함하고,

상기 캐니스터의 적어도 일부는 상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리의 리세스 내에 배치되고, 상기 펌프 하우징과 밀봉 결합되며, 상기 자석부는 상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리와 자기적으로 정렬되고, 상기 제1 샤프트부의 종축은 상기 제2 샤프트부의 종축에 평행하게 이격되어 있고, 상기 회전가능한 환형 자기 구동 어셈블리가 회전되면, 상기 환형 구동 자석 및 로터 기어 어셈블리는 상기 오프셋 고정 샤프트의 상기 제1 샤프트부를 중심으로 회전되고, 로터 기어는 상기 오프셋 고정 샤프트의 상기 제2 샤프트부를 중심으로 회전되는 아이들러 기어(idler gear)를 구동시킨다.

그러나, 상기 자기식 구동 기어 펌프는 자석에서 발생하는 열을 냉각하는 것에 대한 자세한 기술이 설명되어 있으며, 엔드 클리어런스에 대한 것과 로터 기어가 마찰에 의해 마모되는 문제를 해결하지 못했다.

따라서, 본 발명의 목적은 제 1 하우징의 토출구 측면에 바이패스 구멍이 천공되어, 토출구를 통해 토출되는 유체 중 일부가 바이패스 구멍을 통해 캐니스터의 내부로 공급됨으로써, 공급된 유체에 의해 종동 마그네틱 로터가 냉각되고, 제 1 샤프트에 중공부가 형성되어, 종동 마그네틱 로터의 내부에 채워진 유체가 중공부를 통해 제 1 하우징의 내부로 배출됨으로써, 유체가 계속해서 순환되면서 종동 마그네틱 로터와 제 1 샤프트를 냉각할 수 있는 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적 구동기어 로터의 배면에 고내열 소재의 마찰 플레이트가 부착되고, 구동기어 로터용 샤프트가 끼워지는 하우징의 축구멍에 카본 슬리브 베어링이 장착되어, 마찰 플레이트가 카본 슬리브 베어링의 단부에 밀착됨으로써, 마찰에 의해 구동기어 로터와 하우징의 내측면이 변형되거나 마모되는 것을 방지할 수 있는 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 제 1 하우징과 하우징 커버의 결합면 사이에 가스켓이 배치됨으로써, 가스켓에 의해 구동기어 로터와 하우징 커버 사이의 엔드 클리어런스가 결정되는 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프는 제 1 하우징과 제 2 하우징이 연결 케이싱에 의해 연결되고, 제 1 하우징의 내부에 구동기어 로터가 배치되고, 구동기어 로터의 내부에 아이들 기어가 배치되어, 아이들 기어의 회전 중심이 구동기어 로터의 회전 중심에서 편심되게 배치되고, 구동기어 로터의 중심에 제 1 샤프트의 일단이 연결되고, 제 1 샤프트에 종동 마그네틱 로터가 장착되고, 제 2 하우징의 내부에 구동 마그네틱 로터가 배치되어, 종동 마그네틱 로터가 구동 마그네틱 로터의 내부에 배치되고, 종동 마그네틱 로터와 구동 마그네틱 로터 사이에 컵 형상의 캐니스터가 배치되고, 캐니스터의 원주림이 제 1 하우징과 연결 케이싱의 연결부에 장착되어, 종동 마그네틱 로터를 커버하는 캐니스터의 내부� � 밀폐되고, 구동 마그네틱 로터에 제 2 샤프트의 일단이 연결되는 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프에 있어서,

제 1 하우징의 토출구 측면에 바이패스 구멍이 천공되어, 토출구를 통해 토출되는 유체 중 일부가 바이패스 구멍을 통해 종동 마그네틱 로터와 캐니스터 사이로 공급되어, 캐니스터의 내부로 공급됨으로써, 유체에 의해 종동 마그네틱 로터가 냉각되고, 제 1 샤프트에 중공부가 형성되어, 종동 마그네틱 로터의 내부에 채워진 유체가 중공부를 통해 제 1 하우징의 내부로 배출되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동기어 로터의 배면에 고내열 소재의 마찰 플레이트가 볼트에 의해 고정되고, 제 1 샤프트가 끼워지는 제 1 하우징의 축구멍에 카본 슬리브 베어링이 장착되어, 마찰 플레이트가 카본 슬리브 베어링의 단부에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

다른 대안으로, 상기 구동기어 로터의 로터 본체가 축구멍이 형성된 제 1 하우징의 내측면에 밀착될 수 있을 정도의 두께를 갖고, 구동기어 로터의 배면이 크롬 코팅되고, 제 1 샤프트가 끼워지는 제 1 하우징의 축구멍에 카본 슬리브 베어링이 장착되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 대안으로, 상기 구동기어 로터의 로터 본체가 축구멍이 형성된 제 1 하우징의 내측면에 밀착될 수 있을 정도의 두께를 갖고, 제 1 샤프트의 선단이 끼워지는 구동기어 로터의 축구멍에 섭동링이 인서트되며, 제 1 샤프트가 끼워지는 제 1 하우징의 축구멍에 카본 슬리브 베어링이 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 마찰 플레이트는 텅스텐 또는 세라믹 소재 중 어느 한 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 마찰 플레이트는 내주면에 섭동링이 인서트되는 것을 특징으로 한다.

상기 섭동링은 텅스텐 또는 세라믹 소재 중 어느 한 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프는 상기 아이들 기어가 구동기어 로터의 내부에 배치되도록, 상기 제 1 하우징에 하우징 커버가 볼트에 의해 장착되고, 하우징 커버에 설치된 고정축에 아이들 기어가 장착되고, 고정축과 아이들 기어 사이에 부싱이 배치되어, 아이들 기어가 구동기어 로터에 의해 회전할 수 있게 되며, 제 1 하우징과 하우징 커버의 결합면 사이에 가스켓이 배치됨으로써, 가스켓에 의해 구동기어 로터와 하우징 커버 사이의 엔드 클리어런스가 결정되는 것을 특징으로 한다.

상기 가스켓은 테프론 소재로 이루어지며, 원판에 중공부가 형성된 것으로서, 내주면과 외주면 사이에 복수개의 볼트 구멍이 형성되고, 두께가 0.1mm인 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프는 유체가 계속해서 순환되면서 종동 마그네틱 로터와 제 1 샤프트를 냉각할 수 있고, 마찰에 의해 구동기어 로터와 하우징의 내측면이 변형되거나 마모되는 것을 방지할 수 있으며, 제 1 하우징과 하우징 커버의 결합면 사이에 가스켓이 배치됨으로써, 가스켓에 의해 구동기어 로터가 간섭없이 매끄럽게 회전될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프를 도시한 단면도
도 2는 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프를 도시한 도 1의 AA선에 따른 단면도
도 3은 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프를 도시한 도 1의 BB선에 따른 단면도
도 4는 구동기어 로터와 제 1 하우징의 내측면의 마찰관계를 설명하기 위해, 제 1 샤프트에 장착된 구동기어 로터와 제 1 하우징을 도시한 분해 사시도
도 5는 구동기어 로터와 제 1 하우징의 내측면의 다른 마찰관계를 설명하기 위해, 제 1 샤프트에 장착된 구동기어 로터와 제 1 하우징을 도시한 분해 사시도
도 6은 구동기어 로터와 제 1 하우징의 내측면의 또 다른 마찰관계를 설명하기 위해, 제 1 샤프트에 장착된 구동기어 로터와 제 1 하우징을 도시한 분해 사시도
도 7는 도 1의 (가) 부분을 확대 도시한 상세도
도 8은 가스켓을 도시한 사시도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프는 제 1 하우징(10)과 제 2 하우징(20)이 연결 케이싱(30)에 의해 연결되고, 제 1 하우징(10)의 내부에 구동기어 로터(40)가 배치되고, 구동기어 로터(40)의 내부에 아이들 기어(50)가 배치되어, 아이들 기어(50)의 회전 중심(O2)이 구동기어 로터(40)의 회전 중심(O1)에서 편심되게 배치되고, 구동기어 로터(40)의 중심에 제 1 샤프트(60)의 일단이 연결되고, 제 1 샤프트(60)에 종동 마그네틱 로터(70)가 장착되고, 제 2 하우징(20)의 내부에 구동 마그네틱 로터(80)가 배치되어, 종동 마그네틱 로터(70)가 구동 마그네틱 로터(80)의 내부에 배치되고, 종동 마그네틱 로터(70)와 구동 마그네틱 로터(80) 사이에 컵 형상의 캐니스터(90)가 배치되고, 캐니스터(90)의 원주림(92)이 제 1 하우징(10)과 연결 케이싱(30)의 연� ��부에 장착되어, 종동 마그네틱 로터(70)를 커버하는 캐니스터(90)의 내부가 밀폐되고, 구동 마그네틱 로터(80)에 제 2 샤프트(100)의 일단이 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프는 외부 동력에 의해 제 2 샤프트(100)가 회전하게 되면, 제 2 샤프트(100)의 일단에 장착된 외부 마그네틱 로터(80)가 회전하게 되고, 외부 마그네틱 로터(80)의 자력에 의해 캐니스터(90)의 내부에 배치된 종동 마그네틱 로터(70)가 회전하게 되며, 종동 마그네틱 로터(70)에 의해 제 1 샤프트(60)가 회전하게 되고, 제 1 샤프트(60)에 의해 제 1 하우징(10)의 내부에 배치된 구동기어 로터(40)가 회전하고, 구동기어 로터(40)의 구동기어에 내접하게 설치된 아이들 기어(50)가 구동기어 로터(40)를 따라 회전하게 됨으로써, 도 2에 도시된 것처럼, 제 1 하우징(10)의 흡입구(12)로 유체가 흡입되고, 흡입된 유체가 토출구(14)로 토출된다.

도 3을 참조하면, 상기와 같은 본 발명에 따른 넌-씰 마그네틱 구동 기어펌프에 있어서, 제 1 하우징(10)의 토출구(14) 측면에 바이패스 구멍(16)이 천공되어, 토출구(14)를 통해 토출되는 유체 중 일부가 바이패스 구멍(16)을 통해 종동 마그네틱 로터(70)와 캐니스터(90) 사이로 공급되어, 캐니스터(90)의 내부에 공급됨으로써, 유체에 의해 종동 마그네틱 로터(70)가 냉각되고, 제 1 샤프트(60)에 중공부(62)가 형성되어, 종동 마그네틱 로터(70)의 내부에 채워진 유체가 중공부(62)를 통해 제 1 하우징(10)의 내부로 배출된다.

이와 같이, 본 발명은 펌핑 과정에서 토출구(14)에 발생하는 펌핑압력에 의해 토출되는 유체의 일부가 바이패스 구멍(16)을 통해 캐니스터(90)의 내부로 유체가 공급되어, 종동 마그네틱 로터(70)를 냉각하게 됨으로써, 종동 마그네틱 로터(70)과 구동 마그네틱 로터(80)가 과열되는 것을 방지할 수 있고, 종동 마그네틱 로터(70)를 냉각한 유체가 제 1 샤프트(60)의 중공부(62)를 통해 제 1 하우징(10)의 내부로 다시 배출됨으로써, 캐니스터(90) 내부의 유체가 계속해서 순환하게 된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 또한, 상기 구동기어 로터(40)의 배면에 고내열 소재의 마찰 플레이트(110)가 볼트(116)에 의해 고정되고, 제 1 샤프트(60)가 끼워지는 제 1 하우징(10)의 축구멍(18)에 카본 슬리브 베어링(120)이 장착되어, 마찰 플레이트(110)가 카본 슬리브 베어링(120)의 단부에 밀착된다.

상기 마찰 플레이트(110)는 텅스텐 또는 세라믹 소재 중 어느 한 소재를 성형한 것이다.

다른 대안으로, 상기 마찰 플레이트(110)는 텅스텐 또는 세라믹 소재 중 어느 한 소재로 이루어진 섭동링(114)이 본체(112)의 내주면에 접합된 것이다.

일반적으로, 자흡을 위해, 구동기어 로터(40)의 배면이 축구멍(18)이 형성된 제 1 하우징(10)의 내측면(19)에 밀착된다. 이와 같은 상태에서 구동기어 로터(40)가 제 1 샤프트(60)에 의해 회전하게 되면, 마찰에 의해 구동기어 로터(40)와 제 1 하우징(10)의 내측면(19)에 열이 발생하게 됨으로써, 구동기어 로터(40)와 제 1 하우징(10)의 내측면(19)이 심하게 마모될 뿐만 아니라 변형될 수 있다. 특히, 제 1 샤프트(40)에 근접한 코너 부근에서 열이 심하게 발생하기 때문에, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 고내열 소재의 마찰 플레이트(110)가 구동기어 로터(40)의 배면에 부착되고, 카본 슬리브 베어링(120)이 축구멍(18)에 끼워져, 마찰 플레이트(110)와 카본 슬리브 베어링(120)이 마찰을 견딤으로써, 마찰열에 의해 구동기어 로터(40)가 변형되거나 구동기어 로터(40)와 제 1 하우징(10)의 내측면(19)이 심하게 마모되는 것을 방지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 다른 대안으로, 상기 구동기어 로터(40)의 로터 본체(41)가 축구멍(18)이 형성된 제 1 하우징(10)의 내측면(19)에 밀착될 수 있을 정도의 두께(t2)를 갖고, 구동기어 로터(40)의 배면(42)이 크롬 코팅되고, 제 1 샤프트(60)가 끼워지는 제 1 하우징(10)의 축구멍(18)에 카본 슬리브 베어링(120)이 장착된다.

이것에 의해, 자흡을 위해, 구동기어 로터(40)의 배면(42)이 카본 슬리브 베어링(120)에 밀착되어 회전하여도, 크롬 코팅에 의해 마찰열에 견딜 수 있게 된다.

도 6을 참조하면, 또 다른 대안으로, 상기 구동기어 로터(40)의 로터 본체(41)가 축구멍(18)이 형성된 제 1 하우징(10)의 내측면(19)에 밀착될 수 있을 정도의 두께(t2)를 갖고, 제 1 샤프트(60)의 선단이 끼워지는 구동기어 로터(40)의 축구멍(43)에 섭동링(114)이 인서트되며, 제 1 샤프트(60)가 끼워지는 제 1 하우징(10)의 축구멍(18)에 카본 슬리브 베어링(120)이 장착된다.

상기 섭동링(114)은 텅스텐 또는 세라믹 소재 중 어느 한 소재로 이루어진다.

도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 아이들 기어(50)가 구동기어 로터(40)의 내부에 배치되도록, 상기 제 1 하우징(10)에 하우징 커버(130)가 볼트(135)에 의해 장착되고, 하우징 커버(130)에 설치된 고정축(140)에 아이들 기어(50)가 장착되고, 고정축(140)과 아이들 기어(50) 사이에 부싱(145)이 배치되어, 아이들 기어(50)가 구동기어 로터(40)에 의해 회전할 수 있게 되며, 제 1 하우징(10)과 하우징 커버(130)의 결합면 사이에 가스켓(150)이 배치됨으로써, 가스켓(150)에 의해 구동기어 로터(40)와 하우징 커버(130) 사이의 엔드 클리어런스(C1)가 결정된다.

상기 가스켓(150)은 테프론 소재로 이루어지며, 원판에 중공부(151)가 형성된 것으로서, 내주면과 외주면 사이에 복수개의 볼트 구멍(152)이 형성되고, 두께(t1)가 0.1mm이다.

상기 엔드 클리어런스(C1 ; end clearance)는 구동기어 로터(40)와 하우징 커버 (130)사이의 간극을 의미하며, 가스켓(150)이 겹쳐지는 갯수에 의해 엔드 클리어런스가 결정된다. 이와 같은 엔드 클리어런스(C1)에 의해 구동기어 로터(40)가 마찰없이 매끄럽게 회전된다.

10 : 제 1 하우징 20 : 제 2 하우징
30 : 연결 케이싱 40 : 구동기어 로터
50 : 아이들 기어 60 : 제 1 샤프트
70 : 종동 마그네틱 로터 80 : 구동 마그네틱 로터
90 : 제 2 샤프트