자이로 펌프

자이로 펌프{Gyro-pump}

본 발명은 구동축의 편심회전운동에 의해 사판이 요동운동으로 전환되어 기체 또는 액체를 압축하는 자이로 펌프(Gyro-pump)에 관한 것으로, 특히 요동운동하는 사판과 접촉되어 마찰이 심하게 발생되는 부분을 마모에 강한 특수강 재질로 별도 형성하여 마모 발생을 억제하고 마모가 발생될 때마다 이들을 수시로 교체하여 자이로 펌프의 수명을 연장시키며, 구동축의 편심부재를 베어링으로 지지되게 조립하여 제작을 간편하게 하고 상기 베어링을 탄성력으로 밀착고정시킴으로써 편심부재가 사판의 요동조건에 따라 변위되어 구동축의 회전을 원활하게 하므로써 사판과 구동축의 수명을 연장시킬 수 있도한 것이다.

회전운동체에 다수 개의 날개가 끼워지는 진공 펌프는 1-3㎏/㎠ 정도에 사용토록 되어 있으며, 1회전 당 각 날개의 마찰거리가 커서 마찰열과 마모현상 및 접점의 파손으로 고속 운전이 불가능하고 이로 인하여 기계의 수명이 짧은 단점이 있었다.

또한, 크랭크와 피스톤 조합으로 구성된 피스톤식 펌프의 경우는 3㎏/㎠ 이상의 압력에 필요한 곳에 사용되는 데, 피스톤이 상사점과 하사점을 왕복운동하면서 실린더 내부로 공급되는 유체를 배출하게 되므로 피스톤이 유체를 배출시킨 다음 원위치로 복귀될 때는 유체를 공급하지 못하게 되므로 유체공급 효율이 저하될 뿐만 아니라 안정된 유체를 계속해서 공급하기 위해서는 유체저장 탱크가 별도로 필요하게 되었다.

이와 더불어, 상기 피스톤식 펌프는 피스톤이 상사점과 하사점을 왕복운동하게 됨에 따라 유체의 맥동현상이 발생될 뿐만 아니라 소음이 심하게 발생되었으며, 이러한 맥동현상을 감소시키기 위해서는 상기 피스톤을 다수 개 설치한 형태, 즉 다수의 기통수를 필요로 하게 되므로, 펌프의 구조가 복잡하고 부피가 커지는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 사판이 요동운동하여 유체를 연속적으로 흡입 및 토출시키는 회전파형 운동식 펌프가 대한민국 공고번호 제90-8015호(공고일자: 1990년 10월 29일)에 게재되었다.

상기 종래의 회전파형 운동식 펌프는 도 1 내지 도 4 에서와 같이 실린더 형상의 중앙본체(1) 양측에 제 1,2 플레이트(2)(3)가 조립되고, 상기 중앙본체(1) 내경에는 라이너(4)가 장착되며, 양측에 반구형상의 슈(shoe.5)가 돌출된 사판(swash plate.6)이 상기 라이너(4) 내부에 요동가능하게 수용되고, 상기 사판(6)의 슈(5) 중앙에 형성된 수용공(7)에 구동축(8)의 편심부재(9)가 삽입되며, 슬롯(11)에 격판(12)이 삽입된 수용핀(10)이 상기 사판(6)의 외주면에 형성된 홈(13)에 삽입되어 상기 격판(12)을 고정시켰다.

따라서 상기 격판(12)은 양측에 각각 통공된 흡입공(14)과 토출공(15)이 그와 대응되는 상기 제 1,2 플레이트(2)(3)의 흡입통로(16)(16a)와 토출통로(17)(17a)에 착되게 조립되어 상기 흡입통로(16)(16a)와 토출통로(17)(17a)를 차단한 상태로 조립되었다.

이와 같이 구성된 종래 회전파형 운동식 펌프는 상기 구동축(8)이 회전하게 되면, 상기 사판(6)은 양측 슈(5)들이 상기 제 1,2 플레이트(2)(3)의 내측에 요입된 각 곡면(18)(18a)에 미끄럼접촉되면서 요동운동(nutation movement)하게 되고 이와 같이 사판(6)이 요동운동할 때 사판(6)의 양측면이 상기 제 1,2 플레이트(2)(3)의 내측면에 원뿔형상으로 돌출된 경사면(19)(19a)에 순차적으로 선접촉되는 방식으로 상기 중앙본체(1)의 흡입통로(20)와 제 1,2 플레이트(2)(3)의 흡입통로(16)(16a) 그리고 상기 격판(12)의 흡입구(14)를 통해 라이너(4) 내부로 공급되는 유체를 압축하여 상기 격판(12)의 토출구(15), 제 1 플레이트(2)(3)의 토출통로(17)(17a) 그리고 중앙본체(1)의 토출통로(21)를 통해 외부로 배출시키게 된다.

상기 사판(6)의 요동운동을 도 4a,4b,4c 에서 구체적으로 나타내고 있다. 상기 구동축(8)의 편심부재(9)가 회전하여 사판(6)이 연속적으로 요동운동하는 과정에서 도 4a 는 사판(6) 상부가 제 2 플레이트 경사면(19a) 상부에 밀착되어 그 부분에 선접촉면이 형성되고, 또한 상기 사판(6)의 후방 좌측부가 제 1 플레이트(2)의 후방 경사면(19) 대략 중앙부에 밀착되어 그 부분에 선접촉면이 형성된다.

이러한 상태에서 상기 구동축(8)에 의해 상기 사판(6)이 연속적인 요동운동함에 따라 2곳의 선접촉면도 그 위치가 연속적으로 변하게 된다. 도 4b 상태는 상기 사판(6)의 요동운동으로 상기 사판(6)의 상부가 상기 제 2 플레이트 경사면(19a) 상부에 밀착되이 이 부분에서 선접촉면이 형성되고, 또한 상기 사판(6)의 하부가 상기 제 1 플레이트 경사면(19) 하부에 밀착되어 선첩촉면을 형성하게 된다. 이 때 상기 각 선접촉면과 대향되는 공간(22)에는 상기 격판(12)의 양측 흡입구(14)를 통해 유체가 공급되고, 상기 각 선접촉면이 상기 격판(12)의 각 토출구(15)에 위치할 때 유체는 외부로 배출된 상태가 된다.

계속된 사판(6)의 요동운동에 따라 도 4c 에서와 같이 상기 사판(6)의 후방 우측이 상기 제 2 플레이트 경사면(19a) 후방 상부에 밀착되고, 또한 상기 사판(6)의 좌측 하부가 상기 제 1 플레이트 경사면(19) 하부에 밀착된다.

이상과 같이 구동되는 상기 펌프는 상기 사판(6) 양측에 형성된 2곳의 선접촉면을 기준으로 요동운동 방향의 전방의 공간에 수용된 유체는 압축되어 토출이 진행된 상태가 되고, 상기 사판(6)의 계속된 요동운동으로 상기 압축된 유체가 외부로 토출된 후 상기 사판(6)이 요동운동하여 선접촉면이 상기 격판(12)의 흡입구(14)를 지나는 순간 형성되는 공간(22)은 진공이 되므로 외부의 유체가 상기 흡입구(14)를 통해 내부로 빨려들어와 사판(6)의 요동운동으로 상기 격판(12)의 토출구(15)로 배출됨을 반복하여 유체를 연속적으로 공급하게 된다.

그러나 이러한 종래 펌프는 상기 사판(6)이 요동운동할 때 상기 사판(6)의 양측 슈(5)가 상기 제 1,2 플레이트(2)(3)의 내부에 요입된 곡면에 미끄럼접촉되므로 상기 슈(5) 및 상기 제 1,2 플레이트(2)(3) 내부 곡면(18)(18a)부분에서 심한 마모현상이 발생되고, 상기 사판(6)의 몸체가 접촉되는 상기 제 1,2 플레이트(2)(3)의 각 경사면(19)(19a)도 마모가 발생되므로, 장시간 펌프를 사용하게 되면 유체의 압축성능이 저하되어 유체를 원할하게 공급하지 못하게 되어 결국 펌프의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라 마모된 부품이 사판(6)과 제 1,2 플레이트(2)(3)가 되므로 이들을 전체 교체해야 하므로 교체비용이 과도하게 소요되고, 상기 교체해야 할 부품들이 대형이기 때문에 교체공수가 곤란한 단점이 있었다.

또한, 상기 구동축(8)의 편심부재(9)가 구동축(8)과 일체로 형성되어 제작이 난이하고, 사판(6)의 요동운동의 조건에 상관없이 상기 편심부재(9)는 일정한 궤적을 그리면서 편심회전하게 되므로 사판(6)과 상기 사판(6)이 밀착되는 각각의 경사면(19)(19a)과의 사이에 오차가 발생될 때 그 오차를 해결하지 못하게 되므로 사판(6)이 경사면(19)(19a)에 긴밀히 밀접하지 못하여 유체 토출을 원활하게 수행하지 못하는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 요동운동하는 사판과 접촉되어 마찰이 심하게 발생되는 부분을 마모에 강한 특수강 재질로 별도 형성하여 마모를 억제시키고 마모가 발생될 때마다 이들을 수시로 교체하여 자이로 펌프의 수명을 연장시키는 자이로 펌프를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 구동축의 편심부재를 구동축과 별도 구성하여 상기 편심부재를 베어링으로 지지되게 조립하여 제작을 간편하게 하고 상기 베어링을 탄성력으로 밀착고정시킴으로써 편심부재가 사판의 요동조건에 따라 변위되어 구동축의 회전을 원활하게 하므로써 사판과 구동축의 수명을 연장시킬 수 있도하는 자이로 펌프를 제공함에 있다.

이러한 자이로 펌프의 제 1 실시예는 외부장치로부터 회전동력을 전달받아 편심회전을 일으키는 구동축과; 실린더 형상을 갖으며 유체가 내부공간에 출입할 수 있도록 흡입부와 토출부가 형성되고, 요동운동하는 사판의 외주면과 슬라이드 접촉될 수 있도록 내경면 둘레에 곡면이 형성되는 중앙본체와; 원판형상의 몸체 양측에 반구형상의 한 쌍의 슈를 가지며, 상기 중앙본체 내경에 수용되어 몸체 외주면이 상기 중앙본체의 곡면과 긴밀히 접촉한 상태에서 상기 구동축의 회전에 따라 상기 구동축의 편심회전을 요동운동으로 전환시키는 사판과; 상기 구동축이 관통하여 회전할 수 있도록 몸체 중앙에 수용공이 관통되고, 상기 중앙본체 일측면에 착탈가능하게 결합되어 상기 중앙본체의 일측면을 폐쇄하는 제 1 엔드플레이트와; 상기 중앙본체 타측면에 착탈가능하게 결합되어 상기 중앙본체의 타측면을 폐쇄하는 제 2 엔드플레이트와; 몸체 중앙에 조립공이 관통되고 일측면에 상기 요동운동하는 사판의 일측면이 밀착될 수 있도록 경사면이 형성되어, 상기 제 1,2 엔드플레이트 내측면에 착탈가능하게 고정되는 제 1,2 베이스와; 상기 구동축이 관통하여 회전할 수 있도록 몸체 중앙이 관통되고 그 관통된 내측면 둘레에 상기 요동운동 하는 사판의 슈들 중 하나를 수용하여 이 슈의 외면과 미끄럼접촉할 수 있도록 상기 슈가 그리는 궤적과 같은 구면(球面)이 형성되는 수용공을 가지며, 상기 제 1,2 베이스의 조립공에 착탈가능하게 고정되는 제 1,2 수용부재와; 상기 사판이 요동운동할 때 상기 중앙본체의 흡입부로 공급되는 공기가 압축되어 토출부로 토출될 수 있도록 상기 사판의 외주면에 조립수단으로 고정되고 상기 사판의 슈들과 상기 중앙본체 흡입부와 토출부 사이를 밀폐되게 차단하는 격판을 포함하는 것이 특징이다.

상기 조립수단은 원기둥 형상의 몸체 일단부에 상기 격판을 끼움수용할 수 있도록 길이방향으로 슬롯이 형성되는 고정핀과; 내부에 상기 고정핀을 수용할 수 있도록 일단부가 소정깊이 요입되고, 그 요입된 중앙이 상기 격판이 삽입될 수 있도록 길이방향으로 수용홈이 절개되는 수용부를 갖으며, 상기 사판의 보스에 고정되는 캡을 포함한다.

상기 사판은 양측면에 형성되는 각 슈는 착탈가능하게 고정되는 데, 상기 사판은 몸체가 반구형상으로 구성되고 반구의 중앙에 상기 구동축 관통될 수 있게 수용공이 관통되며 상기 반구와 대향되는 측면에 상기 사판의 몸체를 수용하는 수용하는 수용부가 형성되는 것이 특징이다.

여기서, 상기 중앙본체 내주면 상기 사판을 수용하는 라이너가 더 장착되는 데, 상기 라이너는 몸체가 원환형상으로 구성되고 그 내경면 둘레에 요동운동하는 사판의 외주면과 슬라이드 접촉될 수 있도록 곡면이 형성되고 몸체 소정위치에 상기 중앙본체 흡입부와 토출부와 대응되게 흡입공과 토출공이 통공된다.

본 발명의 제 2 실시예의 구성은 구동축과, 유체가 내부공간에 출입할 수 있도록 흡입부와 토출부가 형성되는 중앙본체와, 내경면 둘레에 곡면이 형성되어 상기 중앙본체 내주면에 설치되는 라이너와, 상기 라이너에 수용되어 중앙본체 내경에 수용되어 상기 구동축의 회전에 따라 상기 구동축의 편심회전을 요동운동으로 전환시키는 사판과, 일측면에 경사면이 형성되어 상기 중앙본체 일측면에 착탈가능하게 결합되어 상기 중앙본체의 일측면을 폐쇄하는 제 1 엔드플레이트와, 상기 중앙본체 타측면에 착탈가능하게 결합되어 상기 중앙본체의 타측면을 폐쇄하는 제 2 엔드플레이트와; 상기 사판이 요동운동할 때 상기 중앙본체의 흡입부로 공급되는 공기가 압축되어 토출부로 토출될 수 있도록 상기 사판의 외주면에 조립수단으로 고정되고 상기 사판의 슈들과 상기 중앙본체 흡입부와 토출부 사이를 밀폐되게 차단하는 격판을 포함하는 자이로 펌프에 있어서,

상기 구동축은 몸체 일단부에 전방이 개구되고 일측면에 상기 수용공간과 연통되게 통로가 형성되며 상기 통로의 입구에는 나사산이 형성되는 하우징이 소정각도 경사지게 형성되는 본체와; 상기 본체의 하우징에 회전가능하게 조립되는 편심부재와; 베어링케이스에 수납된 베어링이 상기 편심부재 일단부에 조립되고 상기 베어링케이스가 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 편심부재를 소정각도 경사지게 지지하는 지지수단과; 상기 지지수단의 베어링케이스를 상기 본체 하우징 내부에 수용하여 상기 베어링케이스를 일측방향으로 탄성력으로 밀착고정시키는 고정수단을 포함하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 구동축은 상기 편심축에 실(seal)이 더 장착되어 상기 베어링케이스 일측에 위치된다.

상기 고정수단은 상기 하우징 통로에 수용되어 상기 베어링케이스를 밀착시키는 밀착핀과; 상기 밀착핀이 상기 베어링케이스를 밀착시킬 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성부재와; 상기 탄성부재 일단부를 지지할 수 있도록 상기 통로의 나사산에 체결고정되는 고정스크류를 포함한다.

본 발명의 제 3 실시예는 상기 두 실시예를 장점을 접목시킨 것으로, 그 구성은 몸체 일단부에 전방이 개구되고 일측면에 상기 수용공간과 연통되게 통로가 형성되며 상기 통로의 입구에는 나사산이 형성되는 하우징이 소정각도 경사지게 형성되는 본체와, 상기 본체의 하우징 내부에 소정각도 경사지게 조립되어 상기 본체가 회전할 때 사판을 요동운동으로 전환시키는 편심부재와, 베어링케이스에 수납된 베어링이 상기 편심부재 일단부에 조립되고 상기 베어링케이스가 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 편심부재를 소정각도 경사지게 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단의 베어링케이스를 상기 본체 하우징 내부에 수용하여 상기 베어링케이스를 일측방향으로 탄성력으로 밀착고정시키는 고정수단을 포함하는 구동축과; 실린더 형상을 갖으며 유체가 내부공간에 출입할 수 있도록 흡입부와 토출부가 형성되고, 요동운동하는 사판의 외주면과 슬라이드 접촉될 수 있도록 내경면 둘레에 곡면이 형성되는 중앙본체와; 원판형상의 몸체 양측에 반구형상의 한 쌍의 슈를 가지며, 상기 중앙본체 내경에 수용되어 몸체 외주면이 상기 중앙본체의 곡면과 긴밀히 접촉한 상태에서 상기 구동축의 회전에 따라 상기 구동축의 편심회전을 요동운동으로 전환시키는 사판과; 상기 구동축이 관통하여 회전할 수 있도록 몸체 중앙에 수용공이 관통되고, 상기 중앙본체 일측면에 착탈가능하게 결합되어 상기 중앙본체의 일측면을 폐쇄하는 제 1 엔드플레이트와; 상기 중앙본체 타측면에 착탈가능하게 결합되어 상기 중앙본체의 타측면을 폐쇄하는 제 2 엔드플레이트와; 몸체 중앙에 조립공이 관통되고 일측면에 상기 요동운동하는 사판의 일측면이 밀착될 수 있도록 경사면이 형성되어, 상기 제 1,2 엔드플레이트 내측면에 착탈가능하게 고정되는 제 1,2 베이스와; 상기 구동축이 관통하여 회전할 수 있도록 몸체 중앙이 관통되고 그 관통된 내측면 둘레에 상기 요동운동 하는 사판의 슈들 중 하나를 수용하여 이 슈의 외면과 미끄럼접촉할 수 있도록 상기 슈가 그리는 궤적과 같은 구면(球面)이 형성되는 수용공을 가지며, 상기 제 1,2 베이스의 조립공에 착탈가능하게 고정되는 제 1,2 수용부재와; 상기 사판이 요동운동할 때 상기 중앙본체의 흡입부로 공급되는 공기가 압축되어 토출부로 토출될 수 있도록 상기 사판의 외주면에 조립수단으로 고정되고 상기 사판의 슈들과 상기 중앙본체 흡입부와 토출부 사이를 밀폐되게 차단하는 격판을 포함한다.

도 1 은 종래 자이로 펌프의 구성을 나타내는 분해 사시도,

도 2 는 종래 자이로 펌프의 조립 정단면도,

도 3 은 도 2 의 AA선을 따라 단면하여 유체의 흐름을 나타내는 단면도,

도 4 는 종래 자이로 펌프가 유체를 압축하는 과정을 나타내는 작동도,

도 5 는 본 발명 일 실시예에 따른 자이로 펌프 분해 정단면도,

도 6 은 도 5 의 중앙본체 정단면도,

도 7 은 도 6 의 중앙본체 측단면도,

도 8 은 도 5 의 사판 분해 정단면도,

도 9 는 도 5 의 사판 측면도,

도 10 은 도 5 의 제 1 엔드플레이트 정단면도,

도 11 은 도 5 의 제 2 엔드플레이트 정단면도,

도 12 는 도 5 의 제 1,2 베이스 정단면도,

도 13 은 도 5 의 제 1,2 수용부재 정단면도,

도 14 는 도 5 의 격판과 조립수단 분해 사시도,

도 15 는 도 5 실시예에 따른 자이로 펌프 전체 조립 정단면도,

도 16 은 본 발명 자이로 펌프에서 유체가 압축되어 배출되는 과정을 나타내는 요부 단면도,

도 17 은 본 발명 다른 실시예에 따른 자이로 펌프 분해 정단면도,

도 18 는 도 17 의 구동축 조립 정면도,

도 19 는 도 17 실시예에 따른 자이로 펌프 전체 조립 정단면도,

도 20 은 본 발명 또 다른 실시예에 따른 자이로 펌프 분해 정단면도,

도 21 는 도 20 실시예에 따른 자이로 펌프 전체 조립 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

25 : 사판 28 : 중앙본체

35 : 제 1 엔드플레이트 36 : 제 2 엔드플레이트

39 : 격판 41 : 슈

43 : 조립수단 44 : 캡

45 : 제 1 베이스 46 : 제 2 베이스

49 : 제 1 수용부재 50 : 제 2 수용부재

70 : 라이너 73 : 구동축

74 : 편심부재 78 : 베어링

79 : 본체 80 : 지지수단

81 : 베어링케이스 82 : 고정수단

88 : 밀착핀 89 : 탄성부재

90 : 고정스크류

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 각 실시예 구성을 상세히 설명한다. 도 5 는 본 발명 제 1 실시예에 따른 자이로 펌프 분해 정단면도이다. 이 도면에서와 같이 사판(25)을 요동운동으로 변환시키는 구동축(26)은 본체 일측단부에 편심부재(27)가 소정각도 경사지게 일체로 연장된다.

사판(25)이 장착되는 중앙본체(28)는 도 6 내지 도 7 에서와 같이 내경(29)을 갖는 실린더 형상으로 구성되고, 몸체의 일측에는 유체를 내부로 공급할 수 있도록 상기 내경(29)과 연통되게 흡입통로(30)가 형성된 흡입부(31)가 돌출되고, 상기 흡입부(31) 일측에는 상기 내부로 공급된 유체가 외부로 배출될 수 있도록 내경(29)과 연통되게 토출통로(32)가 형성되는 토출부(33)가 돌출된다.

상기 내경은 사판(25)이 요동운동할 수 있도록 오목한 형태의 곡면(34)으로 구성되어야 한다.

상기 흡입부(31)와 토출부(33)는 서로 근접되며, 바람직하게는 서로 직각방향으로 돌출되는 것이 좋다. 상기 흡입통로(30)와 토출통로(32)는 액체의 원활한 공급 및 토출을 위해 충분한 직경을 가지야 하며, 그 직경은 실린더 형상의 내경 크기에 비례하여 결정된다.

상기 중앙본체(28)는 몸체 양측면 둘레에는 제 1,2 엔드플레이트(35)(36)를 체결고정할 수 있도록 복수개의 나사공(37)이 일정간격 이격되게 형성된다. 또한, 상기 흡입부(31)와 상기 토출부(33)는 각 단부에는 각 흡입부(31)와 토출부(33)와 연결되는 파이프(미도시)들을 체결고정할 수 있도록 체결공(38)이 통공된다.

그리고 상기 흡입통로(30)와 상기 토출통로(32)사이의 내경면에 폭방향으로 상기 흡입통로(30)와 상기 토출통로(32)를 차단하는 격판(39)이 끼워질 수 있도록 끼움홈(40)이 형성된다.

상기 중앙본체(28)의 내경(29)에 설치되어 요동운동하는 사판(25)은 도 8 내지 도 9 과 같이 원판형상으로 구성되고, 중앙에 보스(40)가 양측으로 돌출되며 이 보스(40) 양단부에 반구형상으로 구성된 한 쌍의 슈(41)가 착탈가능하게 조립된다.

상기 사판(25)은 상기 격판(39)을 끼움고정할 수 있도록 중심방향으로 일정폭 절개된 절개부가 형성되며 상기 절개부(42)의 내측단은 상기 보스(40) 내부로 소정깊이 요입된다. 상기 절개부(42)는 그 내부에 격판(39)을 조립하는 조립수단(43)의 캡(44)이 수용되어 이탈하지 않도록 양측 내측벽이 길이방향으로 오목하게 형성된다.

상기 사판(25)은 외주면과 양측면이 상기 중앙본체(28) 내경(29)과 제 1,2 베이스(45)(46) 경사면(45a)(46a)에 각각 접촉될 때 기밀성을 높일 수 있도록 상기 보스(40) 외측 둘레에 탄성을 가진 완충부재(47)가 씌어지는 것이 바람직하다.

상기 사판(25)의 보스(40)는 상기 구동축(26)의 편심부재(27)가 삽입될 수 있도록 중앙부분에 조립공(48)이 관통된다.

상기 보스(40)에 착탈가능하게 조립되는 한 쌍의 슈(41)는 제 1,2 수용부재(49)(50)와 미끄럼접촉 되므로 마모가 심하게 발생되므로 마모에 강한 특수강재로 구성된다. 상기 특수강은 마모에 강하고 부식성 및 열전도율이 높지 않는 특수강재가 바람직하다. 그리고 상기 슈(41)는 잦은 접촉으로 인해 마모가 발생될 때 수리로 교환할 수 있도록 상기 보스(40) 외측에 착탈가능하게 조립되어야 한다.

이러한 슈(41)는 반구형상으로 구성되고, 반구의 중앙에 상기 구동축(26)의 편심부재(27)가 관통될 수 있도록 조립공(51)이 통공되고, 상기 반구와 대향되는 측면에 상기 사판(25)의 보스(40) 단부를 수용하는 수용부(52)가 형성된다.

상기 중앙본체(28) 일측면에는 제 1 엔드플레이트(35)가 고정되어 중앙본체(28) 일측면을 폐쇄하게 된다. 상기 제 1 엔드플레이트(35)는 도 10 에서와 같이 원판형상으로 형성되고 중앙에 상기 구동축(26)의 편심부재(27)가 관통할 수 있도록 수용공(53)이 관통되며, 내측면에는 제 1 베이스(45)가 안착되는 안착부(54)가 요입되고, 외주면 소정위치에는 상기 중앙본체(28)의 나사공(37)들과 대응되게 체결공(55)이 복수개 통공된다.

상기 제 1 엔드플레이트(35)의 수용공(53)은 상기 편심부재(27)가 회전할 때 방해가 되지 않도록 외측의 지름이 더 큰 형태로 테이퍼지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 중앙본체(28) 타측면에는 제 2 엔드플레이트(36)가 고정되어 중앙본체(28) 타측면을 폐쇄하게 된다. 상기 제 2 엔드플레이트(36)는 도 11 에서와 같이 원판형상으로 형성되고 중앙에 상기 구동축(26)의 편심부재(27)의 단부와 상기 슈(41)를 수용할 수 있도록 수용부(56)가 돌출되고, 내측면에는 제 2 베이스(46)가 안착되는 안착부(57)가 요입되고, 외주면 소정위치에는 상기 중앙본체(28)의 나사공(37)들과 대응되게 체결공(58)이 복수개 통공된다.

상기 제 1 엔드플레이트 안착부(54)와 상기 제 2 엔드플레이트 안착부(57)에는 도 13 과 같이 상기 사판(25)의 양측면과 선접촉되는 제 1,2 베이스(45)(46)가 조립되는 데, 상기 제 1,2 베이스(45)(46)는 상기 슈(41)와 같이 마모에 강한 특수강재로 구성되고, 마모가 발생될 때 간편하게 교체할 수 있어야 한다.

상기 제 1,2 베이스(45)(46)는 원형상으로 구성되고 몸체 중앙에 상기 구동축(26)의 편심부재(27)가 관통되어 편심회전할 수 있도록 하고 후술할 제 1,2 수용부재(49)(50)가 삽입고정될 수 있도록 조립공(59)이 관통되며, 일측면에 상기 요동운동하는 사판(25)의 일측면이 선접촉될 수 있도록 원뿔형상으로 돌출된 경사면(45a)(46a)이 형성된다. 그리고 상기 경사면(45a)(46a)의 소정위치에는 상기 격판(39)이 끼워지는 요입홈(60)(60a)이 형성되는 데, 상기 요입홈(60)(60a)은 조립공(59)(59a) 중심을 향하도록 형성된다.

상기 제 1,2 베이스(45)(46)에의 조립공(59)(59a)에는 상기 사판(25)의 슈(41)를 수용하여 상기 슈(41)의 구면과 미끄럼접촉되는 제 1,2 수용부재(49)(50)가 착탈가능하게 조립된다.

상기 제 1,2 수용부재(49)(50)는 상기 슈(41)와 미끄럼접촉하게 되므로 상기 슈(41)와 함께 마모가 가장 심하게 발생되는 요소이다. 따라서 상기 제 1,2 수용부재(49)(50)도 특수강재로 구성되는 데, 바람직하게는 마모에 강한 초경합금으로 형성되는 것이 좋다.

이러한 제 1,2 수용부재(49)(50)는 도 13 에서와 같이 상기 구동축(26)의 편심부재(27)가 관통하여 회전할 수 있도록 몸체 중앙이 관통되고 그 관통된 내측면 둘레에 상기 요동운동하는 사판(25)의 슈(41)가 그리는 궤적과 같은 구면(61)(61a)이 형성되는 수용공(62)(62a)이 형성된다.

상기 제 1,2 수용부재(49)(50)는 상기 구면(61)(61a)과 대향되는 측면에는 상기 제 1,2 엔드플레이트(35)(36)에 돌출되게 삽입된 핀(63)에 조립되어 그 조립위치를 정확하게 설정할 수 있도록 위치설정홈(64)(64a)이 적어도 두 개 이상 형성된다. 따라서 상기 제 1,2 엔드플레이트(35)(36)에 돌출된 핀(63)에 상기 제 1,2 수용부재(49)(50)의 위치설정홈(64)(64a)을 조립하게 되면, 상기 제 1,2 수용부재(49)(50)의 조립위치는 자동적으로 지정되어 상기 곡면(61)(61a)이 상기 슈(41)의 구면과 일치된다.

상기 사판(25)의 절개부(42)에는 상기 중앙본체(28)의 흡입통로(30)와 토출통로(32)를 차단하는 격판(39)을 조립하기 위한 조립수단(43)이 삽입된다. 상기 조립수단(43)은 도 15 에서와 같이 상기 격판(39)을 끼워고정하는 고정핀(65)과, 상기 고정핀(65)을 내부에 수용하여 상기 사판(25)의 절개부(42)에 삽입고정되는 캡(44)으로 구성된다.

상기 고정핀(65)은 원기둥 형상으로 구성되고, 일단부에 상기 격판(39)을 끼움수용할 수 있도록 길이방향으로 슬롯(66)이 형성된다.

상기 캡(44)은 내부에 상기 고정핀(65)을 수용할 수 있도록 일단부가 소정깊이 요입되고, 그 요입된 중앙이 상기 격판(39)이 삽입될 수 있도록 길이방향으로 수용홈(67)이 절개되는 수용부(68)를 갖는다.

상기 격판(39)은 상기 중앙본체(28)의 흡입통로(30)와 토출통로(32)를 차단하게 되는 데, 상기 격판(39)의 저면은 상기 슈(41)와 밀접하게 접촉될 수 있도록 곡면(39a)형상으로 구성된다.

여기서, 상기 중앙본체(28)는 앞서 설명한 바와 같이 그 자체가 실린더 역할을 할 수도 있으나 그 내경(29)에 형성된 곡면(34)이 마모될 경우에는 중앙본체(28)를 교체해야 하는 데 이러한 현상을 방지하기 위해, 몸체가 원환형상으로 구성되고 그 내경면 둘레에 요동운동하는 사판(25) 외주면과 미끄럼접촉될 수 있도록 곡면(69)이 형성되고 몸체 소정위치에 상기 중앙본체(28) 흡입부(31)와 토출부(33)와 대응되게 흡입공(미도시)과 토출공(미도시)이 통공되는 라이너(70)를 상기 중앙본체(28) 내경에 더 설치할 수도 있다.

따라서 상기 라이너(70)의 곡면(69)이 마모되면 그 때마다 새로운 라이너로 교체하여 중앙본체(28)의 교체를 예방할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 자이로 펌프를 조립하게 되면 도 16 과 같이 된다.

상기 구동축(26)의 회전으로 편심부재(27)가 편심운동하게 되면, 상기 사판(25)이 요동운동하게 된다. 이 때 상기 사판(25)의 외주면은 상기 중앙본체(28)의 곡면(34) 또는 라이너(70) 곡면(69)과 미끄럼접촉되고, 상기 사판(25)의 양측면은 상기 제 1,2 베이스(45)(46)의 경사면(45a)(46a)에 연속적으로 선접촉하게 되므로 각 선접촉면은 그 위치가 계속적으로 달라지게 된다.

이와 같이 사판(25)이 요동운동할 때 외부의 유체는 상기 흡입통로(30)를 통해 중앙본체(28) 내부로 공급된 후 상기 토출통로(32)를 통해 외부로 배출됨을 반복하게 된다.

이와 같이 사판(25)이 요동운동하여 유체를 공급할 때 사판(25) 양측의 각 슈(41)는 상기 제 1,2 수용부재(49)(50)의 곡면에 미끄럼접촉되어 상기 한 쌍의 슈(41)들과 상기 제 1,2 수용부재(49)(50)의 곡면에는 마찰이 심하게 발생되고, 또한 상기 사판(25)의 양측면과 접촉되는 제 1,2 베이스 경사면(45a)(46a)에서도 마찰이 발생된다.

그러나 상기 사판(25)의 슈(41)와 상기 제 1,2 수용부재(49)(50) 그리고 상기 제 1,2 베이스(45)(46)는 마모에 강한 초경합금 또는 특수강재로 구성되므로 마모가 종래보다 현저하게 줄어들게 된다.

그리고 상기 펌프를 장시간 사용하여 상기 슈(41)와 제 1,2 수용부재(49)(50) 그리고 제 1,2 베이스(45)(46)가 마모될 경우에는 상기 펌프를 분해하여 마모된 부분만 간단히 교체하므로서 교체부분을 종래보다 현저하게 줄일 수 있다. 이 때 상기 마모된 부품들은 소형이기 때문에 교체를 간편하게 할 수 있다.

다음은 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.

본 발명이 적용되는 자이로 펌프는 통상과 같이 중앙본체(28) 양측에 제 1,2 플레이트(71)(72)가 조립되고, 상기 중앙본체(28) 내부에 구동축(73)의 편심부재(74)의 회전운동을 요동운동으로 바꾸는 사판(75)이 설치되고, 상기 사판(75)의 외주면에 조립수단에 중앙본체(28) 흡입통로와 토출통로를 차단하는 격판(76)이 고정되고, 상기 사판(75)의 양측 슈(77)에는 상기 구동축(73)의 편심부재(74)가 삽입고정되어, 상기 구동축(73)이 회전할 때 상기 사판(75)이 요동운동하여 상기 사판(75)의 양측면이 상기 제 1,2 플레이트(71)(72) 경사면에 연속적으로 선접촉하여 상기 중앙본체(28)의 흡입통로를 통해 공급되는 유체를 압축하여 토출통로를 통해 배출시킨다.

이러한 자이로 펌프에 있어서, 본 발명의 다른 실시예는 구동축(26)의 편심부재(74)를 구동축(73)과 별도 구성하여 상기 편심부재(74)를 베어링(78)으로 지지되게 조립하고, 상기 베어링(78)을 탄성력으로 밀착고정시킴으로써 편심부재(74)가 사판(75)의 요동조건에 따라 변위되어 구동축(73)의 회전을 원활하게 하는 것이다.

이러한 구동축(73)은 도 18 과 같이 구동축 본체(79)와, 상기 본체(79)에 소정각도 경사지게 조립되는 편심부재(74)와, 상기 편심부재(74)를 베어링(78)으로 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단(80)의 베어링케이스(81)를 탄성력을 가지고 일측방향으로 밀착고정시키는 고정수단(82)으로 구성된다.

여기서, 상기 구동축(73)은 상기 편심축에 실(seal.83)이 더 장착되어 상기 베어링케이스(81) 일측에 위치되게 하여 상기 본체(79)와 편심부재와(74)의 결합부분, 즉 베어링케이스(81)를 밀폐시켜 베어링 윤활유가 베어링케이스(81) 외부로 누출되지 않도록 한다.

상기 구동축(26) 본체(79)는 일단부에 상기 편심부재(74)와 상기 편심부재(74)를 지지하는 지지수단(80)을 내부에 수용할 수 있도록 수용공간(84)을 갖는 하우징(85)이 소정각도 경사지게 형성된다. 상기 하우징(85)은 전방이 개구되고 일측면에 상기 수용공간(84)과 연통되게 통(86)로가 형성되며 상기 통로(86)의 입구에는 나사산(87)이 형성된다.

상기 지지수단(80)은 상기 편심부재(74) 일단부에 베어링(78)이 조립되어 편심부재(74)를 지지하고, 상기 베어링(78)은 베어링케이스(81)에 수납된 형태로 구성되고, 상기 베어링케이스(81)는 상기 하우징(85)의 수용공간(84) 내부에 설치되어 상기 편심부재(74)를 소정각도 경사지게 지지하게 된다.

상기 베어링(78)과 상기 베어링(78)을 내부에 수납하는 베어링케이스(81)는 편심부재(74)의 형상에 따라 여러 가지 형태로 변형될 수 있어 그 구체적은 형상의 설명은 생략한다.

상기 고정수단(82)은 상기 하우징 통로(86)에 수용되어 상기 베어링케이스(81)를 밀착시키는 밀착핀(88)과, 상기 밀착핀(88)이 상기 베어링케이스(81)를 밀착시킬 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(89)와, 상기 탄성부재(89) 일단부를 지지할 수 있도록 상기 통로(86)의 나사산(87)에 체결고정되는 고정스크류(90)를 포함한다.

여기서, 상기 고정수단(82)은 상기 밀착핀(88)과 대향되는 위치에서 상기 베어링케이스(81)를 소정면적 밀착시킬 수 있도록 하우징(85)에 고정보울트(91)가 더 체결될 수도 있다.

상기 고정보울트(91)와 상기 고정수단(82)은 상기 베어링케이스(81)를 양측에서 동시에 밀착하게 되므로 상기 베어링케이스(81)를 견고하게 고정하면서 상기 편심부재(74)가 사판(75)의 요동조건에 따라 위치가 변위될 수 있도록 하는 구조이다.

이상과 같이 구성되는 구동축(73)을 조립하게 되면 도 19 와 같이 되고, 상기 구동축(73)을 자이로 펌프에 적용하게 되면 도 20 과 같이 된다.

상기 도면에서와 같이 상기 자이로 펌프는 중앙본체(28)와 상기 중앙본체(28) 양측에 조립되는 제 1,2 플레이트(71)(72) 그리고 요동운동하는 사판(75)의 실린더 조립부는 종래와 같다.

그러나 상기 구동축(73)은 별도 형성된 편심부재(74)가 지지수단(80)의 베어링(78)으로 지지되어 상기 하우징(85) 내부에 소정각도 경사지게 조립되고, 상기 지지수단(80)의 베어링케이스(81)는 상기 하우징(85)의 통로(86)에 장착된 고정수단(82)이 일측방향으로 밀착시키게 된다.

따라서 상기 편심부재(74)는 상기 구동축(73) 본체에 조립되어 사판(75)의 요동조건에 따라 유동이 가능하여 사판(75)이 요동할 때 사판(75) 양측면이 상기 제 1,2 플레이트(71)(72)의 각 경사면과 밀접하게 선접촉될 수 있게 하여 유체를 압축하여 원활하게 공급할 수 있게 된다.

다음은 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다.

상기 실시예는 이미 설명한 두 실시예의 장점들을 접목시킨 것으로, 이상적인 실시예가 될 것이다.

상기 실시예의 자이로 펌프는 도 21 의 분해 정단면도에서 나타내고 있는 바와 같이 편심부재와 제 1 엔드프레이트를 경계로 하여 좌측은 구동축 분해도이고, 우측은 유체를 압축하여 공급하는 실린더부분의 분해도이다.

상기 구동축(73)은 일단부에 전방이 개구되고 일측면에 상기 수용공간(84)과 연통되게 통로(86)가 형성되며 상기 통로(86)의 입구에는 나사산(87)이 형성되는 하우징(85)이 소정각도 경사지게 형성되는 본체(79)와, 상기 본체(79)의 하우징(85) 내부에 소정각도 경사지게 조립되어 상기 본체(79)가 회전할 때 사판(25)을 요동운동으로 전환시키는 편심부재(74)와, 베어링케이스(81)에 수납된 베어링(78)이 상기 편심부재(74) 일단부에 조립되고 상기 베어링케이스(81)가 상기 하우징(85) 내부에 설치되어 상기 편심부재(74)를 소정각도 경사지게 지지하는 지지수단(80)과, 상기 지지수단(80)의 베어링케이스(81)를 상기 본체(79) 하우징(85) 내부에 수용하여 상기 베어링케이스(81)를 일측방향으로 탄성력으로 밀착고정시키는 고정수단(82)을 포함한다.

상기 각 요소들은 이미 설명한 실시예에서 자세히 설명하여 그 구성과 그능의 구체적인 설명은 설명한 생략한다.

그리고 상기 구동축(73)에 의해 사판(25)이 요동운동하여 유체를 흡입 및 토출하는 실린더부의 구성은 실린더 형상을 갖으며 유체가 내부공간에 출입할 수 있도록 흡입부(31)와 토출부(33)가 형성되고, 요동운동하는 사판(25)의 외주면과 슬라이드 접촉될 수 있도록 내경면 둘레에 곡면(34)이 형성되는 중앙본체(28)와; 원판형상의 몸체 양측에 반구형상의 한 쌍의 슈(41)를 가지며, 상기 중앙본체(28) 내경에 수용되어 몸체 외주면이 상기 중앙본체(28)의 곡면(34)과 긴밀히 접촉한 상태에서 상기 구동축(73)의 회전에 따라 상기 구동축(73)의 편심회전을 요동운동으로 전환시키는 사판(25)과; 상기 구동축(73)이 관통하여 회전할 수 있도록 몸체 중앙에 수용공(53)이 관통되고, 상기 중앙본체(28) 일측면에 착탈가능하게 결합되어 상기 중앙본체(28)의 일측면을 폐쇄하는 제 1 엔드플레이트(35)와; 원판형상으로 형성되고 중앙에 상기 구동축(73)의 편심부재(74)의 단부와 상기 슈(41)를 수용할 수 있도록 수용부(56)가 돌출되고, 내측면에는 제 2 베이스(46)가 안착되는 안착부(57)가 요입되고, 외주면 소정위치에는 상기 중앙본체(28)의 나사공(37)들과 대응되게 체결공(58)이 복수개 통공되는 제 2 엔드플레이트(36)와; 몸체 중앙에 조립공(59)(59a)이 관통되고 일측면에 상기 요동운동하는 사판(25)의 일측면이 밀착될 수 있도록 경사면(45a)(46a)이 형성되어, 상기 제 1,2 엔드플레이트(35)(36) 내측면에 착탈가능하게 고정되는 제 1,2 베이스와(45)(46); 상기 구동축(73)이 관통하여 회전할 수 있도록 몸체 중앙이 관통되고 그 관통된 내측면 둘레에 상기 요동운동 하는 사판(25)의 슈(41)들 중 하나를 수용하여 이 슈(41)의 외면과 미끄럼접촉할 수 있도록 상기 슈(41)가 그리는 궤적과 같은 구면(61)(61a)이 형성되는 수용공(62)(62a)을 가지며, 상기 제 1,2 베이스(45)(46)의 조립공(59)(59a)에 착탈가능하게 고정되는 제 1,2 수용부재(49)(50)와; 상기 사판(25)이 요동운동할 때 상기 중앙본체(28)의 흡입부(31)로 공급되는 공기가 압축되어 토출부(33)로 토출될 수 있도록 상기 사판(25)의 외주면에 조립수단(43)으로 고정되고 상기 사판(25)의 슈(41)들과 상기 중앙본체(28) 흡입부(31)와 토출부(33) 사이를 밀폐되게 차단하는 격판(39)을 포함한다.

상기 실린더부도 이미 설명한 실시예서 각 요소들을 자세히 설명하여 그 구성과 그능의 구체적인 설명은 설명한 생략한다.

여기서, 상기 중앙본체(28)의 잦은 교체를 방지하기 위해 곡면이 형성된 상기 라이너(70)를 별도 구성하여 상기 중앙본체(28) 내경면에 더 설치하는 것도 앞선 실시예와 같다.

도 22 는 상기 실시예의 전체 조립도이다. 이 도면에서와 같이 구동축(73)의 편심부재(74)가 지지수단(80)에 의해 지지되고, 상기 지지수단(80)의 베어링케이스(81)는 고정수단(82)의 탄성력으로 밀착되므로 상기 편심부재(74)는 사판(25)의 요동조건에 따라 임의로 변위되어 사판(25)에 부하를 주지않게 되므로 요동운동하는 사판(25)의 양측면이 상기 제 1,2 베이스(45)(46)의 경사면(45a)(46a)에 연속적으로 선접촉되어 중앙본체(28)의 흡입통로(30)를 통해 공급되는 유체를 압축하여 토출통로(32)로 원활하게 배출시키게 된다.

이 때 상기 요동운동하는 사판(25)의 각 슈(41)는 상기 제 1,2 수용부재(49)(50)의 내부 곡면(61)(61a)에 밀착되고, 상기 사판(25)의 양측면이 상기 각 경사면(45a)(46a)에 밀착되어도 상기 슈(41)와 제 1,2 베이스(45)(46) 및 제 1,2 수용부재(49)(50)는 마모에 강한 특수강 초경합금으로 구성되므로 심한 미끄럼마찰에 비해 마모가 잘 발생하지 않게 된다.

그리고 상기 부분에 마모가 발생되더라도 이들 각 부품은 중량이 가볍기 때문에 간단하게 교체할 수 있다.

이상의 각 실시예에서와 같이 본 발명은 미끄럼마찰이 심한 부분을 마모에 강한 특수강재로 별도 구성하여 마모의 발생을 현저하게 줄이고, 또한 상기 특수강재가 마모될 경우에는 그 마모된 요소만을 간편하게 교체하게 되는 데, 상기 교체되는 요소들의 크기가 및 중량이 종래에 비해 줄어들어 교체공수를 간편하게 할 수 있게 된다. 따라서 펌프를 장시간 사용할 수 있어 펌프의 수명을 연장시킬 수 있는 장점을 가지게 된다.

또한, 구동축의 편심부재가 구동축의 본체와 별도 형성하여 이들을 조립함으로써 구동축 제작을 간단히 할 수 있으며, 상기 편심부재가 고정수단의 탄성력으로 밀착고정되므로 사판의 요동조건에 따라 유동할 수 있기 때문에 사판에 부하를 주지 않게 되어 사판은 긴밀한 선접촉으로 유체를 원활하게 공급할 수 있게 된다.