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KR100695934B1 - 지로터 펌프의 유체토출구조 - Google Patents

지로터 펌프의 유체토출구조 Download PDF

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KR100695934B1
KR100695934B1 KR1020060016393A KR20060016393A KR100695934B1 KR 100695934 B1 KR100695934 B1 KR 100695934B1 KR 1020060016393 A KR1020060016393 A KR 1020060016393A KR 20060016393 A KR20060016393 A KR 20060016393A KR 100695934 B1 KR100695934 B1 KR 100695934B1
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pump
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fluid
gerotor
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KR1020060016393A
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이현태
백세동
박재승
장성욱
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주식회사 캐프스
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Abstract

본 발명은 지로터 펌프의 유체토출구조에 관한 것으로서, 토출유로의 변경을 통해 유로내의 압력에 의해 지로터에 가해지는 수직방향 힘의 불균형을 감소시킴으로서 하우징의 마모 및 진동발생을 방지하고, 기존의 토출유로로 인해 발생하는 소음과 압력손실을 저감시키기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 유체의 흡입유로(11)가 바닥면에 형성됨과 함께 상부가 개방된 로터 하우징(10)이 펌프 하단에 장착되며, 상기 로터 하우징(10) 내에는 내부로터(21)와 외부로터(22)가 편심 회동 가능하게 치합되어져 있는 지로터(20)가 안착 구비되고, 상기 지로터(20)에 회동력을 전달하기 위한 전기자(31)가 펌프 본체(30)내에 장착된 지로터 펌프에 있어서, 상기 로터 하우징(10) 상부에는 지로터(20)의 내부 압력에 의해 선택적인 토출유로(16)가 형성되어질 수 있도록 플렉시블 재질의 연성플레이트(15)가 설치된 것을 특징으로 한다.
지로터, 펌프, 유체, 토출, 하우징, 연성플레이트

Description

지로터 펌프의 유체토출구조{A FLEXIBLE PLATE STRUCTURE FOR GEROTOR PUMP}
도 1은 일반적인 지로터 결합상태를 나타낸 평면도.
도 2는 종래 지로터 펌프의 단면 구조도.
도 3은 본 고안에 따른 지로터 펌프의 구성을 나타낸 단면도.
도 4는 본 고안의 지로터 하우징 부품 분해 사시도.
도 5는 본 고안 지로터 펌프의 동작상태 단면도.
도 6은 도 4의 A-A부 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 로터 하우징 11 : 흡입유로
12 : 세라믹 플레이트 13 : 스티어링
14 : 부싱 15 : 연성플레이트
15a: 섬유강화 플라스틱 15b: 테프론 코팅층
16 : 토출유로 20 : 지로터
21 : 내부로터 22 : 외부로터
30 : 펌프 본체 31 : 전기자
32 : 회동축 33 : 커플링
34 : 마그네트
본 발명은 차량용 연료펌프 등에 사용되는 지로터 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료탱크에 있는 연료를 엔진에서 필요로 하는 일정한 압력으로 공급하기 위한 지로터 펌프의 유체토출구조에 관한 것이다.
일반적으로, 지로터 펌프(Gerotor pump)는 내부로터(Inner rotor)와 외부로터(Outer rotor)로 구성되어 있어 구조가 간단하고 소결 제품의 제작기술 발달로 가공의 정밀도가 높아짐에 따라 형상이 복잡하더라도 가공이 용이하며, 조립이 쉽고 두 치형 사이에 상대운동이 적으므로 장기간 사용하여도 효율의 변화가 적으며 흡입성능이 우수하다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 통상적인 지로터 펌프의 내부로터(101)는 N개의 로브를 가지고 있고, 외부로터(102)와 N+1개의 로브를 갖고 있는 상태에서 (N+1)/N 의 회전비를 가지고 회전한다. 그리고 두 로터(101,102)는 편심공(103)을 중심으로 하여 일정한 편심을 가지는데 이 편심으로 인해 내부로터(101)와 외부로터(102) 사이에 유체연료를 운반할 수 있는 체적부분(S)이 만들어진다. 이 체적부분(S)은 회전하는 동안 증가와 감소를 반복하고 체적 변화율은 회전하는 로터의 치형함수(Profile)에 의해 결정된다. 로터의 회전운동시 체적이 증가하는 부분은 압력 강하로 주위의 유체를 흡입하고, 체적이 감소하는 부분은 압력의 증가로 인해 유체를 토출하게 된다.
이러한 원리로 작동하기 위해서 지로터 펌프는 상면과 바닥면이 닫힌상태에서 회전해야 하며, 각각 흡입과 토출을 위한 유로가 존재해야 하는데, 이 역할을 하우징이 하게 되는 것으로, 하우징은 내부로터와 외부로터가 일정한 편심을 가지고 회전할 수 있도록 붙잡아 주고 작동유체의 유로를 만들어 주는 역할을 한다.
따라서, 하우징의 구조에 따라 지로터의 바닥면에만 하우징이 설치되어 토출구와 흡입구가 모두 바닥면에 위치됨과 함께 지로터의 상부에는 실링을 위해 별도의 실링판을 설치하는 형태와, 지로터의 바닥면과 상부면이 모두 하우징으로 실링된 상태에서 바닥면에는 흡입구를, 상부면에는 토출구를 설치하는 형태로 나뉘어질 수 있다.
도 2는 전자의 하우징 구조에 의한 종래 지로터 펌프의 단면구조를 나타낸 것으로서, 내부로터(101)와 외부로터(102)로 쌍을 이루는 지로터(100)가 하우징(110)내에 안착 구비되어져 있으며, 중앙에 형성된 편심공(103)에는 전기자(Armature;120)의 회전축(121)이 삽입 결합되고, 하우징(110)의 바닥면에는 상호 대칭되는 위치에서 흡입부(111)와 토출부(112)가 동시에 형성되어져 있으며, 로터(101,102) 상부에는 실링판(130)이 고정 설치되어져 있음을 확인할 수 있다.
그러나, 이와 같이 토출유로가 지로터의 바닥면에 위치하게 되는 경우, 펌프 작동시 토출유로는 작동유압으로 채워지게 되고 지로터 바닥면 중 토출유로에 투영된 부분은 상부측으로 힘을 받게 됨으로, 지로터의 흡입부와 토출부에서 수직방향의 힘의 불균형이 발생하는 문제점이 발생하게 된다.
즉, 바닥면의 편마모 현상이 나타나게 되고, 지로터가 기울어진 상태에서 회 전되어짐으로 하우징 벽면에 마모가 발생하며, 지로터 가공상태에 따라 소음과 진동의 직접적인 원인이 되는 문제점이 있다.
한편, 후자와 같이 바닥면 하우징에 흡입유로를 구비하고 지로터의 상부 하우징에 토출유로를 구비하여 윗면과 아랫면이 모두 하우징으로 실링되는 경우에는 지로터의 수직방향 힘의 불균형이 상대적으로 작아져서 안정적으로 회전한다는 장점이 있다.
그러나, 이때에는 상부 하우징과 지로터 상면 사이에 일정한 간격이 유지되지 않을 경우, 토출된 유체가 이격간격을 따라 흡입부로 흘러 들어가게 되어 성능이 급격하게 떨어지는 단점이 있다.
특히, 작동압력이 높거나 이물질 등의 유입으로 바닥면에 마모가 발생할 경우 치명적인 문제가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 종래 두가지 하우징 형태의 장점을 모두 보유할 수 있는 흡입/토출구조를 제공함으로서 지로터에 작용하는 수직방향 힘을 감소시켜 균형적이면서 안정적인 회전이 이루어질 수 있도록 함과 동시에 지로터 상면에서의 간격이 일정하게 유지될 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적은, 유체의 흡입유로가 바닥면에 형성됨과 함께 상부가 개방된 하우징이 펌프 하단에 장착되며, 상기 하우징 내에는 내부로터와 외부로터가 편심 회 동 가능하게 치합되어져 있는 지로터가 구비되며, 상기 지로터에 회동력을 전달하기 위한 전기자가 펌프 본체내에 장착된 지로터 펌프에 있어서, 상기 지로터의 상부에는 하우징 내부 압력에 의해 선택적인 토출유로의 개폐가 이루어질 수 있도록 연성플레이트가 설치된 것을 특징으로 하는 지로터 펌프의 유체토출구조를 통해 이룰 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 실시예에 따른 지로터 펌프의 설치구조를 도 3 및 도 4를 통해 살펴보면, 지로터 펌프 본체(30)의 하단에는 로터 하우징(10)이 장착되되, 로터 하우징(10)의 바닥면에는 유체의 흡입유로(11)가 형성어져 있으며, 로터 하우징(10) 내에는 내부로터(21)와 외부로터(22)가 상호 편심된 형태로 치합되어진 지로터(20)가 안착되어 통상의 구조를 이루는 데 있어서, 상기 지로터(20)의 상부에는 본 발명의 연성플레이트(15)가 구성되어져 있다.
특히, 상기 연성플레이트(15)는 도 4에서와 같이 얇은 판형태를 이루어 지로터(20)를 덮어주게 되는데, 지로터(20)내에서 증가되어지는 유체의 압력이 작용하게 되면 도 5와 같은 형태로 변형이 발생하면서 토출유로(16)를 형성할 수 있도록 구성하였다.
상기 연성플레이트(15)는 도 6의 단면도에 도시된 바와 같이 일반 플라스틱 합성수지 재료에 비해 유연성 및 내구성이 뛰어난 섬유강화 플라스틱(15a;Glass Fiber Plastic)으로 제작함이 바람직 하며, 그 양면에는 윤활성 및 연료와의 내화 학성이 뛰어난 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)를 이용한 테프론 코팅층(15b)을 형성함으로 화학적 오염발생을 방지토록 하였다.
그리고, 펌프 본체(30)의 내벽면에는 마그네트(34)가 장착되어져 있어 전기자(31)에 회동력을 인가시키며, 전기자(31)의 회동축(32) 상에는 내부로터(21)의 축공과 결합이 이루어지도록 커플링(33)이 삽입되어진 것을 확인할 수 있다.
한편, 로터 하우징(10)의 바닥면에는 세라믹 플레이트(12)가 고정 결합되어져 있으며, 내주벽에는 스티어링(13)이 고정 결합되었고, 중앙에는 회동축(32)이 지지되어질 수 있도록 부싱(14)이 구성되었다.
즉, 본 발명에서는 로터 하우징(10)의 바닥면에 흡입유로(11)만을 형성하였으며, 지로터(20) 상부를 막고 있는 연성플레이트(15)가 상면의 실링역할과 동시에 토출유로(16) 역할을 수행할 수 있도록 구성하였다.
이와 같은 구성을 이루고 있는 본 발명 지로터 펌프의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.
먼저, 펌프에 전원이 공급되면 전기자(31)의 일방향 회전구동이 이루어지고, 이에 따라 커플링(33)에 의해 전기자(31)와 연결된 내부로터(21)가 외부로터(22)와 함께 회전하게 된다.
이때, 연성플레이트(15) 역시 지로터(20)의 상부를 밀폐시킨 상태에서 함께 회전동작이 이루어지게 된다.
그리고, 이와 같이 지로터(20)의 회전구동이 이루어지는 이루어지는 과정에서 내부로터(21)와 외부로터(22) 사이에 편심결합으로 인해 형성된 체적부분(S)은 회전하는 동안 증가와 감소를 반복하고 이러한 회전운동시 체적이 증가하는 부분은 압력 강하로 주위의 유체를 흡입하고, 체적이 감소하는 부분은 압력의 증가로 인해 유체를 토출하게 된다.
이때, 유체의 흡입이 이루어지는 부분에서는 지로터(20) 내부의 음압과 상부의 고압에 의하여 연성플레이트(15)가 도 5에서 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 지로터(20)를 눌러주기 때문에 확실한 실링이 이루어지게 되고, 토출이 이루어지는 부분에서는 내부의 고압으로 인해 플렉시블 재질의 연성플레이트(15)가 위로 열리면서 토출유로(16)를 형성시키게 되는 것이다.
특히, 연성플레이트(15)는 지로터(20) 내부에서 압력이 증가되는 부위에서 가변적으로 토출유로(16)를 형성시키게 됨으로, 변형이 나타나는 부위가 유동적으로 나타나게 된다.
따라서, 이와 같은 동작을 통해 지로터(20)의 안정적인 회전동작이 이루어질 수 있기 때문에 로터 하우징(10)의 마모 및 진동 등의 발생이 방지되어질 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 구조에서는 로터 하우징(10) 바닥면에 토출유로가 없기 때문에 유로내의 압력에 의해 지로터(20)가 위로 받는 힘이 없어지게 되어, 수직방향 힘의 불균형이 감소하고, 이에 따른 로터 하우징(10) 바닥면의 부적절한 마모, 성능저하와 그로 인한 진동에 유리하게 된다.
또한, 전기자(31)와 작동유압이 항상 연성플레이트(15)를 누르고 있기 때문에 지로터(20)와 연성플레이트(15) 사이에 이격공간이 발생하지 않아 종래 기술에 서의 문제점이 해결되는 것이다.
또한, 본 발명에서는 토출유로(16)의 면적이 종래와 달리 토출부 압력에 따라 최적의 면적만큼 열리기 때문에 유체가 토출되는 순간의 압력을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 진동측면에서 유리하게 된다.
또한, 종래에는 토출된 유체가 하우징의 고정된 형태의 토출유로를 통해 진행되기 때문에 유로벽면과의 충돌, 속도의 급격한 변화 등으로 난류가 증가하여 진동과 소음, 마모 및 성능 손실 등의 문제가 발생하였으나, 본 발명에서는 토출되는 유체가 플렉시블한 연성플레이트(15)의 휘어진 곡면을 따라 흐르게 되므로 토출유로로 인해 발생하는 소음과 소음 등을 저감시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 연성플레이트 장착 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은, 로터 하우징의 바닥면에만 흡입유로를 형성하고 토출유로는 별도로 형성시키지 않은 상태에서 토출부내 압력에 따라 토출유로 면적의 가변이 이루어지기 때문에 토출부 압력을 항상 일정하게 유지시킬 수 있는 효과를 나타낸다.
특히, 바닥면에 토출유로가 없는 구조를 이루기 때문에 지로터에 작용하는 수직방향 힘의 불균형이 감소하게 되어, 하우징면의 마모 및 성능저하를 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 토출된 유체가 본 발명 연성플레이트를 따라 흐르게 되므로 토출유로로 인해 발생하는 소음과 손실을 저감시킬 수 있는 이점을 나타내게 된다.

Claims (3)

  1. 유체의 흡입유로(11)가 바닥면에 형성됨과 함께 상부가 개방된 로터 하우징(10)이 펌프 하단에 장착되며, 상기 로터 하우징(10) 내에는 내부로터(21)와 외부로터(22)가 편심 회동 가능하게 치합되어져 있는 지로터(20)가 안착 구비되고, 상기 지로터(20)에 회동력을 전달하기 위한 전기자(31)가 펌프 본체(30)내에 장착된 지로터 펌프에 있어서,
    상기 로터 하우징(10) 상부에는 지로터(20)의 내부 압력에 의해 선택적인 토출유로(16)가 형성되어질 수 있도록 플렉시블 재질의 연성플레이트(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 지로터 펌프의 유체토출구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연성플레이트(15)는 섬유강화 플라스틱(15a) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 지로터 펌프의 유체토출구조.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 연성플레이트(15)는 섬유강화 플라스틱(15a)의 외표면에 테프론 코팅층(15b)이 형성된 것을 특징으로 하는 지로터 펌프의 유체토출구조.
KR1020060016393A 2006-02-20 2006-02-20 지로터 펌프의 유체토출구조 KR100695934B1 (ko)

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KR101230044B1 (ko) 2011-10-07 2013-02-05 주식회사 코아비스 지로터 펌프

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