KR940006045B1 - 회전 유체 처리 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전 유체 처리 장치

제1도는 수직 지지부에 고정되어 그로부터 외팔로 형태로 연장된 본 발명에 따른 공기 압축기의 평면도.

제2도는 회전자의 보이지 않는 공동과, 블레이드와 축에 연결된 기어를 압축 행정의 1/2 지점에서의 위치를 점선으로 하여 도시한 제 1 도와 공기 압축기의 정면도.

제3도는 하부에 위치한 블레이드의 주행 경로를 점선으로 도시한 제 2 도의 선 3-3에 따른 수평 단면도.

제4도는 다음의 1/4 행정에서의 블레이드의 비교 위치를 나타내기 위해 블레이드 구동 장치를 제거한 상태로 도시한 유사한 단면도.

제5도는 압축 행정의 종결시 및 다음의 압축 행정의 시작시의 블레이드의 비교 위치를 나타내는 제 4 도에 대응된 도면.

제6도는 원통형 블레이드 지지부를 제거하여 공동의 형태 및 대응 블레이드의 위치를 나타내는 제 2 도 및 제 3 도의 선 6-6에 따른 수직 단면도.

제7도는 다음의 1/4 행정 후의 동일한 회전자 공동 및 블레이드의 비교 위치를 도시하고 다른 회전자 공동이 보이기 시작하는 상태를 도시한 단면도.

제8도는 압축 행정의 종결시 및 다음 압축 행정의 시작시에서의 회전자의 공동 및 양 블레이드의 비교 위치를 도시한 단면도.

제9도는 회전자를 제거한 상태로 도시하여 그 작동 리세스 내에 있는 상부 블레이드와 공기 유입 내부포트 및 점선으로 도시된 압축 공기 배출 통로를 도시한 제 1 도의 좌측에서 본 장치의 측면도.

제10도는 전기한 도면의 신장된 블레이드 및 이중 공동 대신에 대응하는 복수개의 공동 및 스포크가 다수있고 림이 없는 바퀴를 포함하는 구조에 사용하는, 원통형 블레이드 지지부 대신 회전자를 통해 연장되는 통로(점선으로 도시됨)와 내부 공기 유입 포트의 다른 실시예를 도시한 제 6 도와 유사한 수직 단면도.

제11도는 연소실을 점선으로 도시한 내연 기관에 사용되는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 제 3 도와 유사한 수평 단면도.

제12도는 연소실을 점선으로 도시한, 제11도에 도시한 내연 기관에 사용하는 실시예를 제 9 도와 유사하게 도시한 측면도.

제13도는 제 1 도의 우측에서 본 제12도와 유사한 측면도.

제14도는 밀봉링이 구비된 제11도 내지 제13도의 기관의 블레이드의 평면도.

제15도는 제14도의 선 15-15에 따른 수직 단면도.

제16도는 기어를 사용하지 않고서도 동기 상태를 마련할 수 있는 신장된 블레이드의 실시예를 도시한 제14도와 유사한 평면도.

제17도는 회전가 공동을 나타내는 제16도의 블레이드에 사용되는 회전자의 내부 원통형 면의 2차원 전개도.

제18도는 공기 압축기 형태의 본 발명의 적합한 실시예를 도시한 제 3 도와 유사한 축방향 수평 단면도.

제19도는 제18도의 선 19-19에 따른 수직 단면도.

제20도는 제18도 및 제19도에 도시한 압축기의 블레이드 구조를 갖는 연소기관에 사용되는 밀봉 장치의 개략적인 사시도.

제21도는 구동 장치는 제18도 및 제19도의 구동 장치와 유사하고, 블레이드는 원형으로 하여 각 압축실의 체적을 최대로 하는 실시예를 도시한 제 4 도와 유사한 도면.

제22도는 제21도의 실시예를 2차원 전개도로 도시한 제17도와 유사한 전개도.

제23도는 항공기 엔진으로 사용되는 내연 기관을 도시한 제11도와 유사한 단면도.

제24도는 회전자들이 같이 작동될 수 있게 결합되어 있고, 연소 원동기 및 공기 압축기의 조합이 팽창 노즐(도시 안됨)이 있는 제트 기관 연소기 또는 고정 압축기 등으로 사용될 수 있는, 제23도에 도시한 구조에 사용되는 제18도 및 제19도의 공기 압축기를 도시한 제23도와 유사한 단면도.

제25도는 구동 장치의 역할을 하는 전기 모터의 회전자 부분으로 이용되는 제24도의 공기 압축기 부분만을 도시한 제24도와 유사한 단면도.

제26도는 발전기 결합된 모터가 그 구동 장치로 사용되는 장치를 도시한 제11도와 유사한 단면도.

제27도는 제11도, 제23도, 제24도, 제25도 및 제26도에 도시한 실시예의 각 회전자의 밀봉링 구조를 나타내는 제20도와 유사한 사시도.

제28도는 펌프 장치로 사용되는 본 발명에 따른 인공 심장의 축방향 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

15 : 수직 지지부 16, 67 : 브래킷

17, 38, 66, 91, 110, 111, 146 : 블레이드 지지부

18, 45, 68, 94, 97, 104a, 104b, 115, 120, 144 : 회전자

19 : 배출 포트 20, 70 : 축

21, 44, 64, 65, 95 : 공동 22 : 격실

23, 43, 63, 77, 90, 147 : 블레이드 24, 53, 76 : 스터브 축

25 : 평기어 26 : 유성 기어

27 : 중간축 28, 54 : 기어 연결부

29 : 유입 포트

30, 32, 57, 60, 100, 109, 113, 114, 148, 149 : 통로

31, 56 : 포트 33 : 관

34 : 내부 포트 35, 41 : 통로

36 : 외부 포트 37 : 연소실

39 : 점화 플러그 40 : 외부 흡입 포트

42 : 내부 흡입 포트 46, 47 : 원형 부분

48 : 핀 49 : 밀봉링

50 : 회동핀 51 : 탄성 스트립

52 : 회동점 55 : 동력축

58 : 배출 포트 59 : 내부 배출 포트

61 : 외부 배출 포트 62 : 치

69 : 이중 공동 68a : 본체

68b : 링 68c : 판

72, 73 : 베어링 74, 75 : 기어

78 : 유입 통로 79 : 배출 통로

80, 82, 86, 87, 124, 125, 129, 130 : 밀봉 스트립

80a, 81a : 아암

84, 85, 88, 89, 128, 133, 134 : 스프링

92 : 슬롯 93 : 벽

96 : 구동 프로펠러 99, 107, 112, 118, 145 : 하우징

101, 137, 138, 140 : 개구부 102 : 구동 기어

103 : 방열 코일 105 : 엔진

106 : 압축기 108 : 예압축기

116 : 농형 권선 117 : 주권선

119 : 블레이드 고정기 121 : 직류 여자기

122 : 회전자극 123 : 고정자 권선

135, 136 : 연장부 142 : 펌프 장치

143 : 직류 모터 150, 151 : 배출구

본 발명은 유체에 대해 작동하는 공기 압축기 및 펌프와 같은 회전 장치와, 유체에 의해 작동되는 내연기관 및 공기 또는 유압 모터와 같은 회전 장치에 관한 것이다.

본 출원인의 1969.11.11자 허여된 "회전 유체 처리 장치"라는 명칭의 미합중국 특허 제3,477,414호에는, 그 내부를 통하여 블레이드의 선단이 통과하는 각각의 공동이 마련된 중심 회전자의 양측면에서 1조의 회전 블레이드가 블레이드들의 대향면에서 공동 부분의 체적을 점진적으로 변화시켜 특정 장치로서의 목적을 수행할 수 있는 형태의 장치가 기재되어 있다. 당시에 시카고 뉴매틱 툴 캄파니(Chicago Pneumatic Tool Co.)의 상역 문서에 "단일/나사"공기 압축기로 나타난 바와 같이, 동일 원리를 사용하는 소위 "단일 나사" 공기 압축기가 개발되어 시판 되었는데, 이에 의하면 림(rim)이 없고 복수 스포크(spoke)를 갖는 바퀴 형태의 1조의 원형 블레이드를 상기 특허의 신장된 블레이드 대신에 사용하고, 나선형의 나사형 회전자가 상기 특허에 기재된 이중 공동 회전자를 대신하였다.

본 발명은 본 출원인의 선행 특허에 기재된 장치 및 "단일 나사" 장치를 개량한 것으로서, 블레이드들을 회전자 내부에 잇는 고정 원통형 지지부 내의 각각의 평행한 축 위에서 상호 겹쳐지게 위치시키도록 구성되어 있다. 회전자의 내부면에는 각 블레이드들의 선단을 수용하는 공동을 마련한다. 상기 장치는 피스톤형 기관(가변체적)이나 터빈(고속 회전 운동)에 유용하게 결합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 장치는 전기장치와 결합하여 다양한 목적에 사용할 수도 있으며, 인공 심장으로도 사용할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

제 1 도 내지 제 9 도에 도시한 실시예에서, 공기 압축기는 적절한 구조의 수직 지지부(15)에 의해 외팔보 형태로 장착되어, 작동 중에 단단하게 고정된다. 그러나, 공기 압축기는 사용되는 방법에 따라 다른 방법으로 장착할 수도 있다.

도시한 바와 같이, 장착 브래킷(bracket, 16)은 고정점에서부터 적절한 방법으로 고정 원통형 블레이드 지지부(17)까지 연장되는데, 상기 블레이드 지지부(17)은 제 2 도 및 제 9 도에 도시한 바와 같이 그 한쪽 단부로부터 내부로 리세스가 형성되어 있어 원통형 블레이드 지지부(17)을 지지하는 회전자(18)을 밀봉 상태를 유지하면서 회전 상태로 지지한다. 회전자를 블레이드 지지부(17)에 장착시킨 후에 회전자(18)에 부착되는 밀봉링(16a)는 회전자를 지지부 위에 고정시키는 역할을 한다. 회전자(18)의 반대쪽 단부는 단부판(20a)로 완전히 폐쇄된 것으로 도시하였으나, 이는 필수적인 것은 아니다.

밀봉은 기름 중기에 유입 공기를 혼합시키는 통상적인 방법으로 수행한다. 그러나, 회전자(18)이 고속(20,000rpm 이상)으로 구동될 때에는 상기 밀봉 방식은 적합하지 못하다. 보다 효율적인 밀봉 상태가 필요한 특성 경우에는, 공지된 피스톤 링 기능을 수행하는 종방향 밀봉 스트립(S)를 공기 압축기의 각 배출 포트(19) 및 유입 포트(29)에 겹쳐지게 그 양측면을 따라 그 사이를 통과하게 마련한다.

회전자(18)은 착탈 가능한 단부판(20a)에 의해 전기한 단부의 반대측 단부의 고정부로부터 연장되는 동력 입력축(20)을 갖는다. 축(20)은 전동기 또는 다른 모터(도시 안됨)와 같은 구동 수단에 적절한 방법으로 결합된다. 회전자(18)의 내부에는 도면에 이중 공동(21)로 도시한 공동들이 마련되는데, 이들은 블레이드 지지부(17)의 원통형 면과 접촉되는 그 내부 원통형 면(18a)내로 개방되어 있다.

블레이드 지지부(17)은 내부로 만입되어 있어 각 블레이드(23)의 격실(22)를 마련하는데, 여기에서 1조의 격실은 회전자(18)에 의해 마련되는 1조의 공동(21)과 연통된다. 격실(22)들은 격벽(17a)에 의해 분리되어 있다(제 2 도 및 제 8 도). 블레이드(23) 및 그 각각의 격실들은 상호 적층된 상태로 위치하여, 블레이드들은 각각의 스터브 축(stub shaft, 24)위에 회전가능하게 장착되어 상호 간에 대해 상대 회전을 하게 된다.

블레이드와 회전자를 동기 상태로 회전시키는 것을 제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 바와 같이 회전자(18)에 단단히 고정된 평기어(25)를 각각의 중간축(27)위의 유성 기어(26)과 맞물리게 하여 회전자(18)과 블레이들을 기어 결합시킴으로써 수행할 수 있다. 중간축(27)은 각각의 블레이드 축(24)(수개의 기어에 나선형 치가 있는 것이 적합함)와 연결되는 베벨기어 연결부(28)을 갖는다. 블레이드와 회전자의 동기 수단으로 사용하는 이러한 기어 연결은 블레이드가 림이 없고 복수개의 스포크를 갖는 바퀴인 "단일 나사"실시예의 장치에서는 필요가 없는데, 이는 상호 연결되는 상태의 블레이드와 회전자 공동의 복수개의 세트가 자체적으로 동기 수단 기능을 하기 때문이다.

블레이드의 형태는 적절한 신장된 형태로 할 수 있으며 각각의 격실(22)내에서 반대 방향으로 회전한다. 그 말단 단부(terminal end)는 각 공동(21)내를 통과하는데, 상기 공동은 회전자의 회전축에 대해 나선형 방향으로 되어 있어, 이동하는 블레이드의 전진에 따라 공동 부분의 체적 용량이 점진적으로 감소되어 상기 공동 부분내에 있는 공기가 압축되게 된다. 블레이드들의 종방향 모서리는 지점(23a)에서와 같이 바이어스 되어, 각 공동의 종방향 벽이 나선 방향과 합치되게 된다.

공동벽과 접촉되는 블레이드의 말단부(terminal portion)는 저속 공정에 필요한 전술한 기름 밀봉을 하며, 고속 공정에 필요한 밀봉 상태는 마련하지 않아도 된다.

도시된 바와 같이, 동력 입력축(20)은 반시계 방향으로 회전되어, 회전자(18)을 반시계 방향으로 회전시키고 블레이드(23)을 화살표 방향으로 전진시켜, 상기 방향으로 균형을 이룬 공기 압축 행정을 수행하게 하고, 각 회전자 공동(21)의 저체적 용량 부분(21a, 제 6 도 및 제 7 도)내의 공기 압축을 수행하도록 한다.

블레이드 지지부(17)의 원통형 면에 있는 공기 유입 포트(29)는 상기 블레이드 지지부의 외측 단부에 있는 포트(31)로부터 연장된 통로(30)을 갖는데, 이 통로를 통하여 대기압의 공기가 압축 장치 내로 흡입된다. 압축된 공기는 작은 포트(19)를 통해 대응 소형 통로(32)내로 유입되며, 다음에 배출 포트 및 관(33, 제 1 도)을 통해 압력 탱크(도시 안됨)에 저장된 후 사용된다.

블레이드(23)이 연속적으로 회전함으로써 압축 장치의 매 회전시의 1/2 행정중에 압축 행정을 수행하게 된다.

공기 유압 포트 및 통로는 제10도에 도시한 바와 같이 회전자 내에 위치시킬 수도 있는데, 이 경우에는 각 공동(21)에서 내부 포트(34)가 대기중으로 개방된 외부 포트(36)으로부터 연장되는 통로(35)와 연통된다. 이러한 구조는 도시한 신장된 블레이드형 실시예에서는 필요에 따라 사용할 수 있으나, 전술하였으나 도시하지는 않은 복수개의 스포크가 있는 "단일 나사"형 구조에서는 필수적이다.

공기 압축기와 마찬가지로 장착되는 제11도 내지 제15도에 도시한 내연 기관으로 구성할 경우에, 연소실(37)은 원통형 블레이드 지지부(38)내에 형성하며, 디젤 기관을 제외하고는 점화 플러그(39)를 마련하여 상기 격실 내에서 압축되는 연료 혼합물을 점화시킨다. 연료 혼합물은 적절한 기화기로부터 원통형 블레이드 지지부(38)의 노출 단부에 있는 외부 유입 포트(40, 제13도)을 통해 공급하는데, 연료 혼합물은 이로부터 내부 유입 포트(42)로 연통되어 있는 통로(41)을 통과하게 된다. 디젤 기관의 경우에는, 점화 플러그 대신에 통상적인 연료 분사기를 사용하고 연소실의 크기는 적절하게 감소시킨다.

블레이드(43)은 제14도 및 제15도에 도시한 바와 같이 적합하게 구성하여 블레이드들이 회전자(45)내의 공간(44)를 횡단할 때 밀봉 상태를 용이하게 얻을 수 있도록 한다. 각 블레이드는 모서리와 모서리가 맞닿도록 평면으로 배치되고 하부에 위치한 중간 원형 부분(47)에 연결된 두개의 바이어스 모서리를 갖는 원형부분(46)으로 구성되는데, 이는 이를 밀착 상태로 감싸는 밀봉링(49)는 장착한 후에 가압 장착핀(48)에 의해 정위치에 고정되며, 상기 밀봉링(49)는 피스톤 링과 유사하나 스프링 강으로 성형하며, 양 단부는 피버트 핀(50)으로 각 원형 부분(46)에 고정된다. 상기 밀봉링들의 양 단부는 피버트부(52)를 중심으로 하여 피버트 될수 있는, 스프링 강으로 통상적으로 형성하는 탄성 스트립(51, 제 4 도)에 의해 상호 회동 가능하게 연결된다.

상기와 같이 구성된 블레이드는, 공기 압축기의 동력 입력축에 대해 전술한 바와 같이 동력 출력축(55)의 기어 연결부(54)의 대응 베벨 기어와 맞물리는 베벨기어가 마련된 스터브축(53)위에 고정 장착된다.

연료 혼합물(디젤 기관의 경우에는 공기)의 압축은 전술한 공기 압축기를 참조로 하여 설명한 압축 행정중에 장치의 한쪽면(압축된 혼합물이 배출되는 쪽의 반대면)에서 이루어진다. 압축된 연료 혼합물 또는 공기는 제11도 및 제12도에 도시한 바와 같이 포트(56), 통로(57) 및 회전자의 내부면으로 폐쇄되는 배출 포트(58)를 통해 압축 행정 말기에 연소실(37)로 공급된다. 압축된 연료 혼합물이 유입된 후에, 연소실의 유입 포트(56)은 역시 회전자의 내부면에 의해 폐쇄된다. 다음에 연소실 내의 압축된 연료 혼합물을 점화시키고, 동시에 배출 포트(58)을 개방시켜, 연소된 가스가 다른쪽 면에서 접근해 오는 회전자 공동(44)내로 팽창되게 하여, 장치가 계속 구동되게 하고 블레이드의 다른쪽 면에 있는 회전자 공동내에서 압축 행정이 시작되게 한다. 동시에, 연소된 가스가 배출되기 시작하는 원통형 블레이드 지지부(38)의 다른쪽 면에서는, 상기 연소된 가스가 제11도 및 제13도에 도시한 바와 같이 내부 배출 포트(59), 통로(60) 및 상기 블레이드 지지부(38)의 개방된 단부에 있는 외부 배출 포트(61)을 통해 배출되며, 이때 블레이드 지지부(38)의 상기 측면에서의 블레이드(43)의 대응 블레이드 단부(46)은 대응된 회전자 공동(44)내로 진행한다. 블레이드 단부(46)이 상기와 같이 진행하게 되면, 그 후방에서 포트(40), 통로(41) 및 포트(42)를 통해 연료 혼합물(디젤 기관의 경우에는 공기)이 흡입된다.

제12도 및 제13도에 도시한 종방향 밀봉 스트립(S)는 포트(56) 및 (58), 포트(42) 및 (59), 및 제 9 도의 압축기의 포트(19) 및 (29)를 따라 그 위에 겹쳐지게 마련한다.

제 1 도 내지 제 9 도에 도시한 장치는 펌프로 사용할 수도 있는데, 이때 제 9 도에 도시한 공기 유입 포트(29)는 유체 유입 포트가 되며 배출 포트(19)는 신장된 상태로 포트(29)에 일치되게 중심에 재위치시켜 상기 양 포트 세트중의 일세트의 포트들이 각 작동 행정 중에 그들의 대응된 회전자 공동과 연통되도록 한다. 이는 배출 포트의 크기와 유입 포트의 크기가 동일하여야 한다는 것을 의미하는 것은 아니며, 이는 유입되는 체적과 동일한 체적 배출은 동력 입력을 조절하여 상이한 크기로서도 이룰 수 있기 때문이다. 이는 회전장치로서 송출 펌프의 장점을 제공할 수 있기 때문에 매우 유리하다.

제 9 도 및 제10도에 도시한 실시예에서는 배출 포트(19), 통로(32) 및 배출포트(33)만을 회전자 공동의 반대축 단부에 있는 대응된 포트 및 통로로 대체하면 된다.

그러나, 양 실시예에서, 매니폴드(제 1 도에 도시한 관(33)과 유사함)은 유입 포트 및 배출 포트에 각각 연결하여, 펌프의 유입 및 배출 통로를 단일로 하여야 한다.

유압 및 공기 모터는 그 구조 및 기능이 펌프와 유사하다.

내연 기관을 제외한 모든 실시예에서, 동기 수단으로 마련된 기어들을 블레이드를 림이 없는 복수개의 스포크를 갖는 바퀴로 마련하고 전술한 "단일 나사"공기 압축기에 따른 대응된 복수개의 공동을 마련함으로써 대체할 수 있다. 상기 기어들의 대체는 블레이드의 양 종측면에서 그 길이의 중간 부분으로부터 돌출된 치를 마련하고 이에 대응되는 보조 회전자 공동을 마련하여, 전술한 림이 없는 복수개의 스포크를 갖는 바퀴로 얻을 수 있는 운동과 유사한 연속된 블레이드의 회전 운동을 마련함으로써 수행할 수 있다. 따라서, 제16도에 도시한 바와 같이, 일련의 치(62)를 블레이드(63)의 양 종측면에 마련하고, 제17도에 도시한 바와같이, 상기 치를 수용하는 일련의 보조 공동(64)를 블레이드 수용 공동(65)사이에서 회전자의 내부 원통형면에 마련한다.

내연 기관의 경우에, 통상적인 형태의 터보 압축기는 회전자 외부 주위에 터보 블레이드를 직접 마련함으로써 마련할 수 있으며, 이때 가압된 공기는 통상적인 방법으로 기화기 또는 연료 분사기로 보내진다. 상기 공기는 당해 기술에 공지된 바와 같이 회전자 및 밀봉 기름을 냉각시키는데도 사용된다.

제18도 및 제19도에 도시한 실시예는 제 1 도 내지 제 9 도에 도시한 공기 압축기를 단순히 변형한 것이며, 이는 본 발명에 따른 공기 압축기, 펌프 및 모터를 제작하는데 가장 적합한 방법으로 사료된다.

본 실시예에서, 원통형 블레이드 지지부(66)은 브래킷(67)에 의해 장치의 고정 부분에 확고하게 장착되며, 도면에는 그 내부 원통형 면으로 개방된 이중 공동(69)에 각각 적절하게 부합되도록 대체로 구형으로 되어 있는 본체(68a)를 갖는 것으로 도시된 회전자(68)을 회전 가능하게 지지하는데, 상기 공동(69)는 블레이드 지지부(66)의 원통형 표면과 경계면을 이룬다. 블레이드 지지부(66)의 장착단부에 위치하는 리브(68b)와 그 반대축 단부에 있는 판(68c)는 축(20)과 대응되는 축과 함께 회전자를 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 실시예에서와 같이 블레이드 지지부 위에 고정시킨다.

축(70)은 회전자판(68c)에 고정된 고정부로부터 블레이드 지지부(66)의 중심으로 연장되며, 베어링(72) 및 (73)에 의해 저어널된다. 상기 축은 제19도에 도시된 기어(75)와 맞물려지는 기어(74)를 고정 상태로 지지한다. 상기 기어(75)는 각 블레이드(77)의 각각의 스터브 축(76)위에 고정 장착된다. 따라서, 회전자(68)의 회전 운동은 단일축에 의해 각 블레이드들에 전달된다. 또한, 상기 구조는 각 공기 유입 통로(78)에 효율적으로 부합될 수 있는데, 상기 유입 통로(78)은 축(70)의 직경 방향 측면에 위치하며 고정 원통형 블레이드 지지부(66)의 노출된 단부에서 각 유입 포트로부터 그 반대측 단부 근처까지 연장되며, 각 압축 공기 배출 통로(78)까지 연장된다.

장치를 모터로 제작할 때와 같이 회전자에 밀봉링을 마련해야 할 필요가 있을 경우에는, 제20도에 도시한 실시예를 사용한다. 원통형 블레이드 지지부(66)의 주연부 외측 윤곽선과 함께 도시한 바와 같이, 회전자의 한쪽 측면을 따라 그 단부와 단부 사이에서 연장되고 블레이드 지지부의 양측 단부로부터 내측으로 연장된 1조의 아암(80a 및 81a)를 갖는 종방향 밀봉 스트립(80 및 81)은 각각 지점(82 및 83)에서 피버트 가능하게 연결된다. 스터립들의 양단부에 있는 아암 사이의 스프링(84)는 상기 스트립들을 상호 근접되게 가압하여 그들을 대응 블레이드(77)에 대해 가압시킨다. 아암들의 피버트 단부들에 마련된 스프링(85)는 회전자가 회전할 때 밀봉 스트립(80 및 81)을 회전자(68)의 원통형 내부 표면에 대해 가압시킨다. 블레이드 지지부(66)의 반대측면에 있는 유사한 1조의 밀봉 스트립(86 및 87)은 유사하게 장착되어 스프링(88 및 89)에 의해 대응 블레이드(77) 및 회전자(68)의 원통형 내부면에 대해 각각 가압된다. 압축될 유체는 개구부(78a)를 통하여 회전자(68)내의 압축실로 유입되고, 압축된 공기는 개구부(79a)를 통하여 상기 압축실로부터 배출된다. 내연 기관 형태의 모터의 경우에, 연소가스는 개구부(78b)를 통하여 회전자(68)내의 팽창실로 유입되고, 배기 가스는 개구부(79b)를 통하여 배출된다.

제21도 및 제22도에 도시한 실시예는 최대 체적의 유체를 취급하는데 가장 적합한 형태인 실시예이다. 제18도 및 제19도에 도시한 신장된 블레이드(77)대신에, 본 실시예에서는 원통형 블레이드 지지부(91)을 직경 방향으로 대향된 반경 방향 슬롯(92)가 마련된 원형 구조로 구성하는데, 상기 슬롯(92)내에는 회전자의 공동(95)를 분할하는 회전자(94)의 나선형 벽(93)이 장착된다. 회전자(94)의 구동 장치와 공기 유입구 및 배출구는 제18도 및 제19도에 도시한 실시예와 동일하다.

제23도에 도시한 실시예는 제11도에 도시한 내연 기관과 유사한 것으로서, 여기에서는 회전자(97)의 전면부분(97a)에 장착된 프로펠러(96)을 구동시키는 비행기 엔진으로 도시하였다. 공기는 비행기의 프레임에 장착되도록 된 하우징(99)의 개방 선단(99a)를 통해 유입되어, 회전자(97)에 부착되어 있고 하우징(99)에 부착된 고정 블레이드(99b) 사이에서 이동할 수 있는 압축기 블레이드(97b)에 의해 압축된다. 예압축된 공기는 통로(100)을 통해 후방 하우징 부분(99c)에 있는 통상적인 연료 혼합 시스템(도시 안됨)으로 유입된다. 배기 가스는 하우징 부분(99c)내에 있는 개구부(101)을 통해 배출된다. 윤활유를 순환 및 냉각시키는 시스템(도시 안됨)은 펌프 역할을 하는 구동 기어(102)와 방열 코일(103)을 포함할 수 있다. 제20도에 도시한 것과 유사한 밀봉링 시스템을 상기 내연 기관에 사용할 수 있다. 이는 제27도에 도시하였으며, 이후에 설명한다.

제24도에는 제23도 도시한 내연 기관과 동일한 내연 기관을 제21도 및 제22도에 도시한 것과 유사한 원형 블레이드를 갖는 공기 압축기에 결합된 것으로 도시하였다. 상기 실시예에서, 기관(105)와 압축기(106)의 각 회전자(104a 및 104b)와 기관에 의해 구동되는 단일 장치로 상호 연결된다. 공기는 기관 하우징(107)의 전면벽(107a) 내의 개구부(도시 안됨)을 통해 기관내로 유입되며, 예압축기(108)과 통로(109)를 통해 압축기(106)으로 유입된다. 원통형 블레이드 지지부(110 및 111)은 볼트(도시 안됨)에 의해 하우징(112)에 부착되고, 하우징은 제트 추진에 사용될 때에는 비행기 프레임에 장착하고 공업용 공기 압축기로 사용할때에는 적절한 고정 부재에 장착시킨다. 기관 배기 가스는 통로(113)을 통과하여 유입되는 공기를 압착시킨다. 압축된 공기는 각 통로(114)를 통과한다.

제25도에는 그 주요부가 제24도와 동일한 공기 압축기를 도시하였으나, 본 실시예에서는 구동 수단으로 사용되는 농형(squirrel cage) 유동형의 전기 모터에 결합된 것으로 도시하였다. 압축 장치의 회전자(115)는 보조 농형 권선(116)을 지지하고 모터의 회전자 기능도 수행한다. 주권선(117)은 모터의 고정자를 구성하는 고정 하우징(118)에 부착되어 지지된다. 하우징(118)은 또한 원통형 블레이드 고정기(119)도 지지한다. 주권선(117)을 교류 전원에 연결하는 전기 연결부(도시 안됨)는 통상적인 방식을 사용한다.

제26도에는 그 요부가 제24도에 도시한 공기 압축기와 동일한 내연 기관을 도시한 것이나, 제25도에 도시한 농형 모터의 구조와 유사한 구조로 된 발전기에 결합된 상태로 도시한 것이다. 엔진의 회전자(120)이 회전할 때, 브러시가 없는 직류 여자기(121)은 전류를 회전자 극(122)에 공급하여, 고정자 권선(123)에 전압을 인가시킨다. 전기적 연결부(도시 안됨)는 역시 통상적인 방식을 사용한다. 본 실시예는 차량의 전기견인 바퀴 또는 선박 프로펠러용 전원 장치에 특히 적합하다.

전술한 실시예의 기관의 밀봉은 제20도에 도시한 방법과 마찬가지로 수행한다. 따라서, 제27도에 도시한 바와 같이, 원통형 블레이드 지지부의 한쪽면에 위치하고 각각 아암(124a 및 125a)를 갖는 1조의 종방향 밀봉 스트립(124 및 125)는 각각 지점(126 및 127)에서 회동식으로 연결된다. 스프링(128)은 스프링(84)와 동일하다. 블레이드 지지부의 반대 측면에서, 아암(129a 및 130a)를 갖는 제 2 조의 종방향 밀봉 스트립(129 및 130)은 각각 지점(131 및 132)에서 유사하게 회동 연결된다. 스프링(133)은 스프링(88)과 동일하다. 그러나, 여기에서 각 조의 아암(124a, 125a, 129a, 130a)는 각각의 분리 스프링(85 및 89)에 의해 격설되도록 가압되는 대신에 아암 연장부(135 및 135)에 작용하는 각 스프링(134)에 의해 격설되도록 가압된다. 연료 혼합을 위한 공기는 개구부(137)을 통해 기관 회전자의 대응된 압축실 내로 유입되고, 압축된 연료 혼합 공기는 개구부(138)을 통해 기관의 연소실 내로 유입되면, 연소실로부터 배출되는 팽창 가스는 개부부(139)를 통해 대응된 회전자 공동 내로 유입되어, 개구부(140)을 통해 배기 가스가 배출되게 된다.

제2b도에는 제18도 및 19도에 도시한 장치와 유사하게 제작되고 횡방향으로 위치한 직류 모터(143)들 또는 모터에 의해 구동되는 인공 심장의 펌프 장치(142)를 도시한 것이다. 펌프 장치(142)의 회전자(144)는 제18도 및 제19도의 회전자와 마찬가지로 대체로 구형이며, 이는 통상적인 심장 형태의 하우징(145)내에 장착된다. 하우징은 사용하고자 하는 사람 또는 동물의 신체의 적당한 부분에 고정될 수 있게 되어 있다. 원통형 블레이드 지지부(146)은 하우징(145)에 부착되어 원형 블레이드(147)을 각각 회전 가능하게 지지하는데, 블레이드들은 제18도 및 제19도에 도시한 기어 결함에 의해 회전자(144)와 동기 상태로 구동된다. 혈액은 대정맥과 폐정맥이 연결되는 부분에 해당하는 유입 통로(148 및 149)를 통해 펌프 장치(142)내로 유입되며, 대동맥 및 폐동맥이 연결되는 부분에 해당하는 배출구(150 및 151)을 통해 송출된다. 블레이드(147)은 교환할 심장의 자연 송출 사이클, 즉 매 박동 중에 1/4의 휴지 시간이 발생되는 인간 심장의 송출 사이클을 대신할 수 있도록 설계한다. 전기 도선(152)는 신체 외부에서 지지되는 전지에 의해 양 모터에 전원을 공급하며, 각 모터는 회전자(144)의 링 기어(154)에 맞물려지는 각 피니온(153)에 의해 회전자(144)를 구동시킨다. 각 모터(143)은 그 자체로도 회전자(144)를 구동시킨다. 모터를 두개 구비하는 것을 하나의 결함이 있을 때 그 예비 모터를 마련하기 위함이다. 축(155)는 동기 기어를 구동시킨다.

도시한 바와 같이, 인공 심장은 회전자가 분당 35회전을 하여 5리터의 혈액을 송출할 수 있는 크기로 되어 있다. 자연 심장의 보조 심장으로 사용할 경우에는 크기 및 송출 용량을 필요에 따라 감소시킨다.

이제까지 본 발명을 적합한 실시예들에 대해 설명하였으나, 다음에 첨부된 특허 청구 번위로 한정되는 본 발명의 분야 및 정신 내에서 다양하게 변경시킬 수도 있다.

Claims (23)

1. 한쪽 단부로부터의 내부 원통형 리세스 및 동력 전달 장치를 구비한 회전자와, 회전자 리세스 내에 밀착되게 밀봉 조립되는 고정 실린더와, 상기 실린더를 상기 회전자에 대해 고정 장착시키는 장치와, 상기 고정 실린더의 원통형 면에 대해 대면되는 상태로 그 내부 원통형 면에서 개방되어 있는 나선형 방향으로 대향되게 형성된 회전자 내의 1조 이상의 공동과, 상기 회전자의 회전축에 직각방향으로 된 회전축 위에서 상기 고정 실린더 내에서 직경 방향으로 대향된 측면들에 각각 별도로 회전할 수 있도록 장착되고 상기 회전자와 블레이드 들이 동기 상태로 회전할 때 각각의 공동 내로 그들의 일부가 유입되고 또한 공동을 통과하도록 된 1조 이상의 대응된 블레이드와, 상기 블레이드들과 회전자를 동기 상태로 구동시키는 장치와, 상기 공동 내에서의 상기 블레이드들의 전진 이동 통로 내로 상기 장치 내부로 유입 유체를 제공하는 장치와, 상기 블레이드들에 의해 처리된 유체를 장치로부터 배출시키는 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 블레이드들이 신장된 구조로 되어 있고 고정 실린더의 원통형 면 내부로 대향되게 개구된 각 격실들 내에서 상호 겹쳐지는 형태로 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 유체를 유입시키는 장치와 유체를 배출시키는 장치가 고정실린더의 원통형 면 내로 개구된 각각의 포트들로 구성되고, 상기 포트들의 양측면에서 실린더의 단부와 단부 사이에서 그 종방향으로 연장된 밀봉 스트립들을 마련하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 블레이드들과 회전자들을 동기 상태로 회전시키는 장치가 회전자와 고정 실린더의 내부에서 회전자와 블레이드들 사이에서 맞물려 있는 기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 유체를 처리할 수 있도록 제작되고, 유체 유입 장치가 외부 유입 포트와 이 포트로부터 고정 실린더의 양종축에 있는 각 내부 유입포트까지 연장된 통로로 구성되고 처리될 유체를 유입시켜 각각의 블레이드들이 그 각각의 회전자 공동 내에서 전진 이동함에 따라 유체를 압축이나 송출 또는 가압하고, 유체를 배출하는 장치가 블레이드의 전진 행정의 거의 종결시에 처리된 유체를 수용하도록 고정 실린더의 양종축 면에 각각 위치하는 내부 배출 포트와 상기 내부 배출 포트로부터 각 외부 배출 포트로 연장된 각각의 통로로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 유입 포트, 배출 포트 및 통로가 모두 고정 실린더 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 유입 포트 및 통로가 회전자 내에 위치하고 배출포트 및 통로가 고정 실린더 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
8. 제 5 항에 있어서, 공기와 같은 기체성 유체를 압축할 수 있도록 내부배출 포트, 배출 통로 및 외부 배출 포트를 처리된 기체성 유체의 체적 감소와 일치되게 유입 포트 및 통로 보다 작게 구성하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
9. 제 5 항에 있어서, 유체를 송출 또는 가압하기 위해 내부 배출 포트, 배출 통로 및 외부 배출 포트를 체적 유동 용량과 동일하게 구성하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 연소실은 고정 실린더 내에 마련되고, 밀봉 장치는 회전자 공동 표면에 접촉되는 각 블레이드 모서리 주위에 마련되고, 상기 연소실내에서 기체성 연료 혼합물을 점화시키는 장치가 마련되는 내연 기관으로 제작되고, 유체 유입 장치는 공동이 내부 유입 포트를 통과할 때 회전자 공동 내에서의 블레이드의 전진 이동에 의해 기체성 연료 혼합물 또는 공기를 유입시키는 고정 실린더의 한쪽 종축면에 있는 내부 유입 포트까지 외부 유입 포트로부터 연장되는 내부 통로 및 외부 유입 포트와 상기 고정 실린더의 다른쪽 종축면에 위치하여 상기 연소실 내로 연통되어 공동이 상기 소형 모트를 통과할 때 회전자 공동으로부터 압축된 기체성 연료 혼합물 또는 공기를 상기 연소실 내로 유입시키는 소형포트 및 상기 연소실 내에서 상기 고정 실린더의 반대축 종축면에 위치하여 상기 공동이 상기 배출 포트를 통과할 때 팽창된 연료 혼합물을 상기 연소실로부터 회전자 공동으로 전달하는 배출 포트로 구성되고, 유체를 배출하는 장치는 고정 실린더의 상기 한쪽 종축면에 있는 내부 배출 포트와 그로부터 외부 배출 포트로 연통된 통로를 포함하고, 상기 내부 배출 포트를 통과하는 회전자 공동으로부터 압력 팽창 가스를 대기중으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
11. 제10항에 있어서, 블레이드들이 제 3 중간 부분으로 모서리와 모서리가 맞닿는 평면 상태로 상호 고정된 두개의 원형 부분으로 각각 구성되고, 밀봉링은 그 한쪽 단부에서 상기 원형 단부들에 회동 가능하게 고정된 분할 탄성링으로 구성되고, 밀봉링의 다른쪽 단부는 상기 한쪽 단부에 대해 회동될 수 있고 상기 중간 부분에 대해 그 길이의 중간에서 회동될 수 있도록 신장된 부재에 의해 회동 연결되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
12. 제10항에 있어서, 유입되는 유체가 기체성 연료 혼합물이고, 점화 장치가 연소실에 구비된 점화 플러그인 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
13. 제10항에 있어서, 유입되는 유체가 공기이고, 점화 장치가 디젤 기관으로 작동될 때에는 연소실에 사용되는 연료 분사기인 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 블레이드들이 신장된 구조로 되어 있고 동기 장치가 블레이드들의 중간에서 각각의 대향된 종축면으로부터 돌축된 치 세트로 구성 되고, 회전자의 내부 원통형면의 양측면에 대응된 세트의 보조 공동을 마련하여 장치의 작동 중에 각 치를 수용하도록 하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 회전자가 대체로 구형이고, 동기 장치는 회전자에 축방향으로 부착되고 고정 실린더 내로 축 방향으로 연장된 단일 축과 상기 축을 저어널시키는 상기 실린더 내의 장치 및 상기 축을 회전 가능하게 장착된 블레이드에 상호 연결시키는 구동 기어로 구성되고, 장치의 내부로 유체를 유입시키는 장치는 상기 축 및 상기 동기 수단의 측면에서 고정 실린더의 한쪽 단부에 있는 유입 포트로부터 실린더의 거의 반대단까지 연장되는 직경 방향으로 대향된 통로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
16. 제 3 항에 있어서, 상기 밀봉 스트립들이 고정 실린더로 지지되는 종방향 스트립 세트를 포함하고, 각 세트에는 스트립들을 대응된 블레이드의 대향면에 대해 가압하는 탄성 장치와 스트립들을 회전자의 대향면에 대해 가압하는 탄성 장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
17. 제 1 항에 있어서, 블레이드들이 직경 방향으로 대향된 반경 방향 슬롯들을 갖는 원형 구조이고, 회전자의 공동들은 상기 슬롯들 내로 장착되는 나선형 벽에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
18. 제 1 항에 있어서, 고정 실린더를 회전자에 대해 고정 장착시키는 장치가 상기 실린더에 단단히 고정되고 회전자를 실질적으로 감싸고 있는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
19. 제18항에 있어서, 회전자는 전기 장치의 보조 권선을 지지하고, 하우징은 상기 장치의 주권선을 지지하고, 상기 장치가 전기 모터로 구동되는 압축기 또는 펌프 역할을 하거나 발전기를 구동시키는 모터 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
20. 제18항에 있어서, 고정 실린더와, 블레이드 및 회전자가 인공 심장의 펌프로 사용되고, 무브러쉬 직류 모터는 하우징내에 장착되어 전원과 연결되어 상기 펌프 장치를 구동시키는 구동기 역할을 하고, 유체를 유입시키는 장치는 인체의 대정맥 및 폐정맥에 각각 연결되는 유입구로 구성되고, 유체를 배출시키는 장치는 대동맥 및 폐동맥에 각각 연결되는 배출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
21. 제10항에 있어서, 내연 기관은 고정 실린더가 부착된 하우징 내에 장착되고, 구동 장치는 상기 기관의 회전자에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 구동 장치는 기관 회전자의 돌출된 전면 부분과 상기 전면 부분에 부착된 프로펠러 블레이드로 구성되고, 하우징은 비행기와 같은 차량에 장착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.
23. 제21항에 있어서, 구동 장치는 기관 회전자에 결합된 압축 회전자를 갖는 공기 압축기로 구성되고, 상기 압축기는 압축력을 공급하는 압축 공기 배출구를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 유체 처리 장치.

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