KR101900997B1 - 편심 스크류 펌프 - Google Patents

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파울 크람페
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휴고 포겔상 마시네바우 게엠베하
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Abstract

로터 종축(1)을 따라 구동 단부로부터 자유 단부까지 연장되는 로터(70), 내부 공간을 갖고 상기 종축(1)을 따라 스테이터 유입구(90a)로부터 스테이터 배출구(90b)까지 연장되고 상기 로터(70)를 수용하도록 형성된 스테이터 하우징(90), 회전 모멘트의 전달을 위해 상기 로터(70)와 커플링되는 구동 샤프트를 갖는 구동 모(60), 상기 구동 샤프트와 상기 로터 사이의 회전 모멘트의 전달에 이용되는 제1 유니버셜 조인트(22) 및 흐름 방향으로 상기 로터(70) 뒤에 배치되는 스테이터 출구 플랜지(100)를 포함하는 편심 스크류 펌프. 상기 스테이터 출구 플랜지(100)는 상기 종축(1)에 대하여 수직으로 배향되지 않는 플랜지 연결 평면(100')을 가진다.

Description

편심 스크류 펌프{ECCENTRIC SCREW PUMP}
본 발명은, 로터 종축을 따라 구동 단부로부터 자유 단부까지 연장되는 로터, 내부 공간을 갖고 상기 종축을 따라 스테이터 유입구로부터 스테이터 배출구까지 연장되고 상기 로터를 수용하도록 형성된 스테이터 하우징, 회전 모멘트의 전달을 위해 상기 로터와 연결되는 구동 샤프트를 갖는 구동 모터, 상기 구동 샤프트와 상기 로터 사이에 회전 모멘트의 전달에 이용되는 제1 유니버셜 조인트 및 흐름 방향으로 상기 로터 뒤에 배치되는 스테이터 출구 플랜지를 포함하는 편심 스크류 펌프에 관한 것이다. 다른 측면은 이러한 편심 스크류 펌프의 보수 방법이다.
편심 스크류 펌프는 고정부인 스테이터 또는 스테이터 하우징 내에서 회전부인 로터가 움직이는 용적 펌프(displacement pump)이다. 로터는 회전 운동 및 이와 중첩되는 방사 운동을 행하며, 이로써 궤도 상에서 움직이고 추가로 고유의 축을 중심으로 회전한다. 로터는 로터의 회전에 의해 스테이터 내에서 운반 공간이 유입측으로부터 배출측까지 이동하는 방식으로 형성된 스테이터의 내부의 중공 공간 내에서 움직이는 큰 기울기를 갖는 줄 나사(thread screw)를 외부 둘레에 구비한다. 일반적으로 편심 스크류 펌프의 스테이터/로터 어레이의 유입부 측에는 스테이터 유입구와 유체 연통 상태에 있는, 운반하고자 하는 유체를 위한 공급 공간이 존재한다. 구동 샤프트는 이 공급 공간에서 회전하며, 이것은 로터 움직임에 기초하여 지그재그 운동을 하여야 한다. 이 구동 샤프트는 일반적으로 요동축(rocking shaft)에 의해 연결되는 2개의 유니버셜 조인트에 의해 형성되고 로터에 대향하는 측에서 구동 모터와 직접 또는 간접적으로 커플링된다.
편심 스크류 펌프는 유입부측에서 일반적으로 운반하고자 하는 유체를 스테이터 하우징 유입구에 공급하는 공급관과 연결된다. 편심 스크류 펌프는 배출부측에서 운반된 유체를 배출하는 배출관과 연결된다. 기본적으로 양 방향으로 매체를 전달하기 위한 편심 스크류 펌프가 적합하다. 따라서, 이 개시의 맥락에서 스테이터 유입구 및 스테이터 배출구의 상응하는 기능적 교환을 포함하는 전달 방향의 전환도 이루어질 수 있다.
편심 스크류 펌프는 다수의 매우 상이한 유체를 운반하는 데 적합하다. 특히 공격적으로 작용하는 고체를 포함하여 운반될 수 있는 끈적끈적한 점성 매체가 여기에 포함된다.
기본적으로, 특히 고체를 함유하는 매체 형태의 유체를 운반하기 위하여 편심 스크류 펌프를 사용할 때 스테이터의 마모 및 어쩌면 로터의 마모 때문에 정기적인 보수 간격으로 스테이터 및 경우에 따라 로터의 고체가 필요하다. 이 목적에서, 로터를 스테이터로부터 분리하거나 또는 로터-스테이터 전체 유닛을 분리하기 위하여, 로터가 구동측에서 분리되어야 하고 이에 상응하여 스테이터 하우징의 플랜지 조인트의 분리에 의하여 충분한 공간이 제공되어야 한다. 이 과정은 보통 비용이 들고 일반적인 편심 스크류 펌프 크기에서 스테이터의 중량 및 특히 스테이터-로터 유닛의 중량이 상당하기 때문에 어려우며 상응하는 도구 및 리프팅 장치에 의해서만 실현될 수 있다. 이러한 필수적인 보수 때문에 편심 스크류 펌프의 비사용 시간은 무조건 수시간 내지 하루가 될 수 있다. DE 10 2008 021 919호로부터 스테이터와 배출관 라인을 위한 연결 노즐 사이에 이격 링이 배치되는 편심 스크류 펌프가 이미 공지되어 있다. 이 이격 링의 제거에 의해, 유니버셜 조인트로부터 로터의 분리 후 로터가 스테이터와 함께 피봇될 수 있음으로써, 스테이터의 해체가 용이해진다. 이 구조에서는 이러한 피봇을 위해 보수 기술적으로 어려운 개입을 필요로 하는 로터와 유니버셜 조인트의 분리가 필요하다는 것이 단점이다. 또한, 이 구조에서는, 스테이터 배출구 영역에서, 또한 누수 위험이 있는 편심 스크류 펌프의 압력측에서 추가의 밀봉면을 형성한다는 것이 단점이다. 또한, 이물질에 의한 차단시 바로 배출구 영역에서 스페이서의 제거가 이러한 이물질에 의해 차단될 수 있고, 이로써 스페이서의 제거가 방해되거나 불가능해질 수 있어 이 형태의 보수가 더이상 실시될 수 없다는 것이 단점이다.
본 발명의 과제는 간단한 보수가 가능한 편심 스크류 펌프를 제공하는 것을 기반으로 한다.
본 발명에 따르면 이 과제는 스테이터 출구 플랜지가 종축에 대하여 수직으로 배향되지 않는 플랜지 연결 평면을 갖는 서두에 개시된 유형의 편심 스크류 펌프에 의하여 해결된다.
본 발명에 따른 편심 스크류 펌프는 편심 스크류 펌프에 연결된 유입부 파이트 및 배출부 파이프를 제거해야 할 필요 없이 스테이터 하우징을 그 안에 배치된 로터와 함께 피봇시키는 것이 가능함으로써 간단한 보수가 가능하다. 이러한 피봇은 스테이터 하우징의 종축에 대하여 경사지게 연장되는 평면에 스테이터 출구 플랜지가 존재함으로써 가능해진다. 이러한 스테이터 출구 플랜지의 경사 배향은 미리 알려진 배향으로부터 상기 종축에 대하여 90°의 각도에서 벗어난 배향을 의미한다. 스테이터 출구 플랜지는 본 발명의 구현예에서 상기 종축에 대하여 평행하게 배향될 수 있다. 특히 상기 스테이터 출구 플랜지는 상기 종축에 대하여 비스듬히 배향되는, 즉 상기 종축에 대하여 0 내지 90°미만의 각도를 갖는 평면에 존재할 수 있다. 스테이터 출구 플랜지는, 상응하는 플랜지 평면의 형태를 가져야 하는 배출부 파이프라인에 직접 연결된 연결 플랜지로 이해될 수 있다. 그러나, 스테이터 출구 플랜지가 스테이터 하우징의 단부에 배치되고, 한편으로 상응하게 경사 배향된 플랜지를 구비한 스테이터 출구 플랜지와 연결되고 다른 한편으로 이에 대향하는 단부에서 출구 파이프와의 연결을 위해 종래의 플랜지 연결부로 형성된 파이프 커넥터를 구비하는 편심 스크류 펌프의 어댑터 테일 피스(tail piece) 부품인 것이 바람직하다. 이 어댑터 피스는, 스테이터 출구 플랜지의 분리 및 종축에 대한 그 배향에 의해 스테이터 하우징의 피봇이 가능하므로 축 방향으로 이를 위한 공간을 필요로 하지 않고 보수 작업 실행시에 연결된 배출관에 장착되어 유지될 수 있다. 본 발명의 편심 스크류 펌프는, 로터 종축을 따라 구동 단부로부터 자유 단부까지 연장되는 로터, 내부 공간을 갖고, 상기 종축을 따라 스테이터 유입구로부터 스테이터 배출구까지 연장되고 상기 로터를 수용하도록 형성된 스테이터 하우징, 회전 모멘트의 전달을 위해 상기 로터와 커플링되는 구동 샤프트를 갖는 구동 모터, 상기 구동 샤프트와 상기 로터 사이의 회전 모멘트의 전달에 이용되는 제1 유니버셜 조인트, 흐름 방향으로 상기 로터 뒤에 배치되는 스테이터 출구 플랜지, 상기 편심 스크류 펌프와 일체형이며 상기 편심 스크류 펌프를 파이프의 플랜지에 연결하도록 구성된 연결부 출구 플랜지를 포함하며, 상기 스테이터 출구 플랜지는 상기 종축에 대하여 수직으로 배향되지 않는 플랜지 연결 평면을 포함하며, 상기 스테이터 출구 플랜지는 상기 연결부 출구 플랜지와 상기 스테이터 하우징의 사이에 위치한다.
본 발명은, 플랜지 연결부의 형성시 편심 스크류 펌프의 출구측에서 90°의 배향으로 스테이터 하우징의 피봇이 불가능한데, 그 이유는 각형성으로 인하여 이에 필요한 증가된 필요 공간이 종축의 방향으로 존재하지 않기 때문이라는 것을 인식하였다. 종축에 대하여 수직인 평면이 아닌 평면에서의 본 발명에 따른 스테이터 출구 플랜지의 배향에 의하여 플랜지 배향에 의해 이에 필요한 공간이 제공됨으로써 스테이터 하우징의 피봇이 정해진 방향으로 가능하다. 플랜지 배향을 기반으로 하여, 이미 제1 각운동 범위에서 스테이터 하우징의 피봇 동안 스테이터 출구 플랜지와 이에 대한 대향 플랜지 사이에 거리가 생기고 이로써 스테이터 출구 플랜지의 내부에서 이물질에 의한 피봇 운동의 차단이 일어나지 않거나 빈도가 감소될 수 있다.
스테이터 출구 플랜지의 배향은 예컨대 피봇시의 추가의 공간 필요에 의해 스테이터 하우징의 연결 형성 결과 스테이터 입구 영역에서 추가의 필요 공간이 축 방향으로 필요할 경우 스테이터 하우징의 피봇을 가능하게 하는 스테이터 출구 플랜지의 경사 자세(inclined position), 예컨대 종축에 대하여 45°의 경사 자세를 포함한다. 기본적으로 스테이터 출구 플랜지는 스테이터 입구 영역에서 피봇축을 중심으로 스테이터 하우징의 피봇이 가능한 각도로 종축에 대하여 배향되는 것이 바람직하다. 이때 로터의 피봇은 바람직하게는 제1 유니버셜 조인트의 축을 중심으로 하여 실시될 수 있으며, 이로써 피봇을 실행하기 위하여 로터로부터 제1 유니버셜 조인트를 분리하여야 할 필요성을 피할 수 있다.
대체 실시형태에 따르면, 스테이터 입구 플랜지는 종축에 대하여 수직으로 배향되지 않는 플랜지 연결 평면이다. 본 발명의 이 변형예는 스테이터 하우징의 유입측에서의 플랜지 연결 영역에서 플랜지의 경사 자세를 예상한다. 종축에 대하여 90° 벗어난 각도에서 이 스테이터 입구 플랜지의 경사 자세에 의해서도 이 위치에서 스테이터 하우징의 대향 단부에서의 추가의 축 방향 자유 위치를 필요로 하지 않는 스테이터 하우징에 대한 피봇 가능성이 제공될 수 있다. 이 구현예에서 종축에 대하여 90°의 각도에 있고 종래의 플랜지에 의한 배출관의 연결을 가능하게 하는 스테이터 출구 플랜지가 스테이터 하우징의 유출부측 단부에 제공될 수 있는 것이 유리하다.
기본적으로 스테이터 출구 플랜지 및 바람직하게는 스테이터 입구 플랜지는 로터가 이 플랜지를 통과하여 안내될 수 있도록 형성되는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 플랜지 연결 평면이 종축에 대하여 (90°- arctan(d/l))(여기서, d는 플랜지 연결 평면에 대향하는 스테이터 하우징 단부의 바깥 직경에 상응하고, l은 스테이터 하우징의 길이에 상응하며, arctan(d/l)은 도(degree)(°)로 표시됨) 미만인 각도에 있는 경우가 바람직하다. 이러한 소정 각도 범위의 제약은, 스테이터 하우징이 소정의 길이를 갖고 스테이터 하우징에서의 경사진 플랜지 연결부에 대향하는 스테이터 하우징 단부에서 구조적으로 제한된 바깥 직경을 가질 경우, 스테이터 하우징의 피봇에 필요하게 되는 필연성을 따른 것이다. 이 구조 및 이로부터 결과하는 운동학(kinematics)에 있어서 피봇을 실시할 수 있기 위해서 한편으로 스테이터 입구 플랜지 및 다른 한편으로 이에 대향하는 스테이터 하우징의 타단에 존재하는 스테이터 출구 플랜지도 풀어야 할 필요가 있다는 것이 특징적이다. 스테이터 하우징은 일반적으로 대략 스테이터 하우징의 외주 영역에서 스테이터 입구 플랜지에 위치하는 피봇축을 중심으로 피봇되며, 상기 피봇 동안 로터는 제1 유니버셜 조인트의 피봇축을 중심으로 피봇될 수 있고 동시에 로터 또는 제1 유니버셜 조인트는 병진 운동할 수 있어 스테이터 하우징의 피봇축 및 로터의 피봇축 사이의 거리가 보상된다. 이러한 구조에서 피봇에 충분한 축 방향 여유 공간을 플랜지 연결 평면의 기울임에 의하여 달성하기 위하여, 플랜지 연결 평면의 각도는 스테이터 하우징의 길이 및 스테이터 입구 플랜지의 직경으로부터 얻어지는 계수(quotient)의 90°- arctan보다 작아야 한다. 따라서, 상기 각도는 스테이터 입구 플랜지의 직경이 클수록 그리고 스테이터 하우징이 짧을수록 작아야 한다. 예컨대 스테이터 입구 플랜지의 직경과 스테이터 하우징 길이가 일치하는 스테이터 하우징 구조에서, 스테이터 하우징의 피봇이 가능하기 위해서는, 플랜지 연결 평면의 경사 각도는 45°이하이다. 한편, 스테이터 하우징의 길이는 스테이터 입구 플랜지의 직경의 두배에 상응하므로 피봇 가능성을 보장하기 위하여 이미 64°이하의 각도로 충분하다. 그 길이가 스테이터 입구 플랜지의 직경의 10배인 스테이터 하우징의 경우, 84°이하의 플랜지 연결 평면의 경사 각도에서 이미 피봇 가능성이 보장될 수 있다.
다른 바람직한 실시형태에 따르면, 종축에 대하여 플랜지 연결 평면이 경사지게 연장되는 각도는 수평 평면에 존재한다. 이 실시형태에 따르면 플랜지 연결 평면은 이것이 상기 수평 평면에 대하여 수직으로 수직 평면에 있도록 배향된다. 이 배향에 의하여 수평 평면에서 스테이터 하우징의 피봇이 가능하고, 이것은 보수 목적에서 그리고 이러한 피봇 동안 스테이터 하우징의 필요한 지지를 위해 편의를 제공한다. 특히 스테이터 하우징은 플랜지 연결 평면의 이러한 배향에 의해 로터가 스테이터 배출구로부터 접근가능하고 수평으로 배향된 로터의 병진 운동으로 스테이터 하우징으로부터 당겨질 수 있거나 또는 스테이터 하우징이 로터로부터 아래로 당겨질 수 있도록 측방에서 피봇될 수 있다.
기본적으로 제1 및/또는 제2 유니버셜 조인트는 서로 수직으로 서 있는 2개의 피봇축을 갖는 전형적인 유니버셜 조인트로서 형성될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 그러나, 이와 다른 동일한 기능을 갖는 구현예, 예컨대 동시에 회전 및 회전 모멘트 전달을 하면서 상응하는 피봇을 제공하는 엘라스토머 커플링도 본 발명의 의미에서 유니버셜 조인트로서 이해될 수 있다.
다른 양태에 따르면, 로터를 제1 샤프트-허브 연결(shaft-hub connection)에 의하여 상기 제1 유니버셜 조인트와 연결하여, 로터가 종축을 따라 연장되는 중공 공간을 갖고, 스테이터 유입구 측에서 상기 제1 샤프트-허브 연결과 연결되는 제1 텐션 엘리먼트(tension element)가 이 중공 공간을 통해 연장되며 스테이터 배출구 측에서 도구에 의하여 조작될 수 있거나 또는 이 중공 공간을 통해 연장되는 도구에 의하여 조작될 수 있고 스테이터 배출구 측으로부터 상기 제1 텐션 엘리먼트 상에 설치된 도구에 의하여 상기 제1 샤프트-허브 연결이 연결 및 해제될 수 있음으로써 서두에 기재된 편심 스크류 펌프 또는 상기 기재된 편심 스크류 펌프가 개선될 수 있다.
본 발명의 이 양태 또는 이 개선 형태에 따르면, 편심 스크류 펌프의 보수시 나타나는 특별한 문제가 해결된다. 스테이터 하우징으로부터 로터를 제거하기 위하여 로터는 일반적으로 구동 모터의 구동 샤프트로부터 분리되어야 한다. 이러한 분리는 일반적으로 제1 유니버셜 조인트와 로터 사이의 연결부에서 이루어지므로, 이 연결부는 이 목적에서 분리가능하게 형성된다. 이 연결은 에컨대 원주 방향으로 고리면에 제공된 다수의 나사에 의하여 형성되며, 이 나사들은 보수용 개구부를 통해 접근가능하고 풀릴 수 있다. 그러나, 한편으로 일반적으로 유체 공급 공간을 둘러싸는 유체 공급 하우징에 설치되어야 하는 보수용 개구부가 필요하다는 것, 다른 한편으로 일반적으로 유체로 채워진 공간 내의 나사의 분리가 나사 연결의 오염에 의하여 항상 어렵다는 것이 단점이다.
본 발명에 따르면 이 문제는 구동 샤프트로부터 로터의 분리가 이러한 나사의 직접적인 분리 없이 이러한 보수용 개구부를 통해 제1 유니버셜 조인트와 로터 사이의 제1 샤프트-허브 연결에 직접 접근하는 도구에 의하여 실행될 수 있음으로써 해결된다. 이러한 목적에서 로터에는 로터를 완전히 관통하는 종방향으로 연장되는 중공 공간이 마련된다. 이 중공 공간을 통해 이제 제1 유니버셜 조인트와 로터 사이의 연결의 상응하는 분리가 이루어질 수 있다. 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 연결은 여기서 상이한 방식으로 실행될 수 있다. 비포지티브 또는 포지티브 결합 또는 압축 응력을 받는 포지티브 결합이 이용될 수 있다. 로터 내의 중공 공간은 여기서 이 샤프트-허브 연결을 간단히 해제하기 위하여 2가지 상이한 방식으로 이용될 수 있다. 제1 변형예에서는, 로터와 연결되는 플랜지 요소에 대하여 제1 유니버셜 조인트와 연결되는 플랜지 부재에 견인력을 인가하기 위하여 이용되는 텐션 엘리먼트가 상기 중공 공간을 통해 연장된다. 이 텐션 엘리먼트는 예컨대 스테이터 배출구 측에서 상응하는 클램핑 장치, 예컨대 로터에 지지되는 클램핑 너트가 풀리는 수나사(external thread)에 의하여 형성되는 텐션 로드일 수 있다. 이 실시형태에서, 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 샤프트-허브 연결은 이 클램핑 장치가 상기 텐션 엘리먼트에서 풀리고 연결을 형성하거나 보장하는 견인력이 인가됨으로써 통상의 도구에 의하여 편리하게 해제될 수 있다.
제2 변형예에서, 상기 텐션 엘리먼트는 스테이터 유입구측에만 배치되고 거기서 샤프트-허브 연결을 보장하거나 형성하는 결합력을 인가한다. 여기서는 예컨대 로터내 섹션에서 지지되고 제1 유니버셜 조인트와 연결되는 플랜지 요소내 암나사(internal thread) 안에 조여지는 도구 접촉면을 내부에 갖는 나사가 이용될 수 있다. 이 변형예에서 텐션 엘리먼트는 로터내 중공 공간을 관통하는 도구에 의하여 도달되고 풀리거나 조여져 샤프트-허브 연결을 해제 또는 형성하게 된다.
텐션 엘리먼트는 이 양태에서 바람직하게는 로터내 중공 공간의 전체 길이에 걸쳐 연장되거나 로터의 내부에서 스테이터 유입부 측에만 배치되는 텐션 로드일 수 있다. 이후 이 텐션 로드 상에, 상응하게 스테이터 배출부측 또는 스테이터 유입부측에 배치되고 상응하는 도구에 의하여 직접 또는 상기 중공 공간을 통해 접근될 수 있는 클램핑 너트가 설치된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 로터를 제1 샤프트-허브 연결에 의하여 제1 유니버셜 조인트와 연결하고 상기 제1 샤프트-허브 연결을 제1 절두체 연결(frustum connection)로서 형성함으로써, 서두에 기재된 편심 스크류 펌프 또는 상기 설명된 편심 스크류 펌프를 더 개선시킬 수 있다.
여기서 절두체 연결이란 원추형 외주면이 합치하는 원추형 내주면과 협력하고 제1 유니버셜 조인트에 대한 로터의 배향 및 상기 제1 유니버셜 조인트로부터 상기 로터에의 회전 모멘트 전달에 관여하는 특별한 샤프트-허브 연결을 의미한다. 회전 모멘트 전달은 여기서 절두체 연결의 원추형 면들 사이에서 비포지티브식 전달에 의해 이루어진다. 이에 필요한 접촉력은 원추형 내주면과 원추형 외주면 사이의 축방향 장력에 의하여 달성된다. 기본적으로 내주면은 로터에 형성되고 외주면은 제1 유니버셜 조인트에 형성될 수 있거나 또는 그 반대이다. 로터 또는 제1 유니버셜 조인트와 분리 가능하게 또는 분리 불가능하게 연결되거나 또는 로터 또는 제1 유니버셜 조인트에 일체형으로 형성될 수 있는 분리된 절두체 플랜지 요소들에 원추형 원주면이 형성될 수 있다. 특히 로터에 원추형 면이 일체형으로 형성되는 것이 바람직하고, 이에 대하여 유니버셜 조인트에 원추형 면이 분리형으로 형성되는 것이 바람직하다.
절두체 연결의 제공에 의해 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 연결의 간단한 분리가 달성된다. 특히 상기 절두체 연결은 로터의 종방향으로 작용하는 견인력에 의하여 간단한 방식으로 조립 및 고정될 수 있고 자동 센터링(self centering) 효과를 가지며 계속해서 회전 모멘트 피크에 대하여 센시티브하지 않다. 절두체 연결의 해제는 프리스트레스를 받는 견인력의 제거에 의해 달성될 수 있으며, 경우에 따라 장력에 대하여 반작용하고 샤프트-허브 연결을 움직이는 압축력을 인가하는 스트리퍼를 압박력으로 지원한다. 본 발명의 앞서 설명한 양태에 따라 로터와 그 안에 형성된 중공 공간이 이용되는 경우 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 샤프트-허브 연결을 절두체 연결에 의하여 형성하는 것이 특히 유리하다. 이 조합 구현예에서 절두체 연결의 고정에 필요한 장력은 상기 중공 내의 텐션 엘리먼트에 의하여 또는 상기 중공 공간을 통해 도구에 의해 접근가능한 텐션 엘리먼트에 의하여 실현되고 절두체 연결의 해제를 위해 필요한 압박력은 상기 중공 공간에 의해 또는 이 중공 공간을 통해 연장되는 텐션 엘리먼트에 의해 인가될 수 있다. 이러한 식으로 로터와 제1 유니버셜 조인트간 샤프트-허브 연결의 해제 뿐만 아니라 고정도 완전히 스테이터 하우징 배출부 측으로부터 실행될 수 있다.
다른 바람직한 실시형태에 따르면, 제1 텐션 엘리먼트는 제1 유니버셜 조인트와 연결된 제1 절두체 연결의 제1 절두체 요소와 연결되고 상기 제1 텐션 엘리먼트에 의해 견인력이 상기 제1 절두체 연결에 미치며, 이것은 제1 절두체 요소를 로터와 연결된 상기 제1 절두체 연결의 제2 절두체 요소와 비포지티브식으로 크림핑하고, 스테이터 배출구 측으로부터 상기 제1 텐션 엘리먼트 상에 설치된 도구에 의하여 상기 제1 절두체 연결이 연결 및 해제될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 제1 유니버셜 조인트를 요동축과 연결시키고, 상기 요동축을 제2 유니버셜 조인트와 연결시키며, 상기 제2 유니버셜 조인트는 제2 샤프트-허브 연결에 의하여 구동 모터와 커플링된 중공 샤프트와 연결시키고, 상기 제2 샤프트-허브 연결은 제2 텐션 엘리먼트에 의해 연결 및 해제될 수 있으며, 상기 제2 텐션 엘리먼트는 상기 중공 샤프트를 통해 연장되고 상기 제2 유니버셜 조인트 측에서 제2 샤프트-허브 연결과 연결되며 상기 중공 샤프트의 상기 제2 유니버셜 조인트에 대향하는 측에서 도구에 의해 조작될 수 있거나 또는 상기 중공 샤프트의 상기 제2 유니버셜 조인트에 대향하는 측으로부터 상기 제2 텐션 엘리먼트에 설치된 도구에 의하여 상기 제2 샤프트-허브 연결이 연결 및 해제될 수 있음으로서, 서두에 기재된 편심 스크류 펌프 또는 상기 설명된 편심 스크류 펌프를 개선할 수 있다.
본 발명의 이 양태에 의하면, 편심 스크류 펌프의 보수시 나타날 수 있는 다른 문제가 해결된다. 높은 응력 및/또는 높은 마모 또는 시운전(dry running) 또는 이들의 조합으로 인해서, 편심 스크류 펌프의 로터는 스테이터 하우징의 내부에 고정되어 그 안에서 회전 운동 뿐만 아니라 방사 방향 또는 축 방향 운동도 차단될 수 있다. 이러한 차단 상황은 "움직이지 않는(jammed) 로터"라 표현되며 편심 스크류 펌프를 다시 작동시킬 수 있기 위해서는 정기적으로 로터와 스테이터 하우징의 교환이 필요하다. 그러나, 해체를 실행할 수 있기 위하여 편심 스크류 펌프의 간단한 보수를 위해 스테이터 하우징과 로터 사이의 상대적 움직임이 빈번히 필요하다는 것이 이 차단에서의 문제이다. 스테이터 하우징과 그 안에 차단된 로터의 해체는 일반적으로 다양한 나사 결합에의 접근이 어려워 상당히 문제가 된다.
이러한 해체 곤란 또는 불가능 문제는 편심 스크류 펌프에 일반적이며, 특히 스테이터 하우징을 피봇시킬 수 있는 앞서 기재한 방식의 편심 스크류 펌프에도 해당된다. 이 스테이터 하우징의 피봇은 앞서 기재한 편심 스크류 펌프의 간단한 보수시에 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 샤프트-허브 연결을 해제하기 전에 실행되어야 한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서는 먼저 피봇을 실행한 후 로터 내부의 중공 공간에 접근하고 거기에 배치된 텐션 엘리먼트를 도구에 의해 조작하여 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 샤프트-허브 연결을 해제할 수 있다. 그러나, 이 경우 스테이터 하우징의 피봇을 위해 로터 및 스테이터 하우징의 상이한 피봇축을 기반으로 하여 로터와 스테이터 하우징 사이의 상대적인 운동이 필요한데, 그렇지 않으면 이 피봇에 대한 차단이 존재하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 이 양태에 따르면 편심 스크류 펌프에 대한 간단한 보수를 실시할 수 있기 위하여, 스테이터 하우징 안에서 로터가 차단된 때 제2 유니버셜 조인트 및 구동 모터와 커플링된 샤프트 사이의 샤프트-허브 연결의 해제가 간단한 방식으로 가능하다. 이것은 제2 샤프트-허브 연결이 구동 모터와 커플링된 중공 샤프트 내의 중공 공간을 통해 풀리거나 고정될 수 있음으로써 달성된다.
이러한 구현예에 의하면, 로터가 스테이터 하우징 안에 차단된 상태에서 제2 샤프트-허브 연결이 큰 어려움 없이 해제되고 이로써 스테이터 하우징 및 로터로 이루어진 차단된 유닛의 축 방향 움직임이 간단히 실현될 수 있다. 이러한 축 방향 움직임으로 인해 한편으로 상기 스테이터 하우징 및 로터로 이루어진 차단된 유닛의 간단한 해체가 가능하다. 게다가 구동 모터로부터 로터의 분리로 인해 스테이터 하우징과 그 안에 차단된 로터의 피봇이 가능하고, 이로써 피봇의 실행 후 스테이터 하우징, 로터, 제1 및 제2 유니버셜 조인트 그리고 요동축으로 이루어진 전체 유닛이 제거될 수 있거나 또는 현재 해체를 위해 접근가능한 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 제1 샤프트-허브 연결이 해제된 후 로터 및 스테이터 하우징으로 이루어지는 유닛이 제거될 수 있다.
제1 및 제2 변형예에서의 텐션 엘리먼트의 구현예, 이로부터 얻어지는 이점 및 조작법에 관해서는 로터내 중공 공간과 관련하여 제1 텐션 엘리먼트의 두 변형예의 상기 설명이 참조되며, 거기에 주어진 설명이 제2 텐션 엘리먼트 및 중공 샤프트 내 중공 공간에 대하여 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
여기서, 제2 샤프트-허브 연결이 제2 절두체 연결로서 형성되며, 제2 텐션 엘리먼트가 제2 유니버셜 조인트와 연결된 제2 절두체 연결의 제1 절두체 요소와 연결되고 상기 제2 텐션 엘리먼트에 의하여 견인력이 상기 제2 절두체 연결에 미치며, 이 견인력이 제1 절두체 요소를 중공 샤프트와 연결된 제2 절두체 연결의 제2 절두체 요소와 비포지티브식으로 크림핑하는 경우가 특히 바람직하다. 제2 유니버셜 조인트와 중공 샤프트 사이의 절두체 연결의 제공에 의해, 강고하면서 텐션 엘리먼트에 의해 양호하게 해제되고 고정되는 샤프트-허브 연결이 다시 제공된다. 상기 제2 샤프트-허브 연결은 여기서 상기 제1 샤프트-허브 연결과 동일한 형태 및 기능으로 형성될 수 있고 상기 제1 샤프트-허브 연결에 대하여 상기 주어진 설명이 제2 샤프트-허브 연결에 대해서도 유효하다. 상기 제1 샤프트-허브 연결이 동일한 치수로 동일 부재를 사용하여 제작되는 경우가, 예컨대 제1 유니버셜 조인트와 연결되는 절두체 요소가 제2 유니버셜 조인트와 연결되는 절두체 요소와 동일하게 제작될 수 있는 경우가 특히 바람직하다.
또한, 중공 샤프트가 기어, 특히 스퍼 기어 또는 플랫 기어에 의하여 구동 모터의 구동 샤프트와 커플링되는 경우가 바람직하다. 중공 샤프트와 구동 모터의 커플링에 의하여, 구동 모터로부터 중공 샤프트의 공간적인 분리가 가능해짐으로써 기어를 통해 중공 샤프트내 중공 공간의 접근이 용이해진다. 특히 스퍼 기어에 의하여 구동 모터의 구동 샤프트와 중공 샤프트 사이의 방사상 오프셋이 달성될 수 있고, 이것으로 중공 샤프트의 축 방향으로 중공 샤프트의 접근가능성이 열린다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제1 및/또는 제2 유니버셜 조인트 둘레에, 상기 제1 또는 제2 유니버셜 조인트가 존재하는 윤활제로 채워진 내부 공간을 주위에 대하여 밀봉하는 제1 또는 제2 슬리브를 배치함으로써, 서두에 기재한 편심 스크류 펌프 또는 앞서 설명한 편심 스크류 펌프를 개선할 수 있다.
본 발명의 이 양태에 의하면, 특히 유체 유입 공간에 유니버셜 조인트를 마련하는 것에 기인하는 편심 스크류 펌프의 보수와 관련한 문제가 해결된다. 편심 스크류 펌프에 의해 운반되는 유체는 빈번히 고체가 로딩되어 있으므로 기계적으로 뿐만 아니라 화학적으로도 공격적으로 작용할 수 있으므로, 유니버셜 조인트의 베어링 위치가 직접적으로 유체에 노출되지 않는 것이 유리하다. 이것은 유체의 유입을 방지하기 위하여 유니버셜 조인트의 베어링 위치를 상응하는 밀봉링으로 밀봉함으로써 종래 기술에 따라 달성될 수 있다. 그러나, 이렇게 봉지된 베어링 위치를 갖는 유형은 장시간 운전에서 부적합한 것으로 인식되었다. 따라서, 본 발명에 따르면 제1 및/또는 제2 유니버셜 조인트 둘레에 슬리브를 제공한다. 여기서 한편으로는 유일의 슬리브가 제1 유니버셜 조인트 둘레에 제공될 수 있고 제2 유니버셜 조인트는 보호되지 않는다고 이해될 수 있지만, 그러나 또한 제2 유니버셜 조인트도 별도의 슬리브를 구비하거나 또는 둘다 보호될 수 있다고 이해될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 전체 유니버셜 조인트가 편심 스크류 펌프에 의해 운반되는 유체로부터 밀봉된다. 유니버셜 조인트 둘레에 배치되는 슬리비는 슬리브 내부의 윤활제 충전을 허용하므로, 예컨대 오일과 같은 윤활제 내에서 유니버셜 조인트가 움직이므로 실제로 마모 없이 작동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 유니버셜 조인트가 유니버셜 조인트측 플랜지 및 이것과 분리 가능하게 연결된 로터측 플랜지를 포함하는 제1 샤프트-허브 연결에 의하여 로터와 커플링되고, 상기 제1 슬리브가 상기 유니버셜 조인트측 플랜지 상의 밀봉 고정부로부터 상기 제1 유니버셜 조인트를 거쳐 연장되며, 및/또는 상기 제2 유니버셜 조인트가 유니버셜 조인트측 플랜지 및 이것과 분리 가능하게 연결된 구동 샤프트측 플랜지를 포함하는 제2 샤프트-허브 연결에 의하여 구동 샤프트와 커플링되고, 상기 제2 슬리브가 상기 유니버셜 조인트측 플랜지 상의 밀봉 고정부로부터 상기 제2 유니버셜 조인트를 거쳐 연장되는 경우가 특히 바람직하다. 이 실시형태에서 상기 슬리브는 각각 제1 유니버셜 조인트와 로터 사이 또는 제2 유니버셜 조인트와 구동 샤프트 또는 구동 샤프트와 커플링된 샤프트 사이의 샤프트-허브 연결이 슬리브를 분리시킬 필요 없이 분리될 수 있도록 유니버셜 조인트 둘레에 밀봉 배치된다. 상기 슬리브는 각각 유니버셜 조인트측 플랜지 상에 밀봉 고정되는데, 상기 플랜지는 샤프트-허브 연결의 해제 후 유니버셜 조인트에 남아 있다. 이로써, 슬리브 내부의 윤활제 충전을 보수 작업 중에도 변함 없이 방치할 수 있고 예컨대 로터를 교체하여야 할 때 이 윤활제의 교체를 하지 않을 수 있다.
상기 제1 및 제2 슬리브가 단일 슬리브로서 일체형으로 형성되고 상기 슬리브의 제1 단부가 상기 제1 유니버셜 조인트와 상기 로터 사이에 배치된 둘레 플랜지 상에 밀봉 고정되며 상기 슬리브의 제2 단부가 상기 제2 유니버셜 조인트와 구동 샤프트, 특히 상기 중공 샤프트 사이에 배치된 둘레 플랜지 상에 밀봉 고정되는 경우가 더욱 바람직하다. 이 실시형태에서는 제1 유니버셜 조인트 뿐만 아니라 제2 유니버셜 조인트도 슬리브에 의해 둘러쌓여 결과적으로 밀봉되며, 상기 슬리브는 일체의 독립된요소로서 제1 유니버셜 조인트, 제2 유니버셜 조인트와 연결된 제1 요동축 및 제2 유니버셜 조인트를 거쳐 연장된다. 이러한 방식으로 형성된 일체형 슬리브는 양 유니버셜 조인트의 요동축에 대향하는 측에 배치되는 로터 및/또는 구동 샤프트 또는 구동 샤프트와 커플링된 샤프트에 대한 샤프트-허브 연결의 상응하는 플랜지 상에 밀봉 고정된다. 따라서, 요동축과 제1 및 제2 유니버셜 조인트로 이루어진 유닛은 양 유니버셜 조인트에 대한 슬리브의 내부에서 윤활제를 빼내거나 교체할 필요 없이 양측에서 편심 스크류 펌프 내부의 상응하는 샤프트-허브 연결에 의하여 설치 및 해체될 수 있는 밀폐 봉지된 유닛이다.
끝으로, 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 제1 유니버셜 조인트는 요동축과 연결되고, 요동축은 제2 유니버셜 조인트와 연결되며, 제2 유니버셜 조인트는 구동 모터의 구동 샤프트와 커플링되고, 상기 요동축은 유체 공급구를 갖고 스테이터의 내부 공간과 유체 연통 상태에 있는 유체 공급 공간에 배치된다. 로터를 제1 및 제2 유니버셜 조인트에 의해 이들 양 유니버셜 조인트 사이에 배치된 요동축과 연결함으로써 구동 모터로부터 양 유니버셜 조인트 및 요동축을 거쳐 로터로 구동력의 확실한 전달이 가능해진다. 여기서 두 유니버셜 조인트 및 하나의 요동축의 제공은 회전 운동 및 방사상 운동의 전달로 이루어지는 스테이터 하우징 내부에서의 로터의 특별한 운동 형태를 가능하게 한다.
본 발명의 다른 양태는, 편심 스크류 펌프의 스테이터 하우징의 스테이터 배출구 영역에서 스테이터 하우징의 스테이터 출구 플랜지 조인트를 분리하는 단계, 스테이터 하우징의 스테이터 유입구 영역에서 스테이터 하우징의 스테이터 유입구 플랜지 조인트를 분리하는 단계, 및 스테이터 하우징의 내부에 배치된 로터를, 스테이터 하우징에 배치된 로터와 커플링되고 스테이터 출구 플랜지 조인트 영역에 배치되는 유니버셜 조인트의 조인트축을 중심으로 피봇시키는 단계를 포함하고 상기 스테이터 출구 플랜지 조인트 또는 펌프 입구 플랜지 조인트가 스테이터 하우징의 종축에 대하여 90°미만의 각도로 뻗어 있는 플랜지 연결 평면을 갖는 편심 스크류 펌프의 보수 방법이다.
이렇게 규정된 보수 방법은 양측 단부에서 로터 및 스테이터 하우징의 힘든 해체 및 편심 스크류 펌프로부터 전체 로터-스테이터-유닛의 분리를 회피할 수 있음으로써 편심 스크류 펌프의 간단한 보수를 가능하게 한다. 이것은 플랜지 연결 평면이 스테이터 하우징의 종축에 대하여 수직으로 배향되지 않게 플랜지를 경사지게 함으로써 스테이터 하우징과 그 안에 있는 로터의 피봇을 가능하게 함으로써 달성된다. 이러한 로터의 피봇은 유니버셜 조인트의 조인트축을 중심으로 하여 실시된다. 이 목적에서 스테이터 하우징의 스테이터 입구 플랜지 조인트가 풀리고 이로써 스테이터 하우징이 피봇할 수 있음으로써 스테이터 하우징이 유니버셜 조인트 측에서 유체의 유입부 하우징으로부터 분리된다.
여기서, 상기 스테이터 하우징이 스테이터 하우징과 로터 사이의 동시적인 병진 상대 운동하에서 상기 종축을 따라 피봇되는 경우가 특히 바람직하다. 이러한 로터와 스테이터 하우징 사이의 병진 전위로 인하여, 로터의 피봇축과 스테이터 하우징의 피봇축 사이의 오프셋이 이 병진 운동에 의하여 보상될 수 있으므로, 간단한 보수를 위한 피봇 운동의 자유 및 가동성이 증대된다. 이러한 병진 가동성은 스테이터 입구 플랜지 조인트의 외주 영역에 존재하는 축을 중심으로 종종 필연적으로 일어나는 바와 같이 스테이터 하우징의 피봇이 유니버셜 조인트의 축을 중심으로 한 로터의 피봇에 반하여 일어날 때 특히 유리하다. 스테이터 하우징의 피봇시 레버리지 비율(leverage ratio)에 의하여 로터와 스테이터 사이에 큰 축력이 인가된다. 이 축력으로 인하여 스테이터와 로터 사이의 움직이지 않는(jammed) 연결이 잠시 해제될 수 있다.
여기서 상기 방법은 스테이터 하우징 내에 배치되는 로터와 커플링된 유니버셜 조인트와 요동축에 의하여 커플링되는 제2 유니버셜 조인트에서 제2 샤프트-허브 연결을 추가로 분리함으로써 개선될 수 있다.
이 실시양태에서는, 로터와 커플링되는 유니버셜 조인트, 명목상 제1 유니버셜 조인트 및 상기 제1 유니버셜 조인트와 요동축에 의하여 커플링되는 제2 유니버셜 조인트가 제공되어 있다. 이 제2 유니버셜 조인트에서 샤프트-허브 연결이 해제되고 이로써 스테이터 하우징의 종축으로 (제1 및 제2) 유니버셜 조인트의 축 방향 가동성이 제공된다. 이로써 스테이터 하우징의 피봇이 용이해지고 특히 스테이터 하우징이 스테이터 하우징 내에 배치되어 있는 로터가 피봇하는 피봇축에 대하여 이격 배치되어 있는 피봇축을 중심으로 피봇하는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 스테이터 하우징이 스테이터 하우징과 로터 사이의 동시적인 병진 상대 운동 없이 상기 종축을 따라 피봇되는 경우가 특히 바람직하다. 이러한 개선은 로터가 스테이터 하우징 내에서 단단히 차단되어 스테이터 하우징의 축 방향으로 로터의 축 방향 가동성이 불가능할 경우에도 스테이터 하우징의 피봇을 가능하게 한다. 스테이터 하우징의 피봇에 필요한 가동성은 제2 유니버셜 조인트와 구동 샤프트 사이의 샤프트-허브 연결의 해제로 인한 축 방향 가동성으로 인하여 달성되며 이로써 (제1) 유니버셜 조인트의 조인트축으로부터 이격되어 있는 피봇축을 중심으로 한 스테이터 하우징의 피봇이 가능해진다.
여기서, 상기 제2 유니버셜 조인트와 구동 모터를 커플링하는 중공 샤프트 내의 상기 종축의 방향으로 연장되는 중공 공간을 통해 뻗어 있는 텐션 엘리먼트를 분리함으로써, 또는 상기 제2 유니버셜 조인트와 구동 모터를 커플링하는 중공 샤프트 내의 상기 종축의 방향으로 연장되는 중공 공간을 통해 안내되는 도구에 의하여 텐션 엘리먼트를 분리함으로써 상기 제2 샤프트-허브 연결이 분리되는 경우가 더 바람직하다. 이 실시양태에서, 중공 샤프트의 중공 공간을 통해 연장되거나 또는 이 중공 공간을 통해 도구에 의해 접근가능한 텐션 엘리먼트를 풀어 줌으로서 특히 효율적인 방식으로 제2 유니버셜 조인트에서 제2 샤프트-허브 연결이 해제된다.
여기서, 제2 샤프트-허브 연결이 절두체 연결로서 형성되는 경우가 특히 바람직한데, 이에 대해서는 이러한 절두체 연결에 관한 상기 설명을 참조한다.
스테이터 하우징의 피봇 후 로터를 제1 유니버셜 조인트와 연결시키는 제1 샤프트-허브 연결이 해제되는 경우가 더 바람직하다. 이 개선 형태는 스테이터 하우징이 피봇되어 이로써 로터에의 접근성이 더 양호해진 후 제1 샤프트-허브 연결의 편리한 해제를 가능하게 한다.
여기서, 상기 종축의 방향으로 연장되는 로터 내 중공 공간을 통해 뻗어 있는 텐션 엘리먼트를 분리함으로써, 또는 상기 종축의 방향으로 연장되는 로터 내 중공 공간을 통해 안내되는 도구에 의하여 텐션 엘리먼트를 분리함으로써 상기 제1 샤프트-허브 연결이 해제되는 경우가 특히 바람직하다.
이 개선 형태에서 제1 샤프트-허브 연결의 해제는 로터를 통해 연장되는 텐션 엘리먼트가 분리되거나 또는 텐션 엘리먼트가 로터를 통해 연장되는 도구에 의하여 분리될 수 있음으로써 간단해진다. 본 발명에 따른 보수 방법의 이 바람직한 개선에 관해서는 로터와 그 안에 있는 중공 공간의 형성에 대한 상기 설명을 참조한다. 특히 이 목적에서 제1 샤프트-허브 연결을 절두체 연결로서 형성하는 경우가 바람직하다. 이에 대해서는 로터와 제1 유니버셜 조인트 사이의 절두체 연결에 관한 상기 설명을 참조한다.
바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 기재한다.
본 발명은 간단한 보수가 가능한 편심 스크류 펌프를 제공할 수 있다.
도 1은 작동 상태에 있는 본 발명에 따른 편심 스크류 펌프의 바람직한 실시형태의 종단면 측면도이다.
도 2는 작동 상태에 있는 도 1에 따른 실시형태의 종단면 상면도이다.
도 3은 스테이터 하우징이 피봇되어 있는 보수 상태의 도 1에 따른 실시형태의 종단면 상면도이다.
도 4는 로터가 분리되어 있는 보수 상태의 도 3에 따른 도면이다.
도 5는 로터가 차단된 상태에서 스테이터 하우징이 피봇되어 있는 보수 상태의 도 2에 따른 도면이다.
먼저 도 1 및 2를 참조하면, 바람직한 실시형태에 따른 본 발명에 따른 편심 스크류 펌프는 유입부 하우징(10)과 상기 유입부 하우징(10) 내부의 유체 공급 공간(12)으로 유체를 도입시킬 수 있는 유체 유입구(11)를 포함한다.
상기 유체 공급 공간(12) 내부에 요동축(20)이 배치된다. 상기 요동축(20)은 구동측에서 유니버셜 조인트(21)에 의하여 중공 샤프트(30)와 연결된다. 상기 구동측 유니버셜 조인트(21)와 상기 중공 샤프트(30)의 연결은 절두체 연결로서 형성된 샤프트-허브 연결(40)에 의하여 달성된다. 상기 샤프트-허브 연결(40)은, 상기 유니버셜 조인트(21)와 연결되고 나사 구멍(42)이 형성된 외부 절두체(41)를 포함한다. 상기 외부 절두체(41)는 내부 절두체(43)를 구비한 플랜지 요소와 협력한다. 상기 내부 절두체를 구비한 플랜지 요소는 상기 중공 샤프트(30)와 일체형으로 형성된다. 상기 절두체 연결(40)에 대향하는 단부에서 클램핑 너트(32)에 의하여 긴장될 수 있는 텐션 로드(31)가 상기 중공 샤프트(30)를 통해 연장된다. 상기 텐션 로드(31)는 상기 외부 절두체(41)의 내부 나사 구멍(42)에 나사고정되고 상기 외부 절두체(41)에 견인력을 인가하여 이 외부 절두체(41)를 상기 내부 절두체(43) 안으로 압박한다.
상기 중공 샤프트(30)는 스퍼 기어(50)에 의하여 구동 샤프트(60)를 갖는 구동 모터와 커플링된다.
상기 구동측 유니버셜 조인트(21)에 대향하는 측에서 상기 요동축(20)은 로터측 유니버셜 조인트(22)에 의하여 로터(70)와 연결된다. 상기 유니버셜 조인트(22)와 상기 로터(70) 사이의 연결도 역시 절두체 연결(80)에 의하여 형성된다. 상기 절두체 연결(80)은 상기 로터측 유니버셜 조인트(22)와 연결되고 내부 나사 구멍(82)이 형성되어 있는 외부 절두체 요소(81)를 포함한다. 로터측 유니버셜 조인트를 향하는 로터(70)의 단부에는 상기 외부 절두체 요소(81)와 협력하는 내부 절두체(83) 형태의 정면측 원추형 리세스가 형성된다.
중공 공간(73)을 통해 상기 로터(70) 내에서 연장되고 대향하는 로터 단부에서 클램핑 너트(72)에 의하여 긴장될 수 있는 텐션 로드(71)가 상기 내부 나사 구멍(82)에 나사 고정된다.
상기 외부 절두체(41)에는 둘레측에 슬리브(23)가 고정되며, 이것은 관형 슬리브로서 상기 외부 절두체(41)로부터 상기 구동측 유니버셜 조인트(21), 상기 요동축(20) 및 상기 로터측 유니버셜 조인트(22)를 거쳐 상기 외부 절두체(81)까지 연장된다. 상기 외부 절두체(81)에 상기 슬리브가 다시 밀봉 고정된다. 상기 슬리브(23)에 의하여, 상기 두 유니버셜 조인트와 요동축이 배치되고 윤활제로 충전될 수 있는 내부 공간이 한정된다. 이 내부 공간은 상기 유체 공급 공간(12)에 대하여 밀봉되므로 상기 슬리브에 의하여 기계적 또는 화학적으로 공격적인 작용을 하는 유체가 상기 유니버셜 조인트(21) 또는 유니버셜 조인트(22)에 도달하는 것이 방지된다.
상기 절두체 연결(80) 및 상기 유니버셜 조인트(22)는 로터(70) 또는 로터(70)가 배치되는 스테이터 하우징(90)의 유입부측 단부에 존재한다. 상기 클램핑 너트(72)는 상기 스테이터 하우징(90)의 배출부측 단부(90b)에 배치된다.
상기 스테이터 하우징(90) 및 상기 로터(70)는, 도 1 및 2에 도시된 작동 상태에서, 상기 요동축(20)의 종축 및 상기 중공 샤프트(30)의 종축과 실질적으로 일치하여 뻗어 나가는 종방향(1)으로 연장된다.
상기 스테이터 하우징의 배출부측 단부(90b)에는 스테이터 출구 플랜지(100)가 형성된다. 상기 스테이터 출구 플랜지(100)는 배출부 하우징(101)과 연결부 하우징(102)을 연결시킨다. 상기 배출부 하우징(101)은 플랜지 조인트(101b)에 의하여 상기 스테이터 하우징(90)과 유체밀봉식으로 연결된다. 이 플랜지 조인트(101b)는 상기 종축(1)에 대하여 수직으로 연장되는 플랜지 연결 평면(101b')을 가진다.
상기 연결부 하우징(102)은, 파이프라인의 연결을 위하여, 역시 상기 종축(1)에 대하여 수직으로 연장되는 플랜지 연결 평면(102b')을 한정하는 플랜지 조인트(102b)를 구비한다.
상기 연결부 하우징(102)과 상기 배출부 하우징(101) 사이의 플랜지 조인트는 상기 스테이터 하우징의 종축(1)에 대하여 각도 α에 있는 플랜지 연결 평면(100')을 구비한다. 이 각도 α는 90° 미만이고 실시예에서는 65°이다.
상기 플랜지 조인트(100)는 상기 연결부 하우징(102) 및 상기 배출부 하우징(101) 상에 2개의 플랜지면(103, 104)이 접촉함으로써 형성된다. 이 2개의 플랜지면은 환형 면으로서 형성되며 플랜지 연결 평면(100')에 있는 다수의 나사에 의하여 서로 압박될 수 있어 밀봉 플랜지 조인트가 형성된다.
상기 스테이터 하우징(90)은 유입부측(90a)에서 플랜지 조인트(110)에 의하여 유입부 하우징(111)과 연결되고, 이것은 다시 플랜지 조인트(112)에 의하여 유입부 하우징(10)과 연결된다. 플랜지 조인트(112)의 분리 및 플랜지 조인트(100)의 분리에 의하여, 도 3으로부터 명백한 바와 같이, 스테이터 하우징은 상기 유입부 하우징(10)에 대하여 피봇될 수 있다. 상기 스테이터 하우징의 피봇축은 여기서 상기 플랜지 조인트(112)의 외부 둘레 영역에서 대략 영역 A에 존재한다. 이 피봇 과정에서 상기 스테이터 하우징(90) 내에 존재하는 로터의 피봇축은 상기 유니버셜 조인트(22)의 피복축(B)에 대하여 합치하도록 존재한다. 상기 스테이터 하우징(90)과 상기 로터(70)의 피봇축(A 및 B)은 서로 이격되어 있다. 따라서, 피봇 운동을 실행하기 위하여, 상기 로터(70)는 상기 스테이터 하우징의 내부에서 상기 종축(1)을 따라 축 방향으로 거리 d만큼 이동한다. 상기 축 A를 중심으로 하는 상기 스테이터 하우징의 피봇 운동 및 이에 수반되는, 스테이터 하우징 및 그 안에 설치된 유입부 하우징 및 배출부 하우징의 공간적인 치수에 의하여 한정되는 종방향 필요 공간이 플랜지 연결 평면(100')의 경사 자세에 의하여 가능해진다. 따라서, 도 3에 도시된 스테이터 하우징의 피봇은 고정된 연결부 하우징(102) 및 고정된 유입부 하우징(10)에서 실행될 수 있다. 이 결과 연결부 하우징(102)의 연결 플랜지(102b)에 연결되는 파이프라인 및 유체 유입구(11)에 연결되는 파이프라인이 이러한 피봇을 위해서 해체되어야 할 필요가 없다.
도 4는 도 3에 따른 다른 보수 위치에 있는 편심 스크류 펌프를 도시한다. 이 보수 위치에서 상기 클램핑 너트(72)는 유출부측 로터 단부에서 해체되고 절두체 연결(80)이 분리된다. 따라서, 상기 텐션 로드(71)가 상기 외부 절두체(81)에 남아있고 로터의 중공 공간(73)으로부터 뽑힐 수 있다. 이로써 로터, 스테이터 하우징 또는 두 부품 모두의 교체를 위해 상기 스테이터 하우징(90) 및 이 안에 배치된 로터(70)를 제거할 수 있다.
도 5는 편심 스크류 펌프의 보수의 변형예를 도시한 것이다. 이 보수 변형예는 로터가 스테이터 내부에서 차단되어 있어 거리 d만큼 축방향 이동이 불가능한 경우에 필요하다.
이러한 상황에서 그럼에도 불구하고 영역 A의 축을 중심으로 하여 스테이터 하우징을 피봇함으로써 간단한 보수를 가능하게 하는 동시에 영역 A의 축으로부터 이격되어 있는 로터측 유니버셜 조인트의 축 B를 중심으로 하여 로터를 피봇시키기 위하여 중공 샤프트(30)의 내부에서 텐션 로드(31)의 클램핑 너트(72)가 분리되고 이로써 절두체 연결(40)이 분리된다. 이러한 절두체 연결(40)의 분리에 의하여 로터가 두 유니버셜 조인트(21, 22) 및 요동축(20)과 함께 거리 d'만큼 축방향 이동할 수 있고, 이로써 피봇축의 병진 운동에 의해 영역 A 및 B에서 서로 이격되어 있는 두 피봇축을 중심으로 하여 차단된 형태의 스테이터 하우징(90)과 로터(70)의 피봇이 가능해진다. 이러한 피봇은 연결부 하우징(102) 및 유체 유입구(11)에서 파이프라인의 해체 없이 실시될 수 있다.

Claims (22)

  1. 편심 스크류 펌프로서,
    - 로터 종축을 따라 구동 단부로부터 자유 단부까지 연장되는 로터,
    - 내부 공간을 갖고, 상기 종축을 따라 스테이터 유입구로부터 스테이터 배출구까지 연장되고 상기 로터를 수용하도록 형성된 스테이터 하우징,
    - 회전 모멘트의 전달을 위해 상기 로터와 커플링되는 구동 샤프트를 갖는 구동 모터,
    - 상기 구동 샤프트와 상기 로터 사이의 회전 모멘트의 전달에 이용되는 제1 유니버셜 조인트,
    - 흐름 방향으로 상기 로터 뒤에 배치되는 스테이터 출구 플랜지,
    - 상기 편심 스크류 펌프와 일체형이며 상기 편심 스크류 펌프를 파이프의 플랜지에 연결하도록 구성된 연결부 출구 플랜지를 포함하며,
    상기 스테이터 출구 플랜지는 상기 종축에 대하여 수직으로 배향되지 않는 플랜지 연결 평면을 포함하며, 상기 스테이터 출구 플랜지는 상기 연결부 출구 플랜지와 상기 스테이터 하우징의 사이에 위치하는,
    편심 스크류 펌프.
  2. 편심 스크류 펌프로서,
    - 로터 종축을 따라 구동 단부로부터 자유 단부까지 연장되는 로터,
    - 내부 공간을 갖고, 상기 종축을 따라 스테이터 유입구로부터 스테이터 배출구까지 연장되고 상기 로터를 수용하도록 형성된 스테이터 하우징,
    - 회전 모멘트의 전달을 위해 상기 로터와 커플링되는 구동 샤프트를 갖는 구동 모터,
    - 상기 구동 샤프트와 상기 로터 사이의 회전 모멘트의 전달에 이용되는 제1 유니버셜 조인트,
    - 흐름 방향으로 상기 스테이터 유입구 영역에 또는 상기 스테이터 유입구 앞에 배치되는 스테이터 입구 플랜지,
    - 상기 편심 스크류 펌프와 일체형이며 상기 편심 스크류 펌프를 파이프의 플랜지에 연결하도록 구성된 연결부 입구 플랜지를 포함하며,
    상기 스테이터 입구 플랜지는 상기 종축에 대하여 수직으로 배향되지 않는 플랜지 연결 평면을 포함하며, 상기 스테이터 입구 플랜지는 상기 연결부 입구 플랜지와 상기 스테이터 하우징의 사이에 위치하는,
    편심 스크류 펌프.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플랜지 연결 평면이 상기 종축에 대하여 90° 미만의 각도에 있는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플랜지 연결 평면이 상기 종축에 대하여 (90°- arctan(d/l)) 미만의 각도에 있고, 여기서
    - d는 플랜지 연결 평면에 대향하는 스테이터 하우징 단부의 바깥 직경에 상응하고,
    - l은 스테이터 하우징의 길이에 상응하며,
    - arctan(d/l)는 도(degree)(°)로 표시되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플랜지 연결 평면이 상기 종축에 대하여 기울어진 각도는 수평 평면에 존재하는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 유니버셜 조인트는, 상기 구동 모터의 구동 샤프트와 커플링되는 제2 유니버셜 조인트와 연결되는 요동축(rocking shaft)과 연결되고,
    상기 요동축은, 유체 공급구를 갖고 상기 스테이터의 내부 공간과 유체 연통 상태에 있는 유체 공급 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 로터가 제1 샤프트-허브 연결(shaft-hub connection)에 의해 제1 유니버셜 조인트와 연결되고,
    상기 로터가 상기 종축을 따라 연장되는 중공 공간을 가지며,
    상기 스테이터 유입구측에서 상기 제1 샤프트-허브 연결과 연결되는 제1 텐션 엘리먼트(tension element)가 이 중공 공간을 통해 연장되고 스테이터 배출구 측에서 도구에 의해 조작될 수 있거나 또는 이 중공 공간을 통해 연장되는 도구에 의하여 조작될 수 있고,
    상기 스테이터 배출구측으로부터 상기 제1 텐션 엘리먼트에 설치된 도구에 의하여 상기 제1 샤프트-허브 연결이 연결 및 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 로터가 제1 샤프트-허브 연결에 의하여 제1 유니버셜 조인트와 연결되고,
    상기 제1 샤프트-허브 연결이 제1 절두체 연결(frustum connection)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1 텐션 엘리먼트가 상기 제1 유니버셜 조인트와 연결된 상기 제1 절두체 연결의 제1 절두체 요소와 연결되고, 상기 제1 텐션 엘리먼트에 의하여 견인력이 상기 제1 절두체 연결에 인가되며, 이 견인력이 상기 제1 절두체 요소를 상기 로터와 연결된 상기 제1 절두체 연결의 제2 절두체 요소와 비포지티브 결합으로 크림핑하며,
    상기 스테이터 배출구 측으로부터 상기 제1 텐션 엘리먼트 상에 설치된 도구에 의하여 상기 제1 절두체 연결이 연결 및 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 유니버셜 조인트가 요동축과 연결되고, 상기 요동축은 상기 구동 모터와 커플링된 중공 샤프트와 제2 샤프트-허브 연결에 의하여 연결된 제2 유니버셜 조인트와 연결되며,
    상기 제2 샤프트-허브 연결은 제2 텐션 엘리먼트에 의하여 연결 및 해제될 수 있고, 여기서
    - 상기 제2 텐션 엘리먼트는 상기 중공 샤프트를 통해 연장되고, 상기 제2 유니버셜 조인트 측에서 상기 제2 샤프트-허브 연결과 연결되며, 상기 제2 유니버셜 조인트에 대향하는 상기 중공 샤프트 측에서 도구에 의하여 조작될 수 있거나,
    - 상기 제2 텐션 엘리먼트는 상기 중공 샤프트를 통해 연장되는 도구에 의하여 조작될 수 있으며,
    상기 제2 유니버셜 조인트에 대향하는 상기 중공 샤프트 측으로부터 상기 제2 텐션 엘리먼트 상에 설치된 도구에 의하여 상기 제2 샤프트-허브 연결에 연결 및 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 샤프트-허브 연결은 제2 절두체 연결로서 형성되고,
    상기 제2 텐션 엘리먼트는 상기 제2 유니버셜 조인트와 연결된 상기 제2 절두체 연결의 제1 절두체 요소와 연결되며, 상기 제2 텐션 엘리먼트에 의하여 견인력이 상기 제2 절두체 연결에 인가되며, 이 견인력이 상기 제1 절두체 요소를 중공 샤프트와 연결된 상기 제2 절두체 연결의 제2 절두체 요소와 비포지티브 결합으로 크림핑하는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 중공 샤프트가 스퍼 기어에 의하여 상기 구동 모터의 구동 샤프트와 커플링되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2 유니버셜 조인트 주위에 제1 또는 제2 슬리브가 배치되고, 상기 제1 또는 제2 슬리브는 상기 제1 또는 제2 유니버셜 조인트가 존재하는 윤활제가 충전된 내부 공간을 주위에 대하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 유니버셜 조인트는 유니버셜 조인트측 플랜지 및 이것과 분리 가능하게 연결된 로터측 플랜지를 포함하는 제1 샤프트-허브 연결에 의하여 로터와 커플링되고, 상기 제1 슬리브는 상기 유니버셜 조인트측 플랜지 상의 밀봉 고정부로부터 상기 제1 유니버셜 조인트를 거쳐 연장되며, 및/또는
    상기 제2 유니버셜 조인트는 유니버셜 조인트측 플랜지 및 이것과 분리 가능하게 연결된 구동 샤프트측 플랜지를 포함하는 제2 샤프트-허브 연결에 의하여 구동 샤프트와 커플링되고, 상기 제2 슬리브는 상기 유니버셜 조인트측 플랜지 상의 밀봉 고정부로부터 상기 제2 유니버셜 조인트를 거쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 및 제2 슬리브는 단일 슬리브로서 일체형으로 형성되고 상기 슬리브의 제1 단부는 상기 제1 유니버셜 조인트와 상기 로터 사이에 배치된 둘레 플랜지 상에 밀봉 고정되며 상기 슬리브의 제2 단부는 상기 제2 유니버셜 조인트와 구동 샤프트 사이에 배치된 둘레 플랜지 상에 밀봉 고정되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프.
  16. 편심 스크류 펌프의 보수 방법으로서,
    - 편심 스크류 펌프의 스테이터 하우징의 스테이터 배출구 영역에서 스테이터 하우징의 스테이터 출구 플랜지 조인트를 분리하는 단계로서, 상기 스테이터 출구 플랜지 조인트가 상기 스테이터 하우징의 종축에 대하여 90°미만의 각도로 뻗어 있는 플랜지 연결면을 갖는 단계,
    - 스테이터 하우징의 스테이터 유입구 영역 배치된 스테이터 하우징의 스테이터 유입구 플랜지 조인트를 분리하는 단계, 및
    - 스테이터 하우징의 내부에 배치된 로터를, 스테이터 하우징에 배치된 로터와 커플링되고 스테이터 출구 플랜지 조인트 영역에 배치되는 제1 유니버셜 조인트의 조인트축을 중심으로 피봇시키는 단계
    를 포함하는 편심 스크류 펌프의 보수 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 스테이터 하우징이 스테이터 하우징과 로터 사이의 동시적인 병진 상대 운동하에서 상기 종축을 따라 피봇되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프의 보수 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    - 스테이터 하우징 내에 배치되는 로터와 커플링된 상기 제1 유니버셜 조인트와 요동축에 의하여 커플링되는 제2 유니버셜 조인트에서 제2 샤프트-허브 연결을 분리하는 단계
    를 포함하는 편심 스크류 펌프의 보수 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 스테이터 하우징이 스테이터 하우징과 로터 사이의 동시적인 병진 상대 운동 없이 상기 종축을 따라 피봇되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프의 보수 방법.
  20. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    - 상기 제2 유니버셜 조인트와 구동 모터를 커플링하는 중공 샤프트 내의, 상기 종축의 방향으로 연장되는 중공 공간을 통해 뻗어 있는 텐션 엘리먼트를 분리함으로써, 또는
    - 상기 제2 유니버셜 조인트와 구동 모터를 커플링하는 중공 샤프트 내의, 상기 종축의 방향으로 연장되는 중공 공간을 통해 안내되는 도구에 의하여 텐션 엘리먼트를 분리함으로써
    상기 제2 샤프트-허브 연결이 해제되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프의 보수 방법.
  21. 청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이터 하우징의 피봇에 따라, 상기 로터를 상기 제1 유니버셜 조인트와 연결하는 제1 샤프트-허브 연결이 해제되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프의 보수 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    - 상기 종축의 방향으로 연장되는 로터 내 중공 공간을 통해 뻗어 있는 텐션 엘리먼트를 분리함으로써, 또는
    - 상기 종축의 방향으로 연장되는 로터 내 중공 공간을 통해 안내되는 도구에 의하여 텐션 엘리먼트를 분리함으로써
    상기 제1 샤프트-허브 연결이 해제되는 것을 특징으로 하는 편심 스크류 펌프의 보수 방법.
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