KR102079724B1

KR102079724B1 - 펌프 장치

Info

Publication number: KR102079724B1
Application number: KR1020157034368A
Authority: KR
Inventors: 파트리크 드레흐셀; 외르그 엥겔브레흐트; 위르겐 그뢰쇌; 크리스토프 얘거; 마르쿠스 라이; 볼프람 베첼
Original assignee: 케이에스비 에스이 앤드 코. 카게아아
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2020-04-03
Also published as: AU2014264829B2; JP6411468B2; AU2014264829A1; RU2015148039A; BR112015027900A8; BR112015027900A2; BR112015027900B1; EP2994642B1; KR20160005090A; WO2014180712A1; US20160084256A1; SG11201508905RA; RU2679070C2; DK2994642T3; ES2773278T3; ZA201508073B; RU2015148039A3; DE102013007849A1; EP2994642A1; JP2016518551A

Abstract

본 발명은 특히 자기 클러치 펌프 장치인 펌프 장치에 관한 것으로서, 상기 펌프 장치는: 상기 펌프 장치(1)의 펌프 케이싱(2) 의해 형성된 내부 공간(11); 챔버(12)를 기밀식으로 밀봉시키는 격납 캔(10)으로서, 상기 펌프 케이싱에 의하여 형성된 내부 공간에 대해서 상기 챔버가 상기 격납 캔에 의해 둘러싸이는, 격납 캔; 회전축(A)을 중심으로 회전하게 구동될 수 있는 임펠러 샤프트(13); 상기 임펠러 샤프트(13)의 일 단부에 배치된 임펠러(16); 상기 임펠러 샤프트(13)의 타측 단부에 배치된 내측 로터(17); 상기 챔버 안(12)에 배치된 보조 임펠러(20); 및 상기 내측 로터(17)와 상호작용하는 외측 로터(26);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 보조 임펠러(20)가 상기 내측 로터(17)에 결합된다.

Description

펌프 장치{PUMP ARRANGEMENT}

본 발명은 펌프 장치, 특히 자기 클러치 펌프 장치에 관한 것으로서, 상기 펌프 장치는: 펌프 장치의 펌프 케이싱에 의하여 형성된 내부 공간; 챔버를 기밀적으로 밀봉하는 격납 캔으로서, 상기 챔버가 상기 펌프 케이싱에 의하여 형성되는 내부 공간에 대해 상기 격납 캔에 의해서 둘러싸이는, 격납 캔; 회전축을 중심으로 회전하게 구동될 수 있는 임펠러 샤프트; 상기 임펠러 샤프트의 일 단부에 배치된 임펠러; 상기 임펠러의 타측 단부에 배치된 내측 로터; 상기 챔버에 배치된 보조 임펠러; 및 상기 내측 로터와 상호작용하는 외측 로터;를 포함한다.

문헌 DE 27 54 840 A1 에는 전술된 유형의 자기 클러치 펌프 장치로서 보조 임펠러를 구비한 자기 클러치 펌프 장치가 개시되어 있다. 상기 보조 임펠러는 디스크(disk) 형상의 구조를 갖는 것으로서, 여기에는 반경방향 보어(bore)가 구비되어 있다. 그러나, 이와 같은 실시예의 경우에는 효율의 관점에서 비효율적인 임펠러 또는 전달 변화를 나타내고, 펌프 장치의 전체적인 효율을 저감시킨다. 또한, 상기 보조 임펠러의 생산에 적지 않은 수준의 비용이 필요하다.

본 발명은 제작이 간편할 뿐만 아니라 개선된 효율을 나타내는 강제식 윤활 유동 구동(forced-lubrication flow drive)을 갖춘 자기 클러치 펌프 장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 내측 로터에 결합된 보조 임펠러에 의해 달성된다.

상기 보조 임펠러는 보조 임펠러의 개방 측부에 의하여 상기 격납 캔의 베이스를 향해 대면하는 내측 로터의 대면 측부에 결합되기 때문에, 개방된 임펠러에 의하여 폐쇄된 채널 유형의 임펠러가 구현될 수 있다는 장점이 있는데, 이는 개방된 임펠러의 제작이 더 용이하기 때문이다. 또한, 상기 임펠러는 허브를 구비하지 않기 때문에 조립 및 분해가 용이하다.

일 실시예에서, 상기 격납 캔은, 개방 측부(open side) 및 상기 개방 측부의 반대측에 위치하되 돔형 베이스(domed base)에 의하여 폐쇄된 측부를 가진 주 몸체(main body)를 구비하고, 상기 보조 임펠러는 후방 쉬라우드(rear shroud)를 구비하며, 격납 캔의 베이스를 향해 대면하는 상기 후방 쉬라우드의 외측 표면은 돔형 형태(domed form)를 갖는다.

상기 후방 쉬라우드의 외측 표면의 돔형 형태가 상기 격납 캔의 베이스의 돔형 형태에 실질적으로 대응된다는 사실 덕분에, 보통의 경우에 격납 캔의 돔형 베이스에 걸쳐 존재하는 사각 지대(dead space)가 채워지며, 이로써 상기 자기 클러치로 인하여 채워져야 하는 추가적인 축방향 구조 공간이 없게 된다. 또한, 상기 격납 캔의 압력 저항이 불필요하게 감소되지 않는다.

매체가 보조 임펠러의 유체 유입 영역에 들어갈 때에 상기 매체의 유동 안내를 향상시키기 위하여, 상기 후방 쉬라우드의 중앙에는 포물면 형태의 융기부가 제공되는 것이 바람직하다.

다른 일 실시예에서는, 상기 후방 쉬라우드에서 상기 융기부로부터 반경방향 거리는 둔 위치에 복수의 상승부들이 형성되며, 상기 상승부들은 베인들과, 상기 보조 임펠러의 대응되는 임펠러 채널들을 형성한다.

다른 일 실시예에서는, 상기 임펠러 채널들이 램펀트 3-중심 아치 형태와 유사한 채널 베이스를 갖도록 함이 제안되는바, 이것은 유동 안내의 향상으로 귀결된다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 후방 쉬라우드로부터 멀리 있는 상기 베인들의 상측부가 채널 유입 에지(channel inlet edge)에 가까운 단차부(step)를 구비한다. 상기 단차부는 상기 내측 로터에 결합되는 보조 임펠러의 정밀한 정렬을 위한 중심잡기 장치(centering device) 및 맞닿음 어깨부로서의 역할을 한다.

간편하고 저렴한 비용의 제작을 위하여, 상기 임펠러 샤프트 및 내측 로터가 상기 후방 쉬라우드의 반대측에 위치한 보조 임펠러의 커버 쉬라우드를 형성한다.

다른 유리한 일 실시예에서는, 상기 베인들을 형성하는 상기 상승부들 안에 추가적인 임펠러 채널들이 형성되고, 상기 추가적인 임펠러 채널들은 외측 측방 표면으로부터 단차부에 가까운 지점까지 반경방향으로 연장된다.

상기 매체의 유동 안내를 향상시키기 위하여, 상기 추가적인 임펠러 채널들은 적어도 부분적으로 돔형 형태를 갖는 채널 베이스를 구비하고, 상기 채널 베이스의 돔형 형태는 후방 쉬라우드의 외측 표면의 돔형 형태에 실질적으로 대응된다.

본 발명에 따르면 상기 임펠러 샤프트는, 상기 보조 임펠러의 유체 유입 영역에 연결된 축방향 채널을 구비한다.

본 발명의 추가적인 실시예에서는, 상기 내측 로터 안에 상기 보조 임펠러의 추가적인 임펠러 채널들로 개방된 유체 채널들을 제공할 것이 제안된다.

아래에서는 하기의 첨부 도면들을 참조로 하는 예시적인 실시예들에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 에는 본 발명에 따른 보조 임펠러를 구비한 자기 클러치 펌프 장치의 종단면도가 도시되어 있고,
도 2 에는 도 1 의 경우에 비해 90°만큼 회전된 평면에서 본, 도 1 의 자기 클러치 펌프 장치의 종단면도가 도시되어 있고,
도 3 에는 도 1 의 보조 임펠러의 확대도가 도시되어 있고,
도 4 에는 도 3 의 보조 임펠러의 상세 사시도가 도시되어 있고,
도 5 에는 본 발명에 따른 보조 임펠러의 다른 실시예의 상세 사시도가 도시되어 있고,
도 6 에는 도 5 에 도시된 본 발명의 보조 임펠러를 구비한 자기 클러치 펌프 장치의 종단면도가 도시되어 있고,
도 7 에는 도 6 의 자기 클러치 펌프 장치의 종단면도가 도시되어 있는바, 여기에서 내측 로터는 도 6 에 비하여 45°만큼 회전되어 있고,
도 8 에는 도 6 의 경우에 비해 90°만큼 회전된 평면에서 본, 도 6 의 자기 클러치 펌프 장치의 종단면도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2 에는 자기 클러치 펌프 장치 형태의 펌프 장치(1)가 도시되어 있다. 펌프 장치(1)는 원심 펌프의 다중 부품 펌프 케이싱(2)을 구비하고, 상기 펌프 케이싱은 스파이럴 케이싱(spiral casing)의 형태인 수력 케이싱(hydraulics casing; 3), 케이싱 커버(casing cover; 4), 베어링 지지 케이지(bearing carrier cage; 5), 베어링 지지부(6), 및 베어링 커버(bearing cover; 7)를 포함한다.

수력 케이싱(3)은 이송 매체의 흡입을 위한 유입 개구(8)와 이송 매체의 배출을 위한 유출 개구(9)를 구비한다. 케이싱 커버(4)는, 유입 개구(8)의 반대측에 위치한 수력 케이싱(3)의 측부에 배치된다. 베어링 지지 케이지(5)는, 수력 케이싱(3)으로부터 멀리 있는 케이싱 커버(4)의 측부에 결합된다. 베어링 지지부(6)는, 상기 케이싱 커버(4)의 반대측에 위치한 베어링 지지 케이지(5)의 측부에 장착된다. 베어링 커버(7)는 베어링 지지 케이지(5)로부터 멀리 있는 베어링 지지부(6)의 측부에 결합된다.

격납 캔(10)은 수력 케이싱(3)으로부터 멀리 있는 케이싱 커버(4)의 측부에 결합되고, 펌프 케이싱(2)에 의하여 한정되는 내부 공간(11)에서 적어도 부분적으로 연장되는바, 구체적으로 상기 내부 공간은 케이싱 커버(4), 베어링 지지 케이지(5), 및 베어링 지지부(6)에 의하여 한정된다. 상기 격납 캔(10)은 챔버(12)를 기밀식으로 밀봉하는바, 상기 챔버는 상기 내부 공간(11)에 대해서, 상기 격납 캔과 케이싱 커버(4)에 의해 둘러싸인다.

회전축(A)을 중심으로 회전가능한 임펠러 샤프트(13)는, 수력 케이싱(3) 및 케이싱 커버(4)에 의하여 한정되는 유동 챔버(14)로부터, 케이싱 커버(4)에 제공되어 있는 개구(15)를 통해서 챔버(12) 안으로 연장된다.

임펠러(16)는 유동 챔버(14) 내에 위치한 임펠러 샤프트(13)의 샤프트 단부에 결합되고, 챔버(12) 내에 위치한 내측 로터(17)는 반대측의 샤프트 단부에 배치되는바, 그것은 각각 증가하는 직경을 가진 두 개의 샤프트 섹션들(13a, 13b)을 구비한다. 상기 내측 로터(17)에는, 격납 캔(10)을 향해서 대면하는 내측 로터(17)의 측부에 배치된 복수의 자석(18)들이 구비된다. 보조 임펠러(20)는 나사(19) 또는 다른 적합한 결합 수단에 의하여 내측 로터(17)에 결합된다.

상기 임펠러(16)와 내측 로터(17) 사이에는 베어링 장치(21)가 배치되고, 상기 베어링 장치(21)는 회전축(A)을 중심으로 회전하도록 구동될 수 있는 임펠러 샤프트(13)에 작동상 연결된다.

도시되지는 않았으나 바람직하게는 전기 모터인 구동 모터가 구동 샤프트(22)를 구동한다. 회전축(A)을 중심으로 구동될 수 있는 구동 샤프트(22)는 임펠러 샤프트(13)에 대해 실질적으로 동축을 이루도록 배치된다. 상기 구동 샤프트(22)는 베어링 커버(7)와 베어링 지지부(6)를 통해서 연장되되, 베어링 지지 케이지(5) 안으로 적어도 부분적으로 연장된다. 구동 샤프트(22)는 베어링 지지부(6) 안에 수용되어 있는 두 개의 볼 베어링들(23, 24) 안에 장착된다. 상기 구동 샤프트(22)의 자유 단부에는 외측 로터(26)가 배치되는데, 상기 외측 로터는 복수의 자석(25)들을 지지한다. 상기 자석(25)들은 격납 캔(10)을 향해 대면하는 외측 로터(26)의 측부에 배치된다. 외측 로터(26)는 적어도 부분적으로 격납 캔(10)에 걸쳐 연장되고 내측 로터(17)와 상호작용하여서, 외측 로터(26)의 회전이 자력에 의해서 내측 로터(17), 그리고 그에 따라 임펠러 샤프트(13)와 임펠러(16)의 회전을 유발하게 된다.

도 3 에 확대되어 도시된 격납 캔(10)은 실질적으로 원통형인 주 몸체(27)를 구비한다. 상기 주 몸체(27)는 케이싱 커버(4)를 향하여 대면하는 측부에서 개방되어 있고, 상기 개방된 측부, 즉 개방 측부의 반대편에서는 돔형 베이스(28)에 의하여 폐쇄된다. 상기 개방 측부에는 링 형태의 부착 플랜지(attachment flange; 29)가 배치되어 있는바, 상기 부착 플랜지(29)는 주 몸체(27)와 일체적으로 형성되거나, 또는 용접이나 예를 들어 나사, 리벳 등과 같은 다른 적합한 결합 수단 또는 장치에 의하여 주 몸체(27)에 결합된다. 상기 부착 플랜지(29)는 회전축(A)에 대해 평행하게 연장된 복수의 보어(30)들을 구비하고, 상기 보어(30)들을 통해서는 나사(31)들이 통과하여 케이싱 커버(4)에 있는 대응되는 나사형성 보어(threaded bore)들에 체결될 수 있다. 상기 격납 캔(10)의 베이스(28)는 실질적으로 구형 분체 형상(spherical segment-shape)의 구형 캡 영역(spherical cap region; 32)과, 주 몸체(27)와 구형 캡 영역(32) 사이의 천이 영역을 형성하는 외측 테두리 영역(outer rim region; 33)에 의하여 형성된다.

도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 보조 임펠러(20)는 후방 쉬라우드(34)를 구비하는데, 격납 캔(10)의 베이스(28)를 향하여 대면하는 상기 후방 쉬라우드의 외측 표면은 돔형 형태를 갖는다. 상기 후방 쉬라우드(34)의 외측 표면의 돔형 형태는 실질적으로 상기 격납 캔(10)의 베이스(28)의 돔형 형태에 대응된다. 상기 후방 쉬라우드(34)의 중앙에서는, 유체 유입 영역(36)에 포물면 형태 융기부(35)가 제공된다. 또한, 후방 쉬라우드(34)에서 상기 융기부(35)로부터 반경방향 거리를 둔 위치에는 복수의 상승부들이 형성되는바, 상기 상승부들은 융기부(35)를 향하여 대면하는 채널 유입 에지(38)를 구비한 베인(37)들과, 이에 대응되는 보조 임펠러(20)의 임펠러 채널(39)들을 형성한다. 상기 융기부(35)는 상기 매체가 보조 임펠러(20)의 임펠러 채널(39)들에 들어갈 때에 상기 매체의 유동 안내를 향상시키는데에 기여한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 베인(37)들은 유체 유입 영역(36)으로부터 보조 임펠러(20)의 외측 측방 표면(40)으로 만곡한 형태로 연장된다. 상기 임펠러 채널(39)들은 채널 베이스(41)를 구비하며, 상기 채널 베이스는 후방 쉬라우드(34)의 외측 표면의 돔형 형태에 실질적으로 대응되는 돔형 형태를 갖는다. 상기 임펠러 채널(39)들의 채널 베이스(41)는 도 6 의 종단면도에 도시된 바와 같이 램펀트 3-중심 아치(rampant three-center arch)의 형태를 갖는다. 상기 임펠러 채널(39)들은 유체 유입 영역(36)에서 제1 폭(W1)을 가지며 외측 측방 표면(40)에서 제2 폭(W2)을 가지는바, 여기에서 제2 폭(W2)은 제1 폭(W1)보다 크거나 적어도 제1 폭(W1)에 상응하는 치수를 갖는다.

후방 쉬라우드(34)로부터 먼 베인(37)들의 상측부는 채널 유입 에지(38)에 가까운 단차부(42)를 가지며, 상기 단차부(42)는 내측 로터(17)에 결합된 보조 임펠러(20)를 위한 맞닿음 어깨부(abutment shoulder) 및 중심잡기 장치(centering device)로서의 역할을 한다. 상기 임펠러 샤프트(13) 및 내측 로터(17)가 보조 임펠러(20)의 커버 쉬라우드를 형성하기 때문에, 상기 후방 쉬라우드(34)에 대향하여 위치하고 베인(37)들 사이에 형성된 임펠러 채널(39)들을 폐쇄하는 커버 쉬라우드가 반드시 필요하지는 않다. 보조 임펠러(20)는 반개방 구조(semi-open construction)를 갖기 때문에 성형(mold)이 용이하여 주조에 의해 쉽게 제작될 수 있으며, 또한 임펠러 채널들이 밀링(milling)에 의해서 쉽게 기계가공될 수 있다.

상기 단차부(42)들로부터 반경방향 외향으로 거리를 둔 위치에는 후방 쉬라우드(34) 및 베인(37)들을 통해 연장되는 설치 구멍(installation hole; 43)들이 제공되는데, 상기 설치 구멍들을 통하여서는 나사(19)들이 통과하여, 격납 캔(10)의 베이스(28)를 향해 대면하는 내측 로터(17)의 측부에 형성된 나사형성 보어(44)들 안에 나사체결된다. 이로써 보조 임펠러(20)의 개방 측부가, 격납 캔(10)의 베이스(28)를 향하여 대면하는 내측 로터(17)의 대면 측부에 결합될 수 있다. 각각의 베인(37)은, 상기 채널 유입 에지(38) 반대측에 위치한 측부에 적어도 하나의 요부(45)를 구비하는 것이 바람직하다. 이로써, 추가적인 압력 증가가 발생한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 케이싱 커버(4)에는 적어도 하나의 통로 개구(passage opening; 46)가 제공되며, 베어링 장치(bearing arrangement; 21)를 고정시키는 베어링 링 지지부(bearing ring carrier; 47)에는 적어도 하나의 적어도 하나의 반경방향 통로 개구(48)가 제공된다. 상기 통로 개구(48)는 플랜지 형태 영역(flange-like region; 49)을 통해 연장되고, 회전축(A)에 대해 동축을 이루도록 배치되고 챔버(12) 안으로 연장된 베어링 링 지지부(47)는 상기 플랜지 형태 영역(49)에서 나사 연결(미도시)에 의하여 케이싱 커버(4)에 결합된다. 상기 통로 개구들(46, 48)은 유동 챔버(14)를 상기 베어링 링 지지부(47)의 내측 영역(50)과 연결한다.

따라서, 베어링 장치(21)의 냉각 및 윤활을 위하여, 이송 매체가 유동 챔버(14)로부터 인출되어서 통로 개구들(46, 48)에 의해 베어링 장치(21)로 공급될 수 있다. 이송 매체는 적어도 하나의 반경방향 보어(51)를 거쳐서 상기 내측 영역(50)으로부터 축방향 채널(52) 안으로 전달되며, 상기 축방향 채널(52)은 베어링 장치(21)에 의하여 둘러싸인 임펠러 샤프트(13)의 영역으로부터 챔버(12) 내에 위치한 임펠러 샤프트(13)의 단부, 그리고 이에 따라 보조 임펠러(20)까지 연장된다. 이로써, 축방향 채널(52)은 보조 임펠러(20)의 유체 유입 영역(36)에 연결된다. 필요하다면, 임펠러 샤프트913)에 형성된 축방향 채널(52)에 유사하게 연결되는 적어도 하나의 추가적인 반경방향 보어(53)가 형성될 수 있다. 상기 보조 임펠러(20)는 냉각 및 윤활을 위해 사용되는 매체를 챔버(12)를 향해서 반경방향 외향으로 전달하는바, 상기 매체는 상기 챔버(12)로부터 유동 챔버(14)로 되돌아 가게 되며, 이 때 도 1 에 도시된 플랜지 형태 영역(49)에 형성된 복수의 축방향 통로 개구(54)들과, 케이싱 커버(4)에 형성된 통로 개구(55)들을 경유한다.

도 5 내지 도 8 에는 본 발명의 다른 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 도 5 에 상세히 도시된 보조 임펠러(20)는 후방 쉬라우드(34) 상의 상승부들에 의해 형성된 베인(37)들을 구비하고, 상기 베인들은 유체 유입 영역(36)으로부터 반경방향 외향으로 연장된 임펠러 채널(39)들을 한정한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 베인(37)들은 상기 유체 유입 영역(36)으로부터 보조 임펠러(20)의 외측 측방 표면(40)까지 사각형 형태로 연장된다. 임펠러 채널(39)들은 유체 유입 영역(36)에서의 제1 폭(W1)과 외측 측방 표면(40)에서의 제2 폭(W2)을 가지며, 상기 제2 폭(W2)은 제1 폭(W1)보다 크거나 적어도 제1 폭(W1)에 상응한다.

베인(37)들을 형성하는 상기 상승부들 안에는 추가적인 임펠러 채널(56)들이 형성되고, 상기 추가적인 임펠러 채널들은 유사하게 실질적으로 직선 형태로, 즉 곡선부 또는 현저한 곡선부없이, 외측 측방 표면(40)으로부터 단차부(42)에 가까운 지점까지 반경방향으로 연장된다. 상기 추가적인 임펠러 채널들에 포함된 채널 베이스(57)는 적어도 부분적으로, 후방 쉬라우드(34)의 외측 표면의 돔형 형태에 실질적으로 대응되는 돔형 형태를 갖는다. 종단면에서 보이는 바와 같이, 상기 임펠러 채널(56)들의 채널 베이스(57)는 도 7 에 도시된 바와 같은 램펀츠 3형 중심 장치와 유사한 형태를 갖는다. 임펠러 채널(56)들은, 단차부(42)에 인접한 영역으로부터 외측 측방 표면(40)을 향하여 가면서 넓어지는 폭을 가지고, 유체 유입 영역(56a)에서의 제1 폭(W3) 및 외측 측방 표면(40)에서의 제2 폭(W4)을 가지는바, 상기 제2 폭(W4)은 제1 폭(W3)보다 크거나 적어도 제1 폭(W3)에 상응한다.

도 6 내지 도 8 에는 도 5 에 도시된 보조 임펠러가 구비된 펌프 장치(1)가 도시되어 있다. 여기에서 도 6 및 도 7 의 모습은 도 1 의 모습에 대응한다. 도 8 의 모습은 도 2 의 모습에 대응한다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 반경방향 보어(53)가 도 1 및 도 2 의 경우보다 짧은 축방향 채널(52) 안으로 이어진다. 또한, 베어링 링 지지부(47)는 회전축(A)에 대해 평행하게 연장된 유체 채널(58)들을 구비하고, 상기 유체 채널들은 베어링 링 지지부(47)의 내측 영역(50)을, 격납 캔(10) 및 케이싱 커버(4)에 의하여 둘러싸인 챔버(12)에 연결시킨다.

도 7 에는 도 6 에 도시된 펌프 장치(1)의 내측 로터(17)가 회전축(A)을 중심으로 45°만큼 회전된 상태로 도시되어 있다. 상기 내측 로터(17)에 제공되어 있는 유체 채널(19)들과 회전축(A) 간의 반경방향 거리는 베어링 링 지지부(47)의 유체 채널(58)과 회전축(A) 간의 반경방향 거리와 대략적으로 같고, 따라서 적어도 도시된 위치에서 상기 유체 채널(19)들은 유체 채널(58)들과 실질적으로 정렬된다. 유체 채널(59)들은, 격납 캔(10)의 베이스(28)를 향하여 대면하는 내측 로터(17)의 대면 측부에 배치되어 있는 보조 임펠러(20)의 임펠러 채널(56)들 안으로 개방되어 있다.

상기 베어링 장치(21)의 냉각 및 윤활을 위하여, 유동 챔버(14)로부터 인출된 이송 매체가 도 8 에 도시된 바와 같이, 하우징 커버(4)에 있는 적어도 하나의 통로 개구(46)와, 베어링 링 지지부(47)의 플랜지 형태 영역(49)에 있는 적어도 하나의 통로 개구(48)를 거쳐서 베어링 장치(21)로 공급된다. 이송 매체는 적어도 하나의 반경방향 보어(53)를 거쳐서, 베어링 링 지지부(47)의 내측 영역(50)으로부터 축방향 채널(52)과 보조 임펠러(20)로 전달된다. 임펠러 채널(39)들에 의하여, 보조 임펠러(20)는 냉각 및 윤활을 위해 사용되는 매체를 반경방향 외향으로 챔버(12)를 향해서 전달한다.

동시에, 도 7 에 도시된 바와 같이, 유동 챔버(14)로부터 인출된 이송 매체는 내측 로터(17)에 형성되어 있는 유체 채널(59)들을 거쳐서, 베어링 링 지지부(47)의 내측 영역(50)으로부터 보조 임펠러(20)의 임펠러 채널(56)들로, 그리고 반경방향 외향으로 챔버(12)를 향해서 전달된다.

상기 매체는 챔버(12)로부터, 케이싱 커버(4)에 형성되어 있는 적어도 하나의 통로 개구(55)(도 6 및 도 7 에 도시)를 거쳐서 유동 챔버(14)로 되돌아 전달된다.

도시된 예시적인 실시예들에서, 보조 임펠러(20)는 임펠러 채널(39)들을 구비하거나, 또는 임펠러 채널(39)들 및 임펠러 채널(56)들을 구비한 것으로 도시되어 있다. 보조 임펠러(20)가 임펠러 채널(56)들만을 구비할 수도 있다는 것은 자명하다.

1: 펌프 장치 2: 펌프 케이싱
3: 수력 케이싱 4: 케이싱 커버
5: 베어링 지지 케이지 6: 베어링 지지부
7: 베어링 커버 8: 유입 개구
9: 유출 개구 10: 격납 캔
11: 내부 공간 12: 챔버
13: 임펠러 샤프트 13a: 샤프트 섹션
13b: 샤프트 섹션 14: 유동 챔버
15: 개구 16: 임펠러
17: 내측 로터 18: 자석
19: 나사 20: 보조 임펠러
21: 베어링 장치 22: 구동 샤프트
23: 볼 베어링 24: 볼 베어링
25: 자석 26: 외측 로터
27: 주 몸체 28: 베이스
29: 부착 플랜지 30: 보어
31: 나사 32: 구형 캡 영역
33: 테두리 영역 34: 후방 쉬라우드
35: 융기부 36: 유체 유입 영역
37: 베인 38: 채널 유입 에지
39: 임펠러 채널 40: 외측 측방 표면
41: 채널 베이스 42: 단차부
43: 설치 구멍 44: 나사형성 보어
45: 요부 46: 통로 개구
47: 베어링 링 지지부 48: 통로 개구
49: 플랜지 형태 영역 50: 내측 영역
51: 반경방향 보어 52: 축방향 채널
53: 반경방향 보어 54: 통로 개구
55: 통로 개구 56: 임펠러 채널
57: 채널 베이스 58: 유체 채널
59: 유체 채널 A: 회전축

Claims

자기 클러치 펌프 장치(magnetic clutch pump arrangement)로서, 상기 자기 클러치 펌프 장치는:
상기 자기 클러치 펌프 장치의 펌프 케이싱(pump casing)에 의해 형성된 내부 공간;
챔버(chamber)를 기밀식으로 밀봉시키는 격납 캔(containment can)으로서, 상기 펌프 케이싱에 의하여 형성된 내부 공간에 대해서 상기 챔버가 상기 격납 캔에 의해 둘러싸이는, 격납 캔;
회전축을 중심으로 회전하게 구동될 수 있는 임펠러 샤프트(impeller shaft);
상기 임펠러 샤프트의 일 단부에 배치된 임펠러;
상기 임펠러 샤프트의 타측 단부에 배치된 내측 로터(inner rotor);
상기 챔버 안에 배치된 보조 임펠러(auxiliary impeller); 및
상기 내측 로터와 상호작용하는 외측 로터(outer rotor);를 포함하고,
상기 보조 임펠러(20)가 상기 내측 로터(17)에 결합되며,
상기 임펠러 샤프트(13)와 내측 로터(17)는, 후방 쉬라우드(34)의 반대편에 위치한 보조 임펠러(20)의 커버 쉬라우드(cover shroud)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제1항에 있어서,
상기 격납 캔(10)은, 개방 측부(open side) 및 상기 개방 측부의 반대측에 위치하되 돔형 베이스(domed base; 28)에 의하여 폐쇄된 측부를 가진 주 몸체(main body; 27)를 구비하고,
상기 보조 임펠러(20)는 후방 쉬라우드(rear shroud; 34)를 구비하며, 격납 캔(10)의 베이스(28)를 향해 대면하는 상기 후방 쉬라우드(34)의 외측 표면은 돔형 형태(domed form)를 갖는 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제2항에 있어서,
상기 후방 쉬라우드(34)의 외측 표면의 돔형 형태는 상기 격납 캔(10)의 베이스(28)의 돔형 형태에 대응되는 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 후방 쉬라우드(34)의 중앙에는 포물면 형태의(paraboloid-like) 융기부(elevation; 35)가 제공된 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제4항에 있어서,
후방 쉬라우드(34)에서 상기 융기부(35)로부터 반경방향 거리를 둔 위치에는 복수의 상승부(raised portion)들이 형성되고, 상기 상승부들은 베인(vane; 37)들과, 보조 임펠러(20)의 대응되는 임펠러 채널(impeller channel; 39)들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제5항에 있어서,
상기 임펠러 채널(39)들은 램펀트 3-중심 아치(rampant three-center arch) 형태의 채널 베이스(41)를 갖는 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제5항에 있어서,
상기 후방 쉬라우드(34)로부터 멀리 있는 상기 베인(37)들의 상측부는 채널 유입 에지(channel inlet edge; 38)에 가까운 단차부(step; 42)를 가진 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
삭제
제5항에 있어서,
상기 베인(37)들을 형성하는 상기 상승부들 안에는 추가적인 임펠러 채널(56)들이 형성되고, 상기 추가적인 임펠러 채널들은 외측 측방 표면(40)으로부터 단차부(42)에 가까운 지점까지 반경방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제9항에 있어서,
상기 추가적인 임펠러 채널(56)들은 적어도 부분적으로 돔형 형태를 갖는 채널 베이스(57)를 구비하고, 상기 채널 베이스의 돔형 형태는 후방 쉬라우드(34)의 외측 표면의 돔형 형태에 대응되는 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임펠러 샤프트(13)는 상기 보조 임펠러(20)의 유체 유입 영역(fluid inlet region; 36)에 연결된 축방향 채널(52)을 구비한 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내측 로터(17) 안에는 상기 보조 임펠러(20)의 추가적인 임펠러 채널(56)들로 개방된 유체 채널(59)들이 제공된 것을 특징으로 하는, 자기 클러치 펌프 장치.