KR20050016972A - 재생 유체 펌프 및 이를 위한 스테이터 - Google Patents

Abstract

재생 유체 펌프(10)는 2개의 유체 흐름 경로상의 유체를 압축하기 위해 로터 블레이드를 가지는 로터를 포함하며, 제 1 유체 흐름 경로는 제 1 펌프 입구(12a)와 제 1 펌프 출구(14a) 사이에서 연장되며, 제 2 유체 흐름 경로는 제 2 펌프 입구(12b)와 제 2 펌프 출구(14b) 사이에서 연장된다. 펌프는 복수의 동심 채널(16)을 구비하는 스테이터를 포함하며 각각의 동심 채널은, 펌핑 채널의 입구와 출구 사이에서 상기 유체를 압축시키기 위해 상기 로터 블레이드가 그것을 따라 이동하는 펌핑 채널 부분(18)과 펌핑 채널 부분의 상기 출구로부터 상기 입구까지 상기 로터 블레이드를 이동시키는 스트리퍼 채널 부분(20)(점선으로 도시됨)을 포함한다. 각각의 동심 채널(16)은 2개의 펌핑 채널 부분(18)과 2개의 스트리퍼 채널 부분(20)을 포함한다.

Description

재생 유체 펌프 및 이를 위한 스테이터{A REGENERATIVE FLUID PUMP AND STATOR FOR THE SAME}

본 발명은 재생 유체 펌프(regenerative fluid pump)에 관한 것이다.

지금까지 공지된 재생 유체 펌프가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 종래 기술의 펌프(100)는 펌프의 입구(102)와 출구(104) 사이에서 연장되는 단일의 유체 흐름 경로상에서 유체를 압축하는 반경방향의 재생 유체 펌프이다. 펌프는 복수의 동심의 원주방향 채널(105)을 포함한다(도 3에서 동심원으로 도시됨). 채널은 각각의 펌핑 채널 부분(106)을 포함하며, 이 펌핑 채널 부분을 따라 유체 압축이 일어나며 펌핑 채널 부분은 유체 흐름 경로의 부분을 함께 형성한다. 또한 채널은 각각의 스트리퍼(stripper) 채널 부분(108)(점선으로 도시됨)을 포함하며, 이 스트리퍼 채널 부분은 각각의 펌핑 채널 부분(106)의 출구로부터 입구까지 펌프의 로터 블레이드가 통과되도록 한다.

작동시에, 유체는 펌프 입구(102)로 들어가고 로터 블레이드에 의해 반경방향 최외측 또는 제 1 펌핑 채널 부분(106a)으로 압축된다. 제 1 펌핑 채널 부분의 출구에서, 유체는 반경방향 내측 또는 제 2 펌핑 채널 부분(106b)의 입구까지 전환 채널(110)(도 3에서 화살표로 도시됨)에 의해 전환된다. 이 때에, 제 1 펌핑 채널(106a)을 통과한 로터 블레이드는 반경방향 최외측 또는 제 1 스트리퍼 채널 부분(108a)내로 이동하고, 제 1 펌핑 채널(106a)의 입구로 다시 복귀한다. 대부분의 유체가 전환 채널에 의해 반경방향 내측으로 전환되지만, 로터 블레이드의 작용 및 스트리퍼 채널 부분의 입구에서 출구까지의 압력 구배 때문에 스트리퍼 채널 부분을 통과하여 일부가 심출한다. 스트리퍼 채널 부분은 스트리퍼 채널의 벽과 그곳을 통과하는 로터 블레이드 사이에 작은 러닝 간극(running clearances)이 있도록 형성된다.

유체는 전술한 바와 같은 방식으로 유체 흐름 경로를 따라 펌프 출구(104)에 도달할 때까지 계속되며, 간략화를 위해 추가 작동은 설명되지 않는다.

어떤 경우에는 상술한 재생 유체 펌프(100)의 펌핑 용량을 증가시키는 것이 바람직하다. 도 4는 펌핑 용량을 증가시킨 종래 기술의 다른 재생 유체 펌프(200)의 개략도이다. 양 펌프(100, 200)는 모두 4단 펌프이지만, 펌프(100)와 달리 펌프(200)는 2개의 펌프 입구(202a, 202b)와 하나의 펌프 출구(204) 사이에 2개의 유체 흐름 경로를 가진다. 펌프 입구(202a, 202b)는 로터 블레이드에 의한 압축이 일어나는 제 1 펌핑 채널 부분(206a 및 206b)에 각각 유체가 들어가게 한다. 이것은 펌프의 제 1 펌핑 단계를 구성하며, 알 수 있는 바와 같이, 병렬식 펌핑 채널 부분(206a, 206b)의 사용에 의해 펌핑 용량이 증가된다. 작동시에, 유체는 제 1 및 제 2 펌핑 채널 부분(206a, 206b) 모두의 출구로부터 제 3 펌핑 채널 부분(206c)의 입구까지 제 1 및 제 2 전환 채널(210a, 210b)에 의해 전환된다. 다음에 제 1 및 제 2 펌핑 채널(206a, 206b) 모두로부터의 유체는 펌프(200)의 제 2 펌핑 단계를 구성하는 제 3 펌핑 채널 부분(206c)에서 압축된다. 유체는 계속 진행하여 상기 펌프(100)에서와 동일한 방식으로 펌프 출구(204)에 도달할 때까지 유체 흐름 경로를 따라 압축된다. 펌프(200)의 구성은 펌핑 용량을 증가시킨다.

펌프(200)의 문제점은 추가적인 펌핑 채널 부분에 의해 펌프가 보다 커지고 무거워져 제조 공정이 증가되어야 한다는 것이다. 또한 동력 요건이 증가하며, 성능이 저하된다.

전술된 일부 또는 모든 문제점 없이, 증가된 용량을 갖는 재생 유체 펌프를 제공하는 것이 요구된다.

발명의 요약

본 발명은 로터 블레이드를 가지는 로터와 복수의 동심 채널을 가지는 스테이터를 포함하며, 상기 동심 채널은 펌핑 채널 부분 및 스트리퍼 채널 부분을 포함하며, 상기 로터 블레이드는 상기 펌핑 채널 부분의 각각의 입구와 각각의 출구 사이에서 유체를 압축시키기 위해 상기 펌핑 채널 부분을 따라 이동하며, 상기 스트리퍼 채널 부분은 펌핑 채널 부분의 상기 출구로부터 상기 입구까지 상기 로터 블레이드가 통과되도록 하며, 상기 동심 채널 중 적어도 하나는 적어도 2개의 펌핑 채널 부분과 적어도 2개의 스트리퍼 채널 부분을 포함하는 재생 유체 펌프를 제공한다.

본 발명은 또한 복수의 동심 채널을 포함하며, 상기 동심 채널은 펌핑 채널 부분 및 스트리퍼 채널 부분을 포함하며, 상기 로터 블레이드는 상기 펌핑 채널 부분의 각각의 입구와 각각의 출구 사이에서 유체를 압축시키기 위해 상기 펌핑 채널 부분을 따라 이동하며, 상기 스트리퍼 채널 부분은 펌핑 채널 부분의 상기 출구로부터 상기 입구까지 상기 로터 블레이드가 통과되도록 하며, 상기 동심 채널 중 적어도 하나는 적어도 2개의 펌핑 채널 부분과 적어도 2개의 스트리퍼 채널 부분을 포함하는 로터 블레이드를 가지는 로터를 포함하는 재생 유체 펌프용 스테이터를 제공한다.

본 발명의 다른 태양은 첨부된 청구 범위에서 규정된다.

이하, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명할 것이다.

도 1은 본 발명을 구체화하는 재생 유체 펌프의 개략도,

도 2는 본 발명을 구체화하는 다른 재생 유체 펌프의 개략도,

도 3은 종래 기술의 재생 유체 펌프의 개략도,

도 4는 종래 기술의 다른 재생 유체 펌프의 개략도.

도 1을 참조하면, 4개의 펌핑단을 포함하는 재생 유체 펌프(10)가 도시되어 있지만, 필요에 따라 그 이상 또는 그 이하의 단이 제공될 수 있다. 펌프(10)는 2개의 유체 흐름 경로상의 유체를 압축시키기 위해 로터 블레이드를 갖는 로터(도시되지는 않음)를 포함하며, 제 1 유체 흐름 경로는 제 1 펌프 입구(12a)와 제 1 펌프 출구(14a) 사이에서 연장되며, 또한 제 2 유체 흐름 경로는 제 2 펌프 입구(12b)와 제 2 펌프 출구(14b) 사이에서 연장된다. 펌프는 복수의 동심 채널(16)을 구비하는 스테이터를 포함하며, 각각의 동심 채널은, 펌핑 채널의 입구와 출구 사이에서 상기 유체를 압축시키기 위해 상기 로터 블레이드가 그것을 따라 이동하는 펌핑 채널 부분(18)과 펌핑 채널 부분의 상기 출구로부터 상기 입구까지 상기 로터 블레이드를 이동시키는 스트리퍼 채널 부분(20)(점선으로 도시됨)을 포함한다. 전환 채널(22)(도 1에서 화살표로 지시됨)은 도 3과 관련하여 전술된 전환 채널과 동일한 방식으로 펌핑 채널 부분 사이에서 유체를 전환시킨다.

종래 기술과 달리, 각각의 동심 채널(16)은 2개의 펌핑 채널 부분(18)과 2개의 스트리퍼 채널 부분(20)을 포함한다. 각 채널(16)은 비록 채널의 직경방향 반대 부분에 서지만 유체 흐름 경로 모두의 부분을 형성한다. 각각의 동심 채널에 있어서의 펌핑 채널 부분(18) 각각이 도 3에 도시된 펌프와 비교하여 더 짧지만(감소된 원호로 연장됨), 대부분의 압축은 펌핑 채널 부분의 후반부상에서 발생하며, 그에 따라 길이의 감소가 펌핑 채널 부분에서의 압축비에 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 발견했다. 따라서, 펌프(10)의 용량은 도 3에 도시된 펌프(100)의 용량에 비하여 거의 2 배이다. 본 출원인의 함께 계류 중인 출원(GB 0215708.9)을 참조하면, 펌핑 채널 부분의 길이의 감소에 대한 영향을 보다 상세하게 설명하고 있다.

작동시에, 유체는 각각 제 1 펌프 입구(12a) 및 제 2 펌프 입구(12b)에서 제 1 유체 흐름 경로 및 제 2 유체 흐름 경로로 들어간다. 제 1 유체 흐름 경로상의 유체는 최외측 또는 제 1 동심 채널(16a)의 일부분을 형성하는 제 1 펌핑 채널 부분(18a)을 따라 통과되는 로터 블레이드에 의해 압축된다. 제 1 펌핑 채널 부분(18a)의 출구에서, 전환 채널(22)은 반경방향 내측 또는 제 2 동심 채널(16b) 및 채널(16b)내의 제 1 펌핑 채널 부분(18b)의 입구로 유체를 전환시킨다. 동시에, 제 2 유체 흐름 경로상의 유체는 최외측 또는 제 1 동심 채널(16a)의 일부분을 형성하는 제 2 펌핑 채널 부분(18a')을 따라 통과되는 로터 블레이드에 의해 압축된다. 제 2 펌핑 채널 부분(18a')의 출구에서, 전환 채널(22)은 반경방향 내측 또는 제 2 동심 채널(16b) 및 채널(16b)내의 제 2 펌핑 채널 부분(18b')의 입구로 유체를 전환시킨다. 각각의 스트리퍼 채널 부분(20a, 20a')은 펌핑 채널 부분(18a, 18a')의 입구와 출구 사이를 로터 블레이드가 통과되게 한다.

펌프(10)로부터 유체를 배출하는 펌프 출구(14a, 14b)에 유체가 도달할 때까지 최외측 또는 제 1 동심 채널(16a)에 관하여 전술된 바와 동일한 방식으로 유체는 양 유체 흐름 경로를 따라 계속된다.

펌프(10)에 있어서, 각 동심 채널(16)은 2개의 펌핑 채널 부분(18) 및 2개의 스트리퍼 채널 부분(20)을 포함한다. 그러나, 만일 몇몇 또는 하나의 동심 채널에 이러한 병렬식 펌핑 구성이 제공된다면 펌핑 용량의 증가가 달성된다는 것은 이해될 것이다. 도 2에는 펌프(30)가 도시되어 있으며, 2개의 반경방향 외측의 동심 채널 각각이 2개의 펌핑 채널 부분(실선으로 도시됨)과 2개의 스트리퍼 채널 부분(점선으로 도시됨)을 갖는 반면에, 2개의 반경방향 내측의 동심 채널은 하나의 펌핑 채널 부분(부분적으로 점선으로 도시됨)과 하나의 스트리퍼 채널 부분(점선으로 도시됨)을 갖는다.

유체는 제 1 펌프 입구(32a)로부터 단일의 펌프 출구(34)까지 연장되는 제 1 유체 흐름 경로를 따라, 그리고 제 2 펌프 입구(32b)로부터 펌프 출구(34)까지 연장되는 제 2 유체 흐름 경로를 따라 흐른다. 반경방향 내측의 동심 채널에서, 제 1 및 제 2 유체 흐름 경로는 합쳐진다.

펌프(10)에서와 같이, 제 1 유체 흐름 경로를 흐르는 유체는 제 1 및 제 2 동심 채널(36a, 38b)에서의 각각의 제 1 펌핑 채널 부분(38a, 38b)을 따라 이동한다. 제 2 동심 채널(36b)에서의 제 1 펌핑 채널 부분(38b)의 출구에서, 유체는 제 3 동심 채널(36c) 및 펌핑 채널 부분(38c)의 제 2 입구(42)까지 전환 채널(41)에 의해 내측으로 전환된다. 입구(42)는 펌핑 채널 부분(38c)의 길이를 따라 대략 절반 정도에 위치된다. 제 2 유체 흐름 경로를 흐르는 유체는 제 1 및 제 2 동심 채널(36a, 36b)에서의 각각의 제 2 펌핑 채널 부분(38a', 38b')을 따라 이동한다. 제 2 동심 채널(36b)에서의 제 2 펌핑 채널 부분(38b')의 출구에서, 유체는 제 3 또는 반경방향 내측의 동심 채널(36c) 및 펌핑 채널 부분(38c)의 제 1 입구(44)까지 전환 채널(41)에 의해 내측으로 전환된다. 입구(44)는 펌핑 채널 부분(38c)의 시작 부분에 위치된다. 제 1 및 제 2 유체 흐름 경로는 제 2 입구(42)에서 합쳐진다. 펌핑 채널 부분(38c)의 출구(46)에서, 유체는 제 4 또는 반경방향 최내측의 동심 채널(36d)까지, 또한 유체가 펌프(30)의 마지막 단계에서 압축되고 펌프 출구(34)를 통해 배출되는 제 4 펌핑 채널 부분(38d)의 입구(48)까지 전환 채널(41)에 의해 내측으로 전환된다.

스트리퍼 채널 부분(40c, 40d)은 각각의 펌핑 채널 부분(38c, 38d)의 출구로부터 입구까지 로터 블레이드가 통과되도록 한다. 펌프(30)는 종래 기술의 펌프(100)와 비교하여 증가된 펌핑 용량을 제공하지만, 펌프(10)보다 작은 용량을 제공한다. 도 1 및 도 2와 관련하여 설명된 유체 흐름 경로의 병렬 구성에 따르면, 펌핑 용량은 펌프의 스테이터를 교체함으로써 용이하게 변경될 수 있다. 이것은 로터가 동일하고 로터 블레이드의 크기가 펌프마다 동일하기 때문이다. 예를 들어, 도 3에 도시한 펌프(100)의 용량을 증가시키는 것이 요구된다면, 스테이터는 펌프(10) 또는 펌프(30)의 스테이터로 대체될 수 있다. 이것은 펌핑 용량의 변동을 비교적 저렴한 비용으로 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시한 펌프는 펌프 크기나 질량의 중대한 변화 없이, 또한 동력요건의 실질적인 증가 없이 용량증가를 달성할 수 있다는 것도 명백할 것이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 2개의 펌핑 채널 부분은 각각의 동심 채널 내에 제공된다. 요구된 압축이 각각의 펌핑 채널 부분에서 달성된다면, 각각의 또는 하나의 동심 채널 내에 3 개 이상의 이러한 펌핑 채널 부분을 제공하는 것도 가능하다.

도 1은 펌핑 용량을 증가시킨 반경방향의 재생 유체 펌프를 도시한다. 그러나, 본 발명은 또한 동심 채널이 반경방향으로 대향하는 것과 같이 축방향으로 배치되어 있는 축방향의 재생 유체 펌프에 관한 것이다.

Claims (8)

1. 재생 유체 펌프에 있어서,

   로터 블레이드를 가지는 로터와 복수의 동심 채널을 가지는 스테이터를 포함하며, 상기 동심 채널은 펌핑 채널 부분 및 스트리퍼 채널 부분을 포함하며, 상기 로터 블레이드는 상기 펌핑 채널 부분의 각각의 입구와 각각의 출구 사이에서 유체를 압축시키기 위해 상기 펌핑 채널 부분을 따라 이동하며, 상기 스트리퍼 채널 부분은 펌핑 채널 부분의 상기 출구로부터 상기 입구까지 상기 로터 블레이드가 통과되도록 하며, 상기 동심 채널 중 적어도 하나는 적어도 2개의 펌핑 채널 부분과 적어도 2개의 스트리퍼 채널 부분을 포함하는

   재생 유체 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 동심 채널의 각각은 적어도 2개의 펌핑 채널 부분과 적어도 2개의 스트리퍼 채널 부분을 포함하며, 그에 의해 2개의 유체 흐름 경로는 각각의 펌프 입구와 각각의 펌프 출구 사이에 형성되는

   재생 유체 펌프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   반경방향 최외측의 상기 동심 채널의 각각의 펌핑 채널 부분으로 유체가 흐르게 하는 2개의 펌프 입구를 포함하는

   재생 유체 펌프.
4. 제 1 항에 있어서,

   하나 또는 2 이상의 반경방향 내측의 상기 동심 채널은 단일의 상기 펌핑 채널 부분과 단일의 상기 스트리퍼 채널 부분을 각각 포함하는

   재생 유체 펌프.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 단일의 펌핑 채널 부분 중 하나는 2개의 입구를 포함하는

   재생 유체 펌프.
6. 로터 블레이드를 가지는 로터를 포함하는 재생 유체 펌프용 스테이터에 있어서,

   복수의 동심 채널을 포함하며, 상기 동심 채널은 펌핑 채널 부분 및 스트리퍼 채널 부분을 포함하며, 상기 로터 블레이드는 상기 펌핑 채널 부분의 각각의 입구와 각각의 출구 사이에서 유체를 압축시키기 위해 상기 펌핑 채널 부분을 따라 이동하며, 상기 스트리퍼 채널 부분은 펌핑 채널 부분의 상기 출구로부터 상기 입구까지 상기 로터 블레이드가 통과되도록 하며, 상기 동심 채널 중 적어도 하나는 적어도 2개의 펌핑 채널 부분과 적어도 2개의 스트리퍼 채널 부분을 포함하는

   재생 유체 펌프용 스테이터.
7. 재생 유체 펌프에 있어서,

   첨부된 도면의 도 1 및 도 2와 관련하여 명세서에서 실질적으로 설명된

   재생 유체 펌프.
8. 재생 유체 펌프용 스테이터에 있어서,

   첨부된 도면의 도 1 및 도 2와 관련하여 명세서에서 실질적으로 설명된

   재생 유체 펌프용 스테이터.