KR20160060763A

KR20160060763A - 모듈식 구조, 중간 단 바이패스 및 과부하 보호기능을 가진 액체 링 펌프

Info

Publication number: KR20160060763A
Application number: KR1020167011689A
Authority: KR
Inventors: 찰스 하워드 비어스; 라메쉬 발쿤게 쉐노이
Original assignee: 가드너 덴버 내쉬 엘엘씨
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2016-05-30
Also published as: AU2018200992B2; AU2018200992A1; EP3052809A1; TWI649496B; TW201529983A; AU2014330049A1; CN105793571A; US20150093260A1; EP3052809B1; AU2018200991A1; US9541086B2; AU2014330049B2; CN105793571B; WO2015050595A1; AU2018200991B2; BR112016007292A2

Abstract

모듈식 액체 링 펌프는 액체 링 과부하 보호 시스템을 가지고 상기 액체 링 과부하 보호 시스템은 작업 챔버로부터 펌프 방출 통로로 직접 연결된 통로를 포함하고 압축기가 과부하일 때 상기 작업 챔버로부터 액체를 방출하도록 구성된 기계식 완화 밸브를 포함한다. 상기 액체 링 펌프가 두 개의 단을 가지도록 구성될 때 상기 액체 링 펌프는 중간 단 바이패스 시스템을 가지고 상기 중간 단 바이패스 시스템은 중간 단 통로내부의 개구부 및 저압 작동시 또는 시동할 때 상기 펌프 방출로 직접 유동하도록 제1 단 압축기의 방출을 허용하는 압력 감지 기계식 밸브를 포함한다. 상기 액체 링 펌프의 모듈식 구조는 동일한 베어링들, 헤드, 구동 시스템을 이용하고 단지 몸체, 원추체 및 로터를 교체하여 단일 단 펌프로부터 2단 펌프로 변경되거나 반대로 용이하게 변경될 수 있다.

Description

모듈식 구조, 중간 단 바이패스 및 과부하 보호기능을 가진 액체 링 펌프{LIQUID RING PUMP WITH MODULAR CONSTRUCTION, AN INTER-STAGE BYPASS AND OVERLOAD PROTECTION}

액체 링 펌프들이 공지되어 있다. 액체 링 펌프들은, 적어도 한 개의 작업 챔버, 하우징 내에 위치하고 상기 작업 챔버내에서 샤프트로부터 반경 방향을 향해 외측으로 연장되는 복수 개의 임펠러를 가진 로터(rotor), 상기 하우징속으로 연장되는 샤프트를 포함하고, 상기 로터는 상기 샤프트에 고정되며, 상기 샤프트와 연결되고 작동하는 모터와 같은 구동 시스템을 포함한다. 상기 구동 시스템은 유동 모터, 가스 모터 또는 종래기술에 공지된 다른 모든 구동 시스템 또는 모터를 포함할 수 있다. 상기 로터 및 샤프트는 상기 작업 챔버내에서 편심 상태로 배열된다. 상기 작업 챔버는 부분적으로 작업 유체로 충진되고 상기 모터가 상기 샤프트 및 로터를 구동할 때 상기 작업 챔버의 반경 방향 외측 벽의 내부 표면에 액체 링(liquid ring)이 형성된다. 상기 로터 및 샤프트는 또한 상기 형성된 액체 링과 편심상태를 가질 수도 있다. 상기 로터로부터 액체가 발산하는 상기 링의 일부분에서, 상기 샤프트가 회전하는 동안 버킷(bucket) 영역의 증가는 결과적으로 유체 유입 영역으로서 작동하는 압력 영역의 감소를 초래한다. 샤프트가 회전하는 동안 버킷 체적의 감소에 기인한 압력 증가는 유체 압축 영역을 포함한다.

액체 링 펌프는 단일 작업 챔버 및 로터를 포함한 단일 단(single stage)을 가질 수 있다. 또한, 액체 링 펌프는, 상기 제1 작업 챔버의 방출물을 흡인하여 상대적으로 더 높은 압력의 방출물을 공급하는 제2 작업 챔버를 포함한 2개의 단들을 가질 수 있다.

모듈식 액체 링 펌프는 액체 링 과부하 보호 시스템을 가지고 상기 액체 링 과부하 보호 시스템은 작업 챔버로부터 펌프 방출 통로로 직접 연결된 통로를 포함하고 압축기가 과부하일 때 상기 작업 챔버로부터 액체를 방출하도록 구성된 기계식 완화 밸브를 포함한다.

상기 액체 링 펌프가 두 개의 단을 가지도록 구성될 때 상기 액체 링 펌프는 중간 단 바이패스 시스템을 가지고 상기 중간 단 바이패스 시스템은 중간 단 통로내부의 개구부 및 저압 작동시 또는 시동할 때 상기 펌프 방출로 직접 유동하도록 제1 단 압축기의 방출을 허용하는 압력 감지 기계식 밸브를 포함한다. 상기 액체 링 펌프의 모듈식 구조는 동일한 베어링들, 헤드, 구동 시스템을 이용하고 단지 몸체, 원추체 및 로터를 교체하여 단일 단 펌프로부터 2단 펌프로 변경되거나 반대로 용이하게 변경될 수 있다.

첨부된 도면들이 명세서의 일부분을 형성하고 명세서에서 참고하여 설명되며, 동일한 도면부호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명을 따르는 2단(two stage) 모듈식 액체 링 펌프를 도시한 불규칙 단면도.
도 2는 도 1과 동일한 불규칙 단면도.
도 3은, 도 1에 도시된 펌프와 동일한 다수의 부품들을 가지지만 도 1에 도시된 2단 모듈식 부품들이 도 3에 도시된 단일 단(stage) 모듈식 부품들로 교체되는 모듈식 단일 단 액체 링 펌프를 도시한 불규칙 단면도.
도 4는, 제1 및 제2 단 작업 챔버들이 타원형이고 각각 두 개의 로브(lobe)들을 가지는 것을 예시하기 위해 절단되고 확대되며 생략된 부품들을 가지며 상기 펌프의 제2 단부로부터 2단 몸체를 투시하고 도 1에 도시된 원추체의 노즈(nose)속으로 투시한 개략도.
도 5a는 도 1에 도시된 펌프의 원추체를 도시한 제1 측면도.
도 5b는, 도 5a와 비교하여 180도 회전된 도 1의 원추체를 도시한 제2 측면도.
도 6은 도 1에 도시된 원추체를 도시한 단부도.
도 7은 베어링 지지체들 및 단부 캡들을 제외하고 도 1에 도시된 펌프의 펌프 하우징을 도시한 사시도.

본 발명에 관한 하기 상세한 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시예들을 도시하는 첨부도면을 참고한다. 상기 실시예들은 본 발명의 특징을 충분히 상세하게 설명하여 당업자가 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위한 것이다. 다른 실시예들이 본 발명의 범위 및 사상내에서 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되고 따라서, 상기 설명은 제한적인 것으로 이해하지 말아야 하고 상기 청구범위에 주어진 보호범위를 제한하지 않는다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 발명은 하우징(12), 로터(14), 샤프트(16), 제1 단부(18) 및 제2 단부(20)를 가진 액체 링 펌프(10)에 관한 것이다. 도시된 액체 링 펌프는 2개 단(stage) 액체 링 펌프이다. 상기 제1 단부(18)는 상기 액체 링 펌프(10)의 가스 흡인 단부에 위치한다. 상기 가스 흡인 단부는 또한, 상기 펌프의 외측 단부라고도 설명된다. 상기 제2 단부(20)는 상기 액체 링 펌프(10)의 구동 단부에 위치한다. 상기 구동 단부는 상기 액체 링 펌프(10)의 내측 단부라고도 설명된다. 상기 하우징(12)은 제1 단부 베어링 지지체(24)와 분리가능하게 연결된 제1 단부의 단부 캡(22)을 포함한다. 제1 단부 베어링 지지체(24)는 헤드(26)에 분리가능하게 연결된다. 상기 헤드(26)는 몸체(27)와 분리가능하게 연결된다. 상기 몸체는 2단 몸체이다. 상기 몸체는 제1 단 몸체 섹션(first stage body section)(28ㅁ) 및 제2 단 몸체 섹션(28b)을 가진다. 하우징(12)은 몸체(27)와 분리가능하게 연결된 제2 단부 베어링 지지체(30) 및 제2 단부 베어링 지지체(30)와 분리가능하게 연결된 제2 단부의 단부 캡(32)을 추가로 포함한다. 상기 제1 단부 베어링 지지체(24) 및 제1 단부의 단부 캡(22)은 상기 펌프(10)의 제1 단부(18)에 배열된다. 상기 제2 단부 베어링 지지체(30) 및 제2 단부의 단부 캡(32)은 상기 펌프(10)의 제2 단부(20)에 배열된다. 상기 액체 링 펌프는 광범위하게, 압축기 적용예, 액체 링 압축기와 관련하여 작동하도록 구성된 액체 링 펌프를 포함할 수 있다. 상기 액체 링 펌프는 또한 광범위하게, 진공 적용예, 액체 링 진공펌프와 관련하여 작동하도록 구성된 액체 링 펌프를 포함할 수 있다. 물론, 액체 링 진공펌프는 압축기 적용예에서 이용될 수 있고 액체 링 압축기는 진공 적용예에서 이용될 수 있다.

샤프트(16)는 제1 단부(34) 및 상기 제1 단부(34)와 축 방향으로 마주보는 제2 단부(36)를 포함한다. 상기 제1 단부(34)는 제2 단부(36)와 비교하여 축 방향을 따라 더욱 상기 펌프의 제1 단부(18)를 향하게 된다. 본 명세서에서 이용되는 축 방향 및 반경 방향은 상기 샤프트(16)의 긴 축에 관련된다. 로터(14)는 로터 키(key)(38)를 이용하여 샤프트에 고정된 상태로 장착된다. 로터(14)는 반경 방향으로 연장되는 제1 벽(41)을 가진 허브(40)를 포함하고, 상기 제1 벽은 축 방향 단부에서 제1 쉬라우드 한정 임펠러를 형성한다. 상기 제1 벽은, 임펠러의 제1 임펠러(42a)의 축 방향 단부에서 임펠러(42)를 한정한다. 로터는 반경 방향으로 연장되는 제2 벽(44)을 가지고, 상기 제2 벽은 상기 벽(41)에 의해 한정되는 단부와 마주보는 임펠러(42)의 단부를 한정하는 제2 쉬라우드를 형성한다. 상기 제2 벽은, 임펠러의 제2 임펠러(42b)의 축 방향 단부에서 임펠러(42)를 한정한다. 임펠러(42)는 제1 임펠러(42a) 및 제2 임펠러(42b)를 포함하고 제1 쉬라우드(41) 및 제2 쉬라우드(44)사이의 간격(span)은 축 방향 단부들에서 제1 쉬라우드(41) 및 제2 쉬라우드(44)에 의해 한정된다. 제1 임펠러(42a) 및 제2 임펠러(42b)를 포함한 임펠러(42)는, 샤프트(16)의 주변부 근처로부터 주변부로부터 반경 방향으로 연장되는 임펠러 블레이드들을 가진다. 제1 임펠러(42a) 및 제2 임펠러(42b)의 블레이드들을 포함한 임펠러(42)의 블레이드들이 모두 상기 샤프트(16) 주위에서 동일한 간격을 두고 분포될 수 있다. 상기 샤프트(16)는 샤프트의 긴 축 주위에서 회전운동을 위해 저널 연결되고 하우징(12)속으로 연장된다. 상기 샤프트(16)의 제1 단부(34)는 제1 단부 베어링(46)에 의해 회전운동을 위해 저널 연결된다. 제1 단부 베어링(46)은 레이디얼 베어링이며 제1 단부 캡(22) 및 제1 단부 내부 캡(48)에 의해 베어링 지지체(24)내에 둘러싸인다.

상기 샤프트(16)는, 샤프트(16)의 제2 단부(36)와 근접한 위치에서 제2 단부 레이디얼 베어링(50)에 의해 회전운동을 위해 저널(journaled) 연결될 수도 있다. 상기 제2 단부 레이디얼 베어링(50)와 근접한 위치에 제2 단부 액시얼 베어링(52)이 제공되어 회전하는 동안 상기 샤프트(16) 내에 축 방향 하중을 수용할 수 있다. 상기 제2 단부 레이디얼 베어링(50) 및 액시얼 베어링(52)은 제2 단부의 단부 캡(32) 및 제2 단부의 내부 캡(54)에 의해 제2 단부의 베어링 지지체(30)내부에 포함될 수 있다. 상기 샤프트(16)의 일부분은 상기 하우징(12)으로부터 연장되고 단부 캡(32)을 통해 연장된다. 상기 부분은, 전기식, 공압식, 연료 동력발생식 또는 유압식 구동 모터 또는 엔진과 같은 원동기와 직접 또는 간접적으로 연결되도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 것처럼, 헤드(26)는 제1 측벽(56), 제2 측벽(58), 외측벽(60), 내측벽(62) 및 내부 분할 벽(64)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 측벽들은 상기 샤프트의 축 방향을 따라 이동하는 헤드(26)를 한정하는 벽들이다. 상기 헤드의 내측 중심으로부터 시작해서, 벽(56)은 펌프의 제2 단부(20)로부터 제1 단부(18)를 향해 축 방향으로 이동하는 헤드(26)를 한정한다. 헤드의 내부 중심으로부터 시작해서, 벽(58)은, 펌프의 제1 단부(18)로부터 제2 단부(20)를 향해 축 방향으로 이동하는 헤드를 한정한다. 외측벽은 상기 샤프트(16)의 축으로부터 반경 방향으로 외측을 향해 이동하는 헤드를 한정한다. 내측벽(62)은 상기 외측벽(60)으로부터 상기 내측벽(62)를 향해 이동하는 반경 방향으로 헤드(26)를 한정한다. 상기 샤프트(16)의 축에 대해 상기 내측벽(62)은 상기 외측벽(60)보다 더욱 반경 방향으로 내측을 향한다. 상기 헤드(26)는 상기 샤프트(16)가 상기 헤드(26)를 통과하기 위한 개구부(65)를 포함한다.

상기 헤드(26)는 외측벽(60), 제2 측벽(58), 및 내부 분할 벽(64)에 의해 형성되는 가스 유입구 통로(66)를 포함한다. 상기 가스 유입구 통로(66)는 또한 원추부(100)속으로 형성된 (도 4에 도시된) 흡인 개구부(76) 및 (도면에 도시되지 않은) 유출구 개구부를 포함한다. 상기 헤드(26)는 또한, 외측벽(60), 제1 측벽(56) 및 내부 분할 벽(64)에 의해 형성된 가스 방출 통로(72)를 포함한다. 방출 통로(72)는 또한 제2 측벽(58)내에서 가스 방출 개구부(74)를 포함한다. 도 8을 참고할 때, 하우징(12)상에 위치한 유입구 통로(66)의 흡인 개구부(76) 및 방출 통로(72)의 방출 유출구(68)가 도시되고, 유체 전형적으로 가스가 각각 펌프의 헤드(26)를 유입하고 유출한다. 도 1을 다시 참고할 때, 헤드(26)는 또한, 제1 측벽(56)내부에 위치하고 요홈 구조를 가진 밀봉 영역(77) 및, 제2 측벽(58)의 일부분내에 위치하고 요홈구조를 가진 원추체 배열 표면(recessed cone seating surface)(78)을 포함한다. 요홈 구조를 가진 원추체 시팅 표면(78)은, 원추체(100)를 배열(seat)하기 위해 원추체(100)의 플랜지(106)와 짝을 이루는 치수를 가진 제2 측벽(58)의 요홈구조 부분일 수 있다(아래에서 더욱 상세하게 설명된다).

몸체(27)는 챔버(120)를 형성하는 제2 측벽(84), 벽(80) 및 제1 측벽(82)을 포함한다. 이 경우 작업 챔버(120)는 제1 단 작업 챔버(120a) 및 제2 단 작업 챔버(120b)를 포함한다. 벽(80)은 샤프트(16)의 축 주위에서 연속곡선을 형성한다. 상기 벽은 곡선의 반경 방향 외부 표면(256) 및 곡선의 반경 방향 내부 표면(255)을 포함한다. 상기 몸체(27)는, 도시된 것처럼 벽(80)의 내부 표면(255)에서 연속적으로 구부러진 레지(ledge)를 형성하는 로터 밀봉 표면(86a)을 포함한다. 제1 측벽(82)은 원추체(100) 및 로터(14)를 수용하는 크기를 가지고 반경 방향으로 연장되는 플랜지 부분(94)을 가진다. 제2 측벽(84)은 샤프트 개구부(90) 및 상기 샤프트 개구부를 둘러싸는 요홈 구조의 밀봉 영역(92)을 포함한다.

원추체(100)는 헤드(26)와 분리가능하게 연결되고 몸체(27)내에 배열되어 유체의 유동을 액체 링 펌프(10)를 향하게 한다. 원추체(100)는 외부 벽(102), 내부 벽(104) 및 플랜지(106)를 포함하고 원추체 시트 표면(78)위에 배열되며 상기 헤드(26)와 분리가능하게 연결된다. 내부벽(104) 및 외부 벽(102)은 하기 설명과 같이 유체의 유동을 펌프(10)의 작업 챔버(120) 속으로 향하게 하거나 작업 챔버를 빠져나오게 향하도록 구성된다. 플랜지(106)는 외부 벽(102)으로부터 반경 방향으로 외측을 향하여 연장되도록 향하고, 일부 위치들에서, 상기 원추체의 플랜지(106)의 상기 부분(118)이 밀폐될 때 상기 내부 벽(104)으로부터 상기 외부 벽(102)까지의 범위를 가질 수도 있다. 플랜지(106)는 또한 원추체 단부판으로서 작용할 수도 있다. 플랜지(106)는 원추체 시트 표면(78)에서 헤드(26)의 제2 측벽(58)과 근접한 헤드 측부(114)를 가질 수 있다. 플랜지(106)는 상기 액체 링 펌프(10)의 제2 단부(20)를 향하는 측부(116)를 가질 수도 있다.

상기 하우징(12)을 밀봉하기 위해 제1 단부 밀봉체(110)는 샤프트(16) 주위에 배열되고 요홈 구조의 밀봉 영역(77)속으로 수용되어 상기 헤드(26)의 제1 측벽(56)의 샤프트 개구부(65)를 밀봉한다. 유사하게, 제2 단부 밀봉체(112)는 샤프트(16) 주위에 배열되고 요홈구조의 밀봉 영역(112)에 의해 형성된 개방 영역속으로 수용되어 샤프트 개구부(90)를 밀봉한다. 상기 액체 링 펌프(10)는 종래기술에 따라, 유체 예를 들어, 정유 공장에서 배출되는 연기 또는 대기 공기와 같은 가장 흔한 가스를 원추체(100) 속으로 끌어당기는 통로(66)로부터 상기 헤드(26)의 흡인 통로(66) 속으로 유체를 끌어당겨서 상기 유체를 압축하도록 작동한다. 상기 유체는 상기 원추체(100)를 통과하고 원추체 유체 유입구 통로(268)를 통과하며 원추체 유입구(267)를 나와서 챔버(120) 및 좀 더 구체적으로 제1 단 작업 챔버(120a) 및 더욱 구체적으로 제1 단 몸체 섹션(28a)에 의해 형성된 제1 로브(lobe)(500)내에서 제1 단 작업 챔버(120a)내부의 제1 가스 흡인 영역(1120a)속으로 이동한다. 상기 유체는 작업 챔버(120)를 유출하고 좀 더 구체적으로 제2 단 작업 챔버(120b) 및 더욱 구체적으로 제1 압축 영역(2120b)을 유출한다. 유체는 유압 원추체(100)에 의해 원추체 유충구 포트(278)를 통해 유출한다. 상기 유출구 포트(278)로부터 유출한 유체는 원추체 유출구 통로(280)로 유입된다. 통로(280)로부터 유체는 헤드 유입구(74)를 통해 헤드 유출구 통로(72)로 유입한다. 상기 방출 통로(72)로부터, 유체는 방출 유출구(68)를 통해 펌프 헤드(26)를 유출한다.

상기 설명과 같이 몸체(27)는 제1 단 몸체 섹션(28a) 및 제2 단 몸체 섹션(28b)을 가진 두 개의 단을 가진 몸체이다. 상기 제1 단 몸체 섹션(28a)은 제1 단 작업 챔버(120a)를 한정한다. 상기 제1 단 몸체 섹션(28a)은 제1 단 제1 유입 영역(1120a)을 형성하는 제1 로브(500)를 형성한다. 상기 제2 단 몸체 섹션(28b)은 제2 단 작업 챔버(120b)를 한정한다. 상기 제2단은 또한 상기 제2 단 제1 로브(600)를 형성한다. 상기 제1 단 작업 챔버(120a)는 액체 링 부분(254)을 가진다. 2단 몸체(two- stage body)(27)는 로터 밀봉 표면(86a)에서 제1 벽 단(wall stage)(1000)을 포함한다. 로터 밀봉 표면(86a)은 제1 단 로터 밀봉 표면이다. 2단 몸체(27)는 또한, 제2 외부벽 단(260)에 위치한 제2 단 로터 밀봉 표면(86b)을 포함한다. 액체 링 부분(254,264)들은, 상기 샤프트(16) 및 로터(14)가 회전할 때 챔버내부의 액체가 적어도 부분적으로 원심력에 의해 분산되는 챔버(120a,120b)들의 일부분이다.

상기 원추체(100)는 2단 원추체(100)이다. 원추체 유입구 통로(268)는 제1 단 유입구 통로(268)이다. 원추체 유입구(267)는 제1 단 유입구이다. 2단 원추체(100)는 또한, 상기 원추체(100)내에서 중간 단 통로(inter-stage passage)(274)와 유체 교환하는 제1 단 방출 포트(272)를 포함한다. 상기 중간 단 통로(274)는 원추체(100) 내에서 제2 단 유입구 포트(276)와 유체 교환한다. 중간 단 통로(274)는 제1 단 작업 챔버(120a) 및 구체적으로 제1 단 작업 챔버(120a)의 제1 압축 영역(2120a)을 액체 링 펌프(10)의 제2 단 작업 챔버(120b) 및 구체적으로 제2 단(120b)의 제1 흡인 영역(1120b)과 유체 교환하게 만든다. 상기 원추체(100)의 방출 유출구 포트(278)는 원추체(100)내에서 방출 통로(280)에 이르는 제2 단 방출 유출구 포트(278)이다. 방출 통로(280)는, 헤드(26)의 방출 유입구 개구부(74)와 유체 교환하는 원추체(100)의 방출 통로 유출구(282)에서 종료한다. 한 개이상의 분할기 벽(284)들은 원추체(100)의 내측벽(104) 및 외측벽(102)사이에 배열되어 유입구 통로(268), 중간 단 통로(274) 및 방출 통로(280)를 분할한다. 점선의 화살표(1002)는 대기 공기와 같은 압축성 유체의 유동이 다양한 채널들을 통과할 때 상기 유체의 유동을 도시한다.

로터(14)는 2단 로터이다. 상기 설명과 같이, 상기 임펠러(42)는 제1 단 임펠러를 형성하는 제1 임펠러(42a)를 가진다. 제1 단 블레이드들을 가진 상기 제1 임펠러(42a)는 벽(41)으로부터 분할기 벽(300)까지 연장되고 상기 분할기 벽(300) 및 벽(41)에 의해 경계를 형성한다. 2 단 로터(14)는 또한, 제2 단 임펠러를 형성하는 제2 임펠러(42b)를 가진다. 임펠러 블레이드들을 가진 상기 제2 임펠러(42b)는 분할기 벽(300)으로부터 단부 벽(44)까지 연장되고 상기 분할기 벽(300) 및 단부 벽(44)에 의해 경계를 형성한다.

도 2에 추가로 도시된 것처럼 상기 액체 링 펌프(10)의 더욱 효율적인 저압 작동을 허용하기 위해 상기 액체 링 펌프(10)는 원추체(100) 속으로 일체 구성되는 중간 단 방출 바이패스 시스템(400)을 포함하여 방출 통로(72) 내부에 특정 압력이 존재하여 바이패스 시스템(400)을 밀폐하여 제1 챔버 (120a)로부터 제2 챔버(120b)속으로 방출을 향하게 하고 가압할 때까지 공기가 제1 단 챔버(120a)로부터 중간 단 통로(274)를 통해 헤드(26)의 방출 통로(72)까지 방출되는 것을 허용한다. 방출된 공기가 상기 제1 단 챔버(120a)의 제1 흡인 영역(1120a)으로부터 흡인된다. 이러한 특징은 상기 액체 링 펌프(10)가 상대적으로 효율적으로 압력에 자동으로 도달함에 따라 2단 구조를 가진 액체 링 펌프(10)가 시동(start up)과정에 바람직하다. 또한, 제2 단이 필요하지 않는 저압 적용예에서 바람직하다.

바이패스 시스템(400)은 원추체(100)의 플랜지(106)내에서 바이패스 통로(402)를 포함하고 상기 바이패스 통로는 중간 단 통로(2) 및 방출 통로(72) 모두와 유체 교환하여 이들을 통해 유체의 유동을 허용한다. 상기 바이패스 통로(402)는 플랜지(106)내부의 구멍일 수 있다. 상기 구멍을 직경을 가질 수 있다. 상기 바이패스 시스템(400)은 또한 상기 바이패스 통로(402)와 연결되어 작동하는 기계적 밸브(404)를 포함하고, 상기 액체 링 펌프(10)가 시동되어 작동하거나 저압 적용상태에 있을 때 상기 기계적 밸브(404)는 개방된다. 중간 단 통로(2)로부터 통로(402)속으로 개방되는 유입구(402')에서 압력은, 방출 통로(72)에서 압력보다 크다. 상기 압력차에 의해 밸브(404)는 개방된 상태로 유지되고 유체는 상기 중간 단 통로를 빠져나와 통로(402)를 통해 통로(72)속으로 유동한다. 유체 유동이 제2 단 유입구(276)를 통해 제2 작업 챔버(120b)속으로 전환되어야 하는 것과 반대로 중간 단 통로(2)로부터 선형으로 계속되도록 바이패스 통로(402)가 배열된다.

도 2에 도시된 기계식 밸브(404)의 실시예는 케이지(cage)(408)내에서 볼(ball)(406)을 포함한다. 볼(406)은 통로(402)의 통로 유출구(402')보다 큰 직경을 가진다. 볼(406)은 케이지(408)내에서 미끄럼운동할 수 있고, 상기 액체 링 펌프(10)가 작동을 개시할 때 제1 챔버(120a) 특히 제1 압축 영역(2120a)내에서 발생한 양압은 바이패스 통로(402)를 통해 유체 유동을 형성하고 케이지(408)내부의 볼(406)을 상기 통로 유출구(402') 및 플랜지(106)로부터 멀어지게 이동시킨다. 일단 방출 통로(72)내부의 압력이 상기 바이패스 통로(402)에 걸쳐서 충분한 압력차를 형성할 정도로 충분히 형성되면, 상기 볼은 통로 유출구(402')에 대해 후방으로 가압되어 상기 바이패스 시스템을 밀폐시킨다. 밀폐작용에 의해 유동은 중간 단 통로(2)로부터 제2 챔버(120b)속으로 가압되고 향한다. 방출 통로(72)가 충분한 압력을 가질 때까지 또는 로터 속도가 일정 속도보다 작으면 상기 통로(402)를 개방된 상태로 유지하도록 볼(406) 및 케이지(408)가 구성될 수도 있다. 밸브를 개방시킬 정도로 충분한 압력차가 통로(402)에 걸쳐서 형성될 때까지 밸브를 밀폐된 상태로 유지하기 위해 스프링이 이용될 수도 있다. 체크 밸브 또는 공압 밸브와 같은 다른 기계식 밸브가 이용될 수도 있다. 전기 신호의 수신에 기초하여 밸브를 개방시키고 밀폐하는 것을 허용하기 위해 솔레노이드 밸브가 이용될 수 있다. 상기 신호는 환경 및/또는 작동상태의 감지에 기초하여 전송될 수 있다.

이용시, 2단 액체 링 펌프(10)는 최적 작동에 앞서서 시동되어야 한다. 상기 액체 링 펌프(10)를 시동할 때 헤드(26)의 방출 통로(72)내부의 압력은 대기압과 근사하다. 구동 시스템이 샤프트 및 로터(14)를 회전시킴에 따라, 공기는 챔버(120a)속으로 흡인되고 압축되며 원추체(100)의 중간 단 통로(2) 속으로 방출된다. 저압일 때 유입구(402')에서 방출되는 공기는 대기압보다 더 큰 압력을 가진다. 따라서, 중간 단 통로(2)가 개방되어 공기의 유동이 상기 중간 단 통로(2) 및 통로(402)를 통해 선형으로 계속되는 것을 허용하도록 기계식 밸브(404)가 작동된다. 제2 단 유입구(276)를 통해 제2 작업 챔버(120b)속으로 가압하는 대신에, 제1 작업 챔버의 방출 유동은, 제2 단을 통과하지 않고 직접 상기 방출 유출구 통로(72)속으로 통과한다. 상기 유동상태에서 상기 액체 링 펌프(10)는 필수적으로 단일 단 펌프로서 작동한다.

원동기로서 샤프트(16) 및 로터(14)는 일정속도에 도달하고 방출 통로(72)내부의 압력은 상기 바이패스 통로(402)의 유입구(402') 압력보다 큰 값까지 증가한다. 상기 값 또는 미리 정해진 다른 압력 또는 압력차에서 상기 기계식 밸브(404)는 유출구(402")에 대해 배열(seating)되어 바이패스 통로(402)를 자동으로 밀폐하고, 제1 작업 챔버(120a)로부터 방출된 가스는 중간 단 통로(2)를 통과하고 방향을 변경하며 제2 단 유입구(276)를 통해 제2 챔버(120b)속으로 가압된다. 따라서 상기 작동상태에서 펌프가 회전 속도를 가질 때 상기 작업 챔버(120a,120b)들이 이용된다.

상기 중간 단 통로(2)를 통해 유동하는 공기가 90도 회전하여 방향을 재설정해야 하는 것에 반대하여 통로(402) 를 통해 더욱 선형적으로 유동하고 제2 단 유입구(276) 및 제2 단 챔버(120b)를 통과하도록 원추체(100)의 플랜지(106)상에 바이패스 통로(402)의 위치가 정해진다. 따라서, 상기 공기는, 상기 제2 단 유입구(276) 및 제2 단 챔버(120b)를 통과하기 위해 방향을 재설정하고 회전하는 것보다는 상기 바이패스 통로(402)를 통해 더욱 선형적인 유동으로 이동하는 것이 선호된다.

제1 단 몸체 섹션(28a) 및 제2 단 몸체 섹션(28b)은 각각 타원형 작업 챔버를 형성한다. 상기 작업 챔버들이 타원형상을 가지면, 제1 챔버(120a)는 제1 흡인 영역(1120a), 제2 흡인 영역(1120a'), 제 압축 영역(2120a) 및 제2 압축 영역(2120a')을 가진다. 또한, 상기 작업 챔버들이 타원형상을 가지면, 제2 챔버(120b)는 제1 흡인 영역(1120b), 제2 흡인 영역(1120b'), 제 압축 영역(2120b) 및 제2 압축 영역(2120b')을 가진다. 제1 단 몸체 섹션(28a)에 의해 형성되는 제1 로브(500)는 제1 흡인 영역(1120a)을 형성한다. 제2 단 몸체 섹션(28b)에 의해 형성되는 제2 로브(501)는 제2 흡인 영역(1120a')을 형성한다. 제2 단 몸체 섹션(28b)에 의해 형성되는 제1 로브(600)는 제2 단(120b)의 제2 흡인 영역(1120b)을 형성한다. 제2 단 몸체 섹션(28b)에 의해 형성되는 제2 로브(601)는 제2 단(120b)의 제2 흡인 영역(1120b')을 형성한다.

제1 단 몸체 섹션(28a) 및 제2 단 몸체 섹션(28b)이 타원형상을 가지면, 제1 임펠러(42a) 및 제2 임펠러(42b)의 인접한 임펠러 블레이드들에 의해 한정되는 버킷(700,701)이 샤프트(16)의 축 주위에서 360도 회전할 때마다 이중 펌핑(double pumping) 작용이 허용된다. 공기가 유입구(76)를 통해 헤드(26) 속으로 유입되고 상기 유입구(76)로부터 상기 공기는 상기 유입구(76)가 유체 교환하는 통로(66) 속으로 이동한다. 상기 통로(66)로부터 공기가 원추체 제1 단 통로(268) 속으로 이동한다. 상기 공기는 원추체 유입구(267)로부터 유출하여 제1 단 제1 흡인 영역(1120a) 속으로 이동하고 상기 버킷(700) 속으로 이동한다. 상기 버킷이 상기 흡인 영역을 쓸고 지나감에 따라, 상기 버킷(700)은 제1 단 제1 압축 영역(2120a)으로 들어간다. 이때 공기는 상기 버킷으로부터 빠져나와서 제1 단 방출 포트(272)로부터 중간 단 통로(274) 속으로 가압된다. 상기 설명과 같이, 공기는 제2 단 유입구 포트(276)를 통해 제2 단 제1 흡인 영역(1120b) 속으로 유입되거나 바이패스 시스템(400)을 통해 헤드(26) 속으로 유입된다. 상기 공기가 상기 제2 단 제1 흡인 영역(1120b)속으로 유입되면, 공기는 제2 단 버킷(701) 속으로 유입된다. 상기 제2 단 버킷은 제2 단 제1 압축 영역속으로 들어간다. 상기 공기가 상기 제2 단 버킷으로부터 가압되어 제2 단 원추체 유출구(282)를 통해 제2 단 원추체 유출구 통로(280)속으로 유입된다. 상기 통로(280)로부터 유입된 공기는 상기 설명과 같이 헤드 방출 통로(72)속으로 유입된다. 상기 제1 단 버킷 및 제2 단 버킷은 단지 제1 펌핑 작용을 완료했다.

제1 펌핑 작용을 완료한 후에, 제1 단 버킷(700)은 제1 단 제2 흡인 영역(1120a')속으로 들어간다. 공기는, 제2의 제1 단 원추체 유입구 통로(2268)로부터 제2의 제1 단 원추체 유입구(2267)를 통해 제1 단 제2 흡인 영역으로 유입된다. 제1 단 버킷이 제1 단 제2 흡인 영역(1120a')을 지나 쓸고 지나감에 따라 제1 단 버킷은 제2의 제1 단 압축 영역(2120b')속으로 들어간다. 제1 버킷내부의 공기는 제2의 제1 단 원추체 방출 포트(2272)를 통해 제2 중간 단 원추체 통로(2274)속으로 가압된다. 다음에, 상기 공기는 제2의 제2 단 원추체 유입구 포트(2276)를 통해 제2 단 제2 흡인 영역(1120b')속으로 들어가거나 상기 공기는 제2 바이패스 시스템(2400)을 통해 제2 단 흡인 영역(1120b')을 우회한다. 상기 제2 바이패스 시스템은 제1 바이패스 시스템(400)과 동일하다. 상기 바이패스 시스템은 케이지(2408)내부에 볼(2406)을 포함한 밸브(2404)를 포함한다. 상기 밸브(2404)는 밸브(404)가 통로(402)와 상호 연결(interface)되는 것과 같이 바이패스 통로(2402)와 상호연결된다. 상기 제2 바이패스 시스템(2400)은 밸브(400)가 중간 단 통로(274) 및 제2 단 유입구(276)와 함께 작동하는 것처럼, 중간 단 통로(2274) 및 제2 단 유입구 포트(2276)와 함께 작동한다.

공기가 제2 단 제2 흡인 영역(2120b')속에 유입하면, 공기는 제2 단 제1 압축 영역으로부터 제2단 제2 흡인 영역으로 회전하는 제2 단 버킷속으로 유입한다. 상기 제2단 제2 흡인 영역은 제2 단 몸체 섹션(28b)의 제2 로브(601)에 의해 형성된다. 상기 버킷이 제2 단 제2 흡인 영역(2120b')속에 유입하면, 상기 제2 단 버킷속의 공기는 상기 버킷으로부터 빠져나온다. 제2 단 제2 압축 영역으로부터 공기는 제2의 제2 단 원추체 유출구(2282)를 통해 제2의 제2 단 원추체 유출구 통로(2280)속으로 유입인한다. 통로(2280)로부터 상기 공기는 헤드 방출 통로(72)속으로 유입한다.

상류 압력(upstream pressure)의 스파이크(spikes) 또는 처리 상태에 기인한 유체의 캐리 오버(carry over)로부터 액체 링 펌프(10)의 손상 또는 실속(stalling)을 방지하기 위해, 도 3에 도시된 것과 같은 단일 단 구조 또는 2단 구조를 가진 액체 링 펌프(10)는 몸체(29, 27) 및 헤드(26)속에 일체 구조를 형성하는 액체 링 과부하 보호 시스템(500)을 포함할 수 있다. 도 2에 추가로 도시된 것처럼, 과부하 보호 시스템(500)은, 작업 챔버(120), 더욱 구체적으로 제2 챔버(120b) 및 더욱 구체적으로 제2 단 흡인 영역(1120b)로부터 몸체(27)의 제1 측벽(82)을 통해 개방되고 액체 링 부분(264)과 유체 교환하는 측벽 통로(502)를 포함한다. 측벽 통로(502)는 원형 구멍 또는 다른 형상의 구멍일 수 있다. 측벽 통로(502)는, 챔버(120), 특히 제2 챔버(120b) 및 액체 링 부분(264)으로부터 통로(502)속으로 형성되는 유입구(502')를 가진다. 측벽 통로(502)는 헤드(26)를 통해 통로(504)와 유체 교환한다. 형성된 통로(504)는 방출 통로(72)와 유체 교환한다. 형성된 통로는 헤드(26)의 제2 벽(58)을 통해 연장된다.

형성된 통로(502) 및/또는 통로(504)는 측벽 통로(502)와 사실상 유사한 형상을 가진 통로를 가진 원형 관 또는 다른 형상의 관을 형성하는 분할기 벽을 가질 수 있다. 형성된 통로(504) 및 측벽 통로(502)는 몸체(27,29)에 상기 헤드(26)를 고정할 때 중첩되며 정렬되도록 구성된다. 형성된 통로(504)는 는 내부 표면(508), 유입구(509) 및 방출 통로(72)에 대한 유출구(510)를 포함한다. 측벽 통로(502) 및 형성된 통로(504)는 전체적으로 과부하 완화 통로(overload relief passage)라고 설명될 수 있다. 유체 체적 또는 액체 링 과부하 압력이 미리 정해진 압력을 초과할 때, 벽(80)의 내측벽(265)에서 액체 링의 압력에 민감한 기계식 밸브(512)는 자동으로 개방되어 유체를 방출 통로(72)속으로 방출한다. 기계식 밸브(512)는 스프링 밸브 또는 이미 공지되거나 앞으로 개발될 다른 기계식 압력 완화(pressure relief) 밸브일 수 있다. 액체 체적 또는 과부하 압력이 정상 작동상태로 귀환할 때 기계식 밸브(512)는 작동하여 자동으로 밀폐될 수 있다. 기계식 밸브는 공압 밸 또는 체크 밸브일 수 있다.

도 2에 도시된 것처럼 이용시, 기계식 밸브(512)는 액체 링 펌프(10)가 작동하는 동안 밀폐된 상태를 유지한다. 유체가 챔버(120)속으로 유입될 때 제1 챔버(120a) 및/또는 제2 챔버(120b)는 일부 경우에서 흡인되는 가스상태의 유체로 존재하고 누적될 수 있다. 펌프의 작동 범위내에서 약간의 누적이 존재할 수 있다. 그러나 액체 링 부분(264)내에 과도하게 많은 액체 유체가 누적되면, 추가된 유체는 과도한 압력을 야기시켜서 펌프는 고장나거나 심지어 펌프의 부품들을 손상시킬 수 있다.

작동과정 동안 상기 액체가 상기 챔버(120), 특히 제2 챔버(120b)의 액체 링 부분(264)를 통해 분배될 때, 외측을 향하는 원심력이 벽(80)의 내부 표면(255)에 작용하고 하중이 제1 측벽(82)의 내부 표면(82')에 작용한다. 상기 챔버(120), 특히 제2 챔버(120b) 내부의 액체가 작동하는 동안 통로(502,504) 속으로 유동하고 충진하며 기계식 밸브(512)에 대해 압력을 작용한다. 상기 챔버(120), 특히 제2 챔버(120b)내에서 유체가 증가될 때 물의 중량에 의해 작용하는 원심력이 증가한다. 상기 챔버(120), 특히 제2 챔버(120b)내에서 유체의 원심력에 의해 발생되는 미리 정해진 압력에서, 기계식 밸브(512)는 개방되어 유체 링내에서 유체는 액체 링 펌프(10)로부터 빠져나와 헤드(26)의 방출 통로(72) 속으로 직접 탈출한다. 상기 챔버(120), 특히 제2 챔버(120b,120a)내에서 원심 압력을 미리 정해진 최대 작동 값까지 감소시키기 위해 유체의 충분한 체적이 방출될 때 상기 기계식 밸브(512)는 밀폐된다. 액체는 더이상 통로(502,504)를 통해 통로(72)속으로 유동하지 않는다. 상기 과정은 가압되는 가스의 액체 함량에 따라 액체 링 펌프(10)의 작동을 통해 반복될 수 있다. 액체 유동이 화살표(1001)로 도시된다.

상기 펌프는 제2 과부하 보호 시스템을 가질 수 있다. 상기 시스템은, 제2 단에서 제2 흡인 영역일 수 있는 제2 흡인 영역을 개방하는 통로를 가질 수 있다. 상기 통로는 통로(502)와 같이 제1 측벽(82)을 통해 개방된다. 통로는 헤드 통로(72)와 유체 교환한다. 상기 통로는 벽(58)을 통과하는 통로와 유체 교환한다. 상기 벽(58)을 통과하는 통로는 통로(504)와 유사하다. 상기 펌프는 밸브(512)와 유사한 기계식 밸브를 가질 수 있다. 상기 시스템은 시스템(500)과 같이 작동한다.

도 3에 도시된 것처럼, 단일 단 액체 링 펌프(10')의 단일 단 몸체(29)는 2 단 액체 링 펌프(10)와 함께 이용되는 것처럼 동일한 원동기, 제2 단부 베어링 지지체(30), 헤드(26) 및 제1 단부 베어링 지지체(24)와 함께 이용된다. 몸체(29)는 고정구(150)에 의해 헤드(26)와 연결된다. 제1 단부 베어링 지지체(24) 및 제2 단부 베어링 지지체(30)은 고정구(150)에 의해 몸체(29)와 연결된다. 동일한 고정구는 헤드(26)를 몸체(27)와 연결시키고 상기 제1 단부 베어링 지지체(24) 및 제2 단부 베어링 지지체(30)를 몸체(27)와 연결시키기 위해 이용될 수 있다. 상기 고정구(150)는 볼트, 클램프, 나사 또는 종래기술에 알려진 다른 고정구 또는 이들의 조합일 수 있다. 단일 단 몸체(29)는 액체 링 부분(204)을 가진 단일 단 작업 챔버(120c)를 포함한다. 액체 링 부분(204)은, 단일 단 로터(14a)가 회전할 때 상기 챔버내부의 액체가 원심작용에 의해 분산되는 챔버(120c)의 일부분이다. 상기 액체 링 부분(204)은, 챔버(120c)내부에 존재하는 유체의 체적에 따라 외벽(81a)으로부터 반경 방향으로 내부를 향해 일정 거리만큼 연장된다. 몸체(29,27)는 도 3에 도시된 한 개이상의 배출구 플러그(98)들을 포함하여 한 개이상의 챔버들을 배출시킨다.

단일 단 원추체(100a)는 헤드(26) 및 단일 단 몸체(29)와 유체 교환하도록 설치된다. 단일 단 원추체(100a)는 유입구 통로(208), 유입구 포트 및 유입구 통로로부터 유출구 포트(212)를 포함한다. 제1 단 유입구 통로(208)는 헤드(26)의 유입구 통로(66)와 유체 교환하고 제1 단 유출구(212)는 단일 단 챔버(120c)와 유체 교환한다. 단일 단 원추체(100a)는, 단일 단 원추체(100a)의 방출 통로(216)로부터 유입구 통로(208)를 분리시키는 분할기 벽(214)을 포함한다. 상기 단일 단 원추체(100a)의 방출 통로(216)는 방출 통로 유입구(217) 및 방출 통로 유출구(218)를 포함한다. 방출 통로 유입구(217)는 단일 단 챔버(120c)와 유체 교환하고 방출 통로 유출구(218)는 헤드(26)의 방출 통로(72)속으로 형성되는 헤드(26)의 방출 유입구 개구부와 유체 교환한다.

도 3에 추가로 도시된 것처럼, 단일 단 몸체(29)는 또한, 제1 벽(41a), 제1 단 임펠러(42c)의 제1 쉬라우드를 밀봉하는 제1 단 로터 밀봉 영역(86c)의 위치와 일치하는 외부 벽 계단부(220)를 포함한다. 상기 제1 단 임펠러(42c)는 단일 단 샤프트(16a)에 장착된다. 단일 단 샤프트는 단일 작업 챔버(120c)를 위해 구성된 길이부분을 가진다. 상기 제1 단 임펠러(42c)는 단일 단 로터(14a)의 일부분을 형성한다. 상기 로터는 허브(40a)를 포함한다. 상기 로터(16a)의 벽(41a)은 허브(40a)로부터 반경 방향으로 연장된다. 상기 벽(41a)은 단부 벽이다. 제2 벽(44a), 제2 쉬라우드는 로터(16a)의 일부분을 형성하고 제1 벽(44a)과 축 방향으로 마주보는 단부에 위치한다. 벽(44a,41a)들은 마주보는 축 방향 단부들에서 임펠러(42c)를 한정한다. 임펠러 블레이드들은 단일 단 샤프트(16b) 주위에서 반경 방향으로 연장된다. 임펠러(42c) 및 임펠러 블레이드들은 벽(41a)으로부터 단부벽(44a)까지 연장된다. 임펠러(42c)의 임펠러 블레이드들은 단일 단 샤프트(16a) 주위에서 반경 방향으로 연장된다.

몸체(29)는 몸체(27)와 같이 타원형으로 구성될 수 있다. 타원형 구조를 가지면, 몸체는 제1 로브 및 제2 로브를 형성한다. 제1 로브는 제1 흡인 영역을 형성한다. 제2 로브는 제2 흡인 영역을 형성한다. 원추체는 제2 원추체 유입구 속으로 형성되는 제2 원추체 유입구 통로를 가진다. 상기 원추체는 제2 방출 통로속으로 형성되는 제2 방출 포트를 가진다. 제1 유입구(212)는 제1 흡인 영역(1120c)속으로 개방된다. 제2 유입구는 제2 흡인 영역속으로 개방된다. 제2 방출 통로는 헤드 유출구 통로(72)속으로 개방된다.

액체 링 펌프(10)는 모듈식 구조를 허용하고, 액체 링 펌프(10)는 몸체(27), 원추체(100), 로터(14) 및 샤프트(16)를 간단하게 교체하여 2단 펌프로부터 단일 단 펌프로( 또는 그 반대로) 용이하게 변경될 수 있다. 또한 파이핑(piping)이 변경된다. 다르게 설명하면, 헤드(26), 베어링 지지체(24,30), 레이디어 베어링(46,52), 액시얼 베어링(50), 단부 캡(22,32), 내부 캡(48,54), 밀봉체(110,112), 원동기, 와이어링(wiring) 또는 다른 고정 부품들을 변경할 필요없이 본 발명을 따르는 2단 펌프(10)가 본 발명을 따르는 단일 단 펌프(10')로 용이하게 전환될 수 있도록 단일 단 몸체(29), 원추체(100a), 로터(14a), 샤프트(16a) 및 2단 몸체(27), 원추체(100), 로터(14) 및 샤프트(16)의 구조가 제공된다. 상기 부품들은 단일 단 펌프(10') 및 2 단 펌프(10) 모두에 공통이다.

예를 들어, 액체 링 펌프(10)를 2단 압축기로부터 단일 단 압축기로 전환하기 위해 기술자는 베어링 지지체(30)로부터 제2 단부 단부 캡(32)를 제거하고 헤드(26)로부터 제2 단부 베어링 지지체(30)를 제거하며 헤드(26)로부터 2단 몸체(27)를 제거하고 헤드(26)로부터 로터(14)를 제거하며 헤드(26)로부터 원추체(100)를 제거한다. 밀봉체(110, 112)들도 제거된다.

액체 링 펌프(10)가 분해되면, 기술자는 2단 몸체(27) 대신에 단일 단 몸체(29)를 이용하여 액체 링 펌프(10)를 다시 조립하고, 2단 원추체(100) 대신에 단일 단 원추체(100a)를 다시 조립하고, 2단 로터(14c) 대신에 단일 단 로터(14a)를 다시 조립하고, 2단 샤프트(16) 대신에 단일 단 샤프트(16a)를 다시 조립할 수 있다. 2단 몸체(27) 및 2단 샤프트(16)는 단일 단 몸체(29) 및 샤프트(16a)를 위한 길이보다 긴 길이를 가진다. 기술자는, 상기 2단 펌프(10)내에서 이용되는 헤드(26), 베어링 지지체(24,30), 레이디어 베어링(46,52), 액시얼 베어링(50), 단부 캡(22,32), 내부 캡(48,54), 밀봉체(110,112), 원동기, 와이어링(wiring) 또는 다른 고정 부품들을 유지하는 동시에 단일 단 펌프(10')를 형성하기 위해 액체 링 펌프를 다시 조립할 수 있다.

액체 링 펌프(10')를 단일 단 펌프로부터 2단 펌프로 전환하는 과정은 유지되는 부품들과 관련하여 상기 설명과 반대이다. 기술자는, 단일 단 몸체(29)를 2단 몸체(27)로 교체하고 단일 단 원추체(100a)를 2단 원추체(100)로 교체하며 단일 단 로터(14a)를 2단 로터(14)로 교체하고 단일 단 샤프트(16a)를 2단 샤프트(16)로 교한다. 기술자는, 상기 단일 단 펌프(10')내에서 이용되는 헤드(26), 베어링 지지체(24,30), 레이디어 베어링(46,52), 액시얼 베어링(50), 단부 캡(22,32), 내부 캡(48,54), 밀봉체(110,112), 원동기, 와이어링(wiring) 또는 다른 고정 부품들을 유지하는 동시에 2 단 펌프(10)를 형성하기 위해 액체 링 펌프를 다시 조립할 수 있다.

본 명세서에서 이용되는 것처럼 가스는 주위 공기, 주위 공기와 다른 가스의 혼합물 및 예를 들어, 공기 및 물과 같은 압축성 및 비압축성 유체의 혼합물을 포함한다. 상기 설명에서 이해되는 것처럼, 본 발명의 특징들은 명세서에 설명된 예들의 특정 세부사항들로 한정되지 않는다. 따라서, 다른 유사하거나 관련된 특징들 또는 기술을 이용하여 다른 수정예 및 적용예들이 당업자들에 의해 제공될 수 있다는 것을 고려한다. 따라서, 상기 모든 수정예, 변형예들 및 다른 이용 및 적용은 본 발명의 범위 및 사상에 해당되며 본 발명에 포함된다.

본 발명의 다른 특징, 특성 및 장점들이 도면들, 공개내용 및 첨부된 청구항들을 연구하여 구해질 수 있다.

12.....하우징,
14.....로터,
16.....샤프트,
18.....제1 단부,
20.....제2 단부,
10.....액체 링 펌프.

Claims

유입구 통로 및 방출 통로를 가진 헤드를 포함하고,
제1 단 작업 챔버 및 제2 단 작업 챔버를 포함한 몸체를 포함하며,
상기 제1 작업 챔버로부터 개방된 방출 유출구와 유체 교환하는 중간 단 통로를 포함하고, 상기 중간 단 통로는 상기 제2 작업 챔버속으로 개방된 유입구와 유체 교환하며,
상기 중간 단 통로부터 상기 헤드의 방출 통로속으로 개방되는 바이패스 통로 및 상기 바이패스 통로와 유체 교환하는 밸브의 적어도 일부분을 포함하는 중간 단 방출 바이패스 시스템을 포함하고, 상기 바이패스 통로에 걸쳐서 압력차가 특정 값을 가질 때 상기 제2 압축을 실제로 우회하기 위해 상기 밸브는 유체가 상기 바이패스 통로를 통해 유동할 수 있도록 작동하는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제1항에 있어서, 상기 헤드와 연결된 원추체를 추가로 포함하고, 상기 원추체는 상기 중간 단 통로를 포함하며,
상기 원추체는 헤드 측부 및 몸체 측부를 가진 플랜지 및 상기 플랜지의 상기 헤드 측부와 몸체 측부를 통과하는 통로를 가지고, 상기 플랜지를 통과하는 통로는 상기 중간 단 방출 바이패스 시스템의 일부분을 형성하며,
상기 밸브는 상기 플랜지의 상기 헤드 측부 및 상기 중간 단 통로로부터 멀어지며 연장되는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제2항에 있어서, 상기 밸브는 케이지 및 케이지내에서 이동가능한 볼을 포함하고,
상기 바이패스 통로는 제1 직경을 가진 원형구조를 가지며 상기 볼은 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제1항에 있어서, 상기 제2 작업 챔버로부터 상기 헤드의 상기 방출 통로속으로 개방되는 과부하 완화 통로를 가진 액체 링 과부하 보호 시스템을 추가로 포함하고, 상기 과부하 완화 통로는 상기 헤드의 벽 및 상기 몸체의 제1 측벽을 통해 연장되며, 상기 통로는 상기 몸체의 연속적으로 곡선인 벽의 곡선 외부표면에 대해 반경 방향으로 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제1 단부 및 제2 단부를 가진 모듈식 액체 링 펌프로서, 상기 액체 링 펌프는
제1 단부 베어링 지지체,
유입구 통로 및 방출 토로를 가진 헤드를 포함하고, 상기 헤드는 상기 베어링 지지체와 연결되며,
작업 챔버를 형성하는 몸체를 포함하고,
상기 작업 챔버 및 상기 유입구 통로와 유체 교환하는 유입구를 가진 원추체를 포함하며, 상기 작업 챔버는 상기 헤드의 상기 방출 통로와 유체 교환하고,
제2 단부 베어링 지지체를 포함하며,
제1 단부 및 제2 단부를 가진 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트의 제1 단부는 제1 베어링의 회전운동을 위해 저널 연결되며, 상기 샤프트의 제2 단부 및 상기 제1 단부 베어링 지지체내부의 상기 제1 베어링은 상기 제2 단부 베어링 지지체내부의 제2 베어링과 회전운동을 위해 저널 연결되고,
상기 샤프트와 연결된 로터를 포함하고, 상기 로터는 임펠러를 가지며, 반경 방향으로 연장되는 제1 벽은 상기 임펠러의 한쪽 단부에서 상기 임펠러를 한정하고, 반경 방향으로 연장되는 제2 벽은 상기 임펠러의 제2 단부에서 상기 임펠러를 한정하며, 상기 임펠러는 상기 작업 챔버내에서 회전하도록 구성되고,
상기 샤프트 및 상기 로터를 회전시키기 위한 구동 시스템을 포함하며,
상기 몸체, 상기 원추체, 샤프트 및 로터는 단일 단 그룹 또는 2단 그룹 중 한 개이고,
상기 단일 단 그룹은 단일 단 몸체, 단일 단 원추체, 단일 단 샤프트 및 단일 단 로터를 포함하며, 상기 2단 그룹은 2단 몸체, 2단 원추체, 2단 샤프트 및 2단 로터를 포함하고,
상기 단일 단 그룹 및 상기 2단 그룹은 상호교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 모듈식 액체 링 펌프.
제5항에 있어서, 상기 펌프의 상기 몸체, 원추체, 샤프트 및 임펠러는 단일 단 그룹이고,
상기 단일 단 몸체는 상기 작업 챔버를 형성하며, 상기 작업 챔버는 단일 단 작업 챔버이고,
상기 단일 단 원추체는 상기 헤드의 상기 유입구 통로 및 상기 단일 단 작업 챔버와 유체 교환하는 제1 유입구 통로를 가지고, 상기 단일 단 원추체는 상기 단일 단 작업 챔버 및 상기 헤드의 상기 방출 통로와 유체 교환하는 제1 방출 통로를 가지며,
상기 단일 단 로터는 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는 상기 샤프트 주위에서 반경 방향으로 멀어지며 연장되는 임펠러 블레이드들을 가지는 것을 특징으로 하는 모듈식 액체 링 펌프.
제5항에 있어서, 상기 펌프의 몸체, 원추체, 샤프트 및 임펠러가 상기 2 단 그룹일 때,
상기 2단 몸체는 상기 작업 챔버를 형성하고, 상기 2단 몸체의 상기 작업 챔버는 제1 단 작업 챔버 및 제2 단 작업 챔버를 포함하고,
상기 2 단 원추체는 상기 헤드의 유입구 통로를 가지고 상기 헤드의 상기 유입구 통로 및 상기 제1 단 작업 챔버와 유체 교환하며, 상기 2 단 원추체는 상기 제1 단 작업 챔버 및 상기 제2 단 작업 챔버와 유체 교환하는 중간 단 통로를 가지고, 상기 2 단 원추체는 상기 헤드의 상기 방출 통로 및 상기 제2 단 작업 챔버와 유체 교환하는 제2 단 방출 통로를 가지며,
상기 2단 로터는 상기 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는 제1 단 임펠러 및 제2 단 임펠러를 가지며, 상기 제1 단 임펠러는 상기 제1 벽 및 분할기 벽에 의해 한정되고, 상기 제2 단 임펠러는 상기 분할기 벽 및 상기 제2 벽에 의해 한정되ㅏ는 것을 특징으로 하는 모듈식 액체 링 펌프.
제7항에 있어서, 상기 2 단 원추체는 플랜지를 추가로 포함하고, 상기 플랜지는 상기 2단 원추체의 상기 중간 단 통로로부터 상기 헤드의 상기 방출 통로속으로 개방되는 바이패스 통로 및 상기 바이패스 통로와 유체 교환하는 밸브의 적어도 일부분을 포함한 중간 단 방출 바이패스 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 액체 링 펌프.
제5항에 있어서, 액체 링 과부하 보호 시스템을 추가로 포함하며, 상기 액체 링 과부하 보호 시스템은 상기 방출 통로 및 작업 챔버와 유체 교환하는 과부하 완화 통로를 포함하고 상기 작업 챔버내에서 액체 링 압력이 미리 정해진 압력을 초과할 때 액체가 상기 과부하 완화 통로를 통해 유동하는 것을 허용하는 기계식 밸브를 포함하며, 상기 액체 링 과부하 보호 시스템은 상기 몸체의 연속적인 곡선을 형성하는 벽의 외부 곡선 표면에 대해 반경 방향으로 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 모듈식 액체 링 펌프.
제1 단부 베어링 지지체,
유입구 통로 및 방출 토로를 가진 헤드를 포함하며,
작업 챔버를 형성하는 몸체를 포함하고,
상기 적어도 한 개의 작업 챔버를 상기 헤드의 상기 방출 통로 및 상기 유입구 통로와 유체 교환하도록 배열하는 원추체를 포함하며,
제2 단부 베어링 지지체를 포함하고,
제1 단부 및 제2 단부를 가진 샤프트를 포함하며, 상기 샤프트는 상기 제1 단부 베어링 지지체내에서 제1 베어링과 회전운동을 위해 저널 연결되고, 상기 샤프트는 상기 제2 단부 베어링 지지체내에서 제2 베어링과 회전운동을 위해 저널 연결되며,
상기 샤프트에 고정된 로터를 포함하고, 상기 로터는 상기 작업 챔버내에서 회전하기 위해 임펠러를 포함하며,
상기 샤프트 및 상기 로터를 회전시키기 위한 구동 시스템을 포함하고,
액체 링 과부하 보호 시스템을 포함하며, 상기 액체 링 과부하 보호 시스템은 상기 헤드의 방출 통로를 작업 챔버와 유체 교환하게 만드는 과부하 완화 통로를 포함하고 상기 작업 챔버내에서 액체 링에 의해 작용하는 압력이 미리 정해진 압력을 초과할 때 액체가 상기 과부하 완화 통로를 통해 상기 헤드의 상기 방출 통로속으로 유동하는 것을 허용하는 기계식 밸브를 포함하며, 상기 액체 링 과부하 보호 시스템은 상기 몸체의 연속적인 곡선을 형성하는 벽의 외부 곡선 표면에 대해 반경 방향으로 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제10항에 있어서, 상기 과부하 완화 통로는 상기 작업 챔버의 액체 링 부분과 근접한 위치에서 상기 몸체의 측벽을 통과하는 통로 및 상기 헤드의 상기 유입구 통로를 통해 형성된 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제10항에 있어서, 상기 기계식 밸브는 상기 헤드의 분할기 벽에 고정되고, 상기 분할기 벽은 상기 헤드의 상기 방출 통로의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제10항에 있어서, 상기 몸체, 상기 원추체, 상기 샤프트 및 상기 로터는 단일 단 그룹 또는 2단 그룹 중 한 개이고, 상기 단일 단 그룹은 단일 단 몸체, 단일 단 원추체, 단일 단 샤프트 및 단일 단 로터를 포함하며, 상기 2단 그룹은 2단 몸체, 2단 원추체, 2단 샤프트 및 2단 로터를 포함하고, 상기 단일 단 그룹 및 상기 2단 그룹은 상호교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제1항에 있어서, 상기 몸체는 제1 단 몸체 섹션 및 제2 단 몸체 섹션을 포함하고, 상기 제1 단 몸체 섹션은 상기 제1 단 작업 챔버내에서 제1 흡인 영역을 형성하는 제1 로브를 가지며, 상기 제2 단 몸체 섹션은 상기 제1 단 작업 챔버내에서 제2 흡인 영역을 형성하는 제2 로브를 가지고,
상기 제2 단 몸체 섹션은 제1 로브 및 제2 로브를 가지며, 상기 제1 로브는 상기 제2 단 작업 챔버의 제1 흡인 영역을 형성하고, 상기 제2 로브는 상기 제2 단 작업 챔버의 제2 흡인 영역을 형성하며,
상기 유입구는 상기 제2 단 작업 챔버속으로 개방되고 상기 제2 단 작업 챔버내에서 제1 흡인 영역속으로 개방되며,
상기 제1 단 작업 챔버로부터 제2 방출 유출구와 유체 연결되는 제2 중간 단 통로를 포함하고, 상기 제2 중간 단 통로는 상기 제2 단 작업 챔버의 제2 흡인 영역속으로 개방되는 제2 유입구와 유체 연결되며, 상기 제2 중간 단 통로는 제2 중간 단 바이패스 시스템과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.
제8항에 있어서, 상기 2단 몸체는 제1 단 몸체 섹션 및 제2 단 몸체 섹션을 포함하고, 상기 제1 단 몸체 섹션은 상기 제1 단 작업 챔버내에서 제1 흡인 영역을 형성하는 제1 로브를 가지며, 상기 제1 단 몸체 섹션은 상기 제1 단 작업 챔버내에서 제2 흡인 영역을 형성하는 제2 로브를 가지고,
상기 제2 단 몸체 섹션은 제1 로브 및 제2 로브를 가지며, 상기 제1 로브는 상기 제2 단 작업 챔버의 제1 흡인 영역을 형성하고, 상기 제2 로브는 상기 제2 단 작업 챔버의 제2 흡인 영역을 형성하며,
상기 2단 원추체의 상기 유입구 통로는 상기 제2단 작업 챔버의 상기 제1 흡인 영역과 유체 교환하고,
상기 2단 원추체의 상기 제2 유입구 통로는 상기 제1 단 작업 챔버의 제2 흡인 영역과 유체 교환하며,
상기 2단 원추체의 상기 중간 단 통로는 상기 제2 단 작업 챔버의 제1 흡인 영역과 유체 교환하고,
상기 2단 원추체의 제2 중간 단 통로는 상기 제2 단 작업 챔버의 제2 흡인 영역속으로 개방된 2단 원추체의 제2의 제2 단 유입구와 유체 교환하며, 상기 제2 중간 단 통로는 제2의 제1 단 방출 유추구 및 제2 중간 단 방출 바이패스 시스템과 유체 교환하는 것을 특징으로 하는 액체 링 펌프.