KR20160068650A - 축방향 분할형 펌프 - Google Patents

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Abstract

하부 부품(21) 및 커버(22)를 포함하는 축방향 분할형 하우징(2)을 갖는 유체를 이송하기 위한 축방향 분할형 펌프가 제안되고, 상기 하부 부품(21)은 제 1 실링 표면(212)을 갖고, 상기 커버(22)는 제 2 실링 표면(222)을 갖고, 상기 하부 부품(21) 및 상기 커버(22)는 상기 2 개의 실링 표면(212, 222)이 서로 직접 접촉하도록 서로 체결될 수 있고, 제 1 스트링-형상 실링 요소(10)의 수용을 위한 제 1 실링 그루브(213)는 상기 실링 표면(212, 222)에 제공되고, 제 2 실링 그루브(214)는 제 2 스트링-형상 요소(11)의 수용을 위해 제공되고, 제 2 실링 그루브(214)는 개구(20)를 통해 제 1 실링 그루브(213)에 연결되고, 연결 요소(50)는 스트링-형상 실링 요소(10, 11)의 수용을 위한 2 개의 측면 절취부(51)를 갖고, 상기 절취부(51)는, 상기 2 개의 스트링-형상 실링 요소(10, 11)가 상기 연결 요소(50)의 영역에서 실질적으로 평행하게 연장될 수 있도록, 배치 및 구성된다.

Description

축방향 분할형 펌프{AXIALLY SPLIT PUMP}
본 발명은 독립 특허 청구항의 전제부에 따른 유체를 이송시키기 위한 축방향 분할형 펌프에 관한 것이다.
수평방향 분할형 펌프라고도 지칭되는 축방향 분할형 펌프는 하우징이 샤프트의 축선과 평행으로 분할되어 하부 부품 및 커버를 갖는 펌프이다. 하부 부품 및 커버의 양자 모두는 각각 플랜지를 갖고, 이들 플랜지는 펌프의 장착을 위해 중첩되어 설치되고, 다음에 서로 견고하게, 예를 들면, 나사체결된다.
축방향 분할형 펌프는 오랜 기간 알려져 왔고, 전형적으로 원심 펌프, 예를 들면, 단류 펌프 또는 복류 펌프, 및 단단(single stage) 펌프 또는 다단 펌프와 같은 다양한 실시형태로 제조된다. 이러한 맥락에서 펌프의 임펠러는 2 개의 베어링 사이에 배치될 수 있다(비트윈 베어링 펌프). 또한 이러한 펌프의 적용 분야는 매우 광범위하고, 예를 들면, 이들은 석유 및 가스 산업 또는 수도 산업 또는 에너지 발생 분야에서 사용된다. 종종 축방향 분할형 펌프는 높은 작동 압력용 또는 큰 체적 유량용으로 구성되고, 물 파이프라인 또는 오일 파이프라인을 통한 이송용으로 또는 역삼투에 의한 해수의 담수화용으로 높은 측지학적 높이에 걸친 펌핑에 적합하다.
당연히, 축방향 분할형 펌프에 있어서, 2 개의 플랜지를 따라 하우징의 하부 부품과 커버 사이의 실링이 매우 중요하다. 이러한 맥락에서, 목적은 한편으로 환경에 대해 펌프의 내부 공간을 실링하는 것이고, 다른 한편으로 다단 펌프의 경우에서와 같이 작동 상태 중에 상이한 압력이 존재하는 펌프의 내부 공간 내의 이와 같은 압력 공간들을 서로에 대해 실링하는 것이다.
하부 부품과 커버 사이의 실링을 위해, 특히 고압의 용도를 위해 2 개의 플랜지가 장착된 상태에서 서로 직접 접촉하지 않고, 평판 시일의 양면에 접촉하도록 2 개의 플랜지 사이에 평판 시일을 삽입하는 것이 공지되어 있다. 이와 같은 평판 시일은, 특히, 하부 부품, 커버 및 평판 시일 사이에 요구되는 기밀을 달성하기 위해 높은 예압(pre-load)을 필요로 한다.
예를 들면 WO-A-2014/083374에 설명된 바와 같은 하부 부품과 커버 사이의 실링을 위한 대안적 기술은 하부 부품과 상부 부품 사이에 시일을 개재시키지 않고 서로 직접 중첩되도록 이들의 플랜지를 장착하는 것으로 이루어진다. 다음에 2 개의 플랜지의 각각의 표면은, 장착된 상태에서, 서로 직접 접촉하는 실링 표면을 형성한다. 이러한 해결책에 있어서, 전형적으로 외부 실링 그루브가 하부 부품에, 또는 커버에, 또는 하부 부품 및 커버에 제공되고, 이 외부 실링 그루브는 펌프의 전체 축방향 길이에 걸쳐 연장되고, 그 내부에 스트링(string)-형상 실링 요소, 예를 들면, O링-형상 실링 요소가 삽입된다. 실링 그루브 내로 스트링-형상 실링 요소의 삽입 후, 2 개의 플랜지의 실링 표면이 서로 직접 접촉되도록, 그리고 스트링-형상 실링 요소가 실링 그루브 내에서 탄성적으로 변형되어 신뢰할 수 있는 시일을 보장하도록 하부 부품 및 커버는 서로 견고하게 나사체결된다.
이러한 해결책에 있어서 하부 부품의 플랜지와 커버의 플랜지 사이에 평판 시일이 삽입되지 않으므로 하부 부품과 커버를 체결시키는 나사 연결부는 상당히 감소된 하중을 지탱해야 한다. 이것으로부터 몇 가지 장점이 얻어진다. 예를 들면, 실링 표면을 형성하는 플랜지는 상당히 얇고 좁게 구성될 수 있고, 플랜지를 위해 더 적은 재료가 요구되므로 비용 및 중량의 절감을 가져오고; 하부 부품과 커버의 상호 체결을 위해 더 작은 나사 및/또는 볼트가 사용되고, 그 때문에 나사 및/또는 볼트는 유압 외형에 더 근접하여 설치될 수 있다. 더욱이, 스트링-형상 실링 요소는 평판 시일의 사용에 비해 하우징의 더 큰 변형을 가능하게 한다. 이것은, 특히 다단 펌프에 있어서, 상이한 압력이 존재하는 펌프 내의 상이한 압력 공간들 사이의 누설이 상당히 감소될 수 있거나 심지어 방지될 수 있으므로 유리하다.
전형적으로 스트링-형상 실링 요소는 일반적인 O링 시일용으로 사용되는 바와 같은 탄성중합체, 예를 들면, 니트릴 고무 또는 니트릴 부타디엔 고무(NBR)로 제조된다.
대부분의 용도에 있어서, 하나를 초과하는 실링 그루브가 제공되고, 각각의 실링 그루브는 삽입된 스트링-형상 실링 요소를 갖는다. 따라서, 예를 들면, 압력 공간에 대하여 흡인 공간의 실링을 위해 내부의 스트링-형상 실링 요소가 제공될 수 있고, 외계, 즉 환경 압력에 대하여 펌프의 내부 공간을 실링하는 외부의 스트링-형상 실링 요소가 제공될 수 있다. 특히 다단 펌프에 있어서, 작동 상태에서 서로에 대해 상이한 압력이 존재하는 상이한 압력 공간을 형성하기 위해 추가의 실링 그루브에 각각 스트링-형상의 요소가 삽입될 수 있다.
스트링-형상 실링 요소에 의한 이와 같은 시일의 설계에 있어서, 개별적인 스트링-형상 실링 요소들 사이의 연결 또는 접점은, 특히 펌프가, 예를 들면, 최대 100 bar의 높은 작동 압력용으로 설계된 경우에, 누설로 이어질 가능성이 있으므로 사람들은 가능하면 폐쇄형으로서, 특히 링-형상 실링 요소로서 개별적인 스트링-형상 실링 요소를 설계하기 위해 노력한다. 그러나, 순수한 제작 상의 관점에서, 자체에 대해 폐쇄된 실링 스트링을 전적으로 제공하는 것은 가능하지 않다. 2 개의 개별적인 실링 요소가 서로 인접하여 실링을 위해 서로 협력해야 하는 임계점이 항상 존재한다.
따라서, 예를 들면, 다단 펌프에 있어서, 2 개의 단계들 사이의 시일의 역할을 하는 내부의 스트링-형상 실링 요소는 외부의 실링 그루브 내에 삽입된 실링 요소에 연결되어야 한다. 이러한 연결은 신뢰할 수 있어야 하고, 점검 작업의 경우에 큰 노력 및 비용 또는 특수 공구를 요구함이 없이 수리될 수 있어야 한다.
이와 같은 임계점의 개략도는 도 1에 예시되어 있고, 이 임계점에서 2 개의 스트링-형상 실링 요소(101, 103)은 T자 형상의 연결점에서 서로 접촉되어 있다. 스트링-형상 실링 요소(101, 103)는 전형적으로 둥근 단면, 특히 길이방향의 범위에 대해 수직인 원형 단면을 갖는다. 실링 요소(101)의 평면의 (즉, 굴곡되지 않은) 단부 표면(102)은 T자 형상의 연결점에서 다른 실링 요소(103)의 만곡된 재킷 표면(104)과 접촉한다. 그 결과 실질적으로 삼각형 영역(105)이 형성되고, 이곳에서 2 개의 실링 요소(101 및 103)는 더 이상 접촉되지 않는다. 이들 영역(105)은 실링 구성물의 효과에 부정적으로 영향을 주는 누설로 이어질 수 있다.
설명된 기술의 상태로부터 본 발명의 목적은 실링 요소들 사이의 연결점에서도 시일이 보장되는 유체를 이송하기 위한 축방향 분할형 펌프를 제안하는 것이다.
이러한 목적을 만족시키는 본 발명의 요지는 독립 특허 청구항의 기구를 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 따르면, 하부 부품 및 커버를 포함하는 축방향 분할형 하우징을 갖는 유체를 이송하기 위한 축방향 분할형 펌프가 제안되고, 하부 부품은 제 1 실링 표면을 갖고, 커버는 제 2 실링 표면을 갖고, 하부 부품 및 커버는 2 개의 실링 표면이 서로 직접 접촉하도록 서로 체결될 수 있고, 제 1 스트링-형상 실링 요소를 수용하기 위한 제 1 실링 그루브는 실링 표면에 제공되고, 제 2 실링 그루브는 제 2 스트링-형상 실링 요소를 수용하기 위해 제공되고, 제 2 실링 그루브는 개구를 통해 제 1 실링 그루브에 연결되고, 연결 요소는 개구 내에 제공되고, 연결 요소는 스트링-형상 실링 요소의 각각의 하나를 수용하기 위한 2 개의 측면 절취부(cut-out)를 갖고, 절취부는, 2 개의 스트링-형상 실링 요소가 연결 요소의 영역에서 실질적으로 평행하게 연장될 수 있도록, 배치 및 구성된다.
이러한 맥락에서, 바람직하게 제 1 스트링-형상 실링 요소는 제 1 실링 그루브 내에 삽입되고, 제 2 스트링-형상 실링 요소는 제 2 실링 그루브 내에 삽입되고, 연결 요소의 2 개의 측면 절취부의 각각은 스트링-형상 실링 요소들 중 하나를 각각 수용한다.
본 발명은 특히 하나의 실링 요소의 평면의 단부 표면, 즉, 만곡되지 않은 단부 표면이, 예를 들면, 원형 단면의 제 2 실링 요소의 만곡된 표면, 예를 들면, 재킷 표면에 접촉하는 2 개의 분리된 실링 요소 사이의 접촉점과 같은 위치에서 문제가 발생할 수 있다는 도 1을 참조하여 설명된 인식에 기초한 것이다. 이러한 기하학적 형상은 2 개의 실링 요소 사이의 접촉면을 감소시키므로 이곳에서는 누설이 쉽게 발생할 수 있다.
본 발명에 따르면 2 개의 측면 절취부를 구비하는 연결 요소가 개구 내에 제공되므로 2 개의 스트링-형상 실링 요소는 서로 평행하게 배치될 수 있고, 이러한 방식으로 연결 요소에 걸쳐 효과적인 접촉 면적이 상당히 증가될 수 있고, 그 결과 이러한 연결점에서 상당히 향상된 실링 효과를 유발한다. 따라서, 특히 실링 요소들 중 하나의 평면의 단부 표면이 상이한 실링 요소의 만곡된 표면과 실제로 T자 형상의 연결점으로 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 설계를 통해 실링 요소들의 협력이 상당히 개선될 수 있으므로 특히 매우 높은 작동 압력의 펌프의 개별적인 영역들 사이에 매우 신뢰할 수 있는 시일이 보장된다.
바람직한 실시형태에 따르면, 2 개의 절취부 중 하나는 스트링-형상 실링 요소들 중 하나의 직선상 단부를 수용한다. 이러한 구성은 2 개의 스트링-형상 실링 요소들 사이의 T자 형상의 연결점을 대체할 수 있다. 제 1 실링 요소가 연결 요소의 2 개의 절취부 중 하나 내에 삽입되어 연속되는 중에 이것에 수직으로 연장하는 제 2 실링 요소의 단부는 연결 요소의 다른 절취부 내에서 안내되어 제 1 실링 요소와 평행하게 연장된다.
특히 유리한 조치는 절취부의 각각이 각각의 스트링-형상 실링 요소의 재킷 표면에 각각 일치되는 내부 윤곽을 갖는 것이다. 이러한 조치를 통해 각각의 실링 요소는 절취부의 내부 윤곽에 이상적으로 안착될 수 있고, 그 결과 가능한 넓은 접촉면 및 특히 이러한 방식으로 우수한 실링 효과가 얻어진다.
실제로 연결 요소의 절취부가 삽입되는 실링 요소의 각각의 직경의 3 배의 길이를 갖는 경우에 유리하다는 것이 밝혀졌다.
바람직한 실시형태에 따르면, 각각의 실링 그루브는 하우징의 하부 부품에 제공되고, 특히 이것은 제조를 더 단순화할 수 있고, 장착을 더 단순화할 수 있다.
바람직하게, 연결 요소는 플라스틱으로, 예를 들면, 사출 성형 부품으로서 제조된다.
바람직한 실시형태에 따르면, 제 1 실링 그루브는 환경 압력에 대해 펌프의 내부 공간을 실링하기 위해 배치된다. 이러한 실링 그루브가 펌프의 축방향 길이의 전체에 걸쳐 연속적으로, 즉 단절되지 않도록 설계될 수 있으므로, 이러한 방식으로 펌프의 내부 공간과 환경에 대한 매우 신뢰할 수 있는 시일이 실현될 수 있다.
제 2 실링 그루브는 작동 상태에서 상이한 압력이 존재하는 펌프 내의 2 개의 압력 공간들 사이의 시일용으로 배치되는 것이 바람직하다.
더 유리한 조치는 개구가 연결 요소의 길이방향의 영역과 평행하게 연장되는 절취부를 갖는 것이다.
다음에 선택적으로 스트링-형상 실링 요소 상에 반경방향 외측을 지향하는 예압(pre-load)을 작용하는 탄성의 예압 부여 요소가 이 절취부 내에 삽입될 수 있다. 이러한 조치는 더 낮은 작동 압력인 시동 시로부터, 따라서, 예를 들면, 펌프의 시동 시로부터 매우 우수한 실링 효과가 달성되는 장점을 제공한다. 더욱이, 펌프의 장기간의 작동 시간 후에 스트링-형상 실링 요소의 열화 또는 다른 변화가 발생한 경우에, 탄성의 예압 부여 요소가 이러한 변화를 보상하여 실링 요소를 실링 그루브의 벽에 대해 신뢰성 있게 가압해주는 장점이 얻어진다.
또한 펌프의 장착 중에 이러한 조치는 스트링-형상의 요소의 자유 단부를 개구의 이 영역 내에 어느 정도 클램핑하여 원하는 위치에 유지시키므로 유리하다.
바람직하게 예압 부여 요소는 스프링 탄성을 갖고, 스트링-형상 실링 요소와 평행하게 연장된다. 특히 바람직하게 예압 부여 요소는 스프링으로서 구성된다.
재료에 있어서, 스트링-형상 실링 요소는 탄성중합체, 특히 니트릴 고무, 특히 니트릴 부타디엔 고무(NBR)로 제조되는 경우에 바람직하다.
본 발명에 따른 펌프는 또한 매우 높은 작동 압력용으로 특히 적절하고, 적어도 50 bar, 바람직하게는 적어도 100 bar의 설계 압력을 갖는 원심 펌프로서 설계되는 것이 바람직할 수 있다.
바람직한 용도에서 본 발명에 따른 펌프는 다단 펌프로서 구성된다.
본 발명의 더 유리한 조치 및 설계는 종속 청구항에 기인된다.
이하, 본 발명을 실시형태 및 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 2 개의 실링 요소 사이의 T자 형상의 접촉점의 개략도이고;
도 2는 커버를 제거하여 단지 상징적으로 나타낸 본 발명에 따른 펌프의 실시형태의 사시도이고;
도 3은 도 2의 실시형태의 하우징의 하부 부품의 평면도이고;
도 4는 도 3의 I 부분의 세부의 개략도이고;
도 5는 연결 요소의 실시형태의 사시도이고;
도 6은 실링 요소가 삽입된 연결 요소의 단면도이고;
도 7은 도 4와 유사하게 도 2의 실시형태를 변형한 실시형태를 도시한다.
도 2는 전체적으로 참조번호 1로 표시된 본 발명에 따른 축방향 분할형 펌프의 실시형태를 사시도로 도시하고 있다. 펌프(1)는 축방향 분할형인, 그리고 하부 부품(21) 및 커버(22)를 갖는 하우징(2)을 포함한다. 보다 잘 이해하기 위해, 도 2에서 커버(22)는 제거되어 단지 상징적으로 나타나 있다. 도 3은 이 실시형태의 하우징(2)의 하부 부품(21)의 평면도를 보여준다.
하우징(2)은 이송될 유체를 흡입하기 위한 유입구(5), 및 유체를 위한 유출구(6)를 포함한다. 펌프(1)는 회전가능한 샤프트(3)를 더 포함하고, 이 샤프트의 길이방향은 축방향(A)을 결정한다. 적어도 하나의 임펠러(4)는 샤프트(3)에 회전가능하게 견고하게 장착되고, 본 경우에 유입구(5)로부터 유출구(6)로 유체를 이송하는 2 개의 임펠러(4)가 장착되어 있다. 더욱이, 각각의 베어링 장치(7)는 펌프(1)의 샤프트(3)를 지지하기 위해 펌프(1)의 축방향(A)의 양 단부에 제공된다. 도면(도 1)에 따른 좌측 베어링 장치(7)는 펌프(1)의 샤프트(3)를 회전시키는 도시되지 않은 구동부에 연결될 수 있는 클러치(8)를 더 구비한다.
축방향 분할형 펌프(1) 및/또는 축방향 분할형 하우징(2)이라는 용어는 하우징(2)이 샤프트(3)의 길이방향과 평행하게, 따라서 샤프트(3)의 길이방향 축선을 포함하는 평면에서 분할되는 방식에서 일반적으로 사용된다.
특히, 도 2 및 도 3에 도시된 펌프(1)는 축방향 분할형 다단 원심 펌프(본 실시예에서는 2단 원심 펌프)이고, 이것은 단일 유동 설계이고, 임펠러(4)가 베어링 장치(7)들 사이에 제공되는 소위 비트윈-베어링-배열(between-bearing-arrangement)을 갖는다. 본 발명은 이와 같은 펌프 유형에 제한되지 않고, 축방향 분할형 하우징(1)을 구비하는 다른 펌프, 예를 들면 하나의 임펠러(4)만을 갖는 단단 펌프, 단단 설계 또는 다단 설계를 갖는 복류 펌프, 또는 원심 펌프와 비교되는 상이한 펌프 유형을 위해서도 적절하다는 것이 이해된다.
축방향(A)에 있어서, 펌프(1)의 하우징(2)은 각각 측면 커버(9)에 의해 폐쇄되고, 동시에 이 측면 커버는 본 경우에 기계적 샤프트 시일의 폐쇄 커버를 구성한다.
하우징(2)의 커버(22) 및 하부 부품(21)은 장착 상태에서 서로 직접 접촉되고, 이것은 하부 부품(21)과 커버(22) 사이의 직접 접촉을 저지하는 평판 시일이 이들 2 개의 부품 사이에 제공되지 않음을 의미한다. 이 목적을 위해, 하부 부품(21)은 제 1 플랜지(211)를 포함하고, 이것은 장착된 상태에서 하우징(2)의 축방향 부분의 평면으로 연장되고, 도면에 따른 그 상면은 제 1 실링 표면(212)을 형성한다. 유사한 방식으로, 커버(22)는 제 2 플랜지(221)를 구비하고, 이것은 장착된 상태에서 하우징(2)의 축방향 부분의 평면으로 연장되고, 도면(도 2)에 따른 그 하면은 제 2 실링 표면(222)을 형성한다.
하부 부품(21) 상에 커버(22)의 장착 후, 제 1 실링 표면(212)와 제 2 실링 표면(222)는 하우징(2)의 하부 부품(21)과 커버(22) 사이의 실링 연결을 형성하기 위해 서로 직접 접촉된다. 제 1 실링 그루브(213)는 하부 부품(21)의 제 1 실링 표면(212)에 제공되고, 이 제 1 실링 그루브는 도면에 따른 축방향(A)의 좌측 측면 커버(9)로부터 펌프(1)의 내부 윤곽을 따라 다른 측면 커버(9)까지 연장된다. 이러한 제 1 실링 그루브(213)는 샤프트(3)의 양측에 제공된다. 제 1 스트링-형상 실링 요소(10)는 실링 그루브(213) 내로 삽입되고, 이것은 제 1 실링 그루브(213)의 총 길이에 걸쳐 연장되고, 이것은 펌프(1)의 내부 공간을 환경에 대해 시일한다. 이러한 이유로, 제 1 실링 그루브(213)는 또한 외부 실링 그루브(213)라고도 지칭된다. 전형적으로 제 1 스트링-형상 실링 요소(10)는, 예를 들면, 일반적인 O링으로부터 공지된 것과 같은 원형 단면을 갖는다. 당연히, 스트링-형상 실링 요소는 상이한 단면, 예를 들면, 직사각형, 특히 사각형 단면을 갖는 것도 가능하다. 이러한 맥락에서, 제 1 스트링-형상 실링 요소(10)는 그 직경에 있어서 장착되지 않은 상태의 제 1 실링 그루브(213)의 경계를 초과하여 돌출하는 치수를 갖는다. 따라서, 하부 부품(21) 상에 커버(22)의 장착 중에, 스트링-형상 실링 요소(10)는 탄성적으로 변형되고, 이러한 방식으로 하우징(2)의 하부 부품(21)과 커버(22) 사이에 신뢰할 수 있는 시일을 보장한다.
바람직하게 하부 부품(21) 상에 커버(22)의 고정은 하부 부품(21)과 커버(22)가 서로 견고하게 그리고 실링가능하게 나사체결되는 방식으로 제 1 실링 표면(212)에 제공되는 보어 또는 나사산을 갖는 보어를 통해 맞물리는 볼트 또는 나사(도 2 및 도 3에 참조번호가 없음)에 의해 실시된다.
본 실시형태에서, 펌프(1)는 2단 원심 펌프로서 구성된다. 따라서, 펌프(1)의 내부에는 작동 상태에서 상이한 압력이 존재하는 복수의 압력 공간이 존재한다(도 3 참조). 펌프(1)의 흡인 공간(15)에는 펌프(1)의 유입구(5)에 제공되는 흡인 압력이 제공되고; 유출구 공간(16)에는 이송 압력이 제공되고, 이것에 의해 유체는 펌프의 유출구(6)에서 이용될 수 있다. 중간 공간(17) 내에는 중간 압력이 제공되고, 그 크기는 흡인 압력과 이송 압력 사이에 있다. 2단 펌프(1)에 있어서, 이송될 유체는 본 발명에 따른 제 1 단의 우측 임펠러(4)에 의해 유입구(5)로부터 중간 공간(17)으로 이송되고, 이러한 맥락에서 중간 압력이 된다. 중간 공간(17)으로부터 도면에 따른 제 2 단의 좌측 임펠러(4)는 유출 공간(16)으로 유체를 이송하고, 다음에 여기서 유체는 이송 압력이 되고, 펌프(1)의 유출구(6)에서 이용될 수 있다.
펌프(1) 내의 상이한 압력 공간들 사이를 실링하기 위해 추가의 실링 그루브가 제공된다. 하부 부품(21)에는 적어도 하나의 제 2 실링 그루브(214)가 제공되고, 이것은 펌프 내의 상이한 압력 공간들 사이의 시일의 역할을 하므로 내부 실링 그루브(214)라고도 지칭되고, 본 실시형태에서 제 2 실링 그루브(214)는 흡인 공간(15)과 중간 공간(17) 사이의 시일의 역할을 한다. 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 실링 그루브(214)는 마찬가지로 샤프트(3)의 양측에 제공된다. 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)는 제 2 실링 그루브(214) 내에 삽입되고, 이 제 2 스트링-형상 실링 요소는 제 2 실링 그루브(214)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 또한 전형적으로 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)는, 예를 들면, 통상의 O링으로부터 공지된 것과 같은 원형 단면을 갖는다. 당연히, 제 2 스트링-형상 실링 요소는 상이한 단면, 예를 들면, 직사각형 단면, 특히 사각형 단면을 갖는 것도 가능하다. 이러한 맥락에서, 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)는 그 직경에 있어서 장착되지 않은 상태의 제 2 실링 그루브(213)의 경계를 초과하여 돌출하는 치수를 갖는다. 하부 부품(21) 상에 커버(22)를 장착하는 중에, 제 2 스트링-형상 실링 요소는 이러한 방식으로 탄성적으로 변형되고, 이러한 방식으로 흡인 공간(15)과 중간 공간(17) 사이에 신뢰할 수 있는 시일을 보장한다.
대안적으로 하우징(2)의 커버(22)에 제 1 실링 그루브(213) 및 제 2 실링 그루브(214) 뿐만 아니라 추가의 실링 그루브(213)를 제공하거나, 및/또는 하부 부품(21) 및 커버(22)의 양자 모두에 그루브/그루브들을 제공하는 것이 또한 가능하다. 제조 및 장착의 이유로 하부 부품(21)에만 모든 실링 그루브(213, 214)를 제공하는 것이 바람직하다.
특히 도 3데 도시된 바와 같이, 제 2 실링 그루브(214)는 축방향에 수직인 반경 방향으로 연장된다. 제 2 실링 그루브(214)는, 2 개의 실링 요소(10, 11)가 서로 협력할 수 있도록 및/또는 서로 연결될 수 있도록, 개구(20)에 의해 제 1 실링 그루브(213)에 연결된다. 다음에 이것을 상세히 설명한다. 이 목적을 위해, 도 3의 I 부분의 세부를 확대한 개략도인 도 4는 제 1 실링 그루브(213) 내로 진입하는 제 2 실링 그루브(214)의 개구(20)의 영역을 도시한다. 보다 잘 이해하기 위해, 도 4에서 제 1 스트링-형상 실링 요소(10)와 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)는 각각 해칭된 상태로 도시되어 있다.
본 발명에 따르면, 개구(20) 내에 연결 요소(50)가 제공된다. 보다 잘 이해하기 위해, 도 5는 연결 요소(50)의 실시형태의 사시도를 도시하고, 도 6은 연결 요소(50)의 단면도를 도시하고, 여기서 2 개의 스트링-형상 실링 요소(10, 11)는 연결 요소(50) 내에 삽입되어 있다.
연결 요소(50)는 직사각형 저면(53) 및 이것과 평행하게 연장되는 직사각형 상면(52)을 갖고, 이들 면은 2 개의 단부 표면(54)에 의해 서로 연결된다. 그 길이방향의 영역은 길이(L)라고 부른다. 연결 요소(50)는 2 개의 측면 절취부(51)를 갖고, 이것은 각각 단부 표면(54)들 사이의 총 길이에 걸쳐 연장된다. 측면 절취부(51)는 각각 스트링-형상의 요소(10) 및/또는 스트링-형상의 요소(11) 중 하나를 수용하도록 구성되고, 실링 요소에 따라 서로 동일하게 또는 서로 상이하게 구성될 수 있다. 2 개의 측면 절취부(51)는, 2 개의 스트링-형상 실링 요소(10) 및/또는 스트링-형상 실링 요소(11)가 연결 요소(50)의 영역 내의 절취부(51) 내에 삽입된 후에 서로 평행하게 배치되거나 적어도 실질적으로 서로 평행하게 배치되도록, 서로 평행하게 연장된다.
절취부(51)의 각각은 이 절취부(51) 내에 삽입되는 각각의 스트링-형상 실링 요소(10) 및/또는 스트링-형상 실링 요소(11)의 재킷 표면(12 및/또는 13)에 각각 일치되는 내부 윤곽(55)을 갖는다. 만일 실링 요소(10, 11)가, 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 원형 단면을 갖는 경우, 절취부(51)의 내부 윤곽(55)은 절취부(51)의 길이방향의 영역에 수직인 만곡된 원호 형상을 갖고, 여기서 곡률반경은 각각의 실링 요소(10, 11)의 곡률반경과 실질적으로 일치된다.
이러한 조치에 의해 각각의 실링 요소(10, 11)와 연결 요소(50) 사이에 가능한 큰 접촉 면적이 얻어진다.
길이방향의 영역에 수직인 절취부(51)의 깊이(T)는 용도에 따라 적합될 수 있다. 그러나, 원형 단면의 실링 요소(10, 11)에 있어서, 실제로 절취부(51)가 실링 요소(10, 11)의 재킷 표면(12, 13)의 최대 1/2, 바람직하게는 1/2 미만으로 접촉하면 충분하다는 것이 밝혀졌다. 적용 사례 및 각각의 실링 요소의 설계에 따라, 2 개의 절취부(51)의 깊이(T)는 상이할 수 있다. 2 개의 절취부(51)의 내부 윤곽(55)의 곡률도 상이할 수 있다. 본 실시형태에서, 2 개의 절취부(51)의 내부 윤곽(55)의 깊이(T) 및 곡률은 동일하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 연결 요소(50)를 삽입할 수 있는 개구(20)의 영역에 2 개의 실링 그루브(213, 214)의 확장부(60)가 제공되어 있다. 제 1 스트링-형상의 요소(10)는 연결 요소(50)의 영역에서 연속적이고, 이것은 제 1 스트링-형상의 요소가 절단 분리될 필요가 없다는 것, 또는 다른 방식으로 조작될 필요가 없다는 것, 오히려 대응하는 절취부(51) 내에 단순히 삽입된다는 것을 의미한다.
제 2 스트링-형상 실링 요소(11)는 개구(20)의 영역 내에 단부(14)를 갖는다. 이러한 직선상 단부(14)는 2 개의 절취부 중 다른 하나(51) 내에 삽입되고, 이러한 방식으로 연결 요소(50)의 영역 내에서 제 1 스트링-형상 실링 요소(10)와 평행하게 연장된다. 제 2 실링 요소(11)의 길이는, 그 단부(14)가 절취부(51) 내에 삽입된 후에, 연결 요소(50)의 단부 표면(54)과 실질적으로 동일 표면을 형성하는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 각각의 실링 요소(10, 11)와 이것을 수용하는 절취부(51) 사이에 가능한 한 큰 면적의 실링 접촉부가 보장된다.
특히 도 4에 예시된 구조에 의해 2 개의 실링 요소(10, 11)가 개구(20)의 영역 내에서 서로 평행하게 안내되는 매우 우수한 실링 연결에 의해 별개의 실링 요소(10, 11) 사이의 T자 형상 연결부 또는 접촉점을 대체할 수 있다.
작동 상태에서, 도면의 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)의 우측에는 압력(P2)가 제공되는 도면의 좌측에 비해 더 작은 압력(P1)이 제공된다. 도면에 따른 하우징(2)의 외부에는 제 1 실링 요소(10)의 직하에 환경 압력 및/또는 대기압(P0)이 제공된다. 한편으로, 2 개의 실링 요소(10, 11)는 압력 차이로 인해 실링 상태로 제 1 실링 그루브(213) 및/또는 제 2 실링 그루브(214)의 벽에 대해 가압되고, 다른 한편으로 이 압력 차이는 절취부(51)의 내부 윤곽(55)에 대해 제 2 실링 요소를 가압하고, 이것으로부터 연결 요소(50)에 의해 전달되는 힘 효과가 제 1 실링 요소 상에 또한 작용되고, 그 결과 이것은 제 1 실링 그루브(213)의 벽에 대해 가압된다.
적용 사례에 따라 연결 요소(50)의 적절한 길이(L)가 얻어지지만, 절취부(51)는 각각 삽입되는 실링 요소(10) 및/또는 실링 요소(11)의 직경의 적어도 3배인 것이 실제적임이 밝혀졌다.
연결 요소(50)는 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하고, 예를 들면, 사출 성형 부품일 수 있다. 각각의 실링 요소(10) 및/또는 실링 요소(11)와의 가능한 우수한 접촉을 위해 연결 요소(50)의 형상이 일차적인 본질이지만, 예를 들면, 연결 요소(50)가 탄성적으로 변형되는 경우에도 유리할 수 있다.
제 1 스트링-형상 실링 요소(10) 및 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)의 재료로서, 이와 같은 시일을 위해 사용될 수 있는 특히 모든 공지된 재료, 특히 니트릴 고무, 특히 니트릴 부타디엔 고무(NBR)와 같은 탄성중합체가 적절하다.
도 7은 도 4와 유사한 본 발명에 따른 펌프(1)의 설계를 위한 특히 바람직한 변형 실시형태를 강조한다. 이하에서는 설명된 실시형태와의 차이만이 설명된다. 설명되지 않은 것은 이전에 설명된 것이 이 변형 실시형태에 동일하거나 유사한 방식으로 적용된다. 특히, 유사한 부품 또는 유사한 기능을 갖는 부품을 위한 참조번호는 동일한 의미를 갖는다.
도 7에 도시된 변형 실시형태에 있어서, 개구(20)는 연결 요소(50)의 길이방향의 영역 및/또는 길이방향의 확장부와 평행하게 연장되는 추가의 절취부(70)를 갖는다. 이 절취부(70) 내에는 바람직하게 탄성의 예압 부여(pre-loading) 요소(71)가 삽입되고, 이것은 스트링-형상 실링 요소, 본 경우에는 제 2 스트링-형상 실링 요소(11) 상에 예압(pre-load)을 작용한다. 이러한 예압은 연결 요소(50)를 통해 다른 실링 요소, 본 경우에는 제 1 실링 요소(10) 상으로 전달된다. 이러한 맥락에서 예압 부여 요소(71) 및/또는 절취부(70)의 구성은, 감소하는 압력의 방향으로, 즉 도 7에 따른 하방향으로 예압이 발생되도록 선택된다. 바람직하게 예압 부여 요소(71)는 스프링 탄성을 갖고, 특히 스프링으로서 구성된다. 스프링(71)은 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)와 평행하게 연장되고, 반경 방향에 대해 절취부(70)의 폭(D)보다 넓은 치수를 갖는다.
예압 부여 요소(71)를 구비하는 변형 실시형태는 여러 가지 이점을 제공한다. 펌프(1)의 작동 중에 예압 부여 요소(71)는, 더 작은 작동 압력의 경우, 즉, 예를 들면, 펌프(1)의 시동의 경우, 펌프(1)의 하우징(2)과 환경 사이 및/또는 흡인 공간(15)과 중간 공간(17) 사이에 즉각적인 실링 효과가 실현되도록 추가의 기여를 보장한다. 또한 펌프(1)의 장기간의 작동에서 예압 부여 요소(71)는 유리하다. 즉, 펌프(1)의 작동 지속시간이 증가하는 경우에 스트링-형상 실링 요소(10) 및/또는 스트링-형상 실링 요소(11)의 열화, 피로 또는 다른 변화 또는 마모가 발생하는 경우, 이것은 연결 요소(50) 및/또는 실링 그루브(214)의 벽에 대해 스트링-형상 실링 요소(10) 및/또는 스트링-형상 실링 요소(11)를 신뢰할 수 있게 가압해주는 예압 부여 요소(71)의 효과를 통해 보상될 수 있다.
개별적인 실링 요소(10, 11) 사이의 연결점의 개선된 실링 효과는 펌프(1)의 작동 압력이 가능한 한 높은 경우에 특히 유리하다. 따라서, 펌프(1)는, 예를 들면, 변형 실시형태에서, 적어도 50 bar, 바람직하게는 적어도 100 bar의 설계 압력을 갖는 원심 펌프로서 설계될 수 있다.
본 발명은 2 개의 별개의 실링 요소 사이의 연결점에 관하여 상세히 설명되었으나, 이 시일은 실링 요소 사이의 다른 또는 추가의 연결부 또는 접촉점에서도 실현될 수 있음은 당연하다. 당연히, 본 발명은 2단 이상을 갖는 다단 펌프를 위해서도 적절하다.

Claims (15)

  1. 하부 부품(21) 및 커버(22)를 포함하는 축방향 분할형 하우징(2)을 갖는 유체를 이송하기 위한 축방향 분할형 펌프로서, 상기 하부 부품(21)은 제 1 실링 표면(212)을 갖고, 상기 커버(22)는 제 2 실링 표면(222)을 갖고, 상기 하부 부품(21) 및 상기 커버(22)는 상기 2 개의 실링 표면(212, 222)이 서로 직접 접촉하도록 서로 체결될 수 있고, 제 1 스트링(string)-형상 실링 요소(10)를 수용하기 위한 제 1 실링 그루브(213)는 상기 실링 표면(212, 222)에 제공되고, 제 2 실링 그루브(214)는 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)를 수용하기 위해 제공되고, 제 2 실링 그루브(214)는 개구(20)를 통해 제 1 실링 그루브(213)에 연결되고, 연결 요소(50)는 개구(20) 내에 제공되고, 상기 연결 요소는 상기 스트링-형상 실링 요소(10, 11)의 각각의 하나를 수용하기 위한 2 개의 측면 절취부(cut-out; 51)를 갖고, 상기 절취부(51)는 상기 2 개의 스트링-형상 실링 요소(10, 11)가 상기 연결 요소(50)의 영역에서 실질적으로 평행하게 연장될 수 있도록 배치 및 구성되는, 축방향 분할형 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스트링-형상 실링 요소(10)는 상기 제 1 실링 그루브(213) 내에 삽입되고, 상기 제 2 스트링-형상 실링 요소(11)는 상기 제 2 실링 그루브(214) 내에 삽입되고, 상기 연결 요소(50)의 2 개의 측면 절취부(51)의 각각은 상기 스트링-형상 실링 요소(10, 11)들 중 하나를 각각 수용하는, 축방향 분할형 펌프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 2 개의 절취부(51) 중 하나는 상기 스트링-형상 실링 요소(10, 11)들 중 하나의 직선상 단부(14)를 수용하는, 축방향 분할형 펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절취부(51)의 각각은 상기 각각의 스트링-형상 실링 요소(10, 11)의 재킷 표면(12, 13)에 각각 일치되는 내부 윤곽(55)을 갖는, 축방향 분할형 펌프.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절취부(51)는 상기 연결 요소(50)의 길이(L)를 갖고, 상기 길이는 삽입된 상기 실링 요소(10, 11)의 직경의 적어도 3 배인, 축방향 분할형 펌프.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 실링 그루브(213, 214)는 상기 하우징(2)의 상기 하부 부품(21)에 제공되는, 축방향 분할형 펌프.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 요소(50)는 플라스틱으로 제조되는, 축방향 분할형 펌프.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 실링 그루브(213)는 환경 압력에 대해 상기 펌프의 내부 공간을 실링하기 위해 배치되는, 축방향 분할형 펌프.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 실링 그루브(214)는 상기 펌프 내의 2 개의 압력 공간(15, 17) 사이의 실링을 위해 배치되고, 상기 압력 공간 내에는 작동 상태에서 상이한 압력이 제공되는, 축방향 분할형 펌프.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구(20)는 상기 연결 요소(50)의 길이방향의 영역과 평행하게 연장되는 절취부(70)를 갖는, 축방향 분할형 펌프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    탄성의 예압 부여(pre-loading) 요소(71)가 상기 절취부(70) 내에 삽입되고, 상기 탄성의 예압 부여 요소는 상기 스트링-형상 실링 요소들 중 하나(11) 상에 예압을 가하는, 축방향 분할형 펌프.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 예압 부여 요소(71)는 스프링 탄성을 갖고, 상기 스트링-형상 실링 요소들 중 하나(11)와 평행하게 연장되고, 바람직하게 스프링(71)으로서 구성되는, 축방향 분할형 펌프.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트링-형상 실링 요소(10, 11)는 탄성중합체, 특히 니트릴 고무, 특히 니트릴 부타디엔 고무(NBR)로 제조되는, 축방향 분할형 펌프.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는 적어도 50 bar, 바람직하게는 적어도 100 bar의 설계 압력을 갖는 원심 펌프로서 구성되는, 축방향 분할형 펌프.
  15. 다단 펌프로서 구성된 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 펌프
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