KR20200086354A

KR20200086354A - 원심 보조를 갖는 사축 유압 펌프

Info

Publication number: KR20200086354A
Application number: KR1020207017395A
Authority: KR
Inventors: 유-센 제이. 추
Original assignee: 파커-한니핀 코포레이션
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-07-16
Also published as: US11460013B2; JP7254794B2; EP3714166B1; JP2021504618A; US20200340463A1; EP3714166A1; KR102653277B1; WO2019103904A1

Abstract

펌프 및 모터 조립체(20)는 원심 펌프(30), 사축 유압 펌프(58), 및 습식 구동 모터(228)를 포함한다. 모터는 완전한 윤활 및 냉각을 위해 유압 유체 내에 침지된 회전자 및 고정자를 갖는다. 구동 샤프트(66)는 모터에 의해 구동된다. 원심 펌프는 입구(48)로부터 사축 유압 펌프로 유압 유체를 펌핑하기 위한 회전 가능 임펠러(50)를 갖는다. 원심 펌프는 또한 윤활 및 냉각을 위해 유체를 모터로 펌핑한다. 사축 유압 펌프는 유체를 펌핑하고 시스템으로부터 유체를 배출한다. 원심 펌프 및 사축 유압 펌프는 구동 샤프트의 회전축(R2)에 대해 각형성된 공통 회전축(R1)을 따라 회전 가능하다.

Description

원심 보조를 갖는 사축 유압 펌프

본 발명은 사축(bent axis) 피스톤 펌프가 그 유동 성능을 증가시키기 위해 더 고속으로 동작될 수 있게 하는 원심 펌프를 갖는 사축 유압 피스톤 펌프에 관한 것이다.

사축 유압 피스톤 펌프는 이들의 고압 및 고속 능력으로 알려져 있다. 그러나, 다수의 용례에서, 펌프는 높은 분당 회전수(RPM)에서 발생하는 공동 현상(cavitation)으로 인해 이들이 가능한 속도로 운전하는 것이 가능하지 않다. 이들 종래 기술의 사축 유압 피스톤 펌프는 더 높은 펌프 속도로 더 많은 양의 유체를 펌핑하는 펌프 조립체를 갖는 것이 바람직할 것인 몇몇 용례에 대해 부적절할 수도 있다.

본 발명은 사축 유압 피스톤 펌프를 구비한 일체형 원심 펌프를 갖는 펌프 및 모터 조립체를 제공한다. 원심 펌프와 사축 유압 펌프의 조합은, 종래의 펌프와 비교할 때 전체 펌프 조립체가 더 고속으로 운전하고 더 많은 유체를 펌핑할 수도 있다는 점에서 유리하다.

예시적인 실시예에서, 원심 펌프는 구동 모터에 의해 구동되는 임펠러를 포함한다. 유압 유체는 원심 펌프를 통해 흡입되고, 임펠러의 회전은 유압 유체가 사축 펌프에 대해 증가된 입구 압력 또는 입구 압력 부스를 갖게 한다. 펌핑되는 유압 유체는 원심 펌프 챔버 내에 수집되어 비교적 고속으로 운전할 수도 있는 사축 유압 펌프의 입구로 유도된다. 유체는 이어서 사축 유압 펌프에 의해 펌핑되어 시스템 내로 배출된다. 조립체는 부가적으로, 펌핑되는 유체 내에 침지된 고정자 및 회전자를 갖는 습식 전기 구동 모터를 사용할 수도 있다. 펌핑된 유체는 임펠러 배출부로부터 모터 하우징으로 유도되어 펌프 조립체의 고속 동작 중에 모터가 효율적으로 운전하는 것을 가능하게 하는 모터 구성요소의 완전하고 균일한 윤활 및 냉각을 제공할 수도 있다.

다른 예시적인 실시예에서, 펌프 및 모터 조립체는 펌프 및 모터 조립체의 모터측에 부가의 임펠러 및 배출 포트를 제공함으로써 양방향 유체 유동을 필요로 하는 용례를 위해 적합하다. 조립체의 순방향 유동 동작 중에, 저압 유체가 펌프측에서 원심 펌프의 입구를 통해 흡입되고 고압 유체가 모터측에서 배출 포트를 통해 조립체 외부로 배출된다. 역방향 유동 동작 중에, 저압 유체가 모터측에서 배출 포트를 통해 흡입되고 고압 유체가 원심 펌프 입구를 통해 조립체 외부로 배출된다.

부가의 임펠러를 제공하는 것은 유리하게는 펌프 및 모터 조립체를 통해 어느 방향으로든 유체의 압력 부스트를 가능하게 한다. 임펠러는 또한 반대 회전 방향으로 회전 가능하여 양 임펠러를 통과하는 유체가 이중 압력 부스트를 수용하게 한다. 펌프 및 모터 조립체는 동작 중에 펌프 및 모터 조립체에 의해 발생된 고압 유체를 수용하도록 구성된 조립체 내에 형성된 유로를 더 포함한다. 각각 미리 설정된 압력을 갖는 체크 밸브는 유로를 따라 배열되어 순방향 유동 동작 및 역방향 유동 동작의 모두 중에 고압 유체가 모터에 도달하는 것을 또한 방지하면서 저압 유체가 냉각을 위해 모터를 통해 유동하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 펌프 조립체는 입구 포트, 배출 포트, 및 입구 포트와 유체 연통하는 내부 챔버를 형성하는 하우징, 출구, 및 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 갖는 원심 펌프 조립체를 포함한다. 임펠러는 임펠러를 회전시키는 회전 가능 구동 샤프트에 연결되고, 임펠러는 유체를 입구 포트로부터 출구로 펌핑한다. 펌프 조립체는 임펠러에 회전식으로 결합된 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 원심 펌프 조립체의 출구와 유체 연통하는 구동 샤프트를 포함한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 배출 포트를 향해 유압 유체를 펌핑한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 원심 펌프 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 펌프 조립체는 구동 샤프트와, 내부 챔버를 갖는 원심 펌프 하우징 및 구동 샤프트에 연결되고 구동 샤프트의 회전에 의해 원심 펌프 하우징의 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 포함하는 원심 펌프 조립체를 포함한다. 펌프 조립체는 원심 펌프 하우징과 일체화된 실린더 배럴 하우징, 임펠러에 회전식으로 결합된 실린더 배럴, 및 실린더 배럴 내에서 이동 가능하고 구동 샤프트에 결합된 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 하우징과 유체 연통한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 원심 펌프 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성된다. 실린더 배럴 하우징은 제1 회전축을 따라 배열된 원통형 본체 및 원통형 본체에 고정되고 제2 회전축을 따라 배열되는 플랜지 벽을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 펌프 및 모터 조립체는 모터 챔버를 형성하는 모터 하우징, 모터 챔버 내에 배열되고 유압 유체 내에 침지되는 회전자 및 고정자를 갖는 모터, 및 모터에 의해 구동되는 구동 샤프트를 포함한다. 펌프 및 모터 조립체는 내부 챔버를 갖는 원심 펌프 하우징, 입구, 및 출구, 원심 펌프 하우징의 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 포함하는 원심 펌프 조립체를 포함하고, 임펠러는 입구로부터 출구로 유압 유체를 펌핑한다. 펌프 및 모터 하우징은 임펠러 및 구동 샤프트에 회전 가능하게 결합된 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체의 출구와 유체 연통하고, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체로부터 수용된 유압 유체를 펌핑하고 유체를 펌프 출구로 배출한다. 원심 펌프 조립체 및 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트 및 모터 조립체는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 펌프 및 모터 조립체는, 원심 펌프 조립체의 임펠러와 유체 연통하고 원심 펌프 조립체의 임펠러의 회전 방향에 대해 반대 회전 방향으로 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 모터측 임펠러, 및 모터측 임펠러와 유체 연통하는 배출 포트를 포함한다. 펌프 및 모터 조립체의 순방향 유동 동작 중에, 원심 펌프 조립체의 입구는 펌프 및 모터 조립체 내로 저압 유체를 흡입하도록 구성되고 배출 포트는 펌프 및 모터 조립체 외부로 고압 유체를 배출하도록 구성된다. 펌프 및 모터 조립체의 역방향 유동 동작 중에, 모터 조립체의 배출 포트는 펌프 및 모터 조립체 내로 저압 유체를 흡입하도록 구성되고, 원심 펌프 조립체의 입구는 펌프 및 모터 조립체 외부로 고압 유체를 배출하도록 구성된다.

본 발명의 상기 및 다른 특징이 첨부 도면을 참조하여 이하에 더 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 원심 펌프 및 사축 유압 펌프를 갖는 펌프 조립체용 펌프 조립체 하우징의 사시도이다.
도 2는 도 1의 펌프 조립체의 측면도이다.
도 3은 도 1의 펌프 조립체의 평면도이다.
도 4는 도 3의 라인 A-A를 따라 취한 펌프 조립체의 단면도이다.
도 5는 도 1의 펌프 조립체의 분해도이다.
도 6은 도 1의 펌프 조립체의 상세 단면도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 원심 펌프 및 사축 유압 펌프를 갖는 펌프 조립체용 펌프 조립체 하우징의 사시도이다.
도 8은 도 7의 펌프 조립체의 단면도이다.
도 9는 도 7의 펌프 조립체의 분해도이다.
도 10은 임펠러 및 유도기를 포함하는 원심 펌프를 도시하고 있는 제3 실시예에 따른 도 1의 펌프 조립체의 단면도이다.
도 11은 도 10의 펌프 조립체의 분해도이다.
도 12는 2개의 임펠러를 포함하는 원심 펌프를 도시하고 있는 제4 실시예에 따른 도 1의 펌프 조립체의 단면도이다.
도 13은 도 12의 펌프 조립체의 분해도이다.
도 14는 도 1의 펌프 조립체 및 본 발명에 따른 모터 조립체를 갖는 펌프 및 모터 조립체의 평면도이다.
도 15는 도 14의 펌프 및 모터 조립체의 측면도이다.
도 16은 도 14의 펌프 및 모터 조립체의 사시도이다.
도 17은 도 16의 라인 B-B를 따라 취한 펌프 및 모터 조립체의 단면도이다.
도 18은 도 14의 모터 조립체의 정면도이다.
도 19는 도 18의 라인 C-C를 따라 취한 모터 조립체의 단면도이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 양방향 사축 유압 펌프용 펌프 조립체 하우징의 사시도이다.
도 21은 도 20의 펌프 조립체의 단면도이다.
도 22는 도 20의 펌프 조립체의 상세 단면도이다.
도 23은 도 20의 펌프 조립체의 분해도이다.
도 24는 순방향 유동 동작시에, 도 20의 양방향 사축 유압 펌프의 동작을 도시하고 있는 개략도이다.
도 25는 역방향 유동 동작시에, 도 20의 양방향 사축 유압 펌프의 동작을 도시한 개략도이다.

본 발명의 원리는 고압 용례에 사용되는 펌프 조립체와 함께 사용하기에 적합할 수도 있다. 본 명세서에 설명된 펌프 조립체는 고정식, 이동식 및 고증기압 유체 용례를 위한 펌핑을 제공하기에 적합할 수도 있다. 적합한 용례의 예는 석유 및 가스 정제, 해양 시추, 운송 연료 보급, 항공기 연료 보급, 채광 및 화학 처리, 유압 작동 및 제어를 포함할 수도 있다.

먼저 도 1 내지 도 10을 참조하면, 펌프 조립체(20)는 원심 펌프 조립체(30) 및 사축 유압 펌프 조립체(32)를 포함한다. 원심 펌프 조립체(30)는 내부 챔버(36)를 갖는 원심 펌프 하우징(34), 입구(38) 및 출구(40)를 포함한다. 원심 펌프 하우징(34)은 원심 펌프 하우징(34)의 본체(44)에 고정된 와류 챔버 커버(42)를 포함한다. 본체(44)는 내부 챔버(36)를 형성하고 와류 챔버 커버(42)는 내부 챔버(36)를 폐쇄한다. 출구(40)는 본체(44) 내에 형성된다. 와류 챔버 커버(42)는 본체(44)에 비해 작은 두께를 갖고, 볼트(46) 또는 임의의 다른 적합한 체결구를 사용하여 본체(44)의 단부에 고정될 수도 있다. 와류 챔버 커버(42)는, 입구(38)로의 개구를 형성하고 와류 챔버 커버(42)로부터 축방향 외향으로 연장하는 원통형 입구 포트(48)를 포함할 수도 있다.

원심 펌프 조립체(30)는 임펠러 샤프트(52) 상에 장착되어 그에 의해 회전 구동되는 임펠러(50)를 포함한다. 원심 펌프 조립체(30)는 임펠러(50)와 입구 포트(48) 사이에 배열된 청동 스러스트 와셔(54)를 포함할 수도 있다. 임펠러(50)는 내구성이 있고 증기 기포를 처리하는 능력을 갖는 스테인리스 강과 같은 임의의 적합한 재료로 형성될 수도 있다. 임펠러(50)는 덮개로 가려질 수도 있고, 임펠러 블레이드는 바람직하게는 임펠러(50)의 회전 중에 유압 유체의 더 빠른 가속을 허용하도록 날카롭고, 크고, 평활하게 기계 가공되도록 최적화된다. 회전 임펠러(50)는 원심 펌프로서 작용하여 유압 유체를 흡입하고 유압 유체를 사축 유압 펌프 조립체(32)를 향해 펌핑하여, 원심 펌프 조립체(30)가 사축 유압 펌프 조립체(32)의 입구측에서 유체에 압력 부스트를 제공하게 된다. 원심 펌프 조립체(30)는 임펠러(50) 및 임펠러 샤프트(52)가 그를 중심으로 회전 가능한 제1 회전축(R1)(도 4에 도시됨)을 따라 배열된다.

사축 유압 펌프 조립체(32)는, 원심 펌프 하우징(34)과 일체화되고 임펠러(50)에 회전 결합되는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 수용하는 실린더 배럴 하우징(56)을 포함한다. 임펠러(50)는 하우징(56)과 와류 챔버 커버(42) 사이에 회전 가능하게 위치된다. 사축 유압 펌프 조립체(32)는 제1 회전축(R1)을 따라 그리고 임펠러 샤프트(50) 주위에 배열된다. 실린더 배럴 하우징(56)은 제1 회전축(R1)을 중심으로 회전 가능한 실린더 배럴(58)을 포함한다. 사축 유압 펌프 조립체(32)는 실린더 배럴(58)의 보어(62) 내에 수용되는 적어도 하나의 피스톤(60)을 포함한다. 사축 유압 펌프 조립체(32)는 복수의 피스톤 및 보어를 포함할 수도 있다. 실린더 배럴(58)은 원심 펌프 조립체(30)의 출구(40)와 유체 연통하는 적어도 하나의 보어 및 펌프 조립체(20)로부터 주위 시스템으로 유압 유체를 배출하기 위해 배출 포트와 유체 연통하는 적어도 하나의 보어를 포함한다.

피스톤(60)은 제2 회전축(R2)(도 4에 도시됨)을 중심으로 회전 가능한 볼 및 소켓 조인트(68)를 통해 회전 가능 구동 샤프트(66)의 플랜지(64)에 결합된다. 실린더 배럴(58)은 타이밍 기어의 단부에서 베벨 기어를 통해 구동 샤프트(66)에 회전 결합되어, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체가 임펠러(50) 및 구동 샤프트(66)에 회전 결합되게 된다. 원심 펌프 조립체(30)의 제1 회전축(R1)과 제2 회전축(R2)은 서로에 대해 각형성되어 있다. 제1 회전축(R1) 및 제2 회전축(R2)은 임의의 적합한 각도로 각형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 회전축(R1)은 0° 내지 45°의 각도로 제2 회전축(R2)으로부터 상향으로 각형성될 수도 있다. 제1 회전축(R1)은 대략 40°인 각도로 제2 회전축으로부터 상향으로 각형성될 수도 있다. 볼 및 소켓 조인트(68)는 구동 샤프트(66)의 플랜지(64) 내에 피스톤(60)을 고정시킬 수도 있다. 임펠러 샤프트(52)는 실린더 배럴(58)을 통해 연장되고 그와 함께 회전하기 위해 실린더 배럴(58)에 고정된다. 임펠러 샤프트(52)는 실린더 배럴(58)의 내부벽과 맞물리도록 연장되는 단부 부분(72)을 가질 수도 있다.

중공 가이드 핀(76)이 임펠러 샤프트(52) 상에 배열될 수도 있고 임펠러 샤프트(52)의 적어도 일부를 둘러싸서 실린더 배럴 하우징(56)에 대한 임펠러 샤프트(52)의 회전을 가능하게 한다. 가이드 핀(76)은 실린더 배럴 하우징(56)에 고정되고 실린더 배럴(58)을 통해 연장된다. 부싱 스페이서(78)가 또한 임펠러 샤프트(52)를 지지하기 위해 내부 챔버(36)를 향해 배럴 하우징(56) 내에 고정된다. 부싱 스페이서(78)는 임펠러(50)를 내부 챔버(36) 내의 미리 결정된 축방향 위치에 유지하기 위해 임펠러(50)의 단부에 대해 맞물림 가능하다. 실린더 배럴(58) 및 피스톤 조립체는 실린더 배럴(58)과 실린더 배럴 하우징(56) 사이에 배열된 슬롯형 밸브 플레이트(80)를 더 포함한다. 슬롯형 밸브 플레이트(80)는 복수의 유체 통로를 포함한다. 유체 통로의 절반은 원심 펌프 조립체(30)의 하류 유로와 연결되고 유체 통로의 다른 절반은 배럴 하우징(56)에서 피스톤 조립체의 배출측에 연결된다. 실린더 배럴(58)은 타이밍 기어(82)를 통해 구동 샤프트(66)에 회전식으로 결합된다. 사축 유압 펌프 조립체(32)는 구동 샤프트(66) 상에 배열된 테이퍼 롤러 베어링(84, 86) 및 샤프트 밀봉부(88)를 더 포함할 수도 있다.

도 1, 도 2 및 도 5에 가장 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 실린더 배럴 하우징(56)은 플랜지 벽(90) 및 원통형 본체(92)를 포함할 수도 있다. 원통형 본체(92)는 제1 회전축(R1)을 따라 배열될 수도 있고 플랜지 벽(90)은 구동 샤프트(66)의 제2 회전축(R2)을 따라 배열될 수도 있다. 플랜지 벽(90)은 직사각형 형상인 것으로 도시되어 있지만, 플랜지 벽(90)은 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있다. 원통형 본체(92)는 플랜지 벽(90)의 상부 주연면(96) 위로 연장되는 돌출 립(94)을 가질 수도 있다. 원심 펌프 하우징(34)의 본체(44)는 원통형 본체(92) 주위에 고정된다. 플랜지 벽(90)은, 타이밍 기어(82), 롤러 베어링(84, 86), 샤프트 밀봉부(88), 및 보유 링(103)과 같은 다른 적합한 구성요소와 같은, 구동 샤프트(66) 상에 장착된 조립체 구성요소를 둘러싸고 에워싸기 위해 케이싱(102)의 플레이트 벽(100)과 맞물리는 전방면(98)(도 5에 도시됨)을 갖는다. 플레이트 벽(100)은 원심 펌프 조립체(30)에 근접하여 위치된 케이싱(102)의 제1 단부에 위치되고, 케이싱(102)은 플레이트 벽(100)과 평행하게 그리고 케이싱 본체(106)의 대향 단부에 배열된 제2 플레이트 벽(104)을 갖는다. 케이싱(102) 및 케이싱(102) 내에 수용된 대응 구성요소는 제2 회전축(R2)을 따라 배열된다.

펌프 조립체(20)의 동작 중에, 유압 유체는 원심 펌프 조립체(30)의 입구(38)를 통해 탱크 또는 호스로부터 유입되고 회전 임펠러(50)는 원심 펌프로서 작용한다. 임펠러(50)는 후술될 모터에 의해 구동되는 구동 샤프트(66)에 의해 회전된다. 임펠러(50)의 회전은 피스톤 조립체에 증가된 입구 압력을, 또는 실린더 배럴(58)의 보어 중 하나에 입구 압력 부스트를 제공하여, 공동 현상을 야기하지 않고 사축 유압 펌프 조립체(32)에 더 많은 유동을 펌핑한다. 임펠러(50)의 사용은 펌프 조립체(20)가 고속으로 운전하여 더 높은 유동을 발생하게 함으로써 감속 기어박스에 대한 필요성을 제거할 수도 있다.

도 6에 가장 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 유체는 원심 펌프 조립체(30)의 내부 챔버(36) 내로 흡인되고 출구(40)를 통해 임펠러(50)의 회전 중심으로부터 가속된다. 유압 유체는 출구(40)로부터 원심 펌프 하우징(34) 내에 형성된 조정 가능 오리피스(108) 및 실린더 배럴(58)의 보어와 유체 연통하는 유체 통로(110)를 통해 유동한다. 유체는 슬롯형 밸브 플레이트(76)의 대응 슬롯을 통해 실린더 배럴(58)의 보어 내로 유동한다. 입구 압력의 부스트를 갖는 유체는 이어서 피스톤(60)에 의해 펌핑되고, 실린더 배럴(58)로부터 슬롯형 밸브 플레이트(76)의 대응 슬롯을 통해 그리고 유체 통로(112)를 통해 외향으로 유동한다. 유체는 이어서 유체 통로(112)와 유체 연통하는 원심 펌프 하우징(34)의 배출 포트(114)를 통해 펌프 조립체로부터 시스템 내로 배출된다.

이제 도 7 내지 도 9를 참조하면, 펌프 조립체(20')의 다른 실시예가 도시되어 있다. 펌프 조립체(20')는 원심 펌프 조립체(30') 및 사축 유압 펌프 조립체(32')를 포함한다. 원심 펌프 조립체(30')는 내부 챔버(36')를 갖는 원심 펌프 하우징(34'), 입구(38') 및 출구(40')를 포함한다. 원심 펌프 하우징(34')은 원심 펌프 하우징(34')의 본체(44')에 고정된 와류 챔버 커버(42')를 포함한다. 본체(44')는 내부 챔버(36')를 형성하고 와류 챔버 커버(42')는 내부 챔버(36')를 폐쇄한다. 출구(40')의 부분은 와류 챔버 커버(42')가 조립되고 본체(44')와 접촉할 때 전체 출구(40')가 형성되도록 와류 챔버 커버(42') 및 본체(44')의 모두에 형성될 수도 있다. 와류 챔버 커버(42') 및 본체(44)의 맞물림면은, 원심 펌프 하우징(34')이 조립되고 면들이 맞물릴 때 면들이 정렬되도록 형상이 상보적일 수도 있다. 와류 챔버 커버(42')는 볼트(46') 또는 임의의 다른 적합한 체결구를 사용하여 본체(44')의 단부에 고정될 수도 있다. 와류 챔버 커버(42')는, 입구(38')로의 개구를 형성하고 와류 챔버 커버(42')로부터 축방향 외향으로 연장하는 원통형 입구 포트(48')를 포함할 수도 있다. 원심 펌프 조립체(30')는 임펠러 샤프트(52') 상에 장착되어 그에 의해 회전 구동되는 임펠러(50')를 포함한다.

도 1 내지 도 6에 도시되어 있는 실시예와 유사하게, 사축 유압 펌프 조립체(32')는, 원심 펌프 하우징(34')과 일체화되고 임펠러(50')에 회전 결합되는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 수용하는 실린더 배럴 하우징(56')을 포함한다. 실린더 배럴 하우징(56')은 실린더 배럴(58')을 포함한다. 사축 유압 펌프 조립체(32')는 실린더 배럴(58')의 보어(62') 내에 수용되는 피스톤(60')을 포함한다. 피스톤(60')은 볼 및 소켓 조인트(68')를 통해 회전 가능 구동 샤프트(66')의 플랜지(64')에 결합된다. 실린더 배럴(58')은 타이밍 기어(82')의 원주를 따라 타이밍 기어(82') 또는 치형부(82a')의 단부에서 베벨 기어를 통해 구동 샤프트(66')에 회전 결합되어, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체가 임펠러(50') 및 구동 샤프트(66')에 회전 결합되게 된다. 실린더 배럴(58')은 타이밍 기어(82')의 치형부(82a')와 맞물리는 실린더 배럴(58')의 원주 주위에 치형부(58a')를 가질 수도 있다. 볼 및 소켓 조인트(68')는 구동 샤프트(66')의 플랜지(64') 내에 피스톤(60')을 고정시킬 수도 있다. 임펠러 샤프트(52')는 실린더 배럴(58')을 통해 연장되고 그와 함께 회전하기 위해 실린더 배럴(58')에 고정된다.

중공 가이드 핀(76')이 임펠러 샤프트(52') 상에 배열될 수도 있고 임펠러 샤프트(52')의 적어도 일부를 둘러싼다. 가이드 핀(76')은 실린더 배럴(58') 및 실린더 배럴 하우징(56')을 통해 연장된다. 실린더 배럴(58) 및 피스톤 조립체는 실린더 배럴(58')과 실린더 배럴 하우징(56') 사이에 배열된 슬롯형 밸브 플레이트(80')를 더 포함한다. 실린더 배럴 하우징(56')은 플랜지 벽(90') 및 원통형 본체(92')를 포함할 수도 있다. 원통형 본체(92')는 플랜지 벽(90')의 상부 주연면(96') 위로 연장되는 돌출 립(94')을 가질 수도 있다. 원심 펌프 하우징(34)의 본체(44')는 원통형 본체(92') 주위에 고정된다. 플랜지 벽(90')은, 타이밍 기어(82), 롤러 베어링, 샤프트 밀봉부, 및 보유 링과 같은 다른 적합한 구성요소와 같은, 구동 샤프트(66') 상에 장착된 조립체 구성요소를 둘러싸고 에워싸기 위해 케이싱(102')의 플레이트 벽(100')과 맞물리는 전방면(98')을 갖는다. 펌프 조립체(20')는 도 1 내지 도 6에 속하는 전술된 동작에 따라 동작 가능하다.

원심 펌프 조립체(30, 30')는 사축 유압 펌프 조립체(32)의 입구측의 압력을 추가로 증가시키기 위한 부가의 구성요소를 포함할 수 있다. 도 10 및 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 펌프 조립체(20")의 다른 실시예는 임펠러(50) 및 내부 챔버(36) 내에서 임펠러에 인접하게 배열된 유도기(115)를 갖는 원심 펌프 조립체(30")를 포함할 수도 있다. 고 휘발성 유체가 펌핑 중에 증발할 수도 있고, 증기 기포의 최종 붕괴는 펌프 구성요소를 심각하게 손상시킬 수 있는 공동 현상을 생성할 것이다. 유도기(115)는 입구 압력의 프리-부스트(pre-boost)를 제공하고 유입 유체에서 가스 또는 증기를 압축한다. 유도기(115)는 임펠러(50)에 결합되고 임펠러(50)에 의해 구동된다. 이제 압축된 유체는 실린더 배럴에 진입하기 전에 고속 뿐만 아니라 더 높은 압력을 갖는다.

도 12 및 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 펌프 조립체(20"')의 다른 실시예는 내부 챔버(36) 내에서 서로 인접하여 배열된 적어도 2개의 임펠러(50a, 50b)를 갖는 원심 펌프 조립체(30"')를 포함할 수도 있다. 2개의 임펠러(50a, 50b)를 사용하는 것은, 하나의 임펠러를 사용하는 것에 비교할 때 2개의 임펠러가 입구 압력의 프리-부스트를 증가시킬 수도 있다는 점에서 유리할 수도 있다. 임의의 적합한 수의 임펠러가 사용될 수도 있다.

도 14 내지 도 19를 추가로 참조하면, 펌프 및 모터 조립체(116)는 구동 모터와 함께 전술된 펌프 조립체(20, 20', 20", 20"')를 포함할 수도 있다. 펌프 및 모터 조립체(116)는 구동 샤프트(66)를 구동하기 위한 모터 조립체(118)를 수용하는 모터 하우징(117)을 포함한다. 도 6 및 도 14에 도시되어 있는 바와 같이, 펌프 및 모터 조립체(116)는 원심 펌프 하우징(34)과 모터 하우징(117) 사이에 연결된 윤활 커넥터(120)를 포함할 수도 있다. 윤활 커넥터(120)는 원심 펌프 하우징(34)의 외부에 배열될 수도 있고, 구동 샤프트(66)의 축과 평행하게 연장되는 제1 챔버(121) 및 제2 챔버(122)를 포함할 수도 있다. 윤활 커넥터(120)는 펌프 및 모터용 하우징의 외부에 도시되어 있지만, 윤활 경로가 대안적으로 하우징 내에 제공될 수도 있다.

유압 유체는 원심 펌프 조립체(30)의 출구(40)로부터 조정 가능 오리피스(108)(도 6에 도시됨)를 통해 그리고 실린더 배럴 하우징(56) 내에 형성된 유체 통로(123)를 거쳐 윤활 커넥터(120)로 유동할 수도 있다. 유압 유체는 모터 및 모터 구성요소에 윤활 및 냉각을 제공하기 위해 윤활 커넥터(120)를 통해 모터 조립체(118)를 향해 유동할 수도 있다. 윤활 커넥터(120)는 원심 펌프 하우징(34)과 모터 하우징(117) 사이에 연결 유동 통로를 제공하는 원통형 본체를 포함할 수도 있다. 도 6에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 모터 조립체(118)로부터의 역방향 유동은 실린더 배럴 하우징(56)에 형성된 유체 통로(124)를 통해 조정 가능 오리피스(108)로 유도될 수도 있어, 역방향 유동 유체가 윤활 커넥터(120)로 그리고 실린더 배럴(58)로 재유도될 수도 있게 된다.

모터 하우징(117)은 제2 회전축(R2)을 따라 배열되고, 기계 가공된 고강도 알루미늄으로 형성될 수도 있고, 고압 용례를 견디기 위해 방폭형일 수도 있다. 모터 하우징(117)은 사축 유압 펌프 조립체(32)에 대향하는 단부에서 모터 하우징(117)에 장착되는 커넥터 박스(125)를 포함한다. 커넥터 박스(125)는 볼트와 같은 임의의 적합한 고정 방법을 사용하여 모터 하우징(117)에 고정될 수도 있다. 커넥터 박스(125)는 커넥터 박스(125)의 상부면 상에 배열된 기밀하게 밀봉된 전원 커넥터(126)를 포함할 수도 있다.

모터 조립체(118)는 모터 및 원심 펌프 조립체(30)에 연결된 정션 박스(junction box)(127)를 더 포함한다. 정션 박스(127)는 원심 펌프 하우징(34) 상에 배열된 적어도 하나의 압력 또는 온도 센서(128)에 연결될 수도 있다. 센서(128)는 원심 펌프 조립체(30)의 입구 및 배출 압력 및 온도를 모니터링하는 데 사용될 수도 있다. 정션 박스(127) 및 커넥터 박스(125)는 펌프 및 모터 조립체(116)를 원격으로 모니터링하기 위한 압력, 속도 및 온도 센서를 포함할 수도 있다. 부가적으로, 정션 박스(127)는 열 관리 시스템을 포함할 수도 있다. 예시적인 정션 박스 및 열 관리 시스템은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 국제 특허 출원 공개 번호 WO 2017/066091호에 설명되어 있다.

도 17 및 도 19에 가장 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 모터는, 모터 샤프트(131)와 함께 회전을 위해 장착되고 회전자(130)와 모터 샤프트(131) 주위에 배열된 고정자(132)에 대해 회전 가능한 회전자(130)를 갖는 습식 전기 모터이다. 모터 샤프트(131)는 구동 샤프트(66)와 함께 회전을 위해 결합된다. 회전자(130) 및 고정자(132)는 모터 하우징(117) 내에 배열되고 유압 유체에 완전히 침지된다. 회전자(130) 및 고정자(132)는 구동 샤프트(66) 상에 배열되고 베어링(133) 사이에 개재될 수도 있다. 고정자(132)는 고정자(132)의 외경에 형성되어 유압 유체가 모터 챔버(136)에 진입하는 것을 가능하게 하는 초승달형 슬롯(134)을 갖는다. 슬롯(134)은 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있다. 모터 챔버(136)는 모터 하우징(117)에 의해 형성되고 회전자(130) 및 고정자(132)를 수납한다. 유압 유체는 펌프 및 모터 조립체(116)의 동작 중에 모터 챔버(136) 내에서 순환하여, 회전자(130), 고정자(132), 베어링(133) 및 다른 조립체 구성요소가 완전히 윤활되고 냉각되게 된다. 원심 펌프 조립체(30)로부터의 윤활 및 냉각 유동은 원심 펌프 조립체(30)의 출구(40)와 유체 연통하는 모터 하우징(117)에 형성된 유체 통로(138)를 통해 모터 챔버(136)로 진입될 수도 있다.

원심 펌프 조립체 및 사축 유압 펌프 조립체(펌프측) 및 습식 모터 조립체의 동작 중에, 유압 유체는 모터 조립체(118)의 펌프측으로부터 모터 챔버(136)로 진입하고 모터 챔버(136)를 통해 펌프측으로부터 모터 조립체(118)의 대향 단부에 위치된 커넥터 박스(122)를 향해 유동한다. 유압 유체의 역방향 유동은 커넥터 박스(122)로부터 펌프측을 향해 발생할 수도 있다. 유압 유체는 모터 챔버(136)를 통해 순환되고 회전자(130)와 고정자(132) 사이의 간극을 통해 유동한다. 유체는 전체 조립체의 펌프측과 연통하는 출구 포트(140)(도 17 및 도 19에 도시됨)를 통해 모터 하우징(117)을 빠져나갈 수도 있다. 회전자(130)와 고정자(132) 사이의 간극은 대략 0.04 인치일 수도 있다. 모터를 통한 유로는 모터 하우징(117)을 통한 최대 냉각 및 최소 점성 항력을 제공하는 데 유리하다. 유체 유동 구멍 및 고정자 슬롯은 액체 냉각식 모터가 약 100 마력의 최대 출력을 가질 수도 있도록 전체 모터를 통한 윤활 및 냉각 유체의 균일한 분포를 제공하도록 구성된다.

이제, 도 20 내지 도 25를 참조하면, 펌프 및 모터 조립체의 다른 실시예는 전술된 바와 같이 사축 피스톤 펌프를 포함하고 또한 모터측에 부가의 임펠러를 제공함으로써 양방향 유동을 위해 구성되는 양방향 사축 펌프 조립체(200)이다. 양방향 사축 펌프 조립체(200)는 전술된 것들과 유사한 특징을 갖는 원심 펌프 조립체(202) 및 사축 유압 펌프 조립체(204)를 포함한다. 양방향 사축 펌프 조립체(200)는 전술된 바와 같은 펌프 및 모터 조립체의 실시예의 임의의 특징을 포함할 수도 있다.

도 20 내지 도 23에 도시되어 있는 바와 같이, 원심 펌프 조립체(202)는 내부 챔버(208)를 갖는 원심 펌프 하우징(206), 입구(210) 및 출구(212)를 포함한다. 원심 펌프 하우징(206)은 와류 챔버 커버(214) 및 회전축을 갖는 임펠러 샤프트(218) 상에 장착되고 그에 회전 구동되는 임펠러(216)를 더 포함한다. 사축 유압 펌프 조립체(204)는, 원심 펌프 하우징(206)과 일체화되고 임펠러(216)에 회전 결합되는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 수용하는 실린더 배럴 하우징(220)을 포함한다. 사축 유압 펌프 조립체(204)는 임펠러(216)의 회전축을 따라 그리고 임펠러 샤프트(218) 주위에 배열된다.

실린더 배럴 하우징(220)은 임펠러(216)의 회전축을 중심으로 회전 가능한 실린더 배럴(222)을 포함한다. 사축 유압 펌프 조립체(204)는 실린더 배럴(222) 내에 수용되는 적어도 하나의 피스톤(224)을 포함하고, 사축 유압 펌프 조립체(204)는 복수의 피스톤을 포함할 수도 있다. 실린더 배럴(222)은 피스톤(224)을 수용하는 보어(225)를 포함한다. 실린더 배럴(222)은 원심 펌프 조립체(202)의 출구(212)와 유체 연통하는 적어도 하나의 보어 및 양방향 사축 펌프 조립체(200)로부터 주위 시스템으로 유압 유체를 배출하기 위해 배출 포트와 유체 연통하는 적어도 하나의 보어를 포함한다.

피스톤(224)은 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 볼 및 소켓 조인트를 통해 회전 가능 구동 샤프트(226)에 결합된다. 실린더 배럴(222)은 타이밍 기어(227)의 단부에서 베벨 기어를 통해 구동 샤프트(226)에 회전 결합되어, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체가 임펠러(216) 및 구동 샤프트(226)에 회전 결합되게 된다. 원심 펌프 조립체(202)의 제1 회전축과 구동 샤프트(226)의 제2 회전축은, 펌프 및 모터 조립체의 다른 실시예와 관련하여 전술된 바와 같이 서로에 대해 각형성된다.

양방향 사축 펌프 조립체(200)는 구동 샤프트(226)의 제2 회전축을 따라 구동 샤프트(226)에 연결된 모터 샤프트(229)를 통해 구동 샤프트(226)를 구동하는 구동 모터 조립체(228)를 더 포함한다. 구동 모터 조립체(228)는 타이밍 기어(227)가 장착되는 타이밍 기어 하우징(231)에 부착된 모터 하우징(230)을 포함한다. 전술된 바와 같은 정션 박스 및 열 관리 시스템(232)이 모터 하우징(230) 상에 배열될 수도 있다. 타이밍 기어 하우징(231)은 구동 샤프트(226)의 제2 회전축을 따라 배열되고 모터 하우징(230)과 실린더 배럴 하우징(220) 사이에 연결된다. 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 구성요소의 하우징은 일체로 형성되거나 또는 펌프의 전체 하우징을 형성하기 위해 서로에 견고하게 부착되는 별도의 하우징으로서 형성될 수도 있다. 모터는 모터 샤프트(229)와 함께 회전을 위해 장착되고 회전자(233)와 모터 샤프트(229) 주위에 배열된 고정자(234)에 대해 회전 가능한 회전자(233)를 포함한다. 고정자(234)는 고정자(235)의 외경에 형성되어 전술된 바와 같이 유압 유체가 모터 챔버에 진입하는 것을 가능하게 하는 초승달형 슬롯(235)을 갖는다.

양방향 사축 펌프 조립체(200)는 원심 펌프 조립체(202)의 입구(210)에 대향하는 양방향 축 펌프 조립체(200)의 단부에 배열되는 배출 포트(236)를 더 포함한다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 배출 포트(236)는 양방향 사축 펌프 조립체(200)가 순방향 유동 동작에 있을 때 펌프를 위한 배출 포트로서 그리고 양방향 사축 펌프 조립체(200)가 역방향 유동 동작에 있을 때 펌프를 위한 입구로서 동작 가능하다.

모터측 임펠러(237)가 배출 포트(236)와 유체 연통하기 위해 배열된다. 모터측 임펠러(237)는 펌프측에 배열된 임펠러(216)에 추가하여, 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 모터측에 제2 임펠러로서 제공된다. 모터측 임펠러(237)는 모터 샤프트(229)에 연결되고 또한 구동 샤프트(226)의 제2 회전축을 따라 장착된다. 모터측 임펠러(237)는 모터 하우징(230) 및 배출 포트(236)가 형성되는 챔버 커버(239)에 의해 형성된 내부 챔버(238) 내에 배열된다. 모터측 임펠러(237)는 펌프측 임펠러(216)의 회전 방향에 대해 반대 회전 방향으로 회전하도록 배열된다.

도 22 내지 도 25에 도시되어 있는 바와 같이, 양방향 사축 펌프 조립체(200)는 고압 유체 유동이 구동 모터 조립체(228)에 도달하는 것을 방지하기 위해 사용되는 적어도 하나의 체크 밸브 또는 냉각 유동 밸브를 포함한다. 양방향 사축 펌프 조립체(200)는 모터 하우징(230)에 배열된 제1 냉각 유동 밸브(240) 및 타이밍 기어 하우징(231)에 배열된 제2 냉각 유동 밸브(242)와 같은 복수의 냉각 유동 밸브를 포함할 수도 있다. 각각의 냉각 유동 밸브(240, 242)는 포핏(poppet)(244), 포핏(244)과 맞물리는 스프링(246), 및 냉각 유동 밸브(240, 242)로의 액세스를 가능하게 하는 제거 가능 액세스 플러그(248)를 포함할 수도 있다. 냉각 밸브(240, 242)는 잠금 링(249)을 더 포함할 수도 있다. 각각의 냉각 밸브(240, 242)는 용례에 의존할 수도 있는 미리 설정된 압력을 갖는다.

제1 냉각 유동 밸브(240)는 원심 펌프 조립체(202)와 모터측 임펠러(237) 사이에서 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 길이를 따라 연장되는 모터 냉각 순방향 유로(250)를 따라 배열된다. 제2 냉각 유동 밸브(242)는 원심 펌프 조립체(202)와 모터측 임펠러(237) 사이에서 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 길이를 따라 또한 연장되는 배출 순방향 유로(252)를 따라 배열된다. 모터 냉각 순방향 유로(250) 및 배출 순방향 유로(252)는 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 하우징 내에 일체로 형성될 수도 있다. 대안 실시예에서, 유로는 하우징 외부에 배열된 별도의 배관 또는 호스로서 형성될 수도 있다. 유로는 구동 샤프트(226) 및 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 다른 구성요소에 대해 반경방향 외향으로 배열될 수도 있다.

모터 냉각 순방향 유로(250) 및 배출 순방향 유로(252)는, 통로가 고압 유동을 수용하도록 구성될 때 양방향 사축 펌프 조립체(200)가 높은 유체 유동을 갖는 것을 가능하게 하도록 제공된다. 모터 냉각 순방향 유로(250) 및 배출 순방향 유로(252)를 사용하는 것은, 양방향 사축 펌프 조립체(200)가 도 24에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 고압 유동이 모터측에서 배출 포트(236)로부터 배출되는 순방향 유동 동작, 및 도 25에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 고압 유동이 펌프측에서 입구(210)로부터 배출되는 역방향 유동 동작의 모두를 갖는 것을 가능하게 한다.

도 24에 도시되어 있는 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 순방향 유동 동작 중에, 저압 유체가 원심 펌프 조립체(202)의 입구(210) 내로 유동하고, 여기서 저압 유체는 펌프측 임펠러(216)에 의해 압력 부스트된다. 저압 유체보다 더 높은 압력을 갖는 중간 압력 유체가 이어서 원심 펌프 조립체(202)로부터 구동 모터 조립체(228) 및 사축 유압 펌프 조립체(204)의 모두에 공급된다. 도 22 및 도 24에 도시되어 있는 바와 같이, 중간 압력 유체는 모터 냉각 순방향 유로(250) 및 제1 냉각 유동 밸브(240)를 통해 구동 모터 조립체(228)에 공급된다. 제1 냉각 유동 밸브(240)는 저압에서 상시 개방되는데, 이는 중간 압력 유체가 구동 모터 조립체(228)로 유동하는 것을 가능하게 한다. 중간 압력 유체는 도 22에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 모터측 냉각 유동점(253)을 향해 유동한다. 모터측 냉각 유동점(253)은 모터 샤프트(229) 후방에 형성될 수도 있다.

유체는 이어서 모터측 냉각 유동점(253)을 통해 모터를 가로질러 다시 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 펌프측을 향해 유동한다. 유체 유동은 도 22에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 타이밍 기어 하우징(231) 내에 배열된 펌프측 냉각 유동점(254)을 향해 진행한다. 이어서 저압 유체인 냉각 유체는 도 20, 도 21 및 도 23에 도시되어 있는 바와 같이, 펌프측 냉각 유동점(254)으로부터 펌프측 냉각 유동점(254)과 원심 펌프 조립체(202)의 입구(210) 사이에서 유체 연통하는 유동 복귀 라인(256)을 통해 유동한다. 유동 복귀 라인(256)은 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 하우징과 일체로 형성되거나 하우징 외부에 위치된 튜브로서 형성될 수도 있다. 제3 냉각 유동 밸브(258)가 유동 복귀 라인(256)과 입구(210) 사이에 배열될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 제3 냉각 유동 밸브(258)는 와류 챔버 커버(214) 내에 배열될 수도 있다. 제3 냉각 유동 밸브(258)는 저압 유체가 제3 냉각 유동 밸브(258)를 통해 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 입구(210)를 향해 유동하도록 저압에서 상시 개방된다.

원심 펌프 조립체(202)에 의해 발생된 중간 압력 유체는 또한 사축 유압 펌프 조립체(204)에 공급된다. 고압 유체는 도 22 및 도 24에 가장 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 사축 유압 펌프 조립체(204)로부터 배출 순방향 유로(252)를 통해 모터측 임펠러(237)를 향해 배출된다. 유체는 유리하게는 펌프측 임펠러(216) 및 모터측 임펠러(237)의 모두를 통과함으로써 이중 압력 부스트를 수용한다. 모터측 임펠러(237)가 임펠러(216)와 비교하여 반대 회전 방향으로 회전하도록 배열되어 있는 것으로 인해, 모터측 임펠러(237)는 유체 유동을 흡입하는 터빈으로서 작용한다. 배출 순방향 유로(252)를 따라 배열된 제2 냉각 유동 밸브(242)는, 고압 유체가 제2 냉각 유동 밸브(242)를 통해 그리고 구동 모터 조립체(228)를 향해 유동하지 않도록 고압에서 상시 폐쇄 위치에 있다. 따라서, 고압 유체는 모터에 도달하는 것이 방지되고 펌프측 임펠러(216)를 통해 유동하여 모터측에서 배출 포트(236)를 통해 배출될 것이다.

도 25에 도시되어 있는 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 역방향 유동 동작 중에, 저압 유체가 모터측에서 배출 포트(236)를 통해 양방향 사축 펌프 조립체(200) 내로 유동하여, 배출 포트(236)가 양방향 사축 펌프 조립체(200)를 위한 입구로서 작용하게 된다. 저압 유체는 압력 부스트를 제공하는 모터측 임펠러(237)를 통해 유동한다. 모터측 임펠러(237)에 의해 발생된 중간 압력 유체는 이어서 유체가 그를 통해 구동 모터 조립체(228) 및 사축 유압 펌프 조립체(204)의 모두를 향해 유동하는 배출 순방향 유로(252)로 유도된다.

배출 순방향 유로(252)를 따라 배열된 제2 냉각 유동 밸브(242)는 중간 압력 유체가 제2 냉각 유동 밸브(242)를 통해 유동하는 것을 가능하게 하는 더 낮은 압력에서 상시 개방 위치에 있다. 제2 냉각 유동 밸브(242)를 통과한 후, 도 22에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 중간 압력 유체는 펌프측 냉각 유동점(254)을 통해 구동 모터 조립체(228)를 향해 유동한다. 중간 압력 유체는 이어서 모터를 냉각하기 위해 모터를 가로질러 유동한다. 유체는 중간 압력 유체가 저압 유체인 모터측 냉각 유동점(253)을 향해 유동한다.

저압 유체는 모터측 냉각 유동점(253)을 통해 유동 복귀 라인(260)으로 유동한다. 유동 복귀 라인(260)은 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 하우징과 일체로 형성되거나 하우징 외부에 위치된 튜브 또는 호스로서 형성될 수도 있다. 제4 냉각 유동 밸브(262)가 유동 복귀 라인(260)과 배출 포트(236) 사이에 배열될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 제4 냉각 유동 밸브(262)는 챔버 커버(239) 내에 배열될 수도 있다. 제4 냉각 유동 밸브(262)는, 역방향 유동 동작시에 저압 유체가 배출 포트(236), 즉 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 입구를 향해 복귀되도록 저압에서 상시 개방된다.

모터측 임펠러(237)에 의해 발생된 중간 압력 유체는 또한 배출 순방향 유로(252)로부터 사축 유압 펌프 조립체(204)로 공급된다. 유체는 사축 유압 펌프 조립체(204)를 통과하는데 이는 고압 유체를 발생한다. 사축 유압 펌프 조립체(204)에 의해 발생된 고압 유체는 이어서 역방향 유동 동작시에 입구(210), 즉 양방향 사축 펌프 조립체(200)의 배출 포트를 향해 유동한다. 고압 유체는 원심 펌프 조립체(202)로 유동하고, 여기서 유체는 유리하게는 입구(210)를 통해 양방향 사축 펌프 조립체(200)를 빠져나가기 전에 임펠러(216)에 의해 다른 압력 부스트를 수용한다.

제3 냉각 유동 밸브(258)는 고압 유체가 원심 펌프 조립체(202)로부터 제3 냉각 유동 밸브(258)를 통하기보다는 입구(210)를 향해 유동하도록 고압에서 상시 폐쇄된다. 부가적으로, 모터 냉각 순방향 유로(250)를 따라 배열된 제1 냉각 유동 밸브(240)는 또한, 사축 유압 펌프 조립체(204)로부터 모터 냉각 순방향 유로(250)를 통해 유동하는 고압 유체가 구동 모터 조립체(228)에 도달하지 않도록 고압에서 상시 폐쇄된다.

본 명세서에 설명된 임의의 실시예에 따른 펌프 및 모터 조립체는, 석유 및 가스 정제와 같은 고압 용례를 위해 이전에 사용된 펌프 조립체와 비교할 때, 원심 펌프와 사축 유압 펌프의 조합이 펌프 조립체가 더 고속에서 운전하고 더 많은 유체를 펌핑하는 것을 가능하게 한다. 임펠러를 사용하는 것은 비교적 고속에서 운전 가능한 사축 유압 펌프를 위한 입구 압력 부스트를 제공한다. 예를 들어, 펌프 및 모터 조립체는 분당 약 60 갤런(gpm)의 유속으로 운전될 수도 있고 분당 약 5600 회전(rpm)의 회전 속도를 가질 수도 있다. 펌프 조립체는 약 3000 제곱인치당 파운드(psi)의 비율로 압력을 배출할 수도 있다. 임펠러와 원심 펌프 조립체를 사용하는 것은 60 gpm에서 약 50 psi의 펌프 입구 부스트를 가능하게 한다.

펌프 및 모터 조립체는, 유압 유체가 임펠러로부터 모터 하우징으로 유도되어 펌프 조립체의 고속 동작 중에 모터가 효율적으로 운전하는 것을 가능하게 하는 모터 구성요소의 완전하고 균일한 윤활 및 냉각을 제공하는 점에서 또한 유리하다. 펌프 및 모터 조립체는 또한 유리하게는 양방향으로 압력 부스트를 제공함으로써, 펌프 및 모터 조립체를 가로지르는 양방향 높은 유체 유동, 또는 순방향 및 역방향 유동을 위해 구성될 수도 있다. 양방향 펌프 및 모터 조립체에서, 동작 특성은 순방향 유동 및 역방향 유동의 모두 중에 유사할 것이다. 양방향 펌프 조립체는 차지 탱크(charge tank)와 같은 용례에서 특히 유리할 수도 있다.

펌프 조립체는 입구 포트, 배출 포트, 및 입구 포트와 유체 연통하는 내부 챔버를 형성하는 하우징, 출구, 및 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 갖는 원심 펌프 조립체를 포함한다. 임펠러는 임펠러를 회전시키는 회전 가능 구동 샤프트에 연결되고, 임펠러는 유압 유체를 입구 포트로부터 출구로 펌핑한다. 펌프 조립체는 임펠러 및 구동 샤프트에 회전 가능하게 결합된 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체의 출구와 유체 연통하고, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 유압 유체를 배출 포트를 향해 펌핑한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 원심 펌프 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성된다.

실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 적어도 하나의 보어를 갖는 실린더 배럴, 보어 내에서 이동 가능한 적어도 하나의 피스톤, 및 적어도 하나의 타이밍 기어를 포함한다. 피스톤 및 실린더 배럴은 구동 샤프트와 함께 회전을 위해 타이밍 기어를 통해 구동 샤프트에 연결된다.

원심 펌프 조립체는 임펠러와 실린더 배럴 사이에 연결된 임펠러 샤프트, 및 임펠러 샤프트의 적어도 일부를 둘러싸고 실린더 배럴을 통해 연장되는 임펠러 샤프트 가이드 핀을 포함할 수도 있다.

원심 펌프 조립체는 내부 챔버 내에서 임펠러에 인접하여 임펠러 샤프트 상에 장착된 부싱 스페이서를 포함할 수도 있다.

펌프 조립체는 원심 펌프 조립체의 내부 챔버 내에 배열된 유도기를 포함할 수도 있고, 유도기는 입구 포트와 임펠러 사이에 개재될 수도 있다.

펌프 조립체는 원심 펌프 조립체의 내부 챔버 내에 배열된 적어도 2개의 임펠러를 포함할 수도 있다.

원심 펌프 하우징은 내부 챔버를 형성하는 본체 및 본체에 볼트 결합되는 와류 챔버 커버를 포함할 수도 있다.

펌프 조립체는 원심 펌프 조립체와 일체화된 실린더 배럴 하우징을 포함할 수도 있고, 원심 펌프 조립체의 제1 회전축을 따라 배열된 원통형 본체 및 구동 샤프트의 제2 회전축을 따라 배열된 플랜지 벽을 갖는다.

원심 펌프 조립체의 하우징은 실린더 배럴 하우징의 원통형 본체 주위에 고정될 수도 있다.

원통형 본체는 원통형 본체를 플랜지 벽에 고정하도록 플랜지 벽에 걸쳐 연장하는 돌출 립을 가질 수도 있다.

펌프 조립체는 구동 샤프트와, 내부 챔버를 갖는 원심 펌프 하우징 및 구동 샤프트에 연결되고 구동 샤프트의 회전에 의해 원심 펌프 하우징의 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 포함하는 원심 펌프 조립체를 포함한다. 펌프 조립체는 원심 펌프 조립체와 일체화된 실린더 배럴 하우징, 임펠러에 회전식으로 결합된 실린더 배럴, 및 실린더 배럴 내에서 이동 가능하고 구동 샤프트에 결합된 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 하우징과 유체 연통한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 원심 펌프 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 실린더 배럴 하우징은 제1 회전축을 따라 배열된 원통형 본체 및 원통형 본체에 고정되고 제2 회전축을 따라 배열되는 플랜지 벽을 포함한다. 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성된다.

펌프 조립체는 임펠러와 실린더 배럴 사이에 연결된 임펠러 샤프트, 임펠러 샤프트의 적어도 일부를 둘러싸고 실린더 배럴을 통해 연장되는 가이드 핀, 및 내부 챔버 내에서 임펠러에 인접하여 임펠러 샤프트 상에 장착된 부싱 스페이서를 포함할 수도 있다.

펌프 조립체는 구동 샤프트 상에 배열된 복수의 테이퍼 롤러 베어링, 구동 샤프트 상에 배열된 적어도 하나의 샤프트 밀봉부, 및 테이퍼 롤러 베어링과 샤프트 밀봉부를 수용하는 케이싱을 포함할 수도 있다. 케이싱은 실린더 배럴 하우스의 플랜지 벽과 맞물림 가능한 벽을 가질 수도 있다.

펌프 및 모터 조립체는 모터 챔버를 형성하는 모터 하우징, 모터 챔버 내에 배열되고 유압 유체 내에 침지되는 회전자 및 고정자를 갖는 모터, 및 모터에 의해 구동되는 구동 샤프트를 포함하는 모터 조립체를 포함할 수도 있다. 펌프 및 모터 조립체는 내부 챔버를 갖는 원심 펌프 하우징, 입구, 및 출구, 원심 펌프 하우징의 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 포함하는 원심 펌프 조립체를 포함하고, 임펠러는 입구로부터 출구로 유압 유체를 펌핑한다. 펌프 및 모터 조립체는 임펠러 및 구동 샤프트에 회전 가능하게 결합된 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함한다. 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체의 출구와 유체 연통하고, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체로부터 수용된 유압 유체를 펌핑하고 유압 유체를 배출한다. 원심 펌프 조립체 및 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트 및 모터 조립체는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성된다.

고정자는 유압 유체가 그를 통해 모터 챔버 내로 유동하는 복수의 초승달형 슬롯을 갖는 외경을 가질 수도 있다.

펌프 및 모터 조립체는 임펠러로부터 모터 조립체로 윤활 또는 냉각 유동을 제공하기 위해 원심 펌프 조립체의 출구와 모터 하우징 사이에서 유체 연통하는 윤활 커넥터를 포함할 수도 있다.

원심 펌프 조립체는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 윤활 커넥터에 유압 유체를 지향하기 위해 원심 펌프 조립체의 출구와 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 윤활 커넥터 사이에 유동적으로 연결되는 조정 가능 오리피스를 포함할 수도 있다. 조정 가능 오리피스는 모터로부터 유압 유체를 수용하고 유압 유체를 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 윤활 커넥터로 재지향하기 위해 모터 조립체와 유동적으로 연결될 수도 있다.

모터 조립체는 모터 하우징 상에 배열된 정션 박스를 포함할 수도 있고, 원심 펌프 조립체는 원심 펌프 하우징의 입구 및 출구에서 압력 또는 온도를 검출하기 위해 원심 펌프 하우징 상에 배열된 압력 또는 온도 센서를 포함한다. 정션 박스는 원심 펌프 조립체의 동작을 모니터링하기 위해 압력 또는 온도 센서와 통신할 수도 있다.

펌프 및 모터 조립체는 임펠러와 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 사이에 연결된 임펠러 샤프트로서, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 구동 샤프트 및 임펠러 샤프트에 회전식으로 결합되는, 임펠러 샤프트, 임펠러 샤프트의 적어도 일부를 둘러싸고 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 통해 연장되는 가이드 핀, 및 내부 챔버 내에서 임펠러에 인접하여 임펠러 샤프트 상에 장착된 부싱 스페이서를 포함할 수도 있다.

펌프 및 모터 조립체는, 원심 펌프 조립체의 임펠러와 유체 연통하고 원심 펌프 조립체의 임펠러의 회전 방향에 대해 반대 회전 방향으로 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 모터측 임펠러, 및 모터측 임펠러와 유체 연통하는 배출 포트를 포함할 수도 있다. 펌프 및 모터 조립체의 순방향 유동 동작 중에, 원심 펌프 조립체의 입구는 펌프 및 모터 조립체 내로 저압 유체를 흡입하도록 구성되고 배출 포트는 펌프 및 모터 조립체 외부로 고압 유체를 배출하도록 구성된다. 펌프 및 모터 조립체의 역방향 유동 동작 중에, 모터 조립체의 배출 포트는 펌프 및 모터 조립체 내로 저압 유체를 흡입하도록 구성되고, 원심 펌프 조립체의 입구는 펌프 및 모터 조립체 외부로 고압 유체를 배출하도록 구성된다.

펌프 및 모터 조립체는 원심 펌프 조립체와 모터 조립체 사이에 유동적으로 연결되는 모터 냉각 순방향 유로, 및 실린더 배럴 및 피스톤 조립체와 모터측 임펠러 사이에 유동적으로 연결되는 배출 순방향 유로를 포함할 수도 있다. 순방향 유동 동작 중에, 모터 냉각 순방향 유로는 원심 펌프 조립체로부터 모터 조립체로 유동하는 저압 유체를 수용하도록 구성되고, 배출 순방향 유로는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체로부터 모터측 임펠러로 유동하는 고압 유체를 수용하도록 구성된다. 역방향 유동 동작 중에, 배출 순방향 유로는 모터측 임펠러로부터 실린더 배럴 및 피스톤 조립체로 유동하는 저압 유체를 수용하도록 구성된다.

펌프 및 모터 조립체는 모터 냉각 순방향 유로와 모터 조립체 사이에 배열된 제1 체크 밸브로서, 제1 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 개방 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있는, 제1 체크 밸브, 및 배출 순방향 유로와 모터 조립체 사이에 배열된 제2 체크 밸브로서, 제2 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 개방 위치에 있는, 제2 체크 밸브를 포함할 수도 있다.

펌프 및 모터 조립체는 모터 조립체와 원심 펌프 조립체의 입구 사이에 유동적으로 연결된 제1 유동 복귀 라인, 모터 조립체와 배출 포트 사이에 유동적으로 연결된 제2 유동 복귀 라인, 유동 복귀 라인과 원심 펌프 조립체의 입구 사이에 배열된 제3 체크 밸브로서, 제3 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 개방 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있는, 제3 체크 밸브, 및 제2 유동 복귀 라인과 배출 포트 사이에 배열된 제4 체크 밸브로서, 제4 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 위치에 있는, 제4 체크 밸브를 포함할 수도 있다.

본 발명이 특정 실시예 또는 실시예들에 관하여 도시되고 설명되었지만, 등가의 변경 및 수정이 본 명세서 및 첨부 도면의 숙독 및 이해시에 통상의 기술자들에게 발생할 것이라는 것이 명백하다. 특히, 전술된 요소(구성요소, 조립체, 디바이스, 조성 등)에 의해 수행되는 다양한 기능과 관련하여, 이러한 요소를 설명하는 데 사용된 용어("수단"의 참조를 포함함)는, 달리 언급되지 않으면, 본 명세서에 예시된 본 발명의 예시적인 실시예 또는 실시예들에서 기능을 수행하는 개시된 구조체와 구조적으로 동등하지는 않더라도, 설명된 요소의 특정 기능을 수행하는(즉, 기능적으로 등가인) 임의의 요소에 대응하도록 의도된다. 게다가, 본 발명의 특정 특징이 다수의 예시된 실시예 중 단지 하나 이상과 관련하여 전술되었을 수도 있지만, 이러한 특징은 임의의 소정의 또는 특정 용례를 위해 요구되거나 유리할 수도 있는 바와 같이, 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수도 있다.

Claims

펌프 조립체이며,
입구 포트;
배출 포트;
입구 포트와 유체 연통하는 내부 챔버를 형성하는 하우징, 출구 및 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 갖는 원심 펌프 조립체로서, 임펠러는 임펠러를 회전시키는 회전 가능 구동 샤프트에 연결되고, 임펠러는 입구 포트로부터 출구로 유압 유체를 펌핑하는, 원심 펌프 조립체; 및
임펠러 및 구동 샤프트에 회전 가능하게 결합된 실린더 배럴 및 피스톤 조립체로서, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체의 출구와 유체 연통하고, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 배출 포트를 향해 유압 유체를 펌핑하는, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함하고,
실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 원심 펌프 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성되는, 펌프 조립체.
제1항에 있어서, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 적어도 하나의 보어를 갖는 실린더 배럴, 보어 내에서 이동 가능한 적어도 하나의 피스톤, 및 적어도 하나의 타이밍 기어를 포함하고, 피스톤 및 실린더 배럴은 구동 샤프트와 함께 회전을 위해 타이밍 기어를 통해 구동 샤프트에 연결되는, 펌프 조립체.
제2항에 있어서, 원심 펌프 조립체는 임펠러와 실린더 배럴 사이에 연결된 임펠러 샤프트, 및 임펠러 샤프트의 적어도 일부를 둘러싸고 실린더 배럴을 통해 연장되는 임펠러 샤프트 가이드 핀을 포함하는, 펌프 조립체.
제3항에 있어서, 원심 펌프 조립체는 내부 챔버 내에서 임펠러에 인접하여 임펠러 샤프트 상에 장착된 부싱 스페이서를 포함하는, 펌프 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 원심 펌프 조립체의 내부 챔버 내에 배열된 유도기를 더 포함하고, 유도기는 입구 포트와 임펠러 사이에 개재되어 있는, 펌프 조립체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 원심 펌프 조립체의 내부 챔버 내에 배열된 적어도 2개의 임펠러를 더 포함하는, 펌프 조립체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 원심 펌프 하우징은 내부 챔버를 형성하는 본체 및 본체에 볼트 결합되는 와류 챔버 커버를 포함하는, 펌프 조립체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 원심 펌프 조립체와 일체화된 실린더 배럴 하우징을 더 포함하고, 실린더 배럴 하우징은 원심 펌프 조립체의 제1 회전축을 따라 배열된 원통형 본체 및 구동 샤프트의 제2 회전축을 따라 배열된 플랜지 벽을 갖는, 펌프 조립체.
제8항에 있어서, 원심 펌프 조립체의 하우징은 실린더 배럴 하우징의 원통형 본체 주위에 고정되는, 펌프 조립체.
제8항 또는 제9항에 있어서, 원통형 본체는 원통형 본체를 플랜지 벽에 고정하도록 플랜지 벽에 걸쳐 연장하는 돌출 립을 갖는, 펌프 조립체.
펌프 조립체이며,
구동 샤프트;
내부 챔버를 갖는 원심 펌프 하우징 및 구동 샤프트에 연결되고 구동 샤프트의 회전에 의해 원심 펌프 하우징의 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 포함하는 원심 펌프 조립체; 및
원심 펌프 조립체와 일체화된 실린더 배럴 하우징, 임펠러에 회전식으로 결합된 실린더 배럴, 및 실린더 배럴 내에서 이동 가능하고 구동 샤프트에 결합된 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체로서, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 하우징과 유체 연통하는, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함하고,
실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 원심 펌프 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성되고,
실린더 배럴 하우징은 제1 회전축을 따라 배열된 원통형 본체 및 원통형 본체에 고정되고 제2 회전축을 따라 배열되는 플랜지 벽을 포함하는, 펌프 조립체.
제13항에 있어서,
임펠러와 실린더 배럴 사이에 연결된 임펠러 샤프트;
임펠러 샤프트의 적어도 일부를 둘러싸고 실린더 배럴을 통해 연장되는 가이드 핀; 및
내부 챔버 내에서 임펠러에 인접하여 임펠러 샤프트 상에 장착된 부싱 스페이서를 더 포함하는, 펌프 조립체.
제11항 또는 제12항에 있어서,
구동 샤프트 상에 배열된 복수의 테이퍼 롤러 베어링;
구동 샤프트 상에 배열된 적어도 하나의 샤프트 밀봉부; 및
테이퍼 롤러 베어링 및 샤프트 밀봉부를 수용하는 케이싱으로서, 케이싱은 실린더 배럴 하우스의 플랜지 벽과 맞물림 가능한 벽을 갖는, 케이싱을 더 포함하는, 펌프 조립체.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
입구 포트;
배출 포트;
출구로서, 원심 펌프 조립체는 유체를 입구 포트로부터 출구로 펌핑하는, 출구;
실린더 배럴 내에 형성되는 제1 보어로서, 제1 보어는 유압 유체를 수용하기 위해 출구와 유체 연통하는, 제1 보어;
실린더 배럴 내에 형성되는 제2 보어로서, 제2 보어는 펌프 조립체로부터 유압 유체를 배출하기 위해 배출 포트와 유체 연통하는, 제2 보어를 더 포함하는, 펌프 조립체.
펌프 및 모터 조립체이며,
모터 조립체로서, 모터 챔버를 형성하는 모터 하우징, 모터 챔버 내에 배열되고 유압 유체 내에 침지되는 회전자 및 고정자를 갖는 모터, 및 모터에 의해 구동되는 구동 샤프트를 포함하는, 모터 조립체;
내부 챔버를 갖는 원심 펌프 하우징, 입구, 및 출구, 원심 펌프 하우징의 내부 챔버 내에서 회전 가능한 임펠러를 포함하는 원심 펌프 조립체로서, 임펠러는 입구로부터 출구로 유압 유체를 펌핑하는, 원심 펌프 조립체; 및
임펠러 및 구동 샤프트에 회전 가능하게 결합된 실린더 배럴 및 피스톤 조립체로서, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체의 출구와 유체 연통하고, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 원심 펌프 조립체로부터 수용된 유압 유체를 펌핑하고 유압 유체를 배출하는, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 포함하고,
원심 펌프 조립체 및 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 구동 샤프트 및 모터 조립체는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로에 대해 각형성되는, 펌프 및 모터 조립체.
제15항에 있어서, 고정자는 유압 유체가 그를 통해 모터 챔버 내로 유동하는 복수의 초승달형 슬롯을 갖는 외경을 갖는, 펌프 및 모터 조립체.
제15항 또는 제16항에 있어서, 임펠러로부터 모터 조립체로 윤활 또는 냉각 유동을 제공하기 위해 원심 펌프 조립체의 출구와 모터 하우징 사이에서 유체 연통하는 윤활 커넥터를 더 포함하는, 펌프 및 모터 조립체.
제17항에 있어서, 원심 펌프 조립체는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 윤활 커넥터에 유압 유체를 지향하기 위해 원심 펌프 조립체의 출구와 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 윤활 커넥터 사이에 유동적으로 연결되는 조정 가능 오리피스를 포함하고, 조정 가능 오리피스는 모터로부터 유압 유체를 수용하고 유압 유체를 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 및 윤활 커넥터로 재지향하기 위해 모터 조립체와 유동적으로 연결되는, 펌프 및 모터 조립체.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 모터 조립체는 모터 하우징 상에 배열된 정션 박스를 포함하고, 원심 펌프 조립체는 원심 펌프 하우징의 입구 및 출구에서 압력 또는 온도를 검출하기 위해 원심 펌프 하우징 상에 배열된 압력 또는 온도 센서를 포함하고, 정션 박스는 원심 펌프 조립체의 동작을 모니터링하기 위해 압력 또는 온도 센서와 통신하는, 펌프 및 모터 조립체.
제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
임펠러와 실린더 배럴 및 피스톤 조립체 사이에 결합된 임펠러 샤프트로서, 실린더 배럴 및 피스톤 조립체는 구동 샤프트 및 임펠러 샤프트에 회전식으로 결합되는, 임펠러 샤프트;
임펠러 샤프트의 적어도 일부를 둘러싸고 실린더 배럴 및 피스톤 조립체를 통해 연장되는 가이드 핀; 및
내부 챔버 내에서 임펠러에 인접하여 임펠러 샤프트 상에 장착된 부싱 스페이서를 더 포함하는, 펌프 및 모터 조립체.
제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 모터 조립체는, 원심 펌프 조립체의 임펠러와 유체 연통하고 원심 펌프 조립체의 임펠러의 회전 방향에 대해 반대 회전 방향으로 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 모터측 임펠러, 및 모터측 임펠러와 유체 연통하는 배출 포트를 포함하고,
펌프 및 모터 조립체의 순방향 유동 동작 중에, 원심 펌프 조립체의 입구는 펌프 및 모터 조립체 내로 저압 유체를 흡입하도록 구성되고 배출 포트는 펌프 및 모터 조립체 외부로 고압 유체를 배출하도록 구성되고,
펌프 및 모터 조립체의 역방향 유동 동작 중에, 모터 조립체의 배출 포트는 펌프 및 모터 조립체 내로 저압 유체를 흡입하도록 구성되고, 원심 펌프 조립체의 입구는 펌프 및 모터 조립체 외부로 고압 유체를 배출하도록 구성되는, 펌프 및 모터 조립체.
제21항에 있어서,
원심 펌프 조립체와 모터 조립체 사이에 유동적으로 연결되는 모터 냉각 순방향 유로; 및
실린더 배럴 및 피스톤 조립체와 모터측 임펠러 사이에 유동적으로 연결되는 배출 순방향 유로를 더 포함하고,
순방향 유동 동작 중에, 모터 냉각 순방향 유로는 원심 펌프 조립체로부터 모터 조립체로 유동하는 저압 유체를 수용하도록 구성되고, 배출 순방향 유로는 실린더 배럴 및 피스톤 조립체로부터 모터측 임펠러로 유동하는 고압 유체를 수용하도록 구성되고,
역방향 유동 동작 중에, 배출 순방향 유로는 모터측 임펠러로부터 실린더 배럴 및 피스톤 조립체로 유동하는 저압 유체를 수용하도록 구성되는, 펌프 및 모터 조립체.
제22항에 있어서,
모터 냉각 순방향 유로와 모터 조립체 사이에 배열된 제1 체크 밸브로서, 제1 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 개방 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있는, 제1 체크 밸브; 및
배출 순방향 유로와 모터 조립체 사이에 배열된 제2 체크 밸브로서, 제2 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 개방 위치에 있는, 제2 체크 밸브를 더 포함하는, 펌프 및 모터 조립체.
제23항에 있어서,
모터 조립체와 원심 펌프 조립체의 입구 사이에 유동적으로 연결된 제1 유동 복귀 라인;
모터 조립체와 배출 포트 사이에 유동적으로 연결된 제2 유동 복귀 라인;
유동 복귀 라인과 원심 펌프 조립체의 입구 사이에 배열된 제3 체크 밸브로서, 제3 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 개방 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있는, 제3 체크 밸브; 및
제2 유동 복귀 라인과 배출 포트 사이에 배열된 제4 체크 밸브로서, 제4 체크 밸브는 순방향 유동 동작 중에 폐쇄 위치에 있고 역방향 유동 동작 중에 위치에 있는, 제4 체크 밸브를 더 포함하는, 펌프 및 모터 조립체.