KR950009061B1

KR950009061B1 - 펌프 밀봉장치

Info

Publication number: KR950009061B1
Application number: KR1019890011576A
Authority: KR
Inventors: 휫리어 죤디; 미카엘 윌프레이 지.; 에프. 자갈 알빈
Original assignee: 에이. 알. 윌프레이 앤드 산스 인코오포레이숀; 마이크 윌프레이
Priority date: 1988-08-15
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1995-08-14
Also published as: IL91225A0; AU609368B2; CA1300979C; MX169218B; AU3882089A; EP0355980A1; US4915579A; ZA895327B; KR900003541A

Abstract

내용 없음.

Description

펌프 밀봉장치

제1도는 펌프가 작동하지 않을때 원심펌프의 바람직한 형태를 나타낸 단면도.

제2도는 펌프가 작동할때를 나타낸 밀봉장치의 부분단면도.

제3도는 제2도의 3-3선에 대한 단면도.

제4도는 밀봉장치에 비치된 가중피벗부재에 대한 상세도.

제5도는 제4도의 피벗부재의 입체적인 상태를 나타낸 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 원심펌프 12 : 구동축

14 : 임펠러 16 : 펌프케이싱

19 : 밀봉실 20 : 배출구

22 : 제1익스펠러 23 : 베인

28 : 케이스판 30 : 제2익스펠러

34 : 링부재 54 : 익스펠러링

57 : 베플링 58 : 밸브시이트

60 : 밸브어셈블리 62 : 시일링

66, 67 : 탄성디스크 78 : 피벗부재

본 발명은 펌프정지시 기계적인 시일과 펌프작동시 유체 또는 하이드로릭시일을 설비하고, 펌프회전요소와 접하는 시일 또는 누르개의 마찰없이 작동하는 형의 원심펌프에 관한 것이다.

본 발명의 양수인인 미국 A.R. Wilfley ＆ Sons의 하이드로릭형의 특징은 원심펌프의 혁신적인 디자인과 발전을 주안점으로 하였으며, 즉 구동축과 같이 회전부분에는 직접적으로 패킹누르게 또는 기계밀봉베어링을 사용하지 않는다. 그러나, 펌프작동시 틈을 열어주고 정지시에는 닫아주기 위해 축과 펌프실 사이에 고리모양의 틈을 개폐하도록 축주위에 첵밸브어셈블리를 마련하였다. 펌프작동시 하나 이상의 익스펠러는 상호 작용하는 유압 또는 작용유체의 누출을 방지하기 위한 밀봉부분 또는 익스펠러를 지나서 틈 사이를 통하여 흐른다. 첵밸브어셈블리는 스프링의 충격을 극복하는 가중레버에 의한 구동축 회전의 기정속도에 따라 틈을 열어주도록 밀봉위치내에 보편적인 충격을 극복하는 원동기구를 지니고 있다. 이러한 형의 펌프들과 관련있는 가중레버들은 보편적으로 작동유체와 유체내에 있는 불순물 또는 이질입자에 영양을 미친다. 또한, 펌프의 시동 및 정지 사이에는 익스펠러 영역뒤에 비치되어 있는 펌프케이싱내의 축적된 유체를 펌프로부터 제거하기 위한 부득이한 누출이 있으며, 또 불순물이 유체내에 있을때도 있다.

실질적으로 저장부내의 유체용량을 줄임으로써 누출문제를 해결하고 펌프시동 또는 정지시 시간의 지연없이 저장소 또는 밀봉실로 되돌아오는 우체를 저장할 수 있는 것으로 된다. 펌프가 시동되면 밸브어셈블리는 열리고 익스펠러링은 저장소에 저장된 유체를 거의 모두를 방출한다. 더 나아가 저장소의 유체로부터 밸브어셈블리의 가동기구를 분리하기 위하여 저장소로부터 익스펠러에 의해 유체의 방출이 가능하고 스프링 달린 밸브어셈블리의 충격을 완화하는 펌프시동에 관한 긍정적인 방법으로 행하여진다.

밀봉장치에는 배출구를 통해 유체를 방출하는 구동축 한쪽에 임펠러를 가진 케이싱내의 회전을 위해 설치된 펌프케이싱 및 구동축을 지닌 형태의 원심펌프를 위해 고안되었으며, 하나 이상의 익스펠러는 펌프작동시 임펠러를 지나 흐르는 유체를 막아준다. 유체채널은 펌프작동시 익스펠러와 펌프케이싱의 밀봉실의 일부 유체교환을 가능하게 한다. 밀봉장치는 밀봉실 끝을 밀봉하는 첫 번째 표면과, 첫 번째 밀봉부재와 익스펠러 사이의 밀봉실 내부벽에 접하는 두 번째 표면을 포함하는 펌프케이싱끝의 밀봉실로 이루어진다. 밀봉실내의 밸브부재는 펌프가 작동하지 않을 때 밀봉실을 익스펠러영역의 유체로부터 분리시키기 위해 두 번째 표면을 통하여 밀봉연결되어 충격을 받는다. 펌프작동시 밀봉실과 익스펠러사이의 유체교환을 위한 두 번째 표면과 밀봉연결되어 멀리 떨어진 밸브부재를 작동하는 것은 가중부재의 원심력으로 가능하다. 바람직한 가중부재는 밀봉실의 유체로부터 분리시키기 위한 첵밸브어셈블리내에 완전히 둘러쌓인 가중피벗이며, 밸브부재를 두 번째 밀봉부재와 밀봉 연결되어 멀리 떨어져 이동하는 탄력부재에 반항하여 직접적으로 작동이 가능하다. 첵밸브어셈블리는 펌프작동이 멈추었을 때 유체를 보존하기 위한 저장소를 지니고 있는 밀봉실내에 배치되어 있다. 익스펠러링은 펌푸가 작동하지 않을 때 저장소내에 있는 유체량을 최소화하는 배플판과 함께 작용하며, 그밖에 펌프가 작동을 시작할 때 저장소로부터 유체를 깨끗하게 한다.

제1도에서는 바깥펌프케이싱(16) 내의 구동축(12) 위를 회전하기 위한 임펠러(14)의 구동축(12)을 포함하고 있는 원심펌프(10)의 종래의 유형을 나타내고 있다. 펌프케이싱(16)의 앞끝부분에는 유체 또는 슬러리의 도입을 위한 입구(18)가 있으며, 임펠러(14) 회전으로 인하여 유체는 펌프의 배출구 또는 출구(20)를 통하여 밖으로 방사모양으로 흘러나간다. 펌프케이싱(16)은 표시되어 있지는 않지만, 수평축으로 설치된 구동축과 함께 설치되는 것이 가장 바람직하다.

축(12) 끝에 연결되어 있는 커먼허브(24)에 익스펠러(22)와 더불어 회전하는 임펠러(14)를 가진 제1의 익스펠러(22)의 뒤표면에 익스펠러베인(23)을 설치한 케이스판(28)은 익스펠러베인(23)과 축(12)에 의해 회전되고, 후방에 직접적으로 방사형 모양을 띠며 연장되는 익스펠러베인(32)을 마련하는 제2의 익스펠러(30)와의 사이에서 펌프케이싱(16)의 단위부분을 이룬다. 익스펠러(30)는 케이스판(28)과 이 케이스판(28)에 맞닿는 부분의 스페이스 러그(36)를 서로 부착보울트(35)에 의하여 결합되는 링부재(34) 사이에 설치되어 있다. 가스킷(38)은 스페이스 러그(36)와 케이스판(28)의 마주보는 표면사이에 끼인다. 익스펠러(30)는 축모양으로 케이스판(28)과 링부재(34) 사이에 형성되는 원주모양의 틈(39)와 (40)에 의하여 일정한 간격을 유지한다. 이러한 틈들은 익스펠러(30)의 바깥주변단 주의의 또 다른 틈으로 접촉되며 케이스판(28)과 제1의 익스펠러베인(23) 사이의 또 다른 원주모양 틈(41)과 통하는 연속유체 채널의 한부분을 형성한다. 펌프케이싱(16) 또는 밀봉실(19)은 방출구(20)를 제외한 틈(30), (40) 및 (41)내에서 유체를 제한하기 위해 종래의 방법으로 익스펠러를 둘러싸고 있다.

밀봉실(19)은 펌프케이스(16) 끝에 배치되어 있고, 이 밀봉실(19)은 축(12)에 대한 외부공간의 방사형끝벽(42)을 지니는 원동개재물의 상태를 나타내며, 축(12) 위에 설치된 슬리이브(44)에 대하여 헐겁게 맞추어진 외부공간의 첫 번째 시일 또는 안정장벽(43)을 지닌다. 상기 장벽(43)의 하나의 적합한 형태는 캘리포니아, 굴렌레일의 마이크론 프로덕츠에 의해 판매되는 "Vitan U-Cup"이며, 밀봉실(19)의 유체로 가득차게될 경우 슬리이브(44)와 연결되어 넓어질 수 있다. 보편적인 작동하에서 이루어지는 장벽(43)은 장벽(43)을 지나는 최소의 누출을 알아내기 위해 슬리이브(44)와 접촉하지 않는다.

슬리이브(45)의 끝은 끝벽(42)으로부터 축모양으로 일정한 거리를 유지하는 플랜지(46)에 의해 확대된 축부(12')에 인접하는 축(12)위에 배치되어 있다. 밀봉실(19)은 링(34)을 통하여 연결되어 있는 캡스크루우(50)를 통해 링(34)을 안전하게 유지하는 바깥원주모양 스커어트(48)를 지니고 있으며 고리 모양시일(52)은 캡스크루우(50)의 내부간격을 유지한다. 캐비티는 익스펠러링(54)을 받아들이기 위한 스커어트(48)와 링(34) 사이에 위치하며, 제1도와 제3도에서와 같이 밀봉실(19)에 인접하며 방사형 모양으로 확대되고, 원주모양의 공간을 유지하는 제2의 익스펠러베인(55)을 지닌다. 상기 베인(55)은 펌프가 더 이상 작동하지 않을 때 유체채널로부터 밀봉실(19) 내로 흐르는 유체를 방해하는 밀봉실의 내부벽 표면에서 앞으로 돌출하는 방사형 모양의 베플링 또는 베플판(57)을 수용하기 위한 틈새(56)를 포함한다. 두 번째 고리모양시일은 밸브 제어어셈블리(60)에 대한 밸브시이트와 같이 움직이는 익스펠러링(54)과 인접하는 밀봉실(19)의 원통부 내부벽 표면의 앞쪽끝 주위를 넓힌다.

밸브제어어셈블리(60)는 익스펠러링(54)과 마지막 슬리이브(45) 사이의 축(12)위에 설치되며 바깥주변 밸브표면 또는 시일(58)과 맞물리는 림(65)으로 한정되는 링(62) 끝에서 원주모양으로 연장되며 고리모양의 끝벽(64)과 원통시일링(62)으로 이루어진다. 고리모양의 탄성디스크(66)와 (67)은 축(12)을 통하여 회전하는 조속 슬리이브(68)의 반대편 끝에 배치되었으며, 디스크(66)과 (67)의 방사형 내부끝은 슬리이브(68)와 익스펠러링(54) 및 슬리이브(44)의 측면부 사이에 고정된다. 탄성디스크(66)과 (67)의 바깥주변끝은 밀봉링(62)의 한끝부분으로부터 내부로 돌출하는 러그(71)를 통하여 거리를 유지하는 보울트(70)에 의하여 상응하게 유지된다. 원주리브(73)위의 록링(72)은 디스크(66)의 한면을 지탱한다. 보울트(70)는 러그(71), 끝벽(64), 디스크(66)과 (67) 및 록링(72)을 개재하여 일렬로 조립되어 있으며, 와셔(74)는 각각의 보울트(70)와 디스크(67) 사이에 끼여있다.

디스크(66)과 (67)은 뉴욕 펠티마 콜트산업지사, Garlock에 의해 생산판매된 "GYLON 3510"상표로 가스킷 재료와 같은 플라스틱 또는 인조고무 물질로 이루어져 있다. 디스크(66)는 밸브시이트(58)에 대하여 지탱하는 림(65)이 움직이는 방향으로 밸브제어어셈블리(60)에 충격을 주는 스프링(66'), 끝벽(64)과 인접하는 디스크(66)의 내부표면위의 스프링 스틸디스크 요소와 일치한다.

밸브제어어셈블리(60)는 또 다른 밸브제어어셈블리에 대한 바깥쪽에 위치하는 슬리이브(68)위에 배치되며 가중피벗부재를 위한 밀봉개재물을 형성한다. 제2도, 제4도 및 제5도에 표시한 바와 같이 각각의 피벗부재(78)는 조속슬리이브(68)로부터 방사형으로 외부로 돌출되어 있는 방사형 모양 직부(80)를 포함한다. 모나게 연장되는 레그(84)는 끝벽(64)쪽을 향해 앞쪽으로 경사지고, 또 뒤쪽으로 연장되는 오프셋부(86)는 펌프정지시 스페이스 아암(82) 한면에서 방사형 방향으로 연장되는 활모양 가중부(88), 테이퍼단부(89)에서 제한된다. 간단히 말해 축이 기정속도율로 회전할 때 원심력은 제1도 위치에서부터 제2도 위치까지의 피벗(81)에 관하여 방사형 모양을 하며 바깥쪽으로 흔들리는 피벗부재의 활모양 가중부(88)의 원인이 되며 그것으로 말미암아 끝벽(64)에 충격을 주는 레그(84)의 원인이 되고, 스프링이 달린 디스크(66)의 충격을 완화한다.

제2도에 표시한 바와같이, 림(65)이 밸브시이트(58)로부터 이동할 때 밀봉실(19)내에 있는 약간의 유체는 밸브림(65)과 시일(58) 사이를 자유로히 지나가서, 판(34) 주위의 캐비티 또는 틈(40)을 통하여 익스펠러베인(55)에 의해 상술한 바와 같이 제1 및 제2의 익스펠러(22), (30)사이의 틈(39), (40), (41)에 들어간다. 밸브제어어셈블리(60)는 끝벽(64)에 대하여 앞으로 똑바로 유지하는 피벗부재(78)의 원인으로 일정한 속도로 펌프가 회전하는 동안 열려진 상태가 된다. 펌프가 서서히 멈출 때 스프링(66')(제2도 참조)은 점차적으로 밸브를 닫기 위해 피벗부재(78)를 완만하게 한다. 이러한 과정에서 약간의 유체가 밸브시이트(58)의 바깥쪽에서 간격을 유지하는 넓은 배플판(57)에 의하여 방해될지라도 바깥밸브림(65)을 통하여 분출하기가 자유롭다. 이러한 결과로 밀봉실(19)내로 되돌아 들어가는 약간의 유체는 밀봉실내에 남게되고 펌프가 작동하지 않을 때 서서히 흘러나오지 않으면 안된다. 밀봉실의 유체축적이 슬리이브(44)와 시일(43)의 내면위로 발생하는 역기능이 일어난다면, 시일(43)에 대향하는 유체압력에 의해 분출을 방지하는데 충분한 넓이로 확대하여 슬이이브와 맞물린다. 이미 상술한 바와 같이 시일(43)은 유체의 최소누출이 생길 경우 누출탐지역할을 하며 통상적인 작동조건하에서 축(12)이 회전할 때 슬리이브에 마찰을 일으키지 않는다.

개폐위치 사이에 밸브제어어셈블리(60)의 축 이동거리는 예를들면 0.090''정도로 매우 적다. 도면에 예시한 바와 같이 디스크(66), (67)이 축(12)에 조립되었을 때 스프링(66')은 시일(58)과 밸브림(65)이 접촉하도록 축(12)의 임펠러 허브(24)를 단단히 조임으로써 하중을 받는다. 디스크(66)과 (67)은 예를들면 0.060''정도로 근소하게 굽혀져 있고, 끝벽(64)에 대항하여 움직이는 피벗부재에 의해 맞물릴 때, 밀봉실(19)을 한정하는 저장소로부터 유체통과를 위한 충분한 틈을 이루기 위해 단지 0.030''만 존속하여 움직일 수 있다. 비록 디스크(66)과 (67)이 인조고무물질로 이루어졌다고 기술되었을지라도 디스크(66)과 (67)은 펌프작용을 하는 유체의 성질에 따라 플라스틱 또는 테플론 물질로 적합하게 이루어질 수 가 있다. 시일(43)은 이러한 시일을 지나는 어떠한 누출이라도 탐지하기 위한 안정장벽으로써 립시일의 표준형이 될 수 있다. 이와 관련하여 본 발명의 펌프는 유체와 증기의 혼합뿐만 아니라 산성물과 슬러리에 의해 사용될 수 있다.

밀봉장치가 원심펌프의 한 특별한 형태로 사용되는 것으로 기술되어 있지만, 산성물과 슬러리들은 하이드로릭시일이 임펠러에 의해 방출되는 유체의 수압을 방해하기 위한 익스펠러부재에 따라 발전되거나 계속되는지 안되는지간에 원심펌프의 다른 유형을 사용할 수 있다. 따라서 밀봉장치는 실질적으로 원심펌프의 종래 유형을 개조하여 완성된 장치로서 사용하는데 적합하다.

Claims

구동축(12)과 이 구동축(12)을 둘러싸는 외함내의 밀봉실(19) 및 펌프케이싱(16)을 구비하고, 상기 케이싱(16)내의 구동축(12) 한끝에 배출구(20)를 통하여 케이싱내로 유입된 유체를 방출하는 임펠러(14)를 설치하고, 펌프가 작동할 때 임펠러(14) 쪽에서 밀봉실(19)로 흐르는 유체를 제한하는 익스펠러베인(23)을 임펠러(14)와 밀봉실(19) 사이에 배치하고, 상기 익스펠러베인(23)과 밀봉실(19) 사이의 유체교류를 이루도록 유체채널을 배설하였으며, 상기 밀봉실(19)에는 펌프가 시동하고 멈출 때 밀봉실(19)로부터 누출없는 유체의 저장소와, 밀봉실(19)의 내부벽 표면에 접하는 밸브시이트(58), 펌프가 작동하지 않을 때 펌프케이싱(16)으로부터 밀봉실내에 남아있는 유체를 격리하는 밸브시이트(58)와 밀봉연결되는 밸브부재를 가입하는 스프링 부재, 밀봉부재를 지닌 밀봉실(19)내의 밸브제어어셈블리(60), 밸브부재와 연결되어 원심력으로 이동이 가능하고 또 펌프작동시 밀봉실(19)과 익스펠러 수단 사이의 연결관계를 이루는 밸브시이트(58)와 밀봉연결되어 떨어져 이동하는 가중부재 및 펌프작동 개시시에 밀봉실(19)에 남아 있는 유체를 유체채널을 통하여 방출하는 익스펠러수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제1항에 있어서, 밀봉실(19)이 다만 축소지름의 펌프케이싱(16)의 신장을 제한하고, 끝벽과 구동축(12)사이의 내면을 한정하는 시일부재를 지니는 방사형 모양의 끝벽을 지니는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제1항에 있어서, 밸브제어어셈블리(60)가 항상 펌프케이싱(16) 및 밀봉실(19)내의 유체로부터 가중부재를 격리하도록 설치된 가중부재내의 개재물을 포함하며, 저장소는 펌프정지시 유체량을 밸브제어어셈블리(60)를 둘러싸도록 고리모양형태를 나타내고, 익스펠러베인(55)은 유체채널의 한끝을 가로지르고 밸브어셈블리(60)에 관련하는 익스펠러링(54)을 지니는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제1항에 있어서, 밸브제어어셈블리(60)는 구동축(12)에 설치되어 있고, 밸브부재는 구동축(12)으로부터 연장되어 밸브시이트(58)와 접촉되고, 피벗부재(78)로 된 가중부재가 방사형 모양을 띠며 바깥쪽으로 연장한는 시일링(62)을 지니고, 상기 밸브제어어셈블리(60)는 항상 펌프케이싱(16) 및 밀봉실(19)내의 유체로부터 피벗부재(78)를 격리하기 위해 설치된 피벗부재(78)의 개재물을 구비한 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제4항에 있어서, 개재물은 축모양으로 거리를 유지하고, 방사형으로 연장되는 탄성디스크(66), (67)를 지니며, 스프링 부재는 밸브시이트(58)와 연결하는 시일링(62)을 자극하기 위한 디스크의 적어도 한부분에 대해 베어링하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제5항에 있어서, 스프링부재는 디스크와 같은 한면의 안정을 유지하는 고리모양판을 이루는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제1항에 있어서, 익스펠러수단은 밀봉실(19)과 임펠러(14) 사이에 끼인 익스펠러링(54)을 포함하며, 익스펠러링(54)은 원주모양의 간격을 유지하고 방사형 모양으로 연장하는 익스펠러베인(55)을 지니고, 밀봉실(19)에 접하는 베플링(57)은 익스펠러베인(55)과 밀봉실(19) 사이의 유체흐름 통로안으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
제7항에 있어서, 베플링(57)은 익스펠러베인(55)의 넓이에 따라 틈새내에 장애물을 형성하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.