KR20060061358A - 라이너를 구비한 펌프 하우징 조립체 - Google Patents

Abstract

펌프 케이싱(12) 및 라이너(20)를 구비하는 펌프 하우징 조립체로서, 상기 펌프 케이싱(12)은 상호 조립된 위치에서 연결되는 구조를 가지는 서로 대향하는 전측부 및 후측부를 포함하는 적어도 2개의 부품(13, 14)을 구비하고, 상기 2개의 부품은 조립된 위치에서 펌프 케이싱의 전측부 및 후측부를 관통하는 하나 이상의 평면 내에 배치되는 공통 접합 영역을 구비한다.

펌프, 하우징, 라이너

Description

라이너를 구비한 펌프 하우징 조립체{PUMP HOUSING ASSEMBLY WITH LINER}

본 발명은 외측 케이싱과 내측 라이너를 구비하는 예를 들면 단부 흡입 원심펌프(end suction centrifugal pumps)와 같은 총괄적으로 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 특히 압력과 배관의 하중에 견딜 수 있는 외측 케이싱과 내마모성이고 상기 외측 케이싱에 의해 지지되는 내측 라이너를 구비하는 슬러리 펌프용으로 적합하다.

원심 슬러리 펌프는 통상적으로 내마모성 일레스토머 화합물(elastomer compound)로 주조된 라이너를 내측에 구비하는 주철이나 연성 주철로 주조된 외측 케이싱을 이용한다.

상기 케이싱과 라이너는 전통적으로 2개 부분으로 제작한 다음 케이싱의 외주에 볼트를 체결하여 결합시킨다. 상기 2개의 부분을 조립하면 펌핑 하우징을 형성한다. 이 펌핑 하우징은 유입구가 형성된 전측부 및 임펠러 샤프트 상에 회전이 가능하게 장착된 임펠러를 내측에 구비하는 펌핑 쳄버를 구비하는 후측부를 구비한다. 상기 임펠러 샤프트는 펌핑 쳄버의 후측부로 진입하고, 외주측 단부에는 유출구가 형성되어 있다. 상기 케이싱과 라이너의 하프(halves)는 외측이 볼록하고, 내측이 오목한 형상으로 되어 있다. 상기 라이너는 통상 주조된 일레스토머 내에 금 속골격이 개재되어 있으며, 이 금속골격은 라이너의 형상을 유지하도록 도와줄 뿐 아니라 라이너를 케이싱 하프에 고정시키기 위한 볼트나 스터드의 부착 지점을 제공한다. 상기 2개의 부분은 펌프 임펠러의 회전축선에 대체로 수직인 평면을 따라 결합된다.

조립시, 2개의 라이너 하프의 외주는 압력밀봉을 형성하기 위해 케이싱과 케이싱 볼트로 압착하여야 한다. 그 결과 형성된 연결 라인 특히 임펠러 배출부의 인접한 연결 라인은 펌프에 있어서 마모에 취약한 영역이 된다. 2개의 라이너 하프 사이의 연결 라인을 따라 부정합이 발생하면 연결 라인 내에 단차 또는 틈새가 형성되고, 이 부분은 우선적으로 마모될 수 있다. 일단 국부적으로 마모가 개시되면 상기 단차부나 틈새부는 연속적으로 발생하는 난류 패턴에 의해 마모 가속점(accelerated wear point)이 되고, 이와 같은 국부적인 마모에 의해 최악의 경우에는 라이너가 관통되고, 이에 의해 압력을 수용하는 케이싱이 마모에 노출된다.

본 발명의 목적은 전술한 결점들 중의 하나 이상의 결점을 감소시키는 펌프 하우징 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 본 발명은 펌프 케이싱 및 라이너를 구비하는 펌프 하우징 조립체에 있어서, 상기 펌프 케이싱은 상호 조립된 위치에서 연결되는 구조를 가지는 서로 대향하는 전측부 및 후측부를 포함하는 적어도 2개의 부품을 구비하고, 상기 2개의 부품은 조립된 위치에서 펌프 케이싱의 전측부 및 후측부를 관통하는 하나 이상의 평면 내에 배치되는 공통 접합 영역을 구비하는 펌프 하우징 조립체를 제공한다.

조립된 위치에서 상기 라이너는 펌프 케이싱 내에 배치됨과 동시에 상기 펌프 케이싱의 전측부 및 후측부 사이에 연장하는 회전축을 중심으로 회전이 가능한 임펠러용 펌프 쳄버를 형성한다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 펌프 케이싱의 2개의 부품은 상기 임펠러의 회전축선과 일치된 평면 내에 배치된 공통 접합영역을 구비한다.

상기 라이너는 예를 들면 고무, 합성고무 등과 같은 일레스토머로 일체로 성형된다. 그 라이너의 양측에는 조립된 위치에서 상기 2개의 케이싱 부품 사이에 클램핑되는 구조를 가진 환형 플랜지가 구비된다. 상기 플랜지는 시일부를 구비하고, 그 시일부는 상기 펌프 케이싱과 펌프 엔드 플레이트 조립체 사이에 형성된 캐비티 내에 수용되는 구조를 가진다. 상기 시일부는 상기 라이너와 일체로 형성된 대체로 쐐기형이고, 펌프의 가동 전 및 가동 중에 생성되는 압력에 반응한다. 이것은 본 발명의 다른 관점을 구성한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 펌프의 분해도;

도 2는 본 발명에 따른 펌프 하우징 조립체의 분해도;

도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 조립체의 펌프 케이싱의 도식도;

도 5 내지 도 7은 도 1 및 도 2에 도시된 라이너의 도식도; 및

도 8은 시일 조립체의 상세도이다.

도 1에는 총괄적으로 참조번호 10으로 표시한 펌프의 분해도가 도시되어 있다. 이 펌프(10)는 상호 조립될 수 있는 2개의 부품(13 및 14)을 구비하는 펌프 케이싱(12), 일레스토머 라이너(20), 구동축 조립체(22), 임펠러(24), 전후측 라이너(25 및 26)(전측 라이너는 종종 "스로트 부시(throat bush)"라 칭함), 및 엔드 플레이트(28)를 구비하고 있다.

조립된 위치에서 상기 임펠러(24)는 펌프 쳄버(29) 내에 배치되고, 회전축선 X-X를 중심으로 회전되는 구동축 조립체(22)에 작동이 가능하게 연결된다.

종래에 마찬가지로 슬러리는 유입구(27)를 통해 펌프 쳄버(29) 내에 도입된 후 유출구(23)를 통해 배출된다.

펌프 케이싱(12)은 도 3 및 도 4에 잘 도시되어 있는 것으로서 서로 결합시킬 수 있는 2개의 부품(13 및 14)을 포함하고 있다. 플랜지(15) 내에는 상기 2개의 부품을 결합시키기 위한 장착볼트를 수용하는 개구(16)가 형성되어 있다. 조립된 상태에서 상기 케이싱은 유입구(21)를 구비하는 전측부(17)와 축 조립체가 작동이 가능하게 연결되는 후측부(18)를 구비한다. 상기 2개의 부품(13 및 14)은 상기 회전축선 X-X을 포함하는 평면 내에서 상호 조립된다. 따라서, 상기 평면은 케이싱의 전후측부(17 및 18)를 통해 연장한다.

상기 라이너(20)는 적절한 일레스토머 재료로 형성된 일체 구조이다.

도 5 내지 도 7에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 라이너(20)는 환 형 플랜지(31 및 32)를 구비하며, 이들 플랜지는 펌프 케이싱의 부품(13 및 14)의 플랜지(15) 사이에 클램핑되는 구조로 되어 있다. 상기 플랜지(31 및 32)에는 가요성 립(lips; 35 및 36)을 포함하는 시일부(33 및 34)가 구비되어 있다. 상기 플랜지(31 및 32) 및 관련된 시일부(33 및 34)의 표면 상에는 복수의 보강 리브(ribs; 38)가 구비되어 있다. 도 7은 플랜지 및 시일부(31 및 33)의 단면을 도시한 것이고, 타측 단면도는 하나의 리브(38)를 따라 취한 것이다.

도 8은 시일 조립체의 설치상태를 도시한 것이다. 상기 시일부(34)는 케이싱(14)과 엔드 플레이트 조립체(19) 사이에 형성된 캐비티(42) 내에 배치되어 있다. 즉, 상기 시일부(34)는 캐비티(42) 내에 끼워져 있다. 상기 립(36)의 직경은 후측 라이너(26)의 조립중에 상기 립이 메인 라이너(20)의 내측으로 압축되도록 후측 라이너(26)의 외경보다 작게 되어 있다. 시일이 형성되면, 립(36)에 의해 펌프는 초기에 충만된 상태에서 정수압을 유지할 수 있다. 상기 캐비티는 시일부의 형상 및 시일부에 가해지는 압력을 제어하는데 이용된다. 즉, 가동중에 내부 영역은 가압되고, 그 압력은 시일부에 가해져서 시일 성능을 증대시킨다.

상기 일레스토머가 일체로 형성되어 있으므로 종래 펌프에 있어서의 수직의 접합 라인 및 그 접합 라인에서의 마모에 기인된 취약성을 회피할 수 있다.

또, 상기 일레스토머재의 라이너는 내부의 금속 골격이 필요치 않으므로 라이너의 제작성이나 내마모의 내구성에 악영향을 미치지 않은 상태에서 라이너를 균일한 두께로 제작하거나 높은 마모 영역을 더 두껍게 제작할 수 있다. 또, 내부의 보강재가 없으므로 상기 일레스토머 라이너는 펌프의 가동시 발생되는 펌프의 내압 에 의해 형성되는 펌프 케이싱의 내부 형상에 대해 더욱 용이하게 정합될 수 있고, 그 결과 금속 케이싱과 라이너 사이의 틈새가 최소화됨으로써 일레스토머의 진동과 히스테리시스 가열(hysteresis heating) 및 그에 따른 수명의 감소를 예방하고 강고한 라이너를 제공할 수 있다.

전술한 바와 같이, 라이너를 외측의 금속 케이싱으로 지지하기 위해 라이너의 수평 중심선을 중심으로 하는 후육부(thickened region)가 형성되고, 외측의 금속 케이싱에 의해 클램핑시킬 수 있도록 라이너의 양측에 연장부가 형성되어 있다. 고무 라이너 양측의 상기 연장부에는 또 상기 외측 케이싱에 의한 클램핑 및 펌핑된 유체의 내압에 의해 초기에 동작하는 일체형 시일이 구비되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 내부의 금속 골격 또는 보강재가 불필요하므로 라이너를 상이한 일레스토머 화합물로 주조할 때 라이너를 더 용이하게 시일시킬 수 있다.

상기 라이너는 수직의 분리선이 없으므로 케이싱의 설계가 용이하고 케이싱의 볼트가 불필요해진다. 상기 라이너 돌출부 및 라이너의 양측 상의 시일은 임펠러를 라이너의 측부를 통해 설치할 수 있도록 하고 사이드 라이너에 적합시키기 위해 충분히 큰 직경으로 제작된다.

따라서, 상기 외측 케이싱은 일체형 라이너를 설치할 수 있도록 2 부재로 제작되어야 한다. 당연히 상기 케이싱의 분리선은 복수의 다양한 위치 중에서 선택될 수 있다. 따라서 펌프의 중심선 상에서의 케이싱 볼트의 갯수를 감소시킬 수 있다. 상기 케이싱 볼트는 2개의 케이싱 하프를 일체로 유지하는 기능 및 상기 라이너를 케이싱 내에 유지하기 위해 일레스토머의 후육부(raised elastomer land)를 압착하 는 기능의 이중의 기능을 가진다. 상기 외측 금속 케이싱의 양측부는 또 상기 일레스토머 라이너의 돌출부를 압착 및 지지하고, 일레스토머 라이너의 양측 상에서 시일을 형성하고, 일레스토머 라이너가 압력에 의해 밀려나거나 진공에 의해 내부로 흡인되지 않도록 도와준다. 상기 금속 케이싱은 2 개의 분리된 부품으로 제작하거나 일체로 주조한 후 제조과정에서 분할할 수 있다.

일체형 라이너 및 2 부품 케이싱을 사용하면 유지비용을 저감하는데 도움이 된다. 대부분의 경우, 펌프 배출 배관은 펌프에 부착한 상태로 둘 수 있고, 펌프 흡입 배관, 전측 라이너 및 임펠러를 제거하면 펌프의 내부에 조사를 위해 접근할 수 있다.

상기 케이싱은 고압 하에서 사용하기 위한 리브(rib)를 구비하도록 설계하거나 구비하지 않도록 설계할 수 있다. 상기 케이싱 볼트는 탄성 한계를 초과하지 않는 상태의 최대 설계압력을 가지도록 설계된다.

본 명세서 내에 종래의 기술을 인용한 것이 상기 종래의 기술이 호주(Australia) 내에서 일반적인 상식의 일부를 구성한다고 승인하거나 어떤 형태의 암시를 한 것으로 해석되어서는 안된다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위의 기재에 있어서, 문맥상 다른 의미로 해석되는 경우를 제외하고, "포함한다" 및 "포함하는"과 같은 단어는 기재된 정수 또는 단계 또는 일련의 정수 또는 단계를 배제하지 않고, 그 정수 또는 단계 또는 일련의 정수 또는 단계를 포함함을 의미한다.

마지막으로, 임의의 관점에 있어서의 본 발명의 개념은 많은 다양한 구조와 결합할 수 있으므로 본 발명은 첨부한 도면의 특수한 실시예에 한정되어서는 안되고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명의 구성 및 부품의 배열에 대해 다양한 변경, 개조 및/또는 추가가 가능하다.

Claims (6)

1. 펌프 케이싱 및 라이너를 구비하는 펌프 하우징 조립체에 있어서, 상기 펌프 케이싱은 상호 조립된 위치에서 연결되는 구조를 가지는 서로 대향하는 전측부 및 후측부를 포함하는 적어도 2개의 부품을 구비하고, 상기 2개의 부품은 조립된 위치에서 펌프 케이싱의 전측부 및 후측부를 관통하는 하나 이상의 평면 내에 배치되는 공통 접합 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프 하우징 조립체.
2. 제1항에 있어서, 조립된 위치에서 상기 라이너는 펌프 케이싱 내에 배치됨과 동시에 상기 펌프 케이싱의 전측부 및 후측부 사이에 연장하는 회전축을 중심으로 회전이 가능한 임펠러용 펌프 쳄버를 형성하는 것을 특징으로 하는 펌프 하우징 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌프 케이싱의 2개의 부품은 상기 임펠러의 회전축선과 일치된 평면 내에 배치된 공통 접합영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프 하우징 조립체.
4. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서, 상기 라이너는 일레스토머로 일체로 성형되고, 그 라이너의 양측에는 조립된 위치에서 상기 2개의 케이싱 부품 사이에 클램핑되는 구조를 가진 환형 플랜지가 구비되는 것을 특징으로 하는 펌프 하우징 조립체.
5. 제4항에 있어서, 상기 플랜지는 시일부를 구비하고, 그 시일부는 상기 펌프 케이싱과 펌프 엔드 플레이트 조립체 사이에 형성된 캐비티 내에 수용되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 펌프 하우징 조립체.
6. 제5항에 있어서, 상기 시일부는 상기 라이너와 일체로 형성된 대체로 쐐기형이고, 펌프의 가동 전 및 가동 중에 생성되는 압력에 반응하는 것을 특징으로 하는 펌프 하우징 조립체.

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