다중 펌프 장치

다중 펌프 장치{MULTIPLE PUMP ARRANGEMENT}

본 발명은 편심 스크루 펌프에 관한 것이다.

편심 스크루 펌프는 예를 들어 농업, 화학 산업, 식료품 산업 및 제지업과 같은 다양한 분야에 사용된다. 이 편심 스크루 펌프는 회전식 양변위 펌프(rotating positive displacement pump) 그룹에 속하고, 구동 장치 이외에 실질적으로 회전자 및 고정자로 이루어진다. 편심 스크루 펌프의 나사 형태 회전자는 피치가 크고, 채널 깊이가 깊으며, 코어 직경이 작은 것을 특징으로 한다. 고정자는 회전자에 비해 하나의 나사 채널을 더 가지며, 그 피치 길이는 회전자의 2배이다. 고정자와 회전자 사이에 이송 공간이 형성되고, 이 이송 공간이 유입구 측으로부터 배출구 측으로 연속으로 움직여서 이송 공간 내에서 이송 매체가 운반될 수 있다.

편심 스크루 펌프의 회전자는 통상적으로 예를 들어 강철과 같이 마모에 강한 재료로 이루어진다. 그와 달리, 고정자는 일반적으로 예를 들어 고무와 같은 탄성 재료로 이루어진다. 하지만, 선행 기술에는, 금속 및/또는 플라스틱과 같은 재료 또는 재료 복합체로 이루어지는 고정자들도 공지되어 있다.

편심 스크루 펌프의 개별 부품들은 각각의 이송 작업에 상응하게 치수 설계되어 있다. 예를 들어, 이송 및 도달 가능한 압력은 고정자 및 회전자의 크기 및 구성에 의해서 결정된다. 이로써, 구동 장치는 예컨대 2개의 편심 스크루 펌프가 완전히 다르게 사용되는 경우에도 동일하게 설계 및 구성될 수 있다. 특히, 편심 스크루 펌프는, 회전자의 회전수가 동일한 경우에도 상이한 이송 용량 및 압력에 도달할 수 있다. 예를 들어 목표 이송 용량이 증가하여 펌프가 이를 위해 더 이상 적합하지 않음으로 인해, 편심 스크루에 대한 요구 조건이 변경되면, 편심 스크루 펌프는 교체만 가능한데, 그 이유는 개조 과정이 매우 복잡하기 때문이다.

예를 들어 US 2,438,370호에는, 하나의 하우징 내에 고정적으로 통합되어 있고 이 하우징 내부에 회전자 기어도 배치되어 있는 복수의 실린더를 구비하는 편심 스크루 펌프가 공지되어 있다. 펌프가 자체 구조로 인해 단 하나의 밀봉부만을 필요로 하는 것이 바람직한 것으로 간주된다. 펌프가 단 하나의 배출구(exhaust port, 29)만을 구비하기 때문에, 모든 이송 모듈을 위한 압력이 변경될 수 없다. 이송 모듈이 내부 기어에 의해서 보상되어야만 하는 편심률의 영향을 받음으로써, 결과적으로 이송량은 제한되고, 펌프는 높은 마모에 노출된다. 펌프는, 단지 이송 매체만을 위한 단 하나의 유입구(inlet port, 28)를 구비하고, 모듈은 콤팩트한 구조 및 특이한 구동 장치 구성으로 인해, 상대적으로 높은 비용으로 쌍으로 교체된다.

또한, 직렬 접속된 2개 이상의 펌프 단을 갖는 편심 스크루 펌프도 공지되어 있다(US 5,820,354호). 제2 펌프의 용적 흐름은 제1 펌프의 용적 흐름보다 작다. 이와 같은 실시예는, 펌프 단들 사이에 배치되어 있는 냉각 시스템(cooling system, 55)을 이용하여 펌프를 냉각시킴으로써 이송 매체의 보상을 가능하게 한다. 이송 매체에 대한 냉각 작용에 의해서는, 냉각 매체의 용적이 줄어들고, 더 작은 펌프 단이 직렬로 연결될 수 있다. 이송 방향 및 이와 더불어 펌프 장치의 이송 매체를 위한 입구 및 출구는 변경될 수 없다.

하나 이상의 내부 펌프 회전자가 하나 이상의 외부 펌프 회전자에 의해 둘러싸여 있고, 2개의 펌프 섹션(Pa, Pb)을 구비하며, 이 경우 이들 펌프 섹션(Pa, Pb)이 회전자의 상이한 회전수에 의해서 구동되는 편심 스크루 펌프는 WO 2009/038473 A1호에 개시되어 있다. 이 펌프는 유체를 이송하기 위한 입구[유입구측 플랜지(21)] 및 출구[배출구측 플랜지(28)]를 구비한다.

하지만, 간단하면서도 적은 비용으로 개별 이송 작업에 적응될 수 있는 펌프를 제공하는 것이 바람직하다. 추가로, 이와 같은 펌프에 의해서는, 이를 위해 복수의 별도의 펌프 또는 펌프 장치를 필요로 하지 않으면서 다양한 산물(products)의 동시 이송도 가능해야만 한다. 또한, 펌프의 컨베이어와 관련된 부품들의 하중도 종래의 편심 스크루 펌프에 비해 현저히 높아서는 안 된다.

그러나 공지된 편심 스크루 펌프 또는 편심 스크루 시스템은 상기와 같은 목적을 위해서 충분히 적합하지 않다.

본 발명의 과제는, 필요에 따라 이송 용량 및 압력의 증가 그리고/또는 하나 이상의 이송 매체의 동시 이송이 가능한 편심 스크루 펌프를 제공하는 것으로서, 이 경우 편심 스크루 펌프의 작동 중에는 이 편심 스크루 펌프의 에너지 소비가 비교적 낮고, 이 편심 스크루 펌프의 제조 비용 및 관리 비용도 낮게 유지된다.

상기 과제는 본 발명에 따라, 각각 하나의 회전자 및 하나의 고정자를 포함하는 2개 이상의 이송 모듈을 보유한 모듈식 이송 시스템이 장착된 편심 스크루 펌프를 통해 해결되며, 상기 이송 모듈들은 서로 연결되고, 이송 시스템에는 단 하나의 구동 장치가 할당되며, 이송 시스템은 하나의 이송 매체를 위해 하나 이상의 입구 및/또는 출구 또는 하나 이상의 모듈식 관류 하우징을 구비한다.

이때에는, 이송 매체를 운반하는 회전자/고정자 어셈블리가 이송 모듈로서 간주된다. 본 발명에 따른 편심 스크루 펌프 및 하나 이상의 이송 모듈의 사용에 의해서는, 상이한 산물들뿐만 아니라 출처(source)가 상이한 동일한 산물들도 동시에 이송될 수 있다. 또한, 복수의 이송 모듈이 직렬 접속됨으로써 펌프의 도달 가능한 압력도 증가할 수 있다. 이를 위해 이송 모듈들은, 이들 이송 모듈의 구동을 위해서 단 하나의 구동 장치만이 필요하도록 서로 결합되어 있다.

본 발명은, 모듈 방식으로 구성된 이송 시스템에 의해서 개별 이송 작업에 대한 적응이 특히 간단하게 구현될 수 있다는 생각으로부터 출발한다. 이 경우에는, 이송 매체를 위한 입구 및 출구 그리고 이송 모듈의 개수가 실질적으로 임의로 확대 및 조합될 수 있어야만 한다. 이와 같이 제공된 제작 키트 시스템(construction kit system)에 의해서는, 펌프가 사용자의 요구 조건에 효과적으로 매칭될 수 있다.

상기와 같은 매칭 상황은, 2개 이상의 이송 모듈이 서로 연결됨으로써 달성된다. 이송 모듈은 각각 하나의 고정자 및 하나의 회전자를 포함하며, 이 경우 회전자는 단 하나의 구동 장치에 의해서 구동된다. 이를 위해, 편심 스크루 펌프의 작동 중에 발생하는 힘, 특히 구동 장치에 의해서 발생하는 토크력을 전달하기 위해, 회전자들은 서로 연결되어 있다. 이 경우 바람직하게 이송 모듈은, 이 이송 모듈의 개별 회전자 및 회전각에 의존하는 압력 맥동에 의해서 야기되는 진동들 간에 180°의 위상차가 나타나도록 서로 연결된다. 단 하나의 구동 시스템이 사용됨으로 인해 진동 주파수가 동일하기 때문에, 진동은 최소로 줄어든다.

바람직하게, 이송 모듈은 흡입 하우징, 압력 하우징 또는 관류 하우징을 통해 서로 연결된다. 이와 같은 연결방식이 갖는 장점은, 이송 작업에 맞추어 편심 스크루 펌프를 조립할 수 있다는 것이다. 이때, 흡입 하우징 및 압력 하우징에는 이송 라인과의 연결을 위한 연결관이 제공된다. 이로써, 흡입 하우징에는 흡입 라인이 연결될 수 있고, 압력 하우징에는 압력 라인이 연결될 수 있다.

하우징을 적합하게 조합하고 선택함으로써, 편심 스크루 펌프의 적응 또는 변경은 개별 이송 작업에 따라 상대적으로 적은 비용으로 가능하다. 이송 모듈은 선택적으로 압력 하우징, 흡입 하우징 또는 관류 하우징과 서로 연결될 수 있고, 최종적으로 이송 모듈에는 압력 하우징 또는 흡입 하우징이 제공될 수 있다. 또한, 이송 모듈이 상이하게 구현될 수 있음으로써, 결과적으로 회전자의 회전 주파수가 동일한 경우에도 이송 모듈의 이송 용량은 상이하게 된다. 상이한 산물이 이송되면, 특정의 혼합 비율이 조절될 수 있다.

이송 모듈에 할당된 회전자가 바람직하게 하우징 내부에서 강성 커넥터를 통해 서로 연결됨으로써, 구동 장치에 의해 회전자에 작용하는 힘의 전달이 간극 없이 그리고 손실 없이 가능해진다. 회전자들은, 선행 기술에 공지된 각각의 강성 커넥터 또는 강성으로 형성된 커넥터에 의해서 연결될 수 있으며, 이들 커넥터는 적용 예에 따라 토크, 또는 토크와 축 방향 힘을 전달하기에 적합하다. 예를 들어, 본 경우에는 용접 연결, 접착 연결 또는 납땜 연결과 같은 재료 결합 방식의 연결 또는 나사 연결, 클램프 연결 또는 핀 연결과 같은 강제 결합식 및/또는 형상 결합식 연결이 언급된다. 물론 회전자들은 조인트에 의해서도 서로 연결될 수 있다.

한 바람직한 실시예에서는, 회전자들이 서로 해체 가능하게 연결된다. 그 결과, 이송 모듈들의 조립 및 해체가 간단해지고 개선된다. 따라서, 본 발명에 따른 편심 스크루 펌프를 변경된 이송 작업에 상응하게 개조할 수 있다.

또 다른 한 실시예에서는, 2개 이상의 이송 모듈을 위한 회전자들을 일체형으로 형성하는 것이 제안된다. 이와 같은 구조적 형상은 연결 부위가 없기 때문에, 특히 예를 들어 연삭성 및 부식성 매질의 이송에도 매우 적합하다. 조립 시, 하우징 및 고정자는 일체형 회전자를 통해서 슬라이딩된다. 이와 같은 특수한 실시예에서는, 조립 후에 비로소 이송 모듈이 개별 회전자 섹션과 함께 자신의 기능을 수행하더라도, 고정자가 이송 모듈로서 간주된다.

편심 스크루 펌프는 바람직하게, 구동 장치의 방향으로 작용하는 축 방향 힘(F)이 대략 0이 되거나 적어도 줄어들도록 형성된다. 이는, 회전자의 회전수가 동일하고 회전 방향이 동일한 경우에, 각각 2개의 이송 모듈이 반대 방향으로 이송 을 함으로써 구현된다. 이를 위해, 이송 모듈들은 반대 방향의 피치를 갖는다. 예를 들어 2개의 이송 모듈을 구비한 편심 스크루 펌프에서는, 하나의 이송 모듈이 좌측 피치를 갖고, 다른 하나의 이송 모듈은 우측 피치를 갖는다. 편심 스크루 펌프의 작동 중에 각각 이송 모듈마다 발생하는 축 방향 힘은 반대 방향으로 작용하고, 동종의 이송 모듈이 사용되는 경우에는 거의 완전하게 소멸된다. '동종의'라는 표현은, 상이한 피치를 제외하고, 이송 요소의 정해진 실시예 및 치수 설계로 이해될 수 있다. 구동 측에서 결과적으로 발생하는 축 방향 힘이 대략 0이 되기 때문에, 예를 들어 실질적으로 하나의 구동 부품과 연결관들을 포함한 하나의 펌프 하우징으로 구성되는 구동 장치의 비용 집약적인 베어링 요소는 비용 효율적인 베어링 요소로 대체될 수 있다. 그 결과, 구동 장치의 총 하중이 현저하게 줄어든다.

특히 바람직하게, 본원에 제안된 편심 스크루 펌프에서는 이송 모듈들이 직렬로 배치된다. 그럼으로써, 구동 장치로부터 회전자(들)로의 토크 전달이 매우 간단하게 유지될 수 있다. 이는 예를 들어, 앞에서 이미 제안된 바와 같이 회전자를 일체형으로 형성함으로써도 가능하다. 따라서 본 실시예에서는, 편심 스크루 펌프의 모든 이송 요소를 위해 단 하나의 회전자만 필요하다.

또 다른 바람직한 구성에서는, 2개의 이웃하는 이송 모듈이 하나의 관류 하우징을 통해 서로 연결되고, 이송 방향이 동일하도록 형성된다. 이를 위해, 상기 두 이송 모듈에서 피치는 동일하며, 바람직하게는 이송 모듈들이 하나의 좌측 피치를 갖는다. 더 상세하게 말하자면, 산물은 펌프 하우징의 유입관을 통해서는 제1 이송 모듈 내부로 이송되고, 관류 하우징 및 제2 이송 모듈을 통해서는 한 가지 방향으로 이송된다. 각각의 이송 모듈이 압력 단이기 때문에, 직렬로 접속된 복수의 이송 모듈에 의해서는 결과적으로 나타나는 압력이 증가할 수 있다.

또한, 2개의 이웃하는 이송 모듈을 하나의 흡입 또는 압력 하우징을 통해 서로 결합하는 것도 바람직할 수 있으며, 이 경우 이송 모듈은 서로 반대의 이송 방향을 위해 형성되어 있다. 이를 위해, 2개 이송 모듈의 피치가 상이하다. 따라서, 편심 스크루 펌프가 좌측 피치를 갖는 제1 이송 모듈 및 우측 피치를 갖는 제2 이송 모듈을 포함하고, 2개의 이송 모듈이 하나의 압력 하우징을 통해 서로 결합되어 있음으로써, 결과적으로 이송 매체는 이들 이송 매체를 통해서 압력 하우징 쪽으로 이송된다. 제2 실시예에서는, 편심 스크루 펌프가 우측 피치를 갖는 제1 이송 모듈 및 좌측 피치를 갖는 제2 이송 모듈을 포함하며, 이 경우에는 2개의 이송 모듈이 하나의 흡입 하우징을 통해 연결됨으로써, 이송 매체가 이송 모듈을 통해 흡인되고, 반대 방향으로 이송된다.

한 바람직한 실시예에서, 편심 스크루 펌프는 단 2개의 이송 모듈만을 포함한다. 단 2개의 이송 모듈이 사용되는 경우에도, 편심 스크루 펌프는 이송 작업에 대한 개별 요건에 상응하게 구성될 수 있으며, 그럼에도 콤팩트한 구조적 형상을 갖는다.

예를 들어 편심 스크루 펌프는, 이 편심 스크루 펌프가 종래의 편심 스크루 펌프에 비해, 회전수와 회전 방향이 동일한 경우에, 변경되지 않은 보통의 압력에서 2배의 이송 용량에 도달하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 구동 장치와 연결된 제1 이송 모듈은 좌측 피치를 갖고, 직렬 접속된 제2 이송 모듈은 우측 피치를 갖는다. 2개의 이송 모듈은 하나의 압력 하우징을 통해 서로 결합되어 있다. 제2 이송 모듈은 압력 하우징에 마주 놓인 자신의 단부에 흡입 하우징을 구비한다. 종래의 편심 스크루 펌프에서와 같이, 이송 매체는 펌프 하우징에 있는 흡입관을 통해서 흡인되지만, 본원에서는 추가로 흡입 하우징에 있는 흡입관을 통해서도 흡인된다. 다시 말해, 이송 매체는 펌프의 작동 상태에서 2개 측으로부터 와서 압력 하우징 쪽으로 이송되고, 압력 하우징에 있는 하나의 압력관을 통해서 배출된다. 이와 같은 방식으로, 상이한 이송 매체들도 공급될 수 있다. 이 경우, 이송 매체 또는 이송 매체들이 함께 가이드되며, 이 경우 혼합 비율은 이송 모듈을 적절하게 선택함으로써 조절될 수 있다.

그러나 종래의 편심 스크루 펌프에서와 같이, 보통의 이송 용량에서 2배의 압력에 도달하는 편심 스크루 펌프의 구성도 가능하다. 이를 위해, 편심 스크루 펌프에는 동일한 피치, 바람직하게 좌측 피치를 갖는 2개의 이송 모듈이 설치되어 있다. 2개의 이송 모듈은 하나의 관류 하우징을 통해 서로 결합되어 있다. 제2 이송 모듈은 관류 하우징에 마주 놓인 자신의 단부에 압력 하우징을 구비한다. 본 변형예에서, 이송 매체는 펌프 하우징의 흡입관을 통해 흡인되고, 제1 이송 모듈, 관류 하우징 및 제2 이송 모듈을 거쳐, 압력관이 제공된 압력 하우징 쪽으로 이송된다.

또 다른 한 변형 예에서, 편심 스크루 펌프는 총 4개의 이송 모듈을 포함한다. 그럼으로써, 구성에 따라, 종래의 편심 스크루 펌프에 비해, 압력이 변경되지 않는 경우에는 4배의 이송량에 도달할 수 있거나, 압력이 2배인 경우에는 2배의 이송량에 도달할 수 있다.

4배의 이송량에 도달하기 위하여, 상이한 피치를 갖는 각각 2개의 이송 모듈은 하나의 압력 하우징을 통해 서로 연결되고, 이렇게 형성된 2개의 이송 모듈 쌍은 재차 하나의 흡입 하우징을 통해 서로 연결된다. 구동 장치에 마주 놓인 편심 스크루 펌프의 단부에는 또 다른 흡입 하우징이 배치된다. 따라서, 이송 매체는 총 3개의 흡입관 및 2개의 압력관을 통해서 이송될 수 있다. 이송 모듈은 바람직하게 좌측-우측-좌측-우측 피치를 갖는 제1 내지 제4 이송 모듈을 구비한다.

펌프 시스템이 2개의 흡입 하우징 및 2개의 압력 하우징을 포함하는, 총 4개의 이송 모듈이 설치된 편심 스크루 펌프의 바람직한 실시예 외에, 또 다른 바람직한 실시예에서는, 이송 모듈이 하나의 흡입 하우징, 2개의 관류 하우징 및 하나의 압력 하우징을 통해 서로 연결된다. 동일한 피치를 갖는 각각 2개의 이송 모듈은 하나의 관류 하우징을 통해, 이렇게 형성된 2개의 이송 모듈 쌍은 재차 하나의 압력 하우징을 통해 서로 연결된다. 구동 장치에 마주 놓인 편심 스크루 펌프의 단부에는 흡입 하우징이 배치된다. 이들 이송 모듈은 바람직하게 좌측-좌측-우측-우측의 피치를 갖는다.

바람직하게, 편심 스크루 펌프는 이송 모듈의 연결영역에 회전자와 연결된 혼합 수단을 구비한다. 그럼으로써, 이송 매체 또는 이송 매체들이 운반 중에 혼합되는 것이 가능해진다. 이와 같은 상황은 특히 두 가지 상이한 산물, 예를 들어 제1 흡입 하우징을 통해서는 하나의 산물이 그리고 제2 흡입 하우징을 통해서는 다른 산물이 편심 스크루 펌프 내부로 도입되는 경우에 장점이 된다. 산물들의 특히 효과적인 혼합을 위해, 혼합 수단은 압력 하우징 내부에 배치되어 있고, 회전자와 직접 결합되어 있다. 그렇기 때문에 별도의 구동 장치가 필요치 않다.

한 바람직한 개선 예에 따라, 하우징은 실질적으로 동일하게 형성되어 있다. 특히 흡입 하우징 및 압력 하우징은 동일하고, 이들의 사용 방식에 의해서 비로소 규정된다. 그와 달리, 관류 하우징은 바람직하게, 흡입관 또는 압력관에 폐쇄 수단이 제공됨으로써, 흡입 하우징 또는 압력 하우징으로부터 형성되어 있다. 예를 들어 이 폐쇄 수단은, 플랜지 커넥터를 통해 하우징관에 고정되어 있는 블라인드 플랜지(blind flange)로서 형성될 수 있다.

본 발명에 의해 달성된 장점들은 특히, 사전에 규정된 특정의 혼합 비율로 이루어지는 상이한 이송 매체의 이송이 단 하나의 펌프 시스템에 의해서 구현될 수 있다는 사실에 있다. 이때, 이 펌프 시스템은 이송 모듈 및 연결수단의 개수 및 선택에 의해서 이송 작업에 특히 간단하게 적응될 수 있다. 편심 스크루 펌프에서의 이송량 및 이송 속도가 회전자 및 고정자의 기하학적인 구조 및 피치와 같은 다양한 요소들에 의해서 결정되고 영향을 받는다는 이유 때문에, 이송량은 모듈식 펌프 구조에 의해서 특히 간단하게 조절될 수 있다. 상이한 이송 용량을 갖는 이송 모듈을 사용함으로써, 이송 매체의 혼합 비율이 영향을 받을 수 있다. 또한, 비용 절감도 가능하다. 에너지 비용 및 재료 비용이 절감될 수 있는데, 그 이유는 본 발명에 따른 편심 스크루 펌프의 모듈식 구조가 커플링 로드(coupling rod) 및 조인트 없이도 충분하고, 이로써 이송 매체 내에서 이동된 부분의 개수가 비교적 적게 유지되기 때문이다. 그럼으로써, 펌프 효율 및 펌프 수명에 부정적으로 작용하는 마찰력도 줄어든다. 이송 모듈은, 축 방향 힘이 거의 완전히 상쇄되도록 배치될 수 있다. 회전자(들)의 회전 방향이 역전되면 이송 방향이 바뀔 수 있다.

또 다른 한 가지 장점은, 구동 시스템의 흡입 측에 있는 단 하나의 밀봉 시스템만 필요하고, 이 밀봉 시스템만 관리하면 된다는 것이다.

예를 들어, 튜브 직경 혹은 보어 홀(borehole) 또는 주둥이 구멍이 동일한 경우에 본 발명에 따른 편심 스크루 펌프를 소위 수중 펌프(submerged pump)로서 사용하면 이송량이 배가될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 기술된다. 도면에 대한 설명:
도 1은 하나의 관류 하우징을 통해 서로 연결되고, 그 단부에 하나의 압력 하우징이 배치되어 있는 2개의 이송 모듈을 구비하는 편심 스크루 펌프를 도시한 개략도이며,
도 2는 하나의 압력 하우징을 통해 서로 연결되고, 그 단부에 하나의 흡입 하우징이 배치되어 있는, 반대 방향으로 이송 작용하는 2개의 이송 모듈을 구비하는 편심 스크루 펌프를 도시한 개략도이고,
도 3은 하나의 압력 하우징을 통해 서로 연결되고, 그 단부에 하나의 압력 하우징이 배치되어 있는, 반대 방향으로 이송 작용하는 2개의 이송 모듈, 및 보상 커플링을 포함하는 구동 장치를 구비하는 편심 스크루 펌프를 도시한 개략도이며,
도 4는 하나의 흡입 하우징 및 2개의 압력 하우징을 통해 서로 연결되고, 그 단부에 하나의 흡입 하우징이 배치되어 있는 총 4개의 이송 모듈을 구비하는 편심 스크루 펌프를 도시한 개략도이고,
도 5는 하나의 압력 하우징 및 2개의 관류 하우징을 통해 서로 연결되고, 그 단부에 하나의 흡입 하우징이 배치되어 있는 총 4개의 이송 모듈을 구비하는 편심 스크루 펌프를 도시한 개략도이며, 그리고
도 6은 총 4개의 편심 스크루 펌프가 병렬로 접속되어 있는, 선행 기술에 공지된 이송 시스템을 도시한 개략도이다.

도 1에 따른 장치는, 관류 하우징(12)을 통해 서로 연결되는 각각 하나의 고정자(8) 및 하나의 회전자(10)를 포함하는 제1 및 제2 이송 모듈(4, 6)을 구비하는 편심 스크루 펌프(2)를 보여준다. 구동 장치(14)에 마주 놓인 편심 스크루 펌프(2)의 단부에서, 제2 이송 모듈(6)에는 압력관(18)을 구비하는 압력 하우징(16)이 배치되어 있다. 2개의 이송 모듈(4, 6)은 구조적으로 동일하게 구현되어 있고, 좌측 피치(L)를 갖는다. 관류 하우징(12)은, 폐쇄 수단(20)이 제공되어 있는 압력 하우징 또는 흡입 하우징이다. 폐쇄 수단(20)은, 유동 파형에 단점적으로 작용을 하고 그 내부에 이송 매체가 가라앉을 수 있는 사용적(dead volume)을 피하기 위해, 압력 하우징 뒤에 배치되어야만 한다.

편심 스크루 펌프(2)에는 본 실시예에 도시되지 않은 받침대(pedestal)가 설치되어 있다. 이때, 이송을 위해 사용되지 않은 관류 하우징(12)의 관은 바람직한 방식으로 받침대로서 이용될 수 있거나, 이 받침대를 조립하기 위한 베이스로서 이용될 수 있다.

실질적으로 이송 모듈(4, 6) 및 하우징(12, 16)으로 구성되는 이송 시스템은 구동 장치(14)와 결합되며, 이 구동 장치는 흡입관(24)을 구비한 펌프 하우징(22) 및 구동 부품(26)을 포함한다. 제1 이송 모듈(4)의 회전자(10)로의 힘 전달은 조인트(28)를 통해 결합된 구동 샤프트(30)에 의해 이루어진다. 또한, 이송 매체가 외부에 도달하는 것을 방지하기 위해, 구동 장치(14)에는 밀봉부(32)가 제공된다.

이송 모듈(4, 6)의 회전자들(10)은 하나의 강성 커플링(34)을 통해 서로 연결되어 있다. 편심 스크루 펌프(2)의 작동 중에는, 이송 매체가 본 실시예에 도시되지 않은 흡입 라인으로부터 흡입관(24)을 거쳐서 펌프 하우징(22) 내부로 그리고 이송 모듈(4, 6)에 의해 관류 하우징(12)을 통과해서 압력 하우징(16)까지 이송되고, 그 다음에 이 압력 하우징 내에서 압력관(18)을 통해 본 실시예에 도시되지 않은 압력 라인 내부로 운반된다. 이때 발생하는 축 방향 힘은 이송 방향과 반대로 작용하고, 이를 위해 제공된 베어링에 의해 수용된다. 본 실시예에서는 이송 모듈들(4, 6)이 직렬로 접속되어 있기 때문에, 단 하나의 회전자/고정자 어셈블리가 설치되어 있는 종래의 편심 스크루 펌프에 비해 2배의 압력에 도달하게 된다.

하나의 압력 하우징(16)을 통해 연결된 2개의 이송 모듈(4, 6)을 구비하는 편심 스크루 펌프(2)는 도 2에 도시되어 있다. 제1 이송 모듈(4)은 좌측 피치(L)를 갖고, 제2 이송 모듈(6)은 우측 피치(R)를 갖는다. 회전자들(10)은 하나의 강성 커플링(34)을 통해 서로 연결된다. 구동 장치(14)에 마주 놓인 편심 스크루 펌프(2)의 단부에는, 흡입관(24)이 제공된 흡입 하우징(36)이 배치되어 있다. 도 1에 도시된 편심 스크루 펌프(2)에서와 마찬가지로, 펌프 하우징(22)은 또 다른 흡입관(24)을 구비한다.

이송 모듈(4, 6)의 상이한 좌측-우측 피치(L, R)로 인해, 편심 스크루 펌프(2)의 단부에 배치된 하우징은 흡입 하우징(36)으로서 작용을 한다. 이로써, 이송 매체는 2개의 흡입관(24)을 거쳐 압력 하우징(16) 내부로 운반되고, 압력관(18)을 통해 이송된다. 공동의 구동 장치(14)에 의해서 구동되는 회전자들(10)의 회전 방향이 동일함에도, 이송 매체는 반대 방향으로 운반된다. 그 결과, 편심 스크루 펌프(2)의 작동 중에 발생하는 그리고 회전(10)에 작용하는 축 방향 힘이 저지되며, 이로써 구동 장치(14)의 베어링에 작용하는 결과적으로 나타나는 힘은 대략 0이 되거나 적어도 줄어든다. 이때, 회전자(10)를 위한 커플링(34)은 발생하는 인장력을 흡수할 수 있도록 설계되어야만 한다. 이로써, 바람직하게 구동 샤프트(30), 조인트(28) 및 베어링(32)은 하중을 덜 받게 되며, 그 결과 더 적은 마모가 발생하게 된다. 또한, 편심 스크루 펌프(2)의 부품들은 그에 상응하게 비용 효율적으로 치수 설계될 수 있다. 압력 하우징(16) 내에서 커플링(34) 영역에는 혼합 수단이 배치되어 있으며, 이 혼합 수단은 회전자에 연결되고, 교반 요소(37)로서 형성되어 있다. 본 실시예에서는 이송 모듈(4, 6)이 병렬로 접속되어 있기 때문에, 종래의 편심 스크루 펌프에 비해 2배의 이송 용량에 도달하게 된다.

본 실시예에 도시되어 있지 않고 도 2의 예에 도시된 대안적인 실시예로서, 회전자(10)는 일체형으로 형성될 수도 있다. 이로써, 커플링(34)이 생략될 수 있다. 이를 위해, 회전자(10)는 이송 모듈(4, 6)을 위한 2개의 섹션을 구비한다. 다시 말해, 좌측 피치(L)를 갖는 제1 섹션 및 우측 피치(R)를 갖는 제2 섹션을 구비한다.

도 3은, 도 2에 도시된 편심 스크루 펌프(2)이지만, 다른 구동 장치(14)를 구비하는 편심 스크루 펌프를 도시한다. 구동 장치는, 토크를 회전자로 전달하기 위해 보상 커플링(33)을 구비한다. 구동 장치(14)의 콤팩트한 구조적 형상에 의해서는, 이송 모듈(4, 6)을 직렬로 접속시키는 편심 스크루 펌프(2)의 연장된 구조적 형상이 거의 완전하게 보상될 수 있다.

도 4에는, 총 4개의 이송 모듈들(4, 6, 38, 40)을 구비하는 편심 스크루 펌프(2)가 도시되어 있으며, 이 경우 도 2의 실시예와 유사하게 압력 하우징(16)에 의해 서로 연결된 2개의 이송 모듈은, 이송 시스템의 이송 모듈들(4, 6, 38, 40)이 구동 장치(14)로부터 출발해서 좌측-우측-좌측-우측의 피치를 갖도록, 흡입 하우징(36)을 통해 서로 결합되어 있다. 구동 장치(14)에 마주 놓인 편심 스크루 펌프(2)의 단부에는, 흡입관(24)을 갖는 흡입 하우징(36)이 배치되어 있다. 회전자들(10)은 강성 커플링(34)에 의해 서로 연결되어 있다. 이송 매체는 총 3개의 흡입관(24) 및 2개의 압력관(18)을 통해서 이송된다. 본 실시예에서는 4개의 이송 모듈들(4, 6, 38, 40)이 병렬로 접속되어 있기 때문에, 종래의 편심 스크루 펌프에 비해 4배의 이송 용량에 도달하게 된다. 좌측 피치 및 우측 피치를 갖는 이송 모듈들(4, 6, 38, 40)의 개수가 동일하기 때문에, 구동 장치(14)의 베어링에 작용하는 결과적으로 나타나는 힘은 대략 0이 되거나 적어도 줄어든다.

총 4개의 이송 모듈(4, 6, 38 40)을 갖는 또 다른 대안적인 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 하나의 관류 하우징(12)을 통해 서로 연결된 그리고 직렬로 접속된 각각 2개의 이송 모듈 쌍, 즉 제1 이송 모듈 쌍(4, 6) 및 제2 이송 모듈 쌍(38, 40)이 압력 하우징(16)에 의해 서로 결합되어 있다. 직렬로 접속된 이송 모듈 쌍(4, 6 및 38, 40)이 상이한 피치를 가짐으로써, 결과적으로 이송 시스템은 전체적으로 좌측-좌측-우측-우측의 피치를 갖는 이송 모듈들(4, 6, 38, 40)을 포함하게 된다.

편심 스크루 펌프(2)의 작동 중에는, 이송 매체가 흡입 하우징(36) 및 펌프 하우징(22)에 있는 흡입관(24)에 의해서 흡인되고, 단 하나의 압력관(18)을 통해서 수송된다. 본 실시예에서는 각각 2개의 이송 모듈이 직렬로 접속되고, 이로 인해 형성된 2개의 이송 모듈 쌍이 하나의 병렬 회로를 구성하기 때문에, 종래의 편심 스크루 펌프에 비해 2배의 이송 용량 및 2배의 압력에 도달하게 된다. 좌측 피치 및 우측 피치를 갖는 이송 모듈들(4, 6, 38, 40)의 개수가 동일하기 때문에, 구동 장치(14)의 베어링에 작용하는 결과적으로 나타나는 힘은 대략 0이 되거나 적어도 줄어든다.

도 6에는, 선행 기술에 공지되어 있고 구조적으로 동일한 복수의 종래 방식의 편심 스크루 펌프(42)를 구비하는 어셈블리가 비교를 위해 도시되어 있다. 파선으로 도시된 이송 매체의 유동 파형을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 보통의 편심 스크루 펌프에 대하여 4배의 이송 용량에 도달하기 위해, 총 4개의 편심 스크루 펌프(42)가 병렬로 접속되어 있다. 모듈 방식으로 구성된 본 발명에 따른 편심 스크루 펌프(2)에 비해, 선행 기술에 공지된 어셈블리는 다른 무엇보다도, 펌프를 작동시키기 위한 바람직하지 않을 정도로 높은 에너지 수요, 높은 제조 비용 및 관리 비용 그리고 높은 공간 수요를 결과적으로 야기한다.

4개의 편심 스크루 펌프(42) 각각은 구동 장치(14), 회전자/고정자 어셈블리(44) 및 구동 장치(14)에 마주 놓인 단부에 배치된 압력 하우징(16)을 각각 하나씩 포함하며, 이 압력 하우징에는 압력관(18)이 제공된다. 이송 매체는 펌프 하우징(22)에 있는 흡입관(24)을 통해서 흡인되고, 압력 하우징(16)의 방향으로 이송되며, 이 압력 하우징으로부터 압력관(18)을 거쳐서 본 실시예에 도시되지 않은 압력 라인 내부로 운반된다.

본 발명에 따른 장치는 특별히, 융통성 있게 사용될 수 있으면서도 비용 및 복잡성을 줄여줄 수 있는 편심 스크루 펌프(2)를 지향하고 있다. 특히 간단한 모듈 방식 구조로 인해, 적합한 이송 모듈들(4, 6, 38, 40) 및 하우징(16, 36)의 개수 및 선택에 의해서, 편심 스크루 펌프(2)가 개별 이송 작업에 맞추어 조정될 수 있다. 이를 위해서는 다만 단 하나의 구동 장치(14)만이 필요하며, 이를 통해 다른 무엇보다도 에너지 수요 및 관리 수요가 비교적 적게 유지된다. 또한, 상이한 피치(L, R)를 갖는 이송 모듈을 교대로 배열함으로써, 편심 스크루 펌프의 베어링에 작용하는 축 방향도 힘이 줄어들 수 있다.

02: 편심 스크루 펌프
04: 제1 이송 모듈
06: 제2 이송 모듈
08: 고정자
10: 회전자
12: 관류 하우징
14: 구동 장치
16: 압력 하우징
18: 압력관
20: 폐쇄 수단
22: 펌프 하우징
24: 흡입관
26: 구동 부품
28: 조인트
30: 구동 샤프트
32: 밀봉부
33: 보상 커플링
34: 커플링
36: 흡입 하우징
37: 교반 요소
38: 제3 이송 모듈
40: 제4 이송 모듈
42: 편심 스크루 펌프(선행 기술)
44: 회전자/고정자 어셈블리(선행 기술)