KR101829934B1 - 벨로우즈 백업 챔버 - Google Patents

Abstract

펌프(10)는 펌프(10)와 결합된 1차 실로 기능하는 신축 가능한 벨로우즈(12)가 펌프(10) 내부에서 파열되는 경우 유체 누출을 막고, 벨로우즈(12)가 파열될 경우 펌프(10)로부터 유체가 새는 것을 막거나 펌프(10)로 공기가 흡입되는 것을 막는다. 이를 위해, 벨로우즈(12)와 큰 부피의 백업 챔버(24) 뒤에 실(22)을 추가한다.

Description

벨로우즈 백업 챔버{BELLOWS BACKUP CHAMBER}

본 출원은 2010년 4월 30일 출원된 미국 출원 제61/329,651호의 이익을 주장하며, 이는 여기서 참조로서 포함된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 일반적인 왕복 피스톤 펌프에는 펌프를 둘러싸고 있는 대기로부터 고압 작동 유체를 차단하는 실(seal)이 제공된다. 완벽한 조건에서도, 소량의 유체가 이러한 실들 사이로 매 사이클마다 유출될 수 있고, 이에 따라 실의 수명이 단축될 수 있다. 이러한 유체는 실을 고화시키거나 결정화하고 실 내부로 유입될 수 있어 실의 수명을 단축시킨다. 종래기술에 있어서, 이러한 소량의 유출에 대처하기 위한 한 방법으로 신축 가능한 벨로우즈 실이 이용되어 왔으며, 이로 인해 펌프는 노출된 슬라이딩 실을 필요로 하지 않는다. 이러한 구성에 있어서, 펌프의 입구는 고압 실을 지나 연장되고, 이에 따른 저압 입구 챔버는 슬라이딩되지 않는 기밀 실을 형성하는 벨로우즈에 의해 실링된다.

펌프가 왕복운동하면 벨로우즈의 부피가 변화되어, 작동 유체와 접촉하지 않는 벨로우즈의 일 측이 대기와 일반적으로 연통되어 압력 상승을 막는다. 이러한 기본 구조의 문제점은 피로, 과도한 압력 또는 과도한 속도를 포함하는 다양한 조건에 의해 벨로우즈가 기능을 상실할 경우, 실제적으로 외부유출이 발생할 수 있다는 것이다. 특히, 입구 챔버 내부가 양압인 경우에 외부유출이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 갑작스런 파열과 달리 일반적으로 매우 점진적이며 예측 가능한 방식으로 기능을 상실하는 통상적인 슬라이딩 실에서는 발생하지 않는다.

본 발명의 목적은 펌프와 결합된 1차 실로 기능하는 신축 가능한 벨로우즈가 펌프 내부에서 파열되는 경우 유체 누출을 막는 것이다.

본 발명은 벨로우즈가 파열될 경우 펌프로부터 유체가 새는 것을 막거나 펌프가 공기를 흡입하는 것을 막는다. 이에 따라, 이상적으로는, 펌프를 중지시켜 벨로우즈 실을 교체하기 용이할 때까지 소정의 시간 동안 펌프의 작동은 계속된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 벨로우즈와 큰 부피의 백업 챔버 뒤에 실을 추가함으로써 벨로우즈의 갑작스런 파열 고장 모드를 개선한다. 실과 백업 챔버의 목적은 벨로우즈가 파열된 이후 소정의 시간 동안 작동 유체를 수용하는 것에 있다. 또한, 시스템을 실링 상태로 유지하여 펌프의 공기 흡입을 막고, 이에 따라 펌프는 계속해서 작동하게 된다.

정상 상태에서, 벨로우즈 상측의 백업 실은 연마특성이 있는 작동 유체와 대면하지 않는다. 이에 따라, 작동 유체의 유출을 막아야 하는 벨로우즈의 고장 상태를 제외하고, 백업 실은 실제적으로 마모되지 않는다. 정상작동에서 압축되는 벨로우즈에 의한 부피변화가 과도한 압력 변화를 야기하지 않도록 백업 챔버의 크기가 결정된다.

이러한 목적 및 장점에 더하여 본 발명은 아래의 상세설명에서 첨부된 도면을 이용하여 보다 충분히 설명될 것이며, 각 도면에 있어서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 입구 포트를 보여주는 종래 벨로우즈 펌프의 단면도.
도 2는 벨로우즈 벤트를 보여주는 종래 벨로우즈 펌프의 단면도.
도 3은 도 2의 벨로우즈 펌프와 유사한 본 발명에 따른 벨로우즈 펌프의 단면도.

도 1과 도 2에 도시된 공지의 왕복 피스톤 펌프(10)에 있어서, 누출에 대처하는 한 방법으로 신축 가능한 벨로우즈 실(bellows seal)(12)이 이용되어 왔으며, 이로 인해 펌프(10)의 샤프트(19) 상에는 노출된 슬라이딩 실이 필요 없다. 이러한 구성에 있어서, 펌프의 입구(14)는 고압 실(13)을 지나 연장되고, 이에 따른 하우징(17) 내부의 저압 입구 챔버(16)는 슬라이딩되지 않는 기밀 실을 형성하는 벨로우즈(12)에 의해 실링된다.

펌프(10)가 왕복운동하면 벨로우즈(12)의 부피가 변화되어, 작동 유체와 접촉하지 않는 (그리고 내부 챔버(15)를 형성하는) 벨로우즈(12)의 일 측(12a)이 벨로우즈 벤트(18)를 통해 대기와 일반적으로 연통되어 압력 상승을 막는다.

도 3에 도시된 본 발명(20)은 벨로우즈(12)가 파열될 경우 펌프(10)로부터 유체가 새는 것을 막거나 펌프(10)가 공기를 흡입하는 것을 막는다. 이에 따라, 이상적으로는, 펌프(10)를 중지시켜 벨로우즈 실(12)을 교체하기 용이할 때까지 소정의 시간 동안 펌프의 작동은 계속된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 벨로우즈(12)와 큰 부피의 백업 챔버(24) 뒤에 실(22)을 추가함으로써 벨로우즈(12)의 갑작스런 파열 고장 모드를 개선한다. 실(22)과 백업 챔버(24)의 목적은 벨로우즈(12)가 파열된 이후 소정의 시간 동안 작동 유체를 수용하는 것에 있다. 또한, 시스템을 실링 상태로 유지하여 펌프(10)의 공기 흡입을 막고, 이에 따라 펌프(10)는 계속해서 작동하게 된다.

정상 상태에서, 벨로우즈(12) 상측의 백업 실(22)은 연마특성이 있는 작동 유체와 대면하지 않는다. 이에 따라, 작동 유체의 유출을 막아야 하는 벨로우즈(12)의 고장 상태를 제외하고, 실(22)은 실제적으로 마모되지 않는다. 정상작동에서 압축되는 벨로우즈(12)에 의한 부피변화가 과도한 압력 변화를 야기하지 않도록 백업 챔버(24)의 크기가 결정된다.

이러한 벨로우즈 실링 시스템은 아래의 청구항에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양하게 수정 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (1)

1. 벨로우즈 벤트(bellows vent), 하우징, 및 신축 가능한 벨로우즈 실(seal)을 포함하고, 상기 벨로우즈 실은 제1 챔버 안의 상기 하우징 내부에서 슬라이딩 가능한 샤프트 주위에 배치되어 슬라이딩하지 않는 기밀 실을 형성하며, 상기 제1 챔버는 저압 입구 챔버인 왕복 피스톤 펌프에 있어서,
   상기 하우징 내부에 배치되어 상기 샤프트를 슬라이딩 가능하게 실링하고, 상기 벨로우즈 실의 기능 상실에 따른 상기 샤프트와 상기 벨로우즈 실 사이에 형성된 영역으로의 누출을 막는 백업 실; 및
   상기 벨로우즈 벤트에 연결되고 영구적으로 연통되며, 주위 공기에 대해 밀폐된 제2 챔버를 포함하는 왕복 피스톤 펌프.

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