KR102624357B1 - 펌프 성능 특성 제어를 위한 배출 케이싱 인서트 - Google Patents

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Abstract

예를 들면 펌프 또는 로터리 장치를 비롯한 장치는 배출 케이싱 및 배출 케이싱 인서트를 구비한다. 배출 케이싱은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름을 제공하는 배출 유로를 갖도록 구성될 수 있고, 그 배출 유로는 배출 유로 벽을 구비하며, 배출 케이싱은 또한 그 배출 케이싱의 외면에서부터 배출 유로 벽을 통과하는 배출 케이싱 보어홀을 갖도록 구성된다. 배출 케이싱 인서트는 배출 케이싱 보어홀 내에 수용되어 배출 유로 내에 배치될 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 포함할 수 있고, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 펌핑 및 배출될 유출물 흐름과 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하도록 축소 배출 유로(restricted discharge flow pathway)를 갖도록 구성된다.

Description

펌프 성능 특성 제어를 위한 배출 케이싱 인서트
본 출원은 펌프 또는 로터리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 펌프 또는 로터리 장치의 배출 케이싱에 관한 것이다.
벤츄리 케이싱을 위한 현행의 표준은 저비속도(low specific speed) 펌프의 통로 품질에 대한 민감성으로 인해 배출 통로를 드릴링(drilling) 및 리밍(reaming)하는 것이다. 고품질의 통로는 주조 상태의 표면을 이용하기 보다는 기계 가공함으로써 생성될 수 있다. 또한 배출 통로에서부터 케이싱 환형부까지 바이패스를 크로스 드릴링(cross drilling)하여 향상된 곡면 형상을 제공하는 것도 알려져 있다. 바이패스는 곡선의 안정성(curve stability)도 향상시킨다.
하지만, 고전적 벤츄리 구조는 비교적 작은 드릴 비트를 이용한 긴 드릴링으로 인해 제조하기 곤란하다. 이는 펌프 성능과 초기 수율(first pass yield)에 상당히 영향을 미치는 많은 가공 편차를 생성한다. 그 가공 편차는 주로 제조 상의 문제보다는 펌프 구조에 기인한 것으로, 필요로 하는 성능을 달성하기 위해 추가적 재가공을 야기한다. 전통적 벤츄리 구조는 또한 케이싱을 재가공(remachine) 또는 새로운 케이싱(목부 사이즈(throat size)가 보다 작다면)을 요구하지 않은 채로는 하나의 목부 사이즈를 갖는 것으로 제한하고 있다. 전통적 벤츄리 목부는 시간의 경과에 따라 마모를 겪게 되어 그 유효 목부 면적을 증가시킨다. 상당한 마모는 비용이 많이 드는 케이싱 재가공 또는 교체를 필요로 할 수 있는 성능 변화를 초래할 수 있다.
이러한 견지에서, 벤츄리 수단을 갖는 배출 통로를 구성하기 위한 보다 양호한 방법에 대한 필요성이 당업계에 존재한다.
요약하면, 고전적 벤츄리 구조의 제조의 어려움은, 예를 들면 보다 큰 보어를 드릴링하는 것을 가능하게 하고 펌프의 적절한 성능 특성을 위해 필요한 최소 목부 영역(throat area)을 제어하는 데에 이용될 수 있는 본 발명에 따른 신규하고 독특한 배출 케이싱 인서트에 의해 해결된다. 보다 큰 배출 보어는 파이프 손실을 감소시키고 또한 긴 드릴링 깊이에서 작은 비트와 흔히 관련된 잠재적 제조 결함을 최소화한다. 신규하고 독특한 배출 케이싱 인서트의 구조는 보다 타이트한 공차 부분들이 그 내에 수용되게 하고 케이싱 제조 프로세스에서 보다 느슨한 공차를 허용한다. 신규의 배출 케이싱 인서트는 교체 가능하기 때문에, 사용하던 배출 케이싱 인서트를 다른 목부 영역을 갖는 것으로 단순히 교체함으로써 부품 시장(aftermaket)에서의 목부 변경을 또한 가능하게 하여, 고객이 현장에서 펌프 성능 특성을 변경할 수 있게 한다. 신규의 배출 케이싱 인서트는 또한 목부 영역이 마모된 경우에 고객이 펌프 성능을 용이하게 변경할 수 있게 한다. 교체 가능하기 때문에, 신규의 배출 케이싱 인서트는 개선된 재료 특성 또는 내마모성을 위해 케이싱의 나머지 부분과는 상이한 재료로 이루어질 수도 있다.
사실상, 본 발명에 따른 신규의 배출 케이싱 인서트는 종래의 벤츄리 케이싱에서 볼 수 있는 전통적 드릴링 스타일보다는 배출 케이싱 인서트 자체 내에 펌프 목부 영역을 수용함으로써 작동한다. 인서트 내에 목부를 수용함으로써, 신규의 배출 케이싱 인서트는 펌프의 제조성을 상당히 개선시키고 펌프 성능에 대해 추가적인 고객 제어(customer control)를 제공한다. 예를 들어, 상기한 바와 같이, 배출 케이스는 펌프의 소정 성능 특성을 제공하기 위해 목부 영역을 제어하도록 구성된 배출 케이싱 인서트를 수용하는 대형 보어를 갖도록 제조(즉, 드릴링)될 수 있다. 부품 시장에서, 고객은 그 배출 케이싱 인서트를 제거하고, 동일한 대형 보어 내에 수용되지만 펌프의 성능 특성을 변경하도록 다른 목부 영역을 갖는 다른 배출 케이싱 인서트로 대체할 수 있다. 게다가, 케이싱 형태의 개수 또한 감소되어, 가공된 케이싱을 비축할 수 있게 하는 한편, 신규의 배출 케이싱 인서트의 기하학적 형상만을 변경함으로써 고객 주문의 배출 성능을 맞춤화하는 것을 가능하게 한다. 이는 또한 신규의 배출 케이싱 인서트를 구매함으로써 현장에서 펌프의 등급을 재조정(re-rating)할 옵션을 고객에게 제공하여, 그들의 설비가 보다 다이나믹하게 할 수 있다. 배출 케이싱이 사용으로 마모되기 때문에, 표준 드릴링 벤츄리 케이싱은 손실된 성능을 복구하기 위해 교체될 필요가 있었지만, 본 발명에 따른 신규의 배출 케이싱 인서트는 용이한 성능 복구를 가능하게 하여, 케이싱의 유효 수명을 증가시킨다.
신규의 배출 케이싱 인서트는 펌프의 목부 영역 또는 흐름 교축 지점(flow restriction point)을 획정하는 기하학적 형상부를 포함한다. 그 기하학적 형상부는 대형 보어 배출 천공부 내에 삽입되어, 펌프로부터 유출물의 배출을 위한 초크 지점(choke point)으로서 기능한다.
예를 들면, 배출 케이싱 인서트는 케이싱을 밀봉하도록 밀봉 기구 내에 내장되거나, 그들을 케이싱에 대해 밀봉하도록 추가적인 하드웨어를 필요로 할 수 있다. 본 명세서에서 개시하는 몇몇 실시예는 배출 케이싱에 대한 조립을 위해 빌트-인 플랜지를 포함하는 신규의 배출 케이싱 인서트를 제공하는 한편, 본 명세서에서 개시하는 다른 실시예에서는 외부적 밀봉 및 조립 구조를 이용하여 배출 케이싱 내에 밀봉시키는 신규의 배출 케이싱 인서트를 제공한다.
본 발명은 흐름의 차단 또는 유동 단면의 감소에 의해 펌프 성능을 변경하도록 배출 유로 내에 배치될 수 있는 임의의 배출 케이싱 인서트의 이용을 커버하고자 한다.
하나의 예로서, 신규의 배출 케이싱 인서트의 구조는 흐름을 교축시키고 적절한 "목부 영역" 및 성능 특성을 제공하도록 가변 사이즈 또는 형상의 핀을 포함하거나, 그 핀의 형태를 취하거나 그 핀을 이용할 수 있다. 신규의 배출 케이싱 인서트의 기하학적 형상은 원형이거나 펌프 성능에 영향을 주는 다른 기하학적 형상일 수도 있다.
다른 배출 케이싱 인서트 구조는 경사진 입출구 기하학적 형상과 드릴링된 목부 기하학적 형상을 갖는 인서트를 포함할 수 있다. 이러한 구조는 또한 높은 재순환 조건에서 개선된 성능을 위해 펌프의 바이패스 천공부 내로 태핑(tapping)하는 드릴 스루(drill through)를 수용할 수 있다.
사실상, 신규의 배출 케이싱 인서트는 벤츄리 수단으로 배출 통로를 구성하는 보다 양호한 방법을 제공하고 종래 기술과 펌프 또는 로터리 장치 산업 전체에 중요한 기여를 한다.
장치
몇몇 실시예에 따르면, 본 발명은 신규하고 독특한 배출 케이싱 인서트와 조합된 배출 케이싱을 특징으로 하는 예를 들면 펌프 또는 로터리 장치를 비롯한 장치의 형태를 취할 수 있다. 배출 케이싱은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름을 제공하는 배출 유로를 갖도록 구성될 수 있고, 그 배출 유로는 배출 유로 벽을 구비하며, 배출 케이싱은 또한 배출 케이싱의 외면에서부터 배출 유로 벽을 통과하는 배출 케이싱 보어홀을 갖도록 구성된다. 배출 케이싱 인서트는 배출 케이싱 보어홀 내에 수용되어 배출 유로 내에 배치될 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 포함할 수 있고, 그 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하도록 축소 배출 유로(restricted discharge flow pathway)를 갖도록 구성된다.
그 장치는 이하의 특징을 하나 이상 포함할 수 있다.
배출 유로는 소정 단면을 구비하며, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 해당 배출 유로를 갖도록 구성될 수 있으며, 그 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션은 상기한 배출 유로의 단면과 실질적으로 동일한 해당 단면을 가지며, 다른 부분 또는 섹션은 상기한 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖다.
맞춤 핀(Dowel Pin) 구성
몇몇 실시예는, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부가 예를 들면 배출 케이싱으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하도록 그 내에 구성된 맞춤 핀을 구비하는 것을 포함한다.
예를 들면, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 맞춤 핀 보어를 갖도록 구성될 수 있고, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하는 축소 배출 유로를 구성하도록 맞춤 핀 보어 내에 수용되도록 구성된 맞춤 핀을 포함할 수 있다.
맞춤 핀은 맞춤 핀 보어 내에 수용되어, 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 맞춤 핀은, 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 직경의 샤프트를 갖는 로드(예를 들면, 솔리드 로드)로서 구성되어, 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 맞춤 핀은, 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면의 오리피스를 갖도록 구성되어, 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공할 수 있다.
배출 케이싱 인서트는 맞춤 핀의 세트를 포함할 수 있으며, 각 맞춤 핀은 맞춤 핀 보어 내에 수용되도록 구성될 수 있으며, 각 맞춤 핀은 또한 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 제공하도록 구성되어, 원하는 목부 영역을 제공하기 위해 맞춤 핀의 세트로부터 이용될 맞춤 핀의 선택에 기초하여 펌프의 성능이 조절될 수 있도록 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 각 맞춤 핀은 상이한 직경을 갖는 샤프트를 각각 갖도록 구성될 수 있으며, 보다 큰 직경을 갖는 맞춤 핀은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 보다 큰 부분적 차단을 야기하며, 보다 작은 직경을 갖는 상응하는 맞춤 핀은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 보다 작은 부분적 차단을 야기한다.
대안적으로, 각 맞춤 핀은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 해당 부분적 차단을 야기하는 해당 직경을 구비한 오리피스를 각각 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 맞춤 핀의 세트는, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 제1 부분적 차단을 야기하는 제1 직경을 갖는 제1 오리피스를 구비한 제1 맞춤 핀을 포함할 수 있고, 또한, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 제1 부분적 차단과는 상이한 사이즈의 부분적 차단을 야기하는 제1 직경과는 다른 제2 직경을 갖는 제2 오리피스를 구비한 제2 맞춤 핀을 포함할 수 있다. 사실상, 부분적 차단은, 예를 들면, 원형 기하 또는 형상, 삼각형 기하 또는 형상, 직사각형 기하 또는 형상, 정사각형 기하 또는 형상 또는 타원형 기하 또는 형상을 비롯하여 이들에 한정되지 않을 수 있는 기하 및/또는 형상 변수를 갖도록 구성될 수 있는 축소 배출 유로를 형성한다.
일체적으로 형성된 입구 구성
몇몇 실시예는, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부가 예를 들면 배출 케이싱으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하도록 그 내에 드릴링되거나 일체적으로 형성될 수 있는 입구/개구를 갖도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예를 들면, 그 입구/개구는, 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖도록 구성 또는 형성되어, 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공하도록 될 수 있다.
그 오리피스는, 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 입구부와, 배출 유로의 단면보다 작거나, 그와 동일하거나 혹은 그 보다 큰 단면을 갖는 확대 원추부를 갖도록 구성, 성형(shaped) 또는 형성(formed)될 수 있다.
오리피스는 또한, 배출 유로의 단면보다 큰 단면을 가질 수 있는 확대부; 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 입구부; 및 배출 유로의 단면보다 작거나, 그와 동일하거나 혹은 그 보다 큰 단면을 갖는 확대 원추부를 갖도록 구성, 성형 또는 형성될 수 있다.
그 장치는 또는 배출 케이싱 인서트의 세트를 포함할 수 있고, 각 배출 케이싱 인서트는 맞춤 핀 보어에 수용되도록 구성된 해당 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 구비하며, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 또한 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 제공하도록 구성되어, 원하는 목부 영역을 제공하기 위해 그 세트로부터 이용될 배출 케이싱 벤츄리 플러그부의 선택에 기초하여 펌프의 성능이 조절될 수 있도록 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 해당 부분적 차단을 야기하는 해당 직경을 구비한 오리피스를 각각 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 배출 케이싱 인서트의 세트는, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 제1 부분적 차단을 야기하는 제1 직경을 갖는 제1 직경 오리피스를 구비한 제1 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 포함할 수 있고, 또한, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로에서의 제1 부분적 차단과는 상이한 사이즈의 부분적 차단을 야기하는 제1 직경과는 다른 제2 직경을 갖는 제2 오리피스를 구비한 제2 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 부분적 차단은, 예를 들면, 원형 기하 또는 형상, 삼각형 기하 또는 형상, 직사각형 기하 또는 형상, 정사각형 기하 또는 형상 또는 타원형 기하 또는 형상을 비롯하여 이들에 한정되지 않을 수 있는 기하 및/또는 형상 변수를 갖도록 구성될 수 있는 축소 배출 유로를 형성한다.
첨부 도면은 반드시 축척대로 도시한 것은 아니며, 이하의 도면들을 포함한다.
도 1은 도 1a 및 도 1b를 포함하며, 여기서, 도 1a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배출 케이싱 보어홀을 갖는 배출 케이싱 인서트의 도면이며, 도 1b는 도 1a에 도시한 배출 케이싱 보어홀 내에 배치된 배출 케이싱 인서트를 갖는 배출 케이싱의 도면이다.
도 2는 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2 d를 포함하며, 여기서, 도 2a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배출 케이싱 인서트의 배출 유로를 통해 본 배출 케이싱 인서트의 측면도이며, 도 2b는 도 2a에 도시한 배출 케이싱 인서트의 라인 A-A를 따라 취한 단면도이며, 도 2c는 도 2a 및 도 2b에 도시한 배출 케이싱 인서트의 일부분을 형성하는 맞춤 핀의 도면이며, 도 2d는 도 2a 및 도 2b에 도시한 배출 케이싱 인서트의 저면도이다.
도 3은 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d를 포함하며, 여기서, 도 3a는 배출 케이싱 인서트의 배출 유로를 통해 본 배출 케이싱 인서트의 측면도이며, 도 3b는 도 3a에 도시한 배출 케이싱 인서트의 라인 A-A를 따라 취한 단면도이며, 도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시한 배출 케이싱 인서트의 일부분을 형성하는 맞춤 핀의 도면이며, 도 3d는 도 3a 및 도 3b에 도시한 배출 케이싱 인서트의 상면도이다.
도 4는 도 4a, 도 4b 및 도 4c를 포함하며, 여기서, 도 4a는 배출 케이싱 인서트의 측면도이며, 도 4b는 도 4a에 도시한 배출 케이싱 인서트의 라인 A-A를 따라 취한 단면도이며, 도 4c는 도 4a 및 도 4b에 도시한 배출 케이싱 인서트의 상면도이다.
도 5는 도 5a, 도 5b 및 도 5c를 포함하며, 여기서, 도 5a는 배출 케이싱 인서트의 측면도이며, 도 5b는 도 5a에 도시한 배출 케이싱 인서트의 라인 A-A를 따라 취한 단면도이며, 도 5c는 도 5a 및 도 5b에 도시한 배출 케이싱 인서트의 상면도이다.
도 6은 도 6a 및 도 6b를 포함하며, 여기서, 도 6a는 하나는 벤츄리 인서트 케이싱과 다른 하나는 표준 드릴링 케이싱인 2개의 벤츄리 사이즈에 대한 샘플 테스트 데이터의 총 수두(Ft), 유량(GPM) 및 효율(%)에 기초한 데이터 비교 그래프이며, 도 6b는 하나는 벤츄리 인서트 케이싱과 다른 하나는 표준 드릴링 케이싱인 2개의 벤츄리 사이즈에 대한 샘플 테스트 데이터의 총 수두(Ft), 유량(GPM) 및 효율(%)에 기초한 데이터 비교 그래프이다.
예를 들면, 도면 전체에서 어수선함을 줄이기 위해 각 도면에 모든 도면 부호를 포함하진 않는다.
도 1: 기본 장치(10)
몇몇 실시예에 따르면, 본 발명은, 배출 케이싱 인서트(14(도 1b, 도 2 및 도 3 참조), 140(도 4 및 도 5 참조))와 조합된 배출 케이싱(12)을 특징으로 하는, 도 1a 및 도 1b에 도시하고 전체적으로 도면 부호 10으로서 나타낸 배출 케이싱 파트를 구비한, 예를 들면 펌프 또는 로터리 장치를 비롯한 장치의 형태를 취할 수 있다. 배출 케이싱(12)은 배출 환형부(12a)를 포함할 수 있다. 도 1a는 배출 케이싱 인서트(14)가 없는 상태의 배출 케이싱(12)을 도시하는 반면, 도 2b는 배출 케이싱 인서트(14)가 그 내에 구성되어 있는 배출 케이싱(12)을 도시한다.
배출 케이싱(12)은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름을 제공하는 배출 유로(12b)를 갖도록 구성될 수 있다. 배출 유로(12b)는 배출 유로 벽(12c)을 구비할 수 있고, 배출 축선(A)이 도시되어 있다. 배출 케이싱(12)은 또한 배출 케이싱(12)의 외면(12e)에서부터 배출 유로 벽(12c)을 통과하는 배출 케이싱 인서트 보어홀 또는 오리피스(12d)를 갖도록 구성될 수 있다.
배출 케이싱 인서트(14, 140)는, 예를 들면 도 1b에 도시한 바와 같이 배출 케이싱 인서트 보어홀(12d) 내에 수용되어 적어도 부분적으로 배출 유로(12b) 내에 배치되는 전체적으로 도면 부호 14a(도 1b, 도 2 및 도 3 참조), 140a(도 4 및 도 5 참조)로서 나타낸 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 포함할 수 있거나, 그 플러그부를 갖도록 구성될 수 있다. 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(14a, 140a)는 배출 케이싱(14)으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적 차단을 제공하도록, 예를 들면 전체적으로 도면 부호 14a', 14a"(도 2a, 도 3a 및 도 3b 참조), 140a', 140a"(도 4b 및 도 5b 참조)로서 나타낸 축소 배출 유로를 갖도록 구성될 수 있다.
도 1b는 도 2 및 도 3에 도시한 바에 상응하는 본 발명의 실시예를 도시하며, 여기서, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(14a', 14a")는 예를 들면 배출 케이싱(14)으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적 차단을 제공하도록 그 내에 구성된 맞춤 핀(14b', 14b")를 포함한다. 도 1b에서, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(14a)는, 예를 들면, 본 명세서에서 기재한 바와 같이, 배출 유로(12b)의 단면과 실질적으로 동일할 수 있는 단면의 부분 또는 섹션을 갖는 해당 배출 유로(14c)(또는 140c(도 4 및 도 5 참조))를 갖도록 구성될 수 있고, 그 해당 배출 유로(14c)의 일부분 또는 섹션은 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖도록 구성될 수 있다. 도 2a 및 도 3a에 도시한 바와 같이, 해당 배출 유로(14c)의 외측 부분 또는 섹션들은, 본 명세서에 기재한 바와 같이, 배출 유로(12b)의 단면과 실질적으로 동일한 단면을 가지며, 해당 배출 유로(14c)의 중간 혹은 중앙의 부분 또는 섹션은 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖도록 구성될 수 있다.
이에 비해, 도 4 및 도 5는, 예를 들면 배출 케이싱으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적 차단을 제공하도록 그 내에 구성되거나 일체적으로 형성된 입구, 개구 또는 오리피스를 갖는 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")의 실시예를 도시한다. 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")는, 본 명세서에서 기재한 바와 같이, 해당 배출 유로(140c)의 하나 이상의 부분 또는 섹션이 배출 유로(12b)의 단면과 실질적으로 동일한 단면을 갖도록 구성될 수 있고, 그 해당 배출 유로(14c)의 일부분 또는 섹션은 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 배출 케이싱 인서트 보어홀 또는 오리피스(12d)는 배출 케이싱 인서트(14)를 수용하도록 도 1에 도시한 바와 같은 위치 또는 장소에서 배출 유로(12b)를 따르도록 구성될 수 있다. 하지만, 본 발명의 범위는 배출 케이싱 인서트 보어홀 또는 오리피스(12d)와 배출 케이싱 인서트(14)가 배출 유로(12b)를 따른 상이한 위치 또는 장소에서 구성되는 실시예를 포함하고자 한 것으로 그러한 실시예도 구상할 수 있다. 사실상, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 배출 유로(12b) 내에 또는 그 배출 오류(12b)를 따라 임의의 위치 또는 장소에 배치되는 배출 케이싱 인서트 보어홀 또는 오리피스(12b)와 배출 케이싱 인서트(14)를 포함하고자 한다. 다시 말해, 본 발명의 범위는 배출 케이싱 인서트 보어홀 또는 오리피스(12d)와 배출 케이싱 인서트(14)의 배출 유로(12b) 내에서 또는 그 배출 유로(12b)를 따른 임의의 특정 위치 또는 장소에 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b에서, 배출 케이싱(12)은 예를 들면 근본적인 발명의 부분을 반드시 형성하지도 않아 추가적으로 상세하게 설명하지 않을 당업자라면 자명한 바와 같은 기타 부품 또는 구성 요소들을 포함한다는 점을 이해할 것이다.
도 2 및 도 3: 맞춤 핀 구성
도 2 및 도 3에서, 배출 케이싱 인서트(14)는, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적 차단을 제공하기 위해 축소 배출 유로(14a"(도 2a 참조), 14a"(도 3a 참조))를 구성하도록 맞춤 핀(14b', 14b")를 수용하기 위해 예를 들면 원위 단부로 축방향으로 드릴링될 수 있는 맞춤 핀 보어(14b', 14b")를 갖도록 구성된 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(14a)를 포함하거나 그 형태를 취할 수 있다. 도 2a, 도 3a 및 도 3b에서, 화살표 및 도면 부호 14a', 14a"는 배출 케이싱으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적 차단을 제공하는 축소 배출 유로를 가리킨다.
도 2에서, 맞춤 핀(14b')은 맞춤 핀 보어(14d) 내에 수용되어, 해당 배출 유로(14c)의 일부분(예를 들면, 중앙 혹은 중간 부분)을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적인 차단을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 맞춤 핀(14b')은, 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 직경의 샤프트를 갖는 로드(예를 들면, 솔리드 로드)로서 구성되어, 해당 배출 유로(12b)의 일부분을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적인 차단을 제공할 수 있다(예를 들면, 샤프트의 일부분은 감소된 직경을 갖고 샤프트의 다른 부분은 다른 직경, 예를 들면 보다 큰 직경을 갖도록 구성될 수 있는 실시예도 구상할 수 있다).
대안적으로, 도 3에서는 맞춤 핀(14b")은, 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 단면의 오리피스(또는 개구)(14d')를 갖도록 구성 또는 형성되어, 해당 배출 유로(14c)의 일부분을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적인 차단을 제공할 수 있다.
배출 케이싱 인서트(14)는 맞춤 핀(14b', 14b")의 세트를 포함할 수 있다. 각 맞춤 핀은 맞춤 핀 보어(14d) 내에 수용되도록 구성될 수 있으며, 각 맞춤 핀은 또한 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 제공하도록 구성되어, 원하는 목부 영역을 제공하기 위해 맞춤 핀의 세트로부터 이용될 맞춤 핀의 선택에 기초하여 펌프의 성능이 조절될 수 있도록 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 각 맞춤 핀(14b')은 상이한 직경을 갖는 샤프트를 각각 갖도록 구성될 수 있으며, 보다 큰 직경을 갖는 맞춤 핀은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 보다 큰 부분적 차단을 야기하며, 보다 큰 작은 직경을 갖는 해당 맞춤 핀은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 보다 작은 부분적 차단을 야기한다.
대안적으로, 각 맞춤 핀(14b")은 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 해당 부분적 차단을 야기하는 해당 직경을 구비한 오리피스를 각각 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 맞춤 핀의 세트는, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 제1 부분적 차단을 야기하는 제1 직경을 갖는 제1 오리피스를 구비한 제1 맞춤 핀을 포함할 수 있고, 또한, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 제1 부분적 차단과는 상이한 사이즈의 부분적 차단을 야기하는 제1 직경과는 다른 제2 직경을 갖는 제2 오리피스를 구비한 제2 맞춤 핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 범위는 맞춤 핀의 샤프트 또는 오리피스의 특정 직경에 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 4 및 도 5: 일체형으로 형성된 축소 입구/ 개구 구성
도 4 및 도 5에서, 배출 케이싱 인서트(140)는, 예를 들면 배출 케이싱으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적 차단을 제공하도록 그 내에 드릴링되거나 일체적으로 형성될 수 있는 입구/개구(140d', 140d")를 갖도록 구성된 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")를 포함하거나 그 형태를 취할 수 있다.
예를 들면, 그 입구/개구(140d', 140d")는, 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖도록 구성 또는 형성되어, 해당 배출 유로(14c)의 일부분을 축소시켜 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 부분적인 차단을 제공하도록 될 수 있다.
도 4에서, 오리피스(140d')는, 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 입구부(140d'(in))와, 배출 유로(12b)의 단면보다 작거나, 그와 실질적으로 동일하거나 혹은 그 보다 클 수 있는 단면을 갖는 확대 원추부(140d'(out))를 갖도록 구성, 성형(shaped) 또는 형성(formed)될 수 있다. 입구부(140d'(in))와 확대 원추부(140d'(out))가 예를 들면 반대로 되어 유체가 반대 방향으로 흐르도록 한 실시예도 구상 가능하고 본 발명의 범위 내에 포함된다.
도 5에서, 오리피스(140d")는 또한, 배출 유로(12b)의 단면과 동일하거나 보다 큰 단면을 가질 수 있는 제1 확대부(140d"(in)), 배출 유로(12b)의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 입구부(140d"(restricted))와, 배출 유로(12b)의 단면보다 작거나, 그와 실질적으로 동일하거나 혹은 그 보다 큰 단면을 갖는 제2 확대 원추부(140d"(out))를 갖도록 구성, 성형 또는 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 장치(10)는 또는 배출 케이싱 인서트(140)의 세트를 포함할 수 있고, 각 배출 케이싱 인서트(140)는 해당 벤츄리 플러그부(140a', 140a")를 구비하며, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")는 맞춤 핀 보어(14d) 내에 수용되도록 구성될 수 있으며, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")는 또한 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 제공하도록 구성되어, 원하는 목부 영역을 제공하기 위해 그 세트로부터 이용될 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")의 선택에 기초하여 펌프의 성능이 조절될 수 있도록 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")는 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 해당 부분적 차단을 야기하는 상이한 해당 직경을 구비한 오리피스를 각각 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 배출 케이싱 인서트의 세트는, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 제1 부분적 차단을 야기하는 제1 직경 오리피스를 구비한 제1 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")를 포함할 수 있고, 또한, 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 배출 유로(12b)에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 야기하는 제1 직경과는 다른 제2 직경을 갖는 제2 오리피스를 구비한 제2 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(140a', 140a")를 포함할 수 있다.
본 발명의 범위는 오리피스의 직경에 제한하고자 하는 것은 아니다.
기타 특징
배출 케이싱 인서트(14, 140)는 배출 케이싱 인서트(14, 140)를 배출 케이싱(12)에 조립하기 위한 플랜지부(14e, 140e)를 포함할 수 있고, 그 플랜지부(14e, 140e)는 복수의 드릴링 개구(14e1, 14e2, 14e3, 14e4, 14e5, 14e6)를 갖도록 구성되며, 그 중 일부는 배출 케이싱 인서트(14)를 배출 케이싱(12)에 삽입하거나 그로부터 제거하도록 구성될 수 있다.
배출 케이싱 인서트(14, 140)는 제거 가능하고 교체 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 배출 케이싱 인서트 보어홀(14d)은 나사산(도시 생략)을 갖도록 구성될 수 있으며, 배출 케이싱 벤츄리 플러그부(14a, 140a)는 대응하는 나사산(도시 생략)을 갖도록 구성되어, 필요에 따라 제거하여 교체할 수 있도록 배출 케이싱 인서트(14, 140)를 배출 케이싱(12) 내에 나사식으로 삽입하거나 그로부터 제거할 수 있도록 될 수 있다.
배출 케이싱 인서트(14, 12)는 리세스(12f)를 갖도록 구성될 수 있고, 배출 케이싱 인서트(14, 140)는 배출 케이싱 인서트(14, 140)가 배출 케이싱(12) 내에 나사식으로 삽입된 경우에 배출 케이싱(12)을 밀봉하도록 배출 케이싱(12)의 리세스(12f) 내에 수용되도록 구성된 밀봉 와셔(14g)를 포함할 수 있다.
축소 배출 유로(14a', 14a")는 펌프 성능에 영향을 주는 원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형 또는 타원형을 비롯하여 이들에 한정되지 않는 기하학적 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 본 발명의 범위는 축소 배출 유로의 형상에 제한하고자 하는 것이 아니라, 현재 공지되어 있거나 향후에 개발될 기타 형태 또는 종류의 형상을 포함한다.
장치(10)는 펌프를 포함할 수 있다.
가능한 용례
가능한 용례는 적어도 다음을 포함한다.
예를 들면 Ns<=1,000(US 단위)을 갖는 펌프를 비롯하여 비교적 낮은 비속도를 갖는 벤츄리식 펌프 또는 펌프들을 포함한다.
예를 들면, 펌프 타입은 OH1, OH2, OH3, OH4, OH6, BB1, BB2 및 BB3을 포함할 수 있다.
본 발명의 범위
본 명세서에서 달리 언급하지 않는다면, 본 명세서에서 특정 실시예와 관련하여 설명한 임의의 특징, 특성, 대안 또는 변형이 본 명세서에서 설명한 임의의 다른 실시예에 적용, 이용 또는 포함될 수 있다는 점을 이해해야 할 것이다. 또한, 본 명세서의 도면은 축척대로 도시하진 않았다.
본 발명을 그 예시적인 실시예에 대해 설명하고 도시하였지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 상기한 것은 물론 다양한 기타 추가 및 생략이 이루어질 수도 이다.

Claims (19)

  1. 펌프를 포함하는 장치로서:
    펌핑 및 배출될 유출물의 흐름을 제공하는 배출 유로를 갖도록 구성된 배출 케이싱으로서, 상기 배출 유로는 배출 유로 벽을 구비하며, 상기 배출 케이싱은 또한 상기 배출 케이싱의 외면에서부터 상기 배출 케이싱의 배출 유로 벽을 통과하는 배출 케이싱 인서트 보어홀을 갖도록 구성되는 것인 배출 케이싱; 및
    배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 구비한 배출 케이싱 인서트로서, 상기 배출 케이싱 인서트는 상기 배출 케이싱 외부로부터 수용되고, 상기 배출 케이싱의 상기 외면에서 상기 배출 케이싱 인서트 보어홀에 통과되며, 상기 배출 케이싱 인서트 보어홀 내에 위치됨으로써, 상기 배출 케이싱의 외면으로부터 상기 배출 유로까지 배치되고, 상기 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하도록 축소 배출 유로(restricted discharge flow pathway)를 갖도록 구성되는 것인 배출 케이싱 인서트
    를 포함하고,
    상기 배출 케이싱 인서트는 개구를 구비한 플랜지부를 더 포함하고, 상기 플랜지부는 상기 배출 케이싱의 외면에 결합되며,
    상기 배출 케이싱은 배출 케이싱 환형부를 더 포함하고 그리고 상기 배출 케이싱 인서트가 상기 배출 케이싱에 결합될 때 상기 배출 케이싱을 밀봉하도록 상기 배출 케이싱 인서트의 밀봉 와셔에 맞는 리세스를 갖도록 구성되는 것인 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 맞춤 핀 보어(dowel pin bore)를 갖도록 구성되며,
    상기 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하는 상기 축소 배출 유로를 구성하도록 상기 맞춤 핀 보어 내에 수용되도록 구성된 맞춤 핀을 포함하는 것인 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배출 유로는 소정 단면을 구비하며, 상기 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 해당 배출 유로를 갖도록 구성되며, 그 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션은 상기 배출 유로의 단면과 실질적으로 동일한 해당 단면을 가지며, 다른 부분 또는 섹션은 상기 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 것인 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 맞춤 핀은 상기 맞춤 핀 보어 내에 배치되어, 상기 해당 배출 유로의 일부분을 축소시켜 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공하는 것인 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 맞춤 핀은, 상기 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 직경의 샤프트를 갖는 솔리드 로드를 포함한 로드로서 구성되어, 상기 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션을 축소시켜 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공하는 것인 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 맞춤 핀은, 상기 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 오리피스를 구비하도록 구성되어, 상기 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션을 축소시켜 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공하는 것인 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 배출 케이싱 인서트는 맞춤 핀의 세트를 포함하며, 각 맞춤 핀은 상기 맞춤 핀 보어 내에 수용되도록 구성되며, 각 맞춤 핀은 또한 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 각각 제공하도록 구성되어, 원하는 목부 영역(throat area)을 제공하기 위해 상기 맞춤 핀의 세트로부터 이용될 맞춤 핀의 선택에 기초하여 상기 펌프의 성능이 조절될 수 있도록 할 수 있는 것인 장치.
  8. 제7항에 있어서, 각 맞춤 핀은 상이한 직경을 갖는 샤프트를 각각 갖도록 구성되며, 보다 큰 직경을 갖는 맞춤 핀은 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 보다 큰 부분적 차단을 야기하며, 보다 작은 직경을 갖는 해당 맞춤 핀은 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 보다 작은 부분적 차단을 야기하는 것인 장치.
  9. 제7항에 있어서, 각 맞춤 핀은 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 해당 부분적 차단을 야기하는 해당 직경을 구비한 해당 오리피스를 갖도록 구성되며, 상기 맞춤 핀의 세트는, 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 제1 부분적 차단을 야기하는 제1 직경을 갖는 제1 오리피스를 구비한 제1 맞춤 핀을 포함하고, 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 야기하는 제1 직경과는 다른 제2 직경을 갖는 제2 오리피스를 구비한 제2 맞춤 핀을 포함하는 것인 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 상기 배출 케이싱으로부터 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 부분적 차단을 제공하도록 그 내에 드릴링되거나 일체적으로 형성된 입구, 개구 또는 오리피스를 갖도록 구성되는 것인 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 입구, 개구 또는 오리피스는, 상기 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖도록 구성 또는 형성되어, 상기 해당 배출 유로의 일부분 또는 섹션을 축소시켜 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 부분적인 차단을 제공하도록 된 것인 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 입구, 개구 또는 오리피스는, 상기 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 입구부와, 상기 배출 유로의 단면보다 작거나, 그와 동일하거나 혹은 그 보다 큰 단면을 갖는 확대 원추부를 갖도록 구성, 성형(shaped) 또는 형성(formed)되는 것인 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 입구, 개구 또는 오리피스는 상기 배출 유로의 단면보다 작거나, 그와 실질적으로 동일하거나 혹은 그 보다 큰 단면을 갖는 확대부; 상기 배출 유로의 단면보다 작은 감소된 단면을 갖는 입구부; 및 상기 배출 유로의 단면보다 작거나, 그와 동일하거나 혹은 그 보다 큰 단면을 갖는 확대 원추부를 갖도록 구성, 성형 또는 형성되는 것인 장치.
  14. 제2항에 있어서, 상기 장치는 배출 케이싱 인서트의 세트를 포함하며, 각 배출 케이싱 인서트는 해당 배출 케이싱 인서트 벤츄리 플러그부를 구비하며, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 상기 맞춤 핀 보어 내에 수용되도록 구성되며, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 또한 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 제공하도록 구성되어, 원하는 목부 영역을 제공하기 위해 그 세트로부터 이용될 배출 케이싱 벤츄리 플러그부의 선택에 기초하여 상기 펌프의 성능이 조절될 수 있도록 하는 것인 장치.
  15. 제14항에 있어서, 각 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 해당 부분적 차단을 야기하는 해당 직경을 구비한 해당 오리피스를 갖도록 구성되며, 상기 배출 케이싱 인서트의 세트는, 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 제1 부분적 차단을 야기하는 제1 직경을 갖는 제1 오리피스를 구비한 제1 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 포함하고, 상기 펌핑 및 배출될 유출물의 흐름과 상기 배출 유로에서의 상이한 사이즈의 부분적 차단을 야기하는 제1 직경과는 다른 제2 직경을 갖는 제2 오리피스를 구비한 제2 배출 케이싱 벤츄리 플러그부를 포함하는 것인 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 배출 케이싱 인서트는 제거 가능하고 교체 가능하도록 구성되는 것인 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 배출 케이싱 인서트 보어홀은 나사산을 갖도록 구성되며, 상기 배출 케이싱 벤츄리 플러그부는 대응하는 나사산을 갖도록 구성되어, 상기 배출 케이싱 인서트는 상기 배출 케이싱 내에 나사식으로 삽입될 수 있어 제거 가능하고 교체 가능한 것인 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 축소 배출 유로는 펌프 성능에 영향을 주는 원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형 또는 타원형을 포함하는 기하학적 형상을 갖도록 구성되는 것인 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 장치는 펌프를 포함하는 것인 장치.
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