KR102573264B1 - Multi-stage centrifugal pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다단 원심 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차 펌프의 양정 및 효율의 저하를 방지하여 양정 및 효율을 향상시키기 위한 다단 원심 펌프에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 복수의 원심 펌프가 다단으로 배치된 다단 원심 펌프에 있어서, 유체가 유입되는 제1 펌프; 상기 제1 펌프의 하류측에 설치되는 제2 펌프; 및 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프 사이에 결합되는 가이드베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프를 제공한다.The present invention relates to a multi-stage centrifugal pump, and more particularly, to a multi-stage centrifugal pump for improving the head and efficiency of a secondary pump by preventing a decrease in head and efficiency. The configuration of the present invention for achieving the above object is a multi-stage centrifugal pump in which a plurality of centrifugal pumps are arranged in multiple stages, comprising: a first pump into which fluid is introduced; a second pump installed downstream of the first pump; And it provides a multi-stage centrifugal pump comprising a guide vane coupled between the first pump and the second pump.
Description
본 발명은 다단 원심 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차 펌프의 양정 및 효율의 저하를 방지하여 양정 및 효율을 향상시키기 위한 다단 원심 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-stage centrifugal pump, and more particularly, to a multi-stage centrifugal pump for improving the head and efficiency of a secondary pump by preventing a decrease in head and efficiency.
도 1은 종래의 다단 펌프를 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing a conventional multi-stage pump.
도 1과 같이, 종래의 다단 펌프(10)는 복수의 펌프를 횡방향으로 연장하여 형성되었다. 도 1은 예시적으로 1차 펌프(11), 2차 펌프(12), 3차 펌프(13), 4차 펌프(14) 및 5차 펌프(15)로 이루어진 다단 펌프(10)를 도시하고 있다.As shown in Figure 1, the conventional multi-stage pump 10 is formed by extending a plurality of pumps in the transverse direction. 1 shows a multi-stage pump 10 composed of a primary pump 11, a secondary pump 12, a tertiary pump 13, a tertiary pump 14, and a tertiary pump 15 exemplarily; there is.
이처럼 마련된 종래의 다단 펌프(10)는 하나의 펌프만을 사용할 때보다 압력 및 양정이 상승하게 되어 더 높은 곳 또는 더 먼 곳까지 유체를 이송할 수 있게 된다.In the conventional multi-stage pump 10 prepared as described above, the pressure and the head are higher than when only one pump is used, so that the fluid can be transported to a higher or farther place.
도 2는 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유량에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the change in efficiency according to the flow rate of each pump of the conventional multi-stage pump.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 이처럼 마련된 종래의 다단 펌프(10)는 유체가 유입되는 원심 펌프인 1차 펌프(11)의 유체를 제공받는 2차 펌프(12)의 효율이 다른 펌프들에 비해 유량이 증가할수록 크게 감소하는 경향을 보이는 문제가 있었다.However, as shown in FIG. 2, in the conventional multi-stage pump 10 provided in this way, the efficiency of the secondary pump 12 receiving the fluid of the primary pump 11, which is a centrifugal pump into which the fluid is introduced, is different from other pumps. Compared to this, there was a problem showing a tendency to decrease significantly as the flow rate increased.
도 3은 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유량에 따른 양정 변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing head change according to flow rate for each pump of a conventional multi-stage pump.
또한, 도 3에 도시된 것처럼, 이러한 2차 펌프(12)는 유량이 증가할수록 다른 펌프들에 비해 양정이 큰 폭으로 감소되는 문제도 있었다.In addition, as shown in FIG. 3, the head of the secondary pump 12 is significantly reduced compared to other pumps as the flow rate increases.
도 4는 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선을 나타낸 예시도이고, 도 5는 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선에 따른 압력을 나타낸 그래프이다.4 is an exemplary diagram showing streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump, and FIG. 5 is a graph showing pressure according to streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump.
도 4를 참고하면, 2차 펌프(12)의 유선의 방향이 다른 펌프들에 비해 임펠러의 각도와 일치하지 않는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that the direction of the streamline of the secondary pump 12 does not match the angle of the impeller compared to other pumps.
구체적으로, 1차 펌프(11)는 상측에서 유체가 유입되어 일측에 형성된 2차 펌프로 유체를 이송시키게 된다. 반면에 2차 펌프(12) 및 이의 하류에 형성된 펌프들은 상측이 아니라 일측에서 유체가 유입되어 일측으로 유체를 이송시키게 된다.Specifically, the fluid is introduced from the upper side of the primary pump 11 and transfers the fluid to the secondary pump formed on one side. On the other hand, the secondary pump 12 and the pumps formed downstream thereof transfer the fluid to one side by introducing fluid from one side rather than from the upper side.
이에 따라, 1차 펌프(11)와 이의 하류에 형성된 펌프들은 서로 유선의 방향이 상이하게 되며, 1차 펌프(11)로부터 직접 유체를 이송받는 2차 펌프(12)는 유선의 방향이 임펠러의 각도와 일치하지 않아 도 7과 같이 유체가 임펠러에 부딪히게 되면서 에너지가 손실되게 된다.Accordingly, the direction of the streamlines of the primary pump 11 and the pumps formed downstream thereof are different from each other, and the secondary pump 12, which receives fluid directly from the primary pump 11, has a direction of the streamline of the impeller. Even if the angle does not match, energy is lost as the fluid hits the impeller as shown in Figure 7.
도 6은 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선에 따른 양정 변화를 나타낸 그래프이고, 도 7은 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing a change in lift according to streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump, and FIG. 7 is a graph showing a change in efficiency according to streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump.
도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 종래의 다단 펌프(10)는 전술한 문제로 2차 펌프(12)의 양정 및 효율이 감소하게 되면서 전체의 효율 및 양정이 감소하게 되는 문제가 있었다.As shown in FIGS. 6 and 7 , the conventional multi-stage pump 10 has a problem in that overall efficiency and head are reduced as the head and efficiency of the secondary pump 12 are reduced due to the above-described problem.
따라서, 본 발명과 같이 2차 펌프의 양정 및 효율의 저하를 방지하여 양정 및 효율을 향상시킬 수 있는 다단 원심 펌프가 필요하다.Therefore, there is a need for a multi-stage centrifugal pump capable of improving the head and efficiency of the secondary pump by preventing the deterioration of the head and efficiency of the secondary pump, as in the present invention.
과제고유번호 IR200017Assignment identification number IR200017
부처명 민간기업Department name Private company
연구관리전문기관 한국생산기술연구원Korea Institute of Industrial Technology, an institution specializing in research management
연구사업명 민간수탁연구Research Project Name Private Consignment Research
연구과제명 원심 고압 다단 펌프 CFD 성능 해석Research Project Title Centrifugal High Pressure Multistage Pump CFD Performance Analysis
기여율 100
주관기관 한국생산기술연구원Organized by Korea Institute of Industrial Technology
연구기간 2020.03.01 ~ 2020.12.31Research Period 2020.03.01 ~ 2020.12.31
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 2차 펌프의 양정 및 효율의 저하를 방지하여 양정 및 효율을 향상시키기 위한 다단 원심 펌프를 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a multi-stage centrifugal pump for improving the head and efficiency of the secondary pump by preventing the head and efficiency from being lowered.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 복수의 원심 펌프가 다단으로 배치된 다단 원심 펌프에 있어서, 유체가 유입되는 제1 펌프; 상기 제1 펌프의 하류측에 설치되는 제2 펌프; 및 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프 사이에 결합되는 가이드베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a multi-stage centrifugal pump in which a plurality of centrifugal pumps are arranged in multiple stages, comprising: a first pump into which fluid is introduced; a second pump installed downstream of the first pump; And it provides a multi-stage centrifugal pump comprising a guide vane coupled between the first pump and the second pump.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가이드베인의 입구측의 블레이드의 각도는, 상기 제1 펌프의 출구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성되고, 상기 가이드베인의 출구측의 블레이드의 각도는, 상기 제2 펌프의 입구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the angle of the blade at the inlet side of the guide vane is formed to correspond to the angle of the impeller at the outlet side of the first pump, and the angle of the blade at the outlet side of the guide vane is 2 It may be characterized in that it is formed to correspond to the angle of the inlet side impeller of the pump.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가이드베인은, 상기 제1 펌프부터 상기 제2 펌프를 향해 연장 형성된 중심축; 상기 중심축의 외주면의 둘레를 따라 연장 형성되는 복수의 상기 블레이드; 및 상기 중심축 및 상기 블레이드가 수용되는 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the guide vane may include a central axis extending from the first pump toward the second pump; a plurality of blades extending along a circumference of an outer circumferential surface of the central axis; and a casing accommodating the central axis and the blade.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 케이싱의 입구측에서는 상기 중심축의 접선과 이루는 각도의 크기가 내림차순으로 미드, 쉬라우드, 허브 순으로 이루어지며, 상기 케이싱의 출구측에서는 상기 중심축의 접선과 이루는 각도의 크기가 내림차순으로 쉬라우드, 미드, 허브 순으로 이루어지도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the blades are made in the order of mid, shroud, and hub in descending order of the angle formed with the tangential line of the central axis at the inlet side of the casing, and at the outlet side of the casing, the tangential line and the tangential line of the central axis It may be characterized in that the size of the angle formed is prepared so that the shroud, mid, and hub are made in descending order.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 미드와 상기 쉬라우드의 각도의 크기는 상기 케이싱의 길이 방향으로 입구측에서 10% 이내 지점에서 역전되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the blade may be characterized in that the size of the angle between the mid and the shroud is reversed at a point within 10% of the inlet side in the longitudinal direction of the casing.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 블레이드는, 쉬라우드와 상기 중심축의 접선과 이루는 각도의 크기가 상기 케이싱의 길이 방향으로 입구측에서 10% 이내 임의의 지점까지는 증가하다가 이후에는 감소하도록 형성되고, 상기 케이싱의 입구측에서 출구측으로 갈수록 허브 및 미드의 상기 중심축의 접선과 이루는 각도의 크기는 계속 감소하도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the blade is formed so that the size of the angle between the shroud and the tangential line of the central axis increases up to an arbitrary point within 10% from the inlet side in the longitudinal direction of the casing, and then decreases, It may be characterized in that the size of the angle between the hub and the mid and the tangential line of the central axis is continuously decreased as it goes from the inlet side of the casing to the outlet side.
본 발명의 실시예에 있어서, 복수의 상기 블레이드는, 허브의 길이와 인접한 블레이드의 허브 사이의 거리의 비인 현절비(solidity)가 1.7~1.8이고, 쉬라우드의 길이와 인접한 블레이드의 쉬라우드 사이의 거리의 비인 현절비가 1.4~1.6으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plurality of blades have a solidity ratio of 1.7 to 1.8, which is a ratio of a length of a hub to a distance between hubs of adjacent blades, and a length of a shroud and a distance between shrouds of adjacent blades. It may be characterized in that the ratio of the distances, that is, the ratio of 1.4 to 1.6.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 케이싱의 입구측부터 출구측까지 연장 형성되는 제1 블레이드; 상기 제1 블레이드와 이격되어 형성되며, 상기 케이싱의 입구측부터 상기 중심축의 중간지점까지 연장 형성되는 제2 블레이드; 및 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드와 이격되어 형성되며, 상기 케이싱의 입구측부터 출구측까지 연장 형성되는 제3 블레이드를 포함하며, 상기 제1 블레이드, 상기 제2 블레이드, 상기 제3 블레이드는 상기 케이싱의 입구측의 시작 지점이 상기 중심축의 원주 방향으로 등간격으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the blade may include a first blade extending from the inlet side to the outlet side of the casing; a second blade formed spaced apart from the first blade and extending from the inlet side of the casing to a midpoint of the central axis; And a third blade formed spaced apart from the first blade and the second blade and extending from the inlet side to the outlet side of the casing, wherein the first blade, the second blade, and the third blade are It may be characterized in that the starting point of the inlet side of the casing is formed at equal intervals in the circumferential direction of the central axis.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 펌프의 하류측에 설치되는 제3 펌프; 상기 제3 펌프의 하류측에 설치되는 제4 펌프; 및 상기 제4 펌프의 하류측에 설치되며, 유체를 배출하도록 마련된 제5 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a third pump installed downstream of the second pump; a fourth pump installed downstream of the third pump; and a fifth pump installed downstream of the fourth pump and configured to discharge fluid.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다단 원심 펌프의 가이드베인의 설계방법에 있어서, 상기 가이드베인의 입구측의 블레이드의 각도는, 상기 제1 펌프의 출구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성되고, 상기 가이드베인의 출구측의 블레이드의 각도는, 상기 제2 펌프의 입구측 임펠러의 각도와 대응되게 설계되는 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프의 가이드베인의 설계방법을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a method for designing a guide vane of a multi-stage centrifugal pump, wherein the angle of the inlet blade of the guide vane corresponds to the angle of the outlet impeller of the first pump. Formed, the angle of the blade on the outlet side of the guide vane provides a design method of the guide vane of the multi-stage centrifugal pump, characterized in that designed to correspond to the angle of the inlet impeller of the second pump.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 제1 펌프와 제2 펌프 사이에 가이드베인을 구비하여 제2 펌프의 입구측에서 유체의 유속 및 압력이 감소되는 것을 저감할 수 있다.Effects of the present invention according to the configuration as described above, by providing a guide vane between the first pump and the second pump can reduce the decrease in the flow rate and pressure of the fluid at the inlet side of the second pump.
그리고, 제2 펌프의 입구측 유체의 유속 및 압력의 감소를 저감함에 따라 다단 원심 펌프의 전체 양정 및 효율이 향상될 수 있다.In addition, as the flow rate and pressure of the fluid at the inlet side of the second pump are reduced, the overall lift and efficiency of the multi-stage centrifugal pump can be improved.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 종래의 다단 펌프를 나타낸 예시도이다.
도 2는 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유량에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유량에 따른 양정 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선을 나타낸 예시도이다.
도 5는 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선에 따른 압력을 나타낸 그래프이다.
도 6은 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선에 따른 양정 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 종래의 다단 펌프의 펌프 별 유선에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 내부 투시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 투시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 허브, 미드, 쉬라우드의 위치를 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 길이 방향의 위치 비율에 따른 허브, 미드, 쉬라우드의 각도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인 및 제2 펌프의 길이 방향의 위치 비율에 따른 허브, 미드, 쉬라우드의 각도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유체의 흐름 방향을 나타낸 예시도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 치수를 나타낸 예시도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드를 나타낸 예시도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 별 유선을 나타낸 예시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 펌프별 유선에 따른 양정 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프별 유선에 따른 효율 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 21은 종래의 다단 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유선에 따른 압력을 나타낸 그래프이다.
도 22는 종래의 다단 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유량에 따른 양정 및 효율을 나타낸 그래프이다.
도 23은 종래의 다단 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유량에 따른 파워(kW)를 나타낸 그래프이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 펌프 별 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 25는 종래의 다단 펌프의 2차 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제2 펌프의 유량에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 26은 종래의 다단 펌프의 2차 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제2 펌프의 유체의 입사각을 나타낸 그래프이다.
도 27은 종래의 다단 펌프의 1차 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제1 펌프와 가이드베인의 유선 및 유속을 나타낸 유체해석도이다.
도 28은 종래의 다단 펌프의 2차 펌프의 유체 유속 및 압력을 나타낸 해석도이다.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제2 펌프의 유체 유속 및 압력을 나타낸 해석도이다.1 is an exemplary view showing a conventional multi-stage pump.
Figure 2 is a graph showing the change in efficiency according to the flow rate of each pump of the conventional multi-stage pump.
3 is a graph showing head change according to flow rate for each pump of a conventional multi-stage pump.
4 is an exemplary view showing streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump.
5 is a graph showing pressure along streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump.
6 is a graph showing head changes according to streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump.
7 is a graph showing efficiency changes according to streamlines for each pump of a conventional multi-stage pump.
8 is a perspective view of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
9 is an interior perspective view of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
10 is a perspective view of a guide vane according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view of a guide vane according to an embodiment of the present invention.
12 is a perspective view showing positions of a hub, a mid, and a shroud of a guide vane according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing angle changes of a hub, a mid, and a shroud according to a position ratio of a guide vane in a longitudinal direction according to an embodiment of the present invention.
14 is a graph showing angle changes of the hub, mid, and shroud according to the position ratio of the guide vane and the second pump in the longitudinal direction according to an embodiment of the present invention.
15 is an exemplary view showing a flow direction of fluid in a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
16 is an exemplary view showing the dimensions of a guide vane according to an embodiment of the present invention.
17 is an exemplary view showing a blade according to an embodiment of the present invention.
18 is an exemplary view showing streamlines for each pump according to an embodiment of the present invention.
19 is a graph showing lift curves according to streamlines for each pump according to an embodiment of the present invention.
20 is a graph showing efficiency curves according to streamlines for each pump according to an embodiment of the present invention.
21 is a graph showing pressure along streamlines of a conventional multi-stage pump and a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
22 is a graph showing lift and efficiency according to the flow rate of a conventional multi-stage pump and a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
23 is a graph showing power (kW) according to the flow rate of a conventional multi-stage pump and a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
24 is a graph showing a change in efficiency for each pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
25 is a graph showing a change in efficiency according to a flow rate of a secondary pump of a conventional multi-stage pump and a second pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
26 is a graph showing incident angles of fluid between a secondary pump of a conventional multi-stage pump and a second pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
27 is a fluid analysis diagram showing streamlines and flow velocities of a primary pump of a conventional multi-stage pump and a first pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention and a guide vane.
28 is an analytical diagram showing the fluid flow rate and pressure of the secondary pump of the conventional multi-stage pump.
29 is an analytical diagram showing fluid flow rates and pressures of a second pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 내부 투시도이다.8 is a perspective view of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an internal perspective view of the multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다단 원심 펌프(100)는 제1 펌프(110), 제2 펌프(120), 제3 펌프(130), 제4 펌프(140), 제5 펌프(150) 및 가이드베인(160)을 포함할 수 있다.8 and 9, the multi-stage
상기 제1 펌프(110)는 상부에서 유체가 유입되도록 마련될 수 있다.The
상기 제2 펌프(120)는 상기 제1 펌프(110)의 하츄륵인 일측면에 위치하도록 마련되며, 상기 제1 펌프(110)로부터 유체를 제공받아 상기 제3 펌프(130)로 이송하도록 마련될 수 있다.The
상기 제3 펌프(130)는 상기 제2 펌프(120)의 하류측에 결합되어 상기 제2 펌프(120)로부터 제공된 유체를 상기 제4 펌프(140)로 이송하도록 마련될 수 있다.The
상기 제4 펌프(140)는 상기 제3 펌프(130)의 하류측에 결합되어 상기 제3 펌프(130)로부터 제공된 유체를 상기 제5 펌프(150)로 이송하도록 마련될 수 있다.The
상기 제5 펌프(150)는 상기 제4 펌프(140)의 하류측에 결합되어 상기 제4 펌프(140)로부터 제공된 유체를 다단 원심 펌프(100)의 상부로 배출하도록 마련될 수 있다. The
본 발명의 실시예에서는 다단 원심 펌프(100)가 도시된 바와 같이 5개의 펌프로 이루어진 것으로 하였으나, 펌프의 개수는 이에 한정되지 않으며 복수개로 이루어진 다단 원심 펌프(100)를 모두 포함한다.In the embodiment of the present invention, the multi-stage
상기 가이드베인(160)은 상기 제1 펌프(110) 및 상기 제2 펌프(120) 사이에 인듀서 타입으로 결합되며, 상기 가이드베인(160)의 출구측 블레이드의 각도는 상기 제2 펌프의 입구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성될 수 있다.The
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 투시도이며, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 허브, 미드, 쉬라우드의 위치를 나타낸 사시도이다.Figure 10 is a perspective view of a guide vane according to an embodiment of the present invention, Figure 11 is a perspective view of a guide vane according to an embodiment of the present invention, Figure 12 is a hub of the guide vane according to an embodiment of the present invention, It is a perspective view showing the location of the mid and shroud.
도 10 내지 도 12에 도시된 것처럼, 상기 가이드베인(160)은, 중심축(161), 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164) 및 케이싱(165)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 10 to 12, the
상기 중심축(161)은 상기 제1 펌프(110)부터 상기 제2 펌프(120)를 향해 연장 형성될 수 있다. 상기 중심축(161)은 내부가 길이 방향을 따라 중공 형성된 원기둥 형태로 형성될 수 있다.The central axis 161 may extend from the
상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)는 상기 중심축(161)의 외주면의 둘레를 따라 연장 형성될 수 있다.The first blade 162 , the second blade 163 , and the third blade 164 may extend along the outer circumferential surface of the central axis 161 .
그리고, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)는 상기 중심축(161)의 길이 방향을 따라 나선형으로 연장 형성될 수 있다.Also, the first blade 162 , the second blade 163 , and the third blade 164 may spirally extend along the longitudinal direction of the central axis 161 .
보다 구체적으로, 상기 제1 블레이드(162)는 상기 케이싱(165)의 입구측부터 출구측까지 연장 형성될 수 있다.More specifically, the first blade 162 may extend from the inlet side of the casing 165 to the outlet side.
상기 제2 블레이드(163)는 상기 제1 블레이드(162)와 이격되어 형성되며, 상기 케이싱(165)의 입구측부터 상기 중심축의 중간지점까지 연장 형성될 수 있다.The second blade 163 is formed to be spaced apart from the first blade 162 and may extend from an inlet side of the casing 165 to a midpoint of the central axis.
상기 제3 블레이드(164)는 상기 제1 블레이드(162) 및 상기 제2 블레이드(163)와 이격되어 형성되며, 상기 케이싱(165)의 입구측부터 출구측까지 연장 형성될 수 있다.The third blade 164 is formed to be spaced apart from the first blade 162 and the second blade 163 and may extend from the inlet side of the casing 165 to the outlet side.
상기 제1 블레이드(162), 상기 제2 블레이드(163), 상기 제3 블레이드(164)는 상기 케이싱(165)의 입구측의 시작 지점이 상기 중심축(161)의 원주 방향으로 등간격으로 형성될 수 있다.The first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the central axis 161 at the starting point of the inlet side of the casing 165. It can be.
여기서, 상기 중심축(161)의 외주면에 형성되는 블레이드의 개수는 이에 한정되지 않으며, 복수개로 형성되는 경우를 모두 포함할 수 있다.Here, the number of blades formed on the outer circumferential surface of the central axis 161 is not limited thereto, and may include all cases in which a plurality of blades are formed.
상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)는 상기 중심축(161)의 입구측 각도가, 상기 제1 펌프(110)의 출구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)는 상기 중심축(161)의 출구측 각도가, 상기 제2 펌프(120)의 입구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164, the inlet angle of the central axis 161 corresponds to the angle of the outlet impeller of the
상기 케이싱(165)은 상기 중심축(161) 및 상기 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)가 내부에 수용되도록 마련되며, 내부에 유체가 통과할 수 있도록 마련될 수 있다. 상기 케이싱(165)은 내부가 길이 방향으로 중공 형성된 원기둥 형태로 마련될 수 있다.The casing 165 is provided to accommodate the central axis 161 and the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164 therein, and fluid can pass therein. can be arranged so that The casing 165 may be provided in a cylindrical shape with a hollow inside in the longitudinal direction.
한편, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)는, 상기 중심축(161)과 닿아 결합되는 내측 부위인 허브(H), 외측을 향하는 가장자리 부위인 쉬라우드(S) 및 허브와 쉬라우드 사이에 위치하는 중앙 부위인 미드(M)로 이루어진다.On the other hand, the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164 include a hub H, which is an inner portion contacting and coupled to the central axis 161, and a sheath portion, an edge portion facing the outside. It consists of a wood (S) and a mid (M), which is a central part located between the hub and the shroud.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 길이 방향의 위치 비율에 따른 허브, 미드, 쉬라우드의 각도 변화를 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing angle changes of a hub, a mid, and a shroud according to a position ratio of a guide vane in a longitudinal direction according to an embodiment of the present invention.
도 13에 도시된 것처럼, 이처럼 이루어진 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)에 있어서, 상기 케이싱(165)의 입구측에서는, 상기 중심축(161)의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 미드(M)의 연장 방향 각도, 상기 쉬라우드(S)의 연장 방향 각도 및 상기 허브(H)의 연장 방향 각도 각각의 값이 내림차순으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 13, in the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164 formed in this way, at the inlet side of the casing 165, the length of the central axis 161 Values of the extension direction angle of the mid (M), the extension direction angle of the shroud (S), and the extension direction angle of the hub (H) may be arranged in a descending order based on the direction center line.
그리고, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)에 있어서, 상기 케이싱(165)의 출구측에서는, 상기 중심축(161)의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 쉬라우드(S)의 연장 방향 각도, 상기 미드(M)의 연장 방향 각도 및 상기 허브(H)의 연장 방향 각도 각각의 값이 내림차순으로 이루어지도록 마련될 수 있다.In addition, in the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164, at the outlet side of the casing 165, the rest is based on the longitudinal center line of the central axis 161. Each value of the extension direction angle of the wood S, the extension direction angle of the mid M, and the extension direction angle of the hub H may be arranged in a descending order.
즉, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)에서는, 상기 케이싱(165)의 길이 방향으로 입구측에서 상기 케이싱(165) 길이의 10% 이내 지점에서, 상기 중심축(161)의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 미드의 연장 방향 각도의 값이 상기 쉬라우드의 연장 방향 각도의 값보다 더 크게 형성될 수 있다.That is, in the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164, at a point within 10% of the length of the casing 165 from the inlet side in the longitudinal direction of the casing 165, An extension angle of the mid with respect to the longitudinal center line of the central axis 161 may be greater than an extension angle of the shroud.
또한, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)에서는, 상기 중심축(161)의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 쉬라우드(S)의 연장 방향 각도의 크기가 상기 케이싱(165)의 길이 방향으로 입구측에서 상기 케이싱(165) 길이의 10% 이내 임의의 지점까지는 증가하다가 상기 임의의 지점 이후에는 감소하도록 형성되고, 상기 케이싱(165)의 입구측에서 출구측으로 갈수록 상기 중심축(161)의 길이방향 중심선을 기준으로 한 상기 허브(H)의 연장 방향 각도 및 상기 미드(M)의 연장 방향 각도 각각은 감소하도록 형성될 수 있다.In addition, in the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164, the size of the extension direction angle of the shroud (S) based on the longitudinal center line of the central axis 161 Is formed to increase from the inlet side in the longitudinal direction of the casing 165 to an arbitrary point within 10% of the length of the casing 165 and then decrease after the arbitrary point, and exit from the inlet side of the casing 165 Each of the extension direction angle of the hub H and the extension direction angle of the mid M with respect to the central line in the longitudinal direction of the central axis 161 may be formed to decrease toward the side.
이처럼, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)의 허브(H), 미드(M), 쉬라우드(S)는 상기 케이싱(165)의 입구측을 0, 출구측을 100%로 했을 때, 위치에 따라 각도가 계속 변화되도록 마련될 수 있다.As such, the hub H, the mid M, and the shroud S of the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164 face the inlet side of the casing 165 as 0 , when the exit side is 100%, the angle may be continuously changed according to the position.
또한, 상기 블레이드의 허브(H)는 상기 케이싱(165)의 입구측 각도가 77~80도로 형성되고, 출구측 각도가 74~76도로 형성될 수 있다.In addition, the hub H of the blade may have an inlet angle of the casing 165 of 77 to 80 degrees and an outlet angle of 74 to 76 degrees.
상기 블레이드의 미드(M)는 상기 케이싱(165)의 입구측 각도가 80~82도로 형성되고, 출구측 각도가 68~72도로 형성될 수 있다.The mid (M) of the blade may have an inlet angle of the casing 165 of 80 to 82 degrees and an outlet angle of 68 to 72 degrees.
상기 블레이드의 쉬라우드(S)는 상기 케이싱(165)의 입구측 각도가 76~78도로 형성되고, 출구측 각도가 60~65도로 형성될 수 있다.The shroud S of the blade may have an inlet angle of the casing 165 of 76 to 78 degrees and an outlet angle of 60 to 65 degrees.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인 및 제2 펌프의 길이 방향의 위치 비율에 따른 허브, 미드, 쉬라우드의 각도 변화를 나타낸 그래프이다.14 is a graph showing angle changes of the hub, mid, and shroud according to the position ratio of the guide vane and the second pump in the longitudinal direction according to an embodiment of the present invention.
그리고, 도 14에 도시된 것처럼, 상기 제1 블레이드(162), 제2 블레이드(163), 제3 블레이드(164)의 허브(H), 미드(M), 쉬라우드(S)는 상기 케이싱(165)의 출구측 단부에서 상기 제2 펌프(120)의 임펠러의 입구측 허브, 미드, 쉬라우드의 각도와 각각 일대일 대응되도록 형성될 수 있다.And, as shown in FIG. 14, the hub (H), mid (M), and shroud (S) of the first blade 162, the second blade 163, and the third blade 164 are the casing ( 165) may be formed to correspond one-to-one with angles of the inlet-side hub, mid, and shroud of the impeller of the
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유체의 흐름 방향을 나타낸 예시도이다.15 is an exemplary view showing a flow direction of fluid in a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
도 15에 도시된 것처럼, 이처럼 마련된 상기 가이드베인(160)은, 입구측에서는 블레이드가 상기 제1 펌프(110)에서 배출되는 유체의 방향과 대응되게 형성되고, 출구측에서는 블레이드가 상기 제2 펌프(120)의 입구측 임펠러와 대응되는 방향으로 형성되어 유체의 압력 저하를 최소화하며 유체가 이송될 수 있도록 할 수 있다.As shown in FIG. 15, the
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드베인의 치수를 나타낸 예시도이고, 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드를 나타낸 예시도이다.16 is an exemplary view showing the dimensions of a guide vane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 is an exemplary view showing a blade according to an embodiment of the present invention.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 각 블레이드의 두께(d)는 3.5~4.5mm로 형성될 수 있다.16 and 17, the thickness (d) of each blade of the present invention may be formed to 3.5 ~ 4.5mm.
각 블레이드의 허브(H)의 직경(a)은 110~130mm, 쉬라우드(S)의 직경(b)은 197~217mm로 형성될 수 있다.The diameter (a) of the hub (H) of each blade may be 110 to 130 mm, and the diameter (b) of the shroud (S) may be formed to be 197 to 217 mm.
상기 중심축(161)의 길이(L)는 100mm로 형성될 수 있으며, hub-to-tip ratio는 0.52~062로 이루어질 수 있고, camber 길이는 277.54mm로 형성될 수 있다.The length L of the central axis 161 may be 100 mm, the hub-to-tip ratio may be 0.52 to 062, and the camber length may be 277.54 mm.
특히, 본 발명에서, 복수의 상기 블레이드는, 상기 허브(H)의 현절비(코드 길이/피치 길이, solidity)가 1.7~1.8이고, 상기 쉬라우드(S)의 현절비(코드 길이/피치 길이, solidity)가 1.4~1.6으로 이루어질 수 있다.In particular, in the present invention, in the plurality of blades, the chord ratio (chord length / pitch length, solidity) of the hub (H) is 1.7 to 1.8, and the chord ratio (chord length / pitch length) of the shroud (S) (chord length / pitch length) , solidity) can be made from 1.4 to 1.6.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 별 유선을 나타낸 예시도이다.18 is an exemplary view showing streamlines for each pump according to an embodiment of the present invention.
전술한 바와 같이 마련된 본 발명에 따르면, 도 18에 도시된 바와 같이 제2 펌프(120)의 입구측에서 유체의 입사각이 임펠러의 각도와 유사한 것을 확인할 수 있다.According to the present invention prepared as described above, as shown in FIG. 18, it can be seen that the angle of incidence of the fluid at the inlet side of the
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 펌프별 유선에 따른 양정 곡선을 나타낸 그래프이다.19 is a graph showing lift curves according to streamlines for each pump according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참고하면, 가이드베인(160)이 형성되지 않은 종래의 다단 펌프(10)에 비해 본 발명에 따른 다단 원심 펌프(100)의 양정이 증가한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 19 , it can be seen that the lift of the multi-stage
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프별 유선에 따른 효율 곡선을 나타낸 그래프이다.20 is a graph showing efficiency curves according to streamlines for each pump according to an embodiment of the present invention.
도 20을 참고하면, 가이드베인(160)이 형성되지 않은 종래의 다단 펌프(10)의 2차 펌프(12)에 비해 본 발명에 따른 다단 원심 펌프(100)의 제2 펌프(120) 효율이 크게 증가한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 20, the efficiency of the
도 21은 종래의 다단 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유선에 따른 압력을 나타낸 그래프이다.21 is a graph showing pressure along streamlines of a conventional multi-stage pump and a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
도 21을 참고하면, 가이드베인(160)이 형성되지 않은 종래의 다단 펌프(10)의 2차 펌프(12) 임펠러에 비해 본 발명에 따른 다단 원심 펌프(100)의 블레이드에 가해지는 압력이 감소한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 21, the pressure applied to the blades of the multi-stage
도 22는 종래의 다단 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유량에 따른 양정 및 효율을 나타낸 그래프이고, 도 23은 종래의 다단 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 유량에 따른 파워(kW)를 나타낸 그래프이다.22 is a graph showing lift and efficiency according to flow rates of a conventional multi-stage pump and a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 23 is a graph showing a conventional multi-stage pump and a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention It is a graph showing power (kW) according to the flow rate of
도 22, 23을 참고하면, 종래예에 비해 본 발명의 실시예가 전체 양정, 효율 및 파워(kW)가 더욱 향상되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 22 and 23, it can be seen that the total head, efficiency and power (kW) of the embodiment of the present invention are further improved compared to the conventional example.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 펌프 별 효율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 25는 종래의 다단 펌프의 2차 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제2 펌프의 유량에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프이다.24 is a graph showing the efficiency change of each pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 25 is a secondary pump of a conventional multi-stage centrifugal pump and a second pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the change in efficiency according to the flow rate of the pump.
도 24 및 도 25를 참고하면, 본 발명의 실시예는 유량이 500CMH까지는 효율이 증가하고 이후 감소하는 것을 볼 수 있다. 반면에, 가이드베인(160)이 형성되지 않는 종래예는 400CMH까지 초기 효율이 대체적으로 유지되다가 이후 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figures 24 and 25, it can be seen that the embodiment of the present invention increases the efficiency until the flow rate is 500CMH and then decreases. On the other hand, in the conventional example in which the
즉, 본 발명은 종래예에 비해 유량의 증가에 따른 효율이 더 우수함을 확인할 수 있다.That is, it can be confirmed that the efficiency according to the increase in the flow rate is more excellent in the present invention compared to the conventional example.
도 26은 종래의 다단 펌프의 2차 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제2 펌프의 유체의 입사각을 나타낸 그래프이다.26 is a graph showing incident angles of fluid between a secondary pump of a conventional multi-stage pump and a second pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
도 26의 (a)에 도시된 종래의 다단 펌프는 유체의 입사각이 2차 펌프(12)의 임펠러 각도와 대응되지 않아 2차 펌프(12)의 임펠러에 유체가 부딪히는 것을 볼 수 있다.In the conventional multi-stage pump shown in (a) of FIG. 26 , the incident angle of the fluid does not correspond to the angle of the impeller of the secondary pump 12, so it can be seen that the fluid collides with the impeller of the secondary pump 12.
반면에 도 26의 (b)에 도시된 본 발명은 유체의 입사각이 제2 펌프(120)의 임펠러 각도와 동일하여 제2 펌프(120)의 임펠러에 유체가 부딪히지 않고 일정한 속력으로 유입이 되는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the present invention shown in (b) of FIG. 26, the angle of incidence of the fluid is the same as the angle of the impeller of the
도 27은 종래의 다단 펌프의 1차 펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제1 펌프와 가이드베인의 유선 및 유속을 나타낸 유체해석도이다.27 is a fluid analysis diagram showing streamlines and flow velocities of a primary pump of a conventional multi-stage pump and a first pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention and a guide vane.
도 27의 (a)를 보면, 종래의 다단 펌프는 1차 펌프(11)에서 2차 펌프(12)로 유체가 바로 이송되기 때문에 유선의 흐름이 일정하지 않았다.Referring to (a) of FIG. 27 , since the fluid is directly transferred from the primary pump 11 to the secondary pump 12 in the conventional multi-stage pump, the flow of the streamline is not constant.
반면에, 도 27의 (b)를 보면, 본 발명은 제1 펌프(110)의 출구측 임펠러 각도 및 제2 펌프(120)의 입구측 임펠러 각도와 대응되는 각도를 갖는 블레이드를 갖는 가이드베인(160)이 형성되어 유선의 흐름이 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, looking at (b) of FIG. 27, the present invention is a guide vane having a blade having an angle corresponding to the angle of the impeller at the outlet side of the
도 28은 종래의 다단 펌프의 2차 펌프의 유체 유속 및 압력을 나타낸 해석도이다.28 is an analytical diagram showing the fluid flow rate and pressure of the secondary pump of the conventional multi-stage pump.
도 28에 도시된 것처럼, 종래의 다단 펌프의 2차 펌프는 유선의 흐름 방향이 일정하지 않기 때문에 펌프 압력이 낮은 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 28, it can be confirmed that the pump pressure of the secondary pump of the conventional multi-stage pump is low because the flow direction of the streamline is not constant.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 원심 펌프의 제2 펌프의 유체 유속 및 압력을 나타낸 해석도이다.29 is an analytical diagram showing fluid flow rates and pressures of a second pump of a multi-stage centrifugal pump according to an embodiment of the present invention.
반면에, 도 29에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면 제2 펌프의 유선의 흐름 방향이 임펠러 각도와 대응되게 일정하기 때문에 펌프 압력이 도 28에 도시된 종래의 다단 펌프에 비해 높은 것을 확인할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 29, according to the present invention, since the flow direction of the streamline of the second pump is constant corresponding to the impeller angle, it can be confirmed that the pump pressure is higher than that of the conventional multi-stage pump shown in FIG. 28. there is.
이에 따라, 본 발명은 종래예에 비해 펌프 압력이 높게 유지되어 양정 및 효율이 개선될 수 있다.Accordingly, in the present invention, the pump pressure is maintained high compared to the prior art, so head and efficiency can be improved.
전술한 바와 같이 마련된 다단 원심 펌프(100)는 가이드베인(160)을 구비하여 제2 펌프(120)의 압력이 저하되는 것을 방지하고 양정 및 효율이 증가하도록 함으로써, 다단 펌프 전체 양정 및 효율이 개선되도록 할 수 있다.The multi-stage
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10: 종래의 다단 펌프
11: 1차 펌프
12: 2차 펌프
13: 3차 펌프
14: 4차 펌프
15: 5차 펌프
100: 다단 원심 펌프
110: 제1 펌프
120: 제2 펌프
130: 제3 펌프
140: 제4 펌프
150: 제5 펌프
160: 가이드베인
161: 중심축
162: 제1 블레이드
163: 제2 블레이드
164: 제3 블레이드
165: 케이싱10: Conventional multi-stage pump
11: primary pump
12: secondary pump
13: 3rd pump
14: 4th pump
15: 5th pump
100: multi-stage centrifugal pump
110: first pump
120: second pump
130: third pump
140: fourth pump
150: fifth pump
160: guide vane
161: central axis
162: first blade
163: second blade
164: third blade
165: casing
Claims (10)
유체가 유입되는 제1 펌프;
상기 제1 펌프의 하류측에 설치되는 제2 펌프; 및
상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프 사이에 결합되고, 상기 제1 펌프로부터 상기 제2 펌프를 향해 연장 형성된 중심축, 상기 중심축의 외주면의 둘레를 따라 연장 형성되는 블레이드 및, 상기 중심축과 상기 블레이드가 수용되는 케이싱을 구비하는 가이드베인을 포함하고,
상기 블레이드는, 상기 중심축과 닿아 결합되는 내측 부위인 허브(H), 외측을 향하는 가장자리 부위인 쉬라우드(S) 및 상기 허브와 상기 쉬라우드 사이에 위치하는 중앙 부위인 미드(M)를 구비하고,
상기 케이싱의 입구측에서는, 상기 중심축의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 미드의 연장 방향 각도, 상기 쉬라우드의 연장 방향 각도 및 상기 허브의 연장 방향 각도 각각의 값이 내림차순으로 형성되며,
상기 케이싱의 출구측에서는, 상기 중심축의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 쉬라우드의 연장 방향 각도, 상기 미드의 연장 방향 각도 및 상기 허브의 연장 방향 각도 각각의 값이 내림차순으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프.
In a multi-stage centrifugal pump in which a plurality of centrifugal pumps are arranged in multiple stages,
A first pump into which fluid is introduced;
a second pump installed downstream of the first pump; and
A central axis coupled between the first pump and the second pump and extending from the first pump toward the second pump, a blade extending along the circumference of an outer circumferential surface of the central axis, and the central axis and the blade Including a guide vane having a casing in which is accommodated,
The blade includes a hub (H) as an inner portion contacting and coupled to the central axis, a shroud (S) as an edge portion facing outward, and a mid (M) as a central portion located between the hub and the shroud. do,
At the inlet side of the casing, each value of the extension direction angle of the mid, the extension direction angle of the shroud, and the extension direction angle of the hub are formed in a descending order based on the center line in the longitudinal direction of the central axis,
At the outlet side of the casing, values of the extension direction angle of the shroud, the extension direction angle of the mid, and the extension direction angle of the hub are formed in descending order based on the center line in the longitudinal direction of the central axis. Pump.
상기 가이드베인의 입구측의 블레이드의 각도는, 상기 제1 펌프의 출구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성되고,
상기 가이드베인의 출구측의 블레이드의 각도는, 상기 제2 펌프의 입구측 임펠러의 각도와 대응되게 형성된 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프.
According to claim 1,
The angle of the blade of the inlet side of the guide vane is formed to correspond to the angle of the outlet side impeller of the first pump,
The multi-stage centrifugal pump, characterized in that the angle of the blade of the outlet side of the guide vane is formed to correspond to the angle of the inlet side impeller of the second pump.
상기 케이싱의 길이 방향으로 입구측에서 상기 케이싱 길이의 10% 이내 지점에서, 상기 중심축의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 미드의 연장 방향 각도의 값이 상기 쉬라우드의 연장 방향 각도의 값보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프.
According to claim 1,
At a point within 10% of the length of the casing from the inlet side in the lengthwise direction of the casing, the value of the extension direction angle of the mid is greater than the value of the extension direction angle of the shroud based on the central line in the longitudinal direction of the central axis. Multi-stage centrifugal pump, characterized in that.
상기 중심축의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 쉬라우드의 연장 방향 각도의 크기가 상기 케이싱의 길이 방향으로 입구측에서 상기 케이싱 길이의 10% 이내 임의의 지점까지는 증가하다가 상기 임의의 지점 이후에는 감소하도록 형성되고,
상기 케이싱의 입구측에서 출구측으로 갈수록 상기 중심축의 길이방향 중심선을 기준으로 한 상기 허브의 연장 방향 각도 및 상기 미드의 연장 방향 각도 각각은 감소하는 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프.
According to claim 1,
The size of the extension direction angle of the shroud based on the central line in the longitudinal direction of the central axis increases from the inlet side to an arbitrary point within 10% of the casing length in the longitudinal direction of the casing, and then decreases after the arbitrary point. become,
The multi-stage centrifugal pump, characterized in that each of the extension direction angle of the hub and the extension direction angle of the mid with respect to the longitudinal center line of the central axis decreases from the inlet side to the outlet side of the casing.
상기 허브의 현절비(코드 길이/피치 길이, solidity)가 1.7~1.8이고, 상기 쉬라우드의 현절비(코드 길이/피치 길이, solidity)가 1.4~1.6으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프.
According to claim 1,
A multi-stage centrifugal pump, characterized in that the chord ratio (cord length / pitch length, solidity) of the hub is 1.7 to 1.8, and the chord ratio (cord length / pitch length, solidity) of the shroud is 1.4 to 1.6.
상기 블레이드는,
상기 케이싱의 입구측부터 출구측까지 연장 형성되는 제1 블레이드;
상기 제1 블레이드와 이격되어 형성되며, 상기 케이싱의 입구측부터 상기 중심축의 중간지점까지 연장 형성되는 제2 블레이드; 및
상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드와 이격되어 형성되며, 상기 케이싱의 입구측부터 출구측까지 연장 형성되는 제3 블레이드를 포함하며,
상기 제1 블레이드, 상기 제2 블레이드, 상기 제3 블레이드는 상기 케이싱의 입구측의 시작 지점이 상기 중심축의 원주 방향으로 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프.
According to claim 1,
the blade,
A first blade extending from the inlet side to the outlet side of the casing;
a second blade formed spaced apart from the first blade and extending from the inlet side of the casing to a midpoint of the central axis; and
A third blade formed spaced apart from the first blade and the second blade and extending from the inlet side to the outlet side of the casing,
The first blade, the second blade, and the third blade are multi-stage centrifugal pumps, characterized in that the start point of the inlet side of the casing is formed at equal intervals in the circumferential direction of the central axis.
상기 제2 펌프의 하류측에 설치되는 제3 펌프;
상기 제3 펌프의 하류측에 설치되는 제4 펌프; 및
상기 제4 펌프의 하류측에 설치되며, 유체를 배출하도록 마련된 제5 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 원심 펌프.
According to claim 1,
a third pump installed downstream of the second pump;
a fourth pump installed downstream of the third pump; and
The multi-stage centrifugal pump further comprising a fifth pump installed downstream of the fourth pump and configured to discharge fluid.
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