KR0137654B1 - 프레싱공정만으로 형성된 팽출부를 갖는 원심펌프 케이싱 - Google Patents

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Description

프레싱공정만으로 형성된 팽출부를 갖는 원심펌프 케이싱

제1도는 본 발명의 한 실시예에 따른 원심펌프 케이싱의 종단면도.

제2도는 제1도의 선Ⅱ-Ⅱ에 따라 취한 단면도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원심펌프 케이싱의 종단면도.

제4도는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 것으로 제2도에 유사한 단면도.

제5도는 종래기술의 원심펌프 케이싱의 단면도.

본 발명은 원심펌프 케이싱에 관한 것으로 특히 작은 크기 및 용량을 갖는 원심펌프에 사용되는 원심펌프 케이싱에 관한 것이다.

일반적으로 케이싱동체에 임펠러를 회전가능하게 수용하는 원심펌프가 공지되어 있다.

최근에 이런 타입의 펌프에서는 프레스장치를 이용하여 강철판의 딥드로잉에 의하여 케이싱동체를 일체로 형성하는 것이 제안되었다.

제5도에 도시된 바와같이 예를 들어 케이싱동체(23)는 프레싱작업에 의하여 일체에 형성되고, 이것은 임펠러(20)의 외측주의직경(21)보다 약간 큰 직경을 갖는 내측주위원(22)을 기본원으로써 구비하며, 케이싱동체(23)의 외측주위벽은 케이싱동체의 외측주위벽으로부터 외측반경 방향으로 부출어 지는 팽출부(23a)에 일체로 형성된다. 팽출부는 원주방향으로 케이싱동체의 권선개시점(b)에서 종단점(c)으로 연장하는 동안에, 이것의 높이는 권선개시점에서 종단점을 향하는 방향으로 점차 증가한다. 팽출부(23)의 팽출 높이가 최대로 되는 종단점(c)에서 배출노즐(25)은 케이싱동체에 용접된다.

이러한 구성에 따르면, 케이싱동체(23)의 내부는 유체흐름방향으로 점차로 증가하는 단면적을 갖는 와류실(A)을 형성한다. 와류실(A)의 종단점은 배출노즐(25)을 향하여 유체흐름의 흐름저항을 감소시키기 위한 돌출형상을 갖는 가이드(26)를 구비한다.

종단점(c)에서 와류실(A)의 단면적의 필요량은 유체유량과 유체유속에 의거하여 결정된다.

따라서 종래 기술에서와 같이 권선개시점(b)에서 종단점(c)을 향하는 방향으로 점차 증가하는 높이를 갖는 팽출부(23a)가 케이싱동체(23)의 외측주위벽상에 형성된다면, 종단점(c)에서의 팽출높이(h)는 종단점(c)에서의 유로의 필요 단면적을 얻기 위하여 과도하게 크게 된다.

따라서 이러한 구성에 있어서는, 프레스장치를 이용하는 소위 팽출형성이 어닐링공정과 함께 반복된 프레싱공정을 필요로 한다는 문제점이 있다.

더욱이 종래기술은 배출노즐(25)을 향하는 유체흐름의 흐름저항을 감소시키기 위해 와류실(A)의 종단점(c)에서 돌출형상을 갖는 가이드(26)를 마련할 필요가 있다는 다른 문제점을 갖는다. 이런 가이드(26)가 없다면 펌프성능은 감소될 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 종래기술의 상기 언급된 문제점은 극복할 수 있는 원심펌프케이싱을 제공하는 것이고, 이 펌프 케이싱에서 팽출부는 어닐링공정을 필요로 함이 없이 단일프레싱공정으로 형성될 수 있으며, 돌출된 가이드가 와류실의 종단점에 제공되지 않는다 할지라도 펌프성능이 감소되지 않는다.

본 발명의 상기 언급된 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 원심펌프 케이싱은 로터리 임펠러를 수용하고 상기 임펠러를 외측주위원의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 내측주위원을 기초원으로써 갖는 케이싱동체로 이루어진다. 외측반경방향으로 부풀어진 팽출부는 케이싱동체의 외측주위벽상에 일체로 형성한다. 이 팽출부는 원주방향으로 케이싱동체의 권선개시점에서 먼 개시점으로부터 종단점으로 연장하는 동안에, 개시점에서 종단점으로 높이칫수가 점차로 증가한다. 파이프형의 배출노즐을 케이싱동체에 연결되어 팽출부가 가장 높은 종단점과 팽출부가 형성되지않은 권선개시점 사이에서 연장한다.

본 발명에 따르면, 케이싱동체가 임펠러의 외측주위원의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 내측주위원을 기본원으로써 구비하고, 외측반경방향으로 부풀은 팽출부가 케이싱동체의 외측주위벽상에 형성되어 원주방향으로 케이싱동체의 권선개시점에서 먼 개시점으로부터 종단점으로 연장하는 동안에 개시점에서 종단점을 향하는 방향으로 높이가 점차 증가하기 때문에, 기본원상에 있는 팽출높이는 최대 높이에 달하는 종단점에서도 그다지 크지 않으며, 이에 따라 팽출부는 어닐링공정을 필요로 하지 않으면서 단일의 프레싱공정에 의해 형성될 수 있다. 더욱이 파이프형의 배출노즐이 케이싱동체의 벽부는 배출수를 위한 가이드로써 작용할 수 있고, 이에 따라 종래 기술에서는 필요하였던 것으로 돌출형상을 갖는 가이드를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 흡입측상의 케이싱동체의 벽부는 중심부에서 개방되는 펌프흡입구로 오목한 거울형상을 갖도록 형성되고, 오목한 벽부의 내부의 환상의 지지판을 구비한다. 지지판의 외측주위부는 벽부의 내측표면에 고정되는 한편 내측 주위부는 임펠러를 향하여 구부러지고 원통형상으로 형성된다. 연결파이프는 벽부에 포함된 펌프흡입구와 원통형으로 형성된 내측주위부 사이에서 연장되도록 배치되고, 이것의 한 단부는 벽부에 있는 펌프흡입구에 용접되며 다른 단부는 지지판의 내측주위부내에 가압하여 끼워맞추어 진다.

이러한 구성에 의해, 내부압력을 견디도록 하는 케이싱동체의 능력은 향상되고, 이에 따라 내부압력으로 야기되는 케이싱동체상에 부과되는 변형은 효과적으로 제한될 수 있다.

따라서 종래펌프 케이싱에서의 문제점, 즉 딥 드로잉에 의한 케이싱동체의 약화에 대한 문제점이 해결된다.

본 발명은 다른 바람직한 실시예에서 굽힘파이프의 형상을 갖는 노즐요소는 파이프형의 배출노즐내에 배치된다. 노즐요소의 출구부는 배출노즐의 내부에 고정되고, 노즐요소의 입구부는 팽출부의 팽출높이가 최고인 종단점에서 와류실을 향하여 있다. 노즐요소의 입구부의 단면적은 종단점에서의 와류실의 단면적과 사실상같게 되고, 노즐요소의 단면적은 출구부를 향하여 점차로 증가된다.

이 실시예에서 와류실로부터 배출노즐은 향하여 흐르는 펌프된 액체가 노즐요소로 들어갈 때 액체의 속도는 이 노즐요소에서 점차로 감소되고 그 후에 액체는 배출노즐로부터 배출된다. 따라서 펌프된 액체의 운동에너지의 일부는 속도의 감소중에 펌프압력을 증가시키도록 잠재에너지로 효과적으로 변환되고, 이에 따라 펌프성능이 향상될 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 그리고 장점은 첨부도면을 참고하여 바람직한 실시예의 다음 설명으로 더 명백하게 될 것이고, 도면에서 동일한 인용번호는 동일한 요소를 가리킨다.

제1도에서 인용번호 1은 프레싱장치를 이용하는 단일강철판을 딥 드로잉으로 형성하는 원심펌프의 케이싱동체를 가리킨다. 케이싱동체(1)는 한 단부에서 고정플랜지(2)로 또다른 단부에서 흡입구(3)로 일체 형성된다. 케이싱동체(1)는 고정플랜지(2)를 통하여 모터의 브래킷(도시하지 않음)에 연결된다. 케이싱동체(1)의 흡입구(3)에 용접으로 연결파이프(4)가 연결되고, 흡입구의 내부측면에 암나사(6a)를 갖는 흡입구(6)를 구비한다. 케이싱동체(1)의 외측표면과 연결파이프(4)의 외측단부사이에는 용접에 의해 고정되고 사실상 절두원뿔형을 갖는 보강커버부재(7)가 제공된다. 커버부재(7)의 외측표면에는 다수의 반경방향으로 연장하는 보강의 팽출부(7a)(7a)...(7a)가 일체로 형성된다.

케이싱동체(1)의 내부에는 보스(9)에 고정되는 임펠러(8)가 수용된다. 보스(9)는 메인샤프트(10)의 자유단에 연결된다. 메인샤프트(10)는 베어링(도시하지 않음)에 의해 회전가능하게 지지되고 시일 수단(11)을 구비하며, 이것은 케이싱동체(1)에 고정되는 케이싱커버(12)에 의해 지지된다.

케이싱동체(1)와 흡입측상에 있는 임펠러(8)의 모서리부(8a)사이에는 유체가 케이싱동체(1)와 임펠러(8)의 모서리부(8a)사이에서 후방으로 흐르지 않도록 방지하기 위한 U형상의 단면을 갖는 링(13)이 끼워 맞추어 진다.

이 실시예에 따르면, 제2도에 도시된바와 같이 케이싱동체(1)는 기초원으로써 내측주위원(15)을 갖도록 형성되고, 이것의 직경은 임펠러(8)의 외측주위원(16)의 직경보다 크다. 임펠러의 외측주위원의 직경의 1.05 내지 1.10배의 범위에서 기초원의 직경을 결정하는 것이 바람직하다. 1.05의 이하로 결정된 때 원사이의 간극은 너무 좁게 되어서 상당한 소음이 발생된다. 한편 1.10의 이상으로 결정될 때 간극은 너무 넓게 되어서 펌프성능이 약화된다.

케이싱(1)의 외측주위벽에는 케이싱동체(1)의 권선개시점(a)으로부터 원주방향으로 먼 개시점(b)에서 종단점(c)으로 감에 따라 점차 증가하는 높이로 외측반경방향으로 팽출되는 팽출부(1a)가 형성된다. 원주방향으로 90도 내지180도 정도로 권선개시점(a)에서 먼 개시점(b)의 위치를 결정하는 것이 바람직하다.

개시점(b)이 90도내에 위치될 때 팽출부(1a)의 팽출높이는 종단점(c)에서 너무 높이 되어서 후술되는 바와 같이 단지 하나의 성형공정을 통하여 완전한 팽출현상을 얻는 것이 불가능하게 된다. 다른 한편으로 개시점(b)이 180도를 지나 위치된다면 팽출부를 제공하는 효과는 상실된다.

팽출부(1a)의 높이는 종단점(c)에서 최대로 된다. 파이프형상의 배출노즐(18)은 용접에 의해 케이싱동체에 연결되어 팽출부가 형성되지 않은 권선개시점(a)과 종단점(c)사이에서 연장한다. 곧은 파이프 또는 가변직경을 갖는 파이프가 배출노즐(18)로써 사용될 수 있다.

이런 구성에 의해, 내부폭의 중심영역에서 케이싱동체(1)는 와류실(A)을 형성하고, 이것의 단면적은 유체흐름의 방향으로 점차로 증가하도록 되며 종단점(c)에서 최대로 된다.

종단점(c)에서 와류실의 필요한 최대 단면적은 원심펌프에 필요한 유체유속과 유량으로 결정된다.

이 실시예에 따르면, 기초원을 한정하는 내측주위원(15)의 직경은 임펠러(8)의 외측주위원(16)의 직경에 비하여 케이싱동체(1)의 권선개시점(a)에서 충분히 크다. 따라서 종단점(c)에서 기초원(15)상에 있는 팽출높이(h)는 그다지 크게 될 필요가 없고, 점(c)에서 필요한 단면적은 비교적 작은 팽출을 제공함으로써 달성될 수 있다.

따라서 케이싱동체가 프레싱 공정을 통하여 제작되어야 할 때 팽출부(1a)는 어닐링공정을 필요로 함이 없이 팽출공정만을 통하여 형성될 수 있다. 왜냐하면 종단점(c)에서 팽출부(1a)의 팽출높이가 비교적 작게 될 수 있기 때문이다.

이 실시예에서 임펠러(8)의 외측주위원(16)과 케이싱동체(1)의 내측주위원(15)사이의 반경방향에서의 갭은 다소 넓게 된다.

그러나 소형이며 소용량의 원심펌프에서 상기 언급된 갭이 어느정도 넓게 될 때에도 종단점(c)에서 권선개시점(a)을 향하는 유제의 역류는 펌프의 성능을 사실상 약화시킬 정도로 그다지 크지 않다는 것을 알 수 있다.

파이프형의 배출노즐(18)이 용접에 의해 케이싱동체(1)에 연결되어 팽출높이가 최대로 되는 종단점(c)과 팽출부가 형성되지 않는 권선개시점(a) 사이에서 연장되기 때문에, 또 종단점(c)과 권선개시점(a) 사이에서 높이차가 그다지 크지 않기 때문에 권선개시점(a)에 위치하는 케이싱동체(1)의 벽(1b)은 종래기술에서 사용된 가이드로써 작용할 수 있고, 그 결과 물을 배출하기 위한 어떤 가이드가 설치될 필요가 없다.

상기 언급된 구성을 갖는 원심펌프의 작용은 다음과 같다. 구동모터(도시하지 않음)에 연결된 메인 샤프트(10)가 최전될 때 임펠러(8)는 일체로 회전되어서 흡입구(3)을 통하여 유체를 흡입한다. 흡입된 유체는 임펠러(8)의 내부를 통하여 흐르고 원심력을 받으며 주위로부터 와류실(A)로 송출된다. 송출된 유체는 원주방향(제2도에서 시계회전방향)으로 이동되고 배출노즐(18)을 통하여 외부로 배출된다.

상기 언급된 실시예에 있어서, 종단점(c)에서의 유로의 최대단면적을 얻기 위하여 팽출부(1a)의 높이를 과도학 증가시키지 않고 종단점(c)으로 팽출부(1a)의 폭을 점차로 증가시키는 것도 가능하다. 이런 경우에 어닐링공정을 필요로 함이 없이 단지 프레싱공정만을 통하여 팽출부를 형성하기 위하여 팽출부(1a)의 폭이 1/3내로 팽출부(1a)의 높이를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 언급된 설명에서 명백한 바와같이 이 실시예에서 케이싱동체(1)가 임펠러(8)의 외측주위원(16)의 직경보다 큰 직경을 갖는 내측주위원(15)을 기초원으로써 갖기 때문에 또 팽출부가 원주방향으로 케이싱동체의 권선개시점(a)에서 먼 개시점(b)으로부터 종단점(c)으로 연장하는 케이싱동체의 외측주위벽에서 외측반경방향으로 부풀어지는 동안에 상기 개시점에서 종단점을 향하는 방향으로 팽출높이가 점차로 증가하기 때문에 기초원(15)상에서 팽출높이(h)는 최대높이에 도달하는 종단점(c)에서도 그다지 크지 않으며, 이에 따라 팽출부는 어닐링공정의 필요없이 단지 프레싱공정만을 통하여 형성될 수 있다. 더욱이 파이프형의 배출노즐(18)이 케이싱동체에 연결되어 팽출부가 최대높이로 되는 종단점(c)과 팽출부가 형성되지 않는 권선개시점(a)사이에서 연장되기 때문에 권선개시점에서 케이싱동체의 벽부(1b)는 가이드로써 작용할 수 있고, 이에 따라 종래기술에서 필요하였던 돌출현상을 갖는 어떤 가이드를 필요로 하지 않는다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

이 실시예에서 흡입측상에 있는 케이싱동체(1)의 벽부(30)는 오목한 거울형상을 갖도록 형성되고 흡입구(3)는 중심부가 개방되어 있다. 오목한 벽부(30)의 내부에는 환상지지판(32)이 배치되고, 외부주위부(32a)는 벽부(30)의 내측표면(30a)에 고정된다. 지지판(32)의 내측주위부(32b)는 임펠러(8)를 향하여 펌픗(3)와 원통형으로 형성된 내측주위부(32b) 사이에서 연장하도록 배치된다. 연결파이프(4)의 다른 단부(4b)는 내측주위부(32b)내에 가압되어 끼워 맞추어진 환상계단부(33)는 연결파이프(4)의 다른 단부(4b)의 내측표면에 형성되고, 임펠러(8)의 모서리부(8a)는 계단부(33)내에 느슨하게 끼워 맞춰진다. 도시하지 않은 라이너링은 계단부와 임펠러 모서리부 사이에 제공된다.

이 실시예에서 벽부(30)가 오목한 거울형상을 갖도록 형성되고 환상 지지판(32)이 벽부(30)의 내부에 고착되기 때문에 펌프작동으로 야기되는 내부압력은 벽부(30)와 지지판(32)으로 구성되는 이중벽구조체에 의해 지탱된다. 따라서 내부압력에 대항하는 케이싱동체(1)의 강도가 증가되고, 이에 따라 내부압력으로 야기되어 케이싱동체에 부과되는 변형은 효과적으로 제한될 수 있다.

또한 연결파이프(4)의 한 단부(4a)가 벽부(30)에 있는 흡입구(3)에 용접되는 한편 연결파이프(4)의 다른 단부(4b)가 지지판(32)의 내측주위부(32b)내에 가압되어 끼워맞추어지기 때문에 내측주위부(32b)와 연결파이프(4)의 다른 단부(4b)사이에서의 용접은 필요치 않으며 용접에 의한 불일치를 정정하기 위한 부가적인 작업이 생략될 수 있고 이것은 생산비의 감소를 가능케 한다.

제4도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다.

이 실시예에서 굽힘파이프의 형상을 갖는 노즐요소(35)는 파이프형의 배출노즐(18)내에 배치된다. 노즐요소(35)의 출구부(35a)는 배출노즐(18)의 내부에 고정되고, 노즐요소(35)의 입구부(35b)의 개구는 팽출부(1a)의 팽출높이(h)가 최대로되는 종단점(c)에서 와류실(A)을 향하여 있다. 입구부(35b)의 개구의 단면적은 종단점(c)에서 와류실(A)의 단면적과 사실상 같게 만들어 진다. 노즐요소(35)의 단면적은 출구부(35a)를 향하여 점차로 증가된다.

이 실시예에서 와류실(A)로부터 배출노즐(18)을 향하여 고속으로 흐르는 펌프된 액체는 노즐요소(35)로 들어가고, 액체의 속도는 노즐요소(35)에서 점차로 감소되며, 그 후에 액체는 배출노즐(18)로부터 배출된다. 따라서 펌프된 액체의 운동에너지의 일부는 속도의 감소중에 펌프압력을 증가시키도록 잠재에너지로 효과적으로 변환된다. 그러므로 펌프성능이 형상될 수 있다. 더욱이 노즐요소(35)가 적당하게 굽은 파이프로 형성되기 때문에 펌프된 액체는 사실상 교란을 발생시킴 없이 배출노즐(18)을 통하여 와류실(A)로부터 효과적으로 배출된다.

Claims (12)

1. 원심펌프케이싱으로서, 로터리 임펠러를 수용하고 상기 임펠러의 외측 주위원의 직경보다 큰 직경을 갖는 내측주위원을 기초원으로써 구비하는 케이싱동체를 포함하고;외측반경방향으로 부풀어진 팽출부가 상기 케이싱동체의 외측주위벽상에 일체로 형성되고, 상기 팽출부는 케이싱동체의 권선개시점으로부터 원주방향으로 멀리 있는 개시점에서 종단점으로 연장하며 상기 개시점에서 상기 종단점으로 향하는 방향으로 팽출높이가 점차로 증가하고;파이프형상의 배출노즐이 케이싱동체에 연결되어, 상기 노즐은 팽출부가 최대높이로 되는 상기 종단점과 팽출부가 형성되지 않은 상기 권선개시점 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 원심펌프 케이싱.
2. 제1항에 있어서, 상기 기초원의 직경은 상기 임펠러의 외측주위원의 직경보다 1.05내지 1.10배만큼 더 큰 직경을 갖도록 결정되는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
3. 제1항에 있어서, 상기 팽출 개시점은 상기 권선개시점으로부터 원주 방향으로 90°내지 180°만큼 멀리있는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
4. 제1항에 있어서, 상기 배출노즐이 곧은 관 또는 분기관인 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
5. 제1항에 있어서, 상기 팽출부가 어닐링공정의 필요없이 단지 팽출공정만을 통하여 형성된 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
6. 제1항에 있어서, 상기 권선개시점에 위치된 상기 케이싱동체의 벽부는 상기 배출노즐에서 배출된 물을 위한 가이드수단으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
7. 제1항에 있어서, 상기 팽출부의 폭이 상기 종단점을 향하여 점차로 증가하는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
8. 제1항에 있어서, 상기 팽출부의 높이가 상기 팽출부의 폭의 1/3이내가 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
9. 제1항 내지 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱동체의 흡입측 벽부는 중심부에서 개방된 펌프흡입구를 갖는 오목한 거울형상을 갖도록 형성하고, 환상지지판은 원통 형상으로 형성되는 내측주위부를 갖고 상기 벽부의 내측표면에 고정되는 외측주위부를 구비하며 상기 오목한 벽부의 내측에 배치되며, 연결 파이프가 상기 벽부의 형성된 상기 펌프흡입구와 원통형으로 형성된 상기 내측주위부 사이에서 연장하도록 배치되고, 상기 연결파이프의 한 단부는 상기 벽부에 있는 상기 펌픗에 용접되는 한편, 상기 파이프의 다른 단부는 상기 지지판의 내측 주위부내에 가압하여 끼워 맞추어지는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
10. 제9항에 있어서, 환상계단부가 상기 연결파이프의 상기 다른 단부의 내측표면상에 형성되고, 상기 임펠러의 모서리부가 상기 계단부내에 느슨히 끼워 맞추어지는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
11. 제1항 내지 5항, 7항 및 8항중 어느 한항에 있어서, 굽힘파이프의 형태인 노즐요소가 상기 파이프형의 배출노즐내에 배치되고, 상기 노즐요소의 출구부가 상기 배출노즐의 내측에 고정되며, 상기 노즐요소의 입구부는 상기 팽출부의 팽출높이가 가장 높은 상기 종단점에서 상기 와류실을 향하여 있고, 이 종단점에서 상기 입구부의 단면적은 상기 종단점에서의 상기 와류실의 단면적과 사실상 같게되는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.
12. 제11항에 있어서, 상기 노즐요소의 단면적이 상기 출구부를 향하여 점차로 증가하는 것을 특징으로 하는 원심펌프케이싱.

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