KR100458097B1 - 자흡식 원심 펌프 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점성이 높고 기포를 대량으로 함유하는 진흙 형태의 물질이나 고형의 이물질 등이 혼입되어 있는 액체라도 흡상하여 수송이 가능할 뿐만 아니라 펌프의 기동, 운전, 정지의 전체 행정에 걸쳐서 주 펌프측과 진공 장치측 사이에서의 액체의 침입을 방지하는 것 등에 의해 완전 자동 운전이 가능하며, 설비 및 관리 비용이 극히 경제적인 자흡식 원심 펌프 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

그 구성은 송액용 주 펌프와, 기액 원심 분리용 부 펌프와, 배기용 진공 장치를 구비하고, 상기 주 펌프의 임펠러 중앙부 근방은 상기 부 펌프의 토출 능력에 비해 교축된 통과 면적을 지니는 통로에 의해 상기 부 펌프의 흡입구에 연통되고, 상기 부 펌프의 토출구는 환류로에 의해 상기 주 펌프의 흡입구에 연통되고, 상기 부 펌프의 임펠러 중앙부 근방은 배기 통로에 의해 상기 진공 장치에 접속되고, 상기 자흡식 원심 펌프 장치의 원동기 입력의 투입 시점으로부터 지연되어 개방 작동하는 완속 작동 밸브와, 상기 자흡식 원심 펌프 장치의 원동기 입력의 차단 시점에 바로 폐쇄 작동하는 급속 작동 밸브가 상기 배기 통로내에 직렬로 개재 장착된 것을 주된 특징으로 한다.

Description

자흡식 원심 펌프 장치 {SELF-PRIMING TYPE CENTRIFUGAL PUMP}

점성이 높고 기포를 대량으로 함유하는 진흙을 원심 펌프로 흡입하는 것은 일반적으로 곤란하며, 또한 이와 같은 액에 딱딱한 이물질 등이 혼입되어 있는 것을 흡입 수송하는 간편하면서도 안전한 수단이 일반적으로 요망되고 있다. 종래, 진공 장치를 병용했다고 해도 원심 펌프를 간단히 상기의 목적에 사용하기가 어려운 것은 임펠러 중심 부근에 원심 분리되어 생성된 공동이 간단히 상기와 같은 성질의 액으로 치환되기 어렵기 때문이었다.

본 문제를 명쾌하게 해결한 것이, 일본 특허 공고 소40-3655호「원심 펌프」의 발명이었다. 그 내용은 그 공고 공보에도 명백한 바와 같이, 송액용 주 펌프에 대해 그 주 임펠러 중앙부 근방에 연통한 흡입구를 갖는 공동 제거용 부 펌프를 병렬로 설치하고, 그 부 펌프의 흡입구를 그 토출 능력에 비해 교축된 형태로 형성시키고, 부 펌프의 토출구를 주 펌프의 흡입측으로 개방시키고, 부 펌프의 부 임펠러 중앙부 근방으로부터 진공 펌프로의 배기 통로를 설치함으로써, 주 펌프의 주 임펠러 중앙부 근방의 공동을 강력하게 배제하고, 양액(揚液)이 항상 연속 상태를 유지하도록 한 것이다. 또한 그 발명을 개량한 일본 특허 공고 소42-3145호「자흡식 원심 펌프」에 있어서는 도15 및 도16에 예시한 바와 같이, 펌프 정지 중에 양액이 배기 통로로 침입하여 진공(배기) 장치(12)가 고장나는 것을 방지하는 수단으로서, 상기 배기 통로에 발생 부압에 의해 변위하는 작동 부재에 의해 개폐하는 안전 밸브(6)를 개재시킨 것이다(이하 이들의 발명을「원발명」이라 칭한다).

종래 기술인 원발명의 장치는 그때까지 곤란했던 진흙 등의 흡입을 용이하게 행할 수 있는 것으로서 널리 사용되어 왔던 것인데, 그러나 여전히 다음과 같은 미해결의 과제가 있다. 즉,

첫째, 상기 안전 밸브를 개방시키는 역원을 진공 펌프의 발생 부압에 의존하고 있으므로, 밸브가 개방된 순간에 부압이 감소하여 밸브 폐쇄 방향으로 작동하고, 밸브가 폐쇄된 순간에 부압이 높아져서 밸브 개방 방향으로 작동하고, 그 반복에 의해 진동이나 음이 발생하는 일종의 플랩 현상에 의해, 상기 안전 밸브의 작동이 불안정해질 가능성이 있다.

둘째, 펌프 운전 중에는 기액 분리를 행하는 부 펌프가 진공 펌프의 부압에 약해지지 않을 만큼의 토출 능력에 의해 양액과 배기 시스템을 차단하고, 또 펌프 정지시에는 안전 밸브가 밸브 폐쇄에 의해 양액과 배기 시스템을 차단하고 있으므로 문제는 발생하지 않을 것이지만, 그러나 펌프의 기동 순간이나 정지하려는 순간, 즉 부 펌프가 정규 회전수 이하로 회전하고 있는 과도적 순간에는 부 펌프의토출 능력이 부족하여 진공 펌프측의 부압에 약해질 경우가 있으며, 게다가 그 과도적 순간에는 안전 밸브가 개폐 작동 중인 반 개방 상태이므로 주 펌프측과 배기 시스템이 연락해 버리는, 부압을 보충하기 위해 주 펌프측의 양액이 진공 펌프측으로 인입되어 진공 펌프의 오염이나 고장을 일으킬 가능성이 있다. 또한, 펌프가 정지하려는 순간에 있어서는 주 펌프 토출측의 배압이 높은 경우 등에 양액이 순간적인 역류에 의해 진공 펌프측으로 침입하거나, 혹은 주 펌프 흡입측의 양정이 높은 경우 등에 양액의 역류 낙하 등에 수반하는 부압에 의해 진공 펌프(진공 펌프가 액체 밀봉식인 경우)의 작동액이 주 펌프측으로 인입되고, 작동액량의 부족이나 양액의 역오염을 일으킬 가능성도 있다.

상기의 양액과 배기 시스템의 순간적인 연락에 의해 발생하는 문제는 양액도 진공 펌프 작동액도 모두 물인 경우 등에, 일반적인 액체 수송에 이용되는 정도의 것이면 무시해도 실용상 지장은 없지만, 예를 들어 양액이 화학품이나 식품 등의 취급에 주의를 요하는 액체인 경우에는, 이들 양액에 의한 진공 펌프의 오염도, 진공 펌프 작동액에 의한 양액의 역오염도 큰 문제가 된다.

이와 같은 경우, 종래의 해결책으로서는 부 펌프가 정규 회전수 이하로 회전하고 있을 때에는 굳이 진공 펌프의 배기 능력을 떨어뜨리도록 조절하거나 혹은 안전 밸브 이외에 밸브나 콕류를 추가하여 수동으로 별도 개폐하거나 하고 있지만, 모두 복잡한 장치가 되거나, 자동 운전에는 걸맞지 않는 번거로운 것이 되거나 해서 본질적인 해결은 이루어지지 않았다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 과제를 간결한 구성에 의해 근본적으로해결하고, 그 자흡식 원심 펌프 장치로서의 고도의 성능은 유지한 채, 안정적이면서 확실하게 작동하는 새로운 밸브 기구 등을 도입하여, 펌프 기동, 운전, 정지의 모든 행정에 걸쳐서 주 펌프측과 진동 장치측 사이에서의 액의 침입을 막는 것 등에 의해 완전 자동 운전을 할 수 있어 관리상 손이 가지 않으며, 소형화나 대형화도 용이하게 실시할 수 있고, 또한 내구력도 있으며, 설비 및 관리 비용도 극히 경제적인 자흡식 원심 펌프 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 점성이 높고 기포를 대량으로 함유하는 진흙이나 딱딱한 이물질 등이 혼입되어 있는 액이라도 흡입 수송 가능한 자흡식 원심 펌프 장치에 관한 것으로, 특히 완전 자동 운전이 가능해 관리상 손이 가지 않는 고성능이면서 경제적인 자흡식 원심 펌프 장치를 얻으려 하는 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도2는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도3은 본 발명의 완속 작동 밸브의 부분에 대해서 일실시예를 도시한 종단면도이다.

도4는 본 발명의 완속 작동·급속 작동 밸브의 부분에 대해서 일실시예를 도시한 종단면도이다.

도5는 본 발명의 완속 작동·급속 작동 밸브의 부분에 대해서 일실시예를 도시한 종단면도이다.

도6은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도7은 본 발명의 제4 실시예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도8은 본 발명의 제5 실시예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도9는 본 발명의 제6 실시예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도10은 본 발명의 제7 실시예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도11은 도10에 있어서의 X-X' 단면도(일부 정면도)이다.

도12는 도10에 있어서의 Y-Y' 단면도이다.

도13은 본 발명의 제8 실시예를 도시한 종단면도이다.

도14는 본 발명의 제9 실시예를 도시한 종단면도이다.

도15는 종래 기술예를 도시한 종단면도(일부 측면도)이다.

도16은 도15에 있어서의 안전 밸브의 부분을 도시한 종단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자흡식 원심 펌프 장치는 송액용 주 펌프와, 기액 원심 분리용 부 펌프와, 배기용 진공 장치를 구비하고, 상기 주 펌프의 임펠러 중앙부 근방은 상기 부 펌프의 토출 능력에 비해 교축된 통과 면적을 갖는 통로에 의해 상기 부 펌프의 흡입구에 연통되고, 상기 부 펌프의 토출구는 환류로에 의해 상기 주 펌프의 흡입구에 연통되고, 상기 부 펌프의 임펠러 중앙부 근방은 배기 통로에 의해 상기 진공 장치에 접속되고, 상기 자흡식 원심 펌프 장치의 원동기 입력의 투입 시점으로부터 지연되어 밸브 개방 작동하는 완속 작동 밸브와, 상기 자흡식 원심 펌프 장치의 원동기 입력의 차단 시점에서 바로 폐쇄 작동하는 급속 작동 밸브가 상기 배기 통로 중에 직렬로 개재 장착된 구성으로 되어 있다.

본 발명에 있어서는 상기 완속 작동 밸브가 밸브 개방 작동의 타이밍을 전기 제어한 전동 밸브라도 좋다.

또, 상기 급속 작동 밸브가 폐쇄 동작의 타이밍이 전기 제어되는 전동 밸브라도 좋다.

또, 상기 진공 장치가 액체 밀봉식 진공 펌프를 구비하고, 또 상기 완속 작동 밸브가 상기 액체 밀봉식 진공 펌프 작동액의 액압의 상승에 의해 밸브 개방 작동하는 밸브라도 좋다.

또, 상기 완속 작동 밸브와 상기 급속 작동 밸브가 합체되어 밸브 개방 작동이 지연되고 폐쇄 작동이 빠른 한 개의 밸브 장치로 구성되어도 좋다.

또, 상기 완속 작동 밸브와 상기 급속 작동 밸브 중 어느 하나의 폐쇄에 의해 상기 배기 통로가 상기 부 펌프의 임펠러 중앙부 근방과 차단된 때, 상기 배기 통로를 대기에 연통시킴으로써, 상기 진공 장치의 진공 작용력을 감쇄하는 밸브 수단이 상기 배기 통로 내에 병설되어도 좋다.

또, 상기 부 펌프의 배기 통로측의 액면 레벨의 저하에 의해 밸브 개방 작동하는 플로우트 밸브가 상기 배기 통로 내에 직렬로 개재 장착되어도 좋다.

또, 상부에 입구와 출구가 개구된 액체 저장조가 상기 배기 통로 내에 직렬로 재개 장착되어도 좋다.

또, 상기 주 펌프, 부 펌프, 진공 장치 중 어느 하나 또는 모두가 다른 회전축 시스템을 갖는 구성이어도 좋다.

또, 상기 주 펌프, 부 펌프, 진공 장치의 모두가 동일한 회전축 시스템을 갖는 구성이라도 좋다.

또, 상기 주 펌프의 임펠러와 상기 부 펌프의 임펠러가 인접하여 일체적으로 형성되어도 좋다.

또, 상기 진공 장치가 액체 밀봉식 진공 펌프를 구비하고, 또 상기 주 펌프의 송액 유로에 접하여 상기 액체 밀봉식 진공 펌프의 작동액을 냉각하는 냉각 통로가 형성되고, 상기 냉각 통로의 입구는 상기 액체 밀봉식 진공 펌프의 배기구에 연락되고, 상기 냉각 통로의 출구는 상기 액체 밀봉식 진공 펌프의 흡기구에 연락되는 구성이라도 좋다.

또, 상기 주 펌프의 흡입구 근방에, 절단용 회전날부 및 이에 대응하는 고정날부를 구비해도 좋다.

또, 상기 주 펌프의 임펠러 중앙부 근방과 상기 부 펌프의 흡입구 사이 연통로의 흡입 개구부가 상기 주 펌프 임펠러의 흡입구측의 공동 발생 부위를 향해 설치되어도 좋다.

이들에 의해, 본 발명의 자흡식 원심 펌프 장치(이하「본 펌프」라 호칭한다)는 다음과 같은 작용 효과를 발휘한다.

우선, 본 펌프의 기동 조작, 즉 원동기 입력의 투입시에는 급속 작동 밸브의 밸브 개방 속도에 관계없이 완속 작동 밸브가 지연 시간을 두고 밸브 개방하므로, 부 펌프가 기액 원심 분리를 행하는데 충분한 회전수(토출 능력)에 달한 후에 처음 배기 통로가 개통하게 되며, 주 펌프로부터 진공 장치에 액체가 인입되는 일은 없다.

다음에, 본 펌프의 운전 중은 주 펌프 중앙부의 공동이, 부 펌프에 의해 제거되고 또한 기액 원심 분리되고, 액분은 주 펌프로 환류되고, 기체분은 완속 작동 밸브, 급속 작동 밸브와 함께 개통하고 있는 배기 통로를 경유하여 진공 장치에 의해 배기되고, 주 펌프가 연속적으로 송액을 행하는 셈인데, 이 때, 부 펌프는 기액원심 분리를 행하는데 충분한 회전수(토출 능력)를 유지하고 있으며, 일방 진공 장치도 충분한 진공도를 유지하고 있으므로, 주 펌프와 진공 장치 사이 중 어느 한 방향으로도 액체가 침입하는 일은 없다.

다음에, 본 펌프의 정지 조작, 즉 원동기 입력 차단시에는 완속 작동 밸브의 폐쇄 속도에 관계없이, 급속 작동 밸브가 바로 폐쇄되므로, 배기 통로 내에 부압(진공도)이 남아 있다고 해도 배기 통로 그 자체가 강제적으로 폐쇄되게 되며, 주 펌프와 진공 장치 사이 중 어느 한 방향으로도 액체가 침입하는 일은 없다.

그리고, 본 펌프의 정지 중은 완속 작동 밸브, 급속 작동 밸브 모두 폐쇄하고 있으므로, 주 펌프와 진동 장치 사이 중 어느 한 방향으로도 액체가 침입하는 일은 없다.

이들의 여러 작용에 의해 전술한 목적을 용이하면서 또 경제적으로 달성한 것이다.

또한, 배기 통로 내에 플로우트 밸브나 액체 저장조를 직렬로 개재 장착하여 만일 전술한 일련의 작동 기구가 손상되어 작동이 불충분해진 경우에도 주 펌프와 진공 장치 사이의 액체의 침입을 저지하여 장치의 안전 관리의 완벽을 기할 수 있는 외에, 필요에 따라서 진공 장치의 온도 상승을 억제하는 냉각 기구를 부설하거나, 양액 내의 이물질의 파쇄 기구를 부설하거나 해서, 다양한 용도로 용이하게 적용시킬 수 있다.

이하 각 도면에 걸쳐서 공통 부분에는 같은 부호를 붙이는 것으로 하고, 우선 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도1에 대해서 상세하게 설명한다.

도1에 있어서, 1은 주 펌프 케이싱, 2는 주 임펠러, 3은 주 펌프와 부 펌프의 격판, 4는 부 펌프 케이싱, 5는 부 임펠러이다. 본 도면에 있어서는 간단화하기 위해 주 임펠러(2)도 부 임펠러(5)도 절반 개방시킨 형태로 예시되어 있다. 양 임펠러(2, 5)는 모두, 구멍이나 슬릿 등에 의해 중앙부 근방의 전방면측과 배면측이 연통되어 있다. c는 양 펌프 사이의 격판(3) 중앙 개구와 이를 관통하는 축부 사이에 형성된 간극부이고, 주 펌프의 중앙부와 연통한 부 펌프 흡입구에 상당하고, 그 통로 면적이 부 펌프의 토출 능력에 비교하여 충분히 교축된 형태로 형성되어 있다. 이 간극부는 이물질 등의 폐색을 방지하기 위해 부 펌프측을 넓게 하거나, 내구성을 증가하기 위해 딱딱한 재질과 고무 등을 조합하거나, 혹은 섬유형의 물질 등을 분쇄하기 위해 치형으로 하는 등의 수단을 강구해도 좋다.

그리고, 부 펌프의 토출구(e)는 주 펌프의 흡입측에 대해 환류로(e')를 거쳐서 개방 연락되어 있다. f는 부 펌프 흡입구(c)의 반대측 중앙부 근방에 개방된 배기 통로이며, 부 펌프의 중앙부 근방에 모이는 공동형의 기체를 진공 장치(12)로 유도한다.

진공 장치(12)는 액체 밀봉식 진공 펌프라도 좋으며, 그 밖의 형식의 진공 펌프라도 좋으며, 또는 기타 형식의 부압 발생 장치라도 좋다.

또, 이들 주 펌프, 부 펌프, 진공 장치의 3개의 기구는 물론 개개의 타이밍으로 기동, 정지하는 제어 시퀀스를 짜도 지장이 없지만, 송액 도중에 기체 덩어리가 혼입된 바와 같은 경우에도 지장없이 운전을 계속할 수 있는 문자 그대로의 완전 자동 운전을 겨냥한 본 발명의 취지로부터는 이들 3개의 기구를 동시적으로 작동시키는 일이 바람직하고, 또 이하 설명도 동시적인 작동을 전제로 한 것으로 한다.

도1에 있어서의 주 펌프 및 부 펌프 부분의 작동 태양을 설명한다.

본 펌프를 기동하여(물론 주 펌프 토출구에는 역지 밸브를 구비하는 등 주 펌프 토출구로부터는 흡기할 수 없도록 하고 있는 것으로 한다) 정규 회전 수에 달하면, 주 펌프 흡입측의 기체는 a → b → c → d → f 및 a → e' → e → d → f의 양 경로를 통하여 진공 장치(12)에 배기되고, 즉 흡입된 양액은 주 펌프 흡입구(a), 주 펌프 작동실(b)을 채우고, 한 쪽에서는 환류로(e')를 채우고, 계속해서 부 펌프 작동실(d)에 침입하여 행하려 하지만, 부 펌프의 부 임펠러(5)의 토출 능력(즉 발생 가능 압력)이 진공 장치(12)의 흡입력(즉 진공도) 이상이 되는 구조로 되어 있으므로, 부 펌프 자체는 진공 장치(12)의 흡입 작용으로 환류로(e')로부터 부 펌프측으로 양액을 흡입하려고 하는 것에 대해서는 일종의 역지 밸브적 작용을 완수한다. 그래서 양액은 부 펌프 흡입구(c)를 통하여 부 펌프 작동실(d) 내로 흡입되지만, 전술한 바와 같이 부 펌프 흡입구(c)는 상기 부 펌프의 토출 능력에 비해 교축된 형태가 되고 있으므로, 흡입되는 액분은 모두 그 토출구(e)로부터 환류로(e')로 환류된다.

만약 양액 중에 기체를 발생하고 있어 주 펌프 중앙부에 공동이 가능해도, 그것은 바로 부 펌프측으로 흡입되고, 그리고 배기 통로(f 내지 h)로 흡입되어 간다. 이 때, 부 펌프의 부 임펠러(5)가 진공 장치(12)의 흡인력(진공도)에 약해지지 않을 만큼의 압력을 발생시키고, 또 기액 원심 분리 임펠러로서 작용하는 구조로 하고 있으므로, 바로 기체와 액분을 분리하고, 액분은 주 펌프측으로 반환하고, 부 임펠러(5)의 중앙부로 나온 기체의 공동은 배기하고, 연속적으로 안전하게 양액의 흡입을 계속한다. 또, 이 운전 중에는 배기 통로(h)에는 양액이 행해지지 않으므로, 진공 장치(12)는 안전하다.

이상과 같으므로, 본 펌프는 물 등의 단순한 액체에 대해서도 특징있는 양수 성능을 발휘하는 것은 물론, 열탕이나 끓는 상태에 있는 용체의 흡입, 또는 진흙 물질의 흡입 등, 종래의 원심 펌프에서는 곤란했던 것까지 용이하게 취급할 수 있다.

다음에, 도1에 있어서의 배기 통로에 부설된 여러 기구에 대해서 설명한다.

부 펌프로부터 진공 장치(12)에 이르는 배기 통로 중에는 기본적으로 본 펌프 기동시에 지연 시간을 두고 배기 통로를 개통시키는 것을 주목적으로 한 완속 작동 밸브(13)와, 본 펌프 정지시에 바로 배기 통로를 차단하는 것을 주목적으로 한 급속 작동 밸브(14)가 직렬로 배치되어 있다.

완속 작동 밸브(13)는 본 펌프 기동 후에 지연 시간을 사용해 개방 작동하는 전동 밸브 형식이 예시되어 있으며, 전기적인 제어(제어 계통의 도시는 생략)에 의해 지연 작동하는 구조로 되어 있다. 이 완속 작동 밸브(13)는 본 펌프의 원동기 입력의 투입시에, 급속 작동 밸브(14)의 상태 여하에 관계없이 지연 시간을 두고 배기 통로를 개통시키게 되므로, 본 펌프 기동의 순간에 주 펌프측 양액이 진공 장치측으로 인입되는 것을 방지한다.

급속 작동 밸브(14)는 본 펌프 정지시에 잠깐 폐쇄 작동하는 전동 밸브의 일예로서 전자 밸브 형식의 것이 예시되어 있다. 전자 밸브 그 자체의 작동 원리 및 구조에 대해서는 이미 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 이 급속 작동 밸브(14)는 본 펌프의 원동기 입력의 차단시에, 완속 작동 밸브(13)의 상태 여하에 상관없이 강제적으로 배기 통로를 차단하게 되므로, 본 펌프의 정지 순간에 주 펌프측 양액이 진공 장치측에 인입되거나 진공 장치측의 액체가 주 펌프측으로 인입되거나 하는 것을 방지한다.

또, 완속 작동 밸브(13)와 급속 작동 밸브(14)를 일체 구조로 형성하는 것도 당연히 가능하며, 예를 들어 개방 작동은 지연 시간을 사용하여 행하는 폐쇄 작동은 잠시 행하도록 제어된 한 개의 밸브에 형성해도 좋지만, 개념의 간단화를 위해 별도로 설치된 것을 도면 중에 예시한 것이다.

그리고, 도1에는 이 배기 통로 내에 안전 장치로서의 플로우트 밸브(16)나 액체 저장조(15)가 직렬로 개재 장착된 예가 도시되어 있다.

플로우트 밸브(16)는 부 펌프의 중앙부 근방을 향하는 측에 플로우트를 구비하고, 그 반대측에 밸브 부재와 밸브 시트를 배치한 일반적인 형식의 것이 예시되어 있다. 액체의 부력에 의해 폐쇄하는 플로우트 밸브(16)는 본 펌프의 기동, 운전, 정지의 모든 시점에 걸쳐서 부 펌프측의 양액 액면이 상승한 경우에 배기 통로를 강제적으로 폐쇄하고, 주 펌프측 양액이 진공 장치측으로 흡입되는 것을 저지한다. 이로 인해, 부 펌프로부터 주 펌프로의 환류로(e')가 막히거나, 혹은 부 임펠러(5)가 손상 등으로 기능이 불충분해지거나 하여 부 펌프의 배기측에 양액이 충만한 사고가 발생한 경우에도, 진공 장치로의 양액의 침입을 막을 수 있다.

액체 저장조(15)는 용기의 상부에 입구와 출구를 구비하여 액체가 바닥부에 체류하는 형식의 것이 예시되어 있다. 즉, 용기의 상부에 부 펌프로부터의 입구(k)와 진공 장치로의 출구(m)가 개구하고, 부 펌프 또는 진공 장치 중 어느 하나로부터 침입한 액체는 이 용기 바닥부에 체류하고, 기체분만 통과 가능해지도록 형성되어 있다. 이로 인해, 만일 전술한 일연의 작동 기구가 손상하여 작동이 불충분해진 경우 등의 긴급시에도, 배기 통로 중의 액체를 포착하여 부 펌프와 진공 장치 사이에서의 액체의 침입을 허용하지 않고, 장치 안전 관리의 완벽을 기할 수 있다. 또, 도면 중에는 체류액을 배출하기 위한 배출구(n)가 용기의 바닥부에 설치되어 있지만, 이 배출구(n)로부터의 배출 조작은 수동이라도 좋으며, 체류액이 소정량에 달하면 자동 배출하는 구조로 해도 좋으며, 또는 항상 흡입 배출하도록 해도 좋다. 이 액체 저장조(15)의 용기는 체류액의 양을 확인할 수 있는 투시 가능한 재질로 하는 것이 바람직하다.

이들 완속 작동 밸브(13), 급속 작동 밸브(14), 플로우트 밸브(16), 액체 저장조(15)의 네가지 기구는 각각 특징있는 유효한 작용을 행하는 것으로서, 그 기구 중 어느 하나, 둘 또는 세가지 만을 적용해도 현지의 배관 조건이나 액질에 의해서는 필요 충분한 작용을 행할 수 있는 것이지만, 본 도면에 있어서는 가장 엄격한 사양, 예를 들어 화학품이나 식품을 취급하는 경우 등에도 완벽하게 대응할 수 있는 실시예로서 네가지 기구 전체를 구비한 것을 도시한 것이다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도2에 대하여 설명하면, 이 실시예는 진공 장치(12)가 액체 밀봉식 진공 펌프인 경우의 적용예로서 완속 작동 밸브(13)를 전동 밸브에서 액압식 밸브로 치환한 것이다. 또, 액체 저장조(15)의 출구 부분의 구조가, 상기 진공 장치(12)의 흡기구(i)에의 부착부로부터 연장된 파이프의 상단부가 액체 저장조(15)의 용기 상부에서 개구하도록 형성되고, 액체 저장조(15)가 상기 진공 장치(12)에 직결되어 부착된 예도 도시되어 있다.

액체 밀봉식 진공 펌프의 작동 원리 및 구조는 일반적으로 공지되어 있는 것이므로, 상세한 설명은 생략한다. 상기 진공 장치(12)의 작동액으로서는 현지의 사양에 따른 종류의 액체, 예를 들어 오일이나 물을 사용하면 되고, 만약 주 펌프의 양액이 청정한 경우에는 그 양액 자체를 이용해도 된다.

도3은 도2중 완속 작동 밸브(13)의 구조에 대한 일예를 도시한 것이다. 즉, 밸브 하우징의 바닥부 개구에 밸브 시트(11)가 형성되고, 상부에 밀봉 부재(7)(예를 들어 다이어프램)가 배치되고, 그 밀봉 부재(7)와 밸브 하우징 덮개부 사이에 밸브 구동실(g)이 형성되고, 상기 밀봉 부재(7)에는 연결봉(8)이 고착되고, 그 타단부에 밸브 부재(10)가 밸브 시트(11)에 대응하여 장착되고, 항상 밸브 부재(10)를 폐쇄시키는 방향으로 압박하는 압박 부재(9)가 개재되어 있다. 도면 부호 h는 밸브 하우징으로부터의 배기 통로로서 액체 밀봉식 진공 장치(12)의 흡기구로 도입된다. 그리고, 밀봉 부재(7)에 대해서는 다이어프램을 도시했지만, 다이어프램을 다른 밀봉 부재 즉 벨로우즈, 피스톤 등으로 치환해도 되는 것은 물론이다.

이 완속 작동 밸브(13)의 작동은 상기 진공 장치(12)로부터 도입된 작동액의 압력 상승에 의해 밸브 구동실(g)의 내압이 상승하면, 일정 시간 경과후에 압박 부재(9)의 압박력을 이기고 밀봉 부재(7)가 변위하여 밸브 부재(10)를 개방하고, 배기 통로를 개통시키는 것이다.

또, 이 도3에 있어서는 밸브 부재(10)가 폐쇄 상태일 때에 이 완속 작동 밸브(13)의 배기측이 대기에 연통하도록 밸브 부재(10)와 연동하여 작동하는 대기 연통 개폐부(8a)를 구비한 것이 예시되어 있고, 그에 의해 본 펌프의 기동 초기에는 상기 진공 장치(12)가 대기를 흡입하여 진공 작용력이 감쇄되게 되므로, 부압을 발생시키기까지의 지연 시간을 연장하여 본 펌프의 기동 순간에 주 펌프측 양액이 상기 진공 장치(12)측으로 인입될 가능성을 한층 더 저감시킬 수 있다. 도시한 예에서는 이 대기 연통 개폐부(8a)는 연결봉(8)에 형성된 연통 구멍과 연결봉(8)의 밀봉 부재(7)의 고착부 근방에 설치된 또 하나의 밸브로 이루어져 있지만, 이 연동 쌍 부재 밸브 형식의 밸브 장치 구조로 한정하지 않고 각종 형태의 것을 설계할 수 있는 것은 물론이다.

그리고, 이 도3에 있어서는 밸브 구동실(g) 내에 기체를 밀봉한 주머니를 삽입한 것이 예시되어 있다. 그 목적은 상기 진공 장치(12)가 기동되어 밸브 구동실(g) 내의 액압이 높아지기 시작했을 때에 그 액압이 바로 밸브 부재(10)를 구동시키지 않도록 주머니 속의 기체의 압축 과정을 거치게 하여 밸브 부재(10)의 작동을 한층 더 지연시키는 것이다. 단, 실용상은 단지 밸브 구동실(g)에 저장되는 기체를 그대로 이용하게 되는 경우도 있다. 또, 작동을 지연시키기 위한 다른 방법으로서는 밸브 구동실(g)로의 액압 도입 통로를 교축하는 방법도 당연히 고려할 수 있다.

이 완속 작동 밸브(13)에 급속 작동 밸브의 기능도 합체시켜 개방 작동은 지연 시간을 갖고 행하고, 폐쇄 작동은 순식간에 행하도록 제어된 1개의 밸브 장치로 구성하는 것도 가능하며, 그 구성의 일예가 도4에 도시되어 있다. 이것은 액체 밀봉식 진공 장치(12)로부터 밸브 구동실(g)로 작동액을 도입하는 통로의 도중에 교축 밸브(21)를 개재하는 동시에, 밸브 구동실(g)로부터 상기 진공 장치(12)를 향하는 방향으로만 작동액을 통과시키는 역지 밸브(22)를 병렬로 개재함으로써 통과 방향에 따른 통과 유량의 차를 형성하여 상기 밸브(13)의 개방 작동은 지연 시간을 갖고 행하게 하고, 폐쇄 작동은 순식간에 행하게 하는 것이다. 그 교축 밸브(21)의 개방도 조절 및 역지 밸브(22)의 구경 선택 등에 의해 상기 밸브(13)의 개방 작동과 폐쇄 작동 시간을 조절할 수 있다. 그 이외의 구조는 도3의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 도4의 것의 구조를 간단화한 일예가 도5에 도시되어 있다. 이것은 상기 교축 밸브(21)와 역지 밸브(22)의 역할을 밸브 구동실(g)에 작동액을 도입하는 통로의 도중에 배치한 밸브 부재(23)의 왕복 이동에 의해 대체시킨 것이다. 즉, 도시한 예에서는 밸브 부재(23)가 하강했을 때에는 통로를 교축(밸브 부재(23)의 표면 요철이나 구멍 등에 의해 약간의 유로를 남겨 두는 것으로 함)하고, 상승했을 때에는 통로를 확대하는 것이다. 그 이외의 구조는 도4의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

완속 작동 밸브(13)에 도4와 도5에서 예시한 바와 같은 급속 작동 밸브의 기능도 구비시킨 경우에는 당연히 급속 작동 밸브(14)는 생략해도 되는 것이지만, 주 펌프측과 진공 장치측 액체의 상호 침입을 확실하게 저지하기 위한 안전 장치로서 이 급속 작동 밸브(14)를 생략하지 않고 설치해 두어도 된다.

그럼, 도6은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 것이며, 이것은 도2의 것의 부 펌프 부분을 진공 장치와 동일한 회전축상으로 옮겨 설치한 것이다. 그 이외의 구성 및 작용은 도2의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도7은 본 발명의 제4 실시예를 도시한 것이며, 이것은 도2의 것의 주 펌프, 부 펌프, 진공 장치 전체를 동일한 회전축상에 배치하여 전체적으로 소형 장치로 정리한 것이다. 또, 주 펌프의 임펠러(2)는 오픈형의 것이 예시되어 있다. 그 이외의 구성 및 작용은 도2의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도8은 본 발명의 제5 실시예를 도시한 것이며, 이것은 도7의 것의 주 펌프의 임펠러(2)와 부 펌프의 임펠러(5)를 인접시켜 일체적으로 형성시킨 것으로, 전체적으로 한층 더 소형 장치로 정리한 실시예이다. 그 이외의 구성 및 작용은 도7의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도9는 본 발명의 제6 실시예를 도시한 것이며, 이것은 제7의 것의 주 펌프의 송액 유로에 접하는 부위에 액체 밀봉식 진공 장치(12)의 작동액을 냉각하는 냉각 통로(24)를 형성하고, 상기 냉각 통로(24)의 입구는 상기 진공 장치(12)의 배기구(j)에 접속시키고, 상기 냉각 통로(24)의 출구는 상기 진공 장치(12)의 흡기구(i)에 접속시킨 것이다. 이에 의해, 상기 진공 장치(12)의 작동액이 장시간 운전에 따른 온도 상승으로 기능 저하되는 것을 방지하고, 펌프의 전체적 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 도면중 도면 부호 25는 상기 진공 장치(12)의 배기구(j)로부터 배출된 기체에 혼합되는 작동액을 분리 추출하여 냉각 통로(24) 방향으로 송출하는 분리기이고, 도면중에 시사한 바와 같이 분리기(25) 내로의 방출 방향을 상기 분리기(25)의 벽면 접선 방향으로 하여 원심 분리 효과를 발생시키는 형식으로 하면 더욱 바람직하다. 그 이외의 구성 및 작용은 도7의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도10은 본 발명의 제7 실시예를 도시한 것이며, 이것은 도7의 것의 주 펌프의 흡입측에 주 임펠러(2)에 선행하여 이것과 동축의 회전 칼날부(26)를 형성하고, 그리고 이에 대응하여 케이싱(1)측에 고정 칼날부(27)를 형성하여 파쇄기를 구성시킨 것이다. 이에 의해, 주 펌프의 송액속의 폐색 원인이 되는 이물질을 파쇄하여 주 펌프의 폐색을 방지하고, 펌프의 전체적 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 예를 들어 양액속에 섬유, 덩어리, 그 이외의 혼합물이 섞인 오물 등을 취급할 때에도 오물 등을 능률적으로 파쇄하면서 이송할 수 있다. 그리고, 도11은 도10에 있어서의 X-X' 단면, 도12는 도10에 있어서의 Y-Y' 단면을 도시한 것으로서, 주 임펠러(2) 및 부 임펠러(5)의 형상과 그 전방면과 배면 사이의 연통 구멍 및 슬릿 형상의 일예도 도시되어 있다. 그 이외의 구성 및 작용은 도7의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도13은 본 발명의 제8 실시예를 도시한 것이며, 이것은 도6의 것의 주 펌프의 임펠러 중앙부 근방과 부 펌프의 흡입구 사이의 연통 유로(c')의 흡입 개구부(c'')를 상기 주 펌프의 임펠러(2)의 흡입구측, 도면 중 일점 쇄선과 같은 형상으로 이루어진 공동 발생 부위에 위치하여 형성시킨 것이다. 그리고, 부 펌프의 토출구는 환류로(e')를 거쳐 주 펌프의 흡입구(a)에 연통되어 있다. 이와 같이 연통로의 배치는 다르지만, 그 이외의 구성 및 작용은 도6의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도14는 본 발명의 제9 실시예를 도시한 것이며, 이것은 도13의 것을 한층 더 발전시켜 상기 주 펌프의 임펠러(2)의 흡입구측에 주 펌프와 연동하여 회전하는 블레이드(28)를 배치하고, 그 회전 중심부 근방의 도면중 일점 쇄선과 같은 형상으로 이루어진 공동 발생 부위의 기체를 흡입하여 부 펌프로 보내는 기구로 한 것이다. 그리고, 부 펌프의 토출구는 환류로(e')를 거쳐 주 펌프의 흡입구(a)에 연통되어 있다. 이와 같이 연통로의 배치는 다르지만, 그 이외의 구성 및 작용은 도13의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

그럼, 상기의 전체 실시예를 통하여

주 임펠러(2)에 대해서는 비클로그형, 오픈형, 반오픈형, 클로즈드형 등 공지의 어떠한 형상의 것도 적용할 수 있다.

부 펌프의 형식 및 부 임펠러(5)의 형상에 대해서도 각종 공지의 것이 적용 가능하며, 기액 분리를 보다 효과적으로 행하기 위해 복수 열로 하거나 해도 된다. 또, 부 펌프의 토출구와 주 펌프의 흡입측 사이의 환류로(e')는 주 펌프 케이싱(1)과의 일체 주조로 형성해도 되고, 별도 배관을 장착해도 된다.

진공 장치(12)는 전술한 바와 같이 각종 공지의 것이 적용 가능하고, 갯수도 하나여도 되고, 분기하여 임의의 진공 장치를 추가해도 된다.

그리고, 주 펌프, 부 펌프, 진공 장치 전체를 동일한 회전축상에 배치하거나 또는 어느 하나가 다른 회전축 시스템을 구비해도 되고, 상기의 각 실시예에 기술한 조합 이외에도 도시는 생략했지만 주 펌프, 부 펌프, 진공 장치의 각각을 모두 다른 회전축상에 배치해도 지장은 없다.

또, 각 실시예는 어느 하나를 단독으로 채용해도 되고, 몇 개를 조합시켜 채용해도 된다.

그 이외에 본 발명의 각 구성 요소에 있어서 본 발명의 취지의 범위내에서 그 구성 요소의 갯수 및 구성 요소간의 위치와 배열 순서를 변경하거나, 종래 기술을 원용하는 등 각종 설계 변경이 가능하고, 그리고 그 소재의 재질도 임의로 현지 사양에 적합한 것을 선택 가능하며, 본 발명을 상기의 각 실시예에 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 점성이 높고 기포를 대량으로 함유하는 진흙 형태의 물질이나 고형의 이물질 등이 혼입되어 있는 액체라도 흡상하여 수송 가능한 자흡식 원심 펌프 장치를 간결한 구성에 의해 개량하고, 그 자흡식 원심 펌프 장치로서의 고도의 성능은 유지한 채 안정적이고 또한 확실하게 작동하는 새로운 밸브 기구 등을 도입하여 펌프의 기동, 운전, 정지의 전체 행정에 걸쳐서 주 펌프측과 진공 장치측 사이에서의 액체의 침입을 방지하는 것 등에 의해 상기 펌프의 내구성과 편리성을 대폭 향상시킨 것이다. 완전 자동 운전이 가능한 것에 부가하여 장치의 보수를 용이하게 행할 수 있기 때문에 장치의 운전이나 보수 관리의 부담이 대폭 경감되고, 또소형화와 대형화도 용이하게 실시할 수 있고, 그리고 간결한 구성이므로 설비 및 관리 비용도 극히 경제적이므로 그 실시 효과는 매우 크다.

Claims (14)

1. 자흡식 원심 펌프 장치에 있어서,

   송액용 주 펌프와, 기액 원심 분리용 부 펌프와, 배기용 진공 장치를 구비하고, 상기 주 펌프의 임펠러 중앙부 근방은 상기 부 펌프의 토출 능력에 비해 교축된 통과 면적을 지니는 통로에 의해 상기 부 펌프의 흡입구에 연통되고, 상기 부 펌프의 토출구는 환류로에 의해 상기 주 펌프의 흡입구에 연통되고, 상기 부 펌프의 임펠러 중앙부 근방은 배기 통로에 의해 상기 진공 장치에 접속되고, 상기 자흡식 원심 펌프 장치의 원동기 입력의 투입 시점으로부터 지연되어 개방 작동하는 완속 작동 밸브와, 상기 자흡식 원심 펌프 장치의 원동기 입력의 차단 시점에 바로 폐쇄 작동하는 급속 작동 밸브가 상기 배기 통로내에 직렬로 개재 장착된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 완속 작동 밸브는 개방 작동 타이밍이 전기 제어된 전동 밸브인 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 급속 작동 밸브는 폐쇄 작동 타이밍이 전기 제어된 전동 밸브인 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 진공 장치는 액체 밀봉식 진공 펌프를 구비하고, 또한상기 완속 작동 밸브는 상기 액체 밀봉식 진공 펌프의 작동액의 액압 상승에 의해 개방 작동하는 밸브인 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 완속 작동 밸브와 상기 급속 작동 밸브가 합체되어 개방 작동이 느리고 폐쇄 작동이 빠른 한개의 밸브 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 완속 작동 밸브와 상기 급속 작동 밸브 중 어느 하나의 폐쇄에 의해 상기 배기 통로가 상기 부 펌프의 임펠러 중앙부 근방과 차단되었을 때에, 상기 배기 통로를 대기에 연통시킴으로써 상기 진공 장치의 진공 작용력을 감쇄하는 밸브 수단이 상기 배기 통로내에 함께 설치된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부 펌프의 배기 통로측 액면 레벨의 저하에 의해 개방 작동하는 플로우트 밸브가 상기 배기 통로내에 직렬로 개재된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상부에 입구와 출구가 개구된 액체 저장조가 상기 배기 통로내에 직렬로 개재된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 펌프, 부 펌프, 진공 장치 중 어느 하나 또는 전체는 다른 회전축 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 펌프, 부 펌프, 진공 펌프의 전체는 동일한 회전축 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 펌프의 임펠러와 상기 부 펌프의 임펠러는 인접하여 일체적으로 형성된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 장치는 액체 밀봉식 진공 펌프를 구비하고, 또한 상기 주 펌프의 송액 유로에 접하여 상기 액체 밀봉식 진공 펌프의 작동액을 냉각하는 냉각 통로가 형성되고, 상기 냉각 통로의 입구는 상기 액체 밀봉식 진공 펌프의 배기구에 연결되고, 상기 냉각 통로의 출구는 상기 액체 밀봉식 진공 펌프의 흡기구에 연결된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 펌프의 흡입구 근방에 절단용 회전 칼날부 및 이에 대응하는 고정 칼날부를 구비한 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.
14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 펌프의 임펠러 중앙부 근방과 상기 부 펌프의 흡입구 사이의 연통로의 흡입 개구부가 상기 주 펌프의 임펠러의 흡입구측 공동 발생 부위에 위치하여 형성된 것을 특징으로 하는 자흡식 원심 펌프 장치.