KR100569259B1 - 두 개의 임펠러를 갖는 양방향 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양방향 펌프에 관한 것으로, 특히 한 개의 모터에 의해 서로 역방향으로 회전되는 두 개의 임펠러를 구비하여 모터 축의 회전방향에 따라 임펠러를 선택적으로 구동시켜 물의 흐름경로를 변경하도록 한 것으로, 종래의 펌프는 한개의 모터와 모터축에 연결된 임펠러의 원심력에 의해 물을 흡입 및 토출하는 구조에서 흡입된 물을 일측 용기에 공급하다가 타측 용기에 물을 공급하는 경우에 종래에는 3웨이 밸브를 구비하거나, 모터의 회전방향에 따라 이동되는 밀폐볼이 물의 유통로를 개폐시키는 양방향 펌프를 설치하여 사용였으나, 전체 설비 비용 및 고장발생시 유지관리비용이 상승되는 문제가 있었는 바, 본 발명은 모터 축(3)의 양단에 모터 케이싱(1)의 외부에 설치되는 독립된 블로우어(15)(18)의 내부에 각각 임펠러(5)(6)를 구비하되, 모터의 회전방향에 따라 모터의 축(3)과 임펠러(5)(6) 사이를 맞물리도록 하는 클러치 수단을 구비함으로써 모터의 회전방향에 따라 각각의 블로우어(15)(18)를 통해 유입되는 물을 배출할 수 있어 양방향 펌핑이 가능해지므로 종래 양방향 펌프에 비해 충분한 유량 및 양정을 확보할 수 있고, 3웨이 밸브와 비교하여 설치 및 유지관리 비용이 현저하게 절감되는 효과가 있다.

양방향 배출, 임펠러, 클러치, 래칫

Description

두 개의 임펠러를 갖는 양방향 펌프{PUMP FOR DISCHARGING WATER BOTH DIRECTION HAVING TWO IMPELLER}

도 1은 종래 기술에 의한 양방향 펌프의 일례를 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 동작상태를 도시한 정단면도.

도 3은 본 발명에 의한 양방향 펌프의 일실시예를 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 결합상태 단면도.

도 5a 및 5b는 본 발명의 동작상태를 도시한 단면도.

도 6a 및 6b는 본 발명에 의한 클러치 수단의 다른 실시예.

도 7 내지 도 9는 본 발명에 의한 양방향 펌프가 적용된 보일러 시스템.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 ; 모터 케이싱 2 ; 스테이터

3 ; 모터 축 3a,3b ; 안내돌기

4 ; 로터 5,6 ; 제1,2 임펠러

7,8 ; 보스부 7a,8a ; 안내홈

9,10 ; 제1,2 클러치 11,12 ; 제1,2 디스크

13,16 ; 흡입구 14,17 ; 배출구

15,18 ; 제1,2 블로우어(blower) 19 ; 래칫 기어

20 ; 래칫(ratchet)

본 발명은 양방향 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 방향으로 회전되는 두 개의 임펠러를 구비하여 모터의 회전방향에 따라 각각의 임펠러를 회전시켜 물의 흐름경로를 변경하도록 한 두 개의 임펠러를 구비한 양방향 펌프에 관한 것이다.

일반적인 양방향 펌프는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 축선방향으로 중앙에 유입구(110)가 형성되고 양측방향으로 제1,2 유출구(120)(130)가 형성된 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)의 내부에 설치되는 임펠러(200)와, 상기 임펠러(200)를 정,역회전시키기 위한 모터(300)와, 상기 임펠러(200)에서 상기 제1,2 유출구(120)(130)측으로 각각 형성된 제1 통로(140) 및 제2 통로(150)와, 상기 유출구(120)(130)에 각각 삽입되어 개폐공(412)(422)이 형성된 제1,2 슬리이브(410)(420)와, 상기 슬리이브(410)(420)들 사이의 형성된 볼설치공간(160)에 배치되어 모드의 변환에 따라서 두 개의 슬리이브(410)(420) 중 어느 하나의 슬리이브의 개폐공(412)(422)을 폐쇄하는 개폐볼(500)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 양방향 펌프는 임펠러(200)가 모터(300)의 구동에 의해 도면에서 시계방향으로 회전되는 경우에 제1 통로(140)를 통해서 볼설치공간(160)으로 유입되는 물의 압력이 제2 통로(150)를 통해서 볼설치 공간(160)으로 유입되는 물의 압력보다 높게 되므로 개폐볼(500)은 제2 슬리이브(420) 쪽으로 이동되어 제2슬리이브의 개폐공(422)을 폐쇄하게 되어 반대편에 위치한 제1 슬리이브의 개폐공(412)이 개방됨으로써 유입구(110)를 통해 유입되는 물은 제1 유출구(120)를 통해 유출된다.

또한, 임펠러(200)가 반시계 방향으로 회전되는 경우에는 제2 통로(150)를 통해서 볼설치공간(160)으로 유입되는 물의 압력이 제1 통로(140)를 통해서 볼설치공간(160)으로 유입되는 물의 압력보다 높으므로 개폐볼(500)은 제1 슬리이브의 개폐공(412)을 폐쇄하게 되어 제2 슬리이브의 개폐공(422)이 개방되어 물은 제2 유출구(130)를 통해 유출되는 것이다.

상기와 같이 종래 기술에 의한 양방향 펌프는 임펠러(200)의 회전방향에 따라 유입구(110)를 통해 볼설치공간(160)으로 유입되는 물의 압력차이가 발생되어 개폐볼(500)이 제1 유출구(120) 또는 제2 유출구(130)를 개방 또는 폐쇄하는 것에 의하여 물의 흐름방향으로 변경하도록 되어 있다.

그러나 종래에는 볼설치공간(160)에 이물질이 존재하는 경우에는 개폐볼(500)이 유출구(120)(130)를 완벽하게 개방 또는 폐쇄시키지 못하게 됨으로써 물의 흐름방향의 변경이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다.

이와 같이 종래에는 주로 모터의 회전방향의 전환시 유입되는 물의 수압차에 의해 구동되는 보조장치(종래 기술의 밀폐볼 등)를 이용하여 물의 흐름방향을 변경하기 때문에 보조장치의 작동불량에 의해 물의 흐름방향이 원활하게 변경되기 어려운 문제가 있다.

또한, 양측 유출구 사이의 공간이 명확하게 분리되어 있지 않기 때문에 일측 유출구로 배출되는 물이 타측 유출구를 통해서도 유출되는 경우가 있어 정확한 물의 흐름경로의 변경이 이루어지지 않는 문제가 있다.

그리고 종래의 양방향 펌프는 임펠러의 날개가 경사각도가 물의 배출방향과 일치되도록 일방향으로 편향되게 형성되어 있기 때문에 타측 방향으로 임펠러가 회전되는 경우에는 물의 배출량이 감소되므로 양방향으로 동일한 펌프의 유량과 양정을 확보할 수 없는 문제가 있다.

또한, 종래 통상적인 3웨이 밸브를 사용하여 물의 흐름을 변경시키는 경우에는 3웨이 밸브를 설치하기 위한 별도의 배관 및 펌프를 구비하게 되므로 전체 설치비용이 상승되고, 기기의 고장 및 수리에 따른 유지관리비용이 증대되는 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 축 양단에 각기 별개로 회전되는 임펠러를 구비하는 독립된 블로우어를 설치하여 모터의 회전방향에 따라 임펠러를 구동시키도록 하여 물의 흐름방향이 변경가능함으로써 다양한 종류의 보일러 시스템에 적용하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회전방향에 관계없이 임펠러가 정상적인 운전상태로 회전되어 펌프의 유량과 양정을 충분히 확보하도록 하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 물의 흐름방향의 변경시 임펠러를 모터의 축에 결합시키는 클러치 수단이 물의 흐름통로인 블로우어의 외부에 설치되어 있어 물에 포함된 이물질의 고착으로 인한 임펠러의 기동불량을 방지하도록 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 양방향 펌핑동작과 더불어 동일방향의 펌핑을 2개의 임펠러로 동시에 실시할 수 있어 하나의 펌프에 의해 2배의 유량과 양정을 구현하도록 한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스테이터에 대하여 회전되는 로터로 이루어지는 모터의 축과; 상기 모터의 축 양단에 설치되며, 흡입구 및 배출구가 각각 형성된 제1,2 블로우어와; 상기 제1,2 블로우어의 내부에 설치되어 상기 모터의 축 양단부와 결합되어 회전되는 제1,2 임펠러와; 상기 모터의 축 양단에 상기 제1 임펠러 또는 제2 임펠러를 모터의 회전방향에 따라 결합시켜 제1,2 임펠러 중 어느 하나의 임펠러를 회전시키는 클러치 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 클러치 수단은 상기 임펠러에 설치되는 디스크와, 상기 모터의 축 양단에 형성된 안내돌기에 안내되는 가이드홈이 형성되어 모터의 회전방향에 따라 축방향으로 이동되어 상기 디스크와 맞물리거나 이격되어 모터의 회전력을 임펠러로 전달하는 클러치로 구성된 것이 바람직하다.

상기 클러치 수단은 모터의 축 양단에 서로 다른 방향으로 결합되는 래칫 기어와, 이에 대응되는 임펠러측에 설치되어 상기 래칫 기어와 맞물려 일측방향의 회전력만을 임펠러에 전달하는 래칫으로 구성된 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 3은 본 발명에 의한 양방향 펌프의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 결합상태 단면도이며, 도 5a 및 5b는 본 발명의 동작상태를 도시한 단면도이고, 도 6a 및 6b는 본 발명에 의한 클러치 수단의 다른 실시예이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 양방향 펌프는 모터 케이싱(1)의 내주면에 설치되는 스테이터(2)와, 모터의 축(3)에 장착되어 전원 인가시 스테이터에 대하여 회전되는 로터(4)로 이루어지는 모터의 양단에 제1,2 임펠러(5)(6)가 구비되어 있다.

모터의 축(3) 양단 외주면에는 안내돌기(3a)(3b)가 각각 형성되어 있고, 이러한 안내돌기가 삽입되는 안내홈(7a)(8a)이 형성된 보스부(7)(8)를 갖는 제1,2 클러치(9)(10)가 모터의 축 양단에 결합되어 있다.

제1 임펠러(5) 및 제2 임펠러(6)에는 모터의 축(3)에 결합된 제1 클러치(9) 및 제2 클러치(10)와 맞물리는 기어부가 형성된 제1 디스크(11)와 제2 디스크(12)가 결합되어 있고, 이러한 제1,2 임펠러(5)(6)는 각각 흡입구(13)(16)와 배출구(14)(17)가 형성된 제1 블로우어(15)와 제2 블로우어(18)가 모터케이싱(1)의 외부에 결합되어 물의 배출통로를 이루고 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 두 개의 임펠러를 구비한 양방향 펌프의 작용을 설명한다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 모터가 일측 방향으로 회전되면 제1 클러치(9)가 모터 축(3)의 안내돌기(3a)에 안내되어 모터의 축 일단부(도면에서 좌측방향)로 이동되어 제1 디스크(11)와 맞물리게 되며, 이에 따라 제1 임펠러(5)가 회전되어 제1 블로우어(15)에 형성된 흡입구(13)를 통해 유입되는 물이 배출구(14)를 통해 배출된다. 이때, 모터 축(3)의 타단에 결합된 제2 클러치(10)는 제2 디스크(12)와 이격된 상태이기 때문에 제2 임펠러(6)는 회전되지 않고 정지되어 제2 블로우어(18)로 유입된 물은 배출되지 않게 된다.

또한, 모터가 반대방향으로 회전되면 도 5b에 도시한 바와 같이, 제2 클러치(10)가 모터 축(3)의 타단에 형성된 안내돌기(3b)에 안내되어 모터 축(3)의 타단부로 이동되어 제2 디스크(12)와 맞물려 제2 임펠러(6)를 회전시킨다. 제2 임펠러(6)의 회전에 의해 제2 블로우어(18)에 형성된 흡입구(16)를 통해 유입되는 물이 제2 블로우어의 배출구(17)를 통해서 배출되는 것이다. 동일하게 모터 축(3)의 일단에 결합된 제1 클러치(9)는 도면에서 우측방향으로 이동되어 제1 디스크(11)와 이격됨으로써 제1 임펠러(5)는 회전되지 않게 되므로 제1 블로우어(15)로 유입되는 물은 배출되지 않는다.

따라서 모터의 회전방향에 따라 제1 블로우어(15)를 통해서 물을 배출하거나, 제2 블로우어(18)를 통해서 물을 배출하여 양방향 펌핑이 가능해지는 것이다.

이와 같이 모터에 구비된 제1 임펠러(5) 또는 제2 임펠러(6)측으로 모터의 회전구동력을 전달하는 클러치 수단의 다른 실시예가 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다.

모터 축(3)의 양단부에는 서로 다른 방향으로 회전되는 래칫 기어(19)가 축착되어 있고, 그에 대응되는 임펠러(5,6)측에는 래칫 기어(19)를 일방향으로 회전되도록 규제하는 래칫(20)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 의한 양방향 펌프의 동작은 모터의 회전방향에 의해 일측 방향으로 회전되는 경우에는 일측 래칫 기어에 의해 제1 임펠러(5)측으로는 동력이 전달되어 제1 임펠러(5)는 회전되고 타측 래칫 기어는 공회전되어 제2 임펠러(6)측으로는 동력이 전달되지 않아 제2 임펠러는 정지되므로 제1 블로우어(15)에서만 흡입구로 유입되는 물을 배출구(14)에서 배출시키고, 모터가 반대측 방향으로 회전되는 경우에는 타측 래칫 기어는 회전되어 제2 임펠러(6)측으로 동력이 전달되어 제2 블로우어(18)에서는 흡입구로 유입되는 물이 배출구(17)를 통해 배출되는 한편, 일측 래칫 기어는 공회전되어 제1 임펠러측으로 회전동력이 전달되지 않게 되는 것이다.

도 7 내지 도 9는 다양한 종류의 보일러 시스템에 본 발명에 의한 양방향 펌프가 설치된 상태를 도시한 것이다.

상술한 실시예에서는 주로 보일러에 대한 본 발명의 적용예를 설명하였으나, 본 발명은 보일러에만 국한되어 실시가능한 것은 아니며, 펌프가 사용되는 기술일반에 적용가능하다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 두 개의 임펠러를 구비한 양방향 펌프는 임펠러가 설치되는 블로우어의 케이스가 모터의 케이싱과 독립적으로 설치되어 있어 어떠한 종류의 보일러 시스템에도 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 모터의 회전방향과 관계없이 임펠러의 날개가 정상상태로 운전됨으로써 임펠러의 회전에 따른 유량과 양정을 충분히 확보할 수 있으며, 경우에 따라서 는 임펠러의 다이메터를 별도로 조립하여 유량 및 양정을 필요한 양만큼 조절할 수 있다.

아울러 본 발명은 클러치 수단이 물의 흐름경로인 블로우어의 외부에 설치되어 있기 때문에 물과 접촉되지 않아 물에 포함된 이물질의 고착으로 인한 기동불량이 방지되는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 의한 양방향 펌프는 클러치 수단을 제거한 상태에서 모터의 축의 회전에 의해 양단에 조립된 임펠러를 동시에 구동시켜 2배의 유량과 양정 효과를 기대할 수도 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 스테이터(2)에 대하여 회전되는 로터(4)로 이루어지는 모터가 설치된 모터 케이싱(1)의 중앙에 구비되어 회전되는 모터의 축(3)과, 상기 모터 축(3)의 양단에 설치되며, 흡입구(13)(16) 및 배출구(14)(17)가 각각 형성된 제1,2 블로우어(15)(18)와, 상기 제1,2 블로우어(15)(18)의 내부에 설치되어 상기 모터 축(3)의 양단부와 결합되어 회전되는 제1,2 임펠러(5)(6)와, 상기 모터 축(3)의 양단에 상기 제1 임펠러(5) 또는 제2 임펠러(6)를 모터의 회전방향에 따라 결합시켜 제1,2 임펠러(5)(6) 중 어느 하나의 임펠러를 회전시키는 클러치 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 두 개의 임펠러를 구비한 양방향 펌프에 있어서,

   상기 클러치 수단은 상기 임펠러측에 설치되는 제1,2 디스크(11)(12)와, 상기 모터 축(3)의 양단에 형성된 안내돌기(3a)(3b)에 안내되는 가이드홈(7a)(8a)이 형성되어 모터의 회전방향에 따라 축방향으로 이동되어 상기 디스크(11)(12)와 맞물리거나 이격되어 모터의 회전력을 임펠러(5)(6)로 전달하는 제1,2 클러치(9)(10)로 구성된 것을 특징으로 하는 두 개의 임펠러를 구비한 양방향 펌프.
3. 스테이터(2)에 대하여 회전되는 로터(4)로 이루어지는 모터가 설치된 모터 케이싱(1)의 중앙에 구비되어 회전되는 모터의 축(3)과, 상기 모터 축(3)의 양단에 설치되며, 흡입구(13)(16) 및 배출구(14)(17)가 각각 형성된 제1,2 블로우어(15)(18)와, 상기 제1,2 블로우어(15)(18)의 내부에 설치되어 상기 모터 축(3)의 양단부와 결합되어 회전되는 제1,2 임펠러(5)(6)와, 상기 모터 축(3)의 양단에 상기 제1 임펠러(5) 또는 제2 임펠러(6)를 모터의 회전방향에 따라 결합시켜 제1,2 임펠러(5)(6) 중 어느 하나의 임펠러를 회전시키는 클러치 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 두 개의 임펠러를 구비한 양방향 펌프에 있어서,

   상기 클러치 수단은 상기 모터 축(3)의 양단에 서로 다른 방향으로 결합되는 래칫 기어(19)와, 이에 대응되는 임펠러측에 설치되어 상기 래칫 기어와 맞물려 일측방향의 회전력만을 임펠러에 전달하는 래칫(20)으로 구성된 것을 특징으로 하는 두 개의 임펠러를 구비한 양방향 펌프.

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