KR100618418B1 - 개량식 거품 펌프 - Google Patents

Abstract

임펠러(10)는 펌프 챔버(54) 및 펌프 흡입부(56)를 포함하는 원심펌프(50)에서 사용하기에 적당하다. 임펠러(10)는 설치될때 임펠러(10)의 주 몸체 부분(12)으로부터 펌프 흡입구(56)이내로 돌출한 복수의 제 1 펌프 블레이드(16) 또는 베인 및 하나이상의 유량 유도 블레이드(20) 또는 베인을 포함하는 주 몸체 부분(12)을 포함한다.

펌프, 임펠러, 베인, 블레이드, 슈라우드, 펌핑 블레이드, 흡입구, 거품펌프

Description

개량식 거품 펌프{IMPROVEMENTS RELATING TO FROTH PUMPS}

본 발명은 전반적으로 유체를 펌핑하기위한 장치에 관한 것이고 보다 상세하게는, 부유선광 농축과 같은 거품성 유체의 펌핑에 사용하기에 알맞은 펌프를 위한 임펠러에 관한 것이다. 이러한 거품성 유체의 일예는 채광 공정 설비에서 미네럴의 부유선광에 의하여 발생될 수 있는 물, 공기 및 미네럴 입자의 혼합물을 전형적으로 포함한다. 하지만, 본 발명은 다른 경우에 사용하기 위해서도 적당하다는 것은 아래의 설명으로부터 명확하다. 예를들면, 펌프는 점성의 슬러리와 함께 사용하기에도 적당하다.

미네랄 공정 설비는 부유선광으로 알려진 공정을 종종 이용하여 쓸모없는 바위로부터 필요한 미네랄을 분리한다. 이것은 슬러리가 놓여지고 미세 공기 방울 및 시약이 첨가되는 부유선광 탱크 또는 셸에서 이루어진다. 그리고 탱크는 요동하고 그 결과 부유선광 셸의 최상단에 떠오르는 거품은 거품 방울에 부착되는 필요한 미네랄의 미세 입자를 갖추고 있다. 그리고 거품의 수집은 공정에 의하여 추출된 필요한 미네랄을 수집하는 수단을 구비한다.

부유선광 공정으로부터의 거품은 필요한 미네랄을 포함하고 통상 다음 공정 단계로 펌핑되어야 한다. 생성된 거품의 상이한 타입은 부유되는 미립자 크기, 시약의 타입 및 양 그리고 공기 방울의 양 및 크기에 대부분 의존한다. 거품 공정은 연속적이지만 현재 거품에서 공기량을 줄일 수 있는 상업적인 장치가 없고 그리고 거품을 펌핑하기 전에 저절로 공기가 분리될 때까지 놓아두는 것은 실용적이지 못하다.

충분한 회수 결과를 이루기 위해서, 미네랄의 매우 미세한 크기(어떤 경우에는 약 10 마이크론 이하)로 연삭될 필요가 있다. 또한 충분한 미네랄 회수를 이루기 위해서 사용된 시약은 제어될 필요가 있지만 매우 자주 효율적인 공정을 이루는데 필요한 거품방울의 양과 결합되는 시약은 매우 안정적이고 그리고 점착성 거품을 야기한다. 이러한 점착성 거품이 용기내에 남겨질 때는 단지 물 및 고체 상태로 축소시키는데 전형적으로 12시간 내지 24시간이 걸리는데, 즉, 거품은 매우 느리게 분산 된다.

현재 거품을 펌핑하기 위하여 사용되는 펌프는 수직 및/또는 수평으로 배치된 펌프의 형태이다. 수직 펌프는 정렬되어 펌프 흡입구는 전반적으로 수직으로 배치되고 그리고 수평 펌프는 전반적으로 수평으로 배치된 펌프 흡입구와 정렬된다. 수직 거품 펌프는 점착성이 큰 거품을 펌핑하도록 설계되지만 종종 물리적으로 대형이고 따라서 미네랄 설비의 초기 설계에 실제로 고려해야 한다. 또한 수평 펌프는 거품 펌핑을 위하여 사용되지만 점착성 거품 때문에 항상 좋은 결과가 있는 것은 아니다. 수평 펌프는 전통적으로 거품 적용에 있어서 다소 큰것을 채용한다. 대형 펌프는 대형 펌프에서 거품으로 인한 저 유량 및 높은 공기 혼입도의 결과 때문에 비효율적일 수 있다는 것을 의미한다. 기계 고장은 불안정한 펌핑과 같은 문 제를 일으킬 수 있다. 거품은 공기가 가득 차지만 매우 작은 거품방울의 크기는 대형 거품 방울의 형태에서 동일 공기량보다 효과가 적다. 하지만, 공기의 효과로 인해 거품에 대한 펌프 허용범위(tolerance)가 강하하는 한계점이 있다. 펌프의 공기 허용범위는 유효 흡입 수두(NPSH) 특성과 또한 관련되는데; 즉, 펌프 입구에서 이용 가능한 유효압력이 낮을수록 성능은 더욱 효과적일 것이다.

본 발명의 목적은 거품 펌프에 사용하기 위해 적합하게 개량된 임펠러를 제공하고 그 성능을 향상시키는데 있다.

본 발명의 한 면에 따라, 원심 펌프에 사용하기 위해 적합한 임펠러가 제공되고, 펌프는 펌프 챔버 및 펌프 흡입구를 포함하고, 임펠러는 임펠러의 주 몸체부로부터 돌출한 하나 이상의 유량 유도 블레이드 또는 베인 그리고 복수의 제 1 펌핑 블레이드 또는 베인을 갖춘 주 몸체부를 포함하고 있다.

본 발명의 다른 면에 따라, 본 발명은 펌프 챔버 및 펌프 흡입구를 포함하는 원심 펌프, 그리고 임펠러의 주 몸체부로부터 돌출한 하나 이상의 유량 유도 생성 블레이드 또는 베인 그리고 복수의 제 1 펌핑 블레이드 또는 베인을 포함하는 주 몸체부를 포함하는 임펠러를 포함하고 있고, 상기 임펠러의 주 몸체부는 펌프 챔버내에 있고 그리고 각각의 유량 유도 블레이드는 펌프 흡입구내로 뻗어 있고, 임펠러는 회전중심 축선에 대하여 회전을 위해서 장착되고 그리고 펌프 흡입구는 회전 구역에 있다.

장치는 펌프에서 설치된 위치에 있을때, 임펠러의 주 몸체부는 펌프 챔버내에 배치되고 각각의 유량 유도 블레이드는 펌프 흡입구내로 뻗어 있다. 임펠러는 회전중심 축선에 대하여 회전되도록 장착되고 그리고 펌프 흡입구는 회전 축선의 구역에 배치된다. 그리고 유체는 펌프 베인에 의하여 펌핑되고 임펠러의 주변으로 방출된다. 장치는 펌프 챔버내로의 유체의 유량이 축선 및 방사상 유량 구성요소를 결합하도록 되어 있다.

본 발명의 하나의 형태에 있어서, 임펠러의 주 몸체부는 제 1 펌핑 블레이드의 한측면에서 슈라우드(shroud)를 포함하고, 슈라우드는 설치된 위치에 있을때 펌프 흡입구로부터 멀리 있다. 이러한 특정의 실시예에 있어서, 펌핑 블레이드는 슈라우드로부터 돌출하고 설치된 위치에 있을때 펌핑 챔버의 펌프 흡입구 쪽에 인접한 자유 에지부를 갖추고 있다. 바람직하게는, 각각의 유량 유도 블레이드는 하나 이상의 펌핑 블레이드의 자유 에지부에 체결되고 그리고 설치될 때 흡입구내로 돌출한다. 바람직하게는, 각각의 펌핑 블레이드는 그것과 관련된 유량 유도 블레이드를 갖추고 있다.

본 발명의 다른 형태에 있어서, 주 몸체는 펌핑 슈라우드 사이에서 블레이드를 갖는 두개의 이격된 슈라우드를 포함한다. 이러한 실시예에 있어서, 각각의 유량 유도 블레이드는 펌핑 챔버의 펌프 흡입구 쪽에 인접한 슈라우드로부터 돌출하고 흡입구내로 뻗는다.

바람직하게, 각각의 유량 유도 블레이드는 펌핑 블레이드의 자유 에지부의 한 섹션과 체결되거나 또는 일체로 되는 에지부를 갖추고 있고 그리고 전반적으로 부분적인 나선부로 뻗어있는 면으로 바깥쪽으로 뻗어 있다.

설치된 위치에 있을때 유량 유도 블레이드의 형상 및 그들의 위치는 거품이 펌프로 들어가기 전에 거품에 추가적인 회전을 제공하고 그리고 동시에 거품을 위한 주 임펠러 통로에 보다 양호하고 더 매끄러운 흡입구를 제공한다. 유량 유도 블레이드의 효과는 예를 들면 점착성 거품으로 정확히 성능을 발휘하는 펌프를 위해 필요한 유효 수두 한계 요구를 낮춘다.

점착성 거품은 전반적으로 많은 공기량을 갖추고 있어서 힘은 거품의 대부분을 통하여 전달되지 않으므로 임의 타입의 힘 또는 압력을 거품에 가하기 어렵다. 그러므로, 거품은 펌프의 흡입구 또는 펌프 임펠러로 쉽게 들어가지 못한다. 펌프 임펠러가 펌핑되는 유체 또는 거품에 에너지를 증가시키기 때문에, 가능한 가장 용이한 수단에 의하여 거품이 임펠러로 들어가게 할 필요가 있다. 흡입구 NPSH 필요조건을 감소시킬 뿐만 아니라 본 발명은 블레이드 또는 베인이 펌프 흡입구내로 뻗도록 하고 그리고 임펠러에 매우 더 큰 개량된 입구를 제공하는데; 그것은 임펠러 입구에서 수축 및 손실이 덜하다. 임펠러가 회전할때 베인은 실제로 점착성 거품을 떨어뜨리거나 또는 퍼 올린다. 이러한 작용에 의하여 거품은 펌핑을 위해 더욱 쉽게 임펠러내로 유인된다.

본 발명은 통상 임의의 배출 펌프 설계에 적용되지만 특히 통상 필요보다 더 대형인 흡입구를 갖춘 슬러리 펌프 및 수평의 슬러리 펌프에 적당하다. 또한 임펠러를 개방시키는데 더욱 쉽게 적용될 수 있다. 그것은 전방 슈라우드를 갖추지 않는 임펠러이지만, 본 발명은 설명한 바와 같이 표준 펌프 또는 폐쇄된 임펠러에 적용될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 임펠러는 고 밀도 점성의 진흙과 같은 임의의 다루기 어려운 슬러리 또는 유체를 펌핑하는데 사용하기 위해 적당하고 따라서 거품의 펌핑에 특별한 제한을 두지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 임펠러의 한 실시예의 개략 사시도;

도 2는 펌프의 펌프 임펠러 및 펌프 흡입부의 개략 사시도;

도 3은 펌프 챔버내에 설치된 도 1 및 도 2의 임펠러를 도시하는 개략 단면도; 및

도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 펌프 임펠러의 정면도.

먼저, 도 3을 참조하면, 도 3은 펌프 라이너를 갖추거나 또는 갖추지 않을 수 있는 펌프 케이싱(51), 펌핑 챔버(54) 및 펌프 흡입구(56)를 포함하는 전체적으로 부재번호 50으로 나타낸 원심 펌프의 부분 측 단면도이다. 도 3에는 회전축선(X-X)에 대하여 회전하기 위해 펌핑 챔버(54)내에 장착되는 임펠러(10)가 더 도시되어 있다.

도시된 실시예에서 임펠러(10)는 뒷면에서 익스펠러 블레이드(18)를 갖추고 있는 후방 슈라우드(14)를 갖추고 있는 주 몸체부(12) 및 펌프 흡입구(56)쪽으로 돌출한 일련의 펌핑 블레이드(16)를 포함한다. 임펠러(10)는 각각의 펌핑 블레이드(16)로부터 펌프 흡입구(56)내로 각각 돌출한 복수의 유량 유도 블레이드(20)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 재료는 화살표(D)의 방향으로 임펠러에 들어 가고 그리고 화살표(E)의 방향으로 나온다.

도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러(10)가 펌프(50)에 설치될 때, 임펠러의 주 몸체부(12)는 펌프 챔버(54)내에 배치되고 그리고 유량 유도 블레이드(20)는 펌프 흡입구(56)내로 뻗어있다. 펌프 흡입구(56)는 회전축선(X-X)의 구역에 배치되고 설치되어 유입 유체가 축선방향 및 방사상 양자로 유량 구성요소의 펌프 챔버에 들어가게 된다. 그리고 유체는 펌핑 베인에 의하여 펌핑되고 임펠러의 주위에서 배출된다.

펌핑 블레이드(16)는 통상의 형태이고 그리고 한 부분으로부터 돌출한 유량 유도 블레이드(20)를 가진 자유 에지부(17)를 갖추고 있다. 각각의 유량 유도 블레이드(20)는 전체적으로 부분 나선형으로 펌핑 블레이드로부터 뻗어 있는 면(21)을 포함한다. 각각의 유량 유도 블레이드(20)는 각각의 펌핑 블레이드(16)의 자유면 에지부(17)와 일체로 형성되거나 체결된다. 도시된 바와 같이, 4개의 펌핑 블레이드 및 4개의 관련된 유량 유도 블레이드가 있다.

마지막으로, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 다양한 변경, 수정 및/또는 첨가가 부품의 다양한 구조 및 장치내에 결합될 수 있다.

Claims (14)

1. 거품 또는 점성유체를 펌핑하기 위하여 펌프 챔버 및 펌프 흡입구를 포함하고 있는 원심 펌프에 사용하기에 적합한 펌프 임펠러로서, 상기 거품 펌프 챔버에 설치되었을 때 회전 축(X-X)을 중심으로 회전하도록 장착되고, 자유 전방 에지부를 각각 갖추고 있는 복수의 제 1 펌핑 블레이드 또는 베인을 포함하는 주 몸체부를 포함하는 펌프 임펠러에 있어서,

   하나 이상의 상기 제 1 펌핑 블레이드 또는 베인은, 상기 자유 전방 에지부에 고정되거나 또는 상기 자유 전방 에지부와 일체로 되어 있고 또한 대체로 회전 축의 방향으로 상기 제 1 펌핑 블레이드 또는 베인의 상기 자유 전방 에지부를 넘어 뻗어있는 유량 유도 블레이드 또는 베인과 결합하고 있으며,

   각각의 상기 유량 유도 블레이드는 대체로 부분적인 나선형 형상을 하고 있는 면을 가지고 있고, 설치위치에 있을 때 유체를 유도하기 위하여 스쿠프(Scoop)를 형성하도록 상기 펌프 흡입구 안으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 임펠러의 주 몸체부는 상기 제 1 펌핑 블레이드 또는 베인의 일 측면 상에 슈라우드를 포함하고, 상기 슈라우드는 설치 위치에 있을 때 상기 펌프 흡입구로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 펌핑 블레이드 또는 베인은 상기 슈라우드로부터 돌출하고, 각각의 상기 자유 전방 에지부는 설치 위치에 있을 때 상기 펌프 챔버의 상기 펌프 흡입구 측에 인접한 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러.
4. 제 1 항에 있어서,

   각각의 상기 펌핑 블레이드 또는 베인은 상기 펌핑 블레이드 또는 베인과 결합된 하나의 상기 유량 유도 블레이드 또는 베인을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 주 몸체부는 두 개의 이격된 슈라우드를 포함하고, 상기 펌핑 블레이드 또는 베인이 상기 슈라우드 사이에 있는 것을 특징을 하는 펌프 임펠러.
6. 제 5 항에 있어서,

   각각의 상기 유량 유도 블레이드 또는 베인은 상기 펌프 챔버의 상기 펌프 흡입구 측에 인접한 상기 슈라우드로부터 돌출하고 상기 펌프 흡입구 내로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   각각의 상기 유량 유도 블레이드 또는 베인은, 하나의 상기 펌핑 블레이드 또는 베인의 상기 자유 전방 에지부에 고정되거나 또는 상기 자유 전방 에지부와 일체로 되는 에지부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러.
8. 거품 또는 점성 유체를 펌핑하기 위하여 제 1 항에 따른 임펠러, 펌프 챔버, 및 펌프 흡입구를 포함하는 원심 펌프에 있어서, 상기 임펠러는 상기 펌프 챔버 내에서 회전 축(X-X)을 중심으로 회전하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 원심 펌프.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 임펠러는 상기 제 1 펌핑 블레이드 또는 베인의 일 측면 상에 슈라우드를 포함하고, 상기 슈라우드는 설치 위치에 있을 때 상기 펌프 흡입구로부터 떨어져 있고, 상기 펌핑 블레이드 또는 베인은 상기 슈라우드로부터 돌출하고, 상기 자유 전방 에지부는 상기 펌프 챔버의 상기 펌프 흡입구 측에 인접하고, 각각의 상기 유량 유도 블레이드 또는 베인은 하나 이상의 상기 펌핑 블레이드의 상기 자유 전방 에지부에 고정되거나 또는 상기 자유 전방 에지부와 일체로 되고 상기 흡입구 안으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 원심 펌프.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 주 몸체부는 슈라우드 사이에서 펌핑 블레이드를 갖는 두 개의 이격된 슈라우드를 포함하고, 각각의 상기 유량 유도 블레이드 또는 베인은 상기 펌프 챔버의 상기 펌프 흡입구 측에 인접한 상기 슈라우드로부터 돌출하고 상기 펌프 흡입구 내로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 원심 펌프.
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