KR100710179B1 - 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조 - Google Patents

펌프 임펠러의 브레이드 접합구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원형상의 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 브레이드가 소정의 각도 간격으로 일체화된 임펠러를 제작하는 과정에서 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 브레이드를 일체화시키는 방법을 개선하여 임펠러의 내구성이 향상되도록 하는 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조에 관한 것으로, 원형상의 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 유체에 펌프의 흡입력을 가하기 위한 유선형의 브레이드가 다수 접합 형성되는 펌프 임펠러에 있어서, 상기한 다수의 브레이드는 각각 별개 형성된 후에 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트의 사이에 개재된 상태에서 상기 브레이드가 접하는 위치의 하부 플레이트 및 상부 플레이트의 외측에서 맞대기 용접가공이 실시되어 각각의 브레이드가 하부 플레이트 및 상부 플레이트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
펌프, 임펠러, 브레이드, 용접

Description

펌프 임펠러의 브레이드 접합구조{Welding apparatus of the blades on the impeller}
도 1은 일반적인 다단식 펌프를 도시한 도면.
도 2는 종래기술에 의한 임펠러의 저면사시도.
도 3은 본 발명에 의해 형성된 임펠러의 저면사시도.
도 4는 본 발명에 의한 임펠러의 완성전 분해사시도.
도 5는 본 발명에 의한 임펠러의 용접을 위하여 지그가 장착된 상태를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 의해 형성된 임펠러의 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 임펠러의 다른 실시예를 보인 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 다단식 펌프 13 : 회전축
30 : 임펠러 31 : 하부 플레이트
31a : 흡입공 32 : 상부 플레이트
32a : 축공 33 : 비드
40 : 브레이드 50 : 자리홈
100 : 지그
본 발명은 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원형상의 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 브레이드가 소정의 각도 간격으로 일체화된 임펠러를 제작하는 과정에서 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 브레이드를 일체화시키는 방법을 개선하여 임펠러의 내구성이 향상되도록 하는 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조에 관한 것이다.
다단식 펌프의 펌프실의 회전축에 조립되어 유체에 흡입력을 가하기 위한 임펠러 중에는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 하부 플레이트(21)와 상부 플레이트(22) 사이에 일정한 각도 간격으로 다수의 브레이드(23)가 일체로 형성된 구조를 이루를 이루는 임펠러(20)가 있다.
이러한 임펠러(20)의 상부 플레이트(22)에는 다단식 펌프(10)의 회전축(13)과 축결합되기 위한 축공(22a)이 스플라인 결합될 수 있도록 관통형성되고, 하부 플레이트(21)에는 펌프 구동시 브레이드(23)에 의해서 발생된 흡입력이 유체에 전달되어 하측의 유체가 상측으로 이동되도록 하기 위한 흡입공(21a)이 관통형성된다.
즉, 다단식 펌프(10)의 바디(11) 상측에 형성된 구동모터(12)로부터 회전축(13)을 통해 회전력을 전달받아 임펠러(20)의 브레이드(23)가 회전되는 과정에서 발생되는 흡입력에 의해서 임펠러(20) 하측의 유체가 흡입공(21a)을 통해 상측으로 유도되는 것이다. 흡입공(21a)을 통해서 하부 플레이트(21)와 상부 플레이트(22) 사이의 간격으로 유도된 유체는 방사상의 방향으로 배치되어 있는 브레이드(23)의 안내를 받으며 원심력을 외주연방향으로 펌핑되는 것이다. 이렇게 임펠러(20)의 원심력에 의해 발생된 흡입력에 의해서 흡입구(15)에서 흡입된 유체는 하측에서 상측으로 가압 상승된 후에 임펠러 하우징(14)과 바디(11) 사이에 마련된 유로를 통해서 토출구(16)를 향하게 된다.
그런데 종래기술에 의한 임펠러(20)의 경우에는 하부 플레이트(21)와 상부 플레이트(22) 사이에 개재되는 브레이드(23)가 별도의 원판(23a)에 벤딩(bending) 가공을 거쳐 우선 형성된다. 이렇게 벤딩 가공을 거쳐 다수의 브레이드(23)가 일체로 형성된 원판(23a)은 하부 플레이트(21)와 상부 플레이트(22) 사이에 위치된 상태에서 각 부재가 서로 접하는 부분에 적정 간격을 두고 스폿 용접이 실시되는 방식으로 제작된다.
따라서 하나의 원판에서 다수의 브레이드를 벤딩 가공함에 따른 브레이드의 형상을 설정하는 데 있어서 설계 측면적인 제한이 있게 된다. 즉, 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이의 내주연 측을 향하는 브레이드의 높이, 크기, 형상 등이 제한되므로서 도면에 도시된 바와 같은 형상으로 이루어는 것이다. 그런데 이러한 브레이드의 형상은 임펠러가 회전되는 과정에서 와류의 발생을 초래하게 되어 펌프의 전체 효율을 저하시키는 주요인 중의 하나로 인식되고 있는 실정이다.
또한, 브레이드가 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 위치된 상태에서 스폿 용접을 통해서 상하측 부재와 일체화되므로서 펌프의 구동시 스폿 용접 부위가 떨어지는 등의 현상이 자주 발생되어 펌프의 내구성 측면에서도 문제점이 있는 것으로 지적되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 종래기술에 의한 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조를 충분히 검토한 후에 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 원형상의 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 브레이드가 소정의 각도 간격으로 일체화된 임펠러를 제작하는 과정에서 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 브레이드를 일체화시키는 방법을 개선하여 임펠러의 내구성이 향상되도록 하는 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조를 제공하는 데 목적이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 발명의 목적달성을 위한 수단으로서, 원형상의 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 유체에 펌프의 흡입력을 가하기 위한 유선형의 브레이드가 다수 접합 형성되는 펌프 임펠러에 있어서, 상기한 다수의 브레이드는 각각 별개 형성된 후에 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트의 사이에 개재된 상태에서 상기 브레이드가 접하는 위치의 하부 플레이트 및 상부 플레이트의 외측에서 맞대기 용접이 실시되어 각각의 브레이드가 하부 플레이트 및 상부 플레이트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 하부 플레이트의 하측면 및 상부 플레이트의 상측면에 브레이드의 용접가공에 의한 비드가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
이하, 본 발명에 의해 브레이드가 임펠러의 하부 플레이트 및 상부 플레이트에 접합되는 구성 및 그 작용에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함게 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 의해 형성된 임펠러의 저면사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 임펠러의 완성전 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 임펠러의 용접을 위하여 지그가 장착된 상태를 보인 도면이며, 도 6은 본 발명에 의해 형성된 임펠러의 단면도이며, 도 7은 본 발명에 의한 임펠러의 다른 실시예를 보인 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 임펠러를 지시하는 것이며, 일부의 도면부호는 종래기술의 설명 부분에서 사용된 도면부호가 그대로 인용된다.
상기한 임펠러(30)는 다단식 펌프(10)의 회전축(13)에 축지지된 상태에서 펌프 구동시 유체에 흡입력을 가하기 위한 것으로, 회전축(13)에 축지지되는 원형상의 상부 플레이트(32)와, 상부 플레이트(32)와 일체를 이루며 그 중앙부분에는 유체의 통과를 허용하는 흡입공(31a)이 관통형성된 하부 플레이트(31)와, 상기 상부 플레이트(32)와 하부 플레이트(31)가 일체가 되도록 하는 매개체로서 회전축(13)의 회전동작시 실질적인 흡입력을 발생시키는 다수의 브레이드(40)로 대별된다.
특히, 상기한 브레이드(40)는 각각이 낱개로 제작된 후에 하부 플레이트(31)와 상부 플레이트(32)와 접하는 하부단 및 상부단이 용접 가공에 의해서 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)에 접합된다. 그런데, 브레이드(40)를 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)에 접합시키는 과정에서 스폿 용접 방식과 같은 접합부의 내구성이 떨어지는 용접방식이 적용되는 것이 아니라, 본 발명에서는 브레이드(40)의 하측단과 상측단이 위치되는 위치의 하부 플레이트(31)와 상부 플레이트(32)의 외측면에서 용접이 실시됨으로써 브레이드(40)의 상하단이 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)의 내측면에 접하는 부분 전체가 융합되도록 하는 업셋 버트 용접과 같은 맞대기 용접 방식이 적용되는 것이다.
이와 같이 맞대기 용접 방식에 의해서 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)에 일체화되는 브레이드(40)는 용접이 실시되기 전에 각각 별개의 부분으로 제작되는데, [종래기술의 설명] 부분에서 설명된 하나의 원판에 다수의 브레이드가 벤딩 가공을 통해 형성되는 경우와 비교할 때 브레이드의 설정하는 데 있어서 설계자유도가 상대적으로 큰 것이다. 즉, 브레이드(40)를 매개로 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)가 일체화된 임펠러의 구조에서 확인이 가능하듯이 브레이드(40)의 상부단 내측이 상부 플레이트(32)에 형성된 축공(32a)에 보다 가까이 위치될 수 있는 형상으로 브레이드의 설계가 가능한 것이다. 또한, 상부 플레이트(32)의 축공(32a)의 직경보다 큰 직경으로 형성된 하부 플레이트(31)의 흡입공(31a) 측에 위치되는 브레이드(40)의 하단 내측이 그 상단 내측으로 이어지는 내측단이 점차 내주연을 향하여 좁혀지는 방향의 경사각을 가진 상태의 설계가 가능한 것이다. 브레 이드(40)의 면적이나 위치는 펌프의 효율을 결정되는 주요 변수가 되는 점을 감안할 때, 브레이드의 설계자유도를 보다 크게 할 수 있다는 것은 보다 효율이 우수한 펌프를 제공할 수 있다는 측면에서 중요한 것이다.
한편, 상술한 바와 같이 낱개로 형성된 브레이드(40)의 하부단과 상부단을 하부 플레이트(31)와 상부 플레이트(32)의 내측면에 접합시키기 위한 용접 가공과정에서 본 발명에 의한 브레이드(40)는 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)의 외측면에서 용접이 시작되는 것이다. 즉, 종래의 임펠러를 제작하는 과정에서는 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 브레이드가 위치된 상태에서 그 접합부에서 스폿 용접이 실시되었었으나, 본 발명에서는 브레이드(40)의 하부단과 상부단이 위치되는 하부 플레이트(31)의 하부측과 상부 플레이트(32)의 상부측에서 용접이 실시되는 것이다.
하부 플레이트(31)와 상부 플레이트(32)의 사이에 브레이드(40)를 위치시키고 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)의 외측면에서 용접을 실시하는 과정에서 브레이드(40)의 위치가 보다 정확한 상태가 되도록 하기 위하여 별도로 제작된 용접 지그 및 용접 장비가 사용될 수 있다. 즉, 상부 프레이트(31)와 하부 프레이트(32) 사이에 배열된 브레이드(40)들 사이에는 아르곤 용접기 등에서 가해지는 열에 의해서 브레이드(40)의 상하단이 위치된 이외의 부위가 먼저 용융되는 것을 방지하기 위한 지그(100)가 설치되는 것이다. 이러한 지그(100)로는 크롬강과 구리를 합금한 동판이 사용될 수 있는데, 지그의 용융점이 하부 플레이트(31), 상부 플레이트(31) 및 브레이드(40)를 구성하는 스테인레스 재질보다 높기 때문에 용접시 하부 플레이트(31) 또는 상부 플레이트(32)에서 발생된 용락이 브레이드(40)의 하단 또는 상단을 해당 면에 접합시키게 되는 것이다. 용접은 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)의 외측면에서 각각 실시되는 것으로, 하부 플레이트(31)의 외측면에서 1차 용접이 이루어졌다면 상부 플레이트(32)의 외측면에서 2차 용접을 실시하게 되는 것이다. 상기한 지그(100)는 여러 조각의 블럭 형태로 분리 및 조합될 수 있도록 구성됨으로써, 용접이 실시된 후에 탈거가 가능하도록 구성된다.
한편, 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)의 외측면에서 실시되는 용접의 보다 정확한 용접부의 결정될 수 있도록 하기 위하여 상기한 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)에는 각각 브레이드(40)의 하부단 및 상부단 형상을 따르는 호형상의 자리홈(50)이 형성될 수 있는 것이다. 이 자리홈(50)은 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)의 상하측을 관통하여 형성될 수도 있는 것이며, 소정의 깊이를 가진 채로도 형성될 수 있는 것이다. 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)에 자리홈이 형성된 경우에, 브레이드(40)의 하부단 및 상부단에는 각각 자리홈(50)에 끼워지기 위한 끼움돌부(41,42)가 자리홈(50)의 크기로 형성될 수 있는 것이다.
한편, 상술한 바와 같이 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32) 사이에 브레이드(40)를 위치시키고 하부 플레이트(31)의 하부면 및 상부 플레이트(32)의 상부면에서 용접을 실시하는 과정에서 하부 플레이트(31)의 상면과 상부 플레이트(32)의 하면에는 브레이드(40)와 접촉되는 부위에 비드(33)가 생성되는데, 이 비드(33)는 용접부의 강도보강을 위하여 돌출된 상태가 유지될 수 있는 것이다. 또한, 유체에 미치는 임펠러(30)의 저항을 줄이기 위하여 그 비드는 절삭 등에 의한 가공으로 제거될 수 있다.
이상과 같이 구성된 브레이드가 적용되었을 경우에 펌프 및 임펠러에 미치는 작용 및 효과에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 의한 임펠러(30)의 브레이드(40)는 다수로 분리 형성된 후에 용접 가공을 통해 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)에 일체화되는 과정에서 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)의 외측에서 용접이 실시되므로서, 스폿 용접 방식에 의한 종래기술의 임펠러에 비하여 우수한 내구성을 갖출 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서 같이 하부 플레이트(31) 및 상부 플레이트(32)에 마련된 자리홈(50)에 브레이드(40)의 하단과 상단이 끼워진 상태에서 맞대기 용접이 실시될 경우에는 하부 플레이트(31)와 브레이드(40)의 하단, 상부 플레이트(32)와 브레이드(40)의 상단이 접하게 되는 면적이 커지게 되므로서 용접면적이 상대적으로 커져 보다 내구성이 우수한 임펠러(30)의 제작이 가능한 것이다.
이와 같이 내구성이 우수한 임펠러(30)가 적용된 다단식 펌프는 장시간동안 반복하여 고속회전되는 과정에서 용접부위가 떨어지거나 크랙이 발생되는 현상을 줄게 된다.
또한, 본 발명에 의한 용접방식이 적용되면서 브레이드(40)의 설계자유도가 확대되므로서 펌프의 설계자는 보다 효율이 좋은 펌프의 설계가 가능하게 되는 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의한 펌프 임펠러 브레이드 접합구조에 의하면, 하부 플레이트와 상부 플레이드 사이에 브레이드를 용접하여 결합시키는 과정에서 하부 플레이트 및 상부 플레이트의 외측면에서 용접이 필요한 접합면 전체에 용접이 실시되고 하부 플레이트 및 상부 플레이트의 외측면에 용접에 따른 비드가 브레이드의 형상에 따라 형성되어 종래의 스폿 용접에 의한 브레이드 접합구조에 비하여 임펠러의 내구성이 보다 향상될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 원형상의 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 유체에 펌프의 흡입력을 가하기 위한 유선형의 브레이드가 다수 접합 형성되는 펌프 임펠러에 있어서,
    상기한 다수의 브레이드는 각각 별개 형성된 후에 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트의 사이에 개재된 상태에서, 상기 브레이드가 접하는 위치의 하부 플레이트의 하측 및 상부 플레이트의 상측에서 맞대기 용접가공이 실시되어 각각의 브레이드가 하부 플레이트 및 상부 플레이트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 각각의 브레이드의 상하단과 접하는 하부 플레이트 및 상부 플레이트의 위치에는 브레이드의 자리홈이 마련되고, 상기 자리홈에 브레이드의 상하단이 끼워진 상태에서 용접가공이 실시되어 접합이 이루어진 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 하부 플레이트의 상측면 및 상부 플레이트의 하측면에는 브레이드의 용접가공에 의한 비드가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 펌프 임펠러의 브레이드 접합구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101540403B1 (ko) * 2014-10-21 2015-07-29 주식회사 조은펌프 외부 블레이드를 가지는 원심펌프 임펠러와 그 임펠러가 적용된 펌프

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20-1997-63025

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