KR100786591B1

KR100786591B1 - 전동기 일체형 스크류 펌프

Info

Publication number: KR100786591B1
Application number: KR1020070011362A
Authority: KR
Inventors: 박승종
Original assignee: 박승종
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2007-12-21
Also published as: WO2008096963A1

Abstract

본 발명은 전동기 일체형 스크류 펌프를 개시한다.

본 발명의 전동기 일체형 스크류 펌프는, 양측에 각각 유체를 유입하고 배출하는 배관이 연결되는 유입·배출 플랜지가 구비되는 케이스 및 이 케이스의 내주면에 부착되는 것으로 자극을 갖는 스테이터 그리고 이 스테이터의 중심으로 간극을 두고 배치되며 상호 작용을 하는 여자코일로 된 로터 및 이 로터의 중심에 축끼움되어 일체로 연동하며 유입 및 배출용 배관과 연결될 수 있게 각 플랜지의 일측으로 연장되는 회전축관 및 그 내부에 구비되는 구동 스크류로 구성되는 전동기 일체형 스크류 펌프에 있어서, 상기 회전축관은 내부에 구동 스크류가 끼움 구비되는 내부관 및 이 내부관의 외주면을 간극을 두고 감싸면서 양단에 벤트홀이 형성되는 외부관으로 구성되고, 상기 케이스는 양측에 통풍구가 형성되며, 상기 외부관과 내부관 사이에는 송풍팬이 설치되어 상기 케이스의 통풍구를 통해 공기를 흡입 및 배기시키는 구성이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 전동기 일체형 스크류 펌프는, 이중관 구조를 갖는 회전축관의 회전시 송풍팬에 의해 외부의 공기가 펌프의 내부를 경유하여 배기되므로 내부의 온도 상승을 억제하여 발열에 의한 성능 저하를 미연에 방지하여 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

전동기, 모터, 펌프, 구동 스크류, 냉각

Description

전동기 일체형 스크류 펌프{SCREW PUMP}

도 1은 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프의 구성을 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프에서 로터축관을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 펌프 3 : 케이스

5 : 스테이터 7 : 로터

10 : 회전축관 11 : 내부관

13 : 외부관 20 : 구동 스크류

30 : 송풍팬

본 발명은 전동기 일체형 스크류 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동 스크류의 회전시 외부의 공기를 강제 유입하여 냉각을 실시하고 동시에 구동 스크류를 규격화된 크기로 제공하여 다단 연결할 수 있도록 함으로써 펌프의 설계 용량에 따라 용이하게 적용할 수 있도록 한 전동기 일체형 스크류 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 외부로부터 주어진 동력에 의하여 연속적으로 유체에 에너지를 공급하는 기계를 지칭하는 것으로 이용방식에 따라 액체를 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동시키거나 저압상태에 있는 것을 고압으로 높일 수도 있다.

즉, 통상적으로 펌프는 전동기나 내연기관 등의 원동기에 의해 구동되어 그 기계적 에너지를 유체(流體)에 전달하는 것으로서, 작동원리와 구조에 따라 터보 펌프·용적형 펌프·특수형 펌프 등으로 분류된다. 터보 펌프의 종류는 원심·사류(斜流)펌프·축류펌프 등이 있고, 용적형 펌프는 왕복 펌프·회전 펌프로 대별된다.

또한, 상기의 펌프는 그 사용 용도에 따라 수없이 많은 종류의 펌프들로 분류, 제작되어 여러 산업분야에 이용되고 있으며, 가장 널리 사용되고 있는 전동식 양 수 펌프의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

즉, 종래의 전동식 양 수 펌프는 회전자 구동에 의해 동력을 발생시키는 전동기 일측면에 흡입관 및 토출관, 임펠러, 와류실 등으로 이루어진 모터케이스를 위치되도록 하여, 상기 전동기의 회전자와, 모터케이스의 임펠러축을 기어 또는 풀리 등의 동력연결수단에 의해 상호 연결되게 함으로써 이루어지는 구성이었다. 이러한 구성요소가 상호 맞물려 작동됨에 있어서는 먼저 외부 전기적 에너지에 의해 전동기의 회전자가 회전하게 되면, 기어 또는 풀리등에 의한 동력연결 관계로써, 상기 회전자의 회전력은 임펠러로 전달되고, 이러한 회전력 전달에 의해 임펠러는 와류실 내에서 고속회전하며, 흡입관으로 부터 유체물질을 흡수하여 토출관을 통해 토출 이송되게 하는 것이었다.

하지만, 전술한 바와 같은 종래의 전동식 양 수 펌프는 동력을 발생시키는 전동기와, 상기 전동기로부터 동력을 전달받는 모터 케이스로 이루어지는 물품특성에 따라, 운반 및 설치상의 번거로움은 물론 제품의 가격 상승이라는 경제성 저하의 문제점을 주는 것이었고, 또한, 전동기의 동력을 모터케이스로 전달하는 과정에 있어, 그 연결부위를 통해 불필요한 동력손실과 함께 불안정한 슬립(Slip) 현상을 발생시키게 됨으로 인해, 제품의 성능면에 있어, 상당한 효율성 저하의 문제점을 갖게 하는 것이었다.

한편, 근래에는 전술한 종래의 전동식 양수펌프의 문제점을 개선한 것으로 일반 전동기의 회전자를 구동 스크류가 내설된 유체 이송수단으로 제공하여 전동기 자체구성만을 이용 유체를 이송할 수 있도록 한 전동기 일체형 스크류 펌프가 제안된 바 있다.

즉, 국내 출원번호 제10-1999-27113호에는 케이싱내에 회전자와 고정여자코 일로 구성되는 모터장치를 내장한 통상의 모터에 있어서, 상기 케이싱 양측에 플랜지관을 연장 결합하고, 상기 플랜지관의 내부에 구동 스크류가 내장된 축관을 상기 회전자의 축심부에 설치하는 구성이 개시되어 있습니다.

그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 전동기 일체형 스크류 펌프는 관통구조를 이루는 축관의 내측에 소정의 길이를 갖는 구동 스크류가 일체로 결합되는 구조에 의해 결과적으로 설정된 길이로 내설된 구동 스크류의 회전 간섭이 발생하는 단점이 있었으며, 또한 구동 스크류의 설치가 상당히 곤란하여 전동기 펌프의 고장 내지 손상 발생시 부품의 수리 및 교환 등 일련의 생산 조립성 또는 유지보수 작업성이 크게 저하될 뿐만 아니라 구동 스크류의 파손 및 마모시에는 축관과 동시에 교체해야 하므로 유지보수 비용이 과다하게 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 장시간에 걸쳐 구동시에는 발열에 의한 성능저하와 수명단축이 발생하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 구동 스크류의 회전시 일체로 연동하여 외부의 공기를 강제 흡입하여 냉각시켜 안정된 효율성을 보장하면서 구동 스크류를 규격화된 크기로 하여 펌프의 용량에 따라 용이하게 가감하여 적용시킬 수 있는 전동기 일체형 스크류 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프는, 양측에 각각 유체를 유입하고 배출하는 배관이 연결되는 유입·배출 플랜지가 구비되는 케이스 및 이 케이스의 내주면에 부착되는 것으로 자극을 갖는 스테이터 그리고 이 스테이터의 중심으로 간극을 두고 배치되며 상호 작용을 하는 여자코일로 된 로터 및 이 로터의 중심에 축끼움되어 일체로 연동하며 유입 및 배출용 배관과 연결될 수 있게 각 플랜지의 일측으로 연장되는 회전축관 및 그 내부에 구비되는 구동 스크류로 구성되는 전동기 일체형 스크류 펌프에 있어서,

상기 회전축관은 내부에 구동 스크류가 끼움 구비되는 내부관 및 이 내부관의 외주면을 간극을 두고 감싸면서 양단에 벤트홀이 형성되는 외부관으로 구성되고, 상기 케이스는 양측에 통풍구가 형성되며, 상기 외부관과 내부관 사이에는 송풍팬이 설치되어 상기 케이스의 통풍구를 통해 공기를 흡입 및 배기시키는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 회전축관의 내부관은 그 내주면에 길이 방향으로 끼움돌부가 등 간격을 두고 형성되고, 상기 구동 스크류는 길이재의 포스트 및 그 외주면에 일체로 구비되어 상기 내부관에 진입할 때 끼움돌부와 끼워 맞춤되는 끼움홈이 형성되는 나선익으로 구성되는 분할 스크류체를 복수개 연결하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 케이스는 관형상을 갖는 바디와, 상기 바디의 양단에 결합되는 것으로 내부에 회전축관을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치되고 일측에 통풍구가 형성되면서 각각의 플랜지가 나사부재로 결합되는 유입·배출 커버를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프의 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이다. 그리고, 도 3은 본 발명에 따른 전동기 일체형 스크류 펌프에서 로터축관을 나타낸 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 본 발명의 전동기 일체형 스크류 펌프는, 외체를 형성하는 것으로 내부에 각종 구성품이 설치되는 공간을 제공하는 케이스(3)와, 상기 케이스(3)의 내부에 구비되는 스테이터(5) 및 로터(7) 그리고 상기 로터(7)에 축설되어 일체로 회전 연동하며 이중관 구조로 제공되는 회전축관(10) 및 상기 회전축관(10)의 내부에 슬라이드 끼움 결합되는 구동 스크류(20) 끝으로 상기 회전축관(10)에 설치되어 외부의 공기를 강제 유입하여 케이스(3) 내부의 온도 상승을 억제하는 송풍팬(30)으로 구성된다.

케이스(3)는 양측에 유체를 유입하여 배출하기 위한 각각의 배관과 접속되는 플랜지가 결합되는 구조로서, 상기 케이스(3)는 관형상을 갖는 바디(3a)를 구비하고, 이 바디(3a)의 개방된 양측면으로는 유입·배출 커버(3b,3c)가 나사부재(미부호)로 마운팅된다.

이때의 상기 유입·배출 커버(3b,3c)는 대략 원추 형상을 갖는 것으로서, 후술할 회전축관(10)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(b)이 하나 이상 설치되는 구성이며, 일측에는 후술할 송풍팬(30)의 송풍 작용시 외부의 공기를 강제 흡입하여 배기시킬 수 있도록 하기 위한 소정의 크기를 갖는 관통구멍 형태로 제공되는 통풍구(h1,h2)가 형성된다.

한편, 상기 통풍구(h1,h2)는 상기 내부관(11)과 외부관(13)이 형성하는 유로의 입구와 출구로 이해하여도 무방하다.

이러한 구성의 케이스(3)는 도 1을 참조하면 상기 우측에 위치한 유입 커 버(3b)의 외측으로 유입 플랜지(IP)가 나사부재(미부호)로 결합되는 구조로서, 이때의 유입 플랜지(IP)는 유체를 공급하는 유입용 배관(p1)에 연결된다.

또한, 상기 케이스(3) 즉, 배출 커버(3c)의 외측으로는 아웃 플랜지(OP)가 나사부재(미부호)로 결합되는 구조로서, 이때의 아웃 플랜지(OP)는 펌프(1) 경유한 유체가 배출되는 유로를 제공하며, 도면에서 보는 바와 같이 유입·배출 커버(3b,3c)와의 접촉면 상에 실링(s2)이 개재되어 상호간의 기밀성을 유지하게 된다. 여기서 상기 실링은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 펌프의 케이스(3)에 연결되는 유입 플랜지(IP) 및 아웃 플랜지(OP)의 접속구조는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

미설명 부호 3은 케이스(3)의 받침을 지칭하는 것이다.

스테이터(5)는 상술한 케이스(3)의 내주면에 부착되어 자극을 형성하는 고정자이고, 로터(7)는 상기 스테이터(5)의 내주면과 소정의 공극을 두고 배치되어 상호 작용을 하는 여자코일로 된 회전자로서, 이들 스테이터(5)와 로터(7)는 전원이 인가되면 상기 로터(7)가 일방향 회전을 이루게 된다.

이러한 스테이터(5)와 로터(7)는 공지의 전동기에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

회전축관(10)은 내부가 비어있는 중공의 관 형태로 제공되는 것으로 상기 로터(7)의 중심에 축끼움되어 일체로 연동하여 회전되는 회전부재로서, 상기 유입·배출용 배관(p1,p2)과 연결될 수 있도록 대응되는 각 플랜지의 일측으로 연장되게 구비된다.

이러한 회전축관(10)은 이중관 형태를 갖는 것으로 소정의 길이를 갖는 것으로 상기 유입·배출용 배관(p1,p2)과 연결되는 내부관(11)과, 상기 내부관(11)의 외주면으로 소정의 간격을 두고 감싸는 형태로 구비되는 외부관(13)으로 구성되며, 상기 외부관(13)은 그 외주면이 로터(7)의 내주면에 끼움 결합되는 구조이다.

한편, 상기 내부관(11)은 그 내주면에 길이 방향으로 배치되면서 삼각편형상으로 돌출된 끼움돌부(11')가 등 간격을 두고 형성되며, 이때의 끼움돌부(11')는 후술할 구동 스크류(20)를 구성하는 분할 스크류체(21)가 끼워 맞춤으로 조립될 수 있게 하는 것이다.

그리고, 상기 외부관(13)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 내부관(11)의 외주면을 감싸는 형태로 그 길이는 내부관(11)에 비하여 짧은 길이를 갖도록 구비된다. 이러한 외부관(13)은 양단 끝 부분에 유입·배출용 벤트홀(13h1,13h2)이 각각 형성되며, 이때의 상기 유입·배출용 벤트홀(13h1,13h2)은 상기 내부관(11)과 외부관(13) 사이에 용접으로 접합 구비되는 송풍팬(30)의 결합에 의해 형성된다.

한편, 미설명 부호 (s1)은 내부관(11)의 양측 끝 외주면을 감싸는 실링으로서, 상술한 유입·배출 커버(3b,3c)와 끼움 결합된 상태에서 기밀성을 유지할 수 있도록 하기 위한 것이며 이러한 실링은 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상 세한 설명은 생략한다.

구동 스크류(20)는 복수개의 분할 스크류체(21)가 연결되는 것에 의해 완성되며, 상기 내부관(11)에 끼움구조로 결합되어 일체로 회전하는 것에 의해 유체를 일측 방향으로 압송한다.

한편, 구동 스크류(20)를 구성하는 분할 스크류체(21)는 소정의 길이를 갖는 봉형상을 갖는 길이재의 포스트(21a)와, 이 길이재의 포스트(21a)의 외주면에 나선형으로 결합되는 나선익(21b)으로 이루어진다. 이때 상기 나선익(21b)은 도 2에서 보는 바와 같이 길이 방향을 따라 끼움홈(21b')이 대응되는 크기와 형태로 마련된다.

이러한 구성의 구동 스크류(20)는 복수개의 분할 스크류체(21)를 상기 회전축관(10)의 내부관(11)에 순차적으로 삽입시키는 것에 의해 조립이 이루어지게 되는데, 이때 상기 구동 스크류(20)는 나선익(21b)에 형성된 끼움홈(21b') 부분을 상기 내부관(11)의 내주면에 형성된 끼움돌부(11')에 끼워 맞춤될 수 있게 위치 조정된 상태에서만 삽입이 이루어진다.

송풍팬(30)은 상술한 회전축관(10)의 내부관(11)과 외부관(13) 사이에 설치되는 여러개의 회전익으로 이루어진 부재로서, 상기 내부관(11)의 외주면과 외부관(13)의 내주면에 각각 용접으로 접합되며 회전축(10)관의 길이 방향으로 적어도 한 개소 이상에 설치된다.

이러한 송풍팬(30)은 상기 회전축관(10)의 회전시 일체로 연동하여 회전하는 것에 의해 바람을 생성시킬 수 있다면 그 형태나 위치는 적절하게 변경될 수 있을 것이며, 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기의 송풍팬(30)은 회전축관(10)을 따라 등 간격을 두고 복수개 구성되며 회전시 공기를 유입하여 일방향으로 송풍시킬 수 있도록 배치된다. 즉, 상기 회전축관(10)이 회전하게 되면 상기 케이스(11)의 유입용 통풍구(h1)를 통해 외부의 공기가 송풍팬(30)의 송풍 작용에 의해 강제 유입되며, 이렇게 유입된 공기는 상기 회전축관(10)의 내부관(11)과 외부관(13) 사이의 공간이 형성하는 유로를 경유하면서 최종적으로 배출용 통풍구(h2)측을 통해 외부로 배기 됨으로써 상기 회전축관(10)의 주변 온도를 낮추는 즉, 냉각 작용을 수행하게 된다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 전동기 일체형 스크류 펌프는, 이중관 구조를 갖는 회전축관의 회전시 송풍팬에 의해 외부의 공기가 펌프의 내부를 경유하여 배기되므로 내부의 온도 상승을 억제하여 발열에 의한 성능 저하를 미연에 방지하여 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

또한, 구동 스크류가 복수개의 분할 스크류체로 구성되므로 조립 및 해체 작업이 용이하여 생산성 및 유지보수 작업의 향상이 기대되고, 규격화에 따른 대량 양산이 가능하여 제품 품질이 표준화와 제조원가의 절감을 도모할 수 잇는 이점을 제공한다.

Claims

양측에 각각 유체를 유입하고 배출하는 배관이 연결되는 유입·배출 플랜지가 구비되는 케이스 및 이 케이스의 내주면에 부착되는 것으로 자극을 갖는 스테이터 그리고 이 스테이터의 중심으로 간극을 두고 배치되며 상호 작용을 하는 여자코일로 된 로터 및 이 로터의 중심에 축끼움되어 일체로 연동하며 유입 및 배출용 배관과 연결될 수 있게 각 플랜지의 일측으로 연장되는 회전축관 및 그 내부에 구비되는 구동 스크류로 구성되는 전동기 일체형 스크류 펌프에 있어서,

상기 회전축관은 내부에 구동 스크류가 끼움 구비되는 내부관 및 이 내부관의 외주면을 간극을 두고 감싸면서 양단에 벤트홀이 형성되는 외부관으로 구성되고, 상기 케이스는 양측에 통풍구가 형성되며, 상기 외부관과 내부관 사이에는 송풍팬이 설치되어 상기 케이스의 통풍구를 통해 공기를 흡입 및 배기시키는 것을 특징으로 하는 전동기 일체형 스크류 펌프.
제 1항에 있어서, 상기 회전축관의 내부관은 그 내주면에 길이 방향으로 끼움돌부가 등 간격을 두고 형성되고, 상기 구동 스크류는 길이재의 포스트 및 그 외주면에 일체로 구비되어 상기 내부관에 진입할 때 끼움돌부와 끼워 맞춤되는 끼움홈이 형성되는 나선익으로 구성되는 분할 스크류체를 복수개 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기 일체형 스크류 펌프.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 케이스는 관형상을 갖는 바디와;

상기 바디의 양단에 결합되는 것으로 내부에 회전축관을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치되고 일측에 통풍구가 형성되면서 각각의 플랜지가 나사부재로 결합되는 유입·배출 커버;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기 일체형 스크류 펌프.