KR100793974B1 - 원심형 펌프의 캐비테이션 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심형 펌프의 공동현상(캐비테이션) 방지장치에 관한 것으로, 모터와 연결되어 구동하는 임펠러의 축방향으로 유체를 흡입하여 반경의 바깥방향으로 가압 배출하는 원심형 펌프에서, 상기 임펠러에 의해 유체를 유입하는 유체 유입구와 임펠러에 의해 가압된 유체를 토출하는 송출구사이의 펌프 케이싱 몸체에 상기 송출구의 압력을 흡입구쪽으로 피드백해 주기 위한 압력전달 통로를 형성시켜 원심 펌프의 입구 쪽에서 캐비테이션이 발생되지 않게 한다. 또한, 임펠러 뒤쪽의 펌프 케이싱 수직벽에도 압력전달 통로를 형성시켜, 임펠러의 바깥쪽과 임펠러의 축부분사이에 압력차이가 발생하지 않게 함으로써, 임펠러의 양쪽 면에 압력차이가 발생하지 않게 하여 임펠러가 뒤쪽으로 밀려 밀착되는 현상이 발생하지 않게 할 수가 있다. 한편, 상기 펌프케이싱의 곡선연결부와 수직벽에 형성시킨 압력전달통로는 다수개가 소정의 간격을 두고 펌프 케이싱의 곡선 연결부에 반경의 바깥방향을 향하여 방사상으로 배치되도록 형성시킴으로써 송출구의 압력을 유입구쪽으로 전달되어지게 하는 압력전달의 효과를 높이게 할 수가 있다.

원심형 펌프, 캐비테이션, 캐비테이션 방지장치

Description

원심형 펌프의 캐비테이션 방지장치{AN APPARATUS FOR PREVENTING A CENTRIFUGAL PUMP FROM CAVITATION}

도 1은 본 발명에 따른 캐비테이션 방지장치가 적용된 원심형 펌프의 단면도,

도 2는 본 발명에 따라 원심형 펌프 케이싱에 캐비테이션 방지장치를 구성하는 압력전달통로가 형성된 상태의 일예를 나타낸 평면도,

도 3은 도면 2에 나타낸 압력전달 통로중의 하나만을 구체적으로 나타낸 평면도,

도 4는 도면 3에 나타낸 압력전달 통로의 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 - 임펠러 3 - 케이싱

5 - 흡입구 7 - 송출구

9 - 연결축 11 - 모터

13 - 압력전달통로 15 - 유체이송통로

17 - 화살표 19 - 뒷벽

21 - 압력전달통로

본 발명은 원심형 펌프에 관한 것으로, 특히 원심펌프가 가동될 때 유체를 흡입하는 입구 쪽에서 캐비테이션이 발생하지 않게 한 원심형 펌프의 캐비테이션 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 원심형 펌프와 축류 펌프는 도면 5에 도시한 바와 같이, 임펠러가 모터에 의해 구동하면서, 임펠러의 중심방향으로 유입된 유체를 임펠러의 반경방향 바깥쪽으로 가압하여 송출구를 통하여 내보내게 되어 있다.

이렇게 유체를 흡입구 쪽에서 흡입하여 가합한 후에 송출구 쪽으로 내보내는 과정에서 유체의 속도가 빨라지는 부분에서 부분적으로 압력이 감소하여 액체가 끓는 현상이 발생하게 되는데, 이러한 현상을 캐비테이션 또는 공동현상이라 한다.

이러한 공동현상은 펌프의 효율을 급격하게 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 케이싱의 내부표면을 파손시키거나 수명을 단축시키며 소음을 발생시키는 등의 문제가 있다.

따라서, 펌프에서 공동현상의 발생을 방지하기 위해 펌프가 설치되는 기기의 특성에 따라 여러 가지 해결책을 강구하여 적용시키고 있으나, 대부분 그 효과가 미미하고 근본적은 해결책을 제시하지 못하고 있는 현실이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같이 일반적으로 축방향으로 유체를 흡입하여 반경의 바깥방향으로 배출하는 원심펌프에서 유체를 흡입하는 흡입구 쪽에 공동현상이 발생하지 않게 함과 더불어 임펠러의 앞뒤 방향 압력차이로 인하여 임펠러가 뒤쪽으로 밀려나는 현상이 발생하지 않게 한 원심형 펌프의 공동현상방지장치를 제고하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 모터와 연결되어 구동하는 임펠러의 축방향으로 유체를 유입하여 반경의 바깥방향으로 가압 배출하는 원심형 펌프에서, 상기 임펠러에 의해 유체를 유입하는 유체 유입구와 임펠러에 의해 가압된 유체를 토출하는 송출구사이의 펌프 케이싱 몸체에 상기 송출구의 압력을 유입구쪽으로 피드백해 주기 위한 압력전달 통로를 형성시켜 원심 펌프의 입구 쪽에서 캐비테이션이 발생되지 않게 한다.

또한, 임펠러 뒤쪽의 펌프 케이싱 수직벽에도 압력전달 통로를 형성시켜, 임펠러의 바깥쪽과 임펠러의 축부분사이에 압력차이가 발생하지 않게 함으로써, 임펠러의 양쪽 면에 압력차이가 발생하지 않게 하여 임펠러가 뒤쪽으로 밀려 밀착되는 현상이 발생하지 않게 할 수가 있다.

한편, 상기 펌프케이싱의 곡선연결부와 수직벽에 형성시킨 압력전달통로는 다수개가 소정의 간격을 두고 펌프 케이싱의 곡선 연결부에 반경의 바깥방향을 향하여 방사상으로 배치되도록 형성시킴으로써 송출구의 압력을 유입구쪽으로 전달되어지게 하는 압력전달의 효과를 높이게 할 수가 있다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 장치는 임펠러에 의해 가압된 유체가 송출되는 송출구의 압력이 상기 압력전달통로를 통하여 펌프의 유입구쪽으로 전달되어지게 함으로써, 펌프의 유입구쪽 압력이 보상되어 공동현상이 발생하지 않게 할 수가 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 상기 압력전달통로가 펌프 케이싱 본체의 임펠러의 앞뒤쪽 모두에 형성시킴으로써, 임펠러 전후면의 압력이 항상 균등하게 분포되어지게 하여 임펠러가 뒤쪽으로 밀려나는 현상이 발생하지 않게 할 수가 있는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면 1은 본 발명에 따른 캐비테이션 방지장치가 적용된 원심형 펌프의 단면도이고, 도면 2는 본 발명에 따라 원심형 펌프 케이싱에 캐비테이션 방지장치를 구성하는 압력전달통로가 형성된 상태의 일예를 나타낸 평면도로서, 이들 도면에 도시한바와 같이 본 발명에 따른 장치가 설치되는 원심펌프는 유체를 흡입하여 가압하는 임펠러(1)와, 상기 임펠러(1)를 둘러싸고 있는 케이싱(3), 상기 케이싱(3)에 형성된 유체 흡입구(5) 및, 상기 케이싱(3)에 형성되어 있으면서 임펠러(1)에 의해 가압된 유체를 송출하는 송출구(7)를 갖추고 있다.

상기 임펠러(1)는 연결축(9)을 통하여 연결된 모터(11)에 의해 구동하면서 흡입구(5)를 통하여 유체를 흡입하고, 흡입된 유체는 상기 임펠러(1)에 의해 가속 되어 송출구(7)를 통하여 배출된다.

한편, 본 발명에 따른 장치는 도면 1에 도시한 바와 같이, 상기 임펠러(1)의 전면에 배치되어 있는 케이싱(3)의 전면벽(13a)에 압력전달통로(13)가 형성되어 상기 유체 흡입구(5)와 송출구(7)를 연통시키는 구조로 되어 있다.

본 발명에 따른 상기 압력전달통로(13)는 임펠러(1)에 의해 가속된 유체가 송출구(7)를 통하여 배출되는 과정에서, 임펠러(1)의 흡입력에 의해 송출구(7)에서는 유체의 속도가 증가하나 압력이 높기에 문제가 없으나 흡입구(5)쪽에서는 유체의 속도가 빨라지면서 압력이 낮으므로 공동현상의 문제가 발생되는데, 이와 같이 송출구(7)와 흡입구(5) 사이의 압력에 차이가 발생하면 상기 압력전달통로(13)를 통하여 송출구(7)의 압력이 흡입구(5)쪽으로 피드백(feedback)시키게 된다.

이와 같이 송출구(7)의 압력이 흡입구(5)쪽으로 피드백 되면 흡입구(5)의 압력이 보상되어 흡입구(5)에 공동현상(cavitation)이 발생하지 않게 된다.

한편, 본 발명에 따른 장치는 상기 압력전달통로(13)의 효과를 높이기 위해, 도면 2에 도시한 바와 같이, 상기 압력전달통로(13)를 흡입구(5)의 중심축(C)을 기준으로 하여 반경의 바깥쪽을 향하여 뻗어 있으면서 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되게 형성시킴으로써, 송출구(7)의 압력이 흡입구(5)쪽으로 고르게 전달되게 할 수가 있다.

그리고, 상기 압력전달통로(13)는 도면 3과 도면 4에 도시한 바와 같이, 케이싱(3)의 몸체에 소정의 깊이, 예컨대 약 2mm정도의 깊이로 스로트(13a)를 형성시키고, 상기 스로트(13a) 위에 커버(13b)를 설치하여 상기 압력전달통로(13)가 유체 이송통로(15)와 분리된 통로를 이루게 함으로써, 유체이송통로(15)를 따라 이동하는 유체와 상기 압력전달통로(13)를 따라 전달되는 유체의 압력이 서로 분리되어질 수 있게 할 수가 있다.

또한, 상기 스로트(13a)위에 설치되는 커버(13b)는 스로트(13a)의 길이보다 커버(13b)의 길이를 짧게 하고 그 폭은 스로트(13a)의 폭보다 크게 함으로써, 도면 3과 도면 4에서 도시한 바와 같이 커버(13b)가 덮이지 않고 개방된 스로트(13a)의 양쪽 선단이 압력전달통로(13)의 입구(13c)와 출구(13d)를 이루게 한다.

따라서, 송출구(7)의 높은 압력의 유체가 입구(13c)를 통하여 화살표(17)의 방향으로 유입되어 들어와 흡입구(5)쪽으로 전달되어지게 된다.

한편, 상기 임펠러(1)의 뒤쪽에 위치한 펌프 케이싱(3)의 뒷벽(19)에도 상기 압력전달통로(13)와 동일한 형태와 구조로 이루어진 압력전달통로(21)를 형성시키고, 이 압력전달통로(21)는 임펠러(1)의 앞쪽부분에 형성된 압력전달통로(13)와 마찬가지로 송출구(7)의 높은 압력을 임펠러(1)의 뒤쪽으로 전달해 주기 위한 것이다.

상기 임펠러(1) 뒤쪽의 중심부에는 상기 흡입구(5)의 압력이 그대로 전달되어 임펠러(1)의 뒤쪽부분에는 압력이 낮은 상태를 유지하게 되는데, 본 발명에서와 같이 상기 압력전달통로(13)에 의하여 송출구(7)의 높은 압력이 흡입구(5)쪽으로 전달되면 임펠러(1)의 앞쪽 부분 압력이 임펠러(1)의 뒤쪽 부분 압력보다 상대적으로 높아지게 되므로, 임펠러(1)가 뒷벽(19)쪽으로 밀려지는 현상이 발생할 우려가 있게 된다.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 상기한 바와 같이 임펠러(1)의 뒷면과 밀착하는 케이싱(3)의 뒷벽(19)에도 압력전달통로(21)를 형성시킴으로써 송출구(7)의 압력이 임펠러(1)의 앞뒤쪽 벽에 형성된 압력전달통로(13)와 압력전달통로(21)를 통하여 고르게 전달되게 하여, 임펠러(1)의 앞뒤쪽 압력이 평형을 이루어 임펠러(1)가 뒤쪽으로 밀려지는 현상이 발생하지 않게 할 수가 있다.

그리고, 상기 압력전달통로(21) 역시 임펠러(1)의 앞쪽에 형성된 압력전달통로(13)와 마찬가지로 케이싱(3)의 뒷벽(19)에 약 2mm정도의 깊이로 스로트(21a)를 형성시키고, 상기 스로트(21a) 위에 커버(21b)를 설치하여 상기 압력전달통로(21)가 유체이송통로(15)와 분리된 통로를 이루게 함으로써, 유체이송통로(15)를 따라 이동하는 유체와 상기 압력전달통로(21)를 따라 전달되는 유체의 압력이 서로 분리되어질 수 있게 할 수가 있다.

또한, 상기 스로트(21a)위에 설치되는 커버(21b)는 스로트(21a)의 길이보다 커버(21b)의 길이를 짧게 하고 그 폭은 스로트(21a)의 폭보다 크게 함으로써, 도면 3과 도면 4에서 도시한 바와 같이 커버(21b)가 덮이지 않고 개방된 스로트(21a)의 양쪽 선단이 압력전달통로(21)의 입구(21c)와 출구(21d)를 이루게 한다.

따라서 본 발명에 따른 장치는 유체가 흡입되는 흡입구(5)보다 상대적으로 압력이 높은 송출구(7)의 압력이 상기 압력전달통로(13)를 통하여 흡입구(5)로 전달되어 유체의 흡입구(5)에서 공동현상이 발생하지 않게 한다.

또한 본 발명에 따른 장치는 임펠러(1)의 뒷면과 밀착하는 케이싱(3)의 뒷벽(19)에 형성된 압력전달통로(21)를 통하여 송출구(7)의 높은 압력이 임펠러(1)의 뒷벽 내부로 전달되도록 함으로써, 압력전달통로(13)에 의하여 균형 잡힌 압력을 유지하는 임펠러(1)의 앞쪽 압력에 비하여 임펠러(1)의 뒤쪽 압력이 낮지 않게 함으로써, 임펠러(1)가 전면 쪽의 높은 압력에 의해 뒷벽 쪽으로 밀려나는 현상이 발생하지 않게 할 수가 있어 임펠러가 고장 나는 등의 현상을 방지할 수가 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 펌프의 케이싱(3)에 유체의 송출구(7)와 흡입구(5)를 연결할 수 있도록 형성시킨 압력전달통로(13)를 통하여 송출구(7)의 압력이 흡입구(5)에 전달되어지게 함으로써, 흡입구(5)에 공동현상이 발생하지 않게 하여 펌프의 고장이나 소음 등이 발생하지 않게 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 장치는 임펠러(1)의 앞쪽벽면에는 압력전달통로(13)를 형성시킴은 물론 뒷벽 면에도 압력전달통로(21)를 형성시킴으로써, 임펠러(1)의 앞뒤면 전부에 송출구(7)의 압력이 전달되어 임펠러(1)의 전 후면에 균형 잡힌 압력이 전달되어지게 한다.

따라서 본 발명에 따른 장치는 임펠러(1)가 한쪽방향으로 치우쳐 기울어지는 이상 현상이 발생하지 않게 할 수가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 유체를 흡입하여 가압하는 임펠러(1)와, 상기 임펠러(1)를 둘러싸고 있는 케이싱(3), 상기 케이싱(3)에 형성된 유체 흡입구(5) 및, 상기 케이싱(3)에 형성되어 있으면서 임펠러(1)에 의해 가압된 유체를 송출하는 송출구(7)를 갖추어 이루어진 원심형 펌프에 있어서,

   상기 임펠러(1)의 전면에 배치되어 있는 케이싱(3)의 전면벽(3a)에 상기 유체 흡입구(5)와 송출구(7)를 연통시키는 압력전달통로(13)가 형성된 것을 특징으로 하는 원심형 펌프의 공동현상방지장치
2. 제 1항에 있어서, 상기 임펠러(1)의 뒷면과 밀착하는 케이싱(3)의 뒷벽(19)에도 압력전달통로(21)를 형성된 것을 특징으로 하는 원심형 펌프의 공동현상방지장치
3. 제 1항에 있어서, 상기 압력전달통로(13)가 케이싱(3)의 벽면에 소정 깊이로 형성된 스로트(13a)와 상기 스로트(13a) 위에 설치된 커버(13b)로 이루어지며, 상기 스로트(13a)위에 설치되는 커버(13b)는 스로트(13a)의 길이보다 커버(13b)의 길이를 짧게 하고 그 폭은 스로트(13a)의 폭보다 크게 함으로써, 상기 커버(13b)가 덮이지 않고 개방된 스로트(13a)의 양쪽 선단이 압력전달통로(13)의 입구(13c)와 출구(13d)를 이루게 한 것을 특징으로 하는 원심형 펌프의 공동현상방지장치

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