KR100801260B1 - 버티컬 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 버티컬 펌프에 관한 것으로, 그 목적은 임펠러의 상부에서 구동축의 주위에 설치되는 공기포켓구와 원심판을 이용하여 유체가 구동축을 따라 유출되지 못하게 함으로써, 유체의 누설을 방지하고, 펌프의 내구성을 향상시킬 수 있는 버티컬 펌프를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 수직한 회전축을 갖도록 수평하게 배치된 임펠러와, 상기 임펠러의 상부로 수직하게 연장된 구동축과, 상기 임펠러 및 구동축의 일부를 수용하며 유체의 흡입과 토출을 위한 흡입구 및 토출구가 구비된 케이싱과, 상기 구동축과 케이싱의 경계영역에 설치되어 유체의 누설을 방지하는 밀봉부재로 구성된 버티컬 펌프에 있어서, 상기 임펠러의 상부에서 구동축의 주위를 감싸도록 케이싱에 설치된 상광하협 구조의 공기포켓구; 상기 공기포켓구의 하부 개방면적을 충분히 커버하도록 공기포켓구의 개방면적 보다 큰 직경을 구비하며, 공기포켓구의 하단부에 위치하도록 구동축에 설치되어 구동축과 함께 회전함으로써 공기포켓구로 유입되려 하는 유체를 원심력에 의해 공기포켓구의 외부로 밀어내는 원심판; 및 상기 밀봉부재 및 밀봉부재에 인접한 구동축의 일부분을 감싸며 내부에 오일이 채워지는 공간을 형성하도록 케이싱에 설치되어 구동축과 케이싱의 경계영역 및 밀봉부재를 통한 공기의 유동을 방지하는 오일탱크;;를 더 포함하는 버티컬 펌프에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.
버티컬 펌프, 공기포켓구, 원심판, 오일탱크, 인버터

Description

버티컬 펌프{vertical pump}
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 버티컬 펌프의 단면도,
도 2 는 본 발명에 따른 임펠러의 사시도,
도 3 은 도 1의 'A'부 상세도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(110) : 임펠러 (120) : 구동축
(130) : 케이싱 (140) : 밀봉부재
(150) : 공기포켓구 (160) : 원심판
(170) : 오일탱크 (180) : 모터
(191) : 압력감지센서 (192) : 인버터
본 발명은 유체를 이송하는 펌프에 관한 것으로, 특히 임펠러의 회전을 위한 구동축이 수직하게 배치되고, 임펠러의 회전에 의해 펌핑되는 유체가 구동축을 따라 유출되는 것을 원천적으로 차단하여 유체의 누설을 막고 펌프의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 버티컬 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 펌프는 압력작용에 의해 액체 또는 기체 등의 유체를 관을 통해 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 기기로서, 구동방식에 따라 왕복펌프, 회전펌프, 원심펌프, 축류펌프, 마찰펌프 등으로 구분 될 수 있다. 한편 상기 원심펌프는 고속 회전이 가능하고, 소형이면서 경량이며, 구조가 간단하여 공업 분야에서 널리 사용되고 있다.
상기 원심펌프는 크게 케이싱과, 임펠러, 구동축으로 구성되며, 임펠러의 고속 회전에 의한 원심력에 의해 유체를 흡입 및 토출하도록 되어 있다. 한편 임펠러의 회전에 의해 케이싱의 내부로 유입된 유체가 회전하는 구동축과 케이싱의 사이로 누설되는 것을 방지하기 위해 미케니컬 실 또는 그랜드 패킹 등의 밀봉부재과 구동축과 케이싱의 경계영역에 설치되어 있다.
그러나 임펠러의 회전에 의해 유입된 고압의 유체가 구동축과 케이싱의 경계영역에 설치되는 밀봉부재에 순간적으로 강한 압력을 가함으로써 밀봉부재의 손상 및 누출이 발생되는 등의 단점이 있다.
이에 본 출원인 공개실용신안공보 20-1998-064685호에서 슬리브가 내장된 버티컬 펌프를 개시한 바 있다. 개시된 버티컬 펌프는 상광하협(上廣下狹)의 테이퍼진 원통형벽체를 갖는 슬리브가 임펠러의 상부에서 구동축의 주위를 감싸도록 케이 싱에 설치되어 공기실을 형성함으로써 임펠러의 회전에 의해 펌핑되는 유체가 밀봉부재에 순간적으로 강한 압력을 가하는 것을 방지하도록 되어 있다. 이러한 버티컬 펌프는 케이싱의 내부로 유입된 유체가 밀봉부재에 압력을 가하는 것을 방지함으로써 유체의 누설을 막고 펌프의 사용수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나 상기와 같은 효과를 기대하기 위해서는 슬리브의 내부 공기가 구동축과 케이싱의 사이로 유동하는 것을 방지하여 슬리브의 공기실이 일정한 압력을 유지토록 함으로써 슬리브의 내부로 유체가 유입되지 못하도록 해야 하지만, 슬리브 내부의 공기 유동을 방지하기 위한 별도의 수단이 마련되어 있지 않아 실리브에 의해 형성된 공기층이 쉽게 붕괴되고, 이로 인해 펌핑되는 유체가 슬리브의 내부로 유입되어 공기층의 붕괴를 촉진시킴으로써 유체의 유입을 완전하게 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
더욱이 오폐수 처리장과 같은 각종 이물질이 많이 포함된 유체의 이송에 사용되는 펌프의 경우, 유체와 함께 유입되는 이물질에 의해 부품의 마모가 촉진되거 부하를 발생하게 되어 펌프를 손상시키거나 펌핑력을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 임펠러의 상부에서 구동축의 주위에 설치되는 공기포켓구와 원심판을 이용하여 유체가 구동축을 따라 유출되지 못하게 함으로써, 유체의 누설을 방지하고, 펌프의 내구성을 향상시킬 수 있는 버티컬 펌프를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 토출되는 유체의 압력에 따라 임펠러의 회전속도를 제어하여 펌프의 손상을 방지할 수 있는 버티컬 펌프를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 또 다른 목적은 오폐수 처리장과 같이 많이 이물질이 포함된 유체의 이송에 적합한 버티컬 펌프를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 수직한 회전축을 갖도록 수평하게 배치된 임펠러와, 상기 임펠러의 상부로 수직하게 연장된 구동축과, 상기 임펠러 및 구동축의 일부를 수용하며 유체의 흡입과 토출을 위한 흡입구 및 토출구가 구비된 케이싱과, 상기 구동축과 케이싱의 경계영역에 설치되어 유체의 누설을 방지하는 밀봉부재로 구성된 버티컬 펌프에 있어서,
상기 임펠러의 상부에서 구동축의 주위를 감싸도록 케이싱에 설치된 상광하협 구조의 공기포켓구;
상기 공기포켓구의 하부 개방면적을 충분히 커버하도록 공기포켓구의 개방면적 보다 큰 직경을 구비하며, 공기포켓구의 하단부에 위치하도록 구동축에 설치되어 구동축과 함께 회전함으로써 공기포켓구로 유입되려 하는 유체를 원심력에 의해 공기포켓구의 외부로 밀어내는 원심판; 및
상기 밀봉부재 및 밀봉부재에 인접한 구동축의 일부분을 감싸며 내부에 오일이 채워지는 공간을 형성하도록 케이싱에 설치되어 구동축과 케이싱의 경계영역 및 밀봉부재를 통한 공기의 유동을 방지하는 오일탱크;를 더 포함하는 버티컬 펌프를 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 버티컬 펌프의 단면도를 도시하고 있고, 도 2는 본 발명에 따른 임펠러의 사시도를 도시하고 있으며, 도 3은 도 1의 'A'부 상세도를 도시하고 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 버티컬 펌프는 임펠러(110)와, 구동축(120)과, 케이싱(130)과, 밀봉부재(140)와, 공기포켓구(150)와, 원심판(160)과, 오일탱크(170)를 구비한다. 이러한 버티컬 펌프는 임펠러(110)의 회전에 의해 펌핑되는 유체가 밀봉부재(140)에 순간적으로 강한 압력을 가함으로써 발생되는 밀봉부재(140)의 손상과 유체의 누설을 공기포켓구(150)와 원심판(160) 및 오일탱크(170)로서 완전히 차단하여 펌프의 내구성 및 신뢰성을 향상시키도록 구성된 것으로, 각각의 구성요소에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 임펠러(110)는 회전에 의해 원심력을 발생하여 유체를 흡입 및 토출하는 것으로, 케이싱(130)에 마련된 흡입실(131)의 내부에 배치된다. 이때 상기 임펠러(110)는 원통체(111)의 저면(111a)으로부터 원통체(111)의 측면(111b)으로 나선 형으로 연장되는 유동로(112)를 갖는 블레이드리스 임펠러로 구성되며, 상기 흡입실(131)은 케이싱(130)의 흡입구(132) 및 토출구(133)와 연통되어 임펠러(110)의 회전에 의해 유체를 흡입 및 토출하도록 구성된다. 한편 상기와 같은 블레이드리스 임펠러의 사용으로 다음과 같은 장점이 있다. 오폐수를 펌핑할 경우, 유체와 함께 유입되는 이물질이 임펠러(110)에 걸리지 않고 유동로(112)를 통해 배출됨으로써 이물질에 의한 펌핑력의 저하 또는 임펠러(110)의 손상을 방지할 수 있게 된다.
상기 구동축(120)은 임펠러(110)의 상부에서 수직하게 연장되도록 케이싱(130)에 설치되며, 모터(180)와 연결되어 임펠러(110)를 회전시키도록 구성된다.
상기 케이싱(130)은 임펠러(110)가 설치되는 흡입실(131) 및 이 흡입실(131)과 연통하는 흡입구(132) 및 토출구(133)가 구비되고, 상기 구동축(120)의 일부를 수용하여 구동축(120)을 지지하도록 구성되며, 펌프의 전체적인 외관을 형성하도록 구성된다.
상기 밀봉부재(140)는 구동축(120)과 케이싱(130)의 경계영역(S)에 설치되어 유체의 누설을 방지하는 것으로, 미케니컬 실 또는 그랜드 패킹으로 구성될 수 있다.
상기 공기포켓구(150)는 임펠러(110)의 상부에서 구동축(120)의 주위를 감싸도록 케이싱(130)에 설치되며, 상광하협의 구조의 공기실(151)을 형성하도록 구성된다.
상기 원심판(160)은 임펠러(110)와 공기포켓구(150)의 사이에서 구동축(120)과 함께 회전하도록 구동축(120)에 설치되어 펌핑되는 유체가 공기포켓구(150)의 내부로 유입되는 것을 차단하는 것으로, 고정부(161)와 연장부(162)로 구성된다. 상기 고정부(161)는 원판형으로 공기포켓구(150)의 하부 개방면적 보다 큰 직경을 구비토록 형성되어 공기포켓구(150)의 개방된 하부를 충분히 커버하도록 형성되며 구동축(120)에 고정되게 설치되어 구동축(120)과 함께 회전하도록 구성된다. 상기 연장부(162)는 고정부(161)의 주연으로부터 상방향으로 연장되게 형성되며 다수개의 구멍(163)들이 구비되어 공기포켓구(150)와 원심판(160)의 측면을 통해 유체가 공기포켓구(150)의 내부로 유입되는 것을 방지함과 더불어 원심판(160)의 회전시 원심력에 의해 유체가 공기포켓구(150)의 바깥쪽으로 배출되도록 형성된다. 이와 같은 원심판(160)은 기본적으로 개방된 공기포켓구(150)의 하단부를 차단하여 유체가 공기포켓구(150)의 내부로 유입되는 것을 방지하게 되고, 공기포켓구(150) 및 원심판(160)의 측면으로 통해 유입되는 유체는 원심력을 이용해 배출함으로써 공기포켓구(150)에 유체가 유입되는 것을 완전히 차단할 수 있게 된다.
상기 오일탱크(170)는 공기포켓구(150)에 의해 형성된 공기실(151)의 내부 공기가 구동축(120)과 케이싱(130)의 경계영역(S) 및 밀봉부재(140)를 통해 빠져나가는 것을 방지하는 것으로, 상기 밀봉부재(140) 및 밀봉부재(140)에 인접한 구동축(120)의 일부분을 감싸며 내부에 오일이 채워지는 공간을 형성하도록 케이싱(130)에 설치된다. 이러한 오일탱크(170)는 구동축(120)과 케이싱(130)의 경계영역(S) 및 밀봉부재(140)를 통한 공기의 유출입이 없도록 완전하게 밀폐함으로써, 공기포켓구(150)에 의해 형성된 공기실(151)이 압력변화 없이 안정적으로 유체의 유입을 방지하도록 돕게 된다.
한편 펌프에 의해 토출되는 유체의 압력을 센싱하여 토출되는 유체의 압력에 따라 임펠러(110)의 회전속도가 가변되도록 압력감지센서(191)와 인버터(192)를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 압력감지센서(191)는 케이싱(130)의 토출구(133) 측에 설치되어 임펠러(110)의 회전에 의해 토출되는 유체의 압력을 감지하게 되고, 상기 인버터(192)는 구동축(120)을 회전시키는 모터(180)의 회전수를 압력감지센서(191)에 의해 감지된 유체의 압력값에 따라 제어하여 줌으로써 항상 일정한 압력으로 유체를 토출할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 버티컬 펌프는 구동축(120)의 회전에 의해 임펠러(110)가 회전하여 유체를 흡입 및 토출하게 되고, 펌핑되는 유체가 상승하여 공기포켓구(150)의 내부로 유입되려 할 경우, 구동축(120)에 구비된 원심판(160)에 의해 1차적으로 차단되고, 공기포켓구(150)와 원심판(160)의 측면으로 유입되는 유체는 원심판(160)의 원심력에 의해 2차적으로 차단되며, 마직막으로 오일탱크(170)에 의해 공기의 유동이 완전히 차단되어 일정한 압력을 유지하도록 형성된 공기포켓구(150)의 공기실(151)에 의해 차단됨으로써, 펌핑되는 유체에 의한 밀봉부재(140)의 손상 및 이로 인한 유체의 누설을 방지할 수 있게 된다.
또한 토출구(133) 측에 구비된 압력감지센서(191)는 토출되는 유체의 압력을 지속적으로 감지하고, 인버터(192)는 압력감지센서(191)에서 감지되는 압력값에 따라 모터(180)의 회전속도를 제어해 줌으로써 안정적으로 유체를 토출할 수 있게 된 다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 밀봉부재의 하부에 위치하도록 설치된 공기포켓구의 내부로 유체가 유입됨으로써 발생되는 공기실의 붕괴를 원심판의 원심력에 의하여 방지함으로써 유체가 구동축을 따라 상승하여 밀봉부재를 통해 누출되는 것을 방지할 수 있게 되었으며, 이로 인해 펌프의 내구성을 향상시킴과 더불어 누설을 방지하여 보다 신뢰성이 높은 버티컬 펌프를 제공할 수 있게 되었다. 더욱이 유체의 토출압력을 센싱하고 이에 따라 모터를 제어하여 줌으로써 모터의 과부하를 방지한 채 안정적으로 유체를 토출할 수 있게 되었으며, 블레이드리스 임펠러를 사용함으로써 유체 중에 포함된 이물질에 의한 막힘없이 유체를 토출할 수 있게 되어 오폐수 처리장의 오폐수 이송에 적합한 버티컬 펌프를 제공할 수 있게 되었다.

Claims (4)

  1. 수직한 회전축을 갖도록 수평하게 배치된 임펠러(110)와, 상기 임펠러(110)의 상부로 수직하게 연장된 구동축(120)과, 상기 임펠러(110) 및 구동축(120)의 일부를 수용하며 유체의 흡입과 토출을 위한 흡입구(132) 및 토출구(133)가 구비된 케이싱(130)과, 상기 구동축(120)과 케이싱(130)의 경계영역(S)에 설치되어 유체의 누설을 방지하는 밀봉부재(140)로 구성된 버티컬 펌프에 있어서,
    상기 임펠러(110)의 상부에서 구동축(120)의 주위를 감싸도록 케이싱(130)에 설치된 상광하협 구조의 공기포켓구(150);
    상기 공기포켓구(150)의 하부 개방면적을 충분히 커버하도록 공기포켓구(150)의 개방면적 보다 큰 직경을 구비하며, 공기포켓구(150)의 하단부에 위치하도록 구동축(120)에 설치되어 구동축(120)과 함께 회전함으로써 공기포켓구(150)로 유입되려 하는 유체를 원심력에 의해 공기포켓구(150)의 외부로 밀어내는 원심판(160); 및
    상기 밀봉부재(140) 및 밀봉부재(140)에 인접한 구동축(120)의 일부분을 감싸며 내부에 오일이 채워지는 공간을 형성하도록 케이싱(130)에 설치되어 구동축(120)과 케이싱(130)의 경계영역(S) 및 밀봉부재(140)를 통한 공기의 유동을 방지하는 오일탱크(170);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버티컬 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱(130)의 토출구(133) 측에 설치되어 토출되는 유체의 압력을 센싱하는 압력감지센서(191); 및
    상기 구동축(120)을 회전시키는 모터(180)의 회전속도를 상기 압력감지센서(191)에서 검출되는 유체의 압력에 따라 제어하는 인버터(192);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버티컬 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 임펠러(110)는,
    원통체(111)의 저면으로부터 원통체(111)의 측면으로 나선형으로 연장되는 유동로(112)를 갖는 블레이드리스 임펠러로 구성된 것을 특징으로 하는 버티컬 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 원심판(160)은,
    상기 구동축(120)에 설치되는 원판형의 고정부(161); 및
    상기 고정부(161)의 주연으로부터 상방향으로 연장되며 다수개의 구멍(163)들이 구비된 연장부(162);로 구성된 것을 특징으로 하는 버티컬 펌프.
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