KR100835854B1 - 스크류펌프의 하부축 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크류펌프의 하부축 지지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크류펌프의 하부축에 메탈베어링이 설치되며 내부에 그리스충전실이 형성되는 하우징이 설치되고 하우징과 메탈베어링의 일측에 뚫린 나사공에 센서가 결합되어, 센서몸체의 하단부에 형성된 통공이 메탈베어링의 유효한계선에 접하게 되고, 센서몸체의 내부에 형성된 실린더실에 슬라이드볼이 헐겁게 장입되어 있으며, 실린더실 상부에는 도선과 연결된 리미트스위치가 설치되어 메탈베어링이 마모되어 유효한계선에 달하면 그리스충전실과 통공이 연통되도록 된 센서가 구비된 것에 있어서, 상기 센서가 수직에 대하여 45°방향으로 좌,우 두 개가 설치되어 있고, 상기 하우징에 방사상으로 다수의 볼 플런저가 장착되어 하부축의 하중을 분산시킬 수 있도록 되어 있으며, 하부축의 단부에 피벗베어링이 설치되어 하부축의 변위를 최소화하도록 된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은 스크류펌프의 하부축을 피벗베어링과 볼플런저에 의하여 보다 안정적으로 지지할 수 있기 때문에 펌프 운전 중에 발생하는 반발력에 의한 저항이 작용하더라도 스크류 하부축의 변위가 최소화됨으로써 상기와 같은 메탈베어링의 마모현상이 억제되는 효과를 발휘하게 된다.

따라서, 이와 같은 안정적인 하부축 지지장치에 의하여 메탈베어링의 마모를 최소화할 수 있어서 메탈베어링의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

그리고, 센서의 장착 위치가 하부축과 메탈베어링에 집중적으로 작용하는 대 각선 방향으로 좌,우에 두 개의 센서가 설치되어 구성됨으로써 장기간 운전에 따른 메탈베어링의 마모에 의한 이상 유무 및 교환 시기를 정확히 감지하여 경보할 수 있어서 스크류펌프 장치를 최상의 상태로 유지 보수하여 오랜 기간 동안 사용할 수 있는 등 본 발명은 매우 유용한 발명인 것이다

스크류펌프, 메탈베어링, 하우징, 센서, 볼플런저, 교환시기 경보

Description

스크류펌프의 하부축 지지장치{A lower shaft support apparatus of screw pump }

본 발명은 스크류펌프의 하부축 지지장치에 관한 것으로서, 특히, 스크류펌프의 하부축에 설치되는 메탈베어링의 마모정도를 감지하는 센서의 장착 위치를 개선하여 장기간 사용에 따른 상기 메탈베어링의 마모에 의한 교환시기를 정확히 감지하여 경보할 수 있도록 함은 물론이고, 스크류펌프의 하부축을 보다 안정적으로 지지하도록 개선하여 스크류 하부축의 변위를 최소화시킴으로써 메탈베어링의 마모를 최소화하여 메탈베어링의 수명을 연장시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 스크류펌프는 하부축과 축 보호용 메탈베어링이 항상 수중부에 위치하고 있어 장기간 작동에 의한 메탈베어링의 교환시기를 사전에 파악하지 못한 관계로 스크류 하부축과 상부베어링의 파손을 초래하게 되었고, 스크류펌프 전체의 기능 및 효율을 저하시키는 문제가 있었다.

이에 따라 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 실용신안등록 제240402호 "스크류펌프의 슬리브부시 교환시기 경보장치"를 출원하여 등록된 바 있다.

즉, 스크류펌프의 슬리브부시 교환시기 경보장치는 스크류펌프의 하부 축 보호용 베어링인 슬리브부시 하우징과, 이 하우징 내에 끼움된 슬리브부시 일측에 끼움 설치된 센서몸체 내에는 실린더실을 형성하여 슬라이드볼을 장입하고, 그 상단부에는 리미트스위치가 설치되어 있다.

그리고, 실린더실의 하단에 형성된 통공은 슬리브부시의 내주벽에 설정된 유효 한계선과 접하도록 설치하여 슬리브부시의 장기 사용으로 이의 마모 지점이 교체 한계점에 달하면, 상기한 통공이 그리스충전실과 연동되어 그리스 액이 실린더실에 유입되어 실린더실 내에 장입된 슬라이드볼을 압상시켜 실린더실 상단에 설치된 리미트스위치를 작동시킴에 따라 경보 신호가 발생할 수 있게 한 것이다.

이와 같이 구성된 선등록된 스크류펌프의 슬리브부시 교환 시기를 경보하는 장치는 스크류펌프의 장기 사용으로 슬리브부시가 마모되어 이의 유효 한계선에 달하면 센서몸체의 끼움부 하단에 형성된 통공과 그리스충전실이 연통됨에 따라 충전실 내에서 상단한 압을 갖고 있는 그리스 액이 실린더실내로 유입되어 실린더실 내에 장입되어 있는 슬라이드볼을 압상시키고, 이때 압상된 슬라이드볼은 실린더실 상부에 설치되어 있는 리미트스위치를 작동시키면 이 도선 외단에 설치된 경보기가 슬리브부시의 교체시기를 경보하게 된다.

따라서, 이 경보에 의해 슬리브부시를 적기에 교환함으로서 기기의 중요 부분의 파손을 미연에 방지할 수 있도록 구성되어 있었다.

그런데, 종래의 스크류펌프의 슬리브부시 교환시기를 경보하는 장치는 스크류펌프의 하부축 지지장치와 경보장치를 자세히 살펴본 바에 의하면 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 종래의 하부축 지지장치의 구조는 슬리브부시 하우징(이하, " 하우징"이라 함)과, 이 하우징 내에 끼움된 슬리브부시(이하 " 메탈베어링"이라 함)에 하부축이 끼워져 지지되는 단순한 조립 구성으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 구동부(1)의 동작에 의하여 스크류(2)가 회전되어 하부의 물을 상부로 이송시키는 작동에 의하여 펌프 운전시 부력 및 하중이 상부베어링(3) 및 하부베어링(4)에 전달되더라도 견딜 수 있도록 지지장치(5)가 마련되어 있었다.

그리고, 구조적으로 정회전 방향으로 스크류(2)가 회전될 때 스크류(2) 외면을 감싸도록 유입수로(6) 설치되어 있는 채널(11)에 구비된 디플렉타(물막이판;7)에 의해 물이 모아져서 정회전되는 스크류(2)를 따라 물이 상부로 이송된다.

이때, 도 2에서 보는 바와 같이 수면 아래에 있는 스크류(2)는 부력(B)에 의해 상부로 부상하려는 힘이 발생되고, 이 디플렉타(7)에 의해 모아지는 물은 스크류(2)의 회전력에 의해 경사면을 따라 이동할 때 그 반발력이 반대 방향으로 작용하여 회전력에 의한 물의 저항(R)이 발생하게 된다.

따라서, 대각선 방향(대략 45°방향)으로 변위 되는 힘이 도면상 "C" 지점에서 대각선 방향으로 작용하여 하부축(2-1)과 메탈베어링(9)의 대각선 방향의 접촉부위에 마모작용이 집중적으로 가해지는 현상이 발생되고 있었다.

여기서, 스크류펌프는 스크류날개가 정방향으로 설치되어 정방향으로 회전하는 경우에는 도 3의 (가)와 같이 우측 상부 45°방향에서 좌측 하부의 45°방향( d-d방향)으로 타원회전을 하며 마모가 이루어지고, 스크류날개가 역방향으로 설치 되어 역회전 방향으로 회전하는 경우는 도 3의 (나)와 같이 좌측 상부 45°방향에서 우측 하부의 45°방향(e-e방향)으로 타원회전을 하며 마모가 이루어지게 된다.

도 3의 (가)(나)에 대각선방향으로 표시된 "f"부는 하부축이 타원형으로 편심회전하면서 마모되는 부분을 표시한 것이다.

이러한 마모 현상에 의하여 하부축(2-1)과 메탈베어링(9)은 장기간 운전시 마모에 의한 공차가 발생하게 됨으로써 하부축(2-1)을 안정적으로 지지할 수 없는 상태가 되기 때문에 그로 인해 스크류펌프 전체의 기능 및 효율이 저하되고, 결국 하부축(2-1) 및 메탈베어링(9)이 파손되는 등의 문제가 초래함으로써 보다 안정적으로 하부축을 지지할 수 있는 하부축 지지장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한편, 상기와 같은 하부축(2-1)과 메탈베어링(9)의 대각선 접촉 부위에서 발생되는 마모 현상에 의한 이상 유무를 감지하기 위한 경보장치의 센서(10)는 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 종래에는 상기와 같이 대각선 방향으로 마모 현상이 집중적으로 발생하는 문제점을 인지하지 못하여 경보장치의 센서(10)를 메탈베어링(9)의 최상단부 1개소에만 설치하였다.

이에 따라 대각선 방향으로 작용하는 마모 현상에 의한 메탈베어링(9)의 마모 위치와 센서(10)의 장착 위치가 동일하지 않으므로 마모 현상이 발생되더라도 센서(10)가 이를 제대로 감지하지 못하는 문제가 발생되었던 것이다.

결국, 이러한 문제점은 메탈베어링(9)의 이상 유무와 교환시기를 경보해 주지 못하게 됨으로써 상기와 같이 하부축(2-1) 및 메탈베어링(9)의 파손을 초래하게 되며, 스크류펌프 전체의 기능 및 운전 효율을 저하시키는 문제가 내재되어 있었던 것이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 스크류펌프 하부축에 설치되는 메탈베어링의 마모 정도를 감지하는 센서의 장착 위치를 개선하여 장기간 사용에 따른 상기 메탈베어링의 마모에 의한 교환 시기를 정확히 감지하여 경보할 수 있도록 함은 물론, 스크류펌프의 하부축을 보다 안정적으로 지지하도록 개선하여 스크류 하부축의 변위를 최소화시킴으로써 메탈베어링의 마모를 최소화하여 메탈베어링의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 것을 기술과제로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스크류펌프의 하부축에 메탈베어링을 장착한 하우징이 설치되면서 그리스충전실이 형성되고 하우징과 메탈베어링의 일측에 뚫린 나사공에 센서가 결합되어, 센서몸체의 하단부에 형성된 통공이 메탈베어링의 유효한계선에 접하게 되고, 센서몸체의 내부에 형성된 실린더실에 슬라이드볼이 헐겁게 장입되어 있으며, 실린더실 상부에는 도선과 연결된 리미트스위치가 설치되어 메탈베어링이 마모되어 유효한계선에 달하면 그리스충전실과 통공이 연통되도록 된 센서가 구비된 것에 있어서, 상기 센서가 수직에 대하여 45°방향으로 좌,우 두 개가 설치되어 있고, 상기 하우징에 방사상으로 다수의 볼플런저가 장착되어 하부축의 하중을 분산 지지할 수 있도록 되어 있으며, 하부축의 단부에 피벗베어링이 설치되어 하부축의 변위를 최소화하도록 되어 있는 특징이 있다.

본 발명은 스크류펌프의 하부축을 피벗베어링과 볼플런저에 의하여 보다 안정적으로 지지할 수 있기 때문에 펌프 운전 중에 발생하는 반발력에 의한 저항이 작용하더라도 하부축의 변위가 최소화됨으로써, 상기와 같은 메탈베어링의 마모 현상이 억제되는 효과를 발휘하게 된다.

따라서, 이와 같은 안정적인 하부축 지지장치에 의하여 메탈베어링의 마모를 최소화할 수 있어서 메탈베어링의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

그리고, 센서의 장착 위치가 하부축과 메탈베어링에 집중적으로 작용하는 대각선 방향으로 좌,우에 두 개의 센서가 설치되어 구성됨으로써 장기간 운전에 따른 메탈베어링의 마모에 의한 이상 유무 및 교환 시기를 정확히 감지하여 경보할 수 있어서 스크류펌프 장치를 최상의 상태로 유지 보수하여 오랜 기간 동안 사용할 수 있는 등 본 발명은 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면 도 1 및 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 스크류펌프의 구성을 인용하여 설명하면 채널(11)의 수중부 내에 위치되는 하부축(2-1) 하단부에는 메탈베어링(9)을 개재한 하우징(12)이 외측으로 삽입되고, 하우징의 내부에는 그리스주입관(100)을 통해 그리스가 채워지는 그리스충전실(13)이 형성되어 있다.

그리고, 하우징(12) 및 메탈베어링(9)의 일측에는 도 5에 도시된 바와 같이 나사공(12-1)을 형성하여 센서몸체(10-1)의 나사부(10-2)가 나사 끼움되어지되, 이의 하단에 형성된 통공(10-3)은 메탈베어링(9)의 내주면 층에 형성된 유효 한계선(9-1)에 접하게 하도록 구성되어 있다.

또한, 센서몸체(10-1)의 상부에 형성된 체결부(10-4)에는 패킹(14)을 개재한 캡(15)의 체결부(15-1)가 나사 조임되어 있는데, 이의 내부에는 실린더실(16)을 형성하여 슬라이드볼(17)이 헐겁게 끼움되어 있다.

상기 실린더실(16)의 상부에는 도선(18-1)과 연결된 리미트스위치(18)가 설치되어 있고, 캡(15)의 내주면에 형성된 공실 내에는 패킹(14)을 압압하는 코일 스프링(19)이 탄력 설치된 구조이다.

이러한 기본 구성을 갖는 스크류펌프의 메탈베어링 교환 시기를 경보하는 장치는 스크류펌프의 장기 사용으로 메탈베어링(9)이 마모되어 이의 유효 한계선(9-1)에 달하면 센서(10)의 끼움부 하단에 형성된 통공(10-3)과 그리스충전실(13)이 연통됨에 따라 충전실(13) 내에서 상당한 압을 갖고 있는 그리스 액이 실린더실(16)내로 유입되어 실린더실(16) 내에 장입되어 있는 슬라이드볼(17)을 압상시키게 된다.

이때, 압상되는 슬라이드볼(17)은 실린더실(16) 상부에 설치되어 있는 리미트스위치(18)에 접촉되면서 리미트스위치(18)를 작동시키되며, 이때 도선(18-1) 외단에 설치된 경보기(미도시함)가 메탈베어링(9)의 교체시기를 경보하도록 구성된 것이다.

여기서, 본 발명에 따르면 상기 센서(10)는 하우징(12)에 설치되되 그 수직 에 대하여 45°내외의 방향으로 좌,우 두 개가 설치되어 구성된다.

즉, 상술한 바와 같이 정회전 방향으로 스크류(2)가 회전될 때 디플렉타(7)에 의해 물이 모아져서 정회전되는 스크류(2)를 따라 물이 상부로 이송되면서 수면 아래에 있는 스크류(2)는 부력에 이해 상부로 부상하려는 힘이 발생되고, 이 디플렉타(7)에 의해 모아지는 물은 스크류(2)의 회전력에 의해 경사면을 따라 이동할 때 그 반발력이 반대 방향으로 작용하여 저항이 발생하게 된다.

따라서, 하부축(2-1)에는 대각선 방향 대략 45°방향으로 변위 되는 힘이 작용하여 하부축(2-1)과 메탈베어링(9)의 대각선 방향의 접촉 부위에 마모 작용이 집중적으로 가해지는 현상이 발생된다.

이러한 현상을 감안하여 본 발명에서는 상기 센서(10)를 양측 대각선방향 즉, 45° 내외의 방향으로 좌,우 두 개를 설치하여 스크류펌프 운전시 발생되는 메탈베어링(9)의 마모 현상에 따른 이상 유무와 교환 시기를 정확하게 경보할 수 있도록 구성한 것이다.

한편, 본 발명의 하부축 지지장치의 구성은 다음과 같다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 하우징(12)에는 방사상으로 다수의 상기 체결구멍(12-2)이 등간격으로 형성되고, 이 체결구멍(12-2)에는 다수의 볼플런저(20)가 장착되어 하부의 하부축(2-1)에 지속적으로 작용하는 하중을 고르게 분산시키도록 함으로써 안정적인 지지 구조를 갖도록 구성된다.

여기서, 상기 볼플런저(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 외면에는 외측 단부에는 렌치공구로서 나사 조임을 할 수 있도록 렌치홈(21)이 형성되어 있고, 외면에 는 상기 체결구멍(12-2)과 조립되기 위한 나사부(22)가 형성되어 있다.

그리고, 내부 중앙에 형성된 요입공(23)에는 스프링(24)과 스프링 지지구(25)에 탄지되는 볼(26)이 조립되어 있다.

이와 같이 구성된 볼플런저(20)가 하우징(12)에 방사상으로 다수 개가 등간격으로 설치됨으로써 볼플런저(20)의 볼(26)이 하부의 하부축(2-1)의 외면에 접촉된 상태에서 적절한 탄성력으로 하부축(2-1)을 안정적으로 지지하게 된다.

따라서, 스크류펌프 운전 중에 물의 저항으로 발생되는 힘이 작용하더라도 볼플런저(20)의 볼(26)이 그 충격을 완충시키고 지지시킴으로써 하부축(2-1)이 안정적으로 회전하여 펌프 기능을 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 스크류(2) 하부의 하부축(2-1)의 단부에는 피벗베어링(30)이 설치되어 하부축의 변위를 최소화하도록 구성되어 있다.

상기 피벗베어링(30)은 도 4에서 보는 바와 같이 하우징(12)의 내부에 수납되어 하부축(2-1)과 동일축 선상으로 조립되는 것으로서, 일측 단부가 원뿔형으로 이루어지며, 하부축(2-1)의 단부는 상기 피벗베어링(30)의 단부에 대응되도록 요입부(2-2)가 형성되어 이루어진 구성이다.

따라서, 피벗베어링(30)에 하부축(2-1) 단부가 지지되는 구성에 의하여 하부축(2-1)이 정확한 중심선 상에 지지된 상태로 회전됨으로써 종래의 단순한 베어링 지지구조에 비하여 안정적인 지지구조를 갖게 되어 스크류펌프 작동이 원활하게 이루어지는 효과를 발휘하게 된다.

그리고, 펌프 운전중에 물의 저항에 의한 변위 작용이 작용하더라도 피벗베 어링(30)에 의해 지지된 하부축(2-1)은 중심선을 유지하면서 회전될 수 있다.

예를 들어, 변위 작용이 크게 작용하여 피벗베어링(30)과 하부축(2-1)의 지지 상태가 변하더라도 상기한 볼플런저(20)에 의하여 완충되는 작용에 의하여 안정적인 지지 상태를 지속적으로 유지하게 되는 큰 효과를 발휘하게 되는 것이다.

또한, 펌프 운전 중에 발생하는 반발력에 의한 저항이 작용하더라도 하부축(2-1)의 변위가 최소화됨으로써 상기와 같은 메탈베어링(9)의 마모 현상이 억제되는 효과도 발휘하게 된다.

결국, 이와 같은 안정적인 하부축 지지장치에 의하여 메탈베어링(9)의 마모를 최소화할 수 있어서 메탈베어링(9)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

그리고, 센서(10)의 장착 위치가 하부축(2-1)과 메탈베어링(9)에 집중적으로 작용하는 대각선 방향으로 좌,우에 두 개의 센서(10)가 설치되어 구성됨으로써 장기간 운전에 따른 메탈베어링(9)의 마모에 의한 이상 유무 및 교환 시기를 정확히 감지하여 경보할 수 있어서 스크류펌프 장치를 최상의 상태로 유지 보수하여 오랜 기간 동안 사용할 수 있게 된다.

도 1은 스크류펌프의 설치상태를 나타내는 단면도.

도 2 및 도 3은 스크류펌프 운전시 발생되는 마모현상의 문제점을 설명하기 위한 설명도.

도 4는 본 발명에 따른 하부축 지지장치의 구성을 나타낸 요부확대 측단면도.

도 5는 본 발명에 설치되는 센서 구성을 설명하기 위한 요부 확대 종단면도.

도 6은 본 발명에 따른 하부축 지지장치를 하측 후방에서 본 도면.

도 7은 도 4의 A-A선 확대 단면도.

도 8은 본 발명에 설치되는 볼플런저의 구성을 나타낸 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 구동부 2 : 스크류 2-1 : 하부축

2-2 : 요입부 3,4 : 상,하부 베어링 5 : 지지장치

6 : 유입수로 7 : 디플렉타 9 : 메탈베어링

10 : 센서 10-1 : 센서몸체 10-2 : 나사부

10-3 : 통공 10-4 : 체결부 11 : 채널

12 : 하우징 12-1 : 나사공 12-2 : 체결구멍

13 : 그리스충전실 14 : 패킹 15 : 캡

15-1 : 체결부 16 : 실린더실 17 : 슬라이드볼

18 : 리미트스위치 19 : 스프링 20 : 볼플런저

21 : 렌치홈 22 : 나사홈 23 : 요입공

24 : 스프링 25 : 스프링지지구 26 : 볼

30 : 피벗베어링

Claims (1)

1. 스크류펌프의 하부축(2-1)에 메탈베어링(9)을 장착한 하우징(12)이 설치되고, 하우징(12) 내측의 그리스충전실(13)에는 그리스주입관(100)을 통해 그리스가 채워지며, 하우징(12)과 메탈베어링(9)의 일측에 뚫린 나사공에는 그리스충전실에 채워진 그리스의 압력을 감지하는 센서(10)가 설치되고, 상기 센서(10)는 센서몸체의 하단부에 형성된 통공이 메탈베어링(9)의 유효한계선에 접하게 되고, 센서몸체의 내부에 형성된 실린더실(16)에 슬라이드볼(17)이 헐겁게 장입되며, 실린더실(16) 상부에는 도선과 연결된 리미트스위치(18)가 설치된 것에 있어서,

   상기 센서(10)가 수직에 대하여 상방 45°방향으로 좌,우 두 개가 설치되고,

   상기 하우징(12)에는 방사상으로 수개의 볼플런저(20)를 내향 설치하되, 이 볼플런저(20)는 외측 단부에는 렌치 공구로서 나사 조임을 할 수 있도록 렌치홈(21)이 형성되고, 외면에는 상기 하우징(12)에 형성되는 체결구멍(12-2)과 조립되기 위한 나사부(22)가 형성되며, 내부 중앙에 형성된 요입공(23)에는 스프링(24)과 스프링 지지구(25)에 탄지되는 볼(26)이 조립되며, 상기 볼(26)의 외측면이 하부축(2-1)의 외면에 접촉되게 설치되고,

   상기 하부축(2-1)의 중심선상의 단부에는 요입부(2-2)가 형성되고, 상기 하우징(12) 내측의 중심선상 하부에는 선단부가 원뿔형으로 형성된 피벗베어링(30)이 요입부(2-2)에 피벗식으로 지지되게 설치되는 것을 특징으로 하는 스크류펌프의 하부축 지지장치.

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