KR100851441B1

KR100851441B1 - 액체 펌프 및 실재

Info

Publication number: KR100851441B1
Application number: KR1020030014242A
Authority: KR
Inventors: 히라타료수케; 모리요지
Original assignee: 가부시키가이샤 월드 케미컬
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2008-08-08
Also published as: TWI284707B; JP2003269377A; CN1287093C; JP3955224B2; DE60330518D1; EP1344943A3; CN1445461A; US6887048B2; US20030175136A1; EP1344943A2; TW200303960A; EP1344943B1; KR20030074290A

Abstract

본 발명은 자석(magnet)을 이용한 실(seal)기구에 관해서 개량된 특징을 갖는 액체 펌프에 관한 것으로서, 액체 펌프는 전동 모터를 수납하는 모터 케이싱과, 그 전동 모터의 회전축의 선단에 고정되는 날개바퀴(羽根車)의 배열 설치에 의해 펌프실이 형성되는 펌프 케이싱과의 사이의 공간을, 원통형의 프레임에 의해 수밀(水密)상태로 주위를 둘러쌈과 동시에, 그 전동 모터의 회전축을 중심으로 하여 회전 실(seal)재와 고정 실(seal)재로 구성되는 1쌍의 실(seal)재를 배열 설치하고, 양 실(seal)재의 접합 및 이개(離開)에 의한 실의 개폐를, 모터 회전축의 회전에 의해 위치 변동하는 자석의 자력에 의해 제어하는 방식의 실(seal)기구를 가지고, (1) 실(seal)재가, 모터 회전축에 고정되어 있는 회전반의 하면에 설치되어 있는 환상(環狀)의 회전 실(seal)과, 그 회전 실에 대해서 접합 및 이개하는 가요(可撓) 고정 실(seal)로 이루어지고, (2) 그 회전 실(seal)이 배열 설치되는 회전반에는 회전반의 회전에 따라 원심력에 의해 위치 변동하는 가동 자석이 배열 설치되어 있으며, 한편, 상기 가요 고정 실이 고정되는 상하 슬라이드 부재의 상면측에는, 고정 자석이 배치되어 있는 구성인 것을 특징으로 하고 있고, 또한, 상기 액체 펌프에 이용되는 가요 고정 실은, 전체가 통(筒) 모양이고, 상하 단부 내지 측면부에는 고정부재 내지 가동부재에 대한 접속부가, 중간부에는 신축부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

액체 펌프, 전동 모터, 모터 케이싱, 가동 자석, 고정부재, 슬라이드 부재,

Description

액체 펌프 및 실재{A liquid pump and a seal mechanism}

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 주요부 종단면도,

도 2는 가동 자석(magnet)의 배치 예를 나타내는 개략 평면도,

도 3은 가동 자석의 다른 배치 예를 나타내는 개략 평면도,

도 4는 실(seal)기구의 동작 설명도,

도 5는 회전 실(seal)과 가요(可撓) 고정 실(seal)의 접촉면의 구조를 나타내는 주요부 단면도,

도 6은 본 발명에 관한 다른 2개의 실시예를 나타내는 주요부 종단면도,

도 7은 본 발명에 관한 다른 실시예를 나타내는 주요부 확대도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 모터 케이스, 11 플런지,

12 원통형 프레임, 13 펌프 케이싱,

14 펌프실, 15 공기실,

20 모터(펌프 회전날개)의 회전축,

30 날개바퀴, 31 주날개,

32 뒷날개, 33 역류방지실,

40 회전반, 41 회전 실(seal),

42 자석 수납부, 43 가동 자석,

44 탄성부재, 50 가요 고정 실(seal),

51 상하 슬라이드 부재, 52 고정부재,

53 회전 정지볼트, 54 원반형 기판,

55 격벽판, 56 고정 자석,

57 신축부, 57A 신축부,

57B 신축부, 60 환상 실(seal)재,

61 원통형 부착부재.

본 발명은, 전동 모터를 구동원으로 하는 액체 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자석(magnet)을 이용한 실(seal)기구에서 개량된 특징을 갖는 액체 펌프에 관한 것이다.

액체 펌프에서는, 펌프 케이싱측에서 모터 케이싱으로 회전축을 전달하여 액체가 침입하는 것을 저지하기 위해, 회전축의 축받침 부분에 미캐니컬 실(mechanical seal)을 배열 설치하는 구성 혹은 패킹(packing)을 배열 설치하는 구성의 실(seal)기구가 구비되어 있다.

회전축의 주면(周面)에서 실(seal)을 행하는 기구에서는, 실(seal)부재가 전동 모터의 작동시와 불작동시에 관계없이, 회전축에 대해서 항상 접촉상태로 있기 때문에, 마모하기 쉬워, 메인터넌스(maintenance) 부하가 크다.

또한, 액체 펌프에서는, 이용장소와 용도에 따라서는, 액체뿐만 아니라 미세한 고형분이라도 회전축의 주위(周圍)로 침입하는 결과, 회전축의 주면(周面)에서 실(seal)을 행하는 종래의 기구에서는, 실(seal)부재가 파손되기 쉽다는 난점도 있다.

상기 사정으로, 전자석을 이용한 실(seal)방식이 제안 및 실시되고 있다. 예컨대, 일본특허공고 평1-43159호 공보는, 회전축에 차양(鍔)모양으로 고정되는 링 실(ring seal)과, 회전축의 축선방향에 이동 가능한 상태로 배열 설치되는 원통형 지지체에 설치되는 링실을 준비하여 양자를 대향시키고, 원통형 지지체를 전자석에 의해 작동시키는 구성으로 하여, 전동 모터의 작동시에는 전자석의 작용을 ON으로 함으로써 원통형 지지체를 이동시켜 양 링실을 밀착시켜 실(seal)상태로 하고, 전동 모터의 불작동시에는 전자석의 작용을 OFF로 함으로써 원통형 지지체를 스프링 등에 의해 복귀시켜 양 링실 밀착을 해제하는 구성을 제시하고 있다.

한편, 일본특허공보 소62-46717호, 소62-49477호 공보는, 전동 모터의 작동시에 회전축의 회전에 의해 생기는 원심력에 의해 대향 링실의 접합 및 이개를 제어하는 구성을 제시하고 있다.

상기 이외에, 회전축의 회전에 의해 생기는 원심력을 이용하여 실(seal)을 행하는 구성이 일본특허공개 평7-280105호 공보 등에 나타나 있지만, 기계적 구성만에 의한 점에서 본 발명의 구성과는 다르게 되어 있다.

상기한 일본특허공보 평1-43159호 공보에서 제시되어 있는 실(seal)기구는, 전자석의 ONㆍOFF에 의해 대향 링실의 접합(接合)ㆍ이개(離開)를 행하는 구성이므로, (1) 전자석을 작동시키기 위한 전원회로가 필요하여 코스트가 높게 될 뿐만 아니라, (2) 전원전압은 국가ㆍ지역에 따라서는 통일되어 있지 않고, 이용에 앞서 조정이 필요하다, (3) 전자석을 배치하는 스페이스도 수밀화가 필요하여 기구가 복잡화한다, (4) 전자석에 의해 생기는 열에 의해 수밀 스페이스의 온도가 상승하고, 정지시에는 결로(結露)가 생기기 쉬우므로, 오동작이 염려된다는 등 기술상의 과제가 남아 있다.

한편, 일본특허공고 소62-46717호, 소62-49477호 공보는, 상기한 바와 같이, 전동 모터의 작동시에 회전축의 회전에 의해 생기는 원심력에 의해 대향 링실의 접합 및 이개(離開)를 제어하는 실(seal)기구이지만, 모든 요소가 기계적 구성이기 때문에, (1) 정밀한 부재의 가공과 조립 혹은 운전 조정이 요구될 뿐만 아니라, (2) 미세한 고형물 등이 침입한 경우에는 오동작하기 쉬워, 메인터넌스 부하가 크다는 등 기술상의 과제가 남아 있다.

특히, 종래의 실(seal)기구에서는, 실(seal)부재를 상하로 구동하기 위한 접동부(摺動部)에 O링 혹은 오일실(oil seal)을 필요로 하고 있지만, 접동부에 약액에 의한 팽창과 부식 등이 있어, 마찰 저항에 의해, 실(seal)부재가 회전축의 움직임에 대해서 부드럽게 추종할 수 없게 되는 경우가 있다. 이 결과, 종래의 액체 펌프에서는 메인터넌스 부하가 높게 된다는 난점이 있다.

본 발명은, 액체 펌프에서 상기한 종래 기술이 갖는 난점을 해결하는 것을 과제로 하여 이루어진 것으로서, 액체 펌프에서, (1) 실(seal)부재의 마모방지를 위해, 회전축의 회전시에는 실(seal)이 해제되도록 제어할 수 있는 구성, (2) 실(seal)의 제어에 전원을 필요로 하지 않는 구성, (3) 실(seal)제어부의 기밀성의 유지가 용이한 구성, (4) 메인터넌스 부하가 경감되는 구성, (5) 부품 갯수가 적고, 기구도 간단하여 제조 코스트가 경감되는 구성인 실(seal)구성을 가지는 액체 펌프를 분명하게 하는 것이다.

본 발명에 관한 액체 펌프 및 실(seal)재는, 다음의 구성인 것을 특징으로 한다.

1: 전동 모터를 수납하는 모터 케이싱과, 그 전동 모터의 회전축의 선단에 고정되는 날개바퀴가 배열 설치되어 펌프실이 형성되는 펌프 케이싱과의 사이의 공간을 원통형 프레임에 의해 수밀상태로 주위를 둘러쌈(圍繞)과 동시에, 그 전동 모터의 회전축을 중심으로 하여 회전 실(seal)재와 고정 실(seal)재로 구성되는 1쌍의 실(seal)재를 배열 설치하고, 양 실(seal)재의 접합 및 이개에 의한 실(seal)재의 개폐를, 모터 회전축의 회전에 의해 위치 변동하는 자석의 자력에 의해 제어하는 방식의 실(seal)기구를 가지는 액체 펌프로서,

(1) 실(seal)재가, 모터 회전축에 고정되어 있는 회전반의 하면에 설치되어 있는 환상(環狀)의 회전 실(seal)과, 그 회전 실(seal)에 대해서 접합 및 이개하는 가요 고정 실(seal)로 이루어지고,

(2) 그 회전 실(seal)이 배열 설치되는 회전반에는, 회전반의 회전에 따라 원심력에 의해 위치 변동하는 가동 자석이 배열 설치되어 있고, 한편, 상기 가요 고정 실(seal)이 고정되는 상하 슬라이드 부재의 상면측에는 고정 자석이 배열 설치되어 있으며,

(2-1) 모터 회전축의 정지시에는, 원위치에 있는 가동 자석의 N극 또는 S극에 의해 고정 자석의 이극(異極)(S극 또는 N극)으로 끌어 당겨지고, 상기 상하 슬라이드 부재는 상방으로 끌어 올려지는 결과, 가요 고정 실(seal)의 상면은 회전 실(seal)의 하면에 접합(접촉)상태로 되어 공기실이 실(seal)되는 구성이고,

(2-2) 모터 회전축의 소정 회전수로의 회전시에는, 원심력에 의해 원위치에서 위치 변동한 가동 자석과 고정 자석의 동극(同極)끼리가 반발하고, 상하 슬라이드 부재는 하방으로 눌러 내려지는 결과, 가요 고정 실(seal)의 상면이 회전 실(seal)의 하면에서 이개하여 공기실의 실(seal)이 해제되도록, 실(seal)재의 제어가 행해지는 구성인 실(seal)기구를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.

2: 전동 모터를 수납하는 모터 케이싱과, 그 전동 모터의 회전축의 선단에 고정되는 날개바퀴가 배열 설치되어 펌프실이 형성되는 펌프 케이싱과의 사이의 공간을 원통형 프레임에 의해 수밀상태로 주위를 둘러쌈과 동시에, 그 전동 모터의 회전축을 중심으로 하여 회전 실(seal)재와 고정 실(seal)재로 구성되는 1쌍의 실(seal)재를 배열 설치하고, 양 실(seal)재의 접합 및 이개에 의한 실(seal)재의 개폐를, 모터 회전축의 회전에 의해 위치 변동하는 자석의 자력에 의해 제어하는 방식의 실(seal)기구를 가지는 액체 펌프로서,

(1) 실(seal)재가, 모터 회전축에 고정되어 있는 회전반의 하면에 설치되어 있는 환상(環狀)의 회전 실(seal)과, 상단에 상기 회전 실(seal)의 하면에 접촉하는 상면부가, 중간부에 신축부가 형성됨과 동시에, 측면에 원통형의 상하 슬라이드 부재가 배열 설치되며, 하단이 상하 슬라이드 부재의 펌프 케이싱에 연속해서 고정되어 있는 원반형 기판에 고정되어 있는 가요 고정 실(seal)로 이루어지고,

(2) 그 회전 실(seal)이 배열 설치되는 회전반에는, 자석 수납부가 준비되며, 그 자석 수납부에는 회전반의 회전에 따라 원심력에 의해 위치 변동하는 가동 자석이 배열 설치되어 있고, 한편, 상기 가요 고정 실(seal)이 고정되는 상하 슬라이드 부재의 상면측에는, 고정 자석이 배열 설치되어 있으며,

3: 상기 가동 자석의 위치 변동이, 가동 자석에 대한 원심력의 작용과, 상기 고정 자석과의 동극끼리의 반발력 및 이극과의 흡착력에 의해 행해지는 구성인 것을 특징으로 하는 상기 1항 또는 2항에 기재한 실(seal)기구를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.

4: 액체 펌프에 이용되는 가요 실(seal)재에 있어서, 전체가 통(筒)모양이고, 상하 단부 또는 측면부에는 고정부재 또는 가동부재에 대한 접속부가, 중간부에는 신축부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 1항 기재의 액체 펌프에 이용되는 실(seal)재.

5: 플렉서블(flexible)한 성질을 가지는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 상기 4항 기재의 실(seal)재.

6: 신축부만이 플렉서블한 성질을 가지는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 4항 기재의 실(seal)재.

7: 신축부가, 외측으로 만곡(彎曲)한 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 4항 기재의 실(seal)재.

8: 신축부가, 내측으로 만곡(彎曲)한 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 4항 기재의 실(seal)재.

9: 고정 자석을 배열 설치하기 위한 고정부재의 상단측 테두리와, 회전반의 외측에 배치한 원통형의 부착부재의 단부와의 사이에, 환상 실(seal)재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 1항의 액체 펌프.

(발명의 상세한 설명)

다음에, 본 발명에 관한 액체 펌프를 첨부 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1에 있어서, 모터 케이스(10)는 펌프를 구동하기 위한 전동 모터를 수밀상태로 수납하고 있고, 그 바닥부에 있어서 플런지(11)를 통해서 펌프용 원통형 프레임(12)에 연결되어 있다. 펌프용 원통형 프레임(12)의 하단에는 펌프 케이싱(13) 이 고정상태로 설치되어 있다.

모터 케이스(10)에 기밀상태로 수납되어 있는 전동 모터의 회전축(20)은, 플런지(11)의 하방으로 연장되어 있고, 펌프실(14)에 도달하고 있는 선단에는 날개바퀴(30)가 설치되어 있다.

날개바퀴(30)의 하단측에는 주날개(31)가, 상단측에는 뒷날개(32)가 설치되어 있다. 또한, 날개바퀴(30)에는 차양모양의 역류방지실(33)이 배열 설치되어 있고, 격벽판(55)의 개구부와의 제휴에 의해, 회전축을 정지한 때, 펌프실(14)측에서 급격히 액체가 침입하는 것을 저지하는 기능을 갖고 있다.

전동 모터의 구동에 의해 날개바퀴(30)가 회전되면, 이것에 배열 설치되어 있는 주날개(31) 및 뒷날개(32)의 작용에 의해 흡인력이 생기고, 액체가 화살표 붙인 A방향에서 펌프실(14)로 흡인되어, 화살표 붙인 B방향으로 토출된다.

상기 설명의 구성은, 종래 공지의 액체 펌프의 구성과 기본적으로 동일하고, 본 발명의 특징적 구성은 아니다.

다음에, 본 발명이 특징으로 하는 실(seal)기구를 설명한다.

펌프실(14)의 상방위치에서, 원통형 프레임(12)으로 주위가 둘러싸여진 내측에는, 이하에 설명하는 실(seal)기구가 수납되어 있다.

중앙개구가 회전축(20)에 고정되어 있고, 회전축(20)의 회전에 따라 회전하는 회전반(40)의 하면에는, 회전 실(seal)(41)이 설치되어 있다. 회전 실(seal)(41)은, 링모양인 것을 기본 형상으로 하지만, 그 단면 형상은, 도 1에 나타내는 것과 같은 사각형일 것을 필요로 하지 않는다. 그렇지만, 실(seal)을 목적 으로 하는 것이므로, 적어도 그 하측의 면에는, 나중에 서술하는 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과 밀착하는 부분을 갖는 것을 필요로 한다.

회전 실(seal)(41)을 형성하는 재료로서는, 천연 내지 합성고무, 합성수지와 같은, 실(seal)재로서 일반적으로 사용되고 있는 다양한 재료를 사용할 수 있고, 액체 펌프의 이용분야에도 좋지만, 일반적으로, 기름과 그 밖의 화학제 등에 대해서 내성을 가지는 재료인 것이 바람직하다.

상기한 회전 실(seal)(41)에 대향시켜 가요 고정 실(seal)(50)이 배열 설치되어 있다. 가요 고정 실(seal)(50)에서의 가요(可撓)란, 도 1에 있어서, 그 전체 또는 일부를 상하 방향으로 구부릴수 있는(flexible) 것, 또한 고정이란, 회전축(20)에서 독립해 있고 회전하지 않는 것을 의미한다. 본 발명에 이용되는 가요 고정 실(seal)(50)은, 상기 회전 실(seal)(41)에 대해서 접합 및 이개하는 구성이라면 된다.

본 실시예의 가요 고정 실(seal)(50)의 측면에 형성되어 있는 돌기부분은, 원반형의 상하 슬라이드 부재(51)의 내주벽(內周壁)에 탄성을 이용해서 설치되어 있고, 또한 가요 고정 실(seal)(50)의 하단부분은 원반형의 고정부재(52)에 고정되어 있다. 가요 고정 실(seal)(50)의 하단을 고정하는 고정부재(52)는, 원반형 기판(54)의 위에 설치되어 있고, 또 기판(54)은 펌프실(14)과 공기실(15)을 나누는 원반형의 격벽판(55)의 상면에 고정되어 있다. 따라서, 가요 고정 실(seal)(50)에 대해서 고정상태에 있는 각 부재는, 회전축(20)의 회전으로부터 자유롭고 회전하지 않는다.

상하 슬라이드 부재(51)는, 회전 정지볼트(53)로 규제되어 있는 결과, 회전 하지 않고, 회전 정지볼트(53)에 따라 접동(摺動)하여 상하방향으로만 이동이 가능하다.

상기 구성의 특징은, 가요 고정 실(seal)(50)을 지지하고 있는 고정부재(52) 및 원반형 기판(54)을 원통형 프레임(12)의 내주면에 따라 접동시킬 필요가 없고, 또한 가요 고정 실(seal)(50)에 연속되어 있는 상하 슬라이드 부재(51)는, 원통형 프레임(12)의 내주면을 포함하는 다른 부재와의 접동면에 있어서, 종래의 액체 펌프의 실(seal)기구에 보여지는 것과 같은 O링과 미캐니컬 실(mechanical seal) 등의 실(seal)기구를 갖지 않는 점이다.

가요 고정 실(seal)(50)은, 단면 U자모양의 신축부(57)가 형성되어 있는 결과, 상하 방향으로 신축성을 갖고 있다. 신축부(57)는, U자모양부가 복수의 연속하는 주름모양으로 하는 등 여러가지로 구성할 수 있고, 따라서 가요 고정 실(seal)(50)은 신축부(57)를 포함하여, 도 1에 나타내는 단면 형상에 한정되는 것은 아니다.

가요 고정 실(seal)(50)은, 모든 부재를 천연 내지 합성고무와 합성수지 등의 가요성을 가지는 재료로 형성하여도 좋지만, 신축부(57)의 부분만을 가요성 부재로 형성하는 복합 구조로 하는 것도 가능하다. 따라서, 예컨대, 스테인리스(stainless)제의 벨로우즈(bellows)로 신축부(57)를 형성하는 것도 가능하다. 또, 가요 고정 실(seal)(50)은, 상기한 회전 실(seal)(41)과 같이, 일반적으로, 기름과 그밖의 화학제 등에 대해서 내성을 가지는 재료로 형성하는 것이 바람 직하고, 또한 불소수지 가공 등에 의해 표면을 처리하여 약품 내성을 강화하는 것도 바람직하다.

다음에, 회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 접합(접촉)구조에 관해 설명한다. 이하,「접합」에 대해서는「접촉」이라는 용어를 사용한다.

회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면이 접촉상태에 있을 때 실(seal)은 ON상태에 있고, 양자가 이개하면 실(seal)은 OFF가 되는 구조이므로, 양자의 접촉면은 기본적으로는 평활하여도 된다. 그렇지만, 회전축(20)이 소정의 회전수로 회전하고 있는 상태, 소정 회전수 이하로 회전하고 있는 상태, 정지하고 있는 상태를 비교하면, 공기실(15)(역류방지실(33)에서 회전반(40) 및 회전 실(seal)(41)까지의 공간)의 압력에 차이가 보이고, 공기실(15)의 내압은 회전축(20)이 정지하고 있을 때 최대가 된다. 따라서, 회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 접촉상태는, 공기실 내압이 최대로 된 상태일 때 최강이 되는 것과 같이, 양자의 접촉면을 구성하는 것이 바람직하다.

상기를 만족시키는 구성을 구체적으로 설명하면, 우선, 도 5에 나타내는 구성에서는, 가요 고정 실(seal)(50)의 상면은 2단으로 형성되어 있고, 상면 내연(內緣)측(50A)은 외연(外緣)으로 향해 경사져 있으며, 상면 외연측(50B)은 거의 수평으로 형성되어 있고, 상면 외연측(50B)의 면보다도 상면 내연측(50A)의 선단의 쪽이 돌출한 형상으로 되어 있다. 따라서, 회전 실(seal)(41)과 가요 고정 실(seal)(50)이 이개한 상태에서, 펌프의 구동이 정지되어 회전축(20)의 회전수가 감소함에 따라, 자석(43, 56)의 작용으로 가요 고정 실(seal)(50)이 상승하면, 우선, 상면 내연측(50A)의 최선단부가 회전 실(seal)(41)의 하면에 접촉하고, 이어서 자석(43, 56)의 힘에 의해 더 위로 끌어 당겨지면, 상면 내연측(50A)의 최선단부는 변형하고, 상면 외연측(50B)의 면이 회전 실(seal)(41)의 하면에 접촉하게 된다.

상기 구성은, 가요 고정 실(seal)(50)의 상면을 2단으로 형성하는 형태이지만, 상면의 전체를 외측으로 향해 하강하는 경사상태(우산형태)로 형성하는 형태 등, 밀접할 수 있는 구성이라면 된다.

가요 고정 실(seal)(50)의 상면이 상기 구성으로 되어 있으므로, 회전 실(seal)(41)의 하면이 평면모양이라도, 가요 고정 실(seal)(50)의 상면 전체가 평면인 구성과 비교하여 강한 접촉압력이 얻어져 실(seal)효과가 높다.

회전 실(seal)(41)이 설치되어 있는 회전반(40)에는, 자석 수납부(42)가 준비되어 가동 자석(43)이 배열 설치되고, 또한, 가요 고정 실(seal)(50)의 측면에 배열 설치되는 상하 슬라이드 부재(51)에는 자석 수납부에 고정 자석(56)이 배열 설치된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 회전반에 배치하는 가동 자석(43)은, 방사상으로 준비되어 있는 자석 수납부(42)에 수납되어, N극이 중심측에 위치하도록 배열된다. 배치되는 가동 자석(43)은 도시의 형태에서는 4개소이지만, 수에 한정되는 것은 아니다. 자석 수납부(42)내에 배열 설치되는 가동 자석(43)의 형상 및 갯수는, 기본적으로 막대(棒)모양의 것으로 단일하지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 사각형의 2개의 자석을 서로 극성을 반대로 하여 배열 설치하는 형태라도 된 다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 상하 슬라이드 부재(51)에 배열 설치되는 고정 자석(56)은 단면이 환상이고, N극이 위에 위치하도록 배치되며, 방사상으로 배열 설치되는 가동 자석(43)에 대응하고 있다. 또한, 가동 자석(43)과 고정 자석(56)은, 각각 극성을 도 2에 나타내는 극성과는 반대로 배치하여도 된다.

또한, 도 2에 나타낸 형태에서는, 가동 자석(43)을 위한 자석 수납부(42)가, 원주 방향으로 직선상에 배열 설치되어 있지만, 본 발명은 도 3에 나타내는 바와 같이, 자석 수납부(42)를 화살표 붙여 나타내는 방향과는 역방향으로 경사진 상태로 준비하는 형태를 포함하는 것이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 회전축(20)이 정지상태에 있을 때(회전수가 소정의 회전수 이하인 경우를 포함), 즉, 가동 자석(43)과 고정 자석(56)이 도 1에 나타내는 위치상태에 있을 때는, 가동 자석(43)의 S극과 고정 자석(56)의 N극이 서로 끌어당기는 결과, 상하 슬라이드 부재(51)는 도 1에 있어서 상방향으로 끌어 당겨지고, 가요 고정 실(seal)(50)의 상면은 회전 실(seal)(41)의 하면에 접촉되어, 실(seal)기능이 ON상태가 된다.

다음에, 회전축(20)이 소정의 회전수로 회전상태에 있을 때는, 회전반(40)도 동기하여 회전하므로, 가동 자석(43)은 원심력에 의해 원주 방향으로 날리게 되고, 그 N극이 상하 슬라이드 부재(51)에 구비되어 있는 고정 자석(56)의 N극의 상면에 위치하게 된다(도 2 및 도 3의 회전상태를 참조). 이 상태에서는, 가동 자석(43)의 N극과 고정 자석(56)의 N극이 서로 반발하는 결과, 상하 슬라이드 부재(51)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 하방향으로 눌러 내려진다. 이 결과, 가요 고정 실(seal)(50)의 상면은 회전 실(seal)(41)의 하면에서의 접촉이 해제되어, 실기능은 OFF 상태가 된다.

상기 구성에 있어서, 회전축(20)이 소정의 회전수로 회전상태에 있을 때 원심력에 의해, 원주 방향으로 날리게 되어 있는 가동 자석(43)이 회전축(20)의 정지시(소정 회전수에 만족하지 않는 회전수로의 회전시를 포함)에, 도 1에 나타내는 원위치로 복귀하는 기능(機序)의 설명이 필요하다.

상기한 기능을 가능하게 하는 제1 실시형태로서, 회전축(20)의 회전을 정지시켜, 가동 자석(43)을 원주 방향으로 튀어나오게 하고 있는 원심력이 약해진 시점에서는, 가동 자석(43)의 S극과 자석(56)의 N극이 끌어당기는 힘이 크게 되어, 가동 자석(43)이 원위치로 자동 복귀하는 구성을 들 수 있다.

제2 실시형태로서, 도 1에 가상선으로 나타내는 바와 같이, 감김(弦卷) 스프링과 고무 등의 탄성부재(44)의 반발력을 이용해서 가동 자석(43)이 원위치로 자동 복귀하는 구성을 들 수 있다. 이 탄성부재(44)의 반발력과 상기 자석(43, 56)의 반발 및 흡자력을 겸해서 이용하는 구성이라도 된다.

제3 실시형태로서, 가동 자석(43)을 수납하는 자석 수납부(42)를 중심 방향으로 경사진 상태로 배열 설치하고, 원심력 부하가 없는 경우에, 가동 자석(43)을 그 중력에 의해 복귀시키는 구성을 들 수 있다. 이 실시형태는, 액체 펌프가 항상 수직상태를 유지하여 이용되는 경우에만 유효하다.

가요 고정 실(seal)(50)이 회전 실(seal)(41)과 조합하여 이용될 때, 상기한 바와 같은 작용을 가지는 것이지만, 본 발명에 관한「전체가 통모양이고, 상하 단부 내지 측면부에는 고정부재 내지 가동부재에 대한 접속부가, 중간부에는 신축부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실(seal)재」는, 원통형 물건의 내부 공간을 종방향으로 이분하는 플렉서블한 실(seal)재로서, 액체 펌프 등의 펌프용, 그 밖의 가요 실(seal) 용도로서 각종 분야에 이용할 수 있는 것이다.

다음에, 도 6에 따라서, 본 발명의 제4 실시형태를 설명한다. 도면은, 발명의 내용을 이해하기 쉽게 하기 위해, 2개의 다른 실시형태가, 부호 C-C로 나타나는 중심선을 사이에 두고 좌우측에 따로따로 표현되어 있다. 기본적인 구성부재는, 도 1에 나타낸 실시예와 차이가 없고, 동일한 부호로 나타내고 있다.

좌측 절반에 표현되어 있는 실시형태가 보다 진보된 형태이고, 우측 절반에 표현되어 있는 실시형태에 비교하여, 다음과 같은 이점을 구비하고 있다. 첫번째 점은, 가요 고정 실(seal)(50)에 구비되는 신축부(57A)의 구성이다. 우측 절반에 표현되어 있는 신축부(57B)가, 내측 방향으로 굴곡한 형태로 형성되는 것에 비해서, 좌측 절반에 표현되어 있는 신축부(57A)는, 외측 방향으로 굴곡한(팽창한) 형태로 형성되어 있다. 양자의 형태의 차이는, 펌프실측의 압력을 흡수하는 능력에 차이를 발휘한다. 상술한 바와 같이, 모터 회전축(20)의 회전수가 서서히 떨어져 가서, 정지상태가 된 경우에, 공기실(15)(역류방지실(33)에서 회전반(40) 및 회전 실(seal)(41)까지의 공간)의 내압이 최대로 된다. 그리고, 이때, 공기실(15)의 압력은, 회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 사이의 접촉면에서 기능하고 있는 실(seal)구조에 직접적으로 작용하고 있고, 공기실(15)의 압력이 과도하게 높게 된 경우에는, 최후에는 실(seal)구조를 파탄시키는 사태도 발생한다.

상기한 바와 같이, 공기실(15)의 압력이 과도하게 높게 된 경우에도, 도 6의 좌측 절반에 표현된 실시형태에서는, 신축부(57A)가 외측으로 팽창한 구조이기 때문에, 공기실(15)의 과도의 고압력이 신축부(57A)에 작용하여, 풍선을 팽창시키는 것과 같이 기능하여, 압력이 급속히 흡수된다. 따라서, 도 6의 우측 절반에 표현된 실시형태에 있어서, 회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 사이의 접촉면에서 기능하고 있는 실(seal)구조의 부분에 고압력이 직접 작용하는 것과 비교하면, 재시동시에 회전 실(seal)(41)이 회전할 때, 반발 자력이 약해져도 실(seal)은 용이하게 OFF가 된다.

도 6의 우측 절반에 나타나 있는 실시형태에서는, 신축부(57B)가 내측으로 향해져 있으므로, 정지시 급격히 높아지는 내압을 흡수하는 힘이 약해하지만, 반면에 있어서, 회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 접촉면에서 기능하고 있는 실(seal)구조의 부분에 고압력이 걸리고, 실(seal)성을 향상하게 된다. 그렇지만, 이점은 재시동시킬 때, 가동 자석(43)과 고정 자석(56)과의 사이의 반발력이 약한 경우에, 회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 사이의 접촉면이 따로 따로 떨어지기 어렵고, 실(seal)이 ON의 상태까지 회전축(20)의 회전에 부하가 걸린다고 하는 것으로도 된다.

다음에, 회전 실(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 사이의 접촉면의 주위에 형성되어 있는 공극(空隙) 용적의 문제, 혹은 가동 자석(43)과 고 정 자석(56)의 위치관계의 문제이다. 도 6의 우측 절반에 표현되어 있는 실시형태에서는, 가동 자석(43)이 배열 설치되는 회전반(40)에 대해서, 긴 스트로크로 상하 방향으로 운동하는 구조이고, 상단측에 고정 자석(56)을 갖는 상하 슬라이드 부재(51)가 배열 설치되어 있으며, 회전 실(seal)(41)의 하면과 가요 고정 실(seal)(50)의 상면과의 사이의 접촉면에서 기능하고 있는 실(seal)구조의 외측에, 큰 용적의 공극이 형성되어 있다. 이것에 비해서, 도 6의 좌측 절반에 표현되어 있는 실시형태에서는, 실(seal)구조에 근접하여 가동 자석(43) 및 고정 자석(56)이 배열 설치되어 있고, 실(seal)구조의 외측에 형성되는 공극의 용적은 작다. 따라서, 실(seal)구조의 외측에 액 누설이 생긴 경우에도, 도 6의 좌측 절반에 표현된 실시형태에서는, 액 누설량을 아주 최소로 적게 한정하는 것이 가능해진다.

제3의 특징점은, 상기 설명으로부터 이미 분명하다. 즉, 도 6의 우측 절반에 표현된 실시형태에서는, 고정 자석(56)을 유지하는 상하 슬라이드 부재(51)의 상하이동 스트로크가 긴 것에 비교하여, 도 6의 좌측 절반에 표현된 실시형태에서는, 매우 짧은 상하이동 스트로크이고, 실(seal)구조의 ONㆍOFF가 작동하는 구조로 되어 있다. 양자의 차이는, 가동 자석(43)의 극성에 반발하는 고정 자석(56)의 반응의 속력(세기)의 차이가 되지만, 더욱 자석 등의 미세 조정의 용이성으로 되어 나타난다.

도 7에 나타내는 실시예를 설명한다. 이 실시예는, 부호 60으로 지시되는 환상 실(seal)재를, 고정 자석(56)을 배열 설치하기 위한 고정부재(52)의 상단측 테 두리부와 회전반(40)의 외측에 배치한 원통형의 부착부재(61)와의 사이에 배치한 구조에 특징이 있다. 즉, 그 환상 실(seal)(60)은, 회전 실(seal)(41)과 가요 고정 실(seal)(50)로 구성되는 실(seal)구조의 움직임에 대응시키는 것으로, 도시한 바와 같이, 회전축(20)이 회전하고 있는 상태로 실(seal)구조가 OFF인 경우에, 화살표 붙인 A-A 방향으로 이간(離間)하고 있고, 회전축(20)의 회전이 정지하여 실(seal)구조가 ON인 경우에, 화살표 붙인 A-A방향과는 반대로 작동하여 편평상태가 되며, 화살표 붙임으로 나타낸 유로(流路)가 폐쇄되는 구조이다.

상기의 구조는, 회전축(20)의 회전이 정지된 상태에 있어서도, 회전 실(seal)(41)과 가요 고정 실(seal)(50)로 구성되는 실(seal)구조가 기능하지 않게 된 경우에 예비적으로 활동시키는 안전기구이므로, 모든 실시예에 있어서 필요적 구성이 되는 것은 아니다.

본 발명에 관한 액체 펌프는 상기한 구성이므로, (1) 회전축의 작동시에는 실(seal)부재를 이개(離開)시켜, 불작동시에만 기능하도록 제어할 수 있는 것이므로, 항상 작동상태에 있는 종래의 구성과 비교하여 부재의 마모방지에 유효하다, (2) 실(seal)의 제어에 정압전원을 필요로 하지 않으므로, 전압이 일정하지 않은 국가와 지역에서도 이용이 가능하다, (3) 실(seal)부재의 ONㆍOFF가 기계적으로는 비접촉인 자석의 움직임에 의해서만 행해지고, 자석 수납부는 기밀성의 유지가 용이하다, (4) 실(seal)부재를 구동하는 부분의 실(seal)이 불필요하고, 종래의 실(seal)기구와 같은 O링과 미캐니컬 부분의 오염이 없으며, 메인터넌스 부하가 경 감된다, (5) 부품 갯수가 적고, 기구도 간단하여 제조 코스트가 경감된다는 등의 이익을 갖는 것이다.

Claims

전동 모터를 수납하는 모터 케이싱과, 상기 전동 모터의 회전축의 선단에 고정되는 날개바퀴가 배열 설치되어 펌프실이 형성되는 펌프 케이싱과의 사이의 공간을 원통형 프레임에 의해 수밀(水密)상태로 주위를 둘러쌈(圍繞)과 동시에, 상기 전동 모터의 회전축을 중심으로 하여 회전 실(seal)재와 고정 실(seal)재로 구성되는 1쌍의 실(seal)재를 배열 설치하고, 양 실(seal)재의 접합 및 이개(離開)에 의한 실(seal)재의 개폐를, 모터 회전축의 회전에 의해 위치 변동하는 자석의 자력에 의해 제어하는 방식의 실(seal)기구를 가지는 액체 펌프로서,

(1) 실(seal)재가, 모터 회전축에 고정되어 있는 회전반의 하면에 설치되어 있는 환상(環狀)의 회전 실(seal)과, 상기 회전 실(seal)에 대해서 접합 및 이개(離開)하는 가요(可撓) 고정 실(seal)로 이루어지고,

(2) 상기 회전 실(seal)이 배열 설치되는 회전반에는, 회전반의 회전에 따라 원심력에 의해 위치 변동하는 가동 자석이 배열 설치되어 있고, 한편, 상기 가요 고정 실(seal)이 고정되는 상하 슬라이드 부재의 상면측에는, 고정 자석이 배열 설치되어 있으며,

(2-1) 모터 회전축의 정지시에는, 원위치에 있는 가동 자석의 N극 또는 S극에 의해 고정 자석의 이극(異極)(S극 또는 N극)으로 끌어 당겨지고, 상기 상하 슬라이드 부재는 상방으로 끌어 올려지는 결과, 가요 고정 실(seal)의 상면은 회전 실(seal)의 하면에 접합(접촉)상태로 되어 공기실이 실(seal)되는 구성이고,

(2-2) 모터 회전축의 소정 회전수로의 회전시에는, 원심력에 의해 원위치에서 위치 변동한 가동 자석과 고정 자석의 동극(同極)끼리가 반발하고, 상하 슬라이드 부재는 하방으로 눌러 내려지는 결과, 가요 고정 실(seal)의 상면이 회전 실(seal)의 하면에서 이개(離開)하여 공기실의 실(seal)이 해제되도록, 실(seal)재의 제어가 행해지는 구성인 실(seal)기구를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
전동 모터를 수납하는 모터 케이싱과, 상기 전동 모터의 회전축의 선단에 고정되는 날개바퀴가 배열 설치되어 펌프실이 형성되는 펌프 케이싱과의 사이의 공간을 원통형 프레임에 의해 수밀(水密)상태로 주위를 둘러쌈과 동시에, 상기 전동 모터의 회전축을 중심으로 하여 회전 실(seal)재와 고정 실(seal)재로 구성되는 1쌍의 실(seal)재를 배열 설치하고, 양 실(seal)재의 접합 및 이개에 의한 실(seal)재의 개폐를, 모터 회전축의 회전에 의해 위치 변동하는 자석의 자력에 의해 제어하는 방식의 실(seal)기구를 가지는 액체 펌프로서,

(1) 실(seal)재가, 모터 회전축에 고정되어 있는 회전반의 하면에 설치되어 있는 환상(環狀)의 회전 실(seal)과, 상단에 상기 회전 실(seal)의 하면에 접촉하는 상면부가, 중간부에 신축부가 형성됨과 동시에, 측면에 원통형의 상하 슬라이드 부재가 배열 설치되며, 하단이 상하 슬라이드 부재의 펌프 케이싱에 연속해서 고정되어 있는 원반형 기판에 고정되어 있는 가요 고정 실(seal)로 이루어지고,

(2) 상기 회전 실(seal)이 배치되는 회전반에는 자석 수납부가 준비되며, 상기 자석 수납부에는 회전반의 회전에 따라 원심력에 의해 위치 변동하는 가동 자석 이 배열 설치되어 있고, 한편, 상기 가요 고정 실(seal)이 고정되는 상하 슬라이드 부재의 상면측에는, 고정 자석이 배열 설치되어 있으며,

(2-1) 모터 회전축의 정지시에는, 원위치에 있는 가동 자석의 N극 또는 S극에 의해 고정 자석의 이극(異極)(S극 또는 N극)으로 끌어 당겨지고, 상기 상하 슬라이드 부재는 상방으로 끌어 올려지는 결과, 가요 고정 실(seal)의 상면은 회전 실(seal)의 하면에 접합(접촉)상태로 되어 공기실이 실(seal)되는 구성이고,

(2-2) 모터 회전축의 소정 회전수로의 회전시에는, 원심력에 의해 원위치에서 위치 변동한 가동 자석과 고정 자석의 동극(同極)끼리가 반발하고, 상하 슬라이드 부재는 하방으로 눌러 내려지는 결과, 가요 고정 실(seal)의 상면이 회전 실(seal)의 하면에서 이개하여 공기실의 실(seal)이 해제되도록, 실(seal)재의 제어가 행해지는 구성인 실(seal)기구를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가동 자석의 위치 변동이, 가동 자석에 대한 원심력의 작용과, 상기 고정 자석과의 동극끼리의 반발력 및 이극과의 흡착력에 의해 행해지는 구성인 것을 특징으로 하는 실(seal)기구를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제 1 항에 기재의 액체 펌프에 이용되는 실(seal)재로서, 액체 펌프에 이용되는 가요 실(seal)재에 있어서, 전체가 통(筒)모양이고, 상하 단부 또는 측면부에는 고정부재 또는 가동부재에 대한 접속부가, 중간부에는 신축부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 펌프에 이용되는 실(seal)재.
제 4 항에 있어서,

플렉서블(flexible)한 성질을 가지는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 펌프에 이용되는 실(seal)재.
제 4 항에 있어서,

신축부만이 플렉서블한 성질을 가지는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 펌프에 이용되는 실(seal)재.
제 4 항에 있어서,

신축부가, 외측으로 만곡(彎曲)한 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 펌프에 이용되는 실(seal)재.
제 4 항에 있어서,

신축부가, 내측으로 만곡(彎曲)한 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 펌프에 이용되는 실(seal)재.
제 1 항에 있어서,

고정 자석을 배열 설치하기 위한 고정부재의 상단측 테두리와, 회전반의 외측에 배치한 원통형의 부착부재의 단부와의 사이에, 환상 실(seal)재가 배`치되어 있는 것을 특징으로 하는 실(seal)기구를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.