KR100877549B1

KR100877549B1 - 온수 순환용 마그네트 펌프 구조 및 제작 방법

Info

Publication number: KR100877549B1
Application number: KR1020060113844A
Authority: KR
Inventors: 유병헌
Original assignee: 유병헌
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2009-01-08
Also published as: KR20080044972A

Abstract

본 발명은 온수 순환용 마그네트 펌프 구조 및 제작 방법에 관한 것으로서, 모터구동부와 펌프구동부간의 차수를 위해 구획 설치되는 차단판이 임펠러 지지샤프트와 일체형 구조를 이루도록 함으로 제품의 소형화가 가능하도록 하기 위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 세라믹 또는 지르코늄 파우더를 성형틀에서 프레싱하여 지지샤프트를 성형한 후 경도증가를 위해 1500~1800℃에서 고열소성을 실시하는 지지샤프트 성형단계;(ST 1) 상기 성형된 지지샤프트의 양단부 측벽면을 커팅 가공하여 커팅부를 형성시킴과 함께 일단측에는 외주면을 따라 단차홈을 형성시키는 지지샤프트 가공단계;(ST 2) 상기 형성된 단차홈에 별도 가공된 링형상의 스러스트 저널을 삽입하는 스러스트 저널 결합단계;(ST 3) 상기 스러스트 저널이 삽입되어진 지지샤프트의 일단부를 차단판용 사출금형에 삽입한 후, 사출금형 내에 레진을 투입하여 일체형 구조로 사출하는 인서트 사출단계;(ST 4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제작방법을 통해 이룰 수 있게 된다.

마그네트, 펌프, 임펠러, 샤프트, 일체형, 소형, 온수

Description

온수 순환용 마그네트 펌프 구조 및 제작 방법{MAGNET PUMP STRUCTURE AND MANUFACTURE METHOD}

도 1은 종래 일 예에 따른 마그네트 펌프 반단면도.

도 2는 본 발명 마그네트 펌프의 분해 사시도.

도 3은 본 발명 마그네트 펌프의 주요 부품을 나타낸 것으로서,

3a는 지지샤프트 및 스러스트 저널 분해 사시도.

3b는 지지샤프트 평면 및 측면 구조도.

3c는 스러스트 저널 평면 및 단면 구조도.

도 4는 본 발명 마그네트 펌프의 결합상태 부분 단면 구조도.

도 5는 본 발명의 펌프 제작공정 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 모터하우징 11 : 모터샤프트

12 : 구동 마그네트 13 : 마그네트 홀더

20 : 펌프하우징 21 : 임펠러

22 : 종동 마그네트 23 : 차단판

24 : 지지샤프트 24': 커팅부

24": 단차홈 25,25a,25b : 스러스트 저널

25': 대응커팅부 26 : 내부베어링

27 : 방진러버 28 : 오링

본 발명은 마그네트 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온돌 매트나 온수기 등에서 온수를 강제 순환시키기 위해 설치되는 마그네트 펌프의 소형화를 위한 구조 및 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 마그네트 펌프는, 모터 등의 동력 장치에 의해 동력이 발생하면 구동 자성체의 커플링 작용에 의해 내부의 임펠러가 회전운동함으로서 펌핑작용을 수행하게 되는 것이다.

도 1은 이러한 종래 일 예에 따른 마그네트 펌프를 도시한 것으로서, 카본베어링(103)에 삽입된 샤프트(102)와, 카본베어링(103) 외주면에 결합되어 제1 마그네트판(105)을 수용하여 고속 회전하는 임펠러(104)와, 모터 구동축상의 마그네트 홀더(108)에 수용 설치된 제2 마그네트판(109)과, 상기 제1 마그네트판(105)가 제2 마그네트판(109) 사이를 차단하여 물이 모터측으로 유입되는 것을 방지하는 차단판(107) 및 오링(106) 으로 구성된다, 미설명 부호 100은 모터 하우징이고, 101은 상부 커버를 이루는 펌프하우징을 나타낸다.

이와 같은 구조를 이루는 마그네트 펌프는 모터의 회전동작에 의하여 제2 마그네트판(109)이 회전하게 되면, 그 자력에 의하여 제1 마그네트판(105)을 수용하 고 있는 임펠러(104)가 샤프트(102) 상에서 회전하여 작동된다.

그러나 종래 마그네프 펌프의 경우, 상기 작동시 카본베어링(103)을 수용하고 있는 임펠러(104)는 고속으로 회전함에 따라 샤프트(102)를 마모시켜 수명을 단축시키게 된다.

따라서, 이를 개선하기 위해 최근에는 샤프트(102) 및 카본베어링(103)의 재질을 세라믹 또는 지르코늄으로 제작하여 사용하기 위한 방한이 강구되고 있으나, 이와 같은 재질 변경시 상호 부품간의 연결이 볼트 등에 의해 결합되어짐으로 펌프의 소형화가 어려운 문제가 있었다.

또한, 내부로 유입된 온수로 인해 임펠러(104)가 샤프트(102)를 따라 상승 되어지게 되면, 펌프하우징(101) 상부 내벽면과의 충돌이 이루어지면서 내부 소음 및 진동 등이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 펌프 내부에 장착되는 샤프트와 차단판을 별도의 체결부품 없이 일체로 제작할 수 있는 방법 및 구조를 제공함으로서 세라믹 재질로 마그네트 펌프의 소형화를 실현하도록 하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 펌프 동작시 임펠러의 상승을 방지토록 하여 소음 및 진동발생을 저감토록 하는데 있다.

상기 목적은, 모터하우징 내부에는 구동모터와, 상기 구동모터의 모터샤프트 에 일체로 결합되어져 있는 구동 마그네트가 안착 구성되어져 있으며, 상부의 펌프하우징 내에는 상기 구동 마그네트와 대응하여 상부 임펠러에 수용되어져 있는 종동 마그네트와, 상기 구동 마그네트와 종동 마그네트를 구획하고 있는 차단판과, 상기 차단판에 결합 되어 임펠러의 회동축을 이루는 지지샤프트가 구성되어져 있는 마그네트 펌프에 있어서, 상기 지지샤프트의 상부와 하부에는 임펠러의 회전을 지지하기 위한 스러스트 저널이 각각 구성되되, 상기 지지샤프트 및 하부 스러스트 저널은 차단판에 일체로 매립 구성된 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 구조를 통해 이룰 수 있게 된다.

또한, 세라믹 또는 지르코늄 파우더를 성형틀에서 프레싱하여 지지샤프트를 성형한 후 경도증가를 위해 1500~1800℃에서 고열소성을 실시하는 지지샤프트 성형단계와, 상기 성형된 지지샤프트의 양단부 측벽면을 커팅 가공하여 커팅부를 형성시킴과 함께 일단측에는 외주면을 따라 단차홈을 형성시키는 지지샤프트 가공단계와, 상기 형성된 단차홈에 별도 가공된 링형상의 스러스 저널을 삽입하는 스러스 저널 삽입단계와, 상기 스러스 저널이 삽입되어진 지지샤프트의 일단부를 차단판용 사출금형에 삽입한 후, 사출금형 내에 레진을 투입하여 일체형 구조로 사출하는 인서트 사출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 제작방법을 통해 이룰 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 5를 통해 살펴보기로 한다.

먼저, 본 실시예에 따른 마그네트 펌프의 전체적인 구성은 도 2 내지 도 4에 나타내어진 바와 같이, 모터하우징(10) 내에는 구동모터(미도시)의 구동축을 이루고 있는 모터샤프트(11)와, 모터샤프트(11) 상단에 장착된 상태로 구동 마그네트(12)를 수용하고 있는 마그네트 홀더(13)가 구성되어져 있다.

그리고, 상기 모터하우징(10)의 내부공간과 차단판(23)에 의해 격리되어지는 펌프하우징(20) 내부 공간에는 상기 구동 마그네트(12)와 대응되도록 종동 마그네트(22)를 수용하고 있는 임펠러(21)가 장착되어지게 되는데, 차단판(23) 중앙에는 지지샤프트(24)가 일체형으로 고정되었으며, 지지샤프트(24)의 상단과 하단에는 각각 스러스트 저널(25)이 결합되어져 있다.

특히, 차단판(23)과 일체형으로 제작되는 지지샤프트(24)는 상/하부 스러스트 저널(25a,25b)이 각각 결합되는 상부와 하부 측벽면에 일정 면적의 평면형태를 이루는 커팅부(24')가 각각 형성되어져 있으며, 이와 대응되는 각각의 스러스트 저널(25a,25b) 내주면에도 역시 상기 커팅부(24')와 동일한 형상의 대응커팅부(25')가 형성되어져 있다.

또한, 지지샤프트(24)의 하단에는 차단판(23)과의 접촉면적 증가에 따른 결합력을 극대화 하기 위하여 단차홈(24")이 하단부 외주면을 따라 형성되어져 있으며, 지지샤프트(24)의 최상단에는 고무재질의 방진러버(27)가 캡형태로 씌워져 구성된다.

그리고, 임펠러(21)의 내주측에는 지지샤프트(24)와의 직접 접촉시 마찰 계수 감소를 위한 세라믹 또는 지르코늄 재질의 내부베어링(26)이 일체로 결합 구성되었다.

도면 중 미설명 부호 28은 차단판(23)의 차수성을 향상시키기 위한 오링을 나타낸다.

한편, 지지샤프트(24)를 차단판(23)과 일체형으로 제작하기 위한 본 발명의 제작과정은 도 5의 순서도를 참조하여 이하에서 상세히 살펴보기로 한다.

<샤프트 성형단계>( ST 1)

먼저, 세라믹 또는 지르코늄 파우더를 봉형상의 성형틀에서 프레싱하여 지지샤프트 형태로 형성한 후, 소성로에서 1500~1800℃에서 고열소성을 실시함으로서 성형된 지지샤프트(24)의 밀도 및 경도를 단단하게 유지시킬 수 있게 된다.

<샤프트 가공단계>( ST 2)

이후, 상기 성형된 지지샤프트(24)를 필요한 치수로 절단한 후 해당 부분의 가공을 실시하게 된다.

즉, 이때에는 지지샤프트(24)의 양단부 측벽면을 부분 커팅 가공하여 커팅부(24')를 형성시킴으로서 삽입되어지는 스러스트 저널(25a,25b)의 회전을 방지함과 함께 고정력을 견고하게 유지시킬 수 있게 되며, 이와 함께 일단측에는 외주면을 따라 단차홈(24")을 형성시킴으로서 후공정인 인서트 사출단계 후 차단판(23)으로 부터 샤프트의 이탈을 방지할 수 있게 된다.

이때, 지지샤프트(24)와 스러스트 저널(25)간의 삽입공차가 너무 작으면 삽입이 않되고, 너무 크면 인서트 사출 후 스러스트 저널(25)과 지지샤프트(24)간의 직각도 및 평탄이 형성되지 않아 펌프 동작시 진동 및 소음이 유발될 수 있으므로, 상기 지지샤프트(24)와 스러스트 저널(25)간의 끼움 공차는 0.1~0.2mm 정도가 적당 하다.

그리고, 상기 가공이 완료되면 펌프의 성능을 보장하기 위한 표면처리 가공을 실시함이 바람직하다.

즉, 이때에는 지지샤프트(24)의 외주면을 1차로 연마(황삭가공) 하여 임펠러(21)에 삽입된 내부베어링(26)의 내경 치수에 맞게 가공한 후, 폴리싱머신(Polyshing Machines)을 이용하여 2차 연마인 폴리싱 가공을 실시한다.

상기 폴리싱 가공 작업은 일반적으로 펌프의 성능 및 소음에 중요한 부분이어서 Ra 0.2의 표면 조도를 이루도록 가공함이 바람직하다.

< 스러스트 저널 결합단계>( ST 3)

상기 형성된 지지샤프트(24)의 단차홈(24")이 형성되어져 있는 일측 커팅부(24')에 별도 가공된 링형상의 하부 스러스트 저널(25b)을 삽입 결합하게 된다.

즉, 이때 결합되는 스러스트 저널(25b) 역시 커팅부(24')와 접촉되는 면에 대응커팅부(25')를 형성하고 있는 상태 이므로 상호간에 일치된 방향으로 삽입이 이루어져야 한다.

<인서트 사출단계>( ST 4)

상기 스러스트 저널(25b)이 삽입되어진 지지샤프트(24)의 일단부를 차단판 제작용 사출금형에 삽입하게 되며, 이와 같이 삽입이 이루어진 상태에서 사출금형 내에 차단판의 재료가 되는 레진을 투입하게 되면 금형내에 레진이 충진되면서 지지샤프트(24)의 하단 및 하부 스러스트 저널(25b)과 함께 일체형 구조를 이루는 차단판(23)이 제작되어지게 된다.

특히, 이러한 인서트 사출과정에서 지지샤프트(24)의 커팅부(24') 및 단차홈(24") 구조로 인하여 차단판(23)과 열팽창율이 현저히 다른 이종간 재료인 세라믹 또는 지르코늄 재질의 지지샤프트(24) 및 스러스트 저널(25b)과의 완벽한 일체형 결합상태를 이룰 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 과정을 통해 제작이 완성된 일체형 차단판(23)의 지지샤프트(24)에 임펠러(21)를 끼운 후 그 위에 순차적으로 상부 스러스트 저널(25b)과 방진러버(27)를 삽입함으로서 도 4와 같은 결합구조를 이루는 소형 마그네트펌프 구조를 이룰 수 있게 된다.

한편, 이와 같이 제작이 이루어진 본 발명의 소형 마그네트펌프는 온수 순환을 위한 동작시 기존에 비해 향상된 효과를 나타낼 수 있게 된다.

즉, 펌프의 고속 구동시 상호 하중지지 및 마찰 저항이 유발되는 부분인 지지샤프트(24)와 상/하부 스러스트 저널(25) 그리고 임펠러(23)의 내부베어링(26)이 마모율이 작은 세라믹 계열 또는 지르코늄 계열의 재질로 제작되어져 있기 때문에 상호간에 마찰저항이 최소화 되어질 수 있게 되고, 이에 따른 제품의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 지지샤프트(24)의 하단 단차홈(24")구조 및 커팅부(24') 구조로 인해 내부 회동력에 따른 마찰저항 발생시 지지샤프트(24)가 차단판(23)으로 부터 이탈되거나 스러스트 저널(25)이 임펠러(23)와 함께 회동되는 것이 안정적으로 방지될 수 있게 된다.

또한, 샤프트 상단에 방진러버(27)가 결합 구비됨으로 임펠러(23)의 고속 회전시 상승력 발생으로 인한 내부 충돌 소음을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은, 모터구동부와 펌프구동부간의 차수를 위해 구획 설치되는 차단판이 세라믹 계열 재질의 임펠러 지지샤프트와 일체형 구조를 이루도록 함으로 고속 구동시 내구성 증가 및 제품의 소형화가 가능하도록 하는 효과를 나타낸다.

특히, 본 발명의 제작방법을 통해 기밀성을 요하는 차단판과 세라믹 또는 지르코늄 재질의 샤프트와의 이종재료간 고정을 위한 별도의 부품이 필요없는 일체형 결합구조를 완벽하게 실현할 수 있게 된다.

또한, 샤프트 상하에 구성되는 스러스트 저널 및 방진러버 구조로 인해 펌프 구동시 임펠러의 고속 회전에 따른 유동 및 진동 소음을 방지할 수 있는 이점을 나타낸다.

Claims

모터하우징(10) 내부에는 구동모터의 모터샤프트(11)에 일체로 결합되어져 있는 구동 마그네트(12)가 마그네트 홀더(13)에 결합 구성되어져 있으며, 상부의 펌프하우징(20) 내에는 상기 구동 마그네트(12)와 대응하여 상부 임펠러(21)에 수용되어져 있는 종동 마그네트(22)와, 상기 구동 마그네트(12)와 종동 마그네트(22)를 구획하고 있는 차단판(23)과, 상기 차단판(23)에 결합 되어 임펠러(21)의 회동을 지지하는 지지샤프트(24)가 구성되어져 있는 마그네트 펌프에 있어서,

상기 지지샤프트(24)의 상부와 하부에는 임펠러(21)의 회전을 지지하기 위한 스러스트 저널(25a,25b)이 각각 구성되되, 상기 지지샤프트(24)의 하단부 및 하부 스러스트 저널(25b)은 차단판(23) 중앙에 일체로 매립 고정된 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 스러스트 저널(25a,25b)이 임펠러를 따라 회동하는 것을 방지하기 위해 지지샤프트(24)의 상부와 하부 측벽면에는 일정 면적의 평면형태를 이루는 커팅부(24')가 각각 형성되어져 있으며, 상기 커팅부(24')에 삽입 결합되는 상/하부 각각의 스러스트 저널(25a,25b) 내주면에는 상기 커팅부(24')와 대향되는 위치에 대응커팅부(25')가 형성된 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 지지샤프트(24)에는 차단판(23)과의 접촉면적 증가에 따른 결합력을 극대화 하기 위하여 단차홈(24")이 하단부 외주면을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 지지샤프트(24) 상단에는 상부에 끼워진 스러스트 저널(25a)이 펌프하우징(20) 내벽면과의 접촉을 방지하기 위한 방진러버(27)가 결합 구성됨을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 구조.
청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,

상기 지지샤프트(24)와 스러스트 저널(25a,25b)은 세라믹 또는 지르코늄 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 구조.
세라믹 또는 지르코늄 파우더를 성형틀에서 프레싱하여 지지샤프트를 성형한 후 경도증가를 위해 1500~1800℃에서 고열소성을 실시하는 지지샤프트 성형단계;(ST 1)

상기 성형된 지지샤프트의 양단부 측벽면을 커팅 가공하여 커팅부를 형성시킴과 함께 일단측에는 외주면을 따라 단차홈을 형성시키는 지지샤프트 가공단계;(ST 2)

상기 형성된 단차홈에 별도 가공된 링형상의 스러스트 저널을 삽입하는 스러스트 저널 결합단계;(ST 3)

상기 스러스트 저널이 삽입되어진 지지샤프트의 일단부를 차단판용 사출금형에 삽입한 후, 사출금형 내에 레진을 투입하여 일체형 구조로 사출하는 인서트 사출단계;(ST 4)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 제작방법.
청구항 6에 있어서,

상기 스러스트저널 결합단계(ST 3)에서는 지지샤프트에 형성된 커팅부와 스러스트저널의 내주면에 형성시킨 대응커팅부가 상호 일치 되는 방향으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 제작방법.
청구항 6에 있어서,

상기 지지샤프트 가공단계(ST 2) 후에는 샤프트의 외주면을 1차로 연마 가공한 후 2차로 폴리싱 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 온수 순환용 마그네트 펌프 제작방법.