KR100951430B1

KR100951430B1 - 자흡식 터보펌프

Info

Publication number: KR100951430B1
Application number: KR1020090097630A
Authority: KR
Inventors: 조벽래; 황박; 조정봉
Original assignee: 조벽래; 황박
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2010-04-06

Abstract

본 발명은 유체를 진공 흡입하여 펌핑할 수 있는 자흡식 펌프에 관한 것으로서, 특히 펌프의 흡입공과 토출공을 임펠러의 양쪽에 대각선 방향으로 마주하도록 서로 대칭으로 배치하고 임펠러의 날개 각도를 임펠러 중심을 관통하는 회전축에 대해 일정각도로 기울어지도록 형성함으로써, 임펠러의 회전으로 발생되는 유체의 추력이 그대로 펌프의 토출공 측으로 전달되도록 하여 펌핑압을 증대시킬 수 있고 펌프의 효율을 향상시킬 수 있는 자흡식 터보펌프에 관한 것이다.

Description

자흡식 터보펌프{SELF SUCKING TURBO PUMP}

본 발명은 유체를 진공 흡입하여 펌핑할 수 있는 자흡식 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프의 작동에 따른 유체의 압력 손실을 줄이고 유체의 펌핑압력을 증대시켜 펌프의 효율을 향상시킬 수 있는 자흡식 터보펌프에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 특히 모터, 엔진, 터빈 등의 구동기로부터 동력을 전달 받아 액체나 기체 등과 같은 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 유체기계를 말한다. 펌프는 탄광의 배수용, 선박용, 양수용, 건물용, 상수도용, 하수도용, 배수용, 농업관개용, 공업용수용, 발전소용, 각종 플랜트용으로 광범위하게 사용되고 있다. 펌프는 물뿐만 아니라 석유나 각종 약품 또는 펄프, 점조성 슬러지 등과 같은 특수한 유체의 수송에도 광범위하게 사용되고 있다.

펌프는 그 구조에 따라 왕복펌프, 로터리(회전)펌프, 원심펌프, 축류펌프,마찰펌프 및 기타 펌프로 대별되며, 또한 펌프의 초기 작동시 마중물(priming)을 필요로 하는 비자흡식 펌프와 이를 필요로 하지 않는 자흡식 펌프로 대별될 수 도 있다.

종래의 자흡식 펌프에 대한 일례를 도 1a 및도 1b에 나타내면, 이러한 종래의 자흡식 펌프는 흡입공(31)과 토출공(32)을 갖는 상부 케이싱(30), 방사상 날개 및 림을 갖는 단일 단(single stage: 單一段) 임펠러(40), 환형 홈(21)을 갖는 하부 케이싱(20) 및, 모터(10)로 구성되어 있다. 하부 케이싱(20)의 중앙을 관통하는 모터(10)의 축(11)은 키이(12)를 개재하여 임펠러(40)의 축공(42) 및 키이 삽입홈(41)에 삽지된다. 고정나사(35)는 상부 케이싱(30) 및 하부 케이싱(20)의 플랜지부를 나사 결합시키게 되며, 미설명 부호 36은 드레인콕이다.

이러한 종래의 자흡식 펌프의 작동 관계를 도시된 예를 통하여 설명하면, 모터(10)에 의하여 임펠러(40)가 시계 반대방향으로 회전하면 상부 케이싱(30)에 형성되어 있는 환형 흡입개구(미도시) 부분에 음압이 걸려 물이 흡입되며 흡입된 물은 임펠러(40) 반대쪽의 하부 케이싱(20)의 환형 홈(21)을 따라 이송된 후, 상부 케이싱(30)에 형성되어 있는 환형 토출개구(미도시) 부분으로 나온 다음, 토출공(32)을 통하여 압출된다.(등록특허공보 제175650호 참조)

그러나, 상기와 같은 구성으로 이루어진 종래의 자흡식 펌프는 유체가 출입되는 흡입공(31)과 토출공(32)이 임펠러(40)의 한쪽 방향에 위치하여 동일 평면상에 대칭으로 배치된 구조를 이루는 한편 임펠러(40) 날개가 모터(10)의 축(11)과 평행하게 배열된 구조를 이루고 있었는바, 회전되는 임펠러(40) 날개가 흡입공(31)을 통해 유입된 유체의 유동 흐름을 커트(Cut)하여 다시 동일 평면상에 위치한 토출공(32) 측으로 유도하면서 펌핑 작용이 이루어지는 구조로 되어 있었기 때문에 토출압 및 토출 유량이 적고 펌프의 양정이 낮은 문제점이 있었다. 아울러, 종래의 펌프는 임펠러(40)를 포함한 상부 케이싱(30)이 모터(10)의 일측 부분에 지지되는 구조로서 모터(10) 반대편의 상부 케이싱(30) 부분은 별도의 지지구조가 없었기 때문에 펌프의 작동시 상부 케이싱(30)의 떨림 현상이 유발되고 이로 인해 작동 소음을 유발하게 되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 자흡식 펌프의 또 다른 일예로서, 등록특허공보 제459612호에서는 펌프의 흡입진공도를 높게 하여 유체의 배출량과 배출압력을 높이도록 하기 위한 "다단 강자흡식 폄프"에 대한 기술이 제시되어 있다.

즉, 도 1c와 도 1d에서 보는 것과 같이, 상부 일측과 타측에 흡입관(12)과 배출관(13)이 마련되는 케이싱(11)의 내부에 흡입관(12)과 연결되는 흡입부(21a)와 배출관(13)과 배출부(21b)를 갖는 펌핑공간(21)을 마련하고, 펌핑공간(21)의 내부에 전동모터(15)와 접속되는 임펠러(14)가 설치되는 펌프에 있어서, 상기 케이싱(11)에 각각 흡입부(21a)(22a)(23a)와 배출부(21b)(22b)(23b)를 갖는 다수의 독립 펌핑공간(21)(22)(23)을 마련하여 순차적으로 연결하고, 각 펌핑공간(21)(22)(23)에 전동모터(12)와 접속되는 임펠러(14)를 설치하여 구성함으로써, 다수의 펌핑공간(31)(32)(33)을 통해 유체를 순차적으로 펌핑할 수 있도록 하여 최종적으로 배출되는 유체의 흡입진공도를 높게 하고 배출량과 배출압력을 크게 높이도록 하였다.

그러나, 상기한 구성을 갖는 종래의 다단식 펌프는 서로 이웃하는 케이싱(11)의 흡입관(12)과 배출관(13)을 별도의 배관을 통해 케이싱(11)의 외부에서 연결시켜서 상기 배관을 통해 유체를 다음 단계의 케이싱으로 이송시키도록 하는 구조로 되어 있었기 때문에, 유체가 배관을 통해 이동되는 동안 마찰 및 압력 손실이 발생하여 펌핑압이 저하됨으로써 다단식 펌프의 목적인 고압 성능을 향상시키는 데에 한계가 있었고, 아울러, 펌프의 전체 부피가 커져 설치 장소에 제약을 받게 되는 단점이 있었을 뿐 아니라 제작비가 많이 드는 문제가 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 펌프의 입구와 출구를 임펠러의 양쪽에 서로 대칭으로 배치하고 임펠러의 날개 각도를 임펠러 중심을 관통하는 회전축에 대해 일정각도로 기울어지도록 형성하여, 펌프의 작동시 임펠러의 회전으로 발생되는 유체의 추력이 그대로 펌프의 출구 측으로 전달되도록 함으로써 펌핑압을 증대시킬 수 있고 펌프의 효율을 향상시킬 수 있는 자흡식 터보펌프를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자흡식 터보펌프는, 유체가 흡입되는 흡입공과 유체가 토출되는 토출공이 형성된 케이싱; 상기 케이싱 내부에 회전가능하게 설치되는 임펠러; 상기 케이싱 및 임펠러의 중심부를 관통하여 설치되며 상기 임펠러와 연동하여 회전되는 회전축; 상기 회전축과 연결되며 상기 회전축을 통해 상기 임펠러를 회전시키는 모터; 상기 케이싱의 외측에서 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 지지수단을 포함하여 이루어지되, 상기 흡입공과 토출공은 상기 임펠러의 양측에 대각선 방향으로 마주보도록 서로 대칭을 이루며 배치되고, 상기 임펠러의 날개는 상기 회전축과 일정각도 기울어진 형태로 배열되어, 상기 흡입공을 통해 흡입되는 유체를 상기 회전되는 임펠러의 날개를 이용하여 반대편의 토출공 측으로 강제로 밀어내면서 펌핑 작용이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 케이싱은, 상기 흡입공 및 상기 흡입공의 외측에 형성된 흡입 압력홈을 구비한 흡입측케이싱과; 상기 임펠러를 사이에 두고 상기 흡입측케이싱과 결합되며, 상기 토출공 및 상기 토출공의 외측에 형성된 토출 압력홈을 구비한 토출측케이싱을 포함하여 구성되며, 상기 흡입측케이싱 및 토출측케이싱은 서로 동일한 형태로 형성되되, 상기 흡입공과 토출공이 서로 대각선 방향으로 마주보도록 상호 결합될 수 있다.

이때, 상기 흡입 압력홈과 상기 토출 압력홈의 일부분이 서로 중첩되도록 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 지지수단은 상기 케이싱의 양측에 각각 배치되어 상기 회전축을 지지한다.

여기서, 상기 지지수단은, 베드 위에 세워져 설치되는 지지브래킷과; 상기 지지브래킷에 고정되며 내측에 구비된 베어링을 통해 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링 하우징과; 상기 케이싱과 상기 회전축 사이를 밀폐하는 씨일부재를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 임펠러는 상기 회전축을 따라 복수 개가 구비되되, 상기 각 임펠러 사이에는 증압케이싱이 설치되고, 상기 증압케이싱에는 유체가 통과될 수 있는 통공이 형성된다.

그리고, 상기 증압케이싱은 유체가 흡입 및 토출되는 양 측면에 환형홈이 형성되고, 상기 양측 환형홈이 중첩되는 부분에 상기 통공이 위치되도록 형성할 수 있다.

아울러, 상기 각 환형홈과 인접한 둘레에는 압력홈이 형성될 수 있다.

이때, 상기 증압케이싱의 양 측면에 형성된 환형홈과 압력홈은 상기 증압케이싱의 중심부를 기준으로 상호 대칭을 이루도록 배치할 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 펌프의 흡입공과 토출공을 임펠러의 양쪽에 대각선 방향으로 마주하도록 서로 대칭으로 배치하고 임펠러의 날개 각도를 임펠러 중심을 관통하는 회전축에 대해 일정각도로 기울어지도록 형성함으로써, 임펠러의 회전으로 발생되는 유체의 추력이 그대로 펌프의 토출공 측으로 전달되도록 하여 펌프의 펌핑압을 증대시키고 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 케이싱의 회전축을 지지하는 지지수단이 케이싱의 양측에 설치됨으로써, 케이싱의 한쪽에서만 설치되었던 기존 펌프구조에 비해 펌프 작동시 진동 및 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 케이싱에 복수 개의 임펠러를 구비하고, 이웃하는 임펠러 사이에 증압 케이싱을 추가적으로 설치함으로써, 2단 이상의 다단 펌프의 구성이 가능해지고, 특히, 증압케이스에 흡입 및 토출측 케이스의 유로와 같은 형태의 유로가 좌우 대칭으로 형성함으로써 가압된 유체가 배관이나 유로의 꺽임에 따른 압력 손실 없이 다음단계의 임펠러로 연속적으로 이송되어 다시 가압됨으로써 펌프의 증압효율을 크게 향상시킬 수 있다.

아울러, 본 발명은 증압케이스와 임펠러의 개수를 적절히 증감하면서 유량과, 유압 등을 적절히 조정할 수 있기 때문에 펌프의 사용용도에 맞게 조정하기가 매우 용이하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자흡식 터보펌프를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면구조를 도시한 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명에 따른 케이싱의 구체적 구성을 보여주는 상세도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 흡입측케이싱의 정면 및 측면구조를 도시한 정면도 및 측면도이며, 도 7은 도 5에서 흡입 압력홈 부분을 기준면 A를 따라 전개한 전개도이다. 또한, 도 8은 본 발명에 따른 임펠러의 정면구조를 도시한 정면도이고, 도 9는 도 8의 임펠러가 흡입측 케이싱에 결합된 모습을 보여주는 정면도이며, 도 10은 본 발명의 자흡식 터보펌프에 의한 유체의 유동 흐름 경로를 보여주는 예시도이다.

도 2 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 자흡식 터보펌프는, 유체가 흡입되는 흡입도관(211) 및 유체가 토출되는 토출도관(231)이 형성된 케이싱(200)과, 상기 케이싱(200) 내부에 회전가능하게 설치되어 흡입도관(211)을 통해 케이싱(200) 내부로 흡입되는 유체에 추진력을 인가하여 토출도관(231)으로 강제 토출시키도록 하는 임펠러(220)를 구비하고 있다.

상기 케이싱(200)은 동일한 형상을 갖는 2개의 케이싱, 즉 흡입측케이싱(210)과 토출측케이싱(230)의 결합으로 이루어진다.

상기 흡입측케이싱(210)은 그 외측면에 유체가 흡입되는 통로인 흡입도관(211)이 형성되고, 그 내측면에는 상기 흡입도관(211)의 하단과 연통된 원호 형상의 흡입공(214)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 흡입공(214)과 인접한 둘레에는 상기 흡입공(214)을 통해 케이싱 내부로 유입된 유체에 압력 변화를 유도하여 유체의 유동 흐름이 연속적으로 유지되도록 해주는 흡입 압력홈(215)이 형성되어 있다.

이때, 상기 흡입 압력홈(215)은 도 7에 도시한 전개도 형태와 같이 흡입측케이싱(210) 내측면에 역사다리꼴 단면 형태로 가공되며 상기 흡입공(214)의 원호 길이보다 긴 원호 길이를 갖도록 형성된다. 바람직하게는 상기 흡입 압력홈(215)의 원호 길이를 기준면 A의 원둘레 반에 해당되는 길이로 형성한다.

한편, 토출측케이싱(230)은 그 내측면에 원호 형상의 토출공(미도시)이 형성되고, 그 외측면에는 상기 토출공과 연통되어 케이싱 내부의 유체가 외부로 토출되는 토출도관(231)이 형성된다.

그리고, 상기 토출측케이싱(230)의 내측에는 상기 흡입측케이싱(210)의 흡입 압력홈(215)과 동일한 기능을 수행하는 토출 압력홈(미도시)이 형성되어 있다.

이때, 상기 토출측케이싱(230)은 전술된 흡입측케이싱(210)과 동일한 형상구조를 이루고 있기 때문에 상기 토출측케이싱(230)의 구체적 형상구조에 대한 설명은 전술된 흡입측케이싱(210) 구조를 참조하기로 한다.

한편, 흡입측케이싱(210)과 토출측케이싱(230)의 결합부 내측에는 모터(300)를 통해 회전되는 임펠러(220)가 설치되는데, 상기 임펠러(220)는 흡입측케이 싱(210)과 토출측케이싱(230) 내측에 형성된 원형 단차부(216) 내에 취부되어 회전가능한 상태로 유지된다.

그리고, 상기 흡입측케이싱(210), 임펠러(220) 및 토출측케이싱(230)의 각 중심부에는 회전축(320)이 관통될 수 있는 홀(213)(221)이 형성되고, 그리고, 상기 임펠러(220)에 형성된 홀(221)은 상기 회전축(320)의 외주면과 맞물리도록 되어 상기 회전축(320)의 회전시 임펠러(220)가 연동하여 회전 작동하도록 되어 있다.

아울러, 케이싱(200)과 임펠러(220)의 중심부를 관통하여 설치된 회전축(320)의 일측 단부는 모터(300)의 축(310)과 연결부재(330)를 통해 연결된다. 이에 따라, 모터(300)의 축(310)이 회전될 경우 상기 연결부재(330)를 통해 연결된 상기 회전축(320)이 연동하여 회전하면서 임펠러(220)를 회전시키도록 되어 있다.

여기서, 본 발명의 자흡식 터보펌프가 갖는 종래의 상용 펌프와 구분되는 구조적 특징을 살펴보면, 기존 펌프는 유체가 출입되는 입구와 출구가 임펠러의 한 쪽방향에서 위치하여 하나의 평면상에 서로 대칭으로 배치된 구조를 이루고 있었던 반면, 본 발명의 자흡식 터보펌프는 유체의 출입되는 흡입공(214)과 토출공(미도시)이 임펠러(220)를 기준으로 양측에 위치하여 대각선 방향으로 서로 마주보도록 배치된다는 점에 있다.

이는 서로 동일한 형상을 흡입측케이싱(210)과 토출측케이싱(230)의 결합으로부터 알 수 있는데, 상기 흡입공(214)과 토출공은 물론이고 상기 흡입도관(211)과 토출도관(231), 그리고 흡입 압력홈(215)과 토출 압력홈 또한 임펠러(220)를 중심으로 양측에 대각선 방향으로 마주보며 대칭을 이루고 있다.

이때, 상기 흡입측케이싱(210)과 토출측케이싱(230)이 결합된 상태에서 상기 케이싱을 전면부에서 투시할 경우 상기 흡입 압력홈(215)과 토출 압력홈의 일부분은 서로 중첩되어 겹쳐지게 보인다.

아울러, 본 발명의 자흡식 터보펌프가 종래의 펌프 구조와 구분되는 또 하나의 특징은 임펠러(220)의 날개(223)가 회전축(320)과 평행을 이루지 않고 일정 각도로 기울어진 상태로 형성된다는 점이다.

즉, 기존 펌프는 임펠러 날개가 회전축 또는 림과 평행을 이루며 배열되어 회전되는 임펠러 날개가 입구를 통해 유입된 유체의 유동 흐름을 커트(Cut)하여 다시 동일한 평면상에 배치된 출구 측으로 유도하면서 펌핑 작용을 수행하도록 되어 있었지만, 본 발명의 자흡식 터보펌프는 임펠러(220)의 날개(223)가 바람개비 또는 선풍기 날개와 같이 회전축(320)과 소정의 각도(바람직하게는 45°)를 이루며 기울어져 형성되고, 이와 같은 임펠러(220)의 날개(223) 구조에 의해 임펠러(220)의 회전시 마치 선풍기 바람이 생성되는 원리와 유체의 강제적인 추진력이 형성되기 때문에, 흡입공(214)을 통해 흡입된 유체를 회전되는 임펠러(220) 날개(223)를 이용하여 반대편 토출공 측으로 강제로 밀어내면서 펌핑 작용을 수행하도록 되어 있다.

한편, 본 발명의 자흡식 터보펌프가 종래의 펌프와 비교되는 또 하나의 특징적 구성은 베어링을 포함한 지지수단을 케이싱(200)의 양측에 설치하여 펌프의 작동과정에서 발생하는 진동을 줄일 수 있도록 하는 점에 있다.

즉, 기존의 펌프는 케이싱의 일측에만 지지수단이 구비되어 펌프의 작동시 회전축 및 케이싱의 떨림 현상이 유발되고 이로 인해 작동 소음이 발생하게 되는 문제가 있었으나, 본 발명의 자흡식 터보펌프는 케이싱(200)의 좌,우측에 위치한 회전축(320)이 지지수단을 통해 지지되기 때문에 펌프의 작동시 진동발생을 줄이고 소음을 억제하게 된다.

이때, 케이싱(200)을 좌,우측에서 지지하는 지지수단은 지지브래킷(344)(354)과, 베어링 하우징(340)(350)과, 씨일(seal)부재(342)(352)를 포함하여 구성된다.

상기 지지브래킷(344)(354)은 판 형상으로 이루어져 베드(100) 위에 세워져 고정되고, 상기 케이싱(200)의 양측에서 회전축(320)을 잡아준다.

그리고 상기 지지브래킷(344)(354)의 안쪽면에는 베어링을 내부에 구비한 베어링 하우징(340)(350)이 설치되어 회전축(320)이 안정적으로 회전가능하게 지지된다.

상기 씨일부재(342)(352)는 케이싱(200)과 회전축(320) 사이의 틈새 공간을 밀폐하여 유체의 누출을 방지한다.

이때, 상기 씨일부재(342)(352)는 내측씨일(351)과 외측씨일(355), 그리고 상기 내,외측씨일(351)(355) 사이에 탄성적으로 지지되는 스프링(353)을 포함한다.

상기 내측씨일(351)은 흡입 및 토출측케이싱(210)(230)의 중심부 홀(213)에 끼워지고, 외측씨일(355)은 베어링하우징(340)(350)의 내측면에 고정되어 케이싱(210)(230)의 홀(213)을 밀폐하게 된다.

상술한 구성에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 자흡식 터보펌프는 유체의 흡입공(214)과 토출공을 임펠러(220)의 좌우 양쪽에 대각선 방향으로 마주보도록 서로 대칭으로 배치하고 임펠러(220)의 날개(223) 각도를 회전축(320)에 대해 일정각도로 기울어지도록 형성함으로써, 펌프의 작동시 임펠러(220)의 회전으로 발생되는 유체의 추력이 그대로 펌프의 토출공 측으로 전달되어 펌핑압을 상승시켜서 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다.

아울러, 지지수단을 케이싱(200)의 좌우 양측에서 설치하여 양쪽 회전축(320)을 잡아주도록 되어 있기 때문에 펌프의 작동시 발생되는 진동 및 소음을 줄일 수 있게 된다.

한편, 도 11은 전술된 본 발명의 핵심 구성이 적용된 다단식 터보펌프 구조를 도시한 것이고, 도 12는 도 11에 도시된 다단식 터보펌프의 단면구조를 보여주는 단면도이다. 그리고, 도 13은 도 11에 도시한 케이싱의 구체적인 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시한 증압케이스를 정면 방향에서 바라본 정면도이다. 또한, 도 15는 본 발명의 다단식 터보펌프에서 유체 유동 흐름 경로를 보여주는 유체 흐름도이다.

도 11 내지 도 15를 참조하면, 본 발명은 전술된 일실시 예에서 나타낸 핵심 구성을 적용하여 큰 펌핑 용량을 갖는 3단식 터보펌프를 구성할 수 있다.

즉, 전체 케이싱(200)을 구성하는 흡입측케이싱(210)과 토출측케이싱(230) 사이에 3개의 임펠러(220a)(220b)(220c)가 회전축(320)을 따라 일정 간격으로 설치되고 상기 각 임펠러(220a)(220b)(220c) 사이에는 유체의 이송 압력을 증가시켜 주는 증압케이싱(240a)(240b)가 설치된다.

여기서, 상기 각각의 임펠러(220a)(220b)(220c)의 형상은 전술된 실시 예에 서 나타낸 형상과 동일하므로 그 구체적 형상에 대한 설명은 생략한다.

아울러 상기 2개의 증압케이싱(240a)(240b)은 서로 동일한 형상 구조를 가지기 때문에 하나의 증압케이싱(240a)에 대한 구조 설명으로서 다른 하나의 증압케이싱(240b)에 대한 구조 설명을 갈음하고자 한다.

상기 증압케이싱(240a)은 도 13 및 14에서 보는 것과 같이 그 중심부에 회전축(320)이 관통할 수 있는 홀(241)이 형성되고, 그 양 측면에는 흡입측케이싱(210)의 흡입공(214) 형상과 대응하는 원호 형상을 갖는 환형홈(243a)(243b)이 형성되고, 상기 환형홈(243a)(243b)과 인접된 둘레에는 흡입 압력홈(215)의 형상과 대응하는 원호 형상을 갖는 압력홈(244a)(244b)이 형성된다.

또한, 상기 증압케이싱(240a)의 양 측면에는 임펠러(220a)(220b)가 안착될 수 있도록 원형 형태로 단차진 단차부(242)가 형성된다.

이때, 증압케이싱(240a)의 양 측면에 형성된 2개의 환형홈(243a)(243b)과 압력홈(244a)(244b)은 그 중심부를 기준으로 서로 대칭을 이루도록 형성된다.

그리고, 상기 각 환형홈(243a)(243b)이 상호 중첩된 부분에는 증압케이싱(240a)을 거쳐 유체의 흐름이 유지될 수 있도록 관통된 구멍인 통공(241)이 형성된다.

아울러 상기 증압케이싱(240a)을 전면부에서 투시할 경우, 도 14와 같이 2개의 압력홈(244a)(244b)의 일부분이 서로 중첩되어 겹쳐지도록 형성한다.

이와 같은 구성을 갖는 증압케이싱(240a)(240b)은 양 측면부에 임펠러(220a)(220b)(220c)를 취부한 상태에서 흡입측케이싱(210) 및 토출측케이싱(230) 과 각각 맞댄 후 테두리부에 볼트를 체결하여 조립하게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 자흡식 3단 터보펌프는 펌프의 작동시 도 15에 도시한 것처럼 유체의 흐름이 회전축(320)을 따라 나선형을 그리며 토출된다.

이와 같이 본 발명의 다단식 터보펌프는 케이싱(200) 내부에 구비된 다수의 회전되는 임펠러(220a)(220b)(220c)에 의해 연속적인 추진력을 얻으며 케이싱(200) 내부에서 회전축(320)을 따라 나선형을 그리면서 유동되기 때문에 토출압력을 높일 수 있고, 기존의 다단식 펌프와 같이 유체가 펌프 외부에 연결된 별도의 배관을 통해 다음 단계의 펌프로 이송함으로써 발생되는 배관의 마찰 및 압력 손실 등이 전혀 없다. 따라서, 다단식 펌프의 목적인 고압 성능을 향상시킬 수 있고 펌프가 작고 간단한 구조로 구현이 가능하기 때문에 제작비가 적게 들고 설치 장소에 크게 구애를 받지 않고 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다단식 터보펌프는 케이싱(200) 내부에 복수 개의 임펠러(220a)(220b)(220c)를 설치하되, 이웃하는 임펠러(220a)(220b)(220c) 사이에 증압케이싱(240a)(240b)을 추가적으로 설치함으로써, 고효율을 갖는 2단 이상의 다단식 터보펌프 구성이 가능해지고, 특히, 증압케이싱(240a)(240b)의 양 측면에 흡입측 케이싱(210) 또는 토출측 케이싱(230)에 형성된 유로와 같은 형태의 유로를 좌우 대칭으로 형성함으로써, 가압된 유체가 배관이나 유로의 꺽임에 따른 압력 손실 없이 다음 단계의 임펠러로 이송되어 다시 가압됨으로써 증압의 효율이 현저히 향상될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 증압케이싱과 임펠러의 개수를 적절히 증감하면서 유량과, 유압 등을 적절히 조정하여 사용할 수 있기 때문에 펌프의 사용용도에 맞게 조정하기가 매우 용이하다.

도 1a은 종래의 단일 단(single stage) 임펠러를 구비한 자흡식 펌프를 도시한 분해 사시도.

도 1b는 도 1a에 도시된 자흡식 펌프의 동작 상태 설명도.

도 1c는 종래의 복수 단(plural stage) 임펠러를 구비한 자흡식 펌프를 도시한 사시도.

도 1d는 도 1c의 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자흡식 터보펌프를 도시한 사시도.

도 3은 도 2의 단면구조를 도시한 단면도.

도 4는 도 2에 도시된 케이싱의 구체적 구성을 보여주는 상세도.

도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 흡입측케이싱의 정면 및 측면구조를 도시한 정면도 및 측면도.

도 7은 도 5에서 흡입 압력홈 부분을 기준면 A를 따라 전개한 전개도.

도 8은 본 발명에 따른 임펠러의 정면구조를 도시한 정면도.

도 9는 도 8의 임펠러가 흡입측 케이싱 내에 결합된 모습을 보여주는 정면도.

도 10은 본 발명의 자흡식 터보펌프 작동에 따른 유체의 유동 흐름 경로를 보여주는 예시도.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다단식 터보펌프 구조를 도시한 사시도.

도 12는 도 11에 도시된 다단식 터보펌프의 단면구조를 보여주는 단면도.

도 13은 도 11에 도시한 케이싱의 구체적인 구성을 보여주는 분해 사시도.

도 14는 도 13에 도시한 증압케이스를 정면 방향에서 바라본 정면도.

도 15는 본 발명의 다단식 터보펌프 작동에 따른 유체 유동 흐름 경로를 보여주는 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 베드 200: 케이싱

210 : 흡입측 케이싱 211 : 흡입도관

214 : 흡입공 215 : 흡입 압력홈

220 : 임펠러 223 : 날개

230 : 토출측 케이싱 231 : 토출도관

240a,240b : 증압케이싱 243a,243b : 환형홈

244a,244b : 압력홈 245 : 통공

300 : 모터 310 : (모터의) 축

320 : 회전축 330 : 연결부재

344,354 : 지지브래킷 342,352 : 씨일부재

350 : 베어링하우징 351,355 : 내,외측씨일

Claims

삭제
유체가 흡입되는 흡입공과 유체가 토출되는 토출공이 형성된 케이싱;

상기 케이싱 내부에 회전가능하게 설치되는 임펠러;

상기 케이싱 및 임펠러의 중심부를 관통하여 설치되며 상기 임펠러와 연동하여 회전되는 회전축;

상기 회전축과 연결되며 상기 회전축을 통해 상기 임펠러를 회전시키는 모터;

상기 케이싱의 외측에서 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 지지수단을 포함하여 이루어지되,

상기 흡입공과 토출공은 상기 임펠러의 양측에 대각선 방향으로 마주보도록 서로 대칭을 이루며 배치되고, 상기 임펠러의 날개는 상기 회전축과 일정각도 기울어진 형태로 배열되어, 상기 흡입공을 통해 흡입되는 유체를 상기 회전되는 임펠러의 날개를 이용하여 반대편의 토출공 측으로 강제로 밀어내면서 펌핑 작용이 이루어지도록 하고,

상기 케이싱은,

상기 흡입공 및 상기 흡입공의 외측에 형성된 흡입 압력홈을 구비한 흡입측케이싱과;

상기 임펠러를 사이에 두고 상기 흡입측케이싱과 결합되며, 상기 토출공 및 상기 토출공의 외측에 형성된 토출 압력홈을 구비한 토출측케이싱을 포함하여 구성되며,

상기 흡입측케이싱 및 토출측케이싱에는 상기 흡입공과 토출공이 서로 대각선 방향으로 마주보도록 각각 구비된 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.
제2항에 있어서, 상기 흡입 압력홈과 상기 토출 압력홈은 그 일부분이 서로 중첩되도록 배치된 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.
제2항에 있어서, 상기 지지수단은 상기 케이싱의 양측에 각각 배치되어 상기 회전축을 지지하는 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.
제4항에 있어서, 상기 지지수단은,

베드 위에 세워져 설치되는 지지브래킷과;

상기 지지브래킷에 고정되며 내측에 구비된 베어링을 통해 상기 회전축을 회 전가능하게 지지하는 베어링 하우징과;

상기 케이싱과 상기 회전축 사이를 밀폐하는 씨일부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.
제2항에 있어서, 상기 임펠러는 상기 회전축을 따라 복수 개가 구비되되, 상기 각 임펠러 사이에는 증압케이싱이 설치되고, 상기 증압케이싱에는 유체가 통과될 수 있는 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.
제6항에 있어서, 상기 증압케이싱은 유체가 흡입 및 토출되는 양 측면에 환형홈이 형성되고, 상기 양측 환형홈이 중첩되는 부분에 상기 통공이 위치되는 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.
제7항에 있어서, 상기 각 환형홈과 인접한 둘레에는 압력홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.
제8항에 있어서, 상기 증압케이싱의 양 측면에 형성된 환형홈과 압력홈은 상 기 증압케이싱의 중심부를 기준으로 상호 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 자흡식 터보펌프.