KR100973833B1 - 양흡입 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블레이드의 양측에서 유체를 흡입하여 외부로 토출시키는 양흡입 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프는 유체가 흡입되는 흡입관로와 흡입된 유체를 토출하는 토출관로가 형성된 케이싱, 상기 흡입관로와 상기 토출관로가 연결되는 부분에 설치되어 유체를 흡입 및 토출하는 임펠러, 상기 케이싱을 관통하도록 설치되고 상기 임펠러를 회전시키는 회전축, 상기 회전축을 지지하는 베어링이 설치되고 상기 베어링의 둘레로 유체가 순환하도록 유입구와 유출구가 형성된 순환로를 구비하며 상기 회전축의 양단에 각각 위치되는 베어링 박스, 상기 토출관로와 상기 유입구를 연결하여 상기 토출관로에서 유체가 토출되는 압력으로 상기 순환로에 유체를 공급하는 양압라인, 그리고 상기 유입관로와 상기 유출구를 연결하여 상기 유입관로에서 유체가 유입되는 압력으로 상기 순환로의 유체를 상기 케이싱으로 복귀시키는 음압라인을 포함한다. 따라서, 유체의 토출력 및 흡입력으로 유체를 순환시켜 마찰열을 냉각시킴으로써 제조단가를 낮출 수 있는 동시에 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

양흡입 펌프{double suction pump}
본 발명은 블레이드의 양측에서 유체를 흡입하여 외부로 토출시키는 양흡입 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 펌프는 케이싱의 내부에 설치되는 임펠러를 회전시키고, 이 임펠러의 회전으로 발생되는 원심력을 이용하여 유체를 흡입 및 토출하는 장치로서, 물을 급수 또는 배수하는 곳에 많이 사용되고 있다.
이러한 펌프는 유체를 흡입하는 임펠러의 면에 따라 단흡입 펌프와 양흡입 펌프로 구별된다.
단흡입 펌프는 임펠러의 한 측면에서만 유체를 흡입하는 펌프로서, 유체의 흡입량이 적어 비교적 작은 설비에 사용되고, 양흡입 펌프는 임펠러의 양 측면에서 유체를 흡입하는 펌프로서, 단흡입 펌프보다 대략 두배의 유체를 흡입할 수 있어 대형 설비에 사용되고 있다.
한편, 단흡입 펌프는 유체를 흡입하는 흡입량이 적은 소형설비에 많이 사용하고 있기 때문에 낮은 속도와 적은 힘으로 임펠러를 회전시켜 회전축에서 마찰열의 발생이 미미하다.
반면, 양흡입 펌프는 유체를 흡입하는 흡입량이 큰 대형설비에 많이 사용하고 있기 때문에 빠른 속도와 큰 힘으로 임펠러를 회전시켜 회전축에서 마찰열이 크게 발생한다. 따라서, 양흡입 펌프에는 회전축에 마찰열을 감소시키도록 유체를 공급하는 공급장치가 구성된다.
종래의 양흡입 펌프는 양흡입 펌프의 임펠러를 회전시키는 회전축을 지지하는 부분에 별도의 유체를 순환시킬 수 있는 공급장치 예컨대, 소형 펌프를 설치하여 유체를 순환시켜 회전축을 냉각시키도록 구성되었다. 하지만, 양흡입 펌프에 소형 펌프를 더 구비함으로써, 제조단가가 비싸지게 되고, 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
한편, 제조단가를 낮추기 위해 양흡입 펌프에서 순환되는 유체를 회전축에 직접 공급하는 형태로도 구성하였지만 이 경우 회전축에 공급하는 유체(대략 흡입한 유체의 6% 가량)가 외부로 버려져 펌프의 효율이 하락되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 펌프의 토출력 및 흡입력을 이용하여 유체를 순환시킴으로써, 별도의 장치 없이 마찰열이 발생되는 부분을 냉각시킬 수 있고, 유체가 외부로 손실되는 것을 방지하여 펌프의 효율을 향상시킬 수 있는 양흡입 펌프를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프는 유체가 흡입되는 흡입관로와 흡입된 유체를 토출하는 토출관로가 형성된 케이싱, 상기 흡입관로와 상기 토출관로가 연결되는 부분에 설치되어 유체를 흡입 및 토출하는 임펠러, 상기 케이싱을 관통하도록 설치되고 상기 임펠러를 회전시키는 회전축, 상기 회전축을 지지하는 베어링이 설치되고 상기 베어링의 둘레로 유체가 순환하도록 유입구와 유출구가 형성된 순환로를 구비하며 상기 회전축의 양단에 각각 위치되는 베어링 박스, 상기 토출관로와 상기 유입구를 연결하여 상기 토출관로에서 유체가 토출되는 토출력으로 상기 순환로에 유체를 공급하는 양압라인, 그리고 상기 유입관로와 상기 유출구를 연결하여 상기 유입관로에서 유체가 흡입되는 흡입력으로 상기 순환로의 유체를 상기 케이싱으로 복귀시키는 음압라인을 포함한다.
상기 토출관로와 상기 음압라인을 연결하여 상기 토출관로에서 유체가 토출되는 토출력으로 상기 음압라인에서 유체가 흡입되는 흡입력을 증대시키는 증압라인을 더 포함할 수 있다.
상기 케이싱에는 상기 회전축을 지지하는 부분에 유체가 공급되는 공급로가 형성되고, 상기 공급로에는 상기 양압라인에서 분기된 분기라인이 연결되어 상기 공급로에 유체를 공급할 수 있다.
상기 양압라인과 상기 음압라인에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브가 각각 설치될 수 있다.
상기 양압라인에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브가 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 회전축을 지지하는 베어링 박스에 유체의 토출력 및 흡입력을 이용하여 유체를 순환시킴으로써, 펌프에서 발생하는 마찰열을 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유체를 순환시키기 위한 별도의 장치가 필요 없어 제조단가를 낮출 수 있다.
또한, 유체가 외부로 배출되어 버려지지 않고 유체를 재순환시킴으로써, 유체의 손실을 감소시켜 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프의 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프를 구성하는 베어링 박스의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프의 정단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프의 측단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프(100)는 케이싱(110)을 포함한다.
이 케이싱(110)은 유체를 유입 및 토출할 수 있도록 유체가 유입되는 흡입관로(111)와 유체가 토출되는 토출관로(113)가 형성될 수 있다. 그리고 흡입관로(111)와 토출관로(113)는 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
한편, 케이싱(110)에는 케이싱(110)을 가로로 관통하는 형태의 축 삽입공(115)이 형성되고, 축 삽입공(115)에는 하기에 설명될 회전축(120)이 삽입되었을 때, 회전축(120)과 케이싱(110) 사이의 기밀을 방지하기 위해 씰(seal)부재(190)가 설치될 수 있다.
그리고 케이싱(110)에는 제1 유출공(113a)과 제2 유출공(113b)이 형성될 수 있다. 이 제1 유출공(113a) 및 제2 유출공(113b)은 유체가 토출되는 압력에 의해 유체가 외부로 토출될 수 있도록 토출관로(113)에 형성될 수 있으며, 케이싱(110)에서 유체의 토출 압력이 가장 높은 토출관로(113)의 초입에 형성될 수 있다
또한 제1 유출공(113a) 및 제2 유출공(113b)은 서로 이격되도록 위치될 수 있으며, 케이싱(110)의 양측 면에 형성될 수 있다.
아울러, 케이싱(110)에는 유입공(111a)이 형성될 수 있다. 이 유입공(111a)은 유체가 유입되는 압력에 의해 외부의 유체가 케이싱(110)의 내부로 유입될 수 있도록 케이싱(110)의 흡입관로(111)가 형성된 부분에 형성될 수 있으며, 케이싱(110)에서 유체의 흡입 압력이 가장 높은 부분 구체적으로는 하기에 설명될 임펠러(130)에서 유체의 흡입력이 발생되는 부분과 대응되는 케이싱(110)의 부분에 형성될 수 있다. 그리고, 유입공(111a)은 케이싱(110)의 양측 면에 형성될 수 있다.
또한, 케이싱(110)에는 공급로(117)가 형성될 수 있다. 이 공급로(117)는 케이싱(110)의 외부에서 회전축(120)과 케이싱(110)이 접촉하는 부분까지 관통하도록 형성되어 공급로(117)에 유체를 공급함으로써 회전축(120)과 케이싱(110)이 접촉하는 부분을 윤활하는 동시에 마찰에 의해 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다.
그리고, 케이싱(110)의 양측으로는 케이싱(110)에 관통설치되는 회전축(120)을 지지하는 지지부(119)가 각각 돌출 형성될 수 있다.
양흡입 펌프(100)는 회전축(120)을 포함한다. 이 회전축(120)은 케이싱(110)에 형성된 축 삽입공(115)에 삽입되어 케이싱(110)을 가로로 관통하는 형태로 설치될 수 있다. 한편, 회전축(120)은 구동수단 예컨대, 엔진(engine)이나 구동모터에 의해 회전되도록 연결될 수 있으며, 회전축(120)의 양단 부분은 지지부(119)에 지지될 수 있다.
양흡입 펌프(100)는 임펠러(impeller,130)를 포함한다. 이 임펠러(130)는 회전하는 원심력으로 유체를 흡입하는 흡입 압력 및 유체를 토출하는 토출 압력을 발생시킬 수 있다. 한편, 임펠러(130)는 임펠러(130)의 양측 면으로 유체를 흡입할 수 있도록 형성될 수 있으며, 케이싱(110)의 흡입관로(111)와 토출관로(113)가 연결되는 부분에 설치될 수 있다.
그리고, 임펠러(130)에는 회전축(120)이 임펠러(130)의 중심을 관통하도록 설치되어 회전축(120)과 함께 임펠러(130)가 회전될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양흡입 펌프(100)를 구성하는 베어링 박스(180)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 양흡입 펌프(100)는 베어링 박스(180)(bearing box)를 포함한다. 이 베어링 박스(180)는 회전축(120)을 지지하는 베어링(189)이 내부에 삽입될 수 있다. 한편, 베어링 박스(180)의 중앙에는 회전축(120)이 관통되는 관통공이 형성될 수 있으며, 베어링 박스(180)의 측면에는 베어링(189)이 이탈되지 않도록 커버(187)가 결합될 수 있다.
그리고 베어링 박스(180)는 베어링(189)이 회전축(120)의 양단에 설치될 수 있도록 회전축(120)의 양단에 각각 위치될 수 있으며, 케이싱(110)에 형성된 지지대(119)에 결합되는 형태로 회전축(120)을 지지할 수 있다.
아울러 베어링 박스(180)에는 순환로(181)가 형성될 수 있다. 이 순환로(181)는 유체가 베어링 박스(180)를 순환할 수 있도록 베어링(189)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 한편, 순환로(181)에 유체를 공급함으로써, 회전축(120)의 회전시 베어링(189)의 마찰력으로 인해 발생하는 마찰열을 냉각시킬 수 있다.
그리고, 베어링 박스(180)에는 순환로(181)에 유체가 공급되는 유입구(183)와 유체가 유출되는 유출구(185)가 형성될 수 있다. 즉, 유입구(183)로 유입된 유체가 순환로(181)를 거쳐 유출구(185)를 통해 유출되도록 유입구(183)와 유출구(185)가 형성될 수 있다.
양흡입 펌프(100)는 양압라인(140)을 포함한다. 이 양압라인(140)은 제1 유출공(113a) 또는 제2 유출공(113b) 중 어느 하나의 유출공과 베어링 박스(180)에 형성된 유입구(183)를 연결하여 유출공(113a,113b)에서 토출되는 유체의 토출력으로 유체를 유입구(183)로 공급할 수 있다.
양압라인(140)은 유체를 전달할 수 있는 파이프(pipe) 또는 호스(hose)형태의 관이 될 수 있으며, 양압라인(140)에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브(valve,141)가 설치될 수 있다. 이 밸브(141)는 유체의 흐름을 개방 및 차단하거나 흐르는 유체의 량을 조절하도록 구성될 수 있다.
양흡입 펌프(100)는 음압라인(150)을 포함한다. 이 음압라인(150)은 케이싱(110)에 형성된 유입공(111a)과 베어링 박스(180)에 형성된 유출구(185)를 연결하여 베어링 박스(180)의 순환로(181)를 순환한 유체가 케이싱(110)으로 흡입되는 흡입력에 의해 유입공(111a)으로 유입되도록 연결할 수 있다.
음압라인(150)은 유체를 전달할 수 있는 파이프 또는 호스 형태의 관이 될 수 있으며, 음압라인(150)에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브(151)가 설치될 수 있다. 이 밸브(151)는 유체의 흐름을 개방 및 차단하거나 흐르는 유체의 량을 조절하도록 구성될 수 있다.
양흡입 펌프(100)는 증압라인(160)을 포함한다. 이 증압라인(160)은 베어링 박스(180)의 순환로(181)로 공급된 유체가 음압라인(150)을 통해 케이싱(110)으로 복귀되는 압력을 증대시킬 수 있다. 즉, 베어링 박스(180)에 공급되는 유체는 순환로(181)를 거치면서 압력이 저하되어 음압라인(150)을 통해 케이싱(110)으로의 복귀가 원활하지 않을 수 있기 때문에 증압라인(160)을 설치하여 케이싱(110)으로 복귀되는 유체의 압력을 증대시킴으로써 유체의 흐름을 원활히 할 수 있다.
여기서, 증압라인(160)은 유체의 토출 압력이 감소되지 않도록 증압라인(160)에서 음압라인(150)을 통해 바로 케이싱(110)으로 유체를 복귀시킴으로써, 음압라인(150)에서 유출구(185)가 위치된 방향의 유체의 압력보다 케이싱(110)이 위치된 방향의 유체의 압력을 더 크게 발생시킬 수 있다. 따라서, 순환로(181)를 순환한 유체가 압력차에 의해 케이싱(110)이 위치된 방향으로 흐르도록 유도하여 케이싱(110)으로 복귀되는 유체의 압력을 증대시킬 수 있다.
증압라인(160)은 케이싱(110)에 형성된 제1 유출공(113a) 및 제2 유출공(113b) 중 어느 하나의 유출공과 음압라인(150)을 연결할 수 있다. 한편, 증압라인(160)은 양압라인(140)이 연결된 유출공을 제외한 다른 유출공에 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 유출공(113a)에 양압라인(140)이 연결되면 증압라인(160)은 제2 유출공(113b)에 연결되고, 제2 유출공(113b)에 양압라인(140)이 연결되면 증압라인(160)은 제1 유출공(113a)이 연결될 수 있다.
그리고 증압라인(160)은 음압라인(150)의 부분 중 케이싱(110)에 형성된 유입공(111a)과 가까운 부분에 연결된다.
이때, 증압라인(160)은 음압라인(150)의 유체가 흐르는 방향과 동일한 방향으로 증압라인(160)의 유체가 공급되도록 음압라인(150)에 대해 대략 0~60°의 각도(a)로 기울어져 결합될 수 있다. 즉, 증압라인(160)이 음압라인(150)과 수직 또는 음압라인(150)의 유체가 흐르는 방향의 반대방향으로 증압라인(160)의 유체가 흐르도록 결합되면 음압라인(150)을 지나는 유체의 흐름을 방해하여 유체가 역류되거나 케이싱(110)으로 공급되는 유체의 압력을 감소시킬 수 있다.
한편, 증압라인(160)은 유체를 전달할 수 있는 파이프 또는 호스 형태의 관이 될 수 있으며, 증압라인(160)에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브(161)가 설치될 수 있다. 이 밸브(161)는 유체의 흐름을 개방 및 차단하거나 흐르는 유체의 량을 조절하도록 구성될 수 있다.
양흡입 펌프(100)는 분기라인(170)을 포함할 수 있다. 이 분기라인(170)은 양압라인(140)과 케이싱(110)에 형성된 공급로(117)를 연결하여 양압라인(140)으로 토출되는 유체를 케이싱(110)과 회전축(120)이 접촉하는 부분에 공급할 수 있다.
분기라인(170)은 유체를 전달할 수 있는 파이프 또는 호스 형태의 관이 될 수 있으며, 분기라인(170)에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브(171)가 설치될 수 있다. 이 밸브(171)는 유체의 흐름을 개방 및 차단하거나 흐르는 유체의 량을 조절하도록 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.
케이싱(110)의 내부에는 임펠러(130)가 위치되고, 회전축(120)이 케이싱(110)과 임펠러(130)를 관통하는 형태로 설치된다. 그리고 회전축(120)의 양단에는 베어링(189)이 설치되는 베어링 박스(180)가 케이싱(110)에 형성된 지지대(119)에 결합되어 회전축(120)이 베어링(189)에 삽입되는 형태로 회전축(120)을 지지한다.
한편, 케이싱(110)의 양측에 위치되는 각각의 베어링 박스(180)에 케이싱(110)의 제1 유출공(113a)과 베어링 박스(180)의 유입구(183)를 양압라인(140)으로 연결하고, 케이싱(110)의 유입공(111a)과 베어링 박스(180)의 유출구(185)를 음압라인(150)으로 연결한다. 또한 케이싱(110)에 형성된 공급로(117)와 양압라인(140)에서 분기되는 분기라인(170)을 연결하고, 케이싱(110)의 제2 유출공(113b)과 음압라인(150)을 증압라인(160)으로 연결한다.
이렇게 구성된 양흡입 펌프(100)는 구동수단을 작동하여 회전축(120)을 회전시키면 임펠러(130)가 회전하면서 케이싱(110)의 내부에 흡입력을 발생시키고, 이 흡입력에 의해 유체가 흡입관로(111)를 통해 흡입되는 동시에 흡입된 유체가 토출관로(113)를 통해 토출된다.
이때, 유체는 토출관로(113)를 통해 유체가 토출되는 압력으로 양압라인(140)을 거쳐 베어링 박스(180)에 형성된 순환로(181)를 순환하여 베어링(189)에서 발생되는 마찰열을 냉각시킨다. 베어링(189)의 마찰열을 냉각시킨 유체는 흡입관로(111)의 흡입력에 의해 음압라인(150)을 통해 다시 케이싱(110)으로 복귀된다.
여기서, 유체가 순환로(181)를 거칠 때 압력이 낮아질 수 있다. 이를 방지하기 위해 음압라인(150)에는 흡입력이 증대되도록 양압라인(140)과 연결되어 유체의 순환 즉, 토출되는 유체가 양압라인(140)으로 순환로(181)를 거쳐 음압라인(150)을 통해 다시 케이싱(110)으로 순환을 원활하게 할 수 있다.
또한, 양압라인(140)에는 분기되는 분기라인(170)을 통해 케이싱(110)과 회전축(120)이 접촉하는 부분에 유체를 공급하여 마찰열을 냉각시킬 수 있다.
한편, 각 라인(140,150,160,170)들에는 밸브(141,151,161,171)가 결합되어 유체의 흐름을 제어 예컨대, 회전축(120)의 회전하는 속도가 낮을 때에는 상대적으로 마찰열이 적게 발생되기 때문에 유체가 공급되지 못하도록 각 라인을 폐쇄하거나 적은 량의 유체가 흐르도록 밸브(141,151,161,171)를 조절할 수 있다.
따라서, 양흡입 펌프(100)에서 발생되는 토출 압력 및 흡입 압력으로 유체를 순환시켜 회전축(120)의 마찰열을 냉각시킴으로써, 유체를 순환시키기 위해 별도의 장치들을 설치할 필요가 없기 때문에 제조단가를 낮출 수 있으며, 펌프(100)에서 손실되는 유체의 량을 감소시켜 펌프의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 양흡입 펌프 110: 케이싱
111: 흡입관로 111a: 유입공
113: 토출관로 113a: 제1 유출공
113b: 제2 유출공 115: 축 삽입공
117: 공급로 119: 지지부
120: 회전축 130: 임펠러
140: 양압라인 141,151,161,171: 밸브
150: 음압라인 160: 증압라인
170: 분기라인 180: 베어링 박스
181: 순환로 183: 유입구
185: 유출구 187: 커버
189: 베어링 190: 씰부재

Claims (5)

  1. 유체가 흡입되는 흡입관로와 흡입된 유체를 토출하는 토출관로가 형성된 케이싱,
    상기 흡입관로와 상기 토출관로가 연결되는 부분에 설치되어 유체를 흡입 및 토출하는 임펠러,
    상기 케이싱을 관통하도록 설치되고 상기 임펠러를 회전시키는 회전축,
    상기 회전축을 지지하는 베어링이 설치되고 상기 베어링의 둘레로 유체가 순환하도록 유입구와 유출구가 형성된 순환로를 구비하며 상기 회전축의 양단에 각각 위치되는 베어링 박스,
    상기 토출관로와 상기 유입구를 연결하여 상기 토출관로에서 유체가 토출되는 토출력으로 상기 순환로에 유체를 공급하는 양압라인, 그리고
    상기 유입관로와 상기 유출구를 연결하여 상기 유입관로에서 유체가 흡입되는 흡입력으로 상기 순환로의 유체를 상기 케이싱으로 복귀시키는 음압라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토출관로와 상기 음압라인을 연결하여 상기 토출관로에서 유체가 토출되는 토출력으로 상기 음압라인에서 유체가 흡입되는 흡입력을 증대시키는 증압라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱에는 상기 회전축을 지지하는 부분에 유체가 공급되는 공급로가 형성되고, 상기 공급로에는 상기 양압라인에서 분기된 분기라인이 연결되어 상기 공급로에 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양압라인과 상기 음압라인에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 증압라인에는 유체의 흐름을 제어하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프.
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