KR101011354B1 - 스프르트 펌프용 임펠러 및 이를 갖는 수중용 스프르트 펌프 - Google Patents

스프르트 펌프용 임펠러 및 이를 갖는 수중용 스프르트 펌프 Download PDF

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Abstract

스프르트 펌프용 임펠러 및 이를 갖는 수중용 스프르트 펌프가 개시된다. 본 발명의 스프르트 펌프용 임펠러 및 이를 갖는 수중용 스프르트 펌프는, 중앙부에서 축 방향으로 유입되는 유체가 원심력에 의해축의 직각방향으로 배출하도록 된 임펠러로서, 양측 단부에 격벽이 각각 형성되고, 일측의 상기 격벽 중앙에 축이 결합되기 위한 축 결합공이 형성되며, 타측의 상기 격벽 중앙에는 유체가 유입되기 위한 유입구가 형성되고, 상기 각 격벽 사이에는 유체를 상기 유입구로 유입한 후 축의 직각방향으로 유출시키기 위한 날개부가 구비되며, 상기 날개부는,
전단에서 후단으로 점차 커지는 소용돌이 형상으로 형성되어 축을 중심으로 일측으로 치우쳐 배치되고,
상기 전단과 후단 사이에는 배출구가 형성되며,
상기 유입구와 상기 배출구 사이에는 만곡진 곡면을 갖는 하나의 유체 유동통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러가 수중용 스프르트 펌프의 하부 케이싱에 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

스프르트 펌프용 임펠러 및 이를 갖는 수중용 스프르트 펌프{IMPELLER FOR SPURT PUMP AND SPURT PUMP FOR UNDERWATER HAVING THREROF}
본 발명은 스프르트 펌프용 임펠러 및 이를 이용한 수중용 스프르트 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하나의 날개로 구성되고, 유입구와 배출구가 곡면으로 형성됨으로써 분뇨, 오폐수, 고형물 등의 슬러지가 곡면을 따라 원활하게 유입되어 원심력에 의해 배출될 수 있는 스프르트 펌프용 임펠러 및 이를 이용한 수중용 스프르트 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 수중펌프는 수중에 설치되어 유체를 흡입한 후, 강제 유동시키는 장치로서, 상측으로부터 모터 케이싱, 오일 챔버, 임펠러 케이싱, 임펠러가 각각 구비된다. 모터 케이싱 내에는 회전 동력을 발생시키는 모터가 설치되고, 오일 챔버 내에는 모터로부터 임펠러 케이싱 내로 연결되는 모터 축이 통과하며, 임펠러 케이싱 내에는 모터축과 연결되는 임펠러가 설치되어 있다. 이와 같이 구성되는 수중펌프는 모터의 회전력에 의해 임펠러가 회전되면서 케이싱의 흡입구를 통해 유체를 흡입하고 토출구를 통해 배출하면서 유체를 강제 유동시키는 것이다.
그러나, 이와 같은 수중펌프는 단지 유체를 강제 유동시키도록 구성되어 있었기 때문에 분뇨, 오폐수, 고형물과 같은 슬러지 등을 유동시키기에는 곤란한 점이 있었다.
즉, 종래기술에 의한 수중펌프는 임펠러가 유입구 측의 슬러지를 원심력으로 배출구로 배출시키는 구조로 구성되어 있었기 때문에 유입구측과 배출구가 직각을 이루어 슬러지의 유동이 용이하지 않았다. 특히, 고형물은 직각을 이룬 유입구로부터 배출구로의 유동이 쉽지 않았던 것이다.
본 발명의 기술적 과제는, 수중에서 분뇨, 오폐수, 오물, 고형물과 같은 이물질이나 점도가 있는 슬러지를 용이하게 펌핑할 수 있고, 슬러지의 유동이 원활하게 이루어질 수 있는 스프르트 임펠러 및 이를 이용한 수중용스프르트 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 중앙부에서 축 방향으로 유입되는 유체가 원심력에 의해 축의 직각방향으로 배출되도록 된 것으로서,
양측 단부에 격벽이 각각 형성되고,
일측의 상기 격벽 중앙에 축이 결합되기 위한 축 결합공이 형성되며,
타측의 상기 격벽 중앙에는 유체가 유입되기 위한 유입구가 형성되고,
상기 각 격벽 사이에는 유체를 상기 유입구로 유입한 후 축의 직각방향으로 유출시키기 위한 날개부가 구비되며,
상기 날개부는,
상기 날개부는,
상기 유입구의 중심을 기준으로, 전단에서 후단으로 갈수록 점차 커지는 소용돌이 형상으로 형성되어 상기 후단 측이 일측 가장자리 측으로 치우치게 배치되고,
상기 전단과 후단 사이에는 배출구가 형성되며,
상기 유입구와 상기 배출구 사이에는 만곡진 곡면을 갖는 유체 유동통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러에 의해 달성된다.
이때, 상기 날개부의 유체 유동통로는 상기 유입구 측에서 배출구 측으로 나선형을 이루는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 날개부는 회전시 무게균형을 위하여 중공으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축 결합공은 상기 유체 유동통로와 연통되어 상기 축의 단부가 상기 유체 유동통로 측에서 결합되도록 된 것을 특징으로 한다.
한편, 다른 실시 예에 따르면,
수중 펌프로서,
케이싱 내부의 상측에 구동모터가 설치되고, 상기 구동모터의 축을 회전 지지하기 위한 베어링부 및 유체가 상기 축을 통하여 상기 케이싱의 내부로 유입되지 않도록 하기 위한 기밀유지부를 포함하며, 상기 케이싱의 하부에는 임펠러가 설치되고 상기 임펠러에 의해 유입된 유체가 배출되기 위한 배출관을 갖는 하부 케이싱이 구비되며,
상기 임펠러는,
전술한 스프르트 펌프용 임펠러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러를 갖는 수중용 스프르트 펌프에 의하여 달성된다.
본 발명에 의하면, 유입구와 배출구가 소정의 곡률로 만곡지게 형성된 유체 유동통로에 의해 연결되므로, 유입구 측의 분뇨, 오폐수, 오물, 고형물과 같이 점도가 있는 슬러지를 원활하게 배출구 측으로 유동될 수 있고, 이로 인하여 슬러지를 용이하게 펌핑할 수 있는 효과가 제공된다. 즉, 임펠러가 하나의 날개부로 구성되고 유입구와 배출구가 만곡진 유체 유동통로로 연통되므로 이물질이나 고형물 등을 포함하는 고점도의 슬러지를 펌핑하는 작동이 원활하게 이루어질 수 있는 효과가 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스프르트 펌프용 임펠러를 도시한 사시도.
도 2a,2b는 도 1에 도시된 임펠러의 A-A'선, B-B'선선 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 수중용 스프르트 펌프를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스프르트 펌프용 임펠러를 도시한 사시도이고, 도 2a,2b는 도 1에 도시된 임펠러의 A-A'선, B-B'선선 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 수중용 스프르트 펌프를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 스프르트 펌프용 임펠러(100)는 중앙부에서 축 방향으로 유입되는 유체가 원심력에 의해 축의 직각방향으로 배출되도록 된 것이다. 이러한 임펠러(100)의 양측 단부에 각각 형성되는 격벽(110,120)과, 일측의 격벽(110) 중앙에 구동모터(20)의 축(22)이 결합되도록 유체 유동통로(150) 측으로 관통 형성된 축 결합공(130)과, 타측의 격벽(120) 중앙에 유체가 유입되도록 형성된 유입구(140)와, 각 격벽(110,120) 사이에 유체를 유입구(140)로부터 축(22)의 직각방향으로 유출시키도록 형성되는 날개부(160)로 이루어진다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
임펠러(100)는 각 격벽(110,120) 및 날개부(160)를 구비하여 전체적으로 둥근 원통형의 형상을 갖는 것으로, 양측에 격벽(110,120)이 각각 형성된다. 이때, 일측의 격벽(110)에는 축 결합공(130)이 형성되고, 타측의 격벽(120) 중앙에는 슬러지가 유입되기 위한 유입구(140)가 형성된다. 그리고, 유입구(140) 측의 격벽(120)은 축 결합공(130) 측의 격벽(110)보다 큰 직경으로 형성된다. 이는 다양한 크기의 이물질 등이 용이하게 배출되도록 유입구(140)가 크게 형성되기 때문이다.
그리고, 축 결합공(130)은 일측의 격벽(110) 외측에서 유체 유동통로(150)으로 관통하여 형성되는 것으로, 축(22)의 단부가 유체 유동통로(150) 측으로 돌출된 후 너트 등으로 고정되며, 이를 위해서는 축(22)과 임펠러는 키 결합되는 것이 바람직하다.
한편, 날개부(160)는 유입구(140)의 중심을 기준으로 전단(160A)에서 후단(160B)으로 갈수록 점차 커지는 소용돌이 형상으로 형성된다. 즉, 유입구(140)의 중심을 기준으로 후단(160B)의 곡률반경이 전단(160A)의 곡률반경보다 크도록 유입구(140)의 중심을 기준으로 전단(160A)에서 후단(160B)으로 갈수록 점차 커지는 소용돌이 형상으로 형성된 것이다. 따라서, 날개부(160)의 후단(160B) 측 영역(후단과 중간부)이 도 2a에 도시된 바와 같이 유입구(140)의 중심을 기준으로 전단(160A)보다 일측 가장자리 측으로 치우져 위치한 상태가 된다.
이와 같이 날개부(160)가 축(22)을 중심으로 또는 유입구(140)의 중심을 기준으로, 전단(160A)에서 후단(160B)으로 갈수록 점차 커지는 소용돌이 형상으로 형성됨으로써 유입구(140)로 유입된 슬러지(유체)가 원심력에 의해 원활하게 배출될 수 있다.
또한, 날개부(160)가 도 2a에 도시된 바와 같이 중간부에서 후단(160B) 측으로 갈수록 점차 그 두께가 얇도록 형성된다.
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한편, 날개부(160)의 전단(160A) 끝단과 후단(160B) 끝단 사이에는 배출구(170)가 형성된다. 그리고, 유입구(140)와 배출구(170)는 소정의 곡률로 만곡진 유체 유동통로(150)에 의해 연통된다. 즉, 2b에 도시된 바와 같이 유체 유동통로(150)는 유입구(140) 측에서 배출구(170) 측으로 만곡지게 굴곡진 형상을 갖는다. 이때, 유체 유동통로(150)는 유입구(140)로 유입된 슬러지와 같은 유체가 내측의 곡면(152)에 간섭되지 않고 배출구(170) 측으로 이동할 수 있도록 만곡지게 형성 된 것으로, 곡면(152)의 각도는 대략 80 - 110°를 이룬다. 이는 유입구(140)로 유입되는 슬러지 등이 곡면(152)을 따라 저항을 받지 않고 유동하도록 하기 위한 것이다.
한편, 날개부(160)의 유체 유동통로(150)는 유입구(140) 측에서 배출구(170) 측으로 나선형을 이룬다. 이러한 나선형 구조는 유입되는 슬러지에 원심력이 발생되도록 하여 슬러지가 원심력에 의해 원활하게 유동되도록 하기 위한 것이다.
또한, 날개부(160)의 내부는 중공형으로 형성되는데, 이는 임펠러(100)의 회전시 무게균형을 맞추기 위한 것이다. 즉, 날개부(160)가 소용돌이 형상으로 형성되어 후단(160B) 및 그 주변 영역, 중간부 등이 유입구(140)의 중심으로 일측으로 치우쳐 있고, 전단(160A)이 무겁기 때문에 회전시 진동이 발생되거나 파손의 위험이 있다. 따라서, 날개부(160)를 내부가 중공이 되도록 주물제조하고, 회전시 무게중심이 축 중심과 일치하도록 하고, 또한 별도의 무게중심을 위한 웨이트 구멍 또는 구멍을 형성하는 작업을 추가로 진행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 임펠러(100)는 회전시 유입구(140) 측의 유체(이물질을 포함하는 고형물 또는 슬러지)에 원심력을 부여하여 유체가 원심력에 의해 배출구(170)로 유동되도록 하며, 이 과정에서 점도가 있거나 이물질을 포함하는 유체는 만곡진 유체 유동통로(150)를 통과할 때 그 곡면(152)을 따라 저항없이 유동되므로 유체는 더욱 원활하게 유동될 수 있다.
이러한 임펠러(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 수중용 스프르트 펌프에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 수중용 스프르트 펌프를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
수중용 스프르트 펌프는 구동모터(20)가 내측 상부에 구비된 케이싱(10)과, 구동모터(20)의 축(22)을 케이싱(10) 내부에 회전지지하기 위한 베어링부(30)와, 축(22) 주변을 통하여 유체가 케이싱(10) 내부로 유입되지 않도록 하는 기밀유지부(40)와, 케이싱(10)의 하부측에 결합되는 하부 케이싱(50)과, 이 하부 케이싱(50)의 내부에서 축(22)에 결합되는 임펠러(100)로 구성된다.
이때, 케이싱(10)에는 운반용 앵커와 기밀유지수단을 갖는 케이블 연결부가 구비되며, 하부 케이싱(50)의 측부에는 임펠러(100)에 의해 유동되는 유체(슬러지)가 배출되는 배출관(60)이 구비되며, 배출관(60)은 호스나 관 등을 통하여 지상과 연결되어 있다.
또한, 케이싱(10)의 내부에는 전기로 구동되는 구동모터(20)가 설치되어 있으므로 어느 곳으로도 유체가 유입되지 않도록 한다. 즉, 충분한 방수구조로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 하부 케이싱(50)의 하부에는 하부 케이싱(50)이 바닥에 직접 닿지 않고 간격을 유지하고, 주변의 슬러지 등이 용이하게 유입구(140)로 유입되도록 하기 위한 간격유지부재가 설치된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 임펠러(100)는 하부 케이싱(50)의 내부에서 축(22)의 단부에 결합되는데, 일단 일측의 격벽(110)에 형성된 축 결합공(130)으로 축(22)의 단부가 키 결합되고, 유체 유동통로(150) 측으로 노출된 그 단부에 풀림방지 너트 등이 체결되므로 임펠러(100)는 축(22)에 견고하게 결합된다.
이와 같이 구성된 수중용 스프르트 펌프의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 펌프가 수중에 잠긴 상태에서 간격유지부재가 바닥에 안착되면 구동모터(20)가 구동된다. 이에 따라 축(22)이 임펠러(100)를 회전시키게 된다.
임펠러(100)가 회전되면, 유체 유동통로(150) 내부에 수용되었던 유체(이물질 등을 포함한 슬러지)는 원심력에 의해 외측으로 이동하려는 힘을 받게 된다.
이로 인하여 유체는 유입구(140)를 통하여 유체 유동통로(150)로 유입된 후 원심력에 의해 배출구(170)를 통하여 배출관(60)으로 유동된다. 이때, 유체 유동통로(150)를 통과하는 유체는 그 내부의 곡면(152)에 의해 간섭없이 원활하게 배출구(170)로 유동된다. 이는 유체 유동통로(150)의 내부에 만곡진 곡면(152)이 형성되어 있고 나선형으로 형성되어 있기 때문에 유체의 유동에 따른 저항이나 간섭이 발생하지 않고 강한 원심력을 받게 되어 원활한 유동이 이루어지게 되는 것이다.
또한, 유입구(150)가 타 펌프의 입구에 비하여 크게 형성되고, 유입구(150)와 배출구(170)가 하나의 만곡진 유체 유동통로(150)로 연결되어 있기 때문에 큰 이물질이나 고형물 등이 간섭없이 유동될 수 있는 것이다. 즉, 날개부(160)의 내부에 유입구(150)와 배출구(170)를 연결하는 유체 유동통로(150)가 단일로 형성되므로, 유입구(150)와 배출구(170) 및 만곡진 유체 유동통로(150)를 크게 형성할 수 있고, 이로 인하여 고형물이나 이물질을 함유한 슬러지나 이물질 등을 포함한 점도 있는 유체가 간섭없이 유체 유동통로(150)로 유입되고 간섭없이 배출구(170) 측으로 유동되어 통과되는 것이다.
따라서, 수중에서 분뇨나 오폐수와 같이 고형물의 슬러지 또는 이물질이 다량 포함된 반죽상태(겔과 같은 상태)의 액체를 원활하게 펌핑할 수 있는 것이다.
이상에서와 같은 수중용 스프르트 펌프는 그 내부에 설치되는 임펠러(100)가 하나의 날개부(160)로 이루어지고, 이 날개부(160)의 내부에 곡면(152)을 구비한 유체 유동통로(150)가 만곡지게 형성되므로 유입구(140) 측의 분뇨, 오폐수, 오물, 고형물과 같은 슬러지를 원활하게 배출구(170) 측으로 간섭없이 유동시킬 수 있고, 이로 인하여 슬러지를 용이하고 원활하게 펌핑할 수 있게 된다. 또한, 비교적 큰 이물질이나 고형물 등을 포함하는 슬러지 또는 점도가 높은 액체의 펌핑이 가능하게 되는 것이다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 케이싱 20 : 구동모터
22 : 축 30 : 베어링부
40 : 기밀유지부 50 : 하부 케이싱
60 : 배출관 100 : 임펠러
110,120 : 격벽 130 : 축 결합공
140 : 유입구 150 : 유체 유동통로
160 : 날개부 170 : 배출구

Claims (5)

  1. 중앙부에서 축 방향으로 유입되는 유체가 원심력에 의해 축의 직각방향으로 배출되도록 된 임펠러로서,
    양측 단부에 격벽이 각각 형성되고,
    일측의 상기 격벽 중앙에 축이 결합되기 위한 축 결합공이 형성되며,
    타측의 상기 격벽 중앙에는 유체가 유입되기 위한 유입구가 형성되고,
    상기 각 격벽 사이에는 유체를 상기 유입구로 유입한 후 축의 직각방향으로 유출시키기 위한 날개부가 구비되며,
    상기 날개부는,
    상기 유입구의 중심을 기준으로, 전단에서 후단으로 갈수록 점차 커지는 소용돌이 형상으로 형성되어 상기 후단 측이 일측 가장자리 측으로 치우치게 배치되고,
    상기 전단과 후단 사이에는 배출구가 형성되며,
    상기 유입구와 상기 배출구 사이에는 만곡진 곡면을 갖는 하나의 유체 유동통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 날개부의 유체 유동통로는 상기 유입구 측에서 배출구 측으로 나선형을 이루는 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 날개부는 회전시 무게균형을 위하여 중공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축 결합공은 상기 유체 유동통로와 연통되어 상기 축의 단부가 상기 유체 유동통로 측에서 결합되도록 된 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러.
  5. 수중 펌프로서,
    케이싱 내부의 상측에 구동모터가 설치되고, 상기 구동모터의 축을 회전 지지하기 위한 베어링부 및 유체가 상기 축을 통하여 상기 케이싱의 내부로 유입되지 않도록 하기 위한 기밀유지부를 포함하며, 상기 케이싱의 하부에는 임펠러가 설치되고 상기 임펠러에 의해 유입된 유체가 배출되기 위한 배출관을 갖는 하부 케이싱이 구비되며,
    상기 임펠러는,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 스프르트 펌프용 임펠러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프용 임펠러를 갖는 수중용 스프르트 펌프


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