KR101025230B1 - Pump controllable balance of axial thrust force - Google Patents

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KR101025230B1 KR1020100134007A KR20100134007A KR101025230B1 KR 101025230 B1 KR101025230 B1 KR 101025230B1 KR 1020100134007 A KR1020100134007 A KR 1020100134007A KR 20100134007 A KR20100134007 A KR 20100134007A KR 101025230 B1 KR101025230 B1 KR 101025230B1
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stator
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KR1020100134007A
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유일수
박무룡
윤의수
최범석
황순찬
박준영
한상조
서정민
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: An active type axial thrust force balance-controllable pump is provided to prevent damage and extend service life by actively controlling axial thrust force. CONSTITUTION: An active type axial thrust force balance-controllable pump comprises a housing(100), a driving shaft(120), an impeller(130), a balance controller(150), and a stator part(160). The driving shaft is placed within the housing. The impeller connects to the driving shaft and is rotated. The balance controller is projected to the housing from the driving shaft. The stator part is separated from the balance controller. The driving shaft moves along the longitudinal direction of the parallel controller.

Description

능동형 축추력 평형제어 펌프{PUMP CONTROLLABLE BALANCE OF AXIAL THRUST FORCE}Active axial thrust balance pump {PUMP CONTROLLABLE BALANCE OF AXIAL THRUST FORCE}

본 발명은 능동형 축추력 평형제어 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 임펠러의 회전에 의하여 발생하는 축추력을 능동적으로 평형제어함으로써 기구적 손상을 방지하고 수명을 향상시킬 수 있는 능동형 축추력 평형제어 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to an active axial thrust balance control pump, and more particularly, an active axial thrust balance control pump that can prevent mechanical damage and improve life by actively balancing the axial thrust generated by the rotation of the impeller. It is about.

축과 축에 설치되어 회전하는 모든 부품들의 상태로 인하여 펌프의 내부에서는 추력(thrust force)가 발생한다. 또한, 하우징 등과 같이 정지해 있으나 회전체에 의하여 간섭을 일으키는 부품도 축추력에 영향을 미치며, 이러한 축추력으로 인하여 펌프 내의 원활한 회동을 유도하는 구성인 베어링이 힘을 받아 손상된다.The thrust force is generated inside the pump due to the shaft and the state of all the rotating parts installed on the shaft. In addition, a component that is stationary, such as a housing, but interferes with the rotating body also affects the axial thrust, and the axial thrust force damages the bearing, which is a component that induces smooth rotation in the pump.

축추력을 제어하기 위해서 하우징의 형상을 변경하거나, 축추력을 제어할 수 있는 별도의 부품을 축 상에 부착시키고 있다.In order to control the shaft thrust, a shape of the housing is changed, or a separate component capable of controlling the shaft thrust is attached on the shaft.

도 1은 종래의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 일례의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 종래의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 밸런싱 드럼을 도시한 것이다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a conventional active axial thrust balance pump, and FIG. 2 shows a balancing drum of the conventional active axial thrust balance pump.

특히, 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래에는 임펠러(11)가 부착된 구동축(12)에 밸런싱 드럼(balancing drum)(14)을 부착 또는 구동축(12)과 일체형으로 제작하고, 밸런싱 드럼(14)과 하우징(15)의 내벽면 사이를 통과하는 작동유체 유동의 압력을 강하시킨 후에 구동축(12)의 중심부를 완전히 관통하는 관통부(13)릍 통하여 작동유체의 유동량을 변화시킴으로써 축추력의 평형을 제어하였다In particular, referring to FIGS. 1 and 2, in the related art, a balancing drum 14 is attached to a driving shaft 12 to which an impeller 11 is attached or manufactured integrally with the driving shaft 12, and a balancing drum ( 14) and the pressure of the working fluid flow passing between the inner wall surface of the housing 15 is lowered, and then the axial thrust force is changed by changing the flow amount of the working fluid through the penetrating portion 13 through the center of the drive shaft 12 completely. Controlled equilibrium

또는, 상기와 같이 밸런싱 드럼을 구비하고, 하우징을 관통하여 외부와 연결되는 제어밸브를 이용하여 외부로 배출되는 유체의 유속을 조절함으로써 축추력의 평형을 제어하였다.Alternatively, the balance of axial thrust was controlled by adjusting a flow rate of the fluid discharged to the outside by using a control valve connected to the outside through the housing and having a balancing drum as described above.

그러나, 종래 방식의 축추력 평형제어 펌프의 경우에는 중심부를 완전히 관통하는 관통구(13)가 형성되는 구동축(12)을 제작하는데 어려움이 있었으며, 배출되는 유체의 유속을 조절하여 축추력을 제어하는 펌프의 경우에 있어서도 유체가 배출되는 밸브를 계속적으로 조절해야 하는 문제가 있었다.However, in the case of the conventional axial thrust balance control pump, it is difficult to manufacture the drive shaft 12 in which the through hole 13 penetrates completely through the center, and controls the axial thrust by adjusting the flow rate of the discharged fluid. Even in the case of a pump, there was a problem in that the valve through which fluid is discharged must be continuously adjusted.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 축추력에 의한 구동축의 이동을 능동적으로 제어할 수 있는 능동형 축추력 평형제어 펌프를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide an active shaft thrust balance control pump capable of actively controlling the movement of the drive shaft by the shaft thrust.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 구동축; 상기 구동축과 연결되어 회전하는 임펠러; 상기 구동축으로부터 상기 하우징 측으로 돌출되는 평형제어부; 상기 평형제어부와 이격되게 배치되되, 길이방향을 따라서 상기 구동축이 이동함에 따라 상기 구동축 상에 구비되는 평형제어부와의 간격이 변화하는 스테이터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 축추력 평형제어 펌프에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a housing; A drive shaft disposed in the housing; An impeller connected to the drive shaft and rotating; A balance control part protruding from the driving shaft toward the housing side; An stator part disposed to be spaced apart from the balance control part, the stator part being spaced apart from the balance control part provided on the drive shaft as the drive shaft moves along a longitudinal direction of the balance control pump; Is achieved by

또한, 상기 평형제어부와 상기 스테이터부의 사이를 유동하는 작동유체의 압력강하량은 상기 평형제어부와 상기 스테이터부 사이의 간격에 의하여 결정될 수 있다.In addition, the pressure drop amount of the working fluid flowing between the balance control unit and the stator unit may be determined by the distance between the balance control unit and the stator unit.

또한, 상기 평형제어부의 단면은 상기 스테이터부의 단면과 대향될 수 있다.In addition, the cross section of the balance control unit may be opposite to the cross section of the stator unit.

또한, 상기 평형제어부는 종단면이 상기 구동축의 길이방향을 따라서 높이가 점점 높아지거나 낮아지는 형상일 수 있다.In addition, the balance control unit may have a shape in which the longitudinal section is gradually increased or decreased in height along the longitudinal direction of the drive shaft.

또한, 상기 평형제어부에는 상기 스테이터부와 대향되는 면으로부터 상기 스테이터부 쪽으로 돌출되는 돌기부가 구비될 수 있다.In addition, the balance control unit may be provided with a protrusion projecting toward the stator unit from a surface facing the stator unit.

또한, 상기 돌기부는 복수개가 상기 구동축 방향으로 상호 이격되어 구비될 수 있다.In addition, the plurality of protrusions may be provided to be spaced apart from each other in the direction of the drive shaft.

또한, 상기 하우징은 상기 스테이터부와 상기 평형제어부 사이의 공간으로부터 배출되는 작동유체를 하우징의 외부로 배기하기 위한 배기부를 더 포함할 수 있다.The housing may further include an exhaust unit for exhausting the working fluid discharged from the space between the stator unit and the balance control unit to the outside of the housing.

본 발명에 따르면, 구동축이 이동함에따라 하우징에 고정된 스테이터부와 구동축에 고정된 평형제어부 사이의 공간을 유동하는 작동유체의 유동량을 제어함으로써, 축추력을 능동적으로 평형제어할 수 있는 능동형 축추력 평형제어 펌프가 제공된다.According to the present invention, as the drive shaft moves, by controlling the flow amount of the working fluid flowing through the space between the stator part fixed to the housing and the balance control part fixed to the drive shaft, the active shaft thrust can actively balance the axial thrust force A balance control pump is provided.

또한, 구동축에 별도의 관통구가 형성될 필요가 없으므로, 펌프의 가공비용이 절감될 수 있다.In addition, since a separate through hole does not need to be formed in the drive shaft, the processing cost of the pump can be reduced.

또한, 축추력을 제어하기 위하여 압축된 작동유체의 손실부분의 배기량을 별도로 제어할 필요가 없다.In addition, it is not necessary to separately control the displacement of the lost part of the compressed working fluid to control the axial thrust force.

도 1은 종래의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 일례의 개략적인 단면도이고,
도 2는 도 1의 종래의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 밸런싱 드럼을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프의 개략적인 단면도이고,
도 4는 도 3의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 평형제어부의 사시도이고,
도 5는 도 3의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프의 개략적인 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an example of a conventional active axial thrust balance pump;
Figure 2 shows a balancing drum of the conventional active axial thrust balance pump of Figure 1,
3 is a schematic cross-sectional view of an active axial thrust balance control pump according to a first embodiment of the present invention,
4 is a perspective view of the balance control unit of the active axial thrust balance control pump of FIG.
5 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the active shaft thrust balance control pump of FIG.
6 is a schematic cross-sectional view of an active axial thrust balance control pump according to a second embodiment of the present invention,
7 is a schematic cross-sectional view of an active axial thrust balance control pump according to a third embodiment of the present invention.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, in the various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, different configurations from the first embodiment will be described. do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프(100)에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the active shaft thrust balance control pump 100 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an active axial thrust balance control pump according to a first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프(100)는 임펠러의 회전으로 인하여 발생할 수 있는 축추력(axial thrust force)를 능동적으로 평형제어 할 수 있는 펌프에 관한 것으로서, 하우징(110)과 구동축(120)과 임펠러(130)와 축베어링(140)과 평형제어부(150)와 스테이터부(160)와 배기부(170)를 포함한다.3, the active axial thrust balance control pump 100 according to the first embodiment of the present invention is a pump capable of actively balancing the axial thrust force (axial thrust force) that may occur due to the rotation of the impeller The present invention includes a housing 110, a drive shaft 120, an impeller 130, a shaft bearing 140, a balance control unit 150, a stator unit 160, and an exhaust unit 170.

상기 하우징(110)은 후술하는 구성요소들을 내부에 수용하기 위한 것으로서, 일단부는 후술하는 임펠러(130)가 위치한 전단부는 작동유체가 흡입되도록 개구되는 흡입구(111)가 마련되고, 타단부는 평형제어부(150)와 스테이터부(160) 사이의 공간을 통과한 작동유체가 후술하는 하우징(110)에 형성되는 배기구(170)로만 배출될 수 있도록 밀폐된다.The housing 110 is for accommodating the components described below, the front end portion of which the impeller 130, which will be described later is located is provided with a suction port 111 for opening the working fluid, the other end is equilibrium control unit The working fluid passing through the space between the 150 and the stator 160 is sealed to be discharged only to the exhaust port 170 formed in the housing 110 to be described later.

또한, 하우징(110)의 임펠러(130) 외주면 소정의 위치에는 임펠러(130)에서 흡입되는 작동유체가 압축되어 토출될 수 있도록 소정의 토출구(112)가 형성된다.In addition, a predetermined discharge port 112 is formed at a predetermined position on the outer circumferential surface of the impeller 130 of the housing 110 so that the working fluid sucked by the impeller 130 may be compressed and discharged.

상기 구동축(120)은 소정의 동력원과 연결되어 동력을 인가받아 회전함으로써 후술하는 임펠러(130)에 회전력을 제공하기 위한 부재이다. The drive shaft 120 is a member for providing a rotational force to the impeller 130 to be described later by being connected to a predetermined power source is applied to rotate the power.

상기 임펠러(130)는 외주면에 날개를 구비한 일반적인 펌프용 임펠러의 형태로 구성되며, 중심의 회전축이 상술한 구동축(120)과 동축상에 체결된다. 임펠러(130)는 하우징(110)의 흡입구(111)로부터 작동유체를 흡입하는 것이므로, 임펠러(130)는 구동축(120)의 흡입구(111) 측 단부에 장착된다.The impeller 130 is configured in the form of a general pump impeller having a wing on the outer circumferential surface, the central rotation axis is fastened coaxially with the above-described drive shaft 120. Since the impeller 130 sucks the working fluid from the inlet 111 of the housing 110, the impeller 130 is mounted at the inlet 111 side end of the drive shaft 120.

상기 축베어링(140)은 일단부가 하우징(110)의 내주면에 접하고, 타단부가 구동축(120)의 외주면에 접하도록 배치됨으로써, 구동축(120)을 지지하고 구동축(120)의 원활한 회전을 유도하는 부재이다.The shaft bearing 140 is disposed such that one end is in contact with the inner circumferential surface of the housing 110 and the other end is in contact with the outer circumferential surface of the drive shaft 120, thereby supporting the drive shaft 120 and inducing smooth rotation of the drive shaft 120. It is absent.

도 4는 도 3의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 평형제어부의 사시도이다.4 is a perspective view of the balance control unit of the active axial thrust balance control pump of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 평형제어부(150)는 임펠러(130)의 회전에 의하여 발생하는 축추력을 능동적으로 평형제어하기 위한 구성으로서, 구동축(120)의 외주면으로부터 하우징(110) 측으로 돌출되게 구비된다. 3 and 4, the balance control unit 150 is a configuration for actively balancing the axial thrust generated by the rotation of the impeller 130, from the outer circumferential surface of the drive shaft 120 toward the housing 110. It is provided to protrude.

한편, 평형제어부(150)는 구동축(120)의 외주면을 감싸는 실린더 형상으로 구비되고, 특히, 실린더 형상의 외주면에는 축방향을 따라서 자른 종단면의 형상이 축 길이방향을 따라서 높이가 선형적으로 높아지다가 다시 낮아지는 형상이 추가적으로 구비된다.On the other hand, the balance control unit 150 is provided in a cylindrical shape surrounding the outer circumferential surface of the drive shaft 120, in particular, the shape of the longitudinal section cut along the axial direction linearly increases in height along the axial longitudinal direction on the outer circumferential surface of the cylindrical shape The lowering shape is additionally provided.

즉, 평형제어부(150)의 전체적인 종단면은 구동축(120)을 중심으로 양측에 동일한 형상이 대응되는 형태이되, 대응되는 형상 중 어느 하나의 형상이 구동축(120)과 접촉하는 직사각형의 형상과 이에 접하는 이등변 삼각형의 형상이 적층된 형태로 구성된다.That is, the overall longitudinal section of the balance control unit 150 has a shape corresponding to the same shape on both sides with respect to the drive shaft 120, any one of the corresponding shape is in contact with the shape of the rectangle contacting the drive shaft 120 The shape of the isosceles triangle consists of a stacked form.

다시 설명하면, 평형제어부(150)는 직사각형에 이등변 삼각형을 적층하여 직사각형의 일면을 구동축(120)에 접촉시키고, 구동축(120)을 중심으로 일회전 시킨 후에 형성되는 3차원 형상으로 구성된다.In other words, the balance control unit 150 is configured by stacking an isosceles triangle on a rectangle to contact one surface of the rectangle with the driving shaft 120, and rotate it about the driving shaft 120 to form a three-dimensional shape.

이때, 하우징(110)과 마주보는 평형제어부(150)의 면, 즉, 이등변 삼각형의 이웃하는 두면에 해당되는 면을 제어면이라하고, 임펠러(130)와 가까운 쪽의 제어면을 제1제어면(151), 임펠러(130)와 상대적으로 먼 쪽의 제어면을 제2제어면(152)이라 정의한다.In this case, the surface of the balance control unit 150 facing the housing 110, that is, the surface corresponding to two adjacent surfaces of an isosceles triangle is called a control surface, and the control surface close to the impeller 130 is a first control surface. 151 and the control surface relatively far from the impeller 130 are defined as the second control surface 152.

제1제어면(151)과 제2제어면(152) 상에는 하우징(110)의 내면 측으로 돌출되는 띠(stripe)형상의 돌기부(153)가 형성되며, 이러한 돌기부(153)는 소정의 간격으로 상호 이격되어 복수개가 마련된다.On the first control surface 151 and the second control surface 152, a strip-shaped protrusion 153 protruding toward an inner surface side of the housing 110 is formed, and the protrusions 153 are mutually spaced at predetermined intervals. A plurality is spaced apart.

한편, 평형제어부(150)는 별도로 제작되어 구동축(120)에 장착될 수도 있고, 내구성이 향상되도록 구동축(120)과 일체로 제작되어 사용될 수도 있다.Meanwhile, the balance controller 150 may be manufactured separately and mounted on the drive shaft 120, or may be manufactured and used integrally with the drive shaft 120 to improve durability.

상기 스테이터부(160)는 평형제어부(150)와의 사이에서 작동유체가 이동할 수 있는 공간을 형성하는 부재로서, 상기 평형제어부(150)와 대향되게 마련되며 구동축(120)에 마련된 평형제어부(150)가 회전하더라도 회전하지 않고 정지한 상태를 유지한다.The stator 160 is a member that forms a space in which the working fluid can move between the balance controller 150, and is provided to face the balance controller 150 and is provided on the drive shaft 120. Even if it rotates, it does not rotate and remains stopped.

스테이터부(160)는 하우징(110)의 내면으로부터 함몰되되, 제1제어면(151)에 대향되는 제1스테이터면(161)과 제2제어면(152)에 대향되는 제2스테이터면(162)으로 구성된다. 즉, 스테이터부(160)는 평형제어부(150)의 제1제어면(151)과 제2제어면(152)으로 구성되는 부분을 부분적으로 수용할 수 있도록 형성된다.The stator unit 160 is recessed from an inner surface of the housing 110, but has a first stator surface 161 facing the first control surface 151 and a second stator surface 162 facing the second control surface 152. It is composed of That is, the stator unit 160 is formed to partially receive a portion composed of the first control surface 151 and the second control surface 152 of the balance control unit 150.

상기 배기부(170)는 임펠러(130)와 평형제어부(150)를 순서대로 지나온 작동유체가 외부로 배기되기 위한 이동로로서, 흡입구(111) 반대쪽의 단부와 평형제어부(150)가 위치한 영역의 사이 임의의 위치의 하우징(110)이 관통됨으로써 내부와 외부를 연결하는 관형태로 구비된다.
The exhaust unit 170 is a moving path for exhausting the working fluid passing through the impeller 130 and the balance control unit 150 in order to the outside, and the end of the region opposite to the inlet 111 and the balance control unit 150 are located. The housing 110 in any position therebetween is provided in the form of a pipe connecting the inside and the outside.

지금부터는 상술한 능동형 축추력 평형제어 펌프(100)의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.The operation of the first embodiment of the active axial thrust balance control pump 100 described above will now be described.

도 5는 도 3의 능동형 축추력 평형제어 펌프의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for describing an operation of the active axial thrust balance control pump of FIG. 3.

도 5를 참조하면, 먼저, 구동축(120)이 소정의 동력원에 의하여 회전하면, 임펠러(130)는 회전하게 되고, 하우징(110)의 개구된 단부로부터 작동유체가 흡입된다. 임펠러(130)는 흡입된 작동유체를 압축하여 외주면에 형성되는 하우징(110)의 토출구(112)를 통하여 대부분의 압축된 작동유체를 토출한다. 이때 압축된 작동유체의 압력을 P1이라 한다.Referring to FIG. 5, first, when the drive shaft 120 is rotated by a predetermined power source, the impeller 130 is rotated, and the working fluid is sucked from the open end of the housing 110. The impeller 130 compresses the suction working fluid and discharges most of the compressed working fluid through the discharge port 112 of the housing 110 formed on the outer circumferential surface thereof. At this time, the pressure of the compressed working fluid is called P 1 .

다만, 임펠러(130)와 하우징(110) 사이에 형성되는 간극으로 소량의 압축된 작동유체가 빠져나간다. 특히, 임펠러(130)의 후단, 즉, 축베어링(140)이 위치한 쪽으로 빠져나가는 작동유체는 축베어링(140)을 통과하여 평형제어부(150)와 스테이터부(160) 사이의 이격공간 사이로 빠져나간다.However, a small amount of compressed working fluid escapes through a gap formed between the impeller 130 and the housing 110. In particular, the working fluid exiting the rear end of the impeller 130, that is, the shaft bearing 140, passes through the shaft bearing 140, and exits between the space between the balance control unit 150 and the stator unit 160. .

평형제어부(150)와 스테이터부(160) 사이의 이격공간을 빠져나간 작동유체는 배기구(170)를 통하여 완전히 외부로 배출되거나, 배기구(170)와 연결된 흡입구(111)로 재유입된다.The working fluid exiting the space between the balance control unit 150 and the stator unit 160 is completely discharged to the outside through the exhaust port 170, or reintroduced into the inlet port 111 connected to the exhaust port 170.

한편, 흡입구(111) 쪽 임펠러(130)의 종단면에 미치는 압(PO)력과 반대쪽 임펠러(130) 종단면에 미치는 압력(P1)은 차이가 있고, 이러한 작동유체의 압력차이와 작용하는 종단면의 면적차에 의하여 구동축(120) 방향을 따라서 추력이 발생하며 이를 F1 이라 정의한다.On the other hand, there is a difference between the pressure (P O ) force on the end face of the impeller 130 toward the suction port 111 and the pressure (P 1 ) on the end face of the impeller 130, the longitudinal cross-section acting on the pressure difference of the working fluid Thrust is generated along the direction of the drive shaft 120 by the area difference of and is defined as F 1 .

한편, 하우징(110)과 임펠러(130) 사이의 간극을 통하여 손실된 작동유체는 평형제어부(150)와 스테이터부(160) 사이의 공간을 지나가면서 압력이 강하하게 된다. On the other hand, the working fluid lost through the gap between the housing 110 and the impeller 130 is passed through the space between the balance control unit 150 and the stator 160, the pressure drops.

따라서, 임펠러(130) 쪽에 위치한 평형제어부(150)의 단면 상에 미치는 압력은 P1로서 임펠러(130)에 의하여 압축된 작동유체의 압력(P1)과 동일하고, 반대쪽 평형제어부(150)의 단면 상에 미치는 압력을 P2라고 하면, 평형제어부(150)와 스테이터부(160)사이의 이격공간을 지나는 작동유체의 압력강하량은 △P=(P1-P2) 이다.Therefore, the pressure on the cross-section of the balance control part 150 located on the impeller 130 side is equal to the pressure P 1 of the working fluid compressed by the impeller 130 as P 1 , and the balance control part 150 of the opposite balance control part 150. When the pressure on the cross section is P 2 , the pressure drop amount of the working fluid passing through the space between the balance control unit 150 and the stator unit 160 is ΔP = (P 1 -P 2 ).

한편, 이러한 압력 강하현상으로 인하여 발생하는 추력을 F2 라고하면, 임펠러(130) 단면 상에 미치는 힘(F1)과 평형제어부(150) 상에 미치는 힘(F2)이 전체적으로 차이가 나고, 이와 같은 현상에 의하여 전체 구동축이 길이방향으로 이동하게 된다.Meanwhile, when the thrust generated due to the pressure drop phenomenon is F 2 , the force F 1 on the cross section of the impeller 130 and the force F 2 on the balance control unit 150 are different. This phenomenon causes the entire drive shaft to move in the longitudinal direction.

이때, 임펠러(130)에 의하여 압축된 작동유체의 압력(P1) 및 임펠러(130)의 양단면 면적은 변하지 않으므로, 임펠러(130)에 의한 추력(F1)은 일정하게 나타난다. 그러나, 평형제어부(150)에 의하여 발생하는 추력(F2)는 압력강하량(△P)에 비례하여 나타나게 된다.At this time, since the pressure P 1 of the working fluid compressed by the impeller 130 and both end surface areas of the impeller 130 do not change, the thrust F 1 by the impeller 130 appears to be constant. However, the thrust F 2 generated by the balance controller 150 appears in proportion to the pressure drop ΔP.

이때, 도 5(a)를 참조하면, 평형제어부(150)에 의한 추력(F2)이 임펠러(130)에 미치는 추력(F1)보다 큰 경우에는 전체적인 힘은 A 방향으로 미치고, 구동축(120)은 A 방향으로 이동한다.At this time, referring to Figure 5 (a), when the thrust (F 2 ) by the balance control unit 150 is greater than the thrust (F 1 ) applied to the impeller 130, the overall force extends in the A direction, the drive shaft 120 ) Moves in the A direction.

구동축(120)이 A방향으로 이동할수록 제2제어면(152)과 제2스테이터면(162)의 이격간격이 줄어들게 되고, 이격간격의 감소로 인하여 이에 의하여 압력강하량(△P)역시 줄어들게 되므로 평형제어부(150)에 미치는 추력(F2)는 감소한다. As the drive shaft 120 moves in the A direction, the spacing between the second control surface 152 and the second stator surface 162 is reduced, and as a result, the pressure drop amount △ P is also reduced due to the reduction of the spacing. Thrust F 2 on the controller 150 decreases.

도 5(b)를 참조하면, 평형제어부(150)에 의한 추력(F2)이 감소하여 임펠러(130)에 미치는 추력(F1)보다 작아지면 전체적인 힘은 B 방향으로 미치고, 구동축(120)은 B 방향으로 이동하게 된다. 따라서 임펠러(130)의 회전중에는 상술한 과정이 반복되므로 임펠러(130)의 회전에 의한 전체 축추력이 자연스럽게 평형을 이루게 된다.
Referring to FIG. 5B, when the thrust F 2 by the balance control unit 150 decreases and becomes smaller than the thrust F 1 applied to the impeller 130, the overall force extends in the B direction, and the driving shaft 120 Moves in the B direction. Therefore, since the above-described process is repeated during the rotation of the impeller 130, the total axial thrust due to the rotation of the impeller 130 is naturally balanced.

따라서, 종래 축추력을 평형제어하는 펌프에 의하면 펌프의 구동축의 중심에 작동가스가 배출될 수 있는 유로가 관통 형성되므로 구동축을 제작하는데 어려움이 있거나, 하우징과 연결된 배기구로 배출되는 작동가스의 유량을 인위적으로 제어하여야 하는 문제가 있었으나, 본 실시예에 의하면, 구동축에 별도의 관통구를 형성하거나 배기구를 통하여 배출되는 작동유체의 유량을 제어할 필요가 없게된다.
Therefore, according to the conventional pump for balancing axial thrust, a flow path through which the working gas can be discharged is formed in the center of the driving shaft of the pump, so that it is difficult to manufacture the driving shaft, or the flow rate of the working gas discharged to the exhaust port connected to the housing is increased. Although there was a problem of artificially controlling, according to this embodiment, it is not necessary to form a separate through hole in the drive shaft or to control the flow rate of the working fluid discharged through the exhaust port.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프(200)에 대하여 설명한다. Next, the active axial thrust balance control pump 200 according to the second embodiment of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프의 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view of an active axial thrust balance control pump according to a second embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프(200)는 하우징(110)과 구동축(120)과 임펠러(130)와 축베어링(140)과 평형제어부(250)와 스테이터부(260)와 배기부(170)를 포함한다. 다만, 하우징(110)과 구동축(120)과 임펠러(130)와 축베어링(140)과 배기구(170)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.6, the active shaft thrust balance control pump 200 according to the second embodiment of the present invention includes a housing 110, a drive shaft 120, an impeller 130, a shaft bearing 140, and a balance control unit 250. ) And the stator unit 260 and the exhaust unit 170. However, the housing 110, the drive shaft 120, the impeller 130, the shaft bearing 140, and the exhaust port 170 are the same as those described above in the first embodiment, and thus redundant description thereof will be omitted.

본 실시예의 축추력 평형제어 펌프(200)는 평형제어부(250)와 스테이터부(260)의 형상이 제1실시예와 상이하므로 이에 대하여 후술한다.Since the shape of the balance control unit 250 and the stator unit 260 is different from that of the first embodiment, the axial thrust balance control pump 200 of the present embodiment will be described later.

상기 평형제어부(250)는 구동축(120)의 일영역의 외주면으로부터 하우징(110) 측으로 돌출되게 구비된다. 한편, 평형제어부(250)는 구동축(120)의 외주면을 감싸는 실린더 형상으로 구비된다.The balance control unit 250 is provided to protrude toward the housing 110 from the outer circumferential surface of one region of the drive shaft 120. On the other hand, the balance control unit 250 is provided in a cylindrical shape surrounding the outer peripheral surface of the drive shaft (120).

특히, 실린더 형상의 외주면에는 축방향을 따라서 자른 종단면의 형상이 축길이를 따라서 높이가 선형적으로 높아지다가 소정의 위치에서 일정한 높이를 유지하는 형상이 추가적으로 구비된다.In particular, the outer circumferential surface of the cylindrical shape is further provided with a shape in which the shape of the longitudinal section cut along the axial direction increases linearly along the axis length and maintains a constant height at a predetermined position.

다시 설명하면, 평형제어부(250)는 직사각형에 한변이 기울어진 사다리꼴 형상을 적층하여 직사각형 형상의 일면을 구동축에 접축시킨후 전체를 구동축을 중심으로 일회전 시킨 후에 형성되는 3차원 형상으로 구성된다.In other words, the balance controller 250 has a three-dimensional shape that is formed after stacking a trapezoidal shape having one side inclined to a rectangle to fold one surface of the rectangular shape onto the drive shaft and rotating the entire surface about the drive shaft.

평형제어부(250)의 하우징(110)에 대향되는 면을 제어면이라하고, 임펠러(130)에 가까운 제어면을 제1제어면(251)이라하고, 먼 쪽의 제어면을 제2제어면(252)이라 한다.The surface facing the housing 110 of the balance control unit 250 is referred to as the control surface, the control surface close to the impeller 130 is called the first control surface 251, and the remote control surface is referred to as the second control surface ( 252).

제1제어면(251)과 제2제어면(252) 상에는 하우징(110)의 내면 측으로 돌출되는 띠(stripe)형상의 돌기부(253)가 형성되며, 이러한 돌기부(253)는 소정의 간격으로 상호 이격되어 복수개가 마련된다.On the first control surface 251 and the second control surface 252, a strip-shaped protrusion 253 protruding toward the inner surface side of the housing 110 is formed, and the protrusions 253 are mutually spaced at predetermined intervals. A plurality is spaced apart.

상기 스테이터부(260)는 평형제어부(250)의 제어면과 대향되게 마련되며, 제1제어면(251)과 대향되는 면을 제1스테이터면(261)이라하고, 제2제어면(252)과 대향되는 면을 제2스테이터면(262)이라 한다.
The stator 260 is provided to face the control surface of the balance control unit 250, and a surface facing the first control surface 251 is called a first stator surface 261 and a second control surface 252. The surface opposite to is referred to as the second stator surface 262.

다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프(300)에 대하여 설명한다. Next, the active axial thrust balance control pump 300 according to the third embodiment of the present invention will be described.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프의 개략적인 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of an active axial thrust balance control pump according to a third embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프(300)는 하우징(110)과 구동축(120)과 임펠러(130)와 축베어링(140)과 평형제어부(350)와 스테이터부(360)와 배기부(170)를 포함한다. 다만, 하우징(110)과 구동축(120)과 임펠러(130)와 축베어링(140)과 배기구(170)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복설명은 생략한다.Referring to FIG. 7, the active shaft thrust balance control pump 300 according to the third embodiment of the present invention includes a housing 110, a drive shaft 120, an impeller 130, a shaft bearing 140, and a balance control unit 350. ) And the stator unit 360 and the exhaust unit 170. However, the housing 110, the drive shaft 120, the impeller 130, the shaft bearing 140, and the exhaust port 170 are the same as those described above in the first embodiment, and thus redundant description thereof will be omitted.

본 실시예의 축추력 평형제어 펌프(300)는 평형제어부(350)와 스테이터부(360)의 형상이 제1실시예 및 제2실시예와 상이하므로 이에 대하여 후술한다.Since the shape of the balance control unit 350 and the stator unit 360 is different from those of the first and second embodiments, the axial thrust balance control pump 300 of the present embodiment will be described later.

상기 평형제어부(350)는 구동축(120)의 일영역의 외주면으로부터 하우징(110) 측으로 돌출되게 구비된다. 한편, 평형제어부(350)는 구동축(120)의 외주면을 감싸는 실린더 형상으로 구비된다.The balance control unit 350 is provided to protrude toward the housing 110 from the outer circumferential surface of one region of the drive shaft 120. On the other hand, the balance control unit 350 is provided in a cylindrical shape surrounding the outer peripheral surface of the drive shaft (120).

특히, 실린더 형상의 외주면에는 축방향을 따라서 자른 종단면의 형상이 축길이를 따라서 높이가 선형적으로 낮아지다가 다시 높아지는 형상이 추가적으로 구비된다. In particular, the outer peripheral surface of the cylindrical shape is further provided with a shape in which the shape of the longitudinal cross section cut along the axial direction is lowered linearly along the axis length and then increased again.

즉, 평형제어부(350)의 전체적인 종단면은 구동축(120)을 중심으로 양측에 동일한 형상이 대응되되, 대응되는 형상 중 어느 하나의 형상은 구동축(120)과 접촉하는 직사각형의 형상 및 직사각형 형상과 접하는 면에 두개의 삼각형이 이웃하게 배치되어 중앙부에 골이 형성되는 형태의 형상이 적층된 형태로 구성된다.That is, the overall longitudinal section of the balance control unit 350 corresponds to the same shape on both sides with respect to the drive shaft 120, but any one of the corresponding shapes is in contact with the rectangular shape and the rectangular shape in contact with the drive shaft 120. Two triangles are arranged adjacent to each other on the surface, and a shape in which a valley is formed in the center is formed in a stacked form.

다시 설명하면, 평형제어부(350)는 직사각형에 두개의 삼각형을 이웃하게 배치하여 적층한 후에 직사각형의 일면을 구동축(120)에 접촉시키고, 구동축(120)을 중심으로 일회전 시킨 후에 형성되는 3차원 형상으로 구성된다. In other words, the equilibrium control unit 350 is formed by placing two triangles adjacent to each other in a rectangle and stacking them, and then contacting the one surface of the rectangle with the drive shaft 120 and rotating it about the drive shaft 120. It is composed of shapes.

제1실시예에서의 평형제어부(150)가 하우징(110) 쪽으로 꼭짓점이 돌출되는 형태의 종단면으로 표현되는 것이라면, 제3실시예에서의 평형제어부(350)는 두개의 꼭짓점이 하우징(110) 쪽으로 돌출되되, 꼭짓점 사이에 모서리가 형성되는 형태의 단면으로 표현될 수 있다.If the balance control unit 150 in the first embodiment is represented by a longitudinal section in which the vertex protrudes toward the housing 110, the balance control unit 350 in the third embodiment has two vertices toward the housing 110. Extrude, but may be represented as a cross-section of the corner is formed between the vertices.

평형제어부(350)의 하우징(110)에 대향되는 면을 제어면이라하고, 임펠러(130)에 가까운 제어면을 제1제어면(351)이라하고, 먼 쪽의 제어면을 제2제어면(352)이라 한다.The surface facing the housing 110 of the balance control unit 350 is called the control surface, the control surface close to the impeller 130 is called the first control surface 351, and the far control surface is called the second control surface ( 352).

제1제어면(351)과 제2제어면(352) 상에는 하우징(110)의 내면 측으로 돌출되는 띠(stripe)형상의 돌기부(353)가 형성되며, 이러한 돌기부(353)는 소정의 간격으로 상호 이격되어 복수개가 마련된다.On the first control surface 351 and the second control surface 352, a strip-shaped protrusion 353 protruding toward an inner surface side of the housing 110 is formed, and the protrusions 353 are mutually spaced at predetermined intervals. A plurality is spaced apart.

상기 스테이터부(360)는 평형제어부(350)의 하우징(110) 쪽에 위치하는 두 면으로부터 소정간격 이격되어 대향되도록 형성된다. 즉, 스테이터부(360)는 평형제어부(350)의 골 사이로 수용되도록 돌출된다.The stator 360 is formed to face each other at a predetermined interval from two surfaces positioned on the housing 110 side of the balance control unit 350. That is, the stator 360 protrudes to be accommodated between the valleys of the balance control unit 350.

또한, 상기 스테이터부(360)는 평형제어부(350)의 제어면과 대향되게 마련되며, 제1제어면(351)과 대향되는 면을 제1스테이터면(361)이라하고, 제2제어면(352)과 대향되는 면을 제2스테이터면(262)이라 한다.
In addition, the stator unit 360 is provided to face the control surface of the balance control unit 350, and the surface facing the first control surface 351 is called the first stator surface 361, and the second control surface ( A surface opposite to 352 is called a second stator surface 262.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described herein to various extents that can be modified.

100 : 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 축추력 평형제어 펌프
110 : 하우징 150 : 평형제어부
120 : 구동축 160 : 스테이터부
130 : 임펠러 170 : 배기부
140 : 축베어링100: active axial thrust balance control pump according to the first embodiment of the present invention
110 housing 150 balance control unit
120: drive shaft 160: stator part
130: impeller 170: exhaust
140: shaft bearing

Claims (7)

하우징;
상기 하우징 내에 배치되는 구동축;
상기 구동축과 연결되어 회전하는 임펠러;
상기 구동축으로부터 상기 하우징 측으로 돌출되는 평형제어부;
상기 평형제어부와 이격되게 배치되되, 길이방향을 따라서 상기 구동축이 이동함에 따라 상기 구동축 상에 구비되는 평형제어부와의 간격이 변화하는 스테이터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 축추력 평형제어 펌프.housing;
A drive shaft disposed in the housing;
An impeller connected to the drive shaft and rotating;
A balance control part protruding from the driving shaft toward the housing side;
And a stator part disposed to be spaced apart from the balance control part and having a distance from the balance control part provided on the drive shaft as the drive shaft moves along a longitudinal direction. 제1항에 있어서,
상기 평형제어부와 상기 스테이터부의 사이를 유동하는 작동유체의 압력강하량은 상기 평형제어부와 상기 스테이터부 사이의 간격에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 능동형 축추력 평형제어 펌프.The method of claim 1,
Active pressure thrust balance control pump, characterized in that the pressure drop of the working fluid flowing between the balance control unit and the stator unit is determined by the distance between the balance control unit and the stator unit. 제2항에 있어서,
상기 평형제어부의 단면은 상기 스테이터부의 단면과 대향되는 것을 특징으로 하는 능동형 축추력 평형제어 펌프.The method of claim 2,
And a cross section of the balance control unit is opposed to a cross section of the stator unit. 제3항에 있어서,
상기 평형제어부는 종단면이 상기 구동축의 길이방향을 따라서 높이가 점점 높아지거나 낮아지는 형상인 것을 특징으로 하는 능동형 축추력 평형제어 펌프.The method of claim 3,
The balance control unit has an active shaft thrust balance control pump, characterized in that the longitudinal cross-section is the shape of the height increases or decreases along the longitudinal direction of the drive shaft. 제4항에 있어서,
상기 평형제어부에는 상기 스테이터부와 대향되는 면으로부터 상기 스테이터부 쪽으로 돌출되는 돌기부가 구비되는 것을 특징으로 하는 능동형 축추력 평형제어 펌프.The method of claim 4, wherein
The balance control unit has an active shaft thrust balance control pump, characterized in that the projection is projected toward the stator portion from the surface facing the stator portion. 제5항에 있어서,
상기 돌기부는 복수개가 상기 구동축 방향으로 상호 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는 능동형 축추력 평형제어 펌프.The method of claim 5,
Active projection thrust balance pump, characterized in that the plurality of protrusions are provided spaced apart from each other in the direction of the drive shaft. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 스테이터부와 상기 평형제어부 사이의 공간으로부터 배출되는 작동유체를 하우징의 외부로 배기하기 위한 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축추력 평형제어 펌프.The method according to any one of claims 1 to 6,
And the housing further includes an exhaust unit for exhausting the working fluid discharged from the space between the stator unit and the balance control unit to the outside of the housing.
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