KR101125308B1 - 가압 원심 펌프 - Google Patents

Abstract

날개판과 보스부로부터 방사방향으로 후퇴경사시켜 돌설하는 날개에, 날개전방경사각과 날개외측 전방경사각을 구비하고, 유체를 가압실측으로부터 날개실 내로 끌어들이고, 또한 날개실 내의 유체가 측방으로 누출되는 것을 규제하여 송출하는 가압원심펌프를 제공한다.

가압 원심 펌프

Description

가압 원심 펌프{PRESSURIZING CENRRIFUGAL PUMP}

본 발명은 펌프 케이스 내부에서 임펠러를 회전시켜 액체 등을 흡입, 송출하는 가압원심펌프에 관한 것이다.

종래, 물 또는 기름, 에어 등의 유체를 흡입 가압하여 송출하는 가압 원심 펌프는 본원 출원인이 출원한 일본 특개 2004-60470에서 나타낸 것처럼 이미 공지되어 있다.

이 가압 원심 펌프는 흡입구와 송출구가 있는 드럼형 케이스 내부의, 측면에 날개를 방사형으로 돌설한 임펠러에, 흡입구 측으로부터 송출구 측으로 수렴하는 형태의 가압실을 형성하는 가압면과, 날개의 측면에 근접하여 날개실 내의 유체의 누출을 방지하는 가압분리벽을 형성한 가압부를 대향시켜 형성하고, 흡입구로부터 흡입된 유체를 임펠러와 가압부로 형성된 펌프실 내에서 가압하여 송출구를 거쳐 송출하는 구성으로 되어 있다.

상기 일본 특개 2004-60470에서 나타내는 가압 원심 펌프는 날개판의 측면에 보스부로터 방사형으로 돌설하는 날개에 날개전방경사각(소입각)을 갖추었기 때문에 선행하는 날개 외측단이 가압실측으로부터 날개실 내로 유체를 그러모으도록 촉진하는 이득이 있다. 그러나 날개전방경사각만을 가지는 평탄한 판으로 형성되는 날개는 날개실 내로 그러모은 유체가 측방으로 자유롭게 누출이동을 하는 상태로 가압하기 때문에 임펠러의 측면과 가압실의 경계에 격렬하게 난류가 발생하여 펌프 효과를 저해하는 결점이 있다.

또한 유체 중에 외부로부터 공급된 에어를 미세한 기포로 만들어 혼입하여 송출하려고 할 때, 급속하게 섞이는 제 2 가압면으로부터 송출구로 기포이동이 원만하게 이루어지지 않기 때문에 기포의 펌프실 내 체류이동 및 기포의 불연속 배출 등에 따른 소음의 발생 및 펌프 효율 저해 등의 문제가 있다.

상기 종래의 문제점을 해소하기 위하여 본 발명에 의한 가압원심펌프는 제 1은, 흡입구(2)와 송출구(3)가 있는 드럼형 케이스(4) 내에서, 날개판(26)의 측면에 보스부(27a)로부터 복수의 날개(19)를 회전방향으로 후퇴각을 가지는 방사상으로 돌출시킨 임펠러(5)에, 날개(19)에 대향시키고 흡입구(2)측으로부터 송출구(3) 측을 향하여 수렴하는 가압실(33)을 형성하는 가압면(36)과, 날개(19)의 측면에 근접하고 날개실(27) 내의 유체 누출을 방지하는 가압격벽(35)을 가지는 가압부(16)를 대향하여 구비하고, 펌프실(9)을 형성하는 가압원심펌프에 있어서, 상기 날개(19)의 날개면(5a)을 평면상으로 보았을때 날개판(26)으로부터 완만한 날개 전방경사각 θ를 가지고 돌설하는 동시에 그 날개면(5a)의 중간부터 외측에 가까운 날개외측면(5b)을 상기 날개전방경사각 θ보다 급경사의 날개외측 전방경사각 α을 가지고 굴곡형성한 것을 특징으로 하고 있다.

제 2는, 날개외측면(5b)의 폭을 임펠러(5)의 보스부(27a) 측에서부터 외주측에 이를수록 광폭면으로 하여 날개면(5a)에 굴곡형성한 것을 특징으로 하고 있다.

제 3은, 날개(19)의 외측단의 두께 내에 날개 외측면(5b)측으로부터 가압격벽(35)에 평행형으로 근접하는 평탄면(5c)과, 그 평탄면(5c)로부터 날개뒷면(5d)에 이르는 면취형의 경사면(5e)을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

제 4는 가압실(33)의 종단에서 가압분리벽(35)에 형성되는 가압종료점(37)으로부터 송출구(3)에 대향하여 구비하는 제 2 가압면(36a)을, 가압면(36)에 접속하고 날개(19)의 외측단회전궤적과 평행하게 되는 평탄면(40)과, 평탄면(40)으로부터 가압종료점(37)을 접속하는 만곡면(41)으로 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

제 5는, 가압종료점(37)의 길이를 외주근처 가압종료점(37a)과 내주근처 가압종료점(37b)으로 형성하고, 외주근처 가압종료점(37a)을 날개(19)의 길이 반정도로 하여 직경방향으로 형성하고, 내주근처 가압종료점(37b)을 제 2 가압면(36a)의 전방측 기부로부터 접선방향으로 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

도 1 본 발명의 가압원심펌프의 정면도

도 2 도 1의 펌프를 일부절개하여 도시하는 좌측면도

도 3 도 1의 펌프실 내의 구성을 보여주는 단면도

도 4 도 1의 케이스 구조를 나타내는 분해사시도

도 5 펌프실의 구성을 전개하여 나타내는 전개단면도

도 6 가압케이스의 구성을 도시하는 정면도

도 7 도 6의 A-A 선 단면도

도 8 도 6의 B-B 선 단면도

도 9 날개의 형상을 일부확대하여 보여주는 임펠러의 전면도

도 10 날개의 각부 형상을 나타내는 단면도로서, (A)는 도 9의 A-A 선 단면도이고 (B)는 도 9의 B-B-선 단면도, (C)는 도 9의 C-C선 단면도, (D)는 도 9의 D-D선의 단면도이다.

도 11 날개의 형상 및 작용을 나타내는 평면도.

* 부호의 설명

1 펌프(가압원심펌프) 2 흡입구

3 송출구 4 케이스

4a 가압케이스 4b 임펠러케이스

5 임펠러 5a 날개면

5b 날개외측면 5c 평탄면

5d 날개뒷면 5e 경사면

9 펌프실 16 가압부

19 날개 26 날개판

27 날개실 27a 보스부

29 분리벽 33 가압실

35 가압분리벽 36 가압면

36a 제2가압면 37 가압종료점

37a 외주근처 가압종료점 37b 내주근처 가압종료점

39 변향가압면 40 평탄면

41 만곡면

α 날개외측전방경사각 θ 날개전방경사각

본 발명의 일실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1 - 4에 있어서 부호 1은 기체 등의 혼입구조를 구비한 가압원심형 펌프로서, 흡입구(2)와 송출구(3)를 구비한 드럼형 케이스(4)와, 그 케이스(4) 내에서 회전가능하게 축지되는 임펠러(5)와, 케이스(4) 내에 에어 등의 기체를 공급하는 기체 공급장치(6) 등으로 이루어진다.

이 펌프(1)는, 펌프축(7)의 일측을 원동기측으로부터 구동하여 임펠러(5)를 도 2, 도 5에서 나타내는 화살표방향으로 회전시켜, 물, 기름 등 임의의 유체와 에어, 가스 등 임의의 기체 또는 약제 등 분말류를 흡입구(2) 측으로부터 케이스 (4) 내의 펌프실(9)에 빨아들이고, 유체 안에 상기 기체 등을 교반 혼합하면서 가압하여 송출구(3)를 통하여 송출한다.

이하 각부의 상세한 구성 및 작용 등에 관하여 상술한다. 본 실시형태에서는 유체는 물로 하고, 혼입하는 기체는 에어로 하여 설명한다. 도시예의 케이스(4)는 흡입구(2)를 가지는 가압케이스(4a)와 송출구(3)를 가지는 임펠러 케이스(4b)를 좌우 대칭이 되도록 분해가능하게 분할형성한다.

가압케이스(4a)와 임펠러케이스(4b)는 둘 다 접합부 및 대향부에 링형 씰(seal)부재(10) 및 내마모성부재(11) 등을 구비하고, 원주방향의 복수개소를 취 부 나사 등의 고정구(13)로 고정시켜 펌프실(9)을 구성한다.

임펠러 케이스(4b)는 원반형 측벽(15)의 외주에, 임펠러(5)와 후술하는 가압케이스(4a)의 가압부(16)가 안쪽으로 끼워지는 폭의 둘레벽(17)이 일체로 형성된다. 둘레벽(17)은 복수의 날개(19, 19...)에 걸쳐지는 일정길이의 송출구(3)를 임펠러(5)의 날개폭에 대향하는 일정부위에 뚫어 둔다. 그리고 송출구(3)에는 유체의 송출방향으로 만곡되는 송출관(20)이 일체로 접속된다.

상기 측벽(15)은 그 외측에 지지부(21,22)를 일체로 연결하여 펌프축(7)을 회전가능하게 지지하고 있다. 지지부(22)는 좌우의 메탈부(23)에 의하여 펌프축(7)을 펌프실(9)의 줌심부에 위치시켜 축지한다. 23a는 메탈부(23)의 측면에 구비한 씰(seal)판이고 23b는 메카니칼 씰이고, 24는 누수배출용 드레인공이다.

펌프축(7)은 펌프실(9) 내의 축단에 복수의 날개(19)를 돌설한 임펠러(5)를, 취부나사 및 너트 등으로 이루어지는 취부구조(25)에 의하여 분해 가능하게 결합 고정된다.

도 2, 도 5에 도시한 것과 같이 임펠러(5)는 날개측벽이 되는 원반형 날개판(26)의 중심부로부터 펌프축(7)으로 취부 부재가 겹쳐지는 원통형 보스부(27a)가 일체로 형성된다. 그리하여 날개판(26)과 보스부(27a)로부터 각 날개(19)를 고정간격을 두어 방사형으로 돌출시키고 각 날개(19)와 날개판(26)과 보스부(27a)로 형성되는 공간부가 유체를 내포시키는 날개실(27)이 된다.

또한 임펠러(5)는 보스부(27a) 및 날개(19)의 측단을 거의 같은 높이로 형성하여두고, 임펠러 케이스(4b)에 장착한 경우에, 보스부(27a)의 끝면은 후술하는 가 압케이스(4a)의 중심부에 형성한 평탄면형 분리벽(29)의 끝면과 근접시키고, 양자간에는 내마모성부재(11)를 끼워 장착하여 실드하고 있다. 26a는 날개판(26)의 적당한 곳에 뚫은 복수의 통공으로서 이 통공(26a)을 통하여 날개실(27) 내의 유체를 메카니컬 씰(23b) 측에 이동할 수 있도록 하고 있다.

이 임펠러(5)의 날개(19)는 도 5, 도 9 - 도 11에서 나타내는 것과 같이 원반형 날개판(26)의 일측면에 보스부(27a)로부터 임펠러 회전방향 윗쪽 (이하 윗쪽이라고 한다)를 향하여 방사방향으로 돌설되고, 측면에서 보면 평판형의 날개편을 길이의 중간부분에서 굴곡하여 후퇴경사시키고 있다. 또한 가압 케이스(4a) 측이 되는 날개(19)의 외측끝면(판두께끝)을 날개판 기부측보다 선행시킴으로서 날개면(5a)에 날개전방경사각(소입각, θ)를 가지고 임펠러 회전방향 아랫쪽(이하 아래쪽으로 한다)을 향하여 경사지게 형성하고 있다.

이 날개형상에 의하여, 임펠러(5)의 회전에 따라 유체의 흡입을 흡입구(2)를 통하여 그러모으기 쉽게 하고, 날개실(27) 내에서 유체를 유지한다. 그리고 각 날개(19)는 송출구(3) 부위에 다다를 때, 날개실(27) 내의 유체를 후퇴경사시킨 날개형상에 의하여 원심력을 가하면서 마치 차듯이 밀어내어 원심 방향으로 유압을 높여 유체의 송출효율을 높일 수 있다.

또 날개(19)는 도 9에 도시하는 기단부측으로부터 선단부측에 달하는 각 위치의 단면형상을 도 10에서 도시한 것과 같이 형성함으로써, 펌프 효율을 높이는 동시에, 날개 내구성 및 펌프 정음성 개선을 도모하도록 하고 있다.

즉, 날개(19)는 그 표면측(전방측)이 되는 날개면(5a)을, 평면에서 보아 날 개판(26)으로부터 약 70도의 완만한 날개전방경사각 θ을 가지도록 돌설하고, 또한 정면에서 보아 날개면(5a)의 3분의 1에서 2분의 1 정도의 중간부터 외측에 가까운 날개 외측면(5b)을, 상기 날개측 경사각 θ보다 급경사로 약 50도의 날개외측전방경사각(외측소취각) α를 가지고 굴곡형성한다.

이 실시형태에 의한 날개(19)는 도 9, 도 10(A)에 나타낸 것과 같이, 보스부(27a)에 근접한 위치의 기부단면을 굴곡시키지 않은 평탄면으로 하든지, 살짝 굴곡시킨다. 또 날개 중간의 단면형상은 동도(B)~(D)에서 나타내는 것과 같이 날개면(5a)의 외측에 가까이 굴곡형성하는 날개외측면(5b)의 폭을, 보스부(27a)측으로부터 외주측에 다다를수록 광폭면으로 하도록 형성한다. 이리하여 날개 외측면(5b)의 정면도를 보면 보스부(27a)측으로부터 외주측에 가까워질수록, 내향하는 경사선상이 되는 굴곡점(P)을 형성한 역삼각형 형상이 된다.

이상과 같이 형성되는 날개(19)는, 예를들면 날개판(26)의 외주직경이 125mm 로서, 직경 55mm의 보스부(27a)에 판두께 3mm의 날개(19) 12장을 등간격으로 입설한 경우에, 인접하는 날개(19)와 날개(19)의 기부간격은 약 10mm 정도가 된다. 따라서 도 10(A)에서 나타내는 것과 같이 날개(19)의 날개기부 측 굴곡을 규제함으로써 기부간격을 좁게하지 않고 날개실(27)의 기부측 유체 유입을 방해하지 않으며 유체 수용량도 저해하지 않는다.

그리하여 날개(19)는 외주에 이를수록 날개외측면(5b)의 폭을 넓게하여 그러모으는 양을 늘리기 때문에 날개실(27)의 유체수용량이 커지도록 확개하는 날개간격에 따라 유체를 소입한다. 또한 날개 전방경사각 θ를 가지는 날개면(5a)의 외측 가까이에 날개외측전방경사각 α을 가지고 소입 엣지를 형성하는 날개외측면(5b)은, 날개실(27) 내에 소입한 유체가 측방으로 빠져나가는 것을 규제한다. 그리하여 날개실(27) 내에서의 유체압을 높인 상태로 유체에 지향성을 부여하여 송출구(3)를 향하여 효율적으로 송출하는 등의 특징이 있다.

또한 날개(19)는 도 11에서 도시하는 것과 같이, 날개 외측의 두께 내에, 날개 외측면(5b)측으로부터 후술하는 가압분리벽(35)에 평행하게 근접하는 평탄면(5c)과, 날개뒷면(5d)에 이르는 면취형 경사면(5e)을 형성한다. 이때, 예를들면 날개(19)의 판두께가 3mm 정도인 경우, 평탄면(5c)의 폭은 1mm 정도로하여 경사면(5e)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한 날개(19)는 필요에 따라 티탄 등의 내마모성소재, 표면이 미끄러운 소재로 표면처리를 한다.

상기와 같이 외측단이 형성되는 날개(19)는 외측단의 선단을 뾰족하게 하지 않고 평탄면(5c)이 두께가 되기 때문에 강도 및 내마모성을 구비하여 가압분리벽(35)에 근접시킬 수 있으며 날개(19)의 외측단과 가압분리벽(35)의 사이로 유체 및 기포가 누출 되는 것을 억제할 수 있다.

또한 임펠러(5)가 회전하여 날개(19)의 평탄면(5c)과 가압분리벽(35)의 사이에서 소량이지만 강하게 유출되는 유체는, 경사면(5e)을 따라 커다란 난류를 발생시키지 않고 흘러가서, 가압을 촉진시키도록 다음 날개실(27) 내로 유입된다. 따라서 평탄면(5c)에 경사면(5e)을 형성하지 않는 종래형에서는 누출된 유체가 다음 위치의 날개실(27)에서 난류를 격하게 발생하여 소음을 발생하는데 그 소음을 상당히 줄일 수 있다.

다음으로 도 3- 도5를 참조하여 가압케이스(4a)에 관하여 설명한다. 가압케이스(4a)는 흡입관(30)을 가지는 케이스 뚜껑부(31)와 가압부(16)가 일체로 형성되고, 임펠러(5)를 구비한 상태의 임펠러 케이스(4b)의 개구부에 가압부(16)를 끼워넣고, 가압케이스(4a)와 임펠러케이스(4b)를 고정구(13)로 채워 고정하는 케이스(4)를 폐쇄형태로 구성한다. 이에 따라 가압부(16)와 임펠러(5)의 사이에, 흡입구(2)로부터 흡입된 유체를 임펠러(5)를 통하여 가압하여 송출구(3)를 통하여 송출하는 펌프실(가압실)(9)을 형성한다.

즉, 도 5에서 나타내는 것과 같이 펌프실(9)은, 유체의 흡입을 촉진시키는 흡입실(32)과, 이것에 연통하여 유체의 가압을 실시하는 가압실(33)로 이루어진다. 또한 가압실(33)의 종단과 흡입구(2)의 사이에는 복수의 날개(19) 측면에 근접하여 날개실(27) 내의 유체 누출을 규제하는 가압분리벽(35)이, 상기 분리벽(29)으로부터 같은 면인 평탄면형으로 형성된다. 이에 의하여 임펠러(5)의 보스부(27a)의 끝면에 대향하는 분리벽(29) 주위에는 흡입실(32)과 가압실(33) 및 가압분리벽(35)의 일련의 구조가 형성된다.

또한 흡입구(2)측으로부터 가압분리벽(35)에 이르는 범위에 미끄러운 경사면으로 형성되는 가압면(36)은 흡입실(32)측으로부터 날개(19)에 서서히 근접하는 가압실(33)을 수렴형으로 형성한다. 이에 따라 흡입구(2)로부터 펌프실(9) 내에 흡입되는 유체는 임펠러(5)의 회전에 의하여 순차적으로 각 날개실(27) 내에 그러모아져 유지되는 상태로서, 긴 통로의 가압실(33)을 통과하면서 복수의 날개(19)에 의해 서서히 가압된다.

상기 가압면(36)은 가압분리벽(35)의 시단부에 위치하는 가압종료점(37)까지 형성되고, 흡입실(32)로부터 아랫쪽으로 이동하는 유체를 가압면(36)을 따라 날개실(27) 내에 가압유도되게 한다. 또한 펌프실(9) 내에서 유체에 급격한 가압변동을 발생시키지 않고 가압하여 가압종료점(37) 부분에서 최고압력으로 가압되는 유체를 송출구(3)를 통해 효율적으로 밀어낸다.

본 실시형태의 가압면(36)은 도 5에서 도시한 것과 같이 가압종료점(37)의 윗쪽에서 송출구(3)의 시단부에 대향하는 근접위치에, 가압유체의 흐름이 날개실(27)을 향하여 변향되도록 촉진하는 변향가압면(39)을 계단식으로 형성하고 그 변향가압면(39)과 가압종료점(37)의 사이에 제 2 가압면(36)을 형성하고 있다.

상기 변향가압변(39)은 압축종료점(37)의 윗쪽에서 송출구(3)의 시단부의 아랫쪽 근방에 위치시키는 것이 바람직하며, 가압실(33) 내의 유체를 제 2 가압면(36a)의 직전부터 날개실(27)을 통과하여 송출구(3) 측으로 변향시킨다. 이에 의하여 펌프실(9) 에서 송출구(3)가 위치하는 부위에서, 유체를 가압촉진하고 송출에 따른 압력저하를 방지한다. 또 유체와 함께 에어가 혼입될 때 에어 기포의 가압배출도 빠르게 이루어진다..

도시예의 변향가압면(39)은 분리벽(29) 측으로부터 외측을 향하는 임펠러 회전방향 위쪽에 후퇴경사하는 경사면으로 하고, 가압면(36)을 직경방향으로 횡단시키는 형태이다. 또 변향가압면(39)의 둘레방향 단면형상은 회전방향 아래쪽을 향하는 경사면 또는 미끄러운 곡면으로하여, 가압면(36)으로부터 날개(19) 측을 향하여 계단상으로 된 가압면(36)과 제 2 가압면(36a)을 미끄럽게 연결한다.

이 구성에 의하여 유체는 수렴형 가압실(33) 내에서 날개(19)에 그러모아져 돌면서 가압면(36)을 따라서 순차가압되어 격렬한 와류를 형성하는데, 에어를 혼입하는 펌프의 경우에, 혼입 에어는 가압된 와류중에서 미세한 기포화가 촉진될 수 있다. 그리고 아랫쪽으로 이행하는 유체 및 에어 기포는 변향가압면(39)의 형상에 의하여 가압면(36)의 중간에서 충격적인 만남 없이 부드럽게 변향이행되어 날개실(27) 내로 유도된다.

그리고 이 실시형태에서는 도 5에서 나타내는 것처럼 제 2 가압면(36a)의 둘레방향단면의 형상을, 종래의 것과 같이 변향가압면(39)과 가압종료점(37)을 직선형의 경사면으로 연결하여 제 2 가압실이 되는 스페이스가 좁아지지 않고, 변향가압면(39) 측에 형성하는 평탄면(40)과 가압종료점(37) 측으로 형성하는 만곡면(41)을 연결한 형상이 된다.

즉, 평탄면(40)은 변향가압면(39) 측에 있어서 날개(19)의 선단 이동궤적과 평행이 되는 평면형상으로 하고, 그 만곡면(41)은 평탄면(40)의 종단으로부터 가압종료점(37)에 이르는 미끄러지도록 만곡하는 원호형상으로 하고 있다. 이 구성에 의하여 송출구(3)에 대향하는 위치에서 제 2 가압면(36a)과 날개(19)의 선단이동궤적의 사이에 형성되는, 제 2 가압실로서의 스페이스를 가능한 한 크게 형성하고 있다.

이에 따라 가압실(33)로부터 변향가압면(39)을 통하여 제 2 가압면(36a)에 이르는 유체는 넓은 스페이스의 평탄면(40)을 이동하는 중에, 만곡면(41)에 의하여 완만하게 날개(19) 측으로 유도되기 때문에 이 사이에서 복수의 날개(19)에 걸쳐 형성되는 송출구(3)에 대하여, 유체를 날개(19)의 회전에 의하여 균등하게 내보낸다.

또한 종래의 펌프와 같이, 변향 가압면(39)과 가압종료점(37)을 직선상의 경사면으로 연결한 제 2 가압면은, 제 2 가압면에 도달한 유체를 경사면에 의하여 급속하게 압축하여 가압분리벽(35) 측으로 이동시키게 되기 때문에, 이 부분에서 압력집중과 격한 와류에 의한 캐비테이션을 발생시켜 유체를 송출구(3)로부터 배출시키는 등의 과제를 남기고 있다.

또한 상기 캐비네이션은 특히 에어를 혼입한 기포 흐름을 송출하고 싶은 경우에 펌프 소음을 과대하게 하기 십상이지만, 본 실시형태의 구성에 의하면 넓은 스페이스를 형성하는 제 2 가압면(36a)에서 유체에 급속하게 압축하지 않기 때문에 상기 결점을 해소할 수 있다.

여기서 펌프실(9)에 혼입한 형태에 따라 설명하면, 유체와 함께 유입시키는 에어는 커다란 기포상태로서, 가압면(36)을 따라 압축종료점(37)까지 흐르도록 하지만, 날개(19)의 회전에 따라 가압면(36)을 따라 그 중도부로부터 작은 기포가 되어 분리되어 날개실(27) 내에 혼입된다.

그리하여 에어의 미세기포를 혼입한 유체는 상기 제 2 가압면(36a)에 대향하는 송출구(3)에 보내어져 들어갈 때, 기포는 평탄면(40)으로부터 만곡면(41)으로 이동하고 양자에의해 형성되어 있는 깊은 공간에서 여유롭게 송출구(3)로 이행하여 확실하게 배출되게 된다.

따라서 종래의 것과 같이 날개(19)와 가압분리벽(35)의 경계에서 격렬하게 그러모아져 돌며 흡입실(32) 측으로 누출되는 기포의 파열 등에 의한 소음 발생 및 날개(19)의 조기손상을 방지할 수 있다. 또한 기체 공급장치(6)로부터 공급되는 에어가 펌프실(9) 안에서 오랫동안 체류하며 회전하는 것을 규제하여 송출구(3)를 통하여 빠르게 배출하기 때문에 펌프(1)의 에어 혼입 송출 성능을 향상시켜, 캐비테이션도 방지할 수 있다.

또한 도시예의 가압실(33)의 종단에 구비되는 가압종료점(37)은 분리벽(29)과 외주 사이에 형성하는 길이를 외주근처 가압종료점(37a)과 내주근처 가압종료점(37b)으로 형성함으로써 유체 및 기포의 배출안내가 부드럽게 이루어지도록 하고 있다. 이에 따라 특히 펌프 시동 초기에 있어서 펌프 및 관로 내에 존재하는 초기체류 에어의 배출을 촉진하고 펌프가 흡입하는 효율의 향상을 도모하고 있다.

즉, 상기 외주 근처 가압종료점(37a)의 길이는 날개(19)의 길이의 반 정도로 하여 직경 방향으로 형성하고 내주근처 가압종료점(37b)의 길이는 제 2 가압면(36a)의 전방부에서 분리벽(29)으로부터 접선방향으로 형성한다.

따라서 압력이 높아져 제 2 가압면(36a)에 이르는 유체는 분리벽(29) 측(내주)의 유체가 내주 근처 가압종료점(37b)에 따라 순차적으로 외주에 이동하고, 외주근처 가압종료점(37b)을 따라 유체압을 정류상태로 하여 높여 송출구(3)로부터 압력을 높여 송출시킨다.

이처럼 제 2 가압면(36a)에서 유체를 안내하여 송출할 때 유체중에 혼입하고 있는 내주측의 기포도 내주근처 가압종료점(37b)으로부터 외주근처 가압종료점(37a)으로 부드럽게 이동하고, 또한 가압분리벽(35)측으로 기포가 이동하는 것을 규제하기 때문에 배출효율을 높이는 동시에 펌프 흡입 효율도 향상된다. 또한 외주근처 가압종료점(37a)은 필요에 따라 내주근처 가압종료점(37b)과 연속시켜 포물선형으로 형상하는 것도 좋다.

또한 가압케이스(4a) 내에 형성되는 흡입구(2)는 앞이 뾰족한 테이퍼형 노즐구멍(2a)으로 형성하여, 흡입되는 유체에 압력을 가함으로써 가속시켜, 유체를 제 5도의 화살표로 표시하는 것처럼 날개 전방경사각 θ 및 날개외측 전방경사각 α을 가지는 날개(19)의 뒷면에서, 회전력을 가하는 방향으로 공급하기 때문에 펌프 효율을 높일 수 있다.

한편 임펠러 케이스(4b)에 형성되는 송출구(3)는 가압실(33)의 종단부 측에서 제 2 가압면(36a) 및 가압분리벽(35)에 대향하는 부위에서 임펠러 케이스(4b)의 둘레벽(17)에 날개폭에 대향시킨 장공형상으로 개구된다. 또한 송출구(3)의 길이방향 중도부에는, 유체의 송출안내를 실시하는 판형 가이드 부재(50)를 평면상에서 보아 날개(19)의 날개정전경사각 θ과 경방향의 각도에서 횡설하고 있다. 그리고 송출구(3)의 전방측과 후방측의 형상도 가이드 부재(50)의 경사와 동방향으로 한다.

다음으로 기체 공급장치(6)에 관하여 도 1 ~ 도 5를 참조하여 설명한다. 이 기체 공급장치(6)는 공지의 구성으로부터 이루어지는 흡기공급밸브구(51)의 흡기실을 접속관(53)을 통하여 취부공(53a)에 연결하고, 도시를 생략한 공급제어실을 제어관(56)을 통하여 송출관(20)으로 연결하고 있다. 이 구성의 펌프(1)의 운전에 따라 유체가 송출구(3)로부터 송출되고, 유체의 송출압이 제어관(56)을 통하여 공급 제어실에 전달되어, 흡기공급밸브구(51)로부터 에어를 흡입방향으로 흘러가는 흡입구(2) 내의 유체중에 자동적으로 공급하여 혼입한다.

이상과 같이 구성된 펌프(1)의 사용형태 및 작용 등에 관하여 설명한다. 먼저 구동원을 통하여 임펠러(5)를 회전구동하면, 각 날개(19)가 흡입구(2)에서 유체와 에어를 날개실(27) 내로 빨아들이는 동시에 각 날개실(27)로 유체를 수용한 상태로 회전하여 연속적으로 펌프실(9) 내에 도달하게 한다.

여기에서 가압실(33) 내의 유체와 에어 기포는 가압면(36)을 따라서 가압되어 날개실(27) 내에 압력을 높이면서 빨려들어가 가압분리벽(35)에 도달하고, 최고가압상태가 되어 송출구(3)로부터 가압면(36)의 형상 및 날개(19)의 회전에 의하여 압출력과 원심력이 부가되어 송출된다.

이와같은 펌프(1)에 있어서 상기 기체혼입구조는 펌프(1)를 운전하여 유체를 송출구(3)로부터 송출하고, 유체의 송출압이 증대하면 흡입공급밸브구(51)에 의하여 에어를 흡입구(2) 측으로 공급하여 유체 중에 혼입한다.

따라서 펌프(1)는 공급된 에어를 수렴형 가압실(33) 내에서 날개(19)로 그러모아 회전가압면(36)을 따라서 순차가압하여 유체중에 혼입하고, 미세한 기포로 만들어 유체중에 균일하게 혼입하여 강하게 송출한다.

이에 의하여 에어 혼입 유체에 의하여 세정처리며 폭기작용을 동반하는 정수처리 및 각종 처리를 고성능으로 실시할 수 있다. 또한 펌프(1)에 혼입하는 기체는 에어에 한정하지 않고 각종 가스며 분말체를 혼입할 수 있다. 또한 약액이나 소화액 영양액 등 임의의 액체를 공급혼입할 수 있어 편리성을 높여 펌프용도를 확대할 수 있다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 가압원심펌프는 다음과 같은 효과를 나타낸다.

날개판과 보스부로부터 방사방향으로 후퇴경사시켜 돌설하는 날개에, 완만한 날개전방경사각과 날개면의 중간에서부터 상기 날개전방경사각보다 급경사의 날개 외측 전방경사각을 가지고 굴곡형성함으로써, 날개면으로부터 외측가까이에서 선행하는 날개 외측면이 유체를 가압실측으로부터 날개실 내로 확실하게 그러모으게 하며 날개실 내의 유체가 옆으로 누출되는 것을 규제하고 송출방향으로 지향성을 부여하여 효율적으로 송출한다.

날개 외측면의 폭을 보스부측으로부터 외주측에 이를수록 광폭면으로 하여 날개면에 굴곡형성함으로써 날개의 날개기부 측 굴곡을 규제하고, 날개실의 날개기부 측 유체수용량을 저해하지 않고 유체의 유입이 부드럽게 이루어지도록 할 수 있다. 또한 날개 외측면은 날개실의 유체 수용량이 커지는 날개간격에 따른 유체 그러모음과 유지를 확실하게 한다.

날개의 외측단 두께 내에 평탄면과 면취형 경사면을 형성함으로써 선단강도 등을 가지고 평탄면을 가압분리벽에 근접시켜, 가압분리벽과의 사이를 통해 유체가 누출되는 것을 억제하는 동시에, 누출된 유체를 경사면을 따라 날개실 안쪽으로 가이드하여 캐비테이션을 방지하고 소음 발생을 저감한다.

가압실의 종단에서 제 2 가압면을, 가압면에 접속하고 날개의 외측면 회전궤적과 평행상이 되는 평탄면과, 그 평탄면으로부터 가압종료점을 접속하는 만곡면으로 형성함으로써, 유체 내의 기포를 평탄면으로부터 만곡면을 따라 이동시켜, 종래의 것과 같이 기포를 가압분리벽의 경계에서 격렬하게 소용돌이치게하거나 가압분리벽 측으로 이동하는 것을 규제하고, 송출구를 통해 빠르게 배출하여 에어 혼입송출성능을 높일 수 있다.

가압종료점을 직경방향으로 형성한 외주 근처 가압종료점과 제 2 가압면의 전방측 기부로부터 접선방향으로 형성한 내주 근처 가압종료점으로 형성함으로써, 제 2 가압면에서 유체가 내주에 가까운 가압종료점을 따라 외주측으로 순차 이동하도록 하고, 외주에 가까운 가압종료점으로부터 유체압을 높이면서 송출구를 통하여 효율적으로 송출할 수 있다.

Claims (5)

1. 흡입구(2)와 송출구(3)를 가지는 드럼형 케이스(4) 내에서, 날개판(26)의 측면에 보스부(27a)로부터 복수개의 날개(19)를 회전방향으로 후퇴각을 가진 방사형으로 돌설한 임펠러(5)에, 날개(19)에 대향하고 흡입구(2)측으로부터 송출구(3)측을 향하여 수렴하는 가압실(33)을 형성하는 가압면(36)과 날개(19)의 측면에 근접하고 날개실(27) 내의 유체가 누출되는 것을 방지하는 가압분리벽(35)을 가지는 가압부(16)를 대설하고, 펌프실(9)을 형성하는 가압원심펌프에 있어서, 상기 날개(19)의 날개면(5a)을 평면에서 보아 날개판(26)으로부터 완만한 날개전방각(θ)을 가지고 돌설하는 동시에, 날개면(5a)의 중간부터 외측 가까운 날개외측면(5b)을, 상기 날개전방경사각(θ)보다 급경사의 날개외측전방경사각(α)을 가지고 굴곡형성한 것을 특징으로 하는 가압원심펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 날개외측면(5b)의 폭을, 임펠러(5)의 보스부(27a) 측으로부터 외주측에 이를수록 광폭면으로 형성하여 날개면(5a)에 굴곡형성한 가압원심펌프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 날개(19)의 외측단의 두께내에, 날개외측면(5b) 측으로부터 가압분리벽(35)에 평행하게 근접하는 평탄면(5c)과 평탄면(5c)으로부터 날개뒷면(5d)에 이르는 면취형 경사면(5e)을 형성한 가압원심펌프.
4. 제 3 항에 있어서, 가압실(33)의 종단에서 가압분리벽(35)에 형성되는 가압종료점(37)으로부터 송출구(3)에 대향하여 설치하는 제 2 가압면(36a)을 가압면(36)에 연결하고 날개(19)의 외측단회전궤적과 평행한 평탄면(40)과 평탄면(40)으로부터 가압종료점(37)을 연결하는 만곡면(41)으로 형성한 가압원심펌프.
5. 제 3 항에 있어서, 가압종료점(37)의 길이를 외주근처 가압종료점(37a)과 내주근처 가압종료점(37b)으로 형성하고, 외주근처 가압종료점(37a)을 날개(19) 길이의 절반 정도로 직경방향으로 형성하고, 내주근처 가압종료점(37a)을 제 2 가압면(36a)의 전방측 기부로부터 접선방향으로 형성한 가압원심펌프.

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