KR101206846B1 - 절단 임펠러를 가진 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 축류 임펠러(40)의 저면에 형성된 흡입 개구(36)를 통해 액체를 흡입하기 위한 나선형 날개(38)를 가진 상기 축류 임펠러(40)를 가진 펌프에 있어서, 상기 축류 임펠러(40)의 상기 저면에서, 상기 날개(38)에 제1 절단 에지(58)가 제공되어 있고, 상기 제1 절단 에지(58)는, 상기 축류 임펠러(40)가 회전할 때, 상기 흡입 개구(36)에 형성된 적어도 하나의 제2 절단 에지(60)와 함께 절단하는 것을 특징으로 하는 펌프를 제공한다.

축류 임펠러, 저면, 흡입 개구, 나선형 날개, 제1 절단 에지, 제2 절단 에지.

Description

절단 임펠러를 가진 펌프{PUMP WITH CUTTING IMPELLER}

본 발명은 축류 임펠러의 저면에 배치되는 흡입 개구를 통해 액체를 흡입하기 위한 나선형 날개를 가진 축류 임펠러를 가진 펌프에 관한 것이다.

이러한 형태의 펌프는 DE 198 04 907 C1에 기술되어 있다.

DE 1 806 195 B 및 US 2 027 015는 축류 임펠러의 원주부에서, 각각 흡입측 펌프 하우징 또는 흡입 튜브의 벽에 형성된 절단 에지와 함께 절단 작용을 하도록 날개가 배치된 절단 축류 임펠러를 가진 펌프를 개시하고 있다.

US 6 406 635 B1은 금속 조각으로 오염된 냉각 및 윤활 액체를 펌핑하기 위한 방법을 개시하고 있다.

본 발명은, 특히, 다른 펌프의 도움을 받아 액체가 머신 툴로 다시 공급될 수 있도록, 머신 툴의 베이스에 배치되고, 머신 베이스 내의 액체 용기에 수집되는 머신 툴용 냉각 액체를 펌핑하는 펌프에 관한 것이다. 그러한 목적에 대해, 개방형 임펠러 날개를 가진 방사형 회전식 펌프가 특히 적합한 것으로 입증되었는데, 냉각 액체에 포함될 수 있는 조각 등과 같은 물질에 비교적 덜 민감하기 때문이다.

과거에, 머신 툴은 예를 들면 자동차 산업에서 알루미늄과 같은 경금속을 기계가공하기 위해 점점 많이 이용되었다. 경금속의 기계가공에서 발생되는 조각은 상당히 긴 길이를 가질 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 경금속 조각에 의해 오염되는 냉각 액체를 신뢰성 있게 효율적으로 펌핑할 수 있는 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은, 상기 축류 임펠러의 상기 저면에서, 상기 날개에 제1 절단 에지가 제공되어 있고, 상기 제1 절단 에지는, 상기 축류 임펠러가 회전할 때, 상기 흡입 개구에 형성된 적어도 하나의 제2 절단 에지와 함께 절단하는 상술한 형태의 펌프에 의해 달성된다.

따라서, 상기 축류 임펠러는 두 가지 작용을 하는데, 즉, 액체를 펌프 내로 흡입하고, 동시에, 액체에 포함될 수 있는 조각 또는 다른 오염물을 임펠러의 저면에 형성되는 절단 에지에 의해 절단한다. 외부 절단기를 가진 펌프에 비하여 높은 펌프 효율이 달성된다. 또한, 특히, 임펠러의 축이 수직으로 배치되고 흡입 개구가 아래로 향한 배치에서, 예를 들면 흡입 개구가 용기 내의 액체의 수준과 대략 동일한 높이에 있을 때, 축류 임펠러는 높은 흡입 효율을 가진다. 축류 임펠러는, 예를 들면, 분산시키는 원심력에 액체를 노출시키지 않고, 물질을 하류 펌프실로 신뢰성 있게 이송한다. 축류 임펠러는 대형 흡입 통로를 가능하게 하여 펌프의 성능을 향상시키는 추가적 이점을 가진다.

본 발명의 유용한 실시예가 종속항에 기재된다.

바람직하게는, 상기 펌프의 상기 흡입 개구에 형성된 상기 적어도 하나의 제2 절단 에지가, 상기 흡입 개구 내로 방사상으로 돌출하는 핑거 상에 형성된다. 그러면, 예를 들면, 축류 임펠러의 허브부는 용이하게 접근할 수 있다.

바람직하게는, 상기 펌프의 상기 흡입 개구에 형성된 상기 적어도 하나의 제2 절단 에지와 적어도 하나의 상기 날개의 상기 제1 절단 에지가 가위처럼 함께 작동하도록 배치된다. 상기 축류 임펠러가 회전할 때, 서로 만나는 상기 제1 및 제2 절단 에지 사이의 가위 작용이 기본적으로 반경방향으로 내부로부터 외부로 진행하도록, 상기 절단 에지가 형성되는 것이 특히 바람직하다. 기본적으로 반경 방향으로 연장되는 제1 절단 에지의 경우에, 이것은 예를 들면 상기 제2 절단 에지를 상기 축류 임펠러의 회전 방향으로 반경 방향으로부터 벗어나도록 배치함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 이러한 절단 에지는 나선형으로 구부러질 수 있다.

바람직하게는, 상기 임펠러 날개의 제1 절단 에지가 상기 축류 임펠러 환형 허브부를 둘러싸는 상기 축류 임펠러의 절단면에 형성되고, 상기 제2 절단 에지가 적어도 상기 허브부까지 반경 방향 내향으로 연장된다. 그러면, 예를 들면, 제1 절단 에지는 흡입 개구의 외부부를 너머 연장된다. 그 결과, 제1 절단 에지를 가진 절단면은, 절단 작동 동안에, 창이 형성되고 서서히 폐쇄되도록, 제2 절단 에지 및 흡입 개구의 외주부 에지와 함께 작동한다. 이것은, 기다란 조각이 신뢰성 있게 절단되어, 펌프로 들어가는 조각의 길이가 특정한 크기로 제한되는 것을 보장한다.

바람직한 실시예에서, 상기 펌프가 원심 펌프이고, 상기 축류 임펠러를 수용하는 흡입 튜브를 가진 펌프실을 가지며, 상기 펌프실은, 방사상으로 돌출되고, 방사상 날개가 장착되며, 상기 축류 임펠러의 하류에 배치된 방사상 임펠러를 형성하는 다른 임펠러 또는 상기 축류 임펠러의 일부를 축방향으로 벗어난 위치에 수용한다. 축류 임펠러와 방사상 임펠러의 조합은, 축류 임펠러로 인하여, 높은 흡입 효율과 함께 특히 높은 펌프 처리량을 달성한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 절단 에지 중 적어도 하나가 치형부를 가진다. 바람직하게는, 상기 제1 절단 에지가 치형부를 가진다.

본 발명에 따른 펌프는, 금속 조각으로 오염되는 냉각 및 윤활 액체를 펌핑하는 방법에 있어서, 펌핑 작동 동안에, 금속 조각이 상기 절단 에지에 의해 절단되는 것을 특징으로 하는 방법에 적합하다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 원심 펌프의 축방향 단면도이다.

도 2는 원심 펌프의 흡입 개구의 평면도이다.

도 3은 다른 실시예에 따른 원심 펌프의 흡입 개구의 평면도이다.

도 1에 도시된 원심 펌프는, 하단부에 부착되는 헤드(12)를 가진 기본적으로 원통형인 하우징(10)을 가지며, 이러한 헤드는 머신 툴의 베이스에 있는 도시되지 않은 액체 용기 내로 돌출한다. 헤드(12)는 방사형 임펠러(16)를 수용하는 펌프실(14)을 형성한다. 하우징(10) 내에서, 샤프트(18)는 베어링(17) 내에 동축으로 지지되며, 샤프트의 상단부는 도시되지 않은 구동 모터에 연결되고, 도시되지 않은 고정 베어링에 지지된다. 이들 베어링은 샤프트(18)의 축방향 위치를 결정한다. 임펠러(16)의 허브(20)는 샤프트(18)의 하단부에 삽입된다. 펌프실(14)의 하부를 형성하는 헤드(12)의 벽(22)은, 임펠러(16) 및 샤프트(18)와 동축인 하향 돌출하는 흡입 튜브(24)를 형성한다.

임펠러(16)는 아래로 향해 개방되는 날개(26)가 장착되는 반 개방식 임펠러이다. 이들 날개는, 흡입 튜브(24) 내에 있는 액체가 흡입되고 펌프실(14)의 외주부 위의 링 챔버(28) 내로 방사상으로 외향으로 이송되도록 경사진다. 이러한 방법으로 링 챔버(18) 내에 발생되는 액압으로 인해, 액체는, 하우징(10) 내에 형성되는 상승 채널(30)을 통해 화살표(B)의 방향으로 위로, 도시되지 않은 펌프 출구 포트로 향해 흐른다.

흡입 튜브(24)의 내주벽에서, 개구(31)는 원주 방향으로 분포되는 복수개의 통기 채널(32)에 펌프실(14)을 연결한다. 흡입판(34)은 흡입 튜브(24)의 하단부에 배치되고, 통기 채널(32)은 흡입판의 저면으로 향해 개방된다. 흡입판(34)은 저면에서 펌프실(14)을 폐쇄시키고, 흡입 개구(36)를 가진다.

도 1에서 부분적으로만 단면도로 도시되고 나선형 날개(38)가 장착된 축류 임펠러(40)는 흡입 튜브(24)의 내부에 있는 샤프트(18)의 연장부 상에 배치된다. 축류 임펠러(40)는, 흡입 개구(36)를 통해 흡입 튜브(24)의 하단부로부터 화살표(A)의 방향으로, 펌프실(14)의 내부로 향해 위로 축방향으로 액체를 이송한다. 이러한 방법으로, 펌프의 처리량은 현저하게 증가된다.

도 2는 도 1의 저면으로부터 본 도면으로서, 흡입판(34) 및 축류 임펠러(40)를 도시하며, 3개의 날개(38)는 흡입판 뒤에 배치된다. 6개의 통기 채널(32)의 개 구가 도시되어 있다. 그러나, 이들 통기 채널(32) 중 3개는, 흡입판(34)을 헤드(12)에 고정시키는 볼트(50)(도 1 참조)에 의해 막힌다.

흡입판(34)은 기본적으로 고리모양이며, 2개의 핑거(52)가 흡입 개구(36) 내로 방사상 내향으로 돌출된다. 핑거(52)는 나선형으로 굽혀지며, 내부로부터 외부로 가면서, 임펠러의 회전 방향(화살표(C))에서 방사 방향으로부터 점점 벗어난다. 핑거(52)가 단면도로 도시된 도 1에서 가장 잘 알 수 있듯이, 저면에서, 흡입 개구(36)의 에지는 둥글다.

도 2에서 사선으로 표시된 절단면(54)을 형성하는 축류 임펠러(40)의 저면을 알 수 있다. 절단면(54)은 날개(38)의 저면 상에서 또는 환형 허브부(56) 상에서 연장된다. 각각의 날개(38)에서, 절단면(54)은, 핑거(52)에 형성되는 제2 절단 에지(60)와 함께 작동하는 제1 절단 에지(58)를 형성한다. 제1 절단 에지(58)는 기본적으로 반경 방향으로 연장되고, 제2 절단 에지(60)는 임펠러의 회전 방향으로 반경 방향으로부터 나선형으로 멀어지며, 제1 및 제2 절단 에지(58, 60)는, 축류 임펠러(40)가 회전될 때, 가위처럼 함께 작동한다. 가위 작용은 서로 만나는 제1 및 제2 절단 에지 사이에서 시작하고, 내부로부터 외부로 향해 반경방향으로 진행한다. 그러나, 바깥쪽 부분에서, 제2 절단 에지(60)는 축류 임펠러(40)의 회전 방향(화살표(C))에 대해 반대 방향으로 구부러진다.

제1 절단 에지(58)는, 도 2에서 가상선으로 표시되었듯이, 흡입 개구(36)의 최대 개구 반경을 너머 반경 방향 외향으로 핑거(52)를 따라 연장된다. 제2 절단 에지(60)는 허브부(56)까지 내향으로 연장된다. 따라서, 제1 절단 에지(58)가 제2 절단 에지(60)로 향해 이동할 때마다, 흡입 개구(36)와 절단면(54)의 에지들은, 절단 작동 동안에 완전히 폐쇄되는 창을 형성한다. 이것은, 기다란 조각이 신뢰성 있게 절단되는 것을 보장한다.

제1 및 제2 절단 에지(58, 60)를 형성하는 날개(38)와 핑거(52)의 부분은 예를 들면 60 HRC의 록크웰 경도를 가진 경화강으로 형성된다. 제1 절단 에지(58)와 제2 절단 에지(60)의 경도 및 그들 사이의 축방향 간격은, 펌프가 이용되는 목적에 따라 결정되어야 한다. 또한, 절단면(54)이 흡입판(34) 위에서 미끄러지는 것도 가능하다. 제1 및 제2 절단 에지(58, 60) 사이의 축방향 간격은 스페이서 시트에 의해 조절 및 변경될 수 있다. 예를 들면, 스페이서 시트는 외부로부터 흡입판(34)과 헤드(12) 사이로 삽입되어, 흡입판(34)과 절단면(54) 사이의 거리는 변화된다.

도 3에 도시되어 있는 실시예는 기본적으로 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 대응한다. 그러나, 날개(58)의 절단면(54)의 절단 에지(58)에, 어떠한 조각도 치형부(62)에 의해 파지되어, 절단 작동 동안에 계속 파지되어 절단되는 것을 보장하는 톱니형 치형부(62)가 형성된다. 이것은, 예를 들면, 흡입 개구(36)와 절단면(54)의 에지에 의해 형성되는 창이 폐쇄될 때, 조각이 절단 에지를 따라 방사상 외향으로 이동하는 것을 방지한다.

따라서, 치형부(62)는 절단 에지(58, 60) 상의 하중을 더욱 균일하게 하여, 절단 에지(58, 60)의 효율을 증가시킨다.

대안으로서 또는 추가적으로, 치형부는 핑거(52)의 절단 에지(60)에 제공될 수도 있다.

상술한 실시예와는 다르게, 흡입판(34)은 예로서 추가적 스크루 보어에서 또는 다른 방법으로 헤드(12)에 부착될 수 있다.

도시된 실시예에서, 축류 임펠러(14)는 방사형 임펠러(16) 아래에서 샤프트(18)에 장착된다. 그러나, 임펠러(40)용 별도의 구동 트레인을 제공할 수도 있다. 한편, 임펠러(40)는 방사형 임펠러(16)와 일체로 형성될 수도 있다.

또는, 도 1에서 임펠러(16)의 날개(26)의 반경방향 단부 위에 배치되는 링 챔버(28)는 임펠러(16)의 원주부 주위에 배치될 수도 있다.

또한, 도시된 실시예는 1개의 방사형 임펠러(16)만 가진 단일 스테이지 원심 펌프에 관한 것이지만, 본 발명은 또한 멀티-스테이지 원심 펌프에도 적용될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명은 하나 이상의 축류 임펠러를 가진 펌프에 적용될 수 있다.

물론, 절단 에지(58, 60)와 흡입판(34)의 다른 실시예도 가능하다. 예를 들면, 2개의 구부러진 핑거(52)는, 허브부(56)를 관통하는 막대로 대체될 수 있다.

Claims (10)

1. 임펠러(40)의 저면에 형성된 흡입 개구(36)를 통해 액체를 흡입하기 위한 나선형 날개(38)를 가진 상기 임펠러(40)를 가진 펌프에 있어서,

   상기 임펠러(40)의 상기 저면에서, 상기 날개(38)에 제1 절단 에지(58)가 제공되어 있고, 상기 제1 절단 에지(58)와 상기 흡입 개구(36)에 형성된 적어도 하나의 제2 절단 에지(60)는, 상기 임펠러(40)가 회전할 때, 흡입 액체 중의 오염 물질을 절단하는 작동 관계에 있고,

   상기 임펠러(40)는 축류 임펠러이고, 상기 펌프의 상기 흡입 개구(36)에 배치된 상기 제2 절단 에지(60)는, 상기 축류 임펠러(40)의 반경 방향으로부터 상기 축류 임펠러(40)의 회전 방향으로 벗어나가게 구성된 것을 특징으로 하는 펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 펌프의 상기 흡입 개구(36)에 형성된 상기 적어도 하나의 제2 절단 에지(60)는, 상기 흡입 개구(36) 내로 방사상으로 돌출하는 핑거(52) 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프.
3. 제1항에 있어서,

   상기 펌프의 상기 흡입 개구(36)에 형성된 상기 적어도 하나의 제2 절단 에지(60)와 적어도 하나의 상기 날개(38)의 상기 제1 절단 에지(58)가 가위처럼 함께 작동하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프.
4. 제3항에 있어서,

   상기 축류 임펠러(40)가 회전할 때, 서로 만나는 상기 제1 및 제2 절단 에지(58, 60) 사이의 가위 작용이 기본적으로 반경방향 외향으로 진행하도록, 상기 절단 에지들(58, 60)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프.
5. 제1항에 있어서,

   상기 축류 임펠러(40)의 저면에서 상기 날개(38)의 상기 제1 절단 에지(58)가, 상기 축류 임펠러(40)의 환형 허브부(56)를 둘러싸는 절단면(54)에 형성되어 있고,

   상기 제2 절단 에지(60)가 적어도 상기 허브부(56)까지 반경 방향 내향으로 연장되어 있는

   것을 특징으로 하는 펌프.
6. 제1항에 있어서,

   상기 펌프가 원심 펌프이고,

   펌프실(14)이 상기 축류 임펠러(40)를 수용하는 흡입 튜브(24)를 가지며,

   상기 펌프실(14)이 상기 축류 임펠러(40)의 일부 또는 방사상 날개(26)가 장착된 다른 임펠러(16)를 상기 흡입 튜브(24)로부터 축방향으로 이격된 위치에 수용하여, 상기 축류 임펠러(40)의 하류에 배치된 방사상 임펠러(16)를 형성하는

   것을 특징으로 하는 펌프.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 절단 에지(58, 60) 중 적어도 하나가 치형부(62)를 가진 것을 특징으로 하는 펌프.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제1 절단 에지(58)가 치형부(62)를 가진 것을 특징으로 하는 펌프.
9. 금속 조각으로 오염되는 냉각 및 윤활 액체를 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 펌프를 이용하여 펌핑하는 방법에 있어서,

   펌핑 동안에, 금속 조각이 상기 흡입 개구(36)로 들어갈 때 상기 축류 임펠러(40)의 저면에서 상기 절단 에지(58)에 의해 절단되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 삭제

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