KR101237451B1 - 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프 - Google Patents

부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프에 관한 것으로, 그 목적은 오폐수 처리조의 수면위로 부상하는 스컴을 유체와 함께 펌핑할 수 있도록 함으로써 부상 스컴의 처리를 위한 별도의 설비 없이도 부상 스컴을 용이하게 처리할 수 있도록 하는 수중펌프를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명에 따른 수중펌프는 모터가 내장된 구동부(110); 상기 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력에 의해 회전하면서 유체를 펌핑하는 임펠러(150)가 내장되며, 유체의 유입을 위한 하단 유입구(121)와 상단 유입구(122) 그리고 유체의 배출을 위한 토출구(123)를 구비하는 펌핑부(120); 상기 구동부(110)와 펌핑부(120)의 사이에 개재되어 구동부(110)와 펌핑부(120)를 연결하되, 모터로부터 임펠러(150)로 연장되는 구동축(111)을 지지하며, 펌핑부(120)에 형성된 상단 유입구(122)로 유체의 유입을 허용하는 연결부(130); 및 상기 펌핑부(120)의 토출구(123)로부터 구동부(110)의 하단부로 연장되되, 유로의 단면 형상이 장방형의 구조로 점차적으로 확장되는 구조로 형성된 연결배관(141)과, 상기 연결배관(141)으로부터 연장되면서 구동부(110)의 외면을 감싸 토출 유체를 이용하여 구동부(110)를 냉각하는 냉각자켓(142)으로 이루어진 냉각토출부(140)로 구성된다.

Description

부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프{Submerged pump capable of removing scum}
본 발명은 수중펌프에 관한 것으로, 특히 펌핑부로부터 토출되는 유체가 구동부를 경유하여 구동부를 냉각시키도록 함으로써, 2차 수위를 펌핑부에 근접하게 낮출 수 있도록 하고, 더불어 펌핑부의 상부와 하부에서 유체의 유입이 이루어지도록 함에 따라 유체와 함께 부상 스컴을 펌핑할 수 있도록 한 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프에 관한 것이다.
수중펌프는 펌프와 전동기가 일체형의 구조로 형성된 것으로 구성되어 수중에 투입된 채로 양수작업을 실시하는 펌프로써, 모터가 내장된 구동부의 하단부에 임펠러가 내장된 펌핑부가 설치된 것으로 구성되어 있다.
이와 같은 수중펌프는 구동부에 마련된 모터에 전원이 공급되어 모터가 구동하게 되면, 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력이 임펠러로 전달되어 임펠러를 회전시킴으로써 양수작업을 실시하게 된다.
도 1은 종래 수중펌프의 구조를 보인 단면도를 도시하고 있다.
한국공개특허 제2002-0094757호에 개시된 수중펌프는 스탠드 하우징(20)의 상하 양측에 입수구(21)를 형성하여 임펠러(30)의 상하 양측에서 물의 유입이 이루어지고, 임펠러(30)의 회전에 의해 토출되는 물의 일부가 메인하우징(10)을 순환하면서 메인하우징을 냉각하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 수중펌프는 스탠드 하우징의 상부에 추가적으로 입수구를 형성함에 따라 많은 양의 물을 유입할 수 있으므로 단위시간당 보다 많은 양의 물을 펌핑할 수 있으며, 메인하우징을 수냉방식에 의해 냉각함으로써 열에 의한 펌프의 손상을 방지할 수 있는 이점을 갖고 있다.
그러나 상기와 같은 수중펌프는 스탠드 하우징으로부터 토출되는 물의 일부를 메인하우징으로 순환시키는 구조로 유량손실이 발생되고, 메인하우징으로 물을 순환시키기 위한 수로(11)의 유로면적이 토출구(22)에 비하여 상대적으로 작아 이물질에 의해 수로(11)가 쉽게 막힐 수 있으므로 오폐수 처리용으로는 사용이 불가능하며, 상수도용으로만 사용할 수밖에 없는 제한이 따르게 된다.
국내특허공개공보 공개번호 10-2002-0094757(2002.12.18)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 오폐수 처리조의 수면위로 부상하는 스컴을 유체와 함께 펌핑할 수 있도록 함으로써 부상 스컴의 처리를 위한 별도의 설비 없이도 부상 스컴을 용이하게 처리할 수 있도록 하는 수중펌프를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프는 모터가 내장된 구동부(110); 상기 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력에 의해 회전하면서 유체를 펌핑하는 임펠러(150)가 내장되며, 유체의 유입을 위한 하단 유입구(121)와 상단 유입구(122) 그리고 유체의 배출을 위한 토출구(123)를 구비하는 펌핑부(120); 상기 구동부(110)와 펌핑부(120)의 사이에 개재되어 구동부(110)와 펌핑부(120)를 연결하되, 모터로부터 임펠러(150)로 연장되는 구동축(111)을 지지하며, 펌핑부(120)에 형성된 상단 유입구(122)로 유체의 유입을 허용하는 연결부(130); 및 상기 펌핑부(120)의 토출구(123)로부터 구동부(110)의 하단부로 연장되되, 유로의 단면 형상이 장방형의 구조로 점차적으로 확장되는 구조로 형성된 연결배관(141)과, 상기 연결배관(141)으로부터 연장되면서 구동부(110)의 외면을 감싸 토출 유체를 이용하여 구동부(110)를 냉각하는 냉각자켓(142)으로 이루어진 냉각토출부(140)로 구성된 것을 특징으로 한다.
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한편 상기 냉각토출부(140)는 구동부(110)를 에워싸되, 구동부(110)의 일부만을 에워싸도록 구동부(110)의 원주를 따라 연장되는 양 끝단(142a,142b)이 서로 이격된 구조로 형성될 수 있다.
한편 상기 임펠러(150)는 슈라우드(151)의 상면과 저면에 각각 다수 개의 블레이드(152,153)가 형성되되, 슈라우드(151)의 상면에 형성되는 블레이드(152)는 저면에 형성되는 블레이드(153)에 비하여 높이가 높게 형성되는 것이 바람직하다.
한편 상기 연결부(130)는, 상기 구동부(110)와의 결합을 위한 상단 플랜지(131); 상기 펌핑부(120)와의 결합을 위한 하단 플랜지(132); 상기 상단 플랜지(131)와 하단 플랜지(132)를 상호 연결하되, 상호 소정 간격 이격된 채로 상단 플랜지(131)와 하단 플랜지(132)를 상호 연결하는 다수 개의 연결대(133); 상기 각각의 연결대(133)로부터 연결부(130)의 중심으로 연장되어 구동축(111)의 회전을 지지하는 부시(135)를 지지하는 다수 개의 지지대(134)로 구성될 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 펌핑유체를 이용하여 구동부를 냉각함으로써 2차 수위를 낮출 수 있도록 하며, 더불어 펌핑부의 상부와 하부 양측에서 유체의 유입이 이루어지도록 함으로써, 수중 또는 수면 위로 부유된 스컴을 유체의 펌핑시 함께 펌핑하여 별도의 부상 스컴 제거 설비 없이도 부상 스컴이 제거가 가능하게 되는 효과가 있다.
도 1 은 종래 수중펌프의 구조를 보인 단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중펌프의 구조를 보인 정면도,
도 3 은 본 발명에 따른 임펠러의 구조를 보인 예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 연결부의 구조를 보인 사시도,
도 5 는 본 발명에 따른 냉각토출부의 구조를 보인 사시도,
도 6 은 본 발명에 따른 냉각자켓의 구조를 보인 평면도,
도 7 은 냉각자켓의 다른 구조를 예시하여 보인 평면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중펌프의 구조를 보인 정면도를, 도 3은 본 발명에 따른 임펠러의 구조를 보인 예시도를 도시하고 있다.
본 발명의 수중펌프는 오폐수 처리조에 저장된 오폐수의 펌핑시 2차 수위를 펌핑부에 근접한 위치로 낮출 수 있도록 하고, 더불어 임펠러의 상부와 하부에서 유체의 유입이 이루어지도록 함으로써 부상 스컴을 유체와 함께 펌핑할 수 있도록 한 특징을 갖고 있다.
이러한 특징을 갖는 본 발명의 수중펌프는 구동부(110)와, 펌핑부(120)와, 연결부(130)와, 냉각토출부(140)로 구성되어 있다.
상기 구동부(110)는 임펠러(150)의 회전을 위한 동력을 제공하는 것으로, 고정자와 회전자로 이루어진 모터가 내장된 것으로 구성되어 있으며, 이러한 구조의 구동부(110)는 공지된 수중펌프의 구동부와 동일하므로, 구동부의 상세 구조에 대한 도시 및 설명은 생략하도록 한다.
상기 펌핑부(120)는 구동부(110)로부터 제공되는 동력을 이용하여 유체를 펌핑하는 것으로, 구동부(110)로부터 연장된 구동축(111)에 결합되어 회전하는 임펠러(150)가 내장되고, 유체의 유입을 위한 하단 유입구(121)와 상단 유입구(122) 그리고 유체의 배출을 위한 토출구(123)가 형성되어 있다.
이때 상기 하단 유입구(121)는 임펠러(150)의 아래쪽에 위치하도록 형성되고, 상단 유입구(122)는 임펠러(150)의 위쪽에 위치하도록 형성되어 임펠러(150)의 상하 양쪽에서 유체의 유입이 이루어지도록 구성되며, 상기 토출구(123)는 임펠러(150)의 측방에 위치하도록 형성되어 임펠러(150)의 회전에 의해 가압된 유체가 토출되는 유로를 제공하도록 구성된다.
한편 상기 임펠러(150)는 슈라우드(151)의 상면과 저면에 곡선형의 구조를 갖는 다수 개의 블레이드(152,153)가 형성된 것으로 구성되며, 바람직하게는 슈라우드(151)의 상면에 형성되는 블레이드(152)의 높이(h1)가 저면에 형성되는 블레이드(153)의 높이(h2)에 비하여 높게 형성된다.
이는 상대적으로 처리조의 바닥에 근접한 저면 블레이드(153)는 유체의 펌핑시 처리조의 바닥에 침전된 슬러지가 유입되어 슬러지와 유체를 함께 펌핑하게 되므로, 저면 블레이드(153)의 높이(h2)를 상면 블레이드(152)의 높이(h1) 보다 높게 형성한 경우, 많은 양의 슬러지가 유체와 함께 펌핑되므로 펌핑 유체의 유동성이 저하되는 문제점이 있으나, 상면 블레이드(152)의 높이(h1)를 저면 블레이드(153)의 높이(h2) 보다 높게 형성하게 되면, 상면 블레이드(152)를 통해 보다 많은 양의 유체를 펌핑하게 되므로 저면 블레이드(153)에 의하여 슬러지가 함께 펌핑되는 경우에도 유체의 유동성이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 수중펌프의 정지로 인하여 토출구(123)나 냉각토출부(140)에 슬러지가 잔류한 경우, 수중펌프의 재가동시 상면 블레이드(152)를 통하여 많은 양의 유체를 토출하여 잔류한 슬러지를 밀어내게 되므로, 슬러지에 의한 배관의 막힘을 방지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 연결부의 구조를 보인 사시도를 도시하고 있다.
상기 연결부(130)는 구동부(110)와 펌핑부(120)를 연결하되, 구동부(110)로부터 임펠러(150)로 연결되는 구동축(111)을 지지하고, 펌핑부(120)의 상단 유입구(122)를 통한 유체의 유입이 가능하도록 하는 것으로, 상단 플랜지(131)와, 하단 플랜지(132)와, 연결대(133)와, 지지대(134)로 구성되어 있다.
상기 상단 플랜지(131)는 연결부(130)의 상단부에 형성되며, 평판형의 링구조로 형성되어 구동부(110)에 결합된다.
상기 하단 플랜지(132)는 연결부(130)의 하단부에 형성되며, 평판형의 링구조로 형성되어 펌핑부(120)에 결합된다.
상기 연결대(133)는 다수 개로 구성되며, 다수 개의 연결대(133)는 상호 소정 간격 이격된 채로 상단 플랜지(131)와 하단 플랜지(132)를 연결하도록 설치된다.
상기 지지대(134)는 각각의 연결대(133)에 설치될 수 있도록 다수 개로 구성되며, 각각의 지지대(134)는 연결대(133)로부터 연결부(130)의 중앙부로 연장되어 구동축(111)의 회전을 지지하는 부시(135)를 지지하게 된다.
이와 같이 구성된 연결부(130)는 구동부(110)와 펌핑부(120)의 사이에 유체가 유입이 가능한 공간을 형성함으로써 펌핑부(120)의 상단 유입구(122)로 유체의 유입을 허용하게 되며, 더불어 유체의 유입 공간을 확보하기 위하여 보다 길게 연장된 구동축(111)을 지지하여 줌으로써 구동축(111)의 변형이나 진동을 방지하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 냉각토출부의 구조를 보인 사시도를, 도 6은 본 발명에 따른 냉각자켓의 구조를 보인 평면도를 도시하고 있다.
상기 냉각토출부(140)는 임펠러(150)의 회전에 의해 펌핑부(120)로부터 토출되는 유체가 구동부(110)를 경유하여 토출되게 함으로써 구동부(110)의 냉각이 이루어지도록 하는 것이다.
참고로 수중펌프의 모터는 일반적인 모터와 달리 모터의 열을 냉각하기 위한 별도의 냉각구조나 장치가 마련되어 있지 않으므로, 수중펌프의 구동부(110)가 수면의 바깥쪽으로 노출되는 경우 모터의 구동시 발생되는 열에 의하여 모터가 손상된다. 따라서 종래의 수중펌프를 이용하여 양수작업을 실시하는 경우, 구동부가 수면 위로 노출되기 전까지만 양수작업을 실시하게 되므로, 2차 수위(양수작업 후 수위)를 낮추는데 제한이 따르는 단점이 있다.
그러나 본 발명에서와 같이 냉각토출부(140)를 이용하여 펌핑유체로써 구동부(110)를 냉각하게 되면, 구동부(110)가 수면 위로 노출된 경우에도 열에 의한 모터의 손상을 방지할 수 있으므로, 결과적으로 2차 수위를 펌핑부(120)에 근접한 높이로 낮출 수 있게 되며, 이처럼 2차 수위를 펌핑부(120)에 근접하게 낮출 수 있게 됨에 따라 부상 스컴의 펌핑이 더욱 용이하게 되는 이점이 있다.
이러한 냉각토출부(140)는 연결배관(141)과 냉각자켓(142)으로 구성된다.
상기 연결배관(141)은 펌핑부(120)의 토출구(123)로부터 구동부(110)의 하단부로 연장되게 설치되며, 슬러지가 포함된 유체가 안정적으로 유동하며, 더불어 구동부(110)의 표면으로 안정적으로 확산될 수 있도록 하기 위하여 하단부는 토출구(123)에 대응하여 원형의 단면구조로 형성되되, 상단부는 구동부(110)의 원주를 따라 장방형의 구조로 연장되게 형성되어 유로의 면적이 점차적으로 확장되는 구조로 형성되어 있다.
상기 냉각자켓(142)은 구동부(110)의 외면을 감싸도록 설치되어 펌핑부(120)로부터 토출되는 유체를 이용하여 구동부(110)를 냉각하는 것이다. 이러한 냉각자켓(142)은 구동부(110)를 에워싸는 구조를 갖되, 구동부(110)를 전체적으로 에워싸지 않고 약 2/3에 해당하는 부분만을 에워싸도록 구동부(110)의 원주를 따라 연장되는 양 끝단(142a,142b)이 서로 이격된 구조로 형성되어 있다.
이는 연결배관(141)을 통해 냉각자켓(142)으로 유입되는 유체는 두 갈래로 나뉘어 구동부(110)의 원주를 따라 확산되므로, 만약 도 7에 도시된 바와 같이 냉각자켓(142)이 구동부(110)를 전체적으로 에워싸도록 형성될 경우, 두 갈래의 유체 흐름이 냉각자켓(142)의 내부에서 충돌하여 유체의 압력손실이 발생되므로 유체의 토출압력이 저하되는 문제가 있다.
그러나 본 발명에서와 같이 냉각자켓(142)이 구동부(110)의 일부만을 에워싸도록 하여 유체간의 충돌을 방지함으로써 유체의 토출압력이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 수중펌프에 의하여 양수작업이 이루어지는 과정을 설명하도록 하며, 이를 통해 본 발명의 수중펌프가 갖는 작용효과에 대해 설명하도록 한다.
구동부(110)의 작동에 의하여 임펠러(150)가 회전하게 되면, 펌핑부(120)에 형성된 상단 유입구(122)와 하단 유입구(121)를 통해 펌핑부(120)의 내부로 유체가 유입되며, 이처럼 펌핑부(120)로 유입되는 유체는 냉각토출부(140)를 통하여 목적으로 하는 장소로 유동하는 과정에서 구동부(110)를 경유하게 된다.
이와 같이 펌핑부(120)로부터 토출되는 유체가 냉각토출부(140)를 통하여 구동부(110)를 경유함에 따라 구동부(110)의 작동시 발생되는 열을 냉각하게 되며, 이에 따라 처리조의 수위를 펌핑부(120)에 근접하게 낮추는 것이 가능하게 된다.
한편 처리조의 수위가 펌핑부(120)에 근접한 높이로 낮아지는 과정에서 수면 위 및 수중의 부상 스컴은 유체와 함께 상단 유입구(122)로 유입되어 펌핑되므로, 부상 스컴의 처리를 위한 별도의 장비를 마련하지 않고도 부상 스컴이 처리가 가능한 이점이 있다.
한편 오폐수 처리조의 특성상 하단 유입구(121)에는 바닥에 침전된 슬러지가 함께 유입되며, 이러한 경우 토출구(123) 또는 냉각토출부(140)의 유로가 막혀 유체의 원활한 토출이 어려울 수도 있으나, 본 발명의 경우, 상면 임펠러(150)의 높이(h1)를 저면 임펠러(150)의 높이(h2) 보다 높게 형성하여 상면 임펠러(150)를 통해 보다 많은 양의 유체를 토출하도록 함으로써 슬러지가 포함된 유체의 원활한 이송이 가능하도록 하면서 슬러지에 의한 배관의 막힘을 방지할 수 있게 된다.
또한 펌핑유체가 유동하는 냉각토출부(140)의 경우, 구동부(110)의 표면으로 유체를 확산시켜 원활한 냉각이 이루어지도록 하기 위하여 단면 형상이 점차적으로 장방형의 구조로 확장된 구조로 형성되어 있으므로, 슬러지에 의해 유로가 막히지 않고 유체의 원활한 유동이 가능하게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 수중펌프는 펌핑유체를 이용하여 구동부(110)를 냉각함으로써 2차 수위를 낮출 수 있도록 하며, 더불어 펌핑부(120)의 상부와 하부 양측에서 유체의 유입이 이루어지도록 함으로써 수중 또는 수면 위로 부유된 스컴이 제거가 가능하게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(110) : 구동부 (111) : 구동축
(120) : 펌핑부 (121) : 하단 유입구
(122) : 상단 유입구 (123) : 토출구
(130) : 연결부 (131) : 상단 플랜지
(132) : 하단 플랜지 (133) : 연결대
(134) : 지지대 (135) : 부시
(140) : 냉각토출부 (141) : 연결배관
(142) : 냉각자켓 (150) : 임펠러
(151) : 슈라우드 (152) : 상면 블레이드
(153) : 저면 블레이드

Claims (5)

  1. 모터가 내장된 구동부(110);
    상기 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력에 의해 회전하면서 유체를 펌핑하는 임펠러(150)가 내장되며, 유체의 유입을 위한 하단 유입구(121)와 상단 유입구(122) 그리고 유체의 배출을 위한 토출구(123)를 구비하는 펌핑부(120);
    상기 구동부(110)와 펌핑부(120)의 사이에 개재되어 구동부(110)와 펌핑부(120)를 연결하되, 모터로부터 임펠러(150)로 연장되는 구동축(111)을 지지하며, 펌핑부(120)에 형성된 상단 유입구(122)로 유체의 유입을 허용하는 연결부(130); 및
    상기 펌핑부(120)의 토출구(123)로부터 구동부(110)의 하단부로 연장되되, 유로의 단면 형상이 장방형의 구조로 점차적으로 확장되는 구조로 형성된 연결배관(141)과, 상기 연결배관(141)으로부터 연장되면서 구동부(110)의 외면을 감싸 토출 유체를 이용하여 구동부(110)를 냉각하는 냉각자켓(142)으로 이루어진 냉각토출부(140)로 구성된 것을 특징으로 하는 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각토출부(140)는 구동부(110)를 에워싸되, 구동부(110)의 일부만을 에워싸도록 구동부(110)의 원주를 따라 연장되는 양 끝단(142a,142b)이 서로 이격된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 임펠러(150)는 슈라우드(151)의 상면과 저면에 각각 다수 개의 블레이드(152,153)가 형성되되, 슈라우드(151)의 상면에 형성되는 블레이드(152)는 저면에 형성되는 블레이드(153)에 비하여 높이가 높게 형성된 것을 특징으로 하는 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 연결부(130)는,
    상기 구동부(110)와의 결합을 위한 상단 플랜지(131);
    상기 펌핑부(120)와의 결합을 위한 하단 플랜지(132);
    상기 상단 플랜지(131)와 하단 플랜지(132)를 상호 연결하되, 상호 소정 간격 이격된 채로 상단 플랜지(131)와 하단 플랜지(132)를 상호 연결하는 다수 개의 연결대(133);
    상기 각각의 연결대(133)로부터 연결부(130)의 중심으로 연장되어 구동축(111)의 회전을 지지하는 부시(135)를 지지하는 다수 개의 지지대(134)로 구성된 것을 특징으로 하는 부상 스컴의 제거가 가능한 수중펌프.
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