KR101249883B1 - 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프 - Google Patents

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하지공업(주)
김윤성
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Abstract

본 발명은 수중에 위치되어 유체를 흡입 및 토출하는 수중펌프에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프는 유체를 배출하는 임펠러, 상기 임펠러를 구동하는 모터, 및 상기 모터를 감싸 기밀하는 케이싱을 포함하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프로서, 상기 임펠러는 유체의 저항이 감소하도록 하부로 갈수록 점점 좁아지는 형태의 캡부, 상기 캡부의 상부에 위치되어 상기 모터의 구동축이 결합되는 몸체부, 및 상기 몸체부의 외측으로 방사상으로 배치되어 유체를 흡입과 동시에 토출하는 복수 개의 날개를 포함하고, 상기 캡부와 상기 몸체부는 주조에 의해 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 토출량을 증대 및 경량화할 수 있으며, 제작비용을 낮출 수 있다.

Description

일체형 임펠러를 구비한 수중펌프{Underwater pump having integral impeller}
본 발명은 수중에 위치되어 유체를 흡입 및 토출하는 수중펌프에 관한 것이다.
일반적으로 수중펌프는 구동모터에 의해 임펠러를 회전시키고, 이 임펠러의 회전력에 의해 발생되는 원심력을 이용하여 유체를 흡입 및 토출하도록 수중에 설치되는 장치로서, 물을 급수 또는 배수하는 곳에 많이 설치된다.
이러한 구성의 수중펌프는 대부분 저수조에서 유체를 토출하는 토출관의 내부에 설치되어 저수조에 저장된 유체를 흡입하여 토출관을 통해 외부로 토출하도록 구성된다.
한편, 수중펌프는 초기 설치 시 토출량을 조절하기 위해 임펠러의 날개 각도를 조정하는데, 날개의 각도를 조절하기 위한 기술로는 한국특허등록 제10-1007472호(2011.1.4.등록)의 "각도조정이 가능한 임펠러를 가진 펌프"가 개시된 바가 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 각도조정이 가능한 임펠러를 가진 펌프는 펌프 본체와; 상기 펌프 본체의 내측에 내설되어 회전하는 임펠러 허브(10)와; 상기 임펠러 허브(10)의 외둘레 곡면에 일정 간격으로 형성되는 원형 홈(20)과; 상기 원형 홈(20)에 대응되게 끼움체결되되, 끼움체결된 원형 홈(20)의 일측에 각도조정공간부를 형성하는 회전부(30)와; 상기 회전부(30)의 상면에 수직으로 체결된 임펠러(40)와; 상기 임펠러 허브(10)의 하단에 끼워지는 캡(50)을 포함하여 구성되고, 캡(50) 및 회전부(30)는 임펠러허브(10)에 볼트로 체결하는 형태로 구성되었다.
이러한 구성의 종래의 각도조정이 가능한 임펠러를 가진 펌프는 원형 홈(20)에서 임펠러(40)를 회전시켜 볼트로 체결하는 형태로 임펠러의 각도를 조절할 수 있었다.
하지만, 종래의 각도조정이 가능한 임펠러를 가진 펌프는 임펠러 허브(10)와 임펠러(10)를 결합하기 위해 볼트를 체결하는 공간을 확보가 필요하기 때문에, 임펠러 허브(10)의 직경(D1)이 커져 유체의 저항이 증대되고, 임펠러 허브(10)의 직경(D1)이 커짐으로 인해 상대적으로 임펠러(40)의 면적이 작아져 토출량이 하락되는 문제점이 있었다.
또한, 임펠러(40)를 임펠러 허브(10)에 결합하기 위해 구조적인 문제로 인해 캡(50)을 별도로 제작해야 하기 때문에 가공이 복잡하고, 중량 및 제작비용이 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 캡(50)과 임펠러 허브(10)가 분리되어 제작되기 때문에 임펠러(40)를 캡(50)의 측면까지 연장시켜 형성할 수 없고, 임펠러(40)와 인접한 임펠러(40)의 사이 간격이 발생하여 유체를 연속적으로 흡입하지 못하기 때문에 난류의 발생으로 인한 토출량의 하락이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 캡(50)의 내부에 유체가 고여 유체에 의한 부식으로 인한 파손 및 저수조에 저장된 유체를 오염시키는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 편심을 조정하기 위해 임펠러 허브(10)에 드릴로 구멍을 내어 무게를 감소시키는 형태로 수행하기 때문에 임펠러 허브(10)에 크랙이 발생되어 파손되고, 한번 조정된 편심을 재조정하기 난해한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 임펠러의 직경 및 날개의 형상을 최적화하여 유체의 토출량을 증대시키고, 제작비용을 낮추는 동시에 경량화시킬 수 있으며, 편심을 반복하여 용이하게 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 유체가 임펠러의 내부에 고여 발생되는 부식을 방지할 수 있는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프는 유체를 배출하는 임펠러, 상기 임펠러를 구동하는 모터, 및 상기 모터를 감싸 기밀하는 케이싱을 포함하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프로서, 상기 임펠러는 유체의 저항이 감소하도록 하부로 갈수록 점점 좁아지는 형태의 캡부, 상기 캡부의 상부에 위치되어 상기 모터의 구동축이 결합되는 몸체부, 및 상기 몸체부의 외측으로 방사상으로 배치되어 유체를 흡입과 동시에 토출하는 복수 개의 날개를 포함하고, 상기 캡부와 상기 몸체부는 주조에 의해 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 날개는 상기 날개의 일측으로 돌출되어 상기 몸체부에 끼워지고 둘레에 톱니가 형성된 지지축을 포함하고, 상기 몸체부의 둘레에는 상기 톱니와 대응되는 형상의 톱니홈이 형성되어 상기 날개가 상기 몸체부에서 각도조절이 가능하도록 상기 톱니가 상기 톱니홈에 끼워지는 형태로 결합될 수 있다.
상기 톱니홈은 대각선의 방향으로 길게 형성될 수 있다.
상기 임펠러는 상기 톱니홈과 상기 지지축의 사이 공간에 끼워져 상기 톱니홈에서 상기 지지축을 지지하는 지지블럭을 포함할 수 있다.
상기 임펠러는 상기 몸체부의 상부 둘레에 일정 간격 이격되는 복수 개의 편심홈과, 상기 임펠러의 편심 조절이 가능하도록 상기 편심홈에 탈착 가능하게 끼워지는 편심추를 포함할 수 있다.
상기 날개는 상기 몸체부에 접촉되는 하부 끝단이 상기 캡부의 1/10 이상 5/10 이하의 범위 까지 연장될 수 있다.
상기 임펠러를 평면에서 바라봤을 때, 어느 하나의 날개의 하부 끝단이 인접한 날개의 상부 끝단과 일부 겹쳐질 수 있다.
상기 캡부는 끝단 부분에 형성되어 유체가 배출되는 배수공을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 몸체부와 캡부가 일체형으로 형성되어 몸체부의 직경을 최소화함으로써, 토출량을 증대시킴과 동시에 경량화 및 제작비용을 절감할 수 있다.
또한, 날개의 지지축이 톱니에 의해 결합되기 때문에 날개의 각도조절이 용이하고, 편심홈에 편심추를 탈착하는 형태로 편심을 조정하여 편심 조절 및 편심의 재조정을 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 날개와 인접한 날개가 일부 겹쳐지고, 날개를 캡부의 측면까지 연장하는 형태로 날개를 최적화하여 토출량을 증대할 수 있다.
또한, 캡부에는 배수공이 형성되어 유체에 의한 부식을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 날개각도 조절이 가능한 임펠러를 구비한 펌프의 임펠러를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프가 토출관에 설치된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 임펠러를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 임펠러를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 편심추를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 톱니홈에 지지축이 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 임펠러를 도시한 저면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 임펠러를 도시한 측면도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 실시예와 비교예의 토출량에 따른 효율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프의 실시예와 비교예의 토출량에 따른 양정높이를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
먼저, 본 발명의 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)는 저수조에 구비된 토출관(600)을 통해 저수조에 저장된 유체를 외부로 토출하는데 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)는 구동모터(200)를 포함할 수 있다.
이 구동모터(200)는 하기에 설명될 임펠러(100)를 회전시키는 구성으로 구동축(210)이 구비된 회전자와 회전자의 둘레에 배치되는 고정자로 구성되며, 회전자는 고정자와 전기 및 자력에 의해 상호작용하여 고정자의 중앙에서 회전자를 회전함으로써, 구동축(210)이 회전할 수 있다.
여기서, 구동모터(200)는 전기에 의해 작동하는 전기모터로 구현될 수 있으며, 전기모터의 구조는 공지된 기술이므로 구동모터(200)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)는 임펠러(100)를 포함할 수 있다.
이 임펠러(100)는 원심력에 의해 유체를 흡입하는 동시에 토출할 수 있으며, 캡부(110) , 몸체부(130) 및 날개(170)를 포함할 수 있다.
캡부(110)는 유체가 유입되는 방향의 가장 선단부이며, 캡부(110)는 유체의 저항을 최소화하기 위해 저면으로 갈수록 뾰족한 원뿔의 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 캡부(110)의 가장 뾰족한 부분인 하단 중앙부분에는 임펠러(100)의 내부로 유입된 유체를 외부로 배출할 수 있도록 캡부(110)의 하단 중앙부분을 관통하는 형태의 배수공(111)이 형성될 수 있다.
캡부(110)에 배수공(111)이 형성됨으로 인해, 임펠러(100)의 가둬진 물에 의해 임펠러(100)가 부식되거나 초기 기동시 임펠러(100)의 편심으로 인한 임펠러(100)의 파손을 방지할 수 있다.
그리고, 몸체부(130)는 임펠러(100)에서 구동축(210)이 결합되는 부분으로서, 캡부(110)의 상부에 위치되며, 캡부(110)의 상부 중앙에는 구동축(210)이 결합되는 축결합부(131)가 구비될 수 있다.
이때, 축결합부(131)에는 구동축(210)이 삽입되어 결합되는 결합공(133)이 형성될 수 있으며, 결합공(133)의 내주에는 나사산이 형성되어 구동축(210)의 끝단부분에 형성된 나사산에 나사체결되는 형태로 서로 결합될 수 있다.
여기서, 임펠러(100)와 구동축(210)이 나사체결되는 방향은 구동축(210)이 회전하는 반대방향으로 회전하는 형태로 서로 나사체결되어 구동축(210)의 회전 시 나사체결이 풀어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 몸체부(130)의 둘레에는 날개(170)가 결합되는 톱니홈(135)이 설치될 날개(170)와 대응되는 개수로 방사상으로 복수 개가 형성될 수 있다.
이 톱니홈(135)은 둘레가 톱니(172,191)형상으로 형성된 홈으로 하기에 설명될 지지축(171)기 끼워지며, 톱니홈(135)은 대각선의 방향으로 그 길이가 길게 형성될 수 있다.
그리고, 몸체부(130)와 캡부(110)는 일체로 형성될 수 있으며, 주물을 틀에 부어 제작하는 주조의 방법으로 제작될 수 있다.
여기서, 몸체부(130)와 캡부(110)를 일체로 형성하면, 종래의 임펠러의 몸체부보다 작은 직경(D2)을 가지도록 형성할 수 있고, 몸체부(130)와 캡부(110)를 더욱 정교한 유선형상으로 형성할 수 있기 때문에 유체의 저항을 최소화함으로써, 토출량을 증대시킬 수 있다.
그리고, 몸체부(130)와 캡부(110)를 일체로 형성함으로써, 종래와 같이 몸체부(130)와 캡부(110)를 결합하는 구조 및 구성들이 필요 없기 때문에, 임펠러(100)를 경량화할 수 있으며, 제작비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 토출량이 증대되어 구동모터(200)를 작동하는 전력을 최소화할 수 있기 때문에 구동모터(200)에서 소모되는 전력을 최소화하여 유지비용을 절감할 수 있다.
그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 임펠러(100)는 편심을 조정하기 위한 편심홈(137) 및 편심추(150)를 포함할 수 있다.
편심홈(137)은 몸체부(130)의 축결합부(131)를 중심으로 상부 둘레에 일정간격 이격된 형태로 복수 개가 형성될 수 있다.
한편, 편심추(150)는 임의로 설정된 무게 예컨대, 1g에서부터 수십g 수백g 등 다양한 무게를 가질 수 있으며, 편심홈(137)과 대응되는 형상으로 형성되어 편심홈(137)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
그리고, 편심추(150)에는 편심홈(137)에 편심추(150)가 끼워졌을 때, 편심홈(137)에서 상부로 돌출되는 파지부(151)가 형성될 수 있다.
이 파지부(151)는 편심홈(137)에 끼워진 편심추(150)를 용이하게 파지하여 탈착할 수 있도록 편심추(150)의 상부에서 돌출형성되며, 편심추(150)에는 핀과 같은 공구를 삽입할 수 있는 관통된 핀공(153)이 형성될 수 있다.
이러한 구성의 편심홈(137)과 편심추(150)는 모든 편심홈(137)에 편심추(150)를 끼운 상태에서 일부의 편심추(150)를 제거하거나, 복수 개의 편심홈(137) 중 일부분의 편심홈(137)에만 편심추(150)를 끼우는 형태로 임펠러(100)의 편심을 조정할 수 있다.
이때, 편심을 맞추기 위해 사용되는 편심추(150)들은 모두 동일한 무게를 가지는 것이 바람직하다.
이와 같이 편심홈(137)에 편심추(150)를 끼우는 형태로 임펠러(100)의 편심으로 조정함으로써, 임펠러(100)의 편심을 용이하게 조절할 수 있으며, 사용 중 편심이 달라진 경우에도 언제든지 편심을 용이하게 재조정할 수 있다.
또한, 종래와 같이 편심을 조절하기 위해 임펠러(100)를 드릴로 구멍을 뚫어 발생될 수 있는 임펠러(100)의 크랙의 발생으로 인한 임펠러(100)의 파손을 방지할 수 있다.
그리고, 임펠러(100)는 날개(170)를 포함할 수 있다. 이 날개(170)는 몸체부(130)에 결합되어 회전에 의한 원심력을 발생하는 구성으로서, 몸체부(130)의 둘레에 방사상으로 복수 개가 구비될 수 있다.
그리고, 날개(170)는 판 형상으로 형성될 수 있으며, 일측으로 돌출된 지지축(171)을 포함할 수 있다.
지지축(171)은 날개(170)를 몸체부(130)에 결합시키기 위한 것으로서, 지지축(171)은 단면의 형상이 마치, 별과 모양과 같이 둘레에 톱니(172)가 형성될 수 있다.
한편, 지지축(171)은 몸체부(130)에 형성된 톱니홈(135)에 끼워지는 형태로 몸체부(130)에 날개(170)를 결합할 수 있다.
이때, 몸체부(130)에 형성된 톱니홈(135)은 지지축(171)이 끼워져 고정될 수 있도록 지지축(171)에 형성된 톱니(172)와 대응되는 톱니형상의 홈이 톱니홈(135)의 둘레에 형성될 수 있으며, 지지축(171)은 톱니홈(135)에 억지끼움 방식으로 서로 결합될 수 있다.
이와 같이 지지축(171)이 몸체부(130)에 톱니(172)에 의해 서로 결합되기 때문에 날개(170)의 각도를 용이하게 조절하여 몸체부(130)에 날개(170)를 결합할 수 있을 뿐만 아니라, 몸체부(130)에 결합된 날개(170)가 지지축(171)을 중심으로 회전하는 것을 방지할 수 있다(도 6 참조).
여기서, 지지축(171)에 형성되는 톱니(172)의 개수가 많아 질수록 날개(170)의 회전 각도를 더욱 미세하게 조정할 수 있다.
그리고, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 임펠러(100)는 지지블럭(190)을 포함할 수 있다. 이 지지블럭(190)은 대각선의 방향으로 길게 형성되는 톱니홈(135)에 끼워진 지지축(171)이 견고하게 고정되도록 지지축(171)을 지지할 수 있다.
한편, 지지블럭(190)은 지지축(171)이 끼워진 톱니홈(135)의 빈 사이 공간에 삽입될 수 있으며, 지지블럭(190)의 양측면은 지지축(171)의 외면에 밀착될 수 있도록 내측으로 오목한 곡면으로 형성되고, 지지블럭(190)의 둘레(상,하,좌,우면)는 톱니홈(135) 및 지지축(171)의 톱니(172)와 서로 맞물릴 수 있도록 톱니(191)가 형성될 수 있다.
여기서, 지지블럭(190)은 대각선의 방향으로 길게 형성된 톱니홈(135)에 끼워진 지지축(171)의 위치에 따라 지지축(171)의 한측면만을 지지하도록 하나의 지지블럭(190)만 톱니홈(135)에 끼우거나, 지지축(171)의 양측면 모두를 지지하도록 한 쌍이 서로 마주하는 형태로 톱니홈(135)에 끼울 수 있다.
그리고, 임펠러(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체부(130)에 날개(170)가 결합된 상태에서 임펠러(100)를 평면에서 바라봤을 때, 어느 하나의 날개(170)와 인접한 날개(170)가 일부 서로 겹쳐지도록 구성될 수 있다.
즉, 임펠러(100)를 저면에서 바라봤을 때, 복수 개의 날개(170) 중 몸체부(130)에 접촉된 날개(170)의 하부 끝단(P1)과 인접한 날개(170)의 상부 끝단(P2)이 서로 일부 겹쳐지도록(도 7에서 빗금친 부분) 구성될 수 있다.
이와 같이 어느 하나의 날개(170)와 인접한 날개(170)가 겹쳐지도록 구성되면, 날개(170)와 날개(170)의 사이에 간격이 없기 때문에 유체를 끊김 없이 연속적으로 흡입하여 토출함으로써, 균일한 토출량을 얻을 수 있는 동시에 토출량을 증대시킬 수 있다.
예컨대, 임펠러(100)가 회전하여 유체를 흡입할 때, 날개(170)와 날개(170)의 사이의 간격이 있을 경우, 그 부분에서는 유체가 흡입되는 흡입력이 발생하지 않기 때문에 불연속적으로 유체가 흡입 및 토출되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 날개(170)는 임펠러(100)를 측면에서 바라봤을 때, 몸체부(130)와 캡부(110)의 경계를 기준으로 캡부(110)의 일부 측면까지 연장되도록 구성될 수 있다.
즉, 날개(170)는 몸체부(130)와 접촉되는 날개(170)의 하부 끝단(P1)이 캡부(110)의 일부 측면까지 연장되도록 형성하여 날개(170)의 면적을 넓히는 동시에 캡부(110)에 가이드되는 유체가 자연스럽게 날개(170)와 접촉되도록 유도함으로써, 유체의 저항을 최소화하고, 유체와의 접촉면적을 넓혀 토출량을 증대시킬 수 있다.
이때, 날개(170)는 몸체부(130)와 캡부(110)이 경계에서 캡부(110)를 10등분 하였을 때, 1/10이상 에서 5/10이하의 범위 내에서 연장되는 것이 바람직하다.
여기서, 날개(170)의 하부 끝단(P1)이 캡부(110)의 1/10 미만으로 연장될 경우에는, 날개(170)를 연장하는 효과가 미미하며, 캡부(110)의 5/10를 초과하여 연장될 경우에는, 캡부(110)에 의해 유체가 날개(170)로 유도되는 것이 아니라, 회전하는 날개(170)에 의해 캡부(110)의 끝단 부분에 난류가 발생하여 토출량이 감소될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)는 케이싱(300)을 포함할 수 있다.
이 케이싱(300)은 구동모터(200)를 감싸 기밀하는 것으로서, 구동모터(200)의 내부로 유체가 유입되는 것을 방지한다.
그리고, 케이싱(300)은 토출가이드(310)를 포함할 수 있다. 이 토출가이드(310)는 임펠러(100)의 주변 둘레를 감싸, 유체가 유입되는 유입구(311)와, 유입된 유체가 토출되는 토출구(312)를 형성하고, 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)를 토출관(600)의 내부에 지지되는 형태로 고정할 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)는 케이싱(300)이 구동모터(200)를 감싸고, 구동모터(200)의 구동축(210)에는 임펠러(100)가 결합된다.
그리고, 임펠러(100)의 둘레에는 토출가이드(310)가 위치되어 유체를 흡입과 동시에 토출하며, 토출가이드(310)가 토출관(600)의 내주에 끼워지는 형태로 토출관(600)에 설치된다.
한편, 임펠러(100)는 몸체부(130)와 캡부(110)가 일체화되도록 주조에 의해 제작되어 몸체부(130)의 결합공(133)에 구동축(210)이 나사체결되는 형태로 결합된다.
그리고, 몸체부(130)에는 날개(170)의 지지축(171)이 톱니홈(135)에 서로 톱니(172)에 의해 결합되는 형태로 끼워지며, 톱니홈(135)과 지지축(171)의 사이 공간에는 지지블럭(190)이 설치되어 지지축(171)을 견고하게 고정한다.
이때, 몸체부(130)에 결합된 날개(170)는 임펠러(100)를 평면에서 바라봤을 때, 어느 하나의 날개(170)와 바로 인접한 날개(170)가 일부 서로 겹쳐지며, 임펠러(100)를 측면에서 바라봤을 때에는 몸체부(130)와 접촉되는 날개(170)의 하부 끝단(P1)이 캡부(110)의 일부 측면까지 연장된다.
또한, 몸체부(130)의 상부에 형성된 편심홈(137)에는 편심추(150)가 삽입되어 임펠러(100)의 편심을 조정한다.
이와 같이 구성된 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)는 초기 설치 시 요구되는 토출량에 따라 날개(170)의 각도 및 편심을 조정한다.
여기서, 날개(170)의 각도를 조정할 때에는 톱니홈(135)에서 지지축(171)을 빼내고 날개(170)를 지지축(171)을 중심으로 임의의 각도로 회전시킨 상태에서 다시 톱니홈(135)에 끼우는 형태로 날개(170)의 각도를 조정할 수 있다.
이때, 날개(170)의 몸체부(130)와 캡부(110)가 접촉하는 면은 몸체부(130)와 캡부(110)에 밀착되도록 곡면으로 형성되는 데, 지지축(171)을 중심으로 날개(170)를 회전시키면 이 부분이 밀착되지 않고 틈이 발생하게 된다.
따라서, 날개(170)의 각도를 조정할 때에는 몸체부(130)와 캡부(110), 및 날개(170)의 사이 틈이 최소한으로 발생하도록 대각선으로 길게 형성된 톱니홈(135)에서 적정한 위치를 선정하여 그 부분에 지지축(171)을 결합한다.
한편, 날개(170)가 임펠러(100)에 고정되면, 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)를 시험 가동하고, 요구되는 토출량이 발생하지 않으면, 몸체부(130)에서 다시 날개(170)를 분리하여 회전 각도를 변경한 후 다시 몸체부(130)에 날개(170)를 설치하고, 요구되는 토출량이 발생될 경우에는 몸체부(130)와 캡부(110)에 날개(170)가 일체화되도록 용접하여 완벽히 고정한다.
그리고, 임펠러(100)의 회전 시 발생하는 편심을 조정할 때에는 편심홈(137)에 편심추(150)를 끼우거나 모든 편심홈(137)에 편심추(150)를 끼운 상태에서 몇몇의 편심추(150)를 제거하는 형태로 수행한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)의 효과를 입증하기 위해 본 출원인은 하기와 같이 시험을 수행하여 그 결과를 그래프로 나타내었다.
비교예는 발명의 배경이 되는 기술의 항목에 기재된 종래의 각도조정이 가능한 임펠러(100)를 가진 펌프이다(실시예와 비교예의 구동모터(200)는 서로 동일하게 75kW 8마력의 사양을 가지는 전기모터를 사용하였다.)
도 9는 토출량에 따른 펌프의 효율을 나타내는 그래프로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 동일한 토출량을 기준으로 비교했을 때, 실시예가 비교예보다 더 효율이 높음을 알 수 있다.
도 10은 토출량에 따른 양정높이를 나타내는 그래프로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 동일한 토출량을 기준으로 비교했을 때, 실시예가 비교예보다 대략 10%가량 향상된 효율을 가짐을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프(500)는 몸체부(130)와 캡부(110)를 일체로 제작하고, 날개(170)와 몸체부(130)가 결합되는 구조를 간단하게 구성함으로써, 몸체부(130)의 직경(D2)을 최소화할 수 있기 때문에, 제작비용을 절감하는 동시에 경량화할 수 있고, 토출량도 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 날개(170)가 몸체부(130)에 톱니(172)에 의해 서로 결합되어 날개(170)의 각도를 용이하게 조정할 수 있으며, 편심홈(137)과 편심추(150)가 구비되어 임펠러(100)의 편심을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 캡부(110)에는 유체를 배수하는 배수공(111)이 형성되어 유체로 인한 임펠러(100)의 부식 및 저수조에 저장된 유체의 오염을 방지할 수 있고, 날개(170)를 서로 일부 겹치도록 배치하며 날개(170)가 캡부(110)까지 연장되도록 형성되어 토출량을 증대시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 임펠러 110: 캡부
111: 배수공 130: 몸체부
131: 축결합부 133: 결합공
135: 톱니홈 137: 편심홈
150: 편심추 151: 파지부
153: 핀공 170: 날개
171: 지지축 172,191: 톱니
190: 지지블럭 200: 구동모터
210: 구동축 300: 케이싱
310: 토출가이드 311: 유입구
312: 토출구 500: 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프
600: 토출관 D2: 몸체부의 직경
P1: 날개의 하부 끝단 P2: 날개의 상부 끝단
Z: 날개의 하부 끝단의 위치 범위

Claims (8)

  1. 유체를 배출하는 임펠러, 상기 임펠러를 구동하는 모터, 및 상기 모터를 감싸 기밀하는 케이싱을 포함하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프로서,
    상기 임펠러는
    유체의 저항이 감소하도록 하부로 갈수록 점점 좁아지는 형태의 캡부,
    상기 캡부의 상부에 위치되어 상기 모터의 구동축이 결합되는 몸체부, 및
    상기 몸체부의 외측으로 방사상으로 배치되어 유체를 흡입과 동시에 토출하는 복수 개의 날개를 포함하고, 상기 캡부와 상기 몸체부는 주조에 의해 일체로 성형되며,
    상기 임펠러는 상기 몸체부의 상부 둘레에 일정 간격 이격되는 복수 개의 편심홈과, 상기 임펠러의 편심 조절이 가능하도록 상기 편심홈에 탈착 가능하게 끼워지는 편심추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 날개는
    상기 날개의 일측으로 돌출되어 상기 몸체부에 끼워지고 둘레에 톱니가 형성된 지지축을 포함하고,
    상기 몸체부의 둘레에는 상기 톱니와 대응되는 형상의 톱니홈이 형성되어
    상기 날개가 상기 몸체부에서 각도조절이 가능하도록 상기 톱니가 상기 톱니홈에 끼워지는 형태로 결합되는 것을 특징으로 하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 톱니홈은
    대각선의 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임펠러는
    상기 톱니홈과 상기 지지축의 사이 공간에 끼워져 상기 톱니홈에서 상기 지지축을 지지하는 지지블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 날개는
    상기 몸체부에 접촉되는 하부 끝단이 상기 캡부의 1/10 이상 5/10 이하의 범위 까지 연장되는 것을 특징으로 하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 날개는
    상기 임펠러를 평면에서 바라봤을 때, 어느 하나의 날개의 하부 끝단이 인접한 날개의 상부 끝단과 일부 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캡부는
    끝단 부분에 형성되어 유체가 배출되는 배수공을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 임펠러를 구비한 수중펌프.
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