KR101393054B1 - 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프에 관한 것으로서, 특히, 중공 파이프의 내주면에 유체의 소용돌이 발생을 위한 유선형 유도날개를 마련한 장치에 관한 것으로서, 중공 파이프형상으로 이루어져 유체 관로와 원심펌프(1)의 흡입구(210) 사이에 연결되되, 입구(111)가 출구(112)보다 확장 형성된 하우징(110)과; 상기 하우징(110)의 내주면에 방사상 등간격을 두고 위치하여, 상기 원심펌프(1)의 임펠러(300) 회전방향과 동일한 방향성을 가지고 중심을 향하여 유선형으로 연장되며, 일면(121)이 타면(122)에 비해 더 큰 곡률을 가지는 다수 개의 유도날개(120)로 구성되어, 유체가 원활하게 통과하도록 어댑터의 중앙부를 완전히 개방함으로써 오물 등의 걸림을 방지하여 펌프를 안정적으로 동작시키고, 펌프 임펠러의 무리한 고속회전으로 인해 발생되는 캐비테이션을 방지하여 소음 및 진동의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 내구성을 향상시키며, 양정의 증가 및 유량의 안정적인 공급에 따라 펌프 효율이 향상되는 것이다.

Description

캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프{Adapter For Preventing Cavitaion And Centrifugal Pump Having Adapter}

본 발명은 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프에 관한 것으로서 특히, 중공 파이프의 내주면에 유체의 소용돌이 발생을 위한 유선형 유도날개를 마련한 장치로써, 유체가 원활하게 통과하도록 어댑터의 중앙부를 완전히 개방함으로써 오물 등의 걸림을 방지하여 펌프를 안정적으로 동작시키고, 펌프 임펠러의 무리한 고속회전으로 인해 발생되는 캐비테이션을 방지하여 소음 및 진동의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 내구성을 향상시키며, 양정의 증가 및 유량의 안정적인 공급에 따라 펌프 효율이 향상되는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원심펌프는 케이싱 내에서 임펠러를 회전시켜 유체에 원심력을 주어 압력이 생기도록 하여 유체를 낮은 곳에서 높은 곳으로 공급하는 펌프이다.

원심펌프를 가동시키면, 펌프 흡입구에서 유로 변화에 의한 압력강하로 인해 저압부에 빈 공간이 형성되어, 그 압력이 액체의 포화증기압보다 낮아지면 표면에 증기가 발생되어 기포가 형성된다.

이 현상을 캐비테이션(cavitation) 또는 공동현상이라 한다.

캐비테이션으로 인해 발생된 기포는 펌프 고압부로 이동하여 순간적으로 기포가 파괴되면서 소음 및 진동을 발생시키며, 임펠러나 케이싱 등 펌프를 파손시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 국내 공개특허공보 특1997-0002000호에 펌프의 난류방지를 위한 석션링(suction-ring)이 개시되어 있다.

도 1은 종래의 펌프의 난류방지를 위한 석션링의 사시도이며, 도 2는 종래의 펌프의 난류방지를 위한 석션링이 장착된 상태를 도시하는 도이다.

종래의 펌프의 난류방지를 위한 석션링은 유체를 펌핑시켜 강제순환시키도록 하는 펌핑에 있어서, 유체를 임펠러의 입구측에 유도시키기 위한 석션링에 관한 것이다.

모터하우징의 고정자에 전원이 입력되면 샤프트에 축착된 회전자가 그 샤프트와 함께 회전되고, 그 샤프트의 상측에 축착된 임펠러(21)가 모터앤드쉴드에 의해 분할된 펌프하우징의 임펠러실(20)에서 회전하면서 유체를 강제순환시킨다.

이때, 임펠러실(20) 입구에 장착되어 유체를 임펠러(21)의 내측부로 유도하는 석션링(10)에 있어서, 플랜지부(11)의 내측으로 내향경사면을 형성하고 그 내측에 공간부를 등각으로 분할하는 복수개의 유도날개(12)를 입설시키는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 유선 상호간의 간섭을 배제하고 와류의 확대를 방지하여 난류발생을 억제시켜줌으로써 펌프의 소음을 감소시키고 내구성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 석션링(10)이 오히려 흡입되는 유체의 흐름을 방해하여 임펠러 흡입측 압력을 더욱 강하시켜 압송되는 유체상에서 기포가 발생되고, 이러한 기포 발생에 따라 캐비테이션이 발생하게 되어, 소음 및 진동이 발생되며 임펠러나 케이싱 등이 파손되었다.

또한, 오물 등이 석션링에 걸리게 되어 펌프의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

국내 공개특허공보 특1997-0002000호

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 유체가 원활하게 통과하도록 어댑터의 중앙부를 완전히 개방함으로써 오물 등의 걸림을 방지하여 펌프를 안정적으로 동작시키고, 캐비테이션을 방지하여 소음 및 진동의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 내구성을 향상시키며, 양정의 증가 및 유량의 안정적인 공급에 따라 펌프 효율이 향상되는 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 중공 파이프형상으로 이루어져 유체 관로와 원심펌프의 흡입구 사이에 연결되되, 입구가 출구보다 확장 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내주면에 방사상 등간격을 두고 위치하여, 상기 원심펌프의 임펠러 회전방향과 동일한 방향성을 가지고 중심을 향하여 유선형으로 연장되며, 일면이 타면에 비해 더 큰 곡률을 가지는 다수 개의 유도날개로 구성함으로써 달성된다.

그리고, 상기 유도날개의 최대 높이는 상기 하우징 내경의 1/4 이하인 것이 바람직하다.

또한, 흡입구와 토출구를 가지는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 마련되어 구동수단에 의해 회전하는 임펠러로 이루어진 원심펌프에 있어서, 상기 케이싱의 흡입구에는 상기 제1항 또는 제2항의 어댑터가 일체로 형성되는 것이 좋다.

이상과 같은 본 발명은 유체가 원활하게 통과하도록 어댑터의 중앙부를 완전히 개방함으로써 오물 등의 걸림을 방지하여 펌프를 안정적으로 동작시키고, 캐비테이션을 방지하여 소음 및 진동의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 내구성을 향상시키며, 양정의 증가 및 유량의 안정적인 공급에 따라 펌프 효율이 향상된다.

또한, 비대칭의 유선형 유도날개를 장착함으로써 흡입 유체에 더욱 강력한 회전력을 발생시킨다.

더욱이, 기존 제품에도 장착이 간편하며, 고장 발생 시 원인 규명이 쉬워 유지 보수가 용이한 발명인 것이다.

도 1은 종래의 펌프의 난류방지를 위한 석션링을 도시하는 사시도,
도 2는 종래의 펌프의 난류방지를 위한 석션링이 장착된 상태를 도시하는 도,
도 3은 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터를 도시하는 평면도,
도 4는 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터를 도시하는 도 3의 A-A'단면도,
도 5는 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프의 일실시예를 도시하는 단면도,
도 6은 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터를 도시하는 평면도이며, 도 4는 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터를 도시하는 도 3의 A-A'단면도이고, 도 5는 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프의 일실시예를 도시하는 단면도이며, 도 6은 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.

본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 중공 파이프형상으로 이루어져 유체 관로와 원심펌프(1)의 흡입구(210) 사이에 연결되되, 입구(111)가 출구(112)보다 확장 형성된 하우징(110)과; 상기 하우징(110)의 내주면에 방사상 등간격을 두고 위치하여, 상기 원심펌프(1)의 임펠러(300) 회전방향과 동일한 방향성을 가지고 중심을 향하여 유선형으로 연장되며, 일면(121)이 타면(122)에 비해 더 큰 곡률을 가지는 다수 개의 유도날개(120)로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

그리고, 흡입구(210)와 토출구(220)를 가지는 케이싱(200)과, 상기 케이싱(200)의 내부에 마련되어 구동수단에 의해 회전하는 임펠러(300)로 이루어진 원심펌프(1)에 있어서, 상기 케이싱(200)의 흡입구(210)에는 상기 제1항 또는 제2항의 어댑터(100)가 일체로 형성되는 것을 추가적인 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프는 기본적으로 하우징(110)과 유도날개(120)로 구성된다.

먼저, 상기 하우징(110)은 그 형상에 제한이 없지만 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 중공 파이프형상으로 이루어지며, 상기 하우징(110) 입구(111)의 직경이 출구(112)의 직경보다 더 크게 형성되는 것이 좋다.

즉, 상기 하우징(110)의 입구(111)가 출구(112)보다 확장 형성되도록 하여 유량의 안정적인 공급이 가능하도록 하는 것이다.

상기 하우징(110)은 유체 관로와 원심펌프(1)의 흡입구(210) 사이에 연결되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 유도날개(120)는 그 형상에 제한이 없지만 도 3에 도시된 바와 같이 상기 하우징(110)의 내주면에 다수 개 마련되되, 내주면에 방사상 등간격을 두고 위치한다.

또한, 상기 유도날개(120)의 일면(121)이 타면(122)에 비해 더 큰 곡률을 가지는 비대칭 유선형으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 유도날개(120)를 따라 유체가 흐를 때 일면(121)에 비해 곡률이 더 작은 타면(122)에서 유체의 압력강하 현상이 최소화되며, 이로 인한 유체의 마찰 손실을 줄이고 캐비테이션을 방지하여 소음 및 진동의 발생을 감소시키고, 원심펌프(1)의 상기 임펠러(300) 및 상기 케이싱(200) 등의 내구성을 향상시킨다.

이때, 상기 유도날개(120)는 상기 원심펌프의 임펠러(300) 회전방향과 동일한 방향성을 가지고 중심을 향하여 유선형으로 연장되도록 하여 유체의 회전력을 증가시키는 것이 바람직하다.

즉, 상기 임펠러(300)의 회전으로 생기는 유체의 원심력을 향상시키도록, 상기 유도날개(120)에 의해 생기는 유체의 소용돌이를 동일한 방향으로 발생시킨다.

추가적으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유도날개(120)의 최대 높이(h)는 그 형상에 제한은 없지만 상기 하우징(110) 내경(d)의 1/4 이하로 이루어지도록 하여, 상기 어댑터(100)의 중앙부를 완전히 개방함으로써 오물 등의 걸림을 방지하여 펌프를 안정적으로 동작시킬 뿐만 아니라, 고장을 방지할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

그리고, 도 5는 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터(100)를 구비한 원심펌프(1)의 일실시예를 도시하는 단면도이며, 상기 어댑터(100)가 원심펌프(1)에 장착된 형태이다.

상기 원심펌프(1)는 상기 어댑터(100), 케이싱(200), 그리고 임펠러(300)로 이루어진다.

상기 원심펌프(1)는 내부 챔버를 가지며 흡입구(210)와 토출구(220)를 가지는 케이싱(200)과, 상기 케이싱(200)의 내부에 마련되어 구동수단에 의해 회전하는 임펠러(300)로 이루어지며, 상기 케이싱(200)의 흡입구(210)에는 상기 제1항 또는 제2항의 어댑터(100)가 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 원심펌프의 상기 흡입구(210)에 상기 어댑터(100)를 추가 구성하는 것이다.

도 6은 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터를 구비한 원심펌프의 다른 실시예를 도시하는 단면도이며, 도시된 바와 같이 원심펌프에 상기 어댑터(100)가 일체로 구성되는 것도 가능하다.

이로써, 캐비테이션을 방지하여 소음 및 진동의 발생을 감소시킴으로써 원심펌프(1)의 상기 임펠러(300) 및 상기 케이싱(200) 등의 내구성을 향상시키고, 캐피테이션에 의해 양정의 감소를 피할 수 있으며, 이에 따라 펌프 효율을 향상시킨다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프는 도시된 바와 같이, 원심펌프(1)의 상기 흡입구(210)를 통해 유체가 유입되어 상기 어댑터(100)를 통과하면서 상기 하우징(110)에 형성된 비대칭 유선형의 상기 유도날개(120)에 의해 유체에 강력한 회전력이 형성되어 상기 임펠러(300)로 유체가 유입된다.

상기 임펠러(300)를 통과한 유체는 상기 케이싱(200)의 상기 토출구(220)를 통해 토출된다.

이때, 상기 어댑터(100)의 중앙부가 개방되어 유체가 원활하게 통과되므로 오물 등의 걸림을 방지하여 펌프를 안정적으로 동작시키고, 상기 유도날개(120)의 일면(121)이 타면(122)에 비해 더 큰 곡률을 가지는 비대칭 유선형으로 형성됨으로써 캐비테이션을 방지하여 소음 및 진동의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 내구성을 향상시키며, 양정의 증가 및 유량의 안정적인 공급에 따라 펌프 효율이 향상된다.

더욱이, 상기 어댑터(100)는 기존 원심펌프에도 장착이 간편하며, 고장 발생 시에도 원인 규명이 쉬워 유지 보수가 용이한 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

1: 원심펌프 100: 어댑터
110: 하우징 111: 입구
112: 출구 120: 유도날개
121: 일면 122: 타면
200: 케이싱 210: 흡입구
220: 토출구 300: 임펠러

Claims (3)

1. 중공 파이프형상으로 이루어져 유체 관로와 원심펌프의 흡입구 사이에 연결되되, 양정의 증가와 유량의 안정적인 공급이 가능하도록 입구가 출구보다 확장 형성된 하우징과;
   상기 하우징의 내주면에 방사상 등간격을 두고 위치하여, 상기 원심펌프의 임펠러 회전방향과 동일한 방향성을 가지고 중심을 향하여 유선형으로 연장되며, 압력강하 현상을 최소화하도록 일면이 타면에 비해 더 큰 곡률을 가지는 다수 개의 유도날개로 구성되는 것을 특징으로 하는 캐비테이션 방지를 위한 어댑터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유도날개의 최대 높이는 상기 하우징 내경의 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 캐비테이션 방지를 위한 어댑터.
   
3. 흡입구와 토출구를 가지는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 마련되어 구동수단에 의해 회전하는 임펠러로 이루어진 원심펌프에 있어서,
   상기 케이싱의 흡입구에는 상기 제1항 또는 제2항의 어댑터가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 원심펌프.

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