KR101468069B1 - 온도센서가 구비된 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프의 케이싱 내부의 흡입구와 토출구 측의 유체 온도를 각각 계측하여 온도 편차를 연산하고 연산된 온도 편차를 기준으로 펌프의 이상 유무를 쉽게 판단할 수 있도록 그 구조가 개선된 온도센서가 구비된 펌프에 관한 것이다.
본 발명은 모터(20)의 모터축(22)에 연결되어 회전되는 회전체(30)와, 상기 회전체(30)가 내장되고 내부에 웨어링(40)이 배치되며 유체를 흡입하는 흡입구(12)와 흡입된 유체를 배출시키는 토출구(14)가 구성된 케이싱(10)으로 이루어진 펌프로서: 상기 케이싱(10)의 흡입구(12) 측에 배치되어 흡입구(12)를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제1온도센서부(100A)와; 상기 케이싱(10)의 토출구(14) 측에 배치되어 토출구(14)를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제2온도센서부(100B) 및 상기 제1,2온도센서부(100A,100B)로부터 측정된 온도신호를 인가받아 흡입구(12)와 토출구(14)를 통과하는 유체의 온도 편차를 연산하고 이를 무선신호로 외부의 원격 장치에 송출하는 제어부(500);를 포함하여 구성되며, 상기 제1온도센서부(100A)는 펌프의 흡입구(12)측에 장착된 제1센서하우징(110A) 내에 제1온도센서(210A)가 배치되고, 상기 제2온도센서부(100B)는 펌프의 토출구(14)측에 장착된 제2센서하우징(110B) 내에 제2온도센서(210B)가 배치되며, 상기 제1,2센서하우징(110A,110B) 내에 펌프 내부 상태를 영상정보로 촬영하기 위한 카메라(300)가 각각 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

온도센서가 구비된 펌프{PUMP WITH TEMPERATURE SENSOR}
본 발명은 온도센서가 구비된 펌프에 관한 것으로, 더 상세하게는 펌프의 케이싱 내부에 흡입구와 토출구 측을 통과하는 유체의 온도 편차를 연산하고 무선으로 원격에 위치한 디스플레이부측으로 송출하여 작업자가 원격 위치에서 수중 펌프의 이상 여부를 쉽게 판단할 수 있음과 아울러, 카메라와 조명기구를 이용하여 펌프 내부 상황을 쉽게 확인할 수 있도록 그 구조가 개선된 온도센서가 구비된 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 수중모터펌프라 함은 청수 또는 오,폐수 등의 유체 중에 설치되어, 모터에 의하여 구동 회전되는 임펠러가 회전됨에 따라 흡입된 다음, 토출관을 통하여 밖으로 배출되도록 하는 모터펌프이다.
일반적으로 원심펌프는 케이싱의 일측에는 케이싱 커버가 설치되어 상기 임펠러가 설치된 공간부의 기밀을 유지하고 있다.
또, 케이싱에는 흡입구 및 토출구가 형성되며 상기 일측은 케이싱 커버로 막혀 있어 기밀을 유지하고 있다.
상기 임펠러는, 직경이 큰 입구단과 직경이 작은 출구단을 가지며, 상기 케이싱 및 케이싱 커버의 내측과 밀접하게 조립된다. 이 조립은 각각 웨어링이라고 불리는 부재에 매우 작은 틈새를 가진 채 이루어진다. 상기 웨어링은 녹발생 방지 및 내구성을 위하여 통상 스텐리스강 또는 청동을 사용하고 있다.
이와 같이 구성되는 종래의 원심펌프의 웨어링 구조는, 모터에 전원이 인가되면 상기 임펠러가 회전하고 이 임펠러 날개의 원심력에 의하여 내부 유체는 케이싱 내부로 흡인되는데, 이때, 임펠러의 입구단의 압력과 날개부 끝단인 출구단의 압력은 차이를 보인다. 즉, 출구단의 압력은 진공상태가 되어 지하수의 유체를 케이싱의 흡입구를 통하여 빨아들인다. 케이싱 내부의 유체는 이러한 압력 차이에 의하여 웨어링과 임펠러 사이의 미세 틈새를 통하여 불가피하게 누수현상이 발생한다
이를 극복하기 위해 한국 공개특허공보 제10-19980917629호 "원심펌프의 웨어링 구조"(공개일자 : 1998.06.05)에 개시된 바와 같이, 임펠러를 내장한 케이싱을 포함하는 원심펌프의 웨어링 구조에서 임펠러와 케이싱 및 케이싱 커버 사이에 탄성 기밀재가 설치된 것이다.
그런데, 기존 펌프의 경우 이러한 누수현상을 방지하기 위한 기밀재가 설치되더라도 시간이 경과됨에 따라 누수현상이 발생할 수 밖에 없으며, 이러한 누수현상이 발생하거나, 펌프 케이싱 내부에 이물질이 혼입되어 막히게 되거나 펌프 내부에 부식이 발생하여 펌프의 효율이 저하되더라도 펌프의 이상을 조기에 발견할 수 없는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위한 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-1124078호 "감시카메라가 구비된 수중모터펌프"(등록일자 : 2012.02.28)에 개시된 바와 같이, 내부에 모터가 내삽된 모터하우징과, 상기 모터하우징의 상단에 결합되는 연결박스와, 상기 모터하우징의 하단에 위치되어 상기 모터의 모터축에 축설되어 회전되는 회전체와, 상기 회전체가 내장되고 유체를 흡입하는 흡입구와 흡입된 유체를 배출시키는 토출구가 구성된 하부케이스로 이루어진 수중모터펌프에 있어서, 상기 모터 하우징의 내부에 구성되는 모터의 모터축 외주연에는 제1브라켓이 더 결합되고, 상기 제1브라켓에 결합되어 상기 모터를 촬영하여 모터 내부의 이상여부를 감시하는 모터내부감시카메라와, 상기 제1브라켓에 결합되어 상기 회전체를 촬영하여 회전체의 이상여부를 감시하는 회전체감시카메라를 더 구비한 것이다.
그런데, 종래 선행기술은 카메라를 이용하여 모터 내부의 이상여부를 신속하게 감시할 수 있으나, 각각의 카메라가 브라켓에 의해 지지되는 구조이므로, 유체의 흐름에 의해 휘어질 우려가 있으며, 이를 해소하기 위해 제1브라켓의 두께와 폭을 확대시킬 경우에는 수중의 물 흐름과 간섭되어 펌프 효율을 저하시킬 우려가 있다.
또한, 종래 선행기술은 야간작업이나 이물질이 많은 탁한 유체를 펌핑할 경우, 카메라를 이용한 시야 확보가 어려워 카메라의 감시 기능을 상실하게 되는 단점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-19980917629호 "원심펌프의 웨어링 구조"(공개일자 : 1998.06.05) 한국 등록특허공보 제10-1124078호 "감시카메라가 구비된 수중모터펌프"(등록일자 : 2012.02.28)
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 카메라와 온도센서가 펌프의 내부에 견고하게 취부되어 카메라로 하여금 펌프의 내부를 촬영함과 아울러, 온도센서로 흡입구 및 토출구의 온도 변화를 측정하여 펌프의 이상 여부를 쉽게 판단할 수 있도록 그 구조가 개선된 온도센서가 구비된 펌프를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 최소한의 카메라로 펌프의 주요 부위를 촬영할 수 있도록 함으로써, 최소 비용으로 촬영 효율을 극대화할 수 있도록 한 온도센서가 구비된 펌프를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터의 모터축에 연결되어 회전되는 회전체와, 상기 회전체가 내장되고 내부에 웨어링이 배치되며 유체를 흡입하는 흡입구와 흡입된 유체를 배출시키는 토출구가 구성된 케이싱으로 이루어진 펌프로서, 상기 케이싱의 흡입구 측에 배치되어 흡입구를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제1온도센서부와, 상기 케이싱의 토출구 측에 배치되어 토출구를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제2온도센서부와, 상기 제1,2온도센서부로부터 측정된 온도측정신호를 인가받아 흡입구와 토출구를 통과하는 유체의 온도 편차를 연산하고 이를 무선신호로 외부의 원격 장치로 송출하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 제1온도센서부는 펌프의 흡입구측에 장착된 제1센서하우징 내에 제1온도센서가 배치되고, 상기 제2온도센서부는 펌프의 토출구 측에 장착된 제2센서하우징 내에 제2온도센서가 배치되며, 상기 제1,2센서하우징 내에 펌프 내부 상태를 영상정보로 촬영하기 위한 카메라가 각각 배치된 것이다.
상기 센서하우징은 케이싱의 내주면에 장착되는 장착 브라켓과, 상기 장착 브라켓의 단부에 상기 카메라의 촬영각도를 조절하기 위해 조인트부재가 더 구비된 것이다.
상기 카메라는 촬영된 영상정보를 부호화하여 무선으로 송출하는 송신기를 더 구비한다.
상기 제1,2센서하우징의 단부에는 전원이 인가됨에 따라 발광하는 조명기구가 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명은 펌프의 케이싱(10) 내부의 흡입구(12)와 토출구(14) 측 온도 변화를 계측함으로써, 펌프 내부에 캐비테이션(cavitation)현상 등이 발생하게 되거나 내부 부식이 발생하거나, 이물질이 막히게 되는 경우 등의 펌프 이상 발생시 펌프 내부의 온도가 상승하게 되므로, 제어부(500)는 제1,2온도센서로부터 계측된 물의 온도를 비교 판단하여 미세한 온도 변화를 감지하여 앞서 설명한 펌프의 이상 발생을 조기에 확인할 수 있는 이점을 갖는다.
또한 본 발명은 펌프 케이싱(10)의 내부에 견고하게 카메라(300)를 취부할 수 있으며, 장착 브라켓(420)과 조인트부재(410)를 이용하여 카메라(300)의 촬영각도를 선택적으로 조절할 수 있으므로, 펌프의 종류에 따라 케이싱(10)의 내부구조가 달라지더라도 원하는 펌프의 내부 주요 부위를 촬영할 수 있게 됨과 아울러, 원격 위치에 마련된 원격 장치의 디스플레이부(600)에서 펌프의 이상 여부를 확인할 수 있는 유용한 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 온도센서가 구비된 펌프의 구성도.
도 2는 본 발명 제1온도센서부 및 외부 원격 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명 제1온도센서부의 다른 변형예를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 펌프가 양측흡입벌류트펌프에 적용된 상태를 보인 예시도.
본 발명에 따른 온도센서가 구비된 펌프는 도 1 내지 도 4를 참조하면, 모터(20)의 모터축(22)에 연결되어 회전되는 회전체(30)와, 회전체(30)가 내장되고 유체를 흡입하는 흡입구(12)와 흡입된 유체를 배출시키는 토출구(14)가 구성된 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 흡입구(12) 측에 배치되어 흡입구(12)를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제1온도센서부(100A)와, 상기 케이싱(10)의 토출구(14) 측에 배치되어 토출구(14)를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제2온도센서부(100B)와, 상기 제1,2온도센서부(100A,100B)로부터 측정된 온도측정신호를 인가받아 흡입구(12)와 토출구(14)를 통과하는 유체의 온도 편차를 연산하고 이를 무선신호로 외부의 원격 장치로 송출하는 제어부(500)로 구성된다.
제1,2온도센서부(100A,100B)들 중 제1온도센서부(100A)는 펌프의 흡입구(12)측에 장착된 제1센서하우징(110A) 내에 제1온도센서(210A)가 배치되고, 상기 제2온도센서부(100B)는 펌프의 토출구(14) 측에 장착된 제2센서하우징(110B) 내에 제2온도센서(210B)가 배치되며, 상기 제1,2센서하우징(110A,110B) 내에 펌프 내부 상태를 영상정보로 촬영하기 위한 카메라(300)가 각각 배치된다.
제1,2센서하우징(110A,110B)은 전체적인 형상이 유체 흐름에 간섭되지 않도록 유선형 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제1,2센서하우징(110A,110B)은 케이싱(10)의 내주면에 장착되는 장착 브라켓(420)과, 상기 장착 브라켓(420)의 단부에 상기 카메라(300)의 촬영각도를 조절하기 위해 조인트부재(410)가 더 구비된 것이다.
장착 브라켓(420)은 케이싱(10)의 내주면에 볼트 또는 스크류 등의 결합피스를 매개로 일체로 고정되는 구조를 갖는다.
조인트부재(410)는 장착 브라켓(420)의 단부를 기준으로 제1,2센서하우징(110A,110B)의 각도를 조절하여 카메라(300)의 촬영 각도를 간편하게 조절할 수 있는 이점을 갖는다.
제1,2온도센서(210A,210B)는 유선으로 제어부(500)에 연결되거나, 무선 송신수단을 이용하여 제어부(500)측으로 계측된 온도신호를 무선으로 출력할 수 있다.
상기 카메라(300)는 촬영된 영상정보를 부호화(encoding)하여 무선으로 원격 위치에 위치하는 조종실 쪽으로 송출하는 송신기(350)를 더 구비할 수 있으며, 이 경우 조종실에는 송신기(350)로부터 송출된 부호화 신호를 인가받아 복호화(decoding)한 후에 디스플레이부(600)측에 영상신호를 출력하는 수신기(650)가 마련된다.
또한, 카메라(300)의 야간이나 시야가 흐린 장소에서의 펌핑 동작시 카메라(300)의 촬영이 제대로 이루어지지 않게 되므로, 이를 극복하기 위해 본 발명은 제1,2센서하우징(110A,110B)의 내부에 외부 전원이 인가됨에 따라 발광되어 조명 빛을 제1,2센서하우징(110A,110B)의 내부에서 카메라(300)가 지시하는 방향으로 비추기 위한 조명기구(700)가 구비된다.
조명기구(700)는 공지의 LED를 채용할 수 있으며, 배터리 내장형 또는 외부의 배터리와 전선 연결된 것을 채용할 수 있다.
회전체(30)는 임펠러로서, 회전체(30)와 케이싱(10)의 내주면 사이에 웨어링이 배치되며, 웨어링은 케이싱(10) 또는 케이싱(10) 내에 배치된 케이싱(10) 커버의 내부에 틈새를 갖도록 조립된다.
한편, 제어부(500)는 카메라(300)와 유선 연결되어 촬영된 영상신호를 인가받고, 인가된 영상신호를 무선 신호로 변환한 후에 인터넷을 통해 외부의 기기(디스플레이부(600) 등)로 무선 송출함으로써, 작업자가 조종실 등의 원격 위치에서 펌프의 이상 여부를 시각적으로 확인할 수 있도록 구성할 수도 있다.
또한, 제어부(500)는 제1,2온도센서(210A,210B)의 온도편차를 연산하는 과정에서 허용범위 내의 온도 편차일 경우, 외부로 송출되지 않고, 허용 범위를 벗어날 경우에만 외부로 송출하도록 설정할 수 있다.
상기한 본 발명의 온도센서가 구비된 펌프는 원심펌프, 사류펌프, 축류펌프 등에도 채용할 수 있으며, 도 1에서는 축류펌프를 일 예로 설명하였으나, 다른 예로 도 4에서와 같이 양측흡입벌류트펌프에도 적용 가능함을 나타낸 것으로, 이는 다른 방식의 펌프에도 적용 가능함을 나타낸 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명은 제1센서하우징(110A)에 배치된 제1온도센서(210A)가 흡입구(12) 측을 통과하는 유체(물)의 온도를 계측한 후에 계측된 온도신호를 제어부(500)측으로 출력하고, 제2센서하우징(110B)에 배치된 제2온도센서(210B)가 토출구(14) 측을 통과하는 유체(물)의 온도를 계측한 후에 계측된 온도신호를 제어부(500)측으로 출력하면, 제어부(500)는 상기 제1,2온도센서부(100A,100B)로부터 측정된 온도신호를 인가받아 흡입구(12)와 토출구(14)를 통과하는 유체의 온도 편차를 연산하고 이를 무선신호로 외부의 원격 장치로 송출한다.
외부의 원격 장치는 일 예로 디스플레이부(600)를 채용할 수 있으며, 디스플레이부(600)의 패널 상에 온도 편차를 디지털 수치화하여 표시함으로써, 펌프의 이상이 발생할 경우 이를 작업자가 쉽게 파악할 수 있으며, 디스플레이부(600)에 알람부를 구비하여 제1,2온도센서(210A,210B)로부터 측정된 온도 편차가 정해진 범위내의 온도 편차를 벗어날 경우 알람신호가 울리도록 할 수 있다.
카메라(300)는 케이싱(10)의 내부 상태를 촬영하여 촬영된 것을 영상신호로 제어부(500)측으로 출력하여 내부 이물질의 혼입 여부, 케이싱(10)의 내부의 부식, 캐비테이션 발생 등의 이상 현상을 감시하게 된다.
송신부는 앞서 설명한 바와 같이 촬영된 영상정보를 부호화한 후에 무선 인터넷을 통해 외부의 조종실 측으로 무선 송출하여 원격 위치에서 디스플레이부(600)를 통해 펌프의 이상 유무를 확인할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 펌프 내부에 캐비테이션(cavitation)현상 등이 발생하게 되거나 내부 부식이 발생하거나, 이물질이 막히게 되는 경우 등의 펌프 이상 발생시 펌프 내부의 온도가 상승하게 되므로, 제어부(500)는 제1,2온도센서(210A,210B)로부터 계측된 물의 온도를 비교 판단하여 미세한 온도 변화를 감지하여 앞서 설명한 펌프의 이상 발생을 조기에 확인할 수 있는 이점을 갖는다.
또한 본 발명은 펌프 케이싱(10)의 내부에 견고하게 카메라(300)를 취부할 수 있으며, 조인트부재(410)를 이용하여 카메라(300)의 촬영각도를 선택적으로 조절할 수 있으므로, 펌프의 종류에 따라 케이싱(10)의 내부구조가 달라지더라도 원하는 펌프의 내부 주요 부위를 촬영할 수 있게 됨과 아울러, 원격 위치에 마련된 원격 장치의 디스플레이부(600)에서 펌프의 이상 여부를 확인할 수 있는 유용한 이점을 갖는다.
10 : 케이싱 12 : 흡입구
14 : 토출구 20 : 모터
22 : 모터축 30 : 회전체
40 : 웨어링 100A,100B : 제1,2온도센서부
110A,110B : 제1,2센서하우징 210A,210B : 제1,2온도센서
300 : 카메라 350 : 송신기
410 : 조인트부재 420 : 장착 브라켓
500 : 제어부 600 : 디스플레이부
650 : 수신기 700 : 조명기구

Claims (5)

  1. 모터(20)의 모터축(22)에 연결되어 회전되는 회전체(30)와, 상기 회전체(30)가 내장되고 내부에 웨어링(40)이 배치되며 유체를 흡입하는 흡입구(12)와 흡입된 유체를 배출시키는 토출구(14)가 구성된 케이싱(10)으로 이루어진 펌프로서:
    상기 케이싱(10)의 흡입구(12) 측에 배치되어 흡입구(12)를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제1온도센서부(100A)와;
    상기 케이싱(10)의 토출구(14) 측에 배치되어 토출구(14)를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 제2온도센서부(100B) 및
    상기 제1,2온도센서부(100A,100B)로부터 측정된 온도신호를 인가받아 흡입구(12)와 토출구(14)를 통과하는 유체의 온도 편차를 연산하고 이를 무선신호로 외부의 원격 장치에 송출하는 제어부(500);를 포함하여 구성되며,
    상기 제1온도센서부(100A)는 펌프의 흡입구(12)측에 장착된 제1센서하우징(110A) 내에 제1온도센서(210A)가 배치되고, 상기 제2온도센서부(100B)는 펌프의 토출구(14)측에 장착된 제2센서하우징(110B) 내에 제2온도센서(210B)가 배치되며, 상기 제1,2센서하우징(110A,110B) 내에 펌프 내부 상태를 영상정보로 촬영하기 위한 카메라(300)가 각각 배치된 것을 특징으로 하는 온도센서가 구비된 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부의 원격장치는 유체의 온도편차를 디지털 수치화하여 표시하는 디스플레이부(600)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 온도센서가 구비된 펌프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2센서하우징(110A,110B)은 케이싱(10)의 내주면에 장착되는 장착 브라켓(420)과,
    상기 장착 브라켓(420)의 단부에 상기 카메라(300)의 촬영각도를 조절하기 위해 조인트부재(410)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 온도센서가 구비된 펌프.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라(300)는 촬영된 영상정보를 부호화하여 무선으로 송출하는 송신기(350)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 온도센서가 구비된 펌프.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2센서하우징(110A,110B)의 단부에는 전원이 인가됨에 따라 발광하는 조명기구(700)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 온도센서가 구비된 펌프.
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