KR101545278B1 - 축류 또는 사류 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축류 또는 사류 펌프에 관한 것으로, 그 목적은 흡입구를 통하여 유입되는 유체가 임펠러를 향하여 유동하는 과정에서 임펠러 날개의 각도에 상응하는 일정한 흐름을 형성하면서 유동할 수 있도록 한 축류 또는 사류 펌프를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 수직한 회전축; 상기 회전축과 함께 회전하도록 회전축의 하단부에 장착된 허브 및 이 허브의 외주에 설치된 다수개의 날개로 이루어진 임펠러; 및 상기 임펠러를 내부에 수용하고, 임펠러의 회전에 의해 유동하는 유체를 안내하는 유로가 구비되며, 하단부에 흡입구가 형성된 것으로 이루어진 케이스;를 포함하는 펌프에 있어서, 상기 흡입구의 중앙부에 위치하도록 케이스의 하단부에 고정되게 설치되며, 흡입구의 내면과 이격된 채로 마주하면서 유체가 유동하는 유로를 형성하는 외면을 갖는 유도부재; 상기 흡입구의 내면에 형성되며, 임펠러 날개의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖는 다수개의 제1 유도날개; 및 상기 제1 유도날개의 사이사이에 위치하도록 유도부재의 외면에 형성되며, 제1 유도날개의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖는 다수개의 제2 유도날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축류 또는 사류 펌프를 제공한다.

Description

축류 또는 사류 펌프{Axial or mixed flow pump}
본 발명은 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축류 또는 사류 펌프에 있어서, 펌프의 하단부에 마련된 흡입구를 통하여 유입되는 유체가 임펠러 날개의 각도에 상응하는 흐름을 형성하면서 유동할 수 있도록 흡입구의 구조가 개선된 축류 또는 사류 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 축류 펌프(Axial flow pump)는 임펠러의 회전에 의해 유동하는 유체가 축방향을 따라 유동하는 구조를 갖는 펌프이고, 사류 펌프(mixed flow pump)는 임펠러의 회전에 의하여 축방향으로 흘러 들어간 유체가 축과 경사진 방향으로 임펠러로부터 이탈되도록 한 펌프로써, 축류 펌프와 사류 펌프는 임펠러의 구체적인 구조에 있어서 다소 차이가 있을 뿐 실질적인 구조는 매우 유사하므로, 사류 펌프를 예시하여 그 구조에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 종래 일반적인 사류 펌프의 구조를 보인 단면도를 도시하고 있다.
사류 펌프는 펌프 케이스(10) 내에 회전 가능하게 배치된 회전축(20)과, 상기 회전축(20)의 끝단에 설치되어 회전축과 함께 회전하는 임펠러(30)와, 상기 펌프 케이스(10)의 내부에 설치되며 임펠러(30)의 회전에 의해 유로를 따라 유동하는 유체를 안내하는 안내 날개(40)를 주요 구성요소로 하여 구성된다.
이러한 사류 펌프는 임펠러(30)의 회전시, 펌프 케이스(10)에 형성된 흡입구(11)를 통하여 유체가 유입되고, 이처럼 유입되는 유체는 임펠러의 회전에 의해 가압된 후, 임펠러의 하류측에 위치한 안내 날개(40)에 의해 안내되면서 펌프 케이스에 형성된 토출구로 토출된다.
한편, 상기 임펠러(30)는 대략 원추형의 형상을 갖는 허브(31)의 외측에 다수개의 날개(32)가 설치된 것으로 이루어지며, 이러한 임펠러의 구성은 축류 펌프도 같다.
이러한 임펠러(30)의 회전에 의해 유체가 유동하는 과정에서 케이스(10)의 흡입구(11)를 통해 임펠러(30)를 향하여 유동하는 유체는 허브(31)측과 날개(32)측의 압력 차이로 인하여 그 흐름이 불규칙해지고, 이로 인하여 소음과 진동이 발생되는 문제점이 있다.
등록특허공보 제1388462호 (2014.04.24. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 흡입구를 통하여 유입되는 유체가 임펠러를 향하여 유동하는 과정에서 임펠러 날개의 각도에 상응하는 일정한 흐름을 형성하면서 유동할 수 있도록 한 축류 또는 사류 펌프를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 나뭇가지 등 비교적 부피가 큰 이물질이 흡입구를 통하여 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 축류 또는 사류 펌프를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 수직한 회전축; 상기 회전축과 함께 회전하도록 회전축의 하단부에 장착된 허브 및 이 허브의 외주에 설치된 다수개의 날개로 이루어진 임펠러; 및 상기 임펠러를 내부에 수용하고, 임펠러의 회전에 의해 유동하는 유체를 안내하는 유로가 구비되며, 하단부에 흡입구가 형성된 것으로 이루어진 케이스;를 포함하는 펌프에 있어서, 상기 흡입구의 중앙부에 위치하도록 케이스의 하단부에 고정되게 설치되며, 흡입구의 내면과 이격된 채로 마주하면서 유체가 유동하는 유로를 형성하는 외면을 갖는 유도부재; 상기 흡입구의 내면에 형성되며, 임펠러 날개의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖는 다수개의 제1 유도날개; 및 상기 제1 유도날개의 사이사이에 위치하도록 유도부재의 외면에 형성되며, 제1 유도날개의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖는 다수개의 제2 유도날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축류 또는 사류 펌프를 제공한다.
한편 상기 축류 또는 사류 펌프에 있어서, 상기 유도부재는 중앙부를 통하여 유체의 유입이 추가적으로 이루어질 수 있도록 중공체로 구성될 수 있다.
한편 상기 축류 또는 사류 펌프에 있어서, 상기 제1 유도날개의 끝단부는 이웃한 두 제2 유도날개의 사이로 삽입되고, 제2 유도날개의 끝단부는 이웃한 두 제1 유도날개의 사이로 삽입되도록 제1,2 유도날개의 끝단부에는 중첩영역이 형성될 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 흡입구를 통해 유입되는 유체의 흐름 방향을 제1 유도날개와 제2 유도날개가 임펠러 날개의 경사진 형상에 상응하는 방향으로 바꿔주는 방식으로 유체의 흐름을 안정화시켜 펌프의 작동과정에서 소음이나 충격이 발생하는 것을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1 유도날개와 제2 유도날개는 나뭇가지와 같은 비교적 큰 부피를 갖는 이물질이 펌프의 내부로 흡입되는 것을 방지하여 줌으로써, 이물질에 의한 펌프의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래 일반적인 사류 펌프의 구조를 보인 단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펌프의 단면도,
도 3 은 본 발명에 따른 제1 유도날개와 제2 유도날개의 임펠러 날개의 관계를 보인 사시도,
도 4 는 본 발명에 따른 제1 유도날개와 제2 유도날개의 구조를 보인 평면도,
도 5 는 중공형 유도부재를 갖는 펌프의 단면도.
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 펌프의 단면도를, 도 3은 본 발명에 따른 제1 유도날개와 제2 유도날개의 임펠러 날개의 관계를 보인 사시도를, 도 4는 본 발명에 따른 제1 유도날개와 제2 유도날개의 구조를 보인 평면도를, 도 5는 중공형 유도부재를 갖는 펌프의 단면도를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 펌프는 케이스(130)의 하단부에 형성되어 유체의 유입이 이루어지는 흡입구(131)의 구조를 개선하여 흡입구(131)를 통해 케이스(130)로 유입된 후, 임펠러(120)를 향하여 유동하는 유체가 임펠러(120) 날개(122)의 각도에 상응하는 흐름을 형성하도록 하여 임펠러(120)의 회전시 소음이나 진동이 발생하는 것을 감소시킬 수 있도록 한 것으로, 회전축(110), 임펠러(120), 케이스(130), 유도부재(140), 제1 유도날개(150), 제2 유도날개(160)를 포함하는 것으로 구성된다.
상기 회전축(110)은 수직하게 세워진 구조를 갖도록 배치되며, 상단부는 미도시된 모터와 같은 구동원과 연결되어 회전 가능한 구조를 갖고, 더불어 베어링 등에 의해 회전을 지지받는 구조를 갖는다. 이러한 회전축(110) 및 제반 구조는 이미 널리 사용되고 있는 축류 펌프 또는 사류 펌프에 적용되는 구조와 동일하게 구성될 수 있는 바, 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 임펠러(120)는 회전축(110)의 하단부에 고정된 구조로 설치되어 회전축(110)과 함께 회전하면서 유체를 펌핑하는 것으로, 회전축(110)에 고정되며 상광하협(上廣下狹)의 원추형 구조로 이루어진 허브(121)와, 상기 허브(121)를 중심으로 방사형의 구조로써 바깥쪽 방향으로 돌출되는 구조를 갖도록 허브(121)의 외주에 등간격으로 설치된 다수개의 날개(122)로 구성된다.
이때 상기 각각의 날개(122)는 임펠러(120)의 회전시 유체를 상부로 밀어 올릴 수 있도록 시계방향 또는 반시계 방향 중 어느 한쪽 방향으로 경사진 형상으로 형성되며, 이러한 기본적인 임펠러(120)의 구조는 종래 일반적으로 사용되고 있는 임펠러와 동일하게 구성될 수 있는 바, 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 케이스(130)는 회전축(110)의 일부와 임펠러(120)의 전부를 내부에 수용하면서 임펠러(120)의 회전에 의해 유동하는 유체를 안내하는 유로를 형성하도록 원통형의 구조로 이루어지며 수직하게 배치된다.
한편, 상기 케이스(130)의 하단부에는 유체의 유입이 이루어지는 흡입구(131)가 형성되고, 상단부에는 토출구(132)가 형성된 것으로 구성된다.
이러한 케이스(130)는 임펠러(120)의 설치 등 작업성을 고려하여 여러개의 부분으로 나누어 제작한 후, 각기 제작된 부분을 조립하여 하나의 케이스(130)가 구성되도록 할 수 있다.
상기 유도부재(140)는 흡입구(131)의 중앙부에 위치하도록 케이스(130)의 하단부에 고정되게 설치된다.
이러한 유도부재(140)의 외면(140a)은 흡입구(131)의 내면(131a)과 이격된 채로 마주하면서 유체가 케이스(130)의 내부로 유입되는 유로를 형성하는 것으로, 하단부가 나팔형의 구조로 확장된 흡입구(131)의 구조에 대응하여 유도부재(140)는 상단부가 하단부에 비하여 좁은 단면적의 원추형 구조로 형성된다.
이와 같은 유도부재(140)는 유도부재(140)의 외면(140a)과 흡입구(131)의 내면(131a)을 연결하는 브래킷(141)에 의하여 케이스(130)에 고정될 수 있으며, 중앙부를 통하여 유체가 추가적으로 유입될 수 있도록 중공체로 구성될 수 있다(도 5 참조).
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 유도부재(140)가 중공체로 형성되어 중앙부에 유체의 유입이 이루어지는 추가적인 유로(F)가 형성된 경우, 상기 유로(F)를 통하여 허브(121)의 중앙부로 유체가 유입되면서 허브(121)의 중앙부 압력을 보상해줌에 따라 압력 불균형을 해소하게 된다.
즉, 제1,2 유도날개(150,160)를 거친 후 임펠러(120)를 향해 유동하는 유체는 제1,2 유도날개의 구조로 인하여 맴돌이류 형성하게 되므로, 가운데 영역, 즉 허브(121)의 중앙부측의 압력이 상대적으로 낮아질 수 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 유도부재(140)를 중공체로 형성하여 허브(121)의 중앙부로 유체가 공급될 수 있도록 함으로써 압력 불균형을 해소할 수 있게 된다.
상기 제1 유도날개(150)는 흡입구(131)를 통해 케이스(130)의 내부로 유입되는 유체의 방향을 조절하는 것으로, 임펠러(120) 날개(122)의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖도록 흡입구(131)의 내면에 설치된다.
예컨대, 임펠러(120)의 날개(122)가 시계 방향으로 기울어진 경사진 형상을 갖는 경우, 제1 유도날개(150)도 시계 방향으로 기울어진 경사진 형상을 갖도록 구성된다.
이러한 제1 유도날개(150)는 다수개로 구성되며, 다수개의 제1 유도날개(150)는 흡입구(131)의 중심부를 기준으로 상호 일정간격 이격된 원형의 배열구조를 갖도록 흡입구(131)의 내면(131a)에 설치된다.
상기 제2 유도날개(160)는 제1 유도날개(150)와 마찬가지로 흡입구(131)를 통해 케이스(130)의 내부로 유입되는 유체의 방향을 조절하는 것으로, 제1 유도날개(150)의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖도록 유도부재(140)의 외면(140a)에 설치된다.
이러한 제2 유도날개(160)는 제1 유도날개(150)와 동일한 개수로 구성되며, 각각의 제2 유도날개(160)는 제1 유도날개(150)의 사이사이에 위치하도록 유도부재(140)의 외면(140a)에 설치된다.
한편, 상기 제1 유도날개(150)와 제2 유도날개(160)는 동일한 곡률로 굽어지게 형성되어 제1 유도날개(150)와 제2 유도날개(160)는 평행한 구조로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 유도날개(150)의 끝단부는 이웃한 두 제2 유도날개(160)의 사이로 삽입되고, 이와 마찬가지로 제2 유도날개(160)의 끝단부는 이웃한 제1 유도날개(150)의 사이로 삽입되도록 제1 유도날개(150)와 제2 유도날개(160)의 끝단부에는 중첩영역(S)이 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 펌프는 회전축(110)의 회전에 의하여 임펠러(120)가 회전하고, 상기 임펠러(120)의 회전에 케이스(130)의 내부로 유입되는 유체가 임펠러(120)의 회전에 의해 가압되면서 토출된다.
이와 같은 유체의 펌핑과정에서 흡입구(131)를 통해 유입되는 유체는 제1 유도날개(150)와 제2 유도날개(160)의 경사진 구조를 인하여, 그에 상응하는 경사진 흐름을 형성하면서 임펠러(120)로 유동하게 된다.
한편, 제1 유도날개(150)와 제2 유도날개(160)의 경사진 구조는 임펠러(120) 날개(122)의 경사진 구조와 동일하므로, 제1,2 유도날개(150,160)에 의하여 안내되는 유체의 흐름은 임펠러(120) 날개(122)의 경사진 구조에 대응하는 방향을 형성하게 된다.
이처럼 제1,2 유도날개(150,160)에 의해 흐름 방향이 조절된 유체의 흐름은 임펠러(120)에 형성된 날개(122)들의 사이로 자연스럽게 유입되므로, 유체의 펌핑과정에서 진동이나 소음이 발생하는 것을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 일부분이 상호 중첩된 구조를 갖는 제1 유도날개(150)와 제2 유도날개(160)는 흡입구(131)를 통하여 부피가 비교적 큰 이물질이 유입되는 것을 방지하게 됨으로써, 이물질의 유입으로 인한 임펠러(120)의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 2 내지 도 5에는 입축사류펌프에 본 발명이 적용된 구조가 도시되어 있으나, 본 발명은 입축축류펌프는 물론이고 수중사류펌프와 수중축류펌프에도 동일하게 적용될 수 있다.
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: 회전축 120: 임펠러
121: 허브 122: 날개
130: 케이스 131: 흡입구
140: 유도부재 150: 제1 유도날개
160: 제2 유도날개

Claims (3)

  1. 수직한 회전축(110); 상기 회전축(110)과 함께 회전하도록 회전축(110)의 하단부에 장착된 허브(121) 및 이 허브(121)의 외주에 설치된 다수개의 날개(122)로 이루어진 임펠러(120); 및 상기 임펠러(120)를 내부에 수용하고, 임펠러(120)의 회전에 의해 유동하는 유체를 안내하는 유로가 구비되며, 하단부에 흡입구(131)가 형성된 것으로 이루어진 케이스(130);를 포함하는 펌프에 있어서,
    상기 흡입구(131)의 중앙부에 위치하도록 케이스(130)의 하단부에 고정되게 설치되며, 흡입구(131)의 내면(131a)과 이격된 채로 마주하면서 유체가 유동하는 유로를 형성하는 외면(140a)을 갖는 유도부재(140);
    상기 흡입구(131)의 내면(131a)에 형성되며, 임펠러(120) 날개(122)의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖는 다수개의 제1 유도날개(150); 및
    상기 제1 유도날개(150)의 사이사이에 위치하도록 유도부재(140)의 외면(140a)에 형성되며, 제1 유도날개(150)의 경사진 형상과 동일한 형상으로 경사진 구조를 갖는 다수개의 제2 유도날개(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 축류 또는 사류 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도부재(140)는 중앙부를 통하여 유체의 유입이 추가적으로 이루어질 수 있도록 중공체로 구성된 것을 특징으로 하는 축류 또는 사류 펌프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유도날개(150)의 끝단부는 이웃한 두 제2 유도날개(160)의 사이로 삽입되고, 제2 유도날개(160)의 끝단부는 이웃한 두 제1 유도날개(150)의 사이로 삽입되도록 제1,2 유도날개의 끝단부에는 중첩영역(S)이 형성된 것을 특징으로 하는 축류 또는 사류 펌프.
KR1020140181336A 2014-12-16 2014-12-16 축류 또는 사류 펌프 KR101545278B1 (ko)

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