KR101593947B1 - 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프 - Google Patents

에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프 Download PDF

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Abstract

횡형 가압 펌프가 개시된다. 본 발명에 따른 횡형 가압 펌프는 내부에 모터를 포함하는 모터 케이스, 일측이 상기 모터 케이스와 결합되고, 타측에 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 토출구가 상기 유입구에 대하여 수직하게 형성된 임펠러 케이스, 상기 토출구와 연결된 토출배관, 상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 모터에 의해 구동되는 샤프트, 상기 임펠러 케이스의 내부에 상기 유입구와 마주보게 위치하며, 상기 샤프트의 회전에 따라 회전하여 상기 유체를 상기 토출배관으로 토출시키기 위한 토출력을 생성하는 임펠러, 상기 토출배관에 장착되어, 상기 유체의 역류를 방지하는 체크밸브, 및 입구측이 상기 체크밸브 하단 및 상기 토출구 사이에 위치하는 토출배관의 측면에 형성된 연결구와 연결되어, 상기 연결구를 통해 유입되는 기체를 자동으로 배출시켜 상기 체크밸브 하단에 에어포켓 형성을 방지하는 에어벤트, 체크밸브의 포트에 연결되어, 횡형 가압 펌프의 토출압력을 측정하는 압력계, 모터의 회전을 조절하는 인버터, 연결구 및 에어벤트 사이에 장착되는 솔레노이드 밸브, 인버터의 흐르는 전류 및 측정된 토출압력 중 적어도 하나를 기초로 횡형 가압 펌프의 공회전 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 모터의 회전이 중지 및 솔레노이드 밸브가 오픈되도록 제어하는 제어부를 구비할 수 있다.

Description

에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프{horizontal type booster pump including 5 way check valve with an air discharge function}
본 발명은 횡형 가압 펌프의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유입된 유체를 사용공간으로 공급하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프에 관한 것이다.
횡형 펌프는 임펠러 케이스 내에서 임펠러를 회전시킴으로써 발생하는 원심력을 이용하여 수송작용을 하거나 압력을 발생시키는 원심펌프의 일종으로, 임펠러 케이스의 유입구를 통해 유입된 유체가 회전하는 임펠러의 원심력에 의해 임펠러의 외곽으로 나오게 되면 임펠러 중심부의 압력이 저하되어 유입구에 위치한 유체는 대기 압력에 의해 임펠러의 중심으로 향해 흐르게 되고, 임펠러의 외곽으로 나온 유체는 임펠러 케이스의 토출구를 통해 외부로 배출되는 원리에 따라, 유체를 펌핑한다. 횡형 펌프는 공기조화장치, 냉각 시스템, 공업용 세척시스템, 수처리 시스템 및 정수 시스템에 설치되어 유체를 공급하는데 사용되고 있다.
횡형 펌프는 지면을 기준으로 임펠러를 회전시키는 축이 수평으로 위치하는 경우에, 토출구가 지면에 대해 수직으로 형성된 구조를 갖는다. 이러한 구조로 인해, 토출구 쪽에 연결된 배관의 도중에 불필요한 공기가 체류하여 에어포켓이 생기기 쉽고, 에어포켓은 펌프 공회전을 유발하여 펌프의 주요 고장의 원인이 된다.
배경이 되는 선행기술 문헌으로, 일본 공개특허공보 특개2010-059793호(2010.03.18.), 등록실용신안공보 제20-0314725호(2003.05.27.), 일본 공개특허공보 특개2004-183486호(2004.07.02.), 등록특허공보 제10-1071558호(2011.10.10.)가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 임펠러 케이스 및 체크밸브 사이에 체류하는 공기를 자동으로 배출함으로써, 에어포켓 형성을 막아 펌프 파손을 방지할 수 있는 횡형 가압 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 체크밸브 하단에 에어포켓이 형성되는 것을 막을 수 있으면서 동시에 횡형 가압 펌프 제작이 공정이 단순화되고 보다 용이하며 유체 누수 등에 강인한 횡형 가압 펌프를 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 내부에 모터를 포함하는 모터 케이스, 일측이 상기 모터 케이스와 결합되고, 타측에 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 토출구가 상기 유입구에 대하여 수직하게 형성된 임펠러 케이스, 상기 토출구와 연결된 토출배관, 상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 모터에 의해 구동되는 샤프트, 상기 임펠러 케이스의 내부에 상기 유입구와 마주보게 위치하며, 상기 샤프트의 회전에 따라 회전하여 상기 유체를 상기 토출배관으로 토출시키기 위한 토출력을 생성하는 임펠러, 상기 토출배관에 장착되어, 상기 유체의 역류를 방지하는 체크밸브, 및 입구측이 상기 체크밸브 하단 및 상기 토출구 사이에 위치하는 토출배관의 측면에 형성된 연결구와 연결되어, 상기 연결구를 통해 유입되는 기체를 자동으로 배출시켜 상기 체크밸브 하단에 에어포켓 형성을 방지하는 에어벤트를 포함할 수 있다.
상기 체크밸브는, 제1 압력계와 연결되기 위한 제1 압력 측정용 포트, 제2 압력계와 연결되기 위한 제2 압력 측정용 포트, 외부로 상기 유체를 토출하기 위한 토출 포트, 에어탱크와 연결되기 위한 에어탱크 포트, 및 상기 토출구와 연결되기 위한 펌프 포트를 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 샤프트에 끼어져 상기 모터 케이스에 밀착되어 상기 모터 케이스로 상기 유체의 누수를 방지하는 메커니컬 씰(mechanical seal)을 더 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 임펠러 케이스 및 상기 모터 케이스 하단에 위치하여 상기 임펠러 케이스 및 상기 모터 케이스를 지지하는 베이스 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 임펠러를 두 개 또는 두 개 이상을 포함하고, 각 임펠러 전단에 위치하여 임펠러를 단으로 구분하며, 상기 유체가 통과되기 위한 홀이 형성된 복수의 격막, 상기 샤프트 외주에 끼워진 슬리브(sleeve), 임펠러 사이에 위치하며, 상기 슬리브 외주에 끼워진 웨어링, 및 상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하고, 내주면이 상기 복수의 격막 각각의 끝단과 결합되며, 상기 모터 케이스에 두 번째로 인접한 격막과 결합된 지점 및 상기 모터 케이스 사이에 상기 유체가 통과되기 위한 홀이 형성된 디퓨저(diffuser)를 더 포함할 수 있다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 내부에 모터를 포함하는 모터 케이스, 일측이 상기 모터케이스와 결합되고, 타측에 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 토출구가 상기 유입구에 대하여 수직하게 형성된 임펠러 케이스, 상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 모터에 의해 구동되는 샤프트, 상기 임펠러 케이스의 내부에 상기 유입구와 마주보게 위치하며, 상기 샤프트의 회전에 따라 회전하여 상기 유체를 상기 토출구를 통해 토출시키기 위한 토출력을 생성하는 임펠러, 및 상기 토출구와 연결된 배관, 상기 배관 상단에 형성되어 상기 토출구를 통해 토출된 유체의 역류를 방지하는 역류 방지부, 및 상기 배관의 측면에 형성된 연결구와 연결되어 상기 연결구를 통해 유입되는 기체를 자동으로 배출시켜 상기 역류 방지부 하단에 에어포켓 형성을 방지하는 에어벤트를 포함할 수 있다.
상기 체크밸브는, 제1 압력계와 연결되기 위한 제1 압력 측정용 포트, 제2 압력계와 연결되기 위한 제2 압력 측정용 포트, 외부로 상기 유체를 토출하기 위한 토출 포트, 에어탱크와 연결되기 위한 에어탱크 포트, 및 상기 토출구와 연결되기 위한 펌프 포트를 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 샤프트에 끼어져 상기 모터 케이스에 밀착되어 상기 모터 케이스로 상기 유체의 누수를 방지하는 메커니컬 씰(mechanical seal)을 더 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 임펠러 케이스 및 상기 모터 케이스 하단에 위치하여 상기 임펠러 케이스 및 상기 모터 케이스를 지지하는 베이스 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 임펠러를 두 개 또는 두 개 이상을 포함하고, 각 임펠러 전단에 위치하여 임펠러를 단으로 구분하며, 상기 유체가 통과되기 위한 홀이 형성된 복수의 격막, 상기 샤프트 외주에 끼워진 슬리브(sleeve), 임펠러 사이에 위치하며, 상기 슬리브 외주에 끼워진 웨어링, 및 상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하고, 내주면이 상기 복수의 격막 각각의 끝단과 결합되며, 상기 모터 케이스에 두 번째로 인접한 격막과 결합된 지점 및 상기 모터 케이스 사이에 상기 유체가 통과되기 위한 홀이 형성된 디퓨저(diffuser)를 더 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 체크밸브의 포트에 연결되어, 상기 횡형 가압 펌프의 토출압력을 측정하는 압력계, 상기 모터의 회전을 조절하는 인버터, 및 상기 인버터의 흐르는 전류 및 상기 측정된 토출압력 중 적어도 하나를 기초로 상기 횡형 가압 펌프의 공회전 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 모터의 회전이 중지되도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프는, 상기 체크밸브의 포트에 연결되어, 상기 횡형 가압 펌프의 토출압력을 측정하는 압력계, 상기 모터의 회전을 조절하는 인버터, 상기 연결구 및 상기 에어벤트 사이에 장착되는 솔레노이드 밸브, 및 상기 인버터의 흐르는 전류 및 상기 측정된 토출압력 중 적어도 하나를 기초로 상기 횡형 가압 펌프의 공회전 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 솔레노이드 밸브가 오픈되도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 판단 결과에 따라 상기 모터의 회전이 중지되도록 더 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프에 의하면, 체크밸브 하단 및 임펠러 케이스의 토출구 사이의 배관에 연결된 에어벤트를 통해, 배관 내에 체류하는 기체를 자동으로 배출함으로써, 체크밸브 하단에 에어포켓이 형성되는 것을 막고 펌프의 공회전을 방지할 수 있으며, 메커니컬 씰이 마찰열에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 에어벤트를 구비한 체크밸브를 제공함으로써, 체크밸브 하단에 에어포켓이 형성되는 것을 막을 수 있으면서 동시에 횡형 가압 펌프 제작이 공정이 단순화되고 보다 용이하며 유체 누수 등에 강인한 횡형 가압 펌프를 제작할 수 있다. 또한, 제어부가 공회전 여부를 판단하여 공회전시 펌프의 회전을 중단함으로써, 보다 신속하고 정확하게 공회전을 감지할 수 있어 공회전 기간을 단축 시킬 수 있다. 그리고, 공회전시 솔레노이드 밸브를 오픈하여 기체를 에어벤트 또는 외부로 유출시키므로 에어벤트 장착으로 인한 토출압력의 감소를 막을 수 있고, 기체 배출 후 솔레노이드 밸브를 차단하여 보다 신속하게 펌프가 정상 구동되도록 할 수 있다.
도 1a은 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 부분 단면도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 케이스의 내부를 도시한 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펌프 케이스의 내부를 도시한 부분 사시도이다.
도 5는 횡형 가압 펌프 내에 에어포켓이 형성된 예를 간략하게 도시한 도면이다.
도 6은 에어포켓 형성 방지의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프 구동 방법의 수행과정을 도시한 순서도이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프에 대해 상세하게 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당해 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1a은 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 구성을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 부분 단면도를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 케이스의 내부를 도시한 부분 사시도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 횡형 가압 펌프(100)는 모터 케이스(110), 임펠러 케이스(120), 토출배관(130), 샤프트(140), 임펠러(150), 메커니컬씰(160), 체크밸브(170) 및 에어벤트(180)를 포함할 수 있다. 일부 실시예로, 횡형 가압 펌프(100)는 에어탱크(12), 제1 압력계(14), 제2 압력계(16), 베이스 프레임(18) 및 솔레노이드 밸브(135) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 에어탱크(12)는 횡형 가압 펌프(100) 내의 유체의 압력 변화를 완충한다. 제1 압력계(14)는 횡형 가압 펌프(100) 내의 유체를 압력인 토출압력을 측정하고 측정된 토출압력을 제어부(118)로 송출할 수 있다. 제2 압력계(16)은 횡형 가압 펌프(100) 내의 유체를 압력을 측정하고 측정한 압력은 표시하는 아날로그 압력계 또는 디지털 압력계일 수 있다.
베이스 프레임(18)은 모터 케이스(110) 및 임펠러 케이스(120) 하단에 위치하여 모터 케이스(110) 및 임펠러 케이스(120)를 지지한다. 모터 케이스(110) 및 임펠러 케이스(120)는 베이스 프레임(18) 위에 수평상으로 설치될 수 있다.
모터 케이스(110)는 내부에 모터(112), 인버터(114), 전류측정부(116) 및 제어부(118)를 포함한다.
모터(112)는 샤프트(140)을 구동시킨다.
인버터(114)는 모터(112)의 회전 및 회전 방향을 조절한다.
전류측정부(116)는 모터(112) 및 인버터(114) 사이의 전류를 측정하고, 측정한 결과를 제어부(118)로 출력할 수 있다.
제어부(118)는 전류측정부(116)가 측정한 전류 및 제1 압력계(14)가 측정한 토출압력 중 적어도 하나를 기초로 횡형 가압 펌프(100)의 공회전 여부를 판단한다. 제어부(118)는 전류측정부(116)가 측정한 전류의 세기가 사전에 설정된 값보다 작은 경우에, 횡형 가압 펌프(100)가 공회전하는 것으로 판단할 수 있다. 또한 제어부(118)는 제1 압력계(14)가 측정한 토출압력이 사전에 설정된 값보다 작은 경우에, 횡형 가압 펌프(100)가 공회전하는 것으로 판단할 수 있다.
판단 결과 횡형 가압 펌프(100)가 공회전하는 경우에는, 제어부(118)는 모터(112)의 회전이 중지되도록 제어한다. 모터(112)의 회전이 중지된 후 사전의 설정된 시간이 경과된 경우에, 제어부(118)는 모터(112)가 구동되도록 제어한다. 여기서, 모터(112)의 회전이 중지되는 동안에, 토출배관(130) 내의 기체는 에어벤트(180)을 통해 외부로 배출된다. 제어부(118)는 사용자 명령에 따라 상기 사전에 설정된 시간을 변경할 수 있다.
임펠러 케이스(120)는 일측이 모터 케이스(110)와 결합되고, 타측에 유체가 유입되는 유입구(122)가 형성된다. 또한, 임펠러 케이스(120)의 상측에 토출구(124)가 형성된다. 토출구(124)가 유입구(122)에 대하여 수직하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 유입구(122) 및 토출구(120)는 ㄱ자형으로 설치될 수 있다.
도 3에서 유입구(122)가 모터 케이스(110) 및 임펠러 케이스(120)에 대하여 수평상으로 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 유입구(122)가 모터 케이스(110) 및 임펠러 케이스(120)에 대하여 수직상으로 형성될 수 있다.
토출배관(130)은 하부는 토출구(124)와 연결되고 상부에 체크밸브(170)이 장착되면, 측면에 연결구(132)가 형성된다. 연결구(132)는 체크밸브(170) 하단 및 토출구(124) 사이에 위치하는 토출배관의 측면에 형성되며, 에어벤트(180)와 연결된다.
일부 실시예로, 토출배관(130)에 연결구(132)를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브(135)가 장착된다. 솔레노이드 밸브(135)는 연결구(132) 및 에어벤트(180) 사이에 장착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 횡형 가압 펌프(100)가 공회전하는 경우에는, 제어부(118)는 솔레노이드 밸브(135)가 오픈되도록 제어할 수 있다. 솔레노이드 밸브(135)가 오픈된 후 사전의 설정된 시간이 경과된 경우에, 제어부(118)는 솔레노이드 밸브(135)가 차단되도록 제어한다. 여기서, 솔레노이드 밸브(135)가 오픈되는 동안에, 토출배관(130) 내의 기체는 에어벤트(180)을 통해 외부로 배출된다. 여기서 제어부(118)는 사용자 명령에 따라 상기 사전에 설정된 시간을 변경할 수 있다.
샤프트(140)는 임펠러 케이스(120)의 내부에 위치하여, 모터 케이스(110) 내부에 위치하는 모터(112)에 의해 구동된다.
임펠러(150)는 임펠러 케이스(120)의 내부에 유입구(122)와 마주보게 위치하며, 샤프트(140)의 회전에 따라 회전하여 유체를 토출배관(130)으로 토출시키기 위한 토출력을 생성한다.
메커니컬씰(mechanical seal)(160)은 임펠러 케이스(120)의 내부에 위치하며, 샤프트(140)에 끼어져 모터 케이스(110)에 밀착되어 모터 케이스(110)로 유체가 누수되는 것을 방지한다.
체크밸브(170)가 토출배관(130)에 장착되어, 유체의 역류를 방지한다. 체크밸브(170)는 토출배관(130)과 연결되기 위한 펌프 포트(171), 에어탱크(12)와 연결되기 위한 에어탱크 포트(172), 제1 압력계(14)와 연결되기 위한 제1 압력 측정용 포트(174), 제2 압력계(16)와 연결되기 위한 제2 압력 측정용 포트(176), 외부로 유체를 토출하기 위한 토출 포트(178)를 포함할 수 있다. 체크밸브(170)는 5개의 포트를 포함하므로 5웨이 체크밸브로 명명될 수 있다.
체크밸브(170)는 펌프 포트(171) 및 토출 포트(178) 사이에 역류 방지부(220)이 구비될 수 있다.
역류 방지부(220)는 유체의 역류를 방지하는 기능을 수행한다. 역류 방지부(220)는 시트(222), 디스크(224) 및 스프링(226)를 포함할 수 있다. 유체가 정방향(201)으로 흐르는 경우에, 상기 유체가 디스크(224)에 압력을 가하게 되고, 이에 따라 스프링(226)이 압착되어, 디스크(224)는 밀어 올려지므로, 상기 유체는 역류 방지부(220)을 통과하게 된다. 유체가 역방향(205)으로 흐르는 경우에, 상기 유체가 디스크(224)에 압력을 가하게 되고 스프링(226)은 팽창되어, 디스크(224)는 시트(222)에 밀착되므로, 상기 유체의 역류가 방지된다. 도 2에서 역류 방지부(220)가 시트(222), 디스크(224) 및 스프링(226)를 포함하는 구성으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 역류 방지부(220)는 웨이퍼식(Wafer type), 분할식(Split type), 스윙식(Swing type), 리프트식(Lift type) 및 머쉬룸식(Mushroom type) 중 하나의 구조로 형성 또는 설계될 수 있다.
에어벤트(180)의 입구측(182)이 토출배관(130)의 측면에 형성된 연결구(132)와 연결된다. 에어벤트(180)는 연결구(182)를 통해 유입되는 기체를 자동으로 배출시켜 체크밸브(170) 하단에 에어포켓 형성을 방지한다.
횡형 가압 펌프(100)에 유입된 유체는 임펠러(150)의 회전으로 발생하는 원심력으로 가압되어 외곽으로 밀어지고, 밀려진 유체는 토출구(124)로 배출된다.
임펠러 케이스(120) 내부에 기체가 차 있는 경우에는, 임펠러(150)는 유체를 미는 것이 아니라 기체를 밀고 공회전하게 되는 문제가 발생한다. 또한, 메커니컬 씰(160)은 흐르는 유체가 있는 경우에, 상기 유체에 의해 냉각될 수 있지만, 임펠러 케이스(120)에 기체가 차 있는 경우에는, 마찰열에 의해 파손되어 횡형 가압 펌프(100)의 고장 원인이 될 수 있다. 본 발명은 에어벤트(180)를 통해 체크밸브(170) 하단부에서 기체를 자동으로 배출시킴으로써, 체크밸브(170) 하단에 에어포켓 형성을 방지하고, 임펠러 케이스(120) 내에 기체가 차는 것을 방지하며, 이에 따라 펌프의 공회전을 막고 메커니컬 씰(160)이 마찰열에 의해 파손되는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.
일부 실시예로, 토출배관(130), 체크밸브(170) 및 에어벤트(180)는 일체형으로 제작 또는 형성될 수 있다. 즉, 체크밸브(170)가 토출배관(130) 및 에어벤트(180)를 구비할 수 있다. 이러한 경우에, 토출배관(130)은 배관으로 명명될 수 있고, 배관(130) 상부에 역류 방지부(220)가 형성되며, 배관(130)의 측면에 형성된 연결구(132)가 에어벤트(180)의 입구측(132)이 될 수 있다. 토출배관(130), 체크밸브(170) 및 에어벤트(180)는 일체형으로 형성된 경우에는, 체크밸브(170)의 장착 공정 및 에어벤트(180)의 연결 공정을 줄일 수 있어, 횡형 가압 펌프의 제작 공정이 보다 단순화되고 용이해 지는 효과가 있으며, 부품 간의 연결 부위가 줄어들어 누수 등에 강인한 횡형 가압 펌프를 제작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펌프 케이스의 내부를 도시한 부분 사시도이다. 횡형 가압 펌프(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 횡형 단단 펌프일 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 횡형 다단 펌프일 수 있다.
도 4를 참조하면, 횡형 가압 펌프(100)는 복수의 임펠러(150-1, 150-2, 150-3, 150-4)를 포함할 수 있고, 각 임펠러(150-1, 150-2, 150-3, 150-4)을 구분하기 위한 격막(410, 420, 430)을 더 구비할 수 있다. 각 격막(410, 420, 430)에는 유체가 통과되기 위한 홀(411, 421, 431)이 형성된다. 하나의 임펠러 및 격막이 하나의 단을 구성하며, 각 홀(411, 421, 431)을 통해 유체가 전달된다.
횡형 가압 펌프(100)는 슬리브(sleeve)(440), 웨어링(450) 및 디퓨저(460)를 더 구비할 수 있다.
슬리브(440)는 샤프트(140)의 외주에 끼워져 샤프트(140)를 보호한다.
웨어링(450-1, 450-2, 450-3, 450-4)은 해당 임펠러(150-1, 150-2, 150-3, 150-4) 전단에 위치하며, 슬리브(440) 외주에 끼워지게 형성된다.
디퓨저(460)는 임펠러 케이스(120)의 내부에 위치하고, 내주면이 복수의 격막(410, 420, 430) 각각의 끝단과 결합된다. 디퓨저(460)에는 모터 케이스(110)에 두 번째로 인접한 임펠러(150-3)와 결합된 지점(461) 및 모터 케이스(110) 사이에 유체가 통과되기 위한 홀(465)이 형성된다.
횡형 가압 펌프(100)에 유입된 유체는 첫 단에 위치하는 임펠러(150-1)의 회전으로 발생하는 원심력으로 가압되어 외곽으로 밀어지고, 밀려진 유체는 홀(411)을 따라 다음 단으로 전달된다. 동일하게 각 단마다 위치하는 임펠러의 회전으로 발생하는 원심력으로 해당 단으로 전달된 유체는 외곽으로 밀어지고, 밀려진 유체는 격막에 형성된 홀을 따라 다음 단으로 전달된다. 최종 단에 유입된 유체는 해당 임펠러(150-4)의 회전으로 발생하는 원심력으로 외곽으로 밀어져 홀(465)을 따라 디퓨저(460)의 외부로 나오게 되고 토출구(124)로 배출된다.
임펠러 케이스(120) 내부에 기체가 차 있는 경우에는, 각 임펠러(150-1 내지 150-4)는 유체를 미는 것이 아니라 기체를 밀고 공회전하게 되는 문제가 발생한다. 또한, 메커니컬 씰(160)은 흐르는 유체가 있는 경우에, 상기 유체에 의해 냉각될 수 있지만, 임펠러 케이스(120)에 기체가 차 있는 경우에는, 마찰열에 의해 파손되어 횡형 가압 펌프(100)의 고장 원인이 될 수 있다. 본 발명은 에어벤트(180)를 통해 체크밸브(170) 하단부에서 기체를 자동으로 배출시킴으로써, 체크밸브(170) 하단에 에어포켓 형성을 방지하고, 임펠러 케이스(120) 내에 기체가 차는 것을 방지하며, 이에 따라 펌프의 공회전을 막고 메커니컬 씰(160)이 마찰열에 의해 파손되는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.
도 5는 횡형 가압 펌프 내에 에어포켓이 형성된 예를 간략하게 도시한 도면이고, 도 6은 에어포켓 형성 방지의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 체크밸브(170) 하단에 에어포켓(501)이 형성되면, 기체 층으로 인해 체크밸브(170)는 오픈되지 않으므로, 펌프 공회전이 유발되는 문제점이 발생한다. 본 발명에서, 에어포켓(501)을 형성하는 기체는 확산작용에 따라 연결구(132)를 통해 에어벤트(180)로 흡입된다. 기체가 에어벤트(180)로 흡입되면, 도 6(a)와 같이, 에어벤트(180)의 유체 수위가 내려가고 포펫(182)이 하강하여 에어벤트(180)의 출구가 열리게 된다. 에어벤트(180)의 출구가 열리면, 도 6(b)와 같이 에어벤트(180)로 유체(407)가 공급되고 수압에 의하여 기체가 에어벤트(180)의 외부로 배출된다. 기체의 배출이 됨에 따라 유체의 수위가 올라가고, 기체의 배출이 완료되면, 도 6(c)와 같이 유체의 수위 증가로 포펫(182)이 에어벤트(180)의 출구를 막게 된다. 에어벤트(180)는 횡형 가압 펌프 내의 기체를 자동으로 배출시킴으로, 본 발명에 따른 횡형 가압 펌프는 사용자 조작이 필요 없이 자동으로 에어를 배출할 수 있고, 관라자 확인 전에 자동으로 에어 배출함으로, 에어포켓(501) 형성 및 공회전 등으로 인한 부가적인 펌프 파손을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 횡형 가압 펌프(700)는 모터 케이스(110), 임펠러 케이스(120), 토출배관(130), 샤프트(140), 임펠러(150), 메커니컬씰(160), 체크밸브(170), 솔레노이드 밸브(735) 및 에어벤트(780)를 포함할 수 있다. 일부 실시예로, 횡형 가압 펌프(100)는 에어탱크(12), 제1 압력계(14), 제2 압력계(16) 및 베이스 프레임(18) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 모터 케이스(110)는 내부에 모터(112), 인버터(114), 전류측정부(116) 및 제어부(118)를 포함한다.
솔레노이드 밸브(735)는 입구측이 도 2에 도시된 토출배관(130)의 측면에 형성된 연결구(132)와 연결되며, 솔레노이드 밸브(735)의 개폐는 제어부(118)에 의해 제어될 수 있다.
에어벤트(780)는 솔레이드 밸브(735)의 출구측(737)에 연결된다. 솔레노이드 밸브(735)가 오픈된 경우에는, 연결구(182)를 통해 유입되는 기체는 솔레노이드 밸브(735) 및 에어벤트(780)을 통해 자동으로 배출됨으로, 체크밸브(170) 하단에 에어포켓 형성이 방지된다. 솔레노이드 밸브(735)가 오픈된 경우에, 만일 토출배관(130) 내의 유체가 솔레이드 밸브(735)의 출구측(737)으로 배출되면, 에어벤트(780)가 상기 유체가 외부로 배출되는 것을 차단하고 기체 배출을 유도므로, 횡형 가압 펌프(700)는 솔레이드 밸브(735)의 오픈으로 인한 횡형 가압 펌프(700) 외부로의 유체의 누수를 방지할 수 있다.
솔레노이드 밸브(735)가 닫힌 경우에는, 횡형 가압 펌프(700)는 토출배관(130) 내의 유체가 솔레노이드 밸브(735) 쪽으로 유출되는 것을 차단할 수 있다.
횡형 가압 펌프(700)의 모터 케이스(110), 임펠러 케이스(120), 토출배관(130), 샤프트(140), 임펠러(150), 메커니컬씰(160), 체크밸브(170), 에어탱크(12), 제1 압력계(14), 제2 압력계(16), 베이스 프레임(18), 모터(112), 인버터(114), 전류측정부(116) 및 제어부(118)는 각각 도 1a에 도시된 모터 케이스(110), 임펠러 케이스(120), 토출배관(130), 샤프트(140), 임펠러(150), 메커니컬씰(160), 체크밸브(170), 에어탱크(12), 제1 압력계(14), 제2 압력계(16), 베이스 프레임(18), 모터(112), 인버터(114), 전류측정부(116) 및 제어부(118)와 대응하며, 이하 상세한 설명을 제외한다.
또한 도 2의 솔레이드 밸브(135)는 도 7의 솔레이드 밸브(735)일 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡형 가압 펌프의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 횡형 가압 펌프(800)는 모터 케이스(110), 임펠러 케이스(120), 토출배관(130), 샤프트(140), 임펠러(150), 메커니컬씰(160), 체크밸브(170) 및 솔레노이드 밸브(835)를 포함할 수 있다. 일부 실시예로, 횡형 가압 펌프(100)는 에어탱크(12), 제1 압력계(14), 제2 압력계(16) 및 베이스 프레임(18) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 모터 케이스(110)는 내부에 모터(112), 인버터(114), 전류측정부(116) 및 제어부(118)를 포함한다.
솔레노이드 밸브(835)는 입구측이 도 2에 도시된 토출배관(130)의 측면에 형성된 연결구(132)와 연결되며, 솔레노이드 밸브(835)의 개폐는 제어부(118)에 의해 제어될 수 있다. 솔레노이드 밸브(835)가 오픈된 경우에는, 연결구(182)를 통해 유입되는 기체는 자동으로 배출됨으로, 체크밸브(170) 하단에 에어포켓 형성이 방지된다. 솔레노이드 밸브(835)가 닫힌 경우에는, 횡형 가압 펌프(800)는 토출배관(130) 내의 유체가 솔레노이드 밸브(835) 쪽으로 유출되는 것을 차단할 수 있다.
횡형 가압 펌프(800)의 모터 케이스(110), 임펠러 케이스(120), 토출배관(130), 샤프트(140), 임펠러(150), 메커니컬씰(160), 체크밸브(170), 에어탱크(12), 제1 압력계(14), 제2 압력계(16), 베이스 프레임(18), 모터(112), 인버터(114), 전류측정부(116) 및 제어부(118)는 각각 도 1a에 도시된 모터 케이스(110), 임펠러 케이스(120), 토출배관(130), 샤프트(140), 임펠러(150), 메커니컬씰(160), 체크밸브(170), 에어탱크(12), 제1 압력계(14), 제2 압력계(16), 베이스 프레임(18), 모터(112), 인버터(114), 전류측정부(116) 및 제어부(118)와 대응하며, 이하 상세한 설명을 제외한다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 횡형 가압 펌프 구동 방법의 수행과정을 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 전류측정부(116)는 모터(112) 및 인버터(114) 사이에 흐르는 전류를 측정한다(S100).
제1 압력계(14)는 토출압력을 측정한다(S110).
제어부(118)는 전류측정부(116)가 측정한 전류 및 제1 압력계(14)가 측정한 토출압력 중 적어도 하나를 기초로 횡형 가압 펌프(100)의 공회전 여부를 판단한다(S120).
횡형 가압 펌프(100)가 공회전하는 경우에는, 제어부(118)는 모터(112)의 회전이 중지되도록 제어하고(S130), 솔레노이드 밸브(135)가 오픈되도록 제어한다(S140). 실시예에 따라 단계 S130이 단계 S140 보다 먼저 수행될 수 있고, 나중에 수행될 수 있으며, 단계 S130 및 단계 S140가 동시에 수행될 수 있다. 단계 S140에서 제어부(118)는, 도 7의 실시예의 경우에 솔레노이드 밸브(735)가 오픈되도록 제어하고, 도 8의 실시예의 경우에, 솔레노이드 밸브(835)가 오픈되도록 제어한다.
제어부(118)는 사전에 설정된 시간이 경과하였는지 여부를 확인한다(S150). 사전에 설정된 시간 동안에 토출배관(130) 내의 기체는 솔레노이드 밸브(135)(또는 솔레노이드 밸브(735)) 및 에어벤트(180)(또는 에어베트(780))을 통해 외부로 배출된다. 도 8의 실시예의 경우에, 상기 기체는 솔레노이드 밸브(135)를 통해 외부로 배출된다.
사전에 설정된 시간이 경과한 경우에는, 제어부(118)은 솔레노이드 밸브(135)가 차단되도록 제어하고(S160), 모터(112)가 구동되도록 제어한다(S170). 실시예에 따라 단계 S160이 S170보다 먼저 수행될 수 있고, 나중에 수행될 수 있으며, 단계 S160 및 단계 S170가 동시에 수행될 수 있다. 단계 S170에서 제어부(118)는, 도 7의 실시예의 경우에 솔레노이드 밸브(735)가 차단되도록 제어하고, 도 8의 실시예의 경우에, 솔레노이드 밸브(835)가 차단되도록 제어한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
횡형 가압 펌프 100 모터 케이스 110
임펠러 케이스 120 토출배관 130
샤프트 140 임펠러 150
메커니컬씰 160 체크밸브 170
에어벤트 180 에어탱크 12
제1 압력계 14 제2 압력계 16
베이스 프레임 18

Claims (9)

  1. 내부에 모터를 포함하는 모터 케이스;
    일측이 상기 모터 케이스와 결합되고, 타측에 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 토출구가 상기 유입구에 대하여 수직하게 형성된 임펠러 케이스;
    상기 토출구와 연결된 토출배관;
    상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 모터에 의해 구동되는 샤프트;
    상기 임펠러 케이스의 내부에 상기 유입구와 마주보게 위치하며, 상기 샤프트의 회전에 따라 회전하여 상기 유체를 상기 토출배관으로 토출시키기 위한 토출력을 생성하는 임펠러;
    상기 토출배관에 장착되어, 상기 유체의 역류를 방지하는 체크밸브; 및
    입구측이 상기 체크밸브 하단 및 상기 토출구 사이에 위치하는 토출배관의 측면에 형성된 연결구와 연결되어, 상기 연결구를 통해 유입되는 기체를 자동으로 배출시켜 상기 체크밸브 하단에 에어포켓 형성을 방지하는 에어벤트를 포함하고,
    상기 체크밸브는,
    제1 압력계와 연결되기 위한 제1 압력 측정용 포트;
    제2 압력계와 연결되기 위한 제2 압력 측정용 포트;
    외부로 상기 유체를 토출하기 위한 토출 포트;
    에어탱크와 연결되기 위한 에어탱크 포트; 및
    상기 토출구와 연결되기 위한 펌프 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
  2. 내부에 모터를 포함하는 모터 케이스;
    일측이 상기 모터케이스와 결합되고, 타측에 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 토출구가 상기 유입구에 대하여 수직하게 형성된 임펠러 케이스;
    상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 모터에 의해 구동되는 샤프트;
    상기 임펠러 케이스의 내부에 상기 유입구와 마주보게 위치하며, 상기 샤프트의 회전에 따라 회전하여 상기 유체를 상기 토출구를 통해 토출시키기 위한 토출력을 생성하는 임펠러; 및
    상기 토출구와 연결된 배관, 상기 배관 상단에 형성되어 상기 토출구를 통해 토출된 유체의 역류를 방지하는 역류 방지부, 및 상기 배관의 측면에 형성된 연결구와 연결되어 상기 연결구를 통해 유입되는 기체를 자동으로 배출시켜 상기 역류 방지부 하단에 에어포켓 형성을 방지하는 에어벤트를 포함하는 체크밸브를 포함하고,
    상기 체크밸브는,
    제1 압력계와 연결되기 위한 제1 압력 측정용 포트;
    제2 압력계와 연결되기 위한 제2 압력 측정용 포트;
    외부로 상기 유체를 토출하기 위한 토출 포트;
    에어탱크와 연결되기 위한 에어탱크 포트; 및
    상기 토출구와 연결되기 위한 펌프 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하여, 상기 샤프트에 끼어져 상기 모터 케이스에 밀착되어 상기 모터 케이스로 상기 유체의 누수를 방지하는 메커니컬 씰(mechanical seal)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 임펠러 케이스 및 상기 모터 케이스 하단에 위치하여 상기 임펠러 케이스 및 상기 모터 케이스를 지지하는 베이스 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 임펠러를 두 개 또는 두 개 이상을 포함하고,
    각 임펠러 전단에 위치하여 임펠러를 단으로 구분하며, 상기 유체가 통과되기 위한 홀이 형성된 복수의 격막;
    상기 샤프트 외주에 끼워진 슬리브(sleeve);
    임펠러 사이에 위치하며, 상기 슬리브 외주에 끼워진 웨어링; 및
    상기 임펠러 케이스의 내부에 위치하고, 내주면이 상기 복수의 격막 각각의 끝단과 결합되며, 상기 모터 케이스에 두 번째로 인접한 격막과 결합된 지점 및 상기 모터 케이스 사이에 상기 유체가 통과되기 위한 홀이 형성된 디퓨저(diffuser)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 압력 측정용 포트에 연결되어, 상기 횡형 가압 펌프의 토출압력을 측정하는 압력계;
    상기 모터의 회전을 조절하는 인버터; 및
    상기 인버터의 흐르는 전류 및 상기 측정된 토출압력 중 적어도 하나를 기초로 상기 횡형 가압 펌프의 공회전 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 모터의 회전이 중지되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 압력 측정용 포트에 연결되어, 상기 횡형 가압 펌프의 토출압력을 측정하는 압력계;
    상기 모터의 회전을 조절하는 인버터;
    상기 연결구 및 상기 에어벤트 사이에 장착되는 솔레노이드 밸브; 및
    상기 인버터의 흐르는 전류 및 상기 측정된 토출압력 중 적어도 하나를 기초로 상기 횡형 가압 펌프의 공회전 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 솔레노이드 밸브가 오픈되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판단 결과에 따라 상기 모터의 회전이 중지되도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 에어배출 기능을 갖는 5웨이 체크 밸브를 구비한 횡형 가압 펌프.
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