KR101715604B1 - 진동 저감형 펌프 - Google Patents

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KR101715604B1
KR101715604B1 KR1020160069387A KR20160069387A KR101715604B1 KR 101715604 B1 KR101715604 B1 KR 101715604B1 KR 1020160069387 A KR1020160069387 A KR 1020160069387A KR 20160069387 A KR20160069387 A KR 20160069387A KR 101715604 B1 KR101715604 B1 KR 101715604B1
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백대준
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(유)한성산기
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Abstract

본 발명에 따른 진동 저감형 펌프는,
모터축과 임펠러축이 복수개의 축으로 연결된 펌프에 있어서,
상기 축이 진동되는 것을 방지하기 위하여,
상기 축에 삽입되는 자기 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬리브; 및
상기 탄소-탄소 복합재 슬리브를 일정간격 떨어져 감싸는, 자기 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진동 저감형 펌프{VIBRATION REDUCED PUMP}
본 발명은 진동 저감형 펌프에 관한 것이다.
입축 펌프는 우수 배수, 상수원수 공급, 관개용수 공급 등 대규모의 급.배수 시설에 사용된다.
입축 펌프는 모터로부터 임펠러까지 거리가 멀다. 따라서, 모터축의 회전력을 임펠러까지 전달하기 위해서, 모터축과 임펠러축 사이를 복수개의 축으로 연결한다. 복수개의 축은 커플링으로 서로 연결된다. 복수개의 축을 연결할 때 동심을 맞추기 위해, 커플링에 유격을 준다.
입축 펌프에는 축이 흔들리는 것을 잡아주는 슬리브와 슬라이딩 베어링이 설치된다. 슬리브는 축에 설치되고, 슬라이딩 베이링은 슬리브와 소정 간극으로 떨어져 슬리브를 감싼다.
커플링에 유격이 있으므로 슬리브와 슬라이딩 베어링이 지속적으로 마찰된다.
슬리브와 슬라이딩 베어링이 지속적으로 마찰되면, 슬리브와 슬라이딩 베어링이 소착, 마모, 파손된다. 이렇게 슬리브와 슬라이딩 베어링이 소착, 마모, 파손되면, 축이 심하게 흔들려 펌프가 진동하게 된다.
이로 인해, 슬리브와 슬라이딩 베어링이 소착, 마모, 파손되기 전에, 슬라브와 슬라이딩 베어링을 주기적으로 점검하고 교체해야 한다.
이렇게 슬리브와 슬라이딩 베어링을 주기적으로 점검하고 교체하는데 많은 시간과 비용이 소요된다.
한국등록특허(10-1317443)
본 발명의 목적은, 슬리브와 슬라이딩 베어링이 소착, 마모, 파손되지 않아, 슬리브와 슬라이딩 베어링을 주기적으로 점검하고 교체하지 않아도 되는, 진동 저감형 펌프를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 진동 저감형 펌프는,
모터축과 임펠러축이 복수개의 축으로 연결된 펌프에 있어서,
상기 축이 진동되는 것을 방지하기 위하여,
상기 축에 삽입되는 자기 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬리브; 및
상기 탄소-탄소 복합재 슬리브를 일정간격 떨어져 감싸는, 자기 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 자기 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬리브와 슬라이딩 베어링을 구비한다.
따라서, 슬리브와 슬라이딩 베어링이 지속적으로 마찰되더라도, 슬리브와 슬라이딩 베어링이 소착, 마모, 파손되지 않는다.
이로 인해, 슬라브와 슬라이딩 베어링을 주기적으로 점검하여 교체하지 않아도 된다.
또한, 진동이 저감된 상태로 펌프를 지속적으로 구동시킬 수 있다.
또한, 슬리브와 슬라이딩 베어링이 자기 윤활성을 가지는 탄소-탄소 복합재로 만들어지므로, 물이 공급되는 급수 상태는 물론, 펌프 점검 시 물이 공급되지 않는 무급수 상태에서도, 슬리브 및 슬라이딩 베어링이 소착, 변형, 파손되지 않는다. 따라서, 펌프 점검 시, 인위적으로 펌프에 물을 공급하는 장치가 필요 없어, 비용이 절감된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감형 펌프를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 단면 A-A를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링과, 그 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링의 마찰계수를 측정한 결과를 나타낸 그래프로, 도 4(a)는 DRY 조건에서 마찰계수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 4(b)는 WET 조건에서 마찰계수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링의 온도에 따른 부피변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 제1변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링과, 그 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 제2변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링과, 그 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 8은 제3변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링과, 그 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감형 펌프를 자세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감형 펌프(1)는 입축펌프다.
진동 저감형 펌프(1)는, 복수개의 축(S), 리테이너(R), 탄소-탄소 복합재 슬리브(110), 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)으로 구성된다.
복수개의 축(S)은 커플링(U)으로 연결된다.
복수개의 축(S)은 모터의 축(미도시)과 임펠러(I)의 축을 연결한다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110)와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은 축(S)이 진동하는 것을 방지한다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110)는 축(S)에 삽입된 후, 무드볼트(B)로 고정된다.
탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은 리테이너(R)의 내측홈(R1)에 삽입된 후, 리테이너(R)의 상측에서 리테이너(R)의 내측탭(R2)과 나사결합되는 링너트(N)에 의해 고정된다. 링너트(N)는 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)을 위에서 아래로 눌러 내측홈(R1)에서 빠지지 못하게 만든다.
도 2에 도시된 바와 같이, 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은 탄소-탄소 복합재 슬리브(110)를 일정 간격을 두고 감싼다.
도 3에 도시된 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은, 다음과 같이 만들어진다.
탄소섬유직물들과 그 사이에 탄소섬유웹을 적층하고, 적층 방향(수직 방향)으로 니들펀칭(Needle Punching)한다.
탄소섬유직물은 탄소섬유(Cf1)들이 교차되어 만들어진다.
탄소섬유웹은 짧은(3~10cm) 탄소섬유(Cf2)들이 서로 얽혀져 만들어진다.
니들펀칭은 니들판에 배열된 니들이 탄소섬유웹을 구성하는 섬유(Cf2)를 아래로 끌고 내려가, 탄소섬유직물들을 층간 결속시키는 작업을 말한다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 형상대로 층간 결속된 탄소섬유직물을 컷팅한다.
컷팅된 탄소섬유직물을 900~1000℃로 탄화시킨다.
탄화된 탄소섬유직물에 탄화수소가스를 침투시키고 그 탄화수소 가스를 열분해하여 탄소(C)로 밀도를 높인다.
밀도화된 탄소섬유직물의 표면을 다이아몬드 연마기로 연마한다.
그러면, 도 3에 도시된 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 만들어진다.
이하, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 마찰계수 측정결과를 설명한다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 물이 공급되지 않은 조건(DRY 조건)에서 마찰계수 측정 결과, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 마찰계수는 평균 0.166로 측정된다.
도 4(b)에 도시된 바와 같이, 물이 공급된 조건(WET 조건)에서 마찰계수 측정 결과, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 마찰계수는 평균 0.225로 측정된다.
이렇게 측정된 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 마찰계수는 종래 복합성분(Elastomeric Polymer Alloy)으로 만들어진 슬라이딩 베어링의 마찰계수와 거의 같다.
따라서, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)으로, 종래 슬리브와 슬라이딩 베어링을 충분히 대처할 수 있다.
이하, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 온도에 따른 부피변화 측정결과를 설명한다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 부피변화를 온도(0~800℃)에 따라 측정하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 5㎛ 내외의 부피변화가 측정되었다. 이는 종래 슬리브와 슬라이딩 베어링의 부피변화보다 훨씬 작은 것이다.
이렇게, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)는 온도에 따른 부피변화가 작기 때문에, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110)와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120) 사이의 간격 변화가 거의 없다.
따라서, 종래 슬리브와 슬라이딩 베어링을 사용한 경우 보다, 우수한 진동 저감 효과를 일으킨다.
또한, 종래 슬라이딩 베어링은 최대 107℃까지 사용할 수 있는 것에 비해, 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은 최대 400℃까지 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 사용 온도를 종래보다 4배까지 높일 수 있다.
이하, 도 6에 도시된 제1변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링을 설명한다.
도 6에 도시된 제1변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은 탄소나노튜브(Cn)를 전체적으로 포함하며, 다음과 같이 만들어진다.
탄소섬유직물들과 그 사이에 탄소섬유웹을 적층하고, 적층 방향(수직 방향)으로 니들펀칭(Needle Punching)한다.
탄소섬유직물은 탄소섬유(Cf1)들이 교차되어 만들어진다.
탄소섬유웹은 짧은(3~10cm) 탄소섬유(Cf2)들이 서로 얽혀져 만들어진다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 형상대로 층간 결속된 탄소섬유직물을 컷팅한다.
컷팅된 탄소섬유직물을 탄소나노튜브(Cn)가 포함된 용액에 담그고 꺼내서 건조시킨다.
탄소나노튜브(Cn)는 평균직경 1~수십nm, 평균길이가 100nm~수십㎛, 순도 140% 이상인 것이 사용된다. 탄소나노튜브(Cn)는, 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있는 물질로써, 그 강도가 철강보다 100배나 뛰어나다.
용액은 디메일 설폭사이드 용액, 디메틸 포름아마이드 용액, 디메틸 아세트아미드 용액 중 어느 하나가 사용된다.
컷팅된 탄소섬유직물을 900~1000℃로 탄화시킨다.
탄화된 탄소섬유직물에 탄화수소가스를 침투시키고 그 탄화수소 가스를 열분해하여 탄소(C)로 밀도를 높인다.
밀도화된 탄소섬유직물의 표면을 다이아몬드 연마기로 연마한다.
그러면, 도 6에 도시된 제1변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 만들어진다.
이하, 도 7에 도시된 제2변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링을 설명한다.
도 7에 도시된 제2변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은 탄소나노튜브(Cn)를 부분적으로 포함하며, 다음과 같이 만들어진다.
탄소섬유직물들과 그 사이에 탄소섬유웹을 적층하고, 적층 방향(수직 방향)으로 니들펀칭(Needle Punching)한다.
탄소섬유직물은 탄소섬유(Cf1)들이 교차되어 만들어진다.
탄소섬유웹은 짧은(3~10cm) 탄소섬유(Cf2)들이 서로 얽혀져 만들어진다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 형상대로 층간 결속된 탄소섬유직물을 컷팅한다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 마찰될 부분이 될 탄소섬유직물 부분에만, 탄소나노튜브(Cn)가 포함된 용액을 바르고 건조시킨다. 그러면, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 마찰될 부분만 더 강화된다.
탄소섬유직물을 900~1000℃로 탄화시킨다.
탄화된 탄소섬유직물에 탄화수소가스를 침투시키고 그 탄화수소 가스를 열분해하여 탄소(C)로 밀도를 높인다.
밀도화된 탄소섬유직물의 표면을 다이아몬드 연마기로 연마한다.
그러면, 도 7에 도시된 제2변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 만들어진다.
이하, 도 8에 도시된 제3변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링을 설명한다.
도 8에 도시된 제3변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)은 부분적으로 고밀도화 되며, 다음과 같이 만들어진다.
탄소섬유직물들과 그 사이에 탄소섬유웹을 적층하고, 적층 방향(수직 방향)으로 니들펀칭(Needle Punching)한다.
탄소섬유직물은 탄소섬유(Cf1)들이 교차되어 만들어진다.
탄소섬유웹은 짧은(3~10cm) 탄소섬유(Cf2)들이 서로 얽혀져 만들어진다.
탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)의 형상대로 층간 결속된 탄소섬유직물을 컷팅한다.
컷팅된 탄소섬유직물을 900~1000℃로 탄화시킨다.
탄화된 탄소섬유직물에 탄화수소가스를 침투시키고 그 탄화수소 가스를 열분해하여 탄소(C)로 밀도를 높인다. 이때, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 마찰될 부분이 될 탄소섬유직물 부분에, 탄소(C)를 더 많이 침투시켜 밀도를 더 높인다. 그러면, 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 와 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 마찰될 부분이 더 강화된다.
밀도화된 탄소섬유직물의 표면을 다이아몬드 연마기로 연마한다.
그러면, 도 8에 도시된 제3변형예에 따른 탄소-탄소 복합재 슬리브(110) 및 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링(120)이 만들어진다.
1: 진동 저감형 펌프 S: 축
R: 리테이너 I: 임펠러
110: 탄소-탄소 복합재 슬리브
120: 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링

Claims (5)

  1. 모터의 축과 임펠러의 축을 연결하는 복수개의 축, 상기 복수개의 축을 연결하는 커플링, 리테이너로 구성된 펌프에 있어서,
    상기 축이 진동되는 것을 방지하기 위하여,
    상기 축에 삽입되어 무드볼트로 고정되며, 자기 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬리브; 및
    상기 탄소-탄소 복합재 슬리브를 일정간격 떨어져 감싸도록, 상기 리테이너의 내측홈에 삽입된 후, 상기 리테이너의 상측에서 상기 리테이너의 내측탭과 나사결합되는 링너트에 의해 위에서 아래로 눌러져 고정되며, 자기 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링;을 포함하며,
    상기 탄소-탄소 복합재 슬리브와 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링이 지속적으로 마찰되더라도, 상기 탄소-탄소 복합재 슬리브와 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링의 자기 윤활성으로 인해, 상기 탄소-탄소 복합재 슬리브와 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링은 소착, 마모, 파손되지 않는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 펌프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소-탄소 복합재 슬리브 및 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링은,
    탄소섬유직물들과 그 사이에 탄소섬유웹을 적층하고, 적층 방향(수직 방향)으로 니들펀칭(Needle Punching)한 후, 상기 탄소-탄소 복합재 슬리브 및 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링의 형상대로 컷팅한 후,
    상기 탄소-탄소 복합재 슬리브와 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링이 마찰될 부분이 될 탄소섬유직물 부분에만, 탄소나노튜브가 포함된 용액을 바르고 건조시키고,
    탄화시키고, 탄화된 탄소섬유직물에 탄화수소가스를 침투시키고 그 탄화수소 가스를 열분해하여 탄소로 밀도화 시킨 후, 연마하여 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 펌프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄소-탄소 복합재 슬리브 및 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링은,
    탄소섬유직물들과 그 사이에 탄소섬유웹을 적층하고, 적층 방향(수직 방향)으로 니들펀칭(Needle Punching)한 후, 상기 탄소-탄소 복합재 슬리브 및 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링의 형상대로 컷팅한 후, 탄화시키고, 탄화된 탄소섬유직물에 탄화수소가스를 침투시키고 그 탄화수소 가스를 열분해하여 탄소로 밀도화시킨 후, 연마하여 형성되되,
    상기 탄소-탄소 복합재 슬리브와 상기 탄소-탄소 복합재 슬라이딩 베어링이 마찰될 부분이 될 탄소섬유직물 부분에 탄소가 더 많이 포함되게 밀도화가 진행된 것을 특징으로 하는 진동 저감형 펌프.
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