KR101947030B1

KR101947030B1 - 펌프용 유압 실링장치

Info

Publication number: KR101947030B1
Application number: KR1020180121237A
Authority: KR
Inventors: 서정권; 임경국; 이미은; 이재홍; 강진구; 박정빈
Original assignee: 동서산업 주식회사
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-02-12

Abstract

펌프용 유압 실링장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 펌프용 유압 실링장치는: 흡입부와 배출부를 구비하고, 구동축에 임펠러가 설치되는 펌프케이싱과, 펌프케이싱에 연통 설치되고, 재순환포트를 구비하는 스터핑박스와, 스터핑박스에 연통 설치되고, 펌프케이싱에서 스터핑박스를 거쳐 역류되는 유체를 차단하도록 밀봉하는 실링박스와, 구동축에 구비되고, 구동축의 회전시 스터핑박스와 실링박스의 유체를 펌프케이싱 측으로 밀어넣는 역나사부와, 역나사부의 회전시 스터핑박스와 실링박스의 유체를 펌프케이싱 측으로 이송을 돕도록 외부 공기를 흡입하고, 역나사부의 정지시 스터핑박스와 실링박스에 유입되는 유체의 가압력으로 차단되어 유체의 누출을 방지하는 유압연동개폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

펌프용 유압 실링장치{HYDRAURIC FORCE SEALING DEVICE FOR PUMP}

본 발명은 펌프용 유압 실링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 펌프케이싱에 구비된 스터핑박스의 일측에 포펫밸브와 밀봉부를 갖는 실링박스를 장착하고, 구동축의 둘레에 한 쌍의 역나사부를 구비하여 역나사부의 회전시 유체에 의한 진공으로 포펫밸브와 밀봉부를 개방하여 공기를 흡입하고, 역나사부의 정지시 유체 가압으로 포펫밸브와 밀봉부를 밀폐하여 유체의 누출을 차단하므로 비접촉식으로 밀봉을 수행하는 펌프용 유압 실링장치에 관한 것이다.

일반적으로, 펌프는 모터의 동력을 이용하여 임펠러를 고속으로 회전시켜 유체나 분체를 펌핑하는 장치이다. 이러한, 펌프는 크게 유체나 본체의 흡입구와 토출구가 형성된 하우징, 상기 하우징 일측에 구비되는 모터, 및 모터의 샤프트에 결합되어 고속회전하는 임펠러로 구성되며, 샤프트가 하우징을 관통하는 곳에서는 샤프트와 하우징 사이에 작은 간격이 형성된다. 따라서, 펌프로 유입된 유체나 분체는 토출구로 나가는 과정에서 샤프트와 하우징 사이의 틈을 통해 누출될 수 있는데, 이러한 누출을 막기 위하여 실링(밀봉)장치가 설치된다. 실링장치에는 대표적으로 글랜드 패킹(Gland packing)과 메카니컬 씰(Mechanical Seal)이 있다.

글랜드 패킹은 패킹과 샤프트 간에 상대운동이 있어 마찰과 마모가 발생한다. 유체나 분체의 누출을 고려하여 글랜드를 강하게 조일 때에는 일시적으로 누출은 정지하지만 마찰 때문에 기계적 동력 손실은 증가하여 샤프트와 패킹은 모두 발열 및 마모를 일으키고, 이렇게 하여 패킹의 조임을 더욱 강하게 조이는 것을 반복하게 되어 수명을 단축시키게 된다. 반대로 마찰을 줄이기 위하여 글랜드를 덜 조일 때는 누출이 허용한도를 넘어 패킹의 기능이 발휘되지 않는다. 따라서 글랜드 패킹으로는 유체나 분체의 누출을 완전히 방지하기는 불가능 하다. 특히, 유체에 슬러리(slurry)가 많이 포합된 경우에는 마찰이 심화됨에 따라 상술한 문제점이 더욱더 커진다.

메카니컬 씰은 면 접촉식 실링장치로, 샤프트와 함께 회전하는 회전자와 하우징에 고정된 고정자를 밀착시켜 유체나 분체의 누출을 방지한다. 회전자와 고정자의 접촉면, 즉, 씰면(Seal face)은 마찰이 생겨도 항상 밀착되도록 회전자의 일단이 샤프트의 길이방향으로 이동가능하게 설치되며, 그 뒤쪽에서 벨로우즈가 탄성 가압하게 된다.

그러나, 종래의 메카니컬 씰과 그랜드패킹은 접촉방식으로 밀봉(실링)을 수행함에 따라 슬러리가 많이 포함된 유체를 펌핑하여 이송하는 경우에는 마찰부위에 손상이 다욱더 심해짐으로써, 펌프의 실링부를 빈번하게 수리해야할 뿐만아니라. 펌프의 수명이 현저하게 줄어드는 문제점을 갖는다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

관련 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1554014호(2015.09.11, 발명의 명칭: 고압펌프용 메카니컬 씰링장치)가 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 펌프케이싱에 구비된 스터핑박스의 일측에 포펫밸브와 밀봉부를 갖는 실링박스를 장착하고, 구동축의 둘레에 한 쌍의 역나사부를 구비하여 역나사부의 회전시 유체 이송으로 발생된 진공에 의해 포펫밸브와 밀봉부를 개방하여 공기를 흡입하고, 역나사부의 정지시 유체의 가압에 의해 포펫밸브와 밀봉부를 밀폐하여 유체의 누출을 차단하여 비접촉식으로 밀봉을 수행함으로써, 슬러리로 인한 마모를 효과적으로 방지할 수 있는 펌프용 유압 실링장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 펌프용 유압 실링장치는, 흡입부와 배출부를 구비하고, 구동축에 임펠러가 설치되는 펌프케이싱; 상기 펌프케이싱에 연통 설치되고, 재순환포트를 구비하는 스터핑박스; 상기 스터핑박스에 연통 설치되고, 상기 펌프케이싱에서 상기 스터핑박스를 거쳐 역류되는 유체를 차단하도록 밀봉하는 실링박스; 상기 구동축에 구비되고, 상기 구동축의 회전시 상기 스터핑박스와 상기 실링박스의 유체를 상기 펌프케이싱 측으로 밀어넣는 역나사부; 및 상기 실링박스에 구비되고, 상기 역나사부의 회전시 상기 스터핑박스와 상기 실링박스의 유체를 상기 펌프케이싱 측으로 이송을 돕도록 외부 공기를 흡입하고, 상기 역나사부의 정지시 상기 스터핑박스와 상기 실링박스에 유입되는 유체의 가압력으로 차단되어 유체의 누출을 방지하는 유압연동개폐부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실링박스는 상기 스터핑박스에 다수개의 장착볼트에 의해 결합되고, 상기 실링박스의 내주면에는 교축(throttling) 작용을 제공하도록 다수개의 레비린스홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 구동축의 회전에 의해 상기 역나사부가 유체를 상기 펌프케이싱 측으로 강제로 밀어 넣어주어 상기 실링박스 내부를 진공으로 만들어 주고, 상기 레비린스홈에 의해 상기 실링박스의 내압이 교축 작용에 의해 급격히 감소되므로 상기 유압연동개폐부를 개방시켜 외부 공기를 흡입하여 상기 펌프케이싱 측으로의 유체 이동을 도와주는 것을 특징으로 한다.

상기 스터핑박스와 상기 실링박스 사이에는 베리어링이 개재되고, 상기 베리어링은 오링에 의해 상기 스터핑박스와 상기 실링박스에서 밀봉되며, 상기 베리어링은 상기 펌프케이싱과 상기 스터핑박스에서 상기 실링박스로 복귀하는 유체와 간섭하여 이동을 제한하고, 상기 역나사부의 회전과 상기 레비린스홈의 교축 작용으로 인해 상기 베리어링이 있는 위치에서 유체와의 분리 경계가 외부에서 유입된 공기에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 역나사부는, 상기 스터핑박스의 내측에 위치하고, 상기 구동축에 구비된 슬리브의 둘레에 나사 결합되어 고정되는 전방역나사부; 상기 실링박스의 내측에 위치하고, 상기 구동축에 구비된 슬리브의 둘레에 나사 결합되어 고정되는 후방역나사부; 및 상기 전방역나사부와 후방역나사부 사이에 형성되고, 상기 스터핑박스와 상기 실링박스 사이에 개재된 베리어링이 위치하는 함몰홈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스터핑박스의 내주면에는 상기 역나사부의 회전시 발생된 난류에 의해 상기 스터핑박스의 내주면이 손상되는 것을 방지하는 원통형 금속시트가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 원통형 금속시트는 상기 펌프케이싱 측으로는 고정링에 의해 고정되고, 상기 실링박스 측으로는 베리어링에 의해 고정되며, 상기 역나사부의 내주면과 슬리브의 외주면 사이에는 밀봉을 위해 설정 간격으로 다수개의 오링씰이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 실링박스에는 외측에서 상기 역나사부의 함몰홈부 측으로 연결되는 플러싱라인이 구비되어 상기 역나사부 회전시 외부에서 청수(淸水)를 공급하여 상기 펌프케이싱 측으로의 유체의 유속을 증진시키며, 내부를 세척하는 것을 특징으로 한다.

상기 유압연동개폐부는, 상기 실링박스의 내주면과 외주면을 연통하고, 상기 역나사부의 회전시 상기 실링박스 내부의 진공에 의해 개방되어 유체 이동을 도와주고, 상기 역나사부의 정지시 유체의 가압력에 의해 실링되어 유체 누출을 차단하는 포펫밸브; 및 상기 실링박스와 상기 역나사부에 구비되고, 상기 역나사부의 회전시 상기 실링박스 내부의 진공과 상기 역나사부의 원심력에 의해 개방되어 유체 이동을 도와주고, 상기 역나사부의 정지시 유체의 가압력에 의해 실링되어 유체 누출을 차단하는 밀봉부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 포펫밸브는, 상기 실링박스의 내주면과 외주면을 연통하는 공기연통홀부; 상기 공기연통홀부의 외측단부에 직경이 확장 형성되는 작동홀부; 상기 작동홀부에 이동 가능하게 설치되고, 상기 실링박스의 내부 진공에 의해 상기 역나사부 측으로 이동하여 외부 공기를 흡입하도록 개방되는 포펫부재; 상기 포펫부재와 접촉되어 유체의 누출을 차단하는 밸브시트; 및 상기 밸브시트와 상기 포펫부재의 단부 사이에 설치되어 상기 포펫부재를 반경 외측으로 탄성력으로 밀어 상기 밸브시트에 접촉시켜 실링하게 하는 탄성스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밀봉부는, 상기 실링박스의 가장자리에 일체로 설치되는 정적밀봉부; 상기 역나사부의 둘레에 설치되고, 상기 정적밀봉부에 접촉되도록 스프링시트에 의해 상기 정적밀봉부 측으로 탄성적으로 편향시키는 동적밀봉부; 및 상기 역나사부의 둘레에 다수개 구비되고, 상기 역나사부의 회전시 원심력에의해 반경 외측으로 밀려 올라감에 따라 상기 동적밀봉부를 밀어주어 상기 정적밀봉부에서 이격시켜 외부 공기의 유입을 가능하게 하는 원심부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 원심부는, 상기 역나사부의 둘레에 설치되는 설치부재; 상기 설치부재에 원심력에 의해 반경 외측으로 이동 가능하개 설치되어 상기 동적밀봉부를 상기 정적밀봉부에서 분리시키도록 작동되는 무게추부재; 및 상기 설치부재의 둘레에 설치되고, 상기 무게추부재에 원심력이 가해지지 않을 때, 상기 무게추부재를 밀어 유동을 방지하는 스프링부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펌프용 유압 실링장치는, 펌프케이싱에 구비된 스터핑박스의 일측에 포펫밸브와 밀봉부를 갖는 실링박스를 장착하고, 구동축의 둘레에 한 쌍의 역나사부를 구비하여 역나사부의 회전시 유압으로 발생된 진공에 의해 포펫밸브와 밀봉부를 개방하여 공기를 흡입하고, 역나사부의 정지시 유체의 가압에 의해 포펫밸브와 밀봉부를 밀폐하여 유체의 누출을 차단하여 비접촉식으로 밀봉을 수행할 수 있더,

또한, 본 발명은, 기존의 펌프케이싱과 스터핑박스를 그대로 사용하면서 실링박스를 장착하기만 하면 밀봉을 수행하므로 부품수를 줄이고, 호환성을 증진시켜 제품에 대한 신뢰를 높일 수 있다.

또한, 본 발명은, 스프링의 탄성력에 의해 작동하는 포펫밸브와, 원심력에 의해 동적밀봉부를 반경 외측방향으로 밀어 정적밀봉부에서 개방하는 무게추부재를 갖는 원심부를 유체의 슬러리에 노출되지 않도록 외부에 구비함으로써, 부식을 효율적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은, 실링박스의 하측으로 플러싱라인을 경사지게 형성하여 청수를 공급함으로서, 내부 잔류한 슬러리를 효과적으로 세척하고, 유체의 이송력을 가중시키도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 스터핑박스와 실링박스의 경계부위에 베리어링을 설치하고, 실링박스의 내주면에 레비린스홈을 형성하여 교축(throttling) 작용을 수행하게 하므로 펌프케이싱에서 실링박스 내로 복귀하는 유체의 유속을 줄이고, 공기와 유체의 경계라인을 형성함으로써, 실링박스내에 잔류하는 유체량을 최소화하여 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 스터핑박스의 내주면에 원통형상의 금속시트를 설치하여 역나사부의 회전에 의해 슬러리를 포함한 유체의 난류에 의해 스터핑박스의 내주면에 손상이 가해지는 것을 방지할수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치를 펌프에 설치한한 상태 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치의 정면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치의 확대단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 포펫밸브의 단면도로서, 구동축의 회전 상태 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 포펫밸브의 단면도로서, 구동축의 정지 상태 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 밀봉부의 단면도로서, 구동축의 회전 상태 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 밀봉부의 단면도로서, 구동축의 정지 상태 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치를 설명하도록 한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치를 펌프에 설치한한 상태 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치의 정면도 및 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치의 확대단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 포펫밸브의 단면도로서, 구동축의 회전 상태 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 포펫밸브의 단면도로서, 구동축의 정지 상태 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 밀봉부의 단면도로서, 구동축의 회전 상태 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치에서 유압연동개폐부 중 밀봉부의 단면도로서, 구동축의 정지 상태 단면도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치(1)는, 펌프케이싱(100), 스터핑박스(200), 실링박스(300), 역나사부(400) 및 유압연동개폐부(500)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 펌프용 유압 실링장치(1)는 원심펌프를 포함한 다양한 펌프에 구동축(10)을 밀봉하는 실링장치로서 사용된다.

펌프케이싱(100)은 흡입부(110)와 배출부(120)를 구비하고, 구동축(10)에 결합되는 임펠러(130)가 설치되는 구성으로서, 유체를 흡입하여 소정의 장소로 공급하는 역할을 수행한다.

구동축(10)은 모터 등의 구동원으로 부터 동력을 제공받으며, 펌프케이싱(100)의 내부 공간에 설치된 임펠러(130)를 강제 회전시켜 슬러리를 함유한 유체를 사용처로 공급하도록 한다. 구동축(10)의 둘레에는 슬리브(20)가 설치될 수 있다.

펌프케이싱(100)은 부착볼트(220)에 의해 케이스플레이트(240)와 결합되며, 케이스플레이트(240)와 임펠러(130) 사이에는 베인(140)이 형성되어 유체가 스터핑박스(200)의 내부 공간에 유입되도록 감싸지게 형성된다.

스터핑박스(200)는 펌프케이싱(100)에 연통 설치되고, 재순환포트(210)를 구비하는 구성으로서, 펌프케이싱(100)을 가압하는 부착볼트(220)에 의해 케이스플레이트(240)와 펌프케이싱(100) 사이에 조립된다.

스터핑박스(200)와 케이스플레이트(240) 사이에는 밀봉을 위해 볼류트 라이너씰(230)이 구비된다.

재순환포트(210)는 후술하는 실링박스(300)의 하측부위에 비스듬히 경사지게 형성되는 플러싱라인(470)에서 주입되는 깨끗한 유체인 청수가 역나사부(400), 스터핑박스(200) 및 실링박스(300)의 내부를 세척한 후, 재환순환포트(210)를 거쳐 외부로 배출되도록 안내하는 용도로 사용될 수 있다.

실링박스(300)는 스터핑박스(200)에 연통 설치되고, 펌프케이싱(100)에서 스터핑박스(200)를 거쳐 역류되는 유체를 차단하도록 밀봉하는 구성이다.

실링박스(300)는 기존에 실링장치로 사용되던 메카니컬 씰과 그랜드패킹을 대체하는 구성으로서, 기존의 메카니컬 씰과 그랜드패킹이 접촉방식으로서 마모가 쉽게 이루어지는 반면에, 실링박스(300)는 비접촉방식으로 이루어짐에 따라 유체의 슬러리에 의해 마모되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

실링박스(300)는 스터핑박스(200)에 다수개의 장착볼트(310)에 의해 결합된다.

실링박스(300)의 내주면에는 교축(throttling) 작용을 제공하도록 다수개의 레비린스홈(320)을 형성한다.

여기서, 교축(絞縮, throttling)이란 유체 통로의 일부에 밸브, 콕 또는 가느다란 구멍이 뚫린 판 등을 부착하여 흐름의 단면적을 좁히면, 이미 존재하는 압력차에 의해 유속이 강제적으로 증가되고, 이로 인해 분자간 거리가 멀어져 압력이 강하하는 현상을 말한다.

역나사부(400)는 구동축(10)에 구비되고, 구동축(10)의 회전시 스터핑박스(200)와 실링박스(300)의 유체를 펌프케이싱(100) 측으로 밀어넣도록 유체를 강제로 이송시키는 구성이다.

구동축(10)의 회전에 의해 역나사부(400)가 유체를 펌프케이싱(100) 측으로 강제로 밀어 넣어주어 실링박스(300) 내부를 진공으로 만들어 준다.

레비린스홈(320)에 의해 실링박스(300)의 내압이 교축 작용에 의해 급격히 감소되므로 유압연동개폐부(500)를 개방시켜 외부 공기를 흡입하여 펌프케이싱(100) 측으로의 유체 이동을 도와줄 수 있다.

다수의 레비린스홈(320)은 실링박스(300)의 내부에 제공되어 역나사부 (400)의 회전에 의해 유체 분리 현상에 기인한 유체의 유동을 방해하여 액체와 공기 사이의 분리 라인을 형성하는 것을 도와준다.

레비린스홈(320)은 실링박스(300)에서 스터핑박스(200) 측으로 경사지게 형성되는 것이 유체의 이동에 유리하다.

스터핑박스(200)와 실링박스(300) 사이에는 베리어링(330)이 개재된다.

베리어링(330)은 오링(340)에 의해 스터핑박스(200)와 실링박스(300)에서 밀봉된다.

베리어링(330)은 펌프케이싱(100)과 스터핑박스(200)에서 실링박스(300)로 복귀하는 유체와 간섭하여 이동을 제한하도록 해준다.

구동축(10)이 회전할 경우, 역나사부(400)의 회전과 레비린스홈(320)의 교축 작용으로 인해 베리어링(320)이 있는 위치에서 유체와의 분리 경계가 외부에서 유입된 공기에 의해 이루어지도록 해준다.

역나사부(400)는, 스터핑박스(200)의 내측에 위치하고, 구동축(10)에 구비된 슬리브(20)의 둘레에 나사 결합되어 고정되는 전방역나사부(410)와, 실링박스(300)의 내측에 위치하고, 구동축(10)에 구비된 슬리브(20)의 둘레에 나사 결합되어 고정되는 후방역나사부(420)와, 전방역나사부(410)와 후방역나사부(420) 사이에 형성되고, 스터핑박스(200)와 실링박스(300) 사이에 개재된 베리어링(330)이 위치하는 함몰홈부(430)를 포함한다.

전방역나사부(410)의 형성 구간은 후방역나사부(420)의 형성구간에 비해 더 길게 형성된다. 전방역나사부(410)에서 유체에 가해지는 압력은 후방역나사부(420)에 가해지는 압력에 비해 더 크게 형성된다. 전방역나사부(410)에는 유체가 많이 존재하고, 후방역나사부(420)에는 공기가 많이 존재한다.

스터핑박스(200)의 내주면에는 역나사부(400)의 회전시 발생된 난류에 의해 스터핑박스(200)의 내주면이 손상되는 것을 방지하는 원통형 금속시트(440)가 구비될 수 있다.

원통형 금속시트(440)은 역나사부(400)에 의해 발생된 난류에 잘 버티고, 슬러리를 함유하는 유체의 부식성분에 잘 견디도록 초 내식성 금속재를 적용하는 것이 바람직하다.

원통형 금속시트(440)는 펌프케이싱(100) 측으로는 고정링(450)에 의해 고정되고, 실링박스(300) 측으로는 베리어링(330)에 의해 고정될 수 있다.

역나사부(400)의 내주면과 슬리브(20)의 외주면 사이에는 밀봉을 위해 설정 간격으로 다수개의 오링씰(460)이 설치될 수 있다.

실링박스(300)에는 외측에서 역나사부(400)의 함몰홈부(430) 측으로 연결되는 플러싱라인(470)이 구비되어 역나사부(400) 회전시 외부에서 청수(淸水)를 공급하여 펌프케이싱(100) 측으로의 유체의 유속을 증진시키며, 내부를 세척하도록 도와준다.

유압연통개폐부(600)는 역나사부(400)의 회전시 스터핑박스(200)와 실링박스(300)의 유체를 펌프케이싱(100) 측으로 이송을 돕도록 외부 공기를 흡입하고, 역나사부(400)의 정지시 스터핑박스(200)와 실링박스(300)에 유입되는 유체의 가압력으로 차단되어 유체의 누출을 방지하는 구성이다.

구동축(10)의 회전으로 역나사부(400)가 함께 회전하면, 유체를 펌프케이싱(100) 측으로 밀어 넣어주게 되고, 실링박스(300) 내에는 진공이 형성되므로 포펫밸브(510)와 밀봉부(520)를 포함한 유압연동개폐부(500)를 강제로 개방하여 외부 공기를 유입하여 유체의 이동을 돕도록 한다.

유압연동개폐부(500)는, 실링박스(300)의 내주면과 외주면을 연통하고, 역나사부(400)의 회전시 실링박스(300) 내부의 진공에 의해 개방되어 유체 이동을 도와주고, 역나사부(400)의 정지시 유체의 가압력에 의해 실링되어 유체 누출을 차단하는 포펫밸브(510)와, 실링박스(300)와 역나사부(400)에 구비되고, 역나사부(400)의 회전시 실링박스(400) 내부의 진공과 역나사부(400)의 원심력에 의해 개방되어 유체 이동을 도와주고, 역나사부(400)의 정지시 유체의 가압력에 의해 실링되어 유체 누출을 차단하는 밀봉부(520)를 포함한다.

포펫밸브(510)는, 실링박스(300)의 내주면과 외주면을 연통하는 공기연통홀부(511)와, 공기연통홀부(511)의 외측단부에 직경이 확장 형성되는 작동홀부(512)와, 작동홀부(512)에 이동 가능하게 설치되고, 실링박스(300)의 내부 진공에 의해 역나사부(400) 측으로 이동하여 외부 공기를 흡입하도록 개방되는 포펫부재(513)와, 포펫부재(513)와 접촉되어 유체의 누출을 차단하는 밸브시트(514)와, 밸브시트(514)와 포펫부재(513)의 단부 사이에 설치되어 포펫부재(513)를 반경 외측으로 탄성력으로 밀어 밸브시트(514)에 접촉시켜 실링하게 하는 탄성스프링(515)을 포함한다.

밀봉부(520)는, 실링박스(300)의 가장자리에 일체로 설치되는 정적밀봉부(530)와, 역나사부(400)의 둘레에 설치되고, 정적밀봉부(530)에 접촉되도록 스프링시트(542)에 의해 정적밀봉부(530) 측으로 탄성적으로 편향시키는 동적밀봉부(540)와, 역나사부(400)의 둘레에 다수개 구비되고, 역나사부(400)의 회전시 원심력에 의해 반경 외측으로 밀려 올라감에 따라 동적밀봉부(540)를 밀어주어 정적밀봉부(530)에서 이격시켜 외부 공기의 유입을 가능하게 하는 원심부(550)를 포함한다.

정적밀봉부(530)는 실링박스(300)의 일측에 일체로 고정되고, 동적밀봉부(540)는 클립 또는 나사에 의해 후방역나사부(420)에 일체로 고정된다.

정적밀봉부(530)와 동적밀봉부(540)는 유연성과 밀봉성을 가지도록 PTFE 또는 합성 고무 재료로 구성되는 것이 바람직 하다.

동적밀봉부(540)는 정적밀봉부(530) 측으로 기울어져 있으며, 동적밀봉부(540)의 일측면 상에는 스프링시트(542)가 일체화 형성된다. 스프링시트(542)는 슬러리에 의한 손상을 막고, 동적밀봉부(540)이 정적밀봉부(530) 측으로 편향되는 상태를 유지하도록 구성된다.

원심부(550)는, 역나사부(400)의 둘레에 설치되는 설치부재(511)와, 설치부재(511)에 원심력에 의해 반경 외측으로 이동 가능하개 설치되어 동적밀봉부(540)를 정적밀봉부(530)에서 분리시키도록 작동되는 무게추부재(552)와, 설치부재(551)의 둘레에 설치되고, 무게추부재(552)에 원심력이 가해지지 않을 때, 무게추부재(552)를 밀어 유동을 방지하는 스프링부재(553)를 포함한다.

도 5 및 도 7을 참조하여 구동축(10)이 회전되는 상태를 살펴본다.

도 5를 참조하면, 구동축(10)에 의해 역나사부(400)가 회전하면서 스터핑박스(200)와 실링박스(300) 내부에 있는 유체를 펌프케이싱(100) 측으로 밀어 넣는다.

연이어, 유체가 펌프케이싱(100) 측으로 강제적으로 이송됨에 따라 실링박스(10) 내부에 구비된 베리어링(330)과 레비린스홈(320)의 교축 작용으로 유체와 공기 간의 분리 라인이 형성되면서, 진공이 발생되므로 공기연통홀부(511)와 작동홀부(512)을 통해 부압이 가해지게 되고, 탄성스프링(515)의 탄성력을 이기면서 포펫부재(513)를 밸브시트(514)로 부터 당기면서 외부공기를 실링박스(300) 내부로 유입시켜 유체의 이송을 돕도록 한다.

도 7을 참조하면, 구동축(10)과 역나사부(400)가 회전함에 따라 실링박스(300)의 내부에 형성된 진공압력과 더불어 설치부재(551)에 구비된 무게추부재(552)가 원심력을 받아 반경 외측으로 이동하게 되고, 무게추부재(552)가 동적밀봉부(540)를 반경 외측으로 밀어 올려 정적밀봉부(53)로부터 이격시키므로, 이 틈새 사이로 외부 공기가 유입되어 포펫밸브(510)와 같이, 유체가 펌프케이싱(100) 측으로 이동하는 것을 돕는다.

도 6 및 도 8을 참조하여 구동축(10)이 정지되는 상태를 살펴본다.

도 6을 참조하면, 구동축(10)과 역나사부(400)의 정지에 의해 실링박스(400) 내부로 유체가 유입되고, 이 유체는 공기연통홀부(511), 작동홀부(512)를 거쳐 포펫부재(513)를 밀어 줌과 동시에 탄성스프링(615)의 탄성력에 의해 포펫부재(513)가 반경 외측으로 이동하는 가압력을 가하므로 포펫부재(513)는 밸브시트(514)에 밀착 접촉되면서 유체의 누출을 차단한다.

도 8을 참조하면, 구동축(10)과 역나사부(400)의 정지에 의해 실링박스(400) 내부로 유체가 유입되어 동적밀봉부(540)를 정적밀봉부(530) 측으로 밀어 주어 밀봉 접촉되고, 동적밀봉부(540)의 편향 상태에 의해 무게추부재(552)를 반경 내측으로 밀어주게 되어 유체의 누출을 방지한다. 이때, 무게추부재(552)는 스프링부재(553)에 의해 유동이 방지ㅐ되는 상태로 유지되어진다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 유압 실링장치 10 : 구동축
20 : 슬리브 10O : 펌프케이싱
110 : 흡입부 120 : 배출부
130 : 임펠러 140 : 베인
200 : 스터핑박스 210 : 재순환포트
220 : 부착볼트 230 : 볼류트 라이너씰
240 : 케이스플레이트 300 : 실링박스
310 : 장착볼트 320 : 레비린스홈
330 : 베리어링 340 : 오링
400 : 역나사부 410 : 전방역나사부
420 : 후방역나사부 430 : 함몰홈부
440 : 원통형 금속시트 450 : 고정링
460 : 오링씰 470 : 플러싱라인
500 : 유압연동개폐부 510 : 포펫밸브
511 : 공기연통홀부 512 : 작동홀부
513 : 포펫부재 514 : 밸브시트
515 : 탄성스프링 520 : 밀봉부
530 : 정적밀봉부 540 : 정적밀봉부
542 : 스프링시트 550 : 원심부
551 : 설치부재 552 : 무게추부재
553 : 스프링부재

Claims

흡입부와 배출부를 구비하고, 구동축에 임펠러가 설치되는 펌프케이싱;
상기 펌프케이싱에 연통 설치되고, 재순환포트를 구비하는 스터핑박스;
상기 스터핑박스에 연통 설치되고, 상기 펌프케이싱에서 상기 스터핑박스를 거쳐 역류되는 유체를 차단하도록 밀봉하는 실링박스;
상기 구동축에 구비되고, 상기 구동축의 회전시 상기 스터핑박스와 상기 실링박스의 유체를 상기 펌프케이싱 측으로 밀어넣는 역나사부; 및
상기 역나사부의 회전시 상기 스터핑박스와 상기 실링박스의 유체를 상기 펌프케이싱 측으로 이송을 돕도록 외부 공기를 흡입하고, 상기 역나사부의 정지시 상기 스터핑박스와 상기 실링박스에 유입되는 유체의 가압력으로 차단되어 유체의 누출을 방지하는 유압연동개폐부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 1항에 있어서,
상기 실링박스는 상기 스터핑박스에 다수개의 장착볼트에 의해 결합되고,
상기 실링박스의 내주면에는 교축(throttling) 작용을 제공하도록 다수개의 레비린스홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 2항에 있어서,
상기 구동축의 회전에 의해 상기 역나사부가 유체를 상기 펌프케이싱 측으로 강제로 밀어 넣어주어 상기 실링박스 내부를 진공으로 만들어 주고,
상기 레비린스홈에 의해 상기 실링박스의 내압이 교축 작용에 의해 급격히 감소되므로 상기 유압연동개폐부를 개방시켜 외부 공기를 흡입하여 상기 펌프케이싱 측으로의 유체 이동을 도와주는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 2항에 있어서,
상기 스터핑박스와 상기 실링박스 사이에는 베리어링이 개재되고,
상기 베리어링은 오링에 의해 상기 스터핑박스와 상기 실링박스에서 밀봉되며,
상기 베리어링은 상기 펌프케이싱과 상기 스터핑박스에서 상기 실링박스로 복귀하는 유체와 간섭하여 이동을 제한하고,
상기 역나사부의 회전과 상기 레비린스홈의 교축 작용으로 인해 상기 베리어링이 있는 위치에서 유체와의 분리 경계가 외부에서 유입된 공기에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,
상기 역나사부는,
상기 스터핑박스의 내측에 위치하고, 상기 구동축에 구비된 슬리브의 둘레에 나사 결합되어 고정되는 전방역나사부;
상기 실링박스의 내측에 위치하고, 상기 구동축에 구비된 슬리브의 둘레에 나사 결합되어 고정되는 후방역나사부; 및
상기 전방역나사부와 후방역나사부 사이에 형성되고, 상기 스터핑박스와 상기 실링박스 사이에 개재된 베리어링이 위치하는 함몰홈부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,
상기 스터핑박스의 내주면에는 상기 역나사부의 회전시 발생된 난류에 의해 상기 스터핑박스의 내주면이 손상되는 것을 방지하는 원통형 금속시트가 구비되는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 6항에 있어서,
상기 원통형 금속시트는 상기 펌프케이싱 측으로는 고정링에 의해 고정되고, 상기 실링박스 측으로는 베리어링에 의해 고정되며,
상기 역나사부의 내주면과 슬리브의 외주면 사이에는 밀봉을 위해 설정 간격으로 다수개의 오링씰이 설치되는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 1항에 있어서,
상기 실링박스에는 외측에서 상기 역나사부의 함몰홈부 측으로 연결되는 플러싱라인이 구비되어 상기 역나사부 회전시 외부에서 청수(淸水)를 공급하여 상기 펌프케이싱 측으로의 유체의 유속을 증진시키며, 내부를 세척하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 1항에 있어서,
상기 유압연동개폐부는,
상기 실링박스의 내주면과 외주면을 연통하고, 상기 역나사부의 회전시 상기 실링박스 내부의 진공에 의해 개방되어 유체 이동을 도와주고, 상기 역나사부의 정지시 유체의 가압력에 의해 실링되어 유체 누출을 차단하는 포펫밸브; 및
상기 실링박스와 상기 역나사부에 구비되고, 상기 역나사부의 회전시 상기 실링박스 내부의 진공과 상기 역나사부의 원심력에 의해 개방되어 유체 이동을 도와주고, 상기 역나사부의 정지시 유체의 가압력에 의해 실링되어 유체 누출을 차단하는 밀봉부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 9항에 있어서,
상기 포펫밸브는,
상기 실링박스의 내주면과 외주면을 연통하는 공기연통홀부;
상기 공기연통홀부의 외측단부에 직경이 확장 형성되는 작동홀부;
상기 작동홀부에 이동 가능하게 설치되고, 상기 실링박스의 내부 진공에 의해 상기 역나사부 측으로 이동하여 외부 공기를 흡입하도록 개방되는 포펫부재;
상기 포펫부재와 접촉되어 유체의 누출을 차단하는 밸브시트; 및
상기 밸브시트와 상기 포펫부재의 단부 사이에 설치되어 상기 포펫부재를 반경 외측으로 탄성력으로 밀어 상기 밸브시트에 접촉시켜 실링하게 하는 탄성스프링;을
포함하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 9항에 있어서,
상기 밀봉부는,
상기 실링박스의 가장자리에 일체로 설치되는 정적밀봉부;
상기 역나사부의 둘레에 설치되고, 상기 정적밀봉부에 접촉되도록 스프링시트에 의해 상기 정적밀봉부 측으로 탄성적으로 편향시키는 동적밀봉부; 및
상기 역나사부의 둘레에 다수개 구비되고, 상기 역나사부의 회전시 원심력에의해 반경 외측으로 밀려 올라감에 따라 상기 동적밀봉부를 밀어주어 상기 정적밀봉부에서 이격시켜 외부 공기의 유입을 가능하게 하는 원심부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.
제 11항에 있어서,
상기 원심부는,
상기 역나사부의 둘레에 설치되는 설치부재;
상기 설치부재에 원심력에 의해 반경 외측으로 이동 가능하개 설치되어 상기 동적밀봉부를 상기 정적밀봉부에서 분리시키도록 작동되는 무게추부재; 및
상기 설치부재의 둘레에 설치되고, 상기 무게추부재에 원심력이 가해지지 않을 때, 상기 무게추부재를 밀어 유동을 방지하는 스프링부재;를
포함하는 것을 특징으로 하는 펌프용 유압 실링장치.