KR102029781B1 - 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고비중 미세슬러리용 원심펌프에 적용하는 메커니컬씰에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 철강공장 등의 가동 중에 발생하는 철가루 등과 같이 비중이 높은 고체 혼합물을 이송하는 슬러리전용 원심펌프에 있어서, 유로막힘 예방, 효율증진 및 재제조 용의성 제고 등을 위해 오픈형 임펠러를 채용하고 케이싱을 단일케이싱으로 제조하여야 하는 경우, 메커니컬씰의 케이스를 소형화하여 별도의 메커니컬씰용 하우징 없이도 스터핑박스 내에 수납할 수 있도록 함과 더불어 실페이스와 시이트간을 효율적으로 밀봉하여 슬러리의 누설을 예방하고 냉각효과를 증진시킬 수 있는 메커니컬씰에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 고비중 미세슬러리용 원심펌프에서, 임펠러의 회전축이 구동수단쪽으로 통과하는 케이싱 주변에 장착되어 상기 케이싱과 상기 회전축 사이를 밀봉하는 메커니컬씰로서, 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 같이 회전하는 회전씰장치 및 상기 케이싱에 고정되는 고정씰장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰{Mechanical Seal for Centrifugal Slurry Pump}

본 발명은 고비중 미세슬러리용 원심펌프에 적용하는 메커니컬씰에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 철강공장 등의 가동 중에 발생하는 분진인 철가루 등과 같이 비중이 높은 고체 혼합물을 이송하는 슬러리전용 원심펌프에 있어서, 유로막힘 예방, 효율증진 및 재제조 용의성 제고 등을 위해 오픈형 임펠러를 채용하고 케이싱을 단일케이싱으로 제조하여야 하는 경우, 메커니컬씰의 케이스를 소형화하여 별도의 메커니컬씰용 하우징 없이도 스터핑박스 내에 수납할 수 있도록 함과 더불어 실페이스와 시이트간을 효율적으로 밀봉하여 슬러리의 누설을 예방하고 냉각효과를 증진시킬 수 있는 메커니컬씰에 관한 것이다.

철강공장의 제강공정에서 발생되는 분진은 집진기를 이용하여 모아져서 슬러리가 되며, 집진기에 모아지는 슬러리는 철가루 등이 퇴적되어 섞이는 것이기 때문에 비중이 높은 미세분말이 주성분인 고비중 미세슬러리이다. 이렇게 비중이 높은 고비중 미세슬러리를 운송하기 위해서는 대용량의 슬러리펌프가 요구된다. 통상적으로 이러한 상황에서 사용되는 슬러리펌프는 200kw 이상 급의 대형 펌프여야 한다. 뿐만 아니라 제강공정의 특성상 계속하여 공장이 가동되어야하기 때문에 슬러리펌프 역시 계속하여 연속가동 되어야 하며, 이로 인하여 가동시간 및 가동률이 높아서 연속가동을 견딜 수 있는 내구성 높은 펌프가 사용되어야 한다. 또한 에너지를 다소비하는 중요한 환경설비이기 때문에 에너지효율 또한 충분히 고려되어야 한다.

한편 고체와 물의 혼합체인 슬러리 입자는 펌프내부의 마모를 상당히 빠른 속도로 일으키기 때문에 슬러리와 접촉되는 부분 즉 임펠러, 볼류트 등은 내마모성 재질이 사용되어야 한다. 따라서 슬러리펌프는 내마모성이 높은 재질로 제작되어야 할 뿐만 아니라 부품 등의 마모시 용이하게 교체할 수 있는 구조로 제작되어야 한다. 슬러리펌프로서 일반적으로 널리 보급된 워먼형 슬러리 펌프의 경우 이러한 상황들을 고려하여 펌프케이싱의 구조를 이중 벽 구조로 하고 있다. 즉, 내부케이싱에는 내마모성이 높은 고경도 하이 크롬 주철 재질을 사용하며, 외부케이싱에는 펌프의 강성을 유지하는 재질 및 구조로 하고, 타이볼트 등을 이용하여 외부케이싱과 내부케이싱을 단단하게 체결하는 방법을 사용하고 있는데, 마모 등에 따라 볼류트 등을 교체하는 경우 내부케이싱만 교체하면 되는 장점이 있다.

그러나 일반적인 워먼형 슬러리펌프는 그 설계에 있어서는 임펠러의 날개폭을 크게 하므로 펌프의 효율이 저하하게 될 뿐만 아니라 정형화된 모델을 광범위한 범위 내의 펌프사양(유량, 양정)에 따라 선정하기 때문에 펌프의 효율이 더욱 저하되는 단점이 있다. 또한 케이싱이 이중으로 되어 펌프의 외부케이싱과 내부케이싱(볼류트)을 체결하여 고정하기 때문에 공간을 많이 차지하고, 슬러리펌프 특성 상 볼류트 및 임펠러는 슬러리 유체와의 마모로 교체가 빈번히 발생하기 때문에 빈번한 부품교환이 필요한데, 이와 같은 이중구조로 인하여 유지보수를 위한 해체작업 시 많은 시간이 소요되는 문제점도 있어 왔다. 뿐만 아니라, 임펠러가 밀폐형으로 되어 있기 때문에 고비중 미세슬러리를 펌핑하는 경우 임펠러 내에서 유로의 막힘을 일으키는 단점이 있어 왔다.

이에 더하여 펌프의 내구연한 도래 등으로 인하여 재제조를 해야 하는 경우 교체할 부품은 원품과 모든 치수가 동일한 것으로 교체되어야 하는 하는데, 내부케이싱의 경우 외부케이싱 및 임펠러에 맞추어 제작되어야 하기 때문에 동일한 규격으로 제작하여 교체하는데 어려움이 있어왔다.

이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 즉, 유로의 막힘을 방지하고 효율증진을 위하여 오픈형 임펠러(일명 개방형임펠러)를 채용하고, 재제조가 용이하도록 단일케이싱으로 된 슬러리펌프를 제조하는 시도가 있어 왔다. 그러나, 종래 슬러리펌프에서 메커니컬씰의 경우 단일케이싱에는 적절하지 않고, 설치공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 고비중 미세슬러리펌프는 내부 압력이 높기 때문에 종래의 슬러리펌프에 사용되는 메커니컬씰은 고압에서의 기밀성이 저하되는 문제점 등이 있어 왔다.

상술한 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰은 효율증진과 유로막힘 예방을 위해 오픈형 임펠러를 채용하고, 재제조가 용이한 단일케이싱으로 된 고비중 미세슬러리 원심펌프에서 설치공간을 작게 차지하고 고압의 슬러리에 대하여도 기밀성을 높게 유지하고, 냉각효율이 뛰어난 메커니컬씰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰은, 고비중 미세슬러리용 원심펌프에서, 임펠러의 회전축이 구동수단쪽으로 통과하는 케이싱 주변에 장착되어 상기 케이싱과 상기 회전축 사이를 밀봉하는 메커니컬씰로서, 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 같이 회전하는 회전씰장치 및 상기 케이싱에 고정되는 고정씰장치를 포함하며, 상기 회전씰장치는, 내주면이 상기 회전축에 끼워지는 원통형의 회전축 슬리브, 상기 회전축 슬리브 중 상기 구동수단 쪽에 있으며, 상기 회전축에 상기 회전축 슬리브를 고정결합시키는 회전씰 고정수단, 상기 회전축 슬리브 중 상기 임펠러 쪽에 있으며, 상기 회전축 슬리브와 일체가 되어 일정높이로 돌출 형성되는 지지링, 상기 구동수단 쪽 내주면이 상기 지지링의 외주면에 끼워지며, 상기 구동수단 쪽 측면에 제1씰링면이 형성되고, 외주면에는 제2씰링면이 형성되는 회전시트링 및 상기 회전시트링의 내주면 중 상기 임펠러 쪽 내주면과 상기 회전축 슬리브의 외주면 중 상기 임펠러쪽 외주면 사이에 삽입되어, 상기 지지링과 함께 상기 회전시트링을 지지하는 어댑터링을 포함하며; 상기 고정씰장치는, 상기 회전축을 감싸며 상기 케이싱에 결합되되, 상기 임펠러 쪽은 외주면이 상기 케이싱에 끼워지는 원통형이며, 상기 구동수단 쪽에는 플렌지가 형성되는 씰카트리지, 상기 플렌지를 상기 케이싱과 고정 결합시키는 씰카트리지 고정수단, 상기 씰카트리지의 내주면 중 상기 구동수단쪽 내주면에 형성되는 제1단턱부, 상기 제1단턱부 상에 상기 회전축과 평행하게 형성되는 스프링 지지홈, 상기 스프링 지지홈에 삽입되는 스프링, 일 측면이 상기 제1씰링면과 대향하여 밀착되며, 타 측면은 상기 스프링에 의하여 지지되며, 외주면은 상기 씰카트리지의 내주면에 끼워지며, 내주면은 상기 회전축 슬리브의 외주면과 일정간격을 두고 대향하는 씰페이스링 및 상기 씰카트리지의 내주면 중 상기 임펠러 쪽 내주면에 상기 회전축을 향하여 돌출 형성되되, 돌출면이 상기 제2씰링면과 일정간극을 두고 대향하며, 상기 돌출면에 복수의 요홈부가 형성되는 라비린스링을 포함하는; 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 또 다른 실시예는 상술한 특징들에 더하여 상기 회전시트링은, 내주면 중앙에 일정폭을 가진 중앙돌출부가 형성되어 그 단면이 T자 형상이며, 상기 어댑터링은, 상기 회전시트링의 내주면 중 상기 임펠러 쪽 내주면과 상기 중앙돌출부의 내주면을 동시에 지지할 수 있도록, 외주면에 단턱부가 형성되는 특징을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상술한 특징들에 더하여 상기 고정씰장치는, 상기 제1단턱부와 상기 라비린스링 사이에 제2단턱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰로 하는 것도 가능하며, 이에 더하여 상기 고정씰장치는, 상기 씰페이스링과 상기 스프링 지지홈 사이 공간을 덮을 수 있도록, 상기 씰페이스링과 결합되는 스프링 슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰로 하는 것도 가능하다. 또한 상기 중앙돌출부의 양쪽 및 상기 씰페이스링의 외주면과 상기 씰카트리지의 내주면 사이에는 O링이 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰로 하는 것도 바람직하다.

이상에 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰은 회전시트링과 씰페이스링 사이 섭동면을 통한 밀봉단계 이전에 라비린스링을 통하여 슬러리의 누설을 1차적으로 저지하기 때문에 회전시트링과 씰페이스링 사이 섭동면에 대한 슬러리 압력이 저하하게 되므로 고비중 미세슬러리를 고압으로 펌핑함에도 불구하고 슬러리의 누설을 효율적으로 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한 볼류트와 외부케이싱을 따로 두지 않는 단일케이싱을 사용하는 미세슬러리용 원심펌프에서 별도의 메커니컬씰용 하우징이 없이도 스터핑박스 내에 삽입될 수 있는 단순한 카트리지 구조로 되는 메커니컬씰로 할 수 있고, 이로 인하여 펌프를 소형화하고 단순화함으로써 협소한 공간 내에서도 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다.

그리고 회전시트링이나 씰페이스링의 마모, 손상 또는 결함점검 등이 용이하여 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 구조가 단순하기 때문에 재제조까지도 용이하게 하는 장점이 있다.

그리고, 라비린스링을 이용하여 회전시트링에서 발생되는 열을 케이싱으로 전달할 수 있는 열전달경로를 형성하였기 때문에 메커니컬씰을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있는데, 특히 냉각방법이 여의치 않은 회전씰장치에서 발생되는 열에 대한 냉각을 효율적으로 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰이 적용되는 펌프에 대하여 측단면도을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰이 적용되는 펌프에 대하여 흡입구쪽에서 본 정면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 측단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 측단면 중 한쪽을 확대하여 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 회전씰장치를 확대하여 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 고정씰장치를 확대하여 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 고정씰장치의 씰카트리지를 확대하여 도시한 것이다.

상술한 목적과 특징이 분명해지도록 이하에서 본 발명을 상세하게 설명할 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술 중 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

실시 예들은 여러 가지 형태로 변경을 가할 수 있고 다양한 부가적 실시 예들을 가질 수 있는데, 여기에서는 특정한 실시 예들이 도면에 표시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 실시 예들을 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 실시 예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경이나 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

다양한 실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰이 적용되는 펌프를 도시한 것으로서, 도 1은 측단면도이며, 도 2는 흡입구쪽에서 본 정면도이다. 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명이 적용되는 펌프는 원심펌프로서 구동수단(미도시, 도 1에서 오른쪽)에 연결되는 회전축(100)을 포함하며, 상기 회전축(100)은 상기 구동수단으로부터 회전력을 전달받아 회전 가능하도록 베어링장치(110)에 의하여 고정되도록 하고, 상기 구동수단이 위치한 곳의 반대쪽 단부에는 임펠러(200)가 연결되도록 하는 것이 바람직한데, 상기 임펠러(200)는 흡입구(300)를 통하여 축 방향으로 슬러리를 흡입하며, 반경방향으로 원심력을 발생시켜 흡입된 슬러리를 볼류트(400)쪽으로 밀어내며, 상기 볼류트(400)로 밀려나온 슬러리는 상기 임펠러(200)에 의하여 발생된 압력에 의하여 배출구(500)로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 상기 임펠러(200)는, 상기 회전축(100)과 함께 회전 가능하도록 상기 회전축(100)에 고정 설치되는 디스크(210)와 상기 흡입구(300)를 통하여 축방향으로 유입되는 슬러리를 흡입하여 상기 디스크(210)의 반경방향으로 배출시키기 위하여 상기 디스크(100)의 전면에 방사상으로 형성되는 복수의 전면날개(220) 및 상기 슬러리의 유입에 의하여 상기 축 방향으로 발생되는 추력을 저감시키기 위하여 상기 디스크(100)의 후면에 방사상으로 형성되는 복수의 후면날개(230)을 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

한편 도 3은 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 측단면을 도시한 것이며, 도 4는 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 측단면 중 한쪽을 확대하여 도시한 것이다. 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰은 상기 임펠러(200)의 회전축(100)이 구동수단 쪽으로 통과하는 케이싱(700) 주변 즉 스터핑박스(800) 내에 장착되어 상기 케이싱(700)과 상기 회전축(100) 사이를 섭동면에 의하여 밀봉하는 메커니컬씰(600)로서, 상기 회전축(100)에 고정되어 상기 회전축(100)과 같이 회전하는 회전씰장치(610) 및 상기 케이싱(700) 즉 상기 스터핑박스(800)에 고정되게 장착되는 고정씰장치(620)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

이에 따라 상기 회전씰장치(610)는 상기 회전축(100)과 함께 회전하고 상기 고정씰장치(620)는 상기 케이싱(700)에 고정되어 있지만, 두 장치의 접점인 회전시트링(614) 및 씰페이스링(625)에서 섭동면이 형성되어 밀봉되므로 펌프 안쪽에 있는 고압의 슬러리가 펌프 밖으로 누설되지 않게 된다. 뿐만 아니라 상기 회전시트링(614)은 상기 고정씰장치(620)의 라비린스링(625)과 라비린스씰을 형성하여 1차적으로 슬러리를 저지하게 되므로 상기 메커니컬씰(600) 내에 형성되는 공간(B)에는 펌프내부(A)에 비하여 낮은 압력이 걸리게 되며, 이에 따라 상기 회전시트링(614)과 씰페이스링(625) 사이에 형성된 섭동면에 걸리는 압력차이(B와 C 사이)가 낮아지고 이에 따라 슬러리의 누설을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.

이하에서는 상기 회전씰장치(610) 및 상기 고정씰장치(620)의 상세 구성을 확대도면을 참조하여 살펴보기로 한다. 먼저 도 5는 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰(600) 중 상기 회전씰장치(610)를 확대하여 도시한 것인데, 도 5에서 보는 바와 같이 상기 회전씰장치(610)는 회전축 슬리브(611), 회전시트링(614) 및 어댑터링(615)을 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 회전축 슬리브(611)는 원통형으로서 그 내주면은 상기 회전축(100)에 끼워지도록 하고, 구동수단 쪽에는 상기 회전축(100)에 상기 회전축 슬리브(611)를 고정결합시키는 회전씰 고정수단(612)을 포함하도록 하고, 상기 임펠러(200) 쪽에는 상기 회전축 슬리브(611)와 일체가 되어 일정높이로 돌출 형성되는 지지링(613)이 형성되록 하는 것이 바람직한데, 상기 회전씰 고정수단(612)은 상기 회전축 슬리브(611)에 형성된 나사구멍을 통하여 상기 회전축(100) 표면에 고정하도록 하고, 상기 지지링(613)은 상기 회전축 슬리브(611)의 임펠러쪽 종단으로부터 일정간격을 두고 형성하도록 하여 결과적으로 볼 때 상기 회전축 슬리브(611)의 종단부에 그 단면이 역L자 모양의 단턱부가 형성되는 모양으로 하는 것이 바람직하다. 상기 회전축 슬리브(611)의 종단부에 역L자 모양의 단턱부가 형성되도록 하는 것이 바람직한 이유는 상기 어댑터링(615)가 끼워지도록 하기 위함이다. 이에 관하여는 상기 어댑터링(615)에 대한 설명에서 후술하기로 한다.

그리고 상기 회전시트링(614)은 구동수단 쪽 내주면(O링 616b가 있는 쪽)이 상기 지지링(613)의 외주면에 끼워지며, 상기 구동수단 쪽 측면에 제1씰링면(614b)이 형성되도록 하고, 외주면에는 제2씰링면(614a)이 형성되도록 하며, 임펠러쪽 내주면(O링 616a가 있는 쪽)은 상기 어댑터링(615) 중 임펠러 쪽에 형성된 돌출부에 의하여 지지되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 회전시트링(614)은, 내주면 중앙에 일정폭을 가진 중앙돌출부가 형성되어 그 단면이 T자 형상으로 되도록 함으로써, 상기 어댑터링(615)이 상기 중앙돌출부의 내주면까지 동시에 지지할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서 상기 제2씰링면(614a)은 상기 고정씰장치(620)에 포함된 라비린스링(626)과 라비린스씰(Labyrinth Seal)을 형성하여 슬리브의 누설을 1차적으로 저지하며, 상기 제1씰링면(614b)은 상기 고정씰장치(620)에 포함된 씰페이스링(625)와 섭동면을 형성시켜 슬리브의 누설을 최종적으로 저지하게 된다. 그리고 상기 제2씰링면(614a)은 흑연 등의 고체윤활봉이 일정한 간격으로 삽입된 청동소재의 금속면으로 하여 상기 회전시트링(614)의 회전시 상기 라비린스링(626)과의 사이에 자기윤활층이 형성되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 어댑터링(615)은 상기 회전시트링(614)의 내주면 중 임펠러 쪽 내주면(O링 616a가 있는 쪽)과 상기 회전축 슬리브(611)의 외주면 중 상기 역L자 모양 단턱부가 있는 임펠러쪽 외주면 사이에 삽입되어, 상기 지지링(613)과 함께 상기 회전시트링(614)을 지지하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 어댑터링(615)은 상기 회전시트링(614)의 내주면 중 임펠러 쪽 내주면(O링 616a가 있는 쪽)과 상기 중앙돌출부의 내주면을 동시에 지지할 수 있도록, 외주면에 단턱부가 형성되도록 하여 도 5에서 보듯이 그 단면이 대략 T 자를 시계 반대방향으로 90° 돌린 형상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편 도 6은 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 고정씰장치(620)를 확대하여 도시한 것이며, 도 7은 본 발명에 의한 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰의 고정씰장치(620)의 씰카트리지(621)를 확대하여 도시한 것인데, 이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 상기 고정씰장치(620)에 대하여 설명하기로 한다. 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 상기 고정씰장치(620)는, 씰카트리지(621), 씰페이스링(625), 스프링(624) 및 스프링슬리브(628)을 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 씰카트리지(621)는 상기 회전축(100)을 감싸며 상기 케이싱(700)의 스터핑박스(800)에 결합되되, 임펠러 쪽은 외주면이 상기 케이싱(700)의 스터핑박스(800)에 끼워지는 원통형이며, 구동수단 쪽에는 플렌지가 형성되도록 하여 상기 플렌지가 씰카트리지 고정수단(622)에 의하여 상기 케이싱(700)에 나사결합 등에 의하여 고정되도록 하는 것이 바람직하며, 구동수단 쪽 내주면에는 제1단턱부(621a)가 형성되도록 하여 상기 씰페이스링(625)이 장착될 공간을 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1단턱부(621a) 상에 상기 회전축(100)과 평행하게 스프링 지지홈(623)을 형성시켜 상기 스프링(624)이 삽입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 씰카트리지(621)의 내주면 중 임펠러 쪽 내주면에 상기 회전축(100)을 향하여 돌출 형성되되, 돌출면이 상기 제2씰링면(614a)과 일정간극을 두고 대향하며, 상기 돌출면에 복수의 요홈부(626a)가 형성되는 라비린스링(626)을 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 이에 더하여 상기 제1단턱부(621a)와 상기 라비린스링(626) 사이에 제2단턱부(621b)를 더 포함하도록 하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 상기 메커니컬씰(600)내에 일종의 압력 완충공간(B)을 형성하기 위함이며, 이를 통하여 펌프 내부공간(A)에서 고압의 슬러리가 상기 라비린스링(626)과 상기 제2씰링면(614a)에 형성된 라비린스씰을 통과하면서 상기 완충공간(B)으로 오면서 1차적으로 감압되므로 상기 씰페이스링(625)과 상기 시트링(614)의 일측면에 형성된 제1씰링면(614b)과의 접점에는 1차적으로 감압된 슬러리압력이 형성되며 이를 통하여 슬러리의 누설을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.

그리고 상기 씰페이스링(625)은 일 측면이 상기 회전시트링(614)의 일측면에 형성된 상기 제1씰링면(614b)과 대향하여 밀착되어 섭동면을 형성하며, 타 측면은 상기 스프링(624)에 의하여 지지되고, 외주면은 상기 씰카트리지(621)의 내주면에 끼워지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 씰페이스링(625)의 내주면은 상기 회전축 슬리브(611)의 외주면과 일정간격을 두고 대향하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 씰페이스링(625)은 상기 스프링(624)이 미는 힘에 의하여 상기 제1씰링면(614b)과의 밀착상태를 유지하여 섭동면을 형성할 수 있게되며, 상기 씰페이스링(625)과 상기 회전축 슬리브(611) 사이에는 일정한 공간(C)이 형성되어 대기에 노출될 수 있게 된다.

또한 상기 스프링(624)은 상기 스프링지지홈(623) 내에 삽입되어 상기 씰페이스링(625)의 일측면에 대하여 미는 힘을 발생시키도록 하는 것이 바람직하며, 이와 더불어 누설되는 슬러리나 기타 오염물질 등이 상기 스프링(624) 및 상기 스프링지지홈(623) 내에 침투하는 것을 예방할 수 있도록, 상기 씰페이스링(625)과 상기 스프링 지지홈(623) 사이 공간을 덮을 수 있는 스프링 슬리브(628)를 상기 씰페이스링(623)과 결합되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편 상기 회전시트링(614) 내주면에 형성된 상기 중앙돌출부의 양쪽(616a, 616b), 상기 어댑터링(615)의 하단(616c) 및 상기 씰페이스링(625)의 외주면과 상기 씰카트리지의 내주면 사이(627a)에는 O링이 각각 포함되도록 하여 슬러리의 누설을 예방하도록 하는 것이 바람직하다.

상술한 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 회전축
200 임펠러
300 흡입구
400 볼류트
500 배출구
600 메커니컬씰
610 회전씰장치 611 회전축 슬리브
614 회전시트링 615 어댑터링
620 고정씰장치 621 씰카트리지
624 스프링 625 씰페이스
626 라비린스링
700 케이싱
800 스터핑박스

Claims (3)

1. 고비중 미세슬러리용 원심펌프에서, 임펠러의 회전축이 구동수단쪽으로 통과하는 케이싱 주변에 장착되어 상기 케이싱과 상기 회전축 사이를 밀봉하는 메커니컬씰로서, 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 같이 회전하는 회전씰장치 및 상기 케이싱에 고정되는 고정씰장치를 포함하며
   상기 회전씰장치는,
   내주면이 상기 회전축에 끼워지는 원통형의 회전축 슬리브,
   상기 회전축 슬리브 중 상기 구동수단 쪽에 있으며, 상기 회전축에 상기 회전축 슬리브를 고정결합시키는 회전씰 고정수단,
   상기 회전축 슬리브 중 상기 임펠러 쪽에 있으며, 상기 회전축 슬리브와 일체가 되어 일정높이로 돌출 형성되는 지지링,
   상기 구동수단 쪽 내주면이 상기 지지링의 외주면에 끼워지며, 상기 구동수단 쪽 측면에 제1씰링면이 형성되고, 외주면에는 제2씰링면이 형성되는 회전시트링 및
   상기 회전시트링의 내주면 중 상기 임펠러 쪽 내주면과 상기 회전축 슬리브의 외주면 중 상기 임펠러쪽 외주면 사이에 삽입되어, 상기 지지링과 함께 상기 회전시트링을 지지하는 어댑터링을 포함하며;
   상기 고정씰장치는,
   상기 회전축을 감싸며 상기 케이싱에 결합되되, 상기 임펠러 쪽은 외주면이 상기 케이싱에 끼워지는 원통형이며, 상기 구동수단 쪽에는 플렌지가 형성되는 씰카트리지,
   상기 플렌지를 상기 케이싱과 고정 결합시키는 씰카트리지 고정수단,
   상기 씰카트리지의 내주면 중 상기 구동수단쪽 내주면에 형성되는 제1단턱부,
   상기 제1단턱부 상에 상기 회전축과 평행하게 형성되는 스프링 지지홈,
   상기 스프링 지지홈에 삽입되는 스프링,
   일 측면이 상기 제1씰링면과 대향하여 밀착되며, 타 측면은 상기 스프링에 의하여 지지되며, 외주면은 상기 씰카트리지의 내주면에 끼워지며, 내주면은 상기 회전축 슬리브의 외주면과 일정간격을 두고 대향하는 씰페이스링 및
   상기 씰카트리지의 내주면 중 상기 임펠러 쪽 내주면에 상기 회전축을 향하여 돌출 형성되되, 돌출면이 상기 제2씰링면과 일정간극을 두고 대향하며, 상기 돌출면에 복수의 요홈부가 형성되는 라비린스링을 포함하는;
   것을 특징으로 하는 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전시트링은, 내주면 중앙에 일정폭을 가진 중앙돌출부가 형성되어 그 단면이 T자 형상이며,
   상기 어댑터링은, 상기 회전시트링의 내주면 중 상기 임펠러 쪽 내주면과 상기 중앙돌출부의 내주면을 동시에 지지할 수 있도록, 외주면에 단턱부가 형성되는 특징을 더 포함하는 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰
3. 제1항에 있어서
   상기 고정씰장치는, 상기 제1단턱부와 상기 라비린스링 사이에 제2단턱부를 더 포함하며, 상기 씰페이스링과 상기 스프링 지지홈 사이 공간을 덮을 수 있도록 상기 씰페이스링과 결합되는 스프링 슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고비중 미세슬러리용 원심펌프의 메커니컬씰
   

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