KR102077627B1 - 고양정 수중펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중에 설치되어 펌핑하는 수중펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2단의 임펠러를 사용하여 고양정이 가능하고, 이때 두 임펠러는 대칭되어 마주보도록 배치되어서 축방향 스러스트가 상쇄되어서 진동과 소음이 줄어들고 축베어링의 부하를 줄인 고양정 수중펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고양정 수중펌프는 입수구와 출수구가 형성된 케이싱; 상기 케이싱 내부로 삽입관통되는 샤프트; 상기 샤프트에 결합되어 회전하여서 상기 입수구를 통해 유체를 흡입시키는 입수임펠라; 상기 샤프트에 결합되어 회전하여서 상기 출수구를 통해 유체를 배출시키는 출수임펠라;를 포함하고, 상기 입수임펠라와 출수임펠라는 대칭되어 마주보도록 배치되어서 축방향 스러스트가 반대방향으로 작용하는 것을 특징으로 한다.

Description

고양정 수중펌프{High head submersible pump}

본 발명은 수중에 설치되어 펌핑하는 수중펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2단의 임펠러를 사용하여 고양정이 가능하고, 이때 두 임펠러는 대칭되어 마주보도록 배치되어서 축방향 스러스트가 상쇄되어서 진동과 소음이 줄어들고 축베어링의 부하를 줄인 고양정 수중펌프에 관한 것이다.

수중펌프는 수중에 설치되는 펌프로서, 모터의 구동에 의해 샤프트 및 이에 결합된 임펠라를 회전시켜서 회전 과정에서 발생되는 원심력을 이용해 하부로 유입되는 유체를 상부로 토출시킨다.

이러한 수중펌프는 중계펌프장, 하수처리장 등에서 사용된다.

중계펌프장이나 산업현장에서 높은 양정이 필요한 경우 펌프장을 여러개 다단으로 설치하여 단계적으로 펌핑하는 구조를 많이 사용한다.

펌프장을 다단으로 설치하는 구조는 설치비용이 많이 들고, 관리상의 문제도 있고, 펌프장에서 발생하는 악취를 처리해야 하는 문제가 발생한다.

그래서 고양정이 가능한 수중펌프를 사용하여 펌프장의 수를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.

일반적으로 고양정 펌프라 함은 양정이 100m를 넘는 펌프로서, 1단의 임펠라로는 성능을 확보하기 어렵다.

그래서 등록특허 제10-1315358호 "다단형 수중펌프" 공개실용신안 제20-1997-49855호 "심정용 수중펌프" 등은 복수개의 임펠라를 상하 적층 형태로 배치시켜서 펌핑작용이 연속적으로 반복되도록 함으로써 토출 양정을 증가시키는 수중펌프를 개시하였다.

상기 등록특허 제10-1315358호 "다단형 수중펌프"는 내부에 설치공간이 형성되고 유체유입부와 유체토출부를 갖고 있는 케이싱, 상기 케이싱에 연결되어 있는 구동모터 및 상기 구동모터와 연결되어 상기 설치공간 내에 위치하는 구동축, 상기 구동축의 길이방향을 따라 간격을 두고 설치되어 있는 복수개의 임펠라를 포함하여 이루어진다.

이처럼 복수개의 임펠라를 상하방향으로 적층시키는 종래기술에 따른 고양정 수중펌프는 임펠라들이 동일 방향으로 회전을 하면서 축방향 스러스트(thrust)가 강하게 작용하게 되고, 그에 따라 임펠라가 결합된 구동축(샤프트)이 요동되어 진동과 소음이 발생하고 수명이 단축된다.

그리고 종래기술에 따른 고양정 수중펌프는 이러한 스러스트에 따른 부하를 부담하며 구동축의 요동을 억제하기 위해 고가의 베어링을 사용하게 되어 제조원가가 대폭 상승하게 된다.

수중펌프의 출수구에는 토출배관이 연결되어서 출수구에서 출수되는 유체를 육상으로 토출시킨다.

이때, 일반적으로 수중에 토출배관이 구비된 탈착장치를 먼저 설치해 놓고, 수중펌프를 수중으로 집어넣어 탈착장치에 결합시키고, 탈착장치에서 수중펌프를 분리시킨 후에 육상으로 꺼내게 된다.

종래기술에 따른 고양정 수중펌프는 입수구는 하부에 구비되고 출수구는 상부에 구비된다. 그래서 수중펌프를 물속으로 집어넣어 수중펌프의 출수구가 수중 탈착장치의 토출배관에 연결되도록 하기 어렵고, 수중펌프의 출수구와 탈착장치의 토출배관이 연결되도록 하기 위해서 탈착장치에 복잡한 탈착수단을 구비해야 하는 문제가 있다.

본 발명은 이처럼 종래기술에 따른 고양정 수중펌프의 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 임펠라들에 의한 스러스트를 최소화하여 진동과 소음의 발생을 줄이고, 베어링에 가해지는 부하를 줄이고, 고양정 성능을 발휘하면서도 유로상의 효율손실을 줄여 펌프 효율을 극대화한 고양정 수중펌프를 제공함을 목적으로 한다.

그리고 출수구가 케이싱의 측면에 형성되어서 수중펌프가 수중의 탈착수단에 간편하게 설치 및 분해가 가능한 고양정 수중펌프를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고양정 수중펌프는

입수구와 출수구가 형성된 케이싱;

상기 케이싱 내부로 삽입관통되는 샤프트;

상기 샤프트에 결합되어 회전하여서 상기 입수구를 통해 유체를 흡입시키는 입수임펠라;

상기 샤프트에 결합되어 회전하여서 상기 출수구를 통해 유체를 배출시키는 출수임펠라;를 포함하고,

상기 입수임펠라와 출수임펠라는 대칭되어 마주보도록 배치되어서 축방향 스러스트가 반대방향으로 작용하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 케이싱의 내부에는

상기 출수임펠라가 배치되고, 상기 출수구와 연결되고 입구는 상기 입수구와 마주보는 챔버와,

상기 입수구로 흡입된 유체를 상기 챔버의 입구로 유도하는 유도유로가 형성되는 것을 특징으로 하고,

수중에 설치되고, 양정파이프가 연결되는 토출배관과,

상기 토출배관에 수직방향으로 연결되는 가이드막대와,

상기 케이싱의 출수구에 구비되고, 상기 가이드막대를 따라 이동하여 상기 토출배관에 탈착 가능하게 결합되는 플랜지를 포함하여 이루어지는 탈착수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고양정 수중펌프는 두 임펠라가 반대방향으로 대칭되도록 배치되어서 축방향 스러스트가 서로 상쇄되어 최소화되고, 그에 따라 소음과 진동이 적고, 베어링의 부하가 줄어들면서도 고양정이 가능하고, 기존 고양정 펌프에서 발생하던 유로상의 효율손실을 줄여 펌핑 효율이 높고, 탈착수단을 통해 수중에 간편하게 설치 및 분해할 수 있는 고양정 수중펌프로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명의 일례에 따른 고양정 수중펌프의 구조도.
도 2 는 본 발명에 따른 케이싱의 사시도.
도 3 은 도2의 부분 절개도.
도 4 는 본 발명에 따른 탈착수단을 통해 수중에 설치된 고양정 수중펌프의 일례를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고양정 수중펌프에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 고양정 수중펌프에 관하여 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 고양정 수중펌프는 본체(10), 샤프트(20), 모터(30), 케이싱(40), 임펠라(50, 60), 탈착수단(70) 등을 포함하여 이루어진다.

상기 본체(10)는 샤프트(20)와, 상기 샤프트(20)를 회전시키는 모터(30) 등을 내장한다.

상기 모터(30)는 상기 본체(10) 내부에 고정되어 결합되는 스테이터(31)와, 상기 스테이터(31)의 내측에 배치되어 회전하며 상기 샤프트(20)가 결합되는 로터(33)를 포함하여 이루어진다.

상기 샤프트(20)는 하부측이 상기 본체(10)의 하부측으로 관통하여 상기 케이싱(40)에 구비되는 입수임펠라(50) 및 출수임펠라(60)와 결합되어 이들을 회전시킨다.

상기 본체(10) 내부의 상부와 하부에는 상기 샤프트(20)를 회전 가능하게 잡아주는 베어링(25, 26)이 구비된다.

상기 케이싱(40)은 도1에서 보는 바와 같이 볼트(B1)를 통해 상기 본체(10)의 하부에 탈착 가능하게 결합된다.

상기 케이싱(40)은 상기 본체(10)에 탈착 가능하게 결합됨으로써, 케이싱(40)과 그 내부에 배치되는 임펠라(50, 60) 등의 유지보수와 교체 작업이 편리하고 효율적이다.

참고로, 도1에는 상기 케이싱(40)이 상기 본체(10)에 탈착 가능하게 결합되는 볼트(B1) 등의 구조가 도시되어 있으나, 도2 및 도3에는 케이싱(40)에 이러한 결합구조를 도시하지 않았다.

도1 내지 도3을 참조하면, 상기 케이싱(40)의 하부에는 유체(예; 하수)가 유입되는 입수구(41)가 형성되고, 측부에는 입수된 유체가 배출되는 출수구(43)가 형성된다.

그리고 상기 케이싱(40)의 내부에는 상기 출수구(43)와 연결되고 입구는 상기 입수구(41)와 마주보는 반대측에 형성되는 챔버(45)가 형성되고, 상기 입수구(41)와 상기 챔버(45)의 입구는 유도유로(47)로 연결된다.

상기 입수임펠라(50)와 출수임펠라(60)는 상기 샤프트(20)에 결합되어 회전하고, 각각 상기 케이싱(40)의 내부로서 상기 입수구(41) 안쪽과 상기 챔버(45) 내에 배치된다.

상기 입수임펠라(50)는 상기 입수구(41)를 통해 상기 케이싱(40) 외부의 유체를 흡입하여 케이싱(40) 내부의 유도유로(47)로 배출시키고, 상기 출수임펠라(60)는 상기 유도유로(47)의 유체를 챔버(45) 내부로 흡입하여 상기 출수구(43)를 통해 배출시킨다.

출수구(43)로 배출되는 유체는 출수구(43)에 연결되는 양정파이프(1)를 통해 목적지로 이송된다.

이처럼 상기 입수임펠라(50)와 출수임펠라(60)가 유체를 2단으로 흡입 및 배출시킴으로써 유체의 펌핑력이 강해져 고양정이 가능해진다.

이때, 상기 입수임펠라(50)와 출수임펠라(60)는 동일한 구조를 갖되 서로 마주보도록 배치되어서, 즉, 대칭되게 배치되어서 입수임펠라(50)의 회전에 따른 축방향 스러스트와 출수임펠라(60)의 회전에 따른 축방향 스러스트가 반대방향으로 작용하여 서로 상쇄된다.

그리하여 샤프트(20)의 진동과 그에 따른 소음이 줄어들고 샤프트(20)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(25, 26)에 가해지는 부하가 줄어들게 된다.

도3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 케이싱(40)과 그 내부의 챔버(45)와 입수임펠라(50) 및 출수임펠라(60)는 구조가 단순하여 제조원가를 절감할 수 있으면서, 유체를 고양정으로 펌핑할 수 있는 구조로서 펌프 효율이 매우 높다.

도4에는 수중펌프를 수중에 간편하게 설치 및 분리할 수 있는 탈착수단(70)이 도시되어 있다.

상기 탈착수단(70)은 토출배관(71), 가이드막대(73) 및 플랜지(75)를 포함하여 이루어진다.

상기 토출배관(71)은 수중 바닥에 고정되어 설치된다.

상기 토출배관(71)은 일단에 양정파이프(1)가 연결되고 타단에 상기 플랜지(75)를 통해 상기 케이싱(40)의 출수구(43)에 연결된다.

상기 가이드막대(73)는 상기 토출배관(71)에 수직방향으로 연결된다.

상기 가이드막대(73)의 상단은 수중 밖에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 가이드막대(73)는 상기 플랜지(75)의 안정적인 이동을 위해 나란하게 배열되는 2개가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 플랜지(75)는 상기 케이싱(40)의 출수구(43)에 구비되고, 상기 가이드막대(73)를 따라 이동하여 상기 토출배관(71)의 입구에 일치되어서, 출수구(43)에서 출수되는 유체가 토출배관(71)으로 유입되도록 한다.

상기 토출배관(71)과 플랜지(75)의 탈착결합을 위해, 상기 토출배관(71)에는 탈착돌기(72)가 돌출되어 형성되고, 상기 플랜지(75)에는 상기 탈착돌기(72)가 암수결합되는 탈착홈(76)이 형성된다.

상기 탈착돌기(72)가 상기 탈착홈(76)에 용이하게 결합되고, 상기 플랜지(75)와 토출배관(71)이 긴밀하게 결합되도록 상기 탈착돌기(72)는 일측이 테이퍼진 구조를 갖는 것이 바람직하다.

그리고 도면에는 탈착돌기(72)와 탈착홈(76)이 상부측에만 구비되어 있는데 하부측에도 구비되어서 상기 플랜지(75)와 토출배관(71)의 결합력을 높이는 것이 바람직할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 고양정 수중펌프에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 본체 20 : 샤프트
25, 26 : 베어링 30 : 모터
40 : 케이싱 41 : 입수구
43 : 출수구 45 : 챔버
47 : 유도유로 50 : 입수임펠라
60 : 출수임펠라 70 : 탈착수단
71 : 토출배관 73 : 가이드막대
75 : 플랜지

Claims (3)

1. 하부에 입수구가 형성되고, 측부에 출수구가 형성된 일체형의 케이싱;
   상기 케이싱 내부로 삽입관통되는 샤프트;
   상기 샤프트에 결합되어 회전하여서 상기 입수구를 통해 유체를 흡입시키는 입수임펠라;
   상기 샤프트에 결합되어 회전하여서 상기 출수구를 통해 유체를 배출시키는 출수임펠라;를 포함하고,
   
   상기 입수임펠라와 출수임펠라는 대칭되어 마주보도록 배치되어서 축방향 스러스트가 반대방향으로 작용하고,
   
   상기 케이싱의 내부에는
   상기 출수임펠라가 배치되고, 상기 출수구와 연결되고 입구는 상기 입수구와 마주보는 챔버와,
   상기 입수구로 흡입된 유체를 상기 챔버의 입구로 유도하는 유도유로가 형성되고,
   상기 챔버 및 유도유로는 회전형구조이고, 챔버 및 유도유로의 외측벽은 라운드진 오목형구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고양정 수중펌프.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   수중에 설치되고, 양정파이프가 연결되는 토출배관과,
   상기 토출배관에 수직방향으로 연결되는 가이드막대와,
   상기 케이싱의 출수구에 구비되고, 상기 가이드막대를 따라 이동하여 상기 토출배관에 탈착 가능하게 결합되는 플랜지를 포함하여 이루어지는 탈착수단;을 더 포함하고,
   
   상기 샤프트는 모터의 축과 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 고양정 수중펌프.

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