KR102118500B1

KR102118500B1 - 마그넷 펌프

Info

Publication number: KR102118500B1
Application number: KR1020167020459A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 카와이; 카츠미 카와구치; 토시노리 야나기하라
Original assignee: 가부시키가이샤 이와키
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2020-06-03
Also published as: EP3088739A1; JPWO2015097851A1; US10890190B2; CN105917121B; KR20160122707A; JP6324999B2; EP3088739B1; TW201525291A; TWI650485B; EP3088739A4; US20160341201A1; CN204003610U; WO2015097851A1; EP3620657A1; CN105917121A

Abstract

지지축(9)의 선단을 지지하는 축 지지체(6)와, 축 지지체(6)로부터 흡입구(4)의 내벽을 향하여 연장되어, 축 지지체(6)를 흡입구(4)에 지지하는 복수의 지지 다리(7)를 포함하는 프론트 케이싱(1)을 구비한 마그넷 펌프에서, 축 지지체(6)의 선단은 흡입구(4)의 내벽과 지지 다리(7)의 접속 부분보다도 흡입구(4)의 입구 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 마그넷 펌프.

Description

마그넷 펌프{MAGNETIC PUMP}

본 발명은 마그넷 캔 및 임펠러를 구비한 마그넷 펌프에 관한 것이다.

종래부터 알려져 있는 마그넷 펌프는 펌프실을 형성하는 프론트 케이싱(front casing)과, 펌프실과 연속되는 원통상 공간을 형성하는 리어 케이싱(rear casing)을 구비한다. 리어 케이싱의 원통상 공간에는, 지지축에 회전 가능하게 지지된 마그넷 캔이 배치되고, 마그넷 캔에는 펌프실 내부에 수용되는 임펠러가 결합되어 있다. 리어 케이싱의 외측에는, 마그넷 캔과 자기 결합된 회전 구동부가 배치되어, 상기 회전 구동부의 구동력에 의해 마그넷 캔이 회전하는 구성으로 되어 있다. 마그넷 캔이 회전하면, 이와 결합된 임펠러가 회전하고, 프론트 케이싱 정면에 형성된 원통상의 흡입구로부터 펌프실 내부에 이송유체(移送流體)가 도입됨과 함께, 프론트 케이싱 측면의 토출구로부터 이송유체가 토출된다.

지지축은 펌프실을 통하여 프론트 케이싱의 흡입구까지 연장된다. 지지축의 선단부는 흡입구와 접속된 축 지지부에 의해 덮여 있고, 흡입구의 내벽과 축 지지부는 복수의 지지 다리(supporting leg)에 의해 접속되어 있다.

국제공개공보 2001-012993호

종래의 마그넷 펌프에서는, 복수의 지지 다리가 마련되어 있음으로써 흡입구의 단면적이 작아짐과 함께 난류가 발생하는 경우가 있었다. 그 결과, 흡입 특성이나 펌프 효율이 저하된다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기 과제에 비추어, 흡입 특성 및 펌프 효율을 향상시킨 마그넷 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 내부에 펌프실이 형성됨과 함께, 상기 펌프실에 이송유체를 흡입하는 원통상의 흡입구가 마련된 프론트 케이싱과, 상기 펌프실로 연결되는 공간을 형성하는 리어 케이싱과, 상기 공간에 배치되어 선단부가 상기 펌프실을 통하여 상기 흡입구까지 연장되는 지지축과, 상기 공간에 배치되어 상기 지지축에 회전 가능하게 지지되고, 상기 지지축의 둘레방향을 따라 마그넷이 마련된 마그넷 캔과, 상기 마그넷 캔에 고정되어 상기 마그넷 캔과 일체로 회전하도록 상기 펌프실에 수용된 임펠러와, 상기 리어 케이싱을 통하여 상기 마그넷과 자기 결합되어 상기 마그넷에 회전 구동력을 부여하는 회전 구동 수단을 구비하며, 상기 프론트 케이싱은 상기 지지축의 선단을 지지하는 축 지지체와, 상기 축 지지체로부터 상기 흡입구의 내벽을 향하여 연장되어 상기 축 지지체를 상기 흡입구에 지지하는 복수의 지지 다리를 포함하고, 상기 축 지지체의 선단은, 상기 흡입구의 내벽과 상기 지지 다리의 접속 부분보다도 상기 흡입구의 입구 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 마그넷 펌프이다.

상기 구성에서, 상기 복수의 지지 다리와 상기 축 지지체의 접속부에 양자(兩者)를 매끄럽게 접속하는 만곡부를 가지며, 상기 복수의 지지 다리의 각각에서, 상기 축 지지체의 둘레방향의 한쪽 측에 위치하는 상기 만곡부와, 다른 쪽 측에 위치하는 상기 만곡부는 곡률이 다른 구성으로 할 수 있다.

상기 구성에서, 상기 축 지지체의 둘레방향의 한쪽 측에 위치하는 상기 만곡부는, 곡률이 상기 흡입구의 중심부로부터 주변부를 향하여 변화되도록 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다.

상기 구성에서, 상기 복수의 지지 다리는, 상기 축 지지체의 중심축을 통과하는 평면에 대하여 소정 각도로 경사져 있는 구성으로 할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 마그넷 펌프의 단면 모식도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 마그넷 펌프의 흡입구의 모식도이다.
도 3은 제2 실시형태에 따른 마그넷 펌프의 흡입구의 모식도이다.
도 4는 제3 실시형태에 따른 마그넷 펌프의 흡입구의 모식도이다.
도 5는 마그넷 펌프의 흡입 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 마그넷 펌프의 펌프 효율을 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 따른 마그넷 펌프에 대해 설명한다.

[제1 실시형태]

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 마그넷 펌프의 단면 모식도이다. 마그넷 펌프는 프론트 케이싱(1)과, 이에 접속된 리어 케이싱(2)을 구비한다.

프론트 케이싱(1)은, 내부에 펌프실(3)이 형성됨과 함께, 전면에 흡입구(4)가, 측면에 토출구(5)가 각각 마련되어 있다. 흡입구(4)는 원통형상을 가지며, 내부에 축 지지체(6) 및 지지 다리(7)가 형성되어 있다. 리어 케이싱(2)은, 내부에 펌프실(3)로 연속되는 원통상 공간(8)이 형성되고, 상기 원통상 공간(8)의 중심부에 지지축(9)이 배치되어 있다. 지지축(9)의 일단은 리어 케이싱(2)의 후면 측의 내벽에 고정되고, 타단은 펌프실(3)을 통하여 흡입구(4)까지 연장되어 있다. 지지축(9)의 타단 측의 선단부(10)는 축 지지체(6)에 의해 덮여 있다.

지지축(9)에는, 회전체(11)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전체(11)는 마그넷 캔(12)과, 상기 마그넷 캔(12)에 고정된 임펠러(13)를 구비한다. 마그넷 캔(12)은 지지축(9)의 외측에 접동 가능하게 장착된 원통상의 회전 축받이(14)와, 상기 회전 축받이(14)의 바깥둘레에 배치된 링형상의 종동 마그넷(driven magnet)(15)을 포함한다. 마그넷 캔(12)은 원통상 공간(8)에 적합하도록 원통형상으로 형성되어 있다.

리어 케이싱(2) 외측에서의, 마그넷 캔(12)의 종동 마그넷(15)과 대향하는 위치에는, 구동 회전체(16)에서의 링형상의 구동 마그넷(driving magnet)(17)이 종동 마그넷(15)과 자기 결합되어 배치되어 있다. 구동 회전체(16)는 리어 케이싱(2)과 구동체 케이싱(18) 사이의 공간에 수용되어 있고, 회전축(19)을 통하여, 도시하지 않는 모터에 의해 구동된다.

본 실시형태의 마그넷 펌프에서는, 모터에 의해 회전축(19)을 통하여 구동 회전체(16)를 회전시킴으로써 구동 마그넷(17)이 리어 케이싱(2)의 주위를 회전한다. 이에 따라, 리어 케이싱 내부에서, 구동 마그넷(17)과 자기 결합된 종동 마그넷(15)이 회전하고, 회전 축받이(14)를 포함하는 마그넷 캔(12)이 지지축(9)의 주위를 회전한다. 그 결과, 마그넷 캔(12)에 고정된 임펠러(13)가 회전하고, 흡입구(4)로부터 펌프실(3) 내부에 이송유체가 도입된다. 도입된 이송유체는 토출구(5)를 통하여 외부로 토출된다.

도 2는 마그넷 펌프의 흡입구(4) 부근의 확대 단면도이다. 도 2(a)는 비교형태를 나타내고, 도 2(b)는 제1 실시형태를 각각 나타낸다.

도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 비교형태에서는 축 지지체(6)의 선단부(부호 30 참조)가 흡입구(4)의 내벽과 지지 다리(7)의 접속 부분(부호 31 참조)에 비해, 흡입구(4)의 입구 측과 반대 측으로 움푹 들어간 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 흡입구(4)에 도입되는 이송유체의 정류 거리가 짧아져, 난류가 발생하기 쉬운 상태로 되어 있다.

이에 반해, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태에서는 축 지지체(6)의 선단부(부호 30 참조)가 흡입구(4)의 내벽과 지지 다리(7)의 접속 부분(부호 31 참조)에 비해, 흡입구(4)의 입구 측으로 돌출되어 위치하는 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 흡입구(4)에 도입되는 이송유체의 정류 거리가 비교형태와 비교하여 길어져, 발생한 난류가 저감된다.

[제2 실시형태]

제2 실시형태는 이송유체가 임펠러(13)에 유입되기 전에, 미리 회전을 부여하는 구성을 부가한 예이다.

도 3(a)는 제2 실시형태에 따른 마그넷 펌프에서의, 흡입구 부근의 평면도이다. 도 3(b)는 도 3(a)의 A-A'선을 따른 단면도이다. 도 3(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 지지 다리(7)와 축 지지체(6)의 접속 부분에는, 양자를 매끄럽게 접속하는 만곡부(40 및 41)가 형성되어 있다. 그리고 3개의 지지 다리(7)의 각각에서, 축 지지체(6)의 둘레방향의 한쪽 측에 위치하는 만곡부(40)와, 다른 쪽 측에 위치하는 만곡부(41)는 곡률이 다르다.

또한 제2 실시형태에서는, 한쪽 측의 만곡부(40)에서의 곡률이 축 지지체(6)로부터 흡입구(4)의 내벽을 향함에 따라, 서서히 커지도록 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 한쪽 측의 만곡부(40)의 곡률이 흡입구(4)의 중심부로부터 주변부를 향하여 변화되도록 형성되어 있다.

이상과 같은 만곡부(40 및 41)의 형상은, 흡입구(4)로부터 임펠러(13)에 도입되는 이송유체에 대하여, 미리 소정 회전을 부여하는 것이다. 이에 따라, 흡입구(4)로부터 임펠러(13)에 대한 이송유체의 도입이, 제1 실시형태와 비교하여 보다 원활해진다.

도 5는 마그넷 펌프의 흡입 특성에 대해, 비교형태, 제1 실시형태, 제2 실시형태의 3개의 비교를 실시한 결과를 나타내는 그래프이다. 여기서, NPSH(Net Positive Suction Head: 유효 흡입 헤드)라고 칭하는 수치 중, 특히 NPSHr(required NPSH: 필요 흡입 헤드)이라고 칭하는 값에 관한 비교 결과를 나타낸다. NPSHr은 이송유체가 펌프실에 도입될 때에 소음ㆍ진동 등의 문제를 생기게 하지 않기 위한 흡입력의 압력을 나타내고, 그 값이 작을수록 펌프로는 뛰어나다고 평가된다. 그래프의 가로축은 이송유체의 토출량[L/min]을, 세로축은 NPSHr의 값 [m]을 각각 나타낸다.

도 5에 나타내는 바와 같이, NPSHr의 값은 비교형태가 가장 크고, 이어서 제1 실시형태, 제2 실시형태의 순으로 작아지고 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 실시형태에 의하면, 비교형태에 비해, 펌프의 흡입 특성이 향상된 것을 알 수 있다. 또한 제2 실시형태는 제1 실시형태에 비해, 펌프의 흡입 특성이 향상된 것을 알 수 있다.

도 6(a)~(c)는 마그넷 펌프의 펌프 효율에 대해, 비교형태, 제1 실시형태, 제2 실시형태의 3개의 비교를 실시한 결과를 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 이송유체의 유량[L/min]을, 도 6(a)의 세로축은 전 양정(揚程)(H)[m]을, 도 6(b)의 세로축은 축동력(SP)[㎾]을, 도 6(c)의 세로축은 펌프 효율(η)[%]을, 각각 나타낸다.

도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 유량이 비교적 큰 영역(그래프의 우측 절반)에서, 전 양정(H)에 대해서는, 큰 쪽에서부터 제2 실시형태, 제1 실시형태, 비교형태의 순으로 되어 있다. 반대로, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 축동력(SP)에 대해서는 큰 쪽에서부터 비교형태, 제1 실시형태, 제2 실시형태의 순으로 되어 있다. 그 결과, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 펌프 효율(η)에 대해서는 큰 쪽에서부터 제2 실시형태, 제1 실시형태, 비교형태의 순으로 되어 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 실시형태에 의하면, 비교형태에 비해, 펌프 효율 면에서도 뛰어난 것을 알 수 있다. 또한 제2 실시형태는, 제1 실시형태에 비해, 펌프 효율이 뛰어난 것도 알 수 있다.

제1~제2 실시형태에서는 지지 다리(7)가 3개의 흡입구(4)를 갖는 마그넷 펌프를 예로 들어 설명을 실시했지만, 지지 다리(7)의 수는 이에 한정되는 것이 아니며, 복수이면 임의의 수로 해도 된다. 또한 제1~제2 실시형태에서는 마그넷 펌프를 예로 들어 설명을 실시했지만, 상기 실시형태에 따른 흡입구(4)의 개량은, 다른 타입의 펌프에도 채용하는 것이 가능하다.

[제3 실시형태]

도 4(a)는 흡입구(4) 부근의 평면도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 B-B'선을 따른 단면도이며, 함께 제3 실시형태에 대응하는 것이다. 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 3개의 지지 다리(7)는 흡입구(4)의 중심에 위치하는 축 지지체(6)로부터, 약흡입구(4)의 내벽을 향하여 대략 직선으로 연장되어 있다. 또한 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 각 지지 다리(7)는 축 지지체(6)의 중심축(부호 32 참조)을 통과하는 평면에 대하여, 소정 각도(θ)로 경사져 형성되어 있다. 이에 따라, 흡입구(4)로부터 임펠러(13)에 이르는 이송유체에, 미리 회전을 부여할 수 있다.

이상과 같이, 제3 실시형태에 따른 마그넷 펌프에 의하면, 난류의 발생을 억제함과 함께, 이송유체의 정류를 효율적으로 실시할 수 있다.

[그 밖의 실시형태]

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들의 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않았다. 이들 신규의 실시형태는, 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 동등한 범위에 포함된다.

1: 프론트 케이싱 2: 리어 케이싱
3: 펌프실 4: 흡입구
5: 토출구 6: 축 지지체
7: 지지 다리 8: 원통상 공간
9: 지지축 10: 선단부
11: 회전체 12: 마그넷 캔
13: 임펠러 14: 회전 축받이
15: 종동 마그넷 16: 구동 회전체
17: 구동 마그넷 18: 구동체 케이싱
19: 회전축 30: 축 지지체의 선단부
31: 지지 다리와 흡입구 내벽의 접속부 32: 축 지지체의 중심축
40ㆍ41: 만곡부

Claims

내부에 펌프실이 형성됨과 함께, 상기 펌프실에 이송유체(移送流體)를 흡입하는 원통상의 흡입구가 마련된 프론트 케이싱(front casing)과,
상기 펌프실로 연결되는 공간을 형성하는 리어 케이싱(rear casing)과,
상기 공간에 배치되어 선단부가 상기 펌프실을 통하여 상기 흡입구까지 연장되는 지지축과,
상기 공간에 배치되어 상기 지지축에 회전 가능하게 지지되고, 상기 지지축의 둘레방향을 따라 마그넷이 마련된 마그넷 캔과,
상기 마그넷 캔에 고정되어 상기 마그넷 캔과 일체로 회전하도록 상기 펌프실에 수용된 임펠러와,
상기 리어 케이싱을 통하여 상기 마그넷과 자기 결합되어 상기 마그넷에 회전 구동력을 부여하는 회전 구동 수단을 구비하고,
상기 프론트 케이싱은,
상기 지지축의 선단을 지지하는 축 지지체와,
상기 축 지지체로부터 상기 흡입구의 내벽을 향하여 연장되어, 상기 축 지지체를 상기 흡입구에 지지하는 복수의 지지 다리(supporting leg)를 포함하고,
상기 축 지지체의 선단은, 상기 흡입구의 내벽과 상기 지지 다리의 접속 부분보다도 상기 흡입구의 입구 측에 위치하며,
상기 복수의 지지 다리의 형상은 상기 흡입구의 내벽으로부터 상기 축 지지체의 선단부로, 상기 흡입구의 입구 측을 향하여 연장되는 볼록 형상인 것을 특징으로 하는 마그넷 펌프.
제1항에 있어서,
상기 복수의 지지 다리와 상기 축 지지체의 접속부에 양자(兩者)를 매끄럽게 접속하는 만곡부를 가지며, 상기 복수의 지지 다리의 각각에서, 상기 축 지지체의 둘레방향의 한쪽 측에 위치하는 상기 만곡부와, 다른 쪽 측에 위치하는 상기 만곡부는 곡률이 다른 것을 특징으로 하는 마그넷 펌프.
제2항에 있어서,
상기 축 지지체의 둘레방향의 한쪽 측에 위치하는 상기 만곡부는, 곡률이 상기 흡입구의 중심부로부터 주변부를 향하여 변화되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마그넷 펌프.
내부에 펌프실이 형성됨과 함께, 상기 펌프실에 이송유체(移送流體)를 흡입하는 원통상의 흡입구가 마련된 프론트 케이싱(front casing)과,
상기 펌프실로 연결되는 공간을 형성하는 리어 케이싱(rear casing)과,
상기 공간에 배치되어 선단부가 상기 펌프실을 통하여 상기 흡입구까지 연장되는 지지축과,
상기 공간에 배치되어 상기 지지축에 회전 가능하게 지지되고, 상기 지지축의 둘레방향을 따라 마그넷이 마련된 마그넷 캔과,
상기 마그넷 캔에 고정되어 상기 마그넷 캔과 일체로 회전하도록 상기 펌프실에 수용된 임펠러와,
상기 리어 케이싱을 통하여 상기 마그넷과 자기 결합되어 상기 마그넷에 회전 구동력을 부여하는 회전 구동 수단을 구비하고,
상기 프론트 케이싱은,
상기 지지축의 선단을 지지하는 축 지지체와,
상기 축 지지체로부터 상기 흡입구의 내벽을 향하여 연장되어, 상기 축 지지체를 상기 흡입구에 지지하는 복수의 지지 다리(supporting leg)를 포함하고,
상기 축 지지체의 선단은, 상기 흡입구의 내벽과 상기 지지 다리의 접속 부분보다도 상기 흡입구의 입구 측에 위치하며,
상기 복수의 지지 다리는, 상기 축 지지체의 중심축 및 상기 지지 다리의 입구측 단부를 통과하는 평면에 대하여 소정 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 마그넷 펌프.