KR102121118B1

KR102121118B1 - 샤프트 없이 작동하는 온수 순환 펌프

Info

Publication number: KR102121118B1
Application number: KR1020180123972A
Authority: KR
Inventors: 장정철; 이경주; 양현성; 서광덕
Original assignee: 뉴모텍(주)
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-06-09
Also published as: KR20200043189A

Abstract

본 발명에 따른 온수 순환 펌프는 유체의 유입구(11) 및 유출구(12)를 갖는 하우징 커버(10); 상기 하우징 커버(10)와 결합되고 내부에 스테이터 코어(21)를 포함하는 하우징(20); 상기 하우징(20)의 내측에 설치되고 임펠러 수용부(31)를 갖는 임펠러 하우징(30); 및 상기 임펠러 수용부(31)에 위치하고 중앙에 슬리브 웨이트(50)가 설치되는 중앙 홀(41A)을 갖는 임펠러(40)를 포함하여 이루어지고, 상기 하우징 커버(10)의 중앙 내측에는 상부 스토퍼(11B)가 형성되며, 상기 임펠러 하우징(30)의 내측 저면의 중앙에는 하부 스토퍼(32)가 형성되고, 상기 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

샤프트 없이 작동하는 온수 순환 펌프{Shaftless Pump for Circulating Water}

본 발명은 온수 순환 펌프에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 펌프의 작동 시에 임펠러의 회전을 지지하는 샤프트에 의해 발생 진동과 소음을 줄이기 위하여 샤프트 없이 작동하는 새로운 구조의 온수 순환 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 저압용 보일러 또는 온수 매트 등에는 가열된 온수를 순환시키기 위한 온수 순환펌프를 구비하고 있다. 이러한 온수 순환 펌프는 모터와 같은 원리가 적용되는데 회전자(rotor)를 포함하는 임펠러는 고정자(stator)와의 전자기적인 상호작용에 의해 회전하면서 유입구로 유입된 온수를 유출구로 토출시키는 작용을 한다.

온수 순환 펌프에 대한 선행기술로 대한민국 특허 제10-1204344호를 들 수 있다. 이 선행기술에서는 온수 순환 펌프의 상부에 형성된 유입구 측으로 유입된 온수는 임펠러의 회전에 의해 측면으로 형성된 유출구 쪽으로 온수가 토출되고 있다. 한편, 임펠러의 하부와 내부 하우징 사이로 유입된 온수는 임펠러 안쪽에 수직으로 관통하여 형성한 유동로를 통해 상부로 이동하여 임펠러 날개의 안쪽에서 상부에서 유입되는 온수와 함께 유출구로 토출되도록 하고 있다. 이러한 배출공을 통해 임펠러의 안정적인 회전을 보장하고 임펠러의 상승을 방지하고자 하고 있다.

한편, 대한민국 특허 제10-1826600호에서는 유동로와 연통하는 수평 배출공을 임펠러의 측면에 형성하여 보다 안정적인 임펠러의 작동을 이루도록 하고 있다.

그러나, 상술한 두 선행기술에서 임펠러는 고정되어 있는 샤프트에 설치되어 회전하는 구조를 가지고 있는데, 임펠러가 샤프트에 의해 지지되어 회전하게 되면 유입되는 유체의 압력에 의하여 상하 방향으로 움직임이 발생한다. 이러한 움직임에 의하여 임펠러가 하우징과 부딪히면서 소음과 진동이 발생할 수 있다. 또한, 샤프트가 결합되어 있는 부분에 유격이 발생하게 되면 샤프트가 하우징의 샤프트 결합 부분과 충돌을 일으켜 소음과 진동의 원인이 되곤 한다. 온수 순환 펌프는 주로 온수 매트에 사용되기 때문에, 수면 시에 발생하는 소음과 진동은 사용자에게 매우 민감하게 작용할 수 있으며, 숙면을 방해하게 되어 온수 매트의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명자는 임펠러가 샤프트에 의해 지지되는 구조를 변경하여 샤프트 없이 작동하는 구조를 설계함으로써 샤프트로 인하여 발생하는 소음과 진동을 방지할 수 있는 새로운 구조의 온수 순환 펌프를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 임펠러의 회전을 지지하는 샤프트에 의해 발생하는 소음과 진동을 방지할 수 있는 온수 순환 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내구성이 우수한 온수 순환 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 온수 순환 펌프는

유체의 유입구(11) 및 유출구(12)를 갖는 하우징 커버(10);

상기 하우징 커버(10)와 결합되고 내부에 스테이터 코어(21)를 포함하는 하우징(20);

상기 하우징(20)의 내측에 설치되고 임펠러 수용부(31)를 갖는 임펠러 하우징(30); 및

상기 임펠러 수용부(31)에 위치하고 중앙에 슬리브 웨이트(50)가 설치되는 중앙 홀(41A)을 갖는 임펠러(40);

를 포함하여 이루어지고,

상기 하우징 커버(10)의 중앙 내측에는 상부 스토퍼(11B)가 형성되며, 상기 임펠러 하우징(30)의 내측 저면의 중앙에는 하부 스토퍼(32)가 형성되고,

상기 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 슬리브 웨이트(50)의 관통홀(51)의 내주면에는 스크류 홈(52)이 형성되어도 좋다.

본 발명에서, 상기 임펠러(40)의 하부에 결합되는 임펠러 하부 커버(44)를 더 포함하고,

상기 임펠러 하부 커버(44)에는 복수 개의 유로 홀(44B)이 형성되어도 좋다.

본 발명에서, 상기 임펠러(40)의 상기 중앙 홀(41A)의 상부에 형성된 상부 댐퍼 수용부(41B)에는 상부 댐퍼(61)가 위치하고,

상기 임펠러(40)의 하부 말단의 중앙에 형성된 하부 댐퍼 수용부(41C)에는 하부 댐퍼(62)가 위치하여도 좋다.

본 발명에서, 상기 상부 댐퍼(61)는 상기 상부 스토퍼(11B)에 설치되고, 상기 하부 댐퍼(62)는 상기 하부 스토퍼(32)에 설치되어도 좋다.

본 발명은 임펠러의 회전을 지지하는 샤프트에 의해 발생하는 소음과 진동을 방지할 수 있고 내구성을 증대시킬 수 있는 온수 순환 펌프를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 온수 순환 펌프를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프의 하우징 커버를 아래서 바라본 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 온수 순환 펌프의 베어링 하우징을 위에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 온수 순환 펌프를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프의 슬리브 웨이트를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프의 임펠러에 결합되는 댐퍼를 분해하여 위에서 바라본 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프의 임펠러에 결합되는 댐퍼를 분해하여 아래에서 바라본 사시도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프(100)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온수 순환 펌프(100)를 분해하여 나타낸 사시도이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 온수 순환 펌프(100)는 하우징 커버(10), 하우징(20), 임펠러 하우징(30), 임펠러(40) 및 슬리브 웨이트(50)을 포함하여 이루어진다.

하우징 커버(10)는 하우징(20)에 결합되어 있는 임펠러 하우징(30)의 상부에 결합된다. 하우징 커버(10)의 중앙부 및 상부에 유체가 유입되는 유입구(11)가 형성되어 있고, 하우징 커버(10)의 측면에는 유출구(12)가 형성되어 있다. 유입구(11)로 유입된 유체는 임펠러(40)의 작동에 의해 유출구(12)로 토출된다. 유입구(11)로 유입되는 유체는 유입구(11) 내측에 대칭으로 설치되어 유입구(11) 내부 공간을 구획하는 복수의 격벽(11A)을 지나 임펠러(40) 측으로 유입된다. 격벽(11A)은 유입구(11)로 유체가 흘러 들어올 수 있도록 길이 방향으로 복수 개로 형성되며, 격벽(11A)의 하부에는 상부 스토퍼(11B)가 형성된다.

하우징(20)은 그 내부에 스테이터 코어(21)가 설치되어 있다. 스테이터 코어(21)의 상부 및 하부에는 상부 인슐레이터(22) 및 하부 인슐레이터(23)가 결합된다. 스테이터 코어(21)에는 코일(도시되지 않음)이 권선되어 하부 인슐레이터(23)의 하부에 결합되는 인쇄회로기판(24)에 전기적으로 연결된다. 외부로부터의 전원은 외부 전원에 연결된 리드와이어(26)로부터 커넥터(25)를 통해 인쇄회로기판(24)에 인가된다. 바람직하게, 본 발명의 하우징(20)은 스테이터 코어(21), 상부 인슐레이터(22), 하부 인슐레이터(23) 및 인쇄회로기판(24)을 사출 금형에 위치시킨 상태에서 인서트 사출 성형에 의해 플라스틱 수지로 제작하는 것이 좋다. 하우징(20)의 안쪽 공간은 중앙 공간(20A)으로 임펠러 하우징(30)의 하부가 중앙 공간(20A)에 위치한다.

임펠러 하우징(30)은 하우징 커버(10)와 하우징(20)의 사이에 결합된다. 임펠러 하우징(30)은 그 안쪽에 임펠러(40)가 위치하는 공간인 임펠러 수용부(31)를 갖는다. 임펠러 하우징(30)의 내부 공간인 임펠러 수용부(31)의 바닥면 중앙에는 하부 스토퍼(32)가 형성되어 있다. 본 발명에서, 설계상의 필요에 따라 임펠러 하우징(30)의 역할은 하우징(20)이 할 수도 있다. 즉, 임펠러 하우징(30)이 구비되지 않고 임펠러(40)는 하우징(20)의 내부에 위치할 수도 있다. 이 경우 하부 스토퍼(32)는 임펠러 하우징(30)의 내부 저면에 형성된다.

임펠러(40)는 임펠러 하우징(30) 내부의 임펠러 수용부(31)에 위치한다. 임펠러(40)는 내측에 회전자(45)를 수용하는 임펠러 몸체(41), 및 임펠러(40)의 상부에 형성된 복수 개의 임펠러 날개(42)를 갖는다. 복수 개의 임펠러 날개(42)의 상부에는 임펠러 상부 커버(43)가 결합되고, 임펠러 몸체(41)의 저면에는 임펠러 하부 커버(44)가 결합된다. 회전자(45)는 바람직하게 링형 마그네트이며, 임펠러 몸체(41) 내부에 고정되고, 스테이터 코어(21)의 내측에 위치하여 전원이 인가되면 변화되는 자기장과의 상호작용에 의해 회전함으로써 임펠러(40)의 회전력을 제공한다.

임펠러 하부 커버(44)의 중앙에는 중앙 홀(44A)이 형성되며, 중앙 홀(44A)의 주위에는 복수 개의 유로 홀(44B)이 서로 대칭인 위치에 형성된다. 유로 홀(44B)은 임펠러 하우징(30)의 내부에 침투한 유체를 임펠러(40)의 하부를 통해 임펠러 몸체(41) 내부로 유입시킴으로써 유체의 압력에 의해 임펠러(40)가 상하 방향으로 유동하는 것을 방지하여 준다.

임펠러(40)의 중앙 홀(41A)에는 슬리브 웨이트(50)가 압입되어 결합된다. 슬리브 웨이트(50)는 회전하는 임펠러(40)의 중앙에 삽입되며, 임펠러(40)가 유체에 의해 부상하는 것을 방지하여 준다. 이를 위해 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성되어 있다. 이 관통홀(51)로 유입되는 유체가 임펠러(40)를 관통하는 흐름이 발생한다.

중앙 홀(41A)의 상부 말단에는 상부 댐퍼 수용부(41B)가 형성된다. 상부 댐퍼 수용부(41B)는 임펠러 몸체(41)의 중앙에서 수직 방향으로 관통하여 형성된 중앙 홀(41A)의 상부 말단 쪽의 공간을 의미한다. 상부 댐퍼(61)는 상부 댐퍼 수용부(41B)에 결합되어 임펠러(40)와 함께 회전하도록 설치된다.

중앙 홀(41A)의 하부 말단 또는 임펠러 하부 커버(44)의 중앙 홀(44A)에는 하부 댐퍼 수용부(41C)가 형성된다. 하부 댐퍼 수용부(41C)는 임펠러 몸체(41)의 중앙에서 수직 방향으로 관통하여 형성된 중앙 홀(41A)의 하부 말단 쪽의 공간 또는 임펠러 하부 커버(44)의 중앙 홀(44A)의 공간을 의미한다. 하부 댐퍼(62)는 하부 댐퍼 수용부(41C)에 결합되어 임펠러(40)와 함께 회전하도록 설치된다. 상부 댐퍼(61) 및 하부 댐퍼(62)에 대한 더 자세한 구성은 도 5 내지 도 7를 참조하여 다시 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프(100)의 하우징 커버(10)를 아래서 바라본 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 온수 순환 펌프(100)의 임펠러 하우징(30)을 위에서 바라본 사시도이다. 도 5는 본 발명에 따른 온수 순환 펌프(100)를 나타낸 단면도이고,

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 하우징 커버(10)는 중앙 내측에 복수 개의 격벽(11A)에 의하여 지지되는 상부 스토퍼(11B)를 갖는다. 임펠러 하우징(30)은 그 내부 저면의 중앙에 상부로 돌출된 하부 스토퍼(32)를 갖는다. 상부 스토퍼(11B)와 하부 스토퍼(11B)는 임펠러(40)가 상부 및 하부로 움직이는 경우, 임펠러(40)가 상부 또는 하부로 움직이는 경로를 한정함으로써 임펠러(40)가 안정적으로 작동하도록 하고 있다.

임펠러(40)의 중앙에 결합되는 슬리브 웨이트(50)는 도 6에서와 같이, 원통 형상을 가지며 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 슬리브 웨이트(50)를 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성될 수 있다. 관통홀(51)은 그 내주면을 따라 스크류 홈(52)을 갖는다.

유입구(11)로 유입되는 유체가 임펠러(40)의 상부 쪽으로 흘러 들어올 때, 이 유체의 일부는 관통홀(51)로 유입된다. 이 때, 스크류 홈(52)은 유입되는 유체의 흐름을 원활하게 만들어 줌으로써 임펠러(40)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는데에 더욱 도움이 된다.

도 7은 본 발명에 따른 온수 순환 펌프(100)의 상부 댐퍼(61) 및 하부 댐퍼(62)를 분해하여 위에서 바라본 사시도이고, 도 8은 아래에서 바라본 사시도이다. 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 댐퍼(61)는 임펠러 몸체(41)의 중앙 상부 쪽에 형성된 상부 댐퍼 수용부(41B)에 위치한다. 하부 댐퍼(62)는 임펠러 몸체(41)의 중앙 하부 쪽에 형성된 하부 댐퍼 수용부(41C)에 위치한다.

상부 댐퍼(61) 및 하부 댐퍼(62)는 고무와 같은 탄성 재질을 사용하며, 상부 댐퍼(61) 및 하부 댐퍼(62)의 형상은 중앙에 원형의 관통된 홀을 갖는 링 형상을 갖는다. 상부 댐퍼(61)는 링 형상의 외주면이 상부 댐퍼 수용부(41B)의 내주면에 압입되어 결합된다. 하부 댐퍼(62)는 링 형상의 외주면이 하부 댐퍼 수용부(41C)의 내주면에 압입되어 결합된다.

상부 댐퍼(61)는 임펠러(40)가 상부 방향으로 움직일 때 임펠러(40)의 상부 중앙 부분이 상부 스토퍼(11B)와 충돌하여 발생할 수 있는 소음이나 진동을 흡수하는 역할을 한다. 하부 댐퍼(62)는 임펠러(40)가 하부 방향으로 움직일 때 임펠러(40)의 하부 중앙 부분이 하부 스토퍼(32)와 충돌하여 발생할 수 있는 소음이나 진동을 흡수하는 역할을 한다.

여기서, 상부 댐퍼(61)와 하부 댐퍼(62)는 임펠러(40)에 설치되는 것으로 도시하여 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예로, 임펠러(40)에 설치되지 아니하고 상부 스토퍼(11B) 및 하부 스토퍼(32)에 설치될 수도 있다. 이 경우, 상부 댐퍼(61)와 하부 댐퍼(62)의 형상은 링 형상에 한정되지 아니하며, 원판 형상 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 하우징 커버 11: 유입구
12: 유출구 11A: 격벽
11B: 상부 스토퍼 20: 하우징
20A: 중앙 공간 21: 스테이터 코어
22: 상부 인슐레이터 23: 하부 인슐레이터
24: 인쇄회로기판 25: 전원 커넥터
26: 리드 와이어 30: 임펠러 하우징
31: 임펠러 수용부 32: 하부 스토퍼
40: 임펠러 41: 임펠러 몸체
41A: 중앙 홀 42: 임펠러 날개
43: 임펠러 상부 커버 44: 임펠러 하부 커버
44A: 중앙 홀 44B: 유로 홀
45: 회전자 50: 슬리브 웨이트
51: 관통홀 52: 스크류 홈
61: 상부 댐퍼 62: 하부 댐퍼
100: 온수 순환 펌프

Claims

삭제
유체의 유입구(11) 및 유출구(12)를 갖는 하우징 커버(10);
상기 하우징 커버(10)와 결합되고 내부에 스테이터 코어(21)를 포함하는 하우징(20);
상기 하우징(20)의 내측에 설치되고 임펠러 수용부(31)를 갖는 임펠러 하우징(30); 및
상기 임펠러 수용부(31)에 위치하고 중앙에 슬리브 웨이트(50)가 설치되는 중앙 홀(41A)을 갖는 임펠러(40);
를 포함하여 이루어지고,
상기 하우징 커버(10)의 중앙 내측에는 상부 스토퍼(11B)가 형성되며, 상기 임펠러 하우징(30)의 내측 저면의 중앙에는 하부 스토퍼(32)가 형성되고,
상기 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성되며,
상기 슬리브 웨이트(50)의 관통홀(51)의 내주면에는 스크류 홈(52)이 형성되는 것을 특징으로 하는 온수 순환 펌프.
유체의 유입구(11) 및 유출구(12)를 갖는 하우징 커버(10);
상기 하우징 커버(10)와 결합되고 내부에 스테이터 코어(21)를 포함하는 하우징(20);
상기 하우징(20)의 내측에 설치되고 임펠러 수용부(31)를 갖는 임펠러 하우징(30); 및
상기 임펠러 수용부(31)에 위치하고 중앙에 슬리브 웨이트(50)가 설치되는 중앙 홀(41A)을 갖는 임펠러(40);
를 포함하여 이루어지고,
상기 하우징 커버(10)의 중앙 내측에는 상부 스토퍼(11B)가 형성되며, 상기 임펠러 하우징(30)의 내측 저면의 중앙에는 하부 스토퍼(32)가 형성되고,
상기 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성되되,
상기 임펠러(40)의 하부에 결합되는 임펠러 하부 커버(44)를 더 포함하고,
상기 임펠러 하부 커버(44)에는 복수 개의 유로 홀(44B)이 형성되는 것을 특징으로 하는 온수 순환 펌프.
유체의 유입구(11) 및 유출구(12)를 갖는 하우징 커버(10);
상기 하우징 커버(10)와 결합되고 내부에 스테이터 코어(21)를 포함하는 하우징(20);
상기 하우징(20)의 내측에 설치되고 임펠러 수용부(31)를 갖는 임펠러 하우징(30); 및
상기 임펠러 수용부(31)에 위치하고 중앙에 슬리브 웨이트(50)가 설치되는 중앙 홀(41A)을 갖는 임펠러(40);
를 포함하여 이루어지고,
상기 하우징 커버(10)의 중앙 내측에는 상부 스토퍼(11B)가 형성되며, 상기 임펠러 하우징(30)의 내측 저면의 중앙에는 하부 스토퍼(32)가 형성되고,
상기 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성되며,
상기 임펠러(40)의 상기 중앙 홀(41A)의 상부에 형성된 상부 댐퍼 수용부(41B)에는 상부 댐퍼(61)가 위치하고,
상기 임펠러(40)의 하부 말단의 중앙에 형성된 하부 댐퍼 수용부(41C)에는 하부 댐퍼(62)가 위치하는 것을 특징으로 하는 온수 순환 펌프.
유체의 유입구(11) 및 유출구(12)를 갖는 하우징 커버(10);
상기 하우징 커버(10)와 결합되고 내부에 스테이터 코어(21)를 포함하는 하우징(20);
상기 하우징(20)의 내측에 설치되고 임펠러 수용부(31)를 갖는 임펠러 하우징(30); 및
상기 임펠러 수용부(31)에 위치하고 중앙에 슬리브 웨이트(50)가 설치되는 중앙 홀(41A)을 갖는 임펠러(40);
를 포함하여 이루어지고,
상기 하우징 커버(10)의 중앙 내측에는 상부 스토퍼(11B)가 형성되며, 상기 임펠러 하우징(30)의 내측 저면의 중앙에는 하부 스토퍼(32)가 형성되고,
상기 슬리브 웨이트(50)의 중앙에는 길이 방향으로 관통하는 관통홀(51)이 형성되되,
상기 상부 스토퍼(11B)에 설치되는 상부 댐퍼(61)와,
상기 하부 스토퍼(32)에 설치되는 하부 댐퍼(62)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 순환 펌프.