KR102128892B1 - 원심력이 증가된 초고압용 원심펌프 - Google Patents

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김성용
백승환
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Abstract

본 발명은 초고압용 원심펌프를 제공하기 위하여, 로터 또는 로터커버의 내측면에 리브 또는 형상 변경 등을 통하여 내부 유동하는 유체의 원심력을 증가시켜 초고압용 원심펌프를 구현할 수 있다.

Description

원심력이 증가된 초고압용 원심펌프{High pressure centrifugal pump}
본 발명은 구조개선을 통하여 원심력을 증가시켜 토출되는 유체압력을 증가시키기 위한 초고압용 원심펌프에 관한 것이다.
펌프는 기계적 에너지를 유압에너지로 변환시킨다. 기계적 에너지는 전기 모터와 같은 원동기에 의해 펌프로 전달된다. 유공압 산업에서는 펌프를 크게 두 부류로 구분한다. 하나는 비용적식 펌프이며, 다른 하나는 용적식 펌프이다. 비용적식 펌프로써 원심 펌프나 액시얼 펌프가 있다. 용적식 펌프는 기어펌프, 베인펌프 및 피스톤 펌프 등이 있다.
비용적식 펌프는 부드럽고 연속적인 유동을 만들어내지만, 출력유동은 회로저항이 커짐에 따라 줄어든다. 펌프가 설계속도로 작동되고 있는 동안에도, 출구를 완전히 막아 모든 유량을 멈추게 하는 것도 가능하다. 회전부분과 고정부분 사이의 간극이 크기 때문에 이런 펌프는 마중물이 없이 혼자서는 작동되지 않는 것이 일반적이다. 펌프의 유량은 동작하는 회전속도뿐만 아니라 외부시스템의 저항에도 영향을 받을 수 있다.
원심펌프를 사용했을 대 부하저항에 증가에 따라 급격한 용적효율의 감소가 발생될 수 있다. 원심펌프의 작동은 단순하다. 유체는 임펠러의 중앙으로 들어간 뒤, 회전하는 임펠러에 의해 반경 방향 바깥 방향으로 움직인다. 원심펌프는 유체가 필요 없을 경우에 펌프는 아무 해를 입지 않고 작동될 수 있다. 따라서 펌프의 손상을 막기위한 안전장치는 불필요할 수 있다. 임펠러의 회전속도에 상응하는 원심력에 의하여 유압이 유지된다. 가정이나 공장으로 용수를 운반하는 펌프장에서는 원심펌프를 쓰는 것이 매우 바람직하다고 알려져 있다.
이러한 원심펌프의 경우 효율 또는 원심력을 증대시키기 위하여 본 발명의 출원인은 10-1346001호와 같이, 슬리브에 인듀서를 도입하여 펌프의 흡입 능력을 개선하여 저유량 고양정 펌프를 구현한 바 있다.
동일 회전 조건(동일한 전기에너지 소모 내지 동일한 동력원 사용)시 또는 에너지 효율 증대 등을 위하여 또는 원심력을 증가시키기 위한 연구는 지속적으로 필요하다 하겠다.
등록특허 제10-1346001호(2013.12.23.등록; 캐비트론 주식회사; 구조 개선된 고압용 원심 유체 펌프)
본 발명은 동일 조건에서 원심력을 극대화함으로써 초고압용 원심펌프를 제공하기 위함이다.
본 발명은 내부공간(110)이 마련된 케이스(100); 상기 케이스(100)의 일측에 삽입되며 베어링(B)이 개재되어 외부 동력원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(S); 상기 케이스(100)의 내부공간(110)에 배치되며, 내부에 유체가 임시 저장될 수 있는 임시저장부(210)가 마련될 수 있는 형상이되 일면이 개방되어 있고, 상기 샤프트(S)에 결합되어 회전되는 로터(200); 중심부에 천공된 가이드홀(310); 및 외부에서 유입되는 유체가 상기 임시저장부(210)로 유입될 수 있도록 내부에 적어도 하나 구비되는 채널(320);을 포함하며, 상기 로터(200)의 개방된 일면측에 결합되어 상기 로터(200)와 일체로 회전되는 로터커버(300); 상기 로터커버(300)의 가이드홀(310)에 삽입되며, 상기 임시저장부(210)에 배치되어, 상기 임시저장부(210)에 저장된 유체를 상기 로터(200) 및 로터커버(300)의 회전에 의해 외부로 배출시키기 위한 튜브(400); 및 상기 케이스(100)의 일측에 결합되며 상기 로터커버(300)의 상기 채널(320)측으로 유체가 공급되는 입구(510) 및 상기 튜브(400)에서 배출되는 유체를 외부로 배출시키기 위한 출구(520)를 포함하는 입출구부(500);를 포함하되, 상기 로터(200) 또는 로터커버(300)의 내측 일면에는 돌출형성된 리브(220, 330);를 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 로터(200)의 둘레면에는 소정의 길이와 깊이를 갖는 적어도 하나의 함몰부(230)가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 함몰부(230)는 상기 로터(200)의 회전방향을 기준으로 반지름방향에서 후방으로 소정각도만큼 경사지게 파인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 리브(220, 330)가 로터(200)에 구비된 경우, 상기 리브(220)와 대향되는 로터(200)의 외측면에 방열핀(240)이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 경우, 로터 또는 로터커버의 내측면에 리브 또는 형상 변경 등을 통하여 내부 유동하는 유체의 원심력을 증가시켜 초고압용 원심펌프를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초고압용 원심펌프의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 초고압용 원심펌프의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 초고압용 원심펌프 중 로터의 AA' 단면도.
이하에서 본 발명에 따른 초고압용 원심펌프에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상술하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초고압용 원심펌프의 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 초고압용 원심펌프의 분해 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 초고압용 원심펌프 중 로터의 일측 단면도이다.
도 1 내지 3을 참고하면, 본 발명은 케이스(100), 케이스 내부에 내장된 로터(200) 및 로터커버(300), 튜브(400) 및 입출구부(500)를 포함한다.
도 1 및 2를 참고하면, 샤프트(S)는 기계적 에너지를 유압에너지로 변환시키기 위하여, 전기 모터와 같은 원동기와 연결되어 회전된다. 한편 샤프트(S)와 연결되어 로터(200) 및 로터커버(300)를 일체로 회전시키기 위하여 내부공간(110)이 마련된 케이스(100)가 구비된다.
도 1 및 2를 참고하면, 케이스(100)의 일측에는 샤프트(S)가 결합되며, 유체의 출입을 위한 입출구부(500)가 결합된다.
도 1 및 2를 참고하면, 로터(200)는 샤프트(S)가 외측면에 기계적 결합된다. 로터(200)는 대략 소정의 높이를 갖는 원통형의 형상이되, 샤프트(S)가 결합된 반대방향측이 개방된 형상일 수 있다. 입구(510)에서 유입되는 물이 채널(320)을 통하여 임시 저장시키기 위한 임시저장부(210) 즉, 공간을 마련하기 위해서 원통형의 형상일 수 있다. 여기서 말하는 원통형은 대략적인 형상을 의미하는 것이다.
한편 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 로터(200)에서 샤프트(S)가 결합된 면의 반대 내측면에 방사상으로 리브(200)가 형성될 수 있다. 도시된 리브는 직선형으로 도시되었다. 로터(200)의 회전방향으로 소정의 곡률을 갖는 커브형 리브일 수 있다. 한편, 리브(220)의 강성유지 및 제조의 편의성과 함께 회전에 따른 열저항을 줄이기 위하여 리브(220)가 형성된 대향면에 방열핀(240)이 구비될 수 있다. 리브(220) 및 방열핀(240)은 샤프트(S)가 결합된 면을 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.
한편, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 로터(220)의 둘레면(R)의 내측에는 함몰부(230)가 형성될 수 있다. 특히 도 3에 도시된 바와 같이 함몰부(230)는 소정의 폭과 길이 및 깊이를 갖을 수 있다. 함몰부(230)를 형성시킬 때, 회전방향을 기준으로 소정각(θ)만큼 경사지게 형성될 수 있다. 물이 들어오는 측에는 유입을 편하도록, 물이 나가는 측에는 걸려서 회전 저항이 생겨 물이 보다 빠른 속도로 회전될 수 있도록 하기 위함이다.
도 1 및 2를 참고하여 로터커버(300)를 설명한다.
로터커버(300)는 로터(200)의 일측면에 기계적으로 결합된다. 로터커버(300)는 샤프트(S)의 회전과 함께 로터(200)와 일체로 회전된다. 도시된 바와 같이 로터커버(300)는 중앙부에 가이드홀(310)이 형성된다. 로터커버(300)는 소정의 두께를 갖으면서, 내측으로 물이 유입되어 임시저장부(210) 측으로 유출될 수 있도록 적어도 하나의 채널(320)이 형성된다. 입구(510)를 통하여 유입된 물은 연통된 로터커버(300)의 채널(320)로 유입되어, 로터커버(300)의 내측면에 마련된 출구홀(340)로 나와 임시저장부(210)에 임시 저장된 후 원심력에 의하여 튜브(400)로 유입된다. 로터커버(300)의 고속 회전에 의하여 임시저장부(210)의 유체 또한 함께 회전된다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이 튜브(400)는 가이드홀(310) 측으로 관통된 후 임시저장부(210)의 내부 공간내에 배치된다. 튜브(400) 내부에 관통된 홀의 내측으로 유체가 유입된 후 고압으로 출구(520)측으로 배출된다.
도 1 및 2를 참고하면, 케이스(100)의 일측에는 입출구부(500)가 기계적 결합된다. 출구(520)의 내측에는 튜브(400)가 결합되어 있다. 입구(510)측으로 물이 유입된 후 로터커버(300)의 채널(320)을 통하여 유체가 임시저장부(210) 측으로 유입된 후 원심력에 의하여 튜브(400) 측으로 고압으로 유입된 출구(520)를 향하여 고압 배출된다.
본 발명은 앞서 언급된 바와 같이 임시저장부(210)롤 유입되는 물의 회전력을 증가시켜 초고압으로 출수될 수 있도록 하기 위하여 로터(200) 또는 로터커버(300)의 내측면측에 리브(220, 330)를 구비하였고, 로터(200)의 둘레면(R)에 함몰부(23)를 형성시켰다. 이에 따라 유입된 유체의 원심력을 증가시켜 초고압으로 배출될 수 있도록 하였다.
100 : 케이스 200 : 로터
300 : 로터커버 400 : 튜브
500 : 입출구부

Claims (4)

  1. 내부공간(110)이 마련된 케이스(100)
    상기 케이스(100)의 일측에 삽입되며 베어링(B)이 개재되어 외부 동력원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(S);
    상기 케이스(100)의 내부공간(110)에 배치되며, 내부에 유체가 임시 저장될 수 있는 임시저장부(210)가 마련될 수 있는 형상이되 일면이 개방되어 있고, 상기 샤프트(S)에 결합되어 회전되며, 둘래면에는 소정의 길이와 깊이를 갖도록 형성되되, 회전방향을 기준으로 반지름방향에서 후방으로 소정각도만큼 경사지게 파인 함몰부(230)를 포함하는 로터(200);
    중심부에 천공된 가이드홀(310); 및 외부에서 유입되는 유체가 상기 임시저장부(210)로 유입될 수 있도록 내부에 적어도 하나 구비되는 채널(320);을 포함하며, 상기 로터(200)의 개방된 일면측에 결합되어 상기 로터(200)와 일체로 회전되는 로터커버(300);
    상기 로터커버(300)의 가이드홀(310)에 삽입되며, 상기 임시저장부(210)에 배치되어, 상기 임시저장부(210)에 저장된 유체를 상기 로터(200) 및 로터커버(300)의 회전에 의해 외부로 배출시키기 위한 튜브(400); 및
    상기 케이스(100)의 일측에 결합되며 상기 로터커버(300)의 상기 채널(320)측으로 유체가 공급되는 입구(510) 및 상기 튜브(400)에서 배출되는 유체를 외부로 배출시키기 위한 출구(520)를 포함하는 입출구부(500);를 포함하되,
    상기 로터(200) 또는 로터커버(300)의 내측 일면에는 돌출형성된 리브(220, 330);를 더 형성되는 것을 특징으로 하는 원심력이 증가된 초고압용 원심펌프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리브(220, 330)가 로터(200)에 구비된 경우, 상기 리브(220)와 대향되는 로터(200)의 외측면에 방열핀(240)이 형성된 것을 특징으로 하는 원심력이 증가된 초고압용 원심펌프.
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JP2011017262A (ja) * 2009-07-07 2011-01-27 Fuji Koki Corp 排水ポンプ
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