KR102152426B1 - 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프 - Google Patents

협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동 모터 유닛과, 구동 모터 유닛의 회전축에 결합되어 회전축의 회전에 의해 회전되는 임펠러와, 구동 모터 유닛의 일측에 결합되며 유체가 흡입되는 흡입구와 흡입구로 흡입된 유체가 토출되는 토출구가 형성되고 임펠러가 내부에 수용되는 케이싱과, 케이싱의 흡입구 측에 장착되며 중앙에는 유체가 흡입되는 흡입홀이 형성된 흡입커버를 포함하는 수중펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 임펠러는, 회전축에 결합된 원형의 회전판과, 회전판의 전면에 일체로 형성되어 유체의 흡입력 및 토출력을 발생하는 2개 또는 3개의 나선형 베인을 포함하며, 베인은, 탄성의 플렉시블한 소재로 이루어져 임펠러의 회전에 의해 케이싱의 흡입구로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물이 베인의 상단측을 가압하면, 베인의 탄성에 의해 베인의 상단측은 협잡물이 가압하는 방향으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 임펠러의 베인이 탄성 변형되도록 베인을 플렉시블한 재질로 구성하여 케이싱 내부로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물의 가압에 의해 베인이 휘어지면서 형성되는 임펠러와 흡입커버 간의 사이 공간을 통해 케이싱 내부로 협잡물이 원활히 유입되게 함으로써 임펠러의 파손을 방지하는 동시에 베인에 협잡물이 걸려 구동 모터 유닛의 과부하로 수중펌프가 고장되는 것을 방지할 수 있다.

Description

협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프{Submersible motor pump with impeller to prevent foreign material}
본 발명은 수중펌프에 관한 것으로, 특히 흡입되는 유체에 포함된 협잡물을 케이싱 내부로 원활히 유도할 수 있는 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프에 관한 것이다.
일반적으로 수중펌프는 저수조에 저장된 유체의 수중에 위치되어 저수조에 저장된 유체를 외부로 배출하는 장치로서, 토사나 오물 등이 섞인 흐린 물의 양수에 주로 사용된다.
수중펌프는 전원 공급에 의해 회전 구동하는 회전축을 구비하는 구동 모터 유닛과, 구동 모터 유닛에 결합되고 흡입구 및 토출구가 형성된 케이싱과, 케이싱 내부에 위치하며 회전축에 결합되어 회전하는 임펠러 등으로 구성된다.
따라서, 전원 공급에 따라 구동 모터 유닛의 회전축이 회전하면, 임펠러가 일체로 회전하며 케이싱 내부에 부압이 형성되고, 이에 따라 흡입구를 통해 유체가 케이싱 내부로 유입되며, 케이싱 내부로 유입된 유체는 토출구를 통해 별도의 공급관으로 토출된다.
이와 같이 작동되는 수중펌프는 주로 오물이나 이물질 등이 혼합된 오수를 양수하는데 주로 사용되므로, 유체의 양수시 오물이나 이물질 등이 유체와 함께 케이싱 내부로 유입될 수 있는데, 이러한 이물질의 유입에 의해 임펠러가 파손되는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.
특히, 노끈이나 장갑 또는 실과 같은 협잡물의 경우에는 케이싱 내부로 유입되어 회전축에 감기는 경우가 발생하며, 이는 회전축의 회전에 부하로 작용하여 수중펌프의 원활한 동작이 불가능해지는 문제가 있었다.
한국 등록실용신안공보 제20-0248441호(2001년 10월 29일 공고)
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 임펠러의 베인이 탄성 변형되도록 베인을 플렉시블한 재질로 구성하여 케이싱 내부로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물의 가압에 의해 베인이 휘어지면서 형성되는 임펠러와 흡입커버 간의 사이 공간을 통해 케이싱 내부로 협잡물이 원활히 유입될 수 있는 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 구동 모터 유닛과, 상기 구동 모터 유닛의 회전축에 결합되어 상기 회전축의 회전에 의해 회전되는 임펠러와, 구동 모터 유닛의 일측에 결합되며 유체가 흡입되는 흡입구와 상기 흡입구로 흡입된 유체가 토출되는 토출구가 형성되고 상기 임펠러가 내부에 수용되는 케이싱과, 상기 케이싱의 흡입구 측에 장착되며 중앙에는 유체가 흡입되는 흡입홀이 형성된 흡입커버를 포함하는 수중펌프로서, 상기 임펠러는, 상기 회전축에 결합된 원형의 회전판과, 상기 회전판의 전면에 일체로 형성되어 유체의 흡입력 및 토출력을 발생하는 2개 또는 3개의 나선형 베인을 포함하며, 상기 베인은, 탄성의 플렉시블(flexible)한 소재로 이루어져 상기 임펠러의 회전에 의해 상기 케이싱의 흡입구로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물이 베인의 상단측을 가압하면, 베인의 탄성에 의해 베인의 상단측은 상기 협잡물이 가압하는 방향으로 휘어지는 것을 특징으로 한다.
상기 케이싱의 흡입구로 흡입되는 상기 유체에 포함된 상기 협잡물의 가압에 의해 상기 베인의 상단측이 휘어지면, 상기 흡입커버의 내측면과 베인 간의 사이에 형성되는 공간을 통해 협잡물이 통과하여 케이싱의 내부로 유입되고, 베인의 상단측은 원래의 형태로 탄성 복원되는 것을 특징으로 한다.
상기 임펠러는, 상기 베인의 외측면에 구비되어 베인의 상단 일측을 당겨 베인의 상단 일측이 상기 회전판을 향해 휘어지도록 베인의 휨각을 조절하는 각도조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각도조절수단은, 상기 베인의 하측 일면을 직각으로 관통하여 형성된 나선홀에 나선결합되는 회전볼트 및 상기 회전볼트에 일단이 고정되고, 타단은 상기 베인의 상측 끝단부에 고정된 연결 와이어를 포함하며, 상기 회전볼트가 일방향 회전되면, 상기 연결 와이어가 회전볼트에 감기면서 상기 베인의 상측 끝단부를 당겨 베인의 상측 끝단부가 상기 회전판을 향해 일정 각도로 휘어지는 것을 특징으로 한다.
상기 각도조절수단은, 상기 베인의 길이방향으로 이격하여 베인의 외측면에 체결되는 복수의 고정볼트를 포함하며, 상기 고정볼트에는 상기 연결 와이어가 통과되는 관통홀이 형성되어 상기 관통홀을 통과하는 연결 와이어는 베인의 곡면을 따라 베인의 외측면에 근접하는 상태로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 임펠러의 베인이 탄성 변형되도록 베인을 플렉시블한 재질로 구성하여 케이싱 내부로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물의 가압에 의해 베인이 휘어지면서 형성되는 임펠러와 흡입커버 간의 사이 공간을 통해 케이싱 내부로 협잡물이 원활히 유입되게 함으로써 임펠러의 파손을 방지하는 동시에 베인에 협잡물이 걸려 구동 모터 유닛의 과부하로 수중펌프가 고장되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프를 나타낸 단면도,
도 2는 상기 도 1의 부분 단면도 및 작동 상태도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프에서 각도조절수단이 구비된 임펠러를 나타낸 사시도 및 부분 확대 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프에서 흡입커버를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프를 나타낸 단면도이고, 도 2는 상기 도 1의 부분 단면도 및 작동 상태도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프에서 각도조절수단이 구비된 임펠러를 나타낸 사시도 및 부분 확대 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프에서 흡입커버를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이물질 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프는, 구동 모터 유닛(10), 임펠러(100), 케이싱(20) 및 흡입커버(30)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
구동 모터 유닛(10)은, 후술하는 임펠러(100)를 회전시키는 수단으로 회전축(11)이 구비된 회전자와, 이 회전자의 둘레에 배치되는 고정자로 구성되며, 회전자는 고정자와 전기 및 자력에 의해 상호 작용하여 고정자의 중앙에서 회전자가 회전됨으로써 회전축(11)이 회전할 수 있다.
여기서, 구동 모터 유닛(10)은, 전기에 의해 작동하는 전동 모터로 구현될 수 있으며, 전동 모터의 구조는 공지된 기술이므로 구동 모터 유닛(10)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
케이싱(20)은, 임펠러(100)의 둘레를 감싸는 형태로 임펠러(100)가 내부에 수용된다. 이러한 케이싱(20)은, 구동 모터 유닛(10)의 일측에 결합되거나 구동 모터 유닛(10)에 유체가 유입되지 않도록 구동 모터 유닛(10)을 전체적으로 감싸는 형태로 구비될 수 있다.
한편, 케이싱(20)에서 임펠러(100)가 내부에 수용된 부분에는 임펠러(100)의 전면으로 유체가 흡입되는 흡입구(21)가 케이싱(20)의 하측에 형성되며, 임펠러(100)가 위치하는 케이싱(20)의 측부에는 흡입구(21)로 흡입된 유체가 토출되는 토출구(22)가 형성된다.
부연하면, 토출구(22)가 형성된 부분이 저수조에 설치된 컬럼 파이프와 연결되어 흡입구(21)로 흡입된 유체가 토출구(22)를 통해 컬럼 파이프로 토출된다.
흡입커버(30)는, 케이싱(20)의 흡입구(21) 측에 장착되며, 중앙에는 유체가 흡입되는 흡입홀(32)이 형성된다.
부연하면, 흡입커버(30)는, 결합플렌지(31), 흡입홀(32) 및 가이드 베인(33)을 구비한다.
결합플렌지(31)는, 흡입구(21)의 둘레에 볼트에 의해 결합되도록 볼트가 결합되는 볼트공이 방사상으로 복수 형성된다.
흡입홀(32)은, 결합플렌지(31)의 중앙에 형성되어 유체가 흡입된다.
가이드 베인(33)은, 흡입홀(32)의 둘레에 방사상으로 복수 세워져 흡입홀(32)로 흡입되는 유체가 임펠러(100)가 회전하는 방향으로 회전하면서 유입되도록 유체의 흡입 흐름을 가이드 하는 역할을 한다.
여기서, 가이드 베인(33)은, 흡입홀(32)과 마주하는 내측면이 하부에서 상부로 갈수록 흡입홀(32)을 향해 경사지고, 임펠러(100)가 회전하는 방향으로 외측단에서 내측단으로 갈수록 흡입홀(32)에 근접해지는 곡면으로 형성될 수 있다.
임펠러(100)는, 구동 모터 유닛(10)으로 부터 연장된 회전축(11)에 결합되어 구동 모터 유닛(10)에서 발생하는 회전력을 제공받는 회전축(11)의 회전에 의해 회전된다.
부연하면, 임펠러(100)는, 회전판(110)과 베인(120)을 구비한다.
회전판(110)은, 구동 모터 유닛(10)의 회전축(11)에 결합되며 전면이 케이싱(20)의 흡입구(21)를 향하도록 배치되고 원형의 형태로 이루어진다.
베인(120)은, 회전판(110)의 전면, 즉 흡입커버(30)를 향해 회전판(110)에 일체로 형성되어 유체의 흡입력 및 토출력을 발생한다.
여기서, 베인(120)은 회전판(110)의 중심부에서 테두리를 향해 나선의 형태로 형성되는데, 바람직하게는 회전판(110)에 2개 또는 3개가 형성된다. 이때, 베인(120)의 단부는 서로 비접촉된 상태로 회전판(110)에 형성된다.
본 발명에서는 도면에서와 같이, 3개의 나선형 베인(120)이 회전판(110)에 형성된 것을 일실시예로 한다.
즉, 기존의 수중펌프에 적용되는 임펠러의 경우, 협잡물 이송을 목적으로 단일의 베인이 형성된 Non-clog 타입으로 제작되었으나, 진동 및 소음을 유발하여 펌프 고장의 원인이 되었고, 베인이 3개를 초과하는 경우에는, 베인에 협잡물이 걸려 모터의 과부하 및 진동 등의 고장이 유발되는 문제가 있었다.
본 발명에서의 베인(120)은, 탄성의 플렉시블(flexible)한 소재인 고무 또는 플라스틱과 같은 합성수지재로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 베인(120)의 상단부와 흡입커버(30)의 내측면은 서로 초근접한 상태로 임펠러(100)가 회전되기 때문에 임펠러(100)와 흡입커버(30) 사이에 협잡물(M)이 낄수가 없는 구조여서 임펠러(100)와 흡입커버(30) 간의 공간 손실을 최소화할 수 있다.
하지만, 임펠러(100)의 회전에 의해 케이싱(20)의 흡입구(31)로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물(M)이 베인(120)의 상단측을 가압하면, 베인(120)의 탄성에 의해 베인(120)의 상단측은 협잡물(M)이 가압하는 방향으로 휘어지게 된다.
이때, 케이싱(20)의 흡입구(21)로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물(M)의 가압에 의해 베인(120)의 상단측이 휘어지면, 흡입커버(30)의 내측면과 베인(120) 간의 사이에 공간이 형성되는데, 이렇게 형성되는 공간을 통해 협잡물(M)이 통과하여 케이싱(20)의 내부로 유입되고, 베인(120)의 상단측은 원래의 형태로 탄성 복원되는 것이다.
즉, 흡입커버(30)의 흡입홀(32)을 통해 케이싱(20)의 흡입구(21)로 흡입되는 유체에 포함된 협작물(M)이 회전하는 임펠러(100)와 흡입커버(30) 사이에 걸리게 되면, 일시적으로 베인(120)의 상단측이 휘어지면서 협작물(M)이 케이싱(20) 내부로 유입되고 베인(120)의 상단측은 원상 복귀되는 것이다.
한편, 임펠러(100)는, 베인(120)의 외측면에 구비되어 베인(120)의 상단 일측을 당겨 베인(120)의 상단 일측이 회전판(110)을 향해 휘어지도록 베인(120)의 휨각을 조절하는 각도조절수단(200)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 각도조절수단(200)은, 회전볼트(210) 및 연결 와이어(220)를 포함하여 구성된다.
회전볼트(210)는, 베인(120)의 하측 일면을 직각으로 관통하여 형성된 나선홀(121)에 나선결합된다. 그리고, 연결 와이어(220)는, 회전볼트(210)에 일단이 고정되고, 타단은 베인(120)의 상측 끝단부에 고정된다.
부연하면, 회전볼트(210)는 회전판(110)의 테두리측에 위치한 베인(120)의 단부 하측에 나선결합되고, 연결 와이어(220)는 회전볼트(210)와 회전판(110)의 중심부측에 위치한 베인(120)의 상단을 대각 방향으로 연결하는 것이다.
즉, 회전볼트(210)가 일방향 회전되면, 연결 와이어(220)가 회전볼트(210)에 감기면서 베인(120)의 상측 끝단부를 당겨 베인(120)의 상측 끝단부가 회전판(110)을 향해 일정 각도로 휘어지게 되는 것이다.
여기서, 각도조절수단(200)은, 베인(120)의 길이방향으로 이격하여 베인(120)의 외측면에 체결되는 복수의 고정볼트(230)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 고정볼트(230)에는, 연결 와이어(220)가 통과되는 관통홀(231)이 형성되어 관통홀(231)을 통과하는 연결 와이어(220)는 베인(120)의 곡면을 따라 베인(120)의 외측면에 근접하는 상태로 연결된다.
이는 임펠러(100)가 회전될 때, 곡면 형태의 베인(120)을 상하 대각선 방향으로 가로지르는 연결 와이어(220)에 협작물(M)이 걸려 연결 와이어(220)가 절단되는 것을 방지하는 동시에 연결 와이어(220)로 인해 연결 와이어(220)에 협작물(M)이 걸려 케이싱(20) 외부로 토출되지 못하고 케이싱(20) 내부에 정체되어 임펠러(100)가 파손되는 것을 방지하기 위함이다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
10: 구동 모터 유닛 11: 회전축
20: 케이싱 21: 흡입구
22: 토출구 30: 흡입커버
32: 흡입홀 100: 임펠러
110: 회전판 120: 베인
121: 나선홀 200: 각도조절수단
210: 회전볼트 220: 연결 와이어
230: 고정볼트 231: 관통홀
M: 협잡물

Claims (5)

  1. 구동 모터 유닛(10)과, 상기 구동 모터 유닛(10)의 회전축(11)에 결합되어 상기 회전축(11)의 회전에 의해 회전되는 임펠러(100)와, 구동 모터 유닛(10)의 일측에 결합되며 유체가 흡입되는 흡입구(21)와 상기 흡입구(21)로 흡입된 유체가 토출되는 토출구(22)가 형성되고 상기 임펠러(100)가 내부에 수용되는 케이싱(20)과, 상기 케이싱(20)의 흡입구(21) 측에 장착되며 중앙에는 유체가 흡입되는 흡입홀(32)이 형성된 흡입커버(30)를 포함하는 수중펌프로서,
    상기 임펠러(100)는, 상기 회전축(11)에 결합된 원형의 회전판(110)과, 상기 회전판(110)의 전면에 일체로 형성되어 유체의 흡입력 및 토출력을 발생하는 2개 또는 3개의 나선형 베인(120)을 포함하며,
    상기 베인(120)은, 탄성의 플렉시블(flexible)한 소재로 이루어져 상기 임펠러(100)의 회전에 의해 상기 케이싱(20)의 흡입구(21)로 흡입되는 유체에 포함된 협잡물(M)이 베인(120)의 상단측을 가압하면, 베인(120)의 탄성에 의해 베인(120)의 상단측은 상기 협잡물(M)이 가압하는 방향으로 휘어지며,
    상기 임펠러(100)는, 상기 베인(120)의 외측면에 구비되어 베인(120)의 상단 일측을 당겨 베인(120)의 상단 일측이 상기 회전판(110)을 향해 휘어지도록 베인(120)의 휨각을 조절하는 각도조절수단(200)을 포함하며,
    상기 각도조절수단(200)은, 상기 베인(120)의 하측 일면을 직각으로 관통하여 형성된 나선홀(121)에 나선결합되는 회전볼트(210)와, 상기 회전볼트(210)에 일단이 고정되고, 타단은 상기 베인(120)의 상측 끝단부에 고정된 연결 와이어(220)를 포함하며,
    상기 회전볼트(210)가 일방향 회전되면, 상기 연결 와이어(220)가 회전볼트(210)에 감기면서 상기 베인(120)의 상측 끝단부를 당겨 베인(120)의 상측 끝단부가 상기 회전판(110)을 향해 일정 각도로 휘어지는 것을 특징으로 하는 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱(20)의 흡입구(21)로 흡입되는 상기 유체에 포함된 상기 협잡물(M)의 가압에 의해 상기 베인(120)의 상단측이 휘어지면, 상기 흡입커버(30)의 내측면과 베인(120) 간의 사이에 형성되는 공간을 통해 협잡물(M)이 통과하여 케이싱(20)의 내부로 유입되고, 베인(120)의 상단측은 원래의 형태로 탄성 복원되는 것을 특징으로 하는 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 각도조절수단(200)은,
    상기 베인(120)의 길이방향으로 이격하여 베인(120)의 외측면에 체결되는 복수의 고정볼트(230); 를 더 포함하며,
    상기 고정볼트(230)에는 상기 연결 와이어(220)가 통과되는 관통홀(231)이 형성되어 상기 관통홀(231)을 통과하는 연결 와이어(220)는 베인(120)의 곡면을 따라 베인(120)의 외측면에 근접하는 상태로 연결되는 것을 특징으로 하는 협잡물 걸림방지를 위한 임펠러가 구비된 수중펌프.
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