KR102164322B1

KR102164322B1 - 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프

Info

Publication number: KR102164322B1
Application number: KR1020200021813A
Authority: KR
Inventors: 손도진
Original assignee: (주)제우스이엔지; 손도진
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2020-10-12

Abstract

본 발명은 원심력에 의해 유체를 흡입하여 토출하는 것으로서, 임펠러의 양측에 설치되는 웨어링이 연동하여 작동하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프는 구동축이 회전하는 구동부, 상기 구동축에 결합되어 회전함에 따라 유체를 흡입 및 토출하며, 흡입공이 관통형성된 흡입측 원판과 상기 흡입측 원판과 나란하게 이격되어 상기 구동축이 끼워지는 구동측 원판과 상기 구동측 원판과 상기 흡입측 원판의 사이에 위치되는 베인을 포함하는 임펠러, 상기 임펠러가 회전 가능하게 수용되며 상기 임펠러에 의해 흡입된 유체가 흡입되는 흡입구와 흡입된 유체를 토출하는 토출구가 형성된 볼류트케이싱, 상기 흡입측 원판과 상기 볼류트케이싱의 사이를 기밀하는 제1 웨어링, 및 상기 구동측 원판과 상기 볼류트케이싱의 사이를 기밀하는 제2 웨어링을 포함하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프에 있어서, 상기 제1 웨어링은 상기 볼류트케이싱에 고정 설치되며 내부에 유압공간이 형성되는 제1 링형 케이스, 및 상기 제1 링형 케이스의 유압공간에서 발생하는 유압에 의해 상기 제1 링형 케이스에서 출몰하여 상기 흡입측 원판에 밀착하여 지지되는 제1 원판지지링을 포함하고, 상기 제2 웨어링은 상기 볼류트케이싱에 고정 설치되며 내부에 유압공간이 형성되는 제1 링형 케이스, 및 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에서 발생하는 유압에 의해 상기 제2 링형 케이스에서 출몰하여 상기 구동측 원판에 밀착하여 지지되는 제2 원판지지링을 포함하며, 상기 제1 링형 케이스의 유압공간과 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에 채워지는 작동유체, 및 상기 임펠러의 흡입에 따라 상기 임펠러가 상기 제2 웨어링이 위치된 부분으로 이동하여 상기 제2 웨어링이 가압되는 경우, 상기 제1 웨어링에서 상기 제1 원판지지링이 돌출되어 상기 임펠러가 이동한 만큼 보상하도록 상기 제1 웨어링의 유압공간과 상기 제2 웨어링의 유압공간을 연결하여 상기 작동유체가 이동하는 연동호스를 포함한다.

Description

연동형 웨어링을 갖는 원심펌프{Centrifugal pumps with interlocking wear rings}

본 발명은 원심력에 의해 유체를 흡입하여 토출하는 것으로서, 임펠러의 양측에 설치되는 웨어링이 연동하여 작동하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프에 관한 것이다.

일반적으로 유체를 이송하기 위해서는 펌프를 사용하며, 펌프는 임펠러의 작용에 따라 원심펌프, 사류펌프, 축류펌프로 구분된다.

원심펌프는 원심력에 의해 유체를 흡입하고 토출하여 사류펌프와 축류펌프에 비해 양정은 낮지만, 대량의 유체를 토출할 수 있기 때문에 수처리시설에 많이 설치도니다.

한편, 원심펌프는 양정이 낮기 때문에 임펠러와 펌프케이싱의 사이에 기밀성이 중요시되는데, 통상의 원심펌프에는 임펠러와 펌프케이싱의 사이에 누설을 방지하기 위한 웨어링이 설치된다.

하지만, 웨어링은 회전하는 임펠러와 접촉되어 마모가 발생하고, 마모의 발생에 따라 틈의 발생으로 인해 누설이 발생하는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 종래에는 한국등록특허공보 제10-1461621호(2014.11.20.공고)의 "경사 나사산의 웨어링을 갖는 원심펌프"가 개시된 바가 있다.

상기한 종래의 원심펌프는 케이싱의 내부에서 회전하는 임펠러를 내장한 원심펌프에서, 상기 케이싱의 토출구측의 고압 영역에 위치한 유체가, 흡입구측의 저압 영역으로 역류하는 것을 방지하기 위하여 임펠러에 장착된 경사진 외면의 웨어링; 상기 경사진 외면의 웨어링에 마주하여 상기 케이싱의 내면에 형성된 경사진 웨어링 대향면; 상기 경사진 외면의 웨어링과 상기 경사진 웨어링 대향면 사이에서 경사진 유로를 형성하는 경사진 간극; 및 상기 경사진 외면의 웨어링상에서 상기 경사진 간극을 따라서 돌출 형성된 경사 나사산;을 포함하여 구성하였다.

이러한 구성의 종래의 원심펌프는 경사 나사산은 임펠러와 함께 회전되어 상기 경사진 간극을 통하여 흐르는 역류 유체에 대해 원심펌프의 저압 영역으로부터 고압 영역으로 향하는 유압을 발생시켜서 유체 역류를 근본적으로 방지하고, 펌핑 효율을 향상시킬 수 있었다.

하지만, 종래의 원심펌프는 웨어링이 마모됨에 따라 임펠러의 구동시 발생하는 추력에 의해 웨어링이 설치된 반대방향에는 더 큰 간격이 발생하고, 발생한 간격으로 유체가 유입되어 구동부로 유체가 유입될 뿐만 아니라, 이물질이 유입되면서, 펌프의 효율이 하락되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 임펠러의 양측에 설치되는 제1 웨어링과 제2 웨어링이 구동축에 작용하는 추력에 의해 상호 보완적으로 함께 작동하여 임펠러와 볼류트케이싱의 사이 간격의 발생을 최소화함으로써, 이물질의 유입을 최소화하여 펌프의 효율을 향상시킬 수 있는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 임펠러이 흡입공 둘레에 스크레이퍼부재가 설치되어 임펠러와 볼류트케이싱의 사이에 끼인 이물질을 용이하게 제거하여 펌프의 효율을 향상시킬 수 있으며, 스크레이퍼부재가 부재홈에서 탄성부재에 의해 지지되어 임펠러의 진동에 따른 스크레이퍼부재의 손상을 최소화할 수 있는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 제1 웨어링과 제2 웨어링에 마모교체링을 설치하여 마모의 발생시 제1 웨어링과 제2 웨어링을 전체 교체하는 것이 아니라, 마모교체링만을 교체함으로써, 유지보수비용을 감소시킬 수 있으며, 제1 웨어링과 제2 웨어링의 마모에 따란 손상을 최소화할 수 있는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프는 구동축이 회전하는 구동부, 상기 구동축에 결합되어 회전함에 따라 유체를 흡입 및 토출하며, 흡입공이 관통형성된 흡입측 원판과 상기 흡입측 원판과 나란하게 이격되어 상기 구동축이 끼워지는 구동측 원판과 상기 구동측 원판과 상기 흡입측 원판의 사이에 위치되는 베인을 포함하는 임펠러, 상기 임펠러가 회전 가능하게 수용되며 상기 임펠러에 의해 흡입된 유체가 흡입되는 흡입구와 흡입된 유체를 토출하는 토출구가 형성된 볼류트케이싱, 상기 흡입측 원판과 상기 볼류트케이싱의 사이를 기밀하는 제1 웨어링, 및 상기 구동측 원판과 상기 볼류트케이싱의 사이를 기밀하는 제2 웨어링을 포함하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프에 있어서, 상기 제1 웨어링은 상기 볼류트케이싱에 고정 설치되며 내부에 유압공간이 형성되는 제1 링형 케이스, 및 상기 제1 링형 케이스의 유압공간에서 발생하는 유압에 의해 상기 제1 링형 케이스에서 출몰하여 상기 흡입측 원판에 밀착하여 지지되는 제1 원판지지링을 포함하고, 상기 제2 웨어링은 상기 볼류트케이싱에 고정 설치되며 내부에 유압공간이 형성되는 제2 링형 케이스, 및 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에서 발생하는 유압에 의해 상기 제2 링형 케이스에서 출몰하여 상기 구동측 원판에 밀착하여 지지되는 제2 원판지지링을 포함하며, 상기 제1 링형 케이스의 유압공간과 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에 채워지는 작동유체, 및 상기 임펠러의 흡입에 따라 상기 임펠러가 상기 제2 웨어링이 위치된 부분으로 이동하여 상기 제2 웨어링이 가압되는 경우, 상기 제1 웨어링에서 상기 제1 원판지지링이 돌출되어 상기 임펠러가 이동한 만큼 보상하도록 상기 제1 웨어링의 유압공간과 상기 제2 웨어링의 유압공간을 연결하여 상기 작동유체가 이동하는 연동호스를 포함한다.

상기 제1 원판지지링과 상기 제2 원판지지링은 각각 상기 임펠러의 회전에 따라 마모되며 교체 가능하게 설치되는 마모교체링을 포함할 수 있다.

상기 제1 링형 케이스의 내주와 상기 흡입측 원판의 사이 및 상기 제2 링형 케이스의 내주와 상기 구동측 원판의 사이에 각각 설치되어 기밀을 수행하며, 마모됨에 따라 상기 제1 링형 케이스 및 상기 제2 링형 케이스를 보호하는 기밀보호링을 포함할 수 있다.

상기 연동호스의 중앙에 설치되어 상기 제1 원판지지링이 상기 흡입측 원판에 밀착되고, 상기 제2 원판지지링이 상기 구동측 원판에 밀착되도록 상기 제1 링형 케이스의 유압공간과 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에 유체를 충전하는 유체충전구를 포함할 수 있다.

상기 흡입측 원판의 흡입공이 형성된 둘레에서 출몰 가능하게 설치되어 상기 볼류트케이싱과 상기 임펠러의 사이에 끼인 이물질을 제거하는 스크레이퍼부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 임펠러의 회전에 따라 추력이 발생하더라도, 제1 웨어링과 제2 웨어링이 작동유체에 따라 상호 보완적으로 작동하여 임펠러와 볼류트케이싱의 사이 간격을 최소화하여 이물질의 유입을 차단하고, 누수가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 흡입구와 임펠러의 사이에 이물질이 끼이더라도 스크레이퍼부재가 임펠러와 함께 회전하여 이물질을 제거할 수 있으며, 스크레이퍼부재가 탄성력에 의해 출몰하여 스크레이퍼부재에 끼인 이물질을 제거할 수 있다.

또한, 제1 원판지지링과 제2 원판지지링에 마모교체링을 설치하여 마모의 발생 시 마모교체링만 교체함으로써, 유지보수비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1 링형 케이스와 제2 링형 케이스의 내주에 기밀보호링을 설치하여 마모에 따른 제1 링형 케이스와 제2 링형 케이스의 손상을 최소화할 수 있으며, 기밀성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프를 구성하는 제1 웨어링과 제2 웨어링의 연결된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프를 도시한 측단면도로서, 제1 웨어링과 제2 웨어링이 설치된 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프를 구성하는 스크레이퍼부재를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 구동부(110)를 포함할 수 있다.

구동부(110)는 구동축(111)이 회전하여 임펠러(120)를 구동할 수 있으며, 구동부(110)는 전기모터 또는 화석연료를 사용하는 엔진으로 구현될 수 있으며, 구동부(110)는 구동축(111)에 전기모터 또는 엔진이 축이음되어 동력을 전달하도록 구성될 수 있다.

구동부(110)는 하기에 설명될 볼류트케이싱(130)에 결합된 형태일 수 있으며, 구동부(110)에는 기밀을 위한 메커니컬씰 또는 오일챔버 등이 더 구비될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프(100)는 임펠러(120)를 포함할 수 있다.

임펠러(120)는 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 유체를 흡입 및 토출할 수 있으며, 임펠러(120)는 중앙에 흡입공(121a)이 형성된 흡입측 원판(121)과 구동축(111)이 관통하여 끼워지는 구동측 원판(123)이 서로 나란하게 이격되어 배치되고, 구동측 원판(123)과 흡입측 원판(121)의 사이에는 베인(125)이 설치될 수 있다.

임펠러(120)는 회전에 의해 베인(125)에서 발생하는 원심력에 의해 흡입공(121a)으로 유체를 흡입하고, 흡입된 유체를 임펠러(120)의 둘레 즉, 구동측 원판(123)과 흡입측 원판(121)의 둘레 사이로 토출할 수 있다.

임펠러(120)는 구동측 원판(123)과 흡입측 원판(121)의 사이에 복수 개의 베인(125)이 설치될 수도 있으며, 하나의 베인(125)이 설치될 수도 있다.

임펠러(120)는 다양한 공지된 형태의 원심 임펠러(120)로 구현될 수 있다.

그리고, 구동측 원판(123)과 흡입측 원판(121)은 흡입공(121a)을 통해 유입된 유체가 둘레로 유연하게 방향이 전환되어 토출되도록 흡입공(121a)을 향해 돌출되는 곡면을 갖는 형상으로 형성될 수도 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 임펠러(120)는 스크레이퍼부재(127)를 포함할 수 있다.

스크레이퍼부재(127)는 흡입측 원판(121)에서 흡입공(121a)이 형성된 둘레에 위치되어 볼류트케이싱(130)의 흡입구(131)가 형성된 부분과 흡입측 원판(121)의 흡입공(121a)의 둘레의 사이에 끼인 이물질을 제거할 수 있다.

스크레이퍼부재(127)는 임펠러(120)가 편심에 의해 유동하며 회전하더라도 볼류트케이싱(130)에 밀착될 수 있도록 흡입측 원판(121)의 흡입공(121a)에 둘레에 스크레이퍼부재(127)가 출몰 가능하게 설치되는 부재홈이 형성되고, 스크레이퍼부재(127)가 부재홈에서 탄성부재의 탄성력에 의해 지지되도록 설치될 수 있다.

여기서, 스크레이퍼부재(127)는 볼류트케이싱(130)의 흡입구(131)의 둘레에 탄성부재의 탄성력에 의해 밀착되며 출몰 가능하기 때문에 임펠러(120)가 유동하며 회전하더라도 항상 흡입구(131)의 둘레에 밀착되어 끼인 슬러지를 제거할 수 있다.

물론, 스크레이퍼부재(127)는 편심에 의해 유동될 때, 부재홈에서 출몰하기 때문에 스크레이퍼부재(127)에 걸린 이물질들이 스크레이퍼부재(127)에서 제거될 수 있다.

실시예에서는 하나의 스크레이퍼부재(127)만 설치한 것으로 도시되었지만, 흡입공(121a)의 둘레에 복수 개의 스크레이퍼부재(127)가 설치될 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프(100)는 볼류트케이싱(130)을 포함할 수 있다.

볼류트케이싱(130)은 임펠러(120)가 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 임펠러(120)의 흡입공(121a)과 마주하는 부분에는 유체가 흡입되는 흡입구(131)가 형성되고, 볼류트케이싱(130)의 둘레에는 흡입구(131)로 흡입된 유체가 토출되는 토출구(133)가 형성될 수 있다.

토출구(133)에는 배출파이프가 연결되어 흡입구(131)로 흡입된 유체를 배출파이프를 통해 이송할 수 있다.

한편, 볼류트케이싱(130)의 흡입구(131)에 임펠러(120)의 흡입측 원판(121)의 돌출된 흡입공(121a)이 부분이 끼워질 수 있으며, 구동측 원판(123)이 위치되는 부분에는 구동부(110)의 구동축(111)이 볼류트케이싱(130)을 관통하여 임펠러(120)에 결합될 수 있다.

볼류트케이싱(130)은 내부는 임펠러(120)의 일측단에서 둘레로 갈수록 점점 직경이 넓어지는 형상으로 형성되어 임펠러(120)에 의해 토출되는 유체의 유속을 유압으로 변경하여 토출구(133)를 통해 유체를 토출할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프(100)는 제1 웨어링(140), 및 제2 웨어링(150)을 포함할 수 있다.

제1 웨어링(140)은 임펠러(120)의 흡입공(121a)의 둘레와 볼류트케이싱(130)의 흡입구(131)의 둘레의 사이를 기밀하여 볼류트케이싱(130)의 내부로 유입된 유체가 임펠러(120)와 볼류트케이싱(130)의 사이로 누설되는 것을 차단과 동시에 이물질이 끼이는 것을 방지할 수 있다.

제1 웨어링(140)은 제1 링형 케이스(141)와 제1 원판지지링(143)을 포함할 수 있다.

제1 링형 케이스(141)는 임펠러(120)의 흡입공(121a)의 둘레와 마주하는 볼류트케이싱(130)의 부분에 설치될 수 있으며, 제1 링형 케이스(141)는 링형상으로 형성되고, 내부에는 작동유체가 유입되는 유압공간(141a)이 형성될 수 있다.

제1 링형 케이스(141)는 볼류트케이싱(130)에 고정 설치될 수 있으며, 볼류트케이싱(130)에서 흡입측 원판(121)과 마주하는 부분에는 제1 원판지지링(143)이 출몰 가능하게 설치되는 링홈이 형성될 수 있다.

제1 원판지지링(143)은 제1 링형 케이스(141)의 링홈과 대응되는 형상으로 제1 링형 케이스(141)의 링홈에서 출몰 가능하게 설치될 수 있으며, 제1 원판지지링(143)은 제1 링형 케이스(141)의 유압공간(141a)으로 유입되는 작동유체의 압력에 의해 제1 링형 케이스(141)에서 출몰할 수 있다.

이때, 제1 원판지지링(143)과 제1 링형 케이스(141)의 둘레는 유압공간(141a)으로 유입된 유체의 유출을 방지하기 위해 기밀씰을 설치될 수 있다.

한편, 제1 링형 케이스(141)에는 유체가 유입 및 배출되는 유출입구가 형성될 수 있으며, 제1 링형케이스에는 제1 원판지지링(143)가 돌출되는 방향으로 이동 거리를 확보하도록 유압공간(141a)과 반대되는 방향에 이동공간이 형성될 수 있다.

이동공간에는 제1 원판지지링(143)이 최대 상향된 상태에서 압축되어 탄성력에 의해 초기 위치로 복귀시킬 수 있는 판상의 스프링과 같은 탄성부재가 설치될 수 있다.

임펠러(120)가 회전하는 제1 링형 케이스(141)의 내주에는 임펠러(120)의 회전에 따라 제1 링형 케이스(141)가 마모되어 손상되는 것을 방지함과 동시에 기밀을 수행하기 위한 기밀보호링(175)이 설치될 수 있으며, 기밀보호링(175)은 내마모성을 가지며 기밀성을 갖는 테프론, 금속, 또는 고무 등과 같은 재료로 형성될 수 있다.

또한, 제1 원판지지링(143)에는 임펠러(120)의 회전에 따라 제1 원판지지링(143)이 마모될 경우, 제1 웨어링(140)을 전체 교체하는 것을 방지하여 유지보수 비용을 절감하기 위해 흡입측 원판(121)과 접촉되는 마모교체링(170)이 설치될 수 있으며, 마모교체링(170)은 제1 원판지지링(143)에 교체가 가능하도록 볼트에 의해 체결되어 설치될 수 있다.

제2 웨어링(150)은 임펠러(120)에서 구동축(111)이 결합되는 구동측 원판(123)과 볼류트케이싱(130)의 사이를 기밀하여 구동축(111)이 결합된 부분으로 유체의 유입 및 이물질이 삽입되는 것을 방지할 수 있다.

제2 웨어링(150)은 제1 링형 케이스(141)와 제2 원판지지링(153)을 포함할 수 있다.

제2 링형 케이스(151)는 임펠러(120)의 구동축(111)이 관통되어 끼워지는 둘레와 마주하는 볼류트케이싱(130)의 부분에 설치될 수 있으며, 제2 링형 케이스(151)는 링형상으로 형성되고, 내부에는 유체가 유입되는 유입공간이 형성될 수 있다.

제2 링형 케이스(151)는 볼류트케이싱(130)에 고정 설치될 수 있으며, 볼류트케이싱(130)에서 구동측 원판(123)과 마주하는 부분에는 제2 원판지지링(153)이 출몰 가능하게 설치되는 링홈이 형성될 수 있다.

제2 원판지지링(153)은 제2 링형 케이스(151)의 링홈과 대응되는 형상으로 형성되어 제2 링형 케이스(151)의 링홈에서 출몰 가능하게 설치될 수 있으며, 제2 원판지지링(153)은 제2 링형 케이스(151)의 유압공간(151a)으로 유입되는 유체의 압력에 의해 제2 링형 케이스(151)에서 출몰할 수 있다.

이때, 제2 원판지지링(153)과 제2 링형 케이스(151)의 둘레는 유압공간(151a)으로 유입된 유체의 유출을 방지하기 위해 기밀씰을 설치될 수 있다.

한편, 제2 링형 케이스(151)에는 유체가 유입 및 배출되는 유출입구가 형성될 수 있으며, 제2 링형케이스에는 제2 원판지지링(153)가 돌출되는 방향으로 이동 거리를 확보하도록 유압공간(151a)과 반대되는 방향에 이동공간이 형성될 수 있다.

이동공간에는 제2 원판지지링(153)이 최대 상향된 상태에서 압축되어 탄성력에 의해 초기 위치로 복귀시킬 수 있는 판상의 스프링과 같은 탄성부재가 설치될 수 있다.

임펠러(120)가 회전하는 제2 링형 케이스(151)의 내주에는 임펠러(120)의 회전에 따라 제2 링형 케이스(151)가 마모되어 손상되는 것을 방지함과 동시에 기밀을 수행하기 위한 기밀보호링(175)이 설치될 수 있으며, 기밀보호링(175)은 내마모성을 가지며 기밀성을 갖는 테프론, 금속, 또는 고무 등과 같은 재료로 형성될 수 있다.

또한, 제2 원판지지링(153)에는 임펠러(120)의 회전에 따라 제2 원판지지링(153)이 마모될 경우, 제2 웨어링(150)을 전체 교체하는 것을 방지하여 유지보수 비용을 절감하기 위해 흡입측 원판(121)과 접촉되는 마모교체링(170)이 설치될 수 있으며, 마모교체링(170)은 제2 원판지지링(153)에 교체가 가능하도록 볼트에 의해 체결되어 설치될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프(100)는 작동유체, 및 연동호스(160)를 포함할 수 있다.

작동유체는 제1 링형 케이스(141)의 유압공간(141a)과 제2 링형 케이스(151)의 유압공간(151a)에 충전되어 연동호스(160)를 통해 상호 이동하여 제1 원판지지링(143)과 제2 원판지지링(153)이 출몰하는 유압을 제공할 수 있다.

이 연동호스(160)는 제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)이 연동하여 작동할 수 있도록 제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)에 충전된 유체가 이동할 수 있다.

예를 들어 임펠러(120)가 회전하면 유체의 흡입력에 의해 제1 웨어링(140) 측으로 임펠러(120)가 이동하는 추력이 발생하는데, 이 추력에 의해 볼류트케이싱(130)에서 임펠러(120)가 치수공차 등에 의해 제1 웨어링(140) 측으로 이동한다.

제1 웨어링(140) 측으로 임펠러(120)가 이동하면, 흡입측 원판(121)은 제1 웨어링(140)과 밀착되지만, 제2 웨어링(150)과 구동측 원판(123)에서 이격되어 사이로 유체의 유입 및 이물질이 유입될 수 있다.

이를 방지하기 위해 본 발명은 추력에 의해 제1 웨어링(140)의 제1 원판지지링(143)이 가압되면, 제1 링형 케이스(141)의 유압공간(141a)이 제1 원판지지링(143)에 의해 압축되면서, 제1 링형 케이스(141)의 유압공간(141a)에 유입된 작동유체가 연동호스(160)를 통해 제2 웨어링(150)의 유압공간(151a)으로 제공되고, 제2 웨어링(150)의 유압공간(151a)의 압력으로 인해 제2 링형 케이스(151)에서 제2 원판지지링(153)이 돌출되면서, 제2 웨워링과 임펠러(120)의 사이를 기밀한다.

반면, 임펠러(120)의 회전이 정지하여 추력이 작동하지 않으면, 임펠러(120)가 초기위치로 복귀하면서, 돌출되었던 제2 원판지지링(153)을 가압하고, 제2 링형 케이스(151)의 유압공간(151a)에 충전되었던 작동유체가 연동호스(160)를 통해 제1 웨어링(140)의 유압공간(141a)으로 공급되어 제1 링형 케이스(141)에서 제1 원판지지링(143)이 돌출되면서, 제1 웨어링(140)과 임펠러(120)의 사이를 기밀한다.

즉, 연동호스(160)는 제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)을 서로 연결하여 제1 웨어링(140)이 가압되면 제2 웨어링(150)의 제2 원판지지링(153)을 돌출시켜 임펠러(120)와 이격되는 사이를 기밀하고, 제2 웨어링(150)이 가압되면 제1 웨어링(140)의 제1 원판지지링(143)을 돌출시켜 임펠러(120)와 이격되는 사이를 기밀함으로써, 임펠러(120)의 양측을 항상 밀착되도록 지지함으로써, 유체의 유입 및 이물질의 유입을 차단할 수 있다.

한편, 연동호스(160)는 제1 링형 케이스(141)의 유출입구와 제2 링형 케이스(151)의 유출입구를 연결할 수 있으며, 연동호스(160)는 볼류트케이싱(130)의 외부를 통해 제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)을 연결하여 볼류트케이싱(130)을 통해 흡입 및 토출되는 유체에 저항성을 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프(100)는 볼류트케이싱(130)에서 임펠러(120)의 흡입측 원판(121)과 마주하는 부분에 제1 웨어링(140)이 설치되며, 임펠러(120)의 구동측 원판(123)과 마주하는 부분에 제2 웨어링(150)이 설치된다.

그리고, 제1 웨어링(140)은 제1 링형 케이스(141)에서 제1 원판지지링(143)이 작동유체의 압력에 의해 출몰 가능하도록 설치되며, 제2 웨어링(150)은 제2 링형 케이스(151)에서 제2 원판지지링(153)이 작동유체의 압력에 의해 출몰 가능하도록 설치된다.

또한, 제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)은 연동호스(160)에 의해 서로 연결되어 각 유압공간(141a,151a)에 유입된 작동유체가 연동호스(160)를 통해 이동하여 상반된 동작을 수행한다.

한편, 제1 원판지지링(143)과 제2 원판지지링(153)에는 마모교체링(170)이 설치되어 마모의 발생 시 교체 가능하도록 설치되며, 제1 링형 케이스(141)의 내주와 제2 링형 케이스(151)의 내주에는 회전하는 임펠러(120)에 의한 마모의 발생에 따라 제1 링형 케이스(141)와 제2 링형 케이스(151)를 보호 및 기밀하기 위해 기밀보호링(175)이 설치된다.

그리고, 흡입공(121a)이 형성된 임펠러(120)의 흡입측 원판(121)의 둘레에는 볼류트케이싱(130)의 흡입구(131) 내주에 끼인 이물질을 제거하도록 부재홈에서 탄성부재의 탄성력에 의해 스크레이퍼부재(127)가 출몰 가능하도록 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프(100)는 최초 설치되면, 연동호스(160)를 통해 제1 웨어링(140) 및 제2 웨어링(150)의 유압공간(151a)에 작동유체가 충전되도록 연동호스(160)에 설치된 유체충전구(165)를 통해 작동유체를 충전한다.

여기서, 유체충전구(165)는 체크밸브가 설치되어 작동유체를 유압공간(141a,151a)으로 충전할 뿐, 유체충전구(165)를 통해 배출되지는 않는다.

제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)의 유압공간(141a,151a)으로 작동유체가 충전되면, 제1 링형 케이스(141)에서 제1 원판지지링(143)이 돌출되어 흡입측 원판(121)에 밀착되어 지지되고, 제2 링형 케이스(151)에서 제2 원판지지링(153)이 돌출되어 구동측 원판(123)에 밀착되어 지지된다.

이 상태에서 구동부(110)에 의해 임펠러(120)가 회전하면, 임펠러(120)에 의해 볼류트케이싱(130)의 흡입구(131)를 통해 유체가 흡입되어 토출구(133)를 통해 토출된다.

임펠러(120)가 회전하여 흡입력이 발생하면, 구동축(111)에 추력이 작용하고, 구동축(111)에 추력에 의해 제1 웨어링(140)의 제1 원판지지링(143)이 가압되면, 제1 링형 케이스(141)의 유압공간(141a)이 축소되면서, 가압유체가 연동호스(160)를 통해 제2 링형 케이스(151)의 유압공간(151a)으로 이동하여 제2 링형 케이스(151)에서 제2 원판지지링(153)이 임펠러(120)가 이동한 간격만큼 돌출되면서, 구동축(111)이 연결된 부분으로 유체가 역류되어 유입되는 것을 차단할 수 있다.

그리고, 임펠러(120)가 회전할 때에는 볼류트케이싱(130)의 내측에 스크레이퍼부재(127)가 지나면서, 볼류트케이싱(130)과 임펠러(120)의 흡입구(131)의 사이에 끼인 이물질을 제거할 수 있다.

이때, 스크레이퍼부재(127)는 탄성부재에 의해 부재홈에서 출몰 가능하게 지지되기 때문에 임펠러(120)에 편심에 따른 유동이 발생하더라도 스크레이퍼부재(127)의 파손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 스크레이퍼부재(127)에 걸린 이물질들이 제거될 수 있다.

반면, 임펠러(120)의 회전이 정지되어 구동축(111)에 작용하였던 추력이 상실되면, 초기 위치인 제2 웨어링(150)이 위치된 방향으로 다시 이동하면서, 돌출되었던 제2 원판지지링(153)을 가압하고, 제2 링형 케이스(151)에 유입되었던 작동유체가 연동호스(160)를 통해 제1 링형 케이스(141)의 유압공간(141a)으로 제공되어 이격된 만큼 제1 원판지지링(143)이 돌출되면서, 볼류트케이싱(130)과 임펠러(120)의 사이를 기밀한다.

한편, 제1 원판지지링(143)과 제2 원판지지링(153)에는 마모교체링(170)이 설치되어 마모교체링(170)이 대신 마모됨에 따라 마모의 발생 시 제1 웨어링(140) 또는 제2 웨어링(150)을 전체 교체할 필요 없이 마모교체링(170)만 교체하여 유지보수비용을 절감할 수 있다.

또한, 제1 링형 케이스(141)와 제2 링형 케이스(151)의 내주에는 기밀보호링(175)이 설치되어 임펠러(120) 또는 구동축(111)의 회전에 따라 제1 링형 케이스(141)와 제2 링형 케이스(151)를 마모로부터 보호할 수 있으며, 기밀보호링(175)이 기밀을 수행함으로써, 누설의 발생을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프(100)는 임펠러(120)의 회전에 따라 구동축(111)에 작용하는 추력에 의해 임펠러(120)가 구동축(111)이 결합된 방향으로 이동하더라도, 제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)이 작동유체에 의해 연동하여 작동함으로써, 임펠러(120)와 제1 웨어링(140) 및 제2 웨어링(150)의 틈의 발생을 최소화하여 누설을 방지함으로써, 펌프의 효율을 향상시킴과 동시에 이물질의 끼임을 최소화하여 이물질에 의한 부하의 발생을 감소시켜 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다,

또한, 제1 웨어링(140)과 제2 웨어링(150)이 상반된 동작에 따라 제1 웨어링(140) 또는 제2 웨어링(150)의 마모가 발생하더라도, 마모된 만큼 상호 보완적으로 작동하여 기밀을 수행할 수 있다.

또한, 임펠러(120)에 스크레이퍼부재(127)가 설치되어 임펠러(120)와 볼류트케이싱(130)에 끼인 이물질을 제거하여 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 원판지지링(143)과 제2 원판지지링(153)에 마모교체링(170)을 설치하여 마모의 발생 시 제1 웨어링(140) 및 제2 웨어링(150)을 전체 교체할 필요 없이 마모교체링(170)만 교체함으로써, 유지보수비용을 절감할 수 있다.

또한, 제1 링형 케이스(141)와 제2 링형 케이스(151)의 내주에 기밀보호링(175)이 설치되어 볼류트케이싱(130)과 임펠러(120)의 사이 또는 볼류트케이싱(130)과 구동축(111)의 사이에 기밀성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 마모로부터 제1 링형 케이스(141)와 제2 링형 케이스(151)의 손상을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100: 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프 110: 구동부
111: 구동축 120: 임펠러
121: 흡입측 원판 121a: 흡입공
123: 구동측 원판 125: 베인
127: 스크레이퍼부재 130: 볼류트케이싱
131: 흡입구 133: 토출구
140: 제1 웨어링 141: 제1 링형 케이스
141a,151a: 유압공간 143: 제1 원판지지링
150: 제2 웨어링 151: 제2 링형 케이스
153: 제2 원판지지링 160: 연동호스
165: 유체충전구 170: 마모교체링
175: 기밀보호링

Claims

구동축이 회전하는 구동부, 상기 구동축에 결합되어 회전함에 따라 유체를 흡입 및 토출하며, 흡입공이 관통형성된 흡입측 원판과 상기 흡입측 원판과 나란하게 이격되어 상기 구동축이 끼워지는 구동측 원판과 상기 구동측 원판과 상기 흡입측 원판의 사이에 위치되는 베인을 포함하는 임펠러, 상기 임펠러가 회전 가능하게 수용되며 상기 임펠러에 의해 흡입된 유체가 흡입되는 흡입구와 흡입된 유체를 토출하는 토출구가 형성된 볼류트케이싱, 상기 흡입측 원판과 상기 볼류트케이싱의 사이를 기밀하는 제1 웨어링, 및 상기 구동측 원판과 상기 볼류트케이싱의 사이를 기밀하는 제2 웨어링을 포함하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프에 있어서,
상기 제1 웨어링은
상기 볼류트케이싱에 고정 설치되며 내부에 유압공간이 형성되는 제1 링형 케이스, 및 상기 제1 링형 케이스의 유압공간에서 발생하는 유압에 의해 상기 제1 링형 케이스에서 출몰하여 상기 흡입측 원판에 밀착하여 지지되는 제1 원판지지링을 포함하고,
상기 제2 웨어링은
상기 볼류트케이싱에 고정 설치되며 내부에 유압공간이 형성되는 제2 링형 케이스, 및 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에서 발생하는 유압에 의해 상기 제2 링형 케이스에서 출몰하여 상기 구동측 원판에 밀착하여 지지되는 제2 원판지지링을 포함하며,
상기 제1 링형 케이스의 유압공간과 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에 채워지는 작동유체, 및
상기 임펠러의 흡입에 따라 상기 임펠러가 상기 제2 웨어링이 위치된 부분으로 이동하여 상기 제2 웨어링이 가압되는 경우, 상기 제1 웨어링에서 상기 제1 원판지지링이 돌출되어 상기 임펠러가 이동한 만큼 보상하도록 상기 제1 웨어링의 유압공간과 상기 제2 웨어링의 유압공간을 연결하여 상기 작동유체가 이동하는 연동호스를 포함하고,
상기 제1 링형 케이스의 내주와 상기 흡입측 원판의 사이 및 상기 제2 링형 케이스의 내주와 상기 구동측 원판의 사이에 각각 설치되어 기밀을 수행하며, 마모됨에 따라 상기 제1 링형 케이스 및 상기 제2 링형 케이스를 보호하는 기밀보호링을 포함하는 것을 특징으로 하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프.
제1 항에 있어서,
상기 제1 원판지지링과 상기 제2 원판지지링은 각각
상기 임펠러의 회전에 따라 마모되며 교체 가능하게 설치되는 마모교체링을 포함하는 것을 특징으로 하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 연동호스의 중앙에 설치되어 상기 제1 원판지지링이 상기 흡입측 원판에 밀착되고, 상기 제2 원판지지링이 상기 구동측 원판에 밀착되도록 상기 제1 링형 케이스의 유압공간과 상기 제2 링형 케이스의 유압공간에 유체를 충전하는 유체충전구를 포함하는 것을 특징으로 하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프.
제1 항에 있어서,
상기 흡입측 원판의 흡입공이 형성된 둘레에서 출몰 가능하게 설치되어 상기 볼류트케이싱과 상기 임펠러의 사이에 끼인 이물질을 제거하는 스크레이퍼부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연동형 웨어링을 갖는 원심펌프.