KR102197244B1 - 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법 - Google Patents

진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법에 관한 것으로, 구동모터의 회전축과 베어링 간의 거리를 측정하여 회전축의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 베어링 홀더에 적어도 3개 이상의 센서가 회전축의 길이방향으로 높이차를 두고 설치됨으로써, 펌프 진동 발생시, 높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 회전축과 베어링 간의 거리가 점차 커질 경우, 회전축 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장임을 쉽게 확인할 수 있기 때문에, 반드시 필요한 경우에만 펌프를 분해하고 다른 진동 원인에 대해서는 펌프 분해를 하지 않도록 함으로써, 펌프 분해 작업에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있다.

Description

진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법{WASTE WATER TREATMENT PUMP FOR DETECTING VIBRATION CAUSE OF PUMP AND DETECTING METHOD OF THE VIBRATION CAUSE USING DISTANT SENSOR}
본 발명은 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 구동모터의 회전축과 베어링 간의 거리를 측정하여 회전축의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 베어링 홀더에 적어도 3개 이상의 센서가 회전축의 길이방향으로 높이차를 두고 설치됨으로써, 펌프 진동 발생시, 높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 회전축과 베어링 간의 거리가 점차 커질 경우, 회전축 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장임을 쉽게 확인할 수 있기 때문에, 반드시 필요한 경우에만 펌프를 분해하고 다른 진동 원인에 대해서는 펌프 분해를 하지 않도록 함으로써, 펌프 분해 작업에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있는 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법에 관한 것이다.
일반적으로 펌프는 정수장, 폐수 처리장, 침수가 우려되는 지하실, 혹은 대량의 물을 담아두는 양어장 등과 같은 곳에서 물을 흡입하여 외부로 배출시키기 위해 주로 설치 사용하는 것이다.
이러한 펌프는 여러 종류가 있는데, 주로 모터, 상기 모터에 의하여 회전되는 회전축(구동축), 상기 회전축에 연결되어 회전하는 임펠러, 상기 임펠러의 외측을 감싸는 안내 케이싱 등으로 이루어져, 모터에 의한 임펠러를 회전시키는 회전 원심력에 의해 슬러지를 포함하는 유체를 흡입 배출하는 것이다.
그러나 종래 펌프는 유체뿐만 아니라 유체에 함께 포함되어 있는 슬러지가 유체와 함께 흡입되므로, 임펠러와 안내 케이싱 사이로 형성되는 틈새 공간에 슬러지가 끼이게 되고, 이로 인해 임펠러가 원활하게 회전하지 못하도록 방해되면서 모터 부하 등에 의한 펌프 고장을 유발한다.
그러나 종래 펌프는 슬러지를 포함하는 오폐수를 처리하는 펌프로서, 오폐수 처리시 펌프의 최하부에 위치하는 임펠러에 슬러지 등에 의해서 마찰이 발생하여, 임펠러는 물론 펌프 회전축 등이 쉽게 마모되어, 임펠러 날개와 회전축 사이에 유격이 발생하는 문제점이 발생하며, 이러한 문제점 때문에 펌프 작동시 진동 소음이 발생하며, 또한 슬러지가 펌프 회전축에 끼거나 임펠러와 안내 케이싱 사이로 형성되는 틈새 공간에 끼어서 임펠러의 회전을 방해하며, 진동을 유발하고 사용수명을 단축시키는 문제가 있다.
또한, 진동 소음이나 진동이 발생하면, 임펠러 등을 교체하거나 또는 수리하기 위하여 펌프의 해당 부위를 분해해야 하지만, 펌프 분해 작업이 힘들고 많은 시간과 비용이 발생하는 문제가 있다.
특히, 펌프 진동 발생시 펌프 고장을 판단함에 있어서는, 마모나 슬러지가 끼어서 발생하는 경우(지진 등 펌프 자체의 고장)에만 펌프를 분해해야 하지만, 펌프를 분해하지 않아도 되는 경우에도, 현재 펌프 고장을 확인하기 위해서 펌프 를 분해해야 하므로, 펌프 진동 원인을 확인하기 위하여 큰 비용과 시간이 낭비되는 문제가 있다.
따라서, 펌프 진동 발생시, 펌프 진동이 임펠러 또는 회전축의 마모, 또는 슬러지가 끼어서 발생하는 것인지를 쉽게 확인하도록 하는 기술이 절실히 요구되고 있다.
국내 등록특허 제10-0907620호
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 구동모터의 회전축과 베어링 간의 거리를 측정하여 회전축의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 베어링 홀더에 적어도 3개 이상의 센서가 회전축의 길이방향으로 높이차를 두고 설치됨으로써, 펌프 진동 발생시, 높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 회전축과 베어링 간의 거리가 점차 커질 경우, 회전축 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장임을 쉽게 확인할 수 있기 때문에, 반드시 필요한 경우에만 펌프를 분해하고 다른 진동 원인에 대해서는 펌프 분해를 하지 않도록 함으로써, 펌프 분해 작업에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있는 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프는 상부에 설치되며, 동력을 발생하는 구동모터; 하부에 설치되며, 상기 구동모터의 회전축에 연결되고 회전하여 슬러지를 포함하는 유체를 흡입하는 임펠러; 상기 임펠러의 회전력에 의해 토출하는 유체를 안내할 수 있도록 상기 임펠러 외측을 감싸는 안내 케이싱; 상기 안내 케이싱의 상부에 연결되며, 유체를 토출하기 위한 토출구를 구비하는 토출관; 상기 회전축의 회전을 가이드 하기 위한 베어링; 상기 베어링을 지지하기 위하여 상기 베어링의 외주를 감싸며, 상기 토출관에 고정 설치되는 베어링 홀더; 및 상기 회전축과 상기 베어링 간의 거리(간극)를 측정하여 상기 회전축의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 상기 베어링 홀더에 설치되는 적어도 3개 이상의 센서; 를 포함한다.
또한, 상기 베어링 홀더에는 상기 센서의 전기 케이블을 보호하기 위한 전기 케이블 보호관이 마련될 수 있다.
또한, 상기 회전축은 축 커플링에 의해서 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 베어링 홀더는 외곽에 형성되는 원형의 링부; 상기 링부의 외주면에 일정 간격을 두고 형성되는 돌기부; 상기 베어링을 지지하는 베어링 지지부; 및 상기 링부와 상기 베어링 지지부를 연결하는 연결부; 를 구비한다.
또한, 상기 센서는 상기 베어링 홀더에 상기 회전축 길이방향으로 높이차를 두고 설치될 수 있다.
또한, 상기 센서는 초음파 거리 센서 또는 적외선 거리 센서일 수 있다.
또한, 상기 베어링 홀더에는 베이스 브래킷이 고정 설치되고, 상기 베이스 브래킷에는 상기 센서가 고정 설치될 수 있다.
한편, 본 발명은 오폐수 처리 펌프를 이용한 진동 원인 탐지 방법으로서, 상기 펌프의 진동 발생시, 적어도 3개 이상의 센서가 상기 회전축과 상기 베어링 간의 거리(간극)를 측정하는 제1단계; 최하단의 센서에서 측정한 제1거리, 중단의 센서에서 측정한 제2거리, 최상단의 센서에서 측정한 제3거리의 크기를 서로 비교 판단하는 제2단계; 판단 결과, 상기 제3거리에서부터 상기 제1거리로 갈수록 점차 커지는 경우, 상기 회전축의 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장으로 인지하는 제3단계; 및 상기 펌프를 분해하여 상기 회전축 교체 또는 슬러지를 제거하는 제4단계; 를 포함한다.
더 나아가, 판단 결과, 상기 제1거리, 상기 제2거리, 상기 제3거리의 크기가 불규칙하게 측정되는 경우, 상기 펌프를 분해하지 않고 다른 진동의 원인을 확인한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 구동모터의 회전축과 베어링 간의 거리를 측정하여 회전축의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 베어링 홀더에 적어도 3개 이상의 센서가 회전축의 길이방향으로 높이차를 두고 설치됨으로써, 펌프 진동 발생시, 높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 회전축과 베어링 간의 거리가 점차 커질 경우, 회전축 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장임을 쉽게 확인할 수 있기 때문에, 반드시 필요한 경우에만 펌프를 분해하고, 다른 진동 원인에 대해서는 펌프 분해를 하지 않도록 함으로써, 펌프 분해 작업에 따른 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프를 도시한 종단면 구성도
도 2는 도 1의 A 부분 확대도
도 3은 본 발명의 센서를 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 베어링 홀더 및 거리 센서를 도시한 평면도
도 5는 본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법을 설명하는 블록도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
이는, 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시 한다.
또한, 각 구성 요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)") 등과 같은 용어들에 관하여 본원 발명에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 실시 예는 구동모터의 회전축과 베어링 간의 거리를 측정하여 회전축의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 베어링 홀더에 적어도 3개 이상의 센서가 회전축의 길이방향으로 높이차를 두고 설치됨으로써, 펌프 진동 발생시, 높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 회전축과 베어링 간의 거리가 점차 커질 경우, 회전축 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장임을 쉽게 확인할 수 있기 때문에, 반드시 필요한 경우에만 펌프를 분해하고 다른 진동 원인에 대해서는 펌프 분해를 하지 않도록 함으로써, 펌프 분해 작업에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 의하여 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 및 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프를 도시한 종단면 구성도, 도 2는 도 1의 A 부분 확대도, 도 3은 본 발명의 센서를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명의 베어링 홀더 및 거리 센서를 도시한 평면도, 그리고 도 5는 본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 진동 원인 탐지 방법을 설명하는 블록도이다.
위 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프는 동력을 발생하는 구동모터(10); 상기 구동모터(10)의 회전축(11)에 연결되고 회전하여 슬러지를 포함하는 유체를 흡입하는 임펠러(20); 상기 임펠러(20)의 회전력에 의해 토출하는 유체를 안내할 수 있도록 상기 임펠러(20) 외측을 감싸는 안내 케이싱(30); 상기 안내 케이싱(30)의 상부에 연결되며, 유체를 토출하기 위한 토출구(41)를 구비하는 토출관(40); 상기 회전축(11)의 회전을 가이드 하기 위한 베어링(50); 상기 베어링(50)을 지지하기 위하여 상기 베어링(50)의 외주를 감싸며, 상기 토출관(40)에 고정 설치되는 베어링 홀더(60); 및 상기 회전축(11)과 상기 베어링(50) 간의 거리(간극)(G)를 측정하여 상기 회전축(11)의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 상기 베어링 홀더(60)에 설치되는 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73); 를 포함한다.
본 발명에 따른 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면, 구동모터(10)는 최상단부에 설치되어 동력을 발생한다. 회전축(11)은 축 커플링(15)을 통해서 길게 연장 설치된다.
상기 임펠러(20)는 최하단부에 설치되며, 구동모터(10)의 회전축(11)에 연결되고 회전하여 슬러지를 포함하는 유체를 흡입하는 역할을 한다. 상기 안내 케이싱(30)은 임펠러(20) 외측을 감싸도록 설치되고, 임펠러(20)의 회전력에 의해 흡입한 유체를 토출구 쪽으로 안내하는 역할을 한다.
상기 토출관(40)은 안내 케이싱(30)의 상부에 연결되며, 유체를 토출하기 위한 토출구(41)를 구비한다. 베어링(50)은 회전축(11)의 회전을 가이드 하기 위한 것이고, 상기 베어링 홀더(60)는 베어링(50)을 지지한다. 상기 베어링 홀더(60)는 토출관(40) 중간에 고정 설치된다.
상기 베어링 홀더(60)에는 상기 센서(71,72,73)의 전기 케이블(80)을 보호하기 위한 전기 케이블 보호관(90)이 마련될 수 있다. 전기 케이블 보호관(90)은 튜브 형태로 구성될 수 있다.
상기 베어링 홀더(60)는 외곽에 형성되는 원형의 링부(61), 상기 링부(61)의 외주면에 일정 간격을 두고 형성되는 돌기부(62), 상기 베어링(50)을 지지하는 베어링 지지부(63), 및 상기 링부(61)와 상기 베어링 지지부(63)를 연결하는 연결부(64)를 구비한다.
상기 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73)는 회전축(11)과 베어링(50) 간의 거리(G)를 측정하여 회전축(11)의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 베어링 홀더(60)에 설치될 수 있다.
상기 센서(71,72,73)는 상기 베어링 홀더(60)에 상기 회전축 길이방향으로 높이차를 두고 설치될 수 있으며, 상기 센서(71,72,73)는 초음파 거리 센서 또는 적외선 거리 센서 등으로 이루어질 수 있다.
상기 베어링 홀더(60)에는 베이스 브래킷(65)이 고정 설치되고, 상기 베이스 브래킷(65)에는 상기 센서(71,72,73)가 고정 설치될 수 있다.
전술한 같이, 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73)가 회전축 길이방향으로 높이차를 두고 설치되는 이유는, 슬러지가 끼이는 경우 등이 임펠러가 위치하는 최하단에서 주로 진동이 발생하기 때문이다.
즉, 펌프 진동 원인이 마모 또는 슬러지의 끼임 등인 경우는, 임펠러가 위치하는 최하단에서 진동이 가장 크고, 구동모터가 위치하는 최상단에서 진동이 가장 작게 발생한다.
따라서 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73)가 회전축 길이방향으로 높이차를 두고 설치되면, 최하단의 거리 센서에서 측정한 거리가 가장 크고, 순차적으로 위로 갈수록 최상단의 거리 센서에서 측정한 거리가 가장 작게 되는 원리를 이용하여, 펌프 진동 원인이 마모 또는 슬러지의 끼임임을 쉽게 확인할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 오폐수 처리 펌프를 이용한 진동 원인 탐지 방법은, 상기 펌프의 진동 발생시, 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73)가 상기 회전축(11)과 상기 베어링(50) 간의 거리를 측정하는 제1단계(S10); 최하단의 센서(71)에서 측정한 제1거리, 중단의 센서(72)에서 측정한 제2거리, 최상단의 센서(73)에서 측정한 제3거리의 크기를 서로 비교 판단하는 제2단계(S20); 판단 결과, 상기 제3 거리에서부터 상기 제1거리로 갈수록 점차 커지는 경우, 상기 회전축(11)의 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장으로 인지하는 제3단계(S30); 및 상기 펌프를 분해하여 상기 회전축 교체 또는 슬러지 제거하는 제4단계(S40); 를 포함한다.
만약, 판단 결과, 상기 제1거리, 상기 제2거리, 상기 제3거리의 크기가 불규칙하게 측정되는 경우, 상기 펌프를 분해하지 않고 다른 진동의 원인을 확인할 수 있기 때문에, 불필요하게 펌프를 분해하지 않아도 되어 펌프 분해 작업에 따른 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있다.
이하, 위 도면을 참조하여, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프의 동작에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
우선, 구동모터가 동력을 발생하면, 회전축은 임펠러를 회전시킨다. 이때, 임펠러의 회전에 의해서 슬러지 등을 포함한 유체를 흡입한다. 유체는 안내 케이싱에 의해 토출관 안으로 유입된 후 토출구를 통해서 외부로 배출된다. 베어링(50)은 회전축(11)의 회전을 가이드 하며, 베어링 홀더(60)는 베어링(50)을 지지한다.
상기 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73)는 회전축(11)과 베어링(50) 간의 거리(G)를 측정하여 회전축(11)의 마모 또는 슬러지의 끼임을 판별할 수 있도록 한다.
즉, 펌프 진동 발생시, 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73)는 회전축(11)과 베어링(50) 간의 거리(G)를 측정하는데, 높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 회전축과 베어링 간의 거리가 점차 커질 경우, 회전축 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장임을 쉽게 확인할 수 있다. 이는, 슬러지가 끼이는 경우 등이 임펠러가 위치하는 최하단에서 주로 진동이 발생하기 때문에 이러한 원리를 이용하여 본 실시 예에서는 반드시 필요한 경우에만 펌프를 분해하고, 다른 진동 원인에 대해서는 펌프 분해를 하지 않도록 함으로써, 펌프 분해 작업에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명에 따른 진동 원인 탐지형 오폐수 처리 펌프는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체 물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 구동모터
11: 구동모터의 회전축
15: 축 커플링
20: 임펠러
30: 안내 케이싱
40: 토출관
41: 토출구
50: 베어링
60: 베어링 홀더
61: 원형의 링부
62: 돌기부
63: 베어링 지지부
64: 연결부
65: 베이스 브래킷
71,72,73: 센서
90: 전기 케이블 보호관
G: 회전축과 베어링 간의 거리

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  9. 오폐수 처리 펌프를 이용한 진동 원인 탐지 방법으로서,
    상기 펌프의 진동 발생시, 적어도 3개 이상의 센서(71,72,73)가 회전축(11)과 베어링(50) 간의 거리를 측정하는 제1단계(S10);
    최하단의 센서(71)에서 측정한 제1거리, 중단의 센서(72)에서 측정한 제2거리, 최상단의 센서(73)에서 측정한 제3거리의 크기를 서로 비교 판단하는 제2단계(S20);
    판단 결과, 상기 제3거리에서부터 상기 제1거리로 갈수록 점차 커지는 경우, 상기 회전축(11)의 마모 또는 슬러지 끼임으로 인한 펌프 고장으로 인지하는 제3단계(S30); 및
    상기 펌프를 분해하여 상기 회전축 교체 또는 슬러지 제거하는 제4단계(S40); 를 포함하는, 오폐수 처리 펌프를 이용한 진동 원인 탐지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    판단 결과, 상기 제1거리, 상기 제2거리, 상기 제3거리의 크기가 불규칙하게 측정되는 경우, 상기 펌프를 분해하지 않고 다른 진동의 원인을 확인하는 것을 특징으로 하는, 오폐수 처리 펌프를 이용한 진동 원인 탐지 방법.

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