KR102208157B1 - 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중 펌프에 관한 것으로 보다 상세하게는, 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 정전, 순간 정전 및 펌프의 정지 시 컬럼파이프 내부에 잔류된 물이 낙하하여 펌프 및 임펠러에 충격을 가하는 것을 방지하는 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 고정대에 의해 커버와 결합된 역수방지유닛이 컬럼파이프 내부에 구비되어 펌프 및 임펠러가 작동하면 역수방지닛이 개방되어 컬럼파이프 내부로 유입되는 물을 토출관으로 인도하는 것에 의해 컬럼파이프 내의 와류를 방지할 수 있으며, 물의 흐름을 원활히 하여 압력 손실 및 진동을 방지하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 본 발명은 정전, 순간 정전 및 펌프 정지 시 역수방지유닛이 폐쇄되어 컬럼파이프 내측에 잔류된 물을 토출관으로 인도하여 토출관 및 컬럼파이프 내측 상부에 잔류된 물이 펌프 및 임펠러로 낙하하는 것을 방지하는 것에 의해 펌프 및 임펠러에 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 펌프 및 임펠러의 수명을 연장시키는 효과를 가질 수 있다.

Description

역수방지유닛이 구비된 수중 펌프{UNDERWATER PUMP WITH A COUNTERCURRENT PREVENTION UNIT}
본 발명은 수중 펌프에 관한 것으로 보다 상세하게는, 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 집수정에는 유체를 이동시키기 위한 펌프가 설치된다. 이러한 펌프는 컬럼파이프를 집수정의 하부까지 연장하여 형성하고, 컬럼파이프의 하단 부분에 임펠러를 설치하며, 구동축이 컬럼파이프를 집수정의 상부까지 관통하여 설치되어 모터에 의해 구동축을 회전시키는 형태로 임펠러를 회전시켜 집수정에 저장된 유체를 컬럼파이프를 통해 집수정의 외부로 토출한다.
이러한, 종래의 수중 펌프는 집수정의 하부까지 컬럼파이프가 연장되기 때문에 정전이나 순간 정전 및 펌프의 정지 시 컬럼파이프에 잔류된 유체가 수직으로 낙하하여 낙하하는 유체의 무게 및 낙하 하중에 의해 펌프 및 임펠러에 수충격(Water Hammer)이 가해져 펌프 및 임펠러가 파손되며, 임펠러의 역회전에 의해 구동모터에 역기전력이 발생하여 장기적으로는 구동모터가 손상되는 문제점이 있다.
또한, 유체를 컬럼파이프 내부로 유입하여 토출관을 통해 토출하는 과정에서 컬럼파이프의 내측 상부와 토출관의 내측 하부에서 심한 와류가 발생되어 압력손실 및 진동이 발생되며, 이에 따라, 전력 효율이 감소하는 문제점이 있다.
1. 한국등록특허 제10-1614128호(2016.04.20 공고) 2. 한국등록특허 제10-0753623호(2007.08.29 공고)
본 발명은 정전, 순간 정전 및 펌프의 정지 시 컬럼파이프 내부에 잔류된 물이 낙하하여 펌프 및 임펠러에 수충격(Water Hammer)이 가해지는 것을 방지하며, 전력 효율을 상승시키는 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프는 수중에 설치되며, 내부에 펌프 및 케이블 보호관이 설치되는 컬럼파이프, 상기 컬럼파이프의 상부에 결합되며, 상기 케이블 보호관이 관통 설치되는 커버, 상기 컬럼파이프의 측면에 구비된 개구부에 결합되며, 상기 컬럼파이프 내부로 유입되는 물을 토출하는 토출관 및 상기 컬럼파이프 내부에서 상기 커버의 하부에 구비되며, 상기 컬럼파이프 내부로 유입되는 물을 토출관으로 인도하는 역수방지유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 역수방지유닛은 상기 커버의 하부에 구비되며, 격자 프레임으로 형성되는 지지 가이드, 상기 지지 가이드에 기설정된 각도만큼 회전 가능하게 결합되는 역수방지판 및 상기 지지 가이드를 상기 커버에 고정 결합하는 고정대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지 가이드는 상기 케이블 보호관이 관통하는 케이블 보호관 관통홀이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지 가이드는 격자 프레임이 돔 형태로 형성되어 일단이 상기 개구부의 상부에 위치하고, 타단이 상기 개구부의 타측에서 상기 일단보다 낮은 위치에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 역수방지판은 일단이 상기 지지 가이드에 형성된 상기 케이블 보호관 관통홀보다 내측에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 역수방지판은 개방 시 타단이 상기 개구부의 내측 상부에 지지되고, 폐쇄 시 타단이 상기 개구부의 내측 하부에 지지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고정대에 의해 커버와 결합된 역수방지유닛이 컬럼파이프 내부에 구비되어 펌프 및 임펠러가 작동하면 역수방지닛이 개방되는 것에 의해 형성되는 유로를 통해 컬럼파이프 내부로 유입되는 물을 토출관으로 인도하여 컬럼파이프 내의 와류를 방지할 수 있으며, 와류 방지를 통해 물의 흐름을 원활히 하는 것에 의해 압력 손실 및 진동을 최소화하고, 불필요한 전력의 손실을 최소화하여 전력 효율을 상승시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 정전, 순간 정전 및 펌프 정지 시 역수방지유닛이 폐쇄되어 컬럼파이프 내측에 잔류된 물을 토출관으로 인도하는 것에 의해 토출관의 내부 및 컬럼파이프 내측 상부에 잔류된 유체가 펌프 및 임펠러로 낙하하는 것을 방지여 펌프 및 임펠러에 수충격(Water Hammer)이 가해지는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 펌프 및 임펠러의 수명을 연장시키는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프의 분해 단면도
도 3은 본 발명에 따른 역수방지유닛이 개방된 상태의 단면도
도 4a는 유동 해석을 통한 종래의 컬럼파이프 내 유선 분포도
도 4b는 유동 해석을 통한 본 발명의 역수방지판이 개방된 컬럼파이프 내 유선 분포도
도 4c는 유동 해석을 통한 본 발명의 역수방지판이 폐쇄된 컬럼파이프 내 유선 분포도
도 5는 종래 기술과 본 발명의 유동 해석을 통한 컬럼파이프 내 진동분포도를 비교한 도면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프의 단면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프의 분해 단면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 역수방지유닛이 개방된 상태의 단면도이다. 도 4a는 유동 해석을 통한 종래의 컬럼파이프 내 유선 분포도이다. 도 4b는 유동 해석을 통한 본 발명의 역수방지판이 개방된 컬럼파이프 내 유선 분포도이다. 도 4c는 유동 해석을 통한 본 발명의 역수방지판이 폐쇄된 컬럼파이프 내 유선 분포도이다. 도 5는 종래 기술과 본 발명의 유동 해석을 통한 컬럼파이프 내 진동분포도를 비교한 도면이다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프(1)는 정전, 순간 정전 및 펌프의 정지 시 컬럼파이프 내측 상부에 잔류된 물이 낙하하여 펌프 및 임펠러에 수충격(Water Hammer)이 가해지는 것을 방지할 수 있다. 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프(1)는 컬럼파이프(100), 커버(200), 토출관(300) 및 역수방지유닛(400)을 포함할 수 있다.
컬럼파이프(100)는 수중에 설치될 수 있으며, 원통 형상일 수 있다. 컬럼파이프(100)는 내부에 공간이 형성될 수 있으며, 내부 공간에 펌프(110), 케이블 보호관(120) 및 역수방지유닛(400)이 설치될 수 있다. 또한, 컬럼파이프(100)는 측면에 개구부(130)가 형성될 수 있으며, 개구부(130)에는 토출관(300)이 결합될 수 있다. 여기서, 케이블 보호관(120)은 역수방지유닛(400)의 작동에 간섭되지 않도록 컬럼파이프(100) 내부 중심으로부터 외측으로 절곡되어 커버(200)에 결합될 수 있다.
커버(200)는 컬럼파이프(100)의 상부에 결합될 수 있으며, 컬럼파이프(100)의 내부로 유입된 물이 상부로 분출되는 것을 방지할 수 있다. 커버(200)는 케이블 보호관(120)이 관통 설치될 수 있으며, 이에 따라, 케이블 보호관(120) 내부에 위치한 케이블이 외부 케이블과 연결될 수 있다. 또한, 커버(200)는 하부에 고정대(430)의 일단이 결합될 수 있으며, 고정대(430)의 타단에 지지 가이드(410)가 결합될 수 있다.
토출관(300)은 일단이 컬럼파이프(100)의 측면에 구비된 개구부(130)에 결합될 수 있으며, 타단에 플랩 밸브(310)가 설치될 수 있다. 토출관(300)은 타단에 플랩 밸브(310)가 설치되는 것에 의해 펌프(110)의 구동 시 플랩 밸브(310)가 개방되어 컬럼파이프(100)의 내부로 유입되는 물을 외부로 토출할 수 있으며, 정전, 순간 정전 및 펌프 정지 시 플랩 밸브(310)가 폐쇄되어 외부의 물이 토출관(300)을 통해 컬럼파이프(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
역수방지유닛(400)은 컬럼파이프(100) 내부에서 커버(200)의 하부에 구비될 수 있으며, 커버(200)와 일체로 형성될 수 있다. 도 4a 및 4b를 참조하면, 역수방지유닛(400)은 펌프(110) 및 임펠러(120)가 구동하여 컬럼파이프(100) 내부로 물이 유입되는 것에 의해 자연적으로 개방될 수 있으며, 이에 따라, 컬럼파이프(100) 내부로 유입되는 물을 토출관(300)으로 인도하는 곡관 유로가 형성되어 컬럼파이프(100)의 내부에 와류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 종래의 펌프 대비 압력의 손실 및 진동을 최소화할 수 있으며, 불필요한 전력의 손실을 최소화하여 전력 효율을 상승시킬 수 있다.
또한, 도 4c를 참조하면, 역수방지유닛(400)은 정전, 순간 정전 및 펌프 정지 시 컬럼파이프(100) 내측 상부에 잔류된 물이 낙하하는 것에 의해 자연적으로 폐쇄되어 컬럼파이프(100) 내측 상부에 잔류된 물을 토출관(300)으로 인도하는 유로를 형성할 수 있으며, 토출관(300) 및 컬럼파이프(100) 내측 상부에 잔류된 물이 펌프(110) 및 임펠러(120)로 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 펌프(110) 및 임펠러(120)에 수충격(Water Hammer)이 가해지는 것을 방지할 수 있으며, 펌프(110) 및 임펠러(120)에 수충격(Water Hammer)이 가해지는 것이 방지되는 것에 의해 펌프(110) 및 임펠러(120)의 수명을 연장시키는 효과를 가질 수 있다. 역수방지유닛(400)은 지지 가이드(410), 역수방지판(420) 및 고정대(430)를 포함할 수 있다.
지지 가이드(410)는 고정대(430)에 의해 커버(200)의 하부에서 커버(200)와 일체로 형성될 수 있으며, 격자 프레임으로 형성될 수 있다. 지지 가이드(410)는 케이블 보호관(120)이 관통하는 케이블 보호관 관통홀(411)이 구비될 수 있으며, 케이블 보호관(120)이 케이블 보호관 관통홀(411)을 관통하여 커버(200)에 결합될 수 있다. 또한, 지지 가이드(410)는 격자 프레임이 돔 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 일단이 개구부(130)의 상부에 위치할 수 있으며, 타단이 개구부(130)의 타측에서 일단보다 낮은 위치에 위치할 수 있다.
여기서, 지지 가이드(410)는 돔 형태로 한정하지 않고, 원판 등과 같이 역수방지판(420)에 대응되는 형상으로 역수방지판(420)을 지지할 수 있는 형태이면 대체될 수 있다.
역수방지판(420)은 지지 가이드(410)에 기설정된 각도만큼 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 지지 가이드(410)의 돔 형태에 대응되는 형태일 수 있다. 여기서, 역수방지판(420)은 돔 형태로 한정하지 않고, 지지 가이드(410) 대응되는 형태로 지지 가이드(410)에 절첩될 수 있는 형태이면 대체될 수 있다.
또한, 역수방지판(420)은 일단이 지지 가이드(410)에 형성된 케이블 보호관 관통홀(411)보다 내측에서 토출관(300) 내경의 중심과 동일한 높이에 결합될 수 있으며, 기설정된 각도로 회전하여 컬럼파이프(100) 내부 물의 이동을 안내하는 유로를 형성할 수 있다. 이에 따라, 역수방지판(420)이 지지 가이드(410)에 형성된 케이블 보호관 관통홀(411)보다 내측에 결합되는 것에 의해 케이블 보호관 관통홀(411)에 간섭받지 않고 회전할 수 있으며, 역수방지판(420)이 지지 가이드(410)에 결합되는 결합부에서 와류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 역수방지판(420)에 의해 컬럼파이프(100) 내부에 발생될 수 있는 와류가 방지되는 것에 의해 불필요한 전력의 손실을 최소화하여 전력 효율을 상승시킬 수 있다.
또한, 역수방지판(420)은 개방 시 타단이 개구부(130)의 내측 상부에 지지될 수 있으며, 폐쇄 시 타단이 개구부(130)의 내측 하부에 지지될 수 있다. 이에 따라, 펌프(110) 및 임펠러(120)가 작동하는 것에 의해 컬럼파이프(100)로 물이 유입되어 역수방지판(420)이 개방되면 유로를 곡관으로 형성할 수 있고, 타단이 개구부(130)의 내측 상부에 지지되어 와류 및 수압에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 정전, 순간 정전 및 펌프 정지 시 컬럼파이프(100) 내측 상부에 잔류된 물이 낙하하는 것에 의해 역수방지판(420)이 폐쇄되면 타단이 개구부(130)의 내측 하부에 지지되어 낙하하는 물의 충격에 의해 역수방지판(420)의 파손 및 지지 가이드(410)과 역수방지판(420)의 결합부가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 역수방지판(420)이 낙하하는 물을 차단하는 것에 의해 펌프(110) 및 임펠러(120)가 낙하하는 물에 의해 수충격(Water Hammer)받는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 펌프(110) 및 임펠러(120)의 수명을 연장시킬 수 있다.
고정대(430)는 일단이 커버(200)의 하부에 결합될 수 있으며, 타단이 지지 가이드(410)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 지지 가이드(410)를 커버(200)에 고정 결합할 수 있으며, 지지 가이드(410)와 커버(200)가 일체화될 수 있다.
이 때, 고정대(430)는 단단한 재질일 수 있으나 단단한 재질로 한정하지 않고, 와이어 및 체인 등과 같이 지지 가이드(410)를 커버(200)의 하부에 결합할 수 있는 구성이면 대체될 수 있다.
도 5를 참조하면, 종래 기술과 본 발명의 컬럼파이프(100) 내에서 다수의 위치에 대한 진동분포도를 유동 해석하여 비교한 결과, ①, ②, ③, ④ 지점에서 종래 기술은 시간의 경과에 따라 압력 차이가 크게 발생되는 것을 볼 수 있으며, 본원 발명은 압력의 변동이 미미한 것을 볼 수 있다.
상기와 같이, 본 발명 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프(1)는 역수방지유닛(400)에 의해 유로가 형성되어 물의 흐름을 원활히 함으로써 와류를 방지할 수 있으며, 종래 기술 대비 컬럼파이프(100) 내의 압력의 변동을 미미하게 함으로써 압력 손실 및 진동이 최소화될 수 있으며, 불필요한 전력의 손실을 최소화하여 전력 효율을 상승시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1 : 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프
100 : 컬럼파이프
110 : 펌프
120 : 케이블 보호관
130 : 개구부
200 : 커버
300 : 토출관
310 : 플랩 밸브
400 : 역수방지유닛
410 : 지지 가이드
411 : 케이블 보호관 관통홀
420 : 역수방지판
430 : 고정대

Claims (6)

  1. 수중에 설치되며, 내부에 펌프 및 케이블 보호관이 설치되는 컬럼파이프;
    상기 컬럼파이프의 상부에 결합되며, 상기 케이블 보호관이 관통 설치되는 커버;
    상기 컬럼파이프의 측면에 구비된 개구부에 결합되며, 상기 컬럼파이프 내부로 유입되는 물을 토출하는 토출관; 및
    상기 컬럼파이프 내부에서 상기 커버의 하부에 구비되며, 상기 컬럼파이프 내부로 유입되는 물을 상기 토출관으로 인도하는 역수방지유닛; 을 포함하고,
    상기 역수방지유닛은
    상기 커버의 하부에 구비되며, 격자 프레임으로 형성되는 지지 가이드,
    상기 지지 가이드에 기설정된 각도만큼 회전 가능하게 결합되는 역수방지판 및
    상기 지지 가이드를 상기 커버에 고정 결합하는 고정대를 포함하고,
    상기 지지 가이드는 상기 케이블 보호관이 관통하는 케이블 보호관 관통홀이 구비되고, 상기 역수방지판에 대응되는 형상으로 상기 역수방지판을 지지하고,
    상기 역수방지판은 일단이 상기 지지 가이드에 형성된 상기 케이블 보호관 관통홀보다 내측에 결합되는 것을 특징으로 하는 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지지 가이드는 격자 프레임이 돔 형태로 형성되어 일단이 상기 개구부의 상부에 위치하고, 타단이 상기 개구부의 타측에서 상기 일단보다 낮은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 역수방지판은 개방 시 타단이 상기 개구부의 내측 상부에 지지되고, 폐쇄 시 타단이 상기 개구부의 내측 하부에 지지되는 것을 특징으로 하는 역수방지유닛이 구비된 수중 펌프.
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