KR102210342B1 - 수력발전소용 배수펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수력발전소용 배수펌프는 회전모터와, 샤프트부와, 회전 지지부와, 칼럼 파이프부와, 리테이너들과, 배출 헤드와, 임펠러부와, 디퓨저부와, 석션 케이싱과, 풋 밸브, 및 스트레이너를 포함한다. 여기서, 샤프트부는 상단이 구동축의 하단에 모터 커플러에 의해 동축으로 결합되며, 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 샤프트 커플링에 의해 결합된다. 회전 지지부는 샤프트부의 상측 부위를 회전 지지한다. 칼럼 파이프부는 샤프트부의 중간 부위를 수용하도록 배치되며, 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 파이프 커플러에 의해 결합된다. 리테이너들은 샤프트부와 칼럼 파이프부의 간격을 유지시킨다. 배출 헤드는 칼럼 파이프부의 내부 유로로 흡입된 물을 배출하도록 칼럼 파이프부의 상단에 결합된다.

Description

수력발전소용 배수펌프{Drainage pump for hydroelectric power plant}

본 발명은 수력발전소에 채용되어 종합적인 배수 기능을 수행하는 배수펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 수력발전소는 운영 중 발생하는 각종 배출수의 배수와 터빈·발전기의 점검·보수를 위한 배수 등과 같이 종합적인 배수 목적을 위해 입축 사류펌프 등의 배수펌프를 사용한다.

원자력·화력 발전소, 하수장, 정유·석유화학 공장 등에서 사용되는 배수펌프는 축부의 길이가 10m이하인 경우가 대부분이지만, 수력발전소에서 사용되는 배수펌프는 길이가 10m를 넘는 장축 형태의 축부를 요구하는 경우가 있다. 이와 같이, 축부의 길이가 길어질수록 배수펌프의 조립성이 저하될 수 있다.

예를 들어, 축부는 일체형 샤프트로 이루어질 수 있는데, 이 경우 샤프트의 길이가 길어질수록 샤프트의 취급 불편함 등의 원인으로 인해 배수펌프의 조립성이 저하될 수 있다. 또한, 축부의 길이 변경에 따른 유연한 대처가 어려울 수 있다.

등록특허공보 제10-1524006호(2015. 05. 29. 공고)

본 발명의 과제는 샤프트부의 길이가 길어지더라도 조립성이 향상될 수 있고, 샤프트부의 길이변경에 유연하게 대처할 수 있는 수력발전소용 배수펌프를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 수력발전소용 배수펌프는 회전모터와, 샤프트부와, 회전 지지부와, 칼럼 파이프부와, 리테이너들(retainers)과, 배출 헤드와, 임펠러부와, 디퓨저부와, 석션 케이싱(suction casing)과, 풋 밸브(foot valve), 및 스트레이너(strainer)를 포함한다.

여기서, 회전모터는 구동축을 하측으로 인출시킨 상태로 배치된다. 샤프트부는 상단이 구동축의 하단에 모터 커플러에 의해 동축으로 결합되며, 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 샤프트 커플링에 의해 결합된다. 회전 지지부는 샤프트부의 상측 부위를 회전 지지한다. 칼럼 파이프부는 샤프트부의 중간 부위를 수용하도록 배치되며, 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 파이프 커플러에 의해 결합된다. 리테이너들은 샤프트부와 칼럼 파이프부의 간격을 유지시킨다. 배출 헤드는 칼럼 파이프부의 내부 유로로 흡입된 물을 배출하도록 칼럼 파이프부의 상단에 결합된다. 임펠러부는 샤프트부와 함께 회전함에 따라 흡입된 물에 원심력에 의한 속도에너지를 가하도록 샤프트부의 하측 부위에 결합된다. 디퓨저부는 임펠러부에 의해 가해진 물의 속도에너지를 물의 압력에너지로 변환하도록 칼럼 파이프부의 하단에 결합된다. 석션 케이싱은 디퓨저부와 샤프트부에 결합되어 물을 흡입한다. 풋 밸브는 석션 케이싱으로 흡입된 물의 역류를 방지하도록 석션 케이싱의 하단에 결합된다. 스트레이너는 풋 밸브로 물 속의 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 풋 밸브의 하단에 결합된다.

본 발명에 따르면, 샤프트부의 길이가 길어지더라도, 배수펌프의 조립성이 향상될 수 있고, 샤프트부의 길이변경에도 유연하게 대처할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 샤프트부의 길이가 길어지더라도, 샤프트부의 진동 신뢰성을 확보할 수 있고, 샤프트부의 진직도 관리도 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수력발전소용 배수펌프에 대한 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서, A 영역을 발췌하여 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 일부를 발췌하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에 있어서, B 영역을 발췌하여 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에 있어서, C 영역을 발췌하여 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 일부를 발췌하여 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7i는 도 1에 도시된 수력발전소용 배수펌프의 조립 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수력발전소용 배수펌프에 대한 단면도이다. 도 2는 도 1에 있어서, A 영역을 발췌하여 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2의 일부를 발췌하여 도시한 단면도이다. 도 4는 도 1에 있어서, B 영역을 발췌하여 도시한 단면도이다. 도 5는 도 1에 있어서, C 영역을 발췌하여 도시한 단면도이다. 도 6은 도 5의 일부를 발췌하여 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수력발전소용 배수펌프(100)는 수력발전소는 운영 중 발생하는 각종 배출수의 배수와 터빈·발전기의 점검·보수를 위한 배수 등과 같이 종합적인 배수 목적을 위해 사용되는 것으로, 회전모터(110)와, 샤프트부(120)와, 회전 지지부(130)와, 칼럼 파이프부(column pipe part, 140)와, 리테이너들(retainers, 150)과, 배출 헤드(160)와, 임펠러부(170)와, 디퓨저부(180)와, 석션 케이싱(suction casing, 190)과, 풋 밸브(foot valve, 196), 및 스트레이너(strainer, 197)를 포함한다.

회전모터(110)는 구동축(111)을 하측으로 인출시킨 상태로 배치된다. 회전모터(110)는 회전력을 발생시켜 구동축(111)으로 출력하도록 구성된다. 회전모터(110)는 3상 유도전동기 등으로 이루어질 수 있다.

샤프트부(120)는 상단이 구동축(111)의 하단에 모터 커플러(116)에 의해 동축으로 결합된다. 따라서, 샤프트부(120)는 회전모터(110)의 하측에서 회전모터(110)의 구동축(111)으로부터 회전력을 전달받아 회전할 수 있게 된다.

모터 커플러(116)는 제1 커플러 허브(117)와, 제2 커플러 허브(118), 및 커플러 너트(119)를 포함할 수 있다. 제1 커플러 허브(117)는 중공에 구동축(111)을 끼워서 지지한다. 제1 커플러 허브(117)는 원형 외주를 갖는 형태로 이루어질 수 있다. 제1 커플러 허브(117)와 구동축(111)은 묻힘 키 등을 이용한 결합 방식에 의해 결합됨으로써, 제1 커플러 허브(117)와 구동축(111) 간에 상대적 회전 미끄럼을 방지할 수 있다.

제2 커플러 허브(118)는 중공에 샤프트부(120)의 상단 부위를 끼워서 지지한다. 제2 커플러 허브(118)는 원형 외주를 갖는 형태로 이루어질 수 있다. 제2 커플러 허브(118)와 샤프트부(120)는 묻힘 키 등을 이용한 결합 방식에 의해 결합됨으로써, 제2 커플러 허브(118)와 샤프트부(120) 간에 상대적 회전 미끄럼을 방지할 수 있다.

제2 커플러 허브(118)는 제1 커플러 허브(117)와 볼팅됨으로써, 구동축(111)의 회전력을 샤프트부(120)로 전달할 수 있게 한다. 여기서, 제2 커플러 허브(118)는 제1 커플러 허브(117)와 마주하는 면에 실링 등을 위한 오링을 장착한 상태로 제1 커플러 허브(117)와 볼팅될 수 있다.

커플러 너트(119)는 샤프트부(120)의 상단 부위와 나사 결합된 상태로 제2 커플러 허브(118)에 볼팅됨으로써, 제2 커플러 허브(118)와 샤프트부(120) 간에 길이 방향에 따른 이동을 구속할 수 있다. 여기서, 샤프트부(120)의 끝이 제2 커플러 허브(118)에 끝에 일치된 상태에서 임펠러부(170)의 센터가 맞춰진다면, 커플러 너트(119)는 샤프트부(120)의 끝을 제2 커플러 허브(118)에 끝에 일치시킨 상태로 샤프트부(120)와 제2 커플러 허브(118)에 공히 고정됨으로써, 임펠러부(170)의 센터를 맞출 수 있다.

샤프트부(120)의 상단 부위는 커플러 너트(119)와 나사 결합을 위해 나사 탭을 갖는다. 제2 커플러 허브(118)는 상단 개구 주변을 따라 홈이 함몰되어 형성되어 커플러 너트(119)를 수용할 수 있다.

샤프트부(120)는 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 샤프트 커플링(126)에 의해 결합된다. 샤프트 커플링(126)은 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 샤프트 커플링(126)은 중공 내벽에 나사탭이 형성될 수 있다. 샤프트부(120)는 분할 부위들에 나사 탭을 각각 갖는다. 샤프트 커플링(126)은 샤프트부(120)의 분할 부위들과 나사 결합함으로써, 샤프트부(120)의 분할 부위들을 상호 결합시킬 수 있다.

샤프트 커플링(126)은 중앙에 샤프트부(120)의 분할 부위들이 결합되는 위치를 확인하기 위한 홀(126a)들을 가질 수 있다. 샤프트 커플링(126)과 샤프트부(120)의 분할 부위들은 상호 결합시 사용되는 지그 장착을 위해 각 외측에 면취된 장착홈(126b)들을 가질 수 있다.

샤프트부(120)는 1개의 헤드 사프트(head shaft, 121)와 복수 개의 라인 샤프트(line shaft, 122)들 및 1개의 펌프 샤프트(pump shaft, 123)로 분할되어 샤프트 커플링(126)들에 의해 결합될 수 있다. 헤드 샤프트(121)는 상단이 모터 커플러(116)에 의해 동축으로 결합된다. 헤드 샤프트(121)는 라인 샤프트(122)보다 짧은 길이를 가질 수 있다.

라인 샤프트(122)들은 헤드 샤프트(121)의 하단에 동축으로 배열된 상태로 샤프트 커플링(126)들에 의해 결합된다. 라인 샤프트(122)들은 동일한 길이를 가질 수 있다. 라인 샤프트(122)는 5개로 예시되어 있으나, 샤프트부(120)의 길이변경에 따라 다양한 개수로 이루어질 수 있다.

펌프 샤프트(123)는 최하측의 라인 샤프트(122)의 하단에 동축으로 배치된 상태로 샤프트 커플링(126)에 의해 결합된다. 펌프 샤프트(123)는 임펠러부(170)와 디퓨저부(180) 및 석션 케이싱(190)이 배치되는 하측 부위가 상측 부위보다 외경이 큰 형태로 이루어질 수 있다. 펌프 샤프트(123)는 라인 샤프트(122)보다 짧고 헤드 샤프트(121)보다 긴 길이를 가질 수 있다.

샤프트부(120)는 베어링 하우징(133)과 리테이너(150)들과 배출 헤드(160)와 임펠러(171)들과 디퓨저 보울(diffuser bowl, 181)들과 석션 케이싱(190)이 배치되는 부위들의 각 외주면에 내마모성을 위해 고크롬(high chrome)으로 부분적으로 코팅 처리될 수 있다. 샤프트부(120)는 조립시 사용되는 지그 장착을 위해 분할 단에 나사 홈을 가질 수 있다.

회전 지지부(130)는 샤프트부(120)의 상측 부위를 회전 지지한다. 회전 지지부(130)는 베어링(131)과, 센터링 슬리브(centering sleeve, 132)와, 베어링 하우징(133), 및 베어링 커버(134)를 포함할 수 있다.

베어링(131)은 샤프트부(120)의 회전을 지지한다. 베어링(131)은 볼 베어링으로 이루어질 수 있다. 볼 베어링은 내륜과 외륜 사이에 볼들이 수용되어 구성된다. 내륜이 센터링 슬리브(132)에 고정되고, 외륜이 베어링 하우징(133)에 고정됨으로써, 샤프트부(120)의 회전시 볼들의 구름 운동에 의해 센터링 슬리브(132)를 베어링 하우징(133)에 대해 회전 지지할 수 있다.

센터링 슬리브(132)는 샤프트부(120)를 중공에 끼워서 지지한다. 센터링 슬리브(132)는 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 센터링 슬리브(132)는 샤프트부(120)에 억지 끼움맞춤되어 고정될 수 있다. 센터링 슬리브(132)는 베어링(131)을 장착한다. 센터링 슬리브(132)는 베어링(131)의 회전 중심을 샤프트부(120)의 회전 중심에 맞출 수 있게 한다. 센터링 슬리브(132)는 스테인리스강 등으로 이루어질 수 있다.

베어링 하우징(133)은 중공을 갖는다. 베어링 하우징(133)은 상단 개구가 확장된 형태로 이루어져 베어링(131)을 중공 내에 삽입시킬 수 있다. 베어링 하우징(133)은 배출 헤드(160)의 상단에 볼팅되어 지지될 수 있다.

베어링 하우징(133)은 하단 개구에 링 형상의 그리스 레귤레이터(grease regulator, 135)를 장착하여, 그리스 레귤레이터(135)를 통해 센터링 슬리브(132)를 끼울 수 있다. 그리스 레귤레이터(135)는 베어링(131)에 주입되는 그리스의 양을 조정할 수 있게 한다.

베어링 하우징(133)은 하단 개구쪽 내벽에 오링을 장착하여 그리스 레귤레이터(135)와 실링될 수 있다. 베어링 하우징(133)은 하측에 링 형상의 하우징 커버(136)를 볼팅에 의해 장착할 수 있다. 하우징 커버(136)는 중공을 통해 샤프트부(120)를 통과시킨다.

베어링 커버(134)는 중공에 제2 커플러 허브(118)를 끼워 베어링 하우징(133)의 상단 개구를 덮은 상태로 베어링 하우징(133)과 볼팅될 수 있다. 베어링 커버(134)는 중공 내벽에 오링을 장착하여 제2 커플러 허브(118)와 실링될 수 있다. 베어링 커버(134)와 제2 커플러 허브(118) 사이에는 스러스트 베어링(thrust bearing)이 장착되어 제2 커플러 허브(118)의 축 방향 하중을 지지함으로써, 샤프트부(120)의 축 방향 하중을 지지할 수 있다.

칼럼 파이프부(140)는 샤프트부(120)의 중간 부위를 수용하도록 배치된다. 칼럼 파이프부(140)는 샤프트부(120)의 외경보다 큰 내경을 갖고 샤프트부(120)와의 사이에 내부 유로를 형성함으로써, 하단 개구를 통해 흡입된 물을 내부 유로를 거쳐 상단 개구를 통해 배출 헤드(160)로 전달할 수 있다.

칼럼 파이프부(140)는 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 파이프 커플러(146)에 의해 결합된다. 칼럼 파이프부(146)는 복수의 라인 파이프(line pipe, 141)들과 1개의 펌프 파이프(pump pipe, 142)로 분할되어 파이프 커플러(146)들에 의해 결합될 수 있다.

라인 파이프(141)들은 동일한 길이 및 동일한 내,외경을 가질 수 있다. 라인 샤프트(122)가 5개로 이루어진 경우, 라인 파이프(141)는 5개로 이루어질 수 있다. 펌프 파이프(142)는 라인 파이프(141)보다 짧은 길이를 갖고, 라인 파이프(141)와 동일한 내,외경을 가질 수 있다.

펌프 파이프(142)는 최하측의 최하측의 라인 파이프(141)의 하단에 동축으로 배치된 상태로 파이프 커플러(146)에 의해 결합될 수 있다. 라인 파이프(141)들과 펌프 파이프(142)의 결합 부위들은 라인 샤프트(122)들과 펌프 샤프트(123)의 결합 부위들에 각각 인접하게 설정될 수 있다.

리테이너(150)들은 샤프트부(120)와 칼럼 파이프부(140)의 간격을 유지시킨다. 따라서, 샤프트부(120)는 리테이너(150)들에 의해 칼럼 파이프부(140)로부터 간격을 유지한 상태로 안정되게 회전할 수 있다. 리테이너(150)들은 칼럼 파이프부(140)의 상단 부위와 분할 부위들에 각각 배치될 수 있다.

리테이너(150)들 중 적어도 일부는 칼럼 파이프부(140)의 분할 부위에 배치되어 샤프트부(120)에 회전 지지된 상태로 파이프 커플러(146)에 공히 결합될 수 있다. 따라서, 칼럼 파이프부(146)의 조립시 리테이너(150)가 함께 조립될 수 있으므로, 조립 편의성을 높일 수 있다. 리테이너(150)는 리테이너 슬리브(151)와, 리테이너 부싱(152)과, 리테이너 본체(153), 및 리테이너 부시 커버(154)를 포함할 수 있다.

리테이너 슬리브(151)는 샤프트부(120)를 중공에 끼워서 지지한다. 리테이너 슬리브(151)는 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 리테이너 슬리브(151)는 샤프트부(120)에 억지 끼움맞춤되어 고정될 수 있다. 리테이너 슬리브(151)는 스테인리스강 등으로 이루어질 수 있다.

리테이너 부싱(152)은 리테이너 슬리브(151)를 중공에 끼워서 회전 지지한다. 리테이너 부싱(152)은 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 리테이너 부싱(152)은 리테이너 슬리브(151)에 헐거운 끼움맞춤되어 리테이너 슬리브(151)를 회전 지지할 수 있다. 리테이너 부싱(152)은 카본(carbon) 등의 재질로 이루어질 수 있다.

리테이너 본체(153)는 리테이너 부싱(152)을 안착시키도록 내측 부위의 중공 내벽에 안착홈이 형성된다. 안착홈은 상측 부위가 턱진 형태로 리테이너 본체(153)의 중공 내벽에 함몰되어 형성될 수 있다. 안착홈은 하측 개구를 통해 리테이너 부싱(152)을 축 방향으로 삽입시켜 상측 턱에 의해 지지함으로써, 리테이너 부싱(152)의 상방 이동을 구속할 수 있다.

리테이너 본체(153)는 칼럼 파이프부(140)의 내부 유로와 대응되는 중간 부위에 물을 통과시키는 통수홀이 형성된다. 리테이너 본체(153)는 외측 부위에 칼럼 파이프부(140)의 분할 부위들 사이로 인출되는 체결편(153a)이 형성된다.

리테이너 부시 커버(154)는 안착홈의 개구, 예컨대 안착홈의 하측 개구를 덮은 상태로 리테이너 본체(153)에 체결되어 리테이너 부싱(152)의 이탈을 방지한다. 리테이너 부시 커버(154)는 리테이너 본체(153)에 볼팅될 수 있다.

파이프 커플러(146)는 한 쌍의 파이프 플랜지(147)들, 및 파이프 체결기구(148)를 포함할 수 있다. 파이프 플랜지(147)들은 칼럼 파이프부(140)의 분할 부위들로부터 리테이너 본체(153)의 체결편(153a)과 마주하도록 반경 방향으로 돌출된다. 파이프 플랜지(147)들은 리테이너 본체(153)의 체결편(153a)과 요철 구조로 맞닿아 지지될 수 있다. 리테이너 본체(153)의 체결편(153a)은 오링을 장착해서 파이프 플랜지(147)들과 실링될 수 있다.

파이프 체결기구(148)는 파이프 플랜지(147)들을 리테이너 본체(153)의 체결편(153a)에 체결한다. 파이프 체결기구(148)는 볼트와 너트를 포함할 수 있다. 볼트는 파이프 플랜지(147)들과 체결편(153a)의 체결홀들을 통해 공히 끼워진다. 너트는 한쪽 파이프 플랜지(147)로부터 인출된 볼트의 나사 부위와 결합되어 죄어짐으로써, 파이프 플랜지(147)들을 체결편(153a)에 고정시킬 수 있다.

배출 헤드(160)는 칼럼 파이프부(140)의 내부 유로로 흡입된 물을 배출하도록 칼럼 파이프부(140)의 상단에 결합된다. 배출 헤드(160)는 헤드 본체(161)와 헤드 플랜지(166)를 포함할 수 있다. 헤드 본체(161)는 내부 공간을 갖고 하측과 측부가 개구된 형태로 이루어진다. 헤드 본체(161)는 하측 개구와 측부 개구 사이에 배수 통로를 형성하는 격벽(161a)을 가질 수 있다. 헤드 본체(161)는 샤프트부(120)를 하측 개구로 삽입시켜 격벽(161a)의 중공을 통해 끼울 수 있다.

글랜드 패킹 슬리브(gland packing sleeve, 162)는 격벽(161a)의 중공에 배치될 수 있다. 글랜드 패킹 슬리브(162)는 샤프트부(120)를 중공에 끼워서 지지한다. 글랜드 패킹 슬리브(162)는 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 글랜드 패킹 슬리브(162)는 샤프트부(120)에 억지 끼움맞춤되어 고정될 수 있다. 글랜드 패킹 슬리브(162)는 스테인리스강 등으로 이루어질 수 있다.

넥 부시(neck bush, 163)는 글랜드 패킹 슬리브(162)를 중공에 끼워서 회전 지지한다. 넥 부시(163)는 글랜드 패킹 슬리브(162)에 헐거운 끼움맞춤되어 글랜드 패킹 슬리브(162)를 회전 지지할 수 있다. 넥 부시(163)는 링 형상으로 이루어질 수 있다. 넥 부시(163)는 카본 등의 재질로 이루어질 수 있다.

헤드 본체(161)의 격벽(161a) 중공은 내벽에 넥 부시(163)를 안착시키는 안착홈이 형성될 수 있다. 안착홈은 하측 부위가 턱진 형태로 격벽(161a)의 중공 내벽에 함몰되어 형성될 수 있다. 안착홈은 상측 개구를 통해 넥 부시(163)를 축 방향으로 삽입시켜 하측 턱에 의해 지지함으로써, 넥 부시(163)의 하방 이동을 구속할 수 있다.

패킹(164)은 중공에 글랜드 패킹 슬리브(162)를 끼운 상태로 안착홈에 안착될 수 있다. 패킹(164)은 링 형태로 이루어질 수 있다. 패킹(164)은 격벽(161a)과 글랜드 패킹 슬리브(162) 사이로 누수를 방지한다.

글랜드(gland, 165)는 안착홈의 상측 개구에 장착되어 패킹(164)의 압박을 가감할 수 있다. 글랜드(165)는 중공에 글랜드 패킹 슬리브(162)를 통과시킨다. 글랜드(165)는 하측 부위가 안착홈의 상측 개구에 끼워져 패킹(164)을 설정 힘으로 압박한 상태로 상측 부위가 헤드 본체(161)의 격벽(161a)에 볼팅될 수 있다.

헤드 본체(161)는 상측 부위가 어댑터(113)를 매개로 회전모터(110)의 모터 몸체(112)와 결합될 수 있다. 어댑터(113)는 중공에 제1,2 커플러 허브(117, 118)를 통과시킨 상태로 모터 몸체(112)와 헤드 본체(161)에 볼팅된다. 따라서, 헤드 본체(161)는 샤프트부(120)에 실링되어 회전 지지된 상태로 어댑터(113)에 결합될 수 있다.

헤드 플랜지(166)는 중공에 샤프트부(120)를 관통시킨다. 헤드 플랜지(166)는 상측 개구 주변이 헤드 본체(161)의 하측 개구 주변에 볼팅된다. 헤드 플랜지(166)는 하측 개구 주변이 칼럼 파이프부(140)의 상단에 결합된다.

어느 하나의 리테이너(150)가 배출 헤드(160)와 칼럼 파이프부(140)의 결합 부위에 공히 결합될 수 있다. 칼럼 파이프부(140)는 상단 파이프 플랜지가 배출 헤드(160)의 헤드 플랜지(166)와 마주하도록 반경 방향으로 돌출된다. 해당 리테이너(150)는 전술한 예와 같이 구성되어 상단 파이프 플랜지와 헤드 플랜지(166)에 공히 결합될 수 있다.

임펠러부(170)는 샤프트부(120)와 함께 회전함에 따라 흡입된 물에 원심력에 의한 속도에너지를 가하도록 샤프트부(120)의 하측 부위에 결합된다. 임펠러부(170)는 복수의 임펠러(171)들을 포함할 수 있다. 임펠러(171)들은 샤프트부(120)의 하측 부위에 길이 방향을 따라 배열된 상태로 결합되어 흡입된 물에 원심력에 의한 속도에너지를 가한다. 따라서, 임펠러(171)들은 흡입된 물에 복수 단으로 속도에너지를 가할 수 있다. 임펠러(171)는 3개로 예시되어 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

임펠러(171)는 중공에 샤프트부(120)를 끼운다. 임펠러(171)는 중공 둘레를 따라 복수의 베인들이 배열된 형태로 이루어진다. 임펠러(171)는 콜릿(collet, 172)과 콜릿 너트(173)에 의해 샤프트부(120)에 고정될 수 있다.

콜릿(172)은 임펠러(171)의 중공 길이보다 긴 길이를 갖고 임펠러(171)의 중공에 끼워진다. 콜릿(172)은 중공에 샤프트부(120)를 끼운다. 콜릿(172)은 상단으로부터 각각 절개된 복수의 슬릿홈들을 가질 수 있다. 콜릿(172)은 하측 부위에 나사탭을 갖는다. 콜릿(172)은 외벽이 상단으로부터 하단으로 갈수록 테이퍼진 형태로 이루어진다. 임펠러(171)는 중공 내벽이 상단으로부터 하단으로 갈수록 콜릿(172)의 테이퍼 각도와 동일한 각도로 테이퍼진 형태로 이루어진다.

콜릿(172)이 샤프트부(120)를 끼운 후, 임펠러(171)는 하측으로부터 상측으로 콜릿(172)을 끼운다. 이 상태에서, 콜릿 너트(173)는 콜릿(172)의 하측 부위에 나사 결합되어 죄어짐으로써, 임펠러(171)를 콜릿(172)에 가압해서 고정시킬 수 있다.

디퓨저부(180)는 임펠러부(170)에 의해 가해진 물의 속도에너지를 물의 압력에너지로 변환하도록 칼럼 파이프부(140)의 하단에 결합된다. 디퓨저부(180)는 임펠러(171)들과 동일한 개수의 디퓨저 보울(181)들을 포함할 수 있다. 디퓨저 보울(181)들은 칼럼 파이프부(140)와 석션 케이싱(190) 사이에 임펠러(171)들을 각각 수용한 상태로 결합되어 임펠러(171)들에 의해 가해진 물의 속도에너지를 물의 압력에너지로 변환한다. 따라서, 디퓨저 보울(181)들은 임펠러(171)들과 함께 고양정이 가능하게 한다.

디퓨저 보울(181)들은 오링 등에 의해 실링된 상태로 상호 볼팅될 수 있다. 최상측의 디퓨저 보울(181)은 칼럼 파이프부(140)의 하단에 오링 등에 의해 실링된 상태로 볼팅될 수 있다. 최하측의 디퓨저 보울(181)은 석션 케이싱(190)의 상단에 오링 등에 의해 실링된 상태로 볼팅될 수 있다.

디퓨저 보울(181)은 하측 입구로부터 상측 출구로 확대된 내부 유로를 가짐으로써, 하측 입구로부터 흡입된 물의 속도에너지를 물의 압력에너지로 변환해서 상측 출구로 배출할 수 있다.

디퓨저 보울(181)은 해당 임펠러(171)의 상,하측 부위에 각각 밀착시키게 제1,2 웨어링(wearing, 182a, 182b)을 장착할 수 있다. 따라서, 제1,2 웨어링(182a, 182b)은 임펠러(171)가 디퓨저 보울(181)에 대해 회전할 때 임펠러(171)와 디퓨저 보울(181)의 마모를 방지할 수 있다. 제1,2 웨어링(182a, 182b)은 내마모성을 갖는 구리합금 등으로 이루어질 수 있다.

디퓨저 보울(181)은 내측 부위에 중공에 갖고 샤프트부(120)를 통과시킨다. 보울 부싱(183)은 중공에 샤프트부(120)를 끼워서 회전 지지한다. 보울 부싱(183)은 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 보울 부싱(183)은 샤프트부(120)에 헐거운 끼움맞춤되어 샤프트부(120)를 회전 지지할 수 있다. 보울 부싱(183)은 카본 등의 재질로 이루어질 수 있다.

디퓨저 보울(181)은 보울 부싱(183)을 안착시키도록 내측 부위의 중공 내벽에 안착홈이 형성된다. 안착홈은 하측 부위가 턱진 형태로 디퓨저 보울(181)의 중공 내벽에 함몰되어 형성될 수 있다. 안착홈은 하측 개구를 통해 보울 부싱(183)을 축 방향으로 삽입시켜 상측 턱에 의해 지지함으로써, 보울 부싱(183)의 상방 이동을 구속할 수 있다. 보울 플레이트(184)는 안착홈의 하측 개구를 덮은 상태로 디퓨저 보울(181)에 볼팅되어 보울 부싱(183)의 이탈을 방지한다.

보조 디퓨저(186)는 최상측의 디퓨저 보울(181)의 상측에 결합될 수 있다. 보조 디퓨저(186)는 중공을 통해 샤프트부(120)를 통과시킨다. 보조 디퓨저(186)는 상단 개구가 하단 개구보다 확장된 형태로 이루어져 물의 정압을 상승시킬 수 있다. 보조 디퓨저(186)는 상측 부위가 칼럼 파이프부(140)의 하단 개구를 통해 삽입된 상태로 최상측의 디퓨저 보울(181)의 상측에 볼팅될 수 있다.

석션 케이싱(190)은 디퓨저부(180)와 샤프트부(120)에 결합되어 물을 흡입한다. 석션 케이싱(190)은 중공에 샤프트부(120)를 통과시킨다. 석션 케이싱(190)은 중공 주변에 물을 통과시키는 통수홀이 형성된다. 석션 케이싱(190)은 상측 부위가 임펠러부(170)에 볼팅된다.

석션 케이싱 부싱(191)은 중공에 샤프트부(120)를 끼워서 회전 지지한다. 석션 케이싱 부싱(191)은 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 석션 케이싱 부싱(191)은 샤프트부(120)에 헐거운 끼움맞춤되어 샤프트부(120)를 회전 지지할 수 있다. 석션 케이싱 부싱(191)은 카본 등의 재질로 이루어질 수 있다.

석션 케이싱(190)은 석션 케이싱 부싱(191)을 안착시키도록 내측 부위의 중공 내벽에 안착홈이 형성된다. 안착홈은 하측 부위가 턱진 형태로 석션 케이싱(190)의 중공 내벽에 함몰되어 형성될 수 있다. 안착홈은 상측 개구를 통해 석션 케이싱 부싱(191)을 축 방향으로 삽입시켜 하측 턱에 의해 지지함으로써, 석션 케이싱 부싱(191)의 하방 이동을 구속할 수 있다. 석션 케이싱 플레이트(192)는 안착홈의 상측 개구를 덮은 상태로 석션 케이싱(190)에 볼팅되어 석션 케이싱 부싱(191)의 이탈을 방지한다.

풋 밸브(196)는 석션 케이싱(190)으로 흡입된 물의 역류를 방지하도록 석션 케이싱(190)의 하단에 결합된다. 풋 밸브(196)는 밸브 플랜지(196a)를 매개로 석션 케이싱(190)의 하단에 볼팅될 수 있다. 풋 밸브(196)는 통상적인 풋 밸브로 이루어질 수 있다.

스트레이너(197)는 풋 밸브(196)로 물 속의 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 풋 밸브(196)의 하단에 결합된다. 스트레이너(197)는 메쉬 형태로 이루어져 물 속의 이물질을 제거함으로써, 이물질이 제거된 물을 풋 밸브(196)로 제공할 수 있다. 스트레이너(197)는 밸브 플랜지(196a)에 볼팅될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 수력발전소용 배수펌프(100)에 의하면, 샤프트부(120)는 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 샤프트 커플링(126)에 의해 결합된 구성으로 이루어진다. 따라서, 수력발전소용 배수펌프(100)의 조립시 샤프트부(120)를 분할 상태로 편리하게 취급할 수 있는바, 샤프트부(120)가 10m를 넘는 장축 형태와 같이 길어지더라도 조립성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 샤프트부(120)의 길이 변경에 따른 유연한 대처가 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 수력발전소용 배수펌프(100)에 의하면, 샤프트부(120)는 칼럼 파이프부(140)와 리테이너(150)들과 공히 결합된 구성으로 이루어진다. 따라서, 샤프트부(120)의 길이가 길어지더라도 샤프트부(120)의 진동 신뢰성을 확보할 수 있고, 샤프트부(120)의 진직도 관리도 용이하게 할 수 있다.

전술한 수력발전소용 배수펌프(100)의 조립 과정에 대해, 도 7a 내지 도 7i를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 1번 리테이너(150)를 펌프 샤프트(123)에 상대 회전 가능하게 결합한 후, 1번 리테이너(150)와 펌프 파이프(142)와 펌프 샤프트(123)를 지그(10)에 공히 지지한다. 이 상태에서, 보조 디퓨저(186)와 제1 웨어링(182a)이 결합된 1번 디퓨저 보울(181)을 펌프 샤프트(123)에 상대 회전 가능하게 결합하고, 펌프 파이프(142)와 결합한다.

그 다음, 7b에 도시된 바와 같이, 1번 임펠러(171)와 1번 디퓨저 보울(181) 사이에 제1 웨어링(182a)을 밀착시킨 상태로 1번 임펠러(171)를 펌프 샤프트(123)에 결합한다.

그 다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 제1,2 웨어링(182a, 182b)이 결합된 2번 디퓨저 보울(181)을 펌프 샤프트(123)에 상대 회전 가능하게 결합하고 1번 디퓨저 보울(181)과 결합한다. 이때, 2번 디퓨저 보울(181)과 1번 임펠러(171) 사이에 제2 웨어링(182b)을 밀착시킨다. 그 다음, 2번 임펠러(171)를 전술한 과정과 동일하게 조립한 후, 3번 디퓨저 보울(181)과 3번 임펠러(171)를 전술한 과정과 동일하게 순차적으로 조립한다.

그 다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제2 웨어링(182b)이 결합된 석션 케이싱(190)을 펌프 샤프트(123)에 상대 회전 가능하게 결합하고 3번 디퓨저 보울(181)과 결합한다. 이때, 석션 케이싱(190)과 3번 임펠러(171) 사이에 제2 웨어링(182b)을 밀착시킨다. 그 다음, 석션 케이싱(190)에 밸브 플랜지(196a)를 매개로 풋 밸브(196)와 스트레이너(197)를 순차적으로 결합한다.

그 다음, 도 7e에 도시된 바와 같이, 지그(10)를 1번 리테이너(150)와 펌프 샤프트(123)와 펌프 파이프(142)로부터 제거한다. 그 다음, 도 7f에 도시된 바와 같이, 1번 라인 사프트(122)를 샤프트 커플링(126)에 의해 펌프 샤프트(123)에 결합한다. 그 다음, 1번 라인 파이프(141)를 파이프 커플러(146)에 의해 펌프 파이프(142)와 1번 리테이너(150)에 공히 결합한다.

그 다음, 2번 리테이너(150)를 1번 라인 샤프트(122)에 상대 회전 가능하게 결합한다. 그 다음, 2번 라인 사프트(122)를 샤프트 커플링(126)에 의해 1번 라인 샤프트(122)에 결합한다. 그 다음, 2번 라인 파이프(141)를 파이프 커플러(146)에 의해 1번 라인 파이프(141)와 2번 리테이너(150)에 공히 결합한다. 그 다음, 3번 내지 5번 리테이너(150)와 3번 내지 5번 라인 샤프트(122)와 3번 내지 5번 라인 파이프(141)도 전술한 과정과 동일하게 순차적으로 조립한다.

그 다음, 도 7g에 도시된 바와 같이, 6번 리테이너(150)를 5번 라인 샤프트(122)에 상대 회전 가능하게 결합한다. 그 다음, 헤드 사프트(121)를 샤프트 커플링(126)에 의해 5번 라인 샤프트(122)에 결합한다. 그 다음, 배출 헤드(160)를 헤드 샤프트(121)에 상대 회전하게 결합하고, 5번 라인 파이프(141)와 6번 리테이너(150)에 공히 결합한다.

그 다음, 도 7h에 도시된 바와 같이, 회전 지지부(130)를 헤드 샤프트(121)에 상대 회전 가능하게 결합하고, 배출 헤드(160)에 결합한다. 그 다음, 도 7i에 도시된 바와 같이, 헤드 사프트(121)에 제2 커플러 허브(118)를 결합한다. 이때, 헤드 샤프트(121)의 끝을 제2 커플러 허브(118)에 끝에 일치시킨다. 그 다음, 회전모터(110)를 제2 커플러 허브(118)에 조립한다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

110..회전모터
120..샤프트부,
130..회전 지지부,
140..칼럼 파이프부,
150..리테이너
160..배출 헤드,
170..임펠러부,
180..디퓨저부,
190..셕션 케이싱,
196..풋 밸브
197..스트레이너

Claims (4)

1. 구동축을 하측으로 인출시킨 상태로 배치되는 회전모터;
   상단이 상기 구동축의 하단에 모터 커플러에 의해 동축으로 결합되며, 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 샤프트 커플링에 의해 결합되는 샤프트부;
   상기 샤프트부의 상측 부위를 회전 지지하는 회전 지지부;
   상기 샤프트부의 중간 부위를 수용하도록 배치되며, 복수 개로 분할되어 동축을 이룬 상태로 상하 배열되어 파이프 커플러에 의해 결합되는 칼럼 파이프부;
   상기 샤프트부와 칼럼 파이프부의 간격을 유지시키는 리테이너(retainer)들;
   상기 칼럼 파이프부의 내부 유로로 흡입된 물을 배출하도록 상기 칼럼 파이프부의 상단에 결합되는 배출 헤드;
   상기 샤프트부와 함께 회전함에 따라 흡입된 물에 원심력에 의한 속도에너지를 가하도록 상기 샤프트부의 하측 부위에 결합되는 임펠러부;
   상기 임펠러부에 의해 가해진 물의 속도에너지를 물의 압력에너지로 변환하도록 상기 칼럼 파이프부의 하단에 결합되는 디퓨저부;
   상기 디퓨저부와 샤프트부에 결합되어 물을 흡입하는 석션 케이싱(suction casing);
   상기 석션 케이싱으로 흡입된 물의 역류를 방지하도록 상기 석션 케이싱의 하단에 결합되는 풋 밸브(foot valve); 및
   상기 풋 밸브로 물 속의 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 상기 풋 밸브의 하단에 결합되는 스트레이너(strainer);를 포함하며,
   상기 리테이너들 적어도 일부는 상기 칼럼 파이프부의 분할 부위에 배치되어 상기 샤프트부에 회전 지지된 상태로 상기 파이프 커플러와 공히 결합되며;
   상기 리테이너는,
   상기 샤프트부를 중공에 끼워서 지지하는 리테이너 슬리브와,
   상기 리테이너 슬리브를 중공에 끼워서 회전 지지하는 리테이너 부싱과,
   상기 리테이너 부싱을 안착시키도록 내측 부위의 중공 내벽에 안착홈이 형성되고 상기 칼럼 파이프부의 내부 유로와 대응되는 중간 부위에 물을 통과시키는 통수홀이 형성되며 외측 부위에 상기 칼럼 파이프부의 분할 부위들 사이로 인출되는 체결편이 형성된 리테이너 본체, 및
   상기 안착홈의 개구를 덮은 상태로 상기 리테이너 본체에 체결되어 상기 리테이너 부싱의 이탈을 방지하는 리테이너 부시 커버를 포함하며;
   상기 파이프 커플러는,
   상기 칼럼 파이프부의 분할 부위들로부터 상기 리테이너 본체의 체결편과 마주하도록 반경 방향으로 돌출된 한 쌍의 파이프 플랜지들, 및
   상기 파이프 플랜지들을 상기 리테이너 본체의 체결편에 체결하는 파이프 체결기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전소용 배수펌프.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 임펠러부는 상기 샤프트부의 하측 부위에 길이 방향을 따라 배열된 상태로 결합되어 흡입된 물에 원심력에 의한 속도에너지를 가하는 복수의 임펠러들을 포함하며;
   상기 디퓨저부는 상기 칼럼 파이프부와 석션 케이싱 사이에 상기 임펠러들을 각각 수용한 상태로 결합되어 상기 임펠러들에 의해 가해진 물의 속도에너지를 물의 압력에너지로 변환하는 디퓨저 보울들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전소용 배수펌프.

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