KR102238427B1

KR102238427B1 - 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러 및 이를 구비한 펌프

Info

Publication number: KR102238427B1
Application number: KR1020200100120A
Authority: KR
Inventors: 안태상; 고영춘
Original assignee: 하지공업(주)
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2021-04-09

Abstract

본 발명은 원심력에 의해 유체를 흡입하여 토출하는 임펠러 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러는 구동축에 결합되는 축결합부가 중앙에 형성되는 축결합판부, 상기 축결합판부에서 이격되며 중앙에 유체가 흡입되는 흡입부가 형성된 흡입판부, 상기 축결합판부와 상기 흡입판부의 사이에 배치되며 상기 흡입부에서 외측둘레로 갈수록 반경이 넓어지는 곡면을 갖는 베인부를 포함하고, 상기 베인부는 상기 흡입구의 둘레에 일단이 위치되며 타단으로 갈수록 반경이 넓어져 상기 축결합판부 또는 상기 흡입판부의 외측둘레에 타단이 위치하는 외측베인부, 상기 외측베인부의 내측에 위치하여 상기 외측베인부의 일단과 동일하게 위치하며 타단으로 갈수록 상기 외측베인부보다는 작은 반경으로 넓어져 상기 외측베인부의 중간부분에 타단이 연결되는 내측베인부, 및 상기 베인부의 무게를 감소시켜 밸런싱의 조절이 용이하도록 상기 내측베인부와 상기 외측베인부에 내부가 빈 중공부를 포함한다. 따라서, 임펠러의 밸런싱을 용이하게 조절하여 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러 및 이를 구비한 펌프{One vane impeller for easy balancing adjustment by dummy vane and pump with the same}

본 발명은 원심력에 의해 유체를 흡입하여 토출하는 임펠러 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 원심펌프는 원심력에 의해 유체를 흡입하고 흡입된 유체를 토출한다.

원심펌프의 임펠러는 상판 및 하판, 그리고, 상판과 하판의 사이에 설치되는 베인을 포함하여 구성되는 데, 베인이 복수 개인 경우, 펌프의 효율을 향상시킬 수 있지만, 이물질이 함께 유입되는 경우, 베인의 단부에 이물질이 걸려 오히려 오폐수조에서는 하락되는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 종래에는 이물질의 막힘 없이 흡입되는 그대로 토출할 수 있도록 하나의 베인을 갖는 임펠러가 한국등록특허공보 제10-1898675호(2018.9.13.공고)의 "스프르트 펌프용 임펠러"로 개시된 바가 있다.

상기한 종래의 스프르트 펌프용 임펠러는 중앙에 축이 결합되기 위한 축결합공이 형성되는 상판과, 상기 상판과 축방향으로 이격되어 중앙에 유체가 유입되도록 유입구가 형성되는 하판과, 상기 상판과 하판의 사이에 설치되어 상기 유입구를 통해 유입된 유체를 배출시키기 위하여 유도하는 날개부를 포함하며, 상기 날개부는 상기 유입구의 원주둘레에 접하는 일지점으로부터 이어져서 상기 유입구의 중심부로부터 직경이 확대되는 나선형으로 연장되어 후단측은 마주하는 상, 하판의 가장자리까지 이어지는 제 1 날개와, 상기 제 1 날개의 전단부로부터 원호로 연결되어 상기 제 1 날개의 외측에서 간격이 점차 확대되는 나선형으로 연장되어 후단측은 마주하는 상,하판의 가장자리까지 이어지는 제 2 날개와, 상기 제 1 날개와 상기 제 2 날개의 원호 연결부위부터 간격이 확대되는 일정 부분은 일체로 연결되도록 이어져서 상기 날개부의 전체 회전 무게 균형을 맞출 수 있는 일체영역을 포함하였다.

하지만, 스프르트 펌프용 임펠러는 제1 날개와 제2 날개가 분할된 형태이기 때문에 제1 날개와 제2 날개의 사이로 이물질이 유입될 경우, 이물질이 쉽게 배출되지 않아 임펠러의 회전 시 밸런싱이 무너져 펌프의 효율이 하락되는 문제점이 있으며, 제1 날개와 제2 날개의 끝단이 벌어진 형태이기 때문에 유체에 의한 저항성이 증대되어 펌프의 효율이 하락되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 스프르트 펌프용 임펠러는 제1 날개와 제2 날개의 형상이 나선형태로 형성되기 때문에 밸런싱의 조절이 쉽지 않아 일부에서는 밸런싱을 맞추기 위해 과도하게 밸런싱 홈을 형성함에 크랙이 발생하는 등의 내구성이 하락되는 문제점이 있었다.

또한, 임펠러의 작동시 축추력이 발생하여 베어링 또는 씰의 마모가 쉽게 발생하면서 내구성이 하락되는 문제점이 있으며, 임펠러의 회전 시 맥동압에 의한 내구성이 하락되는 문제점이 있었다.

또한, 임펠러의 회전 시 상판과 하판의 사이로 이물질이 유입되면서 이물질이 끼어 펌프의 토출력이 하락되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 축결합판부 및 흡입판부에 베인부의 점대칭 형태의 더미베인부를 형성하여 밸런싱을 용이하게 조절함으로써, 펌프의 토출력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 더미베인부에 의해 펌프케이싱과 축결합판부의 사이 및 펌프케이싱과 흡입판부의 사이로 이물질이 유입되는 것을 차단하여 이물질에 의한 펌프의 효율이 하락되는 것을 방지할 수 있는 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러 및 이를 구비한 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 외측베인부의 내측에 내측베인부가 연결되어 베인부의 내외측에 유체의 이동거리를 달리하여 펌프의 효율을 향상시킬 수 있으며, 베인부의 중앙에 내부가 빈 중공부를 형성하여 원베인 임펠러의 무게를 감소시킴으로써, 밸런싱 조절이 용이하고 작은 동력으로도 임펠러를 용이하게 회전시켜 소비전력을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 추력감소베인부에 의해 구동축에 작용하는 추력을 감소시키고 맥동압감소부에 의해 맥동압을 감소시켜 베어링 또는 씰의 마모를 최소화할 수 있는 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러 및 이를 구비한 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러는 구동축에 결합되는 축결합부가 중앙에 형성되는 축결합판부, 상기 축결합판부에서 이격되며 중앙에 유체가 흡입되는 흡입부가 형성된 흡입판부, 상기 축결합판부와 상기 흡입판부의 사이에 배치되며 상기 흡입부에서 외측둘레로 갈수록 반경이 넓어지는 곡면을 갖는 베인부를 포함하고, 상기 베인부는 상기 흡입구의 둘레에 일단이 위치되며 타단으로 갈수록 반경이 넓어져 상기 축결합판부 또는 상기 흡입판부의 외측둘레에 타단이 위치하는 외측베인부, 상기 외측베인부의 내측에 위치하여 상기 외측베인부의 일단과 동일하게 위치하며 타단으로 갈수록 상기 외측베인부보다는 작은 반경으로 넓어져 상기 외측베인부의 중간부분에 타단이 연결되는 내측베인부, 및 상기 베인부의 무게를 감소시켜 밸런싱의 조절이 용이하도록 상기 내측베인부와 상기 외측베인부에 내부가 빈 중공부를 포함한다.

상기 축결합판부와 상기 흡입판부의 서로 대향되는 외면 중 어느 하나의 외면에 형성되어 펌프케이싱과 상기 축결합판부 사이 또는 상기 흡입판부와 펌프케이싱의 사이로 이물질의 유입을 차단하는 더미베인부를 포함하고, 상기 더미베인부는 밸런싱 조절이 용이하도록 상기 베인부의 휘어진 형상과 대응되는 형상으로 상기 축결합판부 또는 상기 흡입판부에 상기 흡입구의 중앙을 중심으로 점대칭하여 형성될 수 있다.

상기 축결합판부의 둘레에 형성되어 상기 베인부의 둘레에서 토출하는 유체의 토출방향을 가이드하여 추력을 감소시키도록 상기 축결합판부의 둘레에서 유체가 상기 흡입판부를 향해 경사진 형태의 추력감소베인부를 포함할 수 있다.

상기 중공부는 상기 중공부로 유입된 유체를 용이하게 배출하도록 상기 흡입판부의 하부로 개방되어 형성될 수 있다.

상기 더미베인부는 상기 더미베인부의 외면을 통해 유입되는 이물질을 회전력에 의해 분쇄하도록 요철형상으로 형성된 분쇄면을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러 및 이를 구비한 펌프는 상기한 실시예에 따른 원베인 임펠러, 상기 원베인 임펠러를 수용하며 유체가 유입되는 유입구와 상기 유입구로 유입된 유체를 토출하는 토출구가 형성된 펌프케이싱, 및 상기 임펠러를 구동하는 구동모터를 포함한다.

본 발명에 따르면, 축결합판부와 흡입판부에 베인부의 점대칭 형태로 더미베인부를 형성하여 밸런싱을 용이하게 조절함으로써, 펌프의 효율을 향상시키고, 밸런싱을 맞추기 위해 밸런싱 홈의 형성을 최소화하여 원베인 임펠러의 내구성을 향상시키며, 더미베인부가 베인의 형상으로 형성되기 때문에 원베인 임펠러의 회전 시 펌프케이싱과 축결합판부의 사이 및 펌프케이싱과 흡입판부의 사이로 유입되는 이물질의 침투를 차단함으로써, 이물질에 의한 저항을 감소시켜 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 베인부에 중공부를 형성하여 원베인 임펠러의 무게를 감소시킴에 따라 구동모터의 소비전력을 감소시킬 수 있으며, 외측베인부에 내측베인부를 형성하여 유체의 저항을 최소화하면서 베인부의 형상에 따라 토출력을 향상시킬 수 있다.

또한, 중공부의 내면이 베인부의 타단으로 갈수록 깊이가 낮아지며, 흡입판부의 하부를 개방하는 형태로 중공부를 형성하여 중공부에 이물질이 유입되면서 밸런싱이 무너지는 것을 최소화할 수 있으며, 더미베인부의 외면에 요철형상을 갖는 분쇄면이 형성되어 이물질의 유입시 분쇄면에 의해 이물질을 분쇄하여 이물질에 의한 걸림을 최소화할 수 있다.

또한, 축결합판부의 둘레에 추력감소베인부가 형성되어 구동축에 작용하는 추력을 감소시킴으로써, 구동축을 지지하는 베어링 또는 씰의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 축결합판부에 맥동압감소부가 형성됨에 따라 맥동압의 발생을 감소시켜 진동 또는 소음의 발생을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러를 상부에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러를 저부에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러를 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러를 도시한 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의한 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러의 추력감소베인부의 단면도로서, 맥동압감소부를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 도 4의 A-A선 단면도, (b)는 도 4의 B-B선 단면도, (c)는 도 4의 C-C선 단면도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러를 구비한 펌프를 도시한 개략적인 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러(100)는 축결합판부(110), 흡입판부(120), 및 베인부(130)를 포함할 수 있다.

축결합판부(110)는 원판형상으로 형성될 수 있으며, 축결합판부(110)의 중앙에는 구동모터(200)의 구동축(210)이 결합되는 축결합판부(110)가 형성될 수 있다.

흡입판부(120)도 축결합판부(110)와 마찬가지로 원판형상으로 형성될 수 있으며, 흡입판부(120)와 축결합판부(110)는 동일축선상에 나란하게 서로 이격되어 배치될 수 있다.

흡입판부(120)의 중앙에는 유체가 흡입되는 흡입부(121)가 형성될 수 있다.

흡입부(121)는 흡입판부(120)에서 유체가 흡입되는 방향을 향해 돌출되어 형성될 수 있다.

흡입판부(120)와 축결합판부(110)는 동일한 직경을 가지거나, 서로 다른 직경을 가지도록 형성될 수 있다.

베인부(130)는 흡입판부(120)와 축결합판부(110)의 사이에 위치될 수 있으며, 베인부(130)는 평면상에서 바라 봤을 때, 흡입부(121)의 중앙을 중심으로 베인부(130)의 끝단으로 갈수록 점점 직경이 넓어지는 나선의 형상으로 형성될 수 있으며, 베인부(130)의 일단은 흡입부(121)의 내측 어느 한 지점에 위치되고, 베인부(130)의 타단은 흡입판부(120) 또는 축결합판부(110)의 둘레의 어느 한 지점에 위치될 수 있다.

베인부(130)는 외측베인부(131)와 내측베인부(133)를 포함할 수 있다.

외측베인부(131)는 베인부(130)의 외측면을 이루며 내측베인부(133)는 베인부(130)의 내측면을 이룰 수 있다.

외측베인부(131)는 베인부(130)의 외측으로 유입되는 유체를 가이드할 수 있으며, 외측베인부(131)의 일단은 흡입부(121)의 어느 한 지점에서 흡입판부(120) 또는 축결합판부(110)의 둘레로 갈수록 점점 직경이 넓어지는 나선형태로 형성될 수 있다.

외측베인부(131)의 타단은 흡입판부(120) 또는 축결합판부(110)의 둘레에서 외측베인부(131)의 일단에 대해 360°방향에 위치할 수 있다.

내측베인부(133)는 외측베인부(131)의 내측에 위치하여 흡입부(121)으로 유입되는 유체를 가이드할 수 있으며, 내측베인부(133)의 일단은 외측베인부(131)의 일단과 동일한 일단에서 시작되며 내측베인부(133)의 타단은 외측베인부(131)의 중앙에 위치될 수 있으며, 베인부(130)는 내측베인부(133)와 외측베인부(131)의 사이는 일단에서 타단으로 갈수록 점점 간격이 넓어졌다가 다시 좁아지는 형상으로 형성될 수 있다.

이렇게 내측베인부(133)과 외측베인부(131)의 사이 간격이 넓어졌다가 좁아지게 형성하면, 외측베인부(131)와 내측베인부(133)의 길이 차이로 인해 양측을 외측베인부(131)와 내측베인부(133)를 지나는 유체에 압력차이가 발생하면서, 흡입부(121)에서 유체를 흡입하는 흡입력을 증가시킬 수 있다.

베인부(130)는 중공부(137)를 포함할 수 있다.

이 중공부(137)는 내측베인부(133)와 외측베인부(131)의 사이에 내부가 빈 중공의 형태로 형성될 수 있다.

중공부(137)는 베인부(130)의 무게를 감소시켜 원베인 임펠러(100)의 전체적인 무게를 감소시키는 형태로 밸런싱의 조절을 용이하게 수행함과 동시에 제조비용을 절감시킬 수 있다.

예컨대, 베인부(130)는 흡입부(121)에서 반경방향 외측으로 갈수록 직경이 넓어지는 형상으로 형성되는 데, 중공부(137)를 형성하지 않을 경우, 편심의 발생을 최소화하기 위해 흡입판부(120)와 축결합판부(110)에 많은 부분에 무게를 감소시키기 위해 절삭하는 밸런싱 홈을 형성해야 한다.

그러나, 베인부(130)에 중공부(137)가 형성될 경우, 편심량이 감소되면서, 밸런싱 홈의 형성을 최소화시켜 원베인 임펠러(100)의 밸런싱을 용이하게 조절할 수 있다.

한편, 중공부(137)는 흡입판부(120)의 하부로 개방된 형상으로 형성되어 중공부(137)로 유입되는 유체 또는 이물질이 용이하게 배출될 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 중공부(137)의 내측면은 베인부(130)의 일단에서 타단으로 갈수록 점점 깊이가 낮아지는 경사면을 가지도록 형성되어 중공부(137)에 이물질이 유입되더라도 원베인 임펠러(100)의 회전 시 경사면에 의해 유입된 유체 및 이물질이 베인부(130)의 타단을 향해 이동하면서 자연적으로 중공부(137)에서 이탈될 수 있도록 형성될 수 있다.

여기서, 중공부(137)에 많은 이물질이 삽입된 경우, 원베인 임펠러(100)의 회전 시 밸런싱이 흐트러질 수 있기 때문에 중공부(137)에는 이물질 및 유체가 잔류하지 않는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러(100)는 더미베인부(140)를 포함할 수 있다.

이 더미베인부(140)는 원베인 임펠러(100)의 밸런싱을 용이하게 조절함과 동시에 원베인 임펠러(100)가 설치되는 펌프케이싱(300)과 축결합판부(110)의 사이 및 펌프케이싱(300)과 흡입판부(120)의 사이로 이물질 또는 유체가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

더미베인부(140)는 베인부(130)의 평단면의 형상과 대응되는 형상으로 축결합판부(110)와 흡입판부(120)의 서로 대향되는 외면 중 어느 하나 또는 둘 모두에 형성될 수 있으며, 더미베인부(140)는 베인부(130)의 평단면과 대응되는 형상으로 흡입구(310) 또는 축결합부(111)를 중심으로 점대칭된 형태로 축결합판부(110)와 흡입판부(120)에 형성될 수 있다.

여기서, 더미베인부(140)는 베인부(130)와 대응되는 형상으로 형성되고 점대칭되는 형태로 축결합판부(110) 및 흡입판부(120)에 각각 형성되기 때문에 베인부(130)의 형상에 따른 원베인 임펠러(100)의 밸런싱을 용이하게 맞출 수 있다.

즉, 베인부(130)는 나선형태로 형성되기 때문에 밸런싱을 맞추기가 쉽지 않은데, 더미베인부(140)가 베인부(130)와 대응되는 형상으로 점대칭 형태로 형성되기 때문에 흡입구(310)를 중심으로 흡입판부(120) 및 축결합판부(110)의 양측이 비교적 균일한 무게를 가져 원베인 임펠러(100)의 밸런싱을 용이하게 맞출 수 있다.

이때, 더미베인부(140)의 평단면의 형상과 대응되는 더미베인부(140)의 형상은 베인부(130)의 평단면의 곡선과 대응되는 곡선을 가질 수 있으며, 휘어지는 형상이 유사할 뿐 서로 완전히 동일한 형상을 의미하는 것은 아니다.

한편, 더미베인부(140)의 두께는 중공부(137)를 제외한 베인부(130)의 중량을 1/2로 나눈 중량으로 축결합판부(110)와 흡입판부(120)에 각각 형성되어 베인부(130)의 중량과 축결합판부(110)와 흡입판부(120)의 중량이 서로 유사하도록 형성함으로써, 원베인 임펠러(100)의 양측 밸런싱을 용이하게 맞출 수 있다.

더미베인부(140)는 분쇄면(141)을 포함할 수 있다.

분쇄면(141)은 더미베인부(140)의 외면 즉, 각 더미베인부(140)와 펌프케이싱(300)의 마주하는 외면에 요철형태로 형성되어 펌프케이싱(300)과 더미베인부(140)의 사이로 상대적으로 긴 길이의 이물질이 삽입되는 경, 회전하는 더미베인부(140)에 의해 이물질을 분쇄하여 이물질에 의한 걸림에 따른 펌프(500)의 효율이 하락되는 것을 방지할 수 있다.

분쇄면(141)의 요철은 규칙적인 격자형태의 홈을 더미베인부(140)에 형성하는 형태로 형성하거나, 마치 연마석의 외면과 같이 불규칙적인 요철의 형태로 형성될 수도 있다.

더미베인부(140)는 축결합판부(110) 및 흡입판부(120)에 일체로 성형되거나, 축결합판부(110) 및 흡입판부(120)에 용접되는 형태로 결합되거나, 볼트와 같은 체결부재가 관통하여 체결되는 형태로 설치될 수 있다.

더미베인부(140)를 체결부재에 의해 설치할 경우에는 더미베인부(140)가 완전한 점대칭의 형태로 배치되는 것이 아니라, 흡입구(310) 또는 축결합부(111)를 중심으로 더미베인부(140)의 고정할 각도를 조절하여 밸런싱을 맞춘 후 축결합판부(110) 및 흡입판부(120)에 고정시켜 밸런싱을 조절하도록 구성할 수도 있다.

이때, 더미베인부(140)는 흡입부(310) 또는 축결합부(111)에 끼워져 흡입구(310) 또는 축결합부(111)에 끼워 회전시켜 각도를 조절할 수 있도록 흡입구(310) 또는 축결합부(111)에 끼워지는 끼움부가 더 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러(100)는 추력감소베인부(150)를 포함할 수 있다.

이 추력감소베인부(150)는 원베인 임펠러(100)의 회전시 구동축(210)에 작용하는 추력을 감소시켜 베어링의 마모 또는 씰의 마모의 발생을 최소화할 수 있다.

추력감소베인부(150)는 흡입력이 작용하는 반대방향으로 유체를 분출하여 추력을 감소시킬 수 있다.

추력감소베인부(150)는 축결합판부(110)와 흡입판부(120)의 사이로 토출되는 유체가 흡입부(121)로 유체가 흡입되는 방향과 마주하는 방향을 향해 유체가 토출될 수 있도록 축결합판부(110)에 대해 흡입판부(120)를 향해 하향 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 추력감소베인부(150)는 링 형상으로 형성되어 축결합판부(110)의 둘레에 끼워져 용접되거나, 축결합판부(110)의 둘레를 흡입판부(120)의 둘레보다 더 큰 둘레를 가지도록 형성하고, 흡입판부(120)보다 더 돌출되는 부분이 하향 경사지도록 절곡하거나, 절곡된 형상으로 형성하여 축결합판부(110)에 일체로 형성하는 형태로도 축결합판부(110)에 형성될 수 있다.

실시예에서는 추력감소베인부(150)를 축결합판부(110)에만 형성한 것으로 설명하지만, 추력감소베인부(150)는 흡입판부(120)에도 형성될 수 있으며, 축결합판부(110)에 형성되는 추력감소베인부(150)와 흡입판부(120)에 형성되는 추력감소베인부(150)는 서로 나란하게 설치될 수 있다.

한편, 연장베인부(135)는 끝단이 베인부(130)의 끝단에 결합되며, 연장베인부(135)는 휘어지는 재료로 형성되어 펌프케이싱(300)에 연장베인부(135)의 끝단이 최대 근접하게 위치하면, 압축되는 유체에 의해 휘어져 맥동압을 감소시킴과 동시에 펌프케이싱(300)과 연장베인부(135)의 사이에 이물질이 삽입될 경우, 연장베인부(135)가 휘어지면서 둘 사이를 통과하여 이물질의 끼임에 따른 원베인 임펠러(100) 또는 펌프케이싱(300)의 손상을 방지할 수 있다.

연장베인부(135)는 고무, 우레탄, 합성수지 탄성변형이 가능한 재료로 형성될 수 있다.

또한, 추력감소베인부(150)에서 베인부(130)의 외측단부가 위치되는 반대방향에는 베인부(130)의 둘레 외측단이 펌프케이싱(300)에 가장 근접하는 부분과 반대방향에서 토출되는 유체에 의해 더 큰 저항을 발생하여 맥동압의 발생을 감소시키기 위해 다른 부분보다 축결합판부(110)에 대해 더 하향경사진 각도를 갖는 맥동압감소부(Z)를 포함할 수 있다.

여기서, 원베인 임펠러(100)는 베인부(130)의 끝단이 펌프케이싱(300)에 가장 근접하게 지나면서 유체가 압축되었다가 팽창하기 때문에 맥동압이 발생하는 데, 펌프케이싱(300)에 베인부(130)의 끝단이 가장 근접하게 위치하는 부분에서는 유체가 최대 압축되면서 반력에 의해 베인부(130)의 끝단에 대해 반대방향으로 유압이 작용한다.

이에 따라 펌프케이싱(300)에서 베인부(130)가 멀어지는 방향으로 최대 유압이 작용할 때, 흡입구(310)를 중심으로 반대방향에 위치되는 추력감소베인부(150)에서 토출되는 유체의 에 대한 저항성을 증대시킴으로써, 베인부(130)가 펌프케이싱(300)에 근접하게 위치하는 방향으로 반력을 발생시켜 베인부(130)의 끝단에서 발생하는 압축력과 맥동압감소부(Z)의 저항력에 의해 서로 상쇄시켜 맥동압을 감소시킬 수 있다.

도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 맥동압감소부(Z)는 예컨대, 베인부(130)의 외측단이 위치되는 부분을 0°, 그 반대방향까지 180°라 하고, 베인부(130)의 외측단이 위치하는 부분이 0°라할 때, 0°인 부분에서 추력감소베인부(150)의 각도는 수평면에 대해 40°의 각도로 하향 경사지면(도 5의 (a)), 90°인 부분에서 추력감소베인부(150)의 각도는 수평면에 대해 50°의 각도로 하향 경사지고(도 5의 (b)), 180°인 부분에서 추력감소베인부(150)의 각도는 수평면에 대해 60°의 각도로 하향 경사진 형태(도 5의 (c))로 베인부(130)의 외측단부에서 반대방향이 위치로 갈수록 점점 하향 경사지면서 맥동압감소부(Z)에서 최대 하향 경사짐으로써, 유체의 저항성을 증대시켜 맥동압에 따른 반력을 증대시켜 맥동압을 감소시킬 수 있다.

여기서, 맥동압감소부(Z)에서 다시 베인부(130)의 외측단이 위치된 방향(180°구간)으로 갈수록 추력감소베인부(150)의 각도는 60°에서 다시 40°로 하향 경사진 각도가 작아지도록 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 임펠러는 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러(100)는 흡입판부(120)와 축결합판부(110)가 서로 이격된 상태에서 흡입판부(120)와 축결합판부(110)의 사이에 베인부(130)가 형성된다.

흡입판부(120)와 축결합판부(110)의 서로 대향되는 각각의 외면에는 더미베인부(140)가 형성되며, 더미베인부(140)는 베인부(130)의 평면상 중심선과 대응되는 중심선을 가지며 베인부(130)에 대해 흡입구(310)를 중심으로 점대칭되는 형태로 형성된다.

베인부(130)는 흡입부(121)로 흡입되는 유체를 내측으로 가이드하는 내측베인부(133)와 흡입되는 유체를 외측으로 가이드하는 외측베인부(131)로 구분되며, 외측베인부(131)는 흡입부(121)에서 흡입판부(120) 또는 축결합판부(110)의 외측으로 갈수록 직경이 넓어지는 나선형상으로 형성된다.

그리고, 내측베인부(133)는 흡입부(121)에 위치하는 외측베인부(131)의 일단에서 외측베인부(131)의 내측으로 외측베인부(131)의 중간부분에 타측이 연결되어 베인부(130)의 전체적인 형상이 일단에서 타단으로 갈수록 점점 넓어졌다가 좁아지는 형상을 이루도록 형성된다.

내측베인부(133)와 외측베인부(131)의 사이에는 베인부(130)의 중량을 감소시키기 위한 중공부(137)가 형성되며, 중공부(137)는 흡입판부(120)의 하부로 개방된 형태로 형성된다.

그리고, 축결합판부(110)의 둘레에는 추력감소베인부(150)가 형성되며, 추력감소베인부(150)는 외측으로 갈수록 흡입판부(120)가 위치하는 방향으로 기울어져 형성되며, 추력감소베인부(150)에서 베인부(130)의 외측단과 반대방향에 위치되는 추력감소베인부(150)에는 맥동압을 저감시키기 위해 저항을 발생하도록 축결합부(111)의 수평면에 대해 더 큰 각도로 절곡된 형태의 맥동압감소부(Z)가 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러(100) 및 이를 구비한 펌프(500)는 상기한 실시예에 따른 원베인 임펠러(100)를 포함하며, 펌프케이싱(300), 구동모터(200)를 포함한다.

펌프케이싱(300)은 유체가 흡입되는 흡입구(310)와 흡입된 유체를 토출하는 토출구(330)가 형성되며, 펌프케이싱(300)에는 구동모터(200)가 설치되어 구동모터(200)의 구동축(210)이 실시예에 따른 원베인 임펠러(100)에 결합된다.

펌프케이싱(300)은 원베인 임펠러(100)의 어느 한 지점을 중심으로 반경방향으로 갈수록 면적이 넓어지는 형태의 펌핑공간을 가질 수 있다.

구동모터(200)는 구동모터(200)케이싱에 감싸져 외부부터 기밀될 수 있으며, 구동모터(200)는 전기구동모터(200) 또는 화석연료를 이용하는 엔진일 수 있으며, 구동모터(200)는 기밀을 위해 모터케이싱(230)에 감싸질 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러(100) 및 이를 구비한 펌프(500)는 구동모터(200)에 의해 원베인 임펠러(100)가 회전하면, 원베인 임펠러(100)의 원심력에 의해 펌프케이싱(300)의 흡입구(310)를 통해 임펠러의 흡입부(121)로 유체가 유입되면서, 축결합판부(110)와 흡입판부(120)의 사이 둘레로 유체가 배출되고, 원베인 임펠러(100)에서 배출되는 유체는 펌프케이싱(300)의 나선형태의 펌핑공간을 돌아 토출구(330)를 통해 외부로 토출된다.

여기서, 원베인 임펠러(100)가 구동모터(200)에 의해 회전하면, 원베인 임펠러(100)는 흡입부(121)를 통해 유체가 흡입되면서, 외측베인부(131)와 내측베인부(133)에 의해 가이드되면서 원심력이 발생하여 흡입판부(120)와 축결합판부(110)의 사이로 토출되는 데, 내측베인부(133)와 외측베인부(131)는 곡률반경의 차이로 인해 유체가 이동하는 거리가 달라지면서 유체가 토출되는 토출력이 증가된다.

그리고, 원베인 임펠러(100)가 회전하면 펌프케이싱(300)의 내부 압력차이로 인해 흡입판부(120)와 펌프케이싱(300)의 사이 및 축결합판부(110)와 펌프케이싱(300)의 사이로 유체 및 유체에 포함된 이물질이 함께 유입될 수 있다.

그런데, 축결합판부(110)와 흡입판부(120)에는 베인부(130)와 점대칭 형태로 형성된 더미베인부(140)에 의해 유체를 외부로 토출하는 토출력이 발생하면서, 축결합판부(110)와 펌프케이싱(300)의 사이 및 흡입판부(120)와 펌프케이싱(300)의 사이로 유체 및 이물질이 유입되는 것을 차단하여 펌프(500)의 효율이 하락되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 축결합판부(110)와 펌프케이싱(300)의 사이 및 흡입판부(120)와 펌프케이싱(300)의 사이로 이물질이 유입되더라도 더미베인부(140)의 외면은 요철형태의 분쇄면(141)으로 형성되어 유입된 이물질을 분쇄함으로써, 이물질이 구동축(210)에 감기거나, 펌프케이싱(300)의 사이에 끼는 것을 방지하여 펌프(500)의 효율이 하락되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 축결합판부(110)와 흡입판부(120)의 사이로 토출되는 유체는 축결합판부(110)에 설치된 추력감소베인부(150)에 의해 흡입부(121)가 위치하는 방향으로 경사지게 토출되기 때문에 유체의 흡입력에 의해 구동모터(200)의 구동축(210)에 작용하는 추력을 일부 상쇄시켜 구동축(210)이 추력에 의해 흡입부(121)측으로 딸려오면서 구동축(210)을 지지하는 베어링 또는 씰 등이 손상되는 것을 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 펌프케이싱(300)에 베인부(130)의 외측단이 가장 근접하게 위치하는 방향과 반대방향에는 맥동압감소부(Z)가 위치되기 때문에 맥동압감소부(Z)에서는 추력감소베인부보다 더 경사각도가 크게 형성되어 유체에 의한 저항을 증가시킴에 따라 맥동압을 감소시키기 때문에 맥동압에 의한 진동을 감소시켜 구동축(210)을 지지하는 베어링 및 씰 등의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라, 소음을 감소시키고, 펌프(500)의 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 원베인 임펠러(100)는 베인부(130)의 중앙에 내부가 빈 형태의 중공부(137)가 형성되어 무게를 감소시킴에 따라 밸런싱의 조절의 용이할 뿐만 아니라, 더미베인부(140)가 베인부(130)와 점대칭되는 형태로 형성되어 밸런싱의 조절이 용이하다.

그리고, 중공부(137)는 흡입판부(120)의 하부로 개방된 형태로 형성되며 중공부(137)는 임펠러가 회전하는 반대방향 즉, 베인부(130)의 타단으로 갈수록 깊이가 낮아지는 경사면으로 형성됨에 따라 중공부(137)에 유체 또는 이물질이 유입되더라도 유체 및 이물질을 용이하게 배출할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 더미베인에 의해 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러(100) 및 이를 구비한 펌프(500)는 원베인 임펠러(100)의 베인부(130)를 내측베인부(133)와 외측베인부(131)로 구성하여 내측베인부(133)와 외측베인부(131)의 사이 간격에 의해 유체의 이동거리를 달리하여 토출력을 향상시킬 수 있다.

또한, 베인부(130)에 내부가 빈 중공부(137)를 형성하여 베인부(130)의 무게를 감소시킴에 따라 원베인 임펠러(100)의 밸런싱을 용이하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 원베인 임펠러(100)의 무게를 감소시켜 구동모터(200)에 가해지는 부하를 감소시킴으로써, 소비전력을 감소시키고, 더미베인부(140)가 베인부(130)에 대해 점대칭되는 형태로 형성되기 때문에, 임펠러의 양측 밸런싱을 용이하게 조절할 수 있으며, 밸런싱 홈의 형성을 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 축결합판부(110)의 둘레에 추력감소베인부(150)가 형성되어 구동축(210)에 작용하는 추력을 감소시킴으로써, 추력의 발생에 따른 구동축(210)을 지지하는 베어링, 및 씰 등의 마모를 최소화하여 수명을 연장시킬 수 있으며, 베인부(130)의 외측단과 반대방향에 위치하는 추력감소베인부(150)에는 맥동압감소부(Z)가 형성되어 유체의 저항을 더 발생시킴에 따라 맥동압을 감소시켜 맥동압에 따 소음 및 진동을 감소시킬 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: 원베인 임펠러 110: 축결합판부
111: 축결합부 120: 흡입판부
121: 흡입부 130: 베인부
131: 외측베인부 133: 내측베인부
135: 연장베인부 137: 중공부
140: 더미베인부 141: 분쇄면
150: 추력감소베인부 200: 구동모터
210: 구동축 230: 모터케이싱
300: 펌프케이싱 310: 흡입구
330: 토출구 500: 펌프
Z: 맥동압감소부

Claims

구동축에 결합되는 축결합부가 중앙에 형성되는 축결합판부,
상기 축결합판부에서 이격되며 중앙에 유체가 흡입되는 흡입부가 형성된 흡입판부,
상기 축결합판부와 상기 흡입판부의 사이에 배치되며 상기 흡입부에서 외측둘레로 갈수록 반경이 넓어지는 곡면을 갖는 베인부를 포함하고,
상기 베인부는
상기 흡입부의 둘레에 일단이 위치되며 타단으로 갈수록 반경이 넓어져 상기 축결합판부 또는 상기 흡입판부의 외측둘레에 타단이 위치하는 외측베인부,
상기 외측베인부의 내측에 위치하여 상기 외측베인부의 일단과 동일하게 위치하며 타단으로 갈수록 상기 외측베인부보다는 작은 반경으로 넓어져 상기 외측베인부의 중간부분에 타단이 연결되는 내측베인부, 및
상기 베인부의 무게를 감소시켜 밸런싱의 조절이 용이하도록 상기 내측베인부와 상기 외측베인부의 사이에 상기 흡입판부의 하부로 개방된 형태의 내부가 빈 중공부를 포함하며,
상기 축결합판부와 상기 흡입판부의 서로 대향되는 외면 중 어느 하나의 외면에 형성되어 펌프케이싱과 상기 축결합판부 사이 또는 상기 흡입판부와 펌프케이싱의 사이로 이물질의 유입을 차단하는 더미베인부를 포함하고,
상기 더미베인부는 밸런싱 조절이 용이하도록 상기 베인부의 휘어진 형상과 대응되는 형상으로 상기 축결합판부 또는 상기 흡입판부에 상기 흡입부의 중앙을 중심으로 점대칭하여 형성되며,
상기 더미베인부는 상기 더미베인부의 외면을 통해 유입되는 이물질을 회전력에 의해 분쇄하도록 요철형상으로 형성된 분쇄면을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러.
삭제
제1항에 있어서,
상기 축결합판부의 둘레에 형성되어 상기 베인부의 둘레에서 토출하는 유체의 토출방향을 가이드하여 추력을 감소시키도록 상기 축결합판부의 둘레에서 유체가 상기 흡입판부를 향해 경사진 형태의 추력감소베인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 중공부는
상기 중공부로 유입된 유체를 용이하게 배출하도록 상기 흡입판부의 하부로 개방되어 형성되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 조절이 용이한 원베인 임펠러.
삭제
제1항에 기재된 원베인 임펠러,
상기 원베인 임펠러를 수용하며 유체가 유입되는 유입구와 상기 유입구로 유입된 유체를 토출하는 토출구가 형성된 펌프케이싱, 및
상기 임펠러를 구동하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 원베인 임펠러 및 이를 구비한 펌프.