KR102368178B1

KR102368178B1 - 고점도 슬러지 이송을 위한 스프르트 펌프

Info

Publication number: KR102368178B1
Application number: KR1020190139229A
Authority: KR
Inventors: 이남
Original assignee: 주식회사 주호산업
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2022-02-28
Also published as: KR20210053528A

Abstract

본 발명은 고점도 슬러지 이송을 위한 스프르트 펌프에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 임펠러의 날개부에 상단커버가 형성되어 유체를 강하게 밀어냄으로써 유체의 토출 압력을 높여줄 수 있고, 이물질이 유입되더라도 원활하게 배출 시킬 수 있으며, 날개부 사이에 형성된 절개영역에 의해 임펠러와 본체 사이의 공간에 유입된 유체도 쉽게 빠져나올 수가 있다.

Description

고점도 슬러지 이송을 위한 스프르트 펌프{Spurt pump for transporting high viscosity sludge}

본 발명은 고점도 슬러지 이송을 위한 스프르트 펌프에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 임펠러의 구조를 개선하여 유체가 원활하게 흐를 수 있도록 하고 토출 압력을 높여줄 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.

일반적으로 펌프라 함은 압력 작용을 이용하여 관을 통해 유체를 수송하는 기계를 말한다. 펌프는 크게 왕복펌프, 로터리(회전)펌프, 원심펌프, 축류펌프, 마찰펌프 등이 있으며, 이 중 임펠러의 회전에 의해 유체를 수송하는 원심펌프가 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.

도1은 종래의 원심펌프의 구조를 개념적으로 도시한 것이다. 도1에 도시된 바와 같이 종래의 펌프(10)는 본체(11), 모터(16) 및 임펠러(20)를 포함한다.

본체(11)의 일측에는 유체가 유입되는 유입부(12)가 마련되어 있고, 타측에는 유체가 배출되는 배출부(13)가 마련되어 있다. 또한 본체(11)의 내부 공간에는 모터(16)에 연동되어 회전하는 임펠러(20)가 설치된다.

임펠러(20)는 펌핑하고자 하는 유체의 강제흡입과 흐름 방향을 고려하여 다수의 날개부(22)가 형성되어 있으며, 임펠러(20)의 회전에 따라 유입부(12)로부터 유체를 끌어당겨 배출부(13) 방향으로 배출할 수 있도록 설계되어 있다.

도2는 도1의 펌프에 설치되어 있는 임펠러를 설명하기 위한 사시도이다. 도2에 도시된 종래의 임펠러(20)는 원형의 평판부(21) 중심에 모터(16)의 축이 결합되고 평판부(21)의 일측으로 다수의 날개부(22)가 마련되어 있다. 날개부(22)는 평판부(21)의 중심으로부터 각각 곡선형으로 형성되어 유체를 효과적으로 끌어당길 수 있도록 설계된다.

하지만 도2에 도시된 구조의 임펠러(20)는 평판부(21)에서 수직하게 솟아오른 형태의 날개부(22)를 이용해서만 유체를 밀어내기 때문에, 토출 압력을 높여주는 데 한계가 있다. 즉, 도2를 기준으로 날개부(22)가 회전하면 날개부(22)의 측면에 유체가 밀리게 되는데, 이때 날개부(22)의 아래쪽은 평판부(21)로 막혀 있어서 날개부(22)와 평판부(21) 사이에서는 유체가 빠져나가지 않고 밀리게 되지만, 도면상 위쪽은 뚫려 있는 상태이기 때문에 날개부(22)의 측면에 밀린 유체는 날개부(22)의 위쪽 공간으로 쉽게 빠져나간다. 즉 유체가 날개부(22)에 의해 강한 힘을 받기도 전에 날개부(22)로부터 이탈하는 것이어서 토출 압력을 높일 수 없는 것이다.

도3은 종래의 다른 형태의 임펠러를 개념적으로 도시한 도면이다. 도3에 도시된 임펠러(30)는 원판 형태의 하판부(31)와 상판부(32) 사이에 날개부(33)가 형성되어 있다. 이러한 임펠러(30)는 상판부(32)와 하판부(31) 사이에 유체를 가두어 두고 날개부(33)의 회전으로 유체를 밀어줄 수 있어서 토출 압력은 상대적으로 높을 수 있다. 하지만 날개부(33)들 사이의 대부분 공간이 상판부(32) 및 하판부(31)로 인해 거의 막혀 있는 상태여서 이물질이 유입될 경우 쉽게 빠져나올 수 없다는 문제가 있다.

또한 도2 및 도3에 도시된 임펠러(20,30)는 모두 모터(16)의 축이 연결되는 평판부(21)나 상판부(32)가 완전한 원판 형태로 형성된다. 도1을 다시 참고하면, 임펠러(20)가 본체(11)에 설치되면, 본체(11)의 내부 공간은 임펠러(20)가 설치되는 위치를 기준으로 유입공간(14)과 뒤쪽공간(15)으로 구분될 수 있다. 이때 유입공간(14)으로 유체가 유입된 후 배출부(13)로 빠져나가는 것이 대부분이지만 임펠러(20)의 후방, 즉 평판부(21)와 모터(16) 방향의 뒤쪽공간(15)에도 유체가 유입된다.

하지만 뒤쪽공간(15)에 유입된 유체는 평판부(21)에 막혀 수월하게 빠져나올 수가 없다. 따라서 뒤쪽공간(15)에서 유체가 원활하게 빠져나오지 못하고 지속적인 유입만 발생한다면 뒤쪽공간(15)의 압력이 높아지게 되고, 메카니컬 씰(미도시)에도 높은 압력이 가해지면서 씰링 효과가 저하되고 수명이 단축될 우려가 있다. 또한 뒤쪽공간(15)으로 고형물 슬러지 등의 이물질이 끼이는 경우도 많은데, 종래의 임펠러(20,30) 구조에서는 임펠러(20,30)와 본체(11) 사이에 끼인 이물질이 탈출하지 못하여 임펠러(20,30)의 회전을 방해하고 메카니칼 씰에 큰 부하가 걸리게 되어 수명이 단축될 우려도 있다.

한편 임펠러를 이용한 펌프와 관련된 종래기술로는 대한민국등록특허 제10-1551285호(2015.09.02. '펌프용 구조복합재 임펠러 및 그 제조방법') 등이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 임펠러의 구조를 개선시켜 유체를 강하게 밀어내도록 함으로써 토출 압력을 높여줄 수 있고, 임펠러와 케이싱 사이의 공간에 유입되는 유체와 이물질이 쉽게 빠져나올 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임펠러는 모터의 동작에 따라 회전하는 샤프트에 결합되는 평판부; 및 상기 평판부의 중심에서 외곽 방향으로 일정 간격을 두고 복수개가 수직하게 세워진 형태로 마련되는 날개부;를 포함하되, 상기 평판부는 원판 형태에서 상기 날개부들 사이의 외곽 영역이 절개되어 있다.

여기서, 상기 평판부에서 절개된 부분의 단면에 의해 상기 모터 방향으로 유입된 유체를 상기 평판부의 외측 방향으로 쳐낼 수 있다.

또한, 상기 날개부의 종단에서 상기 날개부의 회전 방향을 향해 돌출된 형태로 마련되는 상단커버;를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스프르트 펌프는, 유입부 및 배출부가 형성된 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되는 임펠러; 및 상기 임펠러를 회전시키는 모터;를 포함한다.

본 발명에 따른 펌프에 설치된 임펠러는 그 독특한 형상에 의해 유체의 토출 압력을 높여줄 수 있다. 즉, 임펠러의 평판부에서 수직하게 세워진 형태의 날개부가 회전하면서 유체를 밀어주게 되는데, 날개부에는 회전방향으로 상하부에 각각 상단커버와 하단커버가 형성되어 있다. 따라서 날개부가 회전할 시 날개부의 상하부에는 각각 상단커버와 하단커버가 일정한 폭으로 돌출되어 있기 때문에, 날개부에 밀착하게 되는 유체는 날개부 바깥 방향으로 즉시 미끄러져 나가지 못하고 상단커버와 하단커버 사이에 갇힌 상태로 회전력을 받게 된다. 즉 유체가 날개부의 회전력을 강하게 받게 됨으로써 임펠러 외곽 방향을 향한 원심력도 강하게 받게 되는 것이며, 이에 따라 유체의 토출 압력도 높아지게 되는 것이다.

또한 유체를 강한 힘으로 밀어주기 위해 상단커버와 하단커버가 형성되어 있더라도, 상단커버와 하단커버는 날개부의 높이의 대략 절반정도의 폭을 갖도록 설계되어 있다. 즉 상단커버가 위치하는 좁은 면적을 제외하고는 대부분이 개방되어 있기 때문에 슬러지 등의 이물질이 유입되더라도 개방된 부분을 통해 원활하게 이물질이 빠져나갈 수 있다.

또, 임펠러의 평판부는 완전한 원판 형상이 아니고, 날개부들 사이에 절개영역이 형성된 형태를 이루고 있다. 이에 따라 케이싱의 내부공간에서 뒤쪽공간, 즉 임펠러의 평판부와 케이싱의 내측면 사이에 유체나 이물질이 유입되더라도 절개영역을 통해 빠져나오는 것이 가능하다. 즉 평판부에서 날개부들 사이에 절개영역이 형성되어 있다면, 평판부에서 절개영역이 형성되고 노출된 단면, 즉 절개면이 뒤쪽공간에 채워진 유체를 임펠러의 외측 방향으로 쳐내는 작용을 하게 된다. 따라서 절개면이 일종의 날개 역할을 수행하여 뒤쪽공간의 유체를 쳐내는 것이어서, 뒤쪽공간으로 유체나 이물질이 몰리는 현상을 방지할 수 있는 것이다. 이에 따라 메카니컬 씰에 높은 압력이 가해져 누수가 발생하거나 수명이 단축되는 현상을 방지할 수 있다.

도1은 종래의 펌프를 설명하기 위한 개념도.
도2는 도1에 도시된 펌프에 설치된 임펠러를 설명하기 위한 사시도.
도3은 종래 임펠러의 다른 예시를 설명하기 위한 도면.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 펌프를 설명하기 위한 개념도.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 임펠러를 설명하기 위한 사시도.
도6은 도5에 도시된 임펠러의 평면도.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 임펠러에 이물질이 잘 끼이지 않는 원리를 설명하기 위한 개념도.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 임펠러에 이물질이 끼이더라도 유체의 흐름에 따라 잘 빠져나가는 원리를 설명하기 위한 개념도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 스프르트 펌프(이하 '펌프'라고 함)를 설명하기 위한 개념도이고, 도5는 본 발명의 실시예에 따른 임펠러를 설명하기 위한 사시도이며, 도6은 도5에 도시된 임펠러의 평면도이다. 도4 내지 도6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 펌프(100)는 케이싱(110), 어댑터(116), 베어링하우징(117) 및 임펠러(130)를 포함한다. 또한 도면에는 도시하지 않았지만 펌프(100)는 회전 동력을 발생시키는 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다.

케이싱(110)의 일측에는 유체가 유입되는 유입부(111)가 마련되어 있고, 타측에는 유체가 배출되는 배출부(112)가 마련되어 있다. 또한 케이싱(110)에서 유입부(111)가 형성된 반대쪽으로 베어링하우징(117)과 어댑터(116)가 설치된다. 베어링하우징(117) 내부에는 모터(미도시)의 구동에 따라 회전하는 샤프트(118)가 실장되어 있으며, 샤프트(118)는 어댑터(116)를 통해 케이싱(110) 내부에 연결된다. 한편 어댑터(116)에는 샤프트(118)가 원활하게 회전하면서도 케이싱(110)에서 유체가 누수되는 것을 방지하기 위해 메카니컬 씰(119)이 설치되어 있다.

케이싱(110)의 내부공간(114,115)에는 샤프트(118)에 연동되어 회전하는 임펠러(130)가 설치된다. 케이싱(110)의 형태나 크기는 펌프(100)의 용도나 설치 위치에 따라 다양하게 변형 가능하다.

모터(미도시)는 임펠러(130)를 회전시키기 위한 회전 동력을 발생시키는 것으로, 모터의 회전동력은 케이싱(110)의 내부공간까지 연장되도록 설치된 샤프트(118)를 통해 임펠러(130)에 전달된다.

임펠러(130)는 케이싱(110)의 내부공간(114,115)에서 샤프트(118)에 결합되어 회전함으로써, 유입부(111)를 통해 유체를 끌어당겨 내부공간(114,115)에 유체가 유입되도록 한 후 배출부(112)를 통해 토출되도록 하는 구성이다. 이러한 임펠러(130)는 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 평판부(131), 날개부(134), 상단커버(135) 및 중심부(136)를 포함한다.

평판부(131)는 가상의 원판 둘레(A)에서 외곽의 일정 영역이 절개된 형상으로 제작된다. 따라서 도6에 도시된 바와 같이 평판부(131)는 대략 바람개비 형태를 갖는다. 또한 평판부(131)의 중심에는 중심부(136)가 마련되어 있으며, 이 중심부(136)에 모터의 구동에 따라 회전하는 샤프트(118)가 결합된다.

날개부(134)는 임펠러(130)의 회전에 따라 흡입되는 유체를 배출부(112) 측으로 밀어내어 유동시키기 위해 마련된다. 이러한 날개부(134)는 평판부(131)에서 수직하게 세워진 형태로 형성된다. 또한 날개부(134)는 도6에 도시된 바와 같이 평판부(131)의 중심부(136)로부터 외곽 방향으로 곡선을 그리는 형태로 일정 간격으로 복수개 마련되어 있다.

상단커버(135)는 날개부(134)가 회전할 시 유체가 날개부(134)의 바깥(평판부의 반대 방향)으로 밀려나가지 못하도록 막아주는 구성이다. 즉 도5에 도시된 바와 같이 날개부(134)가 평판부(131)에서 수직하게 세워진 상태에서 날개부(134)의 종단에서 수직한 방향으로 돌출되어 상단커버(135)가 형성되어 있다. 따라서 상단커버(135)는 평판부(131)와 평행한 상태를 이루게 된다. 이때 상단커버(135)는 날개부(134)의 회전 방향, 즉 회전 발생시 날개부(134)에 유체가 밀착하게 되는 방향으로 돌출 형성된다. 즉 도6을 기준으로 임펠러(130)는 반시계 방향으로 회전함으로써, 곡선형 날개부(134)의 등을 따라 유체가 밀리면서 힘을 받고, 이후 임펠러(130)의 외곽 방향으로 자연스럽게 빠져나가도록 설계되어 있다. 따라서 도6을 기준으로 하였을 시 6시 방향에 위치한 날개부(134)에는 5시 방향을 향하도록 상단커버(135)가 돌출 형성되어 있는 것이다.

또한 상단커버(135)는 유체가 날개부(134)에 밀려날 시 유체를 가두는 역할을 하는 것이지만, 유체가 일정 수준의 힘을 받은 이후에는 임펠러(130)의 외곽 방향으로 빠져나가면 되기 때문에 상단커버(135)가 과도하게 크게 형성될 필요는 없다.

또 도4를 참조하면 임펠러(130)는 평판부(131)에서 날개부(134)가 돌출된 방향이 케이싱(110)의 유입부(111)를 향하도록 설치된다. 즉 임펠러(130)의 회전에 따라 유체가 배출부(112)쪽으로 밀려나면, 유입부(111)를 통해 유입된 새로운 유체가 임펠러(130)의 날개부(134) 사이로 진입해야 하는데, 상단커버(135)의 면적이 너무 크다면 임펠러(130)의 날개부(134) 사이로 유체가 진입하는 것이 방해가 될 수 있다.

즉 유체가 날개부(134)에 가두어져 일정 수준의 힘을 받은 이후에는 빠져나가야 하는 이유, 그리고 유입부(111)로부터 유입된 새로운 유체가 날개부(134) 사이에 수월하게 진입해야 하는 이유로 인해, 날개부(134)에서 돌출되는 상단커버(135)의 최대폭은 날개부(134) 높이의 절반정도인 것이 바람직하다. 이러한 상단커버(135)로 인해 날개부(134)들 사이는 완전 폐쇄도 아니고 완전 개방도 아니게 된다. 이에 따라 날개부(134) 사이에 이물질이 유입되더라도 갇혀 있지 아니하고 원활하게 빠져나갈 수 있는 환경이 조성된다.

또한 도5에 도시된 바와 같이 날개부(134)의 종단에서 수직 방향으로 연장된 형태의 상단커버(135)는 임펠러(130)의 외곽 방향에서 중심 방향으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형태로 설계된다. 따라서 날개부(134)에서 평판부(131)의 외곽쪽에 형성된 상단커버(135)는 그 폭이 가장 넓고, 중심부(136)를 향할수록 폭이 좁아지다가 결국에는 없어지는 형태가 된다. 즉 임펠러(130)의 중심부(136)로 진입한 유체보다는 외곽에 위치한 유체를 더 강한 힘으로 밀어주면 되기 때문에, 날개부(134)의 전체 영역에서 폭 넓은 상단커버(135)가 배치될 필요는 없는 것이다.

한편 도5에 도시된 바와 같이 날개부(134)에서 상단커버(135)가 돌출된 부분의 반대 방향으로는 하단커버(133)가 마련되어 있다. 설명의 편의를 위해 하단커버(133)라고 표현은 하였지만, 하단커버(133)는 평판부(131)에서 일부가 절개되고 남은 부분을 말한다. 따라서 도5와 같이 날개부(134)의 일측(유체가 밀착하여 힘을 받게 되는 측면)에는 마치 상단커버(135)와 하단커버(133)가 평행하게 같은 폭을 이루면서 돌출된 것처럼 보이게 된다.

도6은 도5에 도시된 임펠러의 평면도이다. 즉 도5의 임펠러(130)에서 날개부(134)가 평판부(131)로부터 돌출된 방향에서 임펠러(130)를 바라본 모습이다. 도6을 통해 평판부(131)에서 둘레의 일부가 절개된 모습을 설명하면 다음과 같다.

앞서 설명한 바와 같이 평판부(131)는 가상의 원판 둘레(A)에서 일부가 절개된 형태이다. 원판(A)에서 절개된 부분을 절개영역(132)이라고 한다면, 절개영역(132)은 날개부(134)들 사이에 각각 동일한 형태로 형성된다. 먼저 도6을 기준으로 6시 방향에 마련된 날개부(134)를 참조하면 날개부(134)의 우측, 즉 날개부(134)의 회전에 따라 유체가 밀착하게 되는 날개부(134)의 등쪽 부분의 형태를 따라 절개가 시작된다. 다만 절개영역(132)을 제거하고 남은 부분이 하단커버(133)의 기능을 수행해야 하기 때문에, 날개부(134) 등쪽 부분에서 상단커버(135)의 폭만큼 떨어진 부분부터 절개가 이루어진다. 이에 따라 날개부(134)에서 상단커버(135)와 하단커버(133)가 날개부(134)의 등을 따라 평행하게 동일한 폭만큼 돌출된 형태가 만들어질 수 있다.

다만 날개부(134)의 등을 따라 절개가 이루어지더라도 중심부(136)를 향한 부분까지 절개가 이루어지진 않는다. 즉 절개영역(132)이 너무 넓다면 평판부(131)에서 날개부(134)가 돌출 형성된 면으로 유체를 가두어두는 효과가 약하기 때문에 원판(A)에서 상당 부분은 남겨두어 평판부(131)의 면적을 확보해야 한다. 따라서 어느 하나의 날개부(134) 등쪽에서 절개가 시작되어 날개부(134)의 등을 따라 절개가 이루어지되 이웃하는 날개부(134)와 가까워지면, 이웃하는 날개부(134)의 외곽 부분을 향하여 완만하게 곡선을 이루면서 꺾어지는 형태로 절개가 마무리 된다. 가상의 원판 둘레(A)에서 절개영역(132)을 제거한 후 남게되는 평판부(131)의 형태는 도6을 통해 확인할 수 있다.

한편 이상의 설명에서는 가상의 원판(A)에서 절개영역(A)을 절개하고 남은 부분을 평판부(131)라고 하였지만, 이는 평판부(131)의 형태 설명을 위한 것일 뿐, 실제로 절단작업을 통해 제작이 이루어지는 것은 아니다. 즉 임펠러는 소정의 용융된 금속을 금형에 넣어 전체 형태를 제작하는 주물 방식으로 제작될 수 있다.

이상에서 설명한 임펠러(130) 및 이를 이용한 펌프(100)의 동작 과정과 작용 효과를 설명하면 다음과 같다. 도4에 도시된 바와 같이 모터의 구동에 따라 회전하는 샤프트(118)에 임펠러(130)가 장착되면, 케이싱(110)의 내부공간은 유입공간(114)과 뒤쪽공간(115)으로 구분된다. 이 상태에서 모터가 구동하여 임펠러(130)가 회전하면, 케이싱(110)의 유입공간(114)으로 유입된 유체는 임펠러(130)의 날개부(134)에 의해 가압되면서 임펠러(130)의 외곽 방향으로 원심력을 받게 된다. 따라서 임펠러(130)의 외곽 방향으로 밀려나는 유체는 케이싱(110)의 측면에 형성된 배출부(112)로 토출된다. 즉 임펠러(130)의 지속적인 회전에 따라 유입부(111)를 통해 유체가 유입되고 배출부(112)로 토출되는 펌핑 작용이 이루어진다.

이때 본 발명의 실시예에 따른 펌프(100)에 설치된 임펠러(130)는 그 독특한 형상에 의해 유체의 토출 압력을 높여줄 수 있다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이 임펠러(130)의 평판부(131)에서 수직하게 세워진 형태의 날개부(134)가 회전하면서 유체를 밀어주게 되는데, 날개부(134)에는 회전방향으로 상하부에 각각 상단커버(135)와 하단커버(133)가 형성되어 있다. 여기서 하단커버(133)는 가상의 원판(A)에서 절개영역(132)이 제거되고 남아 있는 평판부(131)의 영역이다. 하지만 상단커버(135)와 평행하게 날개부(134)에서 같은 폭으로 돌출된 형상으로 절개되었기 때문에 날개부(134)를 기준으로 본다면 상하부에 각각 상단커버(135)와 하단커버(133)가 돌출 형성된 것처럼 보인다. 따라서 날개부(134)가 회전할 시 날개부(134)의 상하부에는 각각 상단커버(135)와 하단커버(133)가 일정한 폭으로 돌출되어 있기 때문에, 날개부(134)에 밀착하게 되는 유체는 날개부(134) 바깥 방향(유입부(111) 방향)으로 즉시 미끄러져 나가지 못하고 상단커버(135)와 하단커버(133) 사이에 갇힌 상태로 회전력을 받게 된다. 즉 유체가 날개부(134)의 회전력을 강하게 받게 됨으로써 임펠러(130) 외곽 방향을 향한 원심력도 강하게 받게 되는 것이며, 이에 따라 유체의 토출 압력도 높아지게 되는 것이다.

또한 유체를 강한 힘으로 밀어주기 위해 상단커버(135)와 하단커버(133)가 형성되어 있더라도, 상단커버(135)와 하단커버(133)는 날개부(134)의 높이의 대략 절반정도의 폭을 갖도록 설계되어 있다. 즉 상단커버(135)가 위치하는 좁은 면적을 제외하고는 대부분이 개방되어 있기 때문에 슬러지 등의 이물질이 유입되더라도 개방된 부분을 통해 원활하게 이물질이 빠져나갈 수 있다.

한편, 임펠러(130)의 상단커버(135)와 하단커버(133) 사이에 이물질이 끼이지는 않을까 우려될 수도 있는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도7은 임펠러에서서 평판부에 절개영역이 형성된 경우와 그렇지 않은 경우를 비교 설명하기 위한 개념도이다. 즉 도7의 (a)는 임펠러의 평판부(131')에서 절개영역이 따로 형성되어 있지 않아서 날개부(134')로부터 평판부(131')가 그대로 다음 날개부까지 연장된 형태이고, 도7의 (b)는 평판부(131)에서 절개영역(132)이 형성된 본 발명의 임펠러(130)를 개념적으로 도시한 것이다. 보다 구체적으로 임펠러(130)에서 어느 하나의 날개부(134) 외곽 부분을 개념적으로 단면 도시한 것이다.

만약 도7의 (a)와 같은 임펠러 형상이라면 날개부(134')로부터 다음 날개부까지 평판부(131')가 연장되어 가로 막고 있다. 따라서 평판부(131')와 상단커버(135') 사이의 홈에 끼워진 이물질이 평판부(131')에서 넓은 접촉면적에서 마찰력을 받아 바깥 방향으로 빠져나가지 못하고 상단커버(135')와 평판부(131') 사이에 끼일 가능성이 높다.

반면 도7의 (b)와 같이 평판부(131)에서 절개영역(132)이 제거된 상태라면, 상단커버(135)와 하단커버(133) 사이에 이물질이 끼이더라도 낀 이물질과 상단커버(135)와 하단커버(133)의 접촉면적이 작아서 마찰력이 작게 작용하기 때문에 잘 빠져나갈 수 있다.

또한 상단커버와 하단커버 사이에 이물질이 끼이더라도 본원과 같은 임펠러(130) 구조에서는 지속적으로 유입되는 유체의 흐름에 의해 이물질이 쉽게 이탈될 수 있다. 즉 도8의 (a)와 같이 평판부(131')에서 절개영역이 형성되지 않은 형태에서 이물질이 상단커버(135')와 평판부(131') 사이에 끼인 상태라고 가정하자. 이때 평판부(131')가 막힌 구조에서는 유입부(111)를 통해 유입된 유체가 평판부(131')의 외곽 방향으로 흐르게 된다. 따라서 상단커버(135')와 평판부(131') 사이에 끼인 이물질에는 유체 흐름에 따른 힘이 크게 작용하지 않아 이물질을 밀어낼 수가 없다.

하지만 도8의 (b)와 같이 평판부(131)에서 절개영역(132)이 제거된 본원 발명의 임펠러(130) 구조에서는 유입부(111)로 유입된 유체가 바로 평판부(131) 외곽 방향으로 흐르는 것이 아니라, 절개영역(132)이 형성된 부분을 통과하면서 외곽으로 빠져나가게 된다. 즉 상단커버(135)와 하단커버(133) 사이에 이물질이 끼어 있더라도, 이물질은 유체의 강한 흐름에 지속적으로 노출되는 것이어서 결국에는 유체에 휩쓸려 나가게 된다.

즉 도7 및 도8을 통해 설명한 바와 같이, 임펠러(130)에 절개영역(132)이 형성된 구조에서는 상단커버(135)와 하단커버(133) 사이에 이물질이 끼이는 것도 어렵지만, 설사 이물질이 끼이더라도 유체의 흐름에 지속적으로 노출됨으로써, 유체에 휩쓸려 빠져나가는 것이 용이하다.

한편 임펠러(130)의 평판부(131)는 완전한 원판(A) 형상이 아니고, 날개부(134)들 사이에 절개영역(132)이 형성된 형태를 이루고 있다. 이에 따라 케이싱(110)의 내부공간(114,115)에서 뒤쪽공간(115), 즉 임펠러(130)의 평판부(131)와 케이싱(110)의 내측면 사이에 유체나 이물질이 유입되더라도 절개영역(132)을 통해 빠져나오는 것이 가능하다. 만약 평판부가 완전한 원판(A) 형상이라면 뒤쪽공간(115), 즉 임펠러(130)와 케이싱(110)의 내벽 사이에 유체가 유입되었을 시 빠져나오지 못하여 메카니컬 씰(119)에 높은 압력이 가해지게 되고, 메카니컬 씰(119)에 지속적으로 높은 압력이 가해진다면 누수 현상이 발생하거나 수명이 크게 단축될 수 있다.

하지만 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 평판부(131)에서 날개부(134)들 사이에 절개영역(132)이 형성되어 있다면, 평판부(131)에서 절개영역(132)이 형성되고 노출된 단면, 즉 절개면(133A)이 뒤쪽공간(115)에 채워진 유체를 임펠러(130)의 외측 방향으로 쳐내는 작용을 하게 된다. 따라서 절개면(133A)이 일종의 날개 역할을 수행하여 뒤쪽공간(115)의 유체를 쳐내는 것이어서, 뒤쪽공간(115)으로 유체가 몰리는 현상을 방지할 수 있는 것이다. 따라서 메카니컬 씰(119)에 높은 압력이 가해지는 현상을 방지함으로써 수명을 연장시키고 누수 현상을 막아줄 수 있다.

더불어 유체에 고형물 슬러지 등의 이물질이 다량 함유된 경우도 있는데, 이러한 유체가 케이싱(110) 내부로 유입될 경우 임펠러(130)와 케이싱(110) 내벽의 사이 공간, 즉 뒤쪽공간(115)에 이물질이 끼이는 경우도 있다. 만약 평판부가 완전한 원판(A) 형상이라면 뒤쪽공간(115)으로 끼인 이물질은 쉽게 빠져나오지 못하여 지속적으로 점착되면, 임펠러(130)의 회전을 방해하고 메카니컬 씰(119)에 큰 부하가 걸리게 되어 수명이 단축 될 수도 있다.

하지만 앞서 설명한 바와 같이 평판부(131)에서 날개부(134)들 사이에 절개영역(132)이 형성되어 있다면, 절개영역(132)이 형성되면서 노출된 단면, 즉 절개면(133A)이 뒤쪽공간(115)에 채워진 유체를 걷어낼 때 이물질도 함께 밀어내는 작용을 하게 된다. 즉 평판부(131)의 절개영역(132)은 유체나 이물질이 탈출할 수 있는 공간을 확보해 주는 것이고, 절개면(133A)은 유체나 이물질을 밀어내는 역할을 수행하기 때문에, 임펠러(130)와 케이싱(110) 사이의 좁은 공간에 이물질이 끼어 임펠러(130)의 회전을 방해하거나 메카니컬 씰(119)에 높은 압력이 가해지는 현상을 억제시키고, 메카니컬 씰(119)의 수명도 늘어날 수 있는 것이다.

그 이외에도 본 발명은 임펠러(130)의 날개부(134)에 상단커버(135)가 형성되어 있기 때문에 임펠러(130)가 회전 할 시 유체가 날개부(134)의 세워진 방향으로 흐르는 것을 상단커버(135)가 막게 된다. 따라서 유체가 날개부(134)의 가장자리로 흐르면서 마찰에 의해 날개부(134)의 끝을 마모시키는 것이 방지된다. 따라서 날개부(134)의 마모를 방지하므로 임펠러(130)의 수명을 증대시킨다. 종래의 임펠러는 회전시에 유체가 날개부를 따라 흐르면서 날개부를 빠져나가는 끝단의 마모를 심하게 하여 장시간 사용하면 날개부의 끝단이 마모되어 형상이 마모로 인해 둥글게 뭉그러지는 문제가 있었다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 스프르트 펌프
110 : 케이싱
111 : 유입부
112 : 배출부
114 : 유입공간
115 : 뒤쪽공간
116 : 어댑터
117 : 베어링하우징
118 : 샤프트
119 : 메카니컬 씰
130 : 임펠러
131 : 평판부
132 : 절개영역
133 : 하단커버
133A : 절개면
134 : 날개부
135 : 상단커버
136 : 중심부

Claims

모터의 동작에 따라 회전하는 샤프트에 결합되는 평판부; 및
상기 평판부의 중심에서 외곽 방향으로 일정 간격을 두고 복수개가 수직하게 세워진 형태로 마련되는 날개부;를 포함하되,
상기 평판부는 원판 형태에서 상기 날개부들 사이의 외곽 영역이 절개되어 있고,
상기 날개부의 상부 및 하부에는 상단커버와 하단커버가 날개부와 수직하게 회전방향으로 돌출 형성되되,
상기 상단커버 및 하단커버는 날개부 높이의 절반 길이를 최대폭으로 가지며, 외곽 방향에서 중심 방향으로 갈수록 그 폭이 좁아지게 형성되어,
유체가 상단커버와 하단커버 사이에 갇혀 강한 원심력을 받아 토출압력이 높아지고 상단커버 및 하단커버의 좁은 폭을 통해 이물질을 원활히 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 평판부에서 절개된 부분의 단면에 의해 상기 모터 방향으로 유입된 유체를 상기 평판부의 외측 방향으로 쳐낼 수 있는 것을 특징으로 하는 임펠러.
삭제
유입부 및 배출부가 형성된 케이싱;
상기 케이싱의 내부공간에 설치되는 임펠러; 및
상기 임펠러를 회전시키는 모터;를 포함하되,
상기 임펠러는 제1항 또는 제2항에 따른 임펠러인 것을 특징으로 하는 스프르트 펌프.