KR102380320B1

KR102380320B1 - 임펠러용 밸런스 장치

Info

Publication number: KR102380320B1
Application number: KR1020150181992A
Authority: KR
Inventors: 김태영
Original assignee: 현대중공업터보기계 주식회사
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2022-03-30
Also published as: KR20170073278A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러용 밸런스 장치는, 회전축에 마련되는 임펠러의 후방에 일렬로 마련되되, 보상 간극이 형성되도록 이격되게 마련되는 밸런스 드럼; 상기 밸런스 드럼의 후방에 마련되어, 상기 밸런스 드럼의 이동을 방지하는 스플릿 링; 상기 스플릿 링의 외경보다 크게 이루어지며, 상기 밸런스 드럼에 볼트로 결합되는 드럼 고정부; 및 상기 드럼 고정부와 상기 밸런스 드럼을 차례로 관통하여 상기 임펠러의 후단까지 연장되어, 상기 임펠러를 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

임펠러용 밸런스 장치{Apparatus of balance for impeller}

본 발명은 임펠러용 밸런스 장치에 관한 것이다.

고압용 수평 펌프(이하에서는 '고압 펌프'로 명칭함)는 회전축(shaft)에 다단으로 설치되는 원심 임펠러를 구비하는데, 임펠러 후단에는 임펠러 추력을 상쇄시키는 밸런스 장치가 설치된다.

이러한 고압 펌프의 작동 유체는 섭씨 100~200에 이르고, 임펠러가 직렬로 다수 설치되므로 회전축 후단에 장착되는 밸런스 장치와 임펠러 마지막 단 사이에는 축 방향 조립 공차 보상 및 불균일 열팽창 보상용 간극(gap)이 마련되어야 한다.

이러한, 고압 펌프가 가동되는 경우 임펠러는 유체의 흡입 방향으로 추력을 받아 전진하게 되고, 가동 도중 구동이 멈추게 되어 추력이 사라지면 임펠러는 후방으로 밀리게 된다. 이와 같이, 고압 펌프가 가동과 비가동이 번복 및 반복되는 경우, 또는 고압 펌프에 비이상적인 압력파가 발생되면, 임펠러의 전후방으로 추력이 변동되어 진동이 발생될 수 있다. 이하에서 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 일반적인 고압 펌프에서 임펠러와 밸런스 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 고압 펌프는 회전축(부호 도시하지 않음)에 다단의 임펠러(I)가 설치되고, 임펠러(I)의 후방에는 밸런스 장치(B)가 회전축 상에서 일렬로 마련된다. 여기서, 스플릿 링(S)이 임펠러(I)의 전방에 하나 마련되고, 밸런스 장치(B)의 후단에 하나 마련됨으로써 임펠러(I)와 밸런스 장치(B)가 고정될 수 있다.

그런데 고압 펌프가 정상적인 운전 조건을 이루는 경우에는, 임펠러는 전단 추력을 받으므로 스플릿 링(S)에 의해 이동이 제한되어 전방으로 움직이지는 않으나, 배관 내 비이상적인 압력파가 발생되면 마지막 단의 임펠러(I)는 밸런스 장치(B)와의 간극에 의해 전후방으로 진동이 발생하게 된다. 이러한 진동은 임펠러(I)와 회전축 사이에 마찰을 발생시켜 펌프 파손을 일으킬 수 있다.

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 임펠러의 진동을 방지하여 펌프의 파손을 방지할 수 있는 임펠러용 밸런스 장치를 제공하기 위한 것이다.

구체적으로, 상기 볼트와 상기 지지부는 상기 드럼 고정부의 후면 둘레를 따라 서로 번갈아 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 지지부는, 그 일단부에 나사산이 형성되어 상기 드럼 고정부에 나사 결합되고, 그 타단부에 민무늬가 형성되어 상기 밸런스 드럼에 간섭되지 않고 관통될 수 있다.

구체적으로, 상기 밸런스 드럼에는 상기 지지부가 관통되는 관통홀이 형성되고, 상기 지지부는, 그 일단부에 나사산이 형성되어 상기 드럼 고정부에 나사 결합되고, 그 타단부의 직경이 상기 관통홀의 직경보다 작게 이루어져 간섭되지 않고 관통될 수 있다.

본 발명에 따른 임펠러용 밸런스 장치는, 임펠러의 후방에 보상용 간극(gap)을 형성하면서도, 추력의 상실로 인한 임펠러의 후방 이동이나 고압 펌프의 비이상적인 압력파에 의한 임펠러의 후방 이동에 따른, 전후방 진동을 방지할 수 있도록, 밸런스 드럼을 관통하여 임펠러의 후방을 지지하는 지지부를 마련함으로써, 임펠러와 회전축 사이의 마찰을 방지할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 고압 펌프에서 임펠러와 밸런스 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러용 밸런스 장치가 설치된 고압 펌프를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러용 밸런스 장치가 설치된 고압 펌프를 도시한 배면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러용 밸런스 장치가 설치된 고압 펌프를 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러용 밸런스 장치가 설치된 고압 펌프를 도시한 배면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러용 밸런스 장치(100)는 밸런스 드럼(110), 스플릿 링(120), 드럼 고정부(130) 및 지지부(140)를 포함한다.

여기서, 임펠러용 밸런스 장치(100)는 고압 펌프(10)에 설치되어, 고압 펌프(10)에 마련되는 다수의 원심 임펠러(12)와 회전축(11)에서 직렬로 설치됨으로써, 임펠러(12) 후단에서 임펠러(12)의 추력을 지지할 수 있다.

밸런스 드럼(110)은 임펠러(12)의 후방에 일렬로 마련되되, 보상 간극(부호 도시하지 않음)이 형성되도록 이격되게 마련된다. 보상 간극은 축 방향 조립 공차를 보상하기 위해 임펠러(12)의 마지막 단의 후방에서 축 방향의 공간으로 이루어질 수 있다. 또한, 보상 간극은 회전축(11)과 임펠러(12)의 상이한 열팽창을 보상해줄 수 있다.

이러한, 밸런스 드럼(110)은 회전축(11)의 외측에 마련되도록, 회전축(11)이 관통하는 원통의 형태로 이루어질 수 있으며, 밸런스 드럼(110)에는 지지부(140)가 관통되는 관통홀(부호 도시하지 않음)이 형성되어 밸런스 드럼(110)에 간섭되지 않고 지지부(140)가 임펠러(12)의 후방에서 지지할 수 있다.

여기서, 관통홀은 지지부(140)의 수에 대응하여 복수로 마련될 수 있으며, 길이방향을 따라 후방에서 전방으로 관통되는 홀로 이루어질 수 있고, 임펠러(12)의 후방에서 복수의 지점으로 지지부(140)가 지지할 수 있도록 임펠러(12)의 후측 둘레면을 따라 관통홀이 형성될 수 있다.

스플릿 링(120)은 임펠러(12)와 밸런스 드럼(110)을 고정하는 구성으로서, 링 형태로 이루어지는 스플릿 링(120)이 밸런스 드럼(110)의 후방에 마련되어 밸런스 드럼(110)의 이동을 방지한다.

또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 스플릿 링(120)은 다단으로 마련되는 임펠러(12)의 전방에도 마련되어 고압 펌프(10)의 구동시 전방으로 발생되는 추력에 의해 임펠러(12)가 전방으로 이동하지 않도록 방지할 수 있다.

드럼 고정부(130)는 스플릿 링(120)과 함께 밸런스 드럼(110)을 지지하는 구성으로서, 스플릿 링(120)의 외경보다 크게 이루어지는 링 형태를 이룰 수 있으며, 밸런스 드럼(110)에 볼트(131)로 결합될 수 있다.

볼트(131)에 의한 결합은, 드럼 고정부(130)와 밸런스 드럼(110)을 안정적으로 이룰 수 있도록, 드럼 고정부(130)의 후측 둘레면을 따라 복수로 이루어질 수 있다. 여기서, 볼트(131)는 지지부(140)와 서로 번갈아 마련되어 드럼 고정부(130)와 밸런스 드럼(110)의 결합뿐만 아니라, 지지부(140)에 의한 임펠러(12)의 지지가 분산되어 안정적으로 이루어질 수 있다.

그리고 볼트(131)의 헤드가 드럼 고정부(130)로부터 돌출되지 않도록, 볼트(131)의 헤드는 드럼 고정부(130)의 내측에 삽입되는 구조를 이룰 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

지지부(140)는 드럼 고정부(130)와 밸런스 드럼(110)을 차례로 관통하여 임펠러(12)의 후단까지 연장되어, 임펠러(12)를 지지한다. 여기서, 지지부(140)는 마지막 단의 임펠러(12)에 직접 맞닿아 후방을 지지함으로써, 임펠러(12)가 뒤로 밀리는 것을 방지할 수 있다.

즉, 고압 펌프(10)가 정상 운전 중인 경우에서는 임펠러(12)가 유체의 흡입 방향인 전방으로 지속적으로 추력을 받아 위치가 고정되므로 구동 등에 문제가 발생되지 않으나, 비이상 운전 조건으로 압력파가 발생시 축 방향의 전후방으로 반복적인 힘을 받게 됨에 따라 임펠러(12)에 진동이 발생될 수 있으므로 이를 방지할 수 있도록, 지지부(140)가 임펠러(12)의 후방에 맞닿게 설치될 수 있다.

일례로, 지지부(140)는 그 후방인 일단에서 그 전방인 타단까지 측면 둘레를 따라 나사산이 형성되어, 후방은 드럼 고정부(130)의 나사홀(도시하지 않음)에 나사결합되어 고정되고, 전방은 지지부(140)의 직경보다 크게 이루어지는 관통홀을 관통하여 임펠러(12)의 후단에 맞닿을 수 있다.

이와 달리, 지지부(140)는 후방에는 나사산이 형성되고 전방에는 민무늬가 형성되어 후방은 드럼 고정부(130)에 나사결합되고 전방은 관통홀을 가로질러 밸런스 드럼(110)에 간섭되지 않고 관통됨으로써 임펠러(12)의 후단에 맞닿을 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 임펠러(12)의 후방에 보상용 간극(gap)을 형성하면서도, 추력의 상실로 인한 임펠러(12)의 후방 이동이나 고압 펌프(10)의 비이상적인 압력파에 의한 임펠러(12)의 후방 이동에 따른, 전후방 진동을 방지할 수 있도록, 밸런스 드럼(110)을 관통하여 임펠러(12)의 후방을 지지하는 지지부(140)를 마련함으로써, 임펠러(12)와 회전축(11) 사이의 마찰을 방지할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 고압 펌프 12: 임펠러
11: 회전축 100: 임펠러용 밸런스 장치
110: 밸런스 드럼 120: 스플릿 링
130: 드럼 고정부 131: 볼트
140: 지지부

Claims

회전축에 마련되는 임펠러의 후방에 일렬로 마련되되, 보상 간극이 형성되도록 이격되게 마련되는 밸런스 드럼;
상기 밸런스 드럼의 후방에 마련되어, 상기 밸런스 드럼의 이동을 방지하는 스플릿 링;
상기 스플릿 링의 외경보다 크게 이루어지며, 상기 밸런스 드럼에 볼트로 결합되는 드럼 고정부; 및
상기 드럼 고정부와 상기 밸런스 드럼을 차례로 관통하여 상기 임펠러의 후단까지 연장되어, 상기 임펠러를 지지하는 지지부를 포함하며,
상기 볼트와 상기 지지부는 상기 드럼 고정부의 후면 둘레를 따라 서로 번갈아 마련되는 것을 특징으로 하는 임펠러용 밸런스 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 지지부는,
그 일단부에 나사산이 형성되어 상기 드럼 고정부에 나사 결합되고, 그 타단부에 민무늬가 형성되어 상기 밸런스 드럼에 간섭되지 않고 관통되는 것을 특징으로 하는 임펠러용 밸런스 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸런스 드럼에는 상기 지지부가 관통되는 관통홀이 형성되고,
상기 지지부는,
그 일단부에 나사산이 형성되어 상기 드럼 고정부에 나사 결합되고, 그 타단부의 직경이 상기 관통홀의 직경보다 작게 이루어져 간섭되지 않고 관통되는 것을 특징으로 하는 임펠러용 밸런스 장치.