KR102405913B1 - 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러, 및 이를 구비한 펌프 - Google Patents

더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러, 및 이를 구비한 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전하여 유체의 흡입력 및 토출력을 발생하는 임펠러 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지하는 임펠러를 구비한 펌프는 구동축이 끼워지는 축설치부가 형성된 상판부, 상기 상판부와 나란하게 이격되어 유체가 흡입되는 흡입구가 중앙에 형성되는 하판부, 및 상기 하판부와 상기 상판부의 사이에 위치되고 상기 흡입구의 둘레에서 상기 상판부 또는 상기 하판부의 둘레로 갈수록 반경이 넓어지는 나선형상으로 형상으로 형성되어 회전함에 따라 흡입력과 토출력을 발생하는 베인을 포함하고, 상기 베인은 상기 베인의 무게를 감소시켜 편심의 발생을 베인의 내면과 외면의 사이에 형성되어 상기 베인의 무게를 감소시켜 편심의 발생을 감소시키는 중공부, 및 상기 베인의 외측면으로 삽입되는 이물질을 보유하여 이물질을 용이하게 배출하도록 상기 베인의 둘레에서 압력을 감소시키도록 상기 외측면의 일부에 오목하게 형성되는 압력감소부를 포함하는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러에 있어서, 상기 베인은 상기 압력감소부에서의 압력 감소를 보완하여 진동의 발생을 최소화하도록 상기 압력감소부와 대응되는 상기 베인의 내측면에서 돌출되어 토출되는 유체의 압력을 증대시키는 압력보완부를 더 포함한다. 따라서, 펌프의 효율과 양정을 향상시킬 수 있다.

Description

더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러, 및 이를 구비한 펌프{Impeller preventing cavitation by a dummy protrusion, and a pump having the same}
본 발명은 회전하여 유체의 흡입력 및 토출력을 발생하는 임펠러 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 펌프는 유체를 이송하기 위한 장치로서, 펌프는 임펠러의 회전에 따라 유체를 흡입 및 토출하기 때문에 펌프에서 임펠러는 중요한 구성이다.
임펠러는 베인의 형태에 따라 유체의 흡입력과 토출력이 달라지며, 펌프에는 요구되는 양정과 펌프효율에 적합한 임펠러를 적용하여 설치된다.
그러나, 펌프가 오폐수조와 같이 이물질이 함께 혼합되는 집수정에 설치되는 경우, 이물질이 함께 유입되면서 펌프의 효율 및 양정이 하락되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 한국등록특허공보 제10-2005961호(2019.8.1.공고)의 "이물질 토출성능을 향상시킨 임펠러"가 개시된 바가 있다.
상기한 종래의 임펠러는 유체가 흡입되는 흡입구가 중앙에 형성된 하판부, 상기 하판부의 상부로 이격되어 상부를 밀폐하는 상판부, 및 상기 하판부와 상기 상판부의 사이에 설치되고 상기 흡입구로부터 상기 하판부의 외주로 갈수록 반경이 넓어지는 나선형상으로 형성되어 회전함에 따라 흡입력과 토출력을 발생하는 베인을 포함하는 이물질 토출성능을 향상시킨 임펠러에 있어서, 상기 베인은 상기 흡입구와 마주하도록 위치되어 상기 흡입구로 흡입되는 유체를 가이드하는 내측면부, 상기 내측면부의 반대방향에 위치되어 상기 내측면부를 통해 유입된 유체를 가이드하는 외측면부, 및 상기 내측면부와 상기 외측면부의 사이에 형성되어 무게를 감소시키기 위해 형성되는 베인공간을 포함하고, 상기 외측면부는 펌프케이싱의 내주에 이물질이 밀착됨에 따라 이물질의 토출이 저해되는 것을 방지하도록 상기 외측면부의 일부를 오목하게 형성하여 압력을 감소시키는 압력감소부를 포함하여 구성되었다.
이러한 구성을 갖는 종래의 임펠러는 회전 시 압력감소부에 이물질이 모이면서 배출되기 때문에 이물질의 고착을 방지하여 펌프의 양정과 효율을 향상시킬 수 있었다.
하지만, 종래의 임펠러는 회전 시 압력감소부에서 낮아지는 압력에 의해 임펠러가 흔들려 진동이 발생하면서, 펌프의 내구성이 하락되는 문제점이 있었다.
또한, 흡입구로 유체가 흡입될 때, 흡입구의 수직 상부에 위치하는 상판부에 유체가 충돌하면서, 흡입력이 감소되기 때문에 펌프의 효율과 양정이 하락되는 문제점이 있었다.
또한, 흡입구로 흡입되는 유체는 상판부에 충돌하면서 충돌력에 의해 하판부를 향해 하향되었다가 상향되는 흐름을 형성하는 데, 이 부분에서 압력이 낮아져 혼입된 공기가 모임으로써, 케비테이션이 발생하여 유체가 원활하게 토출되지 못해 펌프의 효율 및 양정이 하락되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 베인의 압력감소부가 형성된 외면에 대해 반대방향에 위치하는 내면에 압력보완부를 형성하여 압력감소부의 낮아지는 압력을 압력보완부에서 압력을 증대시켜 보완함으로써, 압력감소부의 낮아니는 압력에 의해 임펠러가 흔들려 진동이 발생하는 것을 방지하여 펌프의 내구성을 향상시킬 수 있는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러, 및 이를 구비한 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 흡입되는 유체가 상판부에 충돌하면서 하향되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름이 발생하는 부분에 더미돌출부가 형성되어 압력이 낮은 부분을 메움으로써, 케비테이션의 발생을 방지하여 펌프의 효율과 양정을 향상시킬 수 있는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러, 및 이를 구비한 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 흡입구와 마주하는 상판부의 부분에 와류를 발생하는 충돌력감소부가 형성되고, 충돌력감소부에는 유체의 방향을 안내하는 유체안내부가 형성되어 흡입구로 흡입되는 유체가 상판부에 충돌하는 충돌력을 감소시킴으로써, 유체의 흡입력을 향상시켜 펌프의 양정과 효율을 향상시킬 수 있는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러, 및 이를 구비한 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지하는 임펠러를 구비한 펌프는 구동축이 끼워지는 축설치부가 형성된 상판부, 상기 상판부와 나란하게 이격되어 유체가 흡입되는 흡입구가 중앙에 형성되는 하판부, 및 상기 하판부와 상기 상판부의 사이에 위치되고 상기 흡입구의 둘레에서 상기 상판부 또는 상기 하판부의 둘레로 갈수록 반경이 넓어지는 나선형상으로 형상으로 형성되어 회전함에 따라 흡입력과 토출력을 발생하는 베인을 포함하고, 상기 베인은 상기 베인의 무게를 감소시켜 편심의 발생을 베인의 내면과 외면의 사이에 형성되어 상기 베인의 무게를 감소시켜 편심의 발생을 감소시키는 중공부, 및 상기 베인의 외측면으로 삽입되는 이물질을 보유하여 이물질을 용이하게 배출하도록 상기 베인의 둘레에서 압력을 감소시키도록 상기 외측면의 일부에 오목하게 형성되는 압력감소부를 포함하는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러에 있어서, 상기 베인은 상기 압력감소부에서의 압력 감소를 보완하여 진동의 발생을 최소화하도록 상기 압력감소부와 대응되는 상기 베인의 내측면에서 돌출되어 토출되는 유체의 압력을 증대시키는 압력보완부를 더 포함한다.
상기 상판부는 상기 흡입구로 흡입되는 유체가 상기 상판부에 충돌하면서 상기 상판부에서 상기 하판부를 향해 이격되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름에 따라 케비테이션이 발생하는 것을 방지하도록 상기 유체의 흐름에 대응하여 상기 상판부에서 상기 하판부를 향해 하부로 볼록한 형태로 상기 케비테이션이 발생하는 부분을 메우는 더미돌출부를 포함할 수 있다.
상기 흡입구와 마주하는 상기 구동축이 위치하는 부분에서 상기 흡입구를 향해 돌출되어 회전 시 와류를 발생하는 형태로 상기 흡입구 흡입되는 유체가 상기 상판부로 충돌하는 충돌력을 감소시키는 충돌력감소부를 포함할 수 있다.
상기 충돌력감소부는 상기 흡입구로 흡입되는 유체가 상기 베인으로 원활하게 진입하도록 안내함과 동시에 상기 충돌력감소부에 의해 발생하는 와류에 의해 상기 흡입구로 흡입되는 유체의 저항성이 감소되도록 상기 충돌력감소부를 경사진 형태로 절단한 유체안내부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지하는 임펠러를 구비한 펌프는 상기한 실시예에 따른 임펠러, 상기 임펠러를 수용하며 유체가 흡입되는 케이싱흡입구와 상기 케이싱흡입구로 흡입된 유체가 토출되는 케이싱토출구가 형성된 펌프케이싱, 및 상기 임펠러를 구동하는 구동모터를 포함한다.
본 발명에 따르면, 베인의 압력감소부가 형성되는 면에 대해 반대방향의 면에 위치에 돌출되어 토출되는 유체의 압력을 증대시키는 압력보완부를 형성하여 압력감소부의 낮아지는 압력에 따라 임펠러의 진동이 발생하는 것을 방지하여 펌프의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 흡입구로 유체가 흡입 시에 상판부에 유체가 충돌하면서 하향되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름을 형성하는 부분에 상대적으로 낮은 압력에 의해 공동현상을 방지하도록 압력이 낮아지는 부분을 더미돌출부가 메워 케비테이션의 발생을 방지함으로써, 펌프의 효율 및 양정을 향상시킬 수 있다.
또한, 흡입구로 유체가 흡입시에 충돌력감소부에서 와류를 형성하여 상판부에 유체가 부딪히는 충돌력을 감소시키고, 충돌력감소부에 유체안내부가 형성되어 유체의 유입을 원활하게 함으로써, 흡입되는 유체가 상판부에 충돌하는 충돌력에 의해 흡입력이 하락되는 것을 방지하여 펌프의 효율과 양정을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러의 측면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러의 평단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러의 측단면도로서, 더미돌출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러를 구비한 펌프를 도시한 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러(100)는 상판부(110), 하판부(120) 및 베인(130)을 포함할 수 있다.
상판부(110)는 원판의 형상으로 형성될 수 있으며, 상판부(110)의 중앙에는 구동모터(230)의 구동축(231)이 결합되는 축설치부(111)가 형성될 수 있다.
구동축(231)은 상판부(110)를 관통하여 결합될 수 있으며, 구동축(231)의 끝단에는 너트를 체결하는 형태로 구동축(231)에 임펠러(100)를 결합할 수 있다.
그리고, 상판부(110)에서 하판부(120)와 마주하는 방향에 대해 반대방향에 위치하는 면에는 임펠러(100)의 전체적인 벨런싱을 맞추기 위한 벨런싱홈이 형성될 수 있다.
하판부(120)는 상판부(110)의 하부에 상판부(110)와 나란하게 이격되어 배치될 수 있으며, 하판부(120)는 원판의 형상으로 형성될 수 있다.
상판부(110)와 하판부(120)는 서로 동일한 직경을 갖거나 어느 하나가 직경이 더 크거나 작을 수도 있다.
하판부(120)의 중앙에는 유체가 흡입되는 흡입구(121)가 관통하여 형성될 수 있다.
베인(130)은 상판부(110)와 하판부(120)의 이격된 사이에 형성될 수 있으며, 베인(130)은 평면상으로 바라볼 때, 흡입구(121)의 둘레에 일단이 위치되고 타단은 상판부(110) 또는 하판부(120)의 둘레에 위치하며, 흡입구(121)에서 상판부(110) 또는 하판부(120)의 둘레로 갈수록 점점 반경이 넓어지는 나선형상으로 형성될 수 있다.
베인(130)은 흡입구(121)의 중앙을 중심으로 일단과 타단이 대략 270° 내지 360°각 도로 곡선형태로 휘어져 위치할 수 있으며, 베인(130)은 일단에서부터 타단으로 갈수록 점점 두께가 넓어졌다가 다시 좁아지는 형상으로 형성될 수 있다.
베인(130)은 중공부(131)와 압력감소부(133), 압력보완부(137)를 포함할 수 있다.
중공부(131)는 임펠러(100)의 회전 시 베인(130)의 편심에 따라 진동을 발생하는 것을 최소화하기 위해 베인(130)의 무게를 감소시킬 수 있다.
중공부(131)는 베인(130)의 중앙 부분에 홈의 형태로 형성될 수 있으며, 중공부(131)는 상판부(110)의 상부로 개방된 형태를 가질 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압력감소부(133)는 베인(130)의 외측면에 형성될 수 있으며, 압력감소부(133)는 베인(130)의 외측면에서 일부를 오목하게 형성하여 임펠러(100)의 회전 시 펌프케이싱(210)과 베인(130)의 사이 공간을 넓혀 압력을 베인(130)에서 발생하는 압력을 감소시킴으로써, 압력이 감소된 부분으로 이물질을 모아 토출할 수 있다.
예를 들어, 펌프케이싱(210)에서 임펠러(100)와 가장 근접한 부분을 기준으로 임펠러(100)가 회전하면 베인(130)의 일단에서 타단으로 갈수록 점점 펌프케이싱(210)의 근접한 부분과의 사이가 좁아지면서 유체를 토출하는 데, 압력감소부(133)는 베인(130)의 일단에서 타단으로 갈수록 점점 높아지는 중간 부분에 공간을 확장시켜 압력을 감소시킴으로써, 상대적으로 압력이 낮아지는 부분으로 이물질이 모인다.
이로 인해 펌프케이싱(210)의 내주에 이물질이 고착되거나, 펌프케이싱(210)과 베인(130)의 사이에 이물질이 끼어 펌프케이싱(210) 또는 베인(130)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
물론, 압력감소부(133)는 펌프케이싱(210)의 근접한 부분을 지나면 압축력이 높아져 상대적으로 압력이 낮은 압력감소부(133)로 이물질이 모이고, 모인 이물질은 원심력에 의해 베인(130)의 둘레로 토출될 수 있다.
이때, 베인(130)은 와류발생부(135)를 포함하여 압력감소부(133)에 모인 이물질이 압력감소부(133)에서 쉽게 이탈되는 것을 방지하도록 와류를 발생시킬 수 있다.
와류발생부(135)는 압력감소부(133)가 시작되는 단부에서 베인(130)의 회전하는 방향에 대해 후방을 향해 압력감소부(133)의 둘레를 일부 덮는 형태로 돌출형성되어 와류발생부(135)와 압력감소부(133)의 사이에 유체가 맴도는 와류를 형성함으로써, 압력감소부(133)로 진입한 이물질이 압력감소부(133)에서 용이하게 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 베인(130)은 압력보완부(137)를 더 포함할 수 있다.
압력보완부(137)는 압력감소부(133)에서 감소되는 압력을 보완하여 감소되는 압력에 의해 임펠러(100)가 흔들려 진동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
압력보완부(137)는 베인(130)의 내측면에 형성될 수 있으며, 압력보완부(137)는 베인(130)에서 압력감소부(133)가 위치하는 부분과 대응되는 베인(130)의 내측면의 위치에 형성될 수 있다.
압력보완부(137)는 내측면에서 돌출되는 형태로 형성되어 베인(130)의 내측면을 따라 이동하는 유체의 압력이 증대되도록 압력감소부(133)가 오목하게 형성되는 만큼 내측면에서 돌출되어 간격을 좁힘으로써, 내측면을 따라 이동하는 유체의 압력을 증대시킴으로써, 압력감소부(133)에서 감소되는 압력을 보완하여 임펠러(100)의 진동이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
예를 들어, 베인(130)의 내측면은 흡입구(121)에서 상판부(110) 또는 하판부(120)의 둘레로 갈수록 점점 공간이 넓어지기 때문에 압력이 점점 낮아지는 데 압력보완부(137)가 형성된 부분은 공간이 넓어지지 않고 이전의 공간을 일부 유지하기 때문에 점점 낮아지는 압력 대비 계속적인 압력을 유지함으로써, 상대적으로 압력보완부(137)가 형성된 부분에서 압력이 높아지기 때문에 압력감소부(133)에서 낮아지는 압력을 보완하여 압력 변동에 따라 임펠러(100)가 흔들리며 진동이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 베인(130)은 흡입구(121)에 위치하는 일단에서 대략 2/3 의 길이는 점점 넓어지다 좁아지는 형상을 가지며, 나머지 1/3 길이의 타단까지는 두께가 일정한 판의 형상으로 형성되어 두께가 일정한 부분에서 압력감소부(133)를 내측으로 오목하게 절곡 형성하면 그 반대방향이 돌출되면서 압력보완부(137)를 형성하는 형태로 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상판부(110)는 더미돌출부(115)를 더 포함할 수 있다.
더미돌출부(115)는 상판부(110)에서 하판부(120)와 마주하는 면의 일부에서 하판부(120)를 향해 볼록하게 돌출되어 형성될 수 있으며, 더미돌출부(115)는 흡입구(121)로 흡입되는 유체가 상판부(110)에 충돌하면서 그 충돌력에 의해 하판부(120)로 하향되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름을 형성하고, 이러한 유체의 흐름으로 인해 압력이 낮아지는 부분에서 혼입된 공기가 모임으로써, 케비테이션(cavitation)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 임펠러(100)가 회전하면 흡입구(121)에 수직방향으로 유체가 흡입되면서 방향이 전환되어 임펠러(100)의 둘레로 토출되는 데, 흡입구(121)와 마주하는 부분에는 상판부(110)가 위치하기 때문에 흡입구(121)로 흡입되는 유체의 흡입력에 의해 상판부(110)에 충돌하면서 충돌력에 의해 하판부(120)가 위치하는 방향으로 하향되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름을 발생한다.
이때, 상판부(110)에서 유체가 이격되어 압력이 유체의 압력이 하락되는 부분이 발생함으로써, 그 부분에 혼입된 공기가 모여 케비테이션이 발생하고, 케비테이션의 발생에 따라 난류의 발생과 함께, 공기가 유입되면서, 진동이 발생하여 펌프(200)의 효율 및 양정이 하락되는 문제점이 있다.
이에 따라 더미돌출부(115)는 상판부(110)에서 유체가 상판부(110)에 충돌하면서 하향되었다가 다시 상향되는 부분을 미리 메워 케비테이션의 발생을 억제함으로써, 진동과 난류의 발생을 감소시킴으로써, 펌프(200)의 효율과 양정을 향상시킬 수 있다.
여기서, 더미돌출부(115)는 유체가 하향되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름과 대응하도록 하판부(120)와 마주하는 상판부(110)의 면에서 유체가 베인(130)에 의해 가이드되어 회전하며 토출되는 방향으로 점점 높이가 높아졌다가 낮아지는 곡면을 갖도록 하판부(120)를 향해 볼록하게 돌출되는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 더미돌출부(115)는 유체가 하향되었다가 상향되는 위치인 베인(130)의 끝단 부분에 위치할 수 있으며, 더미돌출부(115)는 케비테이션의 방지효과뿐만 아니라, 베인(130)의 끝단에 위치하여 베인(130)의 편심된 무게의 균형을 맞추는 벨런서(balancer)의 기능을 수행할 수도 있다.
임펠러(100)는 충돌력감소부(140) 및 유체안내부(141)를 포함할 수 있다.
충돌력감소부(140)는 흡입구(121)와 마주하는 상판부(110)분에 형성되어 흡입구(121)로 흡입되는 유체가 흡입력에 의해 상판부(110)의 충돌하는 충돌력을 와류를 발생시켜 감소시킬 수 있다.
여기서, 유체가 상판부(110)에 충돌하는 충돌력이 크게 발생하는 경우, 흡입력이 충돌력으로 변환되면서 토출력이 하락되기 때문에 충돌력감소부(140)에서 와류를 발생하여 흡입되는 유체가 상판부(110)에 충돌력을 감소시켜 펌프(200)의 토출력을 향상시킬 수 있다.
충돌력감소부(140)는 상판부(110)를 관통하는 구동축(231)의 둘레의 일부에서 하판부(120)를 향해 돌출되어 형성될 수 있으며, 충돌력감소부(140)는 임펠러(100)가 회전하면서 흡입구(121)와 마주하는 상판부(110)에 와류를 발생하면서 흡입구(121)로 흡입되는 유체가 상판부(110)에 충돌하는 충돌력을 감소시킬 수 있다.
충돌력감소부(140)는 유체안내부(141)를 포함할 수 있다.
유체안내부(141)는 충돌력감소부(140)에서 발생하는 와류로 인해 흡입구(121)로 흡입되는 유체에 저항을 최소화함과 동시에 흡입구(121)로 유입되는 유체가 베인(130)을 향해 용이하게 방향이 전환시킬 수 있다.
즉, 유체안내부(141)는 충돌력감소부(140)에서 발생하는 와류에 의해 흡입구(121)로 흡입되는 유체의 저항성을 감소시킬 수 있도록 구동축(231)이 돌출된 부분과 상판부(110)의 근처에서만 와류를 발생하도록 발생하는 와류의 크기를 최소화하면서 흡입구(121)로 흡입되는 유체가 유체안내부(141)에 의해 베인(130)이 위치하는 측방향으로 방향을 용이하게 전환시킬 수 있다.
유체안내부(141)는 흡입구(121)와 마주하는 충돌력감소부(140)와 마주하는 단부에 흡입구(121)에서 유체가 흡입되는 부분에서부터 베인(130)을 향해 경사진 형태로 충돌력감소부(140)의 단부를 절단한 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 충돌력감소부(140)는 흡입구(121)와 마주하는 상판부(110)를 관통하여 위치하는 구동축(231)의 1/2의 둘레를 감싸도록 돌출형성되며, 유체안내부(141)는 충돌력감소부(140)의 양측 단부에서 상판부(110)에서 하판부(120)를 향해 갈수록 외측으로 경사져 절단된 형태로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러(100)는 상판부(110)의 중앙에 구동모터(230)의 구동축(231)이 결합되는 축설치부(111)가 형성되며, 상판부(110)와 나란하게 이격되는 하판부(120)의 중앙에는 유체가 흡입되는 흡입구(121)가 형성된다.
상판부(110)와 하판부(120)의 사이에는 흡입구(121)의 둘레에 일단이 위치하고 타단이 상판부(110) 또는 하판부(120)의 둘레까지 나선형태로 곡선으로 휘어져 위치되는 베인(130)이 형성된다.
베인(130)에는 편심된 베인(130)의 형상에 따라 무게를 감소시키기 위한 중공부(131)가 형성되며, 베인(130)의 외측면에는 압력차에 따라 이물질을 보유하는 압력감소부(133)가 오목하게 형성되고, 압력감소부(133)와 대응되는 베인(130)의 내측면에는 베인(130)의 내측으로 볼록하게 돌출되어 압력감소부(133)에서 감소된 압력에 따라 압력을 증대시켜 임펠러(100)의 흔들림을 방지하는 압력보완부(137)가 형성된다.
그리고, 흡입구(121)와 마주하는 상판의 부분에는 구동축(231)의 둘레로 와류를 발생하여 흡입구(121)로 흡입되는 유체의 충격력을 완화시키는 충돌력감소부(140)가 형성되며, 충돌력감소부(140)에는 흡입구(121)의 부분에 와류를 발생시켜 유체의 흡입력을 저해하지 않으면서도 유체의 충격력에 대한 완충을 수행할 수 있도록 유체의 충격력을 완충함과 동시에 베인(130)측으로 안내하는 유체안내부(141)가 형성된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러(100)는 하기의 펌프(200)에 설치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러(100)를 구비한 펌프(200)는 원심펌프(200) 또는 수중펌프(200) 일 수 있으며, 펌프(200)는 상기한 실시예에 따른 임펠러(100), 펌프케이싱(210), 및 구동모터(230)를 포함할 수 있다.
구동모터(230)는 전기에 의해 회전하는 전기모터이거나, 연료를 소모하는 엔진일 수 있다.
구동모터(230)의 구동축(231)은 상판부(110)의 축설치부(111)를 관통하여 끼워지고 구동축(231)의 단부에는 너트가 체결되어 구동축(231)에 임펠러(100)가 결합될 수 있다.
임펠러(100)는 펌프케이싱(210)의 내부에서 구동모터(230)에 의해 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 펌프케이싱(210)에는 유체가 흡입되는 케이싱흡입구(211)가 형성되고, 케이싱흡입구(211)로 흡입된 유체가 토출되는 케이싱토출구(213)가 형성될 수 있다.
그리고, 펌프케이싱(210)의 케이싱토출구(213)에는 이송파이프가 연결되어 케이싱토출구(213)로 토출되는 유체를 이송파이프를 통해 케이싱의 외부로 토출할 수 있으
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러(100)를 구비한 펌프(200)는 구동모터(230)에 의해 임펠러(100)가 회전하면, 베인(130)의 회전함에 따라 하판부(120)의 흡입구(121)에서 흡입력이 발생하여 펌프케이싱(210)의 케이싱흡입구(211)로 유체가 흡입된다.
케이싱흡입구(211)로 흡입된 유체는 임펠러(100)의 둘레로 토출되면서 케이싱토출구(213)를 통해 케이싱토출구(213)와 연결된 이송파이프를 거쳐 외부로 이송된다.
한편, 임펠러(100)가 회전하면 베인(130)에 의해 하판부(120)의 흡입구(121)로 유체가 흡입되는 데, 흡입구(121)와 마주하는 구동축(231)이 위치한 부분에는 임펠러(100)의 회전에 따라 충돌력감소부(140)가 함께 회전하면서, 와류를 발생하고, 와류의 발생에 따라 구동축(231)이 위치하는 부분에 유체가 충격하는 충돌력을 감소시켜 유체의 토출력을 향상시킬 수 있다.
그리고, 충돌력감소부(140)에는 유체안내부(141)가 경사지도록 형성되어 흡입구(121)에 대해 수직적으로 유입되는 유체를 베인(130)이 위치하는 측방향으로 안내하여 유체가 구동축(231)이 위치하는 상판부(110)에 충돌력을 감소시킬 뿐만 아니라, 흡입되는 유체의 흡입력을 저해하지 않으면서도 유체의 충돌력을 완충할 수 있는 크기만큼의 와류가 발생하도록 발생하는 와류의 세기를 낮출 수 있다.
여기서, 충돌력감소부(140)와 유체안내부(141)가 형성되더라도 일부의 유체는 상판부(110)에 충돌하고, 상판부(110)에 충돌하는 유체는 하향되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름을 형성하는 데, 이와 같이 하향되었다가 상향되는 유체의 흐름을 형성하는 부분에는 더미돌출부(115)가 돌출되어 위치하기 때문에 더미돌출부(115)가 케비테이션이 발생할 수 있는 유체가 상향되었다가 하향되는 부분을 메움으로써, 케비테이션의 발생으로 인한 펌프(200)의 효율과 양정을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러(100), 및 이를 구비한 펌프(200)는 임펠러(100)의 이물질이 모이는 압력감소부(133)의 반대방향에 압력보완부(137)가 돌출형성되어 압력감소부(133)의 낮아지는 압력을 압력보완부(137)가 보완함으로써, 임펠러(100)가 흔들리면서 진동이 발생하는 것을 방지하여 펌프(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상판부(110)에 충돌하여 하향되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름에 따라 케비테이션이 발생하는 부분을 더미돌출부(115)가 메워 케비테이션의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 더미돌출부(115)의 무게로 인해 편심된 베인(130)의 균형을 맞춰 임펠러(100)의 밸런싱을 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 임펠러(100)의 회전시 충돌력감소부(140)에 의해 구동축(231)의 둘레에서 와류를 발생하여 흡입구(121)로 흡입되는 유체가 상판부(110)에 충돌하는 충돌력을 감소시키고, 충돌력감소부(140)에 흡입된 유체를 측방향에 위치하는 베인(130)으로 안내하는 유체안내부(141)에 의해 충돌력을 감소시킴으로써, 펌프(200)의 양정과 효율을 향상시킬 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: 임펠러 110: 상판부
111: 축설치부 115: 더미돌출부
120: 하판부 121: 흡입구
130: 베인 131: 중공부
133: 압력감소부 135: 와류발생부
140: 충돌력감소부 141: 유체안내부
200: 펌프 210: 펌프케이싱
211: 케이싱흡입구 213: 케이싱토출구
230: 구동모터 231: 구동축

Claims (5)

  1. 구동축이 끼워지는 축설치부가 형성된 상판부, 상기 상판부와 나란하게 이격되어 유체가 흡입되는 흡입구가 중앙에 형성되는 하판부, 및 상기 하판부와 상기 상판부의 사이에 위치되고 상기 흡입구의 둘레에서 상기 상판부 또는 상기 하판부의 둘레로 갈수록 반경이 넓어지는 나선형상으로 형상으로 형성되어 회전함에 따라 흡입력과 토출력을 발생하는 베인을 포함하고, 상기 베인은 상기 베인의 무게를 감소시켜 편심의 발생을 감소시키는 중공부, 및 상기 베인의 외측면으로 삽입되는 이물질을 보유하여 이물질을 용이하게 배출하도록 상기 베인의 둘레에서 압력을 감소시키도록 상기 외측면의 일부에 오목하게 형성되는 압력감소부를 포함하는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지한 임펠러에 있어서,
    상기 베인은
    상기 압력감소부에서의 압력 감소를 보완하여 진동의 발생을 최소화하도록 상기 압력감소부와 대응되는 상기 베인의 내측면에서 돌출되어 토출되는 유체의 압력을 증대시키는 압력보완부를 포함하고,
    상기 상판부는
    상기 흡입구로 흡입되는 유체가 상기 상판부에 충돌하면서 상기 상판부에서 상기 하판부를 향해 이격되었다가 다시 상향되는 유체의 흐름에 따라 케비테이션이 발생하는 것을 방지하도록 상기 유체의 흐름에 대응하여 상기 상판부에서 상기 하판부를 향해 하부로 볼록한 곡면의 형태로 상기 케비테이션이 발생하는 부분을 메우는 더미돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지하는 임펠러.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡입구와 마주하는 상기 구동축이 위치하는 부분에서 상기 흡입구를 향해 돌출되어 회전 시 와류를 발생하는 형태로 상기 흡입구 흡입되는 유체가 상기 상판부로 충돌하는 충돌력을 감소시키는 충돌력감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지하는 임펠러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충돌력감소부는
    상기 흡입구로 흡입되는 유체가 상기 베인으로 원활하게 진입하도록 안내함과 동시에 상기 충돌력감소부에 의해 발생하는 와류에 의해 상기 흡입구로 흡입되는 유체의 저항성이 감소되도록 상기 충돌력감소부를 경사진 형태로 절단한 유체안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지하는 임펠러.
  5. 제1항에 기재된 임펠러,
    상기 임펠러를 수용하며 유체가 흡입되는 케이싱흡입구와 상기 케이싱흡입구로 흡입된 유체가 토출되는 케이싱토출구가 형성된 펌프케이싱, 및
    상기 임펠러를 구동하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 더미돌출부에 의해 케비테이션을 방지하는 임펠러를 구비한 펌프.
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