KR102406339B1 - 방폭형 마그네틱 블로워 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인화성가스 등에 노출되는 환경에서도 사용 가능한 가스차단막을 갖추어 상기 가스차단막의 내, 외측에 배치되는 마그네틱 커플링구조로 동력전달이 제공되고 동시에 임펠러의 회전 정지시에도 모터축에 연결된 외측 마그네트체의 공회전에도 내측 마그네트체와의 발열 차단으로 가스폭발을 차단할 수 있어 안전성이 극대화된 방폭형 마그네틱 블로워를 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적은 마그네틱 블로워를 구축함에 있어서,
임펠러축에 조립되는 축조립원통과 이 축조립원통에서 연장 확장된 확장원통의 외주면에 등간격의 외측 각형고정홈이 파여진 내측몸체, 이 내측몸체의 상기 외측 각형고정홈에 조립되는 내측 영구자석으로 구성된 내측 마그네트체와, 원통체로서 상기 내측마그네트체와 임펠러축의 전면 및 외주면을 감싸 밀폐하고 개구 일측에 플랜지를 돌출한 가스차단막과, 구동모터의 모터축을 끼우고 모터몸체 전면에 조립되는 플랜지판과, 상기 모터축을 끼움하고 상기 플랜지판의 전면에 밀착 조립되는 모터축 조립원통, 이 모터축 조립원통에서 연장 확장된 확장원통으로서 상기 가스차단막을 개구을 통해 수용하되, 상기 내측 마그네트체의 외측 각형고정홈에 대응해서 형성된 내측 각형고정홈이 파여진 외측몸체, 이 내측몸체의 상기 내측 각형고정홈에 조립되는 외측 영구자석으로 구성된 외측 마그네트체를 포함하되, 상기 상기 내,외측 마그네트체 및 가스차단막을 수용함과 동시에 상기 가스차단막의 플랜지 전면을 상기 후면 임펠러케이싱에 밀착한 상태에서 상기 플랜지의 후면에 전면을 밀착하여 상기 후면 임펠러케이싱과 볼트 조립으로 고정되고, 상기 플랜지판 전면에 후면을 볼트 조립으로 고정되는 원통형 커넥터로 구성된 방폭형 마그네틱 블로워에 관한 것이다.

Description

방폭형 마그네틱 블로워{Explosion-proof Magnetic blower}

본 발명은 인화성 가스 등에 노출되는 작업환경에서도 안전한 사용이 가능한 밀폐구조로서 자석을 이용한 비접촉식 동력전달에 제공되는 마그네틱 블로워에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블로워의 임펠러에 이물질 끼임으로 회전 정지시에 모터 공회전이 제공되어 과부하 차단으로 수명이 보장되고 동시에 고속회전에 따른 마그네틱 커플링부의 과열차단에 의한 인화성 가스의 방폭이 보장되어 안전이 확보되는 마그네틱 가스차단막을 적용한 방폭형 마그네틱 블로워에 관한 것이다.

일반적으로 분체이송용이나 하수처리장, 오폐수처리장, 가스충전소, 반도체 산업, 화학공장, 약품공장, 도금분야 등의 가연성, 인화성 물질을 취급하는 다양한 산업분야에 이용되고 있는 장치로서, 다이아프램 펌프나 피스톤 펌프, 블로워가 개시되어 있다.

정량토출 기능의 다이아프램 펌프는 다이아프램 또는 체크밸브의 재질이 고무로 되어 있어 연속되는 반복작동시에 접히는 부분에서 고무파열이나 찢어짐으로 수명이 보장되지 못하고, 모터의 회전운동을 기체이송을 위한 왕복운동으로 바꾸기 때문에 다이아프램의 전,후진시에 속도변화에 의한 맥동현상으로 기체이송이 느려졌다 빨라졌다 하는 맥동으로 소음진동이 발생하는 단점으로 정밀기체 이송분야에서는 부적합한 단점이 있다.

피스톤펌프는 주로 액체 이송분야에 적용되는 것으로 고압이송용에는 적합하나, 피스톤패킹 또한 고무 또는 우레탄(NBR) 계통의 재질로 사용됨으로서 반복 사용에 따른 마모진행이 심해 자주 교체해서 사용해야 하는 단점과 맥동현상에 의한 소음진동이 매우 심한 단점이 있다.

한편, 블로워(blower)는 모터부의 구동모터의 구동으로 모터축에 연결된 블로워의 전후케이싱 내에 설치된 임펠러(impeller)를 고속으로 회전시켜 임펠러의 와류운동에 의한 외부의 공기나 이송물질을 케이싱의 흡입구를 통해 흡입하고 높은 풍압으로 토출구를 통해 송풍하는 원리로 작동함으로 기체 이송용에는 적합한 장치로 알려져 있다.

이러한 블로워와 관련하여 특허문헌 1에는 구동모터 축에 플랜지를 끼우고 모터 축상에 임펠러와 케이싱을 끼워 결합하고, 구동모터의 구동에 의해 이송기능의 임펠러를 고속으로 회전시켜 공기나 분체를 송풍하는 공기 및 분체이송용 저소음 고압블로워가 개시되었다.

그러나 특허문헌 1은 모터와 팬이 직결된 구조로서, 공기를 고압으로 송출시킬 수 있고, 구동시 저소음 작동이 보장되는 장점은 있으나, 모터의 고속 회전시에 이송되는 분체나 공기속의 이물질이 임펠러에 끼게되면 회전 부하는 물론 회전 정지시에도 모터가 계속 구동하는 것에 의해 과부하에 의한 과열발생으로 폭발위험이 있는 작업환경에서는 폭발 위험이 있어 적용이 어려운 단점이 있다.

물론, 간접 동력전달 방식의 마그네틱 원리를 이용한 유체이송 목적의 펌프 기술에 대해서도 종래에도 다수의 기술이 개시된 바 있으나, 이러한 간접 동력전달 방식의 펌프는 펌프하우징의 내부에 위치한 임펠러의 축 끝단에 마그네트 커플링을 설치하고 외부에 구동마그네트를 회전시키면 동기회전으로 임펠러를 구동하도록 되어 있다.

그러나 이러한 마그네틱 커플링을 적용한 펌프는 내,외측 마그네틱 간의 시일구조를 갖지 않아 취급물질이 인화성가스 등에 노출되는 환경에서는 사용이 어려운 문제점이 있다

특히, 임펠러의 고속회전시에 마그네트의 과열로 마그네트 간의 자력이 떨어져 구동축 회전이 정밀하게 전달되지 못하고, 임펠러와 모터의 동력전달 부분에서 과열발생시에 인화성가스는 폭발위험이 있어 사용이 제한적인 단점이 있다.

한국 공개 실용신안 제1999-009602호(1999.03.15. 공개)

본 발명은 인화성가스 등에 노출되는 환경에서도 사용 가능한 가스차단막을 갖추어 방폭이 제공되어 안전한 사용이 가능한 방폭형 마그네틱 블로워를 제공하는데 있다.

즉, 본 발명은 가스차단막의 내, 외측에 배치되는 마그네틱 커플링구조로 동력전달이 제공되고 동시에 임펠러의 회전 정지시에도 모터축에 연결된 외측 마그네트체의 공회전에도 내측 마그네트체와의 비접촉으로 인한 발열 차단으로 가스폭발을 차단할 수 있어 안전성이 극대화된 방폭형 마그네틱 블로워를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 가스차단막에 의해 방폭의 안전성을 확보하면서 마그네틱 커플링 구조의 간접 동력전달 방식으로 소음을 최대한 없앤 방폭형 마그네틱 블로워를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네틱 블로워는,

전,후면 임펠러케이싱의 내부에 임펠러가 배치되고, 상기 임펠러는 임펠러축의 선단에 축결합하고, 상기 임펠러축의 후단이 상기 후면 임펠러케이싱에 기밀상태로 축 관통하여 돌출 구성된 임펠러부가 일측에 구비되고, 대향 측에 모터부가 구비되며,
상기 모터부는 모터축을 갖는 구동모터, 상기 구동모터의 몸체의 전면에 볼트로 조립되는 플랜지판, 상기 플랜지판의 전면에 볼트로 고정되는 원통형 커넥터로 구성되고,
상기 임펠러의 임펠러축 후단과, 상기 구동모터의 모터축의 선단 상호 간에 마그네틱 커플링이 설치되어 상기 모터축으로부터 전달되는 회전력을 상기 마그네틱 커플링에 의해 비접촉으로 상기 임펠러축에 전달하여 상기 임펠러가 동기 회전하여 상기 후면 임펠러케이싱의 흡입구을 통해 흡입하여 고압으로 압축하여 상기 후면 임펠러케이싱의 토출구을 통해 이송되는 일반적인 블로워에 있어서,
상기 후면 임펠러케이싱의 흡입구와 토출구에 대응해서 흡입슬롯과 토출슬롯이 관통되어 볼트 조립되는 브라켓에 상기 흡입슬롯과 토출슬롯에 대응해서 공기통로를 구획한 소음기 베이스가 볼트 조립되어 소음기가 구비되고,
상기 마그네틱 커플링은 내측 마그네트체과 외측 마그네트체 및 가스차단막으로 구성된다.

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또한 상기 가스차단막은 스테인레스 재질로 상기 내측 마그네트체와 임펠러축의 전면 및 외주면을 감싸 밀폐하고, 개구 일측에 플랜지를 돌출하여 구성되며, 상기 후면 임펠러케이싱과의 몸체의 개구 측 기밀을 위해 상기 플랜지에 가공된 가스켓홈에 테프론재질의 가스켓을 게재하고, 상기 원통형 커넥터의 볼트조립으로 기밀상태로 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측 마그네트체의 외측몸체와 원통형 커넥터는 상기 내, 외측 마그네트체의 고속회전에 따른 발열된 공기의 공냉으로 위한 다수의 통기공이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 자석을 이용한 비접촉식 동력전달로 이물질 및 과부하 발생시에도 모터의 공회전이 제공되어 안전이 확보되고, 인화성 가스에도 방폭형의 안전성이 보장되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 단순구조로서 비접촉식 마그네트 커플링 구조로서 제작원가가 절감되며, 내, 외측 마그네트체를 차단하는 가스차단막을 스테인레스 재질로 제공되어 자성효율을 그대로 유지하여 동일한 인력작용이 보장되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 조립상태 단면도이다.
도 3은 도 2의 "F"부 발췌 확대도이다.
도 4는 본 발명의 구성부재를 보여주는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 요부 구성부재인 내, 외측 마그네트체 및 가스차단막의 발췌 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내측 마그네트체의 구조를 보여주는 측면도 및 종단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 외측 마그네트체의 구조를 보여주는 측면도 및 종단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 가스차단막의 구조를 보여주는 측면도 및 종단면도이다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 설명에 있어, 도면에 제시된 구성요소의 구조 및 크기는 발명의 설명에 문제되지 않는 한 단순화되거나 간략화로 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 조립상태 단면도이며, 도 4는 본 발명의 구성부재를 보여주는 분해사시도이다.

본 발명은 전,후면 임펠러케이싱(130)(140)의 내부에 임펠러(110)가 배치되고 상기 임펠러(110)는 임펠러축(120)의 선단에 축결합하고 상기 임펠러축(120)의 후단이 상기 후면 임펠러케이싱(140)에 기밀상태로 축 관통하여 돌출 구성된 임펠러부(100)가 일측에 구비되고 그 대향측으로 모터부(200)가 구비된다.

상기 모터부(200)는 모터축(220)을 갖는 구동모터(210), 이 구동모터의 몸체의 전면에 볼트로 조립되는 플랜지판(230), 이 플랜지판의 전면에 볼트로 고정되는 원통형 커넥터(240)로 구성된다.

이때, 상기 임펠러(110)의 임펠러축(120) 후단과, 상기 구동모터(210)의 모터축(210)의 선단 상호 간에 마그네틱 커플링(300)가 설치되어 상기 모터축(210)으로부터 전달되는 회전력을 상기 마그네틱 커플링(300)에 의해 비접촉으로 상기 임펠러축(120)에 전달하여 상기 임펠러(110)가 동기 회전하여 상기 후면 임펠러케이싱(140)의 흡입구(141)을 통해 흡입하여 고압으로 압축하여 상기 후면 임펠러케이싱(140)의 토출구(142)을 통해 이송되는 일반적인 블로워의 원리가 적용된다.

상기 임펠러축(120)은 상기 전,후면 임펠러케이싱(130,140)에 베어링(B/R)에 의해 축 조립되고 상기 임펠러(110)는 록와셔(L/W) 및 록너트(L/N)로 결속된다

본 발명은 상기 후면 임펠러케이싱(140)의 흡입구(141)와 토출구(142)에 대응해서 흡입슬롯(153)과 토출슬롯(154)이 관통되어 볼트 조립되는 브라켓(152)에 상기 흡입슬롯(153)과 토출슬롯(154)에 대응해서 공기통로를 구획한 소음기 베이스(151)가 볼트 조립되어 소음기(150)가 구비되고, 상기 브라켓(152)과 소음기 베이스(151)는 가스켓(155)을 게재한 상태로 조립되어 상기 브라켓(152)과 소음기 베이스(151) 간이 기밀되고, 상기 소음기 베이스(151)를 통해 설치 장소에서 고정할 수 있다.

이러한 본 발명이 제시하는 가장 특징적인 핵심기술은, 가연성 가스 등의 환경에서 임펠러(110)의 임펠러축(120) 후단과 대향측의 구동모터(200)의 모터축(210)을 동기 회전으로 동력을 전달하는 비접촉식의 상기 마그네틱 커플링(300)의 구조의 개선을 통해 가연성 물질의 취급환경에서도 안전하게 적용이 가능하도록 한 것에 있다.

이를 위해 마그네틱 커플링(300)의 동력전달부분에 발생하는 과열을 근본적으로 차단할 수 있는 격리 구조로 제공한다.

상기 마그네틱 커플링(300)은 내측 마그네트체(310)과 외측 마그네트체(320) 및 이들 차이를 격리상태로 밀폐 결합하는 가스차단막(330)으로 구성된다.

이때, 상기 마그네틱 커플링(300)을 구성하는 각각의 구성요소들은 중공상태의 원통형상을 갖고 있다.

도 3, 도 5 내지 도 8을 더욱 참조하면, 상기 내측 마그네트체(310)는 상기 임펠러축(120)에 조립되는 축조립원통(312)과 이 축조립원통에서 연장 확장된 확장원통(313)의 외주면에 등간격의 외측 각형고정홈(314)이 파여진 내측몸체(311), 이 내측몸체의 상기 외측 각형고정홈에 조립되는 내측 영구자석(315)으로 구성된다.

이때, 상기 내측몸체(311)의 확장원통(313)에 관통 내설하는 상기 임펠러축(120)은 록와셔(L/W) 및 록너트(L/N)에 의해 조립되어 상기 임펠러축(120)과 내측 마그네트체(310)는 동기회전하도록 결속된다.

상기 가스차단막(330)은 상기 내측마그네트체(310)와 임펠러축(120)의 전면 및 외주면을 감싸 밀폐하고 개구 일측에 플랜지(332)를 돌출하여 구성된다.

이때, 상기 가스차단막(330)은 상기 후면 임펠러케이싱(140)과의 몸체(331)의 개구 측 기밀을 위해 상기 플랜지(332)에 가공된 가스켓홈(333)에 테프론재질의 가스켓(335)을 게재하고 상기 원통형 커넥터(240)의 볼트 조립으로 기밀상태로 조립된다.

따라서 상기 내측마그네트체(310)는 상기 가스차단막(330)에 의해 외부와 격리된다.

상기 외측 마그네트체(320)는 상기 구동모터(210)의 모터축(220)을 끼움하고 상기 플랜지판(230)의 전면에 밀착 조립되는 모터축 조립원통(322), 이 모터축 조립원통에서 연장 확장된 확장원통(323)으로서 상기 가스차단막(330)의 몸체(331)를 개구을 통해 수용하되, 상기 내측 마그네트체(310)의 외측 각형고정홈(314)에 대응해서 형성된 내측 각형고정홈(324)이 파여진 외측몸체(321), 이 외측몸체의 상기 내측 각형고정홈(324)에 조립되는 외측 영구자석(325)으로 구성된다.

이때 상기 외측 마그네트체(320)의 외측몸체(321)는 자력에 의한 상기 내, 외측 마그네트체(310,320)의 고속회전에 따른 발열된 공기의 공냉으로 위한 다수의 통기공(326)이 관통 형성된다.

이와 관련하여 상기 모터부(200)의 원통형 커넥터(240)은 발열된 공기의 흐름을 위해 원주상 등간격으로 다수의 통기공(241)이 형성된다.

상기 원통형 커넥터(240)은 상기 내,외측 마그네트체(310,320) 및 가스차단막(330)을 수용한 상태에서 상기 가스차단막(330)의 몸체(331)의 개구측에 확장된 플랜지(332) 전면을 상기 후면 임펠러케이싱(140)에 밀착한 상태에서 상기 후면 임펠러케이싱(140)과 볼트 조립으로 고정된다.

그 결과, 상기 가스차단막(330)의 몸체(331) 개구측은 상기 가스켓(335)이 상기 후면 임펠러케이싱(140)에 밀착 기밀조립되어 기밀이 완벽하게 제공된다.

상기 내,외측 마그네트체(310,320)의 내,외측 각형고정홈(314,324)은 팔각 상태로 파여져 영구자석(315,325)이 조립된 경우로 설명하고 있으나, 정해진 지름의 원주율에서 허용되는 그 이상의 개수로 파여져서 직육면체상의 영구자석의 폭을 좁게하여 결합할 수도 있고 대형의 블로워의 경우에는 영구자석의 폭을 크게 하면서도 그 이상의 갯수로 설치될 수 있다.

이때, 상기 내,외측 마그네트체(310,320)의 각각의 상기 내,외측 각형고정홈(314.324)에 고정되어 서로 인접한 영구자석(315,325)은 N극과 S극이 서로 반대방향으로 교번적으로 배열 조립된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 모터부(200)의 구동모터(210)를 작동하면 모터축(220)이 회전하면서 마그네틱 커플링(300)의 외측 마그네트체(320)가 회전하게 된다.

외측 마그네트체(320)의 회전에 의해 내주 면에 배열 설치된 영구자석(325)과 임펠러부(100)의 임펠러축(120)측의 내측 마그네트체(310)에 대응한 영구자석(315) 간의 인력으로 동기회전으로 임펠러(110)을 모터축(220)의 회전과 동기회전하게 된다.

이러한 임펠러(110)의 고속회전에 의해 소음기(150)의 흡입슬롯(153)과 후면 임펠러케이싱(140)의 흡입구(141)을 통해 공기 또는 분체를 흡입하여 임펠러(110)의 회전운동에 의한 높은 회전압에 의한 진공을 발생시켜 흡입된 공기를 고속으로 다시 후 면 임펠러케이싱(140)의 토출구(142)와 소음기(150)의 토출슬롯(154)을 통해 토출 이송하게 된다.

이러한 과정에서 상기 내측 마그네트체(310)와 외측 마그네트체(320)은 동기 회전시 상호간의 영구자석(315,325)이 서로 다른 극성에 의한 비접촉 동력전달로 인하여 과부하로부터 안전하게된다.

특히, 임펠러의 정지, 예로서 이물질의 끼임으로 회전이 정지되는 경우에는 구동모터(210)의 모터축(220)이 공회전이 발생할 경우에는 구동모터(210)에 과부하가 발생하지 않지만, 내,외측 마그네트체(310,320) 상호간의 영구자석(315,325)의 자력에 의한 과열이 발생하더라고 인화성 가스를 격리하는 가스차단막(330)에 의해 밀폐됨으로서 방폭이 보장된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져는 안되며, 후술되는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 임펠러부 110 : 임펠러
120 : 임펠러축 130 : 전면 임펠러케이싱
140 : 후면 임펠러케이싱 141 : 흡입구
142 : 토출구 150 : 소음기
200 : 모터부 210 : 구동모터
220 : 모터축 230 : 플랜지판
240 : 원통형 커넥터 300 : 마그네틱 커플링
310 : 내측 마그네트체 311 : 내측몸체
312 : 축조립원통 313, 323 : 확장원통
314 : 내측 각형고정홈 315, 325 : 영구자석
320 : 외측 마그네트체 321 : 외측몸체
322 : 모터축 조립원통 324 : 외측 각형고정홈
330 : 가스차단막 331 : 몸체
332 : 플랜지 333 : 가스켓홈
335 : 가스켓

Claims (4)

1. 전,후면 임펠러케이싱의 내부에 임펠러가 배치되고, 상기 임펠러는 임펠러축의 선단에 축결합하고, 상기 임펠러축의 후단이 상기 후면 임펠러케이싱에 기밀상태로 축 관통하여 돌출 구성된 임펠러부가 일측에 구비되고, 대향 측에 모터부가 구비되며,
   상기 모터부는 모터축을 갖는 구동모터, 상기 구동모터의 몸체의 전면에 볼트로 조립되는 플랜지판, 상기 플랜지판의 전면에 볼트로 고정되는 원통형 커넥터로 구성되고,
   상기 임펠러의 임펠러축 후단과, 상기 구동모터의 모터축의 선단 상호 간에 마그네틱 커플링이 설치되어 상기 모터축으로부터 전달되는 회전력을 상기 마그네틱 커플링에 의해 비접촉으로 상기 임펠러축에 전달하여 상기 임펠러가 동기 회전하여 상기 후면 임펠러케이싱의 흡입구을 통해 흡입하여 고압으로 압축하여 상기 후면 임펠러케이싱의 토출구을 통해 이송되는 통상의 블로워에 있어서,
   상기 후면 임펠러케이싱의 흡입구와 토출구에 대응해서 흡입슬롯과 토출슬롯이 관통되어 볼트 조립되는 브라켓에 상기 흡입슬롯과 토출슬롯에 대응해서 공기통로를 구획한 소음기 베이스가 볼트 조립되는 소음기는, 임펠러(110)의 고속회전에 의해 소음기(150)의 흡입슬롯(153)과 후면 임펠러케이싱(140)의 흡입구(141)을 통해 공기 또는 분체를 흡입하여 임펠러(110)의 회전운동에 의한 높은 회전압에 의한 진공을 발생시켜 흡입된 공기를 고속으로 다시 후면 임펠러케이싱(140)의 토출구(142)와 소음기(150)의 토출슬롯(154)을 통해 토출 이송되도록 흡입구와 토출구에 대응해서 흡입슬롯과 토출슬롯이 관통되어 볼트 조립되는 브라켓에 상기 흡입슬롯과 토출슬롯에 대응해서 공기통로를 구획하고,
   상기 마그네틱 커플링은 내측 마그네트체과 외측 마그네트체 및 가스차단막으로 이루어지되,
   상기 가스차단막은 스테인레스 재질로 상기 내측 마그네트체와 임펠러축의 전면 및 외주면을 감싸 밀폐하고, 상기 후면 임펠러케이싱과의 몸체의 개구 측 기밀을 위해 개구 외주면에 형성된 플랜지에 가공된 가스켓홈에 테프론재질의 가스켓일면이 돌출되도록 게재하고, 상기 원통형 커넥터의 볼트 조립으로 기밀상태로 밀폐되어 인화성가스를 격리할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 방폭형 마그네틱 블로워.
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