KR102448915B1 - 수중펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중펌프에 관한 것으로서, 오일이 담겨지는 씰챔버(50); 씰챔버(50) 내에 구비되는 메커니컬씰(60); 씰챔버(50)와 연통 설치되어, 씰챔버(50) 내의 압력변화에 따라 공기를 선택적으로 배출시키는 공기배출부재(70)를 포함한다.
이에 따라, 수중펌프의 기능성 및 사용성 등을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

Description

수중펌프 {SUBMERSIBLE PUMP}

본 발명은 수중펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 씰챔버 내의 압력상승에 의해 메커니컬씰이 손상되는 것을 효율적으로 방지할 수 있는 수중펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 펌프는 압력에 의하여 유체(액체나 기체)를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통해서 고압의 용기 속으로 압송하는 기계이다.

이러한 펌프는 그 용도 또는 사용장소에 따라 여러 다양한 형태로 구분되고 있다.

특히 수중펌프는 수중에서 작동하는 전동식 펌프로서, 그 수요가 점차 증가하고 있는 추세이다.

종래의 수중펌프는 모터실 및 임펠러실 사이에 모터축이 통과하는 오일챔버가 위치되고, 오일챔버 내의 모터축 둘레에 미케니컬실(Mechanical seal)이 설치된다.

그리고 오일챔버 내에는 압력 변화에 따라 팽창되거나 수축되는 압력해소수단이 설치되며, 압력해소수단은 질소가스가 충전되어 있는 링 형상의 튜브로 이루어진다.

이와 같은 구성의 수중펌프는 등록특허공보 제10-0337772호에 개시되어 있다.

그러나 위의 수중펌프는 압력해소튜브가 오일챔버 내의 압력상승에 따라 수축되면서 미케니컬실에 가해지는 압력을 일부 해소하여 미케니컬실의 손상을 방지할 수 있으나, 오일챔버 내의 압력이 지속적으로 높아질 경우에는 압력해소튜브를 통해 오일챔버 내의 압력을 해소하는 데 한계가 있어 미케니컬실의 손상을 방지할 수 없다.

또한 압력해소튜브가 오일챔버 내에 구비됨으로써 그 설치 및 교체가 어렵고 복잡하다.

이는 결국, 수중펌프의 기능성 및 사용성을 상대적으로 저하시키는 결과를 초래한다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 씰챔버 내의 오일온도 상승으로 인해 그 내부의 압력이 일정 이상으로 높아지는 것을 간편하게 해소할 수 있는 수증펌프를 제공하고자 하는 데 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 수중펌프는, 오일이 담겨지는 씰챔버; 상기 씰챔버 내에 구비되는 메커니컬씰; 상기 씰챔버와 연통 설치되어, 상기 씰챔버 내의 압력변화에 따라 공기를 선택적으로 배출시키는 공기배출부재를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수중펌프는 그 구성적 특징으로 인해, 씰챔버 내의 압력이 일정 이상으로 높아질 경우 공기를 배출시켜 고압으로 인한 메커니컬씰의 손상을 방지할 수 있다.

그로 인해, 수중펌프의 기능성 및 사용성 등을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수중펌프의 구성도,
도 2는 도 1의‘A’부분을 도시한 부분확대도,
도 3은 본 발명에 따른 수중펌프의 공기배출부재를 분리 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 수중펌프의 공기배출부재를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 수중펌프의 공기배출부재의 작동상태도,
도 6은 도 1의‘B’부분을 도시한 부분확대도,
도 7은 본 발명에 따른 수중펌프의 케이블고정부재를 도시한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 수중펌프의 케이블고정부재의 제1·2 커플링커버를 분리 도시한 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 수중펌프의 케이블고정부재의 다른 실시예를 도시한 개략도,
도 10은 본 발명에 따른 수중펌프의 다른 실시예를 도시한 구성도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 수중펌프를 첨부된 도면을 통해 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 6에 도시되어 있는 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 수중펌프는 흡입케이싱(10); 흡입케이싱(10)의 상부에 결합되는 토출케이싱(20); 흡입케이싱(10)의 내부에 위치하는 임펠러(Impeller)(30); 임펠러(30)에 연결 설치되는 회전샤프트(40); 회전샤프트(40)의 외측에 형성되는 씰챔버(Seal chamber)(50); 회전샤프트(40)의 외주면에 설치되어 씰챔버(50) 내에 구비되는 메커니컬씰(Mechanical seal)(60); 씰챔버(50)와 연통 설치되는 공기배출부재(70); 토출케이싱(20)의 상부에 마련되는 모터챔버(80); 모터챔버(80)의 상부에 마련되는 헤드커버(90); 헤드커버(90)에 관통 설치되는 케이블그랜드(100); 케이블그랜드(100)를 통과하여 외부로 노출되는 전원케이블(110); 케이블그랜드(100)에 결합되는 케이블고정부재(120)를 포함하여 구성된다.

흡입케이싱(10) 및 토출케이싱(20)은 서로 연통 결합되며, 그 결합수단으로는 볼트 등이 사용된다.

이러한 흡입케이싱(10) 및 토출케이싱(20)은 물적 특성이 우수한 금속 또는 합성수지 재질로 이루어지며, 흡입케이싱(10)의 내부로 흡입된 물은 토출케이싱(20)을 통해 외부로 토출된다.

임펠러(30)는 그 회전동작을 통해 흡입케이싱(10)의 내부로 물을 흡입시키는 역할을 수행하며, 회전샤프트(40)는 모터(M)에 의해 구동되어 임펠러(30)를 회전시킨다.

씰챔버(50)의 내부에는 메커니컬씰(60)의 윤활 및 냉각을 위한 오일이 담겨진다.

특히 씰챔버(50)를 형성하는 케이싱(C)의 상부영역에는 수중펌프의 장기간 운전에 의해 발생되는 오일의 기체화(유증기)에 따른 씰챔버(50) 내의 압력상승 시 공기를 원활하게 배출시키기 위한 일정 크기의 배기구(H)가 형성되어 있다.

메커니컬씰(60)은 회전샤프트(40)의 밀봉을 지속적으로 유지하는 역할을 수행한다.

이러한 메커니컬씰(60)은 공지된 기술이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

공기배출부재(70)는 씰챔버(50) 내의 압력변화에 따라 작동되어 공기를 선택적으로 배출시키는 역할을 한다. 즉, 공기배출부재(70)는 씰챔버(50) 내의 압력이 일정 이하(메커니컬씰이 손상되지 않을 정도의 압력)일 경우에는 작동되지 않아 씰챔버(50)의 공기가 배출되지 않고, 씰챔버(50) 내의 압력이 일정 이상(메커니컬씰이 손상될 정도의 압력)이 되면 작동되어 씰챔버(50)의 공기가 자연스럽게 배출된다.

이와 같은 공기배출부재(70)는 공기유입구(72a)와 공기유출구(72b) 및 개폐부설치홈(72c)이 형성되는 몸체부(72); 몸체부(72)의 개폐부설치홈(72c)에 설치되는 개폐부(74); 몸체부(72)의 상부에 결합되는 커버부(76)로 이루어진다.

몸체부(72)는 케이싱(C)의 배기구(H)에 착탈 가능하게 끼움 결합되어 씰챔버(50)와 연통되며, 내구성 등과 같은 물적 특성이 우수한 금속 또는 합성수지 재질로 이루어진다.

그리고 공기유입구(72a)는 케이싱(C)의 배기구(H)와 연통되어, 배기구(H)를 통해 씰챔버(50)로부터 배출되는 공기를 유입시킨다. 공기유출구(72a)는 몸체부(72)의 둘레면에 하나 이상 형성되어 공기유입구(72a)와 연통되며, 이에 따라 공기유입구(72a)를 통해 유입된 공기를 외부로 유출시킨다. 개폐부설치홈(72c)은 몸체부(72)의 상면에 일정의 폭 및 깊이로 형성되며, 공기유입구(72a) 및 공기유출구(72b)와 서로 연통된다.

한편, 커버부(76) 및 케이싱(C)과 접촉되는 몸체부(72)에는 기밀유지를 위한 오링(R)이 구비된다.

또한 공기유출구(72b)에는 개폐부(74)의 이상으로 인해 기밀유지가 제대로 이루어지지 않아 공기유입구(72a)를 통해 유입된 공기가 유출되거나 외부의 이물질이 씰챔버(50)의 내부로 유입됨으로써 발생되는 각종 문제점을 예방할 수 있도록 댐퍼(미도시)가 구비될 수 있으며, 이러한 댐퍼(미도시)는 개폐부(74)에 이상이 없을 경우 씰챔버(50) 내의 압력상승에 따른 공기 배출에 의해 개방될 수 있도록 힌지구조를 가진다.

개폐부(74)는 씰챔버(50) 내의 압력변화, 즉 몸체부(72)의 공기유입구(72a)로 유입되는 공기의 압력변화에 따라 몸체부(72)의 공기유입구(72a)를 개폐시키는 역할을 한다.

이러한 개폐부(74)는 몸체부(72)의 개폐부설치홈(72c)에 설치되어 커버부(76)에 지지되는 고정블록(74a); 몸체부(72)의 개폐부설치홈(72c)에 설치되어 고정블록(74a)과 이격 배치되는 이동블록(74b); 고정블록(74a) 및 이동블록(74b) 사이에 설치되는 스프링(74c)으로 이루어진다.

고정블록(74a)은 그 일측이 커버부(76)에 의해 지지됨과 아울러 타측은 스프링(74c)에 의해 탄성적으로 지지된다.

이동블록(74b)은 씰챔버(50) 내의 압력변화, 즉 몸체부(72)의 공기유입구(72a)로 유입되는 공기의 압력변화에 따라 슬라이딩 이동되어 몸체부(72)의 공기유입구(72a)을 개폐시킨다.

이러한 이동블록(74b)은 고정블록(74a)과 대응 위치하며, 그 둘레에는 기밀유지를 위한 오링(R)이 설치된다.

한편, 이동블록(74b)의 원활한 슬라이딩 이동을 위하여 몸체부(72)의 개폐부설치홈(72c) 내면에는 마찰방지코팅층(미도시)이 추가적으로 형성될 수 있음은 물론이다.

스프링(74c)은 이동블록(74b)을 탄성적으로 지지하여 씰챔버(50) 내의 압력변화, 즉 몸체부(72)의 공기유입구(72a)를 통해 유입되는 공기의 압력변화에 따라 이동블록(74b)이 몸체부(72)의 개폐부설치홈(72c)을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 하기 위한 것으로, 필요에 따라 공지된 다양한 형태의 탄성수단을 선택적으로 적용할 수 있다.

커버부(76)는 몸체부(72)의 개폐부설치홈(72c)을 커버함과 아울러 개폐부(74)의 이동블록(74b)을 지지하며, 금속 또는 합성수지 재질로 이루어져 몸체부(72)와 볼트(B) 결합된다.

위에서 설명한 공기배출부재(70)의 작동상태를 간단하게 설명하면 아래와 같다.

먼저, 수중펌프의 장기간 운전에 따라 씰챔버(50) 내의 오일온도 상승으로 인해 그 내부의 압력이 일정 이상으로 높아지게 되면, 그 압력에 의해 이동블록(74b)이 슬라이딩 이동되어 공기유입구(72a)가 개방된다.

이때, 스프링(74c)은 이동블록(74b)의 슬라이딩 이동에 의해 압축된 상태를 유지한다.

그리고 개방된 공기유입구(72a)를 통해 유입된 공기는 공기유출구(72b)를 통해 외부로 자연스럽게 유출된다.

이후, 공기유출구(72b)를 통한 공기의 유출로 인해 씰챔버(50) 내의 압력이 일정 이상으로 낮아지게 되면, 스프링(74c)의 탄성력에 의해 이동블록(74b)이 원래의 위치로 복귀하게 됨으로써 공기유입구(72a)가 폐쇄된다.

모터챔버(80)는 씰챔버(50)의 상부에 마련되며, 그 내부에는 모터(M)가 설치된다.

그리고 헤드커버(90)는 수중펌프의 상부를 커버하기 위한 것으로, 전원케이블(110)이 통과된다.

케이블그랜드(100)는 전원케이블(110)을 외부로 안정되게 인출하기 위한 것이다.

이러한 케이블그랜드(100)는 전원케이블(110)의 외주면을 일부를 감싸는 형태로 이루어지며, 헤드커버(90)에 볼팅 결합된다.

한편, 미설명 도면부호 102는 케이블부시, 104는 백업링, 160은 스터핑박스를 지시한 것으로, 이는 공지기술을 적용하므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

전원케이블(110)은 수중펌프에 전원을 공급하기 위한 것으로, 케이블그랜드(100)를 통과하여 외부로 인출된다.

케이블고정부재(120)는 수중펌프의 인양 또는 설치/유지보수 시 전원케이블(110)의 유동을 방지하여 전원케이블(110)을 견고하고 안정적으로 고정시키는 역할을 수행한다.

이러한 케이블고정부재(120)는 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 전원케이블(110)의 일측 외부면을 가압하는 제1 커플링커버(122); 제1 커플링커버(122)와 대응 결합되며, 전원케이블(100)의 타측 외부면을 가압하는 제2 커플링커버(124); 제1·2 커플링커버(122, 124)를 체결시키는 체결볼트(126)로 이루어진다.

제1·2 커플링커버(122, 124)는 서로 대응되도록 결합되며, 내부면에는 그 가압상태를 강화시키기 위한 복수의 슬릿홈(123)이 나란하게 형성되어 있다. 그리고 제1·2 커플링커버(122, 124)는 금속 또는 합성수지 재질로 이루어져 케이블그랜드(100)에 볼팅 결합된다.

체결볼트(126)로는 렌치볼트를 비롯하여 공지된 다양한 종류의 것을 적용할 수 있다.

그리고 케이블고정부재(120)는 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 제1·2 커플링커버(122, 124)의 하측에 설치되어, 전원케이블(110)의 외부면을 탄성적으로 지지하는 탄성지지체(128)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 탄성지지체(128)는 제1·2 커플링커버(122, 124)에 연결 설치되는 토션스프링부(128a); 토션스프링부(128a)의 선단에 결합되어, 전원케이블(110)의 외부면을 지지하는 케이블지지부(128b)로 이루어진다.

도 10은 본 발명에 따른 수중펌프의 다른 실시예를 도시한 구성도로서, 공기배출부재(70)에서 배출되는 공기 중에 포함되어 있는 유증기를 액화시켜 씰챔버(50)로 재공급하는 오일회수부재(130)를 더 포함하여 구성되는 데 그 기술적 특징이 있다.

특히 오일회수부재(130)는 공기배출부재(70)의 공기유출구(72b)와 연결 설치되는 연결덕트부(132); 연결덕트부(132)와 연결 설치되는 유증기액화부(134); 유증기액화부(134)와 연결 설치되어 씰챔버(50)에 관통되는 공급덕트부(136)로 이루어진다.

연결덕트부(132)는 공기배출부재(70)의 공기유출구(72b)를 통해 유출되는 공기를 유증기액화부(134)로 안내하며, 연결덕트부(132) 상에는 공기 중의 유증기에 포함되어 있는 각종 이물질을 제거하기 위한 오일필터(F)가 구비되는 것이 바람직하다.

유증기액화부(134)는 연결덕트부(132)를 통해 유입되는 공기 중의 유증기를 액화시켜 저장하며, 이러한 유증기액화부(134)로는 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.

공급덕트부(136)는 유증기액화부(134)에서 액화된 오일을 씰챔버(50)로 재공급하는 역할을 한다.

위에서 설명한 오일회수부재(130)를 통해 씰챔버(50)에서 배출되는 오일을 회수하여 씰챔버(50)로 재공급할 수 있어, 수중펌프의 기능성 및 사용성은 물론이고 경제성을 향상시킬 수 있다.

한편, 오일회수부재(130)를 제외한 다른 기술적 구성은 도 1 내지 도 8을 통해 설명한 수중펌프와 실질적으로 동일하므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

50 : 씰챔버 60 : 메커니컬씰
70 : 공기배출부재 72a : 공기유입구
72b : 공기유출구 72c : 개폐부설치홈
74 : 개폐부 76 : 커버부
76a : 고정블록 76b : 이동블록
76c : 스프링 B : 볼트
H : 배기구 R : 오링

Claims (6)

1. 오일이 담겨진 씰챔버(50) 내에 메커니컬씰(60)이 구비되어 있는 수중펌프에 있어서,
   상기 씰챔버(50)와 연통되며, 공기유입구(72a)와 공기유출구(72b) 및 개폐부설치홈(72c)이 형성되는 몸체부(72); 상기 개폐부설치홈(72c)에 설치되어, 상기 씰챔버(50) 내의 압력변화에 따라 상기 공기유입구(72a)를 개폐시키는 개폐부(74); 상기 몸체부(72)의 상부에 결합되어, 상기 개폐부(74)를 지지하는 커버부(76)로 이루어지는 공기배출부재(70)를 포함하며,
   상기 공기유출구(72b)에는 상기 씰챔버(50) 내의 압력상승에 따른 공기 배출에 의해 개방되는 댐퍼가 구비되고, 상기 개폐부설치홈(72c)의 내면에는 마찰방지코팅층이 형성되고,
   상기 개폐부(74)는 상기 개폐부설치홈(72c)에 설치되어 상기 커버부(76)에 지지되는 고정블록(74a); 상기 개폐부설치홈(72c)에 설치되어 상기 고정블록(74a)과 이격 배치되며, 상기 씰챔버(50) 내의 압력변화에 따라 이동되어 상기 공기유입구(72a)을 개폐시키는 이동블록(74b); 상기 고정블록(74a) 및 상기 이동블록(74b) 사이에 설치되어, 상기 이동블록(74b)을 탄성 지지하는 스프링(74c)으로 이루어지며,
   상기 공기유출구(72b)와 연결 설치되며, 오일필터(F)가 구비되는 연결덕트부(132); 상기 연결덕트부(132)와 연결 설치되는 유증기액화부(134); 상기 유증기액화부(134)와 연결 설치되어 상기 씰챔버(50)와 관통되는 공급덕트부(136)로 이루어지는 오일회수부재(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중펌프.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 씰챔버(50)를 형성하는 케이싱(C)에 배기구(H)가 형성되고,
   상기 몸체부(72)는 상기 배기구(H)에 착탈 가능하게 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 수중펌프.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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