KR102495315B1 - 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프 - Google Patents

밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체를 이송하기 위한 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러는 구동축에 결합되며 하부로 갈수록 점점 면적이 좁아지게 형성되는 축허브, 및 상기 축허브의 둘레에 등 간격으로 원주방향을 따라 배치되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러에 있어서, 상기 복수 개의 블레이드는 상기 블레이드에서 흡입되는 유체와 마주하는 면을 흡입면이라 하고, 상기 흡입면에 대해 반대방향의 면을 압력면이라 할 때, 상기 축허브에서 상기 블레이드의 외측단으로의 유속차를 감소시키도록 상기 축허브를 중심으로 동심원 상의 상기 흡입면 또는 상기 압력면에 방사상으로 미리 설정된 간격으로 복수 개가 형성되는 밸런싱홈을 포함한다. 따라서, 소음 또는 진동의 발생을 최소화하고, 피로누적에 의한 손상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프{An axial flow impeller having a self-balancing function by a balancing groove and an axial flow pump having the same}
본 발명은 유체를 이송하기 위한 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프에 관한 것이다.
일반적으로 축류펌프는 유체의 흡입 및 토출되는 방향과 구동축이 일치하는 방향으로 유체를 흡입 및 토출한다.
축류펌프의 임펠러는 구동축이 결합되는 허브를 중심으로 방사상으로 복수 개의 블레이드가 형성되어 블레이드에 의해 유체를 흡입과 토출되는 유속차를 발생하여 유체를 흡입 및 토출한다.
그러나, 임펠러는 회전체이기 때문에 정교하게 제작하더라도 밸런싱을 맞추기 어렵다.
이를 해결하기 위해 종래에는 한국등록특허공보 제10-1855707호(2018.5.8.공고)의 "밸런스 웨이트 내장 임펠러가 구비된 축류 또는 사류 펌프"가 개시된 바가 있다.
상기한 종래의 밸런스 웨이트 내장 임펠러가 구비된 축류 또는 사류 펌프는 임펠러의 몸체에 두께를 절삭하거나 홀가공을 통해 밸런스 홀을 형성하거나, 중량체를 부착하는 형태로 밸런스를 용이하게 조절할 수 있었다.
하지만, 종래의 밸런스 웨이트 내장 임페러가 구비된 축류 또는 사류 펌프는 블레이드의 작용하는 압력차에 따른 균형을 맞추기는 어려워 회전 시 각 블레이드에 작용하는 유압에 따라 밸런스가 무너지면서 진동 또는 소음이 발생하고 나아가서는 피로가 누적되어 블레이드가 손상되는 문제점이 있었다.
축류 임펠러는 아니지만, 다른 종래의 기술인 한국공개특허공보 제10-2016-0067669호(2016.6.14.공개)의 "임펠러"가 개시된 바 있다.
다른 종래의 임펠러는 상판 또는 하판 중에 외측 원주방향으로 밸런싱홈을 형성하고 밸런싱홈에 무게추를 압입하는 형태로 임펠러의 밸런스를 용이하게 조절할 수 있었다.
하지만, 다른 종래의 임펠러도 최기 밸런스만 맞출 수 있을 뿐, 유체의 저항에 따라 블레이드에 작용하는 압력차이에 따른 밸런스를 맞추지 못해 진동 또는 소음이 발생하거나, 내구성이 하락되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 블레이드에 밸런싱홈을 형성하여 블레이드에 작용하는 유속차이를 최소화함으로써, 유속차에 따른 블레이드의 압력차를 감소시켜 블레이드의 진동 또는 소음이 발생하는 것을 방지하고, 피로누적에 의한 손상을 최소화할 수 있는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 블레이드의 외측 단부에 회전 시 원심력에 의해 자기평형을 유지할 수 있도록 원심력을 부가하는 원심부가부가 설치되어 블레이드의 떨림을 방지함으로써, 진동 또는 소음의 발생을 방지하고 피로누적에 의해 손상을 최소화할 수 있는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 블레이드의 외측 둘레에서 축허브 측으로 유체의 이동을 안내하는 유체가이드부가 블레이드에 형성되어 블레이드의 끝단에서 압력차에 따른 흔들림을 최소화함으로써, 진동 또는 소음의 발생을 방지하고, 피로누적에 의해 손상을 최소화할 수 있는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 블레이드의 압력면에 백플로우를 안내하는 난류감소부를 형성하여 블레이드와 슈라우드케이싱의 사이에 발생하는 백플로우에 의한 난류의 발생을 최소화하여 펌프효율을 향상시킬 수 있는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러 및 이를 구비한 축류펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러는 구동축에 결합되며 하부로 갈수록 점점 면적이 좁아지게 형성되는 축허브, 및 상기 축허브의 둘레에 등 간격으로 원주방향을 따라 배치되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러에 있어서, 상기 복수 개의 블레이드는 상기 블레이드에서 흡입되는 유체와 마주하는 면을 흡입면이라 하고, 상기 흡입면에 대해 반대방향의 면을 압력면이라 할 때, 상기 축허브에서 상기 블레이드의 외측단으로의 유속차를 감소시키도록 상기 축허브를 중심으로 동심원 상의 상기 흡입면 또는 상기 압력면에 방사상으로 미리 설정된 간격으로 복수 개가 형성되는 밸런싱홈을 포함한다.
상기 밸런싱홈은 상기 블레이드의 외측단에 인접하는 제1 동심원 상에서 상기 흡입면에 형성되는 제1 밸런싱부, 및 상기 축허브에 인접하는 제2 동심원 상에서 상기 압력면에 형성되는 제2 밸런싱부를 포함할 수 있다.
상기 블레이드는 상기 블레이드의 외측 단부에 원심을 가중시켜 상기 블레이드 끝단에 흔들림을 최소화함으로써, 평형을 유지하도록 상기 블레이드의 외측 단부 둘레를 따라 설치되는 원심가중부를 포함할 수 있다.
상기 블레이드는 상기 블레이드의 끝단의 유체의 압력이 높아지는 것을 방지하기 위해 유체의 흐름을 상기 축허브 측으로 안내하도록 상기 블레이드의 회전하는 방향의 전단에서 후단으로 갈수록 상기 축허브 측으로 거리가 가까워지는 유체가이드부를 포함할 수 있다.
상기 블레이드는 상기 블레이드의 외측 둘레에서 발생하는 역류에 따른 난류의 발생을 최소화하도록 상기 블레이드의 외측 둘레를 따라 오목한 곡면 형태의 난류감소부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러를 구비한 축류펌프는 상기한 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러, 상기 축류 임펠러를 구동하는 구동모터, 및 상기 축류 임펠러의 둘레를 감싸 유체의 흡입과 토출을 가이드하는 슈라우드케이싱을 포함한다.
본 발명에 따르면, 블레이드에 유속을 조절하는 밸런싱홈을 형성하여 블레이드의 내측과 외측의 유속의 차이를 감소시킴으로써, 유압차에 따른 블레이드의 떨림을 최소화함으로써, 블레이드의 떨림에 의한 진동 또는 소음의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 블레이드의 떨림에 의한 피로누적을 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블레이드의 외측 단부 둘레에 원심력을 가중시키는 원심가중부가 설치되어 회전 시 블레이드의 단부에 원심력을 증대시킴에 따라 자기평형을 유지함으로써, 블레이드의 떨림을 방지하여 진동 또는 소음의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블레이드에 유체의 이송방향을 축허브 측으로 안내하는 안내가이드부가 형성되어 블레이드의 끝단에 압력차이로 인해 블레이드가 떨리는 것을 방지하여 진동 또는 소음의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블레이드의 압력면에 슈라우드케이싱과 블레이드의 사이에서 발생하는 백플로우를 안내하여 난류의 발생을 방지하는 난류감소부가 형성되어 펌프효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러의 일부를 절단한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러를 도시한 저면도로써, 블레이드의 흡입면을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러를 도시한 평면도로써, 블레이드의 압력면을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러를 구비한 축류펌프를 도시한 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈(130)에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러(100)는 측허브와 블레이드(120)를 포함할 수 있다.
축허브(110)는 구동모터(210)의 구동축이 결합될 수 있으며, 축허브(110)는 유체의 저항을 최소화하기 위해 유체가 유입되는 방향을 향해 갈수록 직경이 점점 좁아지는 콘의 형태로 형성될 수 있다.
블레이드(120)는 축허브(110)를 중심으로 축허브(110)의 둘레에 등 간격으로 복수 개가 설치될 수 있다.
각 블레이드(120)는 측면상에서 바라볼 때, 축허브(110)의 축방향에 대해 미리 설정된 각도를 가지도록 축허브(110)에 기울어져 연결될 수 있으며, 블레이드(120)는 축허브(110)에서 블레이드(120)의 외측단을 향해 갈수록 축허브(110)에 연결된 기울어진 각도보다는 평면적으로 더 근접한 각도를 가지도록 초기 연결된 부분보다 비틀어져 형성될 수 있다.
한편, 블레이드(120)는 유입되는 유체와 마주하는 면이 유체에 의해 가압되는 흡입면이 될 수 있으며, 흡입면에 대해 반대방향에 위치하는 면이 흡입면에 대해 반대적으로 압력이 작용하는 압력면이 될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드(120)는 밸런싱홈(130)을 포함할 수 있다.
이 밸런싱홈(130)은 블레이드(120)의 축허브(110) 측에 결합되는 부분과 반대방향인 외측 단부의 유속차를 감소시켜 축류 임펠러(100)의 회전 시 균형이 맞지 않아 전체적 또는 블레이드(120)가 흔들리면서 소음 또는 진동이 발생하거나, 피로가 누적되어 내구성이 하락되는 것을 방지할 수 있다.
밸런싱홈(130)은 블레이드(120)에서 흡입면 또는 압력면에 오목한 홈의 형성될 수 있으며, 밸런싱홈(130)은 축허브(110)를 중심으로 미리 설정된 동심원 상의 블레이드(120)에 형성될 수 있다.
여기서, 블레이드(120)는 블레이드(120)의 윙스펜(면적)에 따른 압력을 측정하면, 흡입면에서는 축허브(110) 측에서 블레이드(120)의 외측 둘레로 갈수록 압력이 높아지는 반면, 압력면에서는 축허브(110) 측에서 가장 높은 압력을 가지며 블레이드(120)의 외측 둘레로 갈수록 압력이 낮아진다.
이에 따라 실시예에서는 블레이드(120)의 흡입면에는 제1 밸런싱부(131)를 구성하고, 블레이드(120)의 압력면에는 제2 밸런싱부(132)를 구성하는 형태로 밸런싱홈(130)을 형성하여 압력블레이드(120)에서의 유속차를 감소시켜 밸런싱을 유지시킴으로써, 회전 시 진동 또는 소음의 발생과 흔들림에 따라 피로가 누적되어 내구성이 하락되는 것을 방지할 수 있다.
제1 밸런싱부(131)는 흡입면에서 축허브(110)를 중심으로 블레이드(120)의 외측 둘레에 근접한 제1 동심원 상에 미리 설정된 간격으로 복수 개의 밸런싱홈(130)을 형성하는 형태로 구성하여 흡입면에서 블레이드(120)의 외측 둘레에 유체의 저항을 증대시켜 유속을 감소시키는 형태로 유압을 감소시킴으로써, 유압차에 의해 밸런싱이 무너져 진동 또는 소음이 발생하거나, 피로가 누적되어 내구성이 하락되는 것을 방지할 수 있다.
재2 밸런싱부(132)는 압력면에서 축허브(110)를 중심으로 축허브(110)에 근접한 제2 동심원 상에 미리 설정된 간격으로 복수 개의 밸런싱홈(130)을 형성하는 형태로 구성하여 압력면에서 블레이드(120)의 축허브(110) 측의 유체의 저항을 증대시켜 유속을 감소시키는 형태로 유압을 감소시킴으로써, 유압차에 의해 밸런싱이 무너져 진동 또는 소음이 발생하거나, 피로가 누적되어 내구성이 하락되는 것을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 블레이드(120)는 유체가이드부(140)를 포함할 수 있다.
이 유체가이드부(140)는 블레이드(120)가 회전하는 방향에 대해 전단에서 후단으로 갈수록 후단측에 위치하여 돌출되는 블레이드(120)의 끝단 부분이 유체의 압력에 의해 흔들려 밸런싱이 무너지는 것을 방지할 수 있다.
유체가이드부(140)는 흡입면 또는 압력면 중 어느 하나 또는 둘 모두에 형성될 수 있으며, 유체가이드부(140)는 블레이드(120)의 외측 둘레로 원심력에 의해 퍼져나가는 유체를 축허브(110) 측으로 안내하여 블레이드(120)의 후단 부분의 끝단에 유압이 가해지면서 블레이드(120)가 떨어 밸런싱이 무너지는 것을 방지할 수 있다.
실시예에서 유체가이드부(140)는 흡입면에 형성하였으며, 유체가이드부(140)는 흡입면에서 돌출되는 형태로 도시되었지만, 밸런싱홈(130)과 같이 오목한 홈의 형태로 형성될 수 있다.
유체가이드부(140)는 블레이드(120)의 전단에서 후단으로 블레이드(120)의 둘레를 따라 형성될 수 있으며, 유체가이드부(140)는 블레이드(120)의 전단에서 후단으로 갈수록 축허브(110) 측에 가까워지는 곡선의 형태로 형성되어 블레이드(120)의 끝단 부분으로 향하는 유체를 축허브(110) 측으로 유도하여 블레이드(120)의 후단에 압력이 증대되어 유압에 의해 블레이드(120)의 후단이 떨리는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 유체가이드부(140)는 블레이드(120)의 전단에서 블레이드(120)의 외측단으로부터 이격된 거리를 d1이라하고, 블레이드(120)의 후단으로 갈수록 축허브(110) 측으로 이동하여 블레이드(120)의 후단에서 블레이드의 외측단으로 이격되는 거리를 d2라 할때, d1 < d2 로 형성됨으로써, 블레이드(120)의 전단에서 블레이드의 후단으로 갈수록 축허브(110) 측에 가까워지도록 구성될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드(120)는 원심가중부(150)를 포함할 수 있다.
이 원심가중부(150)는 축류 임펠러(100)의 회전 시 블레이드(120)의 외측단에 무게를 가중 시켜 원심력에 의해 자기평형 상태를 유지할 수 있다.
즉, 원심가중부(150)는 블레이드(120)의 다른 부분보다 더 무거운 무게를 가지는 재료로 형성되어 축류 임펠러(100)의 회전 시 블레이드(120)에서 상대적으로 강한 원심력이 작용함으로써, 밸런싱홈(130)의 형성으로 인해 약해진 블레이드(120)의 강성을 원심가중부(150)에서 작용하는 원심력에 의해 흔들림을 최소화함으로써, 축류 임펠러(100)의 회전 시 떨림에 따른 소음 또는 진동의 발생 및 피로의 누적으로 인해 블레이드(120)의 손상을 최소화할 수 있다.
원심가중부(150)는 블레이드(120)의 외측 둘레를 따라 블레이드(120)의 무게보다는 더 무거운 중량감을 갖는 금속재료로 형성되고 블레이드(120)의 외측 둘레에 용접되는 형태로 블레이드(120)에 결합되거나, 블레이드(120)의 외측 둘레가 축류 임펠러(100)를 지지하는 슈라우드케이싱(230)에 부딪혀 마모가 발생할 때 교체하도록 블레이드(120)에 탈착 가능하게 결합될 수도 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드(120)는 난류감소부(160)를 포함할 수 있다.
난류감소부(160)는 블레이드(120)의 외측 단부와 슈라우드케이싱(230)의 사이에서 발생하는 난류를 감소시킬 수 있다.
여기서, 블레이드(120)의 외측 단부와 슈라우드케이싱(230)의 사이에는 유압에 의해 흐름과는 반대방향으로 형성되는 백플로우(back-flow)가 발생하는 데, 이 백플로우가 블레이드(120)에 충돌하면서 난류가 발생하여 펌프효율이 하락된다.
이를 방지하기 위해 난류감소부(160)는 블레이드(120)의 압력면에서 블레이드(120)의 외측 단부에 오목한 형태의 홈의 형태로 형성되어 백플로우가 자연적으로 블레이드(120)에 충돌하면서 곡면에 의해 자연스럽게 회전하여 빠져나가도록 함으로써, 블레이드(120)의 외측 단부에서 백플로우에 의한 난류의 발생을 최소화할 수 있다.
난류감소부(160)는 블레이드(120)의 압력면에서 블레이드(120)의 외측 단부를 따라 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈(130)에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러(100)는 구동축이 결합되는 축허브(110)의 둘레에 복수 개의 블레이드(120)가 결합되며, 블레이드(120)의 축허브(110)를 중심으로 하는 동심원 상에는 밸런싱홈(130)이 형성된다.
밸런싱홈(130)은 블레이드(120)의 유체가 유입되는 방향과 마주하는 흡입면에 블레이드(120)의 외측 단부에 근접한 제1 동심원상에 복수 개가 이격되어 제1 밸런싱부(131)를 구성하고, 흡입면에 대해 반대방향의 면인 압력면에는 축허브(110)를 중심으로 축허브(110) 측과 근접한 제2 동심원상에 복수 개의 밸런싱홈(130)이 형성되어 제2 밸런싱부(132)를 구성한다.
또한, 블레이드(120)의 외측 단부에는 밸런싱홈(130)의 형성으로 강성이 약해진 블레이드(120)가 회전 시 원심력에 의해 자기평형을 유지할 수 있도록 무게를 가중하는 원심가중부(150)가 블레이드(120)보다는 무거운 재료로 블레이드(120)의 외측 둘레를 따라 설치된다.
그리고, 블레이드(120)의 흡입면에는 블레이드(120)의 외측 단부로 유체가 지나면서 블레이드(120)의 후단의 끝단이 유체의 압력에 의해 떨리는 것을 방지하도록 블레이드(120) 끝단으로 흐르는 유체를 축허브(110) 측으로 안내하는 유체가이드부(140)가 형성된다.
유체가이드부(140)는 축류 임펠러(100)의 회전 방향에 대해 블레이드(120)의 전단에서 후단으로 갈수록 축허브(110) 측에 더 가까워지도록 블레이드(120)의 둘레의 형상을 따라 곡선의 형태로 형성된다.
그리고, 블레이드(120)의 압력면에서 블레이드(120)의 외측 둘레에는 백플로우에 의해 난류를 방지하기 위해 백플로우의 회전 방향을 안내하는 난류감소부(160)가 형성된다.
이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈(130)에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러(100)는 축류 임펠러(100)가 회전하면, 블레이드(120)의 흡입면에 형성된 밸런싱홈(130)으로 구성된 제1 밸런싱부(131)에 의해 유체에 저항이 발생하면서, 블레이드(120)의 흡입면에서의 축허브(110) 측과 블레이드(120)의 외측 단부와의 유속차이를 감소시켜 유압차에 따른 진동 및 소음의 발생을 방지할 수 있다.
이와 동시에 블레이드(120)의 압력면에 형성된 밸런싱홈(130)으로 구성된 제2 밸런싱부(132)에 의해 유체에 저항이 발생하면서, 블레이드(120)의 압력면에서의 축허브(110) 측과 블레이드(120)의 외측 단부와의 유속차이를 감소시켜 유압차에 따른 진동 및 소음의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 블레이드(120)에 밸런싱홈(130)의 형성으로 인해 강성이 약해져 회전 시 블레이드(120)의 흔들림을 블레이드(120)의 외측 단에 설치되는 중량체로 형성되는 원심가중부(150)에 의해 원심력이 작용하면서 자기 평형을 유지하여 블레이드(120)의 떨림을 최소화함으로써, 블레이드(120)의 피로누적에 따른 손상을 방지함과 동시에 진동 및 소음의 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 축류 임펠러(100)의 회전 시 흡입면에 형성되는 유체가이드 부에 의해 블레이드(120)의 외측 끝단으로 이동하는 유체를 축허브(110) 측으로 유체의 이동을 안내하여 블레이드(120)의 후단에서 유체의 압력에 의해 블레이드(120)가 떨리는 것을 방지함으로써, 피로누적에 따른 블레이드(120)의 손상을 최소화하고 진동 및 소음의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 축류 임펠러(100)의 회전 시 슈라우드케이싱(230)과 블레이드(120)의 사이로 압력차에 따라 백플로우가 발생하는 경우, 역류되는 유체가 난류감소부(160)의 곡면에 의해 자연스럽게 안내되어 회전함에 따라 난류의 발생을 최소화시켜 펌프효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈(130)에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류임펠러를 구비한 축류펌프(200)를 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈(130)에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러(100)를 구비한 축류펌프(200)는 상기한 실시예에 따른 축류 임펠러(100)를 포함할 수 있다.
축류 임펠러(100)는 상기한 실시예에서 구체적으로 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 축류 임펠러(100)는 구동모터(210)를 포함할 수 있다. 구동모터(210)는 전기에 의해 구동축이 회전하는 전기모터이거나, 연료를 소모하여 구동축을 회전시키는 엔진으로 구현될 수도 있다.
구동모터(210)는 수중에 위치하거나, 집수조의 상부에 위치할 수도 있으며, 구동모터(210)가 수중에 위치할 경우, 구동축에 축류 임펠러(100)가 직결될 수 있으며, 집수조의 상부에 구동모터(210)가 위치할 경우, 구동축을 연장축에 의해 축류 임펠러(100)가 위치하는 수중까지 연장되어 동력을 전달할 수 있다.
슈라우드케이싱(230)은 축류 임펠러(100)의 둘레를 감싸 축류 임펠러(100)에 의해 유체의 흡입 및 토출을 가이드할 수 있으며, 슈라우드케이싱(230)은 축류 임펠러(100)의 둘레를 감싸 일측은 유체가 흡입되는 흡입구(231)가 형성되고, 흡입구(231)의 반대방향으로는 흡입된 유체가 토출되는 토출구(233)가 형성되는 형태로 구성되거나, 축류 임펠러(100)가 슈라우드케이싱(230)의 내부에 삽입된 형태일 수도 있다.
이때, 축류 임펠러(100)가 슈라우드케이싱(230)의 내부에 삽입된 형태일 경우, 슈라우드케이싱(230)은 집수조의 상부까지 연결되는 컬럼파이프(250)의 형태일 수 있으며, 슈라우드케이싱(230)의 일단에 흡입구(231)가 형성되고, 타단에 토출구(233)가 형성되는 형태일 경우에는 슈라우드케이싱(230)이 컬럼파이프(250)의 내부에 삽입되는 형태로 설치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈(130)에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러(100)를 구비한 축류펌프(200)는 구동모터(210)에 의해 구동축이 회전하면, 축류 임펠러(100)가 회전하면서, 슈라우드케이싱(230)의 흡입구(231)로 유체가 흡입되며, 흡입된 유체는 토출구(233)로 토출된다.
토출구(233)로 토출되는 유체는 컬럼파이프(250)를 외부로 토출한다.
한편, 축류 임펠러(100)가 회전하면, 축류 임펠러(100)에 의해 형성된 밸런싱홈(130)에 의해 흡입면에 구성된 제1 밸런싱부(131)와 압력면에 구성된 제2 밸런싱부(132)에 의해 축류 임펠러(100)의 블레이드(120)의 축허브(110) 측과 블레이드(120)의 외측 단부의 유속차를 감소시키는 형태로 압력차를 감소시켜 진동 또는 소음의 발생을 감소시키거나, 블레이드(120)의 흔들림에 따른 피로누적을 감소시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 축류 임펠러(100)의 회전 시 블레이드(120)의 외측 단부에 원심력을 가중시키는 원심가중부(150)가 설치되어 밸런싱홈(130)에 의해 강도가 약해진 블레이드(120)를 원심력에 의해 평형을 유지하도록 함으로써, 블레이드(120)의 떨림을 감소시켜 피로누적에 따른 손상을 최소화하고 진동 또는 소음의 발생을 감소시킬 수 있다.
그리고 축류 임펠러(100)의 회전 시 유체가이드부(140)에 의해 블레이드(120)의 외측으로 이동하는 유체를 축허브(110) 측으로 가이드하여 압력차로 인해 블레이드(120) 끝단에서 발생하는 떨림을 감소시켜 피로누적에 따른 손상을 최소화하고 진동 또는 소음의 발생을 감소시킬 수 있다.
블레이드(120)의 압력면에는 백플로우의 흐름을 난류감소부(160)에서 안내하여 난류의 발생을 최소화함으로써, 펌프효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱홈(130)에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러(100), 및 이를 구비한 축류펌프(200)는 축류 임펠러(100)에 밸런싱홈(130)이 형성되어 축허브(110) 측과 블레이드(120)의 외측 단부의 유속차를 감소시킴으로써, 축류 임펠러(100)의 회전에 따른 진동 또는 소음의 발생을 감소시키고, 압력차에 따른 블레이드(120)의 떨림을 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블레이드(120)의 외측 단에 회전 시 원심력을 가중시키는 원심가중부(150)가 설치되어 밸런싱홈(130)에 의해 상대적으로 강성이 약한 블레이드(120)를 원심력에 의해 자기평형을 유지하도록 함으로써, 진동 또는 소음의 발생을 최소화하며 블레이드(120)의 떨림을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블레이드(120)에 유체가이드부(140)가 형성되어 블레이드(120)의 외측 단으로 흐르는 유체를 축허브(110) 측으로 흐르도록 함으로써, 블레이드(120)의 단부에 유압차에 의해 블레이드(120) 단부 끝단이 흔들리는 것을 최소화하여 진동 또는 소음의 발생을 방지하며, 블레이드(120)의 떨림을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블레이드(120)의 압력면에 유속감소부가 형성되어 블레이드(120)와 슈라우드케이싱(230)의 사이에서 발생하는 백플로우에 의한 난류의 발생을 최소화시킴으로써, 펌프의 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: 축류 임펠러 110: 축허브
120: 블레이드 130: 밸런싱홈
131: 제1 밸런싱부 132: 제2 밸런싱부
140: 유체가이드부 150: 원심가중부
160: 난류감소부 200: 축류펌프
210: 구동모터 230: 슈라우드케이싱
231: 흡입구 233: 토출구
250: 컬럼파이프

Claims (6)

  1. 구동축에 결합되며 하부로 갈수록 점점 면적이 좁아지게 형성되는 축허브, 및 상기 축허브의 둘레에 등 간격으로 원주방향을 따라 배치되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러에 있어서,
    상기 복수 개의 블레이드는
    상기 블레이드에서 흡입되는 유체와 마주하는 면을 흡입면이라 하고, 상기 흡입면에 대해 반대방향의 면을 압력면이라 할 때,
    상기 축허브에서 상기 블레이드의 외측단으로의 유속차를 감소시키도록 상기 축허브를 중심으로 동심원 상의 상기 흡입면 또는 상기 압력면에 방사상으로 미리 설정된 간격으로 복수 개가 형성되는 밸런싱홈을 포함하고,
    상기 밸런싱홈은 상기 블레이드의 외측단에 인접하는 제1 동심원 상에서 상기 흡입면에 형성되는 제1 밸런싱부, 및 상기 축허브에 인접하는 제2 동심원 상에서 상기 압력면에 형성되는 제2 밸런싱부를 포함하며,
    상기 블레이드는 상기 블레이드의 외측 둘레에서 발생하는 역류에 따른 난류의 발생을 최소화하도록 상기 압력면에 상기 블레이드의 외측 둘레를 따라 오목한 곡면 형태로 형성되는 난류감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드는
    상기 블레이드의 외측 단부에 원심을 가중시켜 상기 블레이드 끝단에 흔들림을 최소화함으로써, 평형을 유지하도록 상기 블레이드의 외측 단부 둘레를 따라 설치되는 원심가중부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드는
    상기 블레이드의 끝단의 유체의 압력이 높아지는 것을 방지하기 위해 유체의 흐름을 상기 축허브 측으로 안내하도록 상기 블레이드의 회전하는 방향의 전단에서 후단으로 갈수록 상기 축허브 측으로 거리가 가까워지는 유체가이드부를 포함하는 것을 특징으로 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러.
  5. 삭제
  6. 제1항에 기재된 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러,
    상기 축류 임펠러를 구동하는 구동모터, 및
    상기 축류 임펠러의 둘레를 감싸 유체의 흡입과 토출을 가이드하는 슈라우드케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱홈에 의해 자기평형 기능을 갖는 축류 임펠러를 구비한 축류펌프.
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