KR102499490B1 - 펌프 진공 해제장치 - Google Patents

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KR102499490B1
KR102499490B1 KR1020220127513A KR20220127513A KR102499490B1 KR 102499490 B1 KR102499490 B1 KR 102499490B1 KR 1020220127513 A KR1020220127513 A KR 1020220127513A KR 20220127513 A KR20220127513 A KR 20220127513A KR 102499490 B1 KR102499490 B1 KR 102499490B1
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Abstract

본 발명은 펌프 진공 해제장치에 관한 것으로, 케이싱 내에서 모터에 의해 회전되면서 유체를 유동시키는 임펠러와, 임펠러와 모터 사이에서 모터를 실링하는 실과, 펌프의 정지시 케이싱 내부의 진공을 해제시키는 진공 해제장치를 포함하는 펌프 진공 해제장치로서, 케이싱에 설치되고 그 일측에는 중앙의 내부 관로를 케이싱 외부와 연통시키는 제1 유로가 구비되며 타측에는 내부 관로를 케이싱 내부와 연통시키는 제2 유로를 갖는 제1 하우징블록; 제1 하우징블록에 구비되어 제1 하우징블록의 내부 관로와 제1 유로를 연통 또는 차단시키는 한편 케이싱의 토출압이 작용할 시엔 제1 하우징블록의 내부 관로와 제1 유로를 차단시키는 제1 밸브와; 케이싱 내에 제1 밸브를 탄력 지지하도록 구비되어 제1 밸브에 토출압의 미작용 시엔 제1 밸브를 유동시켜 제1 하우징블록의 제1 유로를 내부 관로를 통해 제2 유로와 연통되게 하는 탄성부재;를 포함하는 펌프 진공 해제장치를 제공한다.

Description

펌프 진공 해제장치{Vacuum release device for pump}
본 발명은 펌프 진공 해제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프 작동시 발생될 수 있는 펌프 내부의 과도한 진공을 펌프의 정지시에 대기압 조건으로 해제시켜 주는 펌프 진공 해제장치에 관한 것이다.
일반적으로, 펌프는 압력 작용에 의해 액체 또는 기체 등의 유체를 이송하거나, 저압의 유체를 고압의 유체로 형성할 수 있는 기계 장치로서, 구동 방식에 따라 왕복펌프, 회전펌프, 원심펌프, 축류펌프, 마찰펌프 등으로 구분될 수 있다.
특히, 이 중에서 원심펌프는 고속 회전이 가능하고, 소형이면서 경량이며, 구조가 간단하여 공업 분야에서 널리 사용되고 있다.
원심펌프는 크게 케이싱과, 임펠러, 구동축으로 구성되며, 임펠러의 고속 회전에 의한 원심력에 의해 유체를 흡입 및 토출하도록 되어 있다.
이러한 종래의 펌프로는 본 출원인(발명자)에 의해 특허 등록된 대한민국 등록특허 제10-2308039호와, 대한민국 등록특허 제10-2308037호에서 제안되어 개시된 바 있다.
이와 같이 본 출원인(발명자)에 의한 등록특허 제10-2308039호에서는 호리젠탈 타입(수평형 타입)의 펌프가 제안된 것이고, 등록특허 제10-2308037호에서는 버티컬 타입(수직형 타입)의 펌프가 제안된 것이다.
먼저, 등록특허 제10-2308039호에서 제안된 펌프는, 일측에 모터가 구비되는 한편 모터와 마주하는 타측에 유체가 흡입되는 흡입구와 유체가 배출되는 토출구를 갖는 케이스와, 케이스 내에서 모터의 축에 고정되게 구비되어 모터에 의해 회전되면서 유체를 펌핑하는 임펠러를 포함하는 역 흡입 방식의 펌프로서, 임펠러는 모터에 의해 회전되면서 펌프 외측의 유체를 흡입구로 흡입하여 토출구로 배출시키는 메인임펠러; 메인임펠러와 같이 회전되면서 펌프 내측으로 흘러들어간 유체를 흡입하여 토출구로 배출시키는 미들임펠러; 메인임펠러와 같이 회전되면서 모터 측에서 메인임펠러 측으로 공기를 불어내 가스의 누출을 차단하는 체커임펠러;를 포함하고, 미들임펠러와 체커임펠러 사이에는 모터를 보호하기 위한 고형분 99％ 이상의 고점도, 고점착의 방수재를 포함하는 실링부가 구비되며, 케이스에는 흡입구와 토출구를 연결하는 유로가 메인임펠러를 우회하여 메인임펠러와 미들임펠러 사이의 내부 공간으로 연결되어 흡입구와 토출구를 연통시키도록 구비된다.
그리고, 등록특허 제10-2308037호에서 제안된 펌프는, 흡입구 및 토출구가 형성된 케이싱과, 케이싱의 내부에 회전 가능하게 설치되는 메인임펠러가 결합돼 있는 모터축과, 케이싱에 구비되어 모터축을 회전시키는 모터를 포함하는 가스 누출 방지 기능을 갖는 펌프로서, 케이싱 내부의 모터축에 결합되어 메인임펠러와 같이 회전되면서 모터 측에서 메인임펠러 측으로 송풍하는 체커임펠러가 구비되어, 체커임펠러의 송풍력에 의해 모터 측으로 유증기가 누출됨을 차단하여 방지하도록 구성되고, 체커임펠러에는 드라이실이 결합되어 구비되고, 케이싱 내측에는 드라이실이 접하여 실링되는 카본실이 구비되되, 드라이실은 고형분 99％ 이상의 고점도, 고점착의 방수재로 형성되고, 체커임펠러의 상부에 결합 고정되는 고정부와, 고정부에서 돌출 형성되어 케이싱 내측의 카본실에 접하여 실링하는 실부와, 실부에서 외측으로 돌출 형성되는 돌출부를 포함하여, 체커임펠러의 회전시는 실부와 카본실 사이에 간극이 형성되게 구성된다.
이와 같은 본 출원인(발명자)에 의한 종래의 펌프는 케이싱 내에서 회전되는 임펠러에 의해 유체를 흡입구로 흡입하여 토출구로 배출시키는데, 이 과정에서 모터를 유체로부터 보호하기 위해 구비된 실링부의 컵실과 드라이실이 원심력에 의해 접하여 있던 카본실로부터 이격되어 개방되고, 이에 의해 모터 측으로 유입된 유증기는 임펠러의 회전에 의해 모두 빠져나와 토출구로 배출된다.
하지만, 이와 같은 펌프는 사용 환경에 따라 펌핑 조건 즉 펌핑력이 달라지게 되는데, 펌프가 가혹한 조건 하에서 작동되면 가혹한 펌프의 작동으로 인해 펌프 내부에는 과도한 진공이 형성될 수 있고, 이로 인해 펌프에 많은 부하가 걸리게 되므로 펌프의 성능이 저하되는 단점이 있다.
게다가, 펌프 내부의 과도한 진공에 의해 펌프 내부의 진공압이 펌핑력보다 커지는 경우에는 큰 진공압에 의해 개방돼 있던 컵실과 드라이실이 각각의 카본실에 밀착되어 접하게 되고, 이에 의해 펌프의 내부 온도가 상승됨에 따라 컵실과 드라이실은 카본실에 접한 상태로 열화되어 파손되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-2308039호 대한민국 등록특허 제10-2308037호
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 펌프 작동시 발생될 수 있는 펌프 내부의 과도한 진공을 펌프의 정지시에 자동으로 외기가 유입되도록 하여 펌프 내부를 대기압 조건으로 해제시켜 줄 수 있도록 한 펌프 진공 해제장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펌프 진공 해제장치는, 케이싱 내에서 모터에 의해 회전되면서 유체를 유동시키는 임펠러와, 임펠러와 모터 사이에서 모터를 실링하는 실과, 펌프의 정지시 케이싱 내부의 진공을 해제시키는 진공 해제장치를 포함하는 펌프 진공 해제장치로서, 케이싱에 설치되고 그 일측에는 중앙의 내부 관로를 케이싱 외부와 연통시키는 제1 유로가 구비되며 타측에는 내부 관로를 케이싱 내부와 연통시키는 제2 유로를 갖는 제1 하우징블록; 제1 하우징블록에 구비되어 제1 하우징블록의 내부 관로와 제1 유로를 연통 또는 차단시키는 한편 케이싱의 토출압이 작용할 시엔 제1 하우징블록의 내부 관로와 제1 유로를 차단시키는 제1 밸브와; 케이싱 내에 제1 밸브를 탄력 지지하도록 구비되어 제1 밸브에 토출압의 미작용 시엔 제1 밸브를 유동시켜 제1 하우징블록의 제1 유로를 내부 관로를 통해 제2 유로와 연통되게 하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 제1 밸브는 제1 하우징블록의 내부 관로와 제1,2 유로를 케이싱의 토출구와 차단시키는 고정부와, 고정부에서 돌출되어 제1 하우징블록의 내부 관로에 접하여 내부 관로와 제1 유로를 차단시키는 실링돌부를 포함하고, 제1 밸브의 실링돌부는 제1 하우징블록의 내부 관로와 면접촉되어 내부 관로를 밀폐시키도록 구비될 수 있다.
또한, 케이싱에는 신축 작동되는 탄성부재를 가이드하는 제2 하우징블록이 구비되고, 탄성부재와 제1 하우징블록 사이에는 탄성부재에 의해 제1 밸브를 탄력 지지하는 제2 밸브가 구비될 수도 있다.
본 발명의 펌프 진공 해제장치에 따르면, 펌프 작동시 발생되는 펌프 내부의 진공을 펌프의 정지시에 진공 해제장치를 통해 외기가 유입되어 작동 후 펌프 내부 환경을 항상 대기압 조건으로 일치시켜 진공을 해제함으로써, 실링부의 열화 및 이로 인한 실링부의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 펌프의 작동 후 펌프가 정지된 상태에서는 진공 해제장치가 기구적인 메커니즘에 의해 자동으로 개방됨으로써 펌프의 관리가 편리하게 이루어지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프에 구성된 진공 해제장치를 도시한 요부 확대도이다.
도 3은 도 1의 "A"부의 확대도로서, 진공 해제장치의 작동상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프의 단면 구성도이다.
도 5는 도 4의 "A"부의 확대도로서, 제2 실시예에 따른 펌프에 구성된 진공 해제장치를 도시한 요부 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 펌프 진공 해제장치 및 이의 구성 및 구조를 도시한 도면들이다.
본 발명에 따른 진공 해제장치(200)는 펌프(100)에 구성되어 펌프(100) 내에 형성된 진공을 해제하기 위한 장치이다.
이러한 진공 해제장치(200)가 구성되는 펌프(100)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수평으로 설치되는 호리젠탈 펌프(horizontal pump)와, 수직하게 세워져 설치되는 버티컬 펌프(vertical pump)를 포함할 수 있다.
특히, 이와 같은 호리젠탈 펌프나 버티컬 펌프는 이의 설치 구조에 따른 흡입구와 토출구의 위치가 다른 미세한 차이만 있을 뿐, 나머지 대부분의 구성이나 구조는 도 1 및 도 4에서와 같이, 별 차이 없이 서로 대동소이하기 때문에, 펌프의 종류와는 무관하게 본 발명의 진공 해제장치를 모든 펌프에 각각 설치하여 구성할 수 있다.
따라서, 이하에서는 본 발명에 따른 진공 해제장치를 설명함에 있어, 진공 해제장치가 호리젠탈 펌프에 구성된 것을 일례로 예시하여 설명한다.
먼저, 본 실시예에서의 펌프는 도 1에 도시된 바와 같이, 수평으로 설치되어 사용되는 호리젠탈 펌프 즉 수평형 펌프로서, 모터(170)와, 모터(170)가 일측편에 구비되는 케이싱(110)과, 케이싱(110) 내부에 구비되어 모터(170)에 의해 회전 구동되는 임펠러를 포함한다.
이러한 모터(170)는 그 일단부에 외측으로 돌출되는 모터축(171)이 구비되고, 모터축(171)은 케이싱(110) 내부로 삽입되어 후술될 임펠러와 결합됨으로써 임펠러를 회전 구동시키게 된다.
한편, 케이싱(110)은 복수개 이상의 케이스가 상호 결합되어 구성될 수 있고, 모터(170)의 반대편 측 케이싱(110)에는 유체가 흡입되는 흡입구(111)와, 흡입된 유체가 배출되는 토출구(112)가 각각 형성된다.
이러한 흡입구(111)와 토출구(112)는 유로(113)로서 연결되게 구비되는 바, 이의 유로(113)는 후술될 메인임펠러(120)를 우회하여 흡입구(111)와 토출구(112)를 연결함으로써, 메인임펠러(120)에 의해 펌핑된 유체가 흡입구(111)를 통해 흡입되어 토출구(112)로 배출되는 과정에서 흡입된 유체나 이의 흡입력이 후술될 실링부(S) 측으로 직접 작용하지 않게 되므로, 흡입된 유체로부터 실링부(S)를 안전하게 보호할 수 있다.
특히, 후술될 드라이실(131)과 컵실(141)을 포함하는 실링부(S)는 케이싱(110) 내로 흡입되는 유체나 이의 유증기가 모터(170) 측으로 유입되는 것을 차단하여, 모터(170)를 유체나 유증기로부터 안전하게 보호할 수 있게 된다.
그리고, 케이싱(110) 내에 구비되는 임펠러는 메인임펠러(120)와, 미들임펠러(130)로 구비되고, 메인임펠러(120) 및 미들임펠러(130)는 모두 모터(170)의 모터축(171)에 키 결합 등의 고정수단으로 결합 고정되게 구비됨으로써 모터축(171)과 같이 일체로 회전 구동된다.
이러한 메인임펠러(120) 및 미들임펠러(130)의 회전시는 케이싱(110) 내부로 흡입력이 작용됨에 따라 유체가 흡입구(111)를 통해 흡입되어 토출구(112)로 신속히 배출된다.
이때, 토출구(112)에는 펌핑력에 대응한 정압 즉 양압이 작용되고, 이의 양압은 토출구(112)와 연통된 케이싱(110)의 제1 유로(110a)를 통해 후술될 진공 해제장치(200)의 제1 하우징블록(230)에 그대로 작용하게 된다.
그리고, 후술될 실링부(S) 전방의 케이싱(110) 내부에는 유체의 유동에 의한 부압(진공압)이 발생되고, 이에 따라 케이싱(110) 내부에서 실링부(S) 측으로 흘러들어가는 유체의 유입을 방지할 수 있을 뿐 아니라 설령 실링부(S) 측으로 유체나 유증기가 흘러들어간 경우에는 부압에 의해 실링부(S)가 일시적으로 개방되어 실링부(S) 측의 유체나 유증기가 토출구(112) 측으로 신속히 배출된다. 특히, 실링부(S) 측으로 흘러간 유체의 배출은 후술될 미들임펠러(130)에 의해 더욱 신속히 배출된다. 이때, 유체를 직접 펌프(100) 내로 흡입하여 배출시키는 메인임펠러(120)가 미들임펠러(130)보다 큰 직경으로 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 메인임펠러(120)와 이격된 모터축(171)에는 미들임펠러(130)가 위치되어 구비된다.
미들임펠러(130)는 모터축(171)에 결합 고정되어 메인임펠러(120)와 같이 회전되면서 실링부(S) 측까지 또는 실링부(S)를 지나 흘러들어간 유체를 흡입해내 유로(113)를 통해 토출구(112)로 신속히 배출시키게 된다.
그리고, 미들임펠러(130)와 모터(170) 사이의 케이싱(110) 내에는 모터(170) 측으로 유체 및 유증기의 유입을 차단하기 위한 실링부(S)가 구성된다.
실링부(S)는 미들임펠러(130)에 구비되는 드라이실(dry seal)(131)과, 슬리브(140)에 구비되는 컵실(141)과, 제1,2 실하우징(150)(160)의 카본실(151)(161)을 포함한다.
드라이실(131)은 미들임펠러(130)의 외측면에 끼워져 고정된 상태에서 외측으로 점차 얇은 두께로 돌출된 실부가 제1 실하우징(150)의 제1 카본실(151)에 접하여 실링된다.
그리고, 슬리브(140)는 미들임펠러(130)에 접한 상태에서 모터축(171)에 끼워져 감싼 상태로 모터축(171)을 보호하도록 구비되고, 슬리브(140)의 외주에는 컵실(141)이 구비된다.
컵실(141)은 그 중앙부가 관통된 대략 "Ｖ"자 단면 형상으로 형성되는 바, 컵실(141)의 중앙부는 슬리브(140)의 외주에 끼워져 고정되고, 외주에는 외측으로 벌어져 확개되는 한편 그 단부는 제2 실하우징(160)의 제2 카본실(161)에 면접촉된 상태로 접하여 실링하는 실부가 돌출 형성되며, 실부는 단부로 갈수록 점차 얇은 두께를 갖도록 구비된다.
한편, 케이싱(110)의 내주에는 서로 접하여 밀착된 제1,2 실하우징(150)(160)이 실링된 상태로 구비되고, 제1,2 실하우징(150)(160)의 내주에는 드라이실(131)과 컵실(141)이 각각 접하여 실링되는 제1,2 카본실(151)(161)이 구비된다.
이로써, 실링부(S)는 유체가 유동하는 케이싱(110) 내부를 드라이실(131)과 컵실(141)이 2중으로 실링함으로써 펌프 내로 흡입된 유체가 모터(170) 측으로 흘러가 누유됨을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같은 펌프(100)에는 펌프(100)의 작동으로 인해 펌프(100) 내부에 형성되는 과도한 진공을 펌프의 작동이 정지될 때마다 대기압과 일치시켜 진공을 해제시키는 진공 해제장치(200)가 구성된다.
이러한 진공 해제장치(200)는 수평 펌프(호리젠탈 펌프)에서는 수평 펌프의 설치 방향을 따라 수평 방향으로 설치되어 구비되고, 수직 펌프(버티컬 펌프)에서는 수직 펌프의 설치 방향을 따라 수직 방향으로 설치되어 구비될 수 있지만, 이에 국한되거나 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 진공 해제장치(200)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 케이싱(110)의 외측에서 케이싱(110)에 삽입되어 매설되게 구비되는 제1 하우징블록(230)과, 제1 하우징블록(230)에 구비되어 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제1,2 유로(235)(236)를 연통시키거나 차단시키는 제1 밸브(250)와, 제1 밸브(250)를 탄력 지지하는 탄성부재(243)를 포함한다.
특히, 제1 하우징블록(230)은 케이싱(110)의 두께면에 펌프(100)의 설치 방향을 따라 매설되어 구비된다.
이러한 제1 하우징블록(230)에는 이의 매설 방향 즉 길이 방향으로 관통된 내부 관로(231)가 형성되고, 내부 관로(231)를 케이싱(110)의 외부 및 내부와 각각 연통시키는 제1,2 유로(235)(236)가 형성된다.
이와 같은 제1,2 유로(235)(236)는 제1 하우징블록(230)의 일단부와 타단부에 각각 형성되어, 후술될 제1 밸브(250)에 의해 제1,2 유로(235)(236)가 서로 연통되거나 차단되게 구비된다.
그리고, 제1 유로(235)가 있는 제1 하우징블록(230)의 일단면에는 내부 관로(231)와 연통되는 공간부(234)가 형성되고, 이 공간부(234)에는 제1 유로(235)가 연통되게 구비되는 한편 후술될 제1 밸브(250)가 삽입되어 구비된다.
또한, 공간부(234)의 내측에는 내부 관로(231) 측으로 점차 좁아지도록 경사진 제1 경사면(232)이 형성되고, 공간부(234) 반대편 즉 제2 유로(236)가 있는 제1 하우징블록(230)의 타단면에는 내부 관로(231) 측으로 점차 좁아지도록 경사진 제2 경사면(233)이 형성되며, 제2 유로(236)는 내부 관로(231)와 직접 연통되게 구비된다.
이로써, 제1 하우징블록(230)의 제1 유로(235)는 공간부(234)를 통해 내부 관로(231)와 연결되고, 제2 유로(236)는 직접 내부 관로(231)와 연결되게 구비됨으로써, 후술될 제1 밸브(250)가 공간부(234)에서 내부 관로(231)를 개폐시킴에 따라 제1,2 유로(235)(236)는 연통되거나 차단되게 구비된다.
그리고, 제1 하우징블록(230)의 공간부(234)는 케이싱(110)에 형성된 제1 유로(110a)를 통해 케이싱(110)의 토출구(112)와 연통되게 구비되고, 제1 하우징블록(230)의 제2 유로(236)는 케이싱(110)에 형성된 제2 유로(110b)를 통해 케이싱(110)의 내부(흡입력에 의한 진공이 형성되는 내부 공간)와 연통되게 구비된다.
이때, 제1 하우징블록(230)의 공간부(234)와 접하는 케이싱(110)의 내측면에는 후술될 제1 밸브(250)가 유동될 수 있는 공간을 제공하도록 케이싱(110)의 제1 유로(110a) 측으로 경사진 경사면(110c)이 형성될 수 있고, 케이싱(110)의 제2 유로(110b)는 이에 접하여 구비되는 제2 실하우징(160)까지 관통되어 형성될 수도 있다.
한편, 제1 밸브(250)는 제1 하우징블록(230)의 공간부(234)에 구비되어 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제1 유로(235)를 연통 또는 차단시키는 밸브로서, 펌프(100)가 정지된 상태에서는 케이싱(110)의 제1 유로(110a)에 토출압(양압)이 작용되지 않으므로 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제1 유로(235)를 연통시킬 수 있게 되고, 펌프(100)의 작동시엔 케이싱(110)의 제1 유로(110a)에 토출압(양압)이 작용되므로 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제1 유로(235)를 차단시키도록 구비된다.
이러한 제1 밸브(250)는 제1 하우징블록(230)과 케이싱(110) 사이에 고정되게 구비되어 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제1,2 유로(235)(236)를 케이싱(110)의 토출구(112)와 차단시키는 고정부(251)와, 고정부(251)의 일면에서 제1 하우징블록(230)의 공간부(234) 측으로 돌출되는 축부(252)와, 축부(252)의 선단부에서 돌출되어 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)에 접하여 내부 관로(231)와 제1 유로(235)를 차단시키는 실링돌부(253)를 포함한다.
이때, 제1 하우징블록(230)의 공간부(234)에는 케이싱(110)의 제1 유로(110a)를 통해 케이싱(110)의 토출구(112)가 연통되게 구비된다.
특히, 제1 밸브(250)의 고정부(251)는 제1 밸브(250)의 공간부(234)와 케이싱(110)의 제1 유로(110a)를 격리시키는 원판으로 구비되고, 제1 밸브(250)의 실링돌부(253)는 축부(252)에서 확장 형성되어 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)에 접하여 실링하는 원뿔 형상으로 구비된다.
이러한 실링돌부(253)는 그 외주면에 제1 하우징블록(230)의 제1 경사면(232)에 대응하여 실링돌부(253)의 외주면이 전단부에서 후단부로 갈수록 점차 확장되게 경사진 실링면(254)으로 형성되고, 이 실링면(254)이 제1 경사면(232)에 면접촉되어 접함으로써 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)를 견고히 밀폐시켜 실링하게 된다.
그리고, 고정부(251)는 그 양측에 작용하는 탄성부재(243)의 탄성력이나 케이싱(110)의 제1 유로(110a)를 통해 작용하는 양압에 의해 제1 하우징블록(230)의 공간부(234) 외측으로 휘어지거나 또는 원상태로 복귀되면서 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제1,2 유로(235)(236)를 연통시키거나 또는 차단시키도록 구비된다.
또한, 케이싱(110)에는 외측에서 케이싱(110) 내로 삽입되어 제1 하우징블록(230)에 접하는 제2 하우징블록(240)이 더 구비될 수 있다.
제2 하우징블록(240)에는 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 일치되어 연통되는 내부 관로(241)가 제2 하우징블록(240)의 길이 방향으로 관통 형성되고, 제2 하우징블록(240)의 내부 관로(241)에는 탄성부재(243)가 삽입되어 구비된다.
탄성부재(243)는 압축 코일스프링으로 구비되고, 제2 하우징블록(240)에는 탄성부재(243)를 지지하여 탄성부재(243)의 탄성력을 조절하는 조절나사(242)가 나사 결합되어 구비된다.
이로써, 탄성부재(243)는 조절나사(242)와 후술될 제2 밸브(260) 사이에서 압축된 상태로 구비되어 신축 작동되고, 탄성부재(243)의 탄성력에 의해 후술될 제2 밸브(260)를 통해 제1 밸브(250)를 케이싱(110)의 제1 유로(110a) 측으로 밀어내 휘어지게 하는데, 케이싱(110)의 제1 밸브(250)에 토출압이 작용할 시엔 토출압이 탄성부재(243)의 탄성력보다 크기 때문에, 탄성부재(243)는 작동되지 않고 압축된 상태 그대로를 유지하게 되므로 제1 밸브(250)는 유동하지 않게 된다.
즉, 제1 밸브(250)에 토출압이 작용하는 펌프(100)의 작동시엔 제1 밸브(250)가 제1 하우징블록(230)의 제1,2 유로(235)(236)를 차단시키게 되고, 제1 밸브(250)에 토출압이 작용하지 않는 펌프(100)의 정지시엔 제1 밸브(250)가 탄성부재(243)의 인장력에 의해 유동되어 제1 하우징블록(230)의 제1,2 유로(235)(236)를 연통시키게 된다.
또한, 제1,2 하우징블록(230)(240) 사이에는 제2 밸브(260)가 구비되는 바, 제2 밸브(260)는 제1,2 하우징블록(230)(240)의 경계면 상에 고정되게 구비되어 제1,2 하우징블록(230)(240)을 격리시키는 고정부(261)와, 고정부(261)에서 돌출 형성되어 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)에 삽입된 상태로 제1 밸브(250)의 실링돌부(253)에 접하여 지지되는 축부(262)와, 고정부(261)에서 축부(262) 반대편으로 돌출 형성되어 탄성부재(243)가 끼워져 지지되는 결합돌부(263)를 포함한다.
이와 같은 제2 밸브(260)는 조절나사(242)와 제2 밸브(260)의 결합돌부(263) 사이에 구비된 탄성부재(243)에 의해 탄력 지지되므로 제1 밸브(250)를 탄력 지지하게 된다.
이러한 제2 밸브(260)의 고정부(261)는 제1 밸브(250)와 고정부(251)와 마찬가지로 원판으로 구비되어 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제2 하우징블록(240)의 내부 관로(241)를 격리시키도록 구비된다.
또한, 고정부(261)는 그 양측에 작용하는 탄성부재(243)의 탄성력이나 양압에 의한 제1 밸브(250)의 복원력(제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)에 접하는 가압력)에 의해 제1 밸브(250) 측으로 휘어져 제1 밸브(250)를 이동시키거나 또는 원위치로 복귀되는 제1 밸브(250)에 의해 원상태로 복귀되도록 구비된다.
이때, 제1 밸브(250) 측으로 휘어지는 고정부(261)는 제1 밸브(250)의 제2 경사면(233)에 접할 때까지 변형이 이루어지게 되고, 이의 변형폭만큼 제1 밸브(250)가 케이싱(110)의 제1 유로(110a) 측으로 휘어지면서 제1 하우징블록(230)의 제1,2 유로(235)(236)를 연통시키게 된다.
그리고, 제2 밸브(260)의 축부(262)는 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)보다 작은 외경을 갖도록 형성되어, 탄성부재(243)에 의해 고정부(261)와 함께 이동되면서 제1 밸브(250)를 밀어내 제1 하우징블록(230)의 제1,2 유로(235)(236)를 연통시키게 되고, 양압의 작용으로 원위치로 복귀되는 제1 밸브(250)에 의해 반대 방향으로 이동되면서 제1 하우징블록(230)의 제1,2 유로(235)(236)를 차단시키게 된다.
한편, 케이싱(110)에는 외기를 제1 하우징블록(230)의 제1 유로(235)와 연통시키는 피팅관(220)이 구비되고, 피팅관(220)에는 펌프(100) 내부의 부압에 의해 제1 하우징블록(230)의 제1 유로(235)로 흡입되는 외기 중에 포함된 이물질을 걸러내기 위한 진공필터(210)가 설치되어 구비된다.
이러한 진공필터(210)에 의해 펌프(100) 내부로 흡입되는 외기 중의 이물질이 필터링되어 걸러짐으로써, 펌프(100)의 고장이나 오작동을 사전을 방지할 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 펌프 진공 해제장치의 작동을 설명한다.
먼저, 펌프(100)의 작동시엔 모터(170)의 구동에 의해 모터축(171)이 회전되고, 모터축(171)의 회전에 의해 메인임펠러(120)와, 미들임펠러(130)가 동시에 회전된다.
특히, 메인임펠러(120)의 회전에 의해 유체가 흡입구(111)로 흡입되어 유로(113)를 통해 토출구(112)로 배출되고, 이 과정에서 케이싱(110) 내에는 부압(진공압)이 형성되며, 부압에 의해 케이싱(110) 내의 유체는 토출구(112)로 빨려나와 배출될 뿐 아니라 미들임펠러(130)가 메인임펠러(120)와 같이 회전되면서 모터(170) 측의 유체를 흡입해내 토출구(112)로 배출시키게 된다.
이때, 케이싱(110) 내에 작용하는 부압에 의해 실링부(S)의 드라이실(131)과 컵실(141)이 휘어지면서 각각의 카본실(151)(161)로부터 이격되어 모터(170) 측으로 흘러들어간 유체나 유증기가 빨려나와 토출구(112)로 배출된다.
이와 같이 작동되는 펌프(100)의 내부에는 가혹한 펌프(100)의 작동으로 인해 과도한 진공이 형성될 수 있고, 이의 진공압이 펌핑력보다 커지는 경우에는 큰 진공압에 의해 개방돼 있던 컵실(141)과 드라이실(131)이 각각의 카본실(151)(161)에 다시 밀착되어 접하게 되며, 이에 의해 펌프(100) 내부의 온도가 상승되어 각각의 카본실(151)(161)에 접해 있는 컵실(141)과 드라이실(131)이 열화되어 파손될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 진공 해제장치(200)는 펌프(100)의 정지시에 펌프(100)의 내부 환경을 대기압 조건으로 조성하여 진공을 해제하게 된다.
즉, 펌프(100)의 작동이 정지되면, 도 2에서와 같은 상태에서 케이싱(110)의 제1 유로(110a)를 통해 제1 밸브(250)의 고정부(251)에 작용하던 양압이 사라지게 되고, 이에 따라 제2 하우징블록(240)의 내부 관로(241)에서 압축돼 있던 탄성부재(243)가 도 3과 같이 인장되면서 제2 밸브(260)를 제1 하우징블록(230) 측으로 밀어내게 되며, 이에 제2 밸브(260)의 축부(262)는 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)에서 제1 밸브(250) 측으로 이동된다.
그러면, 제2 밸브(260)의 축부(262)에 접하여 있던 제1 밸브(250)의 실링돌부(253)가 케이싱(110)의 제1 유로(110a) 측으로 밀려 이동되면서 제1 하우징블록(230)의 제1 경사면(232)으로부터 분리되어 이격되고, 제1 밸브(250)의 실링돌부(253)와 제1 경사면(232) 사이의 이격된 간극을 통해 제1 하우징블록(230)의 제1 유로(235)와, 내부 관로(231) 및 제2 유로(236)를 서로 연통된다.
따라서, 펌프(100) 내에 형성된 부압(진공압)에 의해 대기 중의 외기가 진공필터(210)로 흡입되고, 흡입된 외기 중의 이물질은 진공필터(210)에서 필터링되어 깨끗한 외기만이 피팅관(220)을 통해 제1 하우징블록(230)의 제1 유로(235)를 통해 공간부(234)로 유입된다.
이후, 공간부(234)로 유입된 외기는 제1 하우징블록(230)의 내부 관로(231)와 제2 유로(236) 및 케이싱(110)의 제2 유로(110b)를 통해 펌프(100) 내부로 유입되어 펌프(100) 내부의 진공 상태를 대기압 상태로 조성하게 됨으로써 펌프(100) 내의 진공을 해제시키게 된다.
이와 같이 펌프(100)의 정지시 펌프(100) 내부의 진공 상태가 기구적인 메커니즘에 의해 자동으로 해제됨으로써, 펌프(100) 내의 실링부(S)의 열화 및 이로 인한 실링부(S)의 파손을 방지할 수 있고, 펌프(100)의 관리가 용이하게 된다.
한편, 도 4 및 도 5에서는 본 발명의 진공 해제장치가 버티컬 펌프에 적용된 상태를 도시한 것으로, 전술한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 나타낸다.
본 실시예의 버티컬 펌프(100)는 전술한 바와 같이, 호리젠탈 펌프와 설치 방향만 다를 뿐, 펌프(100)를 구성하는 각각의 구성 및 이들의 구조, 기능 등이 호리젠탈 펌프와 동일하므로 전술한 호리젠탈 펌프의 설명으로 버티컬 펌프(100)의 설명을 갈음하기로 한다.
또한, 버티컬 펌프(100)에 구성되는 진공 해제장치(200) 역시도 설치 방향만 다를 뿐, 진공 해제장치(200)의 기능 및 이의 구성, 구조는 전술한 호리젠탈 펌프에 구성된 진공 해제장치(200)와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 실시예의 버티컬 펌프(100)에 구성되는 진공 해제장치(200)는 전술한 바와 같이 펌프(100)의 정지시에 기구적인 메커니즘에 의해 자동으로 대기 중의 외기가 흡입되어 펌프(100) 내부의 진공을 대기압 상태로 해제시키게 된다.
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 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 펌프 110 : 케이싱
110a,110b : 제1,2 유로 110c : 경사면
111 : 흡입구 112 : 토출구
113 : 유로 120 : 메인임펠러
130 : 미들임펠러 131 : 드라이실
140 : 슬리브 141 : 컵실
150,160 : 실하우징 151,161 : 카본실
170 : 모터 171 : 모터축
200 : 진공 해제장치 210 : 진공필터
220 : 피팅관 230 : 제1 하우징블록
231 : 내부 관로 232,233 : 제1,2 경사면
234 : 공간부 235,236 : 제1,2 유로
240 : 제2 하우징블록 241 : 내부 관로
242 : 조절나사 243 : 탄성부재
250 : 제1 밸브 251 : 고정부
252 : 축부 253 : 실링돌부
254 : 실링면 260 : 제2 밸브
261 : 고정부 262 : 축부
263 : 결합돌부

Claims (3)

  1. 케이싱 내에서 모터에 의해 회전되면서 유체를 유동시키는 임펠러와, 임펠러와 모터 사이에서 모터를 실링하는 실과, 펌프의 정지시 케이싱 내부의 진공을 해제시키는 진공 해제장치를 포함하는 펌프 진공 해제장치로서,
    케이싱에 설치되고 그 일측에는 중앙의 내부 관로(231)를 케이싱 외부와 연통시키는 제1 유로(235)가 구비되며 타측에는 내부 관로(231)를 케이싱 내부와 연통시키는 제2 유로(236)를 갖는 제1 하우징블록;
    제1 하우징블록에 구비되어 제1 하우징블록의 내부 관로(231)와 제1 유로(235)를 연통 또는 차단시키는 한편 케이싱의 토출압이 작용할 시엔 제1 하우징블록의 내부 관로(231)와 제1 유로(235)를 차단시키는 제1 밸브와;
    케이싱 내에 제1 밸브를 탄력 지지하도록 구비되어 제1 밸브에 토출압의 미작용 시엔 제1 밸브를 유동시켜 제1 하우징블록의 제1 유로(235)를 내부 관로(231)를 통해 제2 유로(236)와 연통되게 하는 탄성부재;를 포함하는 펌프 진공 해제장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 밸브는 제1 하우징블록의 내부 관로(231)와 제1,2 유로(235)(236)를 케이싱의 토출구와 차단시키는 고정부와, 고정부에서 돌출되어 제1 하우징블록의 내부 관로(231)에 접하여 내부 관로(231)와 제1 유로(235)를 차단시키는 실링돌부를 포함하고,
    제1 밸브의 실링돌부는 제1 하우징블록의 내부 관로(231)와 면접촉되어 내부 관로(231)를 밀폐시키도록 구비되는 펌프 진공 해제장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    케이싱에는 신축 작동되는 탄성부재를 가이드하는 제2 하우징블록이 구비되고,
    탄성부재와 제1 하우징블록 사이에는 탄성부재에 의해 제1 밸브를 탄력 지지하는 제2 밸브가 구비되는 펌프 진공 해제장치.
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KR102641173B1 (ko) * 2023-05-02 2024-02-27 윤홍태 반도체 제조용 버티컬 펌프 장치

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