KR102563283B1 - 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심펌프에 관한 것으로, 흡입구 및 토출구가 각 단부에 형성되며, 내부에 설치구멍을 사이에 두고 흡입공간과 펌핑공간을 갖는 케이싱과; 케이싱의 설치구멍에 회전 가능하게 설치되어 하기 구동모터의 구동력에 의한 회전으로 흡입공간 측에서 펌핑공간 측으로 유체를 흡입하여 흡입구 및 토출구를 따라 유체를 유동시키는 임펠러와; 케이싱의 상부에 구비되어 모터축을 통해 임펠러를 회전 작동시킬 수 있도록 구동력을 제공하는 구동모터와; 구동모터와 케이싱의 사이에 유체의 누출 차단 가능하게 연결하며, 내부에 작동공간을 갖는 모터하우징과; 모터하우징의 작동공간에 구비되어 모터축과 임펠러에 펌프축을 상호 디스크 연결시켜 구동력을 전달하는 커플러와; 케이싱의 설치구멍에 임펠러의 원활한 회전을 위해 링 형상으로 설치되며, 임펠러의 회전에 따라 펌핑공간의 펌핑압력이 케이싱과 임펠러 사이를 통한 압력리크를 방지할 수 있도록 이중구조의 케이싱링을 포함하는 것을 특징으로 임펠러와 케이싱 사이에 압력리크(Pressure Leak)을 감소시켜 압력 유실을 최소화함에 따라 펌핑 효율을 극대화할 수 있는 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프에 관한 것이다.

Description

이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프{Centrifugal pump with double casing ring structure}

본 발명은 원심펌프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 임펠러와 케이싱 사이에 압력리크(Pressure Leak)을 감소시켜 압력 유실을 최소화함에 따라 펌핑 효율을 극대화할 수 있는 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 다양한 산업분야에서 발생되는 폐수, 폐유, 슬러지, 처리액, 펄프액, 폐기물, 토사처리, 배수처리, 정화조, 하수슬러지. 생슬러지, 분뇨, 축산폐수, 침출수, 오폐수 등의 상수, 하수 이송에 폭넓게 사용되고 있다.

이러한, 펌프는 케이싱 내에 설치된 임펠러는 원심력식, 사류식, 축류식 등 여러 형태로 설계되어 있고, 특히 원심펌프에 경우 추력에 따른 압력을 고려하여 설계된다.

그러나 펌프의 성능은 임펠러와 케이싱 사이에 압력 유실로 인한 양정(揚程; 펌프가 물을 퍼 올리는 능력)이 저하되고, 임펠러와 케이싱의 사이에 유체가 유실되어 모터의 성능에 비해 유체의 성능이 저하되는 문제가 있다.

기존에는 임펠러가 부착된 샤프트의 반대쪽은 풀리가 결합되어 있으며, 풀리에 구동모터의 풀리와 V벨트로 연결되어 구동모터의 회전시 샤프트와 함께 임펠러가 회전하면서 유체를 흡입구 측으로 흡입하여 배출구로 토출하는 구조로 샤프트와 케이싱의 조립부위는 케이싱이 수밀되도록 실링장치가 부착되어 있으며, 실링장치는 임펠러의 회전시 유체속에 포함된 유체의 흡입량과 배출저항에 따른 케이싱 내의 압력 변화에 대응할 수 있도록 실링장치의 일부 부품은 탄성이 강한 고무 또는 실리콘과 같은 재질로 제조한 것이 사용되었다.

여기서, 샤프트패킹은 유체의 흡입량이 배출량보다 많을 때 케이싱 내의 압력이 상승하게 되므로 이러한 케이싱 내의 압력변화에 대응하여 신축될 수 있는 탄성이 강한 고무재질로 제조된 것이 사용되며, 둘레에 결합된 압축스프링을 통해 샤프트 패킹의 신축작용에 영향을 주지 않으면서도 펌프의 작동시 케이싱 속으로 유입된 협잡물이 샤프트 표면에 비접촉하지 않도록 샤프트의 둘레가 샤프트 패킹에 의해 보호될 수 있도록 샤프트 패킹의 양측단부를 서로 멀어지는 방향으로 탄성을 제공하고, 인서트링, 로타리링을 복합적으로 적용한 실링장치에 의해 케이싱 내의 압력변화에 대응하여 케이싱을 수밀 할 수 있었다.

위와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로, 특허문헌 1에서는 임펠러의 배면 시라우드(shroud) 표면에 보조 블레이드를 더 설치하여 임펠러가 회전할 때 협잡물이나 슬러지를 임펠러의 반경방향 외측으로 배척시켜 실링장치 속으로 협잡물이나 슬러지가 유입되지 않도록 하는 기술을 제안한 바 있으나, 특허문헌 2의 기술은 펌프의 구동이 중단된 경우 케이싱 속에 유입된 협잡물이나 슬러지가 임펠러와 케이싱 사이로 침전되는 문제를 만족할 정도로 해결하지 못하고 임펠러의 회전시 협잡물이나 슬러지를 배척시키는 효과만 있어 그 효과가 미흡하다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2는 이물질에 의해 모터의 부하 발생으로 펌핑 성능 저하에 문제점을 제안하고 있지만, 케이싱과 임펠러 사이에 유실되는 유체에 따른 압력의 저하로 펌핑 효율성 확보를 제안하는 것이 필요하다.

특히, 취수장, 정수장, 급수장 등의 상수 급수시설과 더불어 아파트와 같이 저층에서 고층으로 고압의 상수도를 급수하기 위해 극강의 급수 압력으로 제공해야 함으로 압력 손실이 발생하는 경우 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

KR 20-2009-0005748 U KR 20-2012-0002637 U

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 케이싱링을 이중 구조로 제안하여 임펠러와 케이싱 사이에 압력리크을 감소시켜 압력 유실을 최소화함에 따라 펌핑 효율을 극대화할 수 있는 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 흡입구 및 토출구가 각 단부에 형성되며, 내부에 설치구멍을 사이에 두고 흡입공간과 펌핑공간을 갖는 케이싱과; 케이싱의 설치구멍에 회전 가능하게 설치되어 하기 구동모터의 구동력에 의한 회전으로 흡입공간 측에서 펌핑공간 측으로 유체를 흡입하여 흡입구 및 토출구를 따라 유체를 유동시키는 임펠러와; 케이싱의 상부에 구비되어 모터축을 통해 임펠러를 회전 작동시킬 수 있도록 구동력을 제공하는 구동모터와; 구동모터와 케이싱의 사이에 유체의 누출 차단 가능하게 연결하며, 내부에 작동공간을 갖는 모터하우징과; 모터하우징의 작동공간에 구비되어 모터축과 임펠러에 펌프축을 상호 디스크 연결시켜 구동력을 전달하는 커플러와; 케이싱의 설치구멍에 임펠러의 원활한 회전을 위해 링 형상으로 설치되며, 임펠러의 회전에 따라 펌핑공간의 펌핑압력이 케이싱과 임펠러 사이를 통한 압력리크를 방지할 수 있도록 이중구조의 케이싱링을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프를 제공한다.

여기서, 케이싱링은 설치구멍의 둘레 상측에 형성된 링홈에 배치되어 임펠러의 표면에 비접촉을 통해 펌핑공간에서 흡입공간을 향한 압력리크를 1차적으로 방지하는 제1링과; 설치구멍의 링턱과 임펠러의 결합턱 사이에 배치되어 임펠러의 회전축에 비접촉을 통해 펌핑공간에서 흡입공간을 향한 압력리크를 2차적으로 방지하는 제2링을 포함하는 이중 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 제1링은 임펠러의 바깥쪽 라운드면에 대응 접촉되는 테이퍼면이 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 라운드면에 대응 접촉되는 테이퍼면에는 압력리크 량을 최대한 감소할 수 있도록 러버리스 형상의 다수의 요철홈이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 임펠러와 케이싱 사이에 압력리크을 감소시켜 압력 유실을 최소화함에 따라 펌핑 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프를 나타내는 구성도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프는 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(100), 임펠러(200), 구동모터(300), 모터하우징(400), 커플러(420), 케이싱링(500)을 포함하여 구성될 수 있다.

모터축(310)과 커플러(420)를 통해 연결되어 하부에 설치된 임펠러(200)를 회전시키는 펌프축(430)을 포함한다. 그리고 펌프축(430)을 내부에 수용하게 되는 모터하우징(400) 및 모터하우징(400)의 하부에 구성되며, 유체가 유입되는 흡입구(110)와 유체가 토출되는 토출구(120)가 형성된 케이싱(100)을 포함한다.

여기서 펌프축(430)을 감싸는 모터하우징(400)과 펌프축(430), 그리고 임펠러(200) 사이에 개구부(460)에 매커니컬실(440)이 개재되며, 매커니컬실(440)에서 누수되는 액질, 더욱 구체적으로 휘발유, 경유, 화학약품 등을 포함하는 중요 액질의 누출을 차단할 수 있다.

케이싱(100)은 흡입구(110) 및 토출구(120)가 각 단부에 형성되며, 내부에 설치구멍(140)을 사이에 두고 흡입공간(125)과 펌핑공간(130)을 갖다.

임펠러(200)는 케이싱(100)의 설치구멍(140)에 회전 가능하게 설치되어 하기 구동모터(300)의 구동력에 의한 회전으로 흡입공간(125) 측에서 펌핑공간(130) 측으로 유체를 흡입하여 흡입구(110) 및 토출구(120)를 따라 유체를 유동시킬 수 있다.

구동모터(300)는 케이싱(100)의 상부에 구비되어 모터축(310)을 통해 임펠러(200)를 회전 작동시킬 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.

모터하우징(400)은 구동모터(300)와 케이싱(100)의 사이에 유체의 누출 차단 가능하게 연결하며, 내부에 작동공간(410)을 갖는다.

커플러(420)는 모터하우징(400)의 작동공간(410)에 구비되어 모터축(310)과 임펠러(200)에 펌프축(430)을 상호 디스크 연결시켜 구동력을 전달할 수 있다.

케이싱링(500)은 케이싱(100)의 설치구멍(140)에 임펠러(200)의 원활한 회전을 위해 링 형상으로 설치되며, 임펠러(200)의 회전에 따라 펌핑공간(130)의 펌핑압력이 케이싱(100)과 임펠러(200) 사이를 통한 압력리크를 방지할 수 있도록 제1링(510), 제2링(520)을 포함하여 이중으로 이루어질 수 있다.

제1링(510)은 설치구멍(140)의 둘레 상측에 형성된 링홈(143)에 배치되어 임펠러(200)의 표면에 비접촉을 통해 펌핑공간(130)에서 흡입공간(125)을 향한 압력리크를 1차적으로 방지할 수 있다.

제2링(520)은 설치구멍(140)의 링턱(141)과 임펠러(200)의 결합턱(230) 사이에 배치되어 임펠러(200)의 회전축(210)에 비접촉을 통해 펌핑공간(130)에서 흡입공간(125)을 향한 압력리크를 2차적으로 방지할 수 있다.

여기서, 제1링(510)은 임펠러(200)의 바깥쪽 라운드면(220)에 대응 접촉되는 테이퍼면(521)이 형성되고, 라운드면(220)에 대응 접촉되는 테이퍼면(521)에는 압력리크 량을 최대한 감소할 수 있도록 러버리스 형상의 다수의 요철홈(523)이 더 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 설치구멍(140)에 이중구조의 케이싱링(500)을 제안하여 임펠러(200)의 회전에 따라 상승되는 압력이 케이싱(100)의 설치구멍(140)과 임펠러(200)의 사이를 따라 압력리크를 최대한 차단할 수 있어 임펠러(200)의 회전에 따른 펌핑압력을 최대 효율로 제공할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 임펠러와 케이싱 사이에 압력리크을 감소시켜 압력 유실을 최소화함에 따라 펌핑 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 케이싱 110: 흡입구
120: 토출구 125: 흡입공간
130: 펌핑공간 140: 설치구멍
141: 링턱 143: 링홈
200: 임펠러 210: 회전축
220: 라운드면 230: 결합턱
300: 구동모터 310: 모터축
400: 모터하우징 410: 작동공간
420: 커플러 430: 펌프축
440: 매커니컬실 460: 개구부
500: 케이싱링 510: 제1링
520: 제2링 521: 테이퍼면
523: 요철홈

Claims (4)

1. 흡입구(110) 및 토출구(120)가 각 단부에 형성되며, 내부에 설치구멍(140)을 사이에 두고 흡입공간(125)과 펌핑공간(130)을 갖는 케이싱(100)과;
   상기 케이싱(100)의 설치구멍(140)에 회전 가능하게 설치되어 하기 구동모터(300)의 구동력에 의한 회전으로 흡입공간(125) 측에서 펌핑공간(130) 측으로 유체를 흡입하여 상기 흡입구(110) 및 토출구(120)를 따라 유체를 유동시키는 임펠러(200)와;
   상기 케이싱(100)의 상부에 구비되어 모터축(310)을 통해 상기 임펠러(200)를 회전 작동시킬 수 있도록 구동력을 제공하는 구동모터(300)와;
   상기 구동모터(300)와 상기 케이싱(100)의 사이에 유체의 누출 차단 가능하게 연결하며, 내부에 작동공간(410)을 갖는 모터하우징(400)과;
   상기 모터하우징(400)의 작동공간(410)에 구비되어 상기 모터축(310)과 상기 임펠러(200)에 펌프축(430)을 상호 디스크 연결시켜 구동력을 전달하는 커플러(420)와;
   상기 케이싱(100)의 설치구멍(140)에 임펠러(200)의 원활한 회전을 위해 링 형상으로 설치되며, 상기 임펠러(200)의 회전에 따라 펌핑공간(130)의 펌핑압력이 케이싱(100)과 임펠러(200) 사이를 통한 압력리크를 방지할 수 있도록 이중구조의 케이싱링(500)을 포함하며,
   상기 케이싱링(500)은,
   상기 설치구멍(140)의 둘레 상측에 형성된 링홈(143)에 배치되어 상기 임펠러(200)의 표면에 비접촉을 통해 펌핑공간(130)에서 흡입공간(125)을 향한 압력리크를 1차적으로 방지하는 제1링(510)과;
   상기 설치구멍(140)의 링턱(141)과 상기 임펠러(200)의 결합턱(230) 사이에 배치되어 상기 임펠러(200)의 회전축(210)에 비접촉을 통해 펌핑공간(130)에서 흡입공간(125)을 향한 압력리크를 2차적으로 방지하는 제2링(520)을 포함하는 이중 구조로 이루어지되,
   상기 제1링(510)은 상기 임펠러(200)의 라운드면(220)에 바깥쪽 대응 접촉되는 테이퍼면(521)이 형성되고, 상기 라운드면(220)에 대응 접촉되는 테이퍼면(521)에는 압력리크 량을 최대한 감소할 수 있도록 러버리스 형상의 다수의 요철홈(523)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 케이싱링 구조를 갖는 원심펌프.
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