KR102566902B1

KR102566902B1 - 샤프트 드라이브 펌프

Info

Publication number: KR102566902B1
Application number: KR1020230005235A
Authority: KR
Inventors: 김홍철; 최용원; 유정규
Original assignee: 한성중공업 주식회사
Priority date: 2023-01-13
Filing date: 2023-01-13
Publication date: 2023-08-14

Abstract

본 발명은 펌프의 작동으로 발생하는 진동 및/또는 펌핑 대상인 유체에 의한 진동이 임펠러로 전달되는 것을 최소화할 수 있는 샤프트 드라이브 펌프에 관한 것이다.
상세하게는, 본 발명은, 임펠러를 포함하는 샤프트 드라이브 펌프로서, 상기 임펠러를 수용하고, 상기 임펠러에 의해 발생하는 유동을 안내하는 유동 공간을 한정하는 케이싱과; 상기 임펠러와 함께 회전하도록 상기 임펠러에 고정되는 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 구동부를 수용하며, 상기 임펠러의 하류부분에 위치되는 하우징과; 상기 하우징의 상류 단부 또는 상류 부분에 구비되고, 상기 회전축의 상류 단부 또는 상류 부분을 회전 지지하는 회전축지지부;를 포함하는 샤프트 드라이브 펌프에 관한 것이다.

Description

샤프트 드라이브 펌프{Shaft Drive Pump}

본 발명은 샤프트 드라이브 펌프에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 회전축이 임펠러와 인접되는 위치에서 회전축지지부에 의해 회전 지지될 수 있도록 구성함으로써, 펌프의 작동으로 발생하는 진동 및/또는 펌핑 대상인 유체에 의한 진동이 임펠러로 전달되는 것을 최소화하여, 임펠러의 날개가 회전시 형성하는 회전면과 케이싱의 내측면 사이의 간극이 일정하게 유지되도록 하는 샤프트 드라이브 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 펌프에는 흡입측(저압 측) 영역과 토출측(고압 측) 영역 사이에 유체의 흐름을 저지하기 위한 씰(seal)의 일종인 웨어링이 필수적으로 구성된다. 이러한, 웨어링이 구성되지 않으면, 고압 측의 영역에서 저압측의 영역으로 유체가 누수됨에 따라 펌프의 효율이 현저하게 저감되는 문제점이 발생된다. 이에, 상기 웨어링은 임펠러와 케이싱의 사이에 근접되게 구성되는 것이 일반적이다.

또한, 펌프의 경우에 케이싱은 고정 구조물인데 비해, 임펠러는 회전구조물이다. 이 때문에, 임펠러의 회전에 의하여 케이싱의 마모가 되지 않도록 임펠러와 케이싱 사이에 간극을 형성시켰다. 또한, 상기 간극은 좁을수록 조임 효과를 발휘하고, 유체의 누수를 감소시킬 수 있지만, 간극을 좁게 하기 위해서는 케이싱이나 임펠러에 대해서 높은 가공 정밀도가 요구된다. 또한, 상기 임펠러의 회전 시에 작용하는 진동이나, 유체마찰 등으로 인해 케이싱 또는 임펠러에서 마모와 고착이 발생할 수 있으므로, 케이싱이나 임펠러에 직접 영향이 미치지 않도록 슬라이드성이 좋은 재료로 제작한 라이너 링이나 웨어링을 사용한다.

상기 웨어링은 케이싱에 부착하고, 임펠러보다 낮은 경도의 재질로 이루어짐에 따라 펌프의 구동 시 웨어링에서 마모가 발생하게 유도하여 펌프 사용 시 웨어링 교체로 펌프의 성능 저감이 일어나지 않도록 유지보수가 가능한 구조를 가진다.

그러나, 임펠러와 웨어링 사이에 존재하는 간극에서 발생되는 유량손실로 인해 펌프의 성능 예컨대, 유량, 효율이 감소되므로, 이 손실을 줄이기 위해서는 간극을 좁혀야 되지만, 간극을 좁힐수록 미세 진동으로 인해 웨어링과 임펠러의 마모가 발생하게 되고, 높은 가공성 또한 요구되는 문제점이 있다.

한편, 웨어링은 펌프의 크기에 따라 임펠러의 크기 및 케이싱의 크기가 변동되고, 이에 따라 웨어링의 크기도 변동된다. 즉, 펌프에 따라 그에 맞는 크기의 웨어링을 제조해야 하는 문제점이 있었다.

게다가, 임펠러의 날개의 정밀한 가공, 케이싱 내측면의 정밀한 가공 그리고 웨어링의 정밀한 가공 및 정교한 장착으로 인해, 임펠러 날개가 회전시 형성하는 회전면과 케이싱 내측면 사이의 간극이 펌프 제작 및 구동 초기에는 미세한 상태로 일정하게 형성된다 하더라도, 샤프트 드라이브 펌프의 작동으로 인한 진동이나 유체의 유동으로 인한 진동 그리고 임펠러의 날개의 회전 중심과 케이싱의 단면 중심이 어긋나는 현상 등으로 인해 이러한 미세한 상태의 간극이 변형되는 문제점이 존재하여 왔다.

뿐만 아니라, 임펠러 날개가 회전시 형성하는 회전면과 케이싱 내측면 사이의 미세한 간극은 임펠러 회전시 원주방향으로 원형 형상을 유지하여야 하는 것이 바람직하나, 웨어링을 사용하는 종래기술의 경우 샤프트 드라이브 펌프의 작동으로 인한 진동이나 유체의 유동으로 인한 진동이 거의 대부분 임펠러로 전달됨으로 인해, 상기 미세한 간극이 원주방향으로 원형 형상을 유지하지 못하는 문제점이 존재하여 왔다.

특허문헌 1 : 국내등록특허공보 제10-2465153호(2022년 11월 04일 등록) 펌프용 웨어링

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 펌프의 작동으로 발생하는 진동 및/또는 펌핑 대상인 유체에 의한 진동이 임펠러로 전달되는 것을 최소화하여, 임펠러의 날개가 회전시 형성하는 회전면과 케이싱의 내측면 사이의 간극이 일정하게 유지되도록 하는 샤프트 드라이브 펌프를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은, 회전축지지부의 내부에 위치되는 펌프의 회전축이 정해진 규격(대, 중, 소)으로 형성되므로 회전축지지부의 대량 생산이 가능하고, 이에 따라 펌프의 생산 비용을 절감할 수 있도록 하는 새로운 형태의 샤프트 드라이브 펌프를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

그리고, 본 발명은, 회전축의 진동을 감소시키면서 동시에, 물이 없는 건조한 상태에서도 펌프의 구동 및 점검이 가능한 새로운 형태의 샤프트 드라이브 펌프를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 임펠러(120)를 포함하는 샤프트 드라이브 펌프로서, 상기 임펠러(120)를 수용하고, 상기 임펠러(120)에 의해 발생하는 유동을 안내하는 유동 공간을 한정하는 케이싱(110)과; 상기 임펠러(120)와 함께 회전하도록 상기 임펠러(120)에 고정되는 회전축(130)과, 상기 회전축(130)을 회전시키는 구동부(140)를 수용하며, 상기 임펠러(120)의 하류 부분에 위치되는 하우징(150)과; 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분에 구비되고, 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분을 회전 지지하는 회전축지지부(10);를 포함하는 샤프트 드라이브 펌프를 제공할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 회전축지지부(10)는, 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분에 결합되며, 상기 회전축(130)이 관통하도록 중심홀(21)을 구비하는 지지체(20)와; 상기 지지체(20)의 중심홀(21)의 내측에 구비되며, 자가 윤활성(self-lubricant) 소재로 구성되는 제1자가윤활부(30)와; 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분에서 상기 제1자가윤활부(30)와 대응되는 위치에 결합되며, 상기 회전축(130)의 회전으로 인해 상기 제1자가윤활부(30)를 회전 지지하는 제2자가윤활부(40);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 하나의 자가윤활부는, 원통 형상으로 형성되고, 상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 나머지 다른 하나의 자가윤활부는, 상기 회전축(130)의 원주방향으로 등각도로 일정 간격 이격되어 구비되는 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 제1자가윤활부(30)가 원통 형상으로 형성되고, 상기 제2자가윤활부(40)가 상기 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성되는 경우, 상기 지지체(20)는, 상기 중심홀(21)의 상류 단부 또는 상류 부분에서 내측 방향으로 돌출 형성되어 상기 제1자가윤활부(30)의 상류 방향 이동을 제한하는 단턱(22)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 회전축(130)은, 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분에서, 상기 회전축(130)과 상기 임펠러(120)와 상기 하우징(150)의 결합시 상기 제1자가윤활부(30)에 대응되는 위치의 외주면에 위치하는 복수 개의 안착홈(131)을 포함하고, 상기 복수 개의 안착홈(131)은, 상기 복수 개의 자가윤활편(41)에 대응되게 원주 방향을 따라 등각도로 일정 간격으로 구비되며 상기 복수 개의 자가윤활편(41) 각각이 상기 회전축(130)의 반경 외측방향으로 일정 부분 돌출되어 상기 제1자가율활부(30)의 내측면에 맞닿도록 안착 및 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 제2자가윤활부(40)는 상기 제1자가윤활부(30)와 마찰되는 마찰면(42)이 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 임펠러(120)는, 회전하여 유체의 유동을 발생시키는 복수 개의 날개(121)와; 상기 복수 개의 날개(121)가 결합되는 중앙 허브부(122)와; 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분에서 하류 방향으로 연장되며, 상기 회전축(130)의 상류 단부가 결합되는 축연결부(123)와; 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분 중 상기 축연결부(123)의 반경 방향 외측 부분에 결합되도록 구비되며, 유체가 상기 하우징(150)의 상류 단부를 통하여 상기 하우징(150)의 내부로 유입되는 것을 최소화하는 측벽 형상의 유체유입차단부(50);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 유체유입차단부(50)의 길이는, 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분에 결합될 때 상기 유체유입차단부(50)의 자유단 단부가 상기 하우징(150)의 상류 단부면에 미세 간극 만큼만 이격되도록 하는 길이로 이루어지며, 상기 유체유입차단부(50)의 자유단 단부의 직경은, 상기 미세 간극 이외에는 상기 하우징(150)이 유체에 노출되지 않도록 상기 지지체(20)를 적어도 일부분 이상 둘러싸도록 하는 직경으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 유체유입차단부(50)는 원뿔대(truncated cone) 형상을 구비하고, 상기 유체유입차단부(50)는, 제1직경을 가지는 상류 개방 단부(51)와, 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지는 하류 개방 단부(52)와, 상기 상류 개방 단부(51)와 상기 하류 개방 단부(52)를 연결하며, 상기 임펠러(120)와 상기 하우징(150)의 연결시 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분의 경사면과 일직선을 이루도록 형성되는 측면부(53)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 적어도 하나 이상의 자가윤활부는 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 샤프트 드라이브 펌프에 의하면, 본 발명은, 회전축의 상류 단부 또는 상류 부분을 회전 지지하는 회전축지지부를 구비함으로써, 펌프의 작동으로 발생하는 진동 및/또는 펌핑 대상인 유체에 의한 진동이 임펠러로 전달되는 것을 최소화하여, 임펠러의 날개가 회전시 형성하는 회전면과 케이싱의 내측면 사이의 간극이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

그 결과, 본 발명은 웨어링이 없더라도 임펠러의 회전단면과 케이싱의 내측면 사이에 미세 간극이 일정하게 유지될 수 있다.

게다가, 웨어링의 경우 임펠러의 직경 및 케이싱의 크기가 커짐에 따라 웨어링의 크기 또한 대형화되어야 하는 반면, 본 발명은 웨어링을 사용하지 않을 뿐만 아니라 제1자가윤활부 및 제2자가윤활부가 회전축의 직경에 의존하는 크기를 가짐으로써 회전축의 직경 가변 범위는 임펠러의 직경 가변 범위에 비해 매우 작으므로 제1자가윤활부 및 제2자가윤활부가 마모 및 마멸되더라도 웨어링에 비해 현저히 적은 양의 소재만 교체하면 되는 장점을 가지고 있다.

그리고, 본 발명은 제1자가윤활부와 제2자가윤활부를 구비함으로써, 샤프트 드라이브 펌프의 시운전시 물이 없는 상태에서도 충분한 고속 영역의 시운전을 실행할 수 있는 효과를 가진다.

게다가, 본 발명은 제1자가윤활부 및 상기 제2자가윤활부 중 하나의 자가윤활부를 복수 개의 자가윤활편으로 구성함으로써, 제1자가윤활부 및 상기 제2자가윤활부를 모두 원통형의 일체형으로 사용하는 경우보다 마찰 및 마멸 면적이 현저히 감소하는 장점을 가지며, 통상 고가인 자가윤활소재의 원자재 사용량을 현저히 절감할 수 있는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명은 제2자가윤활부의 마찰면이 볼록하게 형성되도록 함으로써, 제1자가윤활부와 제2자가윤활부의 마찰 및 마멸 면적을 더욱 감소시킬 수 있는 효과를 가진다.

그리고, 본 발명은 유체유입차단부를 상기 임펠러에 결합가능하게 구비함으로써, 유동 대상인 유체가 하우징 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있고, 기존에 판매된 샤프트 드라이브 펌프의 경우에도 유지 보수시 개조하여 본 발명에 따른 샤프트 드라이브 펌프와 동일 유사한 효과를 가질 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 유체유입차단부를 원뿔대 형상으로 구비함으로써, 임펠러의 회전에 의해 발생된 유체의 유동 저항이 하우징에 미치는 영향을 최소화할 수 있고, 임펠러와 하우징 사이의 미세 간극으로 유체가 하우징 내부로 유입되는 현상을 더욱 철저하게 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 회전축지지부의 내부에 위치되는 펌프의 회전축이 정해진 규격(대, 중, 소 등)으로 형성되므로 회전축지지부의 대량 생산이 가능하고, 이에 따라 펌프의 생산 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 회전축을 감싸도록 회전축지지부를 구성함으로써 펌프의 RPM이 증가하여도 회전축의 회전에도 회전축지지부와 마찰 마모가 최소화되고, 이로 인해 펌프의 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.

또한, 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 소재로 제1자가윤활부와 제2자가윤활부를 구성함으로써 회전축의 장시간 회전에도 제1자가윤활부와 제2자가윤활부의 마모 및 파손을 최소화할 수 있고, 이에 따라 회전축의 진동을 감소시킬 수 있도록 하고, 물이 없는 건조한 상태에서도 펌프의 구동 및 점검이 가능한 효과가 있다.

도 1는 샤프트 드라이브 펌프에 본 발명에 따른 회전축지지부가 설치된 상태를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 회전축지지부를 보여주는 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 회전축지지부를 보여주는 분리사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 제1자가윤활부를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 회전축과 제2자가윤활부를 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 회전축과 제2자가윤활부의 평단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 회전축지지부의 평단면도,
도 8a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 유체유입차단부 제1실시예를 보여주는 도면,
도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프에서 유체유입차단부 제2실시예를 보여주는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서, “상류(upstream)”, “상류 방향” 및 “상류 부분”은 대체적으로 유체의 유동방향을 기준으로 유체가 유입되는 쪽, 유입되는 쪽을 향하는 방향, 유입되는 쪽에 위치하는 부분을 의미하며, “하류(downstream)”, “하류 방향” 및 “하류 부분”은 대체적으로 유체의 유동방향을 기준으로 유체가 유출되는 쪽, 유출되는 쪽을 향하는 방향, 유출되는 쪽에 위치하는 부분을 의미한다.

그리고, 본 명세서에서 샤프트 드라이브 펌프는 임펠러 펌프, 즉 임펠러를 포함하는 펌프를 포함할 수 있다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 도 1 내지 도 8b에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1 내지 도 8b를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프(1)는, 임펠러(120)와, 상기 임펠러(120)와 함께 회전하는 회전축(130)과, 상기 회전축(130)을 회전 구동시키는 구동부(140)와, 상기 임펠러(120)를 수용하는 케이싱(150)과, 상기 회전축(130) 및 상기 구동부(140)를 수용하는 하우징(110)과, 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분을 지지하는 회전축지지부(10)를 포함한다.

상기 케이싱(110)은 상기 임펠러(120)를 수용하도록 구성되며, 하류 부분에서 하우징(150)과 연결 및/또는 결합된다.

그리고, 상기 케이싱(10)은 상기 임펠러(120)에 의해 발생하는 유동을 안내하는 유동 공간을 한정하도록 구성되고, 유체가 흡입되는 흡입구(111)와 유체를 토출하는 토출구(112)를 포함한다.

상기 임펠러(120)는, 회전하여 유체의 유동을 발생시키는 복수 개의 날개(121)와, 상기 복수 개의 날개(121)가 결합되는 중앙 허브부(122)와, 상기 회전축(130)의 상류 단부가 결합되는 축연결부(123)와, 상기 축연결부(123)의 하류 부분에서 상기 축연결부(123)를 둘러싸는 유체유입차단부(50)를 포함한다.

상기 축연결부(123)는 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분에서 하류 방향으로 연장되도록 구성되며, 상기 축연결부(123)는 키(key) 등에 의해 상기 회전축(130)의 상류 단부와 결합되어 상기 회전축(130)과 상기 임펠러(120)가 함께 회전하도록 상기 회전축(130)과 상기 임펠러(120)를 연결한다.

도 1, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 유체유입차단부(50)는 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분 중 상기 축연결부(123)의 반경 방향 외측 부분에 결합되도록 구비된다.

상기 유체유입차단부(50)는 측벽 형상으로 구비되며, 펌핑 대상물인 유체가 상기 하우징(150)의 상류 단부를 통하여 상기 하우징(150)의 내부로 유입되는 것을 최소화할 수 있도록 구성된다.

상세하게는, 상기 유체유입차단부(50)의 길이는, 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분에 결합될 때 상기 유체유입차단부(50)의 자유단 단부가 상기 하우징(150)의 상류 단부면에 미세 간극 만큼만 이격되도록 하는 길이로 이루어 지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유체유입차단부(50)의 자유단 단부의 직경은, 상기 미세 간극 이외에는 상기 하우징(150)이 유체에 노출되지 않도록 상기 지지체(20)를 적어도 일부분 이상 둘러싸도록 하는 직경으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이렇게, 유체유입차단부(50)를 상기 임펠러(120)에 결합가능하게 구비함으로써, 본 발명은 유동 대상인 유체가 하우징(150) 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있고, 기존에 판매된 샤프트 드라이브 펌프의 경우에도 유지 보수시 개조하여 후술할 본 발명에 따른 샤프트 드라이브 펌프와 동일 유사한 효과를 가질 수 있도록 할 수 있다.

변형 실시예로서, 상기 유체유입차단부(50)는 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분 중 상기 축연결부(123)의 반경 방향 외측 부분에 일체형으로 형성될 수도 있다. 이는, 본 발명에 따른 샤프트 드라이브 펌프를 신규 제작할 때 임펠러의 금형설계를 변형하여 달성될 수 있다.

상기 유체유입차단부(50)는 도 8a에 도시된 바와 같이 원통형상으로 형성될 수 있다. 원통형상으로 이루어지는 유체유입차단부(50)는 측면 상에는 체결볼트(200)에 의해 임펠러(120)에 고정 결합되도록 체결홀(54)이 형성되어 진다.

추가 실시예로서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 유체유입차단부(50)는 원뿔대(truncated cone) 형상으로 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 유체유입차단부(50)는, 상류 개방 단부(51)와, 하류 개방 단부(52)와, 상기 상류 개방 단부(51)와 상기 하류 개방 단부(52)를 연결하는 측면부(53)를 포함한다. 여기서, 측면부(53) 상에는 체결볼트(200)에 의해 임펠러(120)에 고정 결합되도록 체결홀(54)이 형성되어 진다.

상기 상류 개방 단부(51)는 제1직경을 가지며, 상기 임펠러(120)의 중앙 허브부(122)의 하류 부분에 구비 및/또는 결합된다.

상기 하류 개방 단부(52)는 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지며, 상기 유체유입차단부(50)가 상기 임펠러(120)에 결합된 후 상기 임펠러(120)가 회전축(130) 및 하우징(150)에 결합될 때 상기 하류 개방 단부(52)는 상기 하우징(150)의 상류 단부면과 미세 간극만큼 이격된 상태에 위치되도록 구성된다.

상기 측면부(53)는 상기 상류 개방 단부(51)와 상기 하류 개방 단부(52)를 연결하도록 구성된 측벽이며, 상기 측면부(53)는 상기 임펠러(120)와 상기 하우징(150)와 상기 회전축(130)의 연결 및/또는 결합시 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분의 경사면과 일직선 또는 거의 일직선 또는 평행을 이루도록 형성되는 경사면으로 이루어진다.(도 8b 참고)

이렇게, 유체유입차단부(50)를 원뿔대 형상으로 구비함으로써, 본 발명은 임펠러(120)의 회전에 의해 발생된 유체의 유동 저항이 하우징에 미치는 영향을 최소화할 수 있고, 동시에 임펠러(120)의 회전에 의해 발생된 유체의 유동으로 인해 일종의 미세간극 차폐막을 형성함으로써 임펠러(120)와 하우징(150) 사이의 미세 간극으로 유체가 하우징(150) 내부로 유입되는 현상을 더욱 철저하게 최소화시킬 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(150)은 상기 케이싱(110)의 하류 부분에 위치하며, 상기 케이싱(110)의 하류 부분에 연결 및/또는 결합될 수 있다.

상기 하우징(150)은 내부에 상기 회전축(130)과 상기 구동부(140) 그리고 상기 회전축(130)과 상기 구동부(140)를 지지 및/또는 고정 및/또는 결합하는 여러가지 구성요소들을 포함할 수 있다.

상기 회전축(130)은 상기 임펠러(120)와 함께 회전하도록 상기 임펠러(120)에 고정 및/또는 결합 및/또는 연결되며, 상기 회전축(130)은 상기 구동부(140)의 회전 구동력에 의해 회전하게 된다.

상기 회전축(130)은 임펠러(120)와 연결되도록 하우징(150)에 관통 방식으로 설치된다. 구체적으로, 상기 회전축(130)은 후술할 회전축지지부(10)의 중심홀(21)을 관통하도록 설치된다.

상기 회전축(130)의 일단(하류 단부 또는 하류 부분)은 구동부(140)에 의해 회전 지지되거나, 또는 상기 구동부(10) 및 상기 하우징(150)의 하류 단부 또는 하류 부분에 위치하는 베어링에 의해 회전 지지된다.

본 발명에 따르면, 상기 회전축(130)의 타단, 즉 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분(즉, 임펠러의 인접 하류 부분)은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축지지부(10)에 의해 회전 지지된다.

후술하겠지만, 본 발명에 따른 회전축지지부(10)를 구비함으로써, 샤프트 드라이브 펌프(1)의 작동으로 인해 발생하는 다양한 진동들이 임펠러(120) 쪽으로 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 이는, 종래기술에 따른 샤프트 드라이브 펌프의 경우 회전축(130)을 회전 지지하는 부분이 구동부(140) 내부 또는 하우징 하류 부분의 베어링에만 존재하였기 때문에 임펠러(120) 쪽으로 전달되는 진동을 차단할 수 없음을 비교해 보면 쉽게 이해할 수 있다.

상기 구동부(140)는 바람직하게는 모터로 구성될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 상기 회전축(120)을 회전 구동시킬 수 있는 수단이라면 무엇이든 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 회전축지지부(10)는 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분에 구비되어, 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분을 회전 지지하도록 구성된다.

즉, 상기 회전축지지부(10)는 임펠러(120)와 인접되어 회전축(130)을 감싸도록 형성된다.

본 발명에 따른 샤프트 드라이브 펌프(1)에서 회전축지지부(10)는 도 1에서 보는 바와 같이 샤프트 드라이브 펌프(1)의 회전축(130)을 감싸도록 형성되되, 임펠러(120)와 인접되는 위치에서 하우징(150)에 결합되어 사용된다.

도면에 도시하진 않았지만, 추가 실시예로서 양흡입 샤프트 드라이브 펌프의 경우에도, 본 발명에 따른 회전축지지부(10)가 회전축(130)의 상류 부분(즉, 임펠러 인접 부분)을 감싸도록(즉, 회전 지지하도록) 형성되어 사용될 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 회전축지지부(10)는 샤프트 드라이브 펌프, 양흡입 샤프트 드라이브 펌프 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 종류의 펌프의 회전축(130)을 감싸도록(즉, 회전 지지하도록) 형성되되, 임펠러(120)와 인접되는 위치에서 하우징(150)에 결합되어 사용 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

이렇게, 하우징(150) 내부에서 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분(즉, 임펠러 인접 부분)을 회전 지지하는 회전축지지부(10)를 구비함으로써, 펌프(1)의 작동으로 발생하는 진동 및/또는 펌핑 대상인 유체에 의한 진동이 임펠러(120)로 전달되는 것을 최소화하여, 임펠러(120)의 날개(122)가 회전시 형성하는 회전면과 케이싱(110)의 내측면 사이의 간극이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

그 결과, 본 발명은 웨어링이 없더라도 임펠러(120)의 회전면과 케이싱(110)의 내측면 사이에 미세 간극이 일정하게 유지될 수 있어 펌프(1)의 작동효율을 향상시킬 수 있다.

게다가, 웨어링의 경우 임펠러(120)의 직경 및 케이싱(110)의 크기가 커짐에 따라 웨어링의 크기 또한 대형화되어야 하는 반면, 본 발명은 웨어링을 사용하지 않을 뿐만 아니라 상기 회전축지지부(후술할 제1자가윤활부 및 제2자가윤활부)가 회전축(130)의 직경에 의존하는 크기를 가짐으로써 회전축(130)의 직경 가변 범위는 임펠러(120)의 직경 가변 범위에 비해 매우 작으므로 회전축지지부(후술할 제1자가윤활부 및 제2자가윤활부)가 마모 및 마멸되더라도 웨어링에 비해 현저히 적은 양의 소재만 교체하면 되는 장점을 가지고 있다.

구체적으로, 상기 회전축지지부(10)는, 하우징(150)에 구비 및/또는 연결 및/또는 결합되는 지지체(20)와, 상기 지지체(20)에 구비되는 제1자가윤활부(30)와, 상기 회전축(130)에 구비되는 제2자가윤활부(40)를 포함한다.

이렇게, 제1자가윤활부(30)와 제2자가윤활부(40)를 구비함으로써, 본 발명은 샤프트 드라이브 펌프(1)의 시운전시 물이 없는 상태에서도 충분한 고속 영역의 시운전을 실행할 수 있는 효과를 가진다. 이러한 효과는, 후술하는 바와 같이 제1자가윤활부(30)와 제2자가윤활부(40) 중 적어도 하나 이상의 자가윤활부가 CFRP인 경우 더욱 향상될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 하나의 자가윤활부는 원통 형상으로 형성되고, 상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 나머지 다른 하나의 자가윤활부는 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 자가윤활편(41)은 상기 회전축(130)의 원주방향으로 등각도로 일정 간격 이격되어 구비될 수 있다.

이렇게, 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 하나의 자가윤활부를 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성함으로써, 본 발명은 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40)를 모두 원통형의 일체형으로 사용하는 경우보다 마찰 및 마멸 면적이 현저히 감소하는 장점을 가지며, 통상 고가인 자가윤활소재의 원자재 사용량을 현저히 절감할 수 있는 장점을 가지고 있다.

이하에서는 설명의 명확성을 위하여, 상기 제1자가윤활부(30)가 원통 형상으로 형성되고, 상기 제2자가윤활부(40)가 상기 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성되는 경우에 대해서만 설명할 것이나, 이는 예시적인 것으로 상기 제2자가윤활부(40)가 원통 형상으로 형성되고, 상기 제1자가윤활부(30)가 상기 복수 개의 자가윤활편으로 구성되는 경우 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다.

상기 지지체(20)는, 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분에 구비 및/또는 연결 및/또는 결합되도록 구성된다.

상기 지지체(20)는, 상기 회전축(130)이 관통하도록 구비되는 중심홀(21)과, 중심홀(21)의 내측으로 형성되는 단턱(22)을 포함한다.

구체적으로, 상기 지지체(20)는 회전축이 관통하는 몸체(23)와, 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분에 연결 및/또는 결합되는 하우징연결부(26)와, 상기 몸체(23)와 상기 하우징연결부(26)를 연결하는 복수 개의 스포크부(24)를 포함한다.

상기 몸체(23)는 내측에 회전축(130)이 위치되도록 중심홀(21)을 갖고, 중심홀(21)의 내측으로 형성되는 단턱(22)을 갖는 링 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 몸체(23)는 허브지지부 역할을 한다.

한편, 몸체(23)의 단턱(22)은 제1자가윤활부(30)가 몸체(23)의 중심홀(21) 상에서 이탈하지 않도록 하기 위해 몸체(23)의 중심홀(21) 하부에 내측으로 형성되어 제1자가윤활부(30)가 안치되도록 한다.

달리 말하면, 상기 단턱(22)은 상기 중심홀(21)의 상류 단부 또는 상류 부분에서 내측 방향으로 돌출 형성되어 상기 제1자가윤활부(30)의 상류 방향 이동을 제한하도록 구성된다.

이때, 제1자가윤활부(30)의 안정적인 고정을 위해 몸체(23)는 중심홀(21)의 내측면 상에 제1자가윤활부(30)와 체결부재(200)를 통해 체결되도록 체결홀(25)이 형성되어 진다. 여기서, 체결홀(25)은 2개로 형성하였지만, 2 ~ 4개로 형성될 수 있고, 체결부재(200)는 헤드부와 나사가 형성되는 몸통부로 구성되는 체결볼트일 수 있다.

상기 하우징연결부(26)는 하우징의 상류 단부 또는 상류 부분에 연결 및/또는 결합되는 부분으로서, 링 형상 또는 플랜지 형상을 가진다.

상기 하우징연결부(26)는 원주 방향을 따라서 등각도로 구비되는 복수 개의 체결홀(27)을 포함한다.

상기 하우징연결부(26)는 상기 복수 개의 체결홀(27)을 통하여 체결부재(200)에 의해 하우징(150)의 상류 단부에 결합될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징연결부(26)는 반경방향 폭(w)을 가질 수 있고, 상기 반경방향 폭(w)은 상기 유체유입차단부(50)의 자유단 단부가 상기 하우징연결부(26)의 반경방향 폭 내에 위치하도록 하는 너비를 가질 수 있다.

상기 복수 개의 스포크부(24)는 상기 몸체(23)와 상기 하우징연결부(26)를 연결하도록 구성되며, 상기 몸체(23)와 상기 하우징연결부(26)의 원주방향을 따라서 등간격으로 이격되어 배치되는 지지부이다.

도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1자가윤활부(30)는 상기 지지체(20)의 중심홀(21)의 내측에 구비되며, 자가 윤활성(self-lubricant) 소재로 구성된다.

바람직하게는, 상기 제1자가윤활부(30)는 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)로 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1자가윤활부(30)는 링 형상 또는 원통형상으로 이루어지고, 몸체(23)의 중심홀(21)에 삽입되어 단턱(22)에 안치되어 진다. 이때, 제1자가윤활부(30)는 체결부재(200)를 통해 몸체(23)의 체결홀(25)에 고정되도록 내주면 상에 체결부재(200)가 삽입되도록 체결홀(31)이 형성되어 진다.

제1자가윤활부(30)의 체결홀(31)은 체결부재(200)가 내주면으로 돌출되지 않도록 체결부재(200)의 내주면에서 외측으로 헤드부가 위치되는 제1체결홀(311)을 갖고, 제1체결홀(311)로부터 외측으로 관통되어 형성되는 제2체결홀(312)을 갖는다.

즉, 상기 체결부재(200)가 볼트 또는 나사인 경우, 상기 제1체결홀(311)은 상기 볼트 또는 나사의 헤드부가 안착되는 부분이고, 상기 제2체결홀(312)은 상기 볼트 또는 너트의 몸통부가 관통하는 부분이다. 이때, 상기 제1체결홀(311)의 깊이는 상기 볼트 또는 너트의 헤드부의 두께보다 큰 것이 바람직하다.

한편, 몸체(23)에 형성되는 체결홀(25)은 나사가 형성되고, 제1자가윤활부(30)의 체결홀(31)은 나사가 형성되지 않는 것으로, 체결부재(200)가 제1자가윤활부(30)의 체결홀(31)을 통해 관통하여 몸체(23)의 체결홀(25)에 나사 체결되도록 한다.

이와 같이 제1자가윤활부(30)의 체결홀(31)에 체결부재(200)가 체결되어 내주면으로 체결부재(200)의 헤드부가 돌출되지 않도록 구성하여 제2자가윤할부(40)가 회전축(130)과 함께 회전시 간섭이 발생하지 않는 효과가 있다.

도면에 도시되진 않았지만, 추가 실시예로서, 상기 제1자가윤활부(30)의 하류 단부의 내측면에는, 후술할 제2자가윤활부(40)의 제1자가윤활부(30) 내부로의 삽입을 용이하게 하는 경사면 형태의 삽입가이드면이 더 구비될 수 있다.

도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2자가윤활부(40)는 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분에서 상기 제1자가윤활부(30)와 대응되는 위치에 결합되며, 상기 회전축(130)의 회전으로 인해 상기 제1자가윤활부(30)를 회전 지지하도록 구성된다.

즉, 상기 제2자가윤활부(40)는 회전축(130) 상에 형성되는 홈(131)에 고정되어 회전축(130)의 회전으로 회전하면서 제1자가윤활부(30)와 맞닿도록 구성된다.

그리고, 상기 제2자가윤활부(40)는 상기 회전축(130)의 원주방향으로 등각도로 일정 간격 이격되어 구비되는 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성된다.

이때, 상기 자가윤활편(41)(즉, 제2자가윤활부) 각각은 블록 형상으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 상기 제1자가윤활부(30)의 내측면 곡률에 대응되는 곡률을 가지는 원호형상 블록일 수 있다.

상기 제2자가윤활부(40)는 회전축 길이방향으로 소정의 길이를 가진다.

그리고, 상기 제2자가윤활부(40)는 소정의 두께를 가질 수 있으며, 이러한 소정의 두께는 제1자가윤활부(30)과 제2자가윤활부(40)의 결합 및/또는 연결시(즉, 임펠러(120)와 하우징(150)과 회전축지지부(10)와 회전축(130)의 결합 및/또는 연결시) 회전축(130)의 상류 부분 또는 상단 부분에서 상기 제2자가윤활부(40)에 대응되는 위치의 회전축(130)의 외주면이 상기 제1자가윤활부(30)의 내측면으로부터 이격되어 소정의 유동경로를 형성할 수 있다. 이 유동경로로 미세 간극 사이로 새어들어 올 수 있는 미량의 유체가 통과하여 제1자가윤활부(30)와 제2자가윤활부(40)의 마찰로 인한 열을 낮출 수 있다.

그리고, 이때, 상기 회전축(130)은 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분에서 복수 개의 안착홈(131)을 포함한다.

구체적으로, 상기 복수 개의 안착홈(131)은 상기 회전축(130)과 상기 임펠러(120)와 상기 하우징(150)의 결합시 상기 제1자가윤활부(30)에 대응되는 위치에서 상기 회전축(130)의 외주면에 원주 방향으로 등간격으로 이격되어 위치한다.

상기 안착홈(131)은 상기 회전축(130)의 외주면 상에 제2자가윤활부(40) 각각이 삽입 고정 또는 안착되도록 형성되되, 안착홈(131) 상에는 제2자가윤할부(40)가 체결부재(400)에 의해 고정되도록 나사가 형성되는 체결홀(132)이 형성되어 진다.

다른 관점에서 구체적으로 설명하면, 상기 복수 개의 안착홈(131)은, 상기 복수 개의 자가윤활편(41)에 대응되게 원주 방향을 따라 등각도로 일정 간격으로 구비되며 상기 복수 개의 자가윤활편(41) 각각이 상기 회전축(130)의 반경 외측방향으로 일정 부분 돌출(전술한 바와 같이 소정의 두께를 가짐)되어 상기 제1자가율환부(30)의 내측면에 맞닿도록 안착 및 결합되도록 구성된다.

상기 제2자가윤활부(40)는 회전축(130)의 안착홈(131)과 대응되는 형상으로 이루어지는 결합면(43)을 갖고, 결합면(43)의 반대측에 제1자가윤활부(30)와 마찰되는 마찰면(42)을 가지며, 결합면(43)과 마찰면(42) 사이에 형성되는 측면(44)을 갖는다.

이와 같은 제2자가윤활부(40)는 마찰면(42)과 결합면(43)을 관통하여 체결부재(200)가 회전축(130)의 안착홈(131)에 형성되는 체결홀(132)에 체결되도록 체결홀(45)이 형성되어 진다. 이때, 체결홀(45)은 마찰면(42)이 형성되는 부분에 체결부재(200)의 헤드부가 위치되는 (즉, 외측에 위치하는) 제1체결홀(451)을 갖고, 제1체결홀(451)로부터 결합면(43)으로 관통되어 형성되는 (즉, 내측에 위치하는) 제2체결홀(452))을 갖는다.

즉, 상기 체결부재(200)가 볼트 또는 나사인 경우, 상기 제1체결홀(451)은 상기 볼트 또는 나사의 헤드부가 안착되는 부분이고, 상기 제2체결홀(452)은 상기 볼트 또는 너트의 몸통부가 관통하는 부분이다. 이때, 상기 제1체결홀(451)의 깊이는 상기 볼트 또는 너트의 헤드부의 두께보다 큰 것이 바람직하다.

이와 같이 제2자가윤활부(40)의 체결홀(45)에 체결부재(200)가 체결되어 내주면으로 체결부재(200)의 헤드부가 돌출되지 않도록 구성하여 제2자가윤할부(40)가 회전축(130)과 함께 회전시 제1자가윤활부(30)와의 공간적 간섭이 발생하지 않는 효과가 있다.

도면에 도시되진 않았지만, 추가 실시예로서, 상기 제2자가윤활부(40)의 상류 단부의 외측면(즉, 마찰면쪽)에는, 제2자가윤활부의 제1자가윤활부 내부로의 삽입을 용이하게 하는 경사면 형태의 삽입가이드면이 더 구비될 수 있다.

변형실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2자가윤활부(40)의 마찰면(42)은 외측으로 볼록지게 형성되어 제1자가윤활부(30)와 마찰되도록 한다.

이렇게, 제2자가윤활부의 마찰면이 볼록하게 형성되도록 함으로써, 본 발명은 제1자가윤활부와 제2자가윤활부의 마찰 및 마멸 면적을 더욱 감소시킬 수 있는 효과를 가진다.

또한, 제2자가윤활부(40)의 마찰면(42)과 측면(42)은 라운드지도록 라운드부(46)가 형성되어 제1자가윤활부(40)와 마찰시 마찰면(42)과 원활하게 마찰되도록 한다.

한편, 제2자가윤활부(40)는 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이 사각형상 또는 도 5의 (b)에서 보는 바와 같이 원형의 형상으로 이루어져 회전축(130)의 홈(131) 상에 체결부재(200)에 의해 고정 결합되어 진다. 여기서, 회전축(130)의 홈(131)은 제2자가윤활부(40)의 형상과 대응되는 사각형상 또는 원형의 형상으로 이루어진다.

상술한 제1자가윤활부(30) 및/또는 제2자가윤활부(40)는 자가 윤활성을 갖는 소재인 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 소재로 이루어질 수 있다. 탄소섬유 강화 플라스틱은 플라스틱 안에 탄소섬유가 일정하게 섞여 있는 구조로써 플라스틱과 탄소섬유의 장점을 극대화시킨 것으로, 자가윤활성(self-lubricant)이 우수하고 열팽창이 적고, 열과 화학 약품에 대한 내성을 갖는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 소재로 제1자가윤활부와 제2자가윤활부를 구성함으로써 회전축의 장시간 회전에도 제1자가윤활부와 제2자가윤활부의 마모 및 파손을 최소화할 수 있고, 이에 따라 회전축의 진동을 감소시킬 수 있도록 하고, 물이 없는 건조한 상태에서도 펌프의 구동 및 점검이 가능한 효과가 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤프트 드라이브 펌프를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 샤프트 드라이브 펌프
10 : 회전축지지부
20 : 지지체 21 : 중심홀
22 :단턱 23 : 몸체
24 : 스포크부 25 : 체결홀
26 : 하우징연결부 27 : 체결홀
30 : 제1자가윤활부
31 : 체결홀 311 : 제1체결홀
312 : 제2체결홀
40 : 제2자가윤활부
41 : 자가윤활편 42 : 마찰면
43 : 결합면 44 : 측면
45 : 체결홀
50 : 유체유입차단부
51 : 상류 개방 단부 52 : 하류 개방 단부
53 : 측면부 54 : 체결홀
110 : 케이싱
111 : 흡입구 112 : 토출구
120 : 임펠러
121 : 날개 122 : 중앙 허브부
123 : 축연결부
130 : 회전축
131 : 안착홈 132 : 체결홀
140 : 구동부
150 : 하우징

Claims

임펠러(120)를 포함하는 샤프트 드라이브 펌프로서,
상기 임펠러(120)를 수용하고, 상기 임펠러(120)에 의해 발생하는 유동을 안내하는 유동 공간을 한정하는 케이싱(110)과;
상기 임펠러(120)와 함께 회전하도록 상기 임펠러(120)에 고정되는 회전축(130)과, 상기 회전축(130)을 회전시키는 구동부(140)를 수용하며, 상기 임펠러(120)의 하류 부분에 위치되는 하우징(150)과;
상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분에 결합되며, 상기 회전축(130)이 관통하도록 중심홀(21)을 구비하는 지지체(20)를 갖고, 상기 지지체(20)의 중심홀(21)의 내측에 구비되며, 자가 윤활성(self-lubricant) 소재로 구성되는 제1자가윤활부(30)를 가지며, 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분에서 상기 제1자가윤활부(30)와 대응되는 위치에 결합되며, 상기 회전축(130)의 회전으로 인해 상기 제1자가윤활부(30)를 회전 지지하는 제2자가윤활부(40)를 갖는 회전축지지부(10)를 포함하되;
상기 임펠러(120)는 회전하여 유체의 유동을 발생시키는 복수 개의 날개(121)를 갖고, 상기 복수 개의 날개(121)가 결합되는 중앙 허브부(122)를 가지며, 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분에서 하류 방향으로 연장되며, 상기 회전축(130)의 상류 단부가 결합되는 축연결부(123)를 갖고, 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분 중 상기 축연결부(123)의 반경 방향 외측 부분에 결합되도록 구비되며, 유체가 상기 하우징(150)의 상류 단부를 통하여 상기 하우징(150)의 내부로 유입되는 것을 최소화하는 측벽 형상의 유체유입차단부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.
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제 1 항에 있어서,
상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 하나의 자가윤활부는, 원통 형상으로 형성되고,
상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 나머지 다른 하나의 자가윤활부는,
상기 회전축(130)의 원주방향으로 등각도로 일정 간격 이격되어 구비되는 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.
제 3 항에 있어서,
상기 제1자가윤활부(30)가 원통 형상으로 형성되고, 상기 제2자가윤활부(40)가 상기 복수 개의 자가윤활편(41)으로 구성되는 경우,
상기 지지체(20)는, 상기 중심홀(21)의 상류 단부 또는 상류 부분에서 내측 방향으로 돌출 형성되어 상기 제1자가윤활부(30)의 상류 방향 이동을 제한하는 단턱(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.
제 4 항에 있어서,
상기 회전축(130)은, 상기 회전축(130)의 상류 단부 또는 상류 부분에서, 상기 회전축(130)과 상기 임펠러(120)와 상기 하우징(150)의 결합시 상기 제1자가윤활부(30)에 대응되는 위치의 외주면에 위치하는 복수 개의 안착홈(131)을 포함하고,
상기 복수 개의 안착홈(131)은, 상기 복수 개의 자가윤활편(41)에 대응되게 원주 방향을 따라 등각도로 일정 간격으로 구비되며 상기 복수 개의 자가윤활편(41) 각각이 상기 회전축(130)의 반경 외측방향으로 일정 부분 돌출되어 상기 제1자가윤활부(30)의 내측면에 맞닿도록 안착 및 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 제2자가윤활부(40)는 상기 제1자가윤활부(30)와 마찰되는 마찰면(42)이 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.
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제 1 항에 있어서,
상기 유체유입차단부(50)의 길이는, 상기 중앙 허브부(122)의 하류 부분에 결합될 때 상기 유체유입차단부(50)의 자유단 단부가 상기 하우징(150)의 상류 단부면에 미세 간극 만큼만 이격되도록 하는 길이로 이루어지며,
상기 유체유입차단부(50)의 자유단 단부의 직경은, 상기 미세 간극 이외에는 상기 하우징(150)이 유체에 노출되지 않도록 상기 지지체(20)를 적어도 일부분 이상 둘러싸도록 하는 직경으로 이루어진 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.
제 8 항에 있어서,
상기 유체유입차단부(50)는 원뿔대(truncated cone) 형상을 구비하고,
상기 유체유입차단부(50)는,
제1직경을 가지는 상류 개방 단부(51)와,
상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지는 하류 개방 단부(52)와,
상기 상류 개방 단부(51)와 상기 하류 개방 단부(52)를 연결하며, 상기 임펠러(120)와 상기 하우징(150)의 연결시 상기 하우징(150)의 상류 단부 또는 상류 부분의 경사면과 일직선을 이루도록 형성되는 측면부(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.
제 3 항 내지 제 6 항, 제 8 항, 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1자가윤활부(30) 및 상기 제2자가윤활부(40) 중 적어도 하나 이상의 자가윤활부는 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 샤프트 드라이브 펌프.