KR102570042B1

KR102570042B1 - 마그네틱 펌프

Info

Publication number: KR102570042B1
Application number: KR1020210028804A
Authority: KR
Inventors: 김혁배; 김종인
Original assignee: 세드나이엔지(주)
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2023-08-23
Also published as: KR20220124982A

Abstract

본 발명은 자력으로 축추력 및 회전력을 제어하여 내구성 및 위생성이 우수하고 유지보수비용이 절감되는 마그네틱 펌프에 관한 것이다.

Description

마그네틱 펌프{Magnetic pump}

본 발명은 마그네틱 펌프에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 유체의 펌핑시 발생되는 축추력의 변화에 의한 임펠러의 변위시 임펠러와 임펠러가 수용되는 케이싱의 충돌을 효과적으로 방지하며, 유지 보수의 비용과 편의성을 향상시킬 수 있는 마그네틱 펌프에 관한 것이다.

펌프는 저압의 유체를 가압하여 유체가 높은 압력을 갖도록 하여 관을 통해 수송하거나 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 장치로서, 지하수의 배수, 농업용수의 관개와 같은 기초분야에서부터 광산, 토목, 공장, 가정에 이르기까지 유체가 이용되는 모든 곳에서 광범위하게 이용되고 있다.

이러한 펌프는 그 쓰임새로 인하여 제약, 바이오, 식품, 화장품 및 2차 전지 및 화학 산업 분야에서도 많이 사용되고 있으며, 특히 제약, 바이오, 식품, 화장품 등 위생과 안전이 중요한 분야에서 사용되는 위생적인 펌프에 대한 수요와 기술 개발에 대한 요구가 크다.

이에 따라 위생 펌프에 대한 기술 개발이 지속되고 있고, 시장 규모가 확대되고 있으며, 종래에 다양한 형태의 위생펌프가 개발되었다. 그런데, 종래의 위생 펌프는 특징상 위생이 중요하기 때문에 밀봉을 위하여 메카니컬 씰(Mechanicla seal)을 많이 사용하게 되는데 이러한 메카니컬 씰 기반으로 싱글 메카니컬 씰, 더블 메카니컬 씰 등을 사용하는 펌프가 주류를 이루었다. 이러한 메카니컬 씰 등을 구비한 펌프에서는 유체의 펌핑시 발생되는 임펠러에 인가되는 축추력 등을 제어하기 위하여 기계적인 축추력 제어장치 및 동력전달장치 등이 추가적으로 요구되었다.

따라서, 이러한 씰 펌프의 단점을 극복하고 배관 내외부에 메카니컬 씰과 같은 기계적인 밀봉 없이 내외부가 차단된 상태에서 영구 자석을 이용하여 임펠러를 회전시키는 마그네틱 펌프가 개발되었으며, 이러한 예로서 한국등록특허 제10-1856942호는 펌프부와 모터부로 나누어지며 이너 격벽과 아우터 격벽에 의해 모터부 내부의 모터 구동력이 마그넷에 간접 전달되어 마그넷을 회전시킴으로써 펌프 기능을 생성시키는 요소수 마그네틱 펌프를 개시한 바 있으며, 또한 한국등록특허 제10-1766105호는 마그네틱 커플링으로 용해 재료 중 와전류 기반의 유동장 생성을 촉진시킴으로써, 펌프 효율성을 개선시키고, 파열이 발생하는 경우 펌프는 용탕과의 접촉을 피하기 위하여 웰 외부로 상승되거나, 또는 기타 적합한 동작이 취해지는 마그네틱 펌프 설비를 개시한 바 있다.

그러나 이러한 마그네틱 펌프는 상대적으로 기포(Cavitation) 및 축추력 등 펌프 고유의 수력학적 난이성을 메카니컬 씰 펌프보다 제어하기 어려운 점과 이를 제어하기 위하여 상대적으로 복잡한 구조를 가지는 등 상대적으로 비싼 초기 설치 비용과 제한된 사용 범위를 가진다.

특히, 유체의 펌핑시 발생되는 축추력에 의혀여 임펠러와 임펠러가 수용되며 유체가 유입 및 토출되는 케이싱 간의 충돌을 방지하기 위하여 케이싱과 임펠러 등에 웨어링을 장착하는 제품이 소개된 바가 있으나, 웨어링은 일정 시간 사용후 마모되어 교체되어야 하는 부품이며, 웨어링 교체를 위하여 케이싱 또는 임펠러 전체를 교체해야 하지만 비용이 크고 부품 또는 자원의 낭비를 유발한다.

본 발명은 유체의 펌핑시 발생되는 축추력의 변화에 의한 임펠러의 변위시 임펠러와 임펠러가 수용되는 케이싱의 충돌을 효과적으로 방지하며, 유지 보수의 비용과 편의성을 향상시킬 수 있는 마그네틱 펌프를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 구동모터; 상기 구동모터의 구동축에 결합되어 상기 구동축과 함께 회전하며, 복수 개의 제1 영구자석이 장착된 구동로터; 전면에 유체가 유입되는 유입구를 가지고 측부에 상기 유입구로 유입된 유체가 토출되는 토출구를 갖는 케이싱; 상기 케이싱의 내측에 배치되고, 복수 개의 블레이드, 상기 구동로터의 복수 개의 제1 영구자석과 자기 결합되기 위한 복수 개의 제2 영구자석 및 회전 중심에 관통 설치되는 파이프 형태의 암부싱 부재를 포함하며, 상기 유입구로 유입된 유체를 상기 토출구로 토출하여 펌핑하기 위한 임펠러; 상기 임펠러가 상기 구동로터의 회전시 상기 케이싱 내에서 회전 가능하도록 상기 임펠러의 암부싱 부재를 관통하여 상기 케이싱에 회전 가능하게 체결되는 체결유닛; 및, 상기 임펠러에 의한 펌핑 과정에서 발생되는 추력 또는 반력에 의해 상기 체결유닛 상에서 상기 임펠러가 전방 또는 후방으로 추진 또는 후퇴되는 경우 상기 임펠러의 암부싱 부재의 전단 및 후단 중 적어도 하나를 지지하기 위한 적어도 하나의 웨어링(Wear-Ring) 부재;를 포함하는 마그네틱 펌프를 제공할 수 있다.

또한, 상기 체결유닛은 전방 단부에 구비되는 헤드부, 상기 헤드부에서 연장되어 암부싱 부재의 내주면을 지지하는 수부싱 부재가 장착되는 지지축부 및 상기 지지축부 후방에 구비되며 상기 케이싱에 체결되는 체결부;를 구비하고, 상기 헤드부의 후면에 전방 웨어링 부재가 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 전방 웨어링 부재는 상기 헤드부 후면에 구비된 안착홈에 안착되도록 장착될 수 있다.

그리고, 상기 체결유닛과 케이싱 사이에 디스크 베어링이 구비되며, 상기 체결유닛의 체결부는 상기 디스크 베어링을 관통하여 케이싱에 체결되고, 상기 디스크 베어링의 전면에 후방 웨어링 부재가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 전방 웽어링 부재 및 상기 후방 웨어링 부재는 상기 임펠러의 암부싱 부재의 전단 측면과 후단 측면을 지지하는 크기로 구성될 수 있다.

또한, 상기 디스크 베어링은 상기 후방 웨어링 부재의 장착을 위한 안착홈 및 상기 체결유닛의 체결부가 관통되기 위한 관통구가 형성되며, 상기 안착홈과 상기 관통구 사이에 형성되는 지지리브는 상기 체결유닛의 수부싱 부재의 후단 측면을 지지할 수 있다.

이 경우, 상기 구동모터의 전면과 상기 케이싱의 후면을 연결하도록 결합되며, 내부에 상기 구동모터의 구동축 및 상기 구동로터가 수용되는 구동축 하우징;을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 웨어링 부재는 텅스텐 카바이드(Tungsten Carbide) 또는 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 재질로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 마그네틱 펌프에 의하면, 마그네틱 펌프에서 유체의 펌핑시 발생되는 축추력의 변화에 의한 임펠러의 변위시 임펠러와 임펠러가 수용되는 케이싱의 충돌을 효과적으로 방지하며, 유지 보수의 비용과 편의성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 마그네틱 펌프에 의하면, 종래의 일반적인 펌프에서 적용되던 메카니컬 씰의 적용 없이 내외부가 차단된 상태로 위생이 요구되는 유체의 펌핑을 가능하게 한다.

또한, 본 발명에 따른 마그네틱 펌프에 의하면, 기계적인 축추력 제어장치 및 동력전달장치를 제거함으로써 동력 전달 손실을 줄여 효율이 우수하고 유지 비용이 절감된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 펌프의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 마그네틱 펌프의 분해사시도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 마그네틱 펌프의 구동모터를 제외한 구성의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 펌프의 케이싱 내에서 임펠러의 구동에 따른 유체의 펌핑과정을 도시한다.
도 5는 종래 케이싱과 임펠러에 웨어링 부재가 구비된 마그네틱 펌프의 케이싱 내에서 임펠러의 구동에 따른 유체의 펌핑과정을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 마그네틱 펌프의 임펠러를 케이싱에 회전 가능하게 체결하기 위한 체결유닛과 디스크 베어링을 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 체결유닛과 디스크 베어링의 단면도를 도시한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 펌프의 사시도를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 마그네틱 펌프의 분해사시도를 도시하며, 도 3은 도 2에 도시된 마그네틱 펌프의 구동모터를 제외한 구성의 단면도를 도시하며, 도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 펌프의 케이싱 내에서 임펠러의 구동에 따른 유체의 펌핑과정을 도시한다.

본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 펌프는 구동모터(100); 상기 구동모터(100)의 구동축(110)에 결합되어 상기 구동축(110)과 함께 회전하며, 복수 개의 제1 영구자석(310)이 장착된 구동로터(300); 전면에 유체가 유입되는 유입구(410)를 가지고 측부에 상기 유입구로 유입된 유체가 토출되는 토출구(420)를 갖는 케이싱(400); 및 상기 케이싱(400)의 내측에 배치되고, 복수 개의 블레이드(510), 상기 구동로터(300)의 복수 개의 제1 영구자석과 자기 결합되기 위한 복수 개의 제2 영구자석(530) 및 회전 중심에 관통 설치되는 파이프 형태의 암부싱 부재(520)를 포함하며, 상기 유입구로 유입된 유체를 상기 토출구로 토출하여 펌핑하기 위한 임펠러(500); 상기 임펠러(500)가 상기 구동로터(300)의 회전시 상기 케이싱(400) 내에서 회전 가능하도록 상기 임펠러의 암부싱 부재를 관통하여 상기 케이싱에 회전 가능하게 체결되는 체결유닛(600); 및, 상기 임펠러(500)에 의한 펌핑 과정에서 발생되는 추력 또는 반력에 의해 상기 체결유닛 상에서 상기 임펠러가 전방 또는 후방으로 추진 또는 후퇴되는 경우 상기 임펠러의 암부싱 부재의 전단 및 후단 중 적어도 하나를 지지하기 위한 적어도 하나의 웨어링(Wear-Ring) 부재;를 포함하여 구성될 수 있다.

구동모터(100)는 구동력을 발생시키는 역할을 하며, 일반적인 직류 모터, 교류 모터가 적용될 수 있고, 단상 모터, 삼상 모터 등 전력을 공급받아 동력을 발생시킬 수 있는 장치라면 제한없이 적용될 수 있다.

이러한 구동모터(100)는 안정적인 거치를 위해, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(120)에 거치되고 구동모터 보호를 위하여 모터 커버(130)로 커버링되는 구조를 가질 수 있다.

구동모터(100)는 일면에 구동축(110)이 노출되어 구성될 수 있다. 상기 구동축(110)은 구동로터(300)에 장착되어 구동로터(300)를 회전시키는 구성이다.

구동축(110) 및 구동로터(300)는 구동축 하우징(200)의 내부에 수용된다.

구동축 하우징(200)는 구동모터(100)와 케이싱을 서로 연결함과 동시에 구동축(110) 및 구동로터(300)이 외부로 노출되는 것을 방지하여 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 구동축 하우징(200)에 유지 보수를 위하여 분리 가능한 커버가 구비될 수 있고, 상기 커버는 방열구가 복수 개 구비될 수 있다.

상기 구동로터(300)는 구동모터(100)의 구동축(110)에 결합되어 구동모터(100)의 구동시 구동축(110)과 일체로 회전되며, 구동모터(100)의 구동력을 임펠러(500)로 전달하는 역할을 한다.

상기 구동로터(300)에 복수 개의 제1 영구자석(310)이 원주방향으로 극성을 달리하며 번갈아 배치되도록 매립될 수 있다.

복수 개의 제1 영구자석(310)은 예를 들면 긴 육면체 형태로 구성되어 매립될 수 있으며 이루어질 수 있으나 그 형상에 제한은 없다.

상기 구동로터(300)는 케이싱(400)을 감싸 그 내부에 수용된 임펠러를 회전 구동하도록 배치될 수 있다.

상기 케이싱(400)은 유체가 유입되고 임펠러 회전에 의하여 유체에 압력을 가하여 토출하는 과정에서 유체의 유로 역할을 하며 내부에 상기 구동로터에 의하여 자기결합 방식으로 회전 구동되는 임펠러가 회전 가능하게 장착될 수 있다.

상기 케이싱(400)의 전면에 형성되며 유체가 흡입되는 유입구(410)와 측면에 형성되며 유체가 토출되는 토출구(420)를 갖는다.

케이싱(400)는 제작 및 관리의 용이함을 위하여, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 전방 케이싱(430)과 후방 케이싱(400b)으로 분할 구성될 수 있으며, 여기서 전방 케이싱(430)에는 유입구(410)와 토출구(420)가 형성되고, 후방 케이싱(400b)은 후면이 구동축 하우징(200)와 결합되고 전면에 전방 케이싱(430)이 결합되고 임펠러가 회전 가능하게 장착되는 장착공간이 형성되는 수용부(410b) 및 임펠러(500)가 회전 가능하게 체결되는 체결부(430b)를 구비할 수 있다.

후방 케이싱(400b)의 수용부(410b)에 회전 가능하게 장착되는 임펠러(500)는 전방 테두리에 복수 개의 블레이드(510)가 원주방향으로 구비되고, 후방 케이싱(400b)의 수용부(410b)에 배치되는 본체부에 복수 개의 제2 영구자석(530)이 원주방향으로 매립되어 장착될 수 있다.

구체적으로, 상기 임펠러(500)는 상기 케이싱(400)의 내측에 배치되고, 복수 개의 블레이드(510), 상기 구동로터(300)의 복수 개의 제1 영구자석(310)과 자기 결합되기 위한 복수 개의 제2 영구자석(530) 및 회전 중심에 관통 설치되는 파이프 형태의 암부싱 부재(520)를 포함하며, 상기 케이싱의 유입구(410)로 유입된 유체를 상기 토출구(420)로 토출하여 펌핑하기 위하여 구비될 수 있다.

따라서, 상기 구동로터(300)와 임펠러(500)가 후방 케이싱(400b)를 사이에 두고 자기 결합되어 회전 구동될 수 있다.

이러한 임펠러(500)는 후방 케이싱(400b)에 체결유닛(600)을 매개로 장착될 수 있다. 상기 체결유닛(600)은 임펠러(500)를 회전 가능하게 지지하되 후방 케이싱(400b)에 체결되는 구성으로 구성될 수 있다.

임펠러(500)의 회전에 의하여 케이싱(400)으로 유입되는 유체는 압력차가 발생하도 토출되는 과정에서 상기 임펠러(500)는 축추력에 의하여 전방으로 추진될 수 있다.

본 발명은 유체의 펌핑 과정에서 발생되는 축추력에 의한 임펠러(500)의 변위시 발생되는 마찰을 방지하기 위하여 웨어링 부재를 임펠러(500) 또는 케이싱이 아닌 체결유닛(600) 또는 후술하는 디스크 베어링(700)에 장착하는 특징을 갖는다.

즉, 상기 임펠러(500)에 의한 펌핑 과정에서 발생되는 추력 또는 반력에 의해 상기 임펠러(500)를 케이싱에 회전 가능하게 장착하기 위한 체결유닛(600) 상에서 상기 임펠러(500)가 전방 또는 후방으로 추진 또는 후퇴되는 경우 상기 임펠러(500)의 암부싱 부재(520)의 전단 및 후단 중 적어도 하나를 지지하기 위한 적어도 하나의 웨어링(Wear-Ring) 부재;를 구비할 수 있으며, 도 4에 도시된 본 발명에 따른 마그네틱 펌프는 임펠러(500)에 장착되는 암부싱 부재(520)의 전방과 후방을 모두 지지하기 위한 웨어링 부재가 구비되나, 암부싱 부재(520)의 전방과 후방 중 어느 한곳에만 웨어링 부재를 구비하는 경우에도 본 발명의 범위로 이해될 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(500)는 내측에 암부싱 부재(520)가 구비되어 체결유닛(600)의 수부싱 부재(650) 상에 지지되어 회전되는 구조를 가지며, 상기 체결유닛(600)의 수부싱 부재(650)는 고정된 위치에 배치되나, 임펠러(500) 내부에 접합된 암부싱 부재(520)는 임펠러(500)의 축추력에 의한 전진 후진 과정에서 임펠러(500)와 함께 변위되는 구성이다.

결국, 임펠러(500)의 움직임에 따른 임펠러(500)와 케이싱 등의 마찰을 방지하기 위하여 본 발명은 웨어링 부재를 임펠러(500)의 암부싱 부재(520)의 전방 및/또는 후방에 배치되도록 하여 임펠러(500)와 케이싱의 접촉을 방지할 수 있다.

도 5는 종래 케이싱과 임펠러(500)에 웨어링 부재가 구비된 마그네틱 펌프의 케이싱 내에서 임펠러(500)의 구동에 따른 유체의 펌핑과정을 도시한다. 웨어링 부재 등의 위치를 제외하고 종래의 마그네틱 펌프와 본 발명에 따른 마그네틱 펌프의 구조는 유사함을 전제로 설명한다.

도 5에 도시된 종래의 마그네틱 펌프는 임펠러(500)의 변위시 임펠러(500)와 케이싱의 충돌에 의한 마모 또는 이물질 발생을 방지하기 위하여 임펠러(500)와 케이싱에 웨어링 부재를 구비하였다.

구체적으로, 전방 케이싱의 내주면에 케이싱 웨어링 부재(cw)가 구비되고, 임펠러(500)의 블레이드의 테두리에 임펠러 웨어링 부재(iw)가 구비될 수 있다.

이와 같은 웨어링 부재(cw, iw)는 임펠러(500)와 케이싱(400)의 충돌을 방지하여 금속 이물질이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 세라믹 등의 재질로 구성될 수 있으나 주기적으로 교체되어야 하는 부품이다.

따라서, 임펠러(500) 또는 케이싱에 구비된 웨어링 부재(cw, iw)는 접합 방식으로 장착되므로 임펠러(500) 또는 케이싱에 구비된 웨어링 부재를 교체하는 것이 어렵거나, 웨어링 부재만 교체가 불가능한 경우 임펠러(500) 또는 케이싱 전체를 교환해야 하므로 비용이 크게 증가할 수 있다.

특히, 웨어링 부재와 임펠러(500) 또는 케이싱을 접합하는 경우, 위생적인 접합이 어렵고 초음파 융착 등의 방법으로 접합하는 경우 그 소재의 제한이 있다는 문제가 있다.

또한, 웨어링 부재가 접합된 임펠러(500)의 사용시간이 길어질수록 웨어링 부재의 마모로 인해 공차 등이 증가하고, 임펠러(500)의 구동 환경이 지속적으로 변경되어 임펠러(500)에 가해지는 충격으로 임펠러(500)의 파손 가능성 역시 크다는 문제도 존재한다.

그러나, 본 발명은 임펠러(500)와 케이싱의 충돌 또는 금속 이물질 발생을 방지하기 위한 웨어링 부재를 케이싱 또는 임펠러(500)에 부가하지 않고, 임펠러(500)를 케이싱에 회전 가능하게 장착 또는 지지하기 위한 체결유닛(600)과 디스크 베어링(700)에 구비하는 특징을 갖는다.

이하, 본 발명에 따른 마그네틱 펌프를 구성하는 체결유닛(600)과 디스크 베어링(700)의 구조를 설명한다.

도 6는 본 발명에 따른 마그네틱 펌프의 임펠러(500)를 케이싱에 회전 가능하게 체결하기 위한 체결유닛(600)과 디스크 베어링(700)을 도시하며, 도 7는 도 6에 도시된 체결유닛(600)과 디스크 베어링(700)의 단면도를 도시한다.

도 6(a) 내지 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 상기 체결유닛(600)은 전방 단부에 구비되는 헤드부(610), 상기 헤드부(610)에서 연장되어 암부싱 부재(520)의 내주면을 지지하는 수부싱 부재(650)가 장착되는 지지축부(620) 및 상기 지지축부(620) 후방에 구비되며 상기 케이싱에 체결되는 체결부(630);를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 헤드부(610), 상기 지지축부(620) 및 상기 체결부(630)는 전체적으로 볼트 형태로 구성되고, 상기 지지축부(620) 외주면에 파이프 형태의 수부싱 부재(650)가 장착될 수 있다.

상기 수부싱 부재(650)는 세라믹 재질로 구성될 수 있으며, 상기 임펠러(500)의 중심부를 관통하여 장착되며 마찬가지로 세라믹 등의 재질로 구성되는 암부싱 부재(520)의 내주면에 접촉 지지되는 구성일 수 있다.

본 발명은 임펠러(500)의 암부싱 부재(520)의 전단을 지지하기 위한 전방 웨어링 부재(640)가 상기 체결유닛(600)의 헤드부(610)에 장착될 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전방 웨어링 부재(640)는 상기 헤드부(610) 후면에 구비된 안착홈(611)에 안착되도록 장착될 수 있다.

상기 전방 웨어링 부재(640)는 상기 안착홈(611)에 열박음 또는 본딩 등의 방법으로 장착될 수 있다.

상기 전방 웨어링 부재(640)는 내마모성 및 내부식성이 강한 텅스텐 카바이드(Tungsten Carbide) 또는 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 등의 재질로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명은 체결유닛(600)의 체결부(630)와 후방 케이싱(400b) 사이에 디스크 베어링(700)이 구비될 수 있으며, 임펠러(500)는 회전이 멈추는 순간 축추력이 제거되고 그 반발동작 또는 영구자석의 자기력 등의 이유로 후퇴할 수 있다.

또한, 마그네틱 펌프에 유체가 공급되지 않는 상태에서 임펠러(500)가 회전되는 경우, 축추력이 발생되지 않지만 임펠러(500) 또는 암부싱 부재(520)가 금속 재질의 케이싱 등에 접촉되어 심한 마모가 발생될 수 있다.

그때 임펠러(500) 또는 임펠러(500)의 암부싱 부재(520)가 후방 케이싱(400b)에 직접 접촉되는 것을 방지하기 위하여 디스크 베어링(700)이 개재될 수 있으며, 본 발명은 더 나아가 디스크 베어링(700)의 전방에 후방 웨어링 부재(730)를 더 구비하여 임펠러(500)의 암부싱 부재(520)가 금속 재질의 케이싱 또는 디스크 베어링(700)과 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 디스크 베어링(700)은 베어링 프레임(710)의전면에 상기 후방 웨어링 부재(730)의 장착을 위한 안착홈(711) 및 상기 체결유닛(600)의 체결부(630)가 관통되기 위한 관통구(717)가 형성될 수 있다. 마찬가지로 상기 후방 웨어링 부재(730) 역시 상기 안착홈(711)에 열박음 또는 본딩 등의 방법으로 장착될 수 있으며, 재질 역시 내마모성 및 내부식성이 강한 텅스텐 카바이드(Tungsten Carbide) 또는 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 등의 재질로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않음은 전방 웨어링 부재와 마찬가지이다.

또한, 도 6 또는 도 7에 도시된 상기 안착홈(711)과 상기 관통구(717) 사이에 형성되는 지지리브(713)는 상기 체결유닛(600)의 수부싱 부재(650)의 후단 측면을 지지하도록 구성될 수 있다.

상기 체결유닛(600)의 수부싱 부재(650)는 회전되는 구성이 아니라 임펠러(500)의 암부싱 부재(520)에 접촉되어 임펠러(500)의 회전을 허용하는 부재이므로 임펠러(500)의 회전 또는 축방향 변위 움직임과 무관한 구성이므로 디스크 베어링(700)의 금속 재질의 지지리브에 지지되도록 배치될 수 있다.

도 7에 도시된 상기 디스크 베어링(700)은 후방에 안착구(715)가 구비되어, 도 3에 도시된 후방 케이싱(400b)의 수용부 내주면에 구비되어 체결유닛(600)의 체결부(630)가 체결되는 체결보스(430b)가 안착되도록 구성될 수 있다.

그리고, 도 4, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전방 웽어링 부재 및 상기 후방 웨어링 부재(730)는 상기 임펠러(500)의 암부싱 부재(520)의 전단 측면과 후단 측면을 지지하는 크기로 구성될 수 있다.

상기 전방 웨어링 부재(640)와 상기 후방 웨어링 부재(730)는 단면은 사각형인 링형상을 갖도록 구성될 수 있다.

이와 같은 구조의 마그네틱 펌프에 의하면, 마그네틱 펌프에서 유체의 펌핑시 발생되는 축추력의 변화에 의한 임펠러(500)의 변위시 임펠러(500)와 임펠러(500)가 수용되는 케이싱의 충돌을 효과적으로 방지하며, 체결유닛(600) 또는 디스크 베어링(700)에 구비되는 후방 웨어링 부재(730)가 마모되어 교체가 필요한 경우, 체결유닛(600) 또는 디스크 베어링(700)만 교체가 가능하여, 공정 중단을 최소화하여 유지 보수의 비용과 편의성을 향상시킬 수 있으며, 종래의 일반적인 펌프에서 적용되던 메카니컬 씰의 적용 없이 내외부가 차단된 상태로 위생이 요구되는 유체의 펌핑을 가능하게 하고, 기계적인 축추력 제어장치 및 동력전달장치를 제거함으로써 동력 전달 손실을 줄여 효율이 우수하고 유지 비용이 절감된다.

본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 펌프에 대하여 설명하였으며 다만, 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 실시예가 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

100 : 구동모터
200 : 구동축 하우징
300 : 구동로터
400 : 케이싱
500 : 임펠러
600 : 체결유닛
640 : 전방 웨어링 부재
700 : 디스크 베어링
730 : 전방 웨어링 부재

Claims

구동모터;
상기 구동모터의 구동축에 결합되어 상기 구동축과 함께 회전하며, 복수 개의 제1 영구자석이 장착된 구동로터;
전면에 유체가 유입되는 유입구를 가지고 측부에 상기 유입구로 유입된 유체가 토출되는 토출구를 갖는 케이싱;
상기 케이싱의 내측에 배치되고, 복수 개의 블레이드, 상기 구동로터의 복수 개의 제1 영구자석과 자기 결합되기 위한 복수 개의 제2 영구자석 및 회전 중심에 관통 설치되는 파이프 형태의 암부싱 부재를 포함하며, 상기 유입구로 유입된 유체를 상기 토출구로 토출하여 펌핑하기 위한 임펠러;
상기 임펠러가 상기 구동로터의 회전시 상기 케이싱 내에서 회전 가능하도록 상기 임펠러의 암부싱 부재를 관통하여 상기 케이싱에 회전 가능하게 체결되기 위하여, 전방 단부에 구비되는 헤드부, 상기 헤드부에서 연장되어 암부싱 부재의 내주면을 지지하는 수부싱 부재가 장착되는 지지축부 및 상기 지지축부 후방에 구비되며 상기 케이싱에 체결되는 체결부를 구비하는 체결유닛; 및,
상기 임펠러에 의한 펌핑 과정에서 발생되는 추력 또는 반력에 의해 상기 체결유닛 상에서 상기 임펠러가 전방 또는 후방으로 추진 또는 후퇴되는 경우 상기 임펠러의 암부싱 부재의 전단 및 후단을 각각 지지하기 위한 전방 및 후방 웨어링(Wear-Ring) 부재;를 포함하며,
상기 체결유닛의 헤드부의 후면에 전방 웨어링 부재가 안착되기 위한 안착홈이 구비되어 상기 전방 웨어링 부재는 상기 헤드부의 안착홈에 장착되며,
상기 체결유닛과 상기 케이싱 사이에 디스크 베어링이 구비되며, 상기 디스크 베어링은 그 전면에 상기 후방 웨어링 부재의 장착을 위한 안착홈 및 중심부에 상기 체결유닛의 체결부가 관통되기 위한 관통구가 구비되며, 상기 체결유닛의 체결부는 상기 디스크 베어링을 관통하여 케이싱에 체결되고, 상기 디스크 베어링의 안착홈에 후방 웨어링 부재가 장착되고,
상기 디스크 베어링의 안착홈과 상기 관통구 사이에 형성되는 지지리브는 상기 체결유닛의 수부싱 부재의 후단 측면을 지지하며,
상기 전방 웨어링 부재 및 상기 후방 웨어링 부재는 상기 임펠러의 암부싱 부재의 전단 측면과 후당 측면을 지지하도록 각각 상기 암부싱 부재의 전단 및 후단과 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 마그네틱 펌프.
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제1항에 있어서,
상기 구동모터의 전면과 상기 케이싱의 후면을 연결하도록 결합되며, 내부에 상기 구동모터의 구동축 및 상기 구동로터가 수용되는 구동축 하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 펌프.
제1항에 있어서,
상기 웨어링 부재는 텅스텐 카바이드(Tungsten Carbide) 또는 실리콘 카바이드(Silicon Carbide) 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 펌프.