KR102583806B1 - 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프에 관한 것으로, 가이드부의 설계변수를 적용하여 실험계획법을 실시하는 단계와, 가이드부의 설계변수에 따른 효율성을 표시하기 위해 반응표면법을 실시하는 단계와, 가이드부가 적용된 펌프의 효율 상승을 이루는 최적점을 도출하기 위해 최적설계기법을 실시하는 단계를 포함하여, 양흡입 펌프 내부에 유체 유동을 안정화시키는 최적 형상의 가이드부를 구현할 수 있다.

Description

양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프{DESIGN METHOD OF GUIDE VANE FOR DOUBLE SUCTION PUMP AND DOUBLE SUCTION PUMP USING THE SAME}

본 발명은 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프의 내부에 형성되는 가이드부 형상을 최적화하여 유동 안전성을 확보하고 효율성을 개선할 수 있는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 회전축을 통해 외부에서 들어오는 동력을 받아 기계적 에너지를 유체의 압력 및 운동에너지로 변환시키는 유체기계이다. 따라서 펌프는 기체와 액체 외에, 각 분야의 목적에 맞는 유체를 수송하여 반도체, 건축 설비, 농업 및 다양한 산업에서 사용되고 있다.

이러한 펌프중에서 양흡입 원심펌프는 임펠러의 회전에 의해 발생된 원심력을 이용하여 유체에 에너지를 부여하는 펌프이다. 또한 양흡입 펌프는 양방향으로 유체가 흡입되어 구조적 안정성이 높아 수명이 상대적으로 길다. 이러한 원심펌프의 효율성을 개선시키기 위해서는 창의적인 형상 혹은 추가적인 장치가 필요한 실정이다.

양흡입 펌프는 유체에 높은 압력 및 운동에너지를 부여한다는 장점을 지니고 있기 때문에 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 유체의 높은 에너지로 인하여 소음 및 진동과 같은 유동의 불안정성이 야기되는 문제점이 있다. 이러한 유동 불안정성을 개선시키기 위해서는 가이드부와 같은 별도의 추가장치가 요구된다. 하지만 펌프 내의 복잡한 유동에 적합한 가이드부의 형상을 파악해야 하는데, 이러한 형상을 파악하기가 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1745289호(2017.06.01. 등록, 발명의 명칭 : 양 흡입 원심펌프)에 게시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 펌프의 내부에 형성되는 가이드부 형상을 최적화하여 유동 안전성을 확보하고 효율성을 개선할 수 있는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법은 가이드부의 설계변수를 적용하여 실험계획법을 실시하는 단계; 상기 가이드부의 설계변수에 따른 효율성을 표시하기 위해 반응표면법을 실시하는 단계; 및 상기 가이드부가 적용된 펌프의 효율 상승을 이루는 최적점을 도출하기 위해 최적설계기법을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드부의 설계변수는 상기 가이드부에 형성되는 가이드날개부의 개수, 각도, 길이, 높이인 것을 특징으로 한다.

상기 실험계획법을 실시하는 단계는 최적 충진(optimal space filling) 실험계획법을 적용하여 상기 가이드부의 설계변수가 겹치지 않고 균등하게 배열하는 것을 특징으로 한다.

상기 반응표면법을 실시하는 단계는 유전 알고리즘을 이용하여 반응표면을 생성하고, 상기 가이드부의 개수에 대한 길이, 높이, 각도의 변화에 따른 효율성을 표시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 이용한 양흡입 펌프는 양방향 흡입 유로가 형성되는 하우징부; 상기 하우징부에 내장되어 회전되는 회전부; 및 상기 하우징부의 내측에 형성되고, 유동을 안정화시키는 가이드부를 포함하고, 상기 가이드부의 설계변수를 적용하여 실험계획법을 실시하고, 상기 가이드부의 설계변수에 따른 효율성을 표시하기 위해 반응표면법을 실시하며, 상기 가이드부가 적용된 펌프의 효율 상승을 이루는 최적점을 도출하기 위해 최적설계기법을 실시하여 도출된 상기 가이드부가 상기 하우징부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드부는 상기 하우징부의 내측에 장착되는 가이드판부; 및 상기 가이드판부의 원주방향으로 형성되는 돌출되어 유체의 유동을 안정화시키는 복수개의 가이드날개부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드날개부의 개수와 높이와 각도와 길이는 효율이 향상되도록 변경 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프는 실험계획법과, 반응표면법과, 최적설계기법을 순차로 실시하여 양방향으로 유입되는 유체가 유동이 안정화되는 최적의 가이드부를 설계할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 이용한 양흡입 펌프를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프의 유동영역에 따른 구성요소를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프의 격자계에 따른 구성요소를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부의 설계변수를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부의 최적설계 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험계획법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험계획법을 토대로 생성된 반응표면을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부 영역에서의 압력 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부 영역에서의 속도 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부 영역에서의 난류 운동에너지 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법 및 이를 이용한 양흡입 펌프의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 이용한 양흡입 펌프를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 양흡입 펌프(1)는 하우징부(10)와, 회전부(20)와, 가이드부(30)를 포함한다.

하우징부(10)는 양방향 흡입 유로가 형성된다. 일예로, 하우징부(10)는 하우징몸체부(11)와, 하우징몸체부(11)에서 연장되고 유체가 유입되는 하우징유입부(12)와, 하우징몸체부(11)에서 연장되고 유체가 배출되는 하우징배출부(13)를 포함할 수 있다. 하우징몸체부(11)의 내부에는 하우징유로부(14)가 형성되는데, 하우징유로부(14)는 하우징유입부(12)를 통해 유입되는 유체를 양방향으로 안내하도록 격벽이 형성되는 유입유로부(141)와, 하우징배출부(13)로 유체를 안내하는 배출유로부(142)를 포함할 수 있다.

회전부(20)는 하우징부(10)에 회전 가능하도록 장착된다. 일예로, 회전부(20)는 미도시한 회전수단에 의해 회전되고, 하우징몸체부(11)에 회전 가능하도록 장착되는 회전축부(21)와, 회전축부(21)에 형성되고 회전축부(21)에 의해 회전면서 유체에 회전력을 주는 회전날개부(22)를 포함할 수 있다.

가이드부(30)는 하우징부(10)의 내측에 형성되고, 유동을 안정화시킨다. 일예로, 가이드부(30)는 하우징유로부(14)와 회전부(20) 사이에 배치될 수 있다. 가이드부(30)는 하우징부(10)의 내측에 조립 또는 용접되거나 일체로 형성되는 가이드판부(31)와, 가이드판부(31)에 형성되고 이격된 복수개의 가이드날개부(32)를 포함할 수 있다. 가이드날개부(32)는 유체의 유동방향에 위치하여 유체의 유동방향을 변경할 수 있다. 이러한 가이드날개부(32)는 원주 방향으로 복수개가 이격되어 배치되되, 개수와, 각도와, 길이와, 높이에 따라 유동 성능이 달라질 수 있다. 가이드날개부(32)에 의해 유동이 안정화된 유체는 회전날개부(22)가 회전되는 공간으로 유입될 수 있다.

따라서, 가이드날개부(32)의 개수와, 각도와, 길이와, 높이에 따른 수치해석을 통해 최적화된 가이드부(30)의 형상을 획득하면, 양흡입 펌프(1)의 유동을 안정화시킬 수 있다.

최적화된 가이드날개부(32)의 설계를 위해, 먼저 가이드날개부(32)의 설계변수를 적용하여 실험계획법을 실시한다(S10). 그리고, 가이드날개부(32)의 설계변수에 따른 효율성을 표시하기 위해 반응표면법을 실시한다(S20). 그런 다음, 가이드날개부(32)가 적용된 펌프의 효율 상승을 이루는 최적점을 도출하기 위해 최적설계기법을 실시한다(S30).

이때, 설계변수는 가이드날개부(32)의 개수, 각도, 길이, 높이가 될 수 있다. 그리고, 실험계획법을 실시하는 단계(S10)는 최적 충진 실험계획법을 적용하여 가이드날개부(32)의 설계변수가 겹치지 않도록 배열한다.

한편, 반응표면법을 실시하는 단계(S20)는 유전 알고리즘을 이용하여 반응표면을 생성하고, 가이드날개부(32)의 개수에 대한 길이, 높이, 각도의 변화에 따른 효율성을 표시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프의 유동영역에 따른 구성요소를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 유입구는 대기압 조건을 설정하고, 토출구는 33.33kg/s로 설정하며, 회전부(20)의 회전속도는 1775rpm으로 설정한다. 도 3에서 고체영역은 회전날개부(22)를 의미할 수 있다. 그리고, 제1유동영역은 하우징부(10)로 유입된 유체가 회전부(20)가 형성되는 공간으로 유입되기 전까지의 유동영역이고, 제2유동영역은 회전부(20)가 형성되는 공간에서의 유체가 배출되는 유동영역이며, 제3유동영역은 회전날개부(22)에 의해 회전되는 유체의 유동영역을 의미할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프의 격자계에 따른 구성요소를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명은 전산 유체역학을 활용하였기 때문에 양흡입 펌프(1)의 유동영역을 격자계로 생성하여 계산을 수행한다. 격자의 개수는 약 800만개로 수치해석을 수행한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양흡입 펌프(1)에서 가이드부(30)는 하우징부(10)에 조립되거나 용접될 수 있으며, 제1유동영역과 제3유동영역이 접하는 면에 배치될 수 있다. 이러한 가이드부(30)의 형상을 최적설계 기법을 적용함으로써 하우징부(10) 내부의 유동안정성을 개선시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부의 설계변수를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 최적설계를 수행하기 위해 가이드부(30)에 구비되는 가이드날개부(32)의 개수, 각도, 길이, 높이를 설계변수로 설정하고, 각 설계변수의 범위는 설계가능영역을 고려하여 설정한다. 이때, 가이드날개부(32)의 높이는 가이드날개부(32)의 각도에 따른 길이를 의미할 수 있다. 그 외, 가이드날개부(32)의 높이는 가이드판부(31)에서 가이드날개부(32)의 고점까지의 길이를 의미할 수 있다.

한편, 펌프의 양정(head)은 펌프가 액체에 가한 전 에너지를 수두로 나타낸 것으로서, 입출구의 압력차로 정의되며, 양정이 클수록 펌프의 사용가능 범위가 넓어진다는 것을 의미하며, 수학식 1과 같이 정의된다.

수학식 1을 통해 수동력을 구할 수 있다. 유체에 의해 얻는 동력을 의미하는 수동력은 수학식 2와 같이 정의된다.

펌프의 성능 지표인 펌프 효율(efficiency)은 실제 펌프를 구동하는데 필요한 동력인 축동력(axial power)에 대한 펌프에 의해 유체에 주어지는 동력인 수동력의 비를 의미하고, 수학식 3과 같이 정의된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부의 최적설계 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에서는 가이드날개부(32)의 높이, 길이, 개수, 각도를 설계변수로 설정하고, 구속조건은 설계 가능영역을 기준으로 설정한다. 최적설계를 수행하기 위한 적절한 실험계획법(design of experiments, DOE)을 선정하고, 실험계획법 결과를 토대로 반응표면법(response surface method, RSM)을 이용한 근사모델을 확립하며, 근사모델로부터 양흡입 펌프의 효율을 최대화하기 위한 가이드날개부(32)의 최적 형상(optimal design)을 도출한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험계획법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 일반적으로 유의미한 결과를 얻기 위한 실험과 수치해석 진행 시, 많은 시간과 경비가 소요된다. 따라서 최소의 실험횟수로 양질의 정보를 얻을 수 있도록 실험을 계획하는 것이 무엇보다 중요하다. 실험계획법은 목적함수의 변화 추이를 정확하게 파악하는데 필요한 최소한의 실험 횟수와 각 실험에 대한 설계인자들의 조합을 체계적으로 결정하는 기법이다. 도 8은 실험계획법의 한 종류인 최적 충진(OSF:Optimal space filling) 실험계획법을 적용한 설계영역을 도시한 것이다. 최적 충진 실험계획법은 라틴 하이퍼큐브 샘플링 기법(LHS:Latin hypercube sampling)에서 더욱 발전한 기법이고, 다른 실험계획법에 비해 균등하게 설계점을 분산시키기 때문에 민감도 분석에 있어서 정확성이 높다. 각각의 설계변수 범위는 설계 가능영역을 기준으로 설정하고, 총 설계변수는 60개로 구성한다. 아래에는 60개의 설계변수가 적용된 실험계획법에 따른 결과를 도출한 것이다.

도 9 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험계획법을 토대로 생성된 반응표면을 나타내는 도면이다. 반응표면법에는 다양한 방법이 있으며, 본 발명에서는 유전 알고리즘(genetic algorithm, GA)을 통하여 반응표면을 생성한다. 유전 알고리즘은 자연 생태계에서 유전과 자연선택설의 메커니즘을 모방한 알고리즘으로 반응표면법의 대표적인 방법이다. 이를 통해 생성된 반응표면을 통하여 각 설계인자들과 목표변수의 상관관계를 파악할 수 있다.

도 9는 가이드날개부(32)의 길이(length)에 따른 양정(head)을 도시한 것으로서, 극소점은 나타났지만 극대점은 설계영역 외부에 존재하는 것으로 판단되며 head값의 큰 변화는 없을 것으로 판단된다.

도 10은 가이드날개부(32)의 개수에 따른 양정(head)을 도시한 것으로서, 가이드날개부(32)의 개수가 16개 이상에서 head가 대폭 상승하였음을 알 수 있고 16개부터는 큰 차이를 보이지 않는다.

도 11은 가이드날개부(32)의 각도(theta)에 따른 양정(head)을 도시한 것으로서, 극대점은 설계영역 외부에 존재하는 것으로 판단되지만 head값의 큰 변화는 없을 것으로 판단된다.

도 12는 가이드날개부(32)의 높이(height)에 따른 양정(head)을 도시한 것으로서, 극소점은 도출되었지만 극대점은 설계영역 외부에 존재하는 것으로 판단되며 head값의 큰 변화는 없을 것으로 판단된다.

도 13은 가이드날개부(32)의 길이(length)에 따른 효율(efficiency)을 도시한 것으로서, 극소점은 도출되었지만 극대점은 2.8~3.0cm에 존재하는 것을 알 수 있다.

도 14는 가이드날개부(32)의 개수에 따른 효율(efficiency)을 도시한 것으로서, 개수가 12개인 경우가 효율이 가장 낮고 16개인 경우가 가장 높다.

도 15는 가이드날개부(32)의 각도(theta)에 따른 효율(efficiency)을 도시한 것으로서, 설계영역내 -50~-40 deg에서 펌프의 효율성이 가장 높게 나타난다.

도 16은 가이드날개부(32)의 높이(height)에 따른 효율(efficiency)을 도시한 것으로서, 2~2.5cm 내에 극대점의 존재를 확인할 수 있으며 3cm보다 큰 영역에서는 가이드날개부(32)의 높이가 펌프 효율성에 영향을 주지 않은 것으로 판단할 수 있다.

도 17은 가이드날개부(32)의 길이(length)에 따른 축동력(axial power)을 도시한 것으로서, 1.6~2.0cm 내에 펌프의 축동력이 최소인 가이드날개부(32)의 길이를 찾을 수 있다. 가이드날개부(32)의 길이가 2cm보다 큰 영역에서는 펌프의 축동력이 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다.

도 18은 가이드날개부(32)의 개수에 따른 축동력(axial power)을 도시한 것으로서, 가이드날개부(32)의 개수가 16개일 때 가장 펌프의 축동력이 작은 것을 확인할 수 있으며 가장 효율적이라고 판단할 수 있다.

도 19는 가이드날개부(32)의 각도(theta)에 따른 축동력(axial power)을 도시한 것으로서, 가이드날개부(32)의 각도가 -80~-75deg내에서 펌프의 축동력이 가장 낮은 지점의 존재를 확인할 수 있고, 가이드날개부(32)의 기울기가 작을수록 펌프의 축동력이 증가함을 알 수 있다.

도 20은 가이드날개부(32)의 높이(height)에 따른 축동력(axial power)을 도시한 것으로서, 가이드날개부(32)의 높이(height)가 1.5~2.0cm내에서 펌프의 축동력이 가장 낮은 지점이 존재하고, 그 외 영역에서는 소요동력이 증가함을 알 수 있다.

한편, 최적화는 반응표면내에서 원하는 조건에 맞는 최적점을 찾는 과정이다. 본 발명에서는 양흡입 펌프(1) 내에 가이드날개부(32)가 구비되는 가이드부(30)를 설치함으로써 유동 균일성을 확보하여 펌프의 성능을 향상시키는 것이 목적이다. 따라서 생성된 반응표면에서 최적점에 대한 3가지 조건을 제시한다.

제1조건은 효율을 최대화이고, 제2조건은 축동력의 최소화이며, 제3조건은 가이드날개부(32)가 없는 기존 양흡입 펌프의 양정(대략 21.6m)보다 크거나 같도록 한다.

표 2에는 양흡입 펌프 중에서 기존모델과, 예측모델과 최적모델에 대한 효율 결과를 나타낸다. 반응표면을 통한 예측모델의 결과와 최적모델의 결과는 약 0.02%의 오차를 보였고 결과적으로 기존모델에 비해 최적모델은 효율이 4.52% 상승하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 양흡입 펌프(1) 내부에 형성되는 가이드날개부(32)의 형상 최적설계를 수행하고, 펌프의 효율성을 개선할 수 있다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부 영역에서의 압력 분포를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부 영역에서의 속도 분포를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부 영역에서의 난류 운동에너지 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 21과 도 22에는 가이드날개부(32)를 지난 후, 5mm 떨어진 단면에서의 속도와 압력에 대한 분포도를 도시한 것으로서, 단면에서는 기존 모델에 비해 중심으로 갈수록 압력이 균등해지는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 기존모델 대비 최적모델의 회전부(20) 중심 영역 내에서의 비교적 높은 속도가 형성됨을 알 수 있다. 이로 인해 벽면에서의 작동 유체의 운동에너지 손실이 줄어들었고, 그 결과 전체적인 효율이 상승하였음을 알 수 있다. 한편, 난류 운동에너지는 평균 속도에 대한 변동성분을 통해 구한 운동에너지를 의미한다. 도 23에서 기존 모델에 비해 가이드날개부(32)가 적용된 최적모델은 난류 운동에너지가 낮은 영역의 비중이 증가하였다. 도 21과 도 22를 비교하였을 때, 최적모델의 중심부에서 비교적 높은 속도로 안정된 속도장이 형성되었음을 알 수 있고, 이 운동에너지는 회전부(20)로 전달되어 펌프의 효율을 상승시켰음을 알 수 있다.

살펴본 바와 같이, 본 발명은 양흡입 펌프(1) 내부에 가이드부(30)을 설치함으로써 유동 불안정성을 개선시켜 양흡입 펌프(1)의 효율 상승을 목적으로 한다. 이때, 가이드부(30)는 추가적인 동력 없이 영구적인 효과를 발생시키기 때문에 경제적인 유동 제어장치이다. 본 발명에서는 실험계획법을 통하여 4가지 설계변수로 60개의 설계점을 구성하였고, 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 통하여 반응표면법을 구성한다. 이를 통해 양흡입 펌프(1)의 효율 상승을 이루는 최적점을 도출할 수 있다. 이처럼 형상 최적설계 기법을 적용한다면 각 유체기계의 목적에 부합하는 최적의 가이드부(30) 형상을 도출할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 하우징 20 : 회전부
30 : 가이드부 31 : 가이드판부
32 : 가이드날개부

Claims (7)

1. 실험계획법을 통해, 최소 실험 횟수와 각 실험별 가이드부의 설계변수에 대한 설정값을 설정하는 단계;
   반응표면법을 통해, 상기 실험계획법에 따라 설정된 실험들의 실험 결과를 분석함으로써 상기 설계변수에 따른 효율성을 나타내는 반응표면을 생성하는 단계; 및
   최적설계기법을 통해, 상기 반응표면으로부터 상기 설계변수의 최적값을 도출하는 단계를 포함하고,
   상기 반응표면은, 상기 설계변수와 펌프의 양정, 효율 및 축동력 간의 상관관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드부의 설계변수는 상기 가이드부에 형성되는 가이드날개부의 개수, 각도, 길이, 높이인 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 설정하는 단계는 최적 충진(optimal space filling) 실험계획법을 적용하여 상기 가이드부의 설계변수가 겹치지 않도록 배열하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 생성하는 단계는 유전 알고리즘을 이용하여 반응표면을 생성하고, 상기 가이드부의 개수에 대한 길이, 높이, 각도의 변화에 따른 효율성을 표시하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법.
   
5. 양방향 흡입 유로가 형성되는 하우징부;
   상기 하우징부에 내장되어 회전되는 회전부; 및
   상기 하우징부의 내측에 형성되고, 유동을 안정화시키는 가이드부를 포함하고,
   상기 가이드부는, 실험계획법을 통해 최소 실험 횟수와 각 실험별 상기 가이드부의 설계변수에 대한 설정값을 설정하는 단계, 반응표면법을 통해 상기 실험계획법에 따라 설정된 실험들의 실험 결과를 분석함으로써 상기 설계변수에 따른 효율성을 나타내는 반응표면을 생성하는 단계, 및 최적설계기법을 통해 상기 반응표면으로부터 상기 설계변수의 최적값을 도출하는 단계를 포함하는 설계 방법을 통해 설계되고,
   상기 반응표면은, 상기 설계변수와 펌프의 양정, 효율 및 축동력 간의 상관관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 이용한 양흡입 펌프.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 가이드부는
   상기 하우징부의 내측에 장착되는 가이드판부; 및
   상기 가이드판부의 원주방향으로 형성되는 돌출되어 유체의 유동을 안정화시키는 복수개의 가이드날개부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 이용한 양흡입 펌프.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 가이드날개부의 개수와 높이와 각도와 길이는 효율이 향상되도록 변경 가능한 것을 특징으로 하는 양흡입 펌프용 가이드부의 설계 방법을 이용한 양흡입 펌프.
   

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