KR102857522B1 - 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프 - Google Patents

저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프

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Abstract

본 발명은 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프에 관한 것으로, 그 목적은 펌프부가 모터부의 상부에 위치하고 펌프부와 연결된 모터수냉식흡입관이 모터부 하단부까지 연결된 흡입구조를 통해 저수위에서도 물을 흡입하며, 모터부와 열교환하는 수냉 구조로 냉각되어 모터부가 물에 잠기지 않은 저수위 상태에서도 모터부 가동 중 과열을 방지하는 입형다단수중펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 펌프부(110)가 모터부(140)의 상부에 위치하는 입형 다단수중펌프에 있어서, 외측 형상이 펌프부와 모터부의 외경보다 큰 직경을 가지게 둘레방향으로 돌출되어 하향된 구조로 구성된 연장형 돌출 흡입 케이스(120)와; 모터부의 둘레를 감싸는 구조로 형성되어, 펌프부(110)의 하단까지 연장되며, 저수위에 저장된 유체를 흡입하고 모터부 가동 중 발생되는 열을 냉각시키는 모터 수냉식 흡입관(150)과; 모터 수냉식 흡입관(150)의 하단과 결합되어 하중을 지지하는 흡입관 지지형 정션박스부(160);를 포함하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프를 발명의 특징으로 한다.

Description

저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프{Vertical multi-stage submersible pump with low water suction structure and enhanced motor cooling performance}
본 발명은 입형다단수중펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프부가 모터부의 상부에 위치한 구조로 구성되고, 저수위에서도 물을 흡입할 수 있도록 모터부의 하부에서 취수가 가능한 흡입 구조로 구성되며, 흡입 구조가 모터부와 열교환하는 수냉 구조로 이루어져 저수위 상태에서 발생하는 모터부의 과열을 방지하도록 구성한 입형다단수중펌프에 관한 것이다.
도 10은 종래 입형다단수중펌프의 구조도를 도시하고 있다.
일반적으로 종래 사용되고 있는 입형다단수중펌프는 다수의 임펠러(11)가 내부에 적층되게 배치된 것으로 이루어진 펌프부(10)의 상부에 전기모터로 이루어진 모터부(20)가 설치된 것으로 구성되며, 모터부(20)의 작동에 의해 회전축(21)과 임펠러(11)가 회전하고, 유체는 펌프부(10)의 하단부에 형성된 흡입구(12)를 통해 유입된 후 다수의 임펠러를 순차적으로 거쳐 상승하면서 토출된다.
이와 같은 입형다단수중펌프는 유체가 다수의 임펠러를 순차적으로 거치면서 토출되므로 고양정 펌프의 구현이 용이한 장점이 있다.
그러나 종래의 입형다단수중펌프는 흡입구가 수조 바닥에 근접하므로 수조 바닥의 침전물이나 이물질이 흡입구로 쉽게 유입되어 흡입구가 막히는 현상이 자주 발생되는 문제점이 있다.
또한 유체의 누설을 방지하기 위하여 회전축(21)과 케이스의 사이에 설치된 메카니컬 씰(30)은 유체의 펌핑과정에서 토출유체에 노출되어 토출유체의 높은 압력을 그대로 전달받게 되므로, 메카니컬 씰(30)의 손상 및 누수의 위험이 큰 문제점이 있다.
또한 임펠러의 회전에 의해 유동하는 물이 펌프의 상부로 토출되게 하기 위해서는 펌프부의 상부에 구성된 모터부를 회피하여 토출유로를 구성해야만 하는 관계로 토출유로를 굽어진 구조로 구성할 수밖에 없고, 이로 인하여 유동손실이 발생되어 펌프의 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위한 종래 기술로 본 출원인의 선등록 특허인 등록번호 10-2476878호인 입형다단수중펌프가 있다.
상기 선등록 특허는 펌프부와 모터부로 이루어지되, 모터부가 펌프부의 수직 하부에 위치하며, 모터부와 펌프부의 사이에 흡입구가 형성된 것으로 이루어진 입형다단수중펌프 구조로 구성되고, 이물질이 펌프의 흡입구를 통해 유입되는 것을 방지하도록 흡입구에 설치되는 스트레이너의 여과홀 크기를 조절할 수 있도록 이루어진 입형다단수중펌프가 개시된다.
이러한 본 출원인의 선등록 특허는 상기한 종래 기술의 문제점인 유동손실로 인한 펌프의 효율이 낮아지는 문제와 수조 바닥의 침전물이나 이물질이 흡입구로 쉽게 유입되어 흡입구가 막히는 문제를 해결하였다는 장점을 가진다.
하지만 펌프부와 모터부 간의 위치가 종래의 펌프와 반전된 위치 구조로 인해 취수 대상 유체의 흡입 높이가 높아지는 구조 때문에 작업장이 수위가 높지 않은 저수조에 설치될 경우 저수위에 위치한 유체의 흡입이 원활하지 않다는 문제점이 발생된다.
또한 이를 방지하기 위해 단지 흡입구를 연결하여 저수위의 유체를 흡입할 경우 모터부가 물에 잠기지 않아 가동 중 발생하는 모터부의 과열이 발생하여 과부하가 발생하여 내구성이 저하된다는 문제점이 있다,
따라서 이물질의 유입을 방지하면서도 저수위의 물을 흡입할 수 있고, 또한 모터부의 과열을 막을 수 있는 펌프 기술이 필요하지만 아직까지 이와 같은 기술이 개시되고 있지 않은 실정이다.
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상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 펌프부가 모터부의 상부에 위치하고 펌프부와 연결된 모터수냉식흡입관이 모터부 하단부까지 연결된 흡입구조를 통해 저수위에서도 물을 흡입하며, 모터부와 열교환하는 수냉 구조로 냉각되어 모터부가 물에 잠기지 않은 저수위 상태에서도 모터부 가동 중 과열을 방지하는 입형다단수중펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모터수냉식흡입관 하단에 스트레이너를 설치하여 취수 위치가 낮아질 때 발생하는 바닥 이물질 유입을 방지하고, 스트레이너 설치로 인해 흡입 중인 물의 유속이 증가하면서 발생하는 국부적인 압력 저하로 인한 캐비테이션 현상과 모터부의 과부하를 방지하기 위해, 모터수냉식흡입관 내부 표면의 길이방향으로 가이드베인을 설치하여 유체의 흐름을 원활히 함으로써 캐비테이션 현상을 저감시키는 입형다단수중펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모터수냉식흡입관의 하단에 스트레이너를 설치할 때, 흡입 중인 물의 유속이 증가하면서 발생하는 국부적인 압력 저하로 인한 캐비테이션 현상과 모터부의 과부하를 방지하기 위해 하부 직경을 상부 직경보다 크게 형성하여 캐비테이션 현상을 저감시키고 물 흡입 효율을 증대시키는 입형다단수중펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 유지보수의 편리를 위해 분리형 스트레이너를 구비한 입형다단수중펌프를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 다수의 임펠러가 상하로 다단 설치되어 유체를 단계적으로 펌핑하도록 구성된 펌프부가 모터부의 상부에 위치하는 입형 다단수중펌프에 있어서,
펌프부와 모터부 사이에 위치하여 유체가 유입되도록 설치되되, 외측 형상이 펌프부와 모터부의 외경보다 큰 직경을 가지게 둘레방향으로 돌출되어 하향된 구조로 구성된 연장형 돌출 흡입 케이스와;
모터부의 둘레를 감싸는 구조로 형성되어, 상측은 연장형 돌출 흡입 케이스의 하단에 결합되고 하측은 펌프부의 하단까지 연장되며, 저수위에 저장된 유체를 흡입하고 모터부 가동 중 발생되는 열을 흡입된 유체로 냉각시키는 모터 수냉식 흡입관과;
모터부 하부에 위치하여 외부와 연결된 케이블을 수납하여 모터부에 연결하고, 모터 수냉식 흡입관의 하단과 결합되어 하중을 지지하는 흡입관 지지형 정션박스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프를 제공함으로써 달성된다.
바람직한 실시예로, 상기 흡입관 지지형 정션박스부에 체결되어 모터 수냉식 흡입관 하부로 유체가 흡입될 때 이물질 유입을 방지하는 스트레이너;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로, 상기 연장형 돌출 흡입 케이스는 모터부의 외경보다 큰 직경을 가지며, 둘레방향으로 돌출되어 하향된 구조가 흡입구를 이루고, 상면 중앙부에는 유입된 유체를 펌프부로 전달하기 위한 배출구가 형성되며,
상기 흡입구의 끝단에는 원주 방향을 따라 하부로 개방된 지지홈이 형성된 원형 림이 형성되어 상부 모터 수냉식 흡입관의 상단이 끼워져 지지되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로, 상기 모터 수냉식 흡입관은 상부와 하부가 동일 직경을 가지는 원통관 구조로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로, 상기 모터 수냉식 흡입관은 하단 직경이 상단 직경 보다 큰 원통관 구조로 구성되고, 유체가 스트레이너를 통과하면서 발생될 수 있는 캐비테이션을 감소시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로, 상기 모터 수냉식 흡입관은 내경 표면에 길이방향으로 돌출 형성된 가이드베인 복수개가 원주방향을 따라 일정간격으로 배열되어 유체의 흐름을 원활히 하여 캐비테이션을 감소시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로, 상기 흡입관 지지형 정션박스부는 본체 상단 둘레에 복수의 리브가 형성되어 수냉식 흡입관의 하단을 지지하는 원형 림을 보강하도록 구성되고, 림은 상부로 개방된 지지홈이 형성되어 모터 수냉식 흡입관의 하단이 끼워져 하중을 지지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로, 상기 스트레이너는 중앙부에 체결홈부가 형성된 도넛 구조의 여과본체, 여과 본체 표면에 형성된 다수의 여과홀, 여과본체 둘레에서 상부방향으로 일정높이로 절곡된 테두리로 구성되며, 흡입관 지지형 정션박스부의 본체 상단에 형성된 림과 리브 하부면에 위치하여, 흡입관 지지형 정션박스부의 본체에 고정된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로, 상기 스트레이너는 적어도 2개로 분리되어 각각 흡입관 지지형 정션박스부의 본체에 체결되는 분리형으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 펌프부가 모터부의 상부에 위치하고 펌프부와 연결된 모터수냉식흡입관이 모터부 하단부까지 연결된 흡입구조를 통해 저수위에서도 물을 흡입하며, 모터부와 열교환하는 수냉 구조로 냉각되어 모터부가 물에 잠기지 않은 저수위 상태에서도 모터부 가동 중 과열을 방지한다는 효과를 가진다.
또한 본 발명은 모터수냉식흡입관 하단에 스트레이너를 설치하여 취수 위치가 낮아질 때 발생하는 바닥 이물질 유입을 방지하고, 스트레이너 설치로 인해 흡입 중인 물의 유속이 증가하면서 발생하는 국부적인 압력 저하로 인한 캐비테이션 현상과 모터부의 과부하를 방지하기 위해, 모터수냉식흡입관 내부 표면의 길이방향으로 가이드베인을 설치하여 유체의 흐름을 원활히 함으로써 캐비테이션 현상을 저감시킨다는 효과를 가진다.
또한 본 발명은 모터수냉식흡입관의 하단에 스트레이너를 설치할 때, 흡입 중인 물의 유속이 증가하면서 발생하는 국부적인 압력 저하로 인한 캐비테이션 현상과 모터부의 과부하를 방지하기 위해 하부 직경을 상부 직경보다 크게 형성하여 캐비테이션 현상을 저감시키고 물 흡입 효율을 증대시킨다는 효과를 가진다.
또한 본 발명은 분리형 스트레이너를 구비하여 유지보수가 편리하다는 효과를 가진다.
본 발명은 상기와 같이 다양한 효과를 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 입형수중다단펌프의 내부 구조도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관을 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관을 지지하는 흡입관 지지형 정션박스부를 보인 예시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관의 내부 구조를 보인 예시도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 확장형 모터 수냉식 흡입관을 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관의 내부 구조를 보인 예시도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 확장형 모터 수냉식 흡입관을 지지하는 흡입관 지지형 정션박스부를 보인 예시도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레이너를 보인 예시도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레이너를 보인 예시도이고,
도 10은 종래 입형다단수중펌프의 구조도이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 입형수중다단펌프의 내부 구조도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관을 보인 예시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관을 지지하는 흡입관 지지형 정션박스부를 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관의 내부 구조를 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 확장형 모터 수냉식 흡입관을 보인 예시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 수냉식 흡입관의 내부 구조를 보인 예시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 확장형 모터 수냉식 흡입관을 지지하는 흡입관 지지형 정션박스부를 보인 예시도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 스트레이너를 보인 예시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레이너를 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명 입형다단수중펌프는 펌프부(110), 연장형 돌출 흡입 케이스(120), 베어링부(130), 모터부(140), 모터 수냉식 흡입관(150), 흡입관 지지형 정션박스부(160), 스트레이너(170), 수밀부(180), 절곡형 케이블 수밀부(190)로 구성된다.
이와 같이 구성을 갖는 본 발명은 흡입관 지지형 정션박스부(160)가 가장 아래쪽에 위치하고, 그 위로 모터부(140), 베어링부(130), 수밀부(180), 연장형 돌출 흡입 케이스(120) 및 펌프부(110)가 순차적으로 위치하고, 모터 수냉식 흡입관(150)은 모터부(140)를 감싸도록 연장형 돌출 흡입 케이스(120) 하단과 흡입관 지지형 정션박스부(160) 사이에 설치되도록 조립되어 구성된다.
펌프부(110)는 펌프 케이스(111)의 내부에 다수의 임펠러(112)가 수직하게 상하로 다단 설치되어 구성된다. 상기 펌프 케이스(111)는 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 상부에 안착된 채로 볼트 체결에 의해 고정된다.
상하로 다단 설치된 복수개로 설치된 임펠러(112) 중 하단 임펠러(112)의 하단 유입구(113)가 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 배출구(122)에 연결 구성되어 유체가 흡입되게 된다.
펌프 케이스(111)의 상단 중앙부에는 임펠러(112)의 회전에 의해 펌핑된 유체가 나오는 토출구(114)가 형성된다.
펌프 케이스(111)의 내부에는 다수의 임펠러(112)가 수직 방향으로 서로 이격된 채로 회전축(144)과 연결되게 하는 공간과, 임펠러(112)의 회전에 의해 유입구(113)를 통해 유입되는 유체가 다수의 임펠러(112)를 순차적으로 거친 뒤 토출구(114)를 통해 배출되게 하는 유로를 형성하는 공간이 형성된다.
연장형 돌출 흡입 케이스(120)는 펌프부와 모터부 사이에 위치하여 유체가 유입되도록 설치된다. 구체적으로는 펌프부(110)의 하단과 베어링부(130)의 상부 사이에 위치하여 설치되고, 중앙부로 모터부의 회전축이 관통되어 회전하도록 형성된다. 따라서 모터부의 회전축이 회전하면서 펌프부의 임펠러가 연동되어 회전되면 유체가 모터 수냉식 흡입관(150)을 통해 연장형 돌출 흡입 케이스(120)로 유입되어 펌프부로 토출하게 된다.
특히, 본 발명에 따른 연장형 돌출 흡입 케이스(120)는 외측 형상이 펌프부와 모터부의 외경보다 큰 직경을 가지게 둘레방향으로 돌출되어 하향된 구조로 구성된다.
연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 끝단에는 모터 수냉식 흡입관(150)이 설치되어 모터부의 하단부까지 둘레를 감싸게 된다. 이로 인해 모터 수냉식 흡입관(150)이 모터부의 둘레를 감싼 상태에서 유체가 흡입되면 모터부 가동 중 발생되는 열이 흡입되는 유체에 의해 냉각되게 된다.
구체적으로 연장형 돌출 흡입 케이스(120)는 모터부의 외경보다 큰 직경을 가지며, 둘레방향으로 돌출되어 하향된 구조가 흡입구(121)를 이루고, 상면 중앙부에는 유입된 유체를 펌프부(110)로 전달하기 위한 배출구(122)가 형성된다.
상기 흡입구(121)의 끝단에는 원주 방향으로 원형 림(121a)이 형성되어 상부 모터 수냉식 흡입관의 상단이 끼워져 지지하게 된다. 이를 위해 림(121a)은 모터 수냉식 흡입관이 끼워져 지지하도록 하부로 개방된 지지홈(121b)을 가진 단면 구조를 가진다.
이와 같은 외형 구조를 가지는 연장형 돌출 흡입 케이스(120)는 중앙부에 배출구(122)가 형성된 고정판(123)의 하부에 아래쪽으로 확장되는 벨마우스 형태의 흡입유도부(124)가 형성되고, 상기 흡입유도부(124)의 하단부에 수직한 자세를 갖는 다수의 가이드 베인(125)이 원주방향으로 분산되게 형성된다. 상기 흡입유도부(124)는 원추형 구조의 흡입유로(W1)를 형성하도록 구성된다.
상기 원추형 구조의 흡입유로는 회전축(144) 방향으로 상향 경사진 형태의 단면을 갖도록 형성되어 흡입구(121)를 통해 유입되는 유체의 급격한 방향 전환 없이 자연스럽게 유동하도록 유도하여 줌으로써 흡입효율을 향상시키게 된다. 상기 가이드 베인(125)은 유체의 와류나 난류의 발생을 방지하게 된다.
또한 연장형 돌출 흡입 케이스(120)는 내부 중앙부를 관통하는 회전축(144)과의 틈새를 통해 유체가 모터부(140)로 유입되는 것을 방지하기 위해, 개방된 모터부(140)의 상단을 덮어 체결된 베어링부(130)의 상단에 수밀부(180)의 씰커버(181)가 설치되고, 씰커버(181)에 설치된 메카니칼씰(182)이 회전축 둘레와 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 중앙부 홈부 하단 간을 수밀 시키게 된다.
이와 같은 수밀구조로 인해 모터부로의 유체 유입이 방지된다.
베어링부(130)는 모터부(140)의 회전축(144)이 회전시 부하를 저감시켜 원활한 회전력이 펌프부에 전달되어 임펠러를 회전시키도록 구성된다.
이를 위해 베어링부(130)는 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 하단과 모터부(140)의 상단에 설치되는 베어링하우징(131)과, 상기 베어링 하우징의 중앙부 베어링홈(131a)에 안착되어 회전축과 축결합되는 상부베어링(132)과, 상부베어링 상단을 베어링하우징에 고정시키도록 베어링홈(131a)의 상단 둘레에 설치되는 베어링커버(133)와, 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 상단 중앙의 베어링홈에 설치되어 회전축 하단과 축결합하는 하부베어링(134)으로 구성된다.
상기 상부베어링과 하부베어링이 회전축과 축결합되면 회전축과의 마찰을 감소시키고, 안정적인 회전축의 지지력을 제공하고, 회전중에 발생하는 하중을 균등하게 분산시키고, 정밀한 회전축의 회전력을 제공하고, 마찰에 의한 열 발생을 감소시키게 된다.
모터부(140)는 고정자(142)와 회전자(143)가 모터 케이스(141)의 내부에 설치되고, 회전자(143)에 고정되게 설치되어 회전자(143)와 함께 회전하는 회전축(144)이 모터 케이스(141)의 상부로 돌출되게 형성된 것으로 구성된다.
상기 회전축(144)은 베어링부(130), 수밀부(180) 및 연장형 돌출 흡입 케이스(120)를 관통하여 펌프부(110)의 내부로 연장되고, 펌프부(110)의 내부에서 다수의 임펠러(112)와 결합된다.
이에 따라 전원이 인가되면 고정자의 전자석이 자기를 형성하여 회전자의 자석 또는 전자석과 상호작용하면서 회전자에 전자기력이 발생하여 회전하면 임펠러가 연동되어 회전하면서 유체를 펌핑하게 된다.
모터 수냉식 흡입관(150)은 상측은 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 하단과 결합되고, 하측은 흡입관 지지형 정션박스부(160) 사이에 끼움 결합되어 모터부의 둘레를 감싸도록 구성된 원통관 형태의 흡입관이다.
모터 수냉식 흡입관(150)은 펌프부(110)의 하단까지 연장된 구조로 인해 저수위에 저장된 유체를 흡입하는 역할과 모터부의 둘레를 감싸 모터부 가동 중 발생되는 열을 흡입 중인 유체로 냉각시키는 역할을 하게 된다.
즉, 모터 수냉식 흡입관(150)가 구비됨으로써 펌프부가 더 낮은 수위에서 물을 안정적으로 효과적으로 흡입할 수 있는 저수위 흡입구조가 제공되고, 흡입된 물이 모터부 둘레 주변을 따라 유입되면서 과열을 방지하여 지속적인 펌프부의 작동 안정성을 높이는 냉각 성능 개선을 제공하게 된다.
특히 지하철과 같은 작업장일 경우 지속적으로 발생되는 물을 효율적으로 배출하는데 유용하다.
모터 수냉식 흡입관(150)의 기본 형태는 상부와 하부가 동일 직경을 가지는 원통관 구조로 구성된다.
모터 수냉식 흡입관(150)의 내경 표면에는 길이방향으로 돌출 형성된 가이드베인(151) 복수개가 원주방향을 따라 일정간격으로 배열되어 형성된다.
상기한 가이드베인(151)은 모터 수냉식 흡입관(150)의 하단에 설치된 스트레이너(170)를 통해 유입되는 유체의 흐름을 원활히 함으로써 캐비테이션 현상을 저감시키는 역할을 한다. 물론 모터 수냉식 흡입관(150)을 보강하는 역할도 한다.
즉, 캐비테이션이 발생하는 이유는 스트레이너(170)가 모터 수냉식 흡입관(150) 하단에 설치되면 유체가 유입되면서 스트레이너에 의해 유속이 빨라지고, 이로 인해 압력이 낮아지면서 발생된다.
이와 같은 캐비테이션이 발생되면, 공기방울이 물의 흐름을 방해하여 펌프의 효율을 떨어뜨려 펌프가 더 많은 에너지를 소비하게 만드는 문제점과 이로인한 유지비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.
또한 공기방울이 펌프 내부에서 터지면서 진동과 소음을 유발하고, 펌프부의 내부 임펠러 등의 안정성을 해치는 문제점이 있다.
하지만 본 발명은 상기와 같이 가이드베인(151)이 구비되어 캐비테이션 발생을 감소시키게 된다.
즉, 물의 흐름을 안정시키고, 유속을 균일하게 유지하고, 난류 발생을 감소시켜 국부적인 압력 저하를 방지하고, 가이드베인을 통해 흐름을 제어하면서 압력 회복 구간을 만들어 캐비테이션 발생을 억제하게 된다.
구체적으로 가이드베인은 길이방향으로 돌출되게 형성되어 유체의 흐름을 정렬하고 난류를 줄여 유속을 빠르지 않게 일정하게 유지하여 압력 강하를 줄이고, 또한 유체의 속도를 줄여 압력을 회복하는 역할을 하게 된다.
한편, 모터 수냉식 흡입관(150)은 다른 형태로 하단 직경이 상단 직경 보다 큰 원통관 구조로 구성될 수 있다.
이와 같은 형상을 가지면 유체의 유입면적이 넓어져 유입 효율이 개선되고,, 모터 수냉식 흡입관(150)의 하단에 설치된 스트레이너(170)를 통해 유입되는 유체에 캐비테이션이 발생되는 것을 방지하게 된다.
즉, 모터수냉식흡입관 하단을 상단보다 넓게 형성하면, 동일한 직경을 가지는 원통구조 모터 수냉식 흡입관(150)의 하단에 스트레이너(170)가 설치될 때, 스트레이너를 통과하면서 유체의 유속이 빨라지고, 이로 인해 압력이 낮아지면서 발생되는 캐비테이션 발생을 감소시킬 수 있다.
즉, 하단이 넓어지면 물이 흘러가는 면적이 커져 유속이 감소하게 되고, 하단이 넓어지면서 압력 분포가 더 균일해지므로, 캐비테이션 발생을 감소시키게 된다.
상기와 같은 외형 구조로 구성시 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 리브(163) 길이와 림(164) 직경은 이에 맞는 것을 구비해야 함은 물론이다.
또한 상기와 같은 구조에 가이드베인(151)을 구비하여 캐비테이션 발생을 감소시킬 수 있음은 물론이다.
흡입관 지지형 정션박스부(160)는 모터부 하부에 위치하고, 모터 수냉식 흡입관(150)의 하단과 결합되어 하중을 지지하도록 구성된다.
흡입관 지지형 정션박스부(160)는 내부 수납공간에 상부 모터부와 연결된 전기 케이블, 신호 케이블, 전기 장치를 본체 내부에 수납하여 수밀 상태로 보호하는 본체(161)가 구성된다.
본체(161) 상단 중앙에는 베어링홈(162)이 형성되어 회전축 하단이 지지되도록 결합되는 하부 베어링을 수납하도록 구성된다. 회전축은 하부 베어링에 축결합되어 모터부 가동시 회전하게 된다.
본체(161) 상단 둘레에는 방사상으로 배열된 복수의 리브(163)가 형성되어 수냉식 흡입관의 하단을 지지하는 림(164)을 보강하도록 구성된다.
복수개의 리브(163) 끝단에는 원주 방향으로 원형 림(164)이 형성되어 상부에 위치한 모터 수냉식 흡입관의 하단이 끼워져 지지하게 된다.
이를 위해 림(164)은 모터 수냉식 흡입관의 하단이 끼워져 하중을 지지하도록 상부로 개방된 지지홈(164a)을 가진 단면 구조를 가진다.
흡입관 지지형 정션박스부(160)는 하부에 스탠드가 체결되어 바닥과 일정 높이로 이격되면서 지지되도록 구성될 수 있다.
스트레이너(170)는 흡입관 지지형 정션박스부(160)에 체결되어 모터 수냉식 흡입관(150) 하부로 유체가 흡입될 때 이물질 유입을 방지하도록 구성된다.
즉, 스트레이너(170)가 모터부(140)의 하단까지 연장되어 설치된 구조로 인해 바닥으로부터 이물질이 유입될 가능성이 있는데, 이 경우 펌프부의 임펠러를 손상시키거나 유입 흐름을 막게 되어 원활한 흡입을 방지하고 모터부에 과부하를 발생시키는 것을 방지하게 된다.
스트레이너(170)는 중앙부에 체결홈부(172)가 형성된 도넛 구조의 여과본체(171)와, 여과 본체 표면에 형성된 다수의 여과홀(173)과, 여과본체 둘레에서 상부방향으로 일정높이로 절곡된 테두리(174)로 구성된다.
여과홀(173)은 이물질 유입을 방지하고 유체 유입을 구성으로 규칙 또는 불규칙한 형태로 다양한 방법으로 분산되어 형성된다. 여과홀의 크기는 동일하거나 서로 다르게 형성할 수 있다.
여과본체(171)는 표면에 체결홀(175)이 원형 배열되게 형성되어 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체(161)의 상단부와 볼트 체결되어 고정된다.
여과본체(171)의 중앙부에 형성된 체결홈부(172)로는 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체(161)가 삽입된다.
여과본체(171)의 둘레에 형성된 테두리(174)는 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 림(164) 바깥에 접하여 지지되면서 틈새로 유체와 이물질이 유입되는 것을 방지하게 된다.
스트레이너(170)는 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체 상단에 형성된 림(164)과 리브(163) 하부면에 위치하여 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체(161)에 볼트 체결을 통해 고정된다. 이와 같이 고정되어 설치되면 모터 수냉식 흡입관(150)의 하단에 설치되어 유체를 유입하면서 이물질의 유입을 방지하게 된다.
한편, 상기 스트레이너(170)는 보다 나은 유지관리를 위해 하나의 도넛구조를 적어도 2개로 분리하여 각각 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체(161)에 볼트 체결되는 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되면 간편하게 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 상단에 형성된 림(164)과 리브(163) 하부면에 설치하거나 교체할 수 있게 된다.
이와 같은 분리형으로 구성된 스트레이너(170)의 구조는 상술한 기본 구조와 동일하다.
수밀부(180)는 연장형 돌출 흡입 케이스(120)를 통해 펌프부로 흡입되는 유체가 회전축(144)과의 틈새를 통해 모터부로 유입되는 것을 방지하도록 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 원추형 저면구조와 평면형 베어링하우징(131) 간의 내부 공간에 설치된다.
이를 위해 수밀부는 베어링하우징(131)의 상단에 체결되고 중앙부로 회전축이 관통되는 씰커버(181, seal cover)와; 씰커버 상단홈에 설치되고 회전축둘레에 설치되어 수밀작용을 하는 메카니칼 씰(182)로 구성된다.
또한 수밀부(180)는 연장형 돌출 흡입 케이스(120)는 평면형 베어링하우징(131)의 둘레 부위에서 체결되어 고정되기 때문에 내부에는 공간부에는 오일에 충전되어 메카니칼 씰(182) 내부의 마찰을 줄이면서 밀봉을 유지하도록 한다.
또한 수밀부는 메카니칼 씰(182) 외에 그 상부 일정 간격 이격된 오일씰을 연장형 돌출 흡입 케이스 저면부에 회축축 둘레에 설치하여 수밀 또는 밀봉 작용을 하도록 구성할 수 있다.
상기 수밀부를 구성하는 메카니칼 씰(182)의 기본 구조는 공지의 구성이고, 본 발명은 이러한 공지의 메카니칼 씰 기본 구조 또는 변형된 구조 중에서 선택하여 사용하면 충분하기 때문에 구체적인 구조 설명은 생략한다.
절곡형 케이블 수밀부(190)는 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 일측 지점에 형성된 홈에 체결되어 상기 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 내부 수납공간을 통해 모터부와 연결된 케이블(210)을 수직한 상태로 수중 밖으로 연결되도록 절곡된 구조로 구성된다.
절곡형 케이블 수밀부(190)가 구비됨으로써 외부의 케이블이 수밀된 상태로 흡입관 지지형 정션박스부(160) 내에 위치하여 모터부와 연결되어 제어되게 된다.
또한 절곡형 케이블 수밀부(190)는 연장형 돌출 흡입 케이스(120)와 모터 수냉식 흡입관(150)가 설치된 외경 크기에 간섭되지 않도록 흡입관 지지형 정션박스부(160)로부터 돌출되게 구성되어 수중 밖으로 연결되는 케이블이 안정적으로 설치될 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 입형다단수중펌프는 모터부(140)의 작동에 의한 회전축(144)와 펌프부(110)의 임펠러(112)가 회전시 저수위에 저장된 물(또는 유체)이 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 하단에 연결된 모터 수냉식 흡입관(150)에 의해 고효율로 흡입되어 상부로 유동하면서 다수의 임펠러(112)를 다단으로 거치면서 가압되어 토출구(114)를 통해 펌프 밖으로 배출된다.
이때 물속에 이물질은 모터 수냉식 흡입관(150)의 하단에 설치된 스트레이너(170)에 의해 제거되어 수조 바닥의 침전물 등이 유체와 함께 유입되는 것을 감소시키게 된다.
또한 스트레이너(170)에 의해 발생되는 캐비테이션은 모터 수냉식 흡입관(150) 내부에 형성된 가이드베인(151)에 의해 감소되게 된다.
또한 다른 실시예로 스트레이너(170)에 의해 발생되는 캐비테이션은 하부가 넓게 형성한 모터 수냉식 흡입관(150)에 의해 감소하게 된다.
또한 다른 실시예로 스트레이너(170)에 의해 발생되는 캐비테이션은 하부가 넓게 형성되고, 내부에 형성된 가이드베인(151)에 의해 감소되게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
(110) : 펌프부 (111) : 펌프 케이스
(112) : 임펠러 (113) : 유입구
(114) : 토출구 (120) : 연장형 돌출 흡입 케이스
(121) : 흡입구 (121a) : 림
(121b) : 지지홈 (122) : 배출구
(123) : 고정판 (124) : 흡입유도부
(125) : 가이드 베인 (130) : 베어링부
(131) : 베어링하우징 (131a) : 베어링홈
(132) : 상부베어링 (133) : 베어링커버
(134) : 하부베어링 (140) : 모터부
(141) : 모터 케이스 (142) : 고정자
(143) : 회전자 (144) : 회전축
(150) : 모터 수냉식 흡입관 (151) : 가이드베인
(160) : 흡입관 지지형 정션박스부 (161) : 본체
(162) : 베어링홈 (163) : 리브
(164) : 림 (164a) : 지지홈
(170) : 스트레이너 (171) : 여과본체
(172) : 체결홈부 (173) : 여과홀
(174) : 테두리 (175) : 체결홀
(180) : 수밀부 (181) : 씰커버
(182) : 메카니칼 씰 (190) : 절곡형 케이블 수밀부
(200) : 스탠드 (210) : 케이블
(W1) : 흡입유로

Claims (9)

  1. 다수의 임펠러가 상하로 다단 설치되어 유체를 단계적으로 펌핑하도록 구성된 펌프부(110)가 모터부(140)의 상부에 위치하는 입형 다단수중펌프에 있어서,
    펌프부와 모터부 사이에 위치하여 유체가 유입되도록 설치되되, 외측 형상이 펌프부와 모터부의 외경보다 큰 직경을 가지게 둘레방향으로 돌출되어 하향된 구조로 구성된 연장형 돌출 흡입 케이스(120)와;
    모터부의 둘레를 감싸는 구조로 형성되어, 상측은 연장형 돌출 흡입 케이스(120)의 하단에 결합되고 하측은 펌프부(110)의 하단까지 연장되며, 저수위에 저장된 유체를 흡입하고 모터부 가동 중 발생되는 열을 흡입된 유체로 냉각시키는 모터 수냉식 흡입관(150)과;
    모터부 하부에 위치하여 외부와 연결된 케이블을 수납하여 수밀 상태로 보호하고, 모터부에 연결하며, 모터 수식 흡입관(150)의 하단과 결합되어 하중을 지지하는 흡입관 지지형 정션박스부(160);를 포함하되,
    상기 모터 수냉식 흡입관(150)은 내경 표면에 길이방향으로 돌출 형성된 복수개의 가이드베인(151)이 원주방향을 따라 일정간격으로 배열되어 유체의 흐름을 원활히 하여 유입되는 유체의 압력 저하로 발생하는 캐비테이션을 감소시키도록 구성되고,
    상기 연장형 돌출 흡입 케이스(120)는 모터부의 외경보다 큰 직경을 가지며, 둘레방향으로 돌출되어 하향된 구조가 흡입구(121)를 이루고, 상면 중앙부에는 유입된 유체를 펌프부(110)로 전달하기 위한 배출구(122)가 형성되며, 상기 흡입구(121)의 끝단에는 원주 방향을 따라 하부로 개방된 지지홈(121b)이 형성된 원형 림(121a)이 형성되어 상부 모터 수냉식 흡입관의 상단이 끼워져 지지되도록 구성되며,
    상기 흡입관 지지형 정션박스부(160)는 본체(161) 상단 둘레에 복수의 리브(163)가 형성되어 수냉식 흡입관의 하단을 지지하는 원형 림(164)을 보강하도록 구성되고, 림(164)은 상부로 개방된 지지홈(164a)이 형성되어 모터 수냉식 흡입관의 하단이 끼워져 하중을 지지하도록 구성되고,
    상기 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 일측 지점에 형성된 홈에 체결되어 상기 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 내부 수납공간을 통해 모터부와 연결된 케이블(210)을 수직한 상태로 수중 밖으로 연결되도록 절곡된 구조로 구성된 절곡형 케이블 수밀부(190);로 구성된 것을 특징으로 하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입관 지지형 정션박스부(160)에 체결되어 모터 수냉식 흡입관(150) 하부로 유체가 흡입될 때 이물질 유입을 방지하는 스트레이너(170);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 수냉식 흡입관(150)은 상부와 하부가 동일 직경을 가지는 원통관 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 수냉식 흡입관(150)은 하단 직경이 상단 직경 보다 큰 원통관 구조로 구성되고, 유체가 스트레이너(170)를 통과하면서 발생될 수 있는 캐비테이션을 감소시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 스트레이너(170)는 중앙부에 체결홈부(172)가 형성된 도넛 구조의 여과본체(171), 여과 본체 표면에 형성된 다수의 여과홀(173), 여과본체 둘레에서 상부방향으로 일정높이로 절곡된 테두리(174)로 구성되며, 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체 상단에 형성된 림(164)과 리브(163) 하부면에 위치하여, 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체(161)에 고정된 것을 특징으로 하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 스트레이너(170)는 적어도 2개로 분리되어 각각 흡입관 지지형 정션박스부(160)의 본체(161)에 체결되는 분리형으로 구성된 것을 특징으로 하는 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프.
KR1020250017322A 2025-02-11 2025-02-11 저수위 흡입구조와 이를 통해 모터 냉각 성능이 개선된 입형다단수중펌프 Active KR102857522B1 (ko)

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