KR19980025986A

KR19980025986A - 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프

Info

Publication number: KR19980025986A
Application number: KR1019960044307A
Authority: KR
Inventors: 심재필
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR100220409B1

Abstract

본 발명은 보일러 등의 온수공급 계통에 적용되는 온수순환펌프의 구동부인 회전축을 개선하는 피벗베어링 구조를 가진 운수순환펌프에 관한 것이다.

본 발명은 모터하우징 내의 회전축의 구동으로 펌프하우징 내의 임펠러를 회전시켜 온수를 순환시키는 온수순환 펌프에 있어서: 상기 회전축(23)은 양단면에서 오목한 구면 및 그 구면상에 형성되는 윤활홈으로 구성되는 요홈(23a)을 형성하고, 중앙에서 소정의 그루우브(23b)를 형성하되; 상기 펌프하우징(21) 및 모터하우징(22)에는 각각 반구형상의 상피벗베어링(25) 및 하피벗베어링(26)을 장착하여 요홈(23a)에서 회전축(23)을 회전 가능하게 고정하고, 상기 그루우브(23b)에는 V형패킹(28)을 장착하여 이물질을 차단한다.

이에 따라 본 발명은 펌프작동 중에 미끄럼 마찰에 따른 작동소음, 축떨림, 편마찰을 완화하고, 온수중의 이물질이 모터 내부로 유입되지 않도록 하여 장기간 기계적 안정성을 유지하면서 수명 저하를 방지하는 효과가 있다.

Description

피벗베이렁 구조를 가진 온수순환펌프

본 발명은 온수순환펌프에 관한 것으로서, 특히 보일러 등의 온수공급 계통에 적용되는 온수순환펌프의 구동부를 개선하여 미끄럼 마찰에 따른 작동소음을 최소화하고 온수중의 이물질이 모터 내부로 유입되지 않도록 하는 피벗 베어링 구조를 가진 온수순환펌프에 관한 것이다.

도 1은 종래의 온수순환펌프를 부분절개하고 그 내부를 반단면으로 나타내는 구조도가 도시된다.

보일러 등의 온수공급 계통에 적용되는 온수순환펌프(10)는 펌프하우징(11)과 모터하우징(12)이 기밀되게 조립되어 일체로 되는 구조이다. 펌프하우징(11)은 내부에 와류실이 형성되고 임펠러(14)를 지니며, 모터하우징(12)은 전기적인 힘을 회전력으로 변환하는 모터 조립체를 지닌다.

모터 조립체는 회전축(13)·로터(17)·스테이터(18) 등으로 구성되며, 로터(17)가 끼워맞춤으로 압입된 회전축(13)은 상부베어링(15) 및 하부베어링(16)에 의해 지지되고 그 상단이 펌프하우징(11) 내에서 임펠러(14)와 연결된다.

펌프하우징(11)의 터미널을 통하여 통전하면 스테이터(18)와의 전자기력 작용에 의해 로터(17) 및 회전축(13)이 회전력을 받고, 이에 따라 임펠러(14)가 회전하며 온수를 펌핑한다. 펌핑되는 온수중의 일부는 상부베어링(15)를 통과하여 모터 조립체에 도달되고 로터(17) 및 스테이터(18)를 냉각시킨다.

이때, 상기 상부베어링(15) 및 하부베어링(16)은 통상 레이디얼 베어링을 사용하며 회전축(13)과는 중간 끼워맞춤의 공차를 유지하고 있다.

이러한 공차에 의해 회전축(13)이 원활히 회전되고 냉각수의 출입도 가능하지만 베어링의 내륜과의 사이에서 중심이 어긋나는(편심되는) 것이 불가피하므로, 펌프 구동시 회전축(13)이 불안정한 회전을 한다. 이 불안정한 회전에 의해 축떨림 현상이 발생하고, 소음을 유발시킨다.

또, 이러한 편심회전에 의해 회전축(13)이 편마찰되면 불안정한 회전이 심화된다. 이에 따라 기계적 안정성 확보가 어려워지고, 축떨림 형상이나 펌프의 작동소음은 점점 증가된다.

경우에 따라서는 상부베어링(15) 및 하부베어링(16) 대신에 상부부싱(도시 생략) 및 하부부싱(도시 생략)에 의해 구동축(13)을 미끄럼 회전운동 가능하게 지지하기도 한다. 상부부싱·하부부싱은 세라믹 재질을 사용하여 구동축(13)과의 사이에서 마찰운동에 의한 발열로 펌프의 효율이 저하되고 수명도 단축이 되는 점을 보완하지만, 베어링의 내륜과의 사이에서 편심되는 것은 해결되지 않는다.

본 발명은 온수순환펌프의 회전축을 개선하여 펌프작동 중에 미끄럼 마찰에 따른 작동소음, 축떨림, 편마찰을 완화하고, 온수중의 이물질이 모터 내부로 유입되지 않도록 하여 장기간 기계적 안정성을 유지하는 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 온수순환펌프를 부분절개하고 그 내부를 반단면으로 나타내는 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 온수순환펌프의 내부를 나타내는 구조도,

도 3은 도 2의 회전축을 부분상세와 함께 나타내는 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 온수순환펌프(종래)11, 21 : 펌프하우징

12, 22 : 모터하우징13 : 회전축(종래)

14, 24 : 임펠러15 : 상부베어링

16 : 하부베어링17 : 로터

18 : 스테이터20 : 온수순환펌프(본 발명)

23 : 회전축(본 발명)23a : 요홈

23b : 그루우브(groove)25 : 상피벗베어링

26 : 하피벗베어링27 : 스프링

28 : V형패킹F, F1, F2 : 작용력

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프는 모터하우징 내의 회전축의 구동으로 펌프하우징 내의 임펠러를 회전시켜 온수를 순환시키는 온수순환 펌프에 있어서: 상기 회전축(23)은 양단면에서 오목한 구면 및 그 구면상에 형성되는 윤활홈으로 구성되는 요홈(23a)을 형성하고, 중앙에서 소정의 그루우브(23b)를 형성하되; 상기 펌프하우징(21) 및 모터하우징(22)에는 각각 반구형상의 상피벗베어링(25) 및 하피벗베어링(26)을 장착하여 요홈(23a)에서 회전축(23)을 회전 가능하게 고정하고, 상기 그루우브(23b)에는 V형패킹(28)을 장착하여 이물질을 차단하는 것을 특징으로 하는 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프를 제공한다.

이때, 상기 하피벗베어링(26)은 그 후방향에 스프링(27)을 장착하여 회전축(23)에 항시 소정의 가압력을 가한다.

또한, 상기의 변형 실시예로서, 상기 회전축(23)에는 요홈(23a) 대신에 반구형상의 피벗베어링을 형성하고, 상기 펌프하우징(21) 및 모터하우징(22)에는 피벗베어링 대신에 요홈(23a)을 형성하여, 회전축(23)을 회전 가능하게 고정하는 것도 가능하다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.

도 2는 본 발명에 따른 온수순환펌프의 내부를 나타내는 구조도가 도시된다.

본 발명에 따른 온수순환펌프(20)도 종래와 마찬가지로 내부에 와류실이 형성되고 임펠러(24)를 지지는 펌프하우징(21)과, 모터 조립체를 지니는 모터하우징(22)이 기밀되게 조립되어 일체로 되는 구조이다.

상기의 모터 조립체는 회전축(23)·로터(17)·스테이터(18) 등으로 구성되며, 로터(17)가 끼워맞춤으로 압입된 회전축(23)은 그 상단이 펌프하우징(11) 내에서 임펠러(14)와 연결된다.

이때, 본 발명에 따른 회전축(23)은 양단면에서 오목한 구면 및 그 구면상에 형성되는 윤활홈으로 구성되는 요홈(23a)을 형성하고, 중앙에서 원주 상으로 소정의 깊이를 지닌 그루우브(23b)를 형성한다.

일반적으로, 롤링베어링은 횡하중과 추력을 동시에 받을 수 있고 마찰이 작아 동력 절약면에서 유리하고 내열성이 양호한 장점이 있는 반면, 수명·내충격성·작동소음의 측면에서는 슬라이딩베어링보다 불리하다. 그러므로 종래의 온수순환펌프(10)에서 상부베어링(15) 및 하부베어링(16)은 레이디얼 롤링베어링을 사용하는 반면, 본 발명은 슬라이딩 방식의 드러스트 베어링을 사용한다.

이를 위해, 상기 펌프하우징(21) 및 모터하우징(22)에는 각각 반구형상의 상피벗베어링(25) 및 하피벗베어링(26)을 장착하고, 회전축(23)의 요홈(23a)에서 회전축(23)을 회전 가능하게 고정한다.

이때, 상기 하피벗베어링(26)은 그 후방향에 스프링(27)을 장착하여 회전축(23)에 항시 소정의 가압력을 가한다. 펌프 작동시 임펠러(24)가 부상력을 받아 회전축(23)이 상피벗베어링(25)으로 가압력을 작용시킬 때 스프링(27)은 하피벗베어링(26)에서 클리어런스가 증가되는 것을 방지한다.

한편, 상기 그루우브(23b)에는 V형패킹(28)을 장착하여 이물질을 차단한다. V형 패킹(28)은 그 일단이 그루우브(23b)의 후방에서 회전축(23)에 접촉되며, 그 내측의 홈이 임펠러(24) 방향으로 향하도록 장착된다. V형패킹(28)은 내수성 및 내구성이 우수한 네오프랜 고무 재질을 사용한다.

[제 1 변형 실시예]

도시에는 없으나, 도 2의 온수순환펌프(20)에서 상기 회전축(23)에는 요홈(23a) 대신에 반구형상의 피벗베어링을 형성하고, 상기 펌프하우징(21) 및 모터하우징(22)에는 피봇베어링 대신에 요홈(23a)을 형성하여, 이러한 요홈(23a)에 회전축(23)을 회전 가능하게 고정하는 것도 가능하다.

이때, 회전축(23)의 후단에 형성되는 피벗베어링에는 스프링(27)을 장착하여 회전축(23)에 항시 소정의 가압력을 가하도록 할 수도 있다. 역시 스프링(27)은 도 2에서와 마찬가지로 펌프 작동시 임펠러(24)의 부상으로 회전축(23)의 하방향에서 클리어런스가 증가되는 것을 방지한다.

[제 2 변형 실시예]

도시에는 없으나, 도 2의 온수순환펌프(20)에서 상피벗베어링(25) 및 회전축(23) 상단의 요홈(23a) 대신에 종래의 레이디얼 롤링베어링을 그대로 적용하는 것도 가능하다.

이 경우 회전축(23)의 양단에서 슬라이딩 방식의 드러스트 베어링을 적용하는 것과 비교할 때, 마찰 감소로 동력이 절약되고 내열성이 개선되는 등 전술한 롤링베어링의 장점도 어느정도 살릴 수 있다.

도 3은 도 2의 회전축을 부분상세와 함께 나타내는 정면도가 도시된다.

회전축(23)의 일단에서, 요홈(23a)에 형성한 윤활홈은 중심을 향하는 다수의 부채꼴로 형성하는데, 회전축(23)이 반시계 방향으로 회전한다면 도시와 같이 형성한다. 요홈(23a)의 중심은 피벗베어링(25)(26)의 중심이 접촉하므로 윤활홈을 형성하지 않는다. 이러한 윤활홈에는 펌핑되는 온수가 출입되므로 회전축(23) 및 피벗베어링(25)(26) 사이의 건마찰이 방지된다.

회전축(23)의 중앙에서, 그루우브(23b)에 도달된 온수에는 원심력이 작용하는데, 그루우브(23b)의 중앙부 및 주변부에서 각각 다른 작용력(F1)(F2)이 형성된다. 이때 F1은 F2보다 작으므로 수압차가 발생하고, 도시와 같이 그루우브(23b)의 중앙으로 향하는 흐름이 형성된다.

한편, 온수가 로터(17)(도 1)를 생각하는 유로를 살펴보면, 임펠러(24)의 후방틈새→V형패킹(28)→로터(17)의 상부공간→스테이터(18)와 로터(17)의 틈새→로터(17)의 하부공간→하피벗베어링(26)의 틈새→회전축(23)의 중공홀→펌프하우징(21)으로 이어지는 경로, 또는 회전축(23)의 중공홀을 통하지 않고 다시 V형패킹(28)로 복귀하는 경로를 지니게 된다.

어느 경우에나 냉각제인 온수는 V형패킹(28)을 통과하여 스테이터(18)와 로터(17)에 도달되는데, 그루우브(23b)의 중앙부 및 주변부에서 각각 다른 작용력(F1)(F2)이 작용하여 V형패킹(28)의 내부에는 도시에서 점으로 표시한 바와 같이 이물질이 차단되면서 축적된다.

이물질을 차단함에 따라 전술한 온수의 유통경로 상에 이물질의 축적에 의해 스케일이 형성되는 것이 방지 또는 지연되므로 온수순환펌프(20)의 일부이고 동력원인 모터 조립체의 수명감소가 방지된다.

이상과 같이 본 발명의 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프는 보일러의 온수순환펌프의 회전축을 지지하는 방법을 개선함으로써, 펌프작동 중에 미끄럼 마찰에 따른 작동소음, 축떨림, 편마찰을 완화하고, 온수중의 이물질이 모터 내부로 유입되지 않도록 하여 장기간 기계적 안정성을 유지하면서 수명 저하를 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변환될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims

모터하우징 내의 회전축의 구동으로 펌프하우징 내의 임펠러를 회전시켜 온수를 순환시키는 온수순환 펌프에 있어서:

상기 회전축(23)은 양단면에서 오목한 구면 및 그 구면상에 형성되는 윤활홈으로 구성되는 요홈(23a)을 형성하고, 중앙에서 소정의 그루우브(23b)를 형성하되;

상기 펌프하우징(21) 및 모터하우징(22)에는 각각 반구형상의 상피벗베어링(25) 및 하피벗베어링(26)을 장착하여 요홈(23a)에서 회전축(23)을 회전 가능하게 고정하고, 상기 그루우브(23b)에는 V형패킹(28)을 장착하여 이물질을 차단하는 것을 특징으로 하는 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프.
제 1 항에 있어서,

상기 하피벗베어링(26)은 그 후방향에 스프링(27)을 장착하여 회전축(23)에 항시 소정의 가압력을 가하는 것을 특징으로 하는 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프.
제 1 항에 있어서,

상기 회전축(23)에는 요홈(23a) 대신에 반구형상의 피벗베어링을 형성하고, 상기 펌프하우징(21) 및 모터하우징(22)에는 피벗베어링 대신에 요홈(23a)을 형성하여, 회전축(23)을 회전 가능하게 고정하는 것을 특징으로 하는 피벗베어링 구조를 가진 온수순환펌프.