KR20000072267A - 부양식 양수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터를 포함하는 양수장치가 수위에 따라 승강하면서 양수할 수 있도록 구성한 부양식 양수장치를 새로이 제시할 목적으로 안출된 것이다.

이를 위하여 본 발명은 수직샤프트(11)의 축단에 임팰러(12)가 결합되어 축의 회전에 따라 물의 흡입과 배출이 이루어지도록 구성된 펌프체(10)와, 상기 펌프체에 동력을 제공하기 위한 모터(20)와, 펌프체와 모터를 일체로 결합하여 장치하기 위한 장치대(30)와, 장치대에 방사상으로 결합되어 부구를 결합하기 위한 프레임(40)과, 상기 프레임에 결합되어 상기한 각 구성요소를 부상시키기 위한 부구(50)로 이루어져 수위에 따라 승강하면서 양수가 이루어 지도록 하는 구성의 양수장치를 제시하고, 펌프체로서 가변풀리와 사이클론 유도관 및 역류방지판을 구비한 펌프체를 아울러 제시한다.

본 발명은 수위에 따라 승강하면서 양정이 이루어짐으로서 설치 및 운전이 용이하고, 경제적인 비용으로 설치할 수 있으며, 펌프체를 이루는 가변풀리와 유도관 및 역류방지판의 구성에 의해 동력모터의 교체가 용이하고 임팰러에 가해지는 부하가 감소되며, 수면의 직하부에서 취수가 이루어 짐으로 버티컬 펌프나 수중펌프에 비하여 양정 높이가 감소됨으로 높은 양정능력을 갖게 된다.

Description

부양식 양수장치{FLOATING WATER PUMPING DEVICE}

본 발명은 모터와 펌프체를 포함하는 양수장치가 수위에 따라 승강하면서 양수할 수 있도록 구성한 부양식 양수장치에 관한 것으로, 상세히는 펌프 및 모터를 지지하는 프레임상에 부구를 부착하는 구성으로 양수장치를 구성함으로서 바다나 하천등 수위변화에 관계 없이 양수가 가능하도록 하는 부양식 양수장치에 관한 것이다.

종래 조석의 변화에 따라 수위변화가 심한 바다물을 끌여들여 양식에 이용하거나 수량에 따라 수위변화가 발생하는 하천,저수지,댐의 물을 끌여들여 농업이나 양식등에 이용하기 위해 수중펌프나 버티컬펌프를 주로 이용하고 있다.

수중펌프의 경우에는 펌프설치를 위한 가설공사량이 적기 때문에 설치 및 운전이 간편한 잇점이 있고, 경제적으로 시설할 수 있는 잇점이 있으나 대용량으로 구성할 수 없는 한계가 있고, 갯펄이나 유속이 빠른 환경하에서는 흙이나 이물질에 의해 임펠러와 내부 축요소등이 쉽게 손상되고, 토사에 묻히는 것을 방지하기 위해 지속적인 관리를 해주어야 하는 문제점이 있었다.

버티컬펌프는 구동장치로 부터 인출된 샤프트를 최저 수면 아래의 취수부에 설치한 임펠러 까지 연장하여 양수하는 장치로서 안정된 수위를 이루는 지점에서 양정이 이루어 져야 하기 때문에 양정위치에서의 수직프레임과 상기 수직프레임까지 연장하기 위한 가교등의 대형시설물을 구비하여야 하고, 장길이의 축에 의한 회전력 전달에 따른 진동과 흡입토사에 의한 베어링 및 패킹요소등의 마모율이 극심하여 설비의 유지관리 비용이 증대되며, 고장수리시 축요소를 들어낸 상태에서 작업이 이루어 지기 때문에 보수관리가 매우 어려운 문제점을 갖게 된다.

따라서, 소규모 양식장이나 양정시설로서 비경제적이며, 특히 완만한 사면을 이루는 갯펄에서의 양정시설로서 부적합한 문제점을 갖는다.

본 발명은 수위에 따라 승강하면서 양정이 이루어지도록 양수장치를 구성함으로서 종래의 수중펌프와 버티컬펌프가 갖는 제 문제점을 해소하여 경제적인 비용으로 설치할 수 있고, 수면의 직하부에서 취수가 이루어 지도록 함으로서 양정높이를 최소화하여 양정효율을 높일 수 있도록 하고, 용량을 자유로이 교체하고 설치 및 수리가 용이하게 이루어 지도록 함으로서 양정규모에 관계 없이 다양한 형태로 사용할 수 있도록 한 부양식 양수장치를 제시하고, 아울러 고효율을 갖는 펌프구조를 새로이 제시할 목적으로 안출된 것이다.

도1은 본 발명의 구성도

도2는 조류흐름이 심한 바다에 설치한 평면상태도

도3은 수위변화에 따른 본 발명의 동작상태도

도4는 펌프의 실시례도

도5은 흡입팬부의 평단면 구조도

도6은 가변풀리의 동작상태도

도7은 본 발명에 의한 펌프를 버티컬 펌프 형태로 설치하여 사용하는 상태도

*주요부호의 설명

10.펌프체 11.수직샤프트 12.임팰러

13.샤프트케이싱 14.임팰러케이싱 15.풀리 15a.15b.가변풀리 16.유도관 17.역류방지판

20.모터 21.벨트 22.텐션풀리

30.장치대 40.부구프레임 50.부구

60.스크린 70.기둥 80.행거

도1은 본 발명의 기본 구성도로서, 본 발명은 수직샤프트(11)의 축단에 임팰러(12)가 결합되어 축의 회전에 따라 물의 흡입과 배출이 이루어지도록 구성된 펌프체(10)와, 상기 펌프체에 동력을 제공하기 위한 모터(20)와, 펌프체와 모터를 일체로 결합하여 장치하기 위한 장치대(30)와, 장치대에 방사상으로 결합되어 부구를 결합하기 위한 프레임(40)과, 상기 프레임에 결합되어 상기한 각 구성요소를 부상시키기 위한 부구(50)로 이루어진다.

펌프체(10)는 수직샤프트(11)가 원통형 샤프트케이싱(13)내부에 장치되고, 수직샤프트단부에는 임팰러(12)와 그 외부를 감싸는 임팰러케이싱(14)이 결합되며, 임팰러케이싱에는 물의 흡입을 위한 흡입구(14a)와 배출을 위한 배출구(14b)가 구비되고, 흡입구에는 외부이물질의 유입을 차단하기 위한 스크린(60)이 설치되는 구성을 갖는다.

모터(20)는 상기 펌프체를 구동시키기 위한 것으로 동력모터를 사용하며, 벨트(21)에 의해 펌프체와 동력연결이 이루어 지고, 벨트의 텐션을 조절하기 위한 텐션조절풀리(22)가 사용된다.

상기 모터와 펌프체는 장치대(30)에 의해 단일체로 고정되며,상기 장치대는 부구프레임 및 부구에 의해 수면상에 부상된다.

부구프레임 및 부구는 장치대를 포함한 펌프체 및 모터를 부상시키기 위한 것으로 전도를 방지하기 위하여 장치대의 하부 모서리 또는 변에 방사상으로 부구프레임을 형성하며, 각각의 부구프레임상에는 각각의 부구를 고정설치한다.

상기 구성에 의해 펌프체의 흡입구가 수면의 직하부에 위치하여 양정높이가 일반 버티컬 펌프나 수중펌프에 비해 낮고 그에 따라 고효율의 양정이 가능하게 되며, 수위변화에 따라 승강하면서 양수가 이루어지고, 별도의 시설 없이 간편하게 설치할 수 있는 잇점을 갖게 된다.

또한, 취수위치가 수면의 직하부가 됨으로 바다나 유속이 빠른 하천에 설치시에도 부유 토사에 의한 흡입이 거의 없고, 샤프트의 길이가 짧고 비고정식으로 수면에 부상되기 때문에 진동의 자체흡수력이 높아 진동에 따른 베어링,패킹요소의 마모율이 현저히 낮아지는 효과를 갖는다.

또한, 수리나 교환시 해당부위만 간단히 들어내 수리하여 주면 됨으로 유지관리에 따른 비용과 노력을 절감할 수 있는 잇점을 갖는다.

상기한 구성의 본 발명은 유속이 거의 없는 댐이나 저수지, 소류지등에서는 단순히 수면에 띠워 주고, 로프등으로 흘러내리지 않도록 고정시켜 주고 송수관(100)을 연결함으로서 간단하게 설치가 종료된다.

바다와 같이 조류변화에 따른 유속이 심할 경우에는 도2에 도시된 바와 같이 육지에 기둥(70)을 세우고, 상기 기둥과 장치대를 힌지(81)로 결합되는 행거(80)로 메다는 방법으로 설치함으로서 급속한 유속에 의해 떠내려가는 것을 방지할 수 있고, 수위에 따라 고정된 지점에서 상하 승강운동이 가능해 진다.

도3은 수위에 따라 승강하면서 양정이 이루어 지는 상태를 도시한 것이다.

상기한 구성에 있어서, 펌프체는 수직샤프트에 의해 동력연결이 이루어지는 일반적인 형태의 펌프를 사용할 수 있으나 수위변화가 큰경우에 보다 효율적인 양정이 이루어 지도록 하기 위해 본 발명은 고효율 양정구조의 펌프체를 아울러 제시한다.

도4 및 도5은 본 발명에 적용되는 펌프체의 상세한 구성을 도시한 것으로, 동력연결을 위해 샤프트 단부에 결합되는 풀리(15)를 가변풀리(15a)(15b)로 구성하고, 임팰러 케이싱(14) 외측으로 사이클론형태의 유도관(16)을 설치하고 상기 유도관 내부에는 사이클론형태의 역류방지판(17)을 설치한 구성을 갖는다.

가변풀리는 동력의 용량에 따라 펌프의 회전수를 변화시켜 줌으로서 대량의 취수가 가능하도록 하는 것으로서 벨트풀리를 상하로 분리시켜 상하 풀리의 거리를 조정할 수 있도록 구성된 것으로서 벨트의 접촉위치에 따라 샤프트의 회전속도를 바꿀수 있도록 된 것이며, 하나의 풀리로서 모터의 용량에 맞게 펌프의 회전속도를 쉽게 변경시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

가변풀리는 볼트(15c)에 의해 키(15d)에 고정되며, 벨트폭을 조정하고자 할 경우에는 볼트를 풀어 상부풀리를 이동시킨 후 볼트를 조여줌으로서 조정이 이루어지게 된다.

펌프용량은 동일조건에서 모터의 용량에 비례하고, 모터의 용량은 부하에 따른 적정회전수로 정하여 지기 때문에 대용량 모터를 사용할 경우에 모터의 회전속도와 펌프의 회전속도비를 상향으로 조정함으로서 양정능력이 증대되게 된다.

종래의 경우 모터의 교체와 함께 그에 맞는 풀리로 교체함으로서 펌프의 적정회전수를 맞추는 방식이 이용되었으나 이경우 교체가 매우 번거로울 뿐만 아니라 수위 간만의 차이가 큰 경우 양정 높이가 다르기 때문에 펌프에 가해지는 부하도 달라지며, 동일 용량의 모터를 사용하는 경우에도 양정능률을 높이기 위해서는 양정높이가 낮을 때는 펌프회전속도를 증가시켜 주고, 양정높이가 높을 때는 펌프의 회전속도를 낮추어 모터에 가해지는 부하를 감소시킴으로서 효율적인 양정이 가능하게 되나 종래의 경우 이러한 방식을 사용하기 위해서는 구경이 다른 풀리로 매번 교체하여 주어야하는 문제점이 있어 현실적인 방법이 될 수 없었다.

그러나 수위차를 갖는 경우라 하더라도 일반 하천이나 저수지 등의 경우에는 수위변화가 완만하고, 간만의 차이가 큰 경우에도 양정시간대가 정해진 경우에는 동시간대에서 수위변화가 완만하게 이루어 지기 때문에 수위에 따라 회전속도비를 조정하여 줌으로서 효율적인 양수가 가능하게 된다.

본 발명에 의한 가변풀리는 도6에 도시된 바와 같이 상하풀리의 간격을 변화시켜 주는 간단한 조작에 의해 가변풀리상에 접촉하는 벨트의 접촉위치가 바뀌고, 속도비도 바뀜으로서 모터에 걸리는 부하를 고려하여 적정 속도비를 쉽게 얻을 수 있어 고효율의 양정이 가능하게 된다.

가변풀리의 조정에 따른 벨트의 장력은 별도로 부가된 텐션조절풀리(22)에 의해 조정된다.

유도관(16)은 사이클론 형태의 관으로서 임팰러에 의해 흡입되는 물을 나선형으로 유도하여 원심력에 의한 마찰저항을 감소시키는 작용을 하며, 임펠러케이싱의 외부 측벽상에 달팽이관 형태로 형성된다.

역류방지판은 유도관 내에 1-2개 형성되며, 임팰러에 의해 가압된 물을 충분히 가속시켜 송수관을 통하여 이송되는데 따른 적절한 수압을 얻고, 송수관으로 부터의 역류나 이송저항을 감소시켜 임팰러에 지나친 부하가 작용하는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

즉, 역류방지판은 유도관 내의 단면적을 임팰러 방향에서 송수관방향으로 완만하게 감소시켜 줌으로서 단면적의 감소효과에 의해 도면상 b에서 a방향보다 a에서 b방향으로 추진하는 힘이 적게 들며, 따라서 임팰러에 가해지는 부하는 감소되고 역류현상은 효과적으로 차단되어 양정효율이 증대되며, 역류수의 영향이 감소되기 때문에 양정 높이차가 큰 경우에도 효과적으로 양수할 수 있게 된다.

상기한 펌프체는 양정 높이가 큰 경우에 적용함으로서 효과적인 양정이 이루어 지는 것으로 급수심대의 양정시에는 버티컬 펌프형태로 사용될 수 있다.

도7은 상기한 펌프체를 이용하여 버티컬 펌프형태로 사용하는 사용예를 도시한 것으로 양수위치의 바닥층에 수직기둥(90)을 설치하고, 상기 기둥의 상단부에는 모터와 수직샤프트의 상단을 고정한 장치대(30)를 설치하고, 수직샤프트는 샤프트케이싱과 함께 취수위치까지 연장하여 그 단부에 임팰러(12)와 그 외부를 감싸는 임팰러케이싱(14)을 결합하고, 임팰러 케이싱(14) 외측으로 사이클론형태의 유도관(16)을 설치하고 상기 유도관 내부에는 사이클론형태의 역류방지판(17)을 설치하며, 샤프트 상단부에는 가변풀리(15a)(15b)를 결합하여 상기 모터와 벨트로 연결하는 구성으로 이루어 지며,수직기동에는 상하 방향으로 볼트공(91)을 형성하여 그에 결합되는 장치대의 결합위치를 바꿀 수 있도록 구성된다.

상기한 양수장치는 간단한 구조의 버티컬펌프 형태로서 가변풀리에 의해 벨트의 규격에 관계 없이 사용가능하고, 유도관과 역류방지판의 작용에 의해 양정높이가 큰 경우에도 효과적인 양수가 가능하게 된다.

도면중 미설명 부호 92는 볼트, 101은 베어링,102는 리데나,103은 리데나 압력스프링을 표시한 것이다.

본 발명은 수위에 따라 승강하면서 양정이 이루어짐으로서 설치 및 운전이 용이하고, 경제적인 비용으로 설치할 수 있으며, 펌프체를 이루는 가변풀리와 유도관 및 역류방지판의 구성에 의해 동력모터의 교체가 용이하고 임팰러에 가해지는 부하가 감소되며, 수면의 직하부에서 취수가 이루어 짐으로 버티컬 펌프나 수중펌프에 비하여 양정 높이 감소에 따른 양정능력이 증대되게 된다.

또한 본 발명에 의한 펌프체는 가변식 풀리가 적용됨으로 모터의 교체에 따른 풀리의 교체가 필요 없고, 동일용량의 모터를 사용할 경우에도 모터에 걸리는 부하에 따라 펌프의 회전속도비를 간단하게 조정할 수 있어 고효율의 양정이 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 수직샤프트(11)의 축단에 임팰러(12)가 결합되어 축의 회전에 따라 물의 흡입과 배출이 이루어지도록 구성된 펌프체(10)와, 상기 펌프체에 동력을 제공하기 위한 모터(20)와, 펌프체와 모터를 일체로 결합하여 장치하기 위한 장치대(30)와, 장치대에 방사상으로 결합되어 부구를 결합하기 위한 프레임(40)과, 상기 프레임에 결합되어 상기한 각 구성요소를 부상시키기 위한 부구(50)로 이루어져 수위에 따라 승강하면서 양수가 이루어 지도록 구성된 것을 특징으로 하는 부양식 양수장치.
2. 제1항에 있어서,펌프체(10)은 동력연결을 위해 샤프트 단부에 결합되는 풀리(15)를 가변풀리(15a)(15b)로 구성하고, 임팰러 케이싱(14) 외측으로 사이클론형태의 유도관(16)을 설치하며, 상기 유도관 내부에는 사이클론형태의 역류방지판(17)을 설치한 구성을 특징으로 하는 부양식 양수장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 육지에 기둥(70)을 세우고, 상기 기둥과 장치대를 힌지(81)로 결합되는 행거(80)로 메다는 구성으로 하여 급속한 유속에 의해 떠내려가는 것을 방지하고 수위에 따라 고정된 지점에서 상하 승강운동을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 부양식 양수장치.