KR20020023340A - 콘덴서 기동형 유도전동 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 수중에서 사용될 수 있는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프의 구조에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 고정자를 에폭시 몰딩 처리하여 방수상태를 유지하도록 함과 아울러 회전자와 고정자의 사이에 양자를 격리 차폐시키는 밀봉구조 및 회전자를 표면을 밀봉시키는 커버를 두어 전동부 측으로의 수분 유입 시에도 수분이 고정자와 회전자의 내부에 침투되는 것을 차단하여 쇼트 등의 고장발생을 방지하는 것에서 더 나아가 회전자의 전방에 설치되는 베어링 홀더와 클램프 사이 및 커버, 회전자의 회전축에 각각 외부의 유체가 유동될 수 있는 통로를 두고 이를 통해 적극적으로 수분의 유동을 유도하여 전동부에서 발생되는 열을 유입 유체에 의해 냉각, 방출시킬 수 있도록 하여 과열방지에 의한 전동효율의 향상과 수명의 연장을 기할 수 있으며 아울러 필터 망을 통해 유입되는 유체의 이물질을 필터링 할 수 있도록 하여 고장요인과 전동효율의 저하 요소들을 차단할 수 있도록 한 것이다.

Description

콘덴서 기동형 유도전동 펌프{THE MOTOR PUMP}

본 발명은 주로 수중에서 사용될 수 있는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프의 구조에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 고정자를 에폭시 몰딩 처리하여 방수상태를 유지하도록 함과 아울러 회전자와 고정자의 사이에 양자를 격리 차폐시키는 밀봉구조 및 회전자를 표면을 밀봉시키는 커버를 두어 전동부 측으로의 수분 유입 시에도 수분이 고정자와 회전자의 내부에 침투되는 것을 차단하여 쇼트 등의 고장발생을 방지하는 것에서 더 나아가 회전자의 전방에 설치되는 베어링 홀더와 클램프 사이 및 커버, 회전자의 회전축에 각각 외부의 유체가 유동될 수 있는 통로를 두고 이를 통해 적극적으로 수분의 유동을 유도하여 전동부에서 발생되는 열을 유동 유체에 의해 냉각, 방출시킬 수 있도록 하여 과열방지에 의한 전동효율의 향상과 수명의 연장을 기할 수 있으며 아울러 필터 망을 통해 유동되는 유체의 이물질을 필터링 할 수 있도록 하여 고장요인과 전동효율의 저하 요소들을 차단할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 펌프는 압력작용에 의하여 액체나 기체의 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 장치로서, 오늘날 농촌, 광산, 토목공사장, 공장, 가정에 이르기까지 유체가 이용되는 곳에서는 대개 펌프가 사용되고 있다.

또한 펌프는 물뿐만 아니라 석유나 각종 약품 또는 펄프, 비스코스, 슬러지 등 특수한 유체의 수송에도 광범하게 사용되고 있으며, 펌프에는 양정, 유량 및 취급하는 액체의 종류에 따라서 많은 형식이 있으며, 구조상으로는 왕복펌프, 로터리(회전)펌프, 원심펌프, 축류펌프, 마찰펌프 등이 있으며, 용도에 따라서는 급수펌프, 깊은 우물펌프 등으로 불릴 때도 있으며 또 용기 속에 있는 공기나 그 밖의 가스를 흡출하여 진공을 만드는 진공펌프가 있다.

한편 상기와 같은 다양한 펌프에서 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생시키고 이를 이용하여 임펠러를 회전시켜 유체를 이송하는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프가 알려지고 있다.

이는 크게 유입구와 토출구가 형성되는 임펠러하우징과 이 내부에 설치되는 임펠러로 구성되는 펌프부와, 하우징의 내부에 고정 설치되는 고정자와 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 설치되며 임페러와 결합되는 회전축을 가진 회전자 등으로 구성되는 전동부로 구성되며 모터 하우징의 외부로 노출되는 회전축에는 하우징의 내부로 수분이 침투되는 것을 방지하기 위한 밀봉용 실링 부재가 설치된다.

한편, 유도전동기는 전력변환 과정에서 발생하는 전기적 손실과 기계적 손실이 있다.

이러한, 제 손실들로 인하여 발생하는 열량은 유도전동기의 수명과 특성에 큰 영향을 미치게 되므로 적절한 냉각시스템을 통해 유도전동기를 냉각시켜 주어야 한다.

즉, 유도전동기의 냉각은 열원에서부터 대기로의 열전도와 통풍구를 통한 대류 열 전달에 의해 이루어지는데, 이는 각 구성요소의 재질, 냉각면적, 통풍구조, 통풍유량 및 압력 등 다양한 인자들에 의해 영향을 받게 되는 것으로서, 특히 유도전동기의 크기가 대형으로 갈수록 온도상승으로 인하여 발생하는 문제점이 커져 냉각시스템의 효율적인 설계 및 구성이 중요 시 되고 있는 것이다.

하지만 상기와 같은 기존의 펌프는 고정자 및 회전자가 비 방수상태로 구성되고 또한 양자를 격리 수용할 수 있는 밀봉구조 또한 구비되지 않음으로써 수중에서의 사용 시 전동부로의 수분침투를 방지하기 위하여 하우징이 전동부를 완전 밀봉시키는 구조를 갖게 되어 펌프 작동 시 전동부에서 발생되는 열이 단순히 모터 하우징 표면을 통해서만 이루어짐으로써 냉각, 방열 효과가 미비하여 과열이 잦고 이로 인한 빈번한 고장의 발생과 전동효율과 수명의 단축을 초래하는 등의 문제가 있으며,

또한 회전축과 하우징의 접촉부위에 설치되는 실링 부재가 마모되는 경우 밀봉상태가 해제되어 수분이 전동부의 고정자와 회전자로 침투하여 쇼트를 유발, 고장과 수명단축의 직접적 원인이 되거나 또는 고정자와 회전자 사이에 충진되는 절연 오일이 외부로 누출되어 수질을 오염시키는 폐단이 있다.

또한 기존에는 고정자와 회전자의 코아가 별도의 커버 없이 노출된 상태로 설치되는 것이므로 양자의 간극을 정밀하게 유지하는 것이 어려워 전동효율이 저하되고 열 발생이 과다하게되는 폐단이 있었다.

또한 실링기능의 유지를 위해 양정과 유량이 작은 범위로 제한될 수밖에 없어 소 용량의 용도로 한정되는 구조상의 문제점을 갖게되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 전동 펌프에서 기인되는 제반 문제점을 해결 보완하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 전동부 측으로의 수분 유입 시에도 수분이 고정자와 회전자의 내부에 침투되는 것을 차단하여 쇼트 등의 고장발생을 방지함은 물론 더 나아가 적극적으로 수분의 유동을 유도하여 전동부에서 발생되는 열을 유입 유체에 의해 냉각, 방출시킬 수 있도록 하여 과열방지에 의한 전동효율의 향상과 수명의 연장을 기할 수 있으며 유입되는 유체의 이물질을 필터링 할 수 있도록 하여 고장요인과 전동효율의 저하 요소들을 차단할 수 있는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프를 제공함에 있으며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고정자를 에폭시 몰딩 처리하여 방수상태를 유지하도록 한다.

또한 본 발명은 회전자와 고정자의 사이에 양자를 격리 차폐시키는 다수 또는 단일체의 밀봉구조를 제시한다.

또한 본 발명은 회전자로의 수분 침투를 방지하기 위하여 회전자의 표면을 밀봉시키는 박판형의 금속커버를 제시한다.

또한 본 발명은 회전자의 전방에 설치되는 베어링 홀더와 클램프 사이 및 커버, 회전자의 회전축에 각각 외부의 유체가 유동될 수 있는 통로를 제시한다.

또한 본 발명은 전동부로 유입되는 수분에 포함된 이물질을 여과하기 위해 베어링 홀더와 클램프 사이에 고정 설치하는 필터 망을 제시한다.

또한 본 발명은 회전축의 후단부에 유동된 유체를 와류시켜 순환이동을 보조하기 위한 와류발생홈을 제시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 보이는 단면 예시도.

도 2는 본 발명의 작동을 설명하기 위한 요부 확대도.

도 3은 본 발명에 적용되는 회전자의 밀폐수단들을 보이는 분리 사시도.

도 4는 본 발명의 베어링 홀더에 적용되는 필터구조를 보이는 분리 사시도.

도 5는 본 발명의 회전자의 회전축에 구성되는 와류발생구조를 보이는 요부 사시도.

도 6은 본 발명의 커버에 형성되는 냉각용 유체 유통공을 보이는 요부 다면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 펌프부 11 : 임펠러하우징

12 : 유입구 13 : 토출구

14 : 임펠러 20 : 전동부

21 : 고정자 22 : 회전자

23 : 회전축 24 : 모터 하우징

30 : 커버 40 : 베어링 홀더

41 : 클램프 50 : 몰딩부

60 : 밀봉구조 61 : 전방 밀봉체

62 : 중간 밀봉체 63 : 후방 밀봉체

70 : 금속커버 80 : 필터망

81 : 지지판 82 : 유체 유통공

90 : 유체이동통로 100 : 냉각로

110 : 냉각공 120 : 와류발생홈

도 1은 본 발명의 전체 구성을 보이는 단면 예시도이고, 도 2는 본 발명의 작동을 설명하기 위한 요부 확대도로서,

상호 직각되게 유체의 유입구(12)와 토출구(13)가 형성되는 임펠러하우징(11)과 상기 임펠러하우징(11)의 내부에 설치되는 임펠러(14)로 구성되는 펌프부(10)와, 상기 임펠러하우징(11)과 결합 설치되며 내부에 고정자(21) 및 상기 임펠러(14)와 고정 결합되는 회전축(23)을 구비하는 회전자(22)가 설치되는 모터 하우징(24) 등으로 구성되는 전동부(20)와, 모터 하우징(24)과 밀폐상태로 고정 결합되는 커버(30)와, 상기 회전축(23)에 결합되는 베어링(B1)을 지지하는 베어링 홀더(40)와 상기 베어링 홀더(40)와 결합되는 클램프(41)를 포함하는 공지의 콘덴서 기동형 유도전동 펌프구조에 있어서,

상기 고정자(21)를 에폭시 몰딩 처리하여 방수상태를 유지하도록 하는 몰딩부(50)와;

상기 고정자(21)와 회전자(22)의 사이에 위치되는 상태로 몰딩부(50)와 일체로 결합 구성되며 고정자(21)와 회전자(22)를 상호 밀폐상태로 격리시키기 위한 것으로 상단에 오링(O)을 지지하기 위한 받침턱(61')을 갖는 전방 밀봉체(61)와, 상기 전방 밀봉체(61)와 일체로 결합되는 관체형의 중간 밀봉체(62)와, 상기 중간 밀봉체(62)와 일체로 결합되며 베어링(B2)을 수용 지지하는 후방 밀봉체(63)로 구성되는 금속제의 밀봉구조(60)와;

상기 회전자(22)의 전 표면에 구성되며 회전자(22)의 내부를 외부로부터 밀봉시키기 위한 박판형의 금속커버(70)와;

다수의 유체 유통공(82)을 갖는 지지판(81)을 통해 상기 베어링 홀더(40)의 전면에 고정 설치되며 전동부(20)로 유입되는 유체의 이물질을 사전에 여과시키기 위한 필터망(80)과;

상기 필터망(80)과 베어링 홀더(40)의 통공(40')을 거친 여과된 물을 전동부(20)로 안내하기 위하여 베어링 홀더(40)와 클램프(41) 사이에 소정의 이격 공간으로 구성되는 유체이동통로(90)와;

상기 회전축(23)의 내부에 길이방향으로 관통 형성되는 냉각로(100)와;

외부의 물 또는 공기가 상기 커버(30)의 내, 외부로 순환 유통될 수 있도록 커버(30)의 후면에 관통 형성되며 전동부(20)에서 발생되는 열을 냉각 방출하기 위한 다수의 냉각공(110)과;

상기 회전축(23)의 후단부에 요입 형성되며 냉각로(100)를 통해 유동된 유체를 와류시켜 순환이동기능을 부여하기 위한 와류발생홈(120)을 각각 포함하여서 된 것이다.

※ 도면 중 미 설명 부호 ※

(P)는 실링용 패킹이고, (TP)는 과열 방지구이며,

(C)는 콘덴서를 보인 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 작동을 설명하기 위한 요부 확대도로서,

본 발명의 펌프에 설치되는 전원 스위치(미 도시함)를 "온" 시키면 기존의 펌프에서와 같이 전동부(20)가 작동되어 회전자(22)가 회전되어 회전축(23)에 결합된 임펠러(14)를 회전시킴으로써 유입구(12)를 통해 물을 흡입시키고 흡입된 물은 토출구(13)를 통해 배출, 이송하게 된다.

상기의 펌핑 과정에서 임펠러(14)의 작동에 의해 임펠러하우징(11)의 내부로 유입되는 물의 일부는 베어링 홀더(40)의 전면에 고정 설치되는 지지판(81)의 유체 유통공(82)을 통해 유입되어 필터망(80)을 거치면서 이물질이 여과되고 여과된 물은 베어링 홀더(40)의 통공(40')을 빠져나와 클램프(41)와의 사이에 마련되는 유체이동통로(90)를 통해 전동부(20)내에 유동된다.

따라서 비 여과상태의 물에 함유되는 이물질이 회전자(22)의 표면이나 기타 부위에 부착되어 회전저항과 고장의 원인이 되는 것을 근본적으로 막아줄 수 있다.

또한 상기 전동부(20)로 물이 유입되더라도 금속커버(70)에 의해 완벽하게 실링된 회전자(22)의 내부로는 수분의 침투가 불가능하게 되어 수분에 의한 고장발생의 우려는 없게 되며, 또한 밀봉구조(60)와 고정자(21)를 감싸고 있는 몰딩부(50)에 의해 고정자(21)측으로의 수분 유입도 불가능하게 됨으로 고정자(21) 또한 수분에 의해 악영향을 받지 않게 되어 전동부(20)의 안전성이 확보된다.

상기 전동부(20)로 유입되는 물은 도 2의 화살표와 같이 상기 회전자(22)의 금속커버(70)와 중간 밀봉체(62)의 사이에 마련되는 소정의 이격 틈새를 통해 회전자(22) 후방의 후방 밀봉체(63)내로 유입되어 회전자(22)의 작동 열을 냉각시켜주는 기능을 하게 된다.

또한 흡입되는 물은 회전축(23)의 중앙 내부에 길이방향으로 관통 형성되는 냉각로(100)를 통해 후방 밀봉체(63)내의 베어링(B2)부위까지 유동되면서 회전자(22)에 의해 회전축(23)으로 전이되는 열을 냉각시키게되어 냉각기능을 보조하게 된다.

한편 회전자(22)의 후방 밀봉체(63)내의 베어링(B2)내의 물은 회전축(23)의 후단부에 형성된 와류발생홈(120)에 접촉하면서 와류현상을 일으키게 되고 이 현상을 이용하여 회전축(23)의 냉각로(100)내의 유체가 정체되지 않고 유동되도록 함으로써 냉각효능을 향상할 수 있게 된다.

또한 커버(30)의 후면에 형성된 냉각공(110)을 통해 외부의 물이 커버(30)의 내부로 유입될 수 있는 것이므로 몰딩부(50)로 전이되는 열을 냉각시켜줄 수 있게 되어 보다 완벽한 냉각효과를 거둘 수 있게 되며, 수중이 아닌 지상에서 사용하는 경우에는 공기가 유입 순환될 수 있어 공랭 효과를 가질 수 있다.

한편 본 발명의 고정자(21)와 회전자(22)의 사이에는 얇은 박판의 중간 밀봉체(62)가 위치하고 있게 됨으로 상호의 간극을 정밀하게 유지하는 것이 용이하게 되고 회전자(22)의 작동 시 미세유동이 초래되더라도 고정자(21)에 영향을 주지 않게 되어 전동효율이 저하되거나 과열, 고장의 발생을 초래하지 않게 되는 것이다.

한편 상기의 밀봉구조(60)는 도면에서 3개의 부품으로 표현하고 있으나 이를 단일체로 구성하여도 무방하며 기능이나 효과, 제조과정에서도 유리함을 추구할 수 있다.

본 발명에 적용되는 회전축(23)은 특정 소재로 한정되지 않으나 바람직하게는 내열성과 내마모성이 우수하고 축선 변형 등이 거의 발생되지 않는 세라믹 소재로 구성되는 것이 적합하다.

이상과 같은 본 발명은 고정자를 몰딩 처리하여 방수상태를 유지케 하고 회전자와 고정자를 격리 차폐시키는 밀봉구조 및 회전자를 표면을 밀봉시키는 금속커버를 두어 전동부 측으로의 수분 유입 시에도 수분이 고정자와 회전자의 내부에 침투되는 것을 차단하여 쇼트 등의 고장발생을 방지할 수 있으며,

더 나아가 적극적으로 전동부로의 수분의 유입을 유도하여 발생되는 열을 유입 유체를 통해 냉각, 방출시킬 수 있도록 하여 과열방지에 의한 전동효율의 향상과 수명의 연장을 기할 수 있다.

또한 필터 망을 통해 유입되는 유체의 이물질을 필터링 할 수 있어 고장요인과 전동효율의 저하 요소들을 차단할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 상호 직각되게 유체의 유입구(12)와 토출구(13)가 형성되는 임펠러하우징(11)과 상기 임펠러하우징(11)의 내부에 설치되는 임펠러(14)로 구성되는 펌프부(10)와, 상기 임펠러하우징(11)과 결합 설치되며 내부에 고정자(21) 및 상기 임펠러(14)와 고정 결합되는 회전축(23)을 구비하는 회전자(22)가 설치되는 모터 하우징(24) 등으로 구성되는 전동부(20)와, 모터 하우징(24)과 밀폐상태로 고정 결합되는 커버(30)와, 상기 회전축(23)에 결합되는 베어링(B1)을 지지하는 베어링 홀더(40)와 상기 베어링 홀더(40)와 결합되는 클램프(41)를 포함하는 공지의 콘덴서 기동형 유도전동 펌프구조에 있어서,

   상기 고정자(21)를 에폭시 몰딩 처리하여 방수상태를 유지하도록 하는 몰딩부(50)와;

   상기 고정자(21)와 회전자(22)의 사이에 위치되는 상태로 몰딩부(50)와 일체로 결합 구성되며 고정자(21)와 회전자(22)를 상호 밀폐상태로 격리시키기 위한 금속제의 밀봉구조(60)와;

   상기 회전자(22)의 전 표면에 구성되며 회전자(22)의 내부를 외부로부터 밀봉시키기 위한 박판형의 금속커버(70)와;

   다수의 유체 유통공(82)을 갖는 지지판(81)을 통해 상기 베어링 홀더(40)의 전면에 고정 설치되며 전동부(20)로 유입되는 유체의 이물질을 사전에 여과시키기 위한 필터망(80)과;

   상기 필터망(80)과 베어링 홀더(40)의 통공(40')을 거친 여과된 물을 전동부(20)로 안내하기 위하여 베어링 홀더(40)와 클램프(41) 사이에 소정의 이격 공간으로 구성 되는 유체이동통로(90)와;

   상기 회전축(23)의 내부에 길이방향으로 관통 형성되는 냉각로(100)와;

   외부의 물 또는 공기가 상기 커버(30)의 내, 외부로 순환 유통될 수 있도록 커버(30)의 후면에 관통 형성되며 전동부(20)에서 발생되는 열을 냉각 방출하기 위한 다수의 냉각공(110)과;

   상기 회전축(23)의 후단부에 요입 형성되며 냉각로(100)를 통해 유동되는 유체를 와류시켜 순환이동기능을 부여하기 위한 와류발생홈(120)을 각각 포함하여서 됨을 특징으로 하는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밀봉구조(60)는,

   상기 고정자(21)와 회전자(22)의 사이에 위치되는 상태로 몰딩부(50)와 일체로 결합 구성되며 고정자(21)와 회전자(22)를 상호 밀폐상태로 격리시키기 위한 것으로 상단에 오링(O)을 지지하기 위한 받침턱(61')을 갖는 전방 밀봉체(61)와,

   상기 전방 밀봉체(61)와 일체로 결합되는 관체형의 중간 밀봉체(62)와,

   상기 중간 밀봉체(62)와 일체로 결합되며 베어링(B2)을 수용 지지하는 후방 밀봉체(63)로 구성됨을 특징으로 하는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 밀봉구조(60)는 단일 피스(one piece)로 구성됨을 특징으로 하는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 회전자(22)의 금속커버(70)는 상기 밀봉구조(60)의 중간 밀봉체(62)와 소정의 이격 간격을 유지하도록 구성됨을 특징으로 하는 콘덴서 기동형 유도전동 펌프.