KR200262385Y1 - 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 작동 유체 및 탄성부재의 작용으로 작동유체의 압력에 따른 실링을 확실하게 보장할 수 있는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조를 제공한다.

그 실링구조는, 임펠러(2) 측의 압력이 작용하도록 연통되는 유입공(33a)이 스터핑 박스(33)에 형성되고, 임펠러(2) 측의 압력과 함께 패킹(32a,32b)을 패킹 카버(19)에 대해 가압함으로써 축(5)에 대해 실링을 유지하도록 그 스터핑 박스(33)의 내부에 탄성부재(30,40)이 내장되며, 상기 탄성부재(30,40)가 압축스프링(30)으로서, 그 압축스프링(30)이 상기 스터핑 박스(33)의 내벽과 일정한 틈새(d)를 두고 설치되도록 압축스프링(30)의 일단을 지지하는 스터핑 박스(33)에 턱부(33b)가 형성되며, 패킹(32a,32b)과의 사이에서 상기 압축스프링(30)의 타단에 접촉되어 적어도 축(5)과의 실링을 보장하도록 V자 형상 또는 원호 형상으로 패킹(32a,32b)과의 접촉면인 가압면(31a)이 형성되고, 상기 압축스프링(30)이 상기 스터핑 박스(33)의 내벽과 일정한 틈새(d)를 두고 설치되도록 그 어댑터(31)의 압축스프링(30)의 타단 접촉부분에 스프링 홈(31b)이 형성된 어댑터(31)를 추가로 포함하여 구성되며, 상기 어댑터(31)와의 사이에서 패킹(32a,32b)을 가압하여 적어도 축(5)과의 실링을 보장하도록 패킹 압착카버(34)의 패킹(32a,32b)과의 접촉하는 면이 경사진 압착면(34a)인 것을 특징으로 한다.

Description

원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조{Sealing structure for a centrifugal pump}

본 고안은, 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 작동 유체 및 탄성부재의 작용으로 작동유체의 압력에 따른 실링을 확실하게 보장할 수 있는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조에 관한 것이다.

종래의 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조가 도 1에 도시된다. 도 1에서 케이싱(1)과 스터핑 박스(3)로 형성되는 펌프실 즉, 임펠러(2) 실내에서 임펠러(2)가 카플링 키(8), 임펠러 너트(9), 임펠러 와셔(10) 및 임펠러 키(13)에 의해 축(5)에 함께 회전가능하게 설치됨으로써 임펠러(2)의 회전 원심력에 의해 입구(IN)를 통해 유체가 유입되며, 출구(OUT)를 통해 토출된다. 이때, 그 임펠러(2) 실에 고압이 발생하여 그 압력에 의한 유체의 축(5)방향으로의 누설을 방지하기 위해 임펠러(2)의 외측에 스터핑 박스(3)와 축(5)사이에 다양한 종류의 패킹이 설치된다.

그 패킹(18)은, 랜턴 링(16)과 함께 패킹 카버(19)와 스터드 볼트(17)에 의해 스터핑 박스(3)에 압착되어 더욱 견고하게 실링상태를 유지할 수 있다.

또한, 그 임펠러(2)의 회전을 위해 베어링 하우징(4)이 후방에 설치되고, 그 베어링 하우징(4)에는 볼베어링(6)이 설치되며, 양단에 베어링 카버(7)가 설치되며, 도 1에서와 같이 베어링하우징지지대(21)가 용이한 설치를 위해 분리되게 구성되기도 한다. 또, 상기 임펠러(2)의 원활한 회전과 압력유체의 누설을 방지하기 위해 라이너 링(11)(14)을 개재하여 임펠러(2)의 외주에서 케이싱(1) 및 스터핑 박스(33)에 회전가능하게 지지되도록 구성될 수 있으며, 케이싱(1)에 조립되는 스터핑 박스(33)와의 사이에는 O-링(15)이 설치되어 임펠러(2) 실의 외주에서 실링상태를 유지한다. 드레인 및 벤트 플러그(12)는 임펠러(2) 실의 유체를 배출시키기 위해 제공되며, 도면 부호 '20'은 디플렉터(deflector)이다.

그러나, 상술한 실링구조에 있어서는 스터드 볼트(17)의 체결력에 의해패킹(18)의 축(5)과의 압착력이 고정되고, 실링상태가 일정하게 유지되어 작동유체의 압력이 증대함에 따라 실링이 파괴되어 버리는 문제가 있다.

또한, 축(15)의 회전으로 인하여 패킹(18)이 마모하게 되는 데, 상술한 실링구조에서는 패킹(18)이 마모함에 따라 동일한 축(5)과의 압착력으로 실링상태를 유지하기 위해서는 스터드 볼트(17)를 더 체결하여 패킹 압착카버(19)를 더 조여야 하기 때문에 불편하다.

또, 원심펌프의 실링구조의 다른 종래예를 들면, 도시는 생략되나, 특허출원공개 제98-040326호(98년 08월 17일 공개된 특허출원 제96-059505호)에 개시된 원심펌프의 실링장치는, 산업용 원심펌프에 적용될 수 있는 그랜드카바체에 있어서, 회전축간의 완벽한 실링기능을 하게 한 것으로, 도시가 생략되나, 체결볼트에 의해 그랜드패킹이 설치되어 실링을 유지하며, 시일링의 공회전이 방지되게 한 채, 스프링에 지지시키며, 단턱에 오링을 설치하여 스프링으로의 유체가 유입되는 것을 방지되게 하고, 또한 스냅링에 의해 그 이탈됨을 방지되도록 구성한 것을 들 수 있다.

이러한 종래예에서도 여전히 상술한 작동압력의 특성에 따른 압착력 내지 실링력이 고려되지 아니하여서 넓은 작동압력범위에서 실링상태를 견고하게 유지시키지는 못하고 있으며, 이에 따라, 마모에 따른 대책이 미흡한 실정이다. 또한, 스프링을 채용하였으나, 그 스프링이 내벽과 마찰을 일으켜 제대로 작용하지 못할 뿐만 아니라, 심한 마모를 초래하여 파손되는 등의 문제가 있다.

따라서, 본 고안은, 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 넓은 작동압력범위에서 실링상태를 견고하게 유지할 수 있도록 작동압력을 이용하여 압착력 내지 실링력을 발생시키며, 또한, 패킹의 마모시에도 유효하게 실링상태를 유지할 수 있으며, 나아가, 스프링의 내벽과의 마찰을 제거하여 실링상태를 보장하고 마모 내지 파손을 방지할 수 있는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 임펠러축 펌프실 실링구조를 도시한 원심펌프의 단면도,

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조를 도시한 도 1의 부분 확대단면도,

도 3은 본 고안의 일면에 따른 작용을 설명하기 위한 도 2의 부분확대단면도,

도 4 및 도 5는 본 고안의 다른 일면에 따른 작용을 설명하기 위한 도 2의 부분확대단면도,

도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조를 도시한 부분단면도,

도 7은 도 6의 와셔형 탄성부재의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 케이싱2: 임펠러

3: 스터핑 박스(stuffing box)4: 베어링 하우징

5: 축6: 볼베어링

7: 베어링 카버8: 카플링 키

9: 임펠러 너트10: 임펠러 와셔

11: 라이너 링12: 드레인 및 벤트 플러그

13: 임펠러 키14: 라이너 링

15: O-링16: 랜턴 링

17: 스터드 볼트18: 패킹

19: 패킹 압착카버20: 디플렉터

21: 베어링하우징지지대30: 압축스프링

31: 어댑터31a: 가압면

31b: 스프링 홈32a,32b: 패킹 분할편

33: 스터핑 박스33a: 유입공

33b: 턱부34: 패킹 압착카버

34a: 압착면40: 와셔형 탄성부재

41: 탄성포크부42: 지지접촉부

43: 관통부

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 일실시예에 따른 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조는, 패킹, 패킹 압착카버 및 스터핑 박스를 개재하여 임펠러의 내부가 실링되도록 임펠러가 축을 개재하여 케이싱내에 설치되는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조에 있어서: 상기 임펠러 측의 압력이 작용하도록 연통되는 유입공이 상기 스터핑 박스에 형성되고, 상기 임펠러 측의 압력과 함께 패킹을 상기 패킹 카버에 대해 가압함으로써 축에 대해 실링을 유지하도록 그 스터핑 박스의 내부에 탄성부재이 내장되는 것을 특징으로 한다.

상기 탄성부재가 압축스프링일 수 있으며, 그 압축스프링이 상기 스터핑 박스의 내벽과 일정한 틈새를 두고 설치되도록 압축스프링의 일단을 지지하는 스터핑 박스에 턱부가 형성될 수 있다.

또, 패킹과의 사이에서 상기 압축스프링의 타단에 접촉되어 적어도 축과의 실링을 보장하도록 V자 형상 또는 원호 형상으로 패킹과의 접촉면인 가압면이 형성된 어댑터를 추가로 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 압축스프링이 상기 스터핑박스의 내벽과 일정한 틈새를 두고 설치되도록 그 어댑터의 압축스프링의 타단 접촉부분에도 스프링 홈이 형성될 수 있다.

상기 어댑터와의 사이에서 패킹을 가압하여 적어도 축과의 실링을 보장하도록 패킹 압착카버의 패킹과의 접촉하는 면이 경사진 압착면인 것이 바람직하며, 상술한 압착력에 따라 패킹이 축에 압착되도록 그 패킹의 재질은 GFO패킹과 같은 탄성재질인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 고안의 일실시예에 따른 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조가 도 1의 부분 확대단면도로서 도시되고, 도 6에는 본 고안의 다른 실시예에 따른 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조가 부분단면도로서 도시된다.

도 2에 도시된 실링구조는 도 1에서 임펠러(2)의 우측의 실링구조 대신에 적용된다. 도 2에서 그 실링구조는, 탄성부재로서의 압축스프링(30) 및 어댑터(31)를 추가로 포함하여 구성된다.

압축스프링(30)은, 패킹(32a,32b)을 상기 패킹 카버(19)에 대해 가압하도록 스터핑 박스(33) 내에 내장되며, 어댑터(31)는, 그 압축스프링(30)의 타단인 패킹(18) 측면을 지지하여 균일한 압력을 전달하도록 설치될 수 있다.

그 압축스프링(30)의 일단은 스터핑 박스(33)에 지지되는데, 그 스터핑 박스(33)의 내벽과 일정한 틈새(d)를 두고 설치되어 마찰을 일으키지 아니하도록 압축스프링(30)의 일단을 지지하는 스터핑 박스(33)에 턱부(33b)가 도 2 및 도 4에도시된 바와 같이 형성될 수 있다.

또, 상기 압축스프링(30)의 일단이 지지되는 스터핑 박스(33)의 단부에는 도 2 및 도 4에서와 같이 임펠러(2) 실의 작동유체의 압력(P)이 작용하도록 그 임펠러(2) 실과 연통되는 유입공(33a)이 형성된다.

어댑터(31)는, 일면이 상기 압축스프링(30)의 다른 단부를 지지하고, 다른 일면이 패킹(32a,32b)에 접촉하도록 설치될 수 있다. 본 고안의 실링구조는 어댑터(31)없이 압축스프링(30) 및 작동 유체의 압력(P)이 직접 패킹(18)에 작용하도록 구성될 수 있으나, 본 고안을 적용하기 위한 패킹(32a,32b)은, 하나의 일체형일 수 있으며, 도면에서와 같이 적어도 2개 이상의 패킹 분할편(32a,32b)으로 구성될 수 있고, 압력(P)에 따라 압착되어 축(5)과의 실링상태를 보장하도록 GFO패킹과 같은 탄성재질인 것이 바람직하며, 이에 따라 그 실링을 위한 방향으로 압착되도록 탄성 변형되기 위해서는 소정의 형상의 어댑터(31)가 설치되는 것이 바람직하다.

그 어댑터(31)의 형상은, 패킹(32a,32b)과의 접촉면인 가압면(31a)이 압축스프링(30)의 타단에 접촉되어 적어도 축(5)과의 실링을 보장하도록 V자 형상 또는 원호 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 그 어댑터(31)의 압축스프링(30)과의 접촉면은 도면에서 평면인 것이 도시되나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 압축스프링(30)이 상기 스터핑 박스(33)의 내벽과 일정한 틈새(d)를 두고 설치되어 마찰을 피하도록 도 5에 도시된 바와 같이 스프링 홈(31b)이 상기 어댑터(31)의 압축스프링(30)과의 접촉면에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 스프링 홈(31b)은 원호 내지 V자형상으로 형성될 수 있으며, 후술한 V자형상의가압면(31a)과 함께 프레스가공에 의해 성형될 수도 있다.

또한, 상술한 실링작용을 위해 패킹 압착카버(34)와 어댑터(31)와의 사이에서 적어도 축(5)과의 실링을 보장하는 방향으로 패킹(32a,32b)을 압착시키도록 패킹 압착카버(34)의 패킹(32a,32b)과의 접촉면이 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 경사진 압착면(34a)인 것이 바람직하다.

도 2 내지 도 5에서 본 고안의 일실시예에 따른 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조의 작용효과는 다음과 같다.

도 3에는 본 고안의 일면에 따른 작용을 설명하기 위한 도 2의 부분확대단면도가 도시되고, 도 4 및 도 5에는 본 고안의 다른 일면에 따른 작용을 설명하기 위한 도 2의 부분확대단면도가 도시된다.

도 3에서 압축스프링(30) 및 작동유체의 압력(P)이 어댑터(31)에 작용하면, 그 어댑터(31)의 V자 내지 원호형상의 가압면(31a)에 의해 패킹(32a,32b)이 축(5) 방향과 스터핑 박스(33)의 내벽방향으로 압착되게 되며, 나아가, 패킹 압착카버(34)의 경사진 압착면(34a)에 의해 더욱 축(5) 방향으로 패킹(32a,32b)이 압착되게 되어 실링상태가 보장되게 된다. 특히, 작동유체의 압력(P)이 증대함에 따라 누설압력도 커지게 되나, 본 고안의 실링구조는 작동유체의 압력(P)에 의해 패킹(32a,32b)의 축(5)과의 압착력이 증대되게 되어 실링상태가 증대된 압력(P)에 비례하여 증대될 수 있게 된다.

또한, 압력(P)이 작용하지 아니하는 상태에서는 압축스프링(30)에 의한 탄성력에 의해 실링상태로 되더라도 작동유체의 압력(P)이 없어 실링상태를 유지할 수있게 된다.

또, 스터핑 박스(33)의 턱부(33b) 내지 어댑터(31)의 스프링 홈(31b)에 의해 압축스프링(30)이 스터핑 박스(33)의 내벽과 일정한 틈새(d)를 두고 작용하게 되어 마찰이 제거되게 되어 그 작동 및 실링상태를 보장할 수 있게 되며, 마모 내지 파손을 방지할 수 있게 된다.

도 6 및 도 7에는 탄성부재로서 와셔형 탄성부재(40)가 채용된 본 고안의 다른 실시예가 도시된다.

도 6 및 도 7에서 그 와셔형 탄성부재(40)는, 다수의 탄성포크부(41)와 지지접촉부(42)로 구성되며, 그 다수의 탄성포크부(41)사이의 관통부(43)를 통해 작동유체가 유입되고, 그 작동유체의 압력이 작용하게 된다. 이 와셔형 탄성부재(40)의 경우 도 2의 압축스프링(30)에 비해 높이가 낮고 가변장이 작어 작은 높이의 공간에서 더욱 증대된 탄성력을 작용시킬 수 있어 편리하며, 또한, 스터핑 박스(33)의 측벽과의 마찰을 고려할 필요가 없어 턱부(33b)이나 스프링 홈(31b)이 없는 더욱 간편한 구조로 구성될 수 있다.

또한, 본 고안은, 종래의 원심펌프의 구조를 약간만 변경함으로써 적용이 가능하여 기존의 설치된 원심펌프에의 적용도 용이하다.

이상에서 설명한 본 고안의 실시예에 따른 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조의 구성과 작용에 의하면, 유입공(33a)과 탄성부재(30,40) 및 어댑터(31)와 패킹 압착카버(34)의 압착면(34a)의 구성에 의해 넓은 작동압력범위에서 실링상태를견고하게 유지할 수 있도록 작동압력을 이용하여 압착력 내지 실링력을 발생시키며, 또한, 패킹의 마모시에도 유효하게 실링상태를 유지할 수 있으며, 나아가, 스프링의 내벽과의 마찰을 제거하여 실링상태를 보장하고 마모 내지 파손을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 패킹, 패킹 압착카버 및 스터핑 박스를 개재하여 임펠러의 내부가 실링되도록 임펠러(2)가 축(5)을 개재하여 케이싱(1)내에 설치되는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조에 있어서:

   상기 임펠러(2) 측의 압력이 작용하도록 연통되는 유입공(33a)이 상기 스터핑 박스(33)에 형성되고, 상기 임펠러(2) 측의 압력과 함께 분할된 구조의 패킹(32a,32b)을 상기 패킹 카버(19)에 대해 가압함으로써 축(5)에 대해 실링을 유지하도록 그 스터핑 박스(33)의 내부에 탄성부재(30,40)가 내장되며, 상기 탄성부재(30,40)가 압축스프링(30)으로서, 그 압축스프링(30)이 상기 스터핑 박스(33)의 내벽과 일정한 틈새(d)을 두고 설치되도록 압축스프링(30)의 일단을 지지하는 스터핑 박스(33)에 턱부(33b)가 형성되며, 패킹(32a,32b)과의 사이에서 상기 압축스프링(30)의 타단에 접촉되어 적어도 축(5)과의 실링을 보장하도록 V자 형상 또는 원호형상으로 패킹(32a,32b)과의 접촉면인 가압면(31a)이 형성되고, 상기 압축스프링(30)이 상기 스터핑 박스(33)의 내벽과 일정한 틈새(d)를 두고 설치되도록 그 어댑터(31)의 압축스프링(30)의 타단 접촉부분에 스프링 홈(31b)이 형성된 어댑터(31)를 추가로 포함하여 구성되며, 상기 어댑터(31)와의 사이에서 패킹(32a,32b)을 가압하여 적어도 축(5)과의 실링을 보장하도록 패킹 압착카버(34)의 패킹(32a,32b)과의 접촉하는 면이 경사진 압착면(34a)인 것을 특징으로 하는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조.
2. 패킹, 패킹 압착카버 및 스터핑 박스를 개재하여 임펠러의 내부가 실링되도록 임펠러(2)가 축(5)을 개재하여 케이싱(1)내에 설치되는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조에 있어서:

   상기 임펠러(2) 측의 압력이 작용하도록 연통되는 유입공(33a)이 상기 스터핑 박스(33)에 형성되고, 상기 임펠러(2) 측의 압력과 함께 패킹(32a,32b)을 상기 패킹 카버(19)에 대해 가압함으로써 축(5)에 대해 실링을 유지하도록 그 스터핑 박스(33)의 내부에 탄성부재(30,40)가 내장되며, 상기 탄성부재(30,40)가 와셔형 탄성부재(40)로서, 관통부(43)를 통해 작동유체가 유입되어 작동유체의 압력이 작용하게 되도록 다수의 탄성포크부(41)와 지지접촉부(42)로 구성되며, 높이가 낮고 가변장이 작어 작은 높이의 공간에서 더욱 증대된 탄성력을 작용시킬 수 있으며, 또한, 스터핑 박스(33)의 측벽과의 마찰을 고려할 필요가 없어 턱부(33b)나 스프링홈(31b)이 없는 더욱 간편한 구조로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 원심펌프의 임펠러축 펌프실 실링구조.