KR200324990Y1 - 자흡식 펌프용 복수단 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자흡식 펌프용 개량 임펠러에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 상대적으로 고양정, 고토출량 및 고토출압을 나타내며, 그 구조가 비교적 간단하고 내구성이 양호하며, 고점도 유체의 이송에도 원활히 적용될 수가 있는 자흡식 펌프용 복수단 임펠러에 관한 것으로서,

본 고안은 축공을 포함하는 코어부와 상기한 코어부의 외주연 중앙부로부터 연장되는 상대적으로 긴 길이를 갖는 다수의 제1 방사상 배플로 구성되는 제1 임펠러와, 상기한 코어부의 외주연 양 가장자리로부터 연장되는 상대적으로 짧은 길이를 갖는 다수의 제2 방사상 배플로 구성되는 제2 임펠러로 구성되며, 상기한 제1 임펠러는 상기한 2매의 제2 임펠러 사이에 일체로 또는 접합에 의해 개재(介在)되는 자흡식 펌프용 복수단 임펠러(plural stages impeller)를 제공하며,

회전 시 강한 흡입압 및 토출압과 아울러, 상대적으로 큰 토출량을 발생시키므로 유체의 원활한 이송이 가능하며, 특히 고점도 유체의 이송에도 적합하며, 펌핑 초기 시 마중 유체의 도입이 불필요하고, 소음과 진동이 적으며, 비교적 간단한 구성으로 상대적으로 큰 양정 및 현격히 증대된 토출압 및 토출 유량을 나타내는 신뢰성 높은 자흡식 펌프이다.

Description

자흡식 펌프용 복수단 임펠러{IMPELLER HAVING PLURAL STAGES FOR SELFPRIMIMG PUMP}

본 고안은 자흡식 펌프용 개량 임펠러에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 상대적으로 고양정 및 고토출량으로서 구조가 비교적 간단하고 내구성이 양호하며, 고점도 유체의 이송에 특히 적합한 자흡식 펌프용 복수단 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 특히 모터, 엔진, 터빈 등의 구동기로부터 동력을 전달 받아 액체나 기체 등과 같은 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 유체기계를 말한다. 펌프는 탄광의 배수용, 선박용, 양수용, 건물용, 상수도용, 하수도용, 배수용, 농업관개용, 공업용수용, 발전소용, 각종 플랜트용으로 광범위하게 사용되고 있다. 펌프는 물뿐만 아니라 석유나 각종 약품 또는 펄프, 점조성 슬러지 등과 같은 특수한 유체의 수송에도 광범위하게 사용되고 있다.

펌프는 그 구조에 따라 왕복펌프, 로터리(회전)펌프, 원심펌프, 축류펌프,마찰펌프 및 기타 펌프로 대별되며, 또한 펌프의 초기 작동시 마중물(priming)을 필요로 하는 비자흡식 펌프와 이를 필요로 하지 않는 자흡식 펌프로 대별될 수도 있다.

종래의 단일 단 임펠러가 수용되는 종래의 자흡식 펌프에 대한 일례를 도 5에 나타내면, 이러한 종래의 자흡식 펌프는 흡입공(31)과 토출공(32)을 갖는 상부 케이싱(30), 방사상 날개 및 림을 갖는 단일 단(single stage: 單一段) 임펠러(40), 환형 홈(21)을 갖는 하부 케이싱(20) 및, 모터(10)로 구성되어 있다. 하부 케이싱(20)의 중앙을 관통하는 모터(10)의 축(11)은 키이(12)를 개재하여 임펠러(40)의 축공(42) 및 키이 삽입홈(41)에 삽지된다. 고정나사(35)는 상부 케이싱(30) 및 하부 케이싱(20)의 플랜지부를 나사 결합시키게 되며, 미설명 부호 36은 드레인콕이다.

이러한 종래의 자흡식 펌프의 작동 관계를 도시된 예를 통하여 설명하면, 모터(10)에 의하여 임펠러(40)가 시계 반대 방향으로 회전하면 상부 케이싱(30)에 형성되어 있는 환형 흡입개구(미도시) 부분에 음압이 걸려 물이 흡입되며 흡입된 물은 임펠러(40) 반대쪽의 하부 케이싱(20)의 환형 홈(21)을 따라 이송된 후, 상부 케이싱(30)에 형성되어 있는 환형 토출개구(미도시) 부분으로 나온 다음, 토출공(32)을 통하여 압출된다.

그러나, 상기한 종래의 자흡식 펌프는 그 구성이 간단하여 설치 면적이 작고 초기 작동을 위한 마중물을 필요로 하지 않으므로 사용이 편리한 장점은 있으나, 어느 것이나 모두 단일 단 임펠러와 환형 홈 구성을 채택하고 있으며, 특히 방사상 날개의 외주연에 림이 형성되어 있는 관계로 상대적으로 양정이 낮고 토출압 및 토출 유량이 적다는 구조적인 문제점이 있으며, 고점도 유체의 이송은 불가능하다는 심각한 문제점이 있다.

따라서, 구성이 비교적 간단하고 설치 면적이 작으면서도 보다 큰 양정과 높은 토출압 및 큰 토출 유량을 갖으며 고점도 유체의 이송에도 적합한 효율성 높은 자흡식 펌프가 오랫동안 당업계에 요망되어 왔다.

따라서, 본 고안의 목적은 고점도 유체의 이송을 위한 펌핑시 마중 유체의 도입이 불필요하며 회전 시 강한 흡입압 및 토출압과 큰 토출량을 발생시키므로 저점도 유체의 효율적인 이송은 물론, 특히 고점도 유체의 이송도 효율적으로 수행할 수가 있으면서도 소음과 진동이 매우 적은 개량형 자흡식 펌프용 임펠러를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 상기한 목적은 축공을 포함하는 코어부와 상기한 코어부의 외주연 중앙부로부터 연장되는 상대적으로 긴 길이를 갖는 다수의 직선상 또는 곡선상의제1 방사상 배플로 구성되는 제1 임펠러와, 상기한 코어부의 외주연 양 가장자리로부터 연장되는 상대적으로 짧은 길이를 갖는 다수의 직선상 또는 곡선상의 제2 방사상 배플로 구성되는 제2 임펠러로 구성되며, 상기한 제1 임펠러는 상기한 2매의 제2 임펠러 사이에 일체로 또는 접합에 의해 개재(介在)되는 자흡식 펌프용 복수단 임펠러(plural stages impeller)에 의해 원활히 달성될 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 복수단(plural stage:複數段) 임펠러가 적용된 조립체를 포함하는 자흡식 펌프의 요부 분해 사시도이다.

도 2a 내지 도 2C는 각각 본 고안의 바람직한 일구체예에 따른 복수단 임펠러의 사시도이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 도 1에 나타낸 복수단 임펠러가 적용되는 경우의 상부 케이싱의 저면 사시도 및 평면도이다.

도 4는 도 1의 조립체에 대한 횡단면도이다.

도 5는 종래의 단일 단(single stage) 임펠러를 수용하는 종래의 자흡식 펌프의 요부 분해 사시도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1,1a,1b: 본 고안의 복수단 임펠러 4: 림

5,5': 제1 방사상 배플 5a,5a': 제2 방사상 배플

6: 코어부 7: 축공

10,10a: 환형 부재 12: 경사면

20: 상부 케이싱

21: 흡입공 21a: 환형 흡입 개구

22: 토출공 22a: 환형 토출 개구

23: 나사공 24: 오목공

28: 바닥부

30: 하부 케이싱

31: 플랜지 32: 나사공

33: 축공 35: 바닥부

50: 하우징 60: 커플러

70: 구동수단(모터) 82: 환형부재 고정나사

86: 멈춤링 87: 메카니칼씰

88: 베어링 89: 멈춤링

100: 자흡식 펌프 200: 펌프 조립 구조체

이하, 본 고안을 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 복수단(plural stage:複數段) 임펠러(1)가 적용된 조립체(200)를 포함하는 자흡식 펌프(100)의 요부 분해 사시도로서, 본 고안에 따른 자흡식 펌프(100)는 복수단 임펠러(1), 상부 케이싱(20), 환형부재(10,10a), 하부 케이싱(30) 및, 임펠러 구동 수단(70)으로 구성된다.

먼저, 본 고안에 따른 복수단 임펠러(1)를 도 2a 내지 도 2c를 함께 참조하여 설명하면, 도시된 도 2a의 예에 있어서는 본 고안의 복수단 임펠러(1)가 상대적으로 긴 길이를 갖는 다수의 직선상의 제1 방사상 배플(5)을 갖는 제1 임펠러(도면부호 미부여)와 상대적으로 짧은 길이를 갖는 다수의 직선상의 제1 방사상 배플(5a)를 갖는 2매의 제2 임펠러(도면부호 미부여)로 구성되며, 상기한 제1 임펠러는 2매의 상기한 제2 임펠러 사이에 개재(介在)되며, 이들은 일체로 제작되거나 또는 나사 접합이나 용접 등과 같은 적절한 수단에 의해 접합될 수 있다.

도시된 예에서는, 복수단 임펠러(1)가 상기한 다수의 제1 방사상 배플(5) 및 제2 방사상 배플(5a)이 상기한 코어부(6)의 외주연면으로부터 외측으로 직각 방향으로 연장되어 전체적으로 방사상을 이루고 있다.

본 고안의 복수단 임펠러(1)는 중앙부에 축공(7)(구체적으로는, 축공과 키이홈(미도시)으로 구성)을 포함하는 코어부(6)와, 상기한 코어부(6)의 외주연으로부터 연장되는 직선상의 다수의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a)로 구성되며, 상기한 에 직선상의 다수의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 각각은 상호 동일 평면 상에 위치한다.

한편, 도 2b에 도시한 일예에 있어서는 상기한 제2 임펠러에 있어서 상기한 다수의 직선상 제2 방사상 배플(5a)의 연장 단부에 상기한 다수의 단부를 연결하는 원형의 림(4)이 형성되어 있는 것을 제외하고는, 본질적으로 도 2a에 도시한 바와 동일하므로 이에 대한 더 이상의 부연은 생략하기로 한다.

또한, 도 2c에 도시한 일예에 있어서는 상기한 다수의 제1 방사상 배플(5') 및 제2 방사상 배플(5a')이 상기한 코어부의 외주연면으로부터 외측으로 아크상의 일정한 경사 구배를 갖는 곡선상으로 형성되며, 이를 제외하고는 본질적으로 도 2a에 도시한 바와 동일하므로 이에 대한 더 이상의 부연은 생략하기로 한다.

상기한 도 2a 내지 도 2c에 도시한 예에서는 상대적으로 긴 길이를 갖는 제1 방사상 배플(5)의 외측 단부(도면부호 미부여)에는 이들 단부를 연결하는 림은 존재하지 않으며, 이에 의해 림의 두께 만큼 펌프의 내용적이 증가되는 결과를 초래하며, 이에 의해 토출량도 상대적으로 커질 뿐만 아니라, 제1 방사상 배플(5)의 길이도 증가되는 결과를 초래하므로 그 회전시 더욱 강한 토출압을 발생시키게 된다.

더욱이, 도 2c에 도시한 예에서는 상기한 특징 외에도 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a)이 아크상의 나선 곡선상으로 형성되므로 더욱 강한 토출압을 발생시킬 수가 있는 장점이 있다.

여기서, 상기한 다수의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a)은 도시된 예에서와 같이 코어부(6)의 외주연면 상에 수직하게 당접하는 형태로 형성될 수도 있으나, 소정의 경사 구배 또는 소정의 경사각을 갖는 형태로 수직인 아닌 엇비스듬한 각도로 형성시킬 수도 있으며, 이러한 경사각 또는 경사 구배는 당업자라면 필요로 하는 양정, 토출압, 유량 등과 관련한 펌프의 용도, 성능 등을 고려하여 필요에 따라 적절히 선택할 수 있는 설계적 사항에 불과한 것으로서, 가능한 다양한 임의의 구조 역시 본 고안의 영역 내이다.

또한, 본 고안에 따른 복수단 임펠러(1)는 분리형이 아닌 일체형으로 형성시킬 수도 있고, 일부 분리형으로 형성시킬 수도 있음은 물론이며, 이 또한 본 고안의 영역 내이다.

본 고안에 따른 복수단 임펠러(1)는 전체가 접액부이므로, 우수한 방청성을 갖는 스테인레스강(SUS), 알루미늄 또는 그 합금강, 고강도 및 고경도의 엔지니어링 플라스틱이나 세라믹 소재, 또는 탄성력이 높은 고무재, 고경도 방청 도금 처리된 탄소강 등으로 형성될 수 있다.

이어서, 도 1에 나타낸 자흡식 펌프(100)에 있어서의 상부 케이싱(20)의 구조에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참조하여 먼저 설명하면, 도 3a는 상부 케이싱(20)의 저면 사시도이고, 도 3b는 상부 케이싱(20)의 평면도로서, 설명의 편의상 함께 언급하기로 한다.

상부 케이싱(20)은 그 주연부에 복수의 나사공(23)이 형성되어 있는 내측으로 돌출된 플랜지(25)를 가지며, 상부 케이싱(20)의 외측에는 상방으로 흡입공(21)과 토출공(22)이 형성되고(도 1 참조), 상기한 흡입공(21)과 토출공(22)은 상부 케이싱(20)의 바닥면(28) 개구되어 있는 환형 흡입 개구(21a)와 환형 토출 개구(22a)와 연통되어 있다. 상기한 상부 케이싱(20)에는 상기한 흡입 개구(21a)와 토출 개구(22a)의 연장선상을 피하여, 바람직하게는 상기한 연장선과 직교하는 방향의 저면 일측에는 1/3~1/4 원호 상의 환형 부재(10a)가 복수의 고정나사(82)에 의해 상부 케이싱(20)에 형성되는 나사공(11)에 고정되며, 상부 케이싱(20)의 바닥면(28)의 중앙부에는 축 수납용 오목공(24)이 형성된다.

다시 도 1로 환원하여, 하부 케이싱(30)은 그 주연부에 복수의 나사공(32)이 형성되어 있는 플랜지(31)를 가지며, 그 중앙 바닥부(35)의 중앙에는 축공(33)이 관통되고, 상기한 환형 부재(10a)와 대응하는 일측 영역에는 다른 환형 부재(10)가 복수의 나사공(11)을 통하여 고정 나사에 의해 고정된다.

도 4는 도 1에서의 펌프 조립체(200)의 조립된 상태에 대한 구체적인 횡단면도로서, 설명의 편의상 도 1과 함께 참조하여 설명하기로 한다.

상기한 상부 케이싱(20) 및 하부 케이싱(30)은 각각의 나사공(23),(32)에 나사를 체결하는 것에 의해 상호 고정되며, 도면 중 미설명 부호 70은 모터 등과 같은 임의의 임펠러 구동 수단(70)이다.

큰 고정나사(81)는 상기한 상부 케이싱(20)과 하부 케이싱(30) 및, 하부 케이싱(30) 하방의 연결 플레이트(40) 및, 커플러(60) 등이 수용되어 있는하우징(50)을 동시에 고정하며, 모터 등과 같은 임의의 임펠러 구동 수단(70)은 상기한 하우징(50)의 일측에 설치된다.

상부 케이싱(20)의 중앙부에는 오목공(24)이 형성하고, 구름 베어링용 너트(83)를 개재하여 축(도면부호 미부여)의 일단부가 위치하게 할 수도 있다. 축은 키이(84)에 의하여 본 고안의 복수단 임펠러(1)에 고정되어 함께 연동 회전하게 된다.

하부 케이싱(30)의 바닥부(35) 중앙에 형성되는 축공(33)을 통하여 삽입되는 축(도면부호 미부여)의 외주연 일단부에는 멈춤링(86)이 삽지되고 그 하방에는 물과 유체의 누출을 효과적으로 방지하기 위한 메카니칼씰(87)이 위치된다. 중간 플레이트(40)와 하우징(50) 사이의 축(85) 주위에는 베어링(88)이 설치되고, 하우징(50) 내부의 축 둘레에는 멈춤링(89)이 장착된다.

한편, 환형 부재(10a)를 도 1 및 복수단 임펠러(1)가 적용되는 상부 케이싱(20)의 저면도인 도 3a를 참조하여 설명하면, 상기한 환형 부재(10a)의 양단부의 형상은 직각 단부로 형성할 수도 있으나, 도시한 바와 같이, 원활한 유체 흐름과 그에 따른 진동 및 소음 감소를 목적으로 양단부의 단부면을 도시된 바와 같이 직선상의 경사면(12)으로 형성할 수도 있으며, 또한 라운딩 처리된 곡선 구배를 갖도록 형성하거나, 또는 그 너비가 점차적으로 감소되는 테이퍼 형상으로 형상화할 수도 있다.

하부 케이싱(30)에 적용되는 환형 부재(10)의 경우도 이와 동일하므로 이에 대한 별도의 언급은 생략하기로 하며, 다만 조립의 편의를 위하여 상기한 환형 부재(10)의 경우에는 그 저면에 나사공이 형성되며 하부 케이싱(30)의 후방으로부터 나사를 통하여 나합고정될 수 있다.

이어서, 본 고안에 따른 복수단 임펠러(1)가 적용된 자흡식 펌프(100)의 작동 관계를 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

임펠러 구동 수단(70)에 의하여 복수단 임펠러(1)가 상부 케이싱(20)으로부터 하부 케이싱(30) 쪽으로 바라보았을 때 시계 방향으로 회전하면, 상부 케이싱(20)의 환형 흡입 개구(21a) 부분에 음압이 걸리게 되어 환형 부재(10a)의 3시 방향 단부 영역으로부터 흡입공(21)과 환형 흡입 개구(21a)를 통하여 유체가 흡입되고, 흡입된 유체는 제1 임펠러(3)의 방사상 배플(5) 사이의 공간부를 통하여 회전하면서 가압되어 하부 케이싱(30)의 일측(상기한 환형 부재(10a)에 대응하는 위치)에 설치된 환형 부재(10)의 9시 방향 영역에 위치하는 일측단부에 의하여 더욱 가압되어 제1 임펠러(2)의 방사상 배플(5) 사이의 공간부와 상기한 상부 케이싱(20)의 환형 토출 개구(22a)를 차례로 경유하여 토출공(22)으로 토출된다.

이 때, 본 고안에 따른 복수단 임펠러(1)는 유체의 이송 효율이 우수하며, 특히 고점도 유체의 이송시 상기한 림이 존재하지 않는 개방된 제1 방사상 배플(5)에 의해 케이싱의 주연부에 고점도 유체가 들러붙어 잔류하는 일이 원천적으로 방지될 수 있는 동시에, 보다 강한 토출압 및 보다 많은 토출량을 달성할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 자흡식 펌프용 개량 임펠러는 회전 시 강한 흡입압 및 토출압과 아울러, 상대적으로 큰 토출량을 발생시키므로 유체의원활한 이송이 가능하며, 특히 고점도 유체의 이송에도 적합하며, 펌핑 초기 시 마중 유체의 도입이 불필요하고, 소음과 진동이 적으며, 비교적 간단한 구성으로 상대적으로 큰 양정 및 현격히 증대된 토출압 및 토출 유량을 나타낼 수가 있다.

지금까지 본 고안에 따른 바람직한 구체예 및 실시예를 들어 본 고안을 상세히 설명하였으나, 이는 본 고안을 예증하기 위한 것일 뿐 본 고안을 제한하려는 것은 아니며, 당업자라면 본 고안의 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이나 이 또한 본 고안의 영역 내임을 유의하여야만 할 것이다.

Claims (5)

1. 축공을 포함하는 코어부와 상기한 코어부의 외주연 중앙부로부터 연장되는 상대적으로 긴 길이를 갖는 다수의 제1 방사상 배플로 구성되는 제1 임펠러와,

   상기한 코어부의 외주연 양 가장자리로부터 연장되는 상대적으로 짧은 길이를 갖는 다수의 제2 방사상 배플로 구성되는 제2 임펠러로 구성되며,

   상기한 제1 임펠러는 상기한 2매의 제2 임펠러 사이에 일체로 또는 접합에 의해 개재(介在)되는 자흡식 펌프용 복수단 임펠러(plural stages impeller).
2. 제1항에 있어서, 상기한 다수의 제2 방사상 배플의 연장 단부에 상기한 다수의 단부를 연결하는 원형의 림이 형성되어 있는 복수단 임펠러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 다수의 제1 방사상 배플 및 제2 방사상 배플이 상기한 코어부의 외주연면으로부터 외측으로 직각 방향으로 연장되어 전체적으로 방사상을 이루는 직선상 배플인 복수단 임펠러.
4. 제1항에 있어서, 상기한 다수의 제1 방사상 배플 및 제2 방사상 배플이 상기한 코어부의 외주연면으로부터 외측으로 아크상의 일정한 경사 구배를 갖는 곡선상으로 형성되는 복수단 임펠러.
5. 제1항 또는 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기한 다수의 제1 방사상 배플 및 제2 방사상 배플이 총 8 내지 16개로 형성되는 복수단 임펠러.