KR200344702Y1 - 사중 누수방지 수직펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 누수방지장치가 4중으로 구비된 수직펌프에 관한 것으로서, 펌프가 정지하였을 때 상기 펌프 내부에 남아있는 누액의 누출을 여러 단계에 걸쳐서 거의 완벽하게 방지할 수 있도록 하기 위해, 펌프를 구동하는 모터의 모터축 선단부에 임펠러가 부착되고 그 사이에 상부케이싱과 중간케이싱 및 하부 백케이싱이 일체로 연결되면서 설치되는 수직펌프의 상기 상부케이싱 내에는 모터축에 각각 끼워지는 접시형의 회전체를 한 쌍으로 하여 상단부가 서로 마주보도록 설치하고, 상기 중간케이싱 내에는 대형원통 및 소형원통으로 이루어져 상기 소형원통 내부에 곡판고정날개가 형성된 누액저류실을 설치하며, 상기 하부 백케이싱 내에는 상면 상에 고리형 돌출턱을 형성한 임펠러와 이 임펠러의 상면과 대응되는 하면 상에 상기 고리형 돌출턱이 삽입되는 고리형 요홈을 형성한 밀착판을 설치하여, 펌프가 정지하였을 때 임펠러와 누액저류실 및 한 쌍의 회전체가 차례로 상기 펌프 내의 유체가 누수되는 것을 방지하도록 4중 누수방지 수직펌프에 관한 것이다.

Description

사중 누수방지 수직펌프{A Vertical pump for four prevention of leaking water}

본 고안은 누수방지장치가 4중으로 구비된 수직펌프에 관한 것으로서, 상세히는 상기 펌프를 구동하는 모터의 모터축 선단에 설치된 임펠러와 상기 모터 사이에 차례로 설치된 상부케이싱과 중간케이싱 및 하부 백케이싱 내에 각각 설치된 한 쌍의 펌프용 회전체와 누액저류실 및 임펠러의 상면에 형성된 고리형 돌출턱에 의해 펌프를 정지하였을 때 발생되는 유체의 누수를 여러 번 차단할 수 있도록 한 4중 누수방지 수직펌프에 관한 것이다.

일반적으로 물이나 기타 유체를 이송하기 위한 펌프로는 대부분 탱크의 상부 또는 하부에 부착되는 수직형 펌프를 사용하고 있었으며, 이러한 수직형 펌프에서 펌프 내의 진공상태를 유지할 수 있도록 하는 기술로는 흡입배관에 별도의 푸트밸브를 설치하여 펌프의 정지시에는 푸트밸브가 작동하여 흡입배관 하부로 이송액체가 빠지는 것을 방지하여 펌프가 재작동할 때 이송액체를 펌프실에 재충전하지 않고도 펌프를 재운전할 수 있도록 구성한 타입이 있었는데, 이러한 종래의 구성에 있어서는 푸트밸브에 이물질이 개입되거나 자체의 노후 및 부식 등으로 인하여 고장이 발생할 경우, 펌프를 재작동할 때마다 이송액체를 펌프실에 재충전하거나 푸트밸브를 교환 혹은 수리해야 하는 번거로운 폐단이 있었다.

상기한 종래의 단점을 보완하기 위하여 본 출원인은 국내 실용신안공고 제95-7546호에 개시된 바와 같이, 후렉스 디스크를 부착한 수직개방형 펌프를 고안한 바 있다. 이러한 본 출원인의 고안은 첨부된 도 4에 도시한 바와 같이, 모우터(1)의 축(2)은 그 단부에 고정너트(3)로 임펠러(4)를 결합하고 누액출구(5)와 누액집합실(6)을 구성한 하부케이싱(8)과 상부케이싱(7) 및 백케이싱(9)을 FRP로 구성하되, 누액집합실(6)의 모우터 축(2)에는 아토마이저(10)를 고착시키고 세공(11)이 다수 천공된 중공 원통형의 합성수지로 된 패킹(12)을 체결하여서 된 공지의 수직개방형 펌프에 있어서, 상기 상부케이싱(7)에 FRP재의 원형격판(13)을 설치하고, 그 상부의 모우터 축(2)에 접시형으로 하향 경사진 테프론재로 된 후렉스디스크(14)를 그 단부가 원형격판(13)과 밀착되게 볼트(16)를 이용하여 부착시키며, 하부케이싱(8)에도 FRP재로 된 원형격판(13')을 설치하고, 그 상부의 패킹(12) 사이의 접시형의 하향 경사진 테프론재로 된 후렉스디스크(14')를 그 단부가 원형격판(13')과 밀착되게 볼트(16')를 이용하여 모우터 축(2)에 부착시키며, 누액출구(5)에 고정핀(17)으로 개폐간(18)을 형성하여서 된 것이다.

이는 펌프가 회전할 때에는 후렉스디스크가 원심력에 의하여 그 단부가 원형격판으로부터 이격되어 원형격판과 공간부가 형성된 상태로 회전하다가 펌프가 정지하게 되면, 대기압과 누액압 및 후렉스디스크 자체의 탄성력으로 인해 원형격판에 내려앉아 누액집합실 및 펌프실을 외부와 차단시켜 밀폐시킴으로써, 누액집합실 및 펌프실을 진공상태로 유지시켜 흡입배관 하부로 이송액체가 빠지는 것을 방지하여 펌프실 내에 액체가 충전되어 있게 하여 펌프를 재운전할 때에 액체를 충전시키지 않고도 연속으로 재운전이 가능하게 한 것이다.

한편, 상기한 본 출원인의 수직형 펌프는 이를 액체가 저장된 탱크의 상부에 설치할 경우에는 정상적으로 작동되었지만, 이 펌프를 탱크의 하부에 설치할 경우에는 펌프가 정지할 때 저장탱크 내에 저장된 액체의 압력에 의하여 원형격판에 밀착되어 있어야 할 후렉스디스크가 상방으로 밀리게 됨으로써, 원형격판과 후렉스디스크 사이에 틈이 발생하게 되어 액체가 외부로 누출되는 문제점이 있었고, 이로 인하여 펌프의 손상을 비롯한 여러 가지 문제점을 야기하게 되는 원인이 되어 왔었다.

또, 종래 펌프의 단점을 보안한 상기 등록고안의 문제점을 개선하기 위하여 본 출원인은 국내 실용신안공고 제98-61021호에 개시된 바와 같이, 누수방지장치가 부착된 수직개방형 펌프를 고안한 바 있다. 이러한 본 출원인의 고안은 첨부된 도 5에 도시한 바와 같이, 모우터(100)의 축(102) 선단에 임펠러(103)가 부착되어 백케이싱(110) 내부에 설치되고, 백케이싱(110)과 모우터(100) 사이에는 각각 상부케이싱(130)과 중간케이싱(120)이 형성된 수직형 펌프에 있어서, 상기 중간케이싱(120) 내에는 원반형의 회전실(144,144')이 수평으로 적어도 한 개 이상형성된 수용체(140)를 설치하고, 상기 모우터(100)의 축(102) 중간부에는 상기 수용체(140)의 회전실(144,144') 내에서 회전가능하도록 끼워져 설치되는 연질소재로 된 회전체(150,150')를 결합시키고 있다.

또, 상기 회전실(144,144')은 중앙부의 폭은 넓고 외측으로 갈수록 좁아지도록 테이퍼형으로 형성되고, 그 외측 둘레에는 도우넛형의 공간부(146,146')가 일체로 형성되며, 상기 회전체(150,150')는 중앙부의 두께는 두껍고 외측으로 갈수록 얇아지고, 그 외측 둘레는 원형단면형의 테두리부(152,152')가 형성되어 있다.

또, 상기 회전실(144,144')과 회전체(150,150')와의 사이에는 모우터(100)의 전,후이동간격(클리어런스)보다 적은 칫수로 간격(G)이 형성되어 있고, 상기 임펠러(103)는 그 배면(104)에 동심원상으로 복수개의 돌출턱(105)이 형성되고, 이 임펠러(103)의 배면(104)에 대응하는 하부의 원형격판(124) 하면에는 상기 임펠러(103)의 배면(104)에 형성된 돌출턱(105)이 끼워지는 동심원상의 요홈(107)이 형성된 밀착판(106)이 부착되어 있다.

그러나, 이와 같은 수직개방형 펌프에서도 펌프가 동작을 멈추었을 때 발생되는 누액의 처리가 완전하게 이루어지지 않는다는 점과 진공상태도 완벽하게 이루어지지 않기 때문에, 상기 수직개방형 펌프의 효율이 다소 떨어진다는 문제점이 있었다.

더욱이, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기한 수직개방형 펌프를 구동하는 모터의 모터축 선단에 설치되는 임펠러(60)의 하면에 형성된 상기 임펠러 날개(60a)의 두께(B1)가 너무 얇게 형성되어 있어 유체 토출구(62)의 형태가 직사각형으로 형성되므로 펌프를 작동할 때 유체흐름은 고속 회전압에 의해 임펠러 토출구에서 표시한 사선부분(A1)에서 이루어지고 나머지 부분은 공기층(A2)으로 이루어지게 된다. 따라서, 이로 인해 나머지 공기층(A2)에 와류현상이 발생되고 있어 진공실 내에서 공기저항이 도면에 도시한 바와 같이 64(A1+A2)로 되므로 임펠러의 회전 중에 보다 큰 에너지 소모가 일어나고 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 수직개방형 펌프의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 펌프가 정지하였을 때 상기 펌프 내부에 남아있는 누액의 누출을 여러 단계에 걸쳐서 거의 완벽하게 방지할 수 있도록 하기 위해, 펌프를 구동하는 모터의 모터축 선단부에 임펠러가 부착되고 그 사이에 상부케이싱과 중간케이싱 및 하부 백케이싱이 일체로 연결되면서 설치되는 수직펌프의 상기 상부케이싱 내에는 모터축에 각각 끼워지는 접시형의 회전체를 한 쌍으로 하여 상단부가 서로 마주보도록 설치하고, 상기 중간케이싱 내에는 대형원통 및 소형원통으로 이루어져 상기 소형원통 내부에 곡판고정날개가 형성된 누액저류실을 설치하며, 상기 하부 백케이싱 내에는 상면 상에 고리형 돌출턱을 형성한 임펠러와 이 임펠러의 상면과 대응되는 하면 상에 상기 고리형 돌출턱이 삽입되는 고리형 요홈을 형성한 밀착판을 설치하여, 펌프가 정지하였을 때 임펠러와 누액저류실 및 한 쌍의 회전체가 차례로 상기 펌프 내의 유체가 누수되는 것을 방지하도록 4중 누수방지 수직펌프를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 누수방지 수직펌프의 종단면도이고,

도 2는 본 고안에 따른 누수방지 수직펌프 내의 중간케이싱에 설치되는 누액저류실의 평단면도 및 종단면도이며,

도 3은 본 고안에 따른 누수방지 수직펌프 내의 하부 백케이싱에 설치되는 임펠러의 평면도 및 종단면도이고,

도 4는 종래 일 실시예에 따른 수직개방형 펌프의 종단면도이며,

도 5는 종래 다른 실시예에 따른 수직개방형 펌프의 종단면도이고,

도 6은 종래 누수방지 수직펌프 내의 하부 백케이싱에 설치되는 임펠러의 평면도 및 종단면도이다.

(도면 부호의 설명)

20...모터, 21...모터축,

22..임펠러, 22a...고리형 돌출턱,

22b...임펠러 날개, 23...하부 백케이싱,

24...상부케이싱, 25...중간케이싱,

27a,27b...펌프용 회전체, 28...상부원판,

29...하부원판, 30...누액저류실,

30a...대형원통, 30b...소형원통,

30c...곡판고정날개, 31...밀착판,

31a...고리형 요홈, 32...유체 흡입구,

33,62'...유체 토출구.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안은,

모터의 모터축 선단에 임펠러가 부착되어 하부 백케이싱 내부에 설치되고, 상기 하부 백케이싱과 모터 사이에는 각각 상부케이싱과 중간케이싱이 형성된 수직형 펌프에 있어서, 상기 상부케이싱 내의 모터축에 접시형으로 하향 경사진 한 쌍의 회전체가 상단부를 서로 마주보고 끼워져 있되, 상기 각 회전체의 하단 둘레부가 상부케이싱 상에 끼워진 상부원판 및 상부케이싱 하부와 중간케이싱 상부 사이에 끼워진 하부원판 면에 밀착되어 있고, 상기 모터축 주변의 중간케이싱 내에 소형원통이 내부에 배치된 대형원통으로 이루어진 누액저류실을 설치하되, 이 누액저류실의 소형원통 내에는 곡판고정날개를 설치하며, 상기 임펠러의 상면 상에 고리형 돌출턱이 형성되어, 이 임펠러의 상면에 대응하는 밀착판의 하부면 상에 상기 고리형 돌출턱이 삽입되는 고리형 요홈을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 누액저류실의 소형원통 내에 설치되는 다수개의 곡판고정날개는 상기 소형원통 내주면의 원주를 따라 일정한 간격을 두고 동일한 방향으로 구부러져 있으면서 중심부를 향해 뻗어있도록 한 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또, 상기 임펠러는 하면에 형성되는 다수개의 임펠러 날개가 동일한 방향으로 구부러져 있으면서 중심부를 향하도록 하되, 상기 임펠러 날개의 두께가 중심부를 향해 점점 좁아지도록 함과 더불어, 임펠러 날개와 날개 사이의 간격이 적어도 상기 임펠러 날개의 평균두께만큼 유지하도록 한 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 4중 누수방지 수직펌프에 대한 일 실시예를 상세히 설명한다. 우선 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 고안의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 고안에 따른 누수방지 수직펌프의 종단면도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

모터(20)의 모터축(21) 선단에 에너지 절약형의 원통판 임펠러(22)가 하부 백케이싱(23) 내부에 설치되고, 상기 하부 백케이싱과 모터 사이에는 각각 상부케이싱(24)과 중간케이싱(25)이 차례로 연결되어 설치된 수직펌프의 상기 상부케이싱 내에 한 쌍의 펌프용 회전체(27a)(27b)를 상기 모터축의 아래위에서 일정한 간격을 두고 상단부가 서로 마주보도록 설치하되, 접시형으로 형성된 상기 각 펌프용 회전체의 하단부 둘레는 상부케이싱의 상부에 설치된 상부원판(28)의 하부면 및 상부케이싱과 하부 백케이싱 사이에 설치된 하부원판(29)의 상부면에 각각 밀착되어 있다.

그리고, 상기 중간케이싱(25) 내에는 대형원통(30a) 내에 소형원통(30b)이 삽입되어 있는 형상으로 되어 있으면서 상기 소형원통의 내벽면에 누액감압용 곡판고정날개(30c)가 형성된 누액저류실(30)을 상기 모터축(21)에 중심부가 끼워진 형태로 설치하고 있으며, 상기 모터축 선단에 설치되어 하부 백케이싱(26) 내에 위치하는 상기 에너지 절약형 원통판 임펠러(22)의 배면에는 고리형 돌출턱(22a)을 형성하되, 하부원판(29)의 하부면에 밀착되면서 상기 임펠러의 배면과 대응하고 있는 밀착판(31)의 하면에는 상기 고리형 돌출턱(22a)이 삽입되는 고리형 요홈(31a)을 형성한다.

도 2는 본 고안에 따른 누수방지 수직펌프 내의 중간케이싱에 설치되는 누액저류실의 평단면도 및 종단면도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

수직펌프의 흡입구(32)와 토출구(33)가 상부 및 측면에 각각 형성되어 있으면서 모터축(21)의 선단에 장착된 원통판 임펠러(22)가 내부에 배치된 하부 백케이싱(26) 상부에 하부원판(29)과 밀착판(31)을 경계로 하여 설치되는 중간케이싱(25)의 내부에 모터(20)의 모터축(21)과 상기 하부원판(29) 사이의 누액간극(G) 틈으로 유출되는 누액압을 2차로 방지하기 위해 누액저류실(30)을 설치하되, 이 누액저류실은 대형원통(30a) 내에 소형원통(30b)을 설치하고 상기 소형원통의 내벽면에 일정한 간격을 두고 중심부를 향해 구부러지면서 뻗어있는 다수개의 누액감압용 곡판고정날개(30c)를 원주상을 따라 설치하고 있으며, 상기 곡판고정날개는 모터(20)의 모터축(21)과 연결된 원통판 임펠러(22)에 의해 회전하는 누수액의 유체 회전방향과 역으로 하여 시계반대 방향으로 회전하도록 설치한다.

도 3은 본 고안에 따른 누수방지 수직펌프 내의 하부 백케이싱에 설치되는 임펠러의 평면도 및 종단면도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

상기 임펠러(22)의 배면 상에 형성된 임펠러 날개(22b)의 두께(B2)를 설계계산에 의해 크게 늘리면서 중심부를 향해 점점 좁아지는 형태로 하되, 상기 임펠러 날개의 평균두께와 그 사이의 간격이 대체적으로 동일하도록 날개를 구성하여 배치함으로써, 상기 임펠러 날개(22b)의 사이의 간격에서 종래의 임펠러 날개에서와 같이 발생되는 공기층(A2)이 형성되지 않게 되어 와류현상을 일으키는 원인이 제거되므로 공기저항층이 무력화됨에 따라, 실험치에 의해 도면에 있는 바와 같이 종래보다 두꺼운 임펠러 날개(B2)로 인해 유체의 토출구(62')가 원통형으로 형성되는 임펠러(22)를 설치하여 작동시킨 결과 약 30∼40%의 전력소모가 됨은 물론 이에 따라 유체의 토출부족을 개선할 수 있게 된다.

따라서, 모터가 구동이 정지하였을 때 누액압이 발생하여 모터 쪽의 방향으로 모터축과 각 케이싱 사이의 누액간극 틈으로 누수가 발생되는 것을 누수방지장치가 차단하게 되는데, 1차적으로는 하부 백케이싱 내에서 임펠러의 고리형 돌출턱과 밀착판의 고리형 요홈에 삽입되면서 차단되고, 2차적으로는 중간케이싱에서 누액저류실의 곡판고정날개에 의해서 차단되며, 3차 및 4차적으로는 상부케이싱 내의 한 쌍의 펌프용 회전체에 의해서 차단된다.

즉, 상기 상부케이싱 내의 펌프용 회전체는 모터의 모터축에 부착하여 회전이 가능하도록 고무재 등의 연질 소재로 결합시킨 것으로 상기 펌프용 회전체는 모터가 작동될 경우 원심력에 의해 원심 외부방향으로 신장되어 원판 날개가 비상하여 상부케이싱의 상부원판과 하부원판에서 이격되어 회전가능하게 되고, 모터가 정지할 때에는 상부케이싱 내에서 발생되는 수압으로 인해 원래 형상으로 복원되면서 상기 상부케이싱의 상부원판과 하부원판에 하단부 둘레가 긴밀하게 밀접됨으로써 하부케이싱 내가 진공상태를 유지할 수 있도록 하여, 완벽하게 4중으로 누수가 방지될 수 있는 수직펌프로서의 공회전이 가능하게 되며, 연속적으로 재운전이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 고안의 4중 누수방지 수직펌프에 의하면, 모터의 정지에 의한 펌프의 가동이 정지될 때 상기 펌프에 남아있던 유체의 누수가 상기한 한 쌍의 펌프용 회전체와 누액저류실 및 밀착판의 고리형 요홈에 삽입되는 임펠러의 고리형 돌출턱에 의해 한 번이 아닌 여러 번으로 차단되어 거의 완벽한 누수의 방지를 실현할 수 있으므로, 펌프의 재가동이 아주 수월하게 이루어지면서 수명도 연장할 수 있는 장점이 있다.

또, 상기한 임펠러의 배면에 형성된 임펠러 날개의 개선된 형상으로 인해 전력의 소모가 절감되어 에너지가 절약됨은 물론 토출되는 유체의 양도 종래보다는 더 많아지는 장점도 있다.

Claims (3)

1. 모터의 모터축 선단에 임펠러가 부착되어 하부 백케이싱 내부에 설치되고, 상기 하부 백케이싱과 모터 사이에는 각각 상부케이싱과 중간케이싱이 형성된 수직형 펌프에 있어서,

   상기 상부케이싱 내의 모터축에 접시형으로 하향 경사진 한 쌍의 회전체가 상단부를 서로 마주보고 끼워져 있되, 상기 각 회전체의 하단 둘레부가 상부케이싱 상에 끼워진 상부원판 및 상부케이싱 하부와 중간케이싱 상부 사이에 끼워진 하부원판 면에 밀착되어 있고;

   상기 모터축 주변의 중간케이싱 내에 소형원통이 내부에 배치된 대형원통으로 이루어진 누액저류실을 설치하되, 이 누액저류실의 소형원통 내에는 곡판고정날개를 설치하며;

   상기 임펠러의 상면 상에 고리형 돌출턱이 형성되어, 이 임펠러의 상면에 대응하는 밀착판의 하부면 상에 상기 고리형 돌출턱이 삽입되는 고리형 요홈을 형성한 것을 특징으로 하는 4중 누수방지 수직펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 누액저류실의 소형원통 내에 설치되는 다수개의 곡판고정날개는 상기 소형원통 내주면의 원주를 따라 일정한 간격을 두고 동일한 방향으로 구부러져 있으면서 중심부를 향해 뻗어있도록 한 것을 특징으로 하는 4중 누수방지 수직펌프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 임펠러는 하면에 형성되는 다수개의 임펠러 날개가 동일한 방향으로 구부러져 있으면서 중심부를 향하도록 하되, 상기 임펠러 날개의 두께가 중심부를 향해 점점 좁아지도록 함과 더불어, 임펠러 날개와 날개 사이의 간격이 적어도 상기 임펠러 날개의 평균두께만큼 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 4중 누수방지 수직펌프.