KR20040024650A - 자흡식 펌프용 개량 임펠러 및 그 조립 구조체와 이를포함하는 자흡식 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자흡식 펌프용 개량 임펠러 및 그 조립 구조체와 이를 포함하는 자흡식 펌프에 관한 것으로서, 이 임펠러는 축공을 포함하는 코어부와, 이로부터 연장되는 다수의 방사상 제1 배플과 연결되는 제1 림 및, 배플 형성면의 상면 및/또는 저면에 당접하여 위치하고 제1 림보다 작은 직경의 제2 림으로 구성되는 자흡식 펌프용 복수단 임펠러에 있어서, 제1 림의 외주연면에 직각인 상하면에 제2 림의 높이까지 연장된 높이를 가지며 상기한 제1 림과 동일한 직경을 갖는 원형의 연장림으로 구성되는 연장부가 형성되며, 또한 자흡식 펌프는 흡입 개구 및 토출 개구와 바이패스 개구가 형성되어 상부 케이싱과, 하부 케이싱, 본 발명에 따른 임펠러와, 환형 부재와, 임펠러 구동 수단으로 구성되고, 상부 케이싱 구조는 고점도 유체의 펌핑 초기에 마중 유체의 도입을 불필요하게 하며, 임펠러는 비폐색형이므로 이물질에 의한 폐색 우려가 없음과 아울러, 회전시 강한 흡입압 및 토출압을 발생시키고, 이 임펠러를 적용한 본 발명의 펌프 조립 구조체와 구동수단으로 이루어지는 직결식 펌프는 소음과 진동이 적으며 유지보수 시 배관의 해체 없이도 펌프 내부의 점검이 가능한 동시에, 비교적 간단한 구성으로 상대적으로 큰 양정 및 현격히 증대된 토출압 및 토출 유량을 나타내므로 고점도 유체의 이송에 특히 적합한 신뢰성이 높은 펌프이다.

Description

자흡식 펌프용 개량 임펠러 및 그 조립 구조체와 이를 포함하는 자흡식 펌프{IMPROVED IMPELLER FOR SELF-PRIMIMG PUMP, ASSEMBLY STRUCTURE THEREOF AND SELF-PRIMIMG PUMP CONTAINING THE SAME}

본 발명은 자흡식 펌프용 개량 임펠러 및 그 조립 구조체와 이를 포함하는 자흡식 펌프에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 상대적으로 고양정이고 토출 유량이 높으며 구조가 비교적 간단하고 내구성이 양호한 고점도 유체 이송에 적합한 자흡식 펌프용 복수단 임펠러 및 그 조립 구조체와 이를 포함하는 자흡식 펌프에 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 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.

다른 변형예에서는 상기한 도 5의 구성에서 상부 케이싱에도 환형 홈을 형성시켜 두거나, 또는 임펠러의 하부 케이싱에 대향하는 임펠러의 일면을 폐쇄면으로 형성하고 폐쇄면의 몇몇 개소에 유체 통과용 원형 통공을 복수개 천공시켜 두거나, 또는 상부 케이싱에만 환형 홈을 형성시켜 두고 임펠러의 하부 케이싱에 대향하는 임펠러의 일면을 폐쇄면으로 형성시키고 하부 케이싱에는 환형 홈을 형성시키지 않거나 하는 등의 구성도 있다.

그러나, 상기한 종래의 자흡식 펌프들은 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 있는 관계로 상대적으로 양정이 낮고 토출압 및 토출 유량이 적다는 문제점이 있다.

따라서, 구성이 비교적 간단하고 설치 면적이 작으면서도 보다 큰 양정과 높은 토출압 및 큰 토출 유량을 갖는 보다 효율성이 높은 자흡식 펌프가 오랫동안 당업계에 요망되어 왔다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 종래의 방안으로서, 본 출원인에 의한 한국특허출원번호 제2002-40742호(출원일: 2002.07.12)는 도 6a에 도시한 바와 같은 자흡식 펌프(100)를 제안하고 있다.

본 출원인에 의해 제안된 종래의 자흡식 펌프는(100)는 복수단 임펠러(1), 상부 케이싱(20), 환형부재(10,10a), 하부 케이싱(30) 및, 임펠러 구동 수단(70)으로 구성된다.

여기서, 본 출원인에 의해 제안된 종래의 복수단 임펠러(1)는 제1 이단 임펠러(2)와 제2 이단 임펠러(3)로 구성되며, 각각의 이단 임펠러(2,3)는 큰 직경의 제1 림(4)과 작은 직경의 제2 림(4a), 키이홈(미도시)을 갖는 축공(7)을 포함하는 원통상 코어부(도면부호 미부여), 상기한 코어부의 외주연으로부터 상기한 큰 직경의 제1 림(4)의 내주연까지 연장되는 다수의 직선상의 제1 방사상 배플(5) 및 상기한 코어부의 외주연으로부터 상기한 작은 직경의 제2 림(4a)의 내주연까지 연장되는 다수의 직선상의 제2 방사상 배플(5a)로 구성되어 있다.

상부 케이싱(20)의 저면을 나타내는 도 6b 및 도 6c를 함께 참조하여 설명하면, 상부 케이싱(20)은 그 주연부에 복수의 나사공(23)이 형성되어 있는 내측으로 돌출된 플랜지(25)를 가지며, 그 상면에는 흡입공(21)과 토출공(22)이 형성되고,상기한 흡입공(21)과 토출공(22)은 상부 케이싱(20)의 바닥면(28)에 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 환형 부재(10a)가 복수의 나사공(11)에 나합된 고정나사(82)에 의해 고정되며, 복수단 임펠러(1)에 있어서의 상기한 제1 이단 임펠러(2)의 제2 림(4a)의 외측면은 상기한 환형 부재(10a)의 원호상 내측면과 대향하게 위치된다. 한편, 상부 케이싱(20)의 중앙부에는 축 수납용 오목공(24)이 형성된다.

하부 케이싱(30)은 그 주연부에 복수의 나사공(32)이 형성되어 있는 플랜지(31)를 가지며, 그 중앙 바닥부(35)에는 축공(33)이 관통되고, 상기한 환형 부재(10a)와 대응하는 일측 영역에는 다른 환형 부재(10)가 복수의 나사공(11)에 나합된 고정나사(82)에 의해 고정되며, 복수단 임펠러(1)에 있어서의 상기한 제2 이단 임펠러(3)의 제2 림(4a) 외측면은 상기한 환형 부재(10)의 원호상 내측면과 대향하게 위치된다.

상기한 상부 케이싱(20) 및 하부 케이싱(30)은 각각의 나사공(23),(32)에 나사(미도시)를 체결하는 것에 의해 상호 고정되며, 도면 중 미설명 부호 70은 모터 등과 같은 임의의 임펠러 구동 수단(70)이다. 도 6a에 있어서의 도면부호 A는 펌프 조립체를 나타낸다.

도시된 예에서, 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 이단 임펠러(2)의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 사이의 공간부를 통하여 회전하면서 가압되어 제2 이단 임펠러(3)의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 사이의 공간부로 빠져 나간 다음, 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 이단 임펠러(2)의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 사이의 공간부와 상기한 상부 케이싱(20)의 환형 토출 개구(22a)를 차례로 경유하여 토출공(22)으로 토출된다.

본 출원인에 의한 상기한 자흡식 펌프(100)는 그 구성이 간단하고 설치 면적이 작으면서도 보다 큰 양정과 높은 토출압 및 큰 토출 유량을 가지므로 물의 펌핑에 있어 효율성이 높고 공기가 다량 흡입되는 경우에도 펌핑에 전혀 문제가 없다는 장점은 있으나, 고점도 유체(예컨대, 고추장이나 된장, 고점성 중합체 등)의 펌핑에 있어서는 초기에 마중유체의 도입(프라이밍: priming)이 필요하고 고점도 유체의 펌핑 이송에 있어서도 충분히 만족스러운 것은 못 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 첫 번째 목적은, 고점도 유체의 이송을 위한 펌핑시 마중 유체의 도입이 불필요한 상부 케이싱 구조를 포함하는 자흡식 펌프 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은, 회전 시 강한 흡입압 및 토출압을 발생시키며 유체 중에 고형의 이물질이나 오염물이 존재하더라도 펌프 작동시 폐색 현상에 대한 우려가 없는 개량된 비폐색형(non-clog)의 고점도 유체 이송용 자흡식 펌프용 임펠러를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은, 비교적 간단한 구성으로 상대적으로 큰 양정 및 현격히 증대된 토출압 및 토출 유량을 나타내며, 유지보수시 배관의 해체 없이 펌프 내부의 점검이 가능하고, 초기작동 시 마중 유체의 도입이 불필요하여 사용이 간편하고 신뢰성이 있으며, 소음과 진동이 적은 장점을 갖는, 상기한 본 발명의 첫 번째 및/또는 두 번째 목적에 따른 개량된 고점도 유체 이송용 임펠러를 수용하는 자흡식 펌프 조립 구조체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 네 번째 목적은 상기한 본 발명의 세 번째 목적에 따른 개량된 조립 구조체를 포함하는 고점도 유체 이송용 자흡식 펌프를 제공하기 위한 것이다.

상기한 본 발명의 첫 번째 목적은, 환형 흡입 개구와 환형 토출 개구 사이에 바이패스 개구를 가지며 상기한 바이패스 개구와 연통된 바이패스 유로가 상기한 환형 토출 개구와 토출구 사이의 토출 유로에 연통되어 있는 상부 케이싱 구조에 의해 효과적으로 달성될 수 있다.

상기한 본 발명의 두 번째 목적은, 축공을 포함하는 코어부와, 상기한 코어부의 외주연으로부터 연장되는 직선상의 다수의 방사상 제1 배플에 의해 내주연이 연결되는 제1 림 및, 상기한 제1 림과 동일 중심을 가지며 상기한 다수의 직선상 배플 형성면의 상하면 중 적어도 1면에 당접하여 위치하고 상기한 제1 림보다 작은 직경의 제2 림으로 구성되는 자흡식(self-primimg) 펌프용 복수단 임펠러(pluralimpeller)에 있어서, 상기한 제1 림의 외주연면에 직각인 상하면에 상기한 제2 림의 높이까지 연장된 높이를 가지며 상기한 제1 림과 동일한 직경을 갖는 원형의 연장림으로 구성되는 연장부가 형성되는 복수단 임펠러에 의해 효과적으로 달성될 수 있다.

상기한 본 발명의 세 번째 목적은 상기한 복수단 임펠러와 환형 부재 및, 이를 수용하는 상하부 케이싱으로 구성되는 개량된 자흡식 펌프용 임펠러 수용 조립 구조체에 의해 효과적으로 달성될 수 있다.

상기한 본 발명의 네 번째 목적은 상기한 개량된 자흡식 펌프용 임펠러 수용 조립 구조체와 임펠러 회전 수단을 포함하는 자흡식 펌프에 의해 효과적으로 달성될 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 자흡식 펌프 조립체에 사용되는 환형 부재가 장착된 상태의 상부 케이싱의 저면도이다.

도 1b는 환형 부재가 미장착된 상태의 도 1a의 상부 케이싱의 저면도이다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 자흡식 펌프의 요부 분해 사시도이다.

도 2b는 도 2a에서의 조립된 펌프 조립체에 대한 횡단면도이다.

도 2c는 도 2a에 있어서의 본 발명에 따른 복수단(plural stage:複數段) 임펠러의 평면도이다.

도 2d는 도 2c의 I-I선 단면도이다.

도 3a는 도 2a에 도시한 복수단 임펠러와 실질적으로 동일한 형태의 임펠러의 사시도이다.

도 3b는 본 발명에 따른 도 3a의 복수단 임펠러가 적용되는 상부 케이싱의 저면도이다.

도 4a는 본 발명에 따른 복수단 임펠러의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

도 4b는 본 발명에 따른 도 4a의 복수단 임펠러가 적용되는 상부 케이싱의 저면도이다.

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

도 6a는 종래의 복수단(plural stage) 임펠러를 포함하는 종래의 자흡식 펌프의 요부 분해 사시도이다.

도 6b는 도 6a의 자흡식 펌프 조립체에 사용되는 환형 부재가 장착된 상태의 상부 케이싱의 저면을 나타내는 사시도이다.

도 6c는 환형 부재가 미장착된 상태의 도 6b의 상부 케이싱의 저면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1: 본 발명에 따른 바람직한 일구체예에 따른 복수단 임펠러

2: 제1 이단 임펠러 3: 제2 이단 임펠러

4: 제1 림 4a: 제2 림

4b: 연장림 4c: 연장플랜지

4d: 홀 5: 제1 방사상 배플

5a: 제2 방사상 배플 6: 코어부

7: 축공 7a: 키이 홈

10,10a: 환형 부재 11: 나사공

12: 경사면 13: 단차홈

20: 상부 케이싱

21: 흡입공 21a: 환형 흡입 개구

22: 토출공 22a: 환형 토출 개구

22b: 바이패스(bypass) 개구 22c: 바이패스 유로

23: 나사공 24: 오목공

25: 플랜지 28: 바닥부

29: 이격홈 41: 연장부

30: 하부 케이싱

31: 플랜지 32: 나사공

33: 축공 34: 토출공

34a: 환형 토출 개구 35: 바닥부

36: 돌출부 37a: 환형 흡입 개구

50: 하우징 60: 커플러

70: 구동수단(모터) 81: 큰 고정나사

82: 환형부재 고정나사 83: 구름베어링용 너트

84: 키이 85: 축

86: 멈춤링 87: 메카니칼씰

88: 베어링 89: 멈춤링

100: 본 발명의 자흡식 펌프

200: 본 발명의 조립 구조체

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1a 및 도 1b는, 각각 자흡식 펌프 조립체에 사용되는 환형 부재(10a)가 장착된 상태의 상부 케이싱(20)의 저면도 및 환형 부재(10a) 미장착 상태의 상부 케이싱(20)의 저면도로서, 본 출원인에 의한 종래의 기술을 나타내는 도면인 도 6a 내지 도 6c를 함께 대비하여 설명하기로 하며, 본 발명에 따른 상부 케이싱(20)의 구조를 제외한 나머지 구성은 상기한 종래의 도면과 동일하며, 이에 대해서는 이미 전술한 바 있으므로 그 차이점에 대해서만 주로 설명하기로 한다.

상기한 상부 케이싱(20)은 그 주연부에 복수의 나사공(23)이 형성되어 있는 내측으로 돌출된 플랜지(25)를 가지며, 그 상면에는 흡입공(21)과 토출공(22)이 형성되고, 상기한 흡입공(21)과 토출공(22)은 상부 케이싱(20)의 바닥면(28)에 개구되어 있는 환형 흡입 개구(21a)와 환형 토출 개구(22a) 및 이들 사이에 바이패스 (bypass) 개구(22b)와 연통되어 있다. 여기서, 상기한 바이패스 개구(22b)로부터 연장되는 바이패스 유로(도 1b에서의 도면부호 22c)는 상기한 환형 토출 개구(22a)로부터 토출공(22)으로 연장되는 토출 유로(미도시)의 중간 지점에 연통된다.

상기한 상부 케이싱(20)에 상기한 흡입 개구(21a)와 토출 개구(22a)의 연장선상을 피하여, 바람직하게는 상기한 연장선과 직교하는 방향의 저면 일측에는 환형 부재(10a)가 복수의 나사공(11)에 나합된 고정나사(82)에 의해 고정되며, 복수단 임펠러(1)에 있어서의 상기한 제1 이단 임펠러(2)의 제2 림(4a)의 외측면은 상기한 환형 부재(10a)의 원호상 내측면과 대향하게 위치되고, 상부 케이싱(20)의 중앙부에는 축 수납용 오목공(24)이 형성되는 점은 상기한 종래의 기술과 동일하다.

본 발명에 따른 펌프 조립체(상부 케이싱(20), 임펠러(1) 및, 하부 케이싱(30)으로 구성)에 있어서는, 환형 흡입 개구(21a)와 환형 토출 개구(22a) 사이의 환형 부재(10a)가 위치하는 쪽에 이들 개구(21a,22a) 보다 크기가 작은 바이패스(bypass) 개구(22b)가 형성되고, 이로부터 바이패스 유로(22c)가 연장되어 상기한 환형 토출 개구(22a)와 연통되는 토출 유로(미도시)와 연통되어 있으므로, 도 6a를 함께 참조하여 고점도 유체 이송시의 펌핑에 대하여 설명하면, 임펠러 구동 수단(70)에 의하여 복수단 임펠러(1)가 상부 케이싱(20)으로부터 하부 케이싱(30) 쪽으로 바라보았을 때 시계 방향으로 회전하기 시작하면, 상부 케이싱(20)의 환형 흡입 개구(21a) 부분에 음압이 걸리게 되나 유체의 고점도로 인하여 펌핑 초기에는유체가 용이하게 흡입되지 않는 반면, 바이패스 개구(22b)에도 강한 음압이 걸리게 되므로 토출공(22) 주위의 토출유로(미도시)에 잔류하고 있던 소량의 고점도 유체가 바이패스 개구(22b)로부터 흡입되어 임펠러(1)의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 사이의 공간부를 채우게 되므로 강한 흡입력이 발생하여 환형 부재(10a)의 3시 방향 단부 영역으로부터 흡입공(21)과 환형 흡입 개구(21a)를 통하여 고점도 유체가 유체가 원활히 흡입되고, 흡입된 고점도 유체는 제1 이단 임펠러(2)의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 사이의 공간부를 통하여 회전하면서 가압되어 제2 이단 임펠러(3)의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 사이의 공간부로 빠져나간 다음, 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 이단 임펠러(2)의 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a) 사이의 공간부와 상기한 상부 케이싱(20)의 바이패스 개구(22b) 및 환형 토출 개구(22a)를 차례로 경유하여 토출공(22)으로 토출된다. 따라서, 상기한 바이패스 개구(22b)는 펌핑 초기에는 음압이 걸려 토출유로(미도시)로부터 마중 유체를 도입(priming)하는 역할을 하게되나, 이러한 초기의 프라이밍 후에는 환형 토출 개구(22a)와 마찬가지로 고점도 유체를 토출공(22)으로 안내하는 토출 개구로서의 역할을 하게된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 자흡식 펌프 조립체(도 2a에서의 도면부호 200 참조)는 그 구성이 간단하고 설치 면적이 작으면서도 보다 큰 양정과 높은 토출압 및 큰 토출 유량을 가지므로 물의 펌핑에 있어 효율성이 높고 물의 흡입이 없이 공기만이 흡입되는 경우에도 원활한 펌핑이 가능함은 물론, 고점도 유체의 펌핑에 있어서도 초기에 마중유체의 도입이 불필요한 장점이 있다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 자흡식 펌프(100)의 요부 분해 사시도로서, 본 발명에 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 발명에 따른 복수단 임펠러(1)를 도 2a와, 도 2a에 있어서의 본 발명에 따른 복수단(plural stage:複數段) 임펠러의 평면도인 도 2c 및, 도 2c의 I-I선 단면도인 도 2d를 참조하여 설명하면, 도시된 예에서는 본 발명의 복수단 임펠러(1)가 상호 대칭인 제1 이단 임펠러(2)와 제2 이단 임펠러(3)로 구성되며, 각각의 이단 임펠러(2,3)는 큰 직경의 제1 림(4)과 작은 직경의 제2 림(4a), 키이홈(도 2c에서의 도면부호 7a)을 갖는 축공(7)을 포함하는 원통상 코어부(도 2c에서의 도면부호 6), 상기한 코어부의 외주연으로부터 상기한 큰 직경의 제1 림(4)의 내주연까지 연장되는 다수의 경사각이 없는 직선상의 제1 방사상 배플(5) 및 상기한 코어부의 외주연으로부터 상기한 작은 직경의 제2 림(4a)의 내주연까지 연장되는 다수의 경사각이 없는 직선상의 제2 방사상 배플(5a)(상기한 제1 및 제2 방사상 배플(5,5a)은 소정의 경사 구배 또는 소정의 경사각을 갖는 형태로 형성하거나 또는 상호 엇갈리게 교호적으로 형성할 수도 있으며, 특히 상기한 다수의 경사 구배를 갖는 제2 방사상 배플(5a)의 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 구조역시 본 발명의 영역 내이다)로 구성된다.

여기서, 본 발명에 따른 복수단 임펠러(1)의 제1 림(4)의 외주연면에 직각인 상하면에는 연장부(41)가 형성된다. 도시된 예에서 상기한 연장부(41)는 연장림(4b)과 이로부터 직각으로 원중심을 향하여 내측으로 연장되는 연장플랜지(4c)로 구성되며, 선택적으로는, 상기한 연장플랜지(4c)에는 상호 일정 거리 이격하는 다수의 홀(4d)이 설치될 수 있다.

상기한 연장부(41)의 존재는 유체가 통과하는 하우징 내에 고점도 유체가 들러붙어 잔류하는 것을 효과적으로 방지하게 되며, 상기한 연장플랜지(4c)에 형성되는 홀(4d)은 고점도 유체를 난류(亂流: turbulent flow)로 만듦으로써 고점도 유체가 하우징 내에 잔류하는 일 없이 원활히 이송될 수 있도록 하는 역할을 한다.

도시된 예는 분리식의 비일체형 구성의 일예를 나타내고 있으며, 제1 이단 임펠러(2)와 제2 이단 임펠러(3)가 상기한 큰 직경의 제1 림(4)에 형성된 복수개의 나사공 형성부(미도시)를 통하여 고정나사, 레이저 용접부 등과 같은 적절한 고정 수단(미도시)에 의해 고정된다. 또한, 제1 림(4)의 상기한 연장부도 상기한 제1 림(4)에 상기한 바와 같은 적절한 고정 수단에 의해 고정된다.

그러나, 본 발명에 따른 복수단 임펠러(1)는 분리형이 아닌 일체형으로 형성시킬 수도 있고, 도 4a에 나타낸 바와 같이 일부 분리형으로 형성시킬 수도 있으며 또한 본 발명의 영역 내이다.

설명의 편의상 도 3a 및 도 3b에 앞서 도 4a를 먼저 설명하면, 도 4a에 나타낸 변형예의 복수단 임펠러(1)는, 상호 대칭인 제1 이단 임펠러(2)와 제2 이단 임펠러(3)가 각각 분리형으로 구성되는 도 2a에 나타낸 복수단 임펠러(1)와는 달리, 일체형으로 구성되며, 이러한 일체형 복수단 임펠러(1)의 제1 림(4)의 외주연 상하면에 연장플랜지(4c)를 갖는 연장부(41)가 분리형으로서 용접등과 같은 적절한 고정 수단에 의해 고정되는 것을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성이므로 이에 대한 더 이상의 부연은 생략하기로 한다.

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

도 2b는 도 2a에서의 펌프 조립체(200)의 조립된 상태(본 발명에 따른 조립 구조체)에 대한 구체적인 횡단면도로서, 설명의 편의상, 도 2a와 함께 설명하기로 하나, 상부 케이싱(20) 및 본 발명에 따른 복수단 임펠러(1), 그리고 작동 관계에 대해서는 이미 전술한 바 있으므로 더 이상의 부연 설명은 생략하기로 한다.

하부 케이싱(30)은 그 주연부에 복수의 나사공(32)이 형성되어 있는 플랜지(31)를 가지며, 그 중앙 바닥부(35)에는 축공(33)이 관통되고, 상기한 환형 부재(10a)와 대응하는 일측 영역에는 다른 환형 부재(10)가 복수의 나사공(11)에 나합된 고정나사(82)에 의해 고정된다. 따라서, 도 2a에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 복수단 임펠러(1)에 있어서의 제2 이단 임펠러(3)의 제2 림(4a) 외측면은 상기한 환형 부재(10)의 원호상 내측면과 대향하게 위치된다.

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 전술한 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 오목공(24)을 형성하고, 구름 베어링용 너트(83)를 개재하여 축(85)의 일단부가 위치하게 할 수도 있다. 축(85)은 키이(84)에 의하여 본 발명의 복수단 임펠러(1)에 고정되어 함께 연동 회전하게 된다.

하부 케이싱(30)의 바닥부(35) 중앙에 형성되는 축공(33)을 통하여 삽입되는 축(85)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 2a 및 복수단 임펠러(1)가 적용되는 상부 케이싱(20)의 저면도인 도 4b를 참조하여 설명하기로 하며, 하부 케이싱(30)에 적용되는 환형 부재(10)의 경우는 이와 동일하므로 이에 대한 별도의 언급은 생략하기로 한다. 상기한 환형 부재(10a)의 길이는 상기한 상부 케이싱(20)의 각각의 상기한 흡입 개구(21a)와 토출 개구(22a)의 대략 중앙에 이르는 반원상의 길이로부터 상기한 흡입 개구(21a)와 토출 개구(22a)의 단부에 이르는 1/3 원호상의 길이 까지 다양한 길이로 형성할 수 있으며, 상기한 환형 부재(10a)의 양단부의 형상은 직각 단부로 형성할 수도 있으나, 도시한 바와 같이, 원활한 유체 흐름과 그에 따른 진동 감소를 목적으로 양단부의 단부면을 도시된 바와 같이 직선상의 경사면(12)으로형성할 수도 있으며, 또한 라운딩 처리된 곡선 구배를 갖도록 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 복수단 임펠러(1)의 연장림(4b)과 이로부터 직각으로 원중심을 향하여 내측으로 연장되는 연장플랜지(4c)가 상부 케이싱(20) 및 하부 케이싱(30)에 맷치될 수 있도록, 환형 부재(10a,10)는 상부 케이싱(20) 및 하부 케이싱(30)의 내주연면으로부터 연장부(41)의 두께 보다 약간 넓은 거리 만큼 이격된 이격홈(도 3b 및 도 4b에서의 도면부호 29 참조)을 두고서 나사(82) 등에 의한 고정 수단으로 고정된다. 환형 부재(10,10a)의 저면 외주연부에는 단차홈(13)이 형성되어 본 발명에 따른 복수단 임펠러(1)의 연장플랜지(4c)가 상기한 단차홈(13) 내에서 회전 자재하게 위치될 수 있도록 한다. 상기한 환형 부재(10a,10)는 도시된 예에서와는 달리 그 외주연면 상에 나사공을 형성하여 고정시킬 수도 있음은 물론이다.

도 3a는 도 2a 내지 도 2d와 도 4a에 나타낸 본 발명에 따른 복수단 임펠러(1)의 다른 바람직한 변형예에 대한 사시도이다.

도 3a에 나타낸 복수단 임펠러(1)가 도 4a에 나타낸 복수단 임펠러(1)와 다른 점은 제1 림(4)의 외주연 상하 단부면에 형성되는 연장부(41)가 상기한 제1 림과(4)과 동일한 연장된 형태로 형성되는 점뿐이며, 따라서, 도 4a에 나타낸 복수단 임펠러(1)에 있어서의 연장 플랜지(4c)는 존재하지 않는다.

한편, 도 3a에 나타낸 복수단 임펠러(1)가 적용되는 경우에 있어서는, 도 3a의 복수단 임펠러(1)가 적용되는 상부 케이싱(20)의 저면도인 도 3b에 도시한 바와 같이, 환형 부재(10a)에는 단차홈(도 2a 및 도 4b에 있어서의 도면부호 13)은 형성되지 않는다. 상기한 환형 부재(10a)의 외주연면은 상기한 상부 케이싱(20)의 내주연면과 일정 거리 이격하여 이격홈(29)을 두고서 고정된다. 나머지 사항은 도 2a 및 도 4b에서 전술한 바와 동일하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자흡식 펌프용 개량 임펠러는 회전 시 강한 흡입압 및 토출압을 발생시킴과 아울러, 양방이 오픈된 비폐색형(non-clog)으로서 이송 대상 유체 중에 고형의 이물질이나 오염물이 존재하더라도 펌프 작동시 폐색 현상이 발생할 우려가 없으며, 유체와의 접촉 면적이 크고 복수단 임펠러에 형성되는 연장부의 존재로 인하여 상부 케이싱과 하부 케이싱에 의해 구성되는 하우징의 내측 모서리에 고점도의 유체가 들러붙는 일 없이 원활한 이송이 가능하므로 고점도 유체의 이송에 특히 적합하며, 또한 상부 케이싱에는 바이패스용 개구를 형성해 둠으로써 고점도 유체의 이송을 위한 펌핑 초기 시 마중 유체의 도입이 불필요하며, 상기한 복수단 임펠러 및 상부 케이싱 구조를 포함하는 펌프 조립 구조체는 구동 수단으로서의 모터와 직결식으로 연결할 수가 있으므로 이 경우 소음과 진동이 적고, 비교적 간단한 구성으로 상대적으로 큰 양정 및 현격히 증대된 토출압 및 토출 유량을 나타낼 수가 있으며, 유지보수시 배관의 해체없이도 펌프 내부의 점검이 가능하고, 초기 작동시 마중물의 도입이 불필요하여 사용이 간편하고 신뢰성이 높다.

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

Claims (9)

1. 축공을 포함하는 코어부와, 상기한 코어부의 외주연으로부터 연장되는 다수의 방사상 제1 배플에 의해 내주연이 연결되는 제1 림 및, 상기한 제1 림과 동일 중심을 가지며 상기한 다수의 배플 형성면의 상하면 중 적어도 1면에 당접하여 위치하고 상기한 제1 림보다 작은 직경의 제2 림으로 구성되는 자흡식(self-primimg) 펌프용 복수단 임펠러(plural impeller)에 있어서,

   상기한 제1 림의 외주연면에 직각인 상하면에 상기한 제2 림의 높이까지 연장된 높이를 가지며 상기한 제1 림과 동일한 직경을 갖는 원형의 연장림으로 구성되는 연장부가 형성되는 복수단 임펠러.
2. 제1항에 있어서, 상기한 연장부가 연장림과 상기한 연장림의 외주연으로부터 원중심을 향하여 내측으로 연장되는 연장플랜지로 구성되는 복수단 임펠러.
3. 제2항에 있어서, 상기한 연장플랜지에 상호 일정 거리 이격하는 다수의 홀이 형성되어 있는 복수단 임펠러.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기한 다수의 방사상 제2 배플 각각은 상기한 다수의 방사상 제1 배플과 각각과 연결되며, 경사각이 없는 직선상, 나선상, 일정한 경사각을 갖는 직선상, 또는 일정한 경사 구배를 갖는 곡선상으로 형성되는 복수단 임펠러.
5. 환형 흡입 개구와 환형 토출 개구 사이에 바이패스 개구를 가지며 상기한 바이패스 개구와 연통된 바이패스 유로가 상기한 환형 토출 개구와 토출구 사이의 토출 유로에 연통되어 있는 자흡식 펌프용 상부 케이싱 구조.
6. 환형 흡입 개구와 이에 대칭으로 위치하는 환형 토출 개구와, 상기한 환형 흡입 개구와 환형 토출 개구 사이의 바이패스 개구를 가지며, 상기한 바이패스 개구와 인접한 위치에 양단에 경사면을 갖는 환형 부재가 고정되어 있는 상부 케이싱과;

   구동수단에 의해 회전가능한 상기한 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 복수단 임펠러와;

   중앙에 축공을 가지며 내주연 일측에 장착되는 환형 부재를 갖는 하부 케이싱으로 구성되며,

   상기한 임펠러의 제2 림의 외주연이 상기한 2 매의 환형부재의 원호상 내측면과 대향하게 위치하며, 상기한 상부 케이싱에 장착되는 환형부재와 상기한 하부 케이싱에 장착되는 환형부재가 동일한 방향으로 상호 대응하는 동일한 일측 영역에 위치하는 자흡식 펌프 조립 구조체.
7. 제6항에 있어서, 상기한 복수단 임펠러가 제1항에 따른 임펠러이고, 상기한환형 부재가 상기한 상부 케이싱의 내주연으로부터 이격홈을 형성하도록 위치되는 자흡식 펌프 조립 구조체.
8. 제6항에 있어서, 상기한 복수단 임펠러가 제2항에 따른 임펠러이고, 상기한 환형 부재의 저면 외주연부에 상기한 연장플랜지를 위치시키기 위한 단차홈이 형성되며 상기한 환형 부재가 상기한 상부 케이싱의 내주연으로부터 이격홈을 형성하도록 위치되는 자흡식 펌프 조립 구조체.
9. 상기한 제6항에 따른 자흡식 펌프 조립 구조체와 임펠러 회전용 구동 수단을 포함하는 자흡식 펌프.