KR200420955Y1 - 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 직선방향으로 중간 챔버가 다수 형성되고 각각의 챔버에 임펠러가 수용되어 유체의 펌핑 효율을 향상시킨 다단식 펌프에서 임펠러와 중간 챔버의 형상적 특성에 의해 발생되는 와류를 줄이기 위한 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치에 관한 것이다.

본고안은 다단식 펌프의 회전축 외주에 소정 간격을 두고 다수의 임펠러 하우징이 적층되어 다수의 중간 챔버가 구획형성되며, 상기 각각의 중간 챔버 내에는 회전축에 축결합된 임펠러가 수용되며, 임펠러에서 가압된 유체의 상향이동을 안내하기 위한 인너 플레이트 및 베인이 상기 임펠러 하우징의 상부벽 내부면에 고정형성되고, 상기 임펠러 하우징의 상부벽 내측과 임펠러의 입구 사이에는 기밀유지를 위한 실러가 실러 시트 및 실러 캡에 의해서 고정형성된 다단식 펌프의 중간 챔버에 있어서, 상기한 임펠러의 브레이드를 통과한 유체가 상기한 인너 플레이트의 외주연과 임펠러 하우징의 측벽 내주연 사이로 바로 유도되도록 하기 위한 와류방지 가이드가 상기한 임펠러 하우징의 상부벽 상부에 형성되어지되, 상기한 와류방지 가이드는 임펠러 하우징의 상측면과 임펠러 하판 사이의 높이 차이를 보상하기 위해 소정 높이 형성된 높이보상부를 기준으로 높이보상부의 상단에는 외측을 향해 완만한 곡선상으로 절곡되는 유체유인부가 형성되고, 높이보상부의 하단에는 임펠러 하우징에 고정결합되기 위한 조립부가 임펠러 하우징의 상측면 경사를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

다단식 펌프, 와류 가이드, 중간 챔버

Description

다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치{Apparatus of the swirl guide in the pump}

도 1은 일반적인 다단식 펌프의 구성을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 고안에 의한 와류방지 가이드가 적용된 다단식 펌프의 단면도.

도 3은 본 고안의 요부를 확대도시한 도면.

도 4는 본 고안에 의한 와류방지 가이드의 사시도.

도 5는 본 고안에 의한 와류방지 가이드의 다른 실시예 를 도시한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 다단식 펌프 11 : 바디

12 : 구동모터 21 : 흡입구

23 : 중간 챔버 27 : 토출구

30 : 임펠러 하우징 32 : 상부벽

35 : 베인 36 : 인너 플레이트

37 : 실러 38 : 실러 시트

39 : 실러 캡 40 : 임펠러

41 : 하판 42 : 브레이드

43 : 입구 50 : 와류방지 가이드

51 : 높이보상부 52 : 유체유인부

본 고안은 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직선방향으로 중간 챔버가 다수 형성되고 각각의 챔버에 임펠러가 수용되어 유체의 펌핑 효율을 향상시킨 다단식 펌프에서 임펠러와 중간 챔버의 형상적 특성에 의해 발생되는 와류를 줄이기 위한 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치에 관한 것이다.

다단식 펌프는 하나의 회전축에 다수의 임펠러가 축결합된 상태로 회전되도록 하며, 각각의 임펠러는 소정의 간격을 두고 형성된 각각의 중간 챔버 내에서 회전되면서 유체를 가압하여 다음의 중간 챔버로 송출하도록 구성되는 것이다. 이러한 다단식 펌프는 여러 차례에 걸쳐 가압이 이루어지므로서, 펌프의 효율이 증대될 수 있는 것이다.

도 1은 종래의 다단식 펌프의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 다단식 펌프(10)의 바디(11) 상측에는 구동모터(12)가 안치되고, 상기 구동모터(12)의 구동축과 연결된 회전축(13)이 바디(11) 내측에 상하방향으로 길게 결합된다. 상기한 회전축(13)이 위치되는 구간에는 임펠러 하우징(30)에 의해서 구획된 다수의 중간 챔버(23)가 형성되고, 각각의 중간 챔버(23)에는 회전축에 축결합된 임펠러(40)가 각각 수용된다.

다수의 중간 챔버(23)가 형성되도록 하기 위하여 여러 층으로 적층되는 임펠러 하우징(30)의 외주연과 바디(11)의 내주연 사이에는 소정의 간격 또는 공간이 형성되는데, 이 간격 또는 공간은 임펠러(40)에 의해서 상측으로 유도된 유체가 하향되도록 하기 위한 외측 유로(26)가 된다.

바디(11)의 하부 양측에는 각각 유체가 흡입되기 위한 흡입구(21) 및 가압된 유체가 토출되기 위한 토출구(27)가 형성된다. 흡입구(21)는 상하방향으로 다수 형성된 중간 챔버(23)의 하측에 마련된 하부 챔버(22)와 연통되며, 토출구(27)는 상기한 외측 유로(26)와 연통되어 펌핑된 유체가 한 데 모아져 바디(11)의 외부로 방출되도록 형성된다. 중간 챔버(23)의 상측에는 다수의 임펠러(40)에서 가압되어 상승되는 유체의 고압력을 어느 정도 완충할 수 있는 공간인 상부 챔버(24)가 형성되는데, 상기 상부 챔버(24)와 외측 유로(26) 간에는 다수의 통공(25)이 관통형성된다. 이 통공(25)을 통과한 유체는 외측 유로(26)를 따라서 하향된다.

한편, 상기한 중간 챔버(23)의 구성을 위한 임펠러 하우징(30)은 원통형상의 측벽(31)을 가지며, 측벽(31)의 상단이 중앙방향으로 소정 구간 오므라든 형상의 상부벽(32)을 가지는데, 상부벽(32)의 중앙부분에는 회전축(13)의 외주연과의 사이에 유체의 통과가 가능한 크기의 유체상승공(33)이 형성된다. 이렇게 형성된 임펠러 하우징(30)의 측벽 하단에는 그 하측에 위치되는 임펠러 하우징(30)과의 조립을 위한 조립부(34)가 마련된다. 그리고 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32) 내측면에는 소정의 각도 간격으로 베인(35)이 고정배치되고, 각각의 베인(35)의 하단에는 원형상의 인너 플레이트(36)가 고정장착된다. 인너 플레이트(36)의 내주연은 회전축(13)의 회전에 간섭되지 않도록 형성되며, 그 외주연에는 중간 챔버(23) 내의 유체가 베인(35)들 사이의 공간으로 향할 수 있도록 임펠러 하우징(30)의 측벽(31) 내주연과 소정의 간격이 떨어진 상태로 형성된다.

그리고 회전축(13)에 축결합된 채로 중간 챔버(23)의 내부에 수용된 임펠러(40)의 하판(41)은 하측의 유체가 브레이드(42)들 사이의 공간으로 원활히 유도될 수 있도록 하기 위하여 그 입구(43)가 소정구간 돌출된 형상으로 형성된다. 이 임펠러(40)의 입구(43)와 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32) 내주연 사이에는 기밀유지를 위한 테프론 재질로 된 링형상의 실러(37)가 마련되는데, 상기 실러(37)의 지지를 위하여 임펠러 하우징(30)의 내주연부 상부벽(32)에는 실러 시트(38) 및 실러 캡(39)이 형성된다. 실러 시트(38)는 실러(37)의 내주연이 임펠러(40)의 입구 외측에 위치되고 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32)으로부터는 소정 간격 떨어진 상태가 되도록 내측과 외측이 서로 단차진 형상으로 형성되어, 그 외측이 임펠러 하우징(30)의 상부벽에 용접 등에 의한 방식으로 고정장착된다. 실러 캡(39)은 실러 시트(38)에 실러(37)를 위치시킨 상태에서 실러(37)가 고정된 상태가 유지될 수 있도록 감싸는 것이다.

이상과 같이 구성된 종래 다단식 펌프(10)의 작동과정에서 유체의 유동을 살 펴보면, 회전축(13)의 회전으로 임펠러(40)에서 발생된 펌핑력에 의해서 흡입구(21)에서 유입된 유체는 하부 챔버(22)에서 최하측의 임펠러 하우징(30)에 마련된 중간 챔버(23)로 유입되고, 최하측 중간 챔버(23)의 유체는 그 상측에 위치된 임펠러(40)의 입구를 지나 다음의 중간 챔버(23)로 흐르게 되는 과정이 연속적으로 이루어지게 된다.

그런데 종래의 다단식 펌프에서는 임펠러의 블레이드 사이를 통과하여 외주방향을 향하는 유체가 자연스럽게 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32) 하측에 형성된 베인(35)들 사이로 유도되지 못하고, 인너 플레이트(36)의 하부와 하측에 위치된 임펠러 하우징의 상부벽(32) 사이의 커다란 공간 내에서 와류(swirl)되는 현상이 발생된다. 이와 같은 유체의 와류 현상은 펌프의 소음을 증대시키게 되는 원인이 될 뿐만 아니라, 펌프의 효율을 낮추는 원인이 된다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 직선방향으로 중간 챔버가 다수 형성되고 각각의 챔버에 임펠러가 수용되어 유체의 펌핑 효율을 향상시킨 다단식 펌프에서 임펠러와 중간 챔버의 형상적 특성에 의해 발생되는 와류를 줄이기 위한 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 고안의 목적달성을 위한 수단으로서,

다단식 펌프의 회전축 외주에 소정 간격을 두고 다수의 임펠러 하우징이 적층되어 다수의 중간 챔버가 구획형성되며, 상기 각각의 중간 챔버 내에는 회전축에 축결합된 임펠러가 수용되며, 임펠러에서 가압된 유체의 상향이동을 안내하기 위한 인너 플레이트 및 베인이 상기 임펠러 하우징의 상부벽 내부면에 고정형성되고, 상기 임펠러 하우징의 상부벽 내측과 임펠러의 입구 사이에는 기밀유지를 위한 실러가 실러 시트 및 실러 캡에 의해서 고정형성된 다단식 펌프의 중간 챔버에 있어서,

상기한 임펠러의 브레이드를 통과한 유체가 상기한 인너 플레이트의 외주연과 임펠러 하우징의 측벽 내주연 사이로 바로 유도되도록 하기 위한 와류방지 가이드가 상기한 임펠러 하우징의 상부벽 상부에 형성되어지되, 상기한 와류방지 가이드는 임펠러 하우징의 상측면과 임펠러 하판 사이의 높이 차이를 보상하기 위해 소정 높이 형성된 높이보상부를 기준으로 높이보상부의 상단에는 외측을 향해 완만한 곡선상으로 절곡되는 유체유인부가 형성되고, 높이보상부의 하단에는 임펠러 하우징에 고정결합되기 위한 조립부가 임펠러 하우징의 상측면 경사를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 고안에서는 상기한 와류방지 가이드의 결합부가 실러의 지지를 위한 실러 시트와 일체로 형성된 것을 또 다른 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 고안에 의한 와류방지 가이드가 적용된 다단식 펌프의 구성 및 작용상태를 첨부된 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안에 의한 와류방지 가이드가 적용된 다단식 펌프의 단면도이고, 도 3은 본 고안의 요부를 확대도시한 도면이며, 도 4는 본 고안에 의한 와류방지 가이드의 사시도이며, 도 5는 본 고안에 의한 와류방지 가이드의 다른 실시예 를 도시한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 50은 본 고안에 의해 형성된 와류방지 가이드를 지시하는 것이며, 일부의 도면부호는 [종래기술의 설명] 부분에서 사용된 도면부호가 그대로 인용된다. 그리고 본 고안에 의해 형성된 와류방지 가이드가 적용되는 다단식 펌프에 대해서 [종래기술의 설명] 부분에서 이미 설명된 구성 및 작동에 관해서는 이중 설명을 피하기로 한다.

상기한 와류방지 가이드(50)는 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32)과 인너 플레이트(36)의 사이가 넓게 형성된 것이 원인이 되어 임펠러(40)의 브레이드(42) 사이를 통과하여 외주방향으로 흐르는 유체에 발생되는 와류 현상의 방지를 위한 것이다.

이러한 목적의 달성을 위해서 와류방지 가이드(50)는 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32) 상부로부터 임펠러(40) 하판(41) 위치까지의 높이 차이를 보상해주기 위한 높이보상부(51)가 직선상으로 형성되고, 상기한 높이보상부(51)의 상단부에서는 외측을 향할수록 점차 완만한 곡면상을 이루는 유체유인부(52)가 연장형성되며, 상기한 높이보상부(51)의 하단부에는 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32)에 고정결합 되기 위한 조립부(53)가 임펠러 하우징(30)의 상측면 경사를 따라서 연장형성된다. 와류방지 가이드(50) 전체는 환형상을 이루며, 정단면하여 일측을 바라본 모습은 대략 '

'형상을 이루게 되는 것이다.

특히, 상기한 와류방지 가이드(50)의 조립부(53)는 임펠러(40)의 입구(43)와 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32) 사이의 기밀유지를 위한 실러(37)를 지지하는 실러 시트(38)와 일체로 형성될 수도 있는 것이다. 즉, 이 경우에 와류방지 가이드(50)을 정단면하여 일측을 바라본 모습은 대략 '

'형상을 이루게 된다. 상기한 와류방지 가이드(50)는 도 5에 도시된 바와 같이 실러 시트(38)와는 별개로 제작된 후에 임펠러 하우징(30)에 고정장착될 수도 있는 것이다.

유체유인부(52)를 '

'형상의 곡선상으로 형성하는 이유는 임펠러(40)의 브레이드(42) 사이에서 가압된 유체가 상기 유체유인부(52)의 곡면형상을 따라서 흐르면서 보다 자연스럽게 상승될 수 있게 하기 위한 것이다.

실러 시트(38)의 상측에 실러(37)를 올려 놓은 상태에서 실러(37)의 이탈이 방지되도록 하기 위한 실러 캡(39)은 종래기술의 설명에서 설명된 바와 같은 구조로 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 와류방지 가이드(50)는 다단식 펌프(10)가 조립되 는 과정에서 임펠러 하우징(30)에 용접이나 볼트 등에 의해서 고정장착된다.

이상과 같이 구성된 와류방지 가이드(50)가 장착된 다단식 펌프(10)는 상하방향으로 다수의 중간 챔버(23)에서 임펠러(40)의 브레이드(42)에서 가압된 유체가 와류되는 현상을 억제하게 된다.

즉, 도면에 화살표로 표시된 바와 같이 임펠러(40)의 브레이드(42)에서 가압된 유체가 임펠러(42)의 하판(41) 부근에서부터 시작된 유체유인부(52)의 내측 곡면을 따라서 흐르게 되므로서, 임펠러(40)의 하부와 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32) 사이의 넓은 공간에서 발생되었던 와류 현상이 줄게 되는 것이다.

본 고안에 의한 와류방지 가이드(50)에 의해서 분리된 중간 챔버(23)의 하측공간(60)에는 유체가 채워진 상태이나 임펠러(40)의 브레이드(42)에서 가압된 유체의 흐름에는 큰 영향을 미치지 않게 된다. 또한, 실러 시트(38)와 높이보상부(51) 사이에 홈형상으로 형성된 내측공간(62)에도 유체가 채워진 상태이나 임펠러(40)의 브레이드(42)에서 가압된 유체는 유체유인부(52)를 향하여 흐르게 되므로서 임펠러(40)의 브레이드(42)에서 가압된 유체의 흐름에는 큰 영향을 미치지 않게 되는 것이다.

따라서 임펠러(40)에서 가압된 유체는 와류의 발생에 의한 캐비테이션이 없이 흐를 수 있게 되므로서, 펌프 구동에 따른 소음이 감소될 뿐만 아니라 유체의 손실이 줄어 결과적으로는 펌프의 효율을 증대시키게 된다.

한편, 본 고안에서와 같이 와류방지 가이드(50)가 실러 시트(38)와 일체로 구성될 경우에 임펠러 하우징(30)의 상부벽(32)에 넓게 장착된 와류방지 가이드(50)의 조립부(53)에 의해서 실러 시트(38)가 보강되므로서, 임펠러(40)의 회전에 의한 강한 압력을 받는 실러(37) 및 실러 시트(38)의 내구력을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 고안에 의해 구성된 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치에 의하면, 다층의 중간 챔버가 형성된 펌프의 구동과정에서의 임펠러에서 가압된 유체가 상측의 중간 챔버로 이동되는 과정에서 와류의 발생을 줄일 수 있으므로서, 와류 형성에 의한 소음의 발생을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 펌프의 효율이 증대되는 효과를 거둘 수 있게 된다. 또한, 와류방지 가이드와 실러 시트가 일체화될 경우에는 와류방지 가이드가 실러 시트를 보강해주므로서 실러의 내구성을 증대시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 다단식 펌프의 회전축 외주에 소정 간격을 두고 다수의 임펠러 하우징이 적층되어 다수의 중간 챔버가 구획형성되며, 상기 각각의 중간 챔버 내에는 회전축에 축결합된 임펠러가 수용되며, 임펠러에서 가압된 유체의 상향이동을 안내하기 위한 인너 플레이트 및 베인이 상기 임펠러 하우징의 상부벽 내부면에 고정형성되고, 상기 임펠러 하우징의 상부벽 내측과 임펠러의 입구 사이에는 기밀유지를 위한 실러가 실러 시트 및 실러 캡에 의해서 고정형성된 다단식 펌프의 중간 챔버에 있어서,

   상기한 임펠러의 브레이드를 통과한 유체가 상기한 인너 플레이트의 외주연과 임펠러 하우징의 측벽 내주연 사이로 바로 유도되도록 하기 위한 와류방지 가이드가 상기한 임펠러 하우징의 상부벽 상부에 형성되어지되, 상기한 와류방지 가이드는 임펠러 하우징의 상측면과 임펠러 하판 사이의 높이 차이를 보상하기 위해 소정 높이 형성된 높이보상부를 기준으로 높이보상부의 상단에는 외측을 향해 완만한 곡선상으로 절곡되는 유체유인부가 형성되고, 높이보상부의 하단에는 임펠러 하우징에 고정결합되기 위한 조립부가 임펠러 하우징의 상측면 경사를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기한 와류방지 가이드의 결합부는 실러의 지지를 위한 실러 시트와 일체로 형성된 것을 특징을 하는 다단식 펌프의 와류방지 가이드 장치.

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