KR20070086413A - 임펠러 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 액체를 펌핑하기 위해 펌프에 이용될 원심형 또는 반축류식의 임펠러 휠(12)로서, 상기 임펠러 휠에 하나 이상의 날개(18)가 배치되고, 상기 날개가 덮개 디스크(14, 16)의 각각의 측부에 부착되어 소위 폐쇄형 임펠러 휠을 형성하는, 임펠러 휠(12)에 있어서, 상기 날개의 선두 에지(40)가 상기 임펠러 휠의 상기 덮개 디스크(16) 중 하나에 있는 입구 개구(42)에서 뒤로 후퇴되는 것을 특징으로 하는 임펠러 휠(12)에 관한 것이다.

임펠러 휠, 날개, 덮개 디스크, 펌프, 선두 에지, 입구 개구, 회전축, 절단 수단.

Description

임펠러 휠{IMPELLER WHEEL}

본 발명은 펌프 임펠러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 오염물을 함유하는 유체를 펌핑하기 위한 원심형 또는 반축류식(half axial type) 펌프용 펌프 임펠러에 관한 것이다.

이러한 목적을 위한 여러 가지 형태의 펌프 및 펌프 임펠러가 문헌에 기술되어 있지만, 모두 어떤 단점을 가진다. 특히, 본 발명은 마모, 막힘, 및 저효율의 문제에 관련된다.

하수(sewage water)는 여러 가지 형태의 오염물을 함유하며, 그 양 및 조성은 계절, 및 오수가 분출되는 영역의 유형에 의존한다. 도시에서는 플라스틱 물질, 위생 물품, 직물 등이 일반적이고, 산업 지역에서는 마모 입자가 발생될 수 있다. 경험에 의하면, 최악의 문제는 날개(vane)의 선두 에지에 달라붙어 임펠러 허브 둘레에 감기는 헝겊 등이라는 것을 알 수 있다. 그러한 사고는 빈번한 작업 중단을 일으켜 효율을 감소시킨다.

농업 및 펄프 산업에서, 짚, 풀, 잎 및 그 밖의 다른 종류의 유기 물질을 처리하는 여러 가지 종류의 특수 펌프가 이용된다. 이러한 목적으로, 오염물이 에지에 달라붙는 대신에 주위로 향해 바깥쪽으로 송출되도록 하기 위해, 날개의 선두 에지가 후방으로 후퇴된 형태로 되어 있다.

물질을 절단하고 흐름을 더욱 용이하게 하기 위해, 여러 가지 형태의 분해(disintegration) 수단이 이용된다. 그 예가 SE-435 952, SE-375 831 및 US-A 4 347 035에 공개되었다.

문헌에, 펌프 임펠러의 디자인이, 특히 개방식 임펠러 휠의 선두 에지의 후퇴(sweep)에 대해, 매우 일반적으로 기술되어 있다. 개방식 임펠러 휠용 선두 에지의 후퇴를 한정하고자 하는 시도가 예를 들면 EP 0916851 및 EP 0916852에 기술되어 있다.

예를 들면 광산에서 높은 양정 높이(lifting height)가 필요한 펌핑에서, 폐쇄식 펌프 임펠러, 즉, 2개의 덮개 디스크, 및 상부, 하부 및 중간 날개를 가진 폐쇄식 펌프 임펠러가 빈번히 이용되는데, 이러한 형태의 임펠러는 개방식 임펠러와 비교할 때 펌프에 걸리는 축방향 하중을 감소시키기 때문이다. 한편, 폐쇄식 임펠러는 보다 작은 리드-스루(lead-through)를 가지는데, 그것은 막힘 위험성이 더 높아진 것을 뜻한다.

폐쇄식 임펠러 휠은 흐름 방향에서 볼 때 거의 직선이 되도록 일반적으로 선두 에지를 중앙 입구에 위치한 상태로 디자인된다. 이용 시에, 특히 액체가 대량의 연마 오염물을 포함할 때, 날개의 선두 에지에 상당한 마모가 발생한다는 것이 알려져 있다. 또한, 헝겊, 플라스틱 백, 및 그 밖의 다른 기다란 물체가 선두 에지에 달라붙어, 펌프의 세척을 필요로 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 특히 폐쇄식 임펠러 휠과 관련된 상기 문제를 교정하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징인 본 발명의 주요 특징에 따라 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항을 형성한다.

본 발명의 주요 특징에 따르면, 액체를 펌핑하기 위해 펌프에 이용될 원심형 또는 반축류식의 임펠러 휠로서, 상기 임펠러 휠에 하나 이상의 날개가 배치되고, 상기 날개의 양쪽이 각각 덮개 디스크에 부착되어 소위 폐쇄형 임펠러 휠을 형성하며, 상기 날개의 선두 에지가, 상기 임펠러 휠의 상기 덮개 디스크 중 하나에 있는 입구 개구에서 뒤쪽으로 후퇴되어 있는, 임펠러 휠을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 선두 에지가 상기 펌프의 중앙 입구 개구에 배치된 절단 수단과 함께 작동하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 선두 에지가 상기 입구 개구로부터 약간 돌출하고, 상기 절단 수단이 상기 펌프의 상기 중앙 입구 개구와 상기 임펠러 휠 사이의 간극의 적어도 하나의 협소부(narrowing section)를 구성하여, 작동시에 상기 선두 에지가 이들 협소부를 쓸면서(sweep) 지나갈 때, 상기 선두 에지와 상기 협소부 사이에서 절단 작용이 이루어진다.

날개의 선두 에지를 상당히 후퇴하도록 디자인함으로써, 이들 에지의 마모가 현저히 감소되는 것을 알았다. 또한 상기 디자인에서 물질은 상기 에지에 달라붙을 위험성이 감소되고, 오히려 원주로 향해 이송된다.

그러나, 상기 임펠러의 상기 입구 개구에서 상기 에지에 달라붙으려 하는 물질은 절단 수단에 의해 절단될 것이다. 바람직한 실시예에서, 날개의 선두 에지는 펌프 하우징의 입구 개구의 2개의 협소부와 함께 작동한다.

펌프 기능 및 원주 방향으로의 운반에 관한 양호한 성능을 위해, 후퇴각(α)은 40^o와 60^o 사이에 있어야 하고, 선두 에지의 후퇴는 대체로 대수나선의 곡률을 따를 수 있다.

결국, 향상된 성능 및 마모 저항성을 가진 임펠러가 얻어져, 유지보수와 서비스 사이의 작동 사이클을 길게 한다.

본 발명에 따른 이들 및 다른 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백하게 될 것이다.

본 발명의 다음의 상세한 설명에서, 첨부된 도면을 참조할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 펌프를 통한 축방향 단면도이다.

도 2a는 본 발명을 포함하는 임펠러 휠을 위로부터 본 사시도이다.

도 2b는 아래로부터 본 도 2a에 대응하는 사시도이다.

도 3은 도 2의 임펠러 휠을 아래로부터 본 저면도이다.

도 4는 펌프에 장착되어 도 1에 따른 임펠러 휠과 함께 작동할 바닥 플레이트의 평면도이다.

도 1은 펌프를 구동하기 위한 전기 모터(도시되지 않음)에 연결되는 구동 샤 프트(10)를 포함하는 펌프에 장착되는 폐쇄형 임펠러 휠을 도시하고 있다. 샤프트의 하단부에 펌프 임펠러(12)가 장착되며, 펌프 임펠러(12)는 상부 덮개 디스크(14), 하부 덮개 디스크(16), 날개(18), 및 뒷 날개(19)를 포함한다. 상술한 부품들은 펌프 하우징(20) 내에 장착되며, 하우징(20)은 바닥벽(22), 입구(24), 및 출구(26)를 가진다. 하부 덮개 디스크(16)의 원주면과 펌프 하우징(20)의 내부 측벽 사이에 간극(28), 하부 디스크와 바닥벽 사이에 공간(29), 및 하부 덮개 디스크(16)의 하면과 바닥벽(22)의 상면 사이에 간극(30)이 형성되도록, 펌프 임펠러(12)가 펌프 내에 장착된다.

원심 펌프의 원리에 따라, 액체는 흐름 화살표(A, B, C)를 따라 입구(24)를 통해 축방향으로 흡입되고, 출구(26)를 통해 펌프를 떠난다.

본 발명에 따르면, 날개(18)는 선두 에지(40)가 임펠러 휠의 입구 개구(42)에서 회전 방향(R)에 대해 상당히 후퇴되도록 디자인된다. 후퇴각은 허브로부터 바깥쪽으로 갈수록 증가될 수 있다. 선두 에지의 후퇴는 후퇴각(α)이 π/2-β인 대수나선(logarithmic spiral)에 의해 정의될 수 있으며, β는 대수나선의 각도이다. 바람직하게는, 후퇴각은 40^o와 60^o 사이에 있어야 한다.

임펠러의 입구 개구에서, 선두 에지는 대체로 임펠러의 회전축(10)에 대해 직각인 평면에 위치된다. 이러한 디자인의 이점은 오염물이 에지에 달라붙는 대신에 원주로 향해 미끄러지는 것을 보장하는 것이다. 또한, 선두 에지가 종래의 디자인 대신에 이러한 구성을 가질 때, 선두 에지의 마모가 감소되는 것을 알 수 있 었다.

또한, 선두 에지는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 임펠러의 중앙 개구로부터 약간 돌출한다. 하부 덮개 디스크(16)의 바닥면 위로 돌출하는 날개의 에지부(44)는, 바닥 플레이트922)에 배치되는 하우징의 고정 입구(24)의 에지부(46)와 함께 작동하도록 배치될 수 있다. 따라서, 원형 입구에 2개의 반대로 배치되는 직선부(50)가 형성되어, 날개와 입구의 에지부 사이의 간극은 매우 작게 된다. 날개의 선두 에지에 달라붙은 헝겊, 플라스틱 백 등과 같은 기다란 오염물은 여기에서 절단될 것이다.

결국, 후퇴되고 약간 돌출하며 바닥 플레이트와 함께 작동하는 선두 에지의 디자인은 오염물이 달라붙는 위험성을 상당히 감소시켜 선두 에지의 마모를 감소시킨다.

도면에 도시되어 있는 상술한 실시예는 본 발명을 제한하지 않는 예로서 간주되어야 하고, 상기 실시예는 청구범위의 범위 내에서 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (7)

1. 액체를 펌핑하기 위해 펌프에 이용될 원심형 또는 반축류식의 임펠러 휠(12)로서,

   상기 임펠러 휠에 하나 이상의 날개(18)가 배치되고, 상기 날개의 양쪽이 각각 덮개 디스크(14, 16)에 부착되어 소위 폐쇄형 임펠러 휠을 형성하며,

   상기 날개의 선두 에지(40)가, 상기 임펠러 휠의 상기 덮개 디스크(16) 중 하나에 있는 입구 개구(42)에서 회전 방향(R)에 대해 뒤쪽으로 후퇴되어 있고,

   상기 선두 에지는 상기 입구 개구(42)에서 상기 임펠러 휠(12)의 회전축(10)에 대해 직각인 평면에 배치되는

   것을 특징으로 하는 임펠러 휠(12).
2. 제1항에 있어서,

   상기 선두 에지(40)가 상기 입구 개구(42)로부터 약간 돌출되어, 상기 펌프의 중앙 입구 개구에 배치된 절단 수단(50)과 함께 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 임펠러 휠(12).
3. 제2항에 있어서,

   상기 절단 수단이 상기 펌프의 상기 중앙 입구 개구와 상기 임펠러 휠 사이의 간극의 적어도 하나의 협소부(narrowing section)를 구성하는 것을 특징으로 하 는 임펠러 휠(12).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 선두 에지(40)가 대체로 대수나선(logarithmic spiral)에 대응하여 후퇴된 형태인 것을 특징으로 하는 임펠러 휠(12).
5. 제4항에 있어서,

   상기 선두 에지(40)의 후퇴각(α)이 π/2-β이고, β는 대수나선의 각도인 것을 특징으로 하는 임펠러 휠(12).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 선두 에지(40)의 후퇴각(α)이 40^o와 60^o 사이에 있는 것을 특징으로 하는 임펠러 휠(12).
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 임펠러 휠을 포함하는 펌프.

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