KR20090014928A - 수중펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유체의 역류를 방지하는 동시에 유체속의 잔존물을 커팅시킬 수 있는 수중펌프에 관한 것이다.

본 발명의 수중펌프는, 원통형으로 내주면에 다수개의 절단날(21)이 구비된 유입구(20)와; 유입구(20)의 상단으로 연장 형성되어 일 측부에 관통공이 형성되며, 임펠러(I)가 내장된 하부케이스(30)와; 하부케이스(30) 관통공의 주연부를 따라 외측으로 연장 형성된 배출구(40)와; 배출구(40)의 단부에 결합된 체크밸브(50)와; 하부케이스(30)의 상단으로 연장 형성되며, 내부에 상기 임펠러(I)와 연결된 연결축(A) 및 임펠러(I)를 구동시키는 모터가 내장된 상부케이스(60)와; 임펠러(I)의 중심인 연결축(A) 하단부에 결합되어 유입구(20) 내에 위치하며, 모터(M)에 의해 임펠러(I)와 함께 회전되는 회전날(70)로 구성된다.

본 발명의 수중펌프는, 유입구에 구비된 절단날 및 회전날에 의해 유체 속 잔존물을 미리 커팅할 수 있어 임펠러와 모터에 가해지는 부하를 최소화할 수 있으며, 유체가 배출되는 배출구에 밸브가 구비되어 유체의 역류를 방지할 수 있는 장점이 있다.

수중펌프, 절단날, 회전날, 임펠러, 체크밸브, 역류

Description

수중펌프{An underwater pump}

본 발명은, 유체를 흡입하여 배출 파이프로 배출시키는 수중펌프의 배출구 단부에 체크밸브를 구비함으로써, 수중펌프의 가동을 멈출 때 배출되던 유체의 역류를 방지하는 동시에 역류되는 유체의 수압이 임펠러에 가해지지 않도록 하고, 유체가 흡입되는 유입구의 내주면에는 다수개의 절단날과 임펠러와 같이 회전하는 회전날을 구비함으로써 유체속의 잔존물을 커팅시켜 수중펌프가 큰 부하 없이 작동할 수 있도록 한 수중펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 수중펌프는 수중에서 작동하는 전동식 펌프로서, 보통의 펌프와는 달리 유체의 흡입을 위한 배관 수단이 필요 없기 때문에 설치가 용이하고, 펌프 가동시 발생하는 소음이 물에 흡수되기 때문에 비교적 저음으로 운전되는 특징이 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 수중펌프는, 유체를 흡입하는 흡입구와 흡입된 유체를 배출시키기 위한 배출구가 구비되는 본체에 모터를 설치하고, 모터에 외부전 원을 인가시켜 모터와 연결된 임펠러의 회전 원심력으로 유체를 흡입한 후 다시 배출구를 통해 방수시키는 구조인바, 수중펌프의 실시예가 게시된 국내등록실용신안 제324983호의 "수중펌프"를 살펴보면 다음과 같다.

상기 수중펌프는, 물을 흡입하는 흡입구(11)와 상기 흡입구(11)를 통해 흡입된 물을 외부로 토출시키기 위한 배출구 아답타(12)가 구비되고, 임펠라(13)가 내장되며, 상부에 다수의 분출공(h)이 형성된 하부케이스(14)와; 상기 하부케이스(14)와 연결되며, 상기 임펠러(13)와 연결축(15)으로 연결되어 임펠러(13)를 회전시켜주기 위한 모터(M)가 내장된 모터프레임(16)과; 모터프레임(16)과 연결되고 내부에 임펠러(13)와 모터(M)를 연결하는 연결축(15)이 축설된 베어링이 내장된 상부커버(17)로 구성된다.

상기 수중펌프의 작동상태를 살펴보면, 사용하고자 하는 장소에 수중펌프를 수직으로 안착시키면, 하부케이스(14)의 흡입구(11)를 통하여 유체의 일부가 수중펌프 내로 흡입되고, 이 상태에서 모터(M)를 작동시키면 모터(M)가 회전하게 되는 동시에 모터(M)와 연결된 임펠라(13)가 회전하게 되는데, 이때 임펠라(13)의 회전에 따른 원심 회전력에 의해 하부케이스(14)의 흡입구(11) 내부로 유입된 유체가 배출구 아답타(12)를 통과하여 배출구 아답타(12)에 체결된 배출파이프(P)를 통하여 외부로 배출시키게 된다.

상기와 같은 수중펌프는, 하부케이스(14)의 하단에 형성된 흡입구(11)를 통해 유체가 흡입되고, 흡입된 유체는 배출구 아답타(12)를 통해 외부로 배출되는바, 이때 배출구 아답타(12)에는 물을 외부로 배출시키기 위한 배출파이프(P)가 체결 고정된 상태이다.

상기 배출파이프(P)는, 일반적으로 직경이 15~100cm, 길이가 5~50m 정도의 파이프로, 일측 단부가 배출구에 고정 결합되고 타측 단부는 저수조 등의 유체를 모아두는 곳에 고정 결합된다.

이때, 수중펌프의 가동으로 유체가 배출파이프로 배출되다가, 수중펌프의 가동이 멈추게 되면 서서히 배출파이프로 배출되는 유체의 양이 적어지다가 중단되는바, 유체의 배출 속도가 줄어들 때, 배출파이프에 남아있는 유체가 한꺼번에 수중펌프 내로 역류하는 현상이 발생하게 되는데, 역류하는 유체의 수압이 임펠러와 모터에 큰 부하를 주어 임펠러와 모터가 손상되는 경우 종종 발생하게 된다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 배출파이프의 타측단부 즉, 배출파이프가 저수조 등과 연결되는 부위에 밸브를 구비하여 배출된 유체의 역류를 방지하기도 하였으나, 배출파이프 내에 별도의 밸브를 구비하는 것이 구조상 복잡할 뿐 아니라, 배출파이프 내에 남은 유체는 저수조로 들어가지 못하여 다시 수중펌프 내로 역류하면서 임펠러 등을 가압하게 되는 문제점이 여전히 남게 된다.

그리고, 상기 흡입구(11)를 통해 흡입되는 유체 속에는 슬러지 등의 잔존물이 있지만 별도의 잔존물 처리장치가 없기 때문에, 회전되는 임펠러(13)에 잔존물이 직접 투입되어 임펠러(13)를 손상시키고 임펠러(13)를 회전시키는 모터(M)에도 부하가 걸리게 되는바, 유체 속 잔존물이 임펠러(13)를 손상시키지 않도록 커팅 시켜주어야만 했다.

따라서, 최근에는 임펠러의 날개 단부에 커터를 구비하여 회전되는 임펠러 속에 흡입된 잔존물이 임펠러의 커터에 의해 커팅되도록 한 기술이 개발되었는데, 이는 임펠러의 구조를 복잡하게 할 뿐 아니라 임펠러의 생산 단가를 상승시키는 단점이 있다.

본 발명은 종래 수중펌프가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수중펌프에 의해 배출된 유체의 역류를 방지하는 동시에 역류되는 유체가 임펠러나 모터를 가압하는 것을 방지할 수 있으며, 수중펌프로 유입되는 유체 속의 잔존물을 미리 커팅시켜 줌으로써, 임펠러 및 모터에 부하를 덜 주도록 한 수중펌프를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 수중펌프의 배출구에 결합된 체크밸브와, 유입구의 내주면에 구비된 다수개의 절단날 및 임펠러에 연결된 회전날에 의해 달성된다.

본 발명의 수중펌프는, 유입구를 통해 유입된 유체를 원심력을 이용하여 배출구로 배출시키는 것으로, 유체가 유입되는 유입구에 절단날 및 회전날을 구비하여 유체속에 포함된 잔존물을 커팅시키고, 유체가 배출되는 배출구에 체크밸브를 구비함으로써 배출된 유체의 역류 및 역류시 수중 펌프 내에 가해지는 부하를 방지할 수 있도록 한 것에 기술적 특징이 있다.

즉, 본 발명의 수중펌프는, 유체를 흡입하는 원통형으로 내주면에 절단날이 구비된 유입구와; 유입구의 상단으로 연장 형성되어 일 측부에 관통공이 형성되며, 임펠러가 내장된 하부케이스와; 임펠러의 중심축에 결합된 상태로 유입구 내에 위치하는 회전날과; 상기 하부케이스 관통공의 주연부가 외측으로 연장 형성되어 이 루어진 배출구와; 상기 배출구의 단부에 결합된 체크밸브와; 하부 케이스의 상단으로 연장 형성되며, 내부에 상기 임펠러와 연결축으로 연결되어 임펠러를 구동시키는 모터가 내장된 상부 케이스로 구성된다.

상기 유입구는, 임펠러의 회전에 의해 유체를 수중펌프 내로 흡입시킬 때, 유체가 수중펌프 내로 진입하는 곳으로, 그 단면 형태는 무관하나 대체적으로 임펠러의 회전력을 최대한 받을 수 있도록 원통형으로 이루어지며, 물의 흡입이 용이하도록 하단부의 직경이 상단부의 직경보다 큰 원추형 원통으로 이루어지는 것이 좋다.

이때, 상기 유입구의 내주면에는, 다수개의 절단날이 일정간격으로 결합되는데, 수중펌프 내로 흡입되는 유체 속 잔존물을 커팅시켜 주는 역할을 한다.

즉, 유입구로 진입된 유체 속 잔존물이 유입구를 통과하면서 절단날에 의해 커팅된 상태로 임펠러에 흡입되기 때문에, 임펠러의 회전에 영향을 주지 않아 임펠러와 모터의 구동이 무리 없이 이루어질 수 있는 것이다.

이때, 상기 절단날은, 유입구 내주면의 일정 위치에서 유입구의 중심을 향하도록 즉, 그 단면 형상이 원을 이루는 유입구의 직경 방향으로 형성되거나 비스듬히 형성될 수 있는데, 이때, 직경 방향보다는 비스듬히 경사를 이루도록 형성되는 것이 유체 속의 잔존물을 더욱 효과적으로 커팅할 수 있다.

상기 절단날에 의해 유체 속의 잔존물을 커팅할 수는 있으나, 유입구의 중앙부로 흡입되는 유체속의 잔존물은 절단날을 거치지 못해 바로 임펠러로 유입될 수 있는바, 이때 유입구의 중앙에 구비된 회전날에 의해 유체속의 잔족물을 더욱 확실 히 커팅할 수 있는 것이다.

이때, 상기 회전날은, 그 중심이 임펠러의 중심축인 연결축에 연결되어 임펠러의 회전에 따라 같이 회전되는데, 회전날을 통과하는 유체 속 잔존물은 회전날에 의해 커팅이 되고, 회전날의 회전에 의한 원심력으로 유입구의 내주면 측으로 힘을 받은 잔존물은 절단날에 의해 다시 절단되게 되는바, 유체 속 잔존물을 효율적으로 커팅할 수 있는 것이다.

상기 유입구를 통해 흡입되어 절단날 및 회전날에 의해 잔존물이 커팅된 유체는 임펠러의 회전에 의한 원심력으로 임펠러의 외측 방향으로 힘을 받게 되는데, 이러한 유체는 하부케이스에 형성된 배출구를 통과하여 배출구에 연결된 배출 파이프로 배출된다.

이때, 상기 배출구의 단부, 즉 배출구와 배출 파이프의 연결 지점에 체크밸브가 구비되는데, 이 체크밸브는 배출 파이프로 배출되는 유체의 흐름은 방해하지 않으면서 배출구를 통해 배출 파이프로 내보내진 유체는 다시 배출구로 역류하지 못하도록 해 주는 것으로, 본 발명의 기술적 특징이다.

즉, 상기 체크밸브는, 배출구의 단부 테두리에 고정 결합되며 중앙에 관통공이 형성된 링형 플랜지와, 상기 관통공을 밀폐시키도록 플랜지의 일측면에 힌지 결합되는 디스크로 구성되는바, 이때, 디스크는, 디스크가 결합된 플랜지 일측면의 외측 방향으로만 회동되도록 결합되며, 디스크가 결합된 플랜지의 일측면이 배출 파이프와 연결되고 플랜지의 타측면이 배출구에 연결된 구조이다.

따라서, 상기 체크밸브의 디스크는 배출구 방향이 아닌 배출 파이프 방향으 로만 회동되기 때문에, 배출구에서 배출되는 유체의 흐름을 방해하지는 않으면서 배출 파이프의 유체가 역류될때는 유체의 하중에 의해 디스크가 저절로 체크밸브의 관통공을 밀폐하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 수중펌프는, 유입구에 구비된 절단날 및 회전날에 의해 유체 속 잔존물을 미리 커팅할 수 있어 임펠러와 모터에 가해지는 부하를 최소화할 수 있으며, 유체가 배출되는 배출구에 밸브가 구비되어 유체의 역류를 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 2에 본 발명 수중펌프의 부분 단면도를, 도 3에 본 발명 수중펌프의 절단날 실시예 단면도를, 도 4에 본 발명 수중펌프의 회전날 분리 사시도를, 도 5에 본 발명 수중펌프의 밸브 사시도를, 도 6에 본 발명 수중펌프의 밸브 단면도를, 도 7에 본 발명 수중펌프의 유체 흐름에 따른 밸브의 사용상태 단면도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 수중펌프는, 유체를 흡입하는 원통형으로 내주면에 다수개의 절단날(21)이 구비된 유입구(20)와;

유입구(20)의 상단으로 연장 형성되어 일 측부에 관통공이 형성되며, 임펠러(I)가 내장된 하부케이스(30)와;

상기 하부케이스(30) 관통공의 주연부를 따라 외측으로 연장 형성된 배출구(40)와;

상기 배출구(40)의 단부에 결합된 체크밸브(50)와;

하부케이스(30)의 상단으로 연장 형성되며, 내부에 상기 임펠러(I)의 중심을 관통하는 연결축(A) 및 임펠러(I)를 구동시키는 모터(M)가 내장된 상부케이스(60)와;

임펠러(I)의 중심인 연결축(A) 하단부에 결합되어 유입구(20) 내에 위치하며, 모터(M)에 의해 임펠러(I)와 함께 회전되는 회전날(70)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 배출구(40)에는 배출구(40)를 통과한 유체를 이동시키는 배출 파이프(P)가 연결된다.

상기 절단날(21)은, 유입구(20)의 내주면에 다수개가 고정 결합되어 유입구(20) 내로 흡입되는 유체 속의 잔존물을 커팅 시켜주는바, 도 3의 (가)에 도시된 바와 같이, 각 절단날(21)이 유입구(20)의 중심을 향하도록 결합되는 것도 가능하고, 도 3의 (나)에 도시된 바와 같이, 각 절단날(21)이 유입구(20)의 내주면 각 지점의 접선에 수직을 이루는 것이 아니라 경사를 이루도록 비스듬히 결합되는 것도 가능하다.

이때, 상기 절단날(21)은 잔존물과의 접촉이 많을수록 잔존물을 더욱 잘게 커팅할 수 있는바, 도 3의 (다)에 도시된 바와 같이, 원통형 또는 원추형 유입 구(20)의 내주면에 일 변이 결합된 역삼각형상으로 이루어져 잔존물과 절단날(21)의 접촉 면적을 최대화시켜주는 것이 좋다.

그러나, 상기 절단날(21)은 유입구(20)의 내주면에 결합된 것으로, 유입구의 중앙부로 흡입되는 유체는 절단날(21)과 접촉하지 않은 상태로 임펠러(I)로 흡입될 수 있는바, 유입구(20)의 내주연부로 흡입되는 유체는 절단날(21)에 의해, 유입구의 중앙부로 흡입되는 유체는 회전날(70)에 의해 잔존물이 커팅될 수 있도록 함으로써, 유입구(20)를 통해 흡입되는 유체속의 잔존물을 효과적으로 커팅하는 것이 좋다.

상기 회전날(70)은, 커팅날이 일자 또는 십자형을 이루는 것으로, 유입구의 내부에 위치하며, 그 중심은 임펠러(I)의 중심을 관통하는 연결축(A)의 하단부에 결합된 구조이다.

즉, 모터가 구동되면, 연결축(A)에 결합된 임펠러(I)와 회전날(70)이 동시에 회전되는 구조로, 유입구(20)로 흡입되는 유체는 회전날(70)을 거쳐 임펠러(I)로 흡입되게 된다.

이때, 상기 회전날(70)은 유체속의 잔존물을 커팅시켜 주는 역할을 할 뿐 아니라, 회전에 의한 원심력으로 유체를 유입구(20)의 내주면으로 밀게 되는바, 회전날(70)을 통과하지 못한 유체는 유입구(20) 내주면에 결합된 절단날(21)과 접촉하여 유체 속 잔존물을 한번 더 커팅할 수 있도록 해주는 역할도 한다.

따라서, 유입구 내로 흡입되는 유체는 절단날(21) 또는 회전날(70)과 접촉된 후 임펠러(I)로 흡입되는바, 유체 속 잔존물을 효과적으로 커팅할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 체크밸브(50)는, 배출구(40)의 단부에 결합되어 배출구(40)와 배출 파이프(P)를 연결해주는 역할을 하는 것으로, 배출구(40) 및 배출 파이프(P)에 결합되기 위한 환상의 플랜지(51)와 플랜지의 일측면에 회동 가능하게 힌지 결합된 디스크(52)로 구성된다.

상기 플랜지(51)에는 다수개의 결합공(H)이 관통 형성되어 있는데, 이는 배출구(40)의 단부 및 배출 파이프(P)의 단부에 플랜지(51)를 고정 결합시키기 위한 것으로, 배출구(40)와 배출 파이프(P)의 각 단부에 구비된 결합공과 플랜지(51)의 결합공(H)을 한꺼번에 볼트·너트 결합식으로 결합할 수 있다.

이때, 상기 체크밸브(50)의 플랜지(51)가 배출구(40)의 단부에 고정 결합될 경우에는 체크밸브(50)의 플랜지(51)와 배출 파이프(P)만을 연결하면 된다.

그리고, 상기 디스크(52)는, 플랜지(51)의 양측면 중 배출구(40)와 접하는 측면이 아닌 배출 파이프(P)와 접하는 측면에 결합되어야만 되는바, 디스크(52)가 배출 파이프(P) 방향으로만 회동되어야 하기 때문이다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 유체가 임펠러(I)의 원심력에 의해 배출구(40)를 통해 배출 파이프(P)로 흘러가는 (가)와 같은 과정에서는, 체크밸브(50)의 디스크(52)가 유체의 힘의 의해 배출 파이프(P) 방향으로 회동되고, 모터가 멈추거나 임펠러(I)의 회전력이 약해져 배출 파이프(P)로 배출되던 유체가 다시 배출구(40) 쪽으로 밀려오는 (나)와 같은 과정에서는, 유체의 자체 하중에 의해 디스크(52)가 플랜지에 접한 상태를 유지하게 되는바, 유체가 임펠러(I)를 가압하지 않는 것이다.

도 1은 종래 수중펌프의 단면도.

도 2는 본 발명 수중펌프의 단면도.

도 3의 (가), (나), (다)는 본 발명 수중펌프의 절단날 실시예 단면도.

도 4는 본 발명 수중펌프의 회전날 분리 사시도.

도 5는 본 발명 수중펌프의 체크밸브 사시도.

도 6은 본 발명 수중펌프의 체크밸브 단면도.

도 7은 본 발명 수중펌프의 유체 흐름에 따른 밸브의 사용상태 단면도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 흡입구 12. 배출구 아답타 13. 임펠라

14. 하부케이스 15. 연결축 16. 모터프레임

17. 상부커버 20. 유입구 21. 절단날

30. 하부케이스 40. 배출구 50. 체크밸브

51. 플랜지 52. 디스크 60. 상부케이스

70. 회전날 A. 연결축 H. 결합공

I. 임펠러 M. 모터 P. 배출파이프

Claims (5)

1. 수중펌프에 있어서,

   유체를 흡입하는 원통형으로 내주면에 다수개의 절단날(21)이 구비된 유입구(20)와;

   유입구(20)의 상단으로 연장 형성되어 일 측부에 관통공이 형성되며, 임펠러(I)가 내장된 하부케이스(30)와;

   상기 하부케이스(30) 관통공의 주연부를 따라 외측으로 연장 형성된 배출구(40)와;

   상기 배출구(40)의 단부에 결합된 체크밸브(50)와;

   하부케이스(30)의 상단으로 연장 형성되며, 내부에 상기 임펠러(I)와 연결된 연결축(A) 및 임펠러(I)를 구동시키는 모터가 내장된 상부케이스(60)와;

   임펠러(I)의 중심인 연결축(A) 하단부에 결합되어 유입구(20) 내에 위치하며, 모터(M)에 의해 임펠러(I)와 함께 회전되는 회전날(70)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수중펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 체크밸브(50)는 배출구(40)의 단부에 결합되는 환형 플랜지(51)와 플랜지(51)의 일측면에 결합되어 배출구(40) 외측으로 힌지 회동되는 디스크(52)로 이 루어진 것을 특징으로 하는 수중펌프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 절단날(21)는 유입구(20)의 내주면에 일측변이 결합된 역삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 수중펌프.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 절단날(21)는 유입구(20)의 내주면에 수직 또는 경사지게 결합된 것을 특징으로 하는 수중펌프.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 회전날(70)은 일자형 또는 십자형의 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 수중펌프.

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