KR20120002637U - 실링 보호기능을 갖춘 펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 펌프의 실링장치속으로 협잡물 혹은 슬러지나 기타 이물질이 침전되거나 유입됨으로 인해 실링장치의 파손이나 수명단축과 같은 문제가 발생되지 않도록 실링장치속으로 협잡물 혹은 슬러지 혹은 이물질이 유입되지 않도록 이물질 방지용 환형링을 구비하고 임펠러 회전시 고형의 크고 작은 협잡물이나 이물질들을 파쇄할 수 있는 컷터를 갖춘 펌프에 관한 것으로, 본 고안의 특징은 임펠러의 배면 시라우드 표면에 환형링과, 상기 임펠러의 반경방향 외측으로 일정각도로 분할된 컷터를 각각 마련함으로써 임펠러의 회전시 협잡물이나 슬러지 혹은 이물질을 파쇄하면서 실링장치속으로 유입되지 않도록 방출시키고, 펌프의 구동이 정지된 경우 임펠러와 케이싱 사이로 슬러지가 침전되거나 협잡물 혹은 이물질이 유입되는 것을 방지함으로써 실링장치의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

실링 보호기능을 갖춘 펌프{PUMP COMPRISING IMPELLER FOR PROTECTING SEAL}

본 고안은 산업 전반에서 유체 펌프의 내부에 설치된 실링장치가 손상되는 것을 방지하여 펌프의 신뢰성과 펌프의 내구성을 향상시키기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프의 구동시 회전하는 임펠러에 마련된 컷터를 통해 크고 작은 협잡물이나 이물질을 파쇄하여 임펠러의 방사방향 외측으로 배척하고, 펌프의 정지시 임펠러와 케이싱 사이로 협잡물 혹은 이물질이 침전되거나 협착되지 않도록 하여 펌프내에 설치된 실링장치의 수명이 단축되지 않도록 함으로써 펌프의 신뢰성과 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 실링 보호기능을 갖춘 펌프에 관한 것이다.

통상 펌프는 화학공업분야에서 발생되는 슬러지 이송, 제지공업분야에서 처리액, 펄프액, 폐기물처리 이송, 건설기술분야에서는 골재(자갈, 모래, 콘트리트 모르타르)이송, 토사처리, 배수처리, 정화조 청소용도로, 환경분야에서는 하수슬러지. 생슬러지, 분뇨, 축산폐수, 혹은 침출수와 오/폐수 이송용도 및 하수/농축/잉여 혹은 반송슬러지 청소 용도로, 그외에 식품, 해초, 피혁, 과실 등의 무손상 이송 등 폭넓게 사용되고 있다.

전술한 바와 같은 펌프는 케이싱내에 설치된 임펠러는 원심력식, 사류식, 축류식 등 여러 형태로 설계되어 있고, 임펠러의 세부적인 설계시 이송 대상물 즉, 유체속에는 모래입자, 프라스틱, 나무가지나 나무토막, 각종 섬유류, 프라스틱 조각, 쇠조각, 유리조각, 돌조각, 나사나 못, 철사나 쇠조각, 대리석 혹은 타일조각 등과 같은 다양한 이물질이나 각종 협잡물이 포함되어 있는 경우가 대부분이므로 유체에 포함된 이물질이나 협잡물에 의한 임펠러의 마모가능성 및 마모시 임펠러의 편심정도, 진동 및 소음 정도, 유체의 막힘여부, 양정 효율 등을 종합하여 설계된다.

그러나 펌프의 성능은 협잡물이나 이물질에 의해 임펠러(블레이드 포함)와 케이싱 마모로 인한 양정이 저하되고, 또한 임펠러와 케이싱의 사이에 협잡물이나 이물질이 협착되면서 유체는 유속에 저항을 받게 되고 브레이크 현상에 의해 모터의 과부하로 인한 수명 단축과 펌프의 실링장치(M/SEAL)의 조기 파손으로 인해 실링장치의 잦은 교체는 물론 펌프 가동을 중단해야 하는 문제를 초래한다.

그 이유를 도 1과 도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 유체 펌프의 일 예를 예시한 일측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 유체 펌프의 요부단면도이며, 도 3은 도 2의 A부분 확대단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 유체 펌프(1)의 임펠러(30)는 샤프트(S)의 숫나사(12a)를 임펠러(30)의 암나사(12b)에 체결하여 조립한다.

임펠러(30)가 부착된 샤프트(S)의 반대쪽은 풀리(13)가 결합되어 있으며, 풀리(12)에 구동모터(M)의 풀리(M1)와 V벨트(M2)로 연결되어 구동모터(M)의 회전시 샤프트(S)와 함께 임펠러(30)가 회전하면서 유체를 유체 흡입구(1a)측으로 흡입하여 유체 배출구(1b)로 토출시킨다.

샤프트(S)와 케이싱(2)의 조립부위는 케이싱(2)이 수밀되도록 실링장치(10)가 부착되어 있다.

실링장치(10)는 임펠러(30)의 회전시 유체속에 포함된 협잡물이나 이물질의 부피와 유체의 흡입량과 배출저항에 따른 케이싱(2)내의 압력 변화에 대응할 수 있도록 실링장치의 일부 부품은 탄성이 강한 고무나 실리콘과 같은 재질로 제조한 것이 사용된다.

도 3에서 참조번호 14는 샤프트 패킹으로서, 샤프트 패킹(14)은 유체의 흡입량이 배출량보다 많을 때 케이싱(2)내의 압력이 상승하게 되므로 이러한 케이싱(2)내의 압력변화에 대응하여 신축될 수 있는 탄성이 강한 고무 재질로 제조된 것이 사용된다.

참조번호 15는 샤프트 패킹(14)의 둘레에 결합된 압축스프링으로, 압축스프링(15)은 샤프트 패킹의 신축작용에 영향을 주지 않으면서도 펌프(1)의 작동시 케이싱(2)속으로 유입된 협잡물이나 이물질이 샤프트(S) 표면에 접촉하여 않도록 샤프트(S)의 둘레가 샤프트 패킹(14)에 의해 보호될 수 있도록 샤프트 패킹(14)의 양측단부를 서로 멀어지는 방향으로 탄성을 제공한다.

참조번호 16은 샤프트(S)와 케이싱(2)사이에 설치되면서 샤프트(S)가 회전할 때, 유체가 누수되거나 외기가 유입되지 않도록 차단하는 인서트 시일 링이고, 참조번호 17은 일측단이 인서트 시일 링(16)에 접해지고, 타측단은 샤프트 패킹(14)에 접해지 되면서 케이싱(2)의 내부 압력에 대응하여 변형될 수 있도록 탄성력을 지닌 실리콘 재질로 제조된 인서트 링이다.

참조번호 18은 샤프트 패킹(14)이 접해진 압축스프링(15)에 의해 접해진 부위가 마모에 의해 손상되지 않도록 샤프트 패킹(14)과 압축스프링(15) 사이에 삽입된 로타리 링이다.

상기한 바와 같은 구성된 실링장치(10)에 의해 케이싱내의 압력변화에 대응하여 케이싱을 수밀시킬 수 있다.

그런데 펌프(1)는 늘 구동되지 않기 때문에 간헐적으로 펌프가 구동되는 경우 즉, 펌프의 구동이 휴지된 경우 케이싱(2)속으로 유입되는 유체속에 포함된 협잡물이나 이물질 혹은 점성이 큰 슬러지가 케이싱과 임펠러 사이로 침전되거나 끼게 되는 문제가 생긴다. 침전된 협잡물이나 이물질 혹은 슬러지는 펌프가 작동될 때 임펠러의 회전력에 의해 실링장치(10)의 구성요소들과 충돌하거나 부딪히게 된다.

위와 같은 현상에 의해 실링장치(10)를 구성하는 각 구성요소들이 마모되거나 상처를 내어 실링장치(10)의 수명을 단축시키므로 고장의 원인이 되거나 펌프 밖으로 유체가 누출되는 등 펌프의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제를 초래한다.

위와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로, 공개실용신안 제20-2009-0005748호에서는 임펠러의 배면 시라우드(shroud) 표면에 보조 블레이드를 더 설치하여 임펠러가 회전할 때 협잡물이나 슬러지를 임펠러의 반경방향 외측으로 배척시켜 실링장치속으로 협잡물이나 슬러지가 유입되지 않도록 하는 기술을 제안한 바 있으나, 상기한 공개실용신안 제20-2009-0005748호의 기술은 펌프의 구동이 중단된 경우 케이싱속에 유입된 협잡물이나 슬러지가 임펠러와 케이싱 사이로 침전되는 문제를 만족할 정도로 해결하지 못하고 임펠러의 회전시 협잡물이나 슬러지를 배척시키는 효과만 있어 그 효과가 미흡하다.

이와 같은 문제는 협잡물과 이물질의 함량에 다소 차이가 있으나 대부분의 펌프에서 비슷하게 나타나는 문제점이다.

본 고안은 전술한 바와 같이 펌프의 실링장치를 보호하기 위해 고안된 것으로, 본 고안의 목적은 펌프의 구동시 회전하는 임펠러에 마련된 컷터를 통해 크고 작은 협잡물이나 이물질을 파쇄하여 임펠러의 방사방향 외측으로 배척하고, 펌프의 정지시 임펠러와 케이싱 사이로 협잡물 혹은 이물질이 침전되거나 유입되지 않도록 하여 펌프내에 설치된 실링장치의 수명이 단축되는 것을 방지함으로써 펌프의 신뢰성과 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 실링 보호기능을 갖춘 펌프를 제공하는데 있다.

본 고안에 따른 실링 보호기능을 갖춘 펌프의 구현수단은,

흡입구와 배출구를 지니는 케이싱과;

상기 흡입구와 배출구 사이에 배치되는 임펠러가 결합되고, 상기 케이싱내에 베어링에 의해 회전가능하게 축받이되면서 구동모터와 연동하는 샤프트와;

상기 샤프트와 케이싱사이에 부착되는 실링장치를 포함하는 펌프에 있어서,

상기 실링장치속으로 협잡물이나 슬러지가 침전 혹은 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 임펠러의 배면 시라우드 표면과 임펠러와 이웃한 케이싱의 내벽에 각각에 혹은 임펠러와 케이싱 중 어느 한쪽 면에 환형링을 마련하고, 상기 환형링의 방사방향 외측으로 일정각도로 분할된 복수개의 컷터를 더 마련함으로써 구현할 수 있다.

본 고안에서 정의하는 임펠러는 사류식, 원심력식, 축류식 임펠러에 모두 채용이 가능하므로 임펠러의 형태를 한정하는 의미가 아님을 밝혀둔다.

본 고안에 의하면, 임펠라의 배면 시라우드에 방사방향으로 일정각도로 분할된 복수개의 컷터들에 의해 임펠러가 회전할 때 협잡물이나 이물질을 파쇄하여 임펠러의 방사방향 외측으로 배척하여 실링장치속으로 협잡물이나 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 고안은 임펠러의 배면 시라우드(shroud)나 임펠러와 임펠러와 이웃한 케이싱 표면에 마련된 직경이 크고 작은 환형링에 의해 펌프의 운전이 정지된 경우 임펠러의 배면 시라우드과 케이싱 사이로 협잡물이나 슬러지가 침전되거나 유입되는 것을 방지함으로써 실링장치를 효과적으로 보호할 수 있다.

따라서, 본 고안에 의하면 펌프의 실링장치의 수명이 단축되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있어 펌프의 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 펌프를 예시한 펌프의 측면도
도 2는 도 1의 요부단면도,
도 3은 도 2에 도시된 A부분을 확대하여 도시한 확대 단면도,
도 4는 본 고안의 제1 실시예로서, 본 고안을 채용한 사류식 임펠러를 예시한 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 사류식 임펠러의 배면 시라우드를 예시한 사시도,
도 6은 본 고안에 따른 사류식 임펠러가 결합된 케이싱의 요부를 도시한 요부 확대단면도,
도 7은 본 고안의 제2 실시예로서, 기존의 원심력식 임펠러에 본 고안을 채용한 것을 예시한 원심력식 임펠러의 사시도이다.

이하에서는 본 고안에 따른 펌프의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 참고로 본 고안이 채용된 펌프의 구성에서 본 명세서에서 배경기술에서 설명한 종래의 펌프와 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호로 표기한다.

[실시예 1]

실시예 1은 본 고안을 사류식 임펠러를 갖춘 펌프에 채용한 것을 예시한 것으로, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 도 4는 본 고안의 제1 실시예로서, 본 고안을 채용한 사류식 임펠러를 예시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 사류식 임펠러의 배면 시라우드를 예시한 사시도이다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안은 사류식 임펠러의 배면 시라우드 표면에 일정 각도로 분할되도록 배치된 컷터(32)와, 상기 컷터(32)와 연결된 협잡물 유입방지용 환형링(33)을 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 사류식 임펠러(30a)는 펌프 케이싱(2)에 조립된 샤프트에 조립되었을 때 협잡물 유입방지용 환형링(33)은 케이싱(2)의 내면에 2~3mm 간격을 두고 이격되게 조립되는데, 구동모터(M)의 동력이 샤프트(S)에 전달되면 임펠러(30a)가 회전할 때 협잡물 유입방지용 환형링(33a)과 케이싱(2)간의 간극에 의한 운전소음(마찰)이 발생되지 않으며, 컷터(32)에 의해 유체와 함께 유입되는 크고 작은 고형의 협잡물이나 슬러지를 파쇄하거나 절단하여 사류식 임펠러(30a)의 반경방향 외측으로 방출시킨다.

컷터(32)는 비닐하우스용 폐비닐, 각종 비닐재 포장지, 스타킹, 양말, 부직포, 합성섬유, 기타 섬유류, 신문지, 골판지, 나무가지, 폐나무 조각, 잡초, 프라스틱, 판재조각 등과 같은 협잡물을 파쇄하면서 임펠러(30a)의 반경방향 외측으로 방출(放黜)한다.

도 5에서 미설명 부호 34는 사류식 임펠러(30a) 배런스이고, 35는 샤프트(S) 체결용 축공이다.

[실시예 2]

실시예 2는 본 고안을 원심력식 임펠러를 갖춘 펌프에 채용한 것을 예시한 것으로, 도 7를 참조하면 도 7은 원심력식 임펠러(30b)에 제1 실시예에서 설명한 컷터(32)와 협잡물 유입방지용 환형링(33b)을 채용한 사시도로서, 원심력식 임펠러(30b)의 배면 시라우드(31) 표면에 일정간격으로 분할된 컷터(32)와, 상기 컷터(32)와 연결된 협잡물 유입방지용 환형링(33b)을 포함한다.

상기 원심력식 임펠러(30b)는 도 6에 도시된 바와 같이 전술한 바와 같이 펌프 케이싱(2)에 조립된 샤프트(S)에 조립되었을 때, 협잡물 유입방지용 환형링(33b)은 케이싱(2)의 내면에 2~3mm 간격을 두고 이격되게 조립되는데, 구동모터(M)의 동력이 샤프트(S)에 전달되면 원심력식 임펠러(30b)가 회전할 때, 협잡물 유입방지용 환형링(33b)이 케이싱(2)에 접촉하지 않도록 최소한의 간극으로 이격되게 배치하는 것이 바람직하다. 컷터(32)에 의해 유체에 포함된 고형의 협잡물이나 겔 상태의 슬러지를 원심력식 임펠러(30b)의 반경방향 외측으로 배척한다.

컷터(32)는 전술한 바와 같은 각종 협잡물이나 이물질을 파쇄하면서 협잡물이나 이물질을 원심력식 임펠러(30b)의 반경방향 외측으로 방출시킨다.

전술한 바와 같이 본 고안에 따른 펌프(1)의 케이싱(2)의 내면 즉, 임펠러에 마련한 환형링(33a)의 내경과 이웃한 케이싱(2)에 마련한 환형링(33b)의 내경이 최소한으로 간격되도록 양 환형링(33a,33b)을 배치하는 것이 바람직하다.

이 경우 양 환형링(33a.33b)는 어느 한쪽의 환형링의 외경이 다른 환형링의 내경보다 다소 작게 형성하는 것이 바람직하다.

임펠러측 환형링(33a)과 케이싱(2)측 환형링(33b)은 임펠러가 회전할 때 임펠러측 환형링(33a) 내경과 케이싱(2)측 환형링(33b)의 외경사이로 협잡물이나 유입되는 것을 예방하는데 매우 효과적이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 사류식 임펠러(30a) 혹은 원심력식 임펠러(30b)를 채용한 펌프에 모두 적용할 수 있고, 펌프가 작동중일 때에는 1차적으로 컷터에 의해 협잡물이나 이물질을 파쇄하면서 임펠러의 반경방향 외측으로 방출시킴으로써 환형링에 의해 2차적으로 실링장치(10)속으로 협잡물이나 슬러지가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 고안은 펌프(1)가 휴지중인 상태에서는 양 환형링(33a)(33b) 혹은 어느 한 쪽의 환형링에 의해 협잡물이나 슬러지가 실링장치(10)속으로 침전되지 않도록 함으로써 실링장치(10)의 수명이 단축되는 문제를 크게 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 펌프의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

1: 펌프 2; 케이싱
3: 베어링 10: 실링장치
12a: 숫나사산 12b; 암나사산
13: 풀리 14: 샤프트 패킹
15: 압축스프링 16: 인서트 시일 링
17: 인서트 링 18: 로타리 링
30: 임펠러 30a, 사류식 임펠러
30b: 원심력식 임펠러 31: 배면 시라우드
32: 컷터 33a: 임펠러측 환형링
33b: 키이싱측 환형링 34: 임펠러 밸런스
M: 구동모터 M1: 풀리
M2: V벨트 S: 샤프트

Claims (1)

1. 유체 흡입구와 유체 배출구를 지니는 케이싱과;
   상기 케이싱내에 설치되는 임펠러 및;
   상기 케이싱내에 베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 사류식 임펠러가 결합되어 구동모터와 연동하는 샤프트와;
   상기 샤프트와 케이싱사이에 부착되는 실링장치를 포함하는 펌프에 있어서,
   상기 실링장치속으로 협잡물이나 슬러지가 침전 혹은 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 임펠러의 배면 시라우드 표면과 임펠러와 이웃한 케이싱의 내벽에 각각에 혹은 임펠러의 배면시라우드와 케이싱 중 어느 한쪽 면에 환형링을 마련하고, 상기 환형링의 방사방향 외측으로 일정각도로 분할된 복수개의 컷터를 더 마련한 것을 특징으로 하는 실링 보호기능을 갖춘 펌프.

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