KR20120102367A - 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동원에 의해 회전되는 구동축과; 상기 구동축에 슬라이딩하여 장착되어 상기 구동축을 통해 상기 구동원으로 유입되는 유체를 기밀시키는 카트리지실을 포함하고, 상기 카트리지실은 상기 구동축상에 배치되어 유체를 기밀시키는 제1메커니컬실과; 내부에 상기 1메커니컬실이 배치되는 카트리지 하우징과; 내주면에 상기 제1메커니컬실을 지지하는 돌출된 제1플랜지부와 외주면에 상기 카트리지 하우징이 연결되는 돌출된 제2플랜지부가 형성되는 메인 하우징과; 상기 제1플랜지부와 연결되어 유체를 기밀시키는 제2메커니컬실과; 상기 카트리지 하우징에 이격 배치되고 내부에 제2메커니컬실이 배치되는 카트리지 슬리브를 포함하는 수중펌프에 관한 것이다.

Description

내부냉각회로를 갖춘 수중펌프{submersible pump that has internal cooling loop}

본 발명은 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카트리지를 적용한 일체형 실을 적용한 수중펌프에 관한 것이다.

수중펌프는 수중에서 작동하는 전동식 펌프로서 그 사용 목적 및 용도 에 따라 심정용, 상수도 가압용, 배수용 등 여러 종류로 다양하게 구분된다.

또한 일반적으로 수중펌프는 수중에 설치되어 유체를 흡입한 후, 강제 유동시키는 장치로서, 동력을 발생시키는 구동원, 구동원에 의해 회전하는 구동축 및 구동축에 의해 회전하는 임펠러 등을 포함한다.

이에 수중펌프는 구동원의 동력에 의해 임펠러가 회전되면서 유체를 흡입하고 토출구를 통해 배출하면서 유체를 강제 유동시키게 된다.

따라서 임펠러가 회전시 구동원측으로 압력이 가해지는 바 구동원으로 유체가 유입될 수 있다. 따라서 구동원과 임펠러 사이에 윤활유 챔버가 배치되며 윤활유 챔버의 내부에는 구동축이으로 유체가 유입되는 것을 방지하는 메커니컬실이 구비된다.

그러나 종래의 메커니컬실의 경우, 한정된 공간에서 회전축에 밀착시켜 고정실과 회전실 및 탄성부재 등을 차례차례 장착하여야 하고, 실 장착 후에는 그 위에 중량물의 실 하우징을 설치하여 오일 하우징을 구성해야 하는데 그 과정에서 메커니컬실의 표면이 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 메커니컬실의 구조가 축, 접촉면 및 실외부에 오링을 설치하는 구조로 되어 있기에 오링 안착에 어려움이 발생하여 정확한 기밀유지의 확보가 어려운 문제점이 있었다.

그리고 메커니컬실의 장착하는 작업은 난이도가 어려운 바, 시간과 노력이 많이 발생하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 메커니컬실을 미리 별도로 카트리지 내에 장착하여 메커니컬실의 장착 및 이동시의 파손을 방지하기 위한 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 완전한 기밀 기능을 확보한 상태의 실을 미리 조립하여 카트리지화 하고 이를 용이하게 수중펌프 축에 장착할 수 있도록 고안한 메커니컬실을 장착할 수 있는 수중펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프는, 구동원에 의해 회전되는 구동축과, 상기 구동축에 슬라이딩하여 장착되어 상기 구동축을 통해 상기 구동원으로 유입되는 유체를 기밀시키는 카트리지실을 포함하고, 상기 카트리지실은 상기 구동축 상에 배치되어 유체를 기밀시키는 제1메커니컬실과, 내부에 상기 1메커니컬실이 배치되는 카트리지 하우징과, 내주면에 상기 제1메커니컬실을 지지하는 돌출된 제1플랜지부와 외주면에 상기 카트리지 하우징이 연결되는 돌출된 제2플랜지부가 형성되는 메인 하우징과, 상기 제1플랜지부와 연결되어 유체를 기밀시키는 제2메커니컬실과, 상기 카트리지 하우징에 이격 배치되고 내부에 제2메커니컬실이 배치되는 카트리지 슬리브를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 메커니컬 실을 카트리지에 삽입한 일체구조로 되어 있어 장착이 용이한 장점이 있다.

둘째, 카트리지가 메커니컬 실을 보호하여 외부환경에 의한 파손이 적은 장점이 있다.

셋째, 내부에 윤활유를 확보하는 구조되어 메커니컬 실의 수밀기능을 보강한 장점이 있다.

넷째, 내부에 윤활유를 확보하는 구조로 되어 있어 메커니컬실의 표면이 윤활습동될 수 있도록 하여 실의 수명을 개선하는 장점이 있다.

다섯째, 미캐니컬실에 설치된 내부순환임펠러에 의해 운활습동유를 순환시킴으로써 전동기에서 발생하는 열을 상기 윤활습동유가 전도함으로써 전동기의 발열에 따른 손실을 방지하고 전동기의 전천후 사용이 가능하게 하는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중펌프의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중펌프의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중펌프의 카트리지실의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중펌프의 카트리지실의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중펌프의 카트리지실의 분해사시도 이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프의 측단면도이다. 그리고 도 1과 도 2에 나타난 수중펌프(1)는 내부 냉각방식을 적용한 것이다.

도 1 내지 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프(1)는 핸들(2), 헤드커버(3), 모터 하우징(20), 내부자켓(21), 외부자켓(22), 구동원(200), 구동축(300), 카트리지실(100), 어댑터(60), 실커버(40), 임펠러 및 펌프 케이싱(50)을 포함한다.

해드커버(3)는 수중펌프(1)의 상측단을 이루고 있으며, 본 실시예에서는 중간영역이 돌출된 중절모 형상으로 형성된다.

해드커버(3)는 내부에 터미널 보드(6)가 배치되며, 터미널 보드(6)는 직접 각종 센서가 설치되어 후술할 모터 하우징(20) 내부의 상태를 감지할 수 있도록 이루어져 있고, 후술한 센서삽입부(5)를 통해 삽입되는 연결 단자를 통해 외부 회로와 연결되어 신호를 전달하게 되어 있다.

또한 터미널 보드(6)는 크게 모터 하우징(20)에 결합되는 보드와, 이 보드에 압입되어 회로를 연결하는 다수의 연결 단자로 이루어져 있다. 물론, 보드는 비전도성 재질로 이루어지고, 연결 단자는 내부 회로와 외부회로(케이블)의 통전을 위해 전도성 재질로 이루어진다.

터미널 보드(6)에는 모터 하우징(20) 내부의 상태를 감지하기 위해 구동원(200)의 온도 감지 센서, 베어링 온도 감지 센서, 누수 감지 센서 등이 설치되어있으며 모터 하우징(20) 내부의 상태를 외부로 출력하는 신호를 발생시킨다.

해드커버(3)에는 구동원(200)에 전원을 공급하는 전원선이 삽입되는 돌출된 전원삽입부(5)가 구비된다.

또한 해드커버(3)에는 터미널 보드(6)에서 출력하는 신호를 전달하는 제어선이 삽입되는 돌출된 센서삽입부(5)가 구비된다.

핸들(2)은 본 실시에서는 U자형으로 형성되며 해드커버(3)의 돌출된 둘레면에 양단이 연결된다. 일반적으로 핸들(2)은 해드커버(3)에 용접 또는 체결수단에 의해 결합된다.

모터(200)는 모터 하우징(20)의 내부에 배치되며 모터(200)의 구동시 고정되어 있는 고정자(220)와 모터(200) 구동시 회전되는 회전자(210)를 포함한다.

고정자(220)는 일반적으로 권선(捲線)을 지지하는 철심과 철심을 부착하는 프레임(frame)으로 이루어져 있다. 또한 고정자(220)는 회전자(210)의 외측에 배치된다.

회전자(210)는 모터(200)의 회전되는 부분의 총칭으로서 주축, 철심, 전선 등으로 구성되어 있고 회전자(210)에 불균형이 있으면 메인베어링(30)에 모터하우징(20)의 변동하중이 전달되어 진동의 원인이 되므로 평형을 유지하면서 회전하여야 한다.

회전자(210)의 외측에는 고정자(220)가 배치되고 내측에는 구동축(300)이 배치된다. 따라서, 회전자(210)가 회전함으로써 구동축(300)도 회전하게 된다.

구동축(300)은 모터(200)에서 전달받은 동력에 의해 회전하며 전술한 바와 같이 회전자(210)의 내측에 배치된다.

구동축(300)은 후술하는 메인 베어링(30)과 카트리지실(100)을 관통하며 하측단에 흡입임펠러(400)가 장착된다. 이에 구동축(300)이 회전하면 흡입임펠러(400)도 회전하게 되어 모터(200)측으로 압력을 발생시킨다.

메인 베어링(30)은 모터 하우징(20)과 구동축(300)사이에 배치되며 전술한 회전자(210)의 불균형 회전으로 인한 진동을 흡수하는 역할을 한다. 일반적으로 메인 베어링(30)은 구름 베어링(30)으로 이루어진다.

모터 하우징(20)은 내부에 모터(200)가 배치되고 둘레면의 외측에는 내부자켓(21)이 이격하여 배치된다. 따라서 모터 하우징(20)과 내부자켓(21)사이에 작은 공간이 형성되는데 이 곳은 후술할 냉각수가 이동되는 제1유로(510)가 된다. 이에 냉각수가 전술한 제1유로(510)를 따라 이동함으로서 동력을 발생시키는 모터(200)를 냉각시킨다.

내부자켓(21)은 전술한 바와 같이 모터 하우징(20)의 둘레면을 이격 배치되고, 내부자켓(21)의 둘레면의 외측으로 후술할 외부자켓(22)이 이격하여 배치된다.

이에 내부자켓(21)과 외부자켓(22)사이에 작은 공간이 형성되며 이 곳은 냉각수가 이동하는 제2유로(520)가 된다. 다만, 후술할 본 발명의 다른 실시예에서는 전술한 제1유로(510)와 제2유로(520)가 없을 수도 있다.

모터 하우징(20), 내부자켓(21) 및 외부자켓(22)의 하측에는 이를 고정시키는 어댑터(60)가 연결된다.

어댑터(60)는 하측 중간영역에 후술할 카트리지 하우징(110)이 밀착된다. 또한 어댑터(60)는 모터 하우징(20)과 연결되는 영역, 내부자켓(21)과 연결되는 영역 및 외부자켓(22)이 연결되는 영역이 사이에 복수의 긴 홀(미도시)이 형성된다.

전술한 복수의 긴 홀(미도시)들은 전술한 제1유로(510)와 제2유로(520)와 연결되어 모터(200)를 냉각시키는 냉각수가 제1유로(510)와 제2유로(520)로 유동된다. 자세한 사항은 후술한다.

어댑터(60)는 외부자켓(22)이 연결되는 영역의 하측에 후술할 실커버(40)가 연결되고, 내부자켓(21)이 연결되는 영역의 하측에 후술할 디퓨져(70)가 연결된다.

디퓨져(70)는 전술한 바와 같이 외주는 어댑터(60)와 연결되고 내주는 후술할 카트리지 하우징(110)의 둘레면에 연결된다. 따라서 디퓨져(70)와 어댑터(60)사이에 공간이 형성되고 이는 상부유로(530)라 지칭한다. 또한, 디퓨져(70)와 실커버(40)사이에 공간이 형성되고 이는 하부유로(540)라 지칭한다. 자세한 사항은 후술한다.

실커버(40)는 후술할 메인 하우징(130)의 하측과 밀착되고 전술한 바와 같이 어댑터(60)와 연결된다.

따라서, 어댑터(60), 디퓨져(70) 및 실커버(40) 사이에 공간이 형성되며 이곳을 윤활유가 채워지는 윤활유 챔버(10)라고 지칭한다.

윤활유 챔버(10)는 모터 하우징(20)과 후술할 펌프케이싱(50)사이에 배치되며, 중간영역에 카트리지실(100)이 배치된다.

윤활유는 일반적으로 오일이 사용되며 후술할 순환임펠러(160)에 의해 순환되어 모터(200)를 냉각시키는 냉각수 역할도 한다. 전술한 냉각수 및 이하 냉각수는 윤활유라 지칭한다.

카트리지실(100)을 전술한 윤활유 챔버(10)의 중간영역에 배치된다.

카트리지실(100)은 모터(200)의 구동시 모터(200)측으로 발생하는 압력에 의해 구동축(300)을 통해 모터(200)로 유입되는 유체를 기밀시킨다.

또한 카트리지실(100)은 구동축(300)에 슬라이딩하여 장착되어 구동축(300)을 통해 구동원(200)으로 유입되는 유체를 기밀시킨다. 카트리지실(100)의 자세한 사항은 도 3을 참조하여 후술한다.

흡입임펠러(400)는 후술할 임펠러 챔버(51)에 배치된다. 흡입임펠러(400)는 구동축(300)의 일단에 연결되어 회전된다.

흡입임펠러(400)는 회전시 모터(200)측 방향으로 수압이 발생시키도록 날개가 형성되며 일반적으로 수압은 약 5kgf/cm2이다. 따라서 통상적으로 카트리지실(100)은 10~15kgf/cm2의 수압을 견딜 수 있게 제조된다. 다만 본 발명의 다른 실시예에서는 카트리지실(100)이 견딜수 있는 수압과 모터(200)가 발생시키는 수압은 다를 수 있다.

펌프 케이싱(50)은 수중펌프(1)의 하측단을 이루고 있으며 내부에 흡입임펠러(400)가 배치되는 임펠러 챔버(51), 유체가 흡입되는 흡입구(52) 및 유체가 토출되는 토출구(53)가 형성된다.

펌프 케이싱(50)의 흡입구(52)에는 흡입임펠러(400)와 간격을 조정하는 삽입링이 장착되며, 토출구(53)에는 유체를 외부로 토출시키는 배관(미도시)이 연결된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프의 카트리지실의 사시도이고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프의 카트리지실의 분해사시도이다. 그리고 도 3과 도 4에 나타난 카트리지 실(100)은 내부 냉각방식을 적용한 수중펌프(1)에 장착되는 것이다.

도 3과 도4를 참조하면, 윤활유 챔버(10)의 중간영역에 배치되는 카트리지 실은 카트리지 하우징(110), 제1메커니컬실(120), 순환임펠러(160), 메인 하우징(130), 제2메커니컬실(140) 및 카트리지 슬리브(150)를 포함한다.

일반적으로 메커니컬실이란 회전기기의 축봉장치로서, 회전실과 고정실이 밀착되어 구동축(300) 주위의 유체 유출을 차단하는 장치를 말한다. 초정밀 가공된 실링(Seal ring)과 실시트(Seal seat)의 평면부가 탄성부재나 유체압력의 균형에 따른 하중이 축방향으로 가해진 상태에서 미끄럼 마찰 접촉운동을 하고, 이때 계면에서 발생된 접촉면압에 의해 밀봉된 유체의 누설을 차단하는 기계요소부품으로 내열성, 내마모성, 자기 윤활성, 내식성 등이 우수해야 하며 주로 펌프, 교반기, 블로어, 압축기, 터빈 등에 사용된다.

카트리지 하우징(110)은 내부에 제1메커니컬실(120)이 배치되고, 둘레면에 윤활유가 카트리지 하우징(110)의 내부로 유입될수 있도록 복수의 개구부(111)를 형성한다. 본 실시예에서는 복수의 개구부(111)는 2단으로 이루어진다.

카트리지 하우징(110)은 둘레면에 밀폐수단(80)가 장착되는 복수의 장착부(113)가 형성된다. 본 실시예에서는 복수의 장착부(113)는 3단으로 이루어지며 복수의 장착부(113) 사이에 전술한 복수의 개구부(111)가 형성된다.

카트리지 하우징(110)은 상측부의 중간영역에 구동축(300)이 관통하는 관통홀(112)이 형성되며 하측부는 후술할 메인 하우징(130)의 제2플랜지부(132)와 연결된다.

카트리지 하우징(110)은 둘레면의 중간영역에 전술한 디퓨져(70)의 내주가 연결된다.

제1메커니컬실(120)은 카트리지 하우징(110)의 내부에 배치되고 카트리지 하우징(110)의 상측에 밀착되어 모터(200)로 유입되는 유체를 기밀시킨다.

제1메커니컬실(120)은 카트리지 하우징(110)의 상측에 고정되는 제1고정실(121), 제1고정실(121)의 하측과 밀착되고 구동축(300)에 의해 회전하는 제1회전실(122) 및 제1회전실(122)을 제1고정실(121)에 밀착시키는 제1탄성부재(123)를 포함한다.

일반적으로 회전실(122,142)은 고정실(121,141)에 밀착되어 회전하는바 내열성, 내마모성 등이 우수한 재질로 이루어진다. 바람직하게는 실리콘 카바이드 재질로 이루어진다.

제1고정실(121)은 구동축(300)상에 배치되며, 상측은 카트리지 하우징(110)에 고정되고 하측은 제1회전실(122)과 밀착된다.

제1회전실(122)은 구동축(300)상에 배치되어 구동축(300)에 의해 회전된다. 또한 제1회전실(122)은 상측은 고정실과 밀착되고 하측은 제1탄성부재(123)와 연결된다.

제1회전실(122)은 제1탄성부재(123)가 위치를 이탈하지 않도록 하기 위해, 하측으로 돌출된 영역을 형성한다.

제1탄성부재(123)는 제1회전실(122)을 제1고정실(121)에 밀착시킨다. 따라서 제1회전실(122)이 마모되더라도 제1고정실(121)에 밀착될 수 있도록 한다.

제1탄성부재(123)는 상측에는 제1회전실(122)이 연결되고 하측에는 순환임펠러(160)와 연결된다.

제1탄성부재(123)는 코일스프링으로 이루어지고 코일스프링은 전술한 제1회전실(122)의 돌출된 영역에 끼워진다. 다만 본 발명의 다른 실시예에서는 제1탄성부재(123)는 멀티스프링으로 이루어 질 수도 있다.

순환임펠러(160)는 카트리지 하우징(110)의 내부에 배치된다. 또한 순환임펠러(160)는 구동축(300)상에 배치되어 구동축(300)에 의해 회전된다. 순환임펠러(160)가 회전함에 따라 윤활유 챔버(10)내의 윤활유를 순환시킨다.

또한 순환임펠러(160)는 둘레에 복수의 날개가 형성되며 복수의 날개는 윤활유가 모터(200)측 방향으로 상승할 수 있도록 한다.

순환임펠러(160)는 제1탄성부재(123)가 연결되면서 위치이탈을 방지하기 위해 "ㄴ"형의 돌출된 안착부가 형성된다.

순환임펠러(160)는 제1플랜지부(131)에 밀착된다. 따라서 제1플랜지부(131)는 순환임펠러(160) 뿐만 아니라 제1탄성부재(123)를 지지한다.

메인 하우징(130)은 내주면에 제1탄성부재(123)가 지지되도록 돌출된 제1플랜지부(131)와 외주면에 카트리지 하우징(110)이 연결되도록 돌출된 제2플랜지부(132)가 형성된다.

메인 하우징(130)은 외주면에 카트리지 하우징(110)과 체결되도록 나사산(134)이 형성된다. 이뿐만 아니라 메인 하우징(130)의 제2플랜지부(132)는 카트리지 하우징(110)과 결합되도록 체결부재가 삽입되는 복수의 체결홀(133)이 형성된다. 또한 메인 하우징(130)은 중간영역에 구동축(300)이 관통하는 홀이 형성된다.

제1플랜지부(131)는 메인 하우징(130)의 상측에 형성되고 제2플랜지부(132)는 메인 하우징(130)의 하측에 형성된다.

제1플랜지부(131)는 상측에는 후술할 순환임펠러(160)가 연결되고 하측에는 제2고정실(141)이 고정된다.

제2플랜지부(132)는 전술한 바와 같이 체결홀(133)이 형성되어 체결부재에 의해 카트리지 하우징(110)과 체결된다.

메인 하우징(130)은 실커버(40)와 밀착되며 메인 하우징(130)과 실커버(40)가 밀착되는 면을 실접촉면이라 지칭한다. 바람직하게는 제2플랜지부(132)가 실커버(40)에 밀착된다.

제2메커니컬실(140)은 카트리지 슬리브(150)의 내부에 배치되고 메인 하우징(130)의 상측에 밀착되어 모터(200)로 유입되는 유체를 기밀시킨다.

제2메커니컬실(140)은 메인 하우징(130)의 상측에 고정되는 제2고정실(141), 제2고정실(141)의 하측과 밀착되고 구동축(300)에 의해 회전하는 제2회전실(142) 및 제2회전실(142)을 제2고정실(141)에 밀착시키는 제2탄성부재(143)를 포함한다.

제2고정실(141)은 구동축(300)상에 배치되며, 상측은 메인 하우징(130)에 고정되고 하측은 제2회전실(142)과 밀착된다.

제2회전실(142)은 구동축(300)상에 배치되어 구동축(300)에 의해 회전된다. 또한 제2회전실(142)은 상측은 제2고정실(141)과 밀착되고 하측은 제2탄성부재(143)와 연결된다.

제2회전실(142)은 제2탄성부재(143)가 위치를 이탈하지 않도록 하기 위해 하측으로 돌출된 영역을 형성한다.

제2탄성부재(143)는 제2회전실(142)을 제2고정실(141)에 밀착시킨다. 따라서 제2회전실(142)이 마모되더라도 제2고정실(141)에 밀착될 수 있도록 한다.

제2탄성부재(143)는 상측에는 제2회전실(142)이 연결되고 하측에는 카트리지 슬리브(150)와 연결된다.

제2탄성부재(143)는 코일스프링으로 이루어지고 코일스프링은 상술한 제2회전실(142)의 돌출된 영역에 끼워진다. 다만 본 발명의 다른 실시예에서는 제2탄성부재(143)는 멀티스프링으로 이루어 질 수도 있다.

카트리지 슬리브(150)는 메인 하우징(130)의 하측에 이격 배치되고 내부에 제2메커니컬실(140)이 배치된다. 본 실시예에서는 제2메커니컬실(140)의 일부인 제2회전실(142)과 제2탄성부재(143)가 배치된다.

카트리지 슬리브(150)는 제2탄성부재(143)가 연결되면서 위치이탈을 방지하기위해 "ㄴ"형의 돌출된 안착부가 형성된다.

카트리지 슬리브(150)를 중간영역에 구동축(300)이 관통되는 홀이 형성되고 구동축(300)에 대응되는 면의 하측에 유체의 진입을 방지하는 밀폐수단(80)이 장착된다.

본 발명의 일 실시예의 카트리지실(100)은 전술한 바와 같이 두개의 메커니컬실(120, 140)을 텐텀방식으로 적용하였다. 따라서 흡입임펠러(400)에 의해 모터(200)측 방향으로 흡입압력이 작용하더라도 유체의 유입을 방지한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프의 측단면도이고, 도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프의 카트리지실의 분해사시도이다. 그리고 도 5와 도 6에 나타난 수중펌프(1)와 카트리지실(100)은 외부 냉각방식을 적용한 것이다.

도 4와 도 5에는 도 1 내지 도 3에 나타난 수중펌프(1)와 카트리지실(100)이 상이하게 구성된 수중펌프(1)가 도시되어 있다.

도 4와 도 5에서는 전술한 일 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하에서는 전술한 일 실시예와 상이한 점을 중심으로 서술한다.

도 4와 도 5에 나타난 수중펌프(1)와 카트리지실(100)이 도 1 내지 도3에 나타난 수중펌프(1)와 카트리지실과 상이한 점은 순환임펠러(160), 외부자켓(22), 내부자켓(21) 및 디퓨져(70)가 생략된 점이다.

따라서, 따로 모터(200)의 구동으로 발생된 열을 식히는 냉각시스템이 장착되어 있지 않다.

다만 수중펌프(1)는 수중에서 작동하는바 모터(200)에서 발생된 열은 식힐 수 있다.

따라서 작은 동력을 발생시켜 발열이 작은 모터(200)가 장착된 수중펌프(1)에서 사용하는 것이 바람직하며, 전술한 부품을 생략함으로써 원가를 절감하는 효과가 있을 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프의 작용을 설명하면 다음과 같다.

해드커버(3)의 상측에 연결된 전원삽입부(5)를 통해 삽입된 전원선에 의해 터미널 보드(6)에 전원이 공급되고 터미널 보드(6)는 전원을 인가 받아 모터 하우징(20) 내의 모터(200)를 구동시킨다.

수중펌프(1)의 모터(200)가 작동되면, 모터(200)내의 회전자(210)가 회전하게 되어 회전동력(이하 동력)을 발생시키고, 회전자(210)와 연결되어 있는 구동축(300)에 동력을 전달한다.

구동축(300)은 모터(200)로부터 전달받은 동력에 의해 회전하게 되고 하측단에 연결된 흡입임펠러(400)도 회전하게 된다.

흡입임펠러(400)는 둘레에 형성된 복수의 날개에 의해 유체를 모터(200)측 방향으로 상승하도록 하여 모터(200)측 방향으로 흡입압력을 발생시킨다.

따라서 흡입임펠러(400)의 회전으로 모터(200)측 방향으로 흡입압력이 작용하고 이에 카트리지실(100)에게도 흡입압력이 작용한다.

구동축(300)은 모터 하우징(20), 어댑터(60), 카트리지실(100) 및 실커버(40)를 관통하며 카트리지실(100)의 내부에 배치된 제1회전실(122)과 제2회전실(142)을 회전시킨다.

카트리지실(100)의 내부에 배치된 제1회전실(122)은 제1고정실(121)과 밀착되어 미끄럼 마찰 접촉운동을 하고 이때 계면에서 발생된 접촉면압에 의해 구동축(300)을 통해 모터(200)로 유입되려는 유체를 기밀시킨다.

뿐만 아니라 카트리지 슬리브(150)의 내부에 배치된 제2회전실(142)은 제2고정실(141)과 밀착되어 미끄럼 마찰 접촉운동을 하고 이때 계면에서 발생된 접촉면압에 의해 구동축(300)을 통해 모터(200)로 유입되려는 유체를 기밀시킨다.

또한 카트리지 하우징(110)에 형성된 복수의 개구부(111)를 통해 제1메커니컬실(120)과 제2메커니컬실(140)에 윤활유를 공급하여 각각의 회전실(122,142)과 고정실(121,141)간의 미끄럼 마찰 접촉운동을 원활히 발생하도록 한다.

카트리지 하우징(110)이 전술한 어댑터(60)와 밀착되며, 메인 하우징(130)이 실커버(40)에 밀착 고정되어 있는바 제1메커니컬실(120)과 순환임펠러(160)에 흡입압력의 작용이 미비하다. 다만, 카트리지 슬리브(150)는 메인 하우징(130)에 이격 배치되며 고정되어 있지 않기에 흡입압력의 영향을 받는다.

이에 메인 하우징(130)에 고정된 제2고정실(141)에 제2회전실(142)은 더욱더 밀착된다. 따라서, 모터(200)로의 유체의 유입을 방지한다.

그리고 카트리지 슬리브(150)는 모터(200)측 방향으로 움직이게 되나 제2탄성부재(143)의 반발력에 의해 움직임이 최소화된다.

이에 유체는 모터(200)측 방향으로 유동하려고 하나 먼저 카트리지 슬리브(150)에 장착된 밀폐수단(80)에 의해 1차적으로 기밀되며 제2메커니컬실(140)에 의해 2차적으로 기밀된다. 또한, 제1메커니컬실(120)에 의해 3차적으로 기밀되는 바 모터(200)로의 유체의 유입을 막을 수 있다.

따라서, 펌프 케이싱(50)에 형성된 흡입구(52)를 통해 흡입된 유체는 모터(200)측으로 유동하지 못하고 펌프 케이싱(50)에 형성된 토출구(53)로 유동하며, 토출구(53)와 외부를 연결하는 배관(미도시)을 통해 유체가 외부로 배출된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 구동축(300)이 회전하게 되면, 카트리지 하우징(110)의 내부에 배치된 순환임펠러(160)가 회전하게 된다.

순환임펠러(160)가 회전함에 따라, 윤활유 챔버(10)내의 윤활유가 순환되게하고, 전술한 모터 하우징(20), 내부자켓(21), 외부자켓(22), 어댑터(60), 디퓨져(70) 및 실커버(40)에 의해 형성되는 제1유로(510), 제2유로(520), 상부유로(530) 및 하부유로(540)를 통해 윤활유가 유동하게 된다.

윤활유는 순환임펠러(160)의 회전에 의해 하부유로(540)의 윤활유를 모터(200)측 방향으로 상승시켜 상부유로(530)로 유동한다.

상부유로(530)는 제1유로(510)과 연결되는 바, 윤활유는 제1유로(510)로 유동하게 되며 모터(200)의 구동으로 발생한 열을 흡수하게 된다. 제1유로(510)를 통과한 윤활유는 제2유로(520)로 유동하며 외부로 열을 발산하여 윤활유는 냉각된다.

제2유로(520)를 통과한 윤활유는 하부유로(540)를 통해 카트리지실(100)로 유동되는 바 윤활유가 순환하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1: 수중펌프 10: 윤활유 챔버
20: 모터 하우징 21: 내부자켓
22: 외부자켓 40: 실 커버
50: 펌프 케이싱 51: 임펠러 챔버
52: 흡입구 53: 토출구
60: 어댑터 70: 디퓨져
100: 카트리지실 110: 카트리지 하우징
111: 개구부 112: 관통홀
113: 장착부 120: 제1메커니컬실
121: 제1고정실 122: 제1회전실
123: 제1탄성부재 130: 메인 하우징
131: 제1플랜지부 132: 제2플랜지부
133: 체결홀 140: 제2메커니컬실
141: 제2고정실 142: 제2회전실
143: 제2탄성부재 150: 카트리지 슬리브
160: 순환임펠러 200: 구동원
300: 구동축 400: 흡입임펠러
510: 제1유로 520: 제2유로
530: 상부유로 540: 하부유로

Claims (8)

1. 구동원에의해회전되는구동축과;
   상기 구동축에 슬라이딩하여 장착되어 상기 구동축을 통해 상기 구동원으로 유입되는 유체를 기밀시키는 카트리지실을 포함하고,
   상기 카트리지실은,
   상기 구동축상에 배치되어 유체를 기밀시키는 제1메커니컬실과;
   내부에 상기 1메커니컬실이 배치되는 카트리지 하우징과;
   내주면에 상기 제1메커니컬실을 지지하는 돌출된 제1플랜지부와 외주면에 상기 카트리지 하우징이 연결되는 돌출된 제2플랜지부가 형성되는 메인 하우징과;
   상기 제1플랜지부와 연결되어 유체를 기밀시키는 제2메커니컬실과;
   상기 카트리지 하우징에 이격 배치되고 내부에 제2메커니컬실이 배치되는 카트리지 슬리브를 포함하는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 카트리지 하우징의 상측과 밀착되는 어댑터와; 상기 메인 하우징의 하측과 밀착되는 실커버를 더 포함하는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 카트리지실은 상기 카트리지 하우징의 내부에 배치되고 상기 구동축에 의해 회전되어 윤활유를 순환시키는 순환임펠러를 더 포함하는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 카트리지 하우징은 둘레면에 복수의 개구부가 형성되는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 카트리지 하우징은 둘레면에 밀폐수단이 장착되는 복수의 장착부가 형성되는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1메커니컬실은 상기 카트리지 하우징의 상측에 고정되는 제1고정실과; 상기 제1고정실에 밀착되어 상기 구동축에 의해 회전되는 제1회전실과; 상기 제1회전실을 제1고정실에 밀착시키는 제1탄성부재를 포함하고,
   상기 제2메커니컬실은 상기 메인 하우징의 하측에 고정되는 제2고정실과; 상기 제2고정실에 밀착되어 상기 구동축에 의해 회전되는 제2회전실과; 상기 제2회전실을 제2고정실에 밀착시키는 제2탄성부재를 포함하는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 메인 하우징은 외주면에 상기 카트리지 하우징과 결합되도록 나사산이 형성되는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2플랜지부는 상기 카트리지 하우징과 결합되도록 체결부재가 삽입되는 복수의 체결홀이 형성되는 내부냉각회로를 갖춘 수중펌프.
   
   
   
   

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