KR20120122444A

KR20120122444A - 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템

Info

Publication number: KR20120122444A
Application number: KR1020110040578A
Authority: KR
Inventors: 이재형; 김해수
Original assignee: 이재형; 김해수
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-11-07

Abstract

본 발명은 베어링과 메카니컬실 부분을 동시에 냉각시킴과 동시에 최적의 냉각효과를 가져올 수 있도록 열발생부에 냉각수를 근접분사토록 하는 구성을 통하여 냉각효율 높일 수 있도록 하는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템에 관한 것이다.

Description

원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템{a cooling system for heating producer which using centrifugal force and friction force}

본 발명은 베어링유니트와 메카니컬실 부분을 동시에 냉각시킴과 동시에 최적의 냉각효과를 가져올 수 있도록 열발생부에 냉각수를 근접분사토록 하는 구성을 통하여 냉각효율 높일 수 있도록 하는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템에 관한 것이다.

종래의 액체운송용펌프에는 회전축의 씰부에 글랜드패킹(gland packing)이나 기계적인씰(mechanical seal)을 갖춘 원시펌프가 일반적으로 사용되고 있다.

그러나, 일반적인 종래의 원심펌프를 예를들면 가압식여과기로 액체를 이송하는 펌프로서 사용하면 펌프회전축의 씰(seal)부가 밀폐가능 등의 악화를 초래하는 것을 알고 있다.

그래서, 회전축 씰(seal)부를 가진 원심펌프에 있어서 고온성, 고부식성이면서 쇳조각, 쇳가루, 수산화금속, 그 외의 무기, 유기의 불순물 등의 다양한 슬러지(sludge)를 함유하는 금속도금액이나 금속표면처리액등의 펌핑에 있어서는 상기한 슬러지외에 회전축 씰(seal)부 및 축지지부로의 펌핑액으로부터의 열전달, 회전축 씰(seal)부의 회전마찰에 의한 발열 및 축지지부의 회전운동에 의한 발열에 의해 가속된 회전축 씰(seal)부 및 축지지부의 마모에 기인한 진동등이 관찰되며 이들이 상쇄해서 회전축 씰(seal)부에 간극의 발생을 일으키며 회전축 씰(seal)부의 씰기능을 악화시킨다.

이와같은 문제점을 개선하기 위하여 특허공고공보 제97-1836호에 냉각수공급순환장치가 개시되어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 이 펌프는 펌프본체(1) 및 그 본체에 고정되며 본체 뒷쪽에 있는 축받이케이스(25)를 포함하고 본체(1)내에는 임펠러(2)가 설치되어 있으며, 축받이케이스(25)에는 베어링으로 이루어진 축지지부(26)을 끼우고 있다.

그리고, 상기 임펠러(2)는 펌프회전축(4)에 고정되고 지지되고, 상기 회전축(4)는 축지지부(26)에 의해 회전가능하게 지지되며, 상기 임펠러(2)의 뒤판에는 압력을 균등하게 하는 밸런스구멍(3)이 설치되어 있고, 상기 축받이케이스(25)내에는 냉각수케이스(5)가 설치되어 있으면서 그 케이스(5)에는 회전축(4)가 관통하는 부분을 남기고 본체(1)을 밀폐하도록 본체(1)에 고정되는 구성으로 이루어 진다.

또한, 상기 냉각수케이스(5)에는 냉각수실(6) 및 그 내측의 글랜드패킹(gland packing)설치부(10a)가 이중으로 형성되어 있으며, 글랜드패킹(gland packing)(10)은 그 설치부(10a)에 끼워져 있으며, 회전축(4)를 둘러싸고 있다.

더하여, 상기 냉각수케이스(5)에는 글랜드패킹(gland packing)느름구(11)을 관통시키며 누름구(11)에는 글랜드패킹(gland packing)(10)에 근접하여 위치하며 회전축(4)를 둘러싸는 냉각수를 통하기 위한 냉각용환상수홈(13a)가 설치되어 있으며, 더욱이 환상수홈의 회전축(4)를 둘러싼 냉각수회수용의 회수용환상수홈(14)가설치되어 있다.

계속하여, 상기 축지지부(26)의 내측에는 회전축(4)를 둘러싼 오일씰(26a)가 설치되고, 상기 냉각용환상수혼(13)과 글랜드패킹(gland packing)(10)과의 사이의 벽에는 회전축(4)에 대해 간극(21)을 가지며, 상기 냉각용환상수홈(13)과 회수용환상수홈(14)와의 사이의 벽에는 회전축(4)에 대해 간극(22)를 가지고, 회수용환상수홈(14)의 대기측의 벽은 회전축(4)에 대해 간극(23)을 가진다.

그리고, 상기 냉각수실(6)에는 냉각수의 유입구(7) 및 유출구(8)이 형성되어 있으며, 글랜드패킹(glandpacking)누름구(11)에는 냉각용환상수홈(13)에 대한 냉각수의 유입구(12) 및 유출구(18)이 설치되어 있음과 동시에 회수용환수홈(14)에 대해서 수류출구(19)가 설치되어 있고, 상기 냉각수실(6)의 유출구(8)과 냉각용환상수홈(13)의 유입구(12)등이 수류도출관(9)에 의해 접속되어 있다.

더욱이, 상기 축받이케이스(25)의 저부는 냉각수회수홈부(27)의 상태로 형성되며 이것에 대해 수류출구(28)을 형성하고 있으며, 상기 본체(1) 및 측받이케이스(25)의 외부에 적은 수량의 용수량의 냉각수(35)를 비축하는 저수조(34) 및 양수량이 적은 소형의 순환펌프(36)이 설치되어 있으며, 저수조(34)의 하부와 펌프(36)의 흡입구가 흡입도관(37)에서 접속되며, 펌프(36)의 토출부가 급수도관(38)에서 상기한 냉각수실(6)의 유입구(7)에 접속되는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 냉각수공급순환장치를 갖는 회전축 씰부는, 물에 의해서만 냉각되어 그 냉각효과가 저하됨은 물론 베어링은 직접 냉각할 수 없는 단점이 있다.

또한, 상기 축지지부에 근접하여 냉각수가 접촉되지 못하여 냉각효과가 저하되는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 메카니컬실은 물론 베어링유니트를 동시에 냉각시킬 수 있도록 하여 냉각효과를 상승시킬 수 있도록 하고, 열발생 부분 전체에 냉각수를 동시에 분사토록 하여 신속한 냉각효율의 구현이 가능토록 하며, 공급되는 냉각수가 베어링유니트 및 메카니컬실을 통하여 예열된 후 임펠러에 공급되어 열발생 효율을 높일 수 있도록 하고, 냉각수의 원활한 유동으로 냉각효과의 상승을 가져올 수 있도록 하는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 임펠러가 연결되는 회전축이 케이싱에 베어링유니트 및 메카니컬실을 통하여 회전가능토록 하면서 밀봉토록 설치되고, 상기 베어링유니트를 감싸도록 제1냉각챔버가 구비되어 케이싱에 공급되는 유체의 일부가 공급된 후 케이싱에 투입토록 되고, 상기 유체의 다른 일부에 메카니컬실에 근접토록 설치되는 공급노즐에 연결되는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은 임펠러의 일측에 호형의 반사부가 더 구비되는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템을 제공한다.

더하여, 본 발명은 공급노즐이 회전축을 적어도 180도 감싸도록 설치되는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템을 제공한다.

또한, 본 발명의 공급노즐은 회전축을 전체적으로 감싸도록 설치되는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템을 제공한다.

계속하여, 본 발명의 공급노즐은 관통공을 갖는 제1커버와 제2커버의 조립구조로 이루어지면서 제1커버의 회전축 근접거리가 제2커버의 회전축 근접거리보다 적게 형성되어 제2커버측으로 분사되는 물의 양이 많도록 설치되는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템을 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 메카니컬실은 물론 베어링유니트를 동시에 냉각시켜 냉각효과를 상승시키고, 열발생 부분 전체에 냉각수를 동시에 분사하여 신속한 냉각효율의 구현이 가능하며, 공급되는 냉각수가 베어링유니트 및 메카니컬실을 통하여 예열된 후 임펠러에 공급되어 열발생 효율을 높이고, 냉각수의 원활한 유동으로 냉각효과의 상승을 가져오는 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 냉각장치를 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 냉각시스템이 장착된 열발생장치의 외관도이다.
도3은 본 발명에 따른 냉각시스템의 설치상태를 도시한 단면도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각시스템을 도시한 단면도이다.
도5 및 도6은 각각 본 발명에 따른 냉각시스템의 노즐을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 냉각시스템이 장착된 열발생장치의 외관도이고, 도3은 본 발명에 따른 냉각시스템의 설치상태를 도시한 단면도이며, 도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각시스템을 도시한 단면도이고, 도5 및 도6은 각각 본 발명에 따른 냉각시스템의 노즐을 도시한 사시도이다.

본 발명의 냉각장치(500)가 설치되는 열발생기(H)는, 케이싱(100)에 설치되는 고정임펠러(400)와 상기 고정임펠러(400)에 대응되는 위치에 설치되면서 회전축(300)에 연결되는 회전임펠러(200)가 구비된다.

그리고, 상기 회전축(300)이 케이싱(100)에 베어링유니트(600) 및 메카니컬실(650)을 통하여 회전가능토록 하면서 밀봉토록 설치된다.

더하여, 상기 베어링유니트(650)를 감싸도록 제1냉각챔버(710)가 구비되어 케이싱(100)에 니플(730)을 통하여 일부가 공급되면서 유체의 다른 일부는 케이싱(100) 내측의 충진공간(107)에 공급토록 설치된다.

이때, 상기 충진공간(107)에 유체를 공급토록 설치되는 니플(730)의 단부에는 유체가 메카니컬실에 근접토록 공급노즐(740)이 설치된다.

상기 공급노즐(740)은, 회전축이 중앙에 관통되는 고리형상으로 회전축을 전체적으로 감싸도록 설치되어 냉각수를 메카니컬실에 동시에 분사토록 설치된다.

또한, 상기 공급노즐(740)은 회전축을 적어도 180도 감싸도록 설치된다.

이때, 상기 공급노즐(740)은 관통공을 갖는 제1커버(743)와 제2커버(745)의 조립구조로 이루어지면서 제1커버의 회전축 근접거리(r1)가 제2커버의 회전축 근접커리(R1)보다 적게 형성되어 제2커버측으로 분사되는 물의 양이 많도록 설치된다.

더하여, 상기 공급노즐(740)에서 분사되는 물이 원활하게 이동토록 회전축(300)에 근접한 회전임펠러(200)의 일측에 호형의 반사부(205)가 더 구비되는 구성으로 이루어 진다.

이때, 상기 회전축(300)에는 냉각수를 임펠러 측으로 압축공급토록 설치되는 공급팬(370)이 더 구비되어도 좋다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도6에서 도시한 바와같이 본 발명의 열발생기(H)는, 케이싱(100)에 구비되는 투입공(110)을 통하여 유입되는 유체가 고정임펠러(400)와 회전임펠러(200) 사이를 통과하면서 회전에 따른 원심력과 마찰력을 이용하여 마찰토록 된다.

이때, 상기 고정임펠러(400)와 회전임펠러(200)의 마찰력에 의해 유체를 가열한 후 가열된 유체는 배출공(130)을 통하여 외부에 배출토록 된다.

그리고, 상기 회전축(300)은 회전임펠러(200)를 회전시키기 위하여 고속으로 회전되는 기구로서 케이싱(100)의 내측에 설치될 때 케이싱(100)의 외부에 유체가 누설되는 것을 방지토록 메카니컬실(650) 및 베어링유니트(600)가 설치되는 데 상기 메카니컬실(650) 및 베어링유니트(600)는 고속회전에 의해 가열토록 된다.

또한, 상기 메카니컬실(650) 및 베어링유니트(600)은 가열시 베어링의 윤활성능을 손상시키거나 메카니컬실의 밀봉효과를 저하시키게 되어 지속적인 냉각작용을 수행하여여 한다.

본 발명은, 상기와 같은 메카니컬실(650) 및 베어링유니트(600)의 냉각작용을 동시에 수행토록 냉각장치(500)가 설치되고, 상기 냉각장치(500)는 메카니컬실(650) 및 베어링유니트(600)에서 발생되는 열을 흡수한 후 열발생기(H)에 예열된 물을 공급하여 열발생효과를 더욱 높일 수 있게 된다.

더하여, 상기 냉각장치(500)는 베어링유니트(650)를 감싸도록 제1냉각챔버(710)가 구비되어 케이싱(100)에 니플(730)을 통하여 일부가 공급된 후 케이싱(100)의 내측에 공급토록 되는 구성으로 베어링유니트를 연속하여 냉각토록 한다.

그리고, 상기 냉각장치(500)는, 케이싱(100) 내측의 충진공간(107)에 유체의 공급과 동시에 메카니컬실(600)을 냉각토록 하는 공급노즐(740)을 통하여 베어링유니트와 메카니컬실의 동시 냉각이 가능토록 된다.

이때, 상기 충진공간(107)에 유체를 공급토록 설치되는 니플(730)의 단부에설치되는 공급노즐(740)은, 회전축에 설치되는 메카니컬실에 최대한 근접토록 설치되어 냉각효과를 더욱 높이게 된다.

계속하여, 상기 공급노즐(740)은, 회전축이 중앙에 관통되는 고리형상으로 회전축을 전체적으로 감싸도록 설치되어 냉각수를 메카니컬실에 동시에 분사토록 하거나, 회전축을 적어도 180도 감싸도록 설치되어 메카니컬실(600)에서 연속적인 냉각효과를 가져올 수 있도록 한다.

이때, 상기 공급노즐(740)은 관통공을 갖는 제1커버(743)와 제2커버(745)의 조립구조로 이루어지면서 제1커버의 회전축 근접거리(r1)가 제2커버의 회전축 근접커리(R1)보다 적게 형성되어 제2커버측으로 분사되는 물의 양이 많도록 설치되어 분사되는 냉각수가 메카니컬실(600)의 전체에 동시에 분사토록 되어 냉각효과를 더욱 높일 수 있게 된다.

그리고, 상기 공급노즐을 병행하여 공급팬(370)이 더 설치되면 냉각수를 임펠러 측으로 압축공급토록 설치되어 유체의 유동이 원활하게 이루어 진다.

더하여, 상기 회전축(300)에 근접한 회전임펠러(200)의 일측에 호형의 반사부(205)가 더 구비되어 공급노즐(740)을 통하여 메카니컬실(600)에 냉각수가 분사될 때 분사되는 냉각수가 메카니컬실(600)에서 열을 흡수한 후 반사부(205)를 따라 흘러 임펠러사이에 형성되는 마찰유로(미도시)에 쉽게 유입토록 되어 원활한 유동이 가능토록 되는 것이다.

100...케이싱 200...회전임펠러
205...반사부 300...회전축
400...고정임펠러 600...베어링유니트
650...메카니컬실 730...니플
740...공급노즐

Claims

케이싱(100)에 설치되는 고정임펠러(400)와 상기 고정임펠러(400)에 대응되는 위치에 설치되면서 회전축(300)에 연결되는 회전임펠러(200)가 구비되면서 상기 회전축(300)이 케이싱(100)에 베어링유니트(600) 및 메카니컬실(650)을 통하여 회전가능토록 하면서 밀봉토록 설치되는 열발생기(H)에 냉각장치(500)가 구비되고,
상기 냉각장치(500)는, 베어링유니트(650)를 감싸도록 제1냉각챔버(710)가 구비되어 케이싱(100)에 니플(730)을 통하여 일부가 공급되어 냉각을 완료한 후 충진공간에 공급토록 하면서 유체의 다른 일부는 케이싱(100) 내측의 충진공간(107)에 직업 공급토록 설치되고,
상기 충진공간(107)에 유체를 공급토록 설치되는 니플(730)의 단부에는 유체가 메카니컬실에 근접되어 공급토록 공급노즐(740)이 설치되는 구성으로 이루어진 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템
제1항에 있어서, 상기 공급노즐(740)은, 회전축이 중앙에 관통되는 고리형상으로 메카니컬실을 전체적으로 감싸도록 설치되어 냉각수를 메카니컬실에 동시에 분사토록 설치되거나, 메카니컬실의 둘레를 따라 적어도 180도 감싸도록 설치되는 구성중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급노즐(740)은 관통공을 갖는 제1커버(743)와 제2커버(745)의 조립구조로 이루어지면서 제1커버의 회전축 근접거리(r1)가 제2커버의 회전축 근접커리(R1)보다 적게 형성되어 제2커버측으로 분사되는 물의 양이 많도록 설치되는 것을 특징으로 하는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템
제1항에 있어서, 상기 공급노즐(740)에서 분사되는 물이 원활하게 이동토록 회전축(300)에 근접한 회전임펠러(200)의 일측에 호형의 반사부(205)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템
제1항에 있어서, 상기 회전축(300)에는 냉각수를 임펠러 측으로 압축공급토록 설치되는 공급팬(370)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 원심력 및 마찰력을 이용한 열 발생장치용 냉각시스템