KR20140074999A - 피트 배럴형 펌프 및 그 장착 방법 - Google Patents

피트 배럴형 펌프 및 그 장착 방법 Download PDF

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Abstract

피트 배럴형 펌프가, 피트의 소형화와 성능 저하를 발생시키지 않는 흡입 소용돌이 방지 수단을 갖는다. 입축 펌프는, 작동 유체를 흡입하기 위하여 하단부에 설치한 펌프 흡입구와, 흡입구에 이웃하여 회전축에 부착한 임펠러와, 임펠러의 하류측에 배치되어 임펠러에 의해 선회 성분을 부여받은 작동 유체를 승압하는 안내 블레이드를 구비한다. 펌프 흡입구의 하측에 소용돌이 발생 방지 장치를 부설하였다. 펌프 흡입구 및 소용돌이 발생 방지 장치의 외경 φd0을 안내 블레이드의 최대 외경 φd3보다 소경으로 하여, 피트로부터 입축 펌프와 함께 소용돌이 발생 방지 장치를 꺼낼 수 있게 하였다.

Description

피트 배럴형 펌프 및 그 장착 방법{PIT BARREL PUMP AND METHOD FOR INCORPORATING SAME}
본 발명은 기밀(氣密)하게 구성한 피트 내에 입축(立軸) 펌프를 수용한 피트 배럴형 펌프 및 그 장착 방법에 관한 것이다.
종래의 피트 배럴형 펌프의 예가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 펌프에서는, 천장부가 개방된, 바닥이 있는 원통 형상의 피트 배럴의 상부 측면에 흡입구가 형성되어 있다. 그리고 피트 배럴의 상부 개구부로부터 입축 펌프가 매달린다. 입축 펌프의 토출관부에는 플랜지가 설치되어 있고, 이 플랜지가 피트 배럴의 개구부를 폐지(閉止)함으로써, 피트 배럴 내부는 기밀하게 유지된다.
이와 같이 구성된 피트 배럴 펌프에서는, 피트 배럴의 흡입구로부터 흡입된 유체는, 피트의 내벽면과 피트 내부에 매달린 입축 펌프의 외주면과의 사이를 하강하여, 피트 저부에 위치하는 펌프 흡입구의 외주부로부터 펌프 내부에 흘러들어간다. 펌프 흡입구에서 대략 180도 흐름 방향이 바뀐 유체는, 펌프 임펠러의 회전력에 의해 연직 상방(上方)으로 흡입되어, 임펠러 및 디퓨저를 거쳐, 토출 배관에 배출된다.
그런데, 피트 배럴형 펌프에서도 사용되는 입축 펌프에서는, 수중 소용돌이에 의한 진동 및 소음의 발생을 억제하는 것이 중요한 과제로 되어 있다. 이 과제를 해결하기 위하여, 특허문헌 2 내지 특허문헌 4에는 입축 펌프의 흡입구에 선회 방지 수단을 설치하는 것이 기재되어 있다.
즉, 특허문헌 2에 기재된 입축 펌프에서는 흡입 소용돌이를 방지하기 위하여, 펌프의 하단에 위치하는 흡입 소용돌이 방지 부재를 장착하고 있다. 흡입 소용돌이 방지 부재는, 고리 형상의 위쪽 프레임부와, 위쪽 프레임부로부터 연직 아래쪽 방향으로 연장되는 복수의 지지부와, 지지부의 하단에 설치한 아래쪽 프레임부와, 장착 상태에서 흡입 벨의 하부에 있어서 소정의 지지부로부터 흡입 벨의 축심(軸心)을 향하여 연장되는 방해판을 갖고 있다.
또, 특허문헌 3에 기재된 입축 펌프에서는, 개수로(開水路)에 설치되는 흡입구를 갖는 흡입부의 외주에, 흡입부의 외주면과의 사이에 부(副) 유로를 형성하는 부 유로 형성체를 대략 동심 형상으로 배치하고 있다. 또한, 특허문헌 4의 입축 펌프에서는, 흡입 벨 마우스의 선단(先端) 하방(下方)의 흡입수 탱크 저면에, 흡입 벨 마우스에 유입되는 물을 정류하는 정류판을 구비하는 정류판 장치를 설치하고, 이 정류판 장치에 흡입 벨 마우스를 고정하고 있다.
일본 공개특허 특개평7-324700호 공보 일본 공개특허 특개2010-190184호 공보 일본 공개특허 특개2002-155898호 공보 일본 공개특허 특개2002-147383호 공보
나카노 도모키, 「해수 담수화 장치용 브라인 재순환 펌프」, 터보기계협회 제91회 세미나 - 펌프의 신기술 동향 팜플렛, 평성22년(2010년) 3월 24일, 터보기계협회
상기 특허문헌 1에 기재된 피트 배럴형 펌프에 있어서는, 입축 펌프와 유입수와의 간섭이나, 주(主) 축의 회전수와 입축 펌프의 고유 진동수의 일치에 따른 공진현상에 의한 진동·소음의 발생을 방지하기 위하여, 피트 배럴의 벽면에 돌기를, 펌프에 이 돌기에 맞닿는 아암을 설치하고, 아암의 휨 반력(反力)에 의해 펌프의 양수관(揚水管)의 진동을 억제하고 있다. 그러나, 이 특허문헌 1에 기재된 펌프에서는, 피트 배럴 내부를 하강하여 펌프 흡입관으로부터 흡입되는 흐름에 발생하는 흡입 소용돌이를 방지하는 것에 대해서는 고려되어 있지 않다.
한편, 특허문헌 2 내지 특허문헌 4에 기재된 입축 펌프의 흡입 소용돌이 방지 수단은, 각각 흡입 소용돌이의 발생을 방지하기 위해서는 유효한 수단이라고 생각된다. 그러나, 이들 공보에 기재된 펌프는, 피트 배럴형 펌프와 달리, 모두 기밀하게 구성된 피트 내에 입축 펌프가 수용된 것은 아니며, 개수로나 횡방향으로 충분한 저액부(貯液部)가 형성되는 피트 구조이다. 그 결과, 입축 펌프로의 유입 방향이, 펌프 흡입부에서 대략 180도 변화하는 것은 아니며, 대부분의 경우, 90도 정도의 흐름의 변화에 불과하다.
따라서, 펌프 흡입구에 설치하는 소용돌이 방지 수단의 폭 방향의 크기에 제한은 없고, 충분한 폭을 갖고 형성하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 이들 공보에 기재된 입축 펌프에서는, 소용돌이 방지 수단을 피트와 같은 한정된 공간에 수납하는 것에 대해서는, 충분히는 고려되어 있지 않다. 피트 배럴형 펌프에서는, 피트의 소형화도 요망되고 있어, 피트의 소형화에 따른 불안정 또는 효율이 저하되는 흐름의 발생을 방지할 필요도 있다.
본 발명은 상기 종래 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 피트 배럴형 펌프가, 피트 배럴의 소형화와 성능 저하를 발생시키지 않는 흡입 소용돌이 방지 수단을 갖는 데에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 피트 배럴형 펌프에 있어서, 피트 배럴의 소형화와 메인터넌스성이 풍부한 흡입 소용돌이 방지 수단을 실현하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 특징은, 배럴형의 피트 내부에 입축 펌프를 매달아 수용한 피트 배럴형 펌프에 있어서, 상기 입축 펌프는 작동 유체를 흡입하기 위하여 하단(下端)부에 설치한 펌프 흡입구와, 이 흡입구에 이웃하여 회전축에 부착된 임펠러와, 임펠러의 하류측에 배치되어 임펠러에 의해 선회 성분을 부여받은 작동 유체를 승압하는 디퓨저를 구비하며, 상기 펌프 흡입구의 하측이면서 이 펌프 흡입구에 소용돌이 발생 방지 장치를 부설하고, 상기 펌프 흡입구 및 상기 소용돌이 발생 방지 장치의 외경(外徑)을 상기 디퓨저의 최대 외경보다 소경(小徑)으로 하여 상기 피트로부터 상기 입축 펌프와 함께 상기 소용돌이 발생 방지 장치를 꺼낼 수 있게 하고, 상기 소용돌이 발생 방지 장치는, 베이스 부재와, 이 베이스 부재의 외주측에 둘레 방향으로 간격을 두고 배치한 복수의 판 형상의 리브를 가지며, 상기 복수의 리브를 상기 펌프 흡입구에 고정함으로써 상기 소용돌이 발생 방지 장치와 상기 펌프 흡입구를 일체화한 것이다.
그리고 이 특징에 있어서, 상기 소용돌이 발생 방지 장치의 베이스 부재는, 평판(平板) 또는 테이퍼 형상으로 형성된 평판을 원판 또는 콘 형상으로 형성한 부재와 조합하여 형성되는 것이 바람직하다.
또 상기 특징에 있어서, 상기 피트가, 강화 플라스틱제여도 되고, 상기 피트를 바닥이 있는 원통 형상으로 형성하여, 상기 소용돌이 발생 방지 장치의 피트에 접하는 저면을 외주부가 위로 휘어진 곡면으로 형성해도 된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 상단(上端)부에 플랜지가 형성된 배럴형의 피트를 수납하는 오목부를 지표면에 형성한 후 배럴형의 피트를 이 오목부에 유지하고, 상기 피트의 플랜지에 입축 펌프에 형성한 플랜지를 맞닿게 하여 입축 펌프를 상기 피트 내에 수용함과 함께 상기 입축 펌프를 매단 상태로 하여, 상기 피트 내부에 수용하는 상기 입축 펌프를 상기 특징의 것으로 한 것이다.
본 발명에 따르면, 피트 배럴 내부에 입축 펌프를 매달아 사용되는 피트 배럴형 펌프에 있어서, 펌프 외경보다 소경인 선회 방지 수단을 펌프 흡입구에 고정하여 설치하였으므로, 피트 배럴의 소형화와 성능 저하가 발생하지 않는 흡입 소용돌이 방지 수단이 얻어진다. 또, 피트 배럴의 소형화와 메인터넌스성이 풍부한 흡입 소용돌이 방지 수단을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 일 실시예의 종단면도.
도 2는 도 1에 나타낸 피트 배럴형 펌프의 라인 10 부분에 있어서의 횡단면도.
도 3은 본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 다른 실시예의 종단면도.
도 4는 도 3에 나타낸 피트 배럴형 펌프의 라인 10 부분에 있어서의 횡단면도.
도 5는 본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 또 다른 실시예의 종단면도.
도 6은 도 5에 나타낸 피트 배럴형 펌프의 라인 10 부분에 있어서의 횡단면도.
도 7은 본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 또 다른 실시예의 종단면도.
도 8은 본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 또 다른 실시예의 종단면도.
이하에서는, 본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 몇 가지 실시예를, 도면을 이용하여 설명한다.
실시예 1
도 1에, 본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프(50)의 일 실시예를, 종단면도로 나타낸다. 본 피트 배럴형 펌프(50)는, 예를 들면 다단(多段) 플래시형의 해수 담수화 플랜트에 있어서, 브라인 순환용 펌프로서 사용되는 것이다. 배럴형 피트(1)의 내부는 유체로 충만되어 있다. 이 해수 담수화용 펌프의 예가, 비특허문헌 1에 기재되어 있으며, 그 크기는 구경 900 ㎜, 설계점 유량 137.2 ㎥/min, 양정(揚程) 21.5 m, 필요동력 670 ㎾로 되어 있다.
본 실시예에 나타낸 피트 배럴형 펌프(50)에서는, 바닥이 있는 원통 형상으로 형성된 배럴형의 피트(1)의 측면 상부에, 이 피트(1)에 작동액(물이나 해수)을 공급하는 피트 흡입구(9)가 피트(1)의 축에 대략 직각으로 형성되어 있다. 피트(1)는, 해수 담수화 용도 등을 고려하여, 스테인리스강이나 그 밖의 내식성이 높은 금속, 또는 FRP, 유리섬유를 혼입한 GFRP로 대표되는 강화 플라스틱 등으로 제작되어 있어, 내식성과 내압 강도를 확보하고 있다.
즉, 피트(1)는 펌프(50) 운전시에 기밀해지므로, 압력 용기에 준한 형상이다. 그 때문에, 피트(1)의 저부는, 경판(鏡板)과 같이 하방으로 불룩해진 형상으로 되어 있다. 또한, 피트(1)의 상단부는 지표면 또는 그 이하의 위치에 설치되는 경우가 많다. 피트(1)는 땅 속에 묻힌 후, 주위가 콘크리트 등으로 매설되어 있다.
피트(1) 내에는 입축 펌프(8)가 수용되어 있다. 입축 펌프(8)는, 연직으로 연장된 직선부(12a)의 상부에 곡관부(曲管部)(12b)가 형성된 토출 배관(12)을 갖고 있고, 도시를 생략하였으나 곡관부(12b)에는, 수평 방향으로 연장되는 배관이 접속되어 있다. 토출 배관(12)의 곡관부(12b)의 하방에는, 플랜지(12c)가 부착되어 있고, 피트(1)의 상단에 설치한 플랜지(1a)와 볼트 체결되어 있다. 이에 의해, 입축 펌프(8)는 피트(1) 내에 기밀하게 매달린다.
입축 펌프(8)의 하단부에 위치하는 펌프 흡입구(2)는, 축소 유로를 형성하는 벨 마우스 형상으로 되어 있다. 흡입구(2)의 상방에는, 임펠러 케이싱(6a), 디퓨저 케이싱(7a)이 순서대로 설치되어 있고, 디퓨저 케이싱(7a)은 토출 배관(12)의 직선부(12a)에 연접(連接)해 있다.
토출 배관(12)을 관통하여, 회전축(5)이 연직 방향으로 연장되어 있고, 회전축(5)의 상부는 토출 배관(12)의 곡관부(12b)의 외측 상방에 부설한 상부 베어링(14)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 곡관부(12b)와 상부 베어링(14) 사이에는 축 밀봉 장치(13)가 부착되어 있다. 축 밀봉 장치(13)는, 입축 펌프(8)의 작동 유체가 외부에 누설되는 것을 밀봉하고 있다. 회전축(5)의 상단부는, 도시를 생략한 원동기에 접속되어 있다.
회전축(5)의 하단부에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 매의 블레이드가 설치된 사류(斜流) 임펠러(6)가 부착되어 있고, 너트(5a)로 회전축(5)에 고정되어 있다. 임펠러(6)의 배면측에는 디퓨저(7)가 배치되어 있고, 디퓨저(7)의 보스측의 내주부에는 하부 베어링(15)이 유지되어 있다. 하부 베어링(15)은 상부 베어링(14)과 함께 회전축(5)을 회전 가능하게 지지한다.
여기서 본 발명의 특징으로서, 벨 마우스형으로 형성한 흡입구(2)에, 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 설치하고 있다. 도 1에 나타낸 입축 펌프(8)의 소용돌이 발생 방지 장치(4)는, 단면 나팔 형상의 콘 형상 부재(베이스 부재)(4a)와, 이 콘 형상 부재(4a)의 외주부에 복수 개(도면에서는 8개), 둘레 방향에 대략 등간격으로 배치된 판 형상의 리브(3)를 갖고 있다. 리브(3)는, 흡입구(2)로의 유로를 형성하기 위하여, 및 콘 형상 부재(4a)를 흡입구(2)에 유지하기 위하여 설치되어 있다. 리브(3)와 흡입구(2), 및 리브(3)와 콘 형상 부재(4a)는 각각 용접 혹은 볼트 체결되어 있다.
이와 같이 구성한 피트 배럴형 펌프(50)의 동작 등에 대하여, 이하에 설명한다. 피트 배럴형 펌프(50)에 있어서, 배럴형으로 형성된 피트(1)의 상부에 위치하는 피트(1)의 흡입구(9)로부터 흐름 Fa로서 흡입된 유체는, 입축 펌프(8)의 직선부(12a)의 주위부로 돌아 들어간 흐름 Fb와 함께, 피트(1)의 내벽면과 입축 펌프(8)의 외주면과의 사이를 피트(1)의 흡입구(9)로부터 펌프(8)의 흡입구(2)로 향하는 연직 하방의 흐름 Fc, Fd가 된다.
그리고, 피트(1)의 하부에 위치하는 입축 펌프(8)의 흡입구(2)에 유도되는 흐름 Fe, Ff를 형성한다. 축소 유로를 형성하는 벨 마우스 형상의 흡입구(2)에 도달한 흐름은, 임펠러(6)의 회전에 의해 연직 상방으로 유도되어, 임펠러(6), 뒤이어 디퓨저(7)를 거쳐, 토출 유로로의 흐름 Fj가 되어, 피트 배럴형 펌프(50) 밖으로 배출된다.
임펠러(6)는, 주 축(5)에 접속된 도시생략한 원동기에 의해 구동된다. 그리고, 입축 펌프(8)의 흡입구(2)로부터 흡입된 작동 유체인 물에, 임펠러(6)의 회전에 의해 에너지를 부여하여 유체를 승압한다. 디퓨저(7)는 정지 유로이며, 임펠러(6)가 유체에 부여한 흐름의 둘레 방향 선회 성분을 축 방향으로 정류하여, 압력 회복시킨다.
펌프(8)의 흡입구(2)의 하부에 위치하는 피트(1)의 최하부로부터, 펌프(8)의 흡입구(2)를 향하여 발생하는 수중 소용돌이의 발생을 억제하기 위하여, 피트(1)의 최하부에 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 설치한다. 본 실시예에서는, 선회 방지판 대신에 콘 형상의 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 부착하고 있다.
그런데, 브라인 순환용 펌프의 경우, 피트(1)의 흡입구(9)에서의 유체의 압력은 대기압 이하이다. 또한, 토목 시공, 피트(1)의 제작의 비용 저감을 위하여, 피트(1)의 깊이가 얕아지는 경향에 있다. 그 때문에, 펌프(8)의 흡입구(2) 근방의 펌프 압입 압력은 낮아, 대기에 접하는 자유 표면을 갖는 일반적인 펌프와 비교하여, 수중 소용돌이나 임펠러에 생기는 캐비테이션이 발생하기 쉬운 조건에서 사용된다. 그래서, 펌프(8)의 흡입구(2)에 설치되는 소용돌이 발생 방지 장치(4)에는, 수중 소용돌이의 발생을 방지하고, 피트(1)의 상부로부터 흘러내려 오는 유체의 흐름을 방해하지 않고, 균일하게 펌프(8)의 임펠러(6)에 유도하는 것이 요구된다.
또, 배럴형의 피트(1)의 재료로는, 스테인리스강이나 그 밖의 금속, FRP나 유리섬유를 혼입한 GFRP로 대표되는 강화 플라스틱이 이용된다. 본 실시예에서는 강화 플라스틱으로 피트(1)를 제작하고 있다. 이 경우에는, 소용돌이 발생을 방지하기 위한 콘 형상의 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 피트(1)에 부착하거나 또는 피트(1)에 일체 성형하기는 곤란해진다. 그래서, 입축 펌프(8)의 흡입구(2)의 하방에, 소용돌이 발생 방지 장치(4)를, 리브(3)를 이용하여 체결함으로써, 흡입구(2)와 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 일체화하고 있다. 이와 같이 함으로써, 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 구비한 입축형 펌프(8)를 피트(1)의 내부에 상방으로부터 매달아 설치하는 것이 가능해진다.
종래에는, 매달린 펌프(8)의 흡입구(2)의 하방이면서 피트(1) 측에, 소용돌이 발생 방지용 선회 방지판이나 콘 형상의 소용돌이 발생 방지 장치를 부착했었다. 본 실시예에 의하면, 피트(1)의 상부로부터 매달아 설치한 펌프(8)의 흡입구(2)의 하측에, 소용돌이 발생 방지용의 콘 형상 부재(4a)를, 둘레 방향으로 복수 배치한 리브(3)에 의해 흡입구(2)와 일체화하고 있다. 입축 펌프(8)를 이와 같은 구성으로 하고 있으므로, 흡입구(2)의 최외경 φd0은, 피트(2)의 상방으로부터의 유체의 흐름을 방해하는 일이 없도록, 디퓨저(7)의 최외경 φd3보다 작게 하는 것이 바람직하다.
도 2에, 입축 펌프(8)의 흡입구(2)와 리브(3)에 의해 일체화한 소용돌이 발생 방지 장치(4)를, 횡단면도로 나타낸다. 도 2는, 도 1의 단면선(10)을 따른 도면이다. 콘 형상의 소용돌이 발생 방지 장치(4)는, 펌프 흡입구(2)와 동심 위치에 배치되어 있다. 콘 형상의 소용돌이 발생 장치(4)를, 펌프(8)의 흡입구(2)의 하측에 설치하였으므로, 펌프(8)의 흡입구(2)에서 국소적으로 발생하는 급격한 증속 흐름을 억제할 수 있다. 그 결과, 수중 소용돌이의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 콘 형상의 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 이용함으로써, 다단으로 구성된 입축 펌프(8)의 회전축(5)의 오버행(overhang) 양이 증대되는 경우에는, 펌프(8)의 회전축(5)을 소용돌이 발생 방지 장치(4)의 콘 형상 부재(4a)에까지 연장시켜, 콘 형상 부재(4a)에 유지한 베어링으로 회전축(5)의 축단(軸端)을 회전 지지하면, 오버행 양을 저감할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 배럴형 피트의 저부측에 소용돌이 발생 방지 장치를 부착할 필요가 없어, 피트의 제작성을 우선시한 설계가 가능해져, 피트의 제작 비용을 저감할 수 있다. 종래에는, 금속재료로 피트를 제작한 경우에는, 소용돌이 발생 방지 장치를 용접으로 피트 저부에 부착할 수 있으므로, 형상 변경은 가능하나, 피트의 제작성 및 메인터넌스성은 좋지 않았다. 또한, 피트를 강화 플라스틱 등으로 제작하면, 피트 자체를 추가 가공하는 등의 형상 변경은 강도 변화를 초래하여 곤란함과 함께 제작 비용이 높아지나, 본 실시예에서는 피트 자체에는 아무런 변경을 가하지 않으므로, 제작성 및 경제성이 풍부하다.
또, 본 실시예에 의하면, 피트(1)와 펌프(8)의 흡입구(2)의 사이에 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 배치하였으므로, 펌프의 부분 유량 영역에서의 운전시에 발생하는 캐비테이션을 수반하는 임펠러 입구 역류가, 피트(1)에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다. 만일 소용돌이 발생 방지 장치(4)에 손상이 생기더라도, 매달아 설치한 펌프(8)를 끌어올리면, 펌프(8)의 끌어올림과 동시에 소용돌이 발생 방지 장치(4)도 꺼낼 수 있으므로, 소용돌이 발생 방지 장치의 손상부의 메인터넌스가 용이해진다.
또한, 소용돌이 발생 방지 장치(4)의 형상을 변경할 필요가 생기더라도, 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 간단하게 꺼낼 수 있으므로, 피트의 저면에 소용돌이 발생 방지 장치가 고정 설치되어 있는 경우와 비교하여, 핸들링이 용이해진다. 또한, 본 실시예에 의하면, 피트 내에 매달아 설치한 펌프를 갱신할 때에, 피트의 저부의 형상을 고려하지 않고 소용돌이 발생 방지 장치를 설계할 수 있으므로, 기존의 피트(1)를 유용(流用)할 수 있어, 펌프의 갱신에 드는 시간이나 비용을 억제할 수 있다.
실시예 2
본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 다른 실시예를, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은, 피트 배럴형 펌프(50)의 종단면도이고, 도 4는 도 3의 단면선 10을 따른 횡단면도이다. 본 실시예가 상기 실시예와 다른 것은, 콘 형상의 소용돌이 발생 방지 장치는 아니고, 십자로 조합한 선회 방지판(11)을 원형의 평판(베이스 부재)(4c)에 부착하여, 소용돌이 발생 방지 장치(4b)에 이용한 데에 있다. 수중 소용돌이는, 선회 흐름의 선회 중심에서 압력이 저하하는 것에 기인하여 발생하므로, 도 3에 나타낸 선회 방지판(11)을 설치하면, 펌프(8)의 흡입구(2) 부근에서의 선회 흐름이 억제된다. 이에 의해, 수중 소용돌이의 발생을 방지한다. 선회 방지판(11)은 높이 h, 길이 L/2의 판 4매를 십자형으로 조합하고 있다. 또한, 흐름이 보다 원활하게 임펠러(6)에 흡입되도록, 각 선회 방지판(11)은 높이 방향으로 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서도, 상기 실시예와 마찬가지로, 피트 배럴형 펌프에 있어서, 제작성을 우선시한 피트 저부의 설계가 가능해진다. 또, 피트 저부의 손상을 방지할 수 있고, 또한 소용돌이 발생 방지 장치의 메인터넌스나 형상 변경이 용이해진다. 또한, 펌프의 갱신시에 기존의 피트의 유용이 용이하게 된다.
실시예 3
본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프의 또 다른 실시예를, 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다. 도 5는, 피트 배럴형 펌프(50)의 종단면도이고, 도 6은 도 5의 단면선 10을 따른 횡단면도이다. 본 실시예에서는, 도 1에 나타낸 실시예의 소용돌이 발생 방지 장치(4)의 콘 형상 부재(4a)에, 선회 흐름을 더 억제하는 선회 방지판(11b)을 부가한 구조로 하고 있다. 그 외에는, 도 1에 나타낸 실시예와 동일하다. 선회 방지판(11b)은 높이 h, 두께 t, 콘 형상 부재(4a)와 조합했을 때에 외경 방향의 길이가 L로 되어 있다. 이와 같은 형상으로 하였으므로, 펌프 흡입구에서 국소적으로 발생하는 급격한 증속 흐름을 억제할 수 있다. 또, 흡입구(2)의 축심부에서 발생하기 쉬운 선회 흐름을 억제하는 것이 가능하게 되어, 수중 소용돌이의 발생을 더욱 방지하는 효과가 얻어진다.
본 실시예에 의하면, 도 1에 나타낸 실시예의 경우와 마찬가지로, 제작성을 우선시한 피트 저부의 설계가 가능해진다. 또, 피트 저부의 손상을 방지할 수 있고, 또한 소용돌이 발생 방지 장치의 메인터넌스나 형상 변경이 용이해진다. 또한, 펌프의 갱신시에 기존의 피트(1)의 유용이 용이해진다.
실시예 4
본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프(50)의 또 다른 실시예를, 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은, 피트 배럴형 펌프(50)의 종단면도이다. 본 실시예에서는 도 1에 나타낸 실시예와, 피트(1a)의 형상이 다르다. 종래에, 피트(1)의 내압성을 고려하여 피트(1)의 저면(1b)은 압력 용기의 경판과 같이 외측으로 불룩해진 형상으로 되어 있었으나, 다른 수단에 의해 내압성이 보장될 때에는, 평면(1d) 형상으로 하는 것도 가능하다. 즉, 피트의 두께가 두꺼운 경우, 피트에 가해지는 응력이 적은 등의 경우이다. 이와 같이 하면, 피트의 제작성 및 피트 주위부의 제작성이 향상된다.
피트(1a)가 저면이 평판의 바닥이 있는 원통 형상으로 되었으므로, 피트(1a)의 아래쪽 모퉁이에 모서리부가 형성되어, 흐름의 정체가 발생할 우려가 있다. 이들은 흡입 소용돌이 발생의 요인이 되므로, 본 실시예에서는, 소용돌이 발생 방지 장치(4)를 구성하는 콘 형상 부재(4f)의 저면측 외주부(4g)를, 상방으로 구부러진 곡면 형상으로 하고 있다. 또한, 콘 형상 부재(4f)의 외경 φdv를, 펌프(8)의 흡입구(2b)의 외경 φd0보다 대경(大徑)으로 하고 있다. 그 외에는, 도 1에 나타낸 실시예와 마찬가지이다.
본 실시예에 의하면, 도 1에 나타낸 콘 형상 부재(4a)의 저부 형상이 곡률을 갖고, 피트(1a)의 상부로부터 흘러내리는 유체를 더 순조롭게 펌프(8)의 흡입구(2b)로 유도할 수 있다. 또한, 피트(1a)의 상방으로부터 펌프(8)의 흡입구(2b)로 유입되는 흐름이 더 순조로워지도록, 펌프(8)의 흡입구(2b)의 최외경부도 상방으로 구부러진 곡면으로 하고 있다. 피트의 저부의 형상에 관계없이, 펌프(8)의 흡입구(2b)로 흐름이 순조롭게 유도되도록 제어하는 것이 가능하게 되어, 수중 소용돌이의 발생을 방지할 수 있다. 나아가서는, 피트(1a)의 상부로부터 흡입구(2b)로 유입되는 흐름을 제어할 수 있으므로, 펌프(8)의 흡입부에서 발생하는 손실을 저감할 수 있다.
실시예 5
본 발명에 관련된 피트 배럴형 펌프(50)의 또 다른 실시예를, 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은, 피트 배럴형 펌프(50)의 종단면도이다. 본 실시예는, 도 7에 나타낸 실시예와 입축 펌프(8)의 흡입구(2d)의 형상만 상이하다. 도 7의 실시예에서는, 흡입구(2a)의 외주측을 상방으로 휘게 하여 흐름 Fe, Ff를 순조롭게 흡입구(2a)로 유도하고 있었다. 본 실시예에서는 흐름 Fe, Ff를 더 순조롭게 흡입구(2d)로 유도하기 위하여, 흡입구(2d)의 외주측에 형성되는 오목부(2c)를, 부재(2f)로 덮고 있다. 이에 의해, 흡입구(2d)의 외주부는 외경 φd5의 대략 원통 형상이 되고, 잘록한 부분이 없어져 있다.
피트(1a)의 상방으로부터 펌프(8)의 흡입구(2d)로 향하여 유체가 하방으로 흐를 때에, 피트(1a)의 상방으로부터 유입된 유체는 디퓨저(7)의 외주(외경 φd3 부분)를 통과할 때에, 축류가 된다. 펌프(8)의 외주부와 피트(1a)의 내주부와의 사이에 형성되는 공간은, 디퓨저(7)의 최대경부를 거치면 점차 증대하고, 펌프의 흡입구(2)의 최소경 φd5 부분부터 다시 축소 유로로 바뀐다. 그리고, 펌프(8)의 흡입구(2) 단부(端部)에서 극소 유로 면적이 된다. 이와 같은 확대 및 축소를 반복하는 유로를 유체가 유통하면, 흐름의 손실이 증가한다.
이 문제점을 해소하기 위하여, 피트(1a)의 내부에 있어서의 유로 단면적의 변화를 작게 하여, 펌프(8)의 흡입구(2d)의 최대경 φd0 부분을 상방으로 연장하여, 유로 단면적의 변화에 따른 유로 손실의 저감을 도모하고 있다. 본 실시예에 의하면, 피트(1a)의 내부에서 발생하는 손실을 저감하여 펌프(8)의 유체 효율의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 소용돌이의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 디퓨저(7)의 플랜지면 하부로부터 펌프(8)의 흡입구(2d)의 상부 사이에서의 유로의 확대 및 축소에 의한 손실을 저감하는 구조로 하였으나, 펌프(8)의 흡입구(2)의 최대경을 디퓨저(7)의 최대경과 동일하거나 그보다도 작게 하면, 상기와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상기 각 실시예에 기재된 바와 같이, 펌프의 흡입구에 선회 방지 장치를 일체적으로 설치하고, 펌프의 최대경을 디퓨저부의 최대경으로 하고 있으므로, 펌프 외주와 피트 내주 사이에 형성되는 흐름 공간은 펌프의 크기에 의해 규정할 수 있어, 피트의 내경을 선회 방지 장치에 따라서 변경할 필요가 없다. 즉, 펌프 사양이 정해지면, 피트의 사양을 결정할 수 있어 피트를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 피트를 강화 플라스틱으로 제작한 예를 설명하였으나, 상술한 대로, 스테인리스강이나 그 외의 금속, FRP나 유리섬유를 혼입한 GFRP 등, 내식성이 우수한 것이라면 어떠한 재료로 된 피트에도 본 발명은 적용할 수 있다. 또, 내식성이 그다지 없더라도 표면 처리 등이 되는 경우, 내식성이 요구되지 않는 환경에서 사용하는 경우에는, 물론 다른 재료여도 상관없고, 본 발명을 적용할 수 있다.
1, 1a : 피트
1b, 1d : 저면
2, 2a, 2b, 2d : (펌프)흡입구
2c : 오목부
2f : 원통부
3 : 리브
4 : 소용돌이 발생 방지 장치
4a, 4f : 콘 형상 부재
4c : 원판 부재
4g : 외주부
5 : 회전축
6 : 임펠러
7 : 디퓨저
8 : 입축 펌프
9 : (피트)흡입구
10 : 단면(斷面) 위치
11, 11b : 선회 방지판
50 : 피트 배럴형 펌프
d0 : 흡입구 외경
d3 : 안내 블레이드 외경
d5 : 흡입 최소경
dv : 소용돌이 발생 방지 장치 외경
Fa∼Fj : 흐름

Claims (5)

  1. 배럴형의 피트 내부에 입축 펌프를 매달아 수용한 피트 배럴형 펌프에 있어서,
    상기 입축 펌프는 작동 유체를 흡입하기 위하여 하단부에 설치한 축소 유로를 형성하는 벨 마우스 형상의 펌프 흡입구와, 이 흡입구에 이웃하여 회전축에 부착된 임펠러와, 임펠러의 하류측에 배치되어 임펠러에 의해 선회 성분을 부여받은 작동 유체를 승압하는 디퓨저를 구비하며, 상기 펌프 흡입구의 하측이면서 이 펌프 흡입구에 소용돌이 발생 방지 장치를 부설하고, 상기 펌프 흡입구 및 상기 소용돌이 발생 방지 장치의 외경을 상기 디퓨저의 최대 외경보다 소경으로 하여 상기 피트로부터 상기 입축 펌프와 함께 상기 소용돌이 발생 방지 장치를 꺼낼 수 있게 하고, 상기 소용돌이 발생 방지 장치는, 베이스 부재와 이 베이스 부재의 외주측에 둘레 방향에 대략 같은 간격을 두고 배치한 판 형상의 복수의 리브를 가지며, 상기 복수의 리브를 상기 펌프 흡입구에 고정함으로써 상기 소용돌이 발생 방지 장치와 상기 펌프 흡입구를 일체화한 것을 특징으로 하는 피트 배럴형 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소용돌이 발생 방지 장치의 상기 베이스 부재를, 평판 또는 테이퍼 형상으로 형성된 평판을 원판 또는 콘 형상으로 형성한 부재와 조합하여 형성한 것을 특징으로 하는 피트 배럴형 펌프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피트가 강화 플라스틱제인 것을 특징으로 하는 피트 배럴형 펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피트를 바닥이 있는 원통 형상으로 형성하여, 상기 소용돌이 발생 방지 장치의 피트에 접하는 저면을 외주부가 위로 휘어진 곡면으로 형성한 것을 특징으로 하는 피트 배럴형 펌프.
  5. 상단부에 플랜지가 형성된 배럴형의 피트를 수납하는 오목부를 지표면에 형성한 후 배럴형의 피트를 이 오목부에 유지하고, 상기 피트의 플랜지에 입축 펌프에 형성한 플랜지를 맞닿게 하여 입축 펌프를 상기 피트 내에 수용함과 함께 상기 입축 펌프를 매단 상태로 수용하여, 상기 입축 펌프를 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 입축 펌프로 한 것을 특징으로 하는 피트 배럴형 펌프의 장착 방법.
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