KR20140095899A - 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프는 관 형상으로 이루어져 흡입구로부터 직각방향으로 곡선구간이 형성되고, 이로부터 축 방향으로 길게 이루어지되, 목 부분 내경이 작게 형성된 토출구쪽으로 갈수록 내경이 점차적으로 작아지는 계단형으로 이루어져서 흡입구로부터 고압발생부, 나선형와류발생부 및 고압발생부가 순차적으로 형성되어 이루어진 관 형상의 케이싱; 상기 케이싱 내부 정중앙에 위치되게 축 방향으로 설치되고, 일단부는 곡선구간에서 외측으로 관통되어 구동장치와 연결되어 있는 회전축; 상기 고압발생부에 위치되어 상기 회전축에 설치되는 제1임펠러; 상기 나선형와류발생부의 관 내벽에 돌출 형성되는 다수의 나선형안내깃; 상기 고압발생부에 위치되어 상기 회전축에 설치되고 상기 제1임펠러의 외경보다 작은 외경을 가지는 제2임펠러;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이에 따라 유체를 대량으로 흡입하여 토출 유량의 변화를 최소화시키면서도 토출구에서는 고압 및 고속으로 유체가 분사되므로서 기존의 고가의 소방펌프를 대체하여 사용할 수 있게 된다. 그리고, 유체에 함유된 불순물이나 이물질을 필터부재에 의해 제거할 수 있기 때문에 고압 및 고속의 성능을 발휘하는 본 발명의 축류펌프의 파손을 방지할 수 있게 되며, 필요에 따라 제1임펠러와 제2임펠러의 회전방향 및 회전 속도를 제어할 수 있으므로 토출압력과 토출량을 대상 유체에 따라 또는 펌핑 환경에 따라 용이하게 가변시킬 수 있는 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프.를 제공할 수 있는 탁월한 효과를 발휘하게 되는 것이다.

Description

고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프{Performance with the discharge of the high-pressure and high-speed axial flow pump}

본 발명은 축류펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체를 대량으로 흡입하여 토출 유량의 변화를 최소화하면서도 토출구에서는 고압 및 고속의 출력이 가능하도록 하며, 필요에 따라 토출압력과 토출량을 가변시킬 수 있도록 이루어진 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프에 관한 것이다.

일반적으로 축류펌프는 프로펠러형 임펠러의 회전으로 물이 임펠러에 대해 축 방향으로 송출하는 펌프로서, 구조가 간단하고 비교적 고속의 전동기(모터)에 연결되고, 소용돌이 펌프에 비하여 약 반의 용적을 갖도록 이루어져 있다.

그리고, 회전도가 높기 때문에 와권 펌프에 비해 그 형태는 작고 약 1/2의 용적으로 구조도 간단하며, 저양정이지만 토출하는 물의 양이 많기 때문에 온수 보일러의 온수 순환 펌프에 적합하며, 양정의 변화에 대해 펌프효율의 저하도 적다.

이러한 축류펌프는 관내의 안내 날개와 한 몸의 안내 날개익 그리고, 몸통과 곡선형의 몸통으로 이루어져 있으며, 액체는 케이싱 내부에서 평행하게 설치된 회전축을 따라 흐르고, 날개차의 의해 압력과 운동에너지가 주어지며, 고정날개에 의하여 그 일부가 압력으로 바뀐다.

이와 같이 여러 가지 장점이 있는 축류펌프는 3-5매 정도의 날개깃을 가진 날개차를 고속의 구동장치에 직결하여 소형의 펌프로서 대용량의 송수가 가능하지만 그 토출구에서의 순간 토출 압력은 높지 못하여 수직으로 최대 10m 정도 이내의 양정만 가능한 한계가 있었다.

또한, 부하의 정도에 따라 운전 중에 그 붙임각을 바꿀 수 있는 가동익형의 축류펌프가 있지만 이것은 양정 유량에 따른 부하가 발생할 때만 제어하기 위한 구성으로서 종래의 대부분의 축류펌프는 특히 소방용펌프와 같이 원거리 토출 능력을 발휘하기 어려운 구조로 되어 있었다.

따라서, 본 출원인은 부피가 작으면서 고속의 회전이 가능하며 유량의 변화가 적어 안정적인 펌프 운용이 가능하여 장점이 많은 축류펌프를 이용하여 고가의 소방용펌프를 대체하여 고압 및 고속의 토출 성능을 발휘하여 고정식 또는 이동식으로 사용할 수 있는 원거리의 토출이 가능한 축류펌프를 제안하고자 하는 것이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 축류펌프의 케이싱의 직선 구간을 계단형으로 구성하고 그 내부에 한 쌍의 임펠러를 배치하면서 그 중간에는 나선형 와류(회오리)를 발생시키도록 구성함으로써 유체를 대량으로 흡입하여 토출 유량의 변화를 최소화하면서도 토출구에서는 고압 및 고속의 출력이 이루어지도록 구성함으로써 소방용 펌프와 같이 원거리의 토출 능력을 발휘할 수 있는 고압 및 고속의 토출성능을 갖는 축류펌프를 제공하는 것과 관련된다.

본 발명은 필요에 따라 토출압력과 토출량을 가변시킬 수 있는 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프를 제공하는 것과 관련된다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프는 관 형상으로 이루어져 흡입구로부터 직각방향으로 곡선구간이 형성되고, 이로부터 축 방향으로 길게 이루어지되, 목 부분 내경이 작게 형성된 토출구쪽으로 갈수록 내경이 점차적으로 작아지는 계단형으로 이루어져서 흡입구로부터 고압발생부, 나선형와류발생부 및 초고압발생부가 순차적으로 형성되어 이루어진 관 형상의 케이싱; 상기 케이싱 내부 정중앙에 위치되게 축 방향으로 설치되고, 일단부는 곡선구간에서 외측으로 관통되어 구동장치와 연결되어 있는 회전축; 상기 고압발생부에 위치되어 상기 회전축에 설치되는 제1임펠러; 상기 나선형와류발생부의 관 내벽에 돌출 형성되는 다수의 나선형안내깃; 상기 초고압발생부에 위치되어 상기 회전축에 설치되고 상기 제1임펠러의 외경보다 작은 외경을 가지는 제2임펠러;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 회전축은 이중관구조로 이루어져서 중공관의 외측회전축에 상기 제1임펠러가 연결되어 상기 구동장치에 의해 정방향 회전되고, 상기 나선형안내깃은 역방향으로 배치되어 역방향의 나선형와류를 발생하며, 상기 제2임펠러는 상기 제1임펠러의 날개깃 형상과 대칭적으로 형성되고 상기 내측회전축에 연결되어 상기 구동장치로부터 역방향 회전 구동력을 전달받아 역방향으로 회전되도록 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 상기 제1임펠러와 제2임펠러는 각각 동일한 외경을 갖는 복수의 단위임펠러로 이루어져서 상기 회전축에 서로 겹쳐지게 설치되어 구성될 수 있다.

상기 흡입구와 접속되는 연결관 사이에는 허니콤(honeycomb) 구조의 필터부재가 더 구비되어 구성될 수 있으며, 상기 단위임펠러는 날개깃이 60°각도로 서로 엇갈리게 배치되어 상기 회전축에 일렬로 배열되어 설치함으로써 토출 성능을 극대화시킬 수 있도록 구성된다.

본 발명에 의한 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프는, 유체를 대량으로 흡입하여 토출 유량의 변화를 최소화시키면서도 토출구에서는 고압 및 고속으로 유체가 분사되므로서 기존의 고가의 소방펌프를 대체하여 사용할 수 있게 된다.

그리고, 유체에 함유된 불순물이나 이물질을 필터부재에 의해 제거할 수 있기 때문에 고압 및 고속의 성능을 발휘하는 본 발명의 축류펌프의 파손을 방지할 수 있게 되며, 필요에 따라 제1임펠러와 제2임펠러의 회전방향 및 회전 속도를 제어할 수 있으므로 토출압력과 토출량을 대상 유체에 따라 또는 펌핑 환경에 따라 용이하게 가변시킬 수 있는 고압 및 고속 토출성능을 갖는 축류펌프를 제공할 수 있는 효과를 발휘하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 및 고속의 토출성능을 갖는 축류펌프의 전체 구성을 도시한 횡단면도,
도 2a는 본 발명의 제1임펠러 구성을 나타낸 도 1의 가-가선 단면도,
도 2b는 본 발명의 정방향의 나선형와류발생부 구성을 나타낸 종단면도,
도 2c는 본 발명의 제2임펠러 구성을 나타낸 도 1의 나-나선 단면도,
도 3은 본 발명의 필터부재의 구성을 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명의 제1 및 제2임펠러의 다른 실시예를 도시한 종단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 및 고속의 토출성능을 갖는 축류펌프의 전체 구성을 도시한 종단면도,
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1임펠러 다른 구성을 나타낸 도 5의 다-다선 단면도,
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향의 나선형와류발생부 구성을 나타낸 종단면도,
도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2임펠러 다른 구성을 나타낸 도 5의 라-라선 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 및 고속 토출성능을 갖는 축류펌프(100)를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 및 고속의 토출성능을 갖는 축류펌프의 전체 구성을 도시한 횡단면도,

도 2a는 본 발명의 제1임펠러 구성을 나타낸 도 1의 가-가선 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 정방향의 나선형와류발생부 구성을 나타낸 종단면도이며, 도 2c는 본 발명의 제2임펠러 구성을 나타낸 도 1의 나-나선 단면도이고, 도 3은 본 발명의 필터부재의 구성을 도시한 분해사시도이다.

이하의 실시예에서 각 구성에 설명에 대해 특별히 언급되어 지지 않는 구성에 대해서는 동일한 부호와 명칭은 그대로 사용하기로 한다.

[제1실시예]

본 발명에 따른 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프(100)는 소방펌프와 같은 부피가 크고 단가가 높은 펌프를 대체하여 저렴하게 구매하여 고정식 또는 이동 대차나 차량에 장착하여 운용할 수 있도록 이루어진 것으로, 케이싱(10)과, 회전축(40)과, 제 1 및 제 2임펠러와, 나선형으로 배치된 다수의 안내깃으로 구성된다.

상기 케이싱(10)은 종래의 축류펌프(100)의 케이싱과는 다른 형태로 이루어지는데, 종래의 축류펌프(100) 케이싱은 주지된 바와 같이 주로 흡입구 쪽에 배치되는 쪽이 엘보우형태로 이루어지고 그로부터 직선형태로 이루어져 있다.

본 발명에 따른 축류펌프(100)의 케이싱(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 관 형상으로 이루어지고, 수직으로 접속되는 흡입배관(92)에 연결되어 그 흡입구로부터 직각방향으로 곡선구간으로 형성되어 이루어진 엘보우케이싱(20)이 구비된다.

그리고, 엘보우케이싱(20)의 단부에는 계단형케이싱(30)이 구비되는데, 이 계단형케이싱(30)은 축 방향으로 길게 이루어지되, 목 부분 내경이 작게 형성된 토출구(80)쪽으로 갈수록 내경이 점차적으로 작아지는 계단형으로 이루어지며, 상기 엘보우케이싱(20)과 계단형케이싱(30)의 플랜지(11) 조립 부위의 출구로부터 고압발생부(200), 나선형와류발생부(300) 및 초고압발생부(400)가 순차적으로 형성되어 이루어진 것이 본 발명의 가장 큰 특징적인 구성이다.

상기 엘보우케이싱(20)과 계단형케이싱(30)은 각각의 단부에 형성된 플랜지(11) 결합되고 도면에는 도시하지 않았으나 가스킷(91)에 의해 기밀이 유지되면서 볼트와 너트의 체결에 의해 일체형으로 조립된다.

상기 회전축(40)은 길게 형성되어 상기 케이싱(10) 내부 정중앙에 위치되게 축 방향으로 설치되고, 일단부는 상기 엘보우케이싱(20)의 곡선구간에서 외측으로 관통되게 설치되어 그 단부에 구동장치(P)가 연결되어 이루어진 구성이다.

이러한 회전축(40)은 전체 길이에 따라 고속 회전시 처짐이 발생되는 부위에는 축지지용 베어링(미도시)을 가진 지지프레임(미도시)을 구비하여 유속의 흐름에 지장을 주지 않는 위치에서 설치되어 구성하는 것이 바람직하다.

상기 구동장치(P)는 도면에는 도시하지 않았으나, 고압과 고속으로 유체를 토출시킬 수 있는 높은 회전력을 갖는 전동모터 또는 엔진의 출력축과 벨트(V)와 풀리(L) 또는 기어(미도시) 등에 의해 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제1임펠러(50)는 고압발생부(200)에 위치되어 상기 회전축(40)에 설치되는 것으로 날개깃(51)이 3~5개 정도(도면에는 4개 도시하였음) 구비되며, 이는 축류펌프(100)의 회전수와 크기에 따라 적절히 선택되어 구성될 수 있다.

그리고, 날개깃(51) 형상은 선풍기 날개와 같이 회전축(40)에 조립되는 보스부(52)로부터 외측으로 갈수록 날개깃(51) 폭이 커지는 형상으로 이루어지며, 날개깃(51) 외측단부는 상기 케이싱(10)의 내경의 곡률에 가까운 형상으로 이루어지는 것이 고속 및 고압을 형성하기에 적합하도록 구성된다.

이러한 제1임펠러(50)는 엘보우케이싱(20)에 가까운 위치에 설치되어 고속회전함으로써 흡입배관(92) 및 엘보우케이싱(20)의 내부가 진공 상태가 되면서 흡입배관(92)을 통해 고 양정이 가능하도록 구성된 것이다.

따라서, 흡입배관(92)을 통해 많은 량의 유체가 흡입되면 유체는 "ㄱ" 형상의 엘보우케이싱(20)을 통과하는 과정에서 제1임펠러(50)까지의 구간에 내부 압력이 상승되고, 유체는 상기 제1임펠러(50)를 지나면서 고압발생부(200) 영역에서 압력이 상승되어 유체가 항상 일정한 고압을 유지한 상태에서 흡입배관(92)을 통해 유입되어 흐르도록 구성된 것이다.

상기 나선형안내깃(70)은 제1임펠러(50)에 의해 일정한 고압을 유지하여 유입되는 유체의 흐름 방향을 상기 제2임펠러(60)에 그대로 보내지 않고 상기 나선형와류를 발생시킴으로써 1차적으로 압력이 발생되어 흐르는 유체를 2차적으로 더 높은 압력으로 상승을 유도하기 위한 구성으로서, 이러한 상기 나선형안내깃(70)은 다수 개가 구비되어 제1임펠러(50) 회전 방향과 동일한 방향으로 유체를 회전시켜 회오리 흐름을 발생시키도록 한다.

따라서, 유체는 일정한 압력으로 유지하면서 나선형안내깃(70)을 통과하면서 회오리 형상으로 유체의 흐름이 변환된다.

이때 유체의 유속은 상대적으로 빨리지게 되고, 압력은 고압발생부(200)의 압력을 그대로 유지한 상태에서 흐르게 됨으로써 전체적인 흡입량과 토출되는 유량의 변화를 최소화시키면서 유속의 흐름을 고속으로 변환시켜줄 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 계단형케이싱(30)은 고압발생부(200)의 내경보다 나선형와류발생부(300)의 내경이 상대적으로 작아지는 구성이므로 고압발생부(200)의 내부 압력보다 나선형와류발생부(300) 내부 압력이 점차적으로 상승되므로서 결국 유체는 고속의 흐름을 생성함과 동시에 압력 또한 더욱 상승되는 상태가 된다.

한편, 상기 제2임펠러(60)는 상기 초고압발생부(400)에 위치되어 상기 회전축(40)에 설치되는 것으로서, 상기 제1임펠러(50)의 외경보다 작은 외경을 가지도록 이루어진다.

그 외경은 구체적으로 나선형와류발생부(300)의 내경 보다 더 작게 구성되며, 제1임펠러(50)와 동일한 형상으로 이루어진다.

즉, 날개깃(61) 형상은 선풍기 날개와 같이 회전축(40)에 조립되는 보스부(62)로부터 외측으로 갈수록 날개깃(61) 폭이 커지는 형상으로 이루어지며, 날개깃(61) 외측단부는 상기 케이싱(10)의 내경의 곡률에 가까운 형상으로 이루어지는 것이 고속 및 고압을 형성하기에 적합하도록 구성된다.

상기한 보스부(52),(62)의 각 외측단부는 유선형으로 이루어져서 유체의 흐름을 방해하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면 전술한 바와 같이 유체가 고압발생부(200)와 나선형와류발생부(300)를 통과하면서 유체가 고압 및 고속의 특성을 가지게 되면서 그 이후에 내경이 계단형으로 작아지게 이루어진 초고압발생부(400)를 통과하면서 제1임펠러(50)와 동일하게 고속 회전되는 제2임펠러(60)에 의해 더욱 압력이 상승됨과 동시에 초고압 및 초고속의 흐름을 갖게 된다.

결국, 유체는 목이 좁게 형성되어 베르누이 작용이 이루어지도록 형성된 토출구(80)를 통해 최종적으로 분출됨으로써 대용량 유체가 고압의 상태로 토출되어 초고속으로 분출된다.

이에 따라 본 발명의 축류펌프에 의하면 기존에는 10m 이하로 분출되었던 유체가 수십 미터의 원거리까지 토출될 수 있는 탁월한 성능을 발휘하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 축류펌프(100)는 기존의 소방펌프를 대체하여 고양정이 가능한 흡입력을 갖게 되고, 흡입 유량의 변화를 최소화하면서 초고압 및 초고속의 토출 특성을 갖는 펌프를 제공할 수 있는 것이다.

[제2실시예]

한편, 도 4는 본 발명의 제1 및 제2임펠러의 다른 실시예를 도시한 종단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 및 고속의 토출성능을 갖는 축류펌프의 전체 구성을 도시한 종단면도이고, 도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1임펠러(50) 다른 구성을 나타낸 도 5의 다-다선 단면도이며, 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향의 나선형와류발생부 구성을 나타낸 종단면도이고, 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2임펠러(60) 다른 구성을 나타낸 도 5의 라-라선 단면도이다.

상기 회전축(40)은 이중관구조로 이루어져서 중공관의 외측회전축(41)에 상기 제1임펠러(50)가 연결되어 상기 구동장치(P)에 의해 정방향 회전되도록 구성된다.

그리고, 상기 나선형안내깃(70)은 제1임펠러(50)의 회전방향과 역방향으로 배치되어 역방향의 나선형 와류(회오리)를 발생하도록 이루어져 역방향 나선형와류발생부(310)를 구성한 것이다.

또한, 상기 제2임펠러(60)는 상기 제1임펠러(50)의 날개깃(51) 형상과 대칭적으로 형성되고, 상기 내측회전축(42)에 연결되어 상기 구동장치(P)로부터 역방향 회전 구동력을 전달받아 역방향으로 회전되도록 이루어진 것이 본 발명의 또 다른 특징적인 구성이다.

여기서, 상기 제1임펠러(50) 및 제2임펠러(60)는 상기한 바와 같이 날개깃(51),(61) 형상이 선풍기 날개와 같이 회전축(40)에 조립되는 보스부(52),(62)로부터 외측으로 갈수록 날개깃(51),(61) 폭이 커지는 형상으로 이루어지며, 날개깃(51),(61) 외측단부는 상기 케이싱(10)의 내경의 곡률에 가까운 형상으로 이루어지는 것이 고속 및 고압을 형성하기에 적합하도록 구성된다.

그리고, 상기한 보스부(52),(62)의 각 외측단부는 유선형으로 이루어져서 유체의 흐름을 방해하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 구동장치(P)는 제1구동장치(P1) 및 제2구동장치(P1)로 구성되는데, 고속회전이 가능한 전동모터 등으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 내측회전축(42)은 도 5에 도시된 바와 같이 중공관으로 이루어진 외측회전축(41)에 끼워진 상태에서 제1구동장치(P1)와 벨트 및 풀리와 같은 동력전달부재로 직접 연결되고, 상기 외측회전축(41)은 제1구동장치(P1)와 동일한 전동모터로 이루어진 제2구동장치(P1)와 벨트 및 풀리로 직접 연결되어 외부의 제어회로(미도시)에 의해 제1구동장치(P1)와 제2구동장치(P2)의 회전수를 각각 제어하도록 구성된다.

이러한 구성에 의하면 제1임펠러(50)가 외측회전축(41)에 연결되어 있고, 제2임펠러(60)는 내측회전축(42)에 연결되어 동일한 회전수와 동일한 방향 예를 들어 정방향으로 회전되면서 전술한 제1실시예와 같은 동작으로 구동하여 고압 및 고속의 토출 성능을 발휘하도록 구성될 수 있다.

또한, 제1임펠러(50)와 제2임펠러(60)의 회전수와 회전방향을 각각 별개로 제어하면서 작동시킬 수 있도록 구성된 것이다.

예를들어 제1임펠러(50)는 정방향(시계방향)으로 고양정을 위해 고속으로 회전시켜 흡입배관(92)을 통해 많은 량의 유체를 흡입하도록 한다.

그리고, 제2임펠러(60)는 제1임펠러(50)의 회전방향에 대해 역방향(시계반대방향)으로 회전시키도록 구성된 것이며, 역방향 나선형와류발생부(310)의 나선형안내깃(70)은 제1임펠러(50)와 회전방향(시계방향 반대방향으로 형성되어 있으므로 유체는 나선형안내깃(70)에 의해 역방향으로 회전되면서 나선형 와류를 발행시켜 회오리 흐름을 생성시키도록 구성된 것이다.

여기서 제2임펠러(60)는 역방향의 나선형와류발생부(310)에 의해 유체의 흐름의 방향이 변환된 유체를 저항력을 최소화하면서 흡입하여 더욱 강력한 초고압 및 초고속의 성능을 발휘하여 흡입된 유체를 토출구(80)를 통하여 토출시킬 수 있도록 상기한 바와 같이 제2임펠러(60)의 날개깃(61)의 형상이 제1임펠러(50)의 날개깃(51) 형상과 대칭형으로 이루어진 것이다.

이러한 구성에 의하면 제1임펠러(50)와 제2임펠러(60)의 회전방향이 제1구동장치(P1) 및 제2구동장치(P1)에 의해 서로 반대 방향으로 회전되면서 그 회전속도가 서로 다른 회전속도로 제어하면서 고속 회전됨에 따라 유체의 종류 및 유량을 감안하여 토출량과 토출속도를 적절히 선택하여 운용할 수 있는 장점이 있다.

예를 들어 순수한 물로 이루어진 유체의 경우에는 무관하겠지만 점성이 있는 유체나 또는 소방용으로 사용시 소화 성분이 혼합된 유체의 경우 너무 과도하게 고속회전을 시키면 펌프에 과부하가 걸려 펌프가 파손되거나 토출 유량이 케이싱(10) 내부에서 많은 차이가 발생될 수 있어 성능이 제대로 발휘하지 못하는 경우가 발생될 수 있다.

이때, 제1임펠러(50)와 제2임펠러(60)의 회전방향은 동일한 방향으로 설정하여 회전시키고 회전 속도의 차이를 두고 회전시킴으로써 유체 속도 보다 고압을 더욱 높게 유지시킴으로써 유체의 토출 속도를 제1임펠러(50)와 및 제2임펠러(60)의 회전 속도의 차이로 제어할 수 있도록 구성된 것이다.

또한, 다른 예로서, 상기 제1임펠러(50)와 제2임펠러(60)의 회전방향은 서로 반대로 하고 회전속도를 제1임펠러(50) > 제2임펠러(60)의 조건으로 하거나 회전속도를 제1임펠러(50)<제2임펠러(60)의 조건을 작동되도록 제어할 수 있을 것이다.

임펠러의 회전방향이 제1임펠러(50)가 정방향(시계방향) 회전되도록 하고, 제2임펠러(60)는 역방향(시계반대방향) 회전되도록 하고, 회전속도는 제1임펠러(50) > 제2임펠러(60)인 조건으로 구동시키는 경우에는 유체가 고속 및 고압의 흐름을 갖게 되므로 특히 순수한 물로 이루어진 유체의 경우 최대의 거리로 토출시킬 수 있게 된다.

이러한 조건에 의하면 소방 화제 진압에 적용시 화재 발생지점의 거리가 토출구(80)로부터 비교적 멀리 떨어진 경우 유체를 고속 및 고압의 조건으로 토출시킬 수 있으므로 원거리에 있는 화재 진원지의 화재 진압에 매우 효과적으로 적용할 수 있게 된다.

그리고, 임펠러의 회전방향이 제1임펠러(50)가 정방향(시계방향) 회전되도록 하고, 제2임펠러(60)는 역방향(시계반대방향) 회전되도록 하고, 회전속도는 제1임펠러(50) < 제2임펠러(60)인 조건으로 구동시키는 경우에는 유체가 속도는 중속으로 토출되면서도 고압은 유지한 상태에서 고용량의 많은 유체를 비교적 먼거리까지 토출시킬 수 있게 된다.

이러한 조건에 의하면 소방 화제 진압에 적용시 화재 발생지점의 거리가 토출구(80)로부터 비교적 가깝거나 조금 떨어진 경우 유체의 흡입 유량을 늘리면서 유량의 변화를 최소화 한 상태에서 고속 및 고압의 조건으로 토출시킬 수 있으므로 특히 연소가 잘되는 오일류나 화학 제품등에 의한 화재 발생시 그 화재 진원지를 효과적으로 진압할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

한편, 본 발명의 다른 특징에 의하면 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1임펠러(50)와 제2임펠러(60)는 각각 동일한 외경을 갖는 복수의 단위임펠러(53),(63)로 이루어져서 상기 회전축(40)에 서로 겹쳐지게 설치되도록 구성할 수 있다.

회전축(40)에는 보스부(52),(62)가 마련되고 이 보스부(52),(62)에 상기 단위임펠러(53),(63)가 형성되는 것이다.

그리고, 상기 단위임펠러(53),(63)는 날개깃(51),(61)이 60°각도로 서로 엇갈리게 배치되어 상기 회전축(40)에 일렬로 배열되어 설치되어 구성될 수 있다.

각 단위임펠러(53),(63)는 각각의 보스에 날개깃(51),(61)이 서로 60°각도를 이루면서 회전축(40)에 길이방향으로 배열되어 설치되도록 구성할 수도 있다.

이러한 구성에 의하면 각각의 단위임펠러(53),(63)를 부분적으로 교체할 수 있으며,단위임펠러(53),(63)를 조립하면서 단위임펠러(53),(63)의 날개깃(51),(61)의 모양이나 날개깃(51),(61) 수를 감안하여 60°이외에 다른 각도로 배열되어 조립할 수 있도록 구성할 수 있다.

이러한 구성에 의하면 단위임펠러(53),(63)가 상기한 실시예보다 복수(바람직하기로 3개가 1세트)로 구성됨으로써 하나의 임펠러의 회전에 의해 유체를 흡입하여 토출하기 위한 토출압력이 더욱 효율적으로 이루어져 더욱 큰 성능을 발휘할 수 있어 설치 공간이 제한된 장소 또는 부가적인 장치와 연계되어 적용하는 경우 케이싱(10) 내부에 복수의 단위임펠러(53),(63)를 적용하면 고효율을 갖는 축류펌프(100)를 제공할 수 있는 효과도 함께 발휘하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 흡입구와 접속되는 연결관 사이에 허니콤(honeycomb) 구조의 필터부재(90)가 더 구비되어 구성된다.

이러한 구성에 의하면 고속으로 회전되는 본 발명의 축류펌프(100)의 임펠러에 유체속에 함유된 이물질을 걸러 내어 줌으로써 순수한 유체만이 흡입되도록 하여 임펠러와 그 내부의 부속품이 이물질에 의해 파손되거나 성능을 저하시키는 것을 방지하게 된다.

허니컴 형상의 구멍 크기는 흡입되는 유체의 종류와 이에 함유될 수 있는 이물질 등의 크기를 감안하여 다양한 크기로 형성될 수 있으며, 흡입배관(92)과 엘보우케이싱(20)은 상기한 바와 같이 플랜지(11) 결합으로 이루어짐으로써 필터부재(90)를 간편하게 교체할 수 있다.

그리고, 필터부재(90)와 흡입배관(92) 및 엘보우케이싱(20)의 접속부 사이에는 가스킷(91)을 함께 조립하여 기밀을 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 토출구(80)는 계단형케이싱(30)과 일체형으로 형성될 수 있으며, 필요에따라 분리형으로 형성하여 플랜지(11) 조립되도록 구성함으로써 토출구(80)의 출구 내경이 서로 다르게 이루어진 여러 가지 사양의 토출구(80)를 교체하여 사용할 수 있도록 구성할 수 있으며, 토출구(80)를 분리한 후 연결배관(미도시)을 직결식으로 연결하여 원거리 유체 이송용으로 사용할 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 축류펌프(100)는 고정식으로 사용될 수 있으며, 이동식으로 사용하는 경우 대차(미도시) 또는 차량(미도시)에 장착되어 구성될 수 있음은 물론이다.

즉, 본 발명의 축류펌프(100)는 대차 상에 물탱크 등과 함께 설치되거나 수원지로 부터 물을 흡입할 수 있도록 흡입배관(92)을 함께 구비하여 구성할 수 있으며, 운반 차량의 후미에 트레일러와 같이 매달아 이동할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 소방 전용차량에 설치하는 경우에는 본 발명의 축류 펌프가 길이 방향으로 길게 형성된 구성이므로 소방 차량의 물탱크의 상부 또는 일측에 길이방향으로 설치되어 엘보우케이싱(20)과 물탱크와 접속되도록 한 후 그 전방에 토출구(80)를 직접적으로 화재 진압이 용이한 방향으로 향하도록 설치하거나 별도의 연결배관으로 연결되어 원하는 진압 장소까지 용수의 펌핑이 이루어지도록 구성될 수도 있을 것이다.

이러한 본 발명의 축류 펌프는 대차에 장착되기에 용이하고 공간을 많이 차지하지 않는 구성이므로 기존의 소방용 펌프에 비하여 이동성을 좋게 하므로 원하는 장소 어디나 축류펌프(100)를 신속하게 이동하여 사용할 수 있는 효과를 발휘하게 되는 것이다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

본 발명에 의한 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프(100)는 특허청구범위에서 한정하는 권리범위를 벗어나지 않고도 당해의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 전술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.

10: 케이싱 11 : 플랜지
20 : 엘보우케이싱 30 : 계단형케이싱
40 : 회전축 41 : 외측회전축
42 : 내측회전축 50 ; 제1임펠러
51,61 : 날개깃 52,62 : 보스부
53,63 : 단위임펠러
60 : 제2임펠러 70 : 나선형안내깃
80 : 토출구 90 : 필터부재
91 : 가스킷 92 : 흡입배관
100 : 축류펌프 200 : 고압발생부
300 : 나선형와류발생부 310 : 역방향 나선형와류발생부
400 : 초고압발생부 P : 구동장치
P1 : 제1구동장치 P2 : 제2구동장치

Claims (5)

1. 관 형상으로 이루어져 흡입구로부터 직각방향으로 곡선구간이 형성되고, 이로부터 축 방향으로 길게 이루어지되, 목 부분 내경이 작게 형성된 토출구쪽으로 갈수록 내경이 점차적으로 작아지는 계단형으로 이루어져서 흡입구로부터 고압발생부, 나선형와류발생부 및 고압발생부가 순차적으로 형성되어 이루어진 관 형상의 케이싱;
   상기 케이싱 내부 정중앙에 위치되게 축 방향으로 설치되고, 일단부는 곡선구간에서 외측으로 관통되어 구동장치와 연결되어 있는 회전축;
   상기 고압발생부에 위치되어 상기 회전축에 설치되는 제1임펠러;
   상기 나선형와류발생부의 관 내벽에 돌출 형성되는 다수의 나선형안내깃;
   상기 초고압발생부에 위치되어 상기 회전축에 설치되고 상기 제1임펠러의 외경보다 작은 외경을 가지는 제2임펠러;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전축은 이중관구조로 이루어져서 중공관의 외측회전축에 상기 제1임펠러가 연결되어 상기 구동장치에 의해 정방향 회전되고, 상기 나선형안내깃은 역방향으로 배치되어 역방향의 나선형와류를 발생하며, 상기 제2임펠러는 상기 제1임펠러의 날개깃 형상과 대칭적으로 형성되고 상기 내측회전축에 연결되어 상기 구동장치로부터 역방향 회전 구동력을 전달받아 역방향으로 회전되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제1임펠러와 제2임펠러는 각각 동일한 외경을 갖는 복수의 단위임펠러로 이루어져서 상기 회전축에 서로 겹쳐지게 설치되는 것을 특징으로 하는 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 흡입구와 접속되는 연결관 사이에는 허니콤(honeycomb) 구조의 필터부재가 더 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 단위임펠러는 날개깃이 60°각도로 서로 엇갈리게 배치되어 상기 회전축에 일렬로 배열되어 설치되는 것을 특징으로 하는 고압 및 고속의 토출 성능을 갖는 축류펌프.

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