KR20140127654A

KR20140127654A - 극저온 유체 순환용 순환펌프

Info

Publication number: KR20140127654A
Application number: KR1020130046269A
Authority: KR
Inventors: 정세용; 한영희; 한상철; 박병준
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2014-11-04
Also published as: KR101999715B1

Abstract

본 발명은 극저온 유체 순환용 순환펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동모터의 회전력을 임펠러에 전달하는 샤프트가 복수의 갈래로 분기되도록 형성되어 상기 구동모터와 임펠러 사이에서 전달되는 열을 최소화 할 수 있는 극저온 유체 순환용 순환펌프에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 극저온의 기체, 또는 액체를 순환시키기 위한 순환펌프에 있어서, 상기 순환펌프는, 전원을 인가받아 회전력을 발생하는 구동모터와, 상기 구동모터에 연결되어 회전력을 전달하는 샤프트 및 상기 샤프트에 결합되어 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 임펠러를 포함하되, 상기 샤프트의 중앙부는 서로 이격되도록 복수의 갈래로 분기되는 복수의 지지축이 형성된다.

Description

극저온 유체 순환용 순환펌프{PUMP FOR CIRCULATION OF CRYOGENIC TEMPERATURE FLUID}

본 발명은 극저온 유체 순환용 순환펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동모터의 회전력을 임펠러에 전달하는 샤프트가 복수의 갈래로 분기되도록 형성되어 상기 구동모터와 임펠러 사이에서 전달되는 열을 최소화 할 수 있는 극저온 유체 순환용 순환펌프에 관한 것이다.

극저온 상태의 기체나 액체 등의 유체를 순환시키는 펌프는 일반적으로 모터와 샤프트 및 임펠러로 구성된다.

모터는 순환펌프 시스템의 외부에 설치되어 상온에서 작동하며, 임펠러는 극저온의 기체나 액체 등이 저장되는 탱크나, 또는 극저온의 기체나 액체 등을 이송하기 위한 배관 내부에 설치된다.

즉, 모터는 상온에서 작동하고, 임펠러는 극저온 상태에서 작동하게 된다.

여기에서, 샤프트는 모터의 구동력을 임펠러에 전달함과 동시에 모터에서 발생하는 열 및 외부의 열을 임펠러에 전달될 수 있도록 하는 매개체가 되기도 한다.

이와 같이, 샤프트를 통한 열전달을 최소화하기 위해 종래에는 길고 가늘게 형성된 샤프트를 이용하였다.

그러나, 이러한 형상의 샤프트는 모터에 의해 회전함에 따라 공진이 발생하거나, 또는 강성이 저하되어 파손되는 문제가 있다.

이와 관련한 선행기술로, 국내공개특허공보 제1999-011150호(저온 액화가스 이송용 원심펌프, 1999.02.18. 공개)가 있다.

본 발명은 구동모터의 회전력을 임펠러에 전달하는 샤프트의 중앙부에 서로 이격되도록 복수의 갈래로 분기되는 지지축이 형성되어 상기 샤프트의 강성이 저하되는 것은 방지하고, 상기 샤프트를 통하여 임펠러로 전달되는 열은 감소시킬 수 있는 극저온 유체 순환용 순환펌프를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 지지축의 단면 지름이 샤프트의 일단부 지름보다 더 작도록 형성되어 열 전달율을 효과적으로 감소시킬 수 있는 극저온 유체 순환용 순환펌프를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 지지축의 내부에 중공이 형성되거나, 지지축의 외주면에 길이방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 형성하거나, 또는 지지축의 단면이 H 빔 형상으로써, 상기 샤프트를 통한 열 전달율을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있는 극저온 유체 순환용 순환펌프를 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은, 구동모터의 회전력을 임펠러에 전달하는 샤프트의 중앙부에 서로 이격되도록 복수의 갈래로 분기되는 지지축이 형성되어 상기 샤프트의 강성이 저하되는 것은 방지하고, 상기 샤프트를 통하여 임펠러로 전달되는 열은 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 지지축의 단면 지름이 샤프트의 일단부 지름보다 더 작도록 형성되어 열 전달율을 더욱 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 상기 지지축의 내부에 중공이 형성되거나, 지지축의 외주면에 길이방향을 따라 형성되는 복수의 돌기를 형성하거나, 또는 지지축의 단면이 H 빔 형상으로써, 상기 샤프트를 통한 열 전달율을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여,

본 발명은, 극저온의 기체, 또는 액체를 순환시키기 위한 순환펌프에 있어서, 상기 순환펌프는, 전원을 인가받아 회전력을 발생하는 구동모터와, 상기 구동모터에 연결되어 회전력을 전달하는 샤프트 및 상기 샤프트에 결합되어 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 임펠러를 포함하되, 상기 샤프트의 중앙부는 서로 이격되도록 복수의 갈래로 분기되는 복수의 지지축이 형성된다.

상기 샤프트는, 일단부는 상기 구동모터 및/또는 상기 임펠러에 결합되는 결합수단이 구비되고, 타단부는 상기 샤프트의 회전축에 수직한 방향으로 복수의 갈래로 분기되어 상기 지지축의 말단부가 결합되는 지지부가 구비된다.

상기 지지축은, 상기 지지축 단면의 지름이 상기 샤프트의 일단부 단면의 지름보다 작게 형성된다.

상기 지지축은, 내부에 중공이 형성된 파이프 형상일 수 있다.

상기 지지축은, 외주면에 상기 지지축의 길이방향을 따라 연장 형성되는 복수의 돌기가 형성될 수 있다.

상기 지지축은, 단면의 형상이 가로부와 세로부가 서로 수직하게 연결되는 H 빔 형상일 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 극저온 유체 순환용 순환펌프의 제1실시예를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는, 제1실시예에 따른 지지축의 단면을 도시한 도면.
도 3은, 본 발명에 따른 극저온 유체 순환용 순환펌프의 제2실시예를 개략적으로 도시한 사시도.
도 4는, 제2실시예에 따른 지지축의 단면을 도시한 도면.
도 5는, 본 발명에 따른 극저온 유체 순환용 순환펌프의 제3실시예를 개략적으로 도시한 사시도.
도 6은, 제3실시예에 따른 지지축의 단면을 도시한 도면.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 극저온 유체 순환용 순환펌프의 제1실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하여 극저온 유체 순환용 순환펌프를 설명하면, 극저온의 기체, 또는 액체를 순환시키기 위한 순환펌프에 있어서, 상기 순환펌프는, 전원을 인가받아 회전력을 발생하는 구동모터(100)와, 상기 구동모터(100)에 연결되어 회전력을 전달하는 샤프트(200) 및 상기 샤프트(200)에 결합되어 상기 구동모터(100)의 회전력을 전달받아 회전하는 임펠러(300)를 포함한다.

상기 구동모터(100)는, 상기 샤프트(200)가 결합되는 구동모터(100)의 일측면에서 함몰 형성되는 씰링홈(110)이 구비된다.

상기 씰링홈(110)은, 상기 구동모터(100)는 상온에 배치되고, 상기 샤프트(200)와 임펠러(300)는 극저온에 배치될 때, 구동모터(100)의 일측면에 형성된 씰링홈(110)이 상온의 환경과 극저온의 환경 사이에 공기가 이동하여 열이 전달되는 것을 방지할 수 있도록 밀폐하는 역할을 수행한다.

본 발명에서는 상기 샤프트(200)의 중앙부의 형상이 서로 이격되어 복수의 갈래로 분기되는 복수의 지지축(220)이 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 샤프트(200)에 관하여 더욱 상세히 설명하면, 상기 샤프트(200)는, 그 일단부에는 상기 구동모터(100) 및/또는 상기 임펠러(300)에 결합되는 결합수단이 구비되고, 타단부는 상기 샤프트(200)의 회전축에 수직한 방향으로 복수의 갈래로 분기되어 상기 지지축(220)의 말단부가 결합되는 지지부(210)가 구비된다.

상기 결합수단은, 상기 샤프트(200)의 일단부 외면에 나사선을 형성하여 구동모터(100)나 임펠러(300)에 체결되거나, 또는 상기 구동모터(100)의 내부에서 회전하는 회전자(미도시)나 임펠러(300)에 삽입된 샤프트(200)의 일단부를 관통하여 체결되는 볼트나 너트 등을 이용할 수 있다.

상기 결합수단은 본 발명의 기재에 한정되지 않으며, 동일한 효과를 수득할 수 있는 것이라면 모두 적용할 수 있다.

상기 샤프트(200)의 일단부는 짧은 봉 형상의 외면이 상기 구동모터(100)나 임펠러(300)와 결합될 수 있도록 형성되며, 그 타단부는 샤프트(200)의 말단에서 상기 샤프트(200)가 회전하는 회전축에 수직한 방향으로 연장 형성되는 복수의 지지부(210)가 구비되는 것이다.

즉, 이러한 형태의 샤프트(200)가 한 쌍으로 구비되되, 지지부(210)가 형성된 샤프트(200)의 타단부가 서로 마주보도록 배치되어 각 샤프트(200)의 일단부가 하나는 상기 구동모터(100)에 결합되고, 다른 하나의 일단부는 상기 임펠러(300)에 결합된다.

그리고 서로 마주보도록 배치되는 각 샤프트(200)의 타단부에 형성된 복수의 지지부(210)는 상기 지지축(220)의 양측 말단이 각각 결합되어 서로 마주하고 있는 한 쌍의 샤프트(200)를 서로 연결하게 된다.

여기에서 상기 지지축(220)은 그 단면의 지름이 상기 샤프트(200)의 일단부 단면의 지름보다 더 작게 형성되어 상기 지지축(220)을 통한 열 전달율을 감소시킨다.

즉, 일단부에서 타단부까지 동일한 단면 지름으로 형성되는 종래의 샤프트와 비교하여 본 발명에 따른 샤프트(200)는, 종래의 샤프트와 비교하여 더욱 작은 지름을 가지는 지지축(220)에 의해 열 전달율을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 이러한 지지축(220)을 복수개로 구비함으로써 지름의 축소로 인하여 상기 샤프트(200)의 강성이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있는 것이다.

도 2는, 제1실시예에 따른 지지축(220)의 단면을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지지축(220)은 내부에 중공(221)이 형성된 파이프 형상일 수 있다.

상기 지지축(220)의 내부에 중공(221)을 형성하여 상온에 배치되어 구동하는 상기 구동모터(100)에서 발생되는 열이 상기 샤프트(200)와 지지축(220)을 통하여 극저온 상태의 임펠러(300)에 전달되는 것을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.

도 3은, 본 발명에 따른 극저온 유체 순환용 순환펌프의 제2실시예를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는, 제2실시예에 따른 지지축(220)의 단면을 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지지축(220)은 그 외주면에 상기 지지축(220)의 길이방향을 따라 연장 형성되는 복수의 돌기(222)가 형성될 수 있다.

상기 복수의 돌기(222)는, 상기 지지축(220)의 표면적을 증대시켜 상기 샤프트(200)와 지지축(220)을 통하여 전달될 수 있는 열이 상기 지지축(220)의 표면에서 효과적으로 방열되도록 하여 상기 임펠러(300)에 전달되는 열을 감소시킬 수 있게 된다.

도 5는, 본 발명에 따른 극저온 유체 순환용 순환펌프의 제3실시예를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은, 제3실시예에 따른 지지축(220)의 단면을 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지지축(220)은 그 단면의 형상이 가로부(223)와 세로부(224)가 서로 수직하게 연결되는 H 빔 형상일 수 있다.

상기 지지축(220)은 구동모터(100)의 회전력을 전달하는 과정에서 하중이 가해지게 되는데, 상기 가로부(223)와 세로부(224)가 서로 수직하게 연결되는 H 빔 형상으로 인하여 내하중성이 향상되어 단면 지름의 축소로 인한 지지축(220)의 내구성이 저하되는 것을 방지하면서도, 봉 형상에 비교하여 단면적이 더욱 적은 H 빔 형상으로 인해 열 전달율을 효과적으로 감소할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 극저온 유체 순환용 순환펌프를 이용함으로써, 상기 샤프트(200)를 통하여 상기 구동모터(100)에서 임펠러(300)로 열이 전달되는 것을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 상기 샤프트(200)의 중앙 부분에서 서로 이격되도록 복수의 갈래로 분기되는 복수의 지지축(220)의 단면 지름이 상기 샤프트(200)의 다른 부분의 단면 지름보다 더 작고, 상기 지지축(220)의 내부에 중공(221)이 형성되거나, 외주면에 복수의 돌기(222)가 형성되거나, 또는 단면이 H 빔 형상으로서 상기 지지축(220)의 단면적을 최소화 하면서 표면적은 증대하여 상기 임펠러(300)까지 전달되는 열을 최소화 하는 효과가 있다.

또한, 상기 지지축(220)의 단면적은 최소화 하는 반면, 한 쌍으로 이루어지는 상기 샤프트(200)의 타단부에서 복수의 갈래로 분기된 지지부(210)에 상기 지지축(220)의 양측 말단이 결합되는 구조로써, 지지축(220)의 단면적 감소로 인한 강도가 저하되는 것을 방지하여 상기 샤프트(200)의 내구성이 저하되는 것을 방지하는 효과도 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

100 : 구동모터
110 : 씰링홈
200 : 샤프트
210 : 지지부
220 : 지지축
221 : 중공
222 : 돌기
223 : 가로부
224 ; 세로부
300 : 임펠러

Claims

극저온의 기체, 또는 액체를 순환시키기 위한 순환펌프에 있어서,
상기 순환펌프는,
전원을 인가받아 회전력을 발생하는 구동모터;
상기 구동모터에 연결되어 회전력을 전달하는 샤프트; 및
상기 샤프트에 결합되어 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 임펠러;를 포함하되,
상기 샤프트의 중앙부는 서로 이격되도록 복수의 갈래로 분기되는 복수의 지지축이 형성되는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 순환용 순환펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트는,
일단부는 상기 구동모터 및/또는 상기 임펠러에 결합되는 결합수단이 구비되고, 타단부는 상기 샤프트의 회전축에 수직한 방향으로 복수의 갈래로 분기되어 상기 지지축의 말단부가 결합되는 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 순환용 순환펌프.
청구항 2에 있어서,
상기 지지축은,
상기 지지축 단면의 지름이 상기 샤프트의 일단부 단면의 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 극저온 유체 순환용 순환펌프.
청구항 2에 있어서,
상기 지지축은,
내부에 중공이 형성된 파이프 형상인 것을 특징으로 하는 극저온 유체 순환용 순환펌프.
청구항 2에 있어서,
상기 지지축은,
외주면에 상기 지지축의 길이방향을 따라 연장 형성되는 복수의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 순환용 순환펌프.
청구항 2에 있어서,
상기 지지축은,
단면의 형상이 가로부와 세로부가 서로 수직하게 연결되는 H 빔 형상인 것을 특징으로 하는 극저온 유체 순환용 순환펌프.