KR20150066282A

KR20150066282A - 보일러 급수 펌프용 디퓨저

Info

Publication number: KR20150066282A
Application number: KR1020130151638A
Authority: KR
Inventors: 김용균
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-16

Abstract

본 발명은 보일러 급수 펌프에 구비되는 디퓨저에 관한 것으로서, 임펠러로부터 토출된 급수를 다음 단의 임펠러로 송출하는 디퓨저에 있어서, 상기 디퓨저는 상기 임펠러로부터 토출된 급수를 원주방향으로 안내하는 가이드베인부와 리턴베인부를 구비하되, 상기 리턴베인부는 상기 가이드베인부에 연결되는 베이스면과, 상기 베이스면으로부터 상향 돌출되어 방사상으로 배치된 다수개의 원호 형상의 제1리턴베인, 및 상기 급수의 재순환유동을 제거할 수 있도록 상기 제1리턴베인 사이에 각각 상향 돌출되는 다수개의 제2리턴베인으로 구성됨으로써, 리턴베인의 효율성을 향상을 시킬 수 있을 뿐 아니라, 리턴베인 사이에서 발생할 수 있는 재순환유동(Recirculation Flow)을 방지하여 유체의 압력 저하 방지는 물론 펌프의 안정성을 향상시킬 수 있는 보일러 급수 펌프용 디퓨저에 관한 것이다.

Description

보일러 급수 펌프용 디퓨저{Diffuser for boiler feedwater pump}

본 발명은 보일러 급수 펌프에 구비되는 디퓨저(diffuser)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다수의 임펠러(impeller)가 설치된 다단 펌프에 있어서, 임펠러로부터 토출된 급수를 안내하는 디퓨저에 다수개의 가이드베인(guide vane)과 리턴베인(return vane)을 설치하되, 리턴베인의 구조와 형상을 최적화하여 리턴베인 사이에서 발생할 수 있는 재순환유동(Recirculation Flow)을 제거할 수 있는 보일러 급수 펌프용 디퓨저에 관한 것이다.

일반적으로 보일러 급수 펌프(Boiler Feedwater Pump)는 급수를 보일러에 압송하기 위한 급수용 펌프로서, 다단으로 설치되는 다수의 임펠러(Impeller)의 회전에 의해 급수를 보일러에 고압으로 송출하는 역할을 하는 펌프이다.

따라서 이러한 보일러 급수 펌프는 급수의 고압 송출을 위한 샤프트축과 다수의 임펠러 등의 부품으로 이루어진다.

이하 도 1을 참조하여 일반적인 보일러 급수 펌프의 구조를 간략히 설명한다.

도 1은 일반적인 보일러 급수 펌프의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 보일러 급수 펌프는 펌프본체(100)에 관통 설치된 샤프트축(200)을 따라 다수의 임펠러(120)가 다단으로 설치되어 있고, 샤프트축(200)의 양측부에는 스터핑 박스(Stuffing Box)(300), 메카니컬 씰(250), 베어링지지체(260) 등이 순차적으로 각각 설치되어 있다.

따라서 보일러 급수 펌프는 다수의 임펠러(120)의 회전에 의해 급수를 다단으로 고압 송출하게 되는 것이다.

여기서 각각의 임펠러(120)에는 디퓨저(10)가 설치되어 있다.

디퓨저(10)는 임펠러(120)의 회전에 의해 토출된 급수를 다음 단계의 임펠러(120)로 안내하여 급수의 고압 송출이 가능하도록 하는 것이다.

이를 위해 종래의 디퓨저는 통상적으로 선행기술문헌인 실용신안공보 실1993-0007678(1993.11.12공고)에서와 같이, 임펠러로부터 토출된 급수를 다음 단계의 임펠러로 안내할 수 있도록 다수의 날개(vane)가 설치된 원판 구조로 이루어져 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 디퓨저는 임펠러로부터 토출된 급수를 다음 단계의 임펠러로 전달하게 되는 데, 이때 급수의 원주 방향의 속도 성분으로 인해 디퓨저에서 재순환유동(Recirculation Flow)과 같은 소용돌이(보텍스:vortex)가 발생하게 되고, 이로 인해 급수의 에너지 손실은 물론 다음 단계의 임펠러 입구에서의 압력 저하가 발생하게 됨으로써, 펌프의 안정성과 효율성을 저하시키는 문제점이 있었다.

한국실용신안공보 실1993-0007678(1993.11.12)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 임펠러로부터 토출된 급수를 안내하는 가이드베인부와 리턴베인부를 구비하되, 상기 리턴베인부는 베이스면에 방사상으로 설치되어 상기 가이드베인부로부터 원주 방향으로 토출된 급수를 중앙부로 안내하는 제1리턴베인과 상기 제1리턴베인 사이에서의 재순환유동을 제거하는 제2리턴베인으로 이루어지도록 함으로써, 리턴베인부에서의 재순환유동(Recirculation Flow)을 제거할 수 있는 보일러 급수 펌프용 디퓨저를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 임펠러에서 토출된 급수를 다음 단의 임펠러로 송출하는 디퓨저에 있어서, 상기 디퓨저는 상기 임펠러로부터 토출된 급수를 원주방향으로 안내하는 가이드베인부와 리턴베인부로 이루어지되,

상기 리턴베인부는 상기 가이드베인에 연결되는 베이스면과, 상기 가이드베인부로부터 배출된 급수가 중앙부로 안내되도록 상기 베이스면으로부터 상향 돌출되어 다수의 유동장을 형성하는 다수개의 원호 형상의 제1리턴베인, 및 상기 유동장에서 급수의 재순환유동을 제거할 수 있도록 상기 유동장의 중앙부에 각각 배치되는 다수개의 제2리턴베인으로 구성된다.

여기서 상기 제1리턴베인은 상기 베이스면이 다수개의 안내영역으로 구획되도록 상기 베이스면에 방사상으로설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2리턴베인은 일정 길이의 원호 형상으로 형성되어 상기 제1리턴베인 사이의 중앙부에배치된다.

또 상기 제1리턴베인은 상기 베이스면의 외주로부터 내측 방향으로 원호 형상을 이루며 일정 길이 연장되도록 설치되고, 상기 제2리턴베인은 상기 베이스면의 중앙부에 형성되는 관통공의 외주로부터 외측 방향으로 원호 형상을 이루며 일정 길이 연장되도록 배치될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제1리턴베인과 제2리턴베인이 가이드베인부로부터 원주 방향으로 배출된 급수를 중앙부로 안내함과 동시에 재순환유동을 제거하게 됨으로써, 급수의 에너지 손실과 압력 손실을 최소화시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 펌프의 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 보일러 급수 펌프의 개략적인 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 임펠러와 디퓨저의 부분 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 디퓨저의 일 실시예의 사시도,
도 4는 도 3의 배면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 디퓨저의 정면도와 단면도,
도 6은 임펠러와 디퓨저의 조립 상태의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 디퓨저의 다른 실시예의 정면도이다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저 도 1과 2를 참조하여 일반적인 보일러 급수 펌프의 구조와 작동 과정을 간략히 설명한다.

여기서 도 1은 일반적인 보일러 급수 펌프의 개략적인 단면도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 임펠러와 디퓨저의 부분 확대도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 보일러 급수 펌프는 펌프본체(100)에 급수 투입구(110)와 배출구(170)가 설치되어 있으며, 내부에는 다수의 임펠러(120)가 다단으로 연속 설치됨으로써, 급수를 고압으로 송출하게 된다.

이때 펌프본체(100)에 관통 설치된 샤프트축(200)에는 임펠러(120)가 순차적으로 설치되고, 샤프트축(200)의 양측부에는 스터핑 박스(300), 회전체와 고정체 사이에서 누수를 방지하는 메카니컬씰(250), 및 베어링지지체(260)가 연속적으로 각각 설치되어 있다.

한편 펌프본체(100) 내에 연속적으로 설치된 각각의 임펠러(120)에는 디퓨저(diffuser)(120)가 각각 구비되어 있다.

여기서 디퓨저(10)는 급수가 임펠러(120)의 회전에 의해 토출될 때 임펠러(120)로부터 전달받은 에너지 중 속도에너지를 압력에너지로 변환시킨 후, 급수를 다음 단계의 임펠러(120)로 송출함으로써, 다단으로 급수의 고압 송출이 가능하도록 하는 것이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 디퓨저(10)는 펌프본체(100) 내에서 임펠러(120)의 날개를 감싸도록 결합됨으로써, 임펠러(120)로부터 토출되는 급수를 화살표와 같이 안내하여 다음 단의 임펠러(120)에 전달하게 되는 것이다.

따라서 보일러 급수 펌프는 다수의 임펠러(120)를 회전시켜 급수를 고압으로 송출하게 되는 것이다.

이하 도 3 내지 6을 참조하여 본 발명에 따른 디퓨저와 작동 과정을 상세히 설명한다.

여기서 도 3은 본 발명에 따른 디퓨저의 일 실시예의 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3의 배면 사시도를, 도 5는 본 발명에 따른 디퓨저의 정면도와 단면도, 도 6은 임펠러와 디퓨저의 조립 상태의 단면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 디퓨저(10)는 가이드베인부(20)와 리턴베인부(30)로 구성된다.

가이드베인부(20)는 링(ring) 형태의 베이스면(21)에 다수의 가이드베인(25)이 설치된 것으로서, 임펠러(120)로부터 토출된 급수를 원주방향으로 안내하는 역할을 하는 것이다.

이때 가이드베인(25)은 베이스면(21)을 따라 다수개가 원호 형상을 이루며 경사지도록 순차적으로 설치된다.

여기서 가이드베인(25)은 도 4,5에 도시된 바와 같이, 베이스면(21)을 따라 후단부가 중첩되어 배치되도록 순차적으로 설치하되, 임펠러(120)로부터 토출되는 급수가 유입될 수 있는 다수개의 유입구(22)가 형성되도록 설치된다.

이때 각 유입구(22)를 통해 유입된 급수는 가이드베인(25)의 안내에 따라 가이드베인(25)의 선단에 형성되는 배출구(26)를 통해 원주 방향으로 배출되는 것이다.

한편 리턴베인부(30)는 베이스면(31)과 제1리턴베인(35) 및 제2리턴베인(37)으로 구성된다.

베이스면(31)은 외주를 따라 가이드베인(25)이 연결되는 면으로서, 중앙부에는 임펠러(120)가 결합될 수 있도록 관통공(32)이 형성된다.

이때 제1리턴베인(35)은 가이드베인(25)의 배출구(26)로부터 배출된 급수가 디퓨저(10)의 중앙부로 안내될 수 있도록 베이스면(31)으로부터 상향 돌출되어 방사상으로 배치된다.

제1리턴베인(35)은 다수개가 관통공(32)의 외주를 따라 원호 형상을 이루며 등 간격으로 설치되는 것이다.

따라서 제1리턴베인(35)은 일단이 관통공(32)의 외주에 연결되고, 타단은 베이스면(31)의 외주에 연결되는 원호 형상을 이루게 됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스면(31)이 다수개의 안내영역(33)으로 구획되도록 설치되는 것이다.

그러므로 제1리턴베인(35)은 가이드베인(25)으로부터 배출된 급수가 다수의 유동장을 형성하며 중앙부로 안내되도록 하는 것이다.

이때 제1리턴베인(35)은 도 5에 도시된 바와 같이 가이드베인(25)으로부터 배출되는 급수의 방향으로 볼록한 원호 형상을 이루도록 설치된다.

즉 제1리턴베인(35)은 가이드베인(25)의 배출구(26)로부터 배출된 급수가 다시 디퓨저(10)의 중앙부로 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 하는 것이다.

한펴 제2리턴베인(37)은 제1리턴베인(35)의 사이에 각각 설치된다.

일반적으로 가이드베인(25)으로부터 배출된 급수는 제1리턴베인(35)을 따라 이동하는 과정에서 소용돌이(vortex) 형태의 재순환유동(Recirculation Flow)을 하게 됨으로써, 압력 손실은 물론 리턴베인부(30)의 효율과 펌프의 안정성을 저하시키기 때문에, 제2리턴베인(37)은 이러한 제1리턴베인(35) 사이에서의 재순환유동을 제거하는 역할을 하는 것이다.

여기서 제2리턴베인(37)은 도 3,5에 도시된 바와 같이, 제1리턴베인(35) 사이에 각각 설치하되, 베이스면(31)으로부터 일정 높이로 상향 돌출되도록 설치된다.

또한 제2리턴베인(37)은 제1리턴베인(35)과 동일한 높이로 돌출되도록 하는 것이 바람직하며, 일정 길이의 소형 원호 형상으로 구비되어 제1리턴베인(35) 사이의 중앙부에 설치되도록 한다.

따라서 제2리턴베인(37)은 제1리턴베인(35)에 의해 형성되는 급수의 유동장 중앙부에 위치하게 되는 것이다.

여기서 제2리턴베인(37)은 펌프의 특성과 디퓨저(10)의 크기 형태 등을 고려하여 적절한 길이와 개수를 선택하여 적용하면 될 것이다.

따라서 제2리턴베인(37)은 가이드베인(25)으로부터 배출된 급수가 제1리턴베인(35)을 따라 디퓨저(10)의 중앙부로 이동할 때, 제1리턴베인(35) 사이에서의 원주 방향의 유동을 방해함으로써, 급수의 재순환유동을 제거하게 되는 것이다.

이하 본 발명의 디퓨저에 따른 급수의 유동을 상세히 설명한다.

먼저 도 6에 도시된 바와 같이, 임펠러(120)는 보일러 급수 펌프에 적용되는 일반적인 구조를 가지며, 디퓨저(10)의 가이드베인부(20)의 중앙부에 날개가 삽입되도록 설치된다.

이때 임펠러(120)의 날개 선단에 형성되는 토출구(125)는 가이드베인부(20)에 의해 원주 방향으로 이격되어 형성되는 다수개의 유입구(22)(도4에 도시함)에 연통되도록 설치되는 것이다.

따라서 임펠러(120)로부터 토출된 급수는 가이드베인부(20)의 유입구(22)로 유입된 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드베인(25)을 따라 디퓨저(10)의 원주 방향으로 이동하게 된다.

이때 원주방향으로 이동하는 급수는 제1리턴베인(35)에 의해 디퓨저(10)중앙부로 이동하게 되고, 이 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 다음 단의 임펠러(120)로 이동하게 되는 것이다.

여기서 제2리턴베인(37)은 급수의 재순환유동을 제거하여 리턴베인부(30)의 효율을 향상시키게 됨으로써, 급수가 다음 단의 임펠러(120)로 전달될 때 속도에너지 중 일부가 압력에너지로 변환되는 과정에서의 압력 손실을 방지하게 되는 것이다.

한편 도 7은 본 발명에 따른 디퓨저의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 리턴베인부(30')의 구성 외에는 상기 실시예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.

도 7의 실시예에서의 리턴베인부(30')는 제1리턴베인(35')과 제2리턴베인(37')으로 이루어진다.

여기서 제1리턴베인(35')은 베이스면(31')의 외주로부터 내측 방향으로 원호 형상을 이루며 일정 길이 연장되도록 다수개가 등 간격으로 설치된다.

또한 제2리턴베인(37')은 디퓨저(10')의 관통공(32) 외주로부터 외측 방향으로 일정 길이 연장되도록 설치하되, 원호 형상을 이루며 등 간격으로 배치되어 방사상으로 배치되는 것이다.

따라서 리턴베인부(30')는 제1리턴베인(35')과 제2리턴베인(37')이 서로 엇갈리게 설치되어 전반부와 후반부로 분리된 상태에서 급수를 안내하도록 하는 것이다.

즉 제1리턴베인(35')은 가이드베인(25)으로부터 배출된 급수가 다수의 유동장을 형성하며 중앙부로 이동하도록 하고, 제2리턴베인(37')은 이 유동장의 후반부 중앙부에 위치하여 급수의 재순환유동을 방지하게 되는 것이다.

이때 제1리턴베인(35')은 제2리턴베인(37')보다 상대적으로 원주 방향으로 더 경사지도록 설치되는 것이 바람직하다.

따라서 리턴베인부(30')는 가이드베인(25)으로부터 배출된 급수가 전반부에서 제1리턴베인(35')을 따라 이동한 후, 제1리턴베인(35')의 선단부를 이탈하면서 제2리턴베인(37')에 의해 2차적으로 안내되어 디퓨저(10')의 중앙부로 이동하게 함으로써, 급수의 이동과정에서 재순환유동을 최소화시키게 되는 것이다.

한편 도 7의 실시예에서의 제1,2리턴베인(35',37')도 디퓨저(10')의 크기와 특성 등을 고려하여 적절한 길이와 개수를 선택하여 적용할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명은 임펠러(120)로부터 토출된 급수를 디퓨저(10,10')의 중앙부로 안내하는 리턴베인부(30,30')를 제1리턴베인(35,35')과 제2리턴베인(37,37')으로 분리 설치함으로써, 리턴베인부(30,30')를 이동하는 과정에서 발생할 수 있는 급수의 재순환유동을 효과적으로 제거할 수 있게 되고, 이로 인해 급수의 에너지 손실과 압력 손실을 최소화시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 펌프의 안정성과 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10,10' : 디퓨저 20 : 가이드베인부
21,31 : 베이스면 22 : 유입공
25 : 가이드베인 26 : 배출구
30,30' : 리턴베인부 32 : 관통공
33 : 안내영역 35,35' : 제1리턴베인
37,37' : 제2리턴베인 100 : 펌프본체
110 : 투입구 120 : 임펠러
170 : 배출구 200 : 샤프트축
250 : 메카니컬씰 260 : 베어링지지체
300 : 스터핑박스

Claims

임펠러에서 토출된 급수를 다음 단의 임펠러로 송출하는 디퓨저에 있어서, 상기 디퓨저는 상기 임펠러로부터 토출된 급수를 원주방향으로 안내하는 가이드베인부와 리턴베인부로 이루어지되,
상기 리턴베인부는,
상기 가이드베인부에 연결되는 베이스면;
상기 가이드베인부로부터 배출된 급수가 중앙부로 안내되도록 상기 베이스면으로부터 상향 돌출되어 다수의 유동장을 형성하는 다수개의 원호 형상의 제1리턴베인; 및
상기 유동장에서 급수의 재순환유동을 제거할 수 있도록 상기 유동장의 중앙부에 각각 배치되는 다수개의 제2리턴베인;
으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보일러 급수 펌프용 디퓨저.
제1항에 있어서,
상기 제1리턴베인은 상기 베이스면이 다수개의 안내영역으로 구획되도록 상기 베이스면에 방사상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러 급수 펌프용 디퓨저.
제2항에 있어서,
상기 제2리턴베인은 일정 길이의 원호 형상으로 형성되어 상기 제1리턴베인 사이의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 하는 보일러 급수 펌프용 디퓨저.
제1항에 있어서,
상기 제1리턴베인은 상기 베이스면의 외주로부터 내측 방향으로 원호 형상을 이루며 일정 길이 연장되도록 설치되고, 상기 제2리턴베인은 상기 베이스면의 중앙부에 형성되는 관통공의 외주로부터 외측 방향으로 원호 형상을 이루며 일정길이 연장되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러 급수 펌프용 디퓨저.