KR20150092330A

KR20150092330A - 액체를 펌핑하기 위한 펌프의 냉각 장치

Info

Publication number: KR20150092330A
Application number: KR1020157018752A
Authority: KR
Inventors: 요한 브레탈
Original assignee: 자일럼 아이피 매니지먼트 에스.에이 알.엘.
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-08-12
Also published as: US10030670B2; MY173586A; JP2015537160A; AR099249A1; CA2894927C; MX2015007373A; HRP20170181T1; CN104838138A; ES2615108T3; PH12015501022B1; SE1251424A1; US20150322966A1; NZ708211A; CO7310533A2; TN2015000180A1; IL239199A0; DK2932097T3; SI2932097T1; CN104838138B; KR102219007B1

Abstract

본 발명은 액체를 펌핑하기 위한 펌프에 관한 것으로, 본 펌프는 구동부(3) 및 이 구동부(3)에 연결되어 있는 히트 싱크(23)를 포함하고, 이 히트 싱크는 펌프의 작동 중에 구동부에서 발생된 열을 제거하도록 되어 있고, 구동부는, 반경 방향으로 모터 케이싱(22)에 의해 한정되어 있고, 고정자(16)를 갖는 전기 모터(17)를 수용하는 모터 격실(10); 적어도 부분적으로 펌프 최상측 케이싱(14)에 의해 한정되어 있고 전력 공급 요소(15)를 수용하는 커플링 격실(11); 및 모터 격실(20)과 커플링 격실(11) 사이에 배치되는 상측 분할부(20)를 포함한다. 본 펌프의 특징으로서, 모터 케이싱(22)은, 상측 분할부(20)와 히트 싱크(23)에 연결되어 이들 사이에서 축방향으로 연장되어 있는 외부 재킷(24); 고정자(16)와 히트 싱크(23) 사이에 연장되어 있는 내부 고정자 하우징(25); 및 반경 방향으로 외부 재킷(24)과 내부 고정자 하우징(25)을 분리하는 가스 충전 틈(26)을 포함한다.

Description

액체를 펌핑하기 위한 펌프의 냉각 장치{COOLING ARRANGEMENT OF A PUMP INTENDED FOR PUMPING A LIQUID}

본 발명은 일반적으로 폐수 펌프와 같은, 액체를 펌핑하기 위한 펌프에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 구동부 및 이 구동부에 연결되어 있는 히트 싱크를 포함하는 펌프에 관한 것으로, 그 히트 싱크는 펌프의 작동 중에 상기 구동부에서 발생된 열을 제거하도록 되어 있다. 상기 구동부는 모터 격실, 커플링 격실 및 상측 분할부를 포함하고, 상기 모터 격실은 반경 방향으로 모터 케이싱에 의해 한정되어 있고, 고정자를 갖는 전기 모터를 수용하며, 상기 커플링 격실은 적어도 부분적으로 펌프 상측 케이싱에 의해 한정되어 있고 전력 공급 요소를 수용하며, 상기 상측 분할부는 상기 모터 격실과 커플링 격실 사이에 배치된다.

폐수 펌프는 보통 단지 하나의 열원을 갖는데, 상기 열원이 손상되는 것을 막기 위해 또는 펌프내의 너무 높은 온도 때문에 통상적인 보호 장치에 의해 열원이 꺼지는 것을 막기 위해, 펌프의 작동 중에 발생된 열을 열원에서 제거해야 한다. 이 열원은 펌프의 전기 모터로 구성되는데, 이 전기 모터는 구동부의 모터 격실에 배치된다. 전기 모터의 고정자는 펌프의 모터 케이싱/고정자 하우징 안으로 압입되며 열은 주변 매체에 전달된다. 이 주변 매체는 펌프가 침지형 또는 잠수형이면 액체이고, 또는 펌프가 건식형이면 가스로 되어 있다. 후자의 경우, 주변 매체로의 열전달은 불충분하게 되며, 팬을 사용하는 외부 공기 냉각 또는 모터 케이싱/고정자 하우징을 통한 펌프의 히트 싱크로의 열전달에 의해 보강된다. 상기 히트 싱크는, 펌프 안으로 흡입되어 그 밖으로 나가게 되는 액체에 의해 냉각된다.

보통, 전기 장치는 히트 싱크에 대해 모터 격실의 반대측에 있는, 즉 모터의 최상부에 위치되는 커플링 격실에 배치되며, 종래의 펌프에서 그 전기 장치는 전용의 냉각을 필요로 하지 않았다. 가장 기초적인 설계에서, 전기 장치는 들어오는 전기 케이블과 내부 케이블을 연결하도록 되어 있는 연결 블럭으로 되어 있다.

그러나, 향후의 펌프는 상기 커플링 격실안에 배치되는 내부 전력 공급 요소를 더 종종 포함할 것이며, 다른 전기 장치와는 달리, 그러한 전력 공급 요소는 손상되지 않도록, 또한 전력 공급 요소 내의 너무 높은 온도 때문에 안전 장치가 펌프를 꺼는 것을 막기 위해, 전용의 냉각을 필요로 한다. 커플링 격실은 하부 히트 싱크에 대해 모터 격실의 최상부에 위치되므로, 커플링 격실로부터 열이 중간의 모터 격실을 지나 하부 히트 싱크에 전달되도록 하기 위해, 커플링 격실 내의 열은 모터 격실 내의 열을 초과해야 한다. 그러나, 전기 모터는 전력 공급 요소 보다 훨씬 더 많은 열을 발생시키며, 커플링 격실과 전력 공급 요소는 원하는 방식으로 냉각되는 대신에 모터에 의해 가열되는데, 이는 전력 공급 요소에 부정적인 영향을 주어 펌프의 원치 않는 안전 정지를 일으키게 된다.

본 발명은 이전에 알려져 있는 펌프의 상기한 단점과 실패를 없애고 또한 개선된 펌프를 제공하고자 한다. 본 발명의 기본 목적은, 커플링 격실 내의 온도가 모터 격실 내의 온도를 초과하지 않더라도 커플링 격실과 전력 공급 요소에 필요한 냉각을 제공할 수 있는, 서두에서 언급한 종류의 개선된 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 적어도 상기 기본적인 목적은, 독립 청구항에 기재되어 있는 특징을 갖는, 서두에서 언급한 바의 펌프로 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태는 종속 청구항에 더 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 서두에서 언급한 종류의 펌프가 제공되는데, 이 펌프의 특징으로서, 상기 펌프의 모터 케이싱은, 상기 상측 분할부와 히트 싱크에 연결되어 이들 사이에서 축방향으로 연장되어 있는 외부 재킷; 상기 고정자와 히트 싱크 사이에 연장되어 있는 내부 고정자 하우징; 및 반경 방향으로 상기 외부 재킷과 내부 고정자 하우징 분리하는 가스 충전 틈을 포함한다.

따라서, 본 발명은, 모터 격실과 커플링 격실 각각으로부터 히트 싱크까지 이르는 별개의 서로 격리된 열전달 경로를 제공함으로써, 모터 격실과 커플링 격실 사이의 상기한 상호간의 온도 관계로 인해 발생되는 문제를 해결할 수 있다는 지견에 기초하고 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 히트 싱크는 하측 분할부를 포함하고, 이 하측 분할부는 상기 구동부와 유압부 안에 있는 펌프실 사이에 배치된다. 또한, 상기 유압부는 상기 펌프실을 한정하는 펌프 하우징을 포함하고 상기 하측 분할부는 그 펌프 하우징에 고정 연결되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 내부 고정자 하우징은 상기 하측 분할부에 접해 있고, 그래서 고정자 하우징과 하측 분할 사이에 직접적인 접촉이 일어나, 열전달 능력이 좋아지게 된다.

일 바람직한 실시 형태에서, 상측 분할부와 외부 재킷은 서로에 고정 연결된다.

본 발명의 특징과 함께 다른 이점은 다른 종속 청구항 및 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명확히 알 수 있을 것이다.

본 발명의 위에서 언급한 그리고 다른 특징과 이점에 대한 보다 완전한 이해는, 첨부 도면을 참조하는 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1 은 펌프를 위에서 본 개략적인 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 펌프의 바람직한 실시 형태의 개략적인 측단면도이다.
도 3 은 도 2 에 따른 펌프의 일 부분에 대한 확대도이다.

먼저 도 1 을 참조한다. 본 발명은 폐수 또는 고형물을 포함하는 다른 액체를 펌핑하는데 바람직하게 적합한 펌프(전체적으로 참조 번호 "1"로 표시되어 있음)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 원심 펌프에 관한 것이다. 펌프(1)는 유압부(전체적으로 참조 번호 "2"로 표시되어 있음) 및 구동부(전체적으로 참조 번호 "3"로 표시되어 있음)를 포함한다. 나타나 있는 실시 형태에서, 구동부는 상기 유압부(2)에 위에 배치되는데, 하지만 그러한 펌프(1)는 수평면 상에 배치되거나 그 수평면에 대해 어떤 다른 임의의 각도로도 배치될 수 있다. 본 발명의 펌프(1)는 이하 직립형인 것으로 하여 설명될 것이다. 펌프(1)는 그의 상단부에서 리프팅 고리(4) 등을 포함하는데, 이는 펌프(1)를 탱크/웅덩이(미도시) 안으로 하강시키거나 그로부터 펌프(1)를 들어올리기 위한 것이다.

이제 도 2 를 참조할 것인데, 이 도는 본 발명의 펌프(1)의 바람직한 실시 형태를 나타낸다.

펌프(1)의 유압부(2)는 입구(6)와 출구(7)를 갖는 펌프 하우징(5)을 포함하며, 이 펌프 하우징(5)은 상기 입구(6)와 출구(7)를 연결하는 펌프실(8)을 적어도 부분적으로 한정하며, 펌핑된 액체는 펌프의 작동 중에 상기 펌프실을 통과하게 된다. 펌프실(8)은 통상적인 방식으로, 출구(7)를 통해 상기 액체를 송출하기 위한 임펠러(도 2 에서는 생략되어 있음) 를 수용한다. 이 임펠러는 적절한 방식으로 구동축(9)의 하단부에 연결되며 그 하단부와 함께 회전하도록 되어 있다. 임펠러는 소위 폐쇄형 또는 개방형일 수 있다.

펌프(1)의 상기 구동부(3)는 모터 격실(10)과 커플링 격실(11)을 포함한다. 들어오는 전기 케이블(12)은 펌프 최상측 케이싱(14)에 있는 케이블 안내부(13)를 지나 커플링 격실(11) 안으로 연장되어 있고, 상기 펌프 상측 케이싱은 상기 커플링 격실(11)을 적어도 부분적으로 한정한다. 상기 들어오는 전기 케이블(12)은 전력 공급 케이블일 뿐만 아니라, 제어 신호 등을 펌프(1)에 전달할 수도 있다. 하강되는 펌프(1) 내부의 액체 또는 다른 액체가 커플링 격실 안으로 들어가 펌프(1)를 손상시키는 것을 방지하기 위해, 케이블 안내부(13)는 펌프 최상측 케이싱(14)을 통과하는 전기 케이블(12)을 액밀하게(liquid tight) 안내한다. 커플링 격실(11)은 전기 장치, 특히, 전기 케이블(12)에 직간접적으로 연결되는 전력 공급 요소(15)를 내장한다. 바람직하게는 이 전력 공급 요소(15)는, 예컨대 VFD(Variable Frequency Drive)라고도 하는 속도 제어부로 구성되어 있다. 더욱이 전력 공급 요소(15)는 모터 격실(10)에 수용되는 전기 모터(17)의 고정자(16)에 작동 연결되어 있다. 나타나 있는 실시 형태에서, 나가는 모터 케이블(18)이 전력 공급 요소(15)로부터, 상측 분할부(20)에 있는 케이블 안내부(19)를 지나 모터 격실(10) 안으로 연장되어 있고, 상기 상측 분할부는 커플링 격실(11)과 모터 격실(10) 사이에 배치되어 있다. 통상적으로 전기 모터(17)는 구동축(9)에 연결되는 회전자(21)를 포함하며, 이 구동축(9)과 회전자(21)는 펌프(1)의 작동 중에 고정자(16) 안에서 함께 회전하도록 되어 있다. 전력 공급 요소(15)는, 펌프(1)의 작동이 최적화되도록 구동축(9)과 임펠러의 회전 속도를 조정하기 위해 전기 모터(17)가 가변 주파수로 구동될 수 있게 해준다. 상측 분할부(20)에 있는 상기 케이블 안내부(19)는, 모터 격실(10)에 들어간 모든 가능한 오일 또는 액체가 커플링 격실(11)에 들어가 전기 장치를 손상시키는 것을 방지하고 또한 커플링 격실(20)에 들어간 액체가 모터 격실(10)에 들어가 모터(17)를 손상시키는 것을 방지한다. 커플링 격실(11)과 모터 격실(10)은 가스로 채워지며, 그 가스는 바람직하게는 공기이다.

따라서, 나타나 있는 실시 형태에서 커플링 격실(11)은 펌프 최상측 케이싱(14) 및 상측 분할부(20)에 의해 한정되어 있다. 모터 격실(10)은 반경 방향으로 모터 케이싱(22)에 의해 한정되어 있고, 커플링 격실(11) 쪽에서는 상측 분할부(20)에 의해 한정되어 있다. 구동부(3)는 히트 싱크(전체적으로 참조 번호 "23"으로 표시되어 있음)에 연결되어 있고, 이 히트 싱크는 펌프(1)의 작동 중에 구동부(3)에서 발생된 열, 더 정확하게는, 적어도 모터(17) 및 전력 공급 요소(15)에 의해 발생된 열을 제거하도록 되어 있다. 히트 싱크(23)는 구동부(3)와 유압부(2) 사이의 접속부에 배치되며, 펌프실(8)을 통해 펌핑되는 액체가 히트 싱크(23)로부터 열을 흡수하여 그 열을 펌프(1)로부터 멀리 전달하게 된다.

본 발명에 따르면, 구동부(3)의 모터 케이싱(22)은 외부 재킷(24) 및 내부 고정자 하우징(25)을 포함하고, 이들 외부 재킷과 내부 고정자 하우징은 반경 방향으로 가스 충전 틈(26)에 의해 서로 분리되어 있다. 외부 재킷(24)은 상측 분할부(20)와 히트 싱크(23)에 연결되어 이들 사이에서 축방향으로 연장되어 있고, 내부 고정자 하우징(25)은 모터(17)의 고정자(16)와 히트 싱크(23) 사이에 연장되어 있다. 이렇게 해서, 커플링 격실(11)과 모터 격실(10) 각각으로부터 히트 싱크(23)까지 이르는 별도의 열전달 경로가 얻어지게 된다. 외부 재킷(24)과 내부 고정자 하우징(25)은 바람직하게는 동심으로 배치되며, 중간의 가스 충전 틈(26)은 바람직하게는 원환형이다. 바람직하게는, 상측 분할부(20)와 모터 케이싱(22)의 외부 재킷(24)은 서로에 고정 연결되는데, 그래서 상측 분할부(20)로부터 외부 재킷(24)으로의 양호한 열전달이 촉진된다.

나타나 있는 바람직한 실시 형태에서(또한 도 3 참조), 모터(17)의 고정자(16)를 구동축(9)에 대해 정확하게 또한 변동 없이 위치시키고 정렬시키기 위해, 내부 고정자 하우징(25)은 내부 고정자 하우징(25)의 상단부 영역 및 내부 고정자 하우징(25)의 하단부 영역에서 외부 재킷(24)에 접한다. 그러나, 상기한 가이드가 외부 재킷(24)과 내부 고정자 하우징(25) 사이에 존재하는 경우, 내부 고정자 하우징(25)과 외부 재킷(24) 사이의 접촉 면적은, 내부 고정자 하우징(25)과 외부 재킷(24) 사이의 접속 영역(틈(26)으로 형성됨)에 비해 적어도 8 퍼센트 미만으로 작다.

바람직하게는, 히트 싱크(23)는, 구동부(3)와 유압부(2)의 펌프실(8) 사이에 있는 하측 분할부(27)를 포함한다. 모터 케이싱(22)의 외부 재킷(24)은 하측 분할부(27)에 접한다. 바람직하게는, 유압부(3)의 펌프 하우징(5)과 하측 분할부(27)는 서로에 고정 연결되어 있다. 바람직하게는, 히트 싱크(23)는 액체, 바람직하게는 오일을 포함하는 액체 시일 챔버(28)를 포함한다. 이 액체 시일 챔버(28)는 펌프실(8)에 대해 하측 분할부(27)의 반대측에 있다.

내부 고정자 하우징(25)은 그의 하단부 영역에서 상기 액체 시일 챔버(28)에 인접해 있고, 내부 고정자 하우징(25) 내부의 열은 그 액체 시일 챔버(28) 내의 액체에 의해 흡수되어, 상기 액체를 통해 하측 분할부(27)에 전달된다. 바람직하게는, 내부 고정자 하우징(25)은 그의 하단부 영역에서 축방향 연장부(29)를 포함하는데, 이 축방향 연장부(29)는 하측 분할부(27)에 접한다. 내부 고정자 하우징(25)과 하측 분할부(27) 사이의 직접적인 접촉에 의해, 내부 고정자 하우징(25)으로부터 하측 분할부(27)로의 열전달이 더욱 개선된다.

구동축(9)은 모터 격실(10)로부터 축방향으로 연장되어 하측 분할부(27)를 통과해 펌프실(8) 안에서 끝나 있다. 펌핑된 액체가 하측 분할부(27)를 지나는 것을 방지하기 위해, 그 하측 분할부(27)에서의 구동축(9) 통과와 관련하여 통상적인 시일이 배치된다. 또한, 상측 분할부(20)는 상측 베어링 홀더(30)를 포함하는 것이 바람직하며, 그 상측 베어링 홀더 안에는 상측 베어링(31)이 배치되며, 구동축(9)의 상단부는 상기 상측 베어링(31)에 수용된다. 내부 고정자 하우징(25)은 하측 베어링 홀더(32)를 포함하는 것이 또한 바람직하며, 그 하측 베어링 홀더 안에는 하측 베어링(33)이 배치되며, 구동축(9)이 그 하측 베어링(33)을 통과한다.

본 발명의 가능한 변형예

본 발명은 위에서 설명한 그리고 도면에 나타나 있는 실시 형태에만 한정되지 않고, 그 실시 형태는 주로 예시적인 목적으로 주어진 것이다. 본 특허 출원은 여기서 설명한 바람직한 실시 형태에 대한 모든 수정예 및 변형예도 포괄하는 것이며, 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위의 기재 사항으로 정해지며, 그래서 첨부된 청구 범위 내에서 장치는 모든 종류의 방식으로 수정될 수 있다.

위, 아래, 상부, 하부 등과 같은 용어에 관한 모든 정보는, 참조 번호가 적절히 읽힐 수 있도록 배향된 도면에 따라 장치가 배향된 상태에서 해석되거나 읽혀져야 한다. 따라서, 그러한 용어는 나타나 있는 실시 형태에서의 상호 관계만 나타내는 것이며, 그 관계는 본 발명의 장치가 다른 구조/설계를 갖게 되면 변할 수 있다.

일 특정 실시 형태의 특징은 다른 실시 형태의 특징과 결합될 수 있다는 것을 명시적으로 언급하지는 않았지만, 결합이 가능하다면 그 결합은 자명한 것으로 생각되어야 한다.

Claims

액체를 펌핑하기 위한 펌프로서,
상기 펌프는 구동부(3) 및 이 구동부(3)에 연결되어 있는 히트 싱크(23)를 포함하고, 이 히트 싱크는 펌프의 작동 중에 상기 구동부에서 발생된 열을 제거하도록 되어 있고, 상기 구동부는,
반경 방향으로 모터 케이싱(22)에 의해 한정되어 있고, 고정자(16)를 갖는 전기 모터(17)를 수용하는 모터 격실(10);
적어도 부분적으로 펌프 최상측 케이싱(14)에 의해 한정되어 있고, 전력 공급 요소(15)를 수용하는 커플링 격실(11); 및
상기 모터 격실(20)과 커플링 격실(11) 사이에 배치되는 상측 분할부(20)를 포함하며,
상기 모터 케이싱(22)은,
상기 상측 분할부(20)와 히트 싱크(23)에 연결되어 이들 사이에서 축방향으로 연장되어 있는 외부 재킷(24);
상기 고정자(16)와 히트 싱크(23) 사이에 연장되어 있는 내부 고정자 하우징(25); 및
반경 방향으로 상기 외부 재킷(24)과 내부 고정자 하우징(25)을 분리하는 가스 충전 틈(26)을 포함하는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 히트 싱크(23)는 하측 분할부(28)를 포함하고, 이 하측 분할부는 상기 구동부(3)와 유압부(2) 안에 있는 펌프실(8) 사이에 배치되어 있는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 2 항에 있어서,
상기 유압부(2)는 상기 펌프실(8)을 한정하는 펌프 하우징(5)을 포함하고, 상기 하측 분할부(27)는 상기 펌프 하우징(5)에 고정 연결되어 있는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 내부 고정자 하우징(25)은 상기 하측 분할부(27)에 접하는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히트 싱크(23)는 액체 시일 챔버(28)를 포함하는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 5 항에 있어서,
상기 내부 고정자 하우징(25)은 상기 액체 시일 챔버(28)에 인접해 있는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히트 싱크(23)는, 상기 펌프실(8)에 대해 상기 하측 분할부(27)의 반대측에 배치되는 액체 시일 챔버(28)를 포함하는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 펌프는 상기 전기 모터(17)에 연결되어 있는 구동축(9)을 포함하고, 이 구동축은 상기 모터 격실(10)로부터 축방향으로 연장되어 상기 하측 분할부(27)를 통과해 상기 펌프실(8) 안에서 끝나 있는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상측 분할부(20)는 상측 베어링 홀더(30)를 포함하는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 고정자 하우징(25)은 하측 베어링 홀더(32)를 포함하는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상측 분할부(20) 및 외부 재킷(24)은 서로에 고정 연결되어 있는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력 공급 요소(15)는 상기 전기 모터(17)의 고정자(16)에 작동 연결되어 있는 속도 제어부로 구성되어 있는, 액체를 펌핑하기 위한 펌프.