KR20160029513A - 디스케일링용 고압 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다단으로 유체를 압축하여 고압으로 유체를 배출하는 디스케일용 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 디스케일링 펌프는, 커버(110)에 의하여 개폐되는 외부케이싱(100)과; 상기 외부케이싱의 내부에 설치되고, 다수개의 임펠러 수납부(210)를 구비하며, 상기 외부케이싱과의 사이에서 상기 저압공간과 고압공간을 형성하는 내부케이싱(200); 그리고 상기 임펠러 수납부에 수납되며 동축으로 배열되는 다수의 임펠러를 구비하고, 양단부가 상기 커버 및 외부케이싱을 관통하여 외측으로 돌출된 상태의 회전축(300)을 포함한다. 그리고 내부케이싱에는, 각 임펠러의 방사 방향 외측에 형성되는 출구와, 다음 단계의 임펠러의 중심 부분에 형성되는 입구를 연결하는 연결통로가 형성되어 있다. 그리고 저압공간에 배치되는 임펠러는 양측 중앙에서 유체를 흡입하여 방사방향으로 배출하는 양측 임펠러로 구성되고, 상기 고압공간에 배치되는 다수의 임펠러는 좌우 대칭으로 배치되어 중앙부분의 최종 임펠러에서 나온 압축 유체가 상기 고압공간을 통하여 외부케이싱의 출구로 배출된다.

Description

디스케일링용 고압 펌프{High pressure pump for descaling}

본 발명은 디스케일링용 고압 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열간 압력 공정에서 슬랩(Slab)이 가열로를 통과한 이후에 표면에 생성되어 있는 스케일을 제거할 수 있도록 고압으로 유체를 분사할 수 있는 디스케일링용 고압펌프에 관한 것이다.

먼저 코일링된 압연 강판을 제조하는 공정에 대하여 간단하게 살펴보기로 한다. 철광석 등이 용융된 후, 전로 및 연속 주조기를 거쳐서 일정한 두께를 가지는 슬랩으로 만들어진다. 그리고 이렇게 만들어진 슬랩 형태의 강판을 원하는 두께를 가지는 판으로 코일링하기 위해서는 가열로에서 가열한 후, 압연 과정을 거쳐야 한다. 여기서 슬랩이 가열로에서 가열되어 나오게 되면, 그 표면에는 산화피막이라고 할 수 있는 스케일이 생성된다.

그리고 후공정의 작업을 위해서는 이와 같은 스케일이 제거되어야 하는데 이를 디스케일링이라고 칭하고 있다. 이와 같은 디스케일링용으로 사용되는 고압펌프는, 원심력을 이용하여 유체(물)에 고압을 인가하여 분사시키는 것에 의하여, 슬랩의 표면에 생성된 스케일을 제거하게 된다. 이와 같은 디스케일링용으로 사용되는 고압펌프는, 예를 들면 유체에 160바아(Bar) 정도의 고압을 인가하는 것이고 실질적으로 엄청난 하중을 가지는 중장비라고도 할 수 있다.

이와 같은 스케일의 제거는 고압의 유체를 표면에 분사하는 것에 의하여 이루어진다. 이와 같이 원심력을 이용하는 고압 펌프에 대한 종래 기술을 살펴보기로 한다. 한국 실용신안 등록 제20-0216272호에 개시된 원심펌프는 다수의 임펠러를 일방향으로 배열하고, 이들을 회전축으로 회전시키는 것에 의하여 다단으로 유체에 압축력을 인가할 수 있도록 구성하고 있다. 그리고 한국 특허 등록 제10-0883293호 의한 종래의 기술도 이단으로 배치되는 임펠러를 통하여 고압을 인가하도록 구성되고 있다. 이와 같은 종래의 기술에 의하면, 실질적으로 다수 개의 임펠러가 일방향으로 배치되어 있음을 알 수 있는데, 이와 같이 임펠러를 일방향으로만 배열하게 되면, 임펠러를 회전시키는 회전축에는 일방향으로만 부하가 크게 걸리게 되는 단점이 나타날 수밖에 없다.

그리고 한국 특허 공개 1995-0021965로 제안된 기술에 의하면, 모터부가 중심부분에 배치되고 임펠러가 모터의 좌우 양측에 다수 배치되어 있어서, 회전축의 일측으로만 부하를 받는 것을 방지하고 있기는 하나 내부에 들어가는 모터부분의 구조에 의하여 충분한 압축력을 생성하기 위한 다단구조에는 일정한 한계가 지적될 수 밖에 없는 것으로 보인다.

그리고 미국 특허 제5,846,052호에 의하면 다수의 임펠러를 좌우 대칭으로 배열함으로써, 회전축의 회전시 균형을 이룰 수 있도록 하는 다단식의 고압펌프가 알려져 있음을 알 수 있다. 이러한 종래 기술에 의하면, 좌우 방향의 밸런스는 어느 정도 잡히고 있음을 알 수 있지만, 입구를 통하여 유입된 유체에 대하여 최초로 작용하는 임펠러가 충분한 양의 유체를 압축하면서 이송하지 못하고 있어서, 실제 동작에서 초기 상태에서의 효율이 저하되고 있다.

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 유체의 압축 초기 상태에서의 효율을 충분히 확보할 수 있음과 동시에 유체의 다단 압축 과정에서 전체적인 밸런스를 확보함으로써, 회전부품을 지지하는 부분에 가해지는 하중을 최소화시킬 수 있는 디스케일링용 고압펌프를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 펌프의 내부에서 압축되는 유체를 이용하여, 회전하는 샤프트와의 윤활작용을 충분히 확보함으로써, 전체적으로 원활한 동작이 가능하여 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 디스케일링용 고압펌프를 제공하는 것이라고 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 펌프의 내부에서 압축되면서 외부로 누수되는 물을 최소화함과 동시에 내부의 유체에 걸리는 압력 손실을 최소화할 수 있도록 구성되는 디스케일링용 고압펌프를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디스케일링 펌프는, 커버에 의하여 개폐되고, 내측으로 돌출된 격벽용돌기에 의하여 저압공간와 고압공간으로 내부가 구분되는 외부케이싱과; 상기 외부케이싱의 내부에 설치되고, 다수개의 임펠러 수납부를 구비하며, 상기 외부케이싱과의 사이에서 상기 저압공간과 고압공간을 형성하는 내부케이싱; 그리고 상기 임펠러 수납부에 수납되며 동축으로 배열되는 다수의 임펠러를 구비하고, 양단부가 상기 커버 및 외부케이싱을 관통하여 외측으로 돌출된 상태의 회전축으로 구성된다. 여기서 상기 저압공간은 유체가 유입되고 외부케이싱에 성형된 입구와 연통하고, 고압공간은 외부케이싱에 형성된 출구와 연통한다. 그리고 내부케이싱에는, 각 임펠러의 방사 방향 외측에 형성되는 출구와, 다음 단계의 임펠러의 중심 부분에 형성되는 입구를 연결하는 연결통로가 형성되고, 저압공간에 배치되는 임펠러는 양측 중앙에서 유체를 흡입하여 방사방향으로 배출하는 양측 임펠러로 구성되고, 상기 고압공간에 배치되는 다수의 임펠러는 좌우 대칭으로 배치되어 중앙부분의 최종 임펠러에서 나온 압축 유체가 상기 고압공간을 통하여 외부케이싱의 출구로 배출되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 커버 및 외부케이싱과 회전축의 접촉 부분에는, 각각 원통부재 및 샤프트슬리브를 장착하고 있다. 이러한 원통부재 및 샤프트슬리브는 마모에 의한 부품의 교환 등과 같은 수리에 더욱 바람직하다.

더욱이 상기 원통부재 및 샤프트슬리브의 접촉하는 면의 적어도 일측에는 나선형홈이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 이러한 나선형홈은, 회전축의 회전 시 유체를 외부케이싱의 내부로 안내하는 방향으로 성형되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 회전축이 관통하는 커버의 내부에는 공간부가 형성되고, 상기 공간부는 리턴라인을 통하여 저압공간와 연통하도록 구성하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 저압부분에 어느 정도의 초기 압력을 가할 수 있고, 양측의 압력 균형을 어느 정도 이룰 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 회전축이 관통하는 외부케이싱 및 커버의 외측에는 베럴커버블럭이 각각 설치되고, 상기 베럴커버블럭의 중심부분에는 회전축이 관통하는 브라켓커버가 각각 설치되며, 상기 베럴커버블럭에는 유체를 외부로 배출하는 드레인홀이 성형되어 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 하나의 회전축에 설치되는 다수의 임펠러를 좌우 대칭으로 배치함으로써 전체적인 균형을 잡을 수 있음과 동시에, 펌프의 동작 시 회전축에 대하여 축방향으로 가해지는 하중이 일측으로 편중되는 것을 최대한 방지하고 있음을 알 수 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 저압공간에 장착되는 임펠러를 양면 임펠러로 구성함으로써, 동작 초기 시 충분한 양의 유체를 펌핑하여 보다 신속하게 정상 상태에 도달할 수 있도록 하고 있다. 또한 본 발명에 의하면 회전하는 회전축과 고정된 외부케이싱의 접촉 부분에 샤프트슬리브 및 원통부재를 설치함으로써, 부품의 교환 및 수리 등이 간편하게 수행될 수 있도록 구성하고 있음을 알 수 있다.

여기서 샤프트슬리브 및 원통부재의 적어도 일측면에는 나선형홈을 형성함으로써 외부케이싱 내부의 유체에 의한 윤활 기능을 더욱 안정적으로 확보하고 있으며, 나선형홈의 성형 방향에 의하여, 실질적으로 외부케이싱 내부의 유체의 압력손실을 최소화하고 있음을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 다른 목적 및 작용효과 등은 이하 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 디스케일링 펌프의 조립 상태 단면도.
도 2는 본 발명에 따라 임펠러가 장착된 회전축의 단면도.
도 3은 본 발명의 외부케이싱의 내부구조를 보인 단면도.
도 4는 도 1의 A부분 확대도.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 이하 본 발명의 설명에 있어서 기본적으로는 도 1에 기초하면서 설명하기로 하고, 각 부분의 구성의 설명에서 필요한 부분은 도 2 및 도 3을 같이 참고하여 살펴보기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 디스케일링 펌프는, 내부에 일정한 공간을 형성하고 커버(110)에 의하여 개폐되는 외부케이싱(100)과, 상기 외부케이싱(100)의 내부에 고정되는 내부케이싱(200), 그리고 상기 내부케이싱(200) 및 외부케이싱(100)을 관통한 상태로 설치되어 외부에서의 동력에 의하여 회전하는 회전축(300)으로 구성된다.

상기 외부케이싱(100)은, 일측이 열려 있는 원통 형상으로 성형되어 있으며, 커버(110)에 의하여 개폐되도록 구성된다. 예를 들면 상기 커버(100)는 다수의 체결볼트에 의하여 상기 외부케이싱(100)에 결합됨으로써, 내부에는 유체의 압축을 위한 공간이 형성되도록 구성하고 있다. 그리고 상기 외부케이싱(100)의 내부 공간에는 내부케이싱(200)이 수납되어, 내부에서 고정된 상태를 유지할 수 있도록 설치된다.

상기 외부케이싱(100)에는 유체가 들어오는 입구(120)와, 상기 입구(120)를 통하여 유입된 유체가 후술하는 과정 및 구조를 통과하면서 압축된 후 필요로 하는 부분으로 배출되기 위한 출구(130)를 구비하고 있다. 그리고 상기 외부케이싱(100)의 내측과 내부케이싱(200)의 외측 사이에는 필요한 부분에 일정한 공간이 형성되는데, 이러한 부분에 대해서는 후술하기로 한다.

다음에는 도 3을 같이 참고하면서 설명하기로 한다. 상기 외부케이싱(100)의 내부는, 상기 입구(120)와 연통하도록 성형되는 저압공간(112)과, 출구(130)과 연통하는 고압공간(114)로 나누어진다. 상기 저압공간(112)와 고압공간(114)은 실질적으로 외부케부싱(110)의 내부에서 돌출된 격벽용돌기(116)에 의하여 형성되는 것이라고 할 수 있고, 상기 내부케이싱(200)이 외부케이싱(100)의 내부로 조립되어 고정되면, 내부케이싱(200)의 외측면이 상기 격벽용돌기(116)에 밀착되는 것에 의하여 저압공간(112)d과 고압공간(114)으로 나누어진다. 그리고 상기 격벽용돌기(116)와 내부케이싱(200) 사이에는 밀폐링(118)이 설치되어 있어서, 고압공간(114)과 정압공간(112) 사이에는 유체가 통과하지 않도록 구획되고 있다.

여기서 실질적으로 고압공간(114) 및 저압공간(112)는, 외부케이싱(100)의 내부에 내부케이싱(200)이 삽입되어 고정된 상태에서, 외부케이싱(100)과 내부케이싱(200) 사이에서 형성되는 공간이라고 할 수 있다. 즉, 내부케이싱(200)은 상술한 바와 같은 격벽용돌기(116)에 의하여 외부케이싱(100)의 내측면 밀착되어 유체가 이동하지 못하도록 구획되어 있고, 그 외의 부분에서는 외부케이싱(100)과 내부케이싱(200) 사이에서 일정한 공간을 형성할 수 있고, 이러한 공간을 상술한 격벽용돌기(116)을 기준으로 도면 상에서 좌측은 고압공간(114)으로, 그리고 도면 상 우측은 저압공간(112)로 구분하고 있다. 그리고 상기 내부케이싱(200)은 예를 들면 다수의 볼트에 의하여 외부케이싱(100)의 내부공간에 고정된 상태로 조립된다.

다음에는 도 2를 같이 참조하면서 살펴보기로 한다. 도 2에 도시한 회전축(300)에는 다수의 임펠러가 설치되어 있다. 본 발명에서 사용되는 임펠러는 중심부분에 유체의 흡입공이 형성되어 있고 방사상의 외측면에는 유체가 토출되는 출구가 형성되어 있는 것으로, 실제로 그 자체는 공지된 것이다. 상기 회전축(300)에 설치되는 임펠러는 다수개로 구성되는데, 모두 동축방향으로 설치되어 있음을 알 수 있다. 이러한 임펠러는, 상술한 저압공간(112)에 설치되는 입구 양면 임펠러(310)와, 상기 양면 임펠러(310)에서 압축된 유체를 다단으로 압축하기 위한 다수의 임펠러(322,324,326,332,334,336)로 구성된다.

상기 임펠러는 회전축(300)을 중심으로 방사상으로 연장된 형상을 가지고 있음을 알 수 있고, 이에 대응하여 상기 내부케이싱(200)의 내부에는 상술한 임펠러들이 모두 수납될 수 있도록, 방사상으로 더 외측으로 오목하게 형성되는 임펠러수납부(210)가 일정한 간격을 두고 설치되어 있다. 상기 임펠러 중에서 저압공간(112)에 설치되는 양면 임펠러(310)는, 도 1에 도시한 바와 같이 도면을 중심으로 좌우 양측에 유체가 유입되는 입구(312,314)가 형성되어 있고, 중앙의 외측면에는 압축된 유체가 토출되는 출구(316,318)가 형성되어 있다. 이와 같이 하나의 임펠러(310)에 한 쌍의 입구 및 출구를 형성함으로써, 실질적으로 많은 양의 유체를 흡입한 후 가압하여 토출하는 것이 가능하게 된다.

그리고 이러한 양면 임펠러(310)가 저압공간(120)에 설치되는데, 이러한 저압공간(112)은 실질적으로 유체가 최초로 유입되는 입구(120)와 연결된 것이다. 따라서 최초의 임펠러(310)를 양면 임펠러로 구성함으로써 압축 초기 단계에서 충분한 양의 유체가 압축되어 토출되도록 함으로써, 그 이후의 단계에 설치되어 있는 임펠러(322,324,332,334,336)에 보다 신속하게 유체가 공급될 수 있도록 구성하여, 초기 작동 시 정상 동작까지의 시간을 최대한 단축할 수 있도록 한다.

본 발명에 의한 내부케이싱(200)에는, 이전 단계의 임펠러에서 압축된 유체가 다음 단계의 임펠러의 입구부분으로 연결하는 연결통로가 성형되어 있다. 예를 들면, 도 1을 참조하면, 상기 양면 임펠러(310)에서 압축된 유체는, 상기 임펠러(310)의 방사상의 외측부분에 형성되어 있는 출구(319)를 통하여, 그 다음 단계의 임펠러(322)의 중심부분에 형성되는 입구(321)로 안내된다. 즉, 임펠러(310)의 출구(319)와 그 다음 단계의 임펠러(322)의 입구(321)를 서로 연결하는 연결통로가 형성되어 있는 것이다. 그리고 이러한 연결통로는 본 발명의 모든 임펠러에 대하여 동일하게 형성된다.

상기 양면 임펠러를 제1임펠러(310)라고 하면, 제1임펠러(310)에서 압축된 유체는 출구(319)를 통하여 그 다음 단계에 설치되는 제2임펠러(322)의 중앙 입구(321)로 공급된다. 그리고 상기 제2임펠러(322)에 의하여 압축된 유체는, 출구(322b)를 통하여 그 다음 단계의 제3임펠러(324)의 중앙 입구(324a)로 공급된다. 제3임펠러(324)에서 압축된 유체는, 출구(324b)를 통하여 그 다음 단계의 제4임펠러(326)의 중앙 입구(326a)로 공급된다. 그리고 상기 제4임펠러(326)에 유입되어 다시 압축된 유체는, 출구(326b)를 통하여 도면 상 가장 좌측에 있는 제5임펠러(332)의 입구(332a)로 유입된다.

제5임펠러(332)에 의하여 압축된 유체는 그 출구(332b)를 통하여 제7임펠러(334)의 입구(334a)로 공급된다. 제6임펠러(334)에 의하여 압축된 유체는 그 출구(334b)를 통하여 제7임펠러(336)의 입구(336a)로 안내된다. 여기서 상기 제7임펠러(336)은 실제 최종 단계의 임펠러이고, 이러한 임펠러(336)를 통하여 다단으로 유체를 압축하는 과정은 종료되는데, 예를 들면 최종 임펠러(336)를 통하여 나오는 유체의 압력은 160바아 전후가 된다. 즉 본 발명에서는 다단으로 배치된 임펠러를 통하여 목적으로 하고 있는 유체의 압력에 도달하도록 구성되어 있다. 그리고 상기 최종임펠러(336)의 출구(336b)를 나온 유체는, 외부케이싱(100)과 내부케이싱(200) 사이에 형성된 고압공간(114)으로 배출된 후, 외부케이싱(100)의 출구(130)을 통하여 외부로 나와서 원하는 곳으로 공급될 수 있게 된다.

그리고 이상에서 설명한 본 발명의 다수의 임펠러의 배치를 살펴보면, 실질적으로 좌우 대칭되는 구조로 배치되어 있음을 알 수 있다. 즉, 제1임펠러(310) 내지 제4임펠러(324)는 도면 상 우측에 배치되어 있고, 제5임펠러(332) 내지 제7임펠러(336)는 도면 상 좌측에 배치되어 있음을 알 수 있다. 여기서 모든 임펠러는 하나의 회전축(300)에 의하여 회전하기 때문에, 제1임펠러(310) 내지 제3임펠러(324)와 제4임펠러(332) 내지 제6임펠러(336)는, 원심력에 의하여 내부를 흐르는 유체가 압축될 수 있도록 내부 유체 경로의 방향이 다르게 형성된다.

이와 같이 다수의 임펠러를 실질적으로 좌우 대칭으로 배치하는 것은, 유체의 압축과정에서 발생하는 반력에 의하여, 상기 회전축(300)이 일측으로 편중된 부하를 받지 않도록 하기 위한 것이다. 상기 회전축(300)의 회전을 지지하기 위하여 회전축(300)의 양단부에는 레디얼 베어링(342)가 각각 설치되어 회전축의 회전을 지지하고 있음과 동시에, 도면 상 좌측에 해당하는 회전축(300)의 좌측 단부에는 쓰러스트(thrust) 베어링(340)이 설치되어 있다. 상기 쓰러스트 베어링(340)은 실제로 축방향의 하중을 받게 되는데, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 다수의 임펠러를 좌우 대칭으로 설치하는 것에 의하여 상기 쓰러스트 베어링(340)이 받는 하중을 최소화시키도록 구성하고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 다수의 임펠러(310,322,324,332,334,336)를 구비하고 있는 회전축(300)은 외부의 모터장치와 연결되어 회전하면서 임펠러를 통하여 유체를 다단으로 압축하게 된다. 이러한 회전축(300)은 외부케이싱(100) 및 커버의 양측 단부를 관통한 상태로 외부로 돌출되도록 설치되고, 그 양단부에는 상술한 바와 같이 쓰러스트베어링(340) 및 레디얼 베어링(342)가 설치되어 있다.

상기 베어링(340 및 342)는 베어링하우징(342H)에 의하여 커버되어 있다. 그리고 외부케이싱(100) 및 커버(110)의 좌우측에서 회전축(300)이 관통하여 돌출된 부분에는 베럴커버블럭(350)이 각각 설치되어 있고, 상기 베럴커버블럭(350)의 중심부분, 즉 회전축(300)이 관통하는 부분에는 브라켓커버(352)가 각각 설치되어 있다. 상기 베럴커버블럭(350)과 브라켓커버(352)는, 커버(110)와 외부케이싱(100) 내부에서 압축되는 유체가 외부로 더 이상 유출되지 않도록 차단하는 부분이라고 할 수 있다. 그리고 상기 베럴커버블럭(350)에는 유체를 배출하는 드레인홀(354)이 각각 형성되어 있다.

이와 같이 외부케이싱(100)의 양측면에서 회전축(300)이 관통하는 부분에는 베럴커버블럭(350) 및 브라켓커버(352)를 설치하여, 압축되는 유체가 더 이상 외부로 유출되는 것을 차단함과 동시에 설계된 곳으로 배수시키는 드레인홀(354)이 성형되는 것에 의하여, 내부의 유체가 상술한 베어링하우징(342H)의 내부로 접근하는 것을 차단하고 있다. 상기 베어링하우징(342H)의 내부에는 상술한 베어링의 윤활을 위하여 윤활유가 들어 있기 때문에 외부케이싱(100)에서 유출된 유체(물)이 침투하는 것은 바람직하지 못하고, 이러한 물의 차단을 위하여 상술한 바와 같은 베럴커버블럭(350) 및 브라켓커버(352)를 설치하고 있는 것이다.

본 발명의 디스케일링 펌프가 동작하게 되면, 외부케이싱(100)의 내부 및 내부케이싱(200)의 내부에는 유체가 일정한 압력을 가지면서 완전히 차게 된다. 이러한 유체는, 회전하는 회전축(300)이 고정된 상태의 외부케이싱(100) 및 커버(110)가 통과하는 부분의 틈새까지 들어오게 된다. 그리고 외부케이싱(100) 및 커버(110)를 관통한 상태로 회전하는 회전축(300) 사이의 틈새로 유입된 유체는 실질적으로 회전축(300)의 회전을 위한 윤활유로써 기능을 가지고 있다.

도 1에 도시한 실시예에 있어서, 회전축(300)이 관통하는 커버(110)의 중간 부분에는 일정한 공간부(119)가 형성되어 있다. 이러한 공간부(119)에 걸리는 압력도 실질적으로 고압 상태임은 당연하다. 상기 공간부(119)는 리턴라인(150)을 통하여 저압공간(112)와 연결되도록 구성된다. 즉, 리턴라인(150)은 상기 커버(110) 내부의 공간부(119)를, 외부케이싱(100)의 일측에 형성된 리턴포트(117)을 통하여 저압공간(112)의 내부로 연결하고 있다.

따라서 실질적으로 유체가 고압상태를 유지하는 공간부(119)에서, 입구(120)와 연결되고 저압 상태인 저압공간(112)이 서로 연결되는 것에 의하여, 상기 공간부(119)에서의 고압의 유체 일부가 저압공간(112)으로 공급될 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이 고압의 유체의 일부를 저압공간(112)으로 공급하는 것에 의하여, 저압공간(112) 내부의 유체에 예압을 걸 수 있어서, 보다 효율적인 압축을 가능하게 할 수 있다. 또한 이러한 구성에 의하여 디스케일링 펌프의 좌우측의 압력차이를 줄임으로써, 회전시 수반하는 여러 가지 문제점도 방지할 수 있다.

그리고 상기 공간부(119)는 실질적으로 커버(110)의 내부에서 형성되는 공간이고, 고압공간(114)와는 실질적으로 이격된 것이라고 할 수 있다. 따라서 상기 공간부(119)에서 저압공간(112)으로 유체의 일부를 공급함으로써, 실질적으로 상기 고압공간(114)의 압력 손실도 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 도 1에서 도면 부호 115로 표시하는 것은 배기포트이고, 이러한 배기포트(115)는 펌프의 동작 초기 케이싱(100,200)의 내부에 존재하고 있는 공기를 외부로 배출시키는 기능을 수행하게 된다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 외부케이싱(100) 및 커버(110)는 고정된 상태이고, 회전축(300)은 외부의 구동력에 의하여 회전하면서 펌프가 동작하게 된다. 여기서 외부케이싱(100) 및 커버(110)와 상기 회전축(300) 사이에는, 상술한 바와 같이 유체가 침투함으로써 일종의 윤활막으로 작용하게 됨은 상술한 바와 같고, 이들 사이를 통과하여 외부로 유출되는 유체는 드레인홀(354)를 통하여 배수됨도 상술한 바와 같다.

여기서 이와 같이 유체가 회전체와 고정체 사이에서 윤활막을 성형한다고 하더라도 회전축(300)과 외부케이싱(100) 및 커버(110) 사이에는 마모가 발생할 수밖에 없다. 이와 같은 마모는 피할 수 없는 것이라도 하더라도, 이러한 마모에 대응하여 수리 및 유지보수의 편리를 위한 구성은 필요하다고 할 수 있다. 도 4는 도 1의 A부분의 확대도이다.

도 4에서 도면 부호 360으로 표시한 것은 회전축(300)의 외측면에 고정되는 원통상의 샤프트슬리브이다. 그리고 도면 부호 160으로 표시한 것은 외부케이싱(100)에서 회전축(300)이 관통하는 부분에 설치되고 상기 샤프트슬리브(360)의 외측면에 밀착상태로 지지되는 원통부재이다. 상기 원통부재(160)는 외부케이싱(100)에, 그리고 샤프트슬리브(360)는 회전축(300)에 각각 고정되어 있기 때문에, 케이싱(100,200) 내부의 물은 상기 샤프트슬리브(360)와 원통부재(160) 사이로 침투되면서 윤활 기능을 수행하게 된다.

먼저 본 발명에서는 회전하는 회전축(300)과 고정된 상태의 외부케이싱(100) 또는 커버(110)에, 각각 샤프트슬리브(360)와 원통부재(160)를 설치하고 있다. 여기서 도 4에서는 가장 대표적인 구성으로 도시한 것이고, 실제로 상기 샤프트슬리브(360)와 원통부재(160)는, 회전하는 회전축(300)과 고정된 커버(110) 또는 외부케이싱(100)이 접촉하는 부분의 어디에도 설치될 수 있음은 당연하고, 도 1에서 회전축(300)과 외부케이싱(100) 또는 커버(110)의 접촉 부분에는 이와 같은 구성이 적용된 실시예가 도시되어 있음을 확인할 수 있을 것이다.

이와 같이 상기 회전축(300)의 외주면에 샤프트슬리브(360)를 설치하고, 이와 접촉하는 외부케이싱(100) 또는 커버(110)에 원통부재(160)를 설치하는 것에 의하여, 어느 일측이 마모되면 그 부분을 교환하는 등 수리가 용이함은 당연하다고 할 수 있다.

그리고 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 샤프트슬리브(360)의 외측면에는 나선형홈(362)이 성형되어 있고, 원통부재(160)의 내측면에도 나선형홈(162)이 성형되어 있다. 이와 같은 나선형홈(162,362)은 샤프트슬리브(360) 또는 원통부재(160)의 접촉면 중에서 어느 일측에만 성형하는 것도 가능하다. 이와 같은 나선형홈(162 또는 362)은, 샤프트슬리브(360) 또는 원통부재(160) 사이에 침투하여 외측으로 공급되는 물을 일시적으로 담고 있는 기능을 수행하게 된다.

이와 같은 나선형홈(162,362)에 고압으로 유체가 고인 상태가 되면, 그 사이의 윤활작용이 더욱 효과적으로 발생할 수 있음은 당연한 것이라고 할 수 있다. 즉, 서로 접촉하는 면 중의 적어도 어느 하나에 상술한 바와 같은 나선형홈(162,362)을 형성하는 것에 의하여, 케이싱(100,200) 내부의 압력에 의한 고압의 유체가 충분히 머물 수 있게 되어, 실질적으로 윤활 기능이 더욱 향상될 수 있을 것임을 알 수 있다.

그리고 상기 나선형홈(162,362)의 성형 방향에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 나선형홈(162,362)이 성형되는 부분은 실질적으로 외부케이싱(100) 또는 커버(110)에서 회전축(300)이 설치되는 부분으로, 케이싱(100,200) 내부의 유체가 외부로 유출되는 부분이라고 할 수 있다. 그러나 케이싱(100,200) 내부의 유체가 외부로 유출되는 것은 실질적으로 본 발명의 펌프의 압력 손실을 의미하는 것이라고 할 수 있다.

따라서 도시한 실시예에서와 같이, 나선형홈(162,362)을 샤프트슬리브(360)의 외측면 또는 원통부재(160)의 내측면 중에서 적어도 어느 일측에 성형하는 경우에는, 상기 나선형홈(162,362)의 방향은 샤프트슬리브(360)와 원통부재(160) 사이에 침투하는 물의 케이싱(100,200)의 내부로 흐르게 하는 방향으로 성형되는 것이 바람직하다. 실제로 외부케이싱(100)의 내부에서 유체는 고압상태를 유지하고 있음은 상술한 바와 같다.

따라서 상기 샤프트슬리브(360)와 원통부재(160) 사이로 침투하는 유체는 실질적으로 고압 상태이기 때문에, 외부로 나가는 경향을 가지고 있을 수밖에 없는 것은 사실이다. 여기서 상기 나선형홈(162,362)을, 회전축(300)과 같이 회전하는 샤프트슬리브(360)의 회전에 의하여 유체가 외부케이싱(100)의 내측으로 안내되도록 성형함으로써, 가능하면 유체의 누설에 의한 압력 손실을 최소화시킬 수 있게 된다. 그러나 실제의 경우 외부케이싱(100) 내부의 유체는 고압 상태이기 때문에, 나선형홈(162,362)이 회전에 따라서 유체를 내측으로 안내하더라도 그 압력에 의하여 샤프트슬리브(360)와 원통부재(160) 사이로 침투하여 윤활 기능을 수행함은 당연하다고 할 수 있다. 본 실시예에서는 이와 같은 나선형홈(162,362)의 구성을 통하여 외부케이싱(100) 내부의 유체가 외부로 누설되는 것을 최소화할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

그리고 위에서 설명한 바와 같이 샤프트슬리브(360)와 원통부재(160)는, 회전하는 회전축(300)과 외부케이싱(100)과 같은 고정된 부재 사이에서 접촉하는 부분에 각각 설치될 수 있음은 상술한 바와 같다. 도 4에 도시한 실시예에서도, 브라켓커버(352)와 회전축(300)의 접촉부분을 상술한 바와 같이 구성하면서 나선형홈을 형성하고 있음을 알 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범위 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 특허청구의 범위에 기재된 바에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

100 ..... 외부케이싱
110 ..... 커버
112 .....저압공강
114 ..... 고압공간
115 ..... 배기포트
119 ..... 공간부
120 ..... 입구
130 ..... 출구
150 ..... 리턴라인
200 .... 내부케이싱
210 ..... 임펠러수납부
300 ..... 회전축
310 ..... 양면 임펠러
322, 324, 332, 334, 336 ..... 임펠러
340 ..... 쓰러스트베어링
342 ..... 레디얼베어링
342H ..... 베어링하우징
354 .... 드레인홀

Claims (6)

1. 커버(110)에 의하여 개폐되고, 내측으로 돌출된 격벽용돌기(116)에 의하여 저압공간(112)와 고압공간(114)으로 내부가 구분되는 외부케이싱(100)과;
   상기 외부케이싱의 내부에 설치되고, 다수개의 임펠러 수납부(210)를 구비하며, 상기 외부케이싱과의 사이에서 상기 저압공간과 고압공간을 형성하는 내부케이싱(200); 그리고
   상기 임펠러 수납부에 수납되며 동축으로 배열되는 다수의 임펠러를 구비하고, 양단부가 상기 커버 및 외부케이싱을 관통하여 외측으로 돌출된 상태의 회전축(300)으로 구성되고;
   상기 저압공간은 유체가 유입되고 외부케이싱에 성형된 입구와 연통하고, 고압공간은 외부케이싱에 형성된 출구와 연통하며;
   상기 내부케이싱에는, 각 임펠러의 방사 방향 외측에 형성되는 출구와, 다음 단계의 임펠러의 중심 부분에 형성되는 입구를 연결하는 연결통로가 형성되고;
   상기 저압공간에 배치되는 임펠러는 양측 중앙에서 유체를 흡입하여 방사방향으로 배출하는 양측 임펠러로 구성되고, 상기 고압공간에 배치되는 다수의 임펠러는 좌우 대칭으로 배치되어 중앙부분의 최종 임펠러에서 나온 압축 유체가 상기 고압공간을 통하여 외부케이싱의 출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 디스케일용 펌프.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 커버 및 외부케이싱과 회전축의 접촉 부분에는, 각각 원통부재 및 샤프트슬리브를 장착하는 디스케일용 펌프.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 원통부재 및 샤프트슬리브의 접촉하는 면의 적어도 일측에는 나선형홈이 형성되는 디스케일용 펌프.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 나선형홈은, 회전축의 회전 시 유체를 외부케이싱의 내부로 안내하는 방향으로 성형되는 디스케일용 펌프.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축이 관통하는 커버의 내부에는 공간부(119)가 형성되고, 상기 공간부는 리턴라인(150)을 통하여 저압공간(112)와 연통하는 디스케일용 펌프.
   
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축이 관통하는 외부케이싱(100) 및 커버(110)의 외측에는 베럴커버블럭(350)이 각각 설치되고, 상기 베럴커버블럭(350)의 중심부분에는 회전축(300)이 관통하는 브라켓커버(352)가 각각 설치되며, 상기 베럴커버블럭(350)에는 유체를 외부로 배출하는 드레인홀(354)이 성형되는 디스케일용 펌프.
   
   
   
   
   
   
   

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