KR20160063511A

KR20160063511A - 사류펌프

Info

Publication number: KR20160063511A
Application number: KR1020140166606A
Authority: KR
Inventors: 민영욱; 김홍원; 김진영
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-06-07

Abstract

사류펌프가 개시된다. 본 발명에 따른 사류펌프는, 임펠러의 블레이드를 기준으로, 저압인 유입부측과 고압인 토출부측을 연통시키는 연통로가 회전축의 중앙부위에 형성된다. 그러면, 연통로를 통하여 유입부측으로 유입되는 유체의 흐름이, 유입부의 정 중앙부위를 향한다. 즉, 연통로를 통하여 유입부측으로 유입되는 유체의 흐름이, 임펠러에 의하여 유입부로 유입되어 유로로 이송되는 유체의 흐름에 대하여 간섭을 일으키는 것이 최소한으로 억제될 수 있다. 이로 인해, 사류펌프의 효율이 향상되는 효과가 있을 수 있다.

Description

사류펌프 {MIXED FLOW PUMP}

본 발명은 임펠러에 의하여 유입부에서 토출부측으로 이송하는 유체의 흐름이, 임펠러의 블레이드를 중심으로, 고압인 토출부측에서 저압인 유입부측으로 유입되어 하우징 내부의 압력 차를 완화하는 유체의 흐름에 의하여 간섭 받는 것을 억제할 수 있는 사류펌프에 관한 것이다.

펌프란 모터의 작용으로 유체를 수송하는 장치이고, 사류펌프(Mixed Flow Pump)란 축류펌프와 원심펌프의 중간형으로, 임펠러를 회전시키는 회전축과 평행한 방향으로 유체를 유입시켜 회전축과 경사진 방향으로 유체를 이송한 후, 토출시키는 펌프이다.

도 1은 종래의 사류펌프의 단면도로서, 이를 설명한다.

도시된 바와 같이, 종래의 사류펌프는 보울(Bowl) 형상으로 형성되며 일측면 및 타측면이 개방되어 유체가 유입되는 유입부(11a) 및 토출되는 토출부(11b)로 형성되는 외측하우징(11), 외측하우징(11)의 내부에 위치된 내측하우징(13) 및 외측하우징(11)과 내측하우징(13)을 상호 연결시키는 연결리브(15)를 포함한다.

그리고, 내측하우징(13)에는 베어링(미도시)을 매개로 회전축(21)이 지지되어 회전가능하게 설치되며, 유입부(11a)측을 향하는 회전축(21)의 단부에는 회전축(21)과 함께 회전하는 임펠러(23)가 설치된다. 임펠러(23)는 허브(23a)와 허브(23a)의 외면에 형성된 복수의 블레이드(23b)를 가진다.

그리하여, 회전축(21)에 의하여 임펠러(23)가 회전하면, 유입부(11a)로 유체가 유입되고, 유입부(11a)로 유입된 유체는 외측하우징(11)과 내측하우징(13) 사이에 형성되는 유로(11c)를 통과하여 토출부(11b)로 토출된다.

외측하우징(11)의 내부는, 임펠러(23)의 블레이드(23b)를 기준으로, 유체가 토출되는 토출부(11b)측의 압력이 유체가 유입되는 유입부(11a)측의 압력 보다 고압이다. 이로 인해, 토출부(11b)에서 유입부(11a)측으로 압력이 작용하게 되므로, 임펠러(23)와 상기 회전축이 유입부(11a)측으로 밀리게 되는 축추력이 발생하게 된다.

축추력이 발생하면, 회전축(21)에서 상기 베어링에 가해지는 부하가 커지므로, 상기 베어링의 수명이 단축되고, 회전축(21)을 포함한 주위 부품들의 내구성이 저하되는 문제점이 있다. 축추력의 문제점을 해소하기 위하여, 유입부(11a)측과 토출부(11b)측을 연통시키는 연통로(23aa)를 임펠러(23)의 허브(23a)에 형성한다. 그러면, 연통로(23aa)를 통하여 토출부(11b)측 고압의 유체가 유입부(11a)측으로 유입되므로, 유입부(11a)측과 토출부(11b)측의 압력 차가 완화되고, 이로 인해 회전축(21)과 임펠러(23)가 유입부(11a)측으로 밀리는 현상이 저감된다.

그런데, 종래의 사류펌프는 연통로(23aa)가 회전축(21)의 길이방향 중심에서 벗어나서 형성된다. 그러면, 임펠러(23)에 의하여, 유입부(11a)에서 토출부(11b)로 이송되는 유체의 흐름(도 1의 점선 화살표 참조)이 연통로(23aa)을 통하여 토출부(11b)에서 유입부(11a)측으로 유입되는 유체의 흐름(도 1의 실선 화살표 참조)에 의하여 간섭을 받으므로, 사류펌프의 효율이 저하되는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 사류펌프를 제공하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 저압인 유입부측과 고압인 토출부측을 연통시키는 연통로를 회전축의 길이방향 중심에 형성하여, 연통로를 통하여 토출부에서 유입부측으로 유입되는 유체의 흐름이 임펠러에 의하여 유입부에서 토출부로 이동하는 유체의 흐름에 간섭을 일으키지 않도록 함으로써, 효율을 향상시킬 수 있는 사류펌프를 제공하는 것일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 사류펌프는, 일측에는 유입부가 형성되고, 타측에는 토출부가 형성되며, 내부에는 상기 유입부와 상기 토출부를 연통시키는 유로가 형성된 하우징; 상기 유입부에서 상기 토출부측을 향하는 방향으로 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 지지 설치된 회전축; 상기 유입부측 상기 회전축의 외주면에 설치된 허브(Hub)와 상기 허브에 형성된 복수의 블레이드를 가지면서 상기 회전축과 함께 회전하며, 유체를 상기 유입부로 유입시켜 상기 토출부측으로 이송하는 임펠러를 포함하며, 상기 회전축에는, 상기 블레이드를 기준으로, 상기 유입부측과 상기 토출부측을 연통시켜 상기 토출부측의 유체가 상기 유입부측의 중앙 부위로 유입되도록 안내하는 연통로가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사류펌프는, 임펠러의 블레이드를 기준으로, 저압인 유입부측과 고압인 토출부측을 연통시키는 연통로가 회전축의 중앙부위에 형성된다. 그러면, 연통로를 통하여 유입부측으로 유입되는 유체의 흐름이, 유입부의 정 중앙부위를 향한다. 즉, 연통로를 통하여 유입부측으로 유입되는 유체의 흐름이, 임펠러에 의하여 유입부로 유입되어 유로로 이송되는 유체의 흐름에 대하여 간섭을 일으키는 것이 최소한으로 억제될 수 있다. 이로 인해, 사류펌프의 효율이 향상되는 효과가 있을 수 있다.

도 1은 종래의 사류펌프의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사류펌프의 절개 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사류펌프의 단면도.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 사류펌프에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사류펌프의 절개 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사류펌프의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 사류펌프는 하우징(110)을 포함할 수 있고, 하우징(110)은 외측하우징(111), 내측하우징(113) 및 연결리브(115)를 포함할 수 있다.

이하, 하우징(110)을 포함한 다른 구성요소들의 면 및 방향을 지칭함에 있어서, 도 2에 도시된 방향을 기준으로, 하우징(110)의 상측을 향하는 면 및 방향을 "상면 및 상측"이라 하고, 하우징(110)의 하측을 향하는 면 및 방향을 "하면 및 하측"이라 한다.

외측하우징(111)은 보울(Bowl) 형상으로 형성될 수 있으며, 좌측면 및 우측면은 개방되어 유체가 유입되는 유입부(111a) 및 토출되는 토출부(111b)로 형성될 수 있다.

내측하우징(113)은 외측하우징(113)의 내부에 설치될 수 있으며, 연결리브(115)를 매개로 외측하우징(113)에 지지 설치될 수 있다. 이때, 외측하우징(111)의 내주면과 내측하우징(113)의 외주면 사이에는 간격을 형성될 수 있으며, 외측하우징(111)의 내주면과 내측하우징(113)의 외주면 사이의 간격이 유체가 통과하는 유로(111c)의 기능을 할 수 있다. 따라서, 유입부(111a)측과 토출부(111b)측은 유로(111c)를 매개로 상호 연통될 수 있다.

내측하우징(113)에는 베어링(120)이 설치될 수 있고, 베어링(120)에는 모터(미도시)에 의하여 회전하는 회전축(130)이 지지되어 회전가능하게 설치될 수 있다. 이때, 회전축(130)은 유입부(111a)에서 토출부(111b)를 향하는 방향 또는 토출부(111b)에서 유입부(111a)를 향하는 방향과 평행하게 설치될 수 있다.

유입부(111a)측에 위치된 회전축(130)의 좌측 단부에는 임펠러(140)가 설치되어 회전축(130)과 함께 회전할 수 있다. 임펠러(140)는 회전축(130)의 좌측 단부에 결합된 허브(Hub)(141)와 허브(141)의 외면에 방사상으로 형성된 복수의 블레이드(145)를 포함할 수 있다.

그리하여, 회전축(130)에 의하여 임펠러(140)가 회전하면, 하우징(110) 외측의 유체가 강제로 유입부(111a)로 유입되고, 유입부(111a)로 유입된 유체는 유로(111c) → 토출부(111b)를 통하여 하우징(110)의 외측으로 토출될 수 있다.

하우징(110)의 내부는 블레이드(145)에 의하여 구획된 형태가 되므로, 블레이드(145)를 기준으로, 유체가 유입되는 유입부(111a)측의 압력이 유체가 토출되는 토출부(111b)측의 압력 보다 낮다. 그러면, 토출부(111b)측의 압력이 유입부(111a)측으로 작용하므로, 임펠러(140)가 유입부(111a)측으로 밀리는 축추력 현상이 발생한다.

축추력은 베어링(120)에 가해지는 부하를 증대시켜 베어링(120)의 수명을 단축시킬 수 있고, 회전축(130)을 포함한 주위 부품들의 내구성이 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 실시예에 따른 사류펌프는, 블레이드(145)를 기준으로, 유입부(111a)측과 토출부(111b)측을 연통시키는 연통로(133)를 회전축(130)에 형성할 수 있다. 그리고, 연통로(133)는 토출부(111b)측의 유체가 유입부(111a)측의 중앙 부위로 유입되도록 안내할 수 있다.

상세히 설명하면, 연통로(133)는 수평로(133a)와 수직로(133b)를 포함할 수 있다.

수평로(133a)는 허브(141)가 설치된 회전축(130)의 좌측 단부 중앙부위에 회전축(130)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 이때, 블레이드(145)를 기준으로, 수평로(133a)의 좌측 단부는 유입부(111a)측 하우징(110)의 내부와 연통될 수 있고, 우측 단부는 토출부(111b)측 하우징(110)의 내부에 위치될 수 있다.

그리고, 수직로(133b)는, 블레이드(145)를 기준으로, 토출부(111b)측 회전축(130)의 부위에 형성되며, 일단부는 하우징(110)의 내부와 연통될 수 있고, 타단부는 수평로(133a)의 타측과 연통될 수 있다.

그러면, 블레이드(145)를 기준으로, 토출부(111b)측과 유입부(111a)측이 연통로(133)를 매개로 연통되므로, 고압인 토출부(111b)측의 유체가 저압인 유입부(111a)측으로 유입될 수 있다. 이로 인해, 유입부(111a)측과 토출부(111b)측의 압력 차가 완화되므로, 임펠러(140)가 유입부(111a)측으로 밀리는 것이 저감될 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 사류펌프는 연통로(133)의 수평로(133a)가 회전축(130)의 중앙부위에 형성된다. 그러면, 수평로(133a)를 통하여 유입부(111a)측으로 유입되는 유체의 흐름이, 유입부(111a)의 정 중앙부위를 향한다. 즉, 수평로(133a)를 통하여 유입부(111a)측으로 유입되는 유체의 흐름(도 3의 실선의 화살표 참조)이, 임펠러(140)에 의하여 유입부(111a)로 유입되어 회전축(130)의 외측에 형성된 유로(111c)로 분기되는 분기지점(BP)을 향하므로, 임펠러(140)에 의하여 유입부(111a)로 유입되어 유로(111c)로 이송되는 유체의 흐름(도 3의 점선의 화살표 참조)에 대하여 간섭을 일으키는 것이 최소한으로 억제될 수 있다. 따라서, 사류펌프의 효율이 향상될 수 있다.

수직로(133b)에서 수평로(133a)로 유입되는 유체의 압력에 의하여 회전축(130)이 유동하는 것을 방지하기 위하여, 수직로(133b)는 회전축(130)의 중심을 기준으로 방사상으로 복수개 형성되는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3의 미설명 부호 150은 회전축(130)에 결합되어 임펠러(140)의 이탈을 방지하는 캡이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 하우징
111a: 유입부
111b: 토출부
120: 베어링
130: 회전축
133: 연통로
140: 임펠러
141: 허브
145: 블레이드

Claims

일측에는 유입부가 형성되고, 타측에는 토출부가 형성되며, 내부에는 상기 유입부와 상기 토출부를 연통시키는 유로가 형성된 하우징;
상기 유입부에서 상기 토출부측을 향하는 방향으로 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 지지 설치된 회전축;
상기 유입부측 상기 회전축의 외주면에 설치된 허브(Hub)와 상기 허브에 형성된 복수의 블레이드를 가지면서 상기 회전축과 함께 회전하며, 유체를 상기 유입부로 유입시켜 상기 토출부측으로 이송하는 임펠러를 포함하며,
상기 회전축에는, 상기 블레이드를 기준으로, 상기 유입부측과 상기 토출부측을 연통시켜 상기 토출부측의 유체가 상기 유입부측의 중앙 부위로 유입되도록 안내하는 연통로가 형성된 것을 특징으로 하는 사류펌프.
제1항에 있어서,
상기 연통로는,
상기 허브가 설치된 상기 회전축의 부위 중앙부에 상기 회전축의 길이방향을 따라 형성되며, 상기 블레이드를 기준으로, 일측이 상기 유입부측과 연통된 수평로;
상기 블레이드를 기준으로, 상기 토출부측 상기 회전축의 부위에 형성되며 일측은 상기 하우징의 내부와 연통되고 타측은 상기 수평로의 타측과 연통된 수직로를 포함하는 것을 특징으로 하는 사류펌프.
제2항에 있어서,
상기 수직로는 상기 회전축의 중심을 기준으로 방사상으로 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 사류펌프.