KR20160071863A - Turbo Type Pump for Impeller Cavitation Reduction - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a turbo pump for an impeller cavitation reduction, including an axial flow pump and a mixed flow pump. The turbo pump comprises: a first pipe to feed a fluid, which is discharged through a first fluid discharge port and pumped by the impeller, back towards an inlet port on the impeller to receive the fluid; a second pipe to feed a fluid, which is discharged through a first fluid discharge port and pumped by the impeller, back towards the inlet port; a first nozzle to spray the fluid returned through the first pipe, to the inlet port; a second nozzle to spray the fluid returned through the second pipe, to the inlet port; a first pressure valve to be opened when a pressure of the fluid from the first fluid discharge port to the first pipe is higher than a predefined pressure, to transfer the fluid to the first nozzle; and a second pressure to be opened when a pressure of the fluid from the second fluid discharge port to the second pipe is lower than a predefined pressure, to transfer the fluid to the second nozzle. According to the present invention, the turbo pump is able to be operated in an expanded scope without the cavitation both in lower and higher flow conditions than a reference flow condition, by inhibiting the cavitation during the fluid pumping by operating and rotating the impeller under the lower and higher flow conditions than the reference flow condition.

Description

임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프{Turbo Type Pump for Impeller Cavitation Reduction} Turbo Type Pump for Impeller Cavitation Reduction for Reducing Impeller Cavitation

본 발명은 임펠러(Impeller)를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 터보형 펌프에 관한 것으로, 특히 정격 유량보다 낮은 저유량(低流量) 상태와 정격 유량보다 높은 고유량(高流量) 상태에서 임펠러를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 발생하는 캐비테이션(Cavitation)을 억제함으로써 정격 유량보다 낮은 저유량과 정격 유량보다 높은 고유량에서도 캐비테이션 발생 없이 운전 가능하게 하여 펌프의 운전 가능 영역을 확대하도록 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프에 관한 것이다. The present invention relates to a turbo pump for pumping a fluid by rotationally driving an impeller, and more particularly to a turbo pump which rotates an impeller in a low flow rate state (low flow rate state) lower than a rated flow rate and a high flow rate The cavitation caused by the pump is suppressed so that the pump can be operated at low flow rates lower than the rated flow rate and at high flow rates higher than the rated flow rate without cavitation, To a turbo pump.

일반적으로 축류형 펌프와 사류형 펌프를 포함하는 터보형 펌프는 임펠러를 회전 구동하여서 물 또는 오일 등의 유체를 펌핑하여 이송하는 기능을 한다.In general, a turbo-type pump including an axial flow type pump and an alternating type pump rotates the impeller to pump fluid such as water or oil.

이와 같은 터보형 펌프는 임펠러를 회전 구동하여서 유체를 흡입하여 토출함으로써 유체를 펌핑하여 이송한다. 터보형 펌프는 정격 유량뿐만 아니라 정격 유량보다 낮은 유량이나 정격 유량보다 높은 고유량에서도 운전할 수 있는데, 정격 유량보다 낮은 유량에서 터보형 펌프를 운전하거나 정격 유량보다 높은 고유량에서 터보형 펌프를 운전하는 경우에 캐비테이션이 발생함에 기인하여 소음 및 진동을 유발하고 임펠러나 펌프 몸체의 표면에 부식을 유발하게 된다. 이에, 터보형 펌프를 정격 유량보다 낮은 저유량이나 정격 유량보다 높은 고유량에서는 운전할 수 없어서, 터보형 펌프의 운전 가능 범위가 줄어들게 된다. Such a turbo-type pump rotationally drives the impeller, sucks and discharges the fluid, and pumps the fluid. Turbo pumps can operate at a flow rate lower than the rated flow rate or at a higher flow rate than the rated flow rate as well as the rated flow rate. When the turbo type pump is operated at a flow rate lower than the rated flow rate, or when the turbo type pump is operated at a higher flow rate than the rated flow rate, Which causes noise and vibration, and causes corrosion on the surface of the impeller or the pump body. Accordingly, the turbo type pump can not be operated at a low flow rate lower than the rated flow rate or at a high flow rate higher than the rated flow rate, so that the operation range of the turbo type pump is reduced.

종래의 터보형 펌프는 도 1의 측 단면도에 도시된 바와 같이 이루어진다. 즉, 종래의 터보형 펌프(10)는 몸체(11)의 중앙에 구동축(12)을 설치함과 아울러 구동축(12)의 선단에 임펠러(13)를 일체로 결합하여서, 모터에 의해 구동축(12)을 회전 구동하여 임펠러(13)를 회전시킴으로써, 흡입구(15)를 통해 물 또는 오일 등의 유체를 흡입하여 토출구(16)를 통해 토출하여 이송한다. 터보형 펌프(10)에서 흡입구(15)를 통해 흡입된 유체가 토출구(16) 측으로 이동하는 경로는 도 1에 화살표로 표시한 바와 같다.A conventional turbo-type pump is constructed as shown in the side sectional view of Fig. That is, in the conventional turbo-type pump 10, the drive shaft 12 is installed at the center of the body 11, the impeller 13 is integrally coupled to the tip of the drive shaft 12, The impeller 13 is rotated to suck the fluid such as water or oil through the suction port 15 and discharge the fluid through the discharge port 16. Then, The path through which the fluid sucked through the suction port 15 in the turbo-type pump 10 moves toward the discharge port 16 is as indicated by the arrow in Fig.

도 1에 도시된 터보형 펌프(10)의 흡입구(15)의 하부에서 상(上) 방향으로 투시하여 도시한 임펠러 날개(13)의 일부를 도시한 모습은 도 2에 도시한 바와 같다. 정격 유량에서는 화살표A로 표시한 바와 같이 임펠러(13) 측으로 유입되는 유체의 유동 각도(流動 角度)가 임펠러 날개(13)의 각도가 일치하지만, 정격 유량보다 낮은 저유량(低流量)에서는 화살표B로 표시한 바와 같이 임펠러(13) 측으로 유입되는 유체의 유동 각도가 임펠러 날개(13)의 각도와 일치하지 않고, 정격 유량보다 높은 고유량(高流量)에서는 화살표C로 표시한 바와 같이 임펠러(13) 측으로 유입되는 유체의 유동 각도가 임펠러 날개(13)의 각도와 일치하지 않게 된다.2 shows a part of the impeller blade 13 shown in FIG. 1 through the lower portion of the suction port 15 of the turbo-type pump 10 in an upward direction. As shown in FIG. At the rated flow rate, the flow angle (flow angle) of the fluid flowing into the impeller 13 side agrees with the angle of the impeller blade 13 as indicated by arrow A, but at a low flow rate (low flow rate) The flow angle of the fluid flowing into the impeller 13 does not coincide with the angle of the impeller blade 13 and the flow rate of the impeller 13 is higher than the rated flow rate The flow angle of the fluid flowing into the impeller blade 13 does not coincide with the angle of the impeller blade 13.

이와 같이 유동각도와 임펠러 날개(13)의 각도가 일치하지 않는 경우에 임펠러 날개(13)의 끝단에서 유속이 빨라지게 되는데, 이처럼 유속이 빨라지게 됨에 기인하여 이곳에서의 압력이 포화증기압 이하로 낮아지면 유체가 기체로 상변화(相變化) 하여서 후류에서 압력이 상승하고 상변화에 의한 기포가 터지면서 캐비테이션을 유발한다.When the flow angle and the angle of the impeller blade 13 do not coincide with each other, the flow velocity at the end of the impeller blade 13 is increased. As the flow velocity is increased, the pressure at the impeller blade 13 is lowered below the saturated vapor pressure As the ground fluid changes phase to gas, the pressure in the wake rises and the bubble blows by the phase change, causing cavitation.

이처럼, 터보형 펌프(10)는 정격 유량보다 낮은 저유량이나 정격 유량보다 높은 고유량에서 운전하는 경우에 캐비테이션이 발생하므로 저유량과 고유량에서는 운전할 수 없어서 운전 영역이 협소하다는 문제점이 있다. As described above, since the turbo type pump 10 is operated at a low flow rate lower than the rated flow rate or at a high flow rate higher than the rated flow rate, there is a problem that the operation range is narrow because the pump can not operate at low flow rates and high flow rates.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 정격 유량보다 낮은 저유량 상태와 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서 임펠러를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 발생하는 캐비테이션을 억제함으로써 정격 유량보다 낮은 저유량과 정격 유량보다 높은 고유량에서도 캐비테이션 발생 없이 운전 가능하게 하여 펌프의 운전 가능 영역을 확대하도록 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프를 제공함에 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for reducing cavitation caused by pumping a fluid by rotating an impeller in a low flow rate state lower than a rated flow rate and a high flow rate higher than a rated flow rate The present invention aims at providing a turbo pump for reducing the cavitation of an impeller which can operate at a low flow rate lower than the rated flow rate and at a high flow rate higher than the rated flow rate without causing cavitation to enlarge the operable range of the pump.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 축류형 펌프와 사류형 펌프를 포함하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프로서, 제1 유체 취출구를 통해 취출된 임펠러에 의해 펌핑되어진 유체를 임펠러에 유체가 유입되는 흡입구 측으로 궤환시키는 제1 배관과; 제2 유체 취출구를 통해 취출된 임펠러에 의해 펌핑되어진 유체를 상기 흡입구 측으로 궤환시키는 제2 배관과; 상기 제1 배관을 통해 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 제1 노즐과; 상기 제2 배관을 통해 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 제2 노즐과; 상기 제1 유체 취출구로부터 제1 배관을 통해 인가되는 유체의 압력이 설정 압력보다 높으면 개방되어 유체를 상기 제1 노즐에 전달하는 제1 압력밸브와; 상기 제2 유체 취출구로부터 제2 배관을 통해 인가되는 유체의 압력이 설정 압력보다 낮으면 개방되어 유체를 상기 제2 노즐에 전달하는 제2 압력밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a turbo pump for reducing cavitation of an impeller including an axial flow type pump and a swirl type pump, wherein the fluid pumped by the impeller taken out through the first fluid outlet is supplied to the impeller To the suction port side through which the refrigerant flows; A second pipe for feeding back the fluid pumped by the impeller taken out through the second fluid outlet to the inlet side; A first nozzle for injecting fluid fed back through the first pipe into the suction port; A second nozzle for injecting fluid fed back through the second pipe into the suction port; A first pressure valve which is opened when the pressure of the fluid applied through the first pipe from the first fluid outlet port is higher than a set pressure and transfers the fluid to the first nozzle; And a second pressure valve that is opened when the pressure of the fluid applied through the second pipe from the second fluid outlet port is lower than the set pressure and transfers the fluid to the second nozzle. Turbo type pump is provided.

본 발명에 따른 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프에 의하면, 상기 제1 유체 취출구와 제2 유체 취출구는 임펠러 출구 부근의 몸체를 따라 교대로 일정 간격으로 배치되어 일정 개수만큼 구비되며, 상기 제1 노즐과 제2 노즐은 흡입구 부근의 몸체를 따라 교대로 일정 간격으로 배치되어 일정 개수만큼 구비된다.According to the turbo pump for reducing the cavitation of the impeller according to the present invention, the first fluid outlet and the second fluid outlet are arranged at regular intervals alternately along the body in the vicinity of the outlet of the impeller, The second nozzles are arranged at regular intervals alternately along the body in the vicinity of the suction port, and are provided in a predetermined number.

또한, 본 발명에 따른 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프에 의하면, 상기 제1 노즐은 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 경우 임펠러 날개의 회전 방향에 대한 반대방향으로 일정 각도로 유체를 분사하며, 상기 제2 노즐은 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 경우 임펠러 날개의 회전방향으로 일정 각도로 유체를 분사한다.According to the turbo pump for reducing the cavitation of the impeller according to the present invention, the first nozzle injects the fluid at a predetermined angle in the direction opposite to the rotating direction of the impeller blade when the fed fluid is jetted to the suction port, 2 nozzle injects the fluid at a certain angle in the direction of rotation of the impeller blade when the fluid to be fed is jetted to the suction port.

본 발명에 의하면, 정격 유량보다 낮은 저유량 상태와 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서 임펠러를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 발생하는 캐비테이션을 억제함으로써 정격 유량보다 낮은 저유량과 정격 유량보다 높은 고유량에서도 캐비테이션 발생 없이 운전 가능하게 하여 펌프의 운전 가능 영역을 확대하게 된다.According to the present invention, cavitation generated when a fluid is pumped by rotating the impeller in a low flow rate state lower than the rated flow rate and in a high flow rate state higher than the rated flow rate is suppressed, whereby a low flow rate lower than the rated flow rate, It is possible to operate the pump without cavitation even at the flow rate, thereby enlarging the operable range of the pump.

도 1은 종래의 터보형 펌프를 도시한 측 단면도이다.
도 2는 저유량과 고유량에서 터보형 펌프를 운전하는 경우의 임펠러 날개에 대한 유동 각도를 설명하기 위하여 도시한 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 터보형 펌프를 도시한 측 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 터보형 펌프에서 유체 취출구의 배치를 예시한 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 터보형 펌프에서 노즐의 배치를 예시한 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 터보형 펌프를 저유량에서 운전하는 경우의 노즐 분사를 예시한 저면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 터보형 펌프를 고유량에서 운전하는 경우의 노즐 분사를 예시한 저면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 터보형 펌프에서의 운전 가능 영역 확대를 설명하기 위하여 도시한 양정 특성도이다.1 is a side sectional view showing a conventional turbo-type pump.
2 is a view for explaining the flow angle with respect to the impeller blade when the turbo pump is operated at a low flow rate and a high flow rate.
3 is a side sectional view showing a turbo pump according to the present invention.
4 is a partial perspective view illustrating the arrangement of the fluid outlet in the turbo-type pump according to the present invention.
5 is a partial perspective view illustrating the arrangement of nozzles in a turbo pump according to the present invention.
6 is a bottom view illustrating nozzle injection when the turbo pump according to the present invention is operated at a low flow rate.
7 is a bottom view illustrating nozzle injection when the turbo pump according to the present invention is operated at a high flow rate.
FIG. 8 is a view illustrating a lift-off characteristic for explaining enlargement of the operable region in the turbo-type pump according to the present invention.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

본 발명은 정격 유량보다 낮은 저유량 상태와 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서 임펠러를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 발생하는 캐비테이션을 억제함으로써 정격 유량보다 낮은 저유량과 정격 유량보다 높은 고유량에서도 캐비테이션 발생 없이 운전 가능하게 하여 펌프의 운전 가능 영역을 확대하도록 구현된다.The present invention suppresses cavitation occurring when a fluid is pumped by rotating an impeller in a low flow rate state lower than a rated flow rate and a high flow rate higher than a rated flow rate, thereby reducing the flow rate lower than the rated flow rate and the flow rate higher than the rated flow rate So that the pump can be operated without cavitation, thereby enlarging the operable range of the pump.

이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 축류형 펌프 및 사류형 펌프를 포함하는 터보형 펌프는 도 3에 예시된 바와 같이 이루어진다.The turbo type pump including the axial flow type pump and the souring type pump according to the present invention for achieving the above is realized as illustrated in FIG.

본 발명에 따른 터보형 펌프(50)는 몸체(51)의 중앙에 구동축(52)을 설치함과 아울러 구동축(52)의 선단에 임펠러(53)를 일체로 결합하여서, 모터에 의해 구동축(52)을 회전 구동하여 임펠러(53)를 회전시킴으로써, 흡입구(55)를 통해 물 또는 오일 등의 유체를 흡입하여 토출구(56)를 통해 토출하여 이송한다. 터보형 펌프(50)에서 흡입구(55)를 통해 흡입된 유체가 토출구(56) 측으로 이동하는 경로는 도 3에 화살표로 표시한 바와 같다.The turbo pump 50 according to the present invention is provided with a drive shaft 52 at the center of the body 51 and integrally coupling the impeller 53 to the tip of the drive shaft 52, So that fluid such as water or oil is sucked through the suction port 55 and discharged through the discharge port 56 to be transferred. The path of the fluid sucked through the suction port 55 from the turbo pump 50 to the discharge port 56 side is indicated by an arrow in Fig.

터보형 펌프(50)는 정격 유량보다 낮은 저유량 상태에서 임펠러(53)를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 발생하는 캐비테이션을 억제하기 위하여, 임펠러(53)에 의해 펌핑된 유체를 유체 취출구(H1)를 통해 취출하여 배관(P1)을 통해 궤환시켜서 노즐(70)을 통해 흡입구(55)에 분사하되, 압력밸브(60)로 하여금 해당 취출된 유체의 압력이 설정 압력보다 높은 때에 취출 유체의 흐름 경로를 개방하여 해당 취출된 유체를 노즐(70) 측으로 인가하여서 노즐(70)에 의해 흡입구(55)에 분사함으로써 캐비테이션을 억제한다.The turbo-type pump 50 is configured to pump the fluid pumped by the impeller 53 to the fluid outlet port H1 (see FIG. 4) to suppress cavitation generated when the impeller 53 is rotated to pump the fluid under a low- And discharges it through the nozzle 70 to the suction port 55. The pressure valve 60 causes the flow of the taken-out fluid to flow when the pressure of the taken-out fluid is higher than the set pressure, And the jetted fluid is sprayed on the suction port 55 by the nozzle 70 by applying the extracted fluid to the nozzle 70 side, thereby suppressing the cavitation.

이처럼 노즐(70)에 의해 흡입구(55)에 궤환된 유체를 분사하는 경우, 노즐(70)은 임펠러(53) 날개의 회전 반대방향으로 일정 각도로 분사함으로써, 임펠러 날개(53) 끝단에서의 유속을 감소시켜 이곳에서의 압력이 포화증기압 이하로 낮아지지 않게 하여서 유체가 기체로 상변화되지 않게 하여 기포의 발생을 방지하여서 캐비테이션의 유발을 방지한다.When the fluid fed back to the suction port 55 by the nozzle 70 is sprayed at a predetermined angle in the direction opposite to the rotation of the impeller 53, So that the pressure at this place is not lowered below the saturated vapor pressure so that the fluid is not phase-changed to the gas to prevent the generation of bubbles, thereby preventing cavitation.

그리고, 터보형 펌프(50)는 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서 임펠러(53)를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 발생하는 캐비테이션을 억제하기 위하여, 임펠러(53)에 의해 펌핑된 유체를 유체 취출구(H2)를 통해 취출하여 배관(P2)을 통해 궤환시켜서 노즐(90)을 통해 흡입구(55)에 분사하되, 압력밸브(80)로 하여금 해당 취출된 유체의 압력이 설정 압력보다 낮은 때에 취출 유체의 흐름 경로를 개방하여 해당 취출된 유체를 노즐(90) 측으로 인가하여서 노즐(90)에 의해 흡입구(55)에 분사함으로써 캐비테이션을 억제한다.In order to suppress cavitation generated when the impeller 53 is rotationally driven to pump the fluid in a high flow rate state higher than the rated flow rate, the turbo-type pump 50 is provided with a fluid pumped by the impeller 53, Is discharged through the nozzle (H2), fed back through the pipe (P2) and sprayed to the suction port (55) through the nozzle (90), and when the pressure of the taken out fluid is lower than the set pressure, And the jetted fluid is sprayed on the suction port 55 by the nozzle 90 by applying the taken fluid to the nozzle 90 side to suppress cavitation.

이처럼 노즐(90)에 의해 흡입구(55)에 궤환된 유체를 분사하는 경우, 노즐(90)은 임펠러(53) 날개의 회전 방향으로 일정 각도로 분사함으로써, 임펠러 날개(53) 끝단에서의 유속을 감소시켜 이곳에서의 압력이 포화증기압 이하로 낮아지지 않게 하여서 유체가 기체로 상변화되지 않게 하여 기포의 발생을 방지하여서 캐비테이션의 유발을 방지한다.When the fluid fed back to the suction port 55 is jetted by the nozzle 90 in this manner, the nozzle 90 is jetted at a predetermined angle in the rotating direction of the impeller 53, thereby increasing the flow rate at the end of the impeller blade 53 So that the pressure at the place is not lowered below the saturated vapor pressure, so that the fluid is not phase-changed to the gas, thereby preventing the generation of bubbles, thereby preventing cavitation.

도 3의 측 단면도에는 도시의 편의를 위하여, 배관(P1), 압력밸브(60) 및 노즐(70)로 이루어진 유체 궤환 경로와, 배관(P2), 압력밸브(80) 및 노즐(90)로 이루어진 유체 궤환 경로를 각각 1개만을 구비한 것으로 도시하였으나, 실재적으로 터보형 펌프(50)는 각각의 유체 궤환 경로를 여러 개를 구비한다.3 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 3 for the sake of convenience; a fluid feedback path composed of a pipe P1, a pressure valve 60 and a nozzle 70; However, in reality, the turbo-type pump 50 has a plurality of fluid feedback paths.

임펠러(53)에 의해 펌핑된 유체를 터보형 펌프(50)로부터 취출하여 배관(P1), (P2)을 통해 궤환시키기 위하여 사용되는 유체 취출구(H1), (H2)는 도 4의 부분 사시도에 예시된 바와 같이 배치된다.The fluid outlets H1 and H2 used for taking out the fluid pumped by the impeller 53 from the turbo pump 50 and feeding it back through the pipes P1 and P2 are shown in a partial perspective view of FIG. Lt; / RTI >

터보형 펌프(50)의 몸체(51)에 복수의 유체 취출구(H1), (H2)를 구비하되, 취출된 유체를 배관(P1)에 인가하기 위한 복수의 유체 취출구(H1)와, 취출된 유체를 배관(P2)에 인가하기 위한 복수의 유체 취출구(H2)를 구비한다. 유체 취출구(H1)와 유체 취출구(H2)는 임펠러 출구 부근의 몸체(51)를 따라 교대로 일정 간격으로 배치된다. 터보형 펌프(50)의 몸체(51)로부터 각각의 유체 취출구(H1)를 통해 취출된 유체는 해당 유체 취출구(H1)에 개별로 연결되어 있는 배관(P1)을 통해 노즐(70) 측으로 궤환되며, 터보형 펌프(50)의 몸체(51)로부터 각각의 유체 취출구(H2)를 통해 취출된 유체는 해당 유체 취출구(H2)에 개별로 연결되어 있는 배관(P2)을 통해 노즐(90) 측으로 궤환된다.A plurality of fluid outlets H1 and H2 are provided in the body 51 of the turbo type pump 50 and a plurality of fluid outlets H1 for applying the taken out fluid to the pipe P1, And a plurality of fluid outlets H2 for applying the fluid to the pipe P2. The fluid outlet H1 and the fluid outlet H2 are arranged at regular intervals alternately along the body 51 near the impeller outlet. The fluid taken out through the fluid outlet H1 from the body 51 of the turbo pump 50 is fed back to the nozzle 70 through the pipe P1 individually connected to the fluid outlet H1, The fluid taken out through the fluid outlet H2 from the body 51 of the turbo pump 50 is fed back to the nozzle 90 through the pipe P2 individually connected to the fluid outlet H2.

또한, 터보형 펌프(50)에서 유체 취출구(H1), (H2)로부터 취출되어 궤환된 유체를 흡입구(55)에 분사하는 노즐(70), (90)은 도 5의 부분 사시도에 예시된 바와 같이 배치된다.The nozzles 70 and 90 for ejecting fluid fed from the fluid ejection outlets H1 and H2 from the turbo-type pump 50 to the suction port 55 are arranged in the same manner as illustrated in the partial perspective view of FIG. 5 .

터보형 펌프(50)의 흡입구(55) 부근에 복수의 노즐(70), (90)을 설치하되, 배관(P1)을 통해 궤환되는 유체를 분사하기 위한 복수의 노즐(70)과, 배관(P2)을 통해 궤환되는 유체를 분사하기 위한 복수의 노즐(90)을 구비한다. 노즐(70)과 노즐(90)은 흡입구(55) 부근의 몸체(51)를 따라 교대로 일정 간격으로 배치된다. 노즐(70)은 압력밸브(60)를 경유하여 배관(P1)을 통해 인가되는 유체를 임펠러(53)의 회전 반대방향으로 일정 각도로 분사하도록 설치되며, 노즐(90)은 압력밸브(80)를 경유하여 배관(P2)을 통해 인가되는 유체를 임펠러(53)의 회전 방향으로 일정 각도로 분사하도록 설치된다.A plurality of nozzles 70 and 90 are provided near the suction port 55 of the turbo pump 50 and a plurality of nozzles 70 for spraying the fluid fed back through the pipe P1 and a plurality of nozzles 70 And a plurality of nozzles 90 for jetting the fluid fed back through the nozzle. The nozzles 70 and the nozzles 90 are arranged at regular intervals alternately along the body 51 near the suction port 55. The nozzle 70 is installed to inject the fluid applied through the pipe P1 via the pressure valve 60 at a predetermined angle in the direction opposite to the rotation of the impeller 53. The nozzle 90 is connected to the pressure valve 80, Through the pipe (P2), at a predetermined angle in the rotating direction of the impeller (53).

이와 같이, 터보형 펌프(50)는 궤환된 유체를 노즐(70), (90)을 통해 분사함으로써, 임펠러 날개(53) 끝단에서의 유속을 감소시켜 이곳에서의 압력이 포화증기압 이하로 낮아지지 않게 하여서 유체가 기체로 상변화되지 않게 하여 기포의 발생을 방지하여서 캐비테이션의 유발을 방지한다.As described above, the turbo-type pump 50 reduces the flow rate at the end of the impeller blade 53 by jetting the fed fluid through the nozzles 70 and 90 so that the pressure at the impeller blade 53 is not lowered below the saturated vapor pressure Thereby preventing the fluid from being phase-changed to the gas to prevent the generation of bubbles, thereby preventing cavitation.

한편, 압력밸브(60), (80)는 유체 취출구(H1), (H2)를 통해 취출되어 배관(P1), (P2)을 통해 노즐(70), (90) 측으로 궤환되는 유체의 흐름을 절환하는데, 압력밸브(60)는 유체 취출구(H1)로부터 배관(P1)을 통해 인가되는 유체의 압력이 설정 압력보다 높은 때에 유체 흐름 경로를 개방하여 유체를 노즐(70) 측으로 인가함으로써 노즐(70)을 통해 유체를 분사하여 캐비테이션의 유발을 방지하며, 압력밸브(80)는 유체 취출구(H2)로부터 배관(P2)을 통해 인가되는 유체의 압력이 설정 압력보다 낮은 때에 유체 흐름 경로를 개방하여 유체를 노즐(90) 측으로 인가함으로써 노즐(90)을 통해 유체를 분사하여 캐비테이션의 유발을 방지한다.On the other hand, the pressure valves 60 and 80 are connected to the nozzles 70 and 90 through the fluid outlets H1 and H2 and flow through the pipes P1 and P2 to the nozzles 70 and 90, The pressure valve 60 opens the fluid flow path when the pressure of the fluid applied through the pipe P1 from the fluid outlet H1 is higher than the set pressure to apply the fluid to the nozzle 70 side, And the pressure valve 80 opens the fluid flow path when the pressure of the fluid applied through the pipe P2 from the fluid outlet H2 is lower than the set pressure, Is applied to the nozzle 90 side to spray the fluid through the nozzle 90 to prevent cavitation.

즉, 압력밸브(60)는 터보형 펌프(50)를 정격 유량보다 낮은 저유량에서 운전하는 경우에 캐비테이션의 유발을 방지하도록 설정된 설정 압력에 의거하여 노즐(70) 측으로의 유체 흐름 경로를 개폐하되 배관(P1)을 통해 궤환되는 유체의 압력이 설정 압력보다 높은 때에 노즐(70) 측으로의 유체 흐름 경로를 개방하며, 압력밸브(80)는 터보형 펌프(50)를 정격 유량보다 높은 고유량에서 운전하는 경우에 캐비테이션의 유발을 방지하도록 설정된 설정 압력에 의거하여 노즐(90) 측으로의 유체 흐름 경로를 개폐하되 배관(P2)을 통해 궤환되는 유체의 압력이 설정 압력보다 낮은 때에 노즐(90) 측으로의 유체 흐름 경로를 개방한다. 바람직하게는, 압력밸브(60)와 압력밸브(80)에 설정되는 설정 압력은 서로 상이하고, 압력밸브(60)에 설정되는 설정 압력이 압력밸브(80)에 설정되는 설정 압력보다 클 수 있다.That is, the pressure valve 60 opens and closes the fluid flow path toward the nozzle 70 on the basis of the set pressure that is set to prevent cavitation when the turbo-type pump 50 is operated at a low flow rate lower than the rated flow rate, Opens the fluid flow path to the nozzle 70 side when the pressure of the fluid fed back through the valve P1 is higher than the set pressure and the pressure valve 80 operates the turbo pump 50 at a higher flow rate than the rated flow rate The fluid flow path to the nozzle 90 side is opened or closed based on the set pressure that is set to prevent the cavitation from occurring when the pressure of the fluid fed back through the pipe P2 is lower than the set pressure, Open the flow path. Preferably, the set pressure set in the pressure valve 60 and the pressure valve 80 are different from each other, and the set pressure set in the pressure valve 60 may be larger than the set pressure set in the pressure valve 80 .

상술한 바와 같은 기능을 구비하는 본 발명의 터보형 펌프(50)는 다음과 같이 작용한다.The turbo pump 50 of the present invention having the functions as described above functions as follows.

터보형 펌프(50)는 정격 유량보다 낮은 저유량 상태에서 임펠러(53)를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에, 임펠러(53)에 의해 펌핑된 유체를 유체 취출구(H1)를 통해 취출하여 배관(P1)을 통해 궤환시켜 압력밸브(60)에 인가하고, 압력밸브(60)는 배관(P1)을 통해 인가되는 해당 취출된 유체의 압력이 설정 압력보다 높은 때에 취출 유체의 흐름 경로를 개방하여 해당 취출된 유체를 배관(P1)을 통해 노즐(70) 측으로 인가하여서 노즐(70)에 의해 흡입구(55)에 분사한다.The turbo pump 50 is configured to take out the fluid pumped by the impeller 53 through the fluid outlet H1 when the impeller 53 is rotationally driven to pump the fluid in a low flow rate state lower than the rated flow rate, P1 and applies the pressure to the pressure valve 60. The pressure valve 60 opens the flow path of the takeout fluid when the pressure of the taken-out fluid applied through the pipe P1 is higher than the set pressure, The discharged fluid is applied to the nozzle 70 side through the pipe P1 and is sprayed to the suction port 55 by the nozzle 70. [

이와 같이 노즐(70)에 의해 흡입구(55)에 궤환된 유체를 분사하는 경우, 도 6에 예시된 바와 같이, 노즐(70)은 화살표로 표시한 임펠러(53) 날개의 회전 방향에 대한 반대방향으로 일정 각도로 분사함으로써, 임펠러 날개(53) 끝단에서의 유속을 감소시켜 이곳에서의 압력이 포화증기압 이하로 낮아지지 않게 하여서 유체가 기체로 상변화되지 않게 하여 기포의 발생을 방지하여서 정격 유량보다 낮은 저유량에서 터보형 펌프(50)를 운전하는 때의 캐비테이션 유발을 방지한다.6, when the fluid fed back to the suction port 55 is sprayed by the nozzle 70, the nozzle 70 is moved in the direction opposite to the rotating direction of the impeller 53 indicated by the arrow The flow rate at the end of the impeller blade 53 is reduced so that the pressure at this point is not lowered below the saturated vapor pressure so that the fluid is not phase-changed to the gas to prevent the generation of bubbles, Thereby preventing cavitation from occurring when the turbo pump 50 is operated at a low flow rate.

그리고, 터보형 펌프(50)는 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서 임펠러(53)를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에, 임펠러(53)에 의해 펌핑된 유체를 유체 취출구(H2)를 통해 취출하여 배관(P2)을 통해 궤환시켜 압력밸브(80)에 인가하고, 압력밸브(80)는 배관(P2)을 통해 인가되는 해당 취출된 유체의 압력이 설정 압력보다 낮은 때에 취출 유체의 흐름 경로를 개방하여 해당 취출된 유체를 배관(P2)을 통해 노즐(90) 측으로 인가하여서 노즐(90)에 의해 흡입구(55)에 분사한다.When the turbine pump 50 rotates and drives the impeller 53 at a high flow rate higher than the rated flow rate, the fluid pumped by the impeller 53 is taken out through the fluid outlet H2 Is fed back through the pipe P2 to the pressure valve 80. The pressure valve 80 opens the flow path of the takeout fluid when the pressure of the taken out fluid applied through the pipe P2 is lower than the set pressure And the fluid thus taken out is applied to the nozzle 90 through the pipe P2 and sprayed to the suction port 55 by the nozzle 90. [

이와 같이 노즐(90)에 의해 흡입구(55)에 궤환된 유체를 분사하는 경우, 도 7에 예시된 바와 같이, 노즐(90)은 화살표로 표시한 임펠러(53) 날개의 회전 방향으로 일정 각도로 분사함으로써, 임펠러 날개(53) 끝단에서의 유속을 감소시켜 이곳에서의 압력이 포화증기압 이하로 낮아지지 않게 하여서 유체가 기체로 상변화되지 않게 하여 기포의 발생을 방지하여서 정격 유량보다 높은 고유량에서 터보형 펌프(50)를 운전하는 때의 캐비테이션 유발을 방지한다.7, the nozzle 90 is rotated at a predetermined angle in the rotating direction of the impeller 53 indicated by the arrow in the case of spraying the fluid fed back to the suction port 55 by the nozzle 90 as described above. The flow rate at the end of the impeller blade 53 is reduced so that the pressure at this point is not lowered below the saturated vapor pressure so that the fluid is not phase-changed to the gas to prevent the generation of bubbles, Thereby preventing cavitation from occurring when the turbo pump 50 is operated.

본 발명에 따른 터보형 펌프(50)는 도 8에 예시된 바와 같은 양정 특성을 갖는다. 도 8에서, SH는 터보형 펌프(50)의 양정 특성 곡선이고, NPSHa는 해당 터보형 펌프(50)을 채용하는 시스템에서 제공할 수 있는 제공 가능 유효 흡입 양정이고, NPSHr은 터보형 펌프(50)가 필요로 하는 필요 흡입 양정 곡선이다.The turbo pump 50 according to the present invention has a heading characteristic as illustrated in Fig. 8, SH is the heading characteristic curve of the turbo-type pump 50, NPSHa is the available effective suction head that can be provided in the system employing the turbo-type pump 50, and NPSHr is the head- Is the required suction heading curve.

터보형 펌프(50)가 정격 유량보다 낮은 저유량에서 운전되는 경우에 압력밸브(60)에 설정된 설정 압력보다 높은 지점에 해당하는 양정 특성 곡선(SH) 상의 압력(OP1) 지점에서 압력밸브(60)를 개방하여 유체 취출구(H1)로부터 인가되는 유체를 압력밸브 개방시점(OT1)에 배관(P1)을 통해 노즐(70)에 인가하여서 노즐(70)에 의해 임펠러(53) 날개의 회전 반대방향으로 일정 각도로 분사함으로써 임펠러 날개(53) 끝단에서의 유속을 감소시켜서 압력밸브 개방 시점(OT1)을 기준으로 필요 흡입 양정의 변화를 감소시켜 점선으로 표시된 곡선(SL1)과 같이 필요 흡입 양정 곡선(NPSHr)의 기울기를 완만하게 조정하여서 터보형 펌프(50)의 운전 가능 영역을 확대한다.When the turbo pump 50 is operated at a low flow rate lower than the rated flow rate, the pressure valve 60 is opened at the point of the pressure OP1 on the heading characteristic curve SH that is higher than the set pressure set in the pressure valve 60, And the fluid applied from the fluid outlet H1 is applied to the nozzle 70 through the pipe P1 at the pressure valve opening timing OT1 to be rotated in the direction opposite to the rotation of the impeller 53 by the nozzle 70 The flow rate at the end of the impeller blade 53 is reduced to decrease the change of the required suction head on the basis of the pressure valve opening timing OT1 and the required suction heading curve NPSHr ) Of the turbo type pump (50) is gently adjusted to enlarge the operable area of the turbo type pump (50).

또한, 터보형 펌프(50)가 정격 유량보다 높은 고유량에서 운전되는 경우에 압력밸브(80)에 설정된 설정 압력보다 낮은 지점에 해당하는 양정 특성 곡선(SH) 상의 압력(OP2) 지점에서 압력밸브(80)를 개방하여 유체 취출구(H2)로부터 인가되는 유체를 압력밸브 개방시점(OT2)에 배관(P2)을 통해 노즐(90)에 인가하여서 노즐(90)에 의해 임펠러(53) 날개의 회전방향으로 일정 각도로 분사함으로써 임펠러 날개(53) 끝단에서의 유속을 감소시켜서 압력밸브 개방 시점(OT2)을 기준으로 필요 흡입 양정의 변화를 감소시켜 점선으로 표시된 곡선(SL2)과 같이 필요 흡입 양정 곡선(NPSHr)의 기울기를 완만하게 조정하여서 터보형 펌프(50)의 운전 가능 영역을 확대한다.When the turbo-type pump 50 is operated at a high flow rate higher than the rated flow rate, the pressure valve (OP2) at the point of pressure OP2 on the heading characteristic curve SH corresponding to the point lower than the set pressure set on the pressure valve 80 80 is opened to apply the fluid applied from the fluid outlet H2 to the nozzle 90 through the pipe P2 at the pressure valve opening timing OT2 to be rotated by the nozzle 90 in the rotational direction of the impeller 53 The flow rate at the tip of the impeller blade 53 is reduced to reduce the change in the required suction head on the basis of the pressure valve opening timing OT2 and the required suction heading curve NPSHr) is gently adjusted to enlarge the operable range of the turbo-type pump (50).

도 8에 예시한 바와 같이, 터보형 펌프(50)는 제공 가능 유효 흡입 양정(NPSHa)이 필요 유효 흡입 가능 양정(NPSHr) 보다 큰 상태에서 캐비테이션의 발생없이 운전할 수 있는데, 기존 터보형 펌프의 운전 가능 영역은 "OPZ1"으로 표시한 바와 같이 협소하지만, 본 발명의 터보형 펌프(50)의 운전 가능 영역은 "OPZ2"로 표시한 바와 같이 기존에 비하여 확대할 수 있다.8, the turbo-type pump 50 can be operated without cavitation in a state where the available effective suction head NPSHa is greater than the required effective suction head NPSHr, Is narrow as indicated by "OPZ1 ", but the operable region of the turbo-type pump 50 of the present invention can be enlarged as compared with the conventional one as indicated by" OPZ2 ".

이상과 같이, 본 발명은 정격 유량보다 낮은 저유량 상태와 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서 임펠러를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 해당 펌핑된 유체를 취출 궤환시켜 임펠러 유입부에 분사하여 캐비테이션의 발생을 억제함으로써 정격 유량보다 낮은 저유량과 정격 유량보다 높은 고유량에서도 캐비테이션 발생 없이 운전 가능하게 하여 펌프의 운전 가능 영역을 효율적으로 확대할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the fluid is pumped by rotating the impeller in a low flow rate state lower than the rated flow rate and in a high flow rate state higher than the rated flow rate, the pumped fluid is taken out and fed back to the impeller inlet portion, It is possible to operate the pump at a low flow rate lower than the rated flow rate and at a high flow rate higher than the rated flow rate without cavitation, thereby effectively expanding the pump operable range.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. And that such modifications are within the technical scope of the present invention.

본 발명은 정격 유량보다 낮은 저유량 상태나 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서도 운전하는 축류형 펌프 및 사류형 펌프를 포함하는 터보형 펌프에 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 정격 유량보다 낮은 저유량 상태와 정격 유량보다 높은 고유량 상태에서 임펠러를 회전 구동하여 유체를 펌핑하는 경우에 발생하는 캐비테이션을 억제함으로써 정격 유량보다 낮은 저유량과 정격 유량보다 높은 고유량에서도 캐비테이션 발생 없이 운전 가능하게 하여 펌프의 운전 가능 영역을 확대하게 된다.The present invention can be applied to a turbo pump including an axial flow type pump and an inertia type pump that operate in a low flow rate state lower than the rated flow rate and in a high flow rate state higher than the rated flow rate. According to the present invention, cavitation generated when a fluid is pumped by rotating the impeller in a low flow rate state lower than the rated flow rate and in a high flow rate state higher than the rated flow rate is suppressed, whereby a low flow rate lower than the rated flow rate, It is possible to operate the pump without cavitation even at the flow rate, thereby enlarging the operable range of the pump.

10, 50; 터보형 펌프 11, 51; 몸체
12, 52; 구동축 13, 53; 임펠러
15, 55; 흡입구 16, 56; 토출구
60, 80; 압력밸브 70, 90; 노즐
P1, P2; 배관 H1, H2; 유체 취출구10, 50; Turbo type pumps 11 and 51; Body
12, 52; Drive shafts 13 and 53; Impeller
15, 55; Suction ports 16, 56; Outlet
60, 80; Pressure valves 70, 90; Nozzle
P1, P2; Piping H1, H2; The fluid outlet

Claims (5)

축류형 펌프와 사류형 펌프를 포함하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프로서,
제1 유체 취출구를 통해 취출된 임펠러에 의해 펌핑되어진 유체를 임펠러에 유체가 유입되는 흡입구 측으로 궤환시키는 제1 배관과;
제2 유체 취출구를 통해 취출된 임펠러에 의해 펌핑되어진 유체를 상기 흡입구 측으로 궤환시키는 제2 배관과;
상기 제1 배관을 통해 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 제1 노즐과;
상기 제2 배관을 통해 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 제2 노즐과;
상기 제1 유체 취출구로부터 제1 배관을 통해 인가되는 유체의 압력이 설정 압력보다 높으면 개방되어 유체를 상기 제1 노즐에 전달하는 제1 압력밸브와;
상기 제2 유체 취출구로부터 제2 배관을 통해 인가되는 유체의 압력이 설정 압력보다 낮으면 개방되어 유체를 상기 제2 노즐에 전달하는 제2 압력밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프.
1. A turbo pump for reducing cavitation of an impeller comprising an axial flow type pump and an alternating type pump,
A first pipe for feeding back the fluid pumped by the impeller taken out through the first fluid outlet to the suction port side where the fluid flows into the impeller;
A second pipe for feeding back the fluid pumped by the impeller taken out through the second fluid outlet to the inlet side;
A first nozzle for injecting fluid fed back through the first pipe into the suction port;
A second nozzle for injecting fluid fed back through the second pipe into the suction port;
A first pressure valve which is opened when the pressure of the fluid applied through the first pipe from the first fluid outlet port is higher than a set pressure and transfers the fluid to the first nozzle;
And a second pressure valve that is opened when the pressure of the fluid applied through the second pipe from the second fluid outlet port is lower than the set pressure and transfers the fluid to the second nozzle. Turbo type pump.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 유체 취출구와 제2 유체 취출구는 임펠러 출구 부근의 몸체를 따라 교대로 일정 간격으로 배치되어 일정 개수만큼 구비되는 것을 특징으로 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the first fluid outlet and the second fluid outlet are arranged at regular intervals alternately along the body in the vicinity of the impeller outlet, and are provided in a predetermined number.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 노즐과 제2 노즐은 흡입구 부근의 몸체를 따라 교대로 일정 간격으로 배치되어 일정 개수만큼 구비되는 것을 특징으로 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the first nozzle and the second nozzle are arranged at regular intervals alternately along the body near the suction port, and are provided in a certain number of the cavities.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 제1 노즐은 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 경우 임펠러 날개의 회전 방향에 대한 반대방향으로 일정 각도로 유체를 분사하는 것을 특징으로 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein the first nozzle injects the fluid at a predetermined angle in a direction opposite to the direction of rotation of the impeller blade when the fluid to be fed is injected into the intake port.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 제2 노즐은 궤환되는 유체를 흡입구에 분사하는 경우 임펠러 날개의 회전방향으로 일정 각도로 유체를 분사하는 것을 특징으로 하는 임펠러 캐비테이션 감소를 위한 터보형 펌프.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the second nozzle injects the fluid at a predetermined angle in the rotating direction of the impeller blade when the fluid to be fed is jetted to the suction port.
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