KR20160133995A - 수직형 펌프의 누설 감시 장치 - Google Patents

수직형 펌프의 누설 감시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직형 펌프의 누설 감시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치는 내부가 상기 임펠러에 의해 임펠러의 상측 공간과 임펠러의 하측 공간으로 구분되는 케이싱에 설치되어, 상기 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체의 수위가 일정 수위 이상이면 누설 감지 신호를 출력하는 수위 센서; 상기 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체를 배수하는 누설 유체 배수구를 개폐하는 밸브; 및 상기 수위 센서가 출력한 상기 누설 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 밸브를 개폐하는 제어부를 포함한다.

Description

수직형 펌프의 누설 감시 장치{Apparatus for monitoring leakage of vertical pump}
본 발명은 수직형 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직형 펌프의 누설감시 장치에 관한 것이다.
펌프는 압력 작용에 의해 액체, 기체와 같은 유체를 관을 통해 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 수송하는 장치이다. 일반적으로, 펌프는 구동방식에 따라 왕복 펌프, 회전 펌프, 축류 펌프, 마찰 펌프 및 원심 펌프 등으로 분류될 수 있다.
원심 펌프는 고속 회전이 가능하고, 소형이면서 경량이며, 구조가 단순하여 공업 분야에서 널리 사용되고 있다. 원심 펌프는 크게 케이싱(casing), 임펠러(impeller) 및 구동축(shaft)을 포함하여, 임펠러의 고속 회전에 의한 원심력에 의해 유체를 흡입하여 배출하도록 되어 있다.
한편, 임펠러의 회전에 의해 케이싱의 내부로 유입된 유체가 회전하는 구동축과 케이싱의 사이로 누설되는 것을 방지하기 위해, 미케니컬 실(mechanical seal), 그랜드 패킹(gland packing) 등과 같은 밀봉 부재가 구동축과 케이싱의 경계 영역에 설치된다.
그런데, 임펠러의 회전에 의해 유입된 고압의 유체가 구동축과 케이싱의 경계영역에 설치되는 밀봉 부재에 순간적으로 강한 압력을 가함으로써, 밀봉 부재가 손상되어 누설이 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허공보 제10-0801260호에 임펠러의 상부에서 구동축의 주위에 설치되는 공기 포켓구와 원심 판을 이용하여 유체가 구동축을 따라 누설되는 것을 방지하는 수직형 펌프가 개시되어 있다.
이하, 종래의 수직형 펌프를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 수직형 펌프를 나타낸 종단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 수직형 펌프(1)는 수직한 회전축을 갖도록 수평하게 배치된 임펠러(11), 임펠러(11)의 상부로 수직하게 연장된 구동축(12), 임펠러(11) 및 구동축(12)의 일부를 수용하며, 유체의 흡입을 위한 흡입구(13-1)과 유체의 배출을 위한 배출구(13-2)를 포함한 케이싱(13) 및 구동축(12)과 케이싱(13)의 경계 영역(S)에 설치되어 케이싱(13) 내부의 유체가 구동축(12)을 따라 누설되는 것을 방지하는 밀봉 부재(14)를 포함한다.
그리고 종래의 수직형 펌프(1)는 임펠러(11)의 상부에서 구동축(12)의 주위를 감싸며 케이싱(13)의 내부에 설치되고, 위 쪽은 넓고 아래 쪽은 좁은 구조를 갖는 공기 포켓구(15) 및 공기 포켓구(15)의 하부 개방 면적을 커버할 수 있게 공기 포켓구(15)의 개방면적 보다 큰 직경을 갖고, 공기 포켓구(15)의 하단부에 배치되어 구동축(12)에 설치되어 구동축(12)과 함께 회전하여 공기 포켓구(15)로 유입되는 유체를 원심력으로 공기 포켓구(15)의 외부로 밀어내는 원심판(16)을 더 포함한다.
또한, 종래의 수직형 펌프(1)는 밀봉 부재(14)에 인접한 구동축(12)의 일부분을 감싸며 내부에 오일이 채워지는 공간이 형성되게 케이싱(13)에 설치되어 구동축(12)과 케이싱(13)의 경계 영역(S) 및 밀봉 부재(14)를 통한 공기의 유동을 방지하는 오일 탱크(17)를 더 포함한다.
한편, 종래의 수직형 펌프(1)는 공기 포켓구(15), 원심판(16), 밀봉 부재(14) 및 오일 탱크(17)을 이용하여 케이싱(13)의 내부에 있는 유체가 구동축(12)을 따라 상승하여 누설되는 것을 방지한다.
그러나 종래의 수직형 펌프(1)는 유체가 케이싱(13) 내부의 임펠러(11)의 상측 공간으로 누설된 것에 대한 조치를 취하지 않아, 효율이 저하되는 문제점이 있다.
다시 말하면, 케이싱(13) 내부의 임펠러(11)의 상측 공간으로 누설된 유체는 임펠러(11)를 회전시키는 구동축(12)의 회전을 방해함으로써, 종래의 수직형 펌프(1)의 효율을 저하시킨다.
한국등록특허공보 제10-0801260호(발명의 명칭: 버티컬 펌프, 등록일자: 2008년01월29일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 케이싱 내부의 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체를 감시하고, 이에 대한 조치를 취함으로써, 수직형 펌프의 효율 감소를 방지할 수 있는 수직형 펌프의 누설 감시 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성 하기 위한 본 발명에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치는 내부가 상기 임펠러에 의해 임펠러의 상측 공간과 임펠러의 하측 공간으로 구분되는 케이싱에 설치되어, 상기 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체의 수위가 일정 수위 이상이면 누설 감지 신호를 출력하는 수위 센서; 상기 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체를 배수하는 누설 유체 배수구를 개폐하는 밸브; 및 상기 수위 센서가 출력한 상기 누설 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 밸브를 개폐하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 수위 센서는 광을 상기 임펠러의 상측 공간으로 조사하는 발광부와 상기 발광부에서 조사된 광을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 통합 제어 및 안전 시스템에 설치될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 수위 센서가 출력한 상기 누설 감지 신호의 입력이 있는 때 상기 밸브를 개방할 수 있다.
또한, 상기 밸브는 솔레노이드 밸브 또는 전동 밸브일 수 있다.
다른 측면에서 본 발명에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치의 제어방법은 수위 센서에서 출력한 누설 감지 신호가 입력되는지를 판단하는 단계; 및 상기 누설 감지 신호가 입력되는 것으로 판단되면, 밸브를 개방하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치 및 이의 제어방법에 의하면, 유체가 케이싱 내부의 임펠러의 상측 공간으로 누설되는 것을 감시하고, 이에 대한 조치를 취함으로써, 수직형 펌프의 효율이 감소되는 것이 방지된다.
도 1은 종래의 수직형 펌프를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프의 누설 감지 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
이하에서 사용되는 상측, 하측, 상부, 하부와 같은 방향 또는 위치를 나타내는 용어는 도면을 기준으로 한 용어임을 밝혀둔다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 폄프의 누설 감지 장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프(100)는 내부가 임펠러(150)에 의해 임펠러(150)의 상측 공간(S1)과 임펠러(150)의 하측 공간(S2)으로 구분되는 케이싱(110)에 설치되어, 임펠러(150)의 상측 공간(S1)으로 누설된 유체의 수위가 일정 수위 이상이면 누설 감지 신호를 출력하는 수위 센서(120), 임펠러(150)의 상측 공간(S1)으로 누설된 유체를 배수하는 누설 유체 배수구(111)를 개폐하는 밸브(130) 및 수위 센서(120)가 출력한 누설 감지 신호의 입력 여부에 따라 밸브(130)를 개폐하는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
케이싱(110)은 유체가 강제 흡입되는 흡입구(112)와 유체가 배출되는 배출구(113)를 포함할 수 있다. 케이싱(110)의 내부에는 수평하게 배치된 임펠러(150)와 임펠러(150)의 상부에 수직하게 결합된 구동축(160)의 일부가 수용될 수 있다.
케이싱(110)의 상면에는 구동축(160)이 관통되고 케이싱(110)의 내부를 밀폐하는 오일 탱크(170)가 결합될 수 있다. 오일 탱크(170)의 상면에는 오일 탱크(170)를 관통한 구동축(160)을 회전하는 펌프 모터(180)가 결합될 수 있다. 구동축(160), 케이싱(110) 및 오일 탱크(170)의 경계 영역(S)에는 임펠러(150)의 상측 공간(S1)에 있는 유체가 구동축(160)을 따라 누설되는 것을 방지하는 밀봉 부재(190)가 설치될 수 있다.
수위 센서(120)는 광을 임펠러(150)의 상측 공간(S1)으로 조사하는 발광부(도면에 미 도시)와 발광부에서 조사된 광을 수광하는 수광부(도면에 미 도시)를 포함할 수 있다. 수위 센서(120)는 임펠러(150)의 상측 공간(S1)으로 누설된 유체의 수위가 일정 수위 이상이면 누설 감지 신호를 출력한다.
여기서, 일정 수위는 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체가 구동축(160)의 회전을 현저히 방해하는 수위로 실험에 의해 결정될 수 있다.
또한, 수위 센서(120)는 광을 이용한 센서가 이용되었으나, 이에 한정되지 않고, 수위를 감지할 수 있는 센서이면 한국등록특허공보 제10-1148630호에 개시된 전극을 이용한 센서, 한국등록특허공보 제10-0453445호에 개시된 압력을 이용한 수위 센서 등이 이용될 수 있다.
밸브(130)는 전기적 신호에 의해 개폐하는 솔레노이드 밸브로 구현될 수 잇다. 여기서, 밸브(130)가 솔레노이드 밸브로 구현되는 것이 제안되었으나, 이에 한정되지 않고, 전기적 신호에 의해 작동되는 것이라면 한국등록실용신안공보 제20-0351052호에 개시된 모터에 의해 작동되는 전동 밸브와 같은 밸브들이 이용될 수 있다.
제어부(140)는 수위 센서(120)에서 출력된 누설 감지 신호의 입력이 있는 때 밸브(130)를 개방한다. 이에 따라, 임펠러(150)의 상측 공간(S1)으로 누설된 유체가 배수됨으로써 임펠러(150)를 회전시키는 구동축(160)의 회전을 방해하지 않게 되어, 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프의 효율이 향상된다.
제어부(140)는 통합 제어 및 안전 시스템(ICSS: integrated control and safety system)에 설치될 수 있다. 여기서, 통합 제어 및 안전 시스템은 일반적으로 알려진 사항이므로, 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치의 제어 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프의 누설 감시 장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 우선, 제어부(140)는 수위 센서(120)에서 출력한 누설 감지 신호가 입력되는지를 판단한다(301).
301 단계에서 수위 센서(120)에서 출력한 누설 감지 신호가 입력되는 것으로 판단되면, 제어부(140)는 밸브(130)를 개방한다(302). 이에 따라, 임펠러(150)의 상측 공간(S1)으로 누설된 유체가 배수됨으로써 임펠러(150)를 회전시키는 구동축(160)의 회전을 방해하지 않게 되어, 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 펌프의 효율이 향상된다.
그 다음, 제어부(14)는 종료 조건인지를 판단하여(303), 종료 조건이면 종료하고, 종료 조건이 아니면 301 단계로 회귀한다.
한편, 301 단계에서 수위 센서(120)에서 누설 감지 신호가 출력되는 것으로 판단되지 않으면, 제어부(140)는 303 단계를 수행한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 수직형 펌프의 누설 감시 장치 110: 케이싱
120: 수위 센서 130: 밸브
140: 제어부 150: 임펠러
160: 구동축 170: 오일 탱크
180: 펌프 모터

Claims (6)

  1. 내부가 상기 임펠러에 의해 임펠러의 상측 공간과 임펠러의 하측 공간으로 구분되는 케이싱에 설치되어, 상기 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체의 수위가 일정 수위 이상이면 누설 감지 신호를 출력하는 수위 센서;
    상기 임펠러의 상측 공간으로 누설된 유체를 배수하는 누설 유체 배수구를 개폐하는 밸브; 및
    상기 수위 센서가 출력한 상기 누설 감지 신호의 입력 여부에 따라 상기 밸브를 개폐하는 제어부를 포함하는 수직형 펌프의 누설 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수위 센서는 광을 상기 임펠러의 상측 공간으로 조사하는 발광부와 상기 발광부에서 조사된 광을 수광하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 펌프의 누설 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 통합 제어 및 안전 시스템에 설치되는 것을 특징으로 하는 수직형 펌프의 누설 감시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수위 센서가 출력한 상기 누설 감지 신호의 입력이 있는 때 상기 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 수직형 펌프의 누설 감시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는 솔레노이드 밸브 또는 전동 밸브인 것을 특징으로 하는 수직형 펌프의 누설 감시 장치.
  6. 수위 센서에서 출력한 누설 감지 신호가 입력되는지를 판단하는 단계; 및
    상기 누설 감지 신호가 입력되는 것으로 판단되면, 밸브를 개방하는 단계를 포함하는 수직형 펌프의 누설 감시 장치의 제어 방법.

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