KR20180083899A - 축 커플링 및 펌프 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터축과 펌프축이 이격된 상태로 양쪽의 축을 연결하는 축 커플링(스페이서 커플링이라고도 함)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그와 같은 축 커플링을 구비한 펌프 장치에 관한 것이다. 축 커플링(10)은 모터축(6)의 외주면에 접촉 가능한 제1 내주면(23)과, 펌프축(1)의 외주면에 접촉 가능한 제2 내주면(24)과, 제1 내주면(23)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출되고, 모터축(6)의 단부에 접촉 가능한 단차부(26)와, 단차부(26)와 제2 내주면(24) 사이에 위치하는 스페이서부(28)를 구비하고 있다.

Description

축 커플링 및 펌프 장치

본 발명은 모터축과 펌프축이 이격된 상태로 양쪽의 축을 연결하는 축 커플링(스페이서 커플링이라고도 함)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그와 같은 축 커플링을 구비한 펌프 장치에 관한 것이다.

액체를 압송하기 위한 펌프 장치는 고압의 액체의 누설을 방지하기 위한 축봉 장치를 구비한다. 메커니컬 시일은 그와 같은 축봉 장치의 대표적인 예이다. 메커니컬 시일은 서로 미끄럼 접촉하는 회전측 시일 링과 정지측 시일 링을 구비하기 위해, 정기적인 교환이 필요해진다. 종래의 펌프 장치에서는 메커니컬 시일을 떼어내기 위해서는, 먼저 모터와 펌프를 연결하는 축 커플링을 떼어내고, 또한 모터를 떼어낼 필요가 있다.

그러나, 모터는 중량물이기 때문에, 모터를 떼어낼 때에 크레인 등의 중기가 필요한 경우도 있다. 그래서, 모터를 제거하는 일 없이, 메커니컬 시일을 교환하는 것을 가능하게 하는 스페이서 커플링이라고 불리는 축 커플링이 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 이 타입의 축 커플링(100)은 모터축(101)의 단부와 펌프축(102)의 단부가 이격된 상태로, 이것들 모터축(101) 및 펌프축(102)을 연결하도록 구성되어 있다. 도 4에 도시하는 축 커플링(100)은 축방향을 따라 분할된 2개의 부재(105)와, 이것들 부재(105)를 서로 고정하는 복수의 나사(106)를 갖고 있다. 도 4에서는 2개의 부재(105) 중 하나만이 도시되어 있다.

메커니컬 시일(110)의 교환은 다음과 같이 행해진다. 먼저, 나사(106)를 풀어 축 커플링(100)을 모터축(101) 및 펌프축(102)으로부터 떼어낸다. 이어서 메커니컬 시일(110)을 펌프축(102)을 따라 들어올리고, 모터축(101)의 단부와 펌프축(102)의 단부 사이의 간극으로부터 메커니컬 시일(110)을 떼어낸다. 그리고, 새로운 메커니컬 시일을, 상기 간극으로부터 펌프축(102)을 따라 하방으로 이동시켜 소정의 위치에 설치하고, 이어서, 나사(106)를 체결함으로써 축 커플링(100)을 모터축(101) 및 펌프축(102)에 고정한다.

일본 특허 공개 평4-91391호 공보

펌프축(102)의 축방향의 위치는 펌프축(102)에 고정된 임펠러가, 케이싱 등의 다른 부재에 접촉하지 않는 위치일 필요가 있다. 따라서, 펌프축(102)의 위치 결정은 중요하다. 특허문헌 1에는 펌프축의 위치 결정을 행하기 위한 간격 규제 나사 수단이 개시되어 있다. 이 간격 규제 나사 수단은 펌프축의 단부와 모터축의 단부 사이에 끼워져 있고, 자신의 축방향의 길이를 조정함으로써, 펌프축의 위치 결정이 달성된다. 그러나, 특허문헌 1의 구성에서는, 펌프축의 단부와 모터축의 단부 사이에 간격 규제 나사 수단이 존재하고 있기 때문에, 모터를 떼어내지 않고 메커니컬 시일을 떼어낼 수 없다.

그래서, 도 4에 도시하는 예에서는, 펌프축(102)에 대한 축 커플링(100)의 위치 결정은 펌프축(102)에 고정된 위치 결정 핀(112)에 의해 이루어지고, 모터축(101)에 대한 축 커플링(100)의 위치 결정은 모터축(101)의 하단에 설치된 리테이닝링(115)에 의해 이루어진다. 위치 결정 핀(112)과 리테이닝링(115)에 의해, 모터축(101)에 대한 펌프축(102)의 상대 위치가 고정되고, 결과적으로 펌프축(102)의 위치 결정이 달성된다.

그러나, 리테이닝링(115)을 모터축(101)에 설치하기 위해서는, 리테이닝링(115)이 끼워넣어지는 환상의 홈을 모터축(101)이 갖고 있어야만 한다. 그와 같은 환상의 홈을 구비한 모터는 특수 형상을 가진 모터이기 때문에, 모터의 원가가 상승한다. 또한, 환상의 홈을 갖고 있지 않은 범용의 모터에는, 도 4에 도시하는 축 커플링(100)을 설치할 수 없다.

도 5는 종래의 축 커플링의 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 5에 있어서, 도 4에 도시하는 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호가 부여되어 있다. 도 5에 도시하는 축 커플링(200)은 상술한 리테이닝링을 구비하고 있지 않다. 따라서, 상술한 환상의 홈을 갖고 있지 않은 범용의 모터를 사용하여 펌프 장치를 구성할 수 있다.

그러나, 도 5에 도시한 바와 같이, 축 커플링(200)을 조립할 때에, 전용의 위치 결정 지그(예를 들어, 심)(201)를 사용하여, 펌프축(102)의 위치를 고정할 필요가 있다. 이로 인해, 전용의 위치 결정 지그(201)를 매회 준비할 필요가 있고, 지그(201)를 분실한 경우는 조립을 할 수 없게 되어 버린다는 결점이 있었다.

본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 범용의 모터에 적용할 수 있고, 또한 특수한 위치 결정 지그를 필요로 하지 않는 축 커플링을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그와 같은 축 커플링을 구비한 펌프 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태는, 모터축의 외주면에 접촉 가능한 제1 내주면과, 펌프축의 외주면에 접촉 가능한 제2 내주면과, 상기 제1 내주면으로부터 반경 방향 내측으로 돌출되고, 상기 모터축의 단부에 접촉 가능한 단차부와, 상기 단차부와 상기 제2 내주면 사이에 위치하는 스페이서부를 구비한 것을 특징으로 하는 축 커플링이다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 축 커플링은, 축방향을 따라 분할된 제1 부재 및 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 서로 체결하는 체결구를 구비하고 있고, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는, 상기 제1 내주면, 상기 제2 내주면, 상기 단차부 및 상기 스페이서부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양태는, 임펠러와, 상기 임펠러가 고정된 펌프축과, 상기 임펠러를 수용하는 펌프 케이싱과, 상기 펌프 케이싱과 상기 펌프축 사이의 간극을 밀봉하는 축봉 장치와, 모터축을 구비한 모터와, 상기 모터축과 상기 펌프축을 연결하는 축 커플링을 구비하고, 상기 축 커플링은, 상기 모터축의 외주면에 접촉하는 제1 내주면과, 상기 펌프축의 외주면에 접촉하는 제2 내주면과, 상기 제1 내주면으로부터 반경 방향 내측으로 돌출되고, 상기 모터축의 단부에 접촉하는 단차부와, 상기 단차부와 상기 제2 내주면 사이에 위치하는 스페이서부를 구비한 것을 특징으로 하는 펌프 장치이다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 모터축의 단부와 상기 펌프축의 단부 사이의 거리는 상기 축봉 장치의 축방향의 길이보다도 긴 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 축 커플링은, 축방향을 따라 분할된 제1 부재 및 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 서로 체결하는 체결구를 구비하고 있고, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는, 상기 제1 내주면, 상기 제2 내주면, 상기 단차부 및 상기 스페이서부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 양태는, 상기 제2 내주면과 상기 펌프축의 상대 위치를 고정하기 위한 위치 결정 요소를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

모터축의 단부를, 축 커플링의 단차부에 접촉시킴으로써, 모터축에 대한 축 커플링의 위치 결정이 달성되고, 결과적으로, 축 커플링에 연결되는 펌프축의 축방향의 위치 결정이 달성된다. 본 발명에 따르면, 모터축에 특별한 가공을 실시할 필요가 없으므로, 범용의 모터를 사용하여 펌프 장치를 구성할 수 있다. 따라서, 펌프 장치의 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 단순히 모터축의 단부를 단차부에 접촉시키는 것만으로, 모터축에 대한 축 커플링의 위치 결정이 달성되므로, 특수한 위치 결정 지그는 불필요하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 펌프 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 축 커플링을 도시하는 확대 단면도이다.
도 3은 도 2의 화살표 A로 도시하는 방향에서 본 도면이다.
도 4는 종래의 축 커플링의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는 종래의 축 커플링의 다른 예를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 펌프 장치를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 펌프 장치는 펌프축(1)과, 펌프축(1)에 고정된 복수의 임펠러(3)와, 이것들 임펠러(3)를 수용하는 펌프 케이싱(5)과, 모터축(6)을 갖는 모터(7)와, 모터축(6)과 펌프축(1)을 연결하는 축 커플링(10)을 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 펌프축(1) 및 모터축(6)은 연직으로 배치되어 있다. 복수의 임펠러(3)는 동일한 방향을 향해 배열되어 있다. 펌프 케이싱(5)은 복수의 임펠러(3)를 각각 수용하는 복수의 내측 케이싱(5A)과, 내측 케이싱(5A)을 수용하는 외측 케이싱(5B)와, 내측 케이싱(5A)과 외측 케이싱(5B)을 접속하는 접속 케이싱(5C)을 갖는다. 또한, 펌프 케이싱(5)은 흡입구(12)와 토출구(13)를 갖고 있다.

모터(7)가 구동되면, 모터(7)의 회전은 모터축(6)으로부터 축 커플링(10)을 통해 펌프축(1)으로 전달되고, 펌프축(1) 및 임펠러(3)가 회전한다. 임펠러(3)가 회전하면, 액체는 흡입구(12)를 통해 펌프 케이싱(5) 내에 유입되고, 각 단의 임펠러(3)의 회전에 수반하여 승압된다. 승압된 액체는 접속 케이싱(5C)에 형성된 복수의 통과 구멍(18)을 통해 내측 케이싱(5A)으로부터 유출되고, 내측 케이싱(5A)과 외측 케이싱(5B) 사이에 형성된 유로(19)를 흐르고, 그리고 토출구(13)로부터 토출된다.

펌프 장치는 펌프 케이싱(5)과 펌프축(1) 사이의 간극을 밀봉하는 축봉 장치인 메커니컬 시일(14)을 구비하고 있다. 이 메커니컬 시일(14)은 펌프 케이싱(5)의 접속 케이싱(5C) 내에 배치되어 있다. 메커니컬 시일(14)에 의해, 승압된 액체가 펌프 케이싱(5)으로부터 누설되어 버리는 것이 방지된다.

상술한 펌프 장치는 복수의 임펠러(3)를 갖는 다단 펌프 장치이지만, 본 발명은 하나의 임펠러만을 가진 단단 펌프 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시하는 축 커플링(10)을 도시하는 확대 단면도이고, 도 3은 도 2의 화살표 A로 도시하는 방향에서 본 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 축 커플링(10)은 축방향을 따라 분할된 제1 부재(20A) 및 제2 부재(20B)와, 이것들 제1 부재(20A)와 제2 부재(20B)를 서로 체결하는 체결구로서의 복수의 나사(22)를 구비하고 있다. 체결구는 볼트와 너트의 조합이어도 된다. 나사(22)를 체결함으로써, 제1 부재(20A) 및 제2 부재(20B)가, 그것들 사이에 간극(21)이 형성된 상태로 모터축(6) 및 펌프축(1)에 고정된다.

축 커플링(10)은 모터축(6)의 외주면에 접촉하는 제1 내주면(23)과, 펌프축(1)의 외주면에 접촉하는 제2 내주면(24)과, 제1 내주면(23)으로부터 반경 방향 내측으로 돌출되고, 모터축(6)의 단부에 접촉하는 단차부(26)와, 단차부(26)와 제2 내주면(24) 사이에 위치하는 스페이서부(28)를 구비하고 있다. 단차부(26)는 제1 내주면(23)과 스페이서부(28) 사이에 위치하고 있다. 단차부(26)는 모터축(6)의 축방향에서 볼 때, 모터축(6)에 면하고 있는 제1 내주면(23)의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있는 것이 생산성이나 회전 밸런스의 관점에서 바람직하지만, 단차부(26)는 부분적으로 형성되어 있어도 된다. 제1 부재(20A) 및 제2 부재(20B)는 제1 내주면(23), 제2 내주면(24), 단차부(26) 및 스페이서부(28)를 구비하고 있다. 즉, 제1 내주면(23), 제2 내주면(24), 단차부(26) 및 스페이서부(28)도 각각, 축방향을 따라 둘로 분할되어 있다.

펌프축(1)에는 외방향으로 돌출되는 위치 결정 핀(31)이 고정되어 있고, 축 커플링(10)의 제2 내주면(24)에는 위치 결정 핀(31)이 삽입되는 위치 결정 구멍(32)이 형성되어 있다. 위치 결정 핀(31) 및 위치 결정 구멍(32)은 축 커플링(10)과 펌프축(1)의 상대 위치를 고정하는 위치 결정 요소를 구성한다. 단, 위치 결정 요소는 본 실시 형태에서 나타낸 위치 결정 핀(31) 및 위치 결정 구멍(32)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 위치 결정 요소는 축 커플링(10)의 제2 내주면(24)에 형성된 나사 구멍과, 나사 구멍에 나사 결합된 위치 결정 나사와, 위치 결정 나사의 선단이 걸림 결합하는, 펌프축(1)에 형성된 위치 결정 구멍을 구비해도 된다.

모터축(6)의 단부(본 실시 형태에서는 하단)가 단차부(26)에 접촉하고 있는 상태로, 나사(22)를 체결함으로써, 축 커플링(10)의 제1 내주면(23)이 모터축(6)의 외주면에 강하게 압박되고, 이에 의해 제1 내주면(23)과 모터축(6)의 상대 위치, 즉, 축 커플링(10)과 모터축(6)의 상대 위치가 고정된다. 축 커플링(10)의 제2 내주면(24)과, 펌프축(1)의 상대 위치는 위치 결정 핀(31) 및 위치 결정 구멍(32)에 의해 고정된다.

본 실시 형태에 관한 축 커플링(10)에 의해 연결된 모터축(6) 및 펌프축(1)의 각각의 단부는 서로 이격되어 있다. 모터축(6)의 단부는 단차부(26)에 접촉하고 있고, 단차부(26)와 제2 내주면(24) 사이에는 스페이서부(28)가 존재하고 있다. 따라서, 모터축(6)의 단부와 펌프축(1)의 단부 사이에는 단차부(26)와 스페이서부(28)가 존재하고 있다. 모터축(6)의 단부와 펌프축(1)의 단부 사이의 거리는, 메커니컬 시일(14)의 축방향의 길이보다도 크다. 이와 같이, 모터축(6)의 단부와 펌프축(1)의 단부가 이격된 상태로 이것들 모터축(6)과 펌프축(1)을 연결하는 축 커플링(10)은 스페이서 커플링이라고 불린다.

메커니컬 시일(14)은 정기적인 교환이 필요해지는 장치이다. 본 실시 형태에서는, 메커니컬 시일(14)의 교환은 다음과 같이 행해진다. 먼저, 나사(22)를 분리하여 축 커플링(10)을 모터축(6) 및 펌프축(1)으로부터 떼어낸다. 이어서 메커니컬 시일(14)을 펌프축(1)을 따라 들어올리고, 모터축(6)의 단부와 펌프축(1)의 단부 사이의 간극으로부터 메커니컬 시일(14)을 떼어낸다. 그리고, 새로운 메커니컬 시일을 상기 간극으로부터 펌프축(1)을 따라 하방으로 이동시킨다. 이어서, 모터축(6)의 단부가 단차부(26)에 접촉하고, 또한 위치 결정 핀(31)이 위치 결정 구멍(32)에 삽입된 상태로, 나사(22)를 체결함으로써 축 커플링(10)을 모터축(6) 및 펌프축(1)에 고정한다. 그리고, 메커니컬 시일(14)을 펌프축(1)을 따라 더욱 하방으로 이동시켜, 펌프 케이싱(5)에 고정한다.

본 실시 형태에 관한 축 커플링(10)에 의하면, 모터축(6)의 단부를, 축 커플링(10)의 단차부(26)에 접촉시킴으로써, 모터축(6)에 대한 축 커플링(10)의 위치 결정이 달성되고, 결과적으로, 축 커플링(10)에 연결되는 펌프축(1)의 축방향의 위치 결정이 달성된다. 모터축(6)에 특별한 가공을 실시할 필요가 없으므로, 범용의 모터를 사용하여 펌프 장치를 구성할 수 있다. 따라서, 펌프 장치의 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 축 커플링(10)에 의하면, 단순히 모터축(6)의 단부를 단차부(26)에 접촉시키는 것만으로, 모터축(6)에 대한 축 커플링(10)의 위치 결정이 달성되므로, 특수한 위치 결정 지그는 불필요하다.

상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상을 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.

본 발명은 모터축과 펌프축이 이격된 상태로 양쪽의 축을 연결하는 축 커플링(스페이서 커플링이라고도 함)에 이용 가능하다. 또한, 본 발명은 그와 같은 축 커플링을 구비한 펌프 장치에 이용 가능하다.

1 : 펌프축
3: 임펠러
5 : 펌프 케이싱
6 : 모터축
7 : 모터
10 : 축 커플링
12 : 흡입구
13 : 토출구
14 : 메커니컬 시일
18 : 통과 구멍
19 : 유로
20A : 제1 부재
20B : 제2 부재
21 : 간극
22 : 나사
23 : 제1 내주면
24 : 제2 내주면
26 : 단차부
28 : 스페이서부
31 : 위치 결정 핀
32 : 위치 결정 구멍

Claims (6)

1. 모터축의 외주면에 접촉 가능한 제1 내주면과,
   펌프축의 외주면에 접촉 가능한 제2 내주면과,
   상기 제1 내주면으로부터 반경 방향 내측으로 돌출되고, 상기 모터축의 단부에 접촉 가능한 단차부와,
   상기 단차부와 상기 제2 내주면 사이에 위치하는 스페이서부를 구비한 것을 특징으로 하는 축 커플링.
2. 제1항에 있어서, 상기 축 커플링은, 축방향을 따라 분할된 제1 부재 및 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 서로 체결하는 체결구를 구비하고 있고,
   상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는, 상기 제1 내주면, 상기 제2 내주면, 상기 단차부 및 상기 스페이서부를 구비하는 것을 특징으로 하는 축 커플링.
3. 임펠러와,
   상기 임펠러가 고정된 펌프축과,
   상기 임펠러를 수용하는 펌프 케이싱과,
   상기 펌프 케이싱과 상기 펌프축 사이의 간극을 밀봉하는 축봉 장치와,
   모터축을 구비한 모터와,
   상기 모터축과 상기 펌프축을 연결하는 축 커플링을 구비하고,
   상기 축 커플링은,
   상기 모터축의 외주면에 접촉하는 제1 내주면과,
   상기 펌프축의 외주면에 접촉하는 제2 내주면과,
   상기 제1 내주면으로부터 반경 방향 내측으로 돌출되고, 상기 모터축의 단부에 접촉하는 단차부와,
   상기 단차부와 상기 제2 내주면 사이에 위치하는 스페이서부를 구비한 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 모터축의 단부와 상기 펌프축의 단부 사이의 거리는 상기 축봉 장치의 축방향의 길이보다도 긴 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 축 커플링은, 축방향을 따라 분할된 제1 부재 및 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 서로 체결하는 체결구를 구비하고 있고,
   상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는, 상기 제1 내주면, 상기 제2 내주면, 상기 단차부 및 상기 스페이서부를 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 내주면과 상기 펌프축의 상대 위치를 고정하기 위한 위치 결정 요소를 더 구비한 것을 특징으로 하는 펌프 장치.

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