KR20190008591A - 양수장치 - Google Patents

Abstract

양수장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 양수장치는 모터가 수용된 모터 케이싱과, 모터 케이싱의 하부에 결합되며, 모터의 축에 결합된 임펠러가 수용되며 임펠러에 의해 유입된 유체가 배출되는 출구와 연결된 토출배관이 결합된 임펠러 케이싱과, 토출배관과 연결되며 유체의 흐름을 가속하기 위한 적어도 하나 이상의 벤츄리 인젝터가 설치된 양수배관 및 임펠러 케이싱으로 유입되는 이물질을 거르기 위해 임펠러 케이싱의 하부에 결합된 필터 케이싱을 포함한다.

Description

양수장치{APPARATUS FOR PUMPING WATER}

본 발명은 양수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프의 전력 절감을 수행할 수 있는 양수장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서 펌프란 전동기나 내연기관 등의 원동기로부터 기계적 에너지를 받아서, 액체에 운동 및 압력에너지를 주어 액체의 위치를 바꾸어 주는 기계이다. 펌프의 작용은 흡입과 토출에 의해 이루어진다.

흡입작용은 펌프 내를 진공상태로 만들어 흡상시키는 것으로, 표준기압 상태에서 이론적으로 10.33m까지 흡입시킬 수 있다.

수중모터펌프(submerged motor pump)는 깊은 우물물을 양수하기 위한 펌프이다. 전동기와 펌프를 직결하여 일체로 만들고 여기에 양수관을 접속해서 우물 속에 넣어 전동기로 펌프와 같이 수중에서 작동하는 다단터빈펌프의 일종이다.

그러나 수중펌프에서 가장 전력소모가 많이 차지하는 전동기가 처음 시작부터 양수작업이 끝날 때까지 전동기가 가동되게 되므로 전동기 모터의 전력소모가 가중되는 문제가 발생한다.

한국공개특허 제호(2014.09.04 공개)

본 발명의 실시 예들은 펌프의 전력 소모를 절감할 수 있는 양수장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 모터가 수용된 모터 케이싱과, 상기 모터 케이싱의 하부에 결합되며, 상기 모터의 축에 결합된 임펠러가 수용되며, 상기 임펠러에 의해 유입된 유체가 배출되는 출구와 연결된 토출배관이 결합된 임펠러 케이싱과, 상기 토출배관과 연결되며, 유체의 흐름을 가속하기 위한 적어도 하나 이상의 벤츄리 인젝터가 설치된 양수배관 및 상기 임펠러 케이싱으로 유입되는 이물질을 거르기 위해 상기 임펠러 케이싱의 하부에 결합된 필터 케이싱을 포함하는 양수장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 필터 케이싱 내부의 유체가 상기 토출배관에 유입되도록 상기 필터 케이싱과 상기 토출배관을 연결하며, 상기 토출배관 쪽으로 유체의 일 방향 흐름을 허용하기 위한 체크밸브가 설치된 바이패스배관을 포함한다.

또한 상기 양수배관의 출구 근방에는 배출되는 유량의 조절을 위한 유량조절밸브가 설치될 수 있다.

또한 상기 벤츄리 인젝터의 외기 유입구에는 외기의 역류를 방지하기 위한 외기 체크밸브 및 유입되는 외기의 양을 조절하기 위한 외기 조절밸브가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 양수장치의 펌프 전력 절감을 통하여 원가 절감 및 펌프의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수조에 설치된 양수장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양수장치의 일부를 확대한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 벤츄리 인젝터 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 양수장치에 의한 유체 흐름을 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수조에 설치된 양수장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양수장치의 일부를 확대한 것이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 벤츄리 인젝터 부분의 확대도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 양수장치(20)는 수조(10)에 채워진 유체를 펌핑하여 외부로 공급하는 장치이다.

양수장치(20)는 모터가 내장되는 모터 케이싱(30)과, 모터 케이싱(30)의 하부에 결합되며 임펠러(41)가 배치된 임펠러 케이싱(40)과, 임펠러 케이싱(40) 하부에 결합되는 필터 케이싱(50)과, 임펠러 케이싱(40)의 출구(42)와 연결되는 토출배관(60)과, 토출배관(60)에서 배출되는 유체를 외부로 제공하도록 토출배관(60)과 연결되는 양수배관(70)과, 필터 케이싱(50) 내부의 유체를 토출배관(60) 쪽으로 제공할 수 있도록 필터 케이싱(50)과 토출배관(60)을 연결하는 바이패스배관(80)을 포함한다.

모터 케이싱(30) 내에 배치된 모터가 작동하여 모터의 축(31)에 연결된 임펠러(41)가 회전하면, 수조(10) 내에 채워진 유체는 필터 케이싱(50)의 필터망(51)을 통해 이물질이 걸려지고, 이물질이 걸려진 유체는 임펠러 케이싱(40) 내에서 회전하는 임펠러(41)에 의해 대략 1 내지 5 Kg/Cm² 압축되어 토출배관(60)을 거쳐 양수배관(70)으로 제공된다.

양수배관(70)에는 외부로 배출되는 유체의 속도를 가속하기 위한 적어도 하나 이상의 벤츄리 인젝터(90)가 설치될 수 있다.

벤츄리 인젝터(90)는 인젝터 본체(91)의 양단에 유체의 유입유로(92)와 유출유로(93)가 형성되어 있고, 그 사이에 외기가 유입되는 외기 유입구(94)가 형성된다.

외기 유입구(94)에는 유입되는 외기의 양을 조절하기 위한 외기 조절밸브(95)와, 외기 유입구(94)에서 외기의 역류를 방지하기 위한 외기 체크밸브(96)가 설치될 수 있다.

또한 양수배관(70)의 출구 근방에는 배출되는 유체의 양을 조절하기 위한 유량조절밸브(100)가 설치된다.

이를 통해, 양수배관(70)을 통해 외부로 배출되는 유체는 양수배관(70)의 유로를 따라 이동하는 과정에서 일정 구간마다 설치된 벤츄리 인젝터(90)로부터 외기가 유입되어 유체의 속도가 빨라지게 되어 양수배관(70)의 토출압력이 저하되게 된다. 따라서 상대적으로 임펠러(41)를 회전 구동하는 모터의 구동부하가 경감되고, 이로 인한 펌핑 시간도 짧아지게 된다.

토출배관(60)은 임펠러 케이싱(40)의 출구(42)와 연결되며, 임펠러 케이싱(40)의 출구(42)에서 수평방향으로 소정길이 연장된 후 상부로 벤딩된 형태로 이루어질 수 있다.

필터 케이싱(50)은 임펠러 케이싱(40)의 하측에 결합되며, 필터 케이싱(50)의 둘레에는 유입되는 유체의 이물질을 거르기 위한 필터망(51)이 설치된다.

바이패스배관(80)은 토출배관(60)의 하부에 위치되며, 일단이 필터 케이싱(50)과 연결되고 타단이 토출배관(60)의 일측에 연결되어 필터 케이싱(50) 내부와 토출배관(60)을 상호 연통시킨다.

바이패스배관(80)에는 필터 케이싱(50)으로부터 토출배관(60) 쪽으로 유체의 일 방향 흐름을 허용하기 위한 체크밸브(81)가 설치된다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 양수장치의 작용에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 양수장치에 의한 유체 흐름을 도시한 것이다.

먼저, 본 발명의 실시 예의 양수장치(20)는 수조(10)에 미리 설치한 상태에서 수조(10) 내의 유체를 외부로 배출하는 장치이다.

수조(10) 내부의 유체를 펌핑하기 위해 모터에 전원이 공급되면, 모터의 구동에 따라 임펠러(41)가 회전하고, 이로 인해 수조(10) 내부의 유체는 필터 케이싱(50)을 통해 이물질이 제거되고, 이물질이 제거된 유체가 임펠러 케이싱(40)의 출구(42)와 연결된 토출배관(60)을 거쳐 양수배관(70)을 통해 외부로 배출된다(a경로).

양수배관(70)에 제공된 유체는 이동하는 과정에서 일정 구간마다 설치된 벤츄리 인젝터(90)에 의해 유체의 속도는 빨라지게 된다.

따라서 양수배관(70)의 토출압력이 일정 저하되고, 상대적으로 임펠러(41)를 회전 구동하는 모터의 구동부하가 경감되게 된다. 이때 양수배관(70)의 토출압력이 저하되더라도 바이패스배관(80)에 설치된 체크밸브(81)는 유체가 필터 케이싱(50) 내부로 역류하지 못하게 막고, 벤츄리 인젝터(90)에 설치된 외기 체크밸브(96) 역시 외기가 외부로 배출되지 못하도록 막는다.

그리고 일정시간이 경과한 후 필요에 따라 모터에 공급되는 전원을 차단하면, 양수배관(70)의 후단에 흐르던 유체의 비중압으로 인하여 토출배관(60) 내에는 부압이 형성되고, 이로 인해 필터 케이싱(50)에 의해 이물질이 걸려진 유체는 바이패스배관(80)을 통해 토출배관(60)을 거쳐 양수배관(70)을 통해 외부로 배출된다(b경로). 따라서 모터의 전력절감 효율은 더욱더 향상된다.

한편 양수배관(70)으로 공급된 유체의 속도는 벤츄리 인젝터(90)에 설치된 외기 조절밸브(95)와 양수배관(70)의 출구 근방에 설치된 유량조절밸브(100)를 제어하여 유체의 펌핑 속도와 펌핑 양을 조절할 수 있다.

특히 대용량의 수조(10)에는 본 실시 예의 양수장치(20)를 다수 개 배치하여 초기 수 분만 가동한 후 모터의 가동을 정지하더라도 펌핑이 이루어져 펌프의 효율증대와 전력 절감을 통한 설비 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 수조, 20: 양수장치,
30: 모터 케이싱, 40: 임펠러 케이싱,
41: 임펠러, 50: 필터 케이싱,
51: 필터망, 60: 토출배관,
70: 양수배관, 80: 바이패스배관,
81: 체크밸브, 90: 벤츄리 인젝터,
94: 외기 유입구, 95: 외기 조절밸브,
96: 외기 체크밸브, 100: 유량조절밸브.

Claims (4)

1. 모터가 수용된 모터 케이싱;
   상기 모터 케이싱의 하부에 결합되며, 상기 모터의 축에 결합된 임펠러가 수용되며, 상기 임펠러에 의해 유입된 유체가 배출되는 출구와 연결된 토출배관이 결합된 임펠러 케이싱;
   상기 토출배관과 연결되며, 유체의 흐름을 가속하기 위한 적어도 하나 이상의 벤츄리 인젝터가 설치된 양수배관; 및
   상기 임펠러 케이싱으로 유입되는 이물질을 거르기 위해 상기 임펠러 케이싱의 하부에 결합된 필터 케이싱;을 포함하는 양수장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 필터 케이싱 내부의 유체가 상기 토출배관에 유입되도록 상기 필터 케이싱과 상기 토출배관을 연결하며, 상기 토출배관 쪽으로 유체의 일 방향 흐름을 허용하기 위한 체크밸브가 설치된 바이패스배관;을 포함하는 양수장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 양수배관의 출구 근방에는 배출되는 유량의 조절을 위한 유량조절밸브가 설치되는 양수장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 벤츄리 인젝터의 외기 유입구에는 외기의 역류를 방지하기 위한 외기 체크밸브 및 유입되는 외기의 양을 조절하기 위한 외기 조절밸브가 설치되는 양수장치.

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