KR20220101978A - 펌프의 가변형 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러는, 회전축이 장착되는 허브, 상기 허브를 중심으로 상기 허브로부터 외측을 향해 방사상으로 배치되는 복수의 베인 및 상기 복수의 베인에 밀착되도록 고정되어 상기 베인의 길이를 연장시키는 연장 깃을 포함한다.
본 발명에 따르면, 유체의 수요에 따라 변동하는 펌프의 양정에 맞추어 베인의 길이를 조절하여, 펌프의 높은 효율 구간에서 운전이 가능하고, 고가의 임펠러 회전수 제어장치가 필요 없으며, 펌프의 소비 동력을 줄여 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 임펠러 양정 변경 작업시 펌프의 하우징 일부분만을 열어 임펠러만 노출시킨 상태에서 연장 깃의 교체 작업을 신속하게 마칠 수 있다.

Description

펌프의 가변형 임펠러{VARIABLE IMPELLER FOR PUMP}

본 발명은 펌프의 가변형 임펠러에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 펌프의 양정에 따라 임펠러 베인의 길이를 가변 조절할 수 있는 펌프의 가변형 임펠러에 관한 것이다.

펌프를 구매하기 위해 규격을 결정할 때, 실양정과 손실양정을 계산하게 되며, 실양정을 계산할 때 토출 최고 수위와 흡입 수위의 차를 적용하고, 손실양정도 배관이 노후되었을 경우에 발생하는 손실을 적용하고, 이 때의 전 양정에서 최고 효율이 발생하도록 구매 시방을 주고 제작하게 하고 있다.

이러한 구매 시방에 따라 신규로 설치한 펌프가 현장에 설치되어 가동하게 되면, 최고 효율이 발생하는 정격 양정과 현장에서 발생하는 운영 양정 사이에 상당한 격차가 발생하여, 최고 효율점이 아닌 저양정에서 운전하는 경우가 일반적으로 발생한다. 또, 지역난방방식과 같이 동절기에만 많이 사용하는 등 계절별, 시간별 변동이 매우 큰 경우가 겹쳐서 발생될 수 있다.

전양정에서 손실양정이 차지하는 비중이 클 경우, 펌프의 적정운전범위를 벗어나서 펌프에 진동과 소음을 동반한 이상 현상이 발생할 수 있으며, 이 때 토출측에 설치된 밸브를 조작하여 고의로 저항 즉, 손실을 발생시켜 펌프가 적정운전범위의 양정에서 운전되도록 조건을 변형시켜 운전하는 상황이 발생하게 된다.

또한, 회전수를 바꾸지 않는 상태에서 임펠러의 직경만 변화시킬 경우, 결국 중요한 전력사용량은 변경시킨 임펠러의 직경비의 제곱에 비례하는 양정비에 비례하게 된다. 이에 따라, 토출되는 유체의 양정을 현장에서 운영 중에 변동되는 실제 양정에 적합하게 변경시킴으로써 펌프를 운전하기 위한 필요한 에너지만 사용하기 위해서는, 임펠러의 직경을 조정하는 것이 중요하다.

따라서, 종래의 일정 길이를 갖는 베인을 구비한 임펠러의 경우, 유체의 수요에 따라 펌프의 높은 효율 구간에서 운전이 가능하지 않고, 펌프의 동력 손실이 증가하여 소비 동력이 증대되어 에너지를 낭비하게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 위와 같은 에너지 낭비를 해결하기 위하여, 직경이 다르고 베인의 길이가 다른 금속제 임펠러를 별도로 준비하고 있다가, 펌프의 양정이 변동할 경우에 준비된 다른 예비용 금속제 임펠러로 교체하였다. 이러한 임펠러 교체 작업은, 펌프의 회전축과 임펠러 조립체 전체를 분리하여 빼낸 후 정밀 조립된 임펠러와 관련 부품을 기술 수준이 높은 고급 기술자의 관리 하에 조심스럽게 작업함으로써 이루어진다. 그에 따라 교체 시간 및 비용이 증가하게 되고 펌프의 양정이 변할 때마다 이러한 복잡한 과정을 겪어야 하는 문제점이 있다.

KR 10-1796581 B1

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유체의 수요에 따라 변동하는 펌프의 양정에 맞추어 베인의 길이를 조절하여, 펌프의 높은 효율 구간에서 운전이 가능하고, 고가의 임펠러 회전수 제어장치가 필요 없으며, 펌프의 소비 동력을 줄여 에너지를 절감할 수 있는 펌프의 가변형 임펠러를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

또한, 본 발명을 펌프에 적용시킬 경우, 펌프의 하우징의 일부만을 열어 임펠러 조립체 전체를 분리하지 않고 임펠러만 노출시킨 상태에서 연장 깃의 교체 작업을 신속하게 마칠 수 있다. 그에 따라 본 발명은 기존에 펌프의 양정이 변할 때마다 시행하던 임펠러 교체 작업을 매우 단순화시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러는, 회전축이 장착되는 허브, 상기 허브를 중심으로 상기 허브로부터 외측을 향해 방사상으로 배치되는 복수의 베인 및 상기 복수의 베인에 밀착되도록 고정되어 상기 베인의 길이를 연장시키는 연장 깃을 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러에서, 상기 연장 깃은, 상기 베인의 끝단에 밀착 접촉되어 상기 베인의 길이를 연장시키는 날개부 및 상기 날개부를 상하로 지지 고정하는 제1 지지부 및 제2 지지부를 포함하는 지지부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러는, 상기 허브의 둘레로부터 상기 허브의 반경반향으로 연장 형성되어, 상기 복수의 베인을 상기 회전축 방향의 상하로 지지하는 제1 슈라우드 및 제2 슈라우드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러에서, 상기 제1 지지부에는, 상기 제1 지지부에서 상기 날개부를 지지하는 면의 반대면에서 상기 제1 슈라우드를 향해 돌출된 돌출부를 더 포함하고, 상기 제1 슈라우드는, 상기 제1 지지부가 장착되도록 상기 제1 슈라우드의 판면에 함몰 형성되는 장착홈 및 상기 장착홈에서 더 함몰 형성되어 상기 돌출부와 결합되는 결합홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러에서, 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부는 상기 회전축 방향에 수직한 단면이 서로 일치하고 상기 회전축 방향으로 나란히 정렬될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러에서, 상기 제2 슈라우드는 상기 제2 지지부의 상기 회전축 방향에 수직한 단면과 대응되는 모양의 장착홀을 더 포함하고, 상기 제2 지지부는 상기 장착홀에 위치할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러에서, 상기 제1 지지부의 밑면과 상기 제1 슈라우드의 밑면이 서로 동일 평면 상에 형성되고,상기 제2 지지부의 윗면과 상기 제2 슈라우드의 윗면이 서로 동일 평면 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러에서, 상기 날개부는, 상기 베인의 끝단면과 동일 모양으로 형성되어 상기 끝단면과 접촉되는 접촉면 및 상기 베인이 상기 허브의 외측으로 연장되는 방향을 따라 상기 접촉면에서 연장 형성되는 연장면을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유체의 수요에 따라 변동하는 펌프의 양정에 맞추어 베인의 길이를 조절하여, 펌프의 높은 효율 구간에서 운전이 가능하고, 고가의 임펠러 회전수 제어장치가 필요 없으며, 펌프의 소비 동력을 줄여 에너지를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 임펠러 양정 변경 작업시 펌프의 하우징 일부분만을 열어 임펠러만 노출시킨 상태에서 연장 깃의 교체 작업을 신속하게 마칠 수 있어, 그에 따라 기존에 펌프의 양정이 변할 때마다 시행하던 임펠러 교체 작업을 매우 단순화시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 사용은, 임펠러 교체 작업 단순화로 인해 시간과 비용을 많이 줄이는 것을 물론 임펠러 교체 이후의 펌프의 작동 오류 가능성이 낮아지는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러가 장착된 펌프의 단면도;
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 연장 깃의 사시도;
도 3은 도 1의 임펠러의 요부 확대 측면도;
도 4는 도 1의 임펠러에서 제1 슈라우드가 제거된 상태에서 복수의 연장 깃이 장착된 상태를 도시한 도면;
도 5는 도 4에서 복수의 연장 깃이 장착되지 않은 상태를 도시한 도면; 및
도 6은 도 1의 임펠러에서 제2 슈라우드가 제거된 상태에서 복수의 연장 깃이 장착되지 않은 상태를 도시한 도면;이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

설명에 앞서, 본 실시예에서는 가변형 임펠러가 양흡입형 원심 펌프에 장착되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 가변형 임펠러는 편흡입형 원심 펌프, 축류형 펌프, 사류형 펌프 등에도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)가 도시되어 있다.

가변형 임펠러(1)는 유체가 흡입되는 흡입구와, 유체가 토출되는 토출구가 형성된 펌프의 하우징(미도시)에 회전가능하게 마련된다.

이러한 가변형 임펠러(1)는 회전축(R)의 회전에 의해 흡입구로 흡입된 유체에 운동 에너지를 제공하여 토출구를 통해 토출시킨다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)는, 회전축(R)이 장착되는 허브(100), 상기 허브(100)를 중심으로 상기 허브(100)로부터 외측을 향해 방사상으로 배치되는 복수의 베인(200) 및 상기 복수의 베인(200)에 밀착되도록 고정되어 상기 베인(200)의 길이를 연장시키는 연장 깃(300)을 포함한다.

도 1 내지 도 6을 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)는 허브(100), 복수의 베인(200) 및 연장 깃(300)을 포함한다.

허브(100)는 중공의 원형 단면형상을 가지며, 임펠러(1)의 중심부에 위치한다. 허브(100)에는 회전축(R)이 관통 결합되고, 회전축(R)과 함께 회전한다.

복수의 베인(200)은 허브(100)를 중심으로 허브(100)로부터 외측을 향해 방사상으로 간격을 두고 배치된다. 각 베인(200)은 일정 길이를 가지며, 허브(100)의 외주로부터 허브(100)의 반경방향에 대해 곡선으로 휘어진 형태 예컨대, 일정 곡률 반경을 갖는 호(弧) 형상을 가진다. 베인(200)은 유체를 해당 펌프의 최저양정으로 토출할 수 있는 길이 예컨대, 유효 회전반경을 가질 수 있다. 여기서, 본 실시예에서는, 베인(200)이 허브(100)의 반경방향에 대해 곡선으로 휘어진 호 형상으로 형성되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 베인(200)은 일직선 형상으로 형성될 수도 있다.

연장 깃(300)은 복수의 베인(200) 각각에 밀착 접촉되도록 배치된다. 연장 깃(300)은 베인(200)의 끝단에 밀착되도록 임펠러(1) 내에 배치 결합되어, 베인(200)의 길이를 가변 조절한다. 즉, 연장 깃(300)은 베인(200)의 길이 방향을 따라 베인(200)에 밀착된다. 도 2a 내지 도 2c를 보면, 연장 깃(300)의 길이가 다른 다양한 연장 깃(300)이 임펠러(1)에 결합될 수 있으며, 그에 따라 계절, 경기 변동 등으로 펌프에서 토출되는 유체의 양이 달라지는 것에 대응하여 다른 종류의 연장 깃(300)으로 교체할 수 있다. 연장 깃(300)에 대한 부분은 밑에서 자세히 설명한다.

도 2 내지 도 2c를 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 연장 깃(300)이 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)에서, 상기 연장 깃(300)은, 상기 베인(200)의 끝단에 밀착 접촉되어 상기 베인(200)의 길이를 연장시키는 날개부(310) 및 상기 날개부(310)를 상하로 지지 고정하는 제1 지지부(321) 및 제2 지지부(322)를 포함하는 지지부(320)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)에서, 상기 날개부(310)는, 상기 베인(200)의 끝단면(210)과 동일 모양으로 형성되어 상기 끝단면(210)과 접촉되는 접촉면(311) 및 상기 베인(200)이 상기 허브(100)의 외측으로 연장되는 방향을 따라 상기 접촉면(311)에서 연장 형성되는 연장면(312)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 연장 깃(300)은 날개부(310)와 지지부(320)를 포함한다.

날개부(310)는 베인(200)의 끝단에 밀착 접촉되어 베인(200)의 길이를 연장시키는 역할을 한다. 날개부(310)는 베인(200)과 동일한 곡률 반경을 갖는 호 형상을 가진다. 베인(200)으로부터 가장 멀리 배치된 날개부(310)의 끝단은 유체의 유동에 따른 압력 손실을 최소화하도록 끝단이 뾰족한 형상을 가질 수 있다.

날개부(310)를 보다 자세히 설명하자면, 도 2a 내지 도 2c를 보면, 날개부(310)의 겉면은 접촉면(311)과 연장면(312)을 포함할 수 있다.

접촉면(311)은 베인(200)의 끝단면(210)과 동일 모양으로 형성되어 끝단면(210)과 접촉된다. 도 3을 보면, 연장 깃(300)과 베인(200)의 측면이 서로 매끈하게 연장되도록 배치된 것을 볼 수 있다. 그에 따라 베인(200)과 날개부(310)가 서로 매끈하게 연결되도록 밀착될 수 있어, 유체의 유동이 베인(200)과 날개부(310)를 따라 유선형으로 이루어질 수 있도록 하여 유체 유동을 방해하고 에너지 손실을 일으키는 난류 발생을 최소화한다.

연장면(312)은 베인(200)과 동일한 곡률 반경을 갖도록 호 형상으로 형성될 수 있다. 연장면(312)은 매끈한 곡면으로 형성될 수도 있고, 도 2a 내지 도 2c와 같이 연장면(312)의 중심은 돌출 형성되어 날개부(310)의 두께가 가장 두껍게 형성 되어 있으며 연장면(312)의 외측방향으로 갈수록 날개부(310)의 두께가 얇게 형성되도록 할 수 있다. 이러한 날개부(310)의 연장면(312)의 표면 형성은 에너지 손실을 최소화하는 유체 유동을 위한 것이며, 연장면(312)의 형상은 이에 제한되지 않는다.

도 2a 내지 도 2c를 보면, 날개부(310)의 길이가 서로 다른 연장 깃(300)이 도시된 것을 확인할 수 있다. 즉, 계절 또는 경기 변동 등으로 유체의 유량이 변하는 시점에서 베인(200)의 길이 조절이 필요할 때, 알맞는 날개부(310) 길이를 갖는 연장 깃(300)을 선택하여 임펠러(1)에 착탈할 수 있는 것이다.

지지부(320)는 제1 지지부(321)와 제2 지지부(322)를 포함한다. 제1 지지부(321)와 제2 지지부(322)는, 도 2a 내지 도 2c를 보면 알 수 있듯이, 날개부(310)를 상하로 지지 고정한다. 여기서 상하 방향이란 도 1에서 회전축(R)이 연장되는 방향을 말하며, 그에 따라 지지부(320)가 회전축(R) 방향으로 날개부(310)를 지지하도록 형성될 수 있다. 날개부(310)와 지지부(320)는 일체로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 베인(200), 연장 깃(300), 슈라우드(300)의 배치 관계를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)는, 상기 허브(100)의 둘레로부터 상기 허브(100)의 반경반향으로 연장 형성되어, 상기 복수의 베인(200)을 상기 회전축(R) 방향의 상하로 지지하는 제1 슈라우드(410) 및 제2 슈라우드(420)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)에서, 상기 제1 지지부(321)에는, 상기 제1 지지부(321)에서 상기 날개부(310)를 지지하는 면의 반대면에서 상기 제1 슈라우드(410)를 향해 돌출된 돌출부(321a)를 더 포함하고, 상기 제1 슈라우드(410)는, 상기 제1 지지부(321)가 장착되도록 상기 제1 슈라우드(410)의 판면에 함몰 형성되는 장착홈(411) 및 상기 장착홈(411)에서 더 함몰 형성되어 상기 돌출부(321a)와 결합되는 결합홀(412)을 포함할 수 있다.

복수의 베인(200)은 한 쌍의 슈라우드(400)에 의해 지지된다. 한 쌍의 슈라우드(300)는 각 베인(200)을 사이에 두고 허브(100)의 둘레로부터 허브(100)의 반경방향으로 연장 형성되어, 각 베인(200)의 양측부를 지지한다. 슈라우드(400)는 회전축(R) 방향의 상하로 베인(200)을 지지한다. 한 쌍의 슈라우드(400)는 제1 슈라우드(410) 및 제2 슈라우드(420)로 구성된다. 슈라우드(400)는 베인(200)에 장착되는 연장 깃(300)의 길이 연장을 고려하여, 베인(200)의 유효 회전반경보다 더 큰 반경의 크기를 가진다. 각 슈라우드(400)는 베인(200)에 장착된 연장 깃(300)의 회전반경과 동일 또는 더 큰 반경의 크기를 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 본 실시예에서는 슈라우드(400)가 한 쌍으로 마련되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 슈라우드(400)는 펌프의 종류에 따라 하나만 마련될 수도 있다.

도 6을 보면, 본 발명의 제1 슈라우드(410)를 밑에서 바라본 도면을 볼 수 있다. 제1 슈라우드(410)는 장착홈(411)과 결합홀(412)을 포함할 수 있다. 장착홈(411)은 제1 지지부(321)가 장착되는 홈으로, 제1 슈라우드(410)의 밑 판면에 함몰 형성된다. 따라서 장착홈(411)과 제1 지지부(321)의 단면 모양은 서로 대응되도록 형성될 수 있다. 결합홀(412)은 제1 지지부(321)의 돌출부(321a)와 결합하여 제1 지지부(321)가 제1 슈라우드(410)에 고정되도록 한다. 돌출부(321a)는 제1 지지부(321)에서 날개부(310)를 지지하는 면의 반대면에서 제1 슈라우드(410)을 향해 돌출된다. 돌출부(321a)와 결합홀(412)의 결합 방식은 나서 결합, 끼움 결합 등의 암수 결합이 활용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 베인(200), 연장 깃(300), 슈라우드(300)의 배치 관계를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)에서, 상기 제1 지지부(321)와 상기 제2 지지부(322)는 상기 회전축(R) 방향에 수직한 단면이 서로 일치하고 상기 회전축(R) 방향으로 나란히 정렬될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)에서, 상기 제2 슈라우드(420)는 상기 제2 지지부(322)의 상기 회전축(R) 방향에 수직한 단면과 대응되는 모양의 장착홀(421)을 더 포함하고, 상기 제2 지지부(322)는 상기 장착홀(421)에 위치할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)에서, 상기 제1 지지부(321)의 밑면과 상기 제1 슈라우드(310)의 밑면이 서로 동일 평면 상에 형성되고, 상기 제2 지지부(322)의 윗면과 상기 제2 슈라우드(320)의 윗면이 서로 동일 평면 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 지지부(320)의 제1 지지부(321)와 제2 지지부(322)는 회전축(R) 방향으로 나란히 정렬되며, 제1 지지부(321)와 제2 지지부(322)의 회전축(R)의 수직한 단면이 서로 일치하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 지지부(321)과 제2 지지부(322)가 서로 일렬로 형성되게 하는 것은, 임펠러(1)에서 연장 깃(300)의 교체를 용이하게 하기 위함이다. 임펠러(1)와 연장 깃(300)을 장착하는 경우에는, 후술할 장착홀(421)을 제1 지지부(321) 및 제2 지지부(322)가 차례대로 통과함으로써, 임펠러(1)에 연장 깃(300)이 부착될 수 있다. 또한, 임펠러(1)와 연장 깃(300)의 분리 시에는 제2 지지부(322)가 먼저 장착홀(421)을 통과하고 이어서 제1 지지부(321)가 장착홀(421)을 통과함으로써 임펠러(1)와 연장 깃이 분리될 수 있다. 이와 같은 착탈 방식은 허브(100), 베인(200), 슈라우드(400) 등을 분리시키는 것 없이 임펠러(1)에 연장 깃(300)을 착탈시킬 수 있어 연장 깃(300) 교체 시간 및 비용이 획기적으로 줄어들 수 있게 된다. 즉, 임펠러(1) 교체 작업시 펌프의 케이싱만을 열어 임펠러(1)만 노출시킨 상태에서 연장 깃(300)의 교체 작업을 신속하게 마칠 수 있어, 그에 따라 기존에 펌프의 양정이 변할 때마다 시행하던 임펠러(1) 교체 작업을 매우 단순화시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 사용은, 임펠러(1) 교체 작업 단순화로 인해 임펠러(1) 교체 이후의 펌프의 작동 오류 가능성이 낮아지는 효과를 가져온다. 또한, 임펠러(1) 교체 없이 연장 깃(300)의 교체만으로 임펠러(1)의 성능에 변화를 줄 수 있음은 물론이다.

도 4 및 도 5를 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2 슈라우드(420)의 구조를 볼 수 있다. 제2 슈라우드(420)는 장착홀(421)을 더 포함할 수 있다. 장착홀(421)은 제2 슈라우드(420)의 판면을 관통하는 홀로 형성될 수 있다. 장착홀(421)은 제2 슈라우드(420)의 판면에 제2 지지부(322)의 회전축(R) 방향에 수직한 단면에 대응되는 모양으로 형성될 수 있다. 따라서 장착홀(421)과 제2 지지부(322)의 모양이 대응되어, 제2 지지부(322)가 장착홀(421)에 위치할 수 있다. 장착홀(421)과 제2 지지부(322)의 모양을 일치시키는 것은, 제2 지지부(322)가 장착홀(421)에 위치할 때 제2 슈라우드(420) 판면에 공극을 최소화하여 기계적 진동, 유체의 난류 발생 및 임펠러(1)의 성능 저하를 최소화하기 위함이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 지지부(321)의 밑면과 상기 제1 슈라우드(310)의 밑면이 서로 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 이는 제1 지지부(321)가 장착홈(411)에 위치할 때, 제1 지지부(321)의 판면과 제1 슈라우드(410)의 판면이 서로 동일 평면 상에 형성될 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 유체 유동 시, 제1 슈라우드(410)의 판면에 유체가 닿을 때 난류 발생을 최소화할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 지지부(321)의 두께와 장착홈(411)의 두께가 서로 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 지지부(321)의 밑면과 제1 슈라우드(410)의 밑면이 서로 동일 평면 상에 형성되도록 형성될 수 있는 조건을 만족하는 구조라면 본 발명의 다른 실시예가 될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제2 지지부(322)의 윗면과 상기 제2 슈라우드(320)의 윗면이 서로 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 이는 제2 지지부(322)가 장착홀(421)에 위치할 때, 제2 지지부(322)의 판면과 제2 슈라우드(420)의 판면이 서로 동일 평면 상에 형성될 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 유체 유동 시, 제2 슈라우드(420)의 판면에 유체가 닿을 때 난류 발생을 최소화할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는 본 발명의 일실시예에 따르면, 제2 지지부(322)의 두께와 장착홀(421)의 두께가 서로 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같이 제2 지지부(322)의 윗면과 제2 슈라우드(420)의 윗면이 서로 동일 평면 상에 형성되도록 형성될 수 있는 조건을 만족하는 구조라면 본 발명의 다른 실시예가 될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일실시예에 따른 펌프의 가변형 임펠러(1)를 이용하여, 베인(200)의 길이를 가변 조절하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(1)를 이용하여 유체를 최고 양정인 정격양정으로 토출하고자 하는 경우, 임펠러(1)의 베인(200)이 정격양정에 대응하는 회전반경을 갖도록, 도 3에 도시된 바와 같이 베인(20)의 끝단에 연장 깃(300)을 밀착 결합시킨다. 이때 임펠러(1)에 결합되는 연장 깃(300)은 도 2a에 도시된 연장 깃(300)과 같이 날개부(310)가 가장 긴 연장 깃(300)이 채택될 수 있다. 이로써, 베인(200)의 길이는 예컨대, 베인(200)의 유효 회전반경은 최대로 증대시킬 수 있게 된다.

이와 같이 각각의 베인(200)에 결합된 연장 깃(300)이 장착된 임펠러(1)를 동적 밸런스 시험을 거쳐 회전 균형을 맞춘 후, 펌프 하우징에 조립한다.

임펠러(1)가 펌프 하우징에 조립된 상태에서 도시하지 않은 구동수단에 의해 회전축(R)을 회전시키면, 임펠러(1)가 회전을 하게 된다. 이 때, 베인(200)의 유체 유입영역에 압력차가 발생하여 펌프 하우징의 흡입구를 통해 유입된 유체는 베인(200)으로 유입되고, 베인(200)으로 유입된 유체는 베인(200)의 회전력에 의해 원심력이 가해지면서 베인(200)과 연장 깃(300)을 따라 유동하여, 펌프 하우징의 토출구를 통해 정격양정으로 토출된다.

다음, 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러(1)를 이용하여 유체를 최저양정으로 토출하고자 하는 경우, 임펠러(1)의 베인(200)이 원하는 최저양정에 대응하는 회전반경을 갖도록, 도 5에 도시된 바와 같이 베인(200)의 단부에 연장 깃(300)을 결합하지 않는다. 이로써, 베인(200)의 길이는 예컨대, 베인(200)의 유효 회전반경은 최소로 된다.

이와 같이 연장 깃(300)이 장착되지 않은 임펠러(1)를 동적 밸런스 시험을 거쳐 회전 균형을 맞춘 후, 펌프 하우징에 조립한다.

그리고, 회전축(R)을 회전시키면, 임펠러(1)가 회전을 하고, 이에 유체가 펌프 하우징의 흡입구를 통해 유입되어 베인(200)의 회전력에 의해 원심력이 가해지면서 베인(200)을 따라 유동하여, 펌프 하우징의 토출구를 통해 원하는 최저양정으로 토출된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러(1)를 이용하여 유체를 정격양정과 최저양정 구간 사이의 특정 양정으로 토출하고자 하는 경우, 임펠러(1)의 베인(200)이 원하는 특정 양정에 대응하는 회전반경을 갖도록, 베인(200)의 끝단에 도 2b 또는 도 2c와 같이 중간 정도의 날개부(310) 길이를 갖는 연장 깃(300)을 밀착 결합시킨다. 이로써, 베인(200)에 밀착하여 임펠러(1)에 결합되는 연장 깃(300)의 종류에 따라 베인(200)의 길이는 가변 조절 예컨대, 베인(200)의 유효 회전반경은 가변 조절된다.

이와 같이 원하는 종류의 복수의 연장 깃(300)이 각각의 베인(200)에 밀착되어 장착된 임펠러(1)를 동적 밸런스 시험을 거쳐 회전 균형을 맞춘 후, 펌프 하우징에 조립한다.

그리고, 회전축(R)을 회전시키면, 임펠러(1)가 회전을 하고, 이에 유체가 펌프 하우징의 흡입구를 통해 유입되어 베인(200)의 회전력에 의해 원심력이 가해지면서 베인(200)과 연장 깃(300)을 따라 유동하여, 펌프 하우징의 토출구를 통해 원하는 특정 양정으로 토출된다.

이상 전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유체의 수요에 따라 변동하는 펌프의 양정에 맞추어 베인의 길이를 조절하여, 펌프의 높은 효율 구간에서 운전이 가능하고, 고가의 임펠러 회전수 제어장치가 필요 없으며, 펌프의 소비 동력을 줄여 에너지를 절감할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

R : 회전축 1 : 가변형 임펠러
100 : 허브 200 : 베인
210 : 끝단면 300 : 연장 깃
310 : 날개부 311 : 접촉면
312 : 연장면 320 : 지지부
321 : 제1 지지부 321a : 돌출부
322 : 제2 지지부 400 : 슈라우드
410 : 제1 슈라우드 411 : 장착홈
412 : 결합홀 420 : 제2 슈라우드
421 : 장착홀

Claims (8)

1. 회전축이 장착되는 허브;
   상기 허브를 중심으로 상기 허브로부터 외측을 향해 방사상으로 배치되는 복수의 베인; 및
   상기 복수의 베인에 밀착되도록 고정되어 상기 베인의 길이를 연장시키는 연장 깃을 포함하는, 펌프의 가변형 임펠러.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연장 깃은,
   상기 베인의 끝단에 밀착 접촉되어 상기 베인의 길이를 연장시키는 날개부; 및
   상기 날개부를 상하로 지지 고정하는 제1 지지부 및 제2 지지부를 포함하는 지지부;를 포함하는, 펌프의 가변형 임펠러.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 허브의 둘레로부터 상기 허브의 반경반향으로 연장 형성되어, 상기 복수의 베인을 상기 회전축 방향의 상하로 지지하는 제1 슈라우드 및 제2 슈라우드를 더 포함하는, 펌프의 가변형 임펠러.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 지지부에는, 상기 제1 지지부에서 상기 날개부를 지지하는 면의 반대면에서 상기 제1 슈라우드를 향해 돌출된 돌출부를 더 포함하고,
   상기 제1 슈라우드는, 상기 제1 지지부가 장착되도록 상기 제1 슈라우드의 판면에 함몰 형성되는 장착홈 및 상기 장착홈에서 더 함몰 형성되어 상기 돌출부와 결합되는 결합홀을 포함하는, 펌프의 가변형 임펠러.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부는 상기 회전축 방향에 수직한 단면이 서로 일치하고 상기 회전축 방향으로 나란히 정렬되는, 펌프의 가변형 임펠러.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제2 슈라우드는 상기 제2 지지부의 상기 회전축 방향에 수직한 단면과 대응되는 모양의 장착홀을 더 포함하고,
   상기 제2 지지부는 상기 장착홀에 위치하는, 펌프의 가변형 임펠러.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 지지부의 밑면과 상기 제1 슈라우드의 밑면이 서로 동일 평면 상에 형성되고,
   상기 제2 지지부의 윗면과 상기 제2 슈라우드의 윗면이 서로 동일 평면 상에 형성되는, 펌프의 가변형 임펠러.
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 날개부는,
   상기 베인의 끝단면과 동일 모양으로 형성되어 상기 끝단면과 접촉되는 접촉면 및 상기 베인이 상기 허브의 외측으로 연장되는 방향을 따라 상기 접촉면에서 연장 형성되는 연장면을 포함하는, 펌프의 가변형 임펠러.
   

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