KR20240000688U - 고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링 - Google Patents

Abstract

본 고안의 대상은, 펌프 임펠러(3)의 축 방향 연장부 내에 있는 펌프와 절단 링(2)을 고정 방식으로 연결할 수 있는 절단 헤드(1)와 상호 작용하기 위해 개구(17)를 형성하는 절단 링 본체(18)를 갖는, 고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링(2)에 관한 것으로서, 이 경우
절단 링 본체(18) 상에서 개구(17) 둘레에는, 펌프 흡입 측(5)의 방향으로 임펠러(3)로부터 멀어지도록 배향된 적어도 외부의 개별적인 절단 에지(19)를 갖는 복수의 절단 톱니(16)가 제공되어 있으며, 이 절단 톱니(16)는 적어도 흡입 측(5)의 방향으로 절단 링 본체(18)로부터 축 방향으로 멀어지면서 외부로 연장되며, 그리고
적어도 외부로 연장되는 절단 톱니(16) 내에는 방사 방향 외부로 연장되는 재료 리세스(20)가 각각 하나씩 형성되어 있으며, 그리고/또는
적어도 외부로 연장되는 2개의 절단 톱니(16) 사이에 있는 골(21)에서는, 방사 방향 외부로 연장되는 축 방향 홈(22)이 절단 링 본체(18) 내에 형성되어 있다.

Description

고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링{CUTTING RING FOR SOLIDS-LOADED FLUID OF A PUMP}

본 고안은, 펌프 임펠러의 축 방향 연장부 내에 있는 펌프와 절단 링을 고정 방식으로 연결할 수 있는 절단 헤드와 상호 작용하기 위해 개구를 형성하는 절단 링 본체를 갖는, 고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링에 관한 것으로서, 이 경우 절단 링 본체 상에서 개구 둘레에는, 펌프 흡입 측의 방향으로 임펠러로부터 멀어지도록 배향된 적어도 외부의 개별적인 절단 에지를 갖는 복수의 절단 톱니가 제공되어 있으며, 이 절단 톱니는 적어도 흡입 측의 방향으로 절단 링 본체로부터 축 방향으로 멀어지면서 외부로 연장된다.

폐수와 같은 액체 내의 고형물 혼합물은 펌프 또는 파이프를 막을 수 있다. 이와 같은 막힘을 방지하기 위하여, 액체 내에 포함된 고형물을 분쇄하기 위해, 펌프의 흡입 영역 앞에 위치한 소위 절단기가 사용된다.

종래 기술로부터 공지된 절단기는 종종 절단 표면 또는 절단 요소라고 불리는 고정 부분 및 절단 헤드라고 불리는 회전 부분을 구비한다. 절단기의 사용 분야에 따라 원형, 원추형 또는 원통형 절단 표면이 사용될 수 있다. 절단 스크린(cutting screen)이라고도 불리는 절단 표면은, 액체가 펌프의 임펠러까지 흘러갈 때에 통과하는 개구를 구비한다. 절단 표면이 평평하게 또는 원추형으로 성형된 경우에는 절단 플레이트라고 일컬어진다. 원통형으로 성형된 절단 표면은 절단 링으로서 지칭된다.

이와 같은 절단기의 절단 작용은 언제든지 새로운 상태에 있는 것이 좋은 한편, 절단기 자체가 막힐 수 있거나, 절단기가 고형물에 의해 차단될 수 있거나, 고형물이 펌프의 흡입 영역 앞에 고착되어 흡입 영역을 폐쇄할 수 있다. 또한, 펌프 앞에 연결된 절단기는 펌프 내부로의 유입 영향으로 인해 일반적으로는 펌프의 효율과 특성 곡선에 부정적으로 작용한다.

상기와 같은 상황으로부터 출발하는 본 고안의 과제는, 고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링을 제공하는 것으로서, 이 절단 링은 종래 기술로부터 공지된 해결책에 비해 작동이 더 안전하고, 유지 보수 비용이 줄어드는 동시에 펌프의 높은 유압 효율을 가능하게 한다.

그에 따라, 상기 과제는, 펌프 임펠러의 축 방향 연장부 내에 있는 펌프와 절단 링을 고정 방식으로 연결할 수 있는 절단 헤드와 상호 작용하기 위해 개구를 형성하는 절단 링 본체를 갖는, 고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링에 의해서 해결되며, 이 경우

절단 링 본체 상에서 개구 둘레에는, 임펠러의 방향으로 축 방향으로 배향된 바람직하게는 내부의 개별적인 절단 에지 및 펌프 흡입 측의 방향으로 임펠러로부터 멀어지도록 배향된 적어도 외부의 개별적인 절단 에지를 갖는 복수의 절단 톱니가 제공되어 있으며, 이들 절단 톱니는 절단 링 본체로 축 방향으로 멀어지면서 바람직하게는 부분적으로는 임펠러의 방향으로 내부로 그리고 부분적으로는 적어도 흡입 측의 방향으로 외부로 연장되며, 그리고

적어도 외부로 연장되는 2개의 절단 톱니 사이에 있는 골(valley)에서는, 방사 방향 외부로 연장되는 축 방향 홈이 절단 링 본체 내에 형성되어 있다.

제안된 해결책의 핵심 포인트는, 방사 방향 외부로 연장되는 재료 리세스를 제공하고/제공하거나 방사 방향 외부로 연장되는 축 방향 홈을 제공하는 것에 있다. 이와 같은 조치에 의해서는, 상황에 따라 절단 헤드의 외경에 고착되어 작동 중에 함께 회전하는 고형물이 절단 헤드 및 절단 링에 의해 형성되는 절단기의 각각의 축 방향 평면에서 절단 효과를 경험하게 된다. 특히, 재료 리세스에 의해 절단 표면이 줄어들고, 이로 인해 마찰이 감소함으로써, 결과적으로는 더 적은 토크가 필요하게 되고, 펌프는 시동 중에 뿐만 아니라 정상적인 작동 중에도 보다 안전하게 작동될 수 있다. 특히, 이와 같은 절단 에지의 관통은 바람직하게는 포켓 형태로 설계되어 외부로 연장되는 축 방향 홈에 의해서 성취되며, 이 축 방향 홈은 방사 방향 외부로 절단 링 본체 내로 형성되어 있다. 포켓은 바람직하게는 각각 절단 톱니 사이에 그리고 축 방향 홈의 형태로 형성되어 있다. 이와 같은 방식으로, 작동 중에는, 회전하는 절단 헤드의 절단 헤드 절단 에지가 원통형 원주 표면에서 고정된 절단 링의 절단 에지를 스쳐서 지나갈 수 있다. 요약해서 말하자면, 제안된 절단 링에 의해서는, 펌프 입구로의 더 우수하고 방해받지 않는 유입 및 더 높은 필터 효과가 달성된다.

일반적으로는, 주로 매질로서의 액체를 이송하기 위해 회전 운동 및 동적 힘을 이용하는 유동 기계가 펌프로서 지칭된다. 펌프는 바람직하게는 원심 펌프로서 설계되어 있다. 원심 펌프의 경우에는 액체, 즉 매질의 접선 가속도 외에 방사 방향 유동 내에서 발생하는 원심력이 이송을 위해 이용됨으로써, 결과적으로 이와 같은 펌프도 마찬가지로 원심 펌프로서 지칭된다. 바람직하게는, 펌프는 건물의 유압 시스템용으로 사용될 수 있는데, 예를 들면 폐수 펌프로서 사용될 수 있다.

펌프가 정상적으로 작동하는 경우에는, 펌프의 모터 하우징이 펌프 하우징 위에 배열될 수 있고, 이 펌프 하우징 내에는 모터 샤프트를 통해 모터에 의해 구동되는 임펠러가 유체의 이송을 위해 제공되어 있으며, 이 경우 모터 하우징은 펌프 하우징과 고정 연결되고/고정 연결되거나 일체형으로 설계될 수 있다. 모터 샤프트는 바람직하게는 구동 측에서 모터 하우징으로부터 펌프 하우징 내부로 돌출하며 그리고/또는 구동 측에서 임펠러는 모터 샤프트와 고정 연결되어 있다.

액체는 바람직하게는 물 또는 예를 들어 폐수와 같은 다른 액체 매질을 포함한다. 유체는 예를 들어 모든 종류의 불순물, 특히 배설물, 침전물, 진흙, 모래 또는 작은 나무 조각, 덤불, 직물 또는 헝겊 등과 같은 고형물을 포함할 수 있다. 모터 하우징 및/또는 펌프 하우징은 바람직하게는 금속, 특히 주철 또는 컨투어 스테인리스 강 및/또는 플라스틱으로 형성되어 있다.

절단 링 본체는 바람직하게는 링 형태로 그리고/또는 금속으로, 특히 경금속으로 제조되어 있다. 절단 헤드가 특히 원형의 개구 내로 삽입될 수 있음으로써, 결과적으로 절단 헤드의 회전에 의해서는 절단 헤드 절단 에지가 고형물을 분쇄하기 위한 절단 링의 절단 에지와 상호 작용할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 절단 톱니에는, 임펠러의 방향으로 축 방향으로 배향된 내부의 개별적인 절단 에지 및/또는 펌프 흡입 측의 방향으로 임펠러로부터 멀어지도록 배향된 외부의 개별적인 절단 에지가 제공되어 있으며, 이들 절단 톱니는 절단 링 본체로 축 방향으로 멀어지면서 부분적으로는 임펠러의 방향으로 내부로 그리고 부분적으로는 흡입 측의 방향으로 외부로 연장된다. 절단 톱니는 바람직하게는 실린더 형태로 개구 둘레에 그룹화된다. 재료 리세스 및/또는 홈은 예를 들어 밀링에 의해서 추후에 새겨질 수 있거나, 예를 들어 상응하게 설계된 주조 몰드에 의해서 절단 링을 제조하는 동안에 이미 형성될 수 있다. 바람직하게는, 재료 리세스의 영역에서의 내경은 재료 리세스가 제공되어 있지 않은 영역에서의 내경보다 크다. 절단 에지는 바람직하게는 재료 리세스 없이 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는, 재료 리세스의 윤곽은 절단 에지의 윤곽에 특히 평행하게 따른다. 이로 인해서는, 균일하게 넓고 이로써 또한 균일하게 안정적인 절단 표면이 나타나게 된다. 또한, 내측에서 절단 링 상에는 절단 링 칼라(collar)가 제공될 수 있으며, 이 절단 링 칼라는 절단 링 본체로부터 출발하여 축 방향으로 점차 좁아지면서 내부 절단 톱니로 넘어간다. 바람직하게는, 모든 절단 톱니 내에는 방사 방향 외부로 연장되는 재료 리세스가 형성되어 있으며, 그리고/또는 모든 골 내에는 각각 방사 방향 외부로 연장되는 축 방향 리세스가 형성되어 있다.

바람직한 일 개선예에 따르면, 절단 링은 재료 리세스를 구비하며, 이 경우 재료 리세스는 임펠러의 회전 방향으로 절단 에지 뒤에 제공되어 있다. 절단 에지는 바람직하게는 재료 리세스 없이 형성되어 있으며, 이와 같은 방식에 의해서는 상대적으로 더 큰 고형물에 대해서도 상응하게 안정적이고 또한 저항할 수도 있다. 다른 한 편으로, 재료 리세스에 의해서는, 회전 방향으로 절단 에지 뒤에 있는 절단 톱니의 영역에서 절단 톱니가 재료 최적화될 수 있고, 이 점에 있어서 비용 효율적인 방식으로 설계될 수 있다.

다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 내부 및 외부 절단 톱니가 제공되어 있으며, 외부로 연장되는 2개의 절단 톱니 사이에 있는 하나의 골의 외부 절단 에지와 내부로 연장되는 2개의 절단 톱니 사이에 있는 하나의 골의 내부 절단 에지는 축 방향으로 서로 중첩된다. 이와 같은 일 실시예에서, 절단 에지에 의해서 형성된 절단 링의 절단 표면에는, 절단 에지에 의해 중단되지 않은 방사 방향으로 주변을 둘러싸는 칼라가 형성되어 있지 않다. 이로 인해서는, 절단 헤드의 외경에 고착되어 작동 중에 함께 회전하는 고형물이 절단 링 및 절단 헤드에 의해 형성되는 절단기의 각각의 축 방향 평면에서 절단 효과를 경험하게 된다.

다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 내부 및 외부 절단 톱니가 제공되어 있으며, 그리고 내부 및 외부 절단 에지는 개구 둘레로 물결 모양으로 또는 사인 곡선 형태로 축 방향으로 연장되며 그리고/또는 절단 링 본체는 골 내에서 방사 방향 외부로 평평하게 형성되어 있다. 이 목적을 위해, 내부 및 외부 절단 에지는 바람직하게는 절단 링 본체의 법선 방향으로 각각 내부로 그리고 외부로 연장된다. 각각의 골이 바람직하게는 절단 링 본체의 반대 측에 제공된 절삭 톱니 및/또는 리세스에 축 방향으로 대응함으로써, 결과적으로 예를 들어 절삭 링 본체의 내부에는 하나의 골 및/또는 하나의 리세스가 제공되어 있고, 외부에서는 하나의 절단 톱니가 연장된다. 바람직하게는, 절단 링 본체는 골이 2개의 인접한 절단 톱니 사이에서 둘러싸여 있는 일 측면의 골 내에서는 방사 방향 외부로 평평하게 형성되어 있다.

다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 내부 및 외부 절단 톱니가 제공되어 있으며, 그리고 축 방향 연장부 내 외부 절단 톱니의 하나의 피크와 내부 절단 톱니의 하나의 피크 사이에서 개구 둘레에는 내부 절단 에지 및 외부 절단 에지가 각각 형성되어 있다. 개구는 절단 에지에 의해 주변을 둘러싸는 방식으로 감싸져 있다. 바람직하게는, 내부 절단 톱니는 설치된 상태에서 절단 헤드 상에 있는 원통형 칼라를 넘어서까지 축 방향으로 연장된다.

다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 임펠러의 회전 방향으로, 절단 에지의 피치는 절단 링 본체로부터 출발하여 외부로 절단 톱니의 하나의 피크에 이르기까지 평평해진다. 다른 말로 표현하자면, 특히 외부에 놓여 있는 절단 톱니는 바람직하게는, 절단 각도가 외부로 갈수록 점점 더 평평해지도록 설계되어 있다. 이와 같은 설계로 인해, 거친 고형물은 톱니 단부에서 소정의 절단 효과를 경험하게 되지만, 방해받지 않고 재차 미끄러질 수 있다. 그와 달리, 더 작거나 사전에 충분히 분쇄된 고형물은 절단 링 및 절단 헤드에 의해 형성된 절단기 내부로 더 깊숙이 침투하고, 점점 더 가파르게 되는 절단 각도에 의해 신뢰할 만하게 분쇄되어 임펠러의 방향으로 절단기를 통과한다. 내부 및 외부 절단 톱니는 동일하거나 상이한 절단 각도를 가질 수 있다.

다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 내부 및 외부 절단 톱니가 제공되어 있으며, 그리고 교대로 외부로 그리고 내부로 배향된 2개, 3개, 4개, 6개 또는 8개의 절단 톱니가 제공되어 있다. 그와 마찬가지로, 더 많은 절단 톱니가 제공될 수도 있다. 외부로 향하는 절단 톱니의 개수는 바람직하게는 이 영역에서 연장되는 절단기의 절단 세그먼트의 개수와 일치하지만, 다른 비율도 마찬가지로 가능하다.

다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 절단 링 본체는 디스크 형태로 설계되어 있으며, 절단 톱니는 바닥 면으로부터 축 방향으로 멀어지도록 연장된다. 바람직하게는, 절단 링은 금속, 특히 경금속으로 제조되어 있다. 절단 에지는 보강된 상태로 구현될 수 있다. 그와 마찬가지로, 절단 에지 및/또는 절단 톱니가 또한 교환 가능하게 설계되어 있음으로써, 결과적으로 이들은 마모 후에 교환될 수 있다.

다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 임펠러의 회전 방향으로의 절단 에지의 피치가 상기 회전 방향과 반대 방향으로의 피치보다 더 가파르기 때문에, 결과적으로 절단 헤드와 상호 작용하는 절단 에지의 피치는 더 평평하다. 임펠러의 회전 방향으로, 절단 에지의 피치는 바람직하게는 외부에서는 20°이고 내부에서는 10°이다. 외부 절단 에지의 피치 및 하나의 절단 각도가 회전 방향과 반대 방향으로는, 다시 말해 절단 헤드와 상호 작용하는 측면에서는 바람직하게는 55°인 한편, 내부 절단 에지의 절단 각도는 그에 비해 바람직하게는 52.5°이다. 방사 방향 측면도에서, 각각의 절단 톱니는 이와 같은 방식으로 바람직하게는 삼각형 형태로 설계되어 있다. 바람직하게는, 각각의 절단 톱니는 외부로 적어도 17 ㎜만큼 돌출한다. 절단 톱니는 또한 방사 방향으로 '날카로울' 수 있는데, 예를 들어 디스크 형태의 절단 링 본체에 대하여 외부에서는 37°의 각도로 그리고 내부에서는 33°의 각도로 개구 쪽으로 가면서 평평해질 수 있다. 다른 바람직한 일 개선예에 따르면, 내부 절단 톱니는 외부 절단 톱니보다 절단 링 본체로부터 축 방향으로 더 멀어지도록 연장된다.

본 고안의 과제는 또한, 전술한 바와 같은 절단 링, 그리고 파지된 고형물을 분쇄하기 위해 절단 에지와 상호 작용하는 복수의 절단 헤드 절단 에지를 갖고 임펠러와 고정 방식으로 연결된 절단 헤드를 구비하는 펌프에 의해서도 해결된다.

상기와 같은 펌프는 임펠러의 입구 영역에서 더 우수한 유입을 가능하게 하고, 이로부터 결과적으로 더 높은 펌프 특성 곡선을 유도하는데, 그 이유는 블레이드들 사이에서의 또는 블레이드에 의해 형성된 블레이드 채널 사이에서의 유입 장애가 종래 기술에 공지된 설계 방식에 비해 줄어들기 때문이다. 제안된 절단 링에 의해서는, 절단 헤드의 외경에 고착되어 작동 중에 함께 회전하는 고형물이 절단기의 각각의 축 방향 평면에서 절단 효과를 경험함으로써, 결과적으로 더욱 우수한 절단 결과 및 더 적은 막힘 위험에 도달하게 된다.

본 고안은 바람직한 실시예들을 사용해서 첨부 도면부를 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 도면부에서,
도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 부분 단면도로, 펌프를 도시하며,
도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 2개의 사시도로, 펌프의 절단 헤드를 도시하고,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 2개의 사시도(상부)로 그리고 하나의 단면도(하부)로, 펌프의 절단 링을 도시하며, 그리고
도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 하나의 사시도(좌측)로 그리고 하나의 평면도(우측)로, 펌프의 임펠러 및 절단 헤드를 도시한다.

도 1은, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 부분 단면도로, 펌프를 보여준다. 수중 폐수 모터 펌프로서 구현된 펌프는 임펠러(3) 앞에 접속된 절단기를 구비하며, 이 절단기는 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 절단 헤드(1) 및 절단 링(2)을 포함한다. 펌프의 절단 헤드(1), 절단 링(2) 및 임펠러(3)는 반드시 이하에 설명된 바와 같이 설계될 필요는 없다. 이와 같은 사실은, 펌프가 예를 들어 이하에서 설명되는 절단 헤드(1)를 구비할 수 있지만, 절단 링(2) 및 임펠러(3)는 이하에서 설명되는 것과 다르게 설계될 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같은 내용은 절단 링(2) 및 임펠러(3)에 대해서도 유사하게 적용된다. 이와 관련하여, 절단 링(2)이 예를 들어 이하에서 설명되는 바와 같이 설계된 경우에도, 절단 헤드(1)는 반드시 이하에서 설명되는 바와 같이 설계될 필요는 없으나, 이와 같은 설계도 완전히 가능하다.

도 1의 부분 단면도는, 펌프의 정상 작동 중에 펌프 모터용 하우징(도시되지 않음)이 그 위에 제공되어 있는 펌프의 펌프 하우징(4)의 일 부분을 보여준다. 모터는 도시되지 않은 모터 샤프트를 통해 임펠러(3)를 구동하고, 이 임펠러에 의해서는 고형물에 의해 하중을 받는 액체가 펌프 하우징(4) 아래에 형성된 흡입 측(5)으로부터 흡입될 수 있다. 이와 관련하여, 이하에서 사용되는 '축 방향으로' 그리고 '방사 방향으로'라는 용어는 각각 모터 샤프트의 축 방향 연장부와 관련이 있다.

절단 헤드(1)는 고정되어 있는데, 특히 절단 헤드 나사(6)에 의해서 임펠러(3)와 강제 결합 방식으로 그리고/또는 형상 결합 방식으로 연결되어 있으며, 그리고 펌프의 작동 동안 임펠러(3)와 함께 상응하게 회전한다. 그와 달리, 절단 헤드(1)를 둘러싸는 원통형의 절단 링(2)은 복수의 절단 링 나사(7)에 의해서 펌프 하우징(4)과 고정 방식으로 연결되어 있다. 절단 링(2)과 임펠러(3) 사이에는 방사 방향 밀봉부가 제공되어 있다. 절단 헤드(1)가 흡입 측(5) 내부로 돌출함으로써, 결과적으로 흡입 측(5)으로부터 흡입된 액체는 먼저 절단 헤드(1)와 절단 링(2) 사이에 제공된 간극을 통과해서 흐르며, 이로 인해 그 다음에는 임펠러(3)를 통과해서 이송된다. 절단 링(2)에 대한 절단 헤드(1)의 회전 운동에 의해서는, 액체 내에 포함된 고형물이 임펠러(3)에 도달하기 전에 분쇄된다.

도 2는, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 2개의 사시도로, 펌프의 절단 헤드(1)를 보여준다. 좌측에는 절단 헤드(1)가 흡입 측(5)으로부터 바라본 투시 평면도로 도시되어 있는 한편, 우측에는 절단 헤드(1)가 임펠러(3)에 할당된 측면으로부터 바라본 투시 평면도로 도시되어 있다. 절단 헤드(1)는 금속으로 제조된 원통형의 회전 대칭형 절단 헤드 본체(8)를 구비하며, 임펠러(3) 상에 고정하기 위한 절단 헤드 나사(6)를 수용하기 위한 보어(9)가 상기 절단 헤드 본체를 통과해서 축 방향으로 연장된다.

절단 헤드 본체(8)의 원주 면(10)에는 일정한 간격으로 배열된 4개의 절단 세그먼트(11)가 제공되어 있으며, 이들 절단 세그먼트는 절단 헤드 본체(8)와 일체형으로 설계되어 있다. 절단 세그먼트(11)는 각각 절단 헤드 본체(8)로부터 방사 방향으로 멀어지도록 연장된다. 또한, 모든 절단 헤드 본체(8)는 임펠러(3)에 마주 놓여 있고 흡입 측(5)을 향하는 절단 헤드(1)의 액체 유입 측(12)으로부터 임펠러(3)의 방향으로 축 방향으로 연장되고, 이와 같은 방식으로 축 방향으로 뻗는 절단 헤드 절단 에지(13)를 형성한다.

좌측 도면에서 좌측과 우측에서 180°만큼 서로 마주보도록 배열된 절단 세그먼트(11) 또는 이들 절단 세그먼트의 절단 헤드 절단 에지(13)는 동일한 길이로 축 방향으로 연장되는데, 다시 말하자면 흡입 측(5)을 향하는 절단 헤드(1)의 액체 유입 측(12)으로부터 실질적으로는 서로 마주보면서 임펠러(3)를 향하는 측면(14)까지 연장되는 한편, 90°의 간격을 두고 그 사이에 배열된 2개의 절단 세그먼트(11) 또는 이들 절단 세그먼트의 절단 헤드 절단 에지(13)는 액체 유입 측(12)으로부터 축 방향으로 측면(14)까지 연장되지 않는다. 다른 말로 표현하자면, 2개의 절단 헤드 절단 에지(13)는 각각 다른 2개의 절단 헤드 절단 에지(13)에 대하여 상이한 길이의 축 방향 연장부를 구비하는데, 그 이유는 절단 헤드 절단 에지(13)의 제1 부분은 액체 유입 측(12)으로부터 실질적으로 또는 절단 헤드(1)의 전체 축 방향 연장부에 걸쳐서 연장되고, 절단 헤드 절단 에지(13)의 제2 부분은 액체 유입 측면(14)으로부터 다만 절단 헤드(1)의 전체 축 방향 연장부의 일 부분에 걸쳐서만 연장되기 때문이다.

또 다른 말로 표현하자면, 절단 세그먼트(11)의 제2 부분은 제1 부분에 비해 대략 절반만큼 단축되어 있으며, 이 경우 서로 마주보도록 배열된 절단 세그먼트(11)는 각각 동일하게 구현되어 있다. 축 방향 연장부의 절단 세그먼트(11)의 단축된 부분은 절단 헤드 절단 에지(13)가 없는 상태로 구현되어 있다. 단축된 절단 세그먼트(11)는 절단 헤드(1)의 축 방향 연장부의 대략 절반까지는 일정한 방사 방향 직경을 가지며, 그 다음부터는 임펠러(3)를 향하는 측면(14)까지 직경이 물방울 형태로 좁아진다. 절단 헤드(1)는 축 방향으로 임펠러(3)를 향하고 있는 자체 측면(14)에 주변을 둘러싸는 원통형 칼라(15)를 구비하며, 이 원통형 칼라는 절단 헤드 본체(8)와 일체형으로 구현되어 있고, 자체 방사 방향 외경과 관련하여 절단 헤드 절단 에지(13)와 동일한 높이에서 끝난다. 칼라(15)의 직경은 측면(14)으로부터 액체 유입측(12)의 방향으로 절단 헤드 본체(8)로 균일하게 넘어가면서 좁아진다.

절단 헤드(1)의 회전 방향을 향하여, 절단 세그먼트(11)는 절단 헤드 본체(8)로부터 개별 절단 헤드 절단 에지(13)에 이르기까지 방사 방향으로 멀어지도록 오목하게 연장된다. 그와 달리, 절단 헤드(1)의 회전 방향으로부터 멀어지는 방향으로, 절단 세그먼트(11)는 절단 헤드의 본체(8)로부터 멀리 절단 헤드 절단 에지(13)까지 방사 방향으로 선형으로 연장된다. 이와 같은 내용은 단축된 절단 세그먼트(11)의 물방울 형태의 협착부에 대해서도 동일하게 적용된다.

추가적인 유동 최적화를 위해, 절단 세그먼트(11) 및 절단 헤드 절단 에지(13)는 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 임펠러(3)에 마주 놓여있는 절단 헤드(1)의 액체 유입 측(12)에서 경사져 있다. 파지된 고형물을 분쇄하기 위해, 전술한 절단 헤드(1)는 자체 절단 헤드 절단 에지(13)를 이용하여, 복수의 절단 톱니(16)를 구비하면서 펌프 상에 고정 제공된 절단 링(2)과 이하에서 설명되는 바와 같이 상호 작용할 수 있다.

도 3은, 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 2개의 사시도(상부)로 그리고 하나의 단면도(하부)로, 펌프의 절단 링(2)을 보여준다. 절단 링(2)은 개구(17)를 형성하는 링 형태의 절단 링 본체(18)를 구비한다. 도 1에 도시된 설치 상태에서, 절단 헤드(1)는 개구(17)를 통과한다. 전술한 바와 같이, 절단 링(2)은 개구(17) 둘레에 그룹화된 3개의 절단 링 나사(7)에 의해서 임펠러(3)의 축 방향 연장부 내에 펌프의 펌프 하우징(4)과 함께 위치 고정되어 있다.

회전 대칭의 절단 링 본체(18)에서 개구(17) 둘레에는, 축 방향으로 임펠러(3)의 방향으로 배향된 내부 절단 에지(19) 및 펌프의 흡입 측(5) 방향으로 임펠러(3)로부터 멀어지는 방향으로 배향된 외부 절단 에지(19)를 각각 갖는 복수의 절단 톱니(16)가 규칙적인 간격을 두고 제공되어 있으며, 이 경우 절단 에지(19)는 절단 헤드(1)가 회전할 때에 이 절단 헤드의 절단 헤드 절단 에지(13)와 상호 작용한다.

도 1에도 지시되어 있는 바와 같이, 3개의 절단 톱니(16) 각각은 절단 링 본체(18)로부터 축 방향으로 멀어지면서 임펠러(3)의 방향으로 내부로 펌프 하우징(4) 내로 연장되고, 3개의 절단 톱니(16) 각각은 흡입 측(5)의 방향으로 외부로 펌프 하우징(4)으로부터 외부로 연장된다. 마찬가지로, 4개, 8개, 12개 또는 그 이상의 절단 톱니(16)가 제공될 수 있으며, 이들 절단 톱니는 교대로 외부로 그리고 내부로 배향되어 있다. 축 방향 연장부 내에서, 외부 절단 톱니(16)의 피크와 내부 절단 톱니(16)의 피크 사이에서 개구(17) 둘레에는 내부 절단 에지(19) 및 외부 절단 에지(17)가 각각 하나씩 형성되어 있다.

외부로 연장되는 절단 톱니(16)는 도 3의 상단에 있는 단면도에서 디스크 형태의 절단 링 본체(18) 아래에 도시되어 있는 한편, 내부로 연장되는 절단 톱니(16)는 단면도에서 절단 링 본체(18) 위에 도시되어 있다. 도 3의 우측 하단에 있는 사시도가 본 도시에 해당하고, 흡입 측(5)으로부터 바라본 절단 링(2)의 평면도를 보여주는 한편, 좌측 상단에 있는 사시도는 펌프 하우징(4)으로부터 바라본 절단 링(2)의 평면도를 보여준다.

적어도 외부로 연장되는 절단 톱니(16) 내에는, 방사 방향 외부로 연장되는 재료 리세스(20)가 임펠러(4)의 회전 방향으로 절단 에지(19) 뒤에 각각 하나씩 형성되어 있다. 이와 같은 재료 리세스(20)는 내부로 연장되는 절단 톱니(16) 내에도 마찬가지로 형성되어 있다. 이와 같은 사실은, 평면도 상으로 볼 때 개구(17) 둘레로 물결 모양으로 또는 사인 곡선 형태로 개구(17) 둘레로 환형으로 연장되는 절단 톱니(16)의 외경은 동일한 한편, 내경은 재료 리세스가 없는 절단 톱니(16)의 영역에 대하여 재료 리세스(20)의 영역에서 확대되었다.

대안적으로 또는 추가로, 골(21)(valley) 내에서 외부로 연장되는 2개 이상의 절단 톱니(16) 사이에서는 방사 방향으로 외부로 연장되는 포켓 형태의 축 방향 홈(22)이 절단 링 본체(18) 내로 삽입된다. 본 경우에, 포켓 형태의 축 방향 홈(22)은 골(21) 내에서 외부로 연장되는 절단 톱니(16) 사이에 삽입되어 있을 뿐만 아니라 내부로 연장되는 절단 톱니(16) 사이에도 삽입되어 있다. 홈(22)이 골의 바닥으로부터 방사 방향 외부로 가면서 점차 깊어지는 방식으로 연장됨으로써, 결과적으로 절단 링 본체(18)는 골(21) 내에서 방사 방향 외부로 평평해져 있다. 재료 리세스(20) 및 골(21)은 모든 절단 톱니(16) 상에 또는 모든 절단 톱니 사이에 제공되어 있고, 금속 절단 링(2)의 밀링에 의해서 또는 상응하는 몰딩에 의해서 생산될 수 있다.

특히 도 3의 하단에 있는 도면으로부터 일 수 있는 바와 같이, 외부로 연장되는 2개의 절단 톱니(16) 사이에 있는 하나의 골(21)의 외부 절단 에지(19) 및 내부로 연장되는 2개의 절단 톱니 에지(16) 사이에 있는 하나의 골(21)의 내부 절단 에지(19)는 축 방향으로 중첩된다. 이와 같은 방식으로, 절단 에지(19)에 의해서 형성된 절단 링(2)의 절단 표면에는, 절단 에지(19)에 의해 중단되지 않은 방사 방향으로 주변을 둘러싸는 칼라가 존재하지 않는다. 임펠러(3)의 회전 방향으로, 절단 에지(19)의 절단 각도는 절단 링 본체(18)로부터 외부로 절단 톱니(16)의 피크에 이르기까지 평평하다.

절단 헤드 절단 에지(13)를 향하고 있는 외부 절단 톱니(16) 또는 외부 절단 에지(19)의 절단 각도는 55°이며, 이 경우 내부 절단 톱니(16)의 절단 각도는 52.5°이다. 임펠러(3)의 회전 방향으로, 절단 각도는 더 평평한데 외부에서는 20°이고 내부에서는 10°이다. 각각의 절단 톱니(16)는 커터 링 본체(18)로부터 외부로 적어도 17 ㎜ 만큼 돌출하며, 이 경우 내부 절단 톱니(16)는 외부 절단 톱니(16)보다 더 커터 링 본체(16)로부터 축 방향으로 멀어지는 방향으로 연장된다. 절단 톱니(16)는 또한 방사 방향으로 '날카로운데', 다시 말하자면 개구(17)에 이르기까지 디스크 형태의 절단 링 본체(16)에 대하여 외부에서는 37°의 각도로 그리고 내부에서는 33°의 각도로 평평해져 있다. 그 외에, 다른 절단 각도 및 치수도 고려할 수 있다.

도 4는, 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 하나의 절반 개방된 사시도(좌측)로 그리고 하나의 절반 개방된 평면도(우측)로, 폐쇄된 2-채널 임펠러(3) 및 절단 헤드(1)를 보여준다. 절단 헤드(1)는 또한 도 4에 도시되지 않은 절단 링(2)과의 상호 작용을 위해, 임펠러(3)의 축 방향 연장부에서 마찬가지로 도 4에 도시되지 않은 임펠러(3)와 고정적으로 연결되어 있다. 전술한 바와 같이, 절단 헤드(1)는 고형물을 분쇄하기 위해 특히 각각 축 방향으로 뻗는 절단 헤드 절단 에지(13)를 갖춘 복수의 절단 세그먼트(11)를 갖는 절단 헤드 본체(8)를 구비하여 설계되어 있으며, 이 경우 절단 헤드 절단 에지(13)는 절단 헤드 본체(8)로부터 방사 방향으로 멀어지도록 연장된다.

디스크 형태의 임펠러(3)는 통상적인 유형에 따라 나사 형태로 진행하는 2개의 블레이드(23)를 구비하며, 이들 블레이드는 각각 도 4의 특히 우측에서 볼 수 있는 바와 같이, 중앙 임펠러 개구(25)에 있는 절단 헤드(1)를 향하는 리딩 에지(24)로부터 임펠러의 외부 방사 방향 에지까지 연장된다. 블레이드(23)가, 한 편으로는 펌프의 모터 샤프트를 수용하기 위한 허브(도시되지 않음)를 구비하여 방사 방향으로 연장되는 모터 측 지지 디스크(26)에 의해 축 방향으로 둘러싸여 있고, 다른 한 편으로는 방사 방향으로 연장되는 커버 디스크(27)에 의해 흡입 측에서 둘러싸여 있음으로써, 결과적으로 축 방향으로 연장되는 블레이드(23)는 서로 평행하게 배열된 지지 디스크(26)와 커버 디스크(27) 사이에 제공되어 있다. 방사 방향 외부 가장자리에서, 임펠러(3)는 측면 평면도 상으로 볼 때에 지지 디스크(26), 커버 디스크(27) 및 2개의 인접한 블레이드(23) 사이에서 방사 방향으로 직사각형 형태로 개방되어 있다.

특히 도 4의 좌측에서 볼 수 있는 바와 같이, 절단 헤드 절단 에지(13)는 리딩 에지(24)에 대해 이격된 상태로 배열되어 있다. 또한, 리딩 에지(24)는 임펠러 개구(25)의 내부 가장자리로부터 방사 방향 외부로 이격된 상태로 제공되어 있다. 추가로, 절단 헤드 절단 에지(13)는 도 4의 우측에 각도(α)로 표시된 바와 같이 임펠러(3)의 회전 방향으로 리딩 에지(24)보다 방사 방향으로 전방에 그리고 특히 방사 방향으로 중첩된 상태로 배열되어 있다. 다른 말로 표현하자면, 임펠러(3)의 리딩 에지(24) 및 절단 헤드 절단 에지(13)는 방사 방향 선(line) 상에 놓여 있지 않다. 각도(α)는 예를 들어 2.5°, 5° 또는 10° 이하, 그리고 특히 각도(α)는 2.5°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30° 또는 45°이다. 절단 헤드 절단 에지(13) 및 리딩 에지(24)는 서로 평행하게 연장된다. '방사 방향으로 중첩된'이라는 표현은, 특히 리딩 에지가 적어도 부분적으로는 절단 헤드 절단 에지와 동일한 축 방향 높이에 그리고/또는 적어도 부분적으로는 절단 헤드 절단 에지와 공통인 방사 방향 평면에 배열되어 있다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 절단 헤드 절단 에지의 축 방향 연장부는 리딩 에지의 축 방향 연장부보다 크다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 2개의 블레이드(23)가 제공되어 있는 한편, 임펠러 개구(25)를 통과하는 절단 헤드(1)는 4개의 절단 헤드 절단 에지(13)를 구비한다. 하지만, 4개의 절단 헤드 절단 에지(13) 중, 다만 단축되지 않은 절단 세그먼트(11)의 절단 헤드 절단 에지(13)만이 블레이드(23)와 상호 작용한다. 축 방향으로는, 단축된 절단 세그먼트(11)가 흡입 측에서 블레이드(23) 앞에 제공되어 있음으로써, 결과적으로 단축된 절단 세그먼트(11)의 절단 헤드 절단 에지(13)에는 블레이드(23)가 전달되지 않는다. 대안적인 실시예에서 예를 들어 8개의 절단 세그먼트(11)가 제공되어 있다면, 임펠러(3)는 바람직한 방식으로 4개의 블레이드(23)를 구비하게 된다. 임펠러(3)의 방사 방향 밀봉을 위해 임펠러(3)의 흡입 측(5)과 펌프 하우징(4) 사이에는 도시되지 않은 원통형 밀봉 갭이 제공되어 있다. 추가의 밀봉은, 원추형 밀봉 갭을 형성하기 위해 절단 링(2)이 임펠러(2)를 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 형성된다.

설명된 실시예들은 다만 청구범위의 범위 안에서 다양한 방식으로 변형 및/또는 보완될 수 있는 예들에 불과하다. 특정한 일 실시예에 대해 설명된 각각의 특징부는 독자적으로 또는 임의의 다른 실시예에 있는 다른 특징부와 조합해서 사용될 수 있다. 특정한 일 카테고리의 일 실시예에 대해 설명된 각각의 특징부는 또한 다른 일 카테고리의 일 실시예에서도 상응하는 방식으로 사용될 수 있다.

1: 절단 헤드
2: 절단 링
3: 임펠러
4: 펌프 하우징
5: 흡입 측
6: 절단 헤드 나사
7: 절단 링 나사
8: 절단 헤드 본체
9: 보어
10: 원주 면
11: 절단 세그먼트
12: 액체 유입 측
13: 절단 헤드 절단 에지
14: 측면
15: 칼라
16: 절단 톱니
17: 개구
18: 절단 링 본체
19: 절단 에지
20: 재료 리세스
21: 골
22: 홈
23: 블레이드
24: 리딩 에지
25: 임펠러 개구
26: 지지 디스크
27: 커버 디스크

Claims (11)

1. 펌프 임펠러(3)의 축 방향 연장부 내에 있는 펌프와 절단 링(2)을 고정 방식으로 연결할 수 있는 절단 헤드(1)와 상호 작용하기 위해 개구(17)를 형성하는 절단 링 본체(18)를 갖는, 고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링(2)으로서,
   절단 링 본체(18) 상에서 개구(17) 둘레에는, 펌프 흡입 측(5)의 방향으로 임펠러(3)로부터 멀어지도록 배향된 적어도 외부의 개별적인 절단 에지(19)를 갖는 복수의 절단 톱니(16)가 제공되어 있으며, 상기 절단 톱니(16)는 적어도 흡입 측(5)의 방향으로 절단 링 본체(18)로부터 축 방향으로 멀어지면서 외부로 연장되며, 그리고
   적어도 외부로 연장되는 절단 톱니(16) 내에는 방사 방향 외부로 연장되는 재료 리세스(20)가 각각 하나씩 형성되어 있으며, 그리고/또는
   적어도 외부로 연장되는 2개의 절단 톱니(16) 사이에 있는 골(21)에서는, 방사 방향 외부로 연장되는 축 방향 홈(22)이 절단 링 본체(18) 내에 형성되어 있는,
   고형물이 장입된 유체를 위한 펌프 절단 링(2).
2. 제1항에 있어서, 재료 리세스(20)를 구비하며, 상기 재료 리세스(20)는 임펠러(3)의 회전 방향으로 절단 에지(9) 뒤에 제공되어 있는, 절단 링(2).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내부 및 외부 절단 톱니(16)를 구비하며, 이때 외부로 연장되는 2개의 절단 톱니(16) 사이에 있는 하나의 골(21)의 외부 절단 에지(19)와 내부로 연장되는 2개의 절단 톱니(16) 사이에 있는 하나의 골(21)의 내부 절단 에지(19)는 축 방향으로 서로 중첩하는, 절단 링(2).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 및 외부 절단 톱니(16)를 구비하며, 이때 내부 및 외부 절단 에지(19)는 개구 둘레(17)로 물결 모양으로 또는 사인 곡선 형태로 축 방향으로 연장되며 그리고/또는 절단 링 본체(18)는 골(21) 내에서 방사 방향 외부로 평평하게 형성되어 있는, 절단 링(2).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 및 외부 절단 톱니(16)를 구비하며, 이때 축 방향 연장부 내 외부 절단 톱니(16)의 하나의 피크와 내부 절단 톱니(16)의 하나의 피크 사이에서 개구(17) 둘레에는 내부 절단 에지(19) 및 외부 절단 에지(19)가 각각 형성되어 있는, 절단 링(2).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임펠러(3)의 회전 방향으로, 절단 에지(19)의 피치가 절단 링 본체(18)로부터 출발하여 외부로 절단 톱니(16)의 하나의 피크에 이르기까지 평평해지는, 절단 링(2).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 및 외부 절단 톱니(16)를 구비하며, 그리고 교대로 외부로 그리고 내부로 배향된 2개, 3개, 4개, 6개 또는 8개의 절단 톱니(16)를 구비하는, 절단 링(2).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절단 링 본체(18)가 디스크 형태로 설계되어 있으며, 상기 절단 톱니(16)는 절단 링 본체(18)의 바닥 면으로부터 축 방향으로 멀어지도록 연장되는, 절단 링(2).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임펠러(3)의 회전 방향으로의 절단 에지(19)의 절단 각도가 상기 회전 방향과 반대 방향으로의 절단 각도보다 평평한, 절단 링(2).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 및 외부 절단 톱니(16)를 구비하며, 이때 상기 내부 절단 톱니(16)는 외부 절단 톱니(16)보다 절단 링 본체(18)로부터 축 방향으로 더 멀어지도록 연장되는, 절단 링(2).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 절단 링(2), 그리고 파지된 고형물을 분쇄하기 위해 절단 에지(19)와 상호 작용하는 복수의 절단 헤드 절단 에지(13)를 갖고 임펠러(3)와 고정 방식으로 연결된 절단 헤드(19)를 구비하는, 펌프.