KR930008352B1 - 와류 펌프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

와류 펌프

제 1 도는 본 발명의 뛰어난 특성을 실시하는 펌프의 사시도.

제 2 도는 제 1 도의 선 2-2를 따라 취한 확대 단면도.

제 3 도는 본 발명의 제 1 도의 실시예에 따라 조립된 소용돌이 발생부재의 확대 부분단면도.

제 4 도는 실제적으로 제 3 도의 선 4-4를 따라 취한 회전부재로의 유입구의 도면.

제 5 도는 실제적으로 제 3 도의 선 5-5를 따라 취한 회전부재에서의 통로의 횡단면도.

제 6 도는 제 1 도의 실시예에 따라 조립된 펌프의 작동을 예시하는 계략도.

제 7 도는 액체의 소용돌이 열을 발생시키기 위해 고정부재를 사용하는 본 발명의 또다른 실시예를 예시하는 개략도.

제 8 도는 제 7 도의 정지한 소용돌이 발생부재를 통하여 취한 횡단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 펌프 11 : 전기 전동기

12 : 축 14 : 펌프 하우징

15 : 유입도관 18 : 배출구

30 : 소용돌이 기둥(vortex column) 35, 35a : 소용돌이 발생부재

42 : 유입개구 46 : 중공소실

48 : 통로 50 : 소용돌이 형성튜브

58 : 베어링 수단 65 : 동체

88 : 방출파이프

본 발명은 펌프에 관한 것인데, 특히 펌프를 통한 액체의 역류가 존재하는 펌프장치에 관한 것이다.

본 발명은 밀폐된 고정 하우징내의 전동기 구동 임펠러(impeller)를 사용하는 기존의 원심펌프에 대체하는 데에 특히 유용한 펌프장치를 목적으로 하고 있다. 또한, 본 발명은 슬러리(slurry)와 같은 많은 양의 이물질을 포함하고 있는 액체를 펌프질하기 위해 원심펌프를 사용하는 작동에 특히 유용하다. 그러한 펌프가 가지는 특수한 문제는 침니(沈泥), 오물, 화학물, 식품, 미립자등의 형태로 존재하는 액체에 의해 운반되어지는 물질에 의한 막힘 현상(clogging)이다. 그러한 펌프의 전형적인 용도는 채광작업, 항구의 준설작업, 운하가설, 파이프 부설, 수중 케이블부설, 산업적인 용도, 오물처리장치등이다.

상대적으로 많은 양의 침식성 이물질을 포함하고 있는 액체를 펌프질할 때, 이물질에 의한 자연쇠모(wear and tear), 혹은 이물질이 펌프내의 빈 공간에 가득차 결국 펌프를 막히게 하는 것으로 인하여 원심펌프의 수명은 극도로 짧아진다. 그러한 자연쇠모를 막기 위해서, 설치시에 그리고 특히 교체 혹은 보수되어야 할 때 비용이 많이드는 두꺼운 라이너(liner)가 원심펌프에 설치될 수도 있다. 본 발명에 제공된 펌프덮개내의 넓은 공간 및 임펠러 블레이드(impeller blade)에 대한 직접적인 충격의 부재(不在)는 그러한 자연쇠모 문제를 완화시킨다. 기존의 원심펌프가 가지는 또 다른 문제는 펌프 유입구의 높이에서 펌프까지의 수직거리에 해당하는 흡입양력 및 부가적으로, 펌프와 펌프 방출 배출구 사이의 수직거리에 해당하는 방출 양력을 포함하는 충분한 총압력의 증가이다. 슬러리와 같은 것에 통상 사용되는 원심펌프는, 특히 흡입양력이 비교적 높은 경우에 낮은 회전속도로 구동된다. 그러한 펌프에서는, 펌프속력의 증가가 펌프에 의해 생성된 흡인양력의 감소를 초래하기 때문에, 펌프속력을 증가시켜서 흡입양력을 향상시킬 수 없다. 그러나, 본 고안에 따르면, 펌프의 회전부재의 속력을 증가시킴으로써 흡입양력을 증가시킬 수도 있다.

많은 원심펌프에 있어서 특별한 밸브나 다른 장비를 사용하지 않으면, 흡입양력은 매우 제한되며, 대부분 대기압에 한정된다. 원하는 흡입양력이 대기압보다 클때, 수직펌프가 사용된다. 수직펌프는 액체영역 상부에 위치하고 아래로 뻗어 있는 긴 축을 가지고 있는 전동기로 부터 회전 임펠러가 장착되어 있는 액체에 잠김 펌프 하우징에 까지 뻗어 있는 긴축을 사용한다. 긴축과 그 축을 지지하기 위한 베어링은 펌프에 제한을 준다. 펌프축은 반드시 무거우며 그 무거운 축을 회전시키기 위해 에너지를 낭비한다. 축이 너무 길어지면 값이 비싸지고 또한 값비싼 베어링 및 다른 지지 장비를 필요로 하게 된다. 액체에 잠길 수 있는 펌프의 또다른 형태는 펌프 하우징과 함께 액체속에 잠기는 전동기를 사용하는데, 이것은 액체가 전동기속으로 침투하는 것을 막기 위한 밀폐재 및 다른 값비싼 장비의 사용을 요구한다. 액체속에 잠겨있는 전동기를 가지고 있는 액체속에 잠길 수 있는 펌프가 가지는 또 다른 문제는 전기적인 충격이나 단락을 방지하는 문제이다. 그러한 펌프의 보수나 대체는 내부구조로 인하여 비용이 많이든다. 본 발명에 따르면, 펌프 전동기를 액체에 잠그거나 축을 사용하지 않고서도 커다란 흡입양력을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 새롭고 개선된 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 펌프를 막거나 손상시키지 않고서 상당한 비율의 이물질을 함유하고 있는 슬러리를 다룰 수 있는 새롭고 개선된 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 액체의 소용돌이 기둥이 펌프 유입 파이프의 중심으로 부터 방출되어 펌프 유입구에 감소된 압력영역을 형성함으로써 둘러싼 액체나 이물질이 와류의 형태로 아래로 움직이는 소용돌이 기둥 부근에서 위로 이끌려지게 하는 와류 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 상세한 설명과 첨부된 도면들에서 명확하게 될 것이다.

본 발명은 펌프 하우징 혹은 케이싱(14)에 까지 뻗어있는 축(12)을 구동시키는 전기 전동기(11) (제 1 도)를 가지고 있는 펌프(10)내에서 실시된다. 펌프는 하나 혹은 더이상의 펌프 방출구 혹은 배출구(18)를 통해 액체가 방출되는 케이싱(14)속으로 액체를 끌어올리기 위해 액체영역(16) 내부로 뻗어 있는 유입도관(15)의 형태를 한 펌프 유입수단을 가지고 있다. 본 발명은 수직방향의 펌프(10) (제 1 도) 혹은 제 7 도에서 보여지는 또다른 실시예의 수직방향의 펌프(10a)와 관련하여 뒤에서 설명될 것이다. 펌프는 여러가지 방법으로 방향지울 수 있고 여기에 주어진 수직방향은 한 설명수단에 불과하며, 본 발명을 특수한 방향의 펌프에 한정시키려고 하는 것이 아니라는 점이 이해되어야 한다.

전술한 바와 같이, 펌프 유입구 단부(17)로 부터 펌프 케이싱(14)까지의 수직양력을 "흡입양력"으로 나타냈다. 특수한 밸브를 사용하지 않은 대부분의 원심펌프에 있어서, 흡입양력의 크기는 매우 제한된다. 원하는 흡입양력이 대기압보다 클때, 간혹 수직펌프가 사용된다. 어떤 형태의 수직펌프는 액체영역 상부에 위치해 있고 회전 임펠러가 장착되는 액체에 감긴 펌프 하우징에까지 아래로 뻗어있는 기다란 축을 가지고 있는 전동기로 부터 뻗어있는 기다란 축을 사용한다. 기다란 축과 그 축을 지지하기 위한 베어링은 펌프에 제한을 가한다. 펌프축은 반드시 무거우며, 그 무거운 축을 회전시키기 위해서 에너지를 낭비한다. 축이 너무 길어지면 값이 비싸지고 또한 값비싼 베어링 및 다른 지지장비를 필요로 하게 된다. 또다른 형태의 액체에 잠길 수 있는 펌프는 펌프 하우징과 함께 액체 속에 잠기는 전동기를 사용하는데, 펌프 전동기내에 오일 혹은 다른 물질 및 액체가 전동기속으로 침투하는 것을 막기 위한 밀폐재와 다른 값비싼 장비의 사용을 요구한다. 액체속에 잠긴 전동기를 가진 액체속에 잠길 수 있는 펌프가 가지는 또 다른 문제는 전기적인 충격이나, 단락을 방지하는 문제이다. 그러한 펌프의 보수나 대체는 내부구조로 인하여 비용이 많이든다.

본 발명에 따르면, 전동기(11)를 액체속에 잠그지 않고서 비교적 많은 비율의 고체의 설러리나 이물질을 함유하고 있는 액체를 펌프질하기에 특히 유용하며, 그러면서도 큰 흡입양력을 가지는 새롭고 개선된 펌프가 제공된다. 본 발명에서 이것은 소용돌이 발생수단 혹은 부재(35) (제 6 도) 혹은(35a) (제 7 도)를 통하여 중심축(32) 부근에서 빠르게 소용돌이치는 액체의 소용돌이 기둥(30) (제 6 도)를 발생시킴으로써 달성된다. 소용돌이 발생부재는 중심축(32) 부근에서 높은 회전속도 및 하향 소용돌이를 갖는 액체의 소용돌이 기둥(30)을 발생시키는데, 총 유동은 유입도관(15)에로의 하향방향을 가지며, 유입도관(5)을 통해 흐른다. 소용돌이 기둥(30)이 유입도관의 유입구 단부(17)로 부터 방출될 때, 액체는 즉시 바깥쪽으로 분산하기 시작하여, 제 6 도에서 보여진 바와 같이, 원추형 확장운동(37)을 형성한다.

소용돌이 부재(35)는 액체로 전달되는 에너지를 집중시켜 높은 각 속도와 높은 하향속도 성분을 갖는 비교적 가느다란 액체의 수직기둥을 형성하는데, 에너지를 방출시키는 장소인 단부(17)에 닫자마자, 그 액체의 수직기둥은 제 6 도의 화살표(40)에 의해 보여진 상향방향의 소용돌이 기둥부근에서 화살표(39)에 의해 보여진 바와 같이 소용돌이치는 주변액체(38)속으로 흩어지는데, 화살표(36)는 소용돌이 액체가 아래쪽으로 흐르고 있음을 보여준다. 본 발명의 펌프를 와류 펌프라 부르는 것도 바로 유입도관(15)내에서 반대방향의 액체의 역류가 존재하기 때문이다. 케이싱(14)이 배출구(18)로 부터 방출되는 액체를 신속하게 새로 보충하도록 위로 움직이는 액체는 또한 높은 각 속도와 높은 상향속도를 가지고 있다.

본 발명의 중요한 양상에 따르면, 액체는 유입개구(42)를 통하여 하우징(14)내의 중공소실(46)의 외측주변영역(45)으로 부터 소용돌이 부재(35)로 취해지며 다수의 통로(48)를 통하여 흐르는데, 제 2 도 및 제 3 도에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 액체가 가속되어 소용돌이 형성수단 혹은 튜브(50)로 움직이도록 그 통로(48)들은 감소되는 단면적을 가지고 뻗어있다. 특히, 본 발명의 실시예에서 4개 있는 다수의 통로(48)는 방출표면(53)에 있는 소용돌이 튜브의 중공내부(51)에 가속된 액체를 제공하는데, 그 통로(48)는 액체가 튜브에 들어갈때 소용돌이 운동을 받도록 그 표면의 내부벽에 접선방향으로 존재한다. 튜브의 정부가 폐쇄되어 있기 때문에, 액체는 아래로 흐르며 튜브의 축(32) 부근에서 소용돌이쳐 튜브의 배출구 단부(53)에서 소용돌이 기둥으로서 방출된다.

본 발명의 실시예를 좀더 자세히 참조하면, 제 1 도에서 보여지는 케이싱(14)은 축(12)과 유입튜브(15)를 통하여 뻗어 있는 축(32)과 동일축을 가지고 있는 원통형 금속벽(55)으로 형성된다. 케이싱(14)은 원한다면 전동기 구동축(12)을 위한 축 및 베어링 수단(58)을 밀폐할 수도 있는 정부 원형벽(57)을 포함한다. 축과 베어링을 장착하는 특별한 수단이 하우징의 정부평판(57)의 외측면에 있는 것으로 설명된다. 케이싱은, 원통측벽(55)이 하단부에 있는 것으로 설명된다. 케이싱은, 원통측벽(55)의 하단부에 연결되어 펌프를 위한 축(32)과 정렬되어 있는 유입도관(15)을 위한 개구를 가지고 있는 원형 하부평판(59)를 포함한다. 유입도관(15)은 바닥벽(59)의 중심에 있는 개구에서 케이싱의 바닥벽(59)에 고정되어 있는 금속 원통형 파이프의 형태이다. 케이싱(14)과 유입도관(15)은 다양한 형태를 가질 수도 있으며, 여기에서 보여진 원통형은 단지 일예에 불과하고 청구된 주제에 제한을 가하는 것은 아니라는 점이 이해되어야 한다.

소용돌이 발생부재(35)를 위한 전동기 전동수단은 베어링 수단(58)의 상부의 적당한 지지대(60)에 장착된 전동기(11)를 포함하고 있다. 전동기(11)와 구동축(12)의 회전축선은 펌프축선(32)을 따라있다. 확실히, 다양한 내부 전동기 혹은 다른 형태의 전동기가 사용될 수도 있다.

제 2 도-제 6 도에서 보여진 바람직한 소용돌이 발생부재(35)는 수평으로 뻗어있는 상부 원형 정부평판(66)에 의해 정부에서 덮여있는 외측 원추벽(65)을 가지고 있는 중공의 원추동체로 구성되어 있다. 정부평판(66)은, 제 6 도에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 평판(68)에 의해 구동축(12)의 하단부에 장착되어 있다. 소용돌이 형성부재의 상부 평판(66)의 주변연부(70)는 케이싱 측벽(55)으로부터 상당한 거리만큼 떨어져 있어 회전부재가 사이에 끼워진 물질로 인하여 정지하는 것을 완화시킨다. 통로(48)에로의 유입구 단부(42)는 경사진 전향벽(72) (제 2 도)를 가진 주걱 형태를 하고 있는데, 그 주걱은 제 2 도에서 보여진 반시계 방향으로 회전하여 유입구(42)를 통하여 액체를 퍼낸다. 제 4 도에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 유입구(42)는 커다란 크기의 미립자가 통로(48)로 흘러들어가 통로(48)의 가장 좁은 단부를 막는 것은 방지하기 위한 필터막(74) 혹은 다른 필터장비를 포함하고 있다. 제 2 도에서 설명된 바와 같이, 각각의 유입구(42)는 중심펌프축선(32)으로부터 같은 반경방향의 거리에 위치하고 있으며, 각각의 통로(48)는 유입구(42)와 소용돌이 튜브(50)사이에 같은 흐름통로를 제공하여 펌프 케이싱내의 같은 수직 높이에 있는 4개의 유입구(42)중의 하나로 들어가는 물의 미립자가 같은 이동거리 및 같은 가속도를 받도록 하며 마찬가지로 튜브(50)의 내부벽(51)에 대해 실제적으로 같은 접선각을 가지고 소용돌이 튜브로 들어가도록 한다. 소용돌이 튜브에 대한 통로(48)의 각도는 접선각으로 부터 또다른 각까지 변할 수 있다.

예시된 통로(48)는 4개의 벽을 갖는 평행육면체 형상의 금속 관형도관(49)내에 형성된다. 특히, 도관(49)은 제 3 도에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 소용돌이 형성튜브(50)로 부터 수평으로 뻗어 있는 평행한 상부 및 하부벽(78), (79)를 가지고 있다. 상부 및 하부벽(78), (79)은 유입구(42)로 부터 소용돌이 형성튜브(50)의 내측 방출 배출구 혹은 오리피스(orifices) (50)까지 서로를 향하여 경사져 있는 수직 도관측벽(81), (82)과 결합되어 있다. 여기에서, 측벽(81), (82)은 일직선이나, 다른 경우에 구부러져 있을 수도 있다. 제 4 도와 제 5 도를 비교해보면 가장 잘 알 수 있듯이, 유입구(42)에서의 단면적은 방출 오리피스(52)에서의 단면적의 약 4배 정도이다. 제 6 도에서 보여진 바와 같이, 유입구(42)는 경사지게 뻗어있고 원추형 동체표면(65)의 경사와 비슷하다.

전술한 바로부터, 케이싱 동체(46)의 상반부에 있는 액체가 유입구(42)를 통하여 흘러가고 반면에 나머지 액체와 대부분의 부유고체는 동체(46)의 하반부를 통해 및 소용돌이 기둥부근에서 흘러가 방출 파이프(88)에 부착되어 있는 원통형측벽(55)내의 개구(87) (제 6 도)로 부터 방출된다는 것이 명확하게 될 것이다. 이 경우에, 방출 파이프(88)를 갖는 2개의 펌프 방출구(18)가 제공된다. 방출구의 수는 하나일 수도 있으며, 혹은 펌프의 용도에 따라 그 이상일 수도 있다.

초기에 소용돌이를 형성하며, 소용돌이를 회전부재로 부터 방출시키는 소용돌이 튜브(50)는 4개의 원주에 같은 거리로 떨어져 있는 위치에서 수직 방향으로 꿰뚫려 있으며 통로도관(49)의 내측단부가 용접되거나 고정되어 있는 원통형 금속튜브의 형태를 하고 있다. 제 6 도에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 소용돌이 튜브(50)는 동체(65)의 하부 원추단부의 아래로 부터 동체벽(65) 아래로 약간의 거리만큼 떨어져 있는 방출구단부(53)까지 뻗어있다. 소용돌이 튜브가 아래로 뻗어 있는 길이는 여기서 예시된 것으로 부터 증가되거나 감소될 수도 있다. 또한, 바람직한 소용돌이 형성 수단, 혹은 튜브는 여기서 보인 것으로 부터 형태나 구조가 상당히 바뀔 수 있으며 본 발명의 범위를 벗어나는 것이 아니다.

여기서 보여진 유입튜브(15)는 직선의 원통형금속파이프이다. 사용된 특수한 물질 혹은 유입도관(15)의 길이는 여기서 예시된 것으로 부터 실제적으로 변화될 수도 있다는 것이 이해된다. 플라스틱이나 다른 물질로 만들어진 가요성의 하우징이 유입구에 부착될 수도 있으며, 깊은 준설, 침니, 혹은 채광작업에 사용될때 21m 이상 아래로 뻗어있을 수도 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 제 7 도 및 제 8 도에 가장 잘 예시된 바와 같이, 본 발명의 또 하나의 실시예가 비슷한 구성요소를 기술하기 위해 똑같은 참고번호에 첨부된 문자로 예시되어 있다. 제 7 도 및 제 8 도의 실시예에서, 모터구동수단이 없으며, 대신에 또 하나의 펌프 혹은 장비(100)가 케이싱(14a)내의 제 2 혹은 하부동체(104)를 형성하는 고정된 구멍이 없는 평판(103)에 의해 분리되어 있는 제 1 혹은 상부동체(102)로 높은 속도를 가진 액체의 흐름이 유입구(101)를 통해 제공한다.

따라서, 제 8 도에 가장 잘 나타낸 바와같이, 안으로 들어오는 높은 속도를 가진 액체의 흐름이 유입개구(42a)를 통해 동체(102)내에서 원주방향으로 흘러 감소된 단면적 통로(48a)로 흘러내려가 소용돌이 형성수단, 혹은 튜브(50a)로 들어간다. 물, 혹은 다른 액체가 감소된 단면통로 혹은 도관(48a)를 통해 반지름 방향의 안쪽으로 이동함에 따라 가속되어 소용돌이 튜브(50a)내로 접선 방향으로 방출되어 하향 소용돌이 동작이 유입도관(15a)을 통해 아래쪽으로 흐르는 소용돌이 기둥(30a)를 형성하도록 한다. 유입구(15a)로 방출될 때의 소용돌이 기둥(30a)의 동작은 제 1 도-제 6 도의 실시예와 관련하여 위에서 기술된 바와 같다. 즉, 비슷한 방식으로, 물의 외측 소용돌이 흐름은 소용돌이 기둥(30a) 부근에서 역, 상향방향으로 하부동체(104)로 흘러간다음 오리피스(87a)와 방출구(18a)로 방출된다. 위에서 예시된 실시예에서, 유입도관(15)의 바닥에 있는 개구(17)에 더하여, 제 1 도에서 가상의 선으로 보여진(120)과 같은 추가의 유입구가 몇개의 장소에서 유입도관(15)의 측벽에 제공될 수도 있고, 액체가 그러한 유입구를 통해 유입도관(15)으로 흘러가는 반면 또한 액체는 유입구단부(17)로 부터 윗쪽으로 이끌려져 아랫쪽으로 움직이는 액체의 소용돌이 부근에서 위로 흘러간다는 것이 밝혀졌다.

일예로서 제 1 도에서 예시된 본 발명의 실시예의 크기만이 주어진다. 예시된 펌프는 직경이 15cm인 원통형케이싱(14)을 가지고 있으며 회전 소용돌이 발생부재(35)의 최대직경은 4cm로서 케이싱(14)과 부재(35) 사이에 동체(46)의 주변영역(45)을 위한 5cm 정도의 공간을 형성한다. 유입구(42)의 폭은 약 5cm 정도이며 소용돌이 튜브(50)의 방출오리피스(52)의 폭은 1.3cm로서, 이것은 도관(49)과 통로(48)가 그들의 유입구와 배출구의 사이에서 폭이 1/4로 감소되어 있음을 뜻한다. 예시된 소용돌이 튜브는 직경이 2.5cm인 파이프이다. 예시된 유입도관(15)은 직경이 5.7cm인 파이프이다. 예시된 실시예는 직경이 3.8cm인 하나의 방출 파이프를 가지고 있다. 8마력 전동기는 900rpm으로 펌프를 구동시키기 위해 사용된다.

전술한 바로부터, 통상의 원심펌프와 같이 좁게 부착된 부재와 케이싱 혹은 하우징을 갖는 대신에, 본 발명은 유입튜브로 방출될 때까지 유입튜브내에서 하향방향으로 약간 경사지고, 퍼지는, 높은 회전속도를 가지며, 좁고 거의 원통형의 물밴드를 갖는 소용돌이 기둥의 형성을 사용하는데, 소용돌이 기둥이 유입튜브로 방출될때, 소용돌이 기둥에 집중되어 있던 모든 에너지가 유입구 단부부근에서 주변 물웅덩이로 방출되며, 소용돌이 동작과 함께 소용돌이 기둥은 같은 방향으로 그러나 아래로 흘러가는 소용돌이 운동과 역방향인 상향방향으로 소용돌이치고 있는 주변물을 끌어올린다. 제 1 도에 보여진 펌프는 초기에 소용돌이를 형성할 수 있도록 물속에 잠겨있어야 한다. 공지의 펌프는 압력이 가장 낮은 영역이 임펠러 아래의 펌프하우징내에서 생성되는 반면, 본 발명에서는 유입파이프로 배출되는 물이 가장 압력이 낮은 혹은 가장 흡입력이 큰 영역을 생성한다. 케이싱 동체(46)로 들어가는 대부분의 액체는 배출구(18)밖으로 방출되는 반면, 약간의 액체는 그 위로 흘러가 회전 소용돌이 발생 부재내의 개구로 퍼올려진다. 원한다면, 짧은 핀 혹은 노가 회전 소용돌이부재(35)에 부착될 수도 있다. 그러나, 원운동을 제공하여 소용돌이 튜브로부터 동체의 일부를 가로질러 유입도관을 통해 아래로 흘러가는 매우 긴밀한 나선운동을 형성하는 것은 외측영역(45)으로부터 소용돌이 튜브로 흘러가는 각각의 가속된 물분출을 가진 중심에 위치한 소용돌이 형성 튜브에로의 독특한 액체의 가속이다. 통로에서의 각각의 가속물줄기는 동일하여, 서로에 대한 누적효과로부터 감해지는 난류나 다른 역류를 발생시키지 않고서도 서로에 대해 더해지도록 조화를 이룬다. 여기에서 통로를 가지고 있는 4개의 도관(49)이 소용돌이 발생부재에 사용되었다 하더라도, 이 숫자는 더 많거나 적은 도관(49)를 갖도록 변경될 수도 있다.

여기에서 다양한 구조가 설명되었는데, 다른 개선된 실시예가 다양한 다른 형태의 구조를 사용할 수도 있으며 이것이 본 발명의 범위에 벗어나는 것은 아니다. 예를들어, 물이 아래로 및 안쪽으로 경사지고 감소되는 단면적을 통하여 나선형으로 흘러 물이 소용돌이 튜브에 도달할 때까지 반지름 방향 뿐만 아니라 하향방향으로도 계속하여 가속되도록 큰 외측직경을 갖는 회선상(回旋狀)의 통로(48)를 형성함으로써 개선된 결과를 얻을 수도 있다.

유추에 의하여도, 액체의 소용돌이 기둥은 아래로 흐르는 소용돌이로 생각될 수 있다. 한편, 유입파이프(15)가 물에 잠겨있고 케이싱으로 부터 직립하여 있다면, 물 소용돌이 기둥은 소용돌이 형태로 위로 움직일 것이다. 회오리나 소용돌이내에서, 높은 각 속도 유동은 물체를 소용돌이 끌어당겨 움직이게 하는 매우 큰 흡입력을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 본 발명이 그러한 자연 발생 현상과 유사하다고 생각된다.

Claims (13)

1. 액체를 수용하기 위한 내부동체를 가지고 있는 펌프케이싱, 제 1 방향으로 흘러가는 액체의 소용돌이 기둥을 형성하도록 예정된 축선을 중심으로 한 액체의 회전유동을 발생시키기 위한 수단, 유입도관의 중심에 소용돌이 발생수단에 의해 회전운동하는 액체의 소용돌이 기둥을 수용하기 위한, 펌프 케이싱에 연결되어 있는 유입도관을 가지고 있는 펌프유입구, 펌프유입도관의 단부에서 방출됨으로써 집중된 흡입에너지를 제공하여 순환액체가 유입도관내부에서 제 1 방향과 반대방향으로 흐르며 움직이는 소용돌이 기둥부근에서 소용돌이 운동을 하도록 하는 소용돌이 기둥, 및 펌프 방출구를 통해 동체로 흘러들어오고 다음에 방출되는 순환액체를 방출하기 위한 펌프동체에 연결된 펌프방출구로 구성되어 있는, 액체의 소용돌이를 발생시켜 순환액체를 펌프질하기 위한 펌프장치.
2. 제 1 항에 있어서, 액체의 회전유동을 발생시키기 위한 수단이 액체를 흡입하기 위한 다수의 액체유입구를 가지고 있는 전동기 구동 회전부재, 상기 회전부재의 내부에서 감소되는 단면적을 가지고 예정된 축선에 인접하여 흡입구로 부터 뻗어있는 다수의 통로, 및 회전부재내의 예정된 축선에 위치하고, 통로로부터 접선방향의 액체유동을 수용하며 튜브내부에 유입도관을 통해 흘러들어가기 위한 액체의 소용돌이기둥을 발생시키는 회전소용돌이 튜브로 구성되어 있는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 액체의 회전유동을 발생시키기 위한 수단이 높은 속도의 액체흐름을 수용하기 위한 유입구를 가지고 있는 정지된 부재의 중심으로 이송하는 감소된 단면적을 가진 통로, 및 다수의 통로의 각각으로부터 액체의 접선방향의 유동을 수용하여 액체가 회전유동하도록 함으로써 튜브 및 유입도관을 통한 소용돌이 유동을 형성하기 위한 정지된 소용돌이 튜브를 포함하고 있는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 각 유입통로가 소용돌이 튜브로 통하는 통로의 단부에서의 방출구 단면적보다 몇배나 더 큰 단면적을 가지고 있는 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 회전부재가 원추표면을 따라 배치된 적어도 4개의 유입구를 가지고 있는 외측 원추 표면으로 구성되어 있으며, 통로의 방출단부가 축방향으로 위치하고 있는 소용돌이 튜브의 중심에 위치하고 있는 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 전동기 구동축이 회전부재를 구동시키고 회전 소용돌이 튜브의 축과 축방향으로 정렬되어 있으며 펌프 케이싱에로의 유입수단의 중심과 축방향으로 정렬되어 있는 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 다수의 펌프 배출구가 각각 순환유체가 케이싱으로 부터 펌프질되도록 다수의 배출구를 제공하기 위한 펌프 케이싱에 연결되어 있는 장치.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 펌프 케이싱이 높은 속도의 액체흐름을 상기 유입구로 이송시키기 위한 제 1 동체, 및 상기 제 1 동체와 분리되어 상기 케이싱내에 있고 상기 펌프 방출구를 통한 방출을 위해 순환유체의 흐름을 수용하기 위한 제 2 동체를 포함하고 있는 장치.
9. 펌프 유입구를 통하여 하향방향으로 흐르는 액체의 소용돌이 기둥을 발생시켜 펌프 유입구에 감소된 압력영역을 형성함으로써 펌프 유입구를 통해 펌프로 소용돌이 기둥의 주위에서 소용돌이치는 액체의 상향 운동을 발생시키기 위한 와류펌프에 있어서, 전동기 구동수단, 폐쇄된 내부동체를 가지고 있는 펌프케이싱, 동체내부에 회전을 위해 장착되어 있으며 전동기구동수단에 연결되어 구동되는 소용돌이 발생부재, 소용돌이 발생부재의 회전축으로 부터 바깥쪽 방향의 위치에서 액체를 흡입하기 위한 회전소용돌이 발생부재의 반경방향의 외측면에 있는 다수의 유입구, 상기 소용돌이 발생부재에서 뻗어있고 감소하는 단면적을 가짐으로써 액체가 소용돌이 발생부재의 축선을 향하여 증가된 속도를 가지고 흐르도록하는 통로, 소용돌이 발생부재의 회전축선에 위치하고 있는 소용돌이 발생튜브, 액체를 소용돌이 튜브로 접선방향으로 방출함으로써 소용돌이 튜브의 내부에서 액체의 소용돌이를 유발시키기 위해 통로의 단부에 있는 방출 개구, 유입튜브의 중심축선을 따라 흐르는 소용돌이 기둥을 수용하기 위해 소용돌이 발생튜브의 방출단부와 공동축을 가지도록 정렬되어 있는 펌프유입도관, 및 유입도관으로부터 소용돌이 기둥이 아래쪽으로 방출되어 감소된 압력의 집중영역을 제공함으로써 유입도관 및 케이싱을 통해 흐르는 액체를 방출하기 위한 상기 펌프케이싱내의 펌프방출오리피스를 통하여 액체를 상부로 소용돌이 운동을 하며 흐르도록 하는 유입도관의 배출구단부로 구성되어 있는 와류 펌프.
10. 펌프하우징을 통하여 유입구로부터 하우징 배출구를 통하여 액체를 펌프질하는 방법에 있어서, 하우징의 외측주변부로부터 하나의 공통장소를 향하여 다수의 액체흐름을 흘려보내는단계, 그 흐름이 안쪽방향으로 흐르는 동안 흐름 속도를 증가시키는 단계, 각 흐름을 중앙장소로 모아 그 흐름의 회전에너지를 집중시키고 그 공통장소로부터 흐르는 액체의 소용돌이 기둥을 형성하는 단계, 그 소용돌이 기둥을 유입구로의 경로를 따라 움직이게 하는 단계, 소용돌이 기둥으로부터 액체를 방출하고 유입구에 부의 회전압력을 발생시킴으로써 액체가 유입구로 이끌려지게하고 그 이끌려진 액체를 소용돌이의 회전방향과 반대방향을 가지고 하우징으로 흘려보내는 단계, 및 액체를 하우징 배출구로부터 방출하는 단계로 구성되는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 높은 속도의 액체 흐름을 상기 펌프하우징으로 보내고 안쪽방향으로 감소하는 단면적을 가진 통로를 가지고 있는 하우징내의 정지된 부재를 제공하는 단계 및 하우징의 외측주변부로 부터 상기 통로의 각각을 통하여 액체흐름을 흘러보냄으로써 흐름속도를 증가시키는 단계를 포함하고 있는 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 안쪽방향으로 감소하는 단면적을 가진 다수의 통로를 가지고 있는 부재를 회전시키고 상기 통로의 각각을 통하여 하우징의 외측주변부로부터 공통장소를 향하여 액체흐름을 흘려보냄으로써 그들의 흐름속도를 증가시키는 단계를 포함하고 있는 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 회전부재의 방출구 단부의 아래로 부터 아래쪽으로 뻗어있는 흡입파이프를 포함하고 있는 방법으로서 회전부재로 부터 방출되는 액체의 원주부근에서 윗쪽으로 이끄는 단계로 구성되어 있는 방법.

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