WO2012161424A1 - 모터 외장형 양방향 펌프 - Google Patents

모터 외장형 양방향 펌프 Download PDF

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WO2012161424A1
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pump
gearbox
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shaft
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지태호
박병철
김영한
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탱크테크 주식회사
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    • B63B39/02—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by displacement of masses
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    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/586—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps
    • F04D29/588—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps cooling or heating the machine

Definitions

  • the present invention relates to a motor-driven bidirectional pump applied to a fluid transfer device requiring bidirectional fluid transfer such as an anti-healing device for preventing the inclination or shaking of the ship.
  • the ship is provided with an anti-heeling device (automatically balanced) in order to prevent the ship from tilting or shaking by waves.
  • 1 is a plan view of an anti-healing system 400 of the prior art.
  • a general anti-healing device is composed of the anti-healing tank consisting of the left tank (1200A) and the right tank (1100A) near the center of the ship using the ballast pump (P1, P2) of the ship engine room.
  • the ballast water in the anti heeling tank was exchanged with each other to maintain balance.
  • the ballast pumps P1 and P2 of the engine room are constituted by unidirectional pumps
  • the left tank 1200A in which the separated pipes are arranged in the center of the ship after the pipes are independently connected to each other by separate pipes in the engine room E1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the external motor bidirectional pump P' having a bidirectional fluid transfer function of the prior art.
  • the pump P ′ is perpendicular to an axis of the bevel gear 2230 and the driving motor 2240 installed inside the case unit 2210 in which the driving motor 2240 and the discharge groove 2260 are formed.
  • the driven gear 2120 which is axially coupled to the driven gear main shaft 2140 of the bevel gear 2230 projecting out of the case unit 2210, rotates in the opposite direction in engagement with the electric gear 2120 ( 2130, the auxiliary gear 2130 is configured to include an auxiliary shaft 2150, a metal bearing 2300, a plurality of seal (seal) member is axially coupled.
  • the pump P 'having the above-described configuration is configured to change the rotational direction of the electric gear 2120 and the driven gear 2130 according to the rotational direction of the drive motor 2240 so that the fluid can be selectively transported in both directions. .
  • the above-described conventional pump P ' is effective in pumping such as problems of overheating of the bevel gear 2230, oil leakage in sealing, and lowering the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe by the enclosure in which the bevel gear is mounted. There are problems that deteriorate.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, by allowing the flow of the fluid to have the same direction as the main shaft 2140 of the bevel gear 2230 to improve the pump operation efficiency It is an object to provide an external bidirectional pump.
  • Another object of the present invention is to provide a motor-type bidirectional pump having an improved cooling structure for improving the cooling performance of heat generated inside the bevel gear 2230.
  • the motor unit having a motor and a motor base; coupled to the drive gear and the drive gear coupled to the motor shaft to transfer the driving force of the motor to the impeller rotation drive force
  • a gear box having a driven gear and a pump unit having the gear box installed therein to transfer the fluid to the left tank or the right tank of the anti-healing system by rotating the impeller under the rotational force of the gear box.
  • the gearbox portion is characterized in that it comprises an extension that is extended to increase the amount of lubricating oil to increase the lubrication or cooling effect of the drive gear and the driven gear therein.
  • the gear box may be formed such that the cross-section cut horizontally in the longitudinal direction of the pump part has a narrow width at both ends in the horizontal direction and a wide center in order to reduce the resistance to the fluid transferred from the pump part. .
  • the extension increases the amount of lubricating oil contained so as to maintain the viscosity of the lubricating oil for a long time and to easily cool the internal heat.
  • the cross section of the gearbox is configured to have a streamline shape including a rhombus shape or an elliptical shape.
  • the pump unit may include one or more guides extending from the gearbox and the outer circumferential surface of the pump unit to the inner circumferential surface of the pump unit.
  • the guide may include a center guide extending from the bottom of the gear box to the inner bottom of the pump case forming the pump part, a horizontal guide extending from the side of the gear box to both inner walls of the pump case, or a predetermined angle interval from the outer circumferential surface of the gear box. It may be configured to include one or more guides of the plurality of radial guides extending to the inner wall of the pump case.
  • the guide including at least one of the center guide, the horizontal guard or the radial guide may have a structure in which both sides located in the transport direction of the fluid are rounded in a flat structure.
  • the guide including the center guide, the horizontal guide or the radial guide may have a thick thickness at the center of the center line along the moving direction of the seawater to be transported in order to reduce the friction force, the thickness of both sides may have a thin streamlined structure. .
  • the motor unit includes: a jaw coupling for axially coupling the motor shaft and the drive gear shaft of the motor; a protection ring inserted into an outer circumference of the drive gear shaft to reduce wear of the drive gear shaft; and the drive gear A bearing rotatably supporting the shaft; and a lock nut coupled to the bearing housing and coupled to the drive gear shaft to fix the bearing; It can be configured to include.
  • the gearbox may include an impeller shaft tube extending in a horizontal direction toward the impeller side of the pump unit; and a seal spacer coupled to an outer circumference of the impeller shaft tube; and a rotatable support of the impeller shaft by being coupled to an outer circumference of the seal spacer. And a mechanical seal which seals between the mechanical seal and the seal spacer.
  • a fluid is geared between the mechanical seal and the oil seal.
  • a drain hole may be formed to confirm leakage into the box.
  • the seal spacer may be formed with a drawing groove on the outer periphery of the impeller side in order to facilitate the withdrawal from the impeller shaft.
  • a leak sensor may be installed at the end of the drain hole to detect leaks.
  • the motor-driven bidirectional pump of the present invention having the above-described configuration provides an effect of remarkably improving the lubrication characteristics and cooling characteristics inside the motor by forming an extension so as to increase the amount of lubricating oil secured in the gearbox.
  • the external motor bidirectional pump of the present invention by having a drain hole and a leak sensor can quickly check the leakage or leakage inside the gearbox, it is possible to take a quick action before the wear or damage of the gears in the gearbox Provide the effect of doing so.
  • the gearbox part of the present invention has the streamlined structure to minimize the flow resistance of the fluid transported from the inside provides an effect of improving the transfer efficiency of the fluid.
  • the present invention provides an effect of further improving the transfer efficiency of the fluid by preventing vortex flow from occurring in the fluid to be conveyed by forming a streamlined guide between the gearbox and the pump portion.
  • the pressure sensor in the pump unit of the present invention to maintain the impeller far away, it minimizes the effect of the eddy current caused by the impeller, thereby providing an effect that can accurately measure the pressure of the fluid (water) to be transported do.
  • the present invention provides the effect of significantly extending the life of the gear by applying a protective ring to prevent the shaft wear of the drive gear and the driven gear.
  • FIG. 1 is a plan view of an anti-healing system 400 of the prior art
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a vertical motor external bidirectional pump P having a bidirectional fluid transfer function of the prior art
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the motor-driven bidirectional pump P according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 3;
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion B of FIG. 3;
  • FIG. 6 is an internal rear view of the pump unit 300 showing the rear surface and the center guide L of the gear box E of FIG.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the external motor type bidirectional pump P showing the rear surface of the gear box E in which the horizontal guide HG is installed and the cross section of the horizontal guide HG.
  • FIG. 8 is an internal rear view of the motor external bidirectional pump P having a radial guide RG disposed radially;
  • FIG 9 is a view showing the anti-healing device 1000 is equipped with a motor-driven bi-directional pump (P) of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the external motor type bidirectional pump P according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an enlarged view of portion A of FIG. 3
  • FIG. 5 is an enlarged view of portion B of FIG. 3.
  • the motor-type bidirectional pump P has a vertical motor type 100, a gearbox part 200, and a gearbox part 200 protruding and installed in the vertical direction of the upper part of the pump part 300.
  • Is configured to include a pump unit 300 is mounted on the inside and coupled to the external pipeline.
  • the motor unit 100 includes a motor 1 and a motor shaft 1a that are vertically installed.
  • One side of the motor base 2 is closed by an oil check cover 4 that can be opened and closed by a butterfly bolt 3 to form an observation hole 2a for observing the state of the lubricating oil.
  • the motor base 2 of the above configuration is coupled to the upper surface of the gear box (E) that is built in the pump case 5 is coupled to the outer periphery of the motor shaft (1a) and the motor shaft (1a) motor shaft (1a) Including the protection ring (R) and the drive gear 15 to protect the components that are configured therein, and the lubricant to smooth the rotation of the motor shaft (1a) and the drive gear (15) is filled.
  • the gear box unit 200 is integrally formed inside the pump case 5 forming the pump unit 300, the upper portion of the gear box driving gear shaft ball 210b is formed, One side (the right side in the drawing) is configured in a box shape in which an impeller shaft tube 220 to which the impeller shaft 12 is coupled in the horizontal direction is formed.
  • the drive gear 15 axially coupled to the drive gear shaft 15a and the driven gear 14 axially coupled to the impeller shaft 12 are engaged with each other in a state where lubricant is filled therein. It is installed inside in a state.
  • the impeller shaft 12 is coupled to the driven gear 14 and configured to mount the impeller 6 on the opposite side.
  • the pump unit 300 is a tubular shape in which both sides are open, and an impeller axially coupled to the pump case 5 including the gear box E and the impeller shaft 12 protruding to one side of the gear box E. (6) is built in, and the pipe which conveys a fluid for anti-healing is comprised so that it may respectively connect to the opening part of both sides.
  • the drive gear shaft 15a is inserted into the motor base 2 through the gearbox driving gear shaft hole 210b and the motor base driving gear shaft hole 2b of the gearbox E. It is then axially coupled with the motor shaft 1a by jaw coupling.
  • the drive gear shaft 15a of the above configuration has a bearing 16 mounted on an outer circumference thereof and is fixed to the upper end of the bearing 16 so that the bearing 16 is not detached by the drive gear shaft lock nut N, so that the gear box drive gear It is rotatably coupled to the shaft hole (210b). At this time, the spaced color 24 between the bearing 16 is inserted into the outer peripheral surface of the drive gear shaft 15a to move the bearing 16 and the drive gear shaft 15a up and down to adjust the backlash of the gear.
  • An oil seal 19 for sealing is installed between the gearbox driving gear shaft hole 210b and the driving gear shaft 15a.
  • the gear box (E) has a built-in driven gear 14 and the impeller shaft 12 axially coupled to the driven gear 14 is coupled vertically to the drive gear 15,
  • the inside of the gearbox E is also filled with lubricating oil.
  • the drive gear 15 and the driven gear 14 are formed of a helical or spiral gear type bevel gear.
  • the impeller shaft 12 coupled to the driven gear 14 is axially coupled to a bearing housing 13 including a bearing 16.
  • the seal spacer 17 is detachably coupled to the impeller shaft 12 via the O-ring O on the right side of the bearing housing 13 (the direction is based on FIG. 3).
  • an oil seal H and a mechanical seal 11 are rotatably coupled to each other.
  • a pull-out groove R recessed to form the seal spacer 17 can be easily separated from the impeller shaft 12.
  • the drawing groove R may be selectively formed to be recessed over a part of the outer circumference of the seal spacer 17 or the entire outer circumference.
  • the ejector groove R of the seal spacer 17 is removed after the impeller 6 is removed.
  • the impeller 6 is axially coupled by the key 9 and the impeller lock nut 8 to an end protruding toward the pump case 5 of the impeller shaft 12.
  • the impeller shaft tube 220 has a drain hole G communicating with the outside of the pump case 5 between the oil seal H and the mechanical seal 11. Referring back to Figure 3 through the drain hole (G) to determine the leakage of the mechanical seal 11 and the leakage of the oil seal (H) at the end in communication with the outside of the pump case (5) of the drain hole (G) A leak sensor S is installed for detecting whether the fluid is discharged.
  • the motor-type bidirectional pump P having the above-described configuration can accommodate a large amount of lubricating oil for lubrication and cooling of the drive gear 15 and the driven gear 14 inside the gearbox E, and the pump case ( 5) has a structural feature to facilitate the transfer of the fluid to be transferred into the interior.
  • one configuration for smoothly transferring the fluid transferred into the pump case 5 is the shaft of the pump case 5 between the bottom of the gearbox E and the inner bottom of the pump case 5.
  • the width viewed from the direction is narrow, the width viewed from the side of the pump case is the center guide (L) is formed wide.
  • the motor external two-way pump (P) has an additional configuration to improve the structure of the gear box (E) to ensure a lot of lubricating oil, and do not interfere with the fluid transported inside the pump case (5), FIG. This will be described with reference to 3, 6, 7 and 8.
  • FIG. 6 is an internal rear view of the pump unit 300 showing the rear surface and the center guide L of the gear box E of FIG. 3, and FIG. 7 is a rear surface of the gear box E having the horizontal guide HG installed therein.
  • Fig. 8 is a partial cross-sectional view of the motor external bidirectional pump P showing the cross section of the horizontal guide HG, and Fig. 8 is an internal rear view of the motor external bidirectional pump P with the radial guides RG disposed radially.
  • the gearbox E has an expansion portion C to increase the amount of lubricating oil filled for lubrication and cooling of the drive gear 15 and the driven gear 14 which are engaged with each other and rotated therein. It has a structure to form a.
  • the motor external bidirectional pump (P) has a large amount of lubricating oil as compared with the conventional motor pump, so that the lubrication performance and the internal drive gear 15 and the driven gear 14 By significantly improving the cooling performance of the), it prevents the wear and breakage of the drive gear 15 and the driven gear 14, thereby extending the life.
  • a pressure gauge hole D capable of installing a pressure gauge is formed.
  • the pressure gauge hole D further forms a region having a predetermined thickness in the flange of the pump case 5 to further penetrate the distance from the impeller to minimize the influence of the vortex caused by the impeller.
  • the pressure gauge hole (D) is also formed in the flange of the pump case located on the impeller side, but is cut out in the cross-section is not shown in the figure. This makes it possible to accurately measure the pressure of the conveyed fluid.
  • the gear box (E) is a streamlined structure of the gear box (E) for minimizing the disturbance of the flow of fluid transported inside the pump case (5) and the center guide (L) of FIG. It has a structure such as the horizontal guide (HG) or the radial guide (RG) of FIG.
  • the gearbox E is cut along the lines VV of FIGS. 6 and 7, and the width S1 of both end portions in the longitudinal direction of the pump case 5 as shown in the cross section viewed from the top. Is narrow, the width (S2) of the central portion may have a streamlined structure such as rhombus or oval wide.
  • the center guide (L), horizontal guide ( HG) or a guide including at least one of the radial guide (RG) is formed.
  • the center guide (L) is formed in a plate shape extending from the bottom of the gear box (E) to the bottom of the pump case (5), as shown in FIGS.
  • the horizontal guide HG is formed in a plate shape extending from both sides of the gear box E to both side walls of the pump case 5.
  • the radial guide RG is formed in the form of a plate extending radially even at a predetermined angular interval from the outer circumferential surface of the gear box E.
  • the center guide L, the horizontal guide HG, or the radial guide RG is based on a structure in which both sides are rounded on a flat plate structure.
  • center guide, the horizontal guide and the radial guide have a thick thickness at the center of the center line along the direction of movement of the seawater to reduce the frictional force, and both sides have a thin streamlined structure.
  • center guides L The number of center guides L, horizontal guides HG, or radial guides RG may vary as necessary.
  • Guides including one or more of the center guide (L), the horizontal guide (HG) or the radial guide (RG) having the above-described characteristics is a fluid such as vortex formation by the gear box (E) at the bottom of the pump case (5) It removes the fluid motion component acting as a friction in the conveyance, and smoothly conveys the fluid by guiding the fluid in the conveying direction.
  • FIG 9 is a view showing the anti-healing device 1000 is equipped with a motor-driven bi-directional pump (P) of the present invention.
  • the anti-healing device 1000 is used for seawater exchange between the left tank 1200 and the right tank 1100, the left tank 1200, and the right tank 1100 formed on both sides of the vessel 1001.
  • the seawater stored in the pipe 4 and the left tank 1200 or the right tank 1100 in which the valve V is formed is transferred to the right tank 1100 or the left tank 1200 as the ship 1001 is inclined.
  • It is configured to include a motor external bidirectional pump (P) installed in the pipe (4).
  • the motor-type external bidirectional pump P transfers the seawater of the tank located in the inclined direction of the vessel 1001 to the tank in the opposite direction to prevent the vessel 1001 from tilting or shaking.
  • the left tank 1200 does not have a separate pipe for the inflow of seawater into the left tank 1200 and the right tank 1100. Since the seawater exchange between the and the right tank 1100 is carried out compared to the anti-healing device of the prior art (see FIG. 1), the piping structure is significantly simplified.

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Abstract

본 발명의 선박의 경사 또는 흔들림을 방지하기 위한 안티힐링 장치에 적용되는 모터 외장형 양방향 펌프에 관한 것으로, 상기 모터 외장형 양방향 펌프는, 모터와 모터베이스를 구비한 모터부;와, 모터의 구동력을 임펠러 회전 구동력으로 전달하도록 모터 축에 결합된 구동기어와 구동기어에 결합되는 종동기어를 구비한 기어박스부;와, 기어박스부의 회전력을 전달받아 임펠러를 회전시켜 안티힐링 시스템의 좌측 탱크 또는 우측 탱크로 유체를 이송시키도록 상기 기어박스가 내부에 설치되는 펌프부;를 포함하여 구성되고, 상기 기어박스부는 내부의 상기 구동기어와 종동기어의 윤활작용 또는 냉각 작용 효과를 높이도록 윤활유의 양을 증가시키도록 확장되는 확장부를 포함하여 구성되어, 기어박스의 내부에 장착되는 구동기어와 종동기어의 마모를 감소시키고 구동시 발생하는 열에 대한 냉각 성능을 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

모터 외장형 양방향 펌프
본 발명의 선박의 경사 또는 흔들림을 방지하기 위한 안티힐링 장치 등의 양방향 유체 이송이 필요한 유체 이송 장치에 적용되는 모터 외장형 양방향 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 선박이 기울어지거나 파도 등에 의해 흔들리는 것을 방지하기 위하여 자동으로 균형을 유지해주는 안티힐링(anti heeling) 장치가 구비된다.
도 1은 종래기술의 안티힐링 시스템(400)의 평면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 안티힐링 장치는 선박 기관실의 밸러스트펌프(ballast pump)(P1, P2)를 이용하여 선박의 중심 근처에 있는 좌측탱크(1200A)와 우측탱크(1100A)로 구성되는 안티힐링 탱크(anti heeling tank) 내의 밸러스트수(ballast water)를 서로 교환하여 밸런스를 유지하였다.
이 경우 기관실의 밸러스트펌프(P1, P2)는 단방향펌프로 구성되므로 기관실(E1)의 내부에서는 각각 분리되는 배관에 의해 서로 독립적으로 연결된 후 이 분리된 배관이 선박의 중심에 배치되는 좌측탱크(1200A)와 우측탱크(1100A)에 연결된 배관과 다수의 밸브(V1, V2, V3...)를 매개로 연결된다.
이와 같이 연결된 종래기술의 안티힐링 시스템(400)은 좌측탱크(1200A)의 밸러스트수를 우측탱크(1100A)로 이송하는 경우 다수의 밸브(V1, V2, V3...)가 펌프(P1)가 장착되는 배관과 좌측탱크(1200A)와 우측탱크(1100A)에 연결된 배관을 연결하여 밸러스트 수를 좌측탱크(1200A)에서 우측탱크(1100A)로 이송시킨다. 반대로 우측탱크(1100A)의 밸러스트수를 좌측탱크(1200A)로 이송하는 경우 다수의 밸브(V1, V2, V3...)가 펌프(P2)가 장착되는 배관과 좌측탱크(1200A)와 우측탱크(1100A)에 연결된 배관을 연결하여 밸러스트 수를 우측탱크(1100A)에서 좌측탱크(1200A)로 이송시키는 것에 의해 안티힐링 기능을 수행하게 된다.
따라서 종래기술의 단방향 펌프를 적용한 안티힐링 시스템(400)의 경우에는 많은 밸브와 긴 배관으로 시스템이 복잡하고, 반응시간이 느리다는 것이다. 이러한 종래기술의 안티힐링 장치의 단점을 극복하기 위하여 양방향 펌프를 적용하여 선박 좌우측에 있는 안티힐링탱크(anti heeling tank)에 직접 연결하는 배관 사이에 설치함으로써 빠른 밸런스 유지를 수행하고, 시스템 구조를 간소화시켰다.
이를 위해 모터 외장형 양방향 펌프(P')는 양방향으로 유체를 이송시킬 수 있도록 구성되며, 도 2는 종래기술의 양방향 유체 이송 기능을 가지는 모터 외장형 양방향 펌프(P')의 단면도이다.
도 2와 같이 상기 펌프(P')는 구동모터(2240), 배출홈(2260)이 형성된 케이스유닛(2210) 내부에 설치되는 베벨기어(2230), 구동모터(2240)의 축에 대하여 수직방향으로 케이스유닛(2210)의 외부로돌출되는 베벨기어(2230)의 종동기어 메인샤프트(2140)에 축결합되는 전동기어(2120), 전동기어(2120)와 맞물리어 반대방향으로 회전하는 종동기어(2130), 종동기어(2130)가 축결합되는 보조샤프트(2150), 메탈베어링(2300), 다수의 씰(seal)부재를 포함하여 구성된다.
상술한 구성의 펌프(P')는 구동모터(2240)의 회전 방향에 따라 전동기어(2120)와 종동기어(2130)의 회전 방향이 변화게 되어 유체를 양방향으로 선택적으로 이송시킬 수 있도록 구성된다.
그러나 상술한 종래기술의 펌프(P')는 베벨기어(2230)의 메인샤프트(2140)와 유체의 흐름 방향이 일치되지 않아 에너지 손실이 발생할 수 있고, 이에 따라 펌프작용의 효율이 저하되는 문제점을 가질 수 있다.
또한 상술한 종래기술의 펌프(P')는 베벨기어(2230)의 과열 문제, 밀봉에서의 오일 누수, 베벨기어가 장착되는 함체에 의한 배관의 내부를 흐르는 유체의 유속 저하 등의 펌프작용의 효율을 저하시키는 문제점들을 가진다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유체의 흐름이 베벨기어(2230)의 메인샤프트(2140)와 동일한 방향을 가지도록 하는 것에 의해 펌프작용 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 모터 외장형 양방향 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 배관의 내부에 설치되는 베벨기어박스에 의한 유속저하를 최소로 하는 개선된 구조를 가지는 모터 외장형 양방향펌프를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 베벨기어(2230)의 내부에서 발생하는 열의 냉각 성능을 향상시키는 개선된 냉각 구조를 가지는 모터 외장형 양방향펌프를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터 외장형 양방향 펌프는, 모터와 모터베이스를 구비한 모터부;와, 모터의 구동력을 임펠러 회전 구동력으로 전달하도록 모터 축에 결합된 구동기어와 구동기어에 결합되는 종동기어를 구비한 기어박스부;와, 기어박스부의 회전력을 전달받아 임펠러를 회전시켜 안티힐링 시스템의 좌측 탱크 또는 우측 탱크로 유체를 이송시키도록 상기 기어박스가 내부에 설치되는 펌프부;를 포함하여 구성되고, 상기 기어박스부는 내부의 상기 구동기어와 종동기어의 윤활작용 또는 냉각 작용 효과를 높이도록 윤활유의 양을 증가시키도록 확장되는 확장부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기어박스는 상기 펌프부 내부에서 이송되는 유체에 대한 저항력을 감소시키기 위하여 상기 펌프부의 길이 방향으로 따라 수평으로 절단한 단면이 가로방향의 양단부측이 좁고 중심부가 넓은 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 확장부는 수용되는 윤활유의 양을 증가시켜 윤활유의 점성을 오래 유지하고 내부열을 용이하게 냉각시키게 된다.
상기 기어박스의 단면은 마름모 형상 또는 타원형상 등을 포함하는 유선형을 가지도록 구성된다.
상기 펌프부는 상기 펌프부의 내부에서 기어박스와 외주면에서 펌프부의 내주면까지 연장되는 하나 이상의 가이드를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가이드는 기어박스의 저면에서 펌프부를 형성하는 펌프케이스의 내부 저면까지 연장되는 중심가이드, 기어박스의 측면에서 펌프케이스의 내부 양측벽까지 연장되는 수평가이드, 또는 기어박스의 외주면에서 일정 각도 간격을 가지며, 펌프케이스의 내벽까지 연장되는 다수의 방사형 가이드 중 하나 이상의 가이드를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 중심가이드, 수평가아드 또는 방사형 가이드 중 하나 이상을 포함하는 상기 가이드는 평판 구조로 유체의 이송 방향에 위치되는 양측면이 라운드처리되는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 중심가이드, 수평가이드 또는 방사형 가이드를 포함하는 상기 가이드는 마찰력을 줄이기 위하여 이송되는 해수의 이동 방향을 따르는 중심선을 중심으로 중심부의 두께가 두꺼우며 양측의 두께는 얇은 유선형 구조를 가질 수도 있다.
상기 모터부는, 상기 모터의 모터축과 구동기어축을 축결합시키는 자커플링(jaw coupling);과, 상기 구동기어 축의 외주연에 삽입되어 구동기어 축의 마모를 감소시키는 보호링;과, 상기 구동기어 축을 회전 가능하게 지지하는 베어링;과, 상기 베어링을 고정하기 위하여 베어링 하우징과 결합되고 구동기어축과 결합되는 록너트; 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기어박스는, 상기 펌프부의 임펠러측으로 수평방향으로 연장 형성되는 임펠러축관;과, 상기 임펠러축관의 외주연에 결합되는 씰스페이서;와, 상기 씰스페이서의 외주연에 결합되어 임펠러축을 회전 가능하게 지지하는 메케니컬씰(mechenical seal);과, 상기 메케니컬씰(mecahenical seal)과 상기 씰스페이서의 사이에서 밀봉을 수행하는 오일씰;을 포함하여 구성되고, 상기 메케니컬씰과 상기 오일씰 사이에는 유체가 기어박스 내로 누설되는 것을 확인하기 위한 드레인홀이 형성될 수 있다.
상기 씰스페이서에는 임펠러축으로부터 인출을 용이하게 하기 위하여 임펠러 측의 외주연에 인출홈이 형성될 수 있다.
상기 드레인홀의 종단부에는 누설수의 감지를 위한 누설센서가 설치될 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 모터 외장형 양방향 펌프는, 기어박스에 확보되는 윤활유의 양을 증가시킬 수 있도록 확장부를 형성하는 것에 의해 모터 내부의 윤활 특성 및 냉각 특성을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 모터 외장형 양방향펌프는, 드레인홀과 누설센서를 구비하는 것에 의해 기어박스 내부의 누유 또는 누수를 신속히 확인할 수 있어, 기어박스 내부의 기어들의 마모 또는 손상 이전에 신속한 조치를 취할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 기어박스부는 유선형 구조를 가지는 것에 의해 내부에서 이송되는 유체의 흐름 저항을 최소화시켜 유체의 이송 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 기어박스와 펌프부의 사이에 유선형의 가이드를 형성하는 것에 의해 이송되는 유체에 와류 흐름이 발생하는 것을 방지하여 유체의 이송 효율을 더욱 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 펌프부에 압력센서를 임펠러와 원거리를 유지하도록 배치하는 것에 의해 임펠러에 의한 와류영향을 최소화시키고, 이로 인해 이송되는 유체(물)의 압력을 정확히 측정할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 구동기어와 종동기어의 축 마모를 방지하기 위하여 보호링을 적용함으로써 기어의 수명을 현저히 연장시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래기술의 안티힐링 시스템(400)의 평면도,
도 2는 종래기술의 양방향 유체 이송 기능을 가지는 수직형 모터 외장형 양방향 펌프(P)의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 외장형 양방향 펌프(P)의 부분 단면도,
도 4는 도 3의 A부분의 확대도,
도 5는 도 3의 B부분의 확대도,
도 6은 도 3의 기어박스(E)의 배면과 중심가이드(L)를 나타내는 펌프부(300)의 내부 배면도,
도 7은 수평가이드(HG)가 설치된 기어박스(E)의 배면과 수평가이드(HG)의 단면을 나타내는 모터 외장형 양방향 펌프(P)의 부분 단면도,
도 8은 방사형으로 배치되는 방상형가이드(RG)를 구비한 모터 외장형 양방향 펌프(P)의 내부 배면도,
도 9는 본 발명의 모터 외장형 양방향 펌프(P)가 장착된 안티힐링 장치(1000)를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 외장형 양방향 펌프(P)의 부분 단면도이고, 도 4는 도 3의 A부분의 확대도이며, 도 5는 도 3의 B부분의 확대도이다.
도 3과 같이 상기 모터 외장형 양방향펌프(P)는 펌프부(300)의 상부 수직방향으로 돌출 설치되는 버티컬(vertical) 형의 모터부(100)와 기어박스부(200)와 기어박스부(200)가 내측에 장착되고 외부의 파이프라인과 결합되는 펌프부(300)를 포함하여 구성된다.
상기 모터부(100)는 수직으로 설치되는 모터(1)와 모터축(1a)을 포함하여 구성된다. 상기 모터베이스(2)의 일측면에는 버터플라이볼트(3)에 의해 개폐 가능한 오일체크커버(4)에 의해 밀폐되어 윤활유의 상태를 관찰하기 위한 관측구멍(2a)이 형성된다. 모터베이스(2)의 저면에는 구동기어축(15a)이 모터베이스(2)의 내부로 삽입된 후 모터축(1a) 결합되는 모터베이스구동기어축공(2b)이 형성된다.
상기 구성의 모터베이스(2)는 펌프케이스(5)의 내장되는 기어박스(E)의 상부면에 결합되어 모터축(1a)과 모터축(1a)의 외주연에 결합되어 모터축(1a)를 보호하는 보호링(R)과 구동기어(15)를 포함하여 내부에 구성되는 부품들을 보호하고, 모터축(1a)과 구동기어(15)의 회전을 원활히 하기 위한 윤활유가 충진된다.
도 3 및 도 4와 같이 기어박스부(200)는 펌프부(300)를 형성하는 펌프케이스(5)의 내부에 일체로 형성되는 것으로서, 상부는 기어박스구동기어축공(210b)이 형성되고, 일측면(도면에는 우측)에는 수평방향으로 임펠러축(12)이 결합되는 임펠러축관(220)이 형성되는 박스형으로 구성된다. 상기 구성의 기어박스(E)는 내부에 윤활유가 충진된 상태에서 구동기어축(15a)에 축결합된 구동기어(15)와 임펠러축(12)에 축결합된 종동기어(14)가 서로 맞물린 상태로 내부에 설치된다.
상기 임펠러축(12)은 종동기어(14)와 결합되고, 반대편에 임펠러(6)가 장착되도록 구성된다.
상기 펌프부(300)는 양측이 개방된 관형으로, 기어박스(E)를 내부에 포함하는 펌프케이스(5)와 기어박스(E)의 일 측으로 돌출된 임펠러축(12)에 축결합되는 임펠러(6)를 내장하고, 안티힐링을 위해 유체를 이송하는 파이프가 양측의 개방부에 각각 연결되도록 구성된다.
도 3 및 도 4와 같이 상기 구동기어축(15a)은 기어박스(E)의 기어박스구동기어축공(210b)과 모터베이스구동기어축공(2b)을 통해 모터베이스(2)의 내부로 삽입된 후 자커플링(jaw coupling)에 의해 모터축(1a)과 축결합된다. 상기 구성의 구동기어축(15a)은 외주연에 베어링(16)이 장착되고 베어링(16)의 상단부에는 구동기어축록너트(N)에 의해 베어링(16)이 이탈되지 않도록 고정되면서 기어박스구동기어축공(210b)에 회전 가능하게 결합된다. 이때 베어링(16)의 사이에는 이격컬러(24)가 구동기어축(15a)의 외주면에 삽입되어 베어링(16)과 구동기어축(15a)을 상하로 이동시켜 기어의 백레시를 조정한다.
상기 기어박스구동기어축공(210b)과 구동기어축(15a)과의 사이에는 밀봉을 위한 오일씰(19)이 설치된다.
도 3 및 도 5와 같이, 기어박스(E)의 내부에는 구동기어(15)와 수직으로 결합되는 종동기어(14)와 종동기어(14)에 축결합된 임펠러축(12)이 내장되고, 기어박스(E)의 내부 역시 윤활유가 충진된다.
상기 구성에서 상기 구동기어(15)와 종동기어(14)는 헬리컬(helical) 또는 스파이럴(spiral) 기어 형의 베벨기어로 형성된다.
상기 종동기어(14)에 결합되는 임펠러축(12)은 베어링(16)을 포함하는 베어링하우징(13)이 축 결합된다. 그리고 베어링하우징(13)의 우측(방향은 도 3 기준)에는 씰스페이서(17)가 O링(O)를 개재하여 임펠러축(12)에 착탈가능하게 축 결합된다. 씰스페이서(17)의 외주연에는 오일씰(H)과 메케니컬씰(mechenical seal)(11)이 회전 가능하게 축 결합된다. 상기 씰스페이서(17)의 임펠러(6) 측의 단부 외주면에는 씰스페이서(17)를 임펠러축(12)으로부터 용이하게 분리시킬 수 있도록 요입된 인출홈(R)이 형성된다. 상기 인출홈(R)은 씰스페이서(17)의 외주연의 일부 또는 외주연 전체에 걸쳐 요입되도록 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 씰스페이서(17)의 구성에 의해 씰스페이서(17)와 메케니컬씰(11) 등의 마모로 교체가 필요한 경우에는 임펠러(6)를 분리한 후 씰스페이서(17)의 인출홈(R)을 이용하여 씰스페이서(17)와 메케니컬씰(11) 만을 분리한 후 재결합하는 것에 의해 씰스페이서(17) 또는 메케니컬씰(11)의 교체를 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
상기 임펠러축(12)의 펌프케이스(5) 측으로 돌출된 단부에는 키(9)와 임펠러록너트(8)에 의해 임펠러(6)가 축결합된다.
도 5와 같이 상기 임펠러축관(220)에는 오일씰(H)과 메케니컬씰(11)의 사이에서 펌프케이스(5)의 외부까지 연통되는 드레인홀(G)이 형성된다. 다시 도 3을 참조하면 상기 드레인홀(G)의 펌프케이스(5)의 외부와 연통하는 단부에는 메커니컬씰(11)의 누수와 오일씰(H)의 누유를 판단하기 위하여 드레인홀(G)을 통해 유체가 배출되는지를 검출하기 위한 누설센서(S)가 설치된다.
상술한 구성을 가지는 모터 외장형 양방향 펌프(P)는 기어박스(E) 내부의 구동기어(15)와 종동기어(14)의 윤활 및 냉각 작용을 위해 많은 윤활유를 수납할 수 있도록 하고, 펌프케이스(5)의 내부로 이송되는 유체의 이송이 원활하게 수행되도록 하는 구조적 특징이 있다.
이러한 특징 중 펌프케이스(5)의 내부로 이송되는 유체의 이송을 원활하게 하기 위한 하나의 구성은 기어박스(E)의 저면과 펌프케이스(5)의 내부 저면 사이에 펌프케이스(5)의 축 방향에서 바라본 폭은 좁고, 펌프케이스의 측면 방향에서 바라본 폭은 넓게 형성되는 중심가이드(L)이다.
이외에 상기 모터 외장형 양방향 펌프(P)는 기어박스(E)의 구조를 개선시켜 많은 윤활유를 확보하도록 하고, 펌프케이스(5)의 내부에서 이송되는 유체를 방해하지 않도록 하는 부가적인 구성을 가지며, 도 3, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 이를 설명한다.
도 6은 도 3의 기어박스(E)의 배면과 중심가이드(L)를 나타내는 펌프부(300)의 내부 배면도이고, 도 7은 수평가이드(HG)가 설치된 기어박스(E)의 배면과 수평가이드(HG)의 단면을 나타내는 모터 외장형 양방향 펌프(P)의 부분 단면도이며, 도 8은 방사형으로 배치되는 방상형가이드(RG)를 구비한 모터 외장형 양방향 펌프(P)의 내부 배면도이다.
도 3과 같이 기어박스(E)는 내부에서 서로 맞물리어 회전되는 구동기어(15)와 종동기어(14)의 윤활작용 및 냉각 작용을 위해 충진되는 윤활유의 양을 증가시키기 위해 확장부(C)를 형성하는 구조를 가진다. 이러한 확장부(C)의 구성에 의해 상기 모터 외장형 양방향 펌프(P)는 종래기술의 모터펌프와 비교하여 많은 양의 윤활유를 내장하게 되어, 윤활성능 및 내부 구동기어(15)와 종동기어(14)의 냉각 성능을 현저히 개선시켜, 구동기어(15)와 종동기어(14)의 마모, 파손을 방지하고 이로 인해 수명을 연장시킨다.
도 3과 같이 펌프케이스(5)의 양단에는 압력게이지를 설치할 수 있는 압력게이지홀(D)이 형성된다. 도 3의 경우 압력게이이지홀(D)은 펌프케이스(5)의 플랜지에 일정 두께를 가지는 영역을 형성한 후 관통시키는 것에 의해 임펠러와의 거리를 더욱 이격시켜 임펠러에 의한 와류의 영향을 최소화시켰다. 도 3의 경우 임펠러측에 위치되는 펌프케이스의 플랜지에도 동일하게 압력게이지홀(D)이 형성되나 단면에서 잘려 나가 있어 도면에는 도시되지 않고 있다. 이에 의해 이송되는 유체의 압력을 정확하게 측정할 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 기어박스(E)는 펌프케이스(5)의 내부에서 이송되는 유체의 흐름의 방해를 최소화시키기 위한 기어박스(E)의 유선형 구조와 도 6의 중심가이드(L), 도 7의 수평가이드(HG) 또는 도 8의 방사형가이드(RG) 등의 구조를 가진다.
유체의 마찰 저항을 더욱 감소시키기 위하여 기어박스(E)는 도 6 및 도 7의 V-V선을 따라 절단하여 상부에서 바라본 단면과 같이, 펌프케이스(5)의 길이 방향의 양측단부의 폭(S1)은 좁고, 중앙부위의 폭(S2)은 넓게 마름모 또는 타원형 등의 유선형 구조를 가질 수 있다.
펌프케이스(5)의 내부에 흐르는 유체의 흐름에 대한 방해를 최소화하기 위하여 도 3, 도 6, 도 7 및 도 8과 같이 기어박스(E)의 외주연에는 중심가이드(L), 수평가이드(HG) 또는 방사형가이드(RG) 중 하나 이상을 포함하는 가이드가 형성된다.
먼저, 중심가이드(L)는 도 3 및 도 6과 같이, 기어박스(E)의 저면에서 펌프케이스(5) 내부의 저면까지 연장되는 판형으로 형성된다.
상기 수평가이드(HG)는 도 7과 같이, 기어박스(E)의 양측면 각각에서 펌프케이스(5) 내부의 양측벽까지 연장되는 판형으로 형성된다.
상기 방사형가이드(RG)는 도 8과 같이, 기어박스(E)의 외주면에서 일정 각도 간격을 가지도 방사상으로 연장되는 판형으로 다수가 형성된다.
상기 중심가이드(L), 수평가이드(HG) 또는 방사형가이드(RG)는 평판구조에 양측부가 라운드처리된 구조를 기본으로 한다.
그리고 상기 중심가이드와 수평가이드와 방사형 가이드는 마찰력을 줄이기 위하여 이송되는 해수의 이동 방향을 따르는 중심선을 중심으로 중심부의 두께가 두꺼우며 양측의 두께는 얇은 유선형 구조를 가진다.
상기 중심가이드(L), 수평가이드(HG) 또는 방사형가이드(RG)는 필요에 따라 그 수가 가변될 수 있다.
상술한 특징을 가지는 중심가이드(L), 수평가이드(HG) 또는 방사형가이드(RG) 중 하나 이상을 포함하는 가이드들은 펌프케이스(5)의 저면에서 기어박스(E)의 의한 와류 형성 등의 유체 이송에 마찰로 작용하는 유체 운동 성분을 제거하며, 유체를 이송방향으로 가이드하는 것에 의해 유체의 이송을 원활하게 한다.
도 9는 본 발명의 모터 외장형 양방향 펌프(P)가 장착된 안티힐링 장치(1000)를 나타내는 도면이다.
도 9와 같이 상기 안티힐링 장치(1000)는 선박(1001)의 양측에 형성되는 좌측탱크(1200)와 우측탱크(1100), 좌측탱크(1200)와 우측탱크(1100) 사이에 해수 교환을 위해 벨브(V)가 형성된 배관(4)과 좌측탱크(1200) 또는 우측탱크(1100)에 저장된 해수를 선박(1001)의 기울어짐에 따라 우측탱크(1100) 또는 좌측탱크(1200)로 이송시키도록 배관(4)에 설치되는 모터 외장형 양방향 펌프(P)를 포함하여 구성된다.
상기 모터 외장형 양방향 펌프(P)는 선박(1001)의 기울어진 방향에 위치된 탱크의 해수를 반대 방향의 탱크로 이송시켜 선박(1001)의 기울어짐 또는 흔들림을 방지하게 된다.
또한 양방향 펌프를 적용하는 것에 의해 일 방향 모터의 경우 좌측탱크(1200)와 우측탱크(1100)로의 해수 유입을 위한 서로 분리되는 배관을 구비하지 않고 하나의 배관(4)을 통해서 좌측탱크(1200)와 우측탱크(1100) 사이의 해수 교환을 수행하게 되므로 종래기술의 안티힐링 장치(도 1 참조)와 비교하여 배관 구조가 현저히 간소화된다.

Claims (11)

  1. 모터와 모터베이스를 구비한 모터부;와,
    모터의 구동력을 임펠러 회전 구동력으로 전달하도록 모터 축에 결합된 구동기어와 구동기어에 결합되는 종동기어를 구비한 기어박스부;와,
    기어박스부의 회전력을 전달받아 임펠러를 회전시켜 안티힐링 시스템의 좌측 탱크 또는 우측 탱크로 유체를 이송시키도록 상기 기어박스가 내부에 설치되는 펌프부;를 포함하여 구성되고,
    상기 기어박스부는 내부의 상기 구동기어와 종동기어의 윤활작용 또는 냉각 작용 효과를 높이도록 윤활유의 양을 증가시키도록 확장되는 확장부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기어박스는,
    상기 펌프부 내부에서 이송되는 유체에 대한 저항력을 감소시키기 위하여 상기 펌프부의 길이 방향을 따라 수평으로 절단한 단면이 가로방향의 양단부측이 좁고 중심부가 넓은 폭을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기어박스의 단면은 마름모 형상 또는 타원형상 중 어느 하나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 펌프부는,
    상기 펌프부의 내부에서 기어박스의 외주면에서 펌프부를 형성하는 펌프케이스의 내부면까지 연장되는 가이드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 가이드는,
    기어박스의 저면에서 펌프부를 형성하는 펌프케이스의 내부 저면까지 연장되는 중심가이드;와,
    기어박스의 측면에서 펌프케이스의 내부 양측벽까지 연장되는 수평가이드인 것을 특징으로 하는 모터 외장형 ;와,
    기어박스의 외주면에서 일정 각도 간격을 가지며, 펌프케이스의 내벽까지 연장되는 다수의 방사형 가이드; 중 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드는,
    평판 구조로 양측의 단부가 라운드처리되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향펌프.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드는,
    펌프부의 길이 방향에 대하여 수직으로 절단한 단면이 가로방향(유체 이송 방향의)의 양단부 측의 두께가 좁고 중심부의 두께가 넓은 유선형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 모터부는,
    상기 모터의 모터축과 구동기어축을 축결합시키는 자커플링(jaw coupling);과,
    상기 구동기어 축의 외주연에 삽입되어 구동기어 축의 마모를 감소시키는 보호링;과,
    상기 구동기어 축을 회전 가능하게 지지하는 베어링;과,
    상기 베어링을 고정하기 위하여 베어링 하우징과 결합되고 구동기어축과 결합되는 록너트;를 포함하여 구성될 수 있다.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 기어박스는,
    상기 펌프부의 임펠러측으로 수평방향으로 연장 형성되는 임펠러축관;과,
    상기 임펠러축관의 외주연에 결합되는 씰스페이서;와,
    상기 씰스페이서의 외주연에 결합되어 임펠러축을 회전 가능하게 지지하는 메케니컬씰(mechenical seal);과,
    상기 메케니컬씰(mecahenical seal)과 상기 씰스페이서의 사이에서 밀봉을 수행하는 오일씰;을 포함하고,
    상기 메케니컬씰과 상기 오일씰 사이에는 유체가 기어박스 내로 누설되는 것을 확인하기 위한 드레인홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 씰스페이서
    임펠러축으로부터 인출을 용이하게 하기 위하여 임펠러 측의 외주연에 인출홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 드레인홀의 종단부에는 누설수의 감지를 위한 누설센서가 설치된 것을 특징으로 하는 모터 외장형 양방향 펌프.
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