KR100295011B1

KR100295011B1 - 스러스트 밸런스 장치

Info

Publication number: KR100295011B1
Application number: KR1019990013435A
Authority: KR
Inventors: 쿠보타야스시
Original assignee: 하다노 마사히코; 니기소 가부시키가이샤
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2001-07-12
Also published as: EP0952352A3; DE69922729T2; CN1232928A; DE69922729D1; TW406166B; KR19990083231A; CN1120937C; EP0952352A2; EP0952352B1

Abstract

스러스트 밸런스 특성이 양호한 스러스트 밸런스 장치의 제공을 목적으로, 라이너디스크에 스러스트 밸런스실에 연결되는 고리모양 홈 및 균압부(均壓部)를 설치하여 되는 스러스트 밸런스 장치이다.

Description

스러스트 밸런스 장치{THRUST BALANCE DEVICE}

본 발명은 스러스트 밸런스 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 예를 들면, 밀폐 전동기식 펌프(canned motor pump)에 있어서의 스러스트 밸런스 특성을 현격히 향상시킬 수 있는 스러스트 밸런스 장치에 관한 것이다.

종래의 밀폐 전동기식 펌프는 회전축과 이 회전축에 장착된 임펠러를 갖는다. 이 밀폐 전동기식 펌프에서는, 회전축방향으로 개구(開口)된 흡인구(吸引口)로 흡인된 유체가 회전하는 임펠러의 원심력에 의해 반경(半徑)방향으로 개구된 토출구(吐出口)로 토출된다. 회전축방향으로 흡인구가 개구되어 있으므로, 임펠러에는 스러스트 방향으로 힘이 가해진다. 따라서, 원시적인 밀폐 전동기식 펌프에서는 임펠러가 이 임펠러를 장전(裝塡)하는 체임버(chamebr)의 내벽에 억눌러져서 임펠러의 회전에 지장을 가져온다. 따라서, 최근의 밀폐 전동기식 펌프에는 거의 대부분이라 해도 좋을 정도로 스러스트 밸런스 기구를 구비하고 있다.

이 스러스트 밸런스 기구는, 흡인하는 유체에 의해 발생하는 스러스트 방향의 압력에 의한 임펠러의 회전장해를 방지하는 기구이다. 통상적으로 이 스러스트 밸런스 기구는,

(1) 밸런스 홀을 구비한 임펠러의 이면(裏面)에 고리모양으로 형성된원통체(圓筒體)를 케이싱에 설치된 원통 모양의 내주면(內周面)을 갖는 함몰부(凹陷部)에 삽입함으로써, 상기 원통체의 외주면(外周面)과 상기 함몰부의 원통 모양의 내주면의 틈에 의해 형성되는 고정 오리피스와,

(2) 상기 원통체의 밑면과, 이 원통체의 내주면과, 상기 원통체의 내부공간에 면(面)하도록 케이싱에 돌출 형성된 제1돌출부의 상기 밑면과 소정의 틈을 갖고 향하는 면과, 상기 제1돌출부보다도 더 돌출 형성되고 회전축을 둘러싸는 고리모양의 제2돌출부의 외주면으로 형성되는 스러스트 밸런스실과,

(3) 상기 제2돌출부의 임펠러의 이면으로 향하는 선단면과 임펠러의 이면으로 형성되는 가변 오리피스를 갖는다.

이 스러스트 밸런스 기구에서는 임펠러를 회전함으로써 그 원심력에 의해 유체가 반경(radial)방향으로 토출되어 가는 것인데, 반경방향으로 토출되는 유체의 일부가 상기의 고정 오리피스를 통하여 스러스트 밸런스실로 유입된다. 스러스트 밸런스실에 유입된 유체는 가변 오리피스를 통하여 스러스트 밸런스실 밖으로 유출되고, 스러스트 밸런스실에서 유출된 유체는 밸런스 홀을 통과하여 토출되는 유체에 합류한다.

만약 흡인토출되는 유체의 압력이 높아지면, 임펠러가 스러스트 방향으로 향하는 압력을 받아서 임펠러의 이면이, 그 이면이 향하는 케이싱면에 접근한다. 그러나, 유체의 압력에 의해 고정 오리피스를 통과하는 유체의 유량도 증가하여 스러스트 밸런스실 내의 유체압력이 높아진다. 그렇게 되면 스러스트 밸런스실 내에서의 유체압력이 증가함으로써, 임펠러의 이면이 향하는 케이싱으로부터 임펠러가 멀어지도록 임펠러에 압력이 가해진다. 또한, 이 압력을 자립력이라고 하는 경우도 있다. 이 스러스트 밸런스실 내의 유체압력에 의해, 임펠러가 흡인토출되는 유체의 압력에 저항하여 이동한다.

이렇게 하여 임펠러가 그 이면이 향하는 케이싱으로부터 멀어지도록 이동하면, 바꿔 말해서 임펠러가 그 이면이 향하는 케이싱면으로부터 멀어지도록 위치를 비켜놓으면, 가변 오리피스의 틈이 커져서 유체압력이 높아진 유체가 이 가변 오리피스에서 급속하게 유출되어 버린다. 그 결과, 스러스트 밸런스실 내의 유체압력이 저하하고, 흡인토출하는 유체에 의한 임펠러에 가해지는 스러스트 밸런스 방향의 압력이 스러스트 밸런스실 내의 유체압력보다도 커진다. 스러스트 방향 압력에 의해서 임펠러가 그 이면이 향하는 케이싱면을 향하여 그 위치를 비킨다.

상술한 바와 같이 고정 오리피스의 틈 및 가변 오리피스의 틈, 그리고 스러스트 밸런스실의 용적(容積)에 대응하여 스러스트 밸런스실 내의 압력과 흡인토출하는 유체의 압력이 균등하도록 임펠러가 그 위치를 가변하여, 스러스트 방향에서의 회전축의 균형이 도모되고 있다.

그러나, 종래의 이러한 구조를 갖는 스러스트 밸런스 장치에서는 스러스트 밸런스실에 주목한 경우, 임펠러의 이면은 회전면이고, 이 임펠러로 향하는 케이싱면은 고정면이다. 따라서, 이 스러스트 밸런스실에 유입된 유체는 임펠러의 회전에 의한 각(角)운동에너지를 받아, 임펠러의 회전과 동시에 회전을 한다. 스러스트 밸런스실 내에서 유체가 임펠러와 같이 회전하는 것에 의한 유로(流路)저항은 매우 커지게 된다.

회전면과 고정면의 사이에 끼인 유체의 유로저항(流路抵抗)은 회전면과 같이 회전하는 유체의 주속(周速)의 제곱에 비례한다. 따라서, 임펠러의 회전수가 매우 큰 고속펌프에서, 혹은 고속펌프가 아니더라도 고정면과 회전면의 틈에 존재하는 유체의 양이 많아져서, 그 결과로서 회전하는 유체의 주속이 커지는 대형펌프에서는 스러스트 밸런스실에서의 유체의 유로저항이 커져서 스러스트 밸런스를 적정하게 유지할 수 없다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 스러스트 밸런스실의 고정면에 균압구멍 또는 감압구멍이라 불려지는 바이패스(by path,側管)를 설치한다는 고안도 되어 있었으나, 유로저항을 낮추어서 스러스트 밸런스를 적절하게 유지하는 데에는 미치지 못한다. 이것은 상기 바이패스를 설치함으로써 자립력을 증대시킬 수는 있어도 스러스트 밸런스실 내의 유체의 각(角)운동량을 획기적으로 감소시키는 것에는 미치지 못하기 때문이다.

본 발명의 목적은 스러스트 밸런스 특성이 뛰어난 스러스트 밸런스 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 펌프의 토출량을 크게 해도 스러스트 밸런스 특성이 양호한 스러스트 밸런스 장치를 제공하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 목적은 고속회전하는 임펠러를 갖는 펌프라 하더라도 스러스트 밸런스 특성이 양호한 스러스트 밸런스 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일예를 나타낸 종단면도,

도 2는 본 발명의 다른 예를 나타낸 종단면도,

도 3은 본 발명의 다른 예를 나타낸 종단면도,

도 4는 본 발명의 다른 예를 나타낸 종단면도,

도 5는 도 1에 나타낸 스러스트 밸런스 장치를 구비하는 원심펌프의 일예인 밀폐 전동기식 펌프 및 상기의 스러스트 밸런스 장치를 구비하지 않는 이외는 상기의 밀폐 전동기식 펌프와 같은 밀폐 전동기식 펌프에 대하여, 토출유량을 변화시켰을 때의 잔류 스러스트의 변화를 나타내는 꺽은선 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원심(遠心)펌프 2 : 케이싱(casing)

3 : 라이너디스크(liner disc) 4 : 펌프실

5 : 회전축 6 : 임펠러(impeller)

7 : 안내로(路) 8 : 기초대(基台)

9 : 원통체 10 : 밸런스 홀

11 : 함몰부 12 : 고정 오리피스(orifice)

13 : 제1돌출부 14 : 제2돌출부

15 : 스러스트 밸런스실 16 : 가변 오리피스

17 : 고리모양(環狀) 홈 18 : 균압부

상기의 과제를 해결하기 위한 수단은,

(1) 밸런스 홀을 구비하면서 회전축에 장착된 임펠러의 이면에 고리모양으로 형성된 원통체를 케이싱에 설치된 원통 모양의 내주면을 갖는 함몰부에 삽입함으로써, 상기 원통체의 외주면과 상기 함몰부의 원통 모양의 내주면과의 틈에 의해 형성되는 고정 오리피스와,

(2) 상기의 원통체의 밑면과, 상기 원통체의 내주면과, 상기 원통체의 내부공간에 면하도록 케이싱에 돌출형성된 제1돌출부의 상기 밑면과 소정의 틈을 가지고 향하는 면과, 상기 제1돌출부보다도 더 돌출 형성되고 회전축을 둘러싸는 고리모양의 제2돌출부의 외주면으로 형성되는 스러스트 밸런스실과,

(3) 상기 제2돌출부의 임펠러의 이면으로 향하는 선단면과 임펠러의 이면으로 형성되는 가변 오리피스와,

(4) 상기 회전축을 둘러싸도록 상기 제1돌출부에 형성된 고리모양 홈과,

(5) 상기 고리모양 홈과 상기 함몰부로 연결되는 균압부를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 스러스트 밸런스 장치이다.

상기 스러스트 밸런스 장치의 바람직한 형태는 균압부의 축선에 직교하는 방향에서의 단면적의 총계 및 고리모양 홈의 상기 제1돌출부에서의 개구면적이 상기 밸런스 홀의 개구면적의 총계보다도 크게 되도록 형성되어 되는 스러스트 밸런스 장치를 들 수가 있다.

-예 1-

이 예 1은 본출원 청구항 1에 기재된 스러스트 밸런스 장치의 일예이다. 도1은 예 1의 스러스트 밸런스 장치를 조립한 원심펌프를 나타내는 반절단면도이다.

도 1에 나타난 것처럼 본 발명의 일예인 스러스트 밸런스 장치를 조립한 원심펌프(1)는 케이싱(2)과 라이너디스크(3)를 구비하고, 이 케이싱(2)과 라이너디스크(3)로 형성되는 펌프실(4) 내에 회전축(5)에 장착된 임펠러(6)를 구비하여 된다.

이 원심펌프(1)의 흡인구는 도 1에는 나타나있지 않으나, 임펠러(6)의 축방향으로 향하는 장소에 형성된다. 이 흡인구에서 펌프실(4)까지에는, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 가지는 원통형의 안내로(7)가 존재한다.

상기 임펠러(6)는 축선방향에서 보아 원형을 이루는 기초대(基台)(8)를 갖는다. 이 임펠러(6)는 회전축(5)의 회전에 의해 회전하고, 안내로(7)로 도입된 유체를 원주방향으로 토출한다. 따라서, 이 원심펌프(1)에서는 임펠러(6)의 원주방향에있어서 케이싱(2)에 토출구가 설치되어 있다.

본 발명의 스러스트 밸런스 장치에서는 임펠러(6)의 일부를 이루는 상기 기초대(8)의 이면, 즉 라이너디스크(3)로 향한 면에 원통체(9)가 라이너디스크(3)를 향하여 돌출되도록 형성되어 있다. 이 기초대(8)에는 또한, 회전축(5)의 근처에, 기초대(8)의 이면에서 안내로(7)측의 면까지 관통하는 밸런스 홀(10)이 형성되어 있다.

라이너디스크(3)의 상기 기초대(8)로 향하는 면에는 상기 원통체(9)의 직경보다도 약간 큰 내경(內徑)을 갖는, 원통 모양의 내주면을 갖는 함몰부(11)가 형성된다. 이 함몰부(11)에 상기 원통체(9)가 삽입된다. 삽입된 원통체(9)의 외주면과 이 함몰부(11)의 내주면과의 사이에 약간의 틈이 형성된다. 이 틈이 고정오리피스(12)이다.

상기 함몰부(11)에는 상기 원통부(9)의 내측이며 임펠러(6)의 이측면을 향해 돌출하는 원반 모양의 제1돌출부(13)가 형성되고, 또한 이 제1돌출부(13)의 내측이고 회전축(5) 근처에 형성되며 상기 임펠러(6)의 이측면에 상기 제1돌출부(13)보다도 더욱 근접하는 고리모양의 단면을 갖는 제2돌출부(14)가 형성된다. 제1돌출부(13)의 상기 원통체(9)의 밑면을 향하는 단면은 고리모양을 이룬다. 이 함몰부(11)에 상기의 원통체(9)를 삽입한 경우, 이 제1돌출부(13)의 외주면과 원통체(9)의 내주면에는 소정의 틈이 형성된다. 이 틈은 상기 고정 오리피스(12)에서의 틈보다도 매우 큰 치수로 설정된다. 또, 이 제2돌출부(14)의 고리모양의 단면도 축방향에서 보면 고리모양을 이룬다.

스러스트 밸런스실(15)이 제1돌출부(13)의 고리모양 단면(이 면은 고정면이기도 하다)과 상기 원통체(9)의 밑면(이 면은 임펠러의 이면이고 회전면이다)으로 끼인 공간으로서 형성된다.

제2돌출부(14)의 고리모양 단면과 원통체(9)의 밑면, 즉 기초대(8)의 이면과의 틈이 가변 오리피스(16)를 형성한다.

상기 제1돌출부(13)의 제2돌출부(14) 근처에는 회전축(5)을 중심으로 하는 고리모양 홈(17)이 형성된다. 이 고리모양 홈(17)은 제1돌출부(13)의 고리모양 단면으로 개구하는 개구부와, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원통체(9)의 외주면인 내측내주면과, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원통체(9)의 내주면인 외측내주면으로 둘러싸인 홈 공간을 갖는다. 이 홈 공간은 회전축(5)을 중심으로 하는 고리모양의 공간이다. 또한, 종단면도인 도 1에서는 내측내주면에서의 종단면의 끝 테두리선과 외측내주면에서의 종단면의 끝 테두리선이 평행하게 나타난다.

균압부(18)가 상기 제1돌출부(13)의 외주면에서 상기 고리모양 홈(17)까지 관통하는 관통구멍으로서 형성된다. 이 균압부(18)는 상기 고리모양 홈(17)과 함몰부(11)를 연결한다. 이 관통구멍인 균압부(18)는 이 제1돌출부(13)에 12개 설치되어 있다. 이 균압부의 축선에 직교하는 방향에서의 단면은 원형이고, 따라서 이 균압부는 원통형의 내부공간을 갖는다.

다음으로, 이상으로 구성된 원심펌프(1) 및 스러스트 밸런스 장치의 작용에 대해 설명한다.

회전축(5)이 회전하면 임펠러(6)도 회전한다. 흡인구로 도입된 유체는 안내로(7)를 지나서 펌프실(4)에 유입된다. 펌프실(4) 내에서는 임펠러(6)가 회전하고 있으므로 그 원심력에 의해 토출구로 방류된다. 이것은 통상의 원심펌프(1)의 작용이다.

펌프실(4) 내의 유체의 일부는 상기의 고정 오리피스(12)를 통해 스러스트 밸런스실(15)에 유입되고, 가변 오리피스(16)를 통과하여 밸런스 홀(10)을 지나서 임펠러(6)의 표면으로 돌아온다.

만약 임펠러(6)측의 토출압력이 높아진 경우에는 그 토출압력에 의해 임펠러(6)가 라이너디스크(3)측에 근접이동한다. 그러면, 가변 오리피스(16)의 틈이 그때까지보다도 더욱 좁아져서 이 가변 오리피스(16)에서 유출되는 유체의 유량이 저하한다. 한편, 가변 오리피스(16)의 틈이 적어져도 고정 오리피스(12)의 틈은 여전히 변하지 않으므로, 스러스트 밸런스실(15) 내에 유체가 계속 유입된다. 스러스트 밸런스실(15) 내에 유체가 계속 유입되는 한편, 토출압력의 상승에 의해 가변 오리피스(16)의 틈이 작아져서 가변 오리피스(16)에서 빠져 나오는 유체의 유량이 제한된다. 그 결과, 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체의 압력이 높아져 결국에는 스러스트 밸런스실(15)의 유체압력이 토출압력보다도 높아진다.

스러스트 밸런스실(15)의 유체압력이 토출압력보다도 높아지면 함몰부(11)로부터 원통체(9)가 빠져 나오는 방향으로 임펠러(6)가 이동한다. 임펠러(6)의 이동에 의해 가변 오리피스(16)의 틈이 넓어진다. 가변 오리피스(16)의 틈이 넓어지면 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체가 가변 오리피스(16)로부터 빠져 나오는 양이 많아져 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체량이 감소하고, 결과로서 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체압력과 임펠러(6)측의 토출압력이 균형을 이룬 시점에서 임펠러(6)의 이동이 정지한다.

그런데, 스러스트 밸런스실(15) 내에 존재하는 유체 그 자체는 임펠러(6)의 회전에 동반하여 회전한다. 스러스트 밸런스실(15) 내에서 회전하는 유체는 각(角)운동량을 갖고, 유로저항을 발생시킨다. 이 유로저항이 크면, 가변 오리피스(16)의 틈이 커져도 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체가 신속하게 가변 오리피스(16)로부터 유출되지 않는다는 문제가 남는다.

본 발명의 목적은 유체의 각(角)운동량에 의한 유로저항을 감소시키는 것에 있다. 따라서, 본 발명의 예에서는 고리모양 홈(17) 및 균압부(18)를 설치하고 있다. 이 균압부(18)로부터 고리모양 홈(17)을 통하여 스러스트 밸런스실(15) 내에 각(角)운동량을 갖지 않은 유체가 유입되어, 각(角)운동량을 갖는 흐름과 혼합됨으로써 스러스트 밸런스실(15) 내에서의 유체의 각(角)운동량이 획기적으로 감소한다. 따라서, 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체의 각(角)운동량에 의한 유로저항이 감소함으로써 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체가 신속하고 원활하게 가변 오리피스(16)를 통하여 유출된다.

균압부(18) 및 고리모양 홈(17)을 가지는 펌프와, 균압부(18) 밖에 가지고 있지 않은 펌프에서의 회전축(5)의 스러스트 밸런스에 대하여 컴퓨터를 사용한 시뮬레이션 결과에 의하면, 균압부(18) 밖에 가지고 있지 않은 펌프에서의 가변 오리피스(16)에서의 유체유출량은 290ℓ/m이고, 임펠러(6)의 배면에서의 유체압력(스러스트 밸런스실(15) 내의 압력)은 2363N(241kgf)이었으나, 균압부(18) 및 고리모양 홈(17)을 갖는 펌프에서의 가변 오리피스(16)에서의 유체유출량은 301ℓ/m이고, 임펠러(6)의 배면에서의 유체압력은 2157N(220kgf)으로, 획기적으로 감소했다. 또한, 계산에 있어서 채용된 펌프의 사양은 SUC 125A, DIS 100A, 200㎥/h×32m×2900rpm, 임펠러의 지름 ø190이다.

본원 청구항 1에 기재된 구성에서는 고리모양 홈(17)은 상기 회전축(5)을 둘러싸도록 상기 제1돌출부(13)에 형성되어 있는 한, 그 홈 공간이 어떠해도 좋다. 예를 들면, 도 2에 나타난 것처럼 고리모양 홈(17)은 제1돌출부(13)의 고리모양 단면으로 개구하는 개구부와, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원통체(9)의 외주면에 해당하는 내측내주면과, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원추체(圓錐體)의 내주면에 해당하는 외측내주면으로 둘러싸이는 홈 공간을 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 도 2에 나타나 있는 종단면도에서는 이 홈 공간의 종단면이 쐐기(wedge)형으로 나타나 있다. 또, 다른 예로서의 고리모양 홈(17)은 제1돌출부(13)의 고리모양 단면으로 개구하는 개구부와, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원추체의 외주면에 해당하는 내측내주면과, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원통체(9)의 내주면에 해당하는 외측내주면으로 둘러싸인 홈 공간을 가지고 있어도 좋다. 이 경우, 도 3에 나타낸 종단면도에서는 이 홈 공간의 종단면이 쐐기형으로 나타나 있다. 그리고, 다른 예로서의 고리모양 홈(17)은 제1돌출부(13)의 고리모양 단면으로 개구하는 개구부와, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원추체의 외주면에 해당하는 내측내주면과, 회전축(5)의 축선과 같은 축선을 중심으로 하는 원추체의 내주면에 해당하는 외측내주면으로 둘러싸인 홈 공간을 가지고 있어도 좋다.

어떤 홈 공간을 가지는 고리모양 홈(17)이던지, 균압부(18)에서 그 축선에 직교하는 방향에서의 원형단면적의 총계A{A는 n×(π/4)×d₁ ²로 계산된다. 단, n은 균압부(18)의 수를 나타낸다.}가 고리모양 홈(17)의 개구면적B{B는 (π/4)×(D₂ ²-D₃ ³)으로 계산된다.}보다도 작은(즉, A＜B) 것이 기본적으로는 바람직하다.

그리고, 상기 균압부(18)에서의 상기 원형단면적의 총계A, 및 상기의 고리모양 홈(17)의 개구면적B는 모두 밸런스 홀(10)의 기초대(8)에서의 개구면적의 총계보다도 크게 되도록 형성된 스러스트 밸런스 장치는 스러스트 밸런스 특성이 특히 양호하므로 바람직하다.

균압부(18)의 수는 특별히 제한이 없다.

(실시예 1)

밀폐 전동기식 펌프(형식명 : HN25E)에 도 1에 나타나는 구조를 갖는 스러스트 밸런스 장치를 설치한 예에서, 토출유량을 10∼140㎥/hr의 범위에서 변화시켜 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체압력과 임펠러(6)측의 토출압력과의 차이, 즉 잔류 스러스트를 측정했다.

상기 밀폐 전동기식 펌프에서의 스러스트 밸런스 장치에서는 상기 균압부(18)에서의 상기 원형단면적의 총계A, 및 상기 고리모양 홈(17)에서의 개구면적B 모두가 밸런스 홀(10)의 기초대(8)에서의 개구면적의 총계보다도 크게 되도록 형성되고, 또한 균압부(18)의 원형단면적의 총계A가 고리모양 홈(17)의 상기 개구면적B보다도 작게 되도록 형성되었다. 상기의 밀폐 전동기식 펌프는 50Hz의 교류(交流)로 회전시켰다. 결과를 도 5에 나타낸다.

도 5에 나타낸 것처럼, 상기 밀폐 전동기식 펌프에서 10∼140㎥/hr의 범위의 토출유량에서는 잔류 스러스트는 거의 제로이며, 스러스트 밸런스실(15) 내의 유체압력과 임펠러(6)측의 토출압력이 거의 균형을 이루고 있었다.

(비교예 1)

고리모양 홈(17) 및 균압부(18)의 어느 것도 설치하지 않은 이외는 실시예 1과 같은 구조를 갖는 밀폐 전동기식 펌프(형식명 : HN25E-F4)에 대하여, 실시예 1과 동일한 조건하 및 동일한 범위의 토출유량에서의 잔류 스러스트를 측정했다. 결과를 도 5에 나타낸다.

도 5에 나타난 바와 같이, 상기의 밀폐 전동기식 펌프에서는 스러스트 밸런스실(15)에서 임펠러(6)를 향하여 최대 약70kgf의 잔류 스러스트가 발생했다.

본 발명에 의하면 스러스트 밸런스 특성이 뛰어난 스러스트 밸런스 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면 펌프의 토출량을 크게 하여도 스러스트 밸런스 특성이 양호한 스러스트 밸런스 장치를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면 고속회전하는 임펠러를 갖는 펌프라 하더라도 스러스트 밸런스 특성이 양호한 스러스트 밸런스 장치를 제공할 수 있다.

Claims

밸런스 홀을 구비하고 또한 회전축에 장착된 임펠러의 이면에 고리모양으로 형성된 원통체를 케이싱에 설치된 원통 모양의 내주면을 갖는 함몰부에 삽입함으로써, 상기 원통체의 외주면과 상기 함몰부의 원통 모양의 내주면과의 틈에 의해 형성되는 고정 오리피스와,

상기 원통체의 밑면과, 이 원통체의 내주면과, 상기 원통체의 내부공간을 향하도록 케이싱에 돌출형성된 제1돌출부의 상기 밑면과 소정의 틈을 가지고 향하는 면과, 상기 제1돌출부보다도 더 돌출 형성되고 회전축을 둘러싸는 고리모양의 제2돌출부의 외주면으로 형성되는 스러스트 밸런스실과,

상기 제2돌출부의 임펠러의 이면으로 향하는 선단면과, 임펠러의 이면으로 형성되는 가변 오리피스와,

상기 회전축을 둘러싸도록 상기 제1돌출부에 형성된 고리모양 홈과,

상기 고리모양 홈과 상기 함몰부로 연결되는 균압부를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 스러스트 밸런스 장치.
제1항에 있어서, 균압부의 축선에 직교하는 방향에서의 단면적의 총계 및 고리모양 홈의 상기 제1돌출부에서의 개구면적은, 모두 임펠러가 구비하는 밸런스 홀의 개구면적의 총계보다도 크게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스러스트 밸런스 장치.