KR101852326B1

KR101852326B1 - 원심펌프

Info

Publication number: KR101852326B1
Application number: KR1020180008015A
Authority: KR
Inventors: 김윤완
Original assignee: 신신이앤지(주)
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2018-06-01

Abstract

본 발명은 원심펌프에 관한 것으로서, 유체흡입구(12) 및 유체배출구(14)가 형ㅅ헝되어 있는 케이싱(10); 케이싱(10)과 결합되는 베어링하우징(20); 케이싱(10) 및 베어링하우징(20) 사이에 결합되는 케이싱커버(30); 베어링하우징(20)의 내부에 설치되는 샤프트(40); 샤프트(40)의 단부에 결합되는 임펠러(50); 샤프트(40)의 외주면에 설치되는 원통형의 제1 슬리브(60); 샤프트(40)의 외주면에 설치되며, 일단은 제1 슬리브(60)와 연결되고 타단은 임펠러(50)에 지지되는 원통형의 제2 슬리브(70); 제1 슬리브(70)의 외주면에 설치되는 샤프트실(80); 제1 슬리브(60) 및 상기 제2 슬리브(70) 사이에 설치되는 오링(90)을 포함하며, 유체흡입구(12) 상에는 적어도 하나의 정류판(16)이 구비된다. 이에 따라, 원심펌프의 기능성 및 사용성을 향상시킬 수 있다.

Description

원심펌프 {CENTRIFUGAL PUMP}

본 발명은 원심펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정류판을 이용하여 난류나 와류 등과 같은 유체의 불규칙한 흐름을 개선할 수 있는 원심펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 펌프는 압력작용을 이용하여 액체나 기체 등과 같은 유체를 파이프를 통해 안정적으로 수송하는 기계로서, 그 사용목적에 따라 다양한 종류로 구분된다.

이러한 펌프는 산업의 전분야 걸쳐 사용되고 있으며, 그 사용이 증가하고 있는 추세이다.

이와 같은 추세에 보조하여 원심펌프에 대한 기술개발도 활발하게 이루어지고 있다.

종래의 원심펌프는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 케이싱(Casing)(1); 케이싱(1)과 결합되는 베어링하우징(Bearing housing)(2); 케이싱(1) 및 베어링하우징(2) 사이에 결합되는 케이싱커버(Casing cover)(3); 베어링하우징(2)의 내부에 설치되는 샤프트(Shaft)(4); 샤프트(4)의 단부에 결합되는 임펠러(Impeller)(5); 샤프트(4)의 외주면에 설치되는 원통형의 슬리브(Sleeve)(6); 슬리브(6)의 외주면에 설치되는 샤프트실(Shaft seal, 축봉)(7)을 포함하여 구성된다.

그러나 위와 같은 원심펌프는 케이싱(10)의 유체흡입구(12)를 통한 유체의 흡입 시 와류 또는 난류 등과 같이 유체의 흐름이 불규칙하게 형성되는 문제점이 있으며, 이로 인해 양수량 저하, 캐비테이션, 양정 저하 등 원심펌프의 성능이 떨어진다.

그리고 유체의 흡입에 따른 와류나 난류 등의 발생으로 인해 소음이 발생되고 있는 실정이다.

이는 결국, 원심펌프의 기능성 및 사용성을 상대적으로 저하시키는 결과를 초래한다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 케이싱 내부로의 유체흡입 시 유체의 불규칙적인 흐름을 개선함과 아울러 소음의 발생을 저감시킬 수 있는 원심펌프를 제공하고자 하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 원심펌프는, 유체흡입구 및 유체배출구가 형성되어 있는 케이싱; 상기 케이싱과 결합되는 베어링하우징; 상기 케이싱 및 상기 베어링하우징 사이에 결합되는 케이싱커버; 상기 베어링하우징의 내부에 설치되는 샤프트; 상기 샤프트의 단부에 결합되는 임펠러; 상기 샤프트의 외주면에 설치되는 원통형의 제1 슬리브; 상기 샤프트의 외주면에 설치되며, 일단은 상기 제1 슬리브와 연결되고 타단은 상기 임펠러에 지지되는 원통형의 제2 슬리브; 상기 제1 슬리브의 외주면에 설치되는 샤프트실; 상기 제1 슬리브 및 상기 제2 슬리브 사이에 설치되는 오링을 포함하며, 상기 유체흡입구 상에 적어도 하나의 정류판이 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 원심펌프는 케이싱의 유체흡입구 상에 정류판이 구비됨으로써 유입흡입구로의 유체흡입 시 와류나 난류 등과 같은 유체의 불규칙적인 흐름을 개선시킬 수 있다.

그리고 유체흡입구로의 유체흡입 시 발생되는 소음을 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.

그로 인해, 원심펌프의 기능성 및 사용성 등을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 원심펌프의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 원심펌프의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 원심펌프의 정류판 설치상태를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 원심펌프의 정류판 설치상태의 다른 실시예를 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 원심펌프의 제1·2 슬리브의 설치상태를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 원심펌프의 제1·2 슬리브를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 원심펌프의 제1·2 슬리브를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 원심펌프의 제1·2 슬리브의 다른 실시예를 도시한 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 원심펌프의 제2 슬리브 및 임펠러 사이에 탄성체가 개재된 상태를 도시한 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 원심펌프의 실지지체의 다른 실시예를 도시한 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 원심펌프의 다른 실시예에 따른 제1·2 슬리브의 설치상태를 도시한 단면도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 원심펌프를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 2 내지 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 원심펌프는 케이싱(Casing)(10); 케이싱(10)과 결합되는 베어링하우징(Bearing housing)(20); 케이싱(10) 및 베어링하우징(20) 사이에 결합되는 케이싱커버(Casing cover)(30); 베어링하우징(20)의 내부에 설치되는 샤프트(Shaft)(40); 샤프트(40)의 단부에 결합되는 임펠러(Impeller)(50); 샤프트(40)의 외주면에 설치되는 원통형의 제1 슬리브(Sleeve)(60); 샤프트(40)의 외주면에 설치되는 원통형의 제2 슬리브(70); 제1 슬리브(60)의 외주면에 설치되는 샤프트실(Shaft seal)(80); 제1 슬리브(60) 및 제2 슬리브(70) 사이에 설치되는 오링(O-ring)(90); 제2 슬리브(70)의 외주면에 설치되는 랜턴링(Lantern ring)(100)을 포함하여 구성된다.

케이싱(10)은 내구성, 내수성 등과 같은 물적 특성이 우수한 금속 재질로 이루어지며, 유체가 흡입되는 유체흡입구(12) 및 유체가 토출되는 유체토출구(14)가 형성되어 있다.

특히 유체흡입구(12) 상에는 정류판(16)이 구비되며, 정류판(16)을 통해 유체의 흐름을 일정하게 함과 아울러 유체가 튀겨나가는 것을 방지하여 안정화시킬 수 있다. 이러한 정류판(16)은 유체흡입구(12) 상에 일체로 형성되거나, 정류판(16)의 유지보수를 위하여 유체흡입구(12) 상에 착탈 가능하게 설치될 수 있음은 물론이다.

정류판(16)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 유체흡입구(12)의 상부 및 하부에 서로 대칭되도록 2개가 설치되거나, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 유체흡입구(12)를 가로지르도록 1개가 설치되는 등 그 설치개수 및 형태 등은 적절하게 변경할 수 있다. 또한 정류판(16)에는 유체의 흐름을 안정적으로 유지하기 위한 홈이나 홀 등과 같은 구성이 추가될 수 있다.

그리고 케이싱(10)에는 임펠러(50)가 수용되는 일정 크기의 내부공간부가 형성되어 있다.

한편, 케이싱(10)의 형상 및 재질 등은 필요에 따라 적절하게 변경할 수 있다.

베어링하우징(20)은 내구성, 내수성 등과 같은 물적 특성이 우수한 금속 재질로 이루어지며, 스크류 등과 같은 결합수단에 의해 케이싱(10)의 후방에 착탈 가능하게 결합된다.

한편, 베어링하우징(20)의 형상 및 재질 등은 필요에 따라 적절하게 변경할 수 있다.

케이싱커버(30)는 케이싱(10)을 커버하며, 샤프트(40)를 지지하는 역할을 수행한다.

그리고 제2 슬리브(70)와 마주보도록 이격 배치되어 있는 케이싱커버(30)의 둘레면에는 도 3에서와 같이 복수의 감압홈(32)이 형성되며, 이러한 감압홈(32)을 통해 케이싱커버(30) 및 제2 슬리브(70) 사이로 유입되는 유체의 압력을 상대적으로 감소시킬 수 있다.

또한 감압홈(32)의 형상, 크기 및 배치형태 등을 선택적으로 변경할 수 있음은 물론이다.

샤프트(40)는 모터의 구동력을 전달받아 회전되며, 임펠러(50)는 샤프트(40)의 회전력에 의해 연동된다.

제1 슬리브(60)는 샤프트(40)의 회전동작에 따른 마모나 손상을 방지하는 역할을 한다.

이러한 제1 슬리브(60)는 샤프트(40)의 외주면을 완전히 감싸는 형태로 샤프트(40) 및 샤프트실(80) 사이에 설치되며, 물적 특성이 우수한 금속 재질로 이루어진다.

제1 슬리브(60)의 외주면에는 일정 두께의 마모방지코팅층(미도시)이 형성될 수 있다.

그리고 제1 슬리브(60)는 제2 슬리브(70)와 분리 가능한 구조를 가짐으로써 샤프트실(80)과의 마찰 등에 의해 마모나 손상이 발생될 경우 제1 슬리브(60)만 개별적으로 교체가 가능하여 유지보수성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 그에 따른 유지보수비를 절감할 수 있다.

참고적으로, 원심펌프의 작동 시에는 샤프트실(80)과 직접적으로 접촉되는 제1 슬리브(60)에 마모가 집중됨에 따라 제1 슬리브(60)만 별도로 교체하여도 무관하나, 종래에는 슬리브가 일체형 구조를 가짐으로써 슬리브 전체를 교체하고 있는 실정이다.

또한 제1 슬리브(60)의 내면에는 도 5에서와 같이 다수의 미세돌기(61)가 형성되며, 이러한 미세돌기(61)는 제1 슬리브(60)의 교체작업 시 이형제 역할을 하여 샤프트(40)의 외주면으로부터 제1 슬리브(60)를 원활하게 분리할 수 있도록 한다. 예컨대, 제1 슬리브(60)의 내면에 다수의 미세돌기(61)가 형성되어 있지 않을 경우에는 제1 슬리브(60)가 샤프트(40)의 외주면에 점착된 상태를 유지하여 분리하기가 매우 어렵다.

한편, 제1 슬리브(60)는 그 일측에 위치한 실지지체(110)에 의해 안정적으로 누름 지지된다.

제2 슬리브(70)는 샤프트(40)의 외주면을 완전히 감싸는 형태로 설치되어 샤프트(40)를 안정적으로 보호하는 역할을 하며, 물적 특성이 우수한 금속 재질로 이루어진다. 이러한 제1 슬리브(60)의 외주면에는 마모방지코팅층(미도시)이 추가로 형성될 수 있다.

제2 슬리브(70)는 그 일단이 제1 슬리브(60)와 연결되고, 타단은 임펠러(50)에 지지된다.

특히 제2 슬리브(70)의 내경은 제1 슬리브(60)이 내경과 동일하고, 그 외경은 제1 슬리브(60)의 외경보다 크게 형성되어 제1·2 슬리브(60, 70)의 연결부위에서 단차가 발생된다. 이에 따라 샤프트실(80)의 하단이 제2 슬리브(70)에 걸림 지지 가능하게 됨으로써 샤프트실(80)의 교체작업 시 샤프트실(80)을 정확한 위치에 조립할 수 있다.

그리고 샤프트실(80)과 인접하도록 제2 슬리브(70)의 외주면에 랜턴링(100)이 설치될 경우, 제2 슬리브(70)의 외경이 제1 슬리브(60)의 외경보다 크게 형성됨으로 인해 샤프트실(80)의 끝단의 일부가 그와 인접하게 위치해 있는 랜턴링(100)의 하부로 말려 들어가는 현상을 방지할 수 있다. 예컨대, 샤프트실(80)의 끝단의 일부가 랜턴링(100)의 하부공간으로 말려 들어갈 경우 샤프트실(80)의 손상에 따른 기능 저하가 발생될 가능성이 있다.

샤프트실(80)은 샤프트(40) 부위의 수밀을 유지하기 위한 것으로, 글랜드 패킹이 적용된다. 오링(90)은 제1 슬리브(60) 및 제2 슬리브(70) 연결부위의 기밀을 유지하기 위한 것이며, 랜턴링(100)은 압력수 연결관으로부터 압력수를 빨아들여 샤프트(40) 주위 전체로부터 물을 뿜어 적혀줌으로써 고체 접촉을 방지함과 아울러 냉각 작용도 한다.

그리고 도면에 별도로 도시하지는 않았지만 제1 슬리브(60)가 걸림 지지되는 샤프트(40)와의 사이에 스페이서링(Spacer ring)을 착탈 가능하도록 개재하여, 제1 슬리브(60)의 마모 시 스페이서링을 제거한 후 제1 슬리브(60)의 위치를 이동시켜 샤프트실(80)과 접촉되는 부위를 변경함으로써 제1 슬리브(60)의 수명을 한층 연장시킬 수 있다.

한편, 미설명 도면부호 120, 130 및 140은 베어링, 베어링케이스 및 오일실을 도시한 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 원심펌프의 제1·2 슬리브의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. (a)는 제1 슬리브 구조를 도시한 것이고, (b)는 제2 슬리브 구조를 도시한 것이다.

제1·2 슬리브(60, 70) 각각은 샤프트(40)의 일측 외주면을 감싸는 좌측슬리브(62, 72); 좌측슬리브(62, 72)와 맞대어 결합되어, 샤프트(40)의 타측 외주면을 감싸는 우측슬리브(64, 74); 좌측슬리브(62, 72) 및 우측슬리브(64, 74)의 결합부위에 개재되는 실링재(66, 76)로 이루어진다.

좌측슬리브(62, 72) 및 우측슬리브(64, 74) 중 어느 하나에는 결합홈(63, 73)이 형성되고, 다른 하나에는 결합홈(63, 73)과 대응되는 결합돌기(65, 75)가 형성되어 있다.

이에 따라, 좌측슬리브(62, 72) 및 우측슬리브(64, 74)를 원터치식으로 간편하게 결합 가능하게 됨으로써 제1·2 슬리브(60, 70)의 결합은 물론이고 분리 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.

도 9은 본 발명에 따른 원심펌프의 제2 슬리브 및 임펠러 사이에 탄성체가 개재된 상태를 도시한 단면도이다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 슬리브(70) 및 임펠러(50) 사이에 탄성체(70a)가 개재되며, 이러한 탄성체(70a)는 그 재질적 특성으로 인해 제2 슬리브(70)를 제1 슬리브(60)에 밀착시켜 제1·2 슬리브(60, 70) 사이의 기밀유지 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

또한 제2 슬리브(70)의 길이에 일부 오차가 발생되더라도 탄성체(70a)의 탄성력에 의해 제1 슬리브(60)와의 연결상태를 안정적으로 밀착시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 탄성체(70a)로는 탄성 기능을 갖는 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 원심펌프의 실지지체의 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 실지지체(110)는 제1 몸체(110a): 제1 몸체(110a)와 볼팅 결합되는 제2 몸체(110b)로 이루어진다.

이와 같이 실지지체(110)가 분리형(분할형) 구조를 가짐으로 인해, 샤프트실(80)의 교체 시 제1 몸체(110a) 및 제2 몸체(110b)를 서로 분리하여 완전히 탈거시켜 샤프트실(80)을 교체할 수 있는 공간을 충분히 확보 가능하게 됨으로써 샤프트실(80)의 교체작업을 보다 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다. 예컨대, 실지지체(110)가 일체형 구조를 가질 경우에는 샤프트실(80)의 교체 시 실지지체(110)를 교체할 수 있는 공간확보가 어려워 그 교체작업이 상대적으로 어렵고 복잡하다는 단점이 있다.

제1 몸체(110a) 및 제2 몸체(110b)는 서로 대칭되는 형상을 가진다. 이러한 제1·2 몸체(110a, 110b) 각각은 볼트홀(111)이 형성되어 있는 결합부(112); 결합부(112)로부터 일체로 돌출되어 제1 슬리브(60)를 가압하는 가압부(114)로 이루어진다.

도 11은 본 발명에 따른 원심펌프의 다른 실시예에 따른 제1·2 슬리브의 설치상태를 도시한 단면도이다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 슬리브(60) 및 제2 슬리브(70)는 서로 분리되어 있는 구조를 가지며, 제2 슬리브(70)의 외경은 제1 슬리브(60)의 외경보다 크게 형성되어 샤프트실(80)이 제2 슬리브(70)의 일단에 걸림 지지되는 구조를 가진다.

특히 메커니컬 실이 적용된 샤프트실(80)의 경우 그 조립작업에 정확도가 요구되나, 본 발명의 경우 제1·2 슬리브(60, 70)의 외경 차이에 의해 발생되는 단차로 인해 스크류가 체결되는 스크류홀(77)의 고정위치가 정해지므로 조립작업이 용이하다.

한편, 샤프트실(80)로 메커니컬 실이 적용되는 것을 제외하고는 도 3을 통해 설명한 원심펌프와 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

10 : 케이싱 12 : 유체흡입구
14 : 유체배출구 16 : 정류판
20 : 베어링하우징 30 : 케이싱커버
40 : 샤프트 50 : 임펠러
60 : 제1 슬리브 61 : 미세돌기
62 : 좌측슬리브 63 : 결합홈
64 : 우측슬리브 65 : 결합돌기
66 : 실링재 70 : 제2 슬리브
72 : 좌측슬리브 73 : 결합홈
74 : 우측슬리브 75 : 결합돌기
76 : 실링재 80 : 샤프트실
90 : 오링 100 : 랜턴링

Claims

유체흡입구(12) 및 유체배출구(14)가 형성되어 있는 케이싱(10);
상기 케이싱(10)과 결합되는 베어링하우징(20);
상기 케이싱(10) 및 상기 베어링하우징(20) 사이에 결합되는 케이싱커버(30);
상기 베어링하우징(20)의 내부에 설치되는 샤프트(40);
상기 샤프트(40)의 단부에 결합되는 임펠러(50);
상기 샤프트(40)의 외주면에 설치되는 원통형의 제1 슬리브(60);
상기 샤프트(40)의 외주면에 설치되며, 일단은 상기 제1 슬리브(60)와 연결되고 타단은 상기 임펠러(50)에 지지되는 원통형의 제2 슬리브(70);
상기 제1 슬리브(60)의 외주면에 설치되는 샤프트실(80);
상기 제1 슬리브(60) 및 상기 제2 슬리브(70) 사이에 설치되는 오링(90)을 포함하며,
상기 유체흡입구(12) 상에 적어도 하나의 정류판(16)이 구비되며,
상기 제1·2 슬리브(60, 70) 각각은 상기 샤프트(40)의 일측 외주면을 감싸는 좌측슬리브(62, 72); 상기 좌측슬리브(62, 72)와 맞대어 결합되어, 상기 샤프트(40)의 외주면을 감싸는 우측슬리브(64, 74); 상기 좌측슬리브(62, 72) 및 상기 우측슬리브(64, 74)의 결합부위에 개재되는 실링재(66, 76)로 이루어지며, 상기 좌측슬리브(62, 72) 및 상기 우측슬리브(64, 74) 중 어느 하나에는 결합홈(63, 73)이 형성되고, 다른 하나에는 상기 결합홈(63, 73)과 대응되는 결합돌기(65, 75)가 형성되며,
상기 제1 슬리브(60)를 지지하는 실지지체(110)를 더 포함하며, 상기 실지지체(110)는 제1 몸체(110a) 및 상기 제1 몸체(110a)와 볼팅 결합되는 제2 몸체(110b)로 이루어지며, 상기 제1·2 몸체(110a,110b) 각각은 볼트홀(111)이 형성되어 있는 결합부(112) 및 상기 결합부(112)로부터 일체로 돌출되어 상기 제1 슬리브(60)를 가압하는 가압부(114)로 이루어지며,
상기 케이싱커버(30)의 둘레면에 감압홈(32)이 형성되는 것을 특징으로 하는 원심펌프.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제2 슬리브(70)의 외경은 상기 제1 슬리브(60)의 외경보다 크게 형성되며, 상기 샤프트실(80)은 상기 제2 슬리브(70)의 일단에 걸림 지지되는 것을 특징으로 하는 원심펌프.
청구항 3에 있어서,
상기 샤프트실(80)은 글랜드 패킹이며,
상기 샤프트실(80)과 인접하도록 상기 제2 슬리브(70)의 외주면에 설치되는 랜턴링(100)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심펌프.
청구항 3에 있어서,
상기 샤프트실(80)은 메커니컬 실인 것을 특징으로 하는 원심펌프.
삭제
삭제
청구항 3에 있어서,
상기 제1 슬리브(60)의 내면에 다수의 미세돌기(61)가 형성되는 것을 특징으로 하는 원심펌프.