KR20000045101A - 실가스 케이스를 장착한 저온 액화가스 이송용 원심펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저온의 액화가스를 이송하는 원심펌프에 관한 것으로, 백플레이트와 구동축 사이를 통하여 펌핑부 내부로 수분이 침입하는 것을 방지하기 위한 실가스 케이스를 장착하여 펌핑부의 메카니컬 실에 수분이 동결하는 것을 방지하여 펌프의 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감하는 저온 액화가스 이송용 원심펌프를 제공한다. 백플레이트(5)와 베어링 하우징(3)의 사이에 실가스 케이스(9)를 장착하고 실가스 케이스(9)는 저온의 가스와 상온의 가스를 분리시키는 유도막(21)을 가진다.

Description

실가스 케이스를 장착한 저온 액화가스 이송용 원심펌프

본 발명은 저온의 액화가스를 이송하는 원심펌프에 관한 것으로, 특히 백플레이트와 구동축 사이를 통하여 펌핑부 내부로 수분이 침입하는 것을 방지하기 위한 실가스 케이스를 장착하여 펌핑부의 메카니컬 실에 수분이 동결하는 것을 방지하여 펌프의 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감하는 저온 액화가스 이송용 원심펌프에 관한 것이다.

저온의 액화가스(예, 액화질소 -196℃)를 이송하는 원심펌프는 상온에서 운전되는 일반 펌프와는 다르게 메카니컬 실 등이 쉽게 파손되는 경우가 많다.

펌핑부 내부에 장착되어 액화가스가 펌핑부 밖으로 누설되는 것을 방지하는 메카니컬 실은 본체부분과 링실로 구성된다.

메커니컬 실의 링실은 한쪽으로는 약 5000 rpm 이상의 고속으로 회전하는 임펠러와 맞물리고 밀착되어 액화가스의 누수를 방지하고, 링실의 다른 한쪽으로는 메카니컬 실의 본체쪽으로 밀착된다. 이 때 본체쪽으로 밀착된 부분은 흑연 또는 테플론 계열의 합성수지로 정상적으로 운전할 경우 약 1년 정도의 주기로 교체한다.

그러나, 펌핑부 내부에 불순물이 존재하게 되면 불순물들이 메카니컬 실의 표면을 심하게 손상시키므로 수리조차 불가능한 상태에 이른다. 특히 수분의 경우, 펌핑부 내부로 확산에 의하여 쉽게 침투가 가능하고, 일단 침투 후에는 순식간에 결빙되므로 메카니컬 실과 펌핑부 내부의 부품들을 손상시키는 주요 원인이 된다.

그러므로 저온의 액화가스를 이송하는 펌프에 있어서 펌핑부 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하는 것은 펌프의 수명 및 성능을 좌우하는 큰 변수가 된다.

수분침투를 방지하기 위하여 백플레이트에 구멍을 뚫어 미량의 건조가스를 메카니컬 실 주변으로 불어넣는 방법과, 백플레이트와 구동축 주변에 건조가스를 운전중 그리고 정지중에 연속적으로 분사하여 구동축이 회전하는 구멍을 통하여 수분이 침입하는 것을 방지하는 방법이 보편적으로 사용되고 있다.

전자의 경우에는 질소가스 혹은 건조공기를 사용하는데 초저온 상태에서 장시간 운전하는 동안 연결배관의 온도저하로 인하여 가스가 액화되기 때문에 가스를 계속해서 불어넣을 수 없게 되고, 따라서 구동축과 백플레이트 사이로 수분이 침투하게 된다.

후자의 경우에는 질소가스 혹은 건조공기를 백플레이트와 구동축 사이로 계속적으로 분사하여 수분의 접근을 방지하는 방법인데, 수분의 부분압 혹은 확산에 의한 침입을 방지하기가 어렵고, 많은 양의 가스를 사용해야 하기 때문에 경제성이 낮다. 또한, 운전중에 펌핑부의 표면에 있는 수분들이 응축하여 펌프전체로 확장된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 백플레이트와 구동축 사이를 통하여 펌핑부 내부로 수분이 침입하는 것을 방지하기 위한 실가스 케이스를 장착하여 펌핑부의 메카니컬 실에 수분이 동결하는 것을 방지하여 펌프의 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감하는 실가스 케이스를 장착한 저온 액화가스 이송용 원심펌프를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 원심펌프는 저온의 액화가스를 펌핑하는 펌핑부와 구동부로 구성되고 백플레이트와 베어링 하우징의 사이에 실가스 케이스를 장착하며 실가스 케이스는 저온의 가스와 상온의 가스를 분리시키는 유도막을 가진다.

본 발명은 백플레이트 후면에 실가스 케이스를 장착하여 백플레이트의 후면에 밀폐된 공간에 건조한 실가스를 분사하여, 일차적으로 실가스 유도막을 따라 구동축 주변으로 실가스를 분사하여 회전축의 동결을 방지하고, 상대적으로 높은 온도의 실가스가 외부로 나가도록 하여 구동부의 동결을 방지하고, 외부로부터 수분의 침투를 방지하며, 유도막 안쪽에는 상대적으로 저온의 가스가 존재하여 펌핑부에 외부로부터 열전달을 감소시켜 펌프의 효율을 높이는 방법을 제공한다.

도1은 본 발명의 실가스 케이스를 장착한 저온의 액화가스 이송용 원심펌프의 구성을 도시하는 단면도

도2는 본 발명의 실가스 케이스를 도시하는 측단면도

도3은 본 발명의 실가스 케이스의 정면도

도4는 본 발명의 실가스 케이스의 배면도

<도면의 부호에 대한 설명>

1: 임펠러 2: 케이싱 3: 베어링 하우징

4: 구동축 5: 백플레이트 6: 메카니컬 실

7: 테플론 실 8: 단열재 9: 실가스 케이스

10: 기어박스 11: 모터 하우징 12: 링실

13: 실가스 라인 21: 실가스 유도막 22: 실가스 연결구

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1에는 본 발명의 실가스 케이스를 장착한 저온의 액화가스 이송용 원심펌프의 구성이 단면도로서 도시되는데, 부호1 는 임펠러, 부호2 는 케이싱, 부호3 는 베어링 하우징, 부호4 는 구동축, 부호5 는 백플레이트, 부호6 는 메카니컬 실, 부호7 는 테플론 실, 부호8 는 단열재, 부호10 는 기어박스, 부호11 는 모터 하우징, 부호12 는 링실을 각기 나타낸다.

저온 액화가스 원심펌프에서의 메카니컬 실(6)은 대단히 중요한 부품중의 하나이다. 메카니컬 실에 이상이 발생하였다면 회전하는 축의 구멍을 통하여 액화가스가 누설되며, 더 심한 경우에는 고속으로 회전하는 펌핑부(A) 내부에서 부품들 간의 접촉으로 심한 손상을 입을 경우도 있다.

또한 메카니컬 실은 부가가치가 높은 부품으로 손상을 입었을 경우에 수리 혹은 교체 비용이 매우 높다. 그러므로 원심펌프의 원활한 운전과 적은 비용으로 유지하기 위하여 항상 메카니컬 실의 운전조건을 양호한 상태로 유지하여야 한다.

본 발명의 원심형 초저온 액화가스 펌프는 백플레이트(5)와 구동축(4) 사이로 수분이 침입하는 것을 방지하기 위하여 백플레이트 후면에 별도의 실가스 케이스(9)를 장착하고 있다.

도2 에는 본 발명의 실가스 케이스가 측단면도로서 도시되고, 도3에는 정면도가 도시되며, 도4에는 배면도가 도시되는데, 실가스 케이스(9)는 실가스 연결구(22)와 실가스 유도막(21)으로 구성되어 있다. 실가스 유도막(21)은 저온의 가스와 상온의 가스를 분리시키는 기능을 가진다.

도1을 참조하면, 외부의 질소가스 혹은 건조공기가 실가스 라인(13)을 통하여 실가스 연결구(22)에 연결되어 실가스를 공급한다.

실가스는 실가스 케이스(9) 내부를 채우고 잉여가스는 구동축(4)을 따라 외부로 빠져나가게 되는데, 케이스 안쪽에서 백플레이트(5)와 접하는 공간의 가스는 펌프와 열교환에 의하여 온도가 매우 낮은 상태로 존재하는 반면에, 바깥쪽 공간의 가스는 상대적으로 온도가 높아서 백플레이트(5)의 구멍을 통하여 외부로 빠져나가는 실가스의 온도는 기존의 펌프에서의 가스온도보다 훨씬 높은 상태이다.

따라서, 구동부(B) 측으로 전달되는 한랭량이 감소되어 구동부의 오링을 비롯한 부품들이 냉각으로 인한 파손을 방지하며, 백플레이트(5) 후면으로부터 펌핑부 내부로 전달되는 열량이 감소되기 때문에 펌프의 효율이 높아지게 된다.

실가스 케이스(9)에서 구동축(4)이 통과하는 구멍과 구동축간의 간극은 매우 작으므로 소량의 실가스가 외부로 빠져 분출되어도 외부로부터 수분이 침입할 가능성은 전혀 없다. 그러므로 본 발명은 실가스 사용량이 적고, 수분 침입을 완전히 방지하며, 펌프의 펌핑효율도 높힐 수 있다.

본 발명의 실가스 케이스(9)는 현재 사용 중에 있는 원심펌프 형태의 변경이나 특별한 도구 없이도 설치가 가능한 것이 특징이다. 일반적으로 펌프의 조립시에 베어링 하우징(3)과 백플레이트(5) 중간에 구동부로부터의 열전도를 줄이기 위하여 베크라이트 소재의 단열재(8)를 사용하는데 단열재를 조립하기 전에 실가스 케이스(9)를 먼저 끼워 넣으면 되므로 조립 및 분해시 장착 및 탈착이 용이하다.

본 발명은 백플레이트(5) 후면에 실가스 케이스(9)를 장착하여 백플레이트의 후면에 밀폐된 공간에 건조한 실가스를 분사하여, 일차적으로 실가스 유도막을 따라 구동축(4) 주변으로 실가스를 분사하여 회전축의 동결을 방지하고, 상대적으로 높은 온도의 실가스가 외부로 나가도록 하여 구동부의 동결을 방지하고, 외부로부터 수분의 침투를 방지하며, 유도막 안쪽에는 상대적으로 저온의 가스가 존재하여 펌핑부에 외부로부터 열전달을 감소시켜 펌프의 효율을 높이는 방법을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 원심펌프는 실가스 케이스를 장착하고 있어, 수분이 침투할 가능성이 있는 구멍을 통하여 내부에서 외부로 건조가스가 연속적으로 분사되기 때문에 수분의 침투가능성은 거의 희박하다.

또한 백플레이트 후면의 실가스 케이스내의 건조가스가 차단막을 형성함으로써 한랭한 기운이 구동부 측으로 전달되는 것을 감소시킬 수 있고 펌핑부 주변에서 발생하는 성애현상도 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명의 동결 방지용 실가스 케이스를 액화가스용 원심펌프에 장착하면 현재와 같이 빈번한 메카니컬 실의 수리횟수를 대폭 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 펌핑부 주변의 성애를 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 저온의 액화가스를 펌핑하는 펌핑부와 구동부로 구성되는 원심펌프에 있어서,

   백플레이트(5)와 베어링 하우징(3)의 사이에 실가스 케이스(9)를 장착한 저온 액화가스 이송용 원심펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 실가스 케이스(9)는 저온의 가스와 상온의 가스를 분리시키는 유도막(21)을 가지는 저온 액화가스 이송용 원심펌프.
3. 백플레이트(5) 후면에 실가스 케이스(9)를 장착하여 백플레이트의 후면에 밀폐된 공간에 건조한 실가스를 분사하여, 일차적으로 실가스 유도막을 따라 구동축(4) 주변으로 실가스를 분사하여 회전축의 동결을 방지하고, 상대적으로 높은 온도의 실가스가 외부로 나가도록 하여 구동부의 동결을 방지하고, 외부로부터 수분의 침투를 방지하며, 유도막 안쪽에는 상대적으로 저온의 가스가 존재하여 펌핑부에 외부로부터 열전달을 감소시켜 펌프의 효율을 높이는 방법.