KR20130003138A - 공동화 현상이 방지되는 원심펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러의 회전시 발생되는 펌프 내부의 공동화 현상을 펌프 자체의 압력에 의하여 생성된 수압으로 방지하는 원심펌프 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 원심펌프 시스템은, 내부 챔버를 가지는 케이싱; 상기 내부 챔버 내부에 회전가능하게 설치되며, 수류를 발생시키는 임펠러; 상기 케이싱의 일측에 설치되며, 상기 임펠러와 연결되어 상기 임펠러를 회전시키는 동력원; 상기 케이싱의 상기 동력원 반대측에 형성되며, 상기 내부 챔버와 연통되어 외부의 물이 흡입되는 흡입구; 상기 임펠러의 회전축과 직교하는 방향으로 형성되며, 상기 내부 챔버와 연통되어 상기 내부 챔버의 물이 외부로 토출되는 토출구; 상기 토출구와 상기 흡입구를 연통시키며, 상기 토출구로 배출되는 물의 일부를 상기 흡입구로 공급하는 공동화 방지 라인;을 포함한다.

Description

공동화 현상이 방지되는 원심펌프 시스템{THE CENTIRFUGAL PUMP SYSTEM}

본 발명은 원심펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 임펠러의 회전시 발생되는 펌프 내부의 공동화 현상을 펌프 자체의 압력에 의하여 생성된 수압으로 방지하는 원심펌프 시스템에 관한 것이다.

통상적으로 원심식으로 작동되는 고속 펌프는 유공압분야에서 널리 사용되는 것으로서, 펌프의 모터가 임펠러가 장착된 축을 구동시켜 흡입구와 토출구 사이에 압력차이를 발생시켜 물에 수류를 형성시킴으로써 양정을 얻게되는 장치이다.

구체적으로 원심펌프(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 중공된 챔버가 형성되는 케이싱(10)을 구비한다. 이 케이싱(10)에는 물이 흡입되는 흡입구(20)와 흡입구로 흡입된 물을 토출하는 토출구(30)가 형성된다.

그리고, 상기 케이싱(10)에는 엔진이나 모터 등의 동력원과 이 동력원에서 동력을 전달하는 동력전달장치(40)가 장착되고, 상기 펌프 모터의 회전축(42)에는 상기 흡입구(20)로 흡입된 물에 수류를 발생시키는 임펠러(50)가 축설된다.

상기 임펠러(50)는 상기 챔버(10)의 내부에 위치되고, 중심으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 다수의 임펠러 베인이 형성되어 상기 모터(40)의 회전시 회전된다. 그리고 상기 임펠러(50)의 회전시 상기 임펠러(50)의 전방과 후방에는 압력차이가 발생하게 되고, 이로 인해 물이 흡입되게 된다.

이때, 원심펌프(1)의 최초 구동시작 시점에는 임펠러(50)의 회전에 의하여 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(10)의 내부 챔버 공간 중에서 상기 임펠러(50)가 설치된 전방의 흡입구(20) 공간에 챔버 내부의 물이 원심력에 의하여 외측으로 밀리면서 중앙 부분에 빈 공간(V)이 발생하는 공동화 현상이 발생하는 문제점이 있다.

이렇게 공동화 현상이 발생하면 토출구(30) 측의 센서에서는 물이 차올라 온것으로 감지하지만 실제로는 순간 압력 감지로 인한 착오 감지로, 지속적인 압력 상승이 이루어지지 않는 문제점이 있다. 또한 이러한 공동화 현상에 의하여 수압 형성이 느려지고, 물의 공급이 원활하게 이루어지지 않는 문제점도 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 임펠러의 회전시 발생되는 펌프 내부의 공동화현상을 펌프 자체의 압력에 의하여 생성된 수압으로 방지하는 원심펌프 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 원심펌프 시스템은, 내부 챔버를 가지는 케이싱; 상기 내부 챔버 내부에 회전가능하게 설치되며, 수류를 발생시키는 임펠러; 상기 케이싱의 일측에 설치되며, 상기 임펠러와 연결되어 상기 임펠러를 회전시키는 동력원; 상기 케이싱의 상기 동력원 반대측에 형성되며, 상기 내부 챔버와 연통되어 외부의 물이 흡입되는 흡입구; 상기 임펠러의 회전축과 직교하는 방향으로 형성되며, 상기 내부 챔버와 연통되어 상기 내부 챔버의 물이 외부로 토출되는 토출구; 상기 토출구와 상기 흡입구를 연통시키며, 상기 토출구로 배출되는 물의 일부를 상기 흡입구로 공급하는 공동화 방지 라인;을 포함한다.

그리고 상기 공동화 방지 라인에는, 상기 공공화 방지 라인을 통과하는 유량을 조절하는 유량 조절 밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 원심 펌프 시스템에는 상기 공동화 방지 라인에는, 상기 흡입구 방향에서 상기 토출부 방향으로 물이 역류하는 것을 방지하는 역류 방지 밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 원심 펌프 시스템에는, 상기 공동화 방지 라인의 상기 흡입구 방향 말단은 상기 흡입구 말단에서 상기 임펠러 방향으로 경사지게 물을 분사하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

한편 상기 토출구에는, 상기 토출구 방향에서 상기 내부 챔버 방향으로 물이 역류하는 것을 방지하는 넌리턴밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 원심 펌프 시스템은 임펠러의 회전시 발생되는 펌프 내부의 공동화현상을 펌프 자체의 압력으로 생성된 수압을 공동화 현상이 발생한 공간에 공급하는 공동화 방지 라인에 의하여 공동화 현상이 신속하게 제거되어 실질적으로 공동화현상이 원천적으로 방지되는 특유의 효과가 있다.

도 1은 종래의 원심펌프 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 종래의 원심펌프 내부의 공동화 현상 발생 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심펌프 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심펌프 시스템의 작동 회로도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 공동화 방지 원심 펌프 시스템(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이싱(110), 임펠러(150), 동력원(140), 흡입구(120), 토출구(130) 및 공동화 방지라인(160)을 포함하여 구성된다.

여기에서 상기 케이싱(110), 임펠러(150), 동력원(140), 흡입구(120), 토출구(130)의 구체적인 구조는 전술한 종래의 원심펌프(1)의 그것들과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 따라서 이하에서는 본원발명에서 특징적인 부분인 공동화 방지 라인(160)을 중심으로 설명한다.

상기 공동화 방지라인(160)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 토출구(130)와 상기 흡입구(120)를 연통시키며, 상기 토출구(130)로 배출되는 물의 일부를 상기 흡입구(120)로 공급하는 구성요소이다. 즉, 상기 공동화 방지라인(160)은 일종의 파이프와 같은 구조를 가지며, 그 내부로 물이 이동할 수 있는 관의 형태를 가지는 것이다. 이 공동화 방지라인(160)의 일단은 상기 토출구(130)의 측면에 형성된 인출구(132)에 연결되며, 상기 공동화 방지라인(160)의 반대편 타단은 상기 흡입구(120)의 측면에 형성된 인입구(122)에 연결된다.

따라서 상기 토출구(130) 방향으로 가압되어 토출되는 물의 일부분이 개방되어 있는 인출구(132)를 통하여 상기 공동화 방지라인(160)으로 유입된다. 그리고 상기 공동화 방지라인(160)으로 유입된 물은 상기 공동화 방지라인(160)을 따라 이동하여 상기 인입구(122) 방향으로 배출된다.

이는 별도의 동력을 이용하여 가압하지 않더라도 상기 케이싱(110) 내의 임펠러(150)의 회전에 의하여 생기는 압력에 의하여 물이 자동으로 이동하는 것이다. 이렇게 상기 인입구(122)로 이동된 물은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 흡입구(120) 중 공동화 현상이 발생하는 흡입구 중앙 방향으로 공급된다. 이렇게 공동화 현상이 발생한 공간에 물이 공급되면 즉시, 공급된 물에 의하여 공동이 제거되므로 공동화 현상에 의하여 발생하는 모든 문제점을 신속하게 해결하고 물을 원활하게 공급할 수 있는 것이다.

이때 상기 인출구(132)는 상기 넌리턴밸브(170)와 상기 임펠러(150)의 말단 사이에 형성되는 것이 물을 가장 용이하게 배출할 수 있어서 바람직하다.

한편 상기 공동화 방지 라인(160)의 상기 흡입구(120) 방향 말단은, 상기 흡입구(120) 말단에서 상기 임펠러(150) 방향으로 경사지게 물을 분사하도록 경사지게 형성될 수도 있을 것이다. 이는 상기 공동화 방지 라인(160)에 의하여 공급되는 물이 정확하게 공동화 현상이 발생한 지점에 공급되어 최대한 신속하게 공동화 현상을 제거하기 위함이다.

그리고 상기 공동화 방지 라인(160)에는 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상기 공동화 방지 라인(160)을 통과하는 물의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(162)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 이 유량 조절 밸브(162)는 상기 공동화 방지라인(160)을 통과하는 물의 순간적인 양을 조절하는 것으로서, 상기 흡입구(120)의 공동화 현상을 방지할 수 있는 적절한 양의 물이 상기 공동화 방지 라인(160)을 통과하도록 조절하는 것이다. 이 유량 조절 밸브(162)의 구체적인 조절값은 각 원심펌프의 특성에 따라 달라질 것이며, 이는 원심펌프의 생산 초기에 세팅될 수도 있을 것이다. 따라서 상기 원심 펌프(100)의 동작 초기에는 이 조절값으로 상기 유량 조절 밸브(162)를 개방하다가 원심 펌프(100)가 안정화되어 정상적으로 동작하게 되면, 상기 유량 조절밸브(162)를 막게 되는 것이다.

다음으로 상기 공동화 방지 라인(160)에는, 상기 흡입구(120) 방향에서 상기 토출부(130) 방향으로 물이 역류하는 것을 방지하는 역류 방지 밸브(164)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 역류 방지 밸브(164)는 상기 공동화 방지라인(160)에 내에서 물이 상기 흡입구(120) 방향에서 상기 토출구(130) 방향으로 역류하는 것을 방지하는 것으로서, 예를 들어 체크 밸브 등으로 구성될 수 있다. 상기 공동화 방지 라인(160)을 통하여 물이 역류하는 경우에는 원심펌프(100)의 구동에 문제가 발생할 수 있으므로 이를 방지하는 것이다.

한편 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 토출구(130)에는 상기 토출구(130) 방향에서 상기 내부 챔버 방향으로 물이 역류하는 것을 방지하는 넌리턴밸브(170)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 공동화 방지 원심 펌프
110 : 케이싱 120 : 흡입구
130 : 토출구 140 : 동력원
150 : 임펠러 160 : 공동화 방지라인

Claims (5)

1. 내부 챔버를 가지는 케이싱;
   상기 내부 챔버 내부에 회전가능하게 설치되며, 수류를 발생시키는 임펠러;
   상기 케이싱의 일측에 설치되며, 상기 임펠러와 연결되어 상기 임펠러를 회전시키는 동력원;
   상기 케이싱의 상기 동력원 반대측에 형성되며, 상기 내부 챔버와 연통되어 외부의 물이 흡입되는 흡입구;
   상기 임펠러의 회전축과 직교하는 방향으로 형성되며, 상기 내부 챔버와 연통되어 상기 내부 챔버의 물이 외부로 토출되는 토출구;
   상기 토출구와 상기 흡입구를 연통시키며, 상기 토출구로 배출되는 물의 일부를 상기 흡입구로 공급하는 공동화 방지 라인;을 포함하는 공동화 방지 원심펌프 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 공동화 방지 라인에는,
   상기 공공화 방지 라인을 통과하는 유량을 조절하는 유량 조절 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공동화 방지 원심펌프 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 공동화 방지 라인에는,
   상기 흡입구 방향에서 상기 토출부 방향으로 물이 역류하는 것을 방지하는 역류 방지 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공동화 방지 원심 펌프 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 공동화 방지 라인의 상기 흡입구 방향 말단은 상기 흡입구 말단에서 상기 임펠러 방향으로 경사지게 물을 분사하도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 공동화 방지 원심 펌프 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 토출구 방향에서 상기 내부 챔버 방향으로 물이 역류하는 것을 방지하는 넌리턴밸브가 더 구비되며,
   상기 공동화 방지 라인의 상기 토출구 방향 말단과 결합되는 인출구는 상기 토출구 측벽 중 상기 임펠러 말단과 상기 넌리턴밸브 사이에 상기 측벽을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 공동화 방지 원심펌프 시스템.

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