KR20180019053A - 수직형 펌프용 입구 장치 및 이러한 입구 장치를 포함하는 장치 - Google Patents

수직형 펌프용 입구 장치 및 이러한 입구 장치를 포함하는 장치 Download PDF

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아르날도 로드리게스
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술저 매니지멘트 에이지
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Abstract

수직형 펌프용 흡입 장치가 제안되는 바, 본 흡입 장치는, 수직형 펌프에 의해 펌핑될 유체를 위한 입구 개구(21)를 갖는 입구부(2)(입구부(2)는 유체 유동을 수평으로 안내하기 위해 제 1 방향(D1)으로 연장되어 있음); 유체를 펌프의 입구(301)에 전달하기 위한 출구 개구(41)를 갖는 출구부(4)(출구부(4)는 제 1 방향(D)에 수직인 제 2 방향(D2)으로 연장되어 있음); 및 유체 유동을 제 1 방향(D1)에서 제 2 방향(D2)으로 전환시키기 위한 전환부(3)를 포함하고, 전환부(3)는 입구부(2)와 출구부(4)를 서로 연결하고, 출구 개구(41)와 대향하는 바닥벽(31) 및 입구 개구(21)와 대향하는 후방벽(32)을 가지며, 입구부(2)는 입구부(2)의 단면적이 감소되도록 전환부(3) 쪽으로 테이퍼져 있으며, 전환부(3)는, 바닥벽(31) 상에 배치되어 있고 제 2 방향(D2)으로 출구 개구(41) 쪽으로 테이퍼지도록 설계되어 있는 분할 부재(33)를 포함하고, 출구부(4)는 출구부(4)의 단면적을 감소시키기 위한 감소 부분(42)을 포함하고, 감소 부분(42)은 본질적으로 벨(bell)형으로 설계되어 있다. 추가로, 수직형 펌프 및 흡입 장치(1)을 포함하는 장치가 제안딘다.

Description

수직형 펌프용 입구 장치 및 이러한 입구 장치를 포함하는 장치{INLET DEVICE FOR A VERTICAL PUMP AND AN ARRANGEMENT COMPRISING SUCH AN INLET DEVICE}
본 발명은 각각의 독립 청구항의 전제부에 따른 수직형 펌프용 입구 장치, 및 수직형 펌프와 흡입 장치를 포함하는 장치에 관한 것이다.
수직형 펌프는 예컨대 낮은 높이에서 높은 높이로 물을 끌어올리기 위한 물 산업에서 많은 상이한 용례에 사용되고 있다. 몇몇 특정한 용례의 예를 들면, 폐수, 강물, 호수물 또는 바닷물, 관개수, 발전소의 냉각수의 펌핑, 또는 소방 시스템에서의 사용, 특히 근해에서의 사용이 있다. 수직형 펌프는 펌핑될 유체를 위한 입구, 유체를 배출하기 위한 출구, 입구로부터 유체를 출구에 전달하기 위한 적어도 하나의 임펠러(하지만, 공통 축 상에 직렬로 배치되는 복수의 임펠러도 종종 있음), 및 임펠러(들)와 함께 축을 회전시키기 위한 구동부를 포함한다. 임펠러(들)는 상이한 종류로, 예컨대 축류형, 반축류형 또는 반경류형 임펠러(들)로서 설계될 수 있다. "수직형 펌프" 라는 말은, 통상적인 사용 배향에서 축이 수직 방향으로 연장되어 있는 것을 의미한다. 일반적으로 입구는 수직형 펌프의 하단부에 배치되고 출구는 그의 상단부에 배치된다.
전형적인 용례에서, 펌프의 입구를 포함하는 수직형 펌프의 하단부는, 펌프의 입구가 완전히 잠수되도록, 펌핑될 유체 속에 현가된다. 펌핑될 유체는 깨끗하거나 오염된 액체, 예컨대 하수, 섬유질 슬러리 또는 고형물 함유 액체일 수 있다. 펌핑될 유체는 수직형 펌프의 하단부가 잠수되는 섬프(sump) 안에 담긴다. 수직형 펌프에 들어갈 때 유체 유동은 펌프의 전체 입구에 걸쳐 가능한 한 균질하고 균일해야 한다. 그러나, 실제로는, 입구에 인접해서 유체의 회전을 일으키는 소용돌이, 와류 또는 난류를 포함한 일반적으로 불리한 유동 조건이 섬프 내 수직형 펌프의 입구에 존재하게 된다. 이들 불리한 유동 조건은 펌프의 효율을 상당히 감소시킬 수 있고 또한 임펠러(들)에 작용하는 큰 기계적 스트레스를 야기할 수 있다. 이 결과 유지 보수 비용이 높게 된다.
수직형 펌프의 입구에서 유동 조건을 개선하기 위해, 예컨대 섬프 내에 배치되어 있는 벽 또는 안내 구조물을 분할하여 토목 작업으로 섬프 설계를 변경하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이 결과, 섬프의 설계가 상당히 복잡하게 되고, 이에 따라 상당한 양의 토목 작업이 필요하게 되며 그래서 추가적인 비용이 들게 된다.
또한, 펌프의 입구에서 유동 조건을 개선하기 위해 펌프의 입구에 부착되는 흡입 장치를 수직평 펌프에 제공하는 것도 알려져 있다. US-B-8,177,500에는 예컨대, 수직형 펌프에 들어가는 액체의 균일한 유동을 일으키는 흡입 장치가 개시되어 있다. 이 흡입 장치는, 오리피스 및 유체 유동을 점진적으로 가속시키기 위해 상기 오리피스에서 멀어지는 방향으로 볼 때 단면이 감소하는 영역을 갖는 입구부, 및 수직형 펌프의 입구에 연결되는 출구부를 포함한다. 상기 흡입 장치는, 오리피스 주위에 연장되어 있는 입구부의 원주 벽의 적어도 일부분이 경사부를 포함한다는 점에 특징이 있다.
위외 같은 종래 기술에서 출발한 본 발명의 목적은, 펌프의 입구에 연결될 수 있고 적어도 난류 및 와류를 감소시켜 펌프의 입구에서 유리한 유동 조건을 발생시키는, 수직형 펌프를 위한 개선된 다른 흡입 장치를 제안하는 것이다. 이 흡입 장치는 구조가 간단해야 되고 또한 비용 효율적이어야 한다. 또한, 본 발명의 목적은, 수직형 펌프 및 이 펌프의 입구에 연결될 수 있는 그러한 흡입 장치를 포함하는 장치를 제안하는 것이다.
이들 목적을 만족하는 본 발명의 주제는 각각의 독립 청구항의 특징적 사항을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 수직형 펌프용 흡입 장치가 제안되는데, 이 흡입 장치는, 상기 수직형 펌프에 의해 펌핑될 유체를 위한 입구 개구를 갖는 입구부(상기 입구부는 유체 유동을 수평으로 안내하기 위해 제 1 방향(D1)으로 연장되어 있음); 유체를 펌프의 입구에 전달하기 위한 출구 개구를 갖는 출구부(상기 출구부는 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장되어 있음); 및 상기 유체 유동을 상기 제 1 방향에서 제 2 방향으로 전환시키기 위한 전환부를 포함하고, 상기 전환부는 상기 입구부와 출구부를 서로 연결하고, 상기 출구 개구와 대향하는 바닥벽 및 입구 개구와 대향하는 후방벽을 가지며, 상기 입구부는 입구부의 단면적이 감소되도록 상기 전환부 쪽으로 테이퍼져 있으며, 상기 전환부는, 상기 바닥벽 상에 배치되어 있고 제 2 방향으로 상기 출구 개구 쪽으로 테이퍼지도록 설계되어 있는 분할 부재를 포함하고, 상기 출구부는 출구부의 단면적을 감소시키기 위한 감소 부분을 포함하고, 상기 감소 부분은 본질적으로 벨(bell)형으로 설계되어 있다.
특히, 테이퍼형 분할 부재와 출구의 본질적으로 벨형인 감소 부분의 조합에 의해, 흡입 장치의 출구 개구 및 수직평 펌프의 입구에서 유체의 유리한 유동 조건이 생기게 된다. 불리한 와류 또는 난류의 발생이 적어도 상당히 감소되어, 유체 유동이 균질하고 균일하게 된다. 테이퍼형 분할 부재는 유체 유동을 동시에 2개의 차원으로, 즉 제 1 방향에 수직인 두 방향으로 전환시킨다. 작동 중에 통상적인 배치에 대해, 제 1 방향은 수평 방향이다. 따라서, 분할 부재는 입구 개구에서 오는 유체 유동을 주로 제 1 (수평) 방향으로 양 측방으로, 즉 좌우로 분할 부재 쪽으로, 또한 수직 방향으로 전환시킨다. 분할 부재의 하류에서, 출구부의 본질적으로 벨형인 감소 부분은 유체 유동을 출구 개구 쪽으로 안내하여, 유체가 수직형 폄프의 입구에 도달할 때 통과하는 출구 개구에서 와류 또는 소용돌이가 생기지 않거나 감소된다.
"본질적으로 벨형인"은, 감소 부분의 전체적인 형상이 벨형에 적어도 상당히 가깝다는 것을 의미한다. 뒤에서 더 상세히 설명하겠지만, 일 바람직한 실시 형태에 따르면, 흡입 장치는 바람직하게는 용접으로 함께 결합되는 복수의 금속 부품, 예컨대 금속 시트 또는 금속 판 및/또는 금속 밴드로 제조된다. 벨형은 여러 개의 서로 인접하는 금속 밴드로 얻어질 수 있다. 이러한 제조로, 에지 또는 코너가 2개의 서로 인접하는 금속 밴드의 경계에 생길 수 있다. 따라서, 결과적인 표면은, 에지가 없는 항상 만곡된 이상적인 벨 표면처럼 생긴 게 아니라 다각형 면과 유사하게 된다. "본질적으로 벨형인"은, 이러한 실시 형태, 즉 벨형이 다각형 면으로 근사화되는 경우도 포함하는 것으로 이해해야 한다.
일 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 입구부는 바닥, 덮개, 각기 상기 바닥과 덮개를 연결하는 2개의 측벽, 및 격벽을 포함하고, 상기 격벽은 상기 제 1 방향으로 상기 입구 개구로부터 상기 전환부 쪽으로 연장되어 있고 또한 상기 제 2 방향으로 상기 바닥으로부터 덮개까지 연장되어 있다. 입구부에 격벽을 제공함으로써, 흡입 장치에 들어가는 유체 유동은, 입구부에서 서로 평행하게 안내되고 격벽에 의해 서로 분리되는 2개의 부분 유동으로 분할된다. 이렇게 해서, 와류 또는 소용돌이의 발생 가능성이 더욱 줄어든다. 추가로, 존재하는 와류 구조 또는 소용돌이를 수직형 펌프의 입구에 도달하기 전에 파괴할 수 있다.
격벽은 전환부의 바닥벽에서 연장되어 있고 또한 상기 분할 부재에서 또는 그 가까이에서 끝나 있는 것이 유리한데, 왜냐하면, 2개의 부분이 적어도 분할 부재에 도달할 때까지는 서로 분리되어 유지되기 때문이다. 이는 균일한 유체 유동에 도움이 된다.
바람직하게는, 격벽은 상기 입구 개구를 상기 제 1 방향에 수직인 동일한 단면적을 갖는 2개의 오리피스로 분할한다. 그리하여, 2개의 부분 유동은 본질적으로 동일한데, 즉 본질적으로 동일한 유량을 갖게 된다. 이는 출구 개구에서서 균일한 유동에 기여할 수 있는 매우 대칭적인 배치이다.
2개의 부분 유동을 적어도 분할 부재의 영역에 도달할 때까지 분리된 상태로 유지하고 동시에 부분 유동이 분할 부재에 의해 원활하게 전환되도록 하기 위해, 상기 격벽은 분할 부재에 인접해 있는 끝 가장자리를 가지며, 끝 가장자리는 상기 바닥벽에서 시작되어 있고 상기 제 1 방향 및 제 2 방향 모두에 대해 경사져 있는 것이 바람직하다. 끝 가장자리의 모따기된 설계는, 유체 유동이 분할 부재에 의해 전환될 때 난류를 줄이거나 피하는데 도움을 줄 수 있다.
상기 설계에 대한 더 바람직한 선택 방안은, 상기 전환부의 후방벽과 출구 개구의 경계를 한정하는 벽 사이에 제 1 방향의 변위가 있도록, 상기 전환부의 바닥벽은 제 1 방향에 대해 상기 출구부를 넘어 연장되어 있는 것이다.
일 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 전환부의 후방벽과 분할 부재 사이에 배치되어 있는 스탑퍼 벽를 가지고 있다. 분할 부재의 뒤에(입구 개구에서 나오는 유체의 유동 방향에서 볼 때) 전환부의 공간은, 입구부가 격벽에 의해 분할되는 것과 유사한 방식으로 스탑퍼 벽에 의해 분할된다. 그리하여, 2개의 부분 유동이 분할 부재 뒤의 공간에서도 본질적으로 분리된 상태로 유지된다. 따라서, 유체의 각 부분 유동은 제 1 방향(수평 방향)으로부터 제 2 방향(수직 방향)으로 서로 개별적으로 안내된다. 분할 부재 뒤의 공간에서도 유체의 두 부분 유동이 유지됨으로써, 출구 개구에서 유체의 유동 조건이 더 개선된다.
스탑퍼 벽과 관련하여, 스탑퍼 벽은 제 1 방향으로 연장되어 있고 또한 상기 격벽과 정렬되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 격벽과 스탑퍼 벽은, 제 1 방향으로 연장되어 있고 분할 부재에 의해 차단되어 있는 공통의 곧은 벽을 형성한다. 다시 말해, 이 실시 형태에서, 스탑퍼 벽은 분할 부재 뒤의 공간에서 격벽의 연장부를 구성한다.
격벽과 관련하여 이미 설명한 바와 동일한 이유로, 분할 부재를 향하는 스탑퍼 벽의 가장자리는 모따기되어 있는 것이 바람직한데, 즉 상기 스탑퍼 벽은 분할 부재에 인접해 있는 시작 가장자리를 가지며, 이 시작 가장자리는 상기 바닥벽에서 시작되어 있고 또한 상기 제 1 방향 및 제 2 방향 모두에 대해 경사져 있는 것이 바람직하다.
출구 개구에서의 바람직한 유동 조건에 유리한 대칭적인 설계를 실현하기 위해, 분할 부재는 상기 출구 개구에 대해 중심 맞춤되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
테이퍼형 분할 부재의 설계와 관련하여, 분할 부재는 제 2 방향으로 연장되어 있는 길이 방향 축선에 대해 회전 대칭형인 것이 바람직하다.
바람직한 설계에 따르면, 분할 부재는 본질적으로 원추형으로 또는 절두 원추형으로 설계되어 있다.
흡입 장치는 종래 기술에 알려져 있는 어떤 방법으로도 제조될 수 있는데, 예컨대 주조, 또는 기계 가공, 금속 절삭 또는 밀링 또는 이들의 조합과 같은 제거 제조 공정으로 제조된다. 특히 낮은 제조 비용 면에서 흡입 장치를 특히 비용 효율적으로 만들기 위해, 상기 흡입 장치는 바람직하게는 용접으로 서로 결합되는 복수의 금속 부품으로 제조된다. 이 실시 형태에서, 흡입 장치는, 적절한 형상을 갖도록 절단 또는 기계 가공으로 준비되는 복수의 금속 부품으로 조립된다. 그래서, 개별적인 금속 단편은 용접으로 결합되어 흡입 장치를 형성하게 된다.
바람직하게는, 상기 복수의 금속 부품은 금속 시트 또는 금속 판 또는 금속 밴드를 포함한다.
추가로, 본 발명에 따르면, 수직형 펌프 및 수직형 펌프용 흡입 장치를 포함하는 장치가 제안되는데, 상기 흡입 장치는 본 발명에 따라 설계되어 있고, 흡입 장치의 출구부는 상기 수직형 펌프의 입구에 연결된다. 따라서, 흡입 장치의 출구개구는 수직형 펌프의 입구와 대향한다. 바람직하게는, 흡입 장치의 출구 개구는 수직형 펌프의 입구와 동일한 직경을 갖는다. 출구 개구의 단면 영역은 수직형 펌프의 입구의 단면 영역과 합동이고, 양 영역은 바로 인접한다.
본 발명에 따른 흡입 장치는 수직형 펌프의 기존의 설비를 개장(retrofitting)하는데도 특히 적합하다. 펌프의 입구에 부착되는 본 발명에 따른 흡입 장치를 수직형 펌프에 제공함으로써, 펌프 입구에서의 유동 조건이 상당히 개선될 수 있다. 유동 조건은 더 균일하게 되고, 펌프 입구에서의 와류 또눈 소용돌이의 발생이 현저히 감소된다. 이리하여, 펌프의 효율이 증가되고 유지 보수 비용이 감소된다.
특히, 토목 공사로 섬프의 설계를 변경하는 것이 가능하지 않거나 너무 힘들거나 또는 비용이 너무 많이 드는 경우에는, 본 발명에 따른 흡입 장치가 비용 효율적이고 펌프 입구에서의 불리한 유동 조건을 해결하는 효과적인 방안이 된다.
본 발명의 추가적인 유리한 방안 및 실시 형태는 종속 청구항에서 명백히 알 수 있을 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 도면은 개략적으로 나타나 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡입 장치의 일 실시 형태의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타나 있는 실시 형태를 위쪽에서 본 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타나 있는 실시 형태를 아래쪽에서 본 사시도이다.
도 4는 도 1에 있는 Ⅳ - Ⅳ 단면선을 따라 취한 실시 형태의 사시 단면도이다.
도 5는 도 4에 있는 Ⅴ - Ⅴ 단면선을 따라 취한 실시 형태의 사시 단면도이다.
도 6은 도 4에 있는 Ⅵ - Ⅵ 단면선을 따라 취한 실시 형태의 사시 단면도이다.
도 7은 섬프에 설치되어 있는 본 발명에 따른 장치의 일 실시 형태를 개략적으로 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 흡입 장치(1)의 일 실시 형태의 측면도를 나타낸다. 흡입 장치(1)는 펌핑될 유체를 위한 입구부(2)를 포함한다. 이 입구부(2)는 제 1 방향(D1)으로 연장되어 있다. 흡입 장치(1)는 유체를 배출하기 위한 출구 개구(41)를 갖는 출구부(4)를 더 포함한다. 이 출구부(4)는 제 1 방향(D)에 수직인 제 2 방향(D2)으로 연장되어 있다. 입구부(2) 및 출구부(4)는 입구부(3)와 출구부(4) 사이에 있는 전환부(3)에 의해 연결되어 있다. 이 전환부(3)는 유체 유동을 제 1 방향(D1)에서 제 2 방향(D2)으로 전환시킨다.
"상부", "바닥", "측면" "아래쪽", "위쪽" 등과 같은 상대적인 용어는, 흡입 장치가 작동 중에, 즉 작동 상태시 통상적으로 배치되어 있는 경우에 대한 것이다. 흡입 장치(1)의 이 통상적인 배치에서, 제 2 방향(D2)은 보통 수직 방향, 즉 중력 방향이고, 제 1 방향(D1)은 보통 수평 방향, 즉 수직 방향에 수직인 방향이다.
본 발명에 대한 더 나은 이해를 위해, 본 발명에 따른 장치(100)의 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도 7을 먼저 참조한다. 장치(100)는 도 7에서 참조 번호 "200"으로 표시되어 있는 섬프(sump), 탱크 또는 다른 용기 안에 설치된다. 섬프(200)는 장치(100)가 보이도록 단면도로 나타나 있다. 섬프(200)는 섬프(200) 밖으로 펌핑될 유체, 예컨대, 물 또는 오염된 물, 해수, 하수 또는 고형물 함유 액체를 담는다. 액체의 수위는 그 액체의 표면(400)으로 나타나 있다.
상기 장치(100)는 수직형 펌프(300) 및 이 수직형 펌프(300)를 위한 흡입 장치(1)를 포함한다. 흡입 장치(1)는 수직형 펌프(300)에 장착되도록 설계되어 있는데, 예컨대 흡입 장치(1)의 출구부(4)는 수직형 펌프(300)의 입구(301)에 연결되어, 흡입 장치의 출구 개구(41)는 펌프(300)의 입구(301)와 직접 대향하게 된다. 흡입 장치(1)는 예컨대 펌핑될 유체의 유동을 균일하게 하거나, 펌프(300)의 입구(301)에서 와류 또는 소용돌이의 발생을 방지 또는 감소시키거나 또는 존재하는 와류 또는 소용돌이를 파괴하여 수직형 펌프(300)의 입구(301)에서 유동 조건을 개선하게 된다.
공지되어 있는 방식으로 수직형 펌프(300)는, 펌핑될 유체를 위한 입구(301), 유체를 배출하기 위한 출구(303), 유체를 입구(301)에서 출구(303)로 전달하기 위한 적어도 하나의 임펠러(302)(하지만 종종 공통 축(305)에 직렬로 배치되는 복수의 임펠러), 및 임펠러(들)(302)와 함께 축(305)을 회전시키기 위한 구동부(미도시)를 갖는 케이싱(304)을 포함한다.
수직형 펌프(300)의 표시 및 특히 임펠러(302)의 표시는 단지 상징적인 것임을 생각해야 한다. 임펠러(302) 또는 복수의 임펠러는 수직형 펌프에 사용되는 어떤 종류의 것이라도 될 수 있는데, 예컨대 축류형, 반축류형 또는 반경류형일 수 있다.
수직형 펌프는, 임펠러(들)(302)를 구동하기 위한 축(305)이 펌프의 작동 중에 수직 방향으로 연장되어 있는 펌프이다. 수직형 펌프(300)는 당업계에서 많은 실시 형태 및 설계로 잘 알려져 있으며 그래서 여기서는 추가 설명이 필요 없다. 수직형 펌프(300)는 공지되어 있는 어떤 종류의 펌프라도 될 수 있는데, 예컨대 원심 펌프, 단단 펌프 또는 다단 펌프일 수 있다. 임펠러(302) 또는 임펠러들(302)의 설계에 대해, 이는 예컨대 반경류형 설계, 축류형 설계 또는 반축류형 설계일 수 있다. 각 임펠러(302)는 개방형 임펠러, 폐쇄형 임펠러 또는 반개방형 임펠러일 수 있다.
수직형 펌프(300)는, 적어도 입구(301)가 유체 내에 완전히 잠수되도록, 섬프(200)에 대해 현가된다. 작동 중에, 수직형 펌프는 섬프(200)로부터 흡입 장치(1)를 통해 유체를 흡입하여 펌프(300)의 입구(301)로 흡입하여 그 유체를 출구(303)에 보내게 된다. 흡입 장치(1)에 의해 특히 유리한 유동 조건이 펌프(300)의 입구(301)에 생기게 된다. 입구(301)에서 유체 유동은 매우 균일하고 임펠러(302) 앞에서 와류, 소용돌이 또는 예비 소용돌이의 발생이 방지되거나 적어도 상당히 감소된다.
이제 도 1 내지 6을 참조하여, 흡입 장치(1)의 실시 형태를 더 상세히 설명한다. 더 나은 이해를 위해, 도 2 - 6은 도 1에 나타나 있는 흡입 장치(1)의 실시 형태의 추가적인 다른 도를 나타낸다. 도 2는 위쪽에서 본 사시도이고, 도 3은 아래쪽에서 본 사시도이다. 도 4 - 6은 특히 흡입 장치(1)의 내부 구조 및 설계를 도시하는 다른 사시 단면도이다. 도 4는 도 1에 있는 Ⅳ - Ⅳ 단면선을 따른 단면도이고, 도 5 및 6은 도 4에 있는 Ⅴ - Ⅴ 및 Ⅵ - Ⅵ 단면선을 각각 따른 단면도이다.
펌핑될 유체는 입구 개구(21)를 통해 입구부(2)에 들어가 이 입구부(2)에 의해 안내되어 주로 제 1 방향(D1), 즉 수평으로 전환부(3) 쪽으로 흐르게 된다. 전환부(3)는 유체의 유동을 제 1 방향(D1)에서 제 2 방향(D2)으로 원활하게 전환시켜그 유체를 출구부(4) 쪽으로 안내하게 되며, 이 출구부는 출구 개구(41)를 통해 유체를 펌프(300)의 입구(301) 쪽으로 전달한다.
전환부(3)는 출구 개구(41)와 대향하는 바닥벽(31) 및 입구 개구(21)와 대향하고 제 1 방향(D1)에 대해 흡입 장치(1)의 경계를 한정하는 후방벽(32)을 갖는다. 본 발명에 따르면, 전환부(3)는 전환부(3)의 바닥벽(31)에 배치되는 분할 부재(33)(예컨대, 도 2)를 포함한다. 이 분할 부재(33)는 출구 개구(41) 쪽으로 제 2 방향(D2)으로 테이퍼지도록 설계되어 있다. 분할 부재(33)는 유체 유동을 2개의 차원으로 전환시킨다. 유체 유동은 옆으로, 즉 입구 개구(21)에서 제 1 방향(D1)으로 볼 때 좌우로, 그리고 수직으로, 즉 출구 개구(41) 쪽으로 방향 전환된다.
바람직하게는, 분할 부재(33)는 출구 개구(41)에 대해 중심 맞춤되어 배치된다. 이러한 목적으로, 분할 부재(33)는, 분할 부재(33)의 중심 축선(C)이 출구 개구(41)의 중심을 통과하도록 바닥벽(31) 상에 배치된다.
입구부(2)는 제 1 방향(D1)에 수직인 대체로 직사각형 단면을 가지며 입구 개구(21)으로부터 전환부(3) 쪽으로 테이퍼져 있다. 따라서, 유체 유동에 이용 가능한 단면적은 입구 개구(21)로부터 전환부(3) 쪽으로 가면서 감소한다. 입구 개구(21)는 제 1 방향(D1)에 수직인 직사각형 단면을 갖는다.
본 발명에 따르면, 출구부(4)는 출구부(4)의 단면적(제 2 방향(D2)에 수직)을 감소시키기 위한 감소 부분(42)을 포함하고, 이 감소 부분(42)은 본질적으로 벨형으로 설계되어 있다. 벨형 감소 부분(42)은 출구 개구(42)에서 유리한 유동 조건을 만드는데 상당히 기여한다.
여기서 설명하는 실시 형태에서, 출구부의 감소 부분(42)은 전환부(3)에 연결된다. 출구부(4)는 일정한 직경의 원통형 부분(43)을 더 포함하고, 이 원통 부분은 감소 부분(42)에 인접하여 배치된다. 따라서, 감소 부분(42)은 전환부(3)와 원통형 부분(43) 사이에 배치된다. 원통형 부분(43)은 출구 개구(41)의 경계를 한정하는 벽을 구성하고, 흡입 장치(1)와 펌프(300)를 연결하는데 사용될 수 있다.
입구부(2)는 바닥(22), 덮개(23), 및 바닥(22)에서부터 덮개(23)까지 연장되어 있어 바닥(22)과 덮개(23)를 연결하는 측벽(24)을 포함한다. 도 3 및 4에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 바닥(22)은 사다리꼴 형상의 판으로 설계되어 있고, 그 사다리꼴의 두 평행한 가장자리 중의 긴 가장자리는 입구 개구(21)에 있고 두 평행한 가장자리 중의 짧은 가장자리는 전환부(3)에 인접한다. 사다리꼴의 두 경사진 가장자리 각각은 측벽(24) 중의 하나에 연결되어 있다. 각 측벽(24)은, 바닥(22)과 덮개(23) 사이에서 수직으로 또한 제 1 방향(D1)으로 입구 개구(21)에서 전환부(3)까지 연장되어 있는 판으로 설계되어 있다.
바닥(22)은 수평으로, 즉 제 1 방향(D1)에 평행하게 배치된다. 덮개(23)는 제 1 방향(D1)에 대해 경사지도록 배치되어 있어, 바닥(22)과 덮개(23) 사이의 거리는 입구 개구(21)에서 전환부(3) 쪽으로 가면서 감소한다.
바람직하게는, 입구부(2)는 격벽(25)을 포함하며(특히 도 4 참조), 이 격벽은 제 1 방향(D1)으로 입구 개구(21)에서 전환부(3) 쪽으로 연장되어 있고 또한 제 2 방향으로 바닥(22)에서 덮개(23)까지 연장되어 있다. 격벽(25)은 바닥(22) 및 덮개(23) 모두에 연결되어 있다. 입구부(2) 내에서 격벽(25)은 직사각형 형상을 갖는다. 격벽(25)은 유입하는 유체 유동을 2개의 부분 유동으로 분할하며, 이들 부분 유동은 서로 분리되어 입구부를 통해 안내된다.
격벽(25)은 입구 개구(21)를 제 1 방향(D1)에 수직인 동일한 단면적을 갖는 2개의 오리피스(211, 212)(도 2 참조)로 분할하는 것이 유리하다. 따라서, 두 오리피스(211, 212)는 본질적으로 동일한 직사각형 형상 및 동일한 크기를 갖는다. 격벽(25)은 각 측벽(24)으로부터 동일한 거리를 두고 있는 측벽(24)들 사이의 중간에서 중앙에서 연장되어 있다.
도 4에 나타나 있는 바와 같이, 격벽(25)은 입구부(2)로부터 돌출되어 있고 또한 전환부(3) 안으로 연장되어 있는 것이 바람직하다. 전환부(3)의 바닥벽(31)에서 격벽(25)은, 전환부(3)의 바닥벽(31)에 배치되어 있는 분할 부재(33)에서 또는 그 가까이에서 끝나 있다. 따라서, 입구 개구(21)에서 격벽(25)이 유체 유동을 분할하는 2개의 부분 유동은 서로 분리되어 분할 부재(33)까지 안내된다.
분할 부재(33)에 인접하여 격벽(25)은 전환부(3)의 바닥벽(31)에서 시작하는 끝 가장자리(251)(도 4 및 5 참조)를 가지고 있는데, 이 끝 가장자리는 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)에 대해 경사져 있다. 끝 가장자리(251)는 후방으로 입구 개구(21) 쪽으로 경사져 있어, 분할 부재(33)와 끝 가장자리(251) 사이의 거리는 전환부(3)의 바닥벽(31)으로부터 멀어질수록 증가한다. 이러한 설계로 유체 유동의 방향 변경이 매우 원활하게 이루어진다.
전환부(3)의 후방벽(32)과 출구 개구(41)의 경계를 한정하는 벽, 즉 출구 개구(4)의 원통형 부분(43) 사이에 제 1 방향(D1)의 변위(E)(도 1)가 있도록, 전환부(3)의 바닥벽(31)은 제 1 방향(D1)에 대해 출구 개구(41)를 넘어 연장되어 있다. 이는 전체 출구 개구(41)가 제 1 방향(D1)에 대해 전환부의 후방벽(32) 보다 입구개구(21)에 더 가깝다는 것을 의미한다. 이러한 구성으로, 입구 개구(21)로부터 오는 유체 유동은 입구 개구(21) 쪽으로 향하는 유동 성분을 가지고 전환부(3) 안에서 제 2 방향(D2)으로 상방으로뿐만 아니라 후방으로도 안내된다.
전환부(3)의 후방벽(32)과 분할 부재(33) 사이의 공간에는, 유체의 유동 방향에서 볼 때 분할 부재(33) 뒤의 공간에서도 부분 유동을 본질적으로 서로 분리된 상태로 유지하기 위해 스탑퍼 벽(34)이 배치되어 있다. 따라서, 부분 유동은 본질적으로 출구부(4)의 감소 부분(42)에서만 재결합하게 된다. 스탑퍼 벽(34)은 제 1 방향(D1)으로 또한 격벽(25)과 정렬되어 연장되어 있다. 그래서 스탑퍼 벽(34)은 분할 부재(33)의 다른 측에 있는 격벽(25)의 연장부와 같다. 스탑퍼 벽(34)의 최대 높이, 즉 제 2 방향(D2)으로의 최대 연장은, 분할 부재(33)로부터 멀어지는 방향으로 향하는 끝 가장자리(251)의 단부에서의 격벽(25)의 높이(제 2 방향(D2)의 높이)와 바람직하게 같다.
격벽(25)의 끝 가장자리(251)와 유사하게, 스탑퍼 벽(34)은 분할 부재(33)에 인접하는 시작 가장자리(341)를 가지고 있다. 이 시작 가장자리(341)는 분할 부재(33)에 인접하여 전환부(3)의 바닥벽(3)에서 시작하고 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)에 모두에 대해 경사져 있다. 바람직하게, 시작 가장자리(341)의 경사각은 끝 가장자리(251)의 경사각과 같다. 그래서 분할 부재(33) 주위의 유동 조건은 매우 대칭적이다.
출구 개구(41) 쪽으로 테이퍼지도록 설계된 분할 부재(33)는 제 2 방향(D2)으로 연장되어 있는 길이 방향 축선에 대해 바람직하게 회전 대칭형이다. 여기서 설명하는 실시 형태에서, 이 길이 방향 축선은 중심 축선(C)이다. 분할 부재는 예컨대 포물면, 절두 포물면, 쌍곡면 또는 절두 쌍곡면으로 설계될 수 있다. 특히, 분할 부재는 본질적으로 원추형 또는 절두 원추형으로 설계될 수 있다.
물론, 흡입 장치(1)의 특정 실시 형태 또는 특정 설계에 대해 많은 변형예가 가능하다. 가능한 일 변형예를 언급하면, 흡입 장치(1)의 입구부(2)는, 덮개(23)가 수평으로,즉 제 1 방향(D1)에 평행하고 바닥(22)은 제 1 방향(D1)에 대해 경사지도록 배치되어 바닥(22)과 덮개(23) 사이의 거리가 입구 개구(21)에서 전환부(3) 쪽으로 가면서 감소하도록 설계될 수 있다. 이러한 변형예의 결과, 도 1에 나타나 있는 바와 유사한 설계가 되지만, 입구부(2)는 제 1 방향(D1) 주위로 180°회전되어 있고 전환부(3) 및 출구부(4)는 도 1에 나타나 있는 바와 같이 유지된다.
흡입 장치(1)는 당업계에 알려져 있는 어떤 방법으로도 제조될 수 있는데, 예컨대 주조, 또는 기계 가공, 금속 절삭, 밀링 또는 이들의 조합과 같은 어떤 적절한 제거 제조 공정으로도 제조될 수 있다. 특히 낮은 제조 비용 면에서 흡입 장치를 특히 비용 효율적이게 하기 위해서는, 흡입 장치를 서로 결합되는, 바람직하게는 용접되는 복수의 금속 부품으로 만드는 것이 바람직하다.
흡입 장치를 바람직하게 복수의 금속 부품으로 제조하는 것이 도 3에 나타나 있는데, 여기서 개별 금속 부품은 참조 번호 "P"로 나타나 있다. 흡입 장치(1)는 복수의 금속 부품(P)으로 조립된다. 각 개별 부품(P)은 개별 부품들이 서로 결합되어 흡입 장치(1)를 형성하기 전에 적절한 형상으로 된다. 개별 부품(P)들을 원하는 형상으로 결합하기 위해 개별 부품을 준비하는 것은, 상이한 방식으로, 예컨대 절삭, 기계 가공, 굽힘, 꼬임(kinking) 등으로 행해질 수 있다. 그런 다음 개별 금속 부품(P)은 용접으로 결합되어 흡입 장치(1)를 형성한다.
흡입 장치(1)를 조립하기 위한 개별 부품(P)의 수는 특정 용례에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 일 가능성은 예컨대 먼저 입구부(2), 전환부(3) 및 출구부(4) 각각을 서로 별개의 요소로서 조립하고 그런 후에 이들 3개의 요소를 조립하여 흡입 장치(1)를 형성하는 것이다.
그러나, 전환부(3) 및 출구부(4)를 적절히 성형된 개별 부품으로 단일 요소 또는 단편으로서 만드는 것도 가능하다. 당업자라면 개별 부품(P)으로 흡입 장치(1)를 만드는 적절한 방법을 결정하는데 문제없을 것이다.
금속 부품(P)의 준비를 위한 공급 재료로서, 예컨대 금속 시트, 금속 판 또는 금속 밴드가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 흡입 장치(1)는 또한 수직형 펌프의 입구에서 유동 조건을 개선하기 위해 기존의 펌프 또는 펌프 설비를 개장(retrofitting)하는데 특히 적합하다. 그러한 펌프 설비의 섬프(200)에서 힘드는 토목 공사를 하는 대신에, 본 발명에 따라 설계된 흡입 장치(1)는 그의 출구부(4)로 수직형 펌프(300)의 입구에 연결될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 흡입 장치를 실현하기 위해, 입구부(2)를 전환부(3)와 함께 수직형 펌프의 이미 존재하는 입구 벨에 연결할 수 있다.

Claims (15)

  1. 수직형 펌프용 흡입 장치로서,
    상기 수직형 펌프에 의해 펌핑될 유체를 위한 입구 개구(21)를 갖는 입구부(2) - 상기 입구부(2)는 유체 유동을 수평으로 안내하기 위해 제 1 방향(D1)으로 연장되어 있음 -;
    유체를 펌프의 입구(301)에 전달하기 위한 출구 개구(41)를 갖는 출구부(4) - 상기 출구부(4)는 상기 제 1 방향(D)에 수직인 제 2 방향(D2)으로 연장되어 있음 -; 및
    상기 유체 유동을 상기 제 1 방향(D1)에서 제 2 방향(D2)으로 전환시키기 위한 전환부(3)를 포함하고,
    상기 전환부(3)는 상기 입구부(2)와 출구부(4)를 서로 연결하고, 상기 출구 개구(41)와 대향하는 바닥벽(31) 및 입구 개구(21)와 대향하는 후방벽(32)을 가지며, 상기 입구부(2)는 입구부(2)의 단면적이 감소되도록 상기 전환부(3) 쪽으로 테이퍼져 있으며,
    상기 전환부(3)는, 상기 바닥벽(31) 상에 배치되어 있고 제 2 방향(D2)으로 상기 출구 개구(41) 쪽으로 테이퍼지도록 설계되어 있는 분할 부재(33)를 포함하고, 상기 출구부(4)는 출구부(4)의 단면적을 감소시키기 위한 감소 부분(42)을 포함하고, 상기 감소 부분(42)은 본질적으로 벨(bell)형으로 설계되어 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구부(2)는 바닥(22), 덮개(23), 각기 상기 바닥(22)과 덮개(23)를 연결하는 2개의 측벽(24), 및 격벽(25)을 포함하고, 상기 격벽은 상기 제 1 방향(D1)으로 상기 입구 개구(21)로부터 상기 전환부(3) 쪽으로 연장되어 있고 또한 상기 제 2 방향(D2)으로 상기 바닥(22)으로부터 덮개(23)까지 연장되어 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 격벽(25)은 전환부(3)의 바닥벽(31)에서 연장되어 있고 또한 상기 분할 부재(33)에서 또는 분할 부재 가까이에서 끝나 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 격벽(25)은 상기 입구 개구(21)를 상기 제 1 방향(D1)에 수직인 동일한 단면적을 갖는 2개의 오리피스(211, 212)로 분할하는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격벽(25)은 분할 부재(33)에 인접해 있는 끝 가장자리(251)를 가지며,끝 가장자리(251)는 상기 바닥벽(31)에서 시작되어 있고 상기 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2) 모두에 대해 경사져 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전환부(3)의 후방벽(32)과 출구 개구(41)의 경계를 한정하는 벽(43) 사이에 제 1 방향(D1)의 변위(E)가 있도록, 상기 전환부(3)의 바닥벽(31)은 제 1 방향(D1)에 대해 상기 출구부(41)를 넘어 연장되어 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전환부(3)의 후방벽(32)과 분할 부재(33) 사이에 배치되어 있는 스탑퍼 벽(34)를 가지고 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스탑퍼 벽(34)은 제 1 방향(D1)으로 연장되어 있고 또한 상기 격벽(25)과 정렬되어 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 스탑퍼 벽(34)은 분할 부재(33)에 인접해 있는 시작 가장자리(341)를 가지며, 시작 가장자리(341)는 상기 바닥벽(32)에서 시작되어 있고 또한 상기 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2) 모두에 대해 경사져 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할 부재(33)는 상기 출구 개구(41)에 대해 중심 맞춤되도록 배치되어 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할 부재(33)는 제 2 방향으로 연장되어 있는 길이 방향 축선(C)에 대해 회전 대칭형인, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할 부재(33)는 본질적으로 원추형으로 또는 절두 원추형으로 설계되어 있는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입 장치는 바람직하게는 용접으로 서로 결합되는 복수의 금속 부품(P)으로 제조되는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 금속 부품(P)은 금속 시트 또는 금속 판 또는 금속 밴드를 포함하는, 수직형 펌프용 흡입 장치.
  15. 수직형 펌프(300) 및 수직형 펌프(300)용 흡입 장치(1)를 포함하는 장치로서, 상기 흡입 장치(1)는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따라 설계되어 있고, 흡입 장치(1)의 출구부(4)는 상기 수직형 펌프(300)의 입구(301)에 연결되는 장치.
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