KR20210096881A - 벌류트형 펌프 케이싱 - Google Patents

Abstract

본 발명의 벌류트형 펌프 케이싱은 임펠러가 설치되며 벌류트형 챔버를 가지며, 벌류트형 챔버와 연결되는 토출부와, 임펠러의 회전중심 측과 대응되는 측에 형성된 흡입부를 가지는 본체부와, 상기 본체부의 측면에 설치되어 임펠러의 회전축을 지지하기 위한 케이싱커버를 구비한 것으로, 상기 본체부의 주물재조 시 토출부와 벌류트실의 경계부의 성형틀에 본채부를 이루는 재질보다 강한 재질로 이루어진 컷워터립부재를 설치하여 성형틀에 의해 형성된 본체부에 상기 컷워터립부재가 지지된다.

Description

벌류트형 펌프 케이싱{volute shaped pump casing for a centrifugal pump casing with bellmouth}

본 발명은 원심펌프에 관한 것으로, 더 상세하게는 슬러리 펌프의 효율을 향상시키기 위한 벌류트형 펌프 케이싱에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 유체를 이동시키기 위한 것으로, 변곡된 다수의 블레이드가 달린 임펠러가 밀폐된 케이싱 내에서 회전함으로써 발생하는 원심력의 작용에 의하여 유체에너지를 전달하는 구조를 가지고 있다.

유체에 에너지가 전달되는 과정을 더 살펴보면, 유체는 원심력에 의해 압력이 낮아진 임펠러의 중심으로 흡입되고, 원심력에 의해 임펠러의 블레이드가 안내하는 반지름 방향으로 흐르게 되면서 압력 및 속도 에너지를 얻게 되며, 이 후 임펠러를 떠난 유체는 과잉 속도 에너지가 다시 압력에너지로 변환되는 과정을 거치게 된다.

대한민국 특허 공개공보 제 10-1996-0006437호에는 블레이드를 임펠러의 흡입부면에 형성하는 기술이 게시되어 있다. 임펠러로 유체가 흡수되는 쪽의 표면에 나선형의 흡입날개를 형성하고 있으며, 이로 인하여 흡입작용과 배출작용을 분리할 수 있으며, 흡입력을 증대할 수 있음을 설명하고 있다.

그러나 상기 임펠러는 추가로 블레이드가 형성됨으로써 회전축에 임펠러의 중심에 수직하지 않은 힘이 추가로 걸리게 된다. 또한 이것은 임펠러의 추력을 증대시키는 요인이 되어 펌프 시스템에 부담을 주게 된다. 이것은 한단펌프(single-stage pump)라면 문제가 작을 수도 있지만, 다단펌프라면 전체 시스템에 무리를 주게되어 펌프 내구성에 심각한 영향을 미치게 된다. 또한, 펌프 케이싱 내부 크기와 임펠러 위치에 따라 이물질 등에 의해 펌프의 효율, 내구성 등에 추가적인 영향을 미칠 수 있다.

대한민국 등록특허 제 1397629호에는 수중펌프 임펠라 흡입커버 간극조절장치가 게시되어 있다. 게시된 종래 펌프는 단지 유체를 강제 유동시키도록 구성되어 있었기 때문에 분뇨, 오폐수, 고형물과 같은 슬러리 등을 유동시키기에는 곤란한 점이 있었다. 펌프는 임펠러가 유입구 측의 슬러리를 원심력으로 배출구로 배출시키는 구조로 구성되어 있었기 때문에 유입구측과 배출구가 직각을 이루어 슬러리의 유동이 용이하지 않았다. 특히, 고형물은 직각을 이룬 유입구로부터 배출구로의 유동이 쉽지 않다.

대한민국 등록특허 제 10-1845319호에는 원심펌프를 위한 벌류트형 펌프케이 게시되어 있다. 게시된 벌류트형(volute shaped) 펌프 케이싱은, 회전축 주위로 임펠러를 회전시키기 위한 샤프트, 상기 샤프트에 장착된 뒷면붙임(back-to-back) 배열의 임펠러들을 포함하는 멀티스테이지 원심 펌프로서, 상기 벌류트형(volute shaped) 펌프 케이싱은 각각의 임펠러를 수용하기 위한 챔버들과 배출 스테이지를 포함하며, 상기 배출 스테이지는, 제1 벌류트 및 제2 벌류트로 분할되는 흐름 채널을 형성하고 있는 벌류트형 챔버, 및 각각 상기 제1 벌류트와 상기 제2 벌류트에 연결된 제1 채널인 기다란 채널 및 제2 채널인 짧은 채널을 포함한다.

그리고 대한민국 등록 실용신안 제 20-0216337호에는 원심펌프의 토출량과 압력 조절장치가 게시되어 있다. 게시된 압력 조절장치는 내부에 임펠러가 설치되어 있는 원심펌프의 케이싱을 구성함에 있어서, 송출구의 하부가 위치하는 케이싱 일측에 케이싱의 내부와 외부를 서로 관통하는 나사공을 형성하고, 상기 나사공에 조절부재를 체결하여 조절부재의 끝단에 의해 임펠러 외측둘레와의 간극이 조절될 수 있도록 된 구성을 가진다.

그러나 이러한 조절부재는 슬러리의 펌핑 시 이에 포함된 모래, 돌가루, 쇳가루 등에 의해 쉽게 마모되어 펌프의 내구성을 향상시킬 수 없다.

대한민국 특허 공개 제2007-035013호 대한민국 특허등록 제 10-1007651호 대한민국 등록특허 제 10-1845319호 대한민국 등록 실용신안 제 20-0216337호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전축에 의해 회전하는 임펠러의 장착부와 토출구의 경계부에 설치되는 컷워터 립부재(cutwater lip element)의 설치가 용이하고, 이의 마모를 줄일 수 있으며, 나아가서는 펌프의 효율을 극대화 시킬 수 있는 벌류트형 펌프 케이싱을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 펌프케이싱의 토출구 측과 임펠러의 토출측 경계부에 설치되는 컷워터 립부재(cutwater lip element)의 도출길이를 가변시킴으로서 임펠러와의 간격을 조절할 수 있는 벌류트형 펌프 케이싱을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 벌류트형 펌프 케이싱은 임펠러가 설치되며 벌류트 챔버를 가지며, 벌류트 챔버와 연결되는 토출부와, 임펠러의 회전중심 측과 대응되는 측에 형성된 흡입부를 가지는 본체부와, 상기 본체부의 측면에 설치되어 임펠러의 회전축을 지지하기 위한 케이싱커버를 구비하며,

상기 본체부의 주물재조 시 토출부와 벌류트 챔버의 경계부의 성형틀에 본채부를 이루는 재질보다 강한 재질로 이루어진 컷워터 립부재를 지지시켜 성형틀에 의해 형성된 본체부에 지지된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 컷워터립부재의 재질은 SIC, TC 중 적어도 하나의 재질로 이루어진 진다. 컷워터립부재의 단부는 벌류트 챔버의 내주면의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률를 가진다.

그리고 상기 펌프케이싱의 본체부에는 상기 컷워터립부재가 마모됨에 따라 이를 전진시키기 위한 이송유닛을 더 구비한다.

본 발명에 따른 벌류트형 펌프 케이싱은 본체부에 구비된 토출부와 임펠러가 설치되는 벌류트 챔버의 경계부에 임펠라의 단부측으로 연장되는 컷워터립부재(cutwater lip element)를 설치하여 임펠러에 의해 토출되는 유체 즉, 슬러리가 벌류트 챔버로 재 유입되는 것을 근본적으로 방지할 수 있으며, 나아가서는 펌프의 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 펌프 케이싱의 본체부에는 컷워터 립부재를 마모에 따라 전진 또는 후진시킬 수 있는 수단을 가지고 있으므로 컷워터 립부재(cutwater lip element)의 마모에 대응하여 임펠러와의 간격을 조정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 벌류형 펌프 케이싱이 적용된 펌프를 나타내 보인 측면도,
도 2은 도 1에 도시된 벌류트형 펌프케이싱의 단면도,
도 3는 펌프케이싱에 컷워터립부재가 설치된 상태를 나타내 보인 일부절제 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 벌류트형 펌프 케이싱의 다른 실시예를 나타내 보인 단면도.

본 발명에 따른 벌류트형 펌프케이싱은 유체, 슬러리 등을 펌핑하기 위한 펌프에 적용되는 것으로, 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다. 도 1은 본 발명에 따른 벌류트형 펌프케이싱이 적용된 펌프를 나타내 보인 측면도이다.

도면을 참조하면 본 발명에 따른 벌류트형 펌프는 중심축 방향으로 형성된 흡입부(12)와 원주로부터 외측방향으로 형성되는 토출부(13)를 가지는 펌프이싱(10)과, 이의 내부에 설치되는 임펠러(20)와, 상기 펌프케이싱(10)에 지지되어 상기 임펠러(20)를 구동시키기 위한 구동축(30)이 지지되는 케이싱커버(16)을 구비한다.

상기 펌프케이싱 즉, 벌류트형 펌프 케이싱(10)은 도 2 및 도3에 도시된 바와 같이 펌프케이싱 본체부(11)의 내부에 임펠러(20)가 회전하는 임펠러 장착부가 형성되고, 이이의 외주면에 벌류트형 챔버(17)가 형성된다. 벌류트형 챔버(17)와 임펠러 장착부는 일체로 형성되는데, 벌류트형 챔버(17)는 상기 토출구(13) 측으로 연장되는 인벌류트 곡선을 이룬다. 상기 토출부(14)는 케이싱본체부(11)의 외주면에 형성되는데, 인벌루트 곡선의 연장선상에 위치된다. 따라서 상기 벌류트형 챔버(17)는 후술하는 컷워터 립부재(cutwater lip element:50)로부터 임펠러(20)의 단부로부터 점차적으로 멀어지는 방향으로 형성된다.

한편, 상기 펌프케이싱 본체부(11)의 벌류트형 챔버(17)의 시작부위 즉, 토출부(14)의 기부측과 벌류트형 챔버(17)의 경계부에는 컷워터립부재(50)가 설치된다. 상기 컷워터립부재(50)는 벌류트형 챔버(17)의 시작부위로부터 임펠러(20) 측으로 연장되어 임펠러(20)와의 간격을 좁히게 된다. 상기 컷워터 립부재(50)는 펌핑되는 슬러리에 포함된 모래, 돌가루, 금속가루 등에 의해 쉽게 마모되지 않도록 펌프케이싱 본체부(11)를 이루는 재질보다 상대적으로 강한 재질로 이루어진다. 상기 컷워터 립부재(50)는 SIC, TC 재질로 제작함이 바람직하다.

상기 펌프케이싱 본체부(11)에 컷워터 립부재(50)의 지지는 펌프케이싱 본체부(11)의 주물 제작 시 이루어질 수 있다. 펌프케이싱 본체부(11)는 주물사를 이용하여 성형틀을 제작하고, 이 성형틀에 펌프케이싱 본체부(11)를 이루는 쇳물를 부어 성형하게 된다. 상기 성형틀을 제조하는 과정에서 성형될 펌프케이싱 본체부(11)의 토출부(14)와 벌류트 챔버(17)의 경계부를 이루는 부위의 성형틀에 컷워터 립부재(50)를 장착하고, 성형틀에 쇳물을 펌프케이싱 본체부(11)에 고정한다.

상술한 바와 같이 성형틀에 컷워터 립부재(50)가 지지된 상태에서 펌프케이싱 본체부의 주물성형은 성형이 이루어지는 동안 컷워터립부재(50)가 고정되므로 별도의 고정을 위한 수단이 필요 없다. 펌프케이싱 본체부(11)와 컷워터립부재(50)가 서로 다른 재질이라 하여도 컷워터립부재(50)의 일부가 펌프케이싱 본체부(11)에 매립되게 되므로 견고하게 지지된다. 이와 같이 고정된 컷워터리부재(50)의 단부는 상기 벌류트형 챔버(17) 내주면의 곡율과 실질적으로 동일한 곡율을 갖도록 곡면으로 형성된다.

도 5에는 본 발명에 따른 벌류트형 펌프 케이싱의 다른 실시예를 나타내 보였다. 본 실시예에 있어서 상기 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

본 발명의 펌프케이싱(10)은 토출부(14)의 기부측과 벌류트형 챔버(17)의 경계부에 컷워터립부재(50)가 소정길이 인입 및 인출가능하게 설치되고, 이 컷워터립부재는 펌프케이싱 본체부에 설치된 이송유닛(60)에 의해 전, 후진된다.

상기 이송유닛(60)은 컷워터립부재(50)와 대응되는 펌프케이싱 본체부(11)의 외주면에 실링캡(61)이 볼트에 의해 고정되고, 이 실링캡(61)에는 간격조절부재(62)들이 나사결합 된다. 그리고 상기 간격조절부재(62)들의 단부에는 펌프케이싱 본체부(11)에 전후진 가능하게 지지된 컷워터립부재(50)에 회전가능하게 지지된다. 이러한 구성은 상기 간격조절부재(62)을 정회전 또는 역회전시킴으로써 상기 컷워터립부재(50)를 토출부(14)의 기부측과 벌류트형 챔버(17)의 경계부에 인입 및 인출시킬수 있게 된다. 이러한 구정에 있어서, 상기 실링캡(61)과 펌프케이싱 본체부(11)의 결합부위와 실링캡(61)과 간격조절부재(62)에는 펌프케이싱의 내부와 기밀이 유지될 수 있도록 별도의 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 토출부(14)의 기부측과 벌류트형 챔버(17)의 경계부에 인입 및 인출가능하게 설치된 컷워터립부재(50)의 단부는 임펠러의 단부와 간섭이 발생되지 않도록 만곡되고 곡면갖도록 형성된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 펌프케이싱을 이용한 벌류트형 펌프는 동력원에 의한 구동축(30)의 회전으로 다수의 블레이드가 달린 임펠러(20)가 밀폐된 펌프케이싱(11)의 내에서 회전함으로써 발생하는 원심력의 작용에 의하여 흡입부(12)를 통하여 유입되어 토출부(14)로 펌핑되는 유체 즉, 슬러리에 이송을 위한 에너지를 전달하게 된다.

펌프에 의해 펌핑되는 슬러리에 유체에 에너지가 전달되는 과정을 더 살펴보면, 슬러리는 임펠러(20)의 회전으로 원심력에 의해 압력이 낮아진 임펠러(20)의 중심과 대응되는 측에 설치된 흡입부(12)를 통하여 흡입되고, 원심력에 의해 임펠러(20)의 블레이드를 따라 반경방향으로 유동되면서 압력 및 속도 에너지를 얻게 된다.

상기와 같이 압력과 속도에너지를 얻은 유체인 슬러리는 벌류트형 챔버(17)를 따라 토출부(14) 측으로 이동된다. 이동이 이루어지는 과정에서도 임펠러(20)의 회전으로 압력과 에너지를 얻은 슬러리는 지속적으로 배출된다.

한편, 회전하는 임펠러(20)는 토출부(14)의 기부측과 벌류트형 챔버(17의 경계부에 설치된 컷워터립부재(50)에 의해 압력과 에너지를 공급받아 벌류트형 챔버(17)를 따라 이동하여 토출부(14)로 토출되는 슬러리와 벌류트형 챔버(17)의 시작부가 분리(구획)된다.

이러한 과정에서 상기 컷워터립부재(50)는 임펠러(20)와 근접된 상태를 유지하고 있으므로 벌류트형 챔버(17)를 따라 이동하는 슬러리가 임펄러(20)의 회전력에 편승하여 벌류트형 챔버(17)로 재 유입되는 방지하게 된다.

이는 펌프케이싱(11)의 내부에서 토출되지 않고 유동하는 슬러리를 최소화 시킬 수 있으므로 펌프의 펌핑효율을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본원 발명의 컷워터립부재(50)은 펌프케이싱의 본체부(11)를 이루는 재질보다 강한 재질로 이루어져 있으므로 펌핑되는 슬러리에 포함된 모래, 돌가류 등에 의해 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있어 펌프의 내구성 또한 향상시킬 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 컷워터립부재(50)을 전후진이 가능한 경우,실링캡(61)에 나사결합 된 간격조절부재(62)들을 이용하여 임펠러(20)의 단부와 컷워터립부재(50)의 간격을 조정할 수 있다. 이러한 간격의 조절은 컷워터립부재(50)가 마모됨에 따라 이를 돌출시켜 임펠러와의 간격을 좁힐 수 있으므로 펌프의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 나아가서는 펌프 효율이 컷워터립부재(50)의 마모로 인해 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 벌류트형 펌프 케이싱은 벌류트형 펌프 케이싱은 이를 이용한 펌프의 소형화가 가능하며, 펌프의 구동에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 임펠러가 설치되며 벌류트형 챔버를 가지며, 벌류트형 챔버와 연결되는 토출부와, 임펠러의 회전중심 측과 대응되는 측에 형성된 흡입부를 가지는 본체부와, 상기 본체부의 측면에 설치되어 임펠러의 회전축을 지지하기 위한 케이싱커버를 구비한 것으로,
   상기 본체부의 주물재조 시 토출부와 벌류트실의 경계부의 성형틀에 본채부를 이루는 재질보다 강한 재질로 이루어진 컷워터립부재를 설치하여 성형틀에 의해 형성된 본체부에 상기 컷워터립부재가 지지된 것을 특징으로 하는 벌류트형 펌프 케이싱.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컷워터립부재의 재질은 SIC, TC 중 적어도 하나의 재질로 이루어진 진 것을 특징으로 하는 벌류트형 펌프 케이싱.
3. 제1항에 있어서,
   상기 컷워터립부재의 단부는 벌류트형 챔버의 내주면의 곡율과 실질적 동일한 구조를 가진 것을 특징으로 하는 벌류트형 펌프 케이싱.
4. 제1항에 있어서,
   상기 펌프케이싱의 본체부에는 상기 킷워터립부재가 마모됨에 따라 이를 전진시키기 위한 이송유닛을 더 구비한 것을 특징으로 하는 벌류트형 펌프 케이싱.
5. 제4항에 있어서,
   상기 이송유닛은 컷워터리부재과 대응되는 펌프케이싱 본체부의 외주면에 실링캡이 고정되고, 이 실링캡에는 적어도 하나의 간격조절부재가 나사결합되며, 상기 간격조절부재의 단부는 펌프케이싱 본체부에 지지된 컷워터립부재에 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 벌류트형 펌프 케이싱.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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