KR20240076657A

KR20240076657A - 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프

Info

Publication number: KR20240076657A
Application number: KR1020230042678A
Authority: KR
Inventors: 박찬희
Original assignee: 주식회사 로텍
Priority date: 2022-11-22
Filing date: 2023-03-31
Publication date: 2024-05-30

Abstract

본 발명은 웨어링의 마모에 의해 임펠러와의 간극이 커지더라도 수시로 간극을 줄여서 유체의 누설량을 최소화함으로써 펌프의 토출 효율이 저하되지 않도록 하는 것으로, 유체가 흡입되는 흡입구와 유체를 토출하는 토출구가 형성된 펌프케이스과, 상기 흡입구 및 토출구와 연결되도록 마련되어 유체의 흡입 및 토출이 이루어질 수 있도록 작동되는 임펠러와, 상기 임펠러와 연결되도록 상기 펌프케이스에 관통 설치되는 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 흡입구에 마련되어 상기 임펠러와 상기 흡입구 사이를 기밀하여 상기 펌프케이스의 내부에 압력손실을 방지하는 웨어링 어셈블리를 포함하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프에 있어서, 상기 웨어링 어셈블리는, 상기 임펠러와 상기 흡입구 사이의 간극을 기밀하기 위해 상기 흡입구 내측면에 마련되는 제1웨어링; 상기 제1웨어링과 경사지게 밀착되어 빗면 이동 가능하게 마련되는 제2웨어링; 및 상기 펌프케이스 외부에서 상기 제2웨어링을 이동시킬 수 있도록 상기 펌프케이스에 관통 결합되는 제1간극조절부재;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프{Centrifugal pump with wear ring for easy maintenance}

본 발명은 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 임펠러의 회전에 의한 웨어링의 마모에 의해 간극이 커지더라도 이러한 간극을 수시로 줄여서 유체의 누설량을 최소화함으로써 펌프의 토출 효율이 저하되지 않도록 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프에 관한 것이다.

원심펌프는 임펠러의 원심력에 의해 유체를 흡입하여 토출하기 때문에 높은 양정을 필요로 하는 사용처에 설치된다.

원심펌프는 임펠러에 의해 유속을 발생시키고, 펌프케이스에서 유속을 압력으로 변환하여 유체를 토출하는데, 펌프케이스에는 임펠러의 흡입부가 서로 연결되는 형태로 설치되어 펌프케이스과 흡입부가 연결된 부분으로 펌프케이스의 내부에 유체가 배출될 경우 압력 손실이 발생하여 펌프의 효율이 낮아지기 때문에 펌프케이스과 흡입부 사이에는 웨어링을 설치한다.

일 실시예에 따른 종래의 원심펌프는 도1에 도시된 바와 같은 구조를 가지는데, 종래의 원심펌프(1)는 케이싱(10)의 내부에서 회전하는 임펠러(20)를 구비한다.

상기 원심펌프(1)는 밀폐된 케이싱(10)내에서 고속으로 회전하는 임펠러(20)에 의해 유체에 회전운동을 발생시키고, 이때 발생하는 원심력에 의해 유체를 임펠러(20)의 중심부에서 바깥쪽으로 유동시키면서 유체의 압력을 증가시킴으로써 양수하는 펌프인 것이다.

이러한 종래의 원심펌프(1)는 예를 들어, 수직형 펌프로서, 유체가 임펠러(20)의 하부에 형성되는 석션벨(suction bell)(12)을 통해 흡입되어서 임펠러(20)를 지나는 동안 원심력의 작용으로 양력 및 운동 에너지를 받게된다.

이러한 운동 에너지는 임펠러(20)를 지나면서 압력 에너지로 변환되어 토출구측에서 압력이 크게 높아진다.

또한, 상기 임펠러(20)는 보스부(22)가 결합되고, 이 보스부(22) 및 임펠러(20)에 샤프트(30)가 삽입,결합되어 샤프트(30)의 회전에 따라 임펠러(20) 및 보스부(22)가 동시에 회전하게 된다.

이러한 종래의 원심펌프(1)의 작동시에는, 모터(도시되지 않음)에 전원이 인가되면, 샤프트(30)를 통해서 케이싱(10) 내부의 임펠러(20)가 회전하게 되면서 원심력에 의해 유체 압력이 발생하고, 케이싱(10)의 석션벨(12)로부터 유체가 흡입되어서 임펠러(20)를 통과하여 토출구측으로 유체가 이동하여 분출하게 된다.

이때, 임펠러(20)의 입구단의 압력과 출구단의 압력은 큰 차이를 보이는데, 원심펌프(1)의 작동중 토출구측의 고압 영역에 위치한 유체가 흡입구측의 저압 영역으로 케이싱(10)과 사이 간극을 통해 역류하게 되기 때문에, 이러한 역류 현상을 방지하기 위해서 케이싱(10)과 보스부(22)의 사이와, 임펠러(20)의 하부 외부면에 각각 웨어링(wear ring)(40)(42)을 결합한다.

도1에 있어서, 상부에 위치하는 웨어링(40)은, 케이싱(10)과 분리 가능하게 볼트 조립되는 상부 케이싱 커버(14)의 내부에 구속되어 고정되도록 하고, 하부에 위치하는 웨어링(42)은, 케이싱(10)과 분리가능하게 볼트 조립되는 하부 케이싱 커버(16) 및 석션벨(12)의 내부에 구속되어 고정된다.

상기 석션벨(12)은 하부 케이싱 커버(16)와 분리 가능하게 볼트 조립되어 고정된 상태를 가진다.

상기 한쌍의 웨어링(40)(42)은 통상적으로 녹이 발생하지 않도록 하면서 내구성을 가지는 스테인레스 강 또는 청동을 사용하며, 각각 보스부(22)의 외주면 및 임펠러(20)의 하부 외주면에 링 형태로 구비되고, 회전하는 보스부(22) 및 임펠러(20)와의 사이에 미세한 간극을 두게 된다.

이러한 종래의 웨어링(40)(42)은 도면상 임펠러(20)의 상부 및 하부에 각각 구비되는데, 상부에 위치하는 웨어링(40)은 단면상 보스부(22)의 대향면(22a)과 미세한 간극을 두고 접하는 수직면(40a)이 형성되고, 하부에 위치하는 웨어링(42)은 임펠러(20)의 하부 대향면(20a)과 미세한 간극을 두고 접하는 수직면(42a)이 형성되는 구조를 가진다.

따라서, 원심펌프(1)의 작동에 따라, 샤프트(30)의 회전시, 임펠러(20)와 보스부(22)도 동시에 회전하는데, 이때 석션벨(12)을 통해 유입된 유체는 임펠러(20)의 내부를 통과하게 되며, 이때 유입된 유체는 웨어링(40)(42)의 각 수직면(40a)(42a)과 마주하는 보스부(22)의 대향면(22a) 및 임펠러(20)의 하부 대향면(20a)과의 미세간극으로 인해 유출될 수 있다. 그러나, 이러한 유체는 원심펌프의 효율을 저하시킬 정도의 수준이 아닌 정상적인 상태를 유지하는 수준이다.

그러나, 원심펌프(1)의 반복된 사용으로, 흡입되는 유체내에 포함된 이물질에 의한 마모나 부식 등으로 인하여 웨어링(40)(42)의 수직면(40a)(42a)과 보스부(22)의 대향면(22a)과 임펠러(20)의 하부 대향면(20a)이 각각 접촉되어 손상됨으로써 간극이 커지게 되고, 그러면 유체의 역류량(유출량)이 크게 증가하여 펌프 토출량이 저하되며, 결과적으로 펌프 성능이 크게 떨어져서 웨어링(40)(42)을 교체할 수 밖에 없게 된다.

이와 같이, 종래에는 웨어링(40)(42)의 수직면(40a)(42a)과, 보스부(22) 및 임펠러(20)의 각 대향면(22a)(20a)간의 마모 등에 의해 간극이 벌어지면, 이를 최소화할 수 있는 구조 및 방법이 없어서, 마모된 웨어링(40)(42)을 새로운 웨어링으로 교체할 수 밖에 없는데, 웨어링(40)(42)의 교체시에는, 상부에 위치하는 웨어링(40)은 상부 케이싱 커버(14)를 분리하여 교체하고, 하부에 위치하는 웨어링(42)은 석션벨(12)을 하부 케이싱커버(16)로부터 분리하여 교체한다.

따라서, 종래에는 웨어링(40)(42)의 교체주기가 짧아져서 교체에 따른 비용이 증가하고, 또한 교체작업을 수시로 해야하는 번거로움이 있게 된다.

한편, 다른 실시예에 따른 종래의 원심펌프는 도2에 도시된 바와 같이, 펌프(1)는 케이싱(2), 모터(3), 축(4), 임펠러(5), 웨어링(8)으로 구성된다.

축(4)은 모터(3) 축과 임펠러(5)를 연결하고, 모터(3)는 임펠러(5)를 회전시키고, 웨어링(8)은 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(7)로 구성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러웨어링(6)은 임펠러(21)에 설치되고, 케이싱웨어링(7)은 내부케이싱(22)에 설치된다. 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(7)은 청동으로 만들어진다.

케이싱웨어링(7)이 정지된 상태에서, 임펠러웨어링(6)이 임펠러(5)와 함께 회전한다. 펌프 가동시, 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(7)이 열팽창하여 서로 마찰되는 것을 방지하기 위하여, 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(7)은 일정 간격(t) 떨어진다.

간격(t)이 너무 크면 펌프의 진동 및 압력손실이 커지고 효율이 떨어지고, 간격(t)이 너무 작으면 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(7)이 열팽창으로 인해 소착된다.

따라서, 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(12)은 일정 간격(t)을 유지하는 것이 중요하다.

그러나, 펌프 가동시, 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(7)은 펌프 축(모터축, 연결축, 임펠러축 모두를 지칭함)의 진동으로 인해 서로 접촉되고, 유수내 이물질과의 마찰로 마모되어, 임펠러웨어링(6)과 케이싱웨어링(7) 사이 간격(t)이 커질 수밖에 없다.

이렇게 임펠러웨어링(11)과 케이싱싱웨어링(12) 사이 간격(t)이 커지면, 펌프 축이 심하게 흔들려 진동 및 소음이 커져 수명이 짧아지고, 압력 누설로 인해 펌프의 효율이 떨어진다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 주기적으로 마모된 웨어링을 교체해주고 있으나, 이로 인해 펌프 가동을 일시적으로 중단해야 하고, 웨어링의 유지보수에 대한 부담이 상당한 실정이다.

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10-1883649

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10-2016-0103440

A

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 웨어링이 펌프케이스 및 임펠러와 접하는 부분에서의 마모에 의한 간극이 커지게 될 때마다 마모된 웨어링을 교체하기 위해 펌프 가동을 일시적으로 중지시킬 필요가 없이 웨어링의 간극 조절이 가능하도록 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 웨어링이 펌프케이스 및 임펠러와 접하는 부분에서의 마모에 의한 간극이 기준치를 벗어날 시점에 수시로 웨어링의 위치를 수시로 웨어링의 위치를 이동시켜 간극을 줄여서 유체의 누수량이 최소화가 되도록 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 유체가 흡입되는 흡입구와 유체를 토출하는 토출구가 형성된 펌프케이스과, 상기 흡입구 및 토출구와 연결되도록 마련되어 유체의 흡입 및 토출이 이루어질 수 있도록 작동되는 임펠러와, 상기 임펠러와 연결되도록 상기 펌프케이스에 관통 설치되는 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 흡입구에 마련되어 상기 임펠러와 상기 흡입구 사이를 기밀하여 상기 펌프케이스의 내부에 압력손실을 방지하는 웨어링 어셈블리를 포함하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프에 있어서, 상기 웨어링 어셈블리는, 상기 임펠러와 상기 흡입구 사이의 간극을 기밀하기 위해 상기 흡입구 내측면에 마련되는 제1웨어링; 상기 제1웨어링과 경사지게 밀착되어 빗면 이동 가능하게 마련되는 제2웨어링; 및 상기 펌프케이스 외부에서 상기 제2웨어링을 이동시킬 수 있도록 상기 펌프케이스에 관통 결합되는 제1간극조절부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1웨어링의 내주면은 상기 흡입구의 내측방향으로 좁아지는 테이퍼진 형상이며, 상기 제1웨어링의 내주면과 밀착되는 상기 제2웨어링의 외주면은 상기 흡입구 내측방향으로 넓어지는 테이퍼진 형상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1웨어링 및 제2웨어링이 각각 마련되는 상기 흡입구 내측면은 중심방향으로 꺽인 형태로서, 축류방향으로 형성되는 제1결합면과 상기 제1결합면에서 원주 중심방향으로 꺽인 제2결합면으로 이루어지며, 상기 제1웨어링의 외주면은 상기 제1결합면에 밀착결합되고, 상기 제2웨어링은 상기 제2결합면에서부터 이동가능하게 마련되어 상기 제1웨어링과 밀착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1결합면은 상기 흡입구의 내측방향으로 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어지며, 상기 제1결합면에 밀착되는 제1웨어링의 대향면은 상기 제1결합면에 대응하는 경사면이 형성되고, 상기 펌프케이스 외부에서 상기 제1웨어링을 이동시킬 수 있도록 상기 펌프케이스에 관통 결합되는 제2간극조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2결합면은 상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링의 일부를 수용하는 연장홈이 형성되어 상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링의 이동 범위를 확장시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2결합면은 상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링의 일부를 수용하는 연장홈이 형성되며, 상기 제2웨어링과 상기 제2결합면 사이에는 탄성부재가 마련되어 상기 임펠러와 상기 제2웨어링과의 간극이 커지는 것을 제한하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링은 원주방향을 따라 적어도 하나 이상의 절개 구간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 웨어링이 마모되어 간극이 벌어지는 경우, 제1웨어링에 빗면 형태로 밀착된 제2웨어링을 흡입구 내측 방향으로 이동시켜 간극을 다시 줄여줌으로써, 간극이 벌어짐에 따른 유체의 누설량을 현저히 줄일 수 있어 압력 누설로 인한 펌프 효율의 저하를 방지하고 펌프 구동 시 진동 및 소음이 커지는 것을 방지할 수 있는 효가가 있다.

둘째, 웨어링의 마모에 의한 간극이 커지게 될 때마다 마모된 웨어링을 교체하기 위해 펌프 가동을 일시적으로 중지시킬 필요가 없기 때문에 유지보수가 용이해지고 펌프 가동 중지에 따른 생산성이 저하되지 않는 효과가 있다.

셋째, 웨어링이 마모되더라도 이러한 웨어링을 위치이동시켜 지속적으로 사용하므로 웨어링의 교체주기가 상당 기간 연장되어 교체에 따른 비용을 줄일 수 있고, 빈번한 교체작업을 하지 않아도 되므로 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 웨어링에 내마모성 코팅층을 형성시킬 경우, 웨어링 자체의 내마모성을 향상시켜 교체주기를 더욱 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 일 실시예에 따른 원심펌프를 나타낸 단면도이고,
도2는 종래의 다른 실시예에 따른 원심펌프를 나타낸 단면도이고,
도3은 도2에 도시된 임펠러웨어링과 케이싱웨어링의 평면도이고,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프를 나타낸 단면도이고,
도5는 본 발명의 제1실시예에 따른 웨어링 어셈블리를 나타낸 개념도이고,
도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 웨어링 어셈블리의 작동 상태를 나타낸 개념도이고,
도7은 본 발명의 제2실시예에 따른 웨어링 어셈블리를 나타낸 개념도이고,
도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 웨어링 어셈블리의 작동 상태를 나타낸 개념도이고,
도9는 본 발명의 제3실시예에 따른 웨어링 어셈블리를 나타낸 개념도이고,
도10은 본 발명의 제4실시예에 따른 웨어링 어셈블리를 나타낸 개념도이고,
도11은 본 발명의 실시예에 따른 제1웨어링과 제2웨어링을 나타낸 사시도이고,
도12는 도11의 제1웨어링과 제2웨어링이 장착된 상태를 나타낸 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프는, 도4에 도시된 바와 같이, 크게 펌프케이스(100)과, 임펠러(300)와, 회전축(500)과, 모터(700) 및 웨어링 어셈블리(900)를 포함한다.

먼저, 상기 펌프케이스(100)은 유체가 흡입되는 흡입구와 유체를 토출하는 토출구가 형성되며, 내부 중앙에는 임펠러(300)가 회전 가능하게 설치되고 모터(700)가 상기 임펠러(300)를 회전시킴으로써, 흡입력을 발생시켜 펌프케이스의 흡입구로 유체를 흡입하는 동시에 흡입된 유체를 토출구로 배출시킬 수 있다.

한편, 상기 펌프케이스(100)의 구성은 원심펌프에 사용되는 다양한 형태의 임펠러(300)에 대응하는 펌프케이스(100)이 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

다음으로 상기 임펠러(300)는 상기 흡입구 및 토출구와 연결되도록 마련되어 유체의 흡입 및 토출이 이루어질 수 있도록 작동한다. 이러한 임펠러(300)는 날개가 회전하여 발생되는 원심력에 의해 유체를 흡입 및 토출할 수 있는 것으로, 날개는 임펠러(300)의 회전 중심점을 중심으로 소정의 각도로 기울어져 원주방향으로 일정 간격 배열되는 복수개가 설치될 수 있으며 스크류와 같이 나선형상으로도 형성될 수 있다.

상기 임펠러(300)는 중앙에 흡입공이 형성된 흡입측 원판과 구동축이 관통하여 끼워지는 구동측 원판이 서로 나란하게 이격되어 배치되고 구동측 원판과 흡입측 원판의 사이에는 베인이 설치될 수 있다. 이러한 임펠러(300)는 회전에 의해 베인에서 발생하는 원심력에 의해 흡입공으로 유체를 흡입하고, 흡입된 유체를 임펠러(300)의 둘레 즉, 구동측 원판과 흡입측 원판의 둘레 사이로 토출할 수 있다.

임펠러(300)는 구동측 원판과 흡입측 원판의 사이에 복수개의 베인이 설치될 수도 있으며, 하나의 베인이 설치될 수 있다. 뿐만 아니라 다양한 공지된 형태의 원심 임펠러(300)로 구현될 수 있다.

다음으로 상기 회전축(500)은 상기 임펠러(300)와 연결되도록 상기 펌프케이스(100)에 관통 설치되고, 상기 모터(700)는 상기 회전축(500)을 회전시킨다. 상기 모터(700)는 화석연료를 연소하는 엔진이거나 전력을 공급받아 중심축을 회전시키는 전동기일 수 있다.

그리고 상기 모터(700)는 임펠러(300)의 수직 상부 또는 하부에 위치되어 모터(700)의 회전축이 임펠러(300)와 수직한 상태로 임펠러(300)를 회전시킬 수 있으며, 모터(700)는 상기 펌프케이스(100)의 내부에 임펠러(300)와 함께 구비되어 수중에 위치될 수 있다.

상기 웨어링 어셈블리(900)는 상기 펌프케이스(100)의 흡입구에 마련되어 상기 임펠러(300)와 상기 흡입구 사이를 기밀하여 상기 펌프케이스(100)의 내부에 압력손실을 방지한다.

제1실시예에 따른 웨어링 어셈블리(900)는, 도5에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(300)와 상기 흡입구 사이의 간극을 기밀하기 위해 상기 흡입구 내측면에 마련되는 제1웨어링(910)과, 상기 제1웨어링(910)과 경사지게 밀착되어 빗면 이동 가능하게 마련되는 제2웨어링(930)과, 상기 펌프케이스(100) 외부에서 상기 제2웨어링(930)을 이동시킬 수 있도록 상기 펌프케이스(100)에 관통 결합되는 제1간극조절부재(950)를 포함하여 구성된다.

도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 웨어링 어셈블리(900)의 작동 상태를 나타낸 개념도이다.

도6을 참조하면, 임펠러(300)의 계속된 회전에 의해 제2웨어링(930)이 마모되어 임펠러(300)와 흡입구 사이의 간극이 커지게 되는데, 이때 제1간극조절부재(950)를 통해 제2웨어링(930)을 밀어넣게 되면 제1웨어링(910)과 밀착된 빗면을 따라 슬라이딩 이동하면서 상기 임펠러(300)와 상기 흡입구 사이의 간극이 줄어들게 되므로 다시 기밀이 유지되고 펌프케이스(100) 내부의 압력손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 제1웨어링(910)의 내주면은 상기 흡입구의 내측방향으로 좁아지는 테이퍼진 형상이며, 상기 제1웨어링(910)의 내주면과 밀착되는 상기 제2웨어링(930)의 외주면은 상기 흡입구 내측방향으로 넓어지는 테이퍼진 형상인 것이 바람직한데, 이는 제1웨어링(910)을 밀어넣을 때 경사진 빗면을 따라 슬라이딩이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서이다.

그리고 상기 제1웨어링(910) 및 제2웨어링(930)이 각각 마련되는 상기 흡입구 내측면은 중심방향으로 꺽인 형태로서, 축류방향으로 형성되는 제1결합면(110)과 상기 제1결합면(110)에서 원주 중심방향으로 꺽인 제2결합면(130)으로 이루어진다.

이때, 상기 제1웨어링(910)의 외주면은 상기 제1결합면(110)에 밀착결합되고, 상기 제2웨어링(930)은 상기 제2결합면(130)에서부터 이동가능하게 마련되어 상기 제1웨어링(910)과 밀착되는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서 제1결합면(110)에 마련되는 링 형태의 제1웨어링(910)을 펌프케이스에 고정결합시키기 용이해지고, 제2결합면(130)에 마련되는 제2웨어링(930)은 제1간극조절부재(950)와의 연결이 단순해지고 상기 제2웨어링(930)의 빗면 이동이 용이해진다.

제2실시예에 따른 웨어링 어셈블리(900)는, 도7에 도시된 바와 같이, 상기 제1결합면(110)은 상기 흡입구의 내측방향으로 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어지며, 상기 제1결합면(110)에 밀착되는 제1웨어링(910)의 대향면은 상기 제1결합면(110)에 대응하는 경사면이 형성되고, 상기 펌프케이스(100) 외부에서 상기 제1웨어링(910)을 이동시킬 수 있도록 상기 펌프케이스(100)에 관통 결합되는 제2간극조절부재(970)를 더 포함하여 구성된다.

도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 웨어링 어셈블리(900)의 작동 상태를 나타낸 개념도이다.

도8을 참조하면, 제2웨어링(930)이 마모되어 제1간극조절부재(950)를 통해 제2웨어링(930)을 밀어넣게 되는 과정은 동일지만, 제2웨어링(930)을 더 밀어넣게 될 수 없는 상황이 되거나 수명을 극대화시키기 위해 제1웨어링(910)까지 보조적으로 활용할 수 있도록 하는 구성이다. 즉, 제1웨어링(910)도 제2간극조절부재(970)를 통해 경사면을 따라 빗면 이동시킬 수 있으므로 상기 제1웨어링(910)에 밀착된 제2웨어링(930)을 임펠러(300)쪽으로 밀어 간극이 줄어들 수 있도록 할 수 있으며, 이를 통해 웨어링의 교체주기가 더욱 연장되어 유지보수 비용이 획기적으로 절감될 수 있다.

제3실시예에 따른 웨어링 어셈블리(900)는, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 제2결합면(130)은 상기 제1웨어링(910) 및 상기 제2웨어링(930)의 일부를 수용하는 연장홈(150)이 형성되어 상기 제1웨어링(910) 및 상기 제2웨어링(930)의 이동 범위를 확장시킬 수 있다. 즉, 제1웨어링(910)과 제2웨어링(930)을 연장홈(150)의 길이만큼 길게 수용할 수 있게 되므로 연장된 길이만큼 교체주기가 연장되는 것이다.

제4실시예에 따른 웨어링 어셈블리(900)는, 도10에 도시된 바와 같이, 상기 제2결합면(130)은 상기 제1웨어링(910) 및 상기 제2웨어링(930)의 일부를 수용하는 연장홈(150)이 형성되며, 상기 제2웨어링(930)과 상기 제2결합면(130) 사이에는 탄성부재가 마련되어 상기 임펠러(300)와 상기 제2웨어링(930)과의 간극이 커지는 것을 제한할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 임펠러(300)가 고속으로 계속해서 회전하면 제2웨어링(930)은 마모와는 상관없이 수압 등의 저항에 의해 임펠러(300)와 멀어지는 방향으로 밀려 간극이 커질 수 있는데, 상기 탄성부재가 이를 지지함으로써 임펠러(300)와 제1웨어링(910)의 간극이 벌어지지 않도록 할 수 있다.

그리고 도시하고 있지는 않으나, 상기 제1웨어링(910)이 수압 등의 저항에 의해 밀리는 것을 방지하기 위한 보조수단으로 제1간극조절부재(950)를 고정시키는 고정부재가 더 포함될 수 있음은 물론이다.

도11은 본 발명의 실시예에 따른 제1웨어링(910)과 제2웨어링(930)을 나타낸 사시도이고, 도12는 상기 제1웨어링(910)과 상기 제2웨어링(930)이 장착된 상태를 나타낸 개념도이다.

도11 및 도12를 참조하면, 상기 제1웨어링(910) 및 상기 제2웨어링(930)은 원주방향을 따라 적어도 하나 이상의 절개 구간(920)이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 제1웨어링(910)이나 제2웨어링(930)을 밀어 넣을 때 빗면을 따라 원활한 슬라이딩 이동이 가능하게 하기 위함이다. 다시 말해, 제1웨어링(910)과 제2웨어링(930)은 링 형태로 이루어지는데, 경사진 빗면을 따라 이동하게 되면 직경이 그만큼 작아지기 때문에 상기 절개 구간(920)을 통해 직경이 작아지는 부분을 보상할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 제1웨어링(910)과 제2웨어링(930)은 표면에 내마모성 코팅층을 형성시켜 제1웨어링(910)과 제2웨어링(930) 자체의 내마모성을 향상시킬 수도 있다.

상기 내마모성 코팅층은, 폴리우레탄(polyurethane) 수지, 에폭시(epoxy) 수지 및 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 수지를 1 : 1 : 1 ~ 1 : 2 : 2 중량비로 혼합한 기재 100 중량부에 대하여, 내마모성 충진제 10 ~ 15 중량부, 실란커플링제(silane coupling agent) 5 ~ 8 중량부 및 증점제 1 ~ 2 중량부를 혼합하여 이루어진다.

상기 폴리우레탄, 에폭시 및 ABS 수지는 내마모성 등이 우수하다고 알려진 수지로써 본 발명의 기재로 사용되며, 기재의 혼합비가 상기 범위를 벗어날 경우 내마모성 향상 효율이 미비해질 우려가 있다.

상기 내마모성 충진제는 코팅제의 내마모성 기능 등을 더욱 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate), 실리카(silica) 및 카본블랙(carbon black)을 1 : 1 : 1 ~ 2 : 2 : 1 중량비로 혼합하여 사용한다. 여기서 상기 내마모성 충진제의 혼합비가 상기 범위를 벗어날 경우 내마모성 보완 효율이 미비할 우려가 있다. 그리고 상기와 같이 이루어지는 내마모성 충진제의 함량이 10 중량부 미만일 경우 내마모성 보완 효율이 미비할 우려가 있으며, 15 중량부를 초과할 경우 분산성이 저하되어 코팅층이 쉽게 박리될 우려가 있다.

상기 실란커플링제는 내마모성 충진제의 분산성을 향상시키기 위한 것으로 비닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane)을 사용할 수 있으며, 그 함량이 5 중량부 미만일 경우 분산성 향상 효율이 미비하여 코팅층이 제대로 형성되지 못할 우려가 있고, 8 중량부를 초과할 경우 코팅층 형성후 불필요한 실란커플링제가 용출될 우려가 있다.

상기 증점제는 코팅제의 점도를 조절하여 코팅제의 작업성과 부착성 등을 향상시키기 위한 것으로, 하이드록시프로필셀룰로스(hydroxypropyle cellulose)를 사용할 수 있으며, 그 함량이 1 중량부 미만일 경우 부착성이 저하될 우려가 있으며, 2 중량부를 초과할 경우 작업성이 저하될 우려가 있다.

한편, 상기와 같은 코팅층에 대한 내마모성 시험을 진행한 결과 아래 [표 1]과 같이 내마모성이 우수함을 알 수 있다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예
질량 손실율(%)	0.11	0.09	0.95
[실시예 1] 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 및 ABS 수지를 1 : 1 : 1 중량비로 혼합한 기재 100 중량부에 대하여, 내마모성 충진제(마그네슘 스테아레이트, 실리카 및 카본블랙을 1 : 1 : 1 중량비로 혼합) 10 중량부, 실란커플링제인 비닐트리메톡시실란 5 중량부 및 증점제인 하이드록시프로필셀룰로스 1 중량부를 혼합하여 코팅제를 제조한 후, 아래 시험기준에 따라 시험편에 코팅층을 형성시킴. [실시예 2] 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 및 ABS 수지를 1 : 2 : 2 중량비로 혼합한 기재 100 중량부에 대하여, 내마모성 충진제(마그네슘 스테아레이트, 실리카 및 카본블랙을 2 : 2 : 1 중량비로 혼합) 15 중량부, 실란커플링제인 비닐트리메톡시실란 8 중량부 및 증점제인 하이드록시프로필셀룰로스 2 중량부를 혼합하여 코팅제를 제조한 후, 아래 시험기준에 따라 시험편에 코팅층을 형성시킴. [비교예] 코팅층 형성시키지 않음 [시험방법] 표준번호 KS D 0284 및 KS M ISO7784-1 시험기준에 따라 시험 후 시험편의 질량 손실율로 평가함.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 펌프케이스
110: 제1결합면
130: 제2결합면
150: 연장홈
300: 임펠러
500: 회전축
700: 모터
900: 웨어링 어셈블리
910: 제1웨어링
920: 절개 구간
930: 제2웨어링
950: 제1간극조절부재
970: 제2간극조절부재

Claims

유체가 흡입되는 흡입구와 유체를 토출하는 토출구가 형성된 펌프케이스과, 상기 흡입구 및 토출구와 연결되도록 마련되어 유체의 흡입 및 토출이 이루어질 수 있도록 작동되는 임펠러와, 상기 임펠러와 연결되도록 상기 펌프케이스에 관통 설치되는 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 흡입구에 마련되어 상기 임펠러와 상기 흡입구 사이를 기밀하여 상기 펌프케이스의 내부에 압력손실을 방지하는 웨어링 어셈블리를 포함하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프에 있어서,
상기 웨어링 어셈블리는,
상기 임펠러와 상기 흡입구 사이의 간극을 기밀하기 위해 상기 흡입구 내측면에 마련되는 제1웨어링;
상기 제1웨어링과 경사지게 밀착되어 빗면 이동 가능하게 마련되는 제2웨어링; 및
상기 펌프케이스 외부에서 상기 제2웨어링을 이동시킬 수 있도록 상기 펌프케이스에 관통 결합되는 제1간극조절부재;를 포함하되,
상기 제1웨어링의 내주면은 상기 흡입구의 내측방향으로 좁아지는 테이퍼진 형상이며,
상기 제1웨어링의 내주면과 밀착되는 상기 제2웨어링의 외주면은 상기 흡입구 내측방향으로 넓어지는 테이퍼진 형상인 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프.
제1항에 있어서,
상기 제1웨어링 및 제2웨어링이 각각 마련되는 상기 흡입구 내측면은 중심방향으로 꺽인 형태로서, 축류방향으로 형성되는 제1결합면과 상기 제1결합면에서 원주 중심방향으로 꺽인 제2결합면으로 이루어지며,
상기 제1웨어링의 외주면은 상기 제1결합면에 밀착결합되고,
상기 제2웨어링은 상기 제2결합면에서부터 이동가능하게 마련되어 상기 제1웨어링과 밀착되는 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프.
제2항에 있어서,
상기 제1결합면은 상기 흡입구의 내측방향으로 좁아지는 테이퍼진 형상으로 이루어지며, 상기 제1결합면에 밀착되는 제1웨어링의 대향면은 상기 제1결합면에 대응하는 경사면이 형성되고,
상기 펌프케이스 외부에서 상기 제1웨어링을 이동시킬 수 있도록 상기 펌프케이스에 관통 결합되는 제2간극조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프.
제2항에 있어서,
상기 제2결합면은 상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링의 일부를 수용하는 연장홈이 형성되어 상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링의 이동 범위를 확장시키는 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프.
제2항에 있어서,
상기 제2결합면은 상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링의 일부를 수용하는 연장홈이 형성되며,
상기 제2웨어링과 상기 제2결합면 사이에는 탄성부재가 마련되어 상기 임펠러와 상기 제2웨어링과의 간극이 커지는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링은 원주방향을 따라 적어도 하나 이상의 절개 구간이 형성되는 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1웨어링 및 상기 제2웨어링은 표면에 내마모성 코팅층이 형성되되,
상기 내마모성 코팅층은 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 및 ABS 수지를 1 : 1 : 1 ~ 1 : 2 : 2 중량비로 혼합한 기재 100 중량부에 대하여, 내마모성 충진제 10 ~ 15 중량부, 실란커플링제 5 ~ 8 중량부 및 증점제 1 ~ 2 중량부를 혼합하여 이루어지며,
상기 내마모성 충진제는 마그네슘 스테아레이트, 실리카 및 카본블랙을 1 : 1 : 1 ~ 2 : 2 : 1 중량비로 혼합하여 사용하고,
상기 실란커플링제는 비닐트리메톡시실란을 사용하며,
상기 증점제는 하이드록시프로필셀룰로스를 사용하는 것을 특징으로 하는 유지보수가 용이한 웨어링이 구비된 원심펌프.