KR101826819B1

KR101826819B1 - 원심 슬러리 펌프 및 임펠러

Info

Publication number: KR101826819B1
Application number: KR1020170071842A
Authority: KR
Inventors: 이재웅
Original assignee: 이재웅
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2037-06-08
Also published as: WO2018226035A1; AU2018281248B2; AU2018281248A1

Abstract

본 발명은 슬러리(slurry) 형태의 유체를 펌핑하기 위한 원심 슬러리 펌프 및 임펠러에 관한 것으로서, 내부에 수용 공간이 형성되고, 일측에 케이스 흡입구가 형성되며, 타측에 케이스 배출구가 형성되는 케이스; 및 모터에 의해 회전될 수 있도록 상기 케이스의 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 케이스 흡입구를 통해 슬러리가 흡입될 수 있도록 일측에 중앙 흡입구가 형성되며, 원심력을 이용하여 상기 케이스 배출구 방향으로 상기 슬러리를 강제로 배출시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 베인이 형성되는 임펠러;를 포함하고, 상기 임펠러의 상기 중앙 흡입구와 인접된 임펠러측 환형 시일면은, 유체 흐름의 역방향인 회전축선을 기준으로 둔각인 제 1 각도로 기울어지게 형성되고, 상기 케이스의 상기 케이스 흡입구와 인접된 케이스측 환형 시일면은 적어도 일부가 상기 임펠러측 환형 시일면과 평행하게 형성될 수 있다.

Description

원심 슬러리 펌프 및 임펠러{Centrifugal slurry pump and impeller}

본 발명은 원심 슬러리 펌프 및 임펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러리(slurry) 형태의 유체를 펌핑하기 위한 원심 슬러리 펌프 및 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 원심 펌프는 케이스 내부에 설치된 임펠러를 이용하여 유체를 회전시키고, 원심력으로 유체를 펌핑할 수 있는 장치로서, 임펠러는 방사상의 회오리 형상으로 형성된 복수개의 날개들로 이루어져서 물과 같은 밀도가 비교적 낮은 물질의 이송에는 큰 문제가 없으나, 밀도가 높은 오일류, 폐수 슬러리, 현탁액, 농축액 또는 이들의 혼합물처럼 밀도가 아주 높은 고밀도의 유체를 이송하는 경우, 저항이 매우 심하여 고정체인 케이스와, 회전체인 임펠러 사이에서 저압부가 발생되고, 이러한 저압부는 필연적으로 슬러리에 포함된 수분의 증발을 유발시켜서 기포나 공극을 발생시키며, 이러한 기포나 공극이 많이 발생되면 임펠러가 헛돌게 되어 이송 효율이 크게 떨어지는 것은 물론이고, 심지어 이러한 기포나 공극의 경계면이 무너지면서 원심 펌프 내부에서 폭발되는 폭발 현상이 발생되어 원심 펌프 내부에 심각한 손상이나 부품들 간의 마모나 케이스, 임펠러 등 각종 부품의 내구성을 저하시키는 등 많은 문제점들이 있었다.

종래의 한국 등록특허 10-0225027에 기재된 원심 슬러리 펌프는, 도 7에 도시된 바와 같이, 케이스에 케이스측 환형 시일면(F1)이 형성되고, 이와 평행하도록 임펠러에 임펠러측 환형 시일면(F2)이 형성되는 것으로서, 케이스측 환형 시일면(F1)과 임펠러측 환형 시일면(F2)은 유체 흐름의 역방향인 회전축선을 기준으로 90도 각도 보다 작은 예각인 제 2 각도(Q)로 기울어지게 형성될 수 있다.

이러한 종래의 원심 슬러리 펌프는, 메인 유체의 흐름(V1)(V2) 방향으로 인해 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 케이스측 환형 시일면(F1)과 임펠러측 환형 시일면(F2) 사이에서의 유체 흐름이 메인 유체의 흐름(V1)(V2)에 합해지는 방향으로 경사지게 기울어진 시일면(F1)(F2)을 이용하여 임펠러측 환형 시일면(F2)을 유체의 흐름으로부터 은폐시켜서 임펠러의 기구적인 마찰을 최소화할 수 있도록 고안된 것이다.

그러나, 이러한 종래의 원심 슬러리 펌프는, 임펠러의 기구적인 마찰을 줄일 수 있을지는 모르지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 회전하는 임펠러측 유체 흐름(V2)의 속도가 고정된 케이스측 유체의 흐름(V1) 보다 빨라지고, 점선으로 표시된 화살표와 같이, 케이스측 환형 시일면(F1)과 임펠러측 환형 시일면(F2) 사이의 흐름이 임펠러측 유체 흐름(V2)의 속도를 더욱 빠르게 촉진시켜서 A부분에 저압부가 형성되고, 이러한 저압부의 발생으로 인해 기포나 공극의 발생되면서 기압에 따라 원심 슬러리 펌프 내부에서 경계가 허물어져 기포나 공극이 폭발되는 폭발 현상이 심하게 발생되어 원심 슬러리 펌프 내부에 심각한 손상이나 부품들 간의 마모나 케이스, 임펠러 등 각종 부품의 내구성을 크게 저하시키는 등 더욱 많은 문제점이 발생되었다.

아울러, 이러한 임펠러와 케이스의 내구성이 떨어지기 때문에 임펠러를 자주 교체해야 하는 것은 물론이고, 케이스를 금속 재질인 외부 케이스와 그 내부에 설치되는 교체 가능한 고무 재질의 내부 케이스를 별도로 설치해야 하는 등 부품 개수가 늘어나고, 구조가 복잡해져서 제조 비용이 증가하며, 부품 교체로 인하여 운용비와 관리비가 증대되는 등 많은 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 케이스측 환형 시일면과 임펠러측 환형 시일면은 유체 흐름의 역방향인 회전축선을 기준으로 90도 각도 보다 큰 둔각인 제 1 각도로 기울어지게 형성하여 저압부의 발생을 방지함으로써 기포나 공극의 발생을 예방할 수 있고, 이로 인하여 기포나 공극의 폭발 현상으로 인한 원심 슬러리 펌프의 손상, 마모, 내구성 저하를 방지할 수 있으며, 케이스측 환형 시일면과 임펠러측 환형 시일면 사이의 유체의 흐름을 단차를 이용하여 정밀하게 제어함으로써 슬러리의 종류나, 규격이나, 사용 환경에 따라 최적의 컨디션으로 펌핑 효율을 극대화할 수 있고, 단일 케이스를 이용하여 제품의 제조 비용과 운영비용 및 관리비용을 절감할 수 있게 하는 원심 슬러리 펌프 및 임펠러를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 원심 슬러리 펌프는, 내부에 수용 공간이 형성되고, 일측에 케이스 흡입구가 형성되며, 타측에 케이스 배출구가 형성되는 케이스; 및 모터에 의해 회전될 수 있도록 상기 케이스의 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 케이스 흡입구를 통해 슬러리가 흡입될 수 있도록 일측에 중앙 흡입구가 형성되며, 원심력을 이용하여 상기 케이스 배출구 방향으로 상기 슬러리를 강제로 배출시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 베인이 형성되는 임펠러;를 포함하고, 상기 임펠러의 상기 중앙 흡입구와 인접된 임펠러측 환형 시일면은, 유체 흐름의 역방향인 회전축선을 기준으로 둔각인 제 1 각도로 기울어지게 형성되고, 상기 케이스의 상기 케이스 흡입구와 인접된 케이스측 환형 시일면은 적어도 일부가 상기 임펠러측 환형 시일면과 평행하게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 각도는, 100도 내지 135도일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 임펠러측 환형 시일면의 평평한 부분의 폭(W)은 상기 중앙 흡입구 직경(D1)의 5 퍼센트 내지 25 퍼센트일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 임펠러는, 내측에 상기 중앙 흡입구로부터 원주 방향을 향하여 소용돌이 방사형상으로 상기 베인이 형성되고, 상기 베인은, 유체가 통과하는 통과 단면의 형상이 원형 또는 타원 형상이고, 상기 통과 단면의 면적이 중앙으로부터 원주 방향으로 갈수록 넓어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 케이스는, 외기와 접촉되는 외면과 상기 임펠러와 대응되는 내면을 갖는 금속 재질의 일체형 케이스일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 원심 슬러리 펌프는, 상기 임펠러의 상기 임펠러측 환형 시일면과, 상기 케이스의 상기 케이스측 환형 시일면 사이의 간격(S)을 조절할 수 있도록 상기 임펠러를 전후진시키는 임펠러 전후진 장치;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 케이스 흡입구와 상기 중앙 흡입구에 단차(T)가 발생될 수 있도록 상기 케이스 흡입구의 직경(D1)은 상기 중앙 흡입구의 직경(D2) 보다 작을 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 임펠러는, 일측에 중앙 흡입구가 형성되며, 원심력을 이용하여 케이스 배출구 방향으로 슬러리를 강제로 배출시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 베인이 형성되며, 상기 중앙 흡입구와 인접된 임펠러측 환형 시일면은, 유체 흐름의 역방향인 회전축선을 기준으로 둔각인 제 1 각도로 기울어져서 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 베인은, 내측에 상기 중앙 흡입구로부터 원주 방향을 향하여 소용돌이 방사형상으로 형성되고, 유체가 통과하는 통과 단면의 형상이 원형 또는 타원 형상이고, 상기 통과 단면의 면적이 중앙으로부터 원주 방향으로 갈수록 넓어질 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 저압부의 발생을 방지함으로써 기포나 공극의 발생을 예방할 수 있고, 이로 인하여 기포나 공극의 폭발 현상으로 인한 원심 슬러리 펌프의 손상, 마모, 내구성 저하를 방지할 수 있으며, 케이스측 환형 시일면과 임펠러측 환형 시일면 사이의 유체의 흐름을 단차를 이용하여 정밀하게 제어함으로써 슬러리의 종류나, 규격이나, 사용 환경에 따라 최적의 컨디션으로 펌핑 효율을 극대화할 수 있고, 단일 케이스를 이용하여 제품의 제조 비용과 운영비용 및 관리비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원심 슬러리 펌프를 나타내는 전방 사시도이다.
도 2는 도 1의 원심 슬러리 펌프를 나타내는 후방 사시도이다.
도 3은 도 1의 원심 슬러리 펌프를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 원심 슬러리 펌프를 나타내는 부분 절단 단면도이다.
도 5는 도 4의 원심 슬러리 펌프의 B부분을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 원심 슬러리 펌프를 나타내는 확대 단면도이다.
도 7은 종래의 원심 슬러리 펌프를 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 임펠러를 나타내는 전방 사시도이다.
도 9는 도 8의 임펠러를 나타내는 후방 사시도이다.
도 10은 도 8의 임펠러를 나타내는 정단면도이다.
도 11은 도 8의 임펠러를 나타내는 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원심 슬러리 펌프(100)를 나타내는 전방 사시도이고, 도 2는 도 1의 원심 슬러리 펌프(100)를 나타내는 후방 사시도이고, 도 3은 도 1의 원심 슬러리 펌프(100)를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 원심 슬러리 펌프(100)를 나타내는 부분 절단 단면도이고, 도 5는 도 4의 원심 슬러리 펌프(100)의 B부분을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 원심 슬러리 펌프(100)는, 크게 프레임(10)과, 케이스(20) 및 임펠러(30)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(10)은 바닥에 설치되어 상기 케이스(20)와 상기 임펠러(30)의 하중을 지지하고, 가동시 기계적인 스트레스를 견딜 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 구조체일 수 있다. 예를 들면, 상기 프레임(10)은 각종 수평 부재와, 수직 부재 및 다양한 형상의 블록 부재를 체결구로 조립하여 이루어지는 금속 재질 등의 조립 구조물일 수 있다.

그러나, 이러한 상기 프레임(10)은 도면에 반드시 국한되지 않고 상기 케이스(20)와 상기 임펠러(30)를 지지할 수 있는 매우 다양한 형태의 각종 프레임 구조체들이 모두 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(20)는 상기 프레임(10)의 일측에 고정되는 것으로서, 내부에 상기 임펠러(30)가 수용될 수 있는 수용 공간이 형성되고, 일측에 케이스 흡입구(20a)가 형성되며, 타측에 케이스 배출구(20b)가 형성되는 통체 구조물일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 케이스(20)는, 외기와 접촉되는 외면과 상기 임펠러(30)와 대응되는 내면을 갖는 금속 재질의 일체형 케이스일 수 있다.

이러한 상기 케이스(20)는 상술된 바와 같이, 후술될 환형 시일면의 각도에 의해 종래의 기포나 공극의 발생을 줄여서 부품의 마모율을 낮출 수 있고, 이를 통해 부품을 교체할 필요가 없기 때문에 별도의 교체형 내부 케이스가 불필요해서 펌프의 운영 비용이나 관리 비용을 크게 절감할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(30)는 상기 프레임(10)에 설치된 모터(M)에 의해 회전될 수 있도록 상기 케이스(20)의 상기 수용 공간에 설치되는 것으로서, 상기 케이스 흡입구(20a)를 통해 슬러리가 흡입될 수 있도록 일측에 중앙 흡입구(30a)가 형성되며, 원심력을 이용하여 상기 케이스 배출구(20b) 방향으로 상기 슬러리를 강제로 배출시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 베인(30b)이 형성되는 일종의 회전 날개 구조체일 수 있다.

여기서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(30)는 상기 중앙 흡입구(30a)와 인접된 부분에 임펠러측 환형 시일면(F2)이 형성되고, 상기 케이스(20)는 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)과 대향되도록 상기 케이스 흡입구(20a)와 인접된 부분에 케이스측 환형 시일면(F1)이 형성될 수 있다.

이러한, 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)은, 유체 흐름의 역방향인 회전축선(L)을 기준으로 둔각인 제 1 각도(K)로 기울어지게 형성되고, 상기 케이스측 환형 시일면(F1)은 적어도 일부가 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)과 평행하게 형성되어 상기 제 1 각도(K)와 거의 동일한 각도로 기울어지게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제 1 각도(K)는 90도를 넘는 둔각일 수 있다. 반복적인 시뮬레이션과 실험 결과, 저압부의 발생으로 인한 기포나 공극의 발생을 최소화할 수 있는 상기 제 1 각도(K)는, 100도 내지 135도일 수 있다.

즉, 상기 제 1 각도(K)가 너무 크면 부품 제조나 조립이 번거로워지고, 너무 작으면 기포나 공극 발생의 효과가 낮아지기 때문에 적절한 수치를 선택하여 적용시킬 수 있다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 각도(K)는 메인 유체의 흐름이 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 케이스측 환형 시일면(F1)과 상기 임펠러측 환형 시일면(F2) 사이로 분지되어 빠져 나가는 방향으로 경사지게 기울어지는 것으로서, 상기 케이스(20)의 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이의 간격(S)을 최소화할 수 있다면 이론적으로나 실험적으로 저압부의 형성을 최소화할 수 있다.

여기서, 후술될 상기 임펠러 전후진 장치(40)를 이용하여 상기 케이스(20)의 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이의 간격(S)을 최소화할 수 있고, 저압부의 발생을 방지함으로써 기포나 공극의 발생을 예방할 수 있고, 이로 인하여 기포나 공극의 폭발 현상으로 인한 원심 슬러리 펌프의 손상, 마모, 내구성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 케이스(20)의 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이의 간격(S)을 최소화하는 경우, 상기 케이스(20)와 상기 임펠러(30) 사이의 밀폐성을 향상시켜서 펌프의 효율을 향상시킬 수 있는 것으로서, 반복적인 실험과 시뮬레이션을 통해서 충분한 밀폐가 가능하도록 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)의 평평한 부분의 폭(W)은 상기 중앙 흡입구(30a) 직경(D2)의 5 퍼센트 내지 25 퍼센트일 수 있다.

그러나, 이러한 수치에 반드시 국한되지 않고, 시일면의 폭은 슬러리의 종류나, 펌프의 규격이나, 동작 환경 또는 조건 등에 의해 매우 다양한 직경 대비 비율이 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러 전후진 장치(40)는, 상기 임펠러(30)의 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)과, 상기 케이스(20)의 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이의 간격(S)을 조절할 수 있도록 상기 임펠러(30)를 전후진시키는 장치로서, 상기 임펠러(30)를 이동시킬 수 있는 매우 다양한 형태의 장치들이 모두 적용될 수 있다.

예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(10)에 설치되고, 상기 임펠러(30)를 가압할 수 있는 전후진 조절 나사 등이 설치될 수 있다. 그러나, 도면에 반드시 국한되지 않고 모터에 의해 자동으로 전후진 위치가 조절되는 나사봉이나 가이드 봉 등을 이용할 수 있다.

이외에도, 상기 임펠러(30)의 회전시 상기 임펠러(30)가 요동치지 않도록 상기 임펠러(30)의 회전 궤도를 일정하게 유지시킬 수 있는 매우 다양한 형태의 위치 조절 나사 등이 추가로 설치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 원심 슬러리 펌프(100)를 나타내는 확대 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 원심 슬러리 펌프(100)는 상기 케이스 흡입구(20a)와 상기 중앙 흡입구(30a)에 단차(T)가 발생될 수 있도록 상기 케이스 흡입구(20a)의 직경(D1)은 상기 중앙 흡입구(30a)의 직경(D2) 보다 작게 형성될 수 있다.

따라서, 메인 유체의 흐름이 상기 단차(T)에 의해 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 임펠러(30)의 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)과, 상기 케이스(20)의 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이로 분지되는 분지량을 최소화할 수 있다.

즉, 상기 단차(T)가 없는 경우, 메인 흐름이 상기 임펠러(30)의 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)과, 상기 케이스(20)의 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이로 분지될 확률이 높지만, 상기 단차(T)가 있는 경우, 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)과, 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이의 입구가 상대적으로 돌출된 상기 케이스측 환형 시일면(F1)에 의해 은폐되어 상기 임펠러측 환형 시일면(F2)과, 상기 케이스측 환형 시일면(F1) 사이로 유입되는 것을 최소화할 수 있다.

그러나, 상기 단차(T)가 너무 큰 경우에는 저압부가 발생할 수 있기 때문에 이러한 상기 단차(T)는 슬러리의 종류나, 펌프의 규격이나, 작동 환경 등에 따라서 최적화 설계될 수 있다.

즉, 상기 케이스측 환형 시일면(F1)과 상기 임펠러측 환형 시일면(F2) 사이의 유체의 흐름을 상기 단차(T)를 이용하여 정밀하게 제어함으로써 슬러리의 종류나, 규격이나, 사용 환경에 따라 최적의 컨디션으로 펌핑 효율을 극대화할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 임펠러(30)를 나타내는 전방 사시도이고, 도 9는 도 8의 임펠러(30)를 나타내는 후방 사시도이고, 도 10은 도 8의 임펠러(30)를 나타내는 정단면도이고, 도 11은 도 8의 임펠러(30)를 나타내는 측단면도이다.

예컨대, 도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(30)는, 내측에 상기 중앙 흡입구(30a)로부터 원주 방향을 향하여 소용돌이 방사형상으로 상기 베인(30b)이 형성되고, 상기 베인(30b)은, 유체가 통과하는 통과 단면(A1)(A2)의 형상이 원형 또는 타원 형상이고, 상기 통과 단면(A1)(A2)의 면적이 중앙으로부터 원주 방향으로 갈수록 넓어지는 형상으로 형성될 수 있다.

따라서, 유체가 통과하는 통과 단면(A1)(A2)의 형상이 원형 또는 타원 형상이기 때문에 내측에 에너지 손실을 야기하는 각진 모서리부분을 최소화하여 상기 임펠러(30)의 효율을 극대화할 수 있다.

본 발명은 상술된 상기 원심 슬러리 펌프(100)는 물론이고, 여기에 적용되는 임펠러(30)를 포함하는 것으로서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 임펠러(30)는, 도 3 내지 도 11에 도시되 바와 같이, 일측에 중앙 흡입구(30a)가 형성되며, 원심력을 이용하여 케이스 배출구(20b) 방향으로 슬러리를 강제로 배출시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 베인(30b)이 형성되며, 상기 중앙 흡입구(30a)와 인접된 임펠러측 환형 시일면(F2)은, 유체 흐름의 역방향인 회전축선(L)을 기준으로 둔각인 제 1 각도(K)로 기울어져서 돌출되게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 베인(30b)은, 내측에 상기 중앙 흡입구(30a)로부터 원주 방향을 향하여 소용돌이 방사형상으로 형성되고, 유체가 통과하는 통과 단면(A1)(A2)의 형상이 원형 또는 타원 형상이고, 상기 통과 단면(A1)(A2)의 면적이 중앙으로부터 원주 방향으로 갈수록 넓어질 수 있다.

따라서, 이러한 본 발명의 원심 슬러리 펌프(100) 및 임펠러(30)에 의하면, 저압부의 발생을 방지함으로써 기포나 공극의 발생을 예방할 수 있고, 이로 인하여 기포나 공극의 폭발 현상으로 인한 원심 슬러리 펌프의 손상, 마모, 내구성 저하를 방지할 수 있으며, 케이스측 환형 시일면과 임펠러측 환형 시일면 사이의 유체의 흐름을 단차를 이용하여 정밀하게 제어함으로써 슬러리의 종류나, 규격이나, 사용 환경에 따라 최적의 컨디션으로 펌핑 효율을 극대화할 수 있고, 단일 케이스를 이용하여 제품의 제조 비용과 운영비용 및 관리비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 프레임
20: 케이스
20a: 케이스 흡입구
20b: 케이스 배출구
30: 임펠러
30a: 중앙 흡입구
30b: 베인
M: 모터
F1: 케이스측 환형 시일면
F2: 임펠러측 환형 시일면
L: 회전축선
K: 제 1 각도
A: 저압 영역
W: 폭
D1, D2: 직경
A1, A2: 통과 단면
T: 단차
100: 원심 슬러리 펌프

Claims

내부에 수용 공간이 형성되고, 일측에 케이스 흡입구가 형성되며, 타측에 케이스 배출구가 형성되는 케이스; 및
모터에 의해 회전될 수 있도록 상기 케이스의 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 케이스 흡입구를 통해 슬러리가 흡입될 수 있도록 일측에 중앙 흡입구가 형성되며, 원심력을 이용하여 상기 케이스 배출구 방향으로 상기 슬러리를 강제로 배출시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 베인이 형성되는 임펠러;를 포함하고,
상기 임펠러의 상기 중앙 흡입구와 인접된 임펠러측 환형 시일면은, 유체 흐름의 역방향인 회전축선을 기준으로 둔각인 제 1 각도로 기울어지게 형성되고,
상기 케이스의 상기 케이스 흡입구와 인접된 케이스측 환형 시일면은 적어도 일부가 상기 임펠러측 환형 시일면과 평행하게 형성되고,
상기 케이스 흡입구의 횡단면의 상측 연장선과 상기 중앙 흡입구의 횡단면의 상측이 서로 평행하게 형성되고,
상기 케이스 흡입구와 상기 중앙 흡입구에 단차가 발생될 수 있도록 상기 케이스 흡입구의 직경은 상기 중앙 흡입구의 직경 보다 작은, 원심 슬러리 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 각도는, 100도 내지 135도인, 원심 슬러리 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 임펠러측 환형 시일면의 평평한 부분의 폭(W)은 상기 중앙 흡입구 직경(D1)의 5 퍼센트 내지 25 퍼센트인, 원심 슬러리 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 임펠러는,
내측에 상기 중앙 흡입구로부터 원주 방향을 향하여 소용돌이 방사형상으로 상기 베인이 형성되고,
상기 베인은, 유체가 통과하는 통과 단면의 형상이 원형 또는 타원 형상이고, 상기 통과 단면의 면적이 중앙으로부터 원주 방향으로 갈수록 넓어지는, 원심 슬러리 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 케이스는, 외기와 접촉되는 외면과 상기 임펠러와 대응되는 내면을 갖는 금속 재질의 일체형 케이스인, 원심 슬러리 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 임펠러의 상기 임펠러측 환형 시일면과, 상기 케이스의 상기 케이스측 환형 시일면 사이의 간격(S)을 조절할 수 있도록 상기 임펠러를 전후진시키는 임펠러 전후진 장치;
를 더 포함하는, 원심 슬러리 펌프.
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