KR20130060778A - 디퓨저 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심축에 결합되며 하측은 반경이 넓고 상측은 반경이 좁은 항아리 형상의 허브; 유체가 유입되는 입구와 배출되는 출구가 형성되며 상기 유체가 통과하는 유로가 형성되도록 상기 허브의 외주면과 일정간격 이격되며 허브의 외주면을 감싸는 디퓨저케이싱; 상기 허브 하측에 구비되어 유체가 통과함에 회전하는 임펠러; 및 상기 허브의 외주면과 디퓨저케이싱의 내주면에 각각 접촉되는 백쉬라우드와 프론트쉬라우드가 형성되고, 일정간격 이격되며 다수 구비된 베인; 을 포함하고, 상기 베인은, 상기 허브의 외주면을 따라 입구측에서 출구측으로 유선형으로 휘어지며 상기 허브의 상단보다 낮은 위치까지 형성되되, 유체의 입구측인 하측은 상기 임펠러를 통과하여 일정각도로 기울어져 배출되는 유체가 직진성으로 유입되도록 일정각도로 기울어져 형성되고, 유체의 출구측인 상측은, 일정각도 기울어져 유입된 유체의 진행방향이 수직방향으로 변경되도록 수직으로 세워져 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프를 제공한다.

Description

디퓨저 펌프{Diffuser Pump}

본 발명은 디퓨저 펌프에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 베인의 전체적인 길이를 짧게 하고, 유체가 임펠러를 통과하여 배출되어 베인의 입구측으로 원활하게 유입시키기 위하여 프론트쉬라우드가 백쉬라우드 보다 더 길게 형성되어 펌프의 성능이 향상되는 디퓨저 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 디퓨저 펌프는 와류(원심) 펌프의 일종으로, 임펠러를 통과하여 배출되는 유체를 고정된 안내 날개로 통과시켜 전체적인 펌프의 효율을 높이기 위한 것이다.

도 7를 참조하면, 종래의 디퓨저 펌프(10)는 안내케이싱의 입구 베인(16) 형상이 프로트측 쉬라우드와 백(허브)측 쉬라우드 라인의 길이가 비슷하여 거의 수직인 베인(안내 날개) 형상을 가지고 있으며, 출구 플랜지까지 이어지는 긴 형상을 가지고 있다.

이러한 베인(16)의 형상은 전체적으로 길게 형성되어 유체가 베인을 통과하는 시간이 길어지며 이에 따라 마찰이 발생하여 동적으로 통과하지 못하고 스무스(smooth)하게 변화하나 베인의 길이가 길어지는 문제점이 있었다.

즉, 상기와 같은 종래의 베인의 형상으로 유체가 임펠러를 통과하여 배출될 때의 유동을 안정적으로 받아들이지 못하여 미미하게 펌프의 효율을 저감시키는 문제점이 발생하게 되었다.

또한, 베인의 재료비가 많이 들고 제품이 커지는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 베인이 허브의 외주면을 따라 입구측에서 출구측으로 유선형으로 휘어지며 허브의 상단보다 낮은 위치까지 형성되고, 유체의 입구측인 리딩엣지 부분이 일정각도로 기울어져 형성되며, 유체의 출구측인 트래일링 엣지 부분이 수직으로 세워져 형성됨으로써, 임펠러측에서 배출되는 유체의 회전 방향에 더 자연스럽게 적응하고, 유체가 베인을 통화하는 시간의 단축에 따라 마찰이 줄어들어 유체를 더 동적이며 더 신속하게 통과 및 배출시킬 뿐만 아니라, 이로 인해 펌프의 전체적인 성능인 효율과 수두를 상승시킬 수 있는 디퓨저 펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 베인의 길이가 짧게 형성되어 제작상의 어려움이 줄어들며, 재료비의 절감과 펌프의 소형화할 수 있는 디퓨저 펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 중심축에 결합되며 하측은 반경이 넓고 상측은 반경이 좁은 항아리 형상의 허브; 유체가 유입되는 입구와 배출되는 출구가 형성되며 상기 유체가 통과하는 유로가 형성되도록 상기 허브의 외주면과 일정간격 이격되며 허브의 외주면을 감싸는 디퓨저케이싱; 상기 허브 하측에 구비되어 유체가 통과함에 회전하는 임펠러; 및 상기 허브의 외주면과 디퓨저케이싱의 내주면에 각각 접촉되는 백쉬라우드와 프론트쉬라우드가 형성되고, 일정간격 이격되며 다수 구비된 베인; 을 포함하고, 상기 베인은, 상기 허브의 외주면을 따라 입구측에서 출구측으로 유선형으로 휘어지며 상기 허브의 상단보다 낮은 위치까지 형성되되, 유체의 입구측인 하측은 상기 임펠러를 통과하여 일정각도로 기울어져 배출되는 유체가 직진성으로 유입되도록 일정각도로 기울어져 형성되고, 유체의 출구측인 상측은, 일정각도 기울어져 유입된 유체의 진행방향이 수직방향으로 변경되도록 수직으로 세워져 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프를 제공한다.

또한, 상기 베인은, 유체의 입구측인 리딩엣지의 양 끝단인 프론트쉬라우드와 백쉬라우드가 디퓨저 케이싱의 내주면과 허브의 외주면에 만나는 제1점과 제2점을 포함하고, 상기 제1점은, 상기 디퓨저케이싱의 내주면을 따라 하측방향으로 일정 길이 연장된 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프를 제공한다.

또한, 상기 리딩엣지는, 상기 제1점과 제2점이 일직선으로 연결되어 형성되며, 상기 제2점을 기준으로 하는 수평축과의 기울기가 28°~ 31°인 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프를 제공한다.

또한, 상기 허브의 전체 높이 중 하측 끝단에서 상측으로 60%~70% 사이의 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 베인이 허브의 외주면을 따라 입구측에서 출구측으로 유선형으로 휘어지며 허브의 상단보다 낮은 위치까지 형성되고, 유체의 입구측인 리딩엣지 부분이 일정각도로 기울어져 형성되며, 유체의 출구측인 트래일링 엣지 부분이 수직으로 세워져 형성됨으로써, 임펠러측에서 배출되는 유체의 회전 방향에 더 자연스럽게 적응하고, 유체가 베인을 통화하는 시간의 단축에 따라 마찰이 줄어들어 유체를 더 동적이며 더 신속하게 통과 및 배출시킬 뿐만 아니라, 이로 인해 펌프의 전체적인 성능인 효율과 수두를 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 베인의 길이가 짧게 형성되어 제작상의 어려움이 줄어들며, 재료비의 절감과 펌프의 소형화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 전체를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 상측 일부를 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 상측 일부를 나타낸 단면사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 베인을 나타낸 도면이고,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 허브와 베인을 나타낸 사시도이다.
도 7은 종래의 디류저 펌프의 허브와 베인을 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 전체를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 상측 일부를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 상측 일부를 나타낸 단면사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 베인을 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 디퓨저 펌프의 허브와 베인을 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 디퓨저 펌프(100)는 허브(120), 디퓨저케이싱(140), 임펠러(160) 및 베인(180)을 포함한다.

또한, 디퓨저 펌프(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 중심축(101)(101)에 다수개의 허브(120)가 형성되고, 허브(120)의 하측에 임펠러(160)가 형성된다. 또한, 허브(120)의 외측에는 디퓨저케이싱(140)이 형성되며 디퓨저케이싱(140)과 허브(120)의 사이에 다수개의 베인(180)이 형성된다.

즉, 디퓨저 펌프(100)의 하측에 유체가 흡입되는 흡입구(102)가 형성되고, 상측에 유체가 임펠러(160)와 베인(180)들의 사이를 통과하여 토출되는 토출구(104)가 형성된다.

여기서, 펌프는 수직과 수평으로 설치되는 타입으로 분류되며, 본 발명의 디퓨저 펌프(100)는 수직으로 설치되는 입형타입이다.

또한, 펌프는 임펠러(160)에서 나온 빠른 속도의 유체를 압력 에너지가 높은 상태로 변환시키기 위해 볼류트 타입과 디퓨저(베인(180)) 타입이 있으며, 본 발명의 디퓨저 펌프(100)는 디퓨저 타입이다.

즉, 본 발명에 따른 디퓨저 펌프(100)는 디퓨저(베인(180))을 이용한 입형 타입이며, 이에 따라 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 허브(120)는 중심축(101)에 결합되며, 하측은 반경이 넓고 상측은 반경이 좁은 항아리 형상으로 형성된다.

또한, 디퓨저케이싱(140)은 유체가 유입되는 입구와 배출되는 출구가 형성되며 상기 유체가 통과하는 유로가 형성되도록 상기 허브(120)의 외주면과 일정간격 이격되며 허브(120)의 외주면을 감싼다.

임펠러(160)는 허브(120) 하측에 구비되어 회전하면서 유체를 통과시킨다.

베인(180)은 허브(120)의 외주면과 디퓨저케이싱(140)의 내주면에 각각 접촉되는 백쉬라우드(122)와 프론트쉬라우드(142)가 형성되고, 일정간격 이격되며 다수 구비된다.

여기서 베인(180)은 허브(120)의 외주면을 따라 입구측에서 출구측으로 유선형으로 휘어지며 상기 허브(120)의 상단보다 낮은 위치까지 형성된다.

도 4를 참조하면, 유체의 입구측인 하측은 상기 임펠러(160)를 통과하여 일정각도로 기울어져 배출되는 유체가 직진성으로 유입되도록 일정각도로 기울어져 형성된다.(도 4b 참조)

즉, 베인(180)은 유체의 입구측인 리딩엣지(182)의 양 끝단인 프론트쉬라우드(142)와 백쉬라우드(122)가 디퓨저케이싱(140)의 내주면과 허브(120)의 외주면에 만나는 제1점(P1)과 제2점(P2)을 포함한다.

또한, 제1점(P1)은, 디퓨저케이싱(140)의 내주면을 따라 하측방향으로 일정 길이 연장된 지점에 위치한다. 이에 따라, 프론트쉬라우드(142)의 길이가 백쉬라우드(122)의 길이보다 상대적으로 길게 형성된다.

또한, 리딩엣지(182)는, 제1점(P1)과 제2점(P2)이 일직선으로 연결되어 형성된다.

특히, 도 5 및 도 6을 참조하면, 리딩엣지(182)는, 제2점(P2)을 기준으로 하는 수평축(20)과의 기울기(

)가 28°~ 31°인 것이 바람직하다.

즉, 유체가 회전하는 임펠러(160)를 통과하면서 일정각도로 기울어져 배출된다. 이때, 유체가 일정각도로 기울어진 상태에서 직진성을 유지하며 베인(180)과 베인(180) 사이에 유입되면 더 신속하게 통과하여 배출될 수 있다.

참고로, 도 7은 종래의 디퓨저 펌프(10)를 나타낸다. 도7에 도시된 바와 같이, 종래의 리딩엣지(18)인 제1점(P1)과 제2점(P2)은 거의 수직으로 위치하였다. 즉, 종래의 리딩엣지(18)는 수직축(10)과의 기울기가 최대 3.4°이었기 때문에 유체가 베인(16)과 베인(16) 사이에 유입시 유체의 속도가 수직인 베인(16)의 하측에 부딪쳐 감소된다.

본 발명에 따른 디퓨저 펌프(100)에서 유체의 출구측인 상측은, 일정각도로 기울어져 유입된 유체의 진행방향이 수직방향으로 변경되도록 수직으로 세워져 형성된다.

또한, 트래일링 엣지(184)는, 허브(120)의 전체 높이(h) 중 하측 끝단에서 상측으로 60%~70% 사이의 위치에 형성된다.(도 4a 참조)

즉, 본 발명의 베인(180) 전체 길이가 종래의 베인(180) 전체 길이보다 더 짧아지게 됨으로써 유체가 베인(180)과 베인(180) 사이를 통과하면서 발생하는 마찰이 줄어들어 더 신속하고 동적으로 통과를 할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 베인(180) 전체 길이가 짧게 형성되어 제작상의 어려움이 줄어들며, 재료비의 절감과 펌프의 소형화할 수 있다.

한편, 베인(180)의 중간부분은 라운드로 형성되어 일정각도 기울어져 통과하는 유체의 진행방향이 자연스럽게 수직방향으로 변경된다.

다음은 본 발명에 따른 디퓨저 펌프(100)의 효율과 수두를 측정한 실험 결과이다.

본 실험은 본 발명의 디퓨저 펌프(100)와 종래의 디퓨저 펌프(10)를 비교하여 실험하였다.

먼저, 본 발명의 디퓨저 펌프(100)는 상술한 바와 같다.

그리고, 종래의 디퓨저 펌프(10)는 도 7에 도시된 바와 같이, 베인(16)의 리딩엣지(18)는 수직으로 형성되어 있으며, 베인(16)의 트래일링 엣지(14)는 허브(12)의 상측 끝단의 위치에 형성되어 있다.

즉, 본 실험은 디퓨저 펌프의 베인 형상에 따라 변화하는 펌프의 성능(효율과 수두)을 비교하였고, 베인의 형상 외에 동일한 조건으로 실험을 하였다.

본 실험에 따른 결과는 하기 [표 1]과 같다.

	Ht[m]	ηt[%]
종래의 디퓨저 펌프(10)	65.87	92.41
본 발명의 디퓨저 펌프(100)	67.20	94.35

상기 [표 1]을 참조하면, 본 발명의 디퓨저 펌프(100)는 종래의 디퓨저 펌프(10)보다 수두의 결과값이 1.53[m]가 상승하였음을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 디퓨저 펌프(100)는 종래의 디퓨저 펌프(10)보다 효율이 1.94[%]가 상승하였음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 디퓨저 펌프(100)는 상술한 베인(180)의 형상, 즉, 백쉬라우드(122)보다 상대적으로 프론트쉬라우드(142)가 길게 형성되어 프론트쉬라우드(142)의 끝점이 리딩엣지(182)가 수평축(20) 기준으로 약 29°기울어져 디퓨저 케이싱(140)의 내주면에 위치하고, 트래일링 엣지(184)의 위치가 허브(120)의 전체 높이(h) 중 하측 끝단에서 상측으로 60%~70% 사이에 위치함으로써, 종래의 디퓨저 펌프(100)보다 효율과 수두가 상승하였음을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 디퓨저 펌프 101: 중심축
102: 흡입구 104: 토출구
120: 허브 122: 백쉬라우드
140: 디퓨저 케이싱 142: 프론트쉬라우드
160: 임펠러 180: 베인
182: 리딩 엣지 184: 트래일링 엣지
P1: 제1점 P2: 제2점
h: 전체 높이

Claims (4)

1. 중심축에 결합되며 하측은 반경이 넓고 상측은 반경이 좁은 항아리 형상의 허브;
   유체가 유입되는 입구와 배출되는 출구가 형성되며 상기 유체가 통과하는 유로가 형성되도록 상기 허브의 외주면과 일정간격 이격되어 허브의 외주면을 감싸는 디퓨저케이싱;
   상기 허브 하측에 구비되어 회전하면서 유체를 통과시키는 임펠러; 및
   상기 허브의 외주면과 디퓨저케이싱의 내주면에 각각 접촉되는 백쉬라우드와 프론트쉬라우드가 형성되고, 일정간격 이격되며 다수 구비된 베인; 을 포함하고,
   상기 베인은, 상기 허브의 외주면을 따라 입구측에서 출구측으로 유선형으로 휘어지며 상기 허브의 상단보다 낮은 위치까지 형성되되, 유체의 입구측인 하측은 상기 임펠러를 통과하여 일정각도로 기울어져 배출되는 유체가 직진성으로 유입되도록 일정각도로 기울어져 형성되고, 유체의 출구측인 상측은, 일정각도 기울어져 유입된 유체의 진행방향이 수직방향으로 변경되도록 수직으로 세워져 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 베인은,
   유체의 입구측인 리딩엣지의 양 끝단인 프론트쉬라우드와 백쉬라우드가 디퓨저 케이싱의 내주면과 허브의 외주면에 만나는 제1점과 제2점을 포함하고,
   상기 제1점은, 상기 디퓨저케이싱의 내주면을 따라 하측방향으로 일정 길이 연장된 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 리딩엣지는,
   상기 제1점과 제2점이 일직선으로 연결되어 형성되며, 상기 제2점을 기준으로 하는 수평축과의 기울기가 28°~ 31°인 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 트래일링 엣지는,
   상기 허브의 전체 높이 중 하측 끝단에서 상측으로 60%~70% 사이의 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨저 펌프.

Images