KR100438112B1 - 수중모터펌프의 축추력 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수를 지상으로 끌어 올리는 과정에서 이용되는 수중모터펌프에 관한 것으로, 하우징(151)의 바닥면에 구비되어 회전력을 발생시키는 모터부(A)와, 모터부(A)의 상부측에 구비되어 지하수의 이물질을 걸러 주는 여과부(B), 여과부(B)의 상부측에 다단계로 보울팅되어 회전축(155)에 의해 회전하는 회전체(152)를 통해 지하수를 펌핑하는 펌프부(C)로 이루어진 수중모터펌프에 있어서, 회전축 (155)의 상단부에, 회전체(152)의 회전과정에서 유로(153)를 따라 상향하는 지하수의 토출경로를 변경시키는 추력제거부(10)가 결합되어, 펌프부의 회전체와 모터부의 회전체를 지지하는 베어링에 과다한 하중이 부가되는 것이 방지되어 마모가 감소됨은 물론 수명이 연장될 뿐만 아니라, 회전체의 회전과정에서 발생하는 진동 및 소음이 최소화되어 지하수의 펌핑에 따른 작업효율이 증대되게 한 것이다.

Description

수중모터펌프의 축추력 제거 장치 {Apparatus for balancing the thrust load of submersible motor pump}

본 발명은 지하수를 지상으로 끌어 올리는 과정에서 이용되는 수중모터펌프에 관한 것으로, 특히 수중모터펌프의 작동과정에서 발생하는 회전체의 축추력을 최소화하여 펌핑력을 증대시킴과 더불어 수명을 연장시킬 수 있도록 된 수중모터펌프의 축추력 제거 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수중모터펌프는, 지하 암반의 깊숙한 곳에 고여 있는 지하수를 끌러 올려 고지대나 원거리로 공급하는 장치로서, 특히 심정용(深井用) 수중모터펌프는 수중모터의 작동과정에서 수중펌프에 의해 흡입되는 지하수를 송출관과 공급관을 이용하여 사용장소로 공급한다.

즉, 도 1에서와 같이, 수중모터펌프(150)는, 지하에 굴착시공되는 우물(110)내의 지하수로 삽입되는 것으로서, 그 몸체상부측에 송출관(120)과 곡관(130)과 공급관(140)이 연속적으로 연결되며, 공급관(140)에 수압게이지(141)와 체크밸브 (142)와 개폐밸브(143)가 장착된다.

또한, 도 2에서와 같이, 수중모터펌프(150)는, 하우징(151)의 바닥에 구비되어 회전력을 발생시키는 모터부(A)와, 모터부(A)의 상부측에 구비되어 지하수의 이물질을 걸러주는 여과부(B) 및, 여과부(B)의 상부측에 결합되어 회전체(152)의 회전력을 통해 지하수를 펌핑하는 펌프부(C)로 구성되어 있다.

따라서, 수중모터펌프(150)의 전원스위치를 "온"하면, 제어부(160)에서 수위조절봉(161,162)의 입력신호에 따라 모터부(A)로 작동신호를 출력하고, 모터부(A)에 의해 펌프부(C)의 회전체(152)가 회전되므로, 우물(110)내에 고여있던 지하수가 유로(153)를 따라 퍼올려지는 것이다.

그런데, 수중모터펌프(150)는, 도 3에서와 같이, 회전체(152)에 작용하는 축추력 즉, 유로(153)의 흡입측과 토출측의 수압차로 인해 회전체(152)를 지지하는 트러스트베어링(154, 이하, 베어링이라 함)으로 하중이 집중되어 마모현상이 발생됨은 물론 모터펌프의 수명을 저하시키는 문제점이 있었다.

그리고, 수중모터펌프(150)의 회전체(152)에 작용되는 축추력으로 인해 회전축(155)과 회전체(152)의 윤활작용이 원활하게 이루어지지 않아 심한 소음이 발생될 뿐만 아니라, 회전체(152)의 회전이 불균일하여 유로(153)의 토출압력이 감소됨은 물론 펌핑효율이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 회전체(152)에 작용되는 축추력의 감소수단으로, 회전체(152)의 회전경로상에 다수개의 배면깃을 설치하는 배면깃 방식을 작용하여 수압을 분산시킬 수는 있으나, 이는 회전체(152)간의 설치간격이 벌어져 회전축(155)이 길어지므로 수중모터펌프(150)의 부피가 커지는 문제점이 있었다.

또한, 회전체(152)의 회전경로상에 밸런스링을 장착함과 더불어 밸런스홀을 형성하는 밸런스링 방식을 적용하여 수압을 분산시킬 수는 있으나, 이러한 밸런스링 방식도 역시 수중모터펌프(150)의 부피가 커지는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수중모터펌프의 전체길이를 증대시키지 않은 상태에서도 회전체의 축추력을 최소화하여 펌핑력을 증대시킴과 더불어 장치의 수명을 연장시킬 수 있도록 된 수중모터펌프의 축추력 제거 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징의 바닥면에 구비되어 회전력을 발생시키는 모터부와, 모터부의 상부측에 구비되어 지하수의 이물질을 걸러 주는 여과부 및, 여과부의 상부측에 다단계로 보울팅되어 회전축에 의해 회전하는 회전체를 통해 지하수를 펌핑하는 펌프부로 이루어진 수중모터펌프에 있어서, 회전축의 상단부에 회전체의 회전과정에서 유로를 따라 상향하는 지하수의 토출경로를 변경시키는 추력제거부가 보울트로 결합된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 기술에 따른 수중모터펌프의 설치상태도,

도 2는 종래 기술에 따른 수중모터펌프의 단면도,

도 3은 종래 기술에 따른 수중모터펌프의 상단부를 도시한 부분확대도

도 4는 본 발명에 따른 수중모터펌프의 상단부를 도시한 부분확대도,

도 5는 본 발명에 따른 수중모터펌프의 추력제거부의 일실시예,

도 6은 본 발명에 따른 수중모터펌프의 추력제거부의 다른 실시예이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

150 : 수중모터펌프 151 : 하우징

152 : 회전체 153 : 유로

154 : 베어링 155 : 회전축

10 : 추력제거부 11 : 와류홈

11a : 평면부 11b : 곡선부

11c : 라운딩부 11d : 오목부

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 수중모터펌프의 부분확대도이며, 도 5는 본 발명에 따른 수중모터펌프의 추력제거부를 도시한 확대도로서, 하우징(151)의 바닥면에 구비되어 회전력을 발생시키는 모터부(A)와, 모터부(A)의 상부측에 구비되어 지하수의 이물질을 걸러 주는 여과부(B), 여과부(B)의 상부측에 다단계로 보울팅되어 회전축(155)에 의해 회전하는 회전체(152)를 통해 지하수를 펌핑하는 펌프부(C)로 이루어진 수중모터펌프에 있어서, 회전축(155)의 상단부에, 회전체(152)의 회전과정에서 유로(153)를 따라 상향하는 지하수의 토출경로를 변경시키는 추력제거부(10)가 보울트 (20)를 통해 결합된 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명의 구성요소 중 수중모터펌프(150)의 모터부(A)와 여과부(B)와 펌프부(C)는 종래 기술과 기능상 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 하고, 다만 펌프부(C)의 상단부에 장착되는 마감와셔(200, 도 3 참조)를 제거한 다음 추력제거부(10)를 장착하는 것에 차이점이 포함되어 있다.

그리고, 추력제거부(10)는, 도 5에서와 같이, 회전축(155)의 상단부에 고정되어 지하수의 흐름경로를 변경시키는 것으로서, 그 몸체중심부에 보울트(20)가 체결되는 보울트공(12)이 형성되며, 그 둘레면에 유로(153)를 따라 상향하는 지하수를 와류시키는 와류홈(11)이 오목하게 형성되어 있다.

또한, 와류홈(11)은, 그 천정면에 수평상태의 평면부(11a)가 형성됨과 더불어 그 내벽면에 유로(153)와 대응하는 곡률반경을 갖는 곡선부(11b)가 형성됨은 물론 천정면의 단부에 라운딩부(11c)가 형성되어 있다.

물론, 와류홈(11)의 평면부(11a)와 곡선부(11b)가 접하는 지점에, 즉 모서리부분에 도 6에서와 같은 오목부(11d)를 필요에 따라 형성하여, 곡선부(11b)에 의해 유입되어지는 지하수를 와류상태로 평면부(11a)로 유도하여 와류를 증대시키는 오목부(11d)가 형성되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 첨부된 예시도면을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수중모터펌프(150)를 구성하기 위해서는, 펌프부(C)의 상단부에 보울팅되어 있는 마감와셔(200, 도 3 참조)를 제거한 다음, 마감와셔(200)의 설치장소에 보울트(20)로 추력제거부(10)를 체결하여 고정시킨다.

이어서, 우물(110)에 수중모터펌프(150)와 송출관(120)과 곡관(130)과 공급관(140)이 연속적으로 연결된 지하수펌핑기구 삽입한 다음, 우물(110)의 내부공간으로 상하수위조절봉(161,162)을 삽입하여 지하수에 부유시킨다.

만일, 우물(110)내의 지하수가 규정높이 이상으로 충만되어 수위조절봉(161)에 의해 감지되는 경우, 제어부(160)에서는 모터부(A)로 작동신호를 출력하므로, 모터부(A)의 회전축(155)에 의해 펌프부(C)가 회전되는 것이다.

이때, 회전축(155)에 장착되어 있는 회전체(152)가 베어링(154)를 지지점을 회전하고 있는 상태이므로, 여과부(B)에 의해 이물질이 걸러진 지하수가 유로(153)를 따라 관체(120,130,140)을 통해 사용개소로 공급되는 것이다.

물론, 공급관(140)에 구비된 개폐밸브(143)의 개방에 의해 사용개소로 공급되는 지하수는 수압게이지(141)에 의해 압력이 측정됨과 더불어 체크밸브(142)에 의해 역류가 방지된 상태에서 사용개소로 공급되는 것이다.

한편, 펌프부(C)의 작동과정에서 유로(153)를 따라 상향하는 지하수는 추력제거부(10)의 둘레면에 형성된 와류홈(11)의 곡선부(11b)와 평면부(11a)와 라운딩부(11c)를 연속적으로 경유하면서 송출관(120)으로 공급되는 것이다.

이때, 펌프부(C)의 상단부 즉, 추력제거부(10)를 통과하는 지하수가 와류홈 (11)에 의해 와류되면서 송출관(120)으로 공급되므로, 예컨대 회전체(152)에 작용되는 축추력과 반대방향으로 상쇄력이 가해지는 것이다.

즉, 추력제거부(10)에 의해 발생되는 와류현상에 의해, 회전체(152)의 흡입측과 토출측의 수압차가 상쇄되므로, 회전체(152)의 축추력이 최소화됨은 물론 모터부(A)에 구비된 회전체(미도시)의 축추력도 역시 최소화되는 것이다.

물론, 추력제거부(10)와 와류홈(11)의 단면적과 높이 및 형상은 수중모터펌프(150)의 용량에 따라 설계변경하여 제작할 수 있음은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수중모터펌프의 축추력 제거 장치에 의하면, 수중모터펌프의 회전체에 작용되는 축추력과 반대방향으로 와류에 의한 상쇄력이 작용되므로, 펌프부의 회전체와 모터부의 회전체를 지지하는 베어링에 과다한 하중이 부가되는 것이 방지되어 마모가 감소됨은 물론 수명이 연장될 뿐만 아니라, 회전체의 회전과정에서 발생되는 진동 및 소음이 최소화되어 지하수의 펌핑에 따른 작업효율이 증대되는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 하우징(151)의 바닥면에 구비되어 회전력을 발생시키는 모터부(A)와, 모터부 (A)의 상부측에 구비되어 지하수의 이물질을 걸러 주는 여과부(B), 여과부(B)의 상부측에 다단계로 보울팅되어 회전축(155)에 의해 회전하는 회전체(152)를 통해 지하수를 펌핑하는 펌프부(C)로 이루어진 수중모터펌프에 있어서,

   회전축(155)의 상단부에, 그 몸체중심부에 보울트(20)가 체결되는 보울트공 (12)이 형성됨과 더불어 그 둘레면에 회전체(152)에 작용하는 축추력과 반대방향으로 지하수의 와류를 발생시키는 와류홈(11)을 형성한 추력제거부(10)가 보울팅되어, 회전체(152)의 회전과정에서 유로(153)를 따라 상향하는 지하수의 토출경로를 변경시키는 것을 특징으로 하는 수중모터펌프의 축추력 제거 장치.
3. 제 2항에 있어서, 와류홈(11)은, 그 천정면에 수평상태의 평면부(11a)가 형성됨과 더불어 그 내벽면에 유로(153)와 대응하는 곡률반경을 갖는 곡선부(11b)가 형성됨은 물론 그 모서리부분에 곡선부(11b)로 유입되는 지하수를 와류상태로 평면부(11a)로 유도하는 오목부(11d)가 형성되며, 평면부(11a)의 단부에 라운딩부(11c)가 형성된 것을 특징으로 하는 수중모터펌프의 축추력 제거 장치.
4. 삭제