KR101204099B1

KR101204099B1 - Centrifugal Water Pump

Info

Publication number: KR101204099B1
Application number: KR1020090126877A
Authority: KR
Inventors: 박찬성; 이규정; 전승원
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2012-12-12
Also published as: KR20110070156A

Abstract

플레이트와, 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축이 장착되는 원통형의 보스, 및 가장자리부에서 축방향으로 연장되는 다수의 블레이드를 포함하는 임펠러; 임펠러의 중심부와 대면하는 흡입구와, 블레이드와 대면하도록 흡입구 둘레에 형성되는 환형의 케이싱벽과, 케이싱벽의 일부분과 접하도록 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로, 및 나선형 통로의 끝단부에 형성되는 토출구를 구비하는 케이싱; 중심부를 관통하는 축 설치공을 구비하며 케이싱을 덮는 케이싱 커버; 및 보스에 결합되어 임펠러를 회전시키는 동력을 전달하는 구동축;을 포함하되, 케이싱벽에 음각으로 형성되는 하나 이상의 그루브가 구비되는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프를 제공함으로써, 케이싱벽과 블레이드 사이의 틈새를 부분적으로 증가시켜, 임펠러 외측에서 임펠러 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구 측의 압력이 증가하도록 하고, 따라서 블레이드의 캐비테이션에 취약한 블레이드의 회전방향 배면 측의 저압영역에서의 캐비테이션을 완화시킬 수 있도록 하며, 이와 같은 캐비테이션을 완화를 통해 재료적 부식을 지연시킴으로써 펌프의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있도록 한다. An impeller including a plate, a cylindrical boss extending in the axial direction at the center portion and having a drive shaft mounted thereon, and a plurality of blades extending in the axial direction at the edge portion; An inlet facing the center of the impeller, an annular casing wall formed around the inlet to face the blade, a helical passage formed gradually in contact with a portion of the casing wall, and formed at the end of the helical passage A casing having a discharge opening; A casing cover having a shaft installation hole passing through the center and covering the casing; And a drive shaft coupled to the boss to transmit power for rotating the impeller, wherein the at least one groove is provided on the casing wall in an intaglio manner, thereby providing a centrifugal water pump. By increasing the gap partially, it promotes the reverse flow from the outside of the impeller to the center of the impeller to increase the pressure on the inlet side, thereby mitigating the cavitation in the low pressure region on the rear side of the blade, which is vulnerable to the cavitation of the blade. By mitigating this cavitation, the material corrosion can be delayed to achieve the effect of significantly improving the durability of the pump.

임펠러, 블레이드, 케이싱벽, 나선형 통로, 원형 그루브, 방사형 그루브 Impeller, Blade, Casing Wall, Spiral Passage, Circular Groove, Radial Groove

Description

Centrifugal Water Pumps {CENTRIFUGAL WATER PUMP}

본 발명은 원심식 워터 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐비테이션을 감소시켜 임펠러의 부식을 지연시킴으로써 수명을 향상킬 수 있는 원심식 워터 펌프에 관한 것이다. The present invention relates to a centrifugal water pump, and more particularly to a centrifugal water pump that can improve the life by reducing the cavitation to delay corrosion of the impeller.

일반적으로, 펌프는 압력차를 조성하여 물과 같은 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 내에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기로 압송하는 기계라 할 수 있다. In general, a pump is a machine that creates a pressure difference to transport a fluid such as water through a tube, or pumps a fluid in a low pressure vessel into a high pressure vessel through the tube.

펌프는 생활용수로 사용하기 위해 지하수를 끌어올리거나, 낮은 곳의 물을 높은 곳으로 수송하거나, 농업용수의 관개 등 양수가 요구되는 분야에서 사용하기 위한 양수장치로서, 농촌, 광산, 토목공사장, 공장, 가정에 이르기까지 유체의 순환과 수송이 필요한 많은 분야에서 사용되고 있다.Pump is a pumping device for pumping groundwater, transporting low water to high place, or irrigation of agricultural water, etc. It is used in many fields that require circulation and transportation of fluids from home to home.

펌프는 왕복동식 펌프, 로터리식(회전식) 펌프, 원심식 펌프 등 구조와 용도에 따라 다양한 종류로 구분될 수 있다. Pumps can be classified into various types depending on the structure and use, such as reciprocating pump, rotary (rotary) pump, centrifugal pump.

본 발명과 관련되는, 원심식 펌프는 개략적으로 회전하는 임펠러(impeller)의 외측 둘레에 나선형 통로가 위치하는 구조의 펌프로, 공업분야에서 가장 많이 사용되고 있는 펌프 중 하나라 할 수 있다. 이와 같은 원심식 펌프는, 흡입구를 통해 임펠러의 중심부로 유체를 흡입하고, 흡입된 유체가 회전하는 임펠러를 통과하여 임펠러의 반경방향 외측으로 유출되도록 하며, 회전하는 임펠러를 통과하는 과정에서 압력이 높아진 고압상태의 유체가 임펠러의 외측에 위치하는 나선형 통로를 경유하여 토출구를 통해 외부로 배출되도록 하는 방식으로, 유체를 압송하게 된다. According to the present invention, the centrifugal pump is a pump having a structure in which a spiral passage is located around an outer side of a rotating impeller, and may be one of the pumps most used in the industry. Such a centrifugal pump sucks fluid into the center of the impeller through the suction port, allows the sucked fluid to pass through the rotating impeller and outflows radially out of the impeller, and increases the pressure in the process of passing the rotating impeller. The fluid is pressurized in such a way that the fluid under high pressure is discharged to the outside through the discharge port via the spiral passage located outside the impeller.

나아가, 원심식 펌프는 일반적으로, 슬러지가 거의 존재하지 않는 물과 같은 액체를 이송하는 용도로 주로 사용되는 것으로서, 상수도, 농업용수 등을 이송하기 위한 용도 뿐만 아니라, 자동차의 엔진 등과 같은 내연기관에서 냉각수를 순환시키기 위한 용도로 사용된다. Furthermore, centrifugal pumps are generally used for transporting liquids such as water with little sludge, and are used not only for transporting tap water, agricultural water, etc., but also in internal combustion engines such as automobile engines. Used to circulate cooling water.

원심식 펌프 중에서도 내연기관에 사용되는 원심식 워터 펌프는 엔진의 냉각계통을 구성하는 가장 중요한 구성요소 중 하나를 이루는 것으로서, 성능이 떨어지거나 고장이 발생하는 경우 운행중에 엔진 과열로 인한 화재의 원인이 될 수 있음에 따라, 안정적인 성능을 지속적으로 유지할 수 있도록 하는 것이 무엇보다 중요하다 할 수 있을 것이다. Among the centrifugal pumps, centrifugal water pumps, which are used in internal combustion engines, form one of the most important components of the engine's cooling system.In case of deterioration or failure, fire due to engine overheating during operation As it can be, it is important to be able to maintain stable performance continuously.

도 1은 종래기술에 따른 원심식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 원심식 워터 펌프를 구성하는 임펠러를 도시한 정면도이며, 도 3은 도 2의 원심식 워터 펌프의 내부구조가 나타나도록 개략적으로 도시한 부분 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 원심식 워터 펌프의 작동원리를 설명하기 위 해 작동개념도이며, 도 5는 도 1의 A부분을 확대 도시한 부분 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a centrifugal water pump according to the prior art, FIG. 2 is a front view illustrating an impeller constituting the centrifugal water pump of FIG. 1, and FIG. 3 is a centrifugal view of FIG. 2. 4 is an exploded perspective view schematically illustrating the internal structure of the water pump, and FIG. 4 is an operation conceptual view illustrating the operation principle of the centrifugal water pump of FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged view of portion A of FIG. 1. It is a partial cross section.

원심식 워터 펌프(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 임펠러(10)와, 이 임펠러를 수용하는 케이싱(30), 이 케이싱(30) 내부에 임펠러(10)가 수용된 상태에서 케이싱(30)을 덮는 케이싱 커버(50), 케이싱 커버(50)의 중심부를 관통하여 임펠러(10)와 결합되는 구동축(70)을 포함한 구성으로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the centrifugal water pump 1 includes an impeller 10, a casing 30 accommodating the impeller, and a casing in a state in which the impeller 10 is accommodated inside the casing 30. Casing cover 50 to cover 30, the drive shaft 70 is coupled to the impeller 10 through the central portion of the casing cover 50 is configured to include a configuration.

좀 더 구체적으로, 임펠러는, 도 2에 도시한 바와 같이, 플레이트(11)와, 이 플레이트(11)의 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축(70)이 장착되는 원통형의 보스(13)와, 플레이트(11)의 가장자리부에서 축방향으로 연장되어 물을 펌핑하는 다수의 블레이드(15)를 포함한다. 그리고, 케이싱(30)은 상기한 바와 같이 임펠러(10)를 수용하는 공간을 구비하는 것으로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 중심부에서 축방향으로 관통하는 형태로 형성되는 흡입구(23)와, 이 흡입구 둘레에 형성되며 임펠러(10)의 블레이드(15)와 대면하는 케이싱벽(25)과, 이 케이싱벽(25) 둘레를 따라 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로(27), 및 나선형 통로(27)의 끝단부에 형성되는 토출구(29)를 구비한다. 또한, 케이싱 커버(50)는 케이싱(30)의 내부공간을 외부와 격리되도록 하는 것으로서 중심부에 구동축(70)이 통과하도록 형성되는 축 설치공(55)을 구비한다. 나아가, 구동축(70)은 밀봉 베어링(65) 등과 같은 부품을 매개로 케이싱 커버(50)의 축 설치공(55)을 관통하도록 설치된 상태에서 동력제공수단(미도시)과 연결되며, 임펠러(10)가 회전할 수 있도록 하는 동력을 전달하게 된다. More specifically, as shown in FIG. 2, the impeller includes a plate 11, a cylindrical boss 13 extending axially from the center of the plate 11, on which the drive shaft 70 is mounted, It includes a plurality of blades 15 extending axially at the edge of the plate 11 to pump water. The casing 30 has a space for accommodating the impeller 10 as described above. As shown in FIG. A casing wall 25 formed around the inlet and facing the blade 15 of the impeller 10, a spiral passage 27 formed in a gradual expansion along the periphery of the casing wall 25, and a spiral passage; A discharge port 29 formed at the end of the 27 is provided. In addition, the casing cover 50 is provided to isolate the internal space of the casing 30 from the outside, and has a shaft installation hole 55 formed in the center so that the drive shaft 70 passes. Furthermore, the drive shaft 70 is connected to the power supply means (not shown) in a state where it is installed to penetrate the shaft installation hole 55 of the casing cover 50 via a component such as a sealed bearing 65, and the impeller 10. ) Transmits power to make it rotate.

이상과 같은 원심식 워터 펌프(1)는, 임펠러가 회전함으로써 물을 펌핑하게 된다. 즉, 구동축(70)과 연결된 임펠러(10)가 회전하게 되면, 흡입구(23)를 통해 임펠러(10)의 중심부로 유입되는 저압상태의 물이 블레이드(15)의 회전방향측 전면에 의해 가압되고, 가압된 물은 지속적으로 블레이드(15)에 의한 가압력의 영향을 받아 임펠러(10) 외주 측에 구비되는 나선형 통로(27)를 경유하여 고압상태에서 토출구(29)로 배출되는 것이다. The centrifugal water pump 1 as described above pumps water by rotating the impeller. That is, when the impeller 10 connected to the drive shaft 70 rotates, water of the low pressure state flowing into the center of the impeller 10 through the suction port 23 is pressurized by the front side in the rotational direction of the blade 15. , The pressurized water is continuously discharged to the discharge port 29 under a high pressure via the spiral passage 27 provided on the outer peripheral side of the impeller 10 under the influence of the pressing force by the blade 15.

이와 같은 방식의 펌핑 과정에서, 블레이드(15)의 전면 측은 고압영역이 되고 배면 측은 저압영역이 되는데, 두 영역 간의 압력차에 의해 블레이드(15)의 배면 측 저압영역에서 캐비테이션(cavitation)이 발생하게 된다. In the pumping process of this type, the front side of the blade 15 becomes a high pressure region and the back side becomes a low pressure region, and cavitation occurs in the low pressure region of the back side of the blade 15 by the pressure difference between the two regions. do.

캐비테이션이란 상온에서 액체가 기화되는 현상이라 할 수 있다. 구체적으로, 펌프에 의해 이송되는 유체가 물인 경우를 기준으로 설명하면, 물은 100℃가 되면 끓지만 1기압의 압력하에서의 현상이며, 압력이 저하되면 끓는점은 100℃ 이하가 되고 압력이 더욱 저하되면 종국적으로 상온에서도 끓는 현상이 일어나게 된다. 이는 액체 온도에 따라 대응하는 포화증기압이 존재하며, 액체의 압력이 특정온도에서의 포화증기압 이하로 떨어지면 증발하여 기포가 발생하게 된다는 것이다.Cavitation is a phenomenon that the liquid is vaporized at room temperature. Specifically, when the fluid to be transported by the pump is described as a reference, water boils at 100 ° C but is a phenomenon under a pressure of 1 atm, and when the pressure is lowered, the boiling point is 100 ° C or less and the pressure is further lowered. Eventually, boiling will occur at room temperature. This means that there is a corresponding saturated steam pressure according to the liquid temperature, and when the pressure of the liquid drops below the saturated steam pressure at a specific temperature, bubbles are generated.

유체를 압송하는 펌프의 경우, 유속의 급변, 와류의 발생, 유로에서의 장애 등에 의해 압력이 국부적으로 포화증기압 이하로 내려가는 영역이 존재하게 되며, 이러한 영역에서 캐비테이션에 의한 기포가 발생하게 된다.In the case of a pump for pumping fluid, there is an area where the pressure falls locally below the saturated steam pressure due to sudden change in flow velocity, generation of vortex, disturbance in the flow path, and the like, and bubbles caused by cavitation are generated in this area.

원심식 워터 펌프에서의 캐비테이션은, 도 4에 도시한 바와 같이, 블레이드의 전면 측 고압영역에 비해 압력이 낮은 블레이드 배면 측의 저압영역(C)에서 주로 발생하게 되는데, 이러한 케이테이션에 의해 생성된 기포는 펌핑 성능을 떨어뜨 릴 뿐만 아니라, 기포가 붕괴하는 과정에서 심한 소음과 진동을 유발한다. 나아가, 캐비테이션에 의한 작용이 지속되면, 기포가 붕괴하는 과정에서 생성되는 충격이 반복적으로 임펠러(10)에 가해져 임펠러(10)의 부식을 가속하게 되며, 결과적으로 펌프의 수명이 단축시키는 주요한 원인이 된다. 또한, 펌핑 성능의 측면에서, 캐비테이션이 심할 경우 종국적으로, 유체의 압송이 불가능한 상태에 이를 수도 있으며, 자동차 엔진의 냉각수 순환 용도로 사용되는 경우 엔진 과열에 따른 화재의 원인이 될 수도 있어 큰 문제점이라 할 수 있다. Cavitation in the centrifugal water pump occurs mainly in the low pressure region C on the back side of the blade, which is lower in pressure than the high pressure region on the front side of the blade, as shown in FIG. Bubbles not only reduce pumping performance, but also cause severe noise and vibration during bubble collapse. Furthermore, if the action by cavitation continues, the impact generated during the bubble collapse process is repeatedly applied to the impeller 10 to accelerate the corrosion of the impeller 10, and as a result, the main cause of shortening the life of the pump is do. In addition, in terms of pumping performance, if the cavitation is severe, it may eventually reach a state in which it is impossible to pump fluid, and when used for the cooling water circulation of the automotive engine, it may cause a fire due to engine overheating. can do.

따라서, 원심식 워터 펌프에서 캐비테이션을 어떻게 제어하느냐 하는 문제는 중요한 관심사항이 되고 있는 실정이며, 이와 관련한 많은 연구가 진행되어 왔다. Therefore, the problem of how to control the cavitation in the centrifugal water pump is a situation that is an important concern, and many studies have been conducted in this regard.

일 예로서, 원심식 워터 펌프에서의 캐비테이션을 감소시키고자, 도 5에 도시한 바와 같이, 서로 마주보게 되는 임펠러(10)의 블레이드(15)와 케이싱(30)의 케이싱벽(25) 사이에 존재하게 되는 틈새(t₁)의 간격을 조절하는 것과 관련한 연구들이 진행되어 왔다.As an example, to reduce cavitation in a centrifugal water pump, as shown in FIG. 5, between the blade 15 of the impeller 10 and the casing wall 25 of the casing 30 facing each other. Research has been conducted on controlling the spacing of gaps (t ₁ ) that are present.

좀 더 상세히 설명하면, 블레이드(15)와 케이싱벽(25) 사이의 틈새는, 고압이 형성되는 임펠러(10) 외측의 토출구(29)와 저압이 형성되는 임펠러(10) 중심측의 흡입구(23) 사이에서 역방향 유동이 발생할 수 있는 통로로서의 역할을 수행하여, 흡입구(23) 측의 압력을 증가시키게 된다. 이와 같은 방식으로 흡입구(23) 측의 압력을 증가시킴으로써, 낮은 압력으로 인해 발생하게 되는 캐비테이션을 감소시키고자 하는 것이다.In more detail, the gap between the blade 15 and the casing wall 25 is a discharge port 29 outside the impeller 10 in which high pressure is formed and an inlet 23 in the center of the impeller 10 in which low pressure is formed. And acts as a passageway through which reverse flow can occur, increasing the pressure at the suction port 23 side. In this way, by increasing the pressure on the suction port 23 side, it is to reduce the cavitation caused by the low pressure.

그러나, 역방향 유동을 증가시켜 흡입구(23) 측의 압력을 증가시키고자, 블레이드(15)와 케이싱벽(25) 사이의 틈새(t₁)의 간격을 증가시키게 되면, 일정 정도의 임계수치까지는 흡입구(23) 측 압력을 증가시키는 순기능을 하지만, 임계수치를 초과하는 정도로 상기한 틈새의 간격을 증가시키게 되면 오히려 캐비테이션이 급격히 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 펌핑 성능의 측면에서, 틈새의 간격이 증가한다는 것은 펌핑 능력의 감소, 즉 펌핑 손실이 증가한다는 것을 의미함에 따라, 틈새 간격의 증가가 캐비테이션을 감소시키기 위한 궁극적인 방안이 될 수는 없는 실정이라 하겠다. However, if the gap t ₁ between the blade 15 and the casing wall 25 is increased in order to increase the pressure on the suction port 23 side by increasing the reverse flow, the suction port may be up to a certain threshold value. (23) The net function of increasing the side pressure, but if there is a problem that the cavitation increases rapidly if the gap is increased to the extent that the critical value is exceeded. In addition, in terms of pumping performance, increasing the clearance gap means that the pumping capacity decreases, that is, the pumping loss increases, so that the increase in the clearance gap cannot be the ultimate solution for reducing the cavitation. I will say.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로서, In order to solve the problems of the prior art as described above,

본 발명은 흡입구 측 압력을 증가시켜 캐비테이션을 감소시킬 수 있으면서도 펌핑 성능저하를 최소화할 수 있는 원심식 워터 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a centrifugal water pump that can reduce the cavitation by increasing the inlet side pressure while minimizing the decrease in pumping performance.

이를 실현하기 위한 본 발명은, In order to achieve this,

플레이트와, 상기 플레이트의 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축이 장착되는 원통형의 보스, 및 상기 플레이트의 가장자리부에서 축방향으로 연장되는 다수의 블레이드를 포함하는 임펠러;An impeller including a plate, a cylindrical boss extending in the axial direction at the center of the plate and having a drive shaft mounted thereon, and a plurality of blades extending in the axial direction at the edge of the plate;

상기 임펠러를 수용하기 위한 공간을 내부에 구비하되, 상기 임펠러의 중심부와 대면하는 흡입구와, 상기 블레이드와 대면하도록 상기 흡입구 둘레에 형성되는 환형의 케이싱벽과, 상기 케이싱벽의 일부분과 접하도록 상기 케이싱벽의 둘레에 회전방향으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로, 및 나선형 통로의 끝단부와 연결되도록 형성되는 토출구를 구비하는 케이싱; A space for accommodating the impeller, the suction port facing the center of the impeller, an annular casing wall formed around the suction port to face the blade, and the casing to be in contact with a portion of the casing wall A casing having a spiral passage formed around the wall and gradually extending in a rotational direction, and a discharge port formed to be connected to an end of the spiral passage;

중심부를 관통하는 축 설치공을 구비하며 상기 케이싱을 외부와 격리되도록 덮는 케이싱 커버; 및A casing cover having a shaft installation hole penetrating a central portion thereof and covering the casing to be isolated from the outside; And

상기 축 설치공을 관통하도록 배치된 상태에서 보스에 결합되어 상기 임펠러 를 회전시키는 동력을 전달하는 상기 구동축;을 포함하는 원심식 워터 펌프에 있어서:In the centrifugal water pump comprising: the drive shaft coupled to the boss in a state arranged to penetrate the shaft installation hole for transmitting the power to rotate the impeller:

상기 케이싱벽에 음각으로 형성되는 하나 이상의 그루브가 구비되는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프를 제공한다. It provides a centrifugal water pump, characterized in that the casing wall is provided with one or more grooves formed intaglio.

그리고, 상기 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이의 위치에 원형으로 형성되는 원형 그루브인 것을 특징으로 한다.The groove may be a circular groove formed in a circular shape at a position between an inner diameter portion and an outer diameter portion of the casing wall.

또한, 상기 그루브는 다수로 구비되며 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽에 소정의 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브인 것을 특징으로 한다.In addition, the groove is provided with a plurality of radial grooves are formed in parallel with each other and arranged in a predetermined angular interval on the casing wall.

나아가, 상기 그루브는 다수로 구비되며 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽 중 상기 나선형 통로와 접하는 일부 영역에만 소정의 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브인 것을 특징으로 한다.Further, the groove is provided with a plurality of radial grooves each formed in parallel with the radial direction and arranged in a predetermined angular interval only in a portion of the casing wall in contact with the spiral passage.

아울러, 상기 그루브는, 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이의 위치에 원형으로 형성되는 하나 이상의 원형 그루브와, 다수로 구비되며 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽에 소정의 각도 간격으로 배열되는 다수의 방사형 그루브를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the groove may include one or more circular grooves formed in a circular shape at a position between the inner diameter portion and the outer diameter portion of the casing wall, and a plurality of grooves may be formed in parallel with each other in a radial direction and at predetermined angular intervals on the casing wall. It characterized in that it comprises a plurality of radial grooves arranged.

여기서, 상기 방사형 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부에서 외경부까지 연장되어 상기 내경부와 상기 외경부 간의 반경방향 폭과 같은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다. Here, the radial groove is formed to extend from the inner diameter portion to the outer diameter portion of the casing wall to have a length equal to the radial width between the inner diameter portion and the outer diameter portion.

한편, 상기 방사형 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이에 상기 내경부와 상기 외경부 간의 폭보다 짧은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The radial groove may be formed to have a length shorter than a width between the inner diameter portion and the outer diameter portion between the inner diameter portion and the outer diameter portion of the casing wall.

이상과 같은 원심식 워터 펌프를 제공함으로써, 본 발명은 케이싱벽에 형성되는 그루브를 구비함에 따라, 케이싱벽과 블레이드 사이의 틈새를 부분적으로 증가시켜, 고압이 형성되는 임펠러 외측에서 임펠러 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구 측의 압력이 증가하도록 하고, 따라서 블레이드의 캐비테이션에 취약한 블레이드의 회전방향 배면 측의 저압영역에서의 캐비테이션을 완화시킬 수 있도록 하며, 이와 같은 캐비테이션을 완화를 통해 재료적 부식을 지연시킴으로써 펌프의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있도록 한다. 또한, 케이싱벽과 블레이드 사이의 틈새를 전체적으로 증가시키는 것이 아니라 그루브가 형성된 부분에서만 국부적으로 틈새를 증가시키는 구조임에 따라, 펌핑 손실의 증가가 최소화된다. 즉, 펌핑 능력 측면의 손실을 최소화하면서도 캐비테이션을 효과적으로 완화시킬 수 있도록 하는 것이다. By providing the centrifugal water pump as described above, the present invention is provided with a groove formed in the casing wall, thereby partially increasing the gap between the casing wall and the blade, the reverse direction from the impeller outer side to the impeller center side where the high pressure is formed It facilitates the flow to increase the pressure on the inlet side, thereby mitigating cavitation in the low pressure region on the rear side of the blade, which is vulnerable to the cavitation of the blade, and delays material corrosion by alleviating such cavitation. This can significantly improve the durability of the pump. In addition, the increase in pumping loss is minimized as the structure increases the gap locally only in the grooved portion rather than increasing the gap between the casing wall and the blade as a whole. In other words, the cavitation can be effectively alleviated while minimizing the loss of the pumping capability.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 원심식 워터 펌프를 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제 4실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 제 5실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프의 도 5에 대응하는 단면도이다.6 is a partially exploded perspective view showing a centrifugal water pump according to a first embodiment of the present invention, Figure 7 is a perspective view showing a casing of the centrifugal water pump according to a second embodiment of the present invention, Figure 8 Is a perspective view illustrating a casing of a centrifugal water pump according to a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a perspective view illustrating a casing of a centrifugal water pump according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view showing a casing of the centrifugal water pump according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 of the centrifugal water pump according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 종래기술과 마찬가지로, 임펠러(110), 케이싱(130), 케이싱 커버(150) 및 구동축(170)을 포함한 구성으로 이루어진다. In the centrifugal water pump 100 according to the preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the impeller 110, the casing 130, the casing cover 150, and the drive shaft 170, as in the related art. It consists of a configuration including.

구체적으로, 임펠러(110)는 플레이트(111)와, 이 플레이트(111)의 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축(170)이 장착되는 원통형의 보스(113), 그리고 플레이트(111)의 가장자리부에서 축방향으로 연장되는 다수의 블레이드(115)를 포함한다. Specifically, the impeller 110 is formed in the plate 111, the cylindrical boss 113 extending in the axial direction at the center of the plate 111, the drive shaft 170 is mounted, and the edge of the plate 111. A plurality of blades 115 extending in the axial direction.

그리고, 케이싱(130)은, 임펠러(110)를 수용하기 위한 공간을 내부에 구비하되, 임펠러(110)의 중심부와 대면하는 흡입구(123)와, 블레이드(115)와 대면하도록 흡입구(123) 둘레에 형성되는 환형의 케이싱벽(125)과, 케이싱벽(125)의 일부분과 접하도록 케이싱벽(125)의 둘레에 회전방향으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로(127), 및 나선형 통로(127)의 끝단부와 연결되도록 형성되는 토출구(129)를 구비하도록 형성된다. In addition, the casing 130 has a space for accommodating the impeller 110 therein, the inlet 123 facing the central portion of the impeller 110, and the inlet 123 circumference to face the blade 115. An annular casing wall 125 formed in the spiral passage, a spiral passage 127 formed in a gradual manner extending gradually in the rotational direction around the casing wall 125 so as to contact a part of the casing wall 125, and a spiral It is formed to have a discharge port 129 formed to be connected to the end of the passage (127).

또한, 케이싱 커버(150)는 중심부를 관통하는 축 설치공(155: 도 11 참조)을 구비하며 케이싱(130)을 덮어 임펠러(110)가 내장되는 케이싱(130) 내부의 공간이 외부와 격리될 수 있도록 형성된다. In addition, the casing cover 150 has a shaft installation hole (155 (see FIG. 11)) penetrating the center portion and covers the casing 130 so that the space inside the casing 130 in which the impeller 110 is built can be isolated from the outside. It is formed to be.

나아가, 구동축(170)은 예를 들어 밀봉 베어링(165: 도 11 참조)과 같은 부품을 매개로 축 설치공(155)을 관통하도록 설치되며 임펠러(110)의 보스(113)에 결합되어 임펠러(110)를 회전시키는 동력을 전달하게 된다. Further, the drive shaft 170 is installed to penetrate the shaft installation hole 155 through a component such as, for example, a sealed bearing 165 (see FIG. 11), and is coupled to the boss 113 of the impeller 110 so that the impeller ( Power to rotate 110 is transmitted.

바람직하게, 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 상기한 블레이드(115)와 대면하게 되는 케이싱벽(125)에 음각으로 형성되는 하나 이상의 그루브(135)(145)를 구비한다. 여기서, 케이싱벽(125)은 환형으로 형성되는 것으로서, 내경부(124)는 흡입구(123)와 접하게 되고, 외경부(126)의 일부분이 상기한 나선형 통로(127)와 접하게 된다. Preferably, the centrifugal water pump 100 according to the present invention includes one or more grooves 135 and 145 formed intaglio on the casing wall 125 facing the blade 115. Here, the casing wall 125 is formed in an annular shape, the inner diameter portion 124 is in contact with the suction port 123, a portion of the outer diameter portion 126 is in contact with the spiral passage 127 described above.

구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 그루브를 구비하되, 케이싱벽(125)의 내경부(124)와 외경부(126) 사이의 위치에 동심의 원형으로 형성되는 원형 그루브(135)를 구비한다. 이와 같은 원형 그루브(135)는 대략 1mm 정도의 폭과 깊이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 원형 그루브(135)는 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새를 부분적으로 증가시키는 역할을 수행하며, 따라서 고압이 형성되는 임펠러(110) 외측에서 임펠러(110) 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구(123) 측의 압력을 증가시키게 된다. Specifically, the centrifugal water pump 100 according to the first embodiment of the present invention, as shown in Figure 6, having a groove, the inner diameter portion 124 and the outer diameter portion 126 of the casing wall 125 It has a circular groove 135 formed in a concentric circle at a position between). Such a circular groove 135 is preferably formed to have a width and a depth of about 1mm. In addition, such a circular groove 135 serves to partially increase the gap between the casing wall 125 and the blade 115, and thus from the impeller 110 outside the high pressure is formed toward the center of the impeller 110 Promotes the reverse flow of the to increase the pressure of the inlet 123 side.

그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심식 워터 펌프는, 도 7에 도시한 바와 같이, 다수의 그루브를 구비하되, 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 케이 싱벽(125)에 일정한 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브(145)를 구비한다. 이와 같은 방사형 그루브(145) 역시 대략 1mm 정도의 폭과 깊이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 방사형 그루브(145)는 케이싱벽(125)의 내경부(124)에서 외경부(126)까지 연장되어 내경부와 외경부 간의 반경방향 폭과 같은 길이를 갖도록 형성된다. 따라서, 본 실시예에 따른 방사형 그루브(145)는 흡입구(123)나 나선형 통로(127)와 양단부에서 직접 연결된다. And, the centrifugal water pump according to the second embodiment of the present invention, as shown in Figure 7, having a plurality of grooves, each formed in parallel with the radial direction at regular angular intervals on the casing wall 125 With radial grooves 145 arranged. The radial groove 145 is also preferably formed to have a width and a depth of about 1mm. In addition, the radial groove 145 extends from the inner diameter portion 124 of the casing wall 125 to the outer diameter portion 126 and is formed to have a length equal to the radial width between the inner diameter portion and the outer diameter portion. Therefore, the radial groove 145 according to the present embodiment is directly connected at both ends with the suction port 123 or the spiral passage 127.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기한 제3 실시예에 따른 원심식 워터 펌프와 마찬가지로, 다수의 방사형 그루브(145)를 구비하지만, 이러한 다수의 방사형 그루브(145)는 케이싱벽(125) 전체 영역에 고르게 형성되는 것이 아니라 나선형 통로(127)와 접하는 케이싱벽(125)의 일부 영역에만 일정한 각도 간격으로 배열된다. In addition, as shown in FIG. 8, the centrifugal water pump 100 according to the third embodiment of the present invention, like the centrifugal water pump according to the third embodiment, has a plurality of radial grooves 145. However, the plurality of radial grooves 145 are not evenly formed in the entire area of the casing wall 125, but are arranged at a predetermined angular interval only in a part of the casing wall 125 contacting the spiral passage 127.

아울러, 본 발명의 제4 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기한 제1 실시예에 따른 원형 그루브(135)와 상기한 제2 실시예에 따른 방사형 그루브(145)를 모두 포함한다. 즉, 원형 그루브(135)는 케이싱벽(125) 상에서 모든 방사형 그루브(145)와 교차하게 된다. In addition, the centrifugal water pump 100 according to the fourth embodiment of the present invention, the circular groove 135 according to the first embodiment described above and the second embodiment as shown in FIG. It includes both radial grooves 145. That is, the circular groove 135 intersects with all the radial grooves 145 on the casing wall 125.

나아가, 본 발명의 제5 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기한 제4 실시예에 따른 원심식 워터 펌프와 유사하게, 원형 그루브(135)와 방사형 그루브(145)를 모두 구비하지만, 두 개의 원형 그루브(135)를 포함하며, 상기 제2 실시예에 따른 방사형 그루브와 달리, 케이싱벽(125)의 내경부(124)에서 외경부(126)까지 연장되어 내경부와 외경부 간의 반경방향 폭과 같은 길이를 갖도록 형성되는 것이 아니라, 케이싱벽(125)의 내경부(124)와 외경부(126) 사이에 방사형으로 연장되되 내경부와 외경부 간의 폭보다 짧은 길이를 갖도록 형성된다. 즉, 본 실시예에 따른 방사형 그루브(145)는 흡입구(123)나 나선형 통로(127)와 양단부에서 직접 연결되지는 않게 된다. 이와 같은 방사형 그루브(145)는, 내경부(124)와 외경부(126) 사이에 위치하는 한도 내에서 적절한 길이로 선택될 수 있으며, 나아가 내경부와 외경부 사이의 중간부에 위치하도록 형성되거나 어느 일측으로 치우치게 형성되는 것 또한 가능하다 할 것이다. 다만, 이와 같은 방사형 그루브(145)는 각각, 본 실시예와 같이 두 개의 원형 그루브(135)를 구비하는 경우, 두 개의 원형 그루브(135)와 모두 교차하도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기한 제2실시예 또는 제3실시예에서와 같이 원형 그루브를 구비하지 않는 경우에는, 설치 위치와 길이 선택의 폭이 더욱 증가한다 할 수 있을 것이다. Furthermore, the centrifugal water pump 100 according to the fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, is similar to the circular groove 135, similar to the centrifugal water pump according to the fourth embodiment. It includes both radial grooves 145 but includes two circular grooves 135 and, unlike the radial grooves according to the second embodiment, the outer diameter portion 126 at the inner diameter portion 124 of the casing wall 125. It is not formed to have a length equal to the radial width between the inner diameter portion and the outer diameter portion, but extending radially between the inner diameter portion 124 and the outer diameter portion 126 of the casing wall 125, the inner diameter portion and the outer diameter portion It is formed to have a length shorter than the width of the liver. That is, the radial groove 145 according to the present embodiment is not directly connected at both ends with the suction port 123 or the spiral passage 127. The radial groove 145 may be selected to an appropriate length within the limit between the inner diameter portion 124 and the outer diameter portion 126, and further formed to be located in the middle portion between the inner diameter portion and the outer diameter portion. It will also be possible to be formed biased to either side. However, when the radial grooves 145 are each provided with two circular grooves 135 as in the present embodiment, it is preferable to be formed to intersect with both the circular grooves 135, and the second When the circular groove is not provided as in the embodiment or the third embodiment, the width of the installation position and the length selection may be further increased.

이상과 같은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프는 케이싱벽(125)에 음각으로 형성되는 그루브(135)(145)를 구비함에 따라, 도 11에 도시한 바와 같이, 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새(t₂)를 부분적으로 증가시키는 역할을 수행한다. 즉, 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새(t₂)를 전체적으로 증가시키는 것이 아니라 그루브(135)(145)가 형성된 부분에서만 국부적으로 틈새(t₂)를 증가시키는 역할을 수행하게 된다. 따라서, 고압이 형성되는 임펠러(110) 외측에서 임펠러(110) 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구(123) 측의 압력을 증가시키 고, 블레이드(115)의 회전방향 전면 측에서 배면 측으로의 역방향 유동 또한 촉진하여 블레이드 배면 측 저압영역(도 4 참조)의 압력 또한 증가시키게 된다. 따라서, 특히 캐비테이션에 취약한 블레이드(115)의 회전방향 배면 측의 저압영역에서의 캐비테이션을 완화시킬 수 있게 된다.As described above, the centrifugal water pump according to the present invention includes grooves 135 and 145 formed in the casing wall 125 in an intaglio manner, and as shown in FIG. 11, the casing wall 125 and the blade ( 115) partially increases the gap t ₂ . That is, instead of increasing the gap t ₂ between the casing wall 125 and the blade 115 as a whole, the gap t ₂ is locally increased only at the portion where the grooves 135 and 145 are formed. do. Therefore, by increasing the pressure on the suction port 123 side by promoting the reverse flow to the center of the impeller 110 from the outside of the impeller 110, where the high pressure is formed, the blade 115 is rotated in the reverse direction from the front side to the back side The flow is also accelerated to increase the pressure in the low pressure region (see Fig. 4) on the blade back side. Therefore, in particular, the cavitation in the low pressure region on the rear side of the rotational direction of the blade 115 vulnerable to cavitation can be alleviated.

또한, 상기한 바와 같이 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새를 전체적으로 증가시키는 것이 아니라 그루브(135)(145)가 형성된 부분에서만 국부적으로 틈새(t₂)를 증가시키는 구조임에 따라, 상기한 바와 같이 캐비테이션을 양적으로 완화시켜 임펠러(110)의 재료적 부식이 지연될 수 있도록 하고 결과적으로 임펠러(110)의 수명 향상을 통한 펌프의 수명 향상을 도모할 수 있으면서도, 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새(t₂)를 전체적으로 증가시켰을 때 초래되는 펌핑 손실의 증가를 최소화할 수 있게 된다.In addition, as described above, the gap between the casing wall 125 and the blade 115 does not increase as a whole, but only a portion where the grooves 135 and 145 are formed to increase the gap t ₂ locally. As described above, the cavitation can be quantitatively quantified so that material corrosion of the impeller 110 can be delayed, and as a result, the casing wall 125 can be improved while improving the life of the pump through the life of the impeller 110. The increase in pumping loss caused by increasing the gap t ₂ between the blades and the blades 115 as a whole can be minimized.

즉, 펌핑 능력 측면의 손실을 최소화하면서도 캐비테이션을 효과적으로 완화시킬 수 있도록 한다는 것이다. This means that cavitation can be effectively alleviated while minimizing losses in terms of pumping capacity.

이와 같은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프는 우수한 펌핑 능력과 캐비테이션 완화에 따른 향상된 내구성을 보유하게 되며, 따라서 자동차의 엔진에 냉각수를 순환시키기 위해 사용되는 경우, 냉각수의 원활한 순환을 가능케 함으로써 엔진 과열을 효과적으로 방지할 수 있어, 엔진 과열에 따른 화재 위험을 현저히 감소시킬 수 있도록 한다.Such a centrifugal water pump according to the present invention has excellent pumping ability and improved durability according to cavitation relaxation, and thus, when used to circulate the coolant in the engine of a vehicle, the engine is overheated by enabling a smooth circulation of the coolant. This can be effectively prevented, significantly reducing the risk of fire due to engine overheating.

비록 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다. Although the present invention has been illustrated and described in connection with specific embodiments, those skilled in the art may realize that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone can easily know.

도 1은 종래기술에 따른 원심식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도, 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a centrifugal water pump according to the prior art,

도 2는 도 1의 원심식 워터 펌프를 구성하는 임펠러를 도시한 정면도, 2 is a front view showing the impeller constituting the centrifugal water pump of FIG.

도 3은 도 2의 원심식 워터 펌프의 내부구조가 나타나도록 개략적으로 도시한 부분 분해 사시도, Figure 3 is a partially exploded perspective view schematically showing the internal structure of the centrifugal water pump of Figure 2,

도 4는 도 2의 원심식 워터 펌프의 작동원리를 설명하기 위해 작동개념도,4 is an operation conceptual diagram for explaining the operation principle of the centrifugal water pump of FIG.

도 5는 도 1의 A부분을 확대 도시한 부분 단면도,FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional view of part A of FIG. 1;

도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 원심식 워터 펌프를 도시한 부분 분해 사시도, 6 is a partially exploded perspective view showing a centrifugal water pump according to a first embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도, 7 is a perspective view showing a casing of the centrifugal water pump according to the second embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도, 8 is a perspective view showing a casing of the centrifugal water pump according to the third embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 제 4실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도, 9 is a perspective view showing the casing of the centrifugal water pump according to the fourth embodiment of the present invention;

도 10은 본 발명의 제 5실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도, 10 is a perspective view showing the casing of the centrifugal water pump according to the fifth embodiment of the present invention;

도 11은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프의 도 5에 대응하는 단면도.11 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 of a centrifugal water pump according to the invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]

100: 원심식 워터 펌프 110: 임펠러100: centrifugal water pump 110: impeller

111: 플레이트 113: 보스111: plate 113: boss

115: 블레이드 123: 흡입구115: blade 123: inlet

124: 내경부 125: 케이싱벽124: inner diameter 125: casing wall

126: 외경부 127: 나선형 통로126: outer diameter portion 127: spiral passage

129: 토출구 130: 케이싱129: discharge port 130: casing

135: 원형 그루브 145: 방사형 그루브135: circular groove 145: radial groove

150: 케이싱 커버 155: 축 설치공150: casing cover 155: shaft mounting hole

165: 밀봉 베어링 170: 구동축165: sealed bearing 170: drive shaft

Claims

An impeller including a plate, a boss extending axially at the center of the plate, and a plurality of blades extending axially at an edge of the plate; An inlet port facing the center of the impeller, an annular casing wall formed around the inlet port so as to face the blade, and gradually expanding in a rotational direction around the casing wall so as to contact a portion of the casing wall; A casing having a helical passage formed in the shape of the spiral passage, and a discharge port formed to be connected to an end of the helical passage; A casing cover having a shaft installation hole and coupled to the casing; And a drive shaft coupled to the boss to transmit power for rotating the impeller in a state arranged to penetrate the shaft installation hole. And a groove for partially increasing the clearance of the groove, wherein the groove extends from the inner diameter portion to the outer diameter portion of the casing wall and extends from the suction port to the spiral passage.

2. The groove of claim 1, further comprising one or more circular grooves formed circularly at a position between the inner and outer diameter portions of the casing wall, wherein the circular grooves intersect with the grooves extending from the inner diameter portion to the outer diameter portion of the casing wall. Centrifugal water pump, characterized in that.

3. The groove of claim 1 or 2, wherein the grooves extending from the inner diameter portion to the outer diameter portion of the casing wall and extending from the suction port and the spiral passage are provided in plural and are radial grooves formed in parallel with each other in a radial direction. Centrifugal water pump.

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