KR102574942B1 - 연료 펌프용 임펠러 - Google Patents

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KR102574942B1
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Abstract

본 발명의 연료 펌프용 임펠러는 임펠러 바디; 및 상기 임펠러 바디에 익근이 각각 연결되고 상기 바디에서 반경방향 바깥쪽으로 연장되어 익단이 형성되며, 각각 두께방향 중심을 기준으로 상측으로 상부 블레이드가 연장 형성되며 하측으로 하부 블레이드가 연장 형성되며, 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열된 복수의 블레이드; 를 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 블레이드는 각각 두께방향 중심을 기준으로 하여 상부 블레이드 및 하부 블레이드가 원주방향 일측을 향해 예각으로 기울어져 있으며, 상기 복수의 블레이드는 각각 익단측의 경사각(A)이 익근측의 경사각(B) 보다 크게 형성되어, 이웃하는 블레이드들 사이의 공간인 블레이드 챔버 내로 유체의 유입이 원활하고 블레이드 챔버에서 유체의 배출이 원활하여, 연료 펌프의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 연료 펌프용 임펠러에 관한 것이다.

Description

연료 펌프용 임펠러 {Impeller of fuel pump}
본 발명은 구동되는 회전축에 결합되어 회전력에 의해 연료를 압송하는 연료 펌프용 임펠러에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 연료펌프는 차량의 연료탱크 내부에 장착되며 연료를 흡입하여 엔진에 장착되는 연료분사장치로 압송하는 역할을 한다.
그리고 자동차용 연료펌프는 기계식과 전기식으로 구분되며, 가솔린을 연료로 사용하는 엔진에는 전기식 연료펌프의 일종인 터빈형 연료펌프(10)가 주로 사용된다.
이러한 터빈형 연료펌프(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 연료펌프(10)의 모터하우징(60)의 내부에 구동모터(20)가 구성되고 상기 모터하우징(60)의 하단부에 상부케이싱(30)과 하부케이싱(40)이 밀착되어 구성되고 그 사이에 임펠러(50)가 구비된다. 그리고 임펠러(50)는 구동모터(20)의 회전축(21)에 결합되어 구동모터(20)와 함께 임펠러(50)가 회전하도록 구성된다. 즉, 임펠러(50)가 회전함에 따라 압력차가 발생하여 연료가 임펠러(50) 안으로 흡입되고, 계속적인 임펠러(50)의 회전에 의해 발생하는 회전류에 의해 연료의 압력이 상승되면서 연료가 토출된다.
그리하여 연료는 하부케이싱(40)의 연료흡입구(41)로 유입되어 회전하는 임펠러(50)를 거치며 승압되어 상부케이싱(30)의 연료토출구(31)를 통해 모터하우징(60)의 내부를 따라 모터하우징(60) 상부에 형성되는 체크밸브(70)로 흘러, 차량의 엔진에 장착되는 연료분사장치로 공급된다.
이때, 임펠러(50)는 도 2와 같이 원판형으로 형성되어 원주면을 따라 수개의 블레이드(51)가 원주면의 외측 방향으로 형성되며 각각의 블레이드(51) 사이에 임펠러(50)의 양면을 관통하도록 블레이드 챔버(52)가 형성되어, 하부케이싱(40)의 연료흡입구(41)로 연료가 유입되어 블레이드 챔버(52)와 하부케이싱(40)에 형성되는 하부유로홈(42) 및 상부케이싱(30)에 형성되는 상부유로홈(32) 사이의 공간에서 회전류가 발생하며, 다시 인접된 블레이드 챔버(52)로 연료가 유입되어 회전류를 발생하는 순환과정을 반복하여 임펠러(50)의 회전으로 인한 운동에너지가 연료의 압력에너지로 전환되어 상부케이싱(30)의 연료토출구(31)로 송출된다.
즉, 종래의 임펠러(50)는 블레이드 챔버(52), 하부유로홈(42) 및 상부유로홈(32) 사이의 공간에 형성되는 회전류를 이용해 연료 압송하도록 구성되는데, 세계적으로 사용자의 다양한 기호를 만족시키기 위해 점차 경량화, 컴팩트화, 고성능화가 진행되는 기술적 추세에 따라 이를 위한 연료 펌프용 임펠러의 연구가 요구되고 있다.
KR 10-1919808 B1 (2018.11.13.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 블레이드의 형상 개선을 통해 연료 펌프의 유량 및 효율을 향상시킬 수 있는 연료 펌프용 임펠러를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료 펌프용 임펠러는, 임펠러 바디; 및 상기 임펠러 바디에 익근이 각각 연결되고 상기 바디에서 반경방향 바깥쪽으로 연장되어 익단이 형성되며, 각각 두께방향 중심을 기준으로 상측으로 상부 블레이드가 연장 형성되며 하측으로 하부 블레이드가 연장 형성되며, 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열된 복수의 블레이드; 를 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 블레이드는 각각 두께방향 중심을 기준으로 하여 상부 블레이드 및 하부 블레이드가 원주방향 일측을 향해 예각으로 기울어져 있으며, 상기 복수의 블레이드는 각각 익단측의 경사각(A)이 익근측의 경사각(B) 보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 블레이드는 각각 익근측에서 익단측으로 가면서 경사각이 점점 커지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 익단측의 경사각(A)과 익근측의 경사각(B)의 차는 10도 내지 15도 범위로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 블레이드 및 하부 블레이드는 두께방향 중심을 기준으로 두께방향으로 중심에서 멀어질수록 두께가 점점 얇아지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 블레이드는 각각 임펠러의 회전방향에 대해 반대방향으로 기울어진 후향깃으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 블레이드 및 하부 블레이드의 리딩 에지(LE)는 반경방향에 대해 16도 내지 20도 범위로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 트레일링 에지(TE)는 반경방향에 대해 특정각도 경사지게 후향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 내측 모서리(IE)는 반경방향에 대해 특정각도 경사지게 후향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 내측 모서리(IE)는 익근측과 익단측의 사이가 트레일링 에지(TE) 쪽으로 오목하게 들어가 있는 곡선 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 블레이드는 각각 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 중심에서 익근측 센터라인의 원주방향 길이(C)가 익단측 센터라인의 원주방향 길이(D)보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 블레이드의 각각의 익단을 연결하는 사이드링을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 연료 펌프용 임펠러는 블레이드의 형상 개선을 통해 연료 펌프의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 자동차용 연료 펌프의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래의 자동차용 연료 펌프에서 임펠러의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러을 나타낸 사시도 및 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러에서 블레이드의 익근 부분을 나타낸 부분단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러에서 블레이드의 익단 부분을 나타낸 부분단면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러를 나타낸 평면 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러에서 하나의 블레이드를 나타낸 사시도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 연료 펌프용 임펠러를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러을 나타낸 사시도 및 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러에서 블레이드의 익근 부분을 나타낸 부분단면 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러에서 블레이드의 익단 부분을 나타낸 부분단면 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러는, 크게 임펠러 바디(100) 및 복수의 블레이드(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
임펠러 바디(100)는 원판 형태로 형성될 수 있으며, 중앙에 로터의 회전축이 결합되는 결합공(110)이 두께방향 양면을 관통하여 형성될 수 있다.
복수의 블레이드(200)는 각각 반경방향으로 안쪽인 익근이 임펠러 바디(100)의 외주면에 연결된 형태로 형성될 수 있다. 복수의 블레이드(200)는 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있으며, 이웃하는 블레이드(200)의 사이에 유체가 유입 및 배출될 수 있는 공간인 블레이드 챔버가 형성될 수 있다. 그리고 복수의 블레이드(200)는 각각 두께방향 중심을 기준으로 상측으로 연장 형성된 상부 블레이드(210) 및 하측으로 연장 형성된 하부 블레이드(220)를 포함할 수 있으며, 상부 블레이드(210)와 하부 블레이드(220)는 원주방향 일측을 향해 예각으로 기울어져 있어 블레이드(200)가 ">"자 형태로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 블레이드(200)는 각각 오목한 내측이 임펠러의 회전방향을 향하도록 배치될 수 있다.
여기에서 복수의 블레이드(200)는 각각 익단측의 경사각(A)이 익근측의 경사각(B) 보다 크게(A>B) 형성될 수 있다.
그리하여 본 발명의 연료 펌프용 임펠러는 익근측에서의 상부 블레이드 및 하부 블레이드의 내측 경사각보다 익단측에서의 상부 블레이드 및 하부 블레이드의 내측 경사각이 더 크게 형성됨으로써, 이웃하는 블레이드들 사이의 공간인 블레이드 챔버 내로 유체의 유입이 원활해지고 블레이드 챔버에서 유체의 배출이 원활해져, 연료 펌프의 성능 및 효율이 향상될 수 있다.
그리고 일례로 복수의 블레이드(200)는 각각 익근측에서 익단측으로 가면서 경사각이 점점 커지게 형성될 수 있다. 여기에서 익단측의 경사각(A)과 익근측의 경사각(B)의 차(A-B)는 10도 내지 15도 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 경사각의 차(A-B)가 10도보다 작으면 블레이드 챔버로의 유체의 유입 및 블레이드 챔버에서 유체의 배출이 원활하지 않아 유체의 토출 유량 증가 효과가 줄어들고, 경사각의 차(A-B)가 10도보다 크면 블레이드 챔버에서 유체의 회전류 발생이 원활하지 않아 유체의 토출 압력이 감소될 수 있다.
또한, 상부 블레이드(210) 및 하부 블레이드(220)는 두께방향 중심을 기준으로 두께방향으로 중심에서 멀어질수록 두께가 점점 얇아지게 형성될 수 있다.
그리하여 상부 블레이드(210)와 하부 블레이드(220)가 만나는 부분인 두께방향 중심에서 상측 및 하측으로 갈수록 블레이드 챔버의 단면적이 점점 넓어지는 형태가 되므로, 하부 블레이드(220)의 하부쪽에서 블레이드 챔버로 유체가 유입되기 용이하며, 블레이드 챔버에서 상부 블레이드(210)의 상부쪽으로 유체가 배출되기 용이해져 연료 펌프의 성능 및 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러를 나타낸 평면 개념도이다.
도 7을 참조하면, 복수의 블레이드(200)는 각각 임펠러의 회전방향에 대해 반대방향으로 기울어진 후향깃으로 형성될 수 있다. 즉, 임펠러의 회전 중심을 통과하는 반경방향 라인을 기준으로 블레이드(200)의 리딩 에지(LE) 및 트레일링 에지(TE)는 임펠러의 회전방향에 대해 반대방향으로 득정각도 기울어진 후향깃 형태로 형성될 수 있다.
그리하여 임펠러의 회전 시 블레이드 챔버로 유체가 유입되기 더욱 용이하고 유입된 유체가 블레이드 챔버에서 배출되기도 더욱 용이해져 연료 펌프의 성능 및 효율이 보다 더 향상될 수 있다.
또한, 상부 블레이드(210) 및 하부 블레이드(220)의 리딩 에지(LE)는 반경방향에 대해 16도 내지 20도 범위로 경사지게 형성될 수 있다. 이 역시 리딩 에지(LE)의 경사각(E)이 16도 보다 작으면 블레이드 챔버로의 유체의 유입 및 블레이드 챔버에서 유체의 배출이 원활하지 않아 유체의 토출 유량 증가 효과가 줄어들고, 리딩 에지(LE)의 경사각(E)이 16도 보다 크면 블레이드 챔버에서 유체의 회전류 발생이 원활하지 않아 유체의 토출 압력이 감소될 수 있다.
또한, 상부 블레이드(210)와 하부 블레이드(220)가 만나는 내측 모서리(IE)는 반경방향에 대해 특정각도 경사지게 후향으로 형성될 수 있다. 그리하여 임펠러의 회전 시 원심력에 의해 반경방향 안쪽에서 바깥쪽 방향으로 유체가 유동되기 용이하여 유체의 토출 유량이 증가될 수 있다.
또한, 상부 블레이드(210)와 하부 블레이드(220)가 만나는 내측 모서리(IE)는 익근측과 익단측의 사이가 트레일링 에지(TE) 쪽으로 오목하게 들어가 있는 곡선 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 임펠러의 회전 시 블레이드 챔버에서 유체의 회전류 발생이 용이해져 유체의 토출 압력이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러에서 하나의 블레이드를 나타낸 사시도이다.
도 8을 참조하면, 복수의 블레이드(200)는 각각 상부 블레이드(210)와 하부 블레이드(220)가 만나는 중심에서 익근측 센터라인의 원주방향 길이(C)가 익단측 센터라인의 원주방향 길이(D)보다 크게(C>D) 형성될 수 있다. 그리하여 임펠러의 회전 시 원심력에 의해 반경방향 안쪽에서 바깥쪽 방향으로 유체가 유동되기 용이하여 유체의 토출 유량이 증가될 수 있다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 연료 펌프용 임펠러는 복수의 블레이드(200)의 각각의 익단을 연결하는 링 형태의 사이드링(300)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 일례로 사이드링(300)은 원주방향 전체인 360도 범위를 모두 둘러싸는 하나의 연결된 고리 형태로 형성될 수 있다.
그리하여 블레이드 챔버의 상단 및 하단은 뚫려있고 블레이드의 사방은 막혀있는 형태의 블레이드 챔버가 형성될 수 있으며, 임펠러의 회전 시 하부 블레이드(220)의 하부쪽에서 블레이드 챔버로 유체가 유입되고 블레이드 챔버에서 상부 블레이드(210)의 상부쪽으로 유체가 배출되는 형태의 사이드 채널 방식(side channel type)의 임펠러가 될 수 있다.
또한, 상부 블레이드(210)와 하부 블레이드(220)는 두께방향 중심을 기준으로 서로 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있으며, 상부 블레이드(210)와 하부 블레이드(220)는 두께방향 중심을 기준으로 한 경사각이 서로 같거나 다르게 형성될 수 있다. 이외에도 상부 블레이드(210) 및 하부 블레이드(220)는 다양하게 형성될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 임펠러 바디 110 : 결합공
200 : 블레이드 210 : 상부 블레이드
220 : 하부 블레이드
A : 익단측의 경사각 B : 익근측의 경사각
LE : 리딩 에지 TE : 트레일링 에지
IE : 내측 모서리
C : 익근측 센터라인의 원주방향 길이
D : 익단측 센터라인의 원주방향 길이
E : 리딩 에지의 경사각
300 : 사이드링

Claims (11)

  1. 임펠러 바디; 및
    상기 임펠러 바디에 익근이 각각 연결되고 상기 바디에서 반경방향 바깥쪽으로 연장되어 익단이 형성되며, 각각 두께방향 중심을 기준으로 상측으로 상부 블레이드가 연장 형성되며 하측으로 하부 블레이드가 연장 형성되며, 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열된 복수의 블레이드; 를 포함하여 이루어지고,
    상기 복수의 블레이드는 각각 두께방향 중심을 기준으로 하여 상부 블레이드 및 하부 블레이드가 원주방향 일측을 향해 예각으로 기울어져 있으며,
    상기 복수의 블레이드는 각각 익단측의 경사각(A)이 익근측의 경사각(B) 보다 크게 형성되며,
    상기 복수의 블레이드는 각각 임펠러의 회전방향에 대해 반대방향으로 기울어진 후향깃으로 형성되고,
    상기 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 내측 모서리(IE)는 반경방향에 대해 특정각도 경사지게 후향으로 형성되며,
    상기 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 내측 모서리(IE)는 익근측과 익단측의 사이가 트레일링 에지(TE) 쪽으로 오목하게 들어가 있는 곡선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드는 각각 익근측에서 익단측으로 가면서 경사각이 점점 커지게 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 익단측의 경사각(A)과 익근측의 경사각(B)의 차는 10도 내지 15도 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 블레이드 및 하부 블레이드는 두께방향 중심을 기준으로 두께방향으로 중심에서 멀어질수록 두께가 점점 얇아지게 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드의 각각의 익단을 연결하는 사이드링을 더 포함하여 이루어지는 연료 펌프용 임펠러.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 블레이드 및 하부 블레이드의 리딩 에지(LE)는 반경방향에 대해 16도 내지 20도 범위로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 트레일링 에지(TE)는 반경방향에 대해 특정각도 경사지게 후향으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드는 각각 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 중심에서 익근측 센터라인의 원주방향 길이(C)가 익단측 센터라인의 원주방향 길이(D)보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
  11. 임펠러 바디; 및
    상기 임펠러 바디에 익근이 각각 연결되고 상기 바디에서 반경방향 바깥쪽으로 연장되어 익단이 형성되며, 각각 두께방향 중심을 기준으로 상측으로 상부 블레이드가 연장 형성되며 하측으로 하부 블레이드가 연장 형성되며, 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열된 복수의 블레이드; 를 포함하여 이루어지고,
    상기 복수의 블레이드는 각각 두께방향 중심을 기준으로 하여 상부 블레이드 및 하부 블레이드가 원주방향 일측을 향해 예각으로 기울어져 있으며,
    상기 복수의 블레이드는 각각 익단측의 경사각(A)이 익근측의 경사각(B) 보다 크게 형성되며,
    상기 복수의 블레이드는 각각 상부 블레이드와 하부 블레이드가 만나는 중심에서 익근측 센터라인의 원주방향 길이(C)가 익단측 센터라인의 원주방향 길이(D)보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 연료 펌프용 임펠러.
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