KR200423980Y1

KR200423980Y1 - Impeller for fuel pump

Info

Publication number: KR200423980Y1
Application number: KR2020060012693U
Authority: KR
Inventors: 손광은; 유재완; 장진욱; 황용택
Original assignee: 기단테크 주식회사
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2006-08-14

Abstract

본 고안에 따라서, 양측면의 외측 둘레부의 원주 방향을 따라 형성된 다수 개의 블레이드가 양면으로 관통 형성되어 있고, 이들 블레이드 사이에 인접하여 블레이드 홈이 형성된 임펠러의 구조를 개선한 임펠러가 개시된다. 이 임펠러에 있어서, 상기 블레이드는 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 각도를 두고 기울어져 형성되며, 상기 블레이드 홈은 반경 방향 내측에 유체가 유입되는 유입 영역과 반경 방향 외측에 유체가 유출되는 유출 영역으로 이루어지고, 상기 블레이드 홈의 개구부는, 상기 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 후면 및 전면을 형성하여 상기 유입 영역을 구성하는 유입 영역 부위(a, c)가 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제1 각도(θ)을 유지하는 직선 형태를 이루고, 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 후면 및 전면을 형성하는 유출 영역 부위(b, d)가 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제2 각도(α)를 유지하는 직선 형태를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, there is disclosed an impeller in which a plurality of blades formed along the circumferential direction of the outer circumferential portions of both sides are penetrated in both sides, and the structure of the impeller in which blade grooves are formed adjacent to these blades is improved. In this impeller, the blade is formed to be inclined rearward at a predetermined angle with respect to the rotation direction of the impeller, the blade groove is an inflow region in which the fluid flows in the radially inner side and an outflow in which the fluid flows out the radial direction The opening of the blade groove is formed in the area, the inlet region portion (a, c) forming the inlet region to form the back and front of the blade in relation to the rotation direction of the impeller virtually connect the center of the impeller And the outflow area portions (b, d) forming a straight line maintaining a predetermined first angle (θ) to the rear with respect to the direction of rotation of the impeller, and the back and front of the blade in relation to the direction of rotation of the impeller A virtual line connecting the center of the impeller and a straight line shape maintaining a second predetermined angle α to the rear with respect to the direction of rotation of the impeller. Characterized in that is formed to.

Description

Impeller for fuel pump {IMPELLER FOR FUEL PUMP}

도 1은 임펠러가 장착된 연료 펌프의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a fuel pump equipped with an impeller.

도 2 및 도 3은 종래 임펠러 구조의 첫 번째 예를 나타내는 개략도이다.2 and 3 are schematic diagrams showing a first example of a conventional impeller structure.

도 4은 종래 임펠러 구조의 두 번째 예를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a second example of a conventional impeller structure.

도 5은 종래 임펠러 구조의 세 번째 예를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a third example of a conventional impeller structure.

도 6 내지 도 9는 종래 임펠러 구조의 네 번째 예를 나타내는 단면도 및 사시도이다.6 to 9 are cross-sectional views and perspective views showing a fourth example of the conventional impeller structure.

도 10 및 도 11은 종래 임펠러 구조의 다섯 번째 예를 나타내는 사시도 및 단면도이다.10 and 11 are a perspective view and a cross-sectional view showing a fifth example of a conventional impeller structure.

도 12은 대표적인 종래 임펠러 구조를 나타내는 사시도이다.12 is a perspective view showing a representative conventional impeller structure.

도 13은 대표적인 종래 임펠러 구조에서의 유체의 유입속도 및 유출속도 분포를 보여주는 도면이다.FIG. 13 is a view showing distribution of inflow and outflow rates of fluid in a representative conventional impeller structure. FIG.

도 14는 도 13의 A-A 단면에서 보았을 때의 유체의 유입 흐름을 보여주는 도면이다.FIG. 14 is a view showing an inflow flow of a fluid when viewed in section A-A of FIG.

도 15는 펌프에서 생기는 누설 형태를 도식적으로 보여주는 단면도이다.15 is a cross-sectional view schematically showing the type of leakage occurring in the pump.

도 16은 일반적인 임펠러에 있어서 연마 가공 부위를 보이는 단면도이다.It is sectional drawing which shows the grinding | polishing process site | part in a general impeller.

도 17은 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러의 사시도이다.17 is a perspective view of an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 18은 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러의 평면도이다.18 is a plan view of an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 19은 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러에서 개구부의 확대된 형상을 보여주는 평면도이다.19 is a plan view showing an enlarged shape of an opening in an impeller according to an embodiment of the present invention.

도 20은 개구부의 형상에 따른 펌프 효율의 변화를 보여주는 도면이다.20 is a view showing a change in pump efficiency according to the shape of the opening.

도 21은 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러의 블레이드의 단면 형상을 보여주는 도면이다.21 is a view showing a cross-sectional shape of the blade of the impeller according to an embodiment of the present invention.

도 22은 대표적인 종래 임펠러 구조에서 블레이드 각도에 따른 펌프 효율의 변화를 보여주는 도면이다.22 is a view showing a change in pump efficiency according to the blade angle in a typical conventional impeller structure.

도 23은 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러 구조에서 블레이드 각도에 따른 펌프 효율의 변화를 보여주는 도면이다.23 is a view showing a change in pump efficiency according to the blade angle in the impeller structure according to an embodiment of the present invention.

도 24는 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러 블레이드 선단부와 임펠러 평면과의 단차를 나타내는 단면도이다.24 is a cross-sectional view illustrating a step between an impeller blade tip and an impeller plane according to an embodiment of the present invention.

도 25는 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러 구조에서의 유체의 유입 속도 및 유출 속도 분포를 보여주는 도면이다.25 is a view showing the inlet velocity and outlet velocity distribution of the fluid in the impeller structure according to an embodiment of the present invention.

도 26은 도 25의 B-B 단면에서 보았을 때의 유체의 흐름을 보여주는 도면이다.FIG. 26 is a view showing the flow of fluid when viewed in section B-B of FIG. 25.

도 27은 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러 구조에서의 펌프 효율과 대표적인 종래의 임펠러 구조에서의 펌프 효율을 비교하여 보여주는 도면이다.FIG. 27 is a view illustrating a comparison of pump efficiency in an impeller structure and pump efficiency in a typical conventional impeller structure according to an embodiment of the present invention.

본 고안은 연료 펌프용 임펠러에 관한 것으로서, 특히 임펠러 구조의 형상을개선하여 유체 유동에 미치는 저항 및 손실을 최소화하여, 유체의 압송 효율을 극대화할 수 있는 신규 구조의 연료 펌프용 임펠러에 관한 것이다.The present invention relates to an impeller for a fuel pump, and more particularly, to a fuel pump impeller having a novel structure capable of maximizing the pumping efficiency of a fluid by minimizing resistance and loss on fluid flow by improving the shape of the impeller structure.

자동차와 같은 차량에 있어서, 연료 탱크 내의 연료를 연료 분사 장치에 압송하기 위해 터빈식 연료 펌프가 통상적으로 사용된다. 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이, 연료 펌프는, 상부 및 하우 하우징으로 이루어지는 펌프 하우징(1-2)과, 상기 펌프 하우징 내부에 회전 가능하게 수납되어 있는 디스크 형태의 임펠러(1-1)와 이 임펠러를 구동축으로 연결되어 회전력을 전달하기 위한 구동 모터(1-3)를 포함하며, 상기 임펠러는 그 외측 둘레부의 원주 방향을 따라 형성되는 다수 개의 블레이드와 이들 블레이드 사이에 인접하여 형성되는 블레이드 홈을 포함한다.In vehicles such as automobiles, turbine type fuel pumps are commonly used to pump fuel in a fuel tank to a fuel injection device. As schematically shown in FIG. 1, the fuel pump includes a pump housing 1-2 consisting of an upper and a housing, a disk-type impeller 1-1 rotatably housed in the pump housing, The impeller includes a drive motor (1-3) connected to the drive shaft for transmitting the rotational force, the impeller is a plurality of blades formed along the circumferential direction of the outer peripheral portion thereof and a blade groove formed adjacent between these blades It includes.

이하에서는 도면을 참조하여, 상기 임펠러와 관련한 종래 기술을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings, the prior art related to the impeller will be described in detail.

먼저, 도 2를 참조하면, 다수 개의 블레이드 홈(2-5)이 임펠러의 상하부 양측면에 형성한 임펠러가 도시되어 있다. 이러한 임펠러에 있어서, 임펠러가 회전함에 따라, 블레이드 홈(2-5)의 유체 유입부(2-2)로 들어온 유체가 임펠러의 운동 에너지에 의해 가속되어 유체 유출부(2-3)로 유출되는 선회류(2-1)가 생긴다. 유 출된 유체는 펌프 벽면(2-4)에 부딪히면서 가압되는 동시에 순환 유동이 발생하여 다시 임펠러의 다른 블레이드 홈의 유체 유입부로 유입되는 과정을 반복하여, 유체 속도 및 압력이 증가하게 된다. 이러한 임펠러의 구조와 관련하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 블레이드 홈의 격벽(3-1) 양측에서 배출되는 유체(3-2)의 흐름 사이에 정체부(둥근 원으로 표시한 부분)가 생기게 된다. 그 결과, 순환류의 유동 비율이 감소하여, 유량이 감소하는 문제가 있다.First, referring to FIG. 2, an impeller in which a plurality of blade grooves 2-5 are formed on both upper and lower sides of the impeller is illustrated. In this impeller, as the impeller rotates, the fluid entering the fluid inlet 2-2 of the blade groove 2-5 is accelerated by the kinetic energy of the impeller and flows out to the fluid outlet 2-3. Swirl flow (2-1) occurs. The leaked fluid is pressurized by hitting the pump wall (2-4) and at the same time a circulating flow is generated to be introduced again to the fluid inlet of the other blade groove of the impeller, thereby increasing the fluid velocity and pressure. In relation to the structure of such an impeller, as shown in FIG. 3, a stagnant portion (a portion indicated by a round circle) is formed between the flows of the fluid 3-2 discharged from both sides of the partition 3-1 of the blade groove. Will be created. As a result, there is a problem that the flow rate of the circulation flow decreases and the flow rate decreases.

상기 임펠러와 관련하여, 도 4에 도시한 임펠러의 경우, 격벽(4-1)의 외주면은 블레이드의 외주면보다 짧게 하여, 격벽 단부(4-2)의 폭을 작게 구성하고 있다. 따라서, 격벽 양쪽의 블레이드 홈은 상기 격벽 단부(4-2)의 바깥쪽에 형성된 통로를 통해 서로 소통하게 된다. 이와 같이, 격격의 길이를 줄임으로써, 도 2와 관련하여 설명한 문제, 즉 유체의 정체 구역을 제거하는 효과를 달성하고 있다. 그러나, 블레이드 홈에서 배출된 연료는 펌프 유로의 소통 부위(4-3)에 부딪혀 양쪽 직각 방향으로 흐르게 되고, 이로 인해 선회류 성분의 손실 및 연료의 유속이 감소하여, 연료 펌프의 효율 상승에 한계로 작용하는 문제점이 야기된다.In connection with the impeller, in the case of the impeller shown in FIG. 4, the outer circumferential surface of the partition wall 4-1 is made shorter than the outer circumferential surface of the blade, and the width of the partition wall end 4-2 is configured to be small. Thus, the blade grooves on both sides of the partition wall communicate with each other through a passage formed outside the partition end 4-2. In this way, by reducing the length of the gap, the problem described with reference to FIG. 2, that is, the effect of eliminating the stagnant zone of the fluid is achieved. However, the fuel discharged from the blade groove hits the communication portion 4-3 of the pump flow path and flows in both perpendicular directions, which reduces the loss of swirl flow components and the flow rate of the fuel, which limits the efficiency of the fuel pump. Problem is caused.

상기 문제점과 관련하여, 도 5에 도시한 임펠러의 경우, 격벽(5-1)의 폭이 임펠러 외주쪽으로 갈수록 점점 커지고, 임펠러의 최외각은 환형 부분으로 둘러싸여 있다. 펌프 하우징에는 역시 C자 형태의 유로가 있어, 블레이드 홈과 소통하게 된다. 즉, 도 5에 도시한 임펠러는 임펠러의 외주를 둘러싸는 환형 부위를 형성하 여, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고 있다. 그러나, 격벽은 임펠러 외주로 갈수록 그 폭이 넓어지나 충분치 않으며, 연료의 맥동을 방지하는 것과 유량비를 증가시키는 것에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다. 또한, 블레이드 홈의 축방향 길이가 짧아, 많은 양의 연료를 순환시키기 힘든 구조로 되어 있다.In connection with the above problem, in the case of the impeller shown in Fig. 5, the width of the partition wall 5-1 increases gradually toward the outer side of the impeller, and the outermost part of the impeller is surrounded by an annular portion. The pump housing also has a C-shaped flow path, which communicates with the blade groove. That is, the impeller shown in FIG. 5 forms an annular portion surrounding the outer circumference of the impeller, thereby solving the above-mentioned problems of the prior art. However, the bulkhead is wider and wider as the impeller circumference is not sufficient, and no consideration is given to preventing fuel pulsation and increasing the flow rate ratio. In addition, the axial length of the blade groove is short, making it difficult to circulate a large amount of fuel.

도 6 내지 도 9에는 또 다른 종래의 임펠러 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 임펠러의 블레이드 홈 사이에서의 소통은 별로의 통로를 통해 이루어지거나 임펠러 자체에 형성된 구조를 통해 이루어질 수 있다. 도 6에 도시한 예에 있어서는, 임펠러 자체에 형성된 연통구멍(6-1)을 통해 블레이드 홈 사이의 연통이 이루어진다.6 to 9 schematically show another conventional impeller structure. The communication between the blade grooves of the impeller may be through a separate passage or through a structure formed in the impeller itself. In the example shown in FIG. 6, communication between blade grooves is made through the communication hole 6-1 formed in the impeller itself.

상기 연통 구멍은 연료 펌프가 흡입구에서는 양쪽 펌프 유로에 연료를 분배하는 역할을 하게 되고, 토출구에서는 토출구 반대쪽 블레이드 홈의 연료가 토출될 수 있도록 하는 통로 역할을 하게 된다 블레이드 홈의 형상 및 크기는 압력 상승이 최적으로 이루어지도록 정해져야 하며, 이때 연통 구멍(6-1)도 고려되어야 한다.The communication hole serves as a fuel pump for distributing fuel to both pump flow paths at the inlet port, and serves as a passage for discharging fuel from the blade groove opposite the discharge port at the discharge port. This should be determined to be optimal, and communication holes 6-1 should also be considered.

펌프 유로(pump channel)를 따라 흐르는 연료의 원주 방향 속도는 임펠러의 회전 속도에 비해 작기 때문에, 반경 방향 안쪽으로 들어가는 연료는 블레이드 홈의 뒷부분(9-1)을 향한다. 이때, 블레이드 홈의 아래 면과 블레이드의 벽면이 만나는 부위가 직각이기 때문에, 여기서의 유체 저항에 의해 연료의 나선 흐름의 원주 방향 속도가 줄어들게 되고, 펌프의 효율은 만족스럽지 못하게 나타나게 된다.Since the circumferential speed of the fuel flowing along the pump channel is small compared to the rotational speed of the impeller, the fuel entering radially inwards toward the rear portion 9-1 of the blade groove. At this time, since the portion where the lower surface of the blade groove and the wall surface of the blade meet each other is a right angle, the circumferential speed of the spiral flow of fuel is reduced by the fluid resistance here, and the efficiency of the pump is not satisfactorily shown.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 블레이드 홈의 모서리(9-2)가 직선형이며, 반경 방향의 모서리(9-3, 9-4)와 직각으로 만나기 때문에, 블레이드 홈에서 배출되는 연료의 나선형 흐름의 원주 방향 속도가 감소하고, 블레이드 홈으로 유입되는 연료의 흐름이 완만한 형태를 이루지 못하게 되고, 이로 인해 펌프의 효율이 감소한다.In addition, as shown in Fig. 9, since the edges 9-2 of the blade grooves are straight and meet at right angles to the radial edges 9-3 and 9-4, the spiral of fuel discharged from the blade grooves is helical. The circumferential velocity of the flow is reduced and the flow of fuel into the blade grooves does not form a smooth shape, which reduces the efficiency of the pump.

도 10 및 도 11에는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 또 다른 임펠러가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 임펠러는 그 블레이드 홈이 반경 방향 단면에서 보았을 때, 곡선 형상을 하고 있으며, 블레이드 홈의 아래 면과 블레이드의 벽면이 만나는 부위 역시 원주 방향 단면도에서 보았을 때 곡선 형상이다. 또한, 블레이드 홈의 각각의 모서리들이 만나는 부분들의 원호 형상을 하고 있다. 10 and 11 show another impeller to solve the problems of the prior art. As shown, the impeller has a curved shape when the blade groove is viewed in the radial cross section, and the portion where the lower face of the blade groove and the wall surface of the blade meet is also curved when viewed in the circumferential cross section. In addition, it has an arc shape of the portions where the respective corners of the blade groove meet.

도 11을 통해 보다 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 블레이드 홈은 원주 방향 단면도에서 보았을 때 임펠러의 회전 방향으로 보아 앞쪽이 기울어져 있고, 블레이드 홈의 개구부는 반경 방향에 대해 기울어져 형성되어 있다. 이러한 형상으로 인하여, 블레이드 홈의 유체 저항이 줄어들게 되어 연료가 부드럽게 흐르게 되며, 순환류에 원주 방향 속도 벡터가 얻어져 펌프 효율이 상승한다.As can be seen more clearly from Fig. 11, the blade groove is inclined forward in the direction of rotation of the impeller as seen in the circumferential cross section, and the opening of the blade groove is formed inclined with respect to the radial direction. Due to this shape, the fluid resistance of the blade grooves is reduced so that the fuel flows smoothly, and a circumferential velocity vector is obtained in the circulation flow, thereby increasing the pump efficiency.

도 12에 또 다른 종래의 대표적인 임펠러의 구조가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 임펠러의 원주 방향 단면에서 보았을 때, 날개의 앞면과 뒷면 모두 임 펠러의 회전 방향에 대해서 기울어져 있는 형상이 선회류의 생성과 유속 증대에 효율적이라는 것이 알려져 있다.12, there is shown the structure of another conventional representative impeller. As shown in the figure, when viewed from the circumferential cross section of the impeller, it is known that the shape inclined with respect to the rotation direction of the impeller on both the front and rear surfaces of the blade is effective for generating swirl flow and increasing the flow velocity.

그러나, 전술한 종래 기술에서 시도되었던 임펠러들은 블레이드 홈 내부에서의 유체 거동에 대한 미시적 거동과 관련한 고찰이 부족한 구조를 갖고 있어, 펌프 효율의 상승에는 한계가 있다.However, the impellers attempted in the above-described prior art have a structure that lacks the consideration regarding the microscopic behavior of the fluid behavior inside the blade groove, and thus there is a limit to the increase in the pump efficiency.

특히, 도 12에 도시한 종래의 임펠러에서의 유체의 유입 속도 및 유출 속도의 분포를 나타내고 있는 도 13을 참조하면, 임펠러의 블레이드 홈(13-1)과 펌프 하우징의 유로 홈(13-2)의 경계면에서의 Z 방향의 속도 성분이 도시되어 있다. 이상적으로는, 임펠러의 개구부(13-3)에서 있어서, 유체 유입부에 해당하는 부위와 유출부에 해당하는 부위의 면적과 속도의 벡터 곱이 동등해야 하고, 그 값이 클수록 연료 펌프의 성능이 향상된다. 따라서, 유입부의 측면에서 보면 유입되는 면적이 유출부에 비해 극단적으로 크거나 작지 않아야 하며, 유체의 유입 속도도 전체 유입부에 걸쳐 균일하고 그 속도가 클수록 강한 선회류가 형성되고 전달되는 유량도 증가하게 된다.In particular, referring to FIG. 13 which shows the distribution of the inflow and outflow speeds of the fluid in the conventional impeller shown in FIG. 12, the blade groove 13-1 of the impeller and the flow path groove 13-2 of the pump housing are shown. The velocity component in the Z direction at the interface of is shown. Ideally, in the opening 13-3 of the impeller, the vector product of the area and the velocity of the part corresponding to the fluid inlet and the part corresponding to the outlet should be equal, and the larger the value, the better the performance of the fuel pump. do. Therefore, when viewed from the side of the inlet, the inflow area should not be extremely large or small compared to the outlet, and the inflow velocity of the fluid is uniform over the entire inlet, and the larger the velocity, the stronger swirl flow is formed and the flow rate is increased. Done.

그러나, 종래의 임펠러 구조에서의 유체의 유입 속도의 분포를 보면, 유입의 한 지점에서의 유입 속도가 극대로 나타난다는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 언급한 이상적인 상황과는 전혀 상이한 모습을 보이고 있고, 펌프의 효율에 좋지 않 을 영향을 미친다는 것을 쉽게 유추할 수 있다.However, looking at the distribution of the inflow velocity of the fluid in the conventional impeller structure, it can be seen that the inflow velocity at one point of inflow appears to be maximal. Therefore, it can be easily inferred that the above-described ideal situation is completely different from the above-mentioned ideal situation and adversely affects the efficiency of the pump.

또한, 도 12에 도시한 임펠러의 원주 방향 단면을 나타내고 있는 도 14를 참조하면, 임펠러의 블레이드 홈의 유체의 유입 부분에서 유입되는 유체의 속도 벡터가 도시되어 있다. 날개의 기울어진 각도에 따라 유체가 부드럽게 유입되어야 펌프의 성능 향상에 이상적이라 할 수 있으나, 임펠러의 표면에 형성되어 있는 블레이드의 두께 부분에 충돌한 유체(14-1)가 블레이드 홈 내부로 유입하려고 하는 유체를 방해하는 방향으로 흐름이 형성되고 있다. 회전하는 임펠러의 블레이드 형상에 있어서, 유체가 부드럽게 유입될 수 있는 블레이드의 각도에 대해서는 그 동안 연구가 활발히 이루어져 왔고, 또 나름대로의 성과도 있었지만, 이들은 주로 날개의 살두께 부분에 의해 형성되는 유체의 유입에 방행되는 유체의 흐름 성분을 고려하지 않은 상태에서 이루어진 것들이다.Further, referring to Fig. 14 showing a circumferential cross section of the impeller shown in Fig. 12, the velocity vector of the fluid flowing in the inflow portion of the fluid in the blade groove of the impeller is shown. It is ideal to improve the performance of the pump when the fluid flows smoothly according to the angle of inclination of the blade.However, the fluid 14-1 that collides with the thickness of the blade formed on the surface of the impeller tries to flow into the blade groove. The flow is formed in a direction that obstructs the fluid. In the blade shape of the rotating impeller, research has been actively conducted on the angles of the blades through which fluid can be smoothly introduced, and there have been some achievements, but these are mainly inflows of the fluid formed by the flesh thickness of the wing. This is done without considering the flow component of the fluid discharged to.

따라서, 유체의 유입에 이상적인 임펠러 블레이드 홈의 개구부의 형상 및 블레이드의 각도가 설정된 경우에도, 상기 언급한 임펠러의 블레이드의 두께 부분에 의한 유체의 유입에 방해되는 성분을 고려하지 않으면 그 성능을 제대로 발휘할 수 없다는 문제점이 있다.Therefore, even when the shape of the opening of the impeller blade groove and the angle of the blade, which are ideal for the inflow of the fluid, are set, the performance may be properly exhibited without taking into consideration the components hindering the inflow of the fluid by the thickness portion of the blade of the impeller mentioned above. There is a problem that can not be.

이상에서 언급한 임펠러의 구조에 있어서, 도 13 및 도 14에 구체적으로 도시한 유입 속도의 분포는 임펠러의 회전 속도와 블레이드의 각도, 블레이드 홈의 개구부의 형상, 블레이드의 형상과 밀접한 관련이 있다는 것을 알 수 있다.In the structure of the impeller mentioned above, the distribution of the inflow velocity specifically shown in FIGS. 13 and 14 is closely related to the rotational speed of the impeller, the angle of the blade, the shape of the opening of the blade groove, and the shape of the blade. Able to know.

그러나, 임펠러의 회전 속도는 차량에서 요구되는 유체의 압력과 유량에 따라서 변동되는 값으로서, 연료 펌프 자체에서 적절한 값으로 구정하는 것을 어렵다. 또한, 임펠러의 블레이드 각도 역시 금형의 제작성과 관련이 있는 것으로서, 블레이드 각도가 좁아질수록 금형 제작이 어려워지므로, 제작상 한계가 있다.However, the rotation speed of the impeller is a value that varies depending on the pressure and flow rate of the fluid required in the vehicle, and it is difficult to set it to an appropriate value in the fuel pump itself. In addition, the blade angle of the impeller is also associated with the moldability of the mold, the narrower the blade angle becomes difficult to manufacture the mold, there is a manufacturing limitation.

한편, 연료 펌프의 성능을 나타내는 또 다른 중요한 요소는 누설에 의한 효율의 감소이다. 연료 펌프에서의 누설은 도 15에 도시한 바와 같이, 임펠러의 축방향으로 형성되는 임펠러의 평면부(15-3)와 펌프 하우징의 평면부(15-4) 사이의 틈에서 발생하는 누설(15-1)과, 임펠러의 반경 방향으로 형성되는 임펠러의 외주면(15-5)과 펌프 하우징의 내주면(15-6) 사이의 틈에서 발생하는 누설(15-2)이 있다.On the other hand, another important factor in indicating the performance of the fuel pump is the reduction in efficiency due to leakage. Leakage in the fuel pump is leaked in the gap between the flat portion 15-3 of the impeller and the flat portion 15-4 of the pump housing 15 formed in the axial direction of the impeller, as shown in FIG. -1) and a leak 15-2 occurring in the gap between the outer circumferential surface 15-5 of the impeller and the inner circumferential surface 15-6 of the pump housing, which are formed in the radial direction of the impeller.

임펠러의 블레이드 홈이 임펠러의 외주면(15-5)과 펌프 하우징의 내주면(15-6) 사이의 틈과 분리되어 있는 형태의 임펠러에 있어서는, 임펠러의 평면부(15-5)와 펌프 하우징의 평면부(15-4) 사이의 틈에서 발생하는 누설이 펌프 효율에 대해 보다 지배적으로 작용한다.In the impeller in which the blade groove of the impeller is separated from the gap between the outer circumferential surface 15-5 of the impeller and the inner circumferential surface 15-6 of the pump housing, the flat portion 15-5 of the impeller and the plane of the pump housing The leakage occurring in the gap between the sections 15-4 acts more dominantly on the pump efficiency.

따라서, 임펠러의 축방향으로 형성되는 임펠러의 평면부(15-3)와 펌프 하우징의 평면부(15-4) 사이의 틈에서 발생하는 누설(15-1)을 줄이는 것이 펌프 성능 향상의 중요한 기술적 핵심 사항으로서, 일반적으로 10~30㎛ 수준의 틈새 관리가 요망되고 있다.Therefore, it is important to reduce the leakage 15-1 generated in the gap between the flat portion 15-3 of the impeller formed in the axial direction of the impeller and the flat portion 15-4 of the pump housing. As a key point, clearance management on the order of 10-30 µm is generally desired.

그러나, 이러한 요구 수준은 플라스틱 사출 혹은 알루미늄 다이캐스팅으로 이루어지는 자동차용 연료 펌프의 재료 및 생산 공법만으로는 달성이 불가능한 수준이다. 따라서, 일반적으로 사출 후에 누설에 관련된 평면을 추가로 연마 가공 등을 통해 상기 관리 치수를 달성하고 있다. 임펠러도 도 16에 도시한 바와 같이, 사출성형 후에 양면을 0.1~0.2 mm 정도를 연마 가공하고 있다.However, this level of demand is not attainable only with the materials and production methods of automotive fuel pumps made of plastic injection or aluminum die casting. Therefore, in general, the above-mentioned control dimension is achieved by further grinding the plane related to leakage after injection. As shown in Fig. 16, the impeller is also polished on both sides about 0.1 to 0.2 mm after injection molding.

따라서, 임펠러 블레이드의 두께에 의한 저항을 감소시키기 위한 형상은 여러 가지 형태로 제안될 수 있지만, 사출 후에 연마 가공 등에 의해 그 형상에 변형이 발생하면, 의도했던 바와 전혀 다른 결과가 발생하게 되므로, 이러한 점을 고려한 형상의 제안이 요구되고 있다.Therefore, the shape for reducing the resistance due to the thickness of the impeller blades can be proposed in various forms, but if the deformation occurs in the shape by polishing after injection, such a result is completely different from the intended one, The proposal of the shape which considered the point is calculated | required.

본 고안은 이러한 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 임펠러 구조에서의 유체 유동을 분석하여 유체 유동에 대한 저항 및 손실로 작용하는 형상을 파악하여, 이를 개선할 수 있는 임펠러의 블레이드 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and analyzes the fluid flow in the impeller structure to identify the shape acting as a resistance and loss to the fluid flow, thereby providing an impeller blade structure that can be improved. It aims to do it.

또한, 본 고안의 다른 목적은 실제 양산에서도 개선된 성능을 편차 없이 최대한 발휘할 수 있는 구조를 제공하여 대량 생산에도 적합한 구조를 지닐 수 있는 임펠러 구조를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide an impeller structure that can have a structure suitable for mass production by providing a structure that can maximize the improved performance without deviation even in actual mass production.

특히, 본 고안은 유입 속도의 분포를 개선하기에 적합한 임펠러 블레이드 홈 의 개구부의 형상과 블레이드 형상을 갖는 임펠러 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, it is an object of the present invention to provide an impeller structure having the shape of the opening and the shape of the opening of the impeller blade groove suitable for improving the distribution of the inflow rate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따라 신규 구조의 임펠러가 제공된다. 구체적으로, 양측면의 외측 둘레부의 원주 방향을 따라 형성된 다수 개의 블레이드가 양면으로 관통 형성되어 있고, 이들 블레이드 사이에 인접하여 블레이드 홈이 형성된 임펠러에 있어서, 상기 블레이드는 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 각도를 두고 기울어져 형성되며, 상기 블레이드 홈은 반경 방향 내측에 유체가 유입되는 유입 영역과 반경 방향 외측에 유체가 유출되는 유출 영역으로 이루어지고, 상기 블레이드 홈의 개구부는, 상기 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 후면 및 전면을 형성하여 상기 유입 영역을 구성하는 유입 영역 부위(a, c)가 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제1 각도(θ)을 유지하는 직선 형태를 이루고, 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 후면 및 전면을 형성하는 유출 영역 부위(b, d)가 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제2 각도(α)를 유지하는 직선 형태를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an impeller of a novel structure is provided according to the present invention. Specifically, in an impeller in which a plurality of blades formed along the circumferential direction of the outer circumferential portions of both sides are formed on both sides, and blade grooves are formed adjacent to these blades, the blades are predetermined rearward with respect to the rotational direction of the impeller. It is formed to be inclined at an angle of the blade groove is composed of an inflow region in which the fluid flows in the radially inner side and an outflow region in which the fluid flows out the radial direction, the opening of the blade groove, the rotation direction of the impeller The first and second angles θ formed rearward with respect to the direction of rotation of the impeller and the imaginary line connecting the center of the impeller with the inflow area portions a and c forming the back and front surfaces of the blades In the form of a straight line, with the back of the blade in relation to the direction of rotation of the impeller And an outflow region portion (b, d) forming the front surface is formed to form a straight line that maintains a predetermined second angle (α) to the rear with respect to the rotation direction of the impeller and the imaginary line connecting the center of the impeller. It is done.

본 고안의 한 가지 실시예에 따르면, 상기 제1 각도(θ)는 5°~ 25°이고, 상기 제2 각도(α)는 0°~ 20°이고, 바람직하게는 상기 제1 각도(θ)는 10°~ 20°이고, 상기 제2 각도(α)는 5°~ 15°이며, 보다 바람직하게는, 상기 제1 각도 (θ)는 15°이고, 상기 제2 각도(α)는 10°이다.According to an embodiment of the present invention, the first angle θ is 5 ° to 25 °, the second angle α is 0 ° to 20 °, and preferably, the first angle θ Is 10 ° -20 °, the second angle α is 5 ° -15 °, more preferably, the first angle θ is 15 °, and the second angle α is 10 °. to be.

본 고안의 한 가지 실시예에 따르면, 상기 블레이드 홈의 유로폭에 대한 상기 유입 영역 부위의 길이의 비가 0.35~0.95이고, 바람직하게는 0.5~0.8이며, 더욱 바람직하게는 0.65이다.According to an embodiment of the present invention, the ratio of the length of the inflow region to the flow path width of the blade groove is 0.35 to 0.95, preferably 0.5 to 0.8, more preferably 0.65.

본 고안의 한 가지 실시예에 따르면, 상기 블레이드의 단면은 블레이드의 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 이루어지고, 그 단면은 2차 함수 형태로 표현할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 블레이드의 단면은 그 중심이 블레이드의 각도 중심부에 위치하고, 단반경(W)이 블레이드의 폭 방향으로 형성되고 장반경(L)이 블레이드의 길이 방향으로 형성되는 타원 궤적을 이룬다.According to one embodiment of the present invention, the cross section of the blade is made of a shape that becomes narrower toward the end of the blade, the cross section can be expressed in the form of a quadratic function. In a preferred embodiment, the cross section of the blade forms an elliptic trajectory whose center is located at the center of the angle of the blade, the short radius (W) is formed in the width direction of the blade and the long radius (L) is formed in the longitudinal direction of the blade.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 블레이드의 선단부는 상기 임펠러의 한 쪽 측면에 대해 약 0.05~0.3 mm의 단차를 두고 임펠러의 두께 방향으로 짧게 형성된다.In a preferred embodiment, the tip of the blade is formed short in the thickness direction of the impeller with a step of about 0.05 to 0.3 mm with respect to one side of the impeller.

전술한 본 고안의 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조로 한 이하의 본 고안의 바람직한 실시 형태의 상세한 설명을 통해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명에 있어서, 통상적으로 요구되는 공지의 장치 및 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.The objects, features and advantages of the present invention described above will be more clearly understood through the following detailed description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, detailed descriptions of well-known devices and their construction are generally required.

도 17은 본 고안의 한 가지 실시예에 따른 임펠러의 일부 절취 사시도이고, 도 18은 도 17에 도시한 임펠러의 평면도이며, 도 19는 도 17에 도시한 임펠러에 형성된 블레이드 홈의 개구부의 확대 평면도이다.17 is a partially cutaway perspective view of an impeller according to an embodiment of the present invention, FIG. 18 is a plan view of the impeller shown in FIG. 17, and FIG. 19 is an enlarged plan view of an opening of a blade groove formed in the impeller shown in FIG. 17. to be.

도 17에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 임펠러(17)는 그 외측 둘레부의 원주 방향을 따라 상하 양측면에 형성되는 다수 개의 블레이드(17-1)와 이들 블레이드 사이에 인접하여 형성되는 블레이드 홈(17-2)을 포함한다. 상기 블레이드 홈에는 반경 방향 내측에 유체가 유입되는 유입 영역(17-3)과 반경 방향 외측에 유체가 유출되는 유출 영역(17-4)이 형성된다. 즉, 블레이드는 그 전체가 완만한 곡선 또는 직선 형태로 연속적으로 연장되는 것이 아니라, 도 19에 도시한 바와 같이, 블레이드의 대략 중심을 기점으로 진행 방향이 바뀌는 구조를 이루고 있으며, 상기 기점을 중심으로 유체의 유입 영역과 유출 영역이 구분되는 구조를 이루고 있다. 즉, 유입 영역 및 유출 영역 각각은 그 평면 형태로 보았을 때, 전체적으로 대략 평행사변형에 가까운 사각형 형태를 이루게 된다(도 19 참조).As shown in FIG. 17, the impeller 17 according to the present invention has a plurality of blades 17-1 formed on both upper and lower sides in the circumferential direction of the outer circumference thereof, and blade grooves formed adjacent to the blades ( 17-2). The blade groove is formed with an inflow region 17-3 through which the fluid flows in the radially inner side and an outflow region 17-4 through which the fluid flows out the radially outer side. That is, the blades do not extend continuously in the form of smooth curves or straight lines, but as shown in FIG. 19, the blades have a structure in which the direction of travel is changed from the approximately center of the blades. The inlet and outlet regions of the fluid are separated. In other words, each of the inflow area and the outflow area has a quadrangular shape that is almost parallel to the parallelogram when viewed in its planar shape (see FIG. 19).

한편, 도면에 도시한 바와 같이, 상향 양측면의 블레이드 홈(17-2)은 서로 연통하고 있다. 또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 임펠러의 블레이드 홈에 있어서, 예컨대 도 9에 도시한 것처럼 블레이드 홈의 모서리가 직각으로 형성되는 것이 아니라, 블레이드 홈 내부 전체에 걸쳐 완만한 경사를 이루는 형태로 구성되어 있다.On the other hand, as shown in the figure, the blade grooves 17-2 on both sides of the upward side communicate with each other. In addition, as shown in Fig. 18, in the blade groove of the impeller according to the present invention, the edge of the blade groove is not formed at right angles, as shown in Fig. 9, for example, but the slope is smooth throughout the inside of the blade groove. It consists of the forms that make up.

도 19를 참조하여, 본 고안에 따른 임펠러 구조의 특징을 보다 구체적으로 설명하면, 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 후면을 형성하는 유입 영역(17-3) 부위(a)는 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제1 각도(θ)을 유지하는 직선 형태를 이루고, 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 후면을 형성하는 유출 영역(17-4) 부위(b)는 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제2 각도(α)를 유지하는 직선 형태를 이룬다. Referring to FIG. 19, the characteristics of the impeller structure according to the present invention will be described in more detail. The portion (a) of the inflow area 17-3 forming the rear surface of the blade in relation to the direction of rotation of the impeller indicates the center of the impeller. A portion of the outflow region 17-4 that forms a straight line that maintains a predetermined first angle θ to the rear with respect to the rotation direction of the impeller and the imaginary line to be connected, and forms a rear surface of the blade in relation to the rotation direction of the impeller. (b) forms a imaginary line connecting the center of the impeller and a straight line that maintains a predetermined second angle α with respect to the rotation direction of the impeller.

한편, 상기 유체 유입 부위(a)는 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈의 유입 영역(17-3)과 유출 영역(17-4)을 경계 짓는 지점까지의 거리(r_m1)와 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈(17-2)의 반경 방향 내측까지의 거리(r_i)의 차이, 즉 유체 유입 길이(r_m1-r_i)를 갖고 있고, 상기 유체 유출 부위(b)는 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈(17-2)의 반경 방향 외측까지의 거리(r₀)와 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈의 유입 영역(17-3)과 유출 영역(17-4)을 경계 짓는 지점까지의 거리(r_m1)의 차이, 즉 유체 유출 길이(r₀-r_m1)를 갖고 있다.On the other hand, the fluid inlet (a) is a distance r _m1 from the center of the impeller to the point of boundary between the inlet region (17-3) and the outlet region (17-4) of the blade groove and the blade groove from the center of the impeller Has a difference in distance (r _i ) to the radially inner side of (17-2), that is, the fluid inlet length (r _m1 -r _i ), wherein the fluid outlet part (b) is a blade groove 17 from the center of the impeller. Difference between the distance r ₀ to the radially outer side of -2 and the distance r _m1 from the center of the impeller to the point that borders the inlet region 17-3 and the outlet region 17-4 of the blade groove That is, it has the fluid outflow length r ₀ -r _m1 .

또한, 마찬가지로, 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 전면을 형성하는 유입 영역(17-3) 부위(c)는 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제1 각도(θ)을 유지하는 직선 형태를 이루고, 임펠러의 회전 방향과 관련하여 블레이드의 후면을 형성하는 유출 영역(17-4) 부위(d)는 임펠러의 중심을 연결하는 가상의 선과 임펠러의 회전 방향에 대해 후방으로 소정의 제2 각도(α)를 유지하는 직선 형태를 이룬다. Further, similarly, the portion c of the inflow area 17-3 which forms the front face of the blade in relation to the direction of rotation of the impeller is a predetermined first rearward with respect to the direction of rotation of the impeller and the imaginary line connecting the center of the impeller. The portion d of the outflow region 17-4 which forms a straight line shape maintaining the angle θ and forms the rear surface of the blade in relation to the direction of rotation of the impeller is a virtual line connecting the center of the impeller and the direction of rotation of the impeller. To form a straight line that maintains the second predetermined angle α to the rear.

또한, 상기 유체 유입 부위(c)는 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈의 유입 영역(17-3)과 유출 영역(17-4)을 경계 짓는 지점까지의 거리(r_m2)(r_m1과 같을 수도 있다)와 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈(17-2)의 반경 방향 내측까지의 거리(r_i)의 차이, 즉 유체 유입 길이(r_m2-r_i)를 갖고 있고, 상기 유체 유출 부위(d)는 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈(17-2)의 반경 방향 외측까지의 거리(r₀)와 임펠러의 중심으로부터 블레이드 홈의 유입 영역(17-3)과 유출 영역(17-4)을 경계 짓는 지점까지의 거리(r_m2)에서 의 차이, 즉 유체 유출 길이(r₀-r_m2)를 갖고 있다.In addition, the fluid inlet portion c may be equal to the distance r _m2 (r _m1 ) from the center of the impeller to the point of boundary between the inlet region 17-3 and the outlet region 17-4 of the blade groove. ) And the distance r _i from the center of the impeller to the radially inner side of the blade groove 17-2, that is, the fluid inlet length r _m2- r _i , wherein the fluid outlet part d is The distance r ₀ from the center of the impeller to the radially outer side of the blade groove 17-2 and from the center of the impeller to the point that borders the inflow area 17-3 and the outflow area 17-4 of the blade groove. Has a difference in the distance r _m2 , that is, the fluid outflow length r ₀ -r _m2 .

즉, 이상의 설명을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 고안에 따르면, 블레이드 홈(17-2)의 개구부의 유체 유입 영역(17-3)과 유체 유출 영역(17-4)은 각각 그 평면 형태에서 보았을 때, 임펠러의 중심을 잇는 가상선에 대해 소정의 각도를 형성하는, 전체적으로 평행사변형에 가까운 형태를 이루고 있으며, 그 면적은 상이한 형태이다.That is, as can be seen from the above description, according to the present invention, the fluid inlet region 17-3 and the fluid outlet region 17-4 of the opening of the blade groove 17-2 are each in plan view. When viewed, the shape is almost parallel to the parallelogram, which forms a predetermined angle with respect to the imaginary line connecting the center of the impeller, and the area thereof is different.

본 고안자는 상기한 것과 같은 개구부의 형태를 갖는 블레이드 홈과 관련하 여, 상기 각도 및 길이를 변화시켜 가면서 최적의 펌프 효율을 나타내는 치수에 대하여 실험하였다. 즉, 도 20에 도시한 바와 같이, 상기한 형태의 블레이드 홈을 갖고 있는 임펠러는 전체적으로 제1 각도(θ)가 대략 5°~ 25°이고, 제2 각도(α)가 대략 0°~ 20°인 경우, 펌프 효율이 40% 이상으로 수렴한다는 것을 알 수 있다. 또한, 제1 각도(θ)가 약 10°~ 20°이고, 제2 각도(α)가 약 5°~ 15°인 경우, 40%를 훨씬 상회하는 펌프 효율이 얻어지며, 특히 제1 각도(θ)가 약 15°이고, 제2 각도(α)가 약 10°일 때, 최고의 펌프 효율이 얻어진다는 것이 실험으로 밝혀졌다. 또한, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 유로폭(r₀-r_i)에 대한 유입 부위의 길이(r_m1-r_i)의 비가 약 0.35 ~ 0.95일 때, 펌프 효율이 40% 이상으로 수렴하고, 그 비가 0.5 ~ 0.8인 경우, 40%를 훨씬 상회하는 펌프 효율이 얻어지며, 가장 바람직하게는 0.65일 때 최고의 펌프 효율이 얻어진다는 것이 확인되었다.With respect to the blade groove having the shape of the opening as described above, the present inventors experimented with the dimensions showing the optimum pump efficiency while varying the angle and length. That is, as shown in Fig. 20, the impeller having the blade groove of the above-described shape has a first angle θ of approximately 5 ° to 25 ° and a second angle α of approximately 0 ° to 20 °. It can be seen that when the pump efficiency converges to 40% or more. Further, when the first angle θ is about 10 ° to 20 ° and the second angle α is about 5 ° to 15 °, a pump efficiency far higher than 40% is obtained, in particular the first angle ( It has been found experimentally that the highest pump efficiency is obtained when θ) is about 15 ° and the second angle α is about 10 °. In addition, as can be seen from the figure, when the ratio of the length r _m1 -r _i of the inlet portion to the flow path width r ₀ -r _i is about 0.35 to 0.95, the pump efficiency converges to 40% or more. When the ratio is 0.5 to 0.8, a pump efficiency much higher than 40% is obtained, and most preferably, the highest pump efficiency is obtained at 0.65.

한편, 본 고안자는 블레이드 홈뿐만 아니라, 블레이드 자체의 형상 개선을 통해 펌프 효율의 개선을 도모하였다. 구체적으로, 도 21에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 블레이드의 수직 단면 형상은, 블레이드의 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 이루어지고, 단면의 곡선은 2차 함수 형태로 표현할 수 있도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 상기 블레이드의 수직 단면 형상은, 중심이 블레이드의 각도 중심부에 위치하고, 단반경(W)은 블레이드의 폭 방향으로 형성되고 장반경(L)은 블레이드의 길이 방향으로 형성되는 타원형, 즉 X²/L² + Y²/W² = 1과 같은 2 차 함수로 표현할 수 있다.On the other hand, the inventors of the present invention aimed to improve the pump efficiency by improving the shape of the blades as well as the blades themselves. Specifically, as shown in Figure 21, according to the present invention, the vertical cross-sectional shape of the blade is made of a shape that becomes narrower toward the end of the blade, the cross-section curve is configured to be expressed in quadratic function form do. More specifically, the vertical cross-sectional shape of the blade, the center is located in the angular center of the blade, the short radius (W) is formed in the width direction of the blade and the long radius (L) is formed in the longitudinal direction of the blade, that is X ^It can be expressed as a quadratic function such as ² / L ² + Y ² / W ² = 1.

단반경(W)은 블레이드의 두께에 관련된 것으로, 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 대략 0.05~0.2 mm이다. 블레이드의 두께가 0.05 mm보다 작은 경우, 블레이드의 강도에 악영향을 미치고, 0.2 mm보다 두꺼운 경우에는, 블레이드 홈의 체적이 감소하여, 유량이 감소하는 결과가 초래된다.Short radius (W) is related to the thickness of the blade, according to a preferred embodiment of the present invention, it is approximately 0.05 ~ 0.2 mm. When the thickness of the blade is smaller than 0.05 mm, it adversely affects the strength of the blade, and when thicker than 0.2 mm, the volume of the blade grooves is reduced, resulting in a decrease in flow rate.

또한, 장반경(L)은 전체적인 블레이드의 형상에 관련된 것으로서, 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면 W ~ 10W로 이루어진다. 장반경(L)의 길이가 W보다 작으면 유체의 부드러운 유입에 저항으로 작용하게 되고, 10W보다 길면, 블레이드 선단부의 강도가 약해지는 경향을 나타낸다.In addition, the long radius (L) is related to the shape of the overall blade, according to a preferred embodiment of the present invention is made of W ~ 10W. If the length of the long radius L is smaller than W, it acts as a resistance to the smooth inflow of fluid, and if it is longer than 10W, the strength of the blade tip is weakened.

이처럼, 요구되는 연료 펌프의 성능과 블레이드의 각도를 고려하여, 단반경(W) 및 장반경(L)을 적정한 값으로 선정할 필요가 있는데, 전체적인 형상에 있어서, 타원 궤적의 블레이드가 블레이드의 강도를 고려함과 동시에 유체의 부드러운 유입을 달성할 수 있는 가장 이상적인 형태라 할 수 있다.As such, in consideration of the required fuel pump performance and the angle of the blade, it is necessary to select the short radius (W) and the long radius (L) to an appropriate value.In the overall shape, the blade of the elliptic trajectory considers the strength of the blade. At the same time, it is the most ideal form to achieve smooth inflow of fluid.

또한, 블레이드의 선단이 날카로운 모서리로 형성되지 않고 자연스럽게 타원 궤적을 따라 소정의 곡률 반경을 갖는 형태로 처리되므로, 금형 제작 및 사출 성형에도 유리한 형상이 된다.In addition, since the tip of the blade is not formed with sharp edges and is naturally processed in a shape having a predetermined radius of curvature along the elliptic trajectory, it is advantageous in mold making and injection molding.

상기 본 고안에 따른 블레이드의 형상의 특징을 종래 기술과 관련하여 설명하면 다음과 같다. When explaining the features of the shape of the blade according to the present invention in relation to the prior art as follows.

도 22에 도시한 것과 같이, 종래의 임펠러 구조의 경우, 블레이드의 각도에 따른 펌프 효율의 차이가 두드러지게 나타난다. 이는, 유체의 유입부에 있어서 펌프의 성능에 가장 유리한 유체의 유입 각도가 존재하다는 것을 의미하는 것으로서, 블레이드 각도가 30~40°인 경우에 가장 성능에 유리한 것으로 나타난다. 그러나, 블레이드 각도가 작아질수록 금형 제작 및 성형에 불리하므로, 실제 제작엔 한계가 있었고, 제작을 하더라도 만족한 양산성을 기대하기가 어렵다는 문제가 있었다. 따라서, 블레이드 각도를 조정하면 펌프 성능을 더욱 향상시킬 수 있음에도 불구하고, 대부분의 연료 펌프 제작업체에 의해 실제로 제작되는 임펠러의 구조는 블레이드 각도를 45~50°로 하고 있는 것이 현재의 실정이다. As shown in Figure 22, in the case of a conventional impeller structure, the difference in pump efficiency according to the angle of the blade is noticeable. This means that there is an inflow angle of the fluid which is most advantageous for the performance of the pump at the inlet of the fluid, which appears to be most advantageous when the blade angle is 30 to 40 °. However, the smaller the blade angle is disadvantageous to mold production and molding, there was a limit to the actual production, there was a problem that it is difficult to expect satisfactory mass production even if manufactured. Thus, although adjusting the blade angle can further improve the pump performance, the current structure of the impeller actually produced by most fuel pump manufacturers has a blade angle of 45 to 50 °.

그러나, 본 고안에 따른 임펠러의 구조, 즉 전술한 블레이드의 단면 구조와 블레이드 홈의 개구부의 형상에 따르면, 도 23에 나타낸 바와 같이, 블레이드 각도에 따른 펌프 효율의 차이가 극히 미미하였다. 이는 종래의 임펠러의 형상에서 표면에 나타나는 블레이드의 두께에 의한 저항으로 작용하는 흐름을 억제해 줌과 동시에 블레이드 단면의 타원 궤적에 따라 유체가 부드럽게 유입될 수 있는 구조를 취함으로써, 블레이드 각도에 따른 펌프 효율의 차이가 나타나지 않는다는 것을 의미한다. 즉, 본 고안에 따른 임펠러는 금형 제작 등을 위해 블레이드 각도를 45~50°로 하여도, 종래와 같이 펌프 효율의 감소는 거의 일어나지 않는다.However, according to the structure of the impeller according to the present invention, that is, the cross-sectional structure of the blade and the shape of the opening of the blade groove described above, as shown in FIG. 23, the difference in pump efficiency according to the blade angle is extremely small. This suppresses the flow that acts as a resistance due to the thickness of the blade appearing on the surface in the shape of the conventional impeller and at the same time takes a structure in which the fluid can flow smoothly along the elliptic trajectory of the cross section of the blade, the pump according to the blade angle This means no difference in efficiency. That is, in the impeller according to the present invention, even if the blade angle to 45 ~ 50 ° for the production of the mold, the reduction in pump efficiency as in the prior art hardly occurs.

한편, 종래 기술과 관련하여 설명한 바와 같이, 임펠러의 평면부와 펌프 하우징의 평면 사이의 틈에서 발생하는 누설과 관련하여, 임펠러의 사출 성형 후 임 펠러의 양면을 0.1~0.2 mm 정도 연마 가공하게 된다. 이러한 연마 가공과 관련하여, 전술한 본 고안의 블레이드의 형상이 연마 가공에 의해 변형된다면 본 고안이 의도한 효과와 다른 결과가 초래될 여지가 있다. 따라서, 본 고안에 따르면, 연료 펌프용 임펠러에 있어서 필수적인 연마 가공이 이루어진 후에도 본 고안이 의도한 전술한 블레이드의 형상이 유지될 수 있도록 도 24에 도시한 바와 같이, 연마량을 감안하여 임펠러의 표면과 블레이드 선단부 사이에 소정의 단차를 두고 임펠러를 제작하는 것이 바람직하다. 본 고안의 한 가지 실시예에 따르면, 상기 단차는 0.05~0.3 mm를 두고 임펠러를 제작하는 것이 바람직한데, 단차의 크기가 0.05 mm보다 작으면 사출 후에 필요한 연마량을 확보하지 못하게 되고, 단차의 크기가 0.3 mm보다 크면 연마량이 지나치게 많아져서 가공 시간이 길어지게 된다.On the other hand, as described in relation to the prior art, in relation to the leakage occurring in the gap between the flat portion of the impeller and the plane of the pump housing, after the injection molding of the impeller, both sides of the impeller are polished by 0.1 to 0.2 mm . In relation to such polishing, if the shape of the blade of the present invention described above is deformed by the polishing, there is a possibility that the present invention is different from the intended effect. Therefore, according to the present invention, the surface of the impeller in consideration of the amount of polishing, as shown in Figure 24 so that the shape of the above-described blade intended by the present invention can be maintained even after the essential polishing process is performed in the fuel pump impeller. It is preferable to produce an impeller with a predetermined step between the blade and the tip of the blade. According to one embodiment of the present invention, it is preferable to manufacture the impeller having a step of 0.05 to 0.3 mm. If the size of the step is smaller than 0.05 mm, it is impossible to secure the required polishing amount after injection, and the size of the step Is larger than 0.3 mm, the polishing amount becomes excessively large and the processing time becomes long.

한편, 도 13과 관련하여 전술한 바와 같이, 유체의 유입부에서 유체의 유입 속도가 전체적으로 균일한 것이 강한 선회류를 형성하는 데 바람직하다. 이와 관련하여, 본 고안자는 상기한 구조의 임펠러에 있어서, 유체의 유입부에서의 유입 속도 분포 실험을 수행하였으며, 그 결과는 도 25에 도시한 것과 같다.On the other hand, as described above with respect to FIG. 13, it is preferable that the inflow velocity of the fluid at the inflow portion of the fluid is uniform to form a strong swirl flow. In this regard, the inventors performed an inlet velocity distribution experiment at the inlet of the fluid in the impeller of the above-described structure, the results are as shown in FIG.

임펠러의 블레이드 홈(17-2)과 펌프 하우징의 유로 홈(25-2) 사이의 경계면에서의 Z 방향의 속도 성분을 나타낸 도 25에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 임펠러의 경우, 도 12에 도시한 종래의 임펠러의 유입 속도의 분포를 나타내고 있는 도 13과 비교하여, 유체의 유입 부분에서의 유입 속도의 분포가 전면적이고 또 균일하게 분포되어 나타났다. 즉, 본 고안은 상기한 것과 같이, 유입부에서의 개구부의 형상과 블레이드의 단면 형상을 개선하여 저항 및 손실로 작용하는 형상 요소를 제거함으로써, 임펠러의 블레이드 홈의 유입 영역에 보다 많은 유량이 균일하게 유입되도록 하여, 보다 손실이 없는 선회류를 형성하여 보다 많은 유량이 전달될 수 있도록 한다.As shown in FIG. 25 showing the velocity component in the Z direction at the interface between the blade groove 17-2 of the impeller and the flow path groove 25-2 of the pump housing, in the case of the impeller according to the present invention, FIG. Compared with FIG. 13 which shows the distribution of the inflow velocity of the conventional impeller shown in FIG. 13, the distribution of the inflow velocity in the inflow part of the fluid was distributed all over and uniformly. That is, the present invention improves the shape of the opening in the inlet and the cross-sectional shape of the blade to remove the shape element acting as a resistance and loss, as described above, so that more flow rate is uniform in the inflow region of the blade groove of the impeller. Inlet flow rate can be introduced to form a more lossless swirl flow so that more flow can be delivered.

또한, 종래의 임펠러의 경우, 도 14에 도시한 바와 같이, 임펠러의 표면에 형성되어 있는 블레이드의 두께 부분에 충돌한 유체(14-1)로 인해 블레이드 홈 내부로 유입하려고 하는 유체를 방해하는 방향으로 흐름이 형성된다. 그러나,본 고안에 따르면, 도 26에 도시한 것과 같이, 임펠러의 표면에 형성되어 있는 블레이드의 두께 부분에 충돌한 유체가 블레이드 홈으로 유입되려고 하는 유체의 방해하는 흐름을 거의 야기하지 않고, 타원 궤적으로 형성된 날개의 표면을 따라 유체가 부드럽게 유입되도록 한다. 즉, 본 고안의 블레이드 각도에 따른 펌프 효율의 분포를 나타내는 도 23과 개구부에서의 유체의 유입 속도의 분포를 나타내는 도 25로부터 임펠러의 블레이드 홈의 유체의 유입 영역에서 유입되는 유체의 속도 벡터가 임펠러의 반경 방향으로의 위치와 관련성이 상대적으로 적다는 것을 유추할 수 있다.In addition, in the case of the conventional impeller, as shown in Fig. 14, the direction of obstructing the fluid to try to flow into the blade groove due to the fluid 14-1 collided with the thickness portion of the blade formed on the surface of the impeller Flow is formed. However, according to the present invention, as shown in Fig. 26, fluid impinging on the thickness portion of the blade formed on the surface of the impeller hardly causes an obstructive flow of fluid that is about to enter the blade groove, Allow fluid to flow smoothly along the surface of the wing formed. That is, the velocity vector of the fluid flowing in the inflow region of the fluid in the blade groove of the impeller is shown in FIG. 23 showing the distribution of the pump efficiency according to the blade angle of the present invention and in FIG. 25 showing the distribution of the inflow velocity of the fluid in the opening. It can be inferred that the relative position with respect to the radial direction of is relatively small.

본 고안자는 최종적으로 종래의 임펠러 구조와, 상기한 구조의 본 고안에 따른 임펠러 구조에 대해 비교 실험을 하였고, 그 결과를 도 27에 나타낸다. 도면에 도시한 바와 같이, 임펠러의 구조만 다르고, 유로의 형상 및 부하 조건 등은 동일 한 상태에서 유량도 전반적으로 증가하고, 동시에 펌프의 효율 역시 향상되었다는 사실을 확인할 수 있다.The inventors finally conducted a comparative experiment on the conventional impeller structure and the impeller structure according to the present invention of the above-described structure, and the results are shown in FIG. 27. As shown in the figure, only the structure of the impeller is different, it can be seen that the flow rate also increased overall in the same state, the shape and load conditions of the flow path, and at the same time improved the efficiency of the pump.

이상 본 고안을 바람직한 실시예를 기초로 하여 설명하였으나, 본 고안은 전술한 내용에 한정되지 않으며, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 방식으로 변경, 수정될 수 있다는 것은 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. Although the present invention has been described on the basis of preferred embodiments, the present invention is not limited to the above description, and it can be understood by those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. will be.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따라 제공되는 신규 구조의 임펠러에 따르면, 블레이드 홈의 개구부의 형상과 블레이드 단면의 형상을 종래의 임펠러의 것과 다르게 구성하여, 유체의 유입 속도를 균일하게 하고, 유체의 유입 흐름을 방해하지 않도록 함으로써, 상기 임펠러가 장착되는 펌프 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제품을 용이하게 양산할 수 있다.As described above, according to the impeller of the novel structure provided according to the present invention, the shape of the opening of the blade groove and the shape of the blade cross section are configured differently from that of the conventional impeller, so that the inflow velocity of the fluid is uniform, By not disturbing the inflow flow, not only can the pump efficiency to which the impeller is mounted be improved, but also the product can be mass produced easily.

Claims

In the impeller for a fuel pump in which a plurality of blades formed along the circumferential direction of the outer circumferential portions of both sides are penetrated in both sides, and a blade groove is formed between these blades,

The blade is formed to be inclined at a predetermined angle to the rear with respect to the rotation direction of the impeller,

The blade groove is composed of an inflow region in which the fluid flows in the radially inner side and an outlet region in which the fluid flows in the radially outer side,

The opening of the blade groove may form the rear and front surfaces of the blade in relation to the rotation direction of the impeller so that the inflow area portions (a, c) constituting the inflow area connect the center of the impeller and the rotation of the impeller. It forms a straight line shape which maintains a predetermined first angle θ rearward with respect to the direction, and the outflow area portions b and d which form the rear and front surfaces of the blades with respect to the direction of rotation of the impeller connect the center of the impeller. The impeller for a fuel pump, characterized in that formed in a straight line shape to maintain a predetermined second angle (α) to the rear with respect to the imaginary line and the rotation direction of the impeller.

The impeller for fuel pump according to claim 1, wherein the first angle θ is 5 ° to 25 °, and the second angle α is 0 ° to 20 °.

The impeller for fuel pump according to claim 2, wherein the first angle θ is 10 ° to 20 ° and the second angle α is 5 ° to 15 °.

4. The impeller for fuel pump according to claim 3, wherein the first angle [theta] is 15 [deg.] And the second angle [alpha] is 10 [deg.].

The impeller for a fuel pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the ratio of the length of the inflow region to the flow path width of the blade groove is 0.35 to 0.95.

The impeller for a fuel pump according to claim 5, wherein the ratio of the length of the inflow region to the flow path width of the blade groove is 0.5 to 0.8.

The impeller for a fuel pump according to claim 6, wherein the ratio of the length of the inflow region to the flow path width of the blade groove is 0.65.

The impeller for a fuel pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the cross section of the blade has a shape that becomes narrower toward the tip of the blade, and the cross section can be expressed in a quadratic function form. .

The method according to claim 8, wherein the cross section of the blade is characterized in that the center is located in the center of the angle of the blade, the short radius (W) is formed in the width direction of the blade and the long radius (L) forms an elliptic trajectory formed in the longitudinal direction of the blade. Impeller for fuel pump.

The impeller for a fuel pump according to claim 5, wherein the cross section of the blade has a shape that becomes narrower toward the end of the blade, and the cross section can be expressed in quadratic form.

The method according to claim 10, wherein the cross section of the blade is characterized in that the center is located in the center of the angle of the blade, the short radius (W) is formed in the width direction of the blade and the long radius (L) forms an elliptic trajectory formed in the longitudinal direction of the blade. Impeller for fuel pump.

The impeller according to any one of claims 1 to 4, wherein the tip of the blade is formed short in the thickness direction of the impeller with a step of about 0.05 to 0.3 mm with respect to one side of the impeller.

The impeller according to claim 5, wherein the tip of the blade is formed short in the thickness direction of the impeller with a step of about 0.05 to 0.3 mm with respect to one side of the impeller.

The impeller according to claim 8, wherein the tip of the blade is formed short in the thickness direction of the impeller with a step of 0.05 to 0.3 mm with respect to one side of the impeller.

The impeller of claim 9, wherein the tip of the blade is formed short in the thickness direction of the impeller with a step of 0.05 to 0.3 mm with respect to one side of the impeller.

The impeller of claim 10, wherein the tip of the blade is formed short in the thickness direction of the impeller with a step of 0.05 to 0.3 mm with respect to one side of the impeller.