KR20090075682A

KR20090075682A - 유체 펌프의 부품에서의 열 배출 방법

Info

Publication number: KR20090075682A
Application number: KR1020097007045A
Authority: KR
Inventors: 라즈코 콜리크; 페터 쾨플러
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2009-07-08
Also published as: JP2010508462A; EP2174014A1; DE102007036239A1; WO2009015959A1; JP5119256B2; KR101120696B1

Abstract

유체 펌프의 하우징(1)은 흐르게 할 매체를 위한 공급부(Z)를 구비한 흡입측(S) 및 흐르게 할 매체를 배출시키는 토출측(D)를 포함하며, 흡입측(S) 및 토출측(D)은 구동 가능한 임펠러(4)를 통해 유체역학적으로 서로 분리되어 있다. 본 발명에 따른 방법에서는 흐르게 할 매체의 일부가 토출측(D)의 흐름 횡단면(II)의 영역에서 분기되고 적어도 하나의 채널(2)을 통해 부품(3)으로 안내된다. 채널(2)은 이 부품(3)과 열학적으로 연결된다. 부품(3)의 영역에서는 흐르게 할 매체가 적어도 부분적으로 증발되며 따라서 부품(3)에서의 열 배출이 증발냉각을 통해 구현된다. 또한 본 발명의 대상은 이 방법의 수행을 위한 장치 및 차량 냉각수 펌프의 부품(3)에서 열을 배출시키기 위한 냉각 장치로서의 이 장치의 사용이다.

Description

유체 펌프의 부품에서의 열 배출 방법{METHOD FOR WITHDRAWING HEAT FROM COMPONENTS OF A FLUID PUMP}

본 발명은 유체 펌프의 부품에서 열을 배출시키기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이 방법을 구현하기 위한 장치 및 이러한 장치의 사용에 관한 것이다.

유체 펌프는 이미 알려져 있다. 독일 특허 DE 103 47 302 A1에는 유체역학적으로 최적화 설계된 원심 펌프용의 투피스로 이루어진 나선형 하우징이 공개되어 있다. 이러한 원심 펌프는 일반적으로 전동식으로 구동되며, 전동 모터의 고정자는 건조 공간에 배치되고 회전자는 습식 공간에 배치된다. 따라서 회전자는 이송시킬 유체로 채워진 습식 공간에서 회전한다. 일반적으로 유체 펌프에서는 가동 중에 가열되는 부품에서 열을 배출시키는 것이 필요하다. 이를 위하여 예를 들어 상응하는 냉각장치가 배치되는데, 이 장치로 인해 유체 펌프의 설치 공간이 확대된다.

따라서 본 발명의 목적은 유체 펌프의 부품에서 열을 배출시키는 방법을 제공하는 것으로, 그 수행에는 단지 상대적으로 적은 추가적 설치 공간만 필요하다. 또한 본 발명은 이 방법을 구현하기 위한 장치 및 이 장치의 적합한 사용을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 유체 펌프의 부품에서 열을 방출시키기 위한 방법을 통해 달성되는데, 하우징에서 이 유체 펌프는 흐르게 할 매체를 위한 공급부(Z)용 흡입측(S) 및 흐르게 할 매체의 배출을 발생시키는 토출측(D)을 포함하며, 유체역학적으로 흡입측(S) 및 토출측(D)은 구동 가능한 임펠러를 통해 서로 분리되어 있으며, 토출측(D)의 흐름 횡단면(II) 영역에서는 흐르게 할 매체의 일부가 분기되고 이 부품과 열학적으로 연결된 부품으로 적어도 하나의 채널을 통해 안내되고 흐르게 할 매체가 부품의 영역에서 적어도 부분적으로 증발되며 이로써 부품에서의 열 배출이 증발냉각을 통해 구현된다. 흐르게 할 매체로서 액체 또는 액체 혼합물이 사용된다. 유체 펌프로서 예를 들어 축류 펌프(axial flow pump)가 사용될 수 있다. 구동 가능한 임펠러를 통해 흡입측(S)과 분리된 토출측(D)은 유체역학적으로 이 임펠러의 후단에 연결된다. 채널에서의 흐름은 부분적으로 증발되면서 흐르는 매체에 의해 유지된다. 대부분의 사용 목적에서 부품과 열학적으로 연결된 단 하나의 채널만 배치하는 것으로 충분하다. 이는 채널이 부품의 영역에서 열교환이 가능한 형태로 배치되는 것으로 이해해야 한다. 놀랍게도 부품에서 정체된 열이 비교적 간단한 방식으로 증발냉각을 통해 배출시킬 수 있다는 것이 밝혀졌으며, 추가적인 설치 공간이 거의 완전히 필요치 않을 수 있는데, 그 이유는 적어도 하나의 채널을 위한 단지 적은 추가적인 설치 공간만 필요하기 때문이다. 필요한 추가적인 설치 공간은 유체 펌프에 전체 소요 공간과 비교하면 거의 아무런 의미를 갖지 않는다. 적어도 하나의 채널은 설계적으로 다양한 방식을 통해 구현될 수 있다. 이 채널은 예를 들어 그 내부에서 유체 펌프를 구동하는 전동 모터 둘레의 환형 공간으로서 배치될 수 있다. 그 치수 결정과 관련하여 증발냉각을 통해 부품의 바로 인접부로의 열배출이 구현되도록 채널의 구조를 설계해야 한다. 또한 추가적인 냉각 수단이 전혀 필요치 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 형상에서는, 유체 펌프의 가동을 위한 전자 부품으로서 배치된 부품에서 증발냉각을 통해 열배출이 이루어진다. 일반적으로 유체 펌프는 전동 모터로 구동되며 전동 모터의 제어 및 가동에 필요한 그 전자 부품은 가동 중에 가열된다. 이 방법은 전자 부품에서 흐르게 할 매체의 일부로 직접 연속적 열배출을 가능하게 하며, 이 매체는 유체 채널에서 연속적으로 흐르며 열을 통해 부분적으로 증발된다. 이 과정에서 구현된 증발냉각은 매우 효과적이며, 이는 전자 부품의 보호에서 이점으로 작용한다.

본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 흐르게 할 매체의 일부의 공급 및 배출이 적어도 부분적으로 적어도 하나의 채널에서 역방향으로 이루어진다. "역방향"이란 "반대 방향"으로 이해해야 한다. 따라서 이 적어도 하나의 채널 내에서 두 개의 반대되는 흐름 방향이 나타난다. 흐르게 할 매체의 일부는 냉각할 부품에 대해 하나의 흐름 방향으로 운반된다. 반대 방향을 향하는 제2 흐름 방향에서 흐르게 할 매체의 일부는 멀어지게 운반되고 그 다음 다시 유체 펌프의 토출측(D)에 도달된다. 이러한 조치를 통하여 채널 스트링으로 형성된 채널로 이 방법이 구현되므로 추가적인 설치 공간이 최소화된다.

본 발명의 다른 바람직한 형태에서는 유체 펌프로서 배치된 원심 펌프의 부품에서 열의 배출이 증발냉각을 통해 이루어지며 토출측(D)의 흐름 횡단면(II)의 영역에서는 흐르게 할 매체의 일부가 하우징으로서 배치된 나선형 하우징에서부터 분기된다. 다양한 사용 목적에서 유체 펌프로서 원심 펌프의 성능이 입증되었다. 나선형 하우징에서 흐름 횡단면은 임펠러에서부터 시작하여 흐르게 할 매체의 배출 시까지 연속적으로 증가되므로, 나선형 하우징에는 다양한 흐름 횡단면 사이에서 연속적으로 차압이 존재한다. 이 사실은 적어도 하나의 채널의 배치 및 본 발명의 방법의 구현을 용이하게 한다.

또한 본 발명의 목적은 이 방법의 구현을 위한 장치를 통해 달성되는데, 이 장치는 유체 펌프의 하우징을 포함하며, 이 하우징은 흐르게 할 매체를 위한 공급부(Z)를 구비한 흡입측(S) 및 흐르게 할 매체의 배출을 발생시키는 토출측(D)을 포함하며, 유체역학적으로 흡입측(S) 및 토출측(D)은 유체 펌프의 임펠러를 통해 서로 분리되어 있으며, 하우징은 흐름 횡단면(II)의 영역에서 적어도 하나의 출구 및 경우에 따라서 흐르게 할 매체의 일부를 위한 적어도 하나의 입구를 포함하며, 그에서는 적어도 하나의 출구 및 경우에 따라서는 적어도 하나의 입구가 적어도 하나의 연결된 채널과 연결되며, 이 채널은 적어도 부분적으로 부품과 열학적으로 연결되어 있다. 구동 가능한 임펠러를 통해 흡입측(S)과 분리된 토출측(D)은 유체역학적으로 이 임펠러의 후단에 연결된다. 대부분의 사용 목적에서 단 하나의 연결된 채널과 연결된 흐르게 할 매체의 일부를 위한 단 하나의 출구 및 경우에 따라서는 적어도 하나의 입구를 배치하는 것으로 충분하다. 하우징에 직접 채널을 연결하는 경우에는 그 결과로서, 증발냉각의 수행을 위하여 단지 매우 적은 추가적 설치 공간만 필요하게 된다.

본 발명의 다른 형태에서는 하우징이 흐름 횡단면(II)의 영역에서 단 하나의 출구만 포함하는데, 이 출구는 흐르게 할 매체의 출구 뿐 아니라 입구로도 사용된다. 또한 채널은 개별 채널 스트링의 형태로 설계하는 것이 바람직하며 이럴 경우에 추가적으로 필요한 설치 공간이 최소화된다.

본 발명의 다른 형태에서는 하우징으로서 원심 펌프의 나선형 하우징이 배치된다. 원심 펌프는 그 콤팩트한 구조로 인해 다양한 사용 목적에서 유체 펌프로서 적합하다. 따라서 원심 펌프의 나선형 하우징으로서 하우징의 채용은 다양한 사용 목적에 매우 적합하다.

본 발명의 다른 형태에서 적어도 하나의 채널은 원심 펌프의 구동을 위한 전동 모터를 감싸는 이 하우징 부분에 또는 하우징 부분 내에 배치된다. 바람직하게도, 부품에서 정체된 열을 증발냉각을 통해 제거하기 위하여 원심 펌프 이외의 다른 추가적인 설치 공간이 필요치 않다.

또한 본 발명의 대상은 차량 냉각수 펌프의 부품에서 열을 배출시키기 위한 냉각 장치로서의 이 장치의 사용이다. 차량 냉각수 펌프는 장기간 고장 없이 작동해야 하며 상응하는 열배출을 통하여 전자 부품의 손상이 방지되어야 한다. 따라서 차량에서 냉각수 펌프로서 유체 펌프의 사용은 특히 바람직하다.

하기에서 본 발명은 도면(도 1, 도 2)을 근거로 상세히 및 예시적으로 설명된다.

도 1은 출구 및 입구를 구비한 유체 펌프의 종단면도를 나타낸다.

도 2는 출구를 구비한 유체 펌프의 종단면도를 나타낸다.

도 1에는 유체 펌프로서 사용된 원심 펌프의 종단면도가 도시되어 있다. 가동 중에 가열되며 그 열은 가동 중에 지속적으로 배출되어야 하는 부품(3)이 유체 펌프에 부착되어 있다. 하우징(1)에서 유체 펌프는 흐르게 할 매체를 위한 공급부(Z)를 구비한 흡입측(S) 및 흐르게 할 매체를 배출시키는 (도시되지 않은) 토출측(D)를 포함하며, 흡입측(S) 및 토출측(D)은 구동 가능한 임펠러(4)를 통해 유체역학적으로 서로 분리되어 있다. 유체 펌프의 부품(3)에서 열을 배출시키기 위한 방법에서는 흐르게 할 매체의 일부가 토출측(D)의 흐름 횡단면(II)의 영역에서 분기되고 적어도 하나의 채널(2)을 통해 부품(3)으로 안내된다. 적어도 하나의 채널(2)은 이 부품(3)과 열학적으로 연결된다. 흐르게 할 매체의 일부가 분기되는 흐름 횡단면의 선택은 설계 시 이루어진다. 일반적으로 토출측(D)은 다양한 흐름 횡단면을 갖는다. 흐름 횡단면(II)은 흐름 횡단면(I)보다 크게 형성되어 있다. 더 큰 흐름 횡단면에서는 토출측(D)에서 조절할 압력이 더 작은 흐름 횡단면에서보다 크다. 흐르게 할 매체의 일부는 부품(3)의 영역에서 적어도 부분적으로 증발된다. 이러한 방식으로 부품(3)에 정체된 열을 배출시키는 원하는 증발냉각 효과가 달성된다. 도 1에 도시된 실시 형태에서는 유체 펌프의 가동을 위한 전자 부품으로서 배치된 부품(3)에서 증발냉각을 통해 열의 배출이 이루어진다. 흐르게 할 매체의 일부는 흐름 횡단면(II)의 영역에서 출구(1a) 및 입구(1b)를 거쳐 안내되는데, 이 입 구 및 출구는 닫힌 채널(2)을 통해 서로 연결되어 있다. 흐르게 할 매체는 출구(1a) 및 입구(1b)의 영역에서 각각 하나의 흐름 방향으로 흐른다. 채널(2)의 후단 부분에서는 흐르게 할 매체의 일부가 역방향으로 흐르며, 흐름은 부품(3)의 영역에서 흐르는 매체의 부분적 증발을 통해 유지된다. 출구(1a) 및 입구(1b)의 설계에 따라서 고객의 상황에 맞게 다른 방식이 구현될 수 있다. 예를 들어 배플판(baffle plate) 또는 편향 부재가 사용될 수 있다. 바람직하게도 이러한 부재는 파선 화살표로 도시된 채널(2)에서의 흐름이 최적으로 조절되도록 하는 기능을 수행한다. 이러한 맥락에서 채널(2)이 예를 들어 하우징 부분(5)에 배치되고 이 하우징 부분이 본 실시예에서는 원심 펌프에 해당하는 유체 펌프의 구동을 위한 전동 모터(6)를 감싸는 것이 특히 바람직하다. 도 1에 도시된 바와 같이 유체 펌프의 외부에는 유체 펌프의 부품(3)에서 열을 배출시키기 위한 방법을 구현하기 위한 추가적인 설치 공간이 필요치 않다. 특히 바람직하게도 열의 배출이 공급부(Z)를 통해 유체 펌프의 화살표 방향으로 공급되는 흐르는 매체의 일부를 통해서만 구현 가능하다. 추가적인 냉각 수단이 필요치 않다.

도 2에는 유체 펌프의 대안적 형태에 대한 종단면도가 도시되어 있다. 마찬가지로 원심 펌프로서 형성된 유체 펌프는 도 1에 도시된 유체 펌프와 달리 흐름 횡단면(II)의 영역에서 단 하나의 출구(1a)만 포함하는데, 이 출구는 흐르게 할 매체의 출구(1a) 뿐 아니라 입구로도 사용된다. 특히 바람직하게도 채널(2)은 채널 스트링으로서 형성된다. 그 결과로서 흐르게 할 매체 일부의 공급 및 배출이 채널(2)에서 서로 역방향으로 이루어지는데, 이는 파선 화살표로 도시되어 있다. 또 한 채널(2)에서의 흐름도 오로지 부품(3)에서 흐르게 할 매체의 증발을 통해 유지된다. 채널(2)은 다양한 설계 형태로 구현될 수 있다. 채널은 항상 부품(3)의 영역에서 증발냉각이 구현될 수 있도록 설계되어야 한다. 이러한 구조는 냉각수 펌프가 유체 펌프로서 차량에 배치되는 경우에 특히 바람직하다.

본 발명은 유체 펌프의 부품에서의 열 배출 방법에 이용될 수 있다.

Claims

유체 펌프의 부품(3)에서 열을 방출시키기 위한 방법으로서, 하우징(1)에서 이 유체 펌프는 흐르게 할 매체를 위한 공급부(Z)용 흡입측(S) 및 흐르게 할 매체의 배출을 발생시키는 토출측(D)을 포함하며, 유체역학적으로 흡입측(S) 및 토출측(D)은 구동 가능한 임펠러(4)를 통해 서로 분리되어 있으며, 토출측(D)의 흐름 횡단면(II) 영역에서는 흐르게 할 매체의 일부가 분기되고 이 부품(3)과 열학적으로 연결된 부품(3)으로 최소한 하나의 채널(2)을 통해 안내되고 흐르게 할 매체가 부품(3)의 영역에서 최소한 부분적으로 증발되며 이로써 부품(3)에서의 열 배출이 증발냉각을 통해 구현되는 방법.
제1항에 있어서, 유체 펌프의 가동을 위한 전자 부품으로서 배치된 부품(3)에서 증발냉각을 통해 열의 배출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 흐르게 할 매체의 일부의 공급 및 배출이 최소한 부분적으로 최소한 하나의 채널(2)에서 역방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 펌프로서 배치된 원심 펌프의 부품(3)에서 열의 배출이 증발냉각을 통해 이루어지며 토출측(D)의 흐름 횡단면(II)의 영역에서는 흐르게 할 매체의 일부가 하우징(1)으로서 배치된 나선형 하우징에서부터 분기되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법의 구현을 위한 장치로서, 이 장치는 유체 펌프의 하우징(1)을 포함하며, 이 하우징은 흐르게 할 매체를 위한 공급부(Z)를 구비한 흡입측(S) 및 흐르게 할 매체의 배출을 발생시키는 토출측(D)을 포함하며, 유체역학적으로 흡입측(S) 및 토출측(D)은 유체 펌프의 임펠러(4)를 통해 서로 분리되어 있으며, 하우징(1)은 흐름 횡단면(II)의 영역에서 최소한 하나의 출구(1a) 및 경우에 따라서 흐르게 할 매체의 일부를 위한 최소한 하나의 입구(1b)를 포함하며, 그에서는 최소한 하나의 출구(1a) 및 경우에 따라서는 최소한 하나의 입구(1b)가 최소한 하나의 연결된 채널(2)과 연결되며, 이 채널은 최소한 부분적으로 부품(3)과 열학적으로 연결되는, 장치.
제5항에 있어서, 하우징(1)이 흐름 횡단면(II)의 영역에서 단 하나의 출구(1a)만 포함하는데, 이 출구는 흐르게 할 매체의 출구(1a) 뿐 아니라 입구로도 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 하우징(1)으로서 원심 펌프의 나선형 하우징이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 최소한 하나의 채널(2)이 원심 펌프의 구동을 위한 전동 모터(6)를 감싸는 하우징 부분(5)에 또는 하우징 부분 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
차량 냉각수 펌프의 부품(3)에서 열을 배출시키기 위한 냉각 장치로서 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 장치의 사용.