KR20090082921A

KR20090082921A - 사이드-채널 펌프

Info

Publication number: KR20090082921A
Application number: KR1020097012151A
Authority: KR
Inventors: 에버하르트 가이쎌
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-07-31
Also published as: CN101548109B; JP2010509543A; WO2008058983A1; JP4852153B2; EP2054627A1; CN101548109A; DE102006053933A1; US20100021282A1

Abstract

본 발명은 로터 챔버(13, 14)의 링을 구비한 임펠러(4)에 의해 매체를 압송하기 위한 사이드-채널 펌프(1)로서, 로터 챔버(13, 14)에 의해 한정되는 반경방향 외측 영역에 포켓(20)을 포함하는 것에 관한 것이다. 포켓(20)은 압송될 매체로 누출에 의해 충진되고 임펠러(4)에 축방향력을 발생시킨다. 따라서, 임펠러(4)는 사이드-채널 펌프(1)에 신뢰성 있게 고정된다.

사이드-채널 펌프, 로터 챔버, 임펠러

Description

사이드-채널 펌프{SIDE-CHANNEL PUMP}

본 발명은 매체를 입구 채널로부터 출구 채널로 압송(pumping)하기 위한 사이드-채널 펌프로서, 펌프 하우징 내에서 회전가능한 피동 임펠러(driven impeller)를 구비하고, 임펠러의 단부면 중 하나에 배치되는 로터 챔버(rotor chamber)들의 최소한 하나의 링을 구비하며, 로터 챔버의 링에 대향된 펌프 하우징에 배치되고 입구 채널로부터 출구 채널로 연장되는 최소한 하나의 부분 환형 채널(partially annular channel)을 구비하며, 로터 챔버의 링의 반경방향 외부에서 임펠러의 단부면에 배치되는 엣지(edge) 및 그 엣지에 대향되게 위치되는 펌프 하우징의 영역을 구비하고, 임펠러의 엣지와 펌프 하우징의 영역 사이에 배치되는 환형 간극을 구비하는 사이드-채널 펌프에 관한 발명이다.

이러한 유형의 사이드-채널 펌프는, 예를 들면 현대의 차량을 위해서, 특히 연료 또는 스크린 세척 유체를 압송하기 위해서 자주 사용되며, 실무상 공지되어 있다. 펌프 하우징은, 임펠러(impeller)의 높이에 상응하는 치수를 갖는 중간 링(intermediate ring)에 의해서, 서로로부터 이격되어 고정되는 2개의 하우징 부품으로 구성된다. 누출을 통한 손실을 가능한 한 작게 유지하기 위해, 임펠러와 펌프 하우징 사이의 거리는 일반적으로 단지 수 백분의 일 밀리미터이다. 그러나, 이 는 임펠러가 펌프 하우징에 맞닿을 위험을 증가시켜서, 마찰의 증가 및 사이드-채널 펌프의 효율성의 저하를 초래한다. 임펠러가 맞닿을 위험은 제조 오차 및 임펠러에 작용하는 축방향력(axial force)에 의해 증가한다. 예를 들면 임펠러의 일 단부면에 입구 채널이 배치되고 임펠러의 타 단부면에 출구 채널이 배치되면 임펠러에 작용하는 이러한 힘이 형성된다.

본 발명은, 서두에 언급된 유형의 사이드-채널 펌프를 임펠러가 펌프 하우징에 맞닿는 것을 대부분 회피시키도록 개발하는 과제를 기초로 한다.

상기 과제는, 환형 간극이 압송된 매체를 수용하기 위한 최소한 하나의 포켓을 구비하고, 최소한 하나의 포켓이 임펠러의 엣지에 대향되어 위치된 펌프 하우징의 영역으로부터 그 임펠러의 엣지의 거리의 증가에 의해 형성되는 본 발명에 따라 해결된다.

이러한 구성에 의해, 임펠러의 엣지는 본 발명의 사이드-채널 펌프의 작동 중 포켓에 의해 축방향 압력 하중을 받아, 임펠러가 하우징 부품으로부터 이격되어 유지된다. 포켓의 위치에 의하여, 발생한 축방향력이 임펠러의 반경방향 외부 엣지에 작용하는 것이 보장된다. 이에 의해서, 임펠러를 펌프 하우징의 특정 위치에 유지시키는 힘이 레버 효과에 의해 특히 낮게 유지된다.

본 발명의 또 다른 유리한 태양에 따르면, 환형 간극의 원주 주위로 분포되고 서로로부터 이격된 복수의 포켓은, 임펠러의 힘의 특히 신뢰성 있는 지지를 제공하는데 기여한다.

임펠러의 회전 중, 포켓 중 하나로부터 인접한 포켓으로의 매체의 압송은 매체의 불필요한 교반(churning), 및 따라서 그의 가열, 및 불필요한 에너지 소모를 초래한다. 본 발명의 또 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 인접 포켓 사이의 거리가 포켓의 길이와 최소한 동일하면 그러한 압송은 간단하게 회피될 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 포켓이 임펠러의 양 단부면에 배치되면 임펠러의 경사가 특히 급격히 감소될 수 있다. 바람직하게는, 3개의 포켓은 임펠러의 각 면에 배치된다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 임펠러와 펌프 하우징 사이의 반경방향 외측 원주의 간극으로부터 압송된 매체를 갖는 포켓을 이송하는 것은, 포켓이 임펠러의 엣지로부터 임펠러의 반경방향 경계를 넘을 때까지 연장되면 특히 간단하게 구현된다. 이러한 펌프 하우징과 임펠러 사이의 반경방향 외측 외주의 간극은, 누출을 통해 압송된 매체로 일정하게 충진된다. 펌프 내의 압력보다 낮고 흡입 압력보다 큰 중간 압력이 반경방향 외측 원주의 간극에 일정하게 형성된다. 중간 압력은, 부분 환형 채널을 따라 거의 모든 각도 지점에서, 임펠러와 펌프 하우징 사이의 환형 간극에 작용하는 압력과 상이하다. 따라서 중간 압력은 임펠러에 대한 틸팅 모멘트(tilting moment)를 보상하는데 특히 적합하다.

본 발명의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 임펠러는, 포켓이 임펠러에 홈으로서 배치되면 펌프 하우징으로부터의 거리를 자동으로 조절하는 유압 베어링을 구비한다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 포켓이 펌프 하우징에 홈으로서 배치되면, 임펠러의 불균형한 질량이 대부분 회피될 수 있다. 또한, 입구 채널과 출구 채널의 배치에 의해서 임펠러에 유도된 틸팅 모멘트가 임펠러의 원주 주위의 포켓의 불규칙한 배치에 의하여 간단히 보상될 수 있다. 자명한 바와 같이, 포켓은 임펠러와 펌프 하우징 양자에 배치될 수 있다.

본 발명에서는 여러 실시 형태들이 가능하다. 본 발명의 기본 원리를 더욱 명확하게 하기 위해, 실시 형태들 중 2가지를 도면에 도시하여 하기에 기재한다. 도면은 다음과 같다.

도 1은 전기 모터의 인접영역들과 함께 본 발명에 따른 사이드-채널 펌프를 도시한 종단면도이며,

도 2는 도 1의 라인 Ⅱ-Ⅱ을 따라 도시한 본 발명의 사이드-채널 펌프의 단면도이며,

도 3은 본 발명의 사이드-채널 펌프의 또 다른 실시형태의 종단면도를 도시한다.

도 1은 전기 모터(2)의 인접한 영역과 함께, 사이드-채널 펌프(1)를 종단면도로 도시한다. 사이드-채널 펌프(1)는 펌프 하우징(3) 내에서 회전가능한 임펠러(4)를 구비한다. 임펠러(4)는 전기 모터(2)의 샤프트(5)에 배치되어 있다. 펌프 하우징(3)은 환형 부재(6)에 의해 이격되는 2개의 하우징 부품(7, 7'), 및 케이싱(8)을 구비한다. 환형 부재(6)의 치수는 하우징 부품(7, 7')이 작은 간극을 가지 며 임펠러(4)의 단부면에 대향되게 위치되도록 한다. 케이싱(8)은 전기 모터(2)에 대해 특정 위치에서 사이드-채널 펌프(1)를 고정시키고, 펌프 하우징(3)의 하우징 부품(7, 7')을 환형 부재(6)에 대해 팽팽하게 한다. 입구 채널(9)은 하우징 부품(7) 중 하나에 배치되고, 다른 하우징 부품(7')은 출구 채널(10)을 구비한다. 입구 채널(9) 및 출구 채널(10)은, 하우징 부품(7, 7')에 배치된 각각의 부분 환형 채널(11, 12)에 각각 연결된다. 부분 환형 채널(11, 12)의 영역에서, 임펠러(4)는 안내 베인(guide vane)에 의해 한정되는 로터 챔버(13, 14)의 링을 구비한다. 부분 환형 채널(11, 12)은 로터 챔버(13, 14)와 함께 압송 챔버를 형성하며, 압송 챔버는 임펠러(4)가 구동될 때 매체를 압송하기 위해 입구 채널(9)에서 출구 채널(10)로 연장된다. 임펠러(4)는, 로터 챔버(13, 14)로부터 보았을 때, 그의 반경방향 외측 영역에서 그의 단부면에 엣지(15)를 구비한다. 임펠러(4)의 외주와 환형 부재(6)의 사이에, 사이드-채널 펌프(1)는 압송될 매체의 누출로 충진되는 원주의 간극(16)을 구비한다. 엣지(15)와 펌프 하우징(3)의 대향 영역(17) 사이에, 사이드-채널 펌프(1)는 확장부(widened portion)(19)를 갖는 환형 간극(18)을 구비한다. 확장부(19)는 펌프 하우징(3)에 배치된 포켓(20)에 의해 형성된다. 확장부(19)는 임펠러(4)의 단부면 엣지(15)로부터 원주의 간극(16)까지 연장된다. 따라서 그것은 포켓(20)이 압송될 매체로 일정하게 충진되는 것을 보장한다.

도 2는, 라인 Ⅱ-Ⅱ을 따른, 도 1의 사이드-채널 펌프의 단면도이며, 하나의 하우징 부품(7')의 예를 사용하여, 3개의 포켓(20)의 모두가 임펠러(4)의 원주 주위에 배치된다. 명확성을 위해, 임펠러(4)의 반경방향 외측 경계는 도면에서 파선 으로 도시된다.

도 3은, 단지 환형 간극의 포켓(21)이 임펠러(22) 내에 배치된다는 점만이 도 1 및 2와 상이한, 본 발명의 사이드-채널 펌프(1)의 또 다른 실시예를 도시한다. 대조적으로, 사이드-채널 펌프(1)의 하우징 부품(23, 23')은 홈을 구비하지 않는다. 그렇지 아니하면, 사이드-채널 펌프(1)는 도 1 및 도 2를 참조하여 도시된 바에 따라 구성된다.

Claims

매체를 입구 채널로부터 출구 채널로 압송하기 위한 사이드-채널 펌프로서, 펌프 하우징 내에서 회전가능한 피동 임펠러를 구비하고, 임펠러의 단부면 중 하나에 배치되는 로터 챔버의 최소한 하나의 링을 구비하며, 로터 챔버의 링에 대향된 펌프 하우징에 배치되고 입구 채널로부터 출구 채널로 연장되는 최소한 하나의 부분 환형 채널을 구비하며, 임펠러의 단부면에서 로터 챔버의 링 외부에 반경방향으로 배치되는 엣지 및 그 엣지에 대향되게 위치되는 펌프 하우징의 영역을 구비하고, 임펠러의 엣지와 펌프 하우징의 영역 사이에 배치되는 환형 간극을 구비하는 사이드-채널 펌프에 있어서,

환형 간극(18)은, 압송된 매체를 수용하기 위한 최소한 하나의 포켓(20, 21)을 구비하고, 최소한 하나의 포켓(20, 21)은 각 경우에 임펠러(4, 22)의 엣지(15)에 대향되게 위치되는 펌프 하우징(3)의 영역(17)으로부터 그 임펠러의 엣지의 거리의 증가에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 사이드-채널 펌프.
제1항에 있어서,

환형 간극(18)의 원주에 걸쳐 분포되고 서로로부터 이격되는 복수의 포켓(20, 21)이 구비되는 것을 특징으로 하는 사이드-채널 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,

인접 포켓(20, 21) 사이의 거리는 최소한 포켓(20, 21)의 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 사이드-채널 펌프.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

포켓(20, 21)은 임펠러(4, 22)의 양 단부면에 배치되는 것을 특징으로 하는 사이드-채널 펌프.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

포켓(20, 21)은 임펠러(4)의 엣지(15)로부터 임펠러(4)의 반경방향 경계를 넘어 연장되는 것을 특징으로 하는 사이드-채널 펌프.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

포켓(21)은 임펠러(22)에 홈으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 사이드-채널 펌프.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

포켓(20)은 펌프 하우징(3)에 홈으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 사이드-채널 펌프.