KR20100025543A - 연료 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량에서 연료를 송출하기 위한 연료 펌프로서, 측부 채널 스테이지(9)를 구비하는 연료 펌프에 관한 것이다. 상기 연료 펌프는 또한 주연부 스테이지(10)를 포함한다. 상기 주연부 스테이지(10)는 측부 채널 스테이지(8)에 비해서, 로터(4)의 주연부에 걸쳐 보다 작은 체적 유동에서 동일한 압력을 생성한다. 이를 위해서, 주연부 스테이지(10)의 송출 격실(18)의 단면은 측부 채널 스테이지(9)의 송출 격실(17)의 단면보다 작다. 따라서, 연료 펌프는 높은 효율을 갖고, 오염될 가능성이 덜해진다.

연료 펌프, 측부 채널 스테이지, 주연부 스테이지, 체적 유동, 로터

Description

연료 펌프{FUEL PUMP}

본 발명은, 차량에서 연료를 송출하기 위한 연료 펌프로서, 입구측 케이싱 부재와 출구측 케이싱 부재 사이에서 회전가능한 로터를 구비하고, 외부 림으로부터 이격되어 표면(face) 내에 배치되는 측부 채널 스테이지(side channel stage)를 구비하며, 측부 채널 스테이지는, 베인 챔버의 범위를 한정하는 안내 베인의, 로터에 배치되는 링을 구비하고 입구로부터 출구로 연장되는 송출 챔버를 구비하며, 측부 채널 스테이지의 상호 대향된 베인 챔버는 서로 연결되는 연료 펌프에 관한 것이다.

이러한 유형의 연료 펌프는 오늘날의 차량에 흔히 사용되고 있으며, 실무상 공지되어 있다. 이 공지된 연료 펌프의 측부 채널 스테이지를 통한 유동은 축방향이고, 상기 스테이지는 연료 탱크로부터 차량의 내연 기관으로 연료를 송출한다. 로터의 외부 림으로부터 거리를 두고서 베인 챔버를 구비하는 측부 채널 스테이지는 높은 효율을 갖지만, 로터와 케이싱 부재 사이의 간극 내로, 특히 베인 챔버 링의 외부로 반경 방향으로 먼지 입자가 유입되기 쉽다. 이 먼지 입자는 마모 및 이에 따른 로터와 케이싱 부재 사이의 간극의 확대를 초래하여, 효율의 손실을 유발한다. 대안으로서, 주연부 스테이지(peripheral stage)와 반경 방향 외부 림에 배 치된 베인 챔버를 구비하는 연료 펌프가 개시되었다. 그러한 연료 펌프는 오염되지 않을 수 있지만, 단지 낮은 효율만을 갖는다.

예를 들어 흡입 제트 펌프에 연료를 공급하기 위해 또는 직렬로 배치된 두 스테이지에서 연료의 송출을 구성하기 위해, 복수의 베인 챔버 링을 로터에 배치하는 것이 이미 고려되었다. 여기서, 두 베인 챔버 링 사이에 압력 구배가 형성되며, 이는 마찬가지로 로터와 케이싱 부재 사이의 간극 내로 먼지의 유입을 초래한다.

본 발명에 의해 달성되는 목적은, 마모가 최소화되고 펌프가 높은 효율을 갖는 방식으로 서두에 언급된 유형의 연료 펌프를 개발하는 데 있다.

본 발명에 따르면, 이 목적은, 주연부 스테이지(peripheral stage)의 최소한 하나의 송출 챔버를 위한 최소한 하나의 안내 베인 링으로서 상기 베인은 베인 챔버의 범위를 한정하는 안내 베인 링이 로터의 외부 림에 배치되고, 주연부 스테이지의 송출 챔버는 측부 채널 스테이지의 송출 챔버보다 상당히 작은 단면을 가지며, 측부 채널 스테이지 및 주연부 스테이지의 각각의 입구 및 출구는 서로 연결됨으로써 달성된다.

측부 채널 스테이지 및 주연부 스테이지의 각각의 입구 및 출구가 연결되기 때문에, 두 스테이지는 서로 병렬로 연결된다. 그러나, 본 발명에 따른 연료 펌프의 송출 출력 중 대부분은 측부 채널 스테이지에 의해 높은 효율로 생성된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 연료 펌프는 특히 효율적이다. 주연부 스테이지에서 베인 챔버의 단면이 특히 작기 때문에, 이 스테이지는 송출 출력에 단지 미미한 기여만을 하고, 원칙적으로 연료 펌프에서 측부 채널 스테이지에 대한 역압(counterpressure)을 생성하고 먼지 입자를 운반 제거하는 역할을 한다. 측부 채널 스테이지에 대한 역압은 로터와 케이싱 부재 사이의 간극 내로의 먼지 입자의 유입을 특히 적게 유지시키는 효과를 갖는다. 따라서, 로터와 케이싱 부재가 측부 채널 스테이지의 베인 챔버와 인접하는 영역에서 로터와 케이싱 부재의 마모가 툭히 적게 유지된다.

본 발명의 유리한 실시 형태에 따르면, 측부 채널 스테이지와 비교하여, 주연부 스테이지가 보다 작은 체적 유동을 가지고서 로터의 주연부에 걸쳐 동일한 압력을 생성하도록 구성되면, 로터의 반경 방향 외부 영역에서 먼지의 축적을 회피하는 것은 아주 간단한 문제이다.

측부 채널 스테이지의 입구가 입구측 케이싱 부재에 배치되고 로터의 제1 표면으로 연장되면, 그리고 측부 채널 스테이지의 출구가 출구측 케이싱 부재에 배치되고 제2 표면으로부터 연장되면, 본 발명에 따른 연료 펌프를 통한 축방향 유동에 의한 아주 콤팩트한 구성이 간단한 방식으로 달성될 수 있다.

주연부 스테이지는 예를 들어 입구측 케이싱 부재에서 측부 채널 스테이지의 입구로 연장되는 슬롯을 통해 연료를 공급받을 수 있다. 그러나, 이는 연료 유동의 여러 번의 편향을 유발한다. 그러나, 본 발명의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 주연부 스테이지의 입구가 측부 채널 스테이지의 입구에 평행하게 배치되고 로터의 제1 표면으로 연장되면, 연료 유동의 난류를 감소시키는 데 또한 기여한다.

본 발명의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 케이싱 부재를 서로로부터 이격시켜 유지시키는 스페이서 링이 로터의 주연부에 걸쳐 의도한 압력 구배를 생성시키기 위한 안내 부재를 구비하면, 주연부 스테이지에 의도한 압력을 생성시키는 데 필요한 구성에 소요되는 비용이 특히 적게 유지될 수 있다.

주연부 스테이지의 출구가 스페이서 링에 배치되고 베인 챔버 링으로부터 반경방향으로 연장되면, 본 발명에 따른 연료 펌프의 치수를 줄이는 데 또한 기여한다.

본 발명의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 스페이서 링이 주연부 스테이지의 입구 및 출구에서 각각의 홈을 구비하면, 그리고 두 홈 사이에서, 로터의 양 표면에서, 주연부 스테이지가 서로로부터 최소한 부분적으로 이격되는 송출 챔버를 구비하면, 로터의 주연부에 걸친 의도한 압력 프로파일이 간단한 방식으로 형성될 수 있다. 주연부 스테이지의 두 송출 챔버 사이의 분리는 바람직하게는 안내 부재에 의해 이루어진다.

본 발명의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 스페이서 링의, 로터의 둘러싸는 림에 대향되게 놓인 에지의 간격이 출구에 근접해서보다 주연부 스테이지의 입구 부근에서 더욱 크면, 로터의 주연부에 걸쳐 압력 프로파일의 조절을 간단하게 하는 데 또한 기여한다.

케이싱 부재와 스페이서 링을 둘러싸는 쉘(shell)이 스페이서 링의 홈의 범위를 출구에서 외부 쪽으로 반경 방향으로 한정하면, 본 발명에 따른 연료 펌프의 조립을 간단하게 하는 데 기여한다.

출구측 케이싱 부재가 주연부 스테이지의 출구에서 유동 방향으로 경사진 안내 에지를 구비하면, 주연부 스테이지의 유동에서 난류를 감소시키는 데 또한 기여한다.

본 발명에서는 여러 실시 형태들이 가능하다. 본 발명의 기본 원리를 더욱 명확히 하기 위해서, 이들 실시 형태 중 한 가지를 도면에 도시하여 아래에서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 연료 펌프의 부분 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 연료 펌프의 펌프 스테이지의 분해도이다.

도 1은 전기 모터(1)에 의해 구동되는 펌프 스테이지(2)를 구비한 연료 펌프를 도시한다. 펌프 스테이지(2)는 전기 모터(1)의 샤프트(3) 상에 비틀림에 강한 방식으로 배치되는 로터(4)를 구비한다. 로터(4)는 2개의 상호 대향된 케이싱 부재(5, 6) 사이에서 회전가능하게 배치된다. 케이싱 부재(5, 6)는 스페이서 링(spacer ring)(7)에 의해 서로로부터 이격되어 유지된다. 연료 펌프의 쉘(shell)(8)이 케이싱 부재(5, 6)를 스페이서 링(7)에 예비가압시킨다. 펌프 스테이지(2)는 측부 채널 스테이지(9) 및 주연부 스테이지(10)를 구비한다. 측부 채널 스테이지(9)는 베인 챔버의 범위를 한정하는 2개의 상호 대향된 안내 베인 링(12)을 구비하며, 이 링은 반경 방향 외부 림으로부터 이격되어 로터(4)에 배치 된다. 주연부 스테이지(10)는 베인 챔버(13)의 범위를 한정하는 2개의 안내 베인 링(14)을 구비하며, 이 링은 로터(4)의 반경 방향 외부 림에 배치된다. 케이싱 부재(5, 6)에 배치된 각각의 부분 환형 채널(15, 16)과 함께, 베인 챔버(11, 13)의 각각은 송출 챔버(17, 18)를 형성한다. 송출 챔버(17, 18)의 각각은 펌프 스테이지(2)의 입구(19)로부터 출구(20)로 연장된다. 입구(19)는 하나의 케이싱 부재(5)에 배치되고, 출구(20)는 다른 하나의 케이싱 부재(6)에 배치된다. 결과적으로, 펌프 스테이지(2)를 통한 축방향 유동이 있으며, 연료는 연료 펌프의 연결 분기부(21)로 송출된다. 간단하게 하기 위해서, 입구(19) 및 출구(20)를 도면의 도시면으로 회전시켜 도시하였다.

주연부 스테이지(10)의 송출 챔버(18)는 측부 채널 스테이지(9)의 송출 챔버(17)보다 상당히 작은 단면을 갖는다. 결과적으로, 대부분의 연료가 측부 채널 스테이지(9)를 통해 송출된다.

그러나, 주연부 스테이지(10)는 로터(4)의 주연부에 걸쳐 동일한 압력 구배 및 이에 따른 압력 프로파일을 생성하며, 그 결과 측부 채널 스테이지(9)에 대한 역압(counterpressure)이 생성된다. 이는 측부 채널 스테이지(9)로부터 반경 방향 외부 방향으로의 누출을 억제한다. 먼지 입자도 마찬가지로 주연부 스테이지(10)를 통해 출구(20)로 통과한다. 도 1은 또한 출구측 케이싱 부재(6)가 주연부 스테이지(10)의 출구(20)에서 유동 방향으로 경사진 안내 에지(22)를 구비하는 것을 보여준다.

측부 채널 스테이지(9)에서, 로터(4)를 통한 연료의 유동에 대한 축방향 안 내는 로터(4)의 상호 대향된 송출 챔버(17) 사이의 중첩에 의해 제공된다. 주연부 스테이지(10)에서, 유동은 스페이서 링(7)에 배치된 안내 부재(23)에 의해 안내된다. 주연부 스테이지(10)에서의 전술된 압력 구배는 안내 부재(23)의 형상 및 치수에 의해 정확하게 설정될 수 있으며, 이것이 도 2에 펌프 스테이지(2)의 분해도로 도시된다. 주연부 스테이지(10)의 입구(19) 및 출구(20)에서, 스페이서 링(7)은 연료 유동을 안내하기 위한 각각의 홈(24, 25)을 구비하고, 이 2개의 홈(24, 25) 사이에서, 도 1에 도시된 주연부 스테이지(10)의 송출 챔버(18)를 분리시킨다.

Claims (10)

1. 차량에서 연료를 송출하기 위한 연료 펌프로서, 입구측 케이싱 부재와 출구측 케이싱 부재 사이에서 회전가능한 로터를 구비하고, 외부 림으로부터 이격되어 표면 내에 배치되는 측부 채널 스테이지를 구비하며, 측부 채널 스테이지는, 베인 챔버의 범위를 한정하는 안내 베인의, 로터에 배치되는 링을 구비하고 입구로부터 출구로 연장되는 송출 챔버를 구비하며, 측부 채널 스테이지의 상호 대향된 베인 챔버는 서로 연결되는 연료 펌프에 있어서,

   주연부 스테이지(10)의 최소한 하나의 송출 챔버(18)를 위한 최소한 하나의 안내 베인 링(14)으로서 상기 베인은 베인 챔버(13)의 범위를 한정하는 안내 베인 링이 로터(4)의 외부 림에 배치되고, 주연부 스테이지(10)의 송출 챔버(18)는 측부 채널 스테이지(9)의 송출 챔버(17)보다 상당히 작은 단면을 가지며, 측부 채널 스테이지(9) 및 주연부 스테이지(10)의 각각의 입구(19) 및 출구(20)는 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
2. 제1항에 있어서,

   측부 채널 스테이지(9)와 비교하여, 주연부 스테이지(10)는 보다 작은 체적 유동을 가지고서 로터(4)의 주연부에 걸쳐 동일한 압력을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   측부 채널 스테이지(9)의 입구(19)는 입구측 케이싱 부재(5)에 배치되고 로터(4)의 제1 표면으로 연장되며, 측부 채널 스테이지(9)의 출구(20)는 출구측 케이싱 부재(6)에 배치되고 제2 표면으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   주연부 스테이지(9)의 입구는 측부 채널 스테이지(9)의 입구(19)에 평행하게 배치되고 로터(4)의 제1 표면으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   케이싱 부재(5, 6)를 서로로부터 이격시켜 유지시키는 스페이서 링(7)은 로터(4)의 주연부에 걸쳐 의도한 압력 구배를 생성시키기 위한 안내 부재(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
6. 제5항에 있어서,

   주연부 스테이지(9)의 출구(20)는 스페이서 링(7)에 배치되고 베인 챔버 링(13)으로부터 반경방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   스페이서 링(7)은 주연부 스테이지(10)의 입구(19) 및 출구(20)에서 각각의 홈(24, 25)을 구비하고, 두 홈(24, 25) 사이에서, 로터(4)의 양 표면에서, 주연부 스테이지(10)는 서로로부터 최소한 부분적으로 이격되는 송출 챔버(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   스페이서 링(7)의, 로터(4)의 둘러싸는 림에 대향되게 놓인 에지의 간격은 출구(20)에 근접해서보다 주연부 스테이지(10)의 입구(19) 부근에서 더욱 큰 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   케이싱 부재(5, 6)와 스페이서 링(7)을 둘러싸는 쉘(8)은 스페이서 링(7)의 홈(25)의 범위를 출구(20)에서 외부 쪽으로 반경 방향으로 한정하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

    출구측 케이싱 부재(6)는 주연부 스테이지(10)의 출구(20)에서 유동 방향으로 경사진 안내 에지(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.

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