KR20110070156A - 원심형 워터 펌프 - Google Patents

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Abstract

플레이트와, 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축이 장착되는 원통형의 보스, 및 가장자리부에서 축방향으로 연장되는 다수의 블레이드를 포함하는 임펠러; 임펠러의 중심부와 대면하는 흡입구와, 블레이드와 대면하도록 흡입구 둘레에 형성되는 환형의 케이싱벽과, 케이싱벽의 일부분과 접하도록 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로, 및 나선형 통로의 끝단부에 형성되는 토출구를 구비하는 케이싱; 중심부를 관통하는 축 설치공을 구비하며 케이싱을 덮는 케이싱 커버; 및 보스에 결합되어 임펠러를 회전시키는 동력을 전달하는 구동축;을 포함하되, 케이싱벽에 음각으로 형성되는 하나 이상의 그루브가 구비되는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프를 제공함으로써, 케이싱벽과 블레이드 사이의 틈새를 부분적으로 증가시켜, 임펠러 외측에서 임펠러 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구 측의 압력이 증가하도록 하고, 따라서 블레이드의 캐비테이션에 취약한 블레이드의 회전방향 배면 측의 저압영역에서의 캐비테이션을 완화시킬 수 있도록 하며, 이와 같은 캐비테이션을 완화를 통해 재료적 부식을 지연시킴으로써 펌프의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있도록 한다.
임펠러, 블레이드, 케이싱벽, 나선형 통로, 원형 그루브, 방사형 그루브

Description

원심형 워터 펌프{CENTRIFUGAL WATER PUMP}
본 발명은 원심식 워터 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐비테이션을 감소시켜 임펠러의 부식을 지연시킴으로써 수명을 향상킬 수 있는 원심식 워터 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 펌프는 압력차를 조성하여 물과 같은 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 내에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기로 압송하는 기계라 할 수 있다.
펌프는 생활용수로 사용하기 위해 지하수를 끌어올리거나, 낮은 곳의 물을 높은 곳으로 수송하거나, 농업용수의 관개 등 양수가 요구되는 분야에서 사용하기 위한 양수장치로서, 농촌, 광산, 토목공사장, 공장, 가정에 이르기까지 유체의 순환과 수송이 필요한 많은 분야에서 사용되고 있다.
펌프는 왕복동식 펌프, 로터리식(회전식) 펌프, 원심식 펌프 등 구조와 용도에 따라 다양한 종류로 구분될 수 있다.
본 발명과 관련되는, 원심식 펌프는 개략적으로 회전하는 임펠러(impeller)의 외측 둘레에 나선형 통로가 위치하는 구조의 펌프로, 공업분야에서 가장 많이 사용되고 있는 펌프 중 하나라 할 수 있다. 이와 같은 원심식 펌프는, 흡입구를 통해 임펠러의 중심부로 유체를 흡입하고, 흡입된 유체가 회전하는 임펠러를 통과하여 임펠러의 반경방향 외측으로 유출되도록 하며, 회전하는 임펠러를 통과하는 과정에서 압력이 높아진 고압상태의 유체가 임펠러의 외측에 위치하는 나선형 통로를 경유하여 토출구를 통해 외부로 배출되도록 하는 방식으로, 유체를 압송하게 된다.
나아가, 원심식 펌프는 일반적으로, 슬러지가 거의 존재하지 않는 물과 같은 액체를 이송하는 용도로 주로 사용되는 것으로서, 상수도, 농업용수 등을 이송하기 위한 용도 뿐만 아니라, 자동차의 엔진 등과 같은 내연기관에서 냉각수를 순환시키기 위한 용도로 사용된다.
원심식 펌프 중에서도 내연기관에 사용되는 원심식 워터 펌프는 엔진의 냉각계통을 구성하는 가장 중요한 구성요소 중 하나를 이루는 것으로서, 성능이 떨어지거나 고장이 발생하는 경우 운행중에 엔진 과열로 인한 화재의 원인이 될 수 있음에 따라, 안정적인 성능을 지속적으로 유지할 수 있도록 하는 것이 무엇보다 중요하다 할 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 원심식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 원심식 워터 펌프를 구성하는 임펠러를 도시한 정면도이며, 도 3은 도 2의 원심식 워터 펌프의 내부구조가 나타나도록 개략적으로 도시한 부분 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 원심식 워터 펌프의 작동원리를 설명하기 위 해 작동개념도이며, 도 5는 도 1의 A부분을 확대 도시한 부분 단면도이다.
원심식 워터 펌프(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 임펠러(10)와, 이 임펠러를 수용하는 케이싱(30), 이 케이싱(30) 내부에 임펠러(10)가 수용된 상태에서 케이싱(30)을 덮는 케이싱 커버(50), 케이싱 커버(50)의 중심부를 관통하여 임펠러(10)와 결합되는 구동축(70)을 포함한 구성으로 이루어진다.
좀 더 구체적으로, 임펠러는, 도 2에 도시한 바와 같이, 플레이트(11)와, 이 플레이트(11)의 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축(70)이 장착되는 원통형의 보스(13)와, 플레이트(11)의 가장자리부에서 축방향으로 연장되어 물을 펌핑하는 다수의 블레이드(15)를 포함한다. 그리고, 케이싱(30)은 상기한 바와 같이 임펠러(10)를 수용하는 공간을 구비하는 것으로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 중심부에서 축방향으로 관통하는 형태로 형성되는 흡입구(23)와, 이 흡입구 둘레에 형성되며 임펠러(10)의 블레이드(15)와 대면하는 케이싱벽(25)과, 이 케이싱벽(25) 둘레를 따라 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로(27), 및 나선형 통로(27)의 끝단부에 형성되는 토출구(29)를 구비한다. 또한, 케이싱 커버(50)는 케이싱(30)의 내부공간을 외부와 격리되도록 하는 것으로서 중심부에 구동축(70)이 통과하도록 형성되는 축 설치공(55)을 구비한다. 나아가, 구동축(70)은 밀봉 베어링(65) 등과 같은 부품을 매개로 케이싱 커버(50)의 축 설치공(55)을 관통하도록 설치된 상태에서 동력제공수단(미도시)과 연결되며, 임펠러(10)가 회전할 수 있도록 하는 동력을 전달하게 된다.
이상과 같은 원심식 워터 펌프(1)는, 임펠러가 회전함으로써 물을 펌핑하게 된다. 즉, 구동축(70)과 연결된 임펠러(10)가 회전하게 되면, 흡입구(23)를 통해 임펠러(10)의 중심부로 유입되는 저압상태의 물이 블레이드(15)의 회전방향측 전면에 의해 가압되고, 가압된 물은 지속적으로 블레이드(15)에 의한 가압력의 영향을 받아 임펠러(10) 외주 측에 구비되는 나선형 통로(27)를 경유하여 고압상태에서 토출구(29)로 배출되는 것이다.
이와 같은 방식의 펌핑 과정에서, 블레이드(15)의 전면 측은 고압영역이 되고 배면 측은 저압영역이 되는데, 두 영역 간의 압력차에 의해 블레이드(15)의 배면 측 저압영역에서 캐비테이션(cavitation)이 발생하게 된다.
캐비테이션이란 상온에서 액체가 기화되는 현상이라 할 수 있다. 구체적으로, 펌프에 의해 이송되는 유체가 물인 경우를 기준으로 설명하면, 물은 100℃가 되면 끓지만 1기압의 압력하에서의 현상이며, 압력이 저하되면 끓는점은 100℃ 이하가 되고 압력이 더욱 저하되면 종국적으로 상온에서도 끓는 현상이 일어나게 된다. 이는 액체 온도에 따라 대응하는 포화증기압이 존재하며, 액체의 압력이 특정온도에서의 포화증기압 이하로 떨어지면 증발하여 기포가 발생하게 된다는 것이다.
유체를 압송하는 펌프의 경우, 유속의 급변, 와류의 발생, 유로에서의 장애 등에 의해 압력이 국부적으로 포화증기압 이하로 내려가는 영역이 존재하게 되며, 이러한 영역에서 캐비테이션에 의한 기포가 발생하게 된다.
원심식 워터 펌프에서의 캐비테이션은, 도 4에 도시한 바와 같이, 블레이드의 전면 측 고압영역에 비해 압력이 낮은 블레이드 배면 측의 저압영역(C)에서 주로 발생하게 되는데, 이러한 케이테이션에 의해 생성된 기포는 펌핑 성능을 떨어뜨 릴 뿐만 아니라, 기포가 붕괴하는 과정에서 심한 소음과 진동을 유발한다. 나아가, 캐비테이션에 의한 작용이 지속되면, 기포가 붕괴하는 과정에서 생성되는 충격이 반복적으로 임펠러(10)에 가해져 임펠러(10)의 부식을 가속하게 되며, 결과적으로 펌프의 수명이 단축시키는 주요한 원인이 된다. 또한, 펌핑 성능의 측면에서, 캐비테이션이 심할 경우 종국적으로, 유체의 압송이 불가능한 상태에 이를 수도 있으며, 자동차 엔진의 냉각수 순환 용도로 사용되는 경우 엔진 과열에 따른 화재의 원인이 될 수도 있어 큰 문제점이라 할 수 있다.
따라서, 원심식 워터 펌프에서 캐비테이션을 어떻게 제어하느냐 하는 문제는 중요한 관심사항이 되고 있는 실정이며, 이와 관련한 많은 연구가 진행되어 왔다.
일 예로서, 원심식 워터 펌프에서의 캐비테이션을 감소시키고자, 도 5에 도시한 바와 같이, 서로 마주보게 되는 임펠러(10)의 블레이드(15)와 케이싱(30)의 케이싱벽(25) 사이에 존재하게 되는 틈새(t1)의 간격을 조절하는 것과 관련한 연구들이 진행되어 왔다.
좀 더 상세히 설명하면, 블레이드(15)와 케이싱벽(25) 사이의 틈새는, 고압이 형성되는 임펠러(10) 외측의 토출구(29)와 저압이 형성되는 임펠러(10) 중심측의 흡입구(23) 사이에서 역방향 유동이 발생할 수 있는 통로로서의 역할을 수행하여, 흡입구(23) 측의 압력을 증가시키게 된다. 이와 같은 방식으로 흡입구(23) 측의 압력을 증가시킴으로써, 낮은 압력으로 인해 발생하게 되는 캐비테이션을 감소시키고자 하는 것이다.
그러나, 역방향 유동을 증가시켜 흡입구(23) 측의 압력을 증가시키고자, 블레이드(15)와 케이싱벽(25) 사이의 틈새(t1)의 간격을 증가시키게 되면, 일정 정도의 임계수치까지는 흡입구(23) 측 압력을 증가시키는 순기능을 하지만, 임계수치를 초과하는 정도로 상기한 틈새의 간격을 증가시키게 되면 오히려 캐비테이션이 급격히 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 펌핑 성능의 측면에서, 틈새의 간격이 증가한다는 것은 펌핑 능력의 감소, 즉 펌핑 손실이 증가한다는 것을 의미함에 따라, 틈새 간격의 증가가 캐비테이션을 감소시키기 위한 궁극적인 방안이 될 수는 없는 실정이라 하겠다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로서,
본 발명은 흡입구 측 압력을 증가시켜 캐비테이션을 감소시킬 수 있으면서도 펌핑 성능저하를 최소화할 수 있는 원심식 워터 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 실현하기 위한 본 발명은,
플레이트와, 상기 플레이트의 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축이 장착되는 원통형의 보스, 및 상기 플레이트의 가장자리부에서 축방향으로 연장되는 다수의 블레이드를 포함하는 임펠러;
상기 임펠러를 수용하기 위한 공간을 내부에 구비하되, 상기 임펠러의 중심부와 대면하는 흡입구와, 상기 블레이드와 대면하도록 상기 흡입구 둘레에 형성되는 환형의 케이싱벽과, 상기 케이싱벽의 일부분과 접하도록 상기 케이싱벽의 둘레에 회전방향으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로, 및 나선형 통로의 끝단부와 연결되도록 형성되는 토출구를 구비하는 케이싱;
중심부를 관통하는 축 설치공을 구비하며 상기 케이싱을 외부와 격리되도록 덮는 케이싱 커버; 및
상기 축 설치공을 관통하도록 배치된 상태에서 보스에 결합되어 상기 임펠러 를 회전시키는 동력을 전달하는 상기 구동축;을 포함하는 원심식 워터 펌프에 있어서:
상기 케이싱벽에 음각으로 형성되는 하나 이상의 그루브가 구비되는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프를 제공한다.
그리고, 상기 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이의 위치에 원형으로 형성되는 원형 그루브인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 그루브는 다수로 구비되며 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽에 소정의 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브인 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 그루브는 다수로 구비되며 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽 중 상기 나선형 통로와 접하는 일부 영역에만 소정의 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 그루브는, 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이의 위치에 원형으로 형성되는 하나 이상의 원형 그루브와, 다수로 구비되며 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽에 소정의 각도 간격으로 배열되는 다수의 방사형 그루브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 방사형 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부에서 외경부까지 연장되어 상기 내경부와 상기 외경부 간의 반경방향 폭과 같은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 방사형 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이에 상기 내경부와 상기 외경부 간의 폭보다 짧은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 원심식 워터 펌프를 제공함으로써, 본 발명은 케이싱벽에 형성되는 그루브를 구비함에 따라, 케이싱벽과 블레이드 사이의 틈새를 부분적으로 증가시켜, 고압이 형성되는 임펠러 외측에서 임펠러 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구 측의 압력이 증가하도록 하고, 따라서 블레이드의 캐비테이션에 취약한 블레이드의 회전방향 배면 측의 저압영역에서의 캐비테이션을 완화시킬 수 있도록 하며, 이와 같은 캐비테이션을 완화를 통해 재료적 부식을 지연시킴으로써 펌프의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있도록 한다. 또한, 케이싱벽과 블레이드 사이의 틈새를 전체적으로 증가시키는 것이 아니라 그루브가 형성된 부분에서만 국부적으로 틈새를 증가시키는 구조임에 따라, 펌핑 손실의 증가가 최소화된다. 즉, 펌핑 능력 측면의 손실을 최소화하면서도 캐비테이션을 효과적으로 완화시킬 수 있도록 하는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 원심식 워터 펌프를 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제 4실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 제 5실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프의 도 5에 대응하는 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 종래기술과 마찬가지로, 임펠러(110), 케이싱(130), 케이싱 커버(150) 및 구동축(170)을 포함한 구성으로 이루어진다.
구체적으로, 임펠러(110)는 플레이트(111)와, 이 플레이트(111)의 중심부에서 축방향으로 연장되며 구동축(170)이 장착되는 원통형의 보스(113), 그리고 플레이트(111)의 가장자리부에서 축방향으로 연장되는 다수의 블레이드(115)를 포함한다.
그리고, 케이싱(130)은, 임펠러(110)를 수용하기 위한 공간을 내부에 구비하되, 임펠러(110)의 중심부와 대면하는 흡입구(123)와, 블레이드(115)와 대면하도록 흡입구(123) 둘레에 형성되는 환형의 케이싱벽(125)과, 케이싱벽(125)의 일부분과 접하도록 케이싱벽(125)의 둘레에 회전방향으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로(127), 및 나선형 통로(127)의 끝단부와 연결되도록 형성되는 토출구(129)를 구비하도록 형성된다.
또한, 케이싱 커버(150)는 중심부를 관통하는 축 설치공(155: 도 11 참조)을 구비하며 케이싱(130)을 덮어 임펠러(110)가 내장되는 케이싱(130) 내부의 공간이 외부와 격리될 수 있도록 형성된다.
나아가, 구동축(170)은 예를 들어 밀봉 베어링(165: 도 11 참조)과 같은 부품을 매개로 축 설치공(155)을 관통하도록 설치되며 임펠러(110)의 보스(113)에 결합되어 임펠러(110)를 회전시키는 동력을 전달하게 된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 상기한 블레이드(115)와 대면하게 되는 케이싱벽(125)에 음각으로 형성되는 하나 이상의 그루브(135)(145)를 구비한다. 여기서, 케이싱벽(125)은 환형으로 형성되는 것으로서, 내경부(124)는 흡입구(123)와 접하게 되고, 외경부(126)의 일부분이 상기한 나선형 통로(127)와 접하게 된다.
구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 그루브를 구비하되, 케이싱벽(125)의 내경부(124)와 외경부(126) 사이의 위치에 동심의 원형으로 형성되는 원형 그루브(135)를 구비한다. 이와 같은 원형 그루브(135)는 대략 1mm 정도의 폭과 깊이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 원형 그루브(135)는 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새를 부분적으로 증가시키는 역할을 수행하며, 따라서 고압이 형성되는 임펠러(110) 외측에서 임펠러(110) 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구(123) 측의 압력을 증가시키게 된다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심식 워터 펌프는, 도 7에 도시한 바와 같이, 다수의 그루브를 구비하되, 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 케이 싱벽(125)에 일정한 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브(145)를 구비한다. 이와 같은 방사형 그루브(145) 역시 대략 1mm 정도의 폭과 깊이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 방사형 그루브(145)는 케이싱벽(125)의 내경부(124)에서 외경부(126)까지 연장되어 내경부와 외경부 간의 반경방향 폭과 같은 길이를 갖도록 형성된다. 따라서, 본 실시예에 따른 방사형 그루브(145)는 흡입구(123)나 나선형 통로(127)와 양단부에서 직접 연결된다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기한 제3 실시예에 따른 원심식 워터 펌프와 마찬가지로, 다수의 방사형 그루브(145)를 구비하지만, 이러한 다수의 방사형 그루브(145)는 케이싱벽(125) 전체 영역에 고르게 형성되는 것이 아니라 나선형 통로(127)와 접하는 케이싱벽(125)의 일부 영역에만 일정한 각도 간격으로 배열된다.
아울러, 본 발명의 제4 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기한 제1 실시예에 따른 원형 그루브(135)와 상기한 제2 실시예에 따른 방사형 그루브(145)를 모두 포함한다. 즉, 원형 그루브(135)는 케이싱벽(125) 상에서 모든 방사형 그루브(145)와 교차하게 된다.
나아가, 본 발명의 제5 실시예에 따른 원심식 워터 펌프(100)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기한 제4 실시예에 따른 원심식 워터 펌프와 유사하게, 원형 그루브(135)와 방사형 그루브(145)를 모두 구비하지만, 두 개의 원형 그루브(135)를 포함하며, 상기 제2 실시예에 따른 방사형 그루브와 달리, 케이싱벽(125)의 내경부(124)에서 외경부(126)까지 연장되어 내경부와 외경부 간의 반경방향 폭과 같은 길이를 갖도록 형성되는 것이 아니라, 케이싱벽(125)의 내경부(124)와 외경부(126) 사이에 방사형으로 연장되되 내경부와 외경부 간의 폭보다 짧은 길이를 갖도록 형성된다. 즉, 본 실시예에 따른 방사형 그루브(145)는 흡입구(123)나 나선형 통로(127)와 양단부에서 직접 연결되지는 않게 된다. 이와 같은 방사형 그루브(145)는, 내경부(124)와 외경부(126) 사이에 위치하는 한도 내에서 적절한 길이로 선택될 수 있으며, 나아가 내경부와 외경부 사이의 중간부에 위치하도록 형성되거나 어느 일측으로 치우치게 형성되는 것 또한 가능하다 할 것이다. 다만, 이와 같은 방사형 그루브(145)는 각각, 본 실시예와 같이 두 개의 원형 그루브(135)를 구비하는 경우, 두 개의 원형 그루브(135)와 모두 교차하도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기한 제2실시예 또는 제3실시예에서와 같이 원형 그루브를 구비하지 않는 경우에는, 설치 위치와 길이 선택의 폭이 더욱 증가한다 할 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프는 케이싱벽(125)에 음각으로 형성되는 그루브(135)(145)를 구비함에 따라, 도 11에 도시한 바와 같이, 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새(t2)를 부분적으로 증가시키는 역할을 수행한다. 즉, 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새(t2)를 전체적으로 증가시키는 것이 아니라 그루브(135)(145)가 형성된 부분에서만 국부적으로 틈새(t2)를 증가시키는 역할을 수행하게 된다. 따라서, 고압이 형성되는 임펠러(110) 외측에서 임펠러(110) 중심측으로의 역방향 유동을 촉진하여 흡입구(123) 측의 압력을 증가시키 고, 블레이드(115)의 회전방향 전면 측에서 배면 측으로의 역방향 유동 또한 촉진하여 블레이드 배면 측 저압영역(도 4 참조)의 압력 또한 증가시키게 된다. 따라서, 특히 캐비테이션에 취약한 블레이드(115)의 회전방향 배면 측의 저압영역에서의 캐비테이션을 완화시킬 수 있게 된다.
또한, 상기한 바와 같이 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새를 전체적으로 증가시키는 것이 아니라 그루브(135)(145)가 형성된 부분에서만 국부적으로 틈새(t2)를 증가시키는 구조임에 따라, 상기한 바와 같이 캐비테이션을 양적으로 완화시켜 임펠러(110)의 재료적 부식이 지연될 수 있도록 하고 결과적으로 임펠러(110)의 수명 향상을 통한 펌프의 수명 향상을 도모할 수 있으면서도, 케이싱벽(125)과 블레이드(115) 사이의 틈새(t2)를 전체적으로 증가시켰을 때 초래되는 펌핑 손실의 증가를 최소화할 수 있게 된다.
즉, 펌핑 능력 측면의 손실을 최소화하면서도 캐비테이션을 효과적으로 완화시킬 수 있도록 한다는 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프는 우수한 펌핑 능력과 캐비테이션 완화에 따른 향상된 내구성을 보유하게 되며, 따라서 자동차의 엔진에 냉각수를 순환시키기 위해 사용되는 경우, 냉각수의 원활한 순환을 가능케 함으로써 엔진 과열을 효과적으로 방지할 수 있어, 엔진 과열에 따른 화재 위험을 현저히 감소시킬 수 있도록 한다.
비록 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 원심식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 원심식 워터 펌프를 구성하는 임펠러를 도시한 정면도,
도 3은 도 2의 원심식 워터 펌프의 내부구조가 나타나도록 개략적으로 도시한 부분 분해 사시도,
도 4는 도 2의 원심식 워터 펌프의 작동원리를 설명하기 위해 작동개념도,
도 5는 도 1의 A부분을 확대 도시한 부분 단면도,
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 원심식 워터 펌프를 도시한 부분 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도,
도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 제 4실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 제 5실시예에 따른 원심식 워터 펌프의 케이싱을 도시한 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 원심식 워터 펌프의 도 5에 대응하는 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 원심식 워터 펌프 110: 임펠러
111: 플레이트 113: 보스
115: 블레이드 123: 흡입구
124: 내경부 125: 케이싱벽
126: 외경부 127: 나선형 통로
129: 토출구 130: 케이싱
135: 원형 그루브 145: 방사형 그루브
150: 케이싱 커버 155: 축 설치공
165: 밀봉 베어링 170: 구동축

Claims (7)

  1. 플레이트와, 상기 플레이트의 중심부에서 축방향으로 연장되는 보스, 및 상기 플레이트의 가장자리부에서 축방향으로 연장되는 다수의 블레이드를 포함하는 임펠러;
    상기 임펠러의 중심부와 대면하는 흡입구와, 상기 블레이드와 대면하도록 상기 흡입구 둘레에 형성되는 환형의 케이싱벽과, 상기 케이싱벽의 일부분과 접하도록 상기 케이싱벽의 둘레에 회전방향으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성되는 나선형 통로, 및 나선형 통로의 끝단부와 연결되도록 형성되는 토출구를 구비하는 케이싱;
    축 설치공을 구비하며 상기 케이싱에 결합되는 케이싱 커버; 및
    상기 축 설치공을 관통하도록 배치된 상태에서 상기 보스에 결합되어 상기 임펠러를 회전시키는 동력을 전달하는 구동축;을 포함하는 원심식 워터 펌프에 있어서:
    상기 케이싱벽에 음각으로 형성되는 하나 이상의 그루브가 구비되는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이의 위치에 원형으로 형 성되는 원형 그루브인 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브는 다수로 구비되며, 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽에 소정의 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브인 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브는 다수로 구비되며, 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽 중 상기 나선형 통로와 접하는 일부 영역에만 소정의 각도 간격으로 배열되는 방사형 그루브인 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브는, 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이의 위치에 원형으로 형성되는 하나 이상의 원형 그루브와, 다수로 구비되며 각각 반경 방향과 나란하게 형성되고 상기 케이싱벽에 소정의 각도 간격으로 배열되는 다수의 방사형 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사형 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부에서 외경부까지 연장되어 상기 내경부와 상기 외경부 간의 반경방향 폭과 같은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프.
  7. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사형 그루브는 상기 케이싱벽의 내경부와 외경부 사이에 상기 내경부와 상기 외경부 간의 폭보다 짧은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원심식 워터 펌프.
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