KR910009060B1

KR910009060B1 - 캐스케이드 펌프장치

Info

Publication number: KR910009060B1
Application number: KR1019880017567A
Authority: KR
Inventors: 고이찌 미네; 시게루 스쯔끼
Original assignee: 아이산 고오교 가부시끼가이샤; 원본미기재
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1991-10-28
Also published as: DE3844158C2; KR890010420A; US5011369A; DE3844158A1

Abstract

내용 없음.

Description

캐스케이드 펌프장치

제1도는 본 발명의 제1의 양호한 실시예에 따른 전동식 연료펌프의 일부의 수직단면도.

제2도는 제1도의 선 Ⅱ-Ⅱ의 단면도.

제3도 및 4도는 각기 제2도의 선 Ⅲ-Ⅲ선과 선 Ⅳ-Ⅳ의 단면도.

제5a도는 종래의 전동식 연료펌프와 본 발명의 양호한 실시예의 일부가 함께 도시된 수직단면도.

제5b도는 제1임펠러 측부의 홈을 도시하는 부분확대도.

제6도는 제5a도의 저면도.

제7도 및 제8도는 각기 제2의 양호한 실시예에 따른 제5a도의 선 Ⅶ-Ⅶ와 선 Ⅷ-Ⅷ의 단면에 대응한 도면.

제9도 내지 12도는 각기 제7도 및 제8도의 선 Ⅸ-Ⅸ, Ⅹ-Ⅹ, XI-XI과 선 XII-XII의 단면도.

제13도 및 제14도는 각기 본 발명의 제3의 양호한 실시예를 도시하는, 제7도 및 8도에 대응한 단면도.

제15도 및 제16도는 각기 제4의 양호한 실시예에 따른 제7도 및 8도에 대응한 단면도.

제17도는 제15도 및 16도의 선 XⅦ-XⅦ의 단면도.

제18도 및 제19도는 각기 본 발명의 제5의 양호한 실시예를 도시하는 제7도 및 제8도에 대응한 단면도.

제20도 및 21도는 종래의 실시예를 도시하는 제5a도의 선 Ⅶ-Ⅶ과 선 Ⅷ-Ⅷ의 도면에 대응한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 펌프장치 2 : 몸체

3 : 커버 4 : 임펠러

5 : 유입공 6 : 배출공

7 : 흐름통로 8 : 스페이서

9 : 격벽

본 발명은 캐스케이드 펌프장치에 관한 것으로, 특히 캐스케이드 펌프장치를 이용한 전동식 연료펌프에 관한 것이다.

제5a, 5b, 6, 20 및 21도를 참조하여 종래의 캐스케이드 펌프장치와 상기 펌프장치를 이용한 전동식 연료펌프를 설명하고자 한다. 제5a도는 자동차 및 이와 유사한 장치에 있어서 연료탱크로부터 연료를 빨아들이는 전동식 연료펌프를 도시하는데, 펌프장치(200)는 연료펌프의 하부에 설치된다. 상기 펌프장치(200)는 연료유입공(202)을 가지며 펌프장치의 하측의 펌프벽을 구성하는 몸체(204)와, 연료펌프의 대체로 중앙에 위치한 모터부의 전기자축(206a)에 고정된 제1임펠러(208) 및 제2임펠러(210)와, 상기 제1임펠러(208)와 제2임펠러(210)사이에 위치된 환상중간판(212)과, 모터부에 대한 격벽과 함께 펌프장치(200)의 상측부의 펌프벽을 구성하는 커버(214)를 포함한다. 상기 전기자축(206a)을 삽입하기 위한 중앙공(216)과 모터부로 이어지는 배출공(218)이 커버(214)에 형성된다. 부호 220 및 222는 제1임펠러(208)와 제2임펠러(210)를 동심적으로 둘러싸고 반경방향으로 펌프벽을 구성하게 배치된 제1 및 제2환상스페이서들을 표시한다. 커버(214)는 케이싱(221)의 단부에 코킹되며, 커버(214)에는 제2스페이서(222), 중간판(212), 제1스페이서(220) 및 몸체(204)들이 차례로 쌓여서 나사(224)로 고정된다.

몸체(204), 중간판(212) 및 커버(214)에는, 제1임펠러(208)와 제2임펠러(210)의 외주부에 형성된 베인채널(208a)(210a)에 대응하는 위치에 소정의 각도로 홈(204a) 홈(212a,212b) 및 홈(214a)이 형성되어 있다. 상기 제1임펠러(208)의 측부의 홈(204a)(212a)은 제1스페이서(220)의 내부 원주표면 사이에서 유입공(202)으로부터 시작하여 중간판(212)에 형성된 연통공(226)에 이르는 제1흐름통로(228)를 구성한다. 제1스페이서(220)의 내측 원주부에는, 제1임펠러(208)와 대체로 같은 직경의 원호형 표면(230a)을 갖는 격벽(230)이 유입공(202)과 연통공(226)사이에서 반경방향의 내향으로 돌출되어, 이들 사이의 유체흐름을 방지한다(제20도 참조).

한편, 제2임펠러(210)측의 홈(214a)(212b)은 제2스페이서(222)의 내부 원주표면들 사이에서 연통공(226)으로부터 시작하여 배출공(218)에 제2흐름통로(232)를 구성한다. 제2스페이서(222)의 내부 원주표면에는, 제2임펠러(210)와 대체로 같은 직경의 원호형 표면(234a)을 갖는 격벽(234)이 연통공(226)과 배출공(202)사이에서 반경방향의 내향으로 돌출되어, 이들 사이의 유체흐름을 방지한다(제21도 참조). 제20도의 부호 236과 제21도의 부호 238은 제1스페이서(220)와 제2스페이서(222)에 형성된 삽입공을 도시하며 그 속에는 나사(224)가 삽입되게 된다.

이러한 종류의 전동식 연료펌프는 접속단자(240)를 통하여 모터부에 전기를 공급함으로서 전기자축(206a)을 회전시키도록 설치되며, 그 결과로서 제1임펠러(208)와 제2임펠러(210)를 회전시키고, 유입공(202)으로부터 연료탱크(도시안됨)속의 연료를 빨아들이며, 연료를 제1흐름통로(228)로부터 연통공(226)을 통하여 제2흐름통로(232)로 공급한후 배출공(218)을 통해 케이싱(221)으로 보내서 전기자 주위를 통과시킨 다음에는 배출구(242)를 통하여 외부로 내보낸다.

위에서 설명한 캐스케이드 펌프장치(200)에서, 제1흐름통로(228)로부터 연통공(226)으로 흐른 다음 제2흐름통로(232)로부터 배출공(202)으로 흐르는 연료는, 나선와류의 상태에서 대응 격벽들(230)(234)의 일단부에 부딪친다. 제5b도에 화살표로 나타낸 것과 같은 형태의 상기 나선와류는 베인채널(208a)을 따라 반경방향의 외향으로 흘러서 흐름통로(228)의 벽에 부딪히며 홈(204a)(212a)을 따라서 반경방향의 내향으로 흐른 다음, 다시 베인채널(208a)을 따라 반경방향 외향으로 흐르게 됨으로써, 순환흐름을 형성한다. 이러한 순환흐름은 제1임펠러(208) 및 제2임펠러(210)의 베인 수에 그것의 초당회전수를 곱한 값으로 변화하는 고주파음을 발생시키며, 이것은 소음의 원인이 된다.

일본국 특허공보 제39-9738호 및 제39-13692호, 일본국 실용신안공보 제39-143호, 제46-8745호 및 제47-21203호, 일본국 실용신안공개공보 제52-126303호에는, 소음을 줄이기 위해서 배출측의 흐름통로의 형태를 변경시키는 여러가지 방법이 제안되어 있다. 예를 들어, 일본국 특허공보 제39-13692호에는 흐름통로의 면적을 점차적으로 변경시키는 구조가 개시되어 있다.

일본국 특허공개공보 제58-101263호는, 연료펌핑 간극으로부터 임펠러의 축선을 중심으로 하는 원의 접선방향으로 연장됨과 아울러 상기 연료펌핑 간극에 비해 더 큰 흐름통로 면적을 갖는 직선부와, 상기 직선부와 연통하며 모터몸체의 축방향으로 상승되고 모터하우징의 교점에 배치된 배출파이프와, 상기 직선부와의 교점을 형성하는 굴곡부가 출구 근방의 흐름통로에 제공된 구조를 개시하고 있다. 상기 특허는 소음에 관하여 구체적으로 언급하고 있지 않으나, 어느 정도의 소음감소 효과를 얻을 수 있는 것으로 생각된다.

그러나, 상기의 공보들에는 나선와류로 인한 소음을 감소시키는 어떤 방법도 언급되어 있지 않다. 따라서, 격벽에 부딪치는 유체의 와류를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 유체속도를 전반적으로 감소시킬 수 있는 간단한 구조의 캐스케이드 펌프장치가 절실히 요망되어 왔다.

본 발명의 주 목적은 소음감소 효과가 우수한 캐스케이드 펌프장치와 상기 장치를 이용한 전동식 연료펌프를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조를 대형화하는 일 없이도 소음을 감소시킬 수 있는 간단한 구조의 캐스케이드 펌프장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 구조를 대형화하는 일 없이도 소음의 감소효과를 얻을 수 있는 간단한 구조의 다단 캐스케이드 펌프장치와 상기 장치를 이용한 전동식 연료펌프를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 제1실시태양에 따르면, 외주에 베인채널을 지니는 하나 이상의 임펠러와, 상기 각 임펠러를 둘러싸고 그 축방향과 반경방향으로 벽부를 형성하는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 유입공과 배출공을 연결하는 흐름통로를 형성하도록 상기 벽부재에 형성된 원주방향 홈을 포함하는 캐스케이드 펌프장치에 있어서; 출구측의 상기 흐름통로의 적어도 일부에는 상기 베인채널에 의해 야기되는 반경방향의 내향흐름을 점차적으로 방지할 수 있는 통로부가 형성되고, 상기 흐름통로의 상기 통로부에 대응하는 상기 원주방향 홈의 깊이는 흐름면적을 확대시키도록 점차적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치가 제공된다.

위에서 설명한 바와 같은 제1실시태양을 이용하면, 모터부와 상기 모터부에 의해서 구동되는 캐스케이드 펌프장치를 지니는 펌프부를 포함하며며, 상기 캐스케이드 펌프장치는 외주에 베인채널을 지니는 하나 이상의 임펠러와, 상기 각 임펠러를 둘러싸고 그 축방향 및 반경방향으로 벽부를 형성하는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 유입공과 배출공을 연결하는 흐름통로를 형성하도록 상기 벽부재에 형성된 원주방향 홈을 포함하는 전동식 연료펌프에 있어서; 출구측의 상기 흐름통로의 적어도 일부에는 상기 베인채널에 의해 야기되는 반경방향의 내향흐름을 점차적으로 방지할 수 있는 통로부가 형성되고, 상기 흐름통로의 상기 통로부에 대응하는 상기 원주방향 홈의 깊이는 흐름면적을 확대시키도록 점차적으로 증가되는 전동식 연료펌프가 역시 제공된다.

상술한 바와 같이 구성된 캐스케이드 펌프장치에 있어서 흐름통로는 하류로 갈수록 반경방향의 내향흐름을 점차로 감소시키게 된다. 따라서, 와류의 발생이 점차로 감소되고 유체는 보다 적은 와류 상태로 배출공측에 안내된다. 동시에, 흐름통로의 흐름면적은 하류로 감에 따라 점차로 확대되므로, 유체속도는 전체적으로 감소된다. 더욱이, 흐름통로의 흐름면적은 홈을 점차적으로 깊게 하여 간단히 확대시킬 수 있으므로, 흐름면적의 확대로 인한 펌프 외경의 확대와 같은 대규모의 구조적 변경이 필요하지 않다.

위에서 설명한 바와 같이, 유체는 보다 적은 와류상태에서 배출공으로 안내되기 때문에, 격벽이나 배출공의 바로 앞에 형성된 기타 장애물과의 충돌로 인한 소음은 감소된다. 또한, 홈의 깊이가 점차로 증가되기 때문에, 유체의 속도는 감소되고 격벽 및 기타의 것과의 충돌력은 약화되며, 따라서 소음을 효율적으로 방지할 수 있다. 이와 같은 흐름면적의 확대는 펌프의 외경을 확대시키지 않고 얻어질 수 있다. 따라서, 이와 같은 탁월한 소음방지 효과는 종래 크기의 펌프로서도 실현할 수 있다.

상기 베인채널에 의해서 야기되는 반경방향의 내향흐름을 점차로 방지하기 위한 통로부의 반경방향 폭은, 출구쪽으로 갈수록 점차로 좁아지도록 하는 것이 바람직하며, 그 결과로서 펌프장치의 크기를 변화시키지도 않고서도 소음방지의 효과를 얻을 수 있다. 특히 흐름통로의 외측 원주선이 상류부터 하류까지 동일하게 되도록 배치하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 제2실시태양에 따르면, 외주 베인채널을 각기 지니는 복수의 임펠러와, 축방향 및 반경방향으로 각 임펠러를 둘러싸고 복수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 지니는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 상기 배출공에 이르는 일련의 흐름통로를 형성하도록 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향의 홈을 포함하는 캐스케이드 펌프장치에 있어서, 각 펌프실의 상기 흐름통로는, 다음 단의 펌프실과 통하는 상기 연통공의 근방이나 상기 배출공의 근방에서 상기 베인채널에 의해서 야기되는 반경방향 내향흐름을 점차적으로 방지하도록 설계된 캐스케이드 펌프장치가 제공된다.

위에서 설명한 바와 같은 제2실시태양을 이용하면, 모터부와 상기 모터부에 의해서 구동되는 캐스케이드 펌프장치를 지니는 펌프부를 포함하며, 상기 캐스케이드 펌프장치는 각기 외주에 베인채널을 각기 지니는 복수의 임펠러와, 축방향 및 반경방향으로 각각의 임펠러를 둘러싸고 다수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 지니는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 상기 배출공에 이르는 일련의 흐름통로를 형성하도록 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향 홈을 포함하는 전동식 연료펌프에 있어서; 각 펌프실의 상기 흐름통로는, 다음단의 펌프실과 통하는 상기 연통공의 근방이나 상기 배출공의 근방에서, 상기 베인채널에 의해서 야기되는 반경방향의 내향흐름을 점차적으로 방지하도록 설계된 전동식 연료펌프가 제공된다.

위에서 설명한 바와 같은 구조에 있어서, 각 펌프실의 흐름통로는 하류측으로 갈수록 반경방향의 내향흐름을 점차적으로 감소시키게 된다. 따라서, 와류의 발생이 점차적으로 억제되어 보다 적은 와류의 상태에서 유체가 연통공으로부터 다음단의 펌프실로 보내진다. 흐름통로의 하류측에서는 와류의 발생이 억제되며 다음단의 펌프실에서도 동일한 효과가 계속 얻어져서 결국에는 배출공측에서도 와류발생 효과를 얻을 수 있게 된다.

이러한 방식으로 와류의 발생은 각 펌프실에서 억제되며, 따라서 펌프장치의 소음이 전반적으로 감소된다.

더욱이, 베인채널에 의해 야기되는 반경방향의 내향흐름을 점차적으로 방지하기 위한 통로부는, 임펠러의 베인채널과 중첩되는 반경방향의 폭이 점차로 좁아지도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 통로부는 흐름면적이 하류측으로 갈수록 점차적으로 확대되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하며, 이에 의하면 확대된 위치에서 유체속도는 감소되고 소음 방지효과는 증대된다.

본 발명의 제3실시태양에 따르면, 외주에 베인채널을 각기 지니는 복수의 임펠러와, 축방향 및 반경방향으로 각 임펠러를 둘러싸고 복수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 지니는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 상기 배출공에 이르는 일련의 흐름통로를 형성하도록 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향 홈을 포함하는 캐스케이드 펌프장치에 있어서; 상기 펌프실의 상기 흐름통로의 하류측에서는 상기 베인채널과 중첩하는 반경방향의 폭이 점차로 좁아지도록 통로부를 형성시키고, 상기 배출공 또는 상기 펌프실 사이에서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 상기 연통공은 상기 통로부의 말단부와 연통하도록 배치되고, 상기 배출공 또는 상기 연통공은 상기 임펠러의 원주부에 근접하게 위치하는 캐스케이드 펌프장치가 제공된다.

위에서 설명한 바와 같은 제3실시태양을 이용하면, 모터부와 상기 모터부에 의의해서 구동되는 캐스케이드 펌프장치를 지니는 펌프부를 포함하며, 상기 캐스케이드 펌프장치는 각기 외주에 베인채널을 지니는 복수의 임펠러와, 축방향 및 반경방향으로 각 임펠러를 둘러싸고 다수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 지니는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 상기 배출공에 이르는 일련의 흐름통로를 형성하도록 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향 홈을 포함하는 전동식 연료펌프에 있어서; 상기 펌프실의 상기 흐름통로의 하류측에서는, 상기 베인채널과 중첩하는 반경방향의 폭이 점차로 좁아지도록 통로부를 형성시키고, 상기 배출공 또는 상기 펌프실 사이에서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 상기 연통공은 상기 통로부의 말단부와 연통하도록 배치되고, 상기 배출공 또는 상기 연통공은 상기 임펠러의 원주부에 근접하게 위치되는 전동식 연료펌프도 제공된다.

위에서 설명한 구조에 있어서, 펌프실의 흐름통로는 하류측으로 갈수록 반경방향의 내향흐름을 점차로 감소시키게 되므로, 유체는 보다 적은 와류 상태에서 격벽 및 기타의 것과 충돌하여 소음의 발생을 억제한다. 더욱이, 이러한 통로부의 말단부와 연통하는 연통공 또는 배출공은 임펠러의 원주부에 근접하게 위치된다. 따라서, 이러한 통로부의 형태 또는 이러한 배출공의 위치로 인해 펌프벽의 형태가 변화되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 복수의 펌프실을 지니는 펌프장치의 경우에, 다음단의 흐름통로가 이전단의 연통공과 원활하게 연결될 수 있다.

따라서, 소음발생의 억제효과를 얻기 위한 통로부를 형성함에 따른 펌프벽의 변화나 또는 배출공의 위치에 따른 펌프벽의 변화는 최소화되므로, 펌프장치를 대형화시키지 않아도 된다. 복수의 펌프실을 지니는 펌프장치의 경우에는, 이전 단의 연통공과 다음단의 흐름통로의 연결이 원활하다. 따라서, 연결부에서 소음의 감소효과가 얻어질 수 있다.

임펠러의 베인채널과 중첩하는 반경방향의 폭이 점차로 좁아지도록 구성된 통로부는, 반경방향의 외향으로 점차 나아가도록 하여 흐름통로의 면적을 확장시킴과 동시에 유속을 감소시키는 것이 좋다. 더욱이, 통로부의 단부에 형성된 배출공이나 펌프실 사이에서 벽부재에 축방향으로 형성된 연통공은 그들의 중앙부가 임펠러의 원주부에 근접하게 위치될 수 있도록 원주방향의 슬릿트형태로 형성시키는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 연통공은 상기 임펠러의 베인채널과 대략 절반 가량 중첩된 상태로 위치되도록 배치하는 것이 더욱 바람직하다. 이에 의하면, 통로부가 반경방향으로 확대되는데에 따른 승압능력의 감쇠현상을 특히 임펠러의 회전속도가 낮은 경우에도 억제할 수 있고, 소음감소 효과를 얻을 수 있다.

위에서 설명한 통로부는 상류측에서 접선 방향으로 연장되어 연통공이나 배출공과 연결되도록 배치하는 것이 바람직하다. 더욱이, 통로부는 적당한 곡률로 완만하게 연장되어 연통공이나 배출공과 연결되도록 배치하는 것이 바람직하다.

통로부와 연결된 연통공은 반경방향의 내향으로 경사지게 형성되어서 반경방향의 내측에서 다음단의 흐름통로와 연결되며, 이 결과 다음단의 흐름통로의 상류부는 후속 통로부와 동일한 원주상에 형성시킬 수 있다.

따라서, 유효 승압 흐름통로의 길이는 길어지고, 펌핑능력의 감쇠는 억제되며, 소음 감소 효과가 유지될 수 있다.

본 발명은 도면을 참조한 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 명백하게 이해될 것이다.

먼저 제1 내지 4도를 참조하여 본 발명의 제1의 양호한 실시예를 설명한다.

본 실시예는 단 하나의 임펠러가 설치된 일단형(single-stage type) 캐스케이드 펌프장치에 관한 것이다. 제1도에 그 일부가 도시된 전동식 연료펌프는 펌프부를 제외하고는 종래와 같은 방법으로 구성된다. 따라서, 종래와 동일한 부재는 동일한 부호로 표시하며, 그에 대한 설명은 생략한다.

제1 및 2도에는, 전기자 축(206)에 연결된 단일 임펠러(4)가 몸체(2)와 펌프장치(1)의 펌프벽을 구성하는 커버(3)사이에 위치된다. 몸체(2)와 커버(3)에는, 대칭의 홈(2a)(3a)들이 유입공(5)과 배출공(6)사이에 각기 형성되어 있고, 흐름통로(7)는 그들 사이에 형성된다. 배출공(6)은 임펠러(4)의 외주 베인채널(4a)과 절반가량 중첩된 상태로 위치된다. 스페이서(8)의 격벽(9)의 원호형 표면(9a)의 원주방향의 양쪽단부는 둥글고 매끄럽게 형성된다. 홈(2a)(3a)의 단부중 하류측에 있는 홈부(2a1)(3a1)의 외주 표면들은 동일한 원주방향 표면에 형성된다. 그러나, 내부 원주 표면은 배출공(6)의 중심으로부터 유체의 흐름방향과 역방향으로 약 45도의 각도로 거의 접선방향으로 외부로 연장되어서 배출공(6)에 곡선형태로 연결된다. 따라서, 흐름통로(7)는 반경방향의 폭이 점차 좁아져서 배출공(6)에 연결된다. 한편, 이러한 흐름통로(7)의 반경방향 폭이 감소함에 따라 홈(2a)(3a)들의 깊이는 점차적으로 깊어진다. 따라서, 흐름통로(7)는 그 깊이가 점차적으로 깊어져서 배출공(6)에 이른다. 이와 같은 횡단면은 배출공(6)에 가까워짐에 따라 면적이 점차 확대되도록 배열된 것이다. 이러한 흐름통로(7)의 변경은 제3 및 4도에 비교의 목적으로 도시한다.

본 실시예에서는, 유입공(5)으로부터 흐름통로(7)로 보내진 연료가 하류측 홈부(2a1)(3a1)에 의해서 형성된 통로부에 도달하면, 임펠러(4)의 베인채널(4a)과 중첩하는 반경방향의 폭이 점차적으로 작아지는데, 그 이유는 통로부의 내부 원주표면이 유체의 흐름방향과 역방향으로 배출공(6)의 중심으로부터 약 45도의 각도로 거의 접선방향으로 외부로 연장되었기 때문이며, 그 결과로서 임펠러(4)의 베인채널(4a)에 의한 와류의 발생은 점차적으로 감소된다. 또한, 통로부의 횡단면적은 배출공(6)에 근접함에 따라 점차적으로 확대되므로 유속이 전체적으로 감소된다. 이와 같은 흐름통로 면적의 확대는 흐름통로(7)의 홈을 점차로 깊게 함으로서 간단히 실현할 수 있다. 따라서, 흐름통로 면적의 확대에도 불구하고 펌프장치(1)의 외경을 확대시키거나 그와 유사한 대폭적인 구조 변경을 할 필요가 없다. 이상에서는, 단일 임펠러가 설치된 일단형 펌프장치의 실시예를 설명하였으나, 다단 펌프장치에서도 이와 동일한 구성을 적용할 수 있다.

상기 실시예에서는, 전동식 연료펌프에 사용되는 캐스케이드 펌프장치를 설명하였으나, 기타 용도의 펌프에서도 동일한 펌프장치를 적용할 수 있다. 더욱이, 사용되는 유체는 연료뿐만이 아닌 다른 유체도 가능하다.

다음에는 제7도 내지 21도를 참조하여 발명의 제2 내지 제5의 양호한 실시예를 설명한다. 이러한 실시예들은 위에서 설명한 종래의 실시예와 동일한 전동식 연료펌프에 사용되는 다단형 캐스케이드 펌프장치에 관한 것이다. 이들의 수직단면도는 종래의 실시예를 도시하는 제5a도와 공통이다. 따라서, 제5a도에서 종래의 실시예에 대응하는 부분은 부호를 괄호속에 기재하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이들 실시예에 있어서 종래와 동일한 부분은 동일한 부호로 표시하며 그 설명은 생략한다.

먼저, 제7 내지 12도를 참조하여 본 발명의 실시예 2를 설명한다.

제7도(종래의 실시예를 도시하는 제20도에 대응함)에 있어서, 제1임펠러(208)쪽의 중간판의 홈부(12a)은 유체의 흐름방향에 대하여 역방향으로 연통공(26)의 중심으로부터 약 45도의 각도로 거의 접선방향으로 연장하여 제1임펠러(208)의 외측에 이르는 하류측 홈부(12a1)를 지닌다. 하류측 홈부(12a1)는 단부 근방에서 원래의 홈부와 거의 동심인 원호형상으로 매끄럽게 곡선지며, 단부에서 직경방향과 거의 직각을 이루고 있다. 연통공(26)은 하류측 홈부(12a1)와 폭이 동일하며 원주방향으로 장축을 지닌 슬릿트 형상으로 형성되며 제1임펠러(208)의 원주근방에서 그것의 외측에 형성된다. 제1스페이서(20)의 내부 원주표면은 홈(12a)을 따라서 곡면 형상으로 형성된다. 격벽(30)의 원호형 표면(30a)의 양쪽단부는 원주방향으로 둥글고 매끄럽게 형성된다.

다음에, 제8도(종래의 실시예를 도시하는 제21도에 대응함)를 참조하면, 커버(14)의 홈(14a)은 단부에 연통공(26)에 대응하는 위치로부터 시작하는 중간판(12)의 상류측 홈부(12a1)를 지니며, 거의 접선 방향으로 유체의 흐름방향의 역방향으로 배출공(18)의 중심으로부터 약 45도의 각도로 연장하여, 제2임펠러(210)의 외측에 도달하는 하류측 홈부(14a2)를 지닌다. 상기 하류측 홈부(14a2)는 단부근방에서 원래의 홈부와 거의 동심의 원호형상으로 매끄럽게 곡선지며, 단부에서 직경방향과 거의 직각으로 교차하고 있다. 배출공(18)은 하류 홈부(14a2)와 폭이 동일하며 원주방향으로 장축을 지닌 슬릿트 형상으로 형성되고 제2임펠러(210)의 원주근처의 외측에 위치된다. 제2스페이서(22)의 내부 원주표면은 홈(14a)을 따라서 곡선형상으로 형성된다. 격벽(34)의 원호형 표면(34a)의 양쪽 단부는 원주방향으로 둥글고 매끄럽게 형성된다.

비록 상세한 설명은 생략되었으나, 몸체(104)의 홈(104a)은 중간판(12)의 홈(12a)과 대칭으로 형성되어, 그들 사이에 유입공(102)으로부터 시작하는 흐름통로(28)를 형성시키게 된다. 상기 흐름통로(28)는 그에 대응하는 하류 홈부(104a1)를 지닌다. 또한, 제2임펠러(210)쪽의 홈(12b)은 커버(14)의 홈(14a)과 대칭으로 형성되어서, 그들사이에 연통공(26)으로부터 시작하는 흐름통로(32)와 상류측 홈부(12b1) 및 이에 대응하는 하류측 홈부(12b2)를 형성한다.

다음은 제9도 내지 제12도를 참조하여 상술한 펌프실의 흐름통로(28)(32)에 대한 변형예를 설명한다. 상기 흐름통로(28)는 제9도에 도시된 바와 같은 단부 앞쪽의 위치에서는 제1임펠러(208)의 말단부를 에워싸도록 형성되고, 단부에 가까워짐에 따라, 제10도에 도시된 바와 같이 제1임펠러(208)의 말단부로부터 멀리 벗어나서 흐름통로의 면적을 점차로 넓히며, 말단부인 연통공(26)의 위치에서는 제11도에 도시된 바와 같이 제1임펠러(208)로부터 완전히 분리되어 흐름통로의 면적이 최대로 된다. 제12도에 도시된 격벽(30)의 위치에서는, 흐름통로의 면적이 영이 된다.

한편, 흐름통로(32)의 면적은 제11도에 도시된 기단부 또는 연통공(26)에서 최대이고 하류측으로 향하는 과정에서 흐름통로가 제2임펠러(210)의 말단부 근처에 오고 흐름통로의 면적이 점차로 좁아지며, 제8도에 도시된 말단부 이후의 위치에서는 제2임펠러(210)의 기단부를 에워싸도록 위치된다. 하류측에서는, 말단부 또는 배출공(18)을 향하여 감에 따라 흐름통로(32)가 제2임펠러(210)의 기단부로부터 벗어나서 흐름통로의 면적이 점차적으로 넓어지며, 말단부 또는 배출공(18)의 위치에서는 제9도에 도시된 바와 같이 제2임펠러(210)로부터 상기 흐름통로가 완전히 분리되어 흐름통로의 면적이 최대가 된다. 제10도에 도시된 격벽(34)의 위치에서는, 흐름통로의 면적이 거의 영이 된다.

다음은 위에서 설명한 실시예의 작동을 설명한다. 유입공(102)으로부터 제1단 펌프실의 흐름통로(28)로 도입된 연료는 제1임펠러(208)의 베인채널(208a)의 영향을 받아서 와류의 상태로 말단부를 향해 전진한다. 그러나, 말단부 근방에 옴에 따라 흐름통로의 면적이 점차적으로 넓어지므로, 연료의 유속이 확산효과에 의해서 전체적으로 감소된다. 또한 흐름통로(28)는 제1임펠러(208)의 기단부로부터 점차적으로 멀어진다. 따라서, 제1임펠러(208)에 형성된 베인채널(208a)의 영향을 받는 흐름통로부(28)가 점차적으로 감소된다. 즉, 베인채널(208a)의 축방향의 통로부는 점차적으로 폐쇄되는 반면 반경방향으로는 점차 확대되어서 연통공(26)의 위치에서는 베인채널(208a)에 의해 아무런 영향도 받지 않는다. 따라서, 베인채널(208a)에 의해 야기되는 와류가 약화됨에 따라 연료의 속도도 전체적으로 약화되고, 따라서 와류가 약해진 상태로 격벽(30)에 충돌한다. 따라서, 충돌력이 적어지며 소음도 현저히 감소된다. 그후, 유체는 연통공(26)을 거쳐 다음단 펌프실의 흐름통로(32)로 도입된다. 상기 연통공(26)은 제2임펠러(210)의 원주부 근처에 위치된다. 따라서, 유체는 흐름통로(32)속으로 원활하게 흘러들어가서 상기 펌프실내에서 소음이 감소된 다음에 배출공(18)으로 도입된다.

다음은 제13 및 14도를 참조하여 본 발명의 제3의 양호한 실시예를 설명한다.

본 실시예는 상술한 제2의 양호한 실시예의 변형예이다. 따라서, 동일한 부재는 동일 부호로 표시하며 그에 대한 설명은 생략한다.

제13도(종래의 실시예를 도시하는 제20도에 대응함)에 도시된 바와 같은 제3실시예에 따르면, 제1임펠러(208)쪽의 중간판(12)의 홈(12a)에는 하류측 홈부(12a11)가 상술한 실시예 2와 같이 매끄러운 곡선형상으로 형성된다. 그러나, 제1임펠러(208)의 원주 근처의 외측에 위치된 연통공(26)에 이르는 직선부를 갖지는 않는다. 제14도(종래의 실시예를 도시하는 제21도에 상응한다)에 도시한 바와 같이, 커버(14)의 홈(14a)의 상류측 홈부(14a11)와 하류측 홈부(14a21)도 매끄러운 곡선형상으로 형성되며 직선부를 지니지 않는다.

따라서, 본 실시예의 작동은 상술한 실시예 2와 거의 같으나, 흐름통로(28)(32)의 연료흐름은 특히 말단부에서 더욱 원만하면 소음방지효과가 증진된다.

다음은 제15 내지 17도를 참조하여 본 발명의 실시예 4를 설명한다.

본 실시예는 제2의 양호한 실시예의 변형예이므로, 동일한 부재는 동일한 부호로 표시하며 그에 대한 설명은 생략한다.

제15도(종래의 실시예를 도시하는 제20도에 대응함)와 제17도에 도시된 제4의 양호한 실시예에 따르면, 중간판(12)에 형성된 연통공(26a)은, 그 내측에, 제2임펠러(210)의 베인채널(210a)의 하부와 매끄럽게 연결된 경사면(26a1)을 갖는다. 한편, 연통공(26a)에 대응하는 제2스페이서(22)의 위치에는, 상기 경사면(26a1)에 거의 평행한 경사면(22a)이 형성되어 커버(14)의 홈(14a)의 상류측 홈부(14a12)에 연결된다. 상기 상류측 홈부(14a12)는 제16도(종래예를 도시하는 제21도에 대응함)에 도시된 상류 홈부와는 다르며 그에 연결된 홈부와 동일한 원주부를 형성된다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 흐름통로(32)는 시작단으로부터 제2임펠러(210)의 베인채널(210a)에 의한 승압 작용을 받는다. 따라서 유효 승압 흐름통로의 길이가 길어지고 펌프능력이 개선된다. 즉, 배출량이 증가된다.

다음은 제18도 및 제19도를 참조하여 본 발명의 제5의 양호한 실시예를 설명한다.

제18도(종래예를 도시하는 제20도에 대응함)에 따르면, 제1임펠러(208)쪽의 중간판(62)의 홈(62a)은, 같은 폭을 가지고서 유체의 흐름방향과 역방향으로 연통공(76)의 중심으로부터 약 45도의 각도로 거의 접선방향으로 연장하는 하류측 홈부(62a1)를 지니며 매끄러운 곡선형상으로 연통공(76)과 연결된다. 상기 하류측 홈부(62a1)는 말단부 근처에서 원래의 홈부와 거의 동심인 원호의 형상으로 매끄럽게 곡선지며 직경의 방향에 대해 거의 직각으로 교차한다. 연통공(76)은 제1임펠러(208)의 베인채널(208a)의 대략 절반 정도와 중첩된다. 제1의 스페이서(70)의 내부 원주표면은 홈(62a)을 따라서 곡면 형상으로 형성된다. 원주방향의 격벽(80)의 원호형 표면(80a)의 양 단부는 둥글고 매끄럽게 형성된다.

제19도(종래예를 도시한 제21도에 대응함)에 따르면, 커버(64)의 홈(64a)은 연통공(76)의 근방에서 중간판(62)의 하류 홈부(62a1)와 대칭인 형상을 지니는 시작단부로부터 상류측 홈부(64a1)와, 말단부에서 동일한 폭을 가지고서 유체의 흐름방향과 역방향으로 배출공(68)의 중심으로부터 약 45도의 각도로 거의 접선방향으로 연장하여 매끄러운 곡선의 형상으로 배출공(68)과 연결되는 하류측 홈부(62a2)를 지닌다. 상기 하류측 홈부(64a2)는 말단부 근처에서 원래의 홈부와 거의 동심인 원호의 형상으로 매끄럽게 곡선지고 직경방향에 대해 거의 직각으로 교차한다. 배출공(68)은 하류측 홈부(64a2)와 폭이 동일하며 원주방향으로 장축을 지니는 슬릿트의 형상으로 형성되며 제2임펠러(210)의 베인채널(210a)의 대략 절반정도와 중첩된다. 제2스페이서(72)의 내부 원주표면은 홈(64a)을 따라서 곡면의 형상으로 형성되며, 원주방향의 격벽(84)의 원호형 표면(84a)의 양단반경방향를 둥글고 매끄럽게 형성된다.

또한, 본 실시예에 따르면, 상술한 실시예들과 마찬가지로 제5도에 도시된 몸체(54)의 홈(54a)이 중간판(62)의 홈(62a)과 대칭으로 형성되고 그 사이에는 시작단으로서의 유입공(52)과 함께 흐름통로(78)가 형성되며, 그에 대응하는 하류측 홈부를 지닌다. 제2임펠러(210)쪽의 중간판(62)의 홈(62b)은 커버(64)의 홈(64a)에 대칭되게 형성되고, 이들 사이에는 시작단으로서의 연통공(76)과 함께 흐름통로(82)가 형성되며, 상기 흐름통로는 그에 대응하는 상류측 홈부와 하류측 홈부를 갖는다.

제5실시예의 작동은 제2실시예와 거의 동일하다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 흐름통로(78)(82)는 말단부에 가까워짐에 따라 흐름통로의 면적이 점차적으로 넓어지지만, 말단부에서 흐름통로가 제1임펠러(208)와 제2임펠러(210)의 베인채널(208a)(210a)로부터 완전히 분리되지는 않는다. 따라서, 임펠러의 회전속도가 낮은 경우에는, 말단부에서 반경방향으로 통로부가 확장되는 것에 따른 승압 능력의 감쇠를 억제할 수 있으며, 동시에 소음방지 효과도 얻을 수 있다.

위에서 설명한 실시예 2 내지 실시예 5는 제1임펠러(208)와 제2임펠러(210)를 구비한, 즉, 2단 펌프실을 구비한 2단 펌프장치에 관한 것이지만, 3단 또는 그 이상의 펌프실을 구비한 어떠한 펌프장치에도 이러한 구조를 적용할 수 있을 것이다.

이상에서는 본 발명의 대표적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 형태로 구조적 변경 및 개조를 할 수도 있다는 점을 이해하여야 할 것이다.

Claims

외주에 베인채널을 가지는 하나 이상의 임펠러와, 상기 각 임펠러를 둘러싸고 축방향 및 반경방향으로 벽부를 형성하는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 유입공과 배출공을 연결하는 흐름통로를 형성하도록 상기 벽부재에 형성된 원주방향 홈을 포함하고 있는 캐스케이드 펌프장치에 있어서; 출구측의 상기 흐름통로의 적어도 일부에는, 상기 베인채널에 대한 위치관계에 있어, 상기 베인채널에 의해 발생되는 반경방향의 내향흐름을 점차 방지할 수 있는 통로부가 형성되며, 상기 흐름통로의 상기 통로부에 대응하는 상기 원주방향 홈의 깊이는 흐름면적을 증대시키도록 점차 증가되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제1항에 있어서, 상기 통로부는 상기 출구측으로 갈수록 점차 좁아지는 반경방향의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제2항에 있어서, 하류측 통로부의 외측원주는 상기 상류측 통로부의 외측원주와 동일한 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
외주에 베인채널을 각기 가지는 복수의 임펠러와, 축방향 및 반경방향으로 각 임펠러을 둘러싸며 복수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 가지는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 상기 배출공에 이르는 일련의 흐름통로를 형성하기 위해서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향 홈을 포함하고 있는 캐스케이드 펌프장치에 있어서; 각 펌프실의 상기 흐름통로는, 다음 단의 펌프실과 통하는 상기 연통공의 근방이나 상기 배출공의 근방에서, 상기 베인채널에 의해 발생되는 반경방향의 내향흐름을 점차 방지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제4항에 있어서, 상기 통로부는 상기 베인채널과 중첩하는 반경방향의 치수가 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
외주 베인채널을 각기 가지는 복수의 임펠러와, 각 임펠러를 그 축방향 및 반경방향으로 둘러싸며 복수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 가지는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 상기 배출공에 이르는 일련의 흐름통로를 형성하기 위해서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향 홈을 포함하고 있는 캐스케이드 펌프장치에 있어서; 상기 펌프실의 상기 흐름통로의 하류측에서는, 상기 베인채널과 중첩하는 반경방향 크기가 점차 작아지도록 통로부를 형성시키고, 상기 배출공 또는 상기 펌프실 사이에서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 상기 연통공은 상기 통로부의 단부와 연통할 수 있도록 배치하며, 상기 배출공 또는 상기 연통공은 상기 임펠러의 원주부에 근접되게 위치시키는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제6항에 있어서, 상기 통로부는 반경방향의 외부로 점차 나아가도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제6항에 있어서, 상기 통로부의 말단부에 형성된 상기 배출공 또는 상기 펌프실 사이에서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 연통공은 원주방향의 슬릿트 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제7항에 있어서, 상기 통로부의 말단부에 형성된 상기 배출공 또는 상기 펌프실 사이에서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 상기 연통공은 상기 임펠러의 상기 베인채널과 거의 절반정도 교차하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제7항에 있어서, 상기 통로부는 상기 흐름통로의 상류부에서 접선방향으로 연장되어 상기 연통공 또는 상기 배출공에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제7항에 있어서, 상기 통로부는 상기 흐름통로의 상류부에서 완만한 곡률로 연장되어 상기 연통공 또는 상기 배출공에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제7항에 있어서, 상기 통로부와 연결된 상기 연통공은 반경방향 내측으로 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
제12항에 있어서, 사익 연통공에 이어진 다음단 흐름통로의 상류부는 다음단 흐름통로와 동일한 원주상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 펌프장치.
모터부와, 상기 모터부에 의해서 구동되는 캐스케이드 펌프장치를 가지는 펌프부를 포함하며, 상기 캐스케이드 펌프장치는; 외주 베인채널을 가지는 하나 이상의 임펠러와, 상기 각 임펠러를 둘러싸며 그 축방향 및 반경방향으로 벽부를 형성하는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 유입공과 배출공을 연결하는 흐름통로를 형성하도록 상기 벽부재에 형성된 원주방향 홈을 포함하는 전동식 연료펌프에 있어서:출구측의 상기 흐름통로의 적어도 일부에는, 상기 베인채널에 대한 위치관계에 있어, 상기 베인채널에 의해 발생되는 반경방향의 내향흐름을 점차 방지할 수 있는 통로부가 형성되며; 상기 흐름통로의 상기 통로부에 대응하는 상기 원주방향 홈의 깊이는 흐름면적을 증대시키도록 점차 증가되는 것을 특징으로 하는 전동식 연료펌프.
모터부와, 상기 모터부에 의해 구동되는 캐스케이드 펌프장치를 가지는 펌프부를 포함하며, 상기 캐스케이드 펌프장치는; 외주 베인채널을 각기 가지는 복수의 임펠러와, 각 임펠러를 그 축방향 및 반경방향으로 둘러싸며 복수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 가지는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 상기 배출공에 이르는 일련의 흐름통로를 형성하기 위해서 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향 홈을 포함하는 전동식 연료펌프에 있어서:각 펌프실의 상기 흐름통로는, 다음단의 펌프실과 통하는 연통공의 근방이나 상기 배출공의 근방에서, 상기 베인채널에 의해 발생되는 반경방향의 내향흐름을 점차 방지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 연료펌프.
모터부와, 상기 모터부에 의해 구동되는 캐스케이드 펌프장치를 가지는 펌프부를 포함하며, 상기 캐스케이드 펌프장치는; 외주 베인채널을 각기 가지는 복수의 임펠러와, 각 임펠러를 축방향 및 반경방향으로 둘러싸며 복수의 펌프실을 직렬로 형성하는 벽부를 가지는 벽부재와, 상기 벽부재에 형성된 유입공 및 배출공과, 상기 벽부재의 축방향으로 각 벽부에 형성된 연통공과, 상기 유입공으로부터 상기 연통공을 통하여 배출공에 이르는 연속적인 흐름통로를 형성하기 위해서 벽부재에 축방향으로 형성된 원주방향 홈을 포함하는 전동식 연료펌프에 있어서; 상기 펌프실의 상기 흐름통로의 하류측을 반경방향 외측으로 연장하여 상기 베인채널과 중첩하는 반경방향 크기가 점차 작아지도록 통로부를 형성하며, 상기 배출공 또는 상기 펌프실 사이에서 상기 벽부재에 축방향으로 형성된 상기 연통공을 상기 통로부의 단부와 연통할 수 있도록 배치하며; 상기 배출공 또는 상기 연통공을 상기 임펠러의 원주부에 근접되게 위치시키는 것을 특징으로 하는 전동식 연료펌프.