KR0132014Y1 - 압력 보상 밸브를 갖는 워터펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압력 보상 밸브를 갖는 워터펌프임에 있어서, 특히 워터펌프 임펠러의 전후면에 압력을 조절할 수 있는 압력 보상 밸브를 갖춤으로써, 워터펌프내 임펠러의 양면에 작용하는 압력의 평형을 이루어 축추력을 방지하고 내구성을 높여 워터펌프의 효율을 높이고자 하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 밸브를 갖는 워터펌프에 관한 것이다.

종래의 임펠러는 베인이 없는 배면과 베인이 있는 정면으로 이루어져 고속회전시 배면과 정면의 압력차로 인하여 큰 축추력이 발생하기 때문에 스프라인 기어방향으로 임펠러가 유동함으로써 타부품의 망실 및 임펠러가 이탈하는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 임펠러에 압력 보상 밸브와 상기 압력 보상 밸브를 일정압력에서 조정할 수 있는 스프링 및 상기 스프링을 내장하는 하우징을 임펠러에 설치하여 임펠러를 사이에 두고 필요이상의 압력차가 발생시에는 냉각수를 하우징을 통해 바이패스시켜 주기 때문에 압력차를 견디지 못해 스프라인 기어쪽으로 전진하는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.

Description

압력 보상 밸브를 갖는 워터펌프

제1도는 일반적인 워터펌프의 조립도.

제2도(a)는 일반적인 워터펌프 임펠러의 부품도.

(b)는 제2도(a)의 투상도.

제3도는 본 고안 워터펌프의 조립도.

제4도(a)는 본 고안 워터펌프 임펠러의 부품도.

(b)는 제4도(a)의 투상도.

제5도(a)는 압력 보상 수단을 확대한 단면도.

(b)는 본 고안 압력 보상 수단의 동작 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 펌프 하우징 2 : 임펠러

2-1 : 베인 2-2 : 임펠러 배면

2-3 : 임펠러 전면 3 : 펌프축

4,5 : 볼 베어링 6 : 스프라인 기어

7 : 물 흡입구 8 : 토출구

9 : 릴리프 파이프 10 : 토출측

11 : 압력 보상 밸브 12 : 탄성 스프링

13 : 홀 14 : 하우징

본 고안은 압력 보상 밸브를 갖는 워터펌프에 관한 것으로, 특히 워터펌프 임펠러의 전후면의 압력을 조절할 수 있는 압력 보상 수단을 임펠러 내부에 일정개수 구비함으로써, 워터펌프내 임펠러의 양면에 작용하는 압력의 평형을 유지시켜 축추력을 방지하고 또한 내구성을 높여 워터펌프의 효율을 높이고자 하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 밸브를 갖는 워터펌프에 관한 것이다.

일반적으로 워터펌프는 냉각 계통내에서 이루어지는 냉각수의 대류작용에 의한 자연 순환의 유속을 빠르게 하여 다기통 엔진의 복잡한 물자켓에 균등하게 순환시킴으로 라디에이터의 용적을 되도록 작게 하면서도 충분한 냉각효과를 올리기 위해 사용되는 원심펌프이다.

워터펌프의 구조는 제1도와 제2도(a,b)에 도시한 바와같이, 실린더 블록의 전면에 장착되는 주철제의 펌프 하우징(1)에 임펠러(2)를 결합하여 임펠러(2)가 크랭크축에서 고무벨트로 구동되어 회전하면 원심력으로 펌프 하우징(1)의 중심부에 있는 흡입구로부터 외주에 있는 토출구로 연속적으로 물을 송출하는 구조를 이룬다.

상기 펌프 임펠러(2)는 직선베인을 4-6매 붙여놓은 주철제로 강봉의 펌프축(3)에 고정되며, 펌프축(3)은 2개의 청동 부시 또는 2개의 볼 베어링(4,5)으로 펌프 하우징(1)에 결합된다. 펌프축(3)의 전단에는 스프라인 기어(6)가 있으며, 크랭크축 전단의 벨트 풀리에 의해 V벨트로 구동된다. 펌프축(3)과 펌프 하우징(1)의 사이에는 석면 그래파이트 패킹을 넣어 물이 베어링 및 외부로 누출되지 않게 하고 있다.

그리고 워터펌프의 물 흡입구(7)는 라디에이터 아래 탱크와 고무호스로 접속되며, 펌프 하우징(1)의 바깥둘레의 토출구(8)는 엔진 실린더 블록내의 물자켓에 연결하고 있으며, 실린더 위쪽 수관의 수온 조절기에서 오는 릴리프 파이프(9)도 펌프 하우징(1)의 토출구(8)로 통하고 있다. 펌프 하우징(1)의 뒷면은 강판제의 커버를 4-5개의 스크루로 본체에 죄어져 있다. 또한 펌프 보디는 실린더 블록 전면에 3-4개의 볼트로 결합되어 있다.

상기와 같이 구성되는 일반적인 워터펌프는 엔진내에서 열을 식혀주고 회전된 물이 직접 들어오는 릴리프 파이프(9)를 통한 냉각수와, 라디에이터부터 유입되는 물 흡입구(7)를 통한 냉각수를 워터펌프내로 인입한다.

상기 워터펌프는 엔진의 동력을 스프라인 기어(6)로 전달받아 펌프축(3) 끝단에 조립된 임펠러(2)를 회전시킨다. 여기서 임펠러(2)는 제2도(b)에 도시한 바와같이, 베인(2-1)이 일정개수 형성되어 있어 물 흡입구(7) 및 릴리프 파이프(9)를 통해 회수된 냉각수에 의해 흡입양정이 발생되고, 이 양정은 토출측(10)에 토출양정을 발생시켜 워터펌프 냉각수를 출구(8)를 통하여 엔진내로 적정온도의 냉각수를 순환시킨다.

그러나 이때 상기 임펠러(2)가 고속 회전시 베인(2-1)이 없는 배면(2-2)과 베인(2-1)이 있는 전면(2-3)의 흡입측과는 압력차이가 크게 발생한다.

즉, 물리법칙상 속도가 빨라지면 그 경계면은 압력이 크게 떨어지게 되는데, 여기서 임펠러가 고속으로 회전하면 그 속도가 빠른만큼 경계면의 압력이 크게 떨어져 임펠러 전면의 압력에 비해 상대적으로 임펠러 배면의 압력이 급상승하게 된다.

또한 압력은 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동할려는 성질이 있기 때문에, 임펠러 (2)의 베인(2-1)에서 대단히 큰 추력이 발생하면 임펠러 배면에서 임펠러 전면으로 압력이 이동하려는 성질이 일어나 임펠러(2) 자체가 스프라인 기어(6) 방향으로 움직이려 한다(제2도(a)의 화살표방향). 그리고 이러한 현상은 압력이 커질수록 강하게 나타나 타부품의 망실 및 임펠러(2)의 정위치 이탈로 성능저하 등의 문제점이 발생하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 워터펌프 임펠러의 전후면에 압력을 조절할 수 있는 압력 보상 수단을 갖춤으로써, 워터펌프내 임펠러의 양면에 작용하는 압력의 평형을 이루어 축추력을 방지하고 내구성을 높여 워터펌프의 효율을 높이고자 한 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위한 수단으로 본 고안은 임펠러에 압력 보상 밸브와 상기 압력 보상 밸브를 일정압력에서 조정할 수 있는 스프링 및 상기 스프링을 내장하는 하우징을 임펠러에 설치한 것이다.

이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 종래와 동일 기능의 부품은 같은 부호로써 나타내었다.

제3도 및 제4도는 본 고안의 구성도로써, 배면의 압력에 따라 유동하는 압력 보상 밸브(11)와 상기 압력 보상 밸브(11)를 일정압력에서 조정하기 위한 탄성 스프링(12) 및 상기 탄성 스프링(12)을 내장하며 일단에 냉각수 바이패스용 홀(13)을 형성한 하우징(14)을 임펠러(2)에 설치한다.

상기와 같이 구성하는 본 고안의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 차량의 구동을 위하여 엔진을 동작시키면 엔진의 풀리에 연결된 스프라인 기어(6)가 상응한 속도로 회전하게 된다. 그러면 스프라인 기어(6)와 일체로된 워터펌프축(3)이 회전하고, 따라서 상기 워터펌프축(3)에 결합되면 워트펌프 하우징(1)에 내장된 임펠러(2)가 회전하여 라디에이터를 통한 냉각수(7) 및 엔진으로부터 직접 공급되는 물(9)을 임펠러 양정발생 토출축(10)과 토출구(8)를 통해 엔진에 강제로 공급시킨다.

한편 실제로 냉각수는 임펠러(2)의 베인(2-1)의 회전에 의해 엔진에 공급되는데, 이러한 임펠러(2)는 강제로 냉각수를 엔진에 공급하기 위해 고속으로 회전하는바, 베인(2-1)이 형성되지 않은 임펠러의 배면(2-1)의 압력보다 베인(2-1)이 형성된 임펠러의 정면(2-3)이 고속회전으로 인한 강한 압력을 받게 된다.

이때 본 고안에 형성된 압력 보상 밸브(11)는 엔진의 냉각수로부터 바이패스된 냉각수가 통과할 수 있도록 유도한다. 상기 압력 보상 밸브(11)는 임펠러 배면(2-2)의 압력이 강해질수록, 즉 임펠러 베인(2-1)이 고속으로 회전하여 임펠러 전면(2-3)의 압력이 약해질수록 스프링(12)의 탄성작용을 거부하고 전진하여 압력 보상 밸브(11)를 내장한 하우징(14)의 홀(13)로 냉각수를 바이패스시켜 압력차가 크게 발생하는 것을 막는다. 상기 스프링(12)를 선택시에는 임펠러가 견딜 수 있는 압력을 고려하여 기준압력차를 초과할 때 하우징(14)의 홀(13)을 통해 냉각수가 바이패스되도록 탄성력을 고려하여 설계한다.

제5도(a)는 노말상태일 때 압력 보상 밸브(11)의 동작을 나타낸 것이고, 제5도(b)는 일정이상의 압력이 진행되었을 때 압력 보상 밸브(11)의 동작을 나타낸 것이다. 여기서 제5도(b)에 도시한 화살표는 냉각수가 하우징(14)의 홀(13)을 통해 바이패스됨을 나타낸 것이다.

따라서 본 고안은 임펠러(2)를 사이에 두고 발생하는 필요이상의 압력차를 미리 막아주기 때문에 임펠러가 압력을 견디지 못해 스프라인 기어(6)쪽으로 전진하는 것을 막을 수 있다.

상술한 바와같이 본 고안은 워터펌프 임펠러의 전후면에 압력을 조절할 수 있는 압력보상 밸브를 갖춤으로써, 워터펌프내 임펠러의 양면에 작용하는 압력의 평형을 이루어 축추력을 방지하고 내구성을 높여 워터펌프의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 워터펌프에 있어서, 엔진의 냉각수로부터 바이패스된 냉각수의 통과를 유도하는 압력 보상 밸브(11)와, 상기 압력 보상 밸브(11)의 후방에 설치되어 일정한 힘으로 압력 보상 밸브(11)를 탄발지지하는 탄성 스프링(12) 및, 상기 압력 보상 밸브(11)와 탄성 스프링(12)을 내부에 고정시키고 외주연에는 압력 보상 밸브(11)를 통한 냉각수 바이패스용 홀(13)을 형성한 하우징(14)을 임펠러 배인에 다수개 내장한 것을 특징으로 하는 압력 보상 밸브를 갖는 워터펌프.