KR100347914B1

KR100347914B1 - 터보팬

Info

Publication number: KR100347914B1
Application number: KR1020000010731A
Authority: KR
Inventors: 김창준
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2002-08-09
Also published as: KR20010086820A

Abstract

본 발명은 블레이드의 형상을 개선하여 부압면측의 유동 박리점을 유동 출구부에 최대한 가깝게 이동시킴으로써, 송풍효율을 증대시키고, 소음을 저감시킬 수 있는 터보팬을 제공하기 위한 것이다.

이러한 터보팬은 구동모터가 연결되는 허브와, 상기 허브의 둘레면에 일정 간격으로 장착되는 다수개의 메인 블레이드와, 상기 메인 블레이드의 부압면측에 유동 박리가 발생되는 지점에서 분할되어 공기의 흐름을 안내하는 보조 블레이드를 포함하여 이루어진다.

Description

터보팬 { Turbo fan }

본 발명은 터보팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블레이드의 형상을 개선하여 송풍효율을 증대시키고, 소음을 줄일 수 있는 터보팬에 관한 것이다.

일반적으로 터보팬은 날개차를 회전시켜 생기는 기체의 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 원심 송풍기이다.

도 1은 종래 기술에 따른 터보팬의 평면도이고, 도 2는 터보팬의 단면도이다.

종래 기술에 따른 터보팬은 구동모터의 회전축과 연결되는 허브(102)와, 이 허브(102)의 둘레방향으로 형성되는 다수개의 블레이드(104)로 이루어진다.

여기에서, 허브(102)의 전방측 개방된 공간에는 공기가 유입되는 유동 흡입부(106)가 마련되고, 블레이드(104)의 외주 둘레로 블레이드(104)에 의해 가압된 공기가 토출되는 유동 출구부(108)가 마련된다.

그리고, 상기 블레이드(104)는 회전방향에 따라 날개형상이 결정되어 백워드 스윕(backward sweep) 모양이 되며, 회전시 원심력에 의하여 블레이드(104)의 압력면(110)과 부압면(112)이 형성된다.

그러나 이러한 종래 기술에 따른 터보팬은 도 3에 도시된 바와 같이, 회전할 때 부압면(112)측의 일정 위치 즉, 블레이드(104)의 중간지점에서 유동 박리현상이 일어나는 유동 박리점(124)이 발생되어 와류를 생성시켜 송풍효율을 저하시키고, 소음이 증대되는 문제점이 있다.

여기에서, 유동 박리현상은 부압면측의 압력이 낮기 때문에 유동 입구부로 유입된 유동이 날개의 표면을 따라서 유동 출구부까지 붙여서 진행되지 못하고 부압면측의 어느 시점에서 유동이 블레이드의 표면에서 이탈되는 현상으로, 이 유동이 떨어지는 시점인 유동 박리점을 기준으로 유동에 와류가 발생되어 소음을 발생시키고, 이로 인하여 송풍 효율을 저하시키게 된다.

즉, 유동 박리점이 유동 출구부에 가깝게 위치될수록 소음이 줄어들고 송풍효율이 증가되므로 유동 박리점을 유동 출구부에 가깝게 위치시킬 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 블레이드의 형상을 개선하여 부압면측의 유동 박리점을 유동 출구부에 최대한 가깝게 이동시킴으로써, 송풍효율을 증대시키고, 소음을 저감시킬 수 있는 터보팬을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 터보팬의 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 터보팬의 평면도이고,

도 3은 종래 기술에 따른 터보팬의 작동 상태를 작동 상태도이고,

도 4는 본 발명에 따른 터보팬의 평면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 터보팬의 일부 평면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 터보팬의 제2실시예를 나타낸 일부 평면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 터보팬의 제3실시예를 나타낸 일부 평면도이고,

도 8은 본 발명에 따른 터보팬의 제4실시예를 나타낸 일부 평면도이고,

도 9는 본 발명에 따른 터보팬의 입구 수력 직경과 출구 수력 직경 사이의 직경비와 유동 손실계수 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 허브 4 : 블레이드

6 : 유동 입구부 8 : 유동 출구부

14 : 압력면 16 : 부압면

20 : 메인 블레이드 22 : 보조 블레이드

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 터보팬은 구동모터가 연결되는 허브와, 상기 허브의 둘레면에 일정 간격으로 장착되는 다수개의 메인 블레이드와, 상기 메인 블레이드의 부압면측에 유동 박리가 발생되는 지점에서 분할되어 공기의 흐름을 안내하는 보조 블레이드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 터보팬의 평면도이다.

이러한 터보팬은 구동모터가 연결되는 허브(2)와, 이 허브(2)의 둘레에 일정 간격으로 장착되는 다수개의 블레이드(4)로 구성된다.

상기 허브(2)의 외주면에 장착되는 블레이드(4)의 끝부분인 블레이드 팁(BT)과 블레이드 팁(BT) 사이에 공기가 유입되는 유동 입구부(6)가 형성되고, 이 유동 입구부(6)의 크기는 블레이드 팁(BT)과 블레이드 팁(BT) 사이의 간격(S1)에 의해 결정되며, 블레이드의 외경인 블레이드 허브(BH)와 블레이드 허브(BH) 사이에는 공기가 토출되는 유동 출구부(8)를 형성되고, 이 유동 출구부(8)의 크기는 블레이드 허브(BH)와 블레이드 허브(BH) 사이의 간격(S2)에 의해 결정된다.

상기 블레이드(4)는 회전방향에 따라 날개형상이 결정되며, 회전시 원심력에 의하여 블레이드의 압력면(14)과 부압면(16)이 형성된다.

이러한 블레이드(4)에는 부압면(16)에서 발생되는 유동 박리현상을 방지하기 위한 유동박리 방지수단이 형성된다.

유동박리 방지수단은 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이드(4)의 일측면 즉, 부압면(16)측에 유동 입구부(6)에서 블레이드의 두께(t)가 일정 위치 즉, 유동 박리가 발생되는 지점에서 두 갈레로 분할되어 블레이드(4)에서 연장되는 메인 블레이드(20)와 이 메인 블레이드에서 분할되는 보조 블레이드(22)로 이루어진다. 이 보조 블레이드(22)는 상기 메인 블레이드(20)에서 일정 각도로 벌어진 형태로 유동 출구부(8) 방향으로 형성된다. 여기에서 메인 및 보조 블레이드(20,22) 각각의 두께는 블레이드 두께의 1/2이며, 보조 블레이드(22)에 의해 공기가 배출되는 유동 입구부(6)와 유동 출구부(8) 사이의 간격을 거의 일정하게 유지될 수 있도록 하여 유동 박리점 발생을 방지한다.

여기에서, 유동 입구부의 수력직경을 Dh1, 유동 출구부의 수력직경을 Dh2라 하면 그에 따른 유동 손실계수(K)는 다음 식과 같다.

K=(1-Dh1²/Dh2²)²

이와 같이, 유동 입구부의 수력직경과 유동 출구부의 수력직경이 같으면 유동 손실계수(K)가 최소화됨을 알 수 있다.

그리고, 입구 유동폭을 B1, 출구 유동폭을 B2라 하면, 유동입구 날개 간격(S2)는 다음 식과 같다.

0.85*1/[(1/S1)+(1/B1)-(1/B2)]≤S2≤1.2*1/[(1/S1)+(1/B1)-(1/B2)]

이와 같이, 유동입구 날개 간격(S2)이 위의 관계식을 만족하게 되면 부압면의 유동 박리점이 발생되지 않는다.

또한, 상기 메인 블레이드(20)와 보조 블레이드(22) 사이의 간격(L)은 다음 관계식과 같다.

L=πD2-t-S2 (D2= 블레이드 외경, t= 블레이드 두께, S2=유동입구 날개간격)

즉, 메인 블레이드(20)와 보조 블레이드(22) 사이의 간격(L)은 유동입구 날개간격(S2)과 서로 동일하게 이루어진다.

도 6은 본 발명에 따른 터보팬의 제2실시예를 나타낸 일부 단면도이다.

제2실시예에 따른 터보팬의 블레이드는 부압면(16)측에 유동 입구부(6)에서 블레이드의 두께(t)가 일정 위치 즉, 유동 박리가 발생되는 지점에서 두 갈레로 분할된다. 즉, 분할된 블레이드 중 메인 블레이드(20)는 종래와 같은 각도대로 형성되고, 보조 블레이드(22)는 상기 메인 블레이드(20)에서 일정 각도로 벌어진 형태로 유동 출구부(8) 방향으로 형성된다. 그리고, 상기 메인 블레이드(20)와 보조 블레이드(22) 사이의 공간에 메인 블레이드(20)에서 연장되어 유동 출구부(8)까지 형성되는 다수개의 지지날개(52)가 형성된다.

즉, 상기 지지날개(52)는 하나 또는 두 개 이상으로 형성되며, 메인 블레이드(20)에서 연장되어 블레이드를 보강함과 아울러 공기의 흐름을 원활하게 한다.

도 7은 본 발명에 따른 터보팬의 제3실시예를 나타낸 단면도이다.

이러한 제3실시예에 따른 터보팬의 블레이드는 메인 블레이드(20)와 보조 블레이드(22)의 끝단인 유동 출구부(8)에서 블레이드의 외주면 곡면을 따라 서로 연결되는 연결부재(62)가 일체로 형성된다.

즉, 상기 연결부재(62)는 메인 블레이드(20)의 끝단과 보조 블레이드(20)의 끝단 사이를 연결하여 블레이드를 보강함과 아울러 송풍이 보다 원활하게 이루어지도록 한다.

도 8는 본 발명에 따른 터보팬의 제4실시예를 나타낸 단면도이다.

이러한 제4실시예에 따른 터보팬은 메인 블레이드(20)의 끝단과 보조 블레이드(22)의 끝단 사이에 연결부재(72)가 일체로 연결되며, 이 연결부재(72)는 내측으로 일정 각도로 원호를 이루도록 형성된다.

도 9는 본 발명에 따른 터보팬의 입구 수력 직경(Dh1)과 출구 수력 직경(Dh2) 사이의 직경비(Dh1/Dh2)와 유동 손실계수(K) 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

상기 그래프를 참조하면 직경비(Dh1/Dh2)가 1인 경우에 유동 손실계수(K)가 최소화 되는 것을 알 수 있고, 직경비(Dh1/Dh2)가 0.85∼1.2 인 범위에서 유동 손실계수(K)가 가장 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 터보팬은 블레이드의 부압면에 일정 각도로 연장되는 보조 블레이드를 형성하여 유동 입구부와 유동 출구부 사이의 간격을 서로 일정하게 유지할 수 있도록 함으로써, 부압면에서 발생되는 유동 박리점이 발생되는 것을 방지하여 유동 손실을 감소시킴과 아울러 송풍효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

구동모터가 연결되는 허브와, 상기 허브의 둘레면에 일정 간격으로 장착되는 다수개의 메인 블레이드와, 상기 메인 블레이드의 부압면측에 유동 박리가 발생되는 지점에서 분할되어 공기의 흐름을 안내하는 보조 블레이드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터보팬.
제 1 항에 있어서,

상기 메인 블레이드와 보조 블레이드 사이의 공간에는 메인 블레이드에서 연장되어 유동 출구부까지 형성되는 하나 또는 두 개 이상의 지지날개를 구비한 것을 특징으로 하는 터보팬.
제 1 항에 있어서,

상기 메인 블레이드의 끝단과 보조 블레이드의 끝단 사이에는 블레이드의 외주면 곡면을 따라 서로 연결되는 연결부재가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 터보팬.
제 1 항에 있어서,

상기 메인 블레이드의 끝단과 보조 블레이드의 끝단 사이에는 연결부재가 일체로 연결되며, 상기 연결부재가 내측으로 일정 각도로 원호를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 터보팬.