KR100654305B1

KR100654305B1 - 원심 분리기의 블레이드와 이 블레이드의 성능을 조정하기위한 방법

Info

Publication number: KR100654305B1
Application number: KR1020027008035A
Authority: KR
Inventors: 좀레필리페
Original assignee: 쥬몽 소시에떼 아노님
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2006-12-07
Also published as: FR2802579B1; WO2001046593A1; EP1240434B1; DE60026606T2; EP1240434A1; FR2802579A1; ATE319935T1; DE60026606D1; KR20020070463A

Abstract

본 발명의 블레이드(4)는 전면(8) 또는 수동적인 면과 후면(7) 또는 능동적인 면을 포함하며, 이들 표면은 블레이드의 표면(7, 8)을 따른 유체의 흐름 방향으로 하류에 위치된 일단부에서 후연부(4b)에 의하여 경계가 정해진다. 후연부(4b)에 인접한 후면(7) 및 전면(8)의 영역과 후연부(4b)를 포함하는 그것의 외면의 일부에서, 블레이드는 후연부(4b)의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 후연부(4b)의 종방향으로 연장되는 3개 이상의 릿지(9, 10, 18a, 18b, 18c)를 포함한다.

Description

원심 분리기의 블레이드와 이 블레이드의 성능을 조정하기 위한 방법{BLADE OF A CENTRIFUGE MACHINE AND METHOD FOR REGULATING THE PERFORMANCE OF SAID BLADE}

본 발명은 유체의 펌핑 또는 압축을 위한 원심 분리 장치의 블레이드에 관한 것으로, 구체적으로는 혼합 흐름 타입의 펌프의 블레이드에 관한 것이다.

가압수 원자로를 구비하는 원자력 스테이션에서는, 주요 회로로서 알려진 회로에서 원자로 코어의 주요 냉각제를 구성하는 가압수를 순환시키기 위하여 단일 펌핑 스테이지를 갖는 혼합 흐름 타입의 펌프가 사용된다. 이러한 혼합 흐름 펌프는 곡선형 블레이드가 고정되며 나선형 스크류 기구 형태인 펌프 임펠러를 구비한다. 펌프 임펠러는 전동기에 의하여 구동 샤프트를 매개로 회전 구동되고, 블레이드는 제1 가장자리를 따라 펌프 임펠러에 고정되고, 각각의 블레이드는 펌프가 작동할 때 펌프 임펠러의 회전 방향을 고려하여 전방 및 후방을 각각 향하는 전면 및 후면을 구비한다.

펌프 블레이드의 전면 및 후면은 흡입면과 압력면으로 각각 지칭될 수 있는 만곡된 표면으로 이루어지며, 전면은 블레이드의 외면으로 구성되고, 후면은 블레이드의 내면으로 구성된다.

원심 분리 장치에서 펌핑 및 압축되는 유체는 내측으로부터 외측으로, 즉 임 펠러에 연결된 블레이드의 제1 가장자리와, 그 외부에서 블레이드의 두께를 따라 전면과 후면을 연결하는 블레이드의 제2 가장자리 또는 가장자리면 사이에서 블레이드의 전면 및 후면과 접촉하게 순환한다. 유체가 따라 흐르는 블레이드의 이러한 제2 가장자리는 블레이드의 전면 및 후면으로부터 분리되어 있고, 후연부로 알려져 있다. 펌프 임펠러 블레이드의 후연부는 원통형 또는 원추형 표면을 따라 배치되어 있고, 이 표면의 축선이 펌프 임펠러의 축선이다.

유체를 펌핑 또는 압축하기 위한 원심 분리 장치의 구조 및 유지 보수와 관련한 문제 중 하나는 원심 분리 장치의 유압 성능을 조절 및 조정하는 것과 관련된 것이다.

블레이드의 후연부를 따라 임펠러 블레이드의 배출 단부를 날카롭게 하거나 트리밍(trimming)함으로써 상기 성능을 조정하는 것이 실용적인 것으로 알려져 있다.

특정의 원심 분리 펌프는 각 임펠러 블레이드에 대한 부하가 높을 수 있다. 예컨대, 가압수 원자력 스테이션에서 1단 주요 펌프의 경우에, 그 펌프의 1단 임펠러는 비교적 적은 수의 블레이드를 구비하므로, 각 임펠러 블레이드에 대한 부하는 높은 수준이다. 특히 주요 펌프의 경우에, 날카롭게 하거나 트리밍함으로써 형성되는 블레이드의 단부 프로파일은 펌프의 사용 중에 항상 일정한 성능을 달성할 수 없다. 블레이드의 면과 접촉하는 유체의 경계층의 분리에 의존하는 성능은, 이송되는 유체의 물리 화학적 특성의 변동과, 블레이드의 면과 접촉하게 순환하는 유체의 층이 분리되는 영역을 제어하는 블레이드 면의 표면 마무리에 의존하게 된다.

유압 성능의 이러한 변동은, 최적의 설비 효율 및 안전성을 유지하기 위하여 요구되는 출력이 비교적 협소한 간격 내에서 유지될 필요가 있는 특정 용례에서 단점을 야기할 수 있다. 이러한 단점은 가압수 원자로의 주요 회로에서 냉각수를 순환시키는 주요 펌프의 경우에 특히 심각하다.
프랑스 특허 제1 025 250호는, 덕트를 통과하는 유체의 분리 라인을 구성하는 하나 이상의 오목부가 마련되어 있기 때문에 유체 흐름 덕트가 하나 이상의 급격한 확장부를 제공하는 원심 분리 펌프의 블레이드를 개시하고 있다.

시간에 따른 원심 분리 장치의 안정된 성능을 보장하도록, 유압 장치의 성능을 조정하고 유압 장치의 블레이드의 표면과 접촉하게 순환하는 유체의 경계층의 분리를 지배할 수 있게 하는 원심 분리 유압 장치용 블레이드와 블레이드 조정 방법은 아직까지 알려져 있지 않다.

그러므로, 본 발명의 목적은 회전 가능하게 장착되는 임펠러에 고정되며 유체를 펌핑 또는 압축하는 원심 분리 장치의 블레이드를 제안하는 것으로,

상기 블레이드는 임펠러의 회전 주행 방향에 대하여 각각 전방 및 후방으로 향하는 전면과 후면을 구비하며, 이들 면은 블레이드의 면을 따라 유체의 흐름 방향으로 하류에 위치된 단부 중 하나에서 후연부로 알려진 블레이드의 가장자리에 의하여 구속되며, 상기 후연부는 블레이드의 면과 유체 흐름의 분리 영역을 이루며, 상기 블레이드는 시간에 따른 펌프의 안정되고 일정한 조작을 보장하도록 간단한 방식으로 조절될 수 있는 완전하게 조정된 성능을 갖는다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 블레이드는, 후연부와 이 후연부에 각각 인접한 전면 및 후면의 두 영역을 포함하는 그것의 외면의 일부에서, 후연부의 종방향으로 후연부의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장되는 3개 이상의 릿지를 구비하며, 하나 이상의 릿지는 후면 또는 압력면과 후연부 중 하나 이상을 따라 연장되는 유체의 추가의 분리 라인을 이룬다.
또한, 본 발명은 독립청구항 제 5항 및 제 6항 중 하나에 의하여 형성되는 원심 분리 장치의 블레이드에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 청구항 제 8항에 따른 원심 분리 장치의 블레이드의 유체 특성을 조정하는 방법에 관한 것이다.

삭제

본 발명의 이해를 돕도록, 본 발명에 따라 형성되는 가압수 원자력 스테이션의 혼합 흐름 주요 펌프 블레이드와 이 블레이드의 성능 조정 방법을 첨부 도면을 참고로 하는 실시예에 의하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 혼합 흐름 펌프 블레이드의 후연부 근처의 단부 부분의 단면도로서, 블레이드의 성능을 변경하기 위한 종래 기술에 따른 2가지 방법을 예시하고 있고,

도 2는 도 1a 및 도 1b와 유사한 도면으로, 종래 기술에 따른 블레이드의 성능을 변경하기 위한 제3의 방법을 예시하고 있고,

도 3은 본 발명에 따라 제조된 펌프의 블레이드와 혼합 흐름 펌프 임펠러의 부분 정면도이고,

도 4는 후연부 근처의 블레이드의 단부 부분을 보여주도록 도 3의 선 4-4를 따라 취한 단면도이고,

도 5는 도 4와 유사한 단면도로서, 본 발명의 변형예에 따른 펌프의 블레이드를 예시하고 있는 도면이고,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프의 플레이드와 임펠러의 부분 정면도이고,

도 7은 후연부 근처의 블레이드의 단부 부분을 보여주도록 도 6의 선 7-7을 따라 취한 단면도이고,

도 8 및 도 9는 도 4와 유사한 단면도로서, 블레이드의 단부 부분의 두 변형예를 예시하는 도면이다.

가압수 원자력 스테이션의 주요 펌프와 같은 혼합 흐름 펌프의 펌프 임펠러가 도 3 및 도 6에 개략적으로 도시되어 있으며, 이들은 본 발명에 따른 블레이드를 구비하는 펌프 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 도면부호 1로 지시되는 펌프 임펠러는 대략 절두 원추 형상의 본체(2)를 구비하며, 이 본체는 그 일단부에서 제1 단부 플레이트(2')에 의하여 허브(3)에 고정되어 있다.

블레이드(4)는 펌프 임펠러의 축선(6)인 나선형 라인을 따라 가장자리(4a)에 의하여 펌프 임펠러의 본체(2)에 고정되어 있다.

도 3은 단지 하나의 블레이드(4)를 도시하고 있지만, 펌프 임펠러는 축선(6)의 둘레에서 펌프 임펠러의 본체(2) 외주에 분포된 블레이드(4)와 동일한 여러 개의 블레이드(예컨대, 6개의 블레이드)를 구비한다.

펌프 임펠러(1)의 블레이드(4) 모두는, 그들이 본체(2)에 고정되는 가장자리와 대향하는 가장자리를 따라 슈라우드(shroud)로서 알려진 단부 플레이트(5)에 고정되어 있다.

단부 플레이트(2', 5)는 그것의 공통 축선으로서 펌프 임펠러의 축선(6)을 갖는다.

펌프의 각 블레이드(4)는 전면 또는 흡입면(8)과, 후면 또는 압력면(7)을 구 비하며, 블레이드의 전방과 후방은 축선(6) 둘레에서의 펌프 임펠러의 회전 방향과 관련하여 정해진다.

펌핑되는 유체, 예컨대 원자로의 주요 회로의 가압수는 펌프 임펠러의 연속적인 블레이드(4) 사이에서 블레이드(4)의 면과 접촉하게 원심적으로 순환되는데, 다시 말하면 펌프 임펠러의 축선(6)으로부터 발산된다. 각각의 블레이드(4)에서, 축선(6)으로부터 가장 멀리 있는 가장자리(4b)는 후연부를 이루고, 그 근처에서 블레이드(4)의 전면 및 후면과 접촉하는 흐름의 경계층이 블레이드(4)와의 접촉을 분리 및 파괴한다.

블레이드의 후연부(4b) 근처에서 블레이드를 트리밍하거나 날카롭게 함으로써 펌프의 유압 성능을 조정하는 것이 실제적으로 알려져 있다.

도 1a 및 도 1b는, 후연부에 수직한 도 3에 도시된 선 4-4 부분의 평면과 같은 평면 상에서의, 종래 기술에 따른 펌프 블레이드(4')의 후연부에 가까운 단부 부분의 단면도를 도시하고 있다. 외측을 향해 배치된 블레이드(4')의 가장자리면은 블레이드(4')의 후면 또는 압력면(7')과 전면 또는 흡입면(8')의 하류 단부 부분을 분리하는 후연부(4'b)을 이루고 있다.

압력면(7')은 압력면 릿지(9')에 의하여 후연부(4'b)로부터 분리되어 있고, 흡입면(8')은 흡입면 릿지(10')에 의하여 후연부(4'b)로부터 분리되어 있다.

블레이드의 후연부(4b)는 일반적으로 그 축선으로서 펌프 임펠러의 축선(6)을 갖는 직경(D)의 실린더 상에 위치되어 있다.

블레이드(4')의 유압 성능은 특히 블레이드(4')의 출구 직경(D)에 의존한다. 블레이드의 후연부가 원추형 표면 상에 있는 경우, 직경(D)은 후연부를 따라 변경된다.

펌프 성능, 예컨대 펌프 출력을 줄이는 것이 유리한 경우에는, 후연부(4'b)에 의해 경계가 정해지는 블레이드(4')의 단부 부분을 예컨대 도 1에 도시된 점선(11)을 따라 트리밍하는 것이 가능하다. 이에 따라, 블레이드(4')의 출구 직경은 D로부터 D'로 변경되고, D-D'의 길이는 후연부와 트리밍 평면에 수직한 방향으로 트리밍 라인(11)과 원래의 후연부(4'b) 사이의 길이와 동일하다.

블레이드(4')의 성능도 후연부 근처의 블레이드의 적응성(fitness)에 의존하며, 블레이드(4')가 후연부 근처의 부분에서 가늘수록, 성능은 보다 좋아진다.

그러므로, 블레이드(4')의 성능을 개선하기 위하여, 도 1b의 날카로운 라인(12)으로 도시된 바와 같이 압력면(7')을 기계 가공하거나, 도 1b의 날카로운 라인(13, 13')으로 도시된 바와 같이 압력면(7')과 흡입면(8') 모두를 기계 가공함으로써 후연부(4'b) 근처의 블레이드(4')의 단부 부분을 날카롭게 하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이 날카롭게 하는 것은, 압력면 릿지와 흡입면 릿지가 날카로운 단부에서 두 표면에 대해 공통인 릿지를 따라 실질적으로 일치하도록 하는 방식으로 수행될 수 있다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 블레이드(4')의 성능의 증가는 블레이드(4')의 단부 부분(14)을 흡입면 릿지(10')에서 흡입면(8')에 대한 접선과 90°의 각도를 이루도록 절삭 라인(14')을 따라 절삭함으로써 달성될 수 있다. 이 경우에, 블레이드(4')의 성능은 블레이드의 출구 단면을 증가시킴으로써 증가된다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 블레이드(4')가 트리밍되거나 압력면이 날카롭게 되는 경우, 펌프의 블레이드(4')의 성능은 하향 또는 상향으로 변경된다.

도 1b에 도시된 바와 같이 흡입면 및 압력면을 날카롭게 함으로써 블레이드의 단부 부분의 적응성이 개선되는 경우, 펌프의 효율은 특히 개선된다.

도 2에 도시된 바와 같이 블레이드를 절삭하면, 조정 가능성 없이 정해진 방식으로 블레이드의 성능을 개선시킬 수 있다.

종래 기술에 따라 펌프 블레이드의 성능을 조정하는 이러한 방법은, 흡입면과 압력면의 인접 영역과 후연부를 포함하는 단부 영역에서 블레이드의 표면과 접촉하는 유체 흐름의 경계 층 분리를 수행할 수 없다.

본 발명의 원리는, 흡입면으로부터 흐름의 경우에 흡입면 릿지 근처의 후연부를 이루는 블레이드의 가장자리면에, 또는 압력면 릿지 근처의 블레이드의 압력면에, 또는 선택적으로 블레이드의 가장자리면과 압력면 모두에, 임펠러 블레이드의 출구 단부에서 추가의 유체 분리 라인을 제공하는 것이다.

보다 구체적으로, 후연부의 방향으로 후연부의 전체 길이를 실질적으로 가로질러 블레이드의 단부 영역에 블레이드의 프로파일의 가파른 불연속적 형상을 생성하도록 기계 가공이 사용되어, 속도 구배와 그에 따른 국부적인 압력 구배는 불연속부의 위치에 의하여 규정되는 정확한 지점에서 경계층의 분리를 개시한다. 예컨대, 블레이드의 단부 부분에 직선 부분을 갖는 깍인면(facet)이 기계 가공될 수 있으며, 이 깍인면은 후연부를 이루는 블레이드의 가장자리면에 기계 가공될 때, 블 레이드의 단면에서 블레이드의 흡입면 형상, 즉 흡입면 릿지를 통과하게 흡입면에 대해 접선을 이루는 평면과 45°이상의 각도를 이룬다.

본 발명을 실시함으로써, 후연부에서 압력면과 흡입면의 경계를 정하는 두 압력면 및 흡입면 릿지에 추가하여, 후연부의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 후연부의 종방향으로 연장되는 하나 이상의 릿지가 형성된다. 그에 따라, 유체의 경계층 분리는 기계 가공에 의하여 생기는 불연속부에 의하여 정해지는 릿지에서 발생된다. 그에 따라, 본 발명에 따른 블레이드는 후연부의 방향으로 3개 이상의 릿지를 구비한다. 바람직하게는, 이하의 구조 중 하나가 채용될 수 있다.

A. 하나 이상의 릿지가 블레이드의 가장자리면에 형성되어 있는 구조.

B. 하나 이상의 릿지가 블레이드의 출구 직경을 정하는 압력면 릿지로부터 뒤에 마련된 압력면 상에 형성되어 있는 구조.

C. 릿지가 구조 A 및 B를 합체하는 구조로 배치되어 있는 구조.

도 3 및 도 4는 추가의 릿지가 전술한 방법 A를 이용하여 형성되는 본 발명에 따른 블레이드(4)의 제1 실시예를 도시하고 있다.

추가의 릿지는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 삼각형 단면의 홈(15)을 기계 가공하여 후연부에 불연속부를 발생시킴으로써 얻어진다. 도 3은 후연부(4b)에서 불연속부를 구성하는 홈(15)이 후연부(4b)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 것을 보여주고 있다.

후연부에 수직한 평면에서 삼각형 형상의 홈(15)의 단면은 후연부를 따라 배치된 측부와, 압력면(7) 및 흡입면(8) 사이에서 블레이드의 단부 부분으로 연장되 는 2개의 측부를 구비하고 있다.

흡입면 측부를 따라 위치되는 홈(15)의 삼각형 부분의 측부는 후연부(4b)의 부분과 30°이상의 각도(α)를 형성하는 대략 평평한 깍인면의 일부를 구성한다.

바람직하게는, 상기 각도(α)는 30 내지 90°사이에 있다.

홈(15)은 후연부(4b)의 폭의 단지 일부만을 점유하는데, 이는 후연부의 전체 길이를 따라 연장되는 폭(l1)의 림(rim)(16)이 흡입면측에 형성되고, 후연부(4b)의 전체 길이를 따라 림(17)이 압력면측(7)에 형성되는 것을 의미한다.

이 결과로서, 후연부(4b)의 불연속부(15)는 압력면 릿지(9)와 흡입면 릿지(10) 외에 3개의 추가의 릿지(18a, 18b, 18c)를 형성한다. 릿지(18a, 18b)를 통과하는 흡입면측 상의 깍인면은 전술한 바와 같이 후연부와 적어도 30°이상의 각도(α)를 이룬다.

흡입면측(8) 상의 림(16)은 후연부(4b)를 구성하는 블레이드(4)의 가장자리면의 폭의 5 내지 50% 사이의 폭(l1)을 갖는다. 이러한 림(16)의 최소 폭은 블레이드의 기준 출구 직경(D)을 유지하도록 0.5 ㎜ 이다.

압력면측(7) 상의 림(17)은 가능한 적은 폭(12)을 갖지만, 이 폭은 블레이드(4)의 기준 출구 직경(D)을 유지하도록 0.5 ㎜ 보다는 커야 한다.

도 5는 블레이드(4)의 변형예를 도시하고 있으며, 블레이드(4)의 압력면(7) 상에 불연속부(19)가 형성되어 압력면과 접촉하여 순환하는 유체의 경계층 분리를 위한 추가의 릿지를 얻을 수 있으며, 이들 릿지는 전술한 B 타입의 구조이다.

불연속부(19)는 후연부의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 후연부(4b)의 방향으 로 연장되는 삼각형 단면의 홈 형태로 형성되어 있다.

삼각형 단면의 홈(19)은 압력면(7) 상에 위치되는 3개의 추가의 릿지를 형성하고 있다.

홈(19)은 특히 압력면 릿지(9)로부터 가장 멀리 위치된 릿지(19a)와 압력면 릿지(9) 사이의 거리(p)에 의하여 정해진다.

릿지(19b, 19c)는 압력면 상에서 릿지(19a)보다 압력면 릿지(9)에 가까운 구조로 블레이드(4)의 단부 부분 내측에 각각 위치되어 있다.

릿지(19a, 19b)를 통과하는 홈(19)의 표면은 압력면 릿지(9)로부터 거리(p)를 두고 릿지(19a)를 따라 압력면(7)과 교차하는 대략 평평한 깍인면을 구성하며, 상기 거리는 압력면과 접촉하게 순환하는 유체의 경계층이 분리되는 자연적 지점으로부터 압력면 릿지를 분리하는 거리보다 커야 하며, 이 거리는 펌프 동작 조건에 따른 시험 또는 계산에 의하여 결정될 수 있다.

실질적으로, 거리(p)는 펌프 임펠러와, 펌프 블레이드의 원래의 성능, 즉 홈(19)이 없는 상태의 블레이드(4)의 성능에 의존하여 수 밀리미터와 수십 밀리미터 사이에 있을 수 있다.

단면의 평면으로 릿지(19a, 19b)를 통과하는 평평한 깍인면의 부분은 블레이드의 압력면의 부분과 각도 γ를 형성한다.

도 6 및 도 7은 도 3에 도시된 펌프 임펠러와 유사한 펌프 임펠러(1)의 본 발명에 따른 블레이드(4)의 제2 실시예를 도시하고 있다. 도 7은 후연부(4b)에 수직한 평면상에서 블레이드(4)를 통한 단면도이다.

도 2에 도시된 종래 기술에 따른 블레이드(4')와 도 7에 도시된 본 발명에서 절삭 평면의 플롯(20)을 따라 절삭되는 본 발명에 따른 블레이드(4)를 비교하면, 절삭 평면의 플롯(20)은 흡입면 릿지(10)에서 흡입면(8)과 접선을 이루는 평면과 90°이하의 각도(α)를 이루고 있다. 바람직한 각도(α)는 80°와 동일하다.

압력면측(7) 상의 에로포일(aerofoil)(4)의 단부 부분의 단면에는 압력면(7) 상의 릿지(21)와, 흡입면 릿지(10)로부터 거리(l)를 두고 후연부(4b) 상에 추가의 릿지(22)가 형성되어 있다. 그에 따라, 이것은 흡입면측(8) 상에서 후연부(4b)를 따라 폭(l)의 림(23)을 형성하고 있다. 림(23)의 폭(l)은 후연부를 이루는 가장자리면(4b)의 원래 폭의 5 내지 50% 일 필요가 있으며, 상기 후연부는 축선으로서 펌프 임펠러의 축선과 직경(D)을 갖는 실린더 상의 흡입면(8)과 압력면(7) 사이에 정해진다.

림(23)은 블레이드의 기준 출구 직경을 유지하도록 0.5 ㎜의 최소폭을 가져야 한다.

절삭 평면(20)을 따른 절삭에 의하여 형성된 추가의 릿지(21, 22)로 인하여, 압력면 및 흡입면과 접촉하게 연장되는 유체의 제어된 경계층 분리가 발생된다. 또한, 블레이드의 출구 직경이 증가된다.

추가의 릿지가 압력면 및 후연부 상에 형성되어 있는 도 6 및 도 7의 실시예는 전술한 타입 C의 실시예, 즉 타입 A와 B를 합체한 것에 상응하는 것이다.

도 8 및 도 9는 전술한 타입 C에 따라 형성되는, 즉 타입 A와 B를 합체함으로써 형성되는 본 발명에 따른 블레이드의 2가지 변형예를 도시하고 있다.

도 8은 서로 수직한 2개의 대략 평평한 깍인면(24, 25)으로 구성되는 불연속부를 포함하고 있는 펌프의 블레이드(4)의 단부 부분의 단면도를 후연부에 수직한 평면에 도시하고 있다.

깍인면(24)은 압력면(7)에 수직한 실질적으로 평평한 표면을 따라 블레이드의 단부 부분을 절삭함으로써 형성된다. 깍인면(25)은 압력면(7)에 평행한 실질적으로 평평한 표면을 따라 블레이드의 단부 부분을 절삭함으로써 형성된다. 깍인면(24, 25)을 정하는 절삭면은 후연부의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 후연부(4b)의 종방향으로 연장된다.

깍인면(24)과 대응 절삭면은 압력면 릿지(9)로부터, 즉 압력면(7)과 실린더 사이의 교차부로부터 거리(p)를 두고 위치되어 있으며, 이 실린더는 그것의 축선으로서 펌프 임펠러의 축선 및 출구 직경(D)을 가진다. 깍인면(25)과 대응 절삭면은 흡입면 릿지(10)로부터 거리(l)를 두고 배치되는 추가의 릿지(26a)를 따라 후연부(4b)와 교차하는 방식으로 배치되어 있다. 흡입면 릿지와 추가의 릿지(26a) 사이에서, 후연부(4b)는 폭(l)의 림의 형태이다.

도 5 및 도 7에 도시된 실시예의 경우에 치수 l 및 p는 전술한 바와 같이 규정된다.

그에 따라, 펌프 블레이드(4)는 원래의 압력면 릿지로부터 거리(p)를 두고 압력면 상에 추가의 제2 릿지(26b)를 포함한다.

압력면(7)과 흡입면(8) 사이의 펌프 블레이드의 내부 부분에서 깍인면(24, 25)의 교차에 의하여 제3 릿지(26c)가 형성된다.

도 9는 본 발명에 따른 펌프의 블레이드(4)의 마지막 변형예를 도시하고 있으며, 이 실시예는 도 4 및 도 5에 도시된 실시예의 홈과 유사한 삼각형 단면의 홈을 채용하고 있다.

홈(15)은 후연부 (4b)상에 형성되어 있고, 홈(19)은 압력면(7) 상에 형성되어 있다.

홈(18)의 깍인면의 플롯(18a, 18b)은 후연부(4b)에 대해 수직한 단면의 평면에서 그 플롯이 후연부(4b)와 이루는 각도(α)에 의하여 정해진다. 홈(19)의 깍인면의 플롯(19a, 19b)은 그 플롯이 단면의 평면에서 압력면(7)의 플롯과 이루는 각도(γ)에 의하여 정해진다.

변수(l1, l2, p)는 전술한 바와 같이 정해진다.

본 발명에 따라 형성된 블레이드로 인하여, 원심 분리 장치가 작동 중인 동안에 블레이드의 압력면 및 흡입면과 접촉하게 순환하는 유체의 제어된 경계층 분리가 가능하게 된다.

경계층 분리의 조건은 특히 l1, l2, l 및 p와 같은 길이와 α와 γ와 같은 각도의 함수로서 정해진다.

그에 따라, 유체의 물리 화학적 변수와 블레이드의 표면 마무리가 변경되는 경우에도 블레이드의 성능을 조정하고 매우 안정된 작동 조건을 얻는 것이 모두 가능하게 된다.

본 발명에 따른 블레이드는 전술한 바와 같이 단부 부분을 갖추도록 직접적으로 공장에서 형성될 수 있고, 펌프의 목적한 작용에 따라 맞춰질 수 있다.

블레이드의 단부 부분은, 펌프 단부의 사용 후에, 예컨대 연삭 또는 절삭에 의하여 그것이 새로운 사용 조건에 적합하게 되도록 변경될 수도 있다.

어떤 경우에든, 흡입면 릿지와 압력면 릿지에 추가로, 블레이드의 출구 단부 부분에 대략 후연부의 전체 길이를 따라 연장되는 하나 이상의 추가의 릿지를 형성하는 데에 기계 가공이 사용된다.

본 발명은 전술한 실시예로 한정되지 않는다.

다른 유형의 기계 가공 또는 절삭 가공은 흡입면과 압력면의 인접 부분과 후연부를 포함하는 블레이드의 단부 부분에 불연속부를 형성하도록 실행될 수 있어서, 블레이드의 단부 부분에서 유체의 분리를 위하여 적어도 3개 이상의 릿지를 얻을 수 있다.

본 발명은 원자로의 주요 펌프와 같은 혼합 흐름 펌프 뿐 아니라, 그 외의 수많은 원심 분리 유압 기계의 경우에도 적용된다.

Claims

축선(6)을 중심으로 회전할 수 있게 장착되는 임펠러(1)에 고정되며 유체를 펌핑 또는 압축하는 원심 분리 장치의 블레이드로서,

상기 임펠러(1)의 회전 주행 방향에 대하여 각각 전방 및 후방으로 향하는 전면(8)과 후면(7)을 구비하며, 이들 면은 블레이드의 면들(7, 8)을 따라 유체의 흐름 방향으로 하류에 위치된 단부들 중 하나에서 후연부(trailing edge)로 알려진 블레이드의 가장자리(4b)에 의하여 제한되며,

상기 후연부(4b)에 인접한 상기 후면(7)과 상기 전면(8)의 영역들과 상기 후연부(4b)을 포함하는 그 외면의 일부에서, 상기 후연부(4b)의 실질적으로 전체 길이를 따라 상기 후연부(4b)의 종방향으로 연장되는 5개 이상의 릿지(9, 10, 18a, 18b, 18c, 19a, 19b, 19c, 21, 22, 26a, 26b, 26c)를 구비하며, 하나 이상의 릿지는 상기 후면 또는 압력면(7)과 상기 후연부 중 하나 이상을 따라 연장되는 유체의 추가의 분리 라인을 구성하는 것을 특징으로 하는 블레이드.
제1항에 있어서, 상기 후연부(4b)를 따라 상기 후연부(4b)에 수직한 평면에서 삼각형 단면을 갖는 홈(15)을 구비하며, 이 홈은 상기 흡입면측(8) 상에 상기 후연부(4b)와 30°이상의 각도(α)를 형성하는 제1 깍인면을 구비하며, 상기 제1 깍인면(18a, 18b)은 상기 후연부(4b)와 상기 흡입면(8) 사이의 교차부로 이루어지는 상기 흡입면 릿지(10)와 함께 상기 후연부의 종방향으로 폭(l1)의 림을 형성하 도록 릿지(18a)에서 상기 후연부(4b)와 교차하며, 제2 깍인면은 상기 후연부(4b)와 상기 후면 또는 흡입면(7) 사이의 교차부로 이루어지는 압력면 릿지(9)와 함께 폭(l2)의 림(17)을 형성하도록 제2의 추가 릿지(18c)를 따라 상기 후연부와 교차하는 것을 특징으로 하는 블레이드.
제2항에 있어서, 상기 각도(α)는 30°내지 90°사이에 있으며, 상기 길이(l1, l2)는 상기 후연부(4b)의 폭의 5 내지 50% 사이, 즉 후연부(4b)를 포함하는 단부 부분에서 상기 블레이드의 가장자리면의 5 내지 50% 사이이며, 이 길이(l1, l2)는 0.5 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 블레이드.
제1항에 있어서, 상기 블레이드의 상기 후면 또는 압력면(7)에 상기 후연부(4b)의 종방향으로 기계 가공된 홈(19)을 구비하며, 이 홈은 상기 후면 또는 압력면(7)과 상기 후연부(4b) 사이의 교차부에 위치되는 압력면 릿지(9)로부터 거리(p)를 두고 추가의 릿지(19a)를 형성하도록 상기 후연부(4b)에 수직한 평면에서 삼각형 단면을 가지며, 상기 거리(p)는 상기 압력면(7)과 상기 압력면 릿지(9)에 접촉하게 흐르는 유체의 자연적인 경계층 분리 영역 사이의 거리보다 크며, 이 거리는 원심 분리 장치의 작동 조건으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 블레이드.
축선(6)을 중심으로 회전할 수 있게 장착되는 임펠러(1)에 고정되며 유체를 펌핑 또는 압축하는 원심 분리 장치의 블레이드로서,

상기 임펠러(1)의 회전 주행 방향에 대하여 각각 전방 및 후방으로 향하는 전면(8)과 후면(7)을 구비하며, 이들 면은 블레이드의 면(7, 8)을 따라 유체의 흐름 방향으로 하류에 위치된 그들의 단부 중 하나에서 상기 후연부로 알려진 상기 블레이드의 가장자리(4b)에 의하여 구속되고, 추가의 유체 분리 라인을 구성하는 하나 이상의 릿지를 구비하며,

후연부(4b)에 인접하는 영역에서 후면 또는 압력면(7)상의 하나 이상의 추가 릿지(21)와 상기 후연부(4b)의 실질적으로 전체 길이를 따라 상기 후연부(4b)의 종방향으로 연장되는 상기 후연부(4b)상의 하나 이상의 추가의 릿지(22)모두를 구비하며,

상기 압력면(7)과 상기 후연부(4b)상에 각각 형성된 추가의 릿지(21, 22)는 흡입면 릿지(10)에서 상기 블레이드(4)의 외면 또는 흡입면(8)과 90°이하의 각도(α)를 형성하는 대략 평탄한 절삭면(20)과, 상기 후면 또는 압력면(7) 및 상기 후연부(4b)와의 교차부에 각각 위치되고, 상기 릿지(22)는 대략 평탄한 표면(20)과 상기 후연부(4b)의 교차부에 배치되고, 상기 흡입면 릿지(10)와 함께 폭(l)의 림(23)을 형성하며, 이 폭은 상기 후연부(4b)의 폭의 5 내지 50% 사이에서, 0.5 ㎜이상인 것을 특징으로 하는 블레이드.
축선(6)을 중심으로 회전할 수 있게 장착되는 임펠러(1)에 고정되며 유체를 펌핑 또는 압축하는 원심 분리 장치의 블레이드로서,

상기 임펠러(1)의 회전 주행 방향에 대하여 각각 전방 및 후방으로 향하는 전면(8)과 후면(7)을 구비하며, 이들 면은 상기 블레이드의 면(7, 8)을 따라 유체의 흐름 방향으로 하류에 위치된 그들의 단부 중 하나에서 상기 후연부로 알려진 상기 블레이드의 가장자리(4b)에 의하여 구속되고, 추가의 유체 분리 라인을 구성하는 하나 이상의 릿지를 구비하며,

상기 후연부(4b)와 상기 후면 또는 압력면(7)에 추가의 릿지(26a)와 추가의 릿지(26b)가 각각 형성되며, 추가의 릿지(26a)는 상기 흡입면 릿지(10)와 함께 폭(l)의 림을 형성하며, 상기 릿지(26a)를 따라 상기 압력면(7)에 평행한 대략 평평한 깍인면(25)과 상기 후연부와의 교차에 의하여 형성되고, 추가의 릿지(26b)는 상기 압력면(7)과 상기 후연부(4b)의 교차부에 놓이는 상기 압력면 릿지(9)로부터 거리(p)를 두고 위치되는 제2의 추가의 릿지(26b)를 형성하도록 상기 압력면(7)에 수직한 대략 평평한 깍인면(24)과 상기 압력면(7)의 교차에 의하여 형성되며, 상기 거리(l)는 상기 후연부(4b)의 상기 폭의 5 내지 50% 사이에서, 0.5 ㎜ 이상이며, 상기 거리(p)는 상기 압력면과 접촉하게 순환하는 유체의 경계층의 분리 지점으로부터 상기 압력면 릿지를 분리하는 상기 거리보다 크며, 수 밀리미터 내지 수십 밀리미터 사이인 것을 특징으로 하는 블레이드.
제1항에 있어서, 후연부(4b)를 따라 상기 후연부(4b)에 수직한 평면에서 삼각형 단면을 갖는 홈(15)과, 상기 블레이드의 후면 또는 압력면(7)에 상기 후연부(4b)의 종방향으로 기계 가공된 홈(19)을 모두 구비하며,

상기 홈(15)은 상기 흡입면측(8) 상에 상기 후연부(4b)와 30°이상의 각도(α)를 형성하는 제1 깍인면을 구비하며, 상기 제1 깍인면(18a, 18b)은 상기 후연부(4b)와 상기 흡입면(8) 사이의 교차부로 이루어지는 상기 흡입면 릿지(10)와 함께 상기 후연부의 종방향으로 폭(l1)의 림을 형성하도록 릿지(18a)에서 상기 후연부(4b)와 교차하며, 제2 깍인면은 상기 후연부(4b)와 상기 후면 또는 흡입면(7) 사이의 교차부로 이루어지는 상기 압력면 릿지(9)와 함께 폭(l2)의 림(17)을 형성하도록 제2의 추가 릿지(18c)를 따라 후연부와 교차하며,

상기 홈(19)은 상기 후면 또는 압력면(7)과 상기 후연부(4b) 사이의 교차부에 위치되는 상기 압력면 릿지(9)로부터 거리(p)를 두고 추가의 릿지(19a)를 형성하도록 상기 후연부(4b)에 수직한 평면에서 삼각형 단면을 가지며, 상기 거리(p)는 상기 압력면(7)과 상기 압력면 릿지(9)에 접촉하게 흐르는 유체의 자연적인 경계층 분리 영역 사이의 거리보다 크며, 이 거리는 원심 분리 장치의 작동 조건으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 블레이드.
회전할 수 있게 장착되는 임펠러(1)에 고정되며 유체를 펌핑 또는 압축하는 원심 분리 장치의 블레이드의 성능을 조정하는 방법으로서,

상기 블레이드는 상기 임펠러(1)의 회전 주행 방향에 대하여 각각 전방 및 후방으로 향하는 전면(8)과 후면(7)을 구비하며, 이들 면은 상기 블레이드(4)의 면을 따라 유체의 흐름 방향으로 하류에 위치된 단부 중 하나에서 상기 후연부(4b)로 알려진 블레이드의 가장자리에 의하여 구속되며,

상기 후연부(4b)에 인접한 상기 후면(7)과 상기 전면(8)의 영역과 상기 후연부(4b)을 포함하는 상기 블레이드(4)의 외면의 영역을 기계 가공하는 것은, 상기 전면 또는 흡입면 및 상기 후면 또는 압력면과 상기 후연부와의 교차부에 각각 마련되는 상기 흡입면 릿지(9)와 상기 압력면 릿지(10)에 추가로, 상기 후연부(4b)의 거의 전체 길이에 걸쳐 상기 후연부(4b)의 종방향으로 연장되는 3개 이상의 추가 릿지(18a, 18b, 18c, 19a, 19b, 19c, 21, 22, 26a, 26b, 26c)를 형성하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 블레이드 성능 조정 방법.
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