KR101241669B1 - 쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구 - Google Patents

쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구 Download PDF

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Abstract

쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구가 개시된다. 본 발명의 쉬라우드 타입의 원심 임펠러는 T자 형태인 임펠러부, 상기 임펠러부와 브레이징(brazing) 접합하여 I자 형태를 이루는 쉬라우드, 및 상기 임펠러부와 상기 쉬라우드가 접합되는 외측 부분에 라운드 지도록 형성된 필렛부(fillet portion)를 포함한다. 이와 같이 구성되어, 임펠러부와 쉬라우드를 브레이징 접합시, 접합 면적을 넓혀서 접합 강도를 보장하며, 구조적으로 안정적일 뿐만 아니라, 그루부를 형성하여 임펠러부와 쉬라우드를 접합할 때 사용되는 필러메탈이 외부로 퍼져 나오지 않도록 필러메탈의 양을 조절할 수 있고, 또한, 임펠레부에 필렛에 발생할 수 있는 버(bur)를 용이하게 제거할 수 있는 전용 공구를 제공한다.
원심 임펠러, 필러메탈, 쉬라우드

Description

쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구 {SHROUDED TYPE CENTRIFUGAL IMPELLER AND MANUFACTURING METHOD, MANUFACTURING TOOL FOR THE SAME}
본 발명은 쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구에 관한 것으로서, 임펠러부와 쉬라우드를 브레이징 접합시, 접합 면적을 넓혀서 접합 강도를 보장하며, 구조적으로 안정적일 뿐만 아니라, 그루부를 형성하여 임펠러부와 쉬라우드를 접합할 때 사용되는 필러메탈이 외부로 퍼져 나오지 않도록 필러메탈의 양을 조절할 수 있고, 또한, 임펠레부에 필렛에 발생할 수 있는 버(bur)를 용이하게 제거할 수 있는 쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구에 관한 것이다.
원심 압축기는 기체를 고속으로 회전하는 바퀴 속으로 통과하게 하여 그 원심력을 이용하여 기체에 압력을 가하는 기계를 말한다. 원심 압축기는 고속으로 회전하는 임펠러(impeller)의 원심력을 이용하여 기체의 속도 에너지를 압력으로 바꾸는 장치이다. 일반적으로는 냉동 사이클의 한 구성요소로도 많이 쓰이나, 쓰임새가 이에 한정되는 것은 아니다.
원심 압축기 중에서 쉬라우드(shrouded, 밀폐형) 형식의 원심 임펠러는 공력적으로 효율이 더 높다고 알려져 있다. 따라서, 일반적으로 진공 브레이징 혹은 딥 브레이징 등의 방법으로 쉬라우드 및 원심 임펠러를 접합하는 방식으로 가공되어 왔다. 보다 자세한 설명을 위하여, 종래의 쉬라우드 타입의 임펠러를 도 1에 도시한다.
도 1과 같이 전체적으로 I 형태로 형성되는데, 이는 쉬라우드 타입의 임펠러(10)는 T 형태의 임펠러(12)에, 쉬라우드(11)를 브레이징(brazing) 접합하여 사용하게 된다. 소재는 대개 SUS 를 사용하게 되는데, 이러한 경우에는 그 접합부위에 응력이 집중되어 운전 중 파손될 우려가 있다. 또한, 원심 임펠러의 크기가 커지면, 쉬라우드의 무게도 커지기 때문에, 회전 시 임펠러의 블레이드에 매우 큰 응력이 발생하므로 일반적인 브레이징 방법으로 가공 시 파손의 우려가 있게 된다.
또한, 임펠러의 크기가 커지면 작동 회전수에서 원심력의 영향으로 인해 국부적으로 매우 큰 응력이 발생하게 되어 임펠러가 쉽게 파괴될 수 있다. 따라서 기존의 브레이징 방법으로는 대형의 쉬라우드 타입 원심 임펠러를 제작할 수 없는 문제가 있다. 대용량 및 고속에서도 안전하고 신뢰성 있는 쉬라우드 타입의 임펠러 제작에 관한 연구가 시급한 실정이라 하겠다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 임펠러부와 쉬라우드를 브레이징 접합시, 접합 면적을 넓혀서 접합 강도를 보장하며, 구조적으로 안정적인 쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 임펠러부와 쉬라우드를 접합할 때 사용되는 필러메탈이 외부로 퍼져 나오지 않도록 필러메탈의 양을 조절할 수 있는 쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 임펠레부에 필렛에 발생할 수 있는 버(bur)를 용이하게 제거할 수 있는 쉬라우드 타입의 원심 임펠러 및 그 제작방법, 제작 공구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 본 발명의 쉬라우드 타입의 원심 임펠러는 T자 형태인 임펠러부, 상기 임펠러부와 브레이징(brazing) 접합하여 I자 형태를 이루는 쉬라우드, 및 상기 임펠러부와 상기 쉬라우드가 접합되는 외측 부분에 라운드 지도록 형성된 필렛부(fillet portion)를 포함한다.
상기 필렛부는 상기 임펠러부와 상기 쉬라우드의 접합 후에 별도 가공으로 형성되며, 상기 임펠러부에는 상기 쉬라우드와 접촉되는 면에 그루브가 형성되며, 상기 그루브에는 상기 접합을 위하여 필러메탈이 삽입된다.
또한, 본 발명에 따른 쉬라우드(shrouded) 타입의 원심 임펠러의 제작방법은 T자 형태인 임펠러부를 제공하는 단계, 1 자 형태인 쉬라우드를 제공하는 단계, 상기 임펠러부와 상기 쉬라우드의 브레이징(brazing) 접합하여 I자 형태를 이루는 단계, 및 상기 임펠러부와 상기 쉬라우드가 접합되는 외측 부분에 라운드 지도록 형성된 필렛부(fillet portion)를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 임펠러부에는 상기 쉬라우드와 접촉되는 면에 그루브가 형성되며, 상기 그루브에는 상기 접합을 위하여 필러메탈이 삽입된다.
상기 필렛부의 버(bur)를 제거하는 단계를 더 포함하며, 복수개의 블레이드(blade)를 구비한 공구를 이용하여 상기 필렛부에 상기 블레이드를 회전시켜 버를 제거한다. 상기 공구는 손잡이가 구비되고, 4개의 블레이드가 방사상으로 배치되며, 상기 손잡이와 상기 블레이드를 연결하는 연결봉이 형성된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되어, 임펠러부와 쉬라우드를 브레이징 접합시, 접합 면적을 넓혀서 접합 강도를 보장하며, 구조적으로 안정적일 뿐만 아니라, 그루부를 형성하여 임펠러부와 쉬라우드를 접합할 때 사용되는 필러메탈이 외부로 퍼져 나오지 않도록 필러메탈의 양을 조절할 수 있고, 또한, 임펠레부에 필렛에 발생할 수 있는 버(bur)를 용이하게 제거할 수 있는 전용 공구를 제공한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 임펠러부와 쉬라우드를 브레이징 접합시, 접합 면적을 넓혀서 접합 강도를 보장하며, 구조적으로 안정적인 효과가 있다.
또한, 임펠러부와 쉬라우드를 접합할 때 사용되는 필러메탈이 외부로 퍼져 나오지 않도록 필러메탈의 양을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 임펠레부에 필렛에 발생할 수 있는 버(bur)를 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 수직처분 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 다양하게 적용이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 쉬라우드 타입의 원심 임펠러를 도시한 것이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 쉬라우드 타입의 임펠러(100)는 T 형태의 임펠러부(120)에, 쉬라우드(110)를 브레이징(brazing) 접합하여 사용하게 된다. 이때, 임펠러부(120)에는 쉬라우드와 접하는 부위에 필렛부(fillet portion, 130)을 형성한다. 필렛부(130)는 임펠러부(120)에서 라운드 지도록 구성된 형상으로서, 임펠러부(120)와 동일 재질일 수도 있으나, 이종 재질도 가능하다. 즉, 필렛(fillet)을 별도 가공하여 접합 면적을 넓히며, 구조적으로 안정할 수 있도록 한다. 또한, 별도 가공 없이 임펠러부(120)의 형상이 쉬라우드(110)와 닿는 부분이 라운드 지도록 그 끝단이 일체로 형성될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 쉬라우드 타입의 원심 임펠러(100)는 임펠러부(120)와 쉬라우드(110)를 각각 제작하여 접합하게 되는데, 접합 부분이 일반 브레이징보다 넓기 때문에, 접합을 위해 용가제(필러메탈, fillermetal)가 많이 도포되어야 한다.
이때, 평평한 브레이징 면에 도포하여 알려진 일반적 브레이징 방법으로 접합하면, 도 3과 같이 브레이징 면이 고르지 못한 문제가 발생한다. 즉, 호떡을 누르면, 누르는 판 사이로 호떡이 퍼져 나오는 것처럼, 필러메탈(140, fillermetal)이 임펠러부(120)와 쉬라우드(110) 사이로 빠져 나오게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 4a 및 도 4b 를 제시한다. 이에 제시된 바와 같이, 임펠러부(120)에는 쉬라우드(110)와 접촉되는 면에 그루브(121)를 형성하고, 상기 그루브(121)에 필러메탈(140)을 투입하게 된다. 상기 그루브(121)를 통해 임펠러부(120)와 쉬라우드(110)의 접촉면 사이로 필러메탈(140)이 침투하게 되며, 그 양을 제어할 수 있어서 접촉면 밖으로 빠져나가는 필러메탈(140)의 양이 줄어들게 된다. 도 4B는 접합이 수행된 후에 그루브(121)에 일부 진공 상태가 나타나게 되고, 필러메탈(140)이 임펠러부(120)와 쉬라우드(110) 사이로 침투되는 모습을 나타낸 것이다. 이러한 모습을 도 5에 나타내었다. 도 5를 도 3과 비교하면, 현격히 향상된 효과를 알 수 있다.
또한, 임펠러부에 필렛을 가공하다 보면, 끝단 얇은 부분에 버(bur)가 발생하기 쉬운데, 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 도 6과 같이 별도의 T 자 형태의 가공튤을 개발하였다.
도 6은 본 발명에 따른 가공튤을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 가공튤(200)은 전체적으로 T자 형태로서, 4개의 블레이드(210)가 구비되고, 사용자가 손으로 잡을 수 있는 손잡이(230)가 마련되며, 블레이드(210)와 손잡이(230)를 연결하는 연결봉(220)이 형성되어 있다. 사용자가 손잡이(220)를 잡고, 버(bur)가 없도록 필렛 부분의 가공이 가능하도록 한다. 블레이드(210)가 필렛부을 따라 회전하면서 버를 제거하게 된다. 본 실시예에서는 블레이드(210)가 4개인 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 임의의 개수로 형성될 수 있다. 이러한 가공 모습을 도 7에 도시하였다. 필렛부에 블레이드를 회전시키면서 버를 제거하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래에 따른 쉬라우드 타입의 원심 임펠러를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 쉬라우드 타입의 원심 임펠러를 도시한 것이다.
도 3은 종래의 방법으로 종래의 브레이징 접합면을 도시한 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 임펠러의 그루브 모습을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 방법으로 종래의 브레이징 접합면을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 가공튤을 나타낸 것이다.
도 7은 가공튤을 이용한 가공 모습을 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 임펠러 110: 쉬라우드
120: 임펠러부 121: 그루브
130: 필렛부 140: 필러메탈

Claims (8)

  1. 쉬라우드(shrouded) 타입의 원심 임펠러에 있어서,
    T자 형태인 임펠러부;
    상기 임펠러부와 브레이징(brazing) 접합하여 I자 형태를 이루는 쉬라우드; 및
    상기 임펠러부와 상기 쉬라우드가 접합되는 외측 부분에 라운드 지도록 형성된 필렛부(fillet portion);
    를 포함하고,
    상기 필렛부는 상기 브레이징 접합 전에 상기 임펠러부에 별도 가공으로 형성되거나 상기 임펠러부와 일체로 형성되며,
    상기 브레이징 접합은 필러메탈에 의해 형성되되, 상기 임펠러부에는 상기 쉬라우드와 접촉되는 면에 상기 필러메탈이 삽입되는 그루브가 형성되어 상기 필러메탈의 양을 조절 가능한 것을 특징으로 하는 쉬라우드 타입의 원심 임펠러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 쉬라우드(shrouded) 타입의 원심 임펠러의 제작방법에 있어서,
    T자 형태의 임펠러부를 제공하는 단계;
    상기 임펠러부와 브레이징 접합하여 I자 형태를 이루는 쉬라우드를 제공하는 단계;
    상기 임펠러부와 상기 쉬라우드가 접합되는 외측 부분에 라운드 지도록 형성된 필렛부(fillet portion)를 상기 브레이징 접합 전에 상기 임펠러부에 형성하거나 상기 임펠러부와 일체로 형성하는 단계;
    상기 임펠러부의 상기 쉬라우드와 접촉되는 면에 하기 필러메탈의 양 조절을 위한 그루브를 형성하는 단계; 및
    상기 브레이징(brazing) 접합을 위해 상기 그루브에 필러메탈을 삽입하는 단계;
    를 포함하는 쉬라우드 타입의 원심 임펠러의 제작방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제작방법은 상기 필렛부의 버(bur)를 제거하는 단계를 더 포함하며, 복수개의 블레이드(blade)를 구비한 공구를 이용하여 상기 필렛부에 상기 블레이드를 회전시켜 버를 제거하는 것을 특징으로 하는 쉬라우드 타입의 원심 임펠러의 제작방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공구는,
    손잡이가 구비되고, 4개의 블레이드가 방사상으로 배치되며, 상기 손잡이와 상기 블레이드를 연결하는 연결봉이 형성된 것을 특징으로 하는 쉬라우드 타입의 원심 임펠러의 제작방법.
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