KR101298602B1

KR101298602B1 - 원심 팬

Info

Publication number: KR101298602B1
Application number: KR1020087010070A
Authority: KR
Inventors: 토르모트 잘베젠
Original assignee: 우모에 만달 에이에스
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2013-08-26
Also published as: EP1941163B1; US20080232967A1; WO2007037699A1; EP1941163A1; NO20081793L; KR20080056748A; JP2009510305A; US8133009B2; ATE532966T1; NO338320B1; JP5327742B2

Abstract

본원발명은 중앙 휠(40), 하나 이상의 측면 디스크(20, 30) 및 팬 블레이드(50)를 포함하는 원심 팬(1)용 임펠러 장치(10)에 관한 것이다. 본원발명은 상기 중앙 휠(40) 및 측면 디스크(들)(20, 30)가 상기 블레이드를 부착하기 위한 부착 장치(24, 44)를 구비하며, 상기 중앙 휠(40)의 부착 장치(44)가 실질적으로 상기 중앙 휠(40)의 반경 방향에서 연장하며 상기 팬 블레이드(50)의 제2 측면 단부(54)에 지지되도록 배치되는 돌출부(45)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

원심 팬, 블레이드, 임펠러 장치

Description

원심 팬 {CENTRIFUGAL FAN}

본원발명은 원심 팬용 임펠러 장치(impeller device) 및 임펠러 장치를 포함하는 원심 팬에 관한 것이다. 본원발명은 특히 호버크래프트(hovercraft)용 리프트 팬으로서 사용되며 유리- 또는 탄소 섬유- 강화 에폭시, 폴리- 또는 비닐 에스테르, 또는 열가소성 물질과 같은 합성물질로 전체적으로 또는 부분적으로 제조되는 원심 팬에 관한 것이다.

다른 적용 분야, 유체, 유량, 및 압력 증가 용량에 기초하여 서로 다른 방식으로 구성된 몇 가지 유형의 팬이 있다. 원심 팬은 이러한 몇 가지 유형의 팬 중 하나로서, 특히 호버크래프트용 리프트 팬(lift fan)으로서 사용하기에 적합한 팬이다.

더 큰 팬은 일반적으로 강철, 내산(acid-proof) 강철이나 알루미늄과 같은 금속성 물질로 제조된다. 이러한 팬은 통상적으로 팬 블레이드 상에 중력 가속도의 1000-4000 배에 상응하는 거대한 원심력을 발생시키는 매우 빠른 회전 속도를 갖는다. 따라서 팬 구조물은 이러한 큰 힘이 구조체 내에 흡수될 수 있도록 매우 강해야 한다.

미국 특허 US 3,171,586호는 로터 및 이에 부착되는 날개를 구비하는 금속제 원심 팬을 개시하고 있다. 블레이드는 스터드(stud) 및 너트에 의하여 후면 플레이트 및 측면 플레이트에 고정된다. 이러한 볼트는 블레이드의 일부 상에서 연장하여 견고한 결합부를 제공하는 것을 목적으로 하며, 여기서 짧은 스터드는 굽힘이 없이 전단 응력 및 인장 응력을 받게 된다. 상기 스터드는 블레이드의 강화성을 제공하지는 않는다.

군용 배에 사용하기 위해서는 배 및 그 시스템으로부터의 자기 신호(magnetic signature)에 관한 요구조건도 있다. 회전하는 금속 구조체는, 예를 들어, 특정한 센서에 의해 탐지될 수 있는 지구의 자기장에서의 교란을 생성한다. 따라서 팬이 최소의 전기적 와류 전류를 생성하는 것이 매우 중요하다. 이는 팬의 제조에 있어서 낮은 전기 전도성을 갖는 물질을 사용함으로써 해결되며, 추가로 각각의 개별적 부분은 서로에 대해 전기적으로 절연된다.

복합재료의 원심 팬의 현재 구성은 블레이드를 측면 디스크 및 중앙 휠에 부착하는데 있어서 불충분한 방법을 사용하고 있으며, 이로써 볼트 연결부에 실질적인 전단 응력이 형성된다. 이로써 사용수명이 짧아지며 몇 가지의 팬 고장을 초래한다.

미국 특허 US 6,402,467호에는 베인(vane), 상기 베인을 정위치에 고정시키기 위하여 베인의 반대측 측면 상의 복합 재료로부터 형성된 제1 및 제2 동축 디스크 및 강화 컬러(collar)를 포함하는 임펠러가 개시되어 있다. 디스크의 내부 표면은 베인의 날개를 수용하기 위한 함몰부(depressions)를 포함하는데, 이는 디스크에 진공 접합(vacuum bond)된다. 한 베인에 결함이 생겨 교체되어야 하는 경우 에, 디스크는 반드시 제거되어야 한다.

따라서 본원발명의 목적은 전체적으로 또는 부분적으로 복합 재료로 제조되고 블레이드의 부착/제거에 관련되는 상술한 문제점을 방지하며, 동시에 블레이드로부터의 적당한 하중 전달을 제공하는 강한 원심 팬을 제공하는 것이다. 추가적으로 낮은 자기 신호를 갖는 원심 팬을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원발명에 따른 원심 팬은 낮은 관성 모멘트를 가지며, 따라서 팬과 구동 모터 사이의 복잡한 커플링 및/또는 기어장치가 없이도 팬이 작동개시 할 수 있도록 한다.

따라서 본원발명은 중앙 휠, 하나 이상의 측면 디스크 및 팬 블레이드를 포함하고, 상기 팬 블레이드가 제1 측면 단부 및 제2 측면 단부를 구비하며, 상기 중앙 휠 및 측면 디스크(들)가 상기 블레이드를 부착하기 위한 부착 장치를 구비하는 원심 팬용 임펠러 장치에 관한 것이다. 본원발명은 상기 중앙 휠의 부착 장치가 실질적으로 상기 중앙 휠의 반경 방향에서 연장하며 상기 팬 블레이드의 제2 측면 단부에 지지되도록 배치되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

각각의 상기 돌출부는 상기 중앙 휠의 중심에 근접하여 배치되는 곡선형 단부를 포함할 수 있으며, 상기 곡선형 단부는 상기 팬 블레이드의 제2 측면 단부의 일부를 수용하도록 구성된다.

상기 측면 휠의 부착 장치는 상기 팬 블레이드의 제1 측면 단부를 수용하기 위한 요부를 포함할 수도 있으며, 이러한 요부는 상기 팬 블레이드의 제1 측면 단부에 지지되도록 구성될 수 있다.

본원발명에 따른 임펠러 장치는 실질적으로 복합 재료(composite materials)로 제조될 수 있으며, 상기 임펠러 장치의 각각의 부품은 유리 섬유 강화 플라스틱 재료(126)의 절연층에 의해서 서로 절연될 수 있다.

각각의 상기 팬 블레이드는 구조체에 통합되는 내부 나삿니가 있는 두 개 또는 그 이상의 내부 금속 슬리브를 구비하는 공기역학적 외부 형상을 가질 수 있다.

상기 블레이드의 단부는 상기 임펠러의 축에서의 힘을 감소시키도록 S-형상을 가질 수 있다.

상기 팬 블레이드는 관통형 슬리브에 연결되며 중앙 휠의 반대편에 있는 측면 디스크(들)의 측면으로부터 중앙 휠로 나사결합되는 볼트에 의하여 상기 중앙 휠 및 상기 측면 디스크(들)에 부착될 수 있다. 디스크는 측면 디스크의 나선형 단부 측면을 구비하는 금속 라이닝 및 너트 가공된 복합재료 시트 모두에 대해 장착되는 넓은 접촉 표면을 갖는 디스크를 구비하여 사용될 수 있으며, 이로써 볼트 압축 응력(bolt prestressing force)이 상기 복합재료 시트 및 상기 라이닝 사이에 균일하게 분포된다.

본원발명은 상술한 임펠러 장치를 포함하는, 실질적으로 복합 재료로 제조되는 원심 팬도 포함한다. 상기 원심 팬이 팬 케이싱을 구비할 수 있으며, 상기 팬 케이싱은 팬 케이싱 상에 자체 밀봉식이며 내부적으로 매끄러운 검사 해치를 구비하며, 상기 검사 해치는 상기 해치의 폭보다 약간 더 긴 활대를 구비하는 토글 장치에 의하여 개방될 수 있다. 상기 검사 해치(들)는 상기 해치의 개구부 외부로 돌출하는 핸들을 가질 수 있다.

본원발명에 따른 장치의 실시예가 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 본원발명에 따른 원심 팬의 일 실시예의 사시도이다.

도 2a는 본원발명에 따른 임펠러 장치의 제1 측면 디스크를 도시한다.

도 2b는 도 2a의 측면 디스크를 포함하는 임펠러 장치의 사시도를 도시한다.

도 2c는 3개의 팬 블레이드를 구비하는, 도 2b의 임펠러 장치의 중앙 휠을 도시한다.

도 3a는 본원발명에 따른 임펠러 장치를 도시한다.

도 3b는 도 3a의 임펠러 장치의 측면도를 도시한다.

도 4a는 정면에서 바라본, 본원발명에 따른 측면 휠을 도시한다.

도 4b는 도 4a의 측면 휠의 측면도이다.

도 5a는 도 4a의 측면 휠의 후방으로부터의 사시도이다.

도 5b는 축에 부착하기 위해 중앙 휠 내에 볼트를 구비하는, 도 4a의 측면휠을 정면에서 바라본 도면이다.

도 6a는 정면에서 바라본, 본원발명에 따른 중앙 휠을 도시한다.

도 6b는 도 6a의 중앙 휠의 측면도이다.

도 6c는 중앙 휠의 블레이드의 일부를 도시한다.

도 6d는 도 6a의 중앙 휠의 사시도이다.

도 7a는 본원발명에 따른 팬 블레이드의 사시도이다.

도 7b는 도 7a의 팬 블레이드의 측면도이다.

도 7c는 중앙 휠에 삽입된, 도 7a의 팬 블레이드를 도시한다.

도 7d는 위로부터 바라본, 도 7a의 팬 블레이드를 도시한다.

도 8a는 본원발명에 따른 팬 블레이드의 제2 실시예를 도시한다.

도 8b는 위로부터 바라본, 도 8a의 팬 블레이드를 도시한다.

도 9a는 중앙 휠, 제1 및 제2 측면 디스크 및 팬 블레이드 간의 결합을 도시한다.

도 9b 및 9d는 도 6a 로부터의 상세도를 도시한다.

도 9c는 도 4a의 측면 휠의 일부를 도시한다.

도 10은 팬 케이싱의 검사 해치를 구비하는, 본원발명에 따른 원심 팬을 도시한다.

도 11a-d는 검사 해치의 상세도를 도시한다.

본원발명에 따른 원심 팬의 일 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 원심 팬(1)은 자체 밀봉(self-sealing)되는 팬 케이싱(2) 및 내부적으로 매끄러운 팬 해치(fan hatches)(3), 유입구(4) 및 배출구(5)를 포함한다.

원심 팬(1)은 축(12)에 장착된 임펠러 장치(상기 도면에는 도시되지 않음)를 더 포함하며, 여기서 (도시되지 않은) 구동 장치가 축(12)을 통해 임펠러 장치를 회전시킨다. 임펠러 장치의 회전 축은 A-A 로 표시되어 있다. 본원발명에 따른 임펠러 장치의 일 실시예가 이하에서 상세하게 설명된다.

도 2b는 본원발명에 따른 임펠러 장치(10)의 일 실시예를 도시한다. 임펠러 장치는 중앙 휠(40)의 각각의 측면에 장착된 제1 측면 디스크(20) 및 제2 측면 디스크(30)를 포함한다. 제1 측면 디스크(20) 및 중앙 휠(40), 및 중앙 휠(40) 및 제2 측면 디스크(30) 각각은 부착 장치(60)에 의해 팬 블레이드(50)를 통해서 그리고 디스크의 중심부에 있는 스크루를 통해서 서로 부착된다. 부착 장치(60)(도 7a 참조)는 바람직하게 각 단부에 볼트 나삿니를 갖는 금속의 관형 인장 로드를 포함한다(도 9b의 부분(61)에도 동일한 내용이 적용된다).

도 2a 는 실질적으로 경사진 반경 영역(21) 및 중앙 개구부(22)를 갖는 실질적으로 환형의 제1 측면 디스크(20)를 도시한다. 중앙 개구부(22) 근방에서 측면 디스크는, 중앙 휠(4)의 반대측을 향하는, 반경방향으로의 플랜지(23)를 포함한다. 플랜지(23)는 원심 팬의 유입구(4)의 일부를 형성한다.

제1 측면 디스크(20)는 블레이드(50)의 제1 측면 단부의 부착을 위한 제1 부착 장치(24)를 더 포함한다. 상기 부착 장치(24)는 중앙 휠(40)을 향하는 측면 상에 위치하며 원심력에 대한 지지를 제공하기 위하여 블레이드(50)를 수용하고 블레이드의 주변부의 일부에 기대도록 맞춰진 요부(101)(도 5a 참조)를 포함한다. 블레이드(50)를 측면 디스크에 부착하기 위하여 부착 장치(60)에 맞춰진 구멍도 존재하며, 이는 이하에서 더욱 자세하게 설명된다.

본 실시예에서 제2 측면 디스크(30)는 제1 측면 디스크(20)와 동일한 방식으로 구성된다는 것을 이해해야 한다.

도 2c 는 중앙 휠(40)을 도시한다. 중앙 휠은 환형으로서 실질적으로 평평하며, 주변 영역(41) 및 중앙 개구부(42)를 포함한다. 개구부(42)는 측면 디스크(20)에 있는 개구부(20)보다 작으며, 임펠러 장치(10)를 구동 장치에 연결하기 위하여 축(12)이 중앙 휠(40)에 연결된다. 따라서 개구부(42)에 가장 인접한 영역은 중앙 휠(40)이 축(12)에 부착되도록 하는 다수의 구멍(103)을 포함하는 플랜지(102)를 형성한다(도 6a도 참조).

중앙 휠(40)은 블레이드(50)의 제2 측면 단부를 부착하기 위한 제2 부착 장치(44)를 더 포함한다. 본원발명의 본 실시예에서 블레이드(50)는 중앙 휠(40)의 양 측면 상에 장착되므로, 부착 장치(44)는 중앙 휠(40)의 양 측면 상에 장착된다. 제2 실시예에서, 임펠러 장치(10)는 단지 한 세트의 블레이드(5)를 포함하며, 이러한 경우에 중앙 휠은 단지 일 측면 상에 부착 장치(44)를 구비한다. 부착 장치(44)는 바람직하게, 중앙 휠(40)로부터 일정 거리로 돌출하며 중앙 휠의 반경 방향으로 실질적으로 연장하는 긴 사선형의 돌출부(45)(도 6a 참조)를 포함한다. 도 3a, 6c, 7c 에서, 돌출부(45)가 블레이드의 주변부의 부분과 정합되어 블레이드(50)에 대한 지지부를 형성하도록 형성된 것을 알 수 있다. 상술한 부착 장치(24)의 경우에서와 같이, 여기서도 블레이드(50)를 중앙 휠(40)에 고정하기 위한 부착 장치(60)에 대한 구멍이 제공되며, 이에 대해서는 이하에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.

도 3a는 본원발명에 따른 임펠러 장치(10)의 사시도이다. 도면으로부터, 각각의 블레이드(50)가 원심력으로 인해 반경 방향으로 외부로 이동하는 것이 방지된 것을 알 수 있다. 원심력에 대한 블레이드의 상기 부착은, 특히, 측면 디스크(20, 30)의 요부(101) 뿐만 아니라 중앙 휠(40)의 돌출부(45)로 이루어진다. 요부(101)는 측면 디스크(20, 30)의 외부 상에 돌출부(240)를 형성한다. 따라서 상기 부착은 블레이드(50)로부터의 하중 이동과 위치 설정을 확실하게 한다.

도 3b는 도 3a 의 임펠러 장치의 측면도이다. 본 도면은 부착 장치(60)의 인장 로드의 예압(prestressing)을 위해 측면 디스크(20, 30) 상의 너트 가공된 시트(nut-milled seat)에 지지되는 볼트(63)의 헤드를 도시한다. 본원발명의 일 실시예에서 상기 볼트(63)는 강철로 제조된다. 볼트(63) 및 인장 로드는 블레이드(50)를 원심력 방향으로 바깥쪽으로 미는 힘을 흡수하는 것도 보조하게 된다. 본원발명의 제2 실시예에서는 볼트가 티타늄으로 제조된다. 나사 및 볼트 연결에는 금속 로드가 적합하다.

도 4a 및 4b 는 측면 휠(20, 30)의 정면도 및 측면도를 각각 도시한다. 도면부호 "200"은 화이버 클로스(fibre cloth)에 대한, 즉 돌출부(240) 영역의 맵 상의 고도 윤곽선(elevation contour line)에 상응하는, 윤곽선을 지시한다. 비록 돌출부(240)가 어느 정도는 블레이드의 단부 형상에 정합하는 형상을 갖지만, 본 실시예의 부착 장치(24)가 블레이드 단부의 전체 주변부를 둘러싸지 않는다는 것을 지적하는 것이 중요하다. 이는 임펠러 장치를 분해하지 않고도 각각의 블레이드를 제거하는 것을 용이하게 한다. 부착 장치(24)가 블레이드 단부의 전체 주변부를 둘러싸는 실시예를 제공하는 것도 가능하지만, 이 경우 블레이드를 제거하는 것은 상기 부착 장치에 센터링된 회전 운동을 포함하게 된다.

도 5a 는 중앙 휠(40)을 향하는 측면으로부터 바라본 도 4a 의 측면 휠을 도시한다. 본원발명의 본 실시예에서 요부(101)는 타원 형태로서 길게 연장되어 있다(날개 형태(aerofoil profile)). 본원발명의 실시예(도 7d 참조)는 임펠러 직경이 1.5 내지 2m 이고 회전 속도가 1000 내지 2000 rpm 인 팬에 적당하다.

더 큰 속도(2000 - 4000g, g는 중력 가속도)의 팬에 대해서는, 블레이드의 단부가 S 형태이다(도 8b). 이러한 종류의 형태는 축 상에 더 작은 힘이 작용하게 한다.

경사 영역(21)은 팬 유입부가 측면 디스크의 내부 상에서 곡선 형태를 필요로 하는 이러한 종류의 고속 팬에서 팬이 더욱 공기 역학적인 형상을 갖도록 한다.

도 5b 는 축에 대한 볼트 체결부(100)를 구비하는 중앙 휠(120)의 정면에서 바라본, 도 4a 의 측면 휠을 도시한다.

도 6a, 6b, 6c-d 는 각각 본원발명의 실시예의 중앙 휠(40)에 대한 정면, 측면, 및 사시도를 도시한다. 도 6a 는 중앙 휠을 축(12)(도시되지 않음)에 부착시키기 위한 구멍(103)을 구비하는 플랜지(102) 및 중앙 휠(40) 내의 개구부(42)를 도시한다. 본 도면은 제조과정 동안에 중앙 휠을 위치시키고 블레이드(50)를 중앙 휠(40)에 부착시키기 위한 구멍(104)도 도시한다. 중앙 휠(40)은 두 개의 반체(half)로 제조된다. 먼저 제1 반체가 부착 장치(44)를 구비하여 제조되고, 이후 돌출부(45)와 맞물리는 요부를 구비하는 지그(jig) 내에 배치되어 구멍(104)이 형성된다. 제2 반체도 동일한 방식으로 제조되고, 최종적으로 이들 반체는 서로 결합된다. 본 도면은 돌출부(45)를 구비하는 부착 장치(44)도 도시한다. 본원발명 의 실시예에서 돌출부(45)는 블레이드(50)에 대한 추가적인 부착부를 형성하는 용도의 곡선형 단부(105)를 포함한다. 이러한 단부(105)는 "노즈 후크(nose hook)" 라고도 불리며, (개별적인 블레이드에 손상이 발생한 경우에) 볼트(63)가 느슨해진 후 블레이드(50)의 녹아웃(knocking out) 가능성을 제공하도록 형태가 형성된다. "노즈 후크"를 포함하지 않는 돌출부를 제공하는 것도 가능하다. "테일 후크(tail hook)" 라고도 불리는 돌출부(45)의 제2 단부(144)는 실제 돌출부(45)에 추가하여 블레이드를 정위치에 고정시킨다.

도 7a, 7b, 및 7c 는 각각 본원발명에 따른 팬 블레이드의 사시도, 측면도 및 중앙 휠(40)에 삽입된 도면을 도시한다. 블레이드(50)는 후단 에지(trailing edge; 52)보다 두꺼운 선단 에지(leading edge; 51)를 구비하는 유동 보조형의 날개 형상(flow-assisting wing profile)으로 구성된다(도 7b 참조). 선단 에지(51)는 축(12)에 가깝게 배열된다. 또한, 블레이드(50)는 제1 측면 디스크(20)의 부착 장치(24) 및 제2 측면 디스크(30)의 상응하는 부착 장치에 장착하기 위한 제1 측면 단부(53)와 중앙 휠(40)의 부착 장치(44)에 장착하기 위한 제2 측면 단부(54)를 갖는다.

블레이드(50)의 후단 에지(52)는 공기가 보다 용이하게 유동할 수 있게 하기 위하여 90도 에지가 대략적으로 끝에 형성된다. 끝부분은 잘려지는데, 이로써 후미(tail)가 더 강해지고 단단해지기 때문이다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 측면 단부(53) 및 제2 측면 단부(54)는 바람직하게는 복합재료(composite)로 제조되는 지지 구조체(55)를 포함한다. 이들 지 지 구조체 사이에 복합 재료의 블레이드 몸체(56)가 통합된다. 블레이드 몸체(56)는 상술한 날개 프로파일의 형태이며 금속 로드(rod)(무게를 줄임)의 관통 개구(57)를 포함한다.

도 7d는 도 7a의 팬 블레이드의 평면도를 도시하며, 측면 단부(53, 54)의 형상을 보여주고 있다. 제1 측면 단부(53)는 측면 디스크(20, 30)의 부착 장치(24)로 끼워지도록 바람직하게 구성된다. 부착 장치(24)가 측면 디스크(20)의 만곡 영역(21) 내에 부분적으로 장착되므로, 제1 측면 단부(53)도 역시 이러한 만곡 영역(21)에 맞춰진 굴곡부를 갖는다. 이러한 굴곡부는 공기역학적인 임펠러에 측면 표면에서 단단한 지지부를 형성하게 한다.

제2 측면 단부(54)도 역시 부착 장치(44)에 끼워지도록 구성되며, 결과적으로 실질적으로 평평한 표면을 갖는다.

도 8a 및 8b는 본원발명에 따른 팬 블레이드(50)의 제2 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 높은 회전 속도에 적합하다. 이러한 실시예에서, 후단 에지(52)는 곧은 말단부를 갖는다. 이는 노출된 후미 단부가 임펠러를 통과하는 물체로부터 충격을 받는 것을 방지하기 위함이다. 이러한 실시예는, 팬이 약 120 m/sec 까지의 공기 속도에서 대략 1900 rpm으로 회전해야 할 때, 다른 실시예들보다 실질적으로 적은 소음이 나게 한다. 도면으로부터, 블레이드(50)의 제1 측면 단부(53)가 팬으로의 공기역학적인 유입구를 얻기 위하여 S 형태인 것을 알 수 있다.

도 9a는 중앙 휠(40), 제1 및 제2 측면 디스크(20, 30) 각각, 및 팬 블레이드(50) 사이의 부착을 도시하며, 도 9b는 도 9a의 상세도를 도시한다. 이러한 연 결은 블레이드(50)가 중앙 휠(40)의 부착 장치(44) 및 측면 디스크(20, 30)의 부착 장치(24)에 배치되고 체결 장치(60)에 의해 고정되는 방식으로 이루어진다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 블레이드(50)가 부착 장치(44, 24) 상에 위치할 때, 오직 블레이드의 하부 부분만이 상기 부착 장치에 의하여 반경 방향으로 이동하는 것이 방지된다. 이로써 볼트(63)를 풀러 축(12)을 향해 힘을 가하여 결함이 있는 블레이드를 제거할 수 있게 된다.

체결 장치(60)는 블레이드 몸체(56)의 관통 개구(57)(도 7c 참조)에 위치하는 중공의, 예를 들어 금속 슬리브(61) 또는 금속 관형 로드(tubular rod) 및 각각의 슬리브에 대해 2개의 볼트(63)를 포함하며, 여기서 볼트는 슬리브의 각 단부에 배치된다. 슬리브(61)는 각 단부에 내부로 나삿니가 형성된 부분을 포함한다. 또한, 제1 측면 디스크(20)와 중앙 휠(40) 각각의 부착 장치(24, 44)의 개구에는 중공의, 바람직하게는 금속 슬리브(62)가 장착된다. 상기 슬리브(62)의 용도는 볼트가 복합재료를 파고들지 않도록 하는 것이다. 체결 장치(60)는 또한 디스크(64), 측면 디스크(20)의 슬리브(62), 블레이드의 지지 구조체(55)로 삽입되어 블레이드(50)의 슬리브(61) 중 하나에 나사결합되는 볼트(63)를 포함한다. 동일한 방식으로 블레이드(50)가 중앙 휠(40)에 부착되며, 동일한 방식으로 블레이드(50)가 중앙 횔(40)과 제2 측면 디스크(30) 사이에 부착된다.

제1 측면 디스크(20)의 부착 장치(24)가 블레이드(50)를 수용하도록 구성된 부분(26)을 포함한다는 것을 주목해야 한다(도 9b, 9c). 제1 측면 디스크(20)의 반대측면에서, 측면 디스크(20)는 중앙 휠(40)에 실질적으로 평행한 부분(27)을 포 함한다. 이는 블레이드의 부착으로부터의 힘이 임펠러 장치(10)의 회전 방향에 수직하게 흡수되도록 한다.

참조 번호 "126"는 전체 블레이드 측면을 덮는, 예를 들어 유리 섬유의 전기 절연층을 언급한다. 마모층(wear layer)이 필요하다면, 상기 층이 블레이드(50)도 덮을 수 있다. 측면 디스크(20, 30) 및 중앙 휠(40)의 내부는 와류 전류(eddy current) 효과를 줄이기 위하여 절연된다.

도 10은 팬 케이싱의 검사 해치(hatch)를 구비하는, 본원발명에 따른 원심 팬을 도시한다.

측면 디스크(20, 30)의 만곡 영역(21)은 원심 팬(1)의 유입구(4)의 일부를 형성한다. 기류는 측면 디스크와 중앙 휠 사이에서 블레이드(50)를 지나고 배출부를 통해 유출구(5) 외부로 보내진다. 케이싱(2)은 도 10에 도시된 바와 같이, 나선형의 배출부를 구비한다. 본 실시예에서 부착 장치(24)가 블레이드(50)의 전체 측면 가장자리를 둘러싸므로, 부착 장치(24)는 블레이드(50)의 안정적인 부착을 제공하며 원심력이 제1 측면 디스크(20)에 균일하게 분배되도록 한다.

도 11 a-d는 검사 해치(3)를 상세하게 도시한다. 해치(3)는 토글 활대(toggle batten)(200)에 연결되는데, 이는 팬 케이싱 상의 가스킷(205)에 추가하여 해치를 밀봉한다. 해치를 열기 위해서는, 나사 기구가 풀리고, (토글이 안정되게 위치하도록 하는)멈추개(shoe)(202)가 회전하여 토글(200)이 대각선으로 회전한다. 이렇게 하여 해치(204)가 케이싱 내부로 기울어질 수 있고, 해치 사각형의 가장 좁은 경로가 가장 넓은 개구로부터 나가기 전에 회전할 수 있다. "111"은 플레 이트(203)에 의하여 해치(3)에 부착되는 핸들을 표시한다. 이러한 구성은 팬 케이싱의 내부에 매끈한 표면을 제공하게 되며, 이는 자체-밀봉식(self-sealing)이며 또한 실수로 해치가 팬 케이싱으로 빠지는 것을 방지한다.

Claims

원심 팬(1)용 임펠러 장치(10)로서,

중앙 휠(40), 하나 이상의 측면 디스크(20, 30) 및 팬 블레이드(50)를 포함하고,

상기 팬 블레이드가 제1 측면 단부(53) 및 제2 측면 단부(54)를 구비하며,

상기 중앙 휠(40) 및 측면 디스크(들)(20, 30)가 상기 블레이드를 부착하기 위한 부착 장치(24, 44)를 구비하는, 원심 팬용 임펠러 장치에 있어서,

상기 중앙 휠(40)의 부착 장치(44)가 상기 중앙 휠(40)의 반경 방향에서 연장하며 상기 팬 블레이드(50)의 제2 측면 단부(54)에 지지되도록 배치되는 돌출부(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제1항에 있어서,

각각의 상기 돌출부(45)가 상기 중앙 휠(40)의 중심에 가장 가깝게 배치되는 곡선형 단부(105)를 포함하며, 상기 곡선형 단부(105)는 상기 팬 블레이드(50)의 제2 측면 단부의 일부를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제1항에 있어서,

상기 측면 휠(20, 30)의 부착 장치(24)가 상기 팬 블레이드(50)의 제1 측면 단부(53)를 수용하기 위한 요부(101)를 포함하며, 상기 요부는 상기 팬 블레이드(50)의 제1 측면 단부(53)의 주변부의 일부에 지지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제1항에 있어서,

상기 임펠러 장치가 복합 재료(composite materials)로 제조되는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제1항에 있어서,

상기 임펠러 장치(10)의 각각의 부품이 유리 섬유 강화 플라스틱 재료(126)의 절연층에 의해서 서로 절연되는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제1항에 있어서,

각각의 상기 팬 블레이드(50)가 구조체에 통합되는 내부 나삿니가 있는 두 개 또는 그 이상의 내부 금속 슬리브(61)를 구비하는 공기역학적 외부 형상을 갖는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제1항에 있어서,

상기 블레이드의 단부가 상기 임펠러의 축(12)에서의 힘을 감소시키도록 S-형상(도 8b)인 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제1항에 있어서,

상기 팬 블레이드(50)가 관통형 슬리브(61)에 연결되는 볼트(63)에 의하여 상기 중앙 휠(40) 및 상기 측면 디스크(들)(20, 30)에 부착되는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
제8항에 있어서,

넓은 접촉 표면을 갖는 디스크(64)가 상기 측면 디스크의 나선형 단부 측면을 구비하는 금속 라이닝(62) 및 너트 가공된 복합재료 시트(27) 모두에 대해 지지되어 장착되며, 이로써 볼트 압축 응력(bolt prestressing force)이 상기 복합재료 시트(27) 및 상기 라이닝(62) 사이에 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는,

원심 팬용 임펠러 장치.
복합 재료로 제조되는 원심 팬(1)으로서,

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 임펠러 장치를 포함하는,

원심 팬.
제10항에 있어서,

상기 원심 팬이 팬 케이싱(2)을 구비하며, 상기 팬 케이싱은 팬 케이싱(2) 상에 자체 밀봉식이며 내부적으로 매끄러운 검사 해치(3)를 구비하며, 상기 검사 해치는 상기 해치(3)의 폭보다 약간 더 긴 활대를 구비하는 토글 장치(200)에 의하여 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는,

원심 팬.
제11항에 있어서,

상기 검사 해치(들)(3)가 상기 해치의 개구부 외부로 돌출하는 핸들(111)을 가지는 것을 특징으로 하는,

원심 팬.