KR101475874B1 - 임펠러 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 임펠러는 블레이드가 구비된 디스크와, 복수 개로 분할된 몸체가 상호 체결되면서 블레이드에 결합되는 쉬라우드를 구비한다. 이러한 구조의 임펠러를 채용하면, 블레이드와 쉬라우드를 일일이 용접으로 고정할 필요가 없기 때문에 조립 작업을 편리하게 진행할 수 있고, 불량 발생 요인이 적으므로 안정적인 품질도 기대할 수 있다.

Description

임펠러 및 그 제조방법{Impeller and manufacturing method thereof}
본 발명은 압축기나 펌프와 같은 회전 장치에 사용되는 임펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쉬라우드를 구비한 임펠러와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유체를 압축하는 압축기나 펌프 등에는 회전력을 발생시키는 임펠러가 구비되어 있다.
이 임펠러는 회전 운동 에너지를 유체에 전달시켜 유체의 압력을 상승시키는 기능을 수행하는 것으로, 이를 위해 본체인 디스크의 일면에 유체의 이동을 돕고 상기 회전 운동 에너지를 유체에 전달하기 위한 다수개의 블레이드(blade)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 디스크와 반대편에서 블레이드를 덮어주는 쉬라우드(shroud)도 설치되어 있는데, 이 쉬라우드는 블레이드와 함께 유체의 이동 통로를 형성하는 역할을 한다.
한편, 이러한 임펠러를 제조할 때에는 상기 블레이드가 마련된 디스크 및 상기 쉬라우드를 각각 가공하여 만든 후, 상기 블레이드와 쉬라우드를 용접으로 결합시키는 방식이 사용된다.
그런데, 이와 같은 용접 결합 방식을 사용하면, 쉬라우드나 블레이드가 용접 과정 중 변형되기가 쉬워서, 품질에 악영향이 미칠 수 있다. 또한, 용접 결합 방식에서는 쉬라우드와 블레이드의 접촉부 전체에 대해 용접을 하기가 어려워서 결합력에도 문제가 생길 수 있다.
따라서, 이러한 단점을 해소할 수 있는 새로운 임펠러의 제조 방식이 요구되고 있다.
본 발명은 블레이드가 마련된 디스크 및 쉬라우드의 제조 및 결합을 편리하고 안정적으로 수행할 수 있도록 개선된 임펠러 및 그 제조방법을 제공하는 것을 주된 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러는, 블레이드가 구비된 디스크와, 상기 블레이드에 결합되는 쉬라우드를 구비하며, 상기 쉬라우드의 몸체가 복수 개로 분할되어 서로 결합되는 스플릿 구조체로 이루어져 있다.
상기 쉬라우드에 상기 블레이드가 삽입되는 슬롯이 형성될 수 있다.
상기 쉬라우드는 상기 디스크의 일측을 덮어주는 제1스플릿부 및, 상기 일측과 대칭된 상기 디스크의 타측을 덮어주는 제2스플릿부를 포함할 수 있다.
상기 제1스플릿부와 상기 제2스플릿부에는 서로 결합되는 플랜지가 각각 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러 제조방법은 (a) 블레이드가 구비된 디스크를 준비하는 단계; (b) 몸체가 복수 개로 분할된 스플릿 구조의 쉬라우드를 준비하는 단계; 및 (c) 상기 스프릿 구조의 쉬라우드를 서로 결합시켜서 상기 블레이드와 결합되게 하는 단계;를 포함한다.
상기 (b)단계에서 상기 쉬라우드가 상기 블레이드와 결합될 부위에 슬롯을 형성할 수 있다.
상기 (c)단계에서 상기 쉬라우드의 슬롯에 상기 블레이드를 끼워맞춘 후 결합공정을 수행할 수 있다.
상기 (b)단계에서 상기 디스크의 일측을 덮어주는 제1스플릿부와, 상기 일측과 대칭된 상기 디스크의 타측을 덮어주는 제2스플릿부로 상기 쉬라우드를 제조할 수 있다.
상기 (b)단계에서 상기 제1스플릿부와 상기 제2스플릿부에 플랜지를 각각 마련하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 (c)단계에서 상기 제1스플릿부의 플랜지와 상기 제2스플릿부의 플랜지를 서로 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 임펠러 및 그 제조방법에 의하면, 블레이드와 쉬라우드의 접합부의 변형을 최소화하고, 블레이드와 쉬라우드의 접합 강도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 임펠러의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제조방법에 따른 임펠러의 제조 과정을 차례로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 임펠러의 개략적인 모습을 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선과 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면 구조를 각각 도시한 것이다. 그리고, 도 4a 내지 도 4c는 이러한 임펠러의 제조 과정을 차례로 도시한 도면이다.
본 실시예에 따른 임펠러(100)는 압축기나 펌프 또는 송풍기와 같은 회전 기계에 사용될 수 있는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본체가 되는 디스크(110)와, 덮개 역할을 하는 쉬라우드(120)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 디스크(110)에는 내부 코어(111)와, 베이스부(112), 그리고 복수개의 블레이드(113)들이 구비되어 있다.
상기 내부 코어(111)는 원통의 형상을 가지도록 형성된다. 내부 코어(111)의 중심에는 장착 구멍(111a)이 형성되는데, 장착 구멍(111a)에는 조립 과정 시 회전축(미도시)이 끼워지므로, 내부 코어(111)는 회전축의 동력을 임펠러(100)로 전달하는 기능을 수행하게 된다.
상기 베이스부(112)는 내부 코어(111)의 외곽에 위치하게 되는데, 베이스부(112)의 표면(112a)은 경사진 곡면을 이루도록 형성되어 있어 유체 통로의 바닥면을 형성하여 유체 유동을 부드럽게 할 뿐만 아니라, 유체로의 에너지 전달을 최대로 할 수 있도록 설계되어 있다.
상기 블레이드(113)들은 베이스부(112)의 표면(112a)에 형성되어 있는데, 유체의 이동을 가이드하는 기능을 수행하면서, 임펠러(110)의 운동에너지를 유체에 전달하는 기능을 수행한다.
그리고, 상기 쉬라우드(120)는 블레이드(113)의 상면에 결합되어 디스크(110)의 상방을 덮어주는 것으로, 유체 통로의 천정면을 형성하여 베이스부(112) 및 블레이드(113)와 함께 유체의 이동 통로를 이룬다.
그런데, 이 쉬라우드(120)는 단일체로 구성된 것이 아니라, 상기 디스크(110)의 일측과 타측을 대칭되게 덮는 분할체로 이루어져 있다. 즉, 디스크(110)의 일측을 덮어주는 제1스플릿부(121)와, 그와 대칭인 타측을 덮어주는 제2스플릿부(122)로 쉬라우드(120)가 분할되어 있다. 그리고, 상기 제1,2스플릿부(121)(122)에는 서로 체결하기 위한 플랜지(121a)(122a)가 마련되어 있다. 그러니까, 쉬라우드(120)를 블레이드(113)에 용접하여 고정시키는 것이 아니라, 두 개로 분할된 제1,2스플릿부(121)(122)의 플랜지(121a)(122a)를 볼트(10)로 체결함으로써 결합되게 하는 구조이다. 물론, 이렇게만 하면 쉬라우드(120)와 블레이드(113)가 직접 접합되는 것이 아니므로 유동이 생길 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 상기 쉬라우드(120)의 내면에는 다수의 슬롯(120a)이 형성되어 있다. 바로 이 슬롯(120a)에 상기 블레이드(113)가 끼워져서 결합된다. 즉, 상기 슬롯(120a)에 블레이드(113)가 끼워진 상태에서 상기 제1,2스플릿부(121)(122)의 플랜지(121a)(122a)끼리 체결되기 때문에, 체결 후에 쉬라우드(120)가 돌아가는 등의 문제는 생기지 않는다. 그리고, 블레이드(113)가 곡선 형상이므로 일단 슬롯(120a)에 끼워져 체결되고 나면 도 1의 상방으로 이탈되는 일도 생기지 않는다.
이상과 같이 설명한 임펠러(100)의 회전 운동에 의하여 유체에 에너지를 전달하는 과정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
상기 회전축(미도시)이 회전하게 되면, 임펠러(100)의 디스크(110) 및 쉬라우드(120)도 함께 회전하게 된다.
이에 따라 유체는 도 2에 도시된 화살표의 방향대로 임펠러(100)의 유입구(100a)로 유입된 후, 회전 운동 에너지를 전달받아 고압의 상태로 배출구(100b)로 나오게 된다. 이후, 유체는 디퓨져(미도시)를 통과하여 속도를 줄이면서 원하는 정도까지 압력을 상승시키게 된다.
이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(100)의 제조 방법을 다시 한번 정리하여 설명한다.
우선 도 4a에 도시된 바와 같이 블레이드(113)가 구비된 디스크(110)를 준비한다. 블레이드(113)가 구비된 디스크(110)는 기존의 제조 과정과 같이 기계 가공을 통해 만들 수 있다. 이 디스크(110)와 블레이드(113)는 탄소강과 같은 철금속이 사용될 수도 있고, 알루미늄과 같은 비철금속이 사용될 수도 있다.
그 다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 블레이드(113)와 형합되는 슬롯(120a)이 구비된 쉬라우드(120)를 준비한다. 쉬라우드(120)는 도면과 같이 디스크(110)를 서로 대칭되게 덮어주는 제1스프릿부(121)와 제2스플릿부(122)를 포함하며, 상기 제1,2스플릿부(121)(122)의 양측 단부에는 볼트(10) 체결을 위한 플랜지(121a)(122a)가 마련되어 있다. 상기 쉬라우드(120)의 소재로는 탄소강과 같은 철금속이 사용될 수도 있고, 알루미늄과 같은 비철금속이 사용될 수도 있다.
이렇게 준비된 쉬라우드(120)의 제1,2스플릿부(121)(122)를 상기 슬롯(120a)에 블레이드(113)가 끼워지도록 맞춘 후, 도 4c와 같이 상기 볼트(10)를 이용하여 플랜지(121a)(122a)끼리를 체결한다.
그러면, 블레이드(113)가 슬롯(120a)에 끼워진 상태로 볼트(10) 체결에 의해 고정이 되기 때문에 전술한 바와 같이 유동되거나 이탈되지 않는 견고한 결합 상태가 유지된다.
그러므로, 이상과 같은 제조방법에 따라 임펠러(100)를 만들게 되면, 볼트(10) 체결만으로 디스크(110)과 쉬라우드(120) 간의 결합이 이루어지게 되므로, 블레이드(113)와 쉬라우드(120)를 일일이 용접으로 접합시키던 기존의 방식에 비해 제조 부담도 적고 품질도 안정적인 임펠러(100)가 만들어진다.
한편, 본 실시예에서는 디스크(110)를 먼저 준비한 후에 쉬라우드(120)를 준비하는 것을 예시하였으나, 이러한 조립 대상체의 준비 순서는 얼마든지 바뀔 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 플랜지(121a)(122a)를 볼트(10)로 체결하는 것을 예시하였는데, 예컨대 스팟 용접으로 접합시킬 수도 있음은 물론이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명은 압축기나 펌프 또는 송풍기 등에 사용되는 임펠러의 제조에 사용될 수 있다.
100: 임펠러 110: 디스크
111: 내부 코어 112: 베이스부
113: 블레이드 120: 쉬라우드
121,122: 제1,2스플릿부 120a: 슬롯
121a,122a: 플랜지 10: 볼트

Claims (9)

  1. 블레이드를 구비하며 회전축이 설치되는 디스크와, 상기 블레이드에 결합되는 쉬라우드를 구비하는 임펠러에 있어서,
    상기 쉬라우드는 그 몸체가 상기 회전축의 반경 방향으로 복수 개로 분할되어 서로 결합되는 스플릿 구조체이며,
    상기 쉬라우드의 내면에는 상기 블레이드가 끼워져 결합되는 복수개의 슬롯이 형성된 임펠러.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. (a) 블레이드가 구비되며 회전축이 설치되는 디스크를 준비하는 단계;
    (b) 몸체가 상기 회전축의 반경 방향으로 복수 개로 분할된 스플릿 구조를 가지며, 내면에 복수개의 슬롯이 형성된 쉬라우드를 준비하는 단계; 및
    (c) 상기 스프릿 구조의 쉬라우드를 서로 결합시키되, 상기 슬롯에 상기 블레이드를 끼워 결합시키는 단계;를 포함하는 임펠러 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 상기 디스크의 일측을 덮어주는 제1스플릿부와, 상기 일측과 대칭된 상기 디스크의 타측을 덮어주는 제2스플릿부로 상기 쉬라우드를 제조하는 임펠러 제조방법.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제8항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 상기 제1스플릿부와 상기 제2스플릿부에 플랜지를 각각 마련하는 단계를 포함하며,
    상기 (c)단계에서 상기 제1스플릿부의 플랜지와 상기 제2스플릿부의 플랜지를 서로 결합시키는 단계를 포함하는 임펠러 제조방법.
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