KR101530610B1 - 후향전곡깃 형태의 원심임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후향전곡깃 형태의 원심임펠러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주판에 설치되는 날개깃이 주판의 중심선(L)을 기준으로 후향전곡 형태로 형성됨으로써, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않고, 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 특징으로 한다.

Description

후향전곡깃 형태의 원심임펠러{Centrifugal impeller having reverse backward curved blades}

본 발명은 후향전곡깃 형태의 원심임펠러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주판에 설치되는 날개깃이 주판의 중심선(L)을 기준으로 후향전곡 형태로 형성됨으로써, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않고, 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향전곡깃 형태의 원심임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 임펠러는 펌프, 송풍기 또는 압축기의 주요 부분으로, 원주상에 같은 간격으로 배치된 수개의 깃을 가지고 회전되며, 공기나 물 또는 기름 등의 기체나 유체가 구동모터에 축과 연결되어 회전되는 깃 사이로 흘러나갈때 에너지가 만들어진다.

그리고 통상적으로 상기 깃은 원심형과 축류형으로 구분되며, 원심형 깃은 유체 또는 기체가 회전되는 축에 수직으로 흐르고, 축류형 깃은 유체 또는 기체가 회전축의 방향으로 흐른다.

여기서, 원심송풍기(50)는 도 1에서처럼, 공기가 임펠러의 반경방향으로 이송되면서 압력을 발생시키는 송풍기로써 임펠러깃의 형상에 따라 특성이 변한다. 일반적으로 가장 많이 사용되는 원심송풍기는 크게 후향송풍기와 반경류송풍기 및 다익송풍기로 대별한다.

후향송풍기의 임펠러는 임펠러깃이 회전방향에 대해 뒤로 기울어져 있으며, 회전방향에 대하여 볼록한 면을 갖는 원심임펠러로 구성된 송풍기이다.(a)

반경류 송풍기의 임펠러는 반경방향의 깃을 갖는 원심임펠러로 구성된 송풍기이며, 깃의 형태는 직선의 평판형으로 되어 있다.(d)

다익송풍기의 임펠러는 폭이 넓고 깃통로의 길이가 짧으며 회전방향에 대해 앞으로 기울어진 깃을 갖는 원심임펠러로 구성된 송풍기로, 일명 시로코 송풍기라고도 한다. 다익송풍기 임펠러깃의 형상은 회전방향에 대하여 오목한 면을 갖는다.(e)

이 외에 익형송풍기의 임펠러는 깃의 단면이 날개형태인 익형의 깃을 갖는 원심임펠러로 구성된다(b2). 또한 임펠러구동시 최대사용부하를 제한시키는 특징을 갖는 리미트로드형 원심임펠러도 드물게 사용되고 있으며(b1), 또다른 형태의 전향 전곡형 깃을 갖는 임펠러도 있으나, 특별한 장점이 없어 거의 사용되지 않는다(c).

이상의 원심임펠러에 대한 깃의 방향과 굽은 형태를 살펴보면, 후향 후곡((a), (b1), (b2)), 직각(d), 전향 전곡((c), (e)) 등으로 구분할 수 있다.

이 가운데 반경류송풍기(d)는 효율은 낮지만 구조적인 강도가 강하여 석탄가루 등의 분체수송용으로 주로 사용되며, 환기 및 공조기계로는 사용되지 않는다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 리미트로드형 원심임펠러도 드물게 사용되고 있으며(b1), 또다른 형태의 임펠러도 있으나, 특별한 장점이 없어 거의 사용되지 않는다(c).

이와 같이 공기조화용으로 사용되는 송풍기는 후향 후곡의 깃을 갖는 원심임펠러((a), (b2))와 전향 전곡의 깃을 갖는 원심임펠러(e)가 주로 사용된다.

그런데, 후향 후곡의 깃을 갖는 원심임펠러((a), (b2))는 발생되는 압력에 비하여 발생하는 풍량이 작아서 비속도가 작다. 후향 후곡의 깃을 갖는 원심임펠러((a), (b2))는 효율이 높고 임펠러의 회전수가 크기 때문에 구동모터에 직결하여 사용하므로 구조가 간단하고 동력전달효율 또한 높다는 장점이 있다. 따라서 후향 후곡의 깃을 갖는 원심임펠러((a), (b2))는 사용하는 풍량이 적은 경우에 많이 사용되며, 많은 풍량이 요구되는 경우에는 사용이 어렵다는 단점이 있다.

이에 비하여 전향 전곡의 깃을 갖는 원심임펠러(e)는 발생되는 압력에 비해 발생하는 풍량이 많아서 비속도가 높으며, 효율이 낮고 임펠러의 회전수가 적기 때문에 구동모터에 직결하여 사용하지 못하고 벨트로 구동하기 때문에 구조가 복잡하고 동력전달효율 또한 낮으며, 저풍량영역에서 서징(surging)현상이 발생한다는 단점이 있다. 여기서, 서징 현상은 임펠러의 진동을 유발하여 회전축이 파손되는 결과를 초래할 수 있다. 전향 전곡의 깃을 갖는 원심임펠러(e)는 효율이 낮지만 사용하는 풍량이 큰 경우에 많이 사용된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0074360호 대한민국 등록실용신안공보 제20-0241247호

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

주판에 설치되는 날개깃이 주판의 중심선(L)을 기준으로 후향전곡 형태로 형성됨으로써, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않는 후향전곡깃 형태의 원심임펠러를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향전곡깃 형태의 원심임펠러를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 회전축이 중앙부에 고정 설치되어 회전축을 중심으로 회전되는 주판과;

상기 주판의 외주연에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 주판을 회전시키면서 유체를 일측으로 이송시키며, 깃이 곡선형태로 형성되는데 회전방향과 반대방향으로 곡면이 형성되는 후향전곡 날개깃;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡깃 형태의 원심임펠러에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 후향전곡깃 형태의 원심임펠러는 주판에 설치되는 날개깃이 주판의 중심선(L)을 기준으로 후향전곡 형태로 형성됨으로써, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 다수 원심임펠러를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡깃 원심임펠러를 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡깃 원심임펠러를 나타낸 확대도이고,
도 4는 는 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡깃 원심임펠러의 성능을 나타낸 그래프도이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 회전축이 중앙부에 고정 설치되어 회전축을 중심으로 회전되는 주판과;

상기 주판의 외주연에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 주판을 회전시키면서 유체를 일측으로 이송시키며, 깃이 곡선형태로 형성되는데 회전방향과 반대방향으로 곡면이 형성되는 후향전곡 날개깃;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡깃 원심임펠러를 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡깃 원심임펠러를 나타낸 확대도이고, 도 4는 는 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡깃 원심임펠러의 성능을 나타낸 그래프도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 후향전곡깃 형태의 원심임펠러(50)는 회전축(10)과, 주판(20)과, 날개 깃(30)으로 구성된다.

상기 회전축(10)은 도 2에 도시한 바와 같이, 일측이 주판(20)의 중앙부에 고정 설치되고, 타측은 덕트 등의 장치 내측에 설치되어 회전력을 전달하는 축으로써, 상기 회전축(10)의 타측은 덕트 등의 장내 내측에서 외부로 돌출되어 모터 등의 회전장치(미도시)에 연결되고, 상기 회전장치에 의해 회전되어 회전력을 주판(20)에 전달하거나, 또는 회전축(10)의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키는 장치와 연결된다.

상기 주판(20)은 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 원형의 평판으로 형성되어 하단면 중앙부에 회전축(10)이 고정 설치되고, 상기 회전축(10)을 중심으로 회전되되, 내경 주판(21)과 외경 주판(22)으로 구성된다.

여기서, 상기 내경 주판(21)은 도 3에서처럼, 상기 후향전곡 날개깃(30)의 일측 끝단부(A)가 연결되고, 상기 외경 주판(22)은 상기 후향전곡 날개깃(30)의 타측 끝단부(B)가 연결된다.

이때, 상기 내경 주판(21)과 외경 주판(22)은 단면상 "ㅗ" 형태로 형성되어 원형의 평판인 외경 주판(22) 중앙부에 원형의 내경 주판(21)이 돌출 형성되는 구조이다.

그래서, 상기 내경 주판(21)의 외주연에 상기 후향전곡 날개깃(30)의 끝단부(A)가 부착되고, 상기 후향전곡 날개깃(30)의 측면부가 외경 주판(22)의 일단면에 부착된 형태이면서 후향전곡 날개깃(30)의 끝단부(B)가 외경 주판(22)의 가장자리와 동일선상을 유지한다.

상기 날개깃(30)은 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 주판(20)의 외주연 즉, 내경 주판(21)의 외주연에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 유체에 의해 날개깃(30)을 구동시켜 주판(20)을 회전시키면서 유체를 일측으로 이송시킨다.

여기서, 상기 날개깃(30)은 도 3에서처럼, 깃이 곡선형태로 형성되는데 회전방향과 반대방향으로 곡면이 형성되고, 이때, 상기 날개깃(30)은 주판(20)의 회전축(10)을 중심으로 중심선(L)이 형성되되, 상기 중심선(L)을 기준으로 주판의 회전반대방향인 후향으로 기울어져 형성된다.

그래서, 상기 날개깃(30)은 후향전곡 형태로 형성되며, 상기 후향전곡 날개깃(30)은 일측 끝단부(A)가 내경 주판(21)에 연결되고, 타측 끝단부(B)는 외경 주판(22)에 연결된다.

한편, 상기 후향전곡 날개깃(30)은 도 3에서처럼, A와 B 점을 직선(L1)으로 연결하고, 상기 직선(L1)의 중앙부를 수직 이등분선(L2)으로 설정한 뒤, A점을 기준으로 A-B를 연결하는 직선(L1)의 길이(Rm)만큼 수직 이등분선(L2)에 꼭지점(Cm)을 설정함으로써, 길이가 설정된다.

여기서, 상기 후향전곡 날개깃(30)의 길이는 수직 이등분선(L2)의 Cm점을 기준으로 형성되는데, 즉, 상기 도 3에서처럼 현재의 후향전곡 깃(30)의 곡률반경에 맞는 C점이라고 했을 때, 상기 C점이 수직 이등분선(L2)의 길이방향으로 Cm보다 먼 곳에 형성될수록 후향전곡깃(30)의 곡률반경이 얇아지고(일직선에 가까워짐), 반대로 C점이 Cm보다 가까운 곳 즉, 직선(L1) 측으로 이동할수록 후향전곡깃(30)의 곡률반경이 깊어진다.

10 : 회전축 20 : 주판
21 : 내경 주판 22 : 외경 주판
30 : 날개깃 50 : 원심임펠러

Claims (5)

1. 회전축(10)이 중앙부에 고정 설치되어 회전축(10)을 중심으로 회전되는 주판(20)과;
   상기 주판(20)의 외주연에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 주판(20)을 회전시키면서 유체를 일측으로 이송시키며, 깃이 곡선형태로 형성되는데 회전방향과 반대방향으로 곡면이 형성되는 후향전곡 날개깃(30);을 포함하여 구성되고,
   상기 주판(20)은, 상기 후향전곡 날개깃(30)의 일측 끝단부(A)가 연결되는 내경 주판(21)과;
   상기 후향전곡 날개깃(30)의 타측 끝단부(B)가 연결되는 외경 주판(22);을 포함하여 구성되며,
   상기 후향전곡 날개깃(30)의 곡률반경 길이는 A와 B 점을 직선(L1)으로 연결하고, 상기 직선(L1)의 중앙부를 수직 이등분선(L2)으로 설정한 뒤, A점을 기준으로 A-B를 연결하는 직선(L1)의 길이(Rm)만큼 수직 이등분선(L2)에 꼭지점(Cm)을 설정하고, 임의의 C점을 수직 이등분선(L2)에 설정한 뒤, 상기 수직 이등분선(L2)의 Cm점을 기준하여 수직 이등분선(L2)의 양측으로 C점이 이동 설정됨에 따라 길이가 설정되는 것을 특징으로 하는 후향전곡깃 형태의 원심임펠러.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 후향전곡 날개깃(30)은 주판(20)의 회전축(10)을 중심으로 중심선(L)이 형성되되, 상기 중심선(L)을 기준으로 주판(20)의 회전반대방향인 후향으로 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡깃 형태의 원심임펠러.
   
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