KR101815045B1 - 흡입 효율이 향상된 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 흡입 효율이 향상된 임펠러는 중심에 개구부가 형성되며 중심을 축으로 회전하는 본체부재와, 상기 본체부재에 개구부를 중심으로 개구부 주위에 방사상으로 배열되며 축 방향으로 돌출된 복수의 날개부재로 이루어지며;
상기 날개부재는 원호를 이루며 방사상으로 연장된 날개부와, 상기 날개부의 내측 단부로부터 이격된 위치에서 날개부에 연결되며 반경 방향 내향 연장된 연결부재와, 상기 날개부의 내측 단부와 연결부재의 내측 단부에 접하여 구비되며 단면이 원형인 제1 지지부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡입 효율이 향상된 임펠러에 관한 것이다.

Description

흡입 효율이 향상된 임펠러{Impeller with enhanced inhalation efficiency}

본 발명은 흡입 효율이 향상된 임펠러에 관한 것으로서, 유체 흡입 시 유체의 흐름이 원활하고 유체의 저항이 줄어든 흡입 효율이 향상된 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로, 임펠러는 터보형 펌프, 송풍기 또는 압축기 등의 주요 구성품으로서, 원주상(圓周上)에 같은 간격으로 배치된 수개 내지 수십 개의 날개와, 이 날개의 일측면을 커버하며 일체로 부착되는 원판으로 구성되어 있다.

주지된 바와 같이, 공기, 물, 기름 등의 유체는 원동기에 의해서 고속으로 회전하는 임펠러의 날개 깃 사이를 흘러 지나갈 때에 날개 깃으로부터 에너지가 주어지는 바, 이러한 기능을 하는 임펠러는 원심형과 축류형으로 구분되고 있다.

상기 원심형 임펠러는 유체를 주로 회전축에 수직으로, 즉 원의 중심에서 바깥 둘레의 방향으로 흐르게 하고, 축류형 임펠러는 유체를 주로 회전축의 방향으로 흐르게 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기존의 임펠러(10)는 본체부재(11)와, 본체부재(11)의 일측면에 수개 내지 수십개의 날개부재(13)가 원주상(圓周上)에 등간격을 이루며 배치된 구조로 되어 있다. 상기 날개부재(13)의 단부는 볼록 만곡지게 형성된다.

상기 본체부재(11)의 크기는 각 날개부재(13)의 외끝단을 하나로 이었을 때 형성되는 원의 크기와 동일하게 제작되고, 그 중심에는 개구된 통공이 형성되며 통공 주위로 구동수단의 구동축이 연결되는 허브부(15)가 형성되어 있다.

종래 임펠러(10)가 회전 작동할 때 흡입된 유체가 내측단부(13-1)에 부딪혀 유체의 저항이 크게 발생되어 임펠러의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0782574호(2007.11.29)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 날개부재의 내측 단부의 형상을 개선하여 유체의 흐름이 원활히 하며 저항을 줄일 수 있는 흡입 효율이 향상된 임펠러를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 흡입 효율이 향상된 임펠러는 중심에 개구부가 형성되며 중심을 축으로 회전하는 본체부재와, 상기 본체부재에 개구부를 중심으로 개구부 주위에 반경 방향에 대해 경사지게 방사상으로 배열되며 축 방향으로 돌출된 복수의 날개부재로 이루어지며;

상기 날개부재는 반경 방향에 대해 경사지게 연장된 날개부와, 상기 날개부의 내측 단부로부터 이격된 위치에서 날개부에 연결되며 반경 방향 내향 연장된 연결부재와, 상기 날개부의 내측 단부와 연결부재의 내측 단부에 접하여 구비되며 단면이 원형인 제1 지지부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡입 효율이 향상된 임펠러를 제공한다.

상기에서, 상기 연결부재는 연결부재의 사이각이 예각으로 형성되도록 날개부에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 날개부의 내측 단부의 외면의 접선과 상기 연결부재의 단부의 외면의 접선은 각각 제1 지지부재의 외면의 접선이 되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 날개부재의 내측 단부에서 연결부재가 날개부재에 연결된 지점 사이의 거리는 상기 제1 지지부재의 직경의 2∼3배 범위인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 날개부의 내측 단부는 오목하게 형성되어 제1 지지부재의 외경면에 접하고, 연결부재의 내측 단부는 오목하게 형성되어 제1 지지부재의 외경면에 접하며;

상기 날개부의 내측 단부의 외면의 접선과 상기 연결부재의 내측 단부의 외면의 접선은 각각 제1 지지부재의 외면의 접선이 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 흡입 효율이 향상된 임펠러는 중심에 개구부가 형성되며 중심을 축으로 회전하는 본체부재와, 상기 본체부재에 개구부를 중심으로 개구부 주위에 반경 방향에 대해 경사지게 방사상으로 배열되며 축 방향으로 돌출된 복수의 날개부재로 이루어지며;

상기 날개부재는 반경 방향에 대해 경사지게 연장된 날개부와, 상기 날개부의 내측 단부에 연결 구비된 제2 지지부재로 이루어지며; 상기 제2 지지부재의 제1 장축부는 상기 날개부의 내측 단부의 접선의 연장 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 흡입 효율이 향상된 임펠러를 제공한다.

상기에서, 상기 제2 지지부재는 제1 장축부와, 상기 제1 장축부와 이격되어 제1 장축부와 나란하게 구비된 제2 장축부와, 양 단이 상기 제1 장축부와 제2 장축부의 일측 단부를 연결되며 볼록하게 외향 만곡 형성된 제1 라운드부와, 양 단이 상기 제1 장축부와 제2 장축부의 타측 단부를 연결되며 볼록하게 외향 만곡 형성되고 상기 제1 라운드부와 마주하는 제2 라운드부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 제1 장축부의 외면과 제2 장축부의 외면 사이의 거리는 상기 날개부의 두께의 4∼5배 범위인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 제1 라운드부의 외면과 제2 라운드부의 외면 사이의 거리는 상기 제1 장축부의 외면과 제2 장축부의 외면 사이의 거리의 2∼3배 범위인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 날개부의 내측 단부는 오목하게 형성되어 제2 지지부재의 제1 라운드부의 외면에 접하고, 상기 날개부의 내측 단부의 접선의 연장선이 제1 장축부의 외면이 되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 날개부는 반경 방향에 대해 경사진 직선이거나 만곡 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 흡입 효율이 향상된 임펠러는 날개부재의 내측 단부의 형상을 개선하여 유체의 흐름을 원활히 하고 유체의 저항이 줄어 흡입 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 임펠러 구조를 도시한 평면도이며,
도 2는 도 1의 A부를 확대 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 흡입 효율이 향상된 임펠러의 구조를 도시한 평면도이며,
도 4는 도 3의 B부를 확대 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 흡입 효율이 향상된 임펠러의 변형예를 도시한 평면도이며,
도 6은 도 5의 C부를 확대 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 흡입 효율이 향상된 임펠러를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 흡입 효율이 향상된 임펠러의 구조를 도시한 평면도이며, 도 4는 도 3의 B부를 확대 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 흡입 효율이 향상된 임펠러의 변형예를 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 C부를 확대 도시한 도면이다.

도 3에서 지면에 수직인 방향을 "축 방향"으로 하여 기재한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 임펠러(100)는 본체부재(110)와, 날개부재(130)와, 허브부(150)로 이루어진다.

상기 본체부재(110)는 원형의 판상으로 구비된다. 상기 본체부재(110)의 중심에는 축 방향으로 관통된 개구부가 형성된다. 상기 본체부재(110)는 중심을 축으로 회전된다.

상기 날개부재(130)는 축 방향으로 돌출된 형태로 본체부재(110)의 일측면에 복수로 구비된다. 상기 날개부재(130)는 상기 본체부재(110)에 개구부를 중심으로 개구부 주위에 반경 방향에 대해 경사지게 방사상으로 배열된다.

상기 날개부재(130)는 날개부(131)와, 연결부재(132)와, 제1 지지부재(133)로 이루어진다.

상기 날개부(131)는 반경 방향에 대해 경사지게 연장 형성된다. 상기 날개부(131)는 반경 방향에 대해 경사진 직선으로 형성되거나 원호를 이루며 만곡 형성된다. 이하에서는 상기 날개부(131)가 만곡 형성된 형상을 예로 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 날개부(131)의 반경 방향 내측 단부(131a)는 오목하게 형성된다. 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)의 곡률 반경은 제1 지지부재(133)의 외경의 곡률 반경과 동일하게 형성된다. 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)는 상기 제1 지지부재(133)의 외경면에 접하여 구비된다. 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)의 외면의 접선은 제1 지지부재(133)의 외면의 접선이 된다.

상기 연결부재(132)는 일측 단부가 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)로부터 이격된 위치에 연결되어 구비된다. 상기 연결부재(132)는 상기 날개부(131)에 연결되며 반경 방향 내향 연장된다. 상기 연결부재(132)는 상기 날개부(131)와 사이각(θ)이 예각으로 형성되도록 연결된다.

상기 연결부재(132)의 내측 단부(132a)는 오목하게 형성된다. 상기 연결부재(132)의 내측 단부(132a)의 곡률 반경은 제1 지지부재(133)의 외경의 곡률 반경과 동일하게 형성된다. 상기 연결부재(132)의 내측 단부(132a)는 상기 제1 지지부재(133)의 외경면에 접하여 구비된다. 상기 연결부재(132)의 내측 단부(132a)의 외면의 접선은 상기 제1 지지부재(133)의 외면의 접선이 된다. 상기 연결부재(132a)의 내측 단부(132a)와 날개부(131)의 내측 단부(131a)는 같은 곡률 반경을 갖도록 형성된다.

상기 날개부재(130)의 내측 단부에서 상기 연결부재(132)가 날개부(131)에 연결된 지점(P) 사이의 거리(l2)는 제1 지지부재(133)의 직경(D)의 2∼3배 범위로 형성된다.

상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)에서 상기 연결부재(132)가 연결된 지점(P) 사이의 거리(l2)가 제1 지지부재(133)의 직경(D)의 2배 보다 작으면 유체 이동시 연결부재(132)와 반경 방향 외측을 향하는 날개부(131) 사이에서 난류가 발생하여 저항이 일어나는 문제점이 있고, 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)에서 상기 연결부재(132)가 연결된 지점(P) 사이의 거리(l2)가 제1 지지부재(133)의 직경(D)의 3배 보다 작으면 종래의 임펠러와 큰 차이가 발생되지 않는다.

상기 제1 지지부재(133)는 단면이 원형인 막대 형상으로 구비된다. 상기 제1 지지부재(133)는 단면이 원형인 관체로 형성될 수도 있다. 상기 제1 지지부재(133)는 상기 본체부재(110)에 고정되어 축 방향으로 연장 구비된다. 상기 제1 지지부재(133)는 상기 날개부(131)와 연결부재(132) 사이에 고정 구비된다.

상기 제1 지지부재(133)는 상기 날개부(131)의 내측 단부(130a)와 연결부재(132)의 내측 단부(132a)에 접하여 구비된다. 상기 제1 지지부재(133)의 외면의 접선은 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)의 외면의 접선이 된다. 상기 제1 지지부재(133)의 외면의 접선은 상기 연결부재(132)의 내측 단부(132a)의 외면의 접선이 된다.

상기 단면이 원형인 제1 지지부재(133)가 상기 날개부(131)와 연결부재(132) 사이에 구비되고, 날개부(131)와 연결부재(132)의 사이각이 예각으로 형성되며, 상기 날개부재(130)의 내측 단부에서 상기 연결부재(132)가 날개부(131)에 연결된 지점(P) 사이의 거리(l2)가 제1 지지부재(133)의 직경(D)의 2∼3배 범위로 형성됨으로써 본 발명에 따른 임펠러(100)의 흡입 효율이 2∼4배 향상된다.

상기 허브부(150)는 상기 본체부재(110)의 개구부 주위를 따라 구비된다. 상기 허브부(150)는 복수의 상기 날개부재(130)의 반경 방향 내측 단부와 본체부재(110)의 개구부의 단부 사이에 구비된다. 상기 허브부(150)에는 구동수단의 구동축(도시하지 않음)이 연결 구비된다. 도 3 및 도 5에서 도면부호 151은 구동수단의 구동축이 연결되는 통공을 도시한 것이다.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 임펠러(100)의 변형예를 설명한다.

상기 날개부재(130)는 축 방향으로 돌출된 형태로 본체부재(110)에 복수로 구비된다. 상기 날개부재(130)는 상기 본체부재(110)에 개구부를 중심으로 개구부 주위에 반경 방향에 대해 경사지게 방사상으로 배열된다.

상기 날개부재(130)는 날개부(131)와 제2 지지부재(135)로 이루어진다.

상기 날개부(131)는 반경 방향에 대해 경사지게 연장 형성된다. 상기 날개부(131)는 반경 방향에 대해 경사진 직선으로 형성되거나 원호를 이루며 만곡 형성된다. 이하에서는 상기 날개부(131)가 만곡 형성된 형상을 예로 설명하며, 도 5의 날개부(131)에서 오목한 면은 내면이라고 하고, 볼록한 면은 외면이라고 하여 기재한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 날개부(131)의 반경 방향 내측 단부(131b)는 오목하게 형성된다. 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)의 곡률 반경은 제2 지지부재(135)의 제1 라운드부(1355)의 외경의 곡률 반경과 동일하게 형성된다. 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)는 상기 제2 지지부재(135)의 제1 라운드부(1355)의 외경면에 접하여 구비된다. 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)의 외면의 접선(l2)은 제2 지지부재(135)의 제 장축부(1351)의 외면의 접선이 된다.

상기 제2 지지부재(135)는 중공체로 형성된다. 상기 제2 지지부재(135)는 중실체로 구비될 수 있다. 상기 제2 지지부재(135)는 상기 본체부재(110)에 고정되어 축 방향으로 연장 구비된다. 상기 제2 지지부재(135)는 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)의 내면에 용접 연결된다. 도 6에서 도면부호 137은 용접부를 도시한 것이다. 용접부(137)는 제2 지지부재(135)의 제1 라운드부(1355)와 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)의 내면 사이가 용접되어 상기 제2 지지부재(135)와 날개부(131)가 접합 연결된다.

상기 제2 지지부재(135)는 제1 장축부(1351)와, 제2 장축부(1353)와, 제1 라운드부(1355)와, 제2 라운드부(1357)로 이루어진다.

상기 제1 장축부(1351)는 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)의 접선(l2)의 연장 방향으로 연장 형성된다. 상기 제1 장축부(1351)는 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)의 접선의 연장선(l2)이 제1 장축부(1351)의 외면이 된다.

상기 제2 장축부(1353)는 상기 제1 장축부(1351)와 상기 날개부(131)가 오목하게 만곡된 측으로 원주 방향을 따라 이격 구비된다. 상기 제2 장축부(1353)는 상기 제1 장축부(1351)와 나란하게 구비된다. 상기 제1 장축부(1351)의 외면과 제2 장축부(1353)의 외면 사이의 거리(L2)는 상기 날개부(131)의 두께의 4∼5배 범위로 하는 것이 바람직하다.

상기 제1 라운드부(1355)는 양 단이 상기 제1 장축부(1351)와 제2 장축부(1353)의 일측 단부에 연결된다. 상기 제1 라운드부(1355)는 반경 방향 외향으로 볼록하게 만곡 형성된다.

상기 제1 라운드부(1357)는 양 단이 상기 제1 장축부(1353)와 제2 장축부(1353)의 타측 단부에 연결된다. 상기 제2 라운드부(1357)는 반경 방향 내향으로 볼록하게 만곡 형성된다. 상기 제2 라운드부(1357)는 상기 제1 라운드부(1355)와 마주하여 구비된다.

상기 제1 라운드부(1355)의 외면과 제2 라운드부(1357)의 외면 사이의 거리(L1)는 상기 제1 장축부(1351)의 외면과 제2 장축부(1353)의 외면 사이의 거리(L2)의 2∼3배 범위로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 라운드부(1355)의 외면과 제2 라운드부(1357)의 외면 사이의 거리(L1)가 상기 제1 장축부(1351)의 외면과 제2 장축부(1353)의 외면 사이의 거리(L2)의 2배보다 작게 형성되면 장축부 간 거리(L2)와 라운드부 간 거리(L1) 사이에 거리비가 작아 유체 이동시 제1 라운드부(1355)와 날개부(131) 사이에서 난류가 발생하여 저항이 일어나는 문제점이 있고, 상기 제1 라운드부(1355)의 외면과 제2 라운드부(1357)의 외면 사이의 거리(L1)가 상기 제1 장축부(1351)의 외면과 제2 장축부(1353)의 외면 사이의 거리(L2)의 3배보다 크게 형성되면 종래의 임펠러와 큰 차이가 발생되지 않는다.

상기 제2 지지부재(135)는 상기 날개부(131)의 내측 단부(131b)에 연결 구비되고, 상기 제1 장축부(1351)의 외면과 제2 장축부(1353)의 외면 사이의 거리(L2)는 상기 날개부(131)의 두께의 4∼5배 범위로 하며, 상기 제1 라운드부(1355)의 외면과 제2 라운드부(1357)의 외면 사이의 거리(L1)는 상기 제1 장축부(1351)의 외면과 제2 장축부(1353)의 외면 사이의 거리(L2)의 2∼3배 범위로 형성됨으로써 본 발명에 따른 임펠러(100)의 흡입 효율이 2∼4배 향상된다.

지금까지 본 발명에 따른 흡입 효율이 향상된 임펠러는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 임펠러
110 : 본체부재 130 : 날개부재
131 : 날개부 132 : 연결부재
133 : 제1 지지부재 135 : 제2 지지부재
137 : 용접부 150 : 허브부
151 : 통공

Claims (11)

1. 중심에 개구부가 형성되며 중심을 축으로 회전하는 본체부재(110)와, 상기 본체부재(110)에 개구부를 중심으로 개구부 주위에 반경 방향에 대해 경사지게 방사상으로 배열되며 축 방향으로 돌출된 복수의 날개부재(130)로 이루어지며;
   상기 날개부재(130)는 반경 방향에 대해 경사지게 연장된 날개부(131)와, 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)로부터 이격된 위치에서 날개부(131)에 연결되며 반경 방향 내향 연장된 연결부재(132)와, 상기 날개부(131)의 내측 단부(130a)와 연결부재(132)의 내측 단부(132a)에 접하여 구비되며 단면이 원형인 제1 지지부재(133)로 이루어지며;
   상기 연결부재(132)는 연결부재(132)의 사이각(θ)이 예각으로 형성되도록 날개부(131)에 연결되며;
   상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)의 외면의 접선과 상기 연결부재(132)의 단부(132a)의 외면의 접선은 각각 제1 지지부재(133)의 외면의 접선이 되며;
   상기 날개부재(130)의 내측 단부에서 연결부재(132)가 날개부재(130)에 연결된 지점 사이의 거리(l1)는 상기 제1 지지부재(133)의 직경(D)의 2∼3배 범위인 것을 특징으로 하는 흡입 효율이 향상된 임펠러.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서, 상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)는 오목하게 형성되어 제1 지지부재(133)의 외경면에 접하고, 연결부재(132)의 내측 단부(132a)는 오목하게 형성되어 제1 지지부재(133)의 외경면에 접하며;
   상기 날개부(131)의 내측 단부(131a)의 외면의 접선과 상기 연결부재(132)의 내측 단부(132a)의 외면의 접선은 각각 제1 지지부재(133)의 외면의 접선이 되는 것을 특징으로 하는 흡입 효율이 향상된 임펠러.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 날개부(131)는 반경 방향에 대해 경사진 직선이거나 만곡 형성된 것을 특징으로 하는 흡입 효율이 향상된 임펠러.

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