KR101851756B1 - 임펠러용 블레이드 및 이를 포함하는 임펠러 - Google Patents

Abstract

블레이드 몸체와, 블레이드 몸체의 일면에 설치되어 내마모성을 보강하도록 설치되는 마모방지용 보강부를 포함하며, 마모 방지용 보강부는, 블레이드 몸체의 일면에 이격되게 배치되는 용접 핀부재와, 용접 핀부재와 블레이드 몸체를 용접 결합하여 설치되는 고정 용접층 및 용접 핀부재들 사이의 공간에 육성 용접되어 채워지는 육성용접 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일형 임펠러용 블레이드 및 이를 포함하는 에어포일형 임펠러가 개시된다.

Description

임펠러용 블레이드 및 이를 포함하는 임펠러{A BLADE FOR IMPELLER AND A IMPELLER HAVING THE SAME}

본 발명은 임펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공장, 발전소, 대형 건물 등에 설치되는 송풍기의 임펠러에 적용되는 블레이드 및 이를 포함하는 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 송풍기는 산업 전반에서 널리 사용되는 것으로서, 특히 제철소, 발전소, 시멘트 공장 등 분진이 많이 발생하는 환경에서 사용하는 송풍기의 경우에는, 유입되는 분진과의 마찰에 의해 마모가 발생되어 임펠러는 물론 케이싱의 수명이 감소하여 교체주기가 단축되어 제작 및 교체비용이 증가하는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점 때문에, 종래에는 마모에 대해 대처가 쉬운 임펠러 타입을 사용하였기 때문에 송풍기 효율이 낮아서 에너지 사용량이 증가하는 또 다른 문제를 야기하게 되었다.

예를 들어, 종래에 사용하던 임펠러 중에서 마모가 아주 심한 환경에서는 도 1에 도시된 패들 타입(Paddle type)의 임펠러를 사용하였다. 이러한 패들 타입의 임펠러는 상대적으로 효율이 63~72%로 매우 낮은 단점이 있다.

다음으로, 마모가 심한 경우에는 도 2 및 도 3 각각에 도시된 바와 같이, 후향 직선형/곡선형의 임펠러를 채용하였으며, 이 경우의 효율은 대략 72~80% 정도 된다.

이와 같이 마모가 심한 환경에서는 효율이 낮더라도 패들 타입이나 후향 직선형/곡선형 타입을 채용할 수밖에 없었다.

한편, 효율이 상대적으로 높은 임펠러로는 도 4에 도시된 바와 같은 에어포일(Air Foil)(익형) 타입의 임펠러가 있는데, 이러한 에어포일 타입은 효율이 뛰어난 대신에 상판과 하판 2개의 철판으로 제작된 블레이드를 사용하므로 마모에 취약하고, 임펠러의 한곳이 마모가 되면 내부로 분진이 유입되고 마모가 가속화되어 마모가 심한 환경에서는 사용하지 못하는 단점이 있다.

따라서 시멘트, 제철, 발전공정의 분진이 많은 환경에서는 에어포일 익형을 적용한 고효율 송풍기를 채용하지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1107023호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 내마모성이 우수한 송풍기용 블레이드 및 이를 포함하는 송풍기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 송풍기용 블레이드는, 블레이드 몸체;

상기 블레이드 몸체의 일면에 설치되어 내마모성을 보강하도록 설치되는 마모방지용 보강부;를 포함하며, 상기 마모 방지용 보강부는, 상기 블레이드 몸체의 일면에 이격되게 배치되는 용접 핀부재와, 상기 용접 핀부재와 상기 블레이드 몸체를 용접 결합하여 설치되는 고정 용접층 및 상기 용접 핀부재들 사이의 공간에 육성 용접되어 채워지는 육성용접 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 송풍기의 임펠러에 설치되는 블레이드의 내마모성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 용접 핀부재는, 금속판 구조의 모재와, 상기 모재의 일면에 육성 용접되는 육성용접부를 포함하며, 상기 용접 핀부재의 높이는 상기 블레이드 몸체의 길이 방향으로의 배치위치에 따라 다르게 형성되는 것이 바람직하다.

이로써, 에어포일형 임펠러에 적용하여 공기 흐름에 의해 이동되는 분진 등에 의한 내마모성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 용접 핀부재와 상기 육성용접 층을 덮도록 육성 용접되는 마모 방지 보강층을 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 에어포일형 임펠러용 블레이드의 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다.

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또한, 상기 블레이드 몸체의 타면에 설치되며, 상기 블레이드 몸체와의 사이에 공간을 형성하는 보조 플레이트를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 두께가 두꺼운 에어포일형 임펠러용 블레이드의 마모가 심한 부분을 선택적으로 보강하여 내마모성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 블레이드 몸체의 타면에 설치되는 서브 마모방지용 보강부를 더 포함하는 것이 좋다.

이로써, 에어포일형 임펠러의 블레이드의 양면 각각의 내마모성을 동시에 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 송풍기의 임펠러는, 상기 에어포일형 임펠러용 블레이드; 상기 블레이드의 양단에 각각 결합되는 메인판 및 서브판;을 포함하며, 상기 메인판과 서브판에는 회전축에 결합되는 축부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이로써, 내마모성이 향상된 에어포일형 임펠러를 제공하여, 사용기간을 연장하고 수리 및 유지관리비용을 절감할 수 있으며, 송풍기의 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 송풍기용 블레이드 및 이를 포함하는 송풍기에 따르면, 익형 송풍기에 채용되는 블레이드의 내마모성을 향상시킬 수 있다.

따라서 효율이 좋은 에어포일형 임펠러를 마모가 심한 환경에서 사용할 수 있게 되어, 유지관리 비용은 물론 사용 비용을 절감하면서 효율을 높여서 경제성을 높일 수 있다.

도 1은 일반적인 패들 타입 송풍기를 나타내 보인 도면이다.
도 2는 일반적인 후향 직선형 타입 송풍기를 나타내 보인 도면이다.
도 3은 일반적인 후향 곡선형 타입 송풍기를 나타내 보인 도면이다.
도 4는 일반적인 에어포일 타입 송풍기를 나타내 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송풍기를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 에어포일 임펠러의 블레이드를 나타내 보인 단면도이다.
도 7은 도 6의 요부를 발췌하여 보인 부분 확대 단면도이다.
도 8은 도 6의 블레이드에서 마모방지 보강층이 추가된 상태를 보인 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 에어포일 임펠러의 블레이드를 나타내 보인 개략적인 평면 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 에어포일 임펠러의 블레이드를 나타내 보인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 에어포일 임펠러의 블레이드를 나타내 보인 단면도이다.
도 12는 본발명의 제5실시예에 따른 에어포일 임펠러의 블레이드를 나타내 보인 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 임펠러용 블레이드 및 이를 포함하는 임펠러를 자세히 설명하기로 한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 임펠러(100)는, 메인판(110)과, 메인판(110)과 이격되는 서브판(120)과, 메인판(110)과 서브판(120) 사이에 설치되는 블레이드(130)를 구비한다.

서브판(120)은 메인판(110)의 양측에 각각 이격되어 설치될 수 있다. 메인판(110)과 서브판(120)의 중앙에는 회전축이 결합되는 축결합부(111)가 설치된다.

상기 블레이드(130)는 에어포일(airfoil) 타입으로서, 일단에서 타단까지 두께가 다르며, 어느 일측면은 유선형으로 형성되는 것이 좋다.

이러한 블레이드(130)는 임펠러(100)의 회전방향을 따라 일정 간격으로 배치된다.

상기 블레이드(130)는 블레이드 몸체(131)와, 블레이드 몸체(131)에 결합되어 구성되는 마모방지용 보강부(140)를 구비한다.

상기 블레이드 몸체(131)는 판 형상을 가지며, 금속 재질로 형성된다.

상기 마모방지용 보강부(140)는 블레이드 몸체(131)의 일면에 일정 간격으로 설치되는 용접 핀부재(141)와, 용접 핀부재(141)를 블레이드 몸체(131)에 용접 결합하는 고정 용접층(143)과, 상기 용접 핀부재들(141) 사이의 공간에 육성 용접되어 채워지는 육성용접 층(145)을 구비한다. 상기 마모방지 보강부(140)는 블레이드 몸체(131)의 일면에 소정 두께로 설치될 수 있으며, 그 외측면이 유선형으로 형성되는 것이 좋다.

상기 용접 핀부재(141)는 철재 재질로 형성된 모재(141a)와, 모재(141a)의 일면에 소정 두께로 경화육성(Hard facing) 용접되어 결합된 경화육성 용접부(141b)를 구비한다.

상기 모재(141a)의 두께(t1)와 경화육성 용접부(141b)의 용접두께(t2)를 더하여 용접 핀부재(141)의 전체 두께가 결정된다. 용접 핀부재(141)의 높이(h)는 블레이드 몸체(131)의 길이에 따라 다르게 형성되는 것이 좋다. 즉, 다수의 용접 핀부재들(141) 중에서 블레이드 몸체(131)의 상단과 하단 쪽에 위치되는 것은 상대적으로 낮은 높이를 가지며, 중앙부분에 위치되는 것들은 상대적으로 높은 높이를 가진다. 그리고 각각의 용접 핀부재(141)는 블레이드 몸체(131)의 폭에 대응되는 길이로 형성된다. 이러한 용접 핀부재(141)는 금속 재질의 모재(141a)를 필요한 길이와 높이로 절단 가공한 뒤, 그 일면에 경화육성 용접부(141b)를 육성 용접하여 제조될 수 있다.

용접 핀부재(141)를 블레이드 몸체(131)에 고정 설치할 때, 경화육성 용접부(141b)가 공기의 흐름과 직접 맞닿는 면에 위치하도록 배치한 상태에서, 고정 용접층(143)을 이용하여 블레이드 몸체(131)에 일정 간격으로 고정 설치할 수 있다. 상기 고정 용접층(143)은 블레이드 몸체(131)와 용접 핀부재(141) 사이에 용접되어 형성되는 것으로서, 용접 핀부재들(141) 사이마다 용접되어 형성되며, 소정 높이로 형성된다.

상기 육성용접 층(145)은 용접 핀부재들(141) 사이의 공간을 채우도록 육성 용접하여 형성된다. 즉, 용접 핀부재들(141) 사이의 고정 용접층(143) 상부에 육성 용접하여 형성된다. 따라서 블레이드(130)의 유동공기와 맞닿는 외측면으로 용접 핀부재(141)와 육성용접 층(145)이 노출된다. 이러한 구성에 의하면, 임펠러(100)의 회전구동시, 공기 흐름 방향으로 이동하는 분진 등이 용접 핀부재(141)의 육성용접부(141b)에 먼저 접하게 됨은 물론, 용접 핀부재들(141) 사이의 육성용접 층(145)에 접하게 되므로, 전체적인 마모 속도를 종래 기술에 비하여 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 더욱 바람직하게는, 도 8에 도시된 바와 같이, 용접 핀부재들(141)과 육성용접 층(145)을 덮도록 마모 방지 보강층(147)을 더 형성할 수 있다. 마모 방지 보강층(147)은 블레이드(130)의 전체 두께를 고려하여 적정한 두께로 용접하여 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 블레이드(130)에 따르면, 블레이드 몸체(131)의 일측면에 에어포일 블레이드 형상을 갖도록 마모방지용 보강부(140)를 설치함으로써, 분진 등을 포함하는 유동공기와 충돌하더라도 마모를 효과적으로 방지할 수 있으며, 마모되는 시간을 지연시킬 수 있게 된다. 따라서 에어포일형 임펠러가 가지는 송풍 효율을 최대한 이용하면서도, 마모로 인한 효율저하를 줄일 수 있고, 마모로 인한 교체 및 수리 작업에 필요한 주기를 연장시킬 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 블레이드(130')와 같이, 공기 접촉면을 주판측부분(A1)과 측판측부분(A2)으로 임의로 구분하고, 주판측부분(A1)에는 용접 핀부재(141)를 블레이드(130')의 길이에 대응되게 일정 간격으로 설치하고, 측판측부분(A2)에는 일부 부분에만 용접 핀부재(141)가 배치되도록 할 수 있다. 따라서 임의로 구분된 측판측부분(A2)에는 공간이 형성되도록 하고, 외측에는 커버 플레이트(144)를 용접 설치하여 에어포일 블레이드를 형성할 수 있다. 이와 같은 구성을 갖는 블레이드(130')는 마모방지 효율을 높이는 동시에 제조시간을 단축하고, 중량을 줄일 수 있는 이점이 있다. 이때, 블레이드(130')의 공기 유입측에는 전체적으로 용접 핀부재(141)이 설치되고, 후방 측에서만 부분적으로 용접 핀부재(141)의 설치수를 구분하여 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 블레이드(130")와 같이, 주판측부분(A1)에는 용접 핀부재(141)를 촘촘하게 설치하고, 측파측부분(A2)에는 용접 핀부재(141)의 간격이 더 이격되게 하여 설치할 수도 있다. 물론, 블레이드(130')의 공기 유입측 즉, 상류측에는 두 부분(A1, A2) 모두에서 용접 핀부재(141)를 촘촘하게 설치하고, 하류 측에서만 서로 다른 간격으로 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 제4실시예에 따른 블레이드(230)는 블레이드 몸체(131)의 일측면에 상술한 마모방지용 보강부(140)를 설치하고, 타면에는 보조 플레이트(150)를 블레이드 몸체(131)와 이격되게 설치한 구성을 가진다. 이 경우 블레이드 몸체(131)와 보조 플레이트(150) 사이에 일정한 공간(151)이 형성된다. 즉, 상대적으로 공기 흐름이 적고, 유동공기와의 충돌이 적은 블레이드(230)의 타면에 보조 플레이트(150)를 설치하여 전체 블레이드(230)의 두께를 보완할 수 있다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 블레이드(230')에 따르면, 블레이드 몸체(131)의 일면에 마모방지용 보강부(140)를 설치하고, 타면에도 서브 마모방지용 보강부(140')를 설치할 수 있다. 이 경우 서브 마모방지용 보강부(140')는 마모 방지용 보강부(140)와 동일한 구성을 가지며, 다만 그 두께가 일정하거나 더 낮게 형성되는 점에 차이가 있다.

이상에서 설명한 다양한 구성의 블레이드는 임펠러(100)의 제조시 미리 제작하여 설치할 수 있으며, 이미 사용 중인 송풍기의 보수를 위해서 현장에서 블레이드를 교체하여 설치하여 적용할 수도 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100..임펠러 110..메인판
120..서브판 130,130',130",230,230'..블레이드
131..블레이드 몸체 140..마모방지용 보강부
141..용접 핀부재 150..서브 마모방지용 보강부

Claims (7)

1. 블레이드 몸체;
   상기 블레이드 몸체의 일면에 설치되어 내마모성을 보강하도록 설치되는 마모방지용 보강부; 및
   상기 블레이드 몸체의 타면에 설치되며, 상기 블레이드 몸체와의 사이에 공간을 형성하는 보조 플레이트;를 포함하며,
   상기 마모 방지용 보강부는,
   상기 블레이드 몸체의 일면에 이격되게 배치되는 용접 핀부재와, 상기 용접 핀부재와 상기 블레이드 몸체를 용접 결합하여 설치되는 고정 용접층 및 상기 용접 핀부재들 사이의 공간에 육성 용접되어 채워지는 육성용접 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일형 임펠러용 블레이드.
2. 제1항에 있어서, 상기 용접 핀부재는,
   금속판 구조의 모재와, 상기 모재의 일면에 육성 용접되는 육성용접부를 포함하며,
   상기 용접 핀부재의 높이는 상기 블레이드 몸체의 길이 방향으로의 배치위치에 따라 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 에어포일형 임펠러용 블레이드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 용접 핀부재와 상기 육성용접 층을 덮도록 육성 용접되는 마모 방지 보강층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일형 임펠러용 블레이드.
4. 삭제
5. 삭제
6. 블레이드 몸체;
   상기 블레이드 몸체의 일면에 설치되어 내마모성을 보강하도록 설치되는 마모방지용 보강부; 및
   상기 블레이드 몸체의 타면에 설치되는 서브 마모방지용 보강부;를 포함하며,
   상기 마모방지용 보강부는,
   상기 블레이드 몸체의 일면에 이격되게 배치되는 용접 핀부재와, 상기 용접 핀부재와 상기 블레이드 몸체를 용접 결합하여 설치되는 고정 용접층 및 상기 용접 핀부재들 사이의 공간에 육성 용접되어 채워지는 육성용접 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일형 임펠러용 블레이드.
7. 제1항 또는 제2항의 에어포일형 임펠러용 블레이드;
   상기 블레이드의 양단에 각각 결합되는 메인판 및 서브판;을 포함하며,
   상기 메인판과 서브판에는 회전축에 결합되는 축부가 형성되는 것을 특징으로 하는 에어포일형 임펠러.

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