KR101913147B1 - 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주판에 설치되는 깃이 분할점을 기준으로 구배가 서로 반대인 이중구배 단면 형상의 깃 형태로 형성됨으로써, 종래보다 임펠러 흡입구에서의 반경방향의 흐름을 유도하여 충격손실을 저감시키고, 깃통로내에서의 흐름특성을 개선하여 발생시키는 풍량이 증가하며, 임펠러 출구에서의 압력이 증가하여 성능이 우수하고, 이로 인하여 소음이 감소되며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않고, 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하며, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러에 관한 것이다.

Description

후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러{CENTRIFUGAL IMPELLER HAVING BACKWARD BLADES USING DUAL GRADIENT SECTIONAL SHAPE TYPE}

본 발명은 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주판에 설치되는 깃이 주판의 중심선을 기준으로 이중구배 단면 형상의 후향 형태로 형성됨으로써, 종래보다 임펠러 흡입구에서의 반경방향의 흐름을 원활하게 유도하여 충격손실을 저감시키고, 깃통로내에서의 흐름특성을 개선하며, 임펠러출구에서는 압력이 증가되어 성능이 우수하고, 이로 인하여 소음이 감소되며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않고, 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하며, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향 이중구배 단면 형상 깃 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, 원심임펠러는 공기가 반경방향으로 이송되면서 압력을 발생시키는 것으로써, 일반적으로 도 1에서처럼 출구깃각(β2)가 90°보다 작은 후향깃 원심임펠러(50)가 가장 많이 사용되며, 또한 후향깃 원심임펠러는 후향곡선깃 원심임펠러와 후향직선깃 원심임펠러로 구분된다.

후향곡선깃 원심임펠러는 임펠러깃이 회전방향에 대해 뒤로 기울어져 있으며, 회전방향에 대하여 단순한 원호(arc)형태의 볼록한 면을 갖는 깃으로 구성된 원심임펠러이다.(a)

후향직선깃 원심임펠러는 임펠러깃이 회전방향에 대해 뒤로 기울어져 있으며, 회전방향에 대하여 평판형태의 면을 갖는 깃으로 구성된 원심임펠러이다.(b)

후향곡선깃 원심임펠러(a)는 후향직선깃 원심임펠러(b)에 비하여 효율과 성능이 우수한 것으로 알려져 있다.

후향곡선깃의 원호의 형태는 임펠러출구의 외경(D2)과 임펠러입구의 내경(D1)과 임펠러 입구깃각(β1)과 임펠러 출구깃각(β2) 등에 의해 결정되지만, 임펠러출구의 외경에 대한 임펠러입구의 내경의 비율(D1/D2)에 따라 크게 변하게 되며, 이 비율이 작은 경우에는 원호가 볼록하게 되고 이 비율이 크면 원호가 직선형태에 가깝게 평편하게 된다.

그런데, 공기조화용으로 사용되는 후향곡선깃 원심임펠러의 경우, 직경비(D1/D2)가 커서 깃의 형태를 이루는 원호가 볼록하게 유지되지 않아 거의 후향직선깃의 형태가 되어 효율과 성능이 크게 저하된다.

따라서 후향깃을 갖는 원심임펠러((a), (b))는 많은 풍량이 요구되는 공기조화용의 원심송풍기의 경우에는 사용이 어렵다는 단점이 있어 효율과 성능면에서는 뒤지는 전향전곡깃 원심임펠러가 사용되는 실정이다.

그러나 전향전곡깃 원심임펠러는 발생되는 압력과 풍량은 후향깃에 비하여 증가하지만, 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.

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

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 주판에 설치되는 깃이 이중구배 단면 형상으로 주판의 중심선을 기준으로 후향 형태로 형성됨으로써, 종래의 후향깃을 갖는 원심임펠러 흡입구에서의 흐름을 반경방향으로 유도하여 원심임펠러 입구에서의 충격손실을 저감시키고, 깃통로내에서의 흐름특성을 개선하며, 임펠러 출구에서의 깃각을 증가시켜 압력을 크게 발생시켜 성능이 개선되고 이로 인하여 소음이 감소되며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 또는 펌프의 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 종래의 단면이 평편한 후향깃에 비하여 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하고, 고속회전이 가능하며, 원심임펠러 제작에 따른 부대비용과 시간이 추가되지 않고, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 원심송풍기 또는 펌프의 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 중앙에 회전축(10)이 고정설치되어 있으며, 상기 회전축(10)을 중심으로 회전되는 주판(20); 상기 주판(20)을 회전시키며 유체를 일측으로 이송시킬 수 있도록, 상기 주판(20)의 일면에 원주방향으로 다수개가 상호이격되며 형성되며, 상기 주판(20)의 회전방향과 반대방향인 후향으로 연장형성되되, 길이방향 일측은 주판(20)의 회전방향과 동일방향으로 휘어지는 후향후곡(後曲)으로 형성되면서, 길이방향 타측은 회전방향과 반대방향으로 휘어지는 후향전곡(前曲)이 연속으로 형성되는 후향 이중구배 단면형상의 깃(30)과; 상기 주판(20)의 일면에서 회전축(10)의 외곽에 위치되도록 돌출형성되면서, 상기 주판(20)의 일측 끝단부(A)가 외주연에 연결고정됨으로써, 원심임펠러의 형태를 유지시킬 수 있도록 하는 측판(40);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 주판에 설치되는 깃을, 길이방향 일측은 주판(20)의 회전방향과 동일방향으로 휘어지는 후향후곡으로 형성되면서, 길이방향 타측은 회전방향과 반대방향으로 휘어지는 후향전곡이 연속으로 형성되는 형상을 가지도록 하여, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 동시에 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 또는 펌프의 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 후향곡선깃 원심임펠러와 후향직선깃 원심임펠러를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러를 나타낸 확대도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러에서 깃이 다중 중심점을 가지고 형성되는 모습을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러의 압력계수를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러의 효율을 나타낸 그래프.

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.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 실시예를 살펴보면,

중앙에 회전축(10)이 고정설치되어 있으며, 상기 회전축(10)을 중심으로 회전되는 주판(20); 상기 주판(20)을 회전시키며 유체를 일측으로 이송시킬 수 있도록, 상기 주판(20)의 일면에 원주방향으로 다수개가 상호이격되며 형성되며, 상기 주판(20)의 회전방향과 반대방향인 후향으로 연장형성되되, 길이방향 일측은 주판(20)의 회전방향과 동일방향으로 휘어지는 후향후곡(後曲)으로 형성되면서, 길이방향 타측은 회전방향과 반대방향으로 휘어지는 후향전곡(前曲)이 연속으로 형성되는 후향 이중구배 단면형상의 깃(30)과; 상기 주판(20)의 일면에서 회전축(10)의 외곽에 위치되도록 돌출형성되면서, 상기 주판(20)의 일측 끝단부(A)가 외주연에 연결고정됨으로써, 원심임펠러의 형태를 유지시킬 수 있도록 하는 측판(40); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 깃(30)은 상기 주판(20)의 회전축(10) 중심에서부터 주판(20)의 외곽을 잇는 중심선(L)을 기준으로, 주판(20)의 회전반대방향인 후향으로 기울어져 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주판(20)은, 상기 깃(30)의 일측 끝단부(A)가 연결되는 측판(40) 내측에 위치되는 내경 주판(21)과; 상기 깃(30)의 길이방향 일면이 접촉되며, 깃(30)의 타측 끝단부(B)까지 형성되는 외경 주판(22); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 깃(30)은 상기 일측 끝단부(A)와 타측 끝단부(B)을 직선(L1)으로 연결하여, 상기 직선(L1)을 깃(30)의 길이로 설정한 뒤, 상기 직선(L1) 상에 사전설정된 분할점(D)를 설정하여, 상기 분할점(D)를 기준으로 일측 끝단부(A)와 분할점(D)사이 및 분할점(D)과 타측 끝단부(B) 사이의 구간에서 서로 반대의 구배가 형성되는 곡선이 설정되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 깃(30)의 곡선의 형태는 단일 중심점을 갖는 곡선이거나, 또는 다중 중심점을 갖는 곡선인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 깃(30)의 일측 끝단부(A)와 분할점(D) 구간은, 상기 분할점(D)이 깃의 타측 끝단부(B)까지 연장형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 송풍기 또는 펌프에 사용되는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러는 하기와 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러를 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러를 나타낸 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러에서 깃이 다중 중심점을 가지고 형성되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러의 압력계수를 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러의 효율을 나타낸 그래프이다.

도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러는 회전축(10)과, 주판(20)과, 깃(30), 측판(40)으로 구성된다.

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

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 깃(30)의 일측 끝단부(A)가 연결된 측판(40)의 내측에 위치되는 부분이고, 상기 외경 주판(22)은 깃(30)의 길이방향 일면이 접촉되며, 깃(30)의 타측 끝단부(B)까지 형성되는 부분이다.

즉, 주판은 내경 주판(21)과 외경 주판(22)이 일체형으로 평탄형상을 가지되, 내경 주판에는 회전축이 중심에 형성되고 있고, 내경 주판(21)과 외경 주판(22)의 경계 일면에 측판(40)이 돌출형성되어 있는 것이다. 이에, 상기 측판(40)이 돌출된 주판(20)의 일면에서 깃(30)의 끝단부(A)가 내경 주판(21)의 외측에 부착되고, 상기 깃(30)의 측면부(길이방향 일면)가 외경 주판(22)의 일면에 부착된 형태이면서 깃(30)의 끝단부(B)는 외경 주판(22)의 최외곽선(가장자리)와 동일선상을 유지한다.

상기 깃(30)은 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 주판(20)의 일면(측판(40)이 돌출형성된 면)에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 유체에 의해 깃(30)을 구동시켜 주판(20)을 회전시키면서 유체를 일측으로 이송시킨다.

여기서, 상기 깃(30)은 도 3에서처럼, 깃(30)이 후향 이중구배 단면 형상의 곡선형태로 형성되는데, 깃(30)의 길이방향 일측(전반부)는 주판(20)의 회전방향에 대하여 볼록한 구배를 갖고, 깃의 타측(후반부)는 회전방향에 대하여 오목한 구배를 갖도록 깃단면의 곡선형상을 결정함으로써 다양한 단면 형상을 갖는 후향 이중구배 단면 형상의 곡면이 형성된다. 다시말해, 상기 깃(30)은 주판(20)의 일면에서 회전방향과 반대방향인 후향으로 연장형성되되, 길이방향 일측(전반부)은 주판(20)의 회전방향과 동일방향으로 휘어지는 후곡(後曲)으로 형성되는 후향후곡의 형태를, 길이방향 타측(후반부)은 회전방향과 반대방향으로 휘어지는 전곡(前曲)으로 형성되는 후향전곡의 형태를 가지는 것으로, 이러한 후향후곡과 후향전곡이 연속으로 형성되는 후향 이중구배 단면형상을 가지는 것이다.

그래서, 상기 깃(30)은 일측 끝단부(A)가 내경 주판(21)과 외경 주판(22)의 경계에 설치되는 측판(40)에 연결되고, 타측 끝단부(B)는 외경 주판(22)의 최외곽선과 일치되는 위치까지 형성되는 것이다.

한편, 상기 깃(30)은 도 3에서처럼, 일측 끝단부인 'A' 점과 타측 끝단부인 'B' 점을 직선(L1)으로 연결하고, 상기 직선(L1)을 사전설정된 'D'점으로 분할하여, 상기 분할점 'D'점과 일측 끝단부인 'A'점 구간에서는 회전방향에 대하여 볼록한 구배를 갖고 분할점 'D'점과 타측 끝단부인 'B' 점 구간에서는 회전방향에 대하여 오목한 구배를 갖게 하여 깃(30)의 곡선형상을 결정함으로써, 다양한 이중구배 단면 형상의 깃(30)의 형태를 설정할 수 있고, 타측 끝단부인 'B'점의 위치를 변경함으로써 깃(30)의 길이(L1)를 설정할 수 있으며, 분할점 'D'점의 위치와 각구간에서의 곡률반경을 변경함으로써 다양한 형태의 후향 이중구배 단면 형상의 깃(30)의 형태가 설정될수 있는 것이다.

물론, 일실시예에 따라, 상기 깃(30)의 일측 끝단부(A)와 분할점(D) 구간은, 상기 분할점(D)이 깃의 타측 끝단부(B)까지 연장형성되어 이루어지는 형태가 될 수도 있음이다.

또한, 이러한 깃의 형상은 도 3에 도시된 것처럼, 깃(30)의 일측 끝단부인 'A' 점과 분할점 'D'점 사이의 곡선형상과, 분할점 'D'점과 타측 끝단부인 'B' 점 사이의 곡선형상을, 각각 단일 중심점(C2)(C3)을 갖는 곡선으로 형성되도록 하거나, 또는 다양한 실시예에 따라, 도시한 도 4에서처럼, 깃(30)의 곡선이 다중 중심점(C2', C2'', C2''')(C3', C3'')을 갖는 곡선으로 형성되도록 할 수도 있음이다.

또한, 측판(40)은 주판(20)의 일면(맞은편) 위치에서 후향 이중구배 단면 형상의 깃(30)에 연결되어 깃의 강도를 보강하고 임펠러의 형태를 유지시켜 주며, 공기가 원활하게 흡입되고 배출될 수 있도록 깃통로를 제공하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10 : 회전축 20 : 주판
21 : 내경 주판 22 : 외경 주판
30 : 깃 40 : 측판
50 : 원심임펠러

Claims (10)

1. 중앙에 회전축(10)이 고정설치되어 있으며, 상기 회전축(10)을 중심으로 회전되는 주판(20);
   상기 주판(20)을 회전시키며 유체를 일측으로 이송시킬 수 있도록, 상기 주판(20)의 일면에 원주방향으로 다수개가 상호이격되어 형성되며,
   상기 주판(20)의 회전방향과 반대방향인 후향으로 연장형성되되, 길이방향 일측은 주판(20)의 회전방향과 동일방향으로 휘어지는 후향후곡(後曲)으로 형성되면서, 길이방향 타측은 회전방향과 반대방향으로 휘어지는 후향전곡(前曲)이 연속으로 형성되는 후향 이중구배 단면형상의 깃(30)과;
   상기 주판(20)의 일면에서 회전축(10)의 외곽에 위치되도록 돌출형성되면서, 상기 주판(20)의 일측 끝단부(A)가 외주연에 연결고정됨으로써, 원심임펠러의 형태를 유지시킬 수 있도록 하는 측판(40);을 포함하여 구성되며,
   상기 깃(30)은 주판(20)의 회전축(10) 중심에서부터 주판(20)의 외곽을 잇는 중심선(L)을 기준으로, 주판(20)의 회전반대방향인 후향으로 기울어져 형성되고,
   상기 주판(20)은 깃(30)의 일측 끝단부(A)가 연결되는 측판(40) 내측에 위치되는 내경 주판(21)과, 상기 깃(30)의 길이방향 일면이 접촉되며, 깃(30)의 타측 끝단부(B)까지 형성되는 외경 주판(22)을 포함하여 구성되며,
   상기 깃(30)은 일측 끝단부(A)와 타측 끝단부(B)을 직선(L1)으로 연결하여, 상기 직선(L1)을 깃(30)의 길이로 설정한 뒤, 상기 직선(L1) 상에 사전설정된 분할점(D)를 설정하여, 상기 분할점(D)를 기준으로 일측 끝단부(A)와 분할점(D)사이 및 분할점(D)과 타측 끝단부(B) 사이의 구간에서 서로 반대의 구배가 형성되는 곡선이 설정되며,
   상기 깃(30)의 곡선의 형태는 단일 중심점을 갖는 곡선인 것을 특징으로 하는 후향 이중구배 단면 형상 깃 원심임펠러.
   
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