KR102347638B1 - 반밀폐형 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반밀폐형 임펠러에 관한 것으로, 회전축을 중심으로 회전하는 임펠러 허브; 상기 임펠러 허브의 외측면으로부터, 상기 임펠러 허브의 원주를 따라 방사상으로 형성되는 복수의 블레이드; 및 상기 회전축이 지나가는 개소를 중심으로 하는 환형으로 형성되고, 상기 복수의 블레이드에 형성되는 블레이드 에지의 일부 영역을 연결하는 쉬라우드를 포함하되, 상기 블레이드 에지의 일단에는, 상기 임펠러 허브의 상기 회전축 방향 일단과 인접한 인듀서가 형성되고, 상기 블레이드 에지의 타단에는, 상기 임펠러 허브의 상기 회전축 방향 타단과 인접한 블레이드 팁이 형성되며, 상기 인듀서 간의 공간으로 유체가 인입되고, 상기 블레이드 팁 간의 공간으로 상기 유체가 배출되며, 상기 일부 영역은, 상기 블레이드 팁과 인접한 영역이다.

Description

반밀폐형 임펠러 {Semi-shrouded impeller}

본 발명은 임펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유동 손실을 감소시키기 위해 쉬라우드에 의해 덮힌 임펠러에 관한 것이다.

원심 압축기(centrifugal compressor)는 회전 운동을 하는 임펠러를 이용하여 유체에 원심력을 부여함으로써, 유체가 압축되도록 하는 장치이다.

원심 압축기는 일반적으로 구동력을 생산하는 구동부와, 구동부와 연결되는 기어 유닛과, 기어 유닛이 내부에 설치되는 기어박스와, 기어박스에 삽입되어 기어유닛과 연결되는 회전축와, 회전축에 연결되어 회전함으로써 회전 운동에너지를 유체에 전달해 유체의 압력을 상승시키는 임펠러(impeller)와, 임펠러를 지지하는 스크롤과, 스크롤과 결합하여 유체가 유동하는 내부 공간을 형성하는 쉬라우드(shroud)를 포함할 수 있다.

이 중 임펠러는 회전 운동에너지를 유체에 전달시켜 유체의 압력을 상승시키는 기능을 한다. 임펠러는 허브, 유체의 이동을 돕고 에너지를 유체에 전달하는 다수 개의 블레이드(blade) 등을 구비하며, 블레이드는 허브에 형성될 수 있다. 이때, 임펠러는 허브를 회전시킴으로써 블레이드를 회전시켜 유체를 흡입하여 외부로 토출시킬 수 있다.

임펠러의 블레이드가 회전함에 따라 블레이드 사이로 인입된 유체가 블레이드로부터 회전 방향으로 운동에너지를 전달받고, 원심력에 의해 임펠러의 외경 방향으로 진행되며 압축되어 토출된다.

개방형 임펠러(41, opened impeller)의 경우 쉬라우드가 직접 임펠러에 결합되어 있지 않고, 외부에서 임펠러의 블레이드를 덮듯이 제공된다. 도 1은 기존의 개방형 임펠러(41)의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 2는 기존의 개방형 임펠러(41)와 쉬라우드(413)의 관계를 나타낸 측단면도이다. 도 2을 참조하면, 쉬라우드(413)가 블레이드(411) 사이 공간을 덮음으로써 유체가 진행하는 유로가 형성되는데, 임펠러 허브(412) 및 블레이드(411)는 회전하고 쉬라우드(413)는 회전하지 않는다는 구조적 특징 때문에 필연적으로 개방형 임펠러(41)의 경우 쉬라우드(413)와 블레이드(411)의 선단부인 블레이드 에지 사이의 간극을 통해 유체가 새어나갈 수 있었다. 이러한 유체의 손실을 유동 손실이라고 한다. 도 2를 참조하면, 이러한 쉬라우드와 개방형 임펠러의 블레이드 간에 생기는 간극을 확인할 수 있다.

유동 손실이 일어나는 경우, 임펠러는 유동 손실이 없는 경우에 비해 인입된 유체를 효율적으로 압축하지 못한다. 따라서 임펠러의 압축 효율을 증대시키기 위해, 유동 손실을 최소화할 필요가 있다.

이러한 유동 손실을 최소화하기 위해, 쉬라우드가 블레이드 에지에 직접 결합되어 임펠러와 일체로 형성되는 밀폐형 임펠러(42, closed impeller, shrouded impeller)가 도입될 수 있다. 도 3은 기존의 밀폐형 임펠러(42)의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 3을 참조하면, 밀폐형 임펠러(42)에서는 쉬라우드(423)가 에지(424) 상에 일체로 형성되므로, 임펠러(42)와 같이 회전하게 된다. 따라서 쉬라우드(423)와 임펠러(42)의 블레이드 에지(424) 간 사이의 간극이 필수불가결적으로 형성되지 않으므로, 입구와 출구를 제외한 나머지 측벽이 임펠러 허브(422), 블레이드(421) 및 쉬라우드(423)에 의해서 형성되어 밀폐된 유로를 형성하게 되어 유동 손실이 개방형 임펠러에 비해 현저히 줄어든다.

그러나 밀폐형 임펠러는 임펠러 허브, 임펠러 허브 상에 위치하는 블레이드 및 블레이드 에지 상에 안착되는 쉬라우드를 간극 최소화를 위해 일체형으로 형성해야 하는 경우가 있어, 개방형 임펠러에 비해서 단순 금형만으로 제작하기 힘들다는 문제가 있었다.

또한, 압축기의 작동은 고유량 조건(high flow)에서는 초크(choke)에 의해 제한되고 저유량 조건(low flow)에서는 스톨(stall)에 의해 제한된다. 초크나 스톨이 일어나게 되면, 고속으로 회전하는 임펠러로부터 굉음과 함께 큰 진동이 일어나게 되고, 임펠러의 파손으로 이어질 가능성이 있다. 초크나 스톨이 일어나면 정상적인 압축기로써 작용할 수가 없고, 작동을 정지해야 하는 것이다. 따라서 압축기의 가용 운전 범위를 넓히고자 하는 다양한 시도가 있었다. 스톨의 시작 및 압축기의 안정 운전 범위는 압축기 유로에서의 유동 특성에 의해 결정되는데, 이를 이용한 방법으로는 케이싱 처리가 있고, 이는 현재 사용되는 가장 효과적인 방법 중 하나이다.

일반적으로 케이싱 처리는 저유량에서 유도 장치에서 발생하는 흐름의 낮은 운동량 영역을 주 유로에서 격리하고 주 통로에서 스톨의 시작을 지연시키는 방식을 사용한다. 대부분의 케이싱 처리는 고정 쉬라우드를 통한 유로로의 접근을 요구하므로 개방형 임펠러에만 적용 할 수 있었다. 따라서 밀폐형 임펠러의 경우 케이싱 처리를 할 수 없도록 쉬라우드에 의해 블레이드의 에지 영역이 전부 덮혀있음으로써 광범위한 운전 영역을 확보하기에 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제2013-0116677호(2013.10.24. 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 일부 영역이 쉬라우드에 의해 덮힘으로써 간극 유동 손실이 최소화된 임펠러를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러는, 회전축을 중심으로 회전하는 임펠러 허브; 상기 임펠러 허브의 외측면으로부터, 상기 임펠러 허브의 원주를 따라 방사상으로 형성되는 복수의 블레이드; 및 상기 회전축이 지나가는 개소를 중심으로 하는 환형으로 형성되고, 상기 복수의 블레이드에 형성되는 블레이드 에지의 일부 영역을 연결하는 쉬라우드를 포함하되, 상기 블레이드 에지의 일단에는, 상기 임펠러 허브의 상기 회전축 방향 일단과 인접한 인듀서가 형성되고, 상기 블레이드 에지의 타단에는, 상기 임펠러 허브의 상기 회전축 방향 타단과 인접한 블레이드 팁이 형성되며, 상기 인듀서 간의 공간으로 유체가 인입되고, 상기 블레이드 팁 간의 공간으로 상기 유체가 배출되며, 상기 일부 영역은, 상기 블레이드 팁과 인접한 영역일 수 있다.

상기 일부 영역은, 상기 블레이드 에지를 따라, 상기 인듀서로부터 상기 블레이드 팁까지의 거리의 70퍼센트 지점으로부터 80퍼센트 지점까지일 수 있다.

상기 쉬라우드의 내측면은, 상기 임펠러 허브의 외측면을 바라보고 돌출될 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

가장 손실이 큰 영역에만 쉬라우드를 덮음으로써, 개방형 임펠러의 장점을 유지하면서 전체 블레이드 에지 영역을 쉬라우드에 의해 덮지 않고도 팁간극 유동 손실을 큰 폭으로 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다. 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 기존의 개방형 임펠러의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 기존의 개방형 임펠러와 쉬라우드의 관계를 나타낸 측단면도이다.
도 3은 기존의 밀폐형 임펠러의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러의 외관을 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러의 내부 구조를 외관과 함께 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러의 쉬라우드 구조를 나타낸 측면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러의 쉬라우드 구조를 나타낸 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 외관을 나타낸 사시도이다 . 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 평면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 외관을 나타낸 측면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 내부 구조를 외관과 함께 나타낸 측면도이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)는, 임펠러 허브(11), 임펠러 허브(11)의 외측면으로부터 방사상으로 형성된 복수의 블레이드(12) 및 블레이드(12)의 일부 영역을 잇는 쉬라우드(15)를 포함함을 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)는 임펠러 허브(11)와 임펠러 허브(11)의 외측면에서 외주를 따라 배치되는 복수의 블레이드(12)로 구성된다.

임펠러 허브(11)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 몸통이 되는 부분으로, 원판체의 형태로 형성되는 디스크로부터 중심을 관통하는 회전축(A) 방향으로 연장되면서 직경이 점차 줄어드는, 원추와 유사한 형상을 가진다. 다만 원추와 같이 일단에서 꼭지점을 가지는 것은 아니며, 일단에서는 타단보다 직경이 작아진 원을 이룬다.

임펠러 허브(11)는 고속 회전에 의해 고압의 유체를 배출하므로, 고압을 견딜 수 있는 강도 및 경도를 가지는 일 소재로 이루어진다. 임펠러 허브(11)를 이루는 소재는 금속일 수 있고, 바람직하게는 스테인리스강, 티타늄 등일 수 있으나 소재는 이에 제한되지 않는다.

임펠러 허브(11)는 중심을 관통하는 구동축(미도시)에 연결된다. 구동축은 외부의 동력원과, 외부의 동력원이 발생시킨 구동력을 전달하는 기어 유닛(미도시)에 연결된다. 따라서 구동축은 구동력을 전달받아 제자리에서 회전한다.

구동축은 임펠러 허브(11)의 중심을 관통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 회전축(A)과 나란한 방향으로 배치되어 임펠러 허브(11)의 회전축(A) 역할을 하게 된다. 구동축은 임펠러 허브(11)의 중심에 끼워져 서로 미끄러지지 않도록 결합되어, 구동축의 회전에 따라 임펠러 허브(11)도 동일하게 회전한다. 구동축은 회전축(A)에 대해서 대칭되는 원기둥 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1) 전체의 대칭성을 유지하기 위함이다.

임펠러 허브(11)의 외측면에는 방사상으로 복수의 블레이드(12)가 형성된다. 복수의 블레이드(12)는 유체의 이동을 가이드 하는 기능을 수행하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 운동 에너지를 유체에 전달하는 기능을 수행한다. 블레이드(12)와 임펠러 허브(11)는 용접을 통해 융착될 수 있고, 나사를 이용해 체결될 수도 있고, 일체로 형성될 수도 있으나 블레이드(12)가 임펠러 허브(11)에 안착 및 결합되는 방법은 이에 제한되지 않는다.

복수의 블레이드(12)는 임펠러 허브(11)의 외측면에서 원주를 따라 배치되며, 일정 간격만큼 이격되어 배치된다. 블레이드(12) 각각은 임펠러 허브(11)의 외측면으로부터 방사상으로 뻗어나가는 방향으로 배치되나, 임펠러 허브(11)의 외측면으로부터 반지름을 따라 곧게 배치되지는 않는다. 각각의 블레이드(12)는 임펠러 허브(11)의 외측면으로부터 방사상으로 연장됨과 동시에 임펠러 허브(11)의 반경 방향이 아닌 일 방향으로 만곡되어 연장된다. 따라서 복수의 블레이드(12)는 임펠러 허브(11)의 외측면으로부터 일 방향으로 휘어져 나가는 형상으로 배치된다. 즉, 캠버(camber) 구조를 가지는 것이다.

복수의 블레이드(12)는 임펠러 허브(11)의 외측면을 따라, 임펠러 허브(11)의 회전축(A) 방향 일단으로부터 타단까지 이어진다. 따라서 회전축과 직교하는 평면으로 자른 단면에서 블레이드(12)의 가장 외곽의 끝점을 이어 만들 수 있는 원의 직경이, 회전축(A) 방향으로 이동하면서 변화한다. 유체가 인입되는 임펠러 허브(11)의 회전축(A) 방향 일단(13)에서 그 직경이 가장 작고, 유체가 배출되는 임펠러 허브(11)의 회전축(A) 방향 타단에서 그 직경이 가장 크다. 블레이드(12)의 외곽 끝점을 이어 만들 수 있는 원의 반경이 좁아지므로, 인접한 블레이드(12) 간의 간격 역시 좁아진다.

블레이드(12)의 단방향인 블레이드(12) 폭 방향의 일단은 임펠러 허브(11)의 외측면에 결합되고, 폭 방향의 타단은 블레이드 에지(121)가 된다. 블레이드(12)가 임펠러 허브(11)의 회전에 따라 회전하므로, 블레이드 에지(121)는 반밀폐형 임펠러(1)의 경계가 되고, 쉬라우드(15) 또는 커버가 블레이드 에지(121)에 안착되거나 인접하게 위치함으로써 반밀폐형 임펠러(1)를 둘러싸게 된다.

블레이드(12)의 영역 중 유체가 인입되는 영역의 일단을 인듀서(122)라고 지칭하고, 유체가 배출되는 영역의 타단을 블레이드 팁(123)이라고 한다. 임펠러 허브(11)의 직경이 가장 작은 영역, 즉 임펠러 허브(11)의 회전축(A) 방향 일단(13)에 위치한 블레이드 에지(121)의 일단이 인듀서(122)가 된다. 반대로, 임펠러 허브(11)의 직경이 가장 큰 영역, 즉 임펠러 허브(11)의 회전축(A) 방향 타단에 위치한 블레이드 에지(121)의 타단이 블레이드 팁(123)이 된다. 따라서 반밀폐형 임펠러(1)가 작동할 때, 인듀서(122) 간의 공간으로 유체가 인입되고, 블레이드 팁(123) 간의 공간으로 유체가 배출된다.

복수의 블레이드(12)는 임펠러 허브(11)의 중심을 관통하는 회전축(A)에 대해 대칭되게 배치될 수 있다. 회전축(A)을 중심으로 회전할 것이므로, 대칭되지 않으면 균일한 성능을 유지하기 어렵기 때문이다.

복수의 블레이드(12) 사이로는 유로(14)가 형성된다. 블레이드(12)가 복수이므로 형성되는 유로(14) 역시 복수가 된다. 블레이드(12)는 임펠러 허브(11)의 외측면에 형성되어 있으므로, 임펠러 허브(11)의 외측면이 유로(14)의 바닥면이 되고, 블레이드(12)가 유로(14)의 측벽이 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)가 조립될 때, 블레이드 에지(121)가 쉬라우드(15) 또는 커버에 의해 덮히므로, 쉬라우드(15) 또는 커버가 유로(14)의 상측 벽이 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)를 통과하는 유체가 폐쇄된 또는 거의 폐쇄된 유로(14)를 통과하도록 강제하여 효율적으로 압축되도록 하기 위함이다.

쉬라우드(15)는 원환형으로 형성되어 블레이드 에지(121)를 잇는 구성요소이다. 쉬라우드(15)는 블레이드 에지(121)를 덮어서 하측면이 블레이드 에지(121)에 안착되고, 이를 통해 복수의 블레이드 에지(121)를 전부 연결할 수 있다. 그러나 쉬라우드(15)는 블레이드 에지(121)에 안착되는 대신 블레이드 에지(121) 사이 공간에 위치해서 블레이드 에지(121)를 서로 연결하도록 형성될 수 있다. 이러한 쉬라우드(15)의 실시예에 따른 변형된 형태에 대해서는 도 8 및 도 9에 대한 설명에서 후술한다.

쉬라우드(15)가 블레이드 에지(121)를 잇도록 형성되므로, 쉬라우드(15)가 블레이드 에지(121)를 연결한 영역에서는 쉬라우드(15)와 블레이드 에지(121) 사이의 간극이 사라져서 유동 손실이 일어나지 않아 밀폐형 임펠러와 같은 효과를 얻을 수 있다.

일반적인 쉬라우드(15)가 블레이드 에지(121) 전체를 덮어서 연결하도록 형성됨과 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)에서는 쉬라우드(15)가 블레이드 에지(121)의 일부 영역만을 연결하도록 형성된다. 따라서 일부 영역만을 쉬라우드(15)가 커버하되 이는 회전축(A)을 중심으로 대칭으로 형성되어야 하므로, 쉬라우드(15)가 원환형으로 형성되는 것이다.

여기서 연결되는 블레이드 에지(121)의 일부 영역은, 블레이드 팁(123)에 인접한 영역으로, 바람직하게는 인듀서(122)로부터 블레이드 에지(121) 전체 길이(즉 블레이드 에지(121)를 따라 인듀서(122)로부터 블레이드 팁(123)까지의 거리)의 70퍼센트가 되는 지점으로부터 블레이드 에지(121) 전체 길이의 80퍼센트가 되는 지점까지가 될 수 있다.

반밀폐형 임펠러(1)의 회전에 의한 유체 압축 과정에서, 인입된 유체가 운동에너지를 받아 배출되는 블레이드 팁(123)에 인접한 영역이 가장 유동 손실이 일어나기 좋은 조건을 가지고 있다. 유동 손실이 일어나는 정도는 회전 방향의 운동량 값으로 나타낼 수 있는데, 블레이드 에지(121) 길이의 70퍼센트가 되는 지점에서 블레이드 에지(121) 길이의 80퍼센트가 되는 지점 사이에서 그 값이 최대가 된다. 블레이드 팁(123)에서는 디퓨저(미도시) 또는 스크롤(미도시)로 압축된 유체의 배출이 일어나므로, 상대적으로 블레이드 팁(123) 보다는 블레이드 팁(123)에 이르기 직전의 영역에서 쉬라우드(15)와 블레이드 에지(121) 사이의 간극에 의한 유동 손실이 크게 나타나는 것이다. 따라서 상기 영역에 대해서만 밀폐형 임펠러와 같이 일체형 쉬라우드(15)를 일부 형성함으로써 유동 손실을 막아, 개방형 임펠러의 장점 및 밀폐형 임펠러의 장점을 결합한 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)를 구성할 수 있다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 쉬라우드(15)가 블레이드 에지(121)를 연결하는 구조에 대해서 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 쉬라우드 (15) 구조를 나타낸 측면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬라우드(15)는 반밀폐형 임펠러(1)의 블레이드 에지(121)의, 블레이드 팁(123)과 인접한 일부 영역에 안착된다. 상기 일부 영역에 안착된 쉬라우드(15)는 완성된 원환체가 개방형 임펠러의 블레이드 에지(121)를 덮으며 결합되는 형태로 형성된다. 따라서 쉬라우드 단면(152)은 블레이드 에지(121)의 위에 안착된 형태로 도 8에서 표현된다.

케이스(31)는 본 발명의 반밀폐형 임펠러(1)를 내부에 수용하는 구성요소로, 반밀폐형 임펠러(1)를 외곽에서 감싼다. 케이스(31)는 쉬라우드(15)와 같이 직접적으로 유동 손실을 막기 위해 블레이드 에지(121)에 극히 근접하여 위치하거나 블레이드 에지(121)에 결합되지는 않으며, 따라서 반밀폐형 임펠러(1)가 회전축(A)을 중심으로 회전하는 것과는 달리 회전하지 않고 고정된다. 그러나 케이스(31)의 내측면이 반밀폐형 임펠러(1)와 최대한 가깝게 밀착하여 배치되어, 유동 손실을 최소화한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 쉬라우드(15)는 블레이드 에지(121)로부터 일정 두께만큼 돌출된 형태가 되므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)를 덮는 케이스(31)는 쉬라우드(15)가 블레이드 에지(121)로부터 돌출된 두께만큼의 공간을 확보해야 한다. 이러한 고려가 없이 케이스(31) 내측면을 설계하는 경우, 케이스(31) 내측면과 쉬라우드 외측면(151)이 만나 마찰을 일으키거나 케이스(31) 내에 반밀폐형 임펠러(1)가 수용되지 않을 것이기 때문이다. 따라서 케이스(31)의 내측면 상 쉬라우드(15)에 대응하는 위치에 오목하게 파인 오목부(311)가 형성된다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 쉬라우드 (25) 구조를 나타낸 측면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반밀폐형 임펠러(1)의 쉬라우드(25)는 블레이드 에지(121)에 안착되는 형태로 형성되지 않고, 인접한 블레이드 에지(121)를 서로 잇는 형태로 형성된다. 따라서 쉬라우드(25)가 블레이드 에지(121)보다 외부로 돌출되지 않고 블레이드(22) 사이에 위치하여, 쉬라우드(25)의 내측면이 임펠러 허브(11)의 외측면을 바라보고 돌출된 형태가 된다. 쉬라우드(25)의 외측면(251)이 블레이드 에지(121)에 비해서 외부로 돌출되지 않으므로, 다른 실시예에 따른 케이스(32)는 일 실시예에서는 확인되었던 쉬라우드를 위한 오목부(311)를 구비하지 않는다.

쉬라우드(25)는 블레이드(12) 사이에 위치하여 블레이드 에지(121)를 연결하고 있으므로, 분절된 원환체 형태로 형성될 수 있으나, 매우 얇은 원환체로부터 블레이드(12) 사이에서 임펠러 허브(11)를 향해 돌출된 복수의 돌출부를 가지도록 해서 동일한 형상을 얻을 수도 있다.

다른 실시예에 따른 쉬라우드(25)는 블레이드(12) 사이에 위치하므로, 블레이드(12) 사이의 유로(14)를 따라 진행하는 유체와 만나게 된다. 만일 일 실시예에 따른 쉬라우드(15)와 같이 모서리가 각지게 형성되는 경우 다른 실시예에 다른 쉬라우드(25)는 유체의 흐름에 의한 저항을 강하게 받을 수 있다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉬라우드(25)는 둥글게 라운드처리된 모서리를 가짐으로써, 블레이드(12) 사이를 흐르는 유체에 의한 저항을 최소화할 수 있다. 따라서 도 9를 참조하면, 쉬라우드 단면(252)이 직사각형이 아닌 폐곡선으로 형성됨을 알 수 있다. 단 쉬라우드 단면(252)의 경계 중 임펠러 허브(11)를 바라보고 있는 경계가 포함하는 모서리는 곡선으로 처리되되, 그 반대방향에 배치되어 블레이드 에지(121)에 붙어있는 경계가 포함하는 모서리는 곡선 처리되지 않을 수 있다. 쉬라우드(25)는 블레이드(12) 사이의 유로(14)에서 외부로 유체가 누설되는 유동 손실을 최소화 하기 위해 배치되는 것이므로, 만일 블레이드 에지(121)에 인접한 경계가 포함하는 모서리 역시 곡선 처리될 경우, 유체가 상기 경계를 따라 외부로 원활하게 유출될 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예와 같이 쉬라우드(15)를 블레이드 에지(121)에 안착되도록 형성하는 경우, 일체로 형성되지 않고도 간단히 조립을 통해 원하는 형상의 반밀폐형 임펠러(1)를 얻을 수 있고, 본 발명의 다른 실시예와 같이 쉬라우드(25)를 블레이드 에지(121) 사이에서 연결을 위해서만 사용하는 경우, 일체형으로 사출하기에 적합하다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1: 반밀폐형 펠러 11: 임펠러 허브
12: 블레이드 13: 임펠러 허브의 일단
14: 유로 15, 25: 쉬라우드
31, 32: 케이스 41: 개방형 임펠러
42: 밀폐형 임펠러 411, 421: 기존의 블레이드
412, 422: 기존의 임펠러 허브 413, 423: 기존의 쉬라우드
424: 기존의 블레이드 에지 121: 블레이드 에지
122: 인듀서 123: 블레이드 팁
151, 251: 쉬라우드 외측면 152, 252: 쉬라우드 단면
311: 오목부 A: 회전축

Claims (3)

1. 회전축을 중심으로 회전하는 임펠러 허브;
   상기 임펠러 허브의 외측면으로부터, 상기 임펠러 허브의 원주를 따라 방사상으로 형성되는 복수의 블레이드; 및
   상기 회전축이 지나가는 개소를 중심으로 하는 환형으로 형성되고, 상기 복수의 블레이드에 형성되는 블레이드 에지의 일부 영역을 연결하는 쉬라우드를 포함하되,
   상기 블레이드 에지의 일단에는, 상기 임펠러 허브의 상기 회전축 방향 일단과 인접한 인듀서가 형성되고,
   상기 블레이드 에지의 타단에는, 상기 임펠러 허브의 상기 회전축 방향 타단과 인접한 블레이드 팁이 형성되며,
   상기 인듀서 간의 공간으로 유체가 인입되고, 상기 블레이드 팁 간의 공간으로 상기 유체가 배출되며,
   상기 일부 영역은, 상기 블레이드 팁과 인접한 영역이고,
   상기 쉬라우드의 내측면은, 상기 임펠러 허브의 외측면을 바라보고 유선형으로 돌출된 반밀폐형 임펠러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 일부 영역은,
   상기 블레이드 에지를 따라, 상기 인듀서로부터 상기 블레이드 팁까지의 거리의 70퍼센트 지점으로부터 80퍼센트 지점까지인 반밀폐형 임펠러.
3. 삭제

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