KR102488571B1 - Fluidic machinery having hollow vane and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 제조 방법은, 중심에 개구부를 구비한 원판형상의 플레이트를 준비하는 단계와, 개구부의 외측에서 원주 방향을 따라 이격되며 플레이트의 표면에 배치될 복수 개의 베인의 위치들을 결정하는 단계와, 복수 개의 베인의 위치들의 각각에 소재를 적층함으로써 플레이트의 표면에 복수 개의 베인을 형성하는 단계를 포함하고, 복수 개의 베인은 내부가 비어 있는 중공부를 구비하는, 중공형 베인을 구비한다.A method of manufacturing a diffuser for a fluid machine having hollow vanes includes preparing a disk-shaped plate having an opening in the center, and a plurality of vanes spaced apart along the circumferential direction from the outside of the opening and disposed on the surface of the plate. determining the positions of the plurality of vanes, and forming a plurality of vanes on the surface of the plate by laminating a material at each of the positions of the plurality of vanes, wherein the plurality of vanes have a hollow portion with a hollow inside. Equip the vanes.

Description

중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저 및 디퓨저의 제조 방법{Fluidic machinery having hollow vane and manufacturing method thereof}Fluidic machinery having hollow vane and manufacturing method thereof

실시예들은 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저 및 디퓨저의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균열에 의한 베인의 파손 발생이 최소화할 수 있는 유체기계용 디퓨저와 디퓨저를 용이하게 제조할 수 있는 디퓨저의 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a diffuser for a fluid machine having hollow vanes and a method for manufacturing the diffuser, and more particularly, a diffuser for a fluid machine that can minimize vane damage due to cracks and a diffuser that can be easily manufactured. It relates to a method for manufacturing a diffuser having

산업용 공기 및 가스 압축기의 입구 가이드 베인(Inlet guide vane)이나 디퓨저 베인(diffuser vane)에 디퓨저가 사용되며, 터보 펌프와 같은 유체 기계에도 디퓨저가 사용된다.Diffusers are used in inlet guide vanes or diffuser vanes of industrial air and gas compressors, and diffusers are also used in fluid machines such as turbo pumps.

원심 압축기와 같은 유체 기계는 외부로부터 유입된 유체를 압축시키는 임펠러(impeller)의 외측에 설치되는 디퓨저를 포함할 수 있으며 디퓨저를 통해 유체의 운동에너지를 압력에너지로 변환함으로써 원심 압축기의 압축 성능을 향상시킨다. 디퓨저는(diffuser) 내부를 통과하는 유체의 속도를 낮춤으로써 유체의 압력을 높이며 고압으로 압축된 유체의 방향을 전환하는 기능을 수행한다.A fluid machine such as a centrifugal compressor may include a diffuser installed outside an impeller that compresses fluid introduced from the outside, and converts the kinetic energy of the fluid into pressure energy through the diffuser to improve the compression performance of the centrifugal compressor. let it The diffuser increases the pressure of the fluid by lowering the speed of the fluid passing through the inside and converts the direction of the fluid compressed to a high pressure.

디퓨저는 플레이트와, 플레이트의 위에 장착되는 베인을 구비한다. 디퓨저는 일반적으로 압출용 바(bar)나 압연 플레이트(plate)를 기계 가공 방식으로 제작되거나, 비용 절감의 목적으로 주조 공정에 의해 제작된다. 기계 가공 방식으로 제작된 디퓨저의 베인과 주조 공정으로 제작된 디퓨저의 베인은 모두 내부가 비어있지 않은 강체(solid body)로 형성된다. 또한 베인의 단부는 얇게 형성될수록 디퓨저의 성능이 향상되므로, 디퓨저의 베인의 단부는 가능한 얇게 설계된다. The diffuser has a plate and vanes mounted on top of the plate. The diffuser is generally manufactured by machining a bar for extrusion or a rolling plate, or by a casting process for the purpose of cost reduction. Both the vanes of the diffuser manufactured by the mechanical processing method and the vanes of the diffuser manufactured by the casting process are formed of a solid body in which the inside is not hollow. In addition, since the performance of the diffuser improves as the end portion of the vane is formed thinner, the end portion of the vane of the diffuser is designed to be as thin as possible.

그러나 고압 공기와 직접적으로 부딪히는 베인의 얇은 끝단(trailing edge; 후연)은 진동 등에 노출되며, 때로 고압 공기 중의 미세한 입자들과 부딪히는 환경에 노출된다. 따라서 디퓨저의 작동 시간이 지남에 따라 베인의 후연에는 진동과 미세한 입자들과의 충돌로 인한 균열이 생성되며, 균열이 진전됨에 따라 베인에 파손이 발생한다.However, the thin trailing edge (trailing edge) of the vane, which directly collides with the high-pressure air, is exposed to vibration, and sometimes to an environment where it collides with fine particles in the high-pressure air. Therefore, as the operating time of the diffuser passes, cracks are formed at the trailing edge of the vane due to vibration and collision with fine particles, and as the crack propagates, damage occurs to the vane.

도 1은 종래의 유체기계용 디퓨저의 일부분을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a part of a conventional diffuser for fluid machines.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 디퓨저의 베인(7)은 강체로 제작되므로, 베인(7)의 후연(7d) 측에 파손부(7b)가 발생하는 경우가 있다. As shown in FIG. 1, since the vane 7 of the conventional diffuser is made of a rigid body, there is a case where a damaged portion 7b occurs on the trailing edge 7d side of the vane 7.

압출용 바나 압연 플레이트를 기계 가공하여 강체 형상의 베인(7)을 갖는 디퓨저를 제작하는 경우, 부품의 형상 정밀도는 우수하지만 제조 시간이 길고 가공에 높은 비용이 소요되는 단점이 있다. In the case of manufacturing a diffuser having rigid vanes 7 by machining an extrusion bar or a rolling plate, the shape precision of the part is excellent, but there are disadvantages in that the manufacturing time is long and the processing cost is high.

주조 공정으로 강체 형상의 베인(7)을 갖는 디퓨저를 제작하는 경우, 초기 금형비용 등으로 인해 제조 비용이 높고 두께가 적어도 2 내지 3 mm 이상이 되어야 하므로, 주조 공정으로 디퓨저를 완성한 이후에 추가 가공을 실시하기가 어렵다.In the case of manufacturing a diffuser having rigid vanes 7 through a casting process, the manufacturing cost is high due to the initial mold cost, etc., and the thickness must be at least 2 to 3 mm, so additional processing is required after completing the diffuser through the casting process. is difficult to implement.

한국 공개특허공보 제2007-0033194호 (2007.03.26)Korean Patent Publication No. 2007-0033194 (2007.03.26)

실시예들의 목적은 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저 및 디퓨저의 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the embodiments is to provide a diffuser for a fluid machine having a hollow vane and a method of manufacturing the diffuser.

실시예들의 다른 목적은 장시간 사용하여도 균열에 의한 베인의 파손 발생이 최소화되므로 내구성이 향상된 유체기계용 디퓨저 및 디퓨저의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the embodiments is to provide a diffuser for a fluid machine and a method for manufacturing the diffuser with improved durability because vane damage due to cracking is minimized even after long-term use.

실시예들의 또 다른 목적은 제조가 용이하며 제조 비용을 절감할 수 있는 디퓨저의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the embodiments is to provide a manufacturing method of a diffuser that is easy to manufacture and can reduce manufacturing cost.

일 실시예에 관한 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저는, 중심에 개구부를 구비한 원판형상의 플레이트와, 내부가 비어 있는 중공부를 구비하며 개구부의 외측에 원주 방향을 따라 이격되며 플레이트의 표면에 배치되는 복수 개의 베인을 구비한다.A diffuser for a fluid machine having hollow vanes according to an embodiment includes a disk-shaped plate having an opening at the center, and a hollow part having an empty inside, spaced apart from the outside of the opening along the circumferential direction, and on the surface of the plate. It is provided with a plurality of vanes disposed on.

중공부의 중심 위치는 베인의 개구부를 향하는 전연과 플레이트의 외측 가장자리를 향하는 후연의 사이의 거리의 중점의 위치로부터 후연을 향하여 이격되게 배치될 수 있다.The central position of the hollow part may be spaced apart from the position of the midpoint of the distance between the leading edge facing the opening of the vane and the trailing edge facing the outer edge of the plate toward the trailing edge.

다른 실시예에 관한 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 제조 방법은, 중심에 개구부를 구비한 원판형상의 플레이트를 준비하는 단계와, 개구부의 외측에서 원주 방향을 따라 이격되며 플레이트의 표면에 배치될 복수 개의 베인의 위치들을 결정하는 단계와, 복수 개의 베인의 위치들의 각각에 소재를 적층함으로써 플레이트의 표면에 복수 개의 베인을 형성하는 단계를 포함하고, 복수 개의 베인은 내부가 비어 있는 중공부를 구비하는, 중공형 베인을 구비한다. A method of manufacturing a diffuser for a fluid machine having hollow vanes according to another embodiment includes preparing a disk-shaped plate having an opening in the center, spaced apart along the circumferential direction from the outside of the opening, and extending to the surface of the plate. determining positions of a plurality of vanes to be disposed; and forming a plurality of vanes on a surface of the plate by laminating a material at each of the positions of the plurality of vanes, wherein the plurality of vanes form a hollow portion with an empty inside. A hollow vane is provided.

복수 개의 베인을 형성하는 단계는 복수 개의 베인의 위치들의 어느 하나를 적층 위치로 선택하는 선택 단계와, 선택된 적층 위치에 미리 정해진 높이로 소재를 적층하는 적층 단계를 포함할 수 있고, 복수 개의 베인의 위치들에 적층된 소재의 높이가 목표 높이에 도달할 때까지 선택 단계와 적층 단계를 복수 개의 베인의 위치들의 전체에 대하여 반복적으로 실시할 수 있다.The forming of the plurality of vanes may include a selection step of selecting one of the locations of the plurality of vanes as a lamination position, and a lamination step of stacking a material at a predetermined height at the selected lamination position. The selection step and the stacking step may be repeatedly performed for all of the positions of the plurality of vanes until the height of the material stacked at the positions reaches the target height.

선택 단계에서 적층 위치를 선택할 때에는 복수 개의 베인의 위치들 중 가장 최근의 적층 단계가 실행된 적층 위치로부터 플레이트의 중심에 대해 반대 측의 위치를 선택할 수 있다.When selecting a stacking position in the selection step, a position on the opposite side to the center of the plate may be selected from the stacking position where the most recent stacking step was performed among the positions of the plurality of vanes.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저는 장시간 사용되어도 손상부의 진행을 차단하는 중공부의 작용으로 인해 균열에 의한 베인의 파손 발생이 최소화된다.Even if the diffuser for a fluid machine having a hollow vane according to the above-described embodiments is used for a long time, vane damage due to cracks is minimized due to the action of the hollow part that blocks the progress of the damaged part.

또한 상술한 실시예에 관한 디퓨저의 제조 방법에 의하면 플레이트의 표면의 복수 개의 위치들에 소재를 적층함으로써 복수 개의 베인을 형성할 수 있으므로, 종래의 기계적인 가공 방식이나 주물 공정에 비하여 디퓨저의 제조가 용이하며 제조비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the method of manufacturing the diffuser according to the above-described embodiment, since a plurality of vanes can be formed by laminating materials on a plurality of positions on the surface of the plate, manufacturing of the diffuser is easier than the conventional mechanical processing method or casting process. It is easy and the manufacturing cost can be reduced.

도 1은 종래의 유체기계용 디퓨저의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 관한 중공형 베인을 구비하는 디퓨저가 적용된 유체기계의 평면도이다.
도 3은 도 2의 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 일부 구성요소들을 확대하여 표시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 일부 구성요소들을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 유체기계용 디퓨저의 베인에 손상이 발생했을 때의 작동 상태를 도시한 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 관한 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 제조 방법의 단계들을 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트를 준비하는 단계를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하기 위해 준비하는 단계를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하는 단계를 도시한 측면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 플레이트에 베인을 형성하는 단계의 일부 구성요소들의 작동 상태를 확대하여 도시한 측면도이다.
도 11은 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하는 단계를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하는 단계를 도시한 측면도이다.
도 13은 다른 실시예에 관한 유체기계용 디퓨저의 중공형 베인을 개략적으로 도시한 평면도이다.1 is a perspective view showing a part of a conventional diffuser for fluid machines.
2 is a plan view of a fluid machine to which a diffuser having hollow vanes according to an embodiment is applied.
FIG. 3 is an enlarged perspective view of some components of a diffuser for a fluid machine having hollow vanes of FIG. 2 .
FIG. 4 is a plan view illustrating some components of a diffuser for a fluid machine having hollow vanes of FIG. 2 .
5 is a plan view illustrating an operating state when damage occurs to vanes of the diffuser for fluid machines of FIG. 4 .
6 is a flowchart illustrating steps of a method of manufacturing a diffuser for a fluid machine having a hollow vane according to an embodiment.
7 is a perspective view illustrating a step of preparing a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .
8 is a perspective view illustrating a step of preparing to form vanes on a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .
9 is a side view illustrating a step of forming vanes on a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .
FIG. 10 is an enlarged side view illustrating an operating state of some components in the step of forming a vane on a plate shown in FIG. 9 .
11 is a perspective view illustrating a step of forming vanes on a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .
12 is a side view illustrating a step of forming vanes on a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .
13 is a plan view schematically illustrating a hollow vane of a diffuser for a fluid machine according to another embodiment.

이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저 및 디퓨저의 제조 방법의 구성과 작용을 상세히 설명한다. 설명 중에 사용되는 '및/또는'의 표현은 관련 요소들의 하나 또는 요소들의 조합을 의미한다.Hereinafter, the configuration and operation of a diffuser for a fluid machine having a hollow vane and a method of manufacturing the diffuser according to the embodiments will be described in detail through the embodiments of the accompanying drawings. The expression 'and/or' used during the description means one of related elements or a combination of elements.

도 2는 일 실시예에 관한 중공형 베인을 구비하는 디퓨저가 적용된 유체기계의 평면도이다. 도 2에서는 원심 압축기의 쉬라우드(shroud)의 내부에 배치된 임펠러와 디퓨저(100)가 개략적으로 도시되었다.2 is a plan view of a fluid machine to which a diffuser having hollow vanes according to an embodiment is applied. 2 schematically shows an impeller and a diffuser 100 disposed inside a shroud of a centrifugal compressor.

임펠러(5)는 복수의 날개(8)를 구비하며, 회전하면서 유체를 원심 방향으로 가속시킨다. 도 2에서 임펠러(5)의 날개(8)를 간략화하여 도시하였으나, 임펠러(5)의 날개는 여러 가지 형태의 곡선형으로 형성될 수 있다.The impeller 5 has a plurality of blades 8 and accelerates the fluid in a centrifugal direction while rotating. Although the wing 8 of the impeller 5 is simplified in FIG. 2, the wing of the impeller 5 may be formed in various shapes.

도 2에 나타난 실시예에 관한 중공형 베인을 구비하는 디퓨저(100)는 원판형상의 플레이트(10)와 임펠러(5)의 둘레에 배치되는 복수의 디퓨저 베인(20)을 구비하며, 임펠러(5)에 의해서 가속된 유체를 감속시킨다. 이 과정에서 유체의 운동 에너지는 압력으로 변환되며, 유체의 압력이 증가된다.The diffuser 100 having hollow vanes according to the embodiment shown in FIG. 2 includes a plurality of diffuser vanes 20 disposed around a disk-shaped plate 10 and an impeller 5, and the impeller 5 ) decelerates the accelerated fluid by In this process, the kinetic energy of the fluid is converted into pressure, and the pressure of the fluid is increased.

도 3은 도 2의 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 일부 구성요소들을 확대하여 표시한 사시도이다.FIG. 3 is an enlarged perspective view of some components of a diffuser for a fluid machine having hollow vanes of FIG. 2 .

도 2 및 도 3에 나타난 실시예에 관한 디퓨저는 중심에 개구부(11)를 구비한 원판형상의 플레이트(10)와, 내부가 비어 있는 중공부(21)를 구비하며 개구부(11)의 외측에 원주 방향을 따라 이격되며 플레이트(10)의 표면에 배치되는 복수 개의 베인(20)을 구비한다.The diffuser according to the embodiment shown in FIGS. 2 and 3 has a disk-shaped plate 10 having an opening 11 at the center and a hollow part 21 with an empty inside, and is provided on the outside of the opening 11. It has a plurality of vanes 20 spaced apart along the circumferential direction and disposed on the surface of the plate 10 .

도 4는 도 2의 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 일부 구성요소들을 도시한 평면도이다.FIG. 4 is a plan view illustrating some components of a diffuser for a fluid machine having hollow vanes of FIG. 2 .

베인(20)이 구비한 중공부(21)의 중심 위치(21c)는 플레이트(10)의 개구부(11)를 향하는 베인(20)의 전연(20a)과 플레이트(10)의 외측 가장자리(12)를 향하는 후연(20b)의 사이의 거리의 중점의 위치(20c)로부터 후연(20b)을 향하여 이격되게 배치된다. 도 4에서 중공부(21)의 전체 길이는 D2X2 이고, 베인(20)의 전체 길이는 D1X2 이다. The central position 21c of the hollow part 21 provided in the vane 20 is the outer edge 12 of the plate 10 and the front edge 20a of the vane 20 facing the opening 11 of the plate 10. It is spaced apart toward the trailing edge 20b from the position 20c of the midpoint of the distance between the trailing edges 20b facing the . 4, the total length of the hollow part 21 is D2X2, and the total length of the vane 20 is D1X2.

디퓨저의 베인(20)에서 발생하는 손상의 대부분은 두께가 얇은 베인(20)의 후연(20b)에서 시작된다. 베인(20)에 발생하는 손상은 초기에는 기계적으로 전달되는 진동과 고압공기에 혼입된 입자들과 베인(20)의 충돌에 의해 시작된 후 피로로 진전된다. Most of the damage occurring in the vane 20 of the diffuser starts from the trailing edge 20b of the vane 20 having a thin thickness. Damage occurring to the vane 20 is initially initiated by mechanically transmitted vibration and collision of the vane 20 with particles mixed in the high-pressure air, and then progresses to fatigue.

종래의 디퓨저에서는 베인이 강체로 제작되므로, 초기에 발생한 작은 크기의 손상부의 크기가 시간이 지남에 따라 점점 증가하여 베인의 후연부의 일부가 완전히 파손된다. In the conventional diffuser, since the vane is made of a rigid body, the size of the initially small damaged portion gradually increases over time, and a part of the vane's trailing edge is completely damaged.

도 5는 도 4의 유체기계용 디퓨저의 베인에 손상이 발생했을 때의 작동 상태를 도시한 평면도이다.5 is a plan view illustrating an operating state when damage occurs to vanes of the diffuser for fluid machines of FIG. 4 .

도 5에 도시된 바와 같이 디퓨저의 베인(20)의 후연(20b)에 가까운 곳에서 작은 크기의 손상부(21f)이 발생하여 손상부(21f)의 크기가 시간이 지남에 따라 커지는 경우에, 얇은 두께의 베인(20)의 후연(20b)에서 발생한 손상부(21f)의 균열 진전이 중공부(21)에 의해 차단된다. 즉 중공부(21)는 후연(20b)에 발생할 수 있는 피로 진전을 차단하는 기능을 수행한다. 중공부(21)는 내부가 비어 있는 형상이므로, 베인(20)의 후연(20b) 측에서 발생한 손상부(21f)를 통해 고압의 유체가 중공부(21)의 내측으로 진행하므로 고압의 유체에 의해 진행될 수 있는 손상부(21f)의 크기가 커지지 않고 균열이 차단될 수 있다.As shown in FIG. 5, when a small-sized damaged portion 21f occurs near the trailing edge 20b of the vane 20 of the diffuser and the size of the damaged portion 21f increases over time, Crack propagation of the damaged portion 21f generated at the trailing edge 20b of the thin vane 20 is blocked by the hollow portion 21 . That is, the hollow part 21 performs a function of blocking fatigue development that may occur in the trailing edge 20b. Since the hollow part 21 has a hollow shape, the high-pressure fluid proceeds to the inside of the hollow part 21 through the damaged portion 21f generated on the trailing edge 20b side of the vane 20, so that the high-pressure fluid Cracks can be blocked without increasing the size of the damaged portion 21f that can be progressed by.

상술한 실시예에 관한 디퓨저에 의하면 장시간 사용하여도 손상부의 진행을 차단하는 중공부의 작용으로 인해 균열에 의한 베인의 파손 발생이 최소화되므로 내구성이 향상될 수 있다.According to the diffuser according to the above-described embodiment, even if it is used for a long time, the damage to the vane due to cracks is minimized due to the action of the hollow part that blocks the progress of the damaged part, so that durability can be improved.

도 6은 일 실시예에 관한 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저의 제조 방법의 단계들을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating steps of a method of manufacturing a diffuser for a fluid machine having a hollow vane according to an embodiment.

도 6에 나타난 실시예에 관한 유체기계용 디퓨저의 제조 방법은 중심에 개구부를 구비한 원판형상의 플레이트를 준비하는 단계(S100)와, 플레이트의 위치를 감지하는 단계(S110)와, 플레이트의 표면에 배치될 복수 개의 베인의 위치들을 결정하는 단계(S120)와, 베인의 위치들의 각각에 소재를 적층함으로써 플레이트의 표면에 베인을 형성하는 단계(S130, S140)와, 적층 높이를 감지하는 단계(S150)와, 적층 높이가 목표 높이에 도달하였는지를 확인하는 단계(S160)와, 플레이트의 표면에 베인을 형성하는 단계(S130, S140)를 반복하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing a diffuser for a fluid machine according to the embodiment shown in FIG. 6 includes preparing a disc-shaped plate having an opening in the center (S100), detecting the position of the plate (S110), and the surface of the plate. Determining the positions of a plurality of vanes to be placed on (S120), forming vanes on the surface of the plate by laminating materials on each of the vane positions (S130, S140), and detecting the stacking height ( S150), checking whether the stacking height reaches the target height (S160), and forming vanes on the surface of the plate (S130, S140) are repeated.

플레이트의 표면에 소재를 적층할 적층 위치를 결정하는 단계(S130)와, 결정된 적층 위치에 소재를 적층하는 단계(S140)를 포함한다.Determining a lamination position on the surface of the plate where the material is to be laminated (S130), and laminating the material at the determined lamination position (S140).

도 7은 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트를 준비하는 단계를 도시한 사시도이다.7 is a perspective view illustrating a step of preparing a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .

플레이트(10)를 준비하는 단계에서는 중심에 개구부(11)를 구비한 플레이트(10)를 준비한다. 플레이트(10)는 기계적인 가공 공정이나, 주물 공정 등 여러 가지 방법으로 준비될 수 있다.In the step of preparing the plate 10, the plate 10 having an opening 11 in the center is prepared. The plate 10 may be prepared by various methods such as a mechanical processing process or a casting process.

도 8은 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하기 위해 준비하는 단계를 도시한 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a step of preparing to form vanes on a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .

도 7에 나타난 바와 같이 준비된 플레이트(10)는 도 8에 도시된 것과 같이 지그(41, 42)의 위에 배치된다. 지그(41, 42)는 스테이지(40)의 위에서 수평한 방향으로 이동할 수 있게 배치된다. 또한 지그(41, 42)의 각각은 액추에이터(45, 46)에 의해 신축하는 실린더(43, 44)에 의해 수평한 방향으로 이동할 수 있다.The plate 10 prepared as shown in FIG. 7 is placed on top of the jigs 41 and 42 as shown in FIG. 8 . The jigs 41 and 42 are disposed on the stage 40 so as to be movable in a horizontal direction. Also, each of the jigs 41 and 42 can be moved in a horizontal direction by the cylinders 43 and 44 that expand and contract by the actuators 45 and 46 .

지그(41, 42)의 위에 플레이트(10)가 배치된 후에는 플레이트(10)의 상측에 배치된 감지부(50)에 의해, 플레이트(10)의 위치가 감지되는 단계가 실행된다. 감지부(50)는 예를 들어 디지털 카메라로 구현될 수 있으므로, 감지부(50)에 연결된 제어부(70)가 감지부(50)로부터 신호를 수신함으로써 플레이트(10)의 형상 및 크기와, 개구부(11)의 크기 및 형상과 중심 위치 등을 감지할 수 있다.After the plate 10 is disposed on the jigs 41 and 42, a step of detecting the position of the plate 10 by the sensing unit 50 disposed above the plate 10 is executed. Since the sensing unit 50 may be implemented as, for example, a digital camera, the control unit 70 connected to the sensing unit 50 receives signals from the sensing unit 50 to determine the shape and size of the plate 10 and the opening. The size, shape and center position of (11) can be sensed.

도 9는 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하는 단계를 도시한 측면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 플레이트에 베인을 형성하는 단계의 일부 구성요소들의 작동 상태를 확대하여 도시한 측면도이며, 도 11은 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하는 단계를 도시한 사시도이다.9 is a side view illustrating a step of forming a vane on a plate by the manufacturing method of FIG. 6, and FIG. 10 is an enlarged view of an operating state of some components in the step of forming a vane on a plate shown in FIG. It is a side view, and FIG. 11 is a perspective view illustrating a step of forming vanes on a plate by the manufacturing method of FIG. 6 .

플레이트(10)의 위치가 감지된 이후에는 플레이트(10)의 표면에 배치될 베인의 위치들을 결정하는 단계가 실행될 수 있다. 베인의 위치들은 도 7에 도시된 제어부(70)가 플레이트(10)의 크기 및 형상에 맞추어 미리 설계된 데이터를 이용하여 결정할 수 있다. After the position of the plate 10 is sensed, a step of determining positions of vanes to be disposed on the surface of the plate 10 may be executed. The positions of the vanes may be determined by the controller 70 shown in FIG. 7 using data designed in advance according to the size and shape of the plate 10 .

도 11을 참조하면, 플레이트(10)의 표면에 베인들을 형성할 위치로서 12개의 베인의 위치들(V1~V12)이 결정된다. Referring to FIG. 11 , positions V1 to V12 of 12 vanes are determined as positions to form vanes on the surface of the plate 10 .

베인의 위치들(V1~V12)이 결정된 이후에는, 복수 개의 베인의 위치들(V1~V12)의 각각에 소재를 적층함으로써 플레이트(10)의 표면에 복수 개의 베인을 형성하는 단계가 실행된다. After the vane positions V1 to V12 are determined, a step of forming a plurality of vanes on the surface of the plate 10 by laminating a material on each of the plurality of vane positions V1 to V12 is executed.

스테이지(40)의 상측에는 노즐(63b)을 구비한 노즐헤드(63)가 수직 방향(Z축 방향) 및 수평 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치된다. 노즐헤드(63)는 수평 가이드(62)에 의해 수평 방향으로 이동할 수 있으며, 수평 가이드(62)의 양측 단부는 수직 이동부(61)에 연결된다. 수직 이동부(61)는 수직 가이드(60)에 의해 수직 방향으로 이동할 수 있다.Above the stage 40, a nozzle head 63 having nozzles 63b is disposed so as to be movable in a vertical direction (Z-axis direction) and a horizontal direction (X-axis direction). The nozzle head 63 can move in the horizontal direction by the horizontal guide 62, and both ends of the horizontal guide 62 are connected to the vertical moving part 61. The vertical moving unit 61 may move in a vertical direction by the vertical guide 60 .

노즐헤드(63)의 하단에는 플레이트(10)의 표면에 소재(20d)를 도포하는 노즐(63b)이 장착된다. 또한 노즐헤드(63)는 플레이트(10)의 표면에 적층되는 소재(20d)의 높이를 감지하기 위한 센서(63a)가 설치된다. At the lower end of the nozzle head 63, a nozzle 63b for applying the material 20d to the surface of the plate 10 is mounted. In addition, the nozzle head 63 is provided with a sensor 63a for detecting the height of the material 20d stacked on the surface of the plate 10 .

플레이트(10)의 상측에는 플레이트(10)의 표면에 적층된 소재(20d)를 경화시키기 위한 경화부(80)가 배치된다. 경화부(80)는 플레이트(10)의 표면에 적층된 소재(20d)의 표면에 열이나 레이저 등을 가하거나, 냉풍을 공급함으로써 소재(20d)를 경화시키는 기능을 수행한다.A curing unit 80 for curing the material 20d laminated on the surface of the plate 10 is disposed on the upper side of the plate 10 . The curing unit 80 performs a function of curing the material 20d by applying heat or laser to the surface of the material 20d laminated on the surface of the plate 10 or by supplying cool air.

도 10에는 플레이트(10)의 표면에 베인을 형성하기 위하여 3D 프린팅(3차원 인쇄) 기술을 적용할 때 사용되는 노즐(63b)의 예가 도시된다. 3D 프린팅 기술에 이용되는 노즐(63b)은 레이저빔이나 전자빔에 의해 용융될 수 있는 용융소재를 공급하는 공급통로(65)와, 노즐(63b)의 중심부에 형성되며 공급통로(65)로부터 공급된 용융소재가 플레이트(10)의 표면에 접촉하는 위치에 레이저빔(20s)을 집중시키는 통로부(64)와, 공급통로(65)의 외측에 형성되며 보호 가스(shield gas)를 공급하는 가스통로(66)를 구비한다. 10 shows an example of a nozzle 63b used when 3D printing (three-dimensional printing) technology is applied to form vanes on the surface of the plate 10 . The nozzle 63b used in 3D printing technology is formed in the center of the supply passage 65 and the nozzle 63b for supplying a molten material that can be melted by a laser beam or an electron beam, and supplied from the supply passage 65 A passage part 64 for concentrating the laser beam 20s on a position where the molten material contacts the surface of the plate 10, and a gas passage formed outside the supply passage 65 and supplying a shield gas. (66) is provided.

공급통로(65)로부터 공급되는 용융소재는 금속 분말 형태로 플레이트(10)의 표면에 공급될 수 있다. 플레이트(10)의 표면에 도포된 용융소재는 레이저빔이나 전자빔에 의해 용융됨으로써 플레이트(10)의 표면에 융착된다. The molten material supplied from the supply passage 65 may be supplied to the surface of the plate 10 in the form of metal powder. The molten material applied to the surface of the plate 10 is fused to the surface of the plate 10 by being melted by a laser beam or an electron beam.

도 11을 참조하면, 베인의 위치들(V1~V12)에서 어느 하나를 적층 위치로 선택하는 선택 단계와, 선택된 적층 위치에 미리 정해진 높이(d1)로 소재(20d)를 적층하는 적층 단계가 실행되는 작동 상태가 도시된다.Referring to FIG. 11, a selection step of selecting one of vane positions V1 to V12 as a stacking position and a stacking step of stacking a material 20d at a predetermined height d1 at the selected stacking position are executed. operating state is shown.

도 11에는 베인의 위치들(V1~V12) 중 첫 번째인 제1 위치(V1)를 적층 위치로 선택하여 제1 위치(V1)에 소재(20d)를 적층하고, 제1 위치(V1)의 플레이트(10)의 중심에 대해 반대측인 제7 위치(V7)를 적층 위치로 선택하여 제7 위치(V7)에 소재(20d)를 적층한 후, 제4 위치(V4)를 적층 위치로 선택하여 소재(20d)를 적층한 후, 제10 위치(V10)를 적층 위치로 선택하여 제10 위치(V10)로 제1 노즐(63b)이 이동하여 소재(20d)를 적층하는 작동이 도시된다. 11, the first position V1, which is the first of vane positions V1 to V12, is selected as the stacking position, and the material 20d is stacked at the first position V1, and the first position V1 is stacked. After selecting the seventh position V7 opposite to the center of the plate 10 as a stacking position and laminating the material 20d at the seventh position V7, selecting the fourth position V4 as a stacking position After the material 20d is stacked, the operation of selecting the tenth position V10 as the stacking position and moving the first nozzle 63b to the tenth position V10 to stack the material 20d is shown.

이와 같이 베인의 위치들(V1~V12) 중 하나를 적층 위치로 선택하는 선택 단계와, 선택된 적층 위치에 미리 정해진 높이(d1)로 소재(20d)를 적층하는 단계가 베인의 위치들(V1~V12)의 모두에 대해 실행된다. In this way, the selection step of selecting one of the vane positions V1 to V12 as a stacking position and the step of stacking the material 20d at the selected stacking position at a predetermined height d1 are the vane positions V1 to V12. V12) is executed for all of them.

베인의 위치들(V1~V12) 중 하나를 적층 위치로 선택하는 선택 단계에서는 가장 최근의 적층 단계가 실행된 적층 위치로부터 거리가 가장 먼 위치를 선택할 수 있다. 즉 베인의 위치들(V1~V12) 중 플레이트(10)의 중심에 대해 대칭을 이루는 반대측의 위치를 다음 적층 위치로 선택할 수 있다. In the selection step of selecting one of the vane positions V1 to V12 as the lamination position, a position farthest from the lamination position where the most recent lamination step was performed may be selected. That is, among the positions V1 to V12 of the vane, a position on the opposite side symmetrical with respect to the center of the plate 10 may be selected as the next stacking position.

도 11에서는 제1 위치(V1), 제7 위치(V7), 제4 위치(V4), 및 제10 위치(V10)의 순서로 적층 위치를 정하고 소재(20d)를 적층함으로써, 소재(20d)를 적층하는 단계에서 발생하는 열이 인접한 적층 위치에 적층된 소재(20d)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.In FIG. 11 , the material 20d is formed by stacking the material 20d by determining the stacking position in the order of the first position V1, the seventh position V7, the fourth position V4, and the tenth position V10. It is possible to minimize the effect of heat generated in the step of laminating the stacked material 20d at an adjacent stacking position.

이미 소재(20d)가 적층된 제1 위치(V1), 제7 위치(V7), 제4 위치(V4)는 경화부(80)에 의해 신속하게 경화될 수 있다.The first position V1 , the seventh position V7 , and the fourth position V4 where the material 20d is already stacked may be rapidly cured by the curing unit 80 .

상술한 바와 같은 적층 위치를 선택하는 선택 단계와, 적층 위치에 소재를 적층하는 적층 단계는 복수 개의 베인의 위치들(V1~V12)의 모두에 대해 차례로 실행되며, 베인의 위치들(V1~V12)에 적층된 소재의 높이가 미리 정해진 베인의 목표 높이에 도달할 때까지 선택 단계와, 적층 단계가 반복적으로 실행된다.The selection step of selecting the lamination position as described above and the lamination step of laminating the material at the lamination position are sequentially performed for all of the plurality of vane positions V1 to V12, and the vane positions V1 to V12 ), the selection step and the stacking step are repeatedly executed until the height of the stacked material reaches the target height of the predetermined vane.

도 12는 도 6의 제조 방법에 의해 플레이트에 베인을 형성하는 단계를 도시한 측면도이다. 도 12에는 플레이트(10)의 표면에 노즐(63b)에 의해 소재(20d)가 적층되는 중간 과정이 예시적으로 도시된다. 12 is a side view illustrating a step of forming vanes on a plate by the manufacturing method of FIG. 6 . 12 illustrates an intermediate process in which the material 20d is laminated on the surface of the plate 10 by the nozzle 63b.

플레이트(10)의 표면에 소재(20d)가 적층되는 과정에서 소재(20d)의 높이가 베인의 중공부가 위치하는 높이에 도달하면, 노즐(63b)은 중공부에 해당하는 영역에 소재를 도포하지 않음으로써 중공 영역(20v)을 형성할 수 있다. In the process of stacking the material 20d on the surface of the plate 10, when the height of the material 20d reaches the height where the hollow part of the vane is located, the nozzle 63b does not apply the material to the area corresponding to the hollow part. As a result, the hollow region 20v may be formed.

상술한 실시예에 관한 디퓨저의 제조 방법에 의하면 플레이트의 표면의 복수 개의 위치들에 소재를 적층함으로써 복수 개의 베인을 형성할 수 있다. 소재를 적층할 때에 중공부에 대응하는 위치를 둘러싸는 영역에만 소재를 적층함으로써 중공부를 구비한 복수 개의 베인을 형성할 수 있으므로, 종래의 기계적인 가공 방식이나 주물 공정에 비하여 디퓨저의 제조가 용이하여 제조비용을 절감할 수 있다.According to the manufacturing method of the diffuser according to the above-described embodiment, a plurality of vanes may be formed by laminating materials on a plurality of positions on the surface of the plate. When the material is laminated, since a plurality of vanes having a hollow part can be formed by laminating the material only in the area surrounding the position corresponding to the hollow part, it is easier to manufacture the diffuser than the conventional mechanical processing method or casting process. Manufacturing cost can be reduced.

도 13은 다른 실시예에 관한 유체기계용 디퓨저의 중공형 베인을 개략적으로 도시한 평면도이다.13 is a plan view schematically illustrating a hollow vane of a diffuser for a fluid machine according to another embodiment.

도 13에 나타난 실시예에 관한 유체기계용 디퓨저의 베인(120)은 도 2 내지 도 5에 나타난 실시예에 관한 디퓨저와 도 6 내지 도 12에 나타난 실시예에 관한 제조 방법에 의해 제조된 디퓨저에서 중공부(121)의 위치가 변형되었다.The vanes 120 of the diffuser for fluid machines according to the embodiment shown in FIG. 13 are manufactured by the diffuser according to the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 and the manufacturing method according to the embodiment shown in FIGS. 6 to 12. The position of the hollow part 121 is deformed.

도 13에 도시된 디퓨저의 베인(120)은 전연(120a)에서 후연(120b)까지 이르는 디퓨저의 베인(120)의 전체의 영역의 내부에 비어 있는 중공부(121)를 구비한다. The vane 120 of the diffuser shown in FIG. 13 has a hollow portion 121 that is hollow inside the entire area of the vane 120 of the diffuser from the leading edge 120a to the trailing edge 120b.

이와 같은 중공부(121)의 영역을 디퓨저의 베인(120)의 전체 영역으로 확장함으로써, 전연(120a)에서 후연(120b)까지 이르는 디퓨저의 베인(120)의 전체의 영역에서 발생하는 손상이 확대되는 것을 차단할 수 있다.By extending the area of the hollow part 121 to the entire area of the vane 120 of the diffuser, damage occurring in the entire area of the vane 120 of the diffuser from the leading edge 120a to the trailing edge 120b is expanded. can block it from happening.

상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The description of configurations and effects of the above-described embodiments is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the invention will be determined by the appended claims.

V1~V12: 베인의 위치들 60: 수직 가이드
5: 임펠러 61: 수직 이동부
8: 날개 62: 수평 가이드
10: 플레이트 63b: 노즐
11: 개구부 63: 노즐헤드
12: 외측 가장자리 63a: 센서
20, 120: 베인 64: 통로부
20d: 소재 65: 공급통로
20a, 120a: 전연 66: 가스통로
20v: 중공 영역 70: 제어부
20s: 레이저빔 80: 경화부
20b, 120b: 후연 41, 42: 지그
21f: 손상부 43, 44: 실린더
21, 121: 중공부 45, 46: 액추에이터
40: 스테이지 100: 디퓨저
50: 감지부V1~V12: vane positions 60: vertical guide
5: impeller 61: vertical moving part
8: wing 62: horizontal guide
10: plate 63b: nozzle
11: opening 63: nozzle head
12: outer edge 63a: sensor
20, 120: vane 64: passage part
20d: material 65: supply passage
20a, 120a: leading edge 66: gas passage
20v: hollow region 70: control section
20s: laser beam 80: hardened part
20b, 120b: trailing edge 41, 42: jig
21f: damaged part 43, 44: cylinder
21, 121: hollow part 45, 46: actuator
40: stage 100: diffuser
50: sensing unit

Claims (6)

중심에 개구부를 구비한 원판형상의 플레이트; 및
내부가 비어 있는 중공부를 구비하며 상기 개구부의 외측에 원주 방향을 따라 이격되며 상기 플레이트의 표면에 배치되는 복수 개의 베인;을 구비하고, 상기 중공부의 중심 위치는 상기 베인의 상기 개구부를 향하는 전연과 상기 플레이트의 외측 가장자리를 향하는 후연의 사이의 거리의 중점의 위치로부터 상기 후연을 향하여 이격되게 배치되고, 상기 중공부의 전체 길이는 상기 베인의 전체 길이의 절반보다 작게 형성되고, 상기 베인의 외부의 공기가 상기 중공부의 내부로 진입하지 못하도록 상기 중공부는 폐쇄된, 중공형 베인을 구비하는 유체기계용 디퓨저.a disk-shaped plate having an opening in the center; and
A plurality of vanes having a hollow inside and spaced apart from the outside of the opening in a circumferential direction and disposed on the surface of the plate, wherein the center of the hollow is positioned between a leading edge of the vane toward the opening and the vane. It is spaced apart from a position of the midpoint of the distance between the trailing edges toward the outer edge of the plate toward the trailing edge, the total length of the hollow part is less than half of the total length of the vane, and the air outside the vane The diffuser for a fluid machine having a hollow vane in which the hollow part is closed to prevent entry into the inside of the hollow part. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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