KR20010065947A - 흐름 안내깃이 있는 고 성능, 저 소음 원심형 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 이송시키는 원심홴과 펌프의 성능을 향상시키고, 소음을 감소시키는 원심형 임펠러 형상에 관한 것으로, 깃 내부에 유동이 흐를 때 발생하는 미끄럼 현상에 의한 2차 유동을 억제해서, 2차 유동으로 인해 발생하는 손실의 감소로 성능을 향상시키고, 각 깃에서 발생하는 각각의 소음 신호를 상호 위상차이가 발생하도록 해서 소음저감을 할 수 있는 형상이다.

이를 위하여 본 발명은, 회전운동을 하면서 유체를 이동시키는 원심홴이나 원심 펌프에 있어서 원심형 임펠러의 각 깃 사이사이에 작은 크기의 안내깃을 장착해서 깃 사이에서 발생하는 미끄럼 현상을 방지해서 성능을 향상시키고, 작은 안내깃과 원래의 깃에서 발생하는 소음 신호의 위상차이에 의해서 음신호의 크기가 저감되어진다.

Description

흐름 안내깃이 있는 고 성능, 저 소음 원심형 임펠러 {A centrifugal impeller with flow guide blade for high performance, low noise}

원심펌프에 사용되는 임펠러에 관한 것으로, 깃 사이의 이차유동을 막아주는 흐름 안내깃을 임펠러 출구 부근에 두어서 성능을 향상시키고 소음을 줄이는 원심형 임펠러에 대한 것이다.

일반적으로 원심형 팬이나 펌프에 사용되는 임펠러는 축류형과는 달리 깃 자체에서 미끄러짐 현상(22)에 의한 손실이 발생하고, 이런 미끄럼 손실은 임펠러 자체의 특성으로 비효율적이다. 그러나, 미끄럼 현상을 없애기 위해서 깃을 많이 부착할 경우 소음이 증가하는 효과가 있다. 이런 미끄럼 현상은 깃을 많이 부착해야 비로소 감소하는데 많은 수의 깃은 소음이 증가하는 역효과가 생기게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 깃 사이로 유동이 지날 때 미끄러짐 현상에 의한 이차유동을 방지하여 유체 손실을 최소화하여 성능을 향상시키고 각 깃에서 발생하는 음압이 위상차이를 가지게 하여 상호 위상차이에 의한 감쇄효과가 발생하여 소음저감을 할 수 있는 형상을 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회전운동을 하며 유체를 이동시키는 원심형 임펠러에 있어서, 기존의 임펠러를 이루고 있는 깃 사이에 작은 안내깃을 첨가하여 안내깃이 깃 사이의 미끄러짐 현상에 의한 이차유동을 방지하여 성능을 향상시키고 작은 안내깃과 기존의 깃에서 발생하는 음압신호가 위상차이를 가지게 하여 소음 감쇄작용이 발생하게 하여 소음저감과 성능향상을 이룰 수 있는 특징이 있다.

도 1은 작은 안내깃이 있는 원심형 임펠러를 나타낸 단면도,

도 2는 일반적인 원심형 임펠러의 3차원 사시도

도 3은 원심형 임펠러가 볼류트 케이싱안에서 작동할 때의 형상

도 4는 원심형 임펠러에서 발생하는 slip현상을 나타내는 설명도,

도 5는 본 발명이 제안한 원심형 임펠러에 의한 성능 향상 효과 결과

도 6은 본 발명이 제안한 원심형 임펠러에 의한 소음 저감 효과 결과

* 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명

1. 원심형 임펠러의 원래 깃

2. 원심형 임펠러의 작은 안내 깃

11. 원심형 임펠러의 윗 덮개

12. 원심형 임펠러의 아래 덮개

13. 원심형 임펠러의 유동 입구

14. 원심형 임펠러의 유동 출구

15. 원심형 임펠러에 유동이 지나가는 경로

16. 원심팬과 펌프의 볼류트 케이싱

17. 볼류트 케이싱의 cut-off

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 제안한 원심형 임펠러 형상의 단면도로 임펠러에 유동이 들어오는 입구(13)와 임펠러에서 유동이 빠져 나가는 출구(14) 그리고 기존의 깃 (1)과 새롭게 제안한 작은 안내깃(2)을 갖는 임펠러의 형상이다. 유동은 입구(13)에서 유동의 경로(15)를 따라서 출구(14)로 빠져나간다. 이 단면 형상은 도 2의 일반적인 3차원 원심형 임펠러의 단면만 나타낸 그림이다. 도 2에서 단면도에는 보이지 않는 임펠러의 윗 덮개(11)과 아래 덮개(12)가 있다. 도 2의 경우는 작은 안내깃이 빠진 일반적인 원심형 임펠러 형상이다. 이런 임펠러가 도 3에서 처럼 게이싱 (16) 내부에서 회전하면 임펠러 깃(1)(2)과 케이싱의 cut-off(17)와의 상호작용으로 소음이 발생하게 된다. 이때 기존의 깃(1)과 새로 부착된 작은 안내깃(2)에서 발생하는 소음 신호의 크기와 위상이 서로 다르기 때문에 소음 감쇄 현상이 발생하여 소음이 저감한다.

도 4의 (가) 에서와 같이 일반적인 원심형 임펠러에서는 깃 사이의 흐름이 깃에 나란하게(21) 흐르지 못하고 회전하는 반대 방향으로 미끄러지는 slip 현상 (22)이 발생한다. 이러한 미끄러짐 현상은 원심형 임펠러 깃 사이의 간격에 흐름이지나면서 회전에 의한 관성 효과 때문에 발생하며, 성능을 저감시키는 근본적인 원인이 된다. 그러나, 작은 안내깃을 장착한 임펠러의 경우는 깃 사이의 간격을 작은 안내깃이 메꿔주기 때문에 미끄러짐 현상이 줄어들고(23) 성능이 증가하게 된다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예는 도 2와 같은 일반적인 원심형 임펠러의 깃(1)을 도 1과 같이 깃 사이에 작은 안내깃(2)을 부착하여 입구(13)에서 들어오는 흐름이 깃 사이를 흐를 때 발생하는 미끄러짐 현상을 방지하고, 소음을 감소시키는 것이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 일반적인 원심형 임펠러의 깃 사이에 작은 크기의 흐름 안내깃을 두어서, 미끄러짐 현상에 의한 이차 유동을 방지하고, 작은 안내깃에 의한 압력 증가로 전체적인 성능의 향상을 발생시킨다. 또한, 작은 안내깃과 원래의 깃 사이에서 발생하는 음압신호의 위상차이로 인해서 소음저감 효과를 가져온다.

이상의 결과를 수치적인 계산에 의해 검증하면 다음과 같다. 도 5는 안내깃이 없는 원래의 원심형 임펠러의 작은 흐름 안내깃을 가진 원심형 임펠러의 성능을 비교한 것으로, x축은 시간을 나타내고 y축은 성능을 나타내는 수두(head)를 나타낸다. 도 5에서 확인하듯 안내깃이 있는 원심형 임펠러의 형상이 약 20%정도의 성능의 향상을 가져옴을 확인할 수 있다. 또한, 소음 계산에서도 도 6에서 보듯이 전반적인 소음 신호가 감소함을 알 수 있고, 전체 음압 레벨이 약 1dB의 소음 저감을 나타냈다. 도 6에서 직선은 안내깃이 없는 원래의 임펠러에서 발생하는 소음 신호를 나타내고, 사각형이 있는 직선은 안내깃이 있는 임펠러에서 발생하는 소음 신호이다. 이상의 결과로 본 발명이 제안하는 형상이 성능의 향상과 소음의 감소에 큰 효과가 있음을 확인할 수 있다.

Claims (1)

1. 회전운동을 하면서 유체를 이송시키는 원심형 임펠러에 있어서, 임펠러의 원래 깃 사이에 작은 흐름 안내깃(2)을 추가로 부착하여 임펠러를 형성하는 것을 특징으로 하는 원심형 임펠러 형상