KR200336468Y1 - 임펠라의 직렬깃구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 직렬깃을 갖는 원심임펠러에 관한 것으로 더 상세하게 설명하면 직렬깃을 두 부분으로 분리하여 분리된 깃과 깃 사이에 틈새를 형성시킨 분리형 직렬깃을 갖는 임펠라의 직렬깃 구조에 관한 것으로 본 고안에 따른 임펠러는 종래의 임펠러와 달리 임펠러 깃을 둘로 분할하고 분할된 깃과 깃은 서로 약간 엇갈리게 직렬 배열시키어 직렬 배열시키어 깃과 깃사이에 틈새를 형성하고 있는 직렬깃 구조를 갖는 원심임펠러인 것이다.

Description

임펠라의 직렬깃구조{Blade structure of Impeller}

본 고안은 직렬깃을 갖는 원심임펠러에 관한 것으로 더 상세하게 설명하면 직렬깃을 두 부분으로 분리하여 분리된 깃과 깃 사이에 틈새를 형성시킨 분리형 직렬깃을 갖는 임펠라의 직렬깃구조에 관한 것이다.

본 고안은 원심임펠러의 흐름안내장치에 관한 것으로, 특히 임펠러내부의 특정한 부분에서 발생하는 흐름의 박리현상을 방지하여 임펠러에서의 운동 에너지를 증가시켜 임펠러의 직경을 동일한 크기로 유지시키면서도 발생시키는 압력을 크게 증대시킬 수 있는 흐름안내장치의 형상에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 원심임펠러의 정면 투시도이고 도 2 는 측단면도인데, 종래의 원심임펠러는 주판(1), 측판(2), 깃(3) 그리고 회전축(4)으로 구성되며, 회전축(4)을 회전시키므로서 유체가 흡입구(S1) 흡입되고, 주판(1)과 측판(2) 및 깃(3)으로 형성된 깃통로를 통하여 임펠러출구(S2)로 토출되므로서 유체에 에너지를 가해준다.

상기 임펠러깃(3)은 주판과 측판사이를 연결하며 다수의 임펠러깃이 방사상으로 배열되고 각 임펠러깃은 약간 휜판상을 형성한다. 휘어진 형태의 임페러깃(3)은 안쪽으로 오목하게 휘어진 오목면(3')과 밖으로 볼록하게 휜 볼록면(3")이 나타난다. 상기 오목하게 휜 오목면(3')은 볼록면(3")에 비하여 유체의 압력이 낮게 형성된다. 따라서 임펠러깃(3)의 오목면(3')에서 유체 흐름의 박리로 인하여 도 2 에 도시된 바와 같이 역류영역이 발생되어 임펠러의 성능이 저하된다.

그리고 임펠러는 깃(3)의 수가 제한되어 있고 또한 유체는 점성을 가지고 있기 때문에 깃통로에서의 마찰, 유동의 박리 등으로 인하여 임펠러출구(7)에서의 상대속도는 출구 깃각과는 달리 변하게 되며, 유체의 배출방향은 깃(3)의 수가 감소함에 따라 점차 출구깃각과는 커다란 차이가 발생한다.

이러한 현상으로 인하여 임펠러출구(7)에서 미끄럼속도가 발생되고 미끄럼속도는 임펠러회전 방향의 반대방향으로 발생하기 때문에 임펠러의 압력수두를 감소시키는 원인이 되며, 미끄럼속도가 크게 발생할수록 동일한 압력을 발생시키기 위하여 주속도를 증가시켜야 하므로 임펠러의 성능 및 효용성이 감소하게 된다.

원심임펠러의 성능저하는 임펠러를 구동하기 위한 축동력의 상승과 효용성의 저하로 나타나며, 이러한 요인을 일부 제거하여 준다면 원심임펠러의 성능을 향상시킬 수 있다는 가능성을 제공하여 준다.

직경에 대한 출구폭의 비율이 작은 원심임펠러의 경우, 측판(4)의 곡률반경과 주판(1)의 곡률반경의 차이가 작고 깃통로가 길기 때문에 측판입구(2')에서 가속된 흐름은 약간 감소되다가 임펠러출구(S2)에 도달할 때에는 다시 가속되며, 흡입구의 측판입구(2')에서 정압이 감소되어도, 깃통로내에서의 흐름이 전반적으로 감속이 발생하지 않고 가속되므로, 역압력구배가 크게 형성되는 깃통로에서의 압력구배에 불구하고, 측판입구(2')에서 흐름이 박리되지 않는다.

직경에 대한 출구폭의 비율이 큰 원심임펠러의 경우, 측판(2)의 곡률반경과 주판(1)의 곡률반경의 차이가 크고 깃통로가 짧기 때문에 측판입구(2')에서 가속된 흐름은 임펠러출구(S2)에 도달할 때에는 크게 감속되고, 임펠러출구(S2)에서의 속도분포는 측판입구(2')가 주판입구(8)쪽에 비해 매우 증가한 상태로 배출된다.

이때 측판(2)의 내부벽면을 따르면 유동이 강한 역압력구배가 형성되는 유동현상과 유사한 형태의 유동현상이 발생하므로 흐름이 크게 가속되는 측판입구(2')에서 강한 박리현상이 발생하며, 박리된 흐름으로 인하여 측판(2)의 내부벽면의 깃통로가 완전히 차단되어 측판출구(2")에서는 강한 역류영역이 형성된다.

이러한 현상이 발생되면, 박리된 흐름으로 인하여 측판(2)의 내부벽면의 깃통로가 완전히 차단되어 측판출구(2")에서는 반경방향속도가 크게 감소되고, 미끄럼속도가 급격히 증가하여 압력발생을 감소시켜 임펠러의 성능 및 효용성이 크게 저하된다.

그러나 임펠러 깃통로의 폭이 커질수록 도 2 에서와 같이 흐름은 쉬라우드에서 박리되어 임펠러 깃통로내에서 소용돌이 흐름이 발생하고, 박리로 인한 에너지의 손실이 발생한다.

미끄럼속도는 원심임펠러의 성능에 매우 큰 영향을 주는 인자로 미끄럼속도가 증가할수록 원심임펠러의 효용성은 크게 감소한다.

이같이 역류영역의 형성 즉 흐름의 박리현상으로 인한 깃통로 일부가 차단되며 역류영역에서의 반경방향속도와 접선방향속도가 감소되어 임펠러의 성능이 저하된다.

본 고안의 목적은 상술한 바와 같이 원심임펠러에 있어서 깃의 흡입면에서 발생되는 흐름의 박리현상에 의한 에너지 손실을 방지하기 위하여 임펠러 깃을 두 부분으로 나누고 두 부분사이에 틈새를 형성하여 임펠러 깃의 오목면에서 발생된 흐름의 역류를 임펠러 깃의 볼록면으로 돌려 흐름의 박리현상을 방지하도록 하는데 그 특징이 있다.

도 1 은 종래의 원심임펠러의 정면 투시도 및 측단면도

도 2 는 종래의 원심임펠러의 유체흐름이 표현된 정단면도

도 3 는 본 고안에 따른 임펠러의 사시도

도 4 는 본 고안에 따른 직렬깃 구조를 갖는 임펠러의 부분 분해 사시도

도 5 는 본 고안에 따른 직렬깃 구조를 갖는 임펠러의 측단면도

도 6 은 본 고안에 따른 직렬깃 구조를 갖는 임펠러의 정단면도

도 7 은 본 고안에 따른 직렬깃 구조를 갖는 임펠러의 유체흐름이 표현된 정단면도

***도면의 주요부분에 대한 설명***

1 : 주판 2 : 측판

3 : 깃 4 : 회전축

S1 : 흡입구 S2 : 임펠러출구

30 : 직렬깃

30f : 앞깃 30r : 뒷깃

30' : 압력면 30" : 흡입면

도 3 는 본 고안에 따른 임펠러의 사시도이고, 도 4 는 본 고안에 따른 구조를 갖는 임펠러의 부분 분해사시도이며, 도 5 는 측단면도 이고, 도 6 은 정면투시도이다.

본 고안에 따른 임펠러는 종래의 임펠러와 달리 임펠러 깃을 둘로 분할하고 분할된 깃과 깃은 서로 약간 엇갈리게 직렬 배열시키어 직렬 배열된 깃과 깃사이에 틈새를 형성하고 있는 직렬깃 구조를 갖는 원심임펠러인 것인데 도 3 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 주판(1)과 측판(2) 사이에 형성되는 임펠러 깃이 앞깃(30f)과 뒷깃(30r)으로 분리되고 엇갈리게 직렬로 배치됨으로써 앞깃(30f)과 뒷깃(30r) 사이에 틈새(g)가 있도록 한 직렬깃(30)으로 구성된다. 상기 앞깃(30f)은 뒷깃(30r)과 엇갈릴 때 앞깃(30f)이 뒷깃(30r)에 비하여 약간 앞쪽으로 엇갈리어 형성된다.

이같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 직렬깃을 갖는 원심임펠러의 작동상태에서 유체의 흐름을 도 7 에 도시하고 있다.

원심임펠러의 작동시 유체의 흐름은 직렬깃(30)의 오목한 부분 즉압력면(30')에서의 압력이 직렬깃(30)의 볼록한 부분 즉 흡입면(30")의 압력보다 높아 압력면에서 발생된 소용돌이 가 앞깃과 뒷깃 사이 틈새(g)를 통해 유체가 유출 공급되어 유체의 박리현상 즉 역류영역의 발생이 방지된다.

본 고안은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 고안에 따른 틈새가 형성된 임펠러 깃을 구비한 임펠러는 상술한 바와 같이 압력면에서 발생된 소용돌이 즉 역류가 틈새를 통해 흡입면으로 유출되어 역류를 순행류로 흐름방향을 변경시켜 사용 에너지의 효율적인 이용이 성취되므로 임펠라의 작동 효율을 높여 장치의 성능을 크게 향상시킨다.

Claims (1)

1. 임펠라의 주판과 측판 사이에 형성되는 임펠러 깃에 있어서 앞깃(30f)과 뒷깃(30r)으로 분리되고 엇갈리게 직렬로 배치됨으로써 앞깃(30f)과 뒷깃(30r) 사이에 틈새(g)가 있도록 한 직렬깃(30)이 구비된 임펠라의 직렬깃구조