KR20050006102A - 유체 통로 가이드를 장착한 원심 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입 유체의 흐름 저항 및 임펠러 손실을 최소화하도록 하여 고효율 압축성능을 갖는 원심임펠러에 관한 것이다.

종래 기술에서는 유체 흡입구에 위치한 고정된 유체 가이드와 회전하는 원심 임펠러사이에 형성하는 경계층 내부에서 유체 마찰 저항 및 임펠러 손실로 인하여 압축 효율이 저조한 문제점이 있었다.

본체(10)의 상부표면에서 원주방향으로 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 블레이드(20)와, 다수의 블레이드(20)와 결합하여 회전가능한 유로가이드(30)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러를 구성한 것 이다.

따라서 유입 유체의 흐름 저항 및 임펠러 손실을 최소화하여 효율적으로 유체를 흡입하고 원심력을 발생시키고 토출 유로 면적이 점차 축소하도록 유로가이드(30)를 부가한 원심임펠러를 구성하여 고성능 압축효율을 갖는 원심 임펠러를 제공할 수 있다.

Description

유체 통로 가이드를 장착한 원심 임펠러 {centrifugal impeller installing with a fluid passage guide}

본 고안은 압축기용 원심 임펠러에 관한 것으로, 더 상세하게는 원심 임펠러에 유체통로가이드를 결합하여 유체 마찰저항을 낮추어 압축성능을 개선한 원심 임펠러에 관한 것이다.

도 1은 종래 원심 임펠러의 구조 및 작동 설명도에 도시한 바와 같이,

압축기의 공기 흡입구에 위치한 원심임펠러(1)는 하우징의 일부구조물인 고정 상태의 쉬라우드(Shroud)로 칭하는 유로가이드(3)의 내부에서 전동모터(미도시)의 회전축(4)를 통하여 회전동력에 의하여 고속으로 회전한다. 따라서 다수의 블레이드(2)의 구조를 이용하여 블레이드(2)의 상부구조측에서 외부에서 공기를 흡입하고, 블레이드(2)의 하부구조측에서 고정상태의 유로가이드(3)의 내주면과 다수의 블레이드(2)사이에 형성한 유로를 따라 흐르면서 원심력을 받아 토출구로 토출되어 압력을 생성하게 된다.

상기한 바와 같은 고정상태의 유로가이드(3)의 내주면과 다수의 블레이드(2)사이에 형성한 유로에서는 유체 저항 마찰에 따른 난류현상, 블레이드 깃에서의 부분 실속, 및 원심임펠러 구조에 따른 형상 손실을 포함한 에너지 손실이 크게되어 압축기의 압축효율이 저조한 문제점과, 유체의 속도를 증가하여 볼류트 내부로 송부하여 정압으로 변환하는 형식으로 공기에 속도에너지를 제한적으로 부가하여 공기를 압축하는 형식으로 낮은 압축성능을 갖는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 원심 임펠러에 유체통로가이드를 결합하여 고정상태의 쉬라우드(Shroud)로 칭하는 유로가이드(3)의 내주면과의 유체 마찰저항을 없게하고 토출 유로 면적이 점차 축소하여 토출하여 고효율의 압축성능을 갖는 원심임펠러를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 유체를 흡입하고 원심력을 발생하여 고효율의 압력을 토출하도록 본체(10)의 상부표면에서 원주방향으로 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한다수의 블레이드(20)와, 토출 유로 면적이 점차 축소하도록 다수의 블레이드(20)와 결합하여 설치한 유로가이드(30)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러와, 본체(10)의 상부표면에서 다수의 블레이드(20)를 하나 건너서 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 스플리터(22)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러와, 및 구조물의 일부를 절개하여 회전체의 밸랜싱 작업이 가능한 본체(10)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러를 구성한 것이다.

도 1은 종래 원심 임펠러의 구조 및 작동 설명도

도 2는 본 발명에 따른 원심임펠러의 부품구성도

도 3은 도 2에 도시된 원심임펠러의 결합도

도 4는 도 3에 도시된 원심임펠러의 축방향 투시도

도 5는 도 4의 AA단면도

< 도면이 주요부분에 대한 부호의 설명>

10; 본체 20; 블레이드

30; 유체 통로 가이드

상기한 바와 같이 구성된 본 발명을 실시 예로서 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 원심임펠러의 부품구성도에 도시한 바와 같이, 유체를 흡입하고 원심력을 발생하여 고효율의 압력을 토출하도록 본체(10)의 상부표면에서 원주방향으로 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 블레이드(20)와, 토출 유로 면적이 점차 축소하도록 다수의 블레이드(20)와 결합하여 설치한 유로가이드(30)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러와, 본체(10)의 상부표면에서 다수의 블레이드(20)를 하나 건너서 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 스플리터(22)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러와, 및 구조물의 일부를 절개하여 회전체의 밸랜싱 작업이 가능한 본체(10)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러를 구성한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 원심임펠러의 부품구성도에 도시한 바와 같이, 중공축(24)의 원주면에 방사상으로 원주방향으로 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 블레이드(20)와, 다수의 블레이드(20)를 하나 건너서 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 스플리터(22)를 금속과 금속을 브레이징(brazing) 처리하여 결합한 블레이드부를 구성한후, 본체(10)과 유로가이드(30)을 축방향으로 금속과 금속을 열처리하여 결합하는 방식으로 원심임펠러를 조립할 수 있다.

여기서 본체(10)의 중심부에는 중공축(24)과 연통하도록 통로(12)가 형성되어 있다.

도 3은 도 2에 도시된 원심임펠러의 결합도에 도시한 바와 같이, 유입 유체의 흐름 저항 및 임펠러 손실을 최소화하여 효율적으로 유체를 흡입하고 원심력을 발생시키도록 본체(10)의 상부표면에서 원주방향으로 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 블레이드(20)와, 다수의 블레이드(20)와 결합하여 회전가능한 유로가이드(30)를 포함하여 된 원심임펠러의 조립도를 구성한 것 이다.

도 4는 도 3에 도시된 원심임펠러의 축방향 투시도에 도시한 바와 같이, 본체(10)의 원주면과 유로 가이드(30)의 원주면사이에서 일정한 간격과 형상으로 다수의 블레이드(20)와 다수의 스플리터(22)는 중공축(24)에 금속간 브레이징 결합으로 구성되어 있는 원심임펠러의 구조를 축방향으로 투시한 것이다.

도 5는 도 4의 AA단면도에 도시한 바와 같이, 중공축(24)에 금속간 브레이징 방법으로 결합한 다수의 블레이드(20)는 유로가이드(30)의 내주면과 접합한 상태로 금속 열처리 방법으로 결합되어 있으며, 유로가이드(30)는 중공축(24)와 연통하는 통로(12)를 갖는 본체(10)와 금속간 브레이징 결합하여 제작이 용이하고 견고한 구조를 갖고 있다.

여기서 고속 회전체의 밸랜싱(Balancing) 작업이 용이하도록 본체(10) 구조물의 일부를 절개하여 회전중심을 조절할 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 4 에 도시한 바와 같이, 유체 통로는 다수의 블레이드(20)와 다수의 스플리터(22)가 형성한 유로가이드(30) 및 본체(10)와의 사이에 형성되어 있으므로 마찰저항을 최소화하며, 임펠러형상손실도 매우 낮추게 되므로 에너지 손실을 작게하여 원심형식의 터보압축기의 압축성능 및 효율을 개선할 수 있다.

도 5 에 도시한 바와 같이, 전동모터를 이용하여 본체(10), 다수의 블레이드(20) 및 유로가이드(30)가 일체로 회전하게되면 유로가이드(30) 및 본체(10)와의 사이에 형성된 공간으로 블레이드(20)의 상부구조에서, 화살표로 표시한 바와 같이, 유체를 흡입하게 되고 블레이드(20)의 하부구조에서는 유체가 원심력으로 점차 축소되는 유로 면적을 통과하면서 유체의 체적을 작게하여 토출하는 형식으로 고효율의 압축과정이 이루어 지게 된다.

따라서 본 발명의 원심임펠러의 구조에서는 유체는 종래의 원심 임펠러에서와 같이 고정 유로가이드면에서 발생하는 마찰저항, 난류 및, 임펠러형상손실을 포함한 에너지 손실을 개선하는 한편, 유체에 원심력과 속도에너지를 증가하도록 부가하여 고효율의 압축성능을 갖는 원심임펠러의 특징을 갖는다.

상기와 같이 유입 유체의 흐름 저항 및 임펠러 손실을 최소화하여 효율적으로 유체를 흡입하고 원심력 및 속도에너지를 증가하도록 부가하고 토출 유로 면적이 점차 축소하도록 유로가이드(30)를 부가한 원심임펠러를 구성하여 고성능 압축효율을 갖는 원심 임펠러를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 유체를 흡입하고 원심력을 발생하여 고효율의 압력을 토출하도록 본체(10)의 상부표면에서 원주방향으로 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 블레이드(20)와, 토출 유로 면적이 점차 축소하도록 다수의 블레이드(20)와 결합하여 설치한 방사형 유로가이드(30)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러.
2. 제1항에 있어서, 본체(10)의 상부표면에서 다수의 블레이드(20)를 하나 건너서 일정한 간격과 형상으로 형성하여 결합한 다수의 스플리터(22)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러.
3. 제1항에 있어서, 구조물의 일부를 절개하여 회전체의 밸랜싱 작업이 가능한 본체(10)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 원심임펠러.