KR20060108684A - 흡입 개구 전방에 층류 요소를 포함하는 팬 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하우징(2) 및 그 내부에 배치된 팬 임펠러(3), 공기 흡입구(4) 및 공기 배출구(5), 공기 흡입구와 공기 배출구 사이에 형성된 압력 공간(6)을 포함하는 레이디얼 팬(radial fan)(1)에 관한 것으로, 이 레이디얼 팬(1)은 공기 흡입구(4) 전방에 층류 요소(7)가 배치되고, 층류 요소(7) 내부에 형성된 바이패스(8)에는 상기 공기 흡입구(4)를 통해 흐르는 매질의 적어도 하나의 변수를 기록하기 위한 센서(9)를 포함한다.

Description

흡입 개구 전방에 층류 요소를 포함하는 팬{FAN COMPRISING A LAMINAR FLOW ELEMENT THAT IS SITUATED IN FRONT OF THE INTAKE OPENING}
본 발명은 층류 요소(laminar flow element) 및 바이패스(bypass)를 포함하는 레이디얼 팬(radial fan)에 관한 것이다. 레이디얼 팬은 하우징 및 그 내부에 배치된 팬 임펠러, 공기 흡입구 및 공기 배출구, 공기 흡입구와 공기 배출구 사이에 형성된 압력 공간을 포함한다.
이러한 형태의 레이디얼 팬은 주로 가정 기기용 버너에 사용된다. 이러한 형태의 버너에서, 특히 그 장치가 전자 조합 원리에 따라 작동할 때 각각의 제어 장치를 필요한 조건에 정확히 맞추기 위하여 시스템 변수를 가능한 한 정확하게 측정하는 것이 필수적이다.
통상적으로, 이러한 형태의 연소 장치는 기압식 조합 기구가 제공된다. 즉, 밸브는 기압적으로 제어되며, 제어 압력은 팬 임펠러에 의해 생성된 압력에 의해 제공되고 공기 흡입구의 적당한 위치에서 측정된다. 이로 인해 필요한 제어력을 제공하기 위하여 최소 작동 압력이 항상 유지되어야 한다. 이는 구동 모터에 필요한 가열 동력을 제공하기 위해 필요한 것보다 더 큰 동력 입력이 필요하다는 것을 의미한다.
제어가 전자 조합 원리에 따라 제공된다면 상당한 개선이 달성된다. 전자 조합으로, 각각의 밸브에 대한 제어 명령은 기압력으로 교대되지 않고 전기 자극으로서 밸브에 전달된다. 밸브에 대한 전기 자극은 컴퓨터 장치에 의해 제어된다. 각각의 제어 신호는 방출된 동력에 의해 좌우되고, 다음으로 구동 모터에 대한 회전 속도를 제공할 수 있다. 제공되는 연료의 양은 적절한 센서에 의해 기록된 공기량에 따라 제어된다. 같은 방식으로, 대부분 가스인 연료는 양적인 측면에서 컴퓨터로 기록되고, 첨가되고, 제어된다.
그러나, 공기량 및 가스량의 측정을 위한 센서의 배치에 관한 문제점이 있다.
도 1은 하우징, 팬 임펠러, 공기 흡입구 및 추가 매질을 위한 공급부를 포함하는 레이디얼 팬(radial fan)의 개략적인 대표 단면도;
도 2는 도 1의 Ⅰ부분의 상세도;
도 3은 도 1의 Ⅱ부분의 상세도;
도 4는 도 1의 Ⅲ부분의 상세도;
도 5는 도 1의 Ⅳ부분의 상세도;
도 6은 도 1의 다른 실시예의 단면도;
도 7은 도 6의 A-A선에 따른 단면도; 및
도 8은 도 6의 Ⅴ부분의 상세도이다.
본 발명의 목적은 필요에 따른 연속적인 제어를 위해 가장 정확한 질량 측정을 저렴한 방식으로 달성할 수 있는 형태의 레이디얼 팬(radial fan)을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따라, 공기 흡입구 전방에 층류 요소가 배치되고, 층류 요소 내부에 형성된 바이패스에는 공기 흡입구를 통해 흐르는 매질의 적어도 하나의 변수를 기록하기 위한 센서를 포함하는 구성에 의해 달성될 수 있다. 공기 흡입구 전방에 층류 요소를 배치함으로써, 유입 흐름은 회전 속도 및 다른 유닛 변수에 독립적으로 반(半) 층류가 된다. 공기 흡입구를 통해 흐르는 매질의 변수를 기록하기 위한 센서의 특별한 배치에 의하여 아무 문제 없이 필요한 변수를 폭넓게 기록하는 것이 가능하다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 층류 요소는 외부 실린더로 둘러싸인 유동 채널의 배열로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 여기서 상기 유동 채널은 외부 실린더에 삽입되는 하나의 요소에 형성되고, 상기 바이패스는 두 개의 구성 요소 사이에 형성될 수 있다. 이렇게 함으로써, 구성 요소를 간단하게 처리하고 제조할 수 있다.
특히 바람직한 실시 형태에서 상기 바이패스는 각각 상기 요소와 외부 실린더 사이에 형성된 진입 간극 및 배출 간극을 가질 수 있다. 두 개의 서로 다른 구성 요소 사이에 간극을 형성함으로써, 간단한 방식으로 주(主) 흐름의 유량에 대하여 바이패스를 통과하는 유량을 필요한 정도로 조절할 수 있다. 바이패스의 유입구로서 간극을 제공함으로써, 측정 결과가 고도로 정확해질 수 있도록 층류를 센서에 제공할 수 있다. 특히, 진입 간극은 텅(tongue) 구조의 유입 개구와 통하고, 안정화(settling) 챔버는 바람직하게는 공기 흐름을 안정화시키기 위하여 진입 간극 뒤에 제공되며, 센서는 센서 채널에 위치하고 유입구 및 유출구에 의해 상기 안정화 챔버와 통한다. 이러한 기술적 유동 측정에 의하여, 측정될 매질에 대한 고도의 안정화(settling)가 달성되고, 측정 결과의 품질은 훨씬 더 높아진다.
상기 층류 요소와 하우징의 공기 흡입구 사이에 추가 매질의 유입이 형성되고, 이러한 유입 흐름은 바람직하게는 상기 공기 흡입구 전체에 걸쳐 고르게 분포된다. 이에 의하여, 공기 및 연소 매질의 최적의 혼합이 달성된다.
상기 추가 매질은 바람직하게는 공급부를 통해 공급되며, 이 공급부에는 추가 매질을 위한 센서가 또한 제공된다. 이 센서는 또한 바람직하게는 하나의 요소 및 외부링 사이에 뻗어 있는 바이패스에 배치된다. 안정화(settling) 챔버를 가지고 바이패스 채널과 통하는 나머지 구조는 층류 요소에서 바이패스와 연결되는 것과 유사한 형태이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세하게 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 레이디얼 팬(1)의 공기 흡입구 부분의 축단면을 도시한 것이다. 상기 레이디얼 팬(1)은 그 속에 팬 임펠러(3)가 배치된 하우징(2)을 가진다. 도면에서는, 공기 흡입구(4)가 하우징(2)의 측벽에 거의 동심으로 배치되며, 매질 혼합물의 방사상 방출을 위한 공기 배출구(5)가 도시되어 있다.
공기 흡입구(4)와 공기 배출구(5) 사이에는 압력 공간(6)이 뻗어 있으며, 이 압력 공간(6)에서 팬 임펠러(3)는 통과하는 매질의 압력 및 속도를 증가시킨다.
공기 흡입구(4)는 종래와 같이 흡입 커브가 제공된다. 공기 흡입구(4)의 전방에는 층류 요소(7)가 배치된다. 이 층류 요소는 다수의 통로에 의해 형성된 유동 채널(10)의 배열을 가진다. 이러한 통로는 원형일 수 있지만, 또한 어떤 다른 적절한 단면 형태일 수 있다.
도시된 실시예에서, 유동 채널(10)은 외부 실린더(11)에 삽입된 요소(12)로 형성될 수 있다. 이를 위해, 외부 실린더는 숄더(shoulder)(29)를 가진 요소(12)가 놓이는 가장자리 내부 리브(28)를 가진다.
층류 요소의 유입 개구(4')와 유출 구역(29) 사이에는 바이패스(8)가 형성된다. 이 바이패스(8)를 따라 센서(9)가 제공되며, 이 센서에 의해 층류 요소를 통과하는 매질의 참조값으로서 바이패스를 통과하는 매질의 필요한 변수가 측정된다.
본 발명에 따르면, 바이패스는 특히 센서 부위에서 매질 흐름의 특유한 안정화(settling)를 유도하는 형태로 형성된다.
도시된 실시예에서, 흐름 방향으로 바이패스는 진입 간극(13), 제1 안정화 챔버(15'), 유입 개구(17), 센서 채널(16), 유출 개구(18), 제2 안정화 챔버(15") 및 배출 간극(14)에 의해 형성된다.
도 2 내지 5는 도 1의 Ⅰ 내지 Ⅳ를 확대한 것이다. 도 2는 바이패스(8)의 입구 부위를 도시한다. 그 상부 자유단에서 외부 실린더(11)는 전체 영역으로 뻗어있는 내부로 돌출된 숄더(11')를 가진다. 층류 요소(7)는 외부 실린더(11)의 숄더(11')에 연결되거나 접하지 않지만, 그 상부 표면(7') 및 숄더(11')의 마주하는 면(11")은 흐름 경로가 안정화 챔버(15') 쪽으로 연장됨에 따라 연장되는 가장자리 환형 간극을 형성한다. 도시된 실시예에서 알 수 있는 것처럼, 상부 영역에서 센서 채널(16)이 유입 개구(17)에서 안정화 챔버(15')로부터 분기된다. 센서 채널(16)의 하부 영역에서는 안정화 챔버(15")가 형성되고 이 챔버(15")는 유출 개구(18)에 의해 센서 채널(16)과 통한다. 안정화 챔버(15')는 배출 간극(14)에 의해 층류 요소의 유출 구역(29)의 공기 통로와 통한다. 배출 간극(14)에 바로 인접하여, 유출 구역(29)은 팁(30)으로 좁아진다. 상기 팁(30)은 유출 구역의 단면을 공기 흡입구(4)의 단면으로 감소시킨다.
센서(9)는 센서 채널(16)의 적절한 위치에 배치된다. 상기 센서(9)는 통과하는 매질의 서로 다른 변수들, 예를 들어 온도 및 흐름 속도를 측정하기 위하여 설치될 수 있다.
유출 구역에서 배출 간극(14)이 팁(30)에 바로 인접하게 위치됨으로써, 압력 변화의 결과로 바이패스에서 연속 흐름이 유지되는 것이 보장된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 센서(9)는 외부 실린더(11)의 대응 홈에 삽입된 부분(9')에 배치된다. 이 홈은 센서(9)가 유동 매질과 직접 접촉할 수 있도록 센서 채널 쪽으로 개방된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 팁(30)은 하우징(3)의 공기 흡입구(4) 앞의 소정 거리에 단부가 놓인다. 상기 팁(30)과 공기 흡입구(4) 사이에는 가장자리 환형 간극이 제공되며, 이는 유동 채널(19)에 의한 추가 매질을 위한 공급부(20)와 통한다. 팁(30)의 벽과 공기 흡입구(4) 사이에 형성된 간극은 바람직하게는 공급부(20)에서 멀어지는 측면에서 공급부(20) 쪽으로 향하는 측면보다 넓다. 이러한 형태의 디자인에 의해, 첫 번째 매질에 추가 매질이 공기 흡입구(4)의 전체에 걸쳐 골고루 분포되어 공급된다.
추가 매질, 본 실시예에서는 연료 가스는 공급부(20)를 통해 공급된다. 상기 공급부(20)는 가스 파이프를 위한 부착물(31)을 가진다. 이 부착물은 내부링(33)이 삽입되는 실린더 링(32)과 통한다. 상기 공급부(20)는 또한 바이패스(22)에 배치된 센서(21)를 구비한다. 바이패스 구성은 층류 요소(7)와 관련하여 기술한 형태에 본질적으로 상응한다. 그러므로, 바이패스(22)는 본질적으로 가스 파이프를 위한 부착물(31)과 내부링(33) 사이의 천이(遷移) 구역에 위치한 진입 간극(26)으로 구성된다. 상부 안정화 챔버(23')는 상기 진입 간극(26)에 인접하고, 상부 구역에서 센서 채널(35)을 위한 유입 개구(24)는 상기 안정화 챔버(23')에 인접한다. 하부 구역에서 센서 채널(35)은 유출구(25)에 의해 하부 안정화 챔버(23")와 통한다. 하부 안정화 챔버(23")는 배출 간극(27)에 의해 유출 개구(36)와 통한다. 상기 유출 개구(36)는 상기한 방식으로 제2 매질을 하우징의 공기 흡입구(4)로 안내하는 유입 채널(19)로 통한다.
도 6은 본 발명에 따른 층류 요소의 다른 실시예를 도시한 것이다. 이러한 변형예에서는, 추가 매질의 유입 채널(19)이 원주 둘레에서 균일하게 넓어지고 다시 좁아지는 환형 간극이 아니라 다수의 개구(19')를 통해서 공기 흡입구(4) 영역 또는 공기 흡입구의 팁 영역으로 흘려 보낸다. 상기 개구(19')는 원주 둘레에 고르게 분포하지만, 공급부(20)로부터 거리가 멀어짐에 따라 큰 통과 단면을 가진다. 이로 인해 공기 흡입구(4) 전체에 걸쳐 균일한 가스 흐름이 압력 공간으로 공급될 수 있다.
본 발명은 도시되고 기술된 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도시된 실시예에서는 하나의 센서만이 제공되었지만, 더 정확한 정보를 위하여 복수의 센서가 전체 층류 요소에 배치 및 분포될 수 있으며, 그 측정 결과는 컴퓨터에서 분석되고, 가스 유입 흐름은 그에 따라 조절된다.

Claims (13)

  1. 하우징(2) 및 그 내부에 배치된 팬 임펠러(3), 공기 흡입구(4) 및 공기 배출구(5), 상기 공기 흡입구와 공기 배출구 사이에 형성된 압력 공간(6)을 포함하는 레이디얼 팬(radial fan)(1)에 있어서,
    상기 공기 흡입구(4) 전방에는 층류 요소(7)가 배치되고, 상기 층류 요소(7) 내부에 형성된 바이패스(8)에는 상기 공기 흡입구(4)를 통해 흐르는 매질의 적어도 하나의 변수를 기록하기 위한 센서(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 층류 요소(7)는 외부 실린더(11)로 둘러싸인 유동 채널(10)의 배열로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유동 채널(10)은 외부 실린더(11)에 삽입된 하나의 요소(12)에 형성되고, 상기 바이패스(8)는 두 개의 구성 요소 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스(8)는 각각 상기 요소(12)와 외부 실린더(11) 사이에 형성된 진입 간극(13) 및 배출 간극(14)을 가지는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진입 간극(13) 및 배출 간극(14)은 층류 요소(7)의 유입 개구(4') 및 유출 구역(29)과 통하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 진입 간극(13) 뒤에, 상기 바이패스(8)는 공기 유동을 안정화하기 위한 안정화(settling) 챔버(15')를 가지는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 센서(9)는 센서 채널(16)에 배치되며, 상기 센서 채널(16)은 유입구(17) 및 유출구(18)에 의해 각각의 안정화 챔버(15',15")와 통하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층류 요소(7)와 하우징(2)의 공기 흡입구(4) 사이에 추가 매질의 유입 채널(19)이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 추가 매질은 상기 공기 흡입구(4) 전체에 걸쳐 고르게 분포되어 흐르는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 매질은 공급부(20)를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공급부(20)는 추가 매질을 위한 센서(21)를 가지는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센서(21)는 안정화 챔버(23)를 가지는 바이패스(22)에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 센서(21)는 센서 채널(35)에 배치되고, 상기 센서 채널(35)은 유입구(24) 및 유출구(25)에 의해 안정화 챔버(23)와 통하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 팬.
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