KR20100112307A - Fluid stabilizer for axial-flow impeller - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 축류 임펠러의 유체 안정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축류 임펠러의 날개 끝단과 마주하는 케이스에 조절공을 관통 형성하고, 조절공에 조절리브를 밀착 삽입하여 조절공을 밀폐한 다음, 별도의 구동신호에 따라 조절리브를 슬라이드 이동시켜, 케이스의 표면에 요철이 형성되도록 함으로써, 축류 임펠러의 회전에 따라 임계점 이하에서 발생하는 불안정성(스톨(stall)의 발생 등)을 억제 또는 방지할 수 있고, 축류 임펠러의 성능과 효율을 향상시킬 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid stabilization device for an axial flow impeller, and more specifically, through the adjustment hole formed in the case facing the wing tip of the axial impeller, and close the control hole by inserting the adjustment rib in close contact with the adjustment hole, By moving the adjusting rib in accordance with a separate driving signal to form irregularities on the surface of the case, it is possible to suppress or prevent instability (stall generation, etc.) occurring below the critical point due to the rotation of the axial impeller. The present invention relates to a fluid stabilization device for an axial impeller that can improve the performance and efficiency of an axial impeller.
첨부 도면 도 1은 종래 기술에 따른 축류 임펠러를 도시한 측면도로써, 도 1을 참조하면, 축류 임펠러(200)는 회전축(210)을 중심으로 회전되고, 회전축(210)의 가장자리를 따라 다수 개의 날개(220)가 고정된다. 여기서 회전축(210)에는 날개(220)의 고정을 용이하게 하기 위해 보스(230)를 설치할 수 있다. 이러한 축류 임펠러(200)는 케이스(100)의 내부에 설치되어 흡입측의 유체를 배출측으로 이송한다. 여기서 날개(220)는 회전축(210)의 길이 방향을 따라 이격 배치될 수 있으며, 이격 배치되는 날개(220)와 날개(220) 사이의 공간에는 정익(110)이 설치되어 정압 력이 상승될 수 있다. 여기서 축류 임펠러(200)의 날개(220) 끝부분과 케이스(100) 사이에는 작은 공간이 형성된다.1 is a side view illustrating an axial flow impeller according to the prior art. Referring to FIG. 1, the
하지만, 종래 기술에 따른 축류 임펠러는 성능 곡선 중 높은 효율을 갖는 저유량, 고압력인 구간에서 운전 중 예상치 못한 상황으로 인하여 임계점을 지나게 되면 스톨(stall)이 발생하는 문제점이 있다.However, the axial impeller according to the prior art has a problem that stall occurs when a critical point is passed due to an unexpected situation during operation in a section of low flow rate and high pressure having high efficiency among performance curves.
또한, 스톨(stall)의 발생에 의해 압력비가 떨어지고, 효율이 낮아지며, 날개가 심한 진동을 일으키는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the pressure ratio is lowered due to the generation of stall, the efficiency is lowered, and the blades cause severe vibration.
또한, 스톨(stall)의 발생으로 인해 서지(surge) 현상이 발생하여 유체가 역류하거나, 축류 임펠러가 사용되는 시스템에 불안정한 거동을 일으키는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that a surge occurs due to the generation of a stall, causing fluid to flow back, or to cause unstable behavior in a system in which an axial impeller is used.
일례로, 축류 임펠러가 사용되는 축류 압축기의 경우, 축류 압축기가 연소기와 터빈으로 연결될 때, 연소기에 들어가는 유체의 온도를 상승시키고, 터빈으로 들어가는 온도가 과열되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.For example, in the case of an axial compressor using an axial impeller, when the axial compressor is connected to the combustor and the turbine, there is a problem that the temperature of the fluid entering the combustor is increased and the temperature entering the turbine is overheated.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 축류 임펠러의 성능 곡선 중 높은 효율을 갖는 저유량, 고압력인 구간에서 운전 중 예상치 못한 상황으로 인하여 임계점을 지나게 되면 발생하는 스톨(stall)을 억제 또는 방지할 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, a stall that occurs when a critical point is passed due to an unexpected situation during operation in a low flow rate and high pressure section having high efficiency among the performance curves of an axial impeller ( It is to provide a fluid stabilization device of the axial impeller that can suppress or prevent the stall.
또한, 압력비가 떨어지는 것을 방지하고, 날개가 진동하는 것을 방지할 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치를 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a fluid stabilization device for an axial impeller that can prevent a pressure ratio from falling and prevent the blade from vibrating.
또한, 축류 임펠러가 사용되는 시스템의 성능과 효율을 향상시킬 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치를 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a fluid stabilization device for an axial impeller that can improve the performance and efficiency of the system in which the axial impeller is used.
또한, 유체의 역류가 방지되고, 축류 임펠러가 사용되는 시스템의 거동을 안정화시킬 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치를 제공함에 있다.The present invention also provides a fluid stabilization device for an axial flow impeller that prevents backflow of fluid and can stabilize the behavior of a system in which an axial flow impeller is used.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 케이스의 내부에서 회전하는 회전축의 원주 방향을 따라 날개가 배치된 축류 임펠러의 유체 안정화장치에 있어서, 상기 회전축의 회전에 따라 상기 날개의 끝단과 마주보며 상기 케이스에 형성되는 조절공; 상기 조절공을 밀폐하도록 밀착 삽입되는 조절리브; 상기 케이스와 상기 날개의 끝단 사이에서 발생하는 스톨(stall)에 대한 선구 신호에 따라 구동신호를 발생시키는 센서부; 상기 센서부의 구동신호에 따라 상기 조절공에서 상기 조절리브를 슬라이드 이동시키는 구동부; 를 포함하고, 상기 조절리브가 슬라이드 이동됨에 따라 상 기 케이스의 내면에 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 축류 임펠러의 유체 안정화장치에 의해 달성된다.According to the present invention, in the fluid stabilization device of the axial impeller in which the blade is disposed along the circumferential direction of the rotating shaft to rotate inside the case, in the case facing the end of the blade in accordance with the rotation of the rotating shaft Control holes formed; An adjustment rib inserted in close contact with the control hole; A sensor unit generating a driving signal according to a precursor signal for a stall generated between the case and the tip of the blade; A driving unit for slidingly moving the adjusting rib in the adjusting hole according to the driving signal of the sensor unit; It comprises, and is achieved by the fluid stabilization device of the axial flow impeller, characterized in that to form an unevenness on the inner surface of the case as the adjusting rib is moved.
여기서 상기 센서부는 상기 케이스 내부로 유입되는 유체의 유량을 측정하는 유량측정부와, 상기 유량측정부에서 측정된 유량과 스톨(stall)이 발생하지 않도록 상기 축류 임펠러에 따라 설정된 기준유량을 비교하여 구동신호를 발생하는 유량신호부를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.Wherein the sensor unit is driven by comparing the flow rate measuring unit for measuring the flow rate of the fluid flowing into the case, the flow rate measured by the flow rate measuring unit and the reference flow rate set according to the axial flow impeller so that no stall occurs It is preferable to include a flow rate signal portion for generating a signal.
여기서 상기 센서부는 상기 케이스에서 흡입측의 압력과 배출측의 압력 중 적어도 어느 한 압력을 측정하는 압력측정부와, 상기 압력측정부에서 측정된 압력과 스톨(stall)이 발생하지 않도록 상기 축류 임펠러에 따라 설정된 기준압력을 비교하여 구동신호를 발생하는 압력신호부를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.The sensor unit may include a pressure measuring unit measuring at least one of a pressure on the suction side and a pressure on the discharge side of the case, and a pressure and a stall measured at the pressure measuring unit so that the pressure and the stall do not occur. It is preferable to include a pressure signal unit for generating a drive signal by comparing the reference pressure set according to.
여기서 상기 센서부는 상기 압력측정부에서 측정된 흡입측의 압력과 배출측의 압력을 토대로 상기 흡입측과 상기 배출측 사이의 압력비를 계산하는 산출부를 더 포함하고, 상기 압력신호부는 상기 산출부에서 계산된 압력비와 스톨(stall)이 발생하지 않도록 상기 축류 임펠러에 따라 설정된 기준압력비를 비교하여 구동신호를 발생하도록 하는 것이 바람직하다.The sensor unit may further include a calculation unit configured to calculate a pressure ratio between the suction side and the discharge side based on the pressure on the suction side and the discharge side measured by the pressure measuring unit, and the pressure signal unit is calculated by the calculation unit. It is preferable to generate a drive signal by comparing the pressure ratio set in accordance with the axial impeller so as to prevent the generated pressure ratio and the stall.
여기서 상기 케이스의 외주면을 따라 적어도 2분할하여 각 분할된 구간에 형성된 상기 조절리브를 일체화하는 리브결합부가 더 형성되고, 상기 구동부가 상기 리브결합부에 결합되어 상기 조절리브를 슬라이드 이동시키도록 하는 것이 바람직하다.Here, a rib coupling portion for integrating the adjustment ribs formed in each divided section by dividing at least two portions along the outer circumferential surface of the case is further formed, and the driving portion is coupled to the rib coupling portion to slide the adjustment rib. desirable.
본 발명에 따르면, 축류 임펠러의 성능 곡선 중 높은 효율을 갖는 저유량, 고압력인 구간에서 운전 중 예상치 못한 상황으로 인하여 임계점을 지나면 발생하는 스톨(stall)을 억제 또는 방지할 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 제공된다.According to the present invention, the fluid stabilization of the axial impeller that can suppress or prevent the stall (stall) generated after the critical point due to an unexpected situation during operation in the low flow rate, high pressure section having a high efficiency of the axial impeller performance curve An apparatus is provided.
또한, 압력비가 떨어지는 것을 방지하고, 날개가 진동하는 것을 방지할 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 제공된다.Further, there is provided a fluid stabilization device for an axial impeller that can prevent the pressure ratio from falling and prevent the blades from vibrating.
또한, 축류 임펠러가 사용되는 시스템의 성능과 효율을 향상시킬 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 제공된다.In addition, there is provided a fluid stabilization device for an axial impeller that can improve the performance and efficiency of a system in which an axial impeller is used.
또한, 유체의 역류가 방지되고, 축류 임펠러가 사용되는 시스템의 거동을 안정화시킬 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 제공된다.In addition, there is provided a fluid stabilization device for an axial impeller that prevents backflow of fluid and can stabilize the behavior of a system in which an axial impeller is used.
또한, 축류 임펠러의 안정성을 향상시키고, 운전영역을 확대 또는 개선할 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 제공된다.In addition, there is provided a fluid stabilization device for the axial impeller that can improve the stability of the axial impeller, and to expand or improve the operating range.
또한, 스톨(stall)이 발생하기 전에 스톨 발생을 미리 감지할 수 있고, 케이스 내표면에 형성되는 요철의 형태와 요철의 깊이를 조절할 수 있는 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 제공된다.In addition, there is provided a fluid stabilization device of the axial impeller that can detect the occurrence of stall before the stall (stall) occurs, and can adjust the shape and depth of the irregularities formed on the inner surface of the case.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, in the various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, different configurations from the first embodiment will be described. do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러의 유 체 안정화장치에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the fluid stabilizer of the axial flow impeller according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 축류 임펠러는 축류 송풍기 또는 축류 압축기 또는 축류 펌프 또는 가스터빈기관 등에 사용되고, 본 발명의 일실시예에서는 축류 압축기에 사용되는 축류 임펠러를 예로 들어 설명하기로 한다.The axial impeller of the present invention is used in an axial blower or an axial compressor or an axial pump or a gas turbine engine. In an embodiment of the present invention, an axial impeller used in an axial compressor will be described as an example.
첨부 도면 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러를 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 케이스의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.2 is a side view showing an axial flow impeller according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view schematically showing the structure of the case in the axial flow impeller according to an embodiment of the present invention.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러(20)는 회전축(21)을 중심으로 회전되고, 회전축(21)의 가장자리를 따라 다수 개의 날개(22)가 배치 고정된다. 여기서 회전축(21)에는 날개(22)의 고정을 용이하게 하기 위해 보스(23)를 설치할 수 있다. 이러한 축류 임펠러(20)는 케이스(10)의 내부에 설치되어 흡입측의 유체를 배출측으로 이송한다. 여기서 날개(22)는 회전축(21)의 길이 방향을 따라 이격 배치될 수 있으며, 이격 배치되는 날개(22)와 날개(22) 사이의 공간에는 정익(11)을 설치하여 정압력을 상승시킬 수 있다. 여기서 축류 임펠러(20)의 날개(22) 끝부분과 케이스(10) 사이에는 작은 공간이 형성된다.2 and 3, the
케이스(10)의 내표면이 평평한 경우, 축류 임펠러(20)의 회전에 따라 날개(22) 끝부분에서 배출측으로 유체가 통과하면서 발생하는 와류와 입구 유동과의 상호 작용에 의해 스톨(stall)이 발생한다. 이때, 날개(22)의 끝부분과 마주하는 케이스(10)에 유체 안정화 장치(30)를 설치함으로써, 스톨(stall)이 발생하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.When the inner surface of the
본 발명의 일실시예에서 유체 안정화장치(30)는 조절공(31)과 조절리브(32)와 센서부(미도시)와 구동부(33)로 구분할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
조절공(31)은 축류 임펠러(20)의 회전축(21)이 회전함에 따라 날개(22)의 끝부분과 마주보고 있는 케이스(10)를 관통하여 형성된다. 케이스(10)에 형성되는 조절공(31)의 배치 간격과 형상은 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 변경이 가능하다. 본 발명의 일실시예에서는 도 4를 통해 조절공(31)의 형상을 일실시예로 나타내고 있으나, 본 발명에서 조절공(31)의 배치 간격과 형상을 한정하지 않으며, 도시되지 않았지만, 여러 종류의 다각형 또는 원형이 될 수 있고, 지그재그 또는 물결모양 등으로 형성될 수 있다. 본 발명은 조절공(31)을 형성하면 충분하고, 조절공(31)의 배치 간격이나 형상을 변경하는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다.The adjusting
첨부 도면 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 케이스에 형성되는 조절공의 형태를 개략적으로 도시한 전개도로써, 날개(22)의 끝부분과 마주하는 부분에서 회전축(21)의 회전방향을 따라 펼쳐진 케이스(10)를 도시한 도면이다.4 is a development view schematically showing the shape of the adjustment hole formed in the case in the axial impeller according to an embodiment of the present invention, the rotation of the
도 4를 참조하면, 케이스(10)에는 (a)에 도시된 바와 같이 회전축(21)의 회전방향과 수직인 방향으로 조절공(31)을 형성하고, 조절공(31)은 회전축(21)의 회전 방향을 따라 이격 배치할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
또한, 케이스(10)에는 (b)에 도시된 바와 같이 회전축(21)의 회전 방향에서 일측으로 경사지게 조절공(31)을 형성하고, 조절공(31)은 회전축(21)의 회전 방향 을 따라 이격 배치될 수 있다. (b)에 도시된 조절공(31)의 형태는 (a)에 도시된 조절공(31)을 일측으로 기울이는 형태가 된다.In addition, in the
또한, 케이스(10)에는 (c)에 도시된 바와 같이 회전축(21)의 회전 방향과 평행하게 조절공(31)을 형성하고, 조절공(31)은 회전축(21)의 회전 방향과 수직인 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. (c)에 도시된 조절공(31)은 케이스(10)의 외주면을 따라 적어도 2분할 되어 형성되는 것이 바람직할 것이다.In addition, as shown in (c), the
조절리브(32)는 상술한 조절공(31)을 밀폐하도록 밀착 삽입된다. 조절리브(32)는 케이스(10)의 내부에서 유동하는 유체가 조절공(31)을 통해 유출되지 않도록 조절공(31)을 밀폐하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 조절리브(32)는 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성되지 않은 평면 형태로 형성되도록 조절공(31)에 삽입되고, 후술하는 구동부(33)의 동작에 따라 조절공(31)에서 슬라이드 이동되어 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성되도록 한다.The adjusting
이렇게 형성된 조절리브(32)는 리브결합부(34)에 의해 일체로 형성될 수 있다. 리브결합부(34)는 케이스(10)의 외주면을 따라 적어도 2분할된 각각의 분할 구간에 형성되고, 각각 분할된 구간에 형성되어 있는 조절리브(32)를 일체화한다. 그러면, 각 분할된 구간에서는 조절리브(32)가 리브결합부(34)에서 각각 돌출되어 있는 형태이고, 조절리브(32)가 조절공(31)에 삽입되는 형태를 이루게 된다. 리브결합부(34)는 도 2에 도시된 축류 임펠러(20)의 상부에 형성된 리브결합부(34)와 같이 회전축(21)의 회전 방향을 따라 케이스(10)의 외주면을 분할하여 각 분할된 구 간에 형성하되, 회전축(21)의 길이 방향으로 이격 배치되는 날개(22)에 따라 회전축(21)의 길이 방향으로 다시 분할할 수 있다.The adjusting
또한, 리브결합부(34)는 도 2에 도시된 축류 임펠러(20)의 하부에 형성된 리브결합부(34)와 같이 회전축(21)의 회전 방향을 따라 케이스(10)의 외주면을 분할하여 각 분할된 구간에 형성하되, 회전축(21)의 길이 방향으로 이격 배치되는 날개(22)에 따라 회전축(21)의 길이 방향으로 리브결합부(34)를 일체화할 수 있다. 그러면, 회전축(21)의 회전 방향을 따라 각각 분할된 구간별로 리브결합부(34)에 결합되는 조절리브(32)를 동시에 동작시킬 수 있고, 후술하는 구동부(33)의 제어를 간단하게 할 수 있다.In addition, the
센서부(미도시)는 도시되지 않았지만, 케이스(10)와 날개(22)의 끝부분 사이에서 발생하는 스톨(stall)에 대한 선구신호에 따라 구동신호를 발생시킨다.Although not shown, the sensor unit (not shown) generates a driving signal according to a precursor signal for a stall generated between the
여기서 선구신호는 케이스(10)의 내표면에 요철이 없는 평평한 상태에서 스톨(stall)이 발생하기 전에 스톨(stall)의 한계점 근처에서 스톨(stall)의 발생을 미리 감지한 신호로써, 스톨(stall)이 발생하기 전에 발생된 작은 크기의 교란이다. 이러한 선구신호는 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 결정될 수 있는 실험 데이터 값으로써, 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 선구신호는 기설정되어 있다. 그러면 센서부(미도시)에서는 이러한 선구신호에 따라 구동신호를 발생시킨다.Here, the precursor signal is a signal that previously detects the generation of a stall near the threshold of the stall before the stall occurs in a flat state where the inner surface of the
첫째, 센서부(미도시)는 유량측정부(미도시)와 유량신호부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 유량측정부(미도시)는 케이스(10) 내부로 유입되는 유체의 유 량을 측정하고, 유량신호부(미도시)는 유량측정부(미도시)에서 측정한 유량과 기준유량(F1, 도 6 참조)을 비교하여 구동신호를 발생한다. 기준유량(F1, 도 6 참조)은 스톨(stall)이 발생하지 않도록 축류 임펠러(20)에 따라 설정되어 있는 유량으로, 상술한 선구신호에 의해 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 결정되어 있다.First, the sensor unit (not shown) may be configured to include a flow measurement unit (not shown) and a flow signal unit (not shown). The flow rate measuring unit (not shown) measures the flow rate of the fluid flowing into the
둘째, 센서부(미도시)는 압력측정부(미도시)와 압력신호부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 압력측정부(미도시)는 케이스(10)에서 흡입측의 압력과 배출측의 압력 중 적어도 어느 하나의 압력을 측정할 수 있다. 그리고 압력신호부(미도시)는 압력측정부(미도시)에서 측정된 흡입측의 압력 또는 배출측의 압력과 기준압력을 비교하여 구동신호를 발생한다. 여기서 기준압력은 스톨(stall)이 발생하지 않도록 축류 임펠러(20)에 따라 설정되는 흡입측의 압력 또는 배출측의 압력으로써, 상술한 선구신호에 의해 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 결정되어 있다.Second, the sensor unit (not shown) may be configured to include a pressure measuring unit (not shown) and a pressure signal unit (not shown). The pressure measuring unit (not shown) may measure at least one of the pressure at the suction side and the pressure at the discharge side of the
여기서 센서부(미도시)는 산출부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 산출부(미도시)는 압력측정부(미도시)에서 측정한 흡입측의 압력과 배출측의 압력을 이용하여 압력비를 계산한다. 이때, 압력신호부(미도시)는 산출부(미도시)에서 계산된 압력비와 기준압력비(PR1, 도 6 참조)를 비교하여 구동신호를 발생한다. 여기서 기준압력비(PR1, 도 6 참조)는 스톨(stall)이 발생하지 않도록 축류 임펠러(20)에 따라 설정되어 있는 압력비로, 상술한 선구신호에 의해 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 결정되어 있다.The sensor unit (not shown) may further include a calculation unit (not shown). The calculator (not shown) calculates the pressure ratio using the pressure on the suction side and the pressure on the discharge side measured by the pressure measuring unit (not shown). In this case, the pressure signal unit (not shown) generates a driving signal by comparing the pressure ratio calculated by the calculator (not shown) with the reference pressure ratio PR1 (see FIG. 6). Here, the reference pressure ratio PR1 (refer to FIG. 6) is a pressure ratio set according to the
구동부(33)는 조절공(31)에 밀착 삽입되어 있는 조절리브(32)를 슬라이드 이동시킨다. 특히 구동부(33)는 상술한 센서부(미도시)의 구동신호에 의해 동작되는 것이 특징이다. 구동부(33)는 리브결합부(34)에 설치되어 다수의 조절리브(32)를 동시에 슬라이드 이동시킬 수 있다. 구동부(33)는 스테핑모터 또는 실린더 등으로 구성될 수 있으며, 조절리브(32)가 조절공(31) 내에서 왕복 운동할 수 있도록 구성할 수 있다. 구동부(33)의 동작에 따라 조절리브(32)가 조절공(31)에서 슬라이드 이동됨으로써, 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성될 수 있다.The driving
지금부터는 상술한 축류 임펠러의 유체 안정화장치의 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.The operation of one embodiment of the fluid stabilization device of the axial impeller described above will now be described.
본 발명의 일실시예에 따른 유체 안정화장치(30)는 스톨(stall)이 발생하기 전에 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성되도록 하여 스톨(stall)을 억제 또는 방지하고, 축류 임펠러(20)가 안정되면, 케이스(10)의 내표면에 형성된 요철을 없애 케이스(10)의 내표면을 평평하게 한다.
첨부 도면 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 동작된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 유량과 압력비의 관계를 개략적으로 도시한 그래프이다.5 is a plan view schematically illustrating a state in which a fluid stabilization device of an axial impeller is operated according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a relation between a flow rate and a pressure ratio in an axial flow impeller according to an embodiment of the present invention. Is a graph schematically.
도 6에서 x축은 유량을 나타내고, y축은 압력비를 나타낸다. 도 6에 도시된 그래프 중 유량 F1을 기준으로 유량이 감소함에 따라 압력비가 감소하는 그래프는 종래기술과 같이 케이스(10)의 내표면에 요철이 없는 상태에서 유량과 압력비의 관 계를 나타내는 그래프이고, 도 6에 도시된 그래프 중 유량 F1을 기준으로 유량이 감소함에 따라 압력비가 증가하는 그래프는 본 발명의 일실시예와 같이 스톨(stall)이 발생되기 전에 케이스(10)의 내표면에 요철을 형성하고, 축류 임펠러(20)가 안정되면, 케이스(10)의 내표면에 형성된 요철을 없애는 과정을 통한 유량과 압력비의 관계를 나타내는 그래프이다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 축류 임펠러(20)가 동작되면, 유량 F1을 기준으로 유량이 감소함에 따라 압력비가 증가하는 형태를 나타낸다.In FIG. 6, the x axis represents a flow rate and the y axis represents a pressure ratio. The graph in which the pressure ratio decreases as the flow rate decreases based on the flow rate F1 among the graphs shown in FIG. 6 is a graph showing a relationship between the flow rate and the pressure ratio in a state in which the inner surface of the
도 6에 도시된 그래프를 살표보면, F1과 F3 사이의 유량 변화에 대해 종래 기술에 따른 압력비와 본 발명의 일실시예에 따른 압력비는 동일 또는 유사하게 변화되지만, 종래기술에 따르면 F2와 F1 사이의 유량 변화에 대해 F1보다 유량이 작아지는 경우 급격하게 압력비가 떨어지지만, 본 발명의 일실시예에 따르면 F2와 F1 사이의 유량 변화에 대해 압력비를 PR1에서 PR2까지 상승시킬 수 있다. 이때, 본 발명의 일실시예에서는 유량 F1을 기준으로 유량이 감소함에 따라 PR1의 압력과 동일 또는 유사한 압력비를 가지고 축류 임펠러(20)가 동작될 수도 있다. 다시 말해, 본 발명에 따르면 유량 변화에 대해 유량이 F1보다 작아지더라도, 종래기술과 같이 압력비가 급격하게 떨어지는 것을 억제 또는 방지할 수 있으면 충분하다.Referring to the graph shown in FIG. 6, the pressure ratio according to the prior art and the pressure ratio according to the embodiment of the present invention change the same or similar to the flow rate change between F1 and F3, but according to the prior art, between F2 and F1. When the flow rate becomes smaller than F1 due to the change in the flow rate, the pressure ratio drops sharply, but according to one embodiment of the present invention, the pressure ratio may be increased from PR1 to PR2 for the flow rate change between F2 and F1. At this time, in one embodiment of the present invention, as the flow rate decreases based on the flow rate F1, the
여기서 케이스(10)의 내표면에 요철이 없는 상태에서는 유량이 F1보다 작아지는 경우, 압력비가 급속하게 떨어지므로 스톨(stall)이 발생됨을 예측할 수 있고, 이에 따라 축류 임펠러(20)의 효율이 낮아진다. 이때 유량 F1은 축류 임펠러(20)에서 발생되는 선구신호에 의해 설정되는 기준유량이 된다. 유량 F3는 축류 임펠러(20)가 동작할 때, 케이스(10) 내부에 최대로 유입되는 유량을 나타낸다.In this case, when the flow rate is smaller than F1 in the state where the inner surface of the
그리고 케이스(10)의 내표면에 요철이 없는 상태에서는 압력비가 PR1보다 커지는 경우 압력비가 급속하게 떨어지므로 스톨(stall)이 발생됨을 예측할 수 있고, 이에 따라 축류 임펠러(20)의 효율이 낮아진다. 이때 압력비 PR1은 축류 임펠러(20)에서 발생되는 선구신호에 의해 설정되는 기준압력비가 된다.When the pressure ratio is greater than PR1 in the state where the inner surface of the
도시되지 않았지만, 케이스(10)의 내표면에 요철이 없는 상태에서는 흡입측의 압력 또는 배출측의 압력이 일정 수준 이상이 되면 압력이 급속하게 떨어지므로 스톨(stall)이 발생됨을 예측할 수 있고, 이에 따라 효율이 낮아진다. 이때 일정 수준이 되는 흡입측 또는 배출측의 압력은 축류 임펠러(20)에서 발생되는 선구신호에 의해 설정되는 기준압력이 된다. 축류 임펠러가 압축하는 과정이고 산출부(미도시)에서 계산되는 압력비가 케이스(10)의 흡입측 압력에 대한 배출측 압력일 때, 최저압력비는 그래프에서 도시되지 않았으나, 1보다 클 것이다.Although not shown, when there is no unevenness on the inner surface of the
첫째, 도 5와 도 6을 참조하여 센서부(미도시)가 유량측정부(미도시)와 유량신호부(미도시)를 포함하여 구성된 축류 임펠러(20)의 동작에 대하여 설명한다.First, the operation of the
최초 케이스(10)의 내표면은 요철이 없는 평평한 상태에서 회전축(21)의 회전에 의해 축류 임펠러(20)가 동작하게 된다. 이때, 유량측정부(미도시)를 통해 케이스(10) 내부로 유입되는 유량을 측정한다. 그리고 유량신호부(미도시)를 통해 유량측정부(미도시)에서 측정된 유량과 기준유량(F1)을 비교한다. 유량측정부(미도시)에서 측정되는 유량이 점차로 감소하여 상술한 기준유량(F1) 이하가 되면, 유량신호부(미도시)에서는 구동신호를 발생한다. 유량신호부(미도시)에서 발생된 구동 신호는 구동부(33)를 동작시켜 도 5에 도시된 바와 같이 케이스(10)의 내표면에 요철을 형성시킨다. 그러면, 케이스(10)의 내표면에 형성된 요철에 의해 유량이 F2까지 감소하더라도, 스톨(stall)이 발생하지 않는다. 따라서, F1-F2의 값만큼 유량이 더 감소하여도 축류 임펠러(20)에서는 스톨(stall)이 발생하지 않고, 안정된 동작을 유지할 수 있다.The inner surface of the
또한, 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성된 상태에서 유량측정부(미도시)가 측정한 유량이 기준유량(F1)을 초과하는 경우에는 유량신호부(미도시)를 통해 구동신호를 발생시킨다. 유량신호부(미도시)에서 발생된 구동신호는 구동부(33)를 동작시켜, 도 3에 도시된 바와 같이 케이스(10)의 내표면에 형성된 요철을 없애 케이스(10)의 내표면을 평평한 상태로 복귀시킨다. 따라서, 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 축류 임펠러(20)가 스톨(stall) 발생 없이 동작될 수 있는 유량 변화 구간(F1 ~ F3까지의 구간)에서는 케이스(10)의 내표면을 평평한 상태로 유지하고, 기준유량(F1)을 중심으로 요철을 형성함으로써, 기준유량(F1) 이하에서도 스톨(stall)이 발생하지 않도록 하는 것이다.In addition, when the flow rate measured by the flow measuring unit (not shown) exceeds the reference flow rate F1 in the state where the unevenness is formed on the inner surface of the
둘째, 도 5와 도 6을 참조하여 센서부(미도시)가 압력측정부(미도시)와 산출부(미도시)와 압력신호부(미도시)를 포함하여 구성된 축류 임펠러(20)의 동작에 대하여 설명한다.Second, the operation of the
최초 케이스(10)의 내표면은 요철이 없는 평평한 상태에서 회전축(21)의 회전에 의해 축류 임펠러(20)가 동작하게 된다. 이때, 압력측정부(미도시)를 통해 케이스(10)의 흡입측과 배출측에서 압력을 측정한다. 그리고 압력측정부(미도시)에서 측정된 각각의 압력을 이용하여 산출부(미도시)를 통해 압력비를 계산한다. 그리고 압력신호부(미도시)를 통해 산출부(미도시)에서 계산된 압력비와 기준압력비(PR1)를 비교한다. 산출부(미도시)에서 계산된 압력비가 점차로 증가하여 상술한 기준압력비(PR1) 이상이 되면, 압력신호부(미도시)에서는 구동신호를 발생한다. 압력신호부(미도시)에서 발생된 구동신호는 구동부(33)를 동작시켜 도 5에 도시된 바와 같이 케이스(10)의 내표면에 요철을 형성시킨다. 그러면, 케이스(10)의 내표면에 형성된 요철에 의해 압력비가 PR2까지 커지더라도, 스톨(stall)이 발생하지 않는다. 따라서, PR2-PR1의 값만큼 압력비가 증가하여도 축류 임펠러(20)에서는 스톨(stall)이 발생하지 않고, 안정된 동작을 유지할 수 있다.The inner surface of the
또한, 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성된 상태에서 산출부(미도시)가 계산한 압력비가 기준압력비(PR1)보다 작아지는 경우에는 압력신호부(미도시)를 통해 구동신호를 발생시킨다. 압력신호부(미도시)에서 발생된 구동신호는 구동부(33)를 동작시켜, 도 3에 도시된 바와 같이 케이스(10)의 내표면에 형성된 요철을 없애 케이스(10)의 내표면을 평평한 상태로 복귀시킨다. 따라서, 축류 임펠러(20)의 사양에 따라 축류 임펠러(20)가 스톨(stall) 발생 없이 동작될 수 있는 압력변화구간(PR1보다 압력비가 작은 구간)에서는 케이스(10)의 내표면을 평평한 상태로 유지하고, 기준압력비(PR1)를 중심으로 요철을 형성함으로써, 기준압력비(PR1) 이상에서도 스톨(stall)이 발생하지 않도록 하는 것이다.In addition, when the pressure ratio calculated by the calculation unit (not shown) becomes smaller than the reference pressure ratio PR1 while the unevenness is formed on the inner surface of the
셋째, 흡입측의 압력 또는 배출측의 압력을 이용하여 구동신호를 발생하는 동작은 기준압력 이상에서 구동신호를 발생하는 것으로 자세한 설명은 유량 또는 압력비를 이용한 구동신호의 발생 동작과 유사하므로 생략한다.Third, the operation of generating the drive signal using the pressure on the suction side or the pressure on the discharge side generates the drive signal at or above the reference pressure.
여기서 센서부(미도시)는 유량측정부(미도시)와 유량신호부(미도시)와 압력측정부(미도시)와 산출부(미도시)와 압력신호부(미도시)를 모두 포함할 수 있다.The sensor unit (not shown) may include both a flow measuring unit (not shown), a flow signal unit (not shown), a pressure measuring unit (not shown), a calculating unit (not shown), and a pressure signal unit (not shown). Can be.
첨부 도면 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 유량과 효율의 관계를 개략적으로 도시한 그래프이다. 도 7에서 x축은 유량을 나타내고, y축은 효율을 나타낸다. 도 7에서 상측에 도시된 그래프는 본 발명의 일실시예에 따라 연산된 효율과 유량의 관계를 나타내는 것으로, F1과 F3 사이의 유량 변화에 대한 효율은 종래 기술과 같이 케이스의 내표면에 요철이 형성되어 있지 않은 경우에 연산된 효율과 동일하거나 유사하다. 도 7의 하측에 도시된 그래프는 케이스(10)의 내표면에 항상 요철이 형성되어 있을 경우에 연산된 효율과 유량과의 관계를 나타낸다.Figure 7 is a graph schematically showing the relationship between the flow rate and the efficiency in the axial flow impeller according to an embodiment of the present invention. In FIG. 7, the x axis represents the flow rate, and the y axis represents the efficiency. 7 shows the relationship between the efficiency and the flow rate calculated according to an embodiment of the present invention, the efficiency of the flow rate change between F1 and F3 is uneven on the inner surface of the case as in the prior art It is the same or similar to the calculated efficiency if it is not formed. 7 shows the relationship between the efficiency and the flow rate calculated when the unevenness is always formed on the inner surface of the
도 7을 참조하면, F1과 F3 사이의 유량에서는 축류 임펠러(20)의 정상 동작에 따라 나타나는 효율을 나타내는 것으로, F1과 F3 사이의 유량에서 본 발명의 일실시예에 따른 효율은 종래 기술과 동일 또는 유사한 효율을 나타내고 있으나, F1과 F3 사이의 유량에서 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성되어 있는 경우, 동일 유량에 대해 효율이 현저히 감소한다. 그러나 기준유량이 되는 F1보다 유량이 감소하더라도 케이스(10)의 내표면에 요철이 형성되어 있는 경우에는 비록 낮은 효율이지만, 축류 임펠러가 안정되게 동작하지만, 종래기술과 같은 경우에는 효율이 급감하면서 스톨(stall) 발생으로 축류 임펠러의 불안정한 구동이 일어난다.Referring to FIG. 7, the flow rate between F1 and F3 represents the efficiency exhibited according to the normal operation of the
본 발명의 일실시예에 따르면, 기준유량이 되는 F1보다 유량이 감소하는 경우에 센서부(미도시)를 통해 발생된 구동신호가 케이스(10)의 내표면에 요철을 형성하므로, F1과 F3 사이의 유량에서는 종래기술과 같이 높은 효율로 축류 임펠러가 동작되고, 기준유량이 되는 F1보다 유량이 감소할 때는 케이스(10)의 내측면에 요철이 형성되어 있는 경우와 같이 낮은 효율로 감소하지만, 축류 임펠러가 안정되게 동작되도록 하는 것이다.According to an embodiment of the present invention, when the flow rate decreases from the reference flow rate F1, since the driving signal generated through the sensor unit (not shown) forms irregularities on the inner surface of the
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described herein to various extents that can be modified.
도 1은 종래 기술에 따른 축류 임펠러를 도시한 측면도,1 is a side view showing an axial flow impeller according to the prior art,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러를 도시한 측면도,Figure 2 is a side view showing an axial flow impeller according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 케이스의 구조를 개략적으로 도시한 평면도,Figure 3 is a plan view schematically showing the structure of the case in the axial impeller according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 케이스에 형성되는 조절공의 형태를 개략적으로 도시한 전개도,Figure 4 is a schematic exploded view showing the shape of the adjusting hole formed in the case in the axial impeller according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러의 유체 안정화장치가 동작된 상태를 개략적으로 도시한 평면도,5 is a plan view schematically showing a state in which the fluid stabilization device of the axial impeller operating according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 유량과 압력비의 관계를 개략적으로 도시한 그래프,6 is a graph schematically showing a relationship between a flow rate and a pressure ratio in an axial flow impeller according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 축류 임펠러에서 유량과 효율의 관계를 개략적으로 도시한 그래프이다.7 is a graph schematically showing a relationship between flow rate and efficiency in an axial impeller according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 100 : 케이스 11, 110 : 정익 20, 200 : 축류 임펠러10, 100:
21, 210 : 회전축 22, 220 : 날개 23, 230 : 보스21, 210: rotating
30 : 유체 안정화장치 31: 조절공 32: 조절리브30: fluid stabilization device 31: adjustment hole 32: adjustment rib
33: 구동부 34: 리브결합부33: drive portion 34: rib coupling portion
F1 : 기준유량 PR1 : 기준압력비F1: reference flow rate PR1: reference pressure ratio
Claims (5)
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