KR20110098649A - 레이디얼 또는 다이어고날 팬 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기구(4)를 갖는 커버 디스크(2), 바텀 디스크(6), 및 흡기구(4)의 원주에 걸쳐 회전축(Z)의 둘레에 분산되어 배치된 다수의 팬 블레이드들(8)로 이뤄지고, 원주 방향으로 인접 팬 블레이드들(8) 사이에 각각 형성된 블레이드 채널들(10)을 구비하는 레이디얼 또는 다이어고날 팬으로서 구성된 팬 임펠러에 관한 것이다. 블레이드 채널들(10)은 흡기구(4)의 구역으로부터 반경 방향 또는 대각선 방향의 바깥쪽으로 안내되어 외주 구역에서 토출구(11)를 형성한다. 블레이드 채널들(10)의 유효 유동 횡단면은 작동 중에 2300보다 훨씬 더 큰 레이놀즈 수(Re)를 갖는 난류 유동이 얻어지도록 하는 크기로 설계된다. 커버 디스크(2) 및/또는 바텀 디스크(6)는 비회전 대칭적 기하 형상을 갖는데, 각각의 비회전 대칭적 기하 형상은 축 방향 또는 축과 평행한 방향(Z)으로 보았을 때에 연속된 점형 연속적 연장을 갖는다.

Description

레이디얼 또는 다이어고날 팬 임펠러{RADIAL- OR DIAGONAL-FAN IMPELLER}

본 발명은 흡기구를 갖는 커버 디스크(cover disk), 바텀 디스크(bottom disk), 및 흡기구의 원주에 걸쳐 회전축의 둘레에 분산되어 배치된 다수의 팬 블레이드들로 이뤄지고, 원주 방향으로 인접 팬 블레이드들 사이에 각각 형성된 블레이드 채널들을 구비하며, 블레이드 채널들이 흡기구의 구역으로부터 반경 방향 또는 대각선 방향의 바깥쪽으로 안내되어 외주 구역에서 토출구를 형성하고, 블레이드 채널들의 유효 유동 횡단면이 작동 중에 2300보다 훨씬 더 큰 레이놀즈 수(Reynolds number)를 갖는 난류 유동이 얻어지도록 하는 크기로 설계되며, 커버 디스크 및/또는 바텀 디스크가 비회전 대칭적 기하 형상을 갖는 레이디얼 또는 다이어고날 팬으로서 구성된 청구항 1의 전제부에 따른 팬 임펠러에 관한 것이다.

그러한 타입의 팬 임펠러는 난류 유동으로 인해 터보 머신(터보 팬)으로도 지칭된다. 그러한 팬 임펠러의 특징은 충분히 잘 알려져 있는 층류 유동(Re < 2300)과 난류 유동(Re > 2300) 사이의 한계치인 약 2300보다 > 2배만큼 훨씬 더 큰 적어도 5000(즉, Re ≥ 5000)의 값을 갖는 매우 높은 레이놀즈 수(Re)이다. 하지만, 대부분의 경우. 레이놀즈 수는 심지어 Re ≥ 10000(> 4배)에 이르고, 수 10000에까지 달할 수 있다(예컨대, 35000). 블레이드 채널들에서의 난류 유동에 의해, 0.6 내지 적어도 0.8(60 내지 80%)에 걸친 범위의 높은 효율이 얻어진다. 유동 채널들에서는, 대략적으로 소위 파이프 유동(pipe flow)이 전제될 수 있는데, 특성치들로서는 통상적으로 유동 폭, 특히 이상화된 등가 내경 d, 횡단면에 걸쳐 평균화된 유동 속도의 크기 v_m, 및 각각의 유동 매체의 점도(동점도) υ를 그 기반으로 한다. 그러면, 무차원 레이놀즈 수에 대해 다음의 식이 성립한다.

여기서, 공기에 대해서는 동점도 υ = 1.5·10^-5 ㎡/s가 전제된다.

효율은 공급된 입력 파워에 대한 사용된 출력 파워의 비율로서 정의되는데, 전기 모터 구동 방식의 경우에는 팬을 회전시키기 위한 입력 전력 아니면 기계적 축 구동력이 대입될 수 있다. 따라서 소위 "자유 유동(free flowing) 효율"은 다음의 식으로 정의될 수 있다.

즉, 입력 파워에 대한 체적 유동 곱하기 차압의 적의 비율로서 정의될 수 있다.

보충적으로, ISO 5801에 따른 관련 변량들이 측정된다는 데 유의하여야 할 것이다.

또한, 본 발명과 관련하여 "비회전 대칭적"이란 개념은 회전축을 포함하고 원주 방향으로 일정한 각도 차를 이루는 2개의 평면들에 있는 바텀 디스크 또는 커버 디스크의 임의의 2개의 상이한 반경 방향 단면들이 상이한 원주 각도에서 합동이 되는 것이 아니라 서로 어긋난다는 것을 의미한다. 여기서, 그러한 어긋남은 기본적으로 회전축의 방향(축 방향) 및/또는 반경 방향으로 존재할 수 있다. 환언하면, 그것은 비회전 대칭의 경우에는 입체를 회전축을 중심으로 일정 각도만큼 회전하면 물체 또는 그 단면이 그 자신에 투영되지 않는다는 것을 의미한다.

서두에 설명된 타입의 그러한 팬 임펠러는 예컨대 JP 2001-263 294 간행물에 여러 가지 구성들로 개시되어 있다. 그 간행물에서, 커버 디스크 또는 바텀 디스크 또는 양자의 디스크 각각은 원주 방향으로 경사져 계단진 윤곽을 갖는다. 회전 방향으로 경사진 그러한 계단형 형상에 의해, 유동의 분리 성향이 줄어듦으로써 소음과 효율에 긍정적인 영향을 미치게 된다. 그러한 계단형 형상으로 인해, 각각의 팬 블레이드가 그 흡기 측 및 그 압력 측에서 상이한(축 방향으로 측정하였을 때에) 개구를 가지게 되고, 특히 구성 형태에 따라서는 흡기 측에서의 개구가 압력 측에서의 개구보다 더 작거나 클 수 있다.

EP 1 933 039 A1은 커버 디스크의 외면에 리브들, 리세스들, 또는 노치들을 갖는 레이디얼 팬을 개시하고 있다. 그러한 구성은 일정한 유동 유도에 의해 소음을 감소시키는 결과를 가져온다.

또 다른 간행물 EP 1 032 766 B1은 특히 터보 차저(turbo charger)용 팬 임펠러를 개시하고 있다. 그러한 팬 임펠러에서는, 블레이드들이 2개의 디스크들(바텀 디스크 및/또는 커버 디스크) 중의 적어도 하나에서 스탬핑에 의해 형성된다. 그러한 스탬핑에 의해서도 역시 비회전 대칭적 기하 형상이 생성된다. 하지만, 본 간행물은 유동의 영향을 다루고 있는 것이 아니라, 주로 제작 기술적 양태 및 안정성을 증진하는 양태를 그 내용으로 하고 있다.

간행물 DE 32 47 453 C1에 따르면, 역시 비회전 대칭적 기하 형상이 생성된다(여기서는 딥 드로잉에 의해). 이때, 바텀 디스크 및 그와 평행한 링 디스크로부터 그들의 가열 후에 블레이드 부분들이 형성되고, 그 블레이드 부분들은 용접에 의해 각각의 크라운 표면들에 접합됨으로써 팬 로터를 형성한다. 하지만, 본 간행물은 전술된 EP 1 032 766 B1과 마찬가지로 유동의 영향을 다루고 있는 것이 아니라, 열가소성 플라스틱으로 팬 로터를 제작하는 것을 단순화하고 안정성을 향상시키는 것만을 그 과제로 하고 있다.

간행물 US 2007/011656 A1 또는 그와 대응하는 US 7,455,504 B2는 매우 소형의 구성으로 특히 컴퓨터용으로 제공하려는 아주 특수한 터보 머신의 다양한 구성들을 개시하고 있다. 그러한 터보 머신에서는, 매우 작은 횡단면을 갖는 유동 채널들이 형성되어 층류 유동을 구현한다. 그러므로, 그것은 본 발명의 의미에서의 "터보 머신"은 아닌바, 왜냐하면 그러한 선행 기술에서는 레이놀즈 수가 여하튼 분명히 2300보다 더 작기 때문이다. 구체적으로, 전체의 유동 횡단면이 다수의 작은 유동 채널들로 분할된다. 그것은 예컨대 벌집형 구조에 의해 달성되고, 그럼으로써 언뜻 보기에도 역시 비회전 대칭적 구성이 생기게 된다. 하지만, 그것은 전적으로 층류 유동을 보장하기 위해 작은 유동 채널들을 형성하려는 목적을 갖는 것이다. 그러한 공지의 구성의 특징은 본 발명의 범위에서 다루는 타입의 "터보 머신"에는 전용될 수 없는데, 왜냐하면 작용 원리가 전혀 다르기 때문이다. 즉, 예컨대 공지의 "층류 머신"의 "피크 효율(peak efficiency)"은 고작 약 0.2(20%)에 불과하다.

수많은 또 다른 간행물들에는 회전 대칭적 팬 임펠러들이 개시되어 있다. 순전히 예시적으로만 열거한다면 간행물들 DE 29 40 773 C2, DE 199 18 085 A1, EP 1 574 716 B1, DE 203 03 443 U1, 및 GB 438 036 A1이 있다. 회전 대칭적으로 구성된 바텀 디스크 및/또는 커버 디스크를 구비한 그러한 팬 임펠러들은 회전축의 방향으로는 물론 원주 방향으로도 부분적으로 심하게 불균일한 속도 분포 및 압력 분포, 즉 국부적으로 지나치게 높은 속도 영역/압력 영역을 갖는다. 그 결과, 유동 분리 및 심지어 역류까지 발생하고, 그것은 다시 공기 역학적 손실, 효율 손실, 및 소음 방출의 증가를 일으킨다. 거론된 문헌 GB 438 036 A1에는, 각각의 팬 블레이드 및/또는 각각의 커버 디스크가 "골판지"의 방식에 따라 파형 연결 브리지에 의해 연결되는 2개의 별개의 층들로 이뤄지는 것이 또한 언급되어 있다. 그럼으로써, 2개의 층들 사이에 비회전 대칭적 연장이 생성되기는 하지만, 유동 특성을 좌우하는 커버 디스크의 표면은 여하튼 회전 대칭적으로 된다. "골판지"에 의해 기계적으로 강화된 층들 사이의 중공 공간을 통해 유동이 일어나지 않는다.

본 발명의 과제는 기계적 안정성이 우수하면서도 유동에 개선된 영향을 미쳐 팬 성능, 효율, 및 소음 거동의 측면에서 최적화를 구현하는 서두에 설명된 타입의 팬 임펠러를 제공하는 것이다.

그러한 과제는 본 발명에 따라 청구항 1의 특징들 또는 청구항 2의 특징들에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 구성들이 각각의 종속 청구항 및 아래에 이어지는 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 제1 양태는 청구항 1에 따라 각각의 비회전 대칭적 커버 디스크 또는 바텀 디스크가 부가적으로 축 방향 또는 축과 평행한 방향으로 보았을 때에 바텀 디스크 및/또는 커버 디스크의 각각의 외면에서 전체의 원주에 걸쳐(또한 블레이드들의 구역에 걸쳐서도) 연속된 점형 연속적(point continuity) 연장을 갖는다는데 있다. 그것은 축을 통과하여 연장되는 반경 방향 단면들 사이에는, 그 2개의 반경 방향 단면들이 계속 접근함에 따라 바텀 디스크 및/또는 커버 디스크의 각각의 외면의 축 방향에서의 형상 차이도 작아지기 시작하는 한계 각도 α_G > 0°가 존재한다는 것을 의미한다. 즉, 그것은 축 방향의 연속적 연장에 해당하고, 그에 의해 예컨대 JP 2001-263 294 및 EP 1 933 039 A1에 따른 계단형 연장에 비해 현격한 개선이 얻어지게 된다.

그러한 본 발명의 제1 양태에 부가하여(그러나 경우에 따라서는 대안적으로도), 청구항 2에 따른 제2 양태에서는 각각의 비회전 대칭적 커버 디스크 또는 바텀 디스크가 회전축을 포함하고 각각의 팬 블레이드의 양측에 놓인 2개의 반경 방향 단면들 사이에서 팬 블레이드를 넘어 급격한 변화 없이 형성되도록 하는 조치가 취해진다. 그것도 역시 본 발명의 과제를 해결한다는 측면에서 유리한 구성이다.

본 발명의 또 다른 구성에서는, (본 발명에 따라 여하튼 축 방향으로 점형 연속적 연장을 갖는 것과는 달리) 각각의 비회전 대칭적 디스크(커버 디스크 또는 바텀 디스크)의 회전축을 포함하는 2개의 상이한 단면들의 반경 방향으로의 기하 형상 차이가 임의적일 수 있다. 그것은 반경 방향으로는 선택적으로 점형 연속적 연장이 가능하거나 급격히 변화하는 형태의 연장도 가능하다는 것을 의미한다.

회전 대칭적으로 구성되는 공지의 바텀 디스크 및/또는 커버 디스크에 의하면 팬 블레이드의 기하 형상 구성 및 블레이드들 사이에 형성되는 유동 채널들의 구성에 있어 회전축의 방향으로 영향을 미칠 수 있는 반면에, 그 원주 방향으로의 불균일성은 거의 영향을 받음이 없이 잔존한다. 그와는 달리, 본 발명에 따른 비회전 대칭적 구성에서는 부가적으로 원주 방향으로 발생하는 속도 분포 및 압력 분포의 불균일성에 의도적인 영향을 미칠 수 있다. 그 결과, 특히 다음의 이점들이 얻어지게 된다.

- 무엇보다도 원주 방향으로의 유동의 균일화가 이뤄지고 그에 의해 국부적으로 발생하는 최대 유동 속도의 저하가 일어나도록 팬 임펠러의 공기 유출에 영향을 주고, 그것은 팬 임펠러의 공기 역학적 및 음향적 특성에 유리한 영향을 미친다. 특히, 그럼으로써 효율 및 소음 방출의 개선이 달성된다.

- 소음 저하와 팬 성능 및 효율의 개선을 위해 블레이드 채널 내벽들과의 상호 작용을 감소시키도록 팬 임펠러에서의 유동에 의도적으로 영향을 준다.

- 유동에 영향을 주고(특히 원주 방향으로) 유동을 유도하기 위한 자유도가 더 크다. 그럼으로써, 블레이드 채널에서의 유동의 안정화 및 그에 따른 분리 성향의 감소가 얻어진다.

- 기계적 안정성이 개선된다. 그럼으로써, 재료 절감이 가능하다.

이하, 첨부 도면들에 도시된 여러 실시예들에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 발명에 따른 팬 임펠러의 제1 구성 형태를 나타낸 도면으로서, 도 1a에는 사시도로, 그리고 도 1b에는 직경 방향 단면에서의 축 방향 단면도로 각각 나타낸 도면이고,
도 2 내지 도 9는 팬 임펠러의 EH 다른 여러 구성들을 나타낸 도면으로서, 부분도 a)에는 사시도로, 그리고 부분도 b)에는 측면도로 각각 나타낸 도면이며,
도 10은 본 발명의 상세한 설명을 위해 예컨대 도 4a에서의 것과 같은 구성의 본 발명에 따른 팬 임펠러를 나타낸 또 다른 사시도이다.

모든 실시예들에서, 회전축(Z)을 중심으로 회전 구동될 본 발명에 따른 팬 임펠러(1)는 바람직하게는 대략 중심에 위치한 공기 유입용 흡기구(4)를 갖는 커버 디스크(2), 축 방향(Z)으로 커버 디스크와 대향된 바텀 디스크(6), 및 다수의 팬 블레이드들(8)로 이뤄진다. 그러한 팬 블레이드들(8)은 바텀 디스크(6)와 커버 디스크(2) 사이에 배치되거나, 바텀 디스크(6) 및/또는 커버 디스크(2)를 전면적으로 또는 부분적으로 일정하게 성형함으로써 형성되는데(도 8을 참조), 그 경우 디스크들(2, 6)은 해당 구역에서 서로 직접적으로 연결된다. 팬 블레이드들(8)은 회전축(Z)과 흡기구(4) 둘레에 일정한 원주 방향 분포로 배치된다. 원주 방향으로 2개의 인접한 팬 블레이드들(8) 사이마다 블레이드 채널(10)이 형성되는데, 그 블레이드 채널(10)은 흡기구(4)의 구역으로부터 반경 방향 또는 대각선 방향의 바깥쪽으로 안내되어 팬 임펠러(1)의 외주 구역에 토출구(11)를 형성한다.

이미 서두에서 전술된 바와 같이, "터보 팬"에 통상적인 방식으로 블레이드 채널들(10)은 그 유효 유동 횡단면이 작동 중에 0.6 내지 1.0의 높은 효율로 Re >> 2300의 레이놀즈 수를 갖는 난류 유동이 얻어지도록 하는 크기로 설계된다. 또한, 흡기구(4)는 유효 흡기구 유동 폭(D_S)을 갖는데, 각각의 블레이드 채널의 유효 유동 폭(D_K)에 대한 유효 흡기구 유동 폭의 비율은 여하튼 10 미만, 특히 3 미만이다. 거론된 유동 폭들은 통상적으로 원형을 기준으로 한 것이므로, 실제의 유동 횡단면이 원형과 다를지라도 이상화된 직경을 기반으로 한다.

본 발명에 따른 팬 임펠러(1)에서 우선적으로 중요한 점은 커버 디스크(2) 또는 바텀 디스크(6) 또는 그 2개의 디스크들(2, 6) 각각이 유동에 영향을 미치기 위해 비회전 대칭적 기하 형상을 갖는다는 것이다. 또한, 그와 함께 커버 디스크(2) 및 바텀 디스크(6)가 서로 평행하지 않다는 점이 중요하다.

그와 관련하여, 여기서 도 10을 참조하기로 한다. 도 10에는, 반경 방향으로 연장되는, 즉 반경(r)에 상응하게 연장되고 회전축(Z)에서 서로 교차하는 2개의 평면들(E1, E2)이 부가적으로 도시되어 있는데, 그 2개의 평면들(E1, E2)은 일정한 각도 차(α)를 이루고 있다. 본 발명의 의미에서의 비회전 대칭성이란 평면들(E1, E2)에 놓이는 각각의 디스크(2 및/또는 6)의 횡단면이 상이한 원주 각도에서 서로 다를 경우에 존재하게 된다.

하지만, 그 경우 부가적으로 각각의 비회전 대칭적 디스크(2 및/또는 6)의 축 방향에서의 연장은 바텀 디스크(6) 및/또는 커버 디스크(2)의 각각의 외면에서 전체의 원주에 걸쳐(또한 블레이드들의 구역에 걸쳐서도) 점형 연속적(point continuity)으로 된다. 즉, 각도 차(α)가 줄어듦에 따라 2개의 반경 방향 단면들(E1, E2)(도 10을 참조)이 계속 접근하면 바텀 디스크(6) 및/또는 커버 디스크(2)의 각각의 외면의 축 방향에서의 형상 차이도 작아지기 시작하는 한계 각도 α_G > 0°가 존재하게 된다. 그에 대해 대안적으로 또는 부가적으로, 회전축(Z)을 포함하고 그에 의해 회전축(Z)에서 교차하는 2개의 평면들에 놓이는 2개의 횡단면들이 각각의 팬 블레이드(8)의 양측에서 회전 방향으로 블레이드(8)를 넘어 급격한 변화를 보이지 않도록 하는 조치가 취해진다.

축 방향에서의 점형 연속적 연장과는 달리, 본 발명에 따르면 회전축(Z)을 포함하는 2개의 상이한 단면들의 반경 방향(도 10에서의 반경(r))에서의 기하 형상 차이는 임의적일 수 있다. 그것은 점형 연속적 연장뿐만 아니라 급격히 변화하는 연장도 가능하다는 것을 의미한다.

이하, 개개의 실시예들을 간략히 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에 따른 구성에서, 커버 디스크(2)는 흡기구(4)의 구역에서 임펠러 유입구(12)를 구비하는데, 커버 디스크(2)는 그 임펠러 유입구(12)의 구역에서 회전축(Z)의 방향으로 비회전 대칭적으로 형성된다. 도시된 예에서, 임펠러 유입구(12)는 커버 디스크(2)로부터 축 방향으로 브리지 형태로 돌출 연장되고, 원주 방향으로 축 방향 볼록부들과 그 사이에 놓인 오목부들을 갖는 파형 윤곽을 갖는다. 본 경우, 팬 임펠러(1)는 레이디얼 팬으로서 구성된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 커버 디스크(2)는 흡기구(2) 또는 임펠러 유입구(12)의 구역에서 반경 방향으로도 비회전 대칭적으로 형성될 수 있다.

도 2에 따른 구성에서도 역시, 팬 임펠러(1)는 레이디얼 팬인데, 다만 본 경우에는 커버 디스크(2)만이 회전축(Z)의 방향으로 비회전 대칭적으로 형성된다. 그를 위해, 본 예에서는 커버 디스크(2)가 원주 방향으로 파형으로 형성되는데, 2개의 팬 블레이드들(8) 사이마다 바깥쪽으로 볼록하게 만곡된 섹션이 형성된다. 그러한 섹션들은 각각의 팬 블레이드(8)의 구역에서 서로 연속적으로 이행된다.

도 3에는, 바텀 디스크(6)만이 축 방향(Z)으로 비회전 대칭적으로 형성된 레이디얼 팬으로서의 구성이 도시되어 있다. 구체적으로, 도 2에 따른 커버 디스크(2)에서 조치된 것과 동일한 구성에 해당한다.

도 4에 따른 구성은 사실상 도 2에 따른 구성과 도 3에 따른 구성을 조합한 것이다. 그것은 그러한 레이디얼 팬이 커버 디스크(2)의 구역에서는 물론 바텀 디스크(6)의 구역에서도 비히전 대칭적으로 구성된다는 것을 의미한다.

도 5에는, 다이어고날 팬으로서의 팬 임펠러(1)의 구성이 도시되어 있는데, 커버 디스크(2)는 반경 방향(r)으로 비회전 대칭적으로 구성되고, 특히 본 경우에는 연속적으로 구성되는 것이 아니라 급격히 변화하는 형태로 구성된다. 그것은 커버 디스크(2)의 외측 원주 에지(14)가 모퉁이에 의해 그 반경이 급격히 변화하도록 연장되게 함으로써 달성된다.

도 6은 커버 디스크(2)가 반경 방향(r)으로 비회전 대칭적으로, 특히 점형 연속적으로 구성되는 레이디얼 팬으로서의 구성을 도시하고 있다. 그것은 커버 디스크(2)가 모퉁이 또는 기타의 불연속 지점 없는 연속적 연장을 갖는다는 것을 의미한다.

그것은 도 7에 따른 매우 유사한 구성에도 마찬가지로 적용되는 것인데, 다만 각각의 점(P)에서 모퉁이 또는 굴곡이 발생한다.

도 8은 커버 디스크(2)는 물론 바텀 디스크(6)의 양 디스크들이 모두 원주 방향으로의 파형 윤곽 연장에 의해 회전축(Z)의 방향으로 비회전 대칭적으로 구성되는 레이디얼 팬으로서의 구성을 도시하고 있다. 여기서, 부가적으로 커버 디스크(2)와 바텀 디스크(6)가 팬 임펠러(1)의 외측 원주 구역에서 서로 직접 연결되고, 그에 따라 함께 적어도 팬 블레이드들(8)의 부분 구역을 형성하도록 하는 조치가 취해진다. 그것을 구체적으로 보이기 위해, 추가로 도시된 도 8c에는 하나의 블레이드 채널(10)의 구역에서의 커버 디스크(2)의 부분 구역이 절취되어 도시되어 있다. 기본적으로, 팬 블레이드들(8)은 적절히 성형된 바텀 디스크(6) 및/또는 커버 디스크(2)를 블레이드들(8)의 전체의 연장에 걸쳐 서로 직접 연결함으로써 온전하게 형성될 수 있다. 하지만, 도시된 구성에서는 디스크들(2, 6)이 외측 원주 구역에서만 서로 연결되고, 블레이드 채널들(10)의 내측 유입 구역에서는 종래의 블레이드 섹션이 별개의 부재로서 형성된다.

지금까지 설명된 모든 실시 형태들에서, 비회전 대칭적 구성에 의해 원주 방향으로 주기적으로 반복 구성되는 기하 구조들이 생성된다. 하지만, 형상 및/또는 배치에 있어 불규칙인 기하 구조들을 선택하는 것도 역시 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

그와 관련하여, 도 9에 일 실시예가 도시되어 있다. 본 경우도 역시 비회전 대칭적 커버 디스크(2)를 갖는 레이디얼 팬이다. 커버 디스크(2)는 하나의 원주 지점(16)에서 급격히 변화하는 반경(r)을 갖고, 커버 디스크(2)의 외측 원주 에지(14)는 그 원주 지점(16)으로부터 출발하여 원주에 걸쳐 연속적으로 변화하는 반경으로 연장되어 360°회전한 후에 다시 원주 지점(16)에서 반경이 급격히 변화하는 것으로 종료된다. 그럼으로써, 본 예에서는 원주 에지(14)가 나선형으로 연장된다.

물론, 원주 방향으로 커버 디스크(2) 및/또는 바텀 디스크(6)의 불규칙적 기하 형상을 생기게 하는 다른 구성들도 가능하다.

모든 실시 형태들에 적용되는 사항은 팬 블레이드들(8)이 임의의 연장을 가질 수 있다는 것이다. 예컨대, 팬 블레이드들(8)은 회전 방향에 있어 전방 또는 후방 쪽으로 만곡될 수 있다.

또한, 지금까지 설명된 모든 개별 특징들의 임의의 조합들도 가능하다.

본 발명은 도시되고 설명된 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지에서 동일하게 작용하는 모든 구성들을 포함하는 것이다. 분명히 강조할 바는 실시예들이 모든 특징들을 조합하는 것에 한정되는 것이 아니고, 오히려 각각의 개별적인 부분 특징도 다른 모든 부분 특징들로부터 독립적으로 떼어져 나와 발명적 의미를 가질 수 있다는 것이다. 또한, 본 발명은 각각의 독립항에 정의된 특징 조합에 한정되는 것도 아니라, 전체적으로 개시된 모든 개별적인 특징들 중의 일정 특징들의 임의의 다른 조합에 의해서도 각각 정의될 수 있다. 그것은 기본적으로 각각의 독립항의 각각의 개별 특징이 사실상 생략되거나 본 출원의 다른 곳에 개시된 적어도 하나의 개별 특징으로 치환될 수 있다는 것을 의미한다. 그런 한, 특허 청구 범위는 단지 본 발명에 대한 1차적 작성 시도에 불과한 것으로 보아야 할 것이다.

1: 팬 임펠러 2: 커버 디스크
4: 흡기구 6: 바텀 디스크
8: 팬 블레이드 10: 블레이드 채널
11: 토출구 r: 반경
Z: 회전축

Claims (11)

1. 흡기구(4)를 갖는 커버 디스크(2), 바텀 디스크(6), 및 흡기구(4)의 원주에 걸쳐 회전축(Z)의 둘레에 분산되어 배치된 다수의 팬 블레이드들(8)로 이뤄지고, 원주 방향으로 인접 팬 블레이드들(8) 사이에 각각 형성된 블레이드 채널들(10)을 구비하며, 블레이드 채널들(10)은 흡기구(4)의 구역으로부터 반경 방향 또는 대각선 방향의 바깥쪽으로 안내되어 외주 구역에서 토출구(11)를 형성하고, 블레이드 채널들(10)의 유효 유동 횡단면은 작동 중에 2300보다 훨씬 더 큰 레이놀즈 수(Re)를 갖는 난류 유동이 얻어지도록 하는 크기로 설계되며, 커버 디스크(2) 및/또는 바텀 디스크(6)는 비회전 대칭적 기하 형상을 갖는 레이디얼 또는 다이어고날 팬으로서 구성된 팬 임펠러에 있어서,
   각각의 비회전 대칭적 기하 형상은 축 방향 또는 축과 평행한 방향(Z)으로 보았을 때에 연속된 점형 연속적(point continuity) 연장을 갖는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
2. 제1항 또는 제1항의 전제부에 있어서, 각각의 비회전 대칭적 기하 형상은 회전축(Z)을 포함하고 각각의 팬 블레이드(8)의 양측에 놓인 2개의 반경 방향 단면들 사이에서 팬 블레이드를 넘어 급격한 변화가 일어남이 없이 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡기구(4)는 유효 흡기구 유동 폭(D_S)을 갖되, 각각의 블레이드 채널(20)의 유효 유동 폭(D_K)에 대한 유효 흡기구 유동 폭의 비율은 10 미만, 특히 3 미만인 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 비회전 대칭적 기하 형상은 반경 방향(r)으로 보았을 때에 연속된 점형 연속적 연장 또는 불연속적으로 급격히 변화하는 형태의 연장을 갖는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 커버 디스크(2)는 흡기구(4)의 구역에서 회전축(Z)의 방향 및/또는 반경 방향(r)으로 비회전 대칭적으로 형성되되, 특히 흡기구(4)를 둘러싸는 축 방향으로 돌출된 임펠러 유입구(12)는 볼록부들과 오목부들이 교대되는 파형 연장 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 커버 디스크(2)는 회전축(Z)의 방향으로 비회전 대칭적으로 형성되되, 커버 디스크(2)가 원주 방향으로 바람직하게는 파형 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 바텀 디스크(6)는 회전축(Z)의 방향으로 비회전 대칭적으로 형성되되, 바텀 디스크(6)가 원주 방향으로 바람직하게는 파형 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 커버 디스크(2)는 반경 방향(r)으로 비회전 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 바텀 디스크(6)는 반경 방향(r)으로 비회전 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 팬 블레이드들(8)의 적어도 일부는 적절하게 성형된 커버 디스크와 바텀 디스크(2, 6) 사이의 직접적인 연결에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.
11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 비회전 대칭적 기하 형상은 형상 및/또는 배치에 있어 원주 방향으로 주기적으로 반복되게 또는 불규칙적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 임펠러.

Images