KR20130122832A

KR20130122832A - 임펠러

Info

Publication number: KR20130122832A
Application number: KR1020120045912A
Authority: KR
Inventors: 김용균
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2012-05-01
Publication date: 2013-11-11

Abstract

본 발명은 임펠러에 관한 것으로서, 중앙에 회전축(5)이 관통 결합되는 축관체(11)가 마련되고 그 배면(12)이 편평한 후방판(10)과, 상기 후방판(10)의 전방으로 돌출된 축관체(11)의 외주면에서 방사 방향을 따라 상기 후방판(10)의 테두리까지 절곡 연장되는 복수의 블레이드(20)와, 상기 후방판(10)의 전면과 일정간격 이격되도록 하여 상기 복수의 블레이드(20) 전방을 덮어씌워서 그 배면(12)과 상기 이격된 후방판(10)의 전면 사이로 유로(25)를 형성시키고 그 중앙부에 상기 축관체(11)와의 사이를 통해 유체의 유입구(31)를 갖는 전방판(30) 및 상기 임펠러의 유체 임펠링시 상기 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 후방판(10)의 배면(12)에 축추력 저감구조를 포함하여 구성된다. 따라서, 유체의 임펠링 작업이 원활하게 이루어지게 되면서 작업성이 향상됨은 물론 베어링의 크기를 줄이고 과도한 부하에 따른 손상 방지 및 내구성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 축추력 저감구조의 추가에 따른 원심펌프 내에서의 임펠러 설치에 대한 한계성을 극복할 수 있게 되면서 전반적으로 장치에 대한 신뢰성도 높일 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

임펠러{Impeller}

본 발명은 임펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후방판의 배면에 오목하게 패인 오목홈 구조로 된 축추력 저감구조를 마련하여 임펠러의 유체 임펠링시 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 저감시킬 수 있도록 함으로써, 결과적으로 유체의 임펠링 작업이 원활하게 이루어지게 되면서 작업성이 향상됨은 물론 베어링의 크기를 줄이고 과도한 부하에 따른 손상 방지 및 내구성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 축추력 저감구조의 추가에 따른 원심펌프 내에서의 임펠러 설치에 대한 한계성을 극복할 수 있게 되면서 전반적으로 장치에 대한 신뢰성도 높일 수 있게 되는 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 임펠러라 함은 회전날개의 원심력에 의해 액체에 운동에너지를 부여하고 이 운동에너지가 압력으로 변환되어 액체를 수송할 수 있도록 회전하는 회전날개 구조를 일컫는다.

이러한 임펠러는 주로 증기 터빈이나 반동 수차에서 증기나 물의 에너지로 회전하는 바퀴 또는 원심 펌프의 주요부 곡면 날개가 여러개 부착된 바퀴 형상을 갖는다.

그리고, 이러한 임펠러 중 일측 방향에서 흡입이 발생되도록 하는 임펠러를 임펠러라고 한다.

일례로, 종래 기술의 임펠러에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에서 나타낸 것과 같이, 종래 기술의 임펠러는 중앙에 회전축(5)이 관통 결합되는 축관체(11)가 마련되고 그 배면(12)이 편평한 후방판(10)과, 상기 후방판(10)의 전방으로 돌출된 축관체(11)의 외주면에서 방사 방향을 따라 상기 후방판(10)의 테두리까지 절곡 연장되는 복수의 블레이드(20) 및 상기 후방판(10)의 전면과 일정간격 이격되도록 하여 상기 복수의 블레이드(20) 전방을 덮어씌워서 그 배면(12)과 상기 이격된 후방판(10)의 전면 사이로 유로(25)를 형성시키고 그 중앙부에 상기 축관체(11)와의 사이를 통해 유체의 유입구(31)를 갖는 전방판(30)을 포함하여 구성된다.

그리고, 이러한 상기 임펠러의 외주부로 케이싱(40)이 씌워져서 상기 임펠러에 의해 임펠링된 유체가 케이싱(40)의 출구(미도시)를 통해 소정의 방향으로 유체를 배출할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 회전축(5)에 의해 임펠러가 축 회전되면 상기 유입구(31)를 통해 유체가 유입되어 유로(25)를 따라 임펠링되면서 그 외주부로 배출되는 과정에서 상기 후방판(10)의 배면(12)과 전방판(30)의 전면에는 각각 일정한 압력이 가해지는 이른바 압력분포가 형성된다.

이러한 압력분포는 도 4에서 나타낸 것과 같이, 임펠러의 축관체(11) 부분에서 테두리 측으로 갈수록 압력 세기가 커지는 형상으로 압력분포를 형성하게 된다.

그리고, 상기 전방판(30)의 유입구(31) 측의 압력분포는 상기 유입구(31) 전체에 대해 균일하고 비교적 약하게 분포되는 반면, 이에 대응되는 상기 후방판(10)의 배면(12) 측의 압력분포는 상기 유입구(31) 측의 압력 세기보다 더 세게 작용하는 압력분포를 갖게 된다.

이러한 전방판(30)의 유입구(31) 측과 후방판(10)의 배면(12) 측의 불균형한 압력 분포에 의해 서로 간의 힘의 균형이 깨지면서 결과적으로 임펠러가 전방으로 밀려나게 되는 이른바 축추력이 발생하게 된다.

종래 기술의 임펠러는 전방판의 유입구 측과 후방판의 배면측의 불균형한 압력 분포에 의한 축추력 발생을 저감시키기 위해 바란싱 홀, 후면 날개, 발란싱 파이프 등의 방법을 적용하였으나, 이러한 방법들은 임펠러 주 유로부에 영향을 미치거나 또는 구조적으로 복잡하고 많은 공간을 차지하기 때문에, 유체의 임펠링 작업이 원활하게 이루어지지 못하게 되면서 작업성이 하락하게 됨은 물론 임펠러 설치에 대한 한계성이 발생되면서 이에 따른 장치에 대한 신뢰성도 떨어지게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 후방판의 배면에 오목하게 패인 오목홈 구조로 된 축추력 저감구조를 마련하여 임펠러의 유체 임펠링시 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 저감시킬 수 있도록 함으로써, 결과적으로 유체의 임펠링 작업이 원활하게 이루어지게 되면서 작업성이 향상됨은 물론 베어링의 크기를 줄이고 과도한 부하에 따른 손상 방지 및 내구성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 축추력 저감구조의 추가에 따른 원심펌프 내에서의 임펠러 설치에 대한 한계성을 극복할 수 있게 되면서 전반적으로 장치에 대한 신뢰성도 높일 수 있게 되는 임펠러를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 임펠러는 중앙에 회전축이 관통 결합되는 축관체가 마련되고 그 배면이 편평한 후방판; 상기 후방판의 전방으로 돌출된 축관체의 외주면에서 방사 방향을 따라 상기 후방판의 테두리까지 절곡 연장되는 복수의 블레이드; 및 상기 후방판의 전면과 일정간격 이격되도록 하여 상기 복수의 블레이드 전방을 덮어씌워서 그 배면과 상기 이격된 후방판의 전면 사이로 유로를 형성시키고 그 중앙부에 상기 축관체와의 사이를 통해 유체의 유입구를 갖는 전방판 을 포함하여 구성되는 임펠러에 있어서, 상기 임펠러의 유체 임펠링시 상기 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 후방판의 배면에 축추력 저감구조가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러에 있어서, 상기 축추력 저감구조는 상기 후방판의 배면에 가해지는 유체의 가압력을 저감시킬 수 있도록 상기 후방판의 배면에 오목하게 패인 오목홈 구조로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러에 있어서, 상기 오목홈은 그 일단부가 상기 축관체 인접부에 배치되고 그 타단부가 상기 후방판의 배면을 따라 방사상으로 일정길이 연장된 구조로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러에 있어서, 상기 오목홈은 방사 방향을 따라 연장되는 직선 구조로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러에 있어서, 상기 오목홈은 원주 방향을 따라 절곡되는 곡선 구조로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러에 있어서, 상기 오목홈은 후방판 원주 방향 전체에 걸쳐 배치되는 복수개로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러에 있어서, 상기 오목홈들은 서로 간에 등 간격으로 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러에 있어서, 상기 오목홈들은 상기 후방판의 축관체 측에서 테두리 측으로 갈수록 그 깊이가 점차 낮아지다가 그 단부에서 상기 후방판의 배면과 동일 높이를 갖도록 하는 경사홈 구조로 형성될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 임펠러는 후방판의 배면에 오목하게 패인 오목홈 구조로 된 축추력 저감구조를 마련하여 임펠러의 유체 임펠링시 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 저감시킬 수 있도록 함으로써, 결과적으로 유체의 임펠링 작업이 원활하게 이루어지게 되면서 작업성이 향상됨은 물론 베어링의 크기를 줄이고 과도한 부하에 따른 손상 방지 및 내구성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 축추력 저감구조의 추가에 따른 원심펌프 내에서의 임펠러 설치에 대한 한계성을 극복할 수 있게 되면서 전반적으로 장치에 대한 신뢰성도 높일 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 종래 기술에 따른 임펠러를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 도 2의 외부로 케이싱을 덮어씌운 상태를 나타낸 개략단면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 임펠러 상반부의 전, 후방 압력분포를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러를 나타낸 요부 단면도이다.
도 6은 도 5의 외부로 케이싱을 덮어씌운 상태를 나타낸 개략단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러의 후방판 배면을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러 상반부의 전, 후방 압력분포를 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임펠러의 후방판 배면을 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 5 내지 도 8에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러는 중앙에 회전축(5)이 관통 결합되는 축관체(11)가 마련되고 그 배면(12)이 편평한 후방판(10)과, 상기 후방판(10)의 전방으로 돌출된 축관체(11)의 외주면에서 방사 방향을 따라 상기 후방판(10)의 테두리까지 절곡 연장되는 복수의 블레이드(20) 및 상기 후방판(10)의 전면과 일정간격 이격되도록 하여 상기 복수의 블레이드(20) 전방을 덮어씌워서 그 배면(12)과 상기 이격된 후방판(10)의 전면 사이로 유로(25)를 형성시키고 그 중앙부에 상기 축관체(11)와의 사이를 통해 유체의 유입구(31)를 갖는 전방판(30)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 임펠러의 유체 임펠링시 상기 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 후방판(10)의 배면(12)에 축추력 저감구조가 구비되어 있다.

여기서, 상기 축추력 저감구조는 상기 후방판(10)의 배면(12)에 가해지는 유체의 가압력을 저감시킬 수 있도록 상기 후방판(10)의 배면(12)에 오목하게 패인 오목홈(15) 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 오목홈(15)은 그 일단부가 상기 축관체(11) 인접부에 배치되고 그 타단부가 상기 후방판(10)의 배면(12)을 따라 방사상으로 일정길이 연장된 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 오목홈(15)은 방사 방향을 따라 연장되는 직선 구조로 할 수 있다.

한편, 도 9에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예로서 오목홈(16)은 원주 방향을 따라 절곡되는 곡선 구조로 할 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 오목홈(15,16)은 후방판(10) 원주 방향 전체에 걸쳐 배치되는 복수개로 이루어지고, 서로 간에 등 간격으로 배치되어 있다.

그리고, 상기 오목홈(15,16)들은 상기 후방판(10)의 축관체(11) 측에서 테두리 측으로 갈수록 그 깊이가 점차 낮아지다가 그 단부에서 상기 후방판(10)의 배면(12)과 동일 높이를 갖도록 하는 경사홈 구조로 되어 있다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 임펠러는 그 외주부로 케이싱(40)이 씌워져서 상기 임펠러에 의해 임펠링된 유체가 케이싱의 출구(40)를 통해 소정의 방향으로 유체를 배출할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 이와 더불어 상기 후방판(10)의 배면(12)의 오목홈(15)에는 이른바 유체에 의한 임펠링 작용이 발생되면서 상기 오목홈(15)이 형성되어 있는 부분에 해당되는 상기 후방판(10)의 배면(12) 부근에는 유체에 의한 가압력이 상기 오목홈(15)에서 발생되는 임펠링 흡입력만큼 상쇄되어 결과적으로 상기 가압력이 저감되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이러한 압력분포는 도 8에서 나타낸 것과 같이, 임펠러의 오목홈(15) 부분에서 그 가압력이 저감되는 분포를 보여서 전방판(30)에 형성되는 가압력과 거의 동일한 압력 세기를 보이게 되는 것이다.

그리고, 이와 같은 오목홈(15) 부분의 압력 저감에 의해 전체적인 임펠러 전, 후방의 압력분포도 대략적으로 비슷하게 된다.

이렇게 전방판(30)의 유입구(31) 측과 후방판(10)의 배면(12)의 오목홈 측의 대략 균형한 압력 분포에 의해 서로 간의 힘의 균형이 유지되면서 결과적으로 임펠러가 전방으로 밀려나게 되는 이른바 축추력이 발생이 최소화되는 것이다.

위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러는 후방판의 배면에 오목하게 패인 오목홈 구조로 된 축추력 저감구조를 마련하여 임펠러의 유체 임펠링시 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 저감시킬 수 있도록 함으로써, 결과적으로 유체의 임펠링 작업이 원활하게 이루어지게 되면서 작업성이 향상됨은 물론 베어링의 크기를 줄이고 과도한 부하에 따른 손상 방지 및 내구성 향상을 도모할 수 있게 되고, 또한, 축추력 저감구조의 추가에 따른 원심펌프 내에서의 임펠러 설치에 대한 한계성을 극복할 수 있게 되면서 전반적으로 장치에 대한 신뢰성도 높일 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 변형예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변경하여 이용할 수 있는 모든 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
5 : 회전축 10 : 후방판
11 : 축관체 12 : 배면
15 : 오목홈 16 : 오목홈
20 : 블레이드 25 : 유로
30 : 전방판 31 : 유입구
40 : 케이싱

Claims

중앙에 회전축이 관통 결합되는 축관체가 마련되고 그 배면이 편평한 후방판;
상기 후방판의 전방으로 돌출된 축관체의 외주면에서 방사 방향을 따라 상기 후방판의 테두리까지 절곡 연장되는 복수의 블레이드; 및
상기 후방판의 전면과 일정간격 이격되도록 하여 상기 복수의 블레이드 전방을 덮어씌워서 그 배면과 상기 이격된 후방판의 전면 사이로 유로를 형성시키고 그 중앙부에 상기 축관체와의 사이를 통해 유체의 유입구를 갖는 전방판;
을 포함하여 구성되는 임펠러에 있어서,
상기 임펠러의 유체 임펠링시 상기 임펠러의 전면부와 후면부의 압력차이로 인해 전방으로 축추력이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 후방판의 배면에 축추력 저감구조가 구비된 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 축추력 저감구조는 상기 후방판의 배면에 가해지는 유체의 가압력을 저감시킬 수 있도록 상기 후방판의 배면에 오목하게 패인 오목홈 구조로 된 것을 특징으로 하는 임펠러.
제2항에 있어서,
상기 오목홈은 그 일단부가 상기 축관체 인접부에 배치되고 그 타단부가 상기 후방판의 배면을 따라 방사상으로 일정길이 연장된 구조로 된 것을 특징으로 하는 임펠러.
제3항에 있어서,
상기 오목홈은 방사 방향을 따라 연장되는 직선 구조로 된 것을 특징으로 하는 임펠러.
제3항에 있어서,
상기 오목홈은 원주 방향을 따라 절곡되는 곡선 구조로 된 것을 특징으로 하는 임펠러.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 오목홈은 후방판 원주 방향 전체에 걸쳐 배치되는 복수개로 이루어진 것을 특징으로 하는 임펠러.
제6항에 있어서,
상기 오목홈들은 서로 간에 등 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제6항에 있어서,
상기 오목홈들은 상기 후방판의 축관체 측에서 테두리 측으로 갈수록 그 깊이가 점차 낮아지다가 그 단부에서 상기 후방판의 배면과 동일 높이를 갖도록 하는 경사홈 구조로 된 것을 특징으로 하는 임펠러.