KR20160031222A

KR20160031222A - 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러

Info

Publication number: KR20160031222A
Application number: KR1020140120963A
Authority: KR
Inventors: 이철형; 강용혁; 김현구
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-22
Also published as: KR101672260B1

Abstract

본 발명은 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주판과 측판 사이에 설치되는 깃이 후향전곡 형태로 형성되고 주판측의 붙임각과 측판측의 붙임각이 다르게 되어 비틀림깃으로 형성됨으로써, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않으며, 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 특징이 있다.

Description

후향전곡 비틀림깃 원심임펠러{Centrifugal impeller having backward twisted blades}

본 발명은 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주판과 측판 사이에 설치되는 깃이 후향전곡 형태로 형성되고 주판측의 붙임각과 측판측의 붙임각이 다르게 되어 비틀림깃으로 형성됨으로써, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않으며, 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 임펠러는 펌프, 송풍기 또는 압축기의 주요 부분으로, 원주상에 같은 간격으로 배치된 수개의 깃을 가지고 회전되며, 공기나 물 또는 기름 등의 기체나 유체가 구동모터에 축과 연결되어 회전되는 깃 사이로 흘러나갈때 에너지가 만들어진다.

그리고 통상적으로 상기 깃은 원심형과 축류형으로 구분되며, 원심형 깃은 유체 또는 기체가 회전되는 축에 수직으로 흐르고, 축류형 깃은 유체 또는 기체가 회전축의 방향으로 흐른다.

여기서, 원심임펠러는 공기가 반경방향으로 이송되면서 압력을 발생시키는 것으로써, 일반적으로 도 1에서처럼 출구깃각(β2)가 90°보다 작은 후향깃 원심임펠러(50)가 가장 많이 사용되며, 또한 후향깃 원심임펠러는 후향곡선깃 원심임펠러와 후향직선깃 원심임펠러로 구분된다.

후향곡선깃 원심임펠러는 임펠러깃이 회전방향에 대해 뒤로 기울어져 있으며, 회전방향에 대하여 단순한 원호(arc)형태의 볼록한 면을 갖는 깃으로 구성된 원심임펠러이다.(a)

후향직선깃 원심임펠러는 임펠러깃이 회전방향에 대해 뒤로 기울어져 있으며, 회전방향에 대하여 평판형태의 면을 갖는 깃으로 구성된 원심임펠러이다.(b)

후향곡선깃 원심임펠러(a)는 후향직선깃 원심임펠러(b)에 비하여 효율과 성능이 우수한 것으로 알려져 있다.

후향곡선깃의 원호의 형태는 임펠러출구의 외경(D2)과 임펠러입구의 내경(D1)과 임펠러 입구깃각(β1)과 임펠러 출구깃각(β2) 등에 의해 결정되지만, 임펠러출구의 외경에 대한 임펠러입구의 내경의 비율(D1/D2)에 따라 크게 변하게 되며, 이 비율이 작은 경우에는 원호가 볼록하게 되고 이 비율이 크면 원호가 직선형태에 가깝게 평편하게 된다.

그런데, 공기조화용으로 사용되는 후향곡선깃 원심임펠러의 경우, 직경비(D1/D2)가 커서 깃의 형태를 이루는 원호가 볼록하게 유지되지 않아 거의 후향직선깃의 형태가 되어 효율과 성능이 크게 저하된다.

따라서 후향깃을 갖는 원심임펠러((a), (b))는 많은 풍량이 요구되는 공기조화용의 원심송풍기의 경우에는 사용이 어렵다는 단점이 있어 효율과 성능면에서는 뒤지는 전향전곡깃 원심임펠러가 사용되는 실정이다.

그러나 전향전곡깃 원심임펠러는 발생되는 압력에 비해 발생하는 풍량이 많아서 비속도가 높으며, 효율이 낮고 임펠러의 회전수가 적기 때문에 구동모터에 직결하여 사용하지 못하고 벨트로 구동하기 때문에 구조가 복잡하고 동력전달효율 또한 낮으며, 저풍량영역에서 서징(surging)현상이 발생한다는 단점이 있다. 여기서, 서징 현상은 임펠러의 진동을 유발하여 회전축이 파손되는 결과를 초래할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0074360호 대한민국 등록실용신안공보 제20-0241247호

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

주판에 설치되는 깃이 곡선 형상으로 후향전곡 비틀림 형태로 형성됨으로써, 종래의 후향깃을 갖는 원심임펠러 흡입구에서의 흐름을 접선방향으로 원활하게 유도하여 원심임펠러 입구에서의 충격손실을 저감시키고, 깃통로내에서의 흐름특성을 개선하여 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하며, 이로 인하여 소음이 감소되고, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않으며, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 종래의 후향깃에 비하여 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하고, 고속회전이 가능하며, 원심임펠러 제작에 따른 부대비용과 시간이 추가되지 않고, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 원심송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 회전력이 전달되는 회전축과;

상기 회전축이 중앙부에 고정 설치되어 회전축을 중심으로 회전되는 주판과;

상기 주판의 가장자리에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 주판을 회전시키면서 유체를 일측으로 이송시키며, 깃이 곡선형태로 형성되는데 주판의 회전방향과 반대방향으로 곡면이 형성되는 후향전곡 비틀림깃과;

상기 후향전곡 비틀림깃(30)의 상부면에 형성되고, 중앙부에 유체가 유입되도록 흡입구가 형성되는 측판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러는 주판과 측판 사이에 설치되는 깃이 후향전곡 형태로 형성되고 주판측의 붙임각과 측판측의 붙임각이 다르게 되어 비틀림깃으로 형성됨으로써, 종래보다 발생시키는 압력과 풍량이 증가되어 성능이 우수하고, 직결식을 채택하여 구조가 간단하면서 동력전달효율이 높으며, 저풍량 영역에서 서징현상이 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 깃단면의 엠보싱(embossing)효과로 인하여 임펠러 구조가 강하고, 깃수가 적어 임펠러 제작비용과 시간을 절감할 수 있으며, 직결식을 채택하여 동력전달장치를 간단화함으로써 송풍기 제작비용과 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 후향곡선깃 원심임펠러와 후향설정선깃 원심임펠러를 나타낸 평면도이고,
도 2는 종래의 후향곡선깃 원심임펠러와 후향설정선깃 원심임펠러를 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 평면도이고,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 확대도이고,
도 5은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 평면도이고,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러의 압력계수를 나타낸 그래프도이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러의 효율을 나타낸 그래프도이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 회전력이 전달되는 회전축과;

상기 후향전곡 비틀림깃(30)의 상부면에 형성되고, 중앙부에 유체가 유입되도록 흡입구가 형성되는 측판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 확대도이고, 도 5은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러의 압력계수를 나타낸 그래프도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러의 효율을 나타낸 그래프도이다.

도 3 내지 도 5 및 도 8 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러는 회전축(10)과, 주판(20)과, 깃(30), 측판(40)으로 구성된다.

상기 회전축(10)은 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 일측이 주판(20)의 중앙부에 고정 설치되고, 타측은 케이싱 등의 장치 내측에 설치되어 회전력을 전달하는 축으로써, 상기 회전축(10)의 타측은 케이싱 등의 장내 내측에서 외부로 돌출되어 모터 등의 회전장치(미도시)에 연결되고, 상기 회전장치에 의해 회전되어 회전력을 주판(20)에 전달한다.

상기 주판(20)은 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 원형의 평판으로 형성되어 하단면 중앙부에 회전축(10)이 고정 설치되고, 상기 회전축(10)을 중심으로 회전된다.

상기 깃(30)은 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 주판(20)의 외주연에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 주판(20)을 회전시키면서 후향전곡 비틀림깃(30)에 의해 유체를 일측으로 이송시킨다.

여기서, 상기 깃(30)은 도 4에서처럼, 깃이 곡선형태로 형성되는데 회전방향으로 곡면이 형성되고, 이때, 상기 깃(30)은 주판(20)의 회전축(10)을 중심으로 중심선(L)이 형성되되, 상기 중심선(L)을 기준으로 주판의 회전반대방향인 후향으로 기울어져 형성된다.

그리고, 상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 하단부가 주판(20)의 내측에 연결되는 내측 끝점(A)과 주판(20)의 가장자리에 연결되는 외측 끝점(B)이 형성되고, 상단부가 측판(40)의 내측에 연결되는 내측 끝점(A')과 측판(40)의 가장자리에 연결되는 외측 끝점(B')이 형성된다.

한편, 상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 도 4에서처럼, 하단부가 주판(20)을 주판측 붙임기준각(θ1)으로 선정하여 A와 B점을 주판측 설정선(L1)으로 연결하고, 상기 주판측 설정선(L1)상에 곡선의 호를 적용하여 깃의 곡선형상을 결정함으로써 다양한 곡선형상의 깃의 형태를 설정할 수 있다.

여기서, 상기 주판측 설정선(L1)은 후향전곡 비틀림깃(30)의 내측 끝점(A,A')을 중심점으로 중심선(C)이 형성되어 상기 중심선(C)을 기준으로 주판측 붙임기준각(θ1)에 맞춰 형성되되, 상기 주판측 붙임기준각(θ1)이 0°에서 90°사이에서 변화하여 주판측 설정선(L1)의 길이가 길거나 짧게 형성됨으로써, 주판측 출구깃각(β21) 및 주판측 입구깃각(β11)이 변하는 것이다.

또한, 상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 도 4에서처럼, 상단부의 내측 끝점(A')과 외측 끝점(B')을 측판측 설정선(L2)으로 연결하며, 상기 주판측 설정선(L1)과 측판측 설정선(L2)에 호를 적용하여 깃의 곡선이 설정된다.

즉, 상기 측판측 설정선(L2)은 후향전곡 비틀림깃(30)의 내측 끝점(A,A')을 중심점으로 중심선(C)이 형성되어 상기 중심선(C)을 기준으로 측판측 붙임기준각(θ2)에 맞춰 형성되되, 상기 측판측 붙임기준각(θ2)이 0°에서 90°사이에서 변화하여 측판측 설정선(L2)의 길이가 길거나 짧게 형성됨으로써, 측판측 출구깃각(β22) 및 측판측 입구깃각(β12)이 변하는 것이다.

이렇듯, 상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 하단부의 내측 끝점(A)과 상단부의 내측 끝점(A')이 수직선상으로 동일한 위치에 형성되되, 상단부의 외측 끝점(B')은 깃의 호방향으로 하단부의 외측 끝점(B)보다 먼 곳에 형성되어 깃의 형태가 비트러지도록 형성된다.

상기 측판(40)은 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 중앙부에 유체가 유입되도록 흡입구(41)가 형성된 원형 판으로 형성되고, 상기 흡입구(41)가 관통되어 전체적으로 도넛 형태로 형성되어 다수개의 깃(30) 상부면에 구비되며, 그로 인해 상기 깃(30)과 깃(30) 사이에 유체 유로(미도시)가 형성되도록 칸막이 역할을 하는 것이다.

여기서, 상기 측판(40)은 도 4를 참고하여, 깃(30)의 상부면에 구비되는 것으로, 상기 측판(40)의 단면상 "∧" 형태로 경사지게 형성된다.

도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러는 제 2 실시예로써, 상기에서 기술한 제 1 실시예의 구성, 구조, 기능 등이 동일하다. 다만, 상기 깃(30)의 형태가 제 1 실시예와 다르기에 이하에서 기술한다.

상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 하단부의 내측 끝점(A)과 상단부의 내측 끝점(A')이 수직선상으로 동일한 위치에 형성되되, 상단부의 외측 끝점(B')은 깃의 호방향과 반대방향에 형성되어 깃의 형태가 비트러지도록 형성된다.

10 : 회전축 20 : 주판
30 : 후향전곡 비틀림깃 40 : 측판
41 : 흡입구 50 : 원심 임펠러

Claims

회전력이 전달되는 회전축(10)과;
상기 회전축(10)이 중앙부에 고정 설치되어 회전축(10)을 중심으로 회전되는 주판(20)과;
상기 주판(20)의 가장자리에 원주방향으로 다수개가 상호 이격되어 부착되고, 상기 주판(20)을 회전시키면서 유체를 일측으로 이송시키며, 깃이 곡선형태로 형성되는데 주판(20)의 회전방향과 반대방향으로 곡면이 형성되는 후향전곡 비틀림깃(30)과;
상기 후향전곡 비틀림깃(30)의 상부면에 형성되고, 중앙부에 유체가 유입되도록 흡입구(41)가 형성되는 측판(40);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.
제 1항에 있어서,
상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 주판(20)의 회전축(10)을 중심으로 중심선(L)이 형성되되, 상기 중심선(L)을 기준으로 주판(20)의 회전반대방향인 후향으로 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 후향전곡 비틀림깃(30)은,
하단부가 주판(20)의 내측에 연결되는 내측 끝점(A)과 주판(20)의 가장자리에 연결되는 외측 끝점(B)이 형성되고,
상단부가 측판(40)의 내측에 연결되는 내측 끝점(A')과 측판(40)의 가장자리에 연결되는 외측 끝점(B')이 형성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.
제 3항에 있어서,
상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 하단부의 내측 끝점(A)과 외측 끝점(B)을 주판측 설정선(L1)으로 연결하고, 상단부의 내측 끝점(A')과 외측 끝점(B')을 측판측 설정선(L2)으로 연결하며, 상기 주판측 설정선(L1)과 측판측 설정선(L2)에 호를 적용하여 깃의 곡선이 설정되는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.
제 4항에 있어서,
상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 하단부의 내측 끝점(A)과 상단부의 내측 끝점(A')이 수직선상으로 동일한 위치에 형성되되, 상단부의 외측 끝점(B')은 깃의 호방향으로 하단부의 외측 끝점(B)보다 먼 곳에 형성되어 깃의 형태가 비트러지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.
제 5항에 있어서,
상기 주판측 설정선(L1)은 후향전곡 비틀림깃(30)의 내측 끝점(A,A')을 중심점으로 중심선(C)이 형성되어 상기 중심선(C)을 기준으로 주판측 붙임기준각(θ1)에 맞춰 형성되되, 상기 주판측 붙임기준각(θ1)이 0°에서 90°사이에서 변화하여 주판측 설정선(L1)의 길이가 길거나 짧게 형성됨으로써, 주판측 출구깃각(β21) 및 주판측 입구깃각(β11)이 변하는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.
제 5항에 있어서,
상기 측판측 설정선(L2)은 후향전곡 비틀림깃(30)의 내측 끝점(A,A')을 중심점으로 중심선(C)이 형성되어 상기 중심선(C)을 기준으로 측판측 붙임기준각(θ2)에 맞춰 형성되되, 상기 측판측 붙임기준각(θ2)이 0°에서 90°사이에서 변화하여 측판측 설정선(L2)의 길이가 길거나 짧게 형성됨으로써, 측판측 출구깃각(β22) 및 측판측 입구깃각(β12)이 변하는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.
제 4항에 있어서,
상기 후향전곡 비틀림깃(30)은 하단부의 내측 끝점(A)과 상단부의 내측 끝점(A')이 수직선상으로 동일한 위치에 형성되되, 상단부의 외측 끝점(B')은 깃의 호방향과 반대방향에 형성되어 깃의 형태가 비트러지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 후향전곡 비틀림깃 원심임펠러.