KR20170121692A

KR20170121692A - 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러

Info

Publication number: KR20170121692A
Application number: KR1020170046445A
Authority: KR
Inventors: 소애련
Original assignee: 소애련
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2017-11-02
Also published as: KR101883834B1

Abstract

본 발명은 에어포일 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러에 관한 것으로서, 회전축이 중앙에 고정 설치되어 상기 회전축을 중심으로 회전되도록 형성되며, 반경방향 바깥쪽 둘레부분이 기준점(C)을 기준으로 뒤제침각(θ)으로 경사지게 형성된 경사판을 포함하는 주판; 상기 주판의 경사판에 설치되되, 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 다수개의 깃; 및 상기 경사판의 맞은편에 배치되어 상기 깃들이 결합되는 측판; 을 포함하여 이루어지며, 상기 깃은 주판의 회전방향으로 굴곡된 전곡깃으로 형성되며, 상기 깃은 에어포일의 평균캠버선 형상의 단면을 갖도록 형성됨으로써, 송풍기 또는 펌프의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있고 손실이 감소되어 축류형 사류송풍기에 적용되어 효율이 향상될 수 있으며 깃 통로에서 흐름이 개선되어 임펠러에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러에 관한 것이다.

Description

평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러{Mixed flow impeller having forward curved blade with mean camber line shape section of airfoil}

본 발명은 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러에 관한 것으로서, 주판에 설치되는 깃이 주판의 회전방향을 향해 굴곡되어 형성된 전곡깃으로 형성되며, 깃이 에어포일의 평균캠버선 형상의 단면을 갖도록 형성됨으로써, 송풍기 또는 펌프의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러에 관한 것이다.

임펠러는 펌프, 송풍기 또는 압축기의 주요 부분으로, 원주상에 같은 간격으로 배치된 수개의 깃을 가지고 회전되며, 구동모터와 연결되어 회전되는 임펠러의 깃들 사이로 공기와 같은 기체나 물 및 오일 등의 유체가 흘러나갈 때 에너지가 만들어진다.

그리고 통상적으로 임펠러의 깃은 원심형과 축류형으로 구분되며, 원심형 깃은 회전되는 축에 수직으로 유체가 유동되며, 축류형 깃은 회전축의 방향으로 유체가 유동된다.

한편 상기와 같은 임펠러는 유체의 혼합 등에도 이용되는데, 유체를 혼합하기 위한 용도로 만들어지는 종래의 원심임펠러 구성을 보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 원심임펠러의 정면도이며, 도 2는 도 1의 측면 단면도이다. 도시된 바와 같이 종래의 원심임펠러는 주판(1), 측판(2), 깃(3) 및 회전축(4)으로 구성되며, 회전축(4)을 회전시킴으로서 유체가 흡입구(S1)를 통해 흡입되고, 주판(1)과 측판(2) 및 깃(3)으로 형성된 깃 통로를 통하여 임펠러출구(S2)로 토출되어 유체에 에너지를 가해준다.

그리고 상기 원심임펠러의 깃(3)은 주판(1)과 측판(2)에 연결되며, 다수의 깃(3)이 방사상으로 배열되고 깃들은 약간 휘어진 판상으로 형성된다. 휘어진 형태의 깃(3) 안쪽으로 오목하게 휘어진 오목면(3')과 밖으로 볼록하게 휜 볼록면(3")이 나타난다. 이때, 상기 오목하게 휜 오목면(3') 부근에서는 볼록면(3") 부근에 비하여 유체의 압력이 낮게 형성된다. 따라서 깃(3)의 오목면(3') 부근에서 유체 흐름의 박리로 인하여 도 2 에 도시된 바와 같이 역류영역이 발생되어 임펠러의 성능이 저하된다.

그리고 임펠러는 깃(3)의 수가 제한되어 있고 또한 유체는 점성을 가지고 있기 때문에 깃 통로에서의 마찰, 유동의 박리 등으로 인하여 임펠러출구(S2)에서 유체의 상대속도는 출구깃각에 따른 유체의 속도와는 달리 변하게 되며, 유체의 배출방향은 깃(3)의 수가 감소함에 따라 점차 출구깃각과는 커다란 차이가 발생한다.

이러한 현상으로 인하여 임펠러출구(S2)에서 미끄럼속도가 발생되고 미끄럼속도는 임펠러회전 방향의 반대방향으로 발생하기 때문에 임펠러의 압력수두를 감소시키는 원인이 되며, 미끄럼속도가 크게 발생할수록 동일한 압력을 발생시키기 위하여 주속도를 증가시켜야 하므로 임펠러의 성능 및 효용성이 감소하게 된다.

원심 임펠러의 성능저하는 임펠러를 구동하기 위한 축동력의 상승과 효용성의 저하로 나타나며, 이러한 요인을 일부제거하여 준다면 원심임펠러의 성능을 향상시킬 수 있다는 가능성을 제공하여 준다.

직경에 대한 출구폭의 비율이 작은 원심임펠러의 경우, 측판(2)의 곡률반경과 주판(1)의 곡률반경의 차이가 작고 깃 통로가 길기 때문에 측판입구(2')에서 가속된 흐름은 약간 감소되다가 임펠러출구(S2)에 도달할 때에는 다시 가속되며, 흡입구의 측판입구(2')에서 정압이 감소되어도, 깃 통로 내에서의 흐름이 전반적으로 감속이 발생하지 않고 가속되므로, 역압력구배가 크게 형성되는 깃 통로에서의 압력구배에도 불구하고 측판입구(2')에서 흐름이 박리되지 않는다.

직경에 대한 출구폭의 비율이 큰 원심임펠러의 경우, 측판(2)의 곡률반경과 주판(1)의 곡률반경의 차이가 크고 깃 통로가 짧기 때문에 측판입구(2')에서 가속된 흐름은 임펠러출구(S2)에 도달할 때에는 크게 감속되고, 임펠러출구(S2)에서의 속도분포는 측판입구(2')가 흡입구(S1)쪽에 비해 매우 증가한 상태로 배출된다.

이때 측판(2)의 내부벽면을 따르면 유동이 강한 역압력구배가 형성되는 유동현상과유사한 형태의 유동현상이 발생하므로 흐름이 크게 가속되는 측판입구(2')에서 강한 박리현상이 발생하며, 박리된 흐름으로 인하여 측판(2)의 내부벽면의 깃통로가 완전히 차단되어 측판출구(2") 부근에서는 강한 역류영역이 형성된다.

이러한 현상이 발생되면, 박리된 흐름으로 인하여 측판(2)의 내부벽면의 깃통로가 완전히 차단되어 측판출구(2")에서는 반경방향속도가 크게 감소되고, 미끄럼속도가 급격히 증가하여 압력발생을 감소시켜 임펠러의 성능 및 효용성이 크게 저하된다.

그러나 임펠러 깃통로의 폭이 커질수록 도 2에서와 같이 흐름은 측판에서 박리되어 임펠러 깃통로내에서 소용돌이 흐름이 발생하고, 박리로 인한 에너지의 손실이 발생한다.

이렇듯, 기존의 원심임펠러를 인라인 덕트 송풍기(In-Line-Duct-Fan)에 적용할 경우, 도 2처럼 임펠러출구(S2)에서의 흐름이 반경방향으로 배출되어 덕트(D) 벽면에 수직으로 진입함으로써 덕트 벽면에서의 흐름이 축방향으로 유도되지 않고 덕트(D) 벽면에서의 충돌로 인하여 에너지가 소산(dissipation)되어 손실이 증가하게 되므로 인라인 덕트 송풍기의 효율이 급감한다.

또한, 미끄럼속도는 원심임펠러의 성능에 매우 큰 영향을 주는 인자로 미끄럼속도가 증가할수록 원심임펠러의 효용성은 크게 감소한다.

이와 같이 역류영역의 형성 즉 흐름의 박리현상으로 인한 깃 통로 일부가 차단되며 역류영역에서의 반경방향속도와 접선방향속도가 감소되어 임펠러의 성능이 저하된다.

KR 20-0241247 Y1 (2001.07.24.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 주판의 경사판이 뒤제침각(θ)으로 경사지게 형성되고, 상기 경사진 경사판에 깃이 형성되되 깃이 평균캠버선 형태의 단면을 갖도록 전곡깃으로 형성됨으로써, 임펠러의 회전 시 유체가 깃과 깃 사이에서 박리(와류)가 발생되지 않아 흐름이 원활하게 이송되고, 임펠러출구에서의 배출방향을 반경방향에서 축방향쪽으로 변경시켜 유동에너지가 효율적으로 이용되어 임펠러의 작동 효율이 높아져 송풍기 또는 펌프의 성능을 크게 향상시킨 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러를 제공하는 것이다.

또한, 깃의 단면이 에어포일 평균캠버선 형상의 단면을 갖는 전곡깃으로 됨으로써 축류형 사류송풍기에 사용할 수 있고, 적용 시 임펠러의 깃 통로에서의 흐름을 부드럽게하여 토출방향을 축방향으로 자연스럽게 변화시켜 손실이 감소되고 이로 인해 축류형 사류송풍기의 효율이 향상되며, 작동점을 변화시킬 수 있고, 임펠러 깃 통로에서의 흐름을 개선하여 임펠러에서 발생되는 소음을 감소시키며, 임펠러의 초기 회전 시 회전축에 가해지는 구조적인 파손 위험성을 제거하기 위하여 에어포일 평균캠버선 형상으로 성형하여 깃 단면을 생성함으로써 임펠러의 무게를 줄여 임펠러의 관성모멘트를 감소시키는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러(1000)는, 회전축(100)이 중앙에 고정 설치되어 상기 회전축(100)을 중심으로 회전되도록 형성되며, 반경방향 바깥쪽 둘레부분이 기준점(C)을 기준으로 뒤제침각(θ)으로 경사지게 형성된 경사판(210)을 포함하는 주판(200); 상기 주판(200)의 경사판(210)에 설치되되, 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 다수개의 깃(300); 및 상기 경사판(210)의 맞은편에 배치되어 상기 깃(300)들이 결합되는 측판(400); 을 포함하여 이루어지며, 상기 깃(300)은 주판(200)의 회전방향으로 굴곡된 전곡깃으로 형성되며, 상기 깃(300)은 평균캠버선 형태의 단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 깃(300)들은 경사판(210)에 수직인 방향으로 돌출 형성되며 상기 깃(300)들의 상측에 측판(400)이 결합되며, 상기 경사판(210), 측판(400) 및 깃(300)들 사이에 유체 유로(310)가 형성되어, 상기 유체 유로(310)의 일측에 토출구(320)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사판(210)의 뒤제침각(θ)은 0° 내지 80°로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측판(400)은 상측 중앙부에 개방된 흡입구(410)가 형성되어, 상측 중앙부가 개방된 고깔 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 깃(300)은, 내측 단부(A)와 외측 단부(B)를 직선으로 연결한 선을 깃(300)의 코드 라인(301, chord line)으로 설정한 뒤, 상기 코드 라인(301)에 대한 에어포일 평균캠버선의 상대높이를 지정하여 깃(300)의 곡선이 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 깃(300)의 붙임기준각(θ1)은 0° 내지 180° 로 형성되며, 상기 붙임기준각(θ1) 및 적용되는 평균캠버선의 형상에 따라 깃(300)의 길이, 곡선 형태, 입구깃각(β1) 및 출구깃각(β2)이 변하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러는, 임펠러의 회전 시 유체가 깃과 깃 사이에서 박리(와류)가 발생되지 않아 흐름이 원활하게 이송되고, 임펠러출구에서의 배출방향을 반경방향에서 축방향쪽으로 변경시켜 유동에너지가 효율적으로 이용되어 임펠러의 작동 효율이 높아져 송풍기 또는 펌프의 성능이 크게 향상되는 장점이 있다.

또한, 깃의 단면이 평균캠버선 형태의 전곡형으로 형성됨으로써 축류형 사류송풍기에 사용할 수 있고, 적용 시 임펠러의 깃 통로에서의 흐름을 부드럽게하여 토출방향을 축방향으로 자연스럽게 변화시켜 손실이 감소되고 이로 인해 축류형 사류송풍기의 효율이 향상되며, 작동점을 변화시킬 수 있고, 임펠러 깃 통로에서의 흐름을 개선하여 임펠러에서 발생되는 소음을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 깃의 무게를 줄일 수 있어 임펠러의 전체 무게를 줄일 수 있으며, 이에 따라 임펠러의 관성모멘트가 감소되어 임펠러 초기 회전 시 회전축에 가해지는 구조적인 파손 위험성을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 후향깃 원심임펠러를 나타낸 상측 평면도.
도 2는 종래의 후향깃 원심임펠러 및 임펠러가 인라인 덕트에 배치된 송풍기를 나타낸 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러를 나타낸 상측평면도 및 정면단면도.
도 5는 도 3의 부분확대도.
도 6은 에어포일의 단면 형태 및 평균캠버선을 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명 명의 일실시예에 따른 풍량과 정압의 관계를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 풍량과 총합효율의 관계를 나타낸 그래프도이다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러를 나타낸 상측평면도 및 정면단면도이고, 도 5는 도 3의 부분확대도이며, 도 6은 에어포일의 단면 형태 및 평균캠버선을 나타낸 개략도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러(1000)는, 송풍기 또는 펌프에 사용될 수 있는 것으로서, 회전축(100)이 중앙에 고정 설치되어 상기 회전축(100)을 중심으로 회전되도록 형성되며, 반경방향 바깥쪽 둘레부분이 기준점(C)을 기준으로 뒤제침각(θ)으로 경사지게 형성된 경사판(210)을 포함하는 주판(200); 상기 주판(200)의 경사판(210)에 설치되되, 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 다수개의 깃(300); 및 상기 경사판(210)의 맞은편에 배치되어 상기 깃(300)들이 결합되는 측판(400); 을 포함하여 이루어지며, 상기 깃(300)은 주판(200)의 회전방향으로 굴곡된 전곡깃으로 형성되며, 상기 깃(300)은 에어포일의 평균캠버선 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.

우선, 본 발명의 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러(1000)는 크게 경사판(210)이 형성된 주판(200), 경사판(210)에 형성되는 다수개의 깃(300) 및 측판(400)으로 구성되며, 깃(300)은 전곡깃으로 형성되되 에어포일(airfoil)의 평균캠버선 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.

보다 상세하게는, 주판(200)은 중앙부가 평평한 원형의 평판으로 형성되고, 반경방향 바깥쪽인 둘레부분이 기준점(C)을 기준으로 뒤제침각(θ, sweep back angle)으로 경사지게 형성된 경사판(210)으로 형성된다. 즉, 중앙부의 평평한 원판의 둘레가 반경방향 외측 하방으로 경사진 형태의 경사판(210)으로 형성될 수 있다. 이때, 경사판(210)의 뒤제침각(θ)은 경사판(210)이 주판(200) 중앙부의 평평한 부분과 이루는 외측 각도로 나타낼 수 있다. 그리고 주판(200)의 일면 중앙에는 회전축(100)이 고정 설치될 수 있으며, 도시된 바와 같이 주판(200)의 하면에 회전축(100)이 결합된 형태로 형성될 수 있다. 또한, 회전축(100)은 주판(200)과 일체형으로 형성될 수도 있으며, 회전축(100)과 주판(200)이 별도로 형성되어 용접이나 체결수단 등을 이용해 조립되어 결합될 수 있다.

깃(300)은 다수개가 형성되어 주판(200)의 타면에 형성될 수 있다. 즉, 주판(200)의 하면에는 회전축(100)이 형성되고 반대측인 상면에는 깃(300)들이 형성될 수 있다. 이때, 깃(300)들은 주판(200)의 경사판(210) 부분에 형성되며, 원주방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다.

여기에서 깃(300)은 주판(200)의 회전방향으로 굴곡된 전곡깃으로 형성될 수 있다. 즉, 깃(300)의 앞전 부분에 해당하는 내측 단부(A)에서 뒷전 부분에 해당하는 외측 단부(B)로 갈수록 바깥쪽 회전반대방향을 향해 기울어진 형태로 형성되며, 내측 단부(A)에서 외측 단부(B)로 갈수록 회전방향을 향해 굴곡된 형태로 형성되어 회전반대방향으로 볼록한 형태가 될 수 있다. 또한, 상기 깃(300)은 에어포일의 평균캠버선(mean camber line) 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 깃(300)은 주판(200)과 일체형으로 형성될 수도 있으며, 별도로 형성되어 깃(300)들이 주판(200)에 결합될 수도 있다.

측판(400)은 깃(300)을 기준으로 주판(200)의 경사판(210) 맞은편에 배치되어 측판(400) 및 경사판(210)은 서로 이격되어 배치되며, 깃(300)들의 상측이 측판(400)에 결합될 수 있다. 즉, 깃(300)의 하측이 경사판(210)에 결합되고 깃(300)의 상측이 측판(400)에 결합될 수 있다.

그리하여 본 발명의 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러는, 임펠러의 회전 시 유체가 깃과 깃 사이에서 박리(와류)가 발생되지 않아 흐름이 원활하게 이송되고, 임펠러출구에서의 배출방향을 반경방향에서 축방향쪽으로 변경시켜 유동에너지가 효율적으로 이용되어 임펠러의 작동 효율이 높아져 송풍기 또는 펌프의 성능이 크게 향상되는 장점이 있다. 또한, 깃의 단면이 에어포일의 평균캠버선 형상의 전곡형으로 형성됨으로써 축류형 사류송풍기에 사용할 수 있고, 적용 시 임펠러의 깃 통로에서의 흐름을 부드럽게 하여 토출방향을 축방향으로 자연스럽게 변화시켜 손실이 감소되고 이로 인해 축류형 사류송풍기의 효율이 향상되며, 작동점을 변화시킬 수 있고, 임펠러 깃 통로에서의 흐름을 개선하여 임펠러에서 발생되는 소음을 감소시키는 효과가 있다. 또한, 깃의 무게를 줄일 수 있어 임펠러의 전체 무게를 줄일 수 있으며, 이에 따라 임펠러의 관성모멘트가 감소되어 임펠러 초기 회전 시 회전축에 가해지는 구조적인 파손 위험성을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 깃(300)들은 경사판(210)에 수직인 방향으로 돌출 형성되며 상기 깃(300)들의 상측에 측판(400)이 결합되며, 상기 경사판(210), 측판(400) 및 깃(300)들 사이에 유체 유로(310)가 형성되어, 상기 유체 유로(310)의 일측에 토출구(320)가 형성될 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 깃(300)들은 경사판(210)에서 수직인 방향으로 돌출 형성될 수 있으며, 깃(300)들의 상측에 측판(400)이 결합되어 깃(300)들의 상단이 측판(400)에 의해 연결된 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 유체가 유동되는 통로인 유체 유로(310)가 경사판(210), 측판(400) 및 두 개의 깃(300)에 의해 둘러싸인 형태로 형성되어, 유체 유로(310)의 일측인 반경방향 바깥쪽 하방에 유체가 토출되는 토출구(320)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 경사판(210)의 뒤제침각(θ)은 0° 내지 80°로 형성될 수 있다.

즉, 경사판(210)의 뒤제침각(θ)이 상기한 각도범위로 형성되어 경사판(210)이 반경방향 바깥쪽 하방으로 경사진 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 유체의 유동방향이 반경방향에서 축방향으로 바뀔 수 있다. 그리고 상기 경사판의 뒤제침각에 따라 최고효율 값이 나타내는 유량과 정압을 변경시킬 수 있어, 임펠러의 작동점 즉 비속도를 변경시킴으로써 최적의 작동점을 갖도록 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 측판(400)은 상측 중앙부에 개방된 흡입구(410)가 형성되어, 상측 중앙부가 개방된 고깔 형태로 형성될 수 있다.

즉, 측판(400)은 반경방향으로 깃(300)들이 형성된 영역에만 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 고깔 형태로 형성되되 상측 중앙부가 개방된 흡입구(410)로 형성될 수 있다. 그리하여 흡입구(410)를 통해 유체가 원활하게 흡입될 수 있으며, 유체 유로(310)의 상측이 측판(400)에 의해 경사지게 형성되고 하측이 경사판(210)에 의해 경사지게 형성되되 측판(400)과 경사판(210)이 나란한 형태로 형성되어 흡입구(410)로 흡입된 유체가 토출구(320)로 원활하게 배출될 수 있으며, 유체 유로(310)에서 박리가 발생하지 않을 수 있다.

이때, 측판(400)은 경사판(210)과 나란하게 형성될 수도 있으며, 각도가 서로 다르게 측판(400)의 경사가 형성될 수도 있으며, 다양한 각도로 형성될 수도 있다. 또한, 깃(300)은 경사판(210)에서 수직인 방향으로 돌출 형성되되, 반경방향으로 깃(300)의 내측단과 외측단이 경사판(210)의 뒤제침각(θ)에 대해 수직인 형태로 형성되어, 깃(300)의 내측단 및 외측단이 반경방향 바깥쪽 상측방향으로 경사진 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 더욱 많은 양의 유체가 흡입구(410)로 유입되도록 할 수 있다.

그리고 유체의 흐름이 원환하게 이루어지도록 경사판(210)의 뒤제침각(θ)이 상기한 각도범위로 형성됨으로써, 측판(400)의 흡입구(410)로 유입된 유체가 유체 유로(310)에서 박리(와류) 현상이 발생되지 않을 수 있다.

또한, 상기 깃(300)은, 내측 단부(A)와 외측 단부(B)를 직선으로 연결한 선을 깃(300)의 코드 라인(301, chord line)으로 설정한 뒤, 상기 코드 라인(301)에 대한 에어포일 평균캠버선의 상대높이를 지정하여 깃(300)의 곡선이 설정될 수 있다.

즉, 깃(300)은 앞전에 해당되는 내측 단부(A)와 뒷전에 해당되는 외측 단부(B)를 직선으로 연결한 선이 깃(300)의 코드 라인(301)이 되고, 코드 라인(301)을 기준으로 에어포일의 평균캠버선에 해당되는 위치를 지정하여 연결한 곡선이 깃(300)의 단면형태가 될 수 있다. 그리하여 에어포일의 형태에 따라 평균캠버선의 형태가 달라지므로 적용하고자 하는 에어포일의 형태에 따라 다양한 곡선형상의 단면을 갖도록 깃을 형성할 수 있다.

또한, 상기 깃(300)의 붙임기준각(θ1)은 0° 내지 180° 로 형성되며, 상기 붙임기준각(θ1) 및 적용되는 평균캠버선의 형상에 따라 깃(300)의 길이, 곡선 형태, 입구깃각(β1) 및 출구깃각(β2)이 변할 수 있다.

즉, 깃(300)이 전곡형으로 형성되되, 깃(300)의 코드 라인(301)과 깃(300)의 내측 단부(A)에서 깃(300)의 내측 단부(A)들은 연결하는 원의 직경인 내측 직경(Di)에 대한 접선(L2)이 이루는 각인 붙임기준각(θ1)이 0° 내지 180° 로 형성될 수 있다. 그리고 붙임기준각(θ1)이 커질수록 깃(300)의 길이 및 코드 길이가 변하게 된다. 또한, 붙임기준각(θ1)이 커질수록 입구깃각(β1) 및 출구깃각(β2)이 커지며, 붙임기준각(θ1)이 작아질수록 입구깃각(β1) 및 출구깃각(β2)은 작아지게 된다. 여기에서 입구깃각(β1)은 깃의 내측 단부(A)에서 깃(300)에 대한 접선(L1)과 깃의 내측 단부(A)들을 연결하는 원의 직경인 내측 직경(Di)에 대한 접선(L2)이 이루는 각이며, 출구깃각(β2)은 깃의 외측 단부(B)에서 깃(300)에 대한 접선(L4)과 깃의 외측 단부(B)들을 연결하는 원의 직경인 외측 직경(Do)에 대한 접선(L3)이 이루는 각으로서, 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명의 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러(1000)는 덕트(500) 내에 설치되어, 상기 유체 유로(310)의 토출구(320)를 통해 배출된 유체가 덕트(500)를 따라 축방향으로 이송될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 직선형으로 형성되는 인라인 덕트(In-Line-Duct, 500) 내부에 혼류 임펠러(1000)가 설치되되, 덕트(500) 내에서의 유체의 주 흐름방향인 유입 방향과 배출방향이 동일한 경우에 혼류 임펠러(1000)는 유체의 흐름방향에 대해 회전축이 나란하게 배치되도록 설치되어 인라인 덕트 송풍기(In-Line-Duct-Fan)로 구성될 수 있으며, 이때 혼류 임펠러(1000)가 회전함에 따라 혼류 임펠러(1000)의 회전축(100) 방향으로 유동되는 유체가 흡입구(410)로 흡입되어 유체 유로(310)들을 통과해 토출구(320)로 배출되어 경사판(210)의 뒤제침각(θ)과 나란한 방향으로 유동되어 덕트(500)의 벽면에 경사지게 부딪힌 후 덕트(500)를 따라 회전축(100)과 나란한 방향으로 배출될 수 있다. 그리하여 유체가 혼류 임펠러(1000)의 반경방향으로 흐르는 것이 회전축 방향으로 흐름이 바뀌면서, 덕트(500) 벽면에서의 충돌로 인하여 에너지 손실이 줄어들어 인라인 덕트 송풍기의 효율이 감소되는 것을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러(1000)는 상기 토출구(320)에서 토출된 유체가 축방향으로 흐르도록 형성되어 축류형 사류 송풍기 또는 관류형 송풍기 (또는 펌프 등)에 적용할 수 있다. 즉, 토출구(320)에서 토출되는 유체의 흐름이 덕트(500) 내의 유체의 주 유동방향에 대해 거의 평행하게 형성될 수 있어, 덕트(500) 내부의 벽면에서 에너지 소산에 의한 손실을 크게 감소시킬 수 있으므로, 축류형 사류 송풍기 또는 관류형 송풍기에 적용할 경우 송풍기의 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 그리하여 도 7 및 도 8과 같이 본 발명은 종래의 혼류임펠러에 비해 풍량에 따른 정압이 향상되며, 풍량에 따른 효율도 증가하는 것을 알 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러
100 : 회전축
200 : 주판 210 : 경사판
300 : 깃 301 : 코드 라인
310 : 유체 유로 320 : 토출구
400 : 측판 410 : 흡입구
500 : 덕트
C : 기준점 θ : 뒤제침각
A : 깃의 내측 단부 B : 깃의 외측 단부
L : 중심선
β1 : 입구깃각 β2 : 출구깃각
θ1 : 붙임기준각
Di : 깃의 내측 단부(A)들을 연결하는 원의 직경(내측 직경)
Do : 깃의 외측 단부(B)들을 연결하는 원의 직경(외측 직경)
L1 : A 점에서 깃에 대한 접선
L2 : A 점에서 내측 직경(Di)에 대한 접선
L3 : B 점에서 외측 직경(Do)에 대한 접선
L4 : B 점에서 깃에 대한 접선

Claims

회전축(100)이 중앙에 고정 설치되어 상기 회전축(100)을 중심으로 회전되도록 형성되며, 반경방향 바깥쪽 둘레부분이 기준점(C)을 기준으로 뒤제침각(θ)으로 경사지게 형성된 경사판(210)을 포함하는 주판(200);
상기 주판(200)의 경사판(210)에 설치되되, 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 다수개의 깃(300); 및
상기 경사판(210)의 맞은편에 배치되어 상기 깃(300)들이 결합되는 측판(400); 을 포함하여 이루어지며,
상기 깃(300)은 주판(200)의 회전방향으로 굴곡된 전곡깃으로 형성되며, 상기 깃(300)은 에어포일의 평균캠버선 형상의 단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 깃(300)들은 경사판(210)에 수직인 방향으로 돌출 형성되며 상기 깃(300)들의 상측에 측판(400)이 결합되며,
상기 경사판(210), 측판(400) 및 깃(300)들 사이에 유체 유로(310)가 형성되어, 상기 유체 유로(310)의 일측에 토출구(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 경사판(210)의 뒤제침각(θ)은 0° 내지 80°로 형성되는 것을 특징으로 하는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 측판(400)은 상측 중앙부에 개방된 흡입구(410)가 형성되어, 상측 중앙부가 개방된 고깔 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 깃(300)은,
내측 단부(A)와 외측 단부(B)를 직선으로 연결한 선을 깃(300)의 코드 라인(301, chord line)으로 설정한 뒤, 상기 코드 라인(301)에 대한 에어포일 평균캠버선의 상대높이를 지정하여 깃(300)의 곡선이 설정되는 것을 특징으로 하는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러.
제5항에 있어서,
상기 깃(300)의 붙임기준각(θ1)은 0° 내지 180° 로 형성되며, 상기 붙임기준각(θ1) 및 적용되는 평균캠버선의 형상에 따라 깃(300)의 길이, 곡선 형태, 입구깃각(β1) 및 출구깃각(β2)이 변하는 것을 특징으로 하는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
송풍기 또는 펌프에 사용되는 것을 특징으로 하는 평균캠버선 형태의 단면을 갖는 전곡깃 혼류 임펠러.