KR20180028795A - 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 낮은 회전수에서 수중으로 용이하게 기체를 공급하여 교반 효율을 향상시킬 수 있는 임펠러에 관한 것이다.

Description

임펠러{Impeller}

본 발명은 임펠러에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 낮은 회전수에서 수중으로 용이하게 기체를 공급하여 교반효율을 향상시킬 수 있는 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 교반기란 액체와 액체, 액체와 고체 또는 분체 등을 휘저어 섞기 위한 기구를 의미하며, 화학 공정이나 페수 처리 공정과 같이 대상물의 혼합이 필요한 곳에서 많이 쓰이는 장치이다.

교반의 형식에 따라 탱크 교반기와 유동식 교반기로 크게 나누어지며, 현재는 대부분이 탱크 교반기이다.

탱크 교반기의 구조는 탱크 속에 교반하기 위한 장치를 넣은 것으로, 교반용 날개의 형식에 따라 프로펠러형, 오어형, 터빈형, 나선축형 등 여러 종류로 분류된다.

(1) 프로펠러형 교반기는 점도(粘度)가 낮은 액체교반용, 또는 고체입자를 함유하고 있는 액체에도 사용되고, (2) 오어형 교반기는 낮은 점도용에서 사용되고 제일 간단한 구조로 이루어진다.

(3) 터빈형 교반기는 원심력을 이용하는 것인데 상당히 능률적이며, (4) 나선축형 교반기는 점도가 높은 대상물의 교반에 사용된다.

이러한 교반기는 액체와 액체, 액체와 고체 또는 분체 등을 휘저어 섞어 주는 임펠러가 필수적으로 사용된다.

한편, 폐수 정화처리시설의 폭기장치 또는 응집장치는 산소 또는 응집제와 처리대상 폐수와의 활발한 반응을 유도하는교반공정을 수행하기 위해 교반기가 사용된다.

폭기장치 또는 응집장치에 적용된 종래의 교반기는 샤프트에 부착된 날개의 회전으로 발생되는 와류에 의해 교반 대상물이 교반되기 때문에 선회류를 따라 이동하는 교반 대상물 상호 간의 충돌율이 떨어져 교반효율이 높지 않다는 문제가 있었으며, 교반효율을 향상시키기 위해 다음과 같은 기술이 개시된 바 있다.

먼저 한국등록실용신안 제447,286호(이하 "종래기술 1"이라 한다.)는 교반 대상물에 난류를 많이 발생시켜, 임펠러의 상면과 하면에서의 유체 흐름을 발생시킬 수 있어 교반 효율을 향상시킬 수 있는 교반기를 개시한 바 있다.

종래기술 1에 개시된 교반기는 회전력을 제공하는 모터; 상기 모터에 장착되고, 내부에 중공부가 형성된 샤프트; 상기 샤프트의 하단에 고정되고, 상기 회전력에 의해서 회전되며, 유체가 통과될 수 있는 복수 개의 관통홀이 형성되고, 전체적으로 원뿔 형상으로 이루어진 임펠러; 및 상기 임펠러의 상면에 상기 샤프트를 향하도록 수직하게 돌출형성되는 리브를 포함하여 이루어진다.

종래기술 1의 경우 액체 속으로 공기를 주입하기 위한 공기주입장치 등이 부가될 수 있다.

즉, 공기주입장치는 압축 공기를 생성해서 공기압을 발생시키는 컴프레셔를 포함하여 샤프트의 중공부에 압축 공기를 공급한다.

따라서, 별도의 공기주입장치를 필요로 한다는 단점이 제기된 바 있다.

이러한 종래기술 1의 단점을 극복하기 위해 일본등록특허 4,039,430호(이하 "종래기술 2"라 한다.)에서는 액면 아래에서 회전하는 날개차에 발생하는 음압(부압)에 의해 외부에서 기체를 흡인하여 폭기 교반하는 자흡 흡기식 폭기 교반 장치의 임펠러(날개차)를 개시한 바 있다.

종래기술 2는 공 날개차의 중공축과 평행한 측면에는 각각이 상기 중공축으로부터의 다른 방사면 상에 있는 복수의 기체 토출구와 상기 각각의 기체 토출구의 중공축에 가까운 끝을 시점으로서 상기 중공 날개차의 회전 방향으로 역방향의 근처에 있는 기체 토출구의 중공축에 먼 끝을 통해 추가로 연장하는 외측에 부풀어 오른 곡면인 소용돌이 날개가 형성됨과 동시에, 상기 중공 날개차의 상하는 상기 기체 토출구와 상기 소용돌이 날개에 둘러싸이는 부위가 상기 중공축에 수직인 평판으로 덮인 것을 특징으로 한다.

종래기술 2의 경우, 액체 속으로의 공기 주입을 별도의 에어펌프를 이용하지 않고, 회전하는 중공축에 부설된 중공 날개차에 발생하는 음압(부압)에 의해 액면 위의 기체를 액체 속으로 유도한다는 점에서 구조의 단순화 및 제조 비용의 절감을 도모하여, 종래기술 1의 단점을 상당부분 해결한 바 있다.

한국등록실용신안 제447,286호 일본등록특허 제4,039,430호

본 발명은 액면 아래에서 회전하는 임펠러의 블레이드에 발생하는 부압으로 반응기 내부의 기체를 용이하게 액체 속으로 유도하여 종래보다 낮은 회전수로 기체의 재분산이 가능한 임펠러를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 1에 기재된 임펠러는 중공축; 상기 중공축의 일측에 형성되며, 액체 수면 위에 위치하는 유입부;

상기 중공축의 타측에 위치하며, 액체 수면 아래에 위치하는 복수 개의 블레이드; 상기 블레이드의 후면에 위치하며, 상기 중공축과 연통하는 토출부를 포함하여 이루어지되 상기 토출부는 일단이 상기 중공축의 측면과 연통되도록 결합된 제1중공부재와 상기 제1중공부재의 타단과 연결되는 제2중공부재와 상기 제2중공부재의 타단과 일단이 연결되는 제3중공부재를 포함하되, 상기 제3중공부재는 상기 블레이드의 폭을 따라 소정 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 2에 기재된 임펠러는 상기 제1중공부재의 일단과 타단 사이에 라운드부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 3에 기재된 임펠러는 상기 제2중공부재의 일단과 타단 사이에 라운드부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 4에 기재된 임펠러는 상기 제1중공부재와 상기 제2중공부재 사이에 소정 길이를 갖는 제4중공부재가 더 위치하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 5에 기재된 임펠러는 상기 제3중공부재는 상기 블레이드의 후면에 접하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 6에 기재된 임펠러는 상기 블레이드는 상기 중공축의 길이방향에 대해 기울어져 위치하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 7에 기재된 임펠러는 상기 유입부가 상기 중공축 내부로 기체가 유입하는 덕트를 포함하여 이루어지되, 상기 덕트는 개구부와 상기 개구부로부터 상기 중공축 내부로 기체를 안내하는 가이드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 8에 기재된 임펠러는 상기 덕트는 상기 중공축에 삽입되며 결합하는 제1판과 제2판; 상기 제1판과 제2판 사이에 위치하는 복수 개의 격벽을 포함하여 이루어지되, 상기 하나의 격벽과 이격되어 위치하는 다른 격벽 사이의 공간이 상기 가이드를 형성하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 9에 기재된 임펠러는상기 격벽의 전면과 후면에는 상기 중공축의 회전 방향에 따른 곡면이 더 형성되며, 상기 가이드의 입구 단면적이 상기 가이드의 출구 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 10에 기재된 임펠러는 상기 덕트는 상기 중공축과 연통하는 복수 개의 파이프를 포함하여 이루어지되, 상기 파이프의 단면적은 상기 중공축을 향할수록 감소하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 11에 기재된 임펠러는 상기 파이프의 외면에는 상기 중공축의 회전 방향에 따른 곡면이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 12에 기재된 임펠러는 중공축; 상기 중공축의 일측에 형성되며, 액체 수면 위에 위치하는 유입부; 상기 중공축의 타측에 위치하며, 액체 수면 아래에 위치하는 복수 개의 블레이드; 상기 블레이드의 일측에 가장자리에 결합하고, 상면은 상기 중공축의 타단과 결합하는 원판; 상기 블레이드의 후면에 위치하며, 상기 중공축과 연통하는 중공부재(380)를 포함하여 이루어지는 토출부를 포함하되, 상기 중공부재(380)는 상기 원판의 상면 또는 하면에 위치하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청구항 13에 기재된 임펠러는 상기 원판의 가장자리 또는 상기 블레이드의 일측에는 요홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 임펠러는 다음과 같은 장점이 있다.

(1) 종래기술 대비 낮은 회전수에서 고효율로 기체를 액체 속으로 유도할 수 있다.

(2) 블레이드와 중공축 간의 각도에 무관하게 규격화된 토출부를 채택할 수 있으므로, 비용 절감 및 생산성이 향상된다.

(3) 중공부재를 포함하여 이루어진 토출부에 있어서, 라운드부는 기체의 흐름을 원활하게 하여 액체 수면 아래로의 효율적인 기체 분산을 유도할 수 있다.

(4) 블레이드의 후면에 토출부가 위치하여, 교반 과정에서 액체와의 저항이 토출부에 영향을 덜 미치게 되므로, 토출부의 내구성이 향상된다.

(5) 유입부에 형성되는 덕트에 의해 액체 수면 위의 기체를 보다 효율적으로 중공축 내부로 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시례의 임펠러의 사시도.
도 2는 본 발명의 제2실시례의 임펠러의 사시도.
도 3은 본 발명의 제3실시례의 임펠러의 사시도.
도 4는 본 발명의 제3실시례의 임펠러의 단면도.
도 5는 본 발명의 제4실시례의 임펠러의 사시도
도 6은 본 발명의 제4실시례의 임펠러의 단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시례의 임펠러가 포함되는 교반기의 정면도.
도 8은 본 발명의 제4실시례의 임펠러가 포함되는 교반기의 정면도.
도 9는 도 3에서 토출부가 원판의 하면에 위치한 경우의 사시도.
도 10은 종래기술의 임펠러의 평면도
도 11은 도 10의 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 설명하며, 종래 기술과 동일한 부분에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 임펠러(100)를 적용한 교반장치(10)는 중공축의 일단과 결합하는 모터(20)가 임펠러(100)의 상부에 위치한다.

교반장치(10)는 교반 대상물(또는 액체)을 수용하는 탱크(30)가 포함된다.

임펠러(100)는 탱크 내부에 수용되되, 임펠러(100)의 일부는 교반 대상물 수면 아래에 잠기며, 임펠러(100)의 나머지는 교반 대상물 수면 위에 위치하며, 교반 대상물을 모터(20)의 구동력에 의해 교반한다.

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이하는 본 발명의 제1실시례에 대한 설명이다.

먼저 임펠러(100)는 중공축(105)을 포함하여 이루어진다.

중공축의 일측(106)에는 유입부(110)가 형성되되, 액체 수면 위에 위치하도록 한다.

유입부(110)는 중공축(105)과 연통되므로, 임펠러(100)가 회전시 액체 수면 위의 기체가 유입부(110)를 통해 중공축(105)을 거쳐 후술할 토출부(150)로부터 액체 속으로 유도할 수 있다.

즉, 유입부(110)는 기체 유입부를 의미한다.

본 발명의 제1실시례에서는 유입부(110)는 중공축의 측면(108)에 형성된 홀(111)을 포함하여 의미할 수 있으며, 이러한 홀(111)의 갯수는 증감 가능하다.

한편 중공축의 타측(107)에 복수 개의 블레이드(120)가 위치한다.

블레이드(120)는 액체 수면 아래에 위치하여 중공축(105)의 회전시, 교반 대상물을 교반할 수 있다.

블레이드의 후면(122)에는 토출부(150)가 위치한다.

본 발명의 제1실시례에서는 4개의 토출부(150)가 형성되는 것을 기준으로 하며, 액체(교반 대상물)의 종류 및 탱크(30)의 크기에 따라 전술한 블레이드(120)와 토출부(150)의 갯수 증감이 가능하다.

이하에서는 하나의 블레이드의 후면(122)에 위치하는 토출부(150)를 기준으로 설명한다.

토출부(150)는 중공축(105)과 연통하여 이루어진다.

본 발명의 제1실시례에서는 토출부(150)가 다음과 같은 복수 개의 중공부재를 포함하여 이루어진다.

먼저 제1중공부재(160)는 일단(161)이 중공축의 측면(108)과 연통되도록 결합된다.

이를 위해 중공축의 측면(108)에는 제1중공부재의 일단(160a)과 연통할 수 있도록 홀(미도시)이 형성된다.

참고로 중공축의 측면(108)과 제1중공부재의 일단(160a)은 용접에 의해 결합된다.

한편 제1중공부재(160)를 측면에서 볼 때 그 대략적인 형상은 "ㄱ"자와 유사하다.

제1중공부재(160)를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1중공부재의 제1부(161)는 중공축의 측면(108)으로부터 외측으로 소정길이만큼 연장되며, 제1중공부재의 제1부(161)와 일체로 형성된 제1중공부재의 제2부(162)는 중공축(105)의 길이 방향으로, 구체적으로 중공축(105)의 길이 방향을 기준으로 했을 때 하향으로 소정 길이를 갖는다.

제2중공부재(170)는 일단(170a)이 제1중공부재의 타단(160b)과 연결되며, 제2중공부재의 타단(170b)은 제3중공부재(180)와 연결된다.

제2중공부재(170)를 측면에서 볼 때 그 대략적인 형상은 "ㄴ"자와 유사하다.

제2중공부재(170)를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제2중공부재의 제1부(171)는 중공축(105)의 길이 방향으로 더욱 구체적으로는 중공축(105)의 길이 방향을 기준으로 했을 때 하향으로 소정 길이를 갖는다

제2중공부재의 제2부(172)는 중공축의 측면(108)을 기준으로 외측으로 소정길이만큼 연장된다.

제3중공부재의 일단(180a)은 제2중공부재의 타단(170b)과 연결된다.

따라서, 제3중공부재의 일단(180a)은 제2중공부재의 제2부(172)와 연결된다고 할 수 있다.

제3중공부재(180)는 소정 길이를 갖는 파이프(관)와 유사한 형상으로, 블레이드(120)의 폭을 따라 소정 길이를 갖는다.

제3중공부재의 타단(180b)에는 제3중공부재의 개구부(181)가 형성된다.

따라서, 유입부(110)를 통해 유도된 액체 수면 위의 기체가 중공축(105)을 거쳐 제3중공부재의 개구부(181)를 통해 액체 수면 아래로 토출된다.

한편, 제1중공부재의 일단(160a)과 타단(160b) 사이에는 라운드부(165)가 더 포함되도록 할 수 있다.

또한, 제2중공부재의 일단(170a)과 타단(170a) 사이에는 라운드부(175)가 더 포함되도록 할 수 있다.

이러한 라운드부(165,175)는 중공축(105)을 거쳐 제3중공부재(180)를 통해 액체 속으로의 토출되는 기체를 더욱 원활하게 유도 분산시킬 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이 제1중공부재(160)는 일단(160a)과 타단(160b)이 모두 개방된 파이프 또는 관을 의미하며, 그 형상은 측면을 기준으로 "ㄱ" 과 유사하다.

제2중공부재(170)도 일단(170a)과 타단(170b)이 모두 개방된 파이프 또는 관을 의미하며, 그 형상은 측면을 기준으로 "ㄴ" 과 유사하다.

만약 중공축(105) 내부로 유입된 기체가 제1중공부재(160)를 통과시 일단(160a)과 타단(160b) 사이에 라운드부(165)를 형성하지 않는다면, 기체의 흐름이 급격하게 변하는 곳(예를 들어 제1중공부재의 제1부와 제1중공부재의 제2부의 연결지점)에서는 기체가 원활하게 방향을 전환하지 못할 가능성도 있다.

따라서, 일단(160a)으로 유입된 기체가 타단(160b)을 거치며 제1중공부재(160)를 통과시 라운드부(165)를 형성함으로써, 기체의 흐름이 급격하게 변하는 곳에서의 원활한 기체 흐름을 유도한다.

제1중공부재(160)와 제2중공부재(170) 사이에 소정 길이를 갖는 제4중공부재(190)가 더 위치할 수 있다.

제4중공부재(190)는 높이가 낮은 원통 형상의 파이프와 그 형상이 유사하다.

제4중공부재의 일단(190a)은 제1중공부재의 타단(160b)과 연결된다.

제4중공부재의 타단(190b)은 제2중공부재의 일단(170a)과 연결된다.

한편, 액체 수면 아래로 기체를 토출하는 개구부(181)를 갖는 제3중공부재(180)는 블레이드의 후면(122)에 위치한다.

보다 구체적으로 블레이드의 후면(122)에 제3중공부재(180)의 외면이 접하며 위치한다.

제3중공부재(180)는 블레이드의 후면(122)에 용접 등의 방법에 의해 결합된다.

블레이드(120)는 중공축의 타측(107)에 위치한다.

더욱 구체적으로 액체 수면 아래에 복수 개의 블레이드(120)가 위치한다.

중공축(105)의 회전에 의한 블레이드(120)의 회전은 다음과 같은 구성을 통해 이루어진다.

(1) 중공축의 타측(107)은 허브(130)와 결합한다.

허브(130)는 내경이 중공축(105)의 외경보다 크게 형성되며, 허브(130) 상부에 중공축의 타측(107)이 일부 삽입되며 결합한다.

부가적으로 허브(130)와 중공축(105) 사이에는 용접에 의해 두 부재 간의 결합력을 증대할 수 있다.

(2) 허브의 외면(131)에 블레이드 루트(123)가 결합하며, 블레이드 루트(123)와 반대 편을 블레이드 팁(124)이라 한다.

허브의 외면(131)에 블레이드 루트(123)가 결합시, 용접에 의해 두 부재가 결합한다.

(3) 중공축(105)이 모터(20)에 의해 회전하면 허브(130)도 회전한다.

따라서 허브(130)에 결합된 블레이드(120)가 회전하며 교반 대상물을 교반할 수 있다.

블레이드(120)의 대략적인 형상은 두께가 매우 얇으며, 높이에 비하여 폭이 상대적으로 길게 형성된 판과 유사하다.

이상의 설명에서 블레이드(120)는 중공축의 길이방향과 평행하게 위치한다.

블레이트 루트(123)는 허브의 외면(131)에 결합하되, 블레이트 루트(123)가 허브의 외면(131)에 결합시 중공축(105)의 길이방향과 평행하게 결합된다.

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본 발명의 제2실시례에서 임펠러(200)는 블레이드(220)가 중공축(205)의 길이방향에 대해 기울어져 위치할 수 있다.

즉, 중공축(205)의 길이방향에 대해 블레이드 루트(223)가 경사를 가지도록 허브의 외면(231)에 결합할 수 있다.

전술한 바와 같이 액체 수면 위에 유입부(110), 즉 기체 유입부가 위치하며, 유입부(110)는 중공축의 측면에 형성된 홀(111)을 의미한다고 설명한 바 있다.

홀(111)은 액체 수면 위에 기체를 유입할 수 있다면 그 형상에는 무관하며, 형성되는 홀(111)의 갯수는 탱크(30)의 크기와 교반 대상물의 종류에 따라 증감할 수 잇다.

토출부(250)는 제1실시례와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

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본 발명의 제3실시례에서 임펠러(300)는 다음과 같이 이루어진다.

액체 수면 아래로 기체를 보다 효율적으로 유도할 수 있도록 유입부(310)가 덕트(320)를 포함하여 이루어진 경우에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명한다.

유입부(310)는 중공축(305) 내부로 기체가 유입하는 덕트(320)를 포함하여 이루어진다.

이러한 덕트(320)는 개구부(325)와 개구부(325)로부터 중공축(305) 내부로 기체를 안내하는 가이드(350)를 포함하여 이루어진다.

덕트(320)는 두 가지의 형태로 이루어질 수 있으며, 제3실시례의 덕트(320)는 터빈형 덕트라 할 수 있다.

덕트(320)는 제1판(321)과 제2판(322)을 포함하여 이루어진다.

제1판(321)과 제2판(322)은 모두 두께가 얇은 원판의 형상을 가지며, 제1판(321)과 제2판(322)의 중심에는 중공축(305)이 삽입될 수 있도록 홈(323,324)이 형성된다.

제3실시례의 경우 중공축(305)은 상부 중공축(305a)과 하부 중공축(305b)으로 분리된다.

상부 중공축(305a)은 제1판(321)과 결합, 구체적으로 제1판의 홈(323)에 결합한다.

제1판(321)과 상부 중공축(305a)은 용접에 의해 부재 간 결합력이 증가된다.

하부 중공축(305b)은 제2판(322)과 결합, 구체적으로 제2판의 홈(324)에 결합한다.

제2판(322)과 하부 중공축(305b)도 용접에 의해 부재 간 결합력이 증가된다.

제1판(321)과 제2판(322)은 중공축(305)의 길이 방향으로 서로 이격되도록 위치하므로, 제1판(321)과 제2판(322) 사이에는 공간이 형성되므로 복수 개의 격벽(340)이 위치할 수 있다.

격벽의 상면(341)은 제1판의 하면(325)과 접하며, 격벽의 하면(342)은 제2판의 상면(326)과 접한다.

제1판(321)과 제2판(322) 사이에 위치한 격벽(340)은 용접에 의해 부재 간 결합이 이루어진다.

하나의 격벽(340)과 인접하여 위치하는 다른 격벽(340)은 이격되며 위치한다.

따라서, 하나의 격벽(340)과 인접하여 위치하는 다른 격벽(340) 사이에는 공간이 형성된다.

하나의 격벽(340)과 인접하여 위치하는 다른 격벽(340) 사이에 형성되는 공간은 가이드(350)를 형성한다.

액체 수면 위의 기체를 보다 효율적으로 중공축(305) 내부로 유도하기 위하여 가이드(350)의 입구 단면적은 가이드의 출구(352) 단면적 보다 크게 형성한다.

가이드(350)의 입구는 개구부(325)를 의미한다.

또한 액체 수면위의 기체를 보다 효율적으로 중공축 내부로 유도하기 위하여 격벽의 전면(343)과 후면(344)에는 중공축(305)의 회전 방향에 따른 곡면이 더 형성될 수 있다.

즉, 제3실시례의 임펠러(300)를 위에서 내려다본 평면도를 기준으로 볼 때 격벽(340)은 중공축(305)으로부터 멀어질수록 나선방향으로 이루어진 곡면을 갖는다.

하나의 격벽(340)과 인접하여 위치하는 다른 격벽(340) 사이에는 공간, 즉 가이드(350)를 통해 중공축(305) 내부로 기체의 흐름이 발생한다.

본 발명의 제3실시례에서 블레이드(360)와 중공축(305)은 다음과 같이 이루어질 수 있다.

먼저 임펠러(300)는 중공축(305)과 중공축의 일측(306)에 형성되며, 액체 수면 위에 위치하는 유입부(310)를 포함한다.

액체 수면 아래에는 복수 개의 블레이드(360)가 위치하되, 중공축의 타측(307)에 위치한다.

블레이드의 후면(362)에 토출부(370)가 형성되며, 이러한 토출부(370)는 전술한 중공축(305)과 연통하는 중공부재(380)를 포함하여 이루어진다.

한편, 본 발명의 임펠러(300)는 블레이드(360)가 중공축(305)으로부터 이격되어 위치하되, 블레이드(360)과 중공축(305) 사이에는 원판(390)이 게재된다.

원판(390)의 대략적인 형상은 중심에 홀(393)이 형성되며, 두께가 얇은 원형판과 유사하다.

원판의 홀(393)에 중공축(305)의 타단이 삽입되며 결합한다.

이때 중공축(305)의 타단은 원판의 홀(393)을 관통하며, 중공축(305)의 타단 일부가 원판의 하면(392)로부터 돌출되도록 이루어질 수도 있다.

원판의 가장자리(395)에는 블레이드(360)가 결합된다.

원판(390)과 블레이드(360), 보다 구체적으로 블레이드의 일측(365)과의 결합은 다음과 같이 이루어진다.

먼저 원판의 가장자리(395)에는 요홈(397)이 형성된다.

즉, 원판의 가장자리(395)로부터 원판의 홀(393)을 향해 소정 길이를 갖는 홈(397)이 형성된다.

이때 원판의 가장자리(395)에 형성되는 요홈(397)의 수는 원판(390)에 결합하는 블레이드(360)의 수에 좌우된다.

한편, 블레이드의 일측(365)에 요홈(367)이 형성된다.

즉, 블레이드의 일측(365)으로부터 블레이드(360)의 중심을 향해 소정 길이를 갖는 홈(367)이 형성된다.

원판의 요홈(397)과 블레이드의 요홈(367)이 서로 맞물리며 원판(390)에 블레이드(360)가 결합될 수 있다.

요홈끼리 서로 맞물린 원판(390)과 블레이드(360) 간의 결합력 증대를 위해 용접이 행해진다.

원판(390)에 결합한 블레이드(360)는 등 간격을 가지며 배치된다.

제3실시례에서는 하나의 블레이드(360)와 인접하는 다른 블레이드(360)는 서로 60도의 각도를 갖도록 배치된다.

제3실시례에서는 중공부재(380)가 원판의 상면(391) 또는 원판의 하면(392)에 위치한다.

원판의 상면(391)에 중공부재(380)가 위치하는 경우, 중공부재(380)는 블레이드의 후면(362)에 접하며 위치하되, 원판의 상면(391)과도 접하며 고정된다.

중공부재(380)는 용접 등의 방법에 의해 블레이드의 후면(362)과 원판(390) 상에 고정된다.

제3실시례에서 중공부재(380)는 중공축(305)과는 일단(381a)이 연통된다.

중공부재의 타단(382b)에는 개구부(381)가 형성되어, 액체 수면 아래로의 기체의 분산이 가능하다.

원판(390) 상에 위치하는 중공부재(380)는 제3실시례에서 총 3개가 배치된다.

즉, 하나의 블레이드 후면(362)에 위치하는 중공부재(380)는 인접하는 다른 블레이드(360)를 건너뛰고 그 다음으로 인접하는 블레이드(360)의 후면에 배치된다

따라서, 하나의 중공부재(360)와 다른 중공부재(380)는 서로 120도의 각도를 갖도록 배치된다고 할 수 있다.

이상의 설명은 원판의 상면(391)에 중공부재(380)가 위치하는 경우이다.

원판의 하면(392)에 중공부재(380)가 위치하는 경우, 편의상 중공부재(380)의 도면번호를 380'으로 표기한다.

중공축(305)의 타단 일부가 원판의 하면(392)로부터 돌출되도록 이루어질 경우의 실시례는 다음과 같다.

구체적으로 하부 중공축(305b)은 원판의 홀(393)을 관통하도록 이루어진다.

이때 하부 중공축(305b)의 하단(309)은 막히도록 형성된다.

하부 중공축(305b)의 측면에 형성된 측면홀(111')과 토출부(370')가 연통한다.

구체적으로 측면홀(111')과 중공부재의 일단(380'a)이 연통한다.

원판의 하면(392)에 중공부재(380')가 위치하는 경우, 중공부재(380')는 블레이드의 후면(362)에 접하며 위치하되, 원판의 하면(392)과도 접하며 고정된다.

한편, 토출부(370')를 이루는 중공부재(380')과 원판의 하면(392)의 결합은 전술한 중공부재(380)와 원판의 상면(391)과의 결합을 참조하며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

또한, 중공부재(380')와 블레이드(360)과의 결합도 전술한 중공부재(380)와 블레이드(360)의 결합을 참조하며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

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본 발명의 제4실시례에서 임펠러(400)는 다음과 같이 이루어진다.

액체 수면 아래로 기체를 보다 효율적으로 유도할 수 있도록 유입부(410)가 덕트(420)를 포함하여 이루어진 경우에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명한다.

제4실시례의 덕트(420)는 파이프형 덕트라 할 수 있다.

제4실시례의 덕트(420)에 대하여 설명한다.

덕트(420)는 중공축(405)과 연통하는 복수 개의 파이프(430)를 포함하여 이루어진다.

파이프(430)는 중공부재로 이루어져 있으므로, 중공부재로 이루어진 파이프 내부 공간은 가이드(450)를 구성한다.

이때 파이프의 일단(430a)을 가이드의 입구(451)라고 하며, 파이프의 타단(430b)을 가이드의 출구(452)라 한다.

가이드의 입구(451)는 개구부(425)를 의미한다.

파이프의 타단(430b), 즉 가이드의 출구(452)는 중공축의 측면(408)에 형성된 홀(411)과 연통하며 결합된다.

파이프의 타단(430b)는 중공축(405)과 용접에 의해 결합된다.

파이프(430)의 단면적은 중공축(405)을 향할수록 감소하도록 하여 액체 수면위의 기체를 보다 효율적으로 중공축(405) 내부로 유도할 수 있다.

즉, 파이프(430)의 단면적은 가이드의 입구(451)에서 가이드의 출구(452)로 향하면서 점차 감소하도록 한다.

또한 액체 수면 위의 기체를 보다 효율적으로 중공축(405) 내부로 유도하기 위해 파이프의 외면(431)에는 중공축(405)의 회전 방향에 따른 곡면이 더 형성될 수 있다.

즉, 제4실시례의 유입부(410)를 위에서 내려다 볼 경우, 가이드의 출구(452)는 중공축의 측면(408)으로부터 멀어질수록 나선방향으로 곡면을 갖는 파이프(430)로 이루어져 있다.

대략적으로 파이프(430)는 뿔 나팔과 유사한 형상을 갖는다고 할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.

본 발명의 임펠러는 종래기술 대비 낮은 회전수에서 고효율로 기체를 액체 속으로 유도할 수 있으며, 유입장치를 통해 액면 위의 공기를 중공축 내부로 쉽게 유입할 수 있다.

10:교반장치 20:모터
30:탱크 100:임펠러
105:중공축 106:중공축의 일측
107:중공축의 타측 108:중공축의 측면
110:유입부 111:홀
120:블레이드 122:블레이드의 후면
123:블레이드 루트 124:블레이드 팁
130:허브 131:허브의 외면
150:토출부 160:제1중공부재
160a:제1중공부재의 일단 160b:제1중공부재의 타단
161:제1중공부재의 제1부 162:제1중공부재의 제2부
165:라운드부 170:제2중공부재
170a:제2중공부재의 일단 170b:제2중공부재의 타단
171:제2중공부재의 제1부 172:제2중공부재의 제2부
175:라운드부 180:제3중공부재
180a:제3중공부재의 일단 180b:제3중공부재의 타단
181:제3중공부재의 개구부 190:제4중공부재
200:임펠러 205:중공축
220:블레이드 223:블레이드 루트
230:허브 231:허브의 외면
300:임펠러 305:중공축
305a:상부 중공축 305b:하부 중공축
306:중공축의 일측 307:중공축의 타측
310:유입부 320:덕트
321:제1판 322:제2판
323:제1판의 홈 324:제2판의 홈
325:제1판의 하면 326:제2판의 상면
340:격벽 341:격벽의 상면
342:격벽의 하면 343:격벽의 전면
344:격벽의 후면 350:가이드
352:가이드의 출구 360:블레이드
362:블레이드의 후면 365:블레이드의 일측
367:블레이드의 요홈 370:토출부
380:중공부재 380a:중공부재의 일단
380b:중공부재의 타단 381:중공부재의 개구부
390:원판 391:원판의 상면
393:원판 홀 395:원판 가장자리
397:원판 요홈 400:임펠러
405:중공축 408:중공축의 측면
410:유입부 411:홀
420:덕트 430:파이프
430a:파이프의 일단 430b:파이프의 타단
431:파이프의 외면 450:가이드
451:가이드의 입구 452:가이드의 출구

Claims (13)

1. 중공축;
   상기 중공축의 일측에 형성되며, 액체 수면 위에 위치하는 유입부;
   상기 중공축의 타측에 위치하며, 액체 수면 아래에 위치하는 복수 개의 블레이드;
   상기 블레이드의 후면에 위치하며, 상기 중공축과 연통하는 토출부를 포함하여 이루어지되
   상기 토출부는 일단이 상기 중공축의 측면과 연통되도록 결합된 제1중공부재와 상기 제1중공부재의 타단과 연결되는 제2중공부재와 상기 제2중공부재의 타단과 일단이 연결되는 제3중공부재를 포함하되,
   상기 제3중공부재는 상기 블레이드의 폭을 따라 소정 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 임펠러
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1중공부재의 일단과 타단 사이에는 라운드부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 임펠러
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2중공부재의 일단과 타단 사이에는 라운드부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 임펠러
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1중공부재와 상기 제2중공부재 사이에 소정 길이를 갖는 제4중공부재가 더 위치하는 것을 특징으로 하는 임펠러
5. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
   상기 제3중공부재는 상기 블레이드의 후면에 접하는 것을 특징으로 하는 임펠러
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 블레이드는 상기 중공축의 길이방향에 대해 기울어져 위치하는 것을 특징으로 하는 임펠러
7. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
   상기 유입부가 상기 중공축 내부로 기체가 유입하는 덕트를 포함하여 이루어지되, 상기 덕트는 개구부와 상기 개구부로부터 상기 중공축 내부로 기체를 안내하는 가이드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 임펠러
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 덕트는 상기 중공축에 삽입되며 결합하는 제1판과 제2판;
   상기 제1판과 제2판 사이에 위치하는 복수 개의 격벽을 포함하여 이루어지되,
   상기 하나의 격벽과 이격되어 위치하는 다른 격벽 사이의 공간이 상기 가이드를 이루는 것을 특징으로 하는 임펠러
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 격벽의 전면과 후면에는 상기 중공축의 회전 방향에 따른 곡면이 더 형성되며, 상기 가이드의 입구 단면적이 상기 가이드의 출구 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 임펠러
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 덕트는 상기 중공축과 연통하는 복수 개의 파이프를 포함하여 이루어지되, 상기 파이프의 단면적은 상기 중공축을 향할수록 감소하는 것을 특징으로 하는 임펠러
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 파이프의 외면에는 상기 중공축의 회전 방향에 따른 곡면이 더 형성된 것을 특징으로 하는 임펠러
12. 중공축;
    상기 중공축의 일측에 형성되며, 액체 수면 위에 위치하는 유입부;
    상기 중공축의 타측에 위치하며, 액체 수면 아래에 위치하는 복수 개의 블레이드;
    상기 블레이드의 일측에 가장자리에 결합하고, 상면은 상기 중공축의 타단과 결합하는 원판;
    상기 블레이드의 후면에 위치하며, 상기 중공축과 연통하는 중공부재(380)를 포함하여 이루어지는 토출부를 포함하되, 상기 중공부재(380)는 상기 원판의 상면 또는 하면에 위치하는 것을 특징으로 하는 임펠러
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 원판의 가장자리 또는 상기 블레이드의 일측에는 요홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 임펠러

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