KR20180130930A - 임펠러의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 압축기에 사용되며, 회전운동을 통해 유체를 가압하는 부품인 임펠러의 제조방법으로서, 소재를 프레스 가공하여 허브, 쉬라우드 및 복수 개의 블레이드를 성형하는 단계; 상기 허브의 일 면에 복수 개의 블레이드를 접착 고정하는 단계; 및 상기 허브에 고정된 복수 개의 블레이드에 쉬라우드를 접착 고정하는 단계;를 포함한다.

Description

임펠러의 제조 방법{A Manufacturing Method for Impeller}

본 발명은, 압축기에 사용되며, 회전운동을 통해 유체를 가압하는 부품인 임펠러의 제조방법에 관한 것이다.

유체 등을 압축하는 압축기나 펌프에는 유체를 가압하기 위해 회전하는 임펠러가 구비된다. 임펠러는 회전 동력을 전달받아 회전하며 유체를 가압한다.

임펠러는 회전축과 결합되는 허브, 유체를 가압하는 블레이드, 유체의 유동 경로를 제공하는 쉬라우드를 구비하는데, 이들의 형상, 특히 블레이드의 형상은 가공하기에 상당히 복잡하다.

이러한 임펠러의 제조 공정으로서, 종래에는 5축 절삭가공 방식이 사용되었다. 이는 소정의 부피를 가지는 모재를 절삭하여 임펠러의 형상으로 가공하는 방식인데, 가공 방식의 특성 상 가공 시간이 길고 가공 비용이 높다. 또한 절삭가공 방식은 모재의 재료가 한가지로 구성되므로 허브와 블레이드, 그리고 쉬라우드를 이종 재질로 제작할 수 없다는 한계가 있었다.

이러한 문제점으로 인해, 허브와 블레이드와 쉬라우드를 별도의 부품으로 제작한 후 이들을 용접 또는 브레이징 가공하여 조립하는 방식의 제조 방법에 대한 시도도 있어왔다. 하지만 용접으로 부품들을 결합하기 위해서는 허브와 블레이드와 쉬라우드를 동종 금속 재질로 제작해야 하는 한계가 있었고, 생산 비용 역시 높았다. 아울러 브레이징 가공은 고속 회전하는 임펠러에서 접합 강도를 확보하기에 어려움이 있었고, 마찬가지로 생산 비용 역시 높았다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제조 비용과 시간이 절감되고, 고속 회전 환경에서 이종 재질 간의 결합 강도를 확보할 수 있는 임펠러의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 회전축과 체결되어 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 허브(10); 상기 허브의 일 면에서 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 마련되며 유체를 가압하는 복수 개의 블레이드(12); 및 상기 복수 개의 블레이드에 고정되어 상기 블레이드와 함께 유체의 유동 통로를 규정하는 쉬라우드(14);를 포함하는 임펠러의 제조 방법으로서, 소재를 가공하여 허브를 성형하는 단계; 소재를 가공하여 쉬라우드를 성형하는 단계; 소재를 가공하여 복수 개의 블레이드를 성형하는 단계; 상기 허브의 일 면에 복수 개의 블레이드를 접착 고정하는 단계; 및 상기 허브에 고정된 복수 개의 블레이드에 쉬라우드를 접착 고정하는 단계;를 포함하는 임펠러의 제조 방법을 제공한다.

상기 허브, 쉬라우드 및 블레이드는 금속 판 소재를 프레스 가공하여 성형할 수 있다.

상기 허브를 프레스 가공하는 단계에서 상기 허브의 일 면에 블레이드의 일측 가장자리(122)가 안착될 수 있는 홈 형태의 트레이(105)를 성형하고, 상기 쉬라우드를 프레스 가공하는 단계에서, 상기 쉬라우드의 타면에 블레이드의 타측 가장자리(124)가 안착될 수 있는 홈 형태의 트레이(146)를 성형할 수 있다.

상기 쉬라우드의 중앙부에는 유체 유입공(142)이 구비되고, 상기 유체 유입공(142)에서 외부로 연장될수록 상기 허브에 가까워지는 형태의 경사면(144) 이 마련되며, 상기 경사면에 상기 블레이드의 타측 단부가 접착 고정되되, 상기 블레이드의 타측 단부가 상기 경사면과 대응하는 형태로 경사진 형태일 수 있다.

상기 트레이 부분에 접착제를 도포한 후 복수 개의 블레이드의 가장자리를 트레이에 안착시켜 블레이드를 접착 고정할 수 있다.

상기 복수 개의 블레이드는 지그(20)에 의해 최종적인 블레이드 배치 형태로 가 고정된 상태에서 상기 트레이에 안착되어 접착 고정될 수 있다.

상기 트레이의 폭은 상기 블레이드의 가장자리의 폭보다 크도록 할 수 있다.

상기 블레이드는 마그네슘 재질을 포함할 수 있다.

상기 허브와 쉬라우드는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.

상기 접착제는 에폭시 계열의 접착제를 포함하고, 상기 접착 공정은 상온에서 24시간 이상 또는 섭씨 150도의 분위기에서 1시간 이상 이루어질 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 임펠러의 제조 방법에 따라 제조된 임펠러를 포함하는 터보 압축기로서, 상기 임펠러의 회전속도는 24,000rpm 이하인 터보 압축기를 제공한다.

본 발명에 따르면, 절삭 공정을 생략하고 프레스 성형으로 각 부품을 대량 생산할 수 있어 생산 비용과 생산 시간을 대폭 절약할 수 있다.

또한 이종 재질을 선택함에 있어서 고속 회전에 따른 원심력이 가장 크게 작용하는 부품을 경량 금속으로 제작할 수 있어 이종 재질 간에 필요한 결합력을 낮출 수 있다. 따라서 접착제를 사용한 부품 간 결합이 가능하다.

또한 접착제를 사용하여 각 부품을 결합함에 있어서 허브와 쉬라우드에 트레이 홈 구조를 성형하고 거기에 접착제를 도포함으로써 제조 공정을 단순화함은 물론 접착 강도를 높일 수 있고, 아울러 비교적 공차가 큰 프레스 가공을 적용하더라도 접착 공정이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한 에폭시 계열의 접착제가 적용됨으로써 고온의 환경, 그리고 유기물 계열의 유체에 저항성이 높아 지속적인 접착강도를 유지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 임펠러의 분해사시도,
도 2는 도 1의 임펠러를 조립한 상태를 나타낸 측면도,
도 3은 임펠러의 허브와 블레이드의 조립 전 상태를 나타낸 측면 단면도,
도 4는 도 3의 임펠러와 허브의 조립 상태를 나타낸 측면 단면도,
도 5는 본 발명의 임펠러의 조립 공정에 사용되는 에폭시 접착제의 화학구조식을 나타낸 도면,
도 6은 도 5의 에폭시 접착제의 경화 후의 화학구조식을 나타낸 도면,
도 7은 폴리올에스테르 오일의 화학구조식을 나타낸 도면,
도 8은 폴리비닐에테르 오일의 화학구조식을 나타낸 도면,
도 9는 에폭시 계열 접착제와 아크릴 계열 접착제의 유기 적합성 평가 후 접착 강도의 변화를 나타낸 그래프, 그리고
도 10은 임펠러의 회전속도에 따라 재질 별로 발생하는 원심력에 의한 응력을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[임펠러의 제조 공정]

도 1은 본 발명에 따른 임펠러의 분해사시도, 도 2는 도 1의 임펠러를 조립한 상태를 나타낸 측면도, 도 3은 임펠러의 허브와 블레이드의 조립 전 상태를 나타낸 측면 단면도, 그리고 도 4는 도 3의 임펠러와 허브의 조립 상태를 나타낸 측면 단면도이다.

이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 임펠러의 제조 공정에 대해 설명한다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 임펠러(1)는, 하나의 허브(10)와, 복수 개의 블레이드(12)와, 하나의 쉬라우드(14)가 적층되는 형태로 제조된다.

허브(10)는 대체적으로 환형의 평판 형태로 제작된다. 허브(10)의 중앙부에는 임펠러를 회전 구동하는 회전축이 수용되는 회전축 수용공(101)이 마련된다. 그리고 상기 회전축 수용공(101) 둘레에는 방사상 등간격으로 회전축과 허브(10)를 고정하기 위한 고정 요소(볼트, 스크류 등)가 관통하는 회전축 체결공(103)이 마련된다.

허브(10)의 일면(도면 상 상부면)에는 복수 개의 블레이드(12)가 각각 끼워져 체결될 수 있는 복수 개의 트레이(105)가 마련된다. 트레이(105)는 블레이드(12)의 일측 가장자리(하단부)가 삽입되는 홈 형태이며, 블레이드(12)의 일측 가장자리와 대응하는 형상으로 마련된다. 트레이(105)의 면적은 블레이드(12)의 하단부의 면적보다 약간 큰 정도로 형성된다.

상기 허브(10)는 프레스 가공 혹은 판금 가공을 통해 제작될 수 있다. 즉 평평한 판재 형태의 모재를 피어싱하여 외측 테두리와 내측 테두리를 성형하고, 아울러 상기 회전축 체결공(103) 역시 피어싱으로 제작 가능하다. 또한 트레이(105)의 홈 형상 역시 금형으로 눌러 성형 가능하다. 이러한 프레스 가공은 한 번의 프레스 작업으로 이루어질 수도 있고, 최종 형상에 점차 가까워지도록 하는 복수 개의 금형을 활용하여 복수 회의 프레스 작업으로 이루어질 수도 있다.

허브(10)의 가공이 이루어진 후에는 도 3에 도시된 바와 같이 트레이(105)에 접착제(30)가 도포된다. 트레이에 도포되는 접착제의 양은 도 4에 도시된 바와 같이 블레이드가 트레이에 삽입되었을 때 접착제가 트레이의 상단보다 약간 더 올라올 수 있는 정도인 것이 바람직하다. 접착제의 양이 이보다 작으면 블레이드와 트레이 간의 결합력이 약화될 수 있다.

쉬라우드(14)는 블레이드(12)를 사이에 두고 상기 허브(10)의 반대편에 적층되는 구성으로서, 중앙부에 유체가 유입되는 유체 유입공(142)이 마련된다. 그리고 유체 유입공(142) 둘레에는 수직한 원통형 부재가 마련된다. 유체 유입공(142) 둘레의 수직한 원통형 부재 부분은 유입되는 유체의 유동을 임펠러 내측으로 부드럽게 안내한다.

상기 유체 유입공(142)의 원통형 부재의 하단부에는 반경 방향으로 연장되는 형태의 경사면(144)이 마련된다. 경사면(144)은 유체 유입공(142)에서 반경 방향으로 멀어질수록 점점 허브와 가까워지는 형태로 마련된다.

상기 경사면(144)의 저면에는 블레이드(12)의 타측 가장자리(상단부)가 끼워져 체결될 수 있는 홈 형태의 트레이(146)가 마련된다. 상기 트레이(146)는 블레이드(12)의 타측 가장자리와 대응하는 형상으로 마련된다. 또한 트레이(146)의 면적은 블레이드(12)의 상단부의 면적보다 약간 큰 정도로 형성된다.

상기 쉬라우드(14)는 프레스 가공 혹은 판금 가공을 통해 제작될 수 있다. 즉 판재 형태의 모재를 피어싱하여 외측 테두리와 내측 테두리를 성형하고, 드로잉 공정을 통해 유체 유입공(142) 둘레의 수직한 원통형 부재 부분과 경사면(144) 부분을 성형할 수 있다. 또한 트레이(144)의 홈 형상 역시 금형으로 눌러 성형 가능하다. 이러한 가공은 한 번의 프레스 가공으로 이루어질 수도 있으나, 치수 정밀도와 공차 등의 관리를 위해서는 최종 형상에 점차 가까워지도록 하는 복수 개의 금형을 활용하여 복수 회의 프레스 작업을 진행하는 것이 바람직하다.

쉬라우드(14)의 가공이 이루어진 후에는, 허브(10)의 트레이(105)에 접착제(30)가 도포되었던 것과 마찬가지로, 트레이(144)의 홈 부분에 접착제(30)가 도포된다.

복수 개의 블레이드(12)는 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되며 상기 허브의 상부면과 쉬라우드의 하부면 사이에 고정된다. 각각의 블레이드(12)는 모두 동일한 형상이며, 상기 트레이(105)와 대응하는 형상을 가지는 일측 가장자리(122) 즉 하단부와, 쉬라우드(14)의 트레이(146)에 대응하는 형상을 가지는 타측 가장자리(124) 즉 상단부를 구비한다.

블레이드(12)는 임펠러에 대한 유체의 유입방향, 즉 임펠러의 회전축의 길이방향으로 바라보았을 때 커브 진 형태이다. 또한 블레이드(12)는 도 2에서 임펠러를 바라보는 방향, 즉 측면에서 바라보았을 때, 하단부(122)는 평평하고 상단부(124)는 회전축에서 멀어질수록 점점 낮아지는 경사 형태를 가진다.

복수 개의 블레이드(12) 역시 판금 가공 혹은 프레스 가공을 통해 제작될 수 있다. 복수 개의 블레이드(12)는 개별적으로 제작된 후 도시된 바와 같이 블레이드(12)의 배치 형태를 임시 고정하는 지그(20)에 고정된 상태로 상기 허브(10) 및 쉬라우드(14)와 고정된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드(12)의 하단부(122)는, 접착제(30)가 도포되어 있는 상기 허브(10)의 트레이(105)에 삽입되어 접착 고정된다. 마찬가지로, 블레이드(12)의 상단부(124) 역시 접착제(30)가 도포되어 있는 쉬라우드(14) 저면의 트레이(146)에 삽입되어 접착 고정된다.

허브(10)와 쉬라우드(14)에 마련된 트레이(105,146)는 깊이가 있는 홈 형상을 이룬다. 상기 트레이는 블레이드보다 약간 더 큰 폭으로 형성된다. 그리고 상기 홈 형상의 트레이에 상기 블레이드의 상부 가장자리와 하부 가장자리가 끼워진다. 상기 허브, 쉬라우드, 및 블레이드는 모두 프레스 가공 내지 판금 가공을 통해 제작되는데, 판금 가공은 절삭 가공과 대비하여 공차 관리가 더 어렵다. 상기 홈 형상의 트레이에 블레이드의 단부가 삽입되어 접착제에 의해 고정되는 구조는 허브, 블레이드, 및 쉬라우드의 공차를 흡수하며 이들을 상호 체결할 수 있도록 해준다. 물론 상기 접착제(30)는 트레이와 블레이드 사이의 간극 부분을 메우며 이들을 상호 고정한다.

상기 블레이드는 임펠러에 대한 유체의 유입방향에서 바라보았을 때 커브 진 형태이다. 따라서 임펠러(1)가 회전함에 따라 블레이드(12)에 발생하는 원심력은 커브진 곡선 형태의 트레이(105,146) 형상에 의해 지지된다. 이와 같이, 블레이드(12)에 작용하는 원심력은 오로지 접착제(30)에 의해 지지되는 것이 아니라, 트레이의 기하학적 형태가 함께 지지해준다. 즉 트레이의 홈 형태의 내부 측면이 블레이드의 원심력을 지지해준다.

또한 상기 블레이드의 상단부는 측면에서 바라보았을 때 반경방향으로 갈수록 점점 낮아지는 경사 형태를 이루고, 이것이 경사면(144)을 구비하는 쉬라우드(14)의 트레이(146)에 끼워진다. 따라서 블레이드(12)에 작용하는 원심력은 트레이(144) 내부의 바닥면에 의해서도 지지된다.

이처럼 서로 분할 형성된 복수 개의 블레이드(12)들은, 상부와 하부가 각각 하나의 부품으로 제작된 쉬라우드(14)와 허브(10)에 마련된 트레이(146,105)에 의해 지지된다. 따라서 원심력이 작용하는 방향에서, 기하학적 형상에 따른 블레이드와 트레이의 간섭 구조가 이들의 체결력을 더욱 강화해준다.

따라서 이들이 용접이나 브레이징 방식이 아닌 접착 방식에 의해 고정되더라도, 고속 회전에 의해 발생하는 원심력에 대한 접착 부위의 저항력을 충분히 확보할 수 있다.

아울러, 종래와 달리 상기 임펠러의 허브, 블레이드 및 쉬라우드는 판금 공정으로 제작되므로 생산 시간과 비용을 모두 줄일 수 있다. 그리고 이들을 서로 체결하는 과정에서 용접 접합이나 브레이징 접합을 하지 않고, 접착을 할 수 있으므로, 체결 공정의 비용을 절약할 수 있음은 물론, 이종 재질 간에도 견고한 체결이 가능하다.

블레이드들의 하단부와 상단부가 허브와 쉬라우드에 각각 접착 결합된 후에는 지그(20)를 제거할 수 있다.

[접착제]

도 5는 본 발명의 임펠러의 조립 공정에 사용되는 에폭시 접착제의 화학구조식을 나타낸 도면, 도 6은 도 5의 에폭시 접착제의 경화 후의 화학구조식을 나타낸 도면, 도 7은 폴리올에스테르 오일의 화학구조식을 나타낸 도면, 도 8은 폴리비닐에테르 오일의 화학구조식을 나타낸 도면, 그리고 도 9는 에폭시 계열 접착제와 아크릴 계열 접착제의 유기 적합성 평가 후 접착 강도의 변화를 나타낸 그래프이다.

이하 도 5 내지 도 9를 참조하며 본 발명의 임펠러의 조립 공정에 사용되는 접착제에 대해 설명한다.

압축기는 냉매 유체를 압축하는데 주로 사용된다. 이러한 냉매는 유기물인 경우가 많고, 상기 블레이드와 허브의 접착부위, 그리고 블레이드와 쉬라우드의 접착부위는 냉매에 지속적으로 노출된다. 또한 압축기의 환경에서는 열이 많이 발생하게 된다. 따라서 이러한 부위에 사용되는 접착제는 내약품성과 내열성이 높은 고분자 구조체를 가져야 한다.

도 5에 도시된 바와 같이 에폭시 구조체는 에테르 결합(ether bond)이 있어 내약품성이 뛰어나고, 방향링(aromatic ring)이 있어 내열성과 내용제성이 뛰어나다.

그리고 에폭시 계열의 접착제가 경화된 후에는, 도 6에 도시된 바와 같이 조밀한 그물망 형태를 이루게 된다. 이러한 그물망 형태의 결합 구조는, 도 7에 도시된 바와 같이 가지(branch) 구조의 에스테르(ester) 결합을 형성하는 폴리올에스테르 오일(Polyolester Oil)과, 도 8에 도시된 바와 같이 가지 구조의 에테르(ether) 결합을 형성하는 폴리비닐에테르 오일(Polyvinylether Oil)에 대한 반응성이 매우 낮음은 물론, 온도 저항성 역시 더욱 높아진다.

폴리올에스테르 오일이나 폴리비닐에테르 오일은 칠러나 냉장고 등의 압축기에 널리 사용되는 유기물이다. 아울러 압축기에 사용되는 대부분의 오일은 이들과 유사하게 에테르 결합이나 에스테르 결합을 가진다. 따라서 에폭시 계열의 접착제를 사용하여 제작된 임펠러는, 이들 오일이 적용된 압축기에 사용되더라도 접착력에 대한 우수한 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 압축기의 운전 환경인 섭씨 150도 내에서 유기 냉매(가령 R134a)와 냉동유(폴리올에스테르 오일)에 노출시키며 에폭시 계열의 접착제를 14일 간 노출시킨 유기적합성 평가 후에도, 에폭시 계열의 접착제는 초기 접착 강도 대비 88%에 이르는 강도를 유지하여 장기 피로 신뢰성이 우수함이 확인되었다. 또한 당해 평가, 냉동유의 색상에 전혀 변화가 없고 아무런 석출물도 발생하지 않았다. 즉 에폭시 계열의 접착제는 고온의 환경에서 부스러지는 현상이 발생하지도 아니하고, 폴리올에스테르 오일과 폴리비닐에테르 오일에 용출되는 현상도 발생자히 아니함을 확인하였다.

에폭시 계열의 접착제와 유사하게 아크릴 계열의 접착제에 대해서도 동일한 실험과 평가가 실시되었다. 그 결과 아크릴 계열의 접착제 역시 고온의 환경에서 부스러지거나 냉동유에 용출되는 현상이 발생하지 아니하였다. 다만 도 9에 도시된 바와 같이 아크릴 계열의 접착제는 초기 접착력과 대비하여 접착력이 50% 정도 감소하는 현상이 확인되었다.

상술한 에폭시 계열의 접착제는 에폭시 수지(Epoxy resin) A종이 30~60 중량%, 에폭시 수지 B종이 10~30 중량%, 탄성중합체 폴리머(Elasomeric polymer)가 10~30 중량%, 지방족 이중요소(Aliphatic Bis Urea)가 1~5 중량%, 구아니딘 유도체(Guanidine Derivatives) 1~5 중량%, 흄드 실리카(Treated Fumed Silica) 1~5 중량%를 포함하여 제조될 수 있다.

상술한 에폭시 계열의 접착제는 상온에서 24시간 또는 섭씨 150도의 환경에서 1시간 이상 두어야 경화가 확실히 이루어진다.

[임펠러의 재질]

도 10은 임펠러의 회전속도에 따라 재질 별로 발생하는 원심력에 의한 응력을 나타낸 그래프이다.

임펠러는 고속으로 회전하는 회전체이다. 따라서 임펠러에 가장 크게 작용하는 하중은 원심력이다. 특히 이러한 원심력은 허브, 쉬라우드 및 블레이드로 구분되는 임펠러에서 블레이드에 집중적으로 발생하게 된다. 이러한 원심력을 줄이기 위해서는 임펠러의 질량을 낮출 필요가 있다. 블레이드에 작용하는 원심력은 블레이드 재질 자체의 항복 강도에도 영향을 미치지만, 회전의 중심으로부터 이격되어 각각 개별적으로 고정되는 블레이드와 허브 간 접착 부위 및 블레이드와 쉬라우드 간 접착 부위에도 영향을 미친다.

스틸(steel)의 항복강도는 340MPa에 이른다. 이는 280MPa의 항복강도를 가지는 알루미늄(Al)이나 160MPa의 항복강도를 가지는 마그네슘(Mg)과 대비하여 매우 높다. 하지만 도 10에 도시된 바와 같이 임펠러의 치수(dimension)를 적용하여 회전속도 별로 원심력에 의해 임펠러에 작용하는 응력을 조사한 결과, 스틸의 경우 17,000rpm의 회전속도에서 원심력에 의해 재료에 발생하는 응력이 이미 해당 재료의 항복강도에 이르게 된다.

이에 반해 알루미늄은 25,000rpm에 이르렀을 때 원심력에 의해 재료에 발생하는 응력이 해당 재료의 항복강도에 이르게 된다. 또한 마그네슘은 24,000rpm에 이르렀을 때 원심력에 의해 재료에 발생하는 응력이 해당 재료의 항복강도에 이르게 된다. 즉 임펠러의 작동 환경(허용회전수)에서 마그네슘 합금의 강도는 알루미늄 합금의 강도와 유사하다고 할 수 있다. 다만 원심력에 의해 발생하는 응력의 최대치는 마그네슘의 경우가 가장 낮다.

앞서 설명한 바와 같이, 허브와 쉬라우드는 회전의 중심에 대해 대칭 형태로 하나의 부재로 제작되지만, 복수 개의 블레이드들은 개별적으로 제작되고 각각의 블레이드가 회전의 중심에 대해 반경 방향으로 이격된 위치에서 허브와 쉬라우드와 접착된다. 따라서, 허브 및 쉬라우드와 달리, 하나의 블레이드에 작용하는 원심력은 블레이드와 허브, 그리고 블레이드와 쉬라우드 사이의 접착 부위에 집중된다.

따라서 본 발명은 블레이드를 가장 비중이 낮은 마그네슘 합금 재질로 구성하는 것을 제안한다. 이는 접착부위에 대한 원심력의 작용을 최소화할 수 있는 방안이다. 또한 블레이드와 트레이 결합 구조를 가지는 허브와 쉬라우드는 마그네슘 합금보다 가공이 보다 용이하고 항복강도와 허용회전수가 높은 알루미늄 합금 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 허브와 쉬라우드를 프레스 가공으로 제작하기 위해 사용되는 알루미늄 합금 판의 두께는 2 내지 3 mm 정도일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 임펠러
10: 허브
101: 회전축 수용공
103: 회전축 체결공
105: 트레이
12: 블레이드
122: 일측 가장자리
124: 타측 가장자리
14: 쉬라우드
142: 유체 유입공
144: 경사면
146: 트레이
20: 지그
30: 접착제

Claims (11)

1. 회전축과 체결되어 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 허브(10);
   상기 허브의 일 면에서 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 마련되며 유체를 가압하는 복수 개의 블레이드(12); 및
   상기 복수 개의 블레이드에 고정되어 상기 블레이드와 함께 유체의 유동 통로를 규정하는 쉬라우드(14);를 포함하는 임펠러의 제조 방법으로서,
   소재를 가공하여 허브를 성형하는 단계;
   소재를 가공하여 쉬라우드를 성형하는 단계;
   소재를 가공하여 복수 개의 블레이드를 성형하는 단계;
   상기 허브의 일 면에 복수 개의 블레이드를 접착 고정하는 단계; 및
   상기 허브에 고정된 복수 개의 블레이드에 쉬라우드를 접착 고정하는 단계;를 포함하는 임펠러의 제조 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브, 쉬라우드 및 블레이드는 금속 판 소재를 프레스 가공하여 성형하는 임펠러의 제조 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 허브를 프레스 가공하는 단계에서 상기 허브의 일 면에 블레이드의 일측 가장자리(122)가 안착될 수 있는 홈 형태의 트레이(105)를 성형하고,
   상기 쉬라우드를 프레스 가공하는 단계에서, 상기 쉬라우드의 타면에 블레이드의 타측 가장자리(124)가 안착될 수 있는 홈 형태의 트레이(146)를 성형하는 임펠러의 제조 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 쉬라우드의 중앙부에는 유체 유입공(142)이 구비되고,
   상기 유체 유입공(142)에서 외부로 연장될수록 상기 허브에 가까워지는 형태의 경사면(144)이 마련되며,
   상기 경사면에 상기 블레이드의 타측 단부가 접착 고정되되, 상기 블레이드의 타측 단부가 상기 경사면과 대응하는 형태로 경사진 형태인 임펠러의 제조 방법.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 트레이 부분에 접착제를 도포한 후 복수 개의 블레이드의 가장자리를 트레이에 안착시켜 블레이드를 접착 고정하는 임펠러의 제조 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 복수 개의 블레이드는 지그(20)에 의해 최종적인 블레이드 배치 형태로 가 고정된 상태에서 상기 트레이에 안착되어 접착 고정되는 임펠러의 제조 방법.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 트레이의 폭은 상기 블레이드의 가장자리의 폭보다 큰 임펠러의 제조 방법.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 블레이드는 마그네슘 재질을 포함하는 임펠러의 제조 방법.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브와 쉬라우드는 알루미늄 재질을 포함하는 임펠러의 제조 방법.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제는 에폭시 계열의 접착제를 포함하고,
    상기 접착 공정은 상온에서 24시간 이상 또는 섭씨 150도의 분위기에서 1시간 이상 이루어지는 임펠러의 제조 방법.
    
11. 청구항 7에 따른 임펠러의 제조 방법에 따라 제조된 임펠러를 포함하는 터보 압축기로서,
    상기 임펠러의 회전속도는 24,000rpm 이하인 터보 압축기.
    

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