KR20210128272A - Fluid machinery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 유체 기계에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to fluid machines.
압축기의 노즐 또는 터빈의 디퓨저는 플레이트 상에 둘레 방향을 따라 복수 개 배치되는 베인을 포함한다. 유체는 하우징의 입구에서 유입되어 베인의 사이에 형성된 유로를 통해 하우징의 출구로 빠져나간다.A nozzle of a compressor or a diffuser of a turbine includes a plurality of vanes disposed along a circumferential direction on a plate. The fluid flows in from the inlet of the housing and exits to the outlet of the housing through the flow path formed between the vanes.
베인은 플레이트와의 사이 또는 하우징과의 사이에 간극을 가지게 된다. 특히, 가변 형상 노즐(Variable Geometry Nozzle; VGN) 또는 가변 형상 디퓨저(Variable Geometry Diffuser; VGD)에 포함된 베인의 경우, 베인의 형상 변형(회전 등)을 허용하기 위해, 베인과 플레이트의 장착면의 사이 또는 베인과 하우징의 일면의 사이에 상대적으로 큰 간극을 형성할 수밖에 없다. 이에 따라, 압력이 큰 노즐 입구(압축기의 경우) 또는 디퓨저 출구(터빈의 경우)에서, 유체가 베인의 사이에 형성된 유로를 따라 유동하는 것이 아니라, 간극을 통해 유동하는 누설 유동이 발생하게 된다.The vane has a gap between the plate and the housing. In particular, in the case of a vane included in a Variable Geometry Nozzle (VGN) or Variable Geometry Diffuser (VGD), in order to allow shape deformation (rotation, etc.) of the vane, the mounting surface of the vane and plate is There is no choice but to form a relatively large gap between or between the vane and one surface of the housing. Accordingly, at the nozzle inlet (in the case of a compressor) or the diffuser outlet (in the case of a turbine) with high pressure, the fluid does not flow along the flow path formed between the vanes, but a leakage flow that flows through the gap occurs.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.The above-mentioned background art is technical information that the inventor possessed for the purpose of derivation of the present invention or acquired during the derivation of the present invention, and cannot necessarily be said to be a known technique disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.
본 발명의 실시예들은 유체의 누설 유동을 차단할 수 있는 유체 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 다만, 이는 일 예로서, 본 발명의 목적은 이에 한정되지 않는다.SUMMARY Embodiments of the present invention aim to provide a fluid machine capable of blocking the leakage flow of a fluid. However, this is an example, and the object of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계는, 장착면을 구비하는 원판 형상의 플레이트, 내부에 상기 플레이트가 배치되고, 상기 플레이트의 장착면과 대향하는 일면을 구비하며, 유체가 입구부에서 유입되어 출구부로 토출되는 메인 유로를 구비하는 하우징 및 상기 플레이트의 장착면 및 상기 하우징의 일면 중 적어도 어느 하나와 간극을 형성하도록 상기 장착면 상에 복수개 배치되며, 상기 메인 유로를 유동하는 상기 유체의 일부가 내부로 유입되어 상기 간극을 향해 토출되는 바이패스 유로를 구비하는 베인을 포함한다.A fluid machine according to an embodiment of the present invention has a disk-shaped plate having a mounting surface, the plate is disposed therein, and a surface opposite to the mounting surface of the plate, and the fluid is introduced from the inlet A housing having a main flow path discharged to the outlet and a plurality of fluids flowing through the main flow path are disposed on the mounting surface to form a gap with at least one of a mounting surface of the plate and one surface of the housing and a vane having a bypass flow path introduced into the interior and discharged toward the gap.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계에 있어서, 상기 베인은 전연부가 상기 유체의 고압 영역을 지향하도록 배치되고, 상기 바이패스 유로는 상기 전연부에 배치되는 유입공과, 상기 간극과 맞닿는 상기 베인의 적어도 일면에 배치되는 토출공을 구비하고, 상기 유입공으로 유입된 유체는 상기 토출공으로 토출되어, 상기 간극을 유동하는 상기 유체의 이동을 차단할 수 있다.In the fluid machine according to an embodiment of the present invention, the leading edge of the vane is disposed to face the high-pressure region of the fluid, and the bypass flow path includes an inlet hole disposed on the leading edge, and the vane in contact with the gap. A discharge hole disposed on at least one surface may be provided, and the fluid introduced into the inlet hole may be discharged to the discharge hole to block movement of the fluid flowing through the gap.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계에 있어서, 상기 토출공은 장공 형상이며, 상기 베인의 일면에 복수개 배치될 수 있다.In the fluid machine according to an embodiment of the present invention, the discharge hole has a long hole shape, and a plurality of the discharge holes may be disposed on one surface of the vane.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following detailed description, claims and drawings for carrying out the invention.
본 발명의 실시예들에 따른 유체 기계는 바이패스 유로를 구비하는 베인을 포함함으로써, 베인과 플레이트 사이의 간극 또는 베인과 하우징 사이의 간극을 통해 누설되는 유체의 유동을 차단하여, 유체 기계의 누설 손실을 방지할 수 있다.The fluid machine according to the embodiments of the present invention includes a vane having a bypass flow path, thereby blocking the flow of fluid leaking through the gap between the vane and the plate or the gap between the vane and the housing, thereby causing leakage of the fluid machine. loss can be prevented.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 베인과 플레이트 및 하우징 사이의 간극을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 유체 기계 내부를 유동하는 유체의 속도 분포 및 압력 분포에 관한 도면이다.
도 5는 도 3의 간극을 유동하는 유체의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 베인을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인을 확대하여 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a fluid machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II-II' of FIG. 1 .
3 is an enlarged view illustrating a gap between the vane of FIG. 1 and the plate and the housing.
4A and 4B are diagrams of velocity distribution and pressure distribution of a fluid flowing inside a fluid machine.
FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of a fluid flowing through the gap of FIG. 3 .
FIG. 6 is an enlarged view of the vane of FIG. 1 .
7 is an enlarged view of a vane according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the description of the invention. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the description of the present invention, even though illustrated in other embodiments, the same identification numbers are used for the same components.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 본 명세서에서 특별히 한정하지 않는 한, 베인(400)의 전연부(420)에서 후연부(430)로 연장되는 방향을 전후 방향, 베인(400)의 양측을 연장하는 방향을 좌우 방향, 베인(400)의 높이 방향을 상하 방향이라고 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments related to the present invention shown in the accompanying drawings. For reference, unless specifically limited in this specification, the direction extending from the leading
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계(10)를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 1은 유체 기계(10)를 상면에서 바라본 평면도로서, 유체 기계(10)의 내부 구성을 투시하여 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ’를 따라 취한 단면도이다.1 is a diagram illustrating a
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계(10)는 공기 등의 유체를 작동 물질로 하여 일-에너지 변환을 이루는 기계로서, 압축기, 터빈, 익스팬더, 펌프 등일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계(10)는 레이디얼 익스팬더(radial expander)인 것을 중심으로 설명한다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명에 따른 유체 기계(10)는 레이디얼 압축기(radial compressor)일 수 있다.The
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계(10)는 하우징(100)과, 플레이트(200)와, 로터(300)와, 베인(400)을 포함할 수 있다.1 and 2 , a
하우징(100)은 유체 기계(10)의 케이스 또는 프레임으로서, 유체 기계(10)의 내부 구성이 배치되는 내부 공간을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 하우징(100)의 상기 내부 공간에는 플레이트(200), 로터(300) 및 베인(400) 등이 배치될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 내부에 플레이트(200)가 배치되고, 플레이트(200)의 장착면(210)과 대향하는 대향면(140)을 구비하며, 유체가 입구부(110)에서 유입되어 출구부(120)로 토출되는 메인 유로(130)를 구비할 수 있다.The
하우징(100)은 유체가 선회 유동하는 메인 유로(130)를 구비할 수 있다. 메인 유로(130)는 유체가 유입되는 입구부(110)에서 연장되어, 유체가 유출되는 출구부(120)를 연결하여 형성된다. 보다 구체적으로, 메인 유로(130)는 하우징(100)의 바깥 둘레에 배치되는 입구부(110)에서 연장되어, 시계 방향으로 선회하도록 배치될 수 있다. 또한, 메인 유로(130)는 플레이트(200)와 로터(300)를 감싸도록 배치되는 출구부(120)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 도 1 및 도 2의 화살표로 나타낸 바와 같이, 하우징(100)의 입구부(110)로 유입된 유체는 메인 유로(130)를 따라 시계 방향으로 선회하면서 플레이트(200) 상에 배치된 베인(400) 사이로 유동할 수 있다. 그리고 유체는 베인(400) 사이를 통과하여 로터(300)로 유입된 다음, 출구부(120)를 통해 유체 기계(10)의 외부로 토출될 수 있다.The
전술한 설명은 유체 기계(10)가 레이디얼 익스팬더인 경우이며, 유체 기계(10)가 레이디얼 압축기인 경우, 도 1 및 도 2의 입구부(110)는 출구부에 대응되고, 출구부(120)는 입구부에 대응될 수 있다. 보다 구체적으로, 유체는 전술한 출구부(120)에 대응되는 입구부로 유입되어, 로터를 거쳐 베인 사이를 통과한 다음, 유로를 거쳐 전술한 입구부(110)에 대응되는 출구부로 배출될 수 있다.The above description is a case where the
플레이트(200)는 하우징(100)의 내부 공간에 배치되는 평판 형상의 부재이다. 일 실시예로, 플레이트(200)는 중심에 개구부(220)가 형성된 고리 형상의 원판으로서, 하우징(100)의 내측 저면에 배치될 수 있다.The
플레이트(200)는 베인(400)이 장착되는 장착면(210)을 구비할 수 있다. 일 실시예로, 장착면(210)은 플레이트(200)의 상면일 수 있다.The
로터(300)는 플레이트(200)의 개구부(220)에 배치될 수 있다. 로터(300)는 회전축(미도시)과 연결되며, 상기 회전축과 일체로 회전할 수 있다. 일 실시예로, 로터(300)는 플레이트(200)와 중심축 AX1을 공유하도록 배치될 수 있다.The
로터(300)는 허브(310)와, 블레이드(320)를 포함할 수 있다.The
허브(310)는 하우징(100)의 내부 공간에 배치되며, 중심축 AX1 방향으로 연장된다. 또한, 허브(310)는 지름 방향으로 연장되어, 블레이드(320)가 장착되는 장착면을 구비한다. 허브(310)는 상기 회전축이 삽입 연결되도록 내부 공간을 구비할 수 있다.The
블레이드(320)는 허브(310)의 중심으로부터 지름 방향 외측을 향해 연장된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 블레이드(320)는 비틀림 형상을 가질 수 있다. The
도 3은 도 1의 베인(400)과 플레이트(200) 및 하우징(100) 사이의 간극을 확대하여 나타내는 도면이다. 도 4a 및 도 4b는 유체 기계 내부의 유체의 속도 분포 및 압력 분포를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 4a 및 도 4b는 바이패스 유로를 구비하지 않는 종래의 베인에서 나타나는 유체의 속도 분포 및 압력 분포를 나타내는 도면이다. 도 5는 종래 유체 기계의 베인의 간극을 유동하는 유체의 흐름을 나타내는 도면이다. 도 6은 도 1의 베인(400)을 확대하여 나타내는 도면이다.FIG. 3 is an enlarged view illustrating a gap between the
도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베인(400)은 플레이트(200) 상에 복수 개 배치될 수 있다. 일 실시예로, 베인(400)은 플레이트(200)의 장착면(210) 상에 둘레 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있다.3 and 6 , a plurality of
본 발명의 일 실시예에 따른 베인(400)의 바디(410)는 에어포일(airfoil) 형상을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 베인(400)의 바디(410)는 일측이 볼록하게 만곡된 전연부(leading edge portion; 420)와, 전연부(420)에서 연장되어 타측을 향해 돌출되는 후연부(trailing edge portion; 430)를 가질 수 있다. 일 실시예로, 전연부(420)는 유체 기계(10) 내부에서 유체의 압력이 상대적으로 고압인 영역을 지향하도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계(10)가 레이디얼 터빈인 경우, 전연부(420)는 플레이트(200)의 지름 방향 외측을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계(10)가 레이디얼 압축기인 경우, 전연부(420)는 로터(300)를 지향하도록 배치될 수 있다.The
일 실시예로, 베인(400)은 상면에서 보았을 때, 전연부(420)와 후연부(430)를 연장하는 가상선을 중심으로 비대칭인 형상을 가질 수 있다.In one embodiment, the
본 발명의 일 실시예에 따른 베인(400)은 가변 형상 베인일 수 있다. 보다 구체적으로, 베인(400)은 회전핀(470)을 중심으로 회전 각도를 조절할 수 있도록 플레이트(200)의 장착면(210) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 베인(400)은 유체 기계(10)의 작동 조건에 따라 최적의 작동 형상을 갖도록 조절될 수 있다.The
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 베인(400)은 하우징(100) 또는 플레이트(200)와 간극을 형성하도록 배치될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 베인(400)은 가변 형상 베인으로서 회전핀(470)을 중심으로 회전할 수 있도록 플레이트(200)의 장착면(210) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 베인(400)의 회전을 허용하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 기계(10)는 베인(400)과 하우징(100)의 대향면(140) 사이에 형성되는 간극 C1 또는 베인(400)과 플레이트(200)의 장착면(210)의 사이에 형성되는 간극 C2을 포함할 수 있다. 여기서, 간극 C1의 간격은 d1, 간극 C2의 간격은 d2일 수 있다.As shown in FIG. 3 , the
일 실시예로, 베인(400)은 플레이트(200)의 장착면(210) 및 하우징(100)의 일면 중 적어도 어느 하나와 간극(C1 또는 C2)을 형성하도록 장착면(210) 상에 복수 개 배치될 수 있다. 또한, 베인(400)은 메인 유로(130)를 유동하는 유체의 일부가 내부로 유입되어 간극(C1 또는 C2)을 향해 토출되는 바이패스 유로(460)를 구비할 수 있다.In one embodiment, a plurality of
도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 유체 기계(이 경우, 레이디얼 터빈) 내부의 유체는 베인에서 로터를 향할수록 속도가 느려지는 속도 분포를 나타내며, 베인에서 로터를 향할수록 압력이 낮아지는 압력 분포를 나타낸다. 또한, 로터의 중심으로부터 이격된 거리가 동일하더라도 유체의 유동 방향에 따라 베인을 기준으로 압력 분포에 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다(도 4b에서는 베인의 우측이 상대적으로 고압임).As shown in FIGS. 4A and 4B , in general, the fluid inside a fluid machine (in this case, a radial turbine) exhibits a speed distribution in which the speed becomes slower from the vane to the rotor, and the pressure from the vane to the rotor decreases as the pressure decreases. indicates the pressure distribution. In addition, it can be seen that even if the distance from the center of the rotor is the same, there is a large difference in the pressure distribution with respect to the vane according to the flow direction of the fluid (in FIG. 4b, the right side of the vane is relatively high pressure).
따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 종래의 유체 기계의 경우, 플레이트의 지름 방향 외측에 배치되는 영역인 상대적으로 압력이 높은 고압 영역(A1)에서, 플레이트의 지름 방향 내측에 배치되는 영역인 상대적으로 압력이 낮은 저압 영역(A2)으로 베인의 사이를 유동하는 유체의 메인 유동(MF) 외에도, 베인과 하우징의 대향면의 사이 및/또는 베인과 플레이트의 장착면의 사이를 유동하는 유체의 누설 유동(LF)이 발생할 수 있다. 즉, 유체 중 일부가 베인 사이를 거쳐 로터로 유입되는 것이 아니라 간극 C1 및/또는 간극 C2 사이를 유동하게 되며, 이에 따라 유체 기계의 누설 손실이 발생할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 5 , in the case of a conventional fluid machine, in a relatively high-pressure high-pressure region A1 that is a region arranged radially outside the plate, a relatively high-pressure region A1 that is a region arranged radially inside the plate. In addition to the main flow MF of the fluid flowing between the vanes to the low pressure region A2 with low pressure, the leakage flow of fluid flowing between the vane and the opposite surface of the housing and/or between the vane and the mounting surface of the plate (LF) may occur. That is, some of the fluid flows between the gaps C1 and/or C2 instead of flowing into the rotor through between the vanes, and accordingly, leakage loss of the fluid machine may occur.
다시 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베인(400)은 유입공(440)과 토출공(450)을 연결하는 바이패스 유로(460)를 구비할 수 있다. 바이패스 유로(460)는 전연부(420)에 배치되는 유입공(440)과, 간극(C1 또는 C2)과 맞닿는 베인(400)의 적어도 일면에 배치되는 토출공(450)을 구비할 수 있다.Referring back to FIG. 6 , the
보다 구체적으로, 유입공(440)은 바디(410)의 전연부(420)에 배치될 수 있다. 또한, 토출공(450)은 하우징(100)의 대향면(140)과 마주보는 바디(410)의 일면(이하, '상면'이라고도 함) 및/또는 플레이트(200)의 장착면(210)과 마주보는 바디(410)의 타면(이하, '하면'이라고도 함)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 베인(400)의 사이를 유동하는 유체의 일부는 유입공(440)을 통해 바디(410)의 내부로 유입되며, 바이패스 유로(460)를 거쳐 토출공(450)으로 토출될 수 있다. 즉, 유체의 메인 유동(MF) 중 일부가 베인(400)의 내부를 통해 베인(400)의 적어도 일면으로 토출되어, 바이패스 유동(MF)을 형성할 수 있다.More specifically, the
이러한 구성을 통해, 간극 C1 및/또는 간극 C2를 유동하는 유체의 누설 유동(LF)이 바이패스 유동(BF)에 의해 차단될 수 있다. 흐름이 차단된 누설 유동은 베인(400)의 사이로 밀려나, 메인 유동(MF)에 합류하게 된다. 이에 따라, 유체 기계(10)의 누설 손실이 줄어들 수 있다.Through this configuration, the leakage flow LF of the fluid flowing through the gap C1 and/or the gap C2 can be blocked by the bypass flow BF. The flow-blocked leakage flow is pushed between the
도 6에는 유입공(440)과 토출공(450)을 각각 하나씩 형성된 것으로 나타났으나, 이에 한정하지 않는다. 유체 기계(10)의 용량 등을 고려하여 유입공(440)과 토출공(450)의 개수는 적절히 선택될 수 있다.Although it is shown in FIG. 6 that one
유입공(440)의 위치는 특별히 한정하지 않는다. 바람직하게는 유입공(440)의 위치는 높이 방향으로 토출공(450)과 가까운 것이 바람직하다. 즉, 높이 방향으로 유입공(440)의 위치는 높이 방향으로 베인(400)의 중심보다 토출공(450)이 형성된 베인(400)의 면에 근접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 유체가 바이패스 유로(460)를 따라 이동하는 거리가 최소화되어 압력 손실이 줄어들게 되고, 이에 따라 바이패스 유동(BF)이 누설 유동(LF)을 보다 확실하게 차단할 수 있다.The position of the
토출공(450)의 위치는 특별히 한정하지 않는다. 바람직하게는 토출공(450)은 베인(400)의 전연부(420)보다 후연부(430)에 근접하게 배치될 수 있다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 후연부(430)를 향할수록 베인(400)의 좌우 방향을 기준으로 유체의 압력 차이가 커지게 된다. 따라서, 베인(400)의 전후 방향을 기준으로 토출공(450)을 전연부(420)보다 후연부(430)에 근접시켜 배치함으로써 누설 유동(LF)의 차단 효과를 한층 더 높일 수 있다.The position of the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인(400')을 확대하여 나타내는 도면이다.7 is an enlarged view showing the vane 400' according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 베인(400')은 복수 개의 유입공(440A, 440B)과, 복수 개의 토출공(450A1, 450A2, 450A3, 450B1, 450B2, 450B3)을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 유입공(440A)은 전연부(420)의 일측에 배치되고, 제1 유입공(440A)에서 높이 방향으로 기 설정된 거리만큼 이격되어, 제2 유입공(440B)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
또한, 하우징(100)의 대향면(140)과 마주보는 베인(400')의 일면, 즉, 간극 C1과 접촉하는 베인(400')의 일면(상면)에는 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 유입공(440A)과 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)을 연결하는 제1 바이패스 유로(460A)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 유입공(440A)으로 유입된 유체는 제1 바이패스 유로(460A)를 통해 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)으로 각각 토출되는 제1 바이패스 유동(BF1)을 형성할 수 있다.In addition, on one surface (upper surface) of the vane 400' facing the
일 실시예로, 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)은 장공(long hole)일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)은 베인(400)의 전후 방향으로 길게 연장되는 장공 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 바이패스 유동(BF1)에 의해 누설 유동(LF)이 커버되는 범위가 넓어져, 유체 기계(10)의 누설 손실을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.In one embodiment, the 1a discharge hole 450A1 , the 1b discharge hole 450A2 , and the 1c discharge hole 450A3 may be long holes. More specifically, the 1a discharge hole 450A1 , the 1b discharge hole 450A2 , and the 1c discharge hole 450A3 may have a long hole shape extending long in the front-rear direction of the
일 실시예로, 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)은 동일한 유로를 공유할 수 있다. 즉, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)은 하나의 유입공인 제1 유입공(440A)에서 연장되는 제1 바이패스 유로(460A)의 적어도 일부를 공유할 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 유입공과 복수 개의 토출공을 연결하는 유로를 모두 개별적으로 형성하는 경우에 비해, 제1 바이패스 유로(460A)를 유동하는 유체의 압력 손실을 줄일 수 있어, 유체의 누설 유동(LF)을 보다 효과적으로 차단할 수 있다.In one embodiment, the 1a discharge hole 450A1 , the 1b discharge hole 450A2 , and the 1c discharge hole 450A3 may share the same flow path. That is, as shown in FIG. 7 , the 1a discharge hole 450A1 , the 1b discharge hole 450A2 , and the 1c discharge hole 450A3 are one of the first inlet holes 440A extending from the
또한, 플레이트(200)의 장착면(210)과 마주보는 베인(400')의 타면, 즉, 간극 C2와 접촉하는 베인(400')의 타면(하면)에는 제2a 토출공(450B1)과, 제2b 토출공(450B2)과, 제2c 토출공(450B3)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 유입공(440B)과 제2a 토출공(450B1)과, 제2b 토출공(450B2)과, 제2c 토출공(450B3)을 연결하는 제2 바이패스 유로(460B)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 유입공(440B)으로 유입된 유체는 제2 바이패스 유로(460B)를 통해 제2a 토출공(450B1)과, 제2b 토출공(450B2)과, 제2c 토출공(450B3)으로 각각 토출되는 제2 바이패스 유동(BFB)을 형성할 수 있다.In addition, the other surface of the vane 400' facing the mounting
제2 유입공(440B)과, 제2a 토출공(450B1)과, 제2b 토출공(450B2)과, 제2c 토출공(450B3)과, 제2 바이패스 유로(460B)의 다른 구성은 제1 유입공(440A)과, 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)의 구성과 동일할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Another configuration of the
도 7에는 유입공이 2개 형성되고, 그에 따른 토출공이 각각 3개씩 형성되는 것으로 나타냈으나, 이에 한정하지 않는다. 유입공과 토출공의 개수는 유체 기계(10)의 용량 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.7 shows that two inlet holes are formed and three discharge holes are formed accordingly, but the present invention is not limited thereto. The number of inlet holes and outlet holes may be appropriately selected in consideration of the capacity of the
일 실시예로, 제1 유입공(440A)은 베인(400')의 높이 방향 중심보다 윗쪽에 배치될 수 있다. 또한, 제2 유입공(440B)은 베인(400')의 높이 방향 중심보다 아랫쪽에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 유입공(440A)과 제2 유입공(440B)에서 유입되는 유체의 이동에 따른 압력 손실이 최소화되어, 제1 바이패스 유동(BF1)과 제2 바이패스 유동(BF2)이 누설 유동(LF)을 보다 확실하게 차단할 수 있다.In one embodiment, the
다른 실시예로, 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)은 베인(400')의 전후 방향을 기준으로 전연부(420)보다 후연부(430)에 근접하게 배치될 수 있다. 즉, 전연부(420)에 가장 근접하게 배치되는 제1a 토출공(450A1)도 베인(400')의 전후 방향을 기준으로 전연부(420)보다 후연부(430)에 근접하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 유체의 누설이 가장 빈번하고 강하게 발생하는 베인(400')의 후연부(430) 측에 토출공을 집중적으로 배치함으로써, 누설 유동(LF)을 확실하게 차단할 수 있다.In another embodiment, the 1a discharge hole (450A1), the 1b discharge hole (450A2), and the 1c discharge hole (450A3) are the trailing edge than the
마찬가지로, 다른 실시예로서 제2a 토출공(450B1)과, 제2b 토출공(450B2)과, 제2c 토출공(450B3)은 베인(400')의 전후 방향을 기준으로 전연부(420)보다 후연부(430)에 근접하게 배치될 수 있다. 즉, 전연부(420)에 가장 근접하게 배치되는 제2a 토출공(450B1)도 베인(400')의 전후 방향을 기준으로 전연부(420)보다 후연부(430)에 근접하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 유체의 누설이 가장 빈번하고 강하게 발생하는 베인(400')의 후연부(430) 측에 토출공을 집중적으로 배치함으로써, 누설 유동(LF)을 확실하게 차단할 수 있다.Similarly, in another embodiment, the 2a discharge hole 450B1, the 2b discharge hole 450B2, and the 2c discharge hole 450B3 are after the
다른 실시예로, 제1 바이패스 유로(460A)는 윗쪽을 향해 경사지도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 바이패스 유로(460A)의 길이가 보다 짧아져, 유체의 압력 손실을 줄임으로써 누설 유동(LF)을 보다 확실하게 차단할 수 있다.In another embodiment, the first
마찬가지로, 다른 실시예로서 제2 바이패스 유로(460B)는 아랫쪽을 향해 경사지도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 바이패스 유로(460B)의 길이가 보다 짧아져, 유체의 압력 손실을 줄임으로써 누설 유동(LF)을 보다 확실하게 차단할 수 있다.Similarly, as another embodiment, the second
다른 실시예로, 간극 C1과 접촉하는 베인(400')의 일면에 배치되는 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)과, 간극 C2와 접촉하는 베인(400')의 타면에 배치되는 제2a 토출공(450B1)과, 제2b 토출공(450B2)과, 제2c 토출공(450B3)은 베인(400')의 전후 방향으로 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 베인(400')의 상면에서 보았을 때, 베인(400')의 길이 방향으로 제1a 토출공(450A1)과, 제1b 토출공(450A2)과, 제1c 토출공(450A3)과, 제2a 토출공(450B1)과, 제2b 토출공(450B2)과, 제2c 토출공(450B3)이 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.In another embodiment, a 1a discharge hole 450A1, a 1b discharge hole 450A2, a 1c discharge hole 450A3, and a gap C2 disposed on one surface of the vane 400' in contact with the gap C1 The 2a discharge hole 450B1, the 2b discharge hole 450B2, and the 2c discharge hole 450B3 disposed on the other surface of the contacting vane 400' are staggered from each other in the front-rear direction of the vane 400'. can be placed. More specifically, when viewed from the upper surface of the vane 400', in the longitudinal direction of the vane 400', the 1a discharge hole 450A1, the 1b discharge hole 450A2, the 1c discharge hole 450A3 and , 2a discharge hole 450B1 , 2b discharge hole 450B2 , and 2c discharge hole 450B3 may be disposed so as not to overlap each other.
간극 C1의 간격 d1과, 간극 C2의 간격 d2가 서로 다르거나, 하우징(100)의 메인 유로(130)의 형상 등으로 인해 간극 C1을 이동하는 누설 유동(LF)과, 간극 C2를 이동하는 누설 유동(LF)의 거동이 서로 상이할 수 있다. 이와 같은 경우에도, 전술한 구성을 통해, 제1 바이패스 유동(BF1)과 제2 바이패스 유동(BF2)이 커버하는 영역을 서로 달리 배치함으로써, 누설 유동(LF)을 보다 확실하게 차단할 수 있다. The gap d1 of the gap C1 and the gap d2 of the gap C2 are different from each other, or the leakage flow LF moving through the gap C1 and the leak moving through the gap C2 due to the shape of the
본 발명의 실시예에 따른 유체 기계는 내부를 관통하여 배치되는 바이패스 유로를 구비하는 베인을 포함한다. 이에 따라, 유체 기계를 유동하는 유체의 일부가 바이패스 유로를 거쳐 토출되면서, 유체의 누설 유동을 차단함으로써 유체 기계의 누설 손실을 저감할 수 있다.A fluid machine according to an embodiment of the present invention includes a vane having a bypass flow passage disposed therethrough. Accordingly, while a portion of the fluid flowing through the fluid machine is discharged through the bypass flow path, the leakage loss of the fluid machine may be reduced by blocking the leakage flow of the fluid.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.In the present specification, the present invention has been described with reference to limited embodiments, but various embodiments are possible within the scope of the present invention. In addition, although not described, it will be said that equivalent means are also combined with the present invention as it is. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.
10: 유체 기계
100: 하우징
200: 플레이트
300: 로터
400, 400': 베인10: fluid machine
100: housing
200: plate
300: rotor
400, 400': vanes
Claims (3)
내부에 상기 플레이트가 배치되고, 상기 플레이트의 장착면과 대향하는 대항면을 구비하며, 유체가 입구부에서 유입되어 출구부로 토출되는 메인 유로를 구비하는 하우징; 및
상기 플레이트의 장착면 및 상기 하우징의 일면 중 적어도 어느 하나와 간극을 형성하도록 상기 장착면 상에 복수개 배치되며, 상기 메인 유로를 유동하는 상기 유체의 일부가 내부로 유입되어 상기 간극을 향해 토출되는 바이패스 유로를 구비하는 베인;을 포함하는, 유체 기계.A disk-shaped plate having a mounting surface;
a housing having the plate disposed therein, having a surface opposite to the mounting surface of the plate, and having a main flow path through which a fluid is introduced from an inlet and discharged to an outlet; and
A plurality of pieces are disposed on the mounting surface to form a gap with at least one of the mounting surface of the plate and the one surface of the housing, and a portion of the fluid flowing through the main flow path is introduced into and discharged toward the gap. A fluid machine comprising; a vane having a pass passage.
상기 베인은
전연부가 상기 유체의 고압 영역을 지향하도록 배치되고,
상기 바이패스 유로는
상기 전연부에 배치되는 유입공과, 상기 간극과 맞닿는 상기 베인의 적어도 일면에 배치되는 토출공을 구비하고,
상기 유입공으로 유입된 유체는 상기 토출공으로 토출되어, 상기 간극을 유동하는 상기 유체의 이동을 차단하는, 유체 기계.According to claim 1,
The vane is
the leading edge is disposed to face the high pressure region of the fluid;
The bypass flow path is
and an inlet hole disposed on the leading edge, and a discharge hole disposed on at least one surface of the vane in contact with the gap,
The fluid introduced into the inlet hole is discharged to the outlet hole to block movement of the fluid flowing through the gap.
상기 토출공은 장공 형상이며, 상기 베인의 일면에 복수개 배치되는, 유체 기계.3. The method of claim 2,
The discharge hole has a long hole shape, and a plurality of them are disposed on one surface of the vane, the fluid machine.
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