KR20220000654U - 회전식 디플렉터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반경류를 이용한 연기 제거 및 배기 환기 디바이스, 즉 건물의 지붕에 설치된 반경방향(원심) 연기 제거 및 환기 팬에 관한 것으로, 화재 또는 가스 오염의 경우에 자연 통풍에 의해 구내로부터 연기, 가스 및 공기를 제거한다. 회전식 디플렉터는 베이스, 림, 블레이드 및 블레이드와 림이 그 주위에서 회전하는 축을 포함하고, 베이스, 허브를 지닌 림, 캡 및 블레이드는 플라스틱으로 모놀리식으로 캐스팅되고, 디플렉터는 서로의 내부로 설치되고 3개의 허브 보스로 이루어진 잠금 수단에 의해 연결되는 2개의 림을 포함하며, 블레이드는 상부 림과 하부 림에 설치되고, 상부 림과 하부 림을 설치하기 위해 베어링이 마련되며, 캡은 반구형 형태로 제조된다. 기술적인 결과는 기술적 수단 스택의 확장뿐만 아니라 기술적 작동 특징의 개선으로 구성된다.

Description

회전식 디플렉터

본 고안은 반경류를 이용한 연기 제거 및 배기 환기 디바이스, 즉 건물의 지붕에 설치된 반경방향(원심) 연기 제거 및 환기 팬에 관한 것으로, 화재 또는 가스 오염의 경우에 자연 통풍에 의해 구내로부터 연기, 가스 및 공기를 제거한다.

회전식 디플렉터는 주거 및 사무실 건물, 수영장, 격납고, 곡물 창고, 축산 단지, 지붕의 구조 요소(나무 지붕, 단열재, 선반 또는 폐쇄 천장)의 환기, 고층 아파트의 샤프트로부터 가스 및 증기 제거를 위해 그리고 적절히 제어되는 환기를 보장하는 데 사용된다.

별개의 곡선형 스트립으로 구성된 구형 형상의 디플렉터가 존재하며(SU 5224, Publ.: 30.04.1928), 이 디플렉터는 그 하단부에 의해 파이프 상에 배치된 링에 연결되고, 상부에서 볼트에 의해 연결된다.

해당 기술 수준에서는, 반경방향 루프 팬이 존재하며, 이 루프 팬에는 구형 쉘 형태의 곡선형 블레이드로 형성되고 굴뚝 파이프의 상부에 장착되는 임펠러가 설치되고, 임펠러는 수직축을 중심으로 회전하며, 수직 블레이드는 구형 구역을 넘어서 돌출하고 반경방향 바아를 사용하여 임펠러의 상부 베이스 상에 설치된다.

기술적 특징과 가장 관련이 있는 것은, 구형 쉘 형태의 곡선형 블레이드로 구성되고, 수직축을 중심으로 회전하는 임펠러를 지닌 반경방향 루프 연기 및 환기 팬이며, 임펠러의 상부 베이스에는 알루미늄 본체로 형성된 블레이드가 마련되고, 불소수지 허브도 또한 사용된다.

전술한 터보디플렉터 모델의 단점은

1. 그 개방 구조로 인해 습기와 눈이 쉽게 디플렉터 내부로 들어올 수 있다는 것이다. 모든 응축물은 축을 따라 아래로 흐르고, 허브 내로 이동하는데, 허브에는 베어링과 디플렉터의 이동 금속부가 위치하고, 이에 따라 산화로 인해 고장이 빨리 난다. 겨울에 베어링 내부로 그리고 회전 요소로 들어온 습기가 동결되어, 디플렉터가 해동될 때까지 회전이 중단된다.

2. 두랄루민과 금속은 부식 환경의 영향이 없더라도 접촉의 결과로 산화된다.

3. 금속 디플렉터의 상부에 눈이 있으며, 상부의 표면이 너무 평탄해서 눈이 자유롭게 떨어질 수 없기 때문에 이 눈은 나중에 무거운 얼음으로 변한다. 이것은 설치 시트의 불균형과 파손을 초래하며, 이로 인해 디플렉터 자체가 고장난다.

4. 금속 디플렉터는 무거우며, 이는 베어링에 대한 추가의 하중을 부여하여, 그 수명이 감소하게 된다. 두번째로는, 과량의 중량은 보다 강한 풍속을 요구하고, 이는 디플렉터의 전체 유효 수명을 크게 감소시킬 수 있다.

5. 금속 모델 블레이드의 단순 설계로 인해 공기역학적 특성이 불량해진다. 이러한 디바이스의 단점은, 낮은 풍속에서 임펠러가 저속 회전하여 충분한 팬 성능을 제공하지 않거나, 낮은 풍속에 의해 형성된 시작 토크가 극복할 수 없는 임펠러의 큰 관성으로 인해 전혀 회전할 수 없다는 것이다. 또한, 부품의 불균형과 결과적인 마찰로 인해, 디플렉터가 회전을 시작하기 어렵고(보다 강력한 바람이 필요함), 디플렉터가 장기간 회전할 수 없다. 시간이 흐를수록, 디플렉터는 균형을 점점 잃어, 그 결과 작동 시간이 감소한다.

6. 베이스에 구형 부품을 체결하는 것이 신뢰성이 없다. 강풍의 영향으로, 불량한 리벳과 얇은 금속으로 인해 베이스에 대한 헤드의 결합 위치에서 마운트가 변형된다. 심지어는 디플렉터가 설치 시트로부터 멀어지게 당겨질 수 있다.

7. 설계 피쳐(feature)로 인해, 금속 디플렉터의 다수의 부품이 균형이 맞지 않고 비대칭인데, 그 이유는 이들 부품이 수동 생산되기 때문이며, 오늘날에는 공장에서 완전 제작되는 디플렉터가 없다. 피공작물의 정확도 수준이 낮다. 따라서, 조립된 금속 디플렉터 모두는 또한 균형이 맞지 않고 비대칭이다. 금속 디플렉터는 항상 균형이 맞지 않기 때문에, 설치 후 균일하게 회전하지 않는다. 시간 경과에 따라, 디플렉터는 균형이 점점 맞지 않게 되고, 이에 따라 설치 시트가 파손되기 시작하여, 그 결과 이는 디플렉터의 파손을 초래한다. 디플렉터를 메인 본체에 의해 유지하면서 시트를 별도로 회전시키면, 디플렉터가 축에 대해 균형이 완전히 어긋나 있는 것을 볼 수 있다. 모든 구멍과 간극이 균형이 맞지 않고, 디플렉터 부품들의 체결이 비대칭이며, 통상 느슨하다. 리벳이 장착 구멍에 불량하게 체결되고, 너무 연성인 재료로 형성되기 때문에, 진동으로 인해 너무 빨리 파손되고, 구조체를 장시간 그 원래 형태로 유지할 수 없다.

8. 전술한 결점으로 인해, 금속 디플렉터는 베어링 및 이동 부품의 윤활로 이루어지는 빈번한 보수 관리를 필요로 하며, 금속 디플렉터는 루프에 위치하고 접근이 어렵기 때문에, 이는 종종 매우 문제가 된다.

9. 생산 스테이지에는 여러 단계가 있고 일반 사이클에서 수작업을 이용하기 때문에 제조 시간이 너무 길고 복잡하다. 또한, 수작업과 제조 시 금속 사용으로 인해, 금속 디프렉터의 제조 중에 완성품의 약 30 %가 불합격된다 - 이는 원가와 제조 속도에도 또한 크게 영향을 줌 - 는 사실로 인해 원가가 너무 높아진다.

10. 구조적 불균형과, 추가의 균형 악화로 인해, 금속 디플렉터는 금속 부품이 서로 마찰하여 큰 소음을 내기 시작한다.

본 고안의 기술적 과제는 기존 디플렉터의 단점 모두를 고려한 설계로 플라스틱 터보 디플렉터를 제조하는 것이다.

본 과제는, 회전식 디플렉터가 베이스, 림, 블레이드, 축, 베어링을 포함하고, 추가로 하나 이상의 림을 포함하는 반면, 림 모두가 허브와 함께 일체형으로 제조되어 허브가 허브 보스에 의해 서로 끼워지는 방식으로 설치되어, 블레이드가 설치되는 상부 림 및 하부 림을 형성하는 것이며, 캡이 반구형 형태로 형성되는 한편, 베이스, 허브를 지닌 림, 캡 및 블레이드는 플라스틱으로부터 모놀리식으로 캐스팅되는 것에 의해 해결된다.

2. 제1항에 따르면, 회전식 디플렉터는 강성 리브와 설치 시트 - 제2 링으로 제1 링을 둘러쌈 - 가 장착된 베이스를 갖고, 설치 시트는 중공부를 가지며, 림에는 강성 리브와 보강 설치 시트가 장착되고, 캡은 내측부에 링 형태의 강성 리브를 갖도록 형성되며, 캡에는 림에 대한 연결을 위한 래치가 설치되고, 블레이드의 상부 및 저부에는 림에 대한 열결을 위한 2개의 수평 강성 리브와 2개의 래치가 마련된다.

3. 제1항에 따르면, 회전식 디플렉터는 베이스 및 허브를 지닌 림을 갖고, 캡 및 블레이드는 폴리프로필렌으로 형성된다.

4. 제1항에 따르면, 회전식 디플렉터의 블레이드는 전방에서는 두께가 1 mm이고, 후방으로 갈수록 두께가 1.6 mm까지 두꺼워졌다가, 급격히 두께가 줄어들어, 베벨형(bevelled) 코너를 형성한다.

주어진 피쳐(feature) 세트에 의해 제공되는 기술적인 결과는 기술적 수단 스택의 확장뿐만 아니라 기술적 작동적 특징의 개선으로 구성된다.

회전식 또는 활성 디플렉터(터보 디플렉터)는 자연 환기 파이프의 유출구에 설치되고 풍력 에너지에 의해 구동된다. 이것은 전력을 소모하지 않고, 이에 따라 이 디바이스는 경제적으로 실현성이 있다.

상기 디바이스는 배기 공기를 실내에서 외부로 배출하도록 구성된다. 회전식 디플렉터의 작동은 종래보다 2배 내지 4배 더 효율적이고, 이에 따라 전체 배기 시스템의 효율을 높인다.

회전식 디플렉터는 대기 강수량과 이물질의 침입으로부터 환기 도관을 보호하고, 다락의 공기 온도를 낮춰 결로 형성으로부터 지붕을 보호하며, 내부 구역의 과열을 방지하고, 환기 도관의 지방 침착 및 먼지를 감소시키며, 도관 출구를 장식한다.

본 고안의 본질은 도면에 의해 예시된다.

도 1은 디바이스의 일반도이다.
도 2는 디바이스의 단면도이다.

회전식 디플렉터(터보 디플렉터)는 베이스(1) 및 바람의 방향과 관계 없이 항상 일방향으로 회전하는 터빈 헤드로 구성된다. 베이스(1)는 완전히 강성이며, 6개의 리브가 추가로 공동 시트에 의해 중앙에서 함께 체결된다. 결과적으로, 베이스는 완전히 강성이며, 변형되지 않을 수 있다.

설치 카커스[허브(2)를 지닌 림]가 로드[축(2)]에 의해 베이스에 부착되는데, 이는 전체 구조의 강도 및 강성을 보장하고, 블레이드(4) 및 공기역학적 캡(3)이 설치 카커스에 부착된다.

베어링(7)은 설치 카커스의 상부 및 저부 각각에 한 개씩 마련되는데, 이는 균형 및 균일한 비틀림 하중을 보장한다.

베이스(1)는 6개의 보강 리브와, 중공부를 지닌 설치 시트를 갖는다. 베이스는 모놀리식이다. 부품이 몰딩되기 때문에, 베이스는 완벽하게 균일하고 대칭이다. 6개의 리브 및 제2 링으로 제1 링을 둘러싸는 보강 중앙 설치 시트 덕분에, 베이스는 매우 튼튼하다. 설치 시트는 깊이 10 mm인 허브 형상의 중공부를 갖고, 이에 따라 축이 타이트하게 끼워지고 이상적으로 수직선에 센터링된다.

림(2)은 모놀리식이다. 부품이 몰딩되기 때문에, 베이스는 완벽하게 균일하고 대칭이다. 6개의 리브 및 제2 링으로 제1 링을 둘러싸는 보강 중앙 설치 시트 덕분에, 림은 매우 튼튼하다. 회전식 터보 디플렉터에는, 5 mm 높이의 각각의 허브(5)에서 3개의 보스에 의해 서로 설치되고, 서로 고정되는 2개의 림이 마련된다. 림에 있는 이들 보스는 서로의 내로 타이트하게 끼워지고, 이는 구조에 추가적인 강성을 제공한다. 림에 있는 주조 허브는 상부에서 3개의 강성 리브에 의해 보강된다. 2개의 림에 있는 허브는 일체형으로, 금속 축을 부식 환경으로부터 보호한다. 블레이드는, 양측부 상의 돌출부에 의해 각각의 블레이드를 단단히 고정하는, 각각의 림에 있는 20개의 테이퍼진 라운드형 구멍으로 인해 상부 림과 하부 림 내로 타이트하게 삽입된다. 림의 베이스에서, 허브 아래에는 베어링을 위한 10 mm 깊이의 설치 시트가 마련된다. 베어링 시트는 저부가 림 베이스 내로 매립되어, 베어링을 공격적인 환경으로 신뢰성 있게 보호하며, 베어링 수명 연장을 보장한다.

캡(3)은 반구형 형태로 형성되는데, 이는 눈과 얼음이 쌓이는 것을 허용하지 않고, 구조의 불균형을 방지한다. 외측부에는 20개의 공기역학적 강성 리브가 마련되어, 저속 풍속에서 디플렉터 회전을 향상시킨다. 캡은 모놀리식이기 때문에, 완벽하게 매끈하고, 대칭이며, 내구성이 뛰어나다. 내측부에는 링 형태의 보강 리브가 마련되어, 6개의 래치에 의해 캡을 림에 연결한다. 통상적인 디플렉터에서보다 크기가 훨씬 크기 때문에, 디플렉터의 내부 부품과 상부 베어링을 위한 보호 기능이 증가되며, 이는 내부부품과 베어링을 공격적인 환경으로부터 신뢰성 있고 보호하고, 디플렉터의 더 긴 서비스 수명을 보장한다.

블레이드(베인)(4)은 항공기 날개의 공기역학적 특성을 고려하여 설계되고, 그 형상을 반복한다. 블레이드는 전방에서는 두께가 1 mm이고, 그 후방에서는 두께가 1.6 mm로 두꺼워졌다가, 갑자기 두께가 줄어들어, 베벨형 코너를 형성한다. 이 형상은 바람이 더 많은 추력을 생성하게 하며, 이는 바람이 매우 약한 경우에 매우 중요하다. 블레이드는 상부 및 저부에 2개의 수평 보강 리브를 가지며, 이는 구조체 추가적인 강성을 제공한다. 상부와 저부에, 각각의 블레이드는 양측부에 돌출부가 마련되어 각각의 블레이드를 견고하게 고정하는 2개의 원통형 래치를 갖는다. 부품이 캐스팅되기 때문에, 블레이드는 완벽하게 균일하고, 대칭이며, 내구성이 뛰어나다.

회전식(활성) 디플렉터는 주로 베이스, 허브를 지닌 림, 캡, 플라스틱이나 프로필렌으로 이루어진 블레이드, 볼트 및 아연 도금 강으로 이루어진 축, 금속 베어링으로 이루어진다.

공기역학적 캡은 디바이스의 공기역학적 특성을 향상시키고, 강수에 대해 보호하여, 습기 침투로 인해 겨울에 베어링이 동결하는 것을 방지한다.

전술한 디플렉터의 구성으로 인해, 강성 골격, 회전 중의 균형, 무소음, 향상된 작동 특징(회전의 균일성, 회전 속도, 회전 기간, 회전을 시작하기 위한 최소 풍력) 및 훨씬 긴 서비스 수명이 달성된다.

디바이스는 다음과 같이 작동한다.

블레이드(베인)를 통과하는 바람은 디바이스의 헤드가 움직이게 하고, 이에 따라 시스템 내의 공기를 배출하고 추력을 향상시킨다. 모든 부품이 경량 재료로 형성되기 때문에, 초당 0.5 미터의 풍속이면 터보 디플렉터를 작동시키기에 충분하다. 이에 따라, 바람이 강할수록, 디바이스의 출력은 높아진다. 터보 디플렉터는 자율 작동을 제공하고, 역추력을 배제한다.

이에 따라, 개시된 회전식 디플렉터는 다음의 특성(장점)을 갖는다:

1. 플라스틱 디플렉터는 몰드 및 생산 라인을 사용하여 완전히 몰딩되고 제조되는데, 이는 사실상 수작업을 제거하고, 완벽한 정확도, 대칭 및 균형을 보장하며, 이는 균일한 회전을 보장한다. 이로 인해, 또한 신속하고 손쉬운 제조가 보장되고, 불합격품이 없으며, 원료에 염료를 첨가함으로써 임의의 색상이 균일해지고, 그 결과 생산비가 낮아진다. 2. 모든 부품은, 전체 디플렉터가 강성이 되고, 타이트하게 조립되어 시간이 지나도 느슨해지지 않으며 내구성이 있도록 하는 방식으로 구성된다. 림, 캡, 베이스 및 블레이드 상에는 강성 리브가 마련되고, 블레이드에는 양측부에 돌출부를 갖는 원통형 래치가 장착된다. 축이 삽입된 베이스의 구성도 또한 구조적 강성율 및 정밀한 균형을 목표로 한다. 전술한 디플렉터의 디자인으로 인해, 강성 골격, 회전 중의 균형, 무소음, 향상된 작동 특징 및 훨싼 더 긴 서비스 수명이 달성된다.

3. 디플렉터는, 시중의 모든 기존 모델보다 비틀림 특성 면에서 우수하도록 구성된다. 이는 블레이드 및 캡의 세심한 공기 영역, 구조의 정확한 균형 및 가벼운 중량에 의해 보장된다. 이 모든 것이 제안된 모델로 하여금 더 약한 바람에서 회전을 시작하고 더 긴 시간 동안 높안 속도로 회전하게 하며, 이는 궁극적으로 디플렉터의 더 큰 누적 총 유효 수명을 제공하고, 따라서 환기 시스템 전체의 훨씬 더 효율적인 작동을 제공한다.

4. 디플렉터는, 이 디플렉터의 모든 철제 부품(베어링, 축, 볼트)을 플라스틱에 의해 부식성 환경으로부터 보호하도록 하는 방식으로 구성된다. 상부 베어링과 볼트는 구형 캡으로 덮이고, 축은 림 허브로 덮이며, 하부 베어링과 볼트는 하부 림에 매립된다. 이것은 금속 요소의 내구성을 보장하고, 그 결과 디플렉터의 보다 긴 서비스 수명을 보장하는데, 그 이유는 플라스틱 자체가 시간이 흘러도 그 특징이 변하지 않기 때문이다. 추가로, 금속 부품의 보호는, 겨울철에 수분이 동결되고, 해동될 때까지 디플레터가 회전을 중단하는 금속 샘플과 달리, 겨울 내내 디플렉터의 중단 없는 작동을 보장한다. 이것은 또한 베어링의 윤활 - 지붕에서는 수행하기 어려울 수 있음 - 로 이루어진 디플렉터의 빈번한 유지 보수를 제거한다. 본 고안에서는 금속 부품 교체가 매우 쉽고, 이에 따라 디플렉터의 수명을 몇배나 늘릴 수 있다(금속 샘플의 경우, 베어링 및 축은 별도로 교체 불가함).

1 : 베이스 2 : 허브를 지닌 림(상부 및 하부)
3 : 캡 4 : 블레이드(베인)
5 : 볼트 6 : 축
7 : 베어링

Claims (4)

1. 베이스, 림, 블레이드, 축 및 베어링을 포함하는 회전식 디플렉터로서, 디플렉터는 추가의 림을 가지며, 림 모두는 허브와 함께 모놀리식(monolithic)이고 허브가 장착되며, 림은, 허브가 허브 보스에 의해 서로 끼워져 상부 림과 하부 림을 형성하도록 하는 방식으로 설치되며, 상부 림과 하부 림에 블레이드가 설치되고, 캡이 반구형 형태로 형성되고, 베이스, 허브를 지닌 림, 캡 및 블레이드는 플라스틱으로부터 모놀리식으로 캐스팅되는 것을 특징으로 하는 회전식 디플렉터.
2. 제1항에 있어서, 베이스는 강성 리브와, 제1 링을 제2 링으로 둘러싸는 설치 시트를 갖고, 설치 시트는 중공부를 가지며, 림에는 강성 리브와, 제1 링을 제2 링으로 둘러싸는 보강 설치 시트가 장착되고, 캡은 내측부에 링 형태의 강성 리브를 갖도록 형성되며, 캡에는 림에 대한 연결을 위한 래치가 설치되고, 블레이드의 상부 및 저부에는 림에 대한 연결을 위한 2개의 수평 강성 리브와 2개의 래치가 마련되는 것을 특징으로 하는 회전식 디플렉터.
3. 제1항에 있어서, 회전식 디플렉터는 베이스 및 허브를 지닌 림을 갖고, 캡 및 블레이드는 폴리프로필렌으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전식 디플렉터.
4. 제1항에 있어서, 회전식 디플렉터의 블레이드는 전방에서는 두께가 1 mm이고, 그 후방으로 갈수록 두께가 1.6 mm로 두꺼워졌다가, 급격히 두께가 줄어들어, 베벨형(bevelled) 코너를 형성하는 것을 특징으로 하는 회전식 디플렉터.