KR20220150292A - 팬 및 팬 블레이드들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전방 리딩 에지(2) 및 후방 트레일링 에지(3)를 갖는 팬 블레이드(1)에 관한 것이며, 팬 블레이드(1)는 리딩 에지(4)를 갖고, 리딩 에지(4)의 적어도 일부는 기복이 있고(undulated), 상기 에지는 특정 3차원 파형을 갖는 파동(W)을 형성한다.

Description

팬 및 팬 블레이드들

본 발명은 팬 및 팬 블레이드에 관한 것으로, 특히 원심 팬에 관한 것이다.

팬은 예를 들어, 열교환기 패키지를 통해 흡입이 발생하는 열교환기에서 사용된다. 그러나 이것은 팬으로의 유입을 매우 난류로 만든다. 팬으로의 난류 유입은 소음 방출을 크게 증가시켜 방해 소음을 유발한다. 유입을 특징화하기 위해, 난류의 정도(Tu)와 소위 난류 길이(Λ)는 측정에 의해 결정될 수 있다. 난류의 정도는 평균값에 대한 속도 변동의 크기의 비율이다. 난류 길이는 난류 구조들의 평균 치수이다. 이는 속도 변동이 상관되는 경로 길이에 대응한다. 열교환기는 본질적으로 핀들을 가지는 튜브들로 구성된다.

현재 팬들 또는 팬 휠들에 있어서, 유동 역학(flow mechanics)의 관점에서 유리한 팬 블레이드들은, 특히 달성된 유동 부피(flow volume) 또는 압력 빌드업(pressure build-up)과 관련하여 높은 성능을 가능하게 한다. 기본적으로, 난류 유동에도 불구하고, 부합하는 우수한 공기 역학을 가진 저소음 팬이 필요하다. 그러나, 팬의 작동 중에 강한 소음 발생이 종종 문제로 남아 있다. 소음은 난류 유입이 팬 블레이드에 부딪힐 때 발생한다.

종래 기술에는, 이러한 문제를 줄이기 위한 다양한 설계 해결책이 있다. 작동 소음을 줄이기 위해, DE 19948075 A는 돌출된 외부 코너를 갖는 이중-낫(double-sickled) , 리딩 블레이드 에지(leading blade edge)를 갖는 블레이드를 갖는 축류 팬을 사용한다. US 3416725 A는 이중-낫 리딩 에지(double-sickled leading edge )와 약간의 단일-낫 트레일링 에지(slightly single-sickled trailing edge)를 갖는 블레이드 형상을 보여준다.

DE 10326637 B3은 추가 해결책, 즉 외향으로 강하게 후퇴하는 리딩 에지를 갖는 S-형상 낫 모양의 블레이드를 갖는 교대 회전 방향을 갖는 팬을 기술한다. WO 1998005868 A1은 축류 팬 또는 그 블레이드 기하구조의 공기-음향 최적화를 위한 수치 방법을 개시하고 있고, 미국특허번호 2649921은 매우 짧고 넓은 블레이드 및 삼중-만곡형 리딩 및 트레일링 에지들을 갖는 팬을 제공한다. 또한, 미국특허번호 5533865 A는 블레이드가 톱니 형상의 트레일링 에지를 갖는 풍차용 로터를 개시하고 있다. 들쭉날쭉하거나(Jagged) 기복이 있는(undulated) 트레일링 에지들은 트레일링 에지 소음을 줄이기 위해 사용된다(예를 들어, GB 2497739 또는 EP 1801422 A2). DE 102009044824 A1은 트레일링 에지에서 소음의 발생을 줄이기 위해 트레일링 에지의 영역에서 구멍 형태의 다공성을 사용한다.

그러나, 난류 유입에 따라 리딩 에지에서의 소음 발생에 비해 트레일링 에지에서 발생하는 사운드가 이차적으로 중요하다.

기복이 있는 또는 들쭉날쭉한 리딩 에지는 또한 난류 유동에서 소음을 줄이기 위한 수단으로 알려져 있다. 미국특허번호 6431498 B1은 스팬방향(spanwise direction)으로 다양한 절단에 의해 생성되는 기복이 있는 리딩 에지를 설명한다. 전방 영역은 코드 방향으로 최대 두께까지 늘어난다. 미국특허번호 9249666 B2는 프로파일이 코드(chord)의 방향으로 늘어나지 않고, 대신 압력측 또는 흡입측을 향해 기준 프로파일을 남겨두는 리딩 에지 상에서 파동의 대안적인 설계를 설명한다. 이중 사인(sine) 형태의 특수 리딩 에지 파동은 EP 3121 376 B1에 설명되어 있다. WO2013/180296은 삼각형 형상을 갖는 들쭉날쭉한 리딩 에지를 사용한다. DE 102017212231 A1은 기복이 있는 리딩 에지와 기복이 있는 트레일링 에지의 조합을 설명한다. 리딩 에지 상의 파동은 트레일링 에지에 비하여 더 큰 파장을 갖는다.

파동 골(wave trough)은 기복이 있는 또는 들쭉날쭉한 리딩 에지들의 경우 소음이 발생되는 중요한 장소이다. 다른 간행물들은 골(trough)의 영역에서 베인(vane)의 수정들을 다룬다. JP6409666B2는 골 영역에서 블레이드에 추가 리딩 엘리먼트를 사용한다. JP5978886 B2는 골 내의 들쭉날쭉한 리딩 에지의 리세스를 설명한다.

이러한 기술적 배경에 대하여, 본 발명은 특히 난류 유입시 소음이 거의 없이 작동하고, 동시에 우수한 공기역학적 특성을 갖는 팬 또는 팬 블레이드를 제공하는 문제를 다룬다.

본 발명은 독립항들에 따른 팬으로 이러한 문제를 해결한다. 종속항들은 유리한 개발을 포함한다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 보다 나은 이해를 위해 사용된 몇 가지 용어들 및 용어가 설명된다. 이를 위해, 통상적으로 팬 주위의 공기 또는 팬에 의해 운반될 가스의 공기역학적 흡입 및/또는 배출을 위해 원주 주위에 배열된 여러 개의 팬 블레이드를 갖는 전형적인 원심 팬이 고려된다. 팬 블레이드는 바닥 디스크 또는 커버 디스크 또는 둘 모두에 의해 서로 연결될 수 있다.

더욱이, 각각의 팬 블레이드는 반경 방향 내부 리딩 에지(inner leading edge) 및 반경 방향 외부 트레일링 에지(outer trailing edge)를 갖는다. 또한, 회전 방향 및 팬 블레이드 프로파일에 따라, 흡입측(suction side) 및 압력측(pressure side)이 존재하며, 압력측은 팬이 작동할 때 의도된 회전 방향으로 흡입측을 리딩한다. 이와 관련하여, 팬 블레이드는 작동 시 유입되는 공기를 흡입하는 흡입측과, 공기를 토출하기 위한 압력이 빌드업(build up)되는 흡입측의 반대측에 압력측을 갖는다.

본 발명에 따른 팬은 난류 유입을 갖는 소음 감소 작동에 의해 비교가능한 종래의 팬과 구별된다. 이미 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 팬은 본 발명에 따른 적어도 하나의 팬 블레이드를 사용하며, 이는 그 특별한 형상으로 인해 비교가능한 종래의 팬에 비해 작동 동안 소음 발생이 줄어든다.

증가된 소음 발생의 메커니즘은 난류 유동이 시간에 따른 팬의 유동의 변화와 연관된다는 사실에 기초한다. 난류는 시간이 지남에 따라 블레이드 상에 발생하는 힘의 변동을 일으키며, 그 결과 대응하는 진동과 같은 사운드 방출이 트리거링된다. 특히 중요한 것은 그러한 변동의 강도이다. 유입시 난류의 정도 및 이에 따른 팬의 유입시 관련 유동 변수들의 변동이 클수록, 더 많은 사운드가 방출되거나, 또는 달리 말하면, 더 큰 사운드가 그러한 팬의 작동을 감지한다.

난류 유입에서의 블레이드 프로파일의 전방 리딩 에지의 다양한 수정의 조사는 리딩 에지가 기복이 있는(undulated) 또는 기복이 있는 들쭉날쭉한(jagged) 형상으로 설계되는 경우 긍정적인 음향 효과를 보여준다. 본 발명에 따르면, 방출된 사운드의 감소로 이어지는 본질적인 메커니즘은 블레이드 상의 소스가 상관관계가 없다(decorrelated)는 것인 것으로 평가될 수 있다. 난류 유입은 혼돈된 것처럼 보이지만 완전히 혼돈된 것이 아니라 기하학적 요인과 상관된다. 앞에서 언급된 길이(Λ)는 난류 변동들의 구체적인 상관관계가 결정될 수 있는 경로 길이이다.

그러나, 연구들은 음향적으로 효과적인 기복이 있는 리딩 에지(undulated leading edge)가 더 불량한 공기역학적 특성을 가지므로, 이러한 형상을 형성하는 것이 초기에 억제되는 것을 보여준다. 본 발명은 음향적으로 그리고 공기역학적으로 유리한 리딩 에지 파동의 특정 설계를 목적으로 한다. 본 발명에 따르면, 매우 특정한 파형의 형성이 특히 유리하다는 것이 나타났다.

본 발명의 기본 개념은 리딩 에지가 적어도 부분적으로 특정 3차원 파동-형상 형태(wave-shaped form)를 갖거나 또는 3차원적으로 기복이 있다는(undulated) 것이다. 파동의 특별한 설계는 종래 기술과 상당히 상이하다. 또한 기복이 있는 리딩 에지가 또한 다공성으로 설계되는 경우 유리하다. 본 발명에 따르면, 팬 블레이드는 리딩 에지(leading edge) 및 트레일링 에지(trailing edge)를 구비하고, 팬 블레이드는 적어도 일 영역에서 기복이 있는 리딩 에지를 구비하며, 이 에지는 주기 길이(λ)의 주기적으로 반복되는 파형(waveform)을 가지며, 이 파형은 사인 파형 또는 거의 사인 파형과 벗어나며(deviate), 특히 동일한 주기 길이(λ)를 갖는 사인 파형 또는 거의 사인 파형과 벗어난다.

규칙적으로 반복되는 물리적 현상의 경우 주기(주기 길이)는 현상이 반복된 후의 가장 작은 국부적 거리이다.

기복이 있는 리딩 에지가 2개 이상의 주기적으로 반복되는 파형을 갖는 경우에도 유리하다. 본 발명에 따른 효과는 원하는 파형이 다수의 주기에 걸쳐 형성될 때 발생한다.

이에 따라, 일정한 주기성(periodicity)을 갖는 리딩에지 또는 유입에지에 교번하는 골(trough)들과 마루(crest)들이 형성될 수 있다.

파장과 진폭의 최적 범위는 공기 역학적 및 음향 개선을 모두 가져오는 실험 테스트로부터 결정되었다. 파동의 소위 피크-대-골 값(H)은 최고점에서 최저점까지의 거리이다. 사운드 파워의 감소에 집중하기 위해, 큰 높이(큰 피크-대-골 값 H) 및 더 작은 파장(작은 λ/H)을 갖는 파동이 사용된다. 작은 피크-대-골 값들(H) 및 더 큰 파장들(더 큰 λ/H)은 수신 파워를 줄이는데 유리하다. 임펠러 직경(D)과 관련하여, 0.01≤H/D≤0.1 범위의 바람직한 피크/골 값(H)이 유리하다.

본 발명의 대응적으로 유리한 실시예에서, 파동 골들의 피크-골 값(H)은 기복이 있는 리딩 에지의 이 영역 내의 리딩 에지로부터 (유동 방향에서 볼 때) 각각의 파동 골까지 정의되고, 주기 길이(λ)와 피크-대-골 값(H) 사이의 비율에 대한 값들은 0.2 ≤ λ/H ≤ 2 범위에 있으며, 이 값들은 리딩 에지를 따라 변할 수 있다.

각각의 주기 동안, 딥-컷 파동 골들(deep-cut wave trough)을 갖는 사인 형상으로부터 벗어나는 파형, 즉 충분히 큰 확고한(pronounced) 골들이 제공되는 해결책이 특히 효과적인 것으로 입증되었다. 이러한 목적을 위해, 진폭 또는 피크-골 값은 팬 블레이드의 코드 길이(chord length)와 비교하여 특정 값을 가지도록 제공될 수 있다. 약간 확고하거나(pronounced) 또는 단지 사인 파동 골만이 충분히 효과적인 것으로 입증되지 않았다. 오히려, 기복이 있는 리딩 에지의 영역에서 파동 골의 피크-골 값은 바람직하게는 코드 길이(SL)의 대략 10% 내지 30%, 더 바람직하게는 코드 길이(SL)의 10% 내지 20% 이어야 한다. 따라서, 동일한 수의 주기를 갖는 가상의 사인 파동과 비교하여, 피크-골 값(peak-trough value)은 더 커야 하며, 이는 파동 골에서의 유동 방향에 비해 더 가파른 플랭크(flank)를 초래한다.

따라서, 반복 파형들이 2개의 "가파른" 파동 플랭크들이 서로를 향해 그리고 각각이 유동 방향에 대해 각도를 이루고 진행하며 주기 마다 적어도 하나의 파동 골을 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 리딩 에지의 이 영역(특히, 플랭크의 중간 근처의 부분)에서 파동 골에 경사지게 진행하는 (측방향) 파동 플랭크가 유동 방향에 대해 15° 내지 35°의 접선각(β), 바람직하게는 25° 내지 30°의 접선각(β)을 형성하는 것이 특히 유리하다.

이는 또한 사인 파동 골(sinusoidal wave trough)에서의 곡률의 과정과 비교하여 본 발명에 따른 파형의 골에서 상당히 더 강한 곡률을 필요로 한다.

다른 대안적인 실시예에서, 반복 파형(즉, 주기적으로 배열되는 파형)은 유입 리딩 에지를 향해 상류로 연장되는 중간 마루(crest)를 갖는 2개의 인접한 파동 골을 형성한다. 이 파형을 한정하는 2개의 측방향 플랭크(flank)는 전술한 바와 같이 대응하여 기울어져 있다.

본 발명에 따르면, 파동의 설계는 다음과 같을 수 있는데, 즉, 기복이 있는 리딩 에지의 영역 내의 파형은 가상의 사인 파동(sine wave)을 갖는 다수의, 특히 6개의 공통 교차점들(지지점들)을 적어도 부분적으로 또는 완전히 통과하고, 그 형태는 사인 파동으로부터 벗어난다.

2개의 파동 골들 사이에 파동 마루가 있는 대안적인 예시적인 실시예에서, 이러한 파동 마루의 피크-골 값(h2)은 바로 인접한 파동 마루 또는 마루들의 피크-골 값(H)의 대략 10% 내지 80%이다.

또한, 기복이 있는 리딩 에지를 대략 주기의 중간, 즉 반파장(half wavelength)에서 유동에 국부적으로 적응시키는 것이 유리하다. 이를 위해 블레이드의 압력측과 흡입측 사이의 중심선에 수직하는 리딩 에지의 오프셋이 도입된다. 이 오프셋은 리딩 에지를 향한 유동을 개선하고, 이 영역에서 유동 분리가 일어나는 것을 방지하는 것을 돕는다. 이 오프셋은 바람직하게는 흡입측 방향으로 구현된다. 이러한 측면에서, 블레이드 프로파일이 또한 기복이 있는 리딩 에지에 더하여 특정 부분에서 특정, 특히 기복이 있는 구조를 갖는 경우 유리하다. 이를 위해, 블레이드 프로파일(파동 마루의 영역에서 프로파일 섹션에서 볼 때)은 압력측(DS) 상에 돌출하는 불룩부(bulge)를 형성할 수 있고, 흡입측(SS)의 대응하는 대향 위치 상에 덴트(dent)를 형성할 수 있으며, 표면 프로파일은 유동 방향(V)에서 볼 때 표면 곡률이 2회 변화하는 방식으로 정의된다. 상부측(압력측)의 표면 프로파일이 하부측(흡입측)의 대향 표면 프로파일에 대략 대응하면, 블레이드 프로파일은 대략 일정한 두께를 갖지만, 압력측에서 약간 불룩하다.

추가적인 개선은, 흡입측을 향해 덜 만곡된 영역 또는 이웃하는 영역과 비교하여 리딩 에지의 영역(프로파일 섹션에서 볼 때)에서 전방에서 블레이드 프로파일이 흡입측을 향해 더 만곡된다는 사실에 있을 수 있다. 그 결과, 블레이드의 특정 추가적인 기복이 있는 구조가, 바람직하게는 한 주기, 더 바람직하게는 한 주기 중심에서 다음 주기의 간격으로 달성된다.

소음 거동의 추가적인 개선은 리딩 에지의 영역에 팬 블레이드를 장착함으로써 달성될 수 있고, 많은 수의 채널들이 압력측으로부터 흡입측(다공성을 갖는 영역)으로 팬 블레이드를 통과한다. 소음의 추가적인 감소는 난류와 상호작용하는 블레이드 에지의 영역에서 다공성을 사용함으로써 달성될 수 있고, 이들은 구멍 또는 슬롯에 의해 형성될 수 있다. 이들은 팬 블레이드의 흡입과 압력측 사이의 압력 균등화를 가능하게 하는 관통-개구들이다. 바람직한 실시예에서, 구멍 직경 또는 슬롯들의 폭은 대략 2 mm까지의 범위 내의 값들을 가정한다. 다공성 영역은 바람직하게는 유입 에지(inflow edge)의 부분 영역만을 포함하고, 그 부분 영역은 블레이드 길이의 약 20% 미만이다.

본 발명에 따른 복수의 기하학적 설계 요소의 조합은 특히 유리하며, 각각의 경우에 본 발명의 특정 특성이 고려되어야 한다. 예를 들어, 리딩 에지의 영역에서 다공성과 3차원 기복(undulation)의 조합이 가능하다.

본 발명은 특히 위에서 설명한 바와 같은 하나 이상의 팬 블레이드들을 갖는 원심 팬에 관한 것이다.

본 발명의 다른 유리한 개발들은 종속항들을 특징으로 하거나, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 설명과 함께 아래에서 더 상세히 제시된다.
특히:
도 1은 부분적으로 기복이 있는 리딩 에지를 갖는 팬 블레이드를 도시한다.
도 2는 S-형상을 설명하기 위해 리딩 에지 파동의 마루에서 팬 블레이드를 통한 프로파일 섹션(B)의 상세도를 도시한다.
도 3은 반전점(reversal points) 및 더 깊게 절개된 파동 골을 갖는 변형예에서, 리딩 에지에서의 파동의 사인 파형 및 이에 비해, 사인 파동의 지지점을 통과하는 수정된 파형의 개략도를 도시한다.
도 4는 파동의 중심에 추가적인 마루를 갖는 변형예에서, 리딩 에지에서 파동의 사인 파형 및 사인 파동의 지지점들을 통과하는 수정된 파형의 개략도를 도시한다.
도 5는 도 1에 따른 팬 블레이드를 통한 프로파일 섹션(C)의 상세도를 도시한다.
도 6은 7개의 팬 블레이드들을 갖는 예시적인 원심 팬을 도시한다.

이하, 본 발명은 도 1 내지 6을 참조하여 예시적인 실시예를 사용하여 더욱 상세히 설명되며, 도면들에서 동일한 참조 부호들은 동일한 구조적 및/또는 기능적 특징들을 나타낸다.

도 1은 부분적으로 기복이 있는 리딩 에지(leading edge)를 갖는 팬 블레이드(1)를 도시한다. 팬 블레이드(1)는 리딩 에지(2, 4) 및 트레일링 에지(3)와, 리딩 에지(4)로 지칭되는 리딩 에지 상의 적어도 부분적으로 기복이 있는 영역을 가지며, 리딩 에지(4)의 이 영역은 특정 파형의 파동을 형성한다. 기준 블레이드의 이론적인 기복이 없는 리딩 에지(non-undulated leading edge)는 2*로 표시되고, 이는 파동의 존재 없이 리딩 에지의 형상을 만드는 프로파일에 의해 특징화된다. 또한, 3개의 자오선(meridional) 프로파일 섹션 라인들(A, B 및 C)이 그려져 있다.

기복이 있는 리딩 에지(4)를 갖는 팬 블레이드(1)의 코드 길이가 기복이 없는 리딩 에지(2*)를 갖는 기준 블레이드의 코드 길이에 대략 대응하도록 프로파일 섹션(A)의 위치가 선택된다. 프로파일 섹션(B)의 위치는 기복이 있는 리딩 에지(4)를 갖는 팬 블레이드(1)의 파동 마루를 통과하도록 선택된다. 프로파일 섹션(C)의 위치는 팬 블레이드(1)의 리딩 에지의 기복이 있는 영역(4)의 골을 통과하도록 선택된다.

도 2는 S-형상의 파동 패턴을 설명하기 위해 팬 블레이드(1)의 리딩 에지(4)의 기복이 있는 영역에서의 프로파일 섹션(B)의 상세도이다. 기복이 있는 리딩 에지(4)를 갖는 프로파일은 기복이 없는 리딩 에지(2*)를 갖는 기준 프로파일을 흡입측(SS)의 방향으로 리딩 에지에 근접하고 압력측(DS)의 방향으로 더욱 하류로 남긴다. 이 목적을 위해, 블레이드 프로파일은 압력측(DS)으로부터 돌출하는 불룩부와 흡입측(SS)(점선 기준 프로파일과 반대)에 도달하는 덴트를 갖는다.

리딩 에지에서의 파형이 사인 파동에 기초하여 어떻게 도출되거나 최적화될 수 있는지에 관한 방법이 아래에서 설명된다. 파형은 사인 곡선의 여러 점들(S)에 의해 정의되고 곡선의 코스는 스플라인 보간(spline interpolation)의 결과이다. 도 3은 리딩 에지에서의 가상의 사인 파형(5) 및 사인 파동(5) 상의 6개의 지지점들(S) 및 파동의 중심에서의 추가적인 지지점(S1)을 통과하는 수정된 파형(6)의 개략도를 도시한다. 파동(6)의 피크-대-골 (H)은 최고점에서 최저점까지의 거리이다. 사인 파동으로부터의 편차는 길이(h1) 및 지지점(S)의 선택에 의해 정의된다. 이 파형(6)은 피크-골 값(H)과 관련하여 "더 깊게 절단된" 파형(6)의 골(7)를 제공한다.

사인 파동 형상과 비교하여, 골(7)을 향해 떨어지는 2개의 플랭크들(K1, K2)은 서로 더 가깝고, 이들의 받음각(angle of attack)은 유입 속도(v)의 방향에 대해 사인 파동에 비해 더 가파르다. 유효 유입 속도, 즉, 교란이 팬 블레이드의 리딩 에지에 부딪히는, 리딩 에지에 수직인 유입 속도(v)의 성분은 플랭크들(K1, K2)이 더 가파르면 감소된다. 이는 방출된 사운드의 보다 효과적인 감소를 가져온다. h1에 대한 바람직한 값들은 0 < h1 < h의 범위이고 h 는 사인 파동의 진폭이다.

도 4는 지지점의 위치의 또 다른 대안적인 변형을 도시한다. 파동의 중심에서의 지지점은 유동 방향에 대해 상류에 위치하므로, 추가적인 파동 마루(8)가 파동의 중심에 형성된다. 사인 파동으로부터의 편차는 길이(h2) 및 지지점(S)의 선택에 의해 정의된다. h2에 대한 바람직한 값들은 0 < h2 < 2h의 범위이며 h는 사인 파동의 진폭이다.

도 5는 유입에 대한 리딩 에지의 영역에서의 블레이드 프로파일의 국부적인 조정을 설명하기 위해 팬 블레이드(1)의 기복이 있는 리딩 에지 영역에서의 프로파일 섹션(C)의 상세도이다. 프로파일 섹션은 블레이드의 압력측과 흡입측 사이의 중심선에 본질적으로 수직인 원래의 리딩 에지(4)의 영역에서 압력측(DS)의 방향으로 길이(h3)만큼 시프트된다. 수정된 리딩 에지(9)를 갖는 이러한 방식으로 적응된 프로파일 섹션은 유동 분리 및 관련 소음 배출을 방지한다. 프로파일 섹션의 설명된 유리한 적응은 바람직하게는 파동의 중심에 있으며, 즉 이는 추가의 파동 마루(8) 영역 및 골(7) 영역 둘 모두에 있을 수 있다.

도 6은 5개의 팬 블레이드(1)를 갖는 예시적인 축류 팬을 도시한다.

본 발명의 구현예는 위에서 특정된 바람직한 예시적 실시예에 제한되지 않는다. 오히려, 근본적으로 상이한 설계의 경우에도 도시된 솔루션을 사용하는 다수의 변형이 고려될 수 있다.

Claims (13)

1. 리딩 에지(2, 4) 및 트레일링 에지(3)를 갖는 팬 블레이드(1)로서, 상기 팬 블레이드(1)는, 적어도 일부분의 영역에서, 사인 파형 또는 거의 사인 파형으로부터 벗어나고, 특히 동일한 주기 길이(λ)를 갖는 사인 파형 또는 거의 사인 파형으로부터 벗어나는 주기 길이(λ)의 주기적으로 반복되는 파형을 갖는 기복이 있는 리딩 에지(undulated leading edge)(4)를 갖는, 팬 블레이드(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 기복이 있는 리딩 에지(4)는 2개 이상의 주기적으로 반복되는 파형을 가지는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기복이 있는 리딩 에지(4)의 영역 내의 전방 에지(VK)로부터 상기 파동 골(7)까지 측정된 상기 파동(6)의 피크-대-골 값(H)은, 상기 주기 길이(λ)에 대해, 상기 유동 방향(V)에서 볼 때, 0.2 ≤ λ/H ≤ 2 범위의 값들을 갖고, 상기 값들은 상기 리딩 에지(2)를 따라 변할 수 있는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팬 블레이드가 특히 상기 기복이 있는 리딩 에지(4)의 영역에서 코드 길이(SL)를 갖고 상기 파동 골들(7)의 영역에서 상기 피크-골 값(H)이 바람직하게 상기 코드 길이(SL)의 약 10% 내지 30%, 더 바람직하게는 상기 코드 길이(SL)의 10% 내지 20%인 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반복되는 파형이 주기마다 상기 유동 방향(V)에 대해 각각 각도를 이루며 서로를 향해 진행하는 2개의 파동 플랭크들(K1, K2)을 갖는 적어도 하나의 파동 골(7)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 주기마다 상기 반복되는 파형이, 유입측 전방 에지(V) 방향으로 유동 방향(V)에 대해 반대 방향으로 연장되는, 상기 2개의 파동 골들(7) 사이에 놓이는 파동 마루(8)와 함께 유동 방향(V)에 대해 각도를 이루며 서로를 향해 진행하는 2개의 파동 플랭크들(K1, K2) 사이에 2개의 인접한 파동 골들(7)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 경사지게 진행하는 파동 플랭크들(K1, K2)은 15° 내지 35°의 접선각(β)으로, 바람직하게는 25° 내지 30°의 접선각(β)으로 상기 유동 방향(V)에 대해 그들의 플랭크 중심에서 또는 플랭크 중심 근처에서 연장되는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 2개의 인접한 파동 골들(7) 사이에 직접적으로 놓이는 파동 마루(8)의 파동의 피크-대-골 값이 바로 인접한 파동 마루들(7)의 피크-대-골 값의 대략 10% 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기복이 없는 영역(non-undulated region)에서, 적어도 기존 마루들(8)의 영역에서, 상기 기복이 있는 리딩 에지(4)가 상기 리딩 에지(2)에 대해 상기 유동 방향(V)에 대해 반대 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 파동 마루(8) 영역의 프로파일 섹션에서 볼 때, 상기 블레이드 프로파일은 압력측(DS)으로부터 돌출하는 불룩부(bulge)와 흡입측(SS)의 대응하는 대향 위치에 있는 덴트(dent)를 가지며, 그 표면 프로파일은 상기 유동 방향(V)에서 볼 때 표면 곡률이 2회 변화하는 방식으로 정의되는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리딩 에지(4)의 영역에서 전방의 프로파일 섹션에서 볼 때 상기 블레이드 프로파일이, 바람직하게는 한 주기의 거리에서, 더 바람직하게는 주기 중심에서 주기 중심까지의 거리에서, 상기 흡입측(SS)을 향해 덜 만곡된 영역 또는 이에 접하여 인접한 영역에 비교하여 상기 흡입측(SS)을 향해 더 만곡되는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팬 블레이드는 상기 리딩 에지(2)의 영역에서 적어도 부분적으로 다공성이고, 바람직하게는 상기 팬 블레이드를 통과하는 복수의 채널에 의한 것과 같이, 상기 압력측으로부터 상기 흡입측으로의 연결을 갖는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 하나 이상의 팬 블레이드(1)를 갖는 원심 팬.
    

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