KR20220151219A - 팬 및 팬 블레이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전방 유입 에지(2) 및 후방 유출 에지(3)를 갖는 팬 블레이드(1)에 관한 것으로서, 팬 블레이드(1)는 적어도 부분적으로 파동형 유입 에지(4)를 갖고, 이는 특정 3차원 파형을 갖는 파동(W)을 형성한다.

Description

팬 및 팬 블레이드{Fan and fan blade}

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

팬은 예를 들어, 교환기 조립체를 통한 흡입을 위해 열교환기에서 사용된다. 그러나, 팬으로의 유입은 따라서 강하게 난류이다. 팬에 대한 난류 유입은 음향 방출의 상당한 증가를 초래하고, 이는 성가신 소음 발생을 의미한다. 난류(Tu)의 정도 및 소위 난류 길이 치수(Λ)는 유입을 특징화하기 위해 도량형으로 결정될 수 있다. 난류의 정도는 평균값에 대한 속도의 변동값의 비율이다. 난류 길이 치수는 난류 구조들의 평균 치수이다. 이것은 속도 변동들이 서로 상관되는 경로 길이에 대응한다. 열 교환기는 본질적으로 핀들(fins)을 가지는 파이프들로 구성된다.

현재의 팬 또는 팬 휠에서, 유동적으로 유리하게 형성된 환기장치 팬은 특히 달성된 통과 유동 부피(flow volume) 또는 압력 빌드업(pressure buildup)과 관련하여 높은 성능을 가능하게 한다. 원칙적으로, 난류 유입 유동에도 불구하고, 동시에 우수한 공기역학을 가진 저소음 팬이 요구되고 있다. 그러나, 팬의 작동에서 강한 소음 발생이 여기서 종종 문제로 남아 있다. 소음은 난류 유입이 환기장치 팬에 부딪힐 때 발생한다.

종래기술에서 이러한 문제를 줄이기 위한 다양한 설계 방법이 있다. 문헌 DE 19948075 A는 작동 소음을 줄이기 위해 돌출된 외부 코너를 갖는 이중-낫(double-sickled) 모양의 선단 팬 에지(leading fan edge)를 갖는 블레이드를 갖는 축류 팬을 사용한다. US 3416725 A는 이중-낫 모양의 유입 에지와 약간의 단일-낫 모양의 유출 에지를 갖는 블레이드 형상을 개시한다.

DE 10326637 B3은 또 다른 해결책, 즉 외향으로 강하게 후퇴하는 유입 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, US 2649921은 매우 짧고 넓은 블레이드 및 삼중-만곡형 유입 및 유출 에지를 갖는 팬을 제공한다. 또한, US 5533865 A는 블레이드가 톱니 형상의 유출 에지를 갖는 풍차용 로터를 개시하고 있다. 들쭉날쭉하거나(Jagged) 파동형(wavy) 유출 에지들은 유출 에지 사운드를 감소시키기 위해 사용된다(예를 들어, GB 2497739 또는 EP 1801422 A2). DE 102009044824 A1은 유출 에지에서 발생하는 사운드를 감소시키기 위해 유출 에지의 영역에서 홀 형태의 다공성을 사용한다.

그러나, 난류 유입의 경우, 유출 에지에서 발생하는 사운드는 유입 에지에서 발생하는 사운드와 관련하여 부수적으로 중요하다.

파동형 또는 들쭉날쭉한 유입 에지는 또한 난류 유입의 경우에 소음을 감소시키기 위한 수단으로 알려져 있다. US 6431498 B1은 스팬방향(spanwise direction)에서의 다양한 절단에 기인한 파동형 유입 에지를 설명한다. 전방 영역은 코드 방향(chord-wise direction)으로 최대 두께까지 연장된다. US 9249 666 B2는 유입 에지 상의 파동(wave)의 대안적인 설계를 기술하며, 여기서 프로파일은 코드 방향으로 연장되지 않고, 오히려 기준 프로파일을 압력측 또는 흡입측으로 남긴다. 이중 사인(sine) 형태의 특수 유입 에지 파동은 EP 3121 376 B1에 설명되어 있다. WO2013/180296은 삼각형 형상을 갖는 들쭉날쭉한 유입 에지를 사용한다. 문헌 DE 102017212231 A1은 파동형 유입 에지와 파동형 유출 에지의 조합을 설명한다. 유입 에지 상의 파동은 유출 에지에 비하여 더 큰 파장을 갖는다.

파동 골(wave trough)은 파동형 또는 들쭉날쭉한 유입 에지들에서 사운드의 발생의 중요한 위치이다. 추가 문헌들은 골(trough)의 영역에서 블레이드의 수정들에 관한 것이다. JP6409666B2는 골의 영역에서 블레이드에 추가 안내 엘리먼트를 사용한다. 골 내의 들쭉날쭉한 유입 에지의 리세스는 JP5978886B2에 설명되어 있다.

이러한 기술적 배경에서, 본 발명은 특히 난류 유입시 낮은 소음으로 작동함과 동시에 양호한 공기역학적 특성을 갖는 팬 또는 팬 블레이드를 제공하는 문제에 관한 것이다.

본 발명은 독립항들에 따른 팬을 사용하여 이러한 문제를 해결한다. 종속항들은 유리한 실시예들을 포함한다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 보다 나은 이해를 위해 사용된 몇 가지 개념 및 용어를 설명할 것이다. 이러한 목적을 위해, 일반적으로 팬에 의해 운반될 가스 또는 팬을 둘러싸는 공기의 유체 흡입 및/또는 압축을 위해 중앙 허브 상에 별 형상(star shape)으로 배열된 다수의 팬 블레이드를 갖는 전형적인 축류(axial) 및 사선(diagonal) 팬이 고려된다. 팬 블레이드들은 반경 방향 최외측 프로파일 표면에서 원주방향 링에 의해 서로 연결될 수 있다.

또한, 각각의 팬 블레이드는 의도된 회전 방향으로 작동을 이끄는(lead) 전방 유입 전압 및 의도된 회전 방향으로 팬의 작동을 따라가는(trail) 후방 유출 에지를 갖는다. 또한, 회전 방향 및 팬 블레이드 프로파일에 따라, 흡입측(suction side) 및 압력측(pressure side)이 존재하며, 압력측은 전형적으로 볼록측(convex side) 상에 위치되고 압력측은 전형적으로 팬 블레이드의 오목측(concave side) 상에 위치된다. 따라서, 팬 블레이드는 작동시 유입되는 공기를 흡입하는 흡입측 및 흡입측에 대향하는 압력측을 가지며, 압력측 상에서 공기를 배출하기 위한 압력이 빌드업된다.

본 발명에 따른 팬은 난류 유입(turbulent inflow)의 경우에 소음 감소 작동에 의해 바람을 보내는(fanned) 비교가능한 종래 팬과 관련하여 구별된다. 이미 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 팬은 본 발명에 따른 적어도 하나의 팬 블레이드를 사용하며, 이 팬 블레이드는 특별한 설계에 의해 비교 가능한 종래의 팬에 비해 감소된 소음 발생을 달성한다.

사운드의 발생 증가 메커니즘은 난류 유입이 팬의 유입의 시간적 변화와 연결되어 있는 것에 기초한다. 난류는 블레이드 상에 발생하는 힘의 시간적 변형(variation)을 초래하고, 그로 인해 대응하는 변동하는 사운드 방출이 트리거된다. 이러한 변동의 강도는 특히 중요하다. 유입시 난류의 정도가 커서 팬의 유입시 관련 유동 변수의 변동이 커질수록 사운드 방출이 더 강하게 발생하거나, 다시 말해 그러한 팬의 작동이 크게 감지된다.

난류 유입에서의 블레이드 프로파일의 전방측 유입 에지의 다양한 수정에 관한 연구는 유입 에지가 파동형(wavy) 또는 파동-유사 톱니형(wave-like serrated) 형태로 구현될 때 긍정적인 음향 효과를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 방출된 사운드 방출의 감소를 초래하는 필수적인 메커니즘은 소스들의 역상관관계(decorrelation)이 블레이드 상에서 발생한다는 것을 인식하는 것이 가능하였다. 난류 유입은 혼돈된 것처럼 보이지만 완전히 혼돈된 것이 아니라 기하학적 요인과 상관된다. 위에서 언급된 길이 치수(Λ)는 난류 변동들의 특정 상관관계가 설정될 수 있는 경로 길이이다.

그러나, 음향적으로 능동 파동형 유입 에지는 공기역학적으로 더 나쁜 특성을 가지므로, 이러한 형태를 설계하는 것이 초기에 억제되는 것으로 연구되었다. 본 발명은 음향적으로 그리고 공기역학적으로 유리한 유입 에지 파동의 특정 설계에 관한 것이다. 이는 매우 특정한 파형의 형성이 특히 유리하다는 것이 본 발명에 따라 나타나 있기 때문이다.

본 발명의 하나의 기본 개념은 적어도 섹션들에서 유입이 특정한 3차원 파동형 형태를 갖거나 3차원 파동형으로 만들어진다는 것이다. 파동의 특별한 형태는 종래 기술과 상당히 상이하다. 또한 파동형 유입 에지(wavy inflow edge)가 다공성을 갖도록 더 구현되는 것이 더욱 유리하다. 본 발명에 따르면, 유입 에지(inflow edge) 및 유출 에지(outflow edge)를 갖는 팬 블레이드가 제공되며, 여기서 팬 블레이드는 적어도 하나의 섹션에서, 사인 파형 또는 거의 사인 파형과 상이한, 특히 동일한 주기 길이(period length, λ)를 갖는 사인 파형 또는 거의 사인 파형과 상이한 주기 길이(λ)의 주기적으로 반복되는 파형을 갖는 파동형 유입 에지를 갖는다.

규칙적으로 반복되는 물리적 발생에서, 주기(주기 길이)는 발생이 반복되는 가장 작은 위치 거리이다.

파동형 유입 에지가 이러한 목적을 위해 2개 이상의 주기적으로 반복되는 파형을 갖는 경우 더욱 유리하다. 본 발명에 따른 효과는 원하는 파형이 다수의 주기에 걸쳐 형성될 때 발생한다.

파동 골들 및 파동 피크들은 따라서 전방 에지 상에, 즉 유입 에지를 따라 교번적으로 형성될 수 있으며, 이는 특정 주기성으로 제공된다.

공기역학적 개선과 동시에 음향 개선을 동시에 제공하는 최적의 파장 및 진폭 범위를 실험 연구로부터 확인하였다. 파동의 소위 피크-골 값(H)은 최고점에서 최저점까지의 거리이다. 사운드 파워의 감소에 초점을 맞추기 위해, 더 큰 높이(큰 피크-골 값(H)) 및 더 작은 파장(작은 λ/H)을 갖는 파동이 사용되는 경향이 있다. 입력 파워의 감소를 위해, 작은 피크-골 값들(H) 및 더 큰 파장들(더 큰 λ/H)이 유리하다. 임펠러 직경(D)과 관련하여, 0.01 ≤ H/D ≤ 0.1 범위의 바람직한 피크-골 값(H)이 유리하다.

본 발명의 대응하는 유리한 실시예에서, 파동 골의 피크-골 값(H)은 파동형 유입 에지의 이 영역의 전방 에지로부터 각각의 파동 골(유동 방향에서 볼 때)로 정의되고, 주기 길이(λ)와 피크-골 값(H) 사이의 비율에 대한 값들은 0.2 ≤ λ/H ≤ 2 범위이며, 이 값들은 유입 에지를 따라 변할 수 있다.

각 주기에서 깊게-절단된 파동 골을 갖는 사인 형태와 상이한 파형, 즉 충분히 강하게 확고된(pronounced) 파동 골이 제공되는 해결책이 특히 효과적인 것으로 입증되었다. 이러한 목적을 위해, 진폭 또는 피크-골 값은 팬 블레이드의 코드 길이(chord length)와 관련하여 특정 값을 갖도록 제공될 수 있다. 약하게 확고되거나(pronounced) 또는 단지 사인 파동 골만이 부적절하게 효과적인 것으로 나타났다. 오히려, 파동형 유입 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%이다. 따라서, 동일한 수의 주기를 갖는 가상의 사인 파동과 관련하여, 피크-골 값(peak-trough value)은 더 클 것이고, 이는 파동 골에서의 유동 방향과 관련하여 더 가파른 플랭크(flank)를 초래한다.

따라서, 반복되는 파형이 서로를 향해 연장되고 주기마다 유동 방향에 대해 경사지게 각각 연장되는 2개의 "가파른" 파동 플랭크를 갖는 적어도 하나의 파동 골을 형성하는 것이 바람직하다. 유입 에지의 이 영역(특히, 진입되는 플랭크에 가까운 섹션)에서 파동 골에 경사지게 연장되는 (측방향) 파동 플랭크가 15° 내지 35°의 접선각(β), 바람직하게는 25° 내지 30°의 접선각(β)으로 유동 방향에 대해 연장된다면 특히 유리하다.

이는 또한 사인 파동 골에서의 곡률 진행과 관련하여 본 발명에 따른 파형의 파동 골에서 상당히 더 강한 곡률 진행을 야기한다.

추가의 대안적인 예시적인 실시예에서, 반복 파형(즉, 주기적으로 배열되는 파형)은 유입측 전방 에지의 방향으로 유동 방향에 대해 연장되는, 사이에 위치된 파동 피크를 갖는 2개의 인접한 파동 골들을 형성한다. 이 파형을 한정하는(delimit) 2개의 측방향 플랭크(lateral flank)는 따라서 위에서 설명한 바와 같이 경사지게 연장된다.

본 발명에 따르면, 파동의 설계를 위해 다음의 프로세스가 사용될 수 있는데, 즉 파동형 유입 에지의 영역에서의 파형은 적어도 섹션들에서 또는 완전히 다수의, 특히 가상의 사인 파동을 갖는 6개의 공통 교차점들(지지점들)을 통해 연장되지만, 사인 파동과는 그 형상이 상이하다.

파동 피크가 2개의 파동 골들 사이에 위치하는 대안적인 예시적인 실시예에서, 이러한 파동 피크의 피크-골 값(h2)은 바로 인접한 파동 피크(들)의 피크-골 값(H)의 절대 값에서 대략 10% 내지 80%이다.

게다가, 대략 주기의 중간, 즉 반파장에서 유동에 국부적으로 파동형 유입 에지를 적응시키는 것이 유리하다. 이를 위해 블레이드의 압력측과 흡입측 사이의 중심선에 수직하는 유입 에지의 오프셋이 도입된다. 이 오프셋은 유입 에지의 유입을 향상시키고 이 영역에서 유동 분리를 피하는 것을 돕는다. 이러한 오프셋은 압력측 방향으로 구현되는 것이 바람직하다. 블레이드 프로파일이 특정, 특히 파동형 유입 에지 외에도 특정 섹션에서 파동형의 구조를 갖는 경우 훨씬 유리하다. 이를 위해, 블레이드 프로파일(파동 피크의 영역의 프로파일 섹션에서 볼 때)은 흡입측(SS)에 돌출하는 범프 및 압력측(DS)의 대응하는 대향 위치에 덴트를 각각 형성할 수 있으며, 표면 프로파일은 유동 방향에서 볼 때 표면 곡률이 2회 변화되도록 각각의 경우에 정의된다. 상부측(흡입측)의 표면 프로파일이 하부측(압력측)의 대향 표면 프로파일에 대략 대응하면, 블레이드 프로파일은 대략 균일한 두께를 갖지만, 흡입측에서 다소 불룩(bulge)하다.

추가의 개선점은, 블레이드 프로파일이 압력측으로 덜 만곡된 영역 또는 그에 인접한 영역에 비해 유입 에지의 영역(프로파일 섹션에서 볼 때)에서 압력측으로 전방으로 더 멀리 만곡된다는 것일 수 있다. 따라서, 블레이드의 특정한 추가적인 파동형 구조가 달성되며, 바람직하게는 한 주기의 간격, 보다 바람직하게는 주기 중심으로부터 주기 중심까지의 간격을 갖는다.

팬 블레이드는 압력측에서 흡입측으로 팬 블레이드를 통해 복수의 연속적인 채널을 갖는 유입 에지의 영역(다공성을 갖는 영역)에 형성된다는 점에서 소음 거동의 추가적인 개선이 달성될 수 있다. 난류와 상호작용하는 블레이드 에지의 영역에서 다공성의 사용으로 인해, 사운드 방출의 추가적인 감소가 달성될 수 있으며, 여기서 이들은 구멍 또는 슬롯에 의해 형성될 수 있다. 이들은 팬 블레이드의 흡입측과 압력측 사이의 압력 균등화를 가능하게 하는 관통 개구들이다. 구멍 직경 또는 슬롯들의 폭은 바람직한 일 실시예에서 대략 2 mm까지의 범위 내의 값들을 가정한다. 다공성 영역은 바람직하게는 유입 에지의 섹션만을 포함하고, 여기서 섹션은 블레이드 길이의 최대 대략 20% 미만이다.

본 발명에 따른 다수의 기하학적 설계 요소의 조합이 특히 유리하고, 여기서 본 발명에 특정한 특별한 특징이 각각의 경우에 고려되어야 한다. 그에 따라, 예를 들어, 유입 에지의 영역에서 다공성과 3차원으로 형성된 파동의 조합이 가능하다.

본 발명은 특히 하나 이상의 위에서 설명한 팬 블레이드들을 갖는 축류 또는 사선 팬에 관한 것이다.

본 발명의 다른 유리한 개량들은 종속항들을 특징으로 하거나 또는 도면들에 기초하여 본 발명의 바람직한 실시예의 설명과 함께 이하에서 더 상세히 설명된다.

도면에서:
도 1은 섹션에서 파동형 유입 에지를 갖는 팬 블레이드를 도시한다.
도 2는 특정 "S-파형"을 설명하기 위해 유입 에지 파동의 피크에서 팬 블레이드를 통한 프로파일 섹션(B)의 상세도를 도시한다.
도 3은 유입 에지에서의 파동의 사인 파형 및 이와 관련하여 수정된 파형을 개략적으로 도시하며, 이는 사인 파동의 지지점(support point)을 통해 연장되고, 변형은 변곡점(inflection point) 및 더 깊게 절단된 파동 골(deeper-cut wave trough)을 갖는다.
도 4는 유입 에지에서의 파동의 사인 파형 및 이와 관련하여 수정된 파형의 개략도를 도시하며, 이는 사인 파동의 지지점을 통해 연장되고, 변형은 2개의 파동 골(wave trough) 사이에 추가적인 파동 피크를 갖는다.
도 5는 추가 파동 피크를 갖는 섹션들에서 유입 에지 파동형을 갖는 팬 블레이드를 도시한다.
도 6은 반파장에서의 유동각의 적응을 설명하기 위해 패밀리에 대한 프로파일 섹션에 대한 상세도를 도시한다.
도 7은 5개의 팬 블레이드를 갖는 예시적인 축류 팬을 도시한다.
도 8은 5개의 팬 블레이드를 갖는 원주방향 링을 갖는 예시적인 사선 팬을 도시한다.

본 발명은 도 1 내지 도 8을 참조하여 예시적인 실시예에 기초하여 이하에서 더 상세하게 설명되며, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 구조적 및/또는 기능적 특징을 나타낸다.

도 1은 섹션에서 파동형인 유입 에지를 갖는 팬 블레이드(1)를 도시한다. 팬 블레이드(1)는 유입 에지(2, 4) 및 유출 에지(3) 및 또한 유입 에지(4)에 의해 식별되는 유입 에지 상의 적어도 부분적으로 파동형 영역을 가지며, 유입 에지(4)의 이 영역은 특정 파형의 파동을 형성한다. 파동형 유입 에지가 없는 기준 블레이드의 유입 에지는 2^*로 식별된다. 기준 블레이드는 본 발명의 특징이 없는 최적화되지 않은 블레이드를 나타낸다.

또한, 2개의 원주 방향으로 연장하는 프로파일 섹션 선들(A 및 B)이 도시되어 있다. 프로파일 섹션(A)의 위치는 파동형 유입 에지(4)를 갖는 팬 블레이드(1)의 코드 길이가 비-파동형 유입 에지(2^*)를 갖는 기준 블레이드의 코드 길이에 대략 대응하도록 선택된다. 프로파일 섹션(B)의 위치는 파동형 유입 에지(4)를 갖는 팬 블레이드(1)의 파동 피크를 통해 연장되도록 선택된다.

도 2는 S-형상 파동을 설명하기 위한 팬 블레이드(1)의 유입 에지(4)의 파동형 영역에서 프로파일 섹션(B)의 상세도이다. 파동형 유입 에지(4)를 갖는 프로파일은 압력측(DS)의 방향에서 유입 에지에 근접하고 흡입측(SS)의 방향에서 더 하류인 비-파동형 유입 에지(2^*)를 갖는 기준 프로파일을 남긴다.

유입 에지에서의 파형이 사인 파동으로부터 시작하여 어떻게 도출되거나 최적화될 수 있는지에 대한 측정이 이하에서 설명된다. 파형은 사인 곡선의 여러 지지점(S)에 걸쳐 정의되고 곡선 프로파일은 스플라인 보간(spline interpolation)에 의해 생성된다. 이러한 목적을 위해, 도 3은 유입 에지에서의 가상의 사인 파형(5) 및 사인 파형(5) 상의 6개의 지지점(S) 및 파동의 중간에 있는 추가 지지점(S1)을 통해 연장되는 수정된 파형(6)의 개략도를 도시한다. 파동(6)의 피크-골 값(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)에 대해 파형(6)의 "더 깊게 절단된" 파동 골(7)를 야기한다.

사인 파형과 비교하여, 파동 골(7)를 향해 떨어지는 2개의 플랭크(flank)는 서로 더 가깝게 위치하고, 이들의 받음각(angle of attack)은 유입 속도(v)의 방향에 대해 사인 파동에 대해 더 가파르다. 팬 블레이드의 유입 에지 상에서 교란이 부딪치는 유입 에지에 수직인 유입 속도(v)의 성분, 즉 유효 유입 속도는 에지의 더 가파른 프로파일로 감소된다. 이는 방출된 사운드의 보다 효과적인 감소를 초래한다. h1에 대한 바람직한 값들은 바람직하게는 0 < h1 < h의 범위이고 h 는 사인 파동의 진폭이다.

도 4는 지지점의 위치의 또 다른 대안적인 변형을 도시한다. 파동의 중간에 있는 지지점은 유입 방향에 대해 상류에 위치하므로, 추가적인 파동 피크(8)가 파동의 중간에 있는 결과를 초래한다. 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 추가적인 파동 피크(8)를 갖는 섹션에서 유입 에지(4) 파동형을 갖는 구현된 팬 블레이드(1)를 도시한다. 프로파일 섹션 선(C)을 갖는 것으로 도시된 이러한 원주 방향으로 연장하는 프로파일 섹션은 파동형 입력 에지(4)를 갖는 패밀리(1)의 추가적인 파동 피크(8)를 통해 연장되도록 선택된다.

도 6은 유입에 대한 유입 에지의 영역에서의 블레이드 프로파일의 국부적 적응을 설명하기 위해 팬 블레이드(1)의 파동형 유입 에지의 영역에서의 프로파일 섹션(C)의 상세도이다. 프로파일 섹션은 블레이드의 압력측과 흡입측 사이의 중심선에 본질적으로 수직인 영역 유입 에지(4)의 영역에서 압력측(DS)의 방향으로 길이(h3)만큼 시프트된다. 따라서 수정된 유입 에지(9)를 갖도록 적응된 프로파일 섹션은 유동 분리 및 그에 연결된 소음 방출을 방지한다. 프로파일 섹션의 설명된 유리한 적응은 바람직하게는 파동의 중간에 있으며, 즉, 이는 추가적인 파동 피크(8)의 영역 및 골(7)의 영역 둘 모두에 위치될 수 있다.

도 7은 5개의 팬 블레이드(1)를 갖는 예시적인 축류 팬을 도시한다.

도 8은 5개의 팬 블레이드(1)를 갖는 원주방향 링(10)을 갖는 예시적인 사선 팬을 도시한다.

본 발명은 그 실시예에서 위에서 설명한 바람직한 예시적인 실시예로 제한되지 않는다. 오히려, 근본적으로 상이하게 설계된 실시예에서도 설명된 해결책을 사용하는 다수의 변형이 고려될 수 있다.

Claims (10)

1. 유입 에지(2, 4) 및 유출 에지(3)를 갖는 방사형 팬용 팬 블레이드(1)로서, 상기 팬 블레이드(1)는, 적어도 하나의 섹션에서, 사인 파형 또는 거의 사인 파형과 상이하고, 특히 동일한 주기 길이(λ)를 갖는 사인 파형 또는 거의 사인 파형과 상이한 주기 길이(λ)의 주기적으로 반복되는 파형을 갖는 파동형 유입 에지(4)를 갖는, 상기 팬 블레이드(1)에 있어서, 상기 반복되는 파형이 주기마다 유동 방향(V)에 경사지게 서로를 향해 연장되는 2개의 플랭크들(K1, K2) 사이의 2개의 인접한 파동 골들(wave troughs, 7)을 형성하고, 파동 피크(8)가 상기 2개의 파동 골들(7) 사이에 위치되고, 상기 피크는 상기 유동 방향(V)에 대해 상기 유입측 전방 에지(V)의 방향으로 연장되고, 그리고 2개의 인접한 파동 골들사이에 직접 위치하는 파동 피크(8)의 파동의 피크-골 값은 바로 인접한 파동 피크(들)(7)의 피크-골 값의 절대값에서 대략 10% 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 파동형 유입 에지(4)는 2개 이상의 주기적으로 반복되는 파형을 가지는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파동형 유입 에지(4)의 영역 내의 전방 에지(VK)로부터 상기 파동 골(7)까지 측정된 상기 파동(6)의 피크-골 값(H)은, 상기 주기 길이(λ)에 대해 상기 유동 방향(V)에서 관찰되는 값들을 갖고, 상기 값들은 0.2 ≤ λ/H ≤ 2 범위이고, 상기 값들은 상기 유입 에지(2)를 따라 변할 수 있는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팬 블레이드는, 특히 상기 파동형 유입 에지(4)의 영역에서, 코드 길이(SL)를 가지며, 상기 파동 골들(7)의 영역에서 상기 피크-골 값(H)은 바람직하게는 상기 코드 길이(SL)의 대략 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 경사지게 연장되는 파동 플랭크들(K1, K2)은 15° 내지 35°의 접선각(β), 바람직하게는 25° 내지 30°의 접선각(β)으로 상기 유동 방향(V)에 대해 그 플랭크 중간부 내로 또는 그 플랭크 중간부에 근접하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파동형 유입 에지(4)는, 적어도 파동 피크(8)가 제공된 영역에서 비-파동형 영역을 갖는 한, 상기 비-파동형 영역에서의 상기 유입 에지(2)에 대해 상기 유동 방향(V)에 대해 돌출하는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 파동 피크(8)의 영역의 프로파일 섹션에서 볼 때, 블레이드 프로파일은, 흡입측(SS)으로부터 돌출하는 범프(bump)와, 압력측(DS)의 대응하는 대향 위치에 덴트(dent)를 각각 가지며, 그 표면 프로파일은 상기 유동 방향(V)에서 볼 때 표면 곡률이 2회 변화되도록 각각 정의되는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 프로파일 섹션에서 상기 유입 에지(4)의 영역에서 정면을 볼 때 상기 블레이드 프로파일이 상기 압력측(DS)을 향해 덜 만곡된 영역 또는 그에 인접한 영역에 비해 상기 압력측(DS)을 향해 더 멀리 만곡되며, 바람직하게는 한 주기의 간격을 가지고, 더욱 바람직하게는 주기 중심으로부터 주기 중심까지의 간격을 가지고 만곡되는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팬 블레이드는 상기 유입 에지(2)의 영역 내의 적어도 섹션들에서 다공성으로 형성되고, 바람직하게는 압력측으로부터 흡입측으로의 연결을 가지며, 예를 들어 상기 팬 블레이드를 통해 연장되는 복수의 채널을 갖는 것을 특징으로 하는, 팬 블레이드(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 팬 블레이드(1)를 갖는 축류팬(axial fan) 또는 사선팬(diagonal fan).
    

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