KR930010734B1 - 액체 혼합장치, 그에 적합한 임펠러 및 임펠러 장착장치 - Google Patents

액체 혼합장치, 그에 적합한 임펠러 및 임펠러 장착장치 Download PDF

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엔 솔즈먼 로널드
티이 맥티못트 케이스
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제네랄 시그날 코오포레이션
밀턴 이이 클라인먼
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Abstract

내용 없음.

Description

액체 혼합장치, 그에 적합한 임펠러 및 임펠러 장착장치
제1a도는 탱크를 부분적으로 절개하여 내부의 임펠러와 축을 보이게 한 이 발명의 혼합장치의 사시도.
제1b도는 제1a도에 예시된 임펠러 날개깃중 하나의 사시도.
제2a도는 후방에서 바라본 즉, 날개깃의 뒷전에서 본 날개깃, 허브 및 날개깃의 프로플렛으로 구성된 한 임펠러 섹션의 배면도.
제3a도는 제2a도에 예시된 날개깃의 평면도.
제2b도는 제2a도 및 제3a도에 예시된 허브단편의 우측 단부도.
제3b도는 제2a,2b 및 제3a도에 예시된 허브단편의 일부분에 대한 제2b도의 3A-3A선 확대 파단 단면도.
제4a도는 임펠러 허브 및 축에 장착되어 임펠러 허브에서 연장하는 날개깃을 예시하는 파단도.
제5a도는 제4a도의 5-5선 단면도.
제4a도 및 5a도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 임펠러를 축에 조립하기 위한 수단을 나타내는데, 제4b도는 축단면도이고, 제5b도는 제4b도의 5A-5A선 단면도.
제6도는 제2a 및 3a도에 보인 임펠러의 선단부와 프로플렛의 제3b도의 6-6선 단면도.
제7도는 제2a 및 3a도에 보인 임펠러 섹션을 나타내는 제2b도의 7-7선 단부도.
제8도는 제1a도에 보인 축의 정면도.
제9도는 허브를 축에 장착하기 위한 수단을 부분적으로 제공하는 허브링들중 하나의 평면도.
제10도는 허브링의 제9도의 10-10선 단면도.
제11도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축의 일부분 및 임펠러가 장착될 부위의 파단 단면도.
제12,13, 및 14도는 제1a,1b,2a 및 3a도에 예시된 임펠로 날개깃의 두께, 폭 및 비틀림에 있어서 현재로서 바람직한 변화추이의 도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 탱크 14 : 측벽
16 : 바닥 18 : 임펠러 시스템
20, 150 : 축 22, 130, 152 : 장착 부위
24 : 임펠러 26, 28, 30 : 날개깃
32 : 허브
34, 35, 36, 134, 135, 136 : 허브단편
38, 41, 140, 142 : 허브링 40, 42, 44 : 프로플렛
46 : 날개깃 기저부 48 : 날개부 선단부
50 : 날개부 앞전 52 : 날개부 뒷전
58 : 날개깃 시위 60 : 기저 부분
62 : 선단 부분 70, 72 : 고압 표면
74, 76 : 저압 표면 84 : 토오크 키
86 : 쓰러스트 키 90 : 토오크 키홈
92, 94, 158, 160 : 쓰러스트 키홈
93 : 플러그 154 : 유리 기포 강화층
본 발명은 혼합장치에 관한 것으로서 특히, 혼합 탱크와 같은 용기안에 담겨져 있는, 고체와 기체를 포함한 액체 매체나 액체 현탁 매체를 혼합하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 주요 특징은 액체의 혼합, 고체 현탁액의 혼합, 유화, 공기를 불어 넣는 것 등의 화학 공정과 같은 상업적 산업상 응용이 가능할 뿐만 아니라 섬유-보강 플래스틱(FRP)이라고도 불리는 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 된 임펠러를 이용한 혼합 시스템으로 기타 산업적이고 상업적인 혼합 작업을 수행할 수 있는 혼합장치를 제공한다는 점이다.
섬유-보강 플래스틱의 경량성과 화학적 저항성과 같은 장점을 이용하기 위해 파이프, 선체, 탱크 및 항공기 프로펠러 등의 다양한 품목들이 섬유-보강 플래스틱으로 만들어져 왔지만, 그러한 복합 재료의 바람직한 특성들을 이용한 실질적이고 효과적인, 상업적 산업상 응용가능한 혼합장치는 아직까지 만족스럽게 제공되고 있지 않다.
복합 재료는 혼합 임펠러 시스템이 받는 반동 하중에 대처할 수 있는 구조적 특성을 가지고 있지 않다. 예를들어 복합 재료가 과도 응력을 받으면, 이 재료는 파괴 모우드로 들어간다. 과도 응력은 구조물이 받는 집중점 하중에 기인할 수 있다. 통상적인 임펠러의 재료인 금속의 경우, 그러한 점 하중은 국소 변형 강화에 의해 수용된다. 복합 재료는 점 하중에 대하여 강화로써 대응하지 않고 단지 파괴된다.
본 발명에 따라 여러가지 상호 보완적 방법으로 문제점의 해결을 시도해왔다. 특정 임펠러 날개깃 형상, 및 특정 허브, 축형상 그리고 임펠러를 축에 장착하는 수단을 이용하여 파괴 모우드를 야기할 수 있는 응력 증가를 피하는 방식으로 축의 임펠러가 받는 반동 하중을 배분할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 날개깃의 형상과 특정 프로플렛을 날개깃에 효과적으로 설치하므로써 축방향 유동계가 필수적으로 만들어지기 때문에 선단 와류가 크게 감소되며 이것은 곧 높은 펌핑 효율에 해당된다는 것도 밝혀졌다. 이처럼 새로이 발견된 임펠러 시스템 형상과 복합 재료 코어를 이루는 섬유 재료를 이용하므로써, 임펠러 시스템의 강도와 강성이 증대된다.
개선된 구조적 특징, 유동 조절 특징과, 섬유 코어 설계에 의한 구조적 특성을 모두 이용하므로써 섬유 및 플라스틱 복합 재료로 된 상업 및 산업용 혼합장치를 만족스럽게 설치할 수 있다. 혼합장치는 경량성과 같은 재료 특성으로부터 장점을 얻을 수 있다. 이 특성으로 인하여 임펠러는 축 임계 속도에 도달하지 않은채 금속축과 임펠러에 비해 더 고속으로 혹은 선택적으로 축이 실제로 더 길면서도 동일한 속도로 회전할 수 있다. 따라서 동일한 용량의 금속 임펠러에 비하여 더 적은 시간과 더 높은 효율로 혼합공정이 수행될수 있기 때문에 공정 원가가 감소된다.
이 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 된 것으로서 이 발명의 주목적은 복합 섬유 플래스틱으로 제조된 임펠러 시스템을 구비한 개선된 혼합장치를 제공하는 것이다. 이 발명의 다른 목적은 임펠러 시스템을 이루는 섬유 및 플래스틱 복합 재료에 파괴 모우드를 야기할지도 모르는 응력 증가를 피하는 방식으로 반동 하중을 임펠러와 임펠러로부터 축으로 배분하는 임펠러들을 가진 개선된 혼합장치를 제공하는 것이다.
이 발명의 또 다른 목적은 상업 및 산업적 혼합공정에 적합하며, 주로 섬유-보강 플래스틱과 같은 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 되어 있으며, 섬유 및 플래스틱 수지를 성형하여 만든 개선된 혼합장치를 제공하는 것이다.
이 발명은 용기안에 있는 액체나 액체 현탁 매체를 혼합하기 위한 장치로서, 이 장치는 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 된 축과, 역시 섬유 및 플래스틱 재료로 된 허브와 다수의 날개깃으로 구성된 임펠러를 가진 임펠러 시스템을 이용하고 있다. 날개깃은 허브에 위치한 기저부로 부터 날개깃의 외측 끝부분의 선단부까지 연장한다. 임펠러는 산업 및 상업적으로 혼합 공정에 이용되기에 적합한 직경으로 되어 있다. 날개깃은 임펠러가 회전함에 따라 날개깃이 받는 매체의 반동 하중에서 기인하는 굴곡을 상쇄하기 위해 그 강도가 선단부로 부터 기저부쪽으로 증가한다. 날개깃은 캠버, 기하학적 시위 각도인 비틀림 및 두께를 가진 날개꼴 모양인데, 두께와 기하학적 각도가 날개깃의 선단부쪽으로 가면서 방사상으로 날개깃의 실질적인 부분에 걸쳐서 감소한다. 허브는 축의 장착 부위상에 배치된다.
허브를 축에 조립시키며, 반동 하중에 의해서 생기는 축의 축선방향 쓰러스트와 축의 둘레 방향 토오크에 거슬러 허브를 축에 고정시키면서도 복합 재료의 파괴 모우드를 야기할 수 있는 응력 증가를 피하는 방식으로 쓰러스트와 토오크를 장착 부위상에 배분하는 수단이 마련되어 있다. 유동계를 조절하기 위해 양쪽면에서 고압면과 저압면을 가진 날개깃에 저압면 위 전체에서 연장하는 프로플렛이 마련되어 있다. 이러한 프로플렛은 혼합용기의 임펠러 입구 유동이 반드시 축방향으로 되게 하여 임펠러 날개깃 위에 대체적으로 균등하게 배분되는 반동 하중을 발생하도록 유동계를 조절한다. 또한 이 프로플렛이 선단부에서의 유동 와류를 상쇄하므로써 액체 펌핑에 필요한 에너지의 낭비를 감소시킨다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제1a도에 용기가 도시되어 있는데, 이 용기는 측벽(14)과 바닥(16)을 된 탱크(10)이다. 탱크의 상부는 개방되어 있거나 혹은 폐쇄되어 있을 수 있다. 탱크는 사용되는 혼합 공정에 따라 액체나 액체 현탁 매체로 채워져 있다. 탱크내 매체의 혼합은 임펠러 시스템(18)으로 수행된다. 이 시스템은 축(20)을 포함하는데, 혼합 공정에 따라 축(20)의 회전 속도를 설정 내지 조절할 수 있도록 이 축은 변속기를 통해 적당한 모우드로 구동된다. 이 축에는 그 위에 임펠러(24)가 조립되고 장착되는 조립 장착 부위가 만들어져 있다. 임펠러는 3개의 날개깃(26),(28),(30)과 이 날개깃들을 축(20)의 장착 부위(22)에 조립시키고 고정시키는 허브(32)를 가지고 있다. 허브에는 3개의 단편들(34),(35),(36)이 있는데, 이들은 각각의 날개깃을 위한 것이다. 제1a도에 2개의 단편(34),(36)이 보인다. 허브링들(38),(41)이 허브단편들과 나사 결합하여 이들을 축(20)의 장착 부위(22)에 체결시킨다. 날개깃들의 선단부에는 프로플렛들(proplet) (40),(42),(44)이 부착되어 있다.
축(20), 축의 장착 부위(22) 및 날개깃(26),(28),(30)과 허브(32) 그리고 프로플렛(40),(42),(44)로 구성된 임펠러(24) 모두는 소위 섬유-보강 플래스틱(FRP)이라 불리는 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 만들어져 있다. 압축 성형법 내지 수지전이 성형을 이용하여 임펠러(24)와 조립 장착 부위(22)를 만든다. FRP를 이용하므로써 급속으로 만들어진 통상의 임펠러 시스템에 비해 실질적으로 무게가 감소된 임펠러 시스템을 제공할 수 있다. 무게가 가벼울수록 시스템(18)이 임계 속도에 도달되기 전에 더 높은 속도를 얻을 수 있으므로 가볍고 값이 싼 고속 저 토오크 기어 전동체나 기타 변속기에 이용될 수 있다. 축과 임펠러의 경량성으로 인하여 더 긴 축이 이용될 수 있는데, 높은 탱크나 기타 용기에 있어서는 큰 장점이다.
복합 재료에 구조적 특성에도 불구하고 복합 재료의 이용을 가능케한 본 발명에 따라 이와 같은 모든 장점들이 얻어진다. 이러한 재료의 극한 경도와 화학적 부식 저항성이 금속에 비해 대등하거나 더 나은 반면에, 이들의 구조적 강도는 떨어진다. 이들은 또한 특히 국소 하중에 의한 과도 응력을 받을때 가속된 화학적 침식과 파괴 모우드를 받기 쉽다. 그러한 과도 응력에 의해 야기된 국소 부위에서의 응력 증가는 점차퍼져 균열과 파괴를 초래한다.
임펠러 시스템(18)이 받는 하중은 본 발명에 따른 날개깃들(26),(28),(30)의 형상, 반동 하중을 축에 배분하는 허브들의 형상, 축의 확대 장착 부위(22) 및, 날개깃, 허브, 축, 그리고 축 장착 부위의 내부 구조적 형상으로 조절된다. 프로플렛(40),(42), (44)는 유동계의 조절을 돕는다.
서로 동일한 날개깃들중 전형적인 날개깃(28)이 제1b,2a,2b 및 3a도에 예시되고 있다. 날개깃(28)은 허브단편(36)에 있는 기저부(46)로부터 선단부(48)까지 연장한다(제6도). 날개깃은 앞전(50)과 뒷전(52)을 가진다. 축 중심(56)으로부터 방사상으로 연장하는 선(54)은 임펠러가 회전함에 따라 날개깃에 걸리는 반동하중이 대략 위치하는 날개깃 축선이다. 이 선(54)의 위치는 시위 즉, 날개깃 단편을 지나는 평균선과 날개깃의 앞전(50) 및 뒷전(52)과의 교차점을 이은 선을 따라 측정할때 앞전(50)으로 부터 시위 길이의 40% 혹은 뒷전(52)으로 부터 시위 길이의 60%이다. 날개깃을 통한 평균선은 표면(70)과 (74)에서 등거리만큼 떨어진 곡선이다.
날개깃(28)은 고정 캠버를 가진 날개꼴이다. 날개깃의 폭 즉, 뒷전과 앞전 사이의 시위에 따른 거리는 기저부(46)로 부터 선단부(48)까지 날개깃의 실질적인 부분 다시 말하면, 제3a도에 예시되듯이 날개깃 축선을 따라
Figure kpo00002
지점에서 끝나는 기저부분(60)과 날개깃 축선을 따라
Figure kpo00003
지점에서 시작하는 전단부분(62) 사이의 부분을 따라서 감소한다. 이 실질적 부분을 참조번호(64)로 표시했다. 전술한
Figure kpo00004
라는 표현에서, D는 임펠러의 직경으로서 축중심(56)으로 부터 날개깃 축선을 따라 프로플렛 (40)의 평균선(68)까지 거리의 2배이다. 거리 X는 임펠러 직경 D에 따라 다르다. 본 발명에 따른 임펠러는 산업 및 상업적 적용에 적합하도록 매우 대형일 수 있다. 예를들어 임펠러는 0.6m-3m 사이의 직경으로 변할 수 있다. 날개깃(26)은 또한 시위(58)와 축 축선에 수직인 평면 사이의 각조인 비틀림을 가질 수 있다. 비틀림은 기저부분(60)에서 그리고 선단부분(62)에서 실질적으로 변하지 않는다. 비틀림은 기저에서 선단쪽 즉 임펠러 날개깃의 외측 전방으로 날개깃의 실질적 부분(64)을 통해 감소한다.
제12도, 제13도 및 제14도 각각은 현재로서 바람직한 두께, 폭 및 비틀림의 변화 추이를 보이고 있다. 기저부분(60)과 실질적 중간부분(64) 사이 또 실질적 중간부분 (64)과 선단부분(62) 사이에는 부드러운 표면을 제공하기 위해 급격한 변화가 없음을 알 수 있을 것이다. 이처럼 두께 변화는 X/D가 대략 0.1인 지점까지 기저부분 안으로 계속된다. 날개깃 두께는 날개깃의 실질적 부분을 걸쳐 허브 근처에서 3.2%로 부터 선단부에서 1.26%까지 변하는데, 이 비율은 두께비 T/D로서 T는 두께이고 D는 임펠러 직경이다. 유사하게, 폭은 대략 X/D=0.15에서 변하기 시작한다. 날개깃의 폭은 허브 근처에서 15.5%로부터 선단부에서 9.5%까지 변하는데, 이 비율은 시위 길이와 임펠러 직경의 비(C/D)이다. 비틀림은 실질적 중간 부분(64)을 걸쳐서 대략 13˚변한다. 일단의 임펠러 족(族)에 있어서, 날개깃 각도와 시위 길이의 비 분포는 모든 직경의 임펠러에 대하여 거의 유사하다. 설계 하중과 허용 굴곡치에 따라 날개깃 두께를 조정할 수 있다. 두께는 극단적인 경우, 즉 임펠러 직경이 매우 큰 경우 2배까지 증가할 수 있다.
날개깃의 앞전(50)이 실질적 중간부분(64)과 선단부분(62)에 걸쳐 약 4.5˚약간 뒤로 제쳐져 있는 반면, 기저부분(60)에서는 날개깃 축선에 대략 평행하다. 뒷전 (52)은 실질적 중간 축선에 대하여 4.5˚만큼 약간 뒤로 제쳐져 있다. 뒷전은 기저부분(60)에서 날개깃 중심축(54)에 대하여 실질적으로 평행하다.
이 같은 구조적 형상으로 인하여 날개깃 선단부(48)과 기저부(46) 사이의 강도 증가가 이루어진다. 강도가 증가하므로써 반동 하중에 의한 굴곡에 대한 저항이 증대된다. 복합 재료의 강도는 강철 강도의 3-15%(전형적으로는 6.7%)범위이다(복합 재료의 굴곡 계수가 2,000,000인 반면 강철의 굴곡 계수는 30,000,000이다). 따라서 이 형상은 반동 하중의 배분을 용이하게 하고 날개깃 길이를 따라 특히 허브-날개깃 교차부위에서의 국소 응력 집중을 최소화하는 강도 특성을 제공하는데 있어서 중요하다.
날개깃(28)의 강도는 또한 그 내부구조로 인하여 증대된다. 날개깃(28)과 그 허브단편(36)은 바람직하게는 압축 성형법이나 수지 전이 성형법에 의해 일체 유니트로서 성형된다. 수지 전이 성형법에 있어서, 날개깃(28)과 그 허브단편(36) 형상을 가진 주형이 만들어진다. 주형은 두 부분으로 되어 있다. 이 부분들중 하나의 밑바닥에는 용융 섬유유리 가닥 베일(veil)이 놓여 있다. 그러한 베일은 얇고 시중에서 구입 가능하다. 그 다음 짧게 잘린 섬유유리 가닥으로 된 매트나 섬유유리 실로 짠 매트로 베일의 뒤를 댄다. 이 구조 또는 유사 구조는 부식에 대한 장벽을 이룬다. 그 다음 다수의 구조층, 예를들어 주로 단일 축방향 연속 섬유유리 가닥으로 된 3개의 층은 가닥들이 날개깃 축선(54)을 따라 방사상으로 뻗도록 놓인다.
매트와 단일 축방향 층들은 날개깃의 기저부분을 지나 연장하여 허브단편의 한 단부쪽으로 접혀진다. 또 다른 다수의 단일 축방향 섬유유리층이 사용되는데, 이들은 허브단편의 반대 단부쪽으로 접혀진다. 이 두단일 축방향 층들사이의 관계를 유지하고 수지가 주형안으로 주입될때 이들이 움직이지 못하도록, 이중 축방향 층과 같은 다수의 섬유재료 층들을 삽입하여 날개깃의 두께가 증가되는 부위와 허브단편을 형성할 부위를 채운다. 허브단편의 양 대향 단부쪽으로 접혀진 단일 축방향 층들을 부가적인 매트와 베일 층으로 덮는다.
베일과 기타 매트뿐만 아니라 단일 축방향 및 2중 축방향 섬유를 함유한 판재는 시중에서 구입가능하다. 이들을 크기에 맞게 절단하여 주형안으로 삽입한다. 그후 주형을 폐쇄한 후 가열한다. 그 다음 열경화성 수지를 주입한다. 사용되는 수지는 에폭시, 폴리에스테르 혹은 바람직하게는 비닐 에스테르 수지로서 적당한 첨가제 즉 촉매와 더불어 사용된다. 그러한 수지는 미합중국 미시간주 미드랜드의 도우 케이컬 캄파니(Dow Chemical Company of Midland, Michigan)의 데라칸(Derakane) 비닐 에스테르 수지나 기타 회사에서 구입가능하다. 섬유 재료 층은 부식 장벽과 구조적 강도 및 복합 날개깃과 허브단편의 강도를 제공한다. 최종 복합 구조와 날개깃 및 그 허브의 형상은 하중을 받을때 약간은 굽을 수 있지만 과도 응력 집중을 발생하도록 심하게 구부러지지 않는 강한 구조이다. 이 구조가 충분기 강해서 날개깃 변형량은 설계 하중시 임펠러 직경의 1%보다 작다. 임펠러 구조는 압축 성형 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 공정과 구성이 현재로서는 바람직하다.
허브단판(36)을 포함한 각각의 허브들은 축 장착 부위 둘레의 원의 일부분을 점유하는데, 이 일부분은 바람직하게는 120˚보다 약간 작은 각도 예를들어 118˚이다. 날개깃은 도면에 도시된 것보다 더 넓을 수도 좁을 수도 있으며, 허브의 섹터(Sector)보다 더 많이 혹은 더 적게 점유할 수 있다. 날개깃의 기저부가 더 넓은 경우 날개깃은 허브단편과 만나과 인접 날개깃의 모서리를 지나기 위해 내측으로 약간 구배가 질 수 있다.
날개깃은 단면이 위쪽으로 볼록하게 굽어진 상부 표면 즉 저압 표면을 가진다. 날개깃은 또한 저압 표면의 반대쪽에 고압 표면을 가진다. 액체나 액체 현탁액은 고압 표면에 비해 저압 표면상에서 더 많은 거리를 이동해아 하기 때문에 매체에 양력과 펌핑(pumping)력을 가한다. 제1a도에 보인 바와 같이 장착된 날개깃은 하방 펌핑력을 가하며, 축방향 유동이 탱크(10)의 바닥(16)쪽으로 향하게 한다. 고압 표면이 제2b도에서는 (70)으로, 제7도에서는 (72)로 도시되고 있다. 저압 표면은 제2b에서 (74)로, 제7도에서는 (76)으로 도시되어 있다. 제2A도는 날개깃 기저부(46) 단면의 투영도를 예시하지만 제7도는 날개깃 선단부 단면의 투영도를 보이고 있음을 알 수 있을 것이다. 임펠러가 회전하면서 받는 최대 힘은 축의 축선에 대하여 20-30˚의 각도를 이룰때이며, 이 힘은 프로플렛 방향으로 작용한다. 이 힘을 분해하면 임펠러를 상승시키려는 쓰러스트 분력과 토오크 분력으로 나뉜다. 유동의 조절, 결과적으로 작업 효율의 개선은 날개깃의 압력 표면에 대한 프로플렛의 위치에 크게 의존한다는 것이 밝혀졌으며 이하 상세히 기술하겠다.
제2a도, 제2b도, 제3a도, 제4a도 및 제5a도를 참고로 허브단편을 보기로 하자. 축 장착 부위(22)에는 3개의 허드단편들(34),(35)및 (36)이 조립되어 고정되어 있다. 각 단편은 중공 실린더의 일부분을 따라 있는 중앙부(80)를 가진다. 단편은 내부 표면(82) 및 날개깃의 기저부(46)가 장착되는 외부 표면을 가진다. 날개깃이 받는 토오크와 쓰러스트에 거슬러 허브단편을 축 장착 부위(22)에 고정시키고 쓰러스트와 토오크를 축 장착 부위에 배분하기 위해 내부 표면으로부터 축방향과 원주방향으로 연장하는 부위가 마련되어 있다. 허브단편상의 이 부위들이 키(84)와 (86)이다. 이 키들은 점 하중과 키가 받은 응력, 즉 허브의 일부분이 받는 과다 응력을 배제하기 위해 단면이 반원형이다. 축선방향 즉 수직방향 키들(84)은 토오크 하중을 억제하며 따라서 토오크 키라 불린다. 수평방향 및 원주방향 키들(86)은 쓰러스트 하중을 억제하며 쓰러스트 키라 불린다.
제3b도는 이러한 키들(84),(86)의 확대 단면도이다. 제4a도에 보인 바와 같이 토오크 키들은 날개깃 중심축선(54)의 연장선상에 중심을 두고 위치한다. 쓰러스트 키들(86)은 날개깃의 저압 표면위에 보인 바와같이 바람직하게는 날개깃 중심축선 위에 놓인다. 쓰러스트 키들은 허브들의 상단부에 인접해 있다. 허브단편들이 연결될때, 쓰러스트 키들(86)은 허브단편의 내부표면(82) 주위의 동일원을 따라 있다. 쓰러스트 키들이 날개깃 중심축선 위에 있기 때문에 반동 하중은 키를 장착 부위상의 협동 키홈의 바깥쪽으로 보다는 안쪽으로 밀어 넣는 경향이 있다. 키들은 반동 하중을 장착 부위(22)상에 배분한다.
제1a도와 또한 제8도에 보인 장착 부위(22)에는 토오크 억제 키홈(90)을 제공하는 홈 형태의 다수의 축선방향 부위가 있다. 장착 부위에는 쓰러스트 억제 키홈(92)(94)을 제공하는 1개 또는 그 이상의 홈 형태의 부위가 축선방향으로 이격되어 있다. 다수의 쓰러스트 키홈들을 사용하므로써 임펠러(24)가 서로에 대하여 축을 따라 축선방향으로 즉, 탱크(16)의 바닥으로부터 선택된 거리만큼 이격되어 위치할 수 있다(제1도). 만약 임펠러 위치에 대한 융통성이 더 크게 요구된다면 장착 부위(22)를 더 크게하여 부가적인 쓰러스트키홈을 이용할 수 있다. 허브단편을 제거하여 다른 단편으로 교체할 수 있기 때문에 축(20)을 바꾸지 않은채 임펠러를 바꿀 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 크고 작은 직경의 임펠러를 이용하여 수행되어야 할 특정 혼합공정의 요구를 충족할 수 있다.
허브링들(38),(41)이 허브단편의 양단부의 (96)과 (98)부위에서 나사 결합하므로써 허브단편을 체결시킨다. 이 단부 부위들 각각에는 단부 부위를 지나 허브단편의 중앙부위(80)의 양단부상에 있는 계단부(102), (104)까지 나선형으로 파고 들어간 단일 암나사(100)가 있다. 각각의 양단부 부위들(96),(98)상에 있는 나사들(100)은 동일한 나사이므로 상부 및 바닥부위의 캡을 상호 교환할 수 있다. 상부 허브링(38)을 예시하고 있는 제9 및 제10도에 허브링들이 나타나 있다. 이 허브링에는 3개의 수나사(106),(108),(110)가 있다. 이 나사들 각각은 허브단편들(34),(35),(36)의 암나사(100)와 결합한다. 동일한 모양으로 테이퍼진(96) 및 (98) 부위와 허브링들의 내측 표면 때문에 장착 부위(22)의 직경 허용 범위와 허브단편들의 두께 범위내에서 꼭 조일 수 있다. 허브링을 하방으로 돌릴때, 테이퍼진 접촉면이 링과 허브단면 사이에 압축력을 가하기 때문에 허브가 축에 체결된다.
토오크 키(86)와 토오크 키홈(90) 그리고 쓰러스트 키(84)와 선택된 쓰러스트 키홈(92) 내지 (94)는 서로에 대하여 예정되어 있다. 허브링이 받는 하중이 단지 체결력이며 허브링에 가해지는 반동 하중이 최소인한, 허브링을 허브단편이나 장착 부위에 더 연결시킬 필요가 없을 것이다. 그러나 나사가 작업 도중 느슨해지는 것을 방지하기 위해 핀을 허브단편안으로 삽입할 수 있도록 제10도에 보인 바와 같은 구멍(112)을 마련하는 것이 바람직하다.
허브링들도 날개깃과 날개깃의 허브단편들과 마찬가지로 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 만들어진다. 열경화 수지가 주입되고 날개깃과 허브에 대해 기술된 바와 같은 수지전이 성형법으로 허브링을 제조하는 주형내에 허브링의 구조적 코어를 이루도록 유리 섬유 판층을 나선형으로 둘둘 감쌀 수 있다. 선택적으로 수지 섬유 화합물 압축 성형법을 이용할 수 있다. 허브링을 주형으로부터 쉽게 분리해내기 위해 스패너 접근이 용이하도록 노치(14)가 마련되어 있어서, 스패너로 허브링을 돌려 주형으로부터 허브링을 제거하므로써 주형으로부터 나사를 분리한다.
축(20)은 바람직하게는 확대 장착 부위(22)가 있는 튜우브인데 장착 부위의 직경이 축의 외경보다 크다. 축의 상단부는 끼움쇠(120)로 임펠러 구동 시스템에 연결되어 있으며, 이 시스템은 기어 구동부(도시안됨)와 같은 모우터 및 변속기로서 탱크(10)의 상부에 장착되어 있다(제1a도).
축은 바람직하게는 임펠러(24)와 동일한 재료 즉, 섬유-보강 에폭시, 폴리에스테르, 혹은 비닐 에스테르로 만들어져 있다. 축은 단일 축방향 섬유판을 맨드렐 주위에 감쌈으로서 만들며 그 후에 수지를 판에 부가한다. 축의 축선방향 강도를 최대화하기 위해 축선방향 연속 섬유가 바람직하다. 다수의 층을 사용하여 축을 형성한다. 맨드렐의 유리섬유 판위에 유리 단섬유를 나선형으로 여러번 감는다. 토오크 전달을 개선하고 축의 테두리 강도를 증대하기 위해 축에 대하여 실질적인 각도 예를들어 50˚-70˚로 감는다. 축이 계속하여 단일 축방향 섬유층으로 형성된다. 장착 부위는 수지 함유 섬유유리 매트로 필요 직경까지 형성된다. 수지가 경화한 후 쓰러스트 및 토오크 키홈(90), (92),(94)를 기계가공으로 장착 부위에 만들 수 있다. 선택적으로 전에 만든 축위에 장착 부위가 성형될 수 있다. 성형되자 마자 쓰러스트 및 토오크 키홈이 장착 부위에 형성된다.
특히 제2b 및 제8도에서, 쓰러스트 및 토오크 키들(86),(84)은 각 허브 단편의 내부 표면(82) 위에서 십자형태를 이룬다는 것을 볼 수 있을 것이다. 쓰러스트 및 토오크 키홈(92),(94),(90)이 교차함으로써 축방향 으로 이격된 다수의 십자형태가 장착 부위에서 이루어진다. 이와 같은 십자 형태의 키와 키홈으로 인하여 하중을 장착 부위에 배분할 수 있으며, 허브단편(34),(35),(36)과 장착부위(22)를 구성하는 섬유 및 플래스틱 재료에 과도 응력이 걸리는 것을 배제할 수 있다.
제4b도 및 제5b도에 한 실시예가 도시되고 있는데, 이 실시예에 있어서는 임펠러 구동축(132)의 장착 부위(130)상의 여러 위치들에서 임펠러가 설치될 수 있게 되어 있고, 허브단편(134),(136),(138)이 허브링 (140),(142)에 의해 장착 부위에 고정되어 있는데, 이것은 제1도에 예시된 임펠러(24) 경우와 마찬가지이다. 허브단편의 내부 표면에는 꾸불꾸불한, 바람직하게는 축방향과 원주방향으로 굽이진 돌출부와 홈이 마련되어 있다. 따라서 장착 부위의 외측표면과 허브단편의 내측 표면측은 물결처럼 보인다. 이 물결 모양은 매우 많은 위치에서 상호 결합하며, 이들 각각은 기복의 한 주기만큼 이격되어 있다. 그러므로 임펠러는 매우 많은 위치에서 허브링(140),(142)에 고정된다. 토오크와 쓰러스트는 과도 응력 상태를 야기치 않은채 기복을 따라 균일하게 배분된다. 허브와 장착 부위에 과도 응력을 가하지 않은채 토오크와 쓰러스트 반동 하중을 억제하므로써 섬유 및 플래스틱 복합 재료에 파괴 모우드가 일어나지 못하게 하면서 임펠러의 축상위치를 축방향으로 선택할 수 있도록 기타 다른 방향으로 놓인 키와 키홈을 사용할 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 십자형 키와 키홈을 이용하는 것이 바람직하며 하중 배분과 제조의 용이성면에서 장점이 있다.
속이 빈 관형 축을 이용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 임펠러 시스템의 무게를 감소할 수 있기 때문이다. 혼합되는 매체가 축의 가운데로 들어가지 못하게 하는 것이 바람직하다. 이 목적을 달성하기 위해서는 플러그(93)를 축(20)의 하단분안에 삽입하는 것이 좋다.
제11도에서 축(150)과 축의 장착 부위(152)에 대한 다른 실시예가 도시되어 있다. 축은 바람직하게 축(20)과 같이 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 만들어져 있다. 장차 부위에 있어서 축의 무게를 감소하기 위해, 바람직하게는 축에 유리 기포 강화 플래스틱층(154)을 성형한다. 이것은 기포 플래스틱 재료로서 기포를 이루도록 그안에 유리나 플래스틱 같은 미세입자가 들어 있다. 따라서 유리 기포 강화 플래스틱은 가볍다. 기포층(154)은 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 된 외층(156) 사이에 끼워진다. 장착 부위 전체는 유리기포 강화 플래스틱(154)을 축(150)둘레에 삽입하여 유리 섬유판으로 덮음으로써 얇게 만들어진다. 그다음 장착 부위는 토오크 키홈뿐만 아니라 원주방향 및 원형 쓰러스트 키홈(158),(160)을 형성하는 주형내에서 성형되는데, 키홈중 하나(162)가 제11도에 예시되고 있다.
제2a도, 제3a도, 제6도 및 제7도에 전형적인 프로플렛(40)이 도시되어 있다. 프로플렛은 유동이 임펠러쪽을 흐르게 하며(입구 유동), 임펠러에 의해서 임펠러의 고압 표면으로부터 먼쪽으로 밀려난 유동이 반드시 축선방향으로 흐르도록 한다. 그러한 축선방향 유동으로 인하여 날개깃을 따라 더 균일한 속도 분포가 이루어지기 때문에 더 큰 펌핑 효율을 얻을 수 있다. 프로플렛은 또한 각 임펠러 날개깃의 선단부(48)에서의 와류를 감소시킨다. 프로플렛은 또한 프로플렛을 사용하지 않은 경우에 비하여 개선된 펌핑효율 즉 일정 입력에 대해 더 많은 유동을 제공한다.
프로플렛의 장점을 제공하는데 있어서 이들을 날개깃의 저압 표면위에 장착하는 것이 매우 중요함이 밝혀졌다. 프로플렛(40)이 날개깃의 저압 표면측 아래로 현저한 양만큼 돌출하지 않음을 알 수 있을 것이다. 프로플렛은 반드시 날개깃 중심축선(54)에 수직으로 날개깃의 저압 표면위로 돌출해야 한다. 프로플렛의 높이는 바람직하게는 축의 축선을 향한 프로플렛의 돌출부가 날개깃의 앞전위로 연장하고 또한 뒷전을 지나 연장하는 정도이다. 프로플렛의 폭은 유동계 조절과 와류 감소, 그리고 원하고 있는 펌핑 효율 증가를 이루는데 있어서 또한 중요하다. 프로플렛은 최소한 날개깃과 접촉점에서의 날개깃 폭만큼 넓어야 한다(평면상에서), 이 목적을 달성하기 위해 프로플렛은 선단부 (48)에서 날개깃의 뒷전을 지나 연장한다.
프로플렛이 중립 양력을 지닌 날개꼴이어야 한다는 것도 중요하다. 다시 말하면, 프로플렛의 캠버는 프로플렛이 위치하는 임펠러상의 반경상에서 프로플렛의 곡률과 같아야 한다. 이 목적을 달성하기 위해 평균선(68)이 날개깃 중심축선에 중심을 둔 원의 원주를 따라 있다.
프로플렛의 앞전(16)은 바람직하게는 후퇴되어 있다. 후퇴각은 임펠러 날개깃 (28)의 시위에 대하여 날개깃의 선단부(48)에서 55˚이다. 뒷전(162)도 바람직하게는 후퇴된다. 시위의 투영에 대한 후퇴각은 81˚이다. 날개의 앞전과 뒷전으로 부터 연장한 선들이 이루는 각도는 바람직하게는 26˚이다. 프로플렛의 투영부위의 평균 폭과 높이는 대략 날개깃의 폭과 동일 즉, 임펠러 직경의 약 10%이다. 프로플렛의 가로세로비, 즉 프로플렛의 뒷전에 따르는 높이의 날개깃 선단부(48)에서의 날개깃 시위에 따르는 폭에 대한 비는 대략 1 : 1이다.
본 발명의 특징은 임펠러 직경을 조정할 수 있다는 점이다. 이 특징은 단면과 비틀림이 불변하는 선단부분(62)을 이용하므로써 얻어진다. 임펠러는 단지 선단 부분 (62)을 줄여 임펠러의 길이를 조정하므로써 원하는 직경으로 만들어질 수 있다. 선단부분은 프로플렛의 기저부(166)의 소켓(164)안에 수용된다. 핀이나 혹은 에폭시, 우레탄등의 접착제를 이용하여 프로플렛을 정위치에 접착할 수 있다.
프로플렛은 나머지 임펠러 시스템과 마찬가지로 바람직하게는 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 만들어진다. 프로플랫은 바람직하게는 비닐수지를 이용한 수지전이 성형법으로 매트와 부식장벽으로 둘러싸인 섬유 유리판 코어 둘레어 성형될 수 있다. 프로플렛은 또한 섬유와 플래스틱 섬유를 함유한 화합물의 압축 성형법으로도 만들어진다.
전술한 설명으로부터 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 혼합 임펠러 시스템의 제작을 가능케 한 개선된 혼합장치가 마련되었음을 분명히 알 수 있을 것이다.

Claims (67)

  1. 섬유 및 플래스틱의 복합 재료로 된 축; 역시 복합 재료로 된 허브와 다수의 날개깃을 가진 임펠러로서, 상기 날개깃이 상기 허브에 위치한 날개깃 기저부로부터 날개깃 선단부까지 연장하며, 상기 임펠러가 회전할때 액체나 액체 현탁 매체가 상기 날개깃에 가하는 반동 하중에 기인하는 굴곡을 상쇄하기 위해 상기 날개깃의 강도가 선단부로부터 기저부쪽으로 증가하고, 상기 허브가 상기 축의 장착 부위상에 놓이는 임펠러; 및 상기 반동 하중에 의한 상기 축의 축선방향 쓰러스트와 상기 축의 둘레 방향 토오크에 거슬러 상기 허브를 상기 축에 고정시키면서도 상기 쓰러스트와 토오크를 상기 장착 부위상에 배분하도록 상기 허브를 상기 축에 조립시키는 수단으로 구성되는, 용기안에 담겨 있는 액체나 액체 현탁 매체 혼합장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 날개깃의 양측에 고압 표면과 저압 표면이 있으며, 상기 날개깃의 선단부에 연결되어 중립 양력을 제공하는 형상의 프로플렛이 상기 축의 축선방향으로 상기 날개깃을 지나 오직 상기 고압 표면으로부터 멀리 상기 저압 지역쪽으로만 돌출하는 혼합장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프로플렛이 상기 선단부에서 상기 날개깃의 두께보다 더 큰 거리만큼 상기 날개깃의 저압 표면으로부터 먼쪽으로 연장하는 혼합장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 프로플렛의 뒷전이, 상기 프로플렛 선단부의 투상이 상기 날개깃의 앞전 위에서 상기 축쪽으로 연장하는 곳으로 상기 저압 표면 위에서 연장하는 혼합장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 프로플렛이 상기 날개깃의 선단부에서 상기 날개깃의 뒷전을 지나 연장하는 혼합장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 프로플렛이, 상기 축의 축선에 중심을 둔 원의 원주를 따라서 놓이도록 측면에서 보아 곡면이 진 혼합장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프로플렛의 평균선이 상기 임펠러의 직경과 대략 동이한 직경의 원의 원주를 따라 위치하는 혼합장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 프로플렛의 앞전이 뒤로 제쳐진 혼합장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프로플렛의 높이 대 폭, 즉, 가로 세로비가 약 1 : 1인 혼합장치
  10. 제8항에 있어서, 상기 날개깃의 선단부에서 상기 프로플렛의 앞전과 날개깃의 시위로 이루어지는 각도가 약 55˚인 혼합장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 프로플렛의 뒷전이 상기 시위와 이루는 각도가 약 81˚인 혼합장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 프로플렛이 섬유 및 플래스틱 복합 재료로된 혼합장치.
  13. 제2항에 있어서, 상기 날개깃과 프로플렛이 모두 날개(에어 포일)꼴이고, 상기 날개깃은 고압 표면에서 저압 표면까지 축선방향으로의 양력을 제공하고, 상기 프로플렛은 중립 양력을 제공하는 혼합장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 장착 부위가 상기 축보다 더 큰 직경을 가지며 최소한 상기 허브의 축선방향길이만큼 축선방향으로 연장하는 혼합장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 조립 수단이, 상기 축의 축선방향으로 서로로부터 이격된 다수의 위치에서 상기 쓰러스트와 토오크에 거슬러 고정시키면서 상기 장착 부위에 상기 허브를 조립시킬 수 있게 하는 상기 장착 부위상의 수단을 포함하는 혼합장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 허브를 조립시킬 수 있게 하는 상기 수단이, 상기 장착 부위의 표면상에 있으며 상기 축의 축선방향으로 연장하는 각 날개깃에 대한 하나의 토오크 억제 부위와, 상기 장착 부위의 표면상에 있으며 장착 부재의 원주를 따라 연장하는 최소한 1개의 쓰러스트 억제 부위를 포함하는 혼합장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 쓰러스트 및 토오크 억제 부위들이 상호 교차하므로써 서로로부터 원주방향으로 이격된 다수의 십자형을 이루는 혼합장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 날개깃과 허브가 일체의 구조이며, 상기 허브의 내측 표면과 상기 장착 부위의 외측 표면이 상기 조립 수단을 가지며, 상기 축선을 따라 서로 이격되어 있는 다수의 상호 잠금식 쓰러스트 억제키 및 키홈과, 각 날개깃에 대한 최소한 1개의 토오크 억제키 및 키홈으로 구성되는데, 쓰러스트억제 키는 상기 장착 부재상에 있고, 토오크 억제키는 상기 허브상에 있으며 상기 축선을 따라 연장하는 혼합장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 장착 부위상에 있는 상기 키와 키홈들이 원주방향으로 이격된 다수의 십자형을 이루도록 상호 교차되는 혼합장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 날개깃 각각은 대략 날개깃이 받는 반동 하중의 궤적을 따라 날개깃을 지나 방사상으로 연장하는 날개깃 축선을 가지며, 상기 허브와 장착 부위상에 있는 다수의 토오크 억제 키 및 키홈 각각은 날개깃 축선 각각의 투상과 교차하도록 놓이는 혼합장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 허브상에 있는 쓰러스트 억제 키나 키홈이 쓰러스트 하중을 주로 받는 날개깃 표면의 반대편 날개깃 축선방향으로 놓여 있는 혼합장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 날개깃 이 날개(에어 포일)꼴이며, 상기 쓰러스트를 받는 상기 표면이 상기 날개깃의 고압 표면인 혼합장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 허브상에 있는 상기 쓰러스트 억제 키와 키홈이 상기 쓰러스트 하중을 주로 받는 표면의 반대편 상기 날개깃 표면에 가장 가까이 있는 상기 허브의 단부에 놓여있는 혼합장치.
  24. 제20항에 있어서, 상기 키와 키홈의 단면이 반원형인 혼합장치.
  25. 제1항에 있어서, 상기 축이 관형인 혼합장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 장착 부위가 유리 기포 강화 플래스틱층과, 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 된 외층에 의해서 형성되며, 상기 기포층이 상기 축과 상기 외층사이에 적층되어 배치된 혼합장치.
  27. 제18항에 있어서, 상기 허브는 상기 축의 축선에 중심을 둔 원의 섹터안에 각각 들어 있는 다수의 단편들로 되어 있고, 상기 단편들의 양단부에는 나사가 있으며, 한쌍의 허브링에는 상기 단편들의 나사와 결합하여 상기 단편들을 상기 장착 부위상에 조립시키도록 상기 다수의 허브 단편들과 동일한 수의 다수의 나사가 있으며, 상기 허브링과 나사들이 상기 조립 수단에 포함되며, 상기 허브링과 상기 단편의 단부 표면이 결합가능하도록 테이퍼진 혼합장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 허브링들이 섬유 및 플래스틱 복합재료로 된 혼합장치.
  29. 제1항에 있어서, 상기 날개깃들 각각 이 캠버와 비틀림을 가진 날개꼴이며, 상기 날개깃의 두께가 날개깃 선단쪽 방향으로 날개깃 방사상 길이의 대 부분에 걸쳐 감소하고, 상기 날개깃의 비틀림과 폭 및 단면형상이 상기 부분의 끝까지 연장하는 상기 방사상 길이 부분에 걸쳐 선단부에서 기저부쪽까지 변하지 않기 때문에 상기 선단부 부분의 상기 길이를 변경하므로써 상기 날개깃의 직경을 조절할 수 있는 혼합장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 날개깃 폭이 상기 선단부쪽 방향으로 상기 방사상 길이의 대 부분에 걸쳐 감소하고, 상기 폭이 상기 선단 부분에서는 변하지 않는 혼합장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 시위와, 축의 축선에 수직이며 상기 시위와 교차하는 평면사이에서 측정된 상기 날개깃 비틀림이 상기 선단부쪽 방향으로 감소하며, 상기 비틀림이 상기 선단 부분에서는 일정한 혼합장치.
  32. 제29항에 있어서, X가 축의 중심선으로부터 어떤 점까지의 방사상 거리이고 D가 상기 임펠러의 직경일때, 상기 선단 부분이 상기 축의 축선으로부터 상기 방사상 길이를 따라 X/D가 약 0.45인 지점까지 상기 날개깃의 방사상 길이를 따라서 상기 선단부에서 안쪽으로 상기 축쪽까지 놓이는 혼합장치.
  33. 제32항에 있어서, 날개깃 각각의 두께, 비틀림 및 폭이 기저부에서 상기 선단부쪽으로 연장한 날개깃 부분에 걸쳐 변하지 않는 혼합장치.
  34. 제33항에 있어서, X가 축중심선으로 부터 어떤 점까지의 방사상 거리이고 D가 상기 임펠러의 직경일때, 상기 기저부로부터 연장한 상기 불변 부분이 상기 날개깃의 방사상 길이를 따라서 상기 기저부로부터 X/D가 약 0.15인 지점까지 연장하는 혼합장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 지점들이, 날개깃 축선이며 상기 날개깃들이 맏는 반동 하중의 궤적이 대략 위치한 방사상선을 따라 측정되고, 상기 대 부분이 X1/D가 약 0.45인 X1지점과 X2/D가 약 0.15인 X2지점사이에 위치하는 혼합장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 날개깃 축선이 상기 날개깃 앞전에서 시위길이의 40%인 지점과 상기 날개깃 뒷전에서 시위 길이의 60%인 지점에 위치하는 혼합장치.
  37. 제33항에 있어서, 상기 날개깃 각각이 날개깃 앞전을 따라 상기 불변 부분을 제외하고 상기 기저부에서 뒤로 제쳐져 있고, 날개깃 뒷전을 따라 상기 불변 기저 부분과 상기 선단 부분을 제외하고 앞으로 제쳐진 혼합장치.
  38. 제35항에 있어서, T가 날개깃 두께이고 D는 임펠러 직경일때, 상기 두께가 상기 날개깃의 상기 대부분에 걸쳐 T/DX100이 약 2%인 비율만큼 변하는 혼합장치.
  39. 제38항에 있어서, C가 시위 길이이고 D가 임펠러 직경일때, 상기 폭이 상기 대 부분을 가로질러 C/DX100이 약 6%인 비율만큼 변하는 혼합장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 시위와, 상기 축의 축선에 수직이며 상기 시위와 교차하는 평면사이에서 측정된 상기 비틀림이 상기 대 부분을 가로질러 약 14˚만큼 변하는 혼합장치.
  41. 제32항에 있어서, 길이가 조정된 각 날개깃 선단부분의 끝에 부착되어 있는 프로플렛을 더 포함하며, 상기 프로플렛 전체가 상기 날개깃의 저압 표면위에서 연장하는 혼합장치.
  42. 제1항에 있어서, 상기 허브는 양단부에 나사가 있는 다수의 단면들로 되어 있으며, 허브링에는 상기 허브단편의 나사와 맞불리는 나사가 그 내측 표면에 있고, 상기 단편들은 양쪽 단부들을 서로 연결하는 환형나사 부위를 이루도록 상기 축둘레에 놓이며, 그리고 상기 환형 부위나 상기 허브링의 상기 내측 표면에 테이퍼짐으로써 상기 링들이 상기 단편들을 상기 축에 체결시켜 상기 조립수단을 제공하는 혼합장치.
  43. 양측에 고압 표면과 저압 표면이 있는 다수의 날개깃을 가진 임펠러와, 상기 날개깃의 선단부에 부착되고 오직 그리고 전체가 상기 저압 표면위에서 연장하며 중립 양력을 가지는 날개(에어 포일) 형상의 프로플렛과, 선택된 직경의 임펠러를 제공하도록 상기 날개깃을 따라 방사상으로 선택된 거리만큼 떨어진 위치에서 상기 프로플렛을 상기 날개깃에 부착하는 수단을 포함하는, 액체 또는 액체 현탁 매체 혼합장치.
  44. 날개깃이 있는 임펠러, 허브, 그리고 축을 구비한 혼합장치에서 상기 임펠러를 상기 축에 장착하는 장치로서, 최소한 1개의 쓰러스트 억제 키 및 1개의 쓰러스트 억제 키홈과 최소한 1개의 토오크 억제 키 및 1개의 토오크 억제 키홈으로 구성되고, 상기 쓰러스트 키와 키홈중 하나가 상기 축의 축선에 수직인 평면상에서 상기 허브의 내측 표면 둘레를 따라 원주방향으로 연장하고, 상기 쓰러스트 키와 키홈중 다른 하나는 임펠러가 장착되는 상기 축 부위에서 상기 축의 외측 표면 둘레를 따라 원주방향으로 연장하며, 상기 토오크 키와 키홈중 최소한 한개가 상기 허브의 내측 표면을 따라 상기 축의 축선방향으로 연장하고, 상기 토오크 키와 키홈중 다른 하나는 상기 장착 부위에서 상기 축의 축선방향으로 연장하는, 상기 축에의 임펠러 장착장치.
  45. 제44항에 있어서, 상기 쓰러스트 키와 토오크 키가 서로 교차하여 십자형을 이루며, 그리고 상기 쓰러스트 키홈과 토오크 키홈도 역시 교차하여 십자형을 이루는 장착장치.
  46. 제44항에 있어서, 상기 다수의 쓰러스트 키외 키홈들이 서로 축선방향으로 이격되고 상기 토오크 키와 키홈들과 축선방향으로 이격된 다수의 위치에서 교차하므로써 상기 임펠러가 상기 축의 축선방향으로 선택된 지점에 위치할 수 있는 장착장치.
  47. 제44항에 있어서, 상기 허브가 상구 축둘레 원의 인접 섹터안에 각각 들어있는 다수의 단편들을 가지고, 상기 날개깃 각각은 상기 허브단편들 각각에 연결되며, 상기 단편들을 상기 축에 함께 조립시키는 허브링들이 상기 허브의 양단부에 있는 장착장치.
  48. 제47항에 있어서, 상기 다수의 쓰러스트 키와 키홈들이 서로 인접하여 놓이고, 상기 토오크 키와 키홈들이 또한 서로 인접하여 놓임으로써 상기 축의 축선방향과 원주방향의 다수의 위치에서 서로 고정될 수 있는 기복들이 상기 축의 외측표면과 상기 허브의 내측 표면에 형성된 장착장치.
  49. 제44항에 있어서, 상기 날개깃 각각은 반동 하중의 궤적이 대략 위치하며 방사상으로 연장하는 날개깃 축선을 가지며, 상기 허브의 내측 표면상에 있는 상기 토오크 키와 키홈중 1개가 상기 단편들 각각의 안에서 상기 단편의 상기 날개깃 축선에 수직으로 연장하며 상기 날개깃 축선의 상기 축쪽 투영과 교차하는 장착장치.
  50. 제49항에 있어서, 상기 날개깃 양측에 고압 표면과 저압 표면이 있으며, 상기 허브의 내측 표면상의 상기 쓰러스트 키와 키홈이 상기 날개깃 축선과 상기 내측 표면과의 교차 부위에서 상기 저압 표면쪽으로 떨어져 놓인 장착장치.
  51. 제50항에 있어서, 상기 허브의 상기 내측 표면상의 상기 쓰러스트 키와 키홈중 1개가 상기 저압 표면과 이 저압 표면에 가장 가까운 상기 허브 단부사이에 놓인 장착장치.
  52. 제51항에 있어서, 각 날개깃의 축선이 상기 날개깃의 앞전으로부터 시위 길이의 약 40%에 위치한 장착장치.
  53. 제47항에 있어서, 각 단편의 양쪽 단부에 나사가 있으며, 상기 허브링에는 상기 단편들과 동일한 수의 대응 나사가 있어 상기 축과 조립시 상기 단편 양쪽 단부와 나사 결합하며, 상기 허브링의 결합면과 상기 단편의 단부중 최소한 1개가 테이퍼진 장착장치.
  54. 제44항에 있어서, 상기 키와 키홈중 하나는 상기 허브의 내측 표면상에 놓인 키이며, 상기 키와 키홈중 다른 하나는 상기 축 장착 부위의 외측 표면상에 놓인 키홈인 장착장치.
  55. 제44항에 있어서, 상기 임펠러가 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 이루어져 있고, 상기 키와 키홈의 단면이 반원형인 장착장치.
  56. 섬유 및 플래스틱 복합 재료로 된 다수의 날개깃으로 구성된 용기내 액체나 액체 현탁 매체 혼합용 임펠러로서, 각 날개깃 양쪽끝에 기저부와 선단부가 있으며, 각 날개깃이 캠버와 비틀림이 있는 날개(에어포일)꼴이며, 상기 날개깃의 두께가 날개깃의 방사상 길이의 대 부분에 걸쳐 감소하고, 상기 날개깃의 폭과 단면형상이 각 날개깃 선단부로 부터 상기 대 부분의 끝까지의 거리만큼 연장하는 상기 방사상 길이 부분에 걸쳐 변하지 않고, 따라서 상기 선단 부분의 길이를 감소시킴으로써 상기 날개깃과 임펠러의 직경이 조절될 수 있게 된, 액체 및 액체 현탁 매체 혼합용 임펠러.
  57. 제56항에 있어서, 상기 날개깃 폭이 상기 선단부쪽 방향으로 상기 방사상 길이의 대 부분에 걸쳐 감소하고 상기 선단 부분에서는 변하지 않는 임펠러.
  58. 제57항에 있어서, 상기 시위와, 축의 축선에 수직이며 상기 시위와 교차하는 평면사이에서 측정된 상기 날개깃의 시위 각도가 상기 선단부쪽 방향으로 감소하며 상기 선단 부분에 서는 일정한 임펠러.
  59. 제56항에 있어서, X가 어떤 지점의 위치이고 D가 상기 임펠러의 직경일때, 상기 선단 부분이, 상기축의 축선으로 부터 상기 방사상 길이를 따라 X/D가 약 0.45인 지점까지 상기 날개깃의 방사상 길이를 따라서 상기 선단부에서 안쪽으로 상기 축쪽까지 놓이는 임펠러.
  60. 제59항에 있어서, 각 날개깃의 시위각도와 폭이 기저부에서 상기 선단부쪽으로 연장한 부분에 걸쳐 변하지 않는 임펠러.
  61. 제60항에 있어서, X가 어떤 지점의 위치이고 D가 상기 임펠러의 직경일때, 상기 기저부로부터 연장한 상기 불변 부분이 상기 기저부로부터 상기 날개깃의 방사상 길이를 따라서 X/D가 약 0.15인 지점까지 연장하는 임펠러.
  62. 제62항에 있어서, 상기 날개깃 축선이 상기 날개깃 앞전에서 시위 길이의 40% 지점과 상기 날개깃 뒷전에서 시위 길이의 60%인 지점에 위치하는 임펠러.
  63. 제60항에 있어서, 상기 날개깃 각각이 날개깃 앞전을 따라 상기 불변 부분을 제외하고 상기 기저부에서 뒤로 제쳐져 있고, 날개깃 뒷전을 따라 상기 불변 기저 부분과 상기 선단 부분을 제외하고 앞으로 제쳐진 임펠러.
  64. 제62항에 있어서, T가 두께이고 D는 임펠러 직경일때, 상기 두께가 상기 날개깃의 상기 대 부분에 걸쳐 T/DX100이 약 2.5%인 비율만큼 변하는 임펠러.
  65. 제65항에 있어서, C가 시위 길이이고 D가 임펠러 직경일때, 상기 폭이 상기 대부분을 가로질러 C/D×100이 약 6%인 비율만큼 변하는 임펠러.
  66. 제66항에 있어서, 상기 시위와, 상기 축의 축선에 수직이며 상기 시위와 교차하는 평면사이에서 측정된 상기 비틀림이 상기 대 부분을 가로질러 약 13˚만큼 변하는 임펠러.
  67. 제59항에 있어서, 길이가 조정된 각 날개깃 선단 부분의 끝에 부착되어 있는 프로플렛을 더 포함하며, 상기 프로플렛 전체가 상기 날개깃의 압력 표면위에서 연장하는 임펠러.
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