WO2012115452A2 - 원통형 베인을 포함하는 임펠러 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an impeller, and more particularly, a plurality of hollow vanes are formed spirally in one direction from the center of the base plate, and the fluid flowing into the hollow housing is introduced into the inlet by rotation of the impeller.
  • the introduced fluid flows into the inlets of the plurality of vanes formed at the center of the base plate and is discharged to the outlets, thereby minimizing friction with the fluid, and at the same time, the impeller including the cylindrical vanes capable of maximizing pump lift and efficiency.
  • the inlet and outlet angles of the vanes are mainly determined by the shape or empirical aspect of the meandering surface, and the sweep angle related to the vane length is designed by smoothly connecting the defined inlet / outlet angles. It is mainly included in the values determined rather than the important variables of the design.
  • the impeller shape can be expressed by the vane development using information on the meridian surface and the front surface.
  • the design variables of the meridion plane and wing development chart representing the impeller three-dimensional shape are very numerous, and analyzing how these design variables affect the centrifugal pump performance establishes the pump design technology. This is a very important process.
  • Conventional impeller is composed of a base plate, a side plate, a vane and a rotating shaft, by rotating the rotating shaft is the fluid is sucked into the inlet, discharged to the impeller outlet through a passage formed by the base plate, the side plate and the vane to apply energy to the fluid.
  • the vanes of the impeller are connected between the base plate and the side plate and the vanes of the plurality of impellers are arranged radially and the vanes of each impeller are formed while bending at a constant angle.
  • the vanes of the curved impeller have concave surfaces curved inwardly and convexly curved outwards.
  • the concave concave surface is formed with a lower pressure of the fluid than the convex surface.
  • the impeller Since the impeller has a limited number of vanes and the fluid is viscous, the relative velocity at the impeller exit varies due to friction in the vane passage, separation of the flow, and so on. As the number of silver vanes decreases, there is a big difference from the vane exit angle.
  • the sliding speed is generated at the impeller exit, and the sliding speed is generated in the opposite direction to the impeller rotation direction, which causes a decrease in the pressure head of the impeller, and as the sliding speed increases, the main speed is generated to generate the same pressure. Because of the increase in the performance and utility of the impeller is reduced.
  • Impairment of the impeller results in an increase in the axial force for driving the impeller and a decrease in the utility.
  • the removal of some of these factors provides the possibility of improving the performance of the impeller.
  • the flow in the vane passage is generally reduced even if the static pressure decreases at the side plate inlet because the difference between the radius of curvature of the side plate and the radius of curvature of the base plate is small and the vane passage is long. This is accelerated without occurrence, so that despite the pressure gradient in the vane passage where the reverse pressure gradient is largely formed, the flow does not peel off at the side plate inlet.
  • the accelerated flow at the side plate inlet is greatly decelerated when reaching the impeller outlet because the difference between the radius of curvature of the side plate and the radius of curvature of the abacus is large and the vane passage is short.
  • the velocity distribution at is discharged with the side plate inlet increased significantly compared to the base plate inlet.
  • the impeller 1 shown in FIG. 1 has a boss 2 serving as a passage through which fluid is first introduced, an upper plate 3 integrally formed with the lower part of the boss 2 to support the lower part of the boss 2, A base plate 4 positioned below the upper plate 3 and a plurality of vanes 5 spirally formed on the upper surface of the upper plate 3 are included.
  • the impeller 1 is formed with a wall at regular intervals in the vertical direction of the upper plate 3 and the base plate 4 so that the fluid introduced into the boss 2 is discharged into the space between the wall and the wall.
  • the cross-sectional area of the space formed between the upper plate 3, the base plate 4 and the wall is formed in a square shape, there is a problem that a vortex phenomenon occurs at an angled corner portion.
  • the conventional impeller 1 has a loss of energy due to the friction loss caused by the fluid that does not enter the boss 2 when the fluid is introduced into the impeller 1 hits the top plate (3) Will lead to
  • An object of the present invention for solving the above problems is formed a plurality of hollow vanes are formed spirally in one direction from the center of the base plate is the fluid flowing into the hollow housing is introduced into the inlet by the rotation of the impeller Inflow fluid is introduced into the inlet of the plurality of vanes formed in the center of the base plate is discharged to the outlet to minimize the friction with the fluid and at the same time pump impeller including a cylindrical vane that can maximize the lift and efficiency of the pump To provide.
  • an object of the present invention is a cylindrical that can minimize the friction loss between the fluid flowing outside the inlet as the outer peripheral surface of any one of the plurality of vanes and the outer peripheral surface of the other vanes adjacent to any one vane is spaced apart It is to provide an impeller containing a vane.
  • Impeller including a cylindrical vane according to the present invention for solving the above problems is inlet; And a vane having a hollow shape, wherein the inlet of the vane communicates with the inlet, and the fluid passing through the inlet flows out through the outlet of the vane, and the cross section of the vane is circular or elliptical and the outlet at the inlet. It is characterized by a gradual increase towards.
  • the impeller further comprises a base plate integral with the vane, and the base plate is characterized in that for supporting one surface of the outer peripheral surface of the vane.
  • the base plate, the vane and the inlet is characterized in that formed integrally.
  • the outer circumferential surface of any one of the plurality of vanes is spaced apart from the outer circumferential surface of the other vane adjacent to the any one vane.
  • the base plate is characterized in that it further comprises a vertex formed on top of the base plate.
  • the present invention has a plurality of hollow vanes which are formed spirally in one direction from the center of the base plate, so that fluid flows therein to minimize friction with the fluid and at the same time maximize pump lift and efficiency. The effect may occur.
  • the base plate supports the one surface of the outer circumferential surface of the vane.
  • the present invention is the base plate, the vane and the inlet is formed integrally there is an effect that can give a structural stability.
  • the present invention has the effect of smoothing the flow of the fluid flowing into the inlet as the vertex is formed on the upper portion of the base plate.
  • FIG. 1 is a perspective view in one direction of a conventional impeller
  • Figure 2 is a cross-sectional view in one direction of the pump for aiding the understanding of the impeller including a cylindrical vane according to an embodiment of the present invention
  • FIG 3 is a perspective view in one direction of an impeller including a cylindrical vane according to an embodiment of the present invention.
  • the above-described field of application of the present invention relates to a pump (particularly, a centrifugal pump), which is a representative fluid machine that converts mechanical energy into pressure and kinetic energy of a fluid through an impeller rotating under external power.
  • a centrifugal pump has a great effect on pump performance, such as pump lift, efficiency, and axial power, depending on the number of impeller vanes, shape changes, and rotational speeds.
  • cross-sectional cross-sectional area' in the present invention means the cross-sectional area in the vertical direction of the advancing direction of the fluid flowing into the vane throughout the specification.
  • longitudinal cross-sectional area means the cross-sectional area of the flow direction of the fluid flowing into the vane throughout the specification.
  • Essential components for helping and understanding the impeller 100 including the cylindrical vane according to an embodiment of the present invention are as follows.
  • the housing 10 forms an external shape of the pump, and allows the pump-type impeller 100 including the cylinder vane according to the present invention to be located inside one side of the housing 10.
  • a housing 10 should be able to withstand even if the pump-type impeller 100 including the cylinder vane rotates quickly by the operation of the motor 30 to be described later, it is preferable to use a material having a high strength, the cylinder vane It is preferable to use a material having high corrosion resistance and abrasion resistance to withstand the friction caused by the hydraulic pressure and fluid movement caused by the rotation of the pump-type impeller 100 including.
  • the rotating shaft 20 is fastened to the lower center of the impeller 100 including the cylindrical vanes.
  • the rotating shaft 20 serves to transmit the rotational force of the motor 30 to be described later to the impeller 100.
  • the motor 30 transmits a rotational force to the rotation shaft 20 to allow the impeller 100 including the cylindrical vanes to rotate.
  • the impeller 100 including the cylindrical vanes according to the present invention includes a base plate 101, a water inlet 102 through which fluid is first introduced, a plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, which are connected to the base plate 101. 104e), a plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, 104e and a plurality of inlets 105a, 105b, 105c, 105d, 105e and a plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, 104e And a plurality of outlets 106a, 106b, 106c, 106d, and 106e formed on the other side.
  • the base plate 101 serves to support the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, and the base plate 101 includes vertices 103.
  • the inlet 102 is formed of a cylinder open in the vertical direction, the inlet 102 serves as a passage so that the fluid can be introduced for the first time.
  • the vertex 103 is formed at the top center of the base plate 101. This vertex 103 serves to direct the fluid to the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, 104e by minimizing frictional force with the fluid flowing through the inlet 102.
  • a plurality of vanes (104a, 104b, 104c, 104d, 104e) is formed of a cylindrical tube, bent in one direction, in particular bent in the same direction as the rotation direction of the rotation shaft 20 and the motor 30 It may be desirable. This is because minimizing friction with the fluid results in an effect of increasing the efficiency of the pump.
  • the cross-sections of the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, 104e are formed in a circular or elliptical shape but gradually increase from the inlet toward the outlet.
  • the cross-sectional area is formed in a square may cause a loss of axial force due to the vortex phenomenon in the angled portion, in the present invention as described above
  • the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, and 104e serve as a passage through which the fluid flowing through the inlet 102 passes, and the inlets 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e and the outlet ( 106a, 106b, 106c, 106d, 106e).
  • the plurality of inlets 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e are positioned at the center of the base plate 101 and are formed at one side of the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d and 104e.
  • the plurality of inlets 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e allow the fluid flowing from the inlet 102 to enter the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d and 104e.
  • the plurality of outlets 106a, 106b, 106c, 106d, and 106e are located at the outer side of the base plate 101, and are formed on the other side of the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, and 104e.
  • the plurality of outlets 106a, 106b, 106c, 106d, and 106e serve to discharge the fluid flowing into the plurality of inlets 105a, 105b, 105c, 105d, and 105e to the outside.
  • the plurality of vanes 104a, 104b, 104c, 104d, 104e, the plurality of inlets 105a, 105b, 105c, 105d, 105e and the plurality of outlets 106a, 106b, 106c, 106d, 106e described above are As shown in FIG. 2, but each is formed of five, the discharge flow rate, head and pump efficiency may vary depending on the number of vanes, so the user can change the number of vanes to an appropriate number according to the purpose and application.
  • the impeller 100 including the cylindrical vanes rotates together with the rotation shaft 20 by the operation of the motor 30.
  • the fluid flowing through the inlet 102 is introduced into the plurality of inlets (105a, 105b, 105c, 105d, 105e) by rotating the impeller 100 including the cylindrical vanes, a plurality of vanes (104a, 104b, It passes through the 104c, 104d, 104e and is finally discharged to the outside through a plurality of outlets (106a, 106b, 106c, 106d, 106e).

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Abstract

본 발명은 베이스판의 중심으로부터 일방향으로 나선형을 그리며 형성되는 중공의 베인이 다수 형성되어 중공의 하우징 내부로 유입되는 유체가 임펠러의 회전에 의해 입수구로 유입되고, 유입된 유체는 베이스판의 중심부에서 형성되는 다수의 베인의 유입구로 유입되어 유출구로 배출됨으로써 유체와의 마찰을 최소화함과 동시에 펌프의 양정 및 효율을 극대화할 수 있는 원통형 베인을 포함하는 임펠러를 제공한다. 또한, 본 발명은 다수의 베인 중 어느 하나의 베인의 외주면과 어느 하나의 베인에 인접한 다른 하나의 베인의 외주면이 이격됨에 따라 유입구 이외로 흐르게 되는 유체와의 마찰 손실을 최소화하고 베이스판, 베인 및 유입구는 일체로 형성되어 구조적인 안정감을 줄 수 있는 원통형 베인을 포함하는 임펠러를 제공한다.

Description

원통형 베인을 포함하는 임펠러
본 발명은 임펠러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베이스판의 중심으로부터 일방향으로 나선형을 그리며 형성되는 중공의 베인이 다수 형성되어 중공의 하우징 내부로 유입되는 유체가 임펠러의 회전에 의해 입수구로 유입되고, 유입된 유체는 베이스판의 중심부에서 형성되는 다수의 베인의 유입구로 유입되어 유출구로 배출됨으로써 유체와의 마찰을 최소화함과 동시에 펌프의 양정 및 효율을 극대화할 수 있는 원통형 베인을 포함하는 임펠러에 관한 것이다.
임펠러의 고전적인 설계방법에서는, 펌프의 요구사양이 주어질 경우, 기본적인 펌프이론과 경험적인 측면에서 접근하여 자오면과 전면의 설계에 필요한 주요 변수가 정해진다. 베인형상을 설계할 때, 베인의 입구각과 출구각도는 자오면 형상이나 경험적인 측면에 의해 주로 결정되며 베인 길이와 관련이 있는 스윕각도는 정해진 입/출구각도를 부드럽게 연결하는 방법으로 설계를 하기 때문에 임펠러 설계의 중요한 변수라기보다 결정되는 값에 주로 포함된다. 또한 임펠러 형상은 자오면과 전면의 정보를 이용하여 베인전개도로 표현이 가능하다.
임펠러를 설계할 때, 임펠러 3차원 형상을 나타내는 자오면과 날개전개도의 설계변수를 나열하게 되면 매우 많게 되며, 이러한 설계변수가 원심펌프 성능에 어느 정도 영향을 미치는지를 분석하는 것은 펌프 설계기술을 확립하는데 있어서 매우 중요한 과정이라 할 수 있다.
종래의 임펠러는 베이스판, 측판, 베인 그리고 회전축으로 구성되며, 회전축을 회전시킴으로써 유체가 흡입구로 흡입되고, 베이스판과 측판 및 베인으로 형성된 통로를 통하여 임펠러출구로 토출됨으로써 유체에 에너지를 가해준다.
상기 임펠러의 베인은 베이스판과 측판 사이를 연결하며 다수의 임펠러의 베인이 방사상으로 배열되고 각 임펠러의 베인은 일정한 각도로 휘면서 형성된다. 휘어진 형태의 임펠러의 베인은 안쪽으로 오목하게 휘어진 오목면과 밖으로 볼록하게 휜 볼록면이 나타난다. 상기 오목하게 휜 오목면은 볼록면에 비하여 유체의 압력이 낮게 형성된다. 따라서 임펠러깃의 오목면에서 유체 흐름의 박리로 인하여 역류영역이 발생되어 임펠러의 성능이 저하된다.
그리고 임펠러는 베인의 수가 제한되어 있고 또한 유체는 점성을 가지고 있기 때문에 베인의 통로에서의 마찰, 유동의 박리 등으로 인하여 임펠러 출구에서의 상대속도는 베인 출구의 각과는 달리 변하게 되며, 유체의 배출방향은 베인의 수가 감소함에 따라 점차 베인의 출구 각과는 커다란 차이가 발생한다.
이러한 현상으로 인하여 임펠러 출구에서 미끄럼속도가 발생되고 미끄럼속도는 임펠러 회전 방향의 반대방향으로 발생하기 때문에 임펠러의 압력 수두를 감소시키는 원인이 되며, 미끄럼속도가 크게 발생할수록 동일한 압력을 발생시키기 위하여 주속도를 증가시켜야 하므로 임펠러의 성능 및 효용성이 감소하게 된다.
임펠러의 성능저하는 임펠러를 구동하기 위한 축동력의 상승과 효용성의 저하로 나타나며, 이러한 요인을 일부 제거하여 준다면 임펠러의 성능을 향상시킬 수 있다는 가능성을 제공하여 준다.
직경에 대한 출구폭의 비율이 작은 임펠러의 경우, 측판의 곡률반경과 베이스판의 곡률반경의 차이가 작고 베인 통로가 길기 때문에 측판 입구에서 정압이 감소되더라도, 베인 통로 내에서의 흐름이 전반적으로 감속이 발생하지 않고 가속되므로, 역압력 구배가 크게 형성되는 베인 통로에서의 압력 구배에도 불구하고, 측판 입구에서 흐름이 박리 되지 않는다.
직경에 대한 출구폭의 비율이 큰 임펠러의 경우, 측판의 곡률반경과 주판의 곡률반경의 차이가 크고 깃 통로가 짧기 때문에 측판 입구에서 가속된 흐름은 임펠러 출구에 도달할 때에는 크게 감속되고, 임펠러 출구에서의 속도분포는 측판 입구가 베이스판 입구 쪽에 비해 매우 증가한 상태로 배출된다.
이때 측판이 내부벽면을 따르면 유동이 강한 역압력 구배가 형성되는 유동형상과 유사한 형태의 유동현상이 발생하므로 흐름이 크게 가속되는 측판 입구에서 강한 박리현상이 발생하며, 박리된 흐름으로 인하여 측판의 내부벽면의 베인 통로가 완전히 차단되어 측판 출구에서는 강한 역류영역이 형성된다.
이러한 측판의 내부벽면을 따르면 유동이 강한 역압력 구배가 형성되는 유동현상과 유사한 형태의 유동현상이 발생하므로 크게 가속되는 측판 입구에서 강한 박리현상이 발생하며, 박리된 흐름으로 인하여 측판의 내부벽면의 깃 통로가 완전히 차단되어 측판 출구에서는 강한 역류영역이 형성된다.
이러한 현상이 발생되면, 박리된 흐름으로 인하여 측판의 내부벽면의 깃 통로가 완전히 차단되어 측판 출구에서는 반경 방향속도가 크게 감소하고, 미끄럼속도가 급격히 증가하여 압력발생을 감소시켜 임펠러의 성능 및 효용성이 크게 저하된다.
종래의 임펠러를 도 1을 참고하여 설명한다. 도 1에 도시되어 있는 임펠러(1)는 유체가 최초로 유입되는 통로 역할을 하는 보스(2), 보스(2)의 하부와 일체로 형성되어 보스(2)의 하부를 지지하는 상판(3), 상판(3)의 하부에 위치하는 베이스판(4) 및 상판(3)의 상면에 나선형으로 형성되는 다수의 베인(5)을 포함한다. 상기한 임펠러(1)는 상판(3)과 베이스판(4)의 수직방향으로 일정한 간격의 벽이 형성되어 보스(2)로 유입된 유체는 벽과 벽 사이의 공간으로 배출된다. 또한, 종래의 임펠러의 경우 상판(3), 베이스판(4) 및 벽 사이에 형성되는 공간의 단면적이 각형으로 형성되어 있어 각이 진 모서리 부분에 소용돌이 현상이 일어나는 문제점이 있다.
소용돌이 현상이 일어남에 따라 유체의 원활한 흐름에 저해하는 원인이 되어 임펠러의 효용성을 떨어뜨린다.
또한, 이로 인해 상기한 종래의 임펠러(1)는 유체가 임펠러(1)로 유입될 때 보스(2) 내부로 유입되지 않는 유체가 상판(3)에 부딪히면서 그로 인한 마찰 손실이 발생함으로써 에너지의 손실로 이어지게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 베이스판의 중심으로부터 일방향으로 나선형을 그리며 형성되는 중공의 베인이 다수 형성되어 중공의 하우징 내부로 유입되는 유체가 임펠러의 회전에 의해 입수구로 유입되고, 유입된 유체는 베이스판의 중심부에서 형성되는 다수의 베인의 유입구로 유입되어 유출구로 배출됨으로써 유체와의 마찰을 최소화함과 동시에 펌프의 양정 및 효율을 극대화할 수 있는 원통형 베인을 포함하는 임펠러를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 베인과 베이스판이 일체형으로 형성됨에 따라 베이스판이 베인의 외주면의 일면을 지지하는 원통형 베인을 포함하는 임펠러를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 베이스판, 베인 및 유입구는 일체로 형성되어 구조적인 안정감을 줄 수 있는 원통형 베인을 포함하는 임펠러를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 다수의 베인 중 어느 하나의 베인의 외주면과 어느 하나의 베인에 인접한 다른 하나의 베인의 외주면이 이격됨에 따라 유입구 이외로 흐르게 되는 유체와의 마찰 손실을 최소화할 수 있는 원통형 베인을 포함하는 임펠러를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 베이스판의 상부에 꼭지점이 형성됨에 따라 유입구의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 원활하게 하는 원통형 베인을 포함하는 임펠러를 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러는 입수구; 및 중공형상의 베인;을 포함하고, 상기 베인의 유입구가 입수구와 연통함으로써 상기 입수구를 통과한 유체가 상기 베인의 유출구를 통해 유출되고, 그리고 상기 베인의 단면은 원형 또는 타원형이며 상기 유입구에서 상기 유출구를 향하여 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 임펠러는 상기 베인과 일체형인 베이스판을 더 포함하고, 그리고 상기 베이스판은 상기 베인의 외주면의 일면을 지지하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 베이스판, 상기 베인 및 상기 유입구는 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 다수의 베인 중 어느 하나의 베인의 외주면과 상기 어느 하나의 베인에 인접한 다른 하나의 베인의 외주면이 이격되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 베이스판은 상기 베이스판의 상부에 형성되는 꼭지점을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명은 베이스판의 중심으로부터 일방향으로 나선형을 그리며 형성되는 중공의 베인이 다수 형성되어 그 내부로 유체가 유동함으로써 유체와의 마찰을 최소화함과 동시에 펌프의 양정 및 효율을 극대화할 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명은 베인과 베이스판이 일체형으로 형성됨에 따라 베이스판이 베인의 외주면의 일면을 지지하는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명은 베이스판, 베인 및 유입구는 일체로 형성되어 구조적인 안정감을 줄 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명은 다수의 베인 중 어느 하나의 베인의 외주면과 어느 하나의 베인에 인접한 다른 하나의 베인의 외주면이 이격됨에 따라 유입구 이외로 흐르게 되는 유체와의 마찰 손실을 최소화할 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명은 베이스판의 상부에 꼭지점이 형성됨에 따라 유입구의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 원활하게 하는 효과가 발생한다.
도 1은 종래의 임펠러의 일 방향에서의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러의 이해를 돕기 위한 펌프의 일 방향에서의 단면도, 및
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러의 일 방향에서의 사시도이다.
본 발명에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
전술된 본 발명이 적용되는 분야는 펌프(특히, 원심펌프)에 관한 것으로서 원심펌프는 외부로부터 동력을 받아 회전하는 임펠러를 통하여 기계적 에너지를 유체의 압력 및 운동에너지로 변환하는 대표적인 유체 기계이다. 이러한 원심펌프는 임펠러 베인의 수, 형상변화 및 회전수에 따라 펌프의 양정 및 효율 그리고 축동력 등 펌프성능에 많은 영향이 있다는 점에 유의한다.
한편, 본 발명에서 '횡방향 단면적'이라는 용어는 명세서 전체를 통하여 베인 내부로 흐르는 유체의 진행 방향의 수직방향의 단면적을 의미한다.
또한, 본 발명에서 '종방향 단면적'이라는 용어는 명세서 전체를 통하여 베인 내부로 흐르는 유체의 진행 방향의 단면적을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)의 이해를 돕고 설명을 위한 필수 구성요소는 다음과 같다.
하우징(10)은 펌프의 외부 형상을 이루고 있으며, 본 발명에 따른 실린더 베인을 포함하는 펌프형 임펠러(100)가 하우징(10)의 일측 내부에 위치할 수 있도록 한다. 이러한 하우징(10)은 후술되는 모터(30)의 작동에 의해 실린더 베인을 포함하는 펌프형 임펠러(100)가 빠르게 회전하더라도 견딜 수 있어야 하므로 강도가 높은 재질을 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 실린더 베인을 포함하는 펌프형 임펠러(100)의 회전에 의해 발생하는 수압 및 유체 이동에 의한 마찰에 견딜 수 있도록 내부식성 및 내마모성이 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
회전축(20)은 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)의 하부 중심부에 체결된다. 이러한 회전축(20)은 후술되는 모터(30)의 회전력을 임펠러(100)에 전달하는 역할을 수행한다.
모터(30)는 회전축(20)에 회전력을 전달함으로써 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)가 회전할 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)를 설명할 것이다.
본 발명에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)는 베이스판(101), 유체가 최초로 유입되는 입수구(102), 베이스판(101)과 연결되는 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e), 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 일측에 형성되는 다수의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e) 및 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 타측에 형성되는 다수의 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)를 포함한다.
이하, 상술한 베이스판(101), 입수구(102), 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e), 다수의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e) 및 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)의 순서대로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
베이스판(101)은 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)을 지지하는 역할을 하며, 이러한 베이스판(101)은 꼭지점(103)을 포함한다.
입수구(102)은 상하방향으로 개방된 원통으로 형성되며, 이러한 입수구(102)는 유체가 최초로 유입될 수 있도록 통로의 역할을 수행한다.
꼭지점(103)은 베이스판(101)의 최상단 중앙에 형성된다. 이러한 꼭지점(103)은 입수구(102)를 통하여 유입되는 유체와의 마찰력을 최소화함으로써 유체를 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)으로 보내는 역할을 한다.
다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)은 원통형의 관으로 형성되되, 일방향으로 구부러지게 형성되며, 특히 회전축(20) 및 모터(30)의 회전방향과 동일한 방향으로 구부러지게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이는 유체와의 마찰을 최소화함으로써 결과적으로 펌프의 효율을 증대시키는 효과가 발생하기 때문이다.
또한, 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 단면은 원형 또는 타원형으로 형성되되 유입구에서 유출구를 향하여 점진적으로 증가하도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 종래의 임펠러(1)를 살펴보면, 그 단면적이 각형으로 형성됨으로써 각이 진 부분에 소용돌이 현상에 따른 축동력의 손실을 야기할 수 있으나, 본 발명에서는 전술한 바와 같은 소용돌이 현상을 제거함에 따라 유체의 원활한 흐름을 돕고 축동력의 손실을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)은 입수구(102)를 통하여 유입되는 유체를 통과시키는 통로의 역할을 수행하며, 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e) 및 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)를 포함한다.
다수의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)는 베이스판(101)의 중앙부에 위치하며, 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 일측에 형성된다. 이러한 다수의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)는 입수구(102)로부터 유입되는 유체가 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)으로 유입될 수 있도록 한다.
다수의 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)는 베이스판(101)의 외측부에 위치하며, 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 타측에 형성된다. 이러한 다수의 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)는 다수의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)로 유입되는 유체를 외부로 배출하는 역할을 한다.
전술된 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e), 다수의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e) 및 다수의 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)는 본 발명의 도 2에 도시된 바와 같이 각각 5개로 형성되어 있으나 베인의 수에 따라 송출유량, 양정 및 펌프 효율이 달라질 수 있으므로 사용자는 목적 및 용도에 따라 베인의 수를 적절한 수로 변경하여 적용할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)는 모터(30)의 작동에 의해 회전축(20)과 함께 회전하게 된다. 이때, 입수구(102)를 통하여 유입되는 유체는 원통형 베인을 포함하는 임펠러(100)가 회전함으로써 다수의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)로 유입되고, 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)을 통과하게 되며 다수의 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)를 통하여 최종적으로 외부로 배출된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 입수구(102); 및
    원통형의 관으로 형성되되, 일방향으로 구부러지게 형성되는 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e);을 포함하고,
    상기 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)가 상기 입수구(102)와 연통함으로써 상기 입수구(102)를 통과한 유체가 상기 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)를 통해 유출되고, 그리고
    상기 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 단면은 원형 또는 타원형이며 상기 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 횡방향 단면적은 상기 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)에서 상기 유출구(106a, 106b, 106c, 106d, 106e)를 향하여 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는,
    임펠러(100).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러(100)는 상기 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)과 일체형인 베이스판(101)을 더 포함하고, 그리고
    상기 베이스판(101)은 상기 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e)의 외주면의 일면을 지지하는 것을 특징으로 하는,
    임펠러(100).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스판(101), 상기 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e) 및 상기 유입구(105a, 105b, 105c, 105d, 105e)는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    임펠러(100).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 베인(104a, 104b, 104c, 104d, 104e) 중 어느 하나의 베인의 외주면과 상기 어느 하나의 베인에 인접한 다른 하나의 베인의 외주면이 이격되는 것을 특징으로 하는,
    임펠러(100).
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스판(101)은 상기 베이스판(101)의 상부에 형성되는 꼭지점(103)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    임펠러(100).
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