KR101960714B1 - 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 유입되는 유입구와 상기 유입된 유체가 배출되는 배출구를 포함하며, 회전축을 중심으로 회전하는 임펠러에 있어서, 상기 회전축에 끼워지는 지지부와, 상기 지지부에 설치된 블레이드부와, 상기 블레이드부를 덮도록 배치되는 쉬라우드부와, 상기 회전축의 방향과 평행한 방향으로 돌출된 적어도 하나의 시일 돌기를 구비하며 상기 쉬라우드부의 부분 중 상기 유입구를 이루는 부분에 설치되는 시일부를 포함하는 임펠러를 제공한다.

Description

임펠러{Impeller}

본 발명은 회전 기계의 임펠러에 관한 것이다.

유체 등을 압축하는 압축기 또는 펌프는, 일반적으로 내부에 회전 운동을 하는 임펠러(impeller)를 구비하고 있다.

임펠러는 회전 운동에너지를 유체에 전달시켜 유체의 압력을 상승시키도록 구성되는데, 이를 위해 임펠러에는 유체의 이동을 돕고 에너지를 유체에 전달하는 다수개의 블레이드(blade)가 배치되어 있다.

한편, 임펠러의 외부에는 쉬라우드(shroud)가 배치되는데, 쉬라우드는 블레이드와 함께 유체의 이동 통로를 이루는 기능을 수행한다.

통상적으로 블레이드와 쉬라우드 사이의 간격이 좁을수록 압축기의 효율이 상승하는 특성을 가지고 있으므로, 공개특허공보 1996-0023833호에 개시된 바와 같이, 아예 임펠러에 쉬라우드를 결합하여 제조함으로써 압축기의 효율을 극대화하는 기술이 알려져 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 우수한 시일 성능을 가지는 임펠러를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 유입되는 유입구와 상기 유입된 유체가 배출되는 배출구를 포함하며, 회전축을 중심으로 회전하는 임펠러에 있어서, 상기 회전축에 끼워지는 지지부;와, 상기 지지부에 설치된 블레이드부;와, 상기 블레이드부를 덮도록 배치되는 쉬라우드부;와, 상기 회전축의 방향과 평행한 방향으로 돌출된 적어도 하나의 시일 돌기를 구비하며, 상기 쉬라우드부의 부분 중 상기 유입구를 이루는 부분에 설치되는 시일부;를 포함하는 임펠러를 제공한다.

여기서, 상기 임펠러는 압축기 또는 펌프에 설치될 수 있다.

여기서, 상기 회전축의 축 방향 중 상기 유입구 쪽의 방향을 제1 방향이라 할 때, 상기 시일 돌기는, 상기 지지부의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분보다 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치될 수 있다.

여기서, 상기 시일부와 상기 쉬라우드부의 접합부가, 상기 지지부의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분보다 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치될 수 있다.

여기서, 상기 시일부는 링 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 우수한 시일 성능을 가지는 임펠러를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 시일부의 접합이 용이하여 제조 비용을 줄일 수 있는 임펠러를 구현하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러의 개략적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러가 압축기의 케이싱 내에 설치된 모습을 도시한 개략적인 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러의 쉬라우드부에서 시일부를 분리하여 도시한 개략적인 분리 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러의 개략적인 모습을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러가 압축기의 케이싱 내에 설치된 모습을 도시한 개략적인 부분 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 임펠러의 쉬라우드부에서 시일부를 분리하여 도시한 개략적인 분리 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러(100)는 압축기(미도시)에 설치되는 것으로서, 유입구(100a)와 배출구(100b)를 포함하며, 지지부(110), 블레이드부(120), 쉬라우드부(130), 시일부(140)를 구비한다.

유입구(100a)는 유체가 유입되는 부분이고, 배출구(100b)는 유입된 유체가 에너지를 전달받은 후 배출되는 부분이다.

한편, 지지부(110)는 그 표면의 경사가 완만한 원추 형상을 가지고 있으며, 지지부(110)의 중심 부분에는 장착 구멍(111)이 형성되어 있다. 형성된 장착 구멍(111)에는 임펠러(100)의 설치 과정 시 회전축(S)이 끼워져 설치된다.

지지부(110)의 표면(112)은 경사진 곡면을 이루도록 형성되어 있어 유체 통로의 바닥면을 형성하여 유체 유동을 부드럽게 할 뿐만 아니라, 유체로의 에너지 전달을 최대로 할 수 있도록 설계되어 있다.

블레이드부(120)는 지지부(110)의 표면(112)에 설치되어 있는데, 유체의 이동을 가이드하는 기능을 수행하면서, 임펠러(100)의 운동에너지를 유체에 전달하는 기능을 수행한다.

쉬라우드부(130)는 블레이드부(120)의 상부에 접합되어 블레이드부(120)의 상부를 덮도록 중앙부가 개구된 우산 형상을 가지고 있다.

여기서, 쉬라우드부(130)를 블레이드부(120)에 접합시키는 방법으로는 전자빔 용접 또는 레이저빔 용접의 방법이 적용될 수 있다. 구체적으로 제조자는 쉬라우드부(130)를 블레이드부(120)의 일면에 접촉시킨 후, 쉬라우드(130)의 외표면에 전자빔 또는 레이저빔을 조사하여 용융부를 형성한 후 응고시킴으로써 용접 접합부를 형성할 수 있다.

쉬라우드부(130)의 내표면은 유체 통로의 천정면을 형성하여, 지지부(110)의 표면(112) 및 블레이드부(120)와 함께 유체의 이동 통로를 이룬다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 시일부(140)는 링 형상을 가지며, 쉬라우드부(130)의 부분 중 유입구(100a)를 이루는 부분(P)에 설치된다.

시일부(140)는, 쉬라우드부(130)의 부분 중 유입구(100a)를 이루는 P 부분에 접합되어 설치되는데, 그 접합 방법으로 다양한 접합 방법이 사용될 수 있으며, 대표적으로 용접의 방법이 이용될 수 있다. 예를 들면, 작업자는 쉬라우드부(130)가 블레이드부(120)에 접합된 구조체를 준비한 후, 그 준비된 구조체의 부분 중 쉬라우드부(130)의 상기 P 부분과 시일부(140)를 맞대고, 아크 용접, 가스 용접, 전자빔 용접, 레이저 용접 등의 방법을 이용하여 시일부(140)를 쉬라우드부(130)에 접합시킬 수 있다.

시일부(140)는 회전축(S)의 축 방향과 평행한 방향으로 돌출된 적어도 하나의 시일 돌기(141)를 구비하는데, 시일 돌기(141)는 케이싱(200)의 시일면(210)과의 시일 작용을 수행함으로써, 쉬라우드부(130)의 외표면으로 역류하는 유체의 흐름을 방지하게 된다.

특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(S)의 축 방향 중 유입구(100a) 쪽의 방향을 제1 방향이라 할 때, 시일 돌기(141)는, 지지부(100)의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분(MO)보다도 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치되도록 구성되어 있다. 그러한 구성을 가지게 되면, 시일부(140) 자체도 상기 제1 방향 쪽으로 돌출되게 되며, 그렇게 되면, 시일부(140)를 쉬라우드부(130)에 용이하게 접합시킬 수 있어, 제조 비용을 줄일 수 있다. 특히, 시일부(140)와 쉬라우드부(130)의 접합부 G가, 상기 지지부(100)의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분(MO)보다도 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치되도록 구성된다면, 시일부(140)를 쉬라우드부(130)에 더욱 용이하게 접합시킬 수 있어, 제조 비용을 줄일 수 있다.

아울러, 본 실시예의 경우와 같이 시일부(140)가 상기 제1 방향으로 돌출되도록 배치되는 경우에는, 시일부(140)를 회전축(S)의 반경 방향으로 돌출되도록 배치하는 경우보다도 시일부(140)의 설치에 의한 회전 관성 모멘트의 증가를 효과적으로 줄일 수 있다. 그렇게 되면, 임펠러(100)가 높은 회전수로 회전하더라도 관성력을 줄여 안정적인 회전을 구현할 수 있게 된다.

이하, 임펠러(100)가 회전함으로써 임펠러(100)에 유입된 유체에 에너지를 전달하는 과정을 살펴본다.

압축기의 구동부(미도시)로부터 동력을 전달받아 상기 회전축(S)이 회전하게 되면, 임펠러(100)가 회전하게 된다.

유체는, 도 2에 도시된 화살표의 방향대로, 임펠러(100)의 유입구(100a)로 유입된 후, 임펠러(100)의 회전 운동 에너지를 전달받아 고압의 상태로 배출구(100b)로 나오게 된다. 차후, 유체는 디퓨져(미도시)를 통과하여 속도를 줄이면서 원하는 정도까지 압력을 상승시키게 되는데, 여기서 자세한 설명은 생략한다.

한편, 시일부(140)는, 회전축(S)에 평행한 방향으로 케이싱(200)의 내부의 시일면(210)과 시일되어 있으므로, 임펠러(100)의 작동 중 배출구(100b)로 배출된 유체가 유입구(100a)로 역류하는 것을 방지하게 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 임펠러(100)에 의하면, 회전축(S)의 축 방향과 평행한 방향으로 돌출된 시일 돌기(141)를 구비한 시일부(140)의 구성에 의하여, 효과적인 시일 작용을 구현할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 임펠러(100)의 경우에, 시일 돌기(141)는, 지지부(110)의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분(MO)보다 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치되게 됨으로써, 시일부(140) 자체가 제1 방향 쪽으로 돌출되는 구성을 가지게 된다. 그렇게 되면, 시일부(140)를 쉬라우드부(130)에 용이하게 접합시킬 수 있어, 제조 비용을 줄일 수 있다. 특히, 시일부(140)와 쉬라우드부(130)의 접합부 G가, 상기 지지부(100)의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분(MO)보다도 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치되도록 구성된다면, 시일부(140)를 쉬라우드부(130)에 더욱 용이하게 접합시킬 수 있어, 제조 비용을 줄일 수 있다.

또한, 시일부(140)가 상기 제1 방향으로 돌출되도록 배치되면, 시일부(140)에 의한 회전 관성 모멘트의 증가를 효과적으로 줄일 수 있다. 그렇게 되면, 임펠러(100)가 높은 회전수로 회전하더라도 안정적인 회전을 구현할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 임펠러(100)가 적용되는 회전 기계는 압축기이나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 임펠러가 적용되는 회전 기계는 임펠러의 회전운동에 의해 유체의 압력과 속도를 변화시킬 수 있는 장치이면 해당된다. 예를 들면, 본 발명에 따른 회전 기계는 펌프, 송풍기 등이 될 수도 있다.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명은 압축기, 펌프 등에 적용되는 임펠러의 제조 및 적용에 사용될 수 있다.

100: 임펠러 110: 지지부
120: 블레이드부 130: 쉬라우드부
140: 시일부

Claims (5)

1. 유체가 유입되는 유입구와 상기 유입된 유체가 배출되는 배출구를 포함하며, 회전축을 중심으로 회전하는 임펠러에 있어서,
   상기 회전축에 끼워지는 지지부;
   상기 지지부에 설치된 블레이드부;
   상기 블레이드부를 덮도록 배치되는 쉬라우드부; 및
   상기 회전축의 방향과 평행한 방향으로 돌출된 적어도 하나의 시일 돌기를 구비하며, 상기 쉬라우드부의 부분 중 상기 유입구를 이루는 부분에 설치되는 시일부를 포함하며,
   상기 회전축의 축 방향 중 상기 유입구 쪽의 방향을 제1 방향이라 할 때,
   상기 시일 돌기는, 상기 지지부의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분보다 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치되는 임펠러.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 시일부와 상기 쉬라우드부의 접합부가, 상기 지지부의 부분 중 상기 제1 방향으로 가장 외곽에 위치한 부분보다 상기 제1 방향 쪽으로 더 멀리 배치되는 임펠러.
5. 제1항에 있어서,
   상기 시일부는 링 형상을 가지는 임펠러.

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