KR20020086142A - 일체형 터보팬 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 터보팬 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 모터의 축에 결합되는 보스부 및 그 보스부에서 방사상으로 연장 형성되는 허브부으로 된 허브판과, 상기 허브판에 원주방향으로 일정 간격으로 그 일단이 연결되는 블레이드들과, 상기 블레이드들의 타단에 일정한 곡률을 갖고 연결되는 쉬라우드로 구성되고, 상기 허브판의 외경이 쉬라우드의 내경 보다 작게 형성됨과 아울러 쉬라우드에 접하는 블레이드들의 타단이 그 쉬라우드와 일체로 성형됨으로써, 한 개의 금형으로 허브판과 블레이드들 그리고 쉬라우드까지 성형할 수 있어 금형의 수량이 줄어들게 됨에 따라 생산비용이 절감되고 쉬라우드의 조립을 위한 후조립이 생략되어 조립공수가 감축됨에 됨에 따라 생산성이 향상된다.

또한, 블레이드들의 성형시 한 쪽의 금형으로 블레이드 전체를 성형할 수 있게 됨에 따라 이형구배에 따른 단차(parting line)의 생성을 미연에 방지하여 공기의 원활한 유동을 확보함과 아울러 이상소음의 발생소지를 제거할 수 있다.

Description

일체형 터보팬 및 그 제조방법{TURBO FAN AND MANUFACTURING PROCESS THEREOF}

본 발명은 일체형 터보팬 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 허브와 블레이드와 슈라우드를 갖는 터보팬을 하나의 금형으로 성형하여 생산성을 향상시키는데 적합한 일체형 터보팬 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 터보팬(turbofan)은 날개차의 회전에 의하여 발생되는 기체의 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 원심팬의 일종으로, 이러한 터보팬은 많은 풍량을 발생시킬 수 있어 대용량 공기조화기 등에 주로 사용되고 있다.

종래의 터보팬은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 중심부가 구동모터(미도시)의 회전축에 결합되어 회전시 유체를 흡입하여 토출시키는 팬 몸체(10)와, 팬 몸체(10)의 선단부에 결합되어 팬이 회전할 때 팬 몸체(10)가 진동하는 것을 방지하고 유체가 원활하게 흐르도록 유도하는 쉬라우드(shroud)(20)로 구성되어 있다.

팬 몸체(10)는 구동모터(미도시)의 회전축에 결합하는 허브판(11)과, 허브판(11)의 전방면에 일정한 각도로 틀어져 일체로 성형된 블레이드(12)들로 이루어져 있다.

허브판(11)은 구동모터(미도시)의 회전축에 결합하는 보스부(11a)와, 보스부(11a)에서 방사상으로 연장되는 허브부(11b)로 이루어져 있다.

블레이드(12)는 일측단부가 허브판의 전면(前面) 가장자리에 돌출되도록 일체로 성형되고, 선단부에는 쉬라우드(20)의 고정부측 내주면과 후조립으로 결합되도록 일정한 경사각으로 된 결합변부(12a)가 형성되어 이루어져 있다.

쉬라우드(20)는 정면투영시 절두원추형 환상체로 형성되고, 쉬라우드(12)의 결합변부(12a)와 접하여 고정되는 후방측에는 직경이 큰 대경부가 형성되며, 대경부의 반대쪽인 전방측에는 갈수록 직경이 점점 작아지는 소경부가 형성되어 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 종래 터보팬을 제작하는 과정은 다음과 같다.

즉, 팬 몸체(10)와 쉬라우드(20)를 각각 별개로 제작하여 서로 조립하게 되는데, 먼저 팬몸체용 금형(미도시)에 팬 몸체(10)와 같은 형상의 캐비티(미도시)를 형성하고, 그 캐비티에 피브이시(PVC)와 같은 융제를 주입하여 허브판(11)과 블레이드(12)를 일체로 성형한다.

다음, 쉬라우드용 금형(미도시)에 쉬라우드(20)와 같은 형상의 캐비티(미도시)를 형성하고, 그 쉬라우드용 캐비티에 역시 피브이시와 같은 융제를 주입하여 쉬라우드(20)를 제작한다.

이렇게 하여, 팬 몸체(10)의 전방면 가장자리에 구비된 블레이드(12)의 결합변부(12a)에 상기의 쉬라우드(20)의 대경부측 내주면을 접촉시킨 상태에서 열융착 등으로 부착시켜 터보팬을 완성하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 터보팬은, 팬 몸체(10)와 슈라우드(20)를 개별 제작하여 후조립으로 제작하는 것이나, 이는 팬 몸체(10)와 쉬라우드(20)를 서로 다른 금형에서 미리 개별 제작한 다음에 열융착과 같은 후가공을 통해 조립하여야 하므로 터보팬의 제작에 필요한 금형자체 및 금형작업시간이 과다하게 소요되는 것은 물론 팬 몸체(10)와 쉬라우드(20)의 결합을 위한 조립공수가 많아져 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 터보팬이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 팬 몸체와 쉬라우드를 일괄 성형할 수 있도록 하여 조립공수를 감축함과 아울러 금형 및 금형작업 시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있는 일체형 터보팬 및 그 제조방법을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 종래 터보팬의 일례를 보인 사시도 및 종단면도.

도 3은 종래 터보팬의 조립과정을 보인 사시도.

도 4 및 도 5는 본 발명 터보팬의 일례를 보인 사시도 및 종단면도.

도 6은 본 발명 터보팬의 일례를 후방측에서 보인 정면도.

도 7은 본 발명 터보팬의 제작을 위한 금형을 개략적으로 보인 종단면도.

도 8은 본 발명 터보팬의 변형예를 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110,210 : 허브판111 : 보스부

112 : 허브부120,220 : 블레이드

121 : 결합변부130,230 : 쉬라우드

M1 : 하형M2 : 상형

m1 : 허브판용 캐비티m2 : 블레이드용 캐비티

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 모터의 축에 결합되는 보스부 및 그 보스부에서 방사상으로 연장 형성되는 허브부으로 된 허브판과, 상기 허브판에 원주방향으로 일정 간격으로 그 일단이 연결되는 블레이드들과, 상기 블레이드들의 타단에 일정한 곡률을 갖고 연결되는 쉬라우드로 구성되고,

상기 허브판의 외경이 쉬라우드의 내경 보다 작게 형성됨과 아울러 쉬라우드에 접하는 블레이드들의 타단이 그 쉬라우드와 일체로 성형됨을 특징으로 하는 일체형 터보팬이 제공된다.

구동모터의 회전축에 결합하는 허브판에 블레이드들의 일측단을 연결하고, 상기 블레이드들의 타측단에 쉬라우드를 축방향에 대해 경사지게 연결하여서 되는 일체형 터보팬의 제조방법에 있어서,

상기 쉬라우드의 내경이 각 블레이드들의 내측단을 연결하는 가상원의 내경 보다 크거나 같게 하고 허브판의 외경이 쉬라우드의 내경 보다 작게 하는 동시에그 허브판의 외경이 블레이드들의 내측단을 연결하는 가상원의 내경과 거의 같게 되도록 성형하되,

각 블레이들의 외측면에 이형구배에 따른 단차(parting line)를 방지하도록 상기한 각각의 블레이들을 어느 한 쪽의 주형에서 허브판과 함께 일괄 성형하는 것을 특징으로 하는 일체형 터보팬의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 일체형 터보팬을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명 터보팬의 일례를 보인 사시도 및 종단면도이고, 도 6은 본 발명 터보팬의 일례를 후방측에서 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 일체형 터보팬은, 구동모터(미도시)의 회전축에 결합하는 허브판(110)과, 허브판(110)의 전방면에 원주방향을 따라 일정한 간격으로 돌출되어 정면투영시 반경방향으로 길게 성형되는 블레이드(120)들과, 블레이드(120)들의 타단에 일정한 곡률을 갖도록 하여 일체로 성형되는 쉬라우드로 구성된다.

허브판(110)은 구동모터(미도시)의 회전축에 결합하는 보스부(111)와, 보스부(111)에서 방사상으로 연장되어 원형을 이루는 허브부(112)로 이루어진다.

허브부(112)는 외경이 쉬라우드(130)의 내경 보다는 작게 형성되고, 각 블레이드(120)들의 안쪽 선단부를 연결하는 가상선의 내경과는 대체로 동일하도록 진원형에 가깝게 형성된다.

블레이드(120)들은 각각의 안쪽 선단부가 허브부(112)의 외주에서 바깥쪽으로 연장되는 형상으로 성형된다.

또한, 블레이드들(120)은 허브판(110)의 회전시 함께 회전하면서 원심력 또는 구심력을 발생시켜 기체를 압송하도록 상기한 허브부(112)의 전방면 가장자리에 만곡져 일체로 성형된다.

블레이드(120)들의 단면 형상은 통상의 블레이드 형상이면 가능하나 상/하측 라인이 만곡지고 그 상/하측 라인의 거리는 양측 끝단에서 중앙으로 갈수록 점점 커지는 초생달 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 쉬라우드(130)는 블레이드(120)들의 타측 선단부에 일체로 성형되는 환상체로서 블레이드(120)들의 타측 선단부에 구비된 결합변부(121)와 접하는 후방측은 직경이 큰 대경부가 구비되고, 전방측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 소경부가 형성된다.

상기와 같은 본 발명 일체형 터보팬을 제작하는 과정은 다음과 같다.

즉, 소정 형상의 캐비티를 갖는 하형(M1)과 상형(M2)을 적절하게 형합시키고, 주입구를 통해 하형(M1)과 상형(M2) 사이의 캐비티에 피브이시(PVC)와 같은 융제를 주입하며, 일정 시간 동안 경과시켜 상기한 융제가 경화되도록 한 다음 하형(M1)과 상형(M2)을 분리하여 성형물을 빼냄으로써 일체형 터보팬의 제작을 완성한다.

이때, 하형(M1)에는 도 7에 도시된 바와 같이 터보팬의 허브판(110)을 성형할 캐비티(m1) 및 그 허브판(110)에 연결되는 블레이드(120)들의 전체를 성형할 캐비티(m2)가 마련되되, 허브판(110)이 될 캐비티(m1)의 주면이 각 블레이드(120)가될 캐비티(m2)의 안쪽 선단부와 거의 동일한 원주상에 형성됨에 따라 하형(M1)과 성형물의 분리시 그 성형물인 터보팬의 허브판(110)이 하형(M1)의 각 블레이드용 캐비티(m2)와 축방향으로 중첩되지 않게 되어 하형(M1)을 원활하게 빼낼 수 있게 된다.

또한, 블레이드(120)들을 하형(M1)과 상형(M2)의 조합으로 제작할 경우 금형의 이형구배로 인해 블레이드(120)들의 주면에 단차(parting line)가 생성되어 공기의 원활한 유동을 저해하고 이상소음을 유발시키게 되나, 본 발명에서는 허브판(110)과 블레이드(120) 전체를 하형(M1) 한 곳에서 일괄적으로 성형할 수 있게 됨에 따라 블레이드(120)들의 주면에 상기한 단차가 발생되는 것을 방지하여 유체가 원활하게 유동될 수 있다.

이렇게 하여, 팬 몸체에 쉬라우드를 별도로 성형하여 쉬라우드를 후조립으로 결합하는 것에 비해 작업공수가 줄어들게 되는 것은 물론 금형의 개수가 줄어들어 생산성이 향상된다.

한편, 본 발명에 의한 일체형 터보팬의 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 허브판(110)의 외경과 각 블레이드(120)들의 안쪽 선단부를 연결하는 가상선의 직경을 거의 동일하게 성형하는 것이나, 본 변형예에서는 블레이드(220)들의 안쪽 선단부를 연결하는 가상선의 직경이 허브판(210)의 외경 보다는 크게 성형하되 허브판(210)과 블레이드(220)들을 하형 한 곳에서 일괄적으로 성형할 수 있도록 도 8에 도시된 바와 같이 허브판(210)의 외주에서 각 블레이드(220)들의 안쪽 선단부까지 살빼기부(210a)를 성형하는 것이다.

살빼기부(210a)는 허브판(210)의 외주측과 각 블레이드(220)들의 선단부측에 각각 라운드 또는 둔각으로 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 허브판(210)의 외경이 각 블레이드(220)들의 안쪽 선단부를 연결하는 가상선의 직경 보다 크게 하는 경우에는 허브판(210)과 블레이드(220)들 그리고 쉬라우드(230)를 일괄적으로 성형할 수 있는 동시에 흡입되는 공기가 후방측으로 누설되는 것을 최소한으로 줄일 수 있게 된다.

본 발명에 의한 일체형 터보팬은, 허브판의 전방면에 블레이드들을 원주방향으로 형성함과 아울러 블레이드들의 선단부에 쉬라우드를 일체로 형성하되 허브판의 외경을 쉬라우드의 내경 보다 작게 하고 또 각 블레이드들의 전체와 허브판을 한 쪽 금형에서 일괄적으로 제작하도록 함으로써, 한 개의 금형으로 허브판과 블레이드들 그리고 쉬라우드까지 성형할 수 있어 금형의 수량이 줄어들게 됨에 따라 생산비용이 절감되고 쉬라우드의 조립을 위한 후조립이 생략되어 조립공수가 감축됨에 됨에 따라 생산성이 향상된다.

또한, 블레이드들의 성형시 한 쪽의 금형으로 블레이드 전체를 성형할 수 있게 됨에 따라 이형구배에 따른 단차(parting line)의 생성을 미연에 방지하여 공기의 원활한 유동을 확보함과 아울러 이상소음의 발생소지를 제거할 수 있다.

Claims (6)

1. 모터의 축에 결합되는 보스부 및 그 보스부에서 방사상으로 연장 형성되는 허브부으로 된 허브판과, 상기 허브판에 원주방향으로 일정 간격으로 그 일단이 연결되는 블레이드들과, 상기 블레이드들의 타단에 일정한 곡률을 갖고 연결되는 쉬라우드로 구성되고,

   상기 허브판의 외경이 쉬라우드의 내경 보다 작게 형성됨과 아울러 쉬라우드에 접하는 블레이드들의 타단이 그 쉬라우드와 일체로 성형됨을 특징으로 하는 일체형 터보팬.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 블레이드들의 안쪽 선단부를 연결하는 가상선의 직경이 허브판의 외경과 거의 동일하게 된 것을 특징으로 하는 일체형 터보팬.
3. 제1항에 있어서, 상기 허브판의 외경이 쉬라우드의 내경 보다는 작고 각 블레이드들의 안쪽 선단부를 연결하는 가상선의 직경 보다는 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 터보팬.
4. 제3항에 있어서, 상기 허브판은 그 허브판의 외주에서 각 블레이드들의 안쪽 선단부까지 살배기부가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 터보팬.
5. 제4항에 있어서, 상기 살빼기부는 허브판의 외주측과 각 블레이드들의 선단부측에 각각 라운드 또는 둔각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 터보팬.
6. 구동모터의 회전축에 결합하는 허브판에 블레이드들의 일측단을 연결하고, 상기 블레이드들의 타측단에 쉬라우드를 축방향에 대해 경사지게 연결하여서 되는 일체형 터보팬의 제조방법에 있어서,

   상기 쉬라우드의 내경이 각 블레이드들의 내측단을 연결하는 가상원의 내경 보다 크거나 같게 하고 허브판의 외경이 쉬라우드의 내경 보다 작게 하는 동시에 그 허브판의 외경이 블레이드들의 내측단을 연결하는 가상원의 내경과 거의 같게 되도록 성형하되,

   각 블레이들의 외측면에 이형구배에 따른 단차(parting line)를 방지하도록 상기한 각각의 블레이들을 어느 한 쪽의 주형에서 허브판과 함께 일괄 성형하는 것을 특징으로 하는 일체형 터보팬의 제조방법.