KR20170005841A

KR20170005841A - 특히 사이드 채널 기계를 위한 임펠러

Info

Publication number: KR20170005841A
Application number: KR1020167034476A
Authority: KR
Inventors: 라르스 부흐홀츠; 안티 게난트; 울리 크리벨; 헨리크 바니에크; 아힘 본 카텐
Original assignee: 게브르. 베커 게엠베하
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2017-01-16
Also published as: JP2017515042A; CN106460851B; US10378543B2; EP3140548B1; US20170051753A1; EP3140548A1; TW201600730A; TWI648471B; CN106460851A; WO2015169496A1; DE102014106440A1

Abstract

본 발명은 임펠러(1), 특히 둘레 방향으로 분포되어 배열되고 각각의 경우에 블레이드 벽(6)에 의해 형성되는 블레이드(5)들을 포함하는, 사이드 채널 기계를 위한 임펠러에 관한 것으로, 임펠러(1) 상으로의 평면도에서 블레이드들은 개방 블레이드 챔버(4)들을 형성하며, 평면도에서 블레이드 벽(6)은 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 관련된 제 1 반경 치수(r₁)에서 시작하며, 제 1 반경 치수(r₁)는 제 2 반경 치수(r₂)의 절반 또는 절반 초과에 대응하고, 제 2 반경 치수(r₂)는 임펠러(1)의 둘레 림 에지(9)를 정의하며, 제 1 반경 치수(r₁)는 블레이드 챔버(4)의 방사상 내부 경계 벽(7)을 정의하고, 또한 블레이드 벽(6)은 노출된 상부 종결 에지를 포함하며, 평면도에서 상부 종결 에지는 내부에서 대응적으로 방사상으로 내부 경계 벽(7) 내로 이어지고 외부에서 방사상으로 끝나며, 가상 연결선(V)은 내부 경계 벽(7) 내로의 종결 에지(12)의 이어지는 점과 종결 에지(12)의 방사상 외부 단부 사이에 그려질 수 있고, 종결 에지는 연결선(V)에 대해 수직으로 상이한 오프셋 치수로 이어지며, 가장 큰 오프셋 치수가 얻어진다. 특히 개선된 효율에 관하여, 유리한 개발을 위해, 가장 큰 오프셋 치수는 제 2 반경 치수(r₂)와 제 1 반경 치수(r₁)간의 차이의 0.1배 또는 그 초과에 대응하는 것이 제안된다.

Description

특히 사이드 채널 기계를 위한 임펠러{IMPELLER, IN PARTICULAR FOR A SIDE CHANNEL MACHINE}

본 발명은 특히, 둘레 방향으로 분포되어 배열되고 각각의 경우에 블레이드 벽에 의해 형성되는 블레이드들을 포함하는, 사이드 채널(side channel) 압축기 또는 사이드 채널 진공 펌프와 같은 사이드 채널 기계를 위한 임펠러(impeller)에 관한 것으로, 임펠러 상으로의 평면도에서 블레이드들은 개방 블레이드 챔버들(open blade chambers)을 형성하며, 평면도에서 기하학적 임펠러-임펠러 회전 축은 점-형 방식(point-like manner)으로 도시되고, 평면도에서 블레이드 벽은 기하학적 임펠러-임펠러 회전 축에 관련된 제 1 반경 치수에서 시작하며, 제 1 반경 치수는 제 2 반경 치수의 절반 또는 절반 초과에 대응하고, 제 2 반경 치수는 임펠러의 둘레 림(rim) 에지를 정의하며, 제 1 반경 치수는 블레이드 챔버의 방사상 내부 경계 벽을 정의하고, 또한 블레이드 벽은 노출된 상부 종결 에지를 포함하며, 평면도에서 상부 종결 에지는 내부에서 대응적으로 방사상으로 내부 경계 벽 내로 이어지고 외부에서 방사상으로 끝나며, 가상 연결선은 내부 경계 벽 내로의 종결 에지의 이어지는 점(run-in point)과 방사상 외측 단부 사이에 도시될 수 있고, 종결 에지는 연결선에 대해 수직으로 상이한 오프셋 치수로 이어지며, 가장 큰 오프셋 치수가 얻어진다.

언급된 임펠러의 유형은, 예컨대, DE 102005008388 A1으로부터 공지되었다.

본 발명의 근원적인 문제점은, 언급된 유형의 임펠러를, 특히 개선된 효율과 관련하여, 유리한 방식으로 더 개발해야 한다는 점이다.

그러한 문제점에 대한 가능한 해결책은, 가장 큰 오프셋 치수가, 제 1 반경 치수와 제 2 반경 치수 간의 차이의 0.1배 또는 그 초과에 대응한다는 사실에 주의가 집중되는 임펠러를 이용하는 제 1 발명 아이디어에 따라 제공된다. 블레이드의 종결 에지가 오프셋 치수를 가지고 제 1 반경 치수와 제 2 반경 치수 사이에서의 종결 에지의 연장 동안 이어지는 결과로서, 직선으로 이어지는 또는 0.1배 미만의 오프셋으로 이어지는 종결 에지들을 갖는 임펠러 실시예들과 비교하여, 증가된 효율 및/또는 방사상 속도 컴포넌트(radial speed component)의 개선이 달성될 수 있다.

그러한 임펠러는, 예컨대, 인쇄(printing), 포장(packaging), 전자, 환경 및 의료 기술 등 넓은 범위의 산업적 응용예들을 가능하게 하는, 사이드 채널 압축기들 및 사이드 채널 진공 펌프들에서 광범위하게 사용된다. 이러한 유동 기계들은 본질적으로 원형 단면을 갖는 적어도 하나의 환형 작동 챔버를 포함하고, 이러한 환형 작동 챔버에는, 블레이딩(blading)을 갖는 임펠러, 즉, 블레이드들 및 블레이드들 사이에 놓인 블레이드 챔버들이, 임펠러 둘레 방향으로 회전 가능하게 수용된다. 선택적으로 임펠러의 양쪽 측들 상의, 블레이딩에 인접한 작동 챔버의 채워지지 않은 단면은, 각각의 경우에, 소위 차단기(interrupter)에 의해 둘레에서 차단되는 사이드 채널을 형성한다. 응축될(condensed) 유체(예컨대, 기체 또는 액체)를 위한 유입구는 임펠러의 회전 또는 회전 방향에서 차단기 뒤에 위치되는 반면, 배출구는 회전 방향에서 차단기 앞에 놓여 위치된다. 임펠러의 회전의 결과로서, 유체는 유입구를 통해 사이드 채널 내로 유동하고 임펠러의 블레이드들에 의해 운반된다. 유체의 유동 공간들에서, 유체는 또한, 원심력으로 인해 외부로 밀려 나오고 거기에서 응축된다. 후속하는 유동 유체가 블레이드들 밖의 응축된 유체를 사이드 채널로 밀어넣고, 사이드 채널에서, 응축된 유체는 방사상 내측으로 전달되어 다시 임펠러 블레이딩 내로 들어간다. 유체는 임펠러 단부면(end face)의 사이드 채널로부터 방사상 내측 챔버 유입구 영역을 통해, 블레이드 챔버들에 의해 경계지어진(bordered) 유동 공간 내로 지나가고, 블레이드 챔버들을 통해 유동한 후, 방사상 외측 챔버 영역을 통해 사이드 채널 내로 되돌아 간다. 소위 순환(circulation)은 수 회 반복되며, 이로써 유체는 배출에 이르기까지 다수의 스테이지들로 응축될 수 있다.

가장 큰 오프셋 치수는 바람직하게, 제 1 반경 치수와 제 2 반경 치수 간의 차이의 0.1배 내지 0.6배까지, 적절한 경우에는 더 큰 값에 대응한다. 따라서, 가장 큰 오프셋 치수는 또한, 제 1 반경 치수와 제 2 반경 치수 간의 차이의 대략 1/3에 대응할 수 있다.

블레이드 벽의 종결 에지는 바람직하게, 외부에서 본질적으로 임펠러-임펠러 회전 축의 방향으로 방사상으로 연장된다. 따라서, 그러므로 블레이드 벽의 종결 에지에 대해 본질적으로 수직으로 연장되는 방사상 외측 에지가 초래된다. 림 에지는, 예컨대, 종결 에지에 대해 +/-5°수직의 범위에서 이어질 수 있다. 또한, 이러한 방사상 외측 에지는, 모든 경우들에서 외부에서 방사상으로 개방된 실시예의 경우에는, 임펠러의 더 큰 반경의 치수를 정의하고, 블레이드 챔버들은 방사상 외측으로 개방된다. 이러한 경우에, 블레이드들은 방사상 외측으로 노출되어 끝난다.

블레이드 벽은 또한, 외부에서 방사상으로 둘레 종결 벽으로 변형될(transform) 수 있다. 형성된 블레이드 챔버는, 단면과 관련하여, 회전 방향으로 서로 연이어 있는 챔버 바닥 및 내부 및 외부 경계 벽 또는 블레이드 벽들에 의해 경계가 형성되고 바람직하게는 블레이드 벽들의 종결 에지들에 의해 주어진 구역의 영역만이 개방되어 구성된다. 바람직한 실시예에서, 방사상 외부 종결 벽의 외부 에지는 제 2 반경 치수를 정의한다.

내부 경계 벽으로의 종결 에지의 이어지는 점과 방사상 외부 단부 사이의 가상 연결선은, 평면도에 있어서, 기하학적 임펠러 회전 축으로부터 진행하는 방사상 선에 평행한 방식으로 이어질 수 있다. 특히, 내부 이어지는 점 또는 경계 벽의 방사상 외부 단부를 통과하는 방사상 선이 평면도에서 관찰될 때, 연결선은 방사상 선과 예컨대 0.05 내지 15°의 예각을 형성할 수 있다. 기하학적 임펠러 회전 축의 방향으로 연장하는 연결선은 기하학적 임펠러 회전 축으로부터 어떠한 거리로 이어지는 것이 바람직하다.

기하학적 임펠러 회전 축으로부터 연결선의 수직 공간 치수는 연결선에 대한 수직부의 길이에 의해 주어지며, 이 수직부는 기하학적 임펠러 회전 축과 교차한다. 수직 공간 치수는 외부 반경 치수의 -40% 내지 +40% 범위에 놓일 수 있다. 제한된 고려 사항에서, 공간 치수는 내부 반경과 외부 반경 사이의 방사상 차이의 -40% 로부터 +40% 범위에 놓일 수 있다.

내부 경계 벽으로 이어지는 점에 대한 종결 벽의 방사상 외부 단부의 “선단(lead)” 뿐만 아니라 “후단(lag)” 양자가 있을 수 있다. 언급된 방사상 외측으로 이어지는 점으로부터 볼 때, 종결 벽의 방사상 외부 단부는, 주어진 회전 방향에 의하여, 따라서 회전 방향으로의 선단 그리고 또한 회전 방향에 대향하여 후단을 구성할 수 있다.

종결 에지의 방사상 외부 단부는 방사상 외부 단부를 통과하는 연결선 또는 방사상 선(회전 축으로부터 진행)과 최대 90°의 예각을 형성할 수 있다. 50 내지 75°의 예각, 예컨대 70°가 바람직하다. 예각은 외부 벽으로의 종결 에지의 이어지는 섹션(section)에 관한 것이다. 종결 에지의 방사상 외부 단부는 바람직하게는 종결 에지들의 방사상 외부 단부들을 연결하는 원형 선으로 법선적으로(tangentially) 이어지거나, 또는 더 바람직하게는, 방사상 외부 종결 벽으로 이어져서, 상기 설명된 예각은 종결 에지와 여기서 지시된 종결 벽의 이상화된, 즉 평균화된 선의 교차 지점을 통과하는 법선과 연결선 사이에서 조절된다.

이어지는 섹션의 종결 벽의 직선 코스의 경우에, 예각은 직선 코스를 발생하는 직선과 연결선 사이의 각도에 관한 것이다.

수평 섹션에 관하여, 종결 에지는 직선 세그먼트(segment)들을 적어도 부분적으로 포함할 수 있다. 하나의 직선 세그먼트가 제공될 수 있지만, 또한 복수의 직선 세그먼트들이 또한 서로의 뒤에 배열될 수 있으며, 따라서 예컨대 2개, 3개, 4개 또는 심지어 10개의 직선 세그먼트들이 제공될 수 있다. 이러한 직선 세그먼트들은 각각의 직선 세그먼트 시작부와 직선 세그먼트 단부 사이의 최단 거리에 걸쳐 연장한다. 이러한 직선 세그먼트는 뒤이은 곡선형 세그먼트와 이어질 수 있다. 2개의 직선 세그먼트들 사이의 영역은 곡선 영역에 의해 형성될 수 있다.

수평 섹션에 관하여, 2개 또는 그 초과의 인접한 직선 세그먼트들의 경우에, 후자는 서로에 대하여 (사이에 위치될 수 있는 임의의 곡선 섹션에 관계없이) 어떠한 각도로 배열될 수 있다. 90°초과 최대 179°의 둔각, 따라서 예컨대 150 또는 160°가 여기서 바람직하다.

종결 에지는 내부와 외부 반경 사이에서 또한 연속적으로 곡선일 수 있다. 바람직하게는, 여기에는 내부 반경과 외부 반경 사이에서 중단이 없는 곡률부가 있고, 이 곡률부는 하나가 다른 하나의 뒤에 배열되는 복수의, 예컨대 2개, 3개, 4개 또는 10개의 곡선 세그먼트들을 포함한다. 하나 또는 그 초과의 곡률 세그먼트들은 이들 자체들에 의해 원의 형태로 그리고 대응적으로 반경을 따르는 곡선으로 이어질 수 있다. 복수의 또는 모든 곡률 세그먼트들이 반경을 따르는 경우에, 후자는 상이한 반경들을 가질 수 있고, 복수의 곡률 세그먼트들은 또한 복수의 곡률 세그먼트들의 경우에 동일한 반경들을 가질 수 있다.

바람직하게는, 종결 에지는 본질적으로는 반경 선을 따르며, 따라서, 가능하게는 각각의 반경 치수의 예컨대 +/-5% 의 상이함을 갖는 일정한 반경이 종결 에지의 연장 길이에 걸쳐 보장된다.

반경 선을 따른 종결 에지의 실시예의 경우, 종결 에지의 반경은 바람직하게는, 기하학적 임펠러 회전 축으로부터의 거리에 관하여, 제 1 반경 치수와 제 2 반경 치수 사이에 놓이는, 원 중심점으로부터 측정된다. 원 중심점은 바람직하게는 블레이드 챔버 내측에 놓이고, 또한 바람직하게는, 둘레 방향으로, 종결 에지를 포함하는 블레이드 벽을 따르는 블레이드 챔버 내에 놓인다. 원 중심점은 따라서 임펠러의 회전 방향으로 볼 때 상류에 놓이는 블레이드 챔버에 놓일 수 있다. 원 중심점은 또한 바람직하게는 기하학적 임펠러 회전 축의 반경 선에 또는 이에 인접하여 놓이고, 이 반경 선은 제 1 반경 치수와 제 2 반경 치수 사이의 중간으로 이어진다.

곡선으로 이어지는 - 언급된 평면도에서 - 종결 에지의 경우 그리고 또한 직선 세그먼트들을 적어도 부분적으로 포함하는 종결 에지의 경우에서, 제 1 및 제 2 반경 치수를 향하는(facing) 종결 에지의 단부 세그먼트들은 곡선으로 이어질 수 있다. 바람직하게는 방사상 내부 경계 벽으로, 그리고 경우에 따라, 방사상 외부 경계 벽으로 이어지는 그리고 또한 바람직하게는 원형 세그먼트의 형태로 이어지는 종결 에지의 이러한 단부 세그먼트들의 반경은 예컨대 반경 선을 따르는 종결 에지의 반경 치수보다 더 작게 또는 또한 더 크게 선택될 수 있다. 종결 에지의 외부 단부 영역들의 반경은 바람직하게는 단부 영역들 사이의 종결 에지의 반경의 0.5 내지 0.9배에 대응한다.

블레이드 벽은 벽 두께에 관하여 기하학적 임펠러 회전 축의 방향으로 또는 챔버 바닥의 방향으로 종결 에지로부터 진행하여 크기가 증가될 수 있다. 따라서, 챔버 바닥에 가까운 또는 챔버 바닥으로의 천이부에서의 블레이드 벽의 벽 두께는 종결 에지의 영역의 벽 두께의 2 내지 4배, 바람직하게는 3배에 대응할 수 있다.

벽 두께의 증가 - 둘레 방향에 관계된 - 는 상이할 수 있다. 따라서, 블레이드 벽을 통한 단면에 대하여, 임펠러의 둘레 방향으로, 블레이드 벽의 외부 단부와 내부 이어지는 점 사이에서 방사상으로, 예컨대 제 1 반경 치수와 제 2 반경 치수 사이의 중간 지점에, 블레이드 벽 에지들은 기하학적 임펠러 회전 축에 대해 평행하게 이어지는 직선과 상이한 예각들을 형성할 수 있다. 상기 설명된 직선에 대하여, 블레이드 벽 에지의 각도는 1 내지 10°일 수 있는 반면, 직선(11)에 대한 대향하는 블레이드 벽 에지의 각도는 30°이다.

회전 방향에 대해 대향하는 블레이드 벽 에지의 예각은 바람직하게는 회전 방향의 블레이드 벽 에지의 예각보다 더 크다. 이러한 상이한 각도들 사이에 1:3 내지 1:10 의 비가 있을 수 있다.

블레이드 벽은 회전 방향으로 볼 때 볼록한 방식으로 이어질 수 있다. 수평 섹션에서 곡선 방식으로 이어지는 블레이드 벽은 회전 방향으로 대응적으로 개방된다.

챔버 바닥은, 단면에서, 연결선에서 원 형상 또는 타원 형상으로 또는 이에 평행하게 이어질 수 있다. 원형 코스의 경우, 원 형상은 바람직하게는 챔버 바닥의 연장 길이에 걸쳐 단면에서 일정한 반경을 갖는다. 상이한 반경들을 갖는 곡률부가 연장 길이에 걸쳐 또한 제공될 수 있다.

임의의 경우에서, 챔버 바닥은, 예컨대 원형 또는 타원형 선을 따라, 내부 종결 벽의 상부 에지로 내측에서 방사상으로 이어질 수 있다.

반원형 디스크의 형상의 블레이드 챔버의 실시예가 연결선의 또는 이에 평행한 단면에 발생할 수 있다.

챔버 바닥의 가장 큰 깊이는 바람직하게, 내부 반경과 외부 반경 사이의 반경 차이의 0.25 내지 0.75배에 대응한다. 실시예에서, 깊이는 반경 차이의 절반에 대응한다. 깊이는 여기서 회전 축의 방향으로 종결 에지의 (선택적으로는 가장 큰)높이로부터 진행하여 측정된다.

적어도 대략 방사상으로 전체적으로 배향된 블레이드들의 바람직한 곡률의 결과로서, 공지된 해법들과 대조적으로, 작업 동안 압력 생성(pressure buildup)이 있을 때, 주변 속도와는 별개로, 반경 속도가 증가된다. 압력 생성은 개선된다. 게다가, 제안된 해법은 외부에 대해 방사상으로 폐쇄된 임펠러의 가능성을 제공하고, 그 결과 2-스테이지 작업이 단지 하나의 임펠러에 의해 달성될 수 있다.

상기 및 이하에 언급되는 범위들 또는 값 범위들 또는 다중 범위들은, 본 개시물의 관점에서, 모든 중간 값들, 특히, 주어진 치수의 1/10 스텝들(steps), 또한 따라서 적용 가능하다면 무치수(dimensionless)를 또한 포함한다. 예컨대, 0.1 내지 0.5배의 표시는 0.11 내지 0.5배, 0.1 내지 0.49배, 0.12 내지 0.5배, 0.12 내지 0.9배, 0.12 내지 0.48배, 0.1 내지 0.48배 등의 개시를 또한 포함하고, 15 내지 40% 의 개시는 15.1 내지 40%, 15 내지 39.9%, 15.1 내지 39.9%, 15.2 내지 40%, 15.2 내지 39.9%, 15.2 내지 39.8%, 15 내지 39.8% 등의 개시를 또한 포함하며, 60°내지 89°의 개시는 60.1°내지 89°, 60°내지 88.9°, 60.2°내지 89°, 60.2°내지 88.9°, 60.2°내지 88.8°, 60°내지 88.8°등의 개시를 또한 포함한다. 이러한 개시는 한편으로는 이하 및/또는 상기로부터 언급된 범위 제한의 한계로서의 역할을 할 수 있지만, 대안적으로 또는 부가적으로 각각의 경우에 표시된 범위로부터 하나 또는 그 초과의 단일 값들의 개시를 위한 역할을 할 수 있다.

본 발명은, 하지만 단지 실시예의 예들을 나타내는, 첨부된 도면의 도움에 의해 이하에 설명된다. 단지 실시예의 예들 중 하나 및 실시예의 다른 예와 관련하여 설명되는 부분은 강조된 특별한 특징을 고려하여 다른 부분에 의해 (직접적으로)대체되지 않고, 따라서 임의의 경우에 존재할 수 있는 부분으로서 실시예의 이러한 다른 예에 대한 설명이 또한 있다.
도 1은 임펠러를 평면도로 도시하고;
도 2는 도 1의 선 II-II 를 따른 단면을 도시하고;
도 3은 아래로부터의 임펠러의 도면을 도시하고;
도 4는 블레이드 벽의 제 1 실시예에 관한, 도 1의 영역(IV)의 상세한 확대를 도시하고;
도 5는 블레이드 벽의 대안적인 실시예에 관한, 도 4에 대응하는 도면을 도시하고;
도 6은 도 3의 선 VI-VI 을 따른 단면을 도시하고;
도 7은 도 6의 선 VII-VII 을 따른 단면을 도시하고;
도 8은 도 7에 따른, 하지만 블레이드 벽의 다른 실시예에 관한 단면도를 도시하고;
도 9는 다른 실시예에 관한 도 6에 대응하는 도면을 도시하고;
도 10은 다른 실시예에서 도 6에 대응하는 다른 도면을 도시한다.

도 1에 관하여, 임펠러(1), 특히 사이드 채널 기계, 이를테면 사이드 채널 압축기 또는 사이드 채널 진공 펌프가 먼저 나타나고 설명된다.

임펠러(1)는 관통공(3)을 갖고 중심에 놓이는 허브(2)를 포함하고, 이는 사이드 채널 기계의 구동 샤프트(나타내지 않음)에 임펠러(1)를 고정시키는 역할을 한다.

임펠러(1)는, 둘레 방향으로 균일하게 분산되고, 도 2를 참조하면 상부 개방 평면(E)을 향하여 개방되는 블레이드 챔버(4)들을 포함한다. 상기 블레이드 챔버들은, 둘레 방향으로 볼 때, 블레이드(5)들을 형성하는 블레이드 벽(6)들에 의해 측방향으로(laterally) 경계가 형성된다.

블레이드(5)들 및 또한 블레이드 챔버(4)들은 임펠러(1)의 방사상 외부 영역에 형성된다. 바람직하게는, 그리고 실시예의 예에서, 블레이드(5)들은, 가능하게는 종결 벽을 예외로 가지면서, 이하에 설명되는 바와 같이, 임펠러(1)의 방사상 외부 경계를 형성한다.

특히 도 1 내지 도 9에 나타낸 실시예들은 2 스테이지 사이드 채널 기계를 구성하기 위한 임펠러(1)에 관한 것이다. 개방 평면(E)에 대해 평행하게 이어지는 중앙 평면에 대해서, 중앙 평면은 직각들로 기하학적 임펠러 회전 축(x)과 교차하고, 따라서, 블레이드(5)들은 중앙 평면의 양쪽 사이드들에 블레이드 챔버(4)들의 형성을 위해 구성된다.

블레이드 챔버(4)들은 내부 둘레 경계 벽(7)에 의해 내측에 방사상으로 제한된다. 단면에 관하여, 후자는 개방 평면(E)에서 경계 벽 에지(8)를 형성하며 끝난다.

종결 벽(10)이 둘레 림 에지(9)를 따라 둘레 방향으로 형성되고, 바람직하게는 또한 후자를 형성한다. 예컨대 도 6에 따르면, 상기 종결 벽은 개방 평면(E)에서 이어지는 종결 벽 에지(11)를 형성하며 개방 평면(E)으로 또한 연장한다.

내부 경계 벽(7)은 제 1 내부 반경 치수(r₁)를 따라 이어진다. 이러한 반경 치수(r₁)는 바람직하게는 경계 벽(7)의 방사상 내부 에지와 관련되고, 나타낸 실시예의 예들에서, 바람직하게는 종결 벽(10)의 방사상 외부 에지의 반경 치수(r₂)의 2/3에 대응한다.

블레이드 벽(6)들은 방사상 내부 경계 벽(7)과 방사상 외부 종결 벽(10) 사이에서 연장하고, 상기 블레이드 벽들은 각각 회전 방향(d)으로 볼 때 (회전 방향으로 뒤이은 블레이드 벽 상으로 앞선 블레이드 벽으로부터 봄) 볼록한 형태로 각각 이어진다.

예컨대, 30 내지 45개의 블레이드(5)들이 둘레에 걸쳐 균일하게 분산되어 제공될 수 있고, 따라서, 예컨대 35개의 블레이드(5)들이 제공될 수 있다.

각각의 블레이드 벽(6)은 개방 평면(E)에서 연장하는 노출된 상부 종결 에지(12)를 포함한다. 이러한 종결 에지(12)는 내부 경계 벽으로, 특히 경계 벽 에지(8)로 내측에서 방사상으로 이어지고, 둘레 림 에지(9)에서, 특히 종결 벽(10)의 종결 벽 에지(11)에서 외측으로 방사상으로 끝난다.

가상 연결선(V)이 경계 벽(7)으로의 블레이드 벽(6)의 방사상 내부 이어지는 점과 블레이드 벽(6)의 방사상 외부 단부, 예컨대 종결 벽(10)으로 이어지는 블레이드 벽(6)의 단부 사이에서 그려질 수 있다(예컨대, 도 4 참조).

연결선(V)은 여기서 개방 평면(E)에서 또는 이에 대하여 평행한 평면에서 이어진다.

특히, 각각의 블레이드 벽(6)의 종결 에지(12)는 상이한 오프셋 치수(a)로 연결선(V)과 수직으로 이어진다. 가장 큰 오프셋 치수(a)는 바람직하게는 방사상 내부 경계 벽(7)과 방사상 외부 종결 벽(10) 사이의 중간에 또는 둘레 림 에지(9)에서 발생한다.

나타낸 실시예의 예들에서, 오프셋 치수는 제 2 반경 치수(r₂)와 제 1 반경 치수(r₁) 사이의 차이 치수(c)의 1/3 에 대략 대응한다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 실시예의 블레이드 벽(6)들은 종결 에지(12)들이 본질적으로 반경 선을 따르도록 구성된다. 반경(r₃) - 반경 중심점을 향하는 종결 림 에지의 내부 림 에지와 관련됨 - 은, 회전 방향(d)의 상류에 위치되는 블레이드 챔버(4) 또는 설명된 블레이드 챔버(4)로부터 앞선 블레이드 챔버(4)와 분리되는 블레이드 벽(6)에 놓이는, 원 중심점(P)으로부터 측정된다.

또한, 도 4에 따른 수평 섹션의 원 중심점(P)을 향하는 종결 에지(12)의 림 에지를 특히 참조하면, 종결 에지(12)의 단부들은 바람직하게는 경계 벽(7) 또는 종결 벽(10)을 향하여 법선적으로 이어진다. 이 목적을 위해, 종결 에지(12)의 단부 섹션들에는 반경(r₃)에 대하여 변경된 반경이, 특히 후자에 대하여 더 작은 반경이 제공될 수 있고, 그의 원 중심점은 설명된 블레이드 벽(6)에 의해 경계가 형성되는 블레이드 챔버(4)에 놓인다.

반경(r₃)의 원 중심점(P)은 경계 벽(7)과 종결 벽(10) 사이에서 방사상 방향으로 블레이드 챔버(4)를 2등분하는 반경 선(r₄)에 놓일 수 있다.

일 실시예에서, 원 중심점(P)은 반경(r₄)에 대한 치수(z)만큼 기하학적 임펠러 회전 축(x)을 향하여 방사상 방향으로 방사상으로 외측으로 오프셋된다. 치수(z)는 차이 치수(c)의 1/10 내지 최대 1/5 에 대략 대응한다.

블레이드 벽(6), 특히 종결 에지(12)는 도 5에 따른 수평 섹션에서 각각 반경 선에 대한 상이한 예각들을 갖는, 직선 세그먼트(13)들을 또한 적어도 부분적으로 포함할 수 있다. 직선 세그먼트(13)들은 임펠러(1)의 회전 방향(d)으로 볼 때 전체적으로 볼록한 코스가 발생하도록 전체적으로 배치된다.

각각의 단부에서, 따라서 구성되는 종결 에지(12)는 반경 선과 법선적으로 경계 벽(7)으로 그리고 둘레 림 에지(9)로 또는 종결 벽(10)으로 이어질 수 있다.

종결 에지(12)의 방사상 외부 단부, 선택적으로는 종결 에지(12)와 종결 벽(10)의 교차 지점을 통과하는 법선(T)은, 바람직하게는 연결선(V)과 대략 70°의 예각(α)을 형성할 수 있다(도 4 참조). 종결 에지(12)의 평면형 실시예에서, 바람직한 바와 같이 그리고 또한 실시예의 예들에 대하여 주어진 바와 같이, 종결 에지(12)의 방사상 외부 단부는 종결 에지(12)의 곡률 림 선에 의해 주어진다.

연결선(V)은 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 대하여 공간(b)을 갖고(예컨대 도 1 참조) 기하학적 임펠러 회전 축(x)의 방향으로 연장하여 이어지고, 수직 공간 치수(b)는 외부 반경(r2)의 1/20 내지 최대 1/15 에 대략적으로 대응한다.

회전 방향(a)으로 볼 때 하나가 다른 하나의 뒤에 배열되는 2 개의 블레이드 벽(6)들과 내부 경계 벽(7), 그리고 실시예에서, 또한 방사상 외부 종결 벽(10) 사이에 발생하는 챔버 바닥(14)은 단면이 원 세그먼트의 형태로 이어지고, 이 단면에서 임펠러 회전 축(x)은 선으로서 나타난다(도 6 참조). 챔버 바닥(14)을 설명하는 원형 선의 원 중심점은 바람직하게는 개방 평면(E) 내에 놓인다.

챔버 바닥(14)을 설명하는 원형 선은 특히 방사상으로 내측에서 경계 림 에지(8)로 이어진다.

도 1 내지 도 9의 도면들에 따른 블레이드 챔버(4)들이 외측에서 방사상으로 폐쇄된 실시예에서, 이러한 원형 선은 또한 바람직하게는 종결 림 에지(11)로 방사상으로 외측으로 이어지고 이는 개방 평면(E)에서 연장한다.

대안적으로는, 도 9의 도면에 따른 챔버 바닥(14)은 둥근 코너(15)들을 갖는 절반의 사각형의 형태로 또한 구성될 수 있다. 챔버 바닥(14)은 바람직하게는 여기서 개방 평면(E)에 대해 평행하게 이어져서 구성된다. 벽 섹션들은 챔버 바닥(14)을 등지는 둥근 코너(15)들의 영역들로부터 개방 평면(E)으로 연장하고, 이 벽 섹션들은 임펠러 회전 축(x)에 대해 평행하게 이어지거나 임펠러 회전 축(x)과 예각을 형성한다.

임펠러 회전 축(x)의 방향으로 본 블레이드 챔버(4)의 가장 큰 깊이(u) - 개방 평면(E)으로부터 진행하여 측정됨 - 는 제 2 반경 치수(r₂)와 제 1 반경 치수(r₁) 사이의 차이 치수(c)의 0.5배에 대응할 수 있다.

도 7의 도면에 따른 블레이드 벽(6)을 통한 단면을 참조하면, 블레이드 벽(6)이 벽 두께(w)에 관하여 개방 평면(E)으로부터 그리고 따라서 챔버 바닥(14)의 방향으로 진행하는 종결 에지(12)로부터 진행하여 확대된 것을 볼 수 있다. 따라서, 챔버 바닥(14)으로의 천이부에서, 종결 에지(12)의 영역의 두께(w)의 3배에 대략 대응하는 벽 두께(w)가 표시된다.

단면에서 종결 에지(12)를 중앙으로 통과하고 임펠러 회전 축(x)에 대해 평행하게 이어지는 직선에 대하여, 블레이드 벽 에지(16)들은, 특히 반경 선(r₄)의 영역에서, 직선에 대하여 동일한 예각들을 형성한다.

도 8은 대안적인 실시예를 도시한다.

여기서, 내부 이어지는 점과 외부 단부, 예컨대 제 1 반경 치수(r₁)와 제 2 반경 치수(r₂) 사이의 중간 지점의 블레이드 벽(6)을 통한 단면에 관하여, 블레이드 벽 에지(16)들은 직선에 대하여 상이한 예각들을 형성한다. 따라서, 회전 방향(d)에 대항하여 가리키는 블레이드 벽 에지(16)는 직선에 대하여 예컨대 15 내지 30, 특히 대략 20°의 예각(β₁)을 형성하는 반면, 회전 방향(d)을 가리키는 블레이드 벽 에지(16)는 직선과 예컨대 2 내지 5°의 예각(β₂)을 형성한다.

도 10의 도면에 따르면, 블레이드 챔버(4)들은 또한 방사상 외측으로 개방되어 구성될 수 있다. 외측에서 방사상으로 노출되어 끝나는 블레이드 벽(6)은 임펠러 회전 축의 방향(d)으로 외측에서 방사상으로 연장하고 제 2 반경 치수(r₂)의 크기를 정의한다.

상기 내용들은 출원에 의해 전체로서 커버되는 본 발명들을 설명하는 역할을 하고, 상기 발명은 각각 적어도 이하의 특징들의 조합들에 의해 종래 기술을 독립적으로 발전시킨다. 즉 :

가장 큰 오프셋 치수(z)가 제 2 반경 치수(r₂)와 제 1 반경 치수(r₁) 사이의 차이의 0.1배 또는 그 초과에 대응하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

가장 큰 오프셋 치수가 제 2 반경 치수(r₂)와 제 1 반경 치수(r₁) 사이의 차이(c)의 0.1배 내지 0.6배에 대응하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

블레이드 벽(6)의 종결 에지(12)는 또한 임펠러 회전 축(x)의 방향으로 외측에서 방사상으로 연장하고 제 2 반경 치수(r₂)의 크기를 정의하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

블레이드 벽(6)은 둘레 종결 벽(10)으로 외측에서 방사상으로 변형되고 종결 벽(10)의 외부 에지는 제 2 반경(r₂)을 정의하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

기하학적 임펠러 회전 축(x)의 방향으로 연장하는 연결선(v)은 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 대해 수직 공간 치수(b)를 갖고 이어지는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

기하학적 임펠러 회전 축(x)에 대한 연결선(V)의 수직 공간 치수(b)는 외부 반경 치수(r₂)의 -40% 내지 +40% 범위에 놓이는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

종결 에지(12)의 방사상 외부 단부, 선택적으로는 종결 에지(12)와 종결 벽(10)의 교차 지점을 통과하는 법선(T)은 연결선(V)과 최대 90°의 예각(α)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

종결 에지(12)는 직선 세그먼트(13)들을 적어도 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

종결 에지(12)는 제 1 반경 치수(r₁)와 제 2 반경 치수(r₂) 사이에서 연속적으로 곡선으로 이어지는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

종결 에지(12)는 본질적으로는 반경 선을 따르는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

종결 에지(12)의 반경(r₃)은, 둘레 방향을 따르는 블레이드 챔버(4)에 놓이는, 원 중심점(P)으로부터 측정되는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

블레이드 벽(6)은 벽 두께(w)에 대하여 기하학적 임펠러 회전 축(x)의 방향으로 종결 에지(12)로부터 진행하여 확대되는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

벽 두께(w)의 증가는 둘레 방향에 관하여 상이한 것을 특징으로 하는, 임펠러.

내부 이어지는 점과 외부 단부 사이, 예컨대 제 1 반경 치수(r₁)와 제 2 반경 치수(r₂) 사이의 중간 지점의 블레이드 벽(6)을 통한 단면에 관하여, 블레이드 벽 에지(16)들은 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 대해 평행하게 이어지는 직선에 대하여 상이한 예각(β)들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

블레이드 벽 에지(16)의 예각(β₁)은 회전 방향으로 블레이드 벽 에지(16)의 예각(β₂)보다 회전 방향에 대항하여 더 큰 것을 특징으로 하는, 임펠러.

블레이드 바닥(6)은 회전 방향(d)으로 볼록한 방식으로 이어지는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

블레이드 챔버(4)의 챔버 바닥(14)은 연결선(V)에서 또는 이에 대해 평행하게 단면에서 원 형상 또는 타원 형상으로 이어지고, 원형 또는 타원형 선은 내부 종결 벽(10)의 상부 에지로 내측에서 임의의 레이트(rate)로 방사상으로 이어지는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

챔버 바닥(14)의 가장 큰 깊이(u)는 반경 차이(c)의 0.25 내지 0.75배에 대응하는 것을 특징으로 하는, 임펠러.

1 임펠러 α 각도
2 허브 β₁ 각도
3 관통공 β₂ 각도
4 블레이드 챔버 a 오프셋 치수
5 블레이드 b 공간
6 블레이드 벽 c 차이 치수
7 경계 벽 d 회전 방향
8 경계 벽 에지 r₁ 반경 치수
9 둘레 림 에지 r₂ 반경 치수
10 종결 벽 r₃ 반경
11 종결 벽 에지 r₄ 반경 선
12 종결 에지 u 깊이
13 직선 세그먼트 w 벽 두께
14 챔버 바닥 x 임펠러 회전 축
15 코너 z 치수
16 블레이드 벽 에지
E 개방 평면
P 원 중심점
T 법선
V 연결선

Claims

임펠러(impeller; 1)로서, 특히 둘레 방향으로 분포되어 배열되고 각각의 경우에 블레이드(blade) 벽(6)에 의해 형성되는 블레이드(5)들을 포함하는, 사이드 채널(side channel) 압축기 또는 사이드 채널 진공 펌프와 같은 사이드 채널 기계를 위한 임펠러(1)에 있어서, 블레이드들은 상기 임펠러(1) 상으로의 평면도에서 개방 블레이드 챔버(open blade chamber; 4)들을 형성하며, 평면도에서 기하학적 임펠러 회전 축(x)은 점-형 방식(point-like manner)으로 도시되고, 블레이드 벽(6)은 평면도에서 상기 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 관련된 제 1 반경 치수(r₁)에서 시작하며, 상기 제 1 반경 치수(r₁)는 제 2 반경 치수(r₂)의 절반 또는 절반 초과에 대응하고, 상기 제 2 반경 치수(r₂)는 상기 임펠러(1)의 둘레 림(rim) 에지(9)를 정의하며, 상기 제 1 반경 치수(r₁)는 상기 블레이드 챔버(4)의 방사상 내부 경계 벽(7)을 정의하고, 또한 상기 블레이드 벽(6)은 노출된 상부 종결 에지(12)를 포함하며, 평면도에서 상기 상부 종결 에지(12)는 내부에서 대응적으로 방사상으로 상기 내부 경계 벽(7) 내로 이어지고 외부에서 방사상으로 끝나며, 가상 연결선(V)은 상기 내부 경계 벽(7) 내로의 상기 종결 에지(12)의 이어지는 점(run-in point)과 상기 종결 에지(12)의 방사상 외측 단부 사이에 그려질 수 있고, 상기 종결 에지(12)는 연결선(V)에 대해 수직으로 상이한 오프셋 치수(a)로 이어지며, 가장 큰 오프셋 치수(a)가 얻어지며,
상기 가장 큰 오프셋 치수(a)는 상기 제 2 반경 치수(r₂)와 상기 제 1 반경 치수(r₁) 간의 차이의 0.1배 또는 그 초과에 대응하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항에 있어서,
상기 가장 큰 오프셋 치수(a)는 상기 제 2 반경 치수(r₂)와 상기 제 1 반경 치수(r₁) 간의 차이(c)의 0.1배 내지 최대 0.6배에 대응하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
블레이드 벽(6)의 종결 에지(12)는 상기 임펠러 회전 축(x)의 방향으로 내측에서 방사상으로 연장하고 제 2 반경 치수(r₂)의 크기를 정의하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드 벽(6)은 상기 외측에서 둘레 종결 벽(10)으로 방사상으로 변형되고 종결 벽(10)의 외부 에지는 제 2 반경(r₂)을 정의하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결선(V)은 상기 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 대하여 수직 공간 치수(b)를 갖고 상기 기하학적 임펠러 회전 축(x)의 방향으로 연장하여 이어지는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 5 항에 있어서,
상기 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 대한 상기 연결선(V)의 상기 수직 공간 치수(b)는 상기 반경 치수(r₂)의 -40% 내지 +40% 범위에 놓이는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종결 에지(12)의 상기 방사상 외부 단부, 선택적으로는 상기 종결 에지(12)와 상기 종결 벽(10)의 교차 지점을 통과하는 법선(T)은 상기 연결선(V)과 최대 90°의 예각(α)을 형성하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종결 에지(12)는 직선 세그먼트(13)들을 적어도 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종결 에지(12)는 상기 제 1 반경 치수(r₁)와 상기 제 2 반경 치수(r₂) 사이에 연속적으로 곡선으로 이어지는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종결 에지(12)는 본질적으로 반경 선을 따르는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 10 항에 있어서,
상기 종결 에지(12)의 반경(r₃)은, 상기 둘레 방향을 따르는 블레이드 챔버(4)에 놓이는, 원 중심점(P)으로부터 측정되는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드 벽(6)은 벽 두께(w)에 대하여 상기 기하학적 임펠러 회전 축(x)의 방향으로 상기 종결 에지(12)로부터 진행하여 확대되는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 12 항에 있어서,
상기 벽 두께(w)의 상기 증가는 상기 둘레 방향에 관련되어 상이한 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 이어지는 점과 상기 외부 단부 사이, 예컨대 상기 제 1 반경 치수(r₁)와 상기 제 2 반경 치수(r₂) 사이의 중간 지점의 상기 블레이드 벽(6)을 통한 단면과 관련하여, 상기 블레이드 벽 에지(16)들은 상기 기하학적 임펠러 회전 축(x)에 대해 평행하게 이어지는 직선과 상이한 예각(β₁, β₂)들을 형성하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 14 항에 있어서,
상기 블레이드 벽 에지(16)의 예각(β₁)은 상기 회전 방향으로 상기 블레이드 벽 에지(16)의 예각(β₂)보다 상기 회전 방향(d)에 대항하여 더 큰 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
블레이드 벽(6)은 상기 회전 방향(d)으로 볼록한 방식으로 이어지는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
블레이드 챔버(4)의 챔버 바닥(14)은 상기 연결선(V)에서 단면으로 원 형상 또는 타원 형상으로 또는 이에 대해 평행하게 이어지고, 상기 원형 또는 타원형 선은 상기 내부 종결 벽(10)의 상부 에지로 내측에서 임의의 레이트(rate)로 방사상으로 이어지는 것을 특징으로 하는,
임펠러.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
챔버 바닥(14)의 가장 큰 깊이(u)는 상기 반경 차이(c)의 0.25배 내지 0.75배에 대응하는 것을 특징으로 하는,
임펠러.