KR20190096219A - A Manufacturing Method for Impeller - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 압축기에 사용되며, 회전운동을 통해 유체를 가압하는 부품인 임펠러의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an impeller, which is used in a compressor and which presses a fluid through a rotational movement.
유체 등을 압축하는 압축기나 펌프에는 유체를 가압하기 위해 회전하는 임펠러가 구비된다. 임펠러는 회전 동력을 전달받아 회전하며 유체를 가압한다.A compressor or a pump that compresses a fluid or the like is provided with a rotating impeller to pressurize the fluid. The impeller rotates under the rotational power and pressurizes the fluid.
임펠러는 회전축과 결합되는 허브, 유체를 가압하는 블레이드, 유체의 유동 경로를 제공하는 쉬라우드를 구비한다.The impeller has a hub coupled with the axis of rotation, a blade for pressurizing the fluid, and a shroud that provides a flow path for the fluid.
이종 재질로 허브와 블레이드와 쉬라우드를 각각 구성할 수 있다면, 각 부품들에 요구되는 특성, 가령 높은 강도가 요구되는 허브와, 가벼우면서도 어느 정도 강도가 필요한 블레이드 등의 특성에 적합한 재질로 이들을 제작하여 결합하는 방식으로 임펠러를 제작하는 것이 가능하다.If the hub, blade, and shroud can be composed of different materials, they can be made of materials suitable for characteristics required for each component, such as hubs requiring high strength and blades requiring light strength to some extent. It is possible to manufacture the impeller in a manner that combines.
그런데 이들 중 특히 블레이드의 형상은 가공하기에 상당히 복잡하다.However, among these, in particular, the shape of the blade is quite complicated to process.
임펠러가 최대 효율을 가질 수 있는 블레이드의 최적의 형상은 3차원 형상이다. 즉 임펠러의 회전축을 z축이라고 하였을 때, 서로 다른 z축의 위치에 따른 x-y 평면에 해당하는 블레이드의 단면 형상은 모두 다른 형상이다. 이는 z축 방향으로 블레이드를 바라보았을 때 블레이드의 표면 형상이 보이는 구조이다.The optimal shape of the blade that the impeller can have maximum efficiency is a three-dimensional shape. That is, when the axis of rotation of the impeller is called the z-axis, the cross-sectional shapes of the blades corresponding to the x-y planes according to the positions of the different z-axes are all different shapes. This is a structure in which the surface shape of the blade is seen when looking at the blade in the z-axis direction.
위와 같은 블레이드의 형상은 단순한 방법으로 가공하기 어렵기 때문에, 종래에는 이러한 임펠러의 제조 방법으로서, 주로 5축 절삭가공 방식이 사용되었다. 이는 소정의 부피를 가지는 모재를 절삭하여 임펠러의 형상으로 가공하는 방식인데, 가공 방식의 특성 상 가공 시간이 길고 가공 비용이 높다. 또한 절삭가공 방식은 모재의 재료가 한가지로 구성되므로 허브와 블레이드 또는 허브와 쉬라우드를 이종 재질로 제작할 수 없었다.Since the shape of the blade as described above is difficult to process by a simple method, conventionally, 5-axis cutting method was mainly used as a manufacturing method of such an impeller. This is a method of cutting the base material having a predetermined volume to process into the shape of the impeller, the processing time is long and the processing cost is high due to the characteristics of the processing method. In addition, since the cutting method consists of a single base material, the hub and blades or the hub and shroud could not be made of different materials.
US 8,727,729 B2(특허문헌 1)에는 허브와 블레이드를 일체로 제작하고, 쉬라우드를 별도로 제작하는 임펠러의 제조 방법이 개시되어 있다. 이는 블레이드와 허브가 일체로 제작되는 구조이기 때문에 5축 절삭가공이 필수적이다. 또한 블레이드와 허브를 서로 다른 재질로 제작할 수 없다는 문제점이 있다.US 8,727,729 B2 (Patent Document 1) discloses a method for producing an impeller that integrally fabricates a hub and a blade and separately produces a shroud. This is because 5-axis cutting is essential because the blade and the hub are manufactured integrally. In addition, there is a problem that the blade and the hub can not be made of different materials.
이러한 문제점으로 인해, 허브와 블레이드와 쉬라우드를 별도의 부품으로 제작한 후 이들을 조립하는 방식의 제조 방법에 대한 시도도 있어왔다.Due to these problems, there have been attempts for a method of manufacturing the hub, the blade, and the shroud as separate parts and then assembling them.
US 2009/0047133 A1(특허문헌 2)에는 복잡한 블레이드의 형상을 합성 수지로 제작하고, 이를 쉬라우드와 허브에 조립하는 구조가 개시되어 있다. 블레이드를 합성 수지로 제작함으로써, 복잡한 블레이드의 3차원 곡면 형상을 용이하게 제작할 수는 있지만, 재질이 가지는 강도의 한계로 인해 고속 회전 시 큰 원심력과 압력에 의해 파손될 우려가 매우 높다.US 2009/0047133 A1 (Patent Document 2) discloses a structure in which the shape of a complex blade is made of a synthetic resin and assembled into a shroud and a hub. Although the blade is made of a synthetic resin, it is possible to easily produce a complex three-dimensional curved shape of the blade, but due to the limitation of the strength of the material, there is a high possibility of being damaged by large centrifugal force and pressure at high speed rotation.
US 2015/0204352 A1(특허문헌 3)에는, 허브와 블레이드와 쉬라우드를 별도의 부품으로 제작하되, 이들을 금속으로 제작한 구조가 개시되어 있다.US 2015/0204352 A1 (Patent Document 3) discloses a structure in which a hub, a blade, and a shroud are manufactured as separate parts, and these are made of metal.
앞서 설명한 바와 같이, 가공 여건 상, 금속 재질의 블레이드를 3차원 형상으로 제작하기 위해서는 5축 절삭가공을 적용할 수밖에 없었다. 이에 특허문헌 3에서는 블레이드(30; 도 3 참조)를 2차원 곡면 형상으로 제작한 구조를 적용하였다. As described above, in order to fabricate a metal blade in a three-dimensional shape in the machining conditions, it was inevitable to apply 5-axis cutting. In Patent Document 3, a structure in which the blade 30 (see FIG. 3) is manufactured in a two-dimensional curved shape is applied.
2차원 곡면 형상이란, 임펠러의 회전축을 z축이라고 하였을 때, 서로 다른 z축의 위치에 따른 x-y 평면에 해당하는 블레이드의 단면 형상이 모두 동일한 형상을 가지는 형태를 말한다. 즉 상기 블레이드는 z축 방향으로 블레이드를 바라보았을 때 블레이드의 표면 형상이 보이지 않는다.The two-dimensional curved shape refers to a shape in which the cross-sectional shapes of the blades corresponding to the x-y planes according to the positions of the different z-axes have the same shape when the rotation axis of the impeller is the z-axis. That is, the blade does not see the surface shape of the blade when looking at the blade in the z-axis direction.
2차원 형상으로 블레이드를 제작하면, 블레이드의 결합돌기(32; 도 3 참조)가 z축 방향으로 연장되므로, 블레이드와 허브(10; 도 2 참조), 그리고 블레이드와 쉬라우드(20: 도 1 참조)를 체결하기 용이하다.When the blade is manufactured in a two-dimensional shape, the coupling protrusion 32 (see FIG. 3) of the blade extends in the z-axis direction, so that the blade and hub 10 (see FIG. 2), and the blade and shroud 20 (see FIG. 1). ) Is easy to fasten.
그러나 이러한 2차원의 블레이드 구조는 임펠러의 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. However, this two-dimensional blade structure causes a decrease in the efficiency of the impeller.
또한 2차원의 블레이드가 허브와 쉬라우드와 결합함에 있어서, 블레이드가 2차원 형상이기 때문에, 블레이드의 상단부가 쉬라우드와 접하는 부분의 제1형상과, 블레이드의 하단부가 허브와 접하는 부분의 제2형상이 동일하다. 그리고 제1형상과 제2형상이 서로 동일하면, 블레이드가 원심력을 받을 때 이 형상이 상호 간섭되어 블레이드를 지지하지 못한다. In addition, when the two-dimensional blade is combined with the hub and the shroud, since the blade is a two-dimensional shape, the first shape of the portion where the upper end of the blade is in contact with the shroud, and the second shape of the portion where the lower end of the blade is in contact with the hub. Is the same. And when the first shape and the second shape are the same, when the blades are subjected to centrifugal force, the shapes interfere with each other to support the blade.
따라서, 2차원 블레이드 구조를 적용하여 블레이드를 별도로 제작한 후 허브와 쉬라우드에 결합하는 구조는, 임펠러가 고속으로 회전할 때 블레이드가 큰 원심력을 받아 파손될 우려가 높다.Therefore, after the blade is separately manufactured by applying the two-dimensional blade structure, the structure coupled to the hub and the shroud is likely to be damaged when the impeller rotates at a high speed due to the large centrifugal force.
이에 특허문헌 3에서는, 블레이드에 돌기(32; 도 3 참조)를 두고, 이 돌기가 쉬라우드나 허브를 관통하도록 한 후, 리베팅 공법으로 마무리하여, 블레이드를 강제 구속하는 구조를 적용하였다. 그러나 이러한 구조는 블레이드 상단부와 쉬라우드의 저면의 접촉 부위, 그리고 블레이드 하단부와 허브 상부면의 접착 부위 사이에 미세한 간극을 일으키게 되고, 이는 유동의 누설과 소음의 원인이 된다.In Patent Document 3, a projection 32 (see Fig. 3) is provided on the blade, and the projection is allowed to penetrate the shroud or the hub, and then finished by a riveting method to apply a structure for forcibly restraining the blade. However, this structure causes a slight gap between the contact portion of the blade upper end and the bottom of the shroud, and the bonding portion of the blade lower end and the hub upper surface, which causes leakage and noise of the flow.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 블레이드와 허브와 쉬라우드를 개별적으로 제작한 후 조립 결합할 수 있으며, 금속 재질의 블레이드를 3차원 형상으로 가공하는 것이 용이한 임펠러와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be assembled and assembled after the blade, hub and shroud separately, and the impeller and its manufacture to easily process the blade of the metal material in a three-dimensional shape It is an object to provide a method.
또한 본 발명은, 3차원 형상의 블레이드가 허브와 쉬라우드에 결합하기 용이한 구조를 가지는 임펠러와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an impeller having a structure in which a three-dimensional blade is easily coupled to a hub and a shroud, and a method of manufacturing the same.
또한 본 발명은, 허브 및 쉬라우드와, 블레이드 간의 결합력이 높아 고속 회전에 의해 발생하는 원심력에서 블레이드의 변형이나 파손이 일어나지 않는 임펠러와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an impeller and a method of manufacturing the same, which have a high coupling force between the hub and shroud and the blade, which does not cause deformation or breakage of the blade under centrifugal force generated by high-speed rotation.
또한 본 발명은, 허브 및 쉬라우드와, 블레이드 간의 결합부위에 간극이 전혀 없어 유동이 누설되거나 소음이 발생하지 않는 임펠러와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an impeller and a method of manufacturing the same, in which there is no gap between the hub and the shroud and the blade, so that flow does not leak or noise is generated.
본 발명은 회전축과 체결되어 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 허브(5); 상기 허브의 일 면에서 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 마련되며 유체를 가압하는 복수 개의 블레이드(6); 및 상기 복수 개의 블레이드에 고정되어 상기 블레이드와 함께 유체의 유동 통로를 규정하는 쉬라우드(7);를 포함하는 임펠러와 그 제조 방법을 제공한다.The present invention is fastened to the rotating shaft and the hub (5) rotates to receive the rotational force of the rotating shaft; A plurality of blades (6) radially provided on one side of the hub and pressurizing a fluid; And a shroud (7) fixed to the plurality of blades to define a flow passage of the fluid together with the blades.
구체적으로, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 임펠러의 블레이드와 허브와 쉬라우드를 개별적으로 제작하여 조립하되, 상기 블레이드를 3차원 곡면 형상으로 가공함에 있어서, 판재 형태의 모재를 프레스 가공하여, 허브와 쉬라우드 사이에서 노출되는 블레이드부(61)를 3차원 곡면 형상으로, 그리고 허브와 쉬라우드에 각각 결합되는 제1결합부(62)와 제2결합부(63)를, 각각 서로 다른 형상을 가지는 제1 2차원 곡면과 제2 2차원 곡면 형상으로 벤딩(bending) 가공한다.Specifically, in order to solve the above problems, the present invention, the blade, the hub and the shroud of the impeller are separately manufactured and assembled, in the processing of the blade to a three-dimensional curved shape, by pressing the base material in the form of a plate The
이 때 제1결합부(62)와 제2결합부(63)의 벤딩 가공이 용이하게 이루어지도록 하기 위해, 상기 제1결합부와 제2결합부가 그 삽입방향의 길이로, 실제 삽입 깊이보다 더 길게 형성되도록 하여 벤딩 가공한다.At this time, in order to facilitate the bending process of the
그리고 벤딩 가공된 제1결합부와 제2결합부의 선단부를 트리밍 가공하여, 상기 제1결합부와 제2결합부의 삽입방향 길이를 실제 삽입 깊이와 일치시키도록 가공한다.The front ends of the first coupling part and the second coupling part which have been bent are trimmed, and the length of the first coupling part and the second coupling part in the insertion direction is matched with the actual insertion depth.
이에 따라 상기 블레이드(6)는: 상기 허브(5)와 상기 쉬라우드(7)가 서로 마주하는 면 사이에 배치되어 유체를 가압하는 3차원 곡면 형상의 블레이드부(61); 상기 쉬라우드(7)와 마주하는 블레이드부(61)의 제1단부에서 상기 회전축과 나란한 방향으로 상기 쉬라우드(7) 쪽으로 연장되는 제1 2차원 곡면 형상의 제1결합부(62); 및 상기 허브(5)와 마주하는 블레이드부(61)의 제2단부에서 상기 회전축과 나란한 방향으로 상기 허브(5) 쪽으로 연장되고, 회전축과 나란한 방향으로 바라보았을 때 상기 제1 2차원 곡면과 다른 형상을 가지는 제2 2차원 곡면 형상의 제2결합부(63);를 포함하게 된다.Accordingly, the
이와 같은 가공 방법에 따르면, 3차원 곡면 형상을 가지는 블레이드부(61)를 구비하고, 상부와 하부에 각각 쉬라우드(7) 및 허브(5)와 상하 방향으로 삽입 결합되는 2차원 곡면 형상의 제1결합부와 제2결합부를 판금 공정으로 제작하는 것이 가능하다.According to such a processing method, a two-dimensional curved shape is provided having a
상기 쉬라우드(7)에는, 상기 제1결합부(62)와 대응하는 형상을 구비하여, 상기 제1결합부(62)가 삽입되는 제1결합홈(76)이 구비되고, 상기 허브(5)에는, 상기 제2결합부(63)와 대응하는 형상을 구비하여, 상기 제2결합부(63)가 삽입되는 제2결합홈(516)이 구비된다.The
상기 제1결합부와 제2결합부의 2차원 곡면의 측벽부는 삽입 방향과 나란한 면으로 형성되어 있고, 이들이 삽입되는 쉬라우드의 제1결합홈과 허브의 제2결합홈의 내측벽면도 삽입 방향과 나란한 면으로 형성되어 있어서, 제1결합부와 제2결합부를 상기 제1결합홈과 제2결합홈에 삽입 방향으로 삽입하는 동작 만으로, 제1결합부와 제2결합부가 상기 제1결합홈과 제2결합홈에 삽입될 수 있다.The side wall portions of the two-dimensional curved surfaces of the first coupling portion and the second coupling portion are formed to be parallel to the insertion direction, and the inner wall surfaces of the first coupling groove of the shroud and the second coupling groove of the hub are inserted into the insertion direction. It is formed in a side by side, the first coupling portion and the second coupling portion only the operation of inserting the first coupling groove and the second coupling groove in the insertion direction, the first coupling portion and the second coupling portion and the first coupling groove It may be inserted into the second coupling groove.
아울러 상기 제1결합부와 제2결합부의 삽입 방향은 상기 임펠러의 회전축의 길이방향과 나란하게 설정되어 있어서, 허브와 블레이드, 그리고 블레이드와 쉬라우드를 회전축의 길이방향으로 상호 체결하는 작업만으로 이들의 조립이 가능하게 된다.In addition, the insertion direction of the first coupling portion and the second coupling portion is set to be parallel to the longitudinal direction of the rotary shaft of the impeller, only by the operation of fastening the hub and the blade, and the blade and the shroud mutually in the longitudinal direction of the rotary shaft thereof Assembly is possible.
즉 상기 제1결합부(62)의 제1측벽부(624), 상기 제2결합부(63)의 제2측벽부(634), 상기 제1결합홈(76)의 제1내측벽면(764), 및 상기 제2결합홈(516)의 제2내측벽면(5164)은 상기 회전축에 평행한 곡면을 이룰 수 있다.That is, the first
상기 블레이드부(61)를 3차원 곡면 형상으로 가공하면, 삽입 방향으로 바라보았을 때, 상기 제1결합부의 형상과 제2결합부의 형상이 서로 다르게 되므로, 블레이드부(61)의 제1단부(상단부)와 제2단부(하단부)를 각각 지지하는 부분(제1결합부와 제1결합홈의 삽입 부위, 그리고 제2결합부와 제2결합홈의 삽입 부위)에서 서로 다른 방향과 구조로써 원심력을 지지하게 되므로, 고속으로 회전하는 블레이드의 원심력을 더 견고하게 지지하게 된다.When the
특히 상기 제1결합홈의 반경방향 외측 가장자리, 그리고 제2결합홈의 반경방향 외측 가장자리에는 상기 홈을 마감하며 가로막는 지지턱부를 두어, 블레이드에 작용하는 원심력을 기하학적으로 간섭하며 지지하여, 고속 회전에도 블레이드에 대한 확실한 고정과 지지가 가능하다.In particular, the radially outer edges of the first coupling grooves and the radially outer edges of the second coupling grooves have support jaws that close and block the grooves, so as to support the centrifugal force acting on the blades while geometrically interfering with each other. Reliable fixing and support to the blade is possible.
아울러 위와 같이 판금 공정을 통해 블레이드부(61)가 3차원 곡면 형상을 가지면서도, 상기 제1결합부와 제2결합부는 블레이드부(61)와 연결되는 형태로, 임펠러의 반경 방향을 따라 연속적으로 연결된 형태로 마련되기 때문에, 허브와 블레이드 간 결합부위, 그리고 쉬라우드와 블레이드 간 결합부위 사이에 간극이 전혀 발생하지 아니하여, 유동의 누설이나 소음 발생을 방지할 수 있다.In addition, while the
상기 제1결합부가 상기 블레이드부에 대해 벤딩되는 경계가 되는 제1벤딩라인(623)은, 상기 제1결합부가 제1결합홈에 삽입된 상태에서 상기 쉬라우드(7)의 저면과 대응하는 높이에 마련되도록 형성된다. 또한 상기 제2결합부가 상기 블레이드부에 대해 벤딩되는 경계가 되는 제2벤딩라인(633)은, 상기 제2결합부가 제2결합홈에 삽입된 상태에서 상기 허브(5)의 상면과 대응하는 높이에 마련되도록 형성된다.The
그리고 제1결합부와 제1결합홈, 그리고 제2결합부와 제2결합홈은 접착제로 접착하거나, 브레이징 등의 공정을 통해 상호 견고히 고정할 수 있다.The first coupling portion and the first coupling groove, and the second coupling portion and the second coupling groove may be firmly fixed to each other through an adhesive or a brazing process.
상기 쉬라우드(7)는: 임펠러가 회전할 때 유체가 유입되는 통로가 되는 유체 유입공(74)을 규정하는 원통부(71); 및 상기 원통부(71)의 단부에서 반경 방향으로 외향 연장되되, 외측으로 연장될수록 상기 허브(5) 쪽으로 연장되는 상판경사부(75);를 포함하고, 상기 제1결합홈(76)은 상기 상판경사부(75)의 저면에 마련될 수 있다.The shroud (7) comprises: a cylindrical portion (71) defining a fluid inlet hole (74) which is a passage through which fluid flows when the impeller rotates; And an upper plate inclined
상기 허브(5)는: 상기 블레이드(6)와 결합되는 하판(51); 및 상기 하판(51)의 중심에 결합되고, 상기 회전축과 결합되는 축연결부(52);를 포함할 수 있다.The
그리고 상기 하판(51)은: 상기 상기 축연결부(52)와 접하고, 상기 축연결부(52)의 축수용홀(524)과 연통하는 연통홀(514)이 마련된 결합면(511); 및 상기 결합면(511)에서 반경 방향으로 외향 연장되되, 외측으로 갈수록 상기 쉬라우드(7)에서 멀어지는 쪽으로 연장되는 하판경사부(514);를 포함할 수 있다.The
한편 허브(5)와 쉬라우드(7) 역시 프레스 판금 가공을 통해 성형하는 것이 가능하다. 즉 평판 형상의 모재의 외주를 블랭킹 가공하여 원형의 평판 형상의 중간물을 제작하고, 드로잉 가공을 하여 결합면(511)과 하판경사부(515), 그리고 원통부(71)와 상판경사부(75)를 성형 한 후, 피어싱 가공을 하여 중심부에 각각 연통홀(514)과 유체 유입공(74)을 성형하고, 트리밍 가공을 하여 하판경사부(515)의 외주면과 상판경사부(75)의 외주면을 가공하고, 상기 하판경사부(515)의 상면과 상기 상판경사부(75)의 저면을 각각 펀치 가공하여 제2결합홈(516)과 제1결합홈(76)을 성형하는 다단의 프레스 가공으로, 허브(5)와 쉬라우드(7)를 간단하게 제작할 수 있다.Meanwhile, the
즉 임펠러의 허브와 블레이드와 쉬라우드를 모두, 금속 판재를 판금 가공하여 제작하는 것이 가능하므로, 임펠러의 강도를 확보하면서도 임펠러를 저가에 간단하게 제작할 수 있다.That is, since the impeller hub, the blade, and the shroud can be manufactured by sheet metal processing of the metal plate, the impeller can be easily manufactured at low cost while securing the strength of the impeller.
판금 가공되는 상기 허브(5)의 하판(51) 하부에, 회전축과 견고히 결합하기 위한 축연결부(52)를 더 결합하여, 판금 가공된 임펠러에 대한 회전축의 결합 강도 역시 충분히 확보할 수 있다.The lower part of the
본 발명에 따르면, 절삭 공정을 생략하고 프레스 성형으로 각 부품을 대량 생산하되, 블레이드의 3차원 곡면 형상을 구현하면서도, 쉬라우드와 블레이드와 허브를 회전축 방향과 나란한 방향으로 상호 삽입하며 조립할 수 있어 생산 비용과 생산 시간을 대폭 절약할 수 있다.According to the present invention, while omitting the cutting process and mass production of each part by press molding, while implementing the three-dimensional curved shape of the blade, the shroud and the blade and the hub can be assembled by inserting and mutually aligned in the direction parallel to the direction of the rotation axis Significant savings in cost and production time.
본 발명에 따르면, 쉬라우드와 블레이드와 허브가 별개의 부품으로 제작되므로, 이들의 재질을 이종으로 할 수 있고, 고속 회전에 따른 원심력이 가장 크게 작용하는 부품을 경량 금속으로 제작할 수 있다. 또한 경량화에 따라 낮아지는 원심력만큼, 해당 부품이 다른 부품과 결합함에 있어서 요구되는 결합력을 더 낮출 수 있다. 이는 접착제를 사용한 부품 간 결합이 가능하게 해준다.According to the present invention, since the shroud, the blade and the hub are made of separate parts, these materials may be heterogeneous, and the parts having the greatest centrifugal force due to the high speed rotation may be made of light metal. In addition, as the centrifugal force lowered as the weight is reduced, the coupling force required for coupling the component with other components can be further lowered. This allows for bonding between components using adhesives.
또한 본 발명에 따르면, 상호 조립되며 체결되는 부위에서 결합력이 높고 원심력에 대한 구조적인 저항력이 높게 발휘되므로, 임펠러를 고속 회전하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, since the bonding force is high and the structural resistance to the centrifugal force is exerted at the mutually assembled and fastened portion, it is possible to rotate the impeller at high speed.
그리고 본 발명에 따르면, 상호 조립되며 체결되는 부위에 아무런 간극도 발생하지 아니하므로, 상기 간극을 통한 유동 누설이나 소음 발생이 없다.In addition, according to the present invention, since no gap occurs at the parts to be assembled and fastened to each other, there is no flow leakage or noise generation through the gap.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the effects described above, the specific effects of the present invention will be described together with the following description of specifics for carrying out the invention.
도 1은 종래의 임펠러의 사시도이다.
도 2는 종래의 임펠러에서 쉬라우드를 제거한 상태의 사시도이다.
도 3은 종래의 임펠러의 블레이드를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 임펠러의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 임펠러가 조립된 상태의 사시도이다.
도 6은 도 5의 임펠러의 측면 단면도이다.
도 7은 도 4의 임펠러의 블레이드를 가공 공정의 단계별로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 4의 블레이드의 사시도이다.
도 9는 도 6에서 허브와 블레이드와 쉬라우드의 결합 부위를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 10은 도 4의 A 부분의 확대도이다.1 is a perspective view of a conventional impeller.
2 is a perspective view of a state in which a shroud is removed from a conventional impeller.
3 is a perspective view showing a blade of a conventional impeller.
4 is an exploded perspective view of the impeller according to the present invention.
5 is a perspective view of the assembled impeller of FIG. 4.
6 is a side cross-sectional view of the impeller of FIG. 5.
7 is a view showing the blade of the impeller of Figure 4 step by step in the machining process.
8 is a perspective view of the blade of FIG. 4.
FIG. 9 is an enlarged view of a coupling portion of the hub, the blade, and the shroud in FIG. 6.
10 is an enlarged view of a portion A of FIG. 4.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention It is provided to inform you.
[임펠러의 구조 및 조립 공정][Structure and Assembly Process of Impeller]
도 4는 본 발명에 따른 임펠러의 분해사시도, 도 5는 도 4의 임펠러가 조립된 상태의 사시도, 그리고, 도 6은 도 5의 임펠러의 측면 단면도이다. 그리고 도 10은 도 4의 A 부분의 확대도이다.4 is an exploded perspective view of the impeller according to the present invention, FIG. 5 is a perspective view of an assembled state of the impeller of FIG. 4, and FIG. 6 is a side cross-sectional view of the impeller of FIG. 5. 10 is an enlarged view of a portion A of FIG. 4.
본 발명의 임펠러(4)는 하나의 허브(5)와, 복수 개의 블레이드(6)와, 하나의 쉬라우드(7)가 적층 조립되는 형태로 제조된다.The
임펠러(4)는 회전축(미도시)에 축설되어 회전하여 유체의 유동을 발생시킨다. 유체는 쉬라우드(7)의 유체 유입공(74)을 통해 임펠러(4) 내부로 유입되고, 회전하는 블레이드(6)에 의해 가압되며, 쉬라우드(7)와 허브(5)의 외측 가장자리 사이의 공간을 통해, 반경 방향으로 외향 토출된다.The
이러한 유동의 흐름 상, 회전축은 허브(5)에 설치되는 것이 바람직하다.In this flow of flow, the rotation axis is preferably installed in the hub (5).
허브(5)는, 블레이드(6)가 고정되는 하판(51)과, 회전축이 고정되는 축연결부(52)를 각각 제작한 후 이를 조립 결합하여 제조된다. 회전축과 견고한 결합력을 유지하기 위해, 상기 축연결부(52)는 두툼하게 소정의 부피를 가지도록 제작된다. 상기 축연결부(52)는 전체적으로 버섯과 유사한 모양이다.The
축연결부(52)의 중앙부에는, 도면 상 상하 방향으로 상기 회전축이 압입되는 축수용홀(524)이 마련되고, 축연결부(52)의 상부에는, 상기 하판(51)과 결합되는 면인 결합면(521)이 마련된다. 결합면(521)의 중앙부는, 평평한 평탄면(522)이 마련되고, 평탄면(522)의 외주에는, 반경 방향으로 외향하며 하방으로 기울어진 경사면(523)을 구비한다.A
하판(51)은, 판금(sheet metal)을 가공하여 제작된다. 상기 하판(51)의 중앙 하부에는 상기 축연결부(52)가 용접 등의 방식으로 접합 고정된다. 물론 하판과 축연결부의 접합 또는 고정 방식은 다양할 수 있다.The
상기 하판(51)의 중앙에는 상기 축연결부(52)의 축수용홀(524)와 연통하는 연통홀(514)이 마련된다. 연통홀(514)의 주위로는 상기 축연결부(52)의 결합면(521)과 접하는 결합면(511)이 마련된다. 상기 결합면(511)은, 상기 축연결부(52)의 평탄면(522)과 대응하는 형태의 평탄면(512)과, 상기 축연결부(52)의 경사면(523)과 대응하는 형태의 경사면(513)을 구비한다.In the center of the
상기 경사면(513)의 외주에는, 반경 방향으로 외향하며 하방으로 기울어지는 하판경사부(515)가 연장 형성되어 있다. 상기 경사면(513)과 하판경사부(515)는 전체적으로 매끄럽게 연결되어 있어, 유체 유동이 원활하게 이루어질 수 있다. On the outer circumference of the
하판경사부(515)에는 후술할 블레이드(6)의 제2결합부(63)가 삽입되는 복수 개의 제2결합홈(516)이 방사 상으로 마련된다. 제2결합홈(516)은 곡선 형태를 구비하며, 하판경사부(515)의 상면에 소정의 홈 형태로 마련된다. 상기 제2결합홈(516)는 블레이드(6)의 제2결합부(632)보다 약간 큰 정도로 형성될 수 있다.The lower plate inclined
본 발명의 허브(5)는 회전축과 견고하게 결합되어야 하는 부위를 두툼한 축연결부(52) 부품으로 제작하고, 유체 유동을 안내하고 블레이드(6)와 연결되는 하판(51)을 판금(sheet metal)으로 제작한다. 도시된 형상의 허브를 하나의 부품으로 제작한다면, 두툼한 모재를 절삭하여 허브를 제작할 수밖에 없다. 이는 재료의 낭비가 심함은 물론이거니와, 절삭 가공비로 인해 부품 가격이 상승할 수밖에 없다.The
그러나, 본 발명과 같이 두툼한 형상이 요구되는 부위를 축연결부(52)의 부품으로 제작하고, 얇은 판 형태로 제작하는 것이 유리한 부위를 하판(51)의 부품으로 제작함으로써, 모재의 낭비를 최소화하고, 절삭 가공비를 최소화할 수 있다. 특히 하판(51)은 판금을 프레스 가공하여 제작하는 것이 가능하므로, 강도가 높으면서도 가볍게 제작할 수 있음은 물론, 판금에 대한 프레스 가공을 통해 가공 원가를 크게 낮출 수 있다.However, by making the part requiring the thick shape as a part of the
상기 하판(51)은, 금속 평판(metal sheet)의 외주를 블랭킹 가공하여 원형 판재 형태의 중간가공물을 제작하고, 이를 다시 드로잉 가공하여 결합면(511)과 하판경사부(515)를 가공할 수 있다. 상기 드로잉 가공은 한 번의 프레스 가공으로 가공하거나, 2 회 이상의 프레스 가공으로 가공할 수 있다.The
결합면(511)과 하판경사부(515)를 성형한 후, 트리밍 가공으로 하판경사부(515)의 외주면을 성형하고, 피어싱 가공으로 연통홀(514)을 성형하고, 펀치 가공으로 하판경사부(515) 상면에 제2결합홈(516)을 성형할 수 있다.After forming the mating surface 511 and the lower plate inclined
상기 하판에 대한 가공은 상하로 가압되는 상부 금형과 하부 금형에 의해 이루어질 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기 제2결합홈(516)은 상하 연직방향으로 연장되는 제2내측벽면(5164)와, 상기 제2내측벽면(5164)과 연결되는 제2바닥면(5165)를 포함하고, 아울러 도 10에 도시된 바와 같이 하판경사부(515)의 외부 가장자리 부분은 지지턱부(5167)로 막혀 있는 형태로 제작된다.The lower plate may be processed by the upper mold and the lower mold pressed up and down. Referring to FIG. 9, the
도 6에 자세히 도시되어 있지는 아니하지만, 블레이드(6)는 3차원 곡면 형상의 블레이드부(61)와, 그 상단부 및 하단부에서 상방과 하방으로 각각 연장되는 2차원 곡면 형태의 제1결합부(62)와 제2결합부(63)를 포함한다(도 8 참조). 복수 개의 블레이드는 모두 동일한 형상으로 제작되며, 그 구체적인 형상에 대해서는 이하 별도의 항목으로 자세히 설명하기로 한다.Although not shown in detail in FIG. 6, the
블레이드(6)의 하단부는 상기 허브(5)의 제2결합홈(516)에 삽입되고, 블레이드(6)의 상단부는 상기 쉬라우드(7)의 제1결합홈(76)에 삽입되며, 브레이징 또는 접착 결합된다.The lower end of the
쉬라우드(7)는, 판금을 가공하여 제작된다. 상기 쉬라우드의 중앙부에는 파이프 또는 실린더 형태로 상하방향으로 연장되는 원통부(71)와, 상기 원통부(71)의 하단부에서 반경방향으로 외향 연장되는 상판경사부(75)를 포함한다.The
원통부(71)는 수직한 곡면으로 이루어질 수 있다. 상기 원통부(71)의 내부 공간은 상기 임펠러로 유입되는 유체의 유입구를 규정하는 유체 유입공(74)을 이룬다. 상기 원통부(71)는 유입되는 유체의 유동을 임펠러 내측으로 부드럽게 안내한다.The
상판경사부(75)는 유체 유입공(74)에서 반경 방향으로 멀어질수록 점점 허브와 가까워지는 형태로 마련된다. 상기 상판경사부(75)의 저면은 임펠러 내부의 유체를 안내할 수 있는 매끄러운 곡면 형상으로 이루어진다.The upper plate inclined
상기 경사면(144)의 저면에는 블레이드(6)의 제1단부(상단부)가 끼워져 체결될 수 있는 홈 형태의 제1결합홈(76)이 마련된다. 상기 제1결합홈(76)은 블레이드(6)의 제1결합부(62)와 대응하는 형상으로 마련된다. 상기 제1결합홈(76)은 블레이드(6)의 제1결합부(62)보다 약간 큰 정도로 형성될 수 있다.The bottom of the inclined surface 144 is provided with a
상기 쉬라우드(7)도 하판과 마찬가지로, 판금의 프레스 가공을 통해 제작될 수 있다. 즉 판재 형태의 모재를 블랭킹 가공하여 외측 테두리를 성형하고, 중앙부를 피어싱 가공하여 내측 테두리를 성형한다.Like the lower plate, the
그리고, 드로잉 공정을 통해 유체 유입공(74) 둘레의 수직한 원통부(71)와 상판경사부(75)를 성형할 수 있다. 또한 트리밍 가공을 통해 상판경사부(76)의 외주면을 성형하고 제1결합홈(76) 역시 펀칭 금형으로 가압하여 성형 가능하다. 이러한 가공은 한 번의 프레스 가공으로 이루어질 수도 있으나, 치수 정밀도와 공차 등의 관리를 위해서는 최종 형상에 점차 가까워지도록 하는 복수 개의 금형을 활용하여 복수 회의 프레스 작업을 진행하는 것이 바람직하다.In addition, the vertical
상기 쉬라우드에 대한 가공은 상하로 가압되는 상부 금형과 하부 금형에 의해 이루어질 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기 제1결합홈(76)은 상하 연직방향으로 연장되는 제1내측벽면(764)와, 상기 제1내측벽면(764)과 연결되는 제1바닥면(765)를 포함한다. 아울러 하판경사부(515)의 지지턱부(5167)와 마찬가지로, 상판경사부(75)의 외부 가장자리 부분은 지지턱부로 막혀 있는 형태로 제작된다.Processing for the shroud may be made by the upper mold and the lower mold pressed up and down. Referring to FIG. 9, the
임펠러(4)는, 상술한 축연결부(52), 하판(51), 블레이드(6) 및 쉬라우드(7)의 네 부품이 순서대로 적층 결합되어 일체화된다.The
상기 임펠러(4)는, 회전축(미도시)의 회전력이 축연결부(52)에 전달되고, 이에 따라 축연결부(52)와 일체로 고정되어 있는 하판, 블레이드 및 쉬라우드가 일체로 회전하며 유체의 유동을 일으키게 된다.The
[블레이드의 제작 방법 및 결합 구조][Manufacturing Method and Combination Structure of Blade]
도 7은 도 4의 임펠러의 블레이드를 가공 공정의 단계별로 나타낸 도면, 도 8은 도 4의 블레이드의 사시도, 도 9는 도 6에서 허브와 블레이드와 쉬라우드의 결합 부위를 확대하여 나타낸 도면, 그리고 도 10은 도 4의 A 부분의 확대도이다.FIG. 7 is a view showing the blade of the impeller of FIG. 4 step by step in the machining process, FIG. 8 is a perspective view of the blade of FIG. 4, FIG. 9 is an enlarged view of the coupling portion of the hub, the blade and the shroud in FIG. 6, and 10 is an enlarged view of a portion A of FIG. 4.
이하 도 7 내지 도 10을 참조하여 블레이드의 구조 및 제작 방법과 이 방법에 의해 제작된 블레이드와 허브 및 쉬라우드 간의 결합 구조에 대해 설명한다.Hereinafter, a structure and a manufacturing method of a blade and a coupling structure between a blade, a hub, and a shroud manufactured by the method will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
먼저 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 블레이드(6)는, 상기 허브(5)와 상기 쉬라우드(7)가 서로 마주하는 면 사이에 배치되어 유체를 가압하는 3차원 곡면 형상의 블레이드부(61)와, 상기 블레이드부(61)의 양 단부에 각각 연결된 2차원 곡면 형상의 제1결합부(62) 및 제2결합부(63)를 포함한다.First, referring to FIG. 8, the
상기 블레이드부(61)는 3차원 곡면 형상을 가진다. 3차원 곡면 형상이라 함은, 블레이드가 조립된 임펠러의 회전축을 z축이라고 하였을 때, 서로 다른 z축의 위치에 따른 x-y 평면에 해당하는 블레이드부(61)의 단면 형상들이 서로 다른 형상을 가지는 형태를 의미한다. 즉 상기 블레이드부(61)는 z축 방향으로 블레이드를 바라보았을 때 블레이드부(61)의 표면 형상이 보이게 된다. 최적의 유체 유동 효율을 가지기 위한 블레이드부(61)의 형상은 3차원 곡면 형상으로 이루어진다.The
상기 제1결합부(62)는 상기 블레이드부(61)의 제1단부(상단부)에서 상기 블레이드부(61)에 대해 제1벤딩라인(623)을 기준으로 절곡되고, 임펠러의 회전축(z축)과 나란한 방향으로, 상방, 즉 쉬라우드(7) 쪽으로 연장된다. 상기 제1결합부(62)는 제1 2차원 곡면 형상을 가진다.The
2차원 곡면 형상이라 함은, 블레이드가 조립된 임펠러의 회전축을 z축이라고 하였을 때, 서로 다른 z축의 위치에 따른 x-y 평면에 해당하는 제1결합부(62)의 단면 형상들이 서로 동일한 형상을 가지는 형태를 의미한다. 즉 상기 제1결합부(62)는 z축 방향으로 제1결합부를 바라보았을 때, 제1결합부(62)의 제1측벽부(624) 형상이 보이지 않게 된다.The two-dimensional curved shape means that when the rotation axis of the impeller assembled with the blade is called the z axis, the cross-sectional shapes of the
상기 제2결합부(63)는 상기 블레이드부(61)의 제2단부(하단부)에서 상기 블레이드부(61)에 대해 제2벤딩라인(633)을 기준으로 절곡되고, 임펠러의 회전축(z축)과 나란한 방향으로, 하방, 즉 허브(6) 쪽으로 연장된다. 상기 제2결합부(63)는, 상기 제1 2차원 곡면 형상과는 다른, 제2 2차원 곡면 형상을 가진다.The
2차원 곡면 형상이라 함은, 블레이드가 조립된 임펠러의 회전축을 z축이라고 하였을 때, 서로 다른 z축의 위치에 따른 x-y 평면에 해당하는 제2결합부(63)의 단면 형상들이 서로 동일한 형상을 가지는 형태를 의미한다. 즉 상기 제2결합부(63)는 z축 방향으로 제1결합부를 바라보았을 때, 제2결합부(63)의 제2측벽부(634) 형상이 보이지 않게 된다.The two-dimensional curved shape means that when the rotation axis of the impeller assembled with the blade is called the z axis, the cross-sectional shapes of the
즉 상기 제1측벽부(624)와 제2측벽부(634)는, 회전축의 방향과 평행한 곡면으로 이루어진다. That is, the first
회전축과 나란한 방향으로 임펠러를 바라보았을 때, 상기 제1결합부가 배치된 위치와 상기 제2결합부가 배치된 위치는 서로 상이하며, 제1결합부 자체의 곡선 형상과 제2결합부의 곡선 형상도 서로 상이하다.When looking at the impeller in a direction parallel to the axis of rotation, the position where the first coupling part is disposed and the position where the second coupling part is arranged are different from each other, and the curved shape of the first coupling part itself and the curved shape of the second coupling part are also different from each other. Different.
따라서, 임펠러를 조립하는 과정에 있어서는, 상기 블레이드의 제1결합부(62)와 쉬라우드의 제1결합홈(76)이 z축 방향으로 상호 삽입 체결되고, 상기 블레이드의 제2결합부(63)와 허브의 제2결합홈(516)이 z축 방향으로 상호 삽입 체결될 수 있다. 이처럼 본 발명은 조립이 간편하다.Accordingly, in the process of assembling the impeller, the
도 9를 참조하면, 측면에서 바라보았을 때, 상기 블레이드부는 쉬라우드와 허브 사이에서 비스듬히 배치되고, 상기 제1결합부는 상방으로, 제2결합부는 하방으로 각각 연장되어 쉬라우드와 허브에 각각 삽입 고정된다.Referring to FIG. 9, when viewed from the side, the blade portion is disposed obliquely between the shroud and the hub, and the first coupling portion extends upward and the second coupling portion extends downward, respectively, and is inserted into and fixed to the shroud and the hub, respectively. do.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 임펠러에서 제1결합부와 제2결합부의 배치 위치가 다르고, 제1결합부와 제2결합부의 곡선 형상도 서로 상이하므로, 임펠러가 회전할 때 블레이드에 가해지는 원심력이, z축 방향으로 보았을 때 쉬라우드와 허브의 서로 다른 위치에서 서로 다른 형상에 의해 지지되므로, 응력이 적절히 분산되어 발생한다.On the other hand, as shown in Figure 4, the position of the first coupling portion and the second coupling portion in the impeller is different, and the curved shape of the first coupling portion and the second coupling portion is also different from each other, so that the impeller is applied to the blade when rotating Since the centrifugal force is supported by different shapes at different positions of the shroud and the hub when viewed in the z-axis direction, the stress is properly distributed.
또한 상기 제1결합부와 제2결합부는, 임펠러의 반경 방향을 따라 연속된 곡선 형태를 가지므로, 허브와 쉬라우드에 블레이드를 결합하였을 때, 허브와 블레이드 사이, 그리고 블레이드와 쉬라우드 사이에 간극이 발생하지 않는다. 따라서 조립식 임펠러의 간극에서 발생하던 소음을 방지하는 것이 가능하다.In addition, since the first coupling portion and the second coupling portion have a continuous curved shape along the radial direction of the impeller, when the blade is coupled to the hub and the shroud, the gap between the hub and the blade, and between the blade and the shroud This does not happen. Therefore, it is possible to prevent noise generated in the gap of the prefabricated impeller.
상기 제1결합부와 제2결합부는 판금 제작되는 쉬라우드와 허브의 하판에 각각 결합되므로, 그 삽입 깊이가 깊지 않다. 따라서 제1결합부와 제2결합부의 삽입 방향으로의 길이는 매우 짧아야 한다(이 부분은 도 4에서 표현되지 않을 정도로 짧다). 하지만 벤딩 성형에 있어서, 이와 같이 매우 짧은 부위는 벤딩 가공하기가 매우 어렵다.The first coupling portion and the second coupling portion are respectively coupled to the lower plate of the shroud and the hub made of sheet metal, the insertion depth is not deep. Therefore, the length in the insertion direction of the first coupling portion and the second coupling portion should be very short (this portion is so short that it is not represented in FIG. 4). However, in bending molding, such a very short portion is very difficult to bend.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 블레이드는 금속 판재(metal sheet)를 성형 가공하여 제작된다. 금속 판재는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 직사각형 형태로 제작된 후, 블레이드의 형상에 대응하도록 가장자리가 트리밍될 수 있다. 다만, 후술하겠지만, 최종적으로 블레이드의 제1결합부와 제2결합부에 대해 트리밍 공정이 적용되므로, 평판의 금속 판재 형태일 때 트리밍 공정을 생략할 수도 있다.Referring to FIG. 7, the blade according to the present invention is manufactured by molding a metal sheet. The metal plate may be manufactured in a rectangular shape as shown in FIG. 7A, and then the edge may be trimmed to correspond to the shape of the blade. However, as will be described later, since the trimming process is finally applied to the first coupling portion and the second coupling portion of the blade, the trimming process may be omitted when the plate is in the form of a metal plate.
준비된 금속 판재는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 벤딩 가공을 통해 블레이드부(61)와 제1결합부(62)와 제2결합부(63)을 성형한다. 블레이드부(61)는 최종적으로 임펠러의 허브(5)와 쉬라우드(7) 사이에 배치되는 부분으로서, 유체를 가압하는 표면이 된다. 블레이드부(61)는 3차원 곡면 형상으로 벤딩 가공된다.The prepared metal plate is formed in the
최적의 유체 유동 효율을 가지기 위한 블레이드부(61)의 형상은 3차원 곡면 형상으로 이루어지는데, 본 발명에 따르면, 블레이드(6)를 판금 프레스 가공할 때, 블레이드부(61)가 금형에 의해 벤딩 가공되어 3차원 곡면 형상을 이루게 된다. 상기 3차원 곡면 형상이 단 한번의 프레스 공정으로 제작하기 어려울 때에는 2 이상의 프레스 공정으로 제작할 수 있다.The shape of the
블레이드부의 일측 단부와 타측 단부에 각각 마련된 제1결합부(62)와 제2결합부(63)는, 상기 블레이드부(61)를 가공할 때 함께 벤딩 가공되거나, 블레이드부(61)의 3차원 곡면 형상을 가공한 후 벤딩 가공될 수 있다.The
벤딩 가공을 할 때에는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 트리밍 전 제1결합부(621)과 제2결합부(631)가, 실제 삽입 깊이보다 더욱 길게 연장된 길이를 가지도록 가공된다. 이는 제1결합부와 제2결합부가 상기 제1벤딩라인(623) 및 제2벤딩라인(624)을 기준으로 확실히 절곡 가공되도록 하기 위한 것이다.In the bending process, as shown in FIG. 7B, the
도 7의 (b)와 같이 벤딩 가공이 완료된 후에는, 상기 제1결합부와 제2결합부의 선단부를 트리밍하여, 도 7의 (c)와 같이 트리밍 가공 후의 제1결합부(622)와 제2결합부(632)의 길이를, 쉬라우드와 허브에 대한 삽입 깊이와 일치하도록 가공한다. After the bending process is completed as shown in (b) of FIG. 7, the distal ends of the first and second coupling parts are trimmed, and the
이와 같이 판금 프레스 가공에 의해 3차원 곡면 형상의 블레이드부(61)를 구비하는 블레이드를 제작하면서도, 2차원 곡면 형상의 제1결합부와 제2결합부가 함께 성형되도록 할 수 있기 때문에, 블레이드와 허브, 쉬라우드의 조립과 결합이 용이하다.As described above, the blade and the hub can be formed together with the first coupling portion and the second coupling portion having the two-dimensional curved shape while the blade having the three-dimensional
도 9에 도시된 바와 같이, 제1결합부의 제1트리밍라인(625)은 쉬라우드의 제1결합홈의 제1바닥면(765)과 마주하여 접하게 되고, 제2결합부의 제2트리밍라인(635)은 허브의 제2결합홈의 제2바닥면(5165)에 접하게 된다. 아울러 제1결합부의 제1측벽부(624)는 제1결합홈의 제1내측벽면(764)과 마주하게 되고, 제2결합부의 제2측벽부(5164)는 제2결합홈의 제2내측벽면(5164)과 마주하게 된다. 아울러 제1벤딩라인(623)과 제2벤딩라인(633)이 각각 상기 쉬라우드의 저면부 및 하판의 상면부 표면 프로파일과 자연스럽게 연결되는 형태가 되어, 유체 가압 기능을 하는 블레이드부(61)가 쉬라우드와 허브 사이에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 9, the
상기 임펠러의 허브, 블레이드 및 쉬라우드는 판금 공정으로 제작되므로 생산 시간과 비용을 모두 줄일 수 있다. 특히 본 발명에 따르면 블레이드를 판금 프레스 가공하면서도, 블레이드 형상을 3차원 곡면 형상으로 구현할 수 있기 때문에 임펠러의 제작비 절감은 물론 임펠러의 효율을 크게 높일 수 있다. 그리고 이들을 서로 체결하는 과정은 매우 간단하다.The hub, blades and shrouds of the impeller are manufactured in a sheet metal process, thereby reducing both production time and cost. Particularly, according to the present invention, the blade shape can be implemented in a three-dimensional curved shape while the blade is pressed into the sheet metal, thereby reducing the manufacturing cost of the impeller and greatly increasing the efficiency of the impeller. And the process of fastening them together is very simple.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that modifications can be made. In addition, even if the above described embodiments of the present invention while not explicitly described and described the operation and effect according to the configuration of the present invention, it is obvious that the effect predictable by the configuration is also to be recognized.
4: 임펠러
5: 허브
51: 하판
511: 결합면
512: 평탄면
513: 경사면
514: 연통홀
515: 하판경사부
516: 제2결합홈
5164: 제2내측벽면
5165: 제2바닥면
5167: 지지턱부
52: 축연결부
521: 결합면
522: 평탄면
523: 경사면
524: 축수용홀
6: 블레이드
61: 블레이드부(3차원 곡면)
62: 제1결합부(제1 2차원 곡면)
621: 트리밍 전 제1결합부
622: 트리밍 후 제1결합부
623: 제1벤딩라인
624: 제1측벽부
625: 제1트리밍라인
63: 제2결합부(제2 2차원 곡면)
631: 트리밍 전 제2결합부
632: 트리밍 후 제2결합부
633: 제2벤딩라인
634: 제2측벽부
635: 제2트리밍라인
7: 쉬라우드
71: 원통부
74: 유체 유입공
75: 상판경사부
76: 제1결합홈
764: 제1내측벽면
765: 제1바닥면4: impeller
5: hub
51: bottom plate
511: mating surface
512: flat surface
513: slope
514: communication hole
515: bottom slope
516: second coupling groove
5164: second inner wall surface
5165: second floor
5167: support jaw
52: shaft connection
521: mating surface
522: flat surface
523: slope
524: bearing hole
6: blade
61: blade portion (three-dimensional curved surface)
62: first coupling portion (first two-dimensional curved surface)
621: first coupling before trimming
622: first coupling part after trimming
623: first bending line
624: first side wall portion
625: first trimming line
63: second coupling portion (second two-dimensional curved surface)
631: second coupling before trimming
632: second coupling part after trimming
633: second bending line
634: second side wall portion
635: second trimming line
7: shroud
71: cylinder
74: fluid inlet hole
75: top slope
76: first coupling groove
764: first inner wall surface
765: first bottom surface
Claims (11)
상기 블레이드(6)는:
상기 허브(5)와 상기 쉬라우드(7)가 서로 마주하는 면 사이에 배치되어 유체를 가압하는 3차원 곡면 형상의 블레이드부(61);
상기 쉬라우드(7)와 마주하는 블레이드부(61)의 제1단부에서 상기 회전축과 나란한 방향으로 상기 쉬라우드(7) 쪽으로 연장되는 제1 2차원 곡면 형상의 제1결합부(62); 및
상기 허브(5)와 마주하는 블레이드부(61)의 제2단부에서 상기 회전축과 나란한 방향으로 상기 허브(5) 쪽으로 연장되고, 회전축과 나란한 방향으로 바라보았을 때 상기 제1 2차원 곡면과 다른 형상을 가지는 제2 2차원 곡면 형상의 제2결합부(63);를 포함하고,
상기 쉬라우드(7)와 허브(5)에는, 각각 상기 제1결합부(62)와 상기 제2결합부(63)와 대응하는 형상을 구비하여, 각각 상기 제1결합부(62)와 상기 제2결합부(63)가 삽입되는 제1결합홈(76)과 제2결합홈(516)이 구비되며,
상기 제1결합부(62)의 제1측벽부(624), 상기 제2결합부(63)의 제2측벽부(634), 상기 제1결합홈(76)의 제1내측벽면(764), 및 상기 제2결합홈(516)의 제2내측벽면(5164)은 상기 회전축에 평행한 면을 이루는 임펠러.
A hub (5) coupled to the rotating shaft to receive and rotate a rotating force of the rotating shaft; A plurality of blades (6) radially provided on one side of the hub and pressurizing a fluid; And a shroud (7) fixed to the plurality of blades to define a flow passage of the fluid together with the blades.
The blade 6 is:
A blade portion 61 having a three-dimensional curved shape disposed between the surfaces of the hub 5 and the shroud 7 facing each other to pressurize the fluid;
A first coupling part 62 having a first two-dimensional curved shape extending toward the shroud 7 in a direction parallel to the rotation axis at a first end of the blade part 61 facing the shroud 7; And
The second end of the blade portion 61 facing the hub 5 extends toward the hub 5 in a direction parallel to the rotation axis, and is different from the first two-dimensional curved surface when viewed in a direction parallel to the rotation axis. It includes; a second coupling portion 63 of the second two-dimensional curved shape having,
The shroud 7 and the hub 5 have shapes corresponding to the first coupling portion 62 and the second coupling portion 63, respectively, and the first coupling portion 62 and the The first coupling groove 76 and the second coupling groove 516 into which the second coupling portion 63 is inserted are provided.
The first side wall portion 624 of the first coupling portion 62, the second side wall portion 634 of the second coupling portion 63, and the first inner wall surface 764 of the first coupling groove 76. And the second inner wall surface (5164) of the second coupling groove (516) forms a surface parallel to the rotation axis.
상기 제1결합부와 제2결합부는 블레이드부(61)와 연결되고, 상기 임펠러의 반경 방향을 따라 연속적으로 연결된 형태로 마련되는 임펠러.
The method according to claim 1,
The first coupling portion and the second coupling portion is connected to the blade portion 61, the impeller is provided in a continuous form along the radial direction of the impeller.
상기 제1결합부(62)와 상기 제1결합홈(76), 상기 제2결합부(63)와 상기 제2결합홈(516)은 브레이징 또는 접착 결합되는 임펠러.
The method according to claim 1,
The first coupling portion (62) and the first coupling groove (76), the second coupling portion (63) and the second coupling groove (516) is an impeller to be brazed or adhesively coupled.
상기 쉬라우드(7)는:
임펠러가 회전할 때 유체가 유입되는 통로가 되는 유체 유입공(74)을 규정하는 원통부(71); 및
상기 원통부(71)의 단부에서 반경 방향으로 외향 연장되되, 외측으로 연장될수록 상기 허브(5) 쪽으로 연장되는 상판경사부(75);를 포함하고,
상기 제1결합홈(76)은 상기 상판경사부(75)의 저면에 마련된 임펠러.
The method according to claim 1,
The shroud 7 is:
A cylindrical portion 71 defining a fluid inlet hole 74 that becomes a passage through which fluid flows when the impeller rotates; And
And an upper plate inclined portion 75 extending radially outwardly from an end portion of the cylindrical portion 71 and extending toward the hub 5 as it extends outward.
The first coupling groove 76 is an impeller provided on the bottom of the upper plate inclined portion (75).
상기 허브(5)는:
상기 블레이드(6)와 결합되는 하판(51); 및
상기 하판(51)의 중심에 결합되고, 상기 회전축과 결합되는 축연결부(52);를 포함하는 임펠러.
The method according to claim 1,
The hub 5 is:
A lower plate 51 coupled to the blade 6; And
It is coupled to the center of the lower plate 51, the shaft connecting portion 52 is coupled to the rotating shaft; Impeller comprising a.
상기 하판(51)은:
상기 상기 축연결부(52)와 접하고, 상기 축연결부(52)의 축수용홀(524)과 연통하는 연통홀(514)이 마련된 결합면(511); 및
상기 결합면(511)에서 반경 방향으로 외향 연장되되, 외측으로 갈수록 상기 쉬라우드(7)에서 멀어지는 쪽으로 연장되는 하판경사부(514);를 포함하는 임펠러.
The method according to claim 5,
The lower plate 51 is:
A coupling surface 511 in contact with the shaft connecting portion 52 and provided with a communication hole 514 communicating with the shaft receiving hole 524 of the shaft connecting portion 52; And
And a lower plate inclined portion 514 extending radially outwardly from the coupling surface 511 and extending away from the shroud 7 toward the outside.
상기 제1결합홈(76)과 제2결합홈(516)의 반경방향 외측 단부는 지지턱부에 의해 막혀 있는 형태인 임펠러.
The method according to claim 1,
Impeller of the first coupling groove (76) and the radially outer end of the second coupling groove (516) is blocked by the support jaw portion.
소재를 가공하여 상기 허브(5)를 성형하는 단계;
소재를 가공하여 상기 쉬라우드(7)를 성형하는 단계;
소재를 가공하여 복수 개의 블레이드(6)를 성형하는 단계; 및
상기 허브(5)의 제2결함홈(516)에 상기 블레이드(6)의 제2결합부(63)를 삽입 고정하는 단계; 및
상기 쉬라우드(7)의 제1결합홈(76)에 상기 블레이드(6)의 제1결합부(62)를 삽입 고정하는 단계;를 포함하는 임펠러의 제조 방법.
The impeller manufacturing method of any one of Claims 1-7,
Processing the material to form the hub (5);
Processing the material to form the shroud (7);
Processing the material to form a plurality of blades 6; And
Inserting and fixing the second coupling part (63) of the blade (6) to the second defect groove (516) of the hub (5); And
And inserting and fixing the first coupling part (62) of the blade (6) to the first coupling groove (76) of the shroud (7).
상기 허브(5), 쉬라우드(7) 및 블레이드(6)는 금속 판 소재를 프레스 가공하여 성형하는 임펠러의 제조 방법.
The method according to claim 8,
The hub (5), the shroud (7) and the blade (6) is a method of manufacturing an impeller to form by pressing a metal plate material.
상기 블레이드(6)는;
판재 형태의 모재를 프레스 가공하여, 허브와 쉬라우드 사이에서 노출되는 블레이드부(61)를 3차원 곡면 형상으로, 그리고 허브와 쉬라우드에 각각 결합되는 제1결합부(62)와 제2결합부(63)를 2차원 곡면 형상으로 벤딩 가공하는 임펠러의 제조 방법.
The method according to claim 8,
The blade (6);
First, the first coupling part 62 and the second coupling part are joined to the hub and the shroud in a three-dimensional curved shape, and the blade part 61 exposed between the hub and the shroud is pressed by pressing a base material in the form of a plate. The manufacturing method of the impeller which bends 63 to a two-dimensional curved shape.
상기 제1결합부(62)와 제2결합부(63)는, 각각 제1결합홈 및 제2결합홈으로 삽입되는 길이보다 더 긴 길이를 가지도록 벤딩 가공되고,
상기 벤딩 가공 후, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 선단부를 트리밍 가공하여, 상기 제1결합부와 제2결합부의 삽입방향 길이를 실제 삽입 깊이와 일치시키도록 가공하는 임펠러의 제조 방법.
The method according to claim 10,
The first coupling portion 62 and the second coupling portion 63 are bent to have a length longer than the length inserted into the first coupling groove and the second coupling groove, respectively,
After the bending process, the front end portion of the first coupling portion and the second coupling portion is trimmed, so as to make the insertion direction length of the first coupling portion and the second coupling portion to match the actual insertion depth.
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