KR880001358B1 - 원심송풍기의 날개차 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원심송풍기의 날개차

제1도 내지 제7도는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 것으로,

제1도는 날개차의 종단면도와 유선을 표시한 도면.

제2도는 날개차의 평면도.

제3도는 브레이드 입구각과 유선의 입구각을 표시한 도면.

제4도는 브레이드 입구각의 관계도.

제5도는 브레이드 입구각의 설계법의 설명도.

제6도는 입구직경과 각도의 관계를 표시한 도면.

제7도는 반경과 입구각도의 관계를 표시한 선도.

제8도는 내지 제12도는 제2실시예를 나타내는 것으로,

제8도는 날개차의 종단면도.

제9도는 날개차의 평면도.

제10도는 브레이드 출구각도의 성능 및 소음과의 관계를 표시한 선도.

제11도는 출구직경과 각도의 관꼐를 표시한 도면.

제12도는 반경과 출구각도의 관계를 표시한 선도.

제13도는 일체로 성형된 날개차의 기본형상을 표시한 평면도.

제14도는 제13도의 단면도.

제15도는 제14도의 브레이드 형상 및 판두께의 형상도.

제16도는 제15도의 P점에서의 브레이드 단면도.

제17도는 제15도의 Q점에서의 브레이드 단면도.

제18도는 제15도의 R점에서의 브레이드 단면도.

제19도는 제3실시예의 브레이드 형상도.

제20도, 제21도, 제22도는 제19도의 X점, Y점, Z점에 있어서 각각의 브레이드 단면도.

제23도는 본 발명의 제4실시예의 단면도.

제24도는 본 발명의 제4실시예의 부분도.

제25도는 환상허브링의 평면도.

제26도 및 제27도는 제25도의 단면도.

제28도는 부분 단면도.

제29도는 제28도의 측면도.

제30도는 제5실시예의 부분 단면도.

제31도는 제30도의 측면도.

제32도는 제 6실시예의 부분 단면도.

제33도는 제32도의 측면도.

제34도는 제7실시예의 부분 단면도.

제35도는 제34도의 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,11 : 공기안내판 2 : 측판

3 : 브레이드 4 : 허브

5 : 전동기 6 : 보스

7 : 유선 12 : 측판

13 : 브레이드 14 : 허브

15 : 전동기 16 : 보스

31 : 보스 32 : 허브

33 : 브레이드 34 : 측판

41 : 보스부 40 : 날개차

42 : 허브부 43 : 브레이드

44 : 측판 45 : 형합면

46 : 환상허브링

본 발명은 공기조화기등에 사용되는 원심송풍기의 날개차에 관한 것이며, 특히 저소음송풍기에 적합한 브레이드 형상을 갖는 일체형 날개차에 관한 것이다.

원심송풍기에 있어서, 허브부, 브레이드부 그리고 측판을 갖는 날개차는 예를 들어 미합중국 특허 제4,211,514호에 기재되어 있는 것과 같은 날개차가 주지되어 있다.

종래의 이 종류의 날개차를 제작하기 위해서는 보수부와 허브부와 복수 개의 브레이드부를 용제접합등에 의하여 일체품으로 형성하여 날개차를 완성하였다.

또한 공기조화기등의 본체측에 측판을 부착하고, 일체형의 날개차 대신으로 하고 있었다. 그리고 보스부, 허브부, 측판등을 단일부품으로 개개를 판금으로 프레스성형한 후에 이들을 스폿트용접등에 의하여 고착하여 조립하였다. 그러나 용제접합등의 모든 조립작업은 작업의 기준이 되는 수준, 도구, 재료 및 검사가 상세하게 결정되어 있어서, 작업자가 이를 준수하여 조립하였다 하더라도 완성품에는 어느정도의 오차가 생기는 것을 면할 길이 없다. 또한 보스부, 허브부, 브레이드부를 일체형서한 날개차부재와 별도로 성형한 측판을 접합할 경우, 성형시의 수축에 의하여 접합면에 필요한 치수 정밀도를 얻기 어렵다는 결점을 가지게 되고 조립 완성품의 강도의 신뢰성이 저하된다. 이를 방지하기 위하여 기계가공을 가하여 필요칫수로 다듬질할 필요가 있게 된다. 이 경향은 날개차의 직경이 클수록 현저하게 발생함은 당연한 일이다. 또한 추출성형에 의하는 것에서는 각각의 브레이드가 중심으로 부터 방사상으로 외경방향을 향하게 되므로, 복수의 브레이드 사이의 금형을 각각의 장소가 복수로 분할되어 외경쪽의 금형으로 부터 순차 외경쪽으로 상하 이동시키면서 금형을 해체할 필요가 있으며, 그만큼 금형 형상도 역시 복잡하게 되어 매우 고가인 금형으로 된다.

본 발명의 목적은 합성수지 재료를 이용하여 일체성형에 의해 원심송풍기를 제작할 수 있는 2차원 날개차를 전제로 하고 성능이 3차원 날개차에 가까운 성능을 갖는 원심송풍기를 제공하는데 있다.

본 발명의 기타목적은 성능 및 강도의 오차율이 없으며, 더욱 성능향상시켜 개량한 원심송풍기의 날개차를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 2차원형상의 날개차를 측판의 브레이드 내경보다 허브측의 브레이드 내경을 작게하고, 이 브레이드 내경차내에서 브레이드 입구부의 곡률반경을 측판쪽으로 부터 허브쪽으로 이동됨에 따라 작게 구성하는 것을 특징으로 한다. 그리고 기타 형식은 2차원 형상의 날개차를 측판쪽의 브레이드 외경이 허브쪽의 브레이드 외경보다 크게하고, 이 브레이드 외경차 내에서는 곡률을 변화시켜서 브레이드 출루각도를 일정 또는 이에 가까운 각도로 하였으며, 또한 날개차를 일체형성하므로서 작업의 불균일이 없어지고, 성능 및 강도가 안정화되는 날개차를 제공하게 된다. 또한 날개차의 부품인 보수부, 허브부, 브레이드부, 측판을 일체성형하므로서 접합작업이 전폐되기 때문에 코스트가 저렴하게 된다. 그리고 허브 외경을 측판 내경보다 작게 하여 이 사이에 이 ㅆ는 브레이드 중앙에 금형의 형합면을 설치하므로서, 금형은 고정형과 가동형으로 가장 간단한 한쌍의 금형이 될 수가 있어 금형비용도 저렴하게 된다. 또한 브레이드의 입구쪽의 판두께를 출구쪽의 판두께보다 약간 크게하고 동시에 동일 금형 내부에서의 이형을 위한 이형구배를 유체의 압력면쪽과 압력배면쪽 그리고 입구쪽가 출구쪽의 각도를 틀리게하고, 또한 유체의 본류선(本流線)브레이드부의 유체압력면쪽에서는 반드시 입구쪽이 출구쪽보다도 돌출되게 하고 동시에 유체압력배면쪽에서는 출구쪽을 둔각적으로 돌출시키므로서 유로의 교란과 회전응력집중을 피하게 하도록 하여 대두경 날개차의 일체성형을 가능하도록 한 것이다.

또한 본 발명의상기 목적을 달성하기 위하여 보수부와 허브부와 복수의 브레이드부와 측판에 의해 구성되기 관계식은 동일하다. 이 실시예에 의하면 보스부, 허브부, 브레이드부 및 측판을 간단한 한쌍의 금형에 의해 일체성형할 수 있으므로 작업의 불균일에 의한 성능과 강도의 불균일을 방지할 수 있음과 동시에 조립 작업시의 전폐로 인하여 원가도 대폭적으로 절감할 수 있다.

다음에 브레이드의 강도와 송풍기의 성능에 관한 브레이드의 판두께에 대하여 실시예를 설명한다. 일체성형 날개차의 브레이드부의 판두께 형상을 제15도에 표시한다. 331은 유체유입측 브레이드부, 332는 유체출구측 브레이드부이며, θK는 금형의 형합면이 되는 선(35)의 겅사각도이다. 동일금형의 범위에서의 이형 각도는 제품의 크기나 성형재료의 재질에도 관계되나 최소 20분(θi, θo)정도의 각도를 필요로 한다. 따라서 동일두께의 브레이드라고 성형된 것에는 고정금형쪽의 브레이드가 가동금형쪽의 브레이드와의 사이에 제15도 내지 제18도의 표시와 같이 단자가 생긴다. 제16도는 제15도의 P점, 제17도는 제15도의 Q점, 제18도는 제15도의 R점에서 있어서의 브레이드의 단면 형상을 표시한다.

여기서는 고정금형과 가동금형에 있어서 허브쪽을 하면(약호L), 측판쪽을 상면(약호U), 금형의 형합면의 선(35)을 경계로 하여 유체유입측을 입구(약호i), 유체출구측을 출구(약호o), 유체압력면쪽(약호1), 유체압력배면쪽(약호2)라 칭하고, 판두께t, 높이H, 각도θ로 하여 설명을 한다. 먼저 제13도에 있어서의 브레이드 형상 중심면을 기준으로 하여 판두께의 관계를 보면,

그리고 동일 금형내에서의 이형구배를 θa°,고정금형과 가동금형의 이형구배를 θb°라고 하면 금형의 가동관계에 의하여 각 판두께는

수지 성형된 송풍기의 경우, 원가에 대한 수지재료의 비율이 크기 때문에 판두께는 될 수 있는 한 얇게 하는 것이 바람직하므로 브레이드의 입구쪽과 출구쪽의 판두께는 같게 설계된다. 그 결과로서 생기는 브레이드의 입구쪽과 출구쪽과의 합치면의 단자가 유체압력면쪽으로 돌출하였을 경우에는 와류를 발생시키고, 유체의 흐름을 저해하는 것은 주지의 기술이다. 한편 흐름을 발생시키기 위하여 브레이드는 송풍기회전 중심으로 부터의 방사선에 대하여 브레이드의 금형의 형합면에서는 예각적으로 교접시키므로 유체입력배면쪽에 생기는 요부에는 송풍기 회전에 의하여 응력이 집중되고, 파손되기 쉽게되며, 판두께를 두껍게 하여 능력집중을 피하는 곡률을 갖게할 필요가 있게 된다. 이 결과 수지 재료비가 증가되므로 판두께를 얇게하여도 되는 송풍기의 외경은 100mm이하로 한정한다.

다음에 송풍기의 외경이 100mm이상의 대구경의 제품에 적합한 실시예에 대하여 설명한다. 제19도에 본 발명을 적용한 터어보 송풍기의 브레이드부의 판두께 형상을 표시하였다. 334는 유체유입측 브레이드부이며, 335는 유체출구측 브레이드이다. 제20도는 제19도의 X점, 제21도는 제19도의 Y점, 제22도는 제119도의 Z점에 있어서의 브레이드(33)의 단면 형상을 표시한다.

본 실시예는 우선 입구측의 브레이드에 있어서, 유체압력면쪽의 이형각θi₁을 각 압력배면쪽의 이형각 θi₂보다 작게하고, 한편 출구쪽의 브레이드에 있어서는 유체압력면쪽의 이형각 θo₁을 압력배면쪽의 이형각θo₂보다 크게 하였다. 그리고 제20도에서와 같이 브레이드 상단X점에서의 입구측 브레이드 두께 tui를 출구측의 브레이드 두께 tuo보다 작게하고, 제21도에서와 같이 송풍기 설계시에 결정되는 유체흐름의 본류끝부인 Y점에서의 압력면쪽의 판두께를 입구쪽 tMi₁과 출구측 tMo₁이 일치하게끔 하였다. 그리고 제22도와 같이 브레이드 하단 Z점에서의 입구쪽의 브레이드 두께 tLi₁를 출궂고의 브레이드 두께 tLo₁보다 크게하고, 또한 압력배면쪽에서는 입구쪽 판두께 tLi₂와 출구쪽 판두께 tLo₂가 동일하게 되도록 설계하였다. 그리고 설명이 없는 브레이드 중간의 판두께는 각 X, Y, Z점을 통과하는 직선에 의해 구획되는 판두께를 가지게 된다. 그리고 각 판두께는 유체입구쪽 브레이드가 허부면에서의 판두께를 갖도록 허브면에 평행인 동일판두께 분포로 한다. 한편, 출구측은 날개차 회전중심축선에 대해 직각방향으로 동일판두께를 본포를 갖도록 제작한다.

브레이드 상단 X점을 Y점에 이동중복시켜 제작하여도 좋다. 이들을 종합하여 기호 칫수에 의하여 아래에 표시한다. 브레이드 상단에 있어서,

브레이드 하단에 있어서,

본 실시예에 의하면 제22도의 표시와 같이 고정금형과 가동금형과의 형합면에 있어서의 유체본류폭의 범위내에서의 유체압력면쪽의 출구측 브레이드면(335a)이 입구측 브레이드면(334a)보다도 낮게 들어가 있으며, 또한 금형의 형합면에 생기는 단자에 있어 입구쪽 브레이드면과의 사이에 형성되는 각도θj를 둔각이 되게할 수가 있다.

그리고 금형의 형합면의 상단과 하단의 판두께의 차의 범위내에서 이형한 개각도에 의한 판두께차의 치수차에 있어서의 국부적인 응력집중을 피하기 위한 곡률을 부여하여도 무방하다.

본 실시예에 의하면 브레이드의 판두께를 두껍게 하지 않고 또는 약간의 판두께 증가만으로 금형의 형합면에서의 응력집중을 완화시키고, 유체본류의 흐름을 저해하는 와류 발생을 방지할 수 있게도므로 값이 싸고 안전성이 높으면 성능이 양호한 대구경의 일체성형의 송풍기를 얻게 된다.. 다음에 보다 개량된 송풍기의 날개차에 대하여 설명한다. 원심송풍기의 날개차(40)는 보수부(41)와 허브부(42)와 복수의 브레이드(43)와 측판(44)을 합성수지에 의하여 추출 일체성형한다. 45는 상부금형과 부금형의 형합면이며, 46은 환상허브링이다. 이 환상허브링(46)은 내측에 링형상의 돌기부(46a)와 불연속의 돌기부(46b)가 형성되어 있고, 이 양 돌기부(46a), (46b)의 사이에는 상기 허브부(42)의 선단부(42a)를 끼우는데에 적합한 홈(46c)를 형성하였다. 46d는 상기 환상허브링(46)의 외주부에 복수 개 설치한 돌기부이며, 상기 브레이드(43)의 선단부(43a)를 끼우는데 적합한 홈(46e)이 형성되어 있다. 그리고 이 홈(46e)은 상기 불연속의 돌기부(46b)의 홈(46f)과 동일 방향을 향하고 있으며, 상기 브레이드(43)의 선단부(43a)가 끼워져서 고착된다.

상기 허브부(42)의 외경칫수는 상기 측판(44)의 내경치수보다 소경으로 되어 있다. 그리고 이 허브부(42)의 선단부(42a)이 되며, 이 형합면(45b)로 부터 브레이드(43)의 끝부(45a)까지의 사이가 상부금형과 하부형의 형합면(45)이 되며, 이 형합면(45)은 이형구배를 크게 하여 금형이 쉽게 빠질 수 있도록 형성한다.

보스부(41), 허브부(42), 복수의 브레이드(43) 그리고 측판(44) 모두를 추출 일체성형하므로서 날개차의 조립작업을 폐지할 수 있다. 그리하여 회전 배런스잡기의 간소화와 제품 불균일의 방지에 의한 성능의 안정화와 신뢰성의 향상을 기대할 수 있다. 그러나 양산용을 다량 제작할 경우 성형기에 금형을 장치하는 일과, 금형의 긴 수명을 도모하기 위해 또한 작업성의 견지에서도 고정금형과 가동금형의 형합면의 이형구배를 크게 할수록 양호하다. 그러나 이형구배를 크게하면 브레이드(43)의 끝부(45a)의 점이 측판(44)의 내경보다 크게될 수 없으므로 다른 끝부(45b)의 점 즉 허브부 (42)의 외경을 더욱 작게할 필요가 있게 된다. 결국 허브부(42)의 외경을 작게하면 이 허브부(42)와 브레이드(43)와의 일체 연결부(53)의 폭이 짧아지며 이 부분의 응력집중이 커지게 된다. 원심송풍기에 있어서는 브레이드(43)의 최외핵부에서의 평균외경이 클수록 성능이 좋으며, 많은 풍량을 얻을 수가 있으나, 무계획하게 크게 하면 상기와 같이 허브부(42)와 브레이드(43)의 접속부에 응력집중이 극대화하여 브레이드(43)의 파손이 따르게 된다. 그리고 허브부(42)의 외경이 너무 작으면, 허브부(42)의 외주부에 발생하는 와류가 커지게되므로 효율이 저하하고, 소음이 증대하기 쉽게 된다.

본 발명는 상기의 점에서 환상허브링(46)을 허브부(42)에 연해 흐르는 유체의 유선(47)에 따르도록 허브부(42)의 끝부(42a)로 부터 연장하여서 설치하였다.

환상허브링(71)은 제24도의 표시와 같이 유선(47)에 완전일치하도록 성형할 수도 있다. 이렇게 하면 유체의 흐름은 더욱 원활하게 된다. 환상허브링(71)과 허브부(42)는 끝부(42a)를 홈(46c)내에 끼워넣고, 복수의 브레이드(43)의 선단부(43a)를 홈(46f)과 홈(46e)에 끼운 후 초음파에 의하여 용제로에 의해 접합면을 용해시켜 접합한다.

상기 복수의 브레이드(43)의 선단부(43a)는 원심력에 의해 변형되기 쉬으므로 이점을 충분히 고려하여 변형량이 적고, 기본 브레이드 형상을 보전하여 성능의 안정화를 도모하도록 설계한다. 그리고 전체적으로 강도의 안정성을 확보하기 위하여 허브부(42), 복수의 트레이드(43), 환상허브링(46) 및 측판(44)의 두께를 선택적으로 설계하게 된다. 또한 제28도 및 제29도의 표시와 같이 브레이드(43)와 허브부(42)의 접속부를 연속적인 동일면높이로 하여 회전시의 원심응력의 집중을 피하게 한다. 링형상 돌기부(46a)는 조립시 위치결정용으로 필요하며, 복수의 브레이드(43)의 최외핵부의 선단부(43a)와 상기 허브부(42)와 끝부(42a)와의 연속부분은 응력집중을 피하기 위하여 마련되며, 또한 초음파 접합을 위해 필요한 허브부(42)와 환상허브링(46)사의 간극을 유지하는 일도 겸하고 있다.

수지 성형의 경우 형상의 변화와 두께의 변화에 의하여 반드시 얼마만큼의 당김이 생긴다. 초음파 접합의 경우 초음파에 의하여 용해하여 접합면을 접합하는데 필요하고, 나아가 최적의 초음파 접합을 하기 위한 돌기부의 높이는 0.5mm정도이며, 선단이 막힌 형상이 되는 삼각형단면 또는 사다리꼴 단면이 적합하다. 당김량은 돌기부(46a)의 약 절반정도로 제한하는 것이 좋다. 본 발명은 허브부(42)의 최외핵을 하방으로 낮추어서 당김이 발생하는 방향을 브레이드(43)의 반대쪽, 즉 좌우방향을 발생하도록 하여 상하 방향으로의 당김의 발생을 방지하여 초음파 접합을 가능하게 하였다. 제30도 및 제31도는 브레이드(43)의 선단부(43a)와 환상허브링(46)의 접합후의 형상을 표시한 것이다. 환상허브링(46)에는 브레이드(43)의 선단부(43a)의 두께보다 약간 넓은 폭(61)을 남기고 브레이드(43)의 엇갈림을 방지하였다. 초음파 접합부의 각 부분마다 약간의 간극은 초음파 접합시에 용해한 초음파 접합돌기부 부재에 의하여 메꾸어진다.

제32도 내지 35도는 허브부(42)와 환상허브링(46)을 용제에 의하여 접합한 경우의 허브부(42)와 브레이드(43) 및 환상허브링(46)의 극부형상을 표시한 것이다. 환상허브링(46)의 돌기부(46a), (46b)는 공히 연속적인 원주상에 직립되어 있으며, 브레이드(43)와 허브부(42)의 접촉부는 환상허브링(46)의 돌기부(46b)의 직립을 피한 홈형상을 가진다. 단 이 홈(46c)의 깊이는 약 1mm정도이며, 홈의 모서리는 곡률반경을 가지므로서 응력집중을 피하고 있다. 또한 접합부는 오목형으로 형성되어 있으며, 용액이 굳어지기 전의 유출을 방지한다. 또한 제34도, 제35도는 브레이드(51)의 선단을 절결하여 홈(52)을 형성하여 접합부로 한 예이다. 이 실시예에 의하면 허브부(42)와 환상허브링(46)의 접합시에 내측과 외측에 의해 중심의 위치결정을 할 수 있으며, 또한 원주방향에서는 브레이드(43)를 환상허브링(46)의 홈(46c)에 밀어넣기만 하므로서 전체의 위치결정이 용이하게 되기 때문에 작업의 불균일 없어지며 성능과 강도의 불균일을 방지할 수 있다. 그리고 환상허브링(46)을 부가하므로서 허브부(42)쪽의 외경을 작게할 수 있고, 금형의 이형구배각도를 크게 할 수 있어 금형수명을 길게 보전하는 효과를 가진다.

또한 날개차의 브레이드(43)의 최외핵의 평균직경을 크게 할 수 있으므로 동일 풍량에서는 날개차의 회전수늘 낮게 할 수 있어 소음이 보다 감소되는 효과가 있다.

본 실시예에 의하면 성능과 강도의 불균일이 없으며, 높은 성능이 원심송풍기의 날개차를 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 허브의 중심부에 회전축을 삽입 고정할 수 있는 구멍을 갖는 보스부를 설치하고, 이 허브의 외부근방에 복수의 브레이드를 경사시켜서 원주방향에서 등간격으로 설치함과 동시에 이 브레이드의 타단을 측판과 연결 고정한 원심송풍기의 날개차에 있어서, 상기 허브부 외경을 상기 측판 내경보다 작도록 설치하고, 상기 복수의 브레이드표면의 상기 허브 외경과 측판 내경 사이의 범위에 성형 금형의 형합면을 가지며, 상기 허브부와 측판과 추출 일체성형되는 복수의 브레이드로 이루어짐을 특징으로 하는 원심송풍기의 날개차.
2. 제1항에 있어서, 브레이드 형상이 2차원형상이 브레이드이며, 허브 외경과 측판 내경 사이의 범위에 있어서 브레이드 입구부의 곡률반경을 측판쪽에서 허브쪽으로 향하여 점차 작게 한 것을 특징으로 하는 원심송풍기의 날개차.
3. 제1항에 있어서, 브레이드의 형상이 2차원형상의 브레이드이며, 측판쪽의 브레이드 외경을 허브쪽의 브레이드 외경보다 크게하고, 이 브레이드 외경차내에 브레이드의 곡률 반경을 변화시켜서 브레이드 출구각을 일정하게 한 것을 특징으로 하는 원심송풍기의 날개차.
4. 제1항에 있어서, 성형 금형의 형합면을 경계로 하여 유체유입측 브레이드와 유체유출측 브레이드의 한쪽이 상부금형 다른 쪽이 하부금형으로 형성되며 서로 역방향으로 이형구배를 갖는 것을 특징으로 하는 원심 송풍기의 날개차.
5. 제1항에 있어서, 성형 금형의 형합면에서 유체압력면쪽의 출구측 브레이드면이 입구측 브레이드면보다 낮은 단부를 형성하고, 이 단부를 형성하는 면의 각도가 둔각이고, 압력배면측의 출구측 브레이드면과 입구측 브레이드면을 동일면으로 한 것을 특징으로 하는원심송풍기의 날개차.
6. 제1항에 있어서, 허브부 외주와 복수의 브레이드 끝면에 접합되어 고정된 외경이 측판 내경보다 대경인 환상허브링을 설치한 것을 특징으로 하는 원심송풍기의 날개차.

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