KR100273373B1 - Apparatus for fixing impeller for turbo compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터보압축기의 임펠러 고정구조에 관한 것으로, 특히 구동축의 단부가 임펠러의 내부에서 체결되도록 한 터보압축기의 임펠러 고정구조에 관한 것이다.The present invention relates to an impeller fixing structure of a turbocompressor, and more particularly, to an impeller fixing structure of a turbocompressor in which an end portion of a drive shaft is fastened inside an impeller.
일반적으로 압축기는 날개차나 로터의 회전운동 또는 피스톤의 왕복운동으로 공기나 냉매가스등의 기체를 압축하는 기계로서, 날개차나 로터 및 피스톤을 구동시키기 위한 동력발생부 및 그 동력발생부에서 전달된 구동력에 의해 기체를 흡입하여 압축하는 압축기구부로 구성된다.In general, a compressor is a machine that compresses gas such as air or refrigerant gas by a rotary motion of a vane or a rotor or a reciprocating motion of a piston, and is a power generator for driving a vane, a rotor, and a piston, and a driving force transmitted from the power generator. It consists of a compressor mechanism for sucking and compressing gas.
이러한, 압축기는 동력발생부와 압축기구부의 배치형태에 따라 밀폐형 또는 분리형으로 구분되는데, 그 중에서 밀폐형은 소정의 밀폐용기 내에 동력발생부 및 압축기구부가 함께 설치되는 형태이고, 분리형은 밀폐용기의 외부에 동력발생부가 설치되어 그 동력발생부에서 발생되는 구동력이 밀폐용기 내의 압축기구부로 전달되는 형태이다.The compressor is classified into a sealed type or a separate type according to the arrangement of the power generating portion and the compression mechanism portion, wherein the sealed type is a type in which the power generating portion and the compression mechanism portion are installed together in a predetermined sealed container, and the separate type is outside the sealed container. The power generating unit is installed in the driving force generated in the power generating unit is transmitted to the compression mechanism in the sealed container.
상기 밀폐형 압축기는 기체를 압축하는 구조에 따라 회전식, 왕복동식, 리니어 그리고 스크롤 압축기 등이 있는데, 최근 들어서는 모터의 구동력으로 임펠러를 회전시키고, 그 임펠러의 회전시 발생되는 원심력을 이용하여 기체를 흡입,압축시키는 터보압축기(혹은, 원심압축기)가 새롭게 소개되고 있다.The hermetic compressor includes a rotary, reciprocating, linear and scroll compressor according to a structure for compressing gas. In recent years, the impeller is rotated by a driving force of a motor, and the gas is sucked by using a centrifugal force generated when the impeller is rotated. Turbo compressors (or centrifugal compressors) for compression are newly introduced.
제1도는 본 발명자가 특허번호 제97-64568호로 선출원한 바 있는 2단 압축식 터보압축기의 구성을 개략적으로 보인 종단면도로서 이에 도시된 바와 같이, 선출원된 2단 압축식 터보압축기는 통상 어큐뮬레이터(미도시)와 연통되는 제1압축실(11) 및 통상 응축기(미도시)와 연통되는 제2압축실(12)이 밀폐용기(10)의 양측에 각각 형성되고, 그 밀폐용기(10)의 내측 중앙에는 엑시얼타입의 비엘디시모터(Brushless DC MOTOR)(20)가 장착되는 모터실(13)이 형성되며, 상기 제1, 제2압축실(11,12) 및 모터실(13)은 가스유로(14)에 의해 서로 연통되고, 상기 모터(20)에 결합되어 회전하는 구동축(30)의 양단은 각각 제1, 제2압축실(11,12)에 삽입되어 그 단부에는 각각 제1, 제2압축실(11,12)에서 회전하면서 흡입되는 가스를 2단으로 압축하기 위한 제1, 제2임펠러(40,50)가 결합되어 있다.1 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of a two-stage compression turbocompressor, the inventor of which has been filed with the patent number 97-64568, as shown here, the two-stage compression turbocompressor is generally accumulator ( The first compression chamber 11 in communication with each other (not shown) and the
또한, 상기 구동축(30)의 양측, 즉 모터(20)의 양측에는 그 구동축(30)의 수직방향을 지지하기 위한 레이디얼 베어링(60)이 결합되어 있고, 그 레이디얼 베어링(60)의 일측 외곽에는 구동축(30)의 축방향을 지지하기 위한 스러스트 베어링(70)이 결합되어 있다.In addition, a radial bearing 60 for supporting the vertical direction of the
여기서, 상기 제1, 제2임펠러(40,50)는 제2도에 도시된 바와 같이, 가스가 유입되는 외측 직경이 가스가 압축되어 나가는 내측 직경보다 작게 형성되어 구동축(30)을 기준으로 보면 역원뿔형으로 고정되어 있다.Here, as shown in FIG. 2, the first and
이를 보다 상세히 살펴보면, 각 임펠러(40,50)의 중심에 구동축(30)이 통과될 수 있는 관통구(40a,50a)가 각각 형성되어 있고, 그 관통구(40a,50a)를 통과하는 구동축(30)의 양단부는 각각 단차지게 소경부(31)가 각각 형성되어 있으며, 그 소경부(31)의 단부에는 나사부(31a)가 각각 형성되어 관통구(40a,50a)를 통과한 후에 고정너트(32)로 체결되어 있다.In more detail, through-
또한, 상기 밀폐용기(10)의 각 압축실(11,12) 벽면, 즉 각 임펠러(40,50)의 배면이 대향되는 압축실(11,12)의 내벽면에는 고정너트(32A,32B)의 폭보다 깊게 너트삽입홈(11A,12A)이 형성되어 있다.In addition,
도면중 미설명 부호인 10a는 흡입구, 11a,12b는 제1, 제2디퓨져, 11b,12b는 제1, 제2볼텍스, 13a는 유입통공, 13b는 유출통공, 14,15는 제1,제2가스유로, 16은 토출구이다.In the drawings, reference numeral 10a denotes an inlet port, 11a and 12b denotes a first and a second diffuser, 11b and 12b denote a first and a second vortex, 13a denotes an inlet hole, 13b denotes an outlet hole, and 14 and 15 denote first and second 2 gas flow paths, 16 are discharge ports.
상기와 같이 구성된 선출원 발명의 2단 압축식 터보압축기는 다음과 같이 동작된다.The two-stage compression type turbocompressor of the present invention configured as described above is operated as follows.
즉, 인가된 전원에 의해 모터부(20)에 유도자기가 발생되면, 그 유도자기에 의해 구동축(30)이 고속으로 회전을 개시하게 되어 그 구동축(30)의 양단에 고정된 제1, 제2임펠러(40,50)가 회전을 하게 되고, 그 각 임펠러(40,50)의 회전에 의해 냉매가스가 순차적으로 각 압축실(11,12)로 흡입되었다가 각 임펠러(40,50)의 원심력에 의해 스크류형태로 뿌려져 각 디퓨져(11a,12a)를 거쳐 각 볼류트(11b,12b)로 유입되는데, 각 디퓨져(11a,12a)를 거쳐 각 볼류트(11b,12b)로 유입되는 과정에서 냉매가스는 압력수두의 상승으로 압축가스로 변환되어 토출구(10b)를 통해 응축기(미도시)로 토출되는 것이었다.That is, when the induction magnet is generated in the
그러나, 일반적으로 구동축의 길이를 짧게 하는 것이 원심력에 따른 구동의 불안정성을 감소시킬 수 있는 것은 물론, 레이디얼 베어링(60)의 설계를 용이하게 할 수 있으나, 선출원한 발명에서는 구동축(30)이 각 임펠러(40,50)의 배면에서 고정너트(32A,32B)로 체결되므로, 구동축(30)이 길어지는 것은 물론 고정너트(32A,32B)의 사용에 따른 부품수의 증가와 아울러 무게중심이 축의 중앙으로부터 멀어져 원심력이 증대되고, 이에 따라 레이디얼 베어링(60)의 설계도 용이하지 못하게 되는 문제점이 있었다.In general, however, shortening the length of the drive shaft can reduce the instability of the drive due to the centrifugal force, and can facilitate the design of the radial bearing 60. Since the
또한, 각 임펠러(40,50)의 배면 표면적이 고정너트(32A,32B)의 표면적만큼 넓어지게 되어 압축실(11,12)파의 틈새로 스며드는 압축가스와의 접촉면적이 넓어짐에 따라 마찰손실이 증대되는 문제점도 있었다.In addition, the back surface area of each
따라서, 본 발명은 선출원 발명의 임펠러 고정구조가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 구동축의 길이를 최소한으로 단축시켜 원심력을 최소화함은 물론 무게중심을 구동축의 중앙으로 당겨 레이디얼 베어링에의 하중을 최소화할 수 있는 터보압축기의 임펠러 고정구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised in view of the problems of the impeller fixing structure of the prior application, minimizing the centrifugal force by shortening the length of the drive shaft to a minimum, as well as pulling the center of gravity to the center of the drive shaft to load the radial bearing It is an object of the present invention to provide an impeller fixing structure of a turbocompressor that can be minimized.
또한, 각 임펠러의 배면 표면적을 최소화하여 가압축가스와의 접촉에 따른 마찰손실을 최소화할 수 있는 터보압축기의 임펠러 고정구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide an impeller fixing structure of the turbocompressor that can minimize the frictional loss caused by contact with the pressurized shaft gas by minimizing the back surface area of each impeller.
제1도는 선출원된 터보압축기의 일례를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a pre- filed turbocompressor.
제2도는 선출원된 터보압축기에 있어서, 임펠러의 고정구조를 보인 종단면도.2 is a longitudinal sectional view showing a fixed structure of an impeller in a turbocharger of a pre- filed.
제3도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 임펠러의 고정구조를 보인 종단면도.3 is a longitudinal sectional view showing a fixing structure of an impeller in a turbocompressor according to the present invention.
제4도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 임펠러 고정구조의 변형예를 보인종단면도.4 is a longitudinal sectional view showing a modification of the impeller fixing structure in the turbocompressor according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
300 : 구동축 310 : 소경부300: drive shaft 310: small diameter portion
311 : 나사부 400,500 : 제1, 제2임펠러311:
410,510 :각 임펠러의 관통구 610,620 : 고정너트410,510: Through hole of each impeller 610,620: Fixing nut
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 유체를 원심 압축시키는 복수개의 임펠러가 구동축의 양단에서 각각의 흡입단이 서로 마주 보도록 결합되는 터보압축기에 있어서 ; 상기 구동축의 양단이 각 임펠러의 측면투영시 그 배면으로 노출되지 않도록 각 임펠러의 내부에서 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 터보압축기의 임펠러 고정구조가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a turbo compressor in which a plurality of impellers for centrifugally compressing a fluid are coupled so that each suction end faces each other at both ends of the drive shaft; Both ends of the drive shaft is provided with an impeller fixing structure of the turbocompressor, which is integrally coupled in the interior of each impeller so as not to be exposed to its rear surface when projecting each impeller.
이하, 본 발명에 의한 터보압축기의 임펠러 고정구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the impeller fixing structure of the turbocompressor according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
제3도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 임펠러의 고정구조를 보인 종단면도이고, 제4도는 본 발명에 의한 터보압축기에 있어서, 임펠러 고정구조의 변형예를 보인 종단면도이다.3 is a longitudinal sectional view showing a fixing structure of the impeller in the turbocompressor according to the present invention, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a modification of the impeller fixing structure in the turbocompressor according to the present invention.
먼저, 제1도 및 제3도에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 터보압축기는, 통상적인 밀폐용기(10)내의 양측에는 제1, 제2압축실(11,12)이 서로 연통되도록 형성되는 반면 중앙에는 고정자(21)와 회전자(22)가 모두 원판형인 엑시얼타입의 비엘디시모터(20)가 장착되기 위한 모터실(13)이 형성되며 , 상기 모터(20)의 회전자(22) 중앙에는 구동축(300)이 압입되고, 그 구동축(300)의 양단에는 상기 제1, 제2압축실(11,12)에 삽입되어 냉매의 운동에너지를 증가시키는 제1, 제2임펠러(400,500)가 각각의 흡입단이 서로 마주보도록 페이스 투 페이스 타입으로 고정되며, 상기 모터실(13)의 내부에는 구동축(300)의 반경방향 및 축방향을 지지하기 위한 레이디얼 베어링(60) 및 스러스트 베어링(70)이 설치된다.First, as shown in FIG. 1 and FIG. 3, the turbo compressor according to the present invention is formed such that the first and
상기 구동축(300)의 양단이 각 임펠러(400,500)의 흡입단에서 배면 방향으로 삽입되되 그 양 끝단이 각 임펠러(400,500)의 배면에서 돌출되지 않는 범위에서 일체로 결합된다.Both ends of the
이를 위해, 상기 구동축(300)의 양단부에는 소경부(310)가 형성되고, 상기 각 임펠러(400,500) 중심에는 구동축(300)의 소경부(310)가 관통 삽입되는 관통구(410,510)가 형성되며, 그 각 관통구(410,510)의 단부에는 고정너트(610,620)가 압입되고, 상기 구동축(300)의 각 소경부(310)의 단부에는 나사부(311)가 형성되어 각 고정너트(610,620)에 체결된다.To this end,
상기와 같은 본 발명에 의한 터보압축기의 일반적인 동작은 선출원에서와 동일하다.The general operation of the turbocompressor according to the invention as described above is the same as in the prior application.
즉, 인가된 전원에 의해 구동축(300) 및 각 임펠러(400,500)가 회전하게 됨과 함께 냉동사이클장치의 증발기 또는 어큐뮬레이터로부터 냉매가 모터실(13)의 내부로 유입되고, 그 유입된 냉매는 모터(20)를 냉각한 다음 다시 제1가스유로(14)로 유출되며, 그 제1가스유로(14)로 유입된 냉매가스는 제1임펠러(400)에 의해 흩뿌려지면서 가(假)압축되고, 그 가압축된 냉매가스는 다시 제2가스유로(15)를 통해 제2임펠러(500)로 흡입되어 또다시 흩뿌려지면서 2단으로 완전 압축되어 냉동사이클장치(정확하게는, 응축기)로 토출된다.That is, the
이와 같이 터보압축기는 모터(20)와 함께 구동축(300)이 고속으로 회전을 하는 과정에서 냉매를 흡입 압축하여 토출하게 되는데, 그 구동축(300)을 각 임펠러(400,500)의 내부에서 체결 고정하게 되므로, 결국 구동축(300)의 길이가 짧아지게 되어 회전시 발생되는 원심력이 작아지게 되는 것은 물론, 무게중심이 중앙으로 몰리게 되어 레이티얼 베어링(60)의 설계가 용이하게 되는 것이다.As described above, the turbo compressor sucks and compresses the refrigerant in the process of rotating the
또한, 상기 각 임펠러(400,500)의 배면에 구동축(300)이 돌출되지 아니하여 각 임펠러(400,500)와 압축가스와의 접촉면적이 최소화되므로, 압축가스와의 마찰손실이 작아져 압축기의 성능이 향상되게 되는 것이다.In addition, since the
본 발명에 의한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.The case of the modification by this invention is as follows.
즉, 전술한 일례에서는 각 임펠러(400,500)의 배면 중앙에 고정너트(610,620)를 압입하고, 그 고정너트(610,620)에 구동축(300)의 양단을 체결하는 것이었으나, 본 변형예에 있어서는 제4도에 도시된 바와 같이, 구동축(300A)의 양단부에 나사부(310A)가 길게 형성되고, 상기 각 임펠러(400A,500A)의 중심에는 구동축(300A)이 관통 삽입되는 관통구(410A,510A)가 형성되며 , 그 각 관통구(410A,510A)의 내주면에는 구동축(300A)의 나사부(310A)가 체결되기 위한 나사부(411A,5117)가 형성되는 것이다.That is, in the above-described example, the
이는, 전술한 변형예에서의 작용효과외에도 상기 구동축의 길이를 더욱 짧게 줄일 수 있게 되는 것은 물론, 별도의 고정너트를 사용하지 않아도 되어 부품수를 절감할 수 있게 된다.This can reduce the length of the drive shaft shorter in addition to the above-described effects in the above-described modification, and can also reduce the number of parts without using a separate fixing nut.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 터보압축기의 임펠러 고정구조는, 구동축의 양단이 각 임펠러의 배면에서 돌출되지 않는 범위에서 일체되게 결합함으로써, 상기 구동축의 길이가 짧아져 안정적으로 동작되는 동시에 이를 지지하는 베어링의 제작이 용이하게 되고, 상기 임펠러의 배면에서 고압가스와의 접촉면적이 줄어들어 마찰소실이 감소되면서 압축기 효율이 향상되며, 상기 구동축과 임펠러를 고정시키는 체결너트가 삭제되어 부품수가 감축됨에 따라 생산비용이 절감된다.As described above, the impeller fixing structure of the turbocompressor according to the present invention is integrally coupled in a range in which both ends of the drive shaft do not protrude from the rear surface of each impeller, thereby shortening the length of the drive shaft and stably supporting it. The bearing can be easily manufactured, and the contact area with the high pressure gas is reduced at the back of the impeller, thereby reducing the friction loss, thereby improving the compressor efficiency, and eliminating the fastening nut for fixing the drive shaft and the impeller, thereby reducing the number of parts. The production cost is reduced.
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1997
- 1997-12-26 KR KR1019970074708A patent/KR100273373B1/en not_active IP Right Cessation
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KR101252100B1 (en) | 2011-09-19 | 2013-04-12 | 주식회사 뉴로스 | Rotation structure of impellers in turbo compressor |
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