KR100273398B1 - 터보압축기의반경방향완충구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터보압축기의 반경방향 완충구조에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱의 내부에 반경방향 및 축방향으로 지지되는 구동축이 구동모터에 결합되어 회전가능하게 배치되고, 그 구동축에는 유체를 압축시키는 임펠러가 구동축과 함께 회전되도록 양단에 각각 고정되는 것을 포함한 터보압축기에 있어서, 구동축에 외삽되어 반경방향을 지지하는 레이디얼 베어링과 이 레이디얼 베어링의 외주면이 대향되는 케이싱의 내주면 사이에 탄성부재가 개재되어 상기한 레이디얼 베어링이 구동축의 반경방향에 대해 탄력적으로 흡수 지지하도록 함으로써, 상기 구동축이 기울어지면서 그 구동축과 레이디얼 베어링이 접촉하더라도 상기한 레이디얼 베어링이 반경방향에 대해 탄력적으로 가변되면서 접촉충격을 완화시키게 되므로 상기 구동축 및 레이디얼 베어링의 마모 및 파손을 미연에 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 터보압축기의 레이디얼 베어링에 관한 것으로, 특히 베어링부재를 지지하는 지지부재가 구동축의 변화에 능동적으로 대처할 수 있도록 하는 터보압축기의 반경방향 완충구조에 관한 것이다.
일반적으로 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.
상기 밀폐형 압축기는 기체를 압축하는 구조에 따라 회전식, 왕복동식, 리니어 그리고 스크롤 압축기 등이 있는데, 최근들어서는 모터의 구동력으로 임펠러를 회전시키고, 그 임펠러의 회전시 발생되는 원심력을 이용하여 기체를 흡입,압축시키는 터보압축기(혹은, 원심압축기)가 새롭게 소개되고 있다.
도 1은 종래 2단 압축식 터보압축기의 구성을 개략적으로 보인 종단면도로서 이에 도시된 바와 같이, 종래의 2단 압축식 터보압축기는 통상 어큐뮬레이터(A)와 연통되는 제1 압축실(11) 및 통상 응축기(미도시)와 연통되는 제2 압축실(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,제2 압축실(11,12) 및 모터실(13)은 가스유로(14)에 의해 서로 연통되고, 상기 모터(20)에 결합되어 회전하는 구동축(30)의 양단은 각각 제1,제2 압축실(11,12)에 삽입되어 그 단부에는 각각 제1,제2 압축실(11,12)에서 회전하면서 흡입되는 가스를 2단으로 압축하기 위한 제1,제2 임펠러(40,50)가 결합되어 있다.
또한, 상기 구동축(30)의 양측, 즉 모터(20)의 양측에는 그 구동축(30)의 수직방향 진동을 저지하기 위한 레이디얼 베어링(60)이 결합되어 있고, 그 레이디얼 베어링(60)의 양측 외곽에는 구동축(30)의 축방향을 지지하기 위한 스러스트 베어링(70)이 결합되어 있다.
여기서, 상기 레이디얼 베어링(60)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 저널베어링으로서, 구동축(30)은 알루미늄 재질로 성형되고, 그 구동축(30)과 함께 베어링면(60a)을 이루는 베어링부재(61)도 알루미늄 재질로 성형되며, 그 베어링부재(61)는 경질의 지지부재(62)에 의해 밀폐용기(정확하게는, 모터실)(10)의 내주면에 압입 또는 볼팅으로 고정 지지되어 있다.
또한, 상기 베어링면(60a)에는 구동축(30)과 베어링부개(61)간의 공차가 통상 수 μm를 유지하도록 하기 위하여 산화알루미늄(Al2O3)으로 코팅면(미부호)이 형성되어 있다.
도면중 미설명 부호인 10a는 흡입구, 10b는 토출구, 11a,12a는 디퓨져, 11b,12b는 볼텍스, 13a,13b는 유입,유출통공, 14는 가스유로이다.
상기와 같이 구성된 종래의 2단 압축식 터보압축기는 다음과 같이 동작된다.
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,제2 임펠러(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, 이때 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 토출되었다.
여기서, 상기 모터(20)의 정지시 구동축(30)은 하방으로 하중을 전달하고 있다가 모터(20)의 구동과 함께 약간 들려지면서 편심 회전을 시작하게 되고, 이어서 소정시간이 흐른 뒤에는 점차 편심폭이 작아지면서 구동축(30)의 회전운동이 안정화되는데, 이때 상기 구동축(30) 및 베어링부재(61)가 모두 알루미늄 재질로 성형되고, 그 베어링면(60a)에는 산화알루미늄으로 코팅면(미부호)이 형성되므로, 상기 구동축(30)이 편심회전을 하더라도 베어링면(60a)이 마모되지 않게 되는 것이었다.
한편, 상기 지지부재(62)는 경질로 성형되어 베어링부재(61)를 지지하게 되므로, 특히 압축기의 정지시에 구동축(30) 및 그 구동축(30)에 결합되어 있는 각 부재(22,40,50)들의 하중에 의해 상기 지지부재(62)가 쳐지는 것이 방지되는 것이었다.
그러나, 상기와 같은 종래 터보압축기의 레이디얼 베어링에 있어서는, 그 레이디얼 베어링(60)의 베어링부재(61)를 지지하는 지지부재(62)가 단단한 경질로 이루어져 구동축(30)이 외부충격이나 기타 요인에 의해 순간적으로 균형을 잃고 기울어지게 되는 경우 추가변위가 발생됨에도 불구하고 이 추가변위만큼 지지부재(62)가 신축되지 못하여 구동축(30)과 베어링부재(61) 사이의 충격량이 증가하게 되면서 그 구동축(30) 또는 베어링부재(61)가 마모 또는 파손되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 레이디얼 베어링 지지구조가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 구동축이 외부요인으로 허용범위 이상으로 기울어지더라도 구동축 및 베어링부재가 마모되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 터보압축기의 반경방향 완충구조를 제공하려는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 터보압축기의 일례를 보인 종단면도.
도 2a 및 도 2b는 종래 터보압축기의 레이디얼 베어링을 보인 종단면도 및 정면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 터보압축기의 레이디얼 베어링을 보인 종단면도 및 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 터보압축기의 레이디얼 베어링에 있어서, 구동축의 불균형상태에 대한 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 구동축 100 : 레이디얼 베어링
100a : 베어링면 110 : 베어링부재
120 : 지지부재 130 : 탄성부재
131 : 탄성부재 끼움홈조
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 반경방향 및 축방향으로 지지되는 구동축이 구동모터에 결합되어 회전가능하게 배치되고, 그 구동축에는 유체를 압축시키는 임펠러가 구동축과 함께 회전되도록 양단에 각각 고정되는 것을 포함한 터보압축기에 있어서,
상기 구동축에 외삽되어 반경방향을 지지하는 레이디얼 베어링과 이 레이디얼 베어링의 외주면이 대향되는 케이싱의 내주면 사이에 탄성부재가 개재되어 상기한 레이디얼 베어링이 구동축의 반경방향에 대해 탄력적으로 흡수 지지하도록 하는 것을 특징으로 하는 터보압축기용 레이디얼 베어링의 완충장치가 제공된다.
이하, 본 발명에 의한 터보압축기의 반경방향 완충구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 터보압축기의 레이디얼 베어링을 보인 종단면도 및 정면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 터보압축기의 레이디얼 베어링에 있어서, 구동축의 불균형상태에 대한 종단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 터보압축기는 통상 밀폐용기(도 1에 도시)(10)의 양측에는 제1,제2 압축실(도 1에 도시)(11,12)이 가스유로(도 1에 도시)(14)에 의해 연통되도록 각각 형성되고, 그 밀폐용기(10)의 내측 중앙에는 엑시얼타입의 비엘디시모터(Brushless DC MOTOR)(도 1에 도시)(20)가 장착되는 모터실(도 1에 도시)(13)이 상기 가스유로(14)와 연통되도록 형성되며, 상기 모터(20)에 결합되어 회전하는 구동축(30)의 양단에는 흡입되는 가스를 2단으로 압축하기 위한 제1,제2 임펠러(도 1에 도시)(40,50)가 결합되고, 상기 구동축(30)의 양측, 즉 모터(20)의 양측에는 그 구동축(30)의 반경방향을 지지하기 위한 레이디얼 베어링(100)이 결합되며, 그 레이디얼 베어링(100)의 양측 외곽에는 구동축(30)의 축방향을 지지하기 위한 스러스트 베어링(도 1에 도시)(70)이 결합된다.
상기 레이디얼 베어링(100)은 구동축(30)과 함게 베어링면(100a)을 이루도록 일정공극을 두고 베링부재(110)가 외삽되며, 그 베어링부재(110)의 외주면에는 경질의 지지부재(120)가 일체되고, 그 지지부재(120)의 외주면과 상기 모터실(13)의 내주면 사이에는 상기 구동축(30)의 불균형에 의한 충격을 탄력적으로 흡수하기 위한 탄성부재(130)가 개재된다.
상기 모터실(13)의 내주면에는 'ㄷ'자 단면형상의 끼움홈조(131)가 형성되고, 그 끼움홈조(131)에 환상(環狀) 또는 원호상의 탄성부재(130)가 삽입되어 고정되는 것이 바람직하다.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.
상기와 같은 본 발명에 의한 터보압축기의 일반적인 동작은 종래와 동일하다.
즉, 인가된 전원에 의해 구동축(30) 및 각 임펠러(도 1에 도시)(40,50)가 회전하게 됨과 함께 냉동사이클장치로부터 냉매가 흡입구(도 1에 도시)(10a)를 통해 제1 압축실(도 1에 도시)(11)로 유입되어 제1 임펠러(40)에 의해 제1 압축실(11)로 흩뿌려지면서 가(假)압축되고, 그 가압축된 냉매가스는 가스유로(도 1에 도시)(14)를 통해 제2 임펠러(50)로 흡입되어 제2 압축실(12)에서 2단으로 완전 압축되어 냉동사이클장치(정확하게는, 응축기)로 토출된다.
여기서, 상기 구동축(30)은 레이디얼 베어링(100)에 의해 반경방향이 지지되는데, 구동축(30)이 회전을 하게 되면서 모터실(13)내의 냉매가스가 구동축(30)과 베어링부재(110)간의 공차사이로 유입되고, 그 유입되는 냉매가스가 구동축(30)의 외주면 및 베어링부재(110)의 내주면을 모두 밀어내 마찰이 일어나지 않도록 하면서 구동축(30)의 반경방향을 지지하게 되는 것이다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(30)에 외부로부터의 편심된 힘이 가해지게 되면, 그 구동축(30)은 순간적으로 균형을 잃고 기울어지면서 구동축(30) 또는 그 구동축(30)에 대향되어 있는 베어링부재(110)의 내주면에 충격을 주게 되나, 이러한 충격은 베어링부재(110)를 통해 지지부재(120)로 전달되고, 그 지지부재(120)로 전달된 충격은 다시 탄성부재(130)로 전달되어 흡수 소멸되므로, 상기 구동축(30) 및 베어링부재(110)의 파손이 방지되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 터보압축기의 반경방향 완충구조는, 구동축에 외삽되어 반경방향을 지지하는 레이디얼 베어링과 이 레이디얼 베어링의 외주면이 대향되는 케이싱의 내주면 사이에 탄성부재가 개재되어 상기한 레이디얼 베어링이 구동축의 반경방향에 대해 탄력적으로 흡수 지지하도록 함으로써, 상기 구동축이 기울어지면서 그 구동축과 레이디얼 베어링이 접촉하더라도 상기한 레이디얼 베어링이 반경방향에 대해 탄력적으로 가변되면서 접촉충격을 완화시키게 되므로 상기 구동축 및 레이디얼 베어링의 마모 및 파손을 미연에 방지할 수 있다.
Claims (2)
- 케이싱의 내부에 반경방향 및 축방향으로 지지되는 구동축이 구동모터에 결합되어 회전가능하게 배치되고, 그 구동축에는 유체를 압축시키는 임펠러가 구동축과 함께 회전되도록 양단에 각각 고정되는 것을 포함한 터보압축기에 있어서,상기 구동축에 외삽되어 반경방향을 지지하는 레이디얼 베어링과 이 레이디얼 베어링의 외주면이 대향되는 케이싱의 내주면 사이에 탄성부재가 개재되어 상기한 레이디얼 베어링이 구동축의 반경방향에 대해 탄력적으로 흡수 지지하도록 하는 것을 특징으로 하는 터보압축기의 반경방향 완충구조.
- 제1항에 있어서, 상기 탄성부재는 하나의 환상(環狀) 또는 수개의 원호상으로 형성되어 케이싱의 내주면에 구비되는 끼움홈조에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 터보압축기의 반경방향 완충구조.
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1998
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| KR101704306B1 (ko) * | 2015-12-29 | 2017-02-22 | 군산대학교산학협력단 | 레디얼 터빈을 이용한 폐열 회수 터빈 시스템 |
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