KR100283899B1

KR100283899B1 - 터보 압축기의 축 베어링 조립구조 및 그 방법

Info

Publication number: KR100283899B1
Application number: KR1019990009848A
Authority: KR
Inventors: 최문창; 김형석
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR20000061070A

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 축 베어링 조립구조 및 그 방법에 관한 것으로, 종래에는 구동축을 지지하는 반경방향 지지부재를 각각 별도로 제작한 다음 이너케이스의 양측에 각각 체결하면서 구동축이 삽입되는 반경방향 지지부재 베어링홀의 동심도,즉 센터를 맞추게 되므로 방경방향 지지부재의 베어링홀 가공시 발생되는 직직도 등의 오차로 인하여 동심도가 정확히 맞지 않게 될 뿐만 아니라 한쪽의 반경방향 지지부재를 고정시킨 상태에서 반대편에 위치하는 반경방향 지지부재를 X,Y축 방향으로 움직이면서 동심도를 맞추게 되므로 오차 발생이 커 구동축과 베어링홀의 정확한 조립 공차를 유지하기 어려운 문제점이 있었는 바, 본 발명은 결합 위치를 설정하는 위치설정핀을 이용하여 구동축을 반경 방향으로 지지하는 반경방향 지지부재의 베어링홀을 동시에 가공하여 베어링홀에 대한 동심도의 오차를 최소화할 뿐만 아니라 구동축의 센터링을 정확하게 맞춤으로써 원활한 가스 베어링 상태를 유지할 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 축 베어링 조립구조 및 그 방법{STRUCTURE FOR ENGAGING SHAFT AND BEARING OF TURBO COMPRESSOR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 터보 압축기의 축 베어링 조립구조 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 모터의 구동력에 의해 고속 회전하는 구동축의 양측에 각각 위치하여 구동축을 반경방향으로 지지하도록 구동축이 삽입되는 반경방향 지지부재의 베어링홀에 대한 동심도의 오차를 최소화할 수 있도록 한 터보 압축기의 축 베어링 조립구조 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매 가스 등의 기체를 압축하는 기계이다. 상기 압축기는 동력을 발생시키는 동력발생부와 그 동력발생부에서 전달된 구동력에 의해 기체를 흡입하여 압축하는 압축기구부로 구성되며, 상기 압축기의 일예로 터보 압축기는 동력발생부에 의해 발생되는 운동에너지를 정압으로 변환시키면서 가스를 고압 상태로 토출시키게 된다.

도 1은 상기 터보 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 소정 형상을 갖는 케이스(10)에 동력을 발생시키는 동력발생실(M)이 형성되고 상기 동력발생실의 양측에 제1,2 압축실(P1)(P2)이 형성되어 있다. 그리고 상기 동력발생실(M)에 회전력을 발생시키는 동력발생수단(20)이 장착되며, 상기 제1,2 압축실(P1)(P2)에 동력발생수단(20)과 연결된 구동축(30)의 양단에 각각 결합되어 회전하면서 가스를 흡입하여 압축하는 제1,2 임펠러(31)(32)가 각각 장착되어 있다.

그리고 상기 제1 압축실(P1)의 일측에 가스가 제1 압축실(P1)로 유입되도록 안내하는 가스유입유로(F1)가 형성되고 상기 제1 압축실(P1)과 제2 압축실(P2)사이에 제1 압축실(P1)에서 1단 압축된 가스를 제2 압축실(P2)로 유입되도록 안내하는 연통유로(미도시)가 형성되며 상기 제2 압축실(P2)에서 2단 압축된 가스가 외부로 토출되는 가스토출유로(F2)가 형성되어 있다.

그리고 상기 동력발생수단(20)의 양측에 위치하도록 구동축(30)의 양측에 구동축(30)을 반경방향으로 지지하는 반경방향 지지수단(Journal bearing)(J)이 각각 설치되고, 또한 구동축(30)을 축방향으로 지지하는 축방향 지지수단(Thrust bearing)(T)이 구동축(30)을 지지하도록 결합되어 있다.

상기한 바와 같은 터보 압축기의 작동은 먼저 동력발생수단(20)에서 동력이 발생되어 구동축(30)을 고속 회전시키게 된다. 상기 구동축(30)의 회전에 의해 구동축(30)의 양단에 결합된 제1,2 임펠러(31)(32)가 제1,2 압축실(P1)(P2)내에서 각각 회전하게 되며 그 제1,2 임펠러(31)(32)의 회전에 의한 흡입력으로 가스유입유로(F1)를 통해 제1 압축실(P1)로 가스가 흡입되어 1단 압축되고 그 1단 압축된 가스는 연통유로를 통해 제2 압축실(P2)로 유입되어 제2 압축실(P2)에서 2단 압축되며 그 2단 압축된 가스는 가스토출유로(F2)를 통해 토출된다.

그리고 상기 축방향 지지수단(T)은 제1 압축실(P1)과 제2 압축실(P2)과의 압력차에 의해 구동축(30)에 작용하는 축방향의 힘을 지지하게 되며, 상기 반경방향 지지수단(J)은 구동축(30)과의 정밀 공차를 유지하여 구동축(30)의 고속 회전시 가스 베어링(Gas Bearing)에 의해 구동축(30)에 작용하는 반경 방향의 힘을 지지하여 구동축(30)이 반경방향 지지수단(J)과 마찰이 최소화된 상태에서 고속 회전하게 된다.

상기 구동축(30)에 작용하는 반경 방향의 힘을 지지하는 반경방향 지지수단(J)은 그 일예로 케이스(10)의 동력발생실(M)내부에 장착되도록 일정 두께를 갖는 원판 형태로 형성된 반경방향 지지부재(40)의 가운데 구동축(30)이 삽입되어 지지되는 베어링홀(41)이 형성되고 그 반경방향 지지부재(40)의 가장자리에 반경방향 지지부재(40)를 체결 고정하는 복수개의 체결공(42)이 형성되어 이루어진다.

상기 반경방향 지지부재(40)는 케이스(10)내부에 장착되는 동력발생수단(20)의 양측에 위치하도록 서로 소정의 간격을 두고 각각 고정 결합되며, 그 반경방향 지지부재(40)는 동력발생수단(20)을 케이스(10)내에 지지 고정하는 이너케이스(50)에 복수개의 체결나사(60)로 체결 고정되어 있다. 그리고 동력발생수단(20)에 결합되어 회전하는 구동축(30)의 양측이 반경방향 지지부재(40)의 베어링홀(41)에 각각 삽입되어 구동축(30)의 고속 회전시 가스 베이링 상태로 반경방향 지지부재(40)가 구동축(30)을 반경 방향으로 지지하게 된다.

상기 반경방향 지지부재의 베어링홀(41)과 이에 삽입되는 구동축(30)이 가스 베어링 상태를 유지하기 위하여 구동축(30)과 베어링홀(41)사이의 정밀한 치수 공차가 요구되며 그 정밀한 치수 공차는 부품의 가공 및 조립에 의해 결정된다.

한편, 상기 반경방향 지지부재(40)와 구동축(30)을 가공 조립하는 방법은, 도 2에 도시한 바와 같이, 먼저 반경방향 지지부재(40)를 각각 가공하고 그 가공된 한 개의 반경방향 지지부재(40)를 상기 이너케이스(50)의 일측면에 체결하게 된다. 이때 이너케이스(50)의 일측면에 형성된 나사공(51)에 반경방향 지지부재(40)의 체결공(42)을 일치시킨 상태에서 체결나사(60)로 각각 체결하여 이너케이스(50)에 반경방향 지지부재(40)를 결합하게 된다. 그리고 이너케이스(50)에 고정 결합된 반경방향 지지부재(40)의 베어링홀(41)에 구동축(30)의 일측을 삽입한 다음 또하나의 반경방향 지지부재(40)를 구동축(30)에 삽입함과 아울러 이너케이스(50)의 타측면에 복수개의 체결나사(60)에 의해 고정 결합된다. 이때, 반경방향 지지부재(40)는 이너케이스(50)의 타측면에 고정 결합된 반경방향 지지부재(40)의 베어링홀(41)과 동심도를 맞추어 구동축(30)의 센터링을 맞춘 다음 체결나사(60)를 체결하여 고정하게 된다. 상기 구동축(30)의 센터링을 맞추는 과정은, 도 3a, 3b에 도시한 바와 같이, 이너케이스(50)의 일측에 고정 결합된 제1 반경방향 지지부재(40)의 베어링홀(41)에 구동축(30)의 일측을 삽입하고 이너케이스(50)의 타측에 제2 반경방향 지지부재(40')를 가결합한 상태에서 그 가결합된 제2 반경방향 지지부재(40')를 X,Y축 방향으로 움직이면서 그 중심점을 찾아 그 위치에 센터를 설정하고 그 위치에 구동축(30)이 위치하도록 가결합된 제2 반경방향 지지부재(40')를 복수개의 체결나사(60)로 완전 체결하여 고정 결합하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 터보 압축기의 축 베어링 조립방법은 구동축(30)을 지지하는 반경방향 지지부재(40)를 각각 별도로 제작한 다음 이너케이스(50)의 양측에 각각 체결하면서 구동축(30)이 삽입되는 반경방향 지지부재 베어링홀(41)의 동심도,즉 센터를 맞추게 되므로 반경방향 지지부재의 베어링홀(41) 가공시 발생되는 직직도 등의 오차로 인하여 동심도가 정확히 맞지 않게 될 뿐만 아니라 한쪽의 반경방향 지지부재(40)를 고정시킨 상태에서 반대편에 위치하는 반경방향 지지부재(40)를 X,Y축 방향으로 움직이면서 동심도를 맞추게 되므로 오차 발생이 커져 구동축(30)과 베어링홀(41)의 정확한 조립 공차를 유지하기 어려운 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 구동력에 의해 고속 회전하는 구동축의 양측에 각각 위치하여 구동축을 반경방향으로 지지하도록 구동축이 삽입되는 반경방향 지지부재의 베어링홀에 대한 동심도의 오차를 최소화할 수 있도록 한 터보 압축기의 축 베어링 조립구조 및 그 방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 터보 압축기의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 종래 터보 압축기의 축 베어링 조립구조를 분해하여 도시한 단면도,

도 3a,3b는 종래 터보 압축기 축 베어링의 센터링 작업 과정을 도시한 정단면도 및 측면도,

도 4a, 4b는 본 발명의 터보 압축기 축 베어링 조립구조를 도시한 단면도 및 측면도,

도 5는 본 발명의 터보 압축기 축 베어링 조립방법에 대한 순서도,

도 6,7은 본 발명의 터보 압축기 축 베어링 조립방법 과정을 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

20 ; 동력발생수단 30 ; 구동축

70 ; 이너케이스 80 ; 위치설정핀

90 ; 반경방향 지지부재 91 ; 베어링홀

92 ; 핀공

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내부에 동력발생수단이 위치하도록 소정의 내부 공간이 형성되며 양측면에 위치를 설정하는 위치설정핀이 결합된 이너케이스와, 상기 이너케이스의 위치설정핀에 삽입되도록 핀공이 형성됨과 아울러 가운데 구동축이 삽입되는 베어링홀이 형성되어 이너케이스의 양측면에 각각 결합되는 반경방향 지지부재와, 상기 반경방향 지지부재의 베어링홀에 각각 삽입되는 구동축을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 축 베어링 조립구조가 제공된다.

소정의 내부 공간을 갖는 이너케이스의 양측면에 위치를 설정하는 위치설정핀을 복수개 각각 결합하는 공정과, 상기 위치설정핀의 위치에 상응하도록 핀공이 형성된 반경방향 지지부재의 핀공이 상기 위치설정핀에 결합되도록 하여 반경방향 지지부재를 이너케이스의 양측에 각각 결합하는 공정과, 상기 이너케이스의 양측에 반경방향 지지부재가 각각 결합된 상태에서 구동축이 삽입되는 베어링홀을 반경방향 지지부재에 각각 동시에 가공하는 공정과, 상기 베어링홀이 가공된 일측 반경방향 지지부재를 이너케이스에서 분리시키는 공정과, 상기 이너케이스의 타측에 결합된 반경방향 지지부재의 베어링홀에 구동축의 일측을 삽입하는 공정과, 상기 분리된 반경방향 지지부재의 베어링홀에 타측 반경방향 지지부재에 삽입된 구동축의 타측을 삽입함과 동시에 핀공을 이너케이스의 위치설정핀에 삽입하는 공정을 포함하여 진행함을 특징으로 하는 터보 압축기의 축 베어링 조립방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 축 베어링 조립구조 및 그 방법을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 터보 압축기 축 베어링 조립구조는, 도 4a, 4b에 도시한 바와 같이, 소정의 내부 공간을 갖는 케이스(10)의 내부에 이너케이스(70)가 장착된다. 상기 이너케이스(70)는 소정의 두께를 갖는 원통 형태로 형성됨이 바람직하고, 그 양측면에 위치를 설정하는 복수개의 위치설정핀(80)이 각각 결합된다. 그리고 그 양측면에 나사가 체결되는 나사공(71)이 복수개 형성되며, 상기 위치설정핀(80)은 일정 직경과 길이를 갖는 환봉 형태의 핀으로 형성됨이 바람직하고, 상기 이너케이스(70)의 내부에는 구동력을 발생시키는 동력발생수단이 장착된다.

상기 이너케이스(70)의 양측면에 소정 형상을 갖는 반경방향 지지부재(90)가 각각 결합된다. 상기 반경방향 지지부재(90)는 일정 두께를 갖는 원판 형태로 형성됨이 바람직하고 그 가운데 축이 삽입되는 베어링홀(91)이 형성됨과 아울러 상기 위치설정핀(80)에 상응하는 위치에 위치설정핀(80)에 삽입되도록 복수개의 핀공(92)이 형성된다. 그리고 상기 반경방향 지지부재(90)에 상기 이너케이스(70)의 나사공(71)과 상응하는 체결공(93)이 복수개 형성된다. 상기 반경방향 지지부재(90)는 이너케이스(70)의 위치설정핀(80)에 그 핀공(92)이 삽입되어 결합위치가 설정된 다음 복수개의 체결나사(60)로 반경방향 지지부재(90)의 체결공(93)과 이너케이스(70)의 나사공(71)에 체결하여 이너케이스(70)에 반경방향 지지부재(90)를 결합하게 된다.

소정의 길이를 갖는 구동축(30)이 이너케이스(70)내부에 장착되는 동력발생수단과 결합되고 그 양측은 이너케이스(70)의 양측에 결합되는 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)에 각각 삽입된다.

또한, 본 발명의 터보 압축기 축 베어링 조립방법은, 도 5에 도시한 바와 같이, 내부에 동력발생수단이 위치하도록 소정의 내부 공간을 갖는 이너케이스(70)의 양측면에 위치를 설정하는 위치설정핀(80)을 복수개 각각 결합하는 공정이 진행된다. 상기 위치설정핀(80)은 일정 직경과 길이를 갖는 환봉 형태로 형성되며 이너케이스(70)에 결합시 소정의 높이로 돌출되도록 결합되고 상기 위치설정핀(80)은 두 개 이상 결합됨이 바람직하다.

그리고 상기 위치설정핀(80)의 위치에 상응하도록 핀공(92)이 형성된 반경방향 지지부재(90)의 핀공(92)이 상기 위치설정핀(80)에 결합하도록 하여 반경방향 지지부재(90)를 이너케이스(70)의 양측면에 각각 결합하는 공정이 진행된다. 상기 위치설정핀(80)과 핀공(92)의 치수공차는 중간끼워맞춤 정도로 가공하여 반경방향 지지부재(90)를 이너케이스(70)에 결합하고 분리하는 것이 가능하도록 한다.

그리고 상기 이너케이스(70)의 양측에 반경방향 지지부재(90)가 각각 결합된 상태에서, 도 6에 도시한 바와 같이, 구동축(30)이 삽입되는 베어링홀(91)을 반경방향 지지부재(90)에 각각 동시에 가공하는 공정이 진행된다. 즉, 이너케이스(70)의 위치설정핀(80)에 반경방향 지지부재(90)의 핀공(92)이 삽입되어 이너케이스(70)의 양측면에 반경방향 지지부재(90)가 각각 결합된 상태에서 지그에 의해 고정시킨 다음 일정 직경을 갖는 베어링홀(91)을 동시에 가공하게 된다. 이때 이너케이스(70)의 양측에 결합된 반경방향 지지부재(90)에 베어링홀(91)을 가공하게 되므로 반경반향 지지부재 베어링홀(91)의 동심도에 대한 오차가 최소화된다.

그리고 상기 베어링홀(91)이 가공된 일측 반경방향 지지부재(90)를 이너케이스(70)에서 분리시키는 공정이 진행된다. 상기 반경방향 지지부재(90)는 위치설정핀(80)에서 핀공(92)을 이탈시킴에 의해 이너케이스(70)에서 분리하게 된다.

그리고 상기 이너케이스(70)의 타측에 결합된 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)에 구동축(30)의 일측을 삽입하는 공정이 진행된다. 상기 구동축(30)은 이너케이스(70)내에 장착되는 동력발생수단과 결합되며 그 일측이 이너케이스(70)에 결합된 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)에 삽입된다.

그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 이너케이스(70)에 결합된 반경방향 지지부재(90)에 일측이 삽입된 구동축(30)에 분리된 상태에 있는 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)을 삽입함과 동시에 핀공(92)을 이너케이스(70)의 위치설정핀(80)에 삽입하는 공정이 진행된다. 이때, 반경방향 지지부재(90)의 핀공(92)을 이너케이스(70)의 위치설정핀(80)에 삽입함에 의해 반대측에 위치하는 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)과 동심도가 일치하게 됨으로써 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)에 삽입되어 반경 방향으로 지지되는 구동축(30)의 센터링도 맞게 된다.

상기 구동축(30)이 삽입된 반경방향 지지부재(90)를 복수개의 체결나사(60)로 체결하여 반경방향 지지부재(90)를 이너케이스(70)에 완전 고정 결합하게 된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 축 베어링 조립구조 및 그 방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

상기 터보 압축기는 구동축(30)의 양측에 위치하는 반경방향 지지부재(90)가 구동축(30)을 반경방향으로 지지하게 된다. 상기 구동축(30)은 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)에 정밀 조립 공차를 유지하도록 삽입되어 구동축(30)의 고속 회전시 가스 베어링 상태로 구동축(30)을 반경 방향으로 지지하게 된다. 본 발명은 이너케이스(70)와 그 이너케이스(70)의 양측면에 각각 결합되는 반경방향 지지부재(90)의 결합시 먼저 위치설정핀(80)으로 위치를 설정한 상태에서 가결합하고 그 가결합된 상태에서 구동축(30)이 삽입되는 베어링홀(91)을 가공한 다음 반경방향 지지부재(90)를 분해하여 구동축(30)을 삽입한 다음 그 분해된 반경방향 지지부재(90)의 베어링홀(91)에 구동축(30)을 삽입함과 동시에 이너케이스(70)에 재결합함에 의해 반경방향 지지부재(90)의 동심도를 정확히 맞게 되고 아울러 구동축(30)의 센터링이 이루어지게 됨으로써 구동축(30)과 베어링홀(91)의 정밀한 조립 치수 공차를 유지하게 된다.

또한, 상기 이너케이스(70)에 반경방향 지지부재(90)를 복수개의 체결나사(60)로 체결시 위치설정핀(80)에 의해 반경방향 지지부재(90)가 결합된 상태에서 복수개의 체결나사(60)를 체결하게 되므로 나사체결(60)에 의한 조립 변형이 발생되는 것을 억제하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 터보 압축기의 축 베어링 조립구조 및 그 방법은 모터의 구동력에 의해 고속 회전하는 구동축을 반경 방향으로 지지하는 반경방향 지지부재의 베어링홀에 대한 동심도의 오차를 최소화할 뿐만 아니라 구동축의 센터링을 정확하게 맞춤으로써 원활한 가스 베어링 상태를 유지하게 되어 부품의 마모를 방지함과 아울러 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

내부에 동력발생수단이 위치하도록 소정의 내부 공간이 형성되며 양측면에 위치를 설정하는 위치설정핀이 결합된 이너케이스와, 상기 이너케이스의 위치설정핀에 삽입되도록 핀공이 형성됨과 아울러 가운데 구동축이 삽입되는 베어링홀이 형성되어 이너케이스의 양측면에 각각 결합되는 반경방향 지지부재와, 상기 반경방향 지지부재의 베어링홀에 각각 삽입되는 구동축을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 축 베어링 조립구조.
소정의 내부 공간을 갖는 이너케이스의 양측면에 위치를 설정하는 위치설정핀을 복수개 각각 결합하는 공정과, 상기 위치설정핀의 위치에 상응하도록 핀공이 형성된 반경방향 지지부재의 핀공이 상기 위치설정핀에 결합되도록 하여 반경방향 지지부재를 이너케이스의 양측에 각각 결합하는 공정과, 상기 이너케이스의 양측에 반경방향 지지부재가 각각 결합된 상태에서 구동축이 삽입되는 베어링홀을 반경방향 지지부재에 각각 동시에 가공하는 공정과, 상기 베어링홀이 가공된 일측 반경방향 지지부재를 이너케이스에서 분리시키는 공정과, 상기 이너케이스의 타측에 결합된 반경방향 지지부재의 베어링홀에 구동축의 일측을 삽입하는 공정과, 상기 분리된 반경방향 지지부재의 베어링홀에 타측 반경방향 지지부재에 삽입된 구동축의 타측을 삽입함과 동시에 핀공을 이너케이스의 위치설정핀에 삽입하는 공정을 포함하여 진행함을 특징으로 하는 터보 압축기의 축 베어링 조립방법.