KR100304580B1 - 터보 압축기의 베어링 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 압축기 베어링 구조에 관한 것으로, 본 발명은 구동축이 삽입되는 축삽입구멍 및 그 축삽입구멍의 내주면에 형성한 복수개의 결합홈을 구비한 베어링 하우징과, 소정의 면적을 갖는 유연성있는 박판으로 일부분을 중첩하여 상기 결합홈에 각각 삽입함에 의해 그 내부에 구동축이 삽입되는 박판 지지부재와, 상기 결합홈에 삽입한 박판 지지부재의 양단부를 연결하는 연결수단과, 상기 결합홈에 중첩 삽입된 박판 지지부재내에 각각 삽입하여 박판 지지부재를 베어링 하우징내에 고정함과 아울러 박판 지지부재의 텐션을 조절하는 고정부재를 포함하여 구성하여 고속으로 회전하는 구동축을 안정적으로 지지할 뿐만 아니라 구동축을 지지하는 박판 지지부재를 고정 결합하는 조립 작업을 간단하게 하고 그 결합 상태를 견고하게 하며 구조를 간단하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 베어링 구조{BEARING FOR TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기의 베어링 구조에 관한 것으로, 특히 고속으로 회전하는 구동축의 지지를 원할하게 할 뿐만 아니라 구조를 간단하게 하고 부품 조립 작업을 수월하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 베어링 구조에 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 동력발생부에서 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 동력발생실(M)의 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 제1압축실(P1)에서 1단 압축된 가스를 제2 압축실(P2)로 유입되도록 안내하는 연통유로(F2)가 형성되며 상기 제2 압축실(P2)에서 2단 압축된 가스가 외부로 토출되는 가스토출유로(미도시)가 형성되어 있다.

그리고 상기 구동축(30)의 양측에 구동축(30)을 반경방향으로 지지하는 반경방향 지지수단(Journal bearing)(J)이 각각 설치됨과 아울러 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 되면 그 구동축(30)의 양단에 결합된 제1,2 임펠러(31)(32)가 제1,2 압축실(P1)(P2)내에서 각각 회전하면서 흡입력을 발생시키게 되고 그 임펠러(31)(32)의 흡입력에 의해 가스가 가스유입유로(F1)를 통해 제1 압축실(P1)로 흡입되어 1단 압축되고 그 1단 압축된 가스는 연통유로를 통해 제2 압축실(P2)로 유입되어 제2 압축실(P2)에서 2단 압축되면서 가스토출유로를 통해 토출된다.

그리고 제1 압축실(P1)과 제2 압축실(P2)과의 압력차에 의해 구동축(30)에 작용하는 축방향의 힘은 축방향 지지수단(T)에 의해 지지되며, 구동축(30)에 작용하는 반경방향의 힘은 반경방향 지지수단(J)에 의해 지지된다.

한편, 상기 구동축(30)을 지지하는 지지수단인 베어링의 일예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 종래 베어링 구조는 일정 내경을 갖는 원통형의 베어링 하우징(50) 내부에 소정의 면적을 갖는 유연성 있는 3개의 박판(60)이 삼각 형태로 연결되어 있고 상기박판(60)은 베어링 하우징(50)의 일측에 결합되는 복수개의 지지대(70)에 의해 연결 지지되어 있다. 그리고 상기 박판(60)의 내부에 구동축(30)이 삽입되어 구동축(30)이 3개의 박판(60)에 접면되면서 지지되며 상기 베어링 하우징(50)에 복수개의 조절나사(71)가 결합되어 그 조절나사(71)를 조절함에 의해 지지대(70)와 연결되는 박판(60)의 텐션(tension)을 조절하게 된다.

상기 지지대(70)는 일정 폭과 길이를 가지며 그 양단이 절곡 형성되고, 그 절곡된 부분이 베어링 하우징(50)의 내측에 연장 형성된 지지부(51)에 회전 가능하도록 결합되어 있다. 상기 지지대(70)는 소정의 길이를 갖는 힌지축(80)에 의해 지지부(51)에 힌지 결합되고 그 힌지축(80)의 측부에 평행 상태로 텐션축(81)이 결합되어 있다. 상기 구동축(30)을 지지하는 3개의 박판(60)이 결합되는 구조는 먼저 한 개의 박판(60) 단부가 힌지축(80)에 감싸여 고정되고 이어 다른 박판(60) 단부가 텐션축(81)에 감싸여 고정됨과 아울러 힌지축(80)에 감싸여진 박판(60)에 접면되면서 상호 밀착 고정되어 있다. 상기 지지대(70)의 측부에 위치하도록 베어링 하우징(50)에 조절나사(51)가 체결되며 그 조절나사(51)의 단부는 지지대(70)의 일측에 접촉되어 있다.

상기한 바와 같은 베어링 구조는 구동축(30)이 고속으로 회전하게 되면 박판(60)의 표면과 구동축(30)의 표면사이에 작동가스 또는 공기에 의한 경계층이 형성되면서 구동축(30)을 지지하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 베어링 구조는 구동축(30)을 지지하는 3장의박판(60)이 힌지축(80)과 텐션축(81)에 감싸여 서로 접면됨과 아울러 그 단부가 힌지축(80)과 텐션축(81)에 각각 용접 등의 방법으로 고정되는 구조로 이루어지게 되므로 박판(60)을 힌지축(80) 및 텐션축(81)에 고정하는 조립 작업이 난해할 뿐만 아니라 구동축(30)을 지지하는 전체적인 구조가 복잡하여 조립 생산성을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 고속으로 회전하는 구동축의 지지를 원할하게 할 뿐만 아니라 구조를 간단하게 하고 부품 조립 작업을 수월하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 베어링 구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 터보 압축기의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 종래 베어링 구조의 일예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 터보 압축기 베어링 구조를 도시한 사시도,

도 4a,4b는 본 발명의 터보 압축기 베어링 구조를 구성하는 박판 지지부재의 평면도 및 결합 상태의 정단면도,

도 5는 본 발명의 터보 압축기 베어링 구조의 텐션 조절 상태를 도시한 정면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

30 ; 구동축 100 ; 베어링 하우징

101 ; 축삽입구멍 102 ; 결합홈

110 ; 박판 지지부재 120 ; 연결수단

130 ; 고정부재 n ; 결합홈 유입부

m ; 결함홈 고정부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구동축이 삽입되는 축삽입구멍 및 그 축삽입구멍의 내주면에 형성한 복수개의 결합홈을 구비한 베어링 하우징과, 소정의 면적을 갖는 유연성있는 박판으로 일부분을 중첩하여 상기 결합홈에 각각 삽입함에 의해 그 내부에 구동축이 삽입되는 박판 지지부재와, 상기 결합홈에 삽입한 박판 지지부재의 양단부를 연결하는 연결수단과, 상기 결합홈에 중첩 삽입된 박판 지지부재내에 각각 삽입하여 박판 지지부재를 베어링 하우징내에 고정함과 아울러 박판 지지부재의 텐션을 조절하는 고정부재를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 베어링 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 베어링 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 터보 압축기 베어링 구조의 일실시예를 도시한 것이다. 이를 참조하여 설명하면, 상기 베어링 하우징(100)은 내부에 구동축(30)이 삽입될 수 있도록 축삽입구멍(101)이 형성된 원통형으로 형성됨과 아울러 그 원통형은 일정 두께를 갖도록 형성되며 상기 축삽입구멍(101)의 내주면에 복수개의 결함홈(102)이 구비되어 이루어진다. 상기 결합홈(102)은 축삽입구멍(101)의 내주면에 소정의 폭과 깊이를 갖도록 형성된 유입부(m)와 상기 유입부(m)의 폭보다 큰 내경으로 유입부(m)에 연장 형성된 고정부(n)로 이루어진다. 상기 결합홈(102)은 등간격으로 형성됨이 바람직하고, 그 등간격으로 형성된 복수개의 결합홈(102) 중 그 하나는 고정부에 이어 소정의 폭과 깊이를 갖도록 연장부(u)가 형성된다.

상기 박판 지지부재(110)는, 도 4a에 도시한 바와 같이, 일정 폭과 길이를 갖는 얇은 판으로 형성되며 그 양단부에 다수개의 체결공(111)이 각각 형성되며 그 체결공(111)은 동일 선상에 형성된다. 상기 박판 지지부재(110)는, 도 4b에 도시한 바와 같이, 그 양단이 연장부(u)가 형성된 결합홈(102)에 서로 겹쳐 삽입되며 아울러 박판 지지부재(110)의 일부분이 중첩되어 각 결합홈(102)에 삽입된다.

상기 연결수단(120)은 복수개의 체결볼트 및 너트로 구성됨이 바람직하고, 상기 체결볼트는 베어링 하우징(100)의 일부를 관통함과 아울러 결합홈(102)에 삽입된 박판 지지부재(110) 양단부에 형성된 체결공(111)을 관통하여 결합되며 그 관통된 체결볼트에 너트가 체결된다. 상기 베어링 하우징(100)은 그 일부분에 체결볼트가 관통 삽입되도록 관통구멍(103)이 형성되고 그 관통구멍(103)에 체결볼트가 관통 삽입된다. 또한 상기 연결수단(120)의 다른 실시예로 연결핀 또는 리벳 등을 사용할 수 있다.

상기 고정부재(130)는 일정 길이와 직경을 갖는 환봉 형태로 형성됨이 바람직하고, 그 환봉 형태의 고정부재(130)는 상기 베어링 하우징(100)의 각 결합홈(102)에 중첩 삽입된 박판 지지부재(110)내에 각각 삽입되어 박판 지지부재(110)를 베어링 하우징(100)내에 고정하게 된다. 상기 고정부재(130)는 결합홈(102)을 형성하는 고정부(n)에 삽입되며 상기 고정부재(130)의 외경은 고정부(n)의 내경보다 작게 형성되고 고정부(n)에 연장 형성된 유입부(m)의 폭은 고정부재(130)의 외경보다 작게 형성된다. 그리고 상기 고정부재(130)가 결합홈(102)에 삽입되어 박판 지지부재(110)가 고정된 상태에서 박판 지지부재(110)내에 구동축(30)이 삽입되어 박판 지지부재(110)의 텐션에 의해 구동축(30)이 지지된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 베어링구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 베어링은 케이스(10)내에 장착되며 동력전달수단(20)과 연결된 구동축(30)이 박판 지지부재(110)내부에 삽입되어 박판 지지부재(110)의 텐션에 의해 지지된다. 이와 같은 상태에서, 상기 동력발생수단(20)에서 동력이 발생되면 그 구동력을 전달받아 구동축(30)이 고속으로 회전하게 된다. 상기 구동축(30)의 회전에 의해 구동축(30)의 양단에 각각 결합된 임펠러(31)(32)가 압축실(P)에서 각각 회전하게 되며 임펠러(60)가 압축실(P)에서 회전함에 의해 가스가 흡입되어 압축실(P)을 연이어 통하면서 2단 압축되어 고압의 상태로 토출된다.

상기 동력발생수단(20)의 구동력을 전달받아 고속 회전하는 구동축(30)은 박판부재(140)의 표면과 구동축(30)의 외주면사이에 작동가스 또는 공기에 의한 경계층이 형성되면서 그 작동가스 또는 공기에 의해 지지된다.

한편, 상기 박판 지지부재(110)의 텐션을 조절해야 할 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 결합홈(102)에 삽입되는 고정부재(130)의 외경이 크거나 작은 것을 선택하여 결합홈(102)에 삽입하여 박판 지지부재(110)의 텐션을 조절하게 된다.

본 발명은 베어링 하우징(100)에 구동축(30)이 삽입되는 박판 지지부재(110)를 고정 결합하는 작업이 연결수단(120)에 의해 간단하게 이루어지게 되고 그 결합 상태가 견고하게 될 뿐만 아니라 지지 강성을 높일 수 있게 된다. 그리고 구동축(30)을 지지하는 박판 지지부재(110)의 텐션 조절시 고정부재(130)를 교체함에 의해 이루어지게 되어 텐션 조절 작업이 간단하게 된다. 또한 종래 구조에 비해 부품수가 감소됨과 아울러 구조가 간단하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기 베어링 구조는 고속으로 회전하는 구동축을 안정적으로 지지할 뿐만 아니라 구동축을 지지하는 박판 지지부재를 고정 결합하는 조립 작업이 간단하고 그 결합 상태가 견고하게 됨으로써 조립 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 지지 강성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한 부품수가 감소되어 제작 원가를 낮출 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 구동축이 삽입되는 축삽입구멍 및 그 축삽입구멍의 내주면에 형성한 복수개의 결합홈을 구비한 베어링 하우징과, 소정의 면적을 갖는 유연성있는 박판으로 일부분을 중첩하여 상기 결합홈에 각각 삽입함에 의해 그 내부에 구동축이 삽입되는 박판 지지부재와, 상기 결합홈에 삽입한 박판 지지부재의 양단부를 연결하는 연결수단과, 상기 결합홈에 중첩 삽입된 박판 지지부재내에 각각 삽입하여 박판 지지부재를 베어링 하우징내에 고정함과 아울러 박판 지지부재의 텐션을 조절하는 고정부재를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 베어링 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 베어링 하우징의 결합홈은 축삽입구멍의 내주면에 소정의 폭과 깊이를 갖도록 형성된 유입부와 상기 유입부의 폭보다 큰 내경으로 유입부에 연장 형성된 고정부로 이루어짐을 특징으로 하는 터보 압축기의 베어링 구조.