KR100311402B1

KR100311402B1 - 터보 압축기의 포일 베어링 구조

Info

Publication number: KR100311402B1
Application number: KR1019990029980A
Authority: KR
Inventors: 김동한
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-10-18
Also published as: KR20010010865A

Abstract

본 발명은 터보 압축기 포일 베어링 구조에 관한 것으로, 본 발명은 구동축이 삽입되는 축삽입공이 형성된 베어링 하우징과, 내주면에 복수개의 결합홈이 형성되어 상기 베어링 하우징의 축삽입공에 삽입되는 지지부재와, 상기 지지부재의 결합홈에 각각 고정 결합되어 구동축을 지지하는 복수개의 포일을 포함하도록 구성하여 고속으로 회전하는 구동축을 안정적으로 지지할 뿐만 아니라 구동축을 지지하는 구성 부품의 제작을 간단하게 하고 조립을 용이하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 포일 베어링 구조{FOIL BEARING FOR TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기의 포일 베어링 구조에 관한 것으로, 특히 고속으로 회전하는 구동축의 지지특성을 높일 뿐만 아니라 제작을 간단하게 하고 부품 조립을 용이하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 포일 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 연통유로(F2)를 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 2a, 2b에 도시한 바와 같이, 종래 베어링 구조는 상기 구동축(30)이 삽입는 축삽입공(51)이 형성된 베어링 하우징(50)의 축삽입공(51) 내주면에 고정홈(52)이 등간격으로 형성되어있고, 소정의 면적을 갖는 박판 형태의 포일(Foil)(60)이 상기 고정홈(52)에 각각 삽입되어 이루어진다. 상기 베어링 하우징의 축삽입공(51)에 형성되는 고정홈(520은 일정 폭과 깊이를 가지는 단면이 사각 형태인 홈이 길이 방향으로 관통된 형태로 형성된다. 상기 포일(60)은 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 이루어진 지지부(61)와 상기 지지부(61)에 연장 절곡되어 상기 고정홈(52)에 끼워지도록 형성되는 고정부(62)로 형성된다.

상기 구동축(30)은 베어링 하우징의 고정홈에 결합된 복수개 포일(60)의 지지부(61)에 지지되도록 베어링 하우징의 축삽입공(51)에 삽입되며, 상기 구동축(30)이 고속으로 회전시 포일(60)의 지지부(61)에 의해 지지된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 포일 베어링 구조는 베어링 하우징의 축삽입공(51) 내주면에 구동축(30)을 지지하는 포일(60)이 고정 결합되도록 고정홈(61)을 형성하게 되므로 고정홈(61)을 기계 가공시 가공이 난해하여 제작 비용이 고가일 뿐만 아니라 제작 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 고속으로 회전하는 구동축의 지지특성을 높일 뿐만 아니라 제작을 간단하게 하고 부품 조립을 용이하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 포일 베어링 구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 터보 압축기의 일예를 도시한 단면도,

도 2a,2b는 종래 터보 압축기 베어링 구조의 일예를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 3a,3b는 본 발명의 터보 압축기 베어링 구조를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 4는 본 발명의 터보 압축기 베어링을 구성하는 지지부재의 제작과정을 도시한 분해 및 조립 사시도,

도 5는 본 발명의 터보 압축기 베어링을 구성하는 굴곡형 원통부를 제작하는 롤러의 측면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

30 ; 구동축 70 ; 베어링 하우징

71 ; 베어링 하우징 축삽입공 80 ; 지지부재

81 ; 원통부 82 ; 굴곡형 원통부

90 ; 포일 H ; 결합홈

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구동축이 삽입되는 축삽입공이 형성된 베어링 하우징과, 내주면에 복수개의 결합홈이 형성되어 상기 베어링 하우징의 축삽입공에 삽입되는 지지부재와, 상기 지지부재의 결합홈에 각각 고정 결합되어 구동축을 지지하는 복수개의 포일을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 포일 베어링 구조가 제공된다.

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

도 3a, 3b는 본 발명의 터보 압축기 포일 베어링 구조의 일실시예를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 베어링 하우징(70)은 일정 폭과 면적을 가지며 내부에 구동축(30)이 삽입되는 축삽입공(71)이 형성된다. 그리고 상기 축삽입공(71)에 삽입되는 지지부재(80)는 원통형으로 형성되며 그 내주면에 복수개의 결합홈(H)이 형성되어 이루어진다. 상기 지지부재(80)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 베어링 하우징(70)의 축삽입공(71)에 상응하는 직경을 갖도록 원통형으로 형성된 원통부(81)와, 소정의 면적을 갖는 박판에 포일(90)이 고정되는 복수개의 결합홈(H)이 형성되고 그 결합홈(H)이 형성된 박판이 상기 원통부(81)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성되어 상기 원통부(81)내에 고정되는 굴곡형 원통부(82)로 구성된다. 상기 원통부에 형성되는 결합홈(H)은 등각격으로 형성됨이 바람직하다. 상기 원통부(81)는 소정의 면적을 갖는 박판을 원통형으로 밴딩하고 그 밴딩된 박판의 양단을 접합하여 형성된다. 상기 굴곡형 원통부(82)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 사각 형태의 치형 및 그에 상응하는 홈을 갖는 두 개의 롤러사이에 박판을 넣으면서 롤러를 회전시킴에 의해 박판에 다수개의 결합홈(H)이 형성되고 그 결합홈(H)이 형성된 박판의 양단을 접합하여 형성된다. 그리고 상기 원통부(81)에 굴곡형 원통부(82)를 삽입한 다음 원통부(81)와 굴곡형 원통부(82)를 접합하게 된다. 상기 원통부(81)와 굴곡형 원통부(82)는 브레이징(Braizing) 용접으로 접합시킴이 바람직하다.

상기 지지부재(80)의 결합홈(H)에 삽입되는 포일(90)은 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성되는 지지부(91)와 상기 지지부(91)에 연장 절곡되어 상기 결합홈(H)에 끼워지도록 형성되는 고정부(92)로 이루어진다. 그리고 상기 구동축(30)이 복수개의 포일 지지부(91)에 지지되도록 지지부재(80)에 삽입된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 포일 베어링 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 포일 베어링은 동력발생수단(20)의 양측에 위치하도록 구동축(30)에 소정의 간격을 두고 장착된다. 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(31)(32)가 압축실(P)에서 회전함에 의해 가스가 흡입되어 압축실(P)을 연이어 통하면서 2단 압축되어 고압의 상태로 토출된다.

그리고 고속으로 회전하는 구동축(30)은 포일 베어링을 구성하는 다수개 포일(90)의 지지부(91) 외면과 구동축(30)의 외주면사이에 작동가스 또는 공기에 의한 경계층이 형성되면서 그 작동가스 또는 공기에 의해 지지된다. 그리고 구동축(30)의 초기 구동시 다수개 포일의 지지부(91)에 의해 지지되므로 구동축(30)을 지지하는 부분이 많아 안정된 초기 구동이 이루어진다.

본 발명은 포일(90)이 고정 결합되는 결합홈(H)이 베어링 하우징에 형성되지 않고 별도의 지지부재(80)에 형성하게 되므로 베어링 하우징에 기계 가공을 하지 않고 박판을 롤링 또는 밴딩에 의해 지지부재(80)를 제작하여 삽입하게 되어 제작이 간단하게 된다. 즉, 종래에는 베어링 하우징(50)의 축삽입공(51) 내주면에 단면이 사각인 다수개의 홈을 각각 길이 방향으로 관통 형성하여 고정홈(52)을 형성하게 되므로 기계 가공이 난해하게 되지만, 본 발명은 두 개의 박판을 각각 밴딩 그리고 롤링 및 밴딩하고 접합하여 지지부재(80)를 제작한 다음 베어링 하우징의 축삽입공(71)에 삽입하게 되므로 제작 및 조립이 간단하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기 포일 베어링 구조는 고속으로 회전하는 구동축을 안정적으로 지지할 뿐만 아니라 구동축을 지지하는 구성 부품의 제작이 간단하고 조립이 용이하게 됨으로써 제작 비용을 절감시키고 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

구동축이 삽입되는 축삽입공이 형성된 베어링 하우징과, 내주면에 복수개의 결합홈이 형성되어 상기 베어링 하우징의 축삽입공에 삽입되는 지지부재와, 상기 지지부재의 결합홈에 각각 고정 결합되어 구동축을 지지하는 복수개의 포일을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 포일 베어링 구조.
제1항에 있어서, 상기 지지부재는 소정의 면적을 갖는 박판이 상기 베어링 하우징의 축삽입공에 상응하는 직경을 갖도록 원통형으로 형성된 원통부와, 소정의 면적을 갖는 박판에 포일이 고정되는 복수개의 결합홈이 형성되고 그 결합홈이 형성된 박판이 상기 원통부의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성되어 상기 원통부내에 고정되는 굴곡형 원통부로 이루어진 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 포일 베어링 구조.