KR100339551B1

KR100339551B1 - 터보 압축기의 베인 지지장치

Info

Publication number: KR100339551B1
Application number: KR1019990032783A
Authority: KR
Inventors: 최문창
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2002-06-03
Also published as: KR20010017330A

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 베인 지지장치에 관한 것으로, 본 발명은 임펠러의 회전에 의해 냉매 가스가 압축되는 압축실을 형성하는 쉬라우드부가 구비된 쉬라우드부재와, 상기 쉬라우드부와 접촉되어 상기 임펠러의 회전에 의해 증가된 냉매 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 베인 디퓨져부를 구성하는 베인이 구비된 베인조립체와, 상기 베인조립체의 베인과 쉬라우드부재의 쉬라우드부가 밀착되도록 베인조립체를 탄성 지지하는 탄성 지지수단을 포함하도록 구성하여 베인 디퓨져부를 구성하는 베인과 쉬라우드부사이의 밀착 상태를 강화함으로써 가압된 냉매 가스가 누설되는 것을 방지하여 냉매 가스를 압축시키는 압축 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 베인 지지장치{APPARATUS FOR SUPPORTING VANE IN TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기의 베인 지지장치에 관한 것으로, 특히 베인 디퓨져가 구비된 압축실에서 회전하는 임펠러의 회전에 의해 냉매 가스를 압축하는 과정에서 가압된 냉매 가스의 누설을 방지할 수 있도록 한 터보 압축기의 베인 지지장치에 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 구동력으로 임펠러가 압축실에서 고속으로 회전하면서 기체를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

도 1은 상기 터보 압축기의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 먼저 소정 형상을 갖는 케이싱(10)에 동력발생실(M)이 형성되고 상기 동력발생실(M)에 동력을 발생시키는 동력발생수단(20)이 장착된다. 상기 동력발생실(M)의 양측으로 제1,2 압축실(P1)(P2)이 형성되며 상기 제1,2 압축실(P1)(P2)에 제1,2 임펠러(31)(32)가 각각 회전 가능하도록 삽입되고 상기 제1,2 임펠러(31)(32)는 동력발생수단(20)에 결합된 구동축(30)의 양단에 각각 결합된다. 상기 구동축(30)의 양측에 구동축(30)을 반경방향으로 지지하는 반경방향 베어링(J)과 상기 구동축(30)을 축방향으로 지지하는 축방향 베어링(T)이 각각 설치되어 있다.

상기 제1,2 압축실(P1)(P2)은 상기 제1,2 임펠러(31)(32)가 각각 위치하는 임펠러공간부(a)와 상기 임펠러공간부(a)를 거쳐 운동에너지가 증가된 가스가 통과하면서 증가된 운동에너지가 정압으로 변환되는 디퓨져부(b) 및 볼류트부(c)로 형성된다.

그리고 상기 케이싱(10)의 일측에 동력발생실(M)로 가스가 유입되는 유입구(11)가 형성되고 상기 케이싱(10)의 타측에 동력발생실(M)을 통한 가스가 유출되는 유출구(12)가 형성되며 상기 케이싱(10)의 유출구(12)는 제1 연통유로(F1)에 의해 제1 압축실(P1)과 연통되며 상기 제1 압축실(P1)과 제2 압축실(P2)사이에 제1 압축실(P1)에서 1단 압축된 가스를 제2 압축실(P2)로 유입되도록 안내하는 제2 연통유로(F2)가 형성되며 상기 제2 압축실(P2)의 일측에 제2 압축실(P2)에서 2단 압축된 가스가 외부로 토출되는 토출구(미도시)가 형성되어 있다.

상기한 바와 같은 터보 압축기의 작동은 먼저 전원이 인가되어 동력발생수단(20)에서 구동력이 발생되면 그 구동력이 구동축(30)을 통해 제1,2 임펠러(31)(32)에 전달되어 제1,2 임펠러(31)(32)가 제1,2 압축실(P1)(P2)에서 고속으로 회전하게 된다. 상기 제1,2 임펠러(31)(32)가 제1,2 압축실(P1)(P2)내에서 각각 고속 회전하면서 흡입력을 발생시키게 되면 그 제1,2 임펠러(31)(32)의 흡입력에 의해 가스가 케이싱(10)의 유입구(11)를 통해 케이싱(10)의 동력발생실(M)로 흡입되어 동력발생수단(20)을 냉각시킨 다음 유출구(12)와 제1 연통유로(F1)를 통해 제1 압축실(P1)로 흡입되어 1단 압축된다. 이어 그 1단 압축된 가스는 제2 연통유로(F2)를 통해 제2 압축실(P2)로 유입되어 제2 압축실(P2)에서 2단 압축되면서 토출구를 통해 토출된다.

한편, 상기 냉매 가스가 압축되는 제1,2 압축실(이하, 통칭 압축실(P)이라 함)(P1)(P2)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성되어 상기 케이싱(10)을 복개하도록 케이싱(10)의 양측에 각각 결합되는 복개부재(40)와 다수개의 베인(51)이 형성되어 상기 복개부재(40)에 삽입되는 베인조립체(50)와, 상기 임펠러가 대면됨과 아울러 베인조립체(50)의 베인(51)과 접촉되는 쉬라우드부(61)가 형성된 쉬라우드부재(60)와 상기 쉬라우드부재(60)를 내측에 위치하도록 상기 복개부재(40)에 체결되는 볼류트 케이싱(70)에 의해 형성된다. 즉, 상기 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)에 의해 임펠러가 위치하는 임펠러공간(a)이 형성되고 상기 쉬라우드부재(60)와 베인조립체(50)의 베인(51)과 접촉됨에 의해 디퓨져부(b)가 형성되며 상기 볼류트 케이싱(70) 및 복개부재(40)에 볼류트부(c)가 형성되어 있다. 그리고 상기 복개부재(40)와 볼류트 케이싱(70)사이에 압력 누설을 방지하기 위하여 실링부재(80)가 삽입되어 있다.

통상, 상기 터보 압축기에서 압축실의 압축 성능을 높이기 위하여 디퓨져부(b)를 이루는 베인조립체(50)의 베인(51)과 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)가 완전 밀착되어 가압된 가스가 누설되는 것을 방지하여야 하며, 이를 위하여 부품들의 축방향 공차가 정확하게 유지되어야 한다. 그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 케이싱에 고정 결합되는 복개부재(40)에 베인조립체(50)가 삽입되고 베인조립체(50)의 베인(51)에 쉬라우드부재(60)가 접촉된 상태에서 볼류트 케이싱(70)이 상기 복개부재(40)에 체결됨에 의해 쉬라우드부재(60)가 고정되므로 부품의 가공 공차 및 부품 조립시 볼류트 케이싱(70)의 체결력에 의한 복개부재(40)의 변형으로베인조립체(50)의 베인(51)과 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)가 완전 밀착되지 못하여 냉매 가스의 압력 누설이 발생하게 됨으로써 압축기의 압축 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 베인 디퓨져가 구비된 압축실에서 회전하는 임펠러의 회전에 의해 냉매 가스를 압축하는 과정에서 가압된 냉매 가스의 누설을 방지할 수 있도록 한 터보 압축기의 베인 지지장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 터보 압축기의 일예를 도시한 정단면도,

도 2는 종래 터보 압축기 베인 지지구조를 분해하여 도시한 정단면도,

도 3은 본 발명의 터보 압축기 베인 지지장치가 구비된 터보 압축기의 정단면도,

도 4는 본 발명의 터보 압축기 베인 지지장치를 분해하여 도시한 정단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

31 ; 임펠러 50 ; 베인조립체

51 ; 베인 61 ; 쉬라우드부

100 ; 탄성 지지수단 110 ; 코일 스프링

120 ; 지지구 P ; 압축실

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 임펠러의 회전에 의해 냉매 가스가 압축되는 압축실을 형성하는 쉬라우드부가 구비된 쉬라우드부재와, 상기 쉬라우드부재의 쉬라우드부에 접촉되어 상기 임펠러의 회전에 의해 증가된 냉매 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 베인 디퓨져부를 구성하는 베인이 구비된 베인조립체와, 상기 베인조립체를 탄성 지지하여 그 베인 조립체의 베인이 상기 쉬라우드부재의 쉬라우드부에 밀착되도록 하는 탄성 지지수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 베인 지지장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기의 베인 지지장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 터보 압축기 베인 지지장치의 일실시예가 구비된 터보 압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 소정의 형상을 갖는 케이싱(10)에 동력발생실(M)이 형성되고 그 동력발생실(M)에 구동력을 발생시키는동력발생수단(20)이 장착되며 상기 동력발생수단(20)에 구동력을 전달하는 구동축(30)이 결합되고 그 구동축(30)의 양단부에 제1,2 임펠러(이하, 통칭 임펠러(31)라 함)(31)(32)가 각각 결합된다. 그리고 상기 임펠러(31)는 압축실(P)에 회전 가능하도록 각각 위치하게 된다.

상기 압축실(P)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 케이싱(10)을 복개하는 복개부재(90)와 다수개의 베인(51)이 형성되어 상기 복개부재(90)에 삽입되는 베인조립체(50)와, 상기 임펠러(31)의 날개부(31a)에 대면됨과 아울러 베인조립체(50)의 베인(51)과 접촉되는 쉬라우드부(61)가 형성된 쉬라우드부재(60)와 상기 쉬라우드부재(60)가 내측에 위치하도록 복개부재(90)에 결합되는 볼류트 케이싱(70)에 의해 형성된다. 즉, 상기 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)에 의해 임펠러(31)가 위치하는 임펠러공간(a)이 형성되고 상기 쉬라우드부재(60)와 베인조립체(50)의 베인(51)과 접촉됨에 의해 베인 디퓨져부(b)가 형성되며 상기 볼류트 케이싱 및 복개부재(90)에 볼류트부(c)가 형성되어 있다.

그리고 상기 베인조립체(50)의 베인(51)과 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)가 탄성적으로 지지되어 밀착되도록 쉬라우드부재(60)가 탄성 지지수단(100)에 의해 지지된다. 상기 베인조립체(50)는 일정 두께와 폭을 갖는 환형으로 형성된 몸체부(52)의 일측에 유선 형태로 돌출된 베인(51)이 일정 간격을 두고 다수개 형성되어 이루어진다. 그리고 상기 복개부재(90)는 소정의 면적과 일정 두께를 갖도록 형성되며 그 일측에 상기 베인조립체(50)의 몸체부(52)가 삽입되도록 삽입홈(91)이 형성되고 그 삽입홈(91)의 저면에 상기 탄성 지지수단(100)이 장착되는 장착홀(92)이 다수개 형성된다. 상기 장착홀(92)은 내부에 단턱(93)이 형성되도록 내경이 다른 두 개의 홀로 형성된다.

상기 탄성 지지수단(100)은 상기 장착홀(92)에 삽입되는 코일 스프링(110)과 상기 코일 스프링(110)이 삽입된 장착홀(92)에 삽입되어 코일 스프링(110)에 지지되는 지지구(120)로 구성된다. 상기 지지구(120)는 환봉 형태로 그 가운데 장착홀(92)의 내부에 형성된 단턱(93)에 걸리도록 걸림턱(121)이 형성되어 이루어진다.

상기 탄성 지지수단의 다른 변형예로 코일 스프링 만 사용될 수 있다.

그리고 상기 베인조립체(50)의 몸체부(52) 일측에 베인조립체(50)의 움직임을 방지할 뿐만 아니라 위치를 설정하기 위하여 고정수단이 설치된다. 상기 고정수단은 복개부재(90)의 일측에 핀 구멍(94)이 형성되고 상기 베인조립체(50)를 복개부재(90)에 결합시 상기 핀 구멍(94)과 일치하도록 베인조립체(50)에 핀 구멍(53)이 형성되며 상기 베인조립체(50)의 핀 구멍(53)과 복개부재(90)의 핀 구멍(94)에 고정핀(130)이 삽입되어 이루어진다. 상기 베인조립체(50)는 고정핀(130)에 의해 회전 움직임이 방지된다.

상기 탄성 지지수단(100)은 베인조립체(50)를 지지할 수 도 있고, 다른 실시예로 쉬라우드부재(60)를 지지할 수 있다.

그리고 상기 복개부재(90)와 볼류트 케이싱(70)사이에 압력 누설을 방지하기 위하여 실링부재(80)가 삽입되어 있다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 베인 지지장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 베인 지지장치의 조립과정은 케이싱(10)에 결합된 복개부재(90)의장착홀(92)에 코일 스프링(110)이 삽입되고 그 코일 스프링(110)이 삽입된 장착홀(92)에 지지구(120)가 삽입되어 지지구(120)가 코일 스프링(110)에 지지된다. 그리고 상기 복개부재(90)의 삽입홈(91)에 베인조립체(50)가 삽입되어 베인조립체 몸체부(52)의 일측면이 코일 스프링(110) 및 지지구(120)에 탄성 지지된다. 그리고 상기 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)가 베인조립체(50)의 베인(51)에 접촉되도록 베인조립체(50)에 얹혀지며 이어 상기 볼류트 케이싱(70)이 쉬라우드부재(60)를 감싸면서 복개부재(90)에 결합된다. 상기 볼류트 케이싱(70)은 다수개의 볼트에 의해 복개부재(90)에 체결되며 상기 볼류트 케이싱(70)과 복개부재(90)사이에 실링부재(80)가 삽입된다. 상기 임펠러(31)는 상기 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)에 인접하게 쉬라우드부재(60)내에 위치하게 된다.

상기 볼류트 케이싱(70)이 복개부재(90)에 체결됨에 의해 그 체결력에 의해 쉬라우드부재(60)가 베인조립체(50)와 밀착 결합됨과 아울러 탄성 지지수단(100)인 코일 스프링(110)과 지지구(120)에 의해 베인조립체(50)가 탄성 지지된다.

본 발명은 상기 베인조립체(50)가 탄성 지지수단인 코일 스프링(110)과 지지구(120)에 의해 탄성 지지되어 쉬라우드부재(60)와 밀착되므로 베인조립체(50)의 베인(51)과 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)에 의해 형성되는 베인 디퓨져부의 냉매 가스 압력 누설을 방지하게 된다.

또한, 구성 부품의 가공시 그 가공 공차에 의해 오차 그리고 부품 조립시 조립 공차에 의한 오차 등이 발생하게 될 경우 베인조립체(50)가 탄성 지지수단(100)에 의해 지지되므로 가공 및 조립에 의한 오차로 베인조립체(50)의 베인(51)과쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)사이의 틈새가 발생되는 것을 방지하게 된다. 특히, 상기 볼류트 케이싱(70)을 복개부재(90)에 체결시 베인조립체(50)의 베인(51)과 쉬라우드부재(60)의 쉬라우드부(61)를 밀착시키기 위해 과도한 체결력을 주지 않게 되어도 베인(51)과 쉬라우드부(61)사이의 밀착이 이루어지게 볼류트 케이싱(70) 및 복개부재(90)의 변형을 방지할 수 있게 된다.

그리고 베인조립체(50)가 정확한 위치에 조립됨과 아울러 작동시 움직임이 방지되어 조립성을 높일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기의 베인 지지장치는 냉매 가스가 압축되는 압축실을 구성하는 쉬라우드부재의 쉬라우드부와 베인조립체의 베인사이가 밀착상태를 유지하게 됨으로써 가압된 냉매 가스가 누설되는 것을 방지하게 되어 냉매 가스의 압축 성능을 높일 수 있고 아울러 부품의 변형을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

임펠러의 회전에 의해 냉매 가스가 압축되는 압축실을 형성하는 쉬라우드부가 구비된 쉬라우드부재와, 상기 쉬라우드부재의 쉬라우드부에 접촉되어 상기 임펠러의 회전에 의해 증가된 냉매 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 베인 디퓨져부를 구성하는 베인이 구비된 베인조립체와, 상기 베인조립체를 탄성 지지하여 그 베인 조립체의 베인이 상기 쉬라우드부재의 쉬라우드부에 밀착되도록 하는 탄성 지지수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 베인 지지장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성 지지수단은 코일 스프링과 상기 코일 스프링에 결합되어 상기 베인조립체에 접촉되는 지지구로 구성됨을 특징으로 하는 터보 압축기의 베인 지지장치.
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