KR100343712B1

KR100343712B1 - 터보 압축기의 안전장치

Info

Publication number: KR100343712B1
Application number: KR1019990062142A
Authority: KR
Inventors: 지유철; 최문창
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2002-07-20
Also published as: KR20010064028A

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 안전장치에 관한 것으로, 본 발명은 모터에 결합되어 모터의 회전력을 전달하는 회전축과, 상기 회전축의 양단부에 결합됨과 아울러 압축실에 각각 위치하는 임펠러와, 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 저어널 베어링과 상기 회전축을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성된 터보 압축기에서, 상기 저어널 베어링측과 스러스트 베어링측에 각각 설치되어 온도를 감지하는 제1,2 온도 센서와, 상기 제1,2 온도 센서에 연결되어 그 제1,2 온도 센서에서 감지되는 온도 중 하나의 온도 센서가 설정 온도 이상만 되어도 전원 공급을 차단시키는 컨트롤러를 포함하도록 구성하여 압축기의 운전 중 비정상적인 운전시 그 비정상적인 운전에 의해 발생되는 열을 감지하여 시스템의 전원을 차단함으로써 시스템의 파손을 방지할 뿐만 아니라 안전 사고를 예방할 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 안전장치{SAFETY OF TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로, 특히 압축기의 이상 운전 발생시 초기에 감지하여 시스템을 정지시킴에 의해 시스템의 파손을 방지할 수 있도록 한 터보 압축기의 안전장치에 관한 것이다.

회전축의 무게를 최소화할 수 있도록 한 터보 압축기의 회전축 조립체에 관한 것이다.

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

도 1은 상기 터보 압축기의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 모터실(M)이 형성된 모터케이싱(1)의 모터실(M)에 모터(2)가 장착되며 상기 모터(2)에 소정의 길이를 갖는 회전축(3)이 결합되고 상기 모터케이싱(1)의 양측에 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)가 각각 결합됨과 아울러 그 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)에 회전축(3)을 지지하는 저어널 베어링(Journal Bearing)(R)이 각각 장착되며 상기 모터실(M)의 양측에 제1,2 압축실(P1)(P2)이 각각 형성된다.

상기 제1 압축실(P1)은 제1 베어링 플레이트(4)에 결합되는 쉬라우드 부재(6) 및 디퓨져 케이싱(7)에 의해 형성되고 상기 제2 압축실(P2)은 제2 베어링 플레이트(5)에 결합되는 볼류트 케이싱(8) 및 그 볼류트 케이싱(8)에 결합되는 대퓨져커버(9)에 의해 형성된다.

그리고 상기 회전축(3)의 양단부에 제1,2 임펠러(10)(11)가 각각 결합되어 상기 제1,2 압축실(P1)(P2)에 회전 가능하도록 각각 위치하게 된다.

미설명 부호 T는 회전축을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링(Thrust Bearing)이며, 12는 상기 스러스트 베어링을 지지하는 베어링 커버이다.

상기한 바와 같은 터보 압축기는 전원이 인가되어 모터(2)가 구동하게 되면 그 구동력이 회전축(3)을 통해 제1,2 임펠러(10)(11)에 각각 전달되어 제1,2 임펠러(10)(11)가 고속으로 회전하게 된다. 상기 제1,2 임펠러(10)(11)의 회전력에 의해 냉매 가스가 상기 모터케이싱(1)의 일측에 형성된 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)내로 흡입되어 모터실(M)을 거치면서 제1 베어링 플레이트(4)에 형성된 제1 가스통로(F1)를 통해 제1 압축실(P1)로 흡입된다. 상기 제1 압축실(P1)에서 1단 압축된 냉매 가스는 상기 제2 압축실(P2)과 연통된 제2 가스통로(F2)를 통해 제2 압축실(P2)로 흡입되어 제2 압축실(P2)에서 2단 압축된 다음 제2 압축실(P2)과 연통되도록 결합된 토출관(13)을 통해 토출된다.

상기 과정에서 제1,2 임펠러(10)(11)가 각각 삽입되어 회전하는 제1,2 압축실(P1)(P2)의 압력차에 의해 회전축(3)에 축 방향으로 힘이 작용하게 되며 그 축 방향으로 작용하는 힘은 스러스트 베어링(T)에 의해 지지되고 또한 회전축(3) 및 그 회전축(3)에 결합되는 부품 등에 의한 자중에 의해 회전축에 반경 방향으로 힘이가해지게 되며 그 반경 방향 힘은 저어널 베어링(R)에 의해 지지된다.

상기 터보 압축기는 임펠러(10)(11)가 고속으로 회전하면서 냉매 가스를 압축하게 되므로 보통 윤활유를 사용하지 않고 기체의 가스층을 이용한 가스 베어링이 사용되며 그 일례로 그루브 형태의 베어링, 틴틀 패드 형태의 베어링, 포일 형태의 베어링 등이 사용된다.

그러나 상기한 바와 같은 터보 압축기에서 모터의 고속 회전이 회전축(3)을 통해 임펠러(10)(11)에 전달되어 임펠러(10)(11)가 고속 회전하면서 냉매 가스를 압축시키게 되므로 모터(2) 및 회전축(3) 그리고 임펠러(10)(11) 등으로 구성되는 회전체 및 그와 연결되는 부품들 중 문제가 발생되어 비정상적인 운전이 이루어질 경우 회전체의 운동에너지에 의해 시스템이 파손될 뿐만 아니라 안전사고를 유발시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 압축기의 이상 운전 발생시 초기에 감지하여 시스템을 정지시킴에 의해 시스템의 파손을 방지할 수 있도록 한 터보 압축기의 안전장치를 제공함에 있다.

도 1은 터보 압축기의 단면도,

도 2는 본 발명의 터보 압축기 안전장치가 구비된 터보 압축기의 단면도,

도 3,4는 본 발명의 터보 압축기 안전장치의 주요부분을 각각 확대 도시한 정면도,

도 5는 본 발명의 터보 압축기 안전장치의 제어 계통도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

2 ; 모터 3 ; 회전축

10,11 ; 임펠러 20 ; 제1 온도 센서

30 ; 제2 온도 센서 40 ; 컨트롤러

P1,P2 ; 압축실 R ; 저어널 베어링

T ; 스러스트 베어링

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 모터에 결합되어 모터의 회전력을 전달하는 회전축과, 상기 회전축의 양단부에 결합됨과 아울러 서로 연통되는 두 개의 압축실에 각각 위치하는 임펠러와, 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 저어널 베어링과 상기 회전축을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성된 터보 압축기에 있어서, 상기 저어널 베어링측과 스러스트 베어링측에 각각 설치되어 그 저어널 베어링과 스러스트 베어링의 온도를 각각 감지하는 제1,2 온도 센서와, 상기 제1,2 온도 센서에 연결되어 그 제1,2 온도 센서에서 감지되는 온도 중 하나의 온도 센서가 설정 온도 이상만 되어도 전원 공급을 차단시키는 컨트롤러를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 안전장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 안전장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 안전장치 일례가 구비된 터보 압축기의 일례를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 터보 압축기는 내부에 모터가 장착되는 모터 삽입공간(S) 및 그 모터 삽입공간(S)과 연통되도록 흡입구(1a)가 형성된 모터케이싱(1)의 모터 삽입공간(S)에 모터(2)가 장착되고 그 모터(2)에 회전축(3)이 결합된다.

그리고 상기 모터케이싱(1)의 양측에 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)가 모터 삽입공간(S)을 복개하도록 각각 결합되며 그 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)에 회전축(3)을 반경 방향으로 지지하는 저어널 베어링(R)이 각각 결합되어 회전축(3)을 지지하게 된다.

그리고 상기 저어널 베어링(R)에 온도를 감지하는 제1 온도 센서(20)를 부착하게 된다. 상기 저어널 베어링(R)은 그 형태가 다양하며 그 일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 다수개의 포일(B)이 베어링 플레이트(4)(5)의 내주면에 결합되어 회전축(3)을 지지하는 포일 형태가 적용된다. 상기 제1 온도 센서(20)는 베어링 플레이트(4)(5)에 압입되는 포일(B)의 절곡부(e)에 장착됨이 바람직하다.

상기 모터 삽입공간(S)과 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)의 내측면(4a)(5a)들에 의해 모터실(M)이 형성되며 상기 제1 베어링 플레이트(4)의 측부에 형성되는 제1 압축실(P1)과 연통되도록 제1 베어링 플레이트(4)에 제1 가스통로(f1)가 형성된다.

상기 제1 베어링 플레이트(4)의 측면에 소정 형상으로 형성되는 쉬라우드 부재(6) 및 디퓨져 케이싱(7)에 의해 제1 압축실(P1) 및 가스가 유동하는 제2 가스통로(f2)가 형성되며 그 제1 압축실(P1)에 상기 회전축(3)의 단부에 결합되는 제1 임펠러(10)가 위치하게 된다.

상기 제2 베어링 플레이트(5)의 측면에 회전축(3)을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링(T) 및 그 스러스트 베어링(T)을 복개하는 베어링 커버(12)가 결합된다.

그리고 상기 스러스트 베어링(T)에 제2 온도 센서(30)가 부착된다. 상기 스러스트 베어링(T)은 그 형태가 다양하며 그 일례로, 도 4에 도시한 바와 같이, 다수개의 포일이 겹쳐지도록 결합되어 이루어진 포일 다층형 포일 형태가 적용된다. 그리고 상기 제2 온도 센서(30)가 상기 다층형 포일의 베이스 포일(g)에 부착됨이 바람직하다.

소정의 형상으로 형성된 볼류트 케이싱(8) 및 디퓨져커버(9)가 상기 베어링커버(12)를 복개하도록 제2 베어링 플레이트(5)에 결합되어 제2 압축실(P2) 및 그 제2 압축실(P2)로 가스가 유입되는 제3 가스통로(f3)가 형성되며 그 제2 압축실(P2)에 회전축(3)의 단부에 결합되는 제2 임펠러(11)가 위치하게 된다. 그리고 상기 제2 압축실(P2)과 연통되도록 토출관(13)이 결합되고, 상기 제2,3가스통로(f2)(f3)는 제4 가스통로(f4)에 의해 연통된다.

그리고 상기 저어널 베어링(R)측에 부착되는 제1 온도 센서(20)와 스러스트 베어링(T)측에 부착되는 제2 온도 센서(30)는 컨트롤러(Controller)(미도시)와 연결된다.

상기 온도 센서는 열이 가장 많이 발생되는 부분에 부착됨이 바람직하다.

이하, 본 발명의 터보 압축기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 전원이 인가되어 모터(2)가 고속으로 회전하게 되면 그 회전력이 회전축(3)을 통해 제1,2 임펠러(10)(11)에 전달되어 제1,2 임펠러(10)(11)가 고속 회전하게 된다. 상기 제1,2 임펠러(10)(11)가 제1,2 압축실(P1)(P2)에서 회전함에 따라 흡입구(1a)로 흡입된 냉매 가스가 모터실(M) 및 제1 가스통로(f1)를 통해 제1 압축실(P1)로 흡입된다. 상기 제1 압축실(P1)에서 1단 압축된 냉매 가스는 1단 압축되어 제2 가스통로(f2)와 제4 가스통로(f4) 그리고 제3 가스통로(f3)를 통해 제2 압축실(P2)로 흡입되고 그 제2 압축실(P2)에서 냉매 가스가 2단 압축되어 토출관(13)을 통해 토출된다.

상기 과정에서, 설계상으로 오류나 기타 원인으로 설계 영역을 벗어난 비정상적인 운전이 이루어지게 되면 가장 먼저 회전축(3)을 지지하는 베어링(R)(T)의 표면 온도가 상승하게 되어 베어링 기능이 저하되며 그 베어링의 기능 저하로 인하여 상대적으로 마찰열이 증가하게 되어 온도를 상승시키게 된다. 이때, 저어널 베어링(R)측에 부착된 제1 온도 센서(20)나 스러스트 베어링(T)측에 부착된 제2 온도 센서(30) 중 하나의 온도 센서라도 설정된 온도 이상의 온도가 감지되면 컨트롤러(40)에서 이를인식하여 전원을 차단하게 된다. 도 5는 본 발명의 안전장치를 제어하는 계통도이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기의 안전장치는 터보 압축기의 운전 중 비정상적인 운전이 이루어질 경우 그 비정상적인 운전에 의해 발생되는 열을 감지하여 시스템의 전원을 차단하게 됨으로써 시스템의 파손을 방지하게 될 뿐만 아니라 안전 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

Claims

모터에 결합되어 모터의 회전력을 전달하는 회전축과, 상기 회전축의 양단부에 결합됨과 아울러 서로 연통되는 두 개의 압축실에 각각 위치하는 임펠러와, 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 저어널 베어링과 상기 회전축을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성된 터보 압축기에 있어서, 상기 저어널 베어링측과 스러스트 베어링측에 각각 설치되어 그 저어널 베어링과 스러스트 베어링의 온도를 각각 감지하는 제1,2 온도 센서와, 상기 제1,2 온도 센서에 연결되어 그 제1,2 온도 센서에서 감지되는 온도 중 하나의 온도 센서가 설정 온도 이상만 되어도 전원 공급을 차단시키는 컨트롤러를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기의 안전장치.