KR100353771B1 - 송풍기의 베어링 방열구조 - Google Patents

Abstract

모터축을 지지하는 베어링 주위에 발생하는 열을 외부로 방출함으로써 베어링이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 모터축 끝단을 지지하는 송풍기 일측에 방열수단을 설치하는 송풍기의 베어링 방열구조가 개시되어 있다. 본 발명은 중앙에 모터축의 관통을 위한 축공이 형성되어 있고 상기 상부케이스의 중앙부에 장착되는 베이스판; 하부면 중앙에 모터축의 관통을 위한 축공이 형성되어 있고 상기 베이스판으로부터 상부로 이격되어 설치되는 베어링하우징; 상기 베어링하우징에 일체로 형성되어 있고 그로부터 하방으로 연장되어 상기 베이스판에 고정설치되는 다수의 다리부; 상기 모터축을 지지하기 위하여 상기 베어링하우징 내부의 하부면에 인접하여 설치되는 제 1베어링; 상기 모터축을 더 안정되게 지지하기 위하여 상기 제 1베어링으로부터 상방으로 이격되어 설치되는 제 2베어링; 상기 제 1베어링과 제 2베어링 사이에 설치되는 스페이서; 및 상기 베어링하우징의 상부를 덮기 위해 설치되는 덮개를 포함한다.

Description

송풍기의 베어링 방열구조{RADIATING STRUCTURE OF BEARING IN BLOWER}

본 발명은 송풍기의 베어링 방열구조에 관한 것으로, 보다 상세히는 모터축을 지지하는 베어링 주위에 발생하는 열을 외부로 방출함으로써 베어링이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 모터축 끝단을 지지하는 송풍기 일측에 방열수단을 설치하는 송풍기의 베어링 방열구조에 관한 것이다.

일반적으로, 송풍기는 유동을 일으키는 임펠러(impeller), 임펠러로 들어가고 나오는 유동을 안내하는 케이싱(casing)으로 이루어진다. 송풍기의 분류 방법에는 여러 가지가 있는데 가장 일반적인 방법은 날개차를 통과하는 유동의 특성에 의한 분류이며, 그것은 축류 송풍기, 원심 송풍기, 루츠 송풍기로 나눈다.

축류 송풍기는 공기의 유동이 임펠러의 회전축과 평행 방향으로 발생하는 것으로, 이 경우에는 임펠러 입구와 출구의 유동 방향이 모두 회전축과 일치한다. 프로펠러형 송풍기, 즉 보통의 가정용 선풍기가 여기에 속한다. 축류 송풍기는 에너지가 주로 유체의 속도를 증가시키는 데 사용되며, 따라서 유량은 많이 필요하나 압력은 그리 필요하지 않은 곳에 사용된다.

원심 송풍기는 공기의 에너지가 임펠러의 회전에서 받는 원심력에 의해 얻어지는 것으로, 보통 임펠러 입구 유동은 회전축 방향이나 출구 유동은 회전축의 직각 방향이 되도록 나선형의 케이싱을 사용하는 경우와 임펠러 입구 유동과 출구 유동이 둘 다 회전축 방향이 되도록 튜브형 케이싱을 사용하는 경우로 크게 구별된다.

루츠 송풍기는 원리적으로는 회전펌프의 하나이다. 누에고치 모양의 로터(회전자) 또는 날개깃이 3개인 로터 2개와 벽 사이에 기체를 넣어 밀폐시키고, 저압쪽에서 고압쪽으로 기체를 이동시킨다. 이동 중에 기체를 기계적으로 압축하지 않으므로 고압에서는 효율이 떨어진다. 광산을 비롯해서 일반 산업용으로 사용되며, 소형고속 ·대형저속인 내연기관의 과급용(過給用) 및 소기용(掃氣用)으로 사용된다.

본래 송풍기는 산업분야에서 매우 광범위하게 사용되는 공기 기계로서, 일예를 들면 폐수처리장, 양어장, 섬유기계분야, 공작기계분야, 포장지 및 반송용 장치, 식품기계분야, 의료기계분야, 플라스틱기계분야, 인쇄기계분야, 도금기계분야, 세탁기계분야, 환기 및 배출장치분야, 및 발전소분야 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 송풍기는 모터의 구동에 의해 임펠러가 회전함으로써 흡입공기를 고압의 공기로 배출하게 되는데, 이런 작동을 위해 모터의 모터축이 송풍기의 일측에 베어링에 의해 지지되어 회전하게 된다. 이때, 공기압축에 따른 임펠러 및 케이싱과 공기와의 마찰열과 축의 고속 회전에 의한 베어링 마찰열에 의하여 베어링의 온도가 상승하여 베어링의 수명이 단축되어 베어링이 파손되는 문제점이 있었다.

도 1은 종래 송풍기의 구조를 도시한 사시도로서, 도 1을 참조하여 종래의 송풍기를 설명하면 다음과 같다.

종래의 송풍기(70)는 브라켓(75)을 통해 모터(60)와 결합되어 있어,모터(60)의 구동에 의해 공기를 흡입하여 고압의 공기를 외부로 토출한다.

더 상세하게 살펴보면, 송풍기(70)는 크게 하부케이스(10), 임펠러(20), 및 상부케이스(30)로 구성된다. 상기 하부케이스(10)는 그 외관 일측에 모터(60)와 결합되는 브라켓(75)이 일체로 장착되며, 공기를 흡입하기 위한 흡입구(13)와 고압의 공기를 배출하기 위한 토출구(15)가 형성되어 있고 하부케이스(10)의 중심에는 모터축(65)이 관통할 수 있도록 축공(17)이 형성되어 있다.

상기 임펠러(20)는 상기 하부케이스(10)에 동심으로 안착되어 상기 축공(17)을 관통한 모터축(65)과 결합된다. 따라서, 임펠러(20)가 모터(60)에 의해 구동하는 모터축(65)과 함께 회전함으로써 그 회전력에 의해 흡입구(13)를 통해 흡입된 공기가 고압의 공기로 변환하게 되고 그 고압의 공기가 토출구(15)를 통해 외부로 방출하여 다양한 기능을 하게 되는 것이다.

그리고, 임펠러(20)가 하부케이스(10)에 안착된 상태에서 상부케이스(30)가 하부케이스(10) 상에 위치하여 덮개 역할을 하고, 특히 그 중앙에 위치한 베어링하우징(40) 내의 베어링(50)이 상기 모터축(65)의 끝단을 지지하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 송풍기(70)는 베어링하우징(40)이 폐쇄되어 있기 때문에 공기압축에 따른 임펠러 및 케이싱과 공기와의 마찰열에 의하여 케이싱의 온도상승과 함께 축의 고속 회전에 의한 베어링마찰열에 의하여 베어링의 온도는 상승하여 베어링의 수명이 단축된다. 그러므로 이러한 베어링의 온도상승은 베어링(50)을 쉽게 파손시킬 수 있고, 파손된 베어링(50)을 교체하기 위해서는 상기 상부케이스(30)를 해체하거나 상부케이스(30) 자체를 교환해야 하는 문제점이있었다.

따라서, 베어링 주위에 발생하는 고열을 최대한 방지할 수 있는 송풍기 구조에 대한 요구가 지속적으로 있어 왔고, 이에 대한 연구 또한 계속되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 송풍기의 베어링 주위에 발생하는 고열을 최대한 방지할 수 있도록 한 송풍기의 베어링 방열구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 베어링의 파손시 베어링의 교환을 용이하게 할 수 있도록 한 송풍기의 베어링 방열구조를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 송풍기 구조를 도시한 분해사시도.

도 2는 본 발명에 따른 송풍기의 베어링 방열구조를 도시한 분해사시도.

도 3은 본 발명에 따른 송풍기에서 방열수단을 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 방열수단을 다른 송풍기에 장착한 것을 도시한 분해사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 하부케이스 120 : 제 1임펠러

120' : 제 2임펠러 130 : 상부케이스

117, 133, 215, 245 : 축공 140 : 제 1격판

140' : 제 2격판 143, 143' : 개구부

160 : 모터 165 : 모터축

200 : 방열수단 210 : 베이스판

220 : 제 1베어링 230 : 제 2베어링

240 : 베어링하우징 245 : 다리부

250 : 덮개 260 : 스페이서

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 송풍기의 베어링 방열구조는 회전축을 갖는 축동력발생부가 결합되는 하부케이스, 상기 하부케이스에 대응되어 결합되는 상부케이스, 상기 하부케이스와 상부케이스 사이에 수용되고 상기 하부케이스의 중심을 관통하는 상기 회전축에 결합되는 적어도 하나 이상의 임펠러를 구비하는 송풍기에 있어서, 중앙에 회전축의 관통을 위한 축공이 형성되어 있고 상기 상부케이스의 중앙부에 장착되는 베이스판; 하부면 중앙에 회전축의 관통을 위한 축공이 형성되어 있고 상기 베이스판으로부터 상부로 이격되어 설치되는 베어링하우징; 상기 베어링하우징에 일체로 형성되어 있고 그로부터 하방으로 연장되어상기 베이스판에 고정설치되는 한 개 이상의 다리부; 상기 회전축을 지지하기 위하여 상기 베어링하우징 내부의 하부면에 인접하여 설치되는 베어링; 및 상기 베어링하우징의 상부를 덮기 위해 설치되는 덮개를 포함한다.

또한, 상기 베어링은, 베어링하우징 내부의 하부면에 인접하여 설치되는 제 1베어링; 및 상기 회전축을 더 안정되게 지지하기 위하여 상기 제 1베어링으로부터 상방으로 이격되어 설치되는 제 2베어링을 구비하고,

상기 제 1 및 제 2베어링의 간격을 유지시키고 그리스를 충진시킬 공간을 형성시키기 위해 상기 제 1베어링과 제 2베어링 사이에 스페이서가 설치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1베어링과 제 2베어링의 사이에는 윤활 작용 향상을 위해 그리스가 충진되고, 상기 베어링하우징의 몸체부 일측에는 그리스의 충진을 위해 니플이 장착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 송풍기의 베어링 방열구조에 대해 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 설명의 용이성을 위하여 축동력발생부를 모터로 한정하여 기술하고 그에 따른 축동력발생부의 회전축을 모터축으로 한정하여 기술하였다.

상기에도 언급한 바와 같이, 송풍기는 공기의 유동방향에 따라서 다양한 형태를 가지며 임펠러의 개수에 따라서도 그 형상이 달라질 수 있다.

본 발명은 모터축을 지지하기 위한 베어링하우징의 구조를 변경한 것으로 송풍기의 종류에 구애받지 않고 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 구성 및 동작의설명에 있어서는 대표적으로 임펠러가 두 개인 송풍기를 사용하여 설명하도록 할 것이며, 이는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아님을 밝혀둔다.

도 2는 본 발명에 따른 송풍기의 베어링 방열구조를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 송풍기에서 방열수단을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 단면도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송풍기(170)는 크게 모터축(165:회전축)을 갖는 모터(160)가 결합되는 하부케이스(110), 상기 하부케이스(110)에 대응되어 결합되는 상부케이스(130), 상기 하부케이스(110)와 상부케이스(130) 사이에 수용되고 상기 하부케이스(110)의 중심을 관통하는 상기 모터축(165)에 결합되는 제 1임펠러(120) 및 제 2임펠러(120'), 및 상기 제 1임펠러(120)와 제 2임펠러(120') 사이에 장착되어 임펠러들의 간섭을 방지하고 공기의 흐름을 유도하는 제 1격판(140) 및 제 2격판(140')으로 구성된다.

이때, 상기 하부케이스(110)의 저면 일측에는 공기를 흡입하기 위한 흡입구(113)가 형성되어 있고, 그 중앙에는 모터축(165)이 관통하기 위한 축공(117)이 형성되어 있다.

상기 하부케이스(110)에는 제 1임펠러(120)가 동심으로 위치하여 모터축(165)에 결합된다. 그리고, 상기 제 1임펠러(120)의 상부에는 제 1격판(140)이 설치되는데, 상기 제 1격판(140)에는 상기 제 1임펠러(120)의 회전에 의해 압축된 공기가 상방으로 유동하기 위한 개구부(143)가 형성되어 있다.

따라서, 상기 하부케이스(130)와 상기 제 1격판(140) 사이에는 상기 제 1임펠러(120)가 위치하고, 상기 제 1임펠러(120)의 외주부를 따라 공기의 유로가 형성되어 상기 개구부(143)로 이어진다.

또한 상기 제 1격판(140)의 상부에는 그에 대응하는 제 2격판(140')이 설치되는데, 상기 제 2격판(140')에도 공기의 유동을 위한 개구부(143')가 형성되어 있다.

상기 제 2격판(140')과 상기 상부케이스(130)의 사이에 상기 제 2임펠러(120')가 설치되어 있고, 제 2임펠러(120')도 상기 모터축(165)과 결합되어 그의 회전에 의해 함께 회전한다. 따라서, 상기 제 2임펠러(120')가 회전함에 따라 개구부(143')를 통해 이동해 온 압축공기는 더욱 고압으로 압축되고 최종적으로 압축된 공기는 상기 제 2임펠러(120')의 외주부를 따라 형성된 유로를 따라 이동하여 상부케이스(130)에 형성된 토출구(115)를 통하여 필요한 장소로 공급되게 된다.

즉, 상기 상부케이스(130)의 일측에는 상기 토출구(115)가 형성되어 있어 별도의 공급라인을 통해 외부의 응용기계들에 연통되고, 그 중앙부에는 모터축(165)이 관통할 수 있는 축공(133)이 형성되어 있다.

이러한 송풍기에 있어서, 상기 상부케이스(130)의 중앙부에는 본 발명의 주요 특징인 베어링의 방열수단(200)이 장착되는 것이다.

본 발명에 따른 베어링의 방열수단(200)에 대해 보다 상세히 설명하면, 상기 상부케이스(130)의 중앙부에 장착되는 베이스판(210)과 상기 베이스판(210)으로부터 상방으로 이격되어 설치되는 베어링하우징(240)으로 이루어지며, 베어링하우징(240)은 베이스판(210)과 일체로 형성되면서 공간부를 형성할 수 있도록 한 개 또는 다수의 다리부(245)가 형성되어 하방으로 연장되어 상기 베이스판(210)에 고정설치된다. 이렇게 되면, 상기 다수의 다리부(245) 사이에는 공간이 형성되고 그로인해 송풍기 본체 내부의 열 전단을 차단시키면서 상기 베어링하우징(240) 내부에서 발생하는 열을 용이하게 냉각시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 베이스판(210)의 중앙에는 모터축(165)의 관통을 위한 축공(215)이 형성되어 있고, 상기 베어링하우징(240)의 하부면(247) 중앙에는 모터축(165)의 관통을 위한 축공(246)이 형성되어 있다.

한편, 상기 베어링하우징(240)의 내부에는 단수의 베어링 또는 다수의 베어링들이 상기 모터축(165)을 지지하기 위하여 내장되는데, 본 발명에 의하면 상기 베어링하우징(240) 내부의 하부면(247)에 인접하여 단수의 베어링이 설치된다. 또한, 한 개 이상 다수의 베어링인 경우 제 1베어링(220)이 설치되고, 제 2베어링(230)이 상기 모터축(165)을 더 안정되게 지지하기 위하여 상기 제 1베어링(220)으로부터 상방으로 이격되어 설치된다. 또한, 상기 제 1베어링(220)과 제 2베어링(230) 사이에는 베어링의 간격을 유지시키고 그리스를 충진시킬 공간을 형성시키는 스페이서(260)가 설치된다.

또한, 상기 제 1베어링(220)과 제 2베어링(230)의 사이에는 윤활을 위해 그리스가 충진되는데, 그리스의 충진은 상기 베어링하우징(240)의 몸체부 일측에 장착된 니플(270)을 통해 이루어진다.

아울러, 상기 베어링은 필요에 따라 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉, 본 발명에서는 설명을 위해 두 개의 베어링을 가진 구조에 대해 기재하였지만, 하나또는 그 이상일 수 있다는 것이다.

최종적으로, 상기 베어링하우징(240)의 상부에는 덮개(250)가 설치되어 있어, 베어링하우징(240)의 내부를 밀봉시키게 된다.

이하, 본 발명에 따른 송풍기의 베어링 방열구조의 동작에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 송풍기의 작동에 있어서, 모터(160)가 구동하여 모터축(165)이 회전하면 하부케이스(110)에 형성된 흡입구(113)를 통해 공기가 흡입되고 흡입된 공기는 제 1임펠러(120)의 회전력에 의해 고압의 공기로 압축되고 압축된 공기는 하부케이스(110)와 제 1격판(140)에 의해 형성된 공기의 유로를 따라 유동하고 개구부(143) (143')를 통해 상방으로 이동한다. 상방으로 이동된 압축공기는 제 2임펠러(120')의 회전력에 의해 더욱 고압의 공기로 압축되어 상기 상부케이스(130)와 제 2격판(140')에 의해 형성된 유로를 따라 이동하여 토출구(115)를 통해 외부기기로 공급된다.

이때, 본체 내부에는 임펠러에 의하여 고압의 공기로 압축되어 상기 상부케이스(130)와 제 2격판(140')에 의해 형성된 유로를 따라 이동하며 공기와 임펠러 케이싱등과의 마찰에 의하여 열이 발생되고 모터축(165)이 고속으로 회전하면서 베어링에서도 열이 발생된다. 상기 방열수단(200)은 발생된 본체 내부의 고열은 베어링하우징(240)과 베이스판(210) 사이에 형성된 공간, 즉 다수의 다리부(245)들 사이의 공간 때문에 송풍기 본체 내부의 열 전단을 차단시키면서 베어링 하우징에서 발생된 베어링 마찰열은 용이하게 냉각된다.

또한, 베어링부의 마찰열 발생을 억제하고 윤활을 향상시키기 위하여 그리스를 충진하고, 그리스는 상기 베어링하우징에 설치된 니플(270)을 통해 충진되거나 보충될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 설명을 용이하게 하기 위하여 송풍기 구동원을 모터로 한정하였으나, 모터이외에도 내연기관에 의하여 축동력을 발생하는 엔진, 증기터빈 등과 같은 축동력구동원일 수도 있으며, 외부동력원에 벨트 또는 체인등에 연결되어 축동력을 발생할 수 있는 풀리 등이 사용될 수도 있다. 본 발명에서는 이러한 축동력발생원을 총칭하여 축동력발생부라 한다.

또한, 상기에 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 송풍기의 베어링 방열구조는 두 개의 임펠러를 갖는 송풍기에 사용되는 것 이외에도 하나의 임펠러를 갖는 송풍기(도 5참조), 또는 다수의 임펠러를 갖는 송풍기에도 사용될 수 있는 것이다.

상기에 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 송풍기의 베어링 방열구조는 송풍기 본체 내부에서 발생된 열을 차단하고 베어링 내부에서 발생하는 마찰열을 최대한 냉각시켜 베어링 온도상승을 방지하여 베어링 수명을 연장시키며, 베어링의 파손시 베어링의 교환을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 회전축을 갖는 축동력발생부가 결합되는 하부케이스(110), 상기 하부케이스(110)에 대응되어 결합되는 상부케이스(130), 상기 하부케이스(110)와 상부케이스(130) 사이에 수용되고 상기 하부케이스(110)의 중심을 관통하는 상기 회전축(165)에 결합되는 적어도 하나 이상의 임펠러(120)를 구비하는 송풍기(170)에 있어서,

   중앙에 회전축(165)의 관통을 위한 축공(215)이 형성되어 있고 상기 상부케이스(130)의 중앙부에 장착되는 베이스판(210);

   하부면(247) 중앙에 회전축(165)의 관통을 위한 축공(246)이 형성되어 있고 상기 베이스판(210)으로부터 상부로 이격되어 설치되는 베어링하우징(240);

   상기 베어링하우징(240)에 일체로 형성되어 있고 그로부터 하방으로 연장되어 상기 베이스판(210)에 고정 설치되는 한 개 이상의 다리부(245);

   상기 회전축(165)을 지지하기 위하여 상기 베어링하우징(240) 내부의 하부면(247)에 인접하여 설치되는 베어링; 및

   상기 베어링하우징(240)의 상부를 덮기 위해 설치되는 덮개(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍기의 베어링 방열구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 베어링은,

   베어링하우징(240) 내부의 하부면(247)에 인접하여 설치되는 제1베어링(220); 및 상기 회전축(165)을 더 안정되게 지지하기 위하여 상기 제 1베어링(220)으로부터 상방으로 이격되어 설치되는 제 2베어링(230)을 구비하고,

   상기 제 1 및 제 2베어링의 간격을 유지시키고 그리스를 충진시킬 공간을 형성시키기 위해 상기 제 1베어링(220)과 제 2베어링(230) 사이에 스페이서(260)가 설치되는 것을 특징으로 하는 송풍기의 베어링 방열구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1베어링(220)과 제 2베어링(230)의 사이에는 윤활 작용 향상을 위해 그리스가 충진되는 것을 특징으로 하는 송풍기의 베어링 방열구조.
4. 제 3항에 있어서, 상기 베어링하우징(240)의 몸체부 일측에는 그리스의 충진을 위해 니플(270)이 장착되는 것을 특징으로 하는 송풍기의 베어링 방열구조.
5. 제 1항에 있어서, 상기 축동력발생부는 모터인 것을 특징으로 하는 송풍기의 베어링 방열구조.