KR100379497B1 - 터보 압축기의 구동축 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 트러스트 부쉬를 구동축과 일체 형성하여 구동축과 트러스트 부쉬를 체결시 발생하는 오차를 줄여, 궁극적으로 압축기 성능을 향상은 물론 압축기 제조공정을 단순화시킬 수 있는 터보 압축기의 구동축을 제공한다.

본 발명은 양단부에 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러가 체결되며, 구동모터에 의해 회전시 레이디얼 베어링에 의해 반경방향이 지지되고, 축방향에 직교설치된 트러스트 부쉬가 트러스트 베어링에 인접하여 축방향을 지지하며 회전되는 터보 압축기의 구동축에 있어서,

상기 트러스트 부쉬는 구동축에 일체 형성된 구성으로 이루어진다.

Description

터보 압축기의 구동축{Rotating shaft of turbo compressor}

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터에 의해 임펠러를 회전시켜 유체를 압축하도록 하는 터보 압축기의 구동축에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적인 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로, 이러한 압축기는 크게 왕복동식 및 스크롤식, 원심식(통상 터보식) 그리고 베인식(통상 회전식)으로 구분된다.

이중에서 터보 압축기는 와류 펌프와 같이 임펠러의 회전력을 이용하여 유체를 축 방향으로 흡입하였다가 원심 방향으로 토출시키면서 압축하는 것으로 통상 2단 압축식 터보 압축기가 널리 알려져 있다. 이러한 터보 압축기는 건물의 중앙 제어식 공기조화기와 같이 주로 대용량 터보 압축기가 사용되고 있었으나, 최근에는 일반 가정용 공기 조화기에도 적용 가능한 소형 터보 압축기가 개발되고 있는 실정이다.

상기 터보 압축기는 임펠러(압축실)의 개수에 따라 1단, 2단.. 등으로 구분되며, 상기 임펠러의 배열 형태에 따라 백 투 백(back to back) 타입 또는 페이스 투 페이스(face to face) 타입으로 구분될 수 있다.

이하 도 2를 참조하여 종래 터보 압축기의 구성을 개략적으로 설명한다.

도 2 는 종래의 2단 압축식 소형 압축기를 도시한 도면으로서, 소정의 내부 체적을 갖는 모터 케이싱(2)과 상기 모터 케이싱(2)의 양측에 복개되는 제 1 베어링 플레이트(10) 및 제 2 베어링 플레이트(20)와, 상기 제 1 베어링 플레이트(10)의 외측면에 장착되는 슈라우드 플레이트(11)와, 상기 슈라우드 플레이트(11)를 수용하면서 제 1 베어링 플레이트(10)의 외측면과 접촉, 체결되는 제 1 디퓨저 케이싱(12)과, 상기 제 2 베어링 플레이트(20)의 외측면에 장착되는 트러스트 베어링 커버(21)와, 상기 트러스트 베어링 커버(21)를 수용한 제 2 베어링 플레이트(20)의 외주면에 장착되는 볼류트 케이싱(24)과, 상기 볼류트 케이싱(24)의 외측면에 장착되는 제 2 디퓨저 케이싱(22)과, 상기 모터 케이싱(2)의 내부에 장착되는 구동 모터(4)의 로터(32:rotor)에 압입되고 양단부가 상기한 제 1 베어링 플레이트(10) 및 제 2 베어링 플레이트(20)를 관통하는 구동축(3)과, 상기 구동축(3)의 일단에 고정되고 상기한 슈라우드 플레이트(11)와 제 1 디퓨저 케이싱(12)으로 제한된 공간으로 이루어지는 제 1 압축실(16)에 배치되는 제 1 임펠러(18)와, 상기 구동축(3)의 타단에 고정되고 상기한 볼류트 케이싱(24)과 제 2 디퓨저 케이싱(22)으로 제한된 공간으로 이루어지는 제 2 압축실(26)에 배치되는 제 2 임펠러(28)와, 상기 제 1 베어링 플레이트(10) 및 제 2 베어링 플레이트(10)에 장착되어 구동축(3)의 축방향을 지지하는 트러스트 베어링(27)을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 터보 압축기의 작동과정에 대하여 도면을 참조하면서 이하 설명한다.

구동모터(4)에 전원이 인가되면 상기 구동모터(4)에 의하여 로터(32)와 함께 구동축(3)이 레이디얼 베어링(13a)(13b) 및 트러스트 베어링(23)에 의해 지지되어 회전을 하게 되고, 이와 함께 상기 구동축(3)의 양단에 고정된 제 1 임펠러(18) 및 제 2 임펠러(28)가 회전을 하게 된다. 이때 흡입관(40)을 통하여 모터 케이싱(2) 내부로 흡입되는 냉매가스는 제 1 가스 통로(15a) 및 제 1 흡입공간(25a)을 통해 제 1 압축실(16)로 흡입되어 제 1 임펠러(18)에 의해서 1단 압축되고, 상기 1단 압축된 가압축가스는 다수개의 제 2 가스통로(15b) 및 제 2 흡입공간(25b)을 통해 제 2 압축실(26)로 흡입되어 제 2 임펠러(28)에 의해 2단 압축되며, 그 2단 압축된 압축가스는 볼류트 케이싱(24)에 의해 모아져 토출관(50)을 통해 토출된다.

도 3 에는 도 2 에 도시된 종래 터보 압축기에서 구동모터(4)에 의해 회전하는 구동축(3)의 단면을 도시하였다.

도 3에서 보는 바와 같이, 상기 구동축(3)에는 트러스트 베어링(23)과 맞닿는 트러스트 부쉬(27)가 체결되는바 상기 체결수단으로 볼트(27a)를 사용하였다.

상술한 바와 같이 트러스트 부쉬(27)를 구동축(3)에 볼트(27a)로 체결함으로써, 제조 공정이 복잡해짐은 물론, 트러스트 부쉬(27) 자체의 형상 오차나 볼트 체결 불량에 의한 오차로 인하여 트러스트 부쉬(27)가 트러스트 베어링(23) 상에서 회전시 안정적으로 회전하지 못하게 되고, 이러한 회전 불안정은 구동축의 양단에 체결된 제 1임펠러 및 제 2 임펠러에 누적되어 슈라우드 면과의 접촉이 불량해지거나 압축기 성능 저하를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 새롭게 안출된 발명으로서, 터보 압축기의 트러스트 부쉬를 구동축과 일체 형성하여 구동축과 트러스트 부쉬를 체결시 발생하는 오차를 줄여, 궁극적으로 압축기 성능을 향상은 물론 압축기 제조공정을 단순화시킬 수 있는 터보 압축기의 구동축을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 터보 압축기의 구동축을 도시한 단면도.

도 2 는 종래 일반적인 소형 터보 압축기의 개략적인 단면도.

도 3 은 종래 소형 터보 압축기의 구동축을 도시한 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

23: 트러스트 베어링 30: 구동축

32: 로터 37: 트러스트 부쉬

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양단부에 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러가 체결되며, 구동모터에 의해 회전시 레이디얼 베어링에 의해 반경방향이 지지되고, 축방향에 직교설치된 트러스트 부쉬가 트러스트 베어링에 인접하여 축방향을 지지하며 회전되는 터보 압축기의 구동축에 있어서,

상기 트러스트 부쉬는 구동축에 일체 형성된 구성으로 이루어진다.

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명을 설명하기에 앞서, 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 기술과 일치하는 부분에 대해서는 종래 도면부호를 그대로 인용하기로 한다.

도 1 에는 본 발명에 의한 터보 압축기의 구동축 단면도를 도시하였다.

도면을 참조하면, 상기 구동축(30)은 일단에 제 1 임펠러 체결부(31), 타단에 제 2 임펠러 체결부(33)가 형성되어 있으며 몸체 중앙에는 외주로 로터(32)가 설치되어 있다. 상기 로터(32)와 구동축(30)은 일체로 형성되어 로터(32)가 회전하면서 구동축(30)이 회전하고 이에 따라 체결된 제 1 임펠러(18:도 2참조)와 제 2 임펠러(28:도 2참조)도 회전하게 되는 것이다.

종래 터보 압축기를 도시한 도 2를 다시 참조하면, 상기 구동축(30)에서 축과 직교하는 방향 즉, 반경방향으로는 레이디얼 베어링(13)과 인접하여 구동축(30)이 회전할 수 있도록 지지하고 있으며, 제 2 임펠러 체결부(33)측에는 트러스트 베어링(23)이 인접하여 구동축(30) 회전시 축방향을 지지한다.

상기 구동축(30)에는 상기 트러스트 베어링(23)과 접촉시 트러스트 부쉬(37)가 개재,설치되는바 본 발명의 구동축(30)은 금형에서 제조할 때 트러스트 부쉬(37)를 주물로 일체 성형시킨다. 상기 트러스트 부쉬(37)는 트러스트 베어링(23)과 접촉하여 구동축(30)이 회전시에 축방향을 지지하면서 회전 안정성을 향상시키는 역할을 한다.

이하 본 발명에 의하여 트러스트 부쉬(37)가 일체 형성된 터보 압축기 구동축(30)의 작용에 대하여 설명한다.

구동축(30)에 설치된 로터(32)가 구동모터(4)에 의해 회전하게 되면구동축(30) 역시 회전하게 된다. 상기 구동축(30)의 회전을 지지하는 베어링으로는 전술한 바와 같이 크게 레이디얼 베어링(13)과 트러스트 베어링(23)이 있는데 상기 레이디얼 베어링(13)은 구동축(30)의 축방향과 직교하는 반경방향을 지지하고, 상기 트러스트 베어링(23)은 회전하는 구동축(30)의 하단에서 축방향을 지지한다.

구동축(30)과 일체로 형성된 트러스트 부쉬(37)는 트러스트 베어링(23)에 배면이 접촉되는바 트러스트 부쉬(37) 부착 상태가 불량하면 구동축(30)의 회전이 불안정해지고, 이는 바로 제 1 임펠러(18:도 2참조) 및 제 2 임펠러(28:도 2참조)의 회전에 영향을 주어 최적화된 압축기 성능을 구현할 수 없게 된다. 본 발명에 관련된 트러스트 부쉬(37)는 구동축(30) 제조시 금형상에서 일체로 형성시켜 종래의 체결과정을 생략함으로써 제조공정의 단순화를 이룰 수 있으며, 볼트 등의 체결수단에 의해 체결과정에서 발생할 수 있는 불량을 저감시킬 수 있다. 이로 인해 압축기 성능 향상에 기여하게 된다.

또한 공정 부품수가 감소되어 압축기 제조 원가가 절감되어 생산성이 향상되는 잇점이 있다.

터보 압축기의 구동축에 트러스트 부쉬를 일체로 형성함으로써, 트러스트 부쉬 자체 형상오차, 혹은 체결불량으로 인한 오차로 발생할 수 있는 임펠러 회전불량을 제거하여 압축기 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 압축기 제조부품 수를 줄이고, 제조공정을 단순화함으로써, 원가 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명에 기술된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 양단부에 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러가 체결되며, 구동모터에 의해 회전시 레이디얼 베어링에 의해 반경방향이 지지되고, 축방향에 직교설치된 트러스트 부쉬가 트러스트 베어링에 인접하여 축방향을 지지하며 회전되는 터보 압축기의 구동축에 있어서,

   상기 트러스트 부쉬(37)는 구동축(30)에 일체 형성된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동축과 트러스트 부쉬는 같은 금형에서 주물로 형성된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축
3. 삭제