KR100399325B1 - 터보 압축기의 트러스트 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조로 이루어짐으로써 압축기의 생산성 향상에 도움이 되는 터보 압축기의 트러스트 베어링에 관한 것으로, 본 발명에 따른 압축기의 트러스트 베어링(30)은 원반형태의 트러스트 플레이트(32)와, 상기 트러스트 플레이트(32)의 일측면에 부착되며, 반원형태로서 서로 대칭되게 배치되는 한 쌍의 포일(34)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 양 포일(34)은 일측단만이 서로 결합되고, 방사상으로 웨이브가 형성된 파형구조로 이루어짐으로써 회전축의 길이방향 압력에 의해 탄력 변형되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 트러스트 베어링에 의하면 일측선단이 고정되지 않는 포일의 장착구조상 회전축의 길이방향 압력에 의해 포일이 길이 방향으로 탄력변형된다.

그리고, 웨이브가 형성된 구조상 포일이 원주방향으로도 탄력변형되기 때문에 회전축을 효과적으로 지지할 수 있게 된다.

또한, 한쌍의 포일을 사용하여 한부분만 용접 부착하고, 포일의 부착 시 회전축의 회전방향을 고려할 필요가 없기 때문에 제작이 용이하다.

Description

터보 압축기의 트러스트 베어링{Thrust bearing of Turbo compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구조로 이루어짐으로써 압축기의 생산성 향상에 도움이 되는 터보 압축기의 트러스트 베어링에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적인 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로, 공기 조화기 등에서 사용되며 왕복동식, 스크롤식, 터보식(원심식), 베인식(회전식) 등으로 구분된다.

터보 압축기는 임펠러의 회전력을 이용하여 유체를 축방향으로 흡입한 다음, 원심방향으로 토출시키면서 압축하는 것으로, 임펠러 및 압축실의 개수에 따라 1단 내지는 2단식으로 구분되며, 임펠러의 배열 형태에 따라 백 투 백(back to back) 타입 및 페이스 투 페이스(face to face) 타입으로 구분된다.

이와 같은 압축기 중에서 2단식 터보 압축기는 도 1에 나타난 것과 같이 모터 하우징(1)과, 상기 모터 하우징(1)의 양측에 구비되는 제1베어링 플레이트(2A)및 제2베어링 플레이트(2B)와, 상기 제1베어링 플레이트(2A)의 외측면에 장착되는 슈라우드 플레이트(3)와, 상기 슈라우드 플레이트(3)의 외측면에 장착되는 제1디퓨저 케이싱(4A)과, 상기 제2베어링 플레이트(2B)의 외측면에 장착되는 베어링 커버(5)와, 상기 베어링 커버(5)를 감싸는 볼류트 케이싱(6)과, 상기 볼류트 케이싱(6)의 외면에 장착되는 제2디퓨저 케이싱(4B)과, 모터 하우징(1)의 내부에 장착된 모터(M)를 포함하여 이루어져 있다.

여기서, 모터 하우징(1)의 일측에는 흡입관(SP)이 구성되어 있으며, 볼류트 케이싱(6)의 일측에는 토출관(DP)이 구성되어 있다.

상기 슈라우드 플레이트(3)와 제1디퓨저 케이싱(4A)은 제1압축실(Sc1)을 구성하고, 볼류트 케이싱(6)과 제2디퓨저 케이싱(4B)은 제2압축실(Sc2)을 구성하게 된다.

모터(M)는 스테이터(MS)와, 상기 스테이터(MS) 내에 장착된 로터(MR) 및 로터(MR)에 압입된 회전축(7)으로 이루어져 있는데, 상기 모터(M)의 회전축(7)은 양선단이 각각 제1베어링 플레이트(2A) 및 제2베어링 플레이트(2B)를 관통하는 구조로서, 상기 각 플레이트(2A)(2B) 안쪽의 레이디얼 포일 베어링(radial foil bearing)(9A)(9B)에 의해 지지된다.

모터(M)의 회전축(7) 양선단에는 각각 제1압축실(Sc1)에 배치되는 1단 임펠러(8A)와 제2압축실(Sc2)에 배치되는 2단 임펠러(8B)가 부착되어 있으며, 제2베어링 플레이트(2B)의 일측면에는 회전축(7)의 일측 선단을 지지하는 트러스트 포일 베어링(thrust foil bearing)(20)이 부착되어 있다.

여기서, 상기 트러스트 포일 베어링(20)은 회전축(7)의 길이방향으로 가해지는 압력을 지지하기 위한 것으로, 도 2에 나타난 것과 같이 원반형태의 트러스트 플레이트(22)와 상기 트러스트 플레이트(22)의 일측면에 부착된 다수개의 포일(24)로 이루어져 있는데, 상기 포일(24)은 얇은 박판형태로서 일측면이 순차적으로 겹쳐지는 형태로 배치되어 바깥쪽 선단이 트러스트 플레이트(22)에 용접 부착되는 구조로 장착되어 있으며, 접하는 회전축(7)의 회전방향에 따라 겹치는 배열이 달라진다.

즉, 회전축(7)의 회전방향이 시계방향일 경우에는 도 3에 나타난 것과 같이 좌측 포일(24)이 우측 포일(14)의 위로 겹치게 순차적으로 배열되고, 회전축(7)의 회전방향이 도 4에 나타난 것과 같이 반시계방향일 경우에는 도 5에서처럼 우측 포일(24)이 좌측 포일(24)의 위로 겹치는 형태로 순차적으로 배열된다.

이와 같은 일반적인 압축기의 작동방식은 다음과 같다.

먼저, 모터(M)의 구동으로 회전축(7)이 회전할 경우 상기 회전축(7) 양단에 부착된 양 임펠러(8A)(8B)가 역시 회전하게 되고, 흡입관(SP)으로 흡입된 유체는 제1가스통로(11) 및 제1흡입공간(Ss1)을 통해 제1압축실(Sc1)로 유입되어 1단 임펠러(8A)에 의해 1단 압축된다.

1단 압축된 이른바 가압축 유체는 제2가스통로(12) 및 제2흡입공간(Ss2)을 통해 제2압축실(Sc2)로 흡입되어 2단 임펠러(8B)에 의해 2단 압축된다. 2단 압축된 유체는 볼류트 케이싱(6)에 의해 모아져 토출관(DP)을 통해 토출된다.

그리고, 종래 트러스트 베어링(10)은 이러한 압축기의 작동 시 회전축(7)에의해 가해지는 길이방향의 압력을 탄력적으로 지지함으로써 회전축(7)의 회전작동이 원활하게 이루어지도록 한다.

그러나, 이와 같은 종래기술에 따른 트러스트 베어링(10)은 전술한 바와 같이 다수개의 포일(24)을 각기 용접하는 구조로 이루어지며, 포일(24)의 배치상태가 회전축(7)의 회전방향을 고려하여 이루어져야 하는 등, 그 조립이 까다롭기 때문에 결과적으로 압축기의 전체의 생산성을 떨어뜨리는 한 원인이 된다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 구조가 단순화됨으로써 압축기의 생산성 향상에 도움이 되는 터보 압축기의 트러스트 베어링 제공을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 터보 압축기의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2는 종래기술에 따른 트러스트 베어링의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 3은 종래기술에 따른 트러스트 베어링의 포일 배치방향을 나타낸 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도이다.

도 4는 종래기술에 따른 트러스트 베어링의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 5는 종래기술에 따른 트러스트 베어링의 포일 배치방향을 나타낸 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트러스트 베어링의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트러스트 베어링의 구조를 나타낸 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 모터 하우징 2A: 제1베어링 플레이트

2B: 제2베어링 플레이트 3: 슈라우드 플레이트

4A: 제1디퓨저 케이싱 4B: 제2디퓨저 케이싱

5: 베어링 커버 6: 볼류트 케이싱

7: 회전축 8A: 1단 임펠러

8B: 2단 임펠러 9A, 9B: 레이디얼 포일 베어링

10: 트러스트 포일 베어링 11: 제1가스통로

12: 제2가스통로 30: 트러스트 포일 베어링

32: 트러스트 플레이트 34: 포일

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 터보 압축기의 트러스트 베어링은 원반형태의 트러스트 플레이트와, 상기 트러스트 플레이트의 일측면에 부착되며, 반원형태로서 서로 대칭되게 배치되는 한 쌍의 포일을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 양 포일은 일측단만이 서로 결합되고, 방사상으로 웨이브가 형성된 파형구조로 이루어짐으로써 회전축의 길이방향 압력에 의해 탄력 변형되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 6과 도 7을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 트러스트 베어링(30)은 원반형태의 트러스트 플레이트(32)와, 상기 트러스트 플레이트(32)의 일측면에 부착되며, 반원형태로서 서로 대칭되게 배치되는 한 쌍의 포일(34)로 이루어진다.

여기서, 상기 양 포일(34)은 방사상으로 웨이브가 형성된 파형구조로 이루어지고, 일측단만이 스팟용접 등의 방법에 의해 서로 결합됨으로써 타측선단은 단순히 서로 겹쳐진 상태를 유지하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 트러스트 베어링에 의하면 일측선단이 고정되지 않는 포일(34)의 장착구조상 회전축(7)의 길이방향 압력에 의해 포일(34)이 원주방향으로 탄력변형된다.

그리고, 웨이브가 형성된 구조상 포일(34)이 원중심으로부터 확대되는 방향으로도 탄력변형되기 때문에 회전축(7)을 효과적으로 지지할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 트러스트 베어링은 여러개의 포일을 겹치는 방식으로 구성되며, 회전축(7)의 회전방향을 고려하여 포일의 겹침방향을 결정하였던 종래의 트러스트 베어링과 달리, 단지 한쌍의 포일을 사용하여 한부분만 용접 부착하고, 포일(34)의 부착 시 회전축(7)의 회전방향을 고려할 필요가 없기 때문에 제작이 용이하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 터보 압축기의 트러스트 베어링은 구조가 단순하여 조립이 용이하기 때문에, 압축기의 생산성 향상에 도움이 된다는 이점을 제공한다.

Claims (2)

1. 원반형태의 트러스트 플레이트와,

   상기 트러스트 플레이트의 일측면에 부착되며, 반원형태로서 서로 대칭되게 배치되는 한 쌍의 포일

   을 포함하여 이루어진 터보 압축기의 트러스트 베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 양 포일은

   일측단만이 서로 결합되고, 방사상의 웨이브가 형성된 파형구조로 이루어짐으로써 회전축의 길이방향 압력에 의해 탄력 변형되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 트러스트 베어링.