KR100414102B1

KR100414102B1 - 터보 압축기의 임펠러 결합구조

Info

Publication number: KR100414102B1
Application number: KR10-2001-0049570A
Authority: KR
Inventors: 최문창; 김영관; 서광하; 지유철; 왕대성; 김회선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2004-01-07
Also published as: KR20030015690A

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 임펠러 결합구조에 관한 것으로, 본 발명은 소정 형상을 갖는 허브부의 외주면에 다수개의 날개부가 형성되고 그 허브부에 일정 내경과 깊이를 갖는 결합홀이 형성되며 그 결합홀의 저면에 소정 형상으로 연장 돌출된 걸림돌기가 형성되고 그 결합홀의 내주면에 제1 형합부가 구비된 임펠러와, 전동기구부와 결합되는 회전축의 단부에 상기 임펠러의 결합홀의 내경과 상응하는 외경과 소정의 길이를 갖는 결합축부가 구비되고 그 결합축부의 끝면에 상기 걸림돌기가 내삽되어 회전 방향으로 걸리도록 걸림홈이 형성되고 그 결합축부의 외주면에 상기 제1 형합부와 형합되어 축방향으로 걸리도록 제2 형합부가 형성되어 그 회전축의 결합축부가 임펠러의 결합홀에 삽입됨과 아울러 그 회전축의 걸림홈과 제2 형합부가 상기 임펠러의 걸림돌기와 제1 형합부에 각각 결합되도록 구성하여 전동기구부의 회전력을 전달하는 회전축과 그 회전축에 의해 전달되는 회전력을 전달받아 회전하는 임펠러의 결합 상태를 견고하게 할 뿐만 아니라 두 부품의 결합 작업을 간단하게 함으로써 운전시 부품의 결합 풀림으로 인한 사고를 방지하고 조립 생산성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 임펠러 결합구조{STRUCTURE FOR ENGAGING IMPELLER IN TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기의 임펠러 결합구조에 관한 것으로, 특히 전동기구부의 회전력을 전달하는 회전축과 그 회전축에 체결되는 임펠러를 견고하게 체결할 뿐만 아니라 조립 작업을 간단하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 임펠러 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로 유체를 압축하는 기기인 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 케이싱과 그 케이싱 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축기구부로 구성되며 가스를 압축하는 방식에 따라 여러 종류로 분류된다.

상기 압축기의 일예로 터보 압축기는 전동기구부의 구동력을 전달받아 그 전동기구부의 양측에 각각 위치하는 제1,2 임펠러가 회전하면서 그 제1,2 임펠러가 위치하는 제1 압축실과 제2 압축실로 가스가 순차적으로 흡입되고 압축되어 고온 고압 상태로 토출된다.

도 1은 상기 터보 압축기에서 가스가 압축되는 압축기구부를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 터보 압축기의 압축기구부는 소정 형상을 갖는 케이싱(10)의 내부에 가스 흡입 유로와 연통되는 압축실(20)이 구비되고 그 압축실(20)에 임펠러(30)가 회전 가능하게 삽입되며 상기 임펠러(30)는 전동기구부와 연결되는 회전축(40)과 결합된다.

상기 압축실(20)은 흡입 유로(F)와 연통되어 가스가 유입되는 인듀서부(21)와 상기 인듀서부(21)에 이어 임펠러(30)가 회전 가능하도록 삽입되는 임펠러 삽입공간(22)과 상기 임펠러 삽입공간(22)에 이어 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 디퓨져부(23) 및 볼류트부(24)가 구비되어 이루어진다. 상기 임펠러 삽입공간(22)의 내벽은 임펠러(30)와 대면되는 쉬라우드부(25)를 이루게 된다.

상기 임펠러(30)는 원뿔 형태로 형성되는 허브부(31)와 상기 허브부(31)의 외면에 일정 간격을 두고 다수개 형성되는 날개부(32)와 상기 허브부(31)의 가운데 상기 회전축(40)과 결합되는 결합되는 결합부(33)를 구비하여 이루어지며, 그 임펠러(30)는 상기 임펠러 삽입공간(22)에 삽입된다.

미설명 부호 50은 흡입관이고, 60은 너트이다.

상기한 바와 같은 터보 압축기의 압축기구부의 작동은 먼저, 전동기구부에서 회전력을 발생시키게 되면 그 회전력이 회전축(40)을 통해 임펠러(30)에 전달되어 그 임펠러(30)가 회전하게 된다.

상기 임펠러(30)가 회전함에 따라 상기 인듀서부(21)로 가스가 유입되며 그 인듀서부(21)로 유입된 가스는 임펠러 삽입공간(22)을 통하면서 운동에너지가 증가되고 그 운동에너지가 증가된 가스는 디퓨져부(23)와 볼류트부(24)를 지나면서 증가된 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 그 압력이 상승된 가스는 상기 볼류트부(24)와 연통된 토출구(미도시)를 통해 토출된다.

한편, 상기 전동기구부에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축(40)과 그 회전축(40)의 단부에 결합되어 회전하는 임펠러(30)는 작동 중 결합 상태가 견고하여야한다. 만일 회전축(40)과 임펠러(30)의 결합 상태가 견고하지 못하여 작동 중 임펠러(30)가 이탈되면 치명적인 문제를 유발시키게 된다. 아울러 상기 회전축(40)과 임펠러(30)의 조립 작업시 작업이 간단하여야 한다.

상기 회전축(40)과 임펠러 결합구조에 대한 종래 구조의 일예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 임펠러 허브부(31)의 가운에 관통구멍(34)이 형성된다. 그리고 상기 회전축(40)의 단부에 상기 관통구멍(34)의 내경과 상응하는 외경과 소정의 길이를 갖도록 단턱지게 삽입축부(41)가 구비되고 그 삽입축부(41)의 단부에 소정의 길이를 갖도록 수나사부(42)가 형성되며 그 회전축(40)의 삽입축부(41)가 상기 임펠러(30)의 관통구멍(34)에 삽입된 상태에서 그 회전축(40)의 수나사부(42)에 너트(60)가 체결되어 상기 임펠러(30)가 회전축(40)에 결합된다. 이때 상기 임펠러(30)의 일측면이 상기 회전축(40)의 단턱부(43)에 지지되고 그 임펠러(30)의 타측면이 회전축의 수나사부(42)에 체결된 너트(60)에 의해 지지된다.

그러나 상기한 바와 같은 구조는 상기 전동기구부에 의해 임펠러(30)의 회전이 정지되거나 정지된 상태에서 회전하게 되는 것이 지속적으로 반복되면 관성에 의해 너트의 풀림이 발생하게 되는 문제점이 있다.

그리고 상기 회전축(40)과 임펠러 결합구조에 대한 종래 구조의 다른 일예로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 임펠러(30)의 허브부(31) 일면에 일정 외경과 길이를 갖도록 돌출 연장 형성된 축부(35)가 구비되고 그 축부(35)의 단부에 수나사부(36)가 형성된다. 그리고 상기 회전축(40)의 단부에 일정 깊이를 갖는 나사공(44)이 형성되며 상기 임펠러(30)의 수나사부(36)가 상기 회전축(40)의 나사공(44)에 체결되어 상기 임펠러(30)가 회전축(40)에 결합된다. 상기 임펠러(30)의 수나사부(36)와 회전축(40)의 나사공(44)은 회전축(40)의 회전방향에 대하여 역방향 체결구조를 갖는다.

그러나 상기한 바와 같은 구조 또한 상기 전동기구부에 의해 임펠러(30)의 회전이 정지되거나 정지된 상태에서 회전하게 되는 것이 지속적으로 반복되면 관성에 의해 임펠러의 수나사부(36)와 회전축의 나사공(44)사이의 풀림이 발생하게 되는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 전동기구부의 회전력을 전달하는 회전축과 그 회전축에 체결되는 임펠러를 견고하게 체결할 뿐만 아니라 조립 작업을 간단하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 임펠러 결합구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 터보 압축기 임펠러 결합구조가 구비된 터보 압축기의 터보 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 2,3은 종래 터보 압축기의 임펠러 결합구조를 각각 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 터보 압축기 임펠러 결합구조가 구비된 터보 압축기의 터보 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 터보 압축기 임펠러 결합구조를 분해하여 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 터보 압축기 임펠러 결합구조의 다른 실시예를 분해하여 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

70 ; 임펠러 71 ; 허브부

72 ; 날개부 73 ; 결합홀

74 ; 걸림돌기 75 ; 제1 형합부

80 ; 회전축 81 ; 결합축부

82 ; 걸림홈 83 ; 제2 형합부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 소정 형상을 갖는 허브부의 외주면에 다수개의 날개부가 형성되고 그 허브부에 일정 내경과 깊이를 갖는 결합홀이 형성되며 그 결합홀의 저면에 소정 형상으로 연장 돌출된 걸림돌기가 형성되고 그 결합홀의 내주면에 제1 형합부가 구비된 임펠러와, 전동기구부와 결합되는 회전축의 단부에 상기 임펠러의 결합홀의 내경과 상응하는 외경과 소정의 길이를 갖는 결합축부가 구비되고 그 결합축부의 끝면에 상기 걸림돌기가 내삽되어 회전 방향으로 걸리도록 걸림홈이 형성되고 그 결합축부의 외주면에 상기 제1 형합부와 형합되어 축방향으로 걸리도록 제2 형합부가 형성되어 그 회전축의 결합축부가 임펠러의 결합홀에 삽입됨과 아울러 그 걸림홈과 제2 형합부가 걸림돌기와 제1 형합부에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 임펠러 결합구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기의 임펠러 결합구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 터보 압축기 임펠러 결합구조가 구비된 터보 압축기의 압축기구부를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 터보 압축기의 압축기구부는 소정 형상을 갖는 케이싱(10)의 내부에 가스가 흡입되는 흡입 유로와 연통되는 압축실(20)이 구비되고 그 압축실(20)에 임펠러(70)가 회전 가능하게 삽입되며 상기 임펠러(70)는 전동기구부와 연결되는 회전축(80)과 결합된다.

상기 압축실(20)은 가스가 유입되는 인듀서부(21)와 상기 인듀서부(21)에 이어 임펠러(70)가 회전 가능하도록 삽입되는 임펠러 삽입공간(22)과 상기 임펠러 삽입공간(22)에 이어 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 디퓨져부(23) 및 볼류트부(24)가 구비되어 이루어진다. 상기 임펠러 삽입공간(22)의 내벽은 임펠러(70)와 대면되는 쉬라우드부(25)를 이루게 된다.

상기 임펠러(70)는 상기 임펠러 삽입공간(22)에 위치하도록 상기 압축실(20)에 회전 가능하게 삽입된다.

상기 임펠러(70)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 원추 형태로 형성되는 허브부(71)의 외주면에 다수개의 날개부(72)가 형성되고 그 허브부(71)에 일정 내경과 깊이를 갖는 결합홀(73)이 형성되며 그 결합홀(73)의 저면에 소정 형상으로 연장 돌출된 걸림돌기(74)가 형성되고 그 결합홀(73)의 내주면에 제1 형합부(75)가 구비되어 이루어진다.

그리고 상기 회전축(80)의 단부에 상기 임펠러(70)의 결합홀(73)의 내경과 상응하는 외경과 소정의 길이를 갖는 결합축부(81)가 구비되고 그 결합축부(81)의 끝면에 상기 임펠러의 걸림돌기(74)가 내삽되어 회전 방향으로 걸리도록 걸림홈(82)이 형성되고 그 결합축부(81)의 외주면에 상기 제1 형합부(75)와 형합되어 축방향으로 걸리도록 제2 형합부(83)가 형성된다.

상기 임펠러(70)의 걸림돌기(74) 단면이 사각 형태로 형성되고 상기 회전축(80)의 걸림홈(82)은 상기 걸림돌기(74)가 삽입되도록 그 걸림돌기(74)의 두께와 상응하는 폭과 일정 깊이를 갖도록 직경방향으로 관통 형성된다.

상기 임펠러(70)의 제1 형합부(75)는 그 단면이 직각 삼각 형태의 홈으로 형성되고 상기 회전축(80)의 제2 형합부(83)는 그 단면이 직각 삼각 형태를 이루도록 돌출 형성됨이 바람직하다.

상기 회전축(80)의 결합축부(81)가 상기 임펠러(70)의 결합홀(73)에 삽입됨과 아울러 그 회전축(80)의 걸림홈(82)과 제2 형합부(83)가 임펠러(70)의 걸림돌기(74)와 제1 형합부(75)에 각각 결합된다.

그리고 본 발명의 다른 실시예로, 도 6에 도시한 바와 같이 상기 임펠러(70)의 결합홀(73)의 저면에 일정 깊이를 가지며 그 단면이 사각 형태인 걸림홈(76)이 형성되고 상기 회전축(80)의 결합축부(81)의 단면에 일정 높이를 가지며 그 단면이사각 형태인 걸림돌기(84)가 형성되어 그 회전축(80)의 결합축부(81)가 임펠러(70)의 결합홀(73)에 삽입됨과 아울러 그 회전축(80)의 걸림돌기(84)가 상기 임펠러(70)의 걸림홈(76)에 삽입되어 결합된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 디퓨져 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 터보 압축기의 압축기구부는 전동기구부의 회전력이 회전축(80)을 통해 임펠러(70)에 전달되어 그 임펠러(70)가 회전하게 되면 그 임펠러(70)의 회전력에 의해 인듀서부(21)로 가스가 유입되며 그 인듀서부(21)로 유입된 가스는 임펠러 삽입공간(22)을 통하면서 운동에너지가 증가되고 그 운동에너지가 증가된 가스는 상기 디퓨져부(23)와 볼류트부(24)를 지나면서 증가된 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 그 압력이 상승된 가스는 상기 볼류트부(24)와 연통된 토출구(미도시)를 통해 토출된다.

그리고 상기 회전축(80)과 그 회전축(80)에 결합되는 임펠러(70)는 서로 회전방향과 축방향에 대하여 고정 결합되므로 작동시 결합 상태가 풀리거나 이탈되지 않고 견고하게 유지된다. 즉 상기 임펠러(70)의 걸림돌기(74)와 회전축(80)의 걸림홈(82)이 형합되므로 회전축(80)을 통해 임펠러(70)에 회전력을 정확하게 전달하게 되고 또한 임펠러(70)의 제1 형합부(75)와 회전축(80)의 제2 형합부(83)가 형합되어 결합되므로 축방향으로의 결합 상태가 견고하게 된다.

또한 본 발명은 임펠러(70)의 결합홀(73)에 회전축(80)의 결합축부(81)를 삽입함에 의해 결합 작업이 완료되므로 임펠러(70)와 회전축(80)의 조립 잡업이 간단하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기의 임펠러 결합구조는 전동기구부의 회전력을 전달하는 회전축과 그 회전축에 의해 전달되는 회전력을 전달받아 회전하는 임펠러의 결합 상태가 견고하게 될 뿐만 아니라 그 두 부품의 결합 작업이 간단하게 됨으로써 운전시 부품의 결합 풀림으로 인한 사고를 방지하여 신뢰성을 높일 수 있고 또한 조립 생산성을 높일 뿐만 아니라 대량 생산에 유리하게 되는 효과가 있다.

Claims

소정 형상을 갖는 허브부의 외주면에 다수개의 날개부가 형성되고 그 허브부에 일정 내경과 깊이를 갖는 결합홀이 형성되며 그 결합홀의 저면에 소정 형상으로 연장 돌출된 걸림돌기가 형성되고 그 결합홀의 내주면에 제1 형합부가 구비된 임펠러와, 전동기구부와 결합되는 회전축의 단부에 상기 임펠러의 결합홀의 내경과 상응하는 외경과 소정의 길이를 갖는 결합축부가 구비되고 그 결합축부의 끝면에 상기 걸림돌기가 내삽되어 회전 방향으로 걸리도록 걸림홈이 형성되고 그 결합축부의 외주면에 상기 제1 형합부와 형합되어 축방향으로 걸리도록 제2 형합부가 형성되어 그 회전축의 결합축부가 임펠러의 결합홀에 삽입됨과 아울러 그 회전축의 걸림홈과 제2 형합부가 상기 임펠러의 걸림돌기와 제1 형합부에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 임펠러 결합구조.
제1항에 있어서, 상기 임펠러의 걸림돌기 단면이 사각 형태로 형성되고 상기 회전축의 걸림홈에 상기 걸림돌기가 삽입되도록 그 걸림돌기의 두께와 상응하는 폭과 소정의 깊이를 갖도록 직경방향으로 관통 형성된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 임펠러 결합구조.
제1항에 있어서, 상기 임펠러의 제1 형합부는 그 단면이 직각 삼각 형태의 홈으로 형성되고 상기 회전축의 제2 형합부는 그 단면이 직각 삼각 형태를 이루도록 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 임펠러 결합구조.