KR100668162B1 - 나선형상의 원심압축기를 위한 다이 캐스트 압축기 하우징 - Google Patents

나선형상의 원심압축기를 위한 다이 캐스트 압축기 하우징 Download PDF

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Abstract

부분적인 외부 원주형의 나선벽(32) 부분을 갖는 외부 셀(shell,10) 및 외부 셀(10) 내의 구멍(30)에 수용되는 원통형의 외부 벽을 가진 제1 부분을 갖는 삽입부(12)와 대응하는셀(10) 내의 구멍(30)의 외부을 감싸는 돌출부(34)를 갖고, 공기 입구를 포함한다. 삽입부(12)는 내부 원주 나선벽 부분을 형성하도록 외부 셀 돌출부(34)와 결합하는 대응 돌출부(28)를 포함하고 바깥으로 반경방향으로 뻗어있는 제2 부분을 갖는다. 후판(14)은 외부 셀(10)의 릴리프(40) 내에 수용되는 외부 원주에 인접한 제3 돌출부(38)를 갖고 외부 원주 나선벽 부분을 완성하게 된다. 외부 셀 돌출부(34)는 대응 돌출부 위의 제2 면(72)과 결합하는 제1 면(70)을 갖고, 제1 및 제2 면(70,72)은 기준면(45)에 대해 나선형으로 하강하며, 릴리프(40)는 제3 돌출부(38) 위의 제4 면(74)에 대응하도록 배열된 제3 면(76)을 갖고, 제 3 및 제4 면(76,74)은 기준면(45)에 대해 상대적으로 나선형으로 하강하게 된다.
다이캐스팅, 하우징, 압축기, 임펠러, 나선

Description

나선형상의 원심압축기를 위한 다이 캐스트 압축기 하우징{DIE CAST COMPRESSOR HOUSING FOR CENTRIFUGAL COMPRESSORS WITH A TRUE VOLUTE SHAPE}
본 발명은 원심 압축기의 주조 압축기 하우징에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 나선형의 압축기 출구를 갖는 하우징을 제공하기 위한 다이캐스팅 및 방법에 관한 것이다.
레이디얼 압축기를 위한 하우징은 통상적으로 압축기 출구 덕트 내에서의 공기역학적 기능을 위하여 샌드 캐스트(sand cast) 또는 피 몰드 기법(p-mold technique)을 사용하여 제작되는 주조 알루미늄부이다. 종래에는, 다이 캐스팅을 사용하는 것은 출구 덕트에 실질적인 나선형을 얻을 수 없었기 때문에 사용되지 않고 있었으며, 이는 공기역학적인 기능을 불리하게 한다.
다이 캐스팅은 고유의 공간적인 안정성 및 다이 캐스트 알루미늄에 의해 얻어지는 재료적인 성질들 및 주조부의 재생산성 때문에 대량 생산에 매우 바람직한 프로세스가 된다. 더욱 섬세한 허용오차 및 순 형상 요구는 다른 기법들에 비해 다이 캐스팅으로 더욱 쉽게 얻어질 수 있다. 부가적으로, 다이 캐스팅은 다른 캐스팅 기법들에 비해 주물의 단위 체적당 보다 높은 생산용량을 제공한다. 이는, 그러므로, 출구 덕트에 실질적으로 나선형을 갖는 다이 캐스트 압축기 하우징을 제공하는 것이 바람직하다는 것이다.
본 발명은 부분적인 외부 원주형의 나선벽 부분을 갖는 외부 셀(shell) 및 셀 내의 구멍의 외부를 감싸는 돌출부를 포함한다. 거의 원통형의 외부 벽을 갖는 제 1 부분을 갖는 삽입부가 외부 셀 내의 구멍 내에 수용되고, 공기 입구를 포함하게 된다. 상기 삽입부는 외부을 향해서 반경방향으로 뻗으며 내부 원주형 나선벽 부분을 형성하기 위해 외부 셀 돌출부와 결합되도록 들어맞는 돌출부를 포함하는 제 2 부분을 갖는다. 후판(backplate)은 외부 셀 내의 릴리프(relief) 내에 수용되는 외부 원주에 인접하는 제 3 부분을 갖고, 외부 원주 나선벽 부분을 완성하게 된다. 외부 셀 돌출부는 맞닿는 돌출부에서 제 2 면(land)와 결합하는 제 1 면을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 면은 기준면에 대하여 나선형으로 내려오며, 릴리프는 상기 제 3 돌출부 위의 제 4 면에 대하여 배열되는 관계로 제 3 면을 갖고, 상기 제 3 및 제 4 면은 기준면에 대하여 나선형으로 내려오게 된다.
본 발명의 상세한 설명과 특징은 아래의 도면과 상세한 설명에 의하여 좀더 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 세가지 요소의 평면도이다.
도 2는 도 1의 압축기 하우징이 결합되어 있는 구성을 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1의 압축기 하우징이 결합되어 있는 구성을 도시한 배면도이다.
도 4는 압축기 하우징의 다른 실시예의 측면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 레이디얼 압축기 하우징을 도시한 것이다. 압축기는 하우징 외부 셀(10), 입구 및 디퓨져 벽 삽입부(12) 및 후판(backplate,14)을 포함한다. 압축기 하우징으로부터의 외부 연결부(16)는 엔진의 흡입 매니폴드(manifold) 또는 압축된 공기를 받아들이는 다른 장치에 부착된다. 압축을 위한 공기는 도 2에 가장 잘 도시된 입구(18)를 통해 들어온다.
공기 입구에 더하여, 삽입부(12)는 중심축을 중심으로 회전하는 압축기 임펠러(도시하지 않음)에 인접한 유도벽(20)을 제공하는 제1 부분을 포함한다. 삽입부의 제2 부분은 디퓨져 외부벽(24)을 형성하도록 임펠러의 회전축에 거의 수직하게 반경방향으로 연장된 면을 제공한다. 상기 제2 부분은 또한 나선형의 내부벽 부분(26)을 제공하며, 나선의 내부 원주벽의 부분에 맞닿는 제1 돌출부(28)로 뻗는다. 단이 형성된 외부 표면을 갖고 있는 원통형의 형상을 갖는 삽입부의 제1 부분은 억지 끼워맞춤으로 하우징의 외부 셀의 중앙 구멍(30) 내에 수용되며, 실시예에서 보이는 바와 같이, 후술되는 후판에 대하여 삽입 위치를 유지하게 된다. 상기 구멍은 하우징의 정렬을 위하여 회전중심축과 같은 중심을 갖게 된다.
외부 셀은 나선형을 위하여 외부 벽(32)을 제공하며, 삽입부를 수용하는 구 멍에 인접하고 둘러싸고 있는 대응하는 제2 돌출부(34)와 일체가 되고, 제 2 대응 돌출부는 나선형의 내부 원주벽 부분의 나머지를 형성하기 위하여 제1 대응 돌출부와 결합하게 된다.
후판(backplate)은 디퓨져 내부벽(36)을 포함하고, 나선부의 외부 원주 벽부분을 구성하는 제3 대응 돌출부(38)와 일체가 된다. 제3 대응 돌출부는 외부 셀 내의 릴리프(40)에 수용된다. 도면에 도시한 실시예에 의하면, 외부 셀의 주변부(42)는 도면번호 45에 의해 정의되는 평면에서 후판의 주변부분(44)와 결합하고, 도 1 또는 도 3에 도시한 바와 같은 플랜지 돌출끝단(50,52)의 대응 구멍(46,48) 내에 수용되는 볼트(도시하지 않음) 또는 다른 부착수단(즉, v밴드 클램프, 접착제 등)에 의해 체결된다. 도 2에서, 외부 셀 및 후판의 주변부의 대응 표면은 가공된다. 외부 셀의 주변부(42)는 O링 또는 금속 씰(58)을 결합하기 위한 후판 내의 홈(56)에 인접한 위치에 모따기부(54)를 포함하게 된다. 구멍(60)은 터보 차져 터빈 또는 기계적/전기적 구동과 같은 구동 장치에 압축기 임펠러(도시하지 않음)에 부착되는 축을 수용하게 된다. 도면에 도시한 실시예에서, 후판은 도 1에 도시된 바와 같은 밀봉 면(64) 및 터보 차져 중심 하우징에 압축기 하우징의 부착을 위한 볼트가 부착된 돌출부 끝단(66)을 포함한다.
완전한 나선은 외부 셀, 삽입부 및 후판의 일체화된 어셈블리에 의해 형성된다. 도 2의 하부를 예를 들어보면, 왼쪽에서 시작하고 시계방향으로 돌며, 후판의 제3 돌출부 및 릴리프에 인접한 외부 셀은 나선형 벽의 외부 원주를 형성하고, 외부 셀은 그 자체가 벽의 외부면을 형성하며, 외부 셀의 제1 돌출부 및 삽입부의 대 응 돌출부는 벽의 내부 원주 부분을 형성하고, 마지막으로 삽입부의 제2 부분의 연장부는 벽의 내부 부분을 형성하게 된다.
도 2에서, 제1 및 제2 돌출부는 기준면에 대하여 나선형으로 하강하는 대응면(70,72)에서 끝나게 되고, 이는 실시예에서 도시한 바와 같이 외부 셀 및 후판 사이의 연결평면(45)이 된다. 이와 유사하게, 외부 셀 내의 제3 돌출부 및 릴리프는 기준면에 대하여 나선형으로 하강하게 되는 면(74,76)에서 끝나게 된다. 제1 돌출부(28), 제2 돌출부(34) 및 제3 돌출부(38) 및 릴리프의 면(70,72,74 및 76)의 크기는 표1에 도시한 실시예에 서술되어 있는 도 2의 M,N 및 R의 크기에 의해 정의되는 것과 같다. 표 1의 크기 레퍼런스에서 섹터는 도3에 도시한 바와 같이 0° 기준면으로부터 15°씩 증가한다. 표 1은 또한 제3 돌출부(38)에 일치하는 B1 및 B2와, 제1 돌출부(28) 및 제2 돌출부(34)에 일치하는 D1 및 D2로 축 A로부터의 돌출부의 반경 크기를 나타낸다. C1 및 C2의 크기는 내부 원주 면(76) 및 릴리프(40)의 반경 크기와 일치하게 된다. 표 1의 값은 디퓨저의 직경인 도 2의 φ로 나누어서 무차원화하게 된다.
<표 1>
Figure 112001035034000-pct00001
Figure 112001035034000-pct00002
Figure 112001035034000-pct00003
Figure 112001035034000-pct00004

본 발명에서 사용하고 있는 압축기 하우징의 세개의 요소 각각은 각각의 캐스팅 다이의 명확한 설계를 제공하게 된다. 요소들 위의 대응면의 나선의 상승 및 하강은 실질적인 나선형의 형상을 허용하게 되어서 압축기 하우징의 공기역학적인 기능의 최대화를 유지하게 한다. 각각의 요소는 대응면(70,72) 위에 단지 밀봉의 필요를 위하여 요구되는 마지막 가공으로 순 형상 및 크기에 가깝게 주조되고, 삽입부는 외부 셀 내의 구멍과 외부 셀 및 후판의 주변 부분의 대응면에 수용된다. 크기를 갖는 릴리프에는 면(70,72)의 실질적인 밀봉 접촉을 위하여 충분한 내성으로 상대적인 배열을 유지하는 대응면들(74,76)이 제공된다. 면(74,76)들 사이의 접촉면으로부터의 어떠한 누출도 외부 셀 및 후판의 주변부분의 대응면과 밀봉(58)에 의해 억제된다.
도 4는 외부 셀의 부분으로써 압축기 입구(78)를 일체화하는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있으며, 디퓨져 벽 삽입 넥크(80)가 외부 셀의 입구부분 내에 수용된다.
특허에 요구되는 상세한 설명에서, 당업자는 상술한 특별한 실시예의 수정 및 대치가 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 이러한 수정 및 대치들은 아래의 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 기술사상의 범위 내에 있게 된다.

Claims (4)

  1. 부분적인 외부 원주형의 나선벽 부분 및 셀 내의 중심 구멍의 원주에 인접한 돌출부를 포함하고, 상기 중심 구멍이 압축기 임펠러의 회전축과 같은 축상에 있는 외부 셀;
    외부 셀의 구멍에 수용되는 원통형의 외부 벽을 가진 제1 부분을 갖고 공기 입구를 포함하며, 상기 축에 대하여 제 1 부분으로부터 외부을 향해서 반경방향으로 뻗으며 내부 원주형 나선벽 부분을 형성하기 위해 외부 셀 돌출부와 결합되도록 대응하는 돌출부를 포함하는 제 2 부분을 추가적으로 포함하는 삽입부; 및
    외부 원주부분에 인접한 제3 돌출부를 갖고, 상기 제 3 돌출부는 외부 셀의 릴리프에 수용되고 외부 나선 벽 부분을 완성하게 되는 후판;을 포함하고,
    상기 외부 셀 돌출부는 대응하는 돌출부의 제2 면과 결합하는 제1 면을 갖고, 상기 제1 및 제2 면은 기준면에 대하여 나선형으로 하강하며, 상기 기준면은 상기 축에 수직하며; 그리고,
    상기 릴리프는 제3 돌출부 위의 제4 면과 대응하게 배열된 제3 면을 갖고, 제3 및 제4 면은 기준면에 대하여 나선형으로 하강하는 것을 특징으로 하는 압축기 임펠러를 위한 다이 캐스트 압축기 하우징.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 삽입부의 제2 부분은 디퓨져를 위한 외부 벽을 추가적으로 포함하며, 상기 후판은 디퓨져를 위한 내부벽을 갖는 제3 돌출부로부터 반경방향으로 내부 부분과 일체가 되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스트 압축기 하우 징.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 삽입부의 제2 부분은 내부 나선 벽 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 캐스트 압축기 하우징.
  4. 부분적인 외부 원주형의 나선벽 부분 및 셀 내의 중심 구멍의 원주에 인접한 돌출부를 포함하고, 상기 중심 구멍이 압축기 임펠러의 회전축과 같은 축상에 있는 외부 셀;
    외부 셀의 구멍에 수용되는 원통형의 외부 벽을 가진 제1 부분을 갖고 공기 입구를 포함하며, 상기 축에 대하여 제 1 부분으로부터 외부을 향해서 반경방향으로 뻗으며 내부 원주형 나선벽 부분을 형성하기 위해 외부 셀 돌출부와 결합되도록 대응하는 돌출부를 포함하는 제 2 부분을 추가적으로 포함하는 삽입부; 및
    외부 원주부분에 인접한 제3 돌출부를 갖고, 상기 제 3 돌출부는 외부 셀의 릴리프에 수용되고 외부 나선 벽 부분을 완성하게 되는 후판;을 포함하고,
    상기 외부 셀 돌출부는 대응하는 돌출부의 제2 면과 결합하는 제1 면을 갖고, 상기 제1 및 제2 면은 기준면에 대하여 나선형으로 하강하며, 상기 기준면은 상기 축에 수직하며; 그리고,
    상기 릴리프는 제3 돌출부 위의 제4 면과 대응하게 배열된 제3 면을 갖고, 제3 및 제4 면은 기준면에 대하여 나선형으로 하강하고,
    상기 제 1 및 제 2 면은 기준면으로부터 15도 단위로 아래의 무차원화된 크기 프로파일로 하강하며,
    Figure 112005031521629-pct00005
    상기 제4 면은 15도 단위로 아래의 무차원화된 크기 프로파일로 기준면으로부터 하강하며,
    제 3 면은 제 4 면에 대응하여 배열되는 것을 특징으로 하는 다이 캐스트 압축기 하우징.
KR1020017016756A 1999-06-30 2000-06-30 나선형상의 원심압축기를 위한 다이 캐스트 압축기 하우징 KR100668162B1 (ko)

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