KR100799199B1 - Turbo compressor - Google Patents
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Abstract
터보 압축기가 개시된다. 본 발명의 터보 압축기는 구동 모터, 상기 구동 모터의 구동축과 연결되어 고속 회전 가능한 불 기어(Bull Gear), 상기 불 기어의 이(teeth)와 맞물려 상기 불 기어의 회전에 따라 종동 회전하는 피니어 기어(Pinion Gear), 상기 피니언 기어의 회전축과 연결되며 공기를 압축하는 압축 베인, 상기 불 기어와 상기 피니언 기어를 내포하며 감싸는 기어 박스(Gear Box), 상기 기어 박스의 전후 벽면에 위치하며 상기 불 기어와 상기 피니언 기어를 지지하는 복수의 베어링, 상기 불 기어와 상기 피니언 기어의 맞물린 부분 및 상기 베어링에 오일을 공급하는 오일 공급부 및 상기 기어 박스 내의 하측에 설치되며 상기 오일이 상기 불 기어에 비산됨으로써 그것의 회전을 방해하는 현상을 차단하는 오일 캐쳐(Oil Catcher)를 구비하는 것을 특징으로 한다.A turbo compressor is disclosed. The turbo compressor of the present invention is connected to a drive motor, a drive shaft of the drive motor, a high speed rotatable bull gear, and a pinion gear that rotates in accordance with the rotation of the bull gear in engagement with teeth of the bull gear. (Pinion Gear), a compression vane connected to the axis of rotation of the pinion gear to compress air, a gear box surrounding and enclosing the bull gear and the pinion gear, and located on the front and rear walls of the gear box and the bull gear And a plurality of bearings for supporting the pinion gear, an engagement portion of the bull gear and the pinion gear, an oil supply portion for supplying oil to the bearing, and a lower portion in the gear box, whereby the oil is scattered to the bull gear. It characterized in that it comprises an oil catcher (Oil Catcher) to block the phenomenon of disturbing the rotation.
Description
도 1은 종래의 터보 압축기를 구동 부분 위주로 나타낸 단면도1 is a cross-sectional view showing a conventional turbo compressor mainly on a driving part;
도 2a는 종래의 터보 압축기의 기어 박스를 나타내는 단면도2A is a cross-sectional view showing a gear box of a conventional turbo compressor.
도 2b는 도 2a의 A-A 선을 따라 나타낸 단면도FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 2A
도 3a는 본 발명에 따른 터보 압축기의 기어 박스를 나타내는 단면도3a is a sectional view showing a gearbox of a turbocompressor according to the invention
도 3b는 도 3a의 B-B 선을 따라 나타낸 단면도3B is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 3A
도 4a 및 4b는 도 3의 오일 캐쳐(Oil Catcher)를 나타내는 사시도 및 평면도4A and 4B are a perspective view and a plan view of the oil catcher of FIG. 3.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
10...구동 모터 11,30,100...불 기어10
12,13,31,32,101,102...피니언 기어 20,33,103...기어 박스12,13,31,32,101,102 ...
14,15,16...압축부 21,22,23...베어링14,15,16
50a,50b...가이드 플레이트 200...오일 캐쳐50a, 50b
본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세히는 터보 압축기의 상기 기어 박스 내부의 소정의 위치에 설치되는 오일 캐쳐를 구비함으로써 출력이 상승 될 수 있는 터보 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a turbocompressor, and more particularly, to a turbocompressor whose output can be raised by having an oil catcher installed at a predetermined position inside the gearbox of the turbocompressor.
통상적으로 터보 압축기는 공기를 고압으로 압축함으로써 소요 장비에 고압 공기를 전달하는 역할을 한다. 터보 압축기가 적용되는 예로서 가스 터어빈을 들 수 있는데, 가스 터어빈은 공기를 압축기로 압축해서 연소기로 보내고, 그것에 연료를 혼합하여 점화,연소시켜 고온고압의 연소가스를 만들어서, 이 고온고압의 가스로 터어빈을 구동해서 출력을 얻는 원동기이다. 여기서, 유효출력은 터어빈 발생동력과 압축기 구동동력과의 차이이며 이것을 축출력으로 해서 발전기, 차량등의 구동에 사용한다. 터보 압축기는 Integral Geared Type과 Single Shaft Multi-stage Type으로 구분될 수 있다. Integral Geared Type의 경우 주로 낮은 압력에 비교적 대용량의 압축 공기를 요구하는 산업용 터보 압축기로 사용된다.Typically, a turbo compressor serves to deliver high pressure air to the required equipment by compressing the air to high pressure. An example of a turbo compressor is a gas turbine. The gas turbine compresses air into a compressor and sends it to a combustor, and mixes fuel to ignite and burns it to produce a combustion gas of high temperature and high pressure. It is a prime mover that drives the turbine to get output. Here, the effective output is the difference between the turbine generating power and the compressor driving power, which is used for driving a generator, a vehicle, and the like as the shaft output. Turbo compressors can be divided into Integral Geared Type and Single Shaft Multi-stage Type. Integral Geared Types are mainly used as industrial turbo compressors that require relatively large amounts of compressed air at low pressure.
도 1은 종래의 Integral Geared Type 터보 압축기를 구동 부분을 위주로 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하면, 구동 모터(10)는 구동축을 통하여 불 기어(Bull Gear,11)와 연결되고 상기 불 기어(11)의 회전에 따라 종동하는 양측의 피니언 기어(Pinion Gear,12,13)가 고속 회전하여 복수의 압축 베인(14,15,16)을 구동하도록 되어 있다. 상기 불 기어(11)와 피니언 기어(12,13)는 기어 박스(20) 내에 설치되어 있고 기어 박스(20)상의 소정의 위치에서 베어링들(21,22,23)에 의해 상기 기어들(11,12,13)이 지지된다. 구동 모터(10)가 가동되어 유입 가이드 베인(Inlet Guide Vane, 미도시)을 통해서 외부 공기가 유입되면 제1 압축 베인(14)과 제1 인터쿨러(미도시)에서 각각 1단 압축 및 냉각되고, 다시 제2 압축 베인(15)과 제2 인터쿨러(미도시)에서 각각 2단 압축 및 냉각되며, 다시 제3 압축 베인(16) 에서 압축된다. 제3 압축 베인(16)을 거친 압축공기는 저장탱크(미도시)에 일시적으로 저장되며, 이후에 가스 터어빈의 연소기 등으로 보내진다.1 is a cross-sectional view mainly showing a driving part of a conventional Integral Geared Type turbo compressor. Referring to the drawings, the
도 2a는 종래의 터보 압축기의 기어 박스와 그 내부를 나타내는 단면도이며 도 2b는 도 2a의 A-A 선을 따라 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하면, 기어 박스(33)의 내부 중앙부에는 불 기어(30)가 위치하고 불 기어(30)의 양 측단에는 피니언 기어(31,32)가 연결되어 있다. 상기 피니언 기어(31,32)와 불 기어(30)의 접촉부로 윤활 및 냉각 작용을 하는 오일을 분사하는 노즐(40,41)이 소정의 위치에 설치되어 있다. 불 기어(30) 지지 베어링(34)과 피니언 기어(31,32) 지지 베어링(미도시)을 윤활 및 냉각하기 위해 기어 박스(33) 외부로부터 공급된 오일이 기어 박스 내부로 유출되는 오일 유출공(42,43,44)이 기어 박스(33)의 전후 내벽에 형성되어 있고 상기 오일들이 배출되는 오일 배출공(45)이 기어 박스(33)의 하단부에 형성되어 있다. 기어 박스(33)의 내벽에 산재된 오일을 소정의 통로를 통해 오일 배출공(45)까지 가이드하기 위한 가이드 플레이트(50a,50b)가 기어 박스(33)의 전후 내벽에 형성되어 있다. 상기 가이드 플레이트(50a,50b)는 오일 유출공(43,44)을 막지 않고 살짝 덮을 정도의 깊이를 갖는 바닥면과, 기어 박스(33)의 전후 내벽에 접합할 수 있는 양단의 접합 플랜지를 구비한 플레이트이다. 가이드 플레이트(50a,50b)는 상기 오일 분출 노즐(40,41) 및 오일 유출공(42,43,44)으로부터 기어 박스(33) 내부로 유입된 오일을 가이드 플레이트(50a,50b)의 양단을 거쳐 상기 경사면(46)을 통해 오일 배출공(45)으로 배출되도록 한다.Figure 2a is a cross-sectional view showing a gear box and the inside of a conventional turbo compressor, Figure 2b is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 2a. Referring to the drawings, the
오일 분사 노즐(40,41) 또는 오일 유출공(42,43,44)을 통해 기어 박스(33) 내부로 공급되는 오일은 윤활 및 냉각 작용 후 불 기어(33)의 고속 회전으로 인해 불 기어(33)에 감겨 올라가거나 기어 박스(33)의 내벽으로 강하게 튈 수 있다. 상기 내벽으로 강하게 튄 오일은 다시 튀어 구동 모터와 연결된 불 기어(33)의 안정적인 고속 회전을 방해하므로 결과적으로 동력 손실을 발생시키는 문제점이 있다.The oil supplied into the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 윤활 및 냉각을 위한 오일이 기어 박스내의 불 기어의 안정적인 고속 회전을 방해하지 못하도록 하여 동력의 손실을 저감할 수 있는 터보 압축기를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to prevent the loss of power by the oil for lubrication and cooling does not interfere with the stable high-speed rotation of the bull gear in the gearbox It is to provide a compressor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구동 모터, 상기 구동 모터의 구동축과 연결되어 고속 회전 가능한 불 기어(Bull Gear), 상기 불 기어의 이(teeth)와 맞물려 상기 불 기어의 회전에 따라 종동 회전하는 피니어 기어(Pinion Gear), 상기 피니언 기어의 회전축과 연결되며 공기를 압축하는 압축 베인, 상기 불 기어와 상기 피니언 기어를 내포하며 감싸는 기어 박스(Gear Box), 상기 기어 박스의 전후 벽면에 위치하며 상기 불 기어와 상기 피니언 기어를 지지하는 복수의 베어링, 상기 불 기어와 상기 피니언 기어의 맞물린 부분 및 상기 베어링에 오일을 공급하는 오일 공급부 및 상기 기어 박스 내의 하측에 설치되며 상기 오일이 불 기어에 비산됨으로써 그것의 회전을 방해하는 현상을 차단하는 오일 캐쳐(Oil Catcher)를 구비하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is connected to a drive motor, a drive shaft of the drive motor, a high speed rotatable bull gear (Bull Gear), the teeth of the bull gear in engagement with the rotation of the bull gear ( Pinion gear (Pinion Gear) to be driven along the rotation, the compression vane is connected to the rotation axis of the pinion gear and compresses air, a gear box containing and enveloping the bull gear and the pinion gear, the front and rear of the gear box A plurality of bearings located on a wall to support the bull gear and the pinion gear, an engagement portion of the bull gear and the pinion gear, an oil supply unit for supplying oil to the bearing, and a lower side in the gear box, Oil catcher, characterized in that the oil catcher (block) that blocks the rotation of the gear by being scattered by the bull gear It provides a compressor.
본 발명은, 상기 오일 캐쳐가 상기 불 기어의 단면 두께 이상이며 상기 기어 박스의 전후 내면 사이의 폭 이하로 이격되어 내부에 빈 공간을 형성하는 평행한 전후면 및 상기 오일이 상기 불 기어의 회전을 방해하지 않고 상기 기어 박스의 하부로 배출될 수 있도록 통공이 형성된 측면과 하면을 구비함을 특징으로 하는 터보 압축기를 제공한다.According to the present invention, the oil catcher is parallel to the front and rear surfaces of the bull gear and is separated from the width between the front and rear inner surfaces of the gear box and is less than or equal to the width of the bull gear to form an empty space therein. It provides a turbo compressor characterized in that it has a side and a bottom formed with a through-hole so as to be discharged to the lower portion of the gear box without obstruction.
본 발명은, 상기 오일 캐쳐의 측면이 상기 불 기어의 일측 외주와 대체로 일정한 거리를 유지하도록 소정 각도로 테이퍼진 것을 특징으로 하는 터보 압축기를 제공한다. The present invention provides a turbo compressor, characterized in that the side of the oil catcher is tapered at a predetermined angle so as to maintain a substantially constant distance from one outer circumference of the bull gear.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 터보 압축기를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a turbo compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 터보 압축기는 도 1의 종래의 터보 압축기와 유사한 기본 구성요소들로 구성되며 작동 메카니즘에 있어서도 상술한 바와 같다. The turbo compressor of the present invention is composed of basic components similar to the conventional turbo compressor of FIG. 1 and has been described above in terms of its operation mechanism.
도 3a는 본 발명에 따른 터보 압축기의 기어 박스의 일 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 B-B선을 따른 단면도이다. 도면을 참조하면, 기어 박스(103)의 내부 중앙부에는 불 기어(100)가 위치하고 불 기어(100)의 양 측단에는 피니언 기어(101,102)가 연결되어 있다. 상기 피니언 기어(101,102)와 불 기어(100)의 접촉부로 상기 기어들(100,101,102)을 윤활 및 냉각하는 오일을 분사하는 노즐(110,111)이 소정의 위치에 설치되어 있다. 불 기어(100) 지지 베어링(104)과 피니언 기어(101,102) 지지 베어링(미도시)을 윤활 및 냉각하기 위해 기어 박스(103) 외부로부터 공급된 오일이 기어 박스(103) 내부로 유출되는 오일 유출공(112,113,114)이 기어 박스(103)의 전후 내벽에 형성되어 있고 상기 오일들이 배출되는 오일 배출공(115)이 기어 박스(103)의 하단부에 형성되어 있다. 기어 박스(103) 내의 하단부에는 불 기어(100)의 하측부를 덮을 수 있도록 오일 캐쳐(200)가 설치된다.Figure 3a is a cross-sectional view showing an embodiment of a gear box of the turbo compressor according to the present invention, Figure 3b is a cross-sectional view along the line B-B of Figure 3a. Referring to the drawings, the
도 4a와 도 4b는 도 3a 및 3b에 도시된 오일 캐쳐를 나타낸 사시도 및 평면도이다. 도면을 참조하면, 상기 오일 캐쳐(200)는 도 3a 및 3b의 불 기어(100)의 일 측단을 감쌀 수 있도록 내부 공간이 형성되어 있다. 도 3b에서 도시된 바와 같이 오일 캐쳐의 전후면 사이의 폭(t2)은 불 기어(100)의 단면 두께(t1)를 초과하며 기어 박스(103) 전후 벽면 사이의 폭(t3) 미만의 거리에서 결정된다. 오일 캐쳐(200)의 측면(205,206)과 하면(204)이 상기 오일 캐쳐(200)의 내부에 위치한 불 기어(100) 측단의 기어 이(teeth)와 대체로 일정한 거리를 유지하도록 하기 위해 상기 측면(205,206)은 테이퍼져 있다. 따라서 오일 캐쳐는 전면에서 보았을 때 전체적으로 사각의 스커트 형상을 한다. 불 기어(100)의 측단이 상기 오일 캐쳐(200)의 내부에서 회전할 수 있도록 오일 캐쳐(200)의 상면은 개방되어 있고, 하면(204)에는 도 3a의 제 1, 제 2 오일 분사 노즐(110,111)로부터 기어 박스(103) 내부로 유입된 오일을 불 기어(100) 방향으로 되튀지 않고 배출하기 위하여 다수의 미세 통공(210)이 형성되어 있다. 도 3a에서 도시된 바와 같이 제 2 오일 분사 노즐(111)은 피니언 기어(102)의 위에서 아래로 오일을 분사하므로 그 하부로는 상대적으로 많은 양의 오일이 배출된다. 따라서 상기 오일 분사 노즐(111) 하부에 위치하는 오일 캐쳐(200)의 일 측부에는 장공(212)이 형성되어 오일의 원활한 배출을 돕는다. 상기 오일 캐쳐(200)의 우측면(205)에는 도 3a의 아래에서 위로 오일을 분사하는 제 1 오일 분사 노즐(110)이 위치할 수 있는 움푹 팬 자리(211)가 마련되어 있다. 전후면(202,203)의 상측 경계에는 오일 캐쳐(200)가 도 3b의 기어 박스(103)에 고정 설치될 수 있도록 플랜지(213)가 형성되어 있다.4A and 4B are perspective and plan views of the oil catcher shown in FIGS. 3A and 3B. Referring to the drawings, the
도 3a 및 3b와 도 4a 및 4b를 참조하여 기어 박스(103) 내에서 오일 캐쳐(200)의 작용을 살펴보면, 제 1 오일 분사 노즐(110)로부터 분사된 오일은 피니언 기어(101)와 불 기어(100)의 맞물림부를 윤활 및 냉각하고 아래로 흘러 오일 캐쳐(200)의 미세 통공(210)을 통해 오일 배출공(115)으로부터 기어 박스(103)의 외부로 배출된다. 제 2 오일 분사 노즐(111)로부터 분사된 오일은 피니언 기어(102)와 불 기어(100)의 맞물림부를 윤활 및 냉각하고 아래로 흘러 장치(200)의 장공(212)을 통해 오일 배출공(115)으로부터 기어 박스(103)의 외부로 배출된다. 불 기어 지지 베어링(104)과 피니언 기어 지지 베어링(미도시)을 윤활 및 냉각하고 오일 유출공(112,113,114)을 통해 유출된 오일은 오일 캐쳐(200)의 전후면(202,203)을 타고 흘러 오일 배출공(115)으로부터 기어 박스(103)의 외부로 배출된다.Referring to the operation of the
구동 모터가 600마력(약 450kW)인 터보 압축기에 대한 실험에서 다음과 같은 결과를 나타내었다. Experiments on a turbocompressor with a drive motor of 600 hp (about 450 kW) showed the following results.
이와 같이 오일 캐쳐 설치 전보다 오일 캐쳐를 설치한 후 터보 압축기의 출력이 12.8kW 증가하여 상기 오일 캐쳐 설치 전보다 출력 손실이 24% 가량 감소하였다.Thus, after installing the oil catcher than before installing the oil catcher, the output of the turbo compressor is increased by 12.8 kW, which reduces the output loss by about 24%.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 터보 압축기는 윤활 및 냉각을 위한 오일이 기어 박스내의 불 기어의 안정적인 고속 회전을 방해하지 못하도록 하여 터보 압축기의 출력 손실을 저감시킬 수 있다.As described above, the turbo compressor according to the present invention can reduce the output loss of the turbo compressor by preventing the oil for lubrication and cooling from disturbing the stable high speed rotation of the bull gear in the gear box.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
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KR101330350B1 (en) | 2010-09-30 | 2013-11-15 | 가부시키가이샤 히타치플랜트테크놀로지 | Multi-stage centrifugal compressor and maintenance method thereof |
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