KR101193871B1 - Turbo compressor having variable diffuser - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기에 관한 것으로서, 특히 베인의 각도를 변경시킴으로써 서지 영역을 변경시키거나 특정 운전점에서의 효율을 향상시킬 수 있도록 된 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로, 외부 공기를 압축시키기 위해서는 피스톤식 압축기, 로터식 압축기, 터보식 압축기 등이 있는데, 터보식 압축기의 경우 고속으로 회전하는 회전축에 연결된 임펠러에 의해 외부 공기가 압축된다. 상기 터보식 압축기는 일반 산업 현장에서부터 항공기의 엔진 부문에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 공기를 포함한 여러 종류의 가스를 압축하기 위해 사용되는 중요한 요소 기계이다. In general, in order to compress the outside air, there are a piston compressor, a rotor compressor, a turbo compressor, and the like. In the case of the turbo compressor, the outside air is compressed by an impeller connected to a rotating shaft rotating at high speed. The turbo compressor is an important element machine used to compress various kinds of gases including air in various industrial fields from general industrial sites to the engine sector of aircraft.
도1은 종래 터보 압축기의 개념도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 상기 터보 압축기는 구동축(driving shaft:1)에 결합되며 원주 방향으로 형성된 다수개의 블레이드(11)를 가진 임펠러(impeller:10), 상기 임펠러(10)의 외주에 형성된 가변 디퓨저(variable diffuser:20) 및 상기 가변 디퓨저(20)의 원주 방향으로 다수개가 형성되는 베인(vane:30)을 포함하여 이루어진다. 1 is a conceptual diagram of a conventional turbo compressor. As shown in FIG. 1, the turbo compressor is coupled to a
상기 임펠러(10)는 구동축(1)을 중심으로 회전하며, 상기 블레이드(11)는 가변 디퓨저(20)의 방향으로 가스를 유출시킨다. The
상기 가변 디퓨저(20)는 임펠러(10)의 회전에 의해 증가된 가스의 운동 에너지(kinetic energy)를 정압(static pressure)으로 변환시키는 역할을 수행한다. The
상기 베인(30)은 가스의 유동을 가이드하기 위해 가변 디퓨저(20)의 일측면에 형성된 다수개의 부재로서, 한 개의 피봇(축:31)을 가진 각도 변환 기구를 구비하는데, 각각의 베인(30)은 임펠러(10)의 중심 방향과 소정 각도를 이루도록 설치되며, 각각 에어포일(airfoil) 형상을 가진다. The
그런데, 상술한 터보 압축기는 가변 디퓨저(20)가 단지 한 개의 피봇(31)을 가진 각도 변환 기구를 구비하고 있으므로, 임펠러(10)에서 토출되는 고속 유체로부터 발생되는 강한 토크를 견딜 수 없는 문제점이 있다. 또한, 변각 메커니즘도 각도 조절의 분해능이 그다지 좋지 않은 구조를 갖고 있다. However, the above-described turbo compressor has a problem that the
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강한 토크를 견딜 수 있을 뿐만 아니라 각도 조절 분해능을 보다 향상시킬 수 있도록 된 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a turbo compressor having a variable diffuser capable of withstanding strong torque and further improving angle adjustment resolution.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기는, 임펠러의 외주에 형성되는 가변 디퓨저와, 상기 가변 디퓨저의 원주 방향으로 다수개가 형성되는 베인을 포함하여 이루어진 터보 압축기에 있어서, 상기 베인은 양측단에 두개의 피봇을 구비하되, 상기 하나의 피봇은 베인의 전측단에 위치하는 고정 피봇이고, 상기 다른 하나의 피봇은 베인의 후측단에 위치하는 이동 피봇이며, 상기 베인의 각도를 변화시킬 수 있도록, 구동 모터와; 상기 구동 모터의 회전속도를 1차 감속시키기 위한 웜 기어와; 상기 웜 기어에 연결되어 1차 감속된 회전속도를 2차 감속시킨 후 상기 이동 피봇의 위치를 변화시킴으로써 베인의 각도를 변화시키기 위한 스퍼 기어를 구비한 것을 특징으로 한다. Turbo compressor comprising a variable diffuser according to the present invention to achieve the above object, a variable diffuser is formed on the outer periphery of the impeller, and a turbo compressor comprising a plurality of vanes are formed in the circumferential direction of the variable diffuser The vane is provided with two pivots at both ends, wherein one pivot is a fixed pivot located at the front end of the vane, and the other pivot is a movable pivot located at the rear end of the vane. A drive motor, so as to change the angle of the drive motor; A worm gear for primarily reducing the rotational speed of the drive motor; And a spur gear for changing the angle of the vane by changing the position of the moving pivot after the second reduction of the first reduced rotational speed connected to the worm gear.
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본 발명에 따르면, 베인 양측단에 두개의 피봇을 구비함으로써 강한 토크를 견딜 수 있을 뿐만 아니라 각도 조절 분해능을 향상시킬 수가 있다. 또한, 각도 조절을 위한 구동 모터에 웜 기어를 적용하여 더욱 향상된 각도 조절 분해능을 가질 수 있다. According to the present invention, by providing two pivots at both ends of the vane, it is possible not only to withstand the strong torque but also to improve the angle adjustment resolution. In addition, by applying a worm gear to the drive motor for adjusting the angle can have a further improved angle adjustment resolution.
도1은 종래 터보 압축기의 개념도.
도2는 본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기의 개념도.
도3은 본 발명에 따른 변각 메커니즘의 구성도.
도4는 본 발명에 따른 각도 변환을 보여주는 사용 상태도. 1 is a conceptual diagram of a conventional turbo compressor.
2 is a conceptual diagram of a turbo compressor with a variable diffuser according to the present invention;
3 is a block diagram of a variable mechanism according to the present invention.
4 is a use state diagram showing the angle conversion according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.
도2는 본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기의 개념도, 도3은 본 발명에 따른 변각 메커니즘의 구성도, 도4는 본 발명에 따른 각도 변환을 보여주는 사용 상태도이다. 2 is a conceptual diagram of a turbo compressor having a variable diffuser according to the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram of a variable mechanism according to the present invention, and FIG. 4 is a state diagram showing an angle conversion according to the present invention.
본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기는 강한 토크를 견딜 수 있을 뿐만 아니라 각도 조절 분해능을 향상시킬 수 있도록 된 것을 기술적 요지로 한다. Turbo compressor having a variable diffuser according to the present invention is not only able to withstand strong torque, but also to improve the angle adjustment resolution is a technical point.
도2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기는, 종래의 터보 압축기와 마찬가지로, 임펠러(100)와, 상기 임펠러(100)의 외주에 형성되는 가변 디퓨저(110)와, 상기 가변 디퓨저(110)의 원주 방향으로 다수개가 형성되는 베인(120)을 포함하여 이루어지는데, 특별히 상기 베인(120)은 양측단에 두개의 피봇(121,122)을 구비하고 있다. 즉, 임펠러(100)에서 토출되는 고속 유체로부터 강한 토크를 효과적으로 견딜 수 있도록, 베인(120)의 양측단에는 두개의 피봇(121,122)이 설치되어 있는 것이다. As shown in FIG. 2, the turbo compressor including the variable diffuser according to the present invention includes an
이때, 상기 하나의 피봇(121)은 베인(120)의 전측단에 위치하는 고정 피봇(fixed pivot)이고, 상기 다른 하나의 피봇(122)은 베인(120)의 후측단에 위치하는 이동 피봇(moving pivot)이다. In this case, the one
도3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기는, 상기 베인(120)의 각도를 변화시킬 수 있도록, 스텝 모터 즉, 구동 모터(미도시), 웜 기어(130) 및 스퍼 기어(140,150)를 포함하여 이루어진 변각 메커니즘을 구비한다. 도면부호 "131"은 포텐셔미터(Potentiometer), "132"는 베어링(Bearing), "133"은 부싱(Bushing)이다. As shown in FIG. 3, the turbo compressor including the variable diffuser according to the present invention includes a step motor, that is, a driving motor (not shown) and a
상기 웜 기어(130)는 상기 구동 모터의 회전속도를 1차적으로 감속시키는 역할을 수행한다. 즉, 구동 모터에 의해 구동되는 축은 베어링(132)에 결합된 웜 기어(130)를 통하여 1차적으로 감속된다. The
상기 스퍼 기어(140,150)는 상기 웜 기어(130)에 연결되어 웜 기어(130)에서 1차적으로 감속된 회전속도를 2차적으로 감속시킨 후 상기 이동 피봇(122)의 위치를 변화시킴으로써 베인(120)의 각도를 변화시키는 역할을 수행한다. The
즉, 웜 기어(130)에 연결된 작은 스퍼 기어(140)는 큰 스퍼 기어(150)를 구동시키며, 이때 2차적으로 감속된다. 그리고, 큰 스퍼 기어(150)가 회전함에 따라 앞면 홈의 각도가 변하며, 여기에 연결된 이동 피봇(122)의 위치가 변하면서 베인(120)의 각도가 변하게 되는 것이다. That is, the
이와 같이, 본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기는, 베인(120)의 양측단에 두개의 피봇(121,122) 즉, 고정 피봇(121)과 이동 피봇(122)을 구비함으로써, 임펠러(100)에서 토출되는 고속 유체로부터 발생되는 강한 토크를 견딜 수 있도록 되어 있을 뿐만 아니라 각도 조절 분해능을 향상시킬 수가 있다. 또한, 각도 조절을 위해 웜 기어(130)를 적용함으로써 더욱 향상된 각도 조절 분해성능을 발휘할 수가 있게 된다. As described above, the turbo compressor including the variable diffuser according to the present invention includes two
한편, 본 발명에 따른 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다. On the other hand, although a turbo compressor with a variable diffuser according to the present invention has been described according to a limited embodiment, the scope of the present invention is not limited to the specific embodiment, it will be apparent to those skilled in the art in connection with the present invention. Various alternatives, modifications, and changes can be made within the scope.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100 : 임펠러
110 : 디퓨저
120 : 베인
121 ; 고정 피봇
122 : 이동 피봇
130 : 웜 기어
131 : 포텐셔미터
132 : 베어링
133 ; 부싱
140,150 : 스퍼 기어100: impeller
110: diffuser
120: vane
121; Fixed pivot
122: move pivot
130: worm gear
131: potentiometer
132: Bearings
133; bushing
140,150: Spur Gears
Claims (3)
상기 베인(120)은 양측단에 두개의 피봇(121,122)을 구비하되,
상기 하나의 피봇(121)은 베인(120)의 전측단에 위치하는 고정 피봇이고,
상기 다른 하나의 피봇(122)은 베인(120)의 후측단에 위치하는 이동 피봇이며,
상기 베인(120)의 각도를 변화시킬 수 있도록,
구동 모터와;
상기 구동 모터의 회전속도를 1차 감속시키기 위한 웜 기어(130)와;
상기 웜 기어(130)에 연결되어 1차 감속된 회전속도를 2차 감속시킨 후 상기 이동 피봇(122)의 위치를 변화시킴으로써 베인(120)의 각도를 변화시키기 위한 스퍼 기어(140,150)를 구비한 것을 특징으로 하는 가변 디퓨저를 구비한 터보 압축기. In the turbo compressor comprising a variable diffuser 110 formed on the outer circumference of the impeller 100, and vanes 120 are formed in the circumferential direction of the variable diffuser 110,
The vane 120 is provided with two pivots (121, 122) at both ends,
The one pivot 121 is a fixed pivot located at the front end of the vane 120,
The other pivot 122 is a moving pivot located at the rear end of the vane 120,
To change the angle of the vane 120,
A drive motor;
A worm gear 130 for primarily reducing the rotational speed of the drive motor;
And spur gears 140 and 150 connected to the worm gear 130 to change the angle of the vanes 120 by changing the position of the moving pivot 122 after the second reduction of the first reduced rotation speed. Turbo compressor having a variable diffuser, characterized in that.
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Cited By (2)
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KR101848437B1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-04-13 | 한국과학기술연구원 | Centrifugal turbo machinery having flexibly variable diffuser vane |
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- 2012-02-24 KR KR1020120018816A patent/KR101193871B1/en active IP Right Grant
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