KR101883478B1 - 압축기 케이싱 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기 케이싱, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 압축기에 관련된 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 케이싱은, 유체가 흡입되는 유로를 구획하는 유체 흡입부와, 상기 유체 흡입부와 일체로 연속되게 형성되며 상기 유체 흡입부에서 외측으로 돌출되고, 상기 유체 흡입부의 외측 둘레를 연속적으로 일주하도록 형성된 링 돌출부와, 상기 링 돌출부를 관통하여 상기 유체 흡입부의 내부 공간에 이르도록 형성되는 복수의 결합공과, 상기 결합공에 회전 가능하게 끼워져 결합되는 복수의 인렛 가이드 베인을 구비한다.

Description

압축기 케이싱{Compressor casing}

본 발명은 압축기 케이싱, 이의 제조 방법에 관련된 것이다.

임펠러의 회전력을 이용하여 공기 또는 각종의 가스를 압축하는 원심 압축기가 발전기, 플랜트 시설 등 각종 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 원심 압축기 중에는 유입되는 유량을 제어할 수 있도록 가동형 인렛 가이드 베인(inlet guide vane:IGV)을 구비하는 것들도 많이 이용되고 있다.

도 1은 인렛 가이드 베인을 구비하는 원심 압축기의 일례를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 취한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 인렛 가이드 베인을 구비하는 종래의 원심 압축기(1)는 케이싱(100), 임펠러(200), 보스부(300), 인렛 가이드 베인(500) 및 인렛 가이드 베인 구동부를 구비한다.

케이싱(100)은 유체가 유입되는 유로를 구획하는 흡입부(110), 흡입부(110)와 연통되며 임펠러를 수용하는 쉬라우드에 해당하는 임펠러 수용부(120) 및 임펠러 수용부(120)와 연통되며 유체를 배출시키는 스크롤에 해당하는 유출부(130)를 구비한다. 즉 케이싱(100)의 흡입부(110)로 유입된 유체는 임펠러 수용부(120) 내의 임펠러(200)의 회전에 따라서 가속되고 스크롤 유출부(130)로 유출되어 감속되면서 압력이 상승되어 배출된다. 케이싱(100)은 주조 방식으로 일체로 형성될 것이 요구될 수 있다.

보스부(300)는 케이싱(100)의 흡입부(110)에 돌출되게 형성되며, 흡입부(110)의 외측 둘레를 따라서 일정 각도 간격으로 배치된다. 도 3은 케이싱(100) 및 이와 일체로 형성되는 보스부(300) 만을 개략적으로 도시한 사시도로, 도 3을 참조하면 보스부(300)는 흡입부(110) 내부의 유로(112)와 연통되는 관통공(302)을 구비한다. 보스부(300)의 관통공(302)의 내벽에는 마찰 베어링의 일종인 오일 리스 베어링(oil-less bearing)이 배치될 수 있다. 보스부(300)는 주조 공정에 의해서 케이싱(100)과 함께 일체로서 연속되게 형성될 것이 요구되기도 한다.

임펠러(200)는 케이싱(100)의 임펠러 수용부(120)에 회전 가능하게 배치되며, 유입 유체를 원심 방향으로 가속할 수 있도록 그 둘레를 따라서 복수의 베인이 형성된다. 임펠러(200)는 외부의 구동원(미도시)과 구동축(미도시)으로 연결되어 그 구동원의 작동에 따라서 회전된다.

인렛 가이드 베인(500)은 케이싱(100)의 흡입부(110)의 유로(112)에 복수 개로 배치되며, 보스부(300)의 관통공(302)에 회전 가능하게 끼워져 결합된다. 더욱 구체적으로 인렛 가이드 베인(500)은 케이싱(100)의 흡입부(110) 내의 유로에 배치되는 베인부(510), 베인부(510)에 고정 결합되며 보스부(300)의 관통공(302)의 베어링(430)에 끼워져 결합되는 베인 축부(520)와, 베인 축부(520)의 단부에 고정되며 보스부(300)의 외부로 돌출된 외부 돌출부(530)를 구비한다. 베인 축부(520)가 베어링(430)을 게재하여 보스부(300)의 관통공(302)에 끼워지므로 보스부(300)에 대해서 회전이 가능하다. 따라서 베인 축부(520)에 고정 결합된 베인부(510) 및 외부 돌출부(530)도 함께 일체로서 회전하게 된다. 인렛 가이드 베인(500)의 베인부(510)는 납작한 형태로 이루어지므로 인렛 가이드 베인(500)이 회전함에 따라서 유로(112)의 개방 정도가 변경될 수 있다. 또한 인렛 가이드 베인(500)의 회전 각도에 따라서 유체의 흐름의 형태도 변경될 수 있다.

인렛 가이드 베인 구동부는 인렛 가이드 베인을 강제적으로 회전시키기 위한 것으로, 케이싱(100)의 외주에 회전 가능하게 배치되며 복수의 돌출부(410)를 구비하는 링(400)과, 인렛 가이드 베인(500)의 외부 돌출부(530)에 고정 결합되며 링(400)의 돌출부(410)와 끼워지는 레버(420)를 구비한다. 링(400)은 외부의 구동원(미도시)의 작동에 의해서 케이싱(100)의 흡입부(110)의 둘레 방향으로 회전된다. 링(400)이 회전하면 링(400)에 형성된 복수의 돌출부(410)도 케이싱(100)의 흡입부(110)의 둘레 방향으로 함께 이동된다. 복수의 돌출부(410) 각각에는 레버(420)가 끼워져 있으므로 돌출부(410)가 이동함에 따라서 레버(420)가 회전하게 되고, 레버(420)의 회전에 따라서 이에 결합된 인렛 가이드 베인(500)이 회전하게 된다. 따라서 인렛 가이드 베인 구동부의 작동에 따라서 인렛 가이드 베인(500)이 회전하면서 흡입부(110) 내의 유로(112)의 개방 정도 및 유체의 유입 형태를 변경시키게 된다.

이러한 종래의 원심 압축기(1)는 유입 유량 및 유체의 흐름의 형태를 조절할 수 있으므로 다양한 압축 조건에 대하여 효과적으로 대처할 수 있다. 그런데 원심 압축기를 설계함에 있어서, 인렛 가이드 베인(500)의 수를 변경해야 하는 경우가 발생할 수 있다. 원심 압축기(1)의 케이싱(100) 및 보스부(300)는 기밀성 및 기계적 안정성의 측면에서 주조로 일체로 형성될 것이 요구되는 경우가 많은데, 이러한 경우에 있어서 인렛 가이드 베인(500)의 수를 변경하기 위해서는 보스부(300)의 수를 변경해야 하므로 주조 공정에 사용되는 주형을 새로 제작해야 한다. 이러한 문제로 인하여 종래의 원심 압축기(1)는 인렛 가이드 베인(500)의 수를 변경함에 있어서 많은 시간 및 비용이 소요될 수 있다.

한편, 이상에서 언급된 종래의 기술의 내용은 본 출원의 발명자가 본원 발명과 관련하여 지득한 것일 뿐, 반드시 공중에 알려져 있는 것이라고 단정할 수는 없다.

본 발명의 일 측면은 제조가 용이하고, 인렛 가이드 베인의 설치 형태를 용이하게 변경할 수 있는 압축기 케이싱, 이를 제조하는 방법 및 이를 구비하는 원심 압축기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 케이싱은, 유체가 흡입되는 유로를 구획하는 유체 흡입부와, 상기 유체 흡입부와 일체로 연속되게 형성되며 상기 유체 흡입부에서 외측으로 돌출되고, 상기 유체 흡입부의 외측 둘레를 연속적으로 일주하도록 형성된 링 돌출부와, 상기 링 돌출부를 관통하여 상기 유체 흡입부의 내부 공간에 이르도록 형성되는 복수의 결합공과, 상기 결합공에 회전 가능하게 끼워져 결합되는 복수의 인렛 가이드 베인을 구비한다.

또한 상기 링 돌출부는 그 측면 둘레를 따라 배치되며, 평평하게 형성되는 복수의 평탄부를 구비하며, 상기 복수의 결합공 각각은 상기 링 돌출부의 상기 각 평탄부에 형성될 수 있다.

또한 상기 링 돌출부는, 외측 단부측으로 갈수록 그 두께가 얇아지는 형태로 형성되며, 상기 평탄부들 사이 사이에 배치되며 곡면으로 형성되는 곡면부를 구비하며, 상기 링 돌출부의 평탄부가 상기 곡면부보다 상기 유체 흡입부에 더 가깝게 위치되며, 상기 평탄부의 상기 링 돌출부의 두께 방향의 폭이 상기 곡면부의 상기 링 돌출부의 두께 방향의 폭보다 크게 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따른 원심 압축기는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 압축기 케이싱과, 상기 유체 흡입부의 하류에 배치되며, 상기 원심 압축기 케이싱의 내부에서 회전 가능하게 배치되는 임펠러를 구비한다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따른 압축기 케이싱의 제조 방법은, 흡입되는 유체의 유로를 구획하는 유체 흡입부와, 상기 유체 흡입부의 외측으로 돌출되고 상기 유체 흡입부의 외측 둘레를 연속적으로 일주하도록 형성된 링 돌출부를 일체로 주조하여 형성하는 단계와, 상기 링 돌출부를 관통하여 상기 유체 흡입부의 내부 공간에 이르는 복수의 결합공을 천공하는 단계와, 상기 복수의 결합공에 회전 가능하게 끼워져 결합되는 복수의 인렛 가이드 베인을 설치하는 단계를 포함한다.

또한 상기의 압축기 케이싱 제조 방법은, 상기 링 돌출부에서 상기 결합공이 천공되는 위치를 절삭하여, 상기 링 돌출부에 복수의 평탄부를 형성하는 계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 케이싱, 압축기 케이싱의 제조 방법 및 원심 압축기에 따르면 원심 압축기의 제조 및 인렛 가이드 베인의 설치 형태를 용이하게 변경할 수 있다.

도 1은 종래의 가동형 인렛 가이드 베인을 구비하는 원심 압축기의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 원심 압축기의 II-II선을 따라서 취한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 원심 압축기의 케이싱 및 보스부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인렛 가이드 베인을 구비한 원심 압축기의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4의 원심 압축기의 V-V선을 따라 취한 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 4의 원심 압축기의 케이싱 및 링 돌출부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 4의 원심 압축기의 일부 구성의 다른 변형례이며, 도 8은 도 7에 도시된 구성의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원심 압축기의 제조 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기 및 그의 제조 방법에 대해서 설명한다. 첨부된 도면에서 구성요소들은 설명의 편의상 과장, 축소 또는 생략되어 도시될 수 있다. 또한 여러 도면에 있어서 동일한 부재번호로 표시된 구성은 실질적으로 동일한 구성을 의미하므로, 이에 대한 중복적인 설명은 생략될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인렛 가이드 베인을 구비하는 원심 압축기의 개략적인 사시도이며, 도 5는 도 4의 원심 압축기의 V-V선을 따라 취한 개략적인 단면도이며, 도 6은 도 4의 원심 압축기의 케이싱 및 링 돌출부만을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 인렛 가이드 베인을 구비하는 원심 압축기(2)는 케이싱(100), 링 돌출부(600), 임펠러(200), 인렛 가이드 베인(500) 및 인렛 가이드 베인 구동부를 구비한다.

케이싱(100)은 유체가 유입되는 유체 흡입부(110), 흡입부(110)와 연통되며 임펠러(200)를 수용하는 임펠러 수용부(120) 및 임펠러 수용부(120)와 연통되며 유체를 배출시키는 스크롤 유출부(130)을 구비한다. 즉 케이싱(100)의 흡입부(110)로 유입된 유체는 그의 하류에 위치하는 임펠러 수용부(120)의 임펠러(200)의 회전에 따라서 가속되고 스크롤 유출부(130)에서 감속되면서 압력이 상승된 다음, 원심 압축기(2)로부터 유출된다. 케이싱(100)은 기밀성 및 견고성이 우수하도록 금속 주조 방식에 의해서 일체로서 연속되게 형성된다.

링 돌출부(600)는 금속 주조에 의해서 케이싱(100)과 함께 일체로서 연속되게 형성되고, 유체 흡입부(110)에서 외측으로 돌출되게 형성되며, 유체 흡입부(110)의 외측 둘레를 따라서 연속적으로 일주하는 링의 형상을 가진다. 링 돌출부(600)가 유체 흡입부(110)의 외면으로부터 돌출된 양은 종래의 원심 압축기의 보스부(300)가 유체 흡입부(110)의 외면으로부터 돌출된 양과 유사한 정도로 형성될 수 있다.

링 돌출부(600)의 외측 측면에는 평탄부(610)와 곡면부(620)가 교번되게 형성된다. 링 돌출부(600)의 평탄부(610)는 주조로 형성된 원형 링 형상의 링 돌출부(600)의 측면을 일정 각도 간격으로 절삭함으로써 형성될 수 있다. 한편 곡면부(620)는 주조로 형성된 최초의 링 돌출부(600)에서 절삭 가공된 평탄부(610)의 사이 사이를 남겨두는 형태로 이루어질 수 있다. 링 돌출부(600)의 평탄부(610)는 주조로 형성된 링 돌출부(600)를 절삭하여 형성되는 것이므로, 그 방사 방향의 평균 폭(d2)이 곡면부(620)의 방사 방향의 평균 폭(d1)보다 작다. 한편, 링 돌출부(600)의 수직 방향의 두께는 일정하게 형성될 수 있다.

링 돌출부(600)의 각 평탄부(610)에는 결합공(602)이 형성되어 유체 흡입부(110) 내부의 유로(102)와 연통된다. 결합공(602)의 내벽에는 베어링(430)이 설치되어 결합공(602)에 끼워지는 인렛 가이드 베인(500)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 베어링(430)으로는 기밀성이 우수하고 별도의 윤활유가 없이도 원활하게 동작할 수 있는 오일 리스 베어링이 사용될 수 있다. 링 돌출부(600)의 평탄부(610)는 평면 가공되어 있으므로 베어링(430)과 평탄부(610)의 외면을 용이하게 밀착시킬 수 있다. 링 돌출부(600)의 결합공(602)은 기계적 드릴링에 의해서 형성될 수 있다.

임펠러(200)는 케이싱(100)의 임펠러 수용부(120)에 회전 가능하게 배치되며, 유입 유체를 원심 방향으로 가속할 수 있도록 그 둘레를 따라서 복수의 베인이 형성된다. 임펠러(200)는 외부의 구동원(미도시)과 구동축(미도시)으로 연결되어 구동원의 작동에 따라서 회전된다.

인렛 가이드 베인(500)은 케이싱(100)의 흡입부(110)의 유로(112)에 복수 개로 배치되며, 링 돌출부(600)의 결합공(602)에 회전 가능하게 끼워져 결합된다. 더욱 구체적으로, 인렛 가이드 베인(500)은 케이싱(100)의 흡입부(110) 내의 유로(102)에 배치되는 칼날 형상의 베인부(510), 베인부(510)에 고정 결합되며 링 돌출부(600)의 결합공(602)의 베어링(430)에 끼워져 결합되는 베인 축부(520)와, 베인 축부(520)의 단부에 고정되며 링 돌출부(600)의 외부로 돌출된 외부 돌출부(530)를 구비한다. 베인 축부(520)가 베어링(430)을 게재하여 링 돌출부(600)의 결합공(602)에 끼워지므로 인렛 가이드 베인(500)의 베인 축부(520)는 링 돌출부(600)의 결합공(602)을 지나는 회전 중심축선을 중심으로 회전 가능하다. 인렛 가이드 베인(500)의 베인부(510) 및 외부 돌출부(530)는 베인 축부(520)에 고정 결합되어 있으므로 베인 축부(520)의 회전에 따라서 함께 회전한다. 인렛 가이드 베인(500)이 회전하면 베인부(510)가 흡입부(110)의 유로(112) 내에서 눕거나 서는 형태로 위치가 변동된다. 인렛 가이드 베인(500)의 베인부(510)가 유체 흡입부(110)의 유로 내에서 눕는 형태로 배치되면 유체 흡입부(110) 내의 유로(112)의 개방 정도가 감소하여 유량이 감소되고, 인렛 가이드 베인(500)의 베인부(510)가 유체 흡입부(110)의 유로(112) 내에서 서는 형태로 배치되면 유체 흡입부(110) 내의 유로(112)의 개방 정도가 증가하여 유량이 증가될 수 있다.

인렛 가이드 베인 구동부는 인렛 가이드 베인(500)을 강제적으로 회전시키기 위한 것으로, 케이싱(100)의 유체 흡입부(110)의 외주에 회전 가능하게 배치되며 복수의 돌출부(410)를 구비하는 링(400)과, 인렛 가이드 베인(500)의 외부 돌출부(530)에 고정 결합되며 링(400)의 돌출부(410)와 끼워져 결합되는 레버(420)를 구비한다. 링(400)은 외부의 구동원(미도시)의 작동에 의해서 케이싱(100)의 흡입부(110)의 둘레 방향으로 회전되며, 링(400)의 회전 시에 이에 돌출되게 형성된 복수의 돌출부(410)가 유체 흡입부(110)의 둘레 방향으로 함께 이동된다. 링(400)을 강제 회전시키기 위한 구동원으로는 전기 모터 또는 유압식 액추에이터 등의 널리 알려진 구동원이 사용될 수 있다. 링(400)에 형성된 복수의 돌출부(410) 각각에는 레버(420)가 끼워져 있으므로 링(400)과 함께 돌출부(410)가 이동함에 따라 레버(420)도 인렛 가이드 베인(500)의 외부 돌출부(530)를 중심으로 회전하게 된다. 레버(420)에는 인렛 가이드 베인(500)의 외부 돌출부(530)가 고정 결합되어 있으므로, 레버(420)의 회전에 따라서 인렛 가이드 베인(500)이 회전되어 유체 흡입부(110) 내의 인렛 가이드 베인(500)의 베인부(510)의 기울기가 변경될 수 있다.

이처럼 인렛 가이드 베인 구동부의 작동에 의해서 인렛 가이드 베인(500)의 회전 각도가 조절될 수 있으므로, 인렛 가이드 베인 구동부의 작동을 제어함으로써 다양한 유량 조건, 압축비 또는 압축기 출력 조건 등에 따라서 원심 압축기의 유량 등을 효과적으로 조절할 수 있다.

한편 본 실시예의 원심 압축기(2)에 있어서, 링 돌출부는 단부측으로 갈수록 두께가 작아지는 형태로 테이퍼지게 형성될 수도 있다.

도 7은 테이퍼지게 형성되는 링 돌출부의 변형예를 도시한 것이며, 도 8은 도 7의 링 돌출부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 링 돌출부(600a)는 상측은 수평되게 형성되고 하측은 경사지게 형성되어 전체적으로는 외측으로 갈수록 두께가 작아지는 형태로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 본 링 돌출부(600a)에도 평탄부(610a)와 곡면부(620)가 형성되는데, 평탄부(610a)는 주조로 형성되는 환형의 링 돌출부(600a)의 측면을 절삭 가공함으로써 형성되고, 곡면부(620)는 평탄부(610a) 사이 사이에 절삭되지 않고 남겨진 링 돌출부(600a)로 이루어진다. 링 돌출부(600a)의 평탄부(610a)에는 인렛 가이드 베인(500)이 결합되기 위한 결합공(602)이 천공된다.

도 8은 링 돌출부(600a)의 평탄부(610a) 측의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 8을 참조하면 평탄부(610a)는 링 돌출부(600)의 측면의 일부(601a)를 절삭 가공하여 제거함으로써 형성되므로, 주조에 의해서 최초로 형성된 링 돌출부(600a)의 단부(603a)보다 유체 흡입부(110) 측에 가깝게 위치된다. 즉 링 돌출부(600a)의 평탄부(610a)가 곡면부(620)보다 유체 흡입부(110)에 더 가깝게 위치된다.

본 변형예에 있어서 링 돌출부(600)는 테이퍼지게 형성되어 있으므로 절삭에 의해서 형성되는 평탄부(610a)의 링 돌출부(600a)의 두께 방향의 폭(t2)이 절삭 이전의 링 돌출부(600)의 두께 방향의 폭(t1)보다 크게 형성된다. 즉 링 돌출부(600)의 평탄부(610a)의 링 돌출부(600a)의 두께 방향의 폭(t2)이 링 돌출부(600)의 곡면부(620)의 링 돌출부(600)의 두께 방향의 폭(t1)보다 크다. 따라서 링 돌출부(600)에 평탄부(610a)를 형성할 때 평탄부(610a)의 수직 방향의 폭(t2)도 증가되므로, 평탄부(610a)에 결합공(602)을 형성하기 위한 작업 공간을 용이하게 확보할 수 있다. 또한 링 돌출부(600a)를 테이퍼지게 형성할 경우에는 링 돌출부(600a)의 구조적 안정성도 높일 수 있고, 주조 공정에서의 작업성도 향상시킬 수 있다.

다음으로 상술한 원심 압축기(2)의 제조 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 9는 상술한 원심 압축기를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 9를 참조하면 본 실시예에 따른 원심 압축기 제조 방법은 케이싱(100)을 주조하는 단계(S10), 링 돌출부(600)에 평탄부(610)를 가공하는 단계(S20), 링 돌출부(600)의 평탄부(610)에 결합공(602)을 천공하는 단계(S30), 결합공(602)에 베어링(430)을 결합하는 단계(S40), 결합공(602)에 인렛 가이드 베인(500)을 설치하는 단계(S50), 임펠러 및 인렛 가이드 베인 구동부를 설치하는 단계(S60)를 포함한다.

케이싱(100)을 주조하는 단계(S10)는, 유체 흡입부(110), 임펠러 수용부(120) 및 유체 유출부(130)를 구비하는 케이싱(100)과, 유체 흡입부(110)의 둘레에 링 형상으로 형성되는 링 돌출부(600)를 주조로서 일체로 형성하는 단계이다. 즉 본 단계에서는 케이싱(100) 및 링 돌출부(600)에 대응되는 형상의 캐비티를 구비하는 주형이 사용되며, 그 주형의 캐비티에 금속 용탕을 주입하고 응고시킴으로써 케이싱(100) 및 링 돌출부(600)가 연속된 일체로서 제작된다. 주조로 형성되는 최초의 링 돌출부(600)는 링 형상으로 형성되며 그 측면이 곡면으로 형성된다.

링 돌출부(600)에 평탄부(610)를 가공하는 단계(S20)는, 주조에 의해서 형성되는 최초의 링 돌출부(600)의 측면의 일부를 절삭 가공하여 평면상의 평탄부(610)를 형성하는 단계이다. 평탄부(610)는 링 돌출부(600)에 일정한 각도 간격으로 형성된다. 절삭에 의해서 형성되는 평탄부(610)의 사이 사이는 절삭되지 않고 남아 있으므로 원래의 링 돌출부(600)의 곡면에 해당하는 곡면부(620)가 형성된다. 평탄부(610)는 평면으로 형성되므로 작업성이 좋다는 장점을 가진다.

인렛 가이드 베인(500)의 결합공(602)을 천공하는 단계(S30)는, 링 돌출부(600)의 각 평탄부(610)를 드릴링하여 유체 흡입부(110) 내의 유로(112)에 이르는 결합공(602)을 형성하는 단계이다.

결합공(602)에 베어링(430)을 결합하는 단계(S40)는 링 돌출부(600)의 결합공(602)에 베어링(430)을 끼워 배치하는 단계이다. 결합공(602)에 결합되는 베어링(430)으로는 오일 리스 베어링이 사용될 수 있다. 링 돌출부(600)의 평탄부(610)는 평면으로 형성되므로, 평탄부(610) 상에 위치되는 베어링(430)의 일부는 링 돌출부(600)의 평탄부(610)에 효과적으로 밀착될 수 있다.

인렛 가이드 베인(500)을 설치하는 단계(S50)는, 미리 제작된 인렛 가이드 베인(500)을 링 돌출부(600)의 결합공(602)에 끼워 결합시키는 단계이다. 인렛 가이드 베인(500)이 링 돌출부(600)에 결합되면, 인렛 가이드 베인(500)의 베인부(510)는 유체 흡입부(110) 내의 유로(112)에 배치되고, 베인 축부(520)는 링 돌출부(600)의 결합공(602)의 베어링(430)에 회전 가능하게 결합되며, 외부 돌출부(530)는 링 돌출부(600)의 외측으로 돌출되게 위치된다.

임펠러(200) 및 인렛 가이드 베인 구동부를 설치하는 단계(S60)는, 상기의 단계를 거쳐서 제작된 케이싱(100), 링 돌출부(600) 및 인렛 가이드 베인(500)의 조립체에 임펠러(200) 및 인렛 가이드 베인 구동부를 설치하여 원심 압축기(2)를 완성하는 단계이다. 임펠러(200)는 외부의 구동원과 구동축으로 결합되어서 구동원의 작동에 따라서 회전된다. 인렛 가이드 베인 구동부는 케이싱(100)의 외주에 회전 가능하게 배치되며 복수의 돌출부(410)를 구비하는 링(400)과, 링(400)의 돌출부(410)에 끼워지며 인렛 가이드 베인(500)의 외부 돌출부(530)에 고정 결합되는 레버(420)를 구비하는데 이들도 본 단계에서 케이싱(100)에 조립된다. 또한 링(400)의 작동을 위해서 링(400)은 기어 등으로 외부의 구동원과 연결된다. 한편, 본 단계에 있어서 임펠러(200)의 설치 및 인렛 가이드 베인 구동부의 설치 순서는 어느 것이 먼저 수행되어도 관계없다.

이상에서 설명한 본 실시예의 원심 압축기 제조 방법은, 인렛 가이드 베인(500)의 설치를 위하여 복수의 보스부(300)를 형성하는 종래의 원심 압축기 제조 방법과는 달리, 연속된 환형으로 링 돌출부(600)를 형성하고 이에 결합공(602)을 가공하는 방식을 취하므로 케이싱(100) 및 링 돌출부(600)를 주조하기 위한 주형이 단순하여 제작이 용이하다. 또한 종래의 원심 압축기의 제조 방법은 인렛 가이드 베인(500)의 개수 혹은 그 위치를 변경하고자 할 때 주형을 새로이 제작하여야 하지만, 본 실시예의 원심 압축기 제조 방법에 따르면 동일한 주형으로 제작한 주조물의 링 돌출부(600)에서 결합공(602)의 가공 위치만을 달리하면 되는 것이므로 주형을 교체할 필요가 없다. 따라서 원심 압축기의 인렛 가이드 베인(500)의 개수 또는 배치를 달리할 필요가 있을 때, 주형을 새로 제작할 필요가 없어 신속하고 저렴한 비용으로 설계 변경을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예의 원심 압축기(2)의 링 돌출부(600)는 연속된 일체로 형성되므로 내구성의 측면에서도 유리한 장점을 가진다.

이상 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기 및 이의 제조 방법에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

예를 들어 상술한 실시예에서는 링 돌출부(600)에 평탄부(610) 및 곡면부(620)가 번갈아 가면서 형성되는 것으로 설명하였으나, 링 돌출부(600)에는 복수의 평탄부(610)가 서로 인접하게 형성되어 곡면부(620)가 없을 수도 있다. 즉 링 돌출부(600)는 다각형의 링 형상으로 형성될 수도 있는 것이다.

또한 상술한 실시예에서와는 달리 링 돌출부(600)에는 평탄부(610)가 가공되고 이에 결합공(602)이 천공되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 링 돌출부(600)에는 별도의 평탄부(610)를 가공하지 않고 바로 결합공(602)이 천공될 수도 있다.

또한 상술한 실시예에서는 케이싱(100)은 주조에 의해서 일체로 연속되게 형성되는 것으로 설명하였으나, 케이싱(100)의 각 부분은 별도로 제작된 다음, 용접또는 체결에 의해서 일체화되는 것일 수도 있다.

또한 도 7 및 도 8과 관련되는 변형예에서는 링 돌출부(600a)의 상면은 수평으로 형성되고 하면은 경사지게 형성되는 방법으로 링 돌출부(600a)가 테이퍼지는 것으로 설명하였으나, 이와는 반대로 링 돌출부의 상면이 경사지게 형성되고 링 돌출부의 하면이 수평으로 형성될 수도 있다. 뿐만 아니라 링 돌출부의 상면 및 하면이 모두 경사지게 형성되어 링 돌출부의 단부측으로 갈수록 얇아지는 형태로 테이퍼질 수도 있다.

또한 상기의 실시예의 원심 압축기의 제조 방법에서는 링 돌출부(600)에 평탄부(610)를 형성한 다음, 링 돌출부(600)에 결합공(602)을 천공하는 것으로 설명하였으나, 이와는 반대로 링 돌출부(600)에 결합공(602)을 천공한 다음 결합공(602)이 형성된 위치에 평탄부(610)를 형성할 수도 있다. 이 경우에도 결합공(602) 및 평탄부(610)가 형성된 다음에 베어링(430) 및 인렛 가이드 베인(500)이 설치되는 것은 동일하다.

또한 상기의 실시예의 원심 압축기의 케이싱(100)은 유체 흡입부(110), 임펠러 수용부(120) 및 유체 유출부(130)가 결합된 것으로 설명하였으나, 원심 압축기 케이싱은 유체 흡입부와 임펠러 수용부로 구성되고, 유체 유출부에 해당하는 스크롤은 케이싱과 별도로 마련되어 결합되어 조립될 수 있다. 혹은 원심 압축기의 케이싱은 인렛 가이드 베인을 구비하는 유체 흡입부 만으로 이루어질 수도 있다.

또한 상기의 실시예에서는 케이싱(100)이 원심 압축기의 케이싱인 것으로 설명하였으나, 본 발명은 원심 압축기 이외의 압축기, 예컨대 축류식 압축기의 케이싱의 형태로 구성될 수도 있다.

이외에도 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있음은 물론이다.

1,2 ... 원심 압축기
100 ... 케이싱
300 ... 보스부
400 ... 링
500 ... 인렛 가이드 베인
600, 600a ... 링 돌출부
602 ... 결합공

Claims (6)

1. 유체가 유입되는 유체 흡입부;
   상기 유체 흡입부와 일체로 형성되며, 상기 유체 흡입부에서 외측으로 돌출된 부분이 상기 유체 흡입부의 외측 둘레를 연속적으로 일주하는 링 형상을 가지도록 형성된 링 돌출부;
   상기 링 돌출부를 관통하여 상기 유체 흡입부의 내부 공간에 이르도록 형성되는 복수의 결합공;
   상기 결합공에 회전 가능하게 끼워져 결합되는 베인 축부와, 상기 베인 축부의 단부에 고정되고 상기 링 돌출부의 외부로 돌출된 외부 돌출부를 구비하는 복수의 인렛 가이드 베인;
   상기 유체 흡입부의 외주에 회전 가능하게 배치되며 상기 링 돌출부에 의해 지지되도록 상기 링 돌출부에 접촉하도록 배치되는 링; 및
   일부가 상기 인렛 가이드 베인의 외부 돌출부에 고정 결합되며, 타부가 상기 링에 연결되는 레버를 포함하며,
   상기 링 돌출부의 부분 중 상측부는 상기 유체 흡입부의 외측 둘레를 따라 연속적으로 상기 링에 접촉하여 상기 링을 지지하도록 수평으로 형성되며, 상기 링 돌출부의 부분 중 하측부는 경사지게 형성되어, 상기 링 돌출부는 외측 단부로 갈수록 두께가 작아지는 형태를 가지는 압축기 케이싱.
2. 제1항에 있어서,
   상기 링 돌출부는,
   그 측면 둘레를 따라 배치되며, 평평하게 형성되는 복수의 평탄부를 구비하며,
   상기 복수의 결합공 각각은 상기 링 돌출부의 상기 각 평탄부에 형성되는 압축기 케이싱.
3. 제2항에 있어서,
   상기 링 돌출부는,
   상기 평탄부들 사이 사이에 배치되며, 곡면으로 형성되는 곡면부를 구비하며,
   상기 링 돌출부의 평탄부가 상기 곡면부보다 상기 유체 흡입부에 더 가깝게 위치되며, 상기 평탄부의 상기 링 돌출부의 두께 방향의 폭이 상기 곡면부의 상기 링 돌출부의 두께 방향의 폭보다 크게 형성되는 압축기 케이싱.
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