KR102036201B1 - Turbo Compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컴팩트한 구조로서 효율이 높은 3단 터보 압축기에 관한 것으로, 구동모터와, 구동모터의 회전동력을 전달하기 위한 기어박스와, 기어박스를 사이에 두고 구동모터의 반대쪽에 소정 간격 상호 이격하여 나란히 설치되는 한 쌍의 서브 압축기를 포함하며, 이때 한 쌍의 서브 압축기 중 어느 하나는 전후 방향으로 탠덤 배치되는 한 쌍의 임펠러를 포함한다.The present invention relates to a three-stage turbo compressor having a compact structure and high efficiency, wherein the drive motor, a gear box for transmitting rotational power of the drive motor, and a gear box are spaced apart from each other by a predetermined distance to the opposite side of the drive motor. And a pair of sub-compressors installed side by side, wherein any one of the pair of sub-compressors includes a pair of impellers arranged in tandem in the front-rear direction.
Description
본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컴팩트한 구조로서 효율이 높은 3단 터보 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a turbo compressor, and more particularly to a three-stage turbo compressor with high efficiency as a compact structure.
일반적으로 압축기는 크게 용적형(Positive Displacement)과 터보형(Turbo 또는 Dynamic)으로 나눌 수 있다.Generally, compressors can be divided into two types: positive displacement and turbo type (Turbo or Dynamic).
용적형 압축기는 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 방식이고, 터보형은 기체의 운동에너지를 압력에너지로 변환시켜 압력을 증가시키는 방식이다.Volumetric compressors increase the pressure by reducing the volume, and turbo type increases the pressure by converting the kinetic energy of the gas into pressure energy.
터보형 압축기는 크게 원심형(Radial 또는 Centrifugal)과 축류형(Axial)으로 나뉘는데, 원심형은 다시 크게 인라인 싱글 샤프트(inline single shaft)형과 기어박스 일체형(integrally geared)형으로 나뉜다. 일반적으로 인터쿨링(inter cooling)과 멀티 스피드 샤프트(multi-speed shaft)를 보유한 기어박스 일체형 압축기가 인라인 싱글 샤프트형보다 성능이 우수하다.Turbo compressors are largely divided into radial (central or centrifugal) and axial (Axial), which is further divided into inline single shaft and integrated geared type. In general, gearbox-integrated compressors with intercooling and multi-speed shafts outperform inline single-shafts.
도 1은 종래의 기어박스 일체형 산업용 터보 압축기의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional gearbox-integrated industrial turbo compressor.
일반적인 산업용 터보 압축기(10)의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 보통 3단 압축을 하며, 회전 동력을 발생시키는 구동모터(20)와, 회전 동력을 전달하기 위한 기어 시스템(30)과, 상기 기어 시스템(30)에 의해 회전하는 제1 회전축(41)과, 제1 회전축(41)의 양단에 각각 결합되는 제1 임펠러(51) 및 제2 임펠러(52)와, 제1 회전축(41)과 나란히 설치되는 제2 회전축(42)과, 구동모터(20)의 반대쪽에서 제2 회전축(42)에 결합되는 제3 임펠러(53)를 포함한다.In the case of a general
이때, 기어 시스템은 기어박스(31)와, 기어박스(31) 내부에 설치되며 구동모터(20)의 구동축(21)에 의해 회전하는 불 기어(Bull gear)(32)와, 불 기어(32)의 양측에 각각 설치되며 제1,제2 회전축(41,42)이 각각 결합하는 한 쌍의 피니언 기어(33)를 포함한다.At this time, the gear system is installed in the
그런데, 이와 같은 종래의 기어박스 일체형 다단 압축기는 기어박스(31)의 양측에 모두 임펠러가 설치되므로, 기어박스(31)의 일측에 구동모터(20) 설치시 제2 임펠러(52)와의 간섭을 피해 구동축(21)을 길게 연장하여 제2 임펠러(52)의 후방에 구동모터(20)를 설치해야 하는 등, 전체적으로 체적 및 무게가 크고 진동 소음이 커지는 문제점이 있다.However, in the conventional gearbox integrated multi-stage compressor, since impellers are installed at both sides of the
또한, 종래의 기어박스 일체형 다단 압축기는 구동모터(20)의 회전수 제약 때문에 저유량(저마력)급에서는 사용이 제한적이라는 문제점도 있다.In addition, the conventional gearbox integrated multi-stage compressor has a problem in that the use is limited in the low flow rate (low horsepower) class because of the rotational speed constraint of the
예컨대, 종래의 산업용 공기 압축기는 구동모터(20)로 인덕션 모터(induction motor)를 주로 사용하며, 이때 최대 회전수는 이론상 60Hz 2극 모터의 3,600rpm이다. 저유량(저마력)으로 갈수록 요구되는 피니언 기어(33)의 회전수는 요구되는 파워의 제곱근에 반비례하며, 따라서 불 기어(32)의 최대 회전수가 3,600rpm일 때 요구되는 피니언 기어(33)의 회전수를 맞추기 위한 기어비(gear ratio)는 저마력으로 갈수록 기하급수적으로 증가하게 된다.For example, a conventional industrial air compressor mainly uses an induction motor as the
이처럼 증가된 기어비를 충족시키기 위해서는 불 기어(32)의 사이즈가 증가하여야 하며, 불 기어(32)와 피니언 기어(33) 사이의 거리는 터보 압축기의 회전체인 임펠러의 사이즈와 반대로 증가한다. 이는 임펠러의 크기에 비해 기어박스(31)의 사이즈가 상대적으로 커진다는 의미이다. 이렇게 커진 기어박스(31)는 제조와 설치 및 유지 면에서 비용이 증대하여 경제적이지 못하며, 마찰손실(windage loss; 풍손)의 증가로 인한 효율감소의 문제도 발생하게 된다.In order to satisfy the increased gear ratio, the size of the
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 터보 압축기의 기어비 문제를 해결하면서도 압축 효율이 높고 컴팩트한 사이즈를 갖는 터보 압축기를 제공함에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a turbo compressor having a high compression efficiency and a compact size while solving a gear ratio problem of a conventional turbo compressor.
본 발명의 다른 목적은 기어박스의 일측에 복수 개의 임펠러가 설치되고, 타측에는 별도의 임펠러없이 구동모터만이 설치되는 터보 압축기를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a turbo compressor in which a plurality of impellers are installed at one side of the gear box and only a driving motor is installed at the other side without a separate impeller.
본 발명의 또 다른 목적은 고효율, 장수명의 구동모터를 갖는 터보 압축기를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a turbo compressor having a high efficiency, long life drive motor.
전술한 본 발명의 목적은, 구동모터; 상기 구동모터의 회전동력을 전달하기 위한 기어박스; 및 상기 기어박스를 사이에 두고 상기 구동모터의 반대쪽에 소정 간격 상호 이격하여 나란히 설치되는 한 쌍의 서브 압축기를 포함하며, 상기 한 쌍의 서브 압축기 중 어느 하나는 전후 방향으로 탠덤 배치되는 한 쌍의 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기를 제공함에 의해 달성될 수 있다.An object of the present invention described above, the drive motor; A gear box for transmitting a rotational power of the drive motor; And a pair of sub-compressors disposed side by side at a predetermined interval apart from each other with the gear box interposed therebetween, wherein any one of the pair of sub-compressors has a pair of tandems disposed in the front-rear direction. It can be achieved by providing a turbo compressor characterized by including an impeller.
본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 기어박스는, 상기 구동모터의 구동축과 결합하는 불 기어와, 상기 불 기어의 양측에 각각 설치되며 상기 한 쌍의 서브 압축기에 회전동력을 각각 전달하는 한 쌍의 피니언 기어를 포함할 수 있다.According to one feature of the invention, the gearbox, a bull gear coupled to the drive shaft of the drive motor, a pair of respectively installed on both sides of the bull gear and transmits the rotational power to the pair of sub-compressor, respectively It may include a pinion gear.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 한 쌍의 서브 압축기는, 제1 임펠러와 상기 제1 임펠러를 감싸는 제1 볼류트하우징을 포함하는 제1 서브 압축기와, 전후 방향으로 탠덤 배치되는 제2 임펠러와 제3 임펠러 및 상기 제2 임펠러와 제3 임펠러를 감싸는 제2 볼류트하우징을 포함하는 제2 서브 압축기를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the pair of sub-compressors includes a first sub-compressor including a first impeller and a first volute housing surrounding the first impeller, and a second impeller disposed tandem in the front-rear direction; A second sub-compressor may include a third impeller and a second volute housing surrounding the second impeller and the third impeller.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 서브 압축기는 상기 제1 볼류트하우징의 전단에 결합되는 인렛 가이드베인을 더 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the first sub-compressor may further include an inlet guide vane coupled to the front end of the first volute housing.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 서브 압축기는, 상기 제2 임펠러를 거쳐 상기 제3 임펠러로 공급되는 공기의 냉각을 위해 상기 제2 볼류트하우징에 형성되는 냉각채널을 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the second sub-compressor may further include a cooling channel formed in the second volute housing for cooling the air supplied to the third impeller via the second impeller. have.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 구동모터는 PMSM 모터로 이루어질 수 있다.According to another feature of the invention, the drive motor may be made of a PMSM motor.
한편, 전술한 본 발명의 목적은, 불 기어와, 상기 불 기어의 양측에 각각 치합하도록 배치되는 한 쌍의 피니언 기어가 설치되는 기어박스; 상기 기어박스의 일측에 소정 간격 상호 이격하여 나란히 설치되는 한 쌍의 서브 압축기; 및 상기 기어박스를 사이에 두고 상기 한 쌍의 서브 압축기의 반대쪽에 단독으로 설치되며, 상기 불 기어에 회전동력을 제공하는 구동모터를 포함하는 터보 압축기를 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention described above, the gear box is provided with a bull gear and a pair of pinion gear disposed to be engaged with both sides of the bull gear; A pair of sub-compressors installed side by side at a predetermined interval from one side of the gear box; And it can be achieved by providing a turbo compressor including a drive motor that is installed alone on the opposite side of the pair of sub-compressor with the gearbox therebetween, to provide a rotational power to the bull gear.
본 발명에 의하면, 종래 터보 압축기의 기어비 문제를 해결하면서도 저유량(저마력)급에서 압축 효율이 높고 전체적인 사이즈가 컴팩트한 터보 압축기를 얻을 수 있다.According to the present invention, a turbo compressor having a high compression efficiency and a compact overall size can be obtained at a low flow rate (low horsepower) level while solving a gear ratio problem of a conventional turbo compressor.
또한, 본 발명에 따른 터보 압축기에 의하면, PMSM 모터를 사용함으로써 구동모터의 수명 증대와 함께 압축기의 효율이 증가하는 효과가 있다.In addition, according to the turbo compressor according to the present invention, the use of the PMSM motor has the effect of increasing the life of the drive motor and the efficiency of the compressor.
도 1은 종래의 기어박스 일체형 산업용 터보 압축기의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기의 시스템 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 서브 압축기의 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기의 시스템 구성도.1 is a block diagram of a conventional gearbox integrated industrial turbo compressor.
2 is a schematic diagram of a turbo compressor according to one embodiment of the present invention;
3 is a system configuration diagram of a turbo compressor according to an embodiment of the present invention.
4 is a partially enlarged view of a second sub-compressor according to an embodiment of the present invention.
5 is a system configuration diagram of a turbo compressor according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described below are merely to describe in detail enough to be able to easily carry out the invention by those skilled in the art to which the present invention pertains, thereby limiting the protection scope of the present invention It does not mean. In describing various embodiments of the present invention, the same reference numerals will be used to refer to elements having the same technical features.
실시예Example
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a turbo compressor according to an embodiment of the present invention;
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기(100)는, 기어박스(300)의 일측에 설치되는 구동모터(200)와, 기어박스(300)의 타측에 설치되는 한 쌍의 서브 압축기(400,500)를 포함한다. 즉, 기어박스(300)에 대하여 구동모터(200)와 한 쌍의 서브 압축기(400,500)가 서로 반대편에 각각 설치된다.As shown in Figure 2, the
본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기(100)는 종래의 3단 터보 압축기와는 달리, 기어박스(300)의 일측에 서브 압축기(400,500) 없이 구동모터(200)만이 단독으로 설치된다. 따라서, 구동모터(200) 설치시 서브 압축기(400,500)의 설치 공간을 고려할 필요가 없다. 또한, 구동모터(200)와 서브 압축기(400,500)의 간섭이 발생하지 않으므로 기어박스(300)와 인접하여 구동모터(200)를 설치함으로써 터보 압축기(100)의 전체적인 사이즈를 컴팩트하게 가져갈 수 있다. 아울러, 기어박스(300)와 구동모터(200) 사이의 간격이 단축되는 만큼 기어박스(300)의 내부로 연장되는 구동모터(200)의 구동축(210) 길이가 단축되므로, 구동모터(200) 작동시 구동축(210)의 진동 또는 소음 발생을 방지할 수 있다.Unlike the conventional three-stage turbo compressor, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동모터(200)로서 고속의 PMSM(High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor) 모터를 적용함으로써, 종래의 인덕션 모터에 비해 구동축(210)의 회전수를 증가시켜 기어비를 줄이고 기어박스(300)의 사이즈를 컴팩트하게 구성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by applying a high speed PMSM (High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor) motor as the
기어박스(300)는 구동모터(200)의 회전동력을 한 쌍의 서브 압축기(400,500)에 각각 전달하는 역할을 하는 것으로, 내부에 배치되는 불 기어(bull gear)(310)와, 불 기어(310)와 치합하도록 불 기어(310)의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 피니언 기어(pinion gear)(321,322)를 포함한다.The
기어박스(300)의 내부로 연장된 구동모터(200)의 구동축(210)이 불 기어(310)를 관통하여 결합하며, 구동모터(200) 작동시 구동축(210)의 회전과 함께 불 기어(310)의 회전이 이루어진다.The
불 기어(310)의 일측에 배치된 제1 피니언 기어(321)를 관통하여 제1 회전축(331)이 결합되며, 불 기어(310)의 타측에 배치된 제2 피니언 기어(322)를 관통하여 제2 회전축(332)이 결합된다. 구동축(210)과 제1,제2 회전축(331,332)의 양단은 고속 저널 베어링(340)에 의해 회전 가능하게 각각 지지되며, 제1,제2 회전축(331,332)에는 오일의 누설방지를 위해 씰 링(seal ring)(350)이 각각 결합된다.The
한 쌍의 서브 압축기(400,500)는 기어박스(300)를 사이에 두고 구동모터(200)의 반대측에 소정 간격 상호 이격하여 나란히 설치되는 제1 서브 압축기(400)와 제2 서브 압축기(500)를 포함한다.The pair of
제1 서브 압축기(400)는 제1 임펠러(410)와, 제1 임펠러(410)를 감싸는 제1 볼류트하우징(420)을 포함하며, 제1 임펠러(410)는 제1 회전축(331)과 연동하여 회전한다. 즉, 불 기어(310)의 회전에 의한 제1 피니언 기어(321)의 회전시 제1 임펠러(410)는 제1 회전축(331)을 통해 회전동력을 전달받아 제1 회전축(331)과 함께 회전하게 된다. 이때, 제1 임펠러(410)를 관통하는 별도의 회전축이 제1 회전축(331)과 결합할 수 있으며, 다른 예로서 제1 회전축(331)이 제1 임펠러(410)에 직접 결합되는 것도 가능하다. 한편, 제1 서브 압축기(400)는 제1 볼류트하우징(420)의 전단에 결합되는 인렛 가이드베인(IGV; Inlet Guide Vane)(430)을 더 포함할 수 있다. 인렛 가이드 베인(430)은 예컨대 용량 제어(capacity control), 속도 제어(speed control), 개도율 제어(inlet throttling) 등에 의해 압축기의 유량과 압력을 변화시키는 등 압축기의 운용 영역을 제어하는 역할을 한다.The
제2 서브 압축기(500)는 전후 방향으로 탠덤(tandem) 배치되는 제2 임펠러(510)와 제3 임펠러(520), 그리고 이들을 감싸는 제2 볼류트하우징(530)을 포함하며, 제2,제3 임펠러(510,520)는 제2 회전축(332)과 연동하여 함께 회전한다. 즉, 불 기어(310)의 회전에 의한 제2 피니언 기어(322)의 회전시 제2,제3 임펠러(510,520)는 제2 회전축(332)을 통해 회전동력을 전달받아 제2 회전축(332)과 함께 회전하게 된다. 이때, 제2,제3 임펠러(510,520)를 관통하는 별도의 회전축이 제2 회전축(332)과 결합할 수 있으며, 다른 예로서 제2 회전축(332)이 제2,제3 임펠러(510,520)에 직접 결합되는 것도 가능하다.The
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기(100)에 의하면, 구동모터(200) 작동시 구동축(210)과 함께 불 기어(310)가 회전하며, 불 기어(310)와 치합한 제1 피니언 기어(321)의 회전이 제1 회전축(331)을 통해 제1 임펠러(410)로 전달되어 제1 서브 압축기(400)에서 공기의 압축이 이루어진다. 또한, 제2 피니언 기어(322)의 회전이 제2 회전축(332)을 통해 제2,제3 임펠러(510,520)로 전달되어 제2 서브 압축기(500)에서 공기의 압축이 이루어진다.According to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동모터(200) 작동시 인렛 가이드 베인(430)을 통과하여 제1 임펠러(410)로 유입된 공기가 제2 임펠러(510)와 제3 임펠러(520)를 차례로 거치면서 3단 압축되는데, 이하 도 3을 참조하여 이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.According to one embodiment of the present invention, the air introduced into the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기의 시스템 구성도이다.3 is a system configuration diagram of a turbo compressor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기(100)에 의하면, 흡입된 공기는 전체적으로 3단 압축과정을 거치게 된다. 즉, 인렛 가이드 베인(430)을 거쳐 제1 서브 압축기(400)에서 1차로 압축된 공기는 압축공기 유로(AL)를 통해 제2 서브 압축기(500)로 유입되어, 제2 임펠러(510)를 거치면서 2차 압축되고, 제3 임펠러(520)를 거치면서 3차 압축되어 압축탱크(미도시)에 저장되거나 필요한 곳으로 공급되는 것이다.According to the
이때, 제1 서브 압축기(400)와 제2 서브 압축기(500) 사이의 압축공기 유로(AL)에는 압축공기의 냉각에 의한 압축효율의 향상을 위해 인터쿨러(inter cooler)(610)가 마련되는 것이 바람직하며, 제2 서브 압축기(500)를 통과한 압축공기 역시 애프터쿨러(after cooler)(620)에 의해 냉각되어 공급되게끔 하는 것이 바람직하다.At this time, the
또한, 제2 임펠러(510)를 통과하면서 압축된 공기가 제3 임펠러(520)로 유입되기 전에 중간냉각 과정을 거치도록 할 수 있는데, 예컨대 제2 볼류트하우징(530)의 일측, 제2 임펠러(510)와 제3 임펠러(520) 사이에 냉각채널(540)을 형성할 수 있다. In addition, the air passing through the
한편, 기어박스(300) 내부의 윤활 및 냉각을 위해 오일 탱크(710)로부터 기어박스(300)로 윤활용 오일이 공급되며, 이 오일은 기어박스(300)와 오일 탱크(710) 사이를 순환 연결하는 오일 유로(OL)를 통해 공급된다. 오일 유로(OL)의 일측에는 오일을 기어박스(300)로 공급하기 위한 오일 펌프(720)가 설치된다. 일 예로서, 오일 펌프(720)는 구동모터(200)의 구동축(210) 회전에 연동하여 작동하게끔 설치될 수 있으며, 이 경우 기어박스(300)를 관통하여 오일 펌프(720)로 연장되는 구동축(210)의 일측에 오일의 누설 방지를 위한 씰 링(미도시)이 결합되는 것이 바람직하다. 또한, 오일 펌프(720)와 기어박스(300) 사이의 오일 유로(OL)에는 오일 쿨러(oil cooler)(730)를 설치하여, 기어박스(300)로 공급되는 오일의 온도를 냉각시켜 주는 것이 바람직하다. 아울러, 도면에 도시되지는 않았으나, 오일 탱크(710)의 입구측 오일 유로(OL)에 필터를 설치하여, 기어박스(300)로부터 나온 오일이 필터를 거치면서 이물질이 제거된 후 오일 탱크(710)에 저장되게끔 하는 것도 가능하다. Meanwhile, lubricating oil is supplied from the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 서브 압축기의 부분 확대도이다.4 is a partially enlarged view of a second sub compressor according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 제2 서브 압축기(500)는 제2 임펠러(510)를 통과한 압축공기가 제3 임펠러(520)로 들어가기 전에 냉각과정을 거치도록 제2 볼류트하우징(530)의 일측에 냉각채널(540)이 형성될 수 있으며, 도 4는 이처럼 제2 볼류트하우징(530)의 일측에 냉각채널(540)이 형성된 예를 보여주고 있다.Referring to FIG. 3, the
이에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 임펠러(510)와 제3 임펠러(520) 사이의 압축공기 유로(AL)를 둘러싸는 측벽에 냉각수가 흐르는 냉각채널(540)이 형성된다. 이때, 냉각채널(540)은 적어도 하나 이상의 유로로 형성될 수 있으며, 제2 서브 압축기(500)의 일측에는 냉각채널(540)을 통해 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.As a result, as illustrated in FIG. 4, a
일 예로서, 제2 서브 압축기(500)는 3D 프린팅에 의해 내부에 냉각채널(540)이 형성된 형태로 제작될 수 있다. 이처럼 3D 프린팅에 의해 플라스틱 또는 금속분말을 사용하여 제2 볼류트하우징(530) 또는 제2 볼류트하우징(530)과 제2,제3 임펠러(510,520)를 제작하는 경우, 제2 서브 압축기(500)의 무게를 경량화함으로써, 제1,제2 서브 압축기(500)에 의한 편 하중을 감소시켜 터보 압축기(100)의 수명이 증대되는 효과를 기대할 수 있다.As an example, the second sub-compressor 500 may be manufactured to have a
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기의 시스템 구성도이다.5 is a system configuration diagram of a turbo compressor according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기(100')는 전술한 실시예의 터보 압축기(100)와 비교하여 전체적인 구성이 유사하며, 다만 제2 서브 압축기(500')가 하나의 임펠러만을 가진다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 전술한 실시예와 동일한 기능을 하는 동일 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고 중복 설명은 생략하기로 하며, 이하 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기(100')에 대하여 설명하기로 한다.The
본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기(100')는, 요구 토출압력에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 2단 압축구조로 형성될 수 있다.
이때, 기어박스(300)를 사이에 두고 기어박스(300)의 일측에 한 쌍의 서브 압축기(400,500')가 설치되고, 기어박스(300)의 타측에는 별도의 서브 압축기 없이 구동모터(200)만이 단독으로 설치된다.At this time, a pair of sub-compressors (400, 500 ') is installed on one side of the
따라서, 구동모터(200) 설치시 서브 압축기(400,500')의 설치 공간을 고려할 필요가 없고, 구동모터(200)와 서브 압축기(400,500')의 간섭이 발생하지 않으므로 기어박스(300)와 인접하여 구동모터(200)를 설치함으로써 터보 압축기(100')의 전체적인 사이즈를 컴팩트하게 가져갈 수 있다. 아울러, 기어박스(300)와 구동모터(200) 사이의 간격이 단축되는 만큼 기어박스(300)의 내부로 연장되는 구동모터(200)의 구동축(210) 길이가 단축되므로, 구동모터(200) 작동시 구동축(210)의 진동 또는 소음 발생을 방지할 수 있다.Therefore, when the
아울러, 구동모터(200)로서 고속의 PMSM 모터를 적용함으로써, 종래의 인덕션 모터에 비해 구동축(210)의 회전수를 증가시켜 기어비를 줄이고 기어박스(300)의 사이즈를 컴팩트하게 구성할 수 있음은 물론이다.In addition, by applying a high-speed PMSM motor as the
이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the embodiments of the present invention have been described above, it will be understood by those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the claims of the present invention.
AL : 압축공기 유로 OL : 오일 유로
100 : 터보 압축기 200 : 구동모터
300 : 기어박스 310 : 불 기어
321 : 제1 피니언 기어 322 : 제2 피니언 기어
331 : 제1 회전축 332 : 제2 회전축
400 : 제1 서브 압축기 410 : 제1 임펠러
420 : 제1 볼류트하우징 430 : 인렛 가이드 베인
500,500' : 제2 서브 압축기 510 : 제2 임펠러
520 : 제3 임펠러 530 : 제2 볼류트하우징
540 : 냉각채널 610 : 인터쿨러
620 : 애프터쿨러 710 : 오일 탱크
720 : 오일 펌프 730 : 오일 쿨러AL: compressed air flow path OL: oil flow path
100: turbo compressor 200: drive motor
300: gearbox 310: bull gear
321: first pinion gear 322: second pinion gear
331: first rotating shaft 332: second rotating shaft
400: first subcompressor 410: first impeller
420: first volute housing 430: inlet guide vanes
500,500 ': second sub-compressor 510: second impeller
520: third impeller 530: second volute housing
540: cooling channel 610: intercooler
620: Aftercooler 710: Oil Tank
720: oil pump 730: oil cooler
Claims (7)
상기 구동모터의 회전동력을 전달하기 위한 기어박스; 및
상기 기어박스를 사이에 두고 상기 구동모터의 반대쪽에, 소정 간격 상호 이격하여 나란히 설치되는 한 쌍의 서브 압축기를 포함하되,
상기 한 쌍의 서브 압축기는, 제1 임펠러와 상기 제1 임펠러를 감싸는 제1 볼류트하우징을 포함하는 제1 서브 압축기와, 전후 방향으로 탠덤 배치되는 제2 임펠러와 제3 임펠러 및 상기 제2 임펠러와 제3 임펠러를 감싸는 제2 볼류트하우징을 포함하는 제2 서브 압축기를 포함하며,
상기 제2 임펠러를 거쳐 상기 제3 임펠러로 공급되는 공기의 냉각을 위해, 상기 제2 임펠러와 상기 제3 임펠러 사이의 압축공기 유로를 둘러싸는 측벽에 냉각수가 흐르는 냉각채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.Drive motor;
A gear box for transmitting a rotational power of the drive motor; And
On the opposite side of the drive motor with the gearbox therebetween, a pair of sub-compressors are installed side by side spaced apart from each other,
The pair of sub-compressors may include a first sub-compressor including a first impeller and a first volute housing surrounding the first impeller, a second impeller and a third impeller arranged in tandem in the front-rear direction, and the second impeller. And a second subcompressor comprising a second volute housing surrounding the third impeller,
In order to cool the air supplied to the third impeller through the second impeller, a cooling channel through which a coolant flows is formed on a side wall surrounding the compressed air flow path between the second impeller and the third impeller. Turbo compressor.
상기 기어박스는, 상기 구동모터의 구동축과 결합하는 불 기어와, 상기 불 기어의 양측에 각각 설치되며 상기 한 쌍의 서브 압축기에 회전동력을 각각 전달하는 한 쌍의 피니언 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.The method according to claim 1,
The gear box includes a bull gear coupled to the drive shaft of the drive motor, and a pair of pinion gears respectively installed at both sides of the bull gear and transmitting rotational power to the pair of sub-compressors, respectively. Turbo compressor.
상기 제1 서브 압축기는 상기 제1 볼류트하우징의 전단에 결합되는 인렛 가이드베인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.The method according to claim 1,
The first sub-compressor further comprises an inlet guide vane coupled to the front end of the first volute housing.
상기 구동모터는 PMSM 모터인 것을 특징으로 하는 터보 압축기.The method according to claim 1,
The drive motor is a turbo compressor, characterized in that the PMSM motor.
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