KR102239814B1 - Turbo Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 터보 압축기에 관한 것이다.This embodiment relates to a turbo compressor.
일반적으로 압축기는 크게 용적형 압축기와 터보형 압축기로 나눌 수 있다. 용적형 압축기는 왕복동형이나 회전형과 같이 피스톤이나 베인을 이용하여, 유체를 흡입, 압축한 후 토출하는 방식이다. 반면, 터보형 압축기는 회전요소를 이용하여, 유체를 흡입, 압축한 후 토출하는 방식이다.In general, compressors can be largely divided into positive displacement compressors and turbo compressors. The positive displacement compressor uses a piston or vane, such as a reciprocating type or a rotary type, in which fluid is sucked, compressed, and then discharged. On the other hand, a turbo-type compressor uses a rotating element to inhale, compress, and then discharge fluid.
용적형 압축기는 원하는 토출압력을 얻기 위하여 흡입체적과 토출체적의 비율을 적절하게 조절하여 압축비를 결정하게 된다. 따라서, 용적형 압축기는 용량 대비 전체 크기를 소형화 하는데 제한을 받게 된다.The positive displacement compressor determines the compression ratio by appropriately adjusting the ratio of the suction volume and the discharge volume to obtain the desired discharge pressure. Therefore, the positive displacement compressor is limited in miniaturizing the overall size relative to its capacity.
터보형 압축기는 터보 블로워(Turbo Blower)와 유사하나, 터보 블러워에 비해 토출압력이 높고 유량이 작다. 이러한 터보형 압축기는 연속적으로 흐르는 유체에 압력을 증가시키는 것으로, 유체가 축방향으로 흐르는 경우에 는 축류형으로, 반경방향으로 흐르는 경우에는 원심형으로 구분된다.The turbo-type compressor is similar to a turbo blower, but has a higher discharge pressure and a lower flow rate than a turbo blower. These turbo-type compressors increase pressure in a fluid that continuously flows, and are classified into an axial flow type when the fluid flows in the axial direction, and a centrifugal type when the fluid flows in a radial direction.
일반적으로 터보 압축기는 저압의 유체를 흡입하여 고압의 유체로 압축하는 기기로서, 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 임펠러(Impeller)와, 임펠러의 회전에 의해 배출된 유체의 운동에너지를 압력에너지로 변환시키는 디퓨저(Diffuser)를 포함한다.In general, a turbocompressor is a device that sucks low-pressure fluid and compresses it into high-pressure fluid, and converts the kinetic energy of the fluid discharged by the rotation of the impeller and the impeller that rotates by the driving force of the driving motor into pressure energy. Includes a diffuser (Diffuser).
디퓨저는 임펠러의 회전에 의해 발생한 공기의 속도 에너지를 가장 효율적으로 압력 에너지로 변환하는 장치로서, 임펠러를 통과한 유체를 압축실로 안내하는 베인이 설치된다. 베인은 디퓨저의 일면에 디퓨저와 일체로 형성되며, 베인각도는 압축기의 부하에 따라 설정된다.The diffuser is a device that most efficiently converts the velocity energy of air generated by the rotation of the impeller into pressure energy, and a vane is installed to guide the fluid that has passed through the impeller to the compression chamber. The vane is formed integrally with the diffuser on one side of the diffuser, and the vane angle is set according to the load of the compressor.
디퓨저의 가장 중요한 설계인자는 베인각도로서, 베인각도의 설계는 압축실의 형상 및 압축기의 구조적인 인자에 의해 결정된다.The most important design factor of the diffuser is the vane angle, and the design of the vane angle is determined by the shape of the compression chamber and the structural factor of the compressor.
본 발명은 압축기의 부하 변동에 따라 디퓨저의 베인 각도가 조절될 수 있도록 하여 압축기의 효율 및 성능을 향상시킬 수 있는 터보 압축기를 제공하는 것에 있다. The present invention is to provide a turbocompressor capable of improving the efficiency and performance of the compressor by allowing the vane angle of the diffuser to be adjusted according to the fluctuation of the load of the compressor.
본 실시예에 터보 압축기는, 케이스; 상기 케이스 내 배치되며, 구동축을 포함하는 구동모터; 상기 구동축에 장착되어 회전되는 임펠러; 상기 임펠러의 외주면에 배치되며, 상기 임펠러가 수용되는 쉬라우드; 및 상기 임펠러의 후면에 배치되어, 상기 임펠러의 회전에 의해 배출되는 유체의 운동에너지를 압력에너지로 변환시키는 디퓨저를 포함한다.In this embodiment, the turbo compressor includes: a case; A drive motor disposed in the case and including a drive shaft; An impeller mounted on the drive shaft and rotated; A shroud disposed on an outer circumferential surface of the impeller and accommodating the impeller; And a diffuser disposed on the rear surface of the impeller to convert kinetic energy of the fluid discharged by rotation of the impeller into pressure energy.
본 실시예를 통해 인입 유로를 통과하면서 가스의 압력이 증가될 수 있고, 유동 방향에 반대 방향으로 역류하는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다.According to the present embodiment, there is an advantage in that the pressure of the gas can be increased while passing through the inlet flow path, and reverse flow in the direction opposite to the flow direction can be prevented.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 단면도.
도 2는 도 1의 일부를 확대한 확대도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 부하에 따른 디퓨저의 베인각도를 나타낸 일부 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베인각도 조절유닛을 나타낸 일부 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베인각도 조절유닛을 나타낸 일부 평면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 임펠러 날개의 일부 사시도.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 간극 차단부재를 나타낸 단면도.
도 9는 도 1의 A를 확대한 확대도.
도 10은 도 1의 B를 확대한 확대도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 실링모듈의 동작을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view of a turbo compressor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. 1;
3 is a plan view of a diffuser according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial plan view showing a vane angle of a diffuser according to a load of a compressor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a partial cross-sectional view showing a vane angle adjustment unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial plan view showing a vane angle adjustment unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a partial perspective view of an impeller blade according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a gap blocking member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view of A in FIG. 1;
10 is an enlarged view of B in FIG. 1;
11 is a cross-sectional view showing the operation of the sealing module according to the embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments to be described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the constituent elements may be selectively selected between the embodiments. It can be combined with and substituted for use.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention are generally understood by those of ordinary skill in the art, unless explicitly defined and described. It can be interpreted as a meaning, and terms generally used, such as terms defined in a dictionary, may be interpreted in consideration of the meaning in the context of the related technology.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.In addition, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form may include the plural form unless specifically stated in the phrase, and when described as “at least one (or more than one) of A and (and) B and C”, it is combined with A, B, and C. It may contain one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the constituent element from other constituent elements, and are not limited to the nature, order, or order of the constituent element by the term.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다. And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also the component It may also include a case of being'connected','coupled', or'connected' due to another component between the and the other component.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다. In addition, when it is described as being formed or disposed on the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is not only when the two components are in direct contact with each other, but also It also includes the case where one or more other components are formed or disposed between the two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 단면도 이고, 도 2는 도 1의 일부를 확대한 확대도 이다. 1 is a cross-sectional view of a turbo compressor according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. 1.
도시된 일 실시예에 따른 터보 압축기는 케이스(10)와, 케이스(10) 내부에 설치되는 구동모터(20)와, 구동모터(20)의 구동축(22)에 장착되어 회전되는 임펠러(30)와, 임펠러(30)의 외주면에 배치되어 임펠러(30)가 수용되는 쉬라우드(40)와, 임펠러(30)의 후면에 설치되어 임펠러(30)의 회전에 의해 배출된 유체의 운동에너지를 압력에너지로 변환시키는 디퓨저(Diffuser)(50)를 포함한다.The turbo compressor according to the illustrated embodiment includes a
케이스(10)의 일측에는 압축된 유체가 외부로 토출되는 토출구(12)가 설치되고, 쉬라우드(40)에는 외부의 가스가 흡입되는 흡입구(14)가 설치된다.One side of the
임펠러(30)는 디퓨저(50)의 일면에 일정 갭을 두고 배치되고, 구동축(22)이 고정되는 허브(32)와, 이 허브(32)의 둘레방향으로 등 간격을 두고 형성되고 쉬라우드(40) 내면과 간극을 두고 배치되어 송풍력을 발생시키는 회전날개(34)를 포함한다.The
쉬라우드(40)는 일측이 가스가 흡입되는 흡입구(14)와 연결되고, 그 내면에 임펠러(30)가 일정 간극을 두고 배치되며, 타측은 디퓨저(50)와 마주보게 배치되고, 디퓨저(50)와의 사이에 압축실(42)을 형성한다.One side of the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 부하에 따른 디퓨저의 베인각도를 나타낸 일부 평면도이다.3 is a plan view of a diffuser according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a partial plan view showing a vane angle of the diffuser according to a load of a compressor according to an exemplary embodiment of the present invention.
디퓨저(50)는 전체적으로 원판 형태로 형성되고, 그 중앙에는 구동축(22)이 통과하는 관통홀(56)이 형성되는 디퓨저 바디(52)와, 이 디퓨저 바디(52)의 일측면 즉, 쉬라우드(40)와 마주보는 면에 회전 가능하게 설치되어 유체를 가이드하는 베인(54)과, 디퓨저 바디(52)에 설치되어 압축 부하변동에 따라 베인 각도를 조절하는 베인각도 조절유닛(60)을 포함한다.The
그리고, 케이스(10)에는 구동모터(20)가 설치되는 영역과, 임펠러(30) 및 디퓨저(50)가 설치되는 영역을 구획하는 격벽부재(16)가 설치되고, 이 격벽부재(16)의 일면에는 베인각도 조절유닛(60)이 배치되도록 안착홈(18)이 형성된다.In addition, the
베인(54)은 압축 부하 변동에 따라 각도가 조절될 수 있도록 한다. 즉, 베인(54)은 디퓨저 바디(52)의 일면에 설정된 범위 내에서 회전되도록 배치되고, 디퓨저 바디(52)에는 베인각도 조절유닛(60)이 구비되어 압축 부하변동에 따라 베인 각도를 조절하도록 한다.The
일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기가 100% 부하 일 때, 베인(52)은 중심에서 바깥쪽으로 최대로 벌어진 상태인 A 위치에 놓이게 된다. 이때, 베인 각도(θ1)는 최대인 상태가 된다.As an example, as shown in FIG. 4, when the compressor is under 100% load, the
그리고, 압축기의 부분 부하시에는 베인(52)은 중심에 가장 가까운 위치인 B 위치에 놓이게 된다. 이때, 베인각도(θ2)는 최소인 상태로 된다.In addition, when the compressor is partially loaded, the
이와 같이, 베인(52)은 A 위치에서 B 위치 사이에서 회전되면서 부하 변동에 대응하여 각도가 조절된다.In this way, while the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베인각도 조절유닛을 나타낸 일부 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베인각도 조절유닛을 나타낸 일부 평면도이다.5 is a partial cross-sectional view showing a vane angle adjusting unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a partial plan view showing a vane angle adjusting unit according to an embodiment of the present invention.
베인(54)은 그 한쪽 끝부분에 회전축(62)이 고정되고, 회전축(62)은 디퓨저 바디(52)의 형성된 힌지홀(64)에 회전 가능하게 지지된다. 즉, 디퓨저 바디(52)에는 관통되게 형성되는 힌지홀(64)이 형성되고, 이 힌지홀(64)에 회전축(62)이 회전 가능하게 지지되며, 회전축(62)의 다른쪽 끝부분은 고정 너트(66) 등으로 고정된다. 그리고, 힌지홀(64)의 내주면과 회전축(62)의 외주면 사이에는 부싱(68)이 설치되어 회전축(62)이 용이하게 회전될 수 있도록 한다.The
베인각도 조절유닛(60)은 디퓨저 바디(52)의 다른쪽 면에 배치되고, 그 일단이 회전축(62)에 고정되는 회전부재(70)와, 이 회전부재(70)와 일정 간격을 두고 배치되고 디퓨저 바디(52)의 다른쪽 면에 일체로 형성되거나, 고정되는 스톱퍼(72)와, 회전부재(70)와 스톱퍼(72) 사이에 설치되어 회전부재(70)에 탄성력을 부여하는 제3탄성부재(74)를 포함한다.The vane
회전부재(70)와 베인(54)은 회전축(62)에 의해 연결되어 회전부재(70)와 베인(54)은 같이 회전된다.The rotating
여기에서, 제3탄성부재(74)는 인장 코일 스프링으로 구성되어 회전부재(70)가 벌어지는 방향으로 탄성력이 발생된다. 그리고, 제3탄성부재(74)의 탄성력은 100% 부하시 회전부재(70)가 최대로 벌어질 수 있도록 하고, 부분 부하시회전부재(70)가 설정된 범위 내에서 선회운동되도록 압축기의 부하에 따라 결정된다.Here, the third
베인각도 조절유닛(60)의 작용을 살펴보면, 압축기의 부하가 최소일 경우 즉, 압축력이 최소일 때에는 회전부재(70)가 Q 위치에 배치된다. 그러면 베인 각도는 최소로 된다.Looking at the operation of the vane
그리고, 압축기의 부하가 100%일 경우 회전부재(70)는 유체가 베인을 미는 힘에 의해 제3탄성부재(74)의 탄성력을 극복하고 R 위치로 이동되고, 이에 따라 베인 각도는 최대로 된다. 그리고, 회전부재(70)가 정해진 범위 내에서 회전되면서 압축기의 부분 부하에 적절하게 대응한다.And, when the load of the compressor is 100%, the rotating
이와 같이, 압축기의 부하변동에 따라 베인 각도가 적절하게 조절되기 때문에 압축기의 성능 및 효율을 극대화할 수 있다.In this way, since the vane angle is appropriately adjusted according to the change in the load of the compressor, the performance and efficiency of the compressor can be maximized.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 임펠러 날개의 일부 사시도이고, 도 8는 본 발명의 실시예에 따른 간극 차단부재를 나타낸 단면도이다7 is a partial perspective view of an impeller blade according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing a gap blocking member according to an embodiment of the present invention
임펠러 날개(34)는 임펠러 허브(32)의 표면에서 곡선 형태로 돌출되게 형성되고, 이 임펠러 날개(34)의 일측에는 임펠러(30)와 쉬라우드(40) 사이의 간극을 막아주는 간극 차단부재(660)가 승강 가능하게 설치된다.The
임펠러 날개(34)에는 임펠러 날개(34)의 길이방향을 따라 간극 차단부재(660)가 수용되는 수용홈(662)이 형성되고, 이 수용홈(662)은 그 상측이 개방되어 간극 차단부재(660)가 외부로 돌출된다.The
일 실시예에 따른 간극 차단부재(660)는 수용홈(662)의 곡선형태와 동일한 곡선 형태의 플레이트로 형성되어 임펠러(30)가 회전되면 원심력에 의해 부상하여 쉬라우드(40)의 내면에 접촉된다. 그러면 임펠러(30)와 쉬라우드(40) 사이의 간극을 막아주어 유체의 누설유동을 최소화할 수 있다.The
간극 차단부재(660)의 높이는 수용홈(662)의 깊이와 동일하거나 수용홈(662)의 깊이보다 크게 형성되어 수용홈(662)의 외부로 돌출될 수 있도록 한다.The height of the
간극 차단부재(660)는 쉬라우드(40)의 내면과 마찰되기 때문에 내마모성이 뛰어난 재질을 사용하는 데, 일 예로, 테프론(Teflon) 재질로 형성된다. 일반적으로 테프론은 열에 강하고 마찰계수가 극히 낮기 때문에 내마모성이 뛰어난 장점이 있다.Since the
한편, 간극 차단부재(660)의 일측면에는 경사면(661)이 형성될 수 있다. 경사면(661)은 수용홈(662)으로부터 외측으로 돌출된 간극 차단부재(660)의 일측면에 배치될 수 있다. 임펠러(30)의 회전 방향을 기준으로 간극 차단부재(660)의 돌출된 양 측면을 전단부와 후단부로 정의할 때, 경사면(661)은 간극 차단부재(660)의 전단부에 배치될 수 있다. 경사면(661)은 수용홈(662)으로부터 멀어질수록 타측면까지의 직선 거리가 가까워지는 형상일 수 있다. 이에 따라, 쉬라우드(40)와의 마찰력이 감소될 수 있다. Meanwhile, an
이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 간극 차단부재의 작용을 살펴보면, 임펠러(30)가 회전되면 임펠러(30)의 회전에 따른 원심력이 발생되고, 이 원심력에 의해 간극 차단부재(660)가 수용홈(662)에서 외부로 상승되어 쉬라우드(40)의 내면에 접촉된다.Looking at the action of the gap blocking member according to an embodiment of the present invention configured as described above, when the
그러면, 간극 차단부재(660)가 임펠러(30)와 쉬라우드(40) 사이의 틈새를 막아주게 되고, 이에 따라 임펠러(30)와 쉬라우드(40) 사이의 틈새을 통해 누설 유동이 발생되는 것을 최소화할 수 있게 된다.Then, the
압축기의 부하에 따라 임펠러(30)의 회전 속도는 조절될 수 있다. 일 예로, 임펠러(30)는 제1회전 속도와, 제1회전 속도 보다 빠른 제2회전 속도를 가질 수 있다. 일 예로, 제2회전 속도는 압축기의 부하가 100%일 경우 임펠러(30)가 회전되는 속도이고, 제1회전 속도는 압축기의 부하가 최소일 경우 임펠러(30)가 회전되는 속도일 수 있다. The rotational speed of the
이 때, 간극 차단부재(660)는 제2회전 속도일때에만 수용홈(662)으로부터 돌출될 수 있다. 이를 위해, 수용홈(662)에는 일단이 수용홈(662)의 바닥면에 결합되고, 타단이 간극 차단부재(660)의 하단에 결합되는 제1탄성부재(665)가 배치될 수 있다. 제1탄성부재(665)는 압축되는 탄성력을 가지는 압축 스프링일 수 있다. 제1탄성부재(665)의 탄성 계수를 조절하여, 간극 차단부재(660)는 임펠러(30)의 회전 속도에 따라, 수용홈(662)으로부터 일부가 돌출되거나, 상단이 임펠러 날개(34)의 상면과 동일 평면을 형성하는 돌출되지 않는 상태를 가질 수 있다. In this case, the
요약하면, 압축기의 부하가 100%일 경우, 베인(52)은 중심에서 바깥으로 최대로 벌어진 상태가 되고, 간극 차단부재(660)는 수용홈(662)의 외측으로 적어도 일부가 돌출되어 쉬라우드(40)와 형성되는 틈새를 막아줄 수 있다. In summary, when the load of the compressor is 100%, the
그리고, 압축기의 부하가 상대적으로 낮은 부분 부하이거나 최소일 경우, 베인(52)은 중심에 가까운 위치로 이동되고, 쉬라우드(40)와 틈새를 형성할 수 있다. In addition, when the load of the compressor is a relatively low partial load or a minimum, the
상기와 같은 구조에 따라, 압축기의 부하를 고려하여, 간극 차단부재(660) 및 베인(52)의 경사각을 조절함으로써, 압축기의 성능 및 효율을 극대화할 수 있다. According to the structure as described above, by adjusting the inclination angles of the
도 9는 도 1의 A를 확대한 확대도 이다. 9 is an enlarged view of A in FIG. 1.
한편, 압축실(42)의 인입 유로(46)에는, 다수의 돌출부(47)가 배치될 수 있다. 돌출부(47)는 인입 유로(46)의 내주면으로부터 내측으로 돌출될 수 있다. 돌출부(47)의 내측에는 가스가 통과하는 홀이 형성될 수 있다. Meanwhile, a plurality of
돌출부(47)는 압축실(42)과의 거리를 기준으로 제1돌출부(47a)와, 제1돌출부(47a)의 내측에 배치되는 제2돌출부(47b)와, 제2돌출부(47b)의 내측에 배치되는 제3돌출부(47c)와, 제3돌출부(47c)의 내측에 배치되는 제4돌출부(47d)를 포함할 수 있다. The
인입 유로(46)의 내면으로부터 돌출된 길이는, 제2돌출부(47b)가 제1돌출부(47a) 보다 길게 형성되고, 제3돌출부(47c)가 제2돌출부(47b) 보다 길게 형성되며, 제4돌출부(47d)가 제3돌출부(47c) 보다 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 돌출부(47) 들에 내측에 형성되는 복수의 홀은, 압축실(42)과 인접할수록 직경이 작아지게 배치될 수 있다. The length protruding from the inner surface of the
따라서, 상기 인입 유로(46) 내 돌출부(47)의 내측에 형성되는 홀들은 순차적으로 직경이 작아지므로, 압축실(42)로 유입되는 가스의 압력 또한 순차적으로 증가될 수 있다. Accordingly, since the holes formed on the inner side of the
상기와 같은 구조에 따르면, 인입 유로(46)를 통과하면서 가스의 압력이 증가될 수 있고, 유동 방향에 반대 방향으로 역류하는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다. According to the structure as described above, there is an advantage in that the pressure of the gas can be increased while passing through the
도 10은 도 1의 B를 확대한 확대도 이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 실링모듈의 동작을 보인 단면도 이다. 10 is an enlarged view of B of FIG. 1, and FIG. 11 is a cross-sectional view showing the operation of the sealing module according to an embodiment of the present invention.
도 10 및 11을 참조하면, 터보 압축기는, 실링모듈(100)을 포함할 수 있다. 10 and 11, the turbo compressor may include a
실링모듈(100)은 구동축(22)이 삽입되어 케이스(10)에 고정되는 디퓨저(50)와, 그 디퓨저(50)의 양쪽 외측 내주면에 자유상태로 삽입되어 구동축(22)의 반경방향 요동시 허용공차를 유지한 상태에서 함께 움직이는 실링부재(120)와, 그 실링부재(120)가 디퓨저(50)의 외측면에 대향되는 실링부재(120)의 내측면에 삽입되어 디퓨저(50)와의 공극을 유지시키는 팁실부재(130)와, 그 팁실부재(130)와 디퓨저(50)의 사이에 개재되어 팁실부재(130)가 디퓨저(50)로부터 일정공극을 유지하도록 하는 제2탄성부재(140)로 이루어진다.The
상기 디퓨저(50)는 환형으로 형성되어 그 외주면이 케이스(10)의 내면에 각각 체결 고정되고, 각 임펠러(30)의 배면에 대향되는 외측면중에서 구동축(22)이 대향되는 내주면에는 실링부재(120)가 요동가능하게 삽입되는 실링부재 삽입홈(111)이 형성된다.The
상기 실링부재(120) 역시 환형으로 형성되어 디퓨저(50)의 외측면에 대향되는 내측면에는 상기한 팁실부재(130)가 미끄러지게 삽입되는 팁실부재 삽입홈(121)이 형성되고, 그 팁실부재 삽입홈(121)의 내주면에서 임펠러(30)의 배면측까지는 압축실(42)로부터 누설되는 압축가스의 일부가 팁실부재(130)를 디퓨저(50)의 대향면쪽으로 밀어주는 배압공(122)이 길게 형성되며, 상기 팁실부재 삽입홈(122)의 안쪽(즉, 실링부재의 내측면 중앙)에는 제2탄성부재 장착홈(123)이 형성된다.The sealing
여기서, 상기 누설가스의 유로가 되는 실링부재(120)의 외측면이나 내주면에는 상기한 누설가스의 압력을 저하시키기 위한 래버린스 실(124)이 형성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that a
상기 팁실부재(130)는 테프론 재질로 이루어져 환상으로 형성되고, 그 내측면은 디퓨저(50)의 실링부재 삽입홈(111) 내측면에 결합되며, 그 외측면은 배압공(122)의 단부에 대향되어 실링부재(120)의 팁실부재 삽입홈(121) 내측면에 결합된다.The
구동모터에 전원이 인가되어 구동축(22)이 고속으로 회전하게 되면, 그 구동축(22)의 양단에 고정된 임펠러(30)가 압축실(42) 내에서 구동축(22)과 함께 회전하면서 냉매가스를 단계적으로 원심 압축하여 응축기(미도시)로 토출시키게 된다.When power is applied to the drive motor and the
이때, 상기 압축실(42)의 토출측 압력이 전술한 바와 같이 모터실(12)의 내부압력 보다 상대적으로 고압이 되면서 각 압축실(42)에서 토출되는 압축가스의 일부가 모터실로 누설되려고 하나, 이 압축실(42)로부터 모터실로 누설되려는 압축가스는 실링부재(120)의 래버린스 실(124)을 거치면서 압력이 떨어져 모터실(12)로의 누설이 억제된다.At this time, as the pressure on the discharge side of the
한편, 상기 구동축(22)이 외부의 충격이나 조건변화로 인해 횡방향 요동과 같은 이상동작을 일으키게 되면, 그 구동축(22)의 외주면에 공차를 두고 외삽되어 있던 실링부재(120)가 디퓨저(50)의 내부에서 구동축(22)의 횡방향 변위만큼 함께 움직이게 되어 구동축(22)과 실링부재(120)의 충돌 및 마모를 미연에 방지하게 되는데, 이때 상기 실링부재(120)가 움직이는 과정에서 팁실부재(130)가 디퓨저(50)로부터 들뜰 우려가 있으나, 상기 실링부재(120)의 배압공(122)으로 압축된 고압의 누설가스가 흘러들어 팁실부재(130)를 밀어주게 되므로 그 팁실부재(130)와 디퓨저(50) 사이의 공극이 유지되는 것이다.On the other hand, when the
팁실부재(130)로의 가압력 향상을 위해, 배압공(122)은 팁실부재(130)와의 거리가 가까울수록 단면적이 작아지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 배압공(122)의 내면은 팁실부재(130)와의 거리가 가까울수록 단면적이 작아지는 형상의 경사면을 포함할 수 있다. In order to improve the pressing force to the
나아가, 실링모듈(100)이 결합되는 디퓨저(50)의 내면에는 내측으로 돌출되는 다수의 리브(59)가 형성되어, 실링부재(120)의 외면에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 실링부재(120)와 디퓨저(50) 간 마찰력이 증가될 뿐 아니라, 배압공(122)으로 누설가스가 용이하게 가이드될 수 있다. Further, a plurality of
또한, 상기 실링부재(120)의 외측면 전체가 압축실(13,14)로부터 누설되는 고압의 압축가스에 눌리더라도 그 실링부재(120)의 내측면과 디퓨저(50)의 외측면 사이에는 제2탄성부재(140)가 개재되어 있어 상기한 실링부재(120)가 구동축(22)과 함께 횡방향으로 자유롭게 움직일 수 있게 된다.In addition, even if the entire outer surface of the sealing
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. In the above, even if all the constituent elements constituting the embodiments of the present invention have been described as being combined into one or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all the constituent elements may be selectively combined and operated in one or more. In addition, terms such as'include','comprise', or'have' described above mean that the corresponding component can be present unless otherwise stated, so other components are excluded. It should not be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art, unless otherwise defined. Terms generally used, such as terms defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related technology, and are not interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 케이스 내 배치되며, 구동축을 포함하는 구동모터;
상기 구동축에 장착되어 회전되는 임펠러;
상기 임펠러의 외주면에 배치되며, 상기 임펠러가 수용되는 쉬라우드; 및
상기 임펠러의 후면에 배치되어, 상기 임펠러의 회전에 의해 배출되는 유체의 운동에너지를 압력에너지로 변환시키는 디퓨저를 포함하고,
상기 케이스의 일측에는 유체가 외부로 토출되는 토출구가 설치되고,
상기 쉬라우드에는 외부의 가스가 흡입되는 흡입구가 설치되며,
상기 임펠러는, 상기 구동축이 고정되는 허브와, 상기 허브의 둘레 방향으로 등 간격을 두고 형성되는 임펠러 날개를 포함하고,
상기 디퓨저는, 디퓨저 바디와, 상기 디퓨저 바디의 일면에 회전 가능하게 배치되는 베인과, 상기 디퓨저 바디에 설치되어 제3탄성부재가 구비되고 부하에 따라 상기 제3탄성부재의 탄성력에 의해 상기 베인 각도를 조절하는 베인각도 조절유닛을 포함하고,
상기 임펠러 날개는 상기 허브의 표면에서 곡선 형태로 돌출되게 형성되고,
상기 임펠러 날개에 이동 가능하게 설치되고, 상기 임펠러가 회전 시 상기 쉬라우드의 내면에 접촉되는 간극 차단부재를 포함하고,
상기 임펠러 날개에는 상기 임펠러 날개의 길이 방향을 따라 상기 간극 차단부재가 수용되는 수용홈이 형성되고,
상기 수용홈은 상측이 개방되어 상기 간극 차단부재가 외부로 돌출되고,
상기 간극 차단부재는 상기 수용홈의 곡선 형태와 대응하도록 곡선 플레이트를 포함하고,
상기 간극 차단부재의 높이는 상기 수용홈의 높이 보다 크게 형성되고,
상기 간극 차단부재의 재질은 테프론을 포함하고,
상기 수용홈의 외측으로 돌출된 상기 간극 차단부재의 일측면에는 경사면이 배치되고,
상기 임펠러의 회전 방향을 기준으로, 상기 경사면은 상기 간극 차단부재의 전단부에 배치되고,
상기 경사면은 상기 수용홈으로부터 멀어질수록 상기 간극 차단부재의 타측면까지의 직선 거리가 가까워지는 형상이고,
상기 임펠러는 부하가 최소 시 동작되는 제1회전 속도와, 부하가 100% 시동작되며 상기 제1회전 속도 보다 빠른 제2회전 속도를 포함하고,
상기 수용홈의 외측으로 돌출되는 상기 간극 차단부재의 길이는 상기 임펠러의 제1회전 속도일 때 보다 상기 임펠러의 제2회전 속도일 때에 길게 형성되고,
상기 베인은 상기 임펠러의 제1회전 속도일 때 보다 상기 임펠러의 제2회전 속도일 때에 중심에서 바깥쪽으로 벌어진 각도가 증가되고,
상기 수용홈의 바닥면과 상기 간극 차단부재의 하단에 결합되는 제1탄성부재를 포함하고,
상기 제1탄성부재는 압축 스프링이며,
상기 쉬라우드와 상기 디퓨저 사이에는 압축실이 형성되고,
상기 압축실의 인입 유로에는 내주면으로부터 내측으로 돌출되는 돌출부가 배치되며,
상기 돌출부는 상기 압축실과의 거리를 기준으로 제1돌출부와, 상기 제1돌출부의 내측에 배치되는 제2돌출부와, 상기 제2돌출부의 내측에 배치되는 제3돌출부와, 상기 제3돌출부의 내측에 배치되는 제4돌출부를 포함하고,
상기 인입 유로의 내면으로부터 돌출된 길이는, 상기 제2돌출부가 상기 제1돌출부 보다 길게 형성되고, 상기 제3돌출부가 상기 제2돌출부 보다 길게 형성되며, 상기 제4돌출부가 상기 제3돌출부 보다 길게 형성되고,
상기 돌출부의 내측에 형성되는 홀은 상기 압축실에 인접할수록 직경이 작아지게 형성되며,
상기 디퓨저의 양쪽 외측 내주면에 자유상태로 삽입되어 상기 구동축의 반경방향 요동 시 허용공차를 유지한 상태에서 함께 움직이는 실링부재를 포함하고,
상기 실링부재의 내측면에 삽입되어 상기 디퓨저와 공극을 유지하는 팁실부재를 포함하고,
상기 팁실부재와 상기 디퓨저 사이에 개재되어 상기 팁실부재가 상기 디퓨저로부터 일정 공극을 유지하도록 하는 제2탄성부재를 포함하고,
상기 구동축과 대향하는 상기 디퓨저의 내주면에는 상기 실링부재가 요동가능하게 삽입되는 실링부재 삽입홈이 형성되고,
상기 실링부재의 내측면에는 상기 팁실부재가 삽입되는 팁실부재 삽입홈이 배치되며,
상기 팁실부재 삽입홈의 내주면에서 상기 임펠러의 배면측까지는 압축가스가 상기 팁실부재를 상기 디퓨저의 대향면쪽으로 밀어주도록 배압공이 형성되고,
상기 실링부재의 내측면 중 상기 팁실부재 삽입홈과 이격되는 영역에는 제2탄성부재 장착홈이 배치되며,
상기 팁실부재는 내측면이 상기 실링부재 삽입홈의 내측면에 결합되고, 외측면은 상기 배압공의 단부에 대향되어 상기 팁실부재 삽입홈에 결합되고,
상기 배압공은 상기 팁실부재와의 거리가 가까울수록 단면적이 작아지는 형상으로 형성되고,
상기 배압공의 내면은 상기 팁실부재와의 거리가 가까울수록 단면적이 작아지는 형상의 경사면이 배치되며,
상기 디퓨저의 내면에는 내측으로 돌출되어, 상기 실링부재의 외면에 접촉되는 다수의 리브를 포함하고,
상기 다수의 리브가 상기 디퓨저의 내면으로부터 돌출된 방향은 상기 제2탄성부재의 탄성력 제공 방향에 수직한 터보 압축기.
case;
A drive motor disposed in the case and including a drive shaft;
An impeller mounted on the drive shaft and rotated;
A shroud disposed on an outer circumferential surface of the impeller and accommodating the impeller; And
It is disposed on the rear surface of the impeller, and includes a diffuser for converting the kinetic energy of the fluid discharged by the rotation of the impeller into pressure energy,
One side of the case is provided with a discharge port through which the fluid is discharged to the outside,
The shroud is provided with a suction port through which external gas is sucked,
The impeller includes a hub to which the drive shaft is fixed, and impeller blades formed at equal intervals in the circumferential direction of the hub,
The diffuser includes a diffuser body, a vane rotatably disposed on one surface of the diffuser body, and a third elastic member installed on the diffuser body, and the vane angle by the elastic force of the third elastic member according to a load It includes a vane angle adjustment unit for adjusting the,
The impeller blade is formed to protrude in a curved shape from the surface of the hub,
It is installed to be movable on the impeller blade, and includes a gap blocking member that contacts the inner surface of the shroud when the impeller rotates,
The impeller blade has a receiving groove in which the gap blocking member is accommodated along the length direction of the impeller blade,
The receiving groove has an upper side open so that the gap blocking member protrudes to the outside,
The gap blocking member includes a curved plate to correspond to the curved shape of the receiving groove,
The height of the gap blocking member is formed larger than the height of the receiving groove,
The material of the gap blocking member includes Teflon,
An inclined surface is disposed on one side of the gap blocking member protruding outward of the receiving groove,
Based on the rotation direction of the impeller, the inclined surface is disposed at the front end of the gap blocking member,
The inclined surface has a shape in which a linear distance to the other side of the gap blocking member becomes closer as the distance from the receiving groove increases,
The impeller includes a first rotational speed that is operated when the load is minimal, and a second rotational speed that is 100% of the load and is faster than the first rotational speed,
The length of the gap blocking member protruding to the outside of the receiving groove is formed longer at the second rotation speed of the impeller than at the first rotation speed of the impeller,
When the vane is at the second rotational speed of the impeller than at the first rotational speed of the impeller, the angle spread outward from the center is increased,
And a first elastic member coupled to a bottom surface of the receiving groove and a lower end of the gap blocking member,
The first elastic member is a compression spring,
A compression chamber is formed between the shroud and the diffuser,
A protrusion protruding inward from the inner circumferential surface is disposed in the inlet flow path of the compression chamber,
The protrusion includes a first protrusion based on a distance from the compression chamber, a second protrusion disposed inside the first protrusion, a third protrusion disposed inside the second protrusion, and an inner side of the third protrusion. Including a fourth protrusion disposed in,
The length protruding from the inner surface of the inlet flow path is that the second protrusion is formed longer than the first protrusion, the third protrusion is formed longer than the second protrusion, and the fourth protrusion is longer than the third protrusion. Is formed,
The hole formed inside the protrusion is formed to have a smaller diameter as it is closer to the compression chamber,
It includes a sealing member that is inserted in a free state on both outer inner circumferential surfaces of the diffuser and moves together while maintaining an allowable tolerance when the drive shaft is radially swung,
It includes a tip seal member inserted into the inner surface of the sealing member to maintain the air gap with the diffuser,
And a second elastic member interposed between the tip seal member and the diffuser so that the tip seal member maintains a predetermined air gap from the diffuser,
A sealing member insertion groove into which the sealing member is pivotably inserted is formed on an inner circumferential surface of the diffuser facing the drive shaft,
A tip seal member insertion groove into which the tip seal member is inserted is disposed on the inner side of the sealing member,
A back pressure hole is formed from the inner circumferential surface of the tip seal member insertion groove to the rear side of the impeller so that the compressed gas pushes the tip seal member toward the opposite surface of the diffuser,
A second elastic member mounting groove is disposed in a region of the inner surface of the sealing member that is spaced apart from the tip seal member insertion groove,
The tip seal member has an inner surface coupled to the inner surface of the sealing member insertion groove, and an outer surface of the tip seal member facing the end of the back pressure hole and coupled to the tip seal member insertion groove,
The back pressure hole is formed in a shape in which the cross-sectional area decreases as the distance to the tip seal member increases,
The inner surface of the back pressure hole is arranged with an inclined surface having a smaller cross-sectional area as the distance from the tip seal member is closer,
Includes a plurality of ribs protruding inward on the inner surface of the diffuser and contacting the outer surface of the sealing member,
The turbocompressor in which a direction in which the plurality of ribs protrude from an inner surface of the diffuser is perpendicular to a direction of providing an elastic force of the second elastic member.
상기 실링부재의 내주면에는 압축가스의 압력을 저하시키기 위한 래버린스 실이 구비되는 터보 압축기.
The method of claim 1,
A turbo compressor provided with a labyrinth seal for reducing the pressure of the compressed gas on the inner circumferential surface of the sealing member.
상기 제1탄성부재는 코일 스프링으로 구성되는 터보 압축기.
The method of claim 1,
The first elastic member is a turbo compressor composed of a coil spring.
상기 케이스는 상기 구동모터가 설치되는 영역과 상기 임펠러 및 상기 디퓨저가 설치되는 영역을 구획하는 격벽부재를 포함하는 터보 압축기.
The method of claim 1,
The case is a turbocompressor including a partition member partitioning a region in which the driving motor is installed and a region in which the impeller and the diffuser are installed.
상기 팁실부재는 테프론 재질인 터보 압축기.
The method of claim 1,
The tip seal member is a turbo compressor made of Teflon.
Priority Applications (1)
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KR1020200180904A KR102239814B1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Turbo Compressor |
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KR102239814B1 true KR102239814B1 (en) | 2021-04-13 |
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ID=75482672
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KR1020200180904A KR102239814B1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Turbo Compressor |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6483895A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Hitachi Ltd | Diffuser for centrifugal type hydraulic machine |
KR20010010870A (en) * | 1999-07-23 | 2001-02-15 | 구자홍 | Sealing device for turbo compressor |
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KR20110109090A (en) | 2010-03-30 | 2011-10-06 | 엘지전자 주식회사 | Turbo compressor |
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-
2020
- 2020-12-22 KR KR1020200180904A patent/KR102239814B1/en active
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