KR102400154B1 - 냉각 공기 유로가 구비된 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터부; 상기 모터부의 정면측에 구비되며, 선단측 임펠러의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 선단부; 상기 모터부의 배면측에 구비되며, 후단측 임펠러의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 후단부; 상기 모터부와 선단부 사이에 구비되며, 모터부 동작시 회전력을 선단측 임펠러로 인가하는 선단측 베어링부; 및 상기 모터부와 후단부 사이에 구비되며, 모터부 동작시 회전력을 후단측 임펠러와 팬부재로 인가하는 후단측 베어링부;를 포함하여 구성되되, 상기 모터부는 내측에 회전 가능하게 배치되는 로터; 상기 로터 외주면에 구비되는 스테이터코일; 상기 스테이터코일이 권선되는 스테이터코어; 상기 스테이터코어의 외주면을 감싸도록 구비되는 쿨링프레임; 상기 로터, 스테이터코일, 스테이터코어 및 쿨링프레임이 구비되도록 내부에 수용공간이 마련되며, 외부와 연통되도록 주입홀이 형성된 원통형의 모터프레임; 및 상기 모터프레임의 외주면을 따라 인접하도록 구비되며, 다수 개의 연통홀이 형성된 쿨링가이드;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

냉각 공기 유로가 구비된 터빈{TURBINE WITH COOLING AIR FLOW PATH}

본 발명은 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 공기 흐름에 의해 모터부가 냉각되도록 하고, 모터부의 양측에 구비되어 샤프트를 지지하는 베어링 내부를 공기가 흐를 수 있도록 함으로써, 터빈 내 냉각 공기 유로를 형성하여 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에 관한 것이다.

일반적으로 수중모터펌프(Water Motor Pump)는 주로 이물질이 함유된 액체의 이송에 적합하고 구조가 간단하여 유지보수가 용이한 전동식(電動式) 펌프를 통칭하는 것으로서, 심정용ㆍ상수도가압용ㆍ배수용 등 용도에 따라 다양하게 구분되며, 주로 저수의 물을 높은 위치로 양수할 때와 같이 오수 및 오물을 처리하거나 배수용으로 사용된다.

즉 수중모터펌프는 토사가 섞인 흐린물의 양수(揚水)에 주로 사용되는 펌프로, 물을 흡입하는 흡입구와 흡입구를 통해 흡입된 물을 외부로 토출시키기 위한 배출구 아답타가 구비되고, 임펠러가 내장된 하부케이스와, 하부케이스와 연결되고 내부에 임펠러와 연결됨으로써 회전 가능하게 축설된 모터가 내장된 모터프레임과, 모터프레임와 연결되고, 내부에 임펠러와 모터가 연결되는 연결축이 축설되는 베어링이 내장된 상부커버로 이루어진다.

여기서 흡입구는 하부케이스의 하부에 형성되어 물이 흡입되고, 배출구 아답타는 물을 외부로 배출시키기 위한 배출파이프가 체결 고정된다.

한편, 이러한 수중모터펌프는 임펠러와 모터가 연결되는 연결축이 베어링에 의해 지지되도록 구성되는데, 종래에는 상기 베어링을 고정시키기 위한 별도의 하우징(상부커버)이 구비되어야 하므로, 수중모터펌프의 무게가 증대되고 불필요한 구성이 추가되어 제조비용이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 베어링에 지지되는 연결축 외측에 모터를 열을 식혀주기 위한 팬부재가 구비되는 경우, 상기 팬과 임펠러가 서로 인접하게 설치되어 구동(회전)시 보다 많은 진동이 발생되는 문제점이 있다.

나아가, 베어링에 지지되는 연결축 외측에 팬과 임펠러 모두를 설치하여야 하므로 연결축의 길이가 길어지게 됨에 따라, 연결축 회전시 보다 많은 진동이 발생되어 모터의 효율이 저하되는 문제점이 있다.

더 나아가, 모터의 반복적 동작에 의해 많은 열이 발생되는 과정에서 팬부재에 의해 열을 외부로 배출시키도록 구성됨에 따라, 공기 흐름이 원활하지 않아 냉각 효과가 미비한 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1536549호(2015.07.07.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 외부에서 공기가 유입되는 공간을 형성하고, 상기 공간을 통해 유입된 공기가 모터부를 통과한 후, 후단측 베어링부에 구비되는 배출구를 통해 외부로 배출되도록 하는 공기 유로를 형성함으로써, 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 모터부의 양측에 구비되는 선단측 샤프트와 후단측 샤프트를 각각 지지하는 선단측 베어링과 후단측 베어링 내에 공기가 통과할 수 있도록 공기 유로를 형성함으로써, 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 모터부 내측으로 공기가 유입되는 공간을 복수로 형성하되, 모터의 마력수에 따라 하나의 공기 유로를 형성하거나 또는 다른 하나의 공기 유로를 형성하거나 또는 복수의 공기 유로를 형성함으로써, 공기의 유입량을 용이하게 조절할 수 있는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈을 제공하는 데 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈은 모터부; 모터부의 정면측에 구비되며, 선단측 임펠러의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 선단부; 모터부의 배면측에 구비되며, 후단측 임펠러의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 후단부; 모터부와 선단부 사이에 구비되며, 모터부 동작시 회전력을 선단측 임펠러로 인가하는 선단측 베어링부; 및 모터부와 후단부 사이에 구비되며, 모터부 동작시 회전력을 후단측 임펠러와 팬부재로 인가하는 후단측 베어링부;를 포함하여 구성되되, 모터부는 내측에 회전 가능하게 배치되는 로터; 로터 외주면에 구비되는 스테이터코일; 스테이터코일이 권선되는 스테이터코어; 스테이터코어의 외주면을 감싸도록 구비되는 쿨링프레임; 로터, 스테이터코일, 스테이터코어 및 쿨링프레임이 구비되도록 내부에 수용공간이 마련되며, 외부와 연통되도록 주입홀이 형성된 원통형의 모터프레임; 및 모터프레임의 외주면을 따라 인접하도록 구비되며, 다수 개의 연통홀이 형성된 쿨링가이드;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.

본 발명은 외부에서 공기가 유입되는 공간을 형성하고, 상기 공간을 통해 유입된 공기가 모터부를 통과한 후, 후단측 베어링부에 구비되는 배출구를 통해 외부로 배출되도록 하는 공기 유로를 형성함으로써, 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

또한, 본 발명은 모터부의 양측에 구비되는 선단측 샤프트와 후단측 샤프트를 각각 지지하는 선단측 베어링과 후단측 베어링 내에 공기가 통과할 수 있도록 공기 유로를 형성함으로써, 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

또한, 본 발명은 모터부 내측으로 공기가 유입되는 공간을 복수로 형성하되, 모터의 마력수에 따라 하나의 공기 유로를 형성하거나 또는 다른 하나의 공기 유로를 형성하거나 또는 복수의 공기 유로를 형성함으로써, 공기의 유입량을 용이하게 조절할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈의 배면측 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 모터부를 나타낸 배면측 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 모터부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 모터부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링프레임의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링프레임의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링가이드의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링가이드의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단부를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단부를 나타낸 배면측 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단부를 나타낸 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단부를 나타낸 배면측 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링부를 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링부를 나타낸 배면측 단면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 백플레이트와 베어링서포트에 의해 공기가 유입되는 유로가 형성된 예를 나타낸 사시도이다.
도 20은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링을 나타낸 사시도이다.
도 21은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링을 나타낸 분해 사시도이다.
도 22는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 베어링부를 나타낸 사시도이다.
도 23은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 베어링부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 24는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 베어링부를 나타낸 배면측 단면도이다.
도 25는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 팬케이싱을 나타낸 배면측 단면도이다.
도 26은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 샤프트를 나타낸 배면측 단면도이다.
도 27은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 트러스트 베어링을 나타낸 사시도이다.
도 28은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 트러스트 베어링의 분해 사시도이다.
도 29는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링가이드를 통해 공기가 유입되어 냉각이 이루어지는 예를 나타낸 단면도이다.
도 30은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 백플레이트와 베어링서포트 사이에 형성되는 공기 유로를 통해 공기가 유입되어 냉각이 이루어지는 예를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항, 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 방향(예를 들어 "전", "후", "좌", "우", "위", "아래", "상", "하", "횡", "종", "정면", "배면", "일측", "타측", "내측" 및 "외측") 등과 같은 용어들에 관하여 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않으며, 이러한 방향의 기재는 첨부된 도면을 참조하여 구성간의 설명을 용이하게 하기 위함을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈은 공기 흐름에 의해 모터부(100)가 냉각되도록 하고, 상기 모터부(100)의 양측에 구비되어 선단측 샤프트(420)와 후단측 샤프트(520)를 각각 지지하는 선단측 베어링(440)과 후단측 베어링(550) 내부를 공기가 흐를 수 있도록 함으로써, 터빈 내 냉각 공기 유로를 형성하여 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈의 배면측 단면도이다.

본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈은 종래의 터빈 구조에서 지속적으로 발생되었던 모터부(100)의 냉각 효율이 좋지 못한 문제점을 개선하고, 샤프트(420, 520)를 지지하는 베어링(440, 550) 내부를 공기가 흐를 수 있도록 공기 유로를 형성하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에 관한 것으로, 모터부(100), 선단부(200), 후단부(300), 선단측 베어링부(400), 후단측 베어링부(500) 및 트러스트 디스크(600)를 포함하여 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 모터부를 나타낸 배면측 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 모터부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 모터부를 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링프레임의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링프레임의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링가이드의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링가이드의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

모터부(100)는 동력을 이용하여 회전력을 얻는 모터 기능을 수행하는 것으로, 중간에 구비되어 정면측과 배면측 각각에 선단측 임펠러(240)가 구비된 선단부(200)와 후단측 임펠러(340)가 구비된 후단부(300)가 구비된다.

이러한 모터부(100)는 로터(110), 스테이터코일(120), 스테이터코어(130), 쿨링프레임(140), 모터프레임(150) 및 쿨링가이드(160)를 포함하여 구성된다.

로터(110)는 내측에 회전 가능하게 배치된다.

바람직하게는, 후술되는 모터프레임(150) 내부공간에 축회전 가능하도록 설치되며, 정면측과 배면측 각각에 구비되는 선단측 임펠러(240) 및 후단측 임펠러(340)와 회전축을 공유하도록 구비된다.

이때, 로터(110)는 도 3을 참조하여 설명하면, 중간측은 자석으로 구성되고, 상기 자석을 기준으로 정면측과 배면측 각각에 마감을 위한 로터 캡(도면부호 미표시)이 구성되는데, 정면측에 위치한 로터 캡의 전,후측 길이보다 배면측에 위치한 로터 캡의 전,후측 길이가 길게 형성될 수 있다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 로터(110)의 중심을 기준으로 배면측에 위치한 로터 캡의 길이가 길게 형성되어 비대칭으로 이루어짐으로써, 후술되는 후단측 임펠러(340)와 팬부재(540)가 로터(110)에 보다 근접하도록 설치가 가능하여 진동 및 전력소비량을 최소화할 수 있다.

스테이터코일(120)은 도 3 및 도 5를 참조하여 설명하면, 로터(110)의 외주면에 구비되는 것으로, 후술되는 스테이터코어(130)에 권선되어 구비된다.

스테이터코어(130)은 스테이터코일(120)이 권선되는 것으로, 로터(110)의 외주면을 감싸도록 구비된다.

이러한 스테이터코어(130)는 도 5를 참조하여 설명하면, 원주방향을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수의 티스가 중심축을 향하도록 도출되어 구비될 수 있다.

쿨링프레임(140)은 스테이터코어(130)의 외주면을 감싸도록 구비되는 것으로, 정면측과 배면측으로 연통된 공기 유로가 형성되도록 외주면에 정면측과 배면측으로 길고 폭이 좁은 다수 개의 리브가 형성될 수 있다.

이때, 리브는 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

이를, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 쿨링프레임(140)의 외주면에 다수 개의 직선형리브(141)가 구비될 수 있다.

여기에서, 직선형리브(141)는 쿨링프레임(140)의 정면측과 배면측으로 길고 폭이 좁은 형태로 이루어지되, 원통 형태의 쿨링프레임(140) 외주면의 상측, 하측, 좌측 및 우측 각각으로 돌출된 형태로 이루어질 수 있다.

즉 직선형리브(141)는 쿨링프레임(140)의 외주면에 형성되되, 상,하,좌,우측 각각으로 돌출된 형태로 이루어져 각 방향으로 공기 유로가 대칭을 이루는 형태로 이루어질 수 있다.

이에, 도 6을 참조하여 설명하면, 다수 개의 직선형리브(141)가 형성되는 사이사이의 공간으로 공기 유로를 형성하되, 서로 대칭을 이루는 상,하,좌,우측 방향은 다수 개의 직선형리브(141) 사이의 공간이 좁게 형성되어 공기의 흐름이 빠르게 이루어지도록 유도할 수 있다.

또한, 리브의 다른 실시예로, 도 7을 참조하여 설명하면, 쿨링프레임(140)의 외주면에 다수 개의 방사형리브(142)가 구비될 수 있다.

방사형리브(142)는 쿨링프레임(140)의 외주면에 형성되되, 원통 형태의 쿨링프레임(140) 중심점을 기점으로 방사 형태로 돌출되어 형성될 수 있다.

이에, 방사형리브(142)는 다수 개 형성됨에 따라, 사이사이의 공간을 통해 공기 유로를 형성하되, 일부를 제외한 나머지 사이사이의 공간이 동일한 형태로 이루어져 공기가 흐르는 양이 일정하게 이루어지도록 한다.

이와 같이, 도 6에 도시된 직선형리브(141)가 형성된 쿨링프레임(140)과 도 7에 도시된 방사형리브(142)가 형성된 쿨링프레임(140)은 선택적으로 공기의 흐름을 보다 빠르게 설계하거나 또는 일정한 공기 유로가 형성되도록 설계하여 보다 완화된 공기의 흐름을 갖도록 설계함으로써, 터빈에 구비되는 모터의 마력수에 따라 맞춤형 설계가 가능한 이점이 있다.

모터프레임(150)은 로터(110), 스테이터코일(120), 스테이터코어 및 쿨링프레임(140)이 구비되도록 내부에 수용공간이 마련된 원통형의 케이스 기능을 수행한다.

이때, 모터프레임(150)은 도 5를 참조하여 설명하면, 측면에 외측으로 연통된 주입홀(151)이 형성될 수 있다.

이러한 주입홀(151)은 외부 공기가 모터부(100)의 내부 공간으로 유입되도록 함으로써, 모터부(100) 동작시 열을 식혀주는 기능을 수행한다.

설계조건에 따라, 주입홀(151)은 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 형태로 이루어진 모터프레임(150)의 원주방향을 따라 서로 이격되어 다수 개 형성될 수 있다.

쿨링가이드(160)는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 모터프레임(150)의 외주면을 따라 인접하도록 구비되며, 다수 개의 연통홀(161)이 형성된다.

이러한 쿨링가이드(160)는 다수 개의 연통홀(161)과 모터프레임(150)의 주입홀(151)을 통해 외부의 공기가 모터부(100) 내측 공간으로 유입되도록 하되, 원주방향으로 서로 이격되어 다수 개 형성된 연통홀(161)에 의해 유입되는 공기가 각각 분산되어 모터부(100) 내부 공간 전체로 공급되도록 유도할 수 있다.

이때, 쿨링가이드(160)는 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 모터프레임(150)의 원주 방향으로 길이가 긴 형태로 이루어져 원통형 형태의 모터프레임(150) 외주면에 호 형태로 밀착되되, 모터프레임(150)의 원주방향을 따라 서로 이격되어 다수 개 구비될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 쿨링가이드(160)는 한 쌍으로 이루어지되, 모터프레임(150)의 좌측과 우측에 각각 구비될 수 있으며, 각각의 쿨링가이드(160)는 모터프레임(150)에 형성된 다수 개의 주입홀(151) 중 선택된 주입홀(151)과 연통되도록 구비될 수 있다.

설계조건에 따라, 쿨링가이드(160)는 모터프레임(150)의 원주 방향으로 길이가 길고 폭이 좁은 형태로 이루어지되, 정면측과 배면측 각각에는 연통홀(161)이 형성되지 않은 커버부(162)와 다수 개의 연통홀(161)이 서로 이격되어 형성된 연통부(163)로 구성될 수 있다.

이를, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 쿨링가이드(160)는 연통홀(161)이 형성되지 않은 커버부(162)와 다수 개의 연통홀(161)이 서로 이격되어 형성된 연통부(163)를 포함하되, 도 8 또는 도 9에서와 같이, 커버부(162)와 연통부(163)가 선단측 또는 후단측에 선택적으로 위치할 수 있도록 쿨링가이드(160)를 설치할 수 있다.

일 예로, 도 8을 참조하여 설명하면, 연통홀(161)이 형성된 연통부(163)가 선단측에 위치하도록 하고, 연통홀(161)이 형성되지 않은 커버부(162)가 후단측에 위치하도록 한 후 모터프레임(150) 외주면에 밀착시켜 설치함으로써, 연통부(163)의 연통홀(161)과 모터프레임(150)의 주입홀(151)은 서로 연통된 상태가 유지되어 외부 공기가 모터부(100) 내측 공간으로 원활하게 유입되도록 한다.

다른 예로, 도 9를 참조하여 설명하면, 연통홀(161)이 형성된 연통부(163)가 후단측에 위치하도록 하고, 연통홀(161)이 형성되지 않은 커버부(162)가 선단측에 위치하도록 한 후 모터프레임(150) 외주면에 밀착시켜 설치함으로써, 모터프레임(150)의 주입홀(151)은 쿨링가이드(160)의 커버부(162)에 의해 차단된 상태가되도록 한다.

이에, 커버부(162)와 연통부(163)로 구성된 쿨링가이드(160)는 도 8 또는 도 9에서와 같이, 설치되는 방향에 따라, 모터프레임(150)에 형성된 주입홀(151)이 개방되도록 하거나 또는 차단하여 공기가 흐르는 유로의 형성을 조절할 수 있다.

나아가, 쿨링가이드(160)는 열을 낮추기 위한 효과를 향상시키기 위하여 알루미늄 재질로 이루어질 수 있음은 물론이다.

한편, 도 8 및 도 9는 커버부(162)와 연통부(163)로 구성된 쿨링가이드(160)가 설치되는 방향을 변경하여 유로를 조절하는 예를 도시하였으나, 설계조건에 따라서는, 모터프레임(150)의 외주면에 쿨링가이드(160)가 인접하도록 설치되면, 상기 모터프레임(150)의 정면측과 배면측으로 쿨링가이드(160)가 슬라이드 이동이 가능하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 모터프레임(150)의 외주면에 쿨링가이드(160)의 양 끝단 일부분을 감싸도록 'ㄱ' 형태 또는 'ㄷ' 형태의 단면을 갖는 별도의 결속부재(도면에 미표시)가 구비되며, 상기 결속부재에 대응되는 홀이 쿨링가이드(160)의 양 끝단에 각각 형성됨으로써, 쿨링가이드(160)의 양 끝단에 형성된 홀에 결속부재가 끼워지면, 쿨링가이드(160)는 모터프레임(150)의 정면측과 배면측으로 슬라이드 이동이 가능하도록 구성될 수 있다.

이에, 모터프레임(150)의 외주면에 인접하도록 설치된 쿨링가이드(160)를 선단측 또는 후단측으로 슬라이드 이동시킴으로써, 모터프레임(150)에 형성된 주입홀(151)과 쿨링가이드(160)에 형성된 연통홀(161)이 서로 연통되는 공간의 크기를 선택적으로 조절함으로써, 외부의 공기가 모터부(100) 내측 공간으로 유입되는 정도를 조절할 수 있다.

즉 모터부(100) 내측 공간과 외부를 연통하는 크기를 조절함으로써, 결과적으로 공기의 유입량을 조절하여 모터의 마력수에 따라 맞춤형 공기 유로를 형성할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단부를 나타낸 사시도이며, 도 11은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단부를 나타낸 분해 사시도이고, 도 12는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단부를 나타낸 배면측 단면도이다.

선단부(200)는 모터부(100)의 정면측에 구비되며, 선단측 임펠러(240)의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 기능을 수행하는 것으로, 선단측 백플레이트(210), 선단측 볼류트케이싱(220), 선단측 슈라우드(230), 선단측 임펠러(240) 및 선단측 유량계(250)를 포함하여 구성된다.

선단측 백플레이트(210)는 모터부(100)의 정면측에 구비되되, 바람직하게는, 후술되는 선단측 베어링부(400)의 정면측에 결합된다.

이러한 선단측 백플레이트(210)는 선단부(200)의 구성들이 모터부(100) 정면측에 안정적으로 설치될 수 있도록 판 형태로 이루어지며, 모터부(100)의 모터프레임(150)과 선단측 베어링부(400)에 볼트결합되어 구비될 수 있다.

이때, 선단측 백플레이트(210)는 정면측과 배면측이 관통된 형태로 이루어져 후술되는 선단측 베어링부(400)의 선단 축(430)이 관통되도록 구성될 수 있다. 이에, 선단측 백플레이트(210)의 관통된 공간을 통해 상기 선단 축(430)이 관통되고, 상기 선단 축(430)에 의해 선단측 임펠러(240)는 모터부(100)에 회전 가능하도록 연결되어 구성될 수 있다.

나아가, 선단측 백플레이트(210)는 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면, 후단측면에 다수 개의 방사형돌기(211)가 돌출된 형태로 구비될 수 있다.

바람직하게는, 다수 개의 방사형돌기(211)는 선단측 백플레이트(210)의 중심축을 기준으로 방사형태로 이루어지되, 서로 이격되어 사이사이의 공간에 공기흡입홀(212)이 형성되도록 구성될 수 있다.

이때, 방사형돌기(211)와 공기흡입홀(212)의 간격은 약 1:1 비율로 이루어질 수 있다.

이에, 선단측 백플레이트(210)는 후단측으로 후술되는 선단측 베어링부(400)와 결합이 이루어지는데, 이때, 선단측 베어링부(400)에 구비되는 베어링서포트(410)는 선단측면이 선단측 백플레이트(210)의 후단측으로 돌출된 다수 개의 방사형돌기(211)와 밀착된다.

즉 선단측 백플레이트(210)와 베어링서포트(410)는 서로 밀착됨에 따라, 다수 개의 방사형돌기(211) 사이사이에 형성된 공기흡입홀(212)을 통해 외부 공기가 모터부(100) 내측 공간으로 유입되도록 한다.

선단측 볼류트케이싱(220)은 선단측 백플레이트(210)의 정면측에 결합되며, 외부와 연통되도록 와류형으로 형성된다.

이러한 선단측 볼류트케이싱(220)은 도 12를 참조하여 설명하면, 와류형으로 이루어지되, 그 단면적은 외부와 연통된 토출구와 가까워질수록 점점 커지는 형태로 이루어질 수 있다.

이에, 후술되는 선단측 임펠러(240)가 회전되면, 외부로부터 흡입된 유체는 선단측 볼류트케이싱(220)의 내부 공간으로 이동되되, 단면적이 점점 커지는 쪽으로 이동하여 토출구를 통해 외부로 배출되도록 한다.

선단측 슈라우드(230)는 선단측 볼류트케이싱(220)의 정면측에 구비되되, 후술되는 선단측 유량계(250)와 선단측 볼류트케이싱(220)사이에 구비되어 유체가 이동하는 공간을 제공한다.

이때, 선단측 슈라우드(230)는 도 8에 도시된 바와 같이, 후술되는 선단측 임펠러(240) 일부분이 삽입되는 형태로 이루어지되, 내주면은 상기 선단측 임펠러(240)의 형태에 대응되도록 만곡된 형태로 이루어질 수 있다.

선단측 임펠러(240)는 선단측 백플레이트(210)와 선단측 슈라우드(230) 사이에 구비되며, 모터부(100) 회전시 함께 회전된다.

이러한 선단측 임펠러(240)는 후술되는 선단측 유량계(250)를 통해 유입되는 유체에 유동 운동을 일으키는 기능을 수행하며, 이에, 유체의 흐름을 제어하여 선단측 유량계(250)로 유입된 유체가 선단측 슈라우드(230)를 지나 선단측 볼류트케이싱(220)을 통해 외부로 이동되도록 한다.

이때, 선단측 임펠러(240)는 도 11 및 도 12를 참조하여 설명하면, 선단측 백플레이트(210)와 접촉되는 부분에 링 형태의 임펠러씰(341)이 구비될 수 있다.

선단측 유량계(250)는 선단측 슈라우드(230)의 정면측에 구비되며, 외부와 연통되도록 구성된다.

이러한 선단측 유량계(250)는 선단측 임펠러(240) 동작시 외부로부터 유체가 유입되는 통로 기능을 수행하는 것으로, 원형관 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 유체가 유입되는 끝단은 외측으로 갈수록 내경이 점점 넓어지는 호퍼 형태로 이루어져 유체의 유입이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

이와 같은 구성에 따라, 선단부(200)는 모터부(100) 동작시 선단측 임펠러(240)가 함께 회전됨에 따라, 선단측 유량계(250)로부터 유체가 유입되도록 하고, 유입된 유체는 선단측 슈라우드(230)를 통과하여 선단측 볼류트케이싱(220)을 통해 외부로 배출되도록 한다.

도 13은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단부를 나타낸 사시도이며, 도 14는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단부를 나타낸 분해 사시도이고, 도 15는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단부를 나타낸 배면측 단면도이다.

후단부(300)는 모터부(100)의 배면측에 구비되며, 후단측 임펠러(340)의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 기능을 수행하는 것으로, 후단측 백플레이트(310), 후단측 볼류트케이싱(320), 후단측 슈라우드(330), 후단측 임펠러(340) 및 후단측 유량계(350)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 후단부(300)는 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 선단부(200)와 각각 모터부(100)의 정면측과 배면측에 구비되어 서로 대칭인 구조로 이루어진다.

이때, 선단부(200)와 후단부(300)는 동일한 구성으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 모터부(100)와 선단부(200) 사이에는 후술되는 선단측 베어링부(400)가 구비되고, 모터부(100)와 후단부(300) 사이에는 후술되는 후단측 베어링부(500)가 구비됨으로써, 상기 선단부(200)와 후단부(300)는 동일한 기능을 수행하도록 구성되되, 동일한 형태로는 이루어지지 않고 다양한 형태로 이루어질 수 있음은 물론이다.

후단측 백플레이트(310)는 모터부(100)의 배면측에 구비되되, 바람직하게는, 후술되는 후단측 베어링부(500)의 펜케이싱(510) 배면측에 결합된다.

이러한 후단측 백플레이트(310)는 후단부(300)의 구성들이 모터부(100) 배면측에 안정적으로 설치될 수 있도록 판 형태로 이루어지며, 후단측 베어링부(500)에 볼트결합되어 구비될 수 있다.

이때, 후단측 백플레이트(310)는 정면측과 배면측이 관통된 형태로 이루어져 후술되는 후단측 베어링부(500)의 후단 축(530)이 관통되도록 구성될 수 있다. 이에, 후단측 백플레이트(310)의 관통된 공간을 통해 상기 후단 축(530)이 관통되고, 상기 후단 축(530)에 의해 후단측 임펠러(340)는 모터부(100)에 회전 가능하도록 연결되어 구성될 수 있다.

후단측 볼류트케이싱(320)은 후단측 백플레이트(310)의 배면측에 구비되며, 외부와 연통되도록 와류형으로 형성된다.

이러한 후단측 볼류트케이싱(320)은 도 15를 참조하여 설명하면, 와류형으로 이루어지되, 그 단면적은 외부와 연통된 토출구와 가까워질수록 점점 커지는 형태로 이루어질 수 있다.

이에, 후술되는 후단측 임펠러(340)가 회전되면, 외부로부터 흡입된 유체는 후단측 볼류트케이싱(320)의 내부 공간으로 이동되되, 단면적이 점점 커지는 쪽으로 이동하여 토출구를 통해 외부로 배출되도록 한다.

후단측 슈라우드(330)는 후단측 볼류트케이싱(320)의 배면측에 구비되되, 후술되는 후단측 유량계(350)와 후단측 볼류트케이싱(320) 사이에 구비되어 유체가 이동하는 공간을 제공한다.

이때, 후단측 슈라우드(330)는 도 15에 도시된 바와 같이, 후술되는 후단측 임펠러(340) 일부분이 삽입되는 형태로 이루어지되, 내주면은 상기 후단측 임펠러(340)의 형태에 대응되도록 만곡된 형태로 이루어질 수 있다.

후단측 임펠러(340)는 후단측 백플레이트(310)와 후단측 슈라우드(330) 사이에 구비되며, 모터부(100) 회전시 함께 회전된다.

이러한 후단측 임펠러(340)는 후술되는 후단측 유량계(350)를 통해 유입되는 유체에 유동 운동을 일으키는 기능을 수행하며, 이에, 유체의 흐름을 제어하여 후단측 유량계(350)로 유입된 유체가 후단측 슈라우드(330)를 지나 후단측 볼류트케이싱(320)을 통해 외부로 이동되도록 한다.

이때, 후단측 임펠러(340)는 도 14 및 도 15를 참조하여 설명하면, 후단측 백플레이트(310)와 접촉되는 부분에 링 형태의 임펠러씰(341)이 구비될 수 있다.

후단측 유량계(350)는 후단측 슈라우드(330)의 배면측에 구비되며, 외부와 연통되도록 구성된다.

이러한 후단측 유량계(350)는 후단측 임펠러(340) 동작시 외부로부터 유체가 유입되는 통로 기능을 수행하는 것으로, 원형관 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 유체가 유입되는 끝단은 외측으로 갈수록 내경이 점점 넓어지는 호퍼 형태로 이루어져 유체의 유입이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

이와 같은 구성에 따라, 후단부(300)는 모터부(100) 동작시 후단측 임펠러(340)가 함께 회전됨에 따라, 후단측 유량계(350)로부터 유체가 유입되도록 하고, 유입된 유체는 후단측 슈라우드(330)를 통과하여 후단측 볼류트케이싱(320)을 통해 외부로 배출되도록 한다.

도 16은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링부를 나타낸 사시도이며, 도 17은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링부를 나타낸 분해 사시도이고, 도 18은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링부를 나타낸 배면측 단면도이며, 도 19는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 백플레이트와 베어링서포트에 의해 공기가 유입되는 유로가 형성된 예를 나타낸 사시도이고, 도 20은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링을 나타낸 사시도이며, 도 21은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 베어링을 나타낸 분해 사시도이다.

선단측 베어링부(400)는 모터부(100)와 선단부(200) 사이에 구비되며, 모터부(100) 동작시 회전력을 선단측 임펠러(240)로 인가하는 기능을 수행하는 것으로, 베어링 서포트(410), 선단측 샤프트(420), 선단 축(430) 및 선단측 베어링(440)을 포함하여 구성된다.

베어링 서포트(410)는 모터부(100)의 정면측에 결합된다.

이러한 베어링 서포트(410)는 도 16 및 도 17을 참조하여 설명하면, 중간 부분이 정면측과 배면측으로 관통된 형태로 이루어져 상기 관통된 공간을 통해 후술되는 선단측 베어링(440)이 구비되도록 하고, 또한, 상기 관통된 공간을 중심으로 방사형태로 구비되며, 정면측과 배면측으로 관통된 형태의 공기통과홀(411)이 다수 개 구비될 수 있다.

여기에서, 공기통과홀(411)은 선단측 백플레이트(210)와 베어링서포트(410)가 밀착되도록 결합되는 경우, 다수 개의 방사형돌기(211) 사이사이에 형성되는 공기흡입홀(212)을 통해 외부로부터 유입된 공기가 상기 공기통과홀(411)을 통과하여 모터부(100) 측으로 유입될 수 있도록 한다.

이를, 도 19를 참조하여 설명하면, 다수 개 형성되는 공기흡입홀(212)을 통해 외부 공기가 선단측 백플레이트(210)와 베어링서포트(410) 사이의 공간으로 유입되고, 베어링서포트(410)에 형성된 공기통과홀(411)을 통과하여 모터부(100) 내측 공간으로 유입된다.

이후, 모터부(100) 내측 공간으로 유입된 공기는 상기 모터부(100)를 지나 후술되는 후단측 베어링부(500)로 이송되어 배출구(560)를 통해 외부로 배출된다.

이러한 과정에 따라, 공기흡입홀(212)로 유입된 공기는 공기통과홀(411)을 통과하여 모터부(100) 내측 공간으로 유입되고, 상기 모터부(100) 내측 공간을 통과한 후 후단측 베어링부(500)의 배출구(560)를 통해 외부로 배출된다.

이에, 모터부(100)에서 발생되는 열을 효율적으로 낮출 수 있어 냉각 효과가 우수하다.

이때, 베어링 서포트(410)는 모터부(100)의 모터프레임(150) 정면측에 볼트결합되어 구비되며, 상기 모터프레임(150)의 정면측 개구된 공간을 차단한다.

선단측 샤프트(420)는 베어링서포트(410)를 관통하여 모터부(100)의 정면측에 회전 가능하게 결합된다.

이러한 선단측 샤프트(420)는 후술되는 선단 축(430)의 외주면을 감싸도록 결합되어 회전력을 공유하도록 구성된다.

선단 축(430)은 배면측은 모터부(100)에 연결되고, 정면측은 베어링 서포트(410)를 관통하여 노출되되, 노출된 부분은 선단측 임펠러(240)와 결합된다.

이에, 모터부(100) 동작시 선단 축(430)에 연결된 선단측 임펠러(240)가 회전되도록 한다.

이때, 선단 축(430)의 끝단은 도 18을 참조하여 설명하면, 끝단 일부분에 나사산이 형성되어 임펠러너트(531)가 체결될 수 있으며, 상기 임펠러너트(531)는 선단 축(430)에 선단측 임펠러(240)가 고정되도록 한다.

나아가, 선단 축(430)의 끝단은 노즈콘(532)이 결합되어 상기 선단 축(430)의 끝단을 마감함으로써, 선단측 임펠러(240)의 회전이 지속되더라도 선단 축(430) 외측으로 분리되는 것을 방지하고, 선단 축(430)이 유체가 유입되는 공간으로 노출되지 않도록 차단하는 기능을 수행한다.

선단측 베어링(440)은 선단측 샤프트(420)의 외주면을 감싸도록 구비되며, 선단측 샤프트(420)가 회전 가능하도록 지지하는 기능을 수행하는 것으로, 베어링하우징(441), 실린더(442), 범퍼(443) 및 베어링하우징캡(444)을 포함하여 구성된다.

이러한 선단측 베어링(440)에 의해 선단측 샤프트(420)가 회전되는 과정에서 마찰을 최소화하고, 진동과 소음 발생을 감소시킬 수 있다.

또한, 선단측 베어링(440)은 내측 공간으로 공기가 흐르는 유로가 형성되도록 함으로써, 선단측 샤프트(420)의 회전이 지속되더라도 발생되는 열을 효율적으로 낮출 수 있다.

베어링하우징(441)은 선단측 베어링(440)의 케이스 기능을 수행하는 것으로, 후술되는 실린더(442) 및 범퍼(443)가 구비되도록 내부에 수용공간이 마련된 원통형으로 형성되고, 정면측과 배면측 각각에는 후술되는 베어링하우징캡(444)이 구비되어 지지된다.

실린더(442)는 베어링하우징(441) 내부에 마련된 수용공간으로 끼워지며, 상세하게는, 후술되는 범퍼(443)의 내부에 마련된 수용공간으로 끼워지는 것으로, 절개홈(442a) 및 연장돌기(442b)를 포함하여 구성된다.

즉 실린더(442)는 베어링하우징(441)과 후술되는 범퍼(443)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 구비되며, 선단측 베어링(440)을 관통하는 선단측 샤프트(420)를 회전 가능한 상태로 지지하는 기능을 수행한다.

절개홈(442a)은 도 21을 참조하여 설명하면, 원통형으로 이루어진 실린더(442)의 내주면과 외주면을 연통하도록 정면측과 배면측으로 절개된 형태로 이루어지며, 이에, 공기가 상기 절개홈(442a)을 통해 실린더(442)의 외측 공간과 내측 공간으로 자유롭게 흐를 수 있도록 한다.

즉 선단측 샤프트(420)로부터 발생되는 열은 절개홈(442a)을 통해 실린더(442)의 외측 공간으로 전달되고, 실린더(442) 외부를 감싸도록 구비된 범퍼(443)로 전달되어 열 배출이 이루어지도록 한다.

연장돌기(442b)는 도 21을 참조하여 설명하면, 실린더(442)의 정면측과 배면측으로 각각 연장된 형태로 구비된다.

이때, 연장돌기(442b)는 실린더(442)의 정면측 또는 배면측 각각에 하나 이상 구비될 수 있다.

이러한 연장돌기(442b)는 도 20에 도시된 바와 같이, 베어링하우징(441)의 정면측과 배면측을 지지하는 베어링하우징캡(444)에 형성된 절삭홈(444a)으로 안내되되, 선단측 샤프트(420)가 회전하는 방향으로 걸림되어 유동이 제한됨으로써, 선단측 샤프트(420)가 회전되더라도 상기 선단측 샤프트(420)를 지지하는 실린더(442)가 회전되지 못하도록 한다

범퍼(443)는 베어링하우징(441)과 실린더(442) 사이에 구비되어 상기 실린더(442)의 겉면을 감싸는 형태로 구비되고, 베어링하우징(441)에 마련된 내부의 수용공간으로 끼워지는 것으로, 하우징 기능을 수행하는 원통형 형태의 베이스(443a), 베이스절개홈(443b) 및 호형파레트(443c) 를 포함하여 구성된다.

베이스절개홈(443b)은 도 21을 참조하여 설명하면, 원통형으로 이루어진 베이스(443a)의 내주면과 외주면을 연통하도록 정면측과 배면측으로 절개된 형태로 이루어지며, 공기가 흐를 수 있는 공간을 제공한다.

즉 베이스절개홈(443b)을 통해 공기가 흐르는 공간을 제공함으로써, 베이스절개홈(443b)의 내측에서 발생되는 열을 빠르게 낮출 수 있도록 한다.

호형파레트(443c)는 베이스(443a)의 내주면에 정면측과 배면측으로 연통된 형태로 이루어지며, 도 21에 도시된 바와 같이, 외측으로 볼록한 호 형태의 단면을 갖도록 이루어져 베이스(443a)의 내주면과 호형파레트(443c) 사이에 공기가 흐르는 공간이 형성되도록 한다.

이러한 호형파레트(443c)는 도 21에 도시된 바와 같이, 베이스(443a)의 원주 방향을 따라 다수 개 구비될 수 있으며, 설계조건에 따라서는, 베이스(443a)의 정면측과 배면측으로 다수의 열을 이루도록 구비될 수 있음은 물론이다.

베어링하우징캡(444)은 선단측 베어링(440)의 정면측과 배면측 각각에 구비되어 상기 선단측 베어링(440)을 지지하는 기능을 수행한다.

이러한 베어링하우징캡(444)은 링 형태로 이루어져 선단측 샤프트(420)의 외주면에 끼워지도록 구비되며, 선단측 베어링(440)의 정면측과 배면측에 결합되어 상기 선단측 베어링(440)을 보호하는 기능을 수행한다.

나아가, 베어링하우징캡(444)은 도 21을 참조하여 설명하면, 내주연을 따라 내측으로 파여진 형태의 절삭홈(444a)이 하나 이상 형성될 수 있다.

여기에서, 절삭홈(444a)은 도 21에 도시된 바와 같이, 내주면에 내측으로 파여진 형태로 이루어지는 것으로, 실린더(442)의 연장돌기(442b)가 안내되는 공간을 제공한다.

나아가, 절삭홈(444a)은 선단측 베어링(440)의 정면 또는 배면측에서 유입되는 공기가 상기 절삭홈(444a)을 통과하여 범퍼(443)가 배치되는 베어링하우징(441)과 실린더(442) 사이의 공간으로 유입될 수 있도록 한다.

부연하면, 외부로부터 유입되는 공기는 실린더(442)의 절개홈(442a)을 따라 베어링하우징(441)과 실린더(442) 사이의 공간으로 유입되도록 하고, 절삭홈(444a)을 통해서도 함께 유입되도록 함으로써, 상기 공간으로 공기의 유입이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

이러한 구성에 따라, 선단측 베어링(440)은 하나의 베어링하우징캡(444)에 형성된 절삭홈(444a)을 통해 외부 공기가 내측 공간으로 유입되면, 베이스(443a)와 호형파레트(443c) 사이의 공간과 실린더(442)의 절개홈(442a) 및 범퍼(443)의 베이스절개홈(443b)을 통해 공기 유로가 형성되도록 함으로써, 유입된 공기가 다른 하나의 베어링하우징캡(444)에 형성된 절삭홈(444a)을 통해 외부로 배출됨으로써, 공기가 흐르는 유로의 형서으로 인하여 선단측 샤프트(420)의 회전이 지속되더라도 발생되는 열을 효율적으로 낮출 수 있다.

도 22는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 베어링부를 나타낸 사시도이며, 도 23은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 베어링부를 나타낸 분해 사시도이고, 도 24는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 베어링부를 나타낸 배면측 단면도이며, 도 25는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 팬케이싱을 나타낸 배면측 단면도이고, 도 26은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 후단측 샤프트를 나타낸 배면측 단면도이다.

후단측 베어링부(500)는 모터부(100)와 후단부(300) 사이에 구비되며, 모터부(100) 동작시 회전력을 후단측 임펠러(340)로 인가하는 기능을 수행하는 것으로, 팬케이싱(510), 후단측 샤프트(520), 후단 축(530), 팬부재(540), 후단측 베어링(550) 및 배출구(560)를 포함하여 구성된다.

이러한 후단측 베어링부(500)는 선단측 베어링부(400)와 대칭을 이루도록 모터부(100)의 배면측에 결합되되, 모터부(100) 내부 공간의 냉각을 위한 팬부재(540)가 더 구비되어 공기의 흐름을 유도함으로써, 모터부(100)에서 발생되는 열을 낮추는 기능을 수행한다.

팬케이싱(510)은 모터부(100)의 배면측에 결합되는 것으로, 판형부(511), 링형연장부(512) 및 판형연장부(513)를 포함하여 구성된다.

이러한 팬케이싱(510)은 정면측과 배면측으로 관통된 형태로 이루어져 후술되는 후단 축(530)이 관통되도록 구성될 수 있다. 이에, 후술되는 후단 축(530)은 후단측 백플레이트(310)와 팬케이싱(510)의 관통된 공간을 통해 관통되고, 상기 후단 축(530)에 의해 후단측 임펠러(340)는 모터부(100)에 회전 가능하도록 연결되어 구성될 수 있다.

판형부(511)는 팬케이싱(510)의 전면측에 위치하는 것으로, 도 23 및 도 25를 참조하여 설명하면, 정면측과 배면측으로 관통된 관통홀(511a)이 형성되고, 상기 관통홀(511a)에 후술되는 후단측 샤프트(520) 및 후단 축(530)이 관통되며, 팬부재(540)가 위치하는 공간을 제공한다.

이러한 판형부(511)는 판 형태로 이루어지며, 모터부(100)의 모터프레임(150)의 배면측에 볼트결합되어 구비될 수 있다.

이때, 판형부(511)의 관통홀(511a)은 도 25에 도시된 바와 같이, 후술되는 팬부재(540) 일부분이 구비되되, 상기 팬부재(540)의 외주면에 대응되도록 전면측에서 배면측으로 갈수록 직경이 점점 넓어지는 형태의 경사면(511b)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 판형부(511)는 정면측에 외측으로 노출된 형태의 인입돌기(511c)가 형성될 수 있다.

이러한 인입돌기(511c)는 모터부(100)의 모터프레임(150) 배면측에 판형부(511)가 결합되는 과정에서 상기 모터프레임(150)의 내측 공간으로 인입돌기(511c)가 인입되도록 함으로써, 모터부(100) 동작시 구성간 유격에 의한 진동 발생을 최소화할 수 있다.

설계조건에 따라, 인입돌기(511c)의 외경은 모터프레임(150)의 내경과 동일하게 이루어질 수 있음은 물론이다.

링형연장부(512)는 판형부(511) 외주연을 따라 배면측으로 연장된 형태로 이루어져 내부에 수용공간이 마련된다.

이러한 수용공간에는 후술되는 후단측 샤프트(520)와 후단 축(530)이 위치하는 공간을 제공하고, 나아가, 팬부재(540) 동작시 모터부(100) 내의 공기가 배면측으로 이동되는 과정에서 팬부재(540)를 통과하여 상기 수용공간으로 이동된 후 외부로 배출될 수 있도록 한다.

이때, 링형연장부(512) 내의 수용공간은 모터부(100) 내의 뜨거운 공기가 팬부재(540) 동작에 의해 배면측으로 이동된 후, 외부로 배출될 수 있도록 하는 것으로, 바람직하게는, 링형연장부(512)의 측면 일부분은 외부와 연통되도록 관통된 측면개구홀(512a)이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 측면개구홀(512a)은 후술되는 배출구(560)가 결합되어 상기 배출구(560)를 통해 공기가 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.

판형연장부(513)는 링형연장부(512) 외주연을 따라 외측으로 연장된 형태로 이루어진다.

이러한 판형연장부(513)는 후단부(300)의 후단측 백플레이트(310)의 정면측에 배치되되, 상호 볼트결합되도록 구비될 수 있다.

후단측 샤프트(520)는 팬케이싱(510)을 관통하여 모터부(100)의 배면측에 회전 가능하게 결합되는 것으로, 팬지지부(521), 베어링지지부(522) 및 임펠러지지부(523)를 포함하여 구성된다.

팬지지부(521)는 도 26을 참조하여 설명하면, 후단측 샤프트(520)의 정면측에 구비되며, 모터부(100)의 로터(110)와 후술되는 후단 축(530) 외주면 일부분을 감싸도록 구비된다.

이러한 팬지지부(521)는 외주면에 후술되는 팬부재(540)가 결합된다.

이에, 모터부(100) 동작시 후단 축(530)이 회전되면, 후단측 샤프트(520)와 팬부재(540)가 함께 회전되도록 하고, 공기의 흐름을 형성하여 모터부(100) 내의 공기가 배면측으로 이동되도록 함으로써, 모터부(100) 내의 열을 냉각시킬 수 있도록 한다.

베어링지지부(522)는 팬지지부(521)의 배면측으로 연장된 형태로 이루어지는 것으로, 외주면에 후술되는 후단측 베어링(550)이 끼워지는 형태로 구비된다.

이때, 베어링지지부(522)는 도 26을 참조하여 설명하면, 팬지지부(521)의 외경보다 크게 형성되거나 또는 같은 외경을 갖도록 형성될 수 있다.

바람직하게는, 팬지지부(521)의 외경보다 크게 형성되어 팬지지부(521)와 베어링지지부(522) 사이에 단턱이 형성됨에 따라, 팬지지부(521)를 감싸는 형태로 끼워지는 팬부재(540)가 상기 단턱에 걸림되어 배면측으로 밀리는 현상을 방지할 수 있다.

임펠러지지부(523)는 베어링지지부(522)의 배면측으로 연장된 형태로 이루어지며, 외주면에 후단측 임펠러(340)가 끼워지는 형태로 구비된다.

이때, 베어링지지부(522)의 외경은 25를 참조하여 설명하면, 팬지지부(521)의 외경보다 작은 외경을 갖도록 형성될 수 있으며, 회전력을 공유하도록 외주면에 후단측 임펠러(340)가 결합된다.

이에, 모터부(100) 동작시 회전력을 후단측 임펠러(340)로 인가하여 상기 후단측 임펠러(340)가 함께 회전되도록 한다.

한편, 종래 터빈의 구조에서 회전축을 지지하는 베어링과 상기 회전축의 지지점은 팬부재 정면측에서 형성될 뿐만 아니라 베어링의 배면측에서 팬부재와 임펠러가 구비됨에 따라, 베어링 후측으로 회전축의 노출되는 길이가 길어지는 구조로만 구현이 가능하여 지지점으로부터 회전축의 노출되는 길이가 길어져 진동과 소음이 증대되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명에 따른 임펠러와 팬부재 사이에 베어링부가 구비된 저진동 터빈은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 도 26을 참조하여 설명하면, 후단측 샤프트(520)는 정면측에 형성되는 팬지지부(521)에 후술되는 팬부재(540)가 결합되고, 배면측에 형성되는 임펠러지지부(523)에 후단측 임펠러(340)가 결합되되, 팬지지부(521)와 임펠러지지부(523) 사이에 형성되는 베어링지지부(522)에 후술되는 후단측 베어링(550)이 지지하도록 구비됨으로써, 팬부재(540)와 후단측 임펠러(340) 사이를 이격시켜 서로 회전이 이루어지는 팬부재(540)와 후단측 임펠러(340)가 직접 접촉되는 것을 방지하여 진동과 소음을 확실하게 줄여 전력 소비를 최소화할 수 있다.

나아가, 팬지지부(521)의 배면측에 형성되는 베어링지지부(522)가 후술되는 후단측 베어링(550)에 지지됨에 따라, 후단측 샤프트(520)와 후단측 베어링(550)이 지지되는 지지점을 팬부재(540)의 배면측과 후단측 임펠러(340)의 정면측 사이에서 형성되도록 함으로써, 후단측 샤프트(520)의 배면측으로 노출되는 후단 축(530)의 길이, 즉 후단 축(530)이 배면측으로 노출되는 길이를 최소화하는 구현이 가능하여 진동 발생을 최소화할 수 있다.

후단 축(530)은 정면측은 모터부(100)에 연결되고, 배면측은 팬케이싱(510)을 관통하여 노출되되, 노출된 부분은 정면측에 팬부재(540)와 결합되고 배면측에 후단측 임펠러(340)와 결합되며 중간에 후단측 베어링(550)에 지지되는 후단측 샤프트(520)와 결합된다.

이에, 모터부(100) 동작시 후단 축(530)에 연결된 후단측 샤프트(520)가 후단측 베어링(550)에 지지된 상태에서 회전되도록 하며, 팬부재(540)와 후단측 임펠러(340)가 함께 회전되도록 한다.

이때, 후단 축(530)의 끝단은 선단 축(430)의 끝단과 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 즉 후단 축(530)의 끝단에 나사산이 형성되어 임펠러너트(531)가 체결되고, 노즈콘(532)이 결합되어 마감이 이루어지도록 구성될 수 있다.

팬부재(540)는 후단 축(530)에 끼워지며, 후단측 샤프트(520) 외주면을 감싸도록 구비된다.

상세하게는, 후단측 샤프트(520)의 팬지지부(521)에 결합되어 회전력을 공유하도록 구비되며, 이에, 모터부(100) 동작시 함께 회전된다.

이러한 팬부재(540)는 모터부(100) 내로 유입된 외부 공기가 상기 모터부(100)와 팬부재(540)를 순차적으로 통과한 후, 후단측 베어링부(500)에 마련된 수용공간으로 이동되어 후술되는 배출구(560)를 통해 외부로 배출되도록 한다.

즉 팬부재(540) 회전시 모터부(100)를 통과하는 공기의 흐름을 형성함으로써, 모터부(100)의 열을 냉각시켜 과열되는 문제점을 방지할 수 있다.

이때, 팬부재(540)는 도 24를 참조하여 설명하면, 팬지지부(521)의 외주면을 일부분을 감싸도록 구비되는 링 형태의 스페이서(541)가 구비될 수 있다.

이러한 스페이서(541)는 모터부(100)의 로터(110) 배면측과 팬지지부(521)의 정면측 사이에 상호간에 밀착되게 구비되는 것으로, 팬부재(540) 회전시 공기를 정면측에서 배면측으로 이동시키는 과정에서 팬부재(540)가 정면측으로 이동되는 것을 제한하는 기능을 수행한다.

후단측 베어링(550)은 팬부재(540)와 후단측 임펠러(340) 사이에 구비되며, 후단측 샤프트(520)의 외주면을 감싸도록 구비되고, 후단측 샤프트(520)가 회전 가능하도록 지지하는 기능을 수행한다.

이러한 후단측 베어링(550)은 후단측 샤프트(520)가 회전되는 과정에서 마찰을 최소화하고, 진동과 소음 발생을 감소시킬 수 있다.

이때, 후단측 베어링(550)은 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 상기에서 서술한 선단측 베어링(440)과 동일한 형태로 이루어질 수 있으며, 설치되는 방향이 서로 대칭되는 형태로 구비될 수 있다.

즉 후단측 베어링(550)도 선단측 베어링(440)과 동일하게 베어링하우징(441), 실린더(442), 범퍼(443) 및 베어링하우징캡(444)으로 구성되며, 베어링 내측 공간으로 공기가 흐르는 유로가 형성되도록 함으로써, 후단측 샤프트(520)의 회전이 지속되더라도 효율적으로 열을 낮출 수 있는 이점이 있다.

배출구(560)는 팬케이싱(510)의 링형연장부(512)에 형성된 측면개구홀(512a)과 연통되도록 결합되어 상기 팬케이싱(510)에 마련된 수용공간으로 유입된 공기가 상기 배출구(560)를 통해 배출되도록 하는 기능을 수행한다.

즉 배출구(560)는 팬부재(540) 동작시 모터부(100)의 열을 식히기 위하여 모터부(100) 내로 유입된 공기가 상기 모터부(100)를 통과한 후, 외부로 배출되도록 하는 기능을 수행한다.

도 27은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 트러스트 베어링을 나타낸 사시도이며, 도 28은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 트러스트 베어링의 분해 사시도이다.

트러스트 디스크(600)는 도 18, 도 27 및 도 28을 참조하여 설명하면, 선단부(200)와 선단측 베어링부(400) 사이에는 트러스트 디스크(600)가 구비되는 것으로, 정면측과 배면측 각각에 구비되어 상기 트러스트 디스크(600)를 지지하는 트러스트 베어링(610)을 포함하여 구성된다.

이러한 트러스트 디스크(600)는 선단 축(430)이 관통되도록 정면측과 배면측으로 관통된 형태로 이루어지되, 판 형태로 이루어져 배면측에 선단측 샤프트(420)가 걸림되도록 한다.

이에, 팬부재(540) 회전시 공기를 정면측에서 배면측으로 이동시키는 과정에서 팬부재(540)와 결합되는 후단측 샤프트(520), 상기 후단측 샤프트(520)와 결합되는 후단 축(530), 상기 후단 축(530)과 결합되는 모터부(100)의 로터(110) 및 상기 로터(110)의 정면측에 결합되는 선단측 샤프트(420) 등의 구성을 정면측에서 지지하여 상기 구성들이 정면측으로 이동되는 현상을 방지함으로써, 안정된 상태에서 모터부(100)가 동작되도록 할 수 있다.

트러스트 베어링(610)은 트러스트 디스크(600)의 정면측과 배면측에 각각 설치되는 것으로, 베이스판(611), 가이드(612), 범퍼포일(613) 및 커버포일(614)을 포함하여 구성된다.

이러한 트러스트 베어링(610)은 선단 축(430)이 관통되도록 정면측과 배면측으로 관통된 형태로 이루어지되, 판 형태로 이루어져 트러스트 디스크(600)의 정면측과 배면측에 밀착되어 구비된다.

베이스판(611)은 도 27 및 도 28을 참조하여 설명하면, 중간에 정면측과 배면측으로 관통된 중앙홀(611a)이 형성되고, 외주연에 내측으로 파여진 형태의 결합홈(611b)이 서로 이격되어 복수 개 형성되며, 중앙홀(611a)부터 방사상으로 복수 개의 방열슬릿(611c)이 형성된다.

이러한 베이스판(611)의 일측면에는 도 28에 도시된 바와 같이, 가이드(612), 범퍼포일(613) 및 커버포일(614)이 순차적으로 결합되어 적층된 형태로 이루어진다.

보다 상세하게는, 소정의 지름을 가지는 원판 모양으로 형성되며, 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 결합홈(611b)이 형성되는 부분은 외측으로 돌출되되, 돌출된 부분의 일부분이 내측으로 절삭되어 결합홈(611b)이 형성되고, 이러한 결합홈(611b)은 트러스트 디스크(600)의 정면측과 배면측 각각에 트러스트 베어링(610)이 고정되어 설치될 수 있도록 한다.

또한, 베이스판(611)에 형성된 복수 개의 방열슬릿(611c)은 공기가 통과하는 유로를 제공하고, 이러한 방열슬릿(611c)을 따라 마찰로 인한 열이 베이스판(611)의 외측 또는 중앙홀(611a)로 이동되어 용이하게 방출되도록 한다.

이때, 방열슬릿(611c)은 각각 복수 개로 구성되는 가이드(612), 범퍼포일(613) 및 커버포일(614)이 베이스판(611)의 일측면에 결합되는 경우, 서로 이격된 공간에 위치하도록, 즉 트러스트 베어링(610)의 정면측과 배면측으로 연통된 형태가 유지되도록 함으로써, 공기가 흐르는 공간을 확보하여 마찰로 인한 열이 더욱더 원활하게 방출되도록 하는 효과가 있다.

가이드(612)는 도 28을 참조하여 설명하면, 베이스판(611)과 커버포일(614) 사이에 구비되며, 범퍼포일(613)과는 동일 선상에 배치된다.

나아가, 가이드(612)는 방열슬릿(611c)이 정면측과 배면측으로 연통된 형태가 유지되도록 사익 방열슬릿(611c)을 커버하지 않으면서 베이스판(611)의 일측면에 결합된다.

이때, 가이드(612)는 도 28에 도시된 바와 같이, 복수 개 구비되는 것이 바람직하며, 복수 개의 커버포일(614) 각각이 하나의 가이드(612) 일측면에 결합됨에 따라, 베이스판(611)과 커버포일(614) 사이에 구비되는 가이드(612)에 의해 서로 이격되는 공간이 확보되도록 하며, 상기 공간에 물결 형태의 단면으로 이루어진 범퍼포일(613)이 배치되는 공간을 마련해준다.

범퍼포일(613)은 베이스판(611)과 커버포일(614) 사이에 구비되는 것으로, 중앙홀(611a)을 기준으로 방사 형태로 구비되되, 서로 이격되어 복수 개로 구성된다.

이러한 범퍼포일(613)은 물결 형태의 단면으로 이루어지되, 중앙홀(611a)을 시작으로 외측으로 연통된 형태로 이루어진다.

이때, 복수 개 의 범퍼포일(613) 각각은 도 28에 도시된 바와 같이, 정면측과 배면측으로 관통된 방열절개홈(613a)이 형성될 수 있다.

이러한 방열절개홈(613a)은 공기 유로를 확보하기 위한 것으로, 중앙홀(611a)로부터 물결 형태에 의한 범퍼포일(613)을 통해 트러스트 베어링(610) 외측으로 공기가 이송될 수 있는 공기 유로를 확보하는 동시에, 방열절개홈(613a)에 의해 범퍼포일(613)의 일측으로도 공기 유로가 형성되도록 함으로써, 외부로부터 유입된 공기가 트러스트 베어링(610)을 통과하는 과정에서 마찰에 의해 발생된 열을 용이하게 냉각시킬 수 있도록 한다.

커버포일(614)은 도 27 및 도 28을 참조하여 설명하면, 복수 개 구비되는 범퍼포일(613)의 일측면을 커버하도록 결합되는 것으로, 범퍼포일(613)에 대응되도록 서로 이격되어 복수 개로 구비된다.

한편, 트러스트 베어링(610)은 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이, 베이스판(611)의 일측에 가이드(612), 범퍼포일(613) 및 커버포일(614)이 적층되어 결합된 예를 도시하였으나, 트러스트 디스크(600)의 정면측과 배면측 각각에 트러스트 베어링(610)이 구비되는 경우, 동일한 구성으로 이루어진 트러스트 베어링(610)이 서로 마주보도록 대칭된 형태로 배치되어 구비될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 트러스트 디스크(600)의 정면측에 구비되는 트러스트 베어링(610)은 범퍼포일(613)과 커버포일(614)이 베이스판(611)의 배면측에 구비된 형태로 결합되며, 트러스트 디스크(600)의 배면측에 구비되는 트러스트 베어링(610)은 범퍼포일(613)과 커버포일(614)이 베이스판(611)의 정면측에 구비된 형태로 결합될 수 있다.

이하, 모터부(100)가 냉각되는 예를 도 29 및 도 30을 참조하여 설명한다.

도 29는 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 쿨링가이드를 통해 공기가 유입되어 냉각이 이루어지는 예를 나타낸 단면도이며, 도 30은 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈에서 선단측 백플레이트와 베어링서포트 사이에 형성되는 공기 유로를 통해 공기가 유입되어 냉각이 이루어지는 예를 나타낸 도면이다.

외부로부터 공기가 유입되어 냉각이 이루어지는 일 실시예를 도 29를 참조하여 설명하면, 먼저, 쿨링가이드(160)에 의해 냉각이 이루어지는 경우, 모터부(100) 동작시 팬부재(540)가 회전되면, 쿨링가이드(160)의 연통홀(161)과 모터프레임(150)의 주입홀(151)을 통해 외부의 공기가 모터부(100) 내측 공간으로 유입된다.

다음으로, 모터부(100) 내측으로 유입된 공기 중 일부는 베어링서포트(410)에 형성된 공기통과홀(411)을 통과하여 트러스트 디스크(600)가 구비된 공간으로 이동되고, 트러스트 베어링(610)을 통과하면서 상기 트러스트 베어링(610)을 냉각시킨 후, 모터부(100) 내측 공간으로 이송되어 냉각이 이루어지도록 한다.

또한, 쿨링가이드(612)를 통해 유입된 외부 공기 중 나머지 일부는 모터부(100) 내측 공간으로 바로 이송되어 냉각이 이루어지도록 한다.

다음으로, 모터부(100)를 통과한 공기는 팬부재(540)를 통과하여 링형연장부(512)에 마련된 수용공간으로 이동된 후, 상기 링형연장부(512)의 측면개구홀(512a)을 통과하여 배출구(560)를 통해 외부로 배출된다.

즉 도 29는 쿨링가이드(612)를 통해 유입된 외부 공기가 터빈 내부에 형성되는 공기 유로에 의해 트러스트 베어링(610)과 모터부(100) 내측 공간을 이동하면서 냉각이 이루어지도록 함으로써, 모터부(100) 동작시 정면측과 배면측 각각에 구비된 선단측 임펠러(240)와 후단측 임펠러(340)의 회전에 의해 유체의 흐름을 제어하는 동시에, 팬부재(540)가 회전되되어 모터부(100)의 과열을 방지할 수 있다.

외부로부터 공기가 유입되어 냉각이 이루어지는 다른 실시예를 도 30을 참조하여 설명하면, 먼저, 백플레이트(210)와 베어링서포트(410) 사이에 형성된 공기흡입홀(212)을 이용하여 공기가 유입되어 냉각이 이루어지는 경우, 상기 공기흡입홀(212)을 통해 외부의 공기가 모터부(100) 내측 공간으로 유입된다.

다음으로, 모터부(100) 내측으로 유입된 공기 중 일부는 바로 트러스트 디스크(600)가 구비된 공간으로 이동되고, 트러스트 베어링(610)을 통과하면서 상기 트러스트 베어링(610)을 냉각시킨 후, 모터부(100) 내측 공간으로 이송되어 냉각이 이루어지도록 한다.

나아가, 쿨링가이드(612)를 통해 유입된 외부 공기 중 나머지 일부는 베어링서포트(410)에 형성된 공기통과홀(411)을 통과하여 모터부(100) 내측 공간으로 이송되어 냉각이 이루어지도록 한다.

다음으로, 모터부(100)를 통과한 공기는 팬부재(540)를 통과하여 링형연장부(512)에 마련된 수용공간으로 이동된 후, 상기 링형연장부(512)의 측면개구홀(512a)을 통과하여 배출구(560)를 통해 외부로 배출된다.

즉 도 30은 백플레이트(210)와 베어링서포트(410) 사이에 형성된 공기흡입홀(212)을 통해 유입된 외부 공기가 터빈 내부에 형성되는 공기 유로에 의해 트러스트 베어링(610)과 모터부(100) 내측 공간을 이동하면서 냉각이 이루어지도록 함으로써, 모터부(100) 동작시 정면측과 배면측 각각에 구비된 선단측 임펠러(240)와 후단측 임펠러(340)의 회전에 의해 유체의 흐름을 제어하는 동시에, 팬부재(540)가 회전되되어 모터부(100)의 과열을 방지할 수 있다.

한편, 도 29 및 도 30에 구성된 외부 공기가 유입되는 실시예를 각각 기재하였으나, 설계조건에 따라서는 쿨링가이드(160)의 연통홀(161)을 통해 외부 공기가 유입되도록 구성되거나 또는 공기흡입홀(212)을 통해 외부 공기가 유입되도록 구성되거나 또는 두가지 실시예가 모두 적용되어 구성될 수 있음은 물론이다.

나아가, 공기의 유입을 위해 연통홀(161)과 공기흡입홀(212)이 모두 구성되는 경우, 커버부(162)와 연통부(163)로 구성된 쿨링가이드(160)의 설치 방향을 변경하여 선택적으로 연통홀(161)을 개방시키거나 또는 차단함으로써, 공기 유로의 확장 또는 축소시켜 공기가 유입되는 양을 조절하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

이러한 구성에 따라, 본 발명에 따른 냉각 공기 유로가 구비된 터빈은 외부에서 공기가 유입되는 공간을 형성하고, 상기 공간을 통해 유입된 공기가 모터부(100)를 통과한 후, 후단측 베어링부(500)에 구비되는 배출구(560)를 통해 외부로 배출되도록 하는 공기 유로를 형성함으로써, 모터부(100)의 냉각 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 모터부(100)의 양측에 구비되는 선단측 샤프트(420)와 후단측 샤프트(520)를 각각 지지하는 선단측 베어링(440)과 후단측 베어링(550) 내에 공기가 통과할 수 있도록 공기 유로를 형성함으로써, 샤프트와 상기 샤프트의 회전력을 지지하는 베어링의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 모터부(100) 내측으로 공기가 유입되는 공간을 복수로 형성하되, 모터의 마력수에 따라 하나의 공기 유로를 형성하거나 또는 다른 하나의 공기 유로를 형성하거나 또는 복수의 공기 유로를 형성함으로써, 공기의 유입량을 용이하게 조절할 수 있다.

한편, 첨부된 도 1 내지 도 30은 외부로부터 흡입된 유체를 토출구 측으로 이동시켜 외부로 배출되도록 하는 볼류트케이싱이 양측에 각각 구비된 양방향터빈의 형태를 도시하였으나, 설계조건에 따라서는, 모터부(100), 선단부(200), 선단측 베어링부(400), 후단측 베어링부(500) 및 트러스트 디스크(600)로 구성된 단방향터빈으로도 구성될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 후단부(300)의 구성이 생략된 단방향터빈으로도 구성이 가능하며, 양방향터빈과 동일한 공기 유로를 형성함에 따라, 모터 동작시 열을 효율적으로 낮출 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.

100 : 모터부 110 : 로터
120 : 스테이터코일 130 : 스테이터코어
140 : 쿨링프레임 141 : 직선형리브
142 : 방사형리브 150 : 모터프레임
151 : 주입홀 160 : 쿨링가이드
161 : 연통홀 161 : 커버부
162 : 연통부
200 : 선단부 210 : 선단측 백플레이트
211 : 방사형돌기 212 : 공기흡입홀
220 : 선단측 볼류트케이싱 230 : 선단측 슈라우드
240 : 선단측 임펠러 250 : 선단측 유량계
300 : 후단부 310 : 후단측 백플레이트
320 : 후단측 볼류트케이싱 330 : 후단측 슈라우드
340 : 후단측 임펠러 350 : 후단측 유량계
400 : 선단측 베어링부 410 : 베어링서포트
411 : 공기통과홀 420 : 선단측 샤프트
430 : 선단 축 440 : 선단측 베어링
441 : 베어링하우징 442 : 실린더
442a : 절개홈 442b : 연장돌기
443 : 범퍼 443a : 베이스
443b : 베이스절개홈 443c : 호형파레트
444 : 베어링하우징캡 444a : 절삭홈
500 : 후단측 베어링부 510 : 팬케이싱
511 : 판형부 511a : 관통홀
511b : 경사면 511c : 인입돌기
512 : 링형연장부 512a : 측면개구홀
513 : 판형연결부 520 : 후단측 샤프트
521 : 팬지지부 522 : 베어링지지부
523 : 임펠러지지부 530 : 후단 축
531 : 임펠러너트 532 : 노즈콘
540 : 팬부재 541 : 스페이서
550 : 후단측 베어링 560 : 배출구
600 : 트러스트 디스크 610 : 트러스트 베어링
611 : 베이스판 611a : 중앙홀
611b : 결합홈 611c : 방열슬릿
612 : 가이드 613 : 범프포일
613a : 방열절개홈 614 : 커버포일

Claims (10)

1. 모터부(100);
   상기 모터부(100)의 정면측에 구비되며, 선단측 임펠러(240)의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 선단부(200);
   상기 모터부(100)의 배면측에 구비되며, 후단측 임펠러(340)의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 후단부(300);
   상기 모터부(100)와 선단부(200) 사이에 구비되며, 모터부(100) 동작시 회전력을 선단측 임펠러(240)로 인가하는 선단측 베어링부(400); 및
   상기 모터부(100)와 후단부(300) 사이에 구비되며, 모터부(100) 동작시 회전력을 후단측 임펠러(340)와 팬부재(540)로 인가하는 후단측 베어링부(500);를 포함하여 구성되되,
   상기 모터부(100)는
   내측에 회전 가능하게 배치되는 로터(110);
   상기 로터(110) 외주면에 구비되는 스테이터코일(120);
   상기 스테이터코일(120)이 권선되는 스테이터코어(130);
   상기 스테이터코어(130)의 외주면을 감싸도록 구비되는 쿨링프레임(140);
   상기 로터(110), 스테이터코일(120), 스테이터코어 및 쿨링프레임(140)이 구비되도록 내부에 수용공간이 마련되며, 외부와 연통되도록 주입홀(151)이 형성된 원통형의 모터프레임(150); 및
   상기 모터프레임(150)의 외주면을 따라 인접하도록 구비되며, 다수 개의 연통홀(161)이 형성된 쿨링가이드(160);를 포함하여 구성되고,
   상기 선단부(200)는
   상기 선단측 베어링부(400)의 정면측에 결합되는 선단측 백플레이트(210);를 포함하여 구성되며,
   상기 선단측 베어링부(400)는
   정면측에 구비되어 모터부(100)의 정면측에 결합되며, 상기 선단측 백플레이트(210)의 배면측에 밀착되는 베어링서포트(410);를 포함하여 구성되고,
   상기 선단측 백플레이트(210)는
   후단측면에 돌출되어 서로 이격되도록 다수 개 구비되며, 상기 베어링서포트(410)의 정면측에 밀착되는 방사형돌기(211); 및
   다수 개의 방사형돌기(211) 사이사이의 공간에 형성된 공기흡입홀(212);을 포함하여 구성되며,
   상기 베어링서포트(410)는
   정면측과 배면측으로 관통된 형태의 공기통과홀(411);을 포함하여 구성되되,
   상기 공기흡입홀(212)을 통해 외부로부터 유입된 공기는 공기통과홀(411)을 통과하여 모터부(100) 내측 공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.
   
2. 모터부(100);
   상기 모터부(100)의 정면측에 구비되며, 선단측 임펠러(240)의 동작에 의해 외부로부터 유입된 유체가 통과한 후 배출되도록 하는 선단부(200);
   상기 모터부(100)와 선단부(200) 사이에 구비되며, 모터부(100) 동작시 회전력을 선단측 임펠러(240)로 인가하는 선단측 베어링부(400); 및
   상기 모터부(100)의 배면측에 구비되며, 모터부(100) 동작시 회전력을 팬부재(540)로 인가하는 후단측 베어링부(500);를 포함하여 구성되되,
   상기 모터부(100)는
   내측에 회전 가능하게 배치되는 로터(110);
   상기 로터(110) 외주면에 구비되는 스테이터코일(120);
   상기 스테이터코일(120)이 권선되는 스테이터코어(130);
   상기 스테이터코어(130)의 외주면을 감싸도록 구비되는 쿨링프레임(140);
   상기 로터(110), 스테이터코일(120), 스테이터코어 및 쿨링프레임(140)이 구비되도록 내부에 수용공간이 마련되며, 외부와 연통되도록 주입홀(151)이 형성된 원통형의 모터프레임(150); 및
   상기 모터프레임(150)의 외주면을 따라 인접하도록 구비되며, 다수 개의 연통홀(161)이 형성된 쿨링가이드(160);를 포함하여 구성되고,
   상기 선단부(200)는
   상기 선단측 베어링부(400)의 정면측에 결합되는 선단측 백플레이트(210);를 포함하여 구성되며,
   상기 선단측 베어링부(400)는
   정면측에 구비되어 모터부(100)의 정면측에 결합되며, 상기 선단측 백플레이트(210)의 배면측에 밀착되는 베어링서포트(410);를 포함하여 구성되고,
   상기 선단측 백플레이트(210)는
   후단측면에 돌출되어 서로 이격되도록 다수 개 구비되며, 상기 베어링서포트(410)의 정면측에 밀착되는 방사형돌기(211); 및
   다수 개의 방사형돌기(211) 사이사이의 공간에 형성된 공기흡입홀(212);을 포함하여 구성되며,
   상기 베어링서포트(410)는
   정면측과 배면측으로 관통된 형태의 공기통과홀(411);을 포함하여 구성되되,
   상기 공기흡입홀(212)을 통해 외부로부터 유입된 공기는 공기통과홀(411)을 통과하여 모터부(100) 내측 공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.
   
3. 청구항 1 또는 2 중 선택된 한 항에 있어서,
   상기 쿨링프레임(140)은
   정면측과 배면측으로 연통된 공기 유로가 형성되도록 정면측과 배면측으로 길고, 폭이 좁은 다수 개의 리브가 외주면에 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 쿨링프레임(140)은
   원통 형태의 쿨링프레임(140) 외주면의 상측, 하측, 좌측 및 우측 각각으로 돌출된 형태로 이루어진 직선형리브(141)가 다수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 쿨링프레임(140)은
   외주면에 형성되되, 원통 형태의 쿨링프레임(140) 중심점을 기점으로 방사 형태로 돌출된 방선형리브(142)가 다수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.
   
6. 청구항 1 또는 2 중 선택된 한 항에 있어서,
   상기 쿨링가이드(160)는
   정면측과 배면측 각각에 연통홀(161)이 형성되지 않은 커버부(162)와 다수 개의 연통홀(161)이 서로 이격되어 형성된 연통부(163)로 구성되되,
   상기 모터프레임(150)에 설치되는 방향에 따라 상기 주입홀(151)과 연통홀(161)이 서로 연통되도록 하거나 또는 커버부(162)에 의해 주입홀(151)이 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1 또는 2 중 선택된 한 항에 있어서,
   상기 선단측 베어링부(400)는
   상기 모터부(100)의 정면측에 회전 가능하게 결합되는 선단측 샤프트(420)의 외주면을 감싸도록 구비되어 상기 선단측 샤프트(420)가 회전 가능하도록 지지하는 선단측 베어링(440);을 포함하여 구성되며,
   상기 후단측 베어링부(500)는
   상기 모터부(100)의 배면측에 회전 가능하게 결합되는 선단측 샤프트(420)의 외주면을 감싸도록 구비되어 상기 선단측 샤프트(420)가 회전 가능하도록 지지하는 후단측 베어링;을 포함하여 구성되되,
   상기 선단측 베어링(440) 또는 후단측 베어링(550)은 각각
   내부에 수용공간이 마련된 원통형 형태의 베어링하우징(441);
   상기 베어링하우징(441) 내부에 마련된 수용공간으로 끼워지는 실린더(442);
   상기 베어링하우징(441)과 실린더(442) 사이에 구비되며, 베어링하우징(441)과 실린더(442) 사이에 정면측과 배면측으로 연통되어 공기 유로가 형성되도록 하는 호형파레트(443c)가 구비된 범퍼(443); 및
   상기 베어링하우징(441)의 정면측과 배면측 각각에 구비되며, 절삭홈(444a)을 통해 외부와 호형파레트(443c)에 의해 형성된 공기 유로가 연통되도록 하는 베어링하우징캡(444);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 실린더(442)는
    원통형으로 이루어진 실린더(442)의 내주면과 외주면을 연통하도록 정면측과 배면측으로 절개된 형태의 절개홈(442a); 및
    정면측과 배면측으로 각각 연장된 형태로 구비된 연장돌기(442b);
    를 포함하여 구성되며,
    상기 범퍼(443)는
    원통형으로 이루어진 베이스(443a); 및
    상기 베이스(443a)의 내주면과 외주면을 연통하도록 정면측과 배면측으로 절개된 베이스절개홈(443b);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 유로가 구비된 터빈.

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