KR19990054842A - 터보 압축기의 구동축 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 구동축 지지구조에 관한 것으로, 종래에는 구동축을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링과 구동축을 반경방향으로 지지하는 저어널 베어링이 별도의 부품으로 각각 결합되어 있어, 회전하는 구동축을 지지해야 하는 정밀부품의 부품수를 증가시킬 뿐만 아니라 조립시 조립공정이 복잡해지는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 구동축 회전시 축방향과 반경방향으로 작용하느 힘을 동시에 지지할 수 있는 양방향 지지수단에 의해 구동축을 지지하도록 함으로써 구동축이 안정적인 상탠로 원활하게 회전하게 되어 부품의 파손 및 진동 소음 발생을 방지하게 되고, 또한 구조를 간소화 하고 부품수를 줄임으로써 조립 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 구동축 지지구조

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로, 특히 구조를 간소화할 뿐만 아니라 부품수를 감소시킬 수 있도록 한 터보 압축기의 구동축 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매가스등의 기체를 압축하는 기계이다. 상기 압축기는 냉동사이클을 구현한 냉동/공조사이클장치를 구성하는 중요한 요소로, 날개차나 로터의 회전운동 또는 피스톤의 왕복운동으로 기체를 압축하게 된다.

도 1은 본 출원인이 특허 출원 P97-64567호로 선출원한 바 있는 터보 압축기(일명;원심 압축기)를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 흡입구(1)를 갖는 제 1압축실(10)과 토출구(21)를 갖는 제 2압축실(20)이 양측에 각각 형성되고 중앙에 모터실(30)이 형성되어 상기 제 1압축실(10)과 제 2압축실(20)을 연통시킴과 더불어 상기 모터실(30)과 연통되도록 형성된 가스유로(40)를 구비하여 이루어진 밀폐용기(100)와, 상기 모터실(30)에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터(200)와, 일측 단부가 상기 제 1압축실(10)에 삽입되고 타측 단부가 상기 제 2압축실(20)에 삽입되고 상기 구동모터(200)에 결합되어 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축(300)과, 상기 제 1압축실(10)에서 회전가능하도록 구동축(300)의 일측 단부에 결합되어 흡입구(1)로 유입되는 가스를 1차 압축하여 가스유로(40)를 통해 제 2압축실(20)로 유동시키는 제 1임펠러(400)와, 상기 제 2압축실(20)에서 회전가능하도록 구동축(300)의 타측 단부에 결합되어 1차 압축되어 제 2압축실(20)로 유입된 가스를 2차 압축하여 토출구(21)로 토출시키는 제 2임펠러(500)를 포함하여 구성된다.

상기 밀폐용기(100)에 형성된 모터실(30)은 소정의 직경과 길이를 갖는 원통형으로 형성되며, 상기 모터실(30)의 양측으로 제 1압축실(10)과 제 2압축실(20)이 각각 형성도니다. 상기 가스유로(40)는 상기 모터실(30)의 측부에 걸쳐 형성되며, 가스유로(40)와 모터실(30)사이에는 상기 제 1압축실(10)에서 가스유로(40)로 유입된 가스중 일부를 모터실(30)내로 유입시키는 유입통공(50)과, 상기 유입통공(50)을 통해 모터실(30)로 유입된 가스가 구동모터(200)을 냉각시킨 다음 상기 가스유로(40)로 다시 유출시키는 유출통공(60)이 형성된다. 또한 상기 모터실(30)의 양측면에는 구동축(300)의 양단부가 각각 삽입되는 축삽입공(70)이 각각 형성되며, 이 축삽입공(70)은 제 1압축실(10)과 제 2압축실(20)에 각각 연통된다. 상기 흡입구(1)에는 냉동 /공조 사이클을 구성하는 증발기(미도시)에서 유입된 냉매 가스를 건조시키는 어큐뮬레이터(600)와 연결되며, 상기 토출구(21)는 응축기(미도시)와 연통되어 있다.

상기 제 1압축실(10)은 흡입구(1)와 연통되어 흡입가스를 유도하는 인듀서뷰(2)와, 상기 인듀서부(2)와 연통되며 상기 제 1임펠러(400)가 삽입되어 흡입되는 가스의 운동에너지를 증가시켜주는 제 1임펠러실(3)과, 상기 제 1임펠러실(3)과 가스유로(40)를 연통시키며 증가된 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시켜 가스유로(40)로 유도하는 베인디퓨져부(4) 및 볼류트부(5)로 이루어진다.

상기 제 2압축실(20)은 상기 가스유로(40)와 연통되어 1차 압축된 가스를 유도하는 인듀서부(22)와, 상기 인듀서부(22)와 연통되며 상기 제 2임펠러(500)가 삽입되어 유입되는 가스의 운동에너지를 증가시켜주는 제2임펠러실(23)과, 상기 제 2임펠러실(23)과 토출구(21)를 연통시키며 증가된 가스의 운동에너지를 정압으로 변화시켜 토출구(21)로 내보내는 베인디퓨져부(24) 및 볼류트부(25)로 이루어진다.

상기 구동모터(200)는 모터실(30)의 내부에 결합되는 비엘디시 모터(Arushless DC MOTER)로 이루어지며, 이 레이디얼 타입의 비엘디시 모터는 회전자부와 고정자부로 구성된다.

상기한 바와 같은 터보 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 터보 압축기는 구동모터(200)에 전류가 인가되면 구동모터(200)가 작동함과 더불어 구동모터(200)의 구동력이 구동축(300)에 전달되어 구동축(300)이 회전하게 된다. 상기 구동축(300)의 회전에 의해 구동축(300)의 양단부에 결합된 제 1임펠러(400)와 제2임펠러(500)가 각각 회전하게 된다. 상기 제 1임펠러(400)와 제 2임펠러(500)의 회전력에 의해 어큐뮬레이터(600)를 통과한 냉매 가스가 흡입구(1)를 통해 제 1압축실(10)로 유입되어 1차 압축되고, 이 1차 압축된 냉매가스는 가스유로(40)를 통해 제 2압축실(20)로 유입되며, 이 제 2압축실(20)로 유입된 1차 압축된 냉매 가스는 제 2압축실(20)에서 2차 압축되어 토출구(21)를 통해 토출된다. 이 2차 압축되어 토출된 냉매 가스는 냉동/공조사이클을 구성하는 응축기(미도시)로 유출된다.

그리고 상기 구동모터(200)가 고속으로 회전시 구동모터(200)의 손실에 의해 열을 발생하게 되며, 이 발생된 열은 제 1압축실(10)에서 1차 압축되어 가스유로(40)를 흐르는 냉매 가스의 일부가 유입통공(50)을 통해 모터실(30)로 유입되어 구동모터(200)를 냉각한 다음 유출통공(60)을 통해 가스유로(40)로 흐르면서 구동모터(200)를 냉각하게 된다

한편, 상기 제 1,2압축실(10,20)에서 각각 회전하면서 냉매 가스를 압축하는 제 1,2임펠러(400,500)가 양단부에 결합된 구동축(300)은 제 1압축실(10)내의 압력과 제 2압축실(20)내의 압력차로 인하여 축방향으로 힘을 받게 될 뿐만 아니라 구동축(300) 자체의 하중에 의해 반경방향으로 힘을 받게 되어 구동축(300)의 회전이 원활하지 못하게 되므로 구동축(300)을 축방향과 반경방향으로 지지해 주어야 한다.

상기 구동축(300)을 지지하기 위한 종래의 구조는 상기 구동축의 양단부에 축방햐의 힘을 지지하는 스러스트 베어링(700)이 결합되고, 또한 상기 구동모터(200)의 양측에 위치하도록 구동축(200)에 반경방향으로 지지하는 레이디얼 베어링(800)이 결합되어 구동축(300)을 지지하는 구조로 되어 있다. 상기 스러스트 베어링(700)은 모터실(30)을 이루는 양측면에 접촉되도록 구동축(300)의 양측에 결합되어 모터실(30)의 양측면과 베어링면을 이루게 된다. 그리고 상기 레이디얼 베어링(800)은 저어널 베어링이 사용된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 구동축 지지구조는 구동축(300)을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링(700)과 구동축(300)을 반경방향으로 지지하는 저어널 베어링(800)이 별도의 부품으로 각각 결합되어 있어, 회전하는 구동축을 지지해야 하는 정밀 부품의 부품수를 증가시킬 뿐만 아니라 조립시 조립 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 구조를 간소화 할 뿐 만 아니라 부품수를 감소시킬 수 있도록 한 터보 압축기의 구동축 지지구조를 제공함에 있다.

제 1도는 일반적인 터보 압축기의 도시한 단면도,

제 2도는 종래 터보 압축기의 구동축 지지구조를 부분도시한 단면도,

제 3도는 본 발명의 구동축 지지구조가 장착된 터보 압축기의 단면도

제 4도는 본 발명의 터보 압축기의 구동축 지지구조를 부분 확대하여 도시한 단면도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 흡입구 10: 제 1압축실

20: 제 2압축실 21: 토출구

30: 모터실 40: 가스유로

100: 밀폐용기 200: 구동모터

300: 구동축 310: 구동축 지지홈

311: 지지홈 수직면 312: 수직홈 수평면

400: 제 1임펠러 500: 제 2임펠러

900: 일체형 베어링 910: 일체형 베어링 지지돌기

911: 지지돌기 수직면 912: 지지돌기 수평면

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 흡입구를 갖는 제 1압축실과 토출구를 갖는 제 2압축실이 양측에 각각 형성되고 중앙에 모터실이 형성되며 상기 제 1압축실과 제 2압축실을 연통시킴과 더불어 상기 머터실과 연통되도록 형성된 가스유로를 구비하여 이루어진 밀폐용기와, 상기 모터실에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터와, 일측 단부가 상기 제 1압축실에 삽입괴고 타측 단부가 상기 제 2압축실에 삽입되고 상기 구동모터에 결합되어 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과, 상기 제 1압축실에서 회전가능하도록 구동축의 일측 단부에 결합되어 흡입구로 유입되는 가스를 1차 압축하여 가스유로를 통해 제 2압축실로 유동시키는 제 1임펠러와, 상기 제 2압축실에서 회전가능하도록 구동축의 타측 단부에 결합되어 1차 압축되어 제 2압축실로 유입된 가스를 2차 압축하여 토출구로 토출시키는 제 2임펠러를 포함하여 구성된 터보 압축기에 있어서; 상기 구동축을 축방향과 반경방향으로 동시에 지지하는 양방향 지지수단이 구동모터의 양측에 각각 위치하도록 구동축에 설치되어 이루어짐을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축 지지구조가 제공된다.

상기 양방향 지지수단은 구동축의 외주면에 지지홈이 형성되며, 내주면에 상기 지지홈과 형합되는 지지돌기가 형성되어 상기 모터실의 내부에 고정, 결합되는 일체형 베어링으로 이루어짐을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축 지지구조가 제공된다.

상기 지지홈과 지지돌기의 단면 형상은 구동축에 수직방향으로 형성된 양측 수직면 과 상기 구동축에 수평방향으로 형성된 수평면으로 이루어짐을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축 지지구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기의 축 베어링 제작방법을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 흡입구(1)를 갖는 제 1압축실(10)과 토출구(21)를 갖는 제 2압축실(20)이 양측에 각각 형성되고 중앙에 모터실(30)이 형성되며 상기 제 1압축실(10)과 제 2압축실(20)을 연통시킴과 더불어 상기 모터실(30)과 연통되도록 형성된 가스유로(40)를 구비하여 이루어진 밀폐용기(100)와, 상기 모터실(30)에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터(200)와, 일측 단부가 상기 제 1압축실(10)에 삽입되고 타측 단부가 상기 제 2압축실(20)에 삽입되도록 상기 구동모터(200)에 결합되어 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축(300)과, 상기 제 1압축실(10)에서 회전가능하도록 구동축(300)의 일측 단부에 결합되어 흡입구(1)로 유입되는 가스를 1차 압축하여 가스유로(40)를 통해 제 2압축실(20)로 유동시키는 제 1임펠러(400)와, 상기 제 2압축실(20)에서 회전가능하도록 구동축(300)의 타측 단부에 결합되어 1차 압축되어 제 2압축실(20)로 유입된 가스를 2차 압축하여 토출구(21)로 토출시키는 제 2임펠러(500)를 포함하여 구성됨은 종래와 유사하다.그리고 상기 구동축(300)을 축방향과 반경방향으로 동시에 지지하는 양방향 지지수단이 구동모터(200)의 양측에 각각 위치하도록 구동축(300)에 설치되어 이루어진다.

상기 양방향 지지수단은, 도 4에 도시한 바와 같이, 구동축(300)의 외주면에 지지홈(310)이 형성되며, 내주면에 상기 지지홈(310)과 형합되는 지지돌기(910)가 형성 되어 상기 모터실(30)의 내부에 고정, 결합되는 일체형 베어링(900)으로 이루어진다.

상기 지지홈ㅇ(310)은구동축(300)의 외주면 둘레에 걸쳐 소정의 폭과 깊이로 갖도록 형성되며, 상기 지지홈(310)의 단면 형상은 구동축(300)에 수직방향으로 형성된 양측 수직면(311)과 상기 구동축(300)에 수평방향으로 형성된 수평면(312)으로 이루어진다.

상기 일체형 베어링(900)은 소정의 두께를 갖으며, 상기 내경이 이루는 내주면에는 상기 지지홈(310)과 형합되도록 단면이 양측 수직면 (911)과 그 단부의 수평면(912)으로 된 지지돌기(910)가 형성되어 이루어져, 상기 지지돌기(910)가 구동축(300)의 지지홈(310)에 형합됨과 더불어 모터실(30)의 내부에 고정, 결합되어 구동축(300)을 지지하게 된다.

상기 지지홈(310)의 양측 수직면 (311) 및 수평면(312)은 일체형 베어링 지지돌기(910) 양측 수직면 (911) 및 수평면(912)과 베어링면을 형성하게 된다. 상기 지지홈(310)을 이루는 수직면(311)과 수평면(312)그리고 지지돌기(910)를 이루는 수직면(911)과 수평면(912)은 코팅됨이 바람직하다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 구동축 지지구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동모터의 구동에 의해 구동축이 회전하면서 구동축(300)의 양단부에 결합된 제1,2임펠러(400,500)가 제 1,2압축실(10,20)에서 각각 회전하면서 냉매를 흡입하여 1차2차로 압축하여 토출시키는 과정에서, 제 1,2임펠러(400,500)가 양단 부에 결합된 구동축은 제 1압축실(10)내의 압력과 제 2압축실(20)내의 압력차로 인하여 축방향으로 힘을 받게될 뿐만 아니라 구동축(300) 자중에 의해 반경방향으로도 힘을 받게 된다. 이때 축방향으로 받게 되는 힘은 구동축 지지홈(310)을 형성하는 양측 수직면(311)이 모터실(30)의 내부에 고정, 결합되어 구동축(300)을 지지하는 일체형 베어링의 지지돌기9910)를 형성하는 양측 수직면(911)에 의해 지지되어 축방향으로 받는 힘을 지탱하게 된다. 그리고 구동축의 반경방향으로 받는 힘은 구동축 지지홈(310)을 형성하는 수평면(312)이 일체형 베어링의 지지돌기(910)를 형성하는 수평면 (9120에 의해 지지되어 구동축의 반경방햐으로 작용하는 힘을 지탱하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 터보 압축기 구동축 지지구조는 압축기의 작동시 구동축(300)에 작용하는 축방향과 반경방향의 힘을 동시에 지지하게 됨으로써 구동축이 원활하게 회전하게 된다. 또한 종래에 구동축을 지지하기 위하여 사용되던 스러스트 베어링(700)의 사용을 배제하고, 구동축과 일체형 베어링(900)을 사용하여 구동축(300)을 지지하게 됨으로써 구조를 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 부품수의 사용을 감소시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기의 구동축 지지구조는 압축기의 작동시 구동축을 축방향과 반경방향으로 지지하게 됨으로써 구동축이 안정적인 상태로 원활하게 회전하게 되어 부품의 파손 및 진동 소음 발생을 방지하게 되고, 또한 구조를 간소화하고 부품수를 줄임으로써 조립 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 흡입구를 갖는 제 1압축실과 토출구를 갖는 제 2압축실이 양측에 각각 형성되고 중앙에 모터실이 형성되며 상기 제 1압축실과 제 2압축실을 연통시킴과 더불어 상기 모터실과 연통되도록 형성된 가스유로를 구비하여 이루어진 밀폐용기와, 상기 모터실에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터와, 일측 단부가 상기 제 1압축실에 삽입되고 타측 단부가 상기 제 2압축실에 삽입되도록 상기 구동모터에 결합되어 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과, 상기 제 1압축실에서 회전가능하도록 구동축의 일측 단부에 결합되어 흡입구로 유입되는 가스를 1차 압축하여 가스유로를 통해 제 2압축실로 유동시키는 제 1임펠러와, 상기 제 2압축실에서 회전가능하도록 구동축의 타측 단부에 결합되어 1차 압축되어 제 2압축실로 유입된 가스를 2차 압축하여 토출구로 토출시키는 제 2임펠러를 포함하여 구성된 터보 압축기에 있어서; 상기 구동축을 축방향과 반경방향으로 지지하는 양방향 지지수단이 구동모터의 양측에 각각 위치하도록 구동축에 설치되어 이루어짐을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축 지지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 양방향 지지수단은 구동축의 외주면에 지지홈이 형성되며,내주면에 상기 지지홈과 형합되는 지지돌기가 형성되어 상기 모터실의 내부에 고정, 결합되는 일체형 베어링으로 이루어짐을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축 지지구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 지지홈과 지지돌기의 단면 형상은 구동축에 수직방향으로 형성된 양측 수직면과 상기 구동축에 수평방향으로 형성된 수평면으로 이루어짐을 특징으로 하는 터보 압축기의 구동축 지지구조.