KR20050071619A

KR20050071619A - 반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하는 압축 기계

Info

Publication number: KR20050071619A
Application number: KR1020057007134A
Authority: KR
Inventors: 프리츠-마르틴 숄쯔; 울프-뤼디거 바게너; 다니엘 그라이너
Original assignee: 리츨레 토마스 쇼프하임 게엠베하
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-07-07
Also published as: JP4148948B2; AU2003276182A1; US7128543B2; CN100489311C; CN1708648A; HK1086872A1; EP1554496B1; DE50303735D1; US20060051231A1; JP2006504030A; KR100604734B1; EP1554496A1; WO2004038227A1; DE20216504U1

Abstract

본 발명은 반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하는 압축 기계를 제공하며, 상기 로터는 하우징 내에 장착된 2개의 평행하고 소정 간격을 두고 있는 샤프트에 끼워진다. 하나의 샤프트는 직접적으로 구동되고, 다른 샤프트는 샤프트에 장착된 상호 맞물린 치형 기어에 의해 구동된다. 하우징은 2개의 반경 방향 벽을 포함하며, 이들 벽은 서로, 그리고 둘레벽과 함께 일체의 부분으로 구성되고, 그 내부에 샤프트가 장착되어 있다. 치형 기어가 상기 반경 방향 벽 사이에 배치되어 있다. 하우징의 측벽에는 분리 가능한 커버에 의해 밀봉되는 개구가 마련되어 있다. 커버가 분리된 상태에서, 치형 기어는 상기 개구들을 통하여 샤프트에 설치될 수 있다. 단일의 셋-업 중에 일체의 하우징에 샤프트용의 베어링 보어를 형성하고 기계 가공할 수 있으며, 그에 따라 최소 개수의 부품으로 정렬 오류의 임의의 원인을 제거할 수 있다.

Description

반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하는 압축 기계{COMPRESSOR MACHINE WITH TWO COUNTER-ROTATING ROTORS}

본 발명은 반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하는 압축 기계에 관한 것으로, 이들 로터는 하우징 내에 장착된 2개의 평행하고 소정 간격을 두고 있는 샤프트에 끼워지고, 하나의 샤프트는 직접적으로 구동되고, 다른 샤프트는 샤프트에 장착된 상호 맞물린 치형 기어에 의해 구동된다.

반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하는 압축 기계는 압축기 또는 진공 펌프로서 작동할 수 있다. EP 1 163 450 A1은 클로-타입(claw-type)의 로터 블레이드를 갖추고 있는 유형의 기계를 계시하고 있으며, 이 기계는 흡인 공기 및 송풍 공기 모두를 발생시키도록 되어 있고, 종이 처리의 분야에 사용하는 데에 특히 적합하다. 이러한 타입의 기계의 내부 압축은 예컨대 루츠 펌프(Roots pump)에 의한 내부 압축보다 현저하게 높은 압력비를 얻을 수 있다. 포트-형상(pot-shaped) 하우징 내에서 로터의 외팔보식 배치로 인하여, 구조가 간단하게 된다. 그러나, 한편으로 2개의 샤프트를 결합하는 기어와 다른 한편으로 샤프트 장착부는 별도의 하우징 부분에 배치되어, 이들 부분은 서로 정확하게 정렬되고 함께 핀 고정될 필요가 있다. 마찬가지로, 로터를 수용하는 포트-형상 하우징은 기어 케이싱과 함께 정확하게 핀 고정될 필요가 있다. 그 결과, 하우징 부분의 2개의 상이한 측면에 가능한 한 정확하게 핀 구멍을 가공할 필요성이 생기게 된다. 핀이 부정확하게 가공되면 샤프트가 경사지게 되며, 이로써 베어링 부하, 치형 기어의 소음, 및 다른 고장이 증가하게 된다.

도 1은 압축 기계의 측면도를 도시하고,

도 2는 압축 기계의 축방향 단면도를 도시하고,

도 3은 압축 기계의 일체형 하우징 바디의 사시도를 도시하고,

도 4는 내부 압축을 보여주는 3개의 스케치를 도시하고,

도 5는 샤프트 시일을 확대한 상세도를 도시하고,

도 6은 압축 기계의 변형예의 축방향 단면도를 도시한다.

본 발명은 단순한 제조 및 부품 수의 감소에도 불구하고 샤프트의 정확한 방위를 보장하는 압축 기계를 제공한다. 본 발명에 따른 압축 기계는 반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하고, 이들 두 로터는 하우징 내에 장착된 2개의 평행하고 소정 간격을 두고 있는 샤프트에 끼워져 있다. 하나의 샤프트는 직접 구동되고, 다른 샤프트는 샤프트에 장착된 상호 맞물린 치형 기어에 의해 구동된다. 하우징은 2개의 반경 방향 벽을 구비하고, 이들 반경 방향 벽은 서로, 그리고 둘레벽과 일체의 부분으로 구성되며, 이들 반경 방향 벽에 샤프트가 장착되어 있다. 치형 기어가 이들 반경 방향 벽 사이에 배치되어 있다. 분리 가능한 커버에 의해 밀봉되는 개구가 하우징의 측벽에 마련되어 있다. 커버가 분리된 상태에서, 치형 기어는 이들 개구를 통하여 샤프트에 끼워질 수 있다. 단일의 셋-업 중에 일체의 하우징에 샤프트용의 베어링 보어를 형성하고 기계 가공할 수 있으며, 이로써 최소 개수의 부품으로 정렬 오류의 임의의 원인을 제거할 수 있다. 하우징의 측벽에 있는 개구를 밀봉하는 커버는 샤프트의 장착에 전혀 영향을 끼치지 않는다. 커버는 개구를 폐쇄하고 밀봉하여 오일의 임의의 누설을 방지할 수만 있으면 되는 간단한 부품이다. 이로 인하여 최소의 위치 부정확조차도 방지할 수 있으며, 그 결과 효율의 개선 및 주행 소음의 감소를 확인할 수 있었다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참고로 하는 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

이하에서 단지 예로서만 제시되는 압축 기계는 클로-타입(claw-tpye) 로터 블레이드를 갖춘 로터를 구비하고, 압축기 및 진공 펌프 모두로서 작동할 수 있다.

받침대(10)에는 플랜지 장착된 전기 모터(14)를 포함하는 일체의 하우징 바디(12)가 장착되어 있다. 하우징 바디(12)는 둘레벽(20)에 의해 서로 연결되고 평행하게 간격을 두고 있는 2개의 반경 방향 벽(16, 18)을 구비한다. 반경 방향 벽(16)은 외벽을 형성한다. 반경 방향 벽(18)은 하우징 바디(12)의 중간벽을 형성하여, 벽(16, 18) 사이에 형성된 기어 챔버(22)를, 클로-타입의 로터 블레이드를 갖는 한 쌍의 로터(26, 28)를 수용하는 작동 챔버(24)로부터 분리한다. 로터(26)는 반경 방향 벽(16, 18)에 지지된 샤프트(30)의 축방향 단부에 외팔보식으로 장착되어 있다. 샤프트(30)의 대향 축방향 단부는 전기 모터(14)의 출력 샤프트에 직접 결합되어 있다. 로터(28)는 마찬가지로 반경 방향 벽(16, 18)에 지지된 제2 샤프트(32)의 축방향 단부에 외팔보식으로 장착되어 있다. 샤프트(30, 32)는 서로 평행하며 소정의 간격을 두고 있다. 샤프트(30, 32)는 기어 챔버(22) 내에 배치된 2개의 상호 맞물리는 치형 기어(34, 36)에 의해 서로 결합되어 있으며, 그에 따라 이들 샤프트는 회전 방향이 반대인 상태로 동기식으로 회전한다.

하우징 바디(12)는 외측으로부터 끼워지는 커버(40)에 의해 폐쇄될 수 있는 개구(38)가 있는 측벽을 포함한다. 이 개구(38)는, 커버(40)가 제거된 상태에서 치형 기어(34, 36)가 기어 챔버(22) 내로 삽입되어 샤프트(30, 32)에 설치될 수 있도록 치수가 정해진다.

작동 챔버(24)의 측부에서, 중간벽(18)에 베어링 커버 플레이트(42)가 부착되어 있다. 베어링 커버 플레이트(42)로부터 멀어지게 향하는 축방향 단부에서, 작동 챔버(24)는 반경 방향 하우징 커버(44)에 의해 폐쇄되어 있다. 하우징 커버(44)는 팬을 둘러싸는 후드(46)에 인접하고 있으며, 상기 팬은 예컨대 샤프트(30)에 결합되어 있거나, 외부 구동 장치를 구비하고 있다.

전술한 압축 기계는 소위 클로-타입의 압축기, 즉 클로-형상의 로터 블레이드와 내부 압축부를 구비하는 기계인 것이 바람직하다. 도 4는 그러한 기계의 사이클에 있어서 3개의 위상, 보다 구체적으로 a) 압축 공정의 초기의 위상, b) 진행된 단계의 압축 공정의 위상, c) 압축된 용적을 추출하는 위상을 도시하고 있다. 도 4a에 도시된 위상은 유입 위상에 의해 선행되고, 이 유입 위상에서 공유 유입 챔버가 채워진 후에, 2개의 부분 챔버로 분할되고, 마지막으로 조인트 용적으로 합체되며, 그 후에 내부 압축을 겪는다. A로 지시된 유출 포트는 내부 압축의 위상 동안에, 그리고 유입 위상 동안에 로터의 회전 시에 하부 로터의 단부면 중 하나에 의해 폐쇄된다. 도 4b에 도시된 상태에서 시작하면, 유출 포트(A)는 하부 로터에 의해 노출되어, 압축된 용적을 유출 포트(A)를 매개로 추출될 수 있게 된다. 이 유출 포트는 하우징 커버(44)를 통하여 압축 기계의 작동 챔버의 외부로 축방향으로 안내된다.

도 5는 중간벽(18)에서의 샤프트 장착부와 베어링 커버 플레이트(42)에 배치된 샤프트 시일을 확대하여 도시하고 있다. 샤프트 장착부는 이중 볼 베어링(전체적으로 50으로 지시)으로 이루어진다. 베어링 커버 플레이트(42)에 리세스(52)가 형성되어 샤프트 시일을 수용한다. 리세스(52)에는 탄성 고무 재료로 제조된 샤프트 밀봉 링(54)이 배치되어 있고, 이 밀봉 링은 샤프트(32)에서 수축된 슬리브(56)의 외주와 밀봉 결합되는 뾰족한 밀봉 에지(54a)를 구비한다. 슬리브(56)는 밀봉 링(58)에 의해 샤프트(32)로부터 밀봉되어 있다. 슬리브(56)는 축방향으로 서로 인접하게 2개의 밀봉 링(60)이 내부에 수용되어 있는 반경 방향으로 상승된 쇼울더(56a)를 구비한다. 밀봉 링(60)은 베어링 커버 플레이트(42)의 리세스의 내주로부터 슬리브(56)를 밀봉하는 역할을 한다. 밀봉 링(54)과 베어링 커버 플레이트(42)의 리세스 사이에는 보어 구멍(64)과 연통하는 공간(62)이 남아 있다. 보어 구멍(64)은 베어링 커버 플레이트(42)를 통과하여 외측으로 안내된다.

도 5에 도시된 샤프트 시일의 주요한 특징은, 그 시일이 하우징의 베이스 바디의 개방 단부면으로부터 문제 없이 설치될 수 있는 방식으로 베어링 커버 플레이트(42)에 배치되어 있다는 점에 있다.

도 6에 도시된 압축 기계의 실시예에 따르면, 하우징의 베이스 바디는 하우징의 외주와 함께 축방향의 냉각 공기 덕트(72)를 형성하는 후드(70)에 의해 둘러싸여 있다. 냉각 공기 덕트(72)는 하우징 커버(44)에 인접한 보호 그릴(74)로부터 하우징의 외주를 따라 축방향으로 기어 챔버의 뒤까지 연장되고, 이 기어 챔버에서 상기 냉각 공기 덕트는 하부 샤프트(30)에 결합된 구동 샤프트에 고정되는 로터를 구비한 팬이 내부에 배치되어 있는 팬 챔버(76) 내로 반경 방향 내측으로 개방된다. 냉각 공기는 반경 방향 하측으로 빠져 나간다.

Claims

반대 방향으로 회전하는 2개의 로터를 구비하는 압축 기계로서,

상기 로터는 하우징 내에 장착된 2개의 평행하고 소정 간격을 두고 있는 샤프트에 끼워지며, 하나의 샤프트는 직접적으로 구동되고, 다른 샤프트는 샤프트에 장착된 상호 맞물린 치형 기어에 의해 구동되며,

상기 하우징은 2개의 반경 방향 벽과, 분리 가능한 측방향 커버에 의해 밀봉되는 개구가 있는 측벽을 구비하며, 상기 반경 방향 벽은 서로, 그리고 둘레벽과 함께 하나의 부분으로 구성되며, 상기 반경 방향 벽 내에는 샤프트가 장착되고, 반경 방향 벽 사이에는 치형 기어가 배치되는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제1항에 있어서, 상기 반경 방향 벽들 중 하나는 반경 방향 외벽이고, 다른 벽은 중간벽이며, 이 중간벽은 일측에서 반경 방향 외벽과 함께 치형 기어를 수용하는 기어 챔버를 형성하고, 타측에서 로터를 수용하는 작동 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제2항에 있어서, 상기 로터는 샤프트에 외팔보식으로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 중간벽으로부터 멀어지게 향하는 단부면에서, 상기 작동 챔버는 반경 방향 하우징 커버에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 중간벽으로부터 멀어지게 향하는 단부면에서, 상기 작동 챔버는 내부에 유출 포트가 형성된 하우징 커버에 의해 밀봉되며, 상기 유출 포트는 로터의 회전 시에 내부 압축의 위상 후에 노출되고, 유입 위상 중에 로터 중 하나의 단부면에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 하우징은 커버와 마주하는 단부면에 개구가 있는 모노블록 베이스 바디로 구성되며, 상기 개구는 하우징 내측에 위치된 보어 구멍과 모든 축방향 통로 중에서 최대의 폭을 가져서, 베이스 바디의 한번의 셋-업 시에 상기 개구를 통한 기계 가공을 위하여 상기 보어 구멍 및 통로에 접근할 수 있는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제6항에 있어서, 상기 중간벽의 부분에는 반경 방향 외벽에 있는 축방향 베어링 보어보다 큰 폭을 갖는 샤프트 베어링을 수용하는 축방향 관통 구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제2항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 로터의 측부에서 중간벽에는 베어링 커버 플레이트가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제8항에 있어서, 상기 베어링 커버 플레이트에는 샤프트 시일을 수용하기 위한 리세스가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제4항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 반경 방향 하우징 커버에 팬을 둘러싸는 후드가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 기계.
제4항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 하우징의 둘레벽은 그 둘레벽과 함께 축방향의 냉각 공기 덕트를 형성하는 후드로 둘러싸여 있으며, 냉각 공기 덕트는 하우징 커버에 인접한 단부면으로부터 작동 챔버로부터 멀어지게 향하는 기어 챔버의 측부에서 구동 샤프트에 배치된 팬에 이르기까지 연장되는 것을 특징으로 하는 압축 기계.