KR20100086619A - Compressure impeller and shaft combination structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원심압축기의 임펠러와 축의 결합구조에 관한 것으로서, 특히 원심압축기가 작동하면서 발생하는 추력 및 접선력에도 임펠러와 축이 분리되지 않고 안정적인 상태를 유지할 수 있게 구성한 것이다.The present invention relates to a coupling structure of the impeller and the shaft of the centrifugal compressor, and in particular, the impeller and the shaft are configured to maintain a stable state without separating the thrust and tangential force generated while the centrifugal compressor operates.
원심압축기는 회전 가능한 축과 상기 축에 장착된 임펠러를 포함하며, 상기 임펠러가 축의 회전에 의해 회전하면서 유입되는 유체를 압축한 후 후방으로 토출한다.The centrifugal compressor includes a rotatable shaft and an impeller mounted on the shaft, and the impeller compresses the fluid flowing therein while rotating by the rotation of the shaft and discharges the fluid backward.
상기 원심압축기가 작동하게 되면, 임펠러는 축방향의 힘(추력)과 원주방향의 힘(접선력)을 받게 된다. 대용량의 원심압축기의 경우에는 그 힘들이 매우 커서 임펠러와 축과의 조립이 견고하지 않을 경우, 임펠러가 축에서 분리되어 이탈하는 등의 문제점이 발생한다. 이를 방지하기 위해서 임펠러를 축에 열박음하거나 또는 임펠러의 끝단에 잠금너트를 채우는 등의 방법이 사용되고 있다.When the centrifugal compressor is operated, the impeller receives an axial force (thrust force) and a circumferential force (tangential force). In the case of a large-capacity centrifugal compressor, the forces are so great that if the assembly between the impeller and the shaft is not strong, the impeller separates from the shaft and is separated. In order to prevent this, methods such as shrinking the impeller on the shaft or filling the lock nut at the end of the impeller are used.
하지만, 열박음 방식은 임펠러가 원하는 깊이만큼 조립되는지에 대해 확인이 어렵고, 잠김너트는 언제든지 풀릴 가능성이 있다는 단점이 있다.However, the shrink fit method has a disadvantage in that it is difficult to confirm whether the impeller is assembled to the desired depth, and the locking nut may be released at any time.
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 임펠러에 가해지는 추력 및 접선력에도 임펠러가 축에서 분리되지 않도록 안정적으로 조립될 수 있게 구성된 압축기의 임펠러와 축의 결합구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, the coupling structure of the impeller and shaft of the compressor configured to be stably assembled so that the impeller does not separate from the shaft even in the thrust and tangential force applied to the impeller The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압축기의 임펠러와 축의 결합구조는 원주 둘레에 키홈이 길이방향으로 형성되고 길이방향을 따라 수나사가 형성된 축과, 상기 축이 관통하도록 중공이 형성되고 상기 중공의 내주면에는 암나사가 형성된 상기 수나사와 나사체결되는 임펠러와, 상기 임펠러와 키홈과 상기 축의 키홈이 상호 대응하게 위치한 상태에서 두 키홈의 사이에 끼워지는 키 및, 상기 임펠러 또는 상기 축에 장착되어 상기 키가 상기 키홈에서 이탈하는 것을 차단하는 이탈방지부재를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.Combination structure of the impeller and the shaft of the compressor of the present invention for achieving the above object is a shaft formed with a key groove in the longitudinal direction around the circumference and a male screw along the longitudinal direction, the hollow is formed so that the shaft penetrates and the hollow The inner circumferential surface of the impeller to be screwed with the male screw formed with a female thread, a key that is fitted between the two key grooves in a state where the impeller, the key groove and the key groove of the shaft are mutually located, and is mounted on the impeller or the shaft and the key Is characterized in that it comprises a departure prevention member for blocking the departure from the key groove.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 축의 단턱과 상기 임펠러의 사이에는 심(shim)이 위치한다.Further, according to a preferred embodiment of the present invention, a shim is located between the stepped portion of the shaft and the impeller.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 축 및 상기 임펠러에는 다수 개의 상기 키홈들이 원주를 따라 등각으로 형성된다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the shaft and the impeller a plurality of the key grooves are formed conformally along the circumference.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 이탈방지부재는, 상기 축의 선단에 위치하여 상기 키의 인출을 차단하는 임펠러 너트와, 상기 임펠러 너트 의 중공을 관통해 상기 축의 선단에 체결되는 고정볼트를 포함한다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the release preventing member is located at the tip of the shaft, the impeller nut for blocking the extraction of the key, and the fixing bolt which is fastened to the tip of the shaft through the hollow of the impeller nut It includes.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 축에 형성된 수나사의 피치(P)와 키홈의 개수(N) 및 상기 임펠러를 감싸는 커버와 상기 임펠러의 블레이드 사이의 간격(G)에 있어, 상기 피치(P)를 상기 키홈의 개수(N)로 나눈 값(P/N;이동거리)이 간격(G)보다 작다.Further, according to a preferred embodiment of the present invention, in the pitch (P) of the external thread formed on the shaft, the number of key grooves (N) and the gap (G) between the cover surrounding the impeller and the blade of the impeller, the pitch The value P / N (moving distance) obtained by dividing (P) by the number N of the key grooves is smaller than the interval G.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 압축기의 임펠러와 축의 결합구조는 임펠러에 작용되는 추력 및 접선력에도 임펠러가 축에서 분리되지 않는다는 장점이 있다.As described above, the coupling structure of the impeller and the shaft of the compressor of the present invention has the advantage that the impeller is not separated from the shaft even in the thrust and tangential force applied to the impeller.
이와 같이 본 발명은 큰 추력 및 접선력에도 임펠러가 축에서 분리되지 않도록 안정적인 구조를 갖고 있어 대용량의 원심압축기에도 적용이 용이하다는 장점이 있다.As described above, the present invention has a stable structure so that the impeller is not separated from the shaft even in the case of large thrust and tangential force.
아래에서는 본 발명에 따른 압축기의 임펠러와 축의 결합구조의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the coupling structure of the impeller and shaft of the compressor according to the present invention will be described in detail.
도면에서, 도 1a는 본 발명의 압축기의 임펠러와 축의 결합구조를 나타낸 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 임펠러의 정면도이며, 도 2a는 도 1a에 도시된 축의 단면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 축의 정면도이다. 그리고 도 3a는 도 1a에 도시된 임펠러의 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 임펠러의 중심부를 나타낸 정면도이며, 도 4a는 도 1a에 도시된 키의 단면도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 키의 정면도이다. 또한 도 5는 도 1a에 도시된 임펠러와 커버의 결합관계를 나타낸 단면도이다.In the drawings, Figure 1a is a cross-sectional view showing a coupling structure of the impeller and the shaft of the compressor of the present invention, Figure 1b is a front view of the impeller shown in Figure 1a, Figure 2a is a cross-sectional view of the shaft shown in Figure 1a, Figure 2b is a view A front view of the axis shown in 2a. 3A is a cross-sectional view of the impeller shown in FIG. 1A, FIG. 3B is a front view showing a central portion of the impeller shown in FIG. 3A, FIG. 4A is a cross-sectional view of the key shown in FIG. 1A, and FIG. 4B is shown in FIG. 4A. View of broken keys. 5 is a cross-sectional view showing a coupling relationship between the impeller and the cover shown in FIG.
도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 압축기의 축(110) 선단부에는 수나사(도 2a의 119)가 형성되고, 임펠러(120)에는 암나사(도 3a의 123)가 형성되어 상기 수나사(119)와 나사 체결된다.As shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, and 3A, a male screw (119 in FIG. 2A) is formed at the tip of the
그리고 상기 축(110)의 선단면에는 차후에 설명하고 있는 키(140)의 이탈방지를 위한 임펠러 너트(130)가 위치하며 임펠러 너트(130)를 관통한 고정볼트(131)가 축(110)의 중심에 체결되어 임펠러(120)를 축(110)에 고정한다. 이와 같은 구조에서 상기 임펠러(120)가 축(110)을 중심으로 자유회전하지 않도록 축(110)과 임펠러(120)의 내주면에는 상호 대응하는 키홈(도 2a의 115, 도 3a의 125)들이 형성되고, 상기 키홈(115, 125)에 키(140)가 삽입되어 위치한다.And the
이와 같이 구성된 압축기에 있어서, 임펠러에 가해지는 추력은 축(110)과 임펠러(120)의 나사체결 구조로서 저항하며, 키(140)는 임펠러(120)의 접선력에 저항한다.In the compressor configured as described above, the thrust applied to the impeller is resisted as the screwing structure of the
아래에서는 이와 같이 구성된 압축기의 임펠러와 축의 결합구조에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the coupling structure of the impeller and the shaft of the compressor configured as described above will be described in more detail.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 축(110)은 그 선단면 중심에 암나사부(117)가 형성되고, 키홈(115)이 원주를 따라 축(110)의 길이방향으로 형성된다. 구체적으로 8개의 키홈(115)이 등각으로 형성된다.2A and 2B, the
그리고 키홈(115)의 후방에는 단턱(111)이 축(110)의 원주둘레를 따라 형성 되는데, 상기 단턱(111)에는 도 1a에 도시된 바와 같이, 심(shim)(113)이 축(110)에 끼워진 상태로 단턱(111)에 간섭되어 위치한다. 상기 심(113)은 임펠러(120)의 내경보다 큰 외경을 갖고 있으며, 임펠러(120)의 내경에 축(110)의 선단이 끼워졌을 때에 심(113)과 임펠러(120)가 간섭된다.And the rear of the
그리고 축(110)의 선단에서 단턱(111)까지 수나사(119)가 형성되며, 상기 임펠러(120)의 내주면에 형성된 암나사(123)와 나사체결된다.A
아래에는 임펠러(120)에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 임펠러(120)는 축(110)의 선단이 관통하도록 중공(121)이 형성되고, 중공(121)의 내주면에는 앞에서 설명한 바와 같이 축(110)의 수나사(119)와 나사체결을 위한 암나사(123)가 형성된다. 그리고 암나사(123)가 형성된 중공(121)의 내주면에는 등각으로 키홈(125)이 형성된다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the
또한, 임펠러(120)의 후단면에는 단차(127)가 형성되며, 상기 임펠러(120)를 축(110)의 선단에 끼웠을 때에 축(110)에 장착된 심(113)이 임펠러(120)의 단차(127)에 접하게 된다.In addition, a
한편, 임펠러(120)에 형성된 암나사(123)와 축(110)에 형성된 수나사(119)는 왼나사로서 압축기의 작동 시에 임펠러(120)가 회전하는 오른 방향의 반대방향으로 회전하여 체결된다.On the other hand, the
그리고 상기 임펠러(120)를 축(110)에 나사체결한 상태에서 임펠러(120)에 형성된 키홈(125)과 축(110)에 형성된 키홈(115)이 대응하도록 위치한다. 그리고 상호 대응해 위치한 키홈(115, 125)에 키(140)를 삽입한 후에, 축(110) 선단에 임 펠러 너트(130)를 위치하고 고정볼트(131)를 축(110)의 중심에 형성된 암나사부(117)에 나사체결하여 고정한다.The
그러면 키(140)들은 임펠러 너트(130)에 간섭되어 키홈(115, 125) 에서 이탈하지 않게 된다.Then, the
여기에서 상기 키(140)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 키(140)의 선단면에 키(140)를 인출할 수 있게 암나사공(141)이 형성된다. 정비 시에 임펠러 너트(130)를 해체하고 키(140)의 암나사공(141)에 볼트를 나사체결한 후에 체결된 볼트를 당겨 키(140)를 키홈(115, 125) 에서 인출한다.Here, the
이와 같이 구성된 압축기의 임펠러(120)와 축(110)의 결합구조에 있어서, 키홈(115, 125) 은 임펠러(120)의 내주면과 축(110)의 외주면에 총 8개가 등각으로 형성된다. 즉 키홈(115, 125) 은 상호 45도의 각도를 이룬다. 따라서 키홈(115, 125)을 정렬하기 위해서는 임펠러(120)를 45도이하로 회전시키면 되는데, 임펠러(120)의 암나사(123)와 축(110)의 수나사(119)의 피치를 1.5mm로 가정하면 45도 회전 시에 이동거리는 0.1875mm이다. 이와 같은 임펠러(120)의 이동은 심(shim)(113)으로 조절한다.In the coupling structure of the
이와 같이 축(110)에 형성된 수나사(119)의 피치와 키홈(115, 125)의 개수에는 도 5에 도시된 것과 같이 임펠러의 블레이드(129)와 커버(150) 사이의 갭(G;gap)과의 상관관계가 있다.As such, the gap G between the
상기 상관관계를 살펴보면, 축(110)에 형성된 수나사(119)의 피치를 'P'라 하고, 키홈(115)의 개수를 'N'이라 하였을 때에 P/N의 값(이동거리)이 블레이 드(129)와 커버(150)의 갭(G)보다 작아야 한다. 만약 P/N의 값이 갭(G)의 값보다 크거나 같을 경우에 키홈 사이의 각도만큼 임펠러를 회전할 경우 임펠러의 블레이드(129)가 커버(150)와 접하거나 가압하여 임펠러의 회전을 방해하기 때문이다.Looking at the correlation, when the pitch of the
통상적으로 임펠러(120)의 블레이드(129)와 커버(150) 사이의 갭(G)은 0.3mm로서, 갭(G)이 작아야 냉동기의 효율을 높일 수 있다. 이와 같은 구조에서 P/N의 값이 0.3mm미만인 것이 바람직하다. 앞에 설명한 예에서와 같이 수나사(119)의 피치가 1.5mm이고, 키홈이 45도 간격으로 형성되어 총 8개가 형성되었을 때에 P/N의 값(이동거리)은 0.1875mm이다. 따라서 0.3mm보다 작은 값으로서, 수나사의 피치와 키홈의 개수 및 간격의 설계가 양호하게 되었음을 알 수 있다.Typically, the gap G between the
도 1a는 본 발명의 압축기의 임펠러와 축의 결합구조를 나타낸 단면도이고,Figure 1a is a cross-sectional view showing a coupling structure of the impeller and the shaft of the compressor of the present invention,
도 1b는 도 1a에 도시된 임펠러의 정면도이며, FIG. 1B is a front view of the impeller shown in FIG. 1A,
도 2a는 도 1a에 도시된 축의 단면도이며, 2A is a cross-sectional view of the axis shown in FIG. 1A,
도 2b는 도 2a에 도시된 축의 정면도이다. FIG. 2B is a front view of the axis shown in FIG. 2A.
도 3a는 도 1a에 도시된 임펠러의 단면도이고, 3A is a cross-sectional view of the impeller shown in FIG. 1A,
도 3b는 도 3a에 도시된 임펠러의 중심부를 나타낸 정면도이며, FIG. 3B is a front view showing the central portion of the impeller shown in FIG. 3A,
도 4a는 도 1a에 도시된 키의 단면도이며, 4A is a cross-sectional view of the key shown in FIG. 1A,
도 4b는 도 4a에 도시된 키의 정면도이다.4B is a front view of the key shown in FIG. 4A.
도 5는 도 1a에 도시된 임펠러와 커버의 결합관계를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a coupling relationship between the impeller and the cover shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 축 111 : 단턱110: axis 111: step
113 : 심 115 : 키홈113: Sim 115: Keyway
117 : 암나사부 119 : 수나사117: female thread 119: male thread
120 : 임펠러 121 : 중공120: impeller 121: hollow
123 : 암나사 125 : 키홈 123: female thread 125: keyway
127 : 단차 129 : 블레이드127: step 129: blade
130 : 임펠러 너트 131 : 고정볼트130: impeller nut 131: fixing bolt
140 : 키 141 : 암나사공140: key 141: female thread
150 : 커버150: cover
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2009
- 2009-01-23 KR KR1020090005934A patent/KR20100086619A/en not_active Application Discontinuation
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