KR20100116353A

KR20100116353A - 터보 블로어

Info

Publication number: KR20100116353A
Application number: KR1020090035014A
Authority: KR
Inventors: 정규옥; 정현욱; 정진욱
Original assignee: 주식회사 에어젠
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-11-01
Also published as: KR101095614B1

Abstract

본 발명은 불 기어에 작용하는 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 최소화하며 모터와 불 기어의 조립과 분해를 간편하게 할 수 있는 터보 블로어를 제공한다. 본 발명에 따른 터보 블로어는, ⅰ) 모터 축을 구비하는 모터와, ⅱ) 모터 축에 착탈 가능하게 결합되며, 그 중심에 고정 축이 위치하는 중공을 형성하는 불 기어와, ⅲ) 고정 축과 불 기어 사이에 설치되며, 모터 축과 나란한 방향을 따라 이웃한 테이퍼 롤러 베어링과 볼 베어링을 구비하는 제1 복합 베어링과, ⅳ) 외주면에 불 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 회전축과, 회전축의 일단에 결합되는 임펠러를 구비하는 고속 회전체를 포함한다.

터보 블로어, 불 기어, 피니언 기어, 고속 회전체, 임펠러, 복합 베어링

Description

터보 블로어 {TURBO BLOWER}

본 발명은 터보 블로어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불 기어에 작용하는 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 최소화하며 모터와 불 기어의 조립과 분해를 간편하게 할 수 있는 터보 블로어에 관한 것이다.

터보 블로어는 적은 부피로 높은 출력을 얻기 위하여 고속 회전체를 사용한다. 고속 회전체는 구동 방식에 따라 고속 모터에 직결되는 직접 구동 방식과, 회전 속도를 증가시키는 기어 증속기를 통해 일반 모터에 연결되는 간접 구동 방식으로 분류할 수 있다.

직접 구동 방식의 고속 회전체는 통상 공기 베어링(air bearing)에 의해 지지된다. 그런데 공기 베어링은 부품의 내구성이 높지 않으므로 장기간(예를 들어 3년 이상) 사용에 많은 제약이 따른다.

간접 구동 방식에 사용되는 통상의 기어 증속기는 모터 축에 고정되는 불 기어(bull gear)와, 고속 회전체에 설치되며 불 기어에 맞물리는 피니언 기어(pinion gear)로 이루어진다. 그런데 이러한 기어 증속기를 구비한 터보 블로어는 그 작용시 고속 회전체와 불 기어에 반경 방향 하중과 축 방향 하중이 발생하므로 이를 줄 이기 위한 구조 개선이 요구된다.

특히 불 기어는 피니언 기어에 의해 힘을 받아 축 방향 하중이 상승하게 된다. 따라서 불 기어의 위치가 이동하여 소음이 발생하고, 불 기어가 절손될 수 있으며, 불 기어의 축 방향 하중이 모터 축에 그대로 전달되어 모터 축의 변형을 유발할 수 있다.

그리고 전술한 간접 구동 방식의 터보 블로어는 윤활유 공급을 위해 오일 펌프를 구비해야 하므로 부품 수가 증가한다. 또한, 종래에는 불 기어와 모터 축이 열박음으로 고정되어 있으므로, 불 기어의 이 마모 등에 의해 불 기어를 교체할 필요가 있을 때, 불 기어의 분해와 조립이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 불 기어에 작용하는 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 최소화하고, 윤활유 공급을 위한 오일 펌프를 설치하지 않고도 불 기어와 고속 회전체에 윤활유를 순환시켜 공급할 수 있으며, 고속 회전체와 불 기어 및 모터의 조립과 분해를 간편하게 할 수 있는 터보 블로어를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터보 블로어는, ⅰ) 모터 축을 구비하는 모터와, ⅱ) 모터 축에 착탈 가능하게 결합되며, 그 중심에 고정 축이 위치하는 중공을 형성하는 불 기어와, ⅲ) 고정 축과 불 기어 사이에 설치되며, 모터 축과 나란한 방향을 따라 이웃한 테이퍼 롤러 베어링과 볼 베어링을 구비하는 제1 복합 베어링과, ⅳ) 외주면에 불 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 회전축과, 회전축의 일단에 결합되는 임펠러를 구비하는 고속 회전체를 포함한다.

터보 블로어는, ⅰ) 모터에 체결되며, 모터 축을 지지하는 모터 커버와, ⅱ) 불 기어와 피니언 기어를 내장하며, 모터 커버와 체결되는 쪽을 불 기어의 직경보다 크게 오픈시킨 형태로 제작된 기어 하우징을 더욱 포함할 수 있다.

불 기어를 향한 모터 축의 단부 외주면에 플랜지가 형성될 수 있으며, 불 기어는 불 기어와 플랜지를 관통하는 복수의 결합 볼트에 의해 모터 축에 체결될 수 있다. 기어 하우징은 복수의 결합 볼트 중 어느 한 결합 볼트와 마주하는 부위에 개구부를 형성할 수 있다.

모터 커버는 모터를 향해 볼록하게 형성된 리세스를 구비하여 리세스에 고속 회전체의 일부를 수용할 수 있다.

고속 회전체는, ⅰ) 피니언 기어의 양쪽에 배치되는 한 쌍의 제2 복합 베어링과, ⅱ) 회전축과 한 쌍의 제2 복합 베어링을 내장하고, 기어 하우징에 조립되며, 기어 하우징의 내부에서 피니언 기어를 노출시키기 위해 부분 절개된 회전체 하우징을 더욱 포함할 수 있다.

제2 복합 베어링 각각은, ⅰ) 미끄럼 베어링 블록과 볼 베어링 블록이 일체로 형성된 복합 베어링 블록과, ⅱ) 회전축의 외주면에 형성되며 미끄럼 베어링 블록의 내부에 설치되어 미끄럼 베어링 블록과 함께 미끄럼 베어링을 구성하는 베어링 메탈과, ⅲ) 볼 베어링 블록의 내부에 설치되는 볼 베어링을 포함할 수 있다.

미끄럼 베어링의 자체 설정 갭은 볼 베어링의 자체 설정 갭보다 크게 형성될 수 있다. 베어링 메탈의 표면에는 유막 형성을 위하여 복수의 오일 홈과 복수의 테이퍼 홈이 경사지게 형성될 수 있다.

기어 하우징은 그 내면에 불 기어의 일부를 둘러싸는 원호 모양의 가이드 커버 및 불 기어의 측면 외측에 위치하는 계단 모양의 가이드 돌기를 모터 커버에 밀착하도록 구비할 수 있다. 기어 하우징과 모터 커버의 조립체 내부에는 가이드 돌기에 의해 임시 저장조가 형성될 수 있다. 가이드 커버의 내면에는 불 기어의 회전 방향을 따라 길게 이어진 복수의 오일 홈이 형성될 수 있다.

기어 하우징 가운데 임시 저장조 형성 부위에 제1 관통구가 형성되고, 기어 하우징의 외부에서 제1 관통구와 고정 축을 연결하는 제1 오일관이 설치될 수 있 다. 고정 축은 기어 하우징에 체결되고, 고정 축의 내부에 오일구가 형성되며, 고정 축과 모터 축 사이에 간격이 존재하여 오일구로 공급된 윤활유를 제1 복합 베어링으로 안내하는 유로를 형성할 수 있다.

가이드 돌기의 하단에 제2 관통구가 형성되고, 기어 하우징 가운데 회전체 하우징과 맞닿는 부분에 제3 관통구가 형성되며, 기어 하우징의 내부에서 제1 관통구와 제3 관통구를 연결하는 제2 오일관이 설치될 수 있다.

회전체 하우징의 내부에 한 쌍의 제2 복합 베어링 중 임펠러측 제2 복합 베어링과 제3 관통구를 연결하는 오일 유로가 형성되며, 회전체 하우징의 외부에 한 쌍의 제2 복합 베어링 중 임펠러 반대측 제2 복합 베어링과 오일 유로를 연결하는 제3 오일관이 설치될 수 있다.

임펠러측 제2 복합 베어링과 임펠러 사이에 지지체가 위치하고, 지지체와 회전체 하우징에 오일 배출구가 형성되며, 회전체 하우징의 외부에 오일 배출구와 기어 하우징을 연결하여 윤활유를 회수하는 제4 오일관이 설치될 수 있다.

불 기어와 멀어지는 방향을 따라 모터 축의 외주면에 베어링과 실링 부재가 나란하게 위치하고, 실링 부재에 제5 오일관이 설치되어 베어링을 거쳐 실링 부재에 도달한 윤활유를 회수할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 터보 블로어는, ⅰ) 모터 축을 구비하며 모터 커버와 조립되는 모터와, ⅱ) 모터 축에 착탈 가능하게 결합되며, 그 중심에 고정 축이 위치하는 중공을 형성하는 불 기어와, ⅲ) 고정 축과 불 기어 사이에 설치되며, 모터 축과 나란한 방향을 따라 이웃한 테이퍼 롤러 베어링과 볼 베어링을 구비하는 제1 복합 베어링과, ⅳ) 외주면에 불 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 회전축과, 회전축의 일단에 결합되는 임펠러와, 회전축을 지지하는 적어도 하나의 제2 복합 베어링과, 회전축 및 제2 복합 베어링을 내장하며 피니언 기어가 노출되도록 부분 절개된 회전체 하우징을 구비하는 고속 회전체와, ⅴ) 불 기어와 피니언 기어를 내장하며 모터 커버와 체결되는 쪽을 불 기어의 직경보다 크게 오픈시킨 형태로 제작된 기어 하우징과, ⅵ) 임펠러를 감싸면서 압축된 공기를 배출하는 스크롤부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 불 기어의 내부에 설치된 제1 복합 베어링이 불 기어를 지지하여 불 기어에 작용하는 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 최소화한다. 따라서 불 기어의 위치 이동에 따른 소음 발생과 불 기어의 절손 및 모터 축의 변형을 예방할 수 있다.

또한, 불 기어는 결합 볼트를 이용한 기계적 결합 방법으로 모터 축에 체결되고, 불 기어를 내장하는 기어 하우징이 모터를 향해 크게 오픈된 형태로 제작되므로, 불 기어의 교체나 보수 작업이 필요할 때 고속 회전체와 불 기어 및 모터를 용이하게 조립 분해할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 터보 블로어에서는 윤활유 공급을 위한 별도의 오일 펌프를 설치하지 않고도 불 기어의 제1 복합 베어링과 고속 회전체의 제2 복합 베어링에 윤활유를 순환시켜 공급할 수 있다. 따라서 윤활유 공급 구조를 단순화하여 부품 수를 줄일 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 블로어(100)를 나타내는 것으로 모터 축(10)과 고속 회전체(200) 부분을 절단한 부분 평면도이다. 도 2는 도 1의 터보 블로어(100)를 A 방향에서 바라본 좌측면도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 터보 블로어(100)는 모터 축(10), 불 기어(12), 고속 회전체(200) 및 제1 복합 베어링(14)을 포함한다.

모터 축(10)은 모터(16)에 결합되어 모터(16) 작동시 고속으로 회전한다. 불 기어(12)는 모터 축(10)에 착탈 가능하게 결합하며, 그 중심에 고정 축(18)과 제1 복합 베어링(14)이 위치하는 중공을 형성한다. 고속 회전체(200)는 불 기어(12)와 맞물리는 피니언 기어(20)가 형성된 회전축(22)과, 회전축(22)의 일단에 결합되는 임펠러(24)를 포함한다.

터보 블로어(100)는 모터 커버(26), 기어 하우징(28), 인렛 가이드 베인(30) 및 스크롤부(32)를 더욱 포함한다.

모터 커버(26)는 임펠러(24)를 향한 모터(16)의 전방에 체결되고, 기어 하우징(28)은 임펠러(24)를 향한 모터 커버(26)의 전방에 체결된다. 모터 커버(26)와 기어 하우징(28)의 조립체 내부에는 모터 축(10)과 불 기어(12) 전체 및 고속 회전 체(200)의 일부가 위치한다. 인렛 가이드 베인(30)은 흡입 유로에 설치되어 임펠러(24)로 유입되는 기체의 유량을 조절한다. 스크롤부(32)는 임펠러(24)에서 압축된 고압의 기체를 제공받아 사용처로 토출시킨다.

모터(16)의 작동으로 모터 축(10)이 회전하면, 불 기어(12)와 피니언 기어(20)가 회전하면서 모터(16)의 동력을 증속하여 고속 회전체(200)를 구동시킨다. 따라서 흡입 유로를 통해 외부 기체가 회전하는 임펠러(24)로 유입되고, 임펠러(24)를 통과하면서 가속 및 압축되며, 압축된 기체가 디퓨저 통로를 거쳐 스크롤부(32)로 배출된다. 도 1에서 기체의 유입 방향과 배출 방향을 화살표로 도시하였다.

전술한 터보 블로어(100)의 작동 과정에서, 불 기어(12)에는 불 기어(12) 자체의 하중과 피니언 기어(20)가 불 기어(12)를 미는 힘에 의해 반경 방향 하중이 발생하고, 불 기어(12)와 피니언 기어(20)의 헬리컬 형상에 의해 축 방향 하중도 발생한다. 다음에 설명하는 제1 복합 베어링(14)이 불 기어(12) 내부에서 불 기어(12)를 지지함에 따라 불 기어(12)에 작용하는 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 효과적으로 감소시킨다.

도 3a는 도 1에 도시한 터보 블로어(100) 중 모터 축(10)과 불 기어(12)를 B 방향에서 바라본 정면도이고, 도 3b는 도 3a의 부분 확대도이다.

도 3a와 도 3b를 참고하면, 제1 복합 베어링(14)은 고정 축(18)과 불 기어(12) 사이에서 모터 축(10)과 나란한 방향을 따라 설치되는 테이퍼 롤러 베어링(34)과 볼 베어링(36)을 포함한다. 테이퍼 롤러 베어링(34)은 경사진 방향으로 끼워진 롤러(341)와, 롤러(341)를 둘러싸는 내륜(342) 및 외륜(343)을 포함한다. 볼 베어링(36)은 볼(361)과, 볼(361)을 둘러싸는 내륜(362) 및 외륜(363)을 포함한다. 내륜(342, 362)은 고정 축(18)에 끼워지고, 외륜(343, 363)은 불 기어(12)에 결합된다.

테이퍼 롤러 베어링(34)은 불 기어(12)에 작용하는 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 동시에 감소시키고, 볼 베어링(36)은 불 기어(12)에 작용하는 반경 방향 하중을 다시 한번 감소시킨다. 따라서 본 실시예의 터보 블로어(100)는 제1 복합 베어링(14)을 통해 불 기어(12)에 작용하는 반경 방향 하중과 축 방향 하중을 최소화한다. 그 결과 불 기어(12)의 위치 이동에 따른 소음 발생과 불 기어(12)의 절손 및 모터 축(10)의 변형을 효과적으로 예방할 수 있다.

고정 축(18)은 고정 블록(42)과 볼트(46)를 이용하여 기어 하우징(28)에 체결되며, 그 중심이 모터 축(10)의 중심과 일치하도록 위치한다. 고정 축(18)의 내부에는 고정 축(18)과 나란한 방향을 따라 제1 복합 베어링(14)으로 윤활유를 공급하기 위한 오일구(181)가 형성된다. 이때 고정 축(18)과 모터 축(10) 사이에 소정의 간격이 존재하여 윤활유를 제1 복합 베어링(14)으로 안내하는 유로를 형성한다.

한편, 모터 축(10)은 불 기어(12)와 중첩되지 않으며, 불 기어(12)를 향한 모터 축(10)의 단부 외주면에 플랜지(38)가 고정된다. 불 기어(12)는 불 기어(12)와 플랜지(38)를 관통하는 복수의 결합 볼트(40)를 이용한 기계적 결합 방법으로 모터 축(10)에 체결될 수 있다. 이 경우 불 기어(12)는 열박음과 같은 영구적인 결합이 아닌 착탈 가능한 방식으로 모터 축(10)에 결합되므로, 불 기어(12)의 교체나 보수 작업이 필요할 때, 불 기어(12)와 모터 축(10)의 조립과 분해를 용이하게 할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시한 터보 블로어(100) 중 기어 하우징(28)과 불 기어(12) 부분을 나타낸 부분 확대도이다.

도 4를 참고하면, 기어 하우징(28)은 복수의 결합 볼트(40) 중 어느 한 결합 볼트(40)와 마주하는 부위에 개구부(44)를 형성한다. 이 개구부(44)를 통해 공구(도시하지 않음)를 넣어 결합 볼트(40)를 분리시킬 수 있다. 즉, 공구를 이용해 결합 볼트(40)를 분리시킨 후 수작업으로 불 기어(12)를 돌려 다른 결합 볼트(40)를 개구부(44) 위치에 놓은 다음 다시 공구를 넣어 결합 볼트(40)를 분리시킨다. 이러한 과정을 반복하여 복수의 결합 볼트(40)를 모두 분리시킬 수 있다.

결합 볼트(40)가 모두 제거된 불 기어(12)는 제1 복합 베어링(14)에 의해 지지되고 있으며, 이 상태에서 기어 하우징(28)과 모터 커버(26)를 분리시키면 모터(16) 및 모터 축(10)을 불 기어(12) 및 기어 하우징(28)으로부터 용이하게 분해할 수 있다.

다음으로, 고속 회전체(200)의 구성에 대해 설명한다.

도 5는 도 1에 도시한 터보 블로어(100) 중 고속 회전체(200)를 나타낸 평면도이다.

도 5를 참고하면, 고속 회전체(200)는 피니언 기어(20)가 형성된 회전축(22)과, 회전축(22)을 지지하는 한 쌍의 제2 복합 베어링(48)과, 회전축(22)과 한 쌍의 제2 복합 베어링(48)을 내장하는 회전체 하우징(50)과, 회전축(22)의 일단에 결합 되는 임펠러(24)를 포함한다.

회전체 하우징(50)은 전체적으로 원통형이고, 통상의 고속 회전체에 사용되는 분할식과 다르게 일체식으로 제작된다. 회전체 하우징(50)은 피니언 기어(20)가 위치하는 부분에서 부분 절개되어 피니언 기어(20)를 노출시키며, 이렇게 노출된 피니언 기어(20)가 불 기어(12)와 맞물린다. 또한, 회전체 하우징(50)의 중간 부분에 플랜지(52)가 형성되고, 이 플랜지(52)에 다수의 체결구(521)가 형성되어 회전체 하우징(50)을 기어 하우징(28)에 조립할 수 있게 한다. 또한, 회전체 하우징(50)에는 제2 복합 베어링(48)에 윤활유를 공급하고 배출하기 위한 복수의 윤활구가 제공된다. 이러한 윤활구에 대해서는 후술한다.

한 쌍의 제2 복합 베어링(48)은 피니언 기어(20)를 중심으로 이의 양쪽에 배치된다. 각각의 제2 복합 베어링(48)은 하나의 복합 베어링 블록(54)의 내부에 베어링 메탈(56)과 볼 베어링(58)이 함께 설치된 구성으로 이루어진다. 복합 베어링 블록(54)은 일체로 형성된 미끄럼 베어링 블록(541)과 볼 베어링 블록(542)으로 이루어진다. 도 5에서 도면 부호 543은 윤활유 주입을 위해 복합 베어링 블록(54)에 형성된 오일구를 나타낸다.

베어링 메탈(56)은 회전축(22)의 외주면에 형성되고, 미끄럼 베어링 블록(541)이 베어링 메탈(56)을 둘러싸 베어링 메탈(56)과 함께 미끄럼 베어링(60)을 구성한다. 볼 베어링(58)은 볼(581)과, 볼(581)을 둘러싸는 내륜(582)과 외륜(583)을 포함한다. 내륜(582)은 회전축(22)에 끼워지고, 외륜(583)은 볼 베어링 블록(542)에 결합된다. 피니언 기어(20)를 중심으로 이의 양쪽에 미끄럼 베어링(60) 이 위치하고, 미끄럼 베어링(60)의 바깥쪽에 볼 베어링(58)이 위치할 수 있다.

본 실시예의 터보 블로어(100)에서 고속 회전체(200)에 제2 복합 베어링(48)을 설치한 이유는 다음과 같다.

만약 고속 회전체(200)에 미끄럼 베어링(60)만 사용할 경우, 고속 회전에 의해 형성되는 오일의 압력으로 높은 부하를 지지할 수 있지만, 고속 회전이 아닌 기동이나 정지시 또는 저속 운전시에는 베어링 메탈(56)이 유막 없이 복합 베어링 블록(54)에 직접 접촉하게 된다. 따라서 기동이 어려울 뿐만 아니라 마찰로 인한 발열과 마모 문제가 생기게 되며, 이를 해결하기 위해서는 오일 펌프를 사용하여 강제로 윤활을 시켜야 한다.

이와는 반대로 만약 고속 회전체(200)에 볼 베어링(58)만 사용할 경우, 기동이나 정지 또는 저속 운전시 마찰 문제를 해결할 수 있고, 오일 펌프 없이 가압되지 않은 윤활유만 공급해도 된다는 장점이 있으나, 고속 회전시 볼 베어링(58)이 높은 부하를 담당해야 하므로 내구성에 문제가 생기게 된다.

따라서 본 실시예의 터보 블로어(100)는 고속 회전체(200)에 미끄럼 베어링(60)과 볼 베어링(58)이 일체로 형성된 제2 복합 베어링(48)을 적용함으로써 전술한 문제를 해결할 수 있다.

또한, 터보 블로어(100)는 전술한 제2 복합 베어링(48)에 의해 초기 저속 구동시에는 볼 베어링(58)으로 회전축(22)을 지지하고, 고속 구동시에는 미끄럼 베어링(60)으로 회전축(22)을 지지할 수 있다. 이러한 부하 지지 작용은 운전 영역(회전 속도)에 따라 자동으로 변경될 수 있다. 이를 위해 미끄럼 베어링(60)의 자체 설정 갭은 볼 베어링(58)의 자체 설정 갭보다 크게 형성된다.

여기서, 미끄럼 베어링(60)의 설정 갭은 미끄럼 베어링 블록(541)의 내경과 베어링 메탈(56)의 외경 차이를 의미하고, 볼 베어링(58)의 설정 갭은 외륜(583)의 내경과 내륜(582)의 외경 차이에서 볼(581)의 직경을 제한 값을 의미한다. 예를 들어, 미끄럼 베어링(60)의 설정 갭이 0.2mm인 경우, 볼 베어링(58)의 설정 갭은 0.1mm일 수 있다.

고속 회전체(200)가 구동을 할 경우 전술한 제2 복합 베어링(48)의 구조에 의해 운전 영역(회전 속도)에 따라 부하 지지 작용이 자동으로 변경되는 원리는 본 출원인의 등록특허 10-0723040에서 설명한 베어링 조립체의 그것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 6은 도 5에 도시한 고속 회전체(200) 중 회전축(22)을 나타낸 평면도로서 베어링 메탈(56)의 좌측면도와 우측면도를 함께 나타내고 있다.

도 6을 참고하면, 베어링 메탈(56)의 표면에는 윤활유 공급을 위한 오일 홈(561)과 테이퍼 홈(562)이 다수개 형성된다. 오일 홈(561)과 테이퍼 홈(562)은 회전축(22)과 나란한 방향에 대해 경사지게 형성되며, 이 경사 방향은 도 6을 기준으로 피니언 기어(20)의 좌측에 위치하는 베어링 메탈(56)과 피니언 기어(20)의 우측에 위치하는 베어링 메탈(56)에서 서로 반대 방향으로 형성된다. 또한, 각 테이퍼 홈(562)은 오일 홈(561)과 맞닿는 부분이 깊고 이와 멀어지는 방향을 따라 깊이가 작아지도록 형성된다.

이와 같이 베어링 메탈(56)에 형성된 오일 홈(561)은 윤활유를 공급하는 역 할을 하고, 테이퍼 홈(562)은 오일 홈(561)으로 공급된 윤활유에 압력을 생성시켜 유막을 형성하는 역할을 한다. 결국 회전축(22) 회전시 오일 홈(561)과 테이퍼 홈(562)이 오일 펌프와 같은 역할을 하게 된다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 회전축(22)이 고속으로 회전하면 회전 방향으로 쐐기 효과가 유발되어 원심력에 의해 일부 윤활유가 미끄럼 베어링(60)에 고압을 형성한다. 따라서 회전축(22)이 부상하면서 베어링 메탈(56)이 미끄럼 베어링 블록(541)으로부터 접촉이 분리되므로, 회전축(22)은 부상한 상태에서 고속 회전이 가능해진다. 이러한 고속 회전시 볼 베어링(58)은 베어링으로서 역할을 하지 않으므로 결국 고속 회전체(200)의 수명을 연장시킬 수 있다.

전술한 제2 복합 베어링(48)은 윤활유만 공급받으면 고속 회전에 따른 마찰과 윤활유 가압 문제를 동시에 해결할 수 있다.

다음으로, 모터 커버(26)와 기어 하우징(28)의 형상에 대해 설명한다.

도 7은 도 1에 도시한 터보 블로어(100) 중 모터 커버를 C 방향에서 바라본 사시도이다.

도 1과 도 7을 참고하면, 모터 커버(26)는 모터 축(10)을 수용하는 중공(261)을 형성하며, 중공(261)의 둘레를 따라 모터(16)에 체결되는 결합면(262)을 형성한다. 또한, 모터 커버(26)에는 모터(16)를 향해 볼록하게 형성된 리세스(263)가 구비되어 모터 커버(26)와 기어 하우징(28) 조립체의 내부 공간을 모터(16) 측으로 확대시킨다.

터보 블로어(100)의 용량이 커질수록 회전축(22)의 길이가 확대되므로, 회전 축(22)을 수용할 공간이 요구된다. 본 실시예의 터보 블로어(100)는 모터 커버(26)에 리세스(263)를 형성함에 따라 고속 회전체(200) 중 임펠러(24)의 반대측 부위를 리세스(263)에 수용할 수 있으므로, 대형의 고속 회전체(200)도 용이하게 설치할 수 있다.

도 8은 도 1에 도시한 터보 블로어(100) 중 기어 하우징(28)을 A 방향에서 바라본 사시도로서 기어 하우징(28)의 외부를 나타내며, 도 9는 도 8의 I-I선 단면도이다.

도 8과 도 9를 참고하면, 기어 하우징(28)은 모터 커버(26)에 체결되는 쪽을 불 기어(12)의 직경보다 크게 개방시킨 형태로 이루어진다. 즉, 기어 하우징(28)은 불 기어(12)의 고정 축(18)과 고속 회전체(200) 수용을 위한 2개의 중공을 형성하는 수직벽(281)과, 수직벽(281)의 가장자리로부터 모터 커버(26)를 향해 확장되는 측벽(282)을 포함하며, 모터 커버(26)에 체결되는 쪽이 모두 개방된 형태로 이루어진다.

따라서 도 1에 도시한 바와 같이, 불 기어(12)와 모터 축(10)을 조립하고, 불 기어(12)를 둘러싸도록 기어 하우징(28)을 모터 커버(26)에 체결한 다음, 기어 하우징(28)에 고정 축(18)과 고속 회전체(200)를 조립하고, 회전체 하우징(50)에 스크롤부(32)를 순차적으로 조립할 수 있다. 분해는 전술한 조립 순서와 반대로 이루어진다. 불 기어(12)와 모터 축(10)의 착탈 가능한 결합 구조 및 한쪽이 크게 개방된 기어 하우징(28)의 형상에 의해 터보 블로어(100)의 조립과 분해를 간편하게 할 수 있다.

다음으로, 터보 블로어(100)의 윤활유 순환 시스템에 대해 설명한다.

도 10은 도 8에 도시한 기어 하우징(28)을 D 방향에서 바라본 정면도이다.

도 9와 도 10을 참고하면, 기어 하우징(28)의 수직벽(281) 내면에는 불 기어(12)의 일부를 둘러싸는 대략적인 원호 모양의 가이드 커버(62)가 형성된다. 가이드 커버(62)는 수직벽(281)의 내면으로부터 모터 커버(26)를 향해 돌출된 것으로서, 그 폭(w1, 도 9 참조)은 기어 하우징(28)의 측벽(282) 폭(w2, 도 9 참조)와 일치한다. 가이드 커버(62)는 불 기어(12)의 직경보다 큰 내경을 갖도록 형성되어 불 기어(12)와 거리를 두고 위치한다.

도 10에서 불 기어(12)의 회전 방향은 반시계 방향이며, 가이드 커버(62)는 도 10을 기준으로 대략 4/4 분면이 절개된 형상으로 이루어진다. 가이드 커버(62)의 내면에는 불 기어(12)의 회전 방향을 따라 오일 홈(64)이 형성된다. 이러한 오일 홈(64)은 모터 축(10)과 나란한 방향을 따라 서로간 거리를 두고 복수개로 구비된다(도 9 참조).

그리고 기어 하우징(28)의 수직벽(281) 내면의 상부, 즉 불 기어(12)의 측면 외측에 계단 모양의 가이드 돌기(66)가 형성된다. 가이드 돌기(66)는 측벽(282)을 향해 낮아지는 단차를 형성한다. 가이드 돌기(66)의 일단은 측벽(282)에 연결되고, 다른 일단은 도 10을 기준으로 수평 및 수직 방향을 따라 가이드 커버(62)의 상측 단부와 거리를 두고 위치한다. 가이드 돌기(66)의 폭은 가이드 커버(62)의 폭과 동일하다.

전술한 기어 하우징(28)을 모터 커버(26)에 체결하면, 측벽(282)과 가이드 커버(62) 및 가이드 돌기(66)가 모터 커버(26)에 밀착되면서 소정의 내부 공간을 형성한다. 즉, 기어 하우징(28)과 모터 커버(26)의 조립체 하부로 오일 저장조(68)가 형성되고, 불 기어(12)와 가이드 커버(62) 사이로 오일 유로가 형성되며, 가이드 돌기(66) 위로 윤활유를 수집하고 수집된 윤활유를 다시 순환시키는 임시 저장조(70)가 형성된다.

따라서 불 기어(12)가 회전하면 오일 저장조(68)에 담겨 있는 윤활유가 불 기어(12)의 기어치에 의해 비산되면서 가이드 커버(62)에 형성된 오일 홈(64)을 따라 가다가 중력에 의해 가이드 돌기(66) 위로 낙하하여 임시 저장조(70)에 수집된다. 이때 불 기어(12)의 표면에 남아있는 윤활유는 불 기어(12)와 피니언 기어(20)가 접촉하는 순간 기어를 윤활시키는 작용을 한다. 그리고 임시 저장조(70)에 수집된 윤활유는 다음에 설명하는 순환 구조에 의해 불 기어(12)의 제1 복합 베어링(14) 및 고속 회전체(200)의 제2 복합 베어링(48)으로 공급된다.

전술한 기어 하우징(28) 구조에서 가이드 커버(62)와 가이드 돌기(66)는 기어 하우징(28)과 일체로 제조된다. 따라서 별도의 오일 저장조와 임시 저장조를 제작한 후 이를 기어 하우징 내부에 조립하는 번거로움을 피할 수 있으며, 기어 하우징(28)과 모터 커버(26)를 기밀 상태로 체결하는 것에 의해 오일 저장조(68)와 임시 저장조(70)를 용이하게 형성할 수 있다.

도 11은 도 2에 도시한 터보 블로어(100)의 부분 절개도로서 기어 하우징(28)의 외면 일부를 점선 내측에 도시하였다.

도 10과 도 11을 참고하면, 기어 하우징(28)의 수직벽(281) 외부에는 임시 저장조(70)와 불 기어(12)의 고정 축(18)을 연결하는 제1 오일관(72)이 설치된다. 즉, 기어 하우징(28)의 수직벽(281)에는 임시 저장조(70)에 해당하는 위치에 제1 관통구(74)가 형성되고, 제1 오일관(72)의 일단이 제1 관통구(74)에 연결된다. 그리고 제1 오일관(72)의 다른 일단은 고정 축(18)에 형성된 오일구(181)와 연결된다.

도 3a에서 고정 축(18)에 연결된 제1 오일관(72)의 일부를 점선으로 도시하였다. 도 3a을 참고하면, 제1 오일관(72)은 임시 저장조(70)에 수집된 윤활유를 고정 축(18)의 오일구(181)로 제공하며, 오일구(181)에 제공된 윤활유는 볼 베어링(36)과 테이퍼 롤러 베어링(34)을 순차적으로 거치면서 제1 복합 베어링(14)을 윤활시킨다. 그런 다음 윤활유는 다시 오일 저장조(68)로 낙하하여 오일 저장조(68)에 수집된다.

한편, 모터 축(10)의 외주면에는 불 기어(12)와 멀어지는 방향을 따라 베어링(76)과 실링 부재(78)가 나란하게 설치된다. 불 기어(12)가 회전하는 과정에서 모터 축(10)을 향해서도 윤활유가 고속으로 비산하므로, 비산된 윤활유를 이용하여 베어링(76)을 충분하게 윤활시킬 수 있다. 실링 부재(78)에는 제5 오일관(80)이 설치되어 베어링(76)을 통과해 실링 부재(78)에 도달한 윤활유를 오일 저장조(68)로 회수한다.

도 12는 도 1의 터보 블로어(100)를 C 방향에서 바라본 우측면도로서 모터 커버(26)의 일부를 절개하여 기어 하우징(28)의 내부를 도시하였다. 도 13은 도 1에 도시한 터보 블로어(100) 중 고속 회전체(200)를 나타낸 정면도이다.

도 12와 도 13을 참고하면, 기어 하우징(28)의 수직벽(281) 내부에는 임시 저장조(70)에 수집된 윤활유를 고속 회전체(200)로 전달하기 위한 제2 오일관(82)이 설치된다. 이를 위해 가이드 돌기(66)의 하단에 제2 관통구(84)가 형성되고, 제2 오일관(82)의 일단이 제2 관통구(84)에 연결된다. 그리고 회전체 하우징(50)과 중첩되는 기어 하우징(28)의 수직벽(281) 부위에 제3 관통구(86)가 형성되며, 제2 오일관(82)의 다른 일단이 제3 관통구(86)에 연결된다.

그리고 회전체 하우징(50)의 내부에는 한 쌍의 제2 복합 베어링(48) 중 임펠러(24)측 제2 복합 베어링(48)(도 13을 기준으로 좌측의 제2 복합 베어링)과 제3 관통구(86)를 연결하는 오일 유로(501)가 형성된다. 또한, 회전체 하우징(50)의 외부에는 임펠러(24) 반대측 제2 복합 베어링(48)(도 13을 기준으로 우측의 제2 복합 베어링)과 오일 유로(501)를 연결하는 제3 오일관(88)이 설치된다.

따라서 임시 저장조(70)에 수집된 윤활유는 제2 오일관(82)을 통해 고속 회전체(200)로 제공되며, 공급된 윤활유는 오일 유로(501)와 제3 오일관(88)을 통해 임펠러(24)측 제2 복합 베어링(48)과 임펠러(24) 반대측의 제2 복합 베어링(48)으로 나누어 공급된다.

임펠러(24)측 제2 복합 베어링(48)에 제공된 윤활유는 미끄럼 베어링(60)과 볼 베어링(58)을 순차적으로 거치면서 이들 베어링을 윤활시킨다. 특히 미끄럼 베어링(60)으로 공급된 윤활유는 회전축(22)이 고속으로 회전할 때 베어링 메탈(56)에 형성된 테이퍼 홈(562)에 의해 가압된 유막을 형성하여 회전축(22)을 지지한다.

이때 볼 베어링(58)과 임펠러(24) 사이에 위치하는 지지체(90) 및 이를 둘러 싸는 회전체 하우징(50) 부위에 윤활구(92)가 형성되고, 회전체 하우징(50)의 외부에서 제4 오일관(94)이 윤활구(92)와 기어 하우징(28)을 연결하도록 설치된다. 따라서 베어링 윤활에 사용된 윤활유는 제4 오일관(94)을 통해 기어 하우징(28)으로 유입되어 오일 저장조(68)에 수집된다.

또한, 제3 오일관(88)을 통해 임펠러(24) 반대측의 제2 복합 베어링(48)에 제공된 윤활유는 미끄럼 베어링(60)과 볼 베어링(58)에 공급되어 이들 베어링을 윤활시키며, 사용된 윤활유는 회전체 하우징(50) 가운데 피니언 기어(20)를 노출시키기 위해 형성된 절개 부분을 통해 낙하하여 오일 저장조(68)에 수집된다.

이와 같이 본 실시예의 터보 블로어(100)는 윤활유 공급을 위한 별도의 오일 펌프를 설치하지 않고도 불 기어(12)의 제1 복합 베어링(14)과 고속 회전체(200)의 제2 복합 베어링(48)에 윤활유를 순환시켜 공급할 수 있다. 따라서 윤활유 공급 구조를 단순화하여 부품 수를 줄일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 블로어를 나타내는 것으로 모터 축과 고속 회전체 부분을 절단한 부분 평면도이다.

도 2는 도 1의 터보 블로어를 A 방향에서 바라본 좌측면도이다.

도 3a는 도 1에 도시한 터보 블로어 중 모터 축과 불 기어를 B 방향에서 바라본 정면도이다.

도 3b는 도 3a의 부분 확대도이다.

도 4는 도 1에 도시한 터보 블로어 중 기어 하우징과 불 기어 부분을 나타낸 부분 확대도이다.

도 5는 도 1에 도시한 터보 블로어 중 고속 회전체를 나타낸 평면도이다.

도 6은 도 5에 도시한 고속 회전체 중 회전축을 나타낸 평면도로서 베어링 메탈의 좌측면도와 우측면도를 함께 나타내고 있다.

도 7은 도 1에 도시한 터보 블로어 중 모터 커버를 C 방향에서 바라본 사시도이다.

도 8은 도 1에 도시한 터보 블로어 중 기어 하우징을 D 방향에서 바라본 사시도로서 기어 하우징의 외부를 나타내고 있다.

도 9는 도 8의 I-I선 단면도이다.

도 10은 도 8에 도시한 기어 하우징을 E 방향에서 바라본 정면도이다.

도 11은 도 2에 도시한 터보 블로어의 부분 절개도로서 기어 하우징의 외면 일부를 점선 내측에 도시하였다.

도 12는 도 1의 터보 블로어를 C 방향에서 바라본 우측면도로서 모터 커버의 일부를 절개하여 기어 하우징의 내부를 도시하였다.

도 13은 도 1에 도시한 터보 블로어 중 고속 회전체를 나타낸 정면도이다.

Claims

모터 축을 구비하는 모터;

상기 모터 축에 착탈 가능하게 결합되며, 그 중심에 고정 축이 위치하는 중공을 형성하는 불 기어;

상기 고정 축과 상기 불 기어 사이에 설치되며, 상기 모터 축과 나란한 방향을 따라 이웃한 테이퍼 롤러 베어링과 볼 베어링을 구비하는 제1 복합 베어링; 및

외주면에 상기 불 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 회전축과, 상기 회전축의 일단에 결합되는 임펠러를 구비하는 고속 회전체

를 포함하는 터보 블로어.
제1항에 있어서,

상기 터보 블로어는,

상기 모터에 체결되며, 상기 모터 축을 지지하는 모터 커버; 및

상기 불 기어와 상기 피니언 기어를 내장하며, 상기 모터 커버와 체결되는 쪽을 상기 불 기어의 직경보다 크게 오픈시킨 형태로 제작된 기어 하우징

을 더욱 포함하는 터보 블로어.
제2항에 있어서,

상기 불 기어를 향한 상기 모터 축의 단부 외주면에 플랜지가 형성되고, 상 기 불 기어는 상기 불 기어와 상기 플랜지를 관통하는 복수의 결합 볼트에 의해 상기 모터 축에 체결되는 터보 블로어.
제3항에 있어서,

상기 기어 하우징은 상기 복수의 결합 볼트 중 어느 한 결합 볼트와 마주하는 부위에 개구부를 형성하는 터보 블로어.
제2항에 있어서,

상기 모터 커버는 상기 모터를 향해 볼록하게 형성된 리세스를 구비하여 상기 리세스에 상기 고속 회전체의 일부를 수용하는 터보 블로어.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고속 회전체는,

상기 피니언 기어의 양쪽에 배치되는 한 쌍의 제2 복합 베어링; 및

상기 회전축과 상기 한 쌍의 제2 복합 베어링을 내장하고, 상기 기어 하우징에 조립되며, 상기 기어 하우징의 내부에서 상기 피니언 기어를 노출시키기 위해 부분 절개된 회전체 하우징

을 더욱 포함하는 터보 블로어.
제6항에 있어서,

상기 제2 복합 베어링 각각은,

미끄럼 베어링 블록과 볼 베어링 블록이 일체로 형성된 복합 베어링 블록;

상기 회전축의 외주면에 형성되며 상기 미끄럼 베어링 블록의 내부에 설치되어 상기 미끄럼 베어링 블록과 함께 미끄럼 베어링을 구성하는 베어링 메탈; 및

상기 볼 베어링 블록의 내부에 설치되는 볼 베어링

을 포함하는 터보 블로어.
제7항에 있어서,

상기 미끄럼 베어링의 자체 설정 갭이 상기 볼 베어링의 자체 설정 갭보다 크게 형성되는 터보 블로어.
제7항에 있어서,

상기 베어링 메탈의 표면에 유막 형성을 위하여 복수의 오일 홈과 복수의 테이퍼 홈이 경사지게 형성되는 터보 블로어.
제6항에 있어서,

상기 기어 하우징은 그 내면에 상기 불 기어의 일부를 둘러싸는 원호 모양의 가이드 커버 및 상기 불 기어의 측면 외측에 위치하는 계단 모양의 가이드 돌기를 상기 모터 커버에 밀착하도록 구비하며, 상기 기어 하우징과 상기 모터 커버의 조립체 내부에 상기 가이드 돌기에 의해 임시 저장조가 형성되는 터보 블로어.
제10항에 있어서,

상기 가이드 커버의 내면에 상기 불 기어의 회전 방향을 따라 길게 이어진 복수의 오일 홈이 형성되는 터보 블로어.
제10항에 있어서,

상기 기어 하우징 가운데 상기 임시 저장조 형성 부위에 제1 관통구가 형성되고, 상기 기어 하우징의 외부에서 상기 제1 관통구와 상기 고정 축을 연결하는 제1 오일관이 설치되는 터보 블로어.
제12항에 있어서,

상기 고정 축은 상기 기어 하우징에 체결되고, 상기 고정 축의 내부에 오일구가 형성되며, 상기 고정 축과 상기 모터 축 사이에 간격이 존재하여 상기 오일구로 공급된 윤활유를 상기 제1 복합 베어링으로 안내하는 유로를 형성하는 터보 블로어.
제10항에 있어서,

상기 가이드 돌기의 하단에 제2 관통구가 형성되고, 상기 기어 하우징 가운데 상기 회전체 하우징과 맞닿는 부분에 제3 관통구가 형성되며, 상기 기어 하우징의 내부에서 상기 제1 관통구와 상기 제3 관통구를 연결하는 제2 오일관이 설치되 는 터보 블로어.
제14항에 있어서,

상기 회전체 하우징의 내부에 상기 한 쌍의 제2 복합 베어링 중 임펠러측 제2 복합 베어링과 상기 제3 관통구를 연결하는 오일 유로가 형성되며, 상기 회전체 하우징의 외부에 상기 한 쌍의 제2 복합 베어링 중 임펠러 반대측 제2 복합 베어링과 상기 오일 유로를 연결하는 제3 오일관이 설치되는 터보 블로어.
제15항에 있어서,

상기 임펠러측 제2 복합 베어링과 상기 임펠러 사이에 지지체가 위치하고, 상기 지지체와 상기 회전체 하우징에 오일 배출구가 형성되며, 상기 회전체 하우징의 외부에 상기 오일 배출구와 상기 기어 하우징을 연결하여 윤활유를 회수하는 제4 오일관이 설치되는 터보 블로어.
제13항에 있어서,

상기 불 기어와 멀어지는 방향을 따라 상기 모터 축의 외주면에 베어링과 실링 부재가 나란하게 위치하고, 상기 실링 부재에 제5 오일관이 설치되어 상기 베어링을 거쳐 상기 실링 부재에 도달한 윤활유를 회수하는 터보 블로어.
모터 축을 구비하며 모터 커버와 조립되는 모터;

상기 모터 축에 착탈 가능하게 결합되며, 그 중심에 고정 축이 위치하는 중공을 형성하는 불 기어;

상기 고정 축과 상기 불 기어 사이에 설치되며, 상기 모터 축과 나란한 방향을 따라 이웃한 테이퍼 롤러 베어링과 볼 베어링을 구비하는 제1 복합 베어링;

외주면에 상기 불 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 회전축과, 상기 회전축의 일단에 결합되는 임펠러와, 상기 회전축을 지지하는 적어도 하나의 제2 복합 베어링과, 상기 회전축 및 상기 제2 복합 베어링을 내장하며 상기 피니언 기어가 노출되도록 부분 절개된 회전체 하우징을 구비하는 고속 회전체;

상기 불 기어와 상기 피니언 기어를 내장하며, 상기 모터 측으로 상기 모터 커버와 체결되는 쪽을 상기 불 기어의 직경보다 크게 오픈시킨 형태로 제작된 기어 하우징; 및

상기 임펠러를 감싸면서 압축된 공기를 배출하는 스크롤부

를 포함하는 터보 블로어.