KR20190136164A - 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기에 관한 것으로서, 구동력을 생산하는 구동부와 연결되는 기어 유닛; 상기 기어 유닛이 내부에 설치되는 기어 박스; 상기 기어 박스에 삽입되어 기어 유닛과 연결되는 회전축; 및 상기 회전축에 연결되어 회전하는 임펠러;를 포함하는 압축기로서, 상기 임펠러와 상기 기어 박스 사이에서 상기 회전축을 감싸는 환형의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 더 포함하고, 상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조는 상기 회전축을 바라보는 내측면에 복수의 차폐 링을 포함함으로써, 상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조와 상기 회전축 사이 복수의 링형 슬릿을 형성하고, 상기 복수의 링형 슬릿은 상기 임펠러로부터 압축된 공정 유체가 누출되는 것과 상기 기어 박스로부터 상기 임펠러 방향으로 오일이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

Description

일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기{Air compressor including an integrated gas and oil sealing structure}

본 발명은 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사막과 같은 특수한 환경에서 모래 등 이물질 유입 및 압축된 공정 가스 누출을 방지하는 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기에 관한 것이다.

원심 압축기(1)는 회전 운동을 하는 임펠러(50)를 이용하여 유체에 원심력을 부여함으로써, 유체가 압축되도록 하는 장치이다.

도 1은 종래의 라비란스 씰(2) 구조를 포함하는 압축기(1)의 단면도에서 공정 가스 및 버퍼 가스의 흐름도를 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 가스 씰(21)과 오일 씰(22)의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 원심 압축기(1)는 일반적으로 구동력을 생산하는 구동부(10)와, 구동부(10)와 연결되는 기어 유닛(20)과, 기어 유닛(20)이 내부에 설치되는 기어 박스(30)와, 기어 박스(30)에 삽입되어 기어 유닛(20)과 연결되는 회전축(40)과, 회전축(40)에 연결되어 회전하는 임펠러(50, impeller)와, 임펠러(50)를 지지하는 스크롤과, 스크롤과 결합하여 유체가 유동하는 내부 공간을 형성하는 쉬라우드(60)를 포함할 수 있다.

이 중 임펠러(50)는 회전 운동에너지를 유체에 전달시켜 유체의 압력을 상승시키는 기능을 한다. 임펠러(50)는 허브, 유체의 이동을 돕고 에너지를 유체에 전달하는 다수 개의 블레이드(blade) 등을 구비하며, 블레이드는 허브에 형성될 수 있다. 이때, 임펠러는 허브를 회전 시킴으로써 블레이드를 회전시켜 외부로부터 유체를 흡입 및 토출시킬 수 있다.

종래에는 임펠러(50)로부터 압축된 공정 유체의 누출을 방지하고, 기어 박스(30) 내부의 기어 유닛(20)으로부터 누출되는 오일이 임펠러(50)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 임펠러(50) 후단과 기어 박스(30) 입구 각각의 위치에 미로형의 라비란스 씰(2, labyrinth seal) 구조를 적용하였다.

도 1을 참조하면, 종래의 라비란스 씰(2) 구조는 임펠러(50)로부터 압축된 공정 유체의 누출을 방지하는 가스 씰(21, gas seal)과 기어 박스(30) 내부의 기어 유닛(20)으로부터 누출되는 오일이 임펠러(50) 방향으로 유입되는 것을 방지하는 오일 씰(22, oil seal)이 별개의 구조를 형성하였다.

즉, 도 2의 사시도를 참조하면 가스 씰(21)과 오일 씰(22)은 전체적으로 회전축(40)의 외부를 감싸는 링 형상을 가지되, 회전축(40)을 바라보는 면에 올록볼록한 미로구조를 형성하여 가스와 오일 유동을 차폐하는 역할을 할 수 있다.

또한, 종래의 라비란스 씰(2) 구조는 가스 씰(21)과 오일 씰(22)이 각각 별개의 구성으로 이루어짐으로써 가스 씰(21)과 오일 씰(22) 사이에 틈이 발생하고, 상기 틈은 버퍼 가스(buffer gas)가 배출되는 벤트 통로(3) 역할을 하였다.

도 1의 공정 가스 및 버퍼 가스 흐름도를 참조하면, 버퍼 가스 유입로는 가스 씰(21)에 인접하게 위치되도록 차폐 형성되고, 버퍼 가스는 공정 유체보다 높은 압력으로 공급됨으로써 임펠러(50)로부터 압축된 공정 유체가 누출되는 것을 방지한다.

또한 상기 목적을 달성한 후 버퍼 가스는 최종적으로 가스 씰(21)과 오일 씰(22) 사이에 위치하는 틈인 벤트 통로(3)를 통해 외부로 배출될 수 있는 것이다.

그러나 사막과 같이 특수한 환경에서는 상기 벤트 통로(3)을 통해 모래 등 이물질이 유입될 수 있는 문제점이 있고, 이러한 문제점은 회전축(40)의 구동 및 압축 공정 유체 생산에 차질을 야기할 수 있는 바, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 씰링 구조의 창안이 요구된다.

한국 공개특허공보 10-2017-0083261호 (2017.07.18)

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래 라비란스 씰 구조의 벤트 통로를 통해 이물질이 유입될 수 있는 문제점을 방지하는 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기는, 구동력을 생산하는 구동부와 연결되는 기어 유닛; 상기 기어 유닛이 내부에 설치되는 기어 박스; 상기 기어 박스에 삽입되어 기어 유닛과 연결되는 회전축; 및 상기 회전축에 연결되어 회전하는 임펠러;를 포함하는 압축기로서, 상기 임펠러와 상기 기어 박스 사이에서 상기 회전축을 감싸는 환형의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 더 포함하고, 상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조는 상기 회전축을 바라보는 내측면에 복수의 차폐 링을 포함함으로써, 상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조와 상기 회전축 사이 복수의 링형 슬릿을 형성하고, 상기 복수의 링형 슬릿은 상기 임펠러로부터 압축된 공정 유체가 누출되는 것과 상기 기어 박스로부터 상기 임펠러 방향으로 오일이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조는, 상기 임펠러 방향으로 형성되는 가스 씰링부와 상기 기어 박스 방향으로 형성되는 오일 씰링부를 포함하고, 상기 가스 씰링부는 상기 오일 씰링부보다 큰 직경으로 형성되고, 상기 오일 씰링부는 그 일부가 하부 방향으로 오프닝되는 벤트부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가스 씰링부는 적어도 하나의 버퍼 가스 주입구를 포함하고, 상기 버퍼 가스 주입구로 버퍼 가스 공급 튜브가 쓰레드 결합되며, 상기 버퍼 가스는, 상기 압축된 공정 유체보다 높은 압력으로 공급되어 상기 임펠러로부터 압축된 공정 유체가 누출되는 것과 상기 기어 박스로부터 상기 임펠러 방향으로 오일이 유입되는 것을 방지하고, 상기 벤트부를 통해 외부로 배출되며, 상기 가스 씰링부로부터 상기 기어 박스 방향으로 연장되는 복수의 돌출부를 형성하여 외부로부터 상기 벤트부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 차폐부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기에 의하면, 사막과 같은 특수한 환경에서 모래 등 이물질 유입 및 압축된 공정 가스 누출을 방지하고, 안정적으로 압축기를 구동하여 압축 공정 유체를 생산할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 종래의 라비란스 씰 구조를 포함하는 압축기의 단면도에서 공정 가스 및 버퍼 가스의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 가스 씰과 오일 씰의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 오일 씰링부 방면에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 3의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 가스 씰링부 방면에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압축기가 포함하는 일체형 가스 및 오일 씰링 구조의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기의 단면도에서 공정 가스 및 버퍼 가스의 흐름도를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 구성 요소를 지칭한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 포함하는 압축기에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)는 구동력을 생산하는 구동부(10)와 연결되는 기어 유닛(20), 구동부(10)와 기어 유닛(20)이 내부에 설치되는 기어 박스(30), 상기 기어 박스(30)에 삽입되어 기어 유닛(20)과 연결되는 회전축(40), 및 회전축(40)에 연결되어 회전하는 임펠러(50)를 포함하여 구성될 수 있으며, 기어 유닛(20)의 구동에 의해 회전축(40)이 임펠러(50)와 함께 원심 운동하면서 전달된 회전 운동에너지가 압축된 공정 유체를 생산하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)는 임펠러(50)와 기어 박스(30) 사이에서 회전축(40)을 감싸는 환형의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)를 더 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)를 오일 씰링부(120) 방면에서 바라본 사시도이고, 도 4는 도 3의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)를 가스 씰링부(110) 방면에서 바라본 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)는 가스 씰링부(110)와 오일 씰링부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)는 회전축(40)을 바라보는 내측면에 복수의 차폐 링(130)을 포함하고, 이에 따라 복수의 차폐 링(130) 사이에 형성되는 복수의 링형 슬링(140)이 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)와 회전축(40) 사이에 형성될 수 있다.

상기 복수의 링형 슬링(140)은 임펠러(50)로부터 압축된 공정 유체가 기어 박스(30) 방향으로 누출되는 것과 기어 박스(30)로부터 임펠러(50) 방향으로 오일이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)가 회전축(40)을 바라보는 내측면에 포함하는 복수의 차폐 링(130)은 전체적으로 회전축(40)의 외부를 감싸는 링 형상을 가지되, 회전축(40)을 바라보는 면에 올록볼록한 미로구조를 형성하여 가스와 오일 유동을 차폐하는 역할을 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)가 포함하는 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)의 측면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)가 포함하는 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)는 전술한 바와 같이 임펠러(50) 방향으로 형성되는 가스 씰링부(110)와 기어 박스(30) 방향으로 형성되는 오일 씰링부(120)를 포함하고, 가스 씰링부(110)는 오일 씰링부(120)보다 큰 외경으로 형성될 수 있다.

상기 가스 씰링부(110)는 임펠러(50)로부터 압축된 공정 유체가 누출되는 것을 방지하는 역할을 하므로 그 전체 외경은 임펠러(50)의 직경에 대응되게 형성될 수도 있고, 별개의 구조로 형성되는 디스크(후술하는 도 6의 115)와 일체로 결합되도록 구성될 수도 있다.

도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)는 임펠러(50) 또는 디스크(115)에 결합되기 위한 체결부(170)를 더 포함할 수 있으며, 가스 씰링부(110)에 형성된 복수개의 체결부(170)는 쓰레드 결합될 수 있다.

또한, 가스 씰링부(110) 및 오일 씰링부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)의 위치를 고정함과 동시에 압축기(1)와 차폐구조를 형성하며 다단 결합될 수 있는 복수의 단차부(180)를 포함할 수 있다.

오일 씰링부(120)는 임펠러(50)의 회전축(40)과 연결되는 기어 유닛(20)과 상기 기어 유닛(20)이 수용되는 기어 박스(30) 사이에 결합되어, 기어 유닛(20)으로부터 오일이 누출되지 않도록 하며, 기어 박스(30)를 밀봉하는 역할을 하는 충분한 크기로 상기 가스 씰링부(110)의 외경보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)에서 오일 씰링부(120)는 그 일부가 하부 방향으로 오프닝되는 벤트부(160)를 포함할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 종래의 라비란스 씰(2) 구조는 가스 씰과 오일 씰이 각각 별개의 구성으로 이루어짐으로써 가스 씰과 오일 씰 사이 틈이 발생하였고, 상기 틈은 버퍼 가스가 배출되는 벤트 통로 역할을 하였다.

그러나 사막과 같이 특수한 환경에서는 상기 벤트 통로를 통해 모래 등 이물질이 유입될 수 있는 문제점이 있고, 이러한 문제점은 회전축(40)의 구동 및 압축 공정 유체 생산에 차질을 야기할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)가 포함하는 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)는 가스 씰링부(110)와 오일 씰링부(120)가 일체로 형성되며, 버퍼 가스가 배출되기 위한 벤트부(160)는 오일 씰링부(120)의 일부가 하부 방향으로 오프닝되도록 형성될 수 있는 것이다.

즉, 종래의 라비란스 씰(2) 구조는 별개로 형성되는 가스 씰과 오일 씰 사이 틈이 버퍼 가스의 벤트 통로 역할을 하면서 사방으로 형성되어 모래 등 이물질 유입 가능성이 높았던 반면, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)는 오일 씰링부(120)의 일부만이 하부 방향으로 오프닝되도록 형성됨으로써, 이를 통해 이물질이 유입되는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)를 포함하는 압축기(1)의 단면도에서 공정 가스 및 버퍼 가스의 흐름도를 도시한 도면이다.

버퍼 가스는 임펠러(50)에 의해 압축된 공정 유체보다 높은 압력으로 공급됨으로써 공정 유체가 외부로 누출되는 것을 방지하고, 기어 박스(30)로부터 임펠러(50) 방향으로 오일이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성한 후 버퍼 가스는 최종적으로 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)의 가스 씰링부(110)에서 하부 방향으로 일부 오프닝 형성된 벤트부(160)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

한편, 도 4를 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)에서 가스 씰링부(110)는 적어도 하나의 버퍼 가스 주입구(150)를 포함할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 버퍼 가스 주입구(150)로 버퍼 가스 공급 튜브(155)가 쓰레드(thread) 결합될 수 있으며, 버퍼 가스 공급 튜브(155)를 통해 예를 들어 질소와 같이 드라이한 유체가 공급될 수 있다.

또한 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)는 가스 씰링부(110)로부터 기어 박스(30) 방향으로 연장되는 복수의 돌기를 형성하여 외부로부터 상기 벤트부(160)로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 차폐부(190)를 더 포함할 수 있다.

상기 차폐부(190)는 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하는 반면 버퍼 가스가 배출되는 것을 차폐하려는 것은 아니므로, 버퍼 가스의 배출 유로가 확보될 수 있도록 상기 버퍼 가스가 배출되는 흐름 방향으로 외부를 향해 경사지도록 형성될 수 있다.

상기 차폐부(190)는 도 5의 본 발명의 실시예에 따른 일체형 가스 및 오일 씰링 구조(100)의 측면도에 도시된 바와 같이 가스 씰링부(110)의 외경과 가깝도록 벤트부(160)의 위치와 크기에 대응되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 차폐부(190)는 도 6에 도시된 바와 같이 가스 씰링부(110)가 결합되는 디스크(115)와, 기어 박스(30) 사이에 외부 이물질이 유입될 수 있는 입구의 위치에서 디스크(115)로부터 기어 박스(30) 방향으로 연장되는 복수의 돌기를 포함할 수 있다.

상기 차폐부(190)가 포함하는 복수의 돌기가 벤트 통로를 따라 미로 구조를 형성하고, 상기 벤트부(160)를 통해 배출되는 버퍼 가스는 이물질이 유입되는 방향과 역방향으로 외부로 배출되므로, 외부로부터 벤트부(160) 방향으로 유입되는 이물질을 이중으로 차단 및 방지하는 효과가 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 압축기 30: 기어 박스
40: 회전축 50: 임펠러
100: 일체형 가스 및 오일 씰링 구조 110: 가스 씰링부
120: 오일 씰링부 130: 차폐 링
140: 링형 슬릿 150: 버퍼 가스 주입구
160: 벤트부 190: 차폐부

Claims (3)

1. 구동력을 생산하는 구동부와 연결되는 기어 유닛;
   상기 기어 유닛이 내부에 설치되는 기어 박스;
   상기 기어 박스에 삽입되어 기어 유닛과 연결되는 회전축; 및
   상기 회전축에 연결되어 회전하는 임펠러;를 포함하는 압축기로서,
   상기 임펠러와 상기 기어 박스 사이에서 상기 회전축을 감싸는 환형의 일체형 가스 및 오일 씰링 구조를 더 포함하고,
   상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조는 상기 회전축을 바라보는 내측면에 복수의 차폐 링을 포함함으로써, 상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조와 상기 회전축 사이 복수의 링형 슬릿을 형성하고,
   상기 복수의 링형 슬릿은 상기 임펠러로부터 압축된 공정 유체가 누출되는 것과 상기 기어 박스로부터 상기 임펠러 방향으로 오일이 유입되는 것을 방지하는, 압축기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 일체형 가스 및 오일 씰링 구조는,
   상기 임펠러 방향으로 형성되는 가스 씰링부와 상기 기어 박스 방향으로 형성되는 오일 씰링부를 포함하고,
   상기 가스 씰링부는 상기 오일 씰링부보다 큰 외경을 형성하고,
   상기 오일 씰링부는 그 일부가 하부 방향으로 오프닝되는 벤트부를 포함하는, 압축기.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 가스 씰링부는,
   적어도 하나의 버퍼 가스 주입구를 포함하고,
   상기 버퍼 가스 주입구로 버퍼 가스 공급 튜브가 쓰레드 결합되며,
   상기 버퍼 가스는, 상기 압축된 공정 유체보다 높은 압력으로 공급되어 상기 임펠러로부터 압축된 공정 유체가 누출되는 것과 상기 기어 박스로부터 상기 임펠러 방향으로 오일이 유입되는 것을 방지하고, 상기 벤트부를 통해 외부로 배출되며,
   상기 가스 씰링부로부터 상기 기어 박스 방향으로 연장되는 복수의 돌기를 형성하여 외부로부터 상기 벤트부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 차폐부를 더 포함하는, 압축기.

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