KR20200017086A

KR20200017086A - 원심압축기

Info

Publication number: KR20200017086A
Application number: KR1020180092258A
Authority: KR
Inventors: 이기욱; 박찬명; 이남수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2020-02-18
Also published as: KR102551115B1

Abstract

본 실시 예는 임펠러 수용공간 및 볼류트가 형성된 볼류트 케이스와; 모터 하우징과 로터 및 스테이터를 갖고 임펠러 수용공간으로 연장된 축을 갖는 모터와; 볼류트 케이스와 모터 하우징 중 적어도 하나에 결합된 레이디얼 베어링 하우징과; 레이디얼 베어링 하우징과 축의 사이에 배치된 레이디얼 베어링과; 임펠러 수용공간에 수용되고 축에 연결된 임펠러와; 축이 관통되는 통공이 형성된 백업 베어링 하우징과; 백업 베어링 하우징과 축의 사이에 배치된 백업 베어링과; 백업 베어링 하우징에 결합되고 백업 베어링에 접촉되는 축 씰을 포함한다.

Description

원심압축기{Centrifugal Compressor}

본 발명은 유체를 압축하는 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심력을 이용하여 가스를 압축하는 원심압축기에 관한 것이다.

원심압축기는 케이싱 내에 날개 바퀴를 회전해서 그 원심력으로 가스를 압축하는 기기이다.

원심압축기는 냉매가스 등의 가스를 압축하게 구성될 수 있고, 이러한 원심압축기는 모터의 구동력이 임펠러에 전달되어 임펠러가 회전되면 그 임펠러의 회전력에 의해 임펠러로 가스가 유입되고, 가스는 임펠러에 의해 유동되면서 운동에너지가 증가되며, 그 운동에너지가 증가된 가스는 디퓨저를 지나면서 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 이렇게 압력이 상승된 가스는 볼류트 및 볼튜트와 연통된 토출구를 순차적으로 통과 한 후 원심압축기 외부로 토출된다.

원심압축기는 냉매를 이용하여 냉수와 냉각수의 열교환을 각각 수행하는 칠러 등에 적용될 수 있고, 이와 같이 원심압축기를 갖는 칠러의 일예는 대한민국 등록특허공보 10-1835338 B1 (2018년03월07일 공고)에는 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1835338 B1에 개시된 압축기는 회전축에 결합되는 칼라; 자기장에 의해 상기 칼라를 지지하여, 상기 회전축의 축방향 움직임을 방지하도록 형성된 스러스트 자기 베어링; 및 상기 회전축의 축방향 움직임을 방지하도록 형성된 기계식 백업 베어링을 포함한다.

한편, 원심압축기의 다른 예는 대한민국 등록특허공보 10-1644437 B1(2016년08월01일 공고)에 개시되어 있고, 이러한 원심압축기에는 그 이상 여부를 감지하기 위한 이상상태 감지모듈이 모터 하우징의 외부에 장착된다.

대한민국 등록특허공보 10-1835338 B1(2018년03월07일 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1644437 B1(2016년08월01일 공고)

본 발명은 컴팩트화가 가능한 원심압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시 예는 임펠러 수용공간 및 볼류트가 형성된 볼류트 케이스와; 모터 하우징과 로터 및 스테이터를 갖고 임펠러 수용공간으로 연장된 축을 갖는 모터와; 임펠러 수용공간에 수용되고 축에 연결된 임펠러와; 볼류트 케이스와 모터 하우징 중 적어도 하나에 결합된 레이디얼 베어링 하우징과; 레이디얼 베어링 하우징과 축의 사이에 배치된 레이디얼 베어링과; 축이 관통되는 통공이 형성된 백업 베어링 하우징과; 백업 베어링 하우징과 축의 사이에 배치된 백업 베어링과; 백업 베어링 하우징에 결합되고 백업 베어링에 접촉되는 축 씰을 포함한다.

축 씰은 백업 베어링 하우징에 체결되는 체결부를 포함할 수 있고, 백업 베어링 하우징에는 체결부가 안착되어 수용되고 체결부 수용홈이 함몰될 수 있다.

백업 베어링 하우징에는 백업 베어링의 일측이 걸리는 걸림턱이 돌출될 수 있다. 축 씰은 걸림턱과 축 방향으로 이격되고 백업 베어링이 타측이 접촉되는 베어링 접촉면을 포함할 수 있다. 백업 베어링의 적어도 일부는 걸림턱과 축 씰 사이에 수용될 수 있다.

백업 베어링은 축에 접촉된 내륜과; 걸림턱 및 베어링 접촉면 사이에 배치되고 걸림턱 및 베어링 접촉면에 축 방향으로 걸리는 외륜을 포함할 수 있다.

백업 베어링 하우징은 외륜의 외둘레면과 접촉되고 걸림턱 및 베어링 접촉면 각각과 접하는 내둘레면을 포함할 수 있다.

백업 베어링 하우징에는 임펠러와 백업 베어링 하우징 사이를 실링하는 임펠러 씰이 배치될 수 있다. 임펠러 씰은 축 씰의 반경 방향 외측에 배치될 수 있다.

원심압축기는 모터 하우징에 결합된 트러스트 베어링 하우징과; 축의 외둘레에 배치된 트러스트 칼라와; 트러스트 칼라와 트러스트 베어링 하우징 사이에 배치된 트러스트 자기 베어링과; 축에 연결된 센서 타켓과, 센서 타겟을 향하게 배치되어 센서 타겟을 센싱하는 센싱모듈을 포함할 수 있다.

센싱모듈은 트러스트 베어링 하우징에 결합된 센서 홀더와, 센서 홀더의 중앙에 배치된 갭 센서와, 센서 홀더에 편심되게 배치된 회전 센서를 포함할 수 있다.

센서 타겟의 일면은 갭 센서와 회전센서를 향할 수 있다. 센서 타겟의 일면에는 회전센서를 향하는 함몰부가 단턱지게 형성될 수 있고, 함몰부는 센서 타켓의 일면의 중앙 이외에 형성될 수 있다.

원심압축기는 트러스트 베어링 하우징과 축의 사이에 배치된 트러스트 백업 베어링과; 트러스트 백업 베어링의 내륜과 센서 타겟의 사이에 배치된 트러스트 백업 칼라를 포함할 수 있다. 센서 타겟은 트러스트 백업 칼라를 축으로 가압하는 가압면을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 축 씰이 백업 베어링에 접촉되게 백업 베어링 하우징에 결합되어, 축 씰이 백업 베어링과 이격될 경우 보다 축의 길이를 최소화할 수 있고, 컴팩트화가 가능한 이점이 있다.

또한, 축 씰이 백업 베어링을 지지할 수 있어, 백업 베어링을 지지하기 위한 별도 부품을 축 씰과 백업 베어링 사이에 배치하는 경우 보다, 구조가 간단한 이점이 있다.

또한, 백업 베어링 하우징의 내둘레면에 백업 하우징이 위치되고, 축 씰의 체결부가 백업 베어링 하우징에 형성된 체결부 수용홈에 삽입되어 수용될 수 있고, 백업 베어링 하우징과 백업 베어링과 축 씰의 어셈블리가 최대한 슬림할 수 있고, 원심압축기의 슬림화가 가능한 이점이 있다.

또한, 임펠러 씰은 축 씰의 반경 방향 외측에 배치되어, 백업 베어링 하우징과 백업 베어링과 축 씰과 임펠러 씰의 어셈블리가 최대한 슬림할 수 있다.

또한, 하나의 센서 홀더에 갭 센서와 회전 센서가 함께 장착되어, 센싱모듈이 갭 센서와 센서 타겟 사이의 갭 및 축의 속도를 모두 센싱할 수 있으므로, 부품수를 최소화할 수 있고, 컴팩트화가 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심압축기가 적용된 칠러가 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원심압축기가 적용된 칠러의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원심압축기가 도시된 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 A부 확대 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백업 베어링 하우징 어셈블리가 도시된 측면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백업 베어링 하우징 어셈블리의 단면도,
도 7은 도 3에 도시된 B부 확대 단면도이고,
도 8은 도 7의 E부 확대 단면도이며,
도 9는 도 7에 도시된 센서 홀더의 측면도이며,
도 10은 도 7에 도시된 센서 타겟의 사시도이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심압축기가 적용된 칠러가 도시된 도이고, 도 2은 본 발명의 실시예에 따른 원심압축기가 적용된 칠러의 사시도이다.

본 실시예의 원심압축기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 응축기(2)와 팽창기구(3) 및 증발기(4)와 함께 칠러(터보 냉동기)를 구성할 수 있고, 원심압축기(1)에서 압축된 후 원심압축기(1)에서 토출된 냉매는 응축기(2)와 팽창기구(3) 및 증발기(4)를 순차적으로 통과한 후 원심압축기(1)로 흡입될 수 있다.

원심압축기(1)는 증발기(4)와 흡입 바디(5)로 연결될 수 있고, 응축기(2)와 토출 바디(6)로 연결될 수 있다.

원심압축기(1)는 증발기(4)에서 유입된 가스냉매를 압축할 수 있다. 원심압축기(1)는 운전 용량이 가변되게 구성될 수 있으며, 냉매를 다단으로 압축하게 구성될 수 있다.

원심압축기(1)는 모터(10)와, 볼류트 케이스(20)을 포함할 수 있다. 원심압축기(1)는 모터(10)의 축(11, 도 3 참조)과 연결된 임펠러(30, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 그리고, 원심압축기(1)는 인렛 가이드(21)을 더 포함할 수 있다.

모터(10)은 내부에 공간이 형성된 모터 하우징(12)을 포함할 수 있다. 모터 하우징(12)은 볼류트 케이스(20)와 연결될 수 있다.

인렛 가이드(21)는 볼류트 케이스(20)에 연결되어 냉매를 볼류트 케이스(20)로 안내할 수 있다. 인렛 가이드(21)에는 흡입 바디(5)가 연결될 수 있고, 흡입 바디(5)에서 유동된 냉매를 볼튜트 케이스(20) 내부로 안내할 수 있다.

응축기(2)와 증발기(3) 각각은 쉘 앤 튜브(Shell and tube) 열교환기일 수 있고, 이러한 경우, 응축기(2)와 증발기(3) 각각은 실질적으로 원통 형상인 쉘과, 쉘 내부에 배치되고 냉각수나 냉수가 통과하는 이너 튜브를 포함할 수 있다.

응축기(2)로는 냉각수가 유입 및 토출되며, 응축기(2) 내부에서 냉매와 냉각수의 열교환이 이루어질 수 있다. 그리고 냉각수는 응축기(2)를 통과하는 과정에서 가열될 수 있다.

팽창기구(3)는 응축기(3)와 증발기(4) 사이에 배치된 전자팽창밸브일 수 있다.

증발기(4)로는 냉수가 유입 및 토출되며, 증발기(4) 내부에서 상기 냉매와 냉수의 열교환이 이루어질 수 있다. 냉수는 증발기(4)를 통과하는 과정에서 냉각되고, 냉각된 냉수는 냉수 수요처로 공급된다.

원심압축기(1)는 응축기(2)나 증발기(4)의 상측에 위치되게 설치될 수 있고, 응축기(2) 및 증발기(4)와 모듈화될 수 있다.

칠러는 컨트롤러(7, 도 2 참조)를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러(7)는 모터(10)의 회전을 제어할 수 있다. 컨트롤러(7)는 응축기(2) 또는 증발기(4)와 결합되어 응축기(2) 및 증발기(4)와 모듈화될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원심압축기가 도시된 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 A부 확대 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백업 베어링 하우징 어셈블리가 도시된 측면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백업 베어링 하우징 어셈블리의 단면도이다.

모터(10)는 축(11)과, 모터 하우징(12)과, 로터(13) 및 스테이터(14)를 포함할 수 있다.

축(11)은 모터 하우징(12) 내부에서 로터(13)와 연결될 수 있고, 볼류트 케이스(20) 내부에 형성된 임펠러 수용공간(S1)으로 연장될 수 있다. 축(11)은 일단이 임펠러 수용공간(S)으로 연장될 수 있고, 타단이 모터 하우징(12)의 내부에 위치될 수 있다.

모터 하우징(12)은 볼류트 케이스(20)와 연결될 수 있고, 그 내부에는 축(11)과, 로터(13) 및 스테이터(14)가 수용되는 공간(S2)이 형성될 수 있다.

로터(13)는 마그네트를 포함할 수 있고, 축(11) 중 모터 하우징(12) 내부에 위치하는 부분에 연결될 수 있다.

스테이터(14)는 코일을 포함할 수 있고, 모터 하우징(12)에 로터(13)를 둘러싸게 배치될 수 있다.

볼류트 케이스(20)은 중공부(21)가 형성되고 임펠러 수용공간(S1) 및 볼류트(V)가 형성될 수 있다.

중공부(21)는 볼류트 케이스(20) 중 모터(10)의 내부를 향하는 영역에 축 방향으로 개방될 수 있다.

중공부(21)에는 백업 베어링 어셈블리(C)이 배치될 수 있고, 백업 베어링 어셈블리(C)는 중공부(21)에 내부에 배치되어, 모터 하우징(12)의 공간(S2)과 임펠러 수용공간(S1)를 구획할 수 있고, 임펠러 수용공간(S1)의 가스 냉매가 모터(10)으로 내부로 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 백업 베어링 어셈블리(C)의 상세 구조에 대해서는 후술하여 설명한다.

볼류트 케이스(20)의 내부에는 임펠러(30)를 향해 가스냉매를 안내하는 인렛 바디(22)가 배치될 수 있고, 임펠러 수용공간(S1)은 볼류트 케이스(20)와 인렛 바디(22)의 사이에 형성될 수 있다. 인렛 바디(22)는 임펠러(30)를 향하는 쉬라우드를 포함할 수 있고, 쉬라우드는 가스냉매를 임펠러(30)로 안내할 수 있다.

원심압축기(1)는 임펠러(30)의 반경방향 외측에 외측 방향으로 갈수록 유로가 축소되는 디퓨져(D)가 형성될 수 있고, 디퓨져(D)는 인렛 바디(22)와 볼류트 케이스(20) 사이에 형성되는 것이 가능하고, 인렛 바디(22)나 볼류트 케이스(20)에 결합된 별도의 디퓨져 바디와 볼류트 케이스(40) 사이에 형성되는 것도 가능하다.

디퓨져(D)는 임펠러 수용공간(S1)과 볼류트(V)를 연통시킬 수 있고, 임펠러 수용공간(S1)에서 디퓨져(D)로 유동된 가스냉매는 운동에너지가 압력에너지로 변환되면서 볼류트(V)로 유입될 수 있다.

볼류트(V)는 원 형상 또는 호 형상으로 형성될 수 있고, 냉매가스의 유동방향(즉, 가스냉매의 선회 방향)으로 점차 확장되는 형상으로 형성될 수 있다.

임펠러(30)는 임펠러 수용공간(S)에 회전 가능하게 수용될 수 있다. 임펠러(30)는 냉매가스를 축 방향으로 흡입하여 원심 방향으로 토출할 수 있다.

원심압축기(1)는 모터 하우징(12) 중 적어도 하나에 결합된 레이디얼 베어링 어셈블리(R)을 포함할 수 있다.

원심압축기는 볼류트 케이스(20)과 모터 하우징(12) 중 적어도 하나에 결합된 레이디얼 베어링 하우징(50)과; 레이디얼 베어링 하우징(50)과 축(11)의 사이에 배치된 레이디얼 베어링(60)을 포함할 수 있다. 레이디얼 베어링 하우징(50)와, 레이디얼 베어링(60)은 레이디얼 베어링 어셈블리(R)를 구성할 수 있다.

레이디얼 베어링 하우징(50)은 축 방향으로 백업 베어링 어셈블리(C)와 로터(13)의 사이에 위치될 수 있다.

레이디얼 베어링 하우징(50)은 볼류트 케이스(20) 중 모터(10)의 공간(S2)을 향하는 면에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있다.

레이디얼 베어링(60)은 자기 베어링으로 구성될 수 있고, 레이디얼 베어링 하우징(50)의 내둘레에 장착된 레이디얼 베어링 스테이터(62)과, 레이디얼 베어링 스테이터(62)에 설치된 코일(64)를 포함할 수 있다. 레이디얼 베어링(60)는 축(11)과 레이디얼 베어링 스테이터(62) 사이에 위치되게 축(11)에 고정된 레이디얼 칼라(66)을 더 포함할 수 있다.

원심압축기는 중공부(21, 도 4 참조)에 배치되고 축(11)이 관통되는 통공(71)이 형성된 백업 베어링 하우징(70)과; 백업 베어링 하우징(70)과 축(11)의 사이에 배치된 백업 베어링(80)과; 백업 베어링 하우징(70)에 결합되고 백업 베어링(80)에 접촉되는 축 씰(90)을 포함할 수 있다. 원심압축기는 임펠러(30)와 백업 베어링 하우징(70) 사이를 실링하는 임펠러 씰(100)을 더 포함할 수 있다.

백업 베어링 하우징(70)과, 백업 베어링(80)과, 축 씰(90) 및 임펠러 씰(100)은 백업 베어링 어셈블리(C)를 구성할 수 있다. 이러한 백업 베어링 어셈블리(C)는 모터(10)와 볼류트 케이스(20)의 사이에서 기상 냉매가 모터(M) 내부로 유동되지 않게 차단하는 것으로서, 백업 베어링 하우징 어셈블리(C)는 최대한 슬림하게 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 백업 베어링 어셈블리(C)를 구성하는 각 구성의 상세 구조에 대해 설명한다.

백업 베어링 하우징(70)에는 체결부 수용홈(72) 및 걸림턱(74)가 형성될 수 있다.

체결부 수용홈(72)는 축 씰(90)의 체결부(93)가 안착되어 수용되는 체결부 수용홈(72)이 함몰될 수 있다. 체결부 수용홈(72)는 백업 베어링 하우징(70)의 양면 중 임펠러(30)을 향하는 면에 함몰 형성될 수 있다. 체결부 수용홈(82)는 고리 형상일 수 있다.

걸림턱(74)는 백업 베어링(80)의 일측이 걸리는 걸림턱(74)이 돌출될 수 있다. 걸림턱(74)은 백업 베어링(80)의 외륜(82)이 축방향으로 걸리게 돌출될 수 있고, 백업 베어링 하우징(70)의 내둘레에 돌출될 수 있다. 걸림턱(74)는 백업 베어링 하우징(70)의 양면(70A)(70B) 중 모터(10)의 내부를 향하는 면(70A)에서 연장되어 형성될 수 있다.

백업 베어링 하우징(70)은 백업 베어링(80) 특히, 백업 베어링(80) 외륜(82)의 외둘레면과 접촉되는 내둘레면(79)을 포함할 수 있다. 백업 베어링 하우징(70)의 내둘레면(79)은 체결부 수용홈(72)과 걸림턱(74) 각각과 접할 수 있다. 백업 베어링 하우징(70)의 내둘레면(79) 일단은 체결부 수용홈(72)에 접할 수 있고, 백업 베어링 하우징(70)의 내둘레면(79) 타단은 걸림턱(74)에 접할 수 있다.

백업 베어링 하우징(70)은 축 씰(90)과 임펠러 씰(100)의 사이에 위치되는 씰 서포터(78)을 포함할 수 있다. 씰 서포터(78)는 백업 베어링 하우징(70)의 양 면(70A)(70B) 중 임펠러(30)를 향하는 면(70B)에 돌출될 수 있다. 씰 서포터(78)는 고리 형상으로 형성될 수 있다. 축 씰(90)의 체결부(93)은 씰 서포터(78)의 내둘레에 위치될 수 있고, 임펠러 씰(100)은 씰 서포터(78)의 외둘레에 위치될 수 있다.

백업 베어링(80)는 레이디얼 베어링(60)을 보조하는 기계식 베어링일 수 있다. 백업 베어링(80)은 구름 베어링 등의 기계식 베어링일 수 있고, 일예로 볼 베어링 등의 구름베어링일 수 있다.

백업 베어링(80)은 도 6에 도시된 바와 같이, 내륜(81)과, 외륜(82)와, 구름부재(83)을 포함할 수 있다.

백업 베어링(80)의 내륜(81)은 축(11)에 접촉될 수 있고, 축(11)과 함께 회전될 수 있다.

백업 베어링(80)이 볼 베어링일 경우, 구름부재(83)는 내륜(81)과 외륜(82)의 사이에서 회전되는 볼일 수 있다.

축 씰(90)은 내둘레에 실링 기능을 위한 다수개의 돌기(91)가 돌출된 실링부(92)와, 백업 베어링 하우징(70)에 체결되는 체결부(93)를 포함할 수 있다.

체결부(93)는 실링부(92)의 외둘레에서 반경 방향으로 돌출되게 형성될 수 있고, 그 두께가 실링부(92)의 두께 보다 얇게 형성될 수 있다. 체결부(93)에는 스크류 등의 체결부재가 관통되는 체결공이 형성될 수 있다.

축 씰(90)은 걸림턱(74)과 축 방향으로 이격되고 백업 베어링(80)이 타측이 접촉되는 베어링 접촉면(94)을 포함할 수 있다. 베어링 접촉면(94)은 축 씰(90)의 축방향 양면 중 백업 베어링 하우징(70)을 향하는 면일 수 있다. 베어링 접촉면(94)은 실링부(92)의 내둘레면과 직교한 면일 수 있다. 베어링 접촉면(74)은 체결부(93)의 양면 중 체결부 수용홈(72)을 향하는 면과 동일한 면일 수 있다. 베어링 접촉면(74) 중 내측 영역은 백업 베어링(80)의 외륜(82)을 향할 수 있고, 베어링 접촉면(74) 중 외측 영역은 체결부 수용홈(72)을 향할 수 있다.

백업 베어링(80)의 적어도 일부는 걸림턱(74)과 축 씰(90) 사이에 수용될 수 있다. 백업 베어링(80)의 외륜(82)은 걸림턱(74) 및 베어링 접촉면(94) 사이에 배치될 수 있다. 백업 베어링(80)은 걸림턱(74) 및 베어링 접촉면(94)에 축 방향으로 걸릴 수 있다.

상기와 같이, 축 씰(90)이 백업 베어링(80)에 최대한 근접하게 배치될 경우, 백업 베어링 어셈블리(C)은 그 축 방향의 두께가 얇아질 수 있고, 축 씰(90)과 백업 베어링(80)의 원거리에 위치할 경우 보다 축(11)의 길이를 짧게 할 수 있으며, 원심압축기(1)의 축방향 전체 길이도 감소될 수 있다.

임펠러 씰(100)은 백업 베어링 하우징(70)에 배치될 수 있다. 백업 베어링 하우징(70)은 백업 베어링 하우징(70)의 양면 중 임펠러(30)을 향하는 면에 스크류 등의 체결부재로 결합될 수 있다.

임펠러 씰(100)은 외둘레면에 임펠러(30)와 접촉될 수 있는 미세 돌기가 형성될 수 있다.

임펠러 씰(100)과 축 씰(90)은 반경 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 임펠러 씰(100)은 축 씰(90)의 반경 방향 외측에 배치될 수 있다. 임펠러 씰(100)의 내경은 축 씰(90)의 외경 보다 클 수 있다.

한편, 원심압축기(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원심압축기는 모터 하우징(12)에 결합된 트러스트 베어링 하우징(110)과, 축(11)의 외둘레에 배치된 트러스트 칼라(120)와, 트러스트 칼라(120)와 트러스트 베어링 하우징(110) 사이에 배치된 트러스트 자기 베어링(130)과, 트러스트 베어링 하우징(110)과 축(11)의 사이에 배치된 트러스트 백업 베어링(140)을 더 포함할 수 있다.

트러스트 베어링 하우징(110)은 모터 하우징(12) 중 볼류트 케이스(12)의 맞은편에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있다.

한편, 원심압축기(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 축(11)에 연결된 센서 타켓(170)과, 센서 타겟(170)을 향하게 배치되어 센서 타겟(170)을 센싱하는 센싱모듈(200)을 포함할 수 있다.

도 7은 도 3에 도시된 B부 확대 단면도이고, 도 8은 도 7의 E부 확대 단면도이며, 도 9는 도 7에 도시된 센서 홀더의 측면도이며, 도 10은 도 7에 도시된 센서 타겟의 사시도이다.

트러스트 베어링 하우징(110)은 트러스트 백업 베어링(140)이 수용되는 공간이 형성된 하우징부(112)을 포함할 수 있다. 트러스터 베어링 하우징(110)은 하우징부(112)에서 돌출되어 트러스트 백업 베어링(140)의 외륜(142)가 걸리는 걸림턱(113)을 더 포함할 수 있다.

트러스트 베어링 하우징(110)에는 베어링 캡(160)가 안착되는 베어링 캡 안착홈(114)가 형성될 수 있다. 베어링 캡 안착홈(114)은 트러스트 베어링 하우징(11)의 양면 중 모터(10)의 외부를 향하는 면에 단턱지게 함몰될 수 있다.

트러스트 칼라(120)는 축(11)의 외둘레에 반경 방향으로 연장되게 배치될 수 있다.

트러스트 자기 베어링(130)은 트러스트 베어링 하우징(110)에 장착된 트러스트 베어링 스테이터(132)와, 트러스트 베어링 스테이터(132)에 설치된 코일(134)를 포함할 수 있다.

트러스트 백업 베어링(140)은 트러스트 자기 베어링(130)를 보조하는 기계식 베어링일 수 있다. 트러스트 백업 베어링(140)은 구름 베어링 등의 기계식 베어링일 수 있고, 일예로 볼 베어링 등의 구름베어링일 수 있다. 트러스트 백업 베어링(140)은 도 8에 도시된 바와 같이, 내륜(141)과, 외륜(142)과, 구름부재(143)을 포함할 수 있다.

트러스트 백업 베어링(140)의 내륜(141)은 축(11)에 접촉될 수 있고, 축(141)과 함께 회전될 수 있다.

트러스트 백업 베어링(140)이 볼 베어링일 경우, 구름부재(143)는 내륜(141)과 외륜(142)의 사이에서 회전되는 볼일 수 있다.

원심압축기(1)는 트러스트 백업 베어링(140)을 지지하기 위한 다수의 부재를 더 포함할 수 있다. 원심압축기(1)는 트러스트 백업 베어링(140)의 내륜(141)과 센서 타겟(170)의 사이에 배치된 트러스트 백업 칼라(150)을 더 포함할 수 있다. 원심압축기(1)는 트러스트 베어링 하우징(110)에 배치되고 트러스트 백업 베어링(140)의 외륜(142)을 고정하는 베어링 캡(160)을 더 포함할 수 있다.

센싱모듈(200)은 센서 홀더(210)과, 센서 홀더(210)에 설치된 복수개 센서(220)(230)을 포함할 수 있다. 센싱모듈(200)의 복수개 센서(220)(230)는 갭 센서(220) 및 회전 센서(230)를 포함할 수 있다.

센서 타켓(170)은 회전센서(230)를 향하는 함몰부(174)(175)가 단턱지게 형성될 수 있다. 함몰부(174)(175)는 센서 타켓(170)의 일면(176)에 형성되되, 일면(176))의 중앙(172) 이외에 형성될 수 있다. 센서 타겟(160)은 트러스트 백업 칼라(150)를 축(11)으로 가압하는 가압면(177)을 포함할 수 있다.

함몰부(174)(175)는 센서 타켓(170)의 일면(176)에 복수개 형성될 수 있고, 복수개 함몰부(174)(175) 각각은 적어도 2단의 단차를 갖게 함몰될 수 있다.

함몰부(174)(175)와 가압면(177)은 센서 타켓(170)의 서로 상이한 면에 형성될 수 있다.

센서 타켓(170)은 축(11)과 연결된 연결축(178)과, 연결축(178) 보다 큰 판체(179)를 포함할 수 있다.

판체(179)는 함몰부(174)(175)가 형성된 일면(176)과 가압면(177)을 포함할 수 있고, 함몰부(174)(175)가 형성된 일면(176)과 가압면(177)은 판체(179)의 서로 반대면일 수 있다.

트러스트 백업 칼라(150)는 센서 타켓(170)의 가압면(177)과 트러스트 백업 베어링(140)의 내륜(141) 사이에 배치될 수 있고, 센서 타겟(170)의 체결시, 트러스트 백업 베어링(140)의 내륜(141)을 가압할 수 있다.

베어링 캡(160)은 베어링 캡 안착홈(114)에 안착되는 안착 바디와, 안착 바디에서 돌출되어 트러스트 백업 베어링(140)의 외륜(142)을 가압하는 가압 바디를 포함할 수 있다.

센서 홀더(210)은 트러스트 베어링 하우징(110)에 결합될 수 있다. 센서 홀더(210)의 일면은 모터(10)의 공간(S2)를 향할 수 있고, 센서 홀더(210)의 타면은 모터(10)의 외부를 향할 수 있다.

센서 홀더(210)의 중앙에는 갭 센서(220)가 배치되는 갭 센서 홀(212)가 형성될 수 있다. 센서 홀더(210)의 중앙 이외에는 회전 센서(230)가 배치되는 회전 센서 홀(214)가 형성될 수 있다. 센서 홀더(210)은 트러스트 베어링 하우징(110)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있고, 센서 홀더(210)에는 이러한 체결부재가 관통되는 체결공(216)이 형성될 수 있다.

갭 센서(220)은 센서 홀더(210)에 중앙에 배치될 수 있다. 갭 센서(220)는 센서 타켓(170)의 일면 중앙(172)을 향하게 배치될 수 있다. 원심압축기(1)의 구동시, 축(11)은 갭 센서(220)와 함께 축방향으로 이동될 수 있고,

갭 센서(220)는 코일이 내장된 와전류 감지 센서일 수 있고, 센서 타켓(170)과 갭 센서(220) 사이의 거리에 따른 자기장 변화를 센싱할 수 있고, 갭 센서(220)는 축(11) 및 센서 타겟(170)의 축 방향 이동시 센서 타켓(170)과 갭 센서(220) 사이의 갭을 센싱할 수 있고, 센싱된 값을 컨트롤러(7, 도 2 참조)로 전송할 수 있다.

회전 센서(230)은 센서 홀더(210)에 편심되게 배치될 수 있다. 회전 센서(230)는 센서 타켓(170)의 일면의 중앙(172) 이외를 향하게 배치될 수 있다.

회전 센서(230)은 코일이 내장된 와전류 감지 센서일 수 있고, 회전 센서(230)가 함몰부(174)(175)를 향할 때의 자기장과, 회전 센서(230)가 함몰부(174)(175) 주변을 향할 때의 자기장의 차에 의해 센서 타켓(170)의 회전 속도를 센싱할 수 있다. 즉, 회전 센서(230)는 축(11)의 회전시, 센서 타켓(170)의 회전 속도를 센싱할 수 있고, 센싱값을 컨트롤러(7, 도 2 참조)로 전송할 수 있다.

센싱모듈(200)는 하나의 센서 홀더(210)에 갭 센서(220) 및 회전 센서(230)가 장착되므로, 갭 센서(220) 및 회전 센서(230)가 각각 상이한 센서 홀더에 장착되는 경우 보다 부품수를 최소화할 수 있고, 센서 타켓(170) 주변의 공간 활용도를 높일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 모터 11: 축
12: 모터 하우징 13: 로터
14: 스테이터 20: 볼류트 케이스
30: 임펠러 50: 레이디얼 베어링 하우징
60: 레이디얼 베어링 70: 백업 베어링 하우징
80: 백업 베어링 90: 축 씰
S1: 임펠러 수용공간 V: 볼류트

Claims

임펠러 수용공간 및 볼류트가 형성된 볼류트 케이스와;
모터 하우징과 로터 및 스테이터를 갖고 상기 임펠러 수용공간으로 연장된 축을 갖는 모터와;
상기 임펠러 수용공간에 수용되고 상기 축에 연결된 임펠러와;
상기 볼류트 케이스와 모터 하우징 중 적어도 하나에 결합된 레이디얼 베어링 하우징과;
상기 레이디얼 베어링 하우징과 상기 축의 사이에 배치된 레이디얼 베어링과;
상기 축이 관통되는 통공이 형성된 백업 베어링 하우징과;
상기 백업 베어링 하우징과 축의 사이에 배치된 백업 베어링과;
상기 백업 베어링 하우징에 결합되고 상기 백업 베어링에 접촉되는 축 씰을 포함하는 원심압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 축 씰은 상기 백업 베어링 하우징에 체결되는 체결부를 포함하고,
상기 백업 베어링 하우징에는 상기 체결부가 안착되어 수용되고 체결부 수용홈이 함몰된 원심압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 백업 베어링 하우징에는 상기 백업 베어링의 일측이 걸리는 걸림턱이 돌출되고,
상기 축 씰은 상기 걸림턱과 축 방향으로 이격되고 상기 백업 베어링이 타측이 접촉되는 베어링 접촉면을 포함하며,
상기 백업 베어링의 적어도 일부는 상기 걸림턱과 축 씰 사이에 수용되는 원심압축기.
제 3 항에 있어서,
상기 백업 베어링은 축에 접촉된 내륜과,
상기 걸림턱 및 베어링 접촉면 사이에 배치되고 상기 걸림턱 및 베어링 접촉면에 축 방향으로 걸리는 외륜을 포함하는 원심압축기.
제 4 항에 있어서,
상기 백업 베어링 하우징은 상기 외륜의 외둘레면과 접촉되고 걸림턱 및 베어링 접촉면 각각과 접하는 내둘레면을 포함하는 원심압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 백업 베어링 하우징에는 상기 임펠러와 백업 베어링 하우징 사이를 실링하는 임펠러 씰이 배치되고,
상기 임펠러 씰은 상기 축 씰의 반경 방향 외측에 배치된 원심압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 모터 하우징에 결합된 트러스트 베어링 하우징과,
상기 축의 외둘레에 배치된 트러스트 칼라와,
상기 트러스트 칼라와 상기 트러스트 베어링 하우징 사이에 배치된 트러스트 자기 베어링과;
상기 축에 연결된 센서 타켓과,
상기 센서 타겟을 향하게 배치되어 상기 센서 타겟을 센싱하는 센싱모듈을 포함하는 원심압축기.
제 7 항에 있어서,
상기 센싱모듈은
상기 트러스트 베어링 하우징에 결합된 센서 홀더와,
상기 센서 홀더에 중앙에 배치된 갭센서와,
상기 센서 홀더에 편심되게 배치된 회전 센서를 포함하는 원심압축기.
제 8 항에 있어서,
상기 센서 타겟의 일면은 상기 갭센서와 회전센서를 향하고,
상기 센서 타켓의 일면의 중앙 이외에는 상기 회전센서를 향하는 함몰부가 단턱지게 형성된 원심압축기.
제 7 항에 있어서,
상기 트러스트 베어링 하우징과 상기 축의 사이에 배치된 트러스트 백업 베어링과;
상기 트러스트 백업 베어링의 내륜과 상기 센서 타겟의 사이에 배치된 트러스트 백업 칼라를 포함하고,
상기 센서 타겟은 상기 트러스트 백업 칼라를 축으로 가압하는 가압면을 포함하는 원심압축기.