KR20220142584A - 터보압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉매가 흡입되는 흡입구와, 냉매가 상기 흡입구로부터 유입되어 압축된 후에 토출되는 토출구가 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되며, 스테이터와 로터를 구비하는 구동유닛; 상기 로터의 일단에 결합되는 임펠러; 상기 로터의 타단 외주면에 설치되는 제1디스크에 안착되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 제1스러스트 베어링; 및 상기 임펠러의 타측에서 상기 제1스러스트베어링과 이격되어 상기 로터에 결합되며, 상기 로터를 회전가능하게 지지하는 제2스러스트베어링을 포함한다.
본 발명에 따른 터보 압축기에 의하면, 상기 로터에 결합되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 제1스러스트베어링과 별도로, 상기 제1스러스트베어링의 일 측에 배치되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 제2스러스트베어링이 추가로 구비됨으로써, 상기 로터에 가해지는 축력을 분산시킬 수 있으며, 따라서 로터의 축력 지지가 효율적으로 되도록 하여 안정적인 구동이 가능하게하고 터보압축기의 내구성을 향상시키도록 한다.

Description

터보압축기{Turbo compressor}

본 발명은, 터보압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매를 흡입 및 압축하여 토출되도록 하는 터보압축기에 관한 것이다.

일반적으로 터보압축기란, 임펠러의 회전을 이용하여 외부로부터 공기를 흡입 및 압축한 후, 압축된 공기를 외부로 토출하는 장치로 스테이터 및 스테이터 내측에서 회전하는 회전축의 회전을 통해 임펠러를 회전시키고, 이를 통해 공기를 흡입, 압축 및 토출하게 된다.

이와 같은 터보압축기는 압축에 의한 공기의 흡입방향으로 발생되는 축력이 베어링으로 집중되어 작용이 되다보니 베어링이 쉽게 파손이 되어 버리게 된다.

이로 인하여 터보압축기의 내구성이 저하가 되며 안정적인 구동이 되지 못하게 된다.

또한, 이러한 불편함을 해소하고자 베어링이 자주교체 되어야 하기에 비용 증대와 함께 공정 추가로 인한 효율성이 떨어지게 된다.

본 발명에 따른 터보 압축기에 의하면, 로터에 에어스러스트베어링 2개를 구비하여 축력지지가 효율적으로 개선되도록 하는 터보 압축기를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

본 발명은 냉매가 흡입되는 흡입구와, 냉매가 상기 흡입구로부터 유입되어 압축된 후에 토출되는 토출구가 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되며, 스테이터와 로터를 구비하는 구동유닛; 상기 로터의 일단에 결합되는 임펠러; 상기 로터에 설치되는 제1디스크에 안착되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 제1스러스트 베어링; 및 상기 임펠러의 타측에서 상기 제1스러스트베어링과 이격되어 상기 로터에 결합되며, 상기 로터를 회전가능하게 지지하는 제2스러스트베어링을 포함하는 터보압축기를 제공한다.

상기 제1스러스트베어링과 상기 제2스러스트베어링은, 에어포일베어링으로 구비된다.

상기 한 쌍의 제1스러스트베어링은, 상기 제1디스크를 사이에 두고 각각 상기 제1디스크의 일 측과 타 측에 배치된다.

상기 로터의 일단 외주면에 상기 임펠러로부터 타측으로 이격되어 설치되며, 타단에 상기 제2스러스트베어링이 안착되어 상기 로터를 지지하도록 구비되는 제2디스크를 더 포함한다.

상기 제1디스크는, 상기 임펠러로부터 타측으로 이격되어 상기 로터의 일단 외주면에 설치되며, 상기 제1스러스트 베어링은, 한 쌍으로 상기 로터의 일단 외주면에 상기 제1디스크에 안착된다.

상기 로터의 타단 외주면에 상기 임펠러와 상기 제1디스크로부터 타측으로 이격되어 설치되며, 타단에 상기 제2스러스트베어링이 안착되어 상기 로터를 지지하도록 구비되는 제2디스크를 더 포함한다.

본 발명에 따른 터보 압축기에 의하면, 상기 로터에 결합되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 제1스러스트베어링과 별도로, 상기 제1스러스트베어링의 일 측에 배치되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 제2스러스트베어링이 추가로 구비됨으로써, 상기 로터에 가해지는 축력을 분산시킬 수 있으며, 따라서 로터의 축력 지지가 효율적으로 되도록 하여 안정적인 구동이 가능하게하고 터보압축기의 내구성을 향상시키도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 확대도이다.
도 3은 도 1의 제1스러스트베어링만을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 제2스러스트베어링만을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기의 단면도이다.
도 6은 도 5의 B부분을 확대한 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 터보 압축기의 단면도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 터보압축기(100)는 케이싱(110), 구동유닛(120), 임펠러(130), 제1스러스트베어링(150), 제2스러스트베어링(140)을 포함한다.

상기 케이싱(110)은 원통의 형상으로 냉매가 흡입되는 흡입구(111)와, 냉매가 상기 흡입구(111)로부터 유입되어 압축된 후에 토출되는 토출구(112)가 구비된다.

상기 구동유닛(120)은 상기 케이싱(110)의 내부에 설치되며, 냉매의 압축을 위한 동력을 발생시키는 역할을 하며 스테이터(121)와 로터(122)가 구비된다.

여기서, 상기 스테이터(121)는 상기 케이싱(110)의 내주면에 압입되어 고정되거나 상기 케이싱(110)에 용접되어 고정될 수 있다.

그리고 상기 로터(122)는 동력으로 발생되는 회전력을 상기 임펠러(130)에 전달한다.

상기 임펠러(130)는 상기 로터(122)의 일단에 결합되며, 상기 로터(122)로부터 회전력을 전달받아 상기 흡입구(111)로부터 유입된 냉매가 압축되어 상기 토출구(112)로 토출되도록 하는 역할을 한다.

여기서, 상기 임펠러(130)는 곡면을 지닌 날개를 구비하여 고속 회전이 가능하도록 장착이 된다.

상기 제1스러스트베어링(150)은 한 쌍으로 상기 로터(122)의 외주면에 설치되는 제1디스크(152)에 안착되어 상기 로터(122)를 회전 가능하게 지지한다.

여기서, 상기 제1스러스트베어링(150)은 상기 제1디스크(152)를 사이에 두고 상기 제1디스크(152)의 일측에 배치되는 제1베어링부(150a)와 상기 제1디스크의 타 측에 배치되는 제2베어링부(150b)를 포함한다.

이 때 상기 제1베어링부(150a)는 본 발명의 터보압축기(100)구동이 정지되어 출력이 없어질 경우 상기 회전축(123)이 일 측 방향으로 튀어나가는 것을 방지하고 상기 제2베어링부(150b)는 상기 제1디스크(152)의 타 측에 배치되어 축력을 받는다.

또한, 상기 제1스러스트베어링(150)은 상기 제1디스크(152)가 상기 로터(122)와 일체형이나 분리형으로 구비되기에 상기 로터(122)에 자유로운 배치가 가능하다.

상기 제2스러스트베어링(140)은 상기 임펠러(130)의 타 측에서 상기 로터(122)와 결합된다.

여기서, 상기 제2스러스트베어링(140)은 상기 제1스러스트베어링(150)과 이격되어 상기 로터(122)를 회전가능하게 지지하는 형상으로 구비되는데 이에 대한 설명은 후에 하기로 한다.

이하부터는, 본 발명의 제1실시예에 따른 터보압축기(100)에서 상기 로터(122)를 회전가능하게 지지하는 상기 제1스러스트베어링(150)과 상기 제2스러스트베어링(140)의 형상에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제2스러스트베어링(140)과 상기 한 쌍의 제1스러스트베어링(150)은, 니들 롤러타입이 아닌 에어포일베어링(141,151) 타입으로 설계될 수 있다. 이 경우, 상기 제1,2스러스트베어링(140,150)과 상기 로터(122)의 회전축(123) 사이에는 공기가 유입되어 압력을 형성하므로, 상기 제1,2스러스트베어링(140,150)은 상기 회전축(123)과 접촉 없이 상기 회전축(123)의 축 하중을 지지할 수 있게 된다.

이로 인하여 상기 로터(122)에 가해지는 축력을 분산시키게 하여 상기 로터(122)의 축력 지지가 효율적으로 되도록 하고 이에 따라 안정적인 구동이 가능하게 하여 본 발명의 제1실시예에 따른 터보압축기(100)의 내구성을 향상시키도록 한다.

이하부터는 도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기(100)에서 상기 로터(122)를 회전가능하게 지지하는 상기 제1스러스트베어링(150)과 이격되는 상기 제2스러스트베어링(140)의 형상에 대해 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 제1실시예와 동일한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제2스러스트베어링(140)은 상기 로터(122)의 일단 외주면에 상기 임펠러(130)로부터 타측으로 이격되어 설치되는 제2디스크(252)의 타단에 안착된다.

이에 따라 상기 제2스러스트베어링(140)은 상기 제2디스크(252)의 타단에 안착되기에 상기 로터(122)를 지지하게 하여 축력을 분산시킨다.

즉, 이와 같이 상기 제2디스크(252)에 안착되는 상기 제2스러스트베어링(140)과 상기 제1스러스트베어링(150)이 본 발명의 터보압축기(100)에 적합하게 설치가 되기에 상기 로터(122)에 가해지는 축력을 분산시키는 것이 가능하다.

따라서 상기 로터(122)의 축력 지지가 효율적으로 되도록 하고 이로 인해 안정적인 구동이 가능하게 하여 본 발명의 터보압축기(100)의 내구성을 향상시키도록 한다.

이하부터는 도 7을 참고하면 본 발명의 제3실시예에 따른 터보압축기(100)에서 상기 로터(122)를 회전가능하게 지지하는 제1스러스트베어링(150)과 이격되는 상기 제2스러스트베어링(140)의 형상에 대해 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 제1,2실시예와 동일한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제1디스크(152)는, 상기 임펠러(130)로부터 타측으로 이격되어 상기 로터(122)의 일단 외주면에 설치되며, 이때 상기 제1스러스트 베어링(150)은, 한 쌍으로 상기 제1디스크(152)에 안착된다.

그리고 상기 제2스러스트베어링(140)은 상기 로터(122)의 타단 외주면에 상기 임펠러(130)로부터 타측으로 이격되어 설치되는 제2디스크(252)의 타단에 안착된다.

즉, 상기 제1스러스트베어링(150)과 상기 제2스러스트베어링(140)은 상기 임펠러(130)로부터 타측으로 이격되어 상기 로터(122)의 일단과 타단에 각각 배치를 가능하게 한다.

이에 따라 상기 제2디스크(252)에 안착되는 상기 제2스러스트베어링(340)과 상기 제1디스크(152)에 안착되는 상기 제1스러스트베어링(150)이 본 발명의 터보압축기(100)에 적합하게 설치가 되기에 상기 로터(122)에 가해지는 축력을 분산시키는 것이 가능하다.

따라서 상기 로터(122)의 축력 지지가 효율적으로 되도록 하고 이로 인해 안정적인 구동이 가능하게 하여 본 발명의 터보압축기(100)의 내구성을 향상시키도록 한다.

하지만, 종래의 터보압축기는 압축에 의한 공기의 흡입방향으로 발생되는 축력이 베어링으로 집중되어 작용이 되다보니 베어링이 쉽게 파손이 되어 버리게 되었다.

이로 인하여 터보압축기의 내구성이 저하가 되며 안정적인 구동이 되지 못하게 되어 베어링이 자주교체 되어야 하기에 비용 증대와 함께 공정 추가로 인한 효율성이 떨어지게 되었다.

하지만 본 발명에 따른 터보 압축기에 의하면, 상기 로터에 결합되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 제1스러스트베어링과 별도로, 상기 제1스러스트베어링의 일 측에 배치되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 제2스러스트베어링이 추가로 구비됨으로써, 상기 로터에 가해지는 축력을 분산시킬 수 있으며, 따라서 로터의 축력 지지가 효율적으로 되도록 하여 안정적인 구동이 가능하게하고 터보압축기의 내구성을 향상시키도록 한다.

100 : 터보압축기 110 : 케이싱
111 : 흡입구 112 : 토출구
120 : 구동유닛 121 : 스테이터
122 : 로터 130 : 임펠러
140 : 제2스러스트베어링 141,151: 에어포일베어링
150 : 제1스러스트베어링 150a: 제1베어링부
150b: 제2베어링부 152 : 제1디스크
252 : 제2디스크

Claims (6)

1. 냉매가 흡입되는 흡입구와, 냉매가 상기 흡입구로부터 유입되어 압축된 후에 토출되는 토출구가 구비되는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 설치되며, 스테이터와 로터를 구비하는 구동유닛;
   상기 로터의 일단에 결합되는 임펠러;
   상기 로터에 설치되는 제1디스크에 안착되어 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 제1스러스트 베어링; 및
   상기 임펠러의 타측에서 상기 제1스러스트베어링과 이격되어 상기 로터에 결합되며, 상기 로터를 회전가능하게 지지하는 제2스러스트베어링을 포함하는 터보압축기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1스러스트베어링과 상기 제2스러스트베어링은, 에어포일베어링으로 구비되는 터보압축기.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 쌍의 제1스러스트베어링은, 상기 제1디스크를 사이에 두고 각각 상기 제1디스크의 일 측과 타 측에 배치되는 터보 압축기.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 로터의 일단 외주면에 상기 임펠러로부터 타측으로 이격되어 설치되며, 타단에 상기 제2스러스트베어링이 안착되어 상기 로터를 지지하도록 구비되는 제2디스크를 더 포함하는 터보압축기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1디스크는, 상기 임펠러로부터 타측으로 이격되어 상기 로터의 일단 외주면에 설치되며,
   상기 제1스러스트 베어링은, 한 쌍으로 상기 로터의 일단 외주면에 상기 제1디스크에 안착되는 터보압축기.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 로터의 타단 외주면에 상기 임펠러와 상기 제1디스크로부터 타측으로 이격되어 설치되며, 타단에 상기 제2스러스트베어링이 안착되어 상기 로터를 지지하도록 구비되는 제2디스크를 더 포함하는 터보압축기.
   

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