KR20230014711A - 압축기 구동 샤프트 어셈블리 및 이를 포함하는 압축기 - Google Patents

압축기 구동 샤프트 어셈블리 및 이를 포함하는 압축기 Download PDF

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KR20230014711A
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제이슨 윌크스
제지 리우
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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

압축기 시스템은 압축기 하우징과 압축기 하우징 내에서 회전 가능하게 지지되는 구동 샤프트를 포함한다. 압축기 시스템은 구동 샤프트의 회전 시 들어오는 냉매 가스에 운동 에너지를 전달하는 임펠러와, 구동 샤프트에 결합되는 스러스트 디스크와, 압축기 하우징에 장착되는 베어링 어셈블리를 더 포함한다. 임펠러는 내부 표면을 갖는 임펠러 보어를 포함하고 스러스트 디스크는 외부 디스크와 허브를 포함한다. 베어링 어셈블리는 상기 스러스트 디스크의 상기 외부 디스크를 회전 가능하게 지지한다. 허브는 임펠러 보어 내부에 배치되고 임펠러 보어의 내부 표면과 접촉하는 허브 외부 표면을 포함한다. 허브 외부 표면과 임펠러 보어의 내부 표면 사이의 제 1 접촉력은 구동 샤프트의 회전 속도가 증가함에 따라 증가한다.

Description

압축기 구동 샤프트 어셈블리 및 이를 포함하는 압축기
본 출원은 2020년 6월 9일에 출원된 미국 비-임시(Non-Provisional)특허 출원 제16/946,173호에 대한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 개시 내용은 전체적으로 참조로서 본원에 포함된다
본 발명의 분야는 일반적으로 압축기용 구동 샤프트 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기에 사용하기 위한 스러스트 디스크 및 임펠러를 포함하는 구동 샤프트 어셈블리에 관한 것이다.
R134A와 같은 최근의 CFC가 없는 상업용 냉매 조성물은 R12와 같은 이전에 사용된 CFC 또는 HCFC 냉매와 비교하여 더 낮은 밀도를 갖는 것을 특징으로 한다. 결과적으로, 에어컨 시스템(air conditioning system)은 비슷한 양의 냉각 용량을 제공하기 위해 CFC 또는 HCFC 냉매에 비해 더 많은 양의 CFC가 없는 냉매 조성물을 처리해야 한다. 더 많은 양의 냉매를 처리하기 위해 더 높은 작동 속도에서 냉매를 처리하기 위해 및/또는 더 높은 효율로 작동하도록, 가스 압축기의 설계를 수정할 수 있다.
연속 동적 압축을 사용하는 원심 압축기(Centrifugal compressor)는 정변위 압축(positive displacement compression)을 사용하는 왕복동, 로터리, 스크롤 및 스크류 압축기와 같은 다른 압축기 설계에 비해 최소한 몇 가지 이점을 제공한다. 원심 압축기는 저진동, 고효율, 보다 컴팩트한 구조 및 그에 따른 저중량, 그리고 마모에 취약한 부품 수가 적기 때문에 높은 신뢰성 및 유지보수 비용을 포함하여 적어도 일부 정변위 압축기 설계에 비해 많은 이점을 가지고 있다. 원심 압축기를 사용하는 고용량 냉각 시스템은 구동 샤프트를 높은 회전 속도로 작동하여 모터에서 임펠러로 동력을 전달하여 들어오는 냉매에 운동 에너지를 전달한다. 고속 회전 구동 샤프트와 관련된 문제를 완화하기 위해 원심 압축기는 일반적으로 상대적으로 엄격한 공차와 높은 제조 정확도를 필요로 한다. 또한 모터, 펌프, 터빈 등과 같은 다른 유형의 기계 시스템도 높은 회전 속도에서 구동 샤프트를 작동한다. 이러한 유형의 회전 기계 시스템에 익숙한 사람들에게 알려진 바와 같이, 작동 중에 구동 샤프트에 장착된 구성 요소의 풀림 및 오정렬이 발생하여 진동을 유발하는 불균형 하중을 생성함으로써, 구동 샤프트에 주기적인 응력 부하가 가해질 수 있게되며, 그 결과 작동 수명이 단축되고 조기 고장, 특히 베어링과 씰(seal)의 조기 고장이 발생한다.
원심 압축기에는 구동 샤프트의 정렬을 지지하고 유지하는 하나 이상의 베어링 어셈블리가 포함된다. 일반적인 원심 압축기에서 임펠러 및 스러스트 디스크와 같은 구성 요소들은, 예를 들어 프레스 끼워맞춤(press fit) 또는 수축 끼워맞춤(shrink fit)과 같은 마찰 끼워맞춤 연결(friction fit connection)을 사용하여 구동 샤프트에 개별적으로 결합된다. 높은 회전 속도로 회전하는 구동 샤프트, 임펠러 및 스러스트 디스크는 회전 속도가 증가함에 따라 증가하는 원심력을 유도한다. 원심력은 회전축에서 멀어지는 방향으로 방사상으로 전달되어 구성 요소들을 구동 샤프트에서 바깥쪽으로 당김으로써 마찰 끼워맞춤 연결을 느슨하게 만든다. 또한 구성 요소들의 관성, 특히 회전축으로부터 멀어지도록 확장되는 질량의 방사형 분포는 구동 샤프트와의 마찰 연결을 더욱 느슨하게 만드는 원심력에 기여한다. 연결이 느슨해지면, 장착된 구성 요소들의 질량 중심이 구동 샤프트의 회전축과 일치하지 않는 편심 하중이 생성된다. 편심 하중의 영향은 높은 회전 속도에서 더욱 증가하여, 마모를 증가시키는 진동을 초래하고 시스템 중단 시간을 증가시킬 수 있다.
고속 회전 구동 샤프트에 장착된 구성 요소들의 설계는, 구동 샤프트와 구성 요소들 사이의 마찰 끼워맞춤 연결(friction fit connections)을 유지하는 지속적인 문제를 제기한다. 또한, 높은 회전 작동 속도 동안 구동 샤프트의 회전축과 일치하는 구성 요소의 무게 중심 정렬을 유지하면, 원심 압축기의 구성 요소들의 손상을 일으킬 수 있는 진동을 유발하는 편심 하중 문제를 피할 수 있다.
본 배경 기술은 이하에서 설명 및/또는 청구되는 본 발명의 다양한 양태들과 관련될 수 있는 기술의 다양한 측면을 소개하기 위한 것이다. 본 논의는, 배경 정보를 제공하여 본 발명의 다양한 양태의 더 나은 이해를 촉진하는 데 도움이 되는 것으로 여겨질 수 있다. 따라서 해당 설명은 이러한 관점에서 읽어야 함을 이해해야 하며, 선행 기술임을 인정하는 것이 아니라는 점을 밝혀둔다.
일 양태에서, 압축기 시스템은 압축기 하우징 및 압축기 하우징 내에서 회전 가능하게 지지되는 구동 샤프트를 포함한다. 압축기 시스템은 구동 샤프트의 회전 시 들어오는 냉매 가스에 운동 에너지를 전달하는 임펠러, 구동 샤프트에 결합된 스러스트 디스크, 및 압축기 하우징에 장착된 베어링 어셈블리를 더 포함한다. 임펠러는 내부 표면을 갖는 임펠러 보어를 포함하고 스러스트 디스크는 외부 디스크와 허브를 포함한다. 베어링 어셈블리는 스러스트 디스크의 외부 디스크를 회전 가능하게 지지한다. 허브는 임펠러 보어 내부에 배치되고 임펠러 보어의 내부 표면과 접촉하는 허브 외부 표면을 포함한다. 허브 외부 표면과 임펠러 보어의 내부 표면 사이의 제 1 접촉력은 구동 샤프트의 회전 속도가 증가함에 따라 증가한다.
다른 양태에서, 압축기용 구동 샤프트 어셈블리는 구동 샤프트, 구동 샤프트에 결합된 스러스트 디스크, 및 스러스트 디스크에 결합된 임펠러를 포함한다. 스러스트 디스크는 외부 디스크와 허브 외부 표면을 포함하는 허브를 포함한다. 임펠러는 내부 표면을 갖는 임펠러 보어를 포함한다. 스러스트 디스크의 허브는 임펠러 보어 내에 배치되고 허브 외부 표면은 임펠러 보어의 내부 표면과 접촉한다. 허브 외부 표면과 임펠러 보어의 내부 표면 사이의 제 1 접촉력은 구동 샤프트의 회전 속도가 증가함에 따라 증가한다.
또 다른 양태에서, 압축기를 조립하는 방법은 스러스트 디스크의 스러스트 디스크 보어에 구동 샤프트를 삽입함으로써 구동 샤프트에 스러스트 디스크를 결합하는 단계를 포함한다. 본 방법은 스러스트 디스크의 허브를 임펠러의 임펠러 보어에 삽입함으로써 임펠러를 스러스트 디스크에 결합하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 허브의 외부 표면은 상기 임펠러 보어의 내부 표면과 접촉하고, 상기 허브 외부 표면과 상기 임펠러 보어의 내부 표면 사이의 제 1 접촉력은 상기 구동 샤프트의 회전 속도가 증가함에 따라 증가한다. 본 방법은 베어링들이 상기 스러스트 디스크의 외부 디스크를 회전 가능하게 지지하도록, 베어링들을 압축기 하우징에 장착하는 단계를 더 포함한다.
위에서 언급한 양태들과 관련하여 언급된 특징의 다양한 개선이 존재한다. 추가적인 특징들은 또한 위에서 언급한 양태들에 통합될 수 있다. 이러한 개선점 및 추가 기능들은 개별적으로 또는 조합되어 존재할 수 있다. 예를 들어, 임의의 예시된 실시 예들과 관련하여 아래에서 논의되는 다양한 특징들은 단독으로 또는 임의의 조합으로 상기 임의의 양태들에 통합될 수 있다.
다음 도면은 본 발명의 다양한 양태들을 예시한다.
도 1은 조립된 압축기의 사시도이다.
도 2는 선 2-2를 따라 취해진 도 1의 압축기의 단면도이다.
도 3은 도 2의 압축기 부분의 확대 단면도이다.
도 4는 구동 샤프트의 단부에 장착된 임펠러 및 스러스트 디스크를 포함하는 압축기의 구동 샤프트 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 도 4의 구동 샤프트의 단부에 장착된 임펠러 및 스러스트 디스크의 확대 단면도이다.
도 6은 도 5의 구동 샤프트 끝에 장착된 임펠러, 스러스트 베어링 및 스러스트 디스크의 확대 단면도이다.
도 7은 스러스트 디스크, 임펠러 및 구동 샤프트를 포함하는 도 4의 구동 샤프트 어셈블리의 분해도이다. 관련된 참조 부호는 도면 전체에서 해당 부분을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 2단 냉매압축기의 형태로 도시된 압축기는 전체적으로 100으로 표시되어 있다. 압축기(100, compressor)는 일반적으로 냉매 압축의 개별 단계가 수행되는 적어도 하나의 씰링된 캐비티를 형성하는 압축기 하우징(102, compressor housing)을 포함한다. 압축기(100)는 냉매 증기를 제 1 압축 스테이지로 유입시키는 제 1 냉매 입구(110)와, 제 1 냉매 출구(114)와, 압축된 냉매를 제 1 압축 스테이지에서 제 2 압축 스테이지로 전달하는 냉매 전달관(112, refrigerant transfer conduit)과, 냉매 증기를 제 2 압축 스테이지(도 1에 미도시)로 도입하기 위한 제 2 냉매 입구(118)와, 제 2 냉매 출구(120)를 포함한다. 냉매 전달관(112)은 각각의 대향 단부들에서, 제 1 냉매 출구(114) 및 제 2 냉매 입구(118)각각에 작동 가능하게 연결된다. 제 2 냉매 출구(120)는 압축된 냉매를 제 2 압축 스테이지로부터 압축기(100)가 포함된 냉각 시스템으로 전달한다. 냉매 전달관(112)은 압축기(100)에서 필요에 따라 냉매를 추가하거나 제거하기 위한 냉매 블리드(122, refrigerant bleed)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 압축기 하우징(102)은 압축기(100)의 대향하는 단부들에서 제 1 압축 스테이지(124) 및 제 2 압축 스테이지(126)를 감싼다. 제 1 압축 스테이지(124, first compression stage)는 제 1 냉매 입구(110)를 통해 유입되는 유입 냉매 가스에 운동 에너지를 부여하도록 구성된 제 1 스테이지 임펠러(106, first stage impeller)를 포함한다. 제 1 스테이지 임펠러(106)에 의해 냉매에 부여된 운동 에너지는 제 1 스테이지 입구 링(101, first stage inlet ring)과 외부 압축기 하우징(102)의 일부 사이에 형성된 디퓨저(diffuser)로 전달될 때 냉매 속도가 느려짐에 따라 증가된 냉매 압력(즉, 압축)으로 변환된다. 유사하게, 제 2 압축 스테이지(126, second compression stage)는 제 2 냉매 입구(118)를 통해 들어가는 제 1 압축 스테이지(124)로부터 전달되는 냉매에 운동 에너지를 추가하도록 구성된 제 2 스테이지 임펠러(116, second stage impeller)를 포함한다. 제 2 스테이지 임펠러(116)에 의해 냉매에 부여된 운동 에너지는 제 2 스테이지 입구 링(103, second stage inlet ring)과 외부 압축기 하우징(102)의 제 2 부분 사이에 형성된 디퓨저로 전달될 때 냉매 속도가 느려짐에 따라 증가된 냉매 압력(즉, 압축)으로 변환된다. 압축된 냉매는 제 2 냉매 출구(120)(도 2에 미도시)를 통해 제 2 압축 스테이지(126)를 빠져나간다.
제 1 스테이지 임펠러(106) 및 제 2 스테이지 임펠러(116)는 구동 샤프트 축(A104)을 중심으로 회전하는 구동 샤프트(104)의 대향 단부들에 연결된다. 구동 샤프트는 구동 샤프트 제 1 단부(130)로부터 구동 샤프트 제 2 단부(132)까지 연장하고, 구동 샤프트 축(A104)에 대해 축대칭(axisymmetric)이다. 추가로, 구동 샤프트 축(A104)은 구동 샤프트(104)의 무게 중심을 따라 연장된다. 구동 샤프트(104)는 제 1 스테이지 임펠러(106)와 제 2 스테이지 임펠러(116)사이에 위치한 모터(108)에 작동 가능하게 연결되어, 모터(108)가 구동 샤프트 축(A104)을 중심으로 구동 샤프트(104)을 회전 시키게 된다. 제 1 스테이지 임펠러(106) 및 제 2 스테이지 임펠러(116)는, 제 1 스테이지 임펠러(106) 및 제 2 스테이지 임펠러(116)는 구동 샤프트(104)에 모두 결합되어, 냉매가 제 2 냉매 출구(120)를 빠져나가는 미리 설정된 압력으로 압축하도록 선택된 회전 속도로 회전하게 된다. 전기 모터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 모터가 압축기(100)에 통합될 수 있다.
도 2 내지 4를 참조하면, 구동 샤프트(104)는 제 1 샤프트부 반지름(R134)을 갖는 제 1 샤프트부(134)과, 제 1 샤프트부 반지름(R134)보다 작은 제 2 샤프트부 반지름(R136)을 갖는 제 2 샤프트부(136)을 포함하고, 즉, 구동 샤프트(104)는 ,제 1 스테이지 임펠러(106)에 근접한, 구동 샤프트 제 1 단부(130)에 근접한 하강 계단식 특징부를 포함한다. 제 1 샤프트부(134, first shaft portion)는 제 1 단부 표면(138, first end surface)을 포함하고, 제 2 샤프트부(136, second shaft portion)는 구동 샤프트의 제 1 단부(130)상에 배치된 제 1 단부 표면(138)에 대해 원위에 있는 제 2 단부 표면(140, second end surface)을 포함한다. 제 2 샤프트부(136)은 구동 샤프트 축(A104)를 따라 제 1 단부 표면(138)과 제 2 단부 표면(140)사이에서 연장되는 제 2 샤프트부 길이(L136)를 갖는다. 구동 샤프트(104)은 구동 샤프트 축(A104)를 따라 제 2 단부 표면(140)으로부터 보어 길이(L142)로 구동 샤프트(104)내측 축방향으로 연장되는 블라인드 보어(142, blind bore)를 더 포함한다. 즉, 블라인드 보어(142)는 구동 샤프트 축(A104)과 동축(co-axial)이다. 예시적인 실시 예들에서, 보어 길이(L142)는 제 2 샤프트부의 길이(L136)와 실질적으로 동일한 길이일 수 있다. 보어(142)는, 구동 샤프트 축(A104)으로부터 블라인드 보어(142)의 경계를 정의하는 보어 내부 표면(144)으로 연장되는 반지름(R142)을 갖는다. 보어 반지름(R142)은, 제 2 샤프트부(136)가 보어 내부 표면(144)과 제 2 샤프트부 외부 표면(146)사이에서 연장되는 두께(T136)를 갖는 환형 벽을 포함하도록 제 2 샤프트부 반지름(R134)보다 작다. 보어(142)는 테이퍼형 단부(148)(도 4) 및 보어 내부 표면(144)상에 형성된 나사부(threaded portion)를 더 포함한다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 스러스트 베어링 어셈블리(200, thrust bearing assembly)는(예를 들어, 제 1 스테이지 임펠러(106) 및/또는 제 2 스테이지 임펠러(116)에 의해 생성된 추력으로부터) 압축기의 작동 동안 구동 샤프트(104)에 전달되는 축방향 힘(axial forces 을 지지한다. 축방향 힘(axial forces)은 일반적으로 구동 샤프트 축(A104)과 평행하다. 스러스트 베어링 어셈블리(200)는, 예를 들어 롤러형 베어링, 유막 베어링, 에어 포일 베어링 및 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 베어링 유형을 제한 없이 포함할 수 있다. 스러스트 베어링 어셈블리(200)는 압축기 하우징(102)에 결합되는 베어링 브라켓(202, bearing bracket)을 포함한다. 베어링 브라켓(202)은 스러스트 베어링 어셈블리(200)의 스러스트 디스크(204, thrust disk)의 축 방향 대향 측부들에 배치되고, 거리만큼 이격되어 분리된 제 1 플레이트(202a) 및 제 2 플레이트(202b)를 포함한다. 제 1 및 제 2 플레이트(202a, 202b)는 환형 형상이고 압축기(100)가 조립될 때(도 3에 도시된 바와 같이) 구동 샤프트(104)의 적어도 일부를 내부에 수용하기 위한 중앙 개구(미도시)를 포함한다. 제 1 및 제 2 플레이트(202a, 202b)는 예를 들어 프레스 끼워맞춤 연결부(press-fit connections) 및/또는 기계적 패스너를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 수단을 사용하여 압축기 하우징(102)에 결합될 수 있다는 점을 밝혀둔다. 제 1 및 제 2 플레이트(202a, 202b) 각각은 스러스트 베어링 어셈블리(200)의 베어링을 지지하고 맞물리도록 대향하는 제 1 플레이트(202a) 또는 제 2 플레이트(202b)를 마주하는 내부 표면을 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 스러스트 디스크(204)는 중앙 허브(216) 및 허브(216)로부터 반경 외측으로 연장되는 외부 디스크(210)를 포함한다. 스러스트 디스크(204), 구체적으로 예시된 실시 예의 허브(216)는, 스러스트 디스크 보어(206, thrust disk bore)를 형성하고, 스러스트 디스크 보어(206)의 경계를 형성하는 스러스트 디스크 보어 표면(208, thrust disk bore surface)을 포함한다. 스러스트 디스크 축(A204)응 스러스트 디스크(204)의 무게 중심을 통해 연장되고, 스러스트 디스크(204)는 스러스트 디스크 축(A204)에 대해 축대칭이다. 스러스트 디스크 보어(206)는, 스러스트 디스크 축(A204)으로부터 스러스트 디스크 보어 표면(208)까지 연장되는 반지름(R206)을 갖는다. 구동 샤프트(104)의 제 2 샤프트부(136)는, 스러스트 디스크 축(A204)과 구동 샤프트 축(A104)이 일치하도록, 스러스트 디스크 보어(206)를 통해 돌출하거나 연장된다.
스러스트 디스크(204)는 마찰 또는 끼워 맞춤 연결에 의해 구동 샤프트(104)에 결합된다. 예를 들어, 스러스트 디스크 보어 표면(208)은 제 2 샤프트부 외부 표면(146)과 마찰 결합하고, 외부 디스크(210)는 구동 샤프트(104)의 제 1 단부 표면(138)과 마찰 결합함으로써, 구동 샤프트(104)의 회전은 스러스트 디스크(204)에 회전을 부여하게 된다. 스러스트 디스크 보어 표면(208)은 갭 또는 공간이 제한되거나 없는 상태에서 제 2 샤프트부 외부 표면(146)과 접촉한다. 또한, 반지름(R206)은 스러스트 디스크(204)와 구동 샤프트(104)사이에 간섭이 존재하도록 크기가 정해진다. 예시적인 실시 예들에서, 스러스트 디스크(204)와 같은 구성 요소들 억지 끼워맞춤(interference fit) 및/또는 마찰 끼워맞춤(friction fit)으로 지칭되는 프레스 끼워맞춤을 사용하여 구동 샤프트(104)에 결합된다. 간섭되는 두 부품을 프레스 끼워맞춤 조립한 후 두 부품들의 맞물림 표면 사이에 마찰이 발생한다. 스러스트 디스크(204)와 구동 샤프트(104)사이의 간섭량에 기초하여, 스러스트 디스크(204)는 해머 또는 유압 램(hydraulic ram)을 사용하여 구동 샤프트(104)에 조립될 수 있다. 경우에 따라 수축 끼워맞춤(shrink fitting) 기술을 사용하여 구성 요소를 조립할 수 있다. 수축 끼워맞춤 기술은 수축 끼워맞춤에 의해 결합될 부품들의 선택적인 가열 및/또는 냉각에 의해 수행된다. 일부 실시 예에서, 예를 들어, 스러스트 디스크(204)가 가열되어, 디스크 보어(206)의 팽창을 야기함으로써, 제 2 샤프트부(136)가 팽창된 스러스트 디스크 보어(206)내에 삽입되고 위치될 수 있게 된다. 이어서, 스러스트 디스크 보어(206)는 스러스트 디스크(204)의 냉각 시 수축하고 제 2 샤프트부(136)주위에서 수축한다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 정렬 특징부들(alignment features) 또는 구성 요소들은, 연결 구성 요소들(mating components)의 조립을 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어 제한 없이 정렬 핀, 키형 특징부 또는 스러스트 디스크와 구동 샤프트 사이에 맞물리는 다른 특징부들을 포함할 수 있다.
구동 샤프트(104), 제 1 스테이지 임펠러(106) 및 스러스트 디스크(204)는 압축기(100)의 구동 샤프트 어셈블리(201)의 일부이다. 예시된 실시 예에서, 구동 샤프트 어셈블리(201)는 또한 제 2 스테이지 임펠러(116)를 포함한다. 구동 샤프트 어셈블리(201)는 다른 실시 예들에서 추가적이거나 더 적은 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 예를 들어, 제 2 스테이지 임펠러(116)는 제 1 스테이지 임펠러(106)와 동일한 방식으로 스러스트 디스크에 의해 구동 샤프트(104)의 제 2 단부(132)에 결합될 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 외부 디스크(210)는 제 1 디스크 표면(212) 및 제 1 디스크 표면(212)으로부터 디스크 길이(L210)만큼 축방향으로 이격되어 대향하는 제 2 디스크 표면(214)을 포함한다. 허브(216)는, 허브 길이(L216)로 제 2 디스크 표면(214)으로부터 허브 단부 표면(218)까지 축방향으로 연장된다. 스러스트 디스크(204)의 전체 길이는 디스크 길이(L210) 및 허브 길이(L216)를 포함 한다. 일부 실시 예에서, 허브 길이(L216)는 디스크 길이(L210)보다 크다. 외부 디스크(210)은, 스러스트 디스크 축(A204)으로부터 외부 디스크(210)의 외주면(219)까지 측정된 디스크 반지름(R210)을 갖는다. 허브(216)는, 스러스트 디스크 축(A204)으로부터 허브(216)의 방사상 외부 표면(220)까지 측정된 허브 반지름(R216)을 갖는다. 외부 디스크(210) 및 허브(216)는 일체형으로, 즉 주조 또는 적층 제조(additive manufacturing)와 같은 일체형 부재로서 형성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 외부 디스크(210) 및 허브(216)는 개별적으로 형성되고 임의의 적절한 수단, 예를 들어 용접 연결을 사용하여 함께 결합될 수 있다.
허브 반지름(R216)은 디스크 반지름(R210)보다 작다. 예시된 실시 예에서, 예를 들어, 디스크 반지름(R210)은 허브 반지름(R216)보다 약 2-3배 더 크다. 다른 실시 예에서, 디스크 반지름(R210)은 허브 반지름(R216)보다 2-3배 더 크거나 작을 수 있다. 또한, 외부 디스크(210)의 질량은 허브(216)의 질량보다 크다. 원심력(centrifugal force)은 질량과 질량의 방사형 분포에 비례한다. 따라서, 외부 디스크(210)에 발생하는 원심력은 구동 샤프트(104)의 고속 회전 동안 허브(216)에 발생하는 원심력보다 크다. 일부 실시 예에서, 외부 디스크(210)상의 원심력은 허브(216)상의 원심력보다 훨씬 더 크다.
스러스트 디스크 보어(206)의 반지름(R206)은 제 1 샤프트부(134)의 제 1 반지름(R134)(도 2)보다 작다. 제 1 디스크 표면(212)의 적어도 일부는 제 1 샤프트부(134)의 제 1 단부 표면(138)과 접촉한다. 또한, 외부 디스크 반지름(R210)은 제 1 샤프트부 반지름(R134)보다 커서, 외부 디스크(210)의 일부가 제 1 샤프트부(134)으로부터 반경 외측으로 연장된다. 스러스트 디스크(204)는, 스러스트 디스크 축(A204)을 통과하는 평면에 대한 스러스트 디스크(204)의 단면이 제 2 샤프트부(136)의 각 측부에 배치되는 일반적으로 "L자형" 프로파일을 생성하도록 형상화된다. 외부 디스크(210)는 구동 샤프트(104)로부터 멀리 연장되어 외부 디스크(210)의 적어도 일부가 베어링 브라켓(202)의 제 1 플레이트(202a)와 제 2 플레이트(202b)사이에 배치된다. 제 1 디스크 표면(212)은 제 1 플레이트(202a)를 향하여 배치(즉, 대향)하고, 제 2 디스크 표면(214)은 제 2 플레이트(202b)를 향하여(즉, 대면)배치된다. 적절한 베어링들이 제 1 및 제2 플레이트(202a, 202b)에 의해 지지되고, 외부 디스크(210)와 회전식으로 결합되어, 외부 디스크(210)가 제 1 플레이트(202a) 및 제 2 플레이트(202b)에 대해 회전할 수 있게 된다.
도 5 내지 7을 참조하면, 제 1 스테이지 임펠러(106, first stage impeller)는 임펠러 제 1 단부(302)와 임펠러 제 2 단부(304)사이에서 임펠러 축(A106)을 따라 길이(L106)만큼 연장된다. 임펠러 축(A106)은 임펠러(106)의 무게 중심을 따라 연장된다. 임펠러(106)는 축 대칭, 즉 임펠러 축(A106)에 대해 대칭이다. 임펠러(106)는, 임펠러 제 1 단부(302)로부터 임펠러(106) 내로 축방향으로 연장하는 제 1 임펠러 보어(306) 및 임펠러 제 2 단부(304)로부터 임펠러(106)내로 축방향으로 연장하는 제 2 임펠러 보어(308)를 더 포함한다. 제 1 임펠러 보어(306)는 반지름(R306)을 갖고, 제 2 임펠러 보어(308)는 반지름(R308)을 갖는다. 반지름(R306)은 반지름(R308)보다 크다. 제 1 임펠러 보어(306) 및 제 2 임펠러 보어(308)는 임펠러 제 2 단부(304)로부터 임펠러 제 1 단부(302)까지 임펠러(106)를 완전히 통과하는 구멍을 집합적으로 형성하도록 배열된다. 임펠러(106)는 복수의 베인들(vanes)을 더 포함하고 슈라우드(shroud)를 포함할 수 있다. 임펠러(106)는 들어오는 냉매에 운동 에너지를 부여하기 위해 사용되는 임의의 적절한 유형의 베인들을 포함할 수 있다.
제 1 임펠러 보어(306)는 제 1 임펠러 보어(306)의 경계를 정의하는 임펠러 내부 표면(310)을 포함한다. 스러스트 디스크(204)의 허브(216)는 임펠러(106)의 제 1 임펠러 보어(306)내에 배치되어 임펠러 축(A106)이 스러스트 디스크 축(A204) 및 구동 샤프트 축(A104) 모두와 일치하게 된다. 허브(216)는 외부 표면(220)이 최소 간극 또는 공간으로 임펠러 내부 표면(310)과 마찰 연결되도록 제 1 임펠러 보어(306) 내에 프레스 끼워맞춤된다. 일부 예시적인 실시 예들에서, 허브(216)는 수축 끼워맞춤 기술을 사용하여 제 1 임펠러 보어(306)와 마찰식으로 연결될 수 있다. 따라서, 구동 샤프트(104)의 회전은 스러스트 디스크(204) 및 임펠러(106)의 회전을 초래한다. 스러스트 디스크(204)는 구동 샤프트(104)로부터 임펠러(106)로 토크를 전달하고, 그에 따라 임펠러(106)는 구동 샤프트(104)에 직접 장착되지 않는다. 스러스트 디스크(204) 및 임펠러(106)는 구동 샤프트(104)에 대해 배열됨으로써, 스러스트 디스크(204) 및 임펠러(106)의 무게 중심이 구동 샤프트 축(A104)과 정렬되게 된다. 즉, 구동 샤프트 축(A104), 스러스트 디스크 축(A204) 및 임펠러 축(A106)는 모두 동축(co-axial)이다. 또한, 임펠러(106), 스러스트 디스크(204) 및 구동 샤프트(104)의 어셈블리는, 구동 샤프트 축(A104)에 대해 축대칭(axisymmetric) 이다.
도 6을 다시 참조하면, 일부 예시적인 실시 예들에서, 허브(216)는 외부 디스크(210)로부터 연장되는 제 1 허브 부분(216a) 및 제 1 허브 부분(216a)으로부터 연장되는 제 2 허브 부분(216b)을 포함한다. 제 1 허브 부분(216a)은 스러스트 디스크 보어(206)의 제 1 부분(206a)을 정의하는 제 1 외부 표면(220a) 및 제 1 내부 표면(208a)을 포함한다. 제 1 허브 부분(216a)은 스러스트 디스크 축(A204)으로부터 제 1 내부 표면(208a)까지 측정된 내부 허브 반지름(미도시) 및 스러스트 디스크 축(A204)으로부터 제 1 외부 표면(220a)까지 측정된 외부 반지름(미도시)을 갖는다. 제 2 허브 부분(216b)은 스러스트 디스크 보어(206)의 제 2 부분(206b)을 정의하는 제 2 외부 표면(220b) 및 제 2 내부 표면(208b)을 포함한다. 제 2 허브 부분(216b)은 스러스트 디스크 축(A204)에서 제 2 내부 표면(208b)까지 측정된 내부 허브 반지름(미도시) 및 스러스트 디스크(A204)에서 제 2 외부 표면(220b)까지 측정된 외부 반지름(미도시)을 포함한다. 제 2 허브 부분(216b)의 외부 반지름은 제 1 허브 부분(216a)의 외부 반지름보다 작아서, 제 1 외부 표면(220a)과 임펠러 내부 표면(310)사이에서는, 제 2 외부 표면(220b)과 임펠러 내부 표면(310)사이의 간섭보다 더 큰 간섭(즉, 억지 끼워맞춤)이 존재한다. 일부 실시 예들에서, 제 2 외부 표면(220b)과 임펠러 내부 표면(310)사이에는, 간극 또는 갭(C2)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 간극(C2)은 0.1 내지 1 밀리미터(mm)사이일 수 있다
제 2 허브 부분(216b)의 제 2 외부 표면(220b)은 분해 중에 구동 샤프트(104)로부터 스러스트 디스크(204)의 제거를 용이하게 할 수 있는 나사산을 포함할 수 있다.
제 2 허브 부분(216b)의 내부 반지름은 제 1 허브 부분(216a)의 내부 반지름보다 작을 수 있어서, 제 2 내부 표면(208b)은 구동 샤프트(104)에 대해서, 제 1 내부 표면(208a) 및 구동 샤프트(104) 사이의 간섭보다 더 큰 간섭(즉, 억지 끼워맞춤)을 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 내부 표면(208a)과 구동 샤프트(104)사이에 간극 또는 갭(C1)이 있을 수 있다. 제 1 내부 표면(208a)과 구동 샤프트(104)사이의 간극(C1)은 0.1 내지 1 mm일 수 있다.
구동 샤프트(104), 스러스트 디스크(204) 및 임펠러(106)의 회전은 구동 샤프트 축(A104)에 수직한 외부 반경 방향으로 향하는 원심력을 유도한다. 유도된 원심력은 증가된 회전 속도의 제곱의 크기에 따라 증가한다. 원심력은 회전축(즉, 구동 샤프트 축(A104))에 대한 질량의 반경 방향 분포에 비례하는 관성력에 해당한다. 외부 디스크(210)는 허브(216)의 허브 반지름(R216)에 비해 더 큰 반지름(R210)을 갖는다. 따라서, 외부 디스크(210)는 허브(216)가 받는 원심력에 비해 더 큰 원심력을 받는다. 외부 디스크(210)상의 원심력은 외부 디스크(210)를 구동 샤프트 축(A104)에 수직한 반경 방향으로 구동 샤프트(104)로부터 멀어지도록 끌어당긴다. 외부 디스크(210)에 대한 원심력은 또한 외부 디스크(210)에 근접한 제 1 허브 부분(216a)에 반경 외측 방향 힘을 가한다. 제 1 허브 부분(216a)에 가해지는 반경 외측 방향 힘은 제 1 허브 부분(216a)의 제 1 외부 표면(220a)이 임펠러 내부 표면(310)에 대해 제 1 접촉력(F1)으로 지칭되는 힘을 가하게 하여 제 1 외부 표면(220a)과 임펠러 내부 표면(310) 사이의 마찰 연결을 증가시킨다. 제 1 접촉력(F1)은 구동 샤프트(104)의 회전 속도가 증가함에 따라 증가하고, 허브(216)와 임펠러(106)사이의 마찰 연결을 유지하고, 고회전 작동 속도에서 스러스트 디스크(204)의 무게 중심 및 임펠러(106)의 무게 중심의 정렬을 유지하기에 충분한 접촉력을 제공한다.
제 2 허브 부분(216b)상의 원심력은 제 2 허브 부분(216b)을 구동 샤프트(104)으로부터 방사상 외측으로 멀어지도록 당긴다. 외부 디스크(210) 및 제 1 허브 부분(216a)에 대한 원심력은 제 2 허브 부분(216b)이 구동 샤프트(104)를 향해 반경 내측 방향으로 약간 구부러지게 할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제 2 허브 부분(216b)과 구동 샤프트(104) 사이의 마찰 끼워맞춤은 구동 샤프트(104)의 증가된 회전 속도에 따라 감소할 수 있다. 제 2 허브 부분(216b)의 제 2 내부 표면(208b)과 구동 샤프트(104)사이의 접촉력(F2)은, 스러스트 디스크(204)와 구동 샤프트(104)사이의 마찰 연결 및 구동 샤프트(104)의 정상 작동 속도에서 구동 샤프트 축(A104)과 스러스트 디스크(204)의 무게 중심의 정렬을 유지하기에 충분하다. 즉, 구동 샤프트(104)의 회전 속도가 증가함에 따라 스러스트 디스크(204)와 구동 샤프트(104)사이의 간섭 끼워맞춤(interference fit) 또는 연결은 약간 감소할 수 있고, 스러스트 디스크(204)와 임펠러(106)사이의 연결은 더 강해진다(즉, 더 단단해진다). 스러스트 디스크(204)와 구동 샤프트(104)사이의 마찰 끼워맞춤(friction fit) 또는 연결은 스러스트 디스크(204)와 구동 샤프트(104) 사이의 미끄러짐 또는 상대 이동을 방지한다. 이는 구동 샤프트(104)에서 스러스트 디스크(204)로 그리고 결과적으로 구동 샤프트(104)에서 임펠러(106)로 토크의 전달을 가능하게 한다.
임펠러(106)는 제 2 임펠러 보어(308) 및 제 1 임펠러 보어(306)를 통해 구동 샤프트(104)의 블라인드 보어(142)내로 연장되는 스크류(314, screw)를 더 포함한다. 나사(314, screw)는 보어 내부 표면(144)(미도시)에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산을 갖는 나사부(threaded portion)를 포함한다. 나사(314)는 임펠러 제 2 단부(304)와 맞물리는 헤드(316, head)를 포함한다. 스크류(314)가 조여질 때, 스크류(314)는 스러스트 디스크(204)에 대해 임펠러(106)를 압축함으로써, 스러스트 디스크(204)로부터 임펠러(106)로의 토크 전달을 용이하게 한다. 보다 구체적으로, 스크류(314)는 임펠러 제 1 단부(302)를 스러스트 디스크(204)의 제 2 디스크 표면(214)과 접촉하게 함으로써, 외부 디스크(210)의 일부가 임펠러 제 1 단부(302)와 구동 샤프트(104)의 제 1 단부 표면(138) 사이에서 압축되도록 한다. 스크류(314)의 조임은 스러스트 디스크(204)에 클램핑력(clamping force)을 발생시킨다. 스크류(314)의 나사산은, 구동 샤프트(104)의 회전이 블라인드 보어(142)의 나사산과 함께 스크류(314)의 나사산이 느슨해 지거나 풀어지지 않도록 배치된다.
따라서, 본 명세서에 예시된 실시 예들에서, 스러스트 디스크(204), 임펠러(106) 및 구동 샤프트(104)는, 구성 요소들 사이의 마찰 연결부 또는 끼워 맞춤이 일반적으로 구동 샤프트(104)의 작동 회전 속도로 유지되도록 배치된다. 구동 샤프트(104)와 스러스트 디스크(204) 사이의 마찰 끼워맞춤은 구동 샤프트(104)의 회전 속도가 증가함에 따라 약간 감소할 수 있다. 구동 샤프트(104)와 스러스트 디스크(204)사이의 마찰 끼워맞춤의 감소는 구동 샤프트(104)의 회전 속도에 크게 의존하지 않는다. 또한, 구동 샤프트(104)의 회전 속도의 증가는 스러스트 디스크(204)와 임펠러(106)사이의 마찰 연결을 증가시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 구동 샤프트(104)의 회전 속도의 증가는 허브(216)와 임펠러(106)사이의 제 1 접촉력(F1)을 증가시키고, 허브(216)와 구동 샤프트(104)사이의 제 2 접촉력(F2)를 약간만 감소시킨다. 제 1 및 제 2 접촉력(F1, F2)은 조립된 구성 요소들 사이의 마찰 연결을 유지하기에 충분하다. 또한, 구성 요소들의 조립은 스러스트 디스크(204)와 임펠러(106)의 무게 중심이 회전축과 일치하도록 함으로써, 높은 회전 속도에서 편심 하중(eccentric loading)을 제한한다.
기술된 시스템 및 방법의 실시 예들은 스러스트 베어링 어셈블리와 관련된 종래의 시스템 및 방법에 비해 우수한 결과를 달성할 수 있다. 스러스트 디스크, 임펠러 및 구동 샤프트 어셈블리는 압축기 시스템과 일치하는 높은 회전 작동 속도에서 회전 구성 요소들의 정렬 유지를 용이하게 한다. 구동 샤프트의 높은 회전 작동 속도는 스러스트 디스크와 임펠러 사이의 마찰 끼워맞춤 연결(friction fit connections)을 증가시키고 스러스트 디스크와 구동 샤프트 사이의 마찰 끼워맞춤 연결을 유지한다. 일부 실시 예에서, 임펠러는 구동 샤프트에 직접 연결되지 않고, 스러스트 디스크를 통해 구동 샤프트에서 임펠러로 토크가 전달된다. 개선된 마찰 끼워맞춤 연결은 임펠러 및 스러스트 디스크의 무게 중심과 구동 샤프트의 회전축과의 정렬을 유지한다. 개시된 어셈블리는 일반적으로 높은 회전 속도로 작동하는 원심 압축기와 호환될 수 있다. 본원에 설명된 구성 요소들의 조립은 모든 유형의 원심 압축기 설계에서 통합될 수 있다. 개시된 시스템과 함께 사용하기에 적합한 원심 압축기의 비제한적 예는 1-단, 2-단 및 다단 원심 압축기를 포함할 수 있다. 또한, 설명된 어셈블리는 임펠러 및 고속 구동 샤프트에 결합된 베어링 어셈블리와 같은 구성요소를 갖는 다른 기계 시스템을 포함하는 다른 적용에 있어서도 매우 적합하다.
압축기 시스템의 구동 샤프트에 장착된 공지된 베어링 시스템 및 임펠러와 달리, 본원에 기술된 스러스트 디스크, 임펠러 및 구동 샤프트 어셈블리는 구성요소들의 무게 중심 정렬 뿐만 아니라, 구동 샤프트의 높은 회전 작동 속도에 관계없이 마찰 끼워 맞춤 연결을 유지하며, 이 두 가지 모두는 이상에서 논의한 원심 압축기의 성공적인 구현에 중요한 요소에 해당한다. 또한 높은 회전 속도는 스러스트 디스크와 임펠러 사이의 마찰 끼워맞춤을 개선하여 마찰 연결을 유지하고 구동 샤프트의 편심 하중을 방지하는 역할을 한다. 설명된 어셈블리는 구성 요소들의 마모를 감소시키면서 작동 수명을 개선하여 회전 기계의 수리 및 중단 시간과 관련된 비용을 낮출 수 있다. 설명된 어셈블리는 HVAC 시스템의 냉매 압축기의 까다로운 작동 환경에서 사용하기 위해 임펠러, 스러스트 디스크 및 구동 샤프트의 작동 수명과 내구성을 증가시키는 향상된 기능을 제공한다.
냉매 압축기와 같은 압축기 시스템 및 방법의 예시적인 실시 예들이 상술되었다. 시스템들 및 방법들은 여기에 설명된 특정 실시 예들에 제한되지 않으며, 오히려 시스템 및 방법의 구성 요소들은 여기에 설명된 다른 구성 요소들과 독립적으로 그리고 별도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 여기에 설명된 임펠러 및 스러스트 디스크는 터보차저 압축기(turbocharger compressors) 등과 같은 냉매 압축기 이외의 압축기에 사용될 수 있다.
본 개시 또는 그의 실시 예(들)의 구성요소를 소개할 때, 단수의 표현은 하나 이상의 구성요소가 있음을 의미하는 것으로 의도되어야 한다. “포함하는”, "구비하는" 및 "갖는" 등의 용어는 포괄적인 의미로, 나열된 구성요소 외에 추가적인 구성요소가 존재할 수 있음을 의미한다. 특정 방향을 나타내는 용어(예: "상단", "하단", "측면" 등)의 사용은 설명의 편의를 위한 것이며 설명된 항목의 특정 방향을 요구하지 않는다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기 구성 및 방법에 다양한 변경이 이루어질 수 있으므로, 상기 설명에 포함되고 첨부된 도면(들)에 도시된 모든 사항은 비 제한적이며, 예시적인 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 압축기 시스템에 있어서,
    압축기 하우징;
    상기 압축기 하우징 내에서 회전 가능하게 지지되는 구동 샤프트;
    내부 표면을 갖는 임펠러 보어를 구비하는 임펠러로서, 상기 구동 샤프트의 회전 시 들어오는 냉매 가스에 운동 에너지를 부여하는, 상기 임펠러;
    상기 구동 샤프트에 결합된 스러스트 디스크로서, 상기 스러스트 디스크는 외부 디스크 및 허브를 포함하고, 상기 허브는 상기 임펠러 보어 내에 배치되고, 상기 허브는 상기 임펠러 보어의 내부 표면과 접촉하는 허브 외부 표면을 포함하고, 상기 허브 외부 표면과 상기 임펠러 보어의 내부 표면 사이의 제 1 접촉력은 상기 구동 샤프트의 회전 속도가 증가함에 따라 증가하는, 상기 스러스트 디스크; 및
    상기 압축기 하우징에 장착된 베어링 어셈블리로서, 상기 스러스트 디스크의 외부 디스크를 회전 가능하게 지지하는, 상기 베어링 어셈블리;를 포함하는, 압축기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스러스트 디스크는, 스러스트 디스크 보어를 형성하고, 상기 구동 샤프트는 상기 스러스트 디스크 보어 내에 프레스 끼워맞춤(press fit)되는, 압축기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스러스트 디스크 보어는, 보어 내부 표면을 포함하고, 상기 보어 내부 표면은 구동 샤프트와 접촉하고, 상기 보어 내부 표면과 상기 구동 샤프트 사이의 마찰 연결은 상기 구동 샤프트의 작동 회전 속도 동안 유지되는, 압축기 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보어 내부 표면은, 상기 외부 디스크에 근접한 제 1 보어 내부 표면과, 상기 외부 디스크로부터 원위에 있는 제 2 보어 내부 표면을 포함하고, 상기 구동 샤프트와 상기 제 2 보어 내부 표면 사이에 제 2 접촉력이 있는, 압축기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브 외부 표면은 상기 외부 디스크에 근접한 제 1 부분 및 상기 외부 디스크로부터 원위에 있는 제 2 부분을 포함하고, 상기 허브 외부 표면의 제 1 부분과 상기 임펠러 보어의 내부 표면 사이에 상기 제 1 접촉력이 있는, 압축기 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트는 내부 블라인드 보어를 포함하고, 상기 내부 블라인드 보어는 보어 나사부를 포함하는, 압축기 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트의 상기 내부 블라인드 보어 및 상기 임펠러 보어 내에 배치된 스크류를 포함하고, 상기 스크류는 상기 보어 나사부와 나사 결합되는 스크류 나사부를 포함하는, 압축기 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트의 회전은 상기 보어 나사부와 나사 결합된 상기 스크류를 해제시키지 않는, 압축기 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 디스크는, 외부 디스크 반지름 및 외부 디스크 관성 모멘트를 포함하고, 상기 허브는, 허브 반지름 및 허브 관성 모멘트를 포함하고, 상기 외부 디스크 반지름 및 상기 외부 디스크 관성 모멘트는, 상기 허브 반지름 및 상기 허브 관성 모멘트보다 큰, 압축기 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러는 상기 구동 샤프트에 직접 결합되지 않는, 압축기 시스템.
  11. 압축기용 구동 샤프트 어셈블리에 있어서, 상기 구동 샤프트 어셈블리는,
    구동 샤프트;
    상기 구동 샤프트에 결합되고 외부 디스크 및 허브를 포함하는 스러스트 디스크로서, 상기 허브는 허브 외부 표면을 포함하는, 상기 스러스트 디스크; 및
    상기 스러스트 디스크에 결합되는 임펠러로서, 상기 임펠러는 내부 표면을 구비하는 임펠러 보어를 포함하는, 상기 임펠러;를 포함하고,
    상기 구동 샤프트의 상기 허브는 상기 임펠러 보어 내에 배치되고, 상기 허브 외부 표면은 상기 임펠러 보어의 내부 표면과 접촉하고, 상기 허브 외부 표면과 상기 임펠러 보어의 내부 표면 사이의 제 1 접촉력은 상기 구동 샤프트의 회전 속도가 증가함에 따라 증가하는, 구동 샤프트 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스러스트 디스크는 스러스트 디스크 보어를 형성하고, 상기 구동 샤프트는 상기 스러스트 디스크 보어 내에 프레스 끼워맞춤되는, 구동 샤프트 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스러스트 디스크 보어는 보어 내부 표면을 포함하고, 상기 보어 내부 표면은 상기 구동 샤프트와 접촉하고, 상기 보어 내부 표면과 상기 구동 샤프트 사이의 마찰 연결은 상기 구동 샤프트의 작동 회전 속도 동안 유지되는, 구동 샤프트 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 보어 내부 표면은, 외부 디스크에 근접한 제 1 보어 내부 표면 부분 및 상기 외부 디스크로부터 원위에 있는 제 2 보어 내부 표면 부분을 포함하고, 상기 구동 샤프트와 상기 제 2 보어 내부 표면 사이에 제 2 접촉력이 있는, 구동 샤프트 어셈블리.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 허브 외부 표면은 상기 스러스트 디스크에 근접한 제 1 허브 부분 및 상기 스러스트 디스크로부터 원위에 있는 제 2 허브 부분을 포함하고, 상기 허브 외부 표면의 제 1 부분과 상기 임펠러 보어의 내부 표면 사이에 상기 제 1 접촉력이 있는, 구동 샤프트 어셈블리.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트는 내부 블라인드 보어를 포함하고, 상기 내부 블라인드 보어는 보어 나사부를 포함하는, 구동 샤프트 어셈블리.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트의 상기 내부 블라인드 보어 및 상기 임펠러 보어 및 내에 배치된 스크류를 포함하고, 상기 스크류는 상기 보어 나사부와 나사 결합되는 스크류 나사부를 포함하는, 구동 샤프트 어셈블리.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 디스크는, 외부 디스크 반지름 및 외부 디스크 관성 모멘트를 포함하고, 상기 허브는, 허브 반지름 및 허브 관성 모멘트를 포함하고, 상기 외부 디스크 반지름 및 상기 외부 디스크 관성 모멘트는 상기 허브 반지름 및 상기 허브 관성 모멘트보다 큰, 구동 샤프트 어셈블리.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 임펠러는 상기 구동 샤프트에 직접 결합되지 않는, 구동 샤프트 어셈블리.
  20. 압축기를 조립하는 방법에 있어서,
    구동 샤프트를 스러스트 디스크의 스러스트 디스크 보어에 삽입함으로써, 스러스트 디스크를 구동 샤프트에 결합하는 단계;
    상기 스러스트 디스크의 허브를 임펠러의 임펠러 보어에 삽입함으로써 상기 임펠러를 상기 스러스트 디스크에 결합하는 단계로서, 상기 허브의 외부 표면은 상기 임펠러 보어의 내부 표면과 접촉하고, 상기 허브 외부 표면과 상기 임펠러 보어의 내부 표면 사이의 제 1 접촉력은 상기 구동 샤프트의 회전 속도가 증가함에 따라 증가하는, 상기 임펠러를 상기 스러스트 디스크에 결합하는 단계; 및
    베어링들이 상기 스러스트 디스크의 외부 디스크를 회전 가능하게 지지하도록, 상기 베어링들을 압축기 하우징에 장착하는 단계;를 포함하는, 방법.
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