KR20230172887A - Turbo compressor - Google Patents
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Abstract
터보 압축기가 개시된다. 터보 압축기는 하우징, 회전축, 임펠러, 스러스트 러너 및 스러스트 베어링을 포함한다. 상기 스러스트 베어링은 상기 임펠러에 의한 작동유체의 압력 상승 시 상기 스러스트 러너에 발생하는 축방향 하중을 지지한다. 상기 스러스트 러너는, 상기 축방향 하중이 작용하는 축방향을 향하여 배치되는 제1면; 상기 제1면과 반대방향을 향하여 배치되는 제2면; 및 상기 제2면에 축방향으로 함몰되게 형성되어, 상기 하우징 내부의 냉각유체가 흐르도록 유로를 형성하는 유로형성홈을 포함한다.A turbo compressor is started. The turbocompressor includes a housing, rotating shaft, impeller, thrust runner and thrust bearing. The thrust bearing supports the axial load generated on the thrust runner when the pressure of the working fluid increases by the impeller. The thrust runner includes: a first surface disposed toward an axial direction where the axial load acts; a second surface disposed facing in an opposite direction to the first surface; and a flow path forming groove that is recessed in the axial direction on the second surface and forms a flow path through which the cooling fluid inside the housing flows.
Description
본 발명은 스러스트 베어링 안전장치를 구비한 터보 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a turbocompressor equipped with a thrust bearing safety device.
일반적으로 압축기(Compressor)는 가전제품 또는 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있으며, 전기 모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하는 장치다.In general, a compressor is widely used in home appliances and throughout the industry, and is a device that compresses air, refrigerant, or various other operating gases by receiving power from a power generator such as an electric motor or turbine.
상기 압축기에는 터보 압축기가 포함된다. 터보 압축기는 날개 바퀴(이하, 임펠러)를 고속으로 회전시켜 원심력을 작용시킴으로, 속도 에너지의 일부를 압력 에너지로 바꾸며, 작동 가스를 압축한다.The compressor includes a turbo compressor. A turbo compressor rotates a blade wheel (hereinafter referred to as an impeller) at high speed to apply centrifugal force, converting part of the speed energy into pressure energy and compressing the working gas.
예를 들면, 냉수를 수요처로 공급하는 칠러 시스템에 터보 압축기가 사용될 수 있다. 상기 칠러 시스템은 냉매사이클을 순환하는 냉매와 수요처를 순환하는 냉수 간에 열교환에 의해, 냉수를 냉각시킨다.For example, a turbo compressor may be used in a chiller system that supplies cold water to a demand point. The chiller system cools cold water by heat exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant cycle and the cold water circulating in the demand source.
한국공개특허 제10-2013-0095770호(이하, 특허문헌 1)에는 압축기휠 파열시 샤프트를 축방향으로 고정하기 위한 수단을 가진 배기가스 터보차저가 개시된다.Korean Patent Publication No. 10-2013-0095770 (hereinafter referred to as Patent Document 1) discloses an exhaust gas turbocharger having a means for axially fixing the shaft in case of compressor wheel rupture.
특허문헌 1은 압축기 터빈 및 임펠러 파손 시 축방향으로 회전축을 고정하는 리테이닝 링에 관한 발명이다.Patent Document 1 is an invention regarding a retaining ring that fixes the rotating shaft in the axial direction when the compressor turbine and impeller are damaged.
특허문헌 1의 발명에 따르면, 압축기 터빈 및 임펠러 파손 시 하우징의 외부로 부품들이 파손되어 흩어질 수 있으며, 분해하기 어려운 문제를 해결하기 위해, 리테이닝 링은 임펠러 및 터빈 파손 시 축방향으로 축을 고정시켜, 샤프트가 이탈하는 것을 방지하고, 분해 및 조립이 용이하게 만든 구조다.According to the invention in Patent Document 1, when the compressor turbine and impeller are damaged, parts may be broken and scattered outside the housing, and to solve the problem of difficulty in disassembling, the retaining ring fixes the shaft in the axial direction when the impeller and turbine are damaged. , It is a structure that prevents the shaft from coming off and makes disassembly and assembly easy.
그러나, 특허문헌 1은 임펠러 등의 손상을 미연에 방지하는 장치가 아니라 손상 후 개선하는 장치다. 따라서, 부품의 손상을 미연에 방지할 수 있는 장치가 필요하다.However, Patent Document 1 is not a device for preventing damage to impellers, etc., but a device for improving damage after damage. Therefore, a device that can prevent damage to components is needed.
한국공개특허 제10-2001-0064028호(이하, 특허문헌 2)에는 터보 압축기의 안전장치가 개시된다.Korean Patent Publication No. 10-2001-0064028 (hereinafter referred to as Patent Document 2) discloses a safety device for a turbo compressor.
특허문헌 2는 온도센서를 이용하여 베어링의 온도를 감지하고, 베어링의 온도가 기설정된 온도 이상으로 상승할 경우에 시스템의 전원을 차단하는 안전장치에 관한 발명이다.Patent Document 2 is an invention regarding a safety device that detects the temperature of the bearing using a temperature sensor and cuts off the power to the system when the temperature of the bearing rises above a preset temperature.
그러나, 특허문헌 2는 고속 운전 시 실시간으로 대응하기가 어렵고, 시스템이 복잡한 단점이 있다.However, Patent Document 2 has the disadvantage that it is difficult to respond in real time during high-speed operation and the system is complicated.
한국공개특허 제10-2014-0129407호(이하, 특허문헌 3)에는 공기압축기의 모터 냉각 장치가 개시된다.Korean Patent Publication No. 10-2014-0129407 (hereinafter referred to as Patent Document 3) discloses a motor cooling device for an air compressor.
특허문헌 3은 회전축을 중공축으로 구성하고 중공축을 내부유로로 활용하여 냉각공기를 내부유로를 통해 압축기 전방으로 재순환시킴으로써, 서지에 대한 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 공기의 재순환경로를 모터 바깥에 형성하지 않고 모터 안쪽에 형성하므로, 구조가 단순한 장점이 있다.Patent Document 3 configures the rotating shaft as a hollow shaft and uses the hollow shaft as an internal passage to recirculate cooling air to the front of the compressor through the internal passage, thereby not only securing stability against surges, but also establishing a recirculation path for air outside the motor. Since it is formed inside the motor rather than in the area, it has the advantage of a simple structure.
그러나, 특허문헌 3은 2단 압축기에 사용 불가능한 구조이며, 임펠러의 토출 공기가 내부유로를 따라 재순환되기 때문에, 공기의 누설 발생으로 인해 압축 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, Patent Document 3 has a structure that cannot be used in a two-stage compressor, and because the discharge air from the impeller is recirculated along the internal flow path, there is a problem in that compression efficiency is reduced due to air leakage.
또한, 상기 토출 공기는 압축된 공기로서 상대적으로 고온이기 때문에, 냉각성능이 낮아지는 문제점이 있다.Additionally, because the discharge air is compressed air and has a relatively high temperature, there is a problem in that cooling performance is lowered.
한국등록특허 제10-1847165호(이하, 특허문헌 4)에는 에어포일 베어링을 장착한 터보 블로워의 냉각 유로 구조가 개시된다.Korean Patent No. 10-1847165 (hereinafter referred to as Patent Document 4) discloses a cooling passage structure of a turbo blower equipped with an airfoil bearing.
특허문헌 4에 따르면, 에어포일 베어링을 장착한 터보블로워에서 에어포일 베어링들, 모터의 고정자, 회전자 및 모터 하우징 등을 고르게 냉각시킬 수 있고, 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 각각의 베어링들의 파손 시 나머지 베어링들로 파편이 이동되지 않기 때문에, 베어링의 파손 및 회전자 축의 파손을 방지할 수 있다.According to Patent Document 4, a turbo blower equipped with an airfoil bearing can evenly cool the airfoil bearings, the stator of the motor, the rotor, and the motor housing, improve cooling performance, and prevent damage to each bearing. Because debris does not move to the remaining bearings, damage to the bearings and rotor shaft can be prevented.
그러나, 특허문헌 4는 별도의 코어팬을 사용하기 때문에, 부품수의 증가 및 로터다이나믹스(Rotordynamics)의 안정성을 추가적으로 고려해야하는 단점이 있다.However, since Patent Document 4 uses a separate core fan, it has the disadvantage of increasing the number of parts and requiring additional consideration of the stability of rotordynamics.
또한, 냉각하고자 하는 영역마다 복수의 내부유로 및 외부 배관이 형성되어 있어서 구조가 복잡한 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage in that the structure is complicated because a plurality of internal flow paths and external pipes are formed for each area to be cooled.
아울러, 외부 배관을 사용하기 때문에, 압축기의 대형화 및 부품수가 증가하는 단점이 있다.In addition, since external piping is used, there is a disadvantage in that the compressor becomes larger and the number of parts increases.
본 발명의 첫번째 목적은 축방향 하중을 저감하여 베어링 등 부품의 손상을 미연에 방지할 수 있는 터보 압축기를 제공하는 데 있다.The first object of the present invention is to provide a turbo compressor that can prevent damage to components such as bearings by reducing axial load.
본 발명의 두번째 목적은 고속 운전 시 베어링의 열을 실시간으로 신속하게 냉각할 수 있고, 구조가 단순한 터보 압축기를 제공하는 데 있다.The second object of the present invention is to provide a turbo compressor that can quickly cool the heat of the bearing in real time during high-speed operation and has a simple structure.
본 발명의 세번째 목적은 2단 압축기에 적용 가능한 냉각 구조를 구비하며, 임펠러로부터 공기의 누설을 발생시키는 재순환 유로를 형성하지 않고도 베어링 등을 냉각 가능하여, 공기 누설로 인한 압축 효율의 저하를 막을 수 있는 터보 압축기를 제공하는데 있다.The third object of the present invention is to provide a cooling structure applicable to a two-stage compressor, and to cool bearings, etc. without forming a recirculation passage that causes air leakage from the impeller, thereby preventing a decrease in compression efficiency due to air leakage. The goal is to provide turbo compressors.
본 발명의 네번째 목적은 부품수의 저감 및 로터다이나믹스의 안정성을 추가적으로 고려할 필요가 없고, 압축기의 소형화에 기여할 수 있는 터보 압축기를 제공하는데 있다.The fourth object of the present invention is to provide a turbo compressor that can contribute to miniaturization of the compressor without the need to additionally consider the reduction of the number of parts and the stability of rotor dynamics.
본 발명자는 집중 연구한 결과, 본 발명의 과제 내지 상술한 첫째 내지 여섯째 목적은 다음과 같은 본 발명의 실시예에 의해 달성될 수 있다.As a result of the present inventor's intensive research, the problems of the present invention and the first to sixth objectives described above can be achieved by the following embodiments of the present invention.
(1) 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기는, 하우징; 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 장착되는 회전축; 상기 회전축에 결합되어 회전하는 임펠러; 상기 회전축에서 반경방향으로 돌출되게 형성되는 스러스트 러너; 및 상기 임펠러에 의한 작동유체의 압력 상승 시 상기 스러스트 러너에 발생하는 축방향 하중을 지지하는 스러스트 베어링을 포함하고, 상기 스러스트 러너는, 상기 축방향 하중이 작용하는 축방향을 향하여 배치되는 제1면; 상기 제1면과 반대방향을 향하여 배치되는 제2면; 및 상기 제2면에 축방향으로 함몰되게 형성되어, 상기 하우징 내부의 냉각유체가 흐르도록 유로를 형성하는 유로형성홈을 포함한다.(One) A turbo compressor according to an embodiment of the present invention includes a housing; a rotating shaft rotatably mounted inside the housing; an impeller coupled to the rotating shaft and rotating; A thrust runner formed to protrude in a radial direction from the rotation axis; and a thrust bearing that supports an axial load generated on the thrust runner when the pressure of the working fluid increases by the impeller, wherein the thrust runner has a first surface disposed toward the axial direction where the axial load acts. ; a second surface disposed facing in an opposite direction to the first surface; and a flow path forming groove that is recessed in the axial direction on the second surface and forms a flow path through which the cooling fluid inside the housing flows.
이러한 구성에 의하면, 상기 유로형성홈은 회전축의 회전 시 냉각유체의 유동을 발생시키며, 상기 유로형성홈으로 유입된 냉각유체가 상기 스러스트 러너의 열전도를 통해 고온측인 스러스트 러너의 제1면을 냉각시킴에 따라, 스러스트 베어링의 열화로 인한 부품의 손상을 미연에 방지할 수 있다.According to this configuration, the flow path forming groove generates a flow of cooling fluid when the rotating shaft rotates, and the cooling fluid flowing into the flow path forming groove cools the first surface of the thrust runner, which is the high temperature side, through heat conduction of the thrust runner. By doing so, damage to parts due to deterioration of the thrust bearing can be prevented in advance.
(2) 상기(1)에 있어서, 상기 스러스트 베어링은, 상기 제1면과 마주보게 배치되는 제1스러스트 베어링; 상기 제2면과 마주보게 배치되고, 상기 유로형성홈과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 제2스러스트 베어링을 포함한다.(2) In the above (1), the thrust bearing includes: a first thrust bearing disposed to face the first surface; It includes a second thrust bearing disposed to face the second surface and non-overlapping in the axial direction with the flow path forming groove.
이러한 구성에 의하면, 상기 제2스러스트 베어링의 내측을 축소시켜, 냉각유체가 상기 유로형성홈으로 유입될 때 유동저항을 최소화할 수 있다.According to this configuration, the inside of the second thrust bearing can be reduced to minimize flow resistance when cooling fluid flows into the flow path forming groove.
(3) 상기(1)에 있어서, 상기 제1면은 평면으로 형성되고, 상기 제2면은 곡면으로 형성될 수 있다.(3) In (1), the first surface may be formed as a flat surface, and the second surface may be formed as a curved surface.
이러한 구성에 의하면, 상기 스러스트 러너가 회전하면, 상기 제2면을 따라 회전하는 냉각유체의 유속은 상기 제1면을 따라 회전하는 냉각유체의 유속보다 더 빨라서, 상기 제1면에서 상기 제2면으로 향하는 추력 반대방향의 힘이 발생함으로써, 1단 및 2단 임펠러에 의해 작동유체의 압력이 상승 시 발생하는 축방향 하중을 저감할 수 있다.According to this configuration, when the thrust runner rotates, the flow rate of the cooling fluid rotating along the second surface is faster than the flow rate of the cooling fluid rotating along the first surface, so that the flow rate of the cooling fluid rotating along the first surface is increased from the first surface to the second surface. By generating a force in the opposite direction of the thrust, the axial load that occurs when the pressure of the working fluid increases by the first and second stage impellers can be reduced.
(4) 상기 (1)에 있어서, 상기 유로형성홈은 상기 스러스트 러너의 반경방향 내측에 형성될 수 있다.(4) In (1), the flow path forming groove may be formed on the radial inner side of the thrust runner.
이러한 구성에 의하면, 회전축의 좌우 양단부가 스러스트 러너의 수직중심선을 기준으로 상하방향으로 회전할 때, 스러스트 러너의 외측단부가 스러스트 베어링의 외측단부에 먼저 닿기 때문에, 축방향 하중이 작용하지 않는 제2스러스트 베어링의 내측 일부를 축소하되, 상기 유로형성홈은 제2스러스트 베어링와 미중첩되는 스러스트 러너의 내측에 형성되어, 스러스트 러너의 축방향 하중과 모멘트에 대한 지지측면에서 유리하다.According to this configuration, when the left and right ends of the rotation axis rotate in the vertical direction based on the vertical center line of the thrust runner, the outer end of the thrust runner touches the outer end of the thrust bearing first, so that the second axial load does not act. A portion of the inner side of the thrust bearing is reduced, but the flow path forming groove is formed on the inner side of the thrust runner that does not overlap the second thrust bearing, which is advantageous in terms of support for the axial load and moment of the thrust runner.
(5) 상기 (1)에 있어서, 상기 유로형성홈은 기설정된 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 상기 유로형성홈의 함몰 깊이는 상기 스러스트 러너의 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 증가할 수 있다.(5) In (1), the flow path forming groove is formed as a curved surface with a preset curvature, and the depression depth of the flow path forming groove may increase from the radial inner side to the outer side of the thrust runner.
이러한 구성에 의하면, 상기 유로형성홈의 함몰 깊이는 상기 스러스트 러너의 두께와 반비례하고, 유로형성홈의 깊이가 증가하면, 스러스트 러너의 강성 측면에서 불리하지만, 유로형성홈의 깊이가 가장 깊게 형성된 스러스트 러너의 부분을 통해 열전도가 이루어져서 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.According to this configuration, the depression depth of the flow path forming groove is inversely proportional to the thickness of the thrust runner, and if the depth of the flow path forming groove increases, it is disadvantageous in terms of the rigidity of the thrust runner, but the thrust with the deepest depth of the flow path forming groove Heat conduction occurs through parts of the runner, improving cooling performance.
(6) 상기 (1)에 있어서, 상기 제1면과 상기 회전축을 연결하는 제1코너부, 및 상기 유로형성홈과 상기 회전축을 연결하는 제2코너부는 각각 서로 다른 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 상기 제2코너부의 곡률 반경은 제1코너부의 곡률 반경보다 더 클 수 있다.(6) In (1), the first corner portion connecting the first surface and the rotation shaft, and the second corner portion connecting the flow path forming groove and the rotation shaft are each formed as curved surfaces having different curvatures, and The radius of curvature of the second corner portion may be larger than the radius of curvature of the first corner portion.
이러한 구성에 의하면, 제2코너부는 곡률 반경이 증감함에 따라 냉각유체의 유동방향이 회전축에서 스러스트 러너의 제2면으로 바뀔 때 유동저항을 최소화할 수 있다.According to this configuration, the second corner portion can minimize flow resistance when the flow direction of the cooling fluid changes from the rotation axis to the second surface of the thrust runner as the radius of curvature increases or decreases.
(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 제1면과 상기 회전축을 연결하는 제1코너부, 및 상기 유로형성홈과 상기 회전축을 연결하는 제2코너부는 각각 서로 다른 축방향 두께를 갖고, 상기 제2코너부의 축방향 두께는 상기 제1코너부의 축방향 두께보다 더 클 수 있다.(7) In (6), the first corner portion connecting the first surface and the rotating shaft, and the second corner portion connecting the flow path forming groove and the rotating shaft each have different axial thicknesses, and the second corner portion has different axial thicknesses. The axial thickness of the portion may be greater than the axial thickness of the first corner portion.
이러한 구성에 의하면, 제2코너부의 두께는 제1코너부의 두께보다 더 두꺼워짐에 따라, 유로형성홈의 강성 저하를 보강해 줄 수 있다.According to this configuration, the thickness of the second corner portion becomes thicker than the thickness of the first corner portion, thereby reinforcing the decrease in rigidity of the flow path forming groove.
(8) 상기 (1)에 있어서, 상기 스러스트 베어링은, 상기 제1면과 마주보게 배치되는 제1스러스트 베어링; 및 상기 제2면의 반경방향 외측과 마주보며, 상기 제2면의 반경방향 내측에 형성된 상기 유로형성홈과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 제2스러스트 베어링을 포함하고, 상기 하우징의 내주면에서 반경방향 내측으로 돌출되게 형성되고, 상기 제2스러스트 베어링이 장착되는 격벽; 및 상기 격벽의 반경방향 내측 단부와 상기 회전축 사이에 구비되고, 상기 유로형성홈과 축방향으로 중첩되게 배치되는 냉각유로를 더 포함할 수 있다.(8) In (1), the thrust bearing includes: a first thrust bearing disposed to face the first surface; and a second thrust bearing facing the radial outer side of the second surface and disposed to non-overlap in the axial direction with the flow path forming groove formed on the radial inner side of the second surface, wherein the second thrust bearing is disposed in a radial direction on the inner peripheral surface of the housing. a partition formed to protrude inward and on which the second thrust bearing is mounted; And it may further include a cooling passage provided between the radially inner end of the partition and the rotation shaft, and disposed to overlap in the axial direction with the passage forming groove.
이러한 구성에 의하면, 제2스러스트 베어링의 크기가 축소됨에 따라 격벽의 반경방향 내측 길이가 축소될 수 있고, 축소된 격벽의 내측에 냉각유로가 형성됨으로써, 냉각유로를 통해 냉각유체의 이동 경로를 더욱 넓게 확보할 수 있다.According to this configuration, as the size of the second thrust bearing is reduced, the radial inner length of the partition can be reduced, and a cooling passage is formed inside the reduced partition, thereby further improving the movement path of the cooling fluid through the cooling passage. It can be secured widely.
(9) 상기 (1)에 있어서, 상기 스러스트 베어링은, 상기 제1면과 마주보게 배치되는 제1스러스트 베어링; 및 상기 제2면의 반경방향 외측과 마주보며, 상기 제2면의 반경방향 내측에 형성된 상기 유로형성홈과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 제2스러스트 베어링을 포함하고, 상기 하우징의 내주면에서 반경방향 내측으로 돌출되게 형성되고, 상기 제2스러스트 베어링이 장착되는 격벽; 및 상기 격벽의 반경방향 내측에 축방향으로 관통되게 형성되고, 상기 유로형성홈과 축방향으로 중첩되게 배치되는 냉각유로를 더 포함할 수 있다.(9) In (1), the thrust bearing includes: a first thrust bearing disposed to face the first surface; and a second thrust bearing facing the radial outer side of the second surface and disposed to non-overlap in the axial direction with the flow path forming groove formed on the radial inner side of the second surface, wherein the second thrust bearing is disposed in a radial direction on the inner peripheral surface of the housing. a partition formed to protrude inward and on which the second thrust bearing is mounted; And it may further include a cooling passage formed to penetrate the radial inner side of the partition in the axial direction and disposed to overlap the passage forming groove in the axial direction.
이러한 구성에 의하면, 격벽의 반경방향 내측 단부의 길이를 축소하지 않고도, 냉각유로가 축방향으로 관통되게 형성되어, 냉각 유체의 이동 경로를 확보할 수 있다.According to this configuration, the cooling passage is formed to penetrate in the axial direction without reducing the length of the radial inner end of the partition, thereby securing a movement path for the cooling fluid.
(10) 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기는, 하우징; 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 장착되는 회전축; 상기 회전축에 결합되어 회전하는 임펠러; 상기 회전축에서 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 축방향으로 서로 반대방향을 향하는 제1면 및 제2면을 구비하는 스러스트 러너; 상기 임펠러에 의한 작동유체의 압력 상승 시 축방향 하중이 작용하는 상기 제1면에 마주보게 배치되며, 상기 축방향 하중을 지지하는 제1스러스트 베어링; 상기 축방향 하중이 미작용하는 상기 제2면과 마주보게 배치되는 제2스러스트 베어링; 및 상기 제2면의 반경방향 내측에 구비되고, 상기 제2스러스트 베어링과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 냉각팬을 포함한다.(10) A turbo compressor according to another embodiment of the present invention includes a housing; a rotating shaft rotatably mounted inside the housing; an impeller coupled to the rotating shaft and rotating; a thrust runner that protrudes radially from the rotation axis and has first and second surfaces facing opposite directions in the axial direction; a first thrust bearing disposed to face the first surface on which an axial load acts when the pressure of the working fluid is increased by the impeller and supporting the axial load; a second thrust bearing disposed to face the second surface on which the axial load does not act; and a cooling fan provided on the radial inner side of the second surface and disposed to non-overlap in the axial direction with the second thrust bearing.
이러한 구성에 의하면, 냉각팬은 회전축에 일체로 형성되어, 하우징 내부의 냉각유체를 스러스트 러너의 제2면 내측으로 흡입하여, 협소한 공간에서도 냉각유체의 유동성을 증가시킴은 물론, 고온측에서 제1스러스트 베어링과 스러스트 러너의 제1면 사이의 간극에도 냉각유체를 공급함으로써, 베어링의 열에 대하여 실시간으로 대응가능하다. 또한, 냉각팬은 스러스트 러너의 제1면과 제2면 사이의 유속 차이에 따른 압력차이를 발생시킴으로써, 추력 반대방향으로 힘을 발생시킬 수 있다.According to this configuration, the cooling fan is formed integrally with the rotating shaft and sucks the cooling fluid inside the housing into the inside of the second surface of the thrust runner, which not only increases the fluidity of the cooling fluid even in a narrow space, but also removes the cooling fluid from the high temperature side. 1By supplying cooling fluid to the gap between the thrust bearing and the first surface of the thrust runner, it is possible to respond to the heat of the bearing in real time. Additionally, the cooling fan can generate a force in the direction opposite to the thrust by generating a pressure difference according to the difference in flow rate between the first and second surfaces of the thrust runner.
(11) 상기 (10)에 있어서, 상기 냉각팬은, 상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향으로 연장되는 돌기수용홈; 및 상기 돌기수용홈에서 축방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 돌기수용홈의 원주방향으로 이격되게 배치되는 복수의 회전돌기를 포함할 수 있다.(11) In (10), the cooling fan includes a protrusion receiving groove formed to be recessed in the axial direction on the second surface and extending in the circumferential direction; And it may include a plurality of rotating protrusions that are formed to protrude in the axial direction from the protrusion-receiving groove and are spaced apart in the circumferential direction of the protrusion-receiving groove.
이러한 구성에 의하면, 상기 복수의 회전돌기는 냉각유체의 회전 유동을 위한 응답성을 높일 수 있다.According to this configuration, the plurality of rotating protrusions can increase responsiveness for the rotating flow of cooling fluid.
(12) 상기 (11)에 있어서, 상기 회전돌기는 상기 돌기수용홈의 내측과 외측 사이에서 반원형으로 연장될 수 있다.(12) In (11), the rotating protrusion may extend in a semicircular shape between the inner and outer sides of the protrusion receiving groove.
이러한 구성에 의하면, 회전돌기가 반원형으로 형성됨으로써, 스러스트 러너의 회전 시 제2면에 인접하는 냉각유체를 용이하게 회전시킬 수 있다.According to this configuration, the rotating protrusion is formed in a semicircular shape, so that the cooling fluid adjacent to the second surface can be easily rotated when the thrust runner rotates.
(13) 상기 (10)에 있어서, 상기 냉각팬은, 상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향을 따라 연장되는 블레이드 수용홈; 상기 블레이드 수용홈의 내측과 외측 사이에 반경방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 형성되는 제1블레이드부; 및 상기 제1블레이드부의 외측단에서 원주방향으로 연장되는 제2블레이드부를 포함할 수 있다.(13) In (10), the cooling fan includes a blade receiving groove formed to be recessed in the axial direction on the second surface and extending along the circumferential direction; a first blade portion formed between the inner and outer sides of the blade receiving groove and inclined at a preset angle with respect to the radial direction; And it may include a second blade portion extending in the circumferential direction from the outer end of the first blade portion.
이러한 구성에 의하면, 블레이드부는 “V”자 형태로 꺽이게 형성되어, 냉각유체의 회전을 위한 동력을 증가시킬 수 있다.According to this configuration, the blade portion is bent in a “V” shape, thereby increasing the power for rotation of the cooling fluid.
(14) 상기 (10)에 있어서, 상기 냉각팬은, 상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향을 따라 연장되는 블레이드 수용부; 및 상기 블레이드 수용부의 내측과 외측 사이에서 반경방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 연장되거나 기설정된 곡률로 연장되는 복수의 블레이드 돌기를 포함할 수 있다.(14) In (10), the cooling fan includes: a blade receiving portion formed to be axially recessed in the second surface and extending along a circumferential direction; and a plurality of blade protrusions extending obliquely at a preset angle with respect to the radial direction or extending at a preset curvature between the inner and outer sides of the blade receiving portion.
이러한 구성에 의하면, 냉각팬의 구조를 단순화시킬 수 있다.According to this configuration, the structure of the cooling fan can be simplified.
(15) 상기 (10)에 있어서, 상기 냉각팬은, 상기 제2면에서 축방향으로 돌출되게 형성되고, 반경방향을 따라 연장되는 복수의 회전리브; 상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향으로 인접하는 복수의 상기 회전리브 사이에 형성되는 복수의 유로형성홈; 및 상기 복수의 회전리브의 외측 단부를 연결하도록 원형으로 연장되는 원형 리브를 포함할 수 있다.(15) In (10), the cooling fan includes a plurality of rotating ribs formed to protrude in the axial direction from the second surface and extending along the radial direction; a plurality of flow path forming grooves formed to be recessed in the axial direction on the second surface and formed between the plurality of rotating ribs adjacent to each other in the circumferential direction; And it may include a circular rib extending circularly to connect outer ends of the plurality of rotating ribs.
이러한 구성에 의하면, 복수의 회전리브는 원주방향으로 등간격으로 이격 배치되어, 냉각유체를 유로형성홈으로 균일하게 분배하여 냉각성능을 향상시킬 수 있다.According to this configuration, the plurality of rotating ribs are arranged at equal intervals in the circumferential direction, so that cooling performance can be improved by uniformly distributing the cooling fluid to the flow path forming grooves.
(16) 상기 (10)에 있어서, 상기 제2면에서 축방향으로 돌출되게 형성되고, 나선형으로 연장되는 복수의 스파이럴 돌기; 및 상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향으로 인접하는 복수의 상기 스파이럴 돌기 사이에 형성되는 복수의 스파이럴 홈을 포함할 수 있다.(16) In (10), a plurality of spiral protrusions are formed to protrude in the axial direction from the second surface and extend helically; and a plurality of spiral grooves that are recessed in the axial direction on the second surface and are formed between the plurality of spiral protrusions adjacent to each other in the circumferential direction.
이러한 구성에 의하면, 스파이럴 돌기는 냉각유체를 효율적으로 회전시키면서, 구조가 단순한 장점이 있다.According to this configuration, the spiral protrusion has the advantage of efficiently rotating the cooling fluid and having a simple structure.
(17) 상기 (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 상기 회전축에 연결되어, 상기 임펠러를 회전시키는 전동부; 및 상기 임펠러를 수용하고, 상기 임펠러의 일측에서 나선형으로 연장되어 상기 임펠러에 의해 흡입되는 냉매를 압축하는 디퓨저를 구비하는 임펠러 케이싱을 포함하고, 상기 임펠러는, 상기 회전축의 일단에 회전 가능하게 결합되는 제1임펠러; 및 상기 회전축의 타단에 회전 가능하게 결합되는 제2임펠러를 포함하고, 상기 디퓨저는, 상기 제1임펠러를 통해 흡입되는 상기 작동유체를 압축하는 제1디퓨저; 및 상기 제1디퓨저로부터 상기 제2임펠러를 통해 흡입되는 압축된 작동유체를 재압축하는 제2디퓨저를 포함하고, 상기 스러스트 베어링은 상기 제2임펠러에서 상기 제1임펠러를 향하는 상기 축방향 하중을 지지할 수 있다.(17) In any one of (1) to (16) above, an electric motor connected to the rotation shaft to rotate the impeller; and an impeller casing that accommodates the impeller and has a diffuser that extends spirally from one side of the impeller to compress the refrigerant sucked by the impeller, wherein the impeller is rotatably coupled to one end of the rotating shaft. First impeller; and a second impeller rotatably coupled to the other end of the rotating shaft, wherein the diffuser includes: a first diffuser that compresses the working fluid sucked through the first impeller; and a second diffuser for recompressing the compressed working fluid sucked from the first diffuser through the second impeller, wherein the thrust bearing supports the axial load from the second impeller toward the first impeller. can do.
이러한 구성에 의하면, 본 발명의 유로형성홈은 1단 및 2단 임펠러가 회전축의 양단에 각각 결합되는 2단 터보 압축기에도 적용될 수 있고, 임펠러에서 디퓨저로 이동하는 동안 작동유체의 누설 방지에도 효과적이다.According to this configuration, the flow path forming groove of the present invention can be applied to a two-stage turbo compressor in which the first and second stage impellers are respectively coupled to both ends of the rotating shaft, and is also effective in preventing leakage of the working fluid while moving from the impeller to the diffuser. .
본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.According to embodiments of the present invention, the following effects can be achieved.
첫째, 1단 및 2단 임펠러에 의해 작동유체를 압축하는 과정에서 회전축은 편측성 축방향 하중이 발생한다. 축방향 하중을 지지하기 위해, 회전축에서 반경방향으로 스러스트 러너가 돌출되게 형성된다. 편측성 축방향 하중은 2단 임펠러에서 1단 임펠러를 향하는 축방향으로 작용한다.First, in the process of compressing the working fluid by the first and second stage impellers, a unilateral axial load occurs on the rotating shaft. To support the axial load, a thrust runner is formed to protrude in the radial direction from the rotation axis. Unilateral axial load occurs in a two-stage impeller. It acts in the axial direction toward the first stage impeller.
스러스트 베어링은 스러스트 러너의 제1면과 마주보게 배치되는 제1스러스트 베어링과, 스러스트 러너의 제2면과 마주보게 배치되는 제2스러스트 베어링으로 구성될 수 있다.The thrust bearing may be composed of a first thrust bearing disposed to face the first surface of the thrust runner and a second thrust bearing disposed to face the second surface of the thrust runner.
스러스트 러너의 제1면은 1단 임펠러를 향하여 배치되고, 제1면에 축방향 하중이 작용한다. 스러스트 러너의 제2면은 2단 임펠러를 향하여 배치되고, 제2면에 축방향 하중이 작용하지 않는다.The first surface of the thrust runner is disposed toward the first-stage impeller, and an axial load acts on the first surface. The second surface of the thrust runner is disposed toward the second-stage impeller, and no axial load acts on the second surface.
축방향 하중, 즉 추력은 스러스트 베어링의 면적과 관련이 있다. 또한, 스러스트 러너의 수직중심선을 기준으로 회전축의 좌우측 단부가 회전할 때 스러스트 러너의 외측단부가 스러스트 베어링의 외측에 먼저 닿는다.Axial load, or thrust, is related to the area of the thrust bearing. Additionally, when the left and right ends of the rotation axis rotate based on the vertical center line of the thrust runner, the outer end of the thrust runner first touches the outside of the thrust bearing.
따라서, 축방향 하중이 작용하지 않는 제2스러스트 베어링의 면적을 축소하되, 제2스러스트 베어링의 내측단부는 축방향 하중 지지 및 회전 시 미접촉됨으로 인해, 제2스러스트 베어링의 내측단부가 삭제될 수 있다.Therefore, the area of the second thrust bearing on which the axial load does not act is reduced, but the inner end of the second thrust bearing is not in contact when supporting the axial load and rotating, so the inner end of the second thrust bearing can be deleted. .
제2스러스트 베어링의 내측 부분이 축소되면, 제2스러스트 베어링의 일부가 제거된 부분을 냉각유로로 활용할 수 있고, 하우징의 협소한 내부 공간에서도 냉각유로를 넓게 확보할 수 있다.When the inner part of the second thrust bearing is reduced, the part from which the second thrust bearing has been removed can be used as a cooling passage, and a wide cooling passage can be secured even in the narrow internal space of the housing.
둘째, 스러스트 러너의 제2면에 유로형성홈이 형성될 수 있다. 유로형성홈은 스러스트 러너와 제2스러트 베어링 사이의 간극으로 냉각유체를 원활하게 유입시킬 수 있다. 유로형성홈으로 유입된 냉각유체는 열전도를 통해 회전축의 고속 회전 시 고온의 열이 발생하는 스러스트 러너의 제1면과 제1스러스트 베어링을 냉각할 수 있다. 따라서, 스러스트 베어링의 열화로 인한 부품의 손상을 방지할 수 있다.Second, a flow path forming groove may be formed on the second surface of the thrust runner. The flow path forming groove can smoothly introduce cooling fluid into the gap between the thrust runner and the second thrust bearing. The cooling fluid flowing into the flow path forming groove can cool the first surface of the thrust runner and the first thrust bearing, which generate high temperature heat when the rotating shaft rotates at high speed, through heat conduction. Therefore, damage to components due to deterioration of the thrust bearing can be prevented.
셋째, 회전축의 고속 회전 시 스러스트 러너와 스러스트 베어링 사이의 간극에 있는 유체의 회전속도가 빨라져서, 스러스트 베어링의 온도 상승에 따른 실시간 대응이 가능하다.Third, when the rotating shaft rotates at high speed, the rotational speed of the fluid in the gap between the thrust runner and the thrust bearing increases, making it possible to respond in real time to the temperature increase of the thrust bearing.
넷째, 본 발명의 제2스러스트 베어링은 제1스러스트 베어링 대비 직경이 축소되어, 스러스트 러너의 제1면과 제2면에 각각 마주하는 제1 및 제2스러스트 베어링은 비대칭 구조이다. 스러스트 러너의 제2면에 유로형성홈이 형성되어, 제2면은 곡면이다. 반면에 스러스트 러너의 제1면은 평면이다. 이로 인해, 스러스트 러너의 제2면을 따라 흐르는 냉각유체의 유속은 스러스트 러너의 제1면을 따라 흐르는 냉각유체의 유속보다 더 빠르다.Fourth, the second thrust bearing of the present invention has a reduced diameter compared to the first thrust bearing, and the first and second thrust bearings facing the first and second surfaces of the thrust runner, respectively, have an asymmetric structure. A flow path forming groove is formed on the second surface of the thrust runner, and the second surface is a curved surface. On the other hand, the first side of the thrust runner is flat. Because of this, the flow rate of the cooling fluid flowing along the second side of the thrust runner is faster than the flow rate of the cooling fluid flowing along the first side of the thrust runner.
따라서, 스러스트 러너는 제1면과 제2면의 상호 유속 차이가 발생함에 따라, 제1면에서 제2면으로 향하는 추력 반대방향의 힘이 발생함으로, 추력(축방향 하중)을 저감할 수 있다.Therefore, the thrust runner can reduce the thrust (axial load) by generating a force in the opposite direction of the thrust from the first surface to the second surface as a difference in flow velocity occurs between the first and second surfaces. .
다섯째, 본 발명의 스러스트 러너는 제2면의 내측에 냉각팬을 구비함으로써, 하우징 내부의 냉각유체를 보다 적극적으로 유동시켜, 스러스트 러너와 스러스트 베어링으로 냉각유체를 흡입할 수 있다.Fifth, the thrust runner of the present invention has a cooling fan on the inside of the second surface, so that the cooling fluid inside the housing can flow more actively and the cooling fluid can be sucked into the thrust runner and thrust bearing.
회전축의 회전속도가 증가할수록 냉각팬의 흡입력은 증가함에 따라, 냉각팬의 냉각성능을 향상시킬 수 있다.As the rotational speed of the rotating shaft increases, the suction power of the cooling fan increases, thereby improving the cooling performance of the cooling fan.
또한, 냉각팬은 스러스트 러너의 제2면과 제1면 사이의 압력 차이를 증가시켜, 축방향 하중을 저감하는데 크게 기여할 수 있다.Additionally, the cooling fan can significantly contribute to reducing the axial load by increasing the pressure difference between the second surface and the first surface of the thrust runner.
여섯째, 1단 임펠러와 2단 임펠러가 회전축의 양단에 결합되는 2단 터보 압축기에 본 발명의 유로형성홈 및 냉각팬 등이 적용 가능하여, 임펠러를 통해 흡입되는 작동유체의 일부를 하우징의 내부로 순환시키지 않아도 되기 때문에, 작동유체의 누설 발생을 방지할 수 있다.Sixth, the flow path forming groove and cooling fan of the present invention can be applied to a two-stage turbo compressor in which a first-stage impeller and a second-stage impeller are coupled to both ends of the rotating shaft, so that a part of the working fluid sucked through the impeller is transferred to the inside of the housing. Since there is no need to circulate, leakage of the working fluid can be prevented.
일곱째, 본 발명의 냉각팬은 돌기 혹은 홈 형태로 스러스트 러너와 일체형으로 형성됨으로, 별도의 코어팬을 사용하지 않고도 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 아울러, 부품수를 최소화할 수 있고, 로터다이나믹스의 안정성을 추가적으로 고려할 필요도 없다. 게다가, 구조의 단순화로 인해 압축기의 소형화에 크게 기여할 수 있다.Seventh, the cooling fan of the present invention is formed integrally with the thrust runner in the form of protrusions or grooves, so cooling performance can be improved without using a separate core fan. In addition, the number of parts can be minimized, and there is no need to additionally consider the stability of rotor dynamics. In addition, the simplification of the structure can greatly contribute to the miniaturization of the compressor.
도 1은 본 발명에 따른 터보 압축기의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에서 터보 압축기의 분해도이다.
도 3은 도 1에서 회전축의 양단부에 임펠러가 각각 장착된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 4는 도 3에서 스러스트 러너를 중심으로 회전축의 좌우측 양단부가 회전하는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 1에서 제2스러스트 베어링의 내측이 축소된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 6은 도 5에서 제2스러스트 베어링이 장착되는 격벽의 내측단부에 냉각유로가 추가된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 7은 도 5에서 제2스러스트 베어링이 설치되지 않은 격벽의 내측이 제거되어 냉각유로가 확장된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 8은 도 3에서 스러스트 러너의 베어링 비작동면에 유로형성홈이 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 9는 스러스트 러너의 제2코너부의 제2곡률반경(R2)에 따른 스러스트 러너 응력을 나타내는 그래프이다.
도 10은 스러스트 러너 두께에 따른 스러스트 러너 응력을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 스러스트 러너에 냉각팬이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스러스트 러너에 냉각팬이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스러스트 러너에 냉각팬이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스러스트 러너에 냉각팬이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스러스트 러너에 냉각팬이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a turbo compressor according to the present invention.
Figure 2 is an exploded view of the turbo compressor in Figure 1.
Figure 3 is a conceptual diagram showing impellers mounted on both ends of the rotating shaft in Figure 1, respectively.
Figure 4 is a conceptual diagram showing the left and right ends of the rotation axis rotating around the thrust runner in Figure 3.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the inside of the second thrust bearing in FIG. 1 reduced.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a cooling passage added to the inner end of the bulkhead where the second thrust bearing is mounted in FIG. 5.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing the cooling passage expanded by removing the inside of the bulkhead in FIG. 5 where the second thrust bearing is not installed.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a flow path forming groove formed on the non-operating surface of the bearing of the thrust runner in FIG. 3.
Figure 9 is a graph showing thrust runner stress according to the second radius of curvature (R2) of the second corner of the thrust runner.
Figure 10 is a graph showing thrust runner stress according to thrust runner thickness.
Figure 11 is a conceptual diagram showing a cooling fan installed in a thrust runner according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a conceptual diagram showing a cooling fan installed in a thrust runner according to another embodiment of the present invention.
Figure 13 is a conceptual diagram showing a cooling fan installed in a thrust runner according to another embodiment of the present invention.
Figure 14 is a conceptual diagram showing a cooling fan installed in a thrust runner according to another embodiment of the present invention.
Figure 15 is a conceptual diagram showing a cooling fan installed in a thrust runner according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 터보 압축기를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a turbo compressor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.In the following description, in order to clarify the characteristics of the present invention, descriptions of some components may be omitted.
1. 용어의 정의 1. Definition of terms
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
이하의 설명에서 사용되는 "축방향"은 회전축의 축방향을 의미한다. “Axial direction” used in the following description means the axial direction of the rotation axis.
이하의 설명에서 사용되는 “반경방향”은 회전축의 반경방향을 의미한다. “Radial direction” used in the following description refers to the radial direction of the rotation axis.
이하의 설명에서 사용되는 응력은 외력이 재료에 작용할 때 상기 재료의 내부에 생기는 저항력을 의미한다. 응력은 단위 면적당 작용하는 힘을 말한다.Stress used in the following description refers to the resistance force generated inside the material when an external force acts on the material. Stress refers to the force acting per unit area.
이하의 설명에서 사용되는 곡률은 곡선의 휘어진 정도를 의미한다. 곡률 반경은 곡률의 역수로서, 곡선에 가장 근접하는 원호의 반지름을 의미한다.Curvature used in the following description refers to the degree of bending of the curve. The radius of curvature is the reciprocal of curvature and means the radius of the arc closest to the curve.
2. 본 발명의 일 실시 예에 따른 터보 압축기의 구성의 설명 2. Description of the configuration of a turbo compressor according to an embodiment of the present invention
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 터보 압축기의 각 구성을 설명한다.Hereinafter, each configuration of a turbo compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명에 따른 터보 압축기의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a turbo compressor according to the present invention.
도 2는 도 1에서 터보 압축기의 분해도이다.Figure 2 is an exploded view of the turbo compressor in Figure 1.
도 3은 도 1에서 회전축(119)의 양단부에 임펠러(123)가 각각 장착된 모습을 보여주는 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram showing the
본 발명에 따른 터보 압축기는 하우징(100), 전동부(120), 회전축(119), 임펠러(123), 임펠러 케이싱(111, 112), 베어링 하우징(128), 스러스트 베어링(127), 저널 베어링(124)을 포함한다.The turbo compressor according to the present invention includes a
(1) 압축기의 구성요소(One) Components of a Compressor
하우징(100)은 원통 형태로 형성될 수 있다. 하우징(100)은 터보 압축기의 외관을 형성할 수 있다. The
하우징(100)의 양측은 임펠러 케이싱(111, 112)에 체결될 수 있다. Both sides of the
하우징(100)의 내부에 수용공간이 형성된다. 하우징(100)의 수용공간은 제1공간(117)과 제2공간(118)으로 구획될 수 있다. 제1공간(117)과 제2공간(118)은 격벽(116)에 의해 구획될 수 있다. A receiving space is formed inside the
격벽(116)은 하우징(100)의 내주면에서 회전축(119)을 향해 반경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 격벽(116)은 하우징(100)의 내주면을 따라 원주방향으로 연장될 수 있다. 격벽(116)은 기설정된 두께를 갖는 원판 형태로 형성될 수 있다.The
격벽(116)의 중앙부에 회전축(119)이 관통 가능하게 축관통홀이 형성될 수 있다.An axis penetration hole may be formed in the central portion of the
격벽(116)은 회전축(119)과 반경방향으로 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다.The
격벽(116)은 하우징(100)의 길이방향 중심에서 일방향으로 치우치게 배치될 수 있다.The
제1공간(117)은 하우징(100)의 일측을 향해 개방되고, 제2공간(118)은 하우징(100)의 타측을 향해 개방되게 형성될 수 있다.The
제1공간(117)과 제2공간(118)의 체적은 서로 다를 수 있다. 제1공간(117)의 체적은 제2공간(118)의 체적보다 더 작을 수 있다.The volumes of the
체적이 상대적으로 큰 제2공간(118)에 후술할 전동부(120)가 수용될 수 있다. 제1공간(117)에 후술할 제1베어링 하우징(1281)의 일부가 수용될 수 있다. 제2공간(118)에 후술할 제2베어링 하우징(1282)이 수용될 수 있다.The
제1공간(117)과 제2공간(118)에 회전축(119)이 하우징(100)의 반경방향 중심부를 축방향으로 가로지르도록 수평하게 배치될 수 있다.The
전동부(120)는 고정자(121)와 회전자(122)를 포함한다. 고정자(121)는 고정자코어(1211)와 고정자코일(1212)을 구비한다. 고정자코어(1211)는 복수의 전기 강판을 적층 결합하여 원통형태로 형성될 수 있다. The
고정자코어(1211)는 고정자코어(1211)의 내측에 복수의 티스가 회전축(119)을 향해 반경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 복수의 티스 사이에 복수의 슬롯이 형성될 수 있다. 복수의 티스와 복수의 슬롯은 고정자코어(1211)의 원주방향으로 교대로 배치되며 원주방향으로 이격될 수 있다.The
고정자코일(1212)은 슬롯을 통해 고정자코어(1211)에 권선된다.The
고정자코일(1212)에 전원이 인가되면, 고정자코일(1212)의 주위에 자기장이 발생한다.When power is applied to the
회전자(122)는 고정자(121)의 내측에 배치된다. 회전자(122)는 고정자(121)와 에어갭을 두고 이격되게 배치된다. 회전자(122)는 고정자(121)에 대하여 회전 가능하게 회전축(119)에 장착된다.The
회전자(122)는 회전자코어와 영구자석(1221)을 포함하여 구성될 수 있다. 회전자코어는 회전축(119)과 함께 회전 가능하게 장착되거나 생략될 수 있다. 회전자코어가 생략될 경우에 영구자석(1221)은 회전축(119)에 장착될 수 있다.The
영구자석(1221)은 고정자와 반경방향으로 중첩되게 배치된다. 영구자석(1221)은 회전축(119) 혹은 회전자코어에 장착될 수 있다. 또는 영구자석(1221)은 슬리브(1222)의 내측에 수용된 상태로 회전축(119)의 제1축부(1191)와 제2축부(1192) 사이에 결합될 수 있다. 본 실시예에서는 영구자석(1221)은 슬리브(1222)의 내측에 수용되며, 회전축(119)의 제1 및 제2축부(1191, 1192) 사이에 결합된 모습을 보여준다.The
회전축(119)은 제1축부(1191)와 제2축부(1192) 및 슬리브(1222)를 포함할 수 있다. 제1축부(1191)의 일단부에 후술할 제1임펠러(1231)가 장착될 수 있다. 제1축부(1191)의 외주면 일측에서 후술할 스러스트 러너(129)가 반경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.The
제2축부(1192)의 타단부에 후술할 제2임펠러(1232)가 장착될 수 있다. 제1축부(1191)와 제2축부(1192)는 축방향으로 이격되게 배치될 수 있다.A
슬리브(1222)는 속이 빈 원통 형태로 형성된다. 슬리브(1222)는 제1축부(1191)와 제2축부(1192) 사이에 배치되고, 제1축부(1191)와 제2축부(1192)를 연결하도록 이루어진다.The
슬리브(1222)는 제1축부(1191)의 타단부와 제2축부(1192)의 일단부를 수용하도록 결합된다. 영구자석(1221)은 슬리브(1222)의 내주면에 압입 결합될 수 있다.The
슬리브(1222)는 회전축(119)에서 반경방향으로 돌출되는 복수의 돌출턱에 의해 축방향 이동이 제한될 수 있다.The axial movement of the
영구자석(1221)은 원통 형태로 형성된다.The
이러한 구성에 의하면, 전원이 고정자(121)에 인가되면, 고정자(121)와 회전자(122) 사이의 전자기적 상호작용에 의해 회전자(122)가 고정자(121)에 대하여 회전할 수 있다.According to this configuration, when power is applied to the
회전축(119)은 회전자(122)와 함께 회전하면서 후술할 임펠러(123)에 회전력을 전달하도록 이루어진다.The
회전축(119)은 베어링에 의해 양단 지지될 수 있다. 베어링은 제1베어링과 제2베어링을 포함한다.The
제1베어링은 회전축(119)의 일측을 지지하도록 이루어진다. 제1베어링은 전동부(120)와 후술할 1단 임펠러(123) 사이에 배치될 수 있다. 1단 임펠러(123)는 제1임펠러(1231)로 명명될 수 있다.The first bearing is configured to support one side of the
제2베어링은 회전축(119)의 타측을 지지하도록 이루어진다. 제2베어링은 전동부(120)와 후술할 2단 임펠러(123) 사이에 배치될 수 있다. 2단 임펠러(123)는 제2임펠러(1232)로 명명될 수 있다.The second bearing is configured to support the other side of the
베어링은 회전축(119)의 반경방향 하중을 지지하는 저널 베어링(124)과 회전축(119)의 축방향 하중을 지지하는 스러스트 베어링(127)을 포함할 수 있다.The bearing may include a journal bearing 124 supporting the radial load of the
제1베어링은 제1저널 베어링(1241), 제1스러스트 베어링(1271) 및 제2스러스트 베어링(1272)을 포함할 수 있다.The first bearing may include a
제2베어링은 제2저널 베어링(1242)을 포함할 수 있다.The second bearing may include a
베어링 하우징(128)은 제1베어링 하우징(1281)과 제2베어링 하우징(1282)을 포함한다.The bearing
제1베어링 하우징(1281)은 제1베어링을 지지하도록 이루어진다. 다만, 제2스러스트 베어링(1272)은 격벽(116)에 지지될 수 있다.The
제1베어링 하우징(1281)은 원통 형태로 형성될 수 있다. 제1베어링 하우징(1281)은 반경방향 내측으로 원형 포켓부가 형성될 수 있다.The
제1베어링 하우징(1281)은 후술할 제1임펠러 케이싱(111)과 하우징(100)의 격벽(116) 사이에 배치될 수 있다. 제1베어링 하우징(1281)의 일부는 하우징(100)의 제1공간(117)에 수용되고, 제1베어링 하우징(1281)의 다른 일부는 제1임펠러 케이싱(111)의 내측에 수용될 수 있다.The
제1베어링 하우징(1281)은 제1임펠러 케이싱(111)의 내측에 압입 결합될 수 있다.The
제1베어링 하우징(1281)의 내측에 회전축(119)이 관통하도록 제1샤프트 홀이 형성된다. 제1샤프트 홀은 회전축(119)의 직경보다 더 크게 형성된다.A first shaft hole is formed inside the
제1베어링은 제1베어링 하우징(1281)에 장착될 수 있다.The first bearing may be mounted on the
제1저널 베어링(1241)은 제1베어링 하우징(1281)의 반경방향 내측에 수용되게 장착될 수 있다.The first journal bearing 1241 may be mounted to be accommodated inside the radial direction of the
제2베어링 하우징(1282)은 베어링 수용부와 반경방향 연장부를 포함하여 구성될 수 있다.The
베어링 수용부의 내측에 원통형의 제2샤프트 홀이 구비된다. 회전축(119)은 제2샤프트 홀을 통해 축방향으로 관통한다. 베어링 수용부의 외주면은 축방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.A cylindrical second shaft hole is provided inside the bearing receiving portion. The
제2저널 베어링(1242)은 베어링 수용부의 내측면에 장착될 수 있다. 제2저널 베어링(1242)은 회전축(119)과 반경방향으로 간극을 두고 이격되게 배치된다.The second journal bearing 1242 may be mounted on the inner surface of the bearing receiving portion. The second journal bearing 1242 is arranged to be spaced apart from the
반경방향 연장부는 베어링 수용부의 외주부에서 반경방향 외측으로 돌출되게 연장될 수 있다. 반경방향 연장부는 원판 형태로 원주방향을 따라 연장될 수 있다.The radial extension portion may extend to protrude radially outward from the outer periphery of the bearing receiving portion. The radial extension may extend along the circumference in a disk shape.
반경방향 연장부는 하우징(100)의 타단부 내측에 결합될 수 있다. The radial extension may be coupled to the inside of the other end of the
베어링 수용부는 반경방향 연장부에서 하우징(100)의 제2공간(118)을 향해 축방향으로 돌출될 수 있다.The bearing accommodating portion may protrude axially from the radial extension portion toward the
이러한 구성에 의하면, 제1저널 베어링(1241)과 제2저널 베어링(1242)은 회전축(119)의 반경방향 하중을 지지할 수 있다.According to this configuration, the
제1스러스트 베어링(1271)은 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 후면에 장착될 수 있다. 제1베어링 하우징(100)의 축방향 후면은 제1임펠러(1231)와 반대방향으로 향하는 면을 의미한다.The
회전축(119)에 스러스트 러너(129)가 구비된다. 스러스트 러너(129)는 회전축(119)의 축방향 하중을 스러스트 베어링(127)에 전달하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.A
스러스트 러너(129)는 회전축(119)의 제1축부(1191)에서 제1공간(117)으로 반경방향으로 돌출되게 형성된다. 스러스트 러너(129)는 회전축(119)과 함께 회전할 수 있다.The
본 실시예에 따른 저널 베어링(124) 및 스러스트 베어링(127)은 각각 가스 포일 베어링으로 구현될 수 있다.The
가스 포일 베어링은 작동유체에 의해 회전축(119)을 지지하도록 이루어진다.The gas foil bearing is made to support the
작동유체는 냉매 또는 공기 등일 수 있다. 본 실시예에서 작동유체는 냉매일 수 있다.The working fluid may be refrigerant or air. In this embodiment, the working fluid may be a refrigerant.
가스 포일 베어링은 회전축(119)과 기설정된 간격(에어갭)을 두고 이격되게 배치될 수 있다.The gas foil bearing may be arranged to be spaced apart from the
가스 포일 베어링은 회전축(119)과 베어링 사이의 간극에 채워진 작동유체를 이용하여 회전축(119)을 회전 가능하게 지지할 수 있다.The gas foil bearing can rotatably support the
본 발명의 베어링은 회전축(119)과 이격 배치됨으로, 비접촉식으로 회전축(119)을 회전 가능하게 지지할 수 있다. Since the bearing of the present invention is spaced apart from the
이에 의하면, 회전축(119)이 고속으로 회전함에 따라, 회전축(119)과 베어링 사이에 에어갭이 안정적으로 형성되고, 회전축(119)의 중심이 베어링의 중심에 놓이게 되며, 회전 속도가 더 올라가게 되면 원심력에 의해 에어갭의 압력이 상승해 축 지지력을 향상시켜 마찰이 없는 고효율 압축기를 구현할 수 있다. According to this, as the
또한, 소음이 적고 마모가 줄어들어 베어링의 수명이 연장될 수 있다. 아울러, 본 발명의 베어링은 윤활유가 필요 없어서 윤활유 교체 및 유지관리비용이 발생하지 않는다.Additionally, the life of the bearing can be extended due to less noise and reduced wear. In addition, the bearing of the present invention does not require lubricating oil, so lubricating oil replacement and maintenance costs are eliminated.
스러스트 베어링(127)은 가스 포일 베어링으로 구현될 수 있다. 스러스트 베어링(127)은 스러스트 러너(129)와 축방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.The
스러스트 베어링(127)은 설치 위치에 따라 제1스러스트 베어링(1271)과 제2스러스트 베어링(1272)으로 구성될 수 있다.The
제1스러스트 베어링(1271)은 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 후면에 장착될 수 있다. 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 전면은 제1임펠러(1231)를 향하고, 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 후면은 스러스트 러너(129)를 향하여 배치된다.The
제2스러스트 베어링(1272)은 격벽(116)의 전면에 장착될 수 있다. 격벽(116)의 전면은 스러스트 러너(129)를 향하고, 격벽(116)의 후면은 전동부(120)를 향하여 배치된다.The
제1스러스트 베어링(1271)과 제2스러스트 베어링(1272)은 스러스트 러너(129)와 축방향으로 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다.The
스러스트 베어링(127)에 관한 설명은 제1스러스트 베어링(1271)과 제2스러스트 베어링(1272)에 동일하게 적용될 수 있다.The description of the
스러스트 베어링(127)은 범프 포일(1273), 커버 포일(1274), 베어링 플레이트를 포함한다.The
범프 포일(1273)은 탄성 구조체이다. 범프 포일(1273)은 금속 박막을 엠보싱 형태로 형성하여 구성될 수 있다.
범프 포일(1273)의 일측은 베어링 플레이트에 고정되고, 범프 포일(1273)의 타측은 자유단일 수 있다.One side of the
범프 포일(1273)은 복수의 곡면부(1273a)와 복수의 연결부(1273b)를 구비하여 구성될 수 있다.The
곡면부(1273a)는 원호 형상 또는 반원형으로 형성될 수 있다. 연결부(1273b)는 평면 형태로 형성된다.The
연결부(1273b)는 인접하는 두 곡면부(1273a)의 일단과 타단을 연결하도록 이루어진다.The connecting
복수의 곡면부(1273a)와 복수의 연결부(1273b)는 일방향을 따라 교대로 배치된다. 복수의 곡면부(1273a)와 연결부(1273b)는 한 몸체로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 복수의 곡면부(1273a)와 복수의 연결부(1273b)는 스러스트 베어링(127)의 원주방향을 따라 교대로 배치된 모습을 보여준다.A plurality of
복수의 곡면부(1273a)는 반경이 서로 동일하게 형성될 수 있다.The plurality of
복수의 곡면부(1273a)는 같은 방향으로 볼록하게 형성될 수 있다. 복수의 곡면부(1273a)는 베어링 플레이트에서 커버 포일(1274)을 향해 볼록하게 형성될 수 있다.The plurality of
복수의 곡면부(1273a)는 베어링의 축하중 지지방향에 따라 어느 방향으로 볼록하게 형성될 지가 결정될 수 있다.The direction in which the plurality of
예를 들면, 스러스트 베어링(127)의 경우 곡면부(1273a)는 축방향으로 볼록하게 형성되고, 저널 베어링의 경우 곡면부(1273a)는 반경방향으로 볼록하게 형성될 수 있다.For example, in the case of the
스러스트 베어링(127)의 곡면부(1273a)는 축방향으로 볼록하게 형성된다.The
커버 포일(1274)은 범프 포일(1273)을 덮도록 배치된다. 커버 포일(1274)은 범프 포일(1273)의 최고 정점에 접촉 가능하게 배치된다는 점에서 탑 포일이라고 명명될 수 있다.The
커버 포일(1274)은 스러스트 러너(129)와 마주보게 배치되고, 스러스트 러너(129)와 축방향으로 이격되게 배치된다.The
커버 포일(1274)은 커버 연장부, 커버 경사부 및 커버 고정부로 구성될 수 있다.The
커버 연장부는 범프 포일(1273)의 곡면부(1273a)의 최고 정점과 접촉 가능하게 배치된다.The cover extension portion is disposed to contact the highest point of the
커버 고정부는 커버 포일(1274)을 베이스 플레이트에 고정하도록 평면 형태로 이루어진다.The cover fixing part has a flat shape to fix the
커버 경사부는 커버 연장부와 커버 고정부를 연결하도록 베어링 플레이트에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 형성된다.The cover inclined portion is formed to be inclined at a preset angle with respect to the bearing plate to connect the cover extension portion and the cover fixing portion.
베어링 플레이트는 스러스트 베어링(127)을 제1베어링 하우징(1281) 혹은 격벽(116)에 고정하도록 이루어진다.The bearing plate is configured to secure the thrust bearing 127 to the
커버 포일(1274)의 커버 고정부는 베어링 플레이트에 고정되고, 커버 포일(1274)의 커버 연장부는 자유단이다.The cover fixing portion of the
베어링 플레이트는 원형 플레이트로 형성될 수 있다. 베어링 플레이트에 회전축(119)이 관통할 수 있도록 관통홀이 형성된다. 베어링 플레이트의 관통홀은 회전축(119)의 직경보다 더 크게 형성된다.The bearing plate may be formed as a circular plate. A through hole is formed in the bearing plate so that the
이러한 구성에 의하면, 임펠러(123)의 냉매 흡입압력에 의해 회전축(119)으로 전달되는 축방향 하중이 스러스트 러너(129)에 작용하더라도 제1스러스트 베어링(1271)과 제2스러스트 베어링(1272)은 범프 포일(1273)의 탄성력을 이용하여 회전축(119)의 축방향 하중을 회전 가능하게 지지할 수 있다.According to this configuration, even if the axial load transmitted to the
터보 압축기는 임펠러(123)의 개수에 따라 냉매를 다단 압축할 수 있다. 본 실시예에서는 2단 압축기로 구성된 모습을 보여준다. The turbo compressor can compress the refrigerant in multiple stages depending on the number of
임펠러(123)는 냉매의 압축 순서에 따라 제1임펠러(1231) 내지 제N임펠러로 구분될 수 있다. 본 실시예에서 임펠러(123)는 제1임펠러(1231)와 제2임펠러(1232)로 구성된 모습을 보여준다. 제1임펠러(1231)는 1단 임펠러(123)로 명명되고, 제2임펠러(1232)는 2단 임펠러(123)로 명명될 수 있다.The
본 명세서에서 제1임펠러(1231)와 제2임펠러(1232)를 별도로 구분하지 않는 한 임펠러(123)의 구성에 대한 설명은 제1임펠러(1231)와 제2임펠러(1232)에도 적용될 수 있다.In this specification, unless the
냉매 및/또는 공기 등의 유체는 제1임펠러(1231)에서 1단 압축된 후 제2임펠러(1232)에서 2단 압축(재압축)될 수 있다.Fluids such as refrigerant and/or air may be compressed in the first stage in the
임펠러(123)는 회전축(119)과 함께 회전 가능하게 회전축(119)에 장착된다. 임펠러(123)는 회전축(119)을 통해 전동부(120)로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있다.The
임펠러(123)는 회전축(119)과 회전하면서 냉매 등의 유체를 압축하기 위해 냉매 등의 유체를 흡입하도록 이루어진다.The
회전축(119)의 양단에 제1임펠러(1231) 지지부와 제2임펠러(1232) 지지부가 구비될 수 있다. A
제1임펠러(1231) 지지부는 회전축(119)의 직경보다 작은 직경을 갖고 회전축(119)의 일단에서 축방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 제1임펠러(1231) 지지부는 제1임펠러(1231)의 허브(123a) 내측에 압입 결합될 수 있다.The support portion of the
제2임펠러(1232) 지지부는 회전축(119)의 직경보다 작은 직경을 갖고 회전축(119)의 타단에서 축방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 제2임펠러(1232) 지지부는 제2임펠러(1232)의 허브(123a) 내측에 압입 결합될 수 있다.The support portion of the
임펠러(123)는 허브(123a)와 복수의 블레이드(123b)를 구비한다. The
허브(123a)는 내부에 회전축(119)을 관통시키도록 관통홀을 구비한다. 허브(123a)는 원추 형태로 형성될 수 있다. 허브(123a)의 외주면은 축방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 작동유체의 흡입방향을 기준으로 허브(123a)의 축방향 전단부에서 허브(123a)의 축방향 후단부로 갈수록 허브(123a)의 직경이 커지게 형성될 수 있다.The
복수의 블레이드(123b)는 허브(123a)의 외주면에서 나선형을 따라 돌출되게 형성될 수 있다. 복수의 블레이드(123b)는 허브(123a)의 원주방향으로 이격되게 배치된다.A plurality of
이러한 구성에 의하면, 임펠러(123)는 냉매 등의 기체를 축방향으로 흡입하고 흡입된 기체를 임펠러(123)의 원심방향으로 토출시킬 수 있다.According to this configuration, the
제1임펠러 케이싱(111)은 하우징(100)의 일측에 체결된다. 제1임펠러 케이싱(111)의 축방향 후면은 하우징(100)의 일측에 수용된 제1베어링 하우징(1281)에 의해 덮이도록 이루어질 수 있다.The
제2임펠러 케이싱(112)은 하우징(100)의 타측에 체결된다. 제2임펠러 케이싱(112)의 축방향 후면은 하우징(100)의 타측에 수용된 제2베어링 하우징(1282)에 의해 덮이도록 이루어질 수 있다. 제1임펠러 케이싱(111)과 제2임펠러 케이싱(112)의 축방향 후면은 냉매의 흐름방향을 기준으로 임펠러(123) 케이싱의 하류측을 의미한다.The
제1임펠러 케이싱(111)은 흡입구(113a, 113b), 디퓨저(114a, 114b), 토출구(115a, 115b)를 구비한다.The
흡입구(113a, 113b)는 제1임펠러 케이싱(111)의 중앙에 축방향으로 관통되게 형성된다. 흡입구(113a, 113b)의 일측은 제1임펠러 케이싱(111)의 외측과 연통되고, 흡입구(113a, 113b)의 타측은 제1임펠러 케이싱(111)의 내측과 연통될 수 있다. The
흡입구(113a, 113b)의 내측에 제1임펠러(1231)가 수용된다. 제1임펠러(1231)는 제1임펠러(1231) 지지부에 장착되어 회전축(119)과 함께 회전할 수 있다.The
흡입구(113a, 113b)는 축방향 일측에서 축방향 타측으로 갈수록 직경이 감소하게 형성될 수 있다. 이에 의하면, 흡입구(113a, 113b)를 통해 흡입된 냉매의 유속이 증가할 수 있다.The
디퓨저(114a, 114b)는 제1임펠러 케이싱(111)의 축방향 후면에서 축방향으로 함몰되게 형성된다. 디퓨저(114a, 114b)는 제1임펠러 케이싱(111)의 내측에 형성된다. 디퓨저(114a, 114b)는 흡입구(113a, 113b)와 토출구(115a, 115b) 사이에 배치된다.The
디퓨저(114a, 114b)는 흡입구(113a, 113b)에서 나선방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 디퓨저(114a, 114b)는 흡입구(113a, 113b)와 토출구(115a, 115b)에 연통되게 연결된다. 디퓨저(114a, 114b)는 흡입구(113a, 113b)에서 토출구(115a, 115b)로 갈수록 유로의 크기가 커지도록 형성된다.The
이러한 구성에 의하면, 디퓨저(114a, 114b)는 유로의 크기가 커짐에 따라, 임펠러(123)의 회전에 의해 흡입된 작동 유체는 디퓨저(114a, 114b)를 통과하면서 작동 유체의 압력이 상승한다. According to this configuration, as the size of the flow path of the
즉, 디퓨저(114a, 114b)는 흡입구(113a, 113b)를 통해 흡입된 냉매의 운동에너지를 압력에너지로 전환함으로, 냉매의 압력을 높일 수 있다.That is, the
토출구(115a, 115b)는 제1임펠러 케이싱(111)의 외주부에 구비된다. 토출구(115a, 115b)는 디퓨저(114a, 114b)에서 반경방향으로 연장될 수 있다. 토출관은 제1임펠러 케이싱(111)의 외주부에서 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다.The
토출관의 일측은 토출구(115a, 115b)와 연통되고, 토출관의 타측은 제1임펠러 케이싱(111)의 외측과 연통되게 연결될 수 있다.One side of the discharge pipe may be connected to the
제2임펠러 케이싱(112)은 흡입구(113a, 113b), 디퓨저(114a, 114b) 및 토출구(115a, 115b)를 구비한다. 제2임펠러 케이싱(112)의 흡입구(113a, 113b), 디퓨저(114a, 114b) 및 토출구(115a, 115b)는 제1임펠러 케이싱(111)의 흡입구(113a, 113b), 디퓨저(114a, 114b) 및 토출구(115a, 115b)와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명을 생략하기로 한다.The
다만, 2단 압축을 위해, 제1임펠러 케이싱(111)의 토출관은 제2임펠러 케이싱(112)의 흡입구(113a, 113b)와 연결배관(미도시)에 의해 연결될 수 있다.However, for two-stage compression, the discharge pipe of the
제1임펠러 케이싱(111)과 제2임펠러 케이싱(112) 각각은 두 개의 부분으로 분리 가능하게 구성될 수 있다.Each of the
한 개 부분은 흡입부(111a, 112a)이다. 흡입부(111a, 112a)는 T자형 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 흡입부(111a, 112a)는 반경방향으로 연장되는 반경방향 부분과 축방향으로 연장되는 축방향 부분으로 구성될 수 있다. 흡입구(113a, 113b)는 흡입부(111a, 112a)의 축방향 부분의 내측에 형성된다.One part is the suction part (111a, 112a). The
흡입부(111a, 112a)의 하류측 부분은 원호 형상의 곡면 형태로 형성될 수 있다. 흡입부(111a, 112a)의 하류측 부분은 임펠러(123)를 수용하도록 이루어진다.The downstream portion of the
다른 한 개 부분은 디퓨저부(111b, 112b)이다. 디퓨저부(111b, 112b)는 흡입부(111a, 112a)의 반경방향 부분 외주부 및 후면, 축방향 부분의 외주면을 감싸도록 이루어진다. 흡입부(111a, 112a)와 디퓨저부(111b, 112b)는 서로 결합된다.The other part is the diffuser portion (111b, 112b). The
흡입부(111a, 112a)의 반경방향 부분의 후면은 냉매의 흡입방향을 기준으로 하류측 표면을 의미한다.The rear surface of the radial portion of the
냉매의 누설을 방지하기 위해, 반경방향 실링부재와 축방향 실링부재가 제공된다.To prevent leakage of refrigerant, a radial sealing member and an axial sealing member are provided.
반경방향 실링부재는 베어링 하우징(128)과 임펠러(123) 사이에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 반경방향 실링부재는 제1베어링 하우징(1281)과 임펠러(123) 사이에 배치된 모습을 보여준다.A radial sealing member may be provided between the bearing
반경방향 실링부재는 제1반경방향 실링부(130)와 제2반경방향 실링부(134)로 구성될 수 있다.The radial sealing member may be composed of a first
예를 들면, 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 일측면에 제1반경방향 실링부(130)가 구비될 수 있다.For example, a first
제1반경방향 실링부(130)는 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 일측면에 일체로 형성되거나 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 일측면에 결합될 수 있다.The first
본 실시예에서는 제1반경방향 실링부(130)가 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 일측면에 결합된 모습을 보여준다. 이를 위해, 제1베어링 하우징(1281)의 축방향 일측면에서 제1반경방향 실링부(130)가 수용되도록 실링부 수용홈(131)이 축방향으로 함몰되게 형성될 수 있다.In this embodiment, the first
제1반경방향 실링부(130)는 복수의 밀폐홈(132)과 복수의 제1랜드부(133)를 구비한다.The first
복수의 밀폐홈(132)은 제1반경방향 실링부(130)의 축방향 일측면(전면)에서 임펠러(123)와 반대방향을 향해 축방향으로 함몰되게 형성될 수 있다. 복수의 밀폐홈(132)은 제1반경방향 실링부(130)의 원주방향을 따라 연장될 수 있다.The plurality of sealing grooves 132 may be formed to be recessed in the axial direction on one axial side (front) of the first
제1반경방향 실링부(130)의 전면은 임펠러(123)를 향하는 면을 의미한다.The front of the first
복수의 밀폐홈(132)은 제1반경방향 실링부(130)의 반경방향으로 이격되게 배치될 수 있다.The plurality of sealing grooves 132 may be arranged to be spaced apart in the radial direction of the first
복수의 밀폐홈(132)은 임펠러(123)와 축방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.The plurality of sealing grooves 132 may be arranged to overlap the
복수의 제1랜드부(133)는 복수의 밀폐홈(132) 사이에 배치될 수 있다.The plurality of first land portions 133 may be disposed between the plurality of sealing grooves 132.
복수의 밀폐홈(132)과 복수의 제1랜드부(133)는 제1반경방향 실링부(130)의 반경방향으로 교대로 배치될 수 있다.A plurality of sealing grooves 132 and a plurality of first land parts 133 may be alternately arranged in the radial direction of the first
복수의 밀폐홈(132)과 복수의 제1랜드부(133) 각각은 환형으로 형성될 수 있다. 다만, 밀폐홈(132)의 반경방향 폭과 제1랜드부(133)의 반경방향 두께는 서로 다르게 형성될 수 있다.Each of the plurality of sealing grooves 132 and the plurality of first land portions 133 may be formed in an annular shape. However, the radial width of the sealing groove 132 and the radial thickness of the first land portion 133 may be formed differently.
제1임펠러(1231)의 축방향 타측면(후면)에 제2반경방향 실링부(134)가 구비될 수 있다. 제1임펠러(1231)의 후면은 제1반경방향 실링부(130)를 향하는 면이다.A second radial sealing portion 134 may be provided on the other axial side (rear) of the
제2반경방향 실링부(134)는 냉매의 흐름방향을 기준으로 제1임펠러(1231)의 하류측에 배치된다. 제2반경방향 실링부(134)는 제1임펠러(1231)와 함께 회전할 수 있다. The second radial sealing portion 134 is disposed on the downstream side of the
제2반경방향 실링부(134)는 복수의 밀폐돌기부(135)를 포함한다.The second radial sealing portion 134 includes a plurality of sealing protrusions 135.
복수의 밀폐돌기부(135)는 제1임펠러(1231)의 허브(123a)의 축방향 타측면에서 제1반경방향 실링부(130)를 향해 축방향으로 돌출되게 형성된다. 복수의 밀폐돌기부(135)는 복수의 밀폐홈(132)에 각각 수용될 수 있다.A plurality of sealing protrusions 135 are formed to protrude in the axial direction toward the first
밀폐돌기부(135)는 밀폐홈(132)에 수용되되, 밀폐홈(132)의 내측면과 축방향 및 반경방향으로 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다.The sealing protrusion 135 is accommodated in the sealing groove 132 and is spaced apart from the inner surface of the sealing groove 132 at a predetermined distance in the axial and radial directions.
밀폐돌기부(135)는 허브(123a)의 원주방향을 따라 연장되며 환형으로 형성될 수 있다.The sealing protrusion 135 extends along the circumferential direction of the
복수의 밀폐돌기부(135)와 복수의 제1랜드부(133)는 반경방향으로 중첩되게 배치된다.The plurality of sealing protrusions 135 and the plurality of first land parts 133 are arranged to overlap in the radial direction.
이러한 구성에 의하면, 복수의 밀폐돌기부(135)와 복수의 제1랜드부(133)가 반경방향으로 중첩되게 배치됨으로써, 임펠러(123)에서 디퓨저(114a, 114b)로 이동하는 냉매의 누설을 방지할 수 있다.According to this configuration, the plurality of sealing protrusions 135 and the plurality of first land parts 133 are arranged to overlap in the radial direction, thereby preventing leakage of the refrigerant moving from the
예를 들면, 임펠러(123)의 회전 시 복수의 블레이드(123b)는 허브(123a)를 중심으로 회전함으로써, 임펠러(123)는 복수의 블레이드(123b) 사이의 공간을 통해 흡입된 냉매를 디퓨저(114a, 114b)를 향해 반경방향으로 이동시킬 수 있다.For example, when the
여기서, 복수의 밀폐돌기부(135)와 제1랜드부(133)는 디퓨저(114a, 114b)에서 임펠러(123)의 하류측을 향해 흐르는 냉매의 유동저항으로 작용함으로써, 제1반경방향 실링부(130)의 밀폐홈(132)과 임펠러(123)의 후면의 간극을 통해 냉매가 반경방향 내측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.Here, the plurality of sealing protrusions 135 and the first land portion 133 act as flow resistance for the refrigerant flowing from the
또한, 상술한 반경방향 실링부재는 제2베어링 하우징(1282)과 제2임펠러(1232) 사이에도 동일하게 적용될 수 있다.Additionally, the radial sealing member described above can be equally applied between the
축방향 실링부재는 제2베어링 하우징(1282)과 제2임펠러 케이싱(112) 사이에 구비될 수 있다. 축방향 실링부재는 제1축방향 실링부(136)와 제2축방향 실링부로 구성될 수 있다.The axial sealing member may be provided between the
제1축방향 실링부(136)는 제2임펠러 케이싱(112)의 디퓨저부(111b, 112b)의 내측에 구비될 수 있다. 제1축방향 실링부(136)는 제2베어링 하우징(1282)과 제2임펠러 케이싱(112)의 디퓨저부(111b, 112b) 사이에 결합될 수 있다.The first
제1축방향 실링부(136)는 복수의 밀봉홈을 포함한다. 복수의 밀봉홈은 제1축방향 실링부(136)의 내측면에서 반경방향으로 함몰되게 형성될 수 있다.The first
밀봉홈은 환형으로 형성될 수 있다. 밀봉홈은 제1축방향 실링부(136)의 내측 둘레를 따라 원주방향으로 연장될 수 있다. The sealing groove may be formed in an annular shape. The sealing groove may extend in the circumferential direction along the inner circumference of the first
복수의 밀봉홈은 제1축방향 실링부(136)의 내측에서 축방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 밀봉홈 사이에 제2랜드부가 배치될 수 있다. 복수의 밀봉홈과 복수의 제2랜드부는 제1축방향 실링부(136)의 내측면에서 축방향을 따라 교대로 이격되게 배치될 수 있다.A plurality of sealing grooves may be arranged to be spaced apart in the axial direction on the inside of the first
제2축방향 실링부는 회전축(119)의 타측에 구비될 수 있다. 제2축방향 실링부는 제1임펠러(1231)와 함께 회전할 수 있다. 제2축방향 실링부는 밀봉홈에 수용되게 밀봉홈과 반경방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.The second axial sealing part may be provided on the other side of the
제2축방향 실링부는 복수의 밀봉돌기부를 포함한다. The second axial sealing portion includes a plurality of sealing protrusions.
복수의 밀봉돌기부는 회전축(119)의 외주면에서 밀봉홈의 내측면을 향해 반경방향 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 복수의 밀봉돌기부는 환형으로 형성될 수 있다.A plurality of sealing protrusions may be formed to protrude radially outward from the outer peripheral surface of the
복수의 밀봉돌기부는 회전축(119)에서 축방향으로 이격되게 배치된다.The plurality of sealing protrusions are arranged to be spaced apart from each other in the axial direction on the
복수의 밀봉돌기부와 복수의 제2랜드부는 회전축(119)의 축방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 복수의 밀봉돌기부와 복수의 제2랜드부는 축방향으로 기설정된 간격을 두고 서로 이격되게 배치된다.A plurality of sealing protrusions and a plurality of second land parts may be alternately arranged along the axial direction of the
복수의 제2랜드부는 회전축(119)과 반경방향으로 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다.The plurality of second land portions are arranged to be spaced apart from the
복수의 밀봉돌기부는 제1축방향 실링부(136)의 내측면과 반경방향으로 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다.The plurality of sealing protrusions are arranged to be spaced apart from the inner surface of the first
복수의 밀봉돌기부와 제2랜드부는 축방향으로 중첩되게 배치된다.The plurality of sealing protrusions and the second land portion are arranged to overlap in the axial direction.
이러한 구성에 의하면, 복수의 밀봉돌기부와 제2랜드부는 축방향으로 중첩되게 배치됨으로써, 제2임펠러(1232)에 의해 흡입된 냉매 등 유체가 제2공간(118)으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.According to this configuration, the plurality of sealing protrusions and the second land portion are arranged to overlap in the axial direction, thereby preventing fluid such as refrigerant sucked by the
예를 들면, 제2임펠러(1232)의 회전 시 복수의 블레이드(123b)는 허브(123a)를 중심으로 회전함으로써, 제2임펠러(1232)는 복수의 블레이드(123b) 사이의 공간을 통해 냉매를 축방향으로 흡입할 수 있다.For example, when the
여기서, 복수의 밀봉돌기부와 제2랜드부는 제1축방향 실링부(136)와 회전축(119) 사이의 간극을 통해 흐르는 냉매의 유동저항으로 작용함으로써, 제1축방향 실링부(136)의 내측면과 회전축(119)의 간극을 통해 냉매가 제2공간(118)으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.Here, the plurality of sealing protrusions and the second land portion act as flow resistance for the refrigerant flowing through the gap between the first
상술한 축방향 실링부재는 제1베어링 하우징(1281)과 회전축(119)의 일측 사이에도 동일하게 적용될 수 있다.The axial sealing member described above can be equally applied between the
(2) 비대칭 스러스트 베어링(127)(2) Asymmetric thrust bearing(127)
도 4는 도 3에서 스러스트 러너(129)를 중심으로 회전축(119)의 좌우측 양단부가 회전하는 모습을 보여주는 개념도이다.FIG. 4 is a conceptual diagram showing the left and right ends of the
도 5는 도 1에서 제2스러스트 베어링(1272)의 내측이 축소된 모습을 보여주는 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram showing the inside of the second thrust bearing 1272 in FIG. 1 reduced.
도 6은 도 5에서 제2스러스트 베어링(1272)이 장착되는 격벽(116)의 내측단부에 냉각유로가 추가된 모습을 보여주는 개념도이다.FIG. 6 is a conceptual diagram showing a cooling passage added to the inner end of the
도 7은 도 5에서 제2스러스트 베어링(1272)이 설치되지 않은 격벽(116)의 내측이 제거되어 냉각유로가 확장된 모습을 보여주는 개념도이다.FIG. 7 is a conceptual diagram showing the cooling passage expanded by removing the inside of the
터보 압축기는 임펠러(123)의 회전에 따른 작동유체의 속도에너지를 압력에너지로 전환하여 작동유체의 압력을 상승시킨다.The turbo compressor converts the velocity energy of the working fluid according to the rotation of the
제2임펠러(1232)로 흡입되는 작동유체(1단 압축됨)의 압력은 제1임펠러(1231)로 흡입되는 작동유체의 압력보다 더 크다. 또한, 제2임펠러(1232)에서 2단 압축된 작동유체의 압력은 제1임펠러(1231)에서 1단 압축된 작동유체의 압력보다 더 크다.The pressure of the working fluid (compressed in first stage) sucked into the
따라서, 회전축(119)의 양단에 각각 회전 가능하게 결합되는 제1임펠러(1231)와 제2임펠러(1232) 사이에서 작동유체의 압력차이가 발생하고, 이로 인해 제2임펠러(1232)에서 축방향으로 제1임펠러(1231)를 향하여 축방향 하중이 회전축(119)에 발생한다. 이때, 축방향 하중은 추력으로 명명될 수 있다.Accordingly, a pressure difference in the working fluid occurs between the
임펠러(123)의 추력은 임펠러(123)에서의 압력과 면적의 곱으로 계산될 수 있다.The thrust of the
추력의 크기와 방향은 압축기의 운전 환경에 따라 결정되며, 대부분의 운전 영역에서 한쪽의 방향성을 가지고 있다.The size and direction of thrust are determined by the operating environment of the compressor, and have one direction in most operating areas.
스러스트 베어링(127)은 회전축(119)의 스러스트 러너(129)에 의해 회전하는 유체와 베어링의 형상에 의해 상기 축방향 하중을 지지할 수 있다.The
임펠러(123)에 의해 작동유체의 압력이 상승하는 동안 편측성 축방향 하중이 스러스트 러너(129)에 작용한다. 여기서, 편측성 축방향 하중은 제1방향, 즉 제2임펠러(1232)에서 제1임펠러(1231)를 향하는 축방향의 힘을 의미한다.While the pressure of the working fluid is increased by the
이에 따라, 스러스트 러너(129)는 제1스러스트 베어링(1271)을 향해 이동하여 축방향 하중을 가함으로, 제1스러스트 베어링(1271)은 편측성 축방향 하중을 지지한다.Accordingly, the
하지만, 1단 및 2단 임펠러(1231, 1232)에 의해 압축되는 경우에 스러스트 러너(129)는 제1방향과 반대인 제2방향으로 이동하지 않기 때문에, 스러트 러너가 제2스러스트 베어링(1272)으로 축방향 하중을 가하지 않는다. 이 경우 제2스러스트 베어링(1272)은 축방향 하중을 지지하지 않게 된다.However, when compressed by the first and
2단 압축 터보 압축기의 운전 시 축방향 하중을 지지하지 않는 제2스러스트 베어링(1272)은 그 기능이 상실되거나 축소될 수 있다.When operating a two-stage compression turbo compressor, the
따라서, 제2스러스트 베어링(1272)은 고가의 오일리스 베어링을 사용하기 보다는 저렴한 베어링을 사용할 수 있다. 예를 들면, 제2스러스트 베어링(1272)은 자기 윤활성을 가지는 코팅면, 틸팅 패드 스러스트 베어링 등 크기가 작고 저렴한 베어링을 사용할 수 있다. 틸팅 패드 스러스트 베어링은 하중을 복수의 패드 각각에 분산시켜 각 패드가 균일하게 하중을 지지하도록 구성된 장치이다.Therefore, the second thrust bearing 1272 can use an inexpensive bearing rather than an expensive oilless bearing. For example, the
축방향 하중을 지지할 수 있는 스러스트 베어링(127)의 최대하중지지능력은 베어링의 면적과 관련이 있다.The maximum load-bearing capacity of the
따라서, 임펠러(123)의 회전에 따른 작동유체의 압력 상승 시 축방향 하중을 지지하지 않는 제2스러스트 베어링(1272)은 크기가 축소될 수 있다. 제2스러스트 베어링(1272)이 설치되는 면적 또한 축소될 수 있다.Therefore, when the pressure of the working fluid increases due to rotation of the
또한, 제2스러스트 베어링(1272)의 축소로 인해, 축소된 제2스러스트 베어링(1272)의 설치면(격벽(116)) 또는 그 주변 부분(스러스트 러너(129))에 여유공간이 생긴다. 이 여유공간을 냉각유로로 활용할 수 있다.In addition, due to the reduction of the
그러나, 오일리스 베어링의 일종인 가스 포일 베어링은 작은 간극(10μm)을 가지기 때문에, 냉각유로를 형성하기에 협소하다.However, gas foil bearings, a type of oilless bearing, have a small gap (10 μm), making it narrow to form a cooling passage.
한편, 도 4를 참조하여 회전축(119)의 거동을 살펴보면 다음과 같다.Meanwhile, looking at the behavior of the
회전축(119)의 좌측 단부와 우측 단부는 스러스트 러너(129)의 수직중심선을 중심으로 회전할 수 있다.The left and right ends of the
여기서, 스러스트 러너(129)의 수직중심선은 스러스트 러너(129)의 중심을 반경방향으로 수직하게 지나는 직선을 의미한다.Here, the vertical center line of the
스러스트 러너(129)는 스러스트 러너(129)의 수직중심선을 중심으로 좌우방향으로 회전할 수 있다. The
스러스트 러너(129)의 중심에서 스러스트 러너(129)의 반경방향 외측단으로 갈수록 스러스트 러너(129)의 원주방향 회전거리는 증가한다. The circumferential rotation distance of the
이로 인해, 스러스트 러너(129)의 좌우 회전 시 스러스트 러너(129)의 외측 단부가 스러스트 러너(129)의 내측 단부보다 스러스트 베어링(127)의 외측 단부에 접촉 가능하다. 여기서, 스러스트 러너(129)의 외측 단부란 스러스트 러너(129)의 중심을 기준으로 반경방향을 따라 외측 단부를 의미하고, 스러스트 러너(129)의 내측 단부란 스러스트 러너(129)의 중심을 기준으로 반경방향을 따라 내측 단부를 의미한다. For this reason, when the
도 5의 실시예에 따르면, 격벽(116)의 내측 단부에 가깝게 위치하는 제2스러스트 베어링(1272)의 내측 일부가 삭제될 수 있다.According to the embodiment of FIG. 5, a portion of the inner side of the second thrust bearing 1272 located close to the inner end of the
내측 일부가 삭제(축소)된 제2스러스트 베어링(1272)은 격벽(116)의 원주방향으로 연장될 수 있다. 제2스러스트 베어링(1272)은 복수 개로 구비되며, 원주방향으로 따라 이격되게 배치될 수 있다.The
도 6의 실시예에 따르면, 격벽(116)의 내측 단부에 냉각유로(1161)가 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 냉각유로(1161)는 제1공간(117)과 제2공간(118)을 연통되게 연결한다.According to the embodiment of FIG. 6, the
냉각유로(1161)는 복수 개로 구비될 수 있다. 복수의 냉각유로(1161)는 반경방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 냉각유로(1161)는 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다.There may be a plurality of
이러한 구성에 의하면, 하우징(100) 내부의 공기 등의 유체가 냉각유로(1161)를 통해 제1공간(117)과 제2공간(118) 사이를 이동하며, 스러스트 베어링(127) 등을 냉각할 수 있다.According to this configuration, fluid such as air inside the
도 7의 실시예에 따르면, 격벽(116)의 내측 단부는 삭제될 수 있다. 일부 삭제된 격벽(116)의 내측 공간은 냉각유로(1162)로 활용될 수 있다.According to the embodiment of FIG. 7, the inner end of the
이러한 구성에 의하면, 회전축(119)과 격벽(116) 사이의 공간의 반경방향 폭이 넓어짐으로, 하우징(100) 내부의 공기 등의 유체가 격벽(116)의 냉각유로(1162)를 통해 제1공간(117)과 제2공간(118) 사이를 이동하며, 스러스트 베어링(127) 등을 냉각할 수 있다.According to this configuration, the radial width of the space between the
(3) 비대칭 스러스트 러너(129)(3) Asymmetric Thrust Runner(129)
도 8은 도 3에서 스러스트 러너(129)의 베어링 비작동면에 유로형성홈(1291)이 형성된 모습을 보여주는 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram showing the flow
스러스트 러너(129)는 원판 형태로 형성된다. 스러스트 러너(129)는 제1면(129a), 제2면(129b) 및 외주면(129c)을 포함한다. The
스러스트 러너(129)의 제1면(129a)은 제1스러스트 베어링(1271)과 축방향으로 마주보게 배치된다. 제1면(129a)은 평면으로 형성된다. 제1면(129a)은 회전축(119)에서 반경방향으로 돌출되게 연장된다.The
스러스트 러너(129)의 제2면(129b)은 제2스러스트 베어링(1272)과 축방향으로 마주보게 배치된다. 제2면(129b)은 적어도 일부가 곡면으로 형성된다.The
스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b)은 축방향으로 서로 반대방향으로 향하는 면이다.The
스러스트 러너(129)의 외주면(129c)은 제1면(129a)과 제2면(129b) 사이에서 축방향으로 연장되어, 제1면(129a)과 제2면(129b)을 연결하도록 이루어진다. 외주면(129c)은 원형의 곡면으로 형성된다. 외주면(129c)은 스러스트 러너(129)의 최외곽에 위치한다.The outer peripheral surface (129c) of the
상술한 바와 같이, 2단 압축 터보 압축기의 운전 시 임펠러(123)에 회전에 따른 작동유체의 압력 차이에 의해 회전축(119)에 편측성 축방향 하중이 작용한다.As described above, when the two-stage compression turbo compressor is operated, a unilateral axial load is applied to the
제1스러스트 베어링(1271)은 상대 회전하는 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)에 대하여 축방향 하중을 지지함으로, 제1면(129a)에 고온의 열이 발생한다.The
그러나, 편측성 축방향 하중은 상대 회전하는 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에 대하여는 작용하지 않으므로, 제2면(129b)에서는 상대적으로 저온의 열이 발생한다.However, since the unilateral axial load does not act on the
제2면(129b)에 유로형성홈(1291)이 형성될 수 있다. 유로형성홈(1291)은 기설정된 곡률을 갖는 곡면으로 형성된다. 유로형성홈(1291)은 제2면(129b)에서 스러스트 러너(129)의 두께방향 또는 축방향으로 함몰되게 형성된다. 유로형성홈(1291)의 함몰 깊이는 제2면(129b)의 반경방향을 따라 가변될 수 있다.A flow
예를 들면, 유로형성홈(1291)의 함몰 깊이는 스러스트 러너(129)의 반경방향 내측 단부에서 외측 단부로 갈수록 축방향으로 더 깊게 형성된다.For example, the depression depth of the flow
유로형성홈(1291)은 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b) 사이의 열적불평형을 해소하도록 냉각유로를 형성할 수 있다. 유로형성홈(1291)은 스러스트 러너(129)의 회전에 따라 하우징(100) 내부의 냉각유체를 회전시킬 수 있다. 유로형성홈(1291)은 제2스러스트 베어링(1272)과 축방향으로 미중첩되게 배치된다.The flow
유로형성홈(1291)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에서 반경방향으로 내측에 형성될 수 있다.The flow
유로형성홈(1291)이 형성되지 않은 제2면(129b)은 평면으로 형성될 수 있다. 제2면(129b)의 평면부는 제2스러스트 베어링(1272)과 축방향으로 중첩되게 배치된다.The
스러스트 러너(129)의 두께는 스러스트 러너(129)의 반경방향 외측 부분인, 제1면(129a)과 제2면(129b)의 평면부 사이에서 일정하다. 반면에, 스러스트 러너(129)의 두께는 제1면(129a)과 제2면(129b)의 유로형성홈(1291) 사이에서 일정하지 않다.The thickness of the
스러스트 러너(129)의 두께는 제1면(129a)을 기준으로 유로형성홈(1291)의 반경방향 외측에서 반경방향 내측으로 갈수록 증가한다.The thickness of the
스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 회전축(119)을 연결하는 제1코너부(1292)는 기설정된 제1곡률을 갖는 곡면 형태로 형성된다. The
스러스트 러너(129)의 제2면(129b)과 회전축(119)을 연결하는 제2코너부(1293)는 기설정된 제2곡률을 갖는 곡면 형태로 형성된다.The
제2코너부(1293)의 제2곡률은 유로형성홈(1291)의 곡률과 같게 형성될 수 있다. 제1곡률은 제2곡률보다 더 크다. 바꿔서 말하면, 제2코너부(1293)의 제2곡률반경(R2)은 제1코너부(1292)의 제1곡률반경(R1)보다 더 크다.The second curvature of the
이러한 구성에 의하면, 유로형성홈(1291)은 냉각유체가 흐를 수 있는 냉각유로를 형성함으로써, 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)에 장착되는 제1스러스트 베어링(1271)의 열을 냉각시킬 수 있다. 제1스러스트 베어링(1271)의 열화로 인한 베어링의 손상을 방지할 수 있다. 고가의 가스 포일 베어링으로 구현되는 제1스러스트 베어링(1271)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 베어링 부품의 교체 주기를 연장하여, 부품 교체 비용을 절감할 수 있다.According to this configuration, the flow
또한, 유로형성홈(1291)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)을 따라 스러스트 러너(129)의 두께를 가변시킴으로써, 제1스러스트 베어링(1271)과 스러스트 러너(129) 사이에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.In addition, the flow
보다 상세하게는, 스러스트 러너(129)의 두께는 유로형성홈(1291)의 반경방향 내측 단부에서 유로형성홈(1291)의 반경방향 외측 단부로 갈수록 점점 얇아진다.More specifically, the thickness of the
이로 인해, 유로형성홈(1291)에 흐르는 냉각유체는 스러스트 러너(129)의 전도를 통해 제1스러스트 베어링(1271)의 열을 더 빠르게 냉각할 수 있는 최소의 거리를 확보할 수 있다.Because of this, the cooling fluid flowing in the flow
유로형성홈(1291)은 제1스러스트 베어링(1271)의 외측 단부와 내측 단부를 연결하는 중간부분과 축방향으로 중첩되게 배치되어, 스러스트 러너(129)의 두께 축소로 인해 스러스트 베어링(127)의 축방향 하중 지지력을 감소시키지 않으면서 제1스러스트 베어링(1271)의 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.The flow
만약, 유로형성홈(1291)이 스러스트 러너(129)의 외측 단부에 형성되어, 스러스트 러너(129)의 외측 단부의 강성이 떨어지면, 회전축(119)의 좌우 양단부가 상하방향으로 회전 시 스러스트 러너(129)의 외측 단부가 스러스트 베어링(127)에 먼저 닿아 스러스트 베어링(127)의 축방향 하중 지지력에 문제가 발생할 수 있기 때문이다.If the flow
또한, 유로형성홈(1291)의 함몰 깊이가 반경방향 외측에서 내측으로 갈수록 작아지는 반면에, 스러스트 러너(129)의 두께는 유로형성홈(1291)의 반경방향 외측 단부에서 회전축(119)과 가까워질수록 두꺼워짐으로써, 스러스트 러너(129)의 축방향 지지강성을 높일 수 있다.In addition, while the depression depth of the flow
게다가, 유로형성홈(1291)에서 회전축(119)으로 연장되는 스러스트 러너(129)의 제2코너부(1293)는 스러스트 러너(129)의 제1코너부(1292)보다 곡률반경이 커서, 유로형성홈(1291)으로 인한 스러스트 러너(129)의 두께 감소를 보강할 수 있다.In addition, the
유로형성홈(1291)의 반경방향 내측 단부는 스러스트 러너(129)의 제1코너부(1292)보다 반경방향 외측에 위치한다.The radially inner end of the flow
유로형성홈(1291)의 반경방향 내측 단부에서 회전축(119)으로 연장되는 스러스트 러너(129)의 제2코너부(1293)의 축방향 두께는 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)에서 회전축(119)으로 연장되는 스러스트 러너(129)의 제1코너부(1292)의 축방향 두께보다 더 두껍다.The axial thickness of the
이를 통해, 스러스트 러너(129)의 제1코너부(1292)는 제2코너부(1293) 대비 곡률반경이 커서 유로형성홈(1291)으로 인한 스러스트 러너(129)의 두께 감소를 보강할 수 있다.Through this, the
예를 들면, 제1코너부(1292)의 제1곡률반경(R1)과 제2코너부(1293)의 제2곡률반경(R2)의 비율 R1/R2는 1/4~1 범위로 형성될 수 있다.For example, the ratio R1/R2 of the first radius of curvature (R1) of the first corner portion (1292) and the second radius of curvature (R2) of the second corner portion (1293) may be formed in the range of 1/4 to 1. You can.
왜냐하면, R1/R2값의 수치범위를 벗어나면 제2코너부(1293)의 두께 보강의 효과가 감소하게 되는 문제점이 있습니다.This is because, if the R1/R2 values are outside the numerical range, there is a problem in that the effect of reinforcing the thickness of the
스러스트 러너(129)의 전체 두께(T)와 유로형성홈(1291)의 최대 깊이(d)의 비율 T/d은 2~3 범위로 형성될 수 있다.The ratio T/d of the total thickness (T) of the
왜냐하면, T/d 값은 2보다 작으면 유로형성홈(1291)의 깊이가 너무 지나치게 커져 스러스트 러너(129)의 강도가 약해지고, 3보다 크면 냉각유로의 크기가 작아져 냉각성능이 저하되는 문제점이 있다.This is because, if the T/d value is less than 2, the depth of the flow
회전축(119)의 외주면을 기준으로 스러스트 러너(129)의 반경방향 폭(W1)과 유로형성홈(1291)의 반경방향 폭(W2)의 비율 W1/W2은 2~3의 범위로 형성될 수 있다.The ratio W1/W2 of the radial width (W1) of the
왜냐하면, W1/W2 값은 2보다 작으면 유로형성홈(1291)의 반경방향 폭이 지나치게 커져 스러스트 러너(129)의 두께 감소로 인한 강성이 저하되고, 3보다 크면 유로형성홈(1291)의 반경방향 폭이 지나치게 작아져 냉각유로의 크기 감소로 인해 냉각성능이 저하되는 문제점이 있다.This is because, if the W1/W2 value is less than 2, the radial width of the flow
도 9는 스러스트 러너(129)의 제2코너부(1293)의 제2곡률반경(R2)에 따른 스러스트 러너(129) 응력을 나타내는 그래프이다.Figure 9 is a graph showing the stress of the
도 9를 참고하면, 스러스트 러너(129)의 제2코너부(1293)의 제2곡률반경이 증가할수록 스러스트 러너(129) 응력은 감소한다.Referring to FIG. 9, as the second radius of curvature of the
다만, 본 발명에 따른 스러스트 러너(129) 응력은 변경 전 스러스트 러너(129) 응력보다 더 크며, 본 발명의 스러스트 러너(129) 응력의 최소값은 변경 전 스러스트 러너(129) 응력에 수렴한다. However, the
여기서, 변경 전 스러스트 러너(129)는 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b) 둘 다 평면으로 형성되고, 제1코너부(1292)와 제2코너부(1293)의 곡률 반경이 서로 같고, 변경 전 제1 및 제2코너부(1293)의 곡률반경은 본 발명에 따른 제2코너부(1293)의 제2곡률반경보다 작다.Here, in the
도 10은 스러스트 러너(129) 두께에 따른 스러스트 러너(129) 응력을 나타내는 그래프이다.Figure 10 is a graph showing the
두께가 감소된 스러스트 러너(129)의 응력은 두께가 감소되기 전 스러스트 러너(129)의 응력보다 더 작다.The stress of the
스러스트 러너(129)의 두께 감소가 증가할수록 두께 감소 전 스러스트 러너(129)의 응력 대비 스러스트 러너(129) 응력이 점점 감소한다.As the thickness reduction of the
본 발명에 따른 스러스트 러너(129)의 두께 감소는 두께 감소 전 스러스트 러너(129) 응력 대비 두께 감소 후 스러스트 러너(129) 응력의 5% 차이를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness reduction of the
한편, 하우징(100) 내부에 공기 및/또는 냉매 등의 유체가 포함될 수 있다.Meanwhile, fluid such as air and/or refrigerant may be included inside the
하우징(100) 내부의 유체는 스러스트 러너(129)의 회전에 따라 회전될 수 있다.The fluid inside the
회전하는 유체는 원심력에 의해 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b)을 따라 스러스트 러너(129)의 반경방향 내측 단부에서 반경방향 외측 단부로 이동한다.The rotating fluid moves from the radially inner end to the radially outer end of the
스러스트 러너(129)의 제1면(129a)은 평면이고, 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에 형성된 유로형성홈(1291)은 곡면이다.The
상호 동일한 시간동안 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 따라 반경방향 흐르는 유체의 이동 거리는 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)의 유로형성홈(1291)을 따라 흐르는 유체의 이동 거리보다 더 짧다.The movement distance of the fluid flowing radially along the first surface (129a) of the
스러스트 러너(129)의 제2면(129b)의 유로형성홈(1291)을 따라 흐르는 유체의 유속은 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 따라 흐르는 유체의 유속보다 더 빠르다.The flow rate of the fluid flowing along the flow
베르누이 원리에 따르면, 유체가 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b)을 따라 각각 흐를 때 유속이 빠른 제2면(129b)의 유로형성홈(1291)에서의 압력은 유속이 상대적으로 느린 제1면(129a)에서의 압력보다 더 낮다.According to Bernoulli's principle, when the fluid flows along the first surface (129a) and the second surface (129b) of the
따라서, 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b)에서 유체의 이동에 따른 압력 차이로 인해 추력의 반대방향으로 축방향 힘이 회전축(119)에 작용한다. Therefore, an axial force acts on the
스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에 형성된 유로형성홈(1291)은 추력의 반대방향으로 축방향 힘을 발생시킴으로, 추력의 일부를 상쇄시켜 축방향 하중을 저감시킬 수 있다.The flow
유로형성홈(1291)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다. 본 실시예에서 유로형성홈(1291)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에 형성된 모습을 보여준다.The flow
(4) 냉각팬(140)을 구비한 스러스트 러너(129) 1(4) Thrust runner (129) 1 with cooling fan (140)
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 스러스트 러너(129)에 냉각팬(140)이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.Figure 11 is a conceptual diagram showing the cooling
본 실시예는 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에 냉각팬(140)이 형성된다는 점에서 도 1 내지 도 10의 실시예와 차이가 있다.This embodiment is different from the embodiments of FIGS. 1 to 10 in that the cooling
냉각팬(140)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)과 일체로 형성된다. 냉각팬(140)은 하우징(100) 내부의 냉각유체를 제1방향으로 흡입할 수 있다. 제2공간(118)의 냉각유체는 냉각팬(140)에 의해 제1공간(117)으로 흡입될 수 있다.The cooling
스러스트 러너(129)의 제2면(129b)은 평면부(1294), 냉각팬(140) 및 제2코너부(1293)를 구비한다. The
평면부(1294)는 냉각팬(140)을 감싸도록 이루어진다. 평면부(1294)는 제2면(129b)의 반경방향 외측에 배치된다. 평면부(1294)는 제2스러스트 베어링(1272)과 마주보게 배치됩니다. 평면부(1294)는 제2스러스트 베어링(1272)과 축방향으로 중첩되게 배치된다.The
냉각팬(140)은 제2스러스트 베어링(1272)과 미중첩되게 배치된다.The cooling
냉각팬(140)은 돌기수용홈(141)과 복수의 회전돌기(142)를 포함한다.The cooling
돌기수용홈(141)은 평면부(1294)에서 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 향해 축방향으로 함몰되게 형성된다. 돌기수용홈(141)은 원주방향을 따라 연장되게 형성된다.The
돌기수용홈(141)은 기설정된 곡률반경(R2)을 갖는 곡면 형태로 형성되고, 평면 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 돌기수용홈(141)은 평면 형태로 형성된 모습을 보여준다. 다만, 돌기수용홈(141)은 평면부(1294)보다 축방향으로 함몰되게 형성된다.The
돌기수용홈(141)의 내측단부에 제1곡면부가 구비된다. 제1곡면부는 돌기수용홈(141)의 내측단부와 스러스트 러너(129)의 제2코너부(1293)를 연결하도록 이루어진다. 제1곡면부는 제1코너부(1292)와 같은 곡률을 갖는 곡면 형태로 형성될 수 있다.A first curved portion is provided at the inner end of the
돌기수용홈(141)의 외측단부에 제2곡면부가 구비된다. 제1곡면부는 돌기수용홈(141)의 외측단부와 평면부(1294)를 연결하도록 이루어진다. 제2곡면부는 기설정된 곡률을 갖는 곡면 형태로 형성될 수 있다.A second curved portion is provided at the outer end of the
복수의 회전돌기(142)는 돌기수용홈(141)에 수용된다. 복수의 회전돌기(142)는 돌기수용홈(141)에서 축방향으로 돌출되게 형성된다. 복수의 회전돌기(142)는 돌기수용홈(141)의 원주방향으로 이격되게 배치된다. 복수의 회전돌기(142)는 등간격으로 이격될 수 있다.The plurality of rotating
회전돌기(142)는 원호 형상으로 형성될 수 있다.The
회전돌기(142)는 제1원호면(1421), 제2원호면(1422), 연결면(1423), 외측단면(1424) 및 내측단면(1425)을 포함한다.The
제1원호면(1421)과 제2원호면(1422)은 서로 다른 곡률을 갖는 원호 형태의 곡면으로 형성된다. 제1원호면(1421)의 제1곡률은 제2원호면(1422)의 제2곡률보다 더 크다. 제1원호면(1421)과 제2원호면(1422)은 돌기수용홈(141)의 외측단부와 내측단부 사이에서 원호 형태로 연장되게 형성된다. The
제1원호면(1421)과 제2원호면(1422)은 돌기수용홈(141)의 원주방향으로 서로 반대방향으로 향하도록 배치된다. 제1원호면(1421)은 원주방향 중 일 방향(시계방향)으로 오목하게 형성되고, 상기 원주방향 중 타 방향(반시계방향)으로 개방되게 형성될 수 있다.The first
제2원호면(1422)은 상기 원주방향 중 상기 일 방향으로 볼록하게 형성되고, 상기 원주방향 중 상기 타 방향으로 닫히게 형성될 수 있다.The second
연결면(1423)은 제1원호면(1421)과 제2원호면(1422)을 연결하도록 이루어진다. 연결면(1423)은 돌기수용홈(141)의 외측단부와 내측단부 사이에서 원호 형상으로 연장된다.The
회전돌기(142)의 외측단면(1424)은 제1원호면(1421)의 외측단과 제2원호면(1422)의 외측단을 연결하도록 이루어진다.The
회전돌기(142)의 내측단면(1425)은 제1원호면(1421)의 내측단과 제2원호면(1422)의 내측단을 연결하도록 이루어진다. The
회전돌기(142)의 폭은 돌기수용홈(141)의 반경방향 폭보다 더 작다. 회전돌기(142)의 폭은 복수의 회전돌기(142)의 원주방향 간격보다 더 작다.The width of the
이하 냉각팬(140)을 구비한 스러스트 러너(129)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operating state of the
냉각팬(140)을 구비한 스러스트 러너(129)는 회전축(119)과 함께 회전함에 따라, 제2면(129b)에 형성된 회전돌기(142)는 반시계방향으로 회전한다.As the
제1스러스트 베어링(1271)과 제1면(129a) 사이의 간극에 있는 냉각유체는 원주방향으로 회전될 수 있다. 제1스러스트 베어링(1271)과 제1면(129a) 간극의 냉각유체는 원심력에 의해 제1면(129a)의 내측에서 반경방향으로 외측을 향해 이동한다. 제1면(129a)은 평면이므로, 냉각유체는 제1면(129a)을 따라 직선 이동한다.The cooling fluid in the gap between the
제2스러스트 베어링(1272)과 제2면(129b) 사이의 간극에 있는 냉각유체는 복수의 회전돌기(142)에 의해 원주방향(반시계방향)으로 회전된다.The cooling fluid in the gap between the
또한, 냉각유체는 원심력에 의해 제2면(129b)의 제1곡면부를 지나 돌기수용홈(141)의 내측 단부에서 원주방향으로 인접한 복수의 회전돌기(142) 사이로 진입한다. In addition, the cooling fluid passes through the first curved portion of the
이어서, 냉각유체는 돌기수용홈(141)의 내측 단부에서 돌기수용홈(141)의 외측 단부를 향해 회전돌기(142)의 제1원호면(1421)과 제2원호면(1422)을 따라 곡선 경로로 이동한다.Subsequently, the cooling fluid curves along the first and second
계속해서, 냉각유체는 돌기수용홈(141)의 외측 단부에서 제2면(129b)의 제2곡면부를 지나 제2면(129b)의 평면부(1294)를 통해 제1공간(117)으로 유출된다.Subsequently, the cooling fluid flows from the outer end of the
이러한 구성에 의하면, 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 따라 흐르는 냉각유체는 직선 경로로 이동하고, 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)을 따라 흐르는 냉각유체는 돌기수용홈(141)의 제1곡면부, 제1원호면(1421) 및 제2원호면(1422), 제2곡면부 등의 곡선 경로로 이동할 수 있다.According to this configuration, the cooling fluid flowing along the first surface (129a) of the
이에 따라, 동일 시간동안 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)을 따라 흐르는 냉각유체의 이동거리가 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 따라 흐르는 냉각유체의 이동거리보다 더 길어서, 제2면(129b)의 냉각유체의 유속이 제1면(129a)의 냉각유체의 유속보다 더 빠르다.Accordingly, the moving distance of the cooling fluid flowing along the second surface (129b) of the
따라서, 베르누이 원리에 따르면, 유속이 느린 제1면(129a)의 냉각유체의 압력이 유속이 빠른 제2면(129b)의 냉각유체의 압력보다 더 커서, 스러스트 러너(129)에 추력 반대방향으로 축방향 힘이 발생함에 따라 축방향 하중을 저감할 수 있다.Therefore, according to Bernoulli's principle, the pressure of the cooling fluid on the first side (129a) with a slow flow rate is greater than the pressure of the cooling fluid on the second side (129b) with a high flow rate, so that the pressure of the cooling fluid on the second side (129b) with a high flow rate As axial force is generated, axial load can be reduced.
또한, 스러스트 러너(129)는 냉각팬(140) 역할을 하여 하우징(100) 내부의 냉각유체에 동력을 제공할 수 있다. 복수의 회전돌기(142)는 하우징(100) 내부의 유체를 순환 유동시킬 수 있다. 복수의 회전돌기(142)는 제2공간(118)의 유체를 제1공간(117)으로 이동시킬 수 있다. Additionally, the
하우징(100) 내부의 제2공간(118)의 냉각유체는 회전돌기(142)에 의해 제1공간(117)으로 흡입될 수 있다. 냉각유체는 제2스러스트 베어링(1272)과 스러스트 러너(129) 사이의 간극을 통해 유입되고, 제1스러스트 베어링(1271)과 스러스트 러너(129) 사이의 간극으로 공급됨으로, 제1스러스트 베어링(1271) 및 제2스러스트 베어링(1272)의 열을 냉각할 수 있다.Cooling fluid in the
기타 구성요소는 도 1 내지 도 10의 실시예와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명을 생략하기로 한다.Since other components are the same or similar to the embodiments of FIGS. 1 to 10, duplicate descriptions will be omitted.
(5) 냉각팬(240)을 구비한 스러스트 러너(129) 2(5) Thrust runner (129) 2 with cooling fan (240)
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스러스트 러너(129)에 냉각팬(240)이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.Figure 12 is a conceptual diagram showing the cooling
본 실시예는 냉각팬(240)의 형상이 도 11의 실시예와 다르다.The shape of the cooling
냉각팬(240)은 블레이드 수용홈(241) 및 복수의 블레이드(242)를 포함한다.The cooling
블레이드 수용홈(241)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)의 반경방향 내측에 형성될 수 있다. 블레이드 수용홈(241)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에서 축방향으로 함몰되게 형성된다.The
블레이드 수용홈(241)은 원주방향을 따라 연장된다. 블레이드 수용홈(241)은 반경방향 폭이 일정하게 유지될 수 있다.The
복수의 블레이드(242)는 블레이드 수용홈(241)에서 축방향으로 돌출되게 형성된다.The plurality of blades 242 are formed to protrude in the axial direction from the
블레이드(242)는 곡면부(2421), 제1블레이드부(2422)와 제2블레이드부(2423)로 구성될 수 있다. 곡면부(2421)는 블레이드 수용홈(241)의 내측 단부에 제2면(129b)의 제2코너부(1293)와 같은 곡률을 갖는 곡면 형태로 형성될 수 있다.The blade 242 may be composed of a
제1블레이드부(2422)는 곡면부(2421)에서 블레이드 수용홈(241)의 외측 단부를 향해 반경방향에 대하여 기설정 각도로 경사지게 연장될 수 있다.The
제2블레이드부(2423)는 제1블레이드부(2422)의 외측 단부에서 원주방향으로 연장되게 형성될 수 있다.The
복수의 제1블레이드부(2422)는 원주방향으로 제1간격을 두고 이격되게 배치된다. 복수의 제1블레이드부(2422)의 내측 단부 사이에 유입구가 형성될 수 있다. 유입구의 크기는 제1간격과 대응된다. 제1블레이드부(2422)의 폭은 제1간격보다 더 작다.The plurality of
복수의 제2블레이드부(2423)는 원주방향으로 제2간격을 두고 이격되게 배치된다. 복수의 제2블레이드부(2423) 사이에 유출구가 형성될 수 있다. 유출구의 크기는 제1간격과 대응된다. 제2블레이드부(2423)의 폭은 제2간격보다 더 크고 제1간격보다 더 작다.The plurality of
제1간격은 제2간격보다 더 크다. 유입구의 크기(원주방향 폭)는 유출구의 크기(원주방향 폭)보다 더 크다.The first interval is larger than the second interval. The size of the inlet (circumferential width) is larger than the size of the outlet (circumferential width).
이러한 구성에 의하면, 블레이드(242)는 “V”자 형태로 형성됨으로써, 냉각유체가 복수의 블레이드(242) 사이의 블레이드 수용홈(241)에 잔류할 수 있는 공간을 넓게 확보할 수 있다. According to this configuration, the blades 242 are formed in a “V” shape, thereby securing a wide space for the cooling fluid to remain in the
복수의 블레이드(242) 사이의 유입구가 유출구보다 더 넓기 때문에 보다 많은 양의 냉각유체를 흡입할 수 있다.Since the inlet between the plurality of blades 242 is wider than the outlet, a larger amount of cooling fluid can be sucked in.
또한, 복수의 블레이드(242) 사이의 유출구가 유입구보다 더 좁기 때문에 노즐과 같은 역할을 하여, 하우징(100)의 제1공간(117)에서 유체의 유동을 활발해져서 냉각성능을 높일 수 있다.In addition, since the outlet between the plurality of blades 242 is narrower than the inlet, it acts like a nozzle, thereby activating the flow of fluid in the
복수의 블레이드(242)는 냉각팬(240)을 역할을 하여, 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b)에 각각 흐르는 냉각유체의 압력 차이에 의해 추력 반대방향으로 힘을 발생시킬 수 있다.The plurality of blades 242 serve as a cooling
또한, 복수의 블레이드(242)는 냉각팬(240) 역할을 하여 하우징(100) 내부의 냉각유체를 흡입하여, 냉각유체는 스러스트 러너(129)의 열전도를 통해 전달되는 제1스러스트 베어링(1271)의 열을 냉각할 수 있다.In addition, the plurality of blades 242 serve as a cooling
기타 구성요소는 도 1 내지 도 11의 실시예와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명을 생략하기로 한다.Since other components are the same or similar to the embodiments of FIGS. 1 to 11, duplicate descriptions will be omitted.
(6) 냉각팬(340)을 구비한 스러스트 러너(129) 3(6) Thrust runner (129) 3 with cooling fan (340)
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스러스트 러너(129)에 냉각팬(340)이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.Figure 13 is a conceptual diagram showing the cooling
본 실시예는 냉각팬(340)의 형상이 도 11 내지 도 12의 실시예와 다르다.The shape of the cooling
냉각팬(340)은 블레이드 수용부(341) 및 복수의 블레이드 돌기(342)를 포함하여 구성될 수 있다.The cooling
블레이드 수용부(341)는 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에서 축방향으로 함몰되게 형성될 수 있다.The blade receiving portion 341 may be formed to be recessed in the axial direction on the
복수의 블레이드 돌기(342)는 블레이드 수용부(341)에서 축방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.A plurality of blade protrusions 342 may be formed to protrude from the blade receiving portion 341 in the axial direction.
블레이드 돌기(342)는 폭에 비해 길이가 길게 형성될 수 있다. 블레이드 돌기(342)는 블레이드 수용부(341)의 내측단부와 블레이드 수용부(341)의 외측 단부 사이에서 경사지게 연장되거나 완만한 곡률로 휘어지게 형성될 수 있다.The blade protrusion 342 may be formed to be longer in length compared to the width. The blade protrusion 342 may extend obliquely between the inner end of the blade accommodating portion 341 and the outer end of the blade accommodating portion 341 or may be formed to be curved with a gentle curvature.
본 실시예에서는 블레이드 돌기(342)는 완만한 곡률로 휘어지게 형성될 수 있다.In this embodiment, the blade protrusion 342 may be formed to be curved with a gentle curvature.
블레이드 돌기(342)는 제1만곡면(3421), 제2만곡면(3422), 내측단면(3423), 외측단면(3424) 및 연결면(3425)을 포함한다.The blade protrusion 342 includes a first
제1만곡면(3421)과 제2만곡면(3422)은 원주방향으로 서로 반대방향을 향하도록 배치된다.The first
제1만곡면(3421)은 완만한 제1곡률로 휘어지게 형성된다. 제2만곡면(3422)은 완만한 제2곡률로 휘어지게 형성된다.The first
예를 들면, 제1만곡면(3421)은 반시계방향으로 향하고, 제2만곡면(3422)은 시계방향으로 향하도록 배치된다.For example, the first
내측단면(3423)은 제1만곡면(3421)의 내측단과 제2만곡면(3422)의 내측단을 연결하도록 이루어진다. 내측단면(3423)은 블레이드 수용부(341)의 내측 단부에서 반경방향 내측을 향하도록 배치된다. The
외측단면(3424)은 제1만곡면(3421)의 외측단과 제2만곡면(3422)의 외측단을 연결하도록 이루어진다. 외측단면(3424)은 블레이드 수용부(341)의 외측 단부에서 반경방향 외측을 향하도록 배치된다.The
연결면(3425)은 제1만곡면(3421), 제2만곡면(3422), 내측단면(3423) 및 외측단면(3424)을 연결하도록 이루어진다.The
복수의 블레이드 돌기(342)는 블레이드 수용부(341)의 원주방향으로 이격되게 배치된다. 복수의 블레이드 돌기(342)는 블레이드 수용부(341)의 내측에서 외측으로 갈수록 블레이드 돌기(342) 간의 원주방향 간격이 점점 넓어지게 형성될 수 있다.The plurality of blade protrusions 342 are arranged to be spaced apart in the circumferential direction of the blade receiving portion 341. The plurality of blade protrusions 342 may be formed so that the circumferential spacing between the blade protrusions 342 gradually widens from the inside to the outside of the blade receiving portion 341.
원주방향으로 인접하는 복수의 블레이드 돌기(342)의 내측 단부 사이에 유입구가 형성될 수 있다.An inlet may be formed between inner ends of a plurality of blade protrusions 342 adjacent to each other in the circumferential direction.
원주방향으로 인접하는 복수의 블레이드 돌기(342)의 외측 단부 사이에 유출구가 형성될 수 있다.An outlet may be formed between outer ends of a plurality of blade protrusions 342 adjacent to each other in the circumferential direction.
유출구의 원주방향 폭(크기)은 유입구의 원주방향 폭(크기)보다 더 크다.The circumferential width (size) of the outlet is larger than the circumferential width (size) of the inlet.
블레이드 돌기(342)의 폭은 복수의 블레이드 돌기(342)의 간격보다 더 작다.The width of the blade protrusion 342 is smaller than the spacing between the plurality of blade protrusions 342.
이하, 냉각팬(340)을 구비한 스러스트 러너(129) 3의 작동상태 및 냉각유체의 이동경로를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operating state of the
스러스트 러너(129)가 회전함에 따라, 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 따라 흐르는 냉각유체는 직선 이동을 한다. As the
스러스트 러너(129)의 제2면(129b)을 따라 흐르는 냉각유체는 제2면(129b)의 곡면부(2421)에서 원주방향으로 인접한 복수의 블레이드 돌기(342) 사이의 유입구로 유입된다.The cooling fluid flowing along the
그 다음, 유입된 냉각유체는 블레이드 돌기(342)의 제1만곡면(3421)과 제2만곡면(3422)을 따라 곡선 이동한다.Next, the introduced cooling fluid moves curvedly along the first
계속해서, 복수의 블레이드 돌기(342) 사이의 유출구를 통해 스러스트 러너(129)의 반경방향 외측으로 분산된다.Subsequently, it is distributed outward in the radial direction of the
이러한 구성에 의하면, 복수의 블레이드 돌기(342)는 제1만곡면(3421)과 제2만곡면(3422)을 따라 냉각유체를 곡선 이동시킴으로, 제1면(129a)과 제2면(129b) 사이에 냉각유체의 압력 차이에 의해 추력 반대방향으로 힘을 발생시킴으로써, 축방향 하중을 저감할 수 있다.According to this configuration, the plurality of blade protrusions 342 curve the cooling fluid along the first
복수의 블레이드 돌기(342)는 냉각팬(340) 역할을 함으로써, 하우징(100) 내부의 냉각유체를 유동시키며 제2공간(118)의 유체를 제1공간(117)으로 흡입하여, 냉각유체가 스러스트 러너(129)의 열전도를 통해 제1스러스트 베어링(1271)을 효율적으로 냉각할 수 있다.The plurality of blade protrusions 342 serve as cooling
기타 구성요소는 도 1 내지 도 12의 실시예와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명을 생략하기로 한다.Since other components are the same or similar to the embodiments of FIGS. 1 to 12, duplicate descriptions will be omitted.
(7) 냉각팬(440)을 구비한 스러스트 러너(129) 4(7) Thrust runner (129) 4 with cooling fan (440)
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스러스트 러너(129)에 냉각팬(440)이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.Figure 14 is a conceptual diagram showing the cooling
본 실시예는 냉각팬(440)의 형상이 도 11 내지 도 13의 실시예와 다르다.The shape of the cooling
냉각팬(440)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에 형성된다.The cooling
냉각팬(440)은 복수의 회전리브(441), 원형 리브(442) 및 복수의 유로형성홈(443)을 포함한다.The cooling
복수의 회전리브(441)는 복수의 유로형성홈(443)에서 축방향으로 돌출되게 형성된다. 회전리브(441)는 반경방향으로 연장된다. 회전리브(441)의 내측 단부는 회전축(119)에 연결되고, 회전리브(441)의 외측 단부는 원형 리브(442)의 내주면에 연결된다.The plurality of rotating
복수의 회전리브(441)는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되게 배치된다.The plurality of rotating
회전리브(441)는 폭이 가늘고 반경방향 길이가 폭에 비해 길게 형성된다.The
원형 리브(442)는 제2면(129b)의 평면부(1294)에서 축방향으로 돌출되게 형성된다. 원형 리브(442)는 원형으로 형성된다. 원형 리브(442)는 반경방향 폭이 가늘고 원주방향 길이가 반경방향 폭에 비해 길다. The
원형 리브(442)는 복수의 유로형성홈(443)을 감싸도록 이루어진다.The
원형 리브(442)와 회전리브(441)는 돌출 길이가 서로 같게 형성될 수 있다.The
복수의 유로형성홈(443)은 제2면(129b)의 평면부(1294)에서 축방향으로 함몰되게 형성된다.A plurality of flow
유로형성홈(443)은 회전축(119)에서 원형리브로 갈수록 원주방향 폭이 증가한다. 유로형성홈(443)은 원형리브에서 회전축(119)으로 갈수록 원주방향 폭이 감소한다.The circumferential width of the flow
유로형성홈(443)은 원형 리브(442)에서 회전축(119)으로 갈수록 축방향 깊이가 더 깊게 형성된다.The flow
회전리브(441)의 폭은 유로형성홈(443)의 최소 간격보다 더 작거나 같을 수 있다. 본 실시예에서는 회전리브(441)의 폭이 유로형성홈(443)의 최소 간격보다 더 작은 모습을 보여준다.The width of the
이하, 냉각팬(440)을 구비한 스러스트 러너(129)의 작동 상태 및 냉각유체의 이동경로를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operating state of the
스러스트 러너(129)가 회전됨에 따라 복수의 회전리브(441)는 유로형성홈(443)에 수용된 냉각유체를 회전시킨다.As the
냉각유체는 유로형성홈(443)의 내측 단부로 유입될 수 있다.Cooling fluid may flow into the inner end of the flow
유로형성홈(443)으로 유입된 냉각유체는 복수의 회전리브(441)에 의해 회전한다.The cooling fluid flowing into the flow
회전되는 냉각유체는 원심력에 의해 유로형성홈(443)의 내측 단부에서 반경방향 외측으로 이동한다. 유로형성홈(443)의 외측 단부로 이동한 냉각유체는 유로형성홈(443)에서 반경방향 외측으로 유출될 수 있다. The rotating cooling fluid moves radially outward from the inner end of the flow
유출된 냉각유체는 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)과 제2스러스트 베어링(1272) 사이의 간극으로 유입될 수 있다.The leaked cooling fluid may flow into the gap between the
이러한 구성에 의하면, 냉각팬(440)은 하우징(100) 내부의 냉각유체를 유로형성홈(443)으로 흡입한다. 유로형성홈(443)으로 흡입된 냉각유체는 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b) 사이에 열전도를 통해 열교환을 수행함으로, 제1스러스트 베어링(1271)을 냉각할 수 있다.According to this configuration, the cooling
유로형성홈(443)의 깊이는 원형 리브(442)에서 회전축(119)을 향해 갈수록 더 깊게 형성되어, 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b) 사이의 두께가 스러스트 러너(129)의 내측으로 갈수록 더 얇아짐에 따라, 열전도에 따른 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.The depth of the flow
또한, 유로형성홈(443)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에서 굴곡면을 형성한다. 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)은 평면을 형성한다. 유로형성홈(443)을 따라 회전하는 냉각유체의 유속은 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 따라 흐르는 냉각유체의 유속보다 빨라서, 제2면(129b)에서의 냉각유체 압력이 제1면(129a)에서의 냉각유체 압력보다 더 낮다. 따라서, 유로형성홈(443)은 추력 반대방향, 즉 제1임펠러(1231)에서 제2임펠러(1232)로 향하는 축방향 힘을 발생시켜, 축방향 하중을 저감할 수 있다.Additionally, the flow
(8) 냉각팬(540)을 구비한 스러스트 러너(129) 5(8) Thrust runner (129) 5 with cooling fan (540)
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스러스트 러너(129)에 냉각팬(540)이 설치된 모습을 보여주는 개념도이다.Figure 15 is a conceptual diagram showing the cooling
본 실시예는 냉각팬(540)의 형상이 도 11 내지 도 14의 실시예와 다르다.The shape of the cooling
냉각팬(540)은 복수의 스파이럴 돌기(541) 및 복수의 스파이럴 홈(542)을 포함한다.The cooling
복수의 스파이럴 돌기(541)는 제2면(129b)에서 축방향으로 돌출되게 형성된다. 스파이럴 돌기(541)는 나선형으로 연장된다. 스파이럴 돌기(541)는 폭이 가늘고 길이가 폭에 비해 더 길게 연장된다.A plurality of
스파이럴 돌기(541)는 제1스파이럴 곡면(5411), 제2스파이럴 곡면(5412), 연결면(5413) 및 내측 곡면(5414)을 포함한다.The
제1스파이럴 곡면(5411)은 스파이럴 돌기(541)의 원주방향 일측면을 형성한다. 제2스파이럴 곡면(5412)은 스파이럴 돌기(541)의 원주방향 타측면을 형성한다.The first spiral curved
제1스파이럴 곡면(5411)과 제2스파이럴 곡면(5412)은 원주방향으로 서로 반대방향으로 향하도록 배치된다. 제1스파이럴 곡면(5411)은 기설정된 제1곡률을 갖는다. 제1스파이럴 곡면(5411)은 나선형으로 연장된다.The first spiral curved
제2스파이럴 곡면(5412)은 기설정된 제2곡률을 갖는다. 제2스파이럴 곡면(5412)은 나선형으로 연장된다. 제2곡률은 제1곡률보다 더 크다.The second spiral curved
연결면(5413)은 나선형으로 연장되어, 제1스파이럴 곡면(5411)과 제2스파이럴 곡면(5412)을 연결하도록 이루어진다.The
내측 곡면(5414)은 원호 형상으로 형성되어, 원주방향으로 인접한 복수의 스파이럴 돌기(541) 각각의 내측 단부를 연결하도록 이루어진다. 내측 곡면(5414)의 곡률은 제1스파이럴 곡면(5411)보다 더 작다.The inner
원주방향으로 인접한 복수의 스파이럴 돌기(541) 사이에 스파이럴 홈(542)이 형성된다.A
스파이럴 홈(542)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에서 축방향으로 함몰되게 형성된다. 스파이럴 홈(542)은 축방향 깊이가 일정한 평면 형태로 형성될 수 있다.The
복수의 스파이럴 돌기(541)와 복수의 스파이럴 홈(542)은 원주방향으로 교대로 이격되게 배치된다.A plurality of
스파이럴 홈(542)의 나선방향 내측에 내측 곡면(5414)이 형성된다. 스파이럴 홈(542)의 나선방향 외측에 나선방향으로 개방되게 형성된다.An inner
스파이럴 홈(542)의 폭은 나선방향의 내측에서 나선방향 외측으로 갈수록 점점 증가하도록 형성될 수 있다.The width of the
스파이럴 돌기(541)의 폭은 스파이럴 홈(542)의 폭보다 더 작다.The width of the
이러한 구성에 의하면, 냉각팬(540)은 하우징(100) 내부의 냉각유체를 스파이럴 홈(542)으로 흡입한다. 스파이럴 홈(542)으로 흡입된 냉각유체는 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)과 제2면(129b) 사이에 열전도를 통해 열교환을 수행함으로, 제1스러스트 베어링(1271)을 냉각할 수 있다.According to this configuration, the cooling
또한, 스파이럴 홈(542)은 스러스트 러너(129)의 제2면(129b)에서 굴곡면을 형성한다. 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)은 평면을 형성한다. 제2면(129b)의 스파이럴 홈(542)을 따라 회전하는 냉각유체의 유속은 스러스트 러너(129)의 제1면(129a)을 따라 흐르는 냉각유체의 유속보다 빨라서, 제2면(129b)에서의 냉각유체 압력이 제1면(129a)에서의 냉각유체 압력보다 더 낮다. 따라서, 스파이럴 홈(542)은 추력 반대방향, 즉 제1임펠러(1231)에서 제2임펠러(1232)로 향하는 축방향 힘을 발생시킴으로, 축방향 하중을 저감할 수 있다.Additionally, the
100 : 하우징
110 : 임펠러 케이싱
111 : 제1임펠러 케이싱
112 : 제2임펠러 케이싱
111a, 112a : 흡입부
111b, 112b : 디퓨저부
113a, 113b : 흡입구
114a, 114b : 디퓨저
115a, 115b : 토출구
116 : 격벽
1161, 1162 : 냉각유로
117 : 제1공간
118 : 제2공간
119 : 회전축
1191: 제1축부
1192 : 제2축부
120 : 전동부
121 : 고정자
1211 : 고정자코어
1212 : 고정자코일
122 : 회전자
1221 : 영구자석
1222 : 슬리브
123 : 임펠러
1231 : 제1임펠러
1232 : 제2임펠러
123a : 허브
123b : 블레이드
124 : 저널 베어링
1241 : 제1저널 베어링
1242 : 제2저널 베어링
127 : 스러스트 베어링
1271 : 제1스러스트 베어링
1272 : 제2스러스트 베어링
1273 : 범프 포일
1273a : 곡면부
1273b : 연결부
1274 : 커버 포일
128 : 베어링 하우징
1281 : 제1베어링 하우징
1281a : 제1반경방향 하우징
1281b : 제2반경방향 하우징
1281c : 축방향 연결부
1282 : 제2베어링 하우징
129 : 스러스트 러너
129a : 제1면
129b : 제2면
129c : 외주면
1291: 유로형성홈
1292 : 제1코너부
1293 : 제2코너부
1294 : 평면부
130 : 제1반경방향 실링부
131 : 실링부 수용홈
132 : 밀폐홈
133 : 제1랜드부
134 : 제2반경방향 실링부
135 : 밀페돌기부
136 : 제1축방향 실링부
140 : 냉각팬
141 : 돌기수용홈
142 : 회전돌기
1421 : 제1원호면
1422 : 제2원호면
1423 : 연결면
1424 : 외측단면
1425 : 내측단면
240 : 냉각팬
241 : 블레이드 수용홈
242 : 블레이드
2421 : 곡면부
2422 : 제1블레이드부
2423 : 제2블레이드부
340 : 냉각팬
341 : 블레이드 수용부
342 : 블레이드 돌기
3421 : 제1만곡면
3422 : 제2만곡면
3423 : 내측단면
3424 : 외측단면
3425 : 연결면
440 : 냉각팬
441 : 회전리브
442 : 원형리브
443 : 유로형성홈
540 : 냉각팬
541 : 스파이럴 돌기
5411 : 제1스파이럴 곡면
5412 : 제2스파이럴 곡면
5413 : 연결면
5414 : 내측 곡면
542 : 스파이럴 홈100: Housing 110: Impeller casing
111: first impeller casing 112: second impeller casing
111a, 112a:
113a, 113b:
115a, 115b: outlet 116: partition wall
1161, 1162: Cooling passage 117: First space
118: second space 119: rotation axis
1191: 1st axis part 1192: 2nd axis part
120: electric unit 121: stator
1211: stator core 1212: stator coil
122: rotor 1221: permanent magnet
1222: Sleeve 123: Impeller
1231: first impeller 1232: second impeller
123a:
124: Journal bearing 1241: First journal bearing
1242: second journal bearing 127: thrust bearing
1271: first thrust bearing 1272: second thrust bearing
1273: bump
1273b: Connection 1274: Cover foil
128: Bearing housing 1281: First bearing housing
1281a: first
1281c: Axial connection 1282: Second bearing housing
129:
129b:
1291: Flow path forming groove 1292: First corner part
1293: second corner part 1294: flat part
130: first radial sealing portion 131: sealing portion receiving groove
132: Sealed groove 133: First land portion
134: Second radial sealing part 135: Seal protrusion part
136: first axial sealing part 140: cooling fan
141: projection receiving groove 142: rotating projection
1421: 1st circular surface 1422: 2nd circular surface
1423: Connection surface 1424: Outer cross section
1425: inner cross section 240: cooling fan
241: Blade receiving groove 242: Blade
2421: curved portion 2422: first blade portion
2423: Second blade portion 340: Cooling fan
341: Blade receiving portion 342: Blade protrusion
3421: First curved surface 3422: Second curved surface
3423: inner cross section 3424: outer cross section
3425: Connection surface 440: Cooling fan
441: Rotating rib 442: Circular rib
443: Flow path forming groove 540: Cooling fan
541: Spiral protrusion 5411: First spiral curved surface
5412: Second spiral curved surface 5413: Connection surface
5414: inner curved surface 542: spiral groove
Claims (17)
상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 장착되는 회전축;
상기 회전축에 결합되어 회전하는 임펠러;
상기 회전축에서 반경방향으로 돌출되게 형성되는 스러스트 러너; 및
상기 임펠러에 의한 작동유체의 압력 상승 시 상기 스러스트 러너에 발생하는 축방향 하중을 지지하는 스러스트 베어링을 포함하고,
상기 스러스트 러너는,
상기 축방향 하중이 작용하는 축방향을 향하여 배치되는 제1면;
상기 제1면과 반대방향을 향하여 배치되는 제2면; 및
상기 제2면에 축방향으로 함몰되게 형성되어, 상기 하우징 내부의 냉각유체가 흐르도록 유로를 형성하는 유로형성홈을 포함하는 터보 압축기.housing;
a rotating shaft rotatably mounted inside the housing;
an impeller coupled to the rotating shaft and rotating;
A thrust runner formed to protrude in a radial direction from the rotation axis; and
It includes a thrust bearing that supports the axial load generated on the thrust runner when the pressure of the working fluid increases by the impeller,
The thrust runner is,
a first surface disposed toward the axial direction where the axial load acts;
a second surface disposed facing in an opposite direction to the first surface; and
A turbocompressor including a flow path forming groove that is recessed in the axial direction on the second surface to form a flow path through which cooling fluid inside the housing flows.
상기 스러스트 베어링은,
상기 제1면과 마주보게 배치되는 제1스러스트 베어링;
상기 제2면과 마주보게 배치되고, 상기 유로형성홈과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 제2스러스트 베어링을 포함하는 터보 압축기.According to paragraph 1,
The thrust bearing is,
a first thrust bearing disposed to face the first surface;
A turbo compressor including a second thrust bearing disposed to face the second surface and non-overlapping in the axial direction with the flow path forming groove.
상기 제1면은 평면으로 형성되고, 상기 제2면은 곡면으로 형성되는 터보 압축기.According to paragraph 1,
A turbocompressor wherein the first surface is formed as a flat surface and the second surface is formed as a curved surface.
상기 유로형성홈은 상기 스러스트 러너의 반경방향 내측에 형성되는 터보 압축기.According to paragraph 1,
The flow path forming groove is a turbo compressor formed on a radial inner side of the thrust runner.
상기 유로형성홈은 기설정된 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 상기 유로형성홈의 함몰 깊이는 상기 스러스트 러너의 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 증가하는 터보 압축기.According to paragraph 1,
The turbocompressor wherein the flow path forming groove is formed as a curved surface with a preset curvature, and the depression depth of the flow path forming groove increases from the radial inner side to the outer side of the thrust runner.
상기 제1면과 상기 회전축을 연결하는 제1코너부, 및 상기 유로형성홈과 상기 회전축을 연결하는 제2코너부는 각각 서로 다른 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 상기 제2코너부의 곡률 반경은 제1코너부의 곡률 반경보다 더 큰 터보 압축기.According to paragraph 1,
The first corner portion connecting the first surface and the rotation shaft, and the second corner portion connecting the passage forming groove and the rotation shaft are each formed as curved surfaces with different curvatures, and the radius of curvature of the second corner portion is Turbo compressor larger than the radius of curvature of one corner.
상기 제1면과 상기 회전축을 연결하는 제1코너부, 및 상기 유로형성홈과 상기 회전축을 연결하는 제2코너부는 각각 서로 다른 축방향 두께를 갖고, 상기 제2코너부의 축방향 두께는 상기 제1코너부의 축방향 두께보다 더 큰 터보 압축기.According to clause 6,
The first corner portion connecting the first surface and the rotation shaft, and the second corner portion connecting the passage forming groove and the rotation shaft each have different axial thicknesses, and the axial thickness of the second corner portion is the second corner portion. Turbo compressor larger than the axial thickness of one corner.
상기 스러스트 베어링은,
상기 제1면과 마주보게 배치되는 제1스러스트 베어링; 및
상기 제2면의 반경방향 외측과 마주보며, 상기 제2면의 반경방향 내측에 형성된 상기 유로형성홈과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 제2스러스트 베어링을 포함하고,
상기 하우징의 내주면에서 반경방향 내측으로 돌출되게 형성되고, 상기 제2스러스트 베어링이 장착되는 격벽; 및
상기 격벽의 반경방향 내측 단부와 상기 회전축 사이에 구비되고, 상기 유로형성홈과 축방향으로 중첩되게 배치되는 냉각유로를 더 포함하는 터보 압축기.According to paragraph 1,
The thrust bearing is,
a first thrust bearing disposed to face the first surface; and
A second thrust bearing faces the radial outer side of the second surface and is disposed to non-overlap in the axial direction with the flow path forming groove formed on the radial inner side of the second surface,
a partition formed to protrude radially inward from the inner peripheral surface of the housing and on which the second thrust bearing is mounted; and
A turbocompressor further comprising a cooling passage provided between a radially inner end of the partition and the rotation shaft and disposed to overlap the passage forming groove in the axial direction.
상기 스러스트 베어링은,
상기 제1면과 마주보게 배치되는 제1스러스트 베어링; 및
상기 제2면의 반경방향 외측과 마주보며, 상기 제2면의 반경방향 내측에 형성된 상기 유로형성홈과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 제2스러스트 베어링을 포함하고,
상기 하우징의 내주면에서 반경방향 내측으로 돌출되게 형성되고, 상기 제2스러스트 베어링이 장착되는 격벽; 및
상기 격벽의 반경방향 내측에 축방향으로 관통되게 형성되고, 상기 유로형성홈과 축방향으로 중첩되게 배치되는 냉각유로를 더 포함하는 터보 압축기. According to paragraph 1,
The thrust bearing is,
a first thrust bearing disposed to face the first surface; and
A second thrust bearing faces the radial outer side of the second surface and is disposed to non-overlap in the axial direction with the flow path forming groove formed on the radial inner side of the second surface,
a partition formed to protrude radially inward from the inner peripheral surface of the housing and on which the second thrust bearing is mounted; and
A turbocompressor further comprising a cooling passage formed to penetrate axially through the radial inner side of the partition wall and disposed to overlap the passage forming groove in the axial direction.
상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 장착되는 회전축;
상기 회전축에 결합되어 회전하는 임펠러;
상기 회전축에서 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 축방향으로 서로 반대방향을 향하는 제1면 및 제2면을 구비하는 스러스트 러너;
상기 임펠러에 의한 작동유체의 압력 상승 시 축방향 하중이 작용하는 상기 제1면에 마주보게 배치되며, 상기 축방향 하중을 지지하는 제1스러스트 베어링;
상기 축방향 하중이 미작용하는 상기 제2면과 마주보게 배치되는 제2스러스트 베어링; 및
상기 제2면의 반경방향 내측에 구비되고, 상기 제2스러스트 베어링과 축방향으로 미중첩되게 배치되는 냉각팬을 포함하는 터보 압축기.housing;
a rotating shaft rotatably mounted inside the housing;
an impeller coupled to the rotating shaft and rotating;
a thrust runner that protrudes radially from the rotation axis and has first and second surfaces facing opposite directions in the axial direction;
a first thrust bearing disposed to face the first surface on which an axial load acts when the pressure of the working fluid is increased by the impeller and supporting the axial load;
a second thrust bearing disposed to face the second surface on which the axial load does not act; and
A turbo compressor including a cooling fan provided on a radial inner side of the second surface and disposed to non-overlap in the axial direction with the second thrust bearing.
상기 냉각팬은,
상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향으로 연장되는 돌기수용홈; 및
상기 돌기수용홈에서 축방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 돌기수용홈의 원주방향으로 이격되게 배치되는 복수의 회전돌기를 포함하는 터보 압축기.According to clause 10,
The cooling fan is,
a protrusion receiving groove formed to be recessed in the axial direction on the second surface and extending in the circumferential direction; and
A turbocompressor comprising a plurality of rotating protrusions that are formed to protrude in the axial direction from the protrusion-receiving groove and are spaced apart in the circumferential direction of the protrusion-receiving groove.
상기 회전돌기는 상기 돌기수용홈의 내측과 외측 사이에서 반원형으로 연장되는 터보 압축기.According to clause 11,
A turbo compressor wherein the rotating protrusion extends in a semicircle between the inner and outer sides of the protrusion receiving groove.
상기 냉각팬은,
상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향을 따라 연장되는 블레이드 수용홈;
상기 블레이드 수용홈의 내측과 외측 사이에 반경방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 형성되는 제1블레이드부; 및
상기 제1블레이드부의 외측단에서 원주방향으로 연장되는 제2블레이드부를 포함하는 터보 압축기.According to clause 10,
The cooling fan is,
a blade receiving groove formed to be recessed in the axial direction on the second surface and extending along the circumferential direction;
a first blade portion formed between the inner and outer sides of the blade receiving groove and inclined at a preset angle with respect to the radial direction; and
A turbo compressor including a second blade portion extending in a circumferential direction from an outer end of the first blade portion.
상기 냉각팬은,
상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향을 따라 연장되는 블레이드 수용부; 및
상기 블레이드 수용부의 내측과 외측 사이에서 반경방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 연장되거나 기설정된 곡률로 연장되는 복수의 블레이드 돌기를 포함하는 터보 압축기.According to clause 10,
The cooling fan is,
a blade receiving portion formed to be recessed in the axial direction on the second surface and extending along the circumferential direction; and
A turbocompressor including a plurality of blade protrusions that extend obliquely at a preset angle with respect to the radial direction or extend with a preset curvature between the inner and outer sides of the blade receiving portion.
상기 냉각팬은,
상기 제2면에서 축방향으로 돌출되게 형성되고, 반경방향을 따라 연장되는 복수의 회전리브;
상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향으로 인접하는 복수의 상기 회전리브 사이에 형성되는 복수의 유로형성홈; 및
상기 복수의 회전리브의 외측 단부를 연결하도록 원형으로 연장되는 원형 리브를 포함하는 터보 압축기.According to clause 10,
The cooling fan is,
a plurality of rotating ribs formed to protrude in the axial direction from the second surface and extending along a radial direction;
a plurality of flow path forming grooves formed to be recessed in the axial direction on the second surface and formed between the plurality of rotating ribs adjacent to each other in the circumferential direction; and
A turbo compressor including a circular rib extending circularly to connect outer ends of the plurality of rotating ribs.
상기 제2면에서 축방향으로 돌출되게 형성되고, 나선형으로 연장되는 복수의 스파이럴 돌기; 및
상기 제2면에서 축방향으로 함몰되게 형성되고, 원주방향으로 인접하는 복수의 상기 스파이럴 돌기 사이에 형성되는 복수의 스파이럴 홈을 포함하는 터보 압축기.According to clause 10,
a plurality of spiral protrusions formed to protrude in the axial direction from the second surface and extending helically; and
A turbocompressor comprising a plurality of spiral grooves formed to be recessed in the axial direction on the second surface and formed between the plurality of spiral protrusions adjacent to each other in the circumferential direction.
상기 회전축에 연결되어, 상기 임펠러를 회전시키는 전동부; 및
상기 임펠러를 수용하고, 상기 임펠러의 일측에서 나선형으로 연장되어 상기 임펠러에 의해 흡입되는 냉매를 압축하는 디퓨저를 구비하는 임펠러 케이싱을 포함하고,
상기 임펠러는,
상기 회전축의 일단에 회전 가능하게 결합되는 제1임펠러; 및
상기 회전축의 타단에 회전 가능하게 결합되는 제2임펠러를 포함하고,
상기 디퓨저는,
상기 제1임펠러를 통해 흡입되는 상기 작동유체를 압축하는 제1디퓨저; 및
상기 제1디퓨저로부터 상기 제2임펠러를 통해 흡입되는 압축된 작동유체를 재압축하는 제2디퓨저를 포함하고,
상기 제1스러스트 베어링은 상기 제2임펠러에서 상기 제1임펠러를 향하는 상기 축방향 하중을 지지하는 터보 압축기.According to any one of paragraphs 2 and 8 to 16,
An electric unit connected to the rotation shaft to rotate the impeller; and
An impeller casing that accommodates the impeller and has a diffuser that extends spirally from one side of the impeller and compresses the refrigerant sucked by the impeller,
The impeller is,
A first impeller rotatably coupled to one end of the rotating shaft; and
It includes a second impeller rotatably coupled to the other end of the rotating shaft,
The diffuser,
A first diffuser that compresses the working fluid sucked through the first impeller; and
It includes a second diffuser that recompresses the compressed working fluid sucked from the first diffuser through the second impeller,
The first thrust bearing supports the axial load from the second impeller toward the first impeller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220073608A KR20230172887A (en) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | Turbo compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220073608A KR20230172887A (en) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | Turbo compressor |
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---|---|
KR20230172887A true KR20230172887A (en) | 2023-12-26 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020220073608A KR20230172887A (en) | 2022-06-16 | 2022-06-16 | Turbo compressor |
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-
2022
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal |