WO2022203178A1 - 방폭 기능을 구비하는 터보 압축기 - Google Patents

방폭 기능을 구비하는 터보 압축기 Download PDF

Info

Publication number
WO2022203178A1
WO2022203178A1 PCT/KR2022/001090 KR2022001090W WO2022203178A1 WO 2022203178 A1 WO2022203178 A1 WO 2022203178A1 KR 2022001090 W KR2022001090 W KR 2022001090W WO 2022203178 A1 WO2022203178 A1 WO 2022203178A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compressed gas
cooling
impeller
motor
turbocompressor
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/001090
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김경수
Original Assignee
주식회사 티앤이코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 티앤이코리아 filed Critical 주식회사 티앤이코리아
Priority to CN202280023281.5A priority Critical patent/CN117062986A/zh
Priority to US18/279,861 priority patent/US12000409B2/en
Priority to JP2023554909A priority patent/JP2024512378A/ja
Publication of WO2022203178A1 publication Critical patent/WO2022203178A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/053—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5826—Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051—Axial thrust balancing
    • F04D29/0513—Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/057—Bearings hydrostatic; hydrodynamic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/51—Inlet

Definitions

  • the present invention relates to a turbocompressor, and more particularly, to an explosion-proof turbocompressor capable of increasing service life and reducing vibration noise by means of an air bearing, and capable of rapidly cooling the resulting flame even if an internal explosion occurs and then discharging it to the outside will be.
  • a turbo compressor or turbo blower is a centrifugal pump that sucks in air or gas from the outside by rotating an impeller at high speed, compresses it, and then blows it to the outside. It is widely used for aeration in sewage treatment plants, etc., and recently, it is also used for industrial processes and automobile mounting.
  • Such an explosion-proof turbocompressor must satisfy the design requirement that an explosion does not occur by propagating to the explosive gas even if a flame is generated from various flame sources existing inside the turbocompressor.
  • a rolling bearing to support the rotating shaft, a fully enclosed explosion-proof sealing that prevents internal flames from propagating to the outside was used.
  • the present invention has been devised to solve the above problem, and its purpose is to increase the service life and reduce vibration noise due to the air bearing, and at the same time, even if an internal explosion occurs, the resulting flame can be rapidly cooled and then discharged to the outside. This is to provide an explosion-proof turbocompressor with an improved structure.
  • a turbocompressor capable of supplying a compressed gas to the outside, comprising: a compressed gas inlet through which the gas is sucked; an impeller for compressing the gas introduced through the compressed gas inlet; a compressed gas outlet through which the gas compressed by the impeller is discharged to the outside; a compression unit having a compressed gas flow path connected from the compressed gas inlet to the compressed gas outlet;
  • a compressor In order to rotate the impeller, one end of the motor having a rotating shaft coupled to the impeller; a housing having a motor accommodating space for accommodating the motor; a cooler provided to pass through the motor accommodating space and configured to allow continuous circulation of the cooling gas accommodated therein;
  • a bearing supporting a radial load or an axial load of the rotating shaft, at least one air bearing is provided;
  • a non-contact type explosion-proof unit having a width less than a predetermined value and a length greater than or equal to a predetermined value as a passage provided so that the flame generated in the inner
  • the inner space of the housing and the compressed gas flow path communicate with each other.
  • the non-contact type explosion-proof unit may be a cylindrical space formed in cooperation with a first surface formed on the outer peripheral surface of one end of the rotation shaft and the second surface formed on the housing.
  • the non-contact type explosion-proof unit is a cone-shaped space formed in cooperation with a first surface formed on the outer peripheral surface of one end of the rotation shaft and a second surface formed on the housing, the cone-shaped space portion, the impeller and a predetermined It is located within a distance, and is preferably arranged in a direction in which the radius becomes smaller as it goes toward the impeller.
  • the non-contact explosion-proof unit may have one shape selected from the group consisting of a step shape and a wave shape so as to increase a distance through which a flame generated in the inner space of the housing passes.
  • a cooling fan for forcibly flowing the cooling gas accommodated in the cooling furnace.
  • the cooling fan is disposed at the rear end of the rotating shaft, and preferably rotates by the rotational force of the rotating shaft.
  • a cooling fin capable of increasing heat exchange efficiency is preferably provided between the compressed gas passage and the cooling passage.
  • an electrical converter for controlling the motor is included, wherein the electrical converter includes a metal case capable of airtightly accommodating an internal heating component, and the case is capable of exchanging heat with the housing. It is preferable to maintain a contact state.
  • a cooling fin capable of increasing heat exchange efficiency is provided between the compressed gas flow path and the cooling passage, and the case is preferably disposed at a position capable of exchanging heat with the cooling fin.
  • a turbo compressor capable of supplying a compressed gas to the outside, comprising: a compression unit having an impeller for compressing gas introduced through a compressed gas inlet; In order to rotate the impeller, one end of the motor having a rotating shaft coupled to the impeller; a housing having a motor accommodating space for accommodating the motor; a cooler provided to pass through the motor accommodating space and configured to allow continuous circulation of the cooling gas accommodated therein; A bearing supporting a radial load or an axial load of the rotating shaft, at least one air bearing is provided; A non-contact type explosion-proof unit having a width less than a predetermined value and a length greater than or equal to a predetermined value as a passage provided so that the flame generated in the inner space of the housing passes and is cooled and then discharged to the outside; includes, and the compressed gas flow path is spatially separated from the cooling passage, so that the gas inside the compressed gas passage cannot penetrate into the cooling passage, the service life is increased and vibration noise is reduced by the air bearing, and at the
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a turbocompressor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the turbocompressor shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of an impeller of the turbocompressor shown in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is an enlarged view of the non-contact explosion-proof unit shown in FIG. 1 .
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a second embodiment of the non-contact type explosion-proof unit.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing a third embodiment of the non-contact type explosion-proof unit.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of the turbocompressor shown in FIG. 3 of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a turbocompressor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the turbocompressor shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of an impeller of the turbocompressor shown in FIG. 1 .
  • the turbocompressor 100 is a centrifugal pump that sucks and compresses external gas by rotating an impeller at high speed and then blows it to the outside. , also called a so-called turbo compressor or turbo blower.
  • the turbocompressor 100 includes a housing 10 , a compression unit 20 , a motor 30 , an air cooling unit 40 , a non-contact explosion-proof unit 50 , and an electric conversion device 60 .
  • the gas to be compressed is air containing an explosive material.
  • the housing 10 is a metal housing, and includes an outer housing 11 and an inner housing 12 .
  • the outer housing 11 is a cylindrical member having a cross section having a first central axis C1 as a center of a circle, and extends along the first central axis C1.
  • the inner housing 12 is a cylindrical member having a motor accommodating space 13 therein, and has a cross section with the first central axis C1 as the center of the circle, and the first central axis C1 is is extended accordingly.
  • the motor accommodation space 13 is a space having a shape corresponding to the motor 30 to accommodate the motor 30 to be described later.
  • the outer housing 11 has a shape corresponding to the inner housing 12 so as to accommodate the inner housing 12 in a surrounding state.
  • the outer housing 11 has an open left end and a right end to which a rear cover 23 of the compression unit 20 to be described later is coupled.
  • the inner surface of the outer housing 11 and the outer surface of the inner housing 12 face each other while being spaced apart by a predetermined distance.
  • a compressed gas flow path 26 to be described later is formed between the inner surface of the outer housing 11 and the outer surface of the inner housing 12 .
  • a compressed gas inlet 24 is formed at the left end of the outer housing 11 so that external air can be sucked into the compressed gas flow path 26 .
  • the compressed gas inlet 24 is a circular annular hole in which the inner surface of the outer housing 11 and the outer surface of the inner housing 12 cooperate with each other.
  • a cooling fin 121 capable of increasing heat exchange efficiency is formed on the outer circumferential surface of the inner housing 12 .
  • the cooling fin 121 includes a cooling gas flow G flowing along a cooling passage 41 provided in the inner housing 12 and a compressed gas flow F flowing along the compressed gas passage 26 . It is a cooling fin to increase the heat exchange efficiency between them.
  • the cooling fins 121 protrude from the outer peripheral surface of the inner housing 12 in the radial direction of the inner housing 12 and extend along the first central axis C1.
  • a plurality of cooling fins 121 are provided and are arranged in a plurality in a circumferential direction of the inner housing 12 in a state in which they are spaced apart from each other.
  • a portion of the distal end of the cooling fin 121 is maintained in contact with the inner surface of the outer housing 11 as shown in FIG. 1 .
  • the compressed gas flow path 26 is arranged in a state in which a plurality of spatially separated by the cooling fins 121 along the circumferential direction of the first central axis C1.
  • At least one bearing mounting part 122 provided to mount a journal bearing 34 and a thrust bearing 35 to be described later is provided.
  • the inner housing 12 has a substantially airtight structure in which the gas inside does not leak to the outside, except for the portion through which the rotation shaft 31 passes and the portion where the non-contact explosion-proof unit 50 is provided, which will be described later. be prepared
  • the compression unit 20 is a device for sucking in and compressing external air, and includes an impeller 21 , a front cover 22 , and a rear cover 23 .
  • the impeller 21 is a wheel having a plurality of blades having a curved surface as a main configuration of the centrifugal pump, and is mounted to enable high-speed rotation.
  • the front cover 22 is a metal member disposed in front of the impeller 21 , and is provided to cover the front end of the rotation shaft 31 , which will be described later.
  • the rear cover 23 is a metal member disposed behind the impeller 21 , and is coupled to the housing 10 by a bolt or screw. In this embodiment, the rear cover 23 is coupled to the outer housing 11 .
  • the rear cover 23 is provided in the form of a scroll casing having a flow path formed so that the air passing through the impeller 21 can flow in a spiral shape.
  • the impeller 21 compresses the air introduced through the compressed gas inlet 24 , and the air compressed by the impeller 21 is discharged to the outside through the compressed gas outlet 25 as shown in FIG. 1 . is emitted
  • the air sucked in through the compressed gas inlet 24 is compressed while moving along the compressed gas flow path 26 connected from the compressed gas inlet 24 to the compressed gas outlet 25 .
  • the motor 30 is an electric motor that generates a rotational force, and is a device for supplying a high-speed rotational force to the impeller 21 .
  • the motor 30 includes a rotating shaft 31 , a stator 32 , a rotor 33 , and a bearing 34 .
  • the rotation shaft 31 is a rod member extending along the first central axis C1 , and a front end portion thereof is non-rotatably coupled to the impeller 21 in order to rotate the impeller 21 .
  • a thrust bearing runner (not shown) to which a thrust bearing 35 to be described later can be coupled is provided at the rear end of the rotating shaft 31 .
  • the stator 32 is a stator on which a field coil is wound, and is mounted in a fixed state in the motor accommodation space 13 .
  • the rotor 33 is a rotor including a permanent magnet, and is coupled to the middle portion of the rotation shaft 31 .
  • the journal bearing 34 is a journal foil air bearing that rotatably supports the rotation shaft 31 in order to reduce frictional force generated by high-speed rotation.
  • the journal bearing 34 supports the radial load of the rotary shaft 31 , and is provided at the front end and the rear end of the rotary shaft 31 , respectively.
  • a pair of thrust bearings 35 are mounted on the rear end of the rotating shaft 31 .
  • the thrust bearing 35 is a thrust foil air bearing.
  • the thrust bearing 35 is a bearing for supporting the axial load of the rotating shaft 31.
  • the thrust bearing 35 is provided as a pair as shown in FIG. 1 and the thrust bearing runner (Part number not shown) is arranged on both sides, respectively.
  • the air cooling unit 40 is a device for cooling the inner housing 12 and the motor 30 using a cooling gas, and includes a cooling path 41 and a cooling fan 42 .
  • a cooling gas air or an inert gas is used.
  • the cooling passage 41 is a passage for accommodating the cooling gas, and is formed so that the cooling gas flow G accommodated therein is continuously circulated.
  • the cooling path 41 is provided to continuously circulate the entire space of the motor accommodation space 13 as shown in FIG. 2 .
  • the cooling path 41 is preferably arranged rotationally or axially symmetrically about the first central axis C1.
  • the cooling path 41 is spatially separated from the compressed gas flow path 26 . Accordingly, the compressed gas in the compressed gas passage 26 leaks from the compressed gas passage 26 during the compression process and cannot penetrate into the cooling passage 41 .
  • the cooling fan 42 is a cooling fan for forced circulation flow of the cooling gas accommodated in the cooling passage 41 , and is mounted at the rear end of the motor accommodation space 13 .
  • the cooling fan 42 is non-rotatably coupled to the rear end of the rotation shaft 31 , and thus rotates together by the rotational force of the rotation shaft 31 .
  • the non-contact explosion-proof unit 50 is a device provided so that the flame g1 generated in the inner space of the inner housing 12 passes and is cooled and then discharged to the outside.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 is provided in the form of a gap or passage having a width (d) less than a predetermined value and a length (L) greater than or equal to a predetermined value, as shown in FIG. 4 .
  • the non-contact explosion-proof unit 50 is provided to have an axially symmetrical or rotationally symmetrical shape so as not to interfere with the rotational movement of the rotational shaft 31 .
  • the non-contact explosion-proof unit 50 includes a first surface 311 formed on an outer peripheral surface of one end of the rotation shaft 31 and a first surface 311 formed on the inner housing 12 as shown in FIGS. 4 and 7 .
  • the two surfaces 123 are provided as a cone-shaped space formed in cooperation with each other.
  • first surface 311 of the rotation shaft 31 and the second surface 123 of the inner housing 12 are spaced apart from each other by a predetermined distance d, even when the rotation shaft 31 rotates, the The first surface 311 and the second surface 123 remain in a “non-contact” state.
  • the first surface 311 of the rotation shaft 31 is located at the front end of the rotation shaft 31 , and is a tapered curved surface whose radius gradually decreases toward the impeller 21 .
  • the second surface 123 of the inner housing 12 is a tapered curved surface having a shape corresponding to the first surface 311 .
  • the cone-shaped space portion of the non-contact explosion-proof unit 50 is positioned within a predetermined distance from the impeller 21 , and is disposed in a direction in which the radius becomes smaller toward the impeller 21 .
  • One end of the non-contact explosion-proof unit 50 communicates with a bearing mounting part 122 on which a journal bearing 34 disposed at the front end of the motor accommodating space 13 among the journal bearings 34 is mounted,
  • the other end of the non-contact explosion-proof unit 50 communicates with the downstream of the compressed gas flow path 26 .
  • the downstream of the compressed gas flow path 26 is a position near immediately before the compressed gas flow F enters the impeller 21 .
  • the non-contact explosion-proof unit 50 communicates the internal space of the inner housing 12 and the compressed gas flow path 26 with each other.
  • the electrical conversion device 60 is a device for converting electricity to control the motor 30 , and converts a direct current (DC) component into an alternating current (AC) component or vice versa. It is a device that converts to and supplies it to the motor 30 .
  • the electrical conversion device 60 includes an inverter that converts a direct current (DC) component into an alternating current (AC) component.
  • the inverter is also called a power inverter, and obtains desired voltage and frequency output values through an appropriate conversion method, a switching element, or a control circuit.
  • the electrical conversion device 60 includes a metal case 61 that can accommodate various heating components therein.
  • the case 61 has a structure capable of airtightness so that the flame is not leaked to the outside, even when various heat generating components inside are burned and a flame is generated.
  • the case 61 is disposed at the lower end of the outer housing 11 and contacts the outer peripheral surface of the outer housing 11 as shown in FIG. 1 to exchange heat with the housing 10 . maintains the status quo.
  • the case 61 is disposed at a position capable of exchanging heat with the distal end of the cooling fin 121 through the outer housing 11 .
  • a switching module 62 is disposed at an inner upper end of the case 61
  • a controller 63 is disposed at an inner lower end of the case 61 .
  • the switching module 62 includes an insulated/isolated gate bi-polar transistor (IGBT) as a main heat generating component of the electric conversion device 60 .
  • IGBT insulated/isolated gate bi-polar transistor
  • the controller 63 is a device that controls the overall operation of the motor 30 , such as adjusting the rotation speed of the motor 30 .
  • the impeller 21 and the cooling fan 42 rotate, and the air F introduced through the compressed gas inlet 24 is transferred to the compression unit. It is compressed while flowing along the compressed gas flow path 26 of 20 and discharged to the outside through the compressed gas outlet 25 .
  • the compressed gas passage 26 is spatially separated from the cooling passage 41 , the air flowing in the compressed gas passage 26 leaks during compression and penetrates into the cooling passage 41 . Can not. That is, the air flow F flowing along the compressed gas flow path 26 and the cooling gas flow G flowing along the cooling path 41 are not mixed with each other.
  • the cooling gas (G) accommodated in the cooling passage (41) is forcibly circulated by the cooling fan (42), so that the field coil of the stator (32) and the rotating shaft ( 31 ), the rotor 33 , the journal bearing 34 , and the thrust bearing 35 .
  • the cooling gas (G) flowing outside the motor accommodation space (13) is rapidly cooled by the compressed gas flow (F) flowing between the outer housing (11) and the inner housing (12).
  • the cooling fins 121 the heat exchange efficiency between the cooling gas (G) flowing outside the motor accommodation space (13) and the compressed gas flow (F) is very high.
  • an internal explosion may occur due to burnout of the motor stator 32 existing inside the inner housing 12 or a flame generated by friction between the bearings 34 and 35, etc.
  • the resulting flame flow g1 is generated, and as shown in FIG. 4 , the flame flow g1 flows into one end of the non-contact explosion-proof unit 50 and then the non-contact explosion-proof unit 50 It passes through and is discharged to the other end of the non-contact explosion-proof unit 50 .
  • the turbocompressor 100 having the above configuration is a turbocompressor capable of compressing and supplying gas to the outside, comprising: a compressed gas inlet 24 through which the gas is sucked; an impeller 21 for compressing the gas introduced through the compressed gas inlet 24; a compressed gas outlet 25 through which the gas compressed by the impeller 21 is discharged to the outside; a compression unit (20) having a compressed gas flow path (26) connected from the compressed gas inlet (24) to the compressed gas outlet (25); In order to rotate the impeller 21, one end of the motor 30 having a rotating shaft 31 coupled to the impeller 21; a housing 10 having a motor accommodating space 13 accommodating the motor 30; a cooling path 41 provided to pass through the motor accommodating space 13, and formed so that the cooling gas (G) accommodated therein is continuously circulated; As a bearing for supporting the radial load or the axial load of the rotating shaft 31, at least one air bearing (34, 35) is provided; A non-contact type explosion-proof unit having a width (d) less than a predetermined value
  • the compressed gas flow path 26 is spatially separated from the cooling passage 41, so that the gas in the compressed gas flow passage 26 penetrates into the cooling passage 41. Therefore, the service life is increased and the vibration noise is reduced by the air bearings 34 and 35, and at the same time, the motor stator 32 present inside the inner housing 12 is damaged or the bearings 34 and 35 are damaged. Even if an internal explosion occurs due to the flame generated by the friction of This has the advantage of preventing accidents.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 communicates the internal space 13 of the housing 10 and the compressed gas flow path 26 with each other, the compressed gas flow path 26 There is an advantage in that the flame flow g1 passing through the non-contact explosion-proof unit 50 is accelerated by the negative pressure generated by the compressed gas flow F flowing through it.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 includes a first surface 311 formed on an outer peripheral surface of one end of the rotation shaft 31 and a second surface 123 formed on the housing 10 . It is a cone-shaped space part 50 formed in cooperation with each other, and the cone-shaped space part 50 is located within a predetermined distance with the impeller 21 , and the radius gradually decreases toward the impeller 21 . direction, considering that the front end of the rotating shaft 31 has a tapered shape, compared to the case of machining other parts of the inner housing 12, the non-contact explosion-proof unit 50 There is an advantage in that machining for forming can be minimized.
  • turbocompressor 100 since the turbocompressor 100 includes a cooling fan 42 for forcibly flowing the cooling gas G accommodated in the cooling passage 41 , the cooling accommodated in the cooling passage 41 . There is an advantage of forcibly circulating the solvent gas (G).
  • the cooling fan 42 is disposed at the rear end of the rotating shaft 31 , and rotates by the rotational force of the rotating shaft 31 , so that the cooling fan 42 is rotated.
  • the advantage is that a separate motor is not required.
  • a cooling fin 121 capable of increasing heat exchange efficiency is provided between the compressed gas passage 26 and the cooling passage 41 , so that the cooling gas G and the compression There is an advantage of increasing the heat exchange efficiency between the gases (F).
  • the turbocompressor 100 includes an electrical converter 60 for controlling the motor 30 , and the electrical converter 60 is made of a metal material capable of airtightly accommodating the internal heating component. and a case 61 of It does not leak, and at the same time, there is an advantage that the heat generating part inside the case 61 can be cooled quickly.
  • a cooling fin 121 capable of increasing heat exchange efficiency is provided between the compressed gas passage 26 and the cooling passage 41 , and the case 61 is provided for the cooling. Since it is disposed at a position capable of exchanging heat with the fins 121 , the electric conversion device 60 can be cooled more rapidly by the compressed gas flow F flowing between the cooling fins 121 . There is this.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 is formed "in a straight line" as shown in FIG. 4, but instead of such a shape, the flame flow g1 generated in the inner space of the housing 10 passes through In order to be able to substantially increase the distance, it can have a shape such as one of the non-contact non-contact explosion-proof unit 50a shown in FIG. 5, the non-contact non-contact explosion-proof unit 50b shown in FIG.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 in addition to the same shape as the non-contact explosion-proof units 50a and 50b, can substantially increase the distance through which the flame flow g1 passes, even if the rotation shaft 31 rotates
  • the first surface 311 and the second surface 123 can always maintain a "non-contact" state, they may have any shape.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 is formed on the first surface 311 formed on the outer peripheral surface of one end of the rotation shaft 31 and the inner housing 12 as shown in FIGS. 4 and 7 .
  • the second surface 123 is provided as a cone-shaped space formed in cooperation with each other, but instead the first surface 311 formed on the outer peripheral surface of one end of the rotation shaft 31 and the second surface formed on the housing 10 Of course, 123 may be a cylindrical space formed in cooperation with each other.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 communicates the internal space of the inner housing 12 and the compressed gas flow path 26 with each other, but the non-contact explosion-proof unit 50 is the inner housing 12 .
  • the non-contact explosion-proof unit 50 is the inner housing 12 .
  • the non-contact explosion-proof unit 50 communicates downstream of the compressed gas flow path 26 with the bearing mounting part 122 of the journal bearing 34 disposed at the front end of the motor accommodation space 13 .
  • the non-contact explosion-proof unit 50 may communicate any point of the motor accommodating space 13 and any point of the compressed gas flow path 26 with each other.
  • the non-contact explosion-proof unit 50 is formed as a cone-shaped space formed over the entire 360 degrees along the circumferential direction of the first central axis C1 as shown in FIG. 7 , but the It goes without saying that the space portions may be formed alternately or intermittently in such a manner that a portion of the space portion is formed and a portion of the space portion is not formed along the circumferential direction of the first central axis C1.
  • the cooling fan 42 is directly coupled to the rear end of the rotating shaft 31, but it is needless to say that the cooling fan 42 may be driven by a separate electric motor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로서, 기체를 압축하여 외부로 공급할 수 있는 터보 압축기로서, 압축 기체 흡입구를 통하여 유입된 기체를 압축하는 임펠러를 구비하는 압축 유닛; 상기 임펠러를 회전시키기 위하여, 일단부가 상기 임펠러와 결합되어 있는 회전축을 구비하는 모터; 상기 모터를 수용하는 모터 수용 공간을 구비한 하우징; 상기 모터 수용 공간을 지나가도록 마련되며, 내부에 수용된 냉각용 기체가 계속적 순환이 가능하도록 형성되어 있는 냉각 기로; 상기 회전축의 반경 방향 하중 또는 축 방향 하중을 지지하는 베어링으로서, 적어도 한 개 이상이 마련되어 공기 베어링; 상기 하우징의 내부 공간에서 발생한 화염이 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 마련된 통로로서, 미리 정한 값 이하의 폭과 미리 정한 값 이상의 길이를 가지는 비접촉식 방폭 유닛;을 포함하며, 상기 압축 기체 유로는 상기 냉각 기로와 공간적으로 분리됨으로써, 상기 압축 기체 유로의 내부에 있는 기체가 상기 냉각 기로로 침투할 수 없는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 공기 베어링에 의하여 사용 수명이 증가하고 진동 소음이 감소하는 동시에, 내부 폭발이 발생하더라도 그로 인한 화염이 신속히 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 구조가 개선된 방폭형 터보 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

방폭 기능을 구비하는 터보 압축기
본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로서, 특히 공기 베어링에 의하여 사용 수명이 증가하고 진동 소음이 감소하는 동시에, 내부 폭발이 발생하더라도 그로 인한 화염이 신속히 냉각된 후 외부로 배출될 수 있는 방폭형 터보 압축기에 관한 것이다.
터보 압축기(turbo compressor) 또는 터보 블로어(turbo blower)는, 임펠러(impeller)를 고속으로 회전시킴으로써 외부의 공기나 가스를 흡입하여 압축한 후 외부로 송풍하는 원심형 펌프로서, 분체(powder) 이송용이나 하수 처리장 등에서 폭기(爆氣)용으로 많이 사용되고 있으며, 최근에는 산업 공정용과 자동차 탑재용으로도 사용이 되고 있다.
이러한 터보 압축기에서는, 임펠러의 고속 회전으로 인하여 모터와 베어링에서 마찰에 의한 고열이 발생할 수밖에 없는 바, 주요 발열부(heat source)인 모터와 베어링에 대한 냉각이 필요하다.
종래의 터보 압축기의 일례가 한국특허(공개번호 10-2015-0007755)에 개시되어 있는데, 이 터보 압축기에서는, 임펠러가 생산하는 압축 공기의 일부를 활용하여, 상기 임펠러를 회전시키기 위한 모터 및 베어링을 냉각한 후에, 이를 모터의 회전축의 내부 구멍을 통하여 다시 임펠러 측으로 유입시키게 하는 구조로 되어 있다.
그러나, 종래의 터보 압축기의 경우에는, 임펠러에 의해서 압축된 공기의 일부를 냉각용 기체로 이용하게 되므로, 임펠러에 의하여 압축된 공기의 압력 손실이 발생하는 문제점이 있다. 그리고 종래의 터보 압축기의 경우에는, 냉각용 기체가 모터 및 베어링에 의해 가열된 후에 다시 임펠러 측으로 유입되므로, 임펠러에 의하여 압축될 공기의 온도가 상승함으로써, 터보 압축기의 압축 효율이 추가적으로 감소하는 문제점도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 임펠러가 생산하는 압축 공기가 지나가는 압축 기체 유로와 냉각용 기체가 지나가는 냉각 기로를 공간적으로 분리시킴으로써, 상기 압축 기체 유로의 내부에 있는 기체가 상기 냉각 기로로 침투할 수 없는 터보 압축기가 도입되기도 하였다.
한편, 폭발성 가스가 주변에 존재하거나 폭발성 가스가 터보 압축기의 내부에 존재하는 경우에는, 터보 압축기의 내부에 존재하는 모터 스테이터의 소손 또는 베어링의 마찰 등에 의한 발생하는 화염에 의하여 폭발이 발생하지 않도록 하는 것이 필요하며, 이러한 목적으로 방폭 기능을 구비하는 터보 압축기가 필요하다.
이러한 방폭형 터보 압축기는, 터보 압축기의 내부에서 존재하는 다양한 화염원으로부터 화염이 발생하더라도 폭발성 가스에 전파되어 폭발이 발생하지 않아야 하는 설계 요구 조건을 만족해야 하는데, 종래의 방폭형 터보 압축기는, 일반적으로 구름 베어링(rolling bearing)을 사용하여 회전축을 지지하고, 내부에서 발생하는 화염이 외부로 전파되지 못하도록 하는 완전 밀폐식 방폭 씰링(Explosion proof Sealing)을 사용하였다.
종래의 완전 밀폐식 방폭 씰링(Explosion proof Sealing)은, 회전축 및/또는 모터 하우징에 접촉한 상태로 내부 공간을 밀폐하는 "접촉식" 씰링이었는데, 이러한 "접촉식" 씰링은 밀폐력이 우수하기는 하나, 회전축의 회전에 의한 진동이 베어링에 전달될 수 있는 바, 포일 공기 베어링 (Foil air bearing)과 같은 공기 베어링에는 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 공기 베어링에 의하여 사용 수명이 증가하고 진동 소음이 감소하는 동시에, 내부 폭발이 발생하더라도 그로 인한 화염이 신속히 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 구조가 개선된 방폭형 터보 압축기를 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 터보 압축기는, 기체를 압축하여 외부로 공급할 수 있는 터보 압축기로서, 상기 기체가 흡입되는 압축 기체 흡입구; 상기 압축 기체 흡입구를 통하여 유입된 기체를 압축하는 임펠러; 상기 임펠러에 의하여 압축된 상기 기체가 외부로 배출되는 압축 기체 배출구; 상기 압축 기체 흡입구로부터 상기 압축 기체 배출구까지 연결되어 있는 압축 기체 유로를 구비하는 압축 유닛; 상기 임펠러를 회전시키기 위하여, 일단부가 상기 임펠러와 결합되어 있는 회전축을 구비하는 모터; 상기 모터를 수용하는 모터 수용 공간을 구비한 하우징; 상기 모터 수용 공간을 지나가도록 마련되며, 내부에 수용된 냉각용 기체가 계속적 순환이 가능하도록 형성되어 있는 냉각 기로; 상기 회전축의 반경 방향 하중 또는 축 방향 하중을 지지하는 베어링으로서, 적어도 한 개 이상이 마련되어 공기 베어링; 상기 하우징의 내부 공간에서 발생한 화염이 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 마련된 통로로서, 미리 정한 값 이하의 폭과 미리 정한 값 이상의 길이를 가지는 비접촉식 방폭 유닛;을 포함하며, 상기 압축 기체 유로는 상기 냉각 기로와 공간적으로 분리됨으로써, 상기 압축 기체 유로의 내부에 있는 기체가 상기 냉각 기로로 침투할 수 없는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 비접촉식 방폭 유닛은, 상기 하우징의 내부 공간과 상기 압축 기체 유로를 서로 연통시키고 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 비접촉식 방폭 유닛은, 상기 회전축의 일단부 외주면에 형성된 제 1면과 상기 하우징에 형성된 제 2면이 서로 협력하여 형성하는 원통형 공간부일 수도 있다.
여기서, 상기 비접촉식 방폭 유닛은, 상기 회전축의 일단부 외주면에 형성된 제 1면과 상기 하우징에 형성된 제 2면이 서로 협력하여 형성하는 고깔형 공간부이며, 상기 고깔형 공간부는, 상기 임펠러와 미리 정한 거리 이내에 위치되며, 상기 임펠러를 향하여 갈수록 반경이 점점 작아지는 방향으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 비접촉식 방폭 유닛은, 상기 하우징의 내부 공간에서 발생한 화염이 통과하는 거리를 증가시킬 수 있도록, 계단 형태, 파동 형태를 포함하는 군에서 선택된 하나의 형상을 가지는 것일 수도 있다.
여기서, 상기 냉각 기로의 내부에 수용된 냉각용 기체를 강제 유동시키기 위한 냉각팬을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 냉각팬은, 상기 회전축의 후단부에 배치되며, 상기 회전축의 회전력에 의하여 회전하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 압축 기체 유로와 상기 냉각 기로 사이에는, 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉각핀이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 모터를 제어하기 위한 전기 변환 장치를 포함하며, 상기 전기 변환 장치는 내부의 발열 부품을 기밀 가능하게 수용할 수 있는 금속 재질의 케이스를 포함하며, 상기 케이스는 상기 하우징과 열교환할 수 있도록 접촉 상태를 유지하고 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 압축 기체 유로와 상기 냉각 기로 사이에는, 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉각핀이 마련되어 있으며, 상기 케이스는 상기 냉각핀과 열교환할 수 있는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기체를 압축하여 외부로 공급할 수 있는 터보 압축기로서, 압축 기체 흡입구를 통하여 유입된 기체를 압축하는 임펠러를 구비하는 압축 유닛; 상기 임펠러를 회전시키기 위하여, 일단부가 상기 임펠러와 결합되어 있는 회전축을 구비하는 모터; 상기 모터를 수용하는 모터 수용 공간을 구비한 하우징; 상기 모터 수용 공간을 지나가도록 마련되며, 내부에 수용된 냉각용 기체가 계속적 순환이 가능하도록 형성되어 있는 냉각 기로; 상기 회전축의 반경 방향 하중 또는 축 방향 하중을 지지하는 베어링으로서, 적어도 한 개 이상이 마련되어 공기 베어링; 상기 하우징의 내부 공간에서 발생한 화염이 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 마련된 통로로서, 미리 정한 값 이하의 폭과 미리 정한 값 이상의 길이를 가지는 비접촉식 방폭 유닛;을 포함하며, 상기 압축 기체 유로는 상기 냉각 기로와 공간적으로 분리됨으로써, 상기 압축 기체 유로의 내부에 있는 기체가 상기 냉각 기로로 침투할 수 없으므로, 상기 공기 베어링에 의하여 사용 수명이 증가하고 진동 소음이 감소하는 동시에, 상기 내부 하우징의 내부에 존재하는 모터 스테이터의 소손 또는 베어링의 마찰 등에 의한 발생하는 화염에 의하여 내부 폭발이 발생하더라도, 그로 인한 화염 흐름이 상기 비접촉식 방폭 유닛을 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출되므로, 상기 압축 기체가 폭발하는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 공기 베어링이 가지는 긍정적 효과와 방폭형 터보 압축기가 가지는 긍정적 효과를 동시에 구비하는 방폭형 터보 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 터보 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터보 압축기의 부분확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 터보 압축기의 임펠러 부근의 확대도이다.
도 4는 도 1에 도시된 비접촉식 방폭 유닛의 확대도이다.
도 5는 비접촉식 방폭 유닛의 제2 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 6은 비접촉식 방폭 유닛의 제3 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 7은 본 발명의 도 3에 도시된 터보 압축기의 VII-VII선 단면도이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 터보 압축기의 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 터보 압축기의 부분확대도이다. 도 3은 도 1에 도시된 터보 압축기의 임펠러 부근의 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터보 압축기(100)는, 임펠러(impeller)를 고속으로 회전시킴으로써 외부의 기체를 흡입하여 압축한 후 외부로 송풍하는 원심형 펌프로서, 소위 터보 압축기(turbo compressor) 또는 터보 블로어(turbo blower)로도 불린다. 이 터보 압축기(100)는, 하우징(10)과 압축 유닛(20)과 모터(30)와 공냉 유닛(40)과 비접촉식 방폭 유닛(50)과 전기 변환 장치(60)을 포함하여 구성된다. 이하에서 압축 대상인 상기 기체가 폭발 가능 물질이 함유된 공기인 것을 전제로 한다.
상기 하우징(10)은, 금속 재질의 하우징(housing)으로서, 외부 하우징(11)과 내부 하우징(12)을 구비한다.
상기 외부 하우징(11)은, 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 단면을 가진 원통형 부재로서, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 연장되어 있다.
상기 내부 하우징(12)은, 모터 수용 공간(13)을 내부에 구비하는 원통형 부재로서, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 단면을 가지며, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 연장되어 있다.
상기 모터 수용 공간(13)은, 후술할 상기 모터(30)를 수용할 수 있도록 상기 모터(30)와 대응되는 형상을 가진 공간이다.
상기 외부 하우징(11)은, 상기 내부 하우징(12)을 둘러감싼 상태로 수용할 수 있도록, 상기 내부 하우징(12)과 대응되는 형상을 가지고 있다.
상기 외부 하우징(11)은, 도 1에 도시된 바와 같이 좌측 단부는 개구되어 있으며, 우측 단부는 후술할 상기 압축 유닛(20)의 후방 커버(23)가 결합되어 있다.
상기 외부 하우징(11)의 내부 표면과 상기 내부 하우징(12)의 외부 표면은, 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 서로 마주하고 있다.
본 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 외부 하우징(11)의 내부 표면과 상기 내부 하우징(12)의 외부 표면 사이에 후술할 압축 기체 유로(26)가 형성되어 있다.
상기 외부 하우징(11)의 좌단부에는, 외부의 공기가 상기 압축 기체 유로(26)의 내부로 흡입될 수 있도록 압축 기체 흡입구(24)가 형성되어 있다.
상기 압축 기체 흡입구(24)는, 상기 외부 하우징(11)의 내부 표면과 상기 내부 하우징(12)의 외부 표면이 서로 협력하여 형성되는 원형 고리 형상의 구멍이다.
상기 내부 하우징(12)의 외주면에는, 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉각핀(121)이 형성되어 있다.
상기 냉각핀(121)은, 상기 내부 하우징(12)의 내부에 마련된 냉각 기로(41)를 따라 흐르는 냉각용 기체 흐름(G)와, 압축 기체 유로(26)를 따라 흐르는 압축 기체 흐름(F) 사이의 열교환 효율을 증가시키기 위한 냉각핀이다.
상기 냉각핀(121)은, 상기 내부 하우징(12)의 외주면으로부터 상기 내부 하우징(12)의 반경 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 연장되어 있다.
상기 냉각핀(121)은, 복수 개 마련되어 서로 이격된 상태로 상기 내부 하우징(12)의 원주 방향을 따라 다수 개 나열되어 있다.
상기 냉각핀(121)의 말단부 중 일부는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 외부 하우징(11)의 내부 표면과 접촉한 상태를 유지하고 있다.
따라서 상기 압축 기체 유로(26)는 상기 냉각핀(121)에 의하여, 상기 제1 중심축(C1)의 원주 방향을 따라 다수 개 공간적으로 분리된 상태로 나열되어 있다.
상기 모터 수용 공간(13)에는, 후술할 저널 베어링(34)과 스러스트 베어링(35)이 장착될 수 있도록 마련된 베어링 장착부(122)다 적어도 하나 이상 마련되어 있다.
본 실시예에서 상기 내부 하우징(12)은, 후술할 회전축(31)이 관통하는 부분과 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이 마련된 부분을 제외하고, 내부의 기체가 외부로 유출되지 않는 실질적인 기밀 구조를 구비한다.
상기 압축 유닛(20)은, 외부의 공기를 흡입하여 압축하는 장치로서, 임펠러(21)와, 전방 커버(22)와, 후방 커버(23)를 구비한다.
상기 임펠러(21)는, 원심형 펌프의 주요 구성으로 곡면을 지닌 날개를 복수 개 구비한 바퀴로서, 고속 회전이 가능하도록 장착되어 있다.
상기 전방 커버(22)는, 상기 임펠러(21)의 전방에 배치되는 금속 부재로서, 후술할 회전축(31)의 전단부를 커버할 수 있도록 마련된다.
상기 후방 커버(23)는, 상기 임펠러(21)의 후방에 배치되는 금속 부재로서, 볼트나 스크류에 의하여 상기 하우징(10)과 결합된다. 본 실시예에서 상기 후방 커버(23)는 상기 외부 하우징(11)과 결합되어 있다.
상기 후방 커버(23)는, 상기 임펠러(21)를 거친 공기가 와선형으로 흐를 수 있도록 형성된 유로를 구비한 스크롤(scroll) 케이싱 형태로 마련된다.
상기 임펠러(21)는 상기 압축 기체 흡입구(24)를 통하여 유입된 공기를 압축하며, 상기 임펠러(21)에 의하여 압축된 공기는 도 1에 도시된 바와 같이 압축 기체 배출구(25)를 통하여 외부로 배출된다.
상기 압축 기체 흡입구(24)로 흡입된 공기는, 상기 압축 기체 흡입구(24)로부터 상기 압축 기체 배출구(25)까지 연결되어 있는 압축 기체 유로(26)를 따라 이동하면서 압축된다.
*상기 모터(30)는, 회전력을 발생시키는 전기 모터로서, 상기 임펠러(21)에 고속 회전력을 공급하기 위한 장치이다. 이 모터(30)는 회전축(31)과 스테이터(32)와 로터(33)와 베어링(34)을 포함한다.
상기 회전축(31)은, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 연장된 막대 부재로서, 상기 임펠러(21)를 회전시키기 위하여 전단부가 상기 임펠러(21)와 상대 회전 불가능하게 결합되어 있다.
상기 회전축(31)의 후단부에는, 후술할 스러스트 베어링(35)이 결합될 수 있는 스러스트 베어링 러너(부재 번호 미표시)가 마련되어 있다.
상기 스테이터(32)는, 계자 코일(field coil)이 감겨지는 고정자(stator)로서, 상기 모터 수용 공간(13)에 고정된 상태로 장착된다.
상기 로터(33)는, 영구 자석을 포함하는 회전자(rotor)로서, 상기 회전축(31)의 중간부에 결합되어 있다.
상기 저널 베어링(34)은, 고속 회전에 의하여 발생되는 마찰력을 감소시키기 위하여, 상기 회전축(31)을 회전 가능하게 지지하는 저널 포일 공기 베어링 (Journal foil air bearing)이다.
상기 저널 베어링(34)은, 상기 회전축(31)의 반경 방향 하중을 지지하며, 상기 회전축(31)의 전단부와 후단부에 각각 마련되어 있다.
상기 회전축(31)의 후단부에는 한 쌍의 스러스트 베어링(35)이 장착되어 있다. 본 실시예에서 상기 스러스트 베어링(35)은 스러스트 포일 공기 베어링 (Thrust foil air bearing)이 사용되고 있다.
상기 스러스트 베어링(35)은, 상기 회전축(31)의 축 방향 하중을 지지하기 위한 베어링으로서, 본 실시예에서 상기 스러스트 베어링(35)은, 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍이 마련되어 상기 스러스트 베어링 러너(부재 번호 미표시)의 양면에 각각 배치되어 있다.
상기 스테이터(32)와 상기 로터(33) 사이, 상기 회전축(31)과 상기 스테이터(32)의 사이, 상기 회전축(31)과 상기 저널 베어링(34)의 사이, 상기 스러스트 베어링(35)와 상기 회전축(31)의 스러스트 베어링 러너(부재 번호 미표시)사이, 각각에는 미리 정한 간격이 존재한다.
상기 공냉 유닛(40)은, 상기 내부 하우징(12) 및 모터(30)를 냉각용 기체를 사용하여 냉각하기 위한 장치로서, 냉각 기로(41)와 냉각팬(42)을 구비한다. 여기서, 상기 냉각용 기체로는 공기 또는 불활성 기체가 사용된다.
상기 냉각 기로(41)는, 상기 냉각용 기체를 수용하는 통로로서, 내부에 수용된 상기 냉각용 기체 흐름(G)이 계속적으로 순환되도록 형성되어 있다.
상기 냉각 기로(41)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 모터 수용 공간(13)의 전체 공간을 계속 순환하도록 마련되어 있다.
상기 냉각 기로(41)는, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 대칭 내지 축 대칭으로 배열되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 상기 냉각 기로(41)는, 상기 압축 기체 유로(26)와 공간적으로 분리되어 있다. 따라서, 상기 압축 기체 유로(26)의 내부에 있는 압축 기체가, 압축되는 과정에서 상기 압축 기체 유로(26)로부터 누설되어 상기 냉각 기로(41)로 침투할 수 없는 구조이다.
상기 냉각팬(42)은, 상기 냉각 기로(41)의 내부에 수용된 냉각용 기체를 강제 순환 유동시키기 위한 냉각팬(cooling fan)으로서, 상기 모터 수용 공간(13)의 후단부에 장착되어 있다.
본 실시예에서 상기 냉각팬(42)은, 상기 회전축(31)의 후단부에 상대 회전 불가능하게 결합되어 있으므로, 상기 회전축(31)의 회전력에 의하여 함께 회전한다.
상기 비접촉식 방폭 유닛(50)은, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내부 하우징(12)의 내부 공간에서 발생한 화염(g1)이 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 마련된 장치이다.
본 실시예에서 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)은, 도 4에 도시된 바와 같이 미리 정한 값 이하의 폭(d)과 미리 정한 값 이상의 길이(L)를 가지는 틈새 내지 통로의 형태로 마련된다.
상기 비접촉식 방폭 유닛(50)은, 상기 회전축(31)의 회전 운동을 간섭하지 않도록, 축 대칭 내지 회전 대칭의 형상을 가지도록 마련된다.
본 실시예에서 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)은, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 회전축(31)의 일단부 외주면에 형성된 제 1면(311)과 상기 내부 하우징(12)에 형성된 제 2면(123)이 서로 협력하여 형성하는 고깔형 공간부로 마련되어 있다.
상기 회전축(31)의 제 1면(311)과 상기 내부 하우징(12)의 제 2면(123)은, 미리 정한 간격(d)만큼 서로 이격되어 있으므로, 상기 회전축(31)이 회전하더라도 항상 상기 제 1면(311)과 제 2면(123)은 "비접촉" 상태를 유지한다.
본 실시예에서 상기 회전축(31)의 제 1면(311)은, 상기 회전축(31)의 전단부에 위치하며, 상기 임펠러(21)를 향하여 갈수록 반경이 점점 작아지는 테이퍼형 곡면이다. 그리고 상기 내부 하우징(12)의 제 2면(123)은, 상기 제 1면(311)과 대응하는 형상의 테이퍼형 곡면이다.
따라서, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)의 고깔형 공간부는, 상기 임펠러(21)와 미리 정한 거리 이내에 위치되며, 상기 임펠러(21)를 향하여 갈수록 반경이 점점 작아지는 방향으로 배치되어 있다.
상기 비접촉식 방폭 유닛(50)의 일단부는, 상기 저널 베어링(34) 중 상기 모터 수용 공간(13)의 전단부에 배치된 저널 베어링(34)이 장착된 베어링 장착부(122)에 연통되어 있고, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)의 타단부는 상기 압축 기체 유로(26)의 하류와 연통되어 있다. 여기서 상기 압축 기체 유로(26)의 하류는 압축 기체 흐름(F)이 상기 임펠러(21)로 진입하기 직전 부근의 위치이다.
따라서, 본 실시예에서 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)은, 상기 내부 하우징(12)의 내부 공간과 상기 압축 기체 유로(26)를 서로 연통시키고 있다.
상기 전기 변환 장치(60)는, 상기 모터(30)를 제어하기 위하여 전기를 변환하는 장치로서, 직류(DC) 성분을 교류(AC) 성분으로 바꾸거나 반대로 교류(AC) 성분을 직류(DC)로 변환하여 상기 모터(30)에 공급하는 장치이다.
본 실시예에서 상기 전기 변환 장치(60)는 직류(DC) 성분을 교류(AC) 성분으로 바꾸는 인버터(inverter)를 포함하고 있다. 여기서, 상기 인버터는 파워 인버터(power inverter)로도 불리며, 적절한 변환 방법이나 스위칭 소자, 제어 회로를 통해 원하는 전압과 주파수 출력값을 얻는다.
상기 전기 변환 장치(60)는, 각종 발열 부품을 내부에 수용할 수 있는 금속 재질의 케이스(61)를 포함한다.
상기 케이스(61)는, 내부의 각종 발열 부품이 소손되어 화염이 발생하더라도, 그 화염이 외부로 유출되지 않도록 기밀 가능한 구조를 가진다.
본 실시예에서 상기 케이스(61)는, 상기 외부 하우징(11)의 하단부에 배치되며, 상기 하우징(10)과 열교환할 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 상기 외부 하우징(11)의 외주면에 접촉된 상태를 유지하고 있다.
본 실시예에서는 상기 케이스(61)는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 외부 하우징(11)을 거쳐서 상기 냉각핀(121)의 말단부와 열교환할 수 있는 위치에 배치되어 있다.
상기 케이스(61)의 내부 상단에는 스위칭 모듈(62)이 배치되어 있고, 상기 케이스(61)의 내부 하단에는 제어기(63)가 배치되어 있다.
상기 스위칭 모듈(62)은, 상기 전기 변환 장치(60)의 주요 발열 부품으로서, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated/Isolated Gate bi-polar Transistor)를 포함하고 있다.
상기 제어기(63)는, 상기 모터(30)의 회전 속도를 조절하는 등 상기 모터(30)의 작동 전반을 제어하는 장치이다.
이하에서는, 상술한 구성의 터보 압축기(100)가 작동하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.
상기 모터(30)의 회전축(31)이 회전하면, 상기 임펠러(21)와 상기 냉각팬(42)이 회전하게 되고, 상기 압축 기체 흡입구(24)를 통하여 유입된 공기(F)는 상기 압축 유닛(20)의 압축 기체 유로(26)를 따라 흐르면서 압축되어 상기 압축 기체 배출구(25)를 통하여 외부로 배출된다. 이때, 상기 압축 기체 유로(26)는 상기 냉각 기로(41)와 공간적으로 분리되어 있으므로, 상기 압축 기체 유로(26)의 내부에서 흐르는 공기가 압축되는 과정에서 누설되어 상기 냉각 기로(41)로 침투할 수 없다. 즉 상기 압축 기체 유로(26)를 따라 흐르는 공기의 흐름(F)과 상기 냉각 기로(41)를 따라 흐르는 냉각용 기체 흐름(G)은 서로 혼합되지 않는다.
상기 냉각 기로(41)의 내부에 수용된 냉각용 기체(G)는, 상기 냉각팬(42)에 의하여 강제 순환됨으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 스테이터(32)의 계자 코일과, 상기 회전축(31)과, 상기 로터(33)와, 상기 저널 베어링(34), 스러스트 베어링(35)을 거쳐 지나가게 된다.
이때, 상기 모터 수용 공간(13)의 외곽을 흐르는 냉각용 기체(G)는, 상기 외부 하우징(11)과 상기 내부 하우징(12)의 사이로 흐르는 압축 기체 흐름(F)에 의하여 신속히 냉각된다. 특히 상기 냉각핀(121)에 의하여, 상기 모터 수용 공간(13)의 외곽을 흐르는 냉각용 기체(G)와 상기 압축 기체 흐름(F) 간의 열교환 효율이 매우 높아진다.
한편, 상기 터보 압축기(100)가 작동하는 중에, 상기 내부 하우징(12)의 내부에 존재하는 모터 스테이터(32)의 소손 또는 베어링(34, 35)의 마찰 등에 의한 발생하는 화염에 의하여 내부 폭발이 발생하게 되면, 그로 인한 화염 흐름(g1)이 발생되는데, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 화염 흐름(g1)은 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)의 일단부로 유입된 후 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)을 통과하여 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)의 타단부로 배출되게 된다.
이때, 상기 내부 하우징(12)의 내부 공간에서 발생한 화염(g1)이 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)을 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출되기 때문에, 상기 압축 기체 흐름(F)에 상기 화염 흐름(g1)이 합류되더라도, 상기 압축 기체(F)가 폭발하는 사고는 발생하지 않는다.
상술한 구성의 터보 압축기(100)는, 기체를 압축하여 외부로 공급할 수 있는 터보 압축기로서, 상기 기체가 흡입되는 압축 기체 흡입구(24); 상기 압축 기체 흡입구(24)를 통하여 유입된 기체를 압축하는 임펠러(21); 상기 임펠러(21)에 의하여 압축된 상기 기체가 외부로 배출되는 압축 기체 배출구(25); 상기 압축 기체 흡입구(24)로부터 상기 압축 기체 배출구(25)까지 연결되어 있는 압축 기체 유로(26)를 구비하는 압축 유닛(20); 상기 임펠러(21)를 회전시키기 위하여, 일단부가 상기 임펠러(21)와 결합되어 있는 회전축(31)을 구비하는 모터(30); 상기 모터(30)를 수용하는 모터 수용 공간(13)을 구비한 하우징(10); 상기 모터 수용 공간(13)을 지나가도록 마련되며, 내부에 수용된 냉각용 기체(G)가 계속적 순환이 가능하도록 형성되어 있는 냉각 기로(41); 상기 회전축(31)의 반경 방향 하중 또는 축 방향 하중을 지지하는 베어링으로서, 적어도 한 개 이상이 마련되어 공기 베어링(34, 35); 상기 하우징(10)의 내부 공간에서 발생한 화염이 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 마련된 통로로서, 미리 정한 값 이하의 폭(d)과 미리 정한 값 이상의 길이(L)를 가지는 비접촉식 방폭 유닛(50);을 포함하며, 상기 압축 기체 유로(26)는 상기 냉각 기로(41)와 공간적으로 분리됨으로써, 상기 압축 기체 유로(26)의 내부에 있는 기체가 상기 냉각 기로(41)로 침투할 수 없으므로, 상기 공기 베어링(34, 35)에 의하여 사용 수명이 증가하고 진동 소음이 감소하는 동시에, 상기 내부 하우징(12)의 내부에 존재하는 모터 스테이터(32)의 소손 또는 베어링(34, 35)의 마찰 등에 의한 발생하는 화염에 의하여 내부 폭발이 발생하더라도, 그로 인한 화염 흐름(g1)이 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)을 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출되므로, 상기 압축 기체(F)가 폭발하는 사고를 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고 상기 터보 압축기(100)는, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이, 상기 하우징(10)의 내부 공간(13)과 상기 압축 기체 유로(26)를 서로 연통시키고 있으므로, 상기 압축 기체 유로(26)를 유동하는 압축 기체 흐름(F)에 의하여 발생되는 부압에 의하여 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)을 통과하는 화염 흐름(g1)이 가속되는 장점이 있다.
또한 상기 터보 압축기(100)는, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이, 상기 회전축(31)의 일단부 외주면에 형성된 제 1면(311)과 상기 하우징(10)에 형성된 제 2면(123)이 서로 협력하여 형성하는 고깔형 공간부(50)이며, 상기 고깔형 공간부(50)는, 상기 임펠러(21)와 미리 정한 거리 이내에 위치되며, 상기 임펠러(21)를 향하여 갈수록 반경이 점점 작아지는 방향으로 배치되어 있으므로, 일반적으로 상기 회전축(31)의 전단부가 테이퍼 형상을 가지는 점을 고려할 때, 상기 내부 하우징(12)의 다른 부분을 기계 가공하는 경우에 비하여, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)을 형성하기 위한 기계 가공을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
그리고 상기 터보 압축기(100)는, 상기 냉각 기로(41)의 내부에 수용된 냉각용 기체(G)를 강제 유동시키기 위한 냉각팬(42)을 포함하므로, 상기 냉각 기로(41)의 내부에 수용된 냉각용 기체(G)를 강제 순환시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 터보 압축기(100)는, 상기 냉각팬(42)이 상기 회전축(31)의 후단부에 배치되며, 상기 회전축(31)의 회전력에 의하여 회전하므로, 상기 냉각팬(42)을 회전시키기 위한 별도의 모터가 필요가 없다는 장점이 있다.
그리고 상기 터보 압축기(100)는, 상기 압축 기체 유로(26)와 상기 냉각 기로(41) 사이에는, 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉각핀(121)이 마련되어 있으므로, 냉각용 기체(G)와 압축 기체(F)간의 열교환 효율이 증가하는 장점이 있다.
또한 상기 터보 압축기(100)는, 상기 모터(30)를 제어하기 위한 전기 변환 장치(60)를 포함하며, 상기 전기 변환 장치(60)는 내부의 발열 부품을 기밀 가능하게 수용할 수 있는 금속 재질의 케이스(61)를 포함하며, 상기 케이스(61)는 상기 하우징(10)과 열교환할 수 있도록 접촉 상태를 유지하고 있으므로, 상기 케이스(61)의 내부에서 소손이나 폭발이 발생하더라도 화염이 외부로 누출되지 않으며, 동시에 상기 케이스(61) 내부의 발열 부품이 신속히 냉각될 수 있는 장점이 있다.
그리고 상기 터보 압축기(100)는, 상기 압축 기체 유로(26)와 상기 냉각 기로(41) 사이에는, 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉각핀(121)이 마련되어 있으며, 상기 케이스(61)는 상기 냉각핀(121)과 열교환할 수 있는 위치에 배치되어 있으므로, 상기 냉각핀(121)의 사이 사이를 유동하는 압축 기체 흐름(F)에 의하여 상기 전기 변환 장치(60)가 더욱 신속히 냉각될 수 있는 장점이 있다.
본 실시예에서는, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이 도 4에 도시된 바와 같이 "직선적"으로 형성되어 있으나, 그러한 형상 대신에 상기 하우징(10)의 내부 공간에서 발생한 화염 흐름(g1)이 통과하는 거리를 실질적으로 증가시킬 수 있도록, 도 5에 도시된 계단 형태의 비접촉식 방폭 유닛(50a), 도 6에 도시된 파동 형태의 비접촉식 방폭 유닛(50b)과 같은 것 중의 하나와 같은 형상을 가질 수 있음은 물론이다. 여기서, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)은, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50a, 50b)과 같은 형상 이외에도, 화염 흐름(g1)이 통과하는 거리를 실질적으로 증가시킬 수 있고, 상기 회전축(31)이 회전하더라도 항상 상기 제 1면(311)과 제 2면(123)이 "비접촉" 상태를 유지할 수 있다면, 어떠한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 회전축(31)의 일단부 외주면에 형성된 제 1면(311)과 상기 내부 하우징(12)에 형성된 제 2면(123)이 서로 협력하여 형성하는 고깔형 공간부로 마련되어 있으나, 그 대신에 상기 회전축(31)의 일단부 외주면에 형성된 제 1면(311)과 상기 하우징(10)에 형성된 제 2면(123)이 서로 협력하여 형성하는 원통형 공간부일 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이 상기 내부 하우징(12)의 내부 공간과 상기 압축 기체 유로(26)를 서로 연통시키고 있으나, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이 상기 내부 하우징(12)의 내부 공간과 상기 외부 하우징(11)의 외부를 서로 연통시킬 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이, 상기 모터 수용 공간(13)의 전단부에 배치된 저널 베어링(34)의 베어링 장착부(122)와 상기 압축 기체 유로(26)의 하류를 연통시키고 있으나, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이 상기 모터 수용 공간(13)의 임의의 지점과 상기 압축 기체 유로(26)의 임의의 지점을 서로 연통시킬 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 비접촉식 방폭 유닛(50)이, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1 중심축(C1)의 원주 방향을 따라 360도 전체에 걸쳐서 형성되는 고깔형 공간부로 형성되어 있으나, 상기 제1 중심축(C1)의 원주 방향을 따라 일부분은 공간부가 형성되고 일부분은 공간부가 형성되지 않는 방식으로, 교대로 내지 간헐적으로 공간부가 형성될 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 냉각팬(42)이 상기 회전축(31)의 후단부에 직접 결합되어 있으나, 별도의 전기 모터에 의하여 구동될 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 기밀을 위한 별도의 실링(sealing) 수단이 설명되어 있지 않지만, 다양한 종류의 실링 수단이 사용될 수도 있음은 물론이다.
이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

Claims (10)

  1. 기체를 압축하여 외부로 공급할 수 있는 터보 압축기로서,
    상기 기체가 흡입되는 압축 기체 흡입구; 상기 압축 기체 흡입구를 통하여 유입된 기체를 압축하는 임펠러; 상기 임펠러에 의하여 압축된 상기 기체가 외부로 배출되는 압축 기체 배출구; 상기 압축 기체 흡입구로부터 상기 압축 기체 배출구까지 연결되어 있는 압축 기체 유로를 구비하는 압축 유닛;
    상기 임펠러를 회전시키기 위하여, 일단부가 상기 임펠러와 결합되어 있는 회전축을 구비하는 모터;
    상기 모터를 수용하는 모터 수용 공간을 구비한 하우징;
    상기 모터 수용 공간을 지나가도록 마련되며, 내부에 수용된 냉각용 기체가 계속적 순환이 가능하도록 형성되어 있는 냉각 기로;
    상기 회전축의 반경 방향 하중 또는 축 방향 하중을 지지하는 베어링으로서, 적어도 한 개 이상이 마련되어 공기 베어링;
    상기 하우징의 내부 공간에서 발생한 화염이 통과하면서 냉각된 후 외부로 배출될 수 있도록 마련된 통로로서, 미리 정한 값 이하의 폭과 미리 정한 값 이상의 길이를 가지는 비접촉식 방폭 유닛;을 포함하며,
    상기 압축 기체 유로는 상기 냉각 기로와 공간적으로 분리됨으로써, 상기 압축 기체 유로의 내부에 있는 기체가 상기 냉각 기로로 침투할 수 없는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비접촉식 방폭 유닛은,
    상기 하우징의 내부 공간과 상기 압축 기체 유로를 서로 연통시키고 있는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 비접촉식 방폭 유닛은,
    상기 회전축의 일단부 외주면에 형성된 제 1면과 상기 하우징에 형성된 제 2면이 서로 협력하여 형성하는 원통형 공간부인 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 비접촉식 방폭 유닛은,
    상기 회전축의 일단부 외주면에 형성된 제 1면과 상기 하우징에 형성된 제 2면이 서로 협력하여 형성하는 고깔형 공간부이며,
    상기 고깔형 공간부는, 상기 임펠러와 미리 정한 거리 이내에 위치되며, 상기 임펠러를 향하여 갈수록 반경이 점점 작아지는 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비접촉식 방폭 유닛은,
    상기 하우징의 내부 공간에서 발생한 화염이 통과하는 거리를 증가시킬 수 있도록, 계단 형태, 파동 형태를 포함하는 군에서 선택된 하나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 기로의 내부에 수용된 냉각용 기체를 강제 유동시키기 위한 냉각팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 냉각팬은, 상기 회전축의 후단부에 배치되며, 상기 회전축의 회전력에 의하여 회전하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 압축 기체 유로와 상기 냉각 기로 사이에는, 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉각핀이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 모터를 제어하기 위한 전기 변환 장치를 포함하며,
    상기 전기 변환 장치는 내부의 발열 부품을 기밀 가능하게 수용할 수 있는 금속 재질의 케이스를 포함하며,
    상기 케이스는 상기 하우징과 열교환할 수 있도록 접촉 상태를 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 압축 기체 유로와 상기 냉각 기로 사이에는, 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 냉각핀이 마련되어 있으며,
    상기 케이스는 상기 냉각핀과 열교환할 수 있는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 압축기
PCT/KR2022/001090 2021-03-23 2022-01-21 방폭 기능을 구비하는 터보 압축기 WO2022203178A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280023281.5A CN117062986A (zh) 2021-03-23 2022-01-21 具有防爆功能的涡轮压缩机
US18/279,861 US12000409B2 (en) 2021-03-23 2022-01-21 Turbo compressor with explosion-proof function
JP2023554909A JP2024512378A (ja) 2021-03-23 2022-01-21 防爆機能を備えるターボ圧縮機

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0037627 2021-03-23
KR1020210037627A KR102512734B1 (ko) 2021-03-23 2021-03-23 방폭 기능을 구비하는 터보 압축기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022203178A1 true WO2022203178A1 (ko) 2022-09-29

Family

ID=83397585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/001090 WO2022203178A1 (ko) 2021-03-23 2022-01-21 방폭 기능을 구비하는 터보 압축기

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12000409B2 (ko)
JP (1) JP2024512378A (ko)
KR (1) KR102512734B1 (ko)
CN (1) CN117062986A (ko)
WO (1) WO2022203178A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116792328A (zh) * 2023-07-26 2023-09-22 烟台东德实业有限公司 一种内置水冷及风冷的单级高速离心空压机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07167098A (ja) * 1993-11-02 1995-07-04 Electrolux:Ab ターボファンユニット用電動モータ空冷装置
KR100572849B1 (ko) * 2004-10-18 2006-04-24 주식회사 뉴로스 간단한 구조로 효율적인 모터 냉각이 가능한 터보 블로워
KR101315910B1 (ko) * 2011-09-19 2013-10-10 주식회사 뉴로스 터보블로워 또는 터보압축기의 모터냉각구조
KR101988936B1 (ko) * 2018-10-30 2019-06-13 터보윈 주식회사 복합식 냉각구조를 갖는 연료전지용 터보 송풍기
US20190323509A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Belenos Clean Power Holding Ag Fluid compressor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101493161B1 (ko) 2013-07-12 2015-02-12 주식회사 동희산업 셀프 쿨링타입 공기압축기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07167098A (ja) * 1993-11-02 1995-07-04 Electrolux:Ab ターボファンユニット用電動モータ空冷装置
KR100572849B1 (ko) * 2004-10-18 2006-04-24 주식회사 뉴로스 간단한 구조로 효율적인 모터 냉각이 가능한 터보 블로워
KR101315910B1 (ko) * 2011-09-19 2013-10-10 주식회사 뉴로스 터보블로워 또는 터보압축기의 모터냉각구조
US20190323509A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Belenos Clean Power Holding Ag Fluid compressor
KR101988936B1 (ko) * 2018-10-30 2019-06-13 터보윈 주식회사 복합식 냉각구조를 갖는 연료전지용 터보 송풍기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116792328A (zh) * 2023-07-26 2023-09-22 烟台东德实业有限公司 一种内置水冷及风冷的单级高速离心空压机
CN116792328B (zh) * 2023-07-26 2023-12-22 烟台东德实业有限公司 一种内置水冷及风冷的单级高速离心空压机

Also Published As

Publication number Publication date
US20240151245A1 (en) 2024-05-09
CN117062986A (zh) 2023-11-14
KR20220132388A (ko) 2022-09-30
KR102512734B1 (ko) 2023-03-22
US12000409B2 (en) 2024-06-04
JP2024512378A (ja) 2024-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018097511A1 (ko) 인터쿨러를 구비한 터보 압축기
WO2018088778A1 (ko) 분리된 냉각 기로를 구비한 터보 압축기
WO2016195238A1 (ko) 직결 구동형 터보 블로워 냉각 구조
WO2017039108A1 (ko) 직결 구동형 듀얼 터보 블로워 냉각 구조
WO2018030657A1 (ko) 차량용 공기 압축기
WO2018143705A1 (ko) 팬 모터
WO2022203178A1 (ko) 방폭 기능을 구비하는 터보 압축기
WO2012148131A2 (en) Electric motor and electric vehicle having the same
WO2018131827A1 (en) Turbo compressor
WO2014061918A1 (ko) 터보기계 시스템
WO2022181997A1 (ko) 베어링 냉각 수로를 포함하는 터보 압축기
WO2016148442A1 (ko) 송풍 시스템
WO2020091357A1 (ko) 복합식 냉각구조를 갖는 연료전지용 터보 송풍기
WO2020027436A1 (ko) 전동기
RU2118714C1 (ru) Компрессор
WO2022211158A1 (ko) 차량용 공기 압축기
RU2150609C1 (ru) Центробежный компрессорный агрегат и электродвигатель
WO2023140459A1 (ko) 축전류 방지 및 제거 장치
WO2024090931A1 (ko) 모터의 전력 변환 장치를 냉각시킬 수 있는 터보 압축기
WO2024090928A1 (ko) 압축 기체 유로의 상류측에 모터가 배치된 터보 압축기
WO2009108006A2 (ko) 인버터형 스크롤 압축기
WO2022145752A1 (ko) 스러스트 포일 공기 베어링 및 그것을 포함하는 베어링 조립체
WO2022169110A1 (ko) 진공청소기
WO2023128176A1 (ko) 냉각 기로를 구비한 기체 사이클 히트 펌프
WO2020153682A1 (ko) 전동 압축기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22775882

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18279861

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023554909

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280023281.5

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22775882

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1