KR20140100111A

KR20140100111A - 압축 시스템

Info

Publication number: KR20140100111A
Application number: KR1020130012940A
Authority: KR
Inventors: 신봉근; 이진수; 조종재; 이승훈
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2014-08-14
Also published as: US9745986B2; CN103967811A; US20140219775A1

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 임펠러와, 상기 임펠러를 구동하는 기어열;과, 상기 기어열을 구동하는 메인 구동축과, 상기 임펠러를 수용하는 임펠러 수용부와 상기 기어열을 수용하는 기어열 수용부가 형성된 하우징를 포함하는 압축 시스템을 제공한다.

Description

압축 시스템{A compressing system}

본 발명은 압축 시스템에 관한 것이다.

공기, 가스, 스팀 등의 유체를 압축하는 압축기는 다양한 분야에서 사용되고 있고, 그 종류도 여러 종류가 있다.

일반적으로 압축기는 용적형과 터보형으로 구분할 수 있는데, 구체적으로는 왕복동 압축기, 로터리 스크류 압축기, 터보 압축기, 다이어프램 압축기, 로터리 슬라이딩 베인 압축기 등으로 분류할 수 있다.

그러한 압축기는 단독으로 사용될 수 있지만, 설계자의 필요에 따라 여러 개의 압축기가 배치되어 다단의 시스템을 구성할 수 있으며, 다단의 시스템을 구성할 경우 더 큰 압축비를 구현할 수 있다.

한편, 공개특허공보 1997-0021766호에서는 기어 박스와 스크롤들을 별개로 제조한 후, 기어 박스에는 기어열을 수용하고 스크롤에는 임펠러를 수용하는 터보 압축기 기술이 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 압축 시스템의 내부 구성의 레이아웃(layout)을 단순화시킬 수 있는 압축 시스템을 구현하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 임펠러;와, 상기 임펠러를 구동하는 기어열;과, 상기 기어열을 구동하는 메인 구동축;과, 상기 임펠러를 수용하는 임펠러 수용부와 상기 기어열을 수용하는 기어열 수용부가 형성된 하우징;를 포함하는 압축 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 임펠러는 적어도 2개가 직렬로 배치될 수 있다.

여기서, 상기 기어열은, 상기 메인 구동축에 연결된 불 기어와, 상기 불 기어에 치합하는 적어도 하나의 피니언 기어를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 피니언 기어는 상기 임펠러를 회전시키는 회전축에 연결될 수 있다.

여기서, 상기 하우징은, 상부 하우징과 상기 상부 하우징에 결합되는 하부 하우징을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징은 주물로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 임펠러가 복수개 설치되는 경우에, 상기 하우징에는 상기 임펠러 사이의 유체 이동을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 임펠러 수용부와 기어열 수용부가 각각 형성된 상부 하우징 및 하부 하우징을 준비하는 단계;와, 상기 하부 하우징의 임펠러 수용부에 임펠러를 설치하고, 상기 하부 하우징의 기어열 수용부에 기어열을 설치하는 단계;와, 상기 상부 하우징을 상기 하부 하우징에 결합하여 고정시키는 단계를 포함하는 압축 시스템의 제조 방법을 제공한다.

여기서, 상기 상부 하우징 및 상기 하부 하우징은 주조의 방법에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 압축 시스템은, 내부 구성의 레이아웃을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템의 개략적인 외형 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템의 내부 구조를 보기 위해, 상부 하우징을 제거하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 압축 시스템의 내부의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템의 상부 하우징의 내부를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 압축 시스템의 제3 압축부 부분을 확대하여 도시한 개략적인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템의 개략적인 외형 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템의 내부 구조를 보기 위해, 상부 하우징을 제거하여 도시한 개략적인 사시도이다. 또한, 도 3은 도 2에 도시된 압축 시스템 내부의 개략적인 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템의 상부 하우징의 내부를 도시한 평면도이다. 또한 도 5는 도 2에 도시된 압축 시스템의 제3 압축부 부분을 확대하여 도시한 개략적인 도면이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 압축 시스템(100)은, 임펠러(110), 기어열(120), 메인 구동축(130), 하우징(140), 받침대(150)를 포함한다.

임펠러(110)는, 제1 임펠러(111), 제2 임펠러(112), 제3 임펠러(113), 제4 임펠러(114), 제5 임펠러(115), 제6 임펠러(116), 제7 임펠러(117), 제8 임펠러(118)가 하우징(140) 내에 배치되어, 다단 압축을 수행한다.

여기서, 제1 임펠러(111)와 제2 임펠러(112)는 서로 직렬로 배치되어 제1 압축부(S1)를 구성하고, 제3 임펠러(113)와 제4 임펠러(114)는 서로 직렬로 배치되어 제2 압축부(S2)를 구성하고, 제5 임펠러(115)와 제6 임펠러(116)는 서로 직렬로 배치되어 제3 압축부(S3)를 구성하고, 제7 임펠러(117)와 제8 임펠러(118)는 서로 직렬로 배치되어 제4 압축부(S4)를 구성한다.

여기서, 제1 압축부(S1), 제2 압축부(S2), 제3 압축부(S3), 제4 압축부(S4)는 그 순서대로 압축 압력이 증가한다. 즉, 제1 압축부(S1)는 제일 저압단이고, 제4 압축부(S4)는 제일 고압단이다. 즉, 제1 압축부(S1)에서 배출된 압축 가스는 제2 압축부(S2)로 이동하고, 제2 압축부(S2)에서 배출된 압축 가스는 제3 압축부(S3)로 이동하고, 제3 압축부(S3)에서 배출된 압축 가스는 제4 압축부(S4)로 이동함으로써 다단 압축이 수행된다. 이를 위해, 제1 압축부(S1)의 출구와 제2 압축부(S2)의 입구가 서로 연통되도록 하우징(140) 외부로 제1 연통관(미도시)이 설치되며, 제2 압축부(S2)의 출구와 제3 압축부(S3)의 입구가 서로 연통되도록 하우징(140) 외부로 제2 연통관(미도시)이 설치되며, 제3 압축부(S3)의 출구와 제4 압축부(S4)의 입구가 서로 연통되도록 하우징(140) 외부로 제3 연통관(미도시)이 설치되어 있다.

본 실시예의 임펠러(110)로는, 제1 임펠러(111), 제2 임펠러(112), 제3 임펠러(113), 제4 임펠러(114), 제5 임펠러(115), 제6 임펠러(116), 제7 임펠러(117), 제8 임펠러(118)의 8개의 임펠러가 설치되고, 그 8개의 임펠러가 한 쌍씩 짝을 이루어 제1 압축부(S1), 제2 압축부(S2), 제3 압축부(S3), 제4 압축부(S4)의 4개의 압축부를 이루나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 압축 시스템(100)에 설치되는 임펠러의 개수와 압축부의 개수에는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 압축 시스템(100)에 설치되는 임펠러의 개수로 12개가 될 수 있고, 그 12개의 임펠러가 3개씩 묶여 4개의 압축부를 이룰 수도 있다.

임펠러(110)의 종류로는 원심형 임펠러가 사용되는데, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 임펠러(110)는, 베이스 플레이트(110a), 베이스 플레이트(110a)에 설치되는 복수개의 블레이드(110b), 베이스 플레이트(110a)에 연결된 회전축(110c)을 구비하고 있다.

회전축(110c)은 후술하는 피니언 기어(122)에 연결되어 동력을 전달받는데, 하우징(140)에는 제1 베어링(161)으로 지지되게 된다. 본 실시예의 경우, 두 개의 회전축(110c)이 사용되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 좌측의 회전축(110c)은 제1 임펠러(111), 제2 임펠러(112), 제3 임펠러(113), 제4 임펠러(114)에 설치되고, 우측의 회전축(110c)은 제5 임펠러(115), 제6 임펠러(116), 제7 임펠러(117), 제8 임펠러(118)에 설치된다.

본 실시예에 따른 임펠러(110)는 원심형 임펠러가 사용되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 적용되는 임펠러의 종류는 원심형에 한정하지 않고, 축류형, 사류형 등의 다른 종류의 임펠러가 적용될 수도 있다.

한편, 기어열(120)은, 불(bull) 기어(121)와, 불 기어(121)에 치합하는 2개의 피니언 기어(122)를 포함한다.

불 기어(121)는 메인 구동축(130)으로부터 동력을 전달받아 피니언 기어(122)로 동력을 전달한다.

피니언 기어(122)는 불 기어(121)로부터 동력을 전달받아 임펠러(110)를 구동하는 각 회전축(110c)으로 동력을 전달한다.

본 실시예에 따른 기어열(120)은 1개의 불 기어(121)와 2개의 피니언 기어(122)를 포함하여 구성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 기어열(120)의 구성은 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 기어열은, 2개의 불기어와 4개의 피니언 기어를 포함하도록 구성할 수도 있다.

메인 구동축(130)은 기어열(120)을 구동하는 기능을 수행하는데, 동력을 생성하는 모터(미도시)의 축이나 감속기(미도시)의 축에 연결되어, 외부의 동력을 불 기어(121)로 전달하게 된다.

메인 구동축(130)은 불 기어(121)의 중앙에 위치한 설치 구멍에 끼워져 연결되며, 메인 구동축(130)은 하우징(140)에 제2 베어링(162)으로 지지된다.

한편, 하우징(140)은 상부 하우징(141)과 하부 하우징(142)을 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(141)에는 임펠러 수용부(141a), 기어열 수용부(141b), 유체 이동 통로(141c)가 일체로 형성되어 있고, 하부 하우징(142)에도 임펠러 수용부(142a), 기어열 수용부(142b), 유체 이동 통로(142c)가 일체로 형성되어 있다.

임펠러 수용부(141a)(142a)는 서로 맞대어져 형성되는 공간이 임펠러(110)를 수용하는 공간이 되고, 기어열 수용부(141b)(142b)는 서로 맞대어져 형성되는 공간이 기어열(120)을 수용하는 공간이 된다.

또한, 유체 이동 통로(141c)(142c)는 서로 맞대어져 형성되는 공간이 임펠러(110) 사이의 유체 이동을 수행하는 통로가 된다. 즉, 유체 이동 통로(141c)(142c)가 형성하는 통로는, 제1 임펠러(111)에서 제2 임펠러(112)로 유체가 이동하는 통로, 제3 임펠러(113)에서 제4 임펠러(114)로 유체가 이동하는 통로, 제5 임펠러(115)에서 제6 임펠러(116)로 유체가 이동하는 통로, 제7 임펠러(117)에서 제8 임펠러(118)로 유체가 이동하는 통로가 된다.

한편, 상부 하우징(141)과 하부 하우징(142)은 각각 하나의 주물로 이루어져 있다. 즉, 상부 하우징(141)과 하부 하우징(142)은 주조의 방식으로 제조된다.

상부 하우징(141)의 제조 공정에서는, 상부 하우징(141)을 주물로 형성하면서, 임펠러 수용부(141a), 기어열 수용부(141b), 유체 이동 통로(141c)도 한번에 일체로 형성된다. 하부 하우징(142)도 상부 하우징(141)과 마찬가지의 방법으로 형성되는데, 하부 하우징(142)의 임펠러 수용부(142a), 기어열 수용부(142b), 유체 이동 통로(142c)의 형상은, 상부 하우징(141)의 임펠러 수용부(141a), 기어열 수용부(141b), 유체 이동 통로(141c)의 형상과 각각 대칭되는 형상으로 형성된다.

구체적으로, 상부 하우징(141)의 제조 공정에서는, 하나의 상부 하우징(141)의 주형으로 임펠러 수용부(141a), 기어열 수용부(141b), 유체 이동 통로(141c)가 한꺼번에 일체로 형성되고, 하부 하우징(142)의 제조 공정에서도, 하나의 하부 하우징(142)의 주형으로 임펠러 수용부(142a), 기어열 수용부(142b), 유체 이동 통로(142c)가 한꺼번에 일체로 형성된다.

본 실시예에 따르면 상부 하우징(141)의 제조 공정에서는, 하나의 상부 하우징(141)의 주형으로 임펠러 수용부(141a), 기어열 수용부(141b), 유체 이동 통로(141c)가 한꺼번에 형성되고, 하부 하우징(142)의 제조 공정에서도, 하나의 하부 하우징(142)의 주형으로 임펠러 수용부(142a), 기어열 수용부(142b), 유체 이동 통로(142c)가 한꺼번에 형성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 임펠러 수용부(141a)(142a), 기어열 수용부(141b)(142b), 유체 이동 통로(141c)(142c) 중 적어도 하나는 주조 공정 후에 별도의 절삭 공정으로 형성될 수도 있다.

본 실시예의 하우징(140)에는 임펠러 수용부(141a)(142a), 기어열 수용부(141b)(142b), 유체 이동 통로(141c)(142c)가 주조의 공정으로 일체로 형성되기 때문에, 종래의 압축기 시스템에 사용되던 별개의 케이싱 부품 및 쉬라우드(shroud) 부품, 기어 박스(gear box) 부품이 필요 없게 된다. 또한, 본 실시예의 하우징(140)은 유체 이동 통로(141c)(142c)를 포함하고 있기 때문에, 하우징(140)의 외부에 설치되는 유체 이동 관의 수도 크게 줄일 수 있게 된다.

한편, 받침대(150)는 하부 하우징(142)의 하부에 설치되어 하부 하우징(142)을 지지하는 기능을 수행한다. 받침대(150)는 하부 하우징(142)과 별개로 제조된 후, 용접 등의 방법으로 하부 하우징(142)에 고정된다.

본 실시예에 따르면 받침대(150)는 하부 하우징(142)과 별개로 제조된 후, 용접 등의 방법으로 하부 하우징(142)에 고정되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 받침대(150)는, 하부 하우징(142)의 제조 시 하부 하우징(142)과 일체의 주물로 제작될 수도 있다. 그 경우 하부 하우징(142)의 주형에는 받침대(150)의 주형도 함께 포함되게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템(100)의 제조 방법에 관해 설명한다.

먼저, 제조자는 각각 임펠러 수용부(141a)(142a), 기어열 수용부(141b)(142b), 유체 이동 통로(141c)(142c)가 형성된 상부 하우징(141)과 하부 하우징(142)을 주조의 공정으로 제조한다. 아울러, 제조자는 압축 시스템(100)에 설치될 임펠러(110)와 기어열(120)의 부품들도 준비한다.

이어, 제조자는 하부 하우징(142)의 임펠러 수용부(142a)에 준비된 임펠러(110)를 배치하고, 기어열 수용부(142b)에 기어열(120)을 배치하여 도 2에 도시된 모습이 되게 한다.

그 다음, 제조자는 상부 하우징(141)을 하부 하우징(142)에 결합시키고 고정시킨다. 이 때 상부 하우징(141)과 하부 하우징(142) 사이에 시일 링(미도시) 등의 시일 수단을 배치시켜 시일을 수행한다. 여기서, 상부 하우징(141)과 하부 하우징(142)의 고정 수단으로는 볼트 등을 이용한 나사결합이 될 수 있고, 용접 등의 방법을 이용할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 관한 압축 시스템(100)의 작동 모습에 관해 설명한다.

사용자가 압축 시스템(100)을 구동하기 시작하면, 메인 구동축(130)이 회전하게 된다. 메인 구동축(130)이 회전하면 불 기어(121)가 회전하고, 불 기어(121)에 치합된 피니언 기어(122)도 회전하게 된다.

피니언 기어(122)가 회전하게 되면, 회전축(110c)이 회전하게 되고, 임펠러(110)도 회전하여 압축 작용이 수행된다.

압축 시스템(110)의 유입구(미도시)로 유입된 유체는, 제1 압축부(S1), 제2 압축부(S2), 제3 압축부(S3), 제4 압축부(S4)를 순서대로 경유하면서 다단으로 압축되고, 제4 압축부(S4)를 거친 유체는 최종적으로 압축 시스템(110)의 배출구(미도시)를 통하여 배출되게 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 따르면, 압축 시스템(100)의 상부 하우징(141)과 하부 하우징(142)에는 각각 임펠러 수용부(141a)(142a), 기어열 수용부(141b)(142b), 유체 이동 통로(141c)(142c)가 일체로 형성되기 때문에, 별개의 케이싱 부품, 쉬라우드 부품, 기어 박스 부품 등이 필요 없게 된다. 그렇게 되면, 압축 시스템 내부 공간의 레이아웃(layout)을 단순화시켜 제조 공수를 줄이고 부품 수를 줄여 제조 비용도 줄일 수 있다. 또한, 압축 시스템(100)의 설계 시 그 내부 공간을 효율적으로 배치할 수 있기 때문에 압축 시스템(100)의 부피를 줄이고, 조립 공정 시나 유지 보수를 위한 정비 시에 작업의 편의성도 향상시킬 수 있다. 아울러, 본 실시예의 압축 시스템(100)은 그 내부의 유체 이동 경로를 최적화하여 그 이동 거리를 최소화할 수 있으므로, 압축 효율도 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 실시예의 압축 시스템(100)의 경우에는, 복수개의 임펠러(110)가 텐덤 형식(tandem type)으로 배치되어 있는데, 본 실시예의 경우와 같이, 배치되는 임펠러(110)의 개수가 많고 그 배치가 텐덤 형식으로 배치된 경우에는 압축 시스템 내부 공간의 레이아웃을 단순화시켜 제조 공수를 줄이고 제조 비용도 줄이는 것이 더욱 중요하게 된다.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 압축 시스템을 제조하거나 이용하는 산업에 적용될 수 있다.

100: 압축 시스템 110: 임펠러
120: 기어열 130: 메인 구동축
140: 하우징 150: 받침대

Claims

적어도 하나의 임펠러;
상기 임펠러를 구동하는 기어열;
상기 기어열을 구동하는 메인 구동축; 및
상기 임펠러를 수용하는 임펠러 수용부와 상기 기어열을 수용하는 기어열 수용부가 형성된 하우징;를 포함하는 압축 시스템.
제1항에 있어서,
상기 임펠러는 적어도 2개가 직렬로 배치되는 압축 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기어열은, 상기 메인 구동축에 연결된 불 기어와, 상기 불 기어에 치합하는 적어도 하나의 피니언 기어를 포함하는 압축 시스템.
제3항에 있어서,
상기 피니언 기어는 상기 임펠러를 회전시키는 회전축에 연결된 압축 시스템.
제1항에 있어서,
상기 하우징은, 상부 하우징과 상기 상부 하우징에 결합되는 하부 하우징을 포함하는 압축 시스템.
제5항에 있어서,
상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징은 주물로 이루어진 압축 시스템.
제1항에 있어서,
상기 임펠러가 복수개 설치되는 경우에, 상기 하우징에는 상기 임펠러 사이의 유체 이동을 수행하는 유체 이동 통로가 형성된 압축 시스템.
임펠러 수용부와 기어열 수용부가 각각 형성된 상부 하우징 및 하부 하우징을 준비하는 단계;
상기 하부 하우징의 임펠러 수용부에 임펠러를 설치하고, 상기 하부 하우징의 기어열 수용부에 기어열을 설치하는 단계; 및
상기 상부 하우징을 상기 하부 하우징에 결합하여 고정시키는 단계를 포함하는 압축 시스템의 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 상부 하우징 및 상기 하부 하우징은 주조의 방법에 의해 형성되는 압축 시스템의 제조 방법.