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KR20120070103A - 하이브리드 방식의 원심압축기 - Google Patents

하이브리드 방식의 원심압축기 Download PDF

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KR20120070103A
KR20120070103A KR1020100131521A KR20100131521A KR20120070103A KR 20120070103 A KR20120070103 A KR 20120070103A KR 1020100131521 A KR1020100131521 A KR 1020100131521A KR 20100131521 A KR20100131521 A KR 20100131521A KR 20120070103 A KR20120070103 A KR 20120070103A
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shroud
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김형윤
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두산중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 케이싱(Casing)의 내부에 설치되는 축류압축기 스테이터(Axial Compressor Stator)의 후방에 쉬라우드 임펠러(Shroud Impeller)가 설치되는 하이브리드 방식의 원심압축기를 구성함에 있어서, 상기 케이싱이 조립되는 디퓨저에 상기 쉬라우드 임펠러의 전방 부분을 덮는 실링 커버(Sealing Cover)를 체결 설치하고, 상기 케이싱의 내부에 설치되는 쉬라우드 임펠러의 전방 외주 선단부에 래비린스 실(Labyrinth Seal)을 형성하며, 상기 래비린스 실과 상기 실링 커버의 내주면과의 사이에 실링부재를 설치한 것이다.

Description

하이브리드 방식의 원심압축기 {Hybrid type centrifugal compressor}
본 발명은 축류압축기와 원심압축기가 결합된 하이브리드 방식의 가스터빈용 원심압축기에 관한 것으로, 더 자세하게는 쉬라우드 임펠러 회전에 따른 유동을 안정화할 수 있도록 하고, 쉬라우드 임펠러의 출구에서 누설되는 공기량을 최소화하여 압축기 성능을 향상시킬 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
일반적으로 원심압축기(centrifugal compressor)는 고속 회전하는 임펠러의 원심력에 의해 속도에너지를 압력에너지로 변환시켜 압축시켜 주는 것이며, 축류압축기(axial compressor)는 임펠러를 통과하는 유선(流線)이 거의 축의 동심의 원통면 위에 있는 압축기이다.
상기 원심압축기는 주로 다양한 냉동 공조설비에 사용되고, 축류압축기는 효율이 높으므로 제트 기관이나 육상용선박용의 가스 터빈 등 대출력의 압축기로 주로 쓰이게 되는 바, 본 발명은 축류압축기의 후방에 원심압축기를 결합한 하이브리드 방식의 원심압축기에 관계하는 것이다.
한편 일반적인 원심압축기는 유체에 힘을 전달해주는 임펠러와; 임펠러로부터 전달받은 힘으로 인해 상승된 전압 성분 중 동압 성분이 낮아지는 대신 정압을 상승시키는 디퓨저와; 디퓨저를 통과한 유동을 한 곳으로 모아서 다음 단계로 전달해주는 스크롤이나 콜렉터(collector);를 포함하여 구성된다.
본 발명이 관계하는 축류압축기와 원심압축기가 결합된 형태의 하이브리드 방식의 원심압축기는 케이싱(Casing)의 내부에 설치되는 축류압축기 스테이터(Stator)의 후방에 원심압축기 쉬라우드 임펠러(Shroud Impeller)가 설치되는 형태를 갖는다.
그런데 종래에 있어서 상기 하이브리드 방식의 원심압축기에서는 쉬라우드 임펠러가 회전함에 따라 발생되는 주변의 유동의 불안정성 때문에 전체 케이싱 안의 유동이 회전하는 성분을 가지게 되므로 축류압축기 스테이터를 통과하는 유동이 쉬라우드 임펠러로 유입될 때 불완전 상태로 유동이 유입되어 쉬라우드 임펠러의 성능이 저하되는 문제가 있었고, 아울러 쉬라우드 임펠러의 출구를 통해 나오는 유동 중의 일부가 쉬라우드 임펠러의 입구로 들어옴에 따라 쉬라우드 임펠러의 입구 유동이 불안정하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 케이싱(Casing)의 내부에 설치되는 축류압축기 스테이터(Stator)의 후방에 원심압축기 쉬라우드 임펠러(Shroud Impeller)가 설치되는 하이브리드 방식의 원심압축기에 있어서 쉬라우드 임펠러의 회전에 따른 유동을 안정화시킬 수 있도록 함은 물론 쉬라우드 임펠러의 출구에서 누설되는 공기량을 최소화하여 압축기 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 하이브리드 방식의 원심압축기를 제공하는 데에 있는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 케이싱(Casing)의 내부에 설치되는 축류압축기 스테이터(Axial Compressor Stator)의 후방에 쉬라우드 임펠러(Shroud Impeller)가 설치되는 하이브리드 방식의 원심압축기를 구성함에 있어서, 상기 케이싱이 조립되는 디퓨저에 상기 쉬라우드 임펠러의 전방 부분을 덮는 실링 커버(Sealing Cover)를 체결 설치하고, 상기 케이싱의 내부에 설치되는 쉬라우드 임펠러의 전방 외주 선단부에 래비린스 실(Labyrinth Seal)을 형성하며, 상기 래비린스 실과 상기 실링 커버의 내주면과의 사이에 실링부재를 설치한 것이다.
본 발명의 하이브리드 방식의 원심압축기에 있어서 실링 커버는 외측에 볼트를 통해 디퓨저에 체결되는 체결부가 마련되고, 내측에 실링부재가 지지되는 실링부재 지지부가 마련된 형태로 구성할 수 있다.
본 발명에 의하면 쉬라우드 임펠러의 출구로부터 나온 유동이 쉬라우드 임펠러의 입구로 유입되는 것을 최소화할 수 있게 되고, 쉬라우드 임펠러로 인해 발생되는 유동도 실링 커버와 쉬라우드 임펠러와의 사이의 공간 안에서만 영향을 미치므로 케이싱 전체에 회전성분을 갖는 유동을 발생시키지 않게 되어 전체 유동을 안정시킬 수 있게 되므로 쉬라우드 임펠러 및 하이브리드 방식의 원심압축기의 성능을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예의 요부 종단면도
도 2는 동 실시예의 쉬라우드 임펠러의 사시도
이하 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 기술 내용을 첨부도면에 의거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 본 발명의 한 실시예의 요부 종단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 동 실시예의 쉬라우드 임펠러의 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2와 같이 본 발명은 케이싱(110; Casing)의 내부에 설치되는 축류압축기 스테이터(120; Stator)의 후방에 원심압축기 쉬라우드 임펠러(130; Shroud Impeller)가 설치되는 하이브리드 방식의 원심압축기(100)를 구성함에 있어서,
상기 케이싱(110)이 조립되는 디퓨저(140)에 상기 쉬라우드 임펠러(130)의 전방 부분을 덮는 실링 커버(150; Sealing Cover)를 체결 설치하고,
상기 케이싱(110)의 내부에 설치되는 쉬라우드 임펠러(130)의 전방 외주 선단부에 래비린스 실(131; Labyrinth Seal)을 형성하며,
상기 래비린스 실(131)과 상기 실링 커버(150)의 내주면과의 사이에 실링부재(160)를 설치한 것이다.
도시된 실시예에서 실링 커버(150)는 외측에 볼트(171)를 통해 디퓨저(140)에 체결되는 체결부(151)가 마련되고, 내측에 실링부재(160)가 지지되는 실링부재 지지부(162)가 마련된 형태로 구성된다.
일반적으로 축류압축기와 원심압축기가 결합된 형태의 하이브리드 방식의 원심압축기에 있어서는 상기 쉬라우드 임펠러(130)에 실링 커버(150)를 설치하지 않아도 케이싱(110)이 있기 때문에 구조상 문제는 없으나 실링 커버(150)를 설치하지 않을 경우 쉬라우드 임펠러(130)가 회전함에 따라 발생되는 주변의 유동의 불안정성 때문에 전체 케이싱(110) 안의 유동이 회전하는 성분을 가지게 되므로 축류압축기 스테이터(120)를 통과하는 유동이 쉬라우드 임펠러(130)로 유입될 때 불완전 상태로 유동이 유입되어 그로 인해 쉬라우드 임펠러(130)의 성능이 저하된다.
또한 쉬라우드 임펠러(130)의 출구를 통해 나오는 유동 중 일부가 쉬라우드 임펠러(130)의 입구로 들어옴에 따라 쉬라우드 임펠러(130)의 입구 유동이 불안정하게 된다.
본 발명의 하이브리드 방식의 원심압축기에 있어서는 쉬라우드 임펠러(130)에 래비린스 실(131)이 마련되고, 디퓨저(140)에 상기 쉬라우드 임펠러(130)의 전방 부분을 덮는 실링 커버(150)가 설치되며, 래비린스 실(131)과 실링 커버(150)와의 사이에 실링부재(160)가 설치됨으로써 쉬라우드 임펠러(130)의 출구로부터 나온 유동이 쉬라우드 임펠러(130)의 입구로 유입되는 것을 최소화할 수 있게 되고, 쉬라우드 임펠러(130)로 인해 발생되는 유동도 실링 커버(150)와 쉬라우드 임펠러(130)와의 사이의 공간 안에서만 영향을 미치므로 케이싱(110) 전체에 회전성분을 갖는 유동을 발생시키지 않게 되어 전체 유동을 안정시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 하이브리드 방식의 원심압축기
110: 케이싱
120: 축류압축기 스테이터
130: 쉬라우드 임펠러
131; 래비린스 실
140: 디퓨저
150: 실링 커버
160: 실링 부재

Claims (2)

  1. 케이싱(110; Casing)의 내부에 설치되는 축류압축기 스테이터(120; Stator)의 후방에 원심압축기 쉬라우드 임펠러(130; Shroud Impeller)가 설치되는 하이브리드 방식의 원심압축기를 구성함에 있어서,
    상기 케이싱(110)이 조립되는 디퓨저(140)에 상기 쉬라우드 임펠러(130)의 전방 부분을 덮는 실링 커버(150; Sealing Cover)를 체결 설치하고,
    상기 케이싱(110)의 내부에 설치되는 쉬라우드 임펠러(130)의 전방 외주 선단부에 래비린스 실(131; Labyrinth Seal)을 형성하며,
    상기 래비린스 실(131)과 상기 실링 커버(150)의 내주면과의 사이에 실링부재(160)를 설치한 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 원심압축기.
  2. 제1항에 있어서, 실링 커버(150)는 외측에 볼트(171)를 통해 디퓨저(140)에 체결되는 체결부(151)가 마련되고, 내측에 실링부재(160)가 지지되는 실링부재 지지부(162)가 마련된 것을 특징으로 하는 하이브리드 방식의 원심압축기.
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