스크루 압축기의 3차원 로터 프로파일 자동 설계

Abstract

스크루 압축기는 로터 케이스 안에 맞물려진 두 개의 암• 수 로터 회전에 의하여 케이스와 로터 사이 공간 증감을 이용하여 흡입, 압축, 토출 과정을 통하여 압축공기를 얻는 장치이다. 스크루 압축기의 효율성은 로터 프로파일의 치형, 암• 수 로터의 로브 수, 흡입구 및 토출구 형상, 스크루 회전수, 로터 지지 기구, 오일 분사 기구, 부하 조절 기구 등에 영향을 받는다. 그 중, 스크루 압축기의 성능향상에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 로터 치형 이다. 설계된 제원에 의해 형성된 로터 치형을 쉽게 알 수가 없으며, 로터 치형에 대한 상당한 지식이 없으면 설계 결과의 형상을 알 수가 없다. 또한, 설계된 형상의 강도• 간섭을 평가하기 위한 FEM 해석을 하거나, 가공된 로터 치형을 시뮬레이션 하기 위해서는 로터 치형 곡선에 대한 데이터와 설계된 로터 치형의 솔리드 모델이 필요하다. 설계 변수들을 이용하여 로터 치형을 자동 생성시켜 줌으로서 설계 효율을 향상시켜 다변화하는 설계 요구를 로터 치형에 대해 숙련된 기술자가 아니더라도 설계할 수 있는 자동 설계 프로그램을 구축하였다. 스크루 압축기의 로터 치형을 대상으로 입력 설계값(The number of male lobe, The number of female lobe, L/D ratio, Centre distance, Male rotor wrap angle, Radius of the circular arc, Length of radial direction, Protective angle)을 고려하여, 로터 치형 곡선의 출력 설계값(Male pitch circle diameter, Female pitch circle diameter, Male outside diameter, Female outside diameter, Rotor Length, Female rotor Wrap angle, Helix angle)을 계산한 로터 치형 곡선에 대한 데이터로써 3차원 모델을 자동으로 생성할 수 있도록 하였다. 프로그램은 비주얼 베이직(Visual basic 2008)과 솔리드웍스(Solidworks 2010)를 이용하여 자동 설계 프로그램을 구축하였다. 그리고 설계된 솔리드 모델을 검증하기 위해 Solidworks Simulation(Solidworks 2010) 상에서 구동 및 간섭 체크를 하였다.