KR100243941B1

KR100243941B1 - 압축기 볼베어링의 마찰 및 마모 시험장치

Info

Publication number: KR100243941B1
Application number: KR1019970063525A
Authority: KR
Inventors: 이규한
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR19990042649A

Abstract

본 발명은 압축기 볼베이링의 마찰 및 마모 시험장치에 관한 것으로서, 압축기의 피스톤 결합부에 커넥팅 로드의 볼베어링이 결합된 것에 있어서, 양측 지지부재 사이에 상기 피스톤의 양측으로 스트레인 게이지가 설치된 빔이 가이드에 의해 지지되게 설치된 것과, 상기 피스톤의 상측에는 상부에 부과하중과 로드셀이 설치된 샤프트와 상기 부과하중 일측으로 선형 가변 차동 변환기가 설치된 로드가 상기 지지부재의 상면사이에 설치된 것과, 상기 커넥팅 로드의 하단에는 커플링이 결합되어 구동모터에 의해 구동되게 구성되는 압축기 볼베어링의 마찰 및 마모 시험장치를 제공하므로서, 압축기의 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤과 이 피스톤에 체결되는 커넥팅 로드의 볼베어링과의 마찰 및 마모를 압축기에 설치하기 전에 측정할 수 있도록 하여 볼베어링의 성능향상은 물론 그에 따른 압축기의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 압축기 볼베어링의 마찰 및 마모 시험장치에 관한 것이다.

Description

압축기 볼베어링의 마찰 및 마모 시험장치(An apparatus for testing the friction and the abrasion of a ball bearing in the compressor).

본 발명은 압축기 볼베이링의 마찰 및 마모 시험장치에 관한 것으로서, 더 상세하게 설명하면 압축기의 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤과 이 피스톤에 체결되는 커넥팅 로드의 볼베어링과의 마찰 및 마모를 압축기에 설치하기 전에 측정할 수 있도록 하므로서, 볼베어링의 성능향상은 물론 그에 따른 압축기의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 압축기 볼베어링의 마찰 및 마모 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기는 공조싸이클의 압축, 응축, 팽창, 증발의 4과정중에서 열매체를 압축하는, 즉 열매체를 고온, 고압의 기체상태 열매체로 변화시켜 다음 단계로 보내는 일을 하는 것으로, 이러한 압축기에는 압축하는 방식에 따라 체적압축식 즉, 왕복동 압축기, 스크류식 압축기, 회전 압축기와, 원심식의 터보 압축기로 나누어진다.

상기 압축기는 외형에 따라 개방형, 밀폐형, 반밀폐형으로 분류되고, 냉각방식에 의해 수냉식과 공냉식으로 분류되며, 회전속도에 따라 저·중·고속으로 분류되고, 실린더수에 의해 단기통과 다기통으로 분류된다.

상기와 같이 여러 형태로 나누어진 압축기 중, 본 원에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와같이 밀폐형 왕복동 압축기를 예로 들어 설명하면 전기모터 및 압축기가 상부케이스(51)와 하부케이스(52)으로 밀폐되며, 그 내부에는 적당한 방진 및 방음 수단을 목적으로 압축스프링(53) 또는 판스프링으로 지지봉(54)에 의해 지지되는 본체프레임(55)이 내장되어 있다.

상기 본체프레임(55)은 고정자와 회전자를 가지는 전동기부(56)와, 회전자가 고정된 크랭크축(57)의 상단으로 실린더블럭(58)과 그 내부의 실린더(58a)에 왕복 운동가능하게 피스톤(59)이 설치되며, 그 피스톤(59)의 왕복운동에 의해 실린더블럭(58)의 좌측 단부에 설치된 흡입 및 토출밸브체(60)를 설치하여 저압·저온의 냉매가스가 흡입되고, 고압·고온의 냉매가스가 토출된다.

상기 흡입 및 토출밸브체(60)는 소형화를 위하여 통상 탄성을 지니는 플랩퍼(flapper) 내지는 리드(reed)형 박판 구조로 구성되며, 그 플랩퍼 내지는 리드형 흡입 및 토출밸브체(60)는 양면에 작용하는 압력차에 의해 피동적으로 개폐된다.

이와 같이 구성된 밀폐형 왕복동 압축기(50)는 피스톤(59)의 후진 운동시 상기 저압·저온의 냉매가스는 상기 상부 내지는 하부 케이스(51)(52)에 밀폐되게 고정된 흡입관(61) 및 흡입머플러(62)를 통해 외부의 증발기(도시되지 않음)로 부터 흡입 및 토출밸브체(60)의 흡입리드밸브로 토출머플러(64)의 흡입실로 유입된 후 실린더(58a) 내로 유입되고, 피스톤(59)의 전진 운동시에는 상기 압축기에서 토출된 고압·고온의 냉매가스는 그 흡입 및 토출밸브체(60)의 토출밸브로 부터 토출머플러(64)를 거쳐 상기 상부 내지는 하부 케이스(51)(52)에 밀폐되게 고정된 토출관(65)을 거쳐 외부의 응축기(도시되지 않음)로 송출된다.

미설명부호 67는 냉매충진파이프로 상기 하부 케이스(52)에 밀폐되게 고정되고 초기에 내부에 냉매가스를 충진시킨 후, 밀봉시킨다.

이러한, 밀폐형 왕복동 압축기(50)의 소음은 피스톤(59)의 왕복운동, 흡입 및 토출밸브체(60)의 개폐충격, 냉매가스의 흡입 및 토출압력의 맥동 등에 의해 발생하며, 그 중 냉매가스의 흡입 및 토출압력의 맥동에 의한 소음을 감소시키기 위해 흡입관(61)으로 유입된 냉매가스는 상부 및 하부케이스(51)(52) 내부에 충진된 상태에서 흡입머플러(62)를 통해 토출머플러(64)의 흡입실를 거쳐 실린더(58a) 내로 흡입되고, 실린더(58a)에서 압축된 냉매는 토출머플러(64)의 제 1토출실과 제 2토출실을 통하여 토출관(65)으로 토출된다.

한편, 전동기부(56)는 본체프레임(55)의 하부에 고정되게 설치되는 고정자(68)와 이 고정자(68)와 간극을 두고 회전하는 회전자(69)로 구성되고(도 3참조), 이 회전자(69)는 크랭크축(57)에 고정되어 함께 회전하도록 본체프레임(55)에 회전가능하게 지지된다.

상기 전동기부(56)의 크랭크축(57)의 단부에는 상기 본체프레임(55)의 상부로 편심축(57a)을 돌출되게 형성하여 피스톤(59)의 결합부(59a)에 커넥팅 로드(590)의 일단으로 형성된 볼베어링(592)이 결합되어 축수와 그 편심축(57a)에 연결함으로서, 상기 편심축(57a)의 편심회전량만큼 피스톤(59)이 왕복운동하게 된다. 또한, 상기 전동기부(56)의 고정자(68)의 권선코일에는 상부 및 하부 케이스(51)(52)에 밀폐되게 고정되는 외부단자(70)를 설치하여 외부 전원이 인가된다.

상기와 같이 작동되는 압축기 및 구동모터의 원활한 운전을 위해 하부 케이스(52)의 바닥에는 냉동기유가 저장되는 냉동기유 저유조(52a)를 형성하여 크랭크축(57)의 윤활유 공급홈(57b)을 따라 상부로 흡입되면서 각 윤활부위에 냉동기유를 공급하여 윤활작용을 할 수 있도록 하였다.

상기 실린더(58a) 내에서 왕복운동하는 피스톤(59)의 결합부(59a)와 커넥팅 로드(590)의 볼베어링(592)에는 고속회전에 따른 마찰과 마모가 발생하였는 데, 종래에는 상기와 같은 볼베어링(592)의 마찰과 마모를 시험할 수 있는 장치가 구비되어 있지 않아, 압축기(50) 전체를 3개월 가량의 내구성을 시험한 후, 피스톤(59)과 커넥팅 로드(590)의 볼베어링(592)을 분해하여 마모량을 직접적으로 측정하므로서, 많은 시간의 소요와 별도의 대처방안이 없었다.

또한, 피스톤(59)의 결합부(59a)와 커넥팅 로드(590)의 볼베어링(592) 사이의 마찰성을 측정할 수 없는 문제점과, 시간에 따른 마모 양상을 파악할 수 없는 문제점으로 인해 압축기(50)의 전체적인 효율을 저하시키는 문제점이 초래되었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하고자 안출한 것으로서, 압축기의 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤과 이 피스톤에 체결되는 커넥팅 로드의 볼베어링과의 마찰 및 마모를 압축기에 설치하기 전에 측정할 수 있도록 하므로서, 볼베어링의 성능향상은 물론 그에 따른 압축기의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기의 피스톤 결합부에 커넥팅 로드의 볼베어링이 결합된 것에 있어서, 양측 지지부재 사이에 상기 피스톤의 양측으로 스트레인 게이지가 설치된 빔이 가이드에 의해 지지되게 설치된 것과, 상기 피스톤의 상측에는 상부에 부과하중과 로드셀이 설치된 샤프트와 상기 부과하중 일측으로 선형 가변 차동 변환기가 설치된 로드가 상기 지지부재의 상면사이에 설치된 것과, 상기 커넥팅 로드의 하단에는 커플링이 결합되어 구동모터에 의해 구동되게 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드는 회전방향은 구속되고 수직방향은 허용하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 구성 및 작동상태를 도시한 개략도.

도 2는 일반적인 밀폐형 왕복동 압축기의 구성을 도시한 개략적인 요부 평면도.

도 3은 도 2에 따른 개략적인 요부 종단면도.

`

10 : 부과하중 12 : 지지부재

14 : 스트레인 게이지 15 : 빔

16 : 가이드 17 : 로드셀

18 : 샤프트 19 : 선형 가변 차동 변환기

19a : 로드 20 : 구동모터

22 : 커플링 59 : 피스톤

59a : 결합부 590 : 커넥팅 로드

592 : 볼베어링

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성 및 작동상태를 도시한 개략도로서, 양측 지지부재(12) 사이에 피스톤(59) 결합부(59a)에 커넥팅 로드(590)의 볼베어링(592)이 결합되어 설치되고 상기 피스톤(59)의 양측으로 마찰하중을 측정하는 스트레인 게이지(14)가 설치된 빔(15)이 회전방향은 구속하며 수직방향은 허용하는 가이드(16)에 의해 지지되게 설치된 것과, 상기 피스톤(59)의 상측에는 상부에 일정무게의 부과하중(10)과 수직하중을 측정하는 로드셀(17)이 설치된 샤프트(18)와 상기 부과하중(10) 일측으로 볼베어링(592)의 마모량을 측정하는 선형 가변 차동 변환기(LVDT : linear variable differential transformer)(19)가 설치된 로드(19a)가 상기 지지부재(12)의 상면사이에 설치된 것과, 상기 커넥팅 로드(590)의 하단에는 커플링(22)이 결합되어 구동모터(20)에 의해 구동되게 구성된 것을 도시한 도면이다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 첨부된 도면 도 1 및 도 3에 의해 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

피스톤(59)의 결합부(59a)에 커넥팅 로드(590)의 볼베이링(592)이 결합된 상태에서 상기 피스톤(59)의 양측에는 스트레인 게이지(14)가 설치된 빔(15)이 회전방향은 구속하고 수직방향은 허용하는 가이드(16)에 의해 지지되게 설치되고 상기 피스톤(59)의 상측에는 상부에 일정무게의 부과하중(10)과 수직하중을 측정하는 로드셀(17)이 설치된 샤프트(18)와 상기 부과하중(10) 일측으로 볼베어링(592)의 마모량을 측정하는 선형 가변 차동 변환기(19)가 설치된 로드(19a)가 상기 지지부재(12)의 상면 사이에 설치되며, 상기 커넥팅 로드(590)의 하단에는 커플링(22)이 결합되어 구동모터(20)에 의해 구동되게 설치된다.

상기와 같이 설치된 상태에서 커넥팅 로드(590)의 하단으로 커플링(22)으로 결합되어 있는 구동모터(20)가 구동하게 되면 커넥팅 로드(590)가 회전되면서 피스톤(59)의 결합부(59a)에 결합되어 있는 볼베어링(592)이 회전하게 되고, 이때, 피스톤(59)의 상측으로 부과하중(10)과 로드셀(17)이 설치된 샤프트(18)에 의해 상기 볼베어링(592)에 가해지는 수직하중은 상기 부과하중(10)이 가해지면서 상기 로드셀(17)에 의해 측정되고, 볼베어링(592)에 가해지는 마찰하중은 회전방향을 구속하면서 수직방향은 허용하는 가이드(16)에 지지되게 설치된 빔(15)의 스트레인 게이지(14)에 의해 측정된다.

또한, 볼베어링(592)의 마모량은 상기 부과하중(10)의 일측과 지지부재(12)의 상면으로 로드(19a)에 설치된 선형 가변 차동 변환기(19)에 의해 즉, 피스톤(59)에 가해지는 하중에 의해 피스톤(59)의 위치가 하측으로 내려간 만큼을 측정하여 환산하는 선형 가변 차동 변환기(19)에 의해 마모량이 측정되는 것이다.

상기에서와 같이 피스톤(59)의 결합부(59a)와 커넥팅 로드(590)의 볼베어링(592)과의 마찰 및 마모를 상기와 같이 압축기(50)에 설치하기 전에 직접적으로 측정할 수 있으므로 해서, 압축기(50)의 전체적인 구동조건을 향상시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 압축기의 피스톤 결합부와 커넥팅 로드의 볼베어링 사이에 발생되는 마찰 및 마모량을 직접적으로 측정할 수 있도록 하므로서, 상기 결합부와 볼베어링 사이에서 발생되는 마찰 및 마모량을 최소화할 수 있는 여건을 구비하여 성능을 향상시킬 수 있어 압축기의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 바람직한 발명인 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로 부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

압축기의 피스톤 결합부에 커넥팅 로드의 볼베어링이 결합된 것에 있어서, 양측 지지부재(12) 사이에 상기 피스톤(59)의 양측으로 스트레인 게이지(14)가 설치된 빔(15)이 가이드(16)에 의해 지지되게 설치된 것과, 상기 피스톤(59)의 상측에는 상부에 부과하중(10)과 로드셀(17)이 설치된 샤프트(18)와 상기 부과하중(10) 일측으로 선형 가변 차동 변환기(19)가 설치된 로드(19a)가 상기 지지부재(12)의 상면사이에 설치된 것과, 상기 커넥팅 로드(590)의 하단에는 커플링(22)이 결합되어 구동모터(20)에 의해 구동되게 구성된 것을 특징으로 하는 압축기 볼베어링의 마찰 및 마모 시험장치.
제 1항에 있어서, 상기 가이드(16)는 회전방향은 구속되고 수직방향은 허용하는 것을 특징으로 하는 압축기 볼베어링의 마찰 및 마모 시험장치.