KR100243942B1 - 압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치에 관한 것으로서, 압축기의 피스톤 결합부에 크랭크축의 편심축에 결합되어 있는 커넥팅 로드의 볼베어링이 결합된 것에 있어서, 베드 상에 수평 스퀘어로드와 수직 스퀘어로드를 설치하되, 상기 수평 스퀘어로드에는 일측으로 로드셀이 결합되어 센서프렌지가 설치되는 센서프레임이 형성되고 상기 로드셀의 타측에는 일단으로 압력센서가 설치되는 가스주입구가 형성된 제 1지지부재와 타단으로 실린더시편이 설치된 실린더부가 형성되는 제 2지지부재가 내장되게 형성되는 볼부시가 설치된 볼부시하우징이 형성되고, 상기 수직 스퀘어로드에는 상기 크랭크축의 하단으로 커프링과 구동모터가 연결되게 설치되며 이 크랭크축의 상단과 하단에는 스냅링과 볼베어링으로 지지되게 설치되는 베어링하우징을 설치하여 상기 크랭크축의 상부에 설치된 피스톤이 상기 실린더부에 삽입되게 설치되는 것을 특징으로 압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치를 제공하므로서, 압축기에서 압축작용을 직접적으로 실행하는 실린더와 피스톤의 마찰 및 마모량을 실시간으로 정량적 측정할 수 있도록 하여 압축기의 효율향상 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치에 관한 것이다.

Description

압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치(An apparatus for measuring the friction and the abrasion of a piston and cylinder in the compressor).

본 발명은 압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치에 관한 것으로서, 더 상세하게 설명하면 압축기에서 압축작용을 직접적으로 실행하는 실린더와 피스톤의 마찰 및 마모량을 실시간으로 정량적 측정할 수 있도록 하여 압축기의 효율향상 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치에 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 크랭크축(57)의 편심축(57a)에 커넥팅 로드(590)와 연결되어 편심축(57a)의 편심회전량 만큼 왕복운동하는 피스톤(59) 사이에는 마찰 및 마모가 발생하게 되었는 데, 종래에는 상기와 같이 실린더(58a)와 피스톤(59) 간의 마찰과 마모를 측정할 수 있는 장치가 구비되어 있지 않아, 압축기(50) 전체를 장시간 가혹운전한 후에 각각의 부품을 분해한 다음 마모량을 직접적으로 측정하므로서, 많은 시간의 소요와 그에 따른 별도의 비용이 추가되는 문제점이 발생하였다.

또한, 상기와 같이 실린더(58a)와 피스톤(59)의 마모량을 측정하는 데 있어서는 그 측정하는 조건이 정해져 있지 않아 정확한 마모량을 측정하기 불가능한 문제점과, 작동되는 과정에서 발생되는 마찰력을 측정할 수 없는 문제점이 초래되었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하고자 안출한 것으로서, 압축기에서 압축작용을 직접적으로 실행하는 실린더와 피스톤의 마찰 및 마모량을 실시간으로 정량적 측정할 수 있도록 하여 압축기의 효율향상 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기의 피스톤 결합부에 크랭크축의 편심축에 결합되어 있는 커넥팅 로드의 볼베어링이 결합된 것에 있어서, 베드 상에 수평 스퀘어로드와 수직 스퀘어로드를 설치하되, 상기 수평 스퀘어로드에는 일측으로 로드셀이 결합되어 센서프렌지가 설치되는 센서프레임이 형성되고 상기 로드셀의 타측에는 일단으로 압력센서가 설치되는 가스주입구가 형성된 제 1지지부재와 타단으로 실린더시편이 설치된 실린더부가 형성되는 제 2지지부재가 내장되게 형성되는 볼부시가 설치된 볼부시하우징이 형성되고, 상기 수직 스퀘어로드에는 상기 크랭크축의 하단으로 커프링과 구동모터가 연결되게 설치되며 이 크랭크축의 상단과 하단에는 스냅링과 볼베어링으로 지지되게 설치되는 베어링하우징을 설치하여 상기 크랭크축의 상부에 설치된 피스톤이 상기 실린더부에 삽입되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 구성 및 작동관계를 나타낸 개략도.

도 2는 일반적인 밀폐형 왕복동 압축기의 구성을 도시한 개략도.

도 3은 도 2에 따른 개략적인 종단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 : 베드 2 : 로드셀

4 : 센세프렌지 6 : 센서프레임

10 : 수평 스퀘어로드 11 : 압력센서

12 : 가스주입구 14 : 제 1지지부재

15 : 실린더시편 16 : 실린더부

18 : 제 2지지부재 19 : 볼부시

20 : 볼부시하우징 22 : 커플링

24 : 구동모터 25 : 스냅링

26 : 볼베어링 28 : 베어링하우징

30 : 수직 스퀘어로드 57 : 크랭크축

57a : 편심축 58a : 실린더

59 : 실린더 59a : 결합부

590 : 커넥팅 로드 592 : 볼베어링

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

도 1은 본 발명의 구성 및 작동관계를 나타낸 개략도로서, 도 3을 참조하여 압축기(50)의 피스톤(59) 결합부(59a)에 크랭크축(57)의 편심축(57a)에 결합되어 있는 커넥팅 로드(590)의 볼베어링(592)이 결합되어 있고, 베드(1) 상에 수평 스퀘어로드(10)와 수직 스큐어로드(30)를 설치하되, 상기 수평 스퀘어로드(10)에는 일측으로 로드셀(2)이 결합되어 센서프렌지(4)가 설치되는 센서프레임(6)이 형성되고 상기 로드셀(2)의 타측에는 일단으로 압력센서(11)가 설치되는 가스주입구(12)가 형성된 제 1지지부재(14)와 타단으로 실린더시편(15)이 설치된 실린더부(16)가 형성되는 제 2지지부재(18)가 내장되게 형성되는 볼부시(19)가 설치된 볼부시하우징(20)이 설치된다.

한편, 상기 수직 스퀘어로드(30)에는 상기 크랭크축(57)의 하단으로 커프링(22)과 구동모터(24)가 연결되게 설치되며 이 크랭크축(57)의 상단과 하단에는 스냅링(25)과 볼베어링(26)으로 지지되게 설치되는 베어링하우징(28)을 설치하여 상기 크랭크축(57)의 상부에 설치된 피스톤(59)이 상기 실린더부(16)에 삽입되게 설치되는 것을 도시한 도면이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 의해 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

압축기(50)의 실린더(58a)와 피스톤(59) 사이에 발생되는 마찰 및 마모량을 측정하기 위해 베드(1) 상에 수평 스퀘어로드(10)와 수직 스큐어로드(30)를 설치하고, 상기 수평 스퀘어로드(10)에는 일측으로 로드셀(2)이 결합되어 센서프렌지(4)가 설치되는 센서프레임(6)이 형성되며 상기 로드셀(2)의 타측에는 일단으로 압력센서(11)가 설치되는 가스주입구(12)가 형성된 제 1지지부재(14)와 타단으로 실린더시편(15)이 설치된 실린더부(16)가 형성되는 제 2지지부재(18)가 내장되게 형성되는 볼부시(19)가 설치된 볼부시하우징(20)이 설치된다.

상기 수직 스퀘어로드(30)에는 상기 크랭크축(57)의 하단으로 커프링(22)과 구동모터(24)가 연결되게 설치되며 이 크랭크축(57)의 상단과 하단에는 스냅링(25)과 볼베어링(26)으로 지지되게 설치되는 베어링하우징(28)을 설치하여 상기 크랭크축(57)의 상부에 설치된 피스톤(59)이 상기 실린더부(16)에 삽입되게 설치한다.

이와 같은 상태에서 수직 스퀘어로드(30)에 설치된 구동모터(24)가 구동되면 베어링하우징(28)의 볼베어링(26)과 스냅링(25)으로 설치된 크랭크축(57)이 회동하면서 이 크랭크축(57)의 편심축(57a)으로 커넥팅 로드(590)에 의해 결합되어 있는 피스톤(59)이 볼부시하우징(20)의 일단으로 형성된 실린더부(16)에서 편심축(57a)의 회전량 만큼 왕복운동하면서 실린더시편(15)과 마찰되게 작동한다.

이때, 상기 압력센서(11)가 설치된 가스주입구(12)를 통해 냉매가스가 주입되면 피스톤(59)과 실린더부(16) 사이에 면압이 발생하게 된다.

상기와 같은 상태에서 제 1지지부재(14)와 제 2지지부재(18)가 볼부시(19)를 통해 안내되면서 피스톤(59)과 실린더부(16) 사이에 발생되는 마찰력이 로드셀(2)로 전달되면서 그 마찰력을 측정할 수 있는 것이다.

상기 피스톤(59)과 실린더부(16) 사이에 발생되는 면압은 로드셀(2)에 마찰력이 전달되어 측정되는 과정에서 가압되는 가스의 압력도 같이 전달되면서 면압을 유발시키는 것이다.

상기에서와 같이 피스톤(59)과 실린더부(16) 사이에 발생되는 마찰력을 실시간으로 측정이 가능하고, 피스톤(59)과 실린더부(16) 사에에 발생되는 마모량은 실린더부(16)에 설치되는 실린더시편(15)을 측정하기 이전과 측정한 후의 무게를 측정하여 산출하면 간단하게 마모량을 측정할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 압축기의 실린더와 피스톤 간에 발생되는 마찰 및 마모량을 실시간으로 정확하게 측정이 가능하여 실린더와 피스톤 간의 마찰 및 마모의 특성을 평가할 수 있어 압축기의 효율향상과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 여건을 마련할 수 있는 바람직한 발명인 것이다.

또한, 측정과정에서 측정할 수 있는 여건을 다양하고 광범위하게 측정할 수 있어 더욱더 향상된 압축기를 생산할 수 있는 조건을 갖을 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 (1)

1. 압축기의 피스톤 결합부에 크랭크축의 편심축에 결합되어 있는 커넥팅 로드의 볼베어링이 결합된 것에 있어서, 베드(1) 상에 수평 스퀘어로드(10)와 수직 스퀘어로드(30)를 설치하되, 상기 수평 스퀘어로드(10)에는 일측으로 로드셀(2)이 결합되어 센서프렌지(4)가 설치되는 센서프레임(6)이 형성되고 상기 로드셀(2)의 타측에는 일단으로 압력센서(11)가 설치되는 가스주입구(12)가 형성된 제 1지지부재(14)와 타단으로 실린더시편(15)이 설치된 실린더부(16)가 형성되는 제 2지지부재(18)가 내장되게 형성되는 볼부시(19)가 설치된 볼부시하우징(20)이 형성되고, 상기 수직 스퀘어로드(30)에는 상기 크랭크축(57)의 하단으로 커프링(22)과 구동모터(24)가 연결되게 설치되며 이 크랭크축(57)의 상단과 하단에는 스냅링(25)과 볼베어링(26)으로 지지되게 설치되는 베어링하우징(28)을 설치하여 상기 크랭크축(57)의 상부에 설치된 피스톤(59)이 상기 실린더부(16)에 삽입되게 설치되는 것을 특징으로 압축기의 피스톤과 실린더의 마찰 및 마모량 측정장치.

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