KR100269855B1

KR100269855B1 - 코오킹된 셀을 가진 압축기 조립체

Info

Publication number: KR100269855B1
Application number: KR1019930703832A
Authority: KR
Inventors: 티이 그레스보우 월터
Original assignee: 엘 마이클 오키프; 코우프랜드 코포레이션
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 2000-11-01
Also published as: JPH06509408A; EP0593747A4; US5267844A; EP0593747B1; EP0593747A1; TW221478B; DE69306524D1; JP3567237B2; KR940701506A; DE69306524T2; WO1993021440A1

Abstract

외부셀(12)에 베어링 하우징(22)을 부착하기 위한 수단이 나타내어져 있다. 외부셀(12)은 베어링 하우징(22)안으로 형성된 다수의 구멍안으로 유연하게 형성되어 진다. 셀(12)의 변형(92)은 재료가 베어링 하우징 부재(22)의 구멍(42)안으로 셸의 완전을 유지하기 위해 셀의 벽을 관통하여 구멍 뚫음 없이 배치되어 지도록 하는 것이다. 셀(12)의 배치된 재료의 형상은 일반적으로 날카로운 코너를 가지는 원통형 로드 베어링 표면이 실질적인 크기의 축방향과 원주방향 힘들을 모두 견딜 수 있도록 형성된 것이다.

Description

[발명의 명칭]

코오킹된 셀을 가진 압축기 조립체

[발명의 배경]

본 발명은 밀봉된 압축기 조립체에 관한 것으로서, 특히 과도한 축방향 하중과 반경방향 하중에 견딜 수 있도록 독특한 방법으로 정위치에 코오킹된 셀을 갖는 밀봉된 압축기에 관한 것이다.

다양한 디자인의 밀봉된 모터 압축기는 본 기술분야에 널리 공지되어 있다. 이러한 디자인들은 피스톤 실린더형과 스크롤형을 포함한다. 본 발명은 디자인이 다양한 모터 압축기 유닛에 대한 양호한 적용에 대한 서술과, 밀봉된 스크롤형 유체 기계에 사용된 실시예에 대해서도 서술될 것이다.

스크롤형 유체 기계는 밀봉된 셀에 장착되어 상기 밀봉 셀의 벽을 통해 형성된 유체 통로를 구비한 전기 모터부분과 압축기 부분을 포함한다. 상기 유체 통로는 예를 들어 기계가 냉동시스템에 사용될 경우, 파이프를 통해 증발기나 응축기와 같은 외부 장치에 연결된다.

스크롤형 압축기 부분은 선회 스크롤 부재와 결합되는 비선회 스크롤 부재로 구성된 압축기를 갖는다. 이러한 스크롤 부재들은 단부판(end plate)으로부터 직립으로 돌출되도록 인벌류우트 곡선과 유사한 곡선을 따라 형성된 나선형 랩들을 갖는다. 이러한 스크롤 부재들은 랩이 서로 결합되어 그 사이에 압축실을 형성하도록 조립된다. 상기 압축실의 체적은 선회 스크롤 부재의 궤도운동에 응답하여 점진적으로 변화된다. 유체 흡입구(suction port)는 최외측 압축실의 방사상 외단부 근처에서 비선회 스크롤 부재 부분과 연결되며, 유체 배출구는 중앙 부분에 밀착된 비선회 스크롤 부재 부분에서 개방된다. 올드햄 링기구(Oldham’s ring mechanism)는 자신의 축 주위로 회전하지 않도록 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재 사이에 위치된다.

비선회 스크롤 부재는 베어링 하우징과 비선회 스크롤 부재 사이의 제한된 상대적인 축방향 운동을 허용하는 다수의 볼트 수단에 의해 메인 베어링 하우징에 코오킹된다. 비선회 스크롤 부재의 부착 방법은 발명의 명칭이 “스크롤장치용 비선회 스크롤 장착 설비”이고 본 발명의 양수인에 의해 1990년 10월 1일에 출원되어 계류중인 미국 특허출원 제 07/591,444호에 상세히 서술되어 있다.

선회 스크롤 부재는 정지형 스크롤 부재에 관해 궤도 운동을 생성하도록 크랭크축에 의해 구동된다. 따라서, 상기 압축실의 체적은 압축실내의 유체를 압축하기 위해 점진적으로 축소되고, 그 압축된 유체는 압축실이 배출구와 연결될 때 배출구로부터 배출된다. 하우징은 밀봉셀에 단단히 부착된다. 하우징을 밀봉된 셀에 연결하는 부착방법에는 볼트연결, 핀 혹은 플러그 용접과 혹은 압력 끼워 맞춤 혹은 수축끼워맞춤 등이 있다. 이러한 각각의 방법은 일정한 장점을 제공하는 반면 단점도 내포하고 있다.

압력끼워맞춤 혹은 수축끼워맞춤은 가장 비용이 적게 드는 부착 방법으로서, 통상적으로 조립체에 의해 발생하는 대부분의 힘에 견딜 수 있는 능력을 갖는다. 그러나, 압축기 조립체는 일정한 조건하에서 압력끼워맞춤 디자인의 파지 능력을 초과할 수 있는 힘을 발생시킬 수 있다. 따라서, 과도한 힘이 발생될 때, 하우징은 압축기 조립체의 작동에 악영향을 끼치면서 밀봉셀에 대하여 축방향 혹은 원주방향으로 미끄러질 수 있다.

하우징의 용접은 과도한 힘의 견딤에 대한 문제를 해결할 수 있지만, 대량생산시 용접 조립체의 생산비용이 비교적 높다.

셀에 하우징의 볼트연결 역시 통상적인 힘을 견디는 문제를 해결할 수 있지만, 볼트를 수용할 수 있는 셀과 내부요소를 준비하는데 비용이 소요되며 필요한 밀봉 기술은 여전히 대량생산에 부적합하다는 점이 있다. 게다가, 적절한 접착작업을 완성하는 문제와 접착기(fastener)에 관련된 비용 때문에 이러한 방법은 바람직하지 않다.

따라서, 압축기의 작동중 발생되는 통상적인 힘과 비통상적인 힘에 모두 견딜 수 있는 능력을 가진 밀봉셀에 모터 압축기 유닛의 하우징을 확고하게 부착하는 수단이 요망되고 있다. 하우징을 확고하게 부착시키는 수단은 값싸고, 확실하고, 대량생산에 적합하여야 한다.

[발명의 요약]

본 발명은 모터 압축기의 작동중 발생되는 통상적인 힘과 비통상적인 힘에 모두 견딜 수 있고, 신뢰성이 양호하고 가격이 저렴한, 모터 압축기의 밀봉셀에 하우징을 부착하는 수단을 가진 기술을 제공한다.

본 발명의 밀봉셀은 모터압축기 유닛의 하우징에 형성된 다수의 구멍 안으로 탄성가능하게 변형된다. 셀의 변형은, 재료가 밀봉 셀의 벽을 관통하지 않고 구멍에 배치되어 밀봉된 실(chamher)의 밀봉성을 유지하기 위한 것이다. 배치된(displaced) 셀의 재료와 구멍의 형상은 축방향 힘과 원주방향 힘에 견딜 수 있는 일반적으로 원통형인 로드 베어링 인터페이스가 생성되도록 설정된다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 밀봉압축기의 부분측단면도.

제2도는 본 발명의 일부를 형성하는 코오킹을 형성하는데 사용되는 공구의 확대도.

제3도는 본 발명에 있어서, 제1도의 원 3-3에 도시된 코오킹 부분의 확대도.

[양호한 실시예의 상세한 설명]

본 발명은 밀봉 스크롤 압축기의 예시적인 실시예로 서술되었다. 본 발명은 스크롤형 압축기에 한정되지 않으며 모든 형태의 모터 압축기 또는 이와 유사한 장치에서 코오킹 형태를 이용할 수 있음을 인식해야 한다.

냉동 시스템 압축기인 본 발명에 따른 스크롤형 유체 기계(10)가 도면에 도시되어 있다. 상기 유체 기계(10)는 밀봉셀 조립체(12)와, 압축기 부분(14)과 모터 구동부분(16)으로 구성된다. 밀봉셀 조립체(12)는 하부 셀(13)과, 상부 캡(15)과, 기부 덮개(17) 및 분리판(19)으로 이루어진다. 상기 기부 덮개(17), 하부셀(13), 분리판(19)와 상부캡(15)은 밀봉된 흡입실(21)과 배출실(56)을 형성하기 위해 유체기계의 조립중 용접 등의 방법에 의해 단단히 밀봉가능하게 부착된다. 상기 밀봉셀(12)은 흡입 접속구(23)와 배출 접속구(25)를 부가로 포함된다.

상기 압축기 부분(14)은 비선회 스크롤 부재(18)와, 선회 스크롤 부재(20) 및 베어링 하우징(22)으로 구성된다. 비선회 스크롤 부재(18)는 나선형 랩(28)에 놓여진 실(chamber)(26)을 갖는 몸체(24)와 단부판으로 구성된다. 상기 비선회 스크롤 부재는 볼트(32)에 의해 베어링 하우징(22)에 부착되는 다수의 돌출부(30)를 갖는다.

선회 스크롤 부재(20)는 단부판(34)과, 상기 단부판(34)으로부터 실(chamber)(26)로 수직으로 연장되는 나선형 랩(36)으로 구성된다. 나선형 랩(36)은 베어링 하우징(22)과 조합하여 유체기계(10)의 압축기 부분(14)을 형성하기 위해 통상의 방법으로 비선회 스크롤 부재(18)의 나선형 랩(28)과 결합된다. 밀폐된 실(chamber)(52)은 결합된 랩(28)에 의해 형성되며, 비선회 스크롤(18)의 중앙부에 형성된 통상의 배출구(54)와 연결된다. 상기 배출구(54)는 분리판(19)과 상부 캡(15)에 의해 형성된 배출실(56)과 연결된다.

베어링 하우징(22)은 밀봉셀 조립체(12)에 고정되며 반경방향 외측으로 연장되는 다수(3개 또는 4개)의 로브(lobe)(38)를 포함한다. 베어링 하우징의 로브(38)는 비선회 스크롤 부재(18)의 돌출부와 정렬되며, 상술한 바와 같이 비선회 스크롤 부재를 부착용 볼트(32)를 수납하기 위한 나사구멍(40)을 포함한다. 각각의 로브(38)은 그 외단부에 배치된 원통형 홈(42)을 갖는다.

압축기 부분(14)은 드라이브 부싱(drive bushing)과 베어링 조립체(50)를 통해 선회 스크롤 부재(20)와 연결되는 편심축 부분을 구비한 크랭크축(46)을 부가로 포함한다. 평형추(60)는 하부 베어링 조립체(64)에 의해 크랭크축의 하단부에 지지되는 크랭크축(46)에 고정된다. 하부 베어링 조립체(64)는 셀 조립체(12)에 단단히 장착되며, 크랭크축(46)의 하단부를 수용하도록 설계된 저어널 베어링(70)에 배치되는 연장된 보어(68)를 구비한 중심부(66)를 갖는다.

모터구동 부분(16)은 압력끼워맞춤에 의해 하부셀(13)에 안전하게 장착된 모터 고정자(80)와, 압축기 부분(14)의 크랭크축(46)과 결합된 모터 회전자(82)로 구성된다.

베어링 하우징(22)의 로브(38)는 밀봉셀 조립체(12)의 내경에 압력끼워맞춤된다. 하부셀(13)안에 베어링 하우징(22)을 적절히 위치시킨 후, 제3도에 상세히 도시된 바와 같이 각각의 홈(42) 부분에서 하부셀(13)을 탄성가능하게 변형시켜 다수의 원형 코오킹 부분(92)을 형성하도록, 코오킹 공구(staking tool)(90)에 힘이 가해진다. 하부셀(13)은 홈(42)의 가장자리(94)가 셀 메탈을 물어서(bite) 원통 지지표면(92)을 형성하도록 충분히 변형되지만, 상부셀은 과도한 약해짐이나 셀재료의 천공에 의한 밀봉흡입실(21)의 밀봉에 영향을 줄만큼 충분히 변형되지 않는다. 스크롤형 유체기계의 작동중, 압축기 작동에 의해 발생되는 축방향 힘과 원주방향의 힘은 로브(38)와 하부셀(13) 사이의 연결부에 의해 수용되어야 한다. 상기 홈(42)은 발생되는 최대 예상가능한 비통상적인 힘을 지지할 수 있는 크기와 숫자를 취한다.

코오킹 공구(90)는 제1도 및 제2도에 도시되어 있으며, 구형 표면(102)을 포함하며 이로부터 연장되는 평탄한 환형 둥근 표면(100)을 포함한다. 반경부분(radiused section)(104)은 구형 표면(102)이 환형의 둥근 표면(100)과 만나는 영역을 말한다. 이러한 두 표면이 만나는 원의 직경(106)은 기초 직경(base diameter)으로 언급된다.

인발된 열간 압연강의 셀 재료는 기초직경이 베어링 하우징(22)에 형성된 홈(42)의 직경의 1.30 내지 1.35 배일 때 가장 만족스러운 결과가 얻어지는 것으로 판명되었다. 구형 표면(102)이 평탄한 원형 표면(100)으로부터 연장되는 거리는 선단 높이(nose height)로 언급된다. 상기 선단 높이는 코오킹 재료인 하부셀(13)을 만드는데 사용된 재료의 두께와 같아야 한다. 마지막으로, 구형 표면(102)의 반경은 선단 반경(nose radius)으로 언급되며, 이것은 홈(42)의 약 0.85배와 같아야 한다. 이러한 가이드라인에 따르면, 제2도에 도시된 것과 유사한 코오킹 영역이 이루어질 것이다. 원형지지 표면(92)의 폭은 하부셀(13)을 만드는데 사용된 재료 두께의 약 1/3과 같다.

특히, 신뢰성이 가장 높은 것으로 알려진 스크롤형 유체 기계(10)는 두께가 약 3.00 밀리미터인 하부셀을 갖는다. 베어링 하우징(22)은 각각의 직경이 약 12.70mm인 4개의 홈을 갖는다. 상기 베어링 하우징(22)은 약 2.000 파운드의 힘을 사용하는 유압 프레스에 의해 0.20 내지 0.46의 공차로 하부셀(13)에 압력끼워맞춤된다. 이러한 하부셀(13)은 각각 기초 직경(106)이 약 16.764mm, 선단높이 약 3.045mm 및 선단반경이 약 10.80mm인 4개의 코오킹 공구(90)를 가지고 4개의 12.70 밀리미터 직경의 홈(42)에 코오킹된다. 이에 의해 폭이 1.0 내지 1.3mm인 원통지지 표면(92)을 가진 제2도와 제3도에 도시된 코오킹 형태를 얻을 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims

셀과, 길이방향 축선을 가지며 외측면을 형성하는 하우징을 구비하며 상기 셀에 배치되는 동력 작업 공구와, 상기 셀과 상기 하우징 사이의 적어도 하나의 기계적 연결부를 포함하며, 상기 기계적 연결부는 하우징에서의 오목부와, 상기 오목부에 배치된 셀의 내측 변형부를 포함하며, 상기 오목부는 상기 하우징의 외측면에 수직한 표면을 가지며, 상기 셀의 내측 변형부와 협력하는 상기 표면은 하우징에 대한 셀의 회전 운동을 저지하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 구동 작업 생성 장치.
길이방향 축선을 형성하는 셀과, 상기 셀에 배치되어 외측면을 가지며, 하우징의 외부와 셀의 내부사이로의 압력끼워맞춤에 의해 정상 작동조건하에 생성된 정상적인 힘에 대해 상기 셀내의 정위치에 지지되는 압축기와, 상기 셀과 압축기 하우징 사이의 적어도 하나의 기계적 연결부와, 상기 셀에 배치되어 압축기를 작동시키는 모터를 포함하며, 상기 기계적 연결부는 하우징에서의 오목부와 상기 오목부에 배치된 셀의 내측 변형부를 포함하며, 상기 오목부는 상기 하우징의 외측면에 수직한 표면을 가지며, 상기 셀의 내측 변형부와 협력하는 상기 표면은 하우징에 대한 셀의 회전 운동을 저지하도록 작동되며, 상기 기계적 연결부는 상기 정상적인 힘을 초과하는 힘에 저항하기 위해 상당한 지지력을 제공하는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제2항에 있어서, 상기 압축기를 작동시키기 위한 구동축을 부가로 포함하며, 상기 구동축은 하우징에 저어널되는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제2항에 있어서, 상기 압축기는 로터리 압축기인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제4항에 있어서, 상기 압축기는 스크롤형 압축기인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
길이방향 축선을 형성하는 셀과, 상기 셀에 배치되어 외측면을 가지며, 하우징의 외부와 셀의 내부사이로의 압력끼워맞춤에 의해 정상 작동조건하에 생성된 정상적인 힘에 대해 상기 셀내의 정위치에 지지되는 압축기와, 상기 셀과 압축기 하우징 사이의 적어도 하나의 기계적 연결부와, 상기 셀에 배치되어 압축기를 작동시키는 모터를 포함하며, 상기 기계적 연결부는 하우징에서의 오목부와 상기 오목부에 배치된 셀의 내측 변형부를 포함하며, 상기 하우징의 오목부는 원통형 내측면을 가지며, 상기 셀의 내측 변형부는 부분적인 구형 표면과 부분적인 원통형 표면을 가지며, 상기 부분적인 원통형 표면은 상기 오목부의 원통형 내측면과 밀착접촉되고, 상기 원통형 내측면은 하우징의 외측면에 수직으로 배치되며, 상기 셀의 내측 변형부와 협력하는 상기 원통형 내측면은 하우징에 대한 셀의 회전 운동을 저지하도록 작동되며, 상기 기계적 연결부는 상기 정상적인 힘을 초과하는 힘에 저항하기 위해 상당한 지지력을 제공하는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제6항에 있어서, 상기 셀의 내측 변형부의 부분적인 원통형 표면은 셀 재료의 탄성변형에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제2항에 있어서, 상기 셀은 압축기에 대해 축방향으로 배치된 모터로 연장되는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제8항에 있어서, 상기 힘은 축방향인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제8항에 있어서, 상기 힘은 셀의 길이방향 축선에 대해 원주방향인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제8항에 있어서, 상기 힘은 셀의 길이방향 축선에 대해 축방향 및 원주방향인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
길이방향 축선을 형성하는 셀과, 외측면이 구비된 하우징을 가지며 상기 셀에 배치되는 압축기와, 상기 셀과 압축기 하우징 사이의 적어도 하나의 기계적 연결부와, 상기 실에 배치되어 압축기를 작동시키는 모터를 포함하며, 상기 기계적 연결부는 하우징에서의 오목부와 상기 오목부에 배치된 셀의 내측 변형부를 포함하며, 상기 오목부는 상기 하우징의 외측면에 수직한 표면을 가지며, 상기 셀의 내측 변형부와 협력하는 상기 표면은 하우징에 대한 셀의 회전 운동을 저지하도록 작동되며, 상기 기계적 연결부는 압축기의 작동중 생성되는 힘에 저항하기 위해 상당한 지지력을 제공하는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제12항에 있어서, 상기 압축기를 작동시키기 위한 구동축을 부가로 포함하며, 상기 구동축은 하우징에 저어널되는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
길이방향 축선을 형성하는 셀과, 외측면이 구비된 하우징을 가지며 상기 셀에 배치되는 압축기와, 상기 셀과 압축기 하우징 사이의 적어도 하나의 기계적 연결부와, 상기 셀에 배치되어 압축기를 작동시키는 모터를 포함하며, 상기 기계적 연결부는 하우징에서의 오목부와, 상기 오목부에 배치된 셀의 내측 변형부를 포함하며, 상기 하우징의 오목부는 원통형 내측면을 가지며, 상기 셀의 내측 변형부는 부분적인 구형 표면과 부분적인 원통형 표면을 가지며, 상기 부분적인 원통형 표면은 상기 오목부의 원통형 내측면과 밀착접촉되고, 상기 원통형 내측면은 하우징의 외측면에 수직으로 배치되며, 상기 셀의 내측 변형부와 협력하는 상기 원통형 내측면은 하우징에 대한 셀의 회전 운동을 저지하도록 작동되며, 상기 기계적 연결부는 압축기 작동중 발생되는 상당한 힘에 저항하기 위해 상당한 지지력을 제공하는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제12항에 있어서, 상기 압축기는 로터리 압축기인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제15항에 있어서, 상기 압축기는 스크롤형 압축기인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제12항에 있어서, 상기 셀은 압축기에 대해 축방향으로 배치된 모터로 연장되는 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제17항에 있어서, 상기 힘은 축방향인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제17항에 있어서, 상기 힘은 셀의 길이방향 축선에 대해 원주방향인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.
제17항에 있어서, 상기 힘은 셀의 길이방향 축선에 대해 및 원주방향인 것을 특징으로 하는 압축기 조립체.