KR100291758B1

KR100291758B1 - 회전 송풍기

Info

Publication number: KR100291758B1
Application number: KR1019940001520A
Authority: KR
Inventors: 엘 귄 다아윈
Original assignee: 존 씨. 메티유; 이턴 코포레이션
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 2001-06-01
Also published as: DE69409678D1; US5281116A; EP0608811B1; KR940018549A; EP0608811A1; DE69409678T2

Abstract

엔진(10)의 흡입 메니포올드(18)는 자체 오일 공급원 및 배기구(98)를 지닌 기어실 (62)내에 위치한 타이밍 기어(72, 74)에 의해 구동되는 로우터(28, 29)를 지닌 루우트형 과급기(26)를 포함한다.

Description

회전 송풍기

제1도는 내연기관에 압력을 불어넣기 위한 정변위, 역류송풍기 또는 과급기를 갖는 흡입 메니포올드 장치를 도시한 개략도.

제2도는 과급기의 수평 단면도.

제3도∼제5도는 제2도에 도시된 배기구의 또 다른 실시예의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

48 : 하우징 64 : 로우터실

70, 71 : 제 1 로우터축, 제 2 로우터축

74, 72 : 제 1 타이밍 기어, 제 2 타이밍 기어

78 : 입력구동축 32 : 하우징 유입관

36 : 하우징 유출관 66, 80 : 베어링수단

68, 82 : 동적시일수단 98 : 배기통로 수단

108 : 필터 116 : 밸브수단

본 발명은 회전압축기(rotary compressor) 또는 송풍기(blower), 특히 역류형 송풍기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내연기관용 과급기로 이용되는 루우트형(Roots-type) 송풍기의 기어실용 배기구(vent)에 관한 것이다.

윤활유로 부분적으로 채워진 기어실에 위치한 타이밍 기어에 의해 구동되는 로우터를 지닌 회전 송풍기(rotary blower)가 미합중국 특허 제4,924,834호 및 제4,714,418호에 공지되어 있다. 이를 여기에 참고로 인용한다. 특허 제4,924,839호의 기어실은, 기어가 회전함에 따라 타이밍 기어와, 기어실로 개방된 베어링을 윤활하는 자체내 오일 공급원을 포함한다.

오일에 부분적으로 잠겨진 타이밍 기어는 윤활을 위해 기어실 주위로 오일을 슬링(sling), 즉 튀겨준다. 이러한 슬링으로 인해 미세한 공기-오일 연무(mist)가 기어실내에 발생하게 된다. 특허 제4,714,418호에서처럼 종래의 기어실용 배기구를 이용하면, 배기구를 통해 흐르는 미세한 오일 연무로 인해 오일이 손실된다.

본 발명의 목적은, 오일 손실을 최소화하는 회전 송풍기의 기어실 배기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 회전 송풍기는 로우터실을 형성하는 하우징과 벽에 의해 분리된 기어실을 포함하여 구성된다. 서로 맞물린 제1 및 제2 로우터(rotor)가 로우터실내에서 축 주위를 회전하도록 위치하여 가스 유체를 하우징 유입관으로부터 하우징 유출관로 전달한다. 제1 및 제2 로우터축은 상기 제1 및 제2 로우터에 각각 고정되어 있고, 축을 따라 벽의 구멍을 통해 기어실로 연장되어 있다. 역시 서로 맞물린 제1 및 제2 타이밍 기어는 상기 기어실내의 제1 및 제2 로우터축에 각각 고정되어 있다. 입력 구동축은 축을 따라 하우징 바깥쪽 선단으로부터, 하우징에 형성된 입력 구동 구멍을 통해 기어실내로 연장되어 타이밍 기어를 회전 구동시킨다. 윤활유는, 기어회전으로 인해 오일이 튀어 오를 정도의 레벨로 기어실에 담겨있다. 베어링수단은 각각의 축을 지지한다. 각각의 구멍과 축에 결합된 동적 시일수단(dynamic seal means)이 기어실 및 로우터실을 서로 분리하고, 또한 기어실을 하우징 외부와 분리시킨다.

송풍기는, 입력구동축에 위치하여 기어실을 외부와 연통시키는 배기통로수단을 특징으로 한다. 통로수단의 일단은 기어실과 통하고, 그 반대편 일단은 하우징의 외부로 개방되어 있고, 길다란 통로가 이 양단을 서로 연통시킨다.

제1도를 참고하면, 내연기관(10)의 부분을 도시한 것으로, 오토 또는 디이젤 사이클형(Otto or Diesel cycle type)과 같은 주기적 연소형이다. 엔진은 다수의 실린더(12)와, 각각의 실린더 내부에 위치하여 팽창가능 연소실(16)을 형성하는 왕복 피스톤(14)을 포함한다. 엔진은 연소공기를 흡입 밸브(22) 및 배기밸브(24)를 경유해 연소실로 또는 그로부터 각각 유도하는 흡입 메니포올드(manifold) 장치(18)와 배기 메니포올드 장치(20)를 포함한다.

흡입 메니포올드 장치(18)는 서로 맞물린 로브(lobe)(28a, 29a)가 구비된 한쌍의 로우터, 즉 제1로우터(28) 및 제2 로우터(29)를 지닌 역류 또는 루우트형의 정변위(positive displacement) 송풍기(26)를 포함한다. 로우터는 도시되지 않은 구동벨트를 경유해 공지된 방식으로 전달된 엔진 크랭크축의 회전력에 의해 기계적으로 구동된다. 기계식 구동은 크랭크축 속도에 대한 고정비로 송풍기 로우터를 회전시키고, 송풍기 변위가 엔진 변위보다 크게 됨으로써, 엔진 연소실로 들어가는 공기를 증대 또는 과급하여 엔진동력을 증대시 킨다.

과급기는 하우징 유입관(32)으로부터 공기 또는 공기 연료 혼합물을 수용하는 흡입구(30)와 하우징 유출관(36)을 경유하여 흡입밸브(22)로 상기 혼합물을 유도하는 배출판(34)을 포함한다. 상기 유입관 및 유출관는, 유입관(32) 및 유출관 (36)의 구멍(32a, 36a)에 연결된 바이패스관(bypass tube), 즉 통로(38)를 경유해 상호 연통되어 있다. 만일 엔진(10)이 오토 사이클형이면, 드로틀 밸브(40)는, 공지된 방식으로 주위 공기 등의 공급원으로부터, 유입관으로의 공기 또는 공기 연료 혼합물 유동을 제어한다.

라인(46)을 경유한 유입관(32)측 압력에 따라 액츄에이터 장치(44)에 의해 개방위치와 폐쇄위치 사이를 움직이는 바이패스 밸브(42)가 바이패스 관내에 위치하여, 엔진 동력 요구 명령에 따른 유출관(36)내의 과급기 압력을 제어한다. 바이패스 밸브(42)가 완전 개방위치에 있을 때, 유출관(36)내 공기압력은 유입관(32)의 경우에 비해 낮거나 최소가 된다. 밸브가 완전 폐쇄되면, 유출관내 공기압력은 높게 된다.

제2도는 송풍기(26)의 부분을 상세히 도시했다. 도시된 부분은 하우징 장치 (48), 로우터 장치, 입력구동 장치(52) 및 커플링(54)을 포함한다. 커플링은 토오션 댐핑 장치(torsion damping assembly)를 포함할 수 있으며, 이는 미합중국 특허 제4,844,044호에 개시되어 있고, 이를 참고로 여기에 인용한다. 하우징 장치는 주하우징 부분(56)과 입력구동 하우징 부분(58)을 포함하며, 이들은 다수의 볼트(60)에 의해 서로 고정되어 있으며, 이들 사이에 끝벽부(56a) 및 기어실(62)을 형성한다. 주하우징 부분(56)은 끝벽부(56a)에 의해 기어실과 분리된 로우터실(64)을 형성하며, 이 끝벽부는 반마찰(anti-friction) 베어링(66)과 동적 시일(68)을 지지하는 계단형 관통공(56b, 56c)을 포함한다. 또한, 주하우징 부분은 흡입구 및 배출구(30, 34)와 로우터실(64)의 좌측단을 폐쇄시키고, 베어링(66)과 유사한 베어링을 지지하는, 도시하지 않은 제2끝벽을 포함한다. 흡입관은 미합중국 특허 제5,078,583호에 도시된 형일 수 있고, 이를 참고로 여기에 인용한다.

로우터 장치(50)는 제1, 제2 로우터(28, 29)와, 이 로우터에 고정되어 동일한 베어링(66)에 의해 지지된 제1, 제2 로우터축(70, 71)과, 축(70, 71)의 우측단에 압입되어 로우터 로브(28a, 29a)의 상호 접촉을 방지하는 제1, 제2 타이밍 기어(72, 74)를 포함한다. 하우징 장치(48)와 같이 로우터(28, 29)는 알루미늄 합금과 같은 가벼운 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 로우터는 여러 개의 로브를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 로우터는 3개의 로브(28a, 29a)를 포함한다. 이 로브는, 제1도에 도시되어 있듯이 직선이거나, 제2도에 도시된 것처럼 나선형일 수 있다. 주하우징 부분과 로우터 장치에 관한 더 자세한 설명은 미합중국 특허 제4,638,570호에 설명되어 있으며, 이를 참고로 여기에 인용한다.

입력구동 하우징 부분(58)은 관형 부재(76)를 포함하며, 이 관형 부재의 좌측단은 기어실(62)로 개방되어 있으며, 우측단(76a)은 하우징 장치 바깥으로 개방되어 있다. 입력구동 장치는 양쪽 구멍을 통해 연장되며, 반 마찰 베어링(80)에 의해 축(70)과 동일측 배열로 관형 부재에 지지된 입력 구동축(78)을 포함한다. 동적 시일(82)은 관형 부재(76)의 우측단(76a)과 축(78)의 외주면 사이공간을 밀봉한다. 환상부재(84)가 축(78)의 좌측단에 압입되어 있고, 스프링(86)은, 왼쪽으로 위치한 베어링(80)을 환상부재(84)의 쇼울더(shoulder) (84a)를 향해 왼쪽으로 밀어줌으로써 베어링 흔들림을 방지한다. 풀리(88)가 도시하지 않은 키이 및 서트(90)에 의해 축(78)의 바깥쪽 우측단에 고정되어 있다. 풀리는 엔진 토오크를 전달하는, 위에서 언급하고 도시하지 않은 벨6트에 의해 구동된다.

커플링(54)은 환상부재(92)와, 풀리(88) 및 부재(92)를 구동 연결시키는 3개의 축방향으로 연장한 핀(94)의 세트와, 부재(92) 및 타이밍 기어(74)를 구동 연결하는 3개의 축방향으로 연장한 핀(96)의 세트를 포함한다.

제2도의 단면은, 기어실(62)의 바닥(62a)을 향해 수직 아래쪽으로 본 것이다. 기어실은 제1, 제2 타이밍 기어(72, 74) 및 베어링(66, 80)에 대한 윤활유 공급용 저장소를 제공한다. 기어실의 오일 레벨은, 기어(72, 74) 이빨이 기어실 주위로 오일을 튀겨 윤활하기에 충분한 정도이다. 이러한 튀김, 즉 슬링은 기어실내에 작은 공기-오일 연무를 발생시킨다.

지금까지 설명한 기어실은, 시일(68)에 의해 로우터실(64)로부터 밀봉되고, 또한 시일(82)에 의해 하우징 장치의 바깥과도 밀봉되어 있다. 따라서, 송풍기가 작동하는 동안, 기어실(62)은, 자체내 온도상승과, 시일(68)을 지나 유입되기도 하는 로우터실(64)내 가압공기로 인해 압력상승을 받게 된다.

제2도에서, 기어실은, 입력구동축(78)내에 형성되고 가상선으로 도시된 길다란 배기구(98)를 경유하여 송풍기 하우징 장치의 바깥과 연통되어있다. 배기구(98)는 드릴 가공된 통로(100) 및 통로(102)를 포함한다. 통로(102)는 축에 대하여 방사상으로 연장되어 있고, 기어실로 개방된 축(78)의 외주면이 통로의 일단(102a)을 지닌다. 통로의 방사상으로 연장된 부분은 축회전 동안 공기-오일 연무내의 오일을 기어실로 효율적으로 되돌려 흩뿌려주는 원심력으로서의 역할을 한다.

제3도의 축(78)의 단면도에서, 배기구는 통로(100, 102)와 유사한 통로(104) 및 통로(106)를 포함하며, 필터(108)가 통로(104)에 위치하여, 외부 물질이 기어실에 들어오는 것을 방지한다. 필터는 소결 금속인 것이 바람직하다.

제4도의 또 다른 배기구에 따르면, 축(78)은 통로(104, 106)와 유사한 통로 (110) 및 통로(112)를 포함하며, 이 통로(110)에 위치한 첵크 밸브 장치(114)를 포함한다. 첵크 밸브 장치의 일차 목적은, 송풍기가 작동하지 않는 동안 송풍기 구동계가 경사질 때 기어 챔버 오일이 손실되는 것을 방지한다. 첵크 밸브장치는, 볼 (116)을 관형부재(118)의 일단에 형성된 밸브 시이트에 대하여, 볼을 가로질러 1∼2 psi의 압력차를 발생시킬 정도의 힘으로 밀어부치는 스프링(112)을 포함한다.

제5도는 배기구의 또 다른 실시예로서, 축에 동심이고 기어실 및 외부로 각각 개방된 양측단(120a, 120b)을 향해 연장된 단일 통로(120)를 포함한다. 송풍기 구동계측이 아래로 기울 때, 상기 양측단중의 일단(120a)은 오일 레벨 이상이 되기 때문에 첵크 밸브의 필요성이 없어지며, 또한 통로(120)가 갖는 광범위한 길이는 구멍(120b)으로의 오일 연무의 이동을 감소시킴으로써 필터의 필요성을 없애준다. 오일 연무가 통로(120)의 전체 길이를 따라 이동할 경우, 축의 좌단을 짧게 하고, 환상부재(84)를 변형함으로써, 통로(102)와 유사한 방사상 연장 통로를 갖게 할 수도 있다.

본 발명의 여러 실시예를 설명했을지라도, 특허청구범위 내에서의 다양한 수정 및 변경이 가능하다.

Claims

로우터실(64)과 벽(56a)에 의해 분리된 기어실(62)을 형성하는 하우징(48)과; 로우터실내에서 축 주위를 회전하도록 위치하며, 가스유체를 하우징 유입관 (30)으로부터 하우징 유출관(36)으로 전달하는 서로 맞물린 제1로우터(28) 및 제2 로우터(29)와 ; 상기 제1 및 제2 로우터(28, 29)로부터 끝벽부(56a)의 구멍(56b, 56c)을 통해 기어실(62)로 연장한 제1 및 제2 로우터축(70, 71)과 ; 기어실(62)내 상기 제1 및 제2 로우터축(28, 29)에 고정된 서로 맞물린 제1 및 제2 타이밍 기어(72, 74)와; 하우징(48)에 형성된 입력구동 구멍(76a)을 통해 하우징의 외측단으로부터 기어실(62)로 연장하여 상기 타이밍 기어(72, 74)를 회전 구동시키는 입력구동축(78)과; 기어 회전이 오일을 튀겨줄 정도의 레벨까지 기어실내에 담긴 윤활유와; 각각의 축(70, 78)을 회전할 수 있게 지지하는 베어링 수단(66, 80)과; 각각의 구멍(56a, 56b, 76a) 및 이를 통해 연장한 축(70, 71, 78)과 결합하여 기어실(62) 및 로우터실(64)을 서로 분리하고, 또한 기어실(62)을 하우징 외부와 분리하는 동적시일수단(68, 82)을 구비하는 회전 송풍기(26)에 있어서 ; 기어실로 개방된 일단(102a)과, 상기 입력구동축(78)에 대해 방사상으로 연장된 상기 일단(102a)에 이르는 통로수단(102)으로 개방된 반대편 일단(100a)을 지나며, 실내 압력상승을 방지코자 기어실(62)을 외부와 연통시키기 위한, 입력구동축(78)내의 배기통로 수단(98)을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제1항에 있어서, 통로수단(100, 102)내에 위치한 필터(108)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제2항에 있어서, 상기 필터(108)는 소결금속 형태인 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제1항에 있어서, 통로수단(100, 102)의 일단(102a)은 입력구동축(78) 외주면을 향해 방사상 바깥쪽으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제1항에 있어서, 탄성수단(116a)의 힘에 의해 통로수단(100, 102)을 폐쇄하는 위치로 밀쳐지고, 기어실(62)내 소정 압력에 따라 상기 힘에 대항하여 개방위치로 이동하는 밸브부재(116)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제5항에 있어서, 상기 통로수단(100, 102)의 일단(102a)은 입력구동축(78) 표면을 향해 방사상 바깥쪽으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제6항에 있어서, 상기 통로수단(100, 102)은, 반대편 일단(100a)으로부터 입력구동축을 따라 연장되어 상기 방사상 연장부분(102)과 교차하는 또 다른 부분 (100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제7항에 있어서, 상기 또 다른 부분(100)에는 밸브수단(116)이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제8항에 있어서, 상기 또 다른 부분(100)에 위치한 필터(108)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
제9항에 있어서, 상기 필터(108)는 소결금속 형태인 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.