KR100417586B1 - 밀폐형 회전식 압축기의 축 마모방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기의 축 마모방지구조에 관한 것으로, 본 발명은 실린더의 양측면에 복개 결합되는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 소정의 길이를 가지며 그 일측에 편심부가 구비되어 상기 상부 베어링과 하부 베어링에 관통 삽입됨과 아울러 그 편심부가 상기 실린더의 내부에 위치하는 회전축과, 상기 회전축의 편심부측이 상기 하부 베어링의 스러스트면과 일정 간격을 유지하도록 상기 하부 베어링에 삽입된 회전축의 끝면을 지지하는 축 끝면 지지수단을 포함하도록 구성하여 전동기구부에서 발생되는 회전력을 전달받아 회전하는 회전축을 축방향으로 지지하는 과정에서 발생되는 마모를 감소시킬 뿐만 아니라 그 마모에 의해 발생되는 이상 소음을 감소시킴으로써 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

밀폐형 회전식 압축기의 축 마모방지구조{STRUCTURE FOR PREVENTING FRICTION SHIFT IN HERMETIC TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것으로, 특히 전동기구부의 회전력을 전달받아 회전하면서 실린더 내부를 체적 변화시켜 가스를 압축하는 회전축의 마모를 최소화할 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조에 관한 것이다.

일반적인 밀폐형 회전식 압축기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성된 밀폐용기(1)내에의 일측에 전동기구부가 장착되고 상기 전동기구부의 소정의 간격을 두고 압축기구부가 장착된다. 상기 전동기구부는 밀폐용기(1)에 고정 결합되는 고정자(2)와 그 고정자(2)에 회전 가능하도록 결합되는 회전자(3)를 포함하여 구성된다.

상기 압축기구부는 소정의 길이를 갖도록 형성되고 그 일측에 편심부(4a)가 구비되어 상기 회전자(3)의 내경에 압입되는 회전축(4)과, 소정 형상으로 형성되며 그 내부에 가스가 흡입되고 압축되는 내부 공간(P)이 구비되어 상기 밀폐용기(1)에 고정 결합됨과 아울러 그 내부 공간(P)에 상기 회전축의 편심부(4a)가 삽입되는 실린더(5)와, 상기 실린더의 내부 공간(P)을 밀폐시키도록 실린더(5)의 상,하부에 각각 위치하여 상기 회전축(4)을 지지하는 상부 베어링(6) 및 하부 베어링(7)과, 상기 상부 베어링(6) 및 하부 베어링(7)을 상기 실린더(5)와 함께 체결하는 다수개의 체결볼트(8)와, 상기 회전축의 편심부(4a)에 삽입되어 그 회전축(4)의 회전에 따라상기 실린더 내부 공간(P)에서 공전하는 롤링 피스톤(9)과, 상기 실린더(5)의 일측에 반경 방향으로 직선 왕복운동 가능하도록 삽입됨과 아울러 그 단부가 상기 롤링 피스톤(9)의 외주면과 선 접촉되어 실린더(5)의 내부 공간(P) 내주면과 롤링 피스톤(9)의 외주면에 의해 형성되는 공간부를 흡입영역과 압축영역으로 변환시키는 베인(V)을 포함하여 구성된다.

상기 실린더(5)에 가스가 흡입되는 흡입구(5a)가 베인(V)의 측부에 위치하도록 형성되고 그 베인(V)의 타측에 압축영역에서 압축된 가스가 토출되는 토출포트(5b)가 형성되며 상기 실린더(5)의 상면에 결합되는 상부 베어링(6)에 상기 토출포트(5b)와 연통되도록 토출공(6a)이 관통 형성되고 그 상부 베어링(6)의 상면에 상기 토출공(7a)을 개폐하는 개폐수단(10)이 장착되며 상기 상부 베어링(6)의 상부에 토출 소음을 저감시키는 소음기(11)가 복개 결합된다.

상기 밀폐용기(1)에 가스가 흡입되는 흡입관(12)과 가스가 토출되는 토출관(13)이 각각 결합된다.

상기한 바와 같은 밀폐형 압축기의 작동은 다음과 같다.

먼저, 상기 전동기구부의 구동력이 회전축(4)에 전달되어 회전축(4)이 회전하게 되면 그 회전축(4)의 회전에 의해 회전축(4)의 편심부(4a)에 결합된 롤링 피스톤(9)이 베인(V)과 접촉된 상태에서 실린더 내부공간(P)에서 축 중심을 기준으로 공전하게 된다.

상기 롤링 피스톤(9)의 공전 회전에 의한 실린더 내부공간(P)의 내주면과 롤링 피스톤(9)의 외주면에 의해 형성되는 공간부의 체적변화로 저온저압의 냉매가스가 흡입관(12) 및흡입구(5a)를 통해 실린더(5)의 내부공간으로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축된다. 그 압축된 고온고압의 냉매 가스는 개폐수단(10)의 작동과 함께 토출포트(5b) 및 토출공(6a)을 통해 토출되어 소음기(11)를 거치면서 밀폐용기(1)내부를 통해 토출관(13)으로 토출된다.

한편, 상기 회전축(4)이 전동기구부의 회전력을 전달받아 회전하면서 냉매가스를 압축하는 과정에서 그 회전축(4)에 여러 가지 외력이 작용하게 된다. 즉, 회전축(4) 및 그 회전축(4)이 압입된 회전자(3)에 대한 자중과, 전동기구부를 구성하는 마그네트 센터 불평형량에 의해 불평형력과, 편심부(4a)가 구비된 회전축(4)의 회전에 의한 불균형력과, 회전축(4)의 편심부(4a)에 삽입된 롤링 피스톤(9)에 가해지는 가스 압력에 의한 힘 등이 작용하게 된다.

이와 같이 상기 회전축(4)에 작용하는 힘 중 여러 불균형력은 서로 상쇄 또는 보완하여 균형을 맞추게 되며 또한 그 자중에 의한 힘은 축방향 지지구조에 의해 지지된다.

상기 회전축(4)의 자중을 축방향으로 지지하는 종래 구조는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 회전축의 편심부(4a) 측면에 일정 간격을 두고 다수개의 그루브(4b)가 형성된 스러스트면(S)이 구비되어 있다. 그리고 상기 회전축 편심부(4a)의 스러스트면(S)은 하부 베어링의 스러스트면(7a)에 접촉 지지된다.

미설명 부호 5d는 베인이 삽입되는 베인 슬롯이다.

상기한 바와 같은 구조는 상기 회전축(4)이 회전시 그 회전축(4)에 결합된 부품들을 포함한 자중은 회전축의 편심부 스러스트면(S)이 상기 하부 베어링의 스러스트면(7a)에 접촉되어 지지된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 회전축(4)의 회전시 그 회전축(4)의 축 중심과 편심된 편심부(4a)의 스러스트면(S)과 그 편심부(4a)의 스러스트면(S)에 접촉되는 하부 베어링의 스러스트면(7a)이 접촉되면서 회전하게 되므로 장시간 운전시 심한 마모가 발생될 뿐만 아니라 그 마모에 의해 발생되는 미세 마모입자가 밀폐용기(1) 내부에 잔류하여 기타 부품의 이상 마모를 유발시키게 될 뿐만 아니라 경우에 따라 압축기의 작동 정지를 유발시키게 된다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 회전축 편심부(4a)의 스러스트면(S)은 축 중심에 대하여 편심된 상태가 되어 정지시 상기 하부 베어링의 스러스트면(7a)과 접촉되는 면은 작으나 그 회전축(4)의 회전시 회전축 편심부(4a)의 스러스트면(S)이 그리는 궤적(D)이 크게 되어 더 큰 마찰 면적을 갖게 되므로 마모량을 증가시키게 되는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 전동기구부의 회전력을 전달받아 회전하면서 실린더 내부를 체적 변화시켜 가스를 압축하는 회전축의 마모를 최소화할 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 도 1의 A - A' 단면도,

도 3은 상기 밀폐형 회전식 압축기의 하부 베어링의 스러스트면 접촉궤적을 도시한 하부 베어링의 저면도,

도 4는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 축 마모방지구조가 구비된 밀폐형 회전식 압축기의 단면도,

도 5는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 축 마모방지구조의 다른 실시예를 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

4 ; 회전축 4a ; 편심부

4c ; 회전축 끝면(스러스트면) 5 ; 실린더

6 ; 상부 베어링 7 ; 하부 베어링

7a ; 하부 베어링 몸체부 7c ; 축 삽입구멍

7d ; 지지부 20 ; 스토퍼

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 실린더의 양측면에 복개 결합되는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 소정의 길이를 가지며 그 일측에 편심부가 구비되어 상기 상부 베어링과 하부 베어링에 관통 삽입됨과 아울러 그 편심부가 상기 실린더의 내부에 위치하는 회전축과, 상기 회전축의 편심부측이 상기 하부 베어링의 스러스트면과 일정 간격을 유지하도록 상기 하부 베어링에 삽입된 회전축의 끝면을 지지하는 축 끝면 지지수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조의 일예가 구비된 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 밀폐형 회전식 압축기는 밀폐용기(1) 내부에 전동기구부를 구성하는 고정자(2)가 고정 결합되고 그 고정자(2)의 내부에 회전자(3)가 회전 가능하게 결합된다.

그리고 상기 회전자(3)에 회전축(4)이 압입된다. 상기 회전축(4)은 일정 외경과 소정의 길이를 갖도록 형성되는 축부(4d)의 일측에 그 축부(4d)보다 큰 외경 및 소정 길이를 갖는 편심부(4a)가 그 축부(4d)와 편심되게 형성되어 이루어진다. 상기 편심부(4a)는 일정 두께와 외경을 갖는 장경체(R1)와 그 장경체(R1)의 양측에 그 장경체(R1)의 외경보다 작은 외경과 길이를 갖도록 연장 형성되는 단경체(R2)로 이루어지며 그 장경체(R1)와 단경체(R2)는 서로 동심원을 이루게 된다.

그리고 소정 형상의 실린더 몸체(5c)에 일정 내경을 갖도록 관통된 내부 공간(P)이 형성되고 그 실린더 몸체(5c)의 일측에 베인 슬롯(5d)(도 2 참조)이 형성되고 그 베인 슬롯(5d)(도 2 참조)의 양측에 각각 위치하도록 토출포트(5b) 및 흡입구(5a)가 구비된 실린더(5)가 상기 밀폐용기(1)의 내부에 고정 결합된다. 상기 실린더의 내부 공간(P)에 상기 회전축의 편심부(4a)가 위치하게 되며 그 편심부(4a)의 길이, 즉 높이는 상기 실린더 내부 공간(P)의 높이보다 작게 이루어진다.

그리고 상기 실린더의 내부 공간(P)을 밀폐시키도록 실린더(5)의 상,하면에 상부 베어링(6)과 하부 베어링(7)이 각각 위치하여 그 상부 베어링(6)과 하부 베어링(7)은 상기 회전축(4)의 축부(4d)에 관통 삽입되며 그 상부 베어링(6) 및 하부 베어링(7)은 상기 실린더(5)와 함께 다수개의 체결볼트(8)에 의해 체결 결합된다.

그리고 상기 회전축의 편심부(4a)에 롤링 피스톤(9)이 삽입되며 일정 두께와 소정의 면적을 갖는 베인(V)(도 2 참조)이 상기 롤링 피스톤(9)과 선접촉되도록 상기 실린더의 베인 슬롯(5d)(도 2 참조)에 탄성 지지되도록 삽입된다. 상기 베인(V)(도 2 참조)은 롤링 피스톤(9)이 공전 운동함에 따라 실린더(5)의 반경 방향으로 직선 왕복운동 가능하면서 실린더(5)의 내부 공간(P) 내주면과 롤링 피스톤(9)의 외주면에 의해 형성되는 공간부를 흡입영역과 압축영역으로 변환시키게 된다.

그리고 상기 회전축의 편심부(4a) 측면이 상기 하부 베어링의 면, 즉 스러스트면(7a)과 일정 간격을 유지하도록 상기 하부 베어링(7)에 삽입된 회전축의 끝면(4c)을 지지하는 축 끝면 지지수단이 구비된다.

상기 축 끝면 지지수단은 상기 하부 베어링(7)과 일체로 형성된다. 상기 하부 베어링(7)은 소정 형상으로 형성되는 베어링 몸체부(7b)의 일측면에 소정의 면적을 갖도록 스러스트면(7a)이 구비되고 그 베어링 몸체부(7b)의 가운데 상기 회전축(4)이 삽입되는 축 삽입구멍(7c)이 형성되고 그 베어링 몸체부(7b)에 상기 체결볼트(8)가 삽입되는 다수개의 체결공(미도시)이 구비되어 이루어진다. 그리고 상기하부 베어링의 몸체부(7b) 하단에 상기 축 삽입구멍(7c)으로 삽입되는 회전축의 끝면(4c)을 지지하도록 소정의 면적을 갖는 지지부(7d)가 연장 형성된다. 상기 지지부(7d)의 가운데 상기 회전축(4)의 가운데 관통 형성되는 오일유로로 오일이 흡상되도록 관통공(7e)이 구비된다. 상기 관통공(7e)이 구비된 지지부(7d)는 상기 축 끝면 지지수단을 이루게 된다.

상기 지지부(7d)의 다른 변형예로서 상기 축 삽입구멍(7c)의 내주벽에 일정 두께와 환형 형상의 면적을 갖도록 연장 형성된다.

또한 상기 축 끝면 지지수단의 다른 실시예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 하부 베어링(7)에 고정 결합되는 스토퍼(20)로 이루어진다. 상기 스토퍼(20)는 일정 외경과 길이를 갖는 환봉 형태의 몸체부(21)와 그 몸체부(21)의 일면에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형의 삽입홈(22)과 그 삽입홈(22)에 의해 그 내부에 형성된 환형 돌기부(23)와 그 환형 돌기부(23)의 중심을 관통하도록 상기 몸체부(21)에 관통 형성되는 통공(24)과 상기 삽입홈(22)의 내주벽에 형성되는 나사산부(25)를 구비하여 이루어진다. 상기 환형 돌기부(23)의 상면은 원형의 스러스트면(26)을 이루게 된다.

상기 스토퍼(20)는 정밀도를 높이기 위하여 소결 재료로 형성하거나 또는 SCM 계열의 강을 단조한 단조품으로 형성됨이 바람직하다.

상기 스토퍼(20)는 상기 하부 베어링의 베어링 몸체부(7b)의 일측 외주면에 나사산부(7f)를 형성한 상태에서 그 환형 돌기부(23)가 하부 베어링의 축 삽입구멍(7c)에 삽입됨과 동시에 그 스토퍼(20)의 나사산부(25)가 하부 베어링의나사산부(7f)와 체결되도록 고정 결합된다. 이때 상기 스토퍼 환형 돌기부의 스러스트면(26)이 상기 하부 베어링의 축 삽입구멍(7c)에 삽입된 회전축의 끝면(4c), 즉 스러스트면을 지지하게 된다.

그리고 상기 상부 베어링(6)에 상기 토출포트(5b)와 연통되도록 토출공(6a)이 관통 형성되고 그 상부 베어링(6)의 상면에 상기 토출공(6a)을 개폐하는 개폐수단(10)이 장착되며 상기 상부 베어링(6)의 상부에 토출 소음을 저감시키는 소음기(11)가 복개 결합된다.

상기 밀폐용기(1)에 가스가 흡입되는 흡입관(12)과 가스가 토출되는 토출관(13)이 각각 결합된다.

이하, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 축 지지구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 밀폐형 회전식 압축기는 전원이 인가되어 전동기구부가 구동하게 되면 그 전동기구부의 회전력이 상기 회전축(4)에 전달되어 그 회전축(4)이 회전하게 되며 그 회전축(4)이 회전하게 되면 그 회전축(4)의 회전에 의해 회전축(4)의 편심부(4a)에 결합된 롤링 피스톤(9)이 베인(V)(도 2 참조)과 접촉된 상태에서 실린더 내부공간(P)에서 축 중심을 기준으로 공전하게 된다.

상기 롤링 피스톤(9)의 공전 회전에 의한 실린더 내부공간(P)의 내주면과 롤링 피스톤(9)의 외주면에 의해 형성되는 공간부의 체적변화로 냉매가스가 흡입관(12) 및흡입구(5a)를 통해 실린더(5)의 내부공간으로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축된다. 그 압축된 고온고압의 냉매 가스는 개폐수단(10)의 작동과 함께토출포트(5b) 및 토출공(6a)을 통해 토출되어 소음기(11)를 거치면서 밀폐용기(1)내부를 통해 토출관(13)으로 토출된다.

한편, 상기 전동기구부의 회전력을 전달받아 회전하면서 상기 롤링 피스톤(9)을 공전 운동시키는 회전축(4)은 상기 축 끝면 지지수단에 의해 축방향으로 지지된다. 즉 상기 회전축(4)은 상기 하부 베어링(7)에 위치하는 그 회전축의 끝면(4c)이 상기 하부 베어링(7)에 구비된 축 끝면 지지수단에 의해 지지되므로 자중에 의한 축 방향으로 작용하는 힘을 지지하게 된다.

그리고 상기 회전축의 끝면(4c)이 상기 축 끝면 지지수단에 의해 지지되므로 상기 회전축의 편심부(4a) 측면, 즉 스러스트면이 상기 하부 베어링의 스러스트면(7a)과 접촉되지 않고 일정 간격을 둔 상태에서 회전축(4)이 회전하게 된다.

본 발명은 상기 회전축의 끝면(4c)을 지지함에 의해 그 회전축(4) 및 그 회전축(4)에 결합되는 부품들의 축방향 힘을 지지하게 되므로 종래 회전축의 편심부 측면, 즉 스러스트면(S)을 지지함에 의해 발생되는 궤적보다 접촉면적이 작게 되어 마모를 줄이게 된다.

또한 종래의 구조에서는 회전축(4)을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링면이 그 회전축의 편심부 측면, 즉 스러스트면(S)에 의해 이루어지게 되므로 그 편심부(4a)의 측면이 정밀 가공되어야 하나 그 편심부(4a)의 측면 형상이 복잡하여 정밀 가공 정도가 떨어지게 됨으로써 초기 운전시 마모가 많이 발생하게 될 뿐만 아니라 그 마모 소음이 많이 발생하게 되는 단점이 있었으나, 본 발명은 회전축(4)을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링면이 그 회전축의 끝면(4c)에 의해 이루어지므로 그 회전축의 끝면(4c)에 대한 정밀 가공이 수월하게 될 뿐만 아니라 그 가공정밀도를 높이게 되어 마모의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 마모에 의해 발생되는 소음을 감소시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조는 전동기구부의 회전력을 전달받아 회전하는 회전축을 축방향으로 지지하는 과정에서 발생되는 마모를 감소시킬 뿐만 아니라 그 마모에 의해 발생되는 이상 소음을 감소시키게 됨으로써 압축기의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 실린더의 양측면에 복개 결합되는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 소정의 길이를 가지며 그 일측에 편심부가 구비되어 상기 상부 베어링과 하부 베어링에 관통 삽입됨과 아울러 그 편심부가 상기 실린더의 내부에 위치하는 회전축과, 상기 회전축의 편심부 측면이 상기 하부 베어링의 스러스트면과 일정 간격을 유지하도록 상기 하부 베어링에 삽입된 회전축의 끝면을 지지하는 축 끝면 지지수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 축 끝면 지지수단은 축 삽입구멍이 구비된 하부 베어링 몸체의 하단 또는 축 삽입구멍의 내주벽에 그 축 삽입구멍에 삽입되는 회전축의 끝면을 지지하도록 소정의 면적으로 연장 형성되는 지지부가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 축 끝면 지지수단은 소정 형상으로 그 일측에 스러스트면이 구비되도록 이루어짐과 아울러 상기 하부 베어링에 체결되어 그 스러스트면이 상기 하부 베어링에 삽입되는 회전축의 끝면을 지지하는 스토퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조.
4. 제3항에 있어서, 상기 스토퍼는 소결 재료로 형성되거나, 강을 단조하여 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 축 지지구조.