KR100459515B1 - 베인식 공기 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축효율을 상승시키게 됨에 따라 고압의 압축공기를 얻을 수 있고, 소형화되어 다양하게 적용시킬 수 있는 베인식 공기 압축기를 제공하기 위해 본 발명은 밀폐된 케이싱(100)의 내부에 경사를 따라 안내홈(43,53)이 형성되어 있으며, 상기 케이싱의 내부에는 외부의 동력원으로 회전하는 샤프트에 임펠러(20)가 조립되며, 상기 임펠러는 상기 안내홈을 따라 회전하는 격리판(22)과 상기 격리판(22)의 중앙에서 방사상으로 조립되면서 상기 공기를 흡입하여 압축한 뒤 토출시키게 된다.

Description

베인식 공기 압축기{VANE AIR COMPRESSOR}

본 발명은 공압 발생장치에 관한 것으로 특히, 회전식 압축기로서 공기의 압축효율을 상승시킨 베인식 공기 압축기에 관한 것이다.

통상적으로, 공압 발생장치는 저압 발생용 블로어와 고압 발생용의 컴프레서로 분리되는 공기 압축기로서 왕복식 압축기와 회전식 압축기로 분류된다. 그리고 상기 회전식 압축기에는 케이싱 내에 축과 편심 된 로터를 가지며 상기 로터에는 방사상으로 설치된 베인으로 구성되는 베인 압축기가 사용된다.

이때, 상기 베인 압축기는 로터의 방사선 홈에 베인이 끼워져 편심의 케이싱 내부에서 외측으로 슬라이딩되어 직선적으로 이동하게 되고 상기 베인 사이의 용적에 공기가 흡입되어 압축된 후 저장탱크로 이송된다.

그러나, 이와 같은 종래의 베인 압축기는 압축공기의 공급을 부드럽게 연속적으로 공급하므로 진동과 소음이 적은 반면 공기의 토출 용량이 적어 대용량으로 사용할 수 없는 문제점이 있으며, 마찰에 대한 손실이 커서 압축효율이 낮다. 특히 토출 용량당 부피가 커지게 됨에 따라 각종 기계장치를 소형화시키는데 어려움을 가지게 된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로 본 발명의 목적은, 압축효율을 상승시키게 됨에 따라 고압의 압축공기를 얻을 수 있고, 소형화되어 다양하게 적용시킬 수 있는 베인식 공기 압축기를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 베인식 공기 압축기의 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 베인식 공기 압축기의 일부 단면도.

도 3은 본 발명 베인식 공기 압축기에서 회전자의 분해 사시도.

도 4는 본 발명 베인식 공기 압축기에서 회전자의 조립된 상태 사시도.

도 5a,5b,5c,5d,5e는 본 발명 베인식 공기 압축기에서 임펠러가 완성되는 상태를 도시한 사시도.

도 6은 본 발명에서 임펠러가 샤프트와 조립되는 상태의 사시도.

도 7은 본 발명에서 임펠러가 샤프트와 조립된 상태의 사시도.

도 8은 본 발명 베인식 공기 압축기를 구성하는 케이싱의 분해 사시도.

도 9는 본 발명에서 공기의 흐름을 도시하기 위해 케이스 내부를 도시한 참고도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10: 회전자 20: 임펠러

22: 격리판 26: 베인

28: 가이드 레일 30: 샤프트

40: 상부바디 50: 하부바디

100: 케이싱 110: 상부 압축실

120: 하부 압축실

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐트릴 수 있는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1내지 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베인식 공기 압축기의 전체 구성을 도시하고 있다. 도면에 따르면 밀폐된 케이싱(100)의 내부에 경사를 따라 안내홈(43,53)이 형성되어 있으며, 상기 케이싱의 내부에는 외부의 동력원으로 회전하는 샤프트에 임펠러(20)가 조립되며, 상기 임펠러는 상기 안내홈을 따라 회전하는 격리판(22)과 상기 격리판(22)의 중앙에서 방사상으로 조립되면서 상기 공기를 흡입하여 압축한 뒤 토출시키게 된다.

위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 8에서와 같이 조립되는 케이싱(100)은 상부바디(40)와 하부바디(50)가 서로 조립되면서 내부가 구형의 공간을 형성하고 있으며, 상부와 하부로 각각 상부커버(46)와 하부커버(56)가 조립되면서 내부가 밀폐된다. 이때, 상기 상부바디(40)의 하단부와 하부바디(50)의 상단부는 일측방향으로 5-30°정도의 경사를 두고 있으며 외측으로 서로를 결합시키기 위한 각 플랜지(42,52)가 형성되면서 볼트로서 조립된다. 그리고 상기 플랜지(42,52)의 내측면 즉, 상부바디(40)의 하단부와 하부바디(50)의 상단부의 각 내측 테두리를 따라서 안내홈(43,53)이 형성되어 있으며 여기에는 상, 하로 링 형태의 부싱(60,62)이 끼워져 있다. 이와 같이 조립되는 케이싱의 내부에는 외부의 동력원으로 회전하는 샤프트(30)가 조립되며 상기 샤프트에는 도 3 내지 도 5에서 도시된 임펠러(20)가 조립되어 있다.

상기 임펠러(20)는 도 3과 도 5에서 도시된 회전자(10)에 격리판(22)과 베인(26)등이 결합된 것으로 그 구조를 자세히 설명하면, 상기 회전자(10)는 상, 하의 반구형 보스(12,12')가 중앙의 원통형 연결링(18)에 의해서 서로 조립되어 구형상으로 된다. 이때 상기 상, 하의 보스(12,12') 사이에는 상, 하의 회전판(14,14')과 부싱(19)이 조립되어 있다. 상기 회전판은 양측으로 요입홈(15)을 두고 있으며 그 수직방향으로는 공간부(16)를 두고 있는 것으로 상하로 조립될 때 각 요입홈(15,15')이 수직으로 엇갈리게 조립된다. 따라서 상기 요입홈 혹은 공간부는 도 4에서와 같이 "+"형태로 배치된다. 이후 상기 회전자(10)에는 중앙에 끼움홈(23)이 형성되어 있는 격리판(22)을 조립하며 전술한 요입홈(15,15') 부분으로는 양측의 부싱(24)을 끼우고 그 사이에 베인(26)이 끼워진다. 이때 상기 베인(26)의 내측면(26a)은 전술한 보스(12,12')의 외측과 동일한 곡면으로 형성되면서 상기 보스와 접촉되어 있으며 타측의 외측면(26b)은 전술한 상부 및 하부바디(40,50)의 구형인 내면과 동일한 곡면을 형성하면서 상기 바디(40,50)의 내측면과 접촉된다.

그리고 상기 격리판(22)의 외측으로는 반원형 띠로 된 가이드 레일(28)이 끼워져 고정된다. 상기 가이드 레일(28)은 내측으로 중앙에 요입흠(28a)이 형성되면서 전술한 베인(26)이 끼워지게 되고 그 양측으로는 내부로 돌출되는 조립편(29)이 형성되면서 이는 각 격리판의 끼움홈(23) 사이로 끼워진다. 이와 같이 완성되는 임펠러(20)는 도 5e에서와 같이 격리판(22)의 외측둘레를 따라서 일정한 간격으로 돌출되는 띠 형태의 가이드 레일(28)을 가지며 상기 가이드 레일(28)은 전술한 케이싱(100)의 각 안내홈(43,53)으로 끼워진다. 그리고 상기 격리판(22)에 의해서 상부와 하부에는 소정의 공간을 가지는 상부압축실(110)과 하부압축실(12)이 형성하게 되는데, 상기 상부압축실과 하부압축실은 경사를 가지는 안내홈에 의해 조립된 격리판(22)에 의해서 측면에서 전방 및 후방으로 점차 체적이 축소되는 공간으로 형성된다.

한편, 상기 임펠러(20)의 중앙에 형성된 구멍(13)으로는 외부의 구동장치와 연결되는 샤프트(30)가 끼워지게 되는데, 상기 구멍(13)은 임펠러가 소정의 각도로 경사를 두고 회전하게 되더라도 샤프트에 접촉되지 않을 만큼 충분하게 큰 직경을 가지고 있다. 그리고 상기 샤프트(30)의 상부와 하부로는 중앙에 구멍(36)이 형성되어 있는 조립판(34,34') 끼워져 키이(32)에 의해 고정된다. 상기 상, 하의 조립판은 전술한 임펠러의 베인(26)을 고정시키고 샤프트(30)의 회전력을 전달하기 위한 것으로 내측면에는 상기 베인과 동일한 위치에 각각 끼움홈(35)을 구성하고 있으며, 여기에 상기 베인이 끼워지게 된다.

이와 같이 샤프트와 임펠러를 조립시킨 케이싱 즉, 상부바디(40)와 하부바디(50)의 전방에는 각각 유출구멍(45)과 유입구멍(54)이 있고, 그 후방에는 각각 유입구멍(44)과 유출구멍(55)이 형성되어 있다. 다시 말해서 케이싱의 상부압축실에는 전방으로 유출구멍(45)이 형성되어 있으며 그 후방으로는 유입구멍(44)이 형성되어 있고, 하부압축실의 전방에는 유입구멍(54)이 그리고 후방에는 유출구멍(55)이 각각 형성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명 베인식 공기 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

우선, 샤프트(30)의 끝을 구동장치와 연결하고 구동장치를 작동시키면 상기 샤프트가 회전하게 되면서 그 회전력은 상부와 하부에 조립된 조립판(34)을 회전시키게 된다. 이와 동시에 상기 조립판 사이에 끼워져 있는 각 베인(26)이 회전하게 되면서 이는 격리판(22) 및 보스(12,12')를 회전시키고 도 9에서와 같이 회전하는 베인은 외부의 공기를 흡입하게 됨에 따라 상부압축실(110)과 하부압축실(120) 내부로 투입시키게 된다. 이때, 상기 격리판(22)은 케이싱(100)의 안내홈(43,53)을 따라 회전하게 되면서 소정의 각도로 기울어진 상태로 회전하게 된다. 그리고 상기 격리판(22)으로 조립된 베인은 구형의 보스(12,12')와 상부바디 및 하부바디 사이를 따라 상하로 유동되면서 상부압축실 및 하부압축실 내부를 회전하게 된다.

이와 같이 케이싱 내부를 회전하는 베인에 의해서 유입되는 공기는 체적의 변화를 거치게 되면서 압축효율을 상승시킬 수 있게 된다. 즉, 도 9에서와 같이 후방에 위치한 베인이 상부압축실(110)에서 반시계방향으로 회전하면서 전방으로 이동할 때 후방의 유입구멍(44)으로 투입된 공기는 점차 확장되는 체적변화에 따라 흡입력이 강하게 되며, 중앙지점 이후부터 급속하게 체적이 축소됨에 따라 고압으로 압축된 다음 전방 유출구멍으로 배출된다. 이후 상기 베인은 상부압축실을 벗어나 아래의 하부압축실(120)에 배치되면서 위와 동일하게 공기를 압축시키게 된다. 한편 본 고안에서는 공기를 압축하는 목적을 두고 그에 따르는 구성을 설명하고 있으나, 고압의 공기를 이용하여 회전력을 얻을 수 있는 에어모터 그리고 유압펌프 및 유압모터 등의 유압시스템에도 그 구성을 사용하여 동일한 목적을 얻을 수 있게 된다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 베인식 공기 압축기는 케이싱 내부에 구비되는 상부압축실과 하부압축실의 체적이 점차 확장되었다가 축소됨에 따라 유입된 공기가 압축되는 것으로 압축효율이 증가되는데, 이는 압축기의 크기를 줄일 수 있으며 단시간에 대용량의 압축공기를 얻을 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 내부가 밀폐된 케이싱(100)을 구성하는 상부바디(40)와 하부바디(50)에는 내측 둘레를 따라서 소정의 각도로 기울어져 있는 안내홈(43,53)이 형성되고, 상기 케이싱 내부로 조립되는 샤프트(30)의 상하로 조립판(34,34')이 고정되며, 상기 상하의 조립판 사이에 끼워지는 임펠러(20)는 구형의 보스(12,12') 외측으로 조립되어 상기 안내홈으로 끼워지는 격리판(22)과 상기 격리판 사이에서 방사상으로 조립되어 상하로 유동하는 베인(26)으로 구성되며, 상기 상부바디(40)와 하부바디(50)의 전방에는 각각 유출구멍(45)과 유입구멍(54)이 있고, 그 후방에는 각각 유입구멍(44)과 유출구멍(55)이 형성되어 있음을 특징으로 하는 베인식 공기 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 안내홈의 각도는 5-30°임을 특징으로 하는 베인식 공기 압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 조립판(34,34')의 내측면에는 각각 방사상으로 끼움홈(25)이 형성되고 여기에 상기 베인(26)이 끼워져 고정됨을 특징으로 하는 베인식 공기 압축기.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 임펠러의 격리판(22) 외측에는 가이드 레일(28)이 조립되고, 상기 가이드 레일은 케이싱에 형성된 안내홈(43,53)에 끼워져회전하게 됨을 특징으로 하는 베인식 공기 압축기.