KR100561137B1

KR100561137B1 - 기계식 축 밀봉부를 위한 누출 오일 전환 및 수집 시스템

Info

Publication number: KR100561137B1
Application number: KR1020030071981A
Authority: KR
Inventors: 듀페르트로널드제이.; 위커크리스토퍼에이.; 라이트케네쓰에이.
Original assignee: 캐리어 코포레이션
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2006-03-15
Also published as: DE60327408D1; EP1416159A3; EP1416159B1; CN1270087C; JP2004150437A; EP1416159A2; US6698232B1; CN1499077A; KR20040038660A

Abstract

하우징, 축 밀봉부를 가지는 크랭크축, 냉매 및 냉매를 압축하기 위한 압축 장치를 가지는 압축기에 사용되는 압축기 오일 전환 및 수집 시스템이다. 상기 시스템은 압축기 냉매가 압축기 하우징 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 윤활제를 사용하고 윤활제가 수집되는 공간을 가지는 축 밀봉 기구를 포함한다. 전환 기구가 상기 윤활제의 과잉 양을 상기 공간으로부터 전환 기구로부터의 상기 윤활제의 과잉 양을 수용하기 위한 리시버로 지향시키기 위해 사용된다. 리시버는 상기 윤활제의 과잉 양을 수집하기 위해 공동 내에 위치된 제거가능한 카트리지를 포함하는 내부 공동, 외부 수집 저장조 또는 외부 배출관의 형태가 될 수 있다.

축 밀봉 공동, 축 밀봉면, 글랜드판, 립 밀봉부, 위프 구멍

Description

기계식 축 밀봉부를 위한 누출 오일 전환 및 수집 시스템{Oil Leak Diversion and Collection System for Mechanical Shaft Seals}

도1은 본 발명의 장치를 통합한 왕복 압축기를 도시한 개략도.

도2는 크랭크축 밀봉 영역을 도시한 확대도.

도3은 도1의 압축기를 흡수성 카트리지가 설치된 상태로 도시한 분해 단부도.

도4는 도2에 도시된 도면을 보다 확대한 도면.

도5는 오일 유동 경로를 도시한 도3의 확대 절취도.

도6은 도3에 도시된 흡수성 카트리지의 확대도.

도7은 본 발명의 대체 실시예로서 외부 저장조를 도시한 도1의 압축기의 단부도.

도8은 외부 저장조가 부착되지 않은 도7과 동일한 도면.

도9는 배출관을 사용하는 대체 설계를 도시한 도7과 유사한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 압축기

12 : 하우징

14 : 피스톤

16 : 실린더

18 : 크랭크축

20 : 커넥팅 로드

26 : 축 밀봉 공동

29, 33 : 축 밀봉면

31 : 크랭크축 밀봉 기구

32 : 글랜드판

38 : 립 밀봉부

40 : 내부 디스크형 공간

45 : 스프링 조립체

48 : 제1 경로

50 : 제2 경로

53 : 내부 공동

54 : 카트리지

56 : 흡수부

60 : 위프 구멍

70 : 저장조

80 : 관

본 발명은 압축기로부터의 오일 유출을 제어하기 위한 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 왕복 압축기의 크랭크축의 축 밀봉부의 영역에서 발원되는 과잉 오일을 전환시키고 수집하기 위한 시스템에 관한 것이다.

운송 냉장 설비에 사용되는 형태와 같은 냉장 시스템은 가장 간단한 형태로서 폐쇄식 냉장 순환 경로를 형성하기 위해 직렬로 상호 연결된 압축기, 응축기, 팽창 장치 및 증발기를 포함한다. 통상적으로, 이러한 시스템은 내부에서 압축되는 냉매와 혼합된 윤활 오일에 의해 윤활되는 왕복식 압축기를 사용한다.

통상적인 왕복 압축기는 기상(gaseous)의 냉매를 기계식으로 압축하기 위하여 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤을 포함한다. 가스가 피스톤의 하향 행정 동안 실린더 내로 유입되고 상향 행정 동안 압축되게 하기 위해 적절한 분기관 및 밸브가 제공된다.

다양한 부품 및 그 사이의 경계면을 윤활하기 위해 오일이 이러한 압축기 내에서 사용된다. 압축기 내부의 냉매 압력을 유지하기 위해, 압축 가스의 누출에 대하여 밀봉하고 작동하는 동안 밀봉부의 면을 윤활하기 위해 오일 막을 전개하는 기계식 축 밀봉부가 사용된다. 예컨대, 이러한 밀봉부는 글랜드(gland) 판의 근방과 같은 압축기의 크랭크축 상에 사용된다. 밀봉면을 가로지르는 오일 누출은 모든 기계식 축 밀봉부의 공통적인 문제이다. 만일 그러한 오일이 줄지 않고 누출된다면, 크랭크 케이스를 통한 외부 오일 누출을 초래할 수 있다. 통상적으로 그러한 누출은 압축기 기능에 유해하다기보다는 시각적으로 불쾌하며 불안하게 할 뿐이 지만, 그러한 누출은 종종 기계식 축 밀봉 부품의 불필요한 부품 교환을 야기한다.

따라서, 외부 누출을 숨기기 위해 크랭크축 밀봉 영역으로부터 과잉 오일을 전환시키는 장치가 배치된다. 그러한 장치 중에는 보크 FKX40/465로서 알려진 개방 구동식 압축기 상에 사용되는 외부 마스킹 장치가 있다. 상기 장치는 오일이 글랜드판의 외측에 있고 대기 중에 개방된 외부 포켓으로 누출되게 하고 그후 그로부터 범람하는 과잉 오일을 포획하기 위해 흡수성 재료를 사용한다. 상기 흡수성 재료는 차례로 외부 포켓에 인접한 글랜드판 하우징 둘레로 둘러싸여지는 재료의 외측 직경의 둘레로 둘러싸여진 스프링 강의 밴드에 의해 캡슐화된다.

실행 중에, 이러한 유형의 설계는 먼지를 유인하는 오일 침투식 외부 흡수성 밴드를 사용하여, 압축기의 외부 표면의 오염과 더불어 그 주변을 오염시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 축 밀봉부를 사용하는 장치에서 오일 누출을 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 축 밀봉부로부터 과잉된 오일을 전환시키기 위한 개선된 기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 축 밀봉부로부터 전환 후에 과잉 오일을 수집하기 위한 개선된 기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 축 밀봉부의 근접부로부터 과잉 오일을 흡수하기 위한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기계식 축 밀봉부의 근접부로부터 흡수된 과잉 오일의 외부 표시를 제공하기 위한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적은 하우징, 축 밀봉부를 가지는 크랭크축, 냉매 및 냉매를 압축하기 위한 압축 장치를 가지는 압축기 내에서 사용하기 위한 본 발명의 압축기 오일 전환 및 수집 시스템에 따라 달성될 것이다. 상기 시스템은 압축기 냉매가 압축기 하우징의 외부로 누출되는 것으로부터 방지하기 위한 윤활제를 사용하고 상기 윤활제가 수집되는 공간을 가지는 축 밀봉 기구를 포함한다. 전환 기구는 상기 공간으로부터 윤활제의 과잉 양을 전환 기구로부터 상기 윤활제의 과잉 양을 수용하기 위한 리시버로 지향시키기 위해 배치된다. 상기 리시버는 윤활제의 과잉 양을 수집하기 위해 공동 내에 위치된 제거가능한 카트리지, 외부 수집 저장조 또는 외부 배출관을 포함하는 내부 공동의 형태일 수 있다.

본 명세서에서 설명된 바와 같이 본 발명은 공기 조화 또는 냉장 시스템에 사용하기 위한 왕복 압축기에 관한 것이다. 비록 본 압축기는 공기 조화 시스템 또는 냉장 시스템 내의 냉각 회로와의 조합에 관한 구성으로 도시되고 설명되었지만, 오일 수집 및 전환 방법은 다른 유형의 압축기, 펌프 및 다른 응용 분야에서 동일하게 응용될 수 있다는 것이 이해되야 한다.

이제 도1을 참조하여, 하우징(12)을 포함하는 압축기(10)가 도시된다. 작업 피스톤(14)이 왕복 운동을 위해 실린더(16) 내부에 장착된다. 각 피스톤은 커넥팅 로드(20)를 통해 크랭크축(18)에 연결된다. 커넥팅 로드(20)는 크랭크축(18)의 오프셋부(22) 둘레에 고정된다. 크랭크축(18)은 크랭크축 내의 불규칙한 회전을 균형잡기 위한 평형추(24)를 포함한다. 크랭크축은 슬리브(28) 내부에서 장착되고 회전하며 하우징(12)의 축 밀봉 공동(26)을 통해 연장한다.

도2 및 도4를 참조하면, 하우징(12)이 크랭크축에 의해 노출된 지점에서 크랭크축 밀봉 기구(31)가 보다 상세하게 도시된다. 크랭크축(18)은 스프링 조립체(45), 축 밀봉면(29 및 33), 글랜드판(32) 및 립 밀봉부(38)를 통해 지나간다. 면 밀봉부(33)는 실질적으로 원통형 형상이며 글랜드판(32)의 내부 직경(A) 내에 움직이지 않게 유지되는 오-링(36)을 포함한다. 직경(A)에 인접한 글랜드판 내에 위치되고 소직경(B) 내에 있는 립 밀봉부(38)는 먼지가 축 밀봉 공동 내로 진입하는 것을 방지하는 기능을 가진다. 내부 디스크형 공간(40)이 면 밀봉부(33)와 립 밀봉부(38) 사이에 위치된다. 도3에 도시된 바와 같이, 하우징과 글랜드판 사이의 누출을 방지하기 위하여 글랜드판 가스킷(35)이 사용된다.

크랭크축 밀봉 기구는 탄성 재료로 형성된 원통형 본체(44)를 더 포함하며, 이와 크랭크 축 사이에 냉매 밀봉부로서 작용하기 위해 오일을 사용한다. 본체(44)의 외부 둘레를 감싸며 크랭크축 밀봉 가압면에 대향하여 지지되는 스프링(45)이 2 개의 축 밀봉면(29 및 33) 사이에 축방향 하중을 제공한다. 상기와 같이 2 개의 면이 하중을 받으면, 오일을 사용함으로써 이들은 냉매 밀봉부로서 작용한다. 종래 기술에서는, 2 개의 축 밀봉면을 가로질러 지나가는 오일이 제거되거나 재지향되지 않는 경우, 그 오일은 크랭크축을 통과해서 도3에 도시된 바와 같이 위치된 립 밀봉 경계면으로 지나갈 것이고, 이는 압축기의 외부면의 누출 및 오염을 야기한다. 상기 외부 누출 및 오염은 종종 심각한 기계적인 문제가 압축기에 존재한다는 부정확한 결론으로 유도할 수 있다.

본 명세서에 제공된 바와 같은 본 발명은 그 유해한 효과를 방지하기 위해 과잉 오일을 제거하도록 작동한다. 본 발명의 원리에 따라 도5를 참조하면, 하우징(12)에서 제2 통로(50)로 안내되는 제1 통로(48)가 글랜드판(32)에 제공되고, 제2 통로는 리시버 및 일실시예에서 내부 공동(53)에 더 안내된다. 따라서, 과잉 오일은 그 내부에서 크랭크 케이스 하우징 내의 제2 경로(50)로 진행하는 제1 경로(48)를 통해서 공간(40)을 떠난다. 그후 오일은 제2 경로(50)의 내부에서 내부 공동(53)으로 진행한다. 양호한 실시예에서, 내부 공동은 도6에 또한 도시된 바와 같이 내부 공동(53) 내의 오일을 흡수하기 위한 신장된 흡수성 재료로 형성된 신장부를 가지는 신장된 카트리지 또는 삽입체(54)를 수용한다. 본 발명의 범위 내에서, 공동은 카트리지 또는 삽입체와 상보적인 형상을 가지는 다른 형상 또는 구성을 가질 수 있다. 양호한 실시예에서, 카트리지(54)는 신장된 흡수부(56) 및 연결부(58)를 포함한다. 일 실시예에서 오일의 흡수를 위해 공동(53) 내부에 삽입체를 고정하도록, 공동(53)의 외부 단부에 있는 크랭크 케이스 하우징은 카트리지(54)의 연결부(58)의 나사식 경계부(59)를 결합하기 위해 나사가공된다. 스냅 끼워맞춤, 테이퍼식 억지 끼워맞춤 또는 회전식 잠금 끼워맞춤 등과 같은 다른 연결 경계부가 상기 연결이 적절한 밀봉 및 고정 연결을 이루며 편의를 위해 카트리지 또는 삽입체가 용이하게 제거될 수 있게 하는 한 사용될 수 있다. 나사식 단부(58)는 위프 구멍(60)을 포함한다. 오일이 크랭크 케이스 오일 공동으로부터 내부 오일 공동(53)으로 자유롭게 배출될 수 있게 하기 위해 구멍(60)은 크랭크 케이스 오일 공동 내의 압력을 대기압과 동일하게 만든다. 또한, 포화 상태에 도달하면 오일이 구멍으로부터 흘러나올 것이기 때문에, 위프 구멍(60)은 카트리지(54)가 오일로 충만될 때 및 교체가 필요할 때, 시각적인 지시기로서 작동한다. 포화시에, 압축기의 편의성을 용이하게 하기 위해, 카트리지는 현장에서 제거되고 새로운 카트리지로 대체될 수 있다. 전술된 흡수성 카트리지에 대한 대체 설계로는 흡수성 재료에 대조되는 것으로서 과잉 윤활제를 수집하기 위한, 전술된 바와 같지만 일체형으로 구성된 제거되고 비워질 수 있는 카트리지 또는 삽입체가 있다.

다른 실시예에서, 도7에 도시된 바와 같이, 리시버로서 외부 수집 저장조가 사용된다. 따라서, 저장조(70)가 볼트(71)를 통해 압축기 하우징(12)에 장착되고 하우징(12) 상에 도8에 도시된 출구(74)에 장착된 입구(72)를 포함한다. 입구(72)는 전술된 바와 유사하게 공간(40)으로부터 본 실시예가 아니라면 출구(74)에 전환된 경로(50)로부터의 오일을 수용하는 출구(74)로부터의 오일을 수용한다. 출구(74)는 양호하게 나사가공되지만(75) 압력 배출 작용도 일어나게 하면서 과잉 오일이 저장조로 지나가게 하는 경계면이 입구와 출구 사이에 형성되도록 저장조(70)의 입구(72)는 그렇지 않다. 상기 나사부는 압력이 배출될 수 있는 경로를 허용한다. 따라서, 오일이 외부 저장조 내에 수집되고 사용되는 동안 비워질 수 있다.

선택적으로, 도9에 도시된 바와 같이, 외부 저장조 대신, 관(80)이 저장조로서 사용될 수 있고, 오일이 배출을 위해 지향될 수 있는, 출구(74)에 있는 하우징(12)으로의 연결 단부(81)를 경유하여 부착된다. 도9에 도시된 바와 같이, 관(80)은 수직으로 하향 연장하는 관부(84)에 연결되는 성형된 세그먼트(82)를 포함한다. 세그먼트(82)는 U자형이며, 압축기 폐기물 또는 배출된 과잉 오일로 충만될 것이며 대기 습기 및 먼지가 관을 통해 압축기 하우징 내로 역류해 진입하는 것을 방지하는 트랩을 형성한다. 본 발명은 양호한 실시예 및 압축기의 특정 형태에 관하여 설명되었지만, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 변경 및 변화가 수행될 수 있으며 본 발명은 상이한 형태의 압축기 또는 유사한 형태의 축 밀봉을 통합하는 다른 기구에 적용될 수 있다는 것이 본 기술분야의 숙련자들에 의해 이해되야 한다.

본 발명의 기술 구성에 의하면, 축 밀봉으로부터 과잉된 오일을 전환시키기고, 수집하기 위한 개선된 기구를 제공할 수 있다.

Claims

하우징, 축 밀봉부를 가지는 크랭크축, 냉매 및 상기 냉매를 압축시키기 위한 압축 장치를 가지는 압축기에 사용하기 위한 압축기 오일 전환 시스템이며,

압축기 냉매가 압축기 하우징의 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 윤활제를 사용하는 축 밀봉 기구와,

상기 윤활제가 수집되는 상기 축 밀봉 기구 내부의 공간과,

상기 공간으로부터의 상기 윤활제의 과잉 양을 지향시키는 전환 기구와,

상기 전환 기구로부터의 상기 윤활제의 과잉 양을 수용하기 위한 리시버를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 윤활제의 과잉 양을 수집하기 위해 상기 리시버 내에 배치되기 위한 제거가능한 카트리지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제거가능한 카트리지는 상기 윤활제의 과잉 양을 흡수하기 위한 흡수성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제거가능한 카트리지는 하우징에 고정될 수 있고 상기 리시버 내에 있는 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제거가능한 카트리지는 카트리지의 포화 수준의 시각적인 판단을 용이하게 하게 위해 대기압에 노출된 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전환 기구는 상기 리시버로 이어지는 경로를 상기 하우징 내에 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 축 밀봉 기구는 기계식 축 밀봉부, 제1 및 제2 면 밀봉부, 및 립 밀봉부를 포함하며, 상기 공간이 상기 제2 면 밀봉부와 상기 립 밀봉부 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 리시버는 상기 하우징의 외부에 위치된 저장조인 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 리시버는 관인 것을 특징으로 하는 압축기 오일 전환 시스템.