KR100718567B1 - 공기압축기용 바로크랭크축 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축공기를 생산하는 공기압축기에 관련된 것으로, 특히 크랭크축이 일체로 중첩된 두 개의 크랭크판으로 이루어져 압축실린더를 방사상으로 배치할 수 있어 뛰어난 공랭효과를 제공함은 물론 상기 압축실린더의 상사점과 하사점의 위치를 대칭으로 배치할 수 있어 가압현상과 진공현상의 상쇄 및 모터의 기동을 원활하게 하며, 상기 모터와 압축펌프를 일체로 구성할 수 있어 각종 구동장치(벨트풀리, 커버 등)의 부품을 없애 제작에 따른 코스트를 획기적으로 절감할 수 있도록 하는 공기압축기용 바로크랭크축에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 다수의 크랭크판이 상호 중첩부를 이루면서 일체화 구성되고, 상기 중첩부는 모터에 직결되도록 모터축이 관통 결합되는 축결합공이 형성되는 유기적인 결합구성으로 이루어진다.

Description

공기압축기용 바로크랭크축{Direct crankshaft for air compressor}

도 1은 본 발명의 바로크랭크축이 적용된 압축펌프의 일부절결 사시도

도 2는 본 발명의 바로크랭크축이 적용된 압축펌프의 정면도

도 3은 본 발명의 바로크랭크축과 모터축의 결합상태 일부절결 사시도

도 4는 본 발명 바로크랭크축의 사시도

도 5는 본 발명 바로크랭크축의 종단면도

도 6 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예 바로크랭크축의 정면도 및 측면도

도 8은 종래 크랭크축의 정면도 및 측면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 모터 2: 모터축

4: 커넥팅로드 10: 단곡형 크랭크축

20: 양곡형 크랭크축 30: 무축형 크랭크축

100: 바로크랭크축 110: 크랭크판

120: 중첩부 130: 축결합공

140: 링홈 150: 고정구

본 발명은 압축공기를 생산하는 공기압축기에 관련된 것으로, 특히 크랭크축이 일체로 중첩된 두 개의 크랭크판으로 이루어져 압축실린더를 방사상으로 배치할 수 있어 뛰어난 공랭효과를 제공함은 물론 상기 압축실린더의 상사점과 하사점의 위치를 대칭으로 배치할 수 있어 가압현상과 진공현상의 상쇄 및 모터의 기동을 원활하게 하며, 상기 모터와 압축펌프를 일체로 구성할 수 있어 각종 구동장치(벨트풀리, 커버 등)의 부품을 없애 제작에 따른 코스트를 획기적으로 절감할 수 있도록 하는 공기압축기용 바로크랭크축에 관한 것이다.

압축공기를 생산하기 위한 일반적인 피스톤식 공기압축기는 압력탱크 상에 공기압축펌프와 상기 압축펌프를 구동하기 위한 모터가 탑재되고, 이 모터와 압축펌프에는 구동용 벨트풀리가 장착되며, 상기 벨트풀리에는 벨트가 연결됨으로써 모터의 회전동력을 이용하여 압축펌프가 구동하게 된다.

이때 반복되는 압축펌프의 압축열을 발산, 냉각시키기 위한 방안으로 상기 압축펌프에 설치되는 벨트풀리는 통상 팬(fan)의 형태로 구성되고, 상기 팬 형태의 벨트풀리는 정해진 일 방향으로 회전하여야만 냉각풍을 발생할 수 있으며, 상기 구동용 벨트 및 벨트풀리는 공기압축기의 운전시 안전을 도모하기 위해 안전망으로 감싸여지도록 설치된다.

이러한 공통적인 구성으로 이루어진 종래의 피스톤식 공기압축기는 실린더 케이스 상에 단립형의 압축실린더를 방사상으로 배치하거나 또는 병립형의 압축실린더를 일렬, 또는 복수열로 배치하는 구조로 양분될 수 있다.

여기에서 압축실린더를 방사상으로 배치하는 전자의 단립형 실린더는 도 8의 (가)에 도시된 바와 같은 단곡형 크랭크축(10)을 사용하는 것으로, 상기 단곡형 크랭크축(10)은 회전축(11)의 선단에 회전 밸런스를 유지하는 밸런스추(12)가 일체로 설치되고, 상기 밸런스추(12)의 일측에는 각각의 압축실린더의 내부로 연결되는 다수의 커넥팅로드의 대단부가 결합되는 로드결합부(13)가 편심 설치되며, 상기 로드결합부(13)의 선단에는 연결간(14)을 매개로 회전축(11)이 설치된다.

따라서 상기 로드결합부(13)에 결합된 다수의 커넥팅로드가 방사상으로 배치됨에 따라 압축펌프에 압축실린더를 방사상으로 배치함으로써 공기 냉각효과가 월등하게 우수한 장점을 갖는다.

또한, 후자의 병립형 실린더는 도 8의 (나)에 도시된 바와 같은 양곡형 크랭크축(20)을 사용하는 것으로, 상기 양곡형 크랭크축(20)은 회전축(21)의 선단에 회전 밸런스를 유지하는 밸런스추(22)가 일체로 설치되고, 상기 밸런스추(22)의 일측에는 각각의 압축실린더의 내부로 연결되는 다수의 커넥팅로드의 대단부가 결합되는 로드결합부(23)가 편심 설치되며, 상기 로드결합부(23)의 선단에는 연결간(24)을 매개로 다른 로드결합부(23a)가 단차를 두어 설치되고, 상기 로드결합부(23a)의 선단에 연결간(24)을 매개로 회전축(21)이 설치된다.

따라서 상기 한 쌍의 로드결합부(23)(23a)는 지그재그의 형태로 이루어짐으로써 상기 로드결합부에 결합되는 커넥팅로드는 상사점과 하사점이 상호 대칭적으로 배치됨으로써 압축펌프의 가동시 가압현상과 진공현상이 상쇄되는 효과를 얻을 수 있으며, 각각의 압축실린더마다 절대 부하위치가 대칭적으로 배치됨으로써 모터 의 기동력이 뛰어난 장점을 갖는다.

한편, 상기 단곡형 크랭크축(10)과 양곡형 크랭크축(20)과 달리 도 8의 (다)에 도시된 바와 같은 무축형 크랭크축(30)을 사용하는 모터일체형 공기압축기는 상기 무축형 크랭크축(30)을 모터에 직접 설치함에 따라 구동장치인 벨트풀리 및 벨트, 안전망 등을 생략할 수 있는 장점을 갖는다.

결과적으로 현존하는 피스톤식 공기압축기에 적용되는 다양한 종류의 크랭크축은 각각의 공기압축기의 특성에 알맞도록 전용으로 사용하면서 개별적인 효과를 제공할 뿐 결코 상기한 바와 같은 효과를 종합적으로 포함하여 제공할 수 없는 실정이다.

즉 현재의 기술로는 단곡형 크랭크축, 양곡형 크랭크축 및 무축형 크랭크축의 장점을 종합적으로 어우르는 크랭크축은 구성할 수 없으며, 그 이유는 통상의 크랭크축은 로드결합부와 로드결합부를 연결하는 연결간과, 회전시 균형을 유지하는 밸런스추를 사용하여야만 하는 기술적인 한계에 봉착해 있기 때문이다.

본 발명은 종래의 단곡형 크랭크축 및 양곡형 크랭크축, 무축형 크랭크축의 장점을 어우르면서 모터에 직결 설치하는 바로크랭크축을 제공하기 위한 것으로, 단곡형 크랭크축과 단립형 실린더를 사용한 것과 같은 뛰어난 공랭효과를 부여하도록 하고, 양곡형 크랭크축과 병립형 실린더를 사용한 것과 같이 상사점과 하사점을 대칭으로 배치하여 가압현상과 진공현상을 상쇄함은 물론 기동조건을 부드럽게 하도록 하며, 무축형 크랭크축을 사용한 것과 같이 모터와 압축펌프를 일체로 구성하 여 각종 구동장치(벨트풀리, 벨트, 안전망 등)의 사용을 배제할 수 있도록 하는 기술적과제를 이루도록 한다.

본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 설명하기로 한다.

본 발명은 피스톤식 공기압축기에 사용하는 종래의 획일적인 크랭크축의 형태를 탈피하여 밸런스추(balance Weight)는 물론 로드결합부와 로드결합부를 상호 연결하는 연결간을 생략하여 보다 콤팩트하게 구성한 바로크랭크축을 모터에 직결함으로써 종래의 크랭크축들이 내포하고 있는 개별적인 장점들을 종합적으로 포함함을 발명의 특징적인 요지로 한다.

상기한 특징적인 요지를 달성하기 위한 본 발명의 전체적인 구성은 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 크랭크판(110)이 상호 중첩부(120)를 이루면서 일체화 구성되고, 상기 중첩부(120)는 모터에 직결되도록 모터축(2)이 관통 결합되는 축결합공(130)이 형성되는 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명 바로크랭크축(100)의 일실시예는 두 개의 크랭크판(110)을 기본으로 하는 것으로, 상기 크랭크판(110)은 상호 일부분이 중첩하여 중첩부(120)를 이루면서 일체로 구성됨으로써 별도의 연결간을 필요로 하지 않고, 각각의 크랭크판(110)의 외주연에는 커넥팅로드(4)의 대단부가 직접 끼움 결합되며, 상 기 커넥팅로드(4)는 외주연의 일측에 형성된 링홈(140)에 끼워지는 스냅링에 의해 외부로 이탈되지 않는다.

여기에서 상기 커넥팅로드(4)는 각각의 크랭크판(110)에 1∼3개가 끼움 결합될 수 있는 것으로, 상기 크랭크판(110)에 커넥팅로드(4)를 끼우는 방법은 바로크랭크축(100)을 모터축(2)에 연결하기 이전에 내측에 위치하는 크랭크판(110)에 커넥팅로드(4)를 우선적으로 결합시킨 후 바로크랭크축(100)을 모터축(2)에 고정하며, 순차적으로 외측에 위치하는 크랭크판(110)에 커넥팅로드(4)를 결합시킨다.

한편, 크랭크판(110)의 중첩부(120)에는 공기압축기의 전체적인 구조를 더욱 간소화하기 위한 방안으로 바로크랭크축(100)을 모터(1)에 직결할 수 있도록 축결합공(130)이 관통 형성됨으로써 상기 축결합공(130)에 모터축(2)이 직접 끼워지고, 상기 모터축(2)의 선단에는 고정와셔(151) 및 고정구(150)가 나사 결합되어 견고한 일체화를 이룬다.

또한, 상기한 각 크랭크판(110)의 중심점은 압축펌프(3)의 행정거리인 상사점과 하사점을 동시에 이루도록 대칭으로 배치됨은 물론 상기 크랭크판(110)에 결합되는 커넥팅로드(4)는 압축실린더(5)의 내부에서 각각 상반된 상사점과 하사점에 위치함으로써 도 1 내지 도 2와 같이 압축실린더(5)를 방사상으로 배치하여 공랭효과를 획기적으로 개선할 뿐만 아니라 가압현상과 진공현상의 상쇄효과를 제공하며, 모터의 기동조건을 더욱 원활하게 한다.

더욱이 상기 각각의 크랭크판(110)은 단차를 두어 다단으로 일체화 구성되되 상기 축결합공(130)을 중심으로 편심 회전운동을 할 경우 동일한 회전궤적을 갖게 된다. 이로 인해 회전작동에 따른 균형을 원활하게 유지함으로써 별도의 밸런스추를 필요로 하지 않는다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 바로크랭크축(100)은 도 1과 같이 모터(1)에 직결됨을 또 다른 특징으로 하는 것으로, 이를 충족하기 위해서는 압축펌프(3)가 모터(1)에 일체로 고정되어야만 하며, 상기 압축펌프(3)의 실린더케이스(6)는 케이스고정구(160)로 관통하여 모터(1)의 일측에 나사 결합을 통해 일체로 부착된다.

한편, 본 발명의 바로크랭크축(100)은 두 개의 크랭크판(110)을 기본으로 하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 도 6 내지 도 7과 같이 세 개 또는 네 개의 크랭크판(110)이 중첩부(120)를 이루도록 일체화 구성될 수 있는 것으로, 상기 크랭크판(110)의 설치개수를 달리하는 것 만으로는 본 발명의 범주를 벗어날 수 없음은 자명하다.

본 발명은 밸런스추(balance Weight)와 연결간의 구성요소를 생략하고, 단지 두 개의 크랭크판을 일체로 중첩하여 바로크랭크축을 보다 콤팩트하게 구성함으로써 압축실린더를 방사상으로 배치할 수 있음은 물론 상기 압축실린더의 상사점과 하사점의 위치를 대칭적으로 배치할 수 있게 된다.

따라서 뛰어난 공랭효과를 확보함은 물론 가압현상과 진공현상의 상쇄효과를 얻을 수 있으며, 각각의 압축실린더의 절대 부하위치가 대칭적으로 배치됨으로써 모터의 기동을 더욱 부드럽게 하는 효과를 제공한다.

더욱이 상기 바로크랭크축을 모터에 직결하여 사용함으로써 각종 구동장치(벨트풀리, 벨트, 안전망, 베어링 등)의 구성요소를 생략할 수 있으며, 이로 인해 제작에 따른 코스트를 절감하여 경제성을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 다수의 크랭크판(110)이 상호 중첩부(120)를 이루면서 일체화 구성되고, 상기 중첩부(120)는 모터에 직결되도록 모터축(2)이 관통 결합되는 축결합공(130)이 형성된 것을 특징으로 하는 공기압축기용 바로크랭크축.
2. 제 1항에 있어서,

   각각의 크랭크판(110)은 중심점이 압축펌프(3)의 행정거리인 상사점과 하사점을 이루도록 대칭으로 배치되는 한편, 상기 크랭크판(110)에 결합되는 커넥팅로드(4)는 압축실린더(5)의 내부에서 각각 상반된 상사점과 하사점에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기압축기용 바로크랭크축.
3. 제 1항에 있어서,

   각각의 크랭크판(110)은 단차를 두어 다단으로 구성되되 축결합공(130)을 중심으로 편심 회전운동시 동일한 회전궤적을 갖는 것을 특징으로 하는 공기압축기용 바로크랭크축.
4. 제 1항에 있어서,

   크랭크판(110)은 2∼4개가 상호 중첩부(120)를 이루면서 일체화 구성된 것을 특징으로 하는 공기압축기용 바로크랭크축.
5. 제 1항에 있어서,

   크랭크판(110)의 외측에는 1∼3개의 커넥팅로드(4)가 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 공기압축기용 바로크랭크축.
6. 제 1항에 있어서,

   모터(1)의 일측에는 압축펌프(3)의 실린더케이스(6)가 케이스고정구(160)로 관통하여 직접 부착된 것을 특징으로 하는 공기압축기용 바로크랭크축.

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