KR100755945B1 - 반급유식 오일레스 공기압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일 성분이 함유되지 않은 신선한 압축공기를 생산하는 공기압축기에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 일체로 연통된 급유식 압축실린더와 오일레스 실린더의 내부를 2단 피스톤이 왕복 운동하면서 상기 오일레스 실린더의 압축실에서 오일이 포함되지 않은 신선한 공기를 생산하는 동시에 크랭크실에는 오일이 공급되어 냉각 및 기계적 효율이 향상될 수 있도록 하는 반급유식 오일레스 공기압축기에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 실린더케이스의 상부에 압축실린더가 형성된 압축펌프와, 상기 압축실린더의 상단에 연통 설치되고 타측에 실린더헤드가 결합되는 오일레스 실린더와, 상기 압축실린더 및 오일레스 실린더의 내부에 중첩으로 설치되고 커넥팅로드의 작동에 따라 왕복 운동하면서 오일레스 실린더의 압축실에서 전용으로 오일 성분이 배제된 압축공기를 생산하는 2단 피스톤의 유기적인 결합구성으로 이루어진다.

Description

반급유식 오일레스 공기압축기{Semi-oil injected oilless air compressor}

도 1은 본 발명의 내부구조를 나타낸 일부 절결 사시도

도 2는 본 발명의 정면도

도 3은 본 발명의 내부구조를 나타낸 종단면도

도 4는 본 발명 압축실린더 및 오일레스 실린더의 분리상태도

도 5는 본 발명 오일레스 실린더의 일부 절결 정면도

도 6은 본 발명 도 3의 A부 확대단면도

도 7은 본 발명 도 5의 B-B선 단면도

도 8은 본 발명 도 4의 C-C선 단면도

도 9는 본 발명 바이패스관의 연결상태 배면도

도 10은 본 발명 압축실린더의 배출구와 바이패스관의 연결상태 단면도

도 11은 본 발명 다른 실시예 압축펌프와 바이패스관의 연결상태 배면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 압축펌프 12: 압축실린더

13: 실린더케이스 20: 오일레스 실린더

24: 플랜지 25: 압축실

30: 2단 피스톤 31, 31a: 링홈

32, 32a: 피스톤링 34: 탄성부재

37: 배출공 42: 바이패스관

본 발명은 오일 성분이 함유되지 않은 신선한 압축공기를 생산하는 공기압축기에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 일체로 연통된 급유식 압축실린더와 오일레스 실린더의 내부를 2단 피스톤이 왕복 운동하면서 상기 오일레스 실린더의 압축실에서 오일이 포함되지 않은 신선한 공기를 생산하는 동시에 크랭크실에는 오일이 공급되어 냉각 및 기계적 효율이 향상될 수 있도록 하는 반급유식 오일레스 공기압축기에 관한 것이다.

일반적으로 공기압축기(Air compressor)라 함은 압축실린더의 내부에서 피스톤의 왕복운동으로 생성한 공기를 일정한 공간(에어탱크)에 압축하여 보관하면서 필요할 때 마다 공기를 토출시키는 것을 말한다.

이러한 공기압축기는 다양한 분야에서 다양한 방법으로 사용되고 있으며, 특히 보다 정밀한 공정 및 식품, 의약품의 제조공정에서는 오일 성분이 함유되지 않은 신선한 압축공기를 필요로 한다.

그러나 오일 성분이 미함유된 압축공기를 생산하는 종래의 무급유식 공기압축기는 오일이 없는 상태로 구성 및 작동을 함에 있어서 기계적 효율이 저하됨은 피할 수 없는 문제점으로 대두되는 것이었다.

또한, 상기 무급유식 공기압축기와 상반되는 종래의 급유식 공기압축기는 냉각 및 기계적효율은 높은 반면 생산되는 압축공기에는 오일 성분이 함유됨으로써 정밀성을 요하는 공정에서 사용하기에는 적합하지 못하며, 특히 식품이나 의약품의 제조 공정에서 사용할 경우 인체에 해를 끼치는 문제점이 야기되는 것이었다.

따라서 근자에는 크랭크가 작동하는 크랭크실의 내부에는 오일을 공급하여 기계적인 효율을 개선하는 동시에 실질적으로 압축공기를 생산하는 압축실에는 오일의 공급을 차단하는 반급유식 형태의 보다 저렴한 비용으로 구입이 가능한 공기압축기가 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

이러한 실정에 부응하기 위해 근자에 들어 반급유식의 공기압축기가 일부 제안되고 있으나, 이 경우 다수의 부품 및 복잡한 구성으로 이루어짐으로써 제조원가가 매우 높을 뿐만 아니라 유지, 관리에 많은 비용이 소요되는 문제점은 결코 피할 수 없는 것이었다.

본 발명은 무급유식 및 급유식 공기압축기의 장점만을 집대성하여 소비자의 욕구를 충족할 수 있도록 하는 것으로, 급유식 압축실린더와 무급유식 오일레스 실린더의 내부를 2단 피스톤이 동시에 왕복 운동하면서 오일 성분이 배제된 신선한 압축공기를 저렴한 비용으로 생산할 수 있도록 함을 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.

소기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오일이 공급되는 압축실린더의 상단에 오일이 배제된 압축실을 갖는 오일레스 실린더를 연통 설치하도록 하고, 상기 압축실린더 및 오일레스 실린더의 내부에는 크랭크실 및 압축실의 2영역을 동시에 왕복 운동하면서 압축공기를 생산하는 2단 피스톤을 설치하는 기술을 강구함으로써 이루어진다.

또한, 본 발명은 상기 2단 피스톤의 상·하에 설치된 피스톤링의 사이에 누기압력 및 오일 등이 일시적으로 혼재하는 혼재공간을 함몰 형성하도록 하고, 상기 혼재공간의 하측에 압축실린더의 내부로 누기압력 및 오일 등을 유도, 배출시키는 배출공을 형성하는 기술을 강구함으로써 이루어진다.

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

본 발명은 기존 압축실린더(12)의 상단에 연통하여 설치되는 오일레스 실린더(20)와 상기 압축실린더(12)의 내부를 2단 피스톤(30)이 동시에 왕복 운동하면서 오일 성분이 함유되지 않은 신선한 압축공기를 생성함은 물론 이와 동시에 크랭크실(15)에는 오일을 공급함으로써 무급유식 공기압축기와 급유식 공기압축기의 특성을 모두 충족할 수 있음을 발명의 특징적인 요지로 한다.

상기한 특징적인 요지를 달성하기 위한 본 발명의 전체적인 구성은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 실린더케이스(13)의 상부에 압축실린더(12)가 형성된 압축펌프(10)와, 상기 압축실린더(12)의 상단에 연통 설치되고 타측에 실린더헤드(21)가 결합되는 오일레스 실린더(20)와, 상기 압축실린더(12) 및 오일레스 실린더(20)의 내부에 중첩으로 설치되고 커넥팅로드(16)의 작동에 따라 왕복 운동하면서 오일레스 실린더(20)의 압축실(25)에서 전용으로 오일 성분이 배제된 압축공기를 생산하는 2단 피스톤(30)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

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

우선적으로 본 발명의 압축펌프(10)는 공기압축기를 구성하는 에어탱크의 상부에 설치되며, 모터의 회전동력으로 크랭크축(11)이 회전함에 따라 압축실린더(12)의 내부에서 피스톤이 왕복 운동하면서 압축공기를 생성하는 역할을 수행하는 것으로, 하부의 실린더케이스(13) 상부에는 방사상으로 수개의 압축실린더(12)가 형성된다.

이때 본 발명에서는 상기 압축실린더(12)가 도 1과 같이 실린더케이스(13)와 일체로 주형 작업을 통해 제작되거나 또는 실린더케이스(13)와 분리형으로 제작된 후 볼팅작업을 통해 실린더케이스(13)에 조립될 수 있게 된다.

즉 본 발명에서는 실린더케이스(13)에 압축실린더(12)가 일체형으로 제작되거나 또는 분리형으로 제작될 수 있는 것으로, 상기한 양자의 압축펌프(10)에 공통적으로 오일레스 실린더(20) 및 2단 피스톤(30) 등의 구성요소가 유기적으로 접목될 수 있게 된다.

상기 압축실린더(12)의 상단에 연통 설치되는 오일레스 실린더(20)는 기존의 급유식 공기압축기를 이용하여 저렴한 비용으로 오일 성분이 배제된 압축공기를 생산할 수 있도록 하는 것으로, 양단에는 각각 압축실린더(12) 및 실린더헤드(21)와 볼트(23)를 이용한 체결작업을 통해 일체로 결합하기 위한 플랜지(24)가 각각 형성 된다.

따라서 일측의 플랜지(24)는 압축실린더(12)와 연결되고 타측은 실린더헤드(21)와 연결됨으로써 상기 오일레스 실린더(20)는 압축실린더(12)와 상호 연통된 일체화를 이루게 된다.

여기에서 상기 오일레스 실린더(20)는 별도로 제작하여 기존의 압축실린더(12)에 조립하여 사용할 수 있으며, 또한 도면상 도시하지 않았지만 주형 과정에서 압축실린더(12)의 선단에 연장하여 일체형으로 제작될 수 있는 것으로, 상기 오일레스 실린더(20)를 압축실린더(12)와 분리하거나 또는 일체로 변경하여 제작하는 것 만으로는 결코 본 발명의 범주를 벗어날 수 없게 된다.

상기 연통 설치된 압축실린더(12) 및 오일레스 실린더(20)의 내부를 동시에 왕복 운동하면서 오일레스 실린더(20)의 압축실(25)에서 오일이 배제된 압축공기를 전용으로 생산하는 2단 피스톤(30)은 상기 압축실린더(12) 및 오일레스 실린더(20)의 내부에 중첩으로 설치됨으로써 압축실린더(12)의 내부 및 오일레스 실린더(20)의 압축실(25)을 동시에 왕복 운동할 수 있게 된다.

이를 위한 2단 피스톤(30)의 구성은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상·하부의 외주연에 각각 수개의 링홈(31)(31a)이 형성되고, 상기 링홈(31)(31a)에는 압축실린더(12) 및 오일레스 실린더(20)의 내면에 각각 밀착되는 피스톤링(32)(32a)이 삽입 설치된다.

이때 상기 하부에 설치되는 피스톤링(32a)은 크랭크실(15)로부터 오일레스 실린더(20)의 내부 압축실(25)로 오일이 유입됨을 1차적으로 방지하는 역할을 수행 하는 것으로 일반적인 피스톤링(32a)이 적용될 수 있는 반면 상부에 설치되는 피스톤링(32)은 일부 유입되는 미량의 오일마저도 상기 압축실(25)로 유입됨을 완전하게 차단하기 위한 역할을 수행함에 따라 보다 견고하고 기밀성이 뛰어난 피스톤링(32) 및 링홈(31)이 적용된다.

즉 상부 오일레스 실린더(20)의 내면에 밀착되는 피스톤링(32)은 도 7과 같이 내주연에 탄지홈(33)이 형성되고 이 탄지홈(33)을 따라 탄성부재(34)가 외부로 팽창력을 갖도록 탄력 설치된다. 그리고 상기 피스톤링(32)은 내측에 탄성부재(34)가 끼워지는 탄성부재홈(35)이 형성된 링홈(31)에 삽입 설치된다.

따라서 외부로 팽창하려는 탄성력을 갖는 탄성부재(34)에 의해 피스톤링(32)은 오일레스 실린더(20)의 내면에 더욱더 압착되면서 뛰어난 기밀성을 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 2단 피스톤(30)은 상·하 링홈(31)(31a)의 사이에 내측으로 함몰된 혼재공간(36)이 형성되고, 상기 혼재공간(36)의 하부에는 압축실린더(12)의 내부로 누기압력 및 진공, 오일업 등을 유도, 배출시키는 배출공(37)이 형성된다.

여기에서 상기 혼재공간(36)을 형성하는 이유는 압축공기의 생성과정에서 발생하는 누기압력과, 급유상태로 작동하는 2단 피스톤(30)의 왕복 운동에서 발생할 수 있는 오일업과, 흡입과정에서 나타날 수 있는 순간 진공이 일시적으로 혼재할 수 있게 하기 위함이며, 상기 혼재공간(36)에 혼재된 누기압력 및 오일업, 진공 등은 2단 피스톤(30)의 압축과정에서 자연적으로 배출공(37)을 통해 압축실린더(12)의 내부로 유도, 배출될 수 있도록 하기 위함이다.

즉 상기 배출공(37)을 통해 혼재공간(36)에 혼재된 누기압력 및 오일업, 순간 진공상태를 해소함으로써 무급유의 압축실(25)과 급유의 크랭크실(15)이 원활하게 가동하면서 본 발명의 핵심사안인 반급유식 공기압축기의 목적을 수행함에 어떠한 무리도 없게 된다.

한편, 본 발명은 상기 배출공(37)에 의한 누기압력 및 오일업, 순간 진공을 해소함에 국한되지 않고 더욱 원활한 작동을 위해 도 9과 같이 상기 누기압력 및 오일업, 순간 진공을 외부로 인출한 후 바이패스관(42)을 통해 실린더케이스(13)의 내부로 직접 유도, 배출할 수 있게 된다.

이를 위한 구성으로 각각의 압축실린더(12)의 일측에는 내부와 연통하는 배출통로(40a)를 갖는 배출구(40)가 돌출 형성되고, 상기 배출구(40) 및 실린더케이스(13)에 설치된 커버(13a)에는 각각 니플(41)이 결합 설치되며, 상기 니플(41)은 바이패스관(42)을 매개로 연결됨으로써 상기 누기압력 및 오일업, 순간 진공은 바이패스관(42)을 통해 실린더케이스(13)의 내부로 유입됨으로써 반급유식 공기압축기의 작동을 더욱 원활하게 한다.

이러한 본 발명 배출구(40) 및 바이패스관(42), 니플(41) 등의 구성요소는 2단 피스톤(30)에 배출공(37)이 형성된 것에 추가적으로 적용되거나 또는 상기 2단 피스톤(30)에 배출공(37)이 형성되지 않은 상태에서 단독으로 실시될 수 있게 된다.

본 발명은 오일이 공급되는 압축실린더와 오일이 배제된 오일레스 실린더가 일체로 연통됨으로써 상기 압축실린더와 오일레스 실린더의 압축실을 2단 피스톤이 동시에 왕복 운동할 수 있게 된다.

따라서 상기 압축실에서 오일 성분이 함유되지 않은 신선한 압축공기를 저렴한 비용으로 생산할 수 있음은 물론 이와 동시에 크랭크실에는 오일을 공급하여 냉각 및 기계적 효율, 내구성을 획기적으로 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 압축공기의 생성과정시 피스톤에 형성된 혼재공간에서 발생되는 누기압력 및 진공, 오일업 등이 배출공을 통해 압축실린더의 내부 또는 크랭크실로 유도, 배출됨으로써 반급유식 공기압축기의 원활한 작동을 보장할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 실린더케이스(13)의 상부에 방사상으로 압축실린더(12)가 형성된 압축펌프(10)와;

   상기 압축실린더(12)의 상단에 일측이 연통 설치되고 타측에 실린더헤드(21)가 결합되는 오일레스 실린더(20)와;

   상기 압축실린더(12) 및 오일레스 실린더(20)의 내부에 중첩으로 설치되고 커넥팅로드(16)의 작동에 따라 왕복 운동하면서 오일레스 실린더(20)의 압축실(25)에서 전용으로 오일이 배제된 압축공기를 생산하는 2단 피스톤(30)으로 이루어지는 한편;

   상기 압축실린더(12)의 일측에는 내부와 연통하는 배출통로(40a)를 갖는 배출구(40)가 형성되고, 상기 배출구(40)는 압축공기의 생성시 발생되는 누기압력 및 진공, 오일업 등을 실린더케이스(13)의 내부로 유도, 배출하도록 바이패스관(42)을 매개로 실린더케이스(13)와 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 반급유식 오일레스 공기압축기.
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