KR101012291B1 - 스크류 압축기용 로우터의 치형 - Google Patents

스크류 압축기용 로우터의 치형 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암로우터의 추종측 피치원 주변에 상기 암로우터 구동시에 상기 수로우터에 접하여 상기 수로우터를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선에 2차 함수를 적용하여 상기 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형에 관한 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해서, 작동 공간 내에서 서로 맞물려 작동하는 수로우터 및 암로우터를 포함하는 스크류 압축기용 로우터의 치형으로서, 상기 암로우터의 치형은, 상기 암로우터의 추종측에서 피치원 주변에 위치하고 상기 암로우터 구동시에 상기 수로우터에 접하여 상기 수로우터를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선을 포함하고, 상기 곡선은 2차 함수 y = Lx2+Mx+N로 구성된다. 여기서 상수 L, M 및 N은 상기 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 정해진 값이다. 본 발명에 따른 스크류 압축기용 로우터의 치형에 의해 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되어 로우터의 마모를 감소되고 압축기의 소음이 감소되는 이점이 있다.
압축기, 로우터, 치형, 누설삼각형, 미끄럼율

Description

스크류 압축기용 로우터의 치형{Rotor Profile For A Screw Compressor}
본 발명은 스크류 압축기용 로우터의 치형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 암로우터의 추종측 피치원 주변에 상기 암로우터 구동시에 상기 수로우터에 접하여 상기 수로우터를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선에 2차 함수를 적용하여 상기 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형에 관한 것이다.
일반적으로 스크류 압축기는 하우징의 작동 공간에서 작동하는 암로우터와 수로우터를 구비한다. 이러한 암로우터와 수로우터가 서로 맞물려서 회전되면, 상기 하우징 내의 밀폐체적이 상기 두 로우터에 의해 감소되고, 이에 따라 가스 또는 대기가 압축된다. 상기 스크류 압축기의 효율은 주로 상기 두 로우터의 가공 정밀도와 형상에 의해 좌우된다. 이러한 로우터의 기하학적 형상을 좌우하는 치형을 개선하기 위해서 현재에도 많은 연구가 이루어지고 있다.
종래 로우터의 치형은 대칭형 치형이었으나, 누설삼각형의 면적을 최소화하고 단열 성능을 높이고자 비대칭형 치형으로 바뀌어 가고 있으며, 이러한 치형을 형성하는 곡선이 매우 복잡하게 변화하고 있는 추세이다.
로우터 치형의 기하학적 형상에 의해 스크류 압축기의 효율에 안좋은 영향을 미치는 요소로는 로우터와 하우징의 틈새의 증가, 진공 조성 공간과 같은 로우터간의 틈새의 증가 및 누설 삼각형의 체적 증가 등이 있다.
상기한 문제점을 개선하기 위해서 종래 진공 조성 공간을 작게 하고, 암로우터의 추종측 원호의 반경을 작게하여 누설 삼각형의 크기를 줄이는 등의 시도가 있으나, 그러한 시도에 의해서 많은 경우 실제적인 공구의 압력각이 작아져서 가공시 가공오차가 커지고, 로우터의 정밀한 가공이 어려워진다. 결과적으로 압축기의 품질저하를 야기하게 되는 문제점이 발생되고 있다.
로우터 치형의 기하학적 형상에 의해 스크류 압축의 효율에 안좋은 영향을 미치는 또다른 요소의 하나로, 로우터 구동시 접촉점에서의 미끄러지는 현상을 들 수 있다. 로우터 구동시 접촉점에서의 미끄러지는 현상이 발생되면 로우터간에 긁히는 현상이 발생되어 쉽사리 마모되며 압축기의 소음이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소화되도록 하고, 나아가 미끄럼율을 최소화하면서도 누설삼각형의 크기를 최소화하여 압축기의 효율을 증대시키며, 일정 이상의 공구 압력각이 확보되도록 하는 스크류 압축용 로우터의 치형을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 작동 공간 내에서 서로 맞물려 작동하는 수로우터 및 암로우터를 포함하는 스크류 압축기용 로우터의 치형으로서, 상기 암로우터의 치형은, 상기 암로우터의 추종측에서 피치원 주변에 위치하고 상기 암로우터 구동시에 상기 수로우터에 접하여 상기 수로우터를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선을 포함하고, 상기 곡선은 2차 함수 y = Lx2+Mx+N로 구성된다. 여기서 상수 L, M 및 N은 상기 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 정해진 값이다.
또한, 상기 암로우터는 5개의 로브와 그 사이에 형성되는 5개의 나선형 홈을 구비하고, 상기 수로우터는 4개의 로브와 그 사이에 형성된 4개의 나선형 홈을 구비할 수도 있다.
또한, 상기 2차 함수 y = Lx2+Mx+N는 상기 곡선이 시작되는 점에서 시작되며, 상기 곡선이 시작되는 점은 상기 암로우터의 피치원 내측에 위치하며, 상기 암 로우터의 피치원의 피치경(Df)의 0.2 내지 0.21% 내측에 위치할 수도 있다.
또한, 상기 상수 L, M 및 N의 값은 상기 구동 접촉점에서의 미끄럼율 및 누설 삼각형의 체적이 최소가 되도록 정해진 값일 수도 있다.
또한, 상기 상수 N 값은 0이고, 상기 상수 M 값은 1이며, 상기 상수 L 값은 4 내지 6의 값으로 하여 상기 누설 삼각형의 체적이 전체배제용적의 0.5% 이하가 되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 암로우터의 치형은 곡선(A-B), 곡선(B-C), 곡선(C-D), 곡선(D-F), 곡선(F-G) 및 곡선(G-H)을 포함하며, 상기 수로우터의 치형은 곡선(a-b), 곡선(b-c), 곡선(c-d), 곡선(d-f), 곡선(f-g) 및 곡선(g-h)을 포함할 수도 있다. 상기 암로우터의 곡선(A-B)은 점(A)에서 상기 암로우터의 이끝원(Af)과 내접하고, 점(B)에서 암로우터의 곡선(B-C)에 내접하는 원호이며, 상기 암로우터의 곡선(B-C)은 점(B)에서 상기 암로우터의 곡선(A-B)에 내접하고, 점(C)에서 상기 암로우터의 곡선(C-D)에 외접하는 원호이고, 상기 암로우터의 곡선(C-D)은 점(C)에서 상기 암로우터의 곡선(B-C)에 외접하고, 점(D)에서 상기 암로우터의 곡선(D-F)에 내접하며, 상기 암로우터의 곡선(D-F)은 점(D)에서 상기 암로우터의 곡선(C-D)에 내접하고, 점(F)에서 암로우터의 곡선(F-G)과 접선을 가지며, 상기 암로우터의 곡선(F-G)은 상기 수로우터의 곡선(f-g)에 의해 창성되어 창성곡선이고, 상기 암로우터의 곡선(G-H)은 점(G)에서 상기 암로우터의 곡선(F-G)와 공통법선을 가지지는 곡선이며, 상기 수로우터의 곡선(a-b)은 상기 암로우터의 곡선(A-B)에 의해 창성된 창성곡선이며, 상기 수로우터의 곡선(b-c)은 상기 암로우터의 곡선(B-C)에 의해 창성된 창성곡선으로 점(c)에서 상기 수로우터의 곡선(c-d)와 접하는 곡선이고, 상기 수로우터의 곡선(c-d)은 상기 암로우터의 곡선(C-D)에 의해 창성된 창성곡선으로 상기 수로우터의 곡선(b-c)와 연결되며, 상기 수로우터의 곡선(d-f)은 상기 암로우터의 곡선(D-F)에 의해 창성된 창성곡선으로 상기 수로우터의 곡선(c-d)와 연결되고, 상기 수로우터의 곡선(f-g)은 점(f)에서 상기 수로우터의 곡선(d-f)과 접하는 원호이고, 상기 수로우터의 곡선(g-h)은 상기 암로우터의 곡선(G-H)에 의하여 창성된 창성곡선이고 상기 수로우터의 곡선(f-g)와 연결된다. 여기서 상기 암로우터의 치형은 상기 암로우터의 추종측에서 피치원 주변에 위치하며 상기 암로우터 구동시에 상기 수로우터에 접하여 상기 수로우터를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선은 상기 암로우터의 곡선(G-H)이다.
또한, 수로우터 구동시 구동 접촉점이 상기 암로우터의 곡선(B-C) 구간 내에 위치하고, 상기 암로우터의 곡선(B-C)의 곡률반경은 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 정해질 수도 있다.
또한, 상기 암로우터의 곡선(D-F)의 사이각이 최소가 되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 암로우터의 치형은 곡선(H-I) 및 곡선(I-A)을 더 포함하고, 상기 수로우터의 치형은 곡선(h-i) 및 곡선(i-a)를 더 포함할 수도 있다. 상기 암로우터의 곡선(H-I)은 점(H)에서 상기 암로우터의 곡선(G-H)과 공통법선을 가지고 점(I)에서 상기 암로우터의 이끝원(Af)과 내접하는 원호이고, 상기 암로우터의 곡선(I-A)은 상기 암로우터의 이끝원(Af)과 일치하는 원호이며, 상기 수로우터의 곡선(h-i)은 상기 암로우터의 곡선(H-I)에 의하여 창성된 창성곡선으로 상기 수로우터의 곡선(g-h)과 점(h)에서 공통법선을 가지고, 상기 수로우터의 곡선(i-a)은 상기 수로우터의 이뿌리원(Dm)과 일치하는 원호이며, 상기 암로우터의 곡선(H-I)의 원호 중심의 위치는 상기 암로우터의 피치 반경(Pf)의 1.0203 내지 1.0204 배 외측에 위치하고, 상기 원호의 반경은 상기 암로우터의 피치 반경(Pf)의 4.2 내지 4.3%일 수도 있다.
또한, 상기 암로우터의 어덴덤의 크기가 상기 암로우터의 피칭 반경(Pf)의 6 내지 6.2%일 수도 있다.
또한, 상기 암로우터의 최소 치두께가 상기 암로우터의 피칭 반경(Pf)의 11% 이상일 수도 있다.
본 발명에 따른 스크류 압축기용 로우터의 치형에 의해 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되어 로우터의 마모를 감소되고 압축기의 소음이 감소되는 이점이 있다.
나아가, 상기 로우터의 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 하면서도 누설 삼각형의 크기가 최소가 되도록 하는 최적 조건에 따라 로우터의 치형이 형성됨으로써 압축기의 효율을 상승되는 효과가 있다.
또한, 진공 조성 공간을 최소화되도록 치형이 고려되며, 일정 이상의 공구 압력각을 확보되어 로우터가 사용되는 압축기의 효율이 증가되는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수로우터(1)와 암로우터(2)의 조립체의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 1에 표시된 도면 부호는 각각 부호(Om)가 수로우터(1)의 중심, 부호(Of)가 암로우터(2)의 중심, 부호(Am)가 수로우터(1)의 이끝원, 부호(Af)가 암로우터(2)의 이끝원, 부호(Pm)가 수로우터(1)의 피치원, 부호(Pf)가 암로우터(2)의 피치원, 부호(Dm)가 수로우터(1)의 이뿌리원, 부호(CD)가 암수로우터(1, 2)의 중심(Om, Of)간의 거리를 나타낸다.
본 실시예에서 암로우터(2)는 5개의 로브(20)와 그 사이에 형성되는 5개의 나선형 홈(10)을 구비하고, 상기 수로우터(1)는 4개의 로브(40)와 그 사이에 형성된 4개의 나선형 홈(30)을 구비한다. 도 1에서는 상기 복수의 로브 및 나선형 홈의 일부만이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 상기 암로우터(2) 및 수로우터(1)는 각각 8개 부분의 곡선에 의해 형성된 치형을 포함한다.
암로우터(2) 및 수로우터(1)의 치형을 형성하는 곡선은 다음과 같은 특징으로 가진다. 암로우터(2)의 제 1곡선(A-B)은 점(A)에서 암로우터(2)의 이끝원(Af)과 내접하고, 점(B)은 암로우터(2)의 제 2곡선(B-C)에 내접하는 원호이며, 그 원호의 중심은 중심(O1)이다. 암로우터(2)의 상기 제 2곡선(B-C)은 점(B)에서 암로우터(2) 의 상기 제 1곡선(A-B)에 내접하고, 점(C)에서 암로우터(2)의 제 3곡선(C-D)에 외접하는 원호이며, 그 원호의 중심은 중심(O2)이다. 암로우터(2)의 상기 제 3곡선(C-D)은 점(C)에서 암로우터(2)의 상기 제 2곡선(B-C)에 외접하고, 점(D)에서 암로우터(2)의 제 4곡선(D-F)에 내접하며, 그 원호의 중심은 중심(O3)이다. 암로우터(2)의 제 4곡선(D-F)은 점(D)에서 암로우터(2)의 상기 제 3곡선(C-D)에 내접하고 점(F)에서 암로우터의 제 5곡선(F-G)과 접선을 가지며, 그 원호의 중심은 중심(O4)이다. 암로우터(2)의 제 5곡선(F-G)은 수로우터(1)의 제 5곡선(f-g)에 의해 창성된 창성곡선이다. 즉, 암로우터(2)의 제 5곡선(F-G)은 기어의 원리에 의하여 일정한 중심거리를 가지면서 각각의 회전 중심을 갖는 한 쌍의 기어는 둘 중 한쪽의 치형곡선(수로우터(1)의 제 5곡선(f-g))이 결정되면 다른 쪽의 기어 치형은 접촉점에서의 법선이 공통 법선이어야 한다는 원리를 이용하여 생성된 곡선이다.
암로우터(2)의 제 6곡선(G-H)은 점(G)에서 상기 암로우터의 제 5곡선(F-G)와 공통법선을 가지지는 곡선이다. 암로우터(2)의 제 7곡선(H-I)은 점(H)에서 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)과 공통법선을 가지고 점(I)에서 암로우터(2)의 이끝원(Af)과 내접하는 원호이고, 그 원호의 중심은 중심(O6)이다. 암로우터(2)의 제 8곡선(I-A)은 상기 암로우터의 이끝원(Af)과 일치하는 원호이다.
수로우터(1)의 제 1곡선(a-b)은 암로우터(2)의 상기 제 1곡선(A-B)에 의해 창성된 창성곡선이며, 수로우터(1)의 제 2곡선(b-c)은 암로우터(2)의 상기 제 2곡선(B-C)에 의해 창성된 창성곡선으로 점(C)에서 수로우터(1)의 제 3곡선(c-d)와 접하는 곡선이다. 수로우터(1)의 상기 제 3곡선(c-d)은 암로우터(2)의 상기 제 3곡 선(C-D)에 의해 창성된 창성곡선으로 수로우터(1)의 상기 제 2곡선(b-c)와 연결된다. 수로우터(1)의 제 4곡선(d-f)은 암로우터(1)의 상기 제 4곡선(D-F)에 의해 창성된 창성곡선으로 상기 수로우터의 상기 제 3곡선(c-d)와 연결된다. 수로우터(1)의 제 5곡선(f-g)은 점(f)에서 수로우터(1)의 제4 곡선(d-f)과 접하는 원호이고, 그 원호의 중심은 중심(O5)이다. 수로우터(1)의 제 6곡선(g-h)은 암로우터(2)의 제 6곡선에 의하여 창성된 창성곡선이고 수로우터(1)의 상기 제 5곡선(f-g)와 연결된다.
수로우터(1)의 제 7곡선(h-i)은 암로우터(2)의 상기 제 7곡선(H-I)에 의하여 창성된 창성곡선으로 수로우터(1)의 상기 제 6곡선(g-h)과 점(h)에서 공통법선을 가지고, 수로우터(1)의 제 8곡선(i-a)은 수로우터(1)의 이뿌리원(Dm)과 일치하는 원호이다.
본 실시예에서 암로우터(2) 구동시에 수로우터(1)에 접하여 수로우터(1)를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선은 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)이다.
암로우터(2)의 추종측에 위치한 상기 제 6곡선(G-H)은 피치원(Pf) 주변에 위치하며, 암로우터(2) 구동시에 수로우터(1)의 상기 제 6곡선(g-h)과 구동 접촉점에서 접하게 된다. 암로우터(2)의 추종측에 위치한 상기 제 6곡선(G-H)이 잘못 구성되면 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 증가되어 작동시 마모가 심하고 치면에 많은 손상을 줄 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 구동 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 암로 우터(2)의 추종측에 위치한 상기 제 6곡선(G-H)은 2차 함수 (y = Lx2+Mx+N)로 구성된다.
도 2는 암로우터(2)의 추종측에 위치한 상기 제 6곡선(G-H)을 구성하는 2차 함수 (y = Lx2+Mx+N)의 상수 L 및 M의 변화에 따른 암로우터(2)의 구동 부위의 미끄럼율을 나타내는 그래프이다.
도 2에 표시된 도면 부호는 각각 부호(Pf1)가 암로우터(2)의 피치원(Pf) 지름의 1% 내측에 위치한 원을 나타내고, 부호(Pf2)가 암로우터(2)의 피치원(Pf) 지름의 1% 외측에 위치한 원을 나타낸다(도 3 참조). 부호(FP1, FP2, FP3)은 2차 함수 (y = Lx2+Mx+N)의 상수 L, M 및 N의 임의의 값에 따른 곡선을 나타낸다(도 3 참조).
도 2를 참조하면, 2차 함수 (y = Lx2+Mx+N)의 상수 L, M 및 N이 일정한 값을 가지도록 변화시킴에 따라 같은 암로우터(2)의 회전각에 대해서 미끄럼율(Sf)이 변화하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 관계를 이용하면 상수 L, M 및 N의 값을 정하여 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)과 수로우터(1)의 상기 제 6곡선(g-h)의 구동 접촉점에서의 미끄럼율(Sf)이 최소가 되도록 할 수 있다.
이와 같이, 암로우터(2)의 추종측 피치원(Pf) 주변에 암로우터(2) 구동시에 수로우터(1)에 접하여 수로우터(1)를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선(G-H)을 2 차 함수를 이용해 구성하고, 변수를 조정하여 미끄럼율이 작아지도록 하면, 그 접촉면의 마모가 감소되고, 따라서 상기 압축기의 전체적인 진동과 소음이 개선되는 효과가 있다.
본 실시예에서는 상수 L, M 및 N을 조정하여, 점(G)에서 시작되는 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)의 점(G)이 암로우터(2)의 피치원(Pf) 내측에 위치되도록 하고, 그 위치는 암로우터(2)의 피치원(Pf)의 지름인 피치경(Df)의 0.2 내지 0.21% 내측에 위치되도록 한다. 상기와 같이 점(G)이 위치하게 되면 암로우터(2)의 구동시에 피치점에서 접촉이 이루어지므로 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)과 수로우터(1)의 상기 제 6곡선(g-h)의 구동 접촉점에서의 미끄럼율(Sf)이 최소화되어 구름운동을 하게 된다.
상기와 같이, 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)이 2차 함수(y = Lx2+Mx+N)로 구성되고, 상수 L, M 및 N을 변화시켜 미끄럼율(Sf)만이 최소화되도록 하는 것은, 진동이나 소음이 감소되는 효과를 얻을 수 있도록 하지만, 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)의 곡률이 그만큼 커져서 누설 삼각형의 체적이 증가된다는 것을 의미하기도 한다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 미끄럼율(Sf)이 최소화되면서도 누설 삼각형의 체적이 최소가 되도록 로우터의 치형이 형성된다.
도 3은 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)의 계수의 변화에 따른 형상 변화를 도시한 부분도이다.
도 3에 표시된 도면 부호는 각각 부호(Pf1)가 암로우터(2)의 피치원(Pf) 지름의 1% 내측에 위치한 원을 나타내고, 부호(Pf2)가 암로우터(2)의 피치원(Pf) 지름의 1% 외측에 위치한 원을 나타낸다. 부호(FP1, FP2, FP3)은 2차 함수(y = Lx2+Mx+N)의 상수 L, M 및 N의 변화에 따른 곡선을 나타낸다. 부호(AG1, AG3)은 2차 함수 곡선인 암로우터(2)의 곡선(FP1) 및 곡선(FP3)가 각각 원(Pf1, Pf2)과 만나는 점의 법선과 피치원(Pf)과의 교점이 암로우터(2)의 회전중심(Of)(도 1 참조)와 이루는 각도를 나타낸다. 각도(AG1) 및 각도(AG3)는 그 값이 클수록 미끄럼율이 크다는 것을 의미하며, 각도(AG3)이 각도(AG1)보다 크므로 곡선(FP3)이 곡선(FP1)보다 미끄럼율이 더 크다는 것을 의미한다.
도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)이 곡선(FP1)으로 형성된 경우가 곡선(FP3)으로 형성된 경우보다 미끄럼율이 더 적다. 하지만, 누설 삼각형(3)의 체적이 곡선(FP1)으로 형성된 경우가 더 크다는 것을 알 수 있다.
압축기의 효율 상승을 위해서는 누설 삼각형(3)의 체적이 최소화될 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)을 구성하는 2차 함수(y = Lx2+Mx+N)의 상수 L, M 및 N을 정함에 있어서, 미끄럼율(Sf)이 최소화되도록 하는 조건 이외에 누설 삼각형의 체적이 최소가 되도록 하는 것을 최적 조건으로 한다. 즉, 암로우터(2)의 상기 제 6곡선(G-H)이 곡선(FP2)이 되는 경우에 곡선(FP1)보다 미끄럼율(Sf)은 증가되나 누설 삼각형(3)의 체적은 감소된다. 누설 삼각형(3)의 체적이 감소되는 만큼 상기 압축기의 에너지 효율은 그만큼 상승된다.
본 발명의 일 실시예에서는 계산의 편의를 위해서 상수 N 값은 0으로 하고, 상수 M 값은 1로 하며, 상수 L 값을 4 내지 6 범위의 값으로 한다. 상기와 같은 값의 계수를 가진 2 차 함수에 의하면 누설 삼각형(3)의 체적은 전체배제용적의 0.5% 이하가 된다.
상기한 실시예에 의해서 암로우터(2)의 치형을 형성하는 경우 암로우터(2)의 구동 시에 상기 압축기의 소음가 진동이 감소되는 효과가 있어 암로우터(2)의 구동에 더 적합하다. 따라서, 본 발명의 또다른 실시예에서는 수로우터(1)의 구동에도 적합하도록 암로우터(2)의 치형을 형성한다.
다시 도 1을 참조하면, 수로우터(1) 구동시 구동 접촉점이 암로우터(2)의 상기 제 2곡선(B-C) 구간 내에 위치하여야 구름접촉이 가능하다. 따라서, 본 실시예에서는 수로우터(1) 구동시 구동 접촉점이 암로우터(2)의 상기 제 2곡선(B-C) 구간 내에 위치하도록 하고, 암로우터(2)의 상기 제 2곡선(B-C)의 곡률반경은 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 정한다.
본 실시예에 의해, 암로우터(2)의 구동뿐 아니라, 수로우터(1)의 구동에도 적합한 로우터의 치형이 얻어지므로 상기 압축기의 소음 및 진동 감소 효과를 한층 증가시킬 수 있다.
진공 조성공간(4)도 역시 상기 압축기의 소음 및 진동을 야기하는 요소 중에 하나이다. 진공 조성 공간(4)의 크기는 암로우터(2)의 제 4곡선(D-F)의 사이각에 결정된다. 따라서, 암로우터(2)의 제 4곡선(D-F)의 사이각이 최소화되도록 하여 상기 압축기의 소음 및 진동을 감소시키는 것이 바람직하다.
다시 도 3을 참조하면, 암로우터(2)의 제 7곡선(H-I) 또한 누설 삼각형(3)의 체적에 영향을 미치는 곡선이다. 누설 삼각형(3)의 체적을 최소화하기 위해서는 암로우터(2)의 제 7곡선(H-I)의 반경을 최소가 되도록 하는 방법을 생각해 볼 수 있다. 하지만, 암로우터(2)의 제 7곡선(H-I)의 반경이 지나치게 작아지면 공구 압력각이 지나치게 작아져서 암로우터(2)를 가공하는데 어려움이 생기는 문제점이 발생된다.
일정 이상의 공구 압력각을 확보하기 위해서 본 발명의 또다른 실시예에서는 암로우터(2)의 제 7곡선(H-I)의 원호 중심(O6)의 위치는 암로우터(2)의 피치 반경(Pf)의 1.0203 내지 1.0204 배 외측에 위치하고, 상기 원호의 반경은 상기 암로우터의 피치 반경(Pf)의 4.2 내지 4.3%가 되도록 하여 공구압력각이 8deg 이상이 되도록 한다.
따라서, 본 실시예에 의해 일정 이상의 공구압력각이 확보되어 로우터 치형의 가공을 쉽게 되고, 가공 오차가 최소화되어 정밀한 가공을 할 수 있게 된다. 로우터의 치형이 정밀 가공됨에 따라서, 상기 압축기의 효율이 증대된다.
상기 압축기의 성능 향상을 위해서 가능한 로우터의 사이즈가 작으면서도 많은 배제용적을 가질 수 있도록 하는 것 또한 중요하다. 상기 배제 용적과 사이즈의 관계를 나타내는 것이 면적지수이고, 본 발명의 또다른 실시예에서는 어덴덤의 크기를 치형의 형상에 고려하여 면적지수가 커지도록 한다.
암로우터(2)의 어덴덤의 크기는 암로우터(2)의 외측원(Af)의 반경과 피치원(Pf)의 반경의 차이에서 발생된다. 따라서, 본 실시예에서는 어덴덤의 크기를 피 치원(Pf)의 반경의 6 내지 6.2%가 되도록 한다. 상기와 같은 어덴덤의 크기에 의하면 면적지수가 0.465가 되어 로우터의 사이즈가 작으면서도 많은 배제용적을 가지는 로우터의 치형이 얻어진다.
또한, 본 실시예에서는 어덴덤의 크기에 따라 암로우터(2)의 치두께가 지나치게 작아지지 않도록, 강도 계산을 통해 최소 치두께가 암로우터(2)의 피치원(Pf)의 반경의 11% 이상이 되도록 하여 로우터의 강도가 지나치게 약해지지 않도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수로우터(1)와 암로우터(2)의 조립체의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 2는 암로우터(2)의 추종측에 위치한 제 6곡선(G-H)을 구성하는 2차 함수(y = Lx2+Mx+N)의 계수 L 및 M의 변화에 따른 암로우터(2)의 구동 부위의 미끄럼율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 암로우터(2)의 제 6곡선(G-H)의 계수의 변화에 따른 형상 변화를 도시한 부분도이다.

Claims (11)

  1. 작동 공간 내에서 서로 맞물려 작동하는 수로우터 및 암로우터를 포함하는 스크류 압축기용 로우터의 치형으로서,
    상기 암로우터의 치형은, 상기 암로우터의 추종측에서 피치원 주변에 위치하고 상기 암로우터 구동시에 상기 수로우터에 접하여 상기 수로우터를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선을 포함하고,
    상기 곡선은 2차 함수 y = Lx2+Mx+N로 구성되고, 여기서 상수 L, M 및 N은 상기 구동 접촉점에서의 미끄럼율 및 누설 삼각형의 체적이 최소가 되도록 정해진 값인 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 암로우터는 5개의 로브와 그 사이에 형성되는 5개의 나선형 홈을 구비하고, 상기 수로우터는 4개의 로브와 그 사이에 형성된 4개의 나선형 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 함수 y = Lx2+Mx+N는 상기 곡선이 시작되는 점에서 시작되며, 상기 곡선이 시작되는 점은 상기 암로우터의 피치원 내측에 위치하며, 상기 암로우터의 피치원의 피치경(Df)의 0.2 내지 0.21% 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상수 N 값은 0이고, 상기 상수 M 값은 1이며, 상기 상수 L 값은 4 내지 6의 값으로 하여 상기 누설 삼각형의 체적이 전체배제용적의 0.5% 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 암로우터의 치형은 곡선(A-B), 곡선(B-C), 곡선(C-D), 곡선(D-F), 곡선(F-G) 및 곡선(G-H)을 포함하며,
    상기 수로우터의 치형은 곡선(a-b), 곡선(b-c), 곡선(c-d), 곡선(d-f), 곡선(f-g) 및 곡선(g-h)을 포함하고,
    상기 암로우터의 곡선(A-B)은 점(A)에서 상기 암로우터의 이끝원(Af)과 내접하고, 점(B)에서 암로우터의 곡선(B-C)에 내접하는 원호이며,
    상기 암로우터의 곡선(B-C)은 점(B)에서 상기 암로우터의 곡선(A-B)에 내접하고, 점(C)에서 상기 암로우터의 곡선(C-D)에 외접하는 원호이고,
    상기 암로우터의 곡선(C-D)은 점(C)에서 상기 암로우터의 곡선(B-C)에 외접하고, 점(D)에서 상기 암로우터의 곡선(D-F)에 내접하며,
    상기 암로우터의 곡선(D-F)은 점(D)에서 상기 암로우터의 곡선(C-D)에 내접하고, 점(F)에서 암로우터의 곡선(F-G)과 접선을 가지며,
    상기 암로우터의 곡선(F-G)은 상기 수로우터의 곡선(f-g)에 의해 창성되어 창성곡선이고,
    상기 암로우터의 곡선(G-H)은 점(G)에서 상기 암로우터의 곡선(F-G)와 공통법선을 가지지는 곡선이며;
    상기 수로우터의 곡선(a-b)은 상기 암로우터의 곡선(A-B)에 의해 창성된 창성곡선이며,
    상기 수로우터의 곡선(b-c)은 상기 암로우터의 곡선(B-C)에 의해 창성된 창성곡선으로 점(c)에서 상기 수로우터의 곡선(c-d)와 접하는 곡선이고,
    상기 수로우터의 곡선(c-d)은 상기 암로우터의 곡선(C-D)에 의해 창성된 창성곡선으로 상기 수로우터의 곡선(b-c)와 연결되며,
    상기 수로우터의 곡선(d-f)은 상기 암로우터의 곡선(D-F)에 의해 창성된 창성곡선으로 상기 수로우터의 곡선(c-d)와 연결되고,
    상기 수로우터의 곡선(f-g)은 점(f)에서 상기 수로우터의 곡선(d-f)과 접하는 원호이고,
    상기 수로우터의 곡선(g-h)은 상기 암로우터의 곡선(G-H)에 의하여 창성된 창성곡선이고 상기 수로우터의 곡선(f-g)와 연결되며;
    상기 암로우터의 치형은 상기 암로우터의 추종측에서 피치원 주변에 위치하며 상기 암로우터 구동시에 상기 수로우터에 접하여 상기 수로우터를 구동시키는 구동 접촉점을 포함하는 곡선은 상기 암로우터의 곡선(G-H)인 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  7. 제6항에 있어서,
    수로우터 구동시 구동 접촉점이 상기 암로우터의 곡선(B-C) 구간 내에 위치하고,
    상기 암로우터의 곡선(B-C)의 곡률반경은 접촉점에서의 미끄럼율이 최소가 되도록 정해지는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 암로우터의 곡선(D-F)의 사이각이 최소가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 암로우터의 치형은 곡선(H-I) 및 곡선(I-A)을 더 포함하고, 상기 수로우터의 치형은 곡선(h-i) 및 곡선(i-a)를 더 포함하며,
    상기 암로우터의 곡선(H-I)은 점(H)에서 상기 암로우터의 곡선(G-H)과 공통법선을 가지고 점(I)에서 상기 암로우터의 이끝원(Af)과 내접하는 원호이고,
    상기 암로우터의 곡선(I-A)은 상기 암로우터의 이끝원(Af)과 일치하는 원호이며;
    상기 수로우터의 곡선(h-i)은 상기 암로우터의 곡선(H-I)에 의하여 창성된 창성곡선으로 상기 수로우터의 곡선(g-h)과 점(h)에서 공통법선을 가지고,
    상기 수로우터의 곡선(i-a)은 상기 수로우터의 이뿌리원(Dm)과 일치하는 원호이며;
    상기 암로우터의 곡선(H-I)의 원호 중심의 위치는 상기 암로우터의 피치 반경(Pf)의 1.0203 내지 1.0204 배 외측에 위치하고, 상기 원호의 반경은 상기 암로우터의 피치 반경(Pf)의 4.2 내지 4.3%인 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  10. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 암로우터의 어덴덤의 크기가 상기 암로우터의 피칭 반경(Pf)의 6 내지 6.2%인 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 암로우터의 최소 치두께가 상기 암로우터의 피칭 반경(Pf)의 11% 이상인 것을 특징으로 하는 스크류 압축기용 로우터의 치형.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012291B1 (ko) * 2008-10-06 2011-02-08 경원기계공업(주) 스크류 압축기용 로우터의 치형
JP2012207660A (ja) * 2011-03-11 2012-10-25 Toyota Industries Corp スクリュポンプ
CN103671820B (zh) * 2012-09-21 2017-12-12 恩普乐股份有限公司 齿轮及其制造方法
JP6109516B2 (ja) * 2012-09-26 2017-04-05 株式会社前川製作所 スクリュー型流体機械
CN103899536B (zh) * 2012-12-28 2016-04-27 良峰塑胶机械股份有限公司 爪式转子的尖部轮廓修正
CN108302039B (zh) * 2018-02-07 2024-02-27 珠海格力电器股份有限公司 压缩机及具有其的空调器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5088907A (en) 1990-07-06 1992-02-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Screw rotor for oil flooded screw compressors
JPH09100788A (ja) * 1995-10-04 1997-04-15 Kumwon Co Ltd 圧縮機用スクリューロータの歯形
US5624250A (en) * 1995-09-20 1997-04-29 Kumwon Co., Ltd. Tooth profile for compressor screw rotors
KR0122515B1 (ko) * 1994-03-04 1997-11-13 윤기천 압축기용 스크류 로우터의 치형

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT454201A (ko) * 1947-07-16
JPS6463688A (en) * 1987-09-01 1989-03-09 Kobe Steel Ltd Screw rotor for screw compressor
US5066205A (en) * 1989-05-19 1991-11-19 Excet Corporation Screw rotor lobe profile for simplified screw rotor machine capacity control
JP3593365B2 (ja) * 1994-08-19 2004-11-24 大亜真空株式会社 ねじれ角可変型歯車
KR100425414B1 (ko) * 2002-01-25 2004-04-08 이 재 영 스크류 압축기용 로우터의 치형
KR101012291B1 (ko) * 2008-10-06 2011-02-08 경원기계공업(주) 스크류 압축기용 로우터의 치형

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5088907A (en) 1990-07-06 1992-02-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Screw rotor for oil flooded screw compressors
KR0122515B1 (ko) * 1994-03-04 1997-11-13 윤기천 압축기용 스크류 로우터의 치형
US5624250A (en) * 1995-09-20 1997-04-29 Kumwon Co., Ltd. Tooth profile for compressor screw rotors
JPH09100788A (ja) * 1995-10-04 1997-04-15 Kumwon Co Ltd 圧縮機用スクリューロータの歯形

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