KR101207298B1 - air compressor and expander - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 압축 및 팽창기에 관한 것으로, 그 목적은 숫로터의 나선형 돌출부와 암로터의 나선형 홈부 사이의 유격을 방지하기 위해서 상기 숫로터와 암로터가 내장된 케이싱의 양단부에 밀폐커버를 배치하고, 상기 밀폐커버의 일측에 유격방지수단을 설치한 공기 압축 및 팽창기를 제공함에 있다. 이는 구동축(11)에 축 결합되고, 외면에 나선형의 돌출부(12)를 갖는 숫로터(10)와, 상기 숫로터(10)에 연동되도록 피동축(21)에 축 결합되고, 상기 돌출부(12)에 대응되는 나선형의 홈부(22)로 이루어진 암로터(20)와, 상기 숫로터(10)와 암로터(20)의 회전에 의해 공기의 압축 또는 팽창공간을 형성하는 케이싱(30)과, 상기 구동축(11)과 피동축(21)이 축방향으로 관통설치되고, 상기 케이싱(30)의 양단부를 밀폐시키는 제1,2엔드커버(40)(50)와, 상기 제1,2엔드커버(40)(50) 중 어느 일측에 상기 구동축(11)과 피동축(21)에 각각 축결합되어 동력을 전달하는 기어부(60)와, 상기 제1,2엔드커버(40)(50)의 사이에 배치되는 상기 숫로터(10) 또는 암로터(20)의 유격을 방지하도록 상기 기어부(60)의 반대측에 설치되어진 유격방지수단(70)을 포함하는 것이다.The present invention relates to an air compressor and an inflator, and an object thereof is to provide a sealing cover at both ends of a casing in which the male rotor and the female rotor are built in order to prevent a gap between the spiral protrusion of the male rotor and the spiral groove of the female rotor. In another aspect, the present invention provides an air compressor and an expander having a clearance preventing means installed at one side of the sealed cover. It is axially coupled to the drive shaft 11, and has a male rotor 10 having a helical protrusion 12 on its outer surface, axially coupled to a driven shaft 21 so as to be interlocked with the male rotor 10, and the protrusion 12 Female rotor 20 consisting of a spiral groove portion 22 corresponding to the), the casing 30 to form a compressed or expanded space of air by the rotation of the male rotor 10 and the female rotor 20, The drive shaft 11 and the driven shaft 21 are installed through the axial direction, the first and second end covers 40 and 50 for sealing both ends of the casing 30, and the first and second end covers. The gear unit 60 is axially coupled to each of the driving shaft 11 and the driven shaft 21 on any one side of the 40 and 50, and the first and second end covers 40 and 50. It is to include a clearance preventing means 70 is installed on the opposite side of the gear portion 60 to prevent the clearance of the male rotor 10 or the female rotor 20 disposed between the.

숫로터, 암로터, 밀폐부재, 기어부, 유격방지수단 Male rotor, female rotor, sealing member, gear part, play prevention means

Description

공기 압축 및 팽창기{AIR COMPRESSOR AND EXPANDER}AIR COMPRESSOR AND EXPANDER}

도 1은 일반적인 에어싸이클의 기본 원리를 설명하기 위한 개념도.1 is a conceptual diagram illustrating the basic principle of a general air cycle.

도 2는 일반적인 에어싸이클의 T - s 선도2 is a T-s diagram of a typical air cycle

도 3은 종래에 따른 공기 압축 및 팽창기의 단면도.3 is a cross-sectional view of a conventional air compressor and inflator.

도 4는 종래에 따른 숫로터를 나타낸 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a conventional male rotor.

도 5는 본 발명에 따른 공기 압축 및 팽창기의 결합사시도.5 is a combined perspective view of the air compressor and inflator according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 공기 압축 및 팽창기의 단면도.6 is a cross-sectional view of an air compressor and inflator in accordance with the present invention.

도 7은 도 5의 A - A선 단면도.7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

(도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of Reference Numbers for Main Parts in the Drawings)

10: 숫로터 11: 구동축10: male rotor 11: drive shaft

12: 돌출부 20: 암로터12: protrusion 20: arm rotor

21: 피동축 22: 홈부21: driven shaft 22: groove

30: 케이싱 31: 제1유통구30: casing 31: first distribution port

40,50: 제1,2 엔드커버 60: 기어부40, 50: 1st, 2nd end cover 60: gear part

61: 돌출턱 70: 유격방지수단61: protruding jaw 70: play prevention means

71: 티형 부싱 2: 결합부재71: tee bushing 2: coupling member

73: 환형 부싱 80: 리어 커버73: annular bushing 80: rear cover

90: 프론트 커버 91: 제2유통구90: front cover 91: second outlet

O: 오일시일 B:베어링O: Oil seal B: Bearing

본 발명은 공기 압축 및 팽창기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기를 압축 또는 팽창시켜 냉동효과를 얻는 에어싸이클에 적용되는 공기 압축 및 팽창기에서 회전되는 숫로터와 암로터의 유격을 방지하도록 하여 냉동효율을 향상시킬 수 있는 공기 압축 및 팽창기에 관한 것이다.The present invention relates to an air compressor and an expander, and more particularly, to prevent the play between the male rotor and the arm rotor rotated in the air compressor and the expander applied to the air cycle to compress or expand the air to obtain a freezing effect. It relates to an air compressor and inflator that can improve the.

일반적으로 지구 온난화 및 환경문제의 대두로 현재까지 사용되었던 R134a 냉매를 대체하기 위해 전 세계의 냉동회사들은 대체 냉매 시스템 개발에 주력하고 있으며, 특히 냉매 자체를 교체하기 보다는 환경친화적이며 안전하고 효율이 높은 새로운 시스템이 연구되고 있다.In general, refrigeration companies around the world are focusing on developing alternative refrigerant systems to replace R134a refrigerants, which have been used to date due to global warming and environmental issues, and are particularly environmentally friendly, safe and efficient, rather than replacing refrigerants themselves. New systems are being studied.

그 중 최근에 가장 유력한 대체 싸이클로 거론되고 있는 것이 역-브레이튼(Bryton) 싸이클이라 불리우는 에어싸이클(Air Cycle)이며, 상기 에어싸이클은 공기를 냉매로 사용하는 시스템이며 가스 동력싸이클로서 최초로 개발된 Bryton 싸이클을 역으로 가동하므로써 냉동효과를 얻는 싸이클이다.One of the most promising alternative cycles in recent years is an air cycle called a reverse-Bryton cycle, which is a system that uses air as a refrigerant and was developed for the first time as a gas power cycle. This cycle achieves the freezing effect by operating the cycle in reverse.

도 1은 일반적인 에어싸이클의 기본 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 일반적인 에어싸이클의 T - s 선도를 나타내고 있다.1 is a conceptual diagram illustrating the basic principle of a general air cycle, and FIG. 2 shows a T-s diagram of a general air cycle.

도시한 바와 같이 에어싸이클은 압축기(1), 팽창기(2), 제1,2열교환기(3)(4) 로 구성되어 압축과정(1→2), 온도하강과정(2→3), 팽창과정(3→4) 및 온도상승과정(4→1)를 거치면서 싸이클을 구성하게 된다.As shown, the air cycle is composed of a compressor (1), expander (2), first, second heat exchanger (3) (4), the compression process (1 → 2), the temperature drop process (2 → 3), expansion The cycle is composed through the process (3 → 4) and temperature rise process (4 → 1).

상기 압축과정(1→2)은 공기가 압축기(1)로 유입되어 압축과정을 통해 압력과 온도가 상승하게 되는 과정이다.The compression process (1 → 2) is a process in which air is introduced into the compressor 1 so that pressure and temperature are increased through the compression process.

상기 온도하강과정(2→3)은 압축된 고압.고온의 공기는 제1열교환기(3)를 통해 외부 열원으로 열을 전달하며 등압(실제로는 약간의 압력강하 존재)조건에서 온도가 감소하는 과정이며, 이때 외부 열원으로 전달된 고온의 열은 공조 공간을 난방하거나 더운 물을 얻어 내는 열원으로 사용할 수 있다.The temperature lowering process (2 → 3) is a compressed high-pressure, high-temperature air transfers heat to an external heat source through the first heat exchanger (3) and the temperature decreases under isostatic pressure (actually, a slight pressure drop). In this case, the high temperature heat transferred to the external heat source can be used as a heat source for heating the air conditioning space or obtaining hot water.

상기 팽창과정(3→4)은 온도가 하강한 공기를 팽창기(2)(압축기와 비슷한 구조)를 사용함으로써 압력을 떨어 뜨리고 공기 온도는 영하 이하로 까지 하강하게 된다. 이때 팽창기(2)에서 뽑아낸 일은 전기를 발생시키는 동력으로 사용되거나 압축기(1)로 되돌려서 압축일을 도울 수 있게 함으로써 압축기(1)의 소모동력을 감소시킬 수 있다.The expansion process (3 → 4) drops the pressure by using the expander 2 (a structure similar to a compressor) with the air having a lowered temperature, and the air temperature drops to below zero. At this time, the work extracted from the expander (2) can be used as a power for generating electricity or can be returned to the compressor (1) to help the compression work to reduce the power consumption of the compressor (1).

상기 온도상승과정(4→1)은 온도와 압력이 하강한 공기가 제2열교환기(4)를 통과하며 온도가 상승하게 되며, 이때 공조공간으로부터 열을 흡수하므로 냉방(또는 냉동)역할을 수행하게 된다.In the temperature increase process (4 → 1), the air having a lowered temperature and pressure passes through the second heat exchanger 4, and the temperature rises. Done.

상기에서 에어싸이클의 효율은 압축기(1)와 팽창기(2)의 효율에 크게 의존하게 되는데 과거에는 이 두 부품의 효율이 약 80% 이하에 머물러 시스템의 전체효율이 낮다는 단점이 있었으나, 최근들어 이 부품의 등엔트로피 효율의 상승으로 전체효율이 80% 이상을 상회하고 있다.In the above, the efficiency of the air cycle is highly dependent on the efficiency of the compressor 1 and the expander 2. In the past, the efficiency of the two components remained below about 80%, but the overall efficiency of the system was low. The overall efficiency is more than 80% due to the increase in the isentropic efficiency of this part.

다시 말해, 압축기(1)의 효율이 낮을 시에는 압축기(1)의 동력이 증가하게 되고, 압축온도는 상승하게 되며 (도 2의 (1→2) 참조) 팽창기의 효율이 낮을 시에는 충분한 저온을 얻을 수 없기 때문에 냉방성능이 감소하기 때문이다.(도 2의 (3→4) 참조)In other words, when the efficiency of the compressor 1 is low, the power of the compressor 1 is increased, and the compression temperature is increased (see (1 → 2) in FIG. 2). This is because the cooling performance is reduced because it cannot be obtained (see (3 → 4) in Fig. 2).

도 3은 종래에 따른 공기 압축 및 팽창기를 나타낸 단면도이고, 도 4는 종래에 따른 숫로터를 나타낸 사시도이다.(설명에 앞서 공기 압축기와 팽창기는 그 주요 구성요소가 유사하여 이하에서는 공기 압축 및 팽창기로 기재한다.) 3 is a cross-sectional view showing a conventional air compressor and inflator, and FIG. 4 is a perspective view of a male rotor according to the related art. (The air compressor and the expander are similar to the main components of the air compressor and the expander. I list it.)

도시한 바와 같이 공기 압축 및 팽창기는 구동축(1a)에 축 결합되고, 외면에 나선형의 돌출부(1b)를 갖는 숫로터(1)와, 상기 숫로터(1)에 연동되도록 피동축(2a)에 축 결합되고, 상기 돌출부(1b)에 대응되는 나선형의 홈부(2b)로 이루어진 암로터(2)와, 상기 숫로터(1)와 암로터(2)의 회전에 의해 공기의 압축공간을 형성하고, 공기의 유입 및 유출이 이루어지는 제1,2유통구(3a)(3b)가 축에 직각방향으로 양면에 형성되어진 케이싱(3)과, 상기 케이싱(3)의 양단부를 폐쇄시키는 밀폐부재(4) 및 엔드커버(5)와, 상기 밀폐커버(4)의 일측에 상기 구동축(1a)과 피동축(2a)에 각각 축결합되어 동력을 전달하는 기어부(6)와, 상기 기어부(6)를 커버하는 기어박스(7)로 구성되어 있다.As shown, the air compressor and the expander are axially coupled to the drive shaft 1a, and have a male rotor 1 having a helical protrusion 1b on its outer surface, and a driven shaft 2a so as to be interlocked with the male rotor 1. The compressed air space is formed by the rotation of the female rotor 2 and the male rotor 1 and the female rotor 2, which are axially coupled and have a helical groove 2b corresponding to the protrusion 1b. The first and second flow ports 3a and 3b through which air is introduced and discharged are formed on both sides of the casing 3 at right angles to the shaft, and a sealing member 4 for closing both ends of the casing 3. And the end cover 5, the gear part 6 which is axially coupled to the driving shaft 1a and the driven shaft 2a on one side of the sealing cover 4, and transmits power, and the gear part 6 ) Is composed of a gearbox 7 covering.

또한, 상기 밀폐부재(4) 및 엔드커버(5)에는 베어링(8)이 축결합되어 구동축(1a) 및 피동축(2a)의 회전을 지지하게 이루어져 있다.In addition, a bearing 8 is axially coupled to the sealing member 4 and the end cover 5 to support rotation of the drive shaft 1a and the driven shaft 2a.

또한, 상기 밀폐부재(4)의 숫로터(1) 및 암로터(2) 측으로 오일시일(9)이 결합되어 기어박스(7) 내부에 설치되어진 기어부(6) 및 베어링(8)을 윤활하는 윤활유 가 케이싱(3)의 내측으로 유입되는 것을 방지하도록 이루어져 있다.In addition, the oil seal 9 is coupled to the male rotor 1 and the female rotor 2 of the sealing member 4 to lubricate the gear part 6 and the bearing 8 installed in the gear box 7. It is made to prevent the lubricant from flowing into the casing (3).

또한, 상기 숫로터(1) 및 암로터(2)의 기어부(6) 타측에는 고정너트(10)가 결합되어 구동축(1a) 및 피동축에 숫로터(1) 및 암로터(2)를 고정시키게 된다.In addition, the fixing nut 10 is coupled to the other side of the gear part 6 of the male rotor 1 and the female rotor 2 to connect the male rotor 1 and the female rotor 2 to the driving shaft 1a and the driven shaft. It is fixed.

상기와 같이 구성된 종래의 공기 압축 및 팽창기는 에어 싸이클 상에 각각 배치시킨 상태에서 싸이클을 구동시키게 된다.Conventional air compressors and inflators configured as described above drive the cycles while being disposed on the air cycles, respectively.

상기에서 공기 압축 및 팽창기는 구동축(1a)이 회전하게 되면 구동축(1a)에 축 결합된 숫로터(1)가 회전되며, 상기 숫로터(1)가 회전되면 피동축(2a)에 결합되어진 암로터(2)가 회전하게 되는데 상기 구동축(1a)과 숫로터(1) 및 피동축(2a)과 암로터(2)는 각각 고정너트(10)에 의해 일단부가 결합되어져 있어 구동시 일체로 회전하게 된다.In the above air compressor and expander, when the driving shaft 1a is rotated, the male rotor 1 coupled to the driving shaft 1a is rotated, and when the male rotor 1 is rotated, the arm is coupled to the driven shaft 2a. The rotor 2 is rotated. The driving shaft 1a, the male rotor 1, the driven shaft 2a, and the female rotor 2 are respectively coupled to one end by a fixing nut 10 so that they are integrally rotated when driven. Done.

그리고, 상기 제1유통구(3a)를 통해 유입된 공기는 숫로터(1)의 나선형이 돌출부(1b) 및 암로터의 나선형의 홈부(2b) 사이를 통과하면서 압축 또는 팽창되어 제2유통구(3b)를 통해 토출되면서 싸이클을 구성하게 된다.In addition, the air introduced through the first flow port 3a is compressed or expanded while the spiral of the male rotor 1 passes between the protrusion 1b and the spiral groove 2b of the female rotor, thereby expanding the second distribution port. Discharged through 3b constitutes a cycle.

이때 차가운 공기를 직접 공조공간에 공급하는 오픈 타입(Open Type)의 에어 싸이클인 경우 냉매인 공기자체를 사람이 호흡해야 하기 때문에 순수한 공기 이외에 오일이 섞여 있는 오염된 공기를 사용할 수 없어 숫로터(1)의 나선형 돌출부(1b)와 암로터(2)의 홈부(2b)가 서로 맞닿지 않는 구조로 이루어지도록 로터 사이의 간격(Clearance)을 최소화하는 방향으로 설계가 이루어져야 하며, 최소의 간격이 유지되지 않으면 압축기와 팽창기의 효율이 감소하여 결국엔 시스템 성능 및 효율이 감소하게 된다.In this case, in the case of an open type air cycle that directly supplies cool air to an air conditioning space, a human rotor must breathe the air itself, which is a refrigerant, so that contaminated air containing oil other than pure air cannot be used. ), The spiral protrusion 1b and the groove 2b of the arm rotor 2 should be designed in such a way as to minimize clearance between the rotors so that the grooves 2b of the arm rotor 2 do not contact each other. Otherwise, the efficiency of the compressor and expander will decrease, resulting in reduced system performance and efficiency.

참고로, 대부분의 오일주입방식의 스크류 압축기는 로터끼리 서로 맞물려 돌아가는 구조로 이루어져 로터상의 나산산을 밀봉 냉각하기 위해 오일이 주입되어 압축되는 방식이나 이 방식은 사람이 호흡하는 오픈 타입의 에어 싸이클에는 적용할 수 없다.For reference, most oil-injected screw compressors have a structure in which the rotors interlock with each other so that oil is injected and compressed to seal and cool the nasan acid on the rotor. Not applicable

그러나, 상기와 같은 공기 압축 및 팽창기는 상기 숫로터(1)와 암로터(2)가 회전시 케이싱(3) 내부의 압력 변화에 의해 상기 숫로터(1)와 암로터(2)가 상하로 유동되며, 상기 구동축(1a)과 피동축(2a)을 회전시키는 기어부(6)가 헬리컬 기어로 이루어져 백래시(Backlash)는 줄일 수 있으나, 추력이 발생되어 유격이 발생되는 문제점이 있다.However, the air compressor and the expander as described above, when the male rotor (1) and the female rotor (2) rotates, the male rotor (1) and the female rotor (2) moves up and down by the pressure change inside the casing (3). It is flowed, the gear part 6 for rotating the drive shaft (1a) and the driven shaft (2a) is made of a helical gear can reduce the backlash (backlash), but there is a problem that the play is generated by the thrust is generated.

즉, 상기 숫로터(1) 및 암로터(2)의 유격에 의해 숫로터(1)의 나선형 돌출부(1b)와 암로터(2)의 나선형의 홈부(2b)가 간섭에 의해 마모가 발생되여 온도 상승으로 인한 효율 감소와 깍여 나간 칩들이 저압측 공간에 쌓여 고착되는 문제점이 발생되는 것이다.(도 4참고)That is, the helical protrusion 1b of the male rotor 1 and the helical groove 2b of the female rotor 2 are abraded by the clearance between the male rotor 1 and the female rotor 2. The problem is that the efficiency decreases due to the temperature rise and chipped chips pile up in the low pressure side space and are stuck (see Fig. 4).

이를 좀더 상세히 살펴보면, 도면상 상측으로 로터가 움직이는 경우에는 축에 결합된 기어부(6)에 돌출턱(6a)이 형성되어 베어링의 내륜과 맞닿아 상측으로 유격되는 것을 방지할 수 있으나, 하측으로 유격되는 경우에는 유격을 방지하는 구조로 이루어져 있지 않아 숫로터(1) 및 암로터의 돌출부(1b) 및 홈부(2b)가 서로 맞닿게 되며, 특히, 고속으로 로터가 회전할 때 상하의 베어링이 충분한 지지역할을 하지 못하여 돌출부(1b) 및 홈부(2b)이 간섭이 많이 발생되는 것이다.Looking at this in more detail, when the rotor is moved upward in the drawing is formed a protruding jaw (6a) in the gear portion 6 coupled to the shaft can be prevented from contacting the inner ring of the bearing to the upper side, but downward If the play is not made of a structure that prevents play, the male rotor (1) and the protrusion (1b) and the groove (2b) of the female rotor is in contact with each other, in particular, the upper and lower bearings are sufficient when the rotor rotates at high speed Since the protruding portion 1b and the groove portion 2b are not easily interlocked, a lot of interference is generated.

또한, 종래의 공기 압축 및 팽창기는 상측의 베어링(8)이 오일과 맞닿지 않는 구조로 이루어져 고속회전시에 베어링(8)으로부터 발생한 열이 그대로 케이싱(3) 내부의 공기측으로 전달되어 성능을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, the conventional air compressor and expander has a structure in which the upper bearing 8 does not come into contact with oil, so that heat generated from the bearing 8 during the high-speed rotation is transferred to the air side inside the casing 3 as it is, thereby degrading performance. There is a problem.

또한, 종래의 공기 압축 및 팽창기는 공기의 흐름이 축에 직각방향으로 일렬 형태로 배치된 제1,2유통구(3a)(3b)를 통해 토출되는 구조로 이루어져 있으나, 이는 공기의 압축 또는 팽창의 진행방향이 축방향임을 고려할 때 과도한 압력강하로 인해 효율을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, the conventional air compressor and expander has a structure in which the flow of air is discharged through the first and second flow ports (3a) (3b) arranged in a line perpendicular to the axis, which is compressed or expanded air Considering that the traveling direction of the axial direction has a problem of lowering efficiency due to excessive pressure drop.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 숫로터의 나선형 돌출부와 암로터의 나선형 홈부 사이의 유격을 방지하기 위해서 상기 숫로터와 암로터가 내장된 케이싱의 양단부에 밀폐커버를 배치하고, 상기 밀폐커버의 일측에 유격방지수단을 설치한 공기 압축 및 팽창기를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is a closed cover at both ends of a casing in which the male rotor and the female rotor are built in order to prevent a gap between the spiral protrusion of the male rotor and the spiral groove of the female rotor. It is arranged to provide an air compressor and an expander having a clearance preventing means installed on one side of the sealed cover.

또한, 본 발명의 다른 목적은 공기의 압력 강하를 최소화하기 위해서 공기 유통구를 축에 직각방향으로 배치한 공기 압축 및 팽창기를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an air compressor and an expander in which the air outlet is disposed perpendicular to the axis in order to minimize the pressure drop of the air.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동축에 축 결합되고, 외면에 나선형의 돌출부를 갖는 숫로터와, 상기 숫로터에 연동되도록 피동축에 축 결합되고, 상기 돌출부에 대응되는 나선형의 홈부로 이루어진 암로터와, 상기 숫로터와 암로터의 회전에 의해 공기의 압축 또는 팽창공간을 형성하는 케이싱과, 상기 구동축과 피동축이 축방향으로 관통설치되고, 상기 케이싱의 양단부를 밀폐시키는 제1,2엔드커버와, 상기 제1,2엔드커버 중 어느 일측에 상기 구동축과 피동축에 각각 축결합 되어 동력을 전달하는 기어부와, 상기 제1,2엔드커버의 사이에 배치되는 상기 숫로터 또는 암로터의 유격을 방지하도록 상기 기어부의 반대측에 설치되어진 유격방지수단을 포함하는 것이다.The present invention for achieving this object is a shaft axially coupled to the drive shaft, the outer rotor having a helical protrusion on the outer surface, the arm is axially coupled to the driven shaft so as to interlock with the male rotor, the arm consisting of a helical groove corresponding to the protrusion First and second ends of the rotor, the casing for forming the compression or expansion space of the air by the rotation of the male rotor and the female rotor, the drive shaft and the driven shaft are installed in the axial direction, sealing both ends of the casing The male rotor or the female rotor disposed between the cover, the first and second end cover and the gear portion for transmitting power to the driving shaft and the driven shaft respectively coupled to any one of the first and second end cover; It is to include a clearance preventing means installed on the opposite side of the gear portion to prevent the clearance.

또한, 상기 유격방지수단은, 상기 숫로터 또는 암로터가 상기 기어부측으로 유격을 갖지 않도록 상기 구동축 또는 피동축 단부를 상기 제2엔드커버에 밀착 고정하도록 한 것이다.In addition, the clearance preventing means is to close the drive shaft or driven shaft end to the second end cover in close contact so that the male rotor or the female rotor does not have a clearance to the gear portion.

또한, 상기 유격방지수단은 일측은 상기 숫로터 및 암로터의 중앙에 축결합되고, 타측은 상기 제2엔드커버에 결합되는 한쌍의 T형 부싱과, 상기 제2엔드커버에 축결합됨과 아울러 상기 T형 부싱에 일측이 접면되는 베어링과, 상기 베어링이 결합된 상기 구동축 및 피동축의 양단부를 고정되는 결합부재로 이루어지며, 상기 기어부와 제1엔드커버 사이의 일정한 간격을 형성하도록 이루어진 것이다.In addition, the clearance preventing means is one side is axially coupled to the center of the male rotor and the female rotor, the other side is a pair of T-type bushing coupled to the second end cover, and the second end cover and axially coupled to the It consists of a bearing that one side is folded to the T-shaped bushing, the coupling member is fixed to both ends of the drive shaft and the driven shaft coupled to the bearing, it is made to form a constant gap between the gear portion and the first end cover.

또한, 상기 케이싱의 일면에 제1유통구가 형성되고, 상기 제1유통구에 수직됨과 아울러 상기 구동축의 축방향으로 제2유통구를 연장 형성시킨 것이다.In addition, a first flow port is formed on one surface of the casing, and is perpendicular to the first flow port and extends a second flow port in the axial direction of the drive shaft.

또한, 상기 제1,2엔드커버의 외측에는 각각 리어 및 프론트 커버가 설치되어진 것이다.In addition, the rear and front covers are provided on the outer sides of the first and second end covers, respectively.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 따른 공기 압축 및 팽창기의 결합사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 공기 압축 및 팽창기의 단면도이며, 도 7은 도 6의 A - A선 단면도이다.5 is a combined perspective view of an air compressor and expander according to the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view of the air compressor and expander according to the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

도시한 바와 같이 공기 압축 및 팽창기는 숫로터(10), 암로터(20), 케이싱(30), 제1,2엔드커버(40)(50), 기어부(60) 및 유격방지수단(70)을 포함한다.As shown, the air compressor and the expander are the male rotor 10, the female rotor 20, the casing 30, the first and second end covers 40 and 50, the gear unit 60 and the clearance preventing means 70. ).

상기 숫로터(10)는 구동축(11)에 축 결합되고, 외면에 나선형의 돌출부(12)가 형성되어 있다.The male rotor 10 is axially coupled to the drive shaft 11, the spiral protrusion 12 is formed on the outer surface.

상기 암로터(20)는 상기 숫로터(10)에 연동되도록 피동축(21)에 축 결합되고, 상기 돌출부(12)에 대응되는 나선형의 홈부(22)로 이루어졌다.The female rotor 20 is axially coupled to the driven shaft 21 so as to be interlocked with the male rotor 10, and is formed of a spiral groove 22 corresponding to the protrusion 12.

상기 케이싱(30)은 상기 숫로터(10)와 암로터(20)의 회전에 의해 공기의 압축 또는 팽창 공간을 형성하게 된다.The casing 30 forms a compression or expansion space of air by the rotation of the male rotor 10 and the female rotor 20.

상기 제1,2엔드커버(40)(50)는 상기 구동축(11)과 피동축(21)이 축방향으로 관통설치되고, 상기 케이싱(30)의 양단부를 밀폐시키는 것이다.The first and second end covers 40 and 50 have the drive shaft 11 and the driven shaft 21 penetrated in the axial direction, and seal both ends of the casing 30.

또한, 상기 제1,2엔드커버(40)(50)와 케이싱(30)의 사이에는 케이싱(30) 내부에 오일의 유입을 방지하는 오일시일(O)이 구동축(11) 및 피동축(21)에 결합되어 있다.In addition, between the first and second end covers 40 and 50 and the casing 30, an oil seal O that prevents oil from flowing into the casing 30 is driven between the drive shaft 11 and the driven shaft 21. ) Are combined.

또한, 상기 제1,2엔드커버(40)(50)에는 상기 구동축(11) 및 피동축(21)의 회전을 지지하는 베어링(B)이 각각 설치되어지며, 특히 제2엔드커버(50)측에는 베어링(B)이 적어도 두 개 이상 설치되어 상기 구동축(11) 및 피동축(21)의 고속회전시의 진동을 최소화 하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the first and second end covers 40 and 50 are provided with bearings B for supporting rotation of the driving shaft 11 and the driven shaft 21, respectively, and in particular, the second end cover 50. At least two bearings (B) are preferably provided on the side to minimize vibration during high speed rotation of the drive shaft 11 and the driven shaft 21.

상기 기어부(60)는 상기 제1,2엔드커버(40)(50) 중 어느 일측에 상기 구동축(11)과 피동축(21)에 각각 축결합되어 동력을 전달하는 것으로, 본 발명에서는 제1엔드커버(40) 측에 설치되어 있으며, 상기 기어부(60)는 헬리컬 기어로 이루어져 백러시를 방지하도록 이루어져 있다.The gear part 60 is axially coupled to the driving shaft 11 and the driven shaft 21 on any one side of the first and second end covers 40 and 50 to transmit power. One end cover 40 is provided on the side, the gear portion 60 is made of a helical gear is made to prevent backlash.

상기 유격방지수단(70)은 상기 제1,2엔드커버(40)(50)의 사이에 배치되는 상기 숫로터(10)와 암로터(20)의 유격을 방지하도록 상기 기어부(60)의 반대측에 설치되어진 것으로, 일측은 상기 숫로터(10) 및 암로터(20)의 중앙에 축결합되고, 타측은 상기 제2엔드커버(50)에 결합되는 한쌍의 T형 부싱(71)와, 상기 제2엔드커버(50)에 축결합됨과 아울러 상기 T형 부싱(71)에 일측이 접면되는 베어링(B)과, 상기 베어링(B)이 결합된 상기 구동축(11) 및 피동축(21)의 양단부를 고정시키는 결합부재(72)로 이루어지며, 상기 기어부(60)와 제1엔드커버(40) 사이의 일정한 간격을 형성하도록 이루어진 것이다.The clearance preventing means 70 of the gear unit 60 to prevent the clearance between the male rotor 10 and the female rotor 20 disposed between the first and second end covers 40 and 50. It is installed on the opposite side, one side is axially coupled to the center of the male rotor 10 and the female rotor 20, the other side is a pair of T-type bushing 71 is coupled to the second end cover 50, A bearing B which is axially coupled to the second end cover 50 and whose one side is in contact with the T-shaped bushing 71, and the drive shaft 11 and driven shaft 21 to which the bearing B is coupled. It is made of a coupling member 72 for fixing both ends of the, to form a predetermined interval between the gear portion 60 and the first end cover (40).

또한, 상기 기어부(60)의 일측에는 돌출턱(61)이 형성되어 상기 제1엔드커버(40)에 결합되어진 베어링(B)과 일정간격을 두고 떨어져 있는 것이 바람직하다.In addition, one side of the gear unit 60 is formed with a projection jaw 61 is preferably separated from the bearing (B) coupled to the first end cover 40 at a predetermined interval.

즉, 상기 기어부(60)의 돌출턱(61)과 제1엔드커버(40)에 결합되어진 베어링(B)이 일정간격으로 이격되어 구동축(11) 및 피동축(21)이 고정되고, 이의 반대측에는 T형 부싱(71), 베어링(B) 및 결합부재(72)로 이루어진 유격방지수단(70)에 의해 케이싱(30) 내부의 숫로터(10)와 암로터(20)가 구속되어 추력이 발생하여도 유격이 발생되지 않게 된다.That is, the bearing B coupled to the protruding jaw 61 of the gear part 60 and the first end cover 40 is spaced at a predetermined interval so that the driving shaft 11 and the driven shaft 21 are fixed, and On the opposite side, the male rotor 10 and the female rotor 20 inside the casing 30 are constrained by thrust prevention means 70 composed of a T-shaped bushing 71, a bearing B, and a coupling member 72, and thrust. Even if this occurs, play does not occur.

한편, 상기 제1엔드커버(40)와 접면되는 숫로터(10)와 암로터(20)측에는 구동축(11) 및 피동축(21)상에 축결합되는 환형 부싱(73)을 더 설치하여 유격을 더욱 방지할 수 있는 것이다.Meanwhile, the male rotor 10 and the female rotor 20 which are in contact with the first end cover 40 further have an annular bushing 73 which is axially coupled on the driving shaft 11 and the driven shaft 21, and there is a clearance. It can prevent more.

또한, 상기 기어부(60)의 외측에는 리어 커버(80)가 설치되어 기어부(60)를 밀봉하도록 이루어지고, 상기 리어 커버(80)에는 상기 구동축(11) 및 피동축(21)을 지지하는 베어링(B)이 고정됨과 아울러 상기 리어 커버(80)에 관통된 구동축(11)에는 오일시일(O)이 설치되어 있다.In addition, a rear cover 80 is installed outside the gear part 60 to seal the gear part 60, and the rear cover 80 supports the drive shaft 11 and the driven shaft 21. The bearing B is fixed and the oil seal O is installed in the drive shaft 11 penetrated through the rear cover 80.

상기와 같이 리어 커버(80)에 의해 기어부(60), 구동축(11) 및 피동축(21)을 지지하는 각각의 베어링(B) 등은 오일에 의해 윤활이 가능하고, 오일시일(O)에 의해 케이싱(30) 측으로는 오일의 유입을 차단시킴으로서, 상기 케이싱(30)의 내부에서는 공기만을 압축 또는 팽창시키게 된다.As described above, the respective bearings B and the like that support the gear unit 60, the drive shaft 11, and the driven shaft 21 by the rear cover 80 can be lubricated by oil, and the oil seal O By blocking the inflow of oil to the casing 30 by the side, only the air in the casing 30 is compressed or expanded.

또한, 상기 제2엔드커버(50) 측에는 프론트 커버(90)가 설치됨과 아울러 관통공(51)이 형성되어 상기 케이싱(30)에서 압축 또는 팽창된 공기를 상기 프론트 커버(90)의 외측에 설치된 제2유통구(91)로 토출 또는 흡입하게 되는 것이다.In addition, a front cover 90 is installed at the second end cover 50 side and a through hole 51 is formed so that the air compressed or expanded in the casing 30 is installed outside the front cover 90. It is to be discharged or sucked into the second distribution port (91).

다시 말해 상기 케이싱(30)의 일면에 형성된 제1유통구(31)에 대응하는 제2유통구(91)가 축방향으로 프론트 커버(90)에 설치되는 것이다.In other words, a second flow port 91 corresponding to the first flow port 31 formed on one surface of the casing 30 is installed on the front cover 90 in the axial direction.

여기에서 본 발명의 공기 압축 및 팽창기를 공기 압축기로 사용할 때는 제1유통구(31)는 흡입구가 되고, 제2유통구(91)는 토출구가 되는 것이며, 반대로 공기 팽창기로 상용할 때는 제2유통구(91)는 흡입구가 되는 것이고, 제1유통구(31)는 토출구가 되는 것이다.Here, when the air compressor and the expander of the present invention are used as an air compressor, the first distribution port 31 becomes the intake port, and the second distribution port 91 becomes the discharge port. The sphere 91 serves as a suction port, and the first flow port 31 serves as a discharge port.

본 발명에 따른 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation according to the invention in detail as follows.

상기 구동축(11)에 숫로터(10)를 결합하고, 상기 피동축(21)에 암로터(20)를 결합한 후 케이싱(30) 내부에 숫로터(10)와 암로터(20)를 배치시키게 된다.The male rotor 10 is coupled to the drive shaft 11, the female rotor 20 is coupled to the driven shaft 21, and the male rotor 10 and the female rotor 20 are disposed in the casing 30. do.

또한, 상기 케이싱(30)의 양단부에는 각각 제1,2엔드커버(40)(50)를 설치하게 되는데 상기 제1엔드커버(40) 측에는 베어링(B), 오일시일(O) 및 환형 부싱을 축결합하게 되고, 제2엔드커버(50) 측에는 T형 부싱(71) 오일시일(O), 베어링(B)을 축결합한 상태에서 구동축(11) 및 피동축(21)의 단부는 결합부재(72)로 고정하게 된다. Further, first and second end covers 40 and 50 are installed at both ends of the casing 30, respectively, and bearings B, oil seals O and annular bushings are provided on the first end cover 40 side. The shafts are coupled to each other, and the ends of the driving shaft 11 and the driven shaft 21 in the state in which the T-type bushing 71 oil seal O and the bearing B are axially coupled to the second end cover 50 side are coupled members ( 72).

또한,상기 구동축(11) 및 피동축(21)의 일측에 설치된 기어부(60)의 돌출턱(61)과 베어링(B)은 일정간격을 두고 떨어져 있는 것이 바람직하다.In addition, the protruding jaw 61 and the bearing B of the gear part 60 provided on one side of the driving shaft 11 and the driven shaft 21 are preferably spaced apart from each other.

상기와 같이 구동축(11) 및 피동축(21)이 축결합됨과 아울러 케이싱(30)의 내부에 배치되어진 숫로터(10)와 암로터(20)는 일측은 기어부(60)의 베어링(B)에 의해 지지되고, 타측은 유격방지수단(70), 즉, T형 부싱(71), 베어링(B) 및 결합부재(72)에 의해 고정됨으로서, 고속회전시에 숫로터(10)의 나선형 돌출부(12)와 암로터(20)의 나선형 홈부(22)가 간섭되지 않으므로 마모 등이 발생되지 않아 냉방능력을 향상시키도록 한다.As described above, the driving shaft 11 and the driven shaft 21 are axially coupled, and the male rotor 10 and the female rotor 20 disposed inside the casing 30 have one side of the bearing B of the gear part 60. And the other side is fixed by the play prevention means 70, that is, the T-type bushing 71, the bearing B and the coupling member 72, so that the spiral of the male rotor 10 at high speed rotation is supported. Since the protrusions 12 and the spiral grooves 22 of the arm rotor 20 do not interfere, wear and the like are not generated to improve cooling ability.

또한, 상기 제1엔드커버(40) 측에는 리어 커버(80)를 고정하고, 제2엔드커버(50)에는 프론트 커버(90)를 설치하게 되고, 상기 프론트 커버(90)에 설치된 제2유통구(91)와 케이싱(30)에 설치된 제1유통구(31)를 통해 공기가 흡입 및 토출되어진다.In addition, the rear cover 80 is fixed to the first end cover 40 side, and the front cover 90 is installed on the second end cover 50, and a second distribution port provided on the front cover 90 is provided. Air is sucked in and discharged through the first flow port 31 provided in the 91 and the casing 30.

상기에서 본 발명의 공기 압축 및 팽창기를 공기 압축기로 사용할 때의 공기의 흐름을 설명하면, 제1유통구(31), 즉, 흡입구를 통해 공기가 유입되고, 유입된 공기는 케이싱(30) 내부의 숫로터(10)와 암로터(20) 사이의 나선형 돌출부(12) 및 나선형 홈부(22)를 통과하면서 압축되어지고, 상기 압축된 공기는 제2엔드커버(50)의 관통공을 통해 프론트 커버(90)의 제2유통구(91) 즉, 토출구를 공기를 토출시키게 된다.Referring to the flow of air when using the air compressor and the expander of the present invention as an air compressor in the above, the air flows through the first distribution port 31, that is, the suction port, the introduced air is inside the casing 30 It is compressed while passing through the spiral projection 12 and the spiral groove portion 22 between the male rotor 10 and the female rotor 20, the compressed air is front through the through hole of the second end cover 50 Air is discharged from the second flow port 91 of the cover 90, that is, the discharge port.

이 과정에서 숫로터(10)와 암로터(20)는 구동축(11) 및 피동축(21)에서 유격되지 않게 고정시킴으로서, 추력 등이 발생되지 않게 된다.In this process, the male rotor 10 and the female rotor 20 are fixed to the play shaft 11 and the driven shaft 21 so as not to be free from the thrust.

또한, 상기에서 본 발명의 공기 압축 및 팽창기를 공기 팽창기로 사용할 때의 공기의 흐름을 설명하면, 상기 제2엔드커버(50)의 프론트 커버(90)의 제2유통구(91), 즉, 흡입구를 통해 공기가 유입되고, 유입된 공기는 케이싱(30) 내부의 숫로터(10)와 암로터(20) 사이의 나선형 돌출부(12) 및 나선형 홈부(22)를 통과하면서 팽창되어지고, 상기 팽창된 공기는 케이싱(30)의 제1유통구(31) 즉, 토출구로 공기를 토출시키게 된다. In addition, when the air flow when using the air compressor and the expander of the present invention as an air inflator described above, the second flow port 91 of the front cover 90 of the second end cover 50, that is, Air is introduced through the inlet, and the introduced air is expanded while passing through the spiral protrusion 12 and the spiral groove 22 between the male rotor 10 and the female rotor 20 inside the casing 30, The expanded air discharges air to the first flow port 31 of the casing 30, that is, the discharge port.

이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 공기 압축 및 팽창기는 숫로터와 암로터가 내장된 케이싱의 양단부에 엔드커버를 배치하고, 상기 엔드커버의 일측에 유격방지수단을 설치하도록 하여 숫로터의 나선형 돌출부와 암로터의 나선형 홈부 사이의 유격을 방지할 수 있다.Air compressor and expander according to the present invention as described in detail above to arrange the end cover at both ends of the casing in which the male rotor and the female rotor is built, and to install a gap preventing means on one side of the end cover spiral protrusion of the male rotor And play between the spiral groove of the arm rotor can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 공기 압축 및 팽창기는 한쌍의 공기 유통구를 서로 직각방향으로 배치하여 공기의 압력 강하를 최소화할 수 있다.In addition, the air compressor and inflator according to the present invention can minimize the pressure drop of the air by arranging a pair of air outlets in a direction perpendicular to each other.

Claims (5)

구동축(11)에 축 결합되고, 외면에 나선형의 돌출부(12)를 갖는 숫로터(10)와, A male rotor 10 axially coupled to the drive shaft 11 and having a spiral protrusion 12 on its outer surface; 상기 숫로터(10)에 연동되도록 피동축(21)에 축 결합되고, 상기 돌출부(12)에 대응되는 나선형의 홈부(22)로 이루어진 암로터(20)와, An arm rotor 20 axially coupled to a driven shaft 21 so as to be interlocked with the male rotor 10, and having a spiral groove 22 corresponding to the protrusion 12; 상기 숫로터(10)와 암로터(20)의 회전에 의해 공기의 압축 또는 팽창공간을 형성하는 케이싱(30)과,Casing 30 to form a compression or expansion space of air by the rotation of the male rotor 10 and the female rotor 20, 상기 구동축(11)과 피동축(21)이 축방향으로 관통설치되고, 상기 케이싱(30)의 양단부를 밀폐시키는 제1,2엔드커버(40)(50)와,First and second end covers 40 and 50 through which the drive shaft 11 and the driven shaft 21 penetrate in the axial direction and seal both ends of the casing 30; 상기 제1,2엔드커버(40)(50) 중 어느 일측에 상기 구동축(11)과 피동축(21)에 각각 축결합되어 동력을 전달하는 기어부(60)와, A gear unit 60 which is axially coupled to the driving shaft 11 and the driven shaft 21 on any one side of the first and second end covers 40 and 50, and transmits power; 상기 제1,2엔드커버(40)(50)의 사이에 배치되는 상기 숫로터(10) 또는 암로터(20)의 유격을 방지하도록 상기 기어부(60)의 반대측에 설치되어진 유격방지수단(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 및 팽창기.Gap preventing means installed on the opposite side of the gear portion 60 to prevent the play of the male rotor 10 or the female rotor 20 disposed between the first and second end covers 40, 50 ( 70) an air compressor and an expander. 제1항에 있어서, 상기 유격방지수단(70)은, 상기 숫로터(10) 또는 암로터(20)가 상기 기어부(60)측으로 유격을 갖지 않도록 상기 구동축(11) 또는 피동축(21) 단부를 상기 제2엔드커버(50)에 밀착 고정하도록 한 것을 특징으로 하는 공기 압축 및 팽창기The driving shaft 11 or the driven shaft 21 of claim 1, wherein the clearance preventing means 70 does not have clearance between the male rotor 10 or the female rotor 20 toward the gear unit 60. Air compressor and inflator, characterized in that the end is fixed in close contact with the second end cover (50) 제1항에 있어서, 상기 유격방지수단(70)은, According to claim 1, wherein the clearance preventing means 70, 일측은 상기 숫로터(10) 및 암로터(20)의 중앙에 축결합되고, 타측은 상기 제2엔드커버(50)에 결합되는 한쌍의 T형 부싱(71)과,One side is axially coupled to the center of the male rotor 10 and the female rotor 20, the other side is a pair of T-type bushing 71 is coupled to the second end cover 50, 상기 제2엔드커버(50)에 축결합됨과 아울러 상기 T형 부싱(71)에 일측이 접면되는 베어링(B)과,A bearing (B) axially coupled to the second end cover (50) and one side of which is in contact with the T-type bushing (71); 상기 베어링(B)이 결합된 상기 구동축(11) 및 피동축(21)의 양단부를 고정되는 결합부재(72)로 이루어지며, It consists of a coupling member 72 is fixed to both ends of the drive shaft 11 and the driven shaft 21 is coupled to the bearing (B), 상기 기어부(60)와 제1엔드커버(40) 사이의 일정한 간격을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 압축 및 팽창기.Air compressor and inflator, characterized in that formed to form a constant gap between the gear portion (60) and the first end cover (40). 제1항에 있어서, 상기 케이싱(30)의 일면에 제1유통구(31)가 형성되고, 상기 제1유통구(31)에 수직됨과 아울러 상기 구동축(11)의 축방향으로 제2유통구(91)를 연장 형성시킨 것을 특징으로 하는 공기 압축 및 팽창기. According to claim 1, wherein the first flow port 31 is formed on one surface of the casing 30, perpendicular to the first flow port 31, and the second flow port in the axial direction of the drive shaft (11) Air compressor and inflator, characterized in that the extension 91. 제1항에 있어서, 상기 제1,2엔드커버(40)(50)의 외측에는 각각 리어 및 프론트 커버(80)(90)가 설치되어진 것을 특징으로 하는 공기 압축 및 팽창기. 2. An air compressor and an inflator according to claim 1, wherein rear and front covers (80, 90) are provided outside the first and second end covers (40) (50), respectively.
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