KR101350468B1 - 압축기의 피스톤 편심 보정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기 헤드부의 피스톤 상사점측 실린더 헤드커버에 설치되는 하우징; 피스톤 로드의 피스톤측 단부에 연결되며, 상기 실린더 헤드커버를 관통하여 상기 하우징에 삽입되는 중공의 튜브 로드; 상기 튜브 로드의 내부 중공부에 삽입되는 제 1 자성체; 및 상기 하우징의 내부에 삽입되며, 상기 제 1 자상체에 대하여 자성 반발력을 가지는 제 2 자성체를 포함하며, 상기 압축기의 피스톤이 직선왕복 운동을 하는 동안 상기 제 1 자성체와 상기 제 2 자성체의 자성 반발에 의해 상기 압축기의 실린더와 피스톤의 중심이 항상 동심이 되도록 상기 피스톤의 편심을 보정하는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치를 개시한다. 상기와 같은 압축기의 피스톤 편심 보정 장치는 압축기의 피스톤이 직선왕복운동을 하는 동안 실린더와 피스톤의 중심이 항상 동심이 되도록 지속적으로 피스톤의 편심을 보정할 수 있다.

Description

압축기의 피스톤 편심 보정 장치{APPARATUS FOR COMPENSATING ECCENTRICITY OF COMPRESSOR PISTON}
본 발명은 고로공장에서 사용되는 왕복동 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 왕복동 압축기의 피스톤이 직선왕복운동을 하는 동안 피스톤의 자중에 의해 처짐 발생 시 지속적으로 피스톤의 편심을 보정하는 압축기 피스톤 편심 보정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 고로공장에 사용되는 왕복동 압축기(1)는 압축공기를 생산하기 위하여 모터(2)의 회전력을 커넥팅 로드(3)에서 직선운동으로 변경하고, 크로스 헤드(5)에서 동심 직선운동으로 유도되어 피스톤 로드(6)를 통해 압축기 헤드부(10)의 피스톤(13)에 전달되며, 피스톤(13)의 왕복운동에 의하여 실린더(11) 내부의 공기를 압축하게 된다.
그런데, 압축기(1)의 피스톤(13)은 자중을 가지고 있으며, 실린더(11)보다 작은 크기로 실린더(11) 내부에 삽입되어 있으므로 피스톤(13)이 수평왕복운동을 하는 과정에서 피스톤(13)은 자중이 작용하는 하부로 처지게 되고, 장시간 이러한 현상이 지속되면 결국에는 피스톤(13)의 편마모를 발생시키게 되어 적절한 압축성능발휘가 어렵게 되고 수리비용이 과잉투입되는 문제가 발생한다.
종래에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기 헤드부(10)의 실린더(11) 내에 삽입된 피스톤(13)의 외경에 끼워져 있는 피스톤링(14)과 라이더링(15)에 의해 피스톤(13)의 편심 보정이 이루어졌다. 그러나, 실린더(11) 내벽과 피스톤(13) 외벽보다는 연질의 재료로 구성된 피스톤링(14)과 라이더링(15)은 지속적인 마모가 발생하게 되므로 가동시간이 경과함에 따라 피스톤(13)의 편심 현상은 증가하게 되고, 각종 부품의 편마모는 점점 더 심해지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기의 피스톤이 직선왕복운동을 하는 동안 실린더와 피스톤의 중심이 항상 동심이 되도록 지속적으로 피스톤의 편심을 보정할 수 있는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 압축기 헤드부의 피스톤 상사점측 실린더 헤드커버에 설치되는 하우징; 피스톤 로드의 피스톤측 단부에 연결되며, 상기 실린더 헤드커버를 관통하여 상기 하우징에 삽입되는 중공의 튜브 로드; 상기 튜브 로드의 내부 중공부에 삽입되는 제 1 자성체; 및 상기 하우징의 내부에 삽입되며, 상기 제 1 자상체에 대하여 자성 반발력을 가지는 제 2 자성체를 포함하며, 상기 압축기의 피스톤이 직선왕복 운동을 하는 동안 상기 제 1 자성체와 상기 제 2 자성체의 자성 반발에 의해 상기 압축기의 실린더와 피스톤의 중심이 항상 동심이 되도록 상기 피스톤의 편심을 보정하는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치를 개시한다.
또한, 상기 하우징의 일측에는 상기 하우징의 내부 부압을 제거할 수 있도록 상기 하우징 내부의 에어를 외부와 유통시키는 에어유통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치를 개시한다.
또한, 상기 제 1 자성체는 상기 튜브 로드의 내부에 길이방향으로 형성되는 중공부에 삽입되도록 원형봉 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치를 개시한다.
또한, 상기 제 2 자성체는 상기 하우징의 내측에 위치하며, 상기 제 1 자성체가 삽입된 상기 튜브 로드가 중심을 관통하도록 원형링 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치를 개시한다.
또한, 본 발명은 상기 하우징의 내부에 설치되며, 상기 피스톤의 직선왕복 운동 시 상기 튜브 로드를 슬라이딩 가능하게 지지하는 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 압축기의 피스톤 편심 보정 장치는 압축기의 헤드커버에 간단한 구조의 피스톤 편심 보정 장치를 구성하여 압축기의 피스톤이 직선왕복운동을 하는 동안 실린더와 피스톤의 중심이 항상 동심이 되도록 지속적으로 피스톤의 편심을 보정함으로써, 피스톤의 자중에 의한 피스톤링, 라이더링 등과 같은 피스톤 부품의 편마모와 압축효율저하를 방지하여 압축효율이 높고 유지관리비용이 저렴하다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 고로용 왕복동 압축기를 도시하는 단면도이다.
도 2는 종래의 압축기 헤드부를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기 피스톤 편심 보정 장치가 구비된 압축기 헤드부를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 압축기 피스톤 편심 보정 장치를 도시하는 분해사시도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 설명에 앞서, 고로에 사용되는 왕복동 압축기(1, 도 1 참조)는 커넥팅 로드(3, 도 1 참조)와 연결되어 직선운동을 하는 크로스 헤드(5, 도 1 참조)에서 1차적인 동심을 구성하므로 피스톤(13)의 자중에 따른 처짐 현상은 사실상 피스톤 상사점(A) 부근에서 가장 현저하게 시작되므로, 실린더(11)와 피스톤(13)의 동심을 확보하기 위해서는 피스톤 상사점(A) 부근에서 본 발명에 따른 압축기 피스톤 편심 보정 장치(100)를 적용하게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기 피스톤 편심 보정 장치가 구비된 압축기 헤드부를 도시하는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 압축기 피스톤 편심 보정 장치를 도시하는 분해사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 피스톤 편심 보정 장치(100)는 하우징(110), 튜브 로드(120), 제 1 자성체(130), 제 2 자성체(140), 베어링(150)을 포함한다.
하우징(110)은 압축기 헤드부(10)의 피스톤 상사점(A)측 실린더 헤드커버(12)에 설치된다. 하우징(110)은 실린더 헤드커버(12)의 외측 중심에 형성된 구멍(12a)에 일단이 삽입되어 설치되는 원통형상의 케이스이다. 하우징(110)은 후술할 제 2 자성체(140), 베어링(150) 및 오일 푸셔(160)가 내부에 삽입된 후 하우징(110)의 타단 개방구(110a)를 하우징 커버(111)가 스크류(111a)로 밀폐 결합된다.
또한, 하우징(110)의 내부에는 윤활 및 냉각용 오일챔버(미도시)를 구성하고, 오일 푸셔(160)를 설치하여 동작부 윤활 및 냉각활동을 하도록 한다.
또한, 하우징(110)의 상부 일측에는 하우징(110)의 내부 부압을 제거할 수 있도록 하우징(110) 내부의 에어를 외부와 유통시키는 에어유통구(112)가 형성될 수 있다.
튜브 로드(120)는 피스톤 로드(6)의 피스톤(13)측 단부(6a)에 동축으로 연결되며, 실린더 헤드커버(12)의 중심을 관통하여 하우징(110)에 삽입된다. 또한, 튜브 로드(120)는 내부에 후술할 제 1 자성체(130)를 삽입할 수 있도록 중공형의 봉형태로 형성된다.
제 1 자성체(130)는 튜브 로드(120)의 내부 중공부(120a)에 삽입된다. 또한, 제 1 자성체(130)는 튜브 로드(120)의 내부에 길이방향으로 형성되는 중공부(120a)에 삽입되도록 튜브 로드(120)의 내경보다 작은 직경을 가지는 원형봉 형태를 가진다.
제 2 자성체(140)는 하우징(110)의 내부에 삽입되며, 제 1 자성체(130)에 대하여 자성 반발력을 가지도록 제 1 자성체(130)와 같은 극의 자성을 가진다. 예를 들어, 제 1 자성체(130)가 N극의 자성을 가질 경우 제 2 자성체(140)도 N극 자성체로 구성하고, 제 1 자성체(130)가 S극의 자성을 가질 경우 제 2 자성체(140)도 S극 자성체로 구성한다.
또한, 제 2 자성체(140)는 하우징(110)의 내측에 위치하며, 제 1 자성체(130)가 삽입된 튜브 로드(120)가 중심을 관통하도록 원형링 형태로 제작되며, 원형링 둘레를 따라 다수개의 자성체(141)를 일정한 간격으로 배치할 수 있다.
제 1 자성체(130)와 제 2 자성체(140)는 자성 반발을 위하여 서로 같은 극을 가지는 영구자석 또는 전자석 형태로 구성할 수 있다.
베어링(150)은 하우징(110)의 내부에 설치되며, 피스톤(13)의 직선왕복 운동 시 튜브 로드(120)를 피스톤(13)의 이동방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 역할을 한다. 베어링(150)은 원형링 형태의 베어링 블록의 내주면에 다수 개의 베어링볼(151)들이 튜브 로드(120)의 이동방향으로 회전 가능하게 설치된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압축기의 피스톤 편심 보정 장치(100)는 압축기 헤드부(10)의 피스톤(13)이 직선왕복 운동을 하는 동안 피스톤 로드(6)의 피스톤(13)측과 연결된 튜브 로드(120)의 중공부(120a)에 삽입된 제 1 자성체(130)와 하우징(110) 내측에 삽입된 제 2 자성체(140) 간에 자성 반발이 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 자성 반발을 이용하여 실린더(11)와 피스톤(13)의 중심이 항상 동심이 되도록 피스톤 상사점(A) 부근에서 피스톤(13)의 처짐에 따른 편심을 보정하게 된다. 따라서, 압축기(1)의 실린더 헤드커버(12)에 간단한 구조의 피스톤 편심 보정 장치(100)를 구성하여 압축기(1)의 피스톤(13)이 직선왕복 운동을 하는 동안 피스톤(13) 자중에 의한 피스톤(13)의 처짐 발생 시 지속적으로 피스톤(13)의 편심을 보정함으로써, 피스톤(13)의 자중에 의한 피스톤링(14), 라이더링(15) 등과 같은 피스톤 부품의 편마모와 압축효율저하를 방지하여 압축효율이 높고 유지관리비용이 저렴하다는 장점이 있다.
또한, 하우징(110)의 내측과 중공형 튜브 로드(120)의 내부에 서로 같은 극의 자성체(130, 140)를 구성하여 하우징(110)과 튜브 로드(120)가 스스로 자력에 의한 1차적인 중심 보정을 하도록 하고, 2차적으로는 피스톤(13)의 직선왕복 운동 중에 중심확보가 가능한 구조의 슬라이딩 베어링(150)을 구성하여 고열에 의한 자력의 변동을 보완하게 된다.
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.
1 : 압축기
10 : 압축기 헤드부
11 : 실린더
13 : 피스톤
100 : 피스톤 편심 보정 장치
110 : 하우징
120 : 튜브 로드
130 : 제 1 자성체
140 : 제 2 자성체
150 : 베어링
160 : 오일 푸셔

Claims (5)

  1. 압축기 헤드부의 피스톤 상사점측 실린더 헤드커버에 설치되는 하우징;
    피스톤 로드의 피스톤측 단부에 연결되며, 상기 실린더 헤드커버를 관통하여 상기 하우징에 삽입되는 중공의 튜브 로드;
    상기 튜브 로드의 내부 중공부에 삽입되는 제 1 자성체; 및
    상기 하우징의 내부에 삽입되며, 상기 제 1 자상체에 대하여 자성 반발력을 가지는 제 2 자성체를 포함하며,
    상기 압축기의 피스톤이 직선왕복 운동을 하는 동안 상기 제 1 자성체와 상기 제 2 자성체의 자성 반발에 의해 상기 압축기의 실린더와 피스톤의 중심이 항상 동심이 되도록 상기 피스톤의 편심을 보정하는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 상기 하우징의 내부 부압을 제거할 수 있도록 상기 하우징 내부의 에어를 외부와 유통시키는 에어유통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성체는 상기 튜브 로드의 내부에 길이방향으로 형성되는 중공부에 삽입되도록 원형봉 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 자성체는 상기 하우징의 내측에 위치하며, 상기 제 1 자성체가 삽입된 상기 튜브 로드가 중심을 관통하도록 원형링 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기의 피스톤 편심 보정 장치는,
    상기 하우징의 내부에 설치되며, 상기 피스톤의 직선왕복 운동 시 상기 튜브 로드를 슬라이딩 가능하게 지지하는 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 피스톤 편심 보정 장치.
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