KR101530667B1 - 로터리 압축기용 로터 제조 방법 - Google Patents

로터리 압축기용 로터 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내측에 중공의 성형부가 형성되며 성형부로 내향 연장된 하나 이상의 슬롯성형부를 가지는 제2 다이와, 상기 제2 다이 상부로 위치하도록 구비되며 내측에 중공의 안착부가 형성된 제1 다이와, 상기 제1 다이에 삽입된 소재를 제2 다이로 가압하도록 왕복 운동하는 펀치로 이루어진 로터리 압축기용 로터 제조 장치로 알루미늄 소재의 로터리 압축기용 로터를 제조하는 방법에 있어서; 가열 단계(ST-100)와, 가열된 제1 다이의 안착부로 소재를 투입하는 소재 투입 단계(ST-200)와, 안착부에 투입된 소재를 제2 다이로 가압하여 소재가 성형부로 이동되면서 성형부에서 슬롯이 형성되도록 하는 성형단계(ST-300)로 이루어지며; 상기 가열단계(ST-100)에서 펀치와, 제1 다이와, 제2 다이와, 소재가 가열되고, 소재 투입 단계(ST-200)에서는 가열된 소재가 제1 다이 안착부로 투입되며, 성형단계(ST-300)에서 펀치에 의하여 소재가 가압되어 성형되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기용 로터 제조 방법에 관한 것이다.

Description

로터리 압축기용 로터 제조 방법{A Manufacturing Method Of Rotor For Rotary Compressor}
본 발명은 로터리 압축기용 로터 제조방법에 관한 것으로서,더욱 상세하게는 성형 중에 소재가 소착되지 않아, 스크래치가 발생되지 않는 로터리 압축기용 로터 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 로터리 압축기용 로터의 제조방법은 주로 절단 공정, 질량 선별 공정, 단조공정, 펀칭공정, 열처리 공정 및 검사공정을 포함하고, 이들 공정을 거친후 로터 제품으로서 출하된다.
절단공정은 단조 소재를 얻기 위한 공정이며 절단 공정에 있어서 연속 주소재를 소정길이로 절단하여 소정길이의 연속 주소재를 얻은후, 원하는 단조 소재를 얻는 것이다.
단조 공정에 있어서, 상기 단조 소재를 단조 가공하여 로터 소재를 얻은 후, 펀칭 공정에 의하여 로터 소재로부터 로터와 잉여 두께부를 얻고 이후 잉여 두께부를 제거하여 로터만을 얻는 것이다.
이러한 로터리 압축기용 로터 제조방법은 알루미늄 소재가 성형부에 소착되어 성형품의 슬릿에 스크래치가 발생되는 문제가 있다.
선출원된 대한민국 특허공개 제10-2013-0074495호 공개특허공보에는 베인 로터리 압축기가 개시된 바 있다. 도 1은 종래의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 베인 로터리 압축기(10)는 리어 하우징(11)과 프론트 하우징(12)으로 구성되는 하우징(H)이 외관을 이루며, 리어 하우징(11)의 내부에는 원통 형상의 실린더(13)가 수용된다.
이때 실린더(13)의 내주면은 도 2에 도시된 바와 같이 타원 단면형상으로 이루어진다. 또한, 리어 하우징(11)의 내부에 있어서, 실린더(13)의 전방에는 프론트 커버(14)가 결합되고, 실린더(13)의 후방에는 리어 커버(15)가 결합되며, 실린더(13)의 외주면과, 이와 대향하는 리어 하우징(11)의 내주면, 프론트 커버(14), 및 리어 커버(15) 사이에 토출공간(Da)이 형성된다.
프론트 커버(14) 및 리어 커버(15)에는 회전축(17)이 실린더(13)를 관통하여 회전 가능하게 설치되며, 회전축(17)에는 원통 형상의 로터(18)가 결합되어 회전축(17)의 회전시 회전축(17)과 함께 실린더(13)내에서 회전하게 된다.
이때 도 2에 도시된 바와 같이, 로터(18)의 외주면에는 방사상으로 다수의 슬롯(18a)이 형성되고, 각각의 슬롯(18a)에는 베인(20)이 슬라이드 이동 가능하게 수용되며, 슬롯(18a)내에는 윤활유가 공급된다.
그리고, 회전축(17)의 회전에 의해 로터(18)가 회전하게 되면, 베인(20)의 선단부가 슬롯(18a)의 외측으로 돌출되어 실린더(13)의 내주면에 밀착되며, 이에 따라 로터(18)의 외주면과, 실린더(13)의 내주면, 및 서로 인접하는 한 쌍의 베인(20)과, 실린더(13)와 대향하는 프론트 커버(14)의 대향면(14a), 및 리어 커버(15)의 대향면(15a)으로 이루어지는 압축실(21)이 복수 개 구획 형성된다.
여기서, 베인 로터리 압축기의 경우, 로터(18)의 회전방향에 따라 압축실(21)의 체적이 확대되는 행정이 흡입행정이며, 압축실(21)의 체적이 감소되는 행정이 압축행정이 된다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 프론트 하우징(12)의 상부에는 흡입포트(24)가 형성되고, 이 흡입포트(24)와 연통되는 흡입공간(Sa)이 프론트 하우징(12)의 내부에 형성된다.
그리고 프론트 커버(14)에는 흡입공간(Sa)과 연통되는 흡입구(14b)가 형성되며, 흡입구(14b)와 연통하는 흡입통로(13b)가 실린더(13)의 축방향으로 관통 형성된다.
아울러 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더(13)의 외주면 양측에는 내측으로 함몰된 토출실(13d)이 형성되고, 이들 한 쌍의 토출실(13d)은 토출공(13a)에 의해 압축실(21)과 연통되며, 토출공간(Da)의 일부를 형성한다.
또한, 리어 하우징(11)에는 리어 커버(15)에 의해 구획되며 압축된 냉매가 유입되는 고압실(30)이 형성된다. 즉 리어 하우징(11)의 내부는 리어 커버(15)에 의해 토출공간(Da)과 고압실(30)로 구획된다. 이때, 한 쌍의 토출실(13d) 중 어느 하나에는 고압실(30)과 연통되는 토출구(15e)가 형성된다.
따라서, 회전축(17) 회전시 로터(18)와 베인(20)이 회전하면, 냉매가 흡입공간(Sa)으로부터 흡입구(14b) 및 흡입통로(13b)를 거쳐 각각의 압축실(21)로 흡입되며, 압축실(21)의 체적감소에 따라 압축된 냉매는 토출공(13a)을 통해 토출실(13d)로 토출되어, 토출구(15e)를 통해 고압실(30)로 유입되고, 배출포트(31)를 통해 외부로 공급된다.
한편, 미설명된 도면부호 40은 고압실로 유입된 압축냉매에서 윤활유를 분리하기 위한 오일 분리기를 가리킨다.
도3 은 로터(18)에 관한 평면도이고 로터(18)는 중심에 축공(18b)을 갖는 원기둥체이며 외주면에는 홈 바닥이 단면 원형으로 하나 이상의 슬롯(18a)이 형성되어 있다. 이들 슬롯(18a)은 로터(18)의 원기둥체의 축선에 평행하며 상기 축공(18b)에 편심하여 내측으로 삽입되도록 형성되어 있다. 로터(18)의 재료로서는 일반적으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용된다.
상기와 같은 로터리 압축기를 이루는 로터는 성형중에 알루미늄 소재가 금형에 소착되어 제품 슬롯부에 스크래치가 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허공개 제10-2013-0074495호 공개특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 성형 중 금형에 소재가 소착되지 않아 스크래치가 발생되지 않는 로터리 압축기용 로터 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 내측에 중공의 성형부가 형성되며 성형부로 내향 연장된 하나 이상의 슬롯성형부를 가지는 제2 다이와, 상기 제2 다이 상부로 위치하도록 구비되며 내측에 중공의 안착부가 형성된 제1 다이와, 상기 제1 다이에 삽입된 소재를 제2 다이로 가압하도록 왕복 운동하는 펀치로 이루어진 로터리 압축기용 로터 제조 장치로 알루미늄 소재의 로터리 압축기용 로터를 제조하는 방법에 있어서; 가열 단계와, 가열된 제1 다이의 안착부로 소재를 투입하는 소재 투입 단계와, 안착부에 투입된 소재를 제2 다이로 가압하여 소재가 성형부로 이동되면서 성형부에서 슬롯이 형성되도록 하는 성형단계로 이루어지며; 상기 가열단계에서 펀치와, 제1 다이와, 제2 다이와, 소재가 가열되고, 소재 투입 단계에서는 가열된 소재가 제1 다이 안착부로 투입되며, 성형단계에서 펀치에 의하여 소재가 가압되어 성형되는 로터리 압축기용 로터 제조방법을 제공한다.
상기에서, 가열단계에서 성형 전 소재의 온도는 400∼420℃ 범위가 되도록 가열되고; 제1 다이와, 제2 다이와, 펀치의 온도는 300∼350℃ 범위가 되도록 가열되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 성형단계에서 제1 다이, 제2 다이 및 펀치의 온도는 성형 중에 240∼280℃ 범위로 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 소재 투입 단계에서는 미리 가열된 소재가 제1 다이의 안착부로 투입되며; 성형 단계에서는 성형 중 제1 다이, 제2 다이가 가열되어 성형 중 제1 다이, 제2 다이 및 펀치의 온도가 240∼280℃ 범위로 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 소재 투입 단계에서는 가열된 미리 소재가 제1 다이의 안착부로 투입되며; 성형 단계에서는 성형 중 제1 다이, 제2 다이만 가열되어 성형 중 소재, 제1 다이 및 제2 다이로부터 펀치로 열전달이 이루어져; 제1 다이, 제2 다이 및 펀치의 온도가 240∼280℃ 범위로 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 로터리 압축기용 로터 제조 방법에 의하면, 성형 중에 제2 다이의 성형부에 구비된 슬롯성형부에 알루미늄 소재가 소착되지 않아, 성형품의 슬릿에 스크래치가 발생되지 않으며, 성형 중에 제1 다이와 제2 다이를 가열하고 가열된 소재를 투입함으로써 열전달에 의하여 펀치가 가열 유지되는 온도에 기준을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고,
도 3은 로터에 관한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 로터리 압축기용 로터 제조방법이 수행되는 로터리 압축기용 로터 제조 장치를 설명하기 위한 단면도이고,
도 5는 도 4에 도시한 로터리 압축기용 로터 제조 장치를 이루는 제2 다이와 가열수단을 도시한 평면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기용 로터 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명에 따른 로터리 압축기용 로터 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 로터리 압축기용 로터 제조방법이 수행되는 로터리 압축기용 로터 제조 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시한 로터리 압축기용 로터 제조 장치를 이루는 제2 다이와 가열수단을 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기용 로터 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다.
이하의 설명에서 펀치의 진행 방향인 도 4의 세로 방향을 "상하 방향"으로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명 로터리 압축기용 로터 제조방법이 수행되는 로터리 압축기용 로터 제조 장치(100)는 내측에 중공의 성형부(133)가 형성되며 성형부(133)로 내향 연장된 하나 이상의 슬롯성형부(131)를 가지는 제2 다이(130)와, 상기 제2 다이(130) 상부로 위치하도록 구비되며 내측에 중공의 안착부(121)가 형성된 제1 다이(120)와, 상기 제1 다이(120)에 삽입된 소재를 제2 다이(130)로 가압하도록 왕복 운동하는 펀치(110)와, 제1다이(120)와 제2 다이(130)를 둘러싸는 형태로 구비된 가열수단(140)으로 이루어 진다.
상기 제2 다이(130)는 단면이 원형 형상으로 되어 있다. 제2 다이(130)는 중심에 단면이 원형인 성형부(133)가 형성되며, 성형부(133)의 가장자리에서 내향 연장된 하나 이상의 슬롯성형부(131)와, 축공(18b)을 형성하기 위한 축공성형부(135)로 이루어진다. 상기 축공성형부(135)는 단면이 원형으로 형성된다. 축공성형부(135)는 제2 다이(130)의 성형부(133)의 중심에 상하 방향으로 연장된 형태로 구비된다.
상기 슬롯성형부(131)는 상하방향으로 길이를 가지도록 형성된다.
성형시 제2 다이(130)의 축공성형부(135)로 인해서 로터(18)의 축공(18b)이 형성되고, 또한 슬롯성형부(131)로 인해서 로터(18)에 하나 이상의 슬롯(18a)이 형성된다.
상기 제1 다이(120)는 단면이 원형으로 형성된다. 제1 다이(120)는 내측에 중공의 안착부(121)가 형성되어 있다. 제1 다이(120)는 제2 다이(130)의 상부에 위치하도록 구비되며 제2 다이(130)의 상단과 제1 다이(120)의 하단이 서로 접한다.
상기 중공의 안착부(121)는 단면이 원형으로 되어 있고, 성형시 안착부(121)로 소재(B)가 삽입된다.
성형시 제1 다이(120)의 중공의 안착부(121)에 삽입된 소재(B)는 펀치(110)의 하강으로 인해 제2 다이(130)로 가압되어 소재(B)가 제2 다이(130)의 성형부(133)로 이동하게 된다.
따라서 가공부(111)의 외경의 지름은 제1 다이(120)의 중공의 안착부(121)의 지름보다 작도록 형성되어, 펀치(110)의 가공부(111)가 제1 다이(120)의 안착부(121)에 삽입된 소재(B)를 원활하게 제2 다이(130)의 성형부(133)로 이동시킨다.
성형부(133)로 이동되는 소재(B)는 슬롯성형부(131)에 의해 슬롯(18a)이 형성되고, 축공성형부(135)에 의해 축공(18b)이 형성된다.
상기 펀치(110)는 단면이 원형인 가공부(111)를 구비한다. 상기 가공부(111)의 내측에는 축공성형부(135)의 지름보다 큰 단면을 가지는 성형공(113)이 형성되어 있다. 상기 성형공(113)은 단면이 원형으로 형성된다. 상기 성형공(113)은 상하 방향으로 연장되어 형성된다. 성형중에는 펀치(110)는 상하 방향으로 움직인다.
펀치(110)가 하강할 때 축공성형부(135)의 하여 밀려 올려지는 소재 부분이 성형공(113) 내부로 삽입되어 축공(18b)이 형성된다.
펀치(110)의 가공부(111)는 상기 가공부(111)의 하단부가 가공부(111)의 상단부 보다 지름이 작은 원기둥으로 되어 있고 지름이 다른 2개의 원기둥이 연결될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 도 4에 도시한 로터리 압축기용 로터 제조 장치를 이루는 제2 다이(130)와 가열수단(140)을 도시한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 가열수단(140)은 제1 다이(120)와 제2 다이(130)를 둘러싸는 형태로 구비된다. 제1 다이(120)와 제2 다이(130)를 둘러싸는 형태이므로 가열수단(140)은 원통형으로 되어 있다. 가열수단(140)은 제1 다이(120)와 제2 다이(130)에 열을 전달하기 위해서 내부에 열선 등이 내장되어 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기용 로터 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이다. 이하에서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따르는 로터리 압축기용 로터 제조 방법을 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로터리 압축기용 로터 제조방법은 가열단계(ST-100)와, 소재 투입 단계(ST-200)와, 성형 단계(ST-300)로 이루어 진다.
상기 가열단계(ST-100)는 펀치 가열단계(ST-110)와, 다이 가열단계(ST-120)와, 소재 가열단계(ST-130)로 이루어 진다.
상기 펀치 가열단계(ST-110)는 펀치(110)를 직접 가열기를 사용하여 가열하는 단계이고, 이때 펀치(110)의 온도는 300~350℃ 범위가 되도록 가열하는 것이 바람직하다.
상기 다이 가열단계(ST-120)는 제1 다이(120)와 제2 다이(130)를 가열수단(140)에 내장된 열선 등을 이용하여 가열하는 단계이고, 가열수단(140)은 제1 다이(120)와 제2 다이(130)를 둘러싸고 있어 단면이 원형으로 되어 있다.
제1 다이(120)와 제2 다이(130)의 온도는 300~350℃ 범위가 되도록 가열되는 것이 바람직하다.
상기 소재 가열단계(ST-200)는 소재(B)를 오븐 등으로 가열하는 단계이고, 이때 소재(B)의 온도는 400~420℃ 범위가 되도록 가열되는 것이 바람직하다.
상기 소재 투입단계(ST-300)는 제1 다이(120)의 중공의 안착부(121)로 가열된 소재(B)를 투입하는 단계이다. 상기 소재(B)는 안착부(121)에 삽입된다
상기 성형단계는 제1 다이(120)의 중공의 안착부(121)에 투입된 소재(B)는 펀치(110)의 하강으로 인해 제2 다이(130)로 가압되어, 소재(B)가 제2 다이(130)의 성형부(133)로 이동하게 되고, 이렇게 이동된 소재(B)는 슬롯성형부(131)에 의해 슬롯(18a)이 형성되고, 축공성형부(135)에 의해 축공(18b)이 형성되는 단계를 말한다.
로터를 제조하기 위해 최초 성형시 소재(B)의 온도는 400~420℃범위, 제1 다이(120)와 제2 다이(130)와 펀치(110)의 온도는 300~350℃ 범위로 가열되며, 상기 온도로 가열된 소재(B)가 제1 다이(120)의 안착부(121)로 삽입되고 펀치(110)가 하강하면서 소재(B)를 하향 가압하여 성형이 시작된다.
최초 성형이 진행된 후에는 가열수단(140)에 의해 제1 다이(120)와, 제2 다이(130)는 계속 가열된 상태로 유지되며, 두번째 성형되는 소재(B)도 상기 온도로 미리 가열되어 성형 중에는 소재(B), 제1 다이(120) 및 제2 다이(130)로부터 펀치(110)로 열전달이 이루어져 제1 다이(120), 제2 다이(130) 및 펀치(110)의 온도가 240~280℃ 범위로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 펀치(110)는 성형이 진행되는 중에는 직접 가열되지 않는다.
실제 제조에서 확인한 결과, 상기 온도 범위로 유지되도록 하면서 성형을 할 경우, 성형 중에 제2 다이(130)의 성형부(133)에 구비된 슬롯성형부(131)에 알루미늄 소재가 소착되지 않아 성형품의 슬롯(18a)에 스크래치가 발생되지 않아, 불량율이 현저하게 감소하였다.
지금까지 본 발명에 따른 로터리 압축기용 로터 제조방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
18 : 로터 110 : 펀치
18a : 슬롯 18b : 축공
100 : 로터리 압축기용 로터 성형 장치
111 : 가공부 113 : 성형공
120 : 제1 다이 121 : 제1 다이의 안착부
130 : 제2 다이 131 : 슬롯 성형부
133 : 성형부 135 : 축공성형부
140 : 가열수단

Claims (5)

  1. 내측에 중공의 성형부(133)가 형성되며 성형부(133)로 내향 연장된 하나 이상의 슬롯성형부(131)를 가지는 제2 다이(130)와, 상기 제2 다이(130) 상부로 위치하도록 구비되며 내측에 중공의 안착부(121)가 형성된 제1 다이(120)와, 상기 제1 다이(120)에 삽입된 소재를 제2 다이(130)로 가압하도록 왕복 운동하는 펀치(110)로 이루어진 로터리 압축기용 로터 제조 장치(100)로 알루미늄 소재의 로터리 압축기용 로터를 제조하는 방법에 있어서; 가열 단계(ST-100)와, 가열된 제1 다이(120)의 안착부(121)로 소재를 투입하는 소재 투입 단계(ST-200)와, 안착부(121)에 투입된 소재를 제2 다이(130)로 가압하여 소재가 성형부(133)로 이동되면서 성형부(133)에서 슬롯이 형성되도록 하는 성형단계(ST-300)로 이루어지며;
    상기 가열단계(ST-100)에서 펀치(110)와, 제1 다이(120)와, 제2 다이(130)와, 소재가 가열되고; 상기 가열단계(ST-100)에서 성형 전 소재의 온도는 400∼420℃ 범위가 되도록 가열되고, 제1 다이(120)와, 제2 다이(130)와, 펀치(110)의 온도는 300∼350℃ 범위가 되도록 가열되며; 상기 소재 투입 단계(ST-200)에서는 미리 가열된 소재가 제1 다이(120) 안착부(121)로 투입되며; 상기 성형단계(ST-300)에서 펀치(110)에 의하여 소재가 가압되어 성형되고, 성형 중 제1 다이(120), 제2 다이(130)만 가열되어 성형 중 소재, 제1 다이(120) 및 제2 다이(130)로부터 펀치(110)로 열전달이 이루어져, 제1 다이(120), 제2 다이(130) 및 펀치(110)의 온도가 240∼280℃ 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기용 로터 제조 방법.
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