KR102125927B1 - 왕복동식 기계의 압력조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징과, 복수개의 실린더 보어를 가지고 있는 실린더 블록과, 상기 실린더 보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징에 대하여 회전하는 구동축과, 상기 피스톤을 구동하는 피스톤 구동수단과, 상기 피스톤의 바닥에 대향하여 설치된 흡입/토출 밸브와, 상기 흡입/토출 밸브를 개재하여 상기 하우징에 형성된 흡입실 및 토출실을 포함하여 구성되는 왕복동식 기계의 압력조절장치에 있어서, 상기 구동축을 상기 실린더 블록에서 회전이 자유롭게 지지하는 베어링; 상기 구동축의 둘레에 상대 회전이 가능하게 결합되며, 내측 둘레면에는 복수개의 요철이 형성된 고정용 홈이 형성되는 베어링 너트; 및 상기 베어링 너트의 회전을 방지하며, 통과하는 오일과 냉매에서 오일을 분리하면서 압력을 조절하는 일체형 회전방지 플레이트를 포함하는 왕복동식 기계의 압력조절장치를 제공한다.
따라서, 기존의 오일펌프와 압력조절용 와셔의 역할을 일체형 회전방지 플레이트가 수행함으로 인하여 부품수를 절감할 수 있고, 그로 인하여 비용을 절감할 수 있다.

Description

왕복동식 기계의 압력조절장치{Apparatus for maintaining pressure for reciprocating compressor}

본 발명은 왕복동식 기계의 압력조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 구성으로 탑 클리어런스의 조절과 압력유지 기능을 동시에 수행할 수 있도록 하는 왕복동식 기계의 압력조절장치에 관한 것이다.

대한민국 등록특허 제0834767호에 기재된 종래기술을 참조하면, 왕복동식 기계는 피스톤, 피스톤 구동장치, 실린더 블럭 및 밸브로 구성되는 장치로서, 압축기나 펌프 등에 광범위하게 사용되고 있으며 그 대표적인 것으로서 사판식 압축기를 들 수 있다.

일반적으로, 사판식 압축기는 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더보어를 가지는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 전방에 밀폐 결합된 전방하우징과, 상기 실린더 블록의 후방에 밸브 플레이트를 개재하여 밀폐 결합된 후방하우징 및 하우징 내부의 사판실로 구성된다.

그리고, 상기 전방하우징의 중심에는 구동축의 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축의 타단은 상기 사판실을 통과하여 실린더 블록의 중심축공에 베어링을 매개로 하여 지지된다.

또한, 상기 구동축에는 러그 플레이트와 사판이 설치되어 있어, 상기 사판이 경사진 상태에서 회전함에 따라 그 외주면에 슈를 개재하여 끼워진 피스톤들이 상기 실린더 블록의 각 실린더보어 내에서 왕복운동하면서 냉매의 압축이 이루어지는 것이다.

이와 같은 종래의 사판식 압축기와 같은 왕복동식 압축기 중에서는, 구동축에 고정 설치된 오일펌프에 의해 압축기의 하부에 고여 있는 오일을 각 부품으로 이송하는 경우가 있다.

이 경우에는, 상기 오일펌프의 압력을 적절히 유지하기 위해 오일펌프의 일측면에 압력조절용 평면 와셔를 밀착시킬 필요가 있었으며, 이를 위해 종래에는 상기 압력조절용 와셔의 둘레에 오링을 설치함으로써 오일펌프에 대한 탄력을 부여하였다.

그러나, 상기 오링은 재질의 특성상 열에 매우 약하기 때문에 고온에서 장기간 사용 시 내구성이 급격히 떨어지는 단점이 있었다.

결국 이러한 문제점에 따라 압축기의 유지보수 횟수와 비용이 크게 증가하여 압축기의 본래 기능을 수행하는데 매우 비효율적이었다.

또한, 기존에는 구동축을 통해서 오일과 냉매가 배출되는 구동축의 일측에는 오일과 냉매를 분리하는 오일펌프가 별도로 구비되고, 베어링 너트의 회전을 방지하는 구성 역시 별도로 구비됨으로 인하여 부품수가 증가하여 비용이 증가하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 구동축을 통해서 배출되는 오일과 냉매를 분리하는 오일펌프와 베어링 너트의 회전을 방지하는 구성을 일체로 형성하여 부품수를 절감시키면서 오일의 분리를 용이하도록 하는 왕복동식 기계의 압력조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하우징과, 복수개의 실린더 보어를 가지고 있는 실린더 블록과, 상기 실린더 보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징에 대하여 회전하는 구동축과, 상기 피스톤을 구동하는 피스톤 구동수단과, 상기 피스톤의 바닥에 대향하여 설치된 흡입/토출 밸브와, 상기 흡입/토출 밸브를 개재하여 상기 하우징에 형성된 흡입실 및 토출실을 포함하여 구성되는 왕복동식 기계의 압력조절장치에 있어서, 상기 구동축을 상기 실린더 블록에서 회전이 자유롭게 지지하는 베어링; 상기 구동축의 둘레에 상대 회전이 가능하게 결합되며, 내측 둘레면에는 복수개의 요철이 형성된 고정용 홈이 형성되는 베어링 너트; 및 상기 베어링 너트의 회전을 방지하며, 통과하는 오일과 냉매에서 오일을 분리하면서 압력을 조절하는 일체형 회전방지 플레이트를 포함하는 왕복동식 기계의 압력조절장치를 제공한다.

본 발명에 따른 왕복동식 기계의 압력조절장치에 있어서, 상기 일체형 회전방지 플레이트의 외측 둘레면에는 상기 베어링 너트의 내측 둘레면에 형성된 고정용 홈과 대응되는 복수개의 돌기부가 형성될 수 있고, 상기 복수개의 돌기부는 상기 일체형 회전방지 플레이트의 외측 둘레면에 등간격으로 이격되게 형성될 수 있다.

상기 일체형 회전방지 플레이트의 일면에는 통과하는 오일과 냉매 중에서 오일을 자중에 의해 분리하는 복수개의 그루브가 형성될 수 있고, 상기 복수개의 그루브는 상기 일체형 회전방지 플레이트의 일면에 등간격으로 이격되게 형성될 수 있으며, 상기 복수개의 그루브는 나선형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 왕복동식 기계의 압력조절장치는 기존의 오일펌프와 압력조절용 와셔의 역할을 일체형 회전방지 플레이트가 수행함으로 인하여 부품수를 절감할 수 있고, 그로 인하여 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압력조절장치가 포함된 사판식 압축기의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압력조절장치의 구조를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 압력조절장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 압력조절장치를 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 압력조절장치가 포함된 사판식 압축기의 일 예를 나타낸 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 압력조절장치의 구조를 확대하여 도시한 도면, 도 3은 도 2에 도시된 압력조절장치의 분해 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 압력조절장치를 확대하여 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 왕복동식 압축기(1)는 하우징(100)과, 복수개의 실린더 보어(110a)를 가지고 있는 실린더 블록(110)과, 상기 실린더 블록(110)에 회전이 가능하게 지지되는 구동축(140)과, 상기 구동축(140)에 연결되어 회전운동하면서 경사각이 변환될 수 있게 설치되는 사판(150)과, 상기 사판(150)과의 미끄럼 이동에 의해 상기 실린더 보어(110a)에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤(200)과, 상기 피스톤(200)의 바닥에 대향하여 설치된 흡입/토출 밸브장치(300)와, 상기 흡입/토출 밸브장치(300)를 개재하여 상기 하우징(100)에 형성된 흡입실(131)과 토출실(132)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징(100)은 상기 실린더 블록(110)을 사이에 두고 전방하우징(120)과 후방하우징(130)으로 구성되며, 상기 후방하우징(130)에는 흡입실(131)과 토출실(132)이 각각 형성되어 있다.

상기 흡입/토출 밸브장치(300)의 밸브 플레이트에는 상기 실린더 보어(110a)와 흡입실(131)을 연통시키는 흡입구(310) 및 상기 실린더 보어(110a)와 토출실(132)을 연통시키는 토출구(320)가 각각 형성되어 있다.

상기 밸브 플레이트에 형성된 흡입구(310) 및 토출구(320)에는 상기 피스톤(200)의 왕복운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 흡입구(310)와 토출구(320)를 개폐시키기 위한 흡입밸브와 토출밸브(미도시)가 각각 구비되어 있다.

상기 실린더 블록(110)은 8개의 실린더 보어(110a)가 형성되어 있으며, 상기 실린더 보어(110a)를 통해 왕복운동하는 피스톤(200)에 의해 상기 흡입실(131)로부터 유입된 냉매가 연속적으로 압축된다.

상기 구동축(140)은 베어링(400)를 개재하여 상기 전방하우징(120)과 상기 실린더 블록(110)에 회전이 자유롭게 지지되며, 상기 구동축(140)은 사판(150)과 연결되고, 상기 사판(150)은 슈(210)를 개재하여 상기 피스톤(200)과 미끄럼 이동이 가능하게 결합된다.

상기 사판(150)의 전후에는 각각 연결 돌출부(155)가 형성되어 있고, 상기 연결 돌출부(155)와 상기 구동축(140) 사이에는 연결링크(600)가 개재되어 있으며, 상기 연결 돌출부(155)와 상기 구동축(140)은 상기 연결링크(600)의 힌지핀(610)에 의해 연결된다. 상기 연결링크(600)와 상기 연결 돌출부(155), 상기 연결링크(600)와 상기 구동축(140)은 서로에 대하여 힌지 운동이 가능하다.

상기 피스톤(200)과 상기 흡입/토출 밸브장치(300) 사이에는 탑 클리어런스를 조절하기 위한 탑 클리어런스 조절장치(500)가 장착되며, 상기 탑 클리어런스 조절장치(500)가 밸브나 피스톤의 길이와 실린더 길이 편차에 따른 탑 클리어런스를 적당히 조절하게 된다.

상기 구동축(140)의 둘레에는 베어링 너트(510)가 상대 회전이 가능하게 결합되며, 상기 베어링 너트(510)의 내측 둘레면에는 복수개의 요철(514)로 이루어진 고정용 홈(512)이 형성된다.

상기 구동축(140)에는 일체형 회전방지 플레이트(520)가 고정 설치되며, 상기 일체형 회전방지 플레이트(520)는 상기 베어링 너트(510)의 회전을 방지하면서 압력을 적절히 유지하고 통과하는 오일과 냉매에서 오일을 분리하는 역할을 한다.

상기 탑 클리어런스 조절장치(500)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 구동축(140)의 둘레에 베어링 너트(510)가 나사 결합되며, 상기 베어링 너트(510)의 회전에 따라 상기 구동축(140)이 축방향으로 이동하게 된다. 즉, 상기 베어링 너트(510)는 축방향으로 이동하지 않고 제자리에서 회전하는 회전구동부가 되고, 상기 구동축(140)은 피동회전부가 된다. 상기 베어링 너트(510)는 축방향의 이동이 없도록 스러스트 베어링 또는 그에 상당하는 구조물(530)이 전후에 설치되어 있다.

상기 베어링 너트(510)가 상기 구동축(140)과 견고하게 고정되어야 상기 구동축(140)이 회전할 경우에도 탑 클리어런스가 변경되지 않으며, 이를 위해 상기 구동축(140)과 상기 베어링 너트(510)는 회전방지기구인 일체형 회전방지 플레이트(520)가 필요하다.

이와 같은 회전방지기구로는 구동축(140)과 베어링 너트(510)의 나사결합 자체의 체결력에 의해 고정할 수 있으나, 이 경우 압축기의 진동 및 하중변동에 따라 풀림이 발생할 수 있고, 고속회전과 고하중 하에서 구동축(140)과 베어링 너트(510)의 마모 및 파손현상이 초래될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 일체형 회전방지 플레이트(520)를 상기 구동축(140)에 끼우는 동시에 베어링 너트(510)에 걸어서 상대회전을 방지하게 한다.

구체적으로, 축방향에서 바라볼 때, 상기 베어링 너트(510)의 중앙에는 둘레를 따라 다수의 요철(514)이 형성되어 있는 고정용 홈(512)이 형성되어 있고, 상기 일체형 회전방지 플레이트(520)의 바깥 둘레에는 상기 고정용 홈(512)에 결합하기 위한 복수개의 돌기부(522)가 형성되어 있다.

상기 요철(514)과 상기 돌기부(522)의 개수는 탑 클리어런스의 정밀도를 가늠할 수 있는 기준이 되며, 자체 강도가 유지된다면 요철의 개수가 많을수록 선택할 수 있는 탑 클리어런스의 치수가 많아지게 된다.

상기 일체형 회전방지 플레이트(520)의 일면에는 상기 일체형 회전방지 플레이트(520)를 통과하는 오일과 냉매 중에서 오일을 자중에 의해 분리하는 나선형 그루브(524)가 형성되며, 상기 나선형 그루브(524)는 상기 일체형 회전방지 플레이트(520)의 일면에 복수개가 등간격으로 이격되게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 베어링 너트(510)와 상기 일체형 회전방지 플레이트(520)의 사이에는 접시 스프링(540)이 구비되며, 상기 접시 스프링(540)은 상기 베어링 너트(510)와 상기 일체형 회전방지 플레이트(520)를 밀착시키는 역할을 한다.

상기 접시 스프링(540)은 접시형에 한정되는 것은 아니며, 판스프링 형태나 용수철 형태의 스프링을 별도로 설치하여 구성할 수 있다.

참고적으로 탑 클리어런스가 조절되는 예를 기술하면 다음과 같다.

상기 베어링 너트(510)는 상기 구동축(140)의 표면에 형성된 나사산을 따라 반시계 방향으로 회전하였을 경우, 구동축(140)이 멀어지고, 상기 구동축(140)과 연결링크(600)에 의해 연결된 사판(150)과 상기 사판(150)에 결합된 피스톤(200)이 함께 전방으로 이동함으로써 탑 클리어런스가 증가하게 된다.

반대로, 상기 베어링 너트(510)가 시계방향으로 회전하였을 경우 탑 클리어런스가 감소하게 된다.

전술한 탑 클리어런스 조절장치(500)는 도시된 실시 예 외에 피스톤, 실린더 블록, 밸브 및 피스톤 구동수단을 포함하는 다양한 왕복동식 기계에 적용될 수 있으며, 상기 피스톤 구동수단으로는 엔진의 회전력을 이용한 사판 구동식 또는 크랭크-슬라이드 링크 구동식 등 다양한 것이 채택될 수 있다.

따라서, 기존의 오일펌프와 압력조절용 와셔의 역할을 일체형 회전방지 플레이트가 수행함으로 인하여 부품수를 절감할 수 있고, 그로 인하여 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 : 왕복동식 압축기
100 : 하우징 110 : 실린더 블록
120 : 전방하우징 130 : 후방하우징
131 : 흡입실 132 : 토출실
140 : 구동축 150 : 사판
155 : 연결 돌출부 200 : 피스톤
300 : 흡입/토출 밸브장치 310 : 흡입구
320 : 토출구 400 : 베어링
500 : 탑 클리어런스 조절장치 510 : 베어링 너트
512 : 고정용 홈 514 : 요철
520 : 일체형 회전방지 플레이트 522 : 돌기부
524 : 나선형 그루브 530 : 구조물
540 : 접시 스프링 600 : 연결링크
610 : 힌지핀

Claims (6)

1. 하우징과, 복수개의 실린더 보어를 가지고 있는 실린더 블록과, 상기 실린더 보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징에 대하여 회전하는 구동축과, 상기 피스톤을 구동하는 피스톤 구동수단과, 상기 피스톤의 바닥에 대향하여 설치된 흡입/토출 밸브와, 상기 흡입/토출 밸브를 개재하여 상기 하우징에 형성된 흡입실 및 토출실을 포함하여 구성되는 왕복동식 기계의 압력조절장치에 있어서,
   상기 구동축을 상기 실린더 블록에서 회전이 자유롭게 지지하는 베어링;
   상기 구동축의 둘레에 상대 회전이 가능하게 결합되며, 내측 둘레면에는 복수개의 요철이 형성된 고정용 홈이 형성되는 베어링 너트; 및
   상기 베어링 너트의 회전을 방지하며, 통과하는 오일과 냉매에서 오일을 분리하면서 압력을 조절하는 일체형 회전방지 플레이트를 포함하는 왕복동식 기계의 압력조절장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 일체형 회전방지 플레이트의 외측 둘레면에는 상기 베어링 너트의 내측 둘레면에 형성된 고정용 홈과 대응되는 복수개의 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 압력조절장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수개의 돌기부는 상기 일체형 회전방지 플레이트의 외측 둘레면에 등간격으로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 압력조절장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 일체형 회전방지 플레이트의 일면에는 통과하는 오일과 냉매 중에서 오일을 자중에 의해 분리하는 복수개의 그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 압력조절장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수개의 그루브는 상기 일체형 회전방지 플레이트의 일면에 등간격으로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 왕복동식 기계의 압력조절장치.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수개의 그루브는 나선형상을 가지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 기계의 압력조절장치.
   

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