KR102655102B1 - 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조 - Google Patents

타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왕복동 피스톤 압축기에서 탑커버를 고정하는 타이로드(Tie-rod)를 풀어서 분해하지 않고 실린더 내부의 피스톤 정비가 용이하게 되는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조를 개시한다.
본 발명은 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷을 외주에 구비하여서 된 실린더와; 상기 실린더의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되는 피스톤 및 피스톤로드와; 상기 실린더의 단부에 타이로드로 결합된 실린더 커버가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
상기 실린더 커버의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버를 관통하는 통공부와; 상기 통공부의 둘레에 형성된 체결요홈과; 상기 체결요홈을 덮으며 상기 통공부에 결합하여 통공부를 밀봉시키는 앤드캡과; 상기 체결요홈에 결합되어 앤드캡을 실린더 커버에 고정시키는 체결수단과; 상기 피스톤로드에 착탈되는 피스톤 몸체와; 상기 피스톤 몸체와 앤드캡 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체의 단부에 고정되는 피스톤커버와; 상기 피스톤커버에 형성되며 정비지그의 결합부가 착탈되는 픽싱홈이 구성된 것이다.

Description

타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조{Maintenance structure of a hydraulic piston compressor fixed with tie rods}
본 발명은 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 관한 것으로 특히 원심펌프에 비해 대형인 왕복동 피스톤 압축기에서 탑커버를 고정하는 타이로드(Tie-rod)를 풀어서 분해하지 않고 실린더 내부의 피스톤 정비가 용이하게 되는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 왕복동 펌프 (Reciprocating Pump)는 흡입 밸브와 토출 밸브를 장착한 실린더 속에서 피스톤 또는 플런저를 왕복 운동시켜 기체나 액체를 수송하는 펌프이며, 이러한 왕복동 펌프는 피스톤의 형상에 따라 분류하면 피스톤 펌프 (Piston Pump)와 피스톤 로드의 단면 보다 크고 양쪽이 동일한 치수인 플런저 펌프 (Plunger Pump)로 나뉠 수 있고, 실린더의 실린더의 개수에 따라 단식 펌프, 2연식 펌프, 3연식 펌프로, 양수의 작용에 따라 단동 펌프 (Single Acting Pump),복동 펌프 (Double Acting Pump), 차동 펌프 (Differential Acting Pump)로 분류할 수 있다.
또한 왕복동 펌프의 구조을 살펴보면 피스톤이 내려가면 실린더 속은 진공이 되고 이에 따라 흡입 밸브가 열려 흡입관으로부터 가스(기체 또는 액체)를 흡입한 후 피스톤이 올라가면 토출 밸브가 열리고 기체 및 액체을 토출하는 방법으로 작동하여 불연속적으로 기체 및 액체가 압축 또는 방출되는 것이며, 이에 따라 저속 운전이 될 수밖에 없고 같은 유량을 내는 원심펌프에 비해 대형이 되지만 토출 압력은 원심펌프와 같이 회전수에 제한을 받지 않으며 소유량, 고압력에 적합한 특징이 있고, 토출 압력이 매우 높을 때에는 피스톤을 플런저로 대체하여 사용할 수도 있다.
이러한 왕복동 펌프는 대형에서도 안정적인 조립 및 고정이 가능한 타이로드(Tie-rod)로 고정하는 경우가 많으며, 그 대표적인 예로 미국등록특허 04345880(발명의 명칭: Multi-stage, reciprocating, positive displacementcompressor; 이하 '인용발명1' 이라 함)과, 미국등록특허 10443590(발명의 명칭: Gas compressor compressing well head casing gas; 이하 '인용발명2' 라 함)과, PCT/EP2011/050166(발명의 명칭: GAS COMPRESSOR ; 이하 '인용발명3' 이라 함)과, 대한민국 등록특허공보 제10-1545955호(발명의 명칭: 유압실린더 ; 이하 '인용발명4' 라 함)가 있다.
상기 인용발명1은 도1로 나타낸 바와 같이, 제 1 단부와 제 2 단부를 가지며, 이를 포함하는 다단 왕복식 용적형 압축기에 있어서, 상기 압축기의 제1 단부를 형성하는 지지 구조물;
제 1 단부는 상기 지지 구조에 고정되고 제 2 단부는 상기 압축기의 제 2 단부를 향해 연장되며, 피스톤을 형성하는 축방향으로 연장되는 로드와, 피스톤을 둘러싸는 실린더를 가지며, 피스톤은 실린더의 내부를 두 개의 실린더로 분할하는 유압 잭을 포함하는 제1 및 제2 확장 챔버;
압력 하에서 유체를 상기 제1 및 제2 팽창 챔버로 공급하여 상기 로드에 대해 상기 실린더를 왕복 이동시키기 위한 수단;
상기 실린더와 동축이고 압축기의 제2 단부에 가장 가까운 상기 실린더의 단부에 고정되는 펌핑 피스톤;
상기 지지 구조물에 고정된 원통형 챔버를 정의하기 위한 챔버 정의 수단을 포함하고, 상기 원통형 챔버는 상기 펌핑 피스톤과 동축이고 이를 둘러싸고 있으며, 상기 챔버 정의 수단은 상기 압축기의 제1 단부를 향해 연장되는 제1 단부와 상기 압축기의 제2 단부를 향해 연장되는 제2 단부를 갖는 다.
상기 원통형 챔버의 내부 표면과 상기 펌핑 피스톤의 주변 표면 사이에 제1 슬라이딩 밀폐 시일을 정의하기 위한 수단;
상기 챔버 정의 수단과 동축이고 내부로 이격되어 있는 원통형 라이너, 상기 라이너의 제1 단부는 상기 압축기의 제1 단부를 향해 연장되고, 상기 라이너의 제2 단부는 상기 펌핑 피스톤에 고정되어 있고,
상기 원통형 챔버 정의 수단의 상기 제1 단부에 고정되고 이로부터 내측으로 연장되는 가이드 링;
상기 가이드 링의 내부 표면과 상기 관형 라이너의 외부 표면 사이에 제2 슬라이딩 밀폐 시일을 정의하기 위한 수단;
상기 디스크와 상기 펌핑 피스톤 사이에 제1 압축 스테이지를 형성하기 위해 상기 원통형 챔버 정의 수단의 제2 단부에 고정되고 폐쇄되는 디스크, 상기 제1 슬라이딩 밀폐 밀봉을 형성하는 수단과 상기 제2 슬라이딩 밀폐 밀봉을 형성하는 수단 사이에 형성되는 제2 압축 스테이지; 그리고
상기 제1 단계를 압축될 유체와 연결하고, 상기 제1 단계와 제2 단계를 연결하며, 상기 압축기로부터 압축된 유체를 제거하기 위한 파이프 수단이 구성된 다-단, 왕복, 용적식 압축기이다.
이러한 인용발명1에서 피스톤(13)을 정비하기 위해서는 챔버(14)의 말단(1)을 분해할 수 있도록 타이로드(15)를 해체해야 하며, 이러한 타이로드(15)를 해체할 경우 디스크(18), 챔버(14), 실린더(10) 및 라이너(16)가 모두 분해되므로 압축기를 새로 조립해야 하는 어려움이 발생되는 문제가 있으며, 내부 윤활유 또는 실린더(10)의 냉각을 위한 냉각수 등이 모두 배출되기 때문에 새로 교환하거나 보충해야 하는 문제점이 있다.
상기 인용발명2 또한 도 2로 나타낸 바와 같이, 다수의 타이로드(137a ~ 137h)가 공통 헤드(323)와 컴프레서 하부 헤드(324) 사이에 탑재되어 고정하므로 실린더(125) 내부의 피스톤(122)을 정비하기 위해 타이로드(137a ~ 137h)를 해체하여 컴프레서 하부 헤드(324)를 개방할 경우 인용발명1과 같이 실린더(125) 내부의 구성들을 제조립해야 하는 문제뿐만 아니라 내부 윤활유 또는 실린더(125)의 냉각을 위한 냉각수 등이 모두 배출되기 때문에 새로 교환하거나 보충해야 하는 문제점이 있다.
또한 인용발명3과 인용발명4 역시 각각 도 3과 도 4로 나타낸 바와 같이, 타이로드로 조립된 실린더가 구성되어 있어서 인용발명1 및 인용발명2와 같은 문제점들이 있다.
미국등록특허 04345880, 미국등록특허 10443590, PCT/EP2011/050166, 대한민국 등록특허공보 제10-1545955호
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 왕복동 피스톤 압축기에서 탑커버를 고정하는 타이로드(Tie-rod)를 풀어서 분해하지 않고 실린더 내부의 피스톤 정비가 용이하게 되는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷을 외주에 구비하여서 된 실린더와, 상기 실린더의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며 피스톤 몸체와 피스톤로드로 구성되는 피스톤과, 상기 실린더의 단부에 타이로드로 결합된 실린더 커버가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
상기 실린더 커버의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버를 관통하는 통공부와, 상기 통공부의 둘레에 형성된 체결요홈과, 상기 체결요홈을 덮으며 상기 통공부에 결합하여 통공부를 밀봉시키는 앤드캡과, 상기 체결요홈에 결합되어 앤드캡을 실린더 커버에 고정시키는 체결수단과, 상기 피스톤로드에 착탈되는 상기 피스톤 몸체와, 상기 피스톤 몸체와 앤드캡 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체의 단부에 고정되는 피스톤커버와, 상기 피스톤커버에 형성되며 정비지그의 결합부가 착탈되는 픽싱홈이 구성되고,
상기 앤드캡은 피스톤 몸체와 같은 직경이고, 실린더 방향으로 돌출되며, 실린더 커버의 통공부에 삽입되는 밀봉부와, 상기 밀봉부 둘레에 설치되는 밀폐씰을 구비하여서 된 것이며,
상기 피스톤 몸체는 일측 둘레 요입면에 환설되는 2차 내열성씰과, 상기 2차 내열성씰과 결합되는 백업링과, 상기 2차 내열성씰을 고정시키도록 피스톤 몸체의 일측 둘레 요입면에 설치되는 씰케이스와, 상기 씰케이스의 일측 둘레 요입면에 환설되는 1차 내열성씰과, 상기 1차 내열성씰과 결합되는 백업링이 구성되고, 상기 피스톤 커버가 상기 1차 내열성씰을 덮으면서 피스톤 몸체의 단부에 고정되어 상기 1차 내열성씰을 피스톤 몸체에 고정시켜서 된 것이고, 또한 상기 피스톤 몸체는 둘레에 피스톤 몸체를 지지하는 웨어링이 설치되고, 상기 웨어링의 베어링 하중은 0.035N/mm2 이하로 하여서 된 것이며,
상기 정비지그는 실린더 커버의 체결요홈에 정비지그를 연결한 상태로 정비지그가 이동 가능하도록 하는 고정지그볼트와, 상기 정비지그를 통과하여 피스톤커버의 픽싱홈에 결합되는 결합부가 구성된 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조를 제공하여서 된 것이다.
이와 같이 하여 본 발명은 워터재킷(Water Jacket)을 외주에 구비하여서 된 실린더의 실린더 커버를 고정시키는 타이로드를 해체하지 않고 앤드캡만을 분리하여 정비지그로 실린더 커버의 통공부를 통해 피스톤의 피스톤 몸체를 실린더 내부에서 꺼내거나 삽입시킬 수 있고, 피스톤로드로부터 피스톤 몸체를 분리하여 정비할 수 있게 됨에 따라 실린더 워터재킷의 냉각수를 드레인할 필요 없이 피스톤의 분해, 교체, 정비, 조립 및 삽입이 모두 가능하게 되어 피스톤 정비 시간을 단축시키고 정비작업이 간소화될 수 있으며 용이하게 되는 유용한 효과가 있다.
또한 본 발명은 피스톤 몸체와 앤드캡 사이의 간격을 채우는 피스톤커버에 의해 실린더 공간 내의 비압축 가스량이 최소화될 수 있게 됨에 따라 압축시 잔류 가스량이 적어 재팽창 되는 가스량도 적게되어 체적효율을 상승시킬 수 있고, 이상 토출 가스의 온도 상승을 방지할 수 있도록 탑 클리어런스(Top Clearance)를 최소화시키는 유용한 효과가 있다.
또한 본 발명은 피스톤 몸체에 백업링(Back-up ring)을 끼우고, 2차 피스톤바리실(2nd Piston variseal)을 설치한 후 씰케이스(Seal case)를 체결하고, 상기 씰케이스에 다른 백업링과 1차 피스톤바리실(1st Piston variseal)을 설치한 후 피스톤 커버를 덮어서 피스톤 몸체에 고정시키므로 씰케이스와 피스톤 커버가 각각 2차 피스톤바리실과 1차 피스톤바리실을 지지하여 고정 및 설치할 수 있게 됨에 따라 유격 없는 정밀한 조립이 가능하게 되며, 피스톤 몸체의 분해, 조립, 교체 및 정비가 매우 용이하게 되는 유용한 효과가 있다.
또한 본 발명은 피스톤 몸체의 피스톤 커버 중앙에 정비지그의 결합부가 착탈되는 픽싱홈이 구성되어 실린더의 실린더 커버를 해체하지 않고 앤드캡을 분리하는 것만으로도 실린더 내부에 있는 피스톤의 피스톤 몸체를 용이하게 꺼내거나 삽입할 수 있으며, 상기 정비지그의 고정지그볼트가 실린더 커버의 체결요홈에 고정될 수 있어서 상기 고정지그볼트를 따라 이동 가능한 정비지그가 결합부와 픽싱홈의 체결로 일체화되는 피스톤 몸체를 실린더 내부로 치우침 없이 정밀하게 삽입시킬 수 있게 되는 것이어서 피스톤 몸체에 조립된 피스톤바리실, 웨어링(Wear ring) 등의 손상을 방지할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.
도1은 인용발명1의 구성을 나타내는 단면도.
도2는 인용발명2의 구성을 나타내는 단면도.
도3은 인용발명3의 구성을 나타내는 단면도.
도4는 인용발명4의 구성을 나타내는 분해사시도.
도5는 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 사시도.
도6은 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 분해사시도.
도7은 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 다른 실시예의 결합 구조를 나타내는 단면도.
도8은 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 다른 실시예의 피스톤로드와 피스톤 몸체의 분리 구성을 나타내는 단면도.
도9는 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 다른 실시예의 앤드캡 구성을 나타내는 단면도.
도10은 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 다른 실시예의 피스톤 몸체 정비작업을 위한 정비지그의 작동을 설명하는 설명도.
도11은 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 다른 실시예의 피스톤 몸체 정비작업을 위한 정비지그의 작동을 설명하는 설명도.
도12는 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 다른 실시예의 수평형의 피스톤 압축기를 나타내는 사진.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 여기에서 예시되는 각 도면의 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 두껍게 또는 크거나 작게, 또는 얇게 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
또한 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 하고, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것이 바람직하다.
또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한 본 발명에 의한 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조를 설명함에 있어서 편의를 위하여 대략의 방향 기준을 도 5의 사시도를 참고하여 특정하면 실린더(200)를 기준으로 앤드캡(320) 방향을 위쪽(상), 반대 방향을 아래쪽(하)이며, 본 발명의 압축기는 상하가 중력 방향에 수직인 수평하게 설치되는 특징이 있고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.
본 발명에 의한 유압식 피스톤 압축기는 원심펌프형의 압축기보다 고중량이고 대형이더라도 수평형 설계로 압축기의 상부를 작업자가 접근하는 것이 용이하여 점검 및 보수가 용이하게 되는 장점이 있으며, 질량 보상으로 인한 기초 설치가 불필요하고, 실린더(200)를 수랭식으로 냉각하여 최고의 냉각 효율과 낮은 음압 레벨(Sound pressure level)을 제공할 수 있다.
이러한 유압식 피스톤 압축기는 수랭을 위한 워터재킷(220)을 외주에 구비하여서 된 실린더(200)와, 상기 실린더(200)의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며 피스톤 몸체(500)와 피스톤로드(400)로 구성되는 피스톤이 설치되며, 상기 실린더(200)의 단부에 설치된 실린더 커버(300)가 타이로드(210)로 고정된 것이다.
여기에서 실린더(200) 내부의 피스톤로드(400)를 정비하거나 피스톤 몸체(500)의 1, 2차 내열성씰(520, 540 ; 1차, 2차 variseal) 및 웨어링(560)을 정비하기 위해 타이로드(210)의 해체로 실린더 커버(300)를 분리하여 피스톤로드(400) 또는 피스톤의 피스톤 몸체(500)를 실린더(200) 내부에서 외부로 꺼내는 경우 상기 실린더(200) 워터재킷(220)의 냉매를 모두 드레인하고 정비 후 다시 새로운 냉매를 채워야 하는 문제점과, 대형의 중량체인 실린더(200) 전체를 수평한 상태로 재조립해야 하므로 정비 시간의 증대 및 정비 과정이 복잡하게 되는 문제점이 있다.
더욱이 수평하게 설치되는 압축기의 실린더(200) 내부로 피스톤을 중력 방향에 수직인 수평하게 삽입 시 일방으로 치우칠 때 또는 설치 중에 기울어지거나 충격을 받아 피스톤 몸체(500)의 둘레에 설치된 다기능의 각종 씰과 링이 파손되기 쉬우며, 특히 피스톤의 원활한 움직임을 위해 피스톤 처짐 현상을 방지하는 것이 매우 중요하다.
이에 따라 본 발명은 피스톤로드(400)와 피스톤의 피스톤 몸체(500)에 장착된 1, 2차 내열성씰(520, 540) 및 웨어링(560)의 정비가 신속하고, 간소하며, 용이하도록 하는 다양한 정비구조 및 실시예를 제공하여 수평하게 설치되는 압축기의 장점을 유지하면서 단점을 해소할 수 있게 되는 것이다.
이를 위한 제1실시예로 본 발명에 의한 타이로드(210)로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조에 대한 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 5와 이의 분해 사시도인 도 6으로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 타이로드(210)로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조는 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷(220)을 외주에 구비하여서 된 실린더(200)와, 상기 실린더(200)의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며, 피스톤 몸체(500)와 피스톤로드(400)로 구성되는 피스톤과, 상기 실린더(200)의 단부에 타이로드(210)로 결합된 실린더 커버(300)가 구성된 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
상기 실린더 커버(300)의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버(300)를 관통하는 통공부(310)와,
상기 통공부(310)의 둘레에 형성된 체결요홈(311)과,
상기 체결요홈(311)을 덮으며 상기 통공부(310)에 결합하여 통공부(310)를 밀봉시키는 앤드캡(320)과,
상기 체결요홈(311)에 결합되어 앤드캡(320)을 실린더 커버(300)에 고정시키는 체결수단(330)과,
상기 피스톤로드(400)에 착탈되는 상기 피스톤 몸체(500)와,
상기 피스톤 몸체(500)와 앤드캡(320) 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체(500)의 단부에 고정되는 피스톤커버(510)와,
상기 피스톤커버(510)에 형성되며 정비지그(600)의 결합부(610)가 착탈되는 픽싱홈(511)이 구성될 수 있다.
이를 각 구성요소별로 더욱 상세하게 설명하면, 상기 실린더 커버(300)는 도 7로 예시한 단면도에서 나타낸 바와 같이, 실린더(200) 본체와 일체로 형성되거나 분리 가능하도록 구성된 것일 수 있으며, 타이로드(210)로 고정되어 타이로드(210)를 해체하여 실린더(200)를 개방할 수 있지만 본 발명의 실린더 커버(300)는 타이로드(210)를 해체하지 않고도 실린더(200) 내부의 피스톤로드(400) 및 피스톤의 피스톤 몸체(500)를 꺼내거나 삽입할 수 있도록 실린더 커버(300) 중앙에 피스톤의 출입이 가능한 크기의 관통공인 통공부(310)가 형성될 수 있고, 상기 통공부(310)의 둘레에 다수개의 체결요홈(311)이 형성될 수 있으며, 상기 체결요홈(311)에는 돌출된 볼트가 착탈 가능하게 되거나 일체로 구비될 수 있다.
또한 상기 앤드캡(320)은 실린더 커버(300)의 체결요홈(311)들을 모두 덮음과 동시에 통공부(310)에 삽입되어 통공부(310)를 밀봉시킬 수 있는 것이며, 앤드캡(320)을 관통하는 볼트 등으로 구성 가능한 체결수단(330)이 체결요홈(311)에 결합되어 통공부(310)를 밀봉시킨 앤드캡(320)을 실린더 커버(300)에 고정시킬 수 있다.
이에 따라 실린더(200) 내부의 피스톤로드(400) 또는 피스톤 몸체(500)에 장착된 1, 2차 내열성씰(520, 540) 및 웨어링(560)의 정비를 위해 타이로드(210)를 해체하지 않고 앤드캡(320)을 고정시키는 체결수단(330)을 해체하여 실린더 커버(300)의 통공부(310)를 밀봉하는 상기 앤드캡(320)을 분리하면 실린더(200) 내부의 피스톤 몸체(500)를 상기 통공부(310)를 통과시켜서 실린더(200)의 외부로 꺼낼 수 있게 되므로 실린더(200) 전체를 재조립하지 않고도 간편하게 피스톤 몸체(500)에 장착된 1, 2차 내열성씰(520, 540) 및 웨어링(560)의 정비가 가능하게 되는 것이다.
여기에서 상기 피스톤로드(400)와 피스톤 몸체(500)는 도 8로 나타낸 바와 같이, 서로 분리가 가능하며, 상기 피스톤로드(400)로부터 분리되는 피스톤의 부분을 피스톤 몸체(500)라 하고, 실린더(200) 내부의 최대 압축 위치에서 상기 피스톤 몸체(500)와 앤드캡(320) 사이에 공간이 넓어질수록 압축 시 실린더(200) 공간내의 비압축 가스량이 많아지게 되어 잔류 가스량도 증가하게 되고, 증가되는 잔류 가스의 재팽창도 함께 증가하면서 토출가스의 온도가 이상 상승되는 문제점이 발생될 수 있기 때문에 피스톤 몸체(500)와 앤드캡(320) 사이 간격이 최소화 되도록 도 7에서 예시한 바와 같이, 피스톤 몸체(500)의 상방 단부에 피스톤 몸체(500)와 앤드캡(320) 사이 간격을 채워서 탑 클리어런스(Top Clearance)를 최소화 하는 피스톤커버(510)가 설치될 수 있다.
이와 같이 피스톤 몸체(500)의 최상의 단부에 설치되는 피스톤커버(510)에는 피스톤 몸체(500)를 실린더(200)로부터 꺼내거나 실린더(200) 내부로 정밀하고, 안전하며, 용이하게 삽입시킬 수 있는 정비지그(600)의 결합부(610)가 착탈될 수 있는 픽싱홈(511)이 형성될 수 있어서 정비지그(600)의 사용을 가능하게 하고 정비지그(600)와의 결합성을 높이며 수평한 실린더(200) 내부에서 정비지그(600)로 수평상태를 유지하면서 피스톤 몸체(500)를 꺼내거나 삽입을 용이하게 할 수 있게 되는 것이다.
또한 본 발명의 제2 실시예는 워터재킷(220)을 외주에 구비하여서 된 실린더(200)와,
상기 실린더(200)의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며, 피스톤 몸체(500)와 피스톤로드(400)로 구성되는 피스톤과,
상기 실린더(200)의 단부에 타이로드(210)로 결합된 실린더 커버(300)가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
상기 실린더 커버(300)의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버(300)를 관통하는 통공부(310)와,
상기 통공부(310)의 둘레에 형성된 체결요홈(311)과,
상기 체결요홈(311)을 덮으며 상기 통공부(310)에 결합하여 통공부(310)를 밀봉시키는 앤드캡(320)과,
상기 체결요홈(311)에 결합되어 앤드캡(320)을 실린더 커버(300)에 고정시키는 체결수단(330)과,
상기 피스톤로드(400)에 착탈되는 상기 피스톤 몸체(500)와,
상기 피스톤 몸체(500)와 앤드캡(320) 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체(500)의 단부에 고정되는 피스톤커버(510)가 구성되며,
여기에서 상기 앤드캡(320)은 도 9로 예시하여 나타낸 바와 같이, 피스톤 몸체(500)와 같은 직경이고, 실린더(200) 방향으로 돌출되며, 실린더 커버(300)의 통공부(310)에 삽입되는 밀봉부(321)와,
상기 밀봉부(321) 둘레에 설치되는 밀폐씰(322)을 구비하여서 된 것일 수 있어서 실린더 커버(300)의 통공부(310)를 밀봉시키는 이러한 앤드캡(320)에 의해 실린더(200) 내에서 피스톤이 압축한 가스가 실린더 커버(300)의 통공부(310)를 통해 실린더(200) 외부로 배출되는 것을 차단하면서도 앤드캡(320)을 실린더 커버(300)에 고정시키는 체결수단(330)만을 해체하면 앤드캡(320)을 분리하여 개방된 통공부(310)를 통해 실린더(200) 내부의 피스톤 몸체(500)를 실린더(200)의 외부로 꺼내어 상기 피스톤 몸체(500)에 장착된 1, 2차 내열성씰(520, 540) 및 웨어링(560)을 간편하고 용이하게 정비할 수 있게 되는 것이다.
또한 본 발명의 제3 실시예는 워터재킷(220)을 외주에 구비하여서 된 실린더(200)와,
상기 실린더(200)의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며, 피스톤 몸체(500)와 피스톤로드(400)로 구성되는 피스톤과,
상기 실린더(200)의 단부에 타이로드(210)로 결합된 실린더 커버(300)가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
상기 실린더 커버(300)의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버(300)를 관통하는 통공부(310)와,
상기 통공부(310)의 둘레에 형성된 체결요홈(311)과,
상기 체결요홈(311)을 덮으며 상기 통공부(310)에 결합하여 통공부(310)를 밀봉시키는 앤드캡(320)과,
상기 체결요홈(311)에 결합되어 앤드캡(320)을 실린더 커버(300)에 고정시키는 체결수단(330)과,
상기 피스톤로드(400)에 착탈되는 상기 피스톤 몸체(500)와,
상기 피스톤 몸체(500)와 앤드캡(320) 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체(500)의 단부에 고정되는 피스톤커버(510)가 구성되며,
상기 피스톤 몸체(500)는 도 8에서 단면도로 상세히 예시한 바와 같이, 일측 둘레 요입면에 환설되는 2차 내열성씰(540)과,
상기 2차 내열성씰(540)과 결합되는 백업링(550)과,
상기 2차 내열성씰(540)을 고정시키도록 피스톤 몸체(500)의 일측 둘레 요입면에 설치되는 씰케이스(530)와,
상기 씰케이스(530)의 일측 둘레 요입면에 환설되는 1차 내열성씰(520)과,
상기 1차 내열성씰(520)과 결합되는 백업링(550)이 구성되고,
상기 피스톤커버(510)가 상기 1차 내열성씰(520)을 덮으면서 피스톤 몸체(500)의 단부에 고정되어 상기 1차 내열성씰(520)을 피스톤 몸체(500)에 고정시키는 것일 수 있어서,
상기 피스톤 몸체(500)로부터 1차 내열성씰(520)을 고정시키는 피스톤커버(510)를 분리하면 1차 내열성씰(520)과 이에 결합되는 백업링(550)의 분리 및 교체가 용이하게 되고, 이어서 상기 피스톤커버(510)가 1차 내열성씰(520)과 함께 고정시킨 씰케이스(530)를 용이하게 분리 가능하여 2차 내열성씰(540)을 고정시키는 상기 씰케이스(530)를 피스톤 몸체(500)로부터 분리하면 2차 내열성씰(540)과 이에 결합되는 백업링(550)의 분리 및 교체가 용이하게 되어 피스톤 몸체(500)의 정비가 용이하게 되는 것이다.
이러한 피스톤 몸체(500)는 1차 압력부에서 씰케이스(530)와 함께 1차 피스톤바리실(1st Piston variseal)로 구성 가능한 1차 내열성씰(520)과 이에 결합되는 백업링(550)에 의해 정밀하고 유격이 최소화되는 조립, 교체 및 정비가 가능하여 안정적인 누설 가스의 차단이 가능하게 되는 것이며, 상기 1차 압력부에서 누설된 가스가 있더라도 2차 압력부인 2차 피스톤바리실(2nd Piston variseal)로 구성 가능한 2차 내열성씰(540)과 이에 결합되는 백업링(550)에 의해 이중으로 단속 차단되는 것이어서 안정적인 누설 가스의 차단이 가능하게 되는 것이다.
또한 본 발명의 제4 실시예는 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷(220)을 외주에 구비하여서 된 실린더(200)와,
상기 실린더(200)의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며, 피스톤 몸체(500)와 피스톤로드(400)로 구성되는 피스톤과,
상기 실린더(200)의 단부에 타이로드(210)로 결합된 실린더 커버(300)가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
상기 실린더 커버(300)의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버(300)를 관통하는 통공부(310)와,
상기 통공부(310)의 둘레에 형성된 체결요홈(311)과,
상기 체결요홈(311)을 덮으며 상기 통공부(310)에 결합하여 통공부(310)를 밀봉시키는 앤드캡(320)과,
상기 체결요홈(311)에 결합되어 앤드캡(320)을 실린더 커버(300)에 고정시키는 체결수단(330)과,
상기 피스톤로드(400)에 착탈되는 상기 피스톤 몸체(500)와,
상기 피스톤 몸체(500)와 앤드캡(320) 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체(500)의 단부에 고정되는 피스톤커버(510)와,
상기 피스톤커버(510)에 형성되며 정비지그(600)의 결합부(610)가 착탈되는 픽싱홈(511)이 구성되며,
상기 정비지그(600)는 도 10과 도 11에서 구제적인 구성 및 작동을 예시하여 나타낸 바와 같이, 앤드캡(320)이 실린더 커버(300)로부터 분리된 후 앤드캡(320) 고정에 사용되는 실린더 커버(300)의 체결요홈(311)에 정비지그(600)를 연결한 상태로 상,하로 이동이 가능하도록 하는 고정지그볼트(620)와,
상기 정비지그(600)를 통과하여 피스톤커버(510)의 픽싱홈(511)에 결합되도록 일단은 정비지그(600)에 지지되고, 타단은 피스톤커버(510)의 픽싱홈(511)에 결합되는 결합부(610)가 구성된 것일 수 있다.
이러한 정비지그(600)는 수평형의 피스톤 압축기에서 실린더(200)에 피스톤 몸체(500)를 중력이 작용하는 방향에 수직인 수평 방향으로 삽입하거나 실린더(200) 내부에서 꺼낼 때 피스톤 몸체(500)의 처짐, 기울어짐 등을 방지하고 이동이 완료되기까지 수평을 유지시킬 수 있도록 상기 고정지그볼트(620)가 실린더 커버(300)의 체결요홈(311)에 고정된 상태에서 피스톤 몸체(500)가 결합된 정비지그(600)가 상기 고정지그볼트(620)를 가이드 레일과 같이 사용하여 고정지그볼트(620)를 따라 이동할 수 있어서 수평형의 피스톤 압축기에서 피스톤 몸체(500)의 삽입 및 분리가 용이하게 될 수 있고, 피스톤 몸체(500)의 씰과 링의 파손을 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한 본 발명의 제5 실시예는 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷(220)을 외주에 구비하여서 된 실린더(200)와,
상기 실린더(200)의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며, 피스톤 몸체(500)와 피스톤로드(400)로 구성되는 피스톤과,
상기 실린더(200)의 단부에 타이로드(210)로 결합된 실린더 커버(300)가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
상기 실린더 커버(300)의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버(300)를 관통하는 통공부(310)와,
상기 통공부(310)의 둘레에 형성된 체결요홈(311)과,
상기 체결요홈(311)을 덮으며 상기 통공부(310)에 결합하여 통공부(310)를 밀봉시키는 앤드캡(320)과,
상기 체결요홈(311)에 결합되어 앤드캡(320)을 실린더 커버(300)에 고정시키는 체결수단(330)과,
상기 피스톤로드(400)에 착탈되는 상기 피스톤 몸체(500)가 구성되며,
상기 피스톤 몸체(500)는 둘레에 피스톤 몸체(500)를 지지하는 웨어링(560)이 설치되고, 상기 웨어링(560)의 베어링 하중은 0.035N/mm2 이하로 하여서 된 타이로드(210)로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조이다.
상기 웨어링(560)의 Bearing Groove Width(BGW) 계산식은 아래와 같다.
Figure 112023120769565-pat00001
....... <수식1>, 단위는 mm임.
여기에서 Pw(Piston weight)는 15kg, Rw(Rod weight)는 0kg 라고 하고,
Figure 112023120769565-pat00002
는 수평형이기 때문에
Figure 112023120769565-pat00003
이며,
K(Factor for running)는 0.866, PD(Piston Diameter)는 125mm,
BL(Bearing Load)는 0.035N/mm2 보다 적은 0.0281N/mm2 (단위를 맞추기 위해 0.00281Kg/mm2)로 계산할 경우 웨어링(560) 폭의 설계치인 70mm보다 작다.
Figure 112023120769565-pat00004
= 49.31mm < 70mm
따라서 웨어링(560)의 폭을 70mm로 설치할 경우 웨어링(560)의 베어링 하중이 한계치인 0.035N/mm2 보다 충분히 작기 때문에 수평형의 피스톤 압축기의 단점을 해소하고 피스톤 몸체(500)의 처짐 현상을 사전에 충분히 방지할 수 있게 되어 압축기의 압축 효율을 상승시킬 수 있고, 피스톤바리실(2nd Piston variseal)들의 사용 수명을 연장할 수 있게 되는 것이다.
이상에서, 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
200:실린더
210:타이로드
220:워터재킷
300:실린더 커버
310:통공부
311:체결요홈
320:앤드캡
321:밀봉부
322:밀폐씰
330:체결수단
400:피스톤로드
500:피스톤 몸체
510:피스톤커버
511:픽싱홈
520:1차 내열성씰
530:씰케이스
540:2차 내열성씰
550:백업링
560:웨어링
600:정비지그
610:결합부
620:고정지그볼트

Claims (5)

  1. 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷을 외주에 구비하여서 된 실린더와,
    상기 실린더의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며 피스톤 몸체와 피스톤로드로 구성되는 피스톤과,
    상기 실린더의 단부에 타이로드로 결합된 실린더 커버가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
    상기 실린더 커버의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버를 관통하는 통공부와,
    상기 통공부의 둘레에 형성된 체결요홈과,
    상기 체결요홈을 덮으며 상기 통공부에 결합하여 통공부를 밀봉시키는 앤드캡과,
    상기 체결요홈에 결합되어 앤드캡을 실린더 커버에 고정시키는 체결수단과,
    상기 피스톤로드에 착탈되는 상기 피스톤 몸체와,
    상기 피스톤 몸체와 앤드캡 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체의 단부에 고정되는 피스톤커버와,
    상기 피스톤커버에 형성되며 정비지그의 결합부가 착탈되는 픽싱홈이 구성됨을 특징으로 하는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조.
  2. 워터재킷을 외주에 구비하여서 된 실린더와,
    상기 실린더의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며 피스톤 몸체와 피스톤로드로 구성되는 피스톤과,
    상기 실린더의 단부에 타이로드로 결합된 실린더 커버가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
    상기 실린더 커버의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버를 관통하는 통공부와,
    상기 통공부의 둘레에 형성된 체결요홈과,
    상기 체결요홈을 덮으며 상기 통공부에 결합하여 통공부를 밀봉시키는 앤드캡과,
    상기 체결요홈에 결합되어 앤드캡을 실린더 커버에 고정시키는 체결수단과,
    상기 피스톤로드에 착탈되는 상기 피스톤 몸체와,
    상기 피스톤 몸체와 앤드캡 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체의 단부에 고정되는 피스톤커버가 구성되며,
    상기 앤드캡은 피스톤 몸체와 같은 직경이고, 실린더 방향으로 돌출되며, 실린더 커버의 통공부에 삽입되는 밀봉부와,
    상기 밀봉부 둘레에 설치되는 밀폐씰을 구비하여서 된 것임을 특징으로 하는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조.
  3. 워터재킷을 외주에 구비하여서 된 실린더와,
    상기 실린더의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며 피스톤 몸체와 피스톤로드로 구성되는 피스톤과,
    상기 실린더의 단부에 타이로드로 결합된 실린더 커버가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
    상기 실린더 커버의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버를 관통하는 통공부와,
    상기 통공부의 둘레에 형성된 체결요홈과,
    상기 체결요홈을 덮으며 상기 통공부에 결합하여 통공부를 밀봉시키는 앤드캡과,
    상기 체결요홈에 결합되어 앤드캡을 실린더 커버에 고정시키는 체결수단과,
    상기 피스톤로드에 착탈되는 상기 피스톤 몸체와,
    상기 피스톤 몸체와 앤드캡 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체의 단부에 고정되는 피스톤커버가 구성되며,
    상기 피스톤 몸체는 일측 둘레 요입면에 환설되는 2차 내열성씰과,
    상기 2차 내열성씰과 결합되는 백업링과,
    상기 2차 내열성씰을 고정시키도록 피스톤 몸체의 일측 둘레 요입면에 설치되는 씰케이스와,
    상기 씰케이스의 일측 둘레 요입면에 환설되는 1차 내열성씰과,
    상기 1차 내열성씰과 결합되는 백업링이 구성되고,
    상기 피스톤 커버가 상기 1차 내열성씰을 덮으면서 피스톤 몸체의 단부에 고정되어 상기 1차 내열성씰을 피스톤 몸체에 고정시킴을 특징으로 하는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조.
  4. 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷을 외주에 구비하여서 된 실린더와,
    상기 실린더의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며 피스톤 몸체와 피스톤로드로 구성되는 피스톤과,
    상기 실린더의 단부에 타이로드로 결합된 실린더 커버가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
    상기 실린더 커버의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버를 관통하는 통공부와,
    상기 통공부의 둘레에 형성된 체결요홈과,
    상기 체결요홈을 덮으며 상기 통공부에 결합하여 통공부를 밀봉시키는 앤드캡과,
    상기 체결요홈에 결합되어 앤드캡을 실린더 커버에 고정시키는 체결수단과,
    상기 피스톤로드에 착탈되는 상기 피스톤 몸체와,
    상기 피스톤 몸체와 앤드캡 사이의 간격을 채우도록 피스톤 몸체의 단부에 고정되는 피스톤커버와,
    상기 피스톤커버에 형성되며 정비지그의 결합부가 착탈되는 픽싱홈이 구성되며,
    상기 정비지그는 실린더 커버의 체결요홈에 정비지그를 연결한 상태로 정비지그가 이동 가능하도록 하는 고정지그볼트와,
    상기 정비지그를 통과하여 피스톤커버의 픽싱홈에 결합되는 결합부가 구성된 것임을 특징으로 하는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조.
  5. 수랭식으로 수평형의 피스톤 압축기에서 워터재킷을 외주에 구비하여서 된 실린더와,
    상기 실린더의 내부 둘레벽으로 제공되는 공간에 설치되며 피스톤 몸체와 피스톤로드로 구성되는 피스톤과,
    상기 실린더의 단부에 타이로드로 결합된 실린더 커버가 구성되는 피스톤 압축기의 정비구조에 있어서,
    상기 실린더 커버의 중앙에 형성되어 피스톤의 출입이 가능하도록 실린더 커버를 관통하는 통공부와,
    상기 통공부의 둘레에 형성된 체결요홈과,
    상기 체결요홈을 덮으며 상기 통공부에 결합하여 통공부를 밀봉시키는 앤드캡과,
    상기 체결요홈에 결합되어 앤드캡을 실린더 커버에 고정시키는 체결수단과,
    상기 피스톤로드에 착탈되는 상기 피스톤 몸체가 구성되며,
    상기 피스톤 몸체는 둘레에 피스톤 몸체를 지지하는 웨어링이 설치되고, 상기 웨어링의 베어링 하중은 0.035N/mm2 이하로 함을 특징으로 하는 타이로드로 고정된 유압식 피스톤 압축기의 정비구조.
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