KR19980080915A - 스크롤 머신을 위한 칸막이와 파일롯 링 - Google Patents

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Abstract

스크롤 압축기는 쉘내에 방출압력 챔버와 흡입압력 챔버를 형성하는 칸막이를 갖춘 밀봉쉘을 포함하고 있다. 칸막이는 비궤도 스크롤을 조정하는 표면을 포함하여 비궤도 스크롤의 한정된 축방향 운동을 허용한다. 비궤도 스크롤의 회전운동은 칸막이로부터 뻗은 고정핀에 의해 방지되어 올드함 커플링에 의해 이용되는 슬롯의 연장부와 결합된다.

Description

스크롤 머신을 위한 칸막이와 파일롯 링
본 발명은 일반적으로 스크롤 타입 머신에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 비궤도 스크롤 부재를 위치시키기 위한 파일롯 링으로서 기능하는 스크롤 머신을 위한 칸막이에 관한 것이다.
스크롤 머신은 내부 밀봉챔버를 한정하는 외부쉘로 전체적으로 구비되어 있다. 머플러 플레이트라고 하는 칸막이가 내부 밀봉챔버내에 위치하여 흡입압력 챔버와 방출압력 챔버를 형성한다. 스크롤 조립체는 외부쉘의 밀봉챔버내에 위치하고, 궤도 스크롤 부재와 비궤도 스크롤 부재를 포함하고 있다. 각각의 스크롤 부재는 나선형 랩(wrap)을 갖추고 있고 그리고 이들 나선형 랩은 상호 결합되어 흡입압력 구역과 방출압력 구역 사이에서 점진적으로 체적이 변하는 적어도 하나의 폐쇄된 공간을 형성한다. 흡입압력 구역은 흡입압력 챔버와 연통하고 방출압력 구역은 방출압력 챔버와 연통한다. 흐름통로는 방출압력 구역과 방출압력 챔버 사이의 유체연통을 허용하기 위해 하나의 스크롤 부재의 엔드 플레이트를 통해 통상 형성되어 있다. 그러므로, 칸막이 또는 머플러 플레이트는 방출압력 구역과 방출압력 챔버 사이의 유체연통을 허용하는 한편 흡입압력 챔버로부터 방출압력 챔버를 효과적으로 밀봉한다.
칸막이 또는 머플러 플레이트를 위한 여러 가지 설계가 개발되었는데, 이것은 방출압력 챔버와 흡입압력 챔버 사이의 밀봉 요구조건에 맞는 한편 내압 릴리프밸브의 설치 및 장착을 제공하는 부가적인 기능을 수행한다.
어떤 스크롤 압축기가 일정한 비궤도 스크롤 및 궤도 스크롤을 갖추어 개발된 한편 다른 스크롤 압축기는 비궤도 스크롤의 다소의 축방향 운동을 허용하고 그리고 비궤도 스크롤이 궤도 스크롤과 결합하도록 가압하여 스크롤 부재의 랩 사이에 밀봉을 강화하기 위해 유압을 이용한다. 이들 축방향으로 가동되는 비궤도 스크롤은 그러므로 칸막이 또는 머플러 플레이트가 밀봉 요구 조건에 맞도록 비궤도 스크롤과 칸막이 또는 머플러 플레이트 사이에 가동 시일 조립체가 배치될 필요가 있다. 또한, 비궤도 스크롤을 위한 축방향 장착 시스템은 비궤도 스크롤의 축방향 운동을 허용하는 한편 동시에 비궤도 스크롤의 회전운동을 방지한다. 미국특허 5,102,316호의 스크롤 머신을 위한 비궤도 스크롤 장착장치는 축방향으로 가동되는 비궤도 스크롤을 장착하기 위한 여러 가지 시스템을 개시하고 있다.
본 발명은 스크롤 머신의 내부 밀봉챔버를 방출압력 챔버와 흡입압력 챔버로 분리하는 칸막이를 개시하고 있다. 또한, 칸막이는 한정된 축방향 운동을 위한 비궤도 스크롤 부재를 조정하고 이것을 내부 밀봉챔버내에 적절히 위치시킨다. 하나의 실시예에서 칸막이와 비궤도 스크롤 부재 사이에 배치된 핀 조립체는 칸막이에 대하여 비궤도 스크롤의 회전운동을 방지한다. 다른 실시예에서, 핀 조립체는 메인 베어링 하우징과 비궤도 스크롤 사이에 배치되어 메인 베어링 하우징에 대한 비궤도 스크롤의 회전운동을 방지한다. 핀 조립체와 칸막이에 의한 비궤도 스크롤의 양자의 조정은 2개의 스크롤 부재의 랩 사이에서 밀봉을 강화하는데 필요한 비궤도 스크롤의 축방향 운동을 허용한다.
본 발명의 다른 장점 및 목적은 이어지는 상세한 설명, 첨부된 청구의 범위 및 도면으로부터 당업자라면 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라서 칸막이와 파일롯 링이 통합된 스크롤 타입 냉각 압축기의 수직단면도;
도 2는 도 1의 선 2-2에 따른 압축기의 수평 단면도;
도 3은 도 1에 도시된 비궤도 스크롤을 위한 장착 핀 장치를 도시하는 부분 확대 단면도;
도 4는 도 1의 선 4-4에 따른 것으로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 압축기의 단면도; 그리고
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 비궤도 스크롤을 위한 장착 핀 장치를 도시하는 부분확대 단면도.
(바람직한 실시예의 상세한 설명)
도면을 참조하면, 유사한 부재번호는 여러 가지 도면을 통해 도 1에 도시된 것과 대응되는 부재를 나타내는데, 본 발명에 따라서 스크롤 압축기는 칸막이 및 파일롯 링과 통합되어 있는데 스크롤 압축기는 부재번호 10으로 전체적으로 표시되어 있다. 압축기(10)는 그 상부 끝에서 캡(14)에 용접된 밀봉쉘(12)과 그 하부 끝에서 복수의 장착 다리(도시생략)를 갖춘 베이스(16)로 전체적으로 구성되어 있다. 캡(14)은 통상의 방출밸브(도시생략)를 갖출 수 있는 냉각 방출 피팅(18)으로 구비되어 있다. 쉘에 고정된 다른 주요한 요소들은 캡(14)이 쉘(12)에 용접된 동일한 지점에서 그 주변에 용접된 횡으로 뻗은 칸막이(22)를 포함하고 있고 그리고 메인 베어링 하우징(24)은 방사상 바깥으로 뻗은 다리(26)를 갖추고 있는데, 그 각각은 쉘(12)에 적절히 체결되어 있으며, 하부 베어링 하우징(28)은 또한 각각 쉘(12)에 적절히 체결된 복수의 방사상 바깥쪽으로 뻗은 다리(30)를 갖추고 있다. 단면이 사각형이지만 코너가 둥근 모터 고정자(32)는 쉘(12)내에 억지끼움되어 있다. 고정자에서 둥근 코너 사이의 플랫은 고정자(32)와 쉘(12) 사이에 통로를 제공하는데 이것은 쉘(12)의 상부로부터 바닥까지 윤활유의 흐름을 촉진한다.
상부끝에서 편심 크랭크 핀(36)을 갖춘 구동 샤프트 즉, 크랭크 샤프트(34)는 메인 베어링 하우징(24)에서 베어링(38)에 그리고 하부 베어링 하우징(28)에서 제2베어링(40)에 회전가능하게 저어널되어 있다. 크랭크 샤프트(34)는 크랭크 샤프트(34)의 상부 쪽으로 위로 뻗어 있는 방사상 바깥쪽으로 경사진 소직경 보어(44)와 연통하는 대직경 동심 보어(42)를 하부끝에서 갖추고 있다. 교반기(46)가 보어(42)내에 배치되어 있다. 쉘(12)의 내부의 하부는 원활유로 채워지고 그리고 보어(42)는 펌프로서 작용하여 윤활유를 크랭크 샤프트(34)까지 펌핑하고 그리고 윤활이 필요한 압축기(10)내의 여러 가지 부품의 모두에 윤활유를 차례로 펌핑하는 통로(44)내로 윤활유가 채워진다.
크랭크 샤프트(34)는 감기부(48)가 통과하는 고정자(32)와, 크랭크 샤프트(34)에 억지끼움되고 각각 상하부 카운터 웨이트(52, 54)를 갖춘 회전자(50)를 포함하는 편심 모터에 의해 회전 가능하게 구동된다. 카운터 웨이트 쉴드(shield) (56)는 카운터 웨이브(54)가 섬프의 오일에서 선회하므로서 야기되는 작동 손실을 줄이기 위해 구비될 수 있다.
메인 베어링 하우징(24)의 전체적으로 원통형인 상부(58)는 상면으로부터 돌출하는 나선형 날개 또는 랩(64)과 통상의 엔드 플레이트를 갖춘 궤도 스크롤(62)이 지지되는 플랫 스러스트 베어링 표면(60)을 형성한다. 궤도 스크롤(62)의 엔드 플레이트의 하면으로부터 아래로 돌출한 것은 저어널 베어링(66)을 갖춘 원통형 허브이고, 여기에 크랭크 샤프트(34)의 크랭크 핀(36)이 구동적으로 배치된 내부보어를 갖추고 있는 구동부싱(68)이 회전가능하게 배치되어 있다. 크랭크 핀(36)은 구동부싱(68)의 일부에 형성된 플랫면과 구동적으로 결합하는 한면에서 플랫을 갖추어 미국특허 4,877,382호에 개시된 바와 같은 방사상으로 유연한 구동장치를 제공한다.
비궤도 스크롤 부재(70)는 궤도 스크롤(62)의 랩(64)과 맞물림 결합하도록 위치되고 돌출한 랩(72)과 엔드 플레이트를 갖추고 있다. 비궤도 스크롤 부재(70)는 상부로 개방된 오목부(76)와 연통하는 중앙에 배치된 방출통로(74)를 갖추고 있고, 이것은 차례로 캡(14)과 칸막이(22)에 의해 한정된 방출 머플러 챔버(78)와 유체 연통한다. 환형 오목부(80)는 그안에 시일 조립체(82)가 배치되는 비궤도 스크롤 부재(70)에 역시 형성되어 있다. 오목부(76, 80)와 시일 조립체(82)는 상호 작용하여 랩(64, 72)에 의해 압축되는 가압된 유체를 수용하는 축방향 압력 가압챔버를 형성하고, 그래서 비궤도 스크롤 부재(70)에 축방향 가압력을 발휘하여 각각의 랩(64, 72)의 선단을 가압하여 대향 엔드 플레이트 표면과 밀봉 결합된다. 시일 조립체(82)는 바람직하게 미국특허 5,156,539호 상세히 설명된 타입이다.
스크롤 부재(62, 70) 사이의 상대 회전운동을 방지하기 위해서, 올드함 커플링(Oldham coupling)(84)이 메인 베어링 하우징(24)의 원통형 부분에 둘러싸는 관계로 그리고 궤도 스크롤(62)의 엔드 플레이트 바로 아래에 위치하여 있다. 올드함 커플링(84)은 환형링(90)으로부터 축방향으로 상향으로 돌출하고 그리고 직경방향으로 정렬된 관계로 환형링(90)에 구비된 한쌍의 키이(86, 88)를 포함하고 있다. 도 4에 도시된 제2 한쌍의 키이(92, 94)는 환형링(90)으로부터 축방향 위쪽으로 돌출한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 궤도 스크롤 부재(62)의 엔드 플레이트는 한쌍의 바깥쪽으로 돌출한 플랜지부(96, 98)로 구비되어 있고 그리고 그 각각은 바깥쪽으로 개방된 슬롯(102)으로 구비되어 있다. 슬롯(102)은 키이(92, 94)를 미끄럽게 수용하는 크기로 되어 있다. 키이(92, 94)는 궤도 스크롤 부재(62)의 엔드 플레이트의 상부면 위로 돌출하는 것을 피하기 위한 축방향 길이 또는 높이를 갖추고 있다.
도 1을 참조하면, 비궤도 스크롤 부재(70)는 각각의 키이(86, 88)를 수용하도록 설계된 한쌍의 방사상으로 뻗은 정렬된 슬롯(104, 106)으로 유사하게 구비되어 있다. 키이(86, 88)는 키이(92, 94) 보다 실제로 더 길고 그리고 충분한 길이로 되어 있어서 궤도 스크롤 부재(62)의 엔드 플레이트 위로 돌출하고 상기한 비궤도 스크롤 부재(70)의 제한된 축방향 운동을 통해 슬롯(104, 106)과 결합이 유지된다. 키이(86, 88)의 축방향 길이 또는 높이는 각각의 슬롯(104, 106)의 겹쳐지는 표면과 키이의 끝 사이에서 약간의 간격을 구비하도록 설계되어 있다. 이것은 궤도 스크롤 부재(62)에 대하여 비궤도 스크롤 부재(70)의 안착을 허용하고 그리고 각각의 스크롤 부재 사이의 선단 시일과 간섭의 가능성을 피한다.
칸막이(22)는 오목부(76)와 방출 머플러 챔버(78) 사이에 유체연통을 허용하는 방출 개구부(110)를 형성하는 컵형상의 부재이다. 환형 밀봉 시트(112)는 개구부(110) 주위에 배치된다. 시트(112)는 유동 시일 조립체(82)와 상호 작용하여 압축기(10)의 흡입압력 챔버를 방출압력 챔버로부터 분리하고 그리고 비궤도 스크롤 부재(70)의 축방향 운동을 허용한다. 칸막이(22)는 또한 그 안에서 IPR 밸브(116)가 프로젝션 용접되는 개구부(114)를 역시 형성하고 있다.
칸막이(22)는 파일롯 링(122)을 수용하여 결합하는 내부면(120)을 형성하고 있다. 파일롯 링(122)은 칸막이(22)내에서 비궤도 스크롤 부재(70)를 조종하는 한편 비궤도 스크롤 부재(70)의 축방향 운동을 허용하기 위해서 비궤도 스크롤 부재(70)상에 위치된 외부면(124)과 결합한다. 파일롯 링(122)은 비궤도 스크롤 부재(70)와의 사이에 그리고 칸막이(22)와의 사이에 오일 필름을 갖춘 박판금속 밴드이다. 오일 필름은 이들 부품 사이에서 상호작용을 완충하거나 완화한다.
도 3을 참조하면, 압축기(10)의 작동은 비궤도 스크롤 부재(70)가 회전되지 않는 것을 요구한다. 원통형의 반(anti) 회전핀(126)은 칸막이(22)에 프로젝션 용접되어 있고 칸막이(22)로부터 아래쪽으로 뻗어 슬리브(128)와 결합된다. 슬리브(128)는 핀(126)을 미끄럼가능하게 수용하는 둥근 내경(130)과 슬롯(106)의 연장부와 결합되는 전체적으로 4각형의 외형부(132)를 갖추고 있다. 4각형 외형부(132)는 비궤도 스크롤 부재(70)와 플랫 접촉하는 플랫으로 구비되어 있고 충격과 소음 양자를 최소화하기 위해서 슬롯(106)과 슬라이딩 끼움되는 크기로 되어 있다. 슬리브(128)의 연장된 길이와 핀(126)의 원통형상은 압축기(10)의 부품의 조립을 촉진한다. 슬리브(128)의 연장된 길이는 압축기(10)의 조립과 작동 동안에 메인 베어링 하우징(28)의 방사상으로 뻗은 다리(30)중의 하나에 놓이게 된다.
그러므로, 칸막이(22)는 한정된 축방향 운동 동안에 비궤도 스크롤 부재(70)의 조종을 제공하고 핀(126)과 슬리브(128)로 인해 비궤도 스크롤 부재(70)의 회전을 방지한다. 궤도 스크롤 부재(62)와 비궤도 스크롤 부재(70)에 의해 압축되는 가스는 칸막이(22)를 통해 쉘(12)로 전달되는 비궤도 스크롤 부재(70)상에서 힘을 산출한다. 이것은 비궤도 스크롤 부재가 메인 베어링 하우징에 볼트 체결되어 비궤도 스크롤 부재로부터 쉘에 부착된 메인 베어링 하우징으로의 부하가 전달되는 종래기술과 다른 방식이다. 칸막이(22)의 통합은 비궤도 스크롤 부재(70)상에 부착러그(lugs)의 제조 및 가공을 제거하고, 베어링 하우징(28)의 다리(30)에서 구멍의 드릴링 및 태핑을 제거하며 비궤도 스크롤 부재(70)의 축방향 운동을 허용하는 종래의 장착 시스템과 관련된 여러 가지 볼트와 커넥터를 제거한다. 이들 부품 그리고 관련된 가공의 제거는 압축기(10)의 제조와 관계되는 비용을 상당히 줄이게 된다.
도 5는 비궤도 스크롤(70)의 회전운동을 방지하는 기구에 관한 다른 실시예를 예시하고 있다. 원통형의 반회전 핀(126')은 메인 베어링 하우징(24)의 다리(30)중의 하나 내로 뻗어 있는 보어내에 끼워진다. 핀(126')은 메인 베어링 하우징(24)의 다리(30)로부터 위로 뻗어 슬리브(128')와 결합된다. 슬리브(128')는 핀(126')을 미끄럼 가능하게 수용하는 둥근 내경(130')과 슬리브(128)와 유사하게 슬롯(106)의 연장부와 결합되는 전체적으로 4각형의 외형부(132')를 갖추고 있다. 4각형의 외형부(132')는 비궤도 스크롤 부재(70)와 플랫 접속하는 플랫을 구비하고 있고 그리고 충격과 소음 양자를 최소화하기 위해서 슬롯(106)과 슬리이딩 끼움되는 크기로 되어 있다.
칸막이의 통합은 비궤도 스크롤 부재상에 부착러그의 제조 및 가공을 제거하고, 베어링 하우징의 다리에서 구멍의 드릴링 및 태핑을 제거하며, 비궤도 스크롤 부재의 축방향 운동을 허용하는 종래의 장착 시스템과 관련된 여러 가지 볼트와 커넥터를 제거한다. 이들 부품 그리고 관련된 가공의 제거는 압축기의 제조와 관계되는 비용을 상당히 줄이게 된다.
상기한 상세한 설명이 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고 있는 한편 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 수정 및 변경이 가능하다.

Claims (14)

  1. 밀봉 쉘;
    상기 쉘에 배치되고 제1나선형 랩을 갖춘 제1스크롤 부재;
    상기 쉘에 배치되고 상호 결합되는 제2나선형 랩을 갖춘 제2스크롤 부재;
    상기 랩이 흡입압력 구역과 방출압력 구역 사이에서 점진적으로 체적이 변화하는 적어도 하나의 폐쇄된 공간을 만들도록 상기 스크롤 부재가 서로에 대하여 궤도를 이루도록 하는 수단;
    상기 쉘내에서 방출챔버와 흡입챔버를 형성하고 칸막이에 대하여 길이방향 운동을 위하여 상기 제1스크롤 부재를 조종하기 위한 내부면을 갖춘 상기 칸막이; 로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 칸막이와 상기 제1스크롤 부재 사이에 배치된 링으로 더 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 칸막이는 상기 제1스크롤 부재가 상기 칸막이에 대하여 회전을 방지하도록 상기 제1스크롤 부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 칸막이는 상기 회전을 방지하도록 상기 제1스크롤 부재에서 슬롯과 결합하는 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1스크롤 부재와 상기 칸막이 사이에 배치된 시일로 더 구성되어 있고, 상기 시일은 상기 방출챔버를 상기 흡입챔버로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스크롤 부재가 서로에 대하여 궤도를 이루도록 하는 수단은 상기 제1스크롤 부재에서 슬롯과 결합하는 키이를 갖춘 올드함 커플링을 포함하고 있고, 상기 칸막이는 상기 제1스크롤 부재가 상기 칸막이에 대하여 회전을 방지하도록 상기 제1스크롤 부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 칸막이는 상기 회전을 방지하도록 상기 제1스크롤 부재에서 상기 슬롯과 결합되는 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  8. 쉘;
    상기 쉘내에 배치되고 상기 쉘내에서 방출챔버와 흡입챔버를 형성하는 칸막이;
    상기 흡입챔버내에 배치되고 제1나선형 랩을 갖추고 있고 상기 칸막이에 대하여 길이방향 운동을 위해 상기 칸막이에 의해 조종되는 비궤도 스크롤 부재;
    상기 흡입챔버에 배치되고 상호 결합되는 제2나선형 랩을 갖춘 궤도 스크롤 부재; 그리고
    상기 랩이 상기 스크롤 부재에 의해 형성된 흡입압력 포트과 상기 비궤도 스크롤 부재에 의해 형성된 방출압력 포트 사이에서 점진적으로 체적이 변화하는 적어도 하나의 폐쇄된 공간을 만들도록 상기 궤도 스크롤 부재가 상기 비궤도 스크롤 부재에 대하여 궤도를 이루도록 하는 수단; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 칸막이와 상기 비궤도 스크롤 부재 사이에 배치된 링으로 더 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 칸막이는 상기 제1비궤도 스크롤 부재가 상기 칸막이에 대하여 회전을 방지하도록 상기 비궤도 스크롤 부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 칸막이는 상기 회전을 방지하도록 상기 비궤도 스크롤 부재에서 슬롯과 결합하는 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 비궤도 스크롤 부재와 상기 칸막이 사이에 배치된 시일로 더 구성되어 있고, 상기 시일은 상기 방출챔버를 상기 흡입챔버로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 스크롤 부재가 서로에 대하여 궤도를 이루도록 하는 수단은 상기 비궤도 스크롤 부재에서 슬롯과 결합하는 키이를 갖춘 올드함 커플링을 포함하고 있고, 상기 칸막이는 상기 비궤도 스크롤 부재가 상기 칸막이에 대하여 회전을 방지하도록 상기 비궤도 스크롤 부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 칸막이는 상기 회전을 방지하도록 상기 비궤도 스크롤 부재에서 상기 슬롯과 결합되는 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
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