KR19990011147U - 로타리압축기의 베인 실링구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 로타리압축기에서 베인 슬롯부의 누설을 방지하거나 누설을 빠르게 저감시키기 위해 슬롯부에 팁실을 적용하여 로타리압축기의 성능을 향상시키는 것이다.

본 고안의 구성은 베인스프링으로 실린더에 탄지된 베인, 상기 베인이 실린더내 슬롯을 관통하고, 그 선단이 압축부에 위치하면서 실린더내 롤러와 외접하는 베인 구조에 있어서, 상기 실린더 베인 슬롯의 압축실, 흡입실의 벽면에 팁실홈을 형성하고, 상기 베인을 압축부로 유도하는 실링재를 상기 팁실홈에 장착한 것이다.

Description

로타리압축기의 베인 실링구조

본 고안은 로타리압축기에서 베인 슬롯부의 누설을 방지하거나 누설을 빠르게 저감시키기 위해 슬롯부에 팁실을 적용하여 로타리압축기의 성능을 향상시키는 것이다.

종래 로타리압축기는 도 1과 같이 흡입구(1) 및 토출구(2)가 설치된 케이싱(3), 상기 케이싱의 흡입구(1)에 설치되는 실린더(4)를 포함하는 압축기구부, 상기 압축기구부의 위아래에 설치된 상,하베어링(5)(5a), 머플러(6) 및 축(7), 그리고 축(7)에 결합된 로터(8) 및 스테이터(9) 등으로 이루어진다.

여기서 모터는 스테이터(9) 및 로터(8)로 구성되며, 압축기구부에 동력을 전달한다.

상기 압축기구부는 도 2와 같이 실린더(4)를 포함하며, 실린더(4)에 마련된 슬롯부(10), 실린더(4)와 슬롯부(10)에 의해 형성된 압축부(11), 상기 압축부(11) 내부 공간에 위치하는 롤러(12) 및 베인(13) 등으로 구성되어 축(9)의 회전에 따라 축(9)에 가공되어 있는 축편심부(14)는 공전운동을 하며, 냉매를 흡입하는 동시에 압축을 하게 된다.

즉, 베인(13)은 베인스프링(15)에 의한 힘과 베인 후면의 배압 및 자체 관성력에 의해 롤러(12)와 밀착되어 축(9)의 회전운동에 따라 실린더 슬롯(10)에서 상하 운동을 하게 되며, 축편심부(14)가 200° 근방에 왔을 때 압축부(11)안의 압력이 토출압과 같거나 크게 되어 토출부(16) 위에 있는 토출밸브가 열리고, 토출이 시작된다.

롤러(12)가 토출구를 지나기까지 토출과정은 완료되고, 그 이후에는 롤러(12)와 베인(13)과 실린더(4) 사이의 사체적내 냉매를 토출과정 없이 압축하게 되며, 이때 냉력에 관계없는 부수적인 축동력이 소모된다.

또, 베인(13)이 상하 운동하는 동안 베인(13)과 슬롯(10)의 틈새로 외부의 냉매가 유입되기도 하고, 또 실린더 압축실의 냉매가 외부로 누설되기도 한다.

도 3은 이러한 베인(13) 운동에 따른 틈새에서의 실린더 외부 냉매 Pc, Ps의 유입 현상을 나타낸다.

냉매의 유입은 주로 베인(13)의 운동이 급격히 변하게 되는 시점인 0, 180°에서 급격히 유입된다.

따라서 종래의 로타리압축기 베인 구조는 베인이 상하 운동을 하는 동안에 실린더 외부의 냉매가 실린더 안으로 유입되기도 하고, 실린더안의 냉매가 바깥으로 누설되기도 하는데, 실린더 외부 냉매의 유입에 의한 압축기의 효율감소는 대략 4% 정도로 예상되며, 실린더 외부의 냉매가 실린더 안으로 유입될 때, 압축기는 냉매의 질량유동율이 감소되어 체적효율이 감소되고, 압축실내의 압력이 상승하여 압축효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 고안은 로타리압축기의 베인 설치 구조로 변경함으로써 실린더외부 토출냉매 및 오일의 유입을 저감시킴으로써 체적효율을 개선시키고 압축효율을 증가시킬 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 로타리압축기의 구조.

도 2는 도 1의 실린더 구조.

도 3은 종래 베인 구조 및 누설현상을 나타낸 도면.

도 4는 본 고안의 베인 팁실홈의 가공 단면의 예를 뵌 것으로 (가)는 1실시예, (나)는 2실시예.

도 5의 (가)(나)(다)(라)(마)는 본 고안이 실링재의 다양한 형태.

도 6의 (가)(나)는 본 고안에 따른 팁실의 작동원리를 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

4 : 실린더10 : 슬롯(SLOT)

11 : 압축부12 : 롤러

13 : 베인14 : 축편심부

15 : 베인스프링20,20a : 팁실홈

21 : 실링재

본 고안은 베인스프링(15)으로 실린더(4)에 탄지된 베인(13), 상기 베인(13)이 실린더(4)내 슬롯(10)을 관통하고, 그 선단이 압축부에 위치하면서 실린더(4)내 롤러와 외접하는 베인 구조에 있어서, 도 4와 같이 상기 실린더 베인 슬롯(10)의 벽면에 팁실홈(20)을 형성하고, 상기 베인(13)을 압축부로 유도하는 실링재(21)를 상기 팁실홈(20)에 장착한 것을 특징으로 한다.

상기 팁실홈(20)의 설정위치는 압축실, 흡입실 양측에 두고, 압축실측에만 팁실홈(20a)을 두는 것을 포함한다.

상기 실링재(21)는 사각 단면 형상, 반원, 진원의 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실링재의 재료로서 테프론계열의 마찰 저감재를 사용하거나 알루미늄과 같은 금속재료를 사용한다.

본 고안은 슬롯(10)에 팁실홈(20)이 가공되어 있는데, 압축실에만 있는 경우와 압축실, 흡입실 양측에 있는 2가지의 구조가 있다.

작동원리는 베인(13)과 슬롯(10) 틈새에서의 누설은 베인의 움직임이 급격히 변하는 시점에서 발생하게 되는데, 베인은 0, 180° 부근에서 운동이 급격히 변하게 된다.

베인(13)이 하사점에 내려오는 동안에 베인의 후면의 냉매와 오일은 관성과 차압에 의해 실린더(4)쪽으로 유입되게 되는데, 이와 같은 냉매와 오일의 실린더내 유입은 도 4와 같이 실린더 슬롯(10)에 팁실홈(20)(20a)을 가공하고, 팁실홈(20)에 실링재(21)를 삽입하여 베인(13)의 틈새를 따라 유입되는 냉매와 오일 유입을 차단 또는 감소시키게 된다.

도 6은 실린더(4) 외부의 냉매가 유입될 때 이를 방지하는 팁실의 작동원리를 나타낸다.

실린더 외부에 고압 Pd이 형성되어 있고, 실린더 내부 흡입실에는 흡입압 Ps과 압축실에는 압축압 Pc이 형성되는데, 압축실에서 토출압에 이르기까지는 실린더내의 압이 외부의 압보다 낮게 된다.

실런더 외부의 냉매 및 오일은 내,외부의 압차와 베인의 관성력 등에 의해 실린더 내부로 유입되는데, 주로 베인의 운동이 급격히 변하는 180° 부근에서 유입이 발생하게 된다.

이때, 팁실홈(20)에 실링재(21)를 장착하게 되면, 실린더 외부에서 높은 압을 가진 냉매 및 오일이 실린더 내부로 들어오려 하는 순간에, 실린더 내부의 낮은 압에 의해 슬롯의 팁실홈(20)내 실링재(21)는 실린더 내부쪽으로 밀어 부착되며 동시에 베인(13) 쪽으로 밀리게 되고, 이로부터 실린더 외부의 냉매 유입을 방지한다.

본 고안은 실린더 외부 냉매의 유입을 방지함으로써, 종래 압축기에서 발생하던 냉매 유량의 감소와 그로 인한 체적손실량을 저감시킬 수 있고, 압축행정 중에서 외부 냉매 유입에 의한 압축동력손실을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 베인스프링으로 실린더에 탄지된 베인, 상기 베인이 실린더내 슬롯을 관통하고, 그 선단이 압축부에 위치하면서 실린더내 롤러와 외접하는 베인 구조에 있어서, 상기 실린더 베인 슬롯의 압축실, 흡입실의 벽면에 팁실홈을 형성하고, 상기 베인을 압축부로 유도하는 실링재를 상기 팁실홈에 장착한 것을 특징으로 하는 로타리압축기의 베인 실링구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 팁실홈의 위치를 압축실에만 두는 것을 포함하는 로타리압축기의 베인 실링구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 실링재는 사각 단면 형상인 것을 특징으로 하는 로타리압축기의 베인 실링구조.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 실링재가 반원, 진원의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 로타리압축기의 베인 실링구조.
5. 제1항에 있어서, 상기 실링재의 재료로서 테프론계열의 마찰 저감부재를 사용하는 것을 특징으로 하는 로타리압축기의 베인 실링구조.