KR19990016039U - 압축기의 마찰저감 구조 - Google Patents

Abstract

압축기의 로터 및 로터를 지지하는 지지부재인 베어링과 로터 사이에 개재된 드러스트 와셔의 형상을 개량하여 로터와 베어링 사이의 마찰이 저감되도록 한 압축기의 드러스트 와셔 마찰저감 구조가 개시되고 있다.

본 고안에 의하면 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와, 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 로터에 설치된 크랭크 샤프트와 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성된 베이스 블록과, 로터의 하중을 지지하기 위해 크랭크 샤프트에 삽입되어 결합된 베어링과, 로터 및 베어링의 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서, 드러스트 와셔의 양면에는 소정 면적을 갖는 마찰저감용 요홈이 형성되어 있어 로터와 베어링과의 접촉 면적을 최소로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기의 마찰저감 구조

본 고안은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기의 로터 및 로터를 지지하는 지지부재인 베어링의 사이에 개재된 드러스트 와셔 또는 로터, 베어링중 어느 일측의 형상을 개량하여 로터와 베어링 사이의 마찰이 저감되도록 한 압축기의 마찰저감 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 밀폐형 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 상, 하부 하우징(1)(2)의 내부에 고정자인 스테이터(3)와 회전자인 로터(4)로 이루어지는 전동 기구부(5)와, 로터(4)의 중앙에 형성된 축공에 억지끼워맞춤되어 고정된 편심축인 크랭크 샤프트(6)의 회전 동작을 직선왕복운동으로 전환하여 냉매를 흡입하여 압축시킨 후, 토출시키는 압축 기구부(7)로 구성되어 있다.

이 압축 기구부(7)는 냉매의 흡입 공간을 이루는 실린더(8)가 일체로 형성된 실린더 블록(9)과, 크랭크 샤프트(6)의 하단부에 결합되어 실린더(8)의 내부에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤(10)과, 실린더(8)의 단부에 복개 고정되는 실린더 헤드(11)와, 상기 실린더(8)와 실린더 헤드(11)의 사이에 개재되어 냉매를 실린더(8) 내부로 흡입함과 아울러 냉매를 토출시키는 밸브장치(12)등을 포함하고 있다.

또한, 상기 실린더 헤드(11)의 상부에는 소정의 형상을 갖는 머플러(13)가 스테이터(3)와 밀착되는 형태로 세워져 고정되며, 그 머플러(13)에는 하부 하우징(2)을 관통하여 설치된 흡입관(14)이 연결 고정되어 있다.

이와 같은 일반적인 밀폐형 압축기는 흡입관(14)을 통하여 흡입된 냉매가 머플러(13)를 지나 실린더 헤드(11) 및 밸브장치(12)를 통과한 후 실린더(8)의 내부로 유입되는 흡입 과정과, 크랭크 샤프트(6)의 회전에 따른 피스톤(10)의 직선왕복운동에 의하여 흡입 냉매가 압축되는 압축 과정과, 실린더(8)의 내부에서 압축된 냉매가 다시 밸브장치(12) 및 실린더 헤드(11)를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 토출 과정을 반복하도록 되어 있다.

이 밀폐형 압축기에서 피스톤(10)을 직선왕복운동하도록 하는 크랭크 샤프트(6)에 회전력을 발생시키는 로터(4)는 전기자 권선이 권취되어 있는 스테이터(3)에 의해 감싸여져 있다.

이 로터(4)의 하단면은 로터(4)의 드러스트 하중을 지지 및 로터(4)에 크랭크 샤프트(6)가 끼워진 상태로 회전가능하도록 여유 직경을 갖는 베어링(30)이 설치되어 있으며, 접촉면인 베어링(30)의 상단면과 로터(4)의 하단면 사이에는 크랭크 샤프트(6)가 끼워지는 직경을 갖는 링형 드러스트 와셔(20)가 개재되어 있는 바, 베어링(30)의 상단면, 로터(4)의 하단면은 각각 이 링형 드러스트 와셔(20)와 면접촉하게 된다.

또한, 이 드러스트 와셔(20)와 직접 접촉되는 베어링(30)의 상단면에는 베어링(30)의 내벽과 크랭크 샤프트(6) 사이를 윤활 및 피스톤(10)을 윤활시키기 위한 오일공급장치에서 공급된 냉동 오일(40)이 회수되도록 냉동 오일 회수홈(미도시)이 형성되어 있다.

그러나, 종래 베어링(30)의 상단면과 로터(4)의 하단면 사이에 개재되어 로터(4)의 드러스트 하중을 지지함과 동시에 로터(4)와 베어링(30)의 마찰을 저감시키는 드러스트 와셔(20)가 상호 면접촉됨으로써 마찰과 함께 마찰열이 발생하고, 마찰에 따른 소비 전력의 증대, 마찰에 의한 마모 등이 발생하는 등 다수의 문제점을 유발하고 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 로터와 베어링이 상호 접촉되는 부분에 최소의 마찰력이 작용하도록 그 형상을 개선하여 소비전력의 저감 및 마찰에 의한 마모가 최소화되도록 하는 압축기의 마찰저감 구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기를 전체적으로 도시한 단면도.

도 2 본 고안에 의한 전동기구부를 도시한 분해 사시도.

도 3은 도 2의 드러스트 와셔를 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 A-A' 단면도.

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 압축기의 마찰저감 구조는 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와, 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 로터에 설치된 크랭크 샤프트와 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성된 베이스 블록과, 로터의 하중을 지지하기 위해 크랭크 샤프트에 삽입되어 결합된 베어링과, 로터 및 베어링의 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서, 드러스트 와셔의 양면에는 소정 면적을 갖는 마찰저감용 요홈이 형성되어 있어 로터와 베어링과의 접촉 면적을 최소로 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 요홈은 교호로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안 압축기의 마찰저감 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 압축기중 본 고안의 핵심 부분인 로터, 드러스트 와셔, 크랭크 샤프트, 베어링의 결합 관계를 도시한 사시도이고, 도 3은 드러스트 와셔만을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 A-A' 단면도이다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 각각의 구성 요소들을 보다 상세하게 설명하기로 하며, 본 고안중 종래와 동일한 부분에 대해서는 그 중복된 설명을 생략하기로 하며 본 고안에 의한 신규한 부분을 상세하게 설명하기로 한다.

본 고안에 의한 압축기의 로터(100)는 얇은 원형 강판(110)으로 강판(110)에는 다수개로 소정 형상을 갖는 영구자석(미도시)이 삽입되는 영구자석공(미도시)이 형성되어 있으며, 이 강판(110)의 중심에는 크랭크 샤프트(200)가 억지끼워맞춤되도록 크랭크 샤프트 결합공(미도시)이 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 강판(110)은 다수매가 겹쳐진 상태로 적층되고, 이 영구자석공에는 소정 자속밀도를 갖는 영구자석이 결합되며, 영구자석의 양단부로는 영구자석이 이탈되지 않도록 통상 영구자석 이탈 방지용 판부재(미도시)가 결합된 후, 판부재와 강판(110)은 고정용 볼트등에 의해 체결된다.

이 판부재의 양단중 어느 일측 단부에는 다시 로터(100)의 불안정한 회전을 방지하도록 소정 형상으로 다수매가 적층된 강판인 웨이트 밸런서(120)가 부착되며 타측 단부에는 고정된 소정 질량을 갖는 알루미늄 재질로 고정된 질량을 갖는 웨이트 밸런서(130)가 부착되어 로터(100)를 구성하고 있는 바, 이 로터(100)는 다시 전기자 권선이 권취되어 있는 스테이터(50)에 의해 감싸여 전자기적인 힘에 의해 회전하게 된다.

이와 같이 구성된 로터(100)의 크랭크 샤프트 결합공으로는 크랭크 샤프트(200)가 억지끼워맞춤등의 결합 방식에 의해 완전 고정된 상태로 결합되는 바, 로터(100)에 크랭크 샤프트(200)를 결합하기 이전에 먼저 크랭크 샤프트(200)에 베어링(150)을 끼워넣고 로터(100)와 베어링(150)의 사이에는 로터(100)와 베어링(150)의 마찰을 저감시키는 드러스트 와셔(300)를 개재한 상태로 크랭크 샤프트(200)의 일측단을 로터(100)에 고정시킨다.

이 로터(100)와 결합된 크랭크 샤프트(200)의 상단은 다시 상부 하우징(도 1의 도면번호 1)에 회전 가능하게 결합된다.

이 베어링(150)을 보다 상세히 설명하면, 베어링(150)은 크랭크 샤프트(200)의 직경보다 다소 큰 여유 내경을 갖는 원통 형상으로 원통의 하단부에는 다른 구성요소에 베어링(150)을 고정시키기 위한 플랜지(155)가 형성되어 있으며, 플랜지(155)에는 볼트 체결공(157)이 다수개 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 베어링(150)의 플랜지(155)는 다시 베이스 블록(250)에 결합된다.

이 베이스 블록(250)에는 플랜지(155)의 볼트 체결공(157)의 위치에 대응하는 볼트공(255)이 형성되어 있고, 베어링(150)의 내경 위치에 대응하여 크랭크 샤프트(200)가 끼워지도록 관통공(257)이 형성되어 있어야 한다.

이에 더하여, 베이스 블록(250)에는 크랭크 샤프트(200)의 편심축(205)에 끼워진 피스톤 로드(405)와 결합되어 크랭크 샤프트(200)의 회전 운동을 직선운동으로 전환시키는 피스톤(400)이 직선왕복운동되도록 그 움직임을 구속하는 실린더(259)도 일체로 형성되어 있다.

이 실린더(259)의 실린더 헤드(253) 부분에는 흡입된 냉매를 피스톤(400)에 의해 압축하여 압축된 냉매를 토출하는 밸브 장치(미도시) 및 머플러가 형성되어 있으며, 로터(100)의 하부면과 베어링(150)의 상부면의 사이에는 로터(100)와 베어링(150)의 마찰을 감소 및 로터(100)의 드러스트 하중을 받는 앞서 간략하게 언급한 드러스트 와셔(300)가 형성되는 바, 이 드러스트 와셔(300)의 보다 상세한 구성을 첨부된 사시도 및 단면도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

드러스트 와셔(300)는 얇은 강판 형상으로 그 외경은 베어링(150)의 상단 외주면의 직경보다 크지 않고, 내경은 베어링(150)의 상단부에 안착될 정도면 충분하다. 즉, 드러스트 와셔(300)는 링 형상으로 링의 폭은 베어링(150)의 외경에서 내경을 뺀 치수의 절반 정도이면 충분한 것이다.

이와 같은 드러스트 와셔(300)의 양쪽 표면(a)(b)중 양측 표면에는 프레스등의 방법에 의하여 드러스트 와셔(300)의 표면중 일부분에 홈부(305)가 형성되는 바, 이 홈부(305)는 다수개가 일정 간격으로 원형배열 되도록 할 수 있으며, 홈부(305)의 면적과 개수가 각기 상이하게 형성하는 것 또한 무방하며, 드러스트 와셔(300)의 양측 표면에 형성된 홈부(305)는 상호 교대로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스테이터(50) 및 로터(100)에 전원이 인가되어 전자기적 힘에 의해 로터(100)가 회전하기 시작하면, 로터(100)에 억지끼워맞춤되어 있는 크랭크 샤프트(200) 또한 로터(100)와 동일하게 회전하기 시작한다.

이때, 고속으로 회전하는 로터(100)와 고정되어 있는 베어링(150) 사이에 개재되어 있는 드러스트 와셔(300) 또한 로터(100)의 드러스트 하중을 받으면서 회전하게 된다.

이때, 프레스 가공등에 의해 오목한 홈부(305)에 의하여 드러스트 와셔(300)와 로터(100), 베어링(150)의 마찰 접촉 면적은 홈부(305)만큼 감소된 상태가 되고, 이에 따라서, 드러스트 와셔(300)와 로터(100) 및 베어링(150)은 감소된 마찰력을 회전하게 되어 이로 인해 소비되는 전력 또한 낮아지게 된다.

물론, 로터(100), 베어링(150)의 사이에 개재된 베어링(150)에는 윤활 역할을 하는 냉동 오일이 오일 공급장치에 의해 공급되어 더욱 마찰력은 저감된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 냉매를 압축하는 피스톤이 직선왕복 운동하도록 회전운동하는 크랭크 샤프트에 회전력을 발생시키는 로터의 드러스트 하중을 지지하는 베어링과, 이 베어링과 로터 사이에 개재되어 두 부재의 마찰력을 저감시키는 드러스트 와셔가 개재되어 마찰력을 크게 저감시킴으로써 압축기의 소비 전력을 감소시켜 이에 따라 압축기 효율을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와; 상기 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 상기 로터에 설치된 크랭크 샤프트와 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성된 베이스 블록과; 상기 로터의 하중을 지지하기 위해 상기 크랭크 샤프트에 삽입되어 결합된 베어링과; 상기 로터 및 상기 베어링의 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서;

   상기 드러스트 와셔의 양면에는 소정 면적을 갖는 마찰저감용 요홈이 형성되어 있어 상기 로터와 상기 베어링과의 접촉 면적을 최소로 하는 것을 특징으로 하는 압축기의 마찰 저감 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 요홈은 교호로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 마찰저감 구조.