KR19990062863A

KR19990062863A - 회전식 압축기에서의 모터 베어링 윤활

Info

Publication number: KR19990062863A
Application number: KR1019980053430A
Authority: KR
Inventors: 폴 제이 부쉬넬
Original assignee: 윌리엄 더블유. 하벨트; 캐리어 코포레이션
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 1999-07-26
Also published as: CN1138072C; EP0921317A1; JPH11247785A; US6024548A; KR100301235B1; JP3086801B2; CN1219650A; BR9805208A

Abstract

오일 홈(40-1)은 고압 회전식 압축기의 상부 베어링 랜드(28-1)의 축 저널(40-5) 내에 형성되고 이 홈이 축 저널의 높은 부하 영역 내에 위치되지 않도록 편심체(40-2)에 대해 위치된다.

Description

회전식 압축기에서의 모터 베어링 윤활

수직 고압(high side) 구름 피스톤 또는 활주 베인 압축기에 있어서, 축은 상부 또는 모터 단부 베어링에서 지지된다. 베어링 내에서, 축은 환대부(annulus)에 의해 분리된 2개의 저널을 갖는다. 통상적으로, 모터 단부 베어링에는 베어링 전체 길이에 걸쳐 이어지는 내부 오일 홈이 형성되어 있다. 고장 전의 최대 속도를 결정하기 위해 종래의 오일 홈을 갖는 압축기를 운전시키면 상부 베어링 랜드(land)의 고장으로 인해 고장이 초래되었다. 이러한 고장은 상부 베어링 랜드의 점 부하(point load)가 모터 베어링 상의 내부 오일 홈을 통과함에 따라 완전한 축 회전 위로 연속적인 부하를 향하게 해서 유막 압력의 붕괴를 야기시키는 로터 균형추로부터의 동적 부하에 기인한 것이었다.

본 발명의 목적은 고속 압축기가 고속에서 우위를 차지하는 동적 부하로 인한 상부 베어링 랜드를 손상시키지 않고 고속으로 작동할 수 있게 해주는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 저널의 완전 회전을 통해서 모터 베어링의 상부 랜드의 압력을 유지하는데 있다.

도1은 본 발명을 채택한 수직 고압 구름 피스톤 압축기의 부분 단면도.

도2는 도1의 일부분의 부분 단면도.

도3은 편심체의 윤활 구조체를 통한 단면도.

도4는 도2의 선4-4를 따라 취한 단면도.

도5는 도2의 선5-5를 따라 취한 단면도.

도6은 도2의 선6-6을 따라 취한 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 압축기

12 : 셸

20 : 실린더

20-1 보어

22 : 보어

24 : 제1 베어링

28 : 제2 베어링

28-1 : 보어

28-2 : 축방향 연장 홈

34 : 오일 픽업 튜브

40 : 축

40-2 : 편심체

40-3 : 제1 저널

40-5 : 제2 저널

40-6 : 축방향 보어

40-7, 40-8, 40-9 : 오일 분배 홈

40-10 축방향 연장 홈

42 : 스테이터

44 : 로터

이후에 명료하게 될 상기 목적 및 기타 목적이 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명은 하부 랜드의 내부 오일 홈을 오일 환대부를 거쳐 베어링의 상부 랜드와 대면한 축 저널에 있는 외부 홈에 연결함으로써 축 저널의 완전 회전을 통해서 모터 베어링 상부 랜드의 유막 압력을 유지한다.

기본적으로, 오일 홈은 상부 베어링 랜드와 대면하는 축 저널에 형성되며, 회전 방향으로 편심체의 최대 반경 크기의 90° 내지 270° 전방에 위치된다.

도1과 도3에서, 도면 부호 10은 일반적으로 수직 고압 구름 피스톤 압축기를 나타낸다. 도면 부호 12는 일반적으로 셸 또는 케이싱을 나타낸다. 흡입 튜브(16)가 셸(12)에 밀봉되어, 흡입 축압기(14)[이 축압기는 (도시하지 않은) 증발기에 연결됨]와 흡입실(S) 사이에 유체 연통을 제공한다. 흡입실(S)은 실린더(20) 내의 보어(20-1), 피스톤(22), 펌프 단부 베어링(24), 및 모터 단부 베어링(28)에 의해 한정된다.

편심 축(40)이 펌프 단부 베어링(24)의 보어(24-1) 내에 지지 수납되는 부분(40-1)과, 피스톤(22)의 보어(22-1) 내에 수납되는 편심체(40-2)를 포함한다. 도2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 편심 축(40)은 하부 저널(40-3), 축(40)의 만입 영역에 의해 한정된 오일 환대부(40-4), 및 모터 단부 베어링(28)의 보어(28-1) 내에지지 수납되는 상부 저널(40-5)을 더 포함한다. 오일 픽업 튜브(34)가 원심 펌프로서의 기능을 하며, 부분(40-1)에 있는 보어로부터 썸프(sump, 36) 내로 연장된다. 스테이터(42)가 수축 끼워맞춤, 용접 또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해 셸(12)에 고정된다. 로터(44)가 수축 끼워 맞춤 등에 축(40)에 적절하게 고정되고, 스테이터(42)의 보어(42-1) 내에 위치되어 그와 상호 작용함으로써 전기 모터를 한정한다. 균형추(44-1, 44-2)가 로터(44)에 고정되어 동적 균형을 제공한다.

작동 시에, 로터(44)와 편심축(40)은 유니트로서 회전하며, 편심체(40-2)는 피스톤(22)의 운동을 야기시킨다. 썸프(36)로부터의 오일은 원심 펌프로서의 역할을 하는 오일 픽업 튜브(34)를 통해 흡인되어, 보어(40-6) 내로 흐른다. 펌핑 작용은 축(40)의 회전 속도에 따라 좌우된다. 보어(40-6)로 송출되는 오일은 일련의 방사상 연장 통로, 즉 부분(40-1)에 있는 통로(40-7), 편심체(40-2)에 있는 통로(40-8), 및 저널(40-3)에 있는 통로(40-9) 내로 흘러서 베어링(24), 피스톤(22), 및 베어링(28)을 각각 윤활시킬 수 있다.

지금까지 설명된 구조 및 작동은 일반적으로 종래의 것이며, 원심 펌프 구조에 의해 통로(40-7, 40-8, 40-9)로 송출된 오일은 합류하려는 경향이 있고, 이 오일의 적어도 일부분은 상방으로 흐르려는 경향이 있다. 본 발명은 보어(28-1)의 벽에 축방향 연장 오일 홈(28-2)을 제공한다. 홈(28-2)은 저널(40-3)의 전 길이와 환대부(40-4)의 축방향 범위의 일부분을 합한 길이에 걸쳐 연장되지만, 저널(40-5)과 같은 길이에 걸쳐 연장되지 않는다는 점에서 종래의 홈보다 더 짧다. 본 발명은 축(40-5)에 오일 홈(40-10)을 부가한다. 오일 홈(40-10)은 오일 환대부(40-4)로부터 저널(40-5)의 전 길이에 걸쳐 그리고 베어링(28)의 단부를 지나 연장된다.

피스톤(22), 보어(20-1), 및 스프링(31)에 의해 편의되어 피스톤(22)과 접촉 상태로 되는 베인(30)의 상호 작용은 포획 용적의 가스를 압축시키며, 이러한 압축은 피스톤(22)을 통해 편심체(40-2)로 그리고 이에 의해 축(40)으로 가스 부하를 제공한다. 가스 부하는 압축 과정이 계속됨에 따라 강도가 증대해서 그 회전 위치로 진행한다. 가스 부하는 가스 부하의 방향과는 반대 방향인 휨 방향을 갖고 저널(40-5)과 대면하는 베어링의 상부 랜드에서 최대 효과를 가지면서 축(40)을 경사지게 하는 경향이 있다. 이러한 부하는 압축 싸이클과 주기를 이루지만, 속도에 따라 일정한 부하를 제공하는 균형추(44-1, 44-2)에 의해 균형이 잡힌다. 균형추들이 180° 오프셋되어 있기 때문에 선단부 균형추(44-2)는 베어링(28)의 상부 랜드가 완전히 궤도 운동하는 부하를 나타내도록 축(40)을 견인하고 휘게 한다.

통로(40-8)로 공급되는 오일은 축방향 홈(40-11) 내로 유입되며, 적어도 일부분은 편심체(40-2) 위의 피스톤(22)에 위치된 환형 리세스(22-2) 내로 상방으로 흐른다. 통로(40-9)로 공급되는 오일은 환형 리세스(22-2) 및 오일 홈(28-2) 양자와 유체 연통 상태에 있는 환형 리세스(40-12) 내로 흐른다. 이에 따라, 통로(40-8)로부터의 유동은 홈(40-11), 환형 리세스(22-2)를 통해 환형 리세스(40-12) 내로 흐르며, 이 환형 리세스에서 오일은 통로(40-9)로 공급된 오일과 합류된다. 오일을 공급하는 원심 펌핑 효과로 인한 가압 하의 오일은 홈(28-2) 내로 유입해서 각각의 회전 중 오일이 홈(28-2)을 지나감에 따라 저널(40-3)의 표면을 윤활한다. 홈(28-2)를 통과하는 오일은 오일 환대부(40-4) 내로 유입된다. 오일은 오일 환대부(40-4)로부터 축(40)에 있는 홈(40-10) 내로 유입해서 저널(40-5)에 윤활을 제공한다. 로터(44)의 동적 부하는 축(40)을 선단부 균형추(44-2)를 향해 방사상으로 견인한다. 그러나, 피스톤(22)을 구동시키는 편심체(40-2)가 홈(40-10)에 대해 고정되어 피스톤(22)을 구동하는 편심체(40-2)의 지배를 받는 압축 과정 부하가 홈(40-10)의 위치에 대해 조정될 수 있게 되어 있다. 홈(40-10)을 회전 방향으로 편심체(40-2)의 최대 반경 크기의 90° 내지 270° 전방에 위치시킴으로써 베어링(28)의 상부 랜드의 윤활 불량이 회피된다. 바람직한 실시예에 있어서, 홈(40-10)은 편심체(40-2)의 최대 반경 크기의 180° 전방에 있다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 고속 압축기가 고속에서 우위를 차지하는 동적 부하로 인한 상부 베어링 랜드를 손상시키지 않고 고속으로 작동할 수 있게 해주는 효과가 있다.

Claims

제1 단부와 제2 단부를 갖는 셸(12)과,

실린더와 상호 작용하는 피스톤(22)을 포함하는 펌프 구조물을 수용하는 보어(20-1)를 구비하고 상기 제1 단부 근방에서 상기 셸 내에 고정 위치되고 상기 제1 단부와 더불어 챔버를 한정하는 실린더(20)와,

상기 보어의 하부에 배치되고 상기 실린더에 고정되며 상기 제1 단부 쪽으로 연장된 제1 베어링(24)과,

보어(28-1)를 구비하고 상기 실린더에 고정되며 상기 실린더 내의 상기 보어 위에 배치되며 상기 제2 단부 쪽으로 연장된 제2 베어링(28)과,

로터(44)와 스테이터(42)를 포함하는 모터와, 상기 제1 및 제2 베어링에 의해 지지되고 상기 피스톤에 작동 연결된 편심체(40-2)를 포함하는 축(40)을 구비하고,

상기 축은 상기 제2 베어링의 상기 보어 내에 위치되어 그에 의해 지지되는 저널과 더불어 오일 환대부를 한정하는 오목 영역(40-4)에 의해 이격된 제1 저널(40-3)과 제2 저널(40-5)를 구비한 고압 회전식 압축기(10)에서,

상기 축 내의 축방향 보어(40-6), 상기 썸프로부터 상기 축방향 보어로 연장된 오일 픽업 튜브(34), 및 상기 축 상의 축방향 이격 위치에서 오일을 송출하기 위해 상기 축방향 보어에 유체 연결된 복수개의 오일 분배 통로(40-7, 40-8, 40-9)를 포함하는 윤활 제공 수단에 있어서,

상기 실린더에 더 근접하게 위치된 상기 저널 중 상기 제1 저널과 동일한 길이에 걸쳐서 그리고 상기 오일 환대부의 일부에 걸쳐서 연장된 상기 제2 베어링의 상기 보어 내의 축방향 연장 홈(28-2)과, 상기 오일 환대부로부터 상기 제2 저널의 전체 길이에 걸쳐 그리고 상기 제2 베어링을 지나 연장된 상기 축 내의 축방향 연장 홈(40-10)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 오일 분배 통로는 상기 썸프로부터의 가압 오일을 상기 제2 베어링의 상기 보어 내의 상기 축방향 연장 홈에 제공하도록 된 것을 특징으로 하는 윤활 제공 수단.
제1항에 있어서, 상기 편심체는 상기 축에 대해 최대 반경 위치를 갖고, 상기 축 내의 상기 축방향 연장 홈은 상기 최대 반경 위치에 대해 상기 축의 회전 방향으로 90° 내지 270°만큼 원주 방향 변위된 것을 특징으로 하는 윤활 제공 수단.