KR19990066835A - 향상된 유동 압축기 배출 포트 진입구_ - Google Patents

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Abstract

노치(28-3)가 배출 포트의 영역에 있는 회전식 압축기의 모터 단부 베어링에 마련된다. 노치는 스치고 지나가는 방식으로 배출 밸브에 충돌하고 밸브 및 밸브 스톱으로부터와 배출 포트를 통한 난류 유동으로부터의 소음을 감소시키도록 유동 경로를 원활하게 하고 유동을 안내함으로써 유동을 향상시킨다. 노치는 배출 밸브의 축선을 따라 그리고 밸브가 선회 밸브 포트측에 위치된다.

Description

향상된 유동 압축기 배출 포트 진입구
고정식 베인 또는 구름 피스톤 회전식 압축기에 있어서, 배출 포트는 모터 단부 베어링에 있다. 배출 포트는 대략 그 절반부가 피스톤 보어 위에 중첩되고 나머지가 실린더 위에 중첩되게 위치된다. 배출 포트에 의해 중첩되는 실린더의 일부는 만입되어 실린더 보어로부터 배출 포트로의 유동 경로를 제공한다. 이에 따라, 배출 포트는 피스톤 보어 및 리세스와 대면한다. 원활한 유동 경로를 제공하기 위해서, 배출 포트로의 진입구는 통상적으로 모떼기된다.
배출 포트는 전체 압축 및 배출 사이클 중에 압축실에 노출된다. 그러나, 압축 사이클 중의 용적의 감소와 관련된 유동이 아닌 유동은 압축실 내의 압력이 배출 밸브 상에 작용해서 이 배출 밸브를 폐쇄된 채로 유지하려는 편의력 또는 시스템 압력에 대항해서 배출 밸브를 개방시킬 만큼 충분할 때까지는 발생하지 않는다. 통상적으로, 배출 밸브의 개방 시에는 압축실과 배출 포트 사이에 상당한 정합(registration)이 수반된다.
구름 피스톤 회전식 압축기의 압축실과 배출 포트 사이에 상당한 정합이 있을지라도 유선형 포트에 기하학적 형상을 제공하게 되면 밸브 포트를 통과하는 가스 펄스에서 발생되는 와류 에너지에 영향을 미치게 됨이 판명되었다. 상기 에너지는 그 공진 주파수에서 밸브 스톱(stop)을 여기시킨다는 사실은 명백하다. 노치가 배출 포트로의 진입구에 있는 모터 단부 베어링에 마련된다. 노치는 배출 밸브 중심선의 방향과 정렬되고 배출 밸브의 선회 단부에 대응하는 배출 포트측에 위치된다. 이에 따라, 압축실로부터 배출 포트로의 유동에 대해 원활한 천이를 제공한다. 부가적으로, 노치는 유동을 밸브의 자유 단부 쪽으로 향하게 하는 경향이 있으며, 이에 의해 보다 적은 우회 경로를 제공한다. 노치는 국부적으로 형성되기 때문에 불필요하게 틈새 용적을 부가하지는 않는다.
본 발명의 목적은 배출 밸브의 횡단 압력 강하를 감소시키는 데 있다.
본 발명의 부가적인 목적은 밸브 포트를 통한 가스 파동과 관련된 유동 소음을 감소시키는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 부가적인 틈새 용적을 최소화하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배출 유동에 대한 원활한 천이를 제공하는 데 있다.
도1은 흡입 구조물을 통해 취한 구름 피스톤 압축기의 수직 단면도.
도2는 도1의 선 2-2를 따라 취한 단면도.
도3은 본 발명의 요지인 배출 구조물을 통해 취한 도1의 도면에 대응하는 부분 수직 단면도.
도4는 모터 베어링의 펌프 단부도.
도4a는 도4의 일부분의 확대도.
도5는 축, 피스톤, 베인이 부가된 도4의 도면에 대응하는 도면.
도6은 도4의 선 6-6을 따라 취한 단면도.
도7은 제1 변형 실시예를 도시한 도6의 도면에 대응하는 단면도.
도8은 제2 변형 실시예를 도시한 도6의 도면에 대응하는 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 압축기
12 : 셸
14 : 축압기
24 : 펌프 단부 베어링
28 : 모터 단부 베어링
28-2 : 배출 포트
28-3A, 128-3A : 노치
38, 138 : 배출 밸브
39 : 밸브 스톱
이후에 명료하게 될 상기 목적 및 기타 목적이 본 발명에 의해 달성된다.
기본적으로, 노치는 유동이 유선형으로 배출 포트를 통해 배출 밸브의 자유 단부 쪽으로 향해지도록 배출 포트로의 진입구에 있는 모터 단부 베어링의 일부에 마련된다.
도1 내지 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(14)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), 피스톤(22)의 보어(22-1) 내에 수납되는 편심체(40-2), 및 모터 단부 베어링(28)의 보어(28-1) 내에 지지 수납되는 부분(40-3)을 포함한다. 오일 픽업 튜브(34)가 부분(40-1)에 있는 보어로부터 썸프(sump, 36) 내로 연장된다. 스테이터(42)가 수축 끼워 맞춤, 용접 또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해 셸(12)에 고정된다. 로터(44)가 수축 끼워 맞춤 등에 의해 축(40)에 적절하게 고정되고, 스테이터(42)의 보어(42-1) 내에 위치되어 그와 상호 작용함으로써 전기 모터를 한정한다. 베인(30)이 스프링(31)에 의해 편의되어 피스톤(22)과 접촉 상태로 된다.
도3을 참조하면, 배출 포트(28-2)가 펌프 단부 베어링(28)에 형성되고 보어(20-1) 위에 부분적으로 중첩되며, 도2에 가장 잘 도시되고 압축실(C)로부터 배출 포트(28-2)로의 유동 경로를 제공하는 배출 리세스(20-3) 위에 부분적으로 중첩된다. 배출 포트(28-2)는 종래에서처럼 배출 밸브(38)와 이격 밸브 스톱(39)에 의해 연속해서 중첩된다. 지금까지 설명한 압축기(10)는 대체로 통상적인 것이다. 본 발명은 도3 내지 도6에 가장 잘 도시된 노치(28-3A)를 부가한다. 도3에서, 노치(28-3A)는 밸브(28)의 고정 단부를 향해 밸브(28)의 축 방향으로 보았을 때의 모습이다. 노치(28-3A)는 도4A에 가장 잘 도시된 바와 같이 모떼기부(28-3)의 보다 넓게 만입된 부분이며, 배출 포트(28-2) 또는 바람직하게는 배출 포트 모떼기부(28-3)와 교차하는 돌출 형상을 갖는다. 노치(28-3A)는 배출 밸브(38)의 축과 대칭적이다. 노치(28-3A)는 원주 방향 크기가 10° 내지 180°일 수 있지만, 90°이하가 바람직하며, 보어(20-1) 또는 보다 상세하게는 압축실(C) 위에 중첩하는 배출 포트(28-2)의 일부에 대해 부분적으로 일치한다. 도5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피스톤(22)과 베인(30)이 도2의 위치로부터 사이클이 180°되는 위치에 있고, 배출 사이클이 종료되고 흡입 사이클이 종료 중인 경우에, 노치(28-3A)는 대부분이 실린더(20) 위에 중첩되지만, 그 제한된 원주 방향 크기 때문에 틈새 용적을 크게 부가하지 않는다. 그러나, 노치(28-3A)가 압축실(C)로부터 배출 포트(28-2)로의 유동의 적어도 일부분이 90° 연부에 걸쳐서 있는 위치에 위치되면 손실이 수반된다. 도6에 가장 도시된 바와 같이, 밸브(38)는 개방 시에 굽혀지며, 밸브 시트(28-4)로부터 최대 거리를 갖게 되고, 이에 따라 노치(28-3A)와 대향한 배출 포트(28-2)측에서 유동 저항이 최소로 된다. 이에 따라, 노치(28-3A)를 통과하는 유동은 이 유동이 포트(28-2)를 대각선으로 가로질러서 밸브(38)를 스치듯이 지나가는 충돌만을 하고 밸브(38)의 선단을 지나가는 경향이 있도록 제한된 정도로 우회되는 경향이 있다. 이것은 밸브(38)에 직접 충돌해서 부분적으로 밸브(38)의 측면 쪽으로 향해지고 그후 유동 방향의 90° 전환을 필요로 하는 포트(28-2)를 직접 통과하는 유동과는 대조된다.
작동 시에, 로터(44)와 편심축(40)은 유니트로서 회전하며, 편심체(40-2)는 피스톤(22)의 운동을 야기시킨다. 썸프(36)로부터의 오일은 오일 픽업 튜브(34)를 통해 원심 펌프로서의 역할을 하는 보어(40-4) 내로 흡인된다. 펌핑 작용은 축(40)의 회전 속도에 따라 좌우된다. 보어(40-4)로 송출되는 오일은 부분(40-1), 편심체(40-2), 및 부분(40-3)에 있는 일련의 방사상 연장 통로 내로 유입해서 베어링(24), 피스톤(22), 및 베어링(28)을 각각 윤활시킬 수 있다. 피스톤(22)은 가스가 흡입 튜브(16)와 통로(20-2)를 통해 흡입실(S)로 흡인되게 종래의 방식으로 베인(30)과 상호 작용한다. 흡입실(S) 내의 가스는 압축실(C)로부터 노치(28-3A)와 리세스(20-3)에 의해 한정된 유동 경로를 경유해서 배출 포트(28-2) 내로 포획, 압축 및 배출된다. 고압 가스는 밸브(38)를 탈좌(unseating)시키고 소음기(32)의 내부로 흐른다. 압축된 가스는 소음기(32)를 통해 셸(12)의 내부로 흐르며, 회전 중인 로터(44)와 스테이터(42) 사이의 환형 간극을 경유해서 배출 라인(60)을 통해 (도시하지 않은) 냉동 회로의 응축기(70)로 흐른다.
압축 과정의 완료 시에, 피스톤(22)의 운동 방향은 리세스(20-3)의 영역에 있는 보어(20-1)에 대해 접선을 이루거나 또는 통상적으로 도5에 도시된 바와 같이 된다. 틈새 용적은 리세스(20-3)의 용적, 배출 포트(28-2)의 용적, 모떼기부(28-3)의 용적, 및 노치(28-3A)를 형성하기 위해 제거되는 용적이 된다. 이에 따라, 틈새 용적의 증가는 노치(28-3A)의 원주 방향 크기의 감소로 인해 최소화된다.
이제 도7을 참조하면, 변형된 배출 포트(128-2)가 개시되어 있다. 포트(128-2)는 노치(128-3A)로부터 포트(128-2)를 가로질러 위치된 제2 유동 안내 표면(128-3B)이 부가된 점에서 포트(28-2)와는 상이하다. 노치(128-3A)와 안내 표면(128-3B)은 상호 작용해서 유선형 유동을 제공하고 이 유동을 밸브(138)의 축선을 따르는 방향으로 안내함으로써 이 유동이 밸브(138)를 스치듯이 지나가서 밸브(138)의 선단을 지나 흐르는 경향이 있게 한다.
이제 도8을 참조하면, 제2 변형된 배출 포트(228-2)가 개시되어 있다. 배출 포트(228-2)는 원형이지만 포트(228-2)를 통한 유동이 밸브(228)의 자유 단부 쪽으로 향해지도록 모터 단부 베어링(228)에서 소정 각도로 형성된다. 포트(228-2)의 각도는 포트(228-2)를 똑바로 보았을 때 입구 노치와 배출 노치를 효과적으로 형성한다.
본 발명을 수직 가변 속도 압축기의 관점에서 도시하고 설명하였지만 본 기술 분야에 숙련된 자에게는 다른 변형예도 가능할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 배출 밸브를 사용하는 수평 및 수직 압축기 양자에 응용 가능하다. 마찬가지로, 모터는 가변 속도 모터일 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범위에 의해서만 제한되어야 한다.
상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 배출 밸브의 횡단 압력 강하를 감소시키고, 밸브 포트를 통한 가스 파동과 관련된 유동 소음을 감소시키며, 또 부가적인 틈새 용적을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 배출실과 상기 배출실과 유체 연통하는 배출 포트(28-2)를 구비한 압축기(10)에서의 배출 포트에 있어서,
    상기 배출 포트는 제1 측면과 제2 측면을 갖는 부재(28) 내에 위치되고 상기 배출 포트는 제1 측면과 제2 측면 사이로 연장되며,
    밸브(38)가 제1 단부와 제2 단부를 구비하고 상기 제1 단부와 제2 단부는 축선을 한정하며, 상기 밸브는 상기 제1 단부가 상기 부재의 상기 제1 측면에 선회 가능하게 고정됨으로써 상기 제2 단부가 상기 배출 포트 위에 중첩되어 상기 배출 포트와 밸브 작용으로 상호 작용하고,
    상기 배출 포트로의 진입구가 상기 부재의 상기 제2 측면에 위치되고 상기 밸브의 상기 제1 단부를 향해 상기 축선 방향으로 연장된 노치(28-3A, 128-3A)를 포함함으로써, 상기 배출 포트 내로 들어가는 유동이 상기 밸브의 상기 제2 단부 쪽으로 향해지는 경향이 있는 것을 특징으로 하는 배출 포트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노치는 원주 방향 크기가 180° 이하인 것을 특징으로 하는 배출 포트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 노치는 곡선 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배출 포트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 노치와 대면하는 배출 포트의 일부분(128-3B)은 해방되고 상기 노치와 상호 작용해서 유동을 상기 배출 포트를 통해 상기 밸브의 상기 제2 단부 쪽으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 배출 포트.
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