KR20000033187A - 왕복압축기 - Google Patents

왕복압축기 Download PDF

Info

Publication number
KR20000033187A
KR20000033187A KR1019980049944A KR19980049944A KR20000033187A KR 20000033187 A KR20000033187 A KR 20000033187A KR 1019980049944 A KR1019980049944 A KR 1019980049944A KR 19980049944 A KR19980049944 A KR 19980049944A KR 20000033187 A KR20000033187 A KR 20000033187A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
guide groove
connector
inner rotor
balance weight
piston
Prior art date
Application number
KR1019980049944A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100302886B1 (ko
Inventor
이종진
Original Assignee
이종진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이종진 filed Critical 이종진
Priority to KR1019980049944A priority Critical patent/KR100302886B1/ko
Publication of KR20000033187A publication Critical patent/KR20000033187A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100302886B1 publication Critical patent/KR100302886B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0027—Pulsation and noise damping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/121—Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

본 발명은 피스톤의 왕복운동에 의하여 실린더 내의 유체를 압축시키고 역으로 이용하면 단기통 엔진에도 적용 가능한 왕복압축기에 관한 것으로서, 특히, 피스톤을 포함한 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력과 상기 피스톤 어셈블리를 왕복운동시키기 위한 회전기구의 회전운동에 의한 불균형력이 동시에 해결되어 압축기의 진동 및 소음이 최소화될 수 있도록 하는 왕복압축기에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 왕복압축기는, 원통형으로 형성됨과 동시에 그 외주면에 원주방향으로 사인곡선(Sine Curve) 형태의 제 1 가이드홈이 형성된 이너 로터(Inner Rotor)와, 상기 이너 로터의 외측에 설치되고 내주면에 상기 제 1 가이드홈보다 큰 주기를 갖고 진폭은 동일한 사인곡선 형태의 제 2 가이드홈이 형성된 아우터 로터(Outer Rotor)와, 상기 이너 로터와 아우터 로터가 동일한 각속도를 갖고 반대방향으로 회전되도록 상기 이너 로터 및 아우터 로터에 동력을 공급하는 회전동력 제공수단과, 상기 이너 로터와 아우터 로터 사이에 설치됨과 동시에 상기 이너 로터 및 아우터 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈 및 제 2 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 일단이 상기 이너 로터 및 아우터 로터에 결합되고 그 타단은 피스톤에 결합되어 상기 피스톤을 왕복운동시키는 커넥터와, 상기 이너 로터와 아우터 로터 사이에 상기 커넥터와 일정 간격 이격되도록 설치됨과 동시에 상기 이너 로터 및 아우터 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈 및 제 2 가이드홈에 의해 상기 커넥터와 반대방향으로 왕복운동되도록 상기 이너 로터 및 아우터 로터에 결합된 밸런스웨이트와, 상기 커넥터와 밸런스웨이트가 상기 제 1 가이드홈 및 제 2 가이드홈에 의해 서로 반대방향으로 왕복운동되도록 커넥터와 밸런스웨이트를 상기 이너 로터 및 아우터 로터에 결합시키는 결합수단을 포함하여 구성된다.

Description

왕복압축기
본 발명은 피스톤의 왕복운동에 의하여 실린더 내의 유체를 압축시키는 왕복압축기에 관한 것으로서, 특히 피스톤을 포함한 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력과 상기 피스톤 어셈블리를 왕복운동시키기 위한 회전기구의 회전운동에 의한 불균형력이 동시에 해결되고, 역으로 이용하면 단기통 엔진에도 적용 가능한 왕복압축기에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 왕복압축기의 작동원리가 도시된 개략도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 왕복압축기 중 크로스 헤드를 장착한 구조가 도시된 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 왕복압축기는 모터의 동력을 전달받은 크랭크 암(1)이 회전되면 상기 크랭크 암(1)의 회전에 따라 커넥팅 로드(3)가 회전되면서 왕복운동되어 피스톤(5)을 왕복운동시키고, 이러한 피스톤(5)의 왕복운동에 의해서 실린더(9) 내부의 유체가 압축 및 흡입되는 구조이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 왕복압축기의 구조는, 피스톤(5), 커넥팅 로드(3), 상기 피스톤(5)과 커넥팅 로드(3)를 연결하는 피스톤 핀(7)으로 구성된 피스톤 어셈블리의 왕복운동으로 인하여 축방향의 불균형력이 발생됨과 동시에, 상기 크랭크 암(1)과 커넥팅 로드(3)의 회전으로 인하여 반경방향의 불균형력이 발생되는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 크랭크 암(1)과 커넥팅 로드(3)의 회전에 의한 불균형력을 제거하기 위하여, 상기 크랭크 암(1) 및 커넥팅 로드(3)와 동일한 하중을 갖는 밸런스웨이트(도 2의 21)를 크랭크 암(1)의 끝단에 장착하였다.
이로써, 상기 크랭크 암(1)과 커넥팅 로드(3)의 회전운동에 의한 불평형 원심력은 상기한 밸런스웨이트(도 2의 21)를 통해 상쇄될 수 있지만, 상기 피스톤(5)과 커넥팅 로드(3)를 포함한 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 축방향의 불균형력은 그대로 남아 압축기에 진동을 발생시킨다.
상기한 피스톤 어셈블리에 의한 축방향의 불균형력을 제거하기 위하여 상기 밸런스웨이트(도 2의 21)에 과잉질량을 부과하는 방식을 채택하기도 하는데, 이러한 방식은 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력은 해결할 수 있지만 상기한 밸런스웨이트(도 2의 21)의 하중을 증가시켜 상기 크랭크 암(1)과 커넥팅 로드(3)의 회전에 의한 불균형력을 다시 유발시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 왕복압축기는 실린더(9) 내에 유입된 유체를 압축시키기 위해 피스톤(5)을 상승시키는 경우, 상기 피스톤(5)을 밀어 올리는 커넥팅 로드(3)가 일정 정도 경사져 있기 때문에 피스톤(5)이 실린더(9)의 내측벽에 불필요한 힘을 가하게 되어 실린더(9)의 내측벽과 피스톤(5)이 마모되고, 이로 인해 실린더(9) 내의 유체가 외부로 누출되는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 실린더(9) 및 피스톤(5)의 마모와 실린더(9) 내의 유체 누출을 해결하기 위하여, 상기 피스톤(5)이 정확한 직선운동을 할 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 크랭크 암(11)에 결합되어 경사지게 설치된 커넥팅 로드(13)와, 상기 커넥팅 로드(13)에 결합되어 상기 피스톤(15)을 직선운동시키는 피스톤 로드(14)와, 상기 피스톤 로드(14)가 직선운동되도록 상기 커넥팅 로드(13)와 피스톤 로드(14)의 결합 부분을 지지하는 크로스 헤드(23)를 장착한 구조를 채택하여 실린더(19)의 내측벽에 피스톤(15)의 힘이 직접 미치지 않도록 할 수도 있으나, 이와 같은 구조는 왕복압축기의 제조비용을 증대시키고 압축기의 진동 및 소음은 그대로 남아있게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 왕복압축기 구조에서 필연적으로 발생될 수밖에 없는 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력과 크랭크 암(11)과 커넥팅 로드(13)의 회전운동에 의한 불균형력을 동시에 모두 해결함은 물론, 피스톤(15)을 실린더(19) 내측벽을 따라 정확히 직선운동시켜 실린더 벽의 마모를 막아 압축유체의 역류 및 유출을 방지할 수 있는 새로운 구조의 왕복압축기를 개발할 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피스톤을 포함한 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력과 상기 피스톤 어셈블리를 왕복운동시키기 위한 회전기구의 회전운동에 의한 불균형력이 동시에 해결됨으로써 압축기의 진동 및 소음이 최소화될 수 있도록 하는 왕복압축기를 제공하는데 제 1 목적이 있다.
또한, 본 발명은 실린더 내의 유체를 압축시키기 위한 피스톤의 상승시 상기 피스톤이 실린더의 내측벽을 따라 정확히 직선운동됨으로써 상기 실린더의 내측벽에 피스톤의 과도한 힘이 가해지지 않게 되어 실린더와 피스톤의 마모가 방지됨과 동시에 실린더 내의 유체가 외부로 누출되는 것이 방지되도록 하는 왕복압축기를 제공하는데 제 2 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 왕복압축기의 작동원리가 도시된 개략도,
도 2는 종래 기술에 따른 왕복압축기 중 크로스 헤드를 장착한 구조가 도시된 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 왕복압축기의 구조가 도시된 조립 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 왕복압축기의 요부가 도시된 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 이너 로터와 아우터 로터에 형성되어 있는 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈의 형태가 도시된 도면,
도 6은 본 발명에 따른 이너 로터의 구조가 도시된 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 아우터 로터의 구조가 도시된 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 하우징의 구조가 도시된 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 핀가이드의 슬라이딩 상태가 도시된 도면이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
55 : 이너 로터 55a : 제 1 가이드홈
55b : 냉각핀 57 : 아우터 로터
57a : 제 2 가이드홈 57b : 냉각핀
59 : 커넥터 61a, 61b : 커넥터 연결핀
63a, 63b : 핀가이드 65 : 밸런스웨이트
67a, 67b : 밸런스웨이트 연결핀 69a, 69b : 핀가이드
71 : 피스톤 75 : 실린더
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 피스톤의 왕복운동에 의하여 실린더 내의 유체를 압축시키는 왕복압축기에 있어서, 원통형으로 형성됨과 동시에 그 외주면에 원주방향으로 사인곡선(Sine Curve) 형태의 제 1 가이드홈이 형성된 이너 로터(Inner Rotor)와, 상기 이너 로터가 회전되도록 상기 이너 로터에 동력을 공급하는 회전동력 제공수단과, 상기 이너 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 일단이 상기 이너 로터에 결합되고 그 타단은 상기 피스톤에 결합되어 피스톤을 왕복운동시키는 커넥터와, 상기 커넥터가 상기 제 1 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 커넥터를 상기 이너 로터에 결합시키는 결합수단을 포함하여 구성된 왕복압축기가 제공된다.
또한, 본 발명의 제 2 특징에 따르면, 상기 왕복압축기는 상기 이너 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈에 의해 상기 커넥터와 반대방향으로 왕복운동되도록 상기 이너 로터에 결합된 밸런스웨이트와, 상기 밸런스웨이트가 상기 제 1 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 밸런스웨이트를 상기 이너 로터에 결합시키는 결합수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 제 3 특징에 따르면, 상기 이너 로터의 외측에는 그 사이에 상기 커넥터와 밸런스웨이트가 위치되도록 내주면에 원주방향으로 상기 제 1 가이드홈보다 큰 주기를 갖고 진폭은 동일한 사인곡선 형태의 제 2 가이드홈이 형성된 아우터 로터(Outer Rotor)가 설치되고, 상기 아우터 로터는 상기 회전동력제공수단에 의하여 상기 이너 로터와는 반대방향으로 회전되도록 설치된다.
또한, 본 발명의 제 4 특징에 따르면, 상기 결합수단은 이너 로터와 아우터 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 상기 커넥터를 관통하여 그 양끝단이 상기 이너 로터와 아우터 로터의 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 각각 삽입 설치된 복수개의 커넥터 연결핀과, 상기 이너 로터와 아우터 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 의해 상기 커넥터 연결핀과는 반대방향으로 왕복운동되도록 상기 밸런스웨이트를 관통하여 그 양끝단이 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 각각 삽입 설치된 복수개의 밸런스웨이트 연결핀과, 상기 커넥터 연결핀 및 밸런스웨이트 연결핀이 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 면접촉되도록 커넥터 연결핀과 밸런스웨이트 연결핀의 양끝단에 각각 설치된 타원형의 핀가이드로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 피스톤과 커넥터를 포함한 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력은 밸런스웨이트에 의해서 상쇄되고 상기 피스톤을 왕복운동시키기 위한 회전기구의 회전운동에 의한 불균형력은 처음부터 발생되지 않으므로 진동 및 소음이 제거되어 압축기의 성능이 월등히 향상되는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 왕복압축기의 구조가 도시된 조립 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 왕복압축기의 요부가 도시된 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 이너 로터와 아우터로터에 형성되어 있는 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈의 형태가 도시된 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 이너 로터의 구조가 도시된 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 아우터 로터의 구조가 도시된 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 하우징의 구조가 도시된 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 핀가이드의 가이드홈에서의 슬라이딩 상태가 도시된 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 왕복압축기는 피스톤(71)의 왕복운동에 의하여 실린더(75) 내의 유체를 압축시키는 것으로서, 원통형으로 형성됨과 동시에 외주면에 원주방향으로 사인곡선 형태의 제 1 가이드홈(55a)이 형성된 이너 로터(55)와, 상기 이너 로터(55)의 외측에 설치되고 내주면에 상기 제 1 가이드홈(55a) 보다 큰 주기를 갖고 진폭은 동일한 사인곡선 형태의 제 2 가이드홈(57a)이 형성된 원통형의 아우터 로터(57)와, 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)가 동일한 각속도를 갖고 반대방향으로 회전되도록 상기 이너 로터(55) 및 아우터 로터(57)에 동력을 공급하는 회전동력 제공수단과, 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57) 사이에 설치됨과 동시에 상기 이너 로터(55) 및 아우터 로터(57)가 회전되면 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)에 의해 왕복운동되도록 일단이 상기 이너 로터(55) 및 아우터 로터(57)에 결합되고 그 타단은 피스톤(71)에 결합되어 피스톤(71)을 왕복운동시키는 원통형의 커넥터(59)와, 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57) 사이에 상기 커넥터(59)와 일정 간격 이격되도록 설치됨과 동시에 상기 이너 로터(55) 및 아우터 로터(57)가 회전되면 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)에 의해 상기 커넥터(59)와 반대방향으로 왕복운동되도록 상기 이너 로터(55) 및 아우터 로터(57)에 결합된 원통형의 밸런스웨이트(65)와, 상기 커넥터(59)와 밸런스웨이트(65)가 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)에 의해 서로 반대방향으로 왕복운동되도록 커넥터(59)와 밸런스웨이트(65)를 상기 이너 로터(55) 및 아우터로터(57)에 결합시키는 결합수단을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)에 형성된 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 이너 로터(55)의 반경을 R1, 아우터로터(57)의 반경을 R2, 상기 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)의 진폭을 A라고 했을 때 각각 2πR1/2와 2πR2/2의 주기를 갖는 사인곡선 형태가 되도록 형성되어 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)가 1주기 회전하는 동안 상기 커넥터(59)와 밸런스웨이트(65)가 1회 왕복운동할 수 있도록 되어 있다. 이때, 상기 커넥터(59)와 밸런스웨이트(65)의 행정거리는 2A이다.
또한, 상기 아우터 (OUTER) 로터(57)의 외측에는 압축기의 내부를 보호하기 위한 하우징(81)이 설치되고, 상기 하우징(81)과 아우터 (OUTER) 로터(57) 사이에는 2개의 스러스트 베어링(Thrust Bearing; 77, 79)이 설치되어 있다.
이때, 상기한 각각의 스러스트 베어링(77, 79)은 압축기의 압축 또는 흡입 동작시에 상기 이너 로터(55)와 아우터로터(57)에 가해지는 반력을 지지할 수 있도록 서로 대향 배치되며, 그 외륜은 각각 상기 하우징(81)의 내면에 형성된 베어링 안착구(도 8의 81a)에 고정되어 있다.
또한, 상기 동력전달수단은 헬리컬 베벨기어를 이용한 차동기어세트로서, 회전동력을 공급하는 모터(미도시)와, 상기 이너 로터(55)에 고정되어 모터의 동력을 이너 로터(55)에 전달하는 제 1 헬리컬 베벨기어(51)와, 상기 제 1 헬리컬 베벨기어(51)와 반대방향으로 회전되도록 설치되고 상기 아우터 로터(57)에 고정되어 모터의 동력을 아우터 로터(57)에 전달하는 제 2 헬리컬 베벨기어(54)와, 상기 제 1 헬리컬 베벨기어(51)와 제 2 헬리컬 베벨기어(54) 사이에 설치되어 제 1 헬리컬 베벨기어(51)의 회전력을 상기 제 2 헬리컬 베벨기어(54)로 전달하는 2개의 구동피니언(52, 53)으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 헬리컬 베벨기어(51)와 제 2 헬리컬 베벨기어(54)는 동일한 각속도로 회전되며, 상기 구동피니언(52, 53)은 상기 하우징(81)에 고정되어 있다. 이와 같이 동력전달을 위한 차동기어세트에 헬리컬 베벨기어를 사용하면 동력전달 과정에서 발생되는 소음이 감소되어 압축기의 전체 소음이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 상기 커넥터(59)는 커넥팅 로드(72), 커넥터 핀(73), 피스톤 핀(74)을 통해서 상기 피스톤(71)과 결합되어 있는 바, 상기 커넥팅 로드(72)는 피스톤(71)과 커넥터(59)를 서로 연결하고, 상기 피스톤 핀(74)은 피스톤(71)과 커넥팅 로드(72)의 일단을 결합시키며, 상기 커넥터 핀(73)은 커넥터(59)와 커넥팅 로드(72)의 타단을 결합시키도록 되어 있다. 이와 같이 서로 결합된 피스톤(71), 커넥터(59), 커넥팅 로드(72), 커넥터 핀(73), 피스톤 핀(74)을 피스톤 어셈블리라고 한다.
또한, 도면에 도시되어 있지 않은 다른 실시 예에 따르면, 상기 커넥터(59)에 원형의 덮개를 설치하고, 상기 덮개와 하우징(81) 사이에 피스톤 링을 설치함으로써 상기 커넥터(59)가 피스톤의 역할까지 중복하여 수행할 수 있도록 할 수도 있다. 이러한 형태는 실린더(75) 내부의 실링을 더욱 완벽하게 하여 압축기의 압축효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 피스톤(71) 대신 플런저(Plunger)를 설치할 수도 있는데, 이러한 형태는 실린더(75) 내부의 유체에 훨씬 더 높은 압축력을 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 밸런스웨이트(65)는 상기한 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력을 감소시킬 수 있도록 피스톤 어셈블리와 반대방향으로 왕복운동되며 상기 피스톤 어셈블리와 동일한 하중을 갖도록 형성되어 있다.
또한, 상기 커넥터(59) 및 밸런스웨이트(65)는 각각의 왕복운동과 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)의 회전운동이 서로 영향을 미치지 않도록 상기 이너 로터(55) 및 아우터 로터(57)와의 사이에 어느정도의 간격을 두고 설치되어 있다.
또한, 상기 결합수단은 이너 로터(55)와 아우터로터(57)가 회전되면 상기 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)에 의해 왕복운동되도록 상기 커넥터(59)를 관통하여 그 양끝단이 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)의 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)에 각각 삽입 설치된 2개의 커넥터 연결핀(61a, 61b)과, 상기 이너 로터(55)와 아우터로터(57)가 회전되면 상기 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)에 의해 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)과는 반대방향으로 왕복운동되도록 상기 밸런스웨이트(65)를 관통하여 그 양끝단이 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)의 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)에 각각 삽입 설치된 2개의 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)과, 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b) 및 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)이 상기 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)의 상사점과 하사점에서 면접촉되도록 커넥터 연결핀(61a, 61b) 및 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)의 양끝단에 각각 설치된 타원형의 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)로 구성된다.
여기서, 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)은 커넥터(59)에 형성된 관통홀(59')에 고정되고, 상기 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)은 밸런스웨이트(65)에 형성된 관통홀(65')에 고정되며, 상기 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)는 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)의 형태에 따라 회전 가능하도록 설치되어 있다.
또한, 상기 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)는 사인곡선을 최상점과 최하점 사이의 간격이 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)의 폭과 동일하게 되도록 겹쳤을 경우 형성되는 타원형의 형태로 형성되고, 그 두께는 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)의 깊이와 동일하며, 그 중앙에는 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b) 및 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)의 끝단이 삽입되는 홀이 형성되어 있다.
또한, 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)은 이너 로터(55)와 아우터 (OUTER) 로터(57)에 형성된 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)이 서로 교차하는 4개의 교차점에 각각 설치되는데, 상기한 교차점 중 상측에서 하측으로 진행되는 2개의 교차점에는 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)이 설치되고, 하측에서 상측으로 진행되는 나머지 2개의 교차점에는 상기 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)이 설치된다.
이때, 상기한 4개의 교차점들은 각각 90°의 간격을 사이에 두고 발생되며, 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)이 각각 설치되는 2개의 교차점들은 180°의 간격을 사이에 두고 있다.
또한, 상기 커넥터(59)와 밸런스웨이트(65)의 끝단은 각각 동일한 사인곡선 형태로 형성되어 일정 간격을 사이에 두고 맞물리는 형태로 설치되어 있다.
또한, 상기 이너 로터(55)의 내주면과 아우터 로터(57)의 외주면에는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 상기 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)의 슬라이딩에 의해서 발생되는 마찰열을 방출하기 위한 다수의 냉각핀(55b, 57b)이 형성되고, 상기 하우징(81)에는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 냉각핀(55b, 57b)의 냉각을 위한 환기구(81b)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 냉각핀(55b, 57b)은 이너 로터(55)의 내주면과 아우터 로터(57)의 외주면에 각각 수직이 되도록 축방향으로 길게 형성됨과 동시에 공기의 유동이 매끄럽게 되도록 유선형으로 형성된 블레이드(Blade) 형태이다.
상기와 같은 냉각핀(55b, 57b)은 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)에 직접 가공하여 형성시키거나, 냉각핀(55b, 57b)만을 따로 제작한 후 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)에 고정시켜도 된다. 이러한 방법 외에, 전도성이 좋은 금속으로 형성된 원통형의 블로우워(Blower)를 만들어 상기 이너 로터(55)의 내측에 끼워넣거나 외측에 덮을 수도 있다. 또한, 냉각핀(55b, 57b)을 형성하지 않고 일반 팬을 이용하는 방법을 사용할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 왕복압축기의 작동은 다음과 같다.
먼저, 모터의 동력에 의해 이너 로터(55)가 회전된다. 이와 동시에, 제 1 헬리컬 베벨기어(51)의 회전력을 2개의 구동피니언(52, 53)을 통해 전달받은 제 2 헬리컬 베벨기어(54)가 반대방향으로 회전되어 아우터로터(57)를 회전시킨다.
이때, 상기 제 2 헬리컬 베벨기어(54)는 제 1 헬리컬 베벨기어(51)와 동일한 각속도로 회전되므로 상기 이너 로터(55)와 아우터로터(57)는 동일한 회전속도를 갖고 서로 반대방향으로 회전된다.
상기와 같이 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)가 회전되면 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)에 형성된 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)에 각각 그 양끝단이 삽입된 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)이 각각 상기 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)에 의하여 축방향으로 왕복운동하게 된다. 이때, 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)은 서로 반대방향으로 왕복운동된다.
또한, 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b) 및 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)과 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a) 사이에는 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)의 왕복운동이 용이하게 이루어지도록 미세한 간격이 존재하는데, 이러한 미세한 간격은 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)의 운동방향이 바뀔 때 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)이 상기 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)에 충돌되는 원인이 되어 충돌음을 발생시킨다. 이때의 충돌음은 커넥터 연결핀(61a, 61b) 및 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)이 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)과 점접촉되기 때문에 소음 요인으로 작용되어 압축기의 치명적인 결점이 될 수도 있다.
따라서, 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)의 양끝단에 타원형의 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)를 회전 가능하도록 고정하여 상기 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)가 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)과 면접촉되도록 함으로써 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)의 왕복운동에 의한 충돌음을 대폭 감소시킴과 동시에 미끄럼 동작을 원활히 해준다.
이때, 상기한 각각의 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)는 커넥터 연결핀(61a, 61b)과 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)의 운동방향이 상측에서 하측으로 또는 하측에서 상측으로 바뀔 때, 도 9에 도시된 바와 같이 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)의 앞부분에서 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)의 측벽의 존재를 감지하게 되면 상기 핀가이드(63a, 63b; 69a, 69b)의 앞부분이 상기 제 1 가이드홈(55a) 및 제 2 가이드홈(57a)의 측벽을 따라 회전되어 상기한 측벽과 면접촉을 이루게 되고, 그 운동방향도 변환되게 된다.
상기와 같이 커넥터 연결핀(61a, 61b)이 각각의 핀가이드(63a, 63b)를 통해 상기 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)을 슬라이딩하면서 왕복운동되면 상기 커넥터 연결핀(61a, 61b)에 고정되어 있는 커넥터(59)가 왕복운동된다. 상기 커넥터(59)가 왕복운동되면 커넥터(59)에 커넥팅 로드(72), 커넥터 핀(73), 피스톤 핀(74)에 의하여 결합된 피스톤(71)이 상기 커넥터(59)와 함께 왕복운동되어 실린더(75) 내부의 유체를 압축 또는 흡입하게 된다.
이때, 상기 실린더(75)는 하우징(81)에 고정되어 있으며, 그 입구 측에는 상기 실린더(75) 내부로 유체를 유입시킨 후 상기 피스톤(71)에 의해 유체가 일정 압력에 도달되면 상기 실린더(75) 외부로 유체를 유출시키는 기능을 수행하는 밸브(76)가 장착되어 있다.
상기와 같이 커넥터(59)와 피스톤(71)을 포함한 피스톤 어셈블리가 왕복운동되는 동안, 상기 밸런스웨이트 연결핀(67a, 67b)에 고정되어 있는 밸런스웨이트(65)가 상기한 피스톤 어셈블리와는 반대방향으로 왕복운동되어 피스톤 어셈블리의 왕복운동으로 인한 축방향의 진동 및 충격을 상쇄시킨다. 이때, 상기 밸런스웨이트(65)는 상기 커넥터(59)와 동일한 방식으로 왕복운동된다.
상기한 바와 같이 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 축방향의 진동 및 충격은 상기 밸런스웨이트(65)에 의해서 상쇄되어 제거되고, 상기한 피스톤(71)을 회전시키기 위한 커넥터(59), 이너 로터(55), 아우터 (OUTER) 로터(57)들은 모두 중심축에 대해서 회전질량이 대칭적인 원통형으로 형성되어 있으므로 회전운동에 의한 불평형 원심력은 처음부터 발생되지 않게 된다.
상기와 같이 구성되고 작동되는 본 발명에 따른 왕복압축기에서는, 피스톤(71), 커넥팅 로드(72), 커넥터 핀(73), 피스톤 핀(74), 커넥터(59)로 구성된 피스톤 어셈블리의 왕복운동에 의한 불균형력은 밸런스웨이트(65)에 의해서 상쇄되어 제거되고, 상기 피스톤(71)을 왕복운동시키기 위한 회전기구인 이너 로터(55), 아우터 로터(57)들의 회전운동에 의한 불균형력은 회전기구의 질량이 회전축을 중심으로 대칭이기 때문에 처음부터 발생되지 않으므로 왕복압축기의 고질적인 문제인 피스톤(71)의 왕복운동에 따른 진동 및 소음이 최소화되는 이점이 있다.
또한, 상기 피스톤(71)의 왕복운동에 수반되어 발생되는 진동 및 충격이 제거되므로 압축기의 작동상태가 안정적으로 유지되는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 실린더(75) 내의 유체를 압축시키기 위한 피스톤(71)의 상승시 상기 피스톤(71)이 실린더(75)의 내측벽을 따라 정확히 직선운동하게 되므로 상기 실린더(75)의 내측벽에 피스톤(71)의 과도한 힘이 가해지지 않게 되어 상기 실린더(75)와 피스톤(71)의 마모가 방지됨은 물론 실린더(75) 내부의 유체가 외부로 누출되는 것이 방지되고, 이에 따라 압축기의 내구성 및 압축효율이 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 왕복압축기는 일반적인 산업용 압축기에의 대체효과를 기대할 수 있을 뿐 아니라, 가정용 압축기에 많이 쓰이는 베인 압축기 대신 적용되어 베인압축기의 압축특성인 저압 대용량으로 이룰 수 없는 대체냉매의 이용(특히 물냉매)을 가능하게 하고 냉매와의 접촉하는 부분에서 발생하는 단점인 유체의 역류도 완벽히 방지할 수 있는 이점이 있다.
특히, 사용환경의 쾌적함을 위해 저소음이 요구되는 에어컨, 냉장고 등의 가전제품에 폭넓게 적용할 수 있고, 상기 이너 로터(55)와 아우터 로터(57)에 형성된 제 1 가이드홈(55a)과 제 2 가이드홈(57a)의 사인곡선 형태를 변화시킨 후 역으로 이용하면 단기통 엔진에도 적용 가능하게 되어 산업분야의 전반에 걸쳐 파급효과를 기대할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 피스톤의 왕복운동에 의하여 실린더 내의 유체를 압축시키는 왕복압축기에 있어서,
    원통형으로 형성됨과 동시에 그 외주면에 원주방향으로 사인곡선(Sine Curve) 형태의 제 1 가이드홈이 형성된 이너 로터(Inner Rotor)와, 상기 이너 로터가 회전되도록 상기 이너 로터에 동력을 공급하는 회전동력 제공수단과, 상기 이너 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 일단이 상기 이너 로터에 결합되고 그 타단은 상기 피스톤에 결합되어 피스톤을 왕복운동시키는 커넥터와, 상기 커넥터가 상기 제 1 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 커넥터를 상기 이너 로터에 결합키는 결합수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 왕복압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 왕복압축기는 상기 이너 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈에 의해 상기 커넥터와 반대방향으로 왕복운동되도록 상기 이너 로터에 결합된 밸런스웨이트와, 상기 밸런스웨이트가 상기 제 1 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 밸런스웨이트를 상기 이너 로터에 결합시키는 결합수단을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복압축기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 이너 로터의 외측에는 그 사이에 상기 커넥터와 밸런스웨이트가 위치되도록 내주면에 원주방향으로 상기 제 1 가이드홈보다 큰 주기를 갖고 진폭은 동일한 사인곡선 형태의 제 2 가이드홈이 형성된 아우터 로터(Outer Rotor)가 설치되고, 상기 아우터 로터는 상기 회전동력제공수단에 의하여 상기 이너 로터와는 반대방향으로 회전되도록 설치된 것을 특징으로 하는 왕복압축기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 결합수단은 이너 로터와 아우터 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 의해 왕복운동되도록 상기 커넥터를 관통하여 그 양끝단이 상기 이너 로터와 아우터 로터의 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 각각 삽입 설치된 복수개의 커넥터 연결핀과, 상기 이너 로터와 아우터 로터가 회전되면 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 의해 상기 커넥터 연결핀과는 반대방향으로 왕복운동되도록 상기 밸런스웨이트를 관통하여 그 양끝단이 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 각각 삽입 설치된 복수개의 밸런스웨이트 연결핀과, 상기 커넥터 연결핀 및 밸런스웨이트 연결핀이 상기 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 면접촉되도록 커넥터 연결핀과 밸런스웨이트 연결핀의 양끝단에 각각 설치된 타원형의 핀가이드로 구성된 것을 특징으로 하는 왕복압축기.
KR1019980049944A 1998-11-20 1998-11-20 왕복압축기 KR100302886B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980049944A KR100302886B1 (ko) 1998-11-20 1998-11-20 왕복압축기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980049944A KR100302886B1 (ko) 1998-11-20 1998-11-20 왕복압축기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000033187A true KR20000033187A (ko) 2000-06-15
KR100302886B1 KR100302886B1 (ko) 2001-11-22

Family

ID=19559128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980049944A KR100302886B1 (ko) 1998-11-20 1998-11-20 왕복압축기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100302886B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9695812B2 (en) 2013-03-15 2017-07-04 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump assembly

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100158727A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Weir Spm, Inc. Suction Port Lock Nut With Stub Buttress Threads
US8376723B2 (en) * 2009-01-08 2013-02-19 Weir Spm, Inc. Connecting rod without wrist pin
KR101333039B1 (ko) * 2011-08-17 2013-11-26 주식회사 두원전자 왕복동식 압축기
AU2015279647A1 (en) 2014-06-27 2017-01-19 S.P.M. Flow Control, Inc. Pump drivetrain damper system and control systems and methods for same
WO2016014988A1 (en) 2014-07-25 2016-01-28 S.P.M. Flow Control, Inc. Bearing system for reciprocating pump and method of assembly
EP3240957A4 (en) 2014-12-22 2018-08-15 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump with dual circuit power end lubrication system
USD759728S1 (en) 2015-07-24 2016-06-21 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
US10436766B1 (en) 2015-10-12 2019-10-08 S.P.M. Flow Control, Inc. Monitoring lubricant in hydraulic fracturing pump system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9695812B2 (en) 2013-03-15 2017-07-04 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump assembly

Also Published As

Publication number Publication date
KR100302886B1 (ko) 2001-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5265705B2 (ja) 回転式圧縮機
JP4607880B2 (ja) ロータリー機構
RU2112889C1 (ru) Машина объемного вытеснения текучей среды, оборудованная поршнями без шатунов
JP2929143B2 (ja) 揺動ヨーク装置
KR20070010082A (ko) 회전식 유체기계
KR100302886B1 (ko) 왕복압축기
KR950008018B1 (ko) 유체압축기
KR920009081B1 (ko) 가동사판식 콤프레서
US4526521A (en) Rotary spiral wall pump with pivotably connected guide means and associated method
KR100432115B1 (ko) 복수 실린더 로터리 압축기
KR100292606B1 (ko) 용적형유체기계
KR101409572B1 (ko) 사이클 로드 타입의 왕복 피스톤 압축기
KR100321687B1 (ko) 유체펌프
CN101387296A (zh) 静止叶片式压缩机
KR970002330B1 (ko) 요동판의 단부면에 환상 레이스 부재를 고정하는 방법 및 그 방법으로 고정된 요동판을 구비하는 냉매 압축기
KR101333039B1 (ko) 왕복동식 압축기
CN201288661Y (zh) 静止叶片式压缩机
CN113883035A (zh) 一种凸轮传动往复式压缩机
CN216342625U (zh) 水泵结构和包含该水泵结构的蒸汽装置
KR100404446B1 (ko) 토러스 크랭크 기구
CN216589095U (zh) 一种万向倾覆偏心轴表面进气及自润滑压缩机
CN113513461A (zh) 水泵结构和包含该水泵结构的蒸汽装置
JP6593945B1 (ja) ロータリ式シリンダ装置
KR100196920B1 (ko) 압축 및 원동기 겸용 펌프
CN219242134U (zh) 一种凸轮传动往复式压缩机

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20040705

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee