KR20010025094A - 회전기계 - Google Patents
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Abstract
회전기계는 회전 케이싱(11)에 편심적으로 장착된 로터(10)를 가지며, 내측방향과 외측방향으로 피봇회전 하도록 적용된 원주방향으로 이격된 베인(14)을 구비함으로써, 각각의 베인의 최외측 단부는 케이싱(11)의 내벽에 근접하여 종동하게 된다. 베인의 피봇회전 운동은 각각의 베인(14)의 피봇 샤프트(17)에 편심적으로 연결되고, 케이싱(11)과 같은 축에서 자유롭게 회전할 수 있는 디스크(21)에 있는 홈(20)에서 슬라이딩하기에 적합한 미끄럼 장치(19)에 의해 생성된다.
Description
회전기계는 베인 사이의 공간내로 유입된 가스 유체가 서로 다른 편심회전 구역에서 교대로 압축 및 팽창되도록 작동한다. 회전기계의 케이싱 벽에 있는 밸브 또는 포트는 공간 내에 공기 또는 가스의 공급 또는 회수를 위해 제공되고, 이것에 의해 회전기계가 압축기 또는 터빈 중 어느 하나로 또는 이 둘 모두로 사용될 수 있다.
회전기계는 어떠한 경우에 엔진의 저속회전에서 발생되는 쓰로틀 손실의 문제를 극복할 수 있는 내연기관의 효율성 향상 및 경제적인 작동 등과 같은 많은 용도를 가지며, 또는 히트 펌프로서도 작동할 수 있다.
회전기계의 회전에 따라서 베인이 내측방향과 외측방향으로 회전되도록 하기 위해 사용되는 기구는 통상적으로 각 베인의 피봇축 상의 크랭크와, 케이싱의 축에 회전 가능하게 장착된 스포크에 연결되는 크랭크의 편심 피봇(offset pivot)을 포함한다.
특히 이와 같은 기계가 히트 펌프로 사용되거나 요구된 속도가 과도한 경우에 회전 커넥팅 로드 또는 스포크 상의 부하가 상당히 증가한다. 허용한계 내에서 베어링 부하를 유지하기 위해서는 스포크가 상당히 두꺼워야 하지만, 그로 인해 기계의 전체적인 길이와 무게를 지나치게 증가시킨다. 이러한 문제를 극복하기 위해 스포크를 사용하지 않는 대신에, 고정형 엔드부재(end member)의 홈 내에서 미끄럼 이동하는 장치를 제공하는 것이 제안되었다. 그러나, 이것은 슬라이딩 부재의 베어링면과 홈의 운전조건 및 설계에 추가적인 어려움이 있다.
본 발명은 케이싱에 편심적으로 장착된 로터를 갖고, 로터가 그 원주면에 배치된 다수의 가동 베인을 가지며, 각각의 베인은 로터가 회전할 때 내측방향과 외측방향으로 회전되도록 연결됨으로써, 베인의 선단은 케이싱의 내벽에 근접하여 종동하게 되는 회전기계에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 종류의 회전 기계의 개략적인 측면도이다.
도 2는 회전기계 부분의 개략적인 사시도이다.
도 3은 회전기계의 변형된 형태의 단면도이다.
본 발명은 케이싱에 편심적으로 장착된 로터를 가지며, 로터는 그 원주면에 배치된 다수의 베인을 갖고, 로터의 회전 동안에, 각 베인이 방사상 외측으로 피봇 회전하여 각 베인의 최외측 단부가 케이싱의 내벽에 근접하여 종동되도록 하는 수단에 연결되고, 상기 수단은 케이싱과 동축 상에서 회전할 수 있는 부재에 있는 적어도 하나의 트랙에 종동되도록 하는 회전기계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 수단은 상기 케이싱에 있는 적어도 하나의 홈에서 미끄럼 이동 가능하게 결합될 수 있다.
윤활 수단은 상기 홈 또는 홈들에 제공될 수 있다.
홈은 베인 선단에 의해 그려진 원의 중심에 대해서 자유롭게 회전 가능하게 장착되는 디스크에 적절히 제공됨으로써, 그의 회전속도는 홈 또는 홈들 내의 슬라이딩 수단의 어떤 마찰 저항력에 의해 결정되며, 이 마찰력은 부하와 속도의 곱에 비례하게 된다.
디스크를 자유롭게 회전할 수 있도록 함으로써, 적어도 마찰력이 슬라이딩 부재에 가해지도록 그의 회전 속도는 자동으로 설정된다. 이 디스크의 속도는 로터의 회전 속도이거나 그에 근접하게 된다.
이하, 단지 예시로 제시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 회전 기계에는 원통형 케이싱(11) 내에서 회전하기에 적합한 로터(10)가 제공되고, 로터의 축(10a)과 케이싱의 축(11a)은 서로 이격되어 있다. 로터(10)는 축소형 원주면(13) 주위에서 중심 채널(12)을 제공하는 축방향으로 이격된 한 쌍의 디스크(9)를 포함하고, 로터의 축소형 원주면에는 일련의 피봇 베인(14)이 제공되며, 상기 피봇 베인은 채널(12)을 다수의 아치형 격실(15)로 분할한다. 이와같은 기계는 예컨대 국제 특허 공보 제 WO 96/39571호에 공지되어 있다. 베인(14)은 로터의 내측 단부 원주면에 피봇적으로 장착되어 있어 로터가 회전함에 따라 그 선단(16)이 일반적인 방사방향에서 내측방향 및 외측방향으로 회전할 수 있으므로 선단(16)은 순환 통로 등을 따라 케이싱(11)의 내벽까지 이르게 된다. 이것은 도 1에서 알 수 있다.
따라서, 로터(10)가 회전 구동됨으로써, 베인(14) 사이의 채널(12) 내에 형성된 격실(15)은 로터와 케이싱의 편심축(10a 및 11a)에 의해 체적이 점차적으로 증가되거나 감소된다. 따라서, 회전기계가 회전함에 따라 이들 격실로 유입된 가스 유체는 교대로 압축 및 팽창되며, 이러한 압축 및 팽창은 위에서 언급한 특허 공보에서처럼 여러 가지 목적으로 사용된다.
본 발명은 로터(10)의 하나 또는 2개의 디스크(9)를 통해 각각의 베인(14)에 연결된 개선된 기구를 제공한다. 샤프트(17)의 일단 또는 양단에는 샤프트의 방사상 외측 단부로부터 샤프트(17)와 평행한 방향으로 연장되는 크랭크 아암(18)이 그의 회전축 상에 설치되어 있으며, 슬리퍼(19)는 케이싱(11)의 회전축(11a)상에서 자유롭게 회전할 수 있도록 장착되는 외부 디스크(21)의 홈(20)에서 미끄럼 이동하도록 적용된다.
기계가 회전함에 따라 홈(20)에서 슬리퍼(19)의 슬라이딩 결합은 베인(14)과 연관된 정확한 가변 변위를 가능케 한다. 디스크(21)가 자유롭게 회전할 수 있기 때문에 홈과 슬리퍼 간에는 최소의 베어링 마찰이 얻어진다.
도 3을 참조하면, 개선된 실시예에서 슬리퍼(19)는 디스크(21)의 홈(20)에서 다시 슬라이딩하는 확대형 슬리퍼(23)내에 피봇적으로 장착된 한 쌍의 스터브 축(stub axles)(22)으로 대체된다. 윤활유 포트(24 및 25)는 필요에 따라 제공될 수 있다. 세로로 일렬로 슬리퍼(23)를 부착시킴으로서, 크랭크 아암(18)에서 굽힘 또는 비틀림 운동 경향이 방지되거나 실질적으로 최소로 감소된다. 2개의 베어링은 미끄럼 장치에 가해진 부하가 더 고르게 분산되어 모든 응력을 감소시키는 것을 가능케 한다.
도 3에 도시된 조립체에서, 윤활유 포트(25)를 포함하는 항목은 홈(20)의 방사상 내벽에 의해 효율적으로 형성된다. 이것은 공간(15)내의 가스 유체가 베인을 외측으로 이동시키도록 통상적으로 작용하는 원심력을 극복하기에 충분할 때에 슬리퍼, 즉 베인팁이 저속에서 방사상 내측으로 이동하는 것을 방지한다.
크랭크 아암(18)은 용이하게 조립하기 위하여 베인 샤프트(17)에 접착될 수 있다.
크랭크 아암(18)은 U형링크의 레그 사이에 장착된 롤러 베어링 등과 함께, U형링크를 대신 지지할 수 있다.
슬리퍼(19, 23)는 더 미끄러운 운전을 위해 한 쌍의 니들 롤러 베어링으로 지지하거나 대체될 수 있으며, 그로 인해, 오일 윤활의 필요성을 없애면서도 가스의 밀봉을 가능하게 한다.
Claims (10)
- 케이싱에 편심적으로 장착된 로터를 가지며, 로터는 그 원주면에 배치된 다수의 베인을 갖고, 로터의 회전 동안에, 각 베인이 방사상 외측으로 피봇 회전하여 각 베인의 최외측 단부가 케이싱의 내벽에 근접하여 종동되도록 하는 수단에 연결되고, 상기 수단은 케이싱과 동축 상에서 회전할 수 있는 부재에 있는 적어도 하나의 트랙에 종동되도록 하는 회전기계.
- 제 1항에 있어서,상기 수단은 상기 케이싱에 있는 적어도 하나의 홈에 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 회전기계.
- 제 2항에 있어서,상기 수단은 상기 케이싱에 있는 적어도 한 쌍의 홈에 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 회전기계.
- 제 2항에 있어서,상기 홈 또는 홈들 내에 제공된 윤활 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기계.
- 제 2항에 있어서,홈은 베인 선단에 의해 그려진 원의 중심에 대해서 자유롭게 회전 가능하게 장착되는 디스크에 적절히 제공됨으로써, 그의 회전속도는 홈 또는 홈들 내의 슬라이딩 수단의 어떤 마찰 저항력에 의해 결정되는 회전기계.
- 제 5항에 있어서,디스크의 회전 속도는 로터의 회전 속도이거나 로터의 회전속도에 근접하는 회전기계.
- 제 2항에 있어서,각 베인은 크랭크 아암의 일단 또는 양단상의 샤프트에 피봇적으로 장착되고, 방사상 외측 단부에는 샤프트와 평행한 방향으로 홈 또는 홈들내에서 미끄럼 이동할 수 있도록 적용된 슬리퍼가 배치되는 회전기계.
- 제 7항에 있어서,각 베인을 피봇 회전시키는 수단이 각각의 홈내에서 미끄럼 이동할 수 있도록 적용된 슬리퍼 내에 피봇적으로 장착된 한 쌍의 스터브 축(22) 형태로 제공되고, 슬리퍼는 스터브 축에 세로로 일렬로 부착되어 크랭크의 굽힘 또는 비틀림 경향을 회피하고 슬리퍼에 가해진 부하가 고르게 분산되어 응력을 감소시키는 것을 보장하는 회전기계.
- 제 6항에 있어서,각 크랭크 아암은 그의 연관된 베인 샤프트에 접착되는 회전기계.
- 제 1항에 있어서,상기 수단은 롤러 베어링 또는 볼 베어링에 의해 상기 부재 내의 적어도 하나의 홈에 결합되는 회전기계.
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