KR20010038373A - 체크밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체크밸브 조립체에 관한 것으로서, 본 발명은 작동유체가 토출되는 토출포트가 형성된 토출지지대와, 상기 토출지지대의 상측에 상기한 작동유체의 토출유압에 의해 상하 이동되도록 설치되어 상기 토출포트를 개폐시키는 플레이트형 체크밸브와, 상기 플레이트형 체크밸브의 상측에 설치되어 플레이트형 체크밸브의 거동이 토출유압의 미소한 변동에 의해 불안정해지지 않도록 상기 플레이트형 체크밸브의 거동을 안정시키는 부가질량재와, 상기 플레이트형 체크밸브를 지지하는 밸브하우징을 포함하여 구성됨으로써 토출지지대 상면과 체크밸브 사이의 접촉면적이 커서 상기 체크밸브와 토출지지대 접촉면 사이의 실링력이 우수한 동시에 체크밸브에 냉매가스의 토출압력에 너무 민감하게 반응하지 않을 수 있을 정도의 하중이 부여되어 상기 체크밸브의 거동이 안정화되므로 상기 체크밸브에 의해 토출가스의 역류 방지 기능이 제대로 수행됨은 물론 상기 체크밸브의 거동 불안정으로 인한 접촉소음 및 작동불량들이 제거되도록 한 것이다.

Description

체크밸브 조립체{CHECK VALVE ASSEMBLY}

본 발명은 체크밸브 조립체에 관한 것으로서, 특히 플레이트형 체크밸브가 작동유체의 토출압력에 너무 민감하게 반응하지 않게 하기 위하여 상기 플레이트형 체크밸브의 상측에 부가질량재를 올려놓은 체크밸브 조립체에 관한 것이다.

이하, 종래의 체크밸브 조립체에 대하여 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 피스톤형 체크밸브 조립체가 적용된 스크롤 압축기의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A부가 상세히 도시된 단면도, 도 3은 종래 기술에 따른 플레이트형 체크밸브 조립체가 도시된 단면도이고, 도 4는 종래 기술에 의한 플레이트형 체크밸브의 거동이 불안정한 상태가 도시된 단면도이다.

일반적인 스크롤 압축기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(1)의 내부 상, 하측으로 상, 하부프레임(2, 3)이 각각 결합되며, 상기 상부프레임(2)과 하부프레임(3)의 사이에 모터를 이루는 고정자(4) 및 회전자(5)가 설치되어 있다.

또한, 상기 회전자(5)의 중심에 회전자(5)의 회전에 따라 함께 회전하는 편심부(6a)가 형성된 회전축(6)이 결합되어 있으며, 상기 상부프레임(2)에 고정스크롤(7)이 고정되어 있다.

또한, 상기 고정스크롤(7)에 형성된 인벌류트 형상의 랩(7a)과 이에 맞물리는 선회스크롤(8)의 랩(8a)은 서로 선회 가능하도록 맞물려 있고, 상기 선회스크롤(8)의 하부는 상기 회전축(6)의 편심부(6a)와 결합되며, 상기 선회스크롤(8)의 하부에는 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 올담링(9)이 결합되어 있다.

또한, 상기 고정스크롤(7)의 중심부에는 압축공간인 압축포켓에서 압축된 고온고압의 냉매가스를 상기 압축포켓 외부로 토출시키는 토출포트(7b)가 형성되고, 상기 고정스크롤(7)의 상면에는 토출포트(7b)를 개폐시키는 체크밸브 조립체가 설치되어 있다.

여기서, 상기한 체크밸브 조립체는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고정스크롤(7)의 상측에 상하 이동토록 설치되어 토출포트(7b)를 개폐시키는 체크밸브(10, 20)와, 상기 체크밸브(10, 20)를 지지하는 밸브하우징(11, 21)으로 구성된다.

또한, 상기 체크밸브(10, 20)는 도 2에 도시된 피스톤형 또는 도 3에 도시된 플레이트형으로 형성되어, 상기 밸브하우징(11, 21)의 내측면에 의해 형성된 가이드부(11a, 21a)을 따라 상하 이동되도록 되어 있다.

또한, 상기 밸브하우징(11, 21)은 상기 체크밸브(10, 20)가 내부에 삽입 설치되고 상면과 측면에 각각 압력공(11b, 21b)과 토출공(미도시)이 형성되며 상기 고정스크롤(7)에 체결볼트(12)에 의해 고정되어 있다.

또한, 상기 밸브하우징(11, 21)에는 체크밸브(10, 20)의 상측으로의 이탈을 방지하는 걸림턱(11c, 21c)이 형성되어 있으며, 상기 압력공(11b, 21b)은 고압부의 압력이 체크밸브(10, 20)의 상면에 작용될 수 있도록 하는 역할을 하고, 상기 토출공은 체크밸브(10, 20)를 통과한 냉매가스가 상기 고압부로 토출될 수 있도록 하는 역할을 한다.

또한, 상기 고정스크롤(7)의 상측에는 밀폐용기(1)의 내부를 고압부와 저압부로 분리하는 고저압 분리판(13)이 설치되고, 상기 고저압 분리판(13)은 다수개의 볼트(14)에 의해 상기 고정스크롤(7)에 결합되는 동시에 밀폐용기(1)에 용접되어 있다.

또한, 상기 밀폐용기(1)의 측부에는 냉매가스가 흡입되는 흡입관(15) 및 토출관(16)이 형성되어 있으며, 상기 밀폐용기(1)의 하부에는 슬라이딩되는 부분의 윤활을 위해 공급되는 오일이 채워져 있다.

상기한 바와 같은 각 구성 부품을 포함하여 구성된 스크롤 압축기의 작동은 먼저, 인가되는 전류에 의해 회전자(5)가 회전하게 되면 회전자(5)의 회전에 의해 회전축(6)이 회전하면서 회전축 편심부(6a)의 편심된 거리를 반지름으로 하여 선회스크롤(8)을 원운동, 즉 선회운동시키게 된다.

이때, 상기 선회스크롤(8)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지되면서 축 중심을 원점으로 하여 선회반경 만큼 떨어진 거리에서 선회원을 그리며 선회운동하게 된다.

상기와 같은 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(7a, 8a) 사이에 압축공간인 압축포켓(P)이 형성되며, 이 압축포켓(P)은 선회스크롤(8)의 지속되는 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입되는 냉매가스를 압축한다.

이와 같은 과정을 통해 냉매가스가 압축 완료되어 일정압 이상이 되면 상기 고정스크롤(7)의 토출포트(7b)를 막고 있던 체크밸브(10, 20)가 상기한 냉매가스의 토출압에 의해 상승되어 상기 토출포트(7b)가 오픈된다. 이후, 상기한 냉매가스는 상기 토출포트(7b)를 통해 압축포켓(P)의 외부로 토출된다.

상기와 같이 토출포트(7b)를 통해 밸브하우징(11, 21) 내부로 토출된 냉매가스는 상기 밸브하우징(11, 21)의 측면에 형성된 토출공을 통해 고압부로 이동된 후 토출관(16)을 통해 압축기 외부로 토출되고, 상기 체크밸브(10, 20)는 밸브하우징(11, 21)의 압력공(11b, 21b)을 통해 체크밸브(10, 20)의 상면에 작용되는 압력에 의하여 다시 하강되어 상기 토출포트(7b)를 막는다.

이로써, 상기 압축포켓(P) 외부로 토출된 냉매가스가 상기 토출포트(7b)를 통해 다시 압축포켓(P)으로 유입되는 냉매가스의 역류 현상이 방지되어 상기 선회스크롤(8)의 역회전이 방지된다.

상기한 바와 같은 종래의 체크밸브 조립체에서 체크밸브(10)가 피스톤형인 피스톤형 체크밸브 조립체는 체크밸브(10) 자체의 하중으로 인한 관성력 증가 때문에 냉매가스의 토출압 변화에 민감하지 못하므로 압축기의 정지시 상기 체크밸브(10)가 신속하게 토출포트(7b)를 막지 못하는 경우가 빈번하게 발생되고, 상기 고정스크롤(7) 상면과 체크밸브(20) 사이의 접촉면적이 작기 때문에 상기 체크밸브(20)와 고정스크롤(7) 접촉면 사이의 실링력이 떨어지게 된다.

따라서, 상기한 종래의 피스톤형 체크밸브 조립체는 체크밸브(20)에 의한 토출가스의 역류 방지 기능이 제대로 수행되지 않게 되어 토출가스의 역류로 인한 선회스크롤(8)의 역회전 및 압축기의 이상소음이 발생되는 문제점이 있었다.

이에 비해, 종래의 플레이트형 체크밸브 조립체는 고정스크롤(7) 상면과 체크밸브(20)의 접촉면적이 커서 상기 체크밸브(20)와 고정스크롤(7) 접촉면 사이의 실링력은 좋으나, 냉매가스의 토출압력에 체크밸브(20)가 너무 민감하게 반응하여 토출압력의 미소한 변동에도 도 4와 같이 상기 체크밸브(20)의 거동이 불안정해지고, 이로 인해 상기 체크밸브(20)의 거동 불안정으로 인한 접촉소음 및 여러 가지 작동불량들이 발생되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 토출지지대 상면과 체크밸브 사이의 접촉면적이 커서 상기 체크밸브와 토출지지대 접촉면 사이의 실링력이 우수한 동시에 체크밸브에 냉매가스의 토출압력에 너무 민감하게 반응하지 않을 수 있을 정도의 하중이 부여되어 상기 체크밸브의 거동이 안정화됨으로써 상기 체크밸브에 의해 토출가스의 역류 방지 기능이 제대로 수행됨은 물론 상기 체크밸브의 거동 불안정으로 인한 접촉소음 및 작동불량들이 제거되도록 하는 체크밸브 조립체를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 체크밸브 조립체가 적용된 스크롤 압축기의 종단면도,

도 2는 도 1의 A부가 상세히 도시된 단면도,

도 3은 종래 기술에 따른 플레이트형 체크밸브 조립체가 도시된 단면도,

도 4는 종래 기술에 의한 플레이트형 체크밸브의 거동이 불안정한 상태가 도시된 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 체크밸브 조립체가 도시된 단면도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

51 : 토출지지대 51a : 토출포트

53 : 플레이트형 체크밸브 55 : 부가질량재

57 : 밸브하우징 57a : 가이드부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 작동유체가 토출되는 토출포트가 형성된 토출지지대와, 상기 토출지지대의 상측에 상기한 작동유체의 토출유압에 의해 상하 이동되도록 설치되어 상기 토출포트를 개폐시키는 플레이트형 체크밸브와, 상기 플레이트형 체크밸브의 상측에 설치되어 플레이트형 체크밸브의 거동이 토출유압의 미소한 변동에 의해 불안정해지지 않도록 상기 플레이트형 체크밸브의 거동을 안정시키는 부가질량재와, 상기 플레이트형 체크밸브를 지지하는 밸브하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 체크밸브 조립체가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 체크밸브 조립체가 도시된 단면도로서 이를 참조하면, 본 발명에 따른 체크밸브 조립체는 작동유체가 토출되는 토출포트(51a)가 형성된 토출지지대(51)와, 상기 토출지지대(51)의 상측에 상기한 작동유체의 토출유압에 의해 상하 이동되도록 설치되어 상기 토출포트(51a)를 개폐시키는 플레이트형 체크밸브(53)와, 상기 플레이트형 체크밸브(53)의 상측에 설치되어 플레이트형 체크밸브(53)의 거동이 토출유압의 미소한 변동에 의해 불안정해지지 않도록 상기 플레이트형 체크밸브(53)의 거동을 안정시키는 부가질량재(55)와, 상기 플레이트형 체크밸브(53)를 지지하는 밸브하우징(57)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 밸브하우징(57)에는 플레이트형 체크밸브(53) 및 부가질량재(55)가 일정 거리만큼 상하 직선 운동되도록 상기 플레이트형 체크밸브(53) 및 부가질량재(55)의 상하 이동을 안내하는 가이드부(57a)가 형성되어 있다.

또한, 상기 부가질량재(55)는 밸브하우징(57)의 상면을 관통하여 설치되고, 상기 밸브하우징(57)은 토출지지대(51)에 체결볼트에 의하여 고정되어 있다.

다시 말하면, 상기 밸브하우징(57)의 상면에는 구멍(57b)이 형성되고, 상기 부가질량재(55)는 상단이 밸브하우징(57)의 상측으로 노출되어 그 상면에 상기 밸브하우징(57) 상측의 압력이 작용하도록 상기 구멍(57b)에 삽입 설치되며, 상기 가이드부(57a)는 플레이트형 체크밸브(53)의 상하 이동을 안내하는 밸브하우징(57)의 내측면과 상기 부가질량재(55)의 상하 이동을 안내하는 상기 구멍(57b)의 내측면으로 이루어져 있다.

또한, 상기 밸브하우징(57)에는 플레이트형 체크밸브(53)의 상부 이탈을 방지하는 걸림턱(57c)이 형성되고, 그 측면에는 토출포트(151a)를 통해 토출된 작동유체를 상기 밸브하우징(57)의 외부로 이동시키는 토출공(미도시)이 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 체크밸브 조립체에서는, 작동유체가 일정압 이상이 되면 상기한 작동유체의 토출압력이 플레이트형 체크밸브(53)의 하면에 작용하여 상기 플레이트형 체크밸브(53)와 부가질량재(55)가 함께 상승된다.

이때, 상기 플레이트형 체크밸브(53)와 부가질량재(55)는 가이드부(57a)에 의해서 안정적인 상승 운동을 하도록 안내받는데, 상기 플레이트형 체크밸브(53)는 밸브하우징(57)의 내측면을 따라 상승되고 상기 부가질량재(55)는 밸브하우징(57)의 상면에 형성된 구멍(57b)의 내측면을 따라 상승된다.

이후, 상기 플레이트형 체크밸브(53)가 일정 높이 이상 상승되면 플레이트형 체크밸브(53)에 작용하는 힘의 분포가 평형상태가 되어 상기 플레이트형 체크밸브(53)와 부가질량재(55)가 그 자리에 멈추게 된다.

이때, 상기한 플레이트형 체크밸브(53)에 작용하는 힘의 분포는 하기의 수학식 1과 수학식 2의 평형식으로 나타낼 수 있다.

상기한 수학식 1과 수학식 2에서 Pd는 플레이트형 체크밸브(53)의 하면에 작용하는 작동유체의 토출압력을 나타내고, Pm은 부가질량재(55)의 상면에 작용하는 압력을 나타내며, Pc1과 Pc2는 플레이트형 체크밸브(53) 상면의 일측과 타측에 각각 작용하는 압력을 나타낸다. 또한, A는 플레이트형 체크밸브(53)의 단면적을 나타내고, B는 부가질량재(55)의 단면적을 나타내며, m은 부가질량재(55)의 질량을 나타낸다. 마지막으로, L1은 부가질량재(55)의 지지점(Q)에서 Pd 중심까지의 거리를 나타내고, L2는 상기한 지지점(Q)에서 Pc1 중심까지의 거리를 나타내며, L3는 상기한 지지점(Q)에서 Pc2 중심까지의 거리를 나타낸다.

상기의 수학식 1과 수학식 2에 나타난 바와 같이 플레이트형 체크밸브(53)에는 평형모멘트가 작용하기 때문에 상기 플레이트형 체크밸브(53)가 항상 수평상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 플레이트형 체크밸브(53)가 작동유체의 토출압력에 의해 상승 및 정지되면 토출지지대(51)의 토출포트(51a)가 개방되어 상기 토출포트(51a)를 통해 작동유체가 밸브하우징(57) 측으로 토출되고, 이렇게 상기 밸브하우징(57) 측으로 토출된 작동유체는 토출공을 통해 밸브하우징(57)의 외부로 이동된다.

이후, 상기한 작동유체의 토출이 끝나면 부가질량재(55)의 상면에 작용하는 밸브하우징(57) 상측의 압력에 의하여 상기 부가질량재(55)와 플레이트형 체크밸브(53)가 가이드부(57a)를 따라 함께 하강된다.

이때, 상기 부가질량재(55)는 플레이트형 체크밸브(53)가 상승 및 하강하는 동안 상기 플레이트형 체크밸브(53)가 작동유체의 토출압력에 너무 민감하게 반응하지 않도록 하여 상기한 토출압력의 미소한 변화에 플레이트형 체크밸브(53)의 거동이 불안정해지지 않도록 하는 역할을 한다.

상기와 같이 플레이트형 체크밸브(53)가 하강되면 상기 플레이트형 체크밸브(53)에 의해 토출포트(51a)가 다시 막히게 되어 상기 토출포트(51a)를 통한 작동유체의 역류가 방지되게 된다. 이후, 상기의 과정은 계속해서 반복된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 체크밸브 조립체는, 토출지지대(51) 상면과 플레이트형 체크밸브(53) 사이의 접촉면적이 커서 상기 플레이트형 체크밸브(53)와 토출지지대(51) 접촉면 사이의 실링력이 우수하므로 플레이트형 체크밸브(53)에 의한 토출가스의 역류 방지 기능이 제대로 수행되어 선회스크롤이 역회전 및 압축기의 이상소음이 방지되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 부가질량재(55)에 의해서 플레이트형 체크밸브(53)에 냉매가스의 토출압력에 너무 민감하게 반응하지 않을 수 있을 정도의 하중이 부여되므로 상기 플레이트형 체크밸브(53)의 거동이 안정화되어 플레이트형 체크밸브(53)의 거동 불안정으로 인한 접촉소음 및 작동불량들이 제거되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 작동유체가 토출되는 토출포트가 형성된 토출지지대와, 상기 토출지지대의 상측에 상기한 작동유체의 토출유압에 의해 상하 이동되도록 설치되어 상기 토출포트를 개폐시키는 플레이트형 체크밸브와, 상기 플레이트형 체크밸브의 상측에 설치되어 플레이트형 체크밸브의 거동이 토출유압의 미소한 변동에 의해 불안정해지지 않도록 상기 플레이트형 체크밸브의 거동을 안정시키는 부가질량재와, 상기 플레이트형 체크밸브를 지지하는 밸브하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브하우징에는 플레이트형 체크밸브 및 부가질량재가 일정 거리만큼 상하 직선 운동되도록 상기 플레이트형 체크밸브 및 부가질량재의 상하 이동을 안내하는 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 체크밸브 조립체.