KR20010097677A - 밀폐형 압축기의 가스누설 저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 가스누설 저감구조에 관한 것으로, 본 발명은 실린더의 내부공간에 흡입구와 토출구가 연통되고, 상기 실린더의 내부공간에 삽입되어 그 내부공간을 적어도 두 개 이상의 밀폐공간으로 구분하도록 캠면이 형성된 구획판이 회전축에 일체로 성형 또는 결합 구비되며, 상기 구획판의 캠면에 압접되는 베인이 각 흡입구와 토출구 사이에 개재되어 회전축의 회전시 상기한 각각의 밀폐공간을 흡입영역과 압축영역으로 전환시키도록 하여 유체를 연속적으로 흡입 압축 토출시키는 밀폐형 압축기에 있어서 ; 상기 실린더내 각 공간 사이의 압력차에 의해 유체가 고압측 공간에서 저압측 공간으로 누설되는 것을 차단하도록 상기한 실린더의 내주면에 미끄럼 접촉되는 구획판의 외주면에 적어도 하나 이상의 홈띠로 된 래버린스 실을 구비하여 구성함으로써, 압축시 유체가 실린더의 내주면과 구획판의 외주면 사이를 통해 압축측 공간으로부터 흡입측 공간으로 누설되는 것을 미연에 방지하여 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 가스누설 저감구조{STRUCTURE FOR REDUCING GAS LEAKAGE ENCLOSED COMPRESSOR}

본 발명은 복수개의 압축실을 갖는 압축기에서 각 압축실간 가스누설을 저감시키는 구조에 관한 것으로, 특히 밀폐형 압축기의 가스누설 저감구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로 유체를 압축시키는 방식에 따라 크게 왕복동식 압축기, 스크롤식 압축기, 원심식 압축기(터보식 압축기라고도 함), 회전식 압축기(베인식 압축기라고도 함) 등으로 구분된다. 이 중에서 회전식 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식 과는 달리 회전체를 이용하여 유체를 흡입 압축시켜 토출시키게 된다.

이 중에서 회전식 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식 과는 달리 회전체를 이용하여 유체를 흡입 압축시켜 토출시키게 된다.

상기 회전식 압축기의 전형(典型)은 원형 실린더의 내주면에 선접촉하도록 롤링피스톤을 회전축의 편심부에 결합시킴과 아울러 상기 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획하는 동시에 상기 롤링피스톤의 궤적에 따라 평면상에서 왕복운동을 하는 베인을 상기한 롤링피스톤의 외주면에 접동 가능하도록 설치하여 유체를 흡입 압축하여 토출시키는 방식이 주로 알려져 왔다.

이러한 전형적인 회전식 압축기는 회전축이 한 번 회전할 때마다 한 번씩만 압축행정을 수행하게 되어 비효율적일 뿐만 아니라, 상기 회전축이 편심 회전하게되어 부재간 긁힘 등으로 인한 신뢰성 저하 및 편심부로 인한 사체적의 증가, 그리고 압축유체가 하나의 토출포트를 통해 일시에 토출되므로 토출소음이 증가하게 되는 등의 여러 문제점이 있었다.

이를 감안한 종래의 밀폐형 압축기는, 실린더의 내부공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구획하되 그 두 공간이 흡입영역과 압축영역으로 전환시켜 유체를 흡입 압축 토출시키는 구획판을 회전축에 결합 또는 일체로 형성하여 회전축이 한 번 회전할 때마다 압축행정이 두 번 수행되도록 하는 것으로, 이를 도 1에 도시하였다.

이에 도시된 바와 같이 선출원된 밀폐형 압축기는, 밀폐케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생시키도록 고정자(Ms)와 회전자(Mr)로 이루어진 전동기구부가 구비되고, 그 전동기구부의 회전자(Mr)에 연결되어 유체를 흡입 압축 및 토출시키는 압축기구부가 구비되어 있다.

상기 압축기구부는 케이싱(1)의 하반부에 고정되는 실린더(2)와, 그 실린더(2)의 상면 및 하면에 고정되어 함께 실린더(2)의 내부공간을 형성하는 제1 베어링 플레이트(3A) 및 제2 베어링 플레이트(3B)와, 상기 전동기구부의 회전자(Mr)에 일체로 결합되는 동시에 각각의 베어링 플레이트(3A,3B)에 관통 결합되어 상기한 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 그 회전축(4)에 일체로 결합되거나 또는 일체로 성형되어 상기 실린더(2)의 내부공간을 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하는 구획판(5)과, 그 구획판(5)의 양면에 각각 하단 및 상단이 접촉되어 상기한 회전축(4)의 회전시 각각의 공간(S1)(S2)을 각각 흡입영역 및 압축영역으로 구획시키는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 실린더(2)는 그 내주면이 진원형으로 형성되어 대응되는 양측에 제1 공간용 흡입구(2a) 및 제2 공간용 흡입구(2b)가 각각 관통 형성되어 있다.

상기 제1 베어링 플레이트(3A) 및 제2 베어링 플레이트(3B)에는 회전축(4)이 관통 결합되는 관통구멍(미부호)이 동일 수직선상에 형성되고, 그 각 베어링 플레이트(3A,3B)의 일측에는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)을 사이에 두고 각각의 흡입구(2a)(2b)와 쌍을 이루는 제1 공간용 토출구(3a) 및 제2 공간용 토출구(3b)가 형성되어 있다. 상기 각각의 토출구(3a)(3b) 선단면에는 각 공간(S1)(S2)내 유체의 토출을 조절하는 밸브부재(8A,8B)가 장착되어 있다.

상기 구획판(5)은 그 외주면이 실린더(2)의 내주면에 미끄럼 접촉되는 것으로, 평면 투영시 진원상의 원판형으로 형성되어 측면 전개시 내주면에서 외주면까지 동일한 두께를 갖는 정현파 모양의 캠면으로 형성된다.

상기 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)은 장방형의 직육면체로 형성되어 각각의 베어링 플레이트(3A,3B)를 관통하여 전술한 바와 같이 구획판(5)의 상하 양측 캠면에 각각 접촉되어 회전축(4)의 회전시 축방향으로 왕복운동을 하는 것으로, 그 각 베인(6A,6B)의 외측면은 실린더(2)의 내주면에 접촉되거나 또는 삽입되는 반면 그 내측면은 상기한 회전축(4)의 외주면에 미끄러지게 접촉되도록 결합되어 있다.

도면중 미설명 부호인 7A 및 7B는 토출머플러, 7a 및 7b는 토출구멍이다.

상기와 같은 선출원된 밀폐형 압축기의 일반적인 동작은 다음과 같다.

즉, 상기 전동기구부에 전원이 인가되어 회전자(Mr)가 회전을 하게 되면, 그회전자(Mr)에 결합된 회전축(4)이 구획판(5)과 함께 어느 한 방향으로 회전을 하게 되고, 이와 함께 상기 구획판(5)의 양면에 각각 접촉되어 있던 각각의 베인(6A,6B)이 서로 반대방향으로 축방향 왕복운동을 하면서 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적을 가변시키게 되며, 이렇게 가변되는 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 유체가 각각의 흡입구(2a,2b)를 통해 동시에 흡입되었다가 구획판(5)의 상사점 또는 하사점이 토출개시점에 도달하는 순간 각각의 밸브부재(8A,8B)를 열면서 각각의 토출구(3a,3b)를 통해 압축된 유체를 함께 토출시키게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 선출원된 밀폐형 압축기에서는, 상기 실린더(2)의 내부공간이 그 실린더(2)의 내주면에 외주면이 미끄럼 접촉되는 구획판(5)에 의해 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 나뉘어지나, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 실린더(2)의 내주면과 구획판(5)의 외주면 사이에 가공오차 등으로 인한 미세한 틈새가 발생되면 상기한 제1 공간(S1)의 압력과 제2 공간(S2) 사이의 압력차에 의해 유체가 상대적으로 저압 공간쪽으로 누설되면서 압축손실이 야기될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 선출원된 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 실린더의 내주면과 구획판의 외주면 사이로 유체가 누설되는 것을 저감시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 가스누설 저감구조를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2a는 종래 밀폐형 압축기에서 압축기구부를 보인 종단면도.

도 2b는 도 2a의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도.

도 3은 본 발명 밀폐형 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 사시도.

도 4a는 본 발명 밀폐형 압축기에서 압축기구부를 보인 종단면도.

도 4b는 도 4a의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

2 : 실린더 4 : 회전축

6A,6B : 제1,제2 베인 10 : 구획판

11 : 래버린스 실

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실린더의 내부공간에 흡입구와 토출구가 연통되고, 상기 실린더의 내부공간에 삽입되어 그 내부공간을 적어도 두 개 이상의밀폐공간으로 구분하도록 캠면이 형성된 구획판이 회전축에 일체로 성형 또는 결합 구비되며, 상기 구획판의 캠면에 압접되는 베인이 각 흡입구와 토출구 사이에 개재되어 회전축의 회전시 상기한 각각의 밀폐공간을 흡입영역과 압축영역으로 전환시키도록 하여 유체를 연속적으로 흡입 압축 토출시키는 밀폐형 압축기에 있어서 ;

상기 실린더내 각 공간 사이의 압력차에 의해 유체가 고압측 공간에서 저압측 공간으로 누설되는 것을 차단하도록 상기한 실린더의 내주면에 미끄럼 접촉되는 구획판의 외주면에 적어도 하나 이상의 홈띠로 된 래버린스 실을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 가스누설 저감구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 가스누설 저감구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 밀폐형 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 사시도이고, 도 4a는 본 발명 밀폐형 압축기에서 압축기구부를 보인 종단면도이며, 도 4b는 도 4a의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가스누설 저감구조가 구비된 밀폐형 압축기는, 진원형의 환상으로 형성되어 케이싱(미도시)의 내부에 고정 설치되는 실린더(2)와, 그 실린더(2)의 양측에 고정되어 함께 실린더(2)의 내부공간을 형성하는 제1 베어링 플레이트(3A) 및 제2 베어링 플레이트(3B)와, 그 제1 베어링 플레이트(3A)와 제2 베어링 플레이트(3B)에 지지되도록 전동기구부의 회전자(미도시)에 결합되어 함께 회전하는 회전축(4)과, 그 회전축(4)에 일체로 구비되어 상기 실린더(2)의 내주면에 그 외주면이 미끄럼 접촉되고 상기한 실린더(2)의 내부공간을제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구획하는 구획판(10)과, 그 구획판(10)의 상하 양측 캠면에 접촉되어 서로 반대쪽 축방향으로 왕복운동을 하면서 각각의 공간(S1)(S2)을 흡입영역과 압축영역으로 전환 가능하게 구분하는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)을 포함한다.

상기 구획판(10)은 전술한 바와 같이 그 외주면이 실린더(2)의 내주면에 미끄럼 접촉되므로 그 외주면에 압축유체의 누설을 방지하도록 적어도 하나 이상의 홈띠로 된 래버린스 실(11)이 형성된다.

상기 래버린스 실(11)은 정면투영시 그 단면 형상이 도시된 바와 같이 사각형 단면 형상으로 하거나 또는 삼각형(미도시) 및 원호형(미도시)으로 형성할 수 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 2a 및 2b는 각각 흡입구, 3a 및 3b는 각각 토출구, 7A 및 7B는 토출머플러, 7a 및 7b는 토출구멍, 8A 및 8B는 밸브부재이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 가스누설 저감구조가 구비된 밀폐형 압축기의 일반적인 동작은 종래와 동일하다.

즉, 상기 전동기구부에 전원이 인가되어 회전자(미도시)와 함께 회전축(4)이 회전을 하게 되면, 그 회전축(4)에 구비된 구획판(10)이 회전축(4)과 함께 어느 한 방향으로 회전을 하게 되고, 이와 함께 상기 구획판(10)의 양면에 각각 접촉되어 있던 각각의 베인(6A,6B)이 서로 반대방향으로 축방향 왕복운동을 하면서 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적을 가변시키게 되며, 이렇게 가변되는 제1공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 유체가 각각의 흡입구(2a,2b)를 통해 동시에 흡입되었다가 구획판(10)의 상사점(a) 또는 하사점(b)이 토출개시점에 도달하는 순간 각각의 밸브부재(8A,8B)를 열면서 토출구(3a,3b)를 통해 압축된 유체를 함께 토출시키게 된다.

이때, 상기 제1 공간(S1)이 압축행정을 수행하게 되면 상대적으로 제2 공간(S2)은 흡입행정을 수행하게 되어 제1 공간(S1)의 유체압력이 제2 공간(S2)의 유체압력에 비해 상대적으로 고압이 되면서 제1 공간(S1)의 유체 일부가 구획판(10)의 외주면과 실린더(2)의 내주면 사이의 틈새를 통해 제2 공간(S2)으로 누설되려는 경향이 생기게 되나, 이 누설되려는 유체가 구획판(10)의 외주면에 구비된 래버린스 실(11)을 거치면서 점차 압력이 저하되어 구획판(10)의 외주면과 실린더(2)의 내주면 사이에 일종의 차단막을 형성하게 되므로 유체의 누설을 방지하게 된다.

이에 반대되는 상태, 즉 상기 제1 공간(S1)이 흡입행정을 수행하는 반면 제2 공간(S2)이 압축행정을 수행하는 경우에 유체가 상대적으로 저압측인 제1 공간(S1)으로 누설되려고 하나, 이 누설되려는 유체가 구획판(10)의 외주면에 구비된 래버린스 실(11)을 거치면서 점차 압력이 저하되어 구획판(10)의 외주면과 실린더(2)의 내주면 사이에 일종의 차단막을 형성하게 되므로 제2 공간(S2)에서 제1 공간(S1)으로의 유체누설을 방지하게 되는 것이다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 가스누설 저감구조는, 실린더의 내주면에미끄럼 접촉되도록 결합되는 동시에 그 실린더의 내부공간을 복수개의 밀폐공간으로 구분하는 구획판의 외주면에 래버린스 실을 형성함으로써, 압축시 유체가 실린더의 내주면과 구획판의 외주면 사이를 통해 압축측 공간으로부터 흡입측 공간으로 누설되는 것을 미연에 방지하여 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 실린더의 내부공간에 흡입구와 토출구가 연통되고, 상기 실린더의 내부공간에 삽입되어 그 내부공간을 적어도 두 개 이상의 밀폐공간으로 구분하도록 캠면이 형성된 구획판이 회전축에 일체로 성형 또는 결합 구비되며, 상기 구획판의 캠면에 압접되는 베인이 각 흡입구와 토출구 사이에 개재되어 회전축의 회전시 상기한 각각의 밀폐공간을 흡입영역과 압축영역으로 전환시키도록 하여 유체를 연속적으로 흡입 압축 토출시키는 밀폐형 압축기에 있어서 ;

   상기 실린더내 각 공간 사이의 압력차에 의해 유체가 고압측 공간에서 저압측 공간으로 누설되는 것을 차단하도록 상기한 실린더의 내주면에 미끄럼 접촉되는 구획판의 외주면에 적어도 하나 이상의 홈띠로 된 래버린스 실을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 가스누설 저감구조.