KR20030018455A - 압축기의 진동 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 고정자와 회전자로 된 전동기구부와 전동기구부의 회전자와 함께 회전하는 회전축의 편심부에 결합하여 직선 또는 회전운동을 하면서 유체를 압축하는 압축기구부를 포함하고, 회전자에 밸런스 웨이트를 장착함과 아울러 회전축에 동흡진 수단을 장착함으로써, 회전축의 불평형 질량에 의한 가진력은 물론 회전축의 특정한 고유진동수를 흡수하여 가스력에 의한 가진력도 함께 감쇠할 수 있어 회전체를 갖는 압축기에서의 진동을 효과적으로 줄일 수 있다.

Description

압축기의 진동 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING VIBRATION OF COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 회전축에 동흡진기를 장착하여 회전시 발생하는 회전체의 고유주파수를 흡수하도록 한 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 전동기구부의 구동력을 압축기구부에 전달하여 유체를 압축하는 것으로, 유체의 압축 방식에 따라 왕복동식,회전식,스크롤식 등으로 구분할 수 있다.

이러한 압축기들은 대개 압축기구부가 전동기구부에 편심되게 결합하여 회전시 불균형 질량과 압축력으로 인한 진동이 발생하고 이 진동에 의해 회전체의 운동이 불안정하게 될 우려가 있어 종래에는 회전자에 밸런스 웨이트를 장착하는 방안이 알려져 왔다.

도 1은 종래 밸런스 웨이트를 구비한 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 로터리 압축기는, 흡입관(SP)과 토출관(DP)을 구비하는 케이싱(1)의 내부에 설치하여 인가된 전원에 의해 구동력을 발생하는 전동기구부와, 전동기구부에 회전축(6)으로 연결하여 냉매가스를 압축하는 압축기구부로 구성되어 있다.

전동기구부는 케이싱(1)의 상반부에 압입하여 고정하는 고정자(2)와, 고정자(2)의 내부에 회전 가능하게 배치하는 회전자(3)와, 회전자(3)의 상하 양측에 각각 고정하여 회전자(3)의 불균형 질량을 감쇠하는 밸런스 웨이트(4A,4B)로 이루어져 있다.

압축기구부는 흡입관(SP)과 연통하도록 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(5)와, 실린더(5)의 상하 양 측면에 밀착되어 실린더(5)의 밀폐공간을 형성함과 아울러 회전축(6)을 반경방향으로 지지하는 상부베어링(7A) 및 하부베어링(7B)과, 회전축(6)의 편심부에 삽입되어 자전하면서 냉매가스를 압축하는 롤링피스톤(8)과, 롤링피스톤(8)의 외주면에 반경방향으로 압접하여 실린더(5)의 밀폐공간을 흡입공간과 압축공간으로 구분하는 베인(미도시)을 포함하여 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 6a는 오일구멍, 7a는 토출구멍, 9는 토출머플러이다.

상기와 같은 종래의 밀폐형 회전식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하면, 회전자(3)가 고정자(2)의 내부에서 회전하고, 이와 함께 회전축(6)이 회전하면서 롤링피스톤(8)이 실린더(5)내에서 편심 회전을 하며, 냉매가스가 실린더(6)의 흡입공간으로 흡입하여 일정압력까지 압축되다가 압축가스의 압력이 임계압력 보다 높아진 순간 토출구멍(7a)을 통해 케이싱(1)의 내부로 토출하고, 케이싱(1)과 고정자(2) 사이의 틈새 또는 고정자(2)와 회전자(3) 사이의 틈새 등을 통해 케이싱(1)의 상부로 이동하여 토출관(DP)을 거쳐 냉동사이클시스템으로 배출한다.

이때, 회전축(6)에는 편심부가 형성되어 회전시 불균형 질량에 의한 가진력(加振力:exciting force)은 물론 냉매가스의 압축시 가스력에 의한 가진력이 발생하고, 그 가진력에 의해 회전자(6)가 편심져 회전하면서 고정자(2)의 내주면을 긁을 우려가 있으나, 회전자(3)의 상하 양측에 장착한 밸런스 웨이트(4A,4B)가 불균형 질량에 의한 가진력을 상당 부분 감쇠하여 압축기가 좀더 안정적으로 동작할 수 있게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 로터리 압축기에 있어서는, 전술한 바와 같이 편심부를 구비한 회전축(6)이 회전자와 함께 회전을 하면서 냉매가스를 압축하는 과정에서 불균형 질량에 의한 규칙적인 가진력과 냉매가스가 압축하면서 가스력에 의한 불규칙한 가진력이 함께 발생함에도 불구하고 종래에는 불균형 질량에 의한 가진력만을 고려하여 회전자(3)의 양측에 불균형 질량을 보상하기 위한 밸런스 웨이트(4A,4B)만을 구비함으로써 결과적으로 가스력에 의한 가진력까지는 효과적으로 감쇠할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 로터리 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 불균형 질량에 의한 규칙적인 가진력은 물론 가스력에 의한 불규칙적인 가진력도 효과적으로 감쇠할 수 있는 압축기의 진동 저감 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 로터리 압축기에서 회전체를 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 로터리 압축기에서 동흡진기를 보인 사시도.

도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

3 : 고정자 4A,4B : 밸런스 웨이트

5 : 실린더 6 : 회전축

100 : 동흡진기 110 : 고정부

120 : 탄성부 130 : 질량부

140 : 부가질량부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정자와 회전자로 된 전동기구부와, 상기 전동기구부의 회전자와 함께 회전하는 회전축의 편심부에 결합하여 직선 또는 회전운동을 하면서 유체를 압축하는 압축기구부를 포함한 압축기에 있어서, 상기 회전축에 동흡진 수단을 장착한 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 압축기의 진동 저감 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명 로터리 압축기에서 회전체를 보인 종단면도이며, 도 4는 본 발명 로터리 압축기에서 동흡진기를 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 진동 저감 장치를 구비한 로터리 압축기는, 케이싱(1)의 상반부에 고정하는 고정자(2)와, 고정자(2) 내부에 회전 가능하게 배치하는 회전자(3)와, 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(5)와, 실린더(5)를 관통하도록 회전자(3)에 결합하여 함께 회전하는 회전축(6)과, 실린더(5)의 상하 양 측면에 결합하는 상부베어링(7A) 및 하부베어링(7B)과, 회전축(6)의 편심부에 삽입하여 자전하면서 냉매가스를 압축하는 롤링피스톤(8)과, 롤링피스톤(8)의 외주면에 반경방향으로 압접하여 실린더(5)의 밀폐공간을 흡입공간과 압축공간으로 구분하는 베인(미도시)과, 회전축(6)의 하단에 결합하여 회전체의 고유한 주파수를 흡수하는 동흡진기(100)를 포함하여 구성된다.

회전자(3)의 상하 양측에는 회전축(6)의 편심부로 인한 가진력을 감쇠하는 밸런스 웨이트(4A,4B)를 각각 장착한다.

동흡진기(100)는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 원판을 "차륜" 모양으로 형성하는 것으로, 회전축(6)에 고정하는 환형의 고정부(110)와, 고정부(110)의 외주면에서 낱개로 방사상 연장하는 장방형의 탄성부(120)들과, 각 탄성부(120)들의 바깥단을 연결하는 환형의 질량부(130)로 이루어진다.

탄성부(120)는 본 실시예와 같이 방사상으로 길게 하여 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 이미 알려진 스파이럴 스프링과 같이 나선형이나 그 외에 다양하게 형성할 수도 있다.

질량부(130)는 본 실시예에서와 같이 환형으로 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 각각의 탄성부(130)에 낱개의 질량체(미도시)를 연장하거나 조립하여 형성할 수도 있다. 하지만 압축기의 안정성을 고려하면 본 실시예와 같은 환형이 바람직하다.

또, 질량부(130)는 동흡진기(100)의 재질을 결정하면 그에 따른 탄성부(120)의 스프링 상수가 결정됨과 동시에 질량부(130)의 필요 관성모멘트가 결정되므로, 이를 토대로 회전축(6)이 갖는 특정한 고유주파수에 조응하도록 질량부(130)의 무게에 관련한 폭이나 직경을 결정하여 동흡진기(100)의 고유주파수를 조정할 수 있다.

또, 질량부(130)의 일 측을 확장하여 부가질량부(140)를 형성할 수도 있는데, 이 경우 회전자(3)에 장착한 밸런스 웨이트(4A,4B)와 함께 불평형 질량에 의한 가진력을 더욱 효과적으로 감쇠할 수 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 6a는 오일구멍, 7a는 토출구멍, 9는 토출머플러, 110a는 관통구멍이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 압축기의 진동 저감 장치는 다음과 같은 작용효과가 있다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(3)가 회전하면, 회전자(3)와 함께 회전축(6)이 회전하면서 롤링피스톤(8)을 편심 회전시켜 냉매가스를 실린더(5)의 밀폐공간으로 흡입하여 압축 토출시키는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 회전축(6)이 편심부를 구비하여 회전하면서 불평형 질량에 의한 가진력을 발생하고 이 가진력에 의해 회전자(3)가 비스듬히 기울어져 회전하면서 고정자(2)와 충돌할 우려가 있으나, 이 불평형 질량에 의한 규칙적인 가진력은 회전자(3)의 양측에 결합한 밸런스 웨이트(4A,4B)에 의해 일정정도 감쇠하면서 회전자(3)가 보다 안정되게 회전할 수 있다.

또, 회전자(3)를 비롯한 회전축(6)이 회전하면서 냉매가스를 압축함에 따라 가스력에 의한 가진력이 회전축(6)으로 전달되어 회전축(6)은 특정한 고유진동수를 갖게 되나, 회전축(6)의 하단에 장착한 본 발명의 동흡진기(100)가 회전축(6)의 고유진동수를 흡수하여 상쇄하므로 불평형 질량에 의한 규칙적인 가진력은 물론 가스력에 의한 불규칙적인 가진력도 함께 감쇠할 수 있고 이를 통해 회전축(6)의 회전시 발생하는 진동이 케이싱(1)의 외부로 전달하는 것을 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상할 수 있다.

참고로, 이러한 동흡진기는 전술한 일실시예에서와 같은 로터리 압축기는 물론 왕복동식이나 스크롤과 같이 회전체를 갖는 압축기에 다양하게 적용할 수 있다.

본 발명에 의한 압축기의 진동 저감 장치는, 회전자에 밸런스 웨이트를 장착함과 아울러 회전축에 탄성부와 질량부를 갖는 동흡진기로 장착하여 구성함으로써, 회전축의 불평형 질량에 의한 가진력은 물론 회전축의 특정한 고유진동수를 흡수하여가스력에 의한 가진력도 함께 감쇠할 수 있어 회전체를 갖는 압축기에서의 진동을 효과적으로 줄일 수 있다.

Claims (7)

1. 고정자와 회전자로 된 전동기구부와, 상기 전동기구부의 회전자와 함께 회전하는 회전축의 편심부에 결합하여 직선 또는 회전운동을 하면서 유체를 압축하는 압축기구부를 포함한 압축기에 있어서,

   상기 회전축에 동흡진 수단을 장착한 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 동흡진 수단은 회전축에 결합하는 탄성부 및 그 탄성부에 결합하는 질량부로 된 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 질량부에 부가질량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 탄성부와 질량부는 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 부가질량부는 질량부와 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 동흡진 수단은 회전축에 고정하도록 환형으로 형성하는 고정부와, 고정부의 외주면에 낱개로 연장하여 회전축에 대해 방사상으로 형성하는 탄성부와, 탄성부의 끝단을 서로 연결하도록 환형으로 형성하는 질량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 회전자에는 회전축의 편심부에 의한 불평형 질량을 감쇠하는 밸런스 웨이트를 장착하는 것을 특징으로 하는 압축기의 진동 저감 장치.