KR20040025462A - 압축기용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기용 밸브에 관한 것으로, 본 발명은 가스유로를 구비한 피스톤의 선단면에 고정 설치하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 상기한 가스유로를 개폐하는 압축기용 밸브에 있어서, 피스톤의 선단면 중앙부위에 고정하는 고정부와, 피스톤의 가스유로에 대향하도록 고정부의 외곽에 배치하여 피스톤의 왕복운동에 따라 상기한 가스유로를 개폐하는 개폐부와, 피스톤의 움직임에 따라 신축되면서 고정부와 개폐부 사이를 탄력적으로 연결하는 탄성부로 구성함으로써, 밸브의 응력집중을 막아 파손을 방지할 수 있고 밸브의 개폐속도를 적절하게 조절하여 압축기 성능을 높일 수 있으며 피스톤의 가스통로를 원주방향으로 균일하게 분포시킬 수 있어 밸브의 열림시간을 적절하게 유지할 수 있다.

Description

압축기용 밸브{VALVE FOR COMPRESSOR}

본 발명은 압축기용 밸브에 관한 것으로, 특히 밸브에 작용하는 피로응력을 줄이기 위하여 유효길이를 늘린 압축기용 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 압축기용 밸브는 실린더 또는 피스톤에 착탈 가능하게 배치하여 피스톤의 왕복운동에 따라 실린더 또는 피스톤의 선단면에서 착탈하면서 유체를 흡입 또는 토출하도록 하는 착탈식 밸브와, 가스유로를 가지는 실린더 또는 피스톤의 선단면에 고정 설치하여 피스톤의 왕복운동에 따라 밸브의 일부, 즉 개폐부만 휘어졌다 펴졌다 하면서 가스유로를 열고 닫아 유체를 흡입 또는 토출하도록 하는 고정식 밸브로 구분할 수 있다.

고정식 밸브는 흔히 실린더나 피스톤의 선단면에 고정하는 고정부와, 고정부에 연결하여 그 실린더나 피스톤에 구비한 가스유로를 개폐하도록 절개 형성하는 개폐부로 이루어져 있다.

도 1은 종래 고정식 밸브의 일례를 왕복동식 압축기의 피스톤에 설치한 상태를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 왕복동식 압축기의 압축기구부는 내부에 압축공간을 이루는 관통구멍(11)을 형성한 실린더(10)와, 실린더(10)의 관통구멍(11)에 직선 운동 가능하도록 삽입하고 그 내부에 가스유로(F)를 관통 형성하는 피스톤(20)과, 피스톤(20)의 선단면에 체결하여 가스유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(30)와, 실린더(10)의 단부에 결합하여 그 관통구멍(11)을 복개하는 토출밸브조립체(40)를포함하고 있다.

피스톤(20)은 도 1 및 도 2에서와 같이 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(21)의 일 측에는 헤드부(22)를 형성하고 몸통부(21)의 타 측에는 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)를 형성하고 있다. 그리고 피스톤(20)을 통과하여 냉매가스가 유동할 수 있도록 가스유로(F)를 관통 형성하되 그 가스유로(F)는 몸통부(21)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성하는 제1 가스통로(23)와 그 제1 가스통로(23)와 편심지게 연통하도록 헤드부(22)내에 관통 형성하는 제2 가스통로(24)로 이루어져 있다. 그리고 피스톤 헤드부(22)의 선단면은 평면으로 밸브 접촉면(S)을 이루고 그 밸브 접촉면(S)의 중앙에는 제2 가스통로(24)를 개폐하는 흡입밸브(30)를 체결볼트(50)로 결합하기 위한 체결홈(25)을 형성하고 있다.

흡입밸브(30)는 피스톤(20)의 밸브 접촉면(S)과 상응하도록 얇은 평판인 원형판으로 형성하고, 그 원형판의 중앙부를 절개하여 고정부(31)를 형성하며, 원형판의 가장자리에는 피스톤(20)의 제2 가스통로(24)를 개폐할 수 있도록 양팔 모양의 개폐부(32)를 고정부(31)에 연결하여 형성하고 있다. 고정부(31)에는 상기한 피스톤(20)의 체결홈(25)에 상응하도록 관통공(33)을 관통 형성하고 있다.

토출밸브조립체(40)는 실린더(10)의 단부를 복개하도록 결합하는 토출커버(41)와 그 토출커버(41)의 내부에 삽입하여 실린더(10)의 관통구멍(11)과 피스톤(20) 사이의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(42)와 그 토출밸브(42)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(43)으로 이루어져 있다.

상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부는 다음과 같이 동작한다.

즉, 피스톤(20)이 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더(10)의 관통구멍(11) 내부에서 직선으로 왕복운동을 한다. 이 과정에서 피스톤(20)이 하사점 방향으로 이동하면 토출밸브(42)는 실린더(10)의 단부에 접촉하여 압축공간(P)을 막고 이와 동시에 피스톤(20)에 결합한 흡입밸브(30)의 개폐부(32)가 압력차에 의해 휘어지면서 피스톤(20) 내부의 가스유로(F)를 연다. 이때 냉매가스가 피스톤(20)의 가스유로(F)를 통해 실린더(10)의 압축공간(P) 내부로 흡입된다.

이후, 피스톤(20)이 하사점에서 상사점으로 이동하면 압축공간(P)과 흡입공간인 가스유로(F)의 압력차와 흡입밸브(40)의 자체 탄성력에 의해 휘어졌던 흡입밸브(30)의 개폐부(32)가 펴지면서 피스톤(20)의 가스유로(F)를 막고 이와 동시에 실린더(10)의 압축공간(P)으로 흡입된 냉매가스를 압축한다. 이어 피스톤(20)이 상사점에 거의 도달하면 토출밸브(42)가 열리면서 압축된 냉매가스를 토출한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 압축기의 압축기구부에 있어서는, 도 3에서와 같이 흡입밸브(30)의 고정부(31)와 개폐부(32)를 평면상에 곧바로 연결함에 따라 개폐부(32)의 개폐 동작시 그 개폐부(32)와 고정부(31)를 연결하는 연결부위에 과도한 피로응력이 집중되면서 장시간 사용시 클랙이 발생하여 밸브 파손을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 압축기용 밸브가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 동일한 강성을 가질 때 고정부와 개폐부 사이에 걸리는 응력을 줄여 파손을 방지할 수 있는 압축기용 밸브를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 종래 왕복동식 압축기의 흡입밸브를 조립한 상태를 보인 정면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤과 흡입밸브의 조립상태를 보인 정면도,

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 변형예를 보인 정면도,

도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 개폐동작을 보인 개략도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 피스톤 114 : 제2 가스통로

120 : 흡입밸브 121 : 고정부

122 : 개폐부 122a : 가스유로홈

123 : 탄성부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가스유로를 구비한 피스톤의 선단면에 고정 설치하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 상기한 가스유로를 개폐하는 압축기용 밸브에 있어서, 피스톤의 선단면 중앙부위에 고정하는 고정부와, 피스톤의 가스유로에 대향하도록 고정부의 외곽에 배치하여 피스톤의 왕복운동에 따라 상기한 가스유로를 개폐하는 개폐부와, 피스톤의 움직임에 따라 신축되면서 고정부와 개폐부 사이를 탄력적으로 연결하는 탄성부로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 압축기용 밸브 조립체를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤과 흡입밸브의 조립상태를 보인 정면도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 변형예를 보인 정면도이고, 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 개폐동작을 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 왕복동식 압축기의 압축기구부는, 전동기구부에 결합하여 실린더(10)의 관통구멍에 직선 운동 가능하도록 삽입하는 피스톤(110)과, 피스톤(110)의 선단면에 결합하여 실린더(10)의 선단면을 복개하는 토출밸브 조립체(30)와 함께 압축공간(P)을 형성하는 흡입밸브(120)를 포함한다.

피스톤(110)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(111)의 일 측에는 헤드부(112)를 형성하고 몸통부(111)의 타 측에는 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)를 형성하며 피스톤(110)을 통과하여 냉매가스가 유동할 수 있도록 가스유로(F)를 관통 형성한다.

가스유로(F)는 몸통부(111)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성하는 제1 가스통로(113)와, 그 제1 가스통로(113)와 연통하도록 헤드부(112)를 관통 형성하는 제2 가스통로(114)로 이루어진다.

제2 가스통로(114)는 도 4 및 도 5에서와 같이 피스톤 헤드부(112)의 밸브 접촉면(S) 가장자리에 원주방향으로 일정한 간격을 가지도록 등간격으로 형성한다. 이 제2 가스통로(114)는 원형단면 형상으로 다수 개를 형성하거나 또는 좌우 대칭한 원호모양으로 형성할 수도 있다.

흡입밸브(120)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 피스톤(110)의 밸브 접촉면(S) 중앙부에 고정하는 고정부(121)와, 피스톤(110)의 제2 가스통로(114)에 대응하도록 환형으로 형성하여 피스톤(110)의 왕복운동에 따라 젖혀졌다 펴졌다 하면서 상기한 제2 가스통로(114)를 개폐하도록 고정부(121)에 연결하는 개폐부(122)와, 고정부(121)와 개폐부(122) 사이를 탄력적으로 연결하는 탄성부(123)로 형성한다.

고정부(121)는 원형판의 정중앙에 볼트(50)나 용접 또는 확산과 같은 다양한 방법으로 피스톤(110)에 고정하는 고정점을 형성하되 볼트 고정식인 경우에는 도면에서와 같이 체결볼트(50)의 나사산부(미부호)가 관통하도록 관통구멍(124)을 형성한다.

개폐부(122)는 피스톤(110)의 제2 가스통로(114)를 밸브 접촉면(S)의 가장자리에 원주방향으로 등간격 형성함에 따라 적어도 제2 가스통로(114)의 외경과 내경을 잇는 단면적 보다는 크게 형성하여 이에 대응하도록 대칭되게 형성한다.

또, 개폐부(122)는 도 6에서와 같이 외주연에 상기한 제2 가스통로(114)를 통과한 냉매가 개폐부(122) 바깥쪽으로 원활하게 빠져나가도록 가스유로홈(122a)을 등간격으로 여러 개 형성하는 것이 바람직하다.

탄성부(123)는 전술한 바와 같이 개폐부(122)가 탄력적으로 개폐되도록 스파이럴 타입의 판스프링 모양으로 형성하되, 고정부(121)는 물론 개폐부(122)와 동일한 원형판을 적정 형상으로 절개 형성하거나 또는 고정부(121)와는 일체로 형성하되 개폐부(122)와는 볼트나 용접 또는 확산 접합 등을 이용하여 후조립으로 결합할 수 있다. 물론, 고정부(121)와도 후조립으로 결합할 수 있다.

또, 탄성부(123)는 판스프링의 선재를 이루는 연결편 사이의 절개선이 가스통로를 이룸에 따라 밸브의 열림시 가스가 원활하게 유통할 수 있는 폭으로 절개선(123a)을 형성하는 것이 바람직하다.

또, 탄성부(123)는 고정부(121) 및 개폐부(122)와 일체로 형성하는 경우에는 당연히 동일한 재질로 형성하나 상기한 고정부(121) 및 개폐부(122)와 후조립으로 결합하는 경우에는 동일한 재질로 형성할 수도 있으나 탄성력을 가감할 수 있도록 다른 재질로 형성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 115는 체결홈, 124는 관통공이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기용 밸브는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 압축기구부의 피스톤(110)이 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더(10)의 내부를 직선 왕복 운동한다. 이 과정에서 도 7에 도시한 바와 같이, 피스톤(110)이 하사점 방향으로 이동하면 토출밸브(32)가 실린더(10)의 선단면에 접촉하여 압축공간(P)을 막게 됨과 동시에 압력 차에 의해 피스톤(110)에 결합한 흡입밸브(120)의 개폐부(122)가 압축공간(P) 쪽으로 밀려나면서 제2 가스통로(114)를 연다. 이 열린 제2 가스통로(114)를 통해 냉매가스가 실린더(10)의 압축공간(P)으로 흡입된다.

이때, 흡입밸브(120)의 탄성부(123)가 스파이럴 모양의 판스프링 형태로 형성됨에 따라 개폐부(122)가 제2 가스통로(114)를 통과하는 냉매가스에 밀려 피스톤(110)의 선단면에서 탄력적으로 벌어지고, 이 벌어지는 절개선(123a)으로 냉매가스가 통과하여 실린더의 압축공간(P)으로 흡입된다.

이후, 피스톤(110)이 하사점에 도달한 후 하사점에서 상사점으로 이동하면 가스유로(F)와 압축공간(P) 사이의 압력 차와 흡입밸브(120)의 탄성부(123)가 가지는 복원력에 의해 흡입밸브(120)의 개폐부(122)가 피스톤(110)의 밸브 접촉면(S)으로 복귀하면서 제2 가스통로(114)를 막게 된다. 이때, 흡입밸브(120)의 개폐부(122)가 열리는 동안 탄성부(123)는 복원력을 저장하고 있다가 개폐부(122)가 닫히는 순간 재빠르게 복귀하여 압축공간(P)으로 흡입된 냉매가스가피스톤(110)의 가스유로(F)로 역류하는 것을 방지한다.

그리고 피스톤(110)이 실린더(10)의 압축공간(P)내에 흡입된 냉매가스를 압축하면서 상사점에 이르면 토출밸브(32)가 열리면서 압축된 냉매가스가 토출되는 일련의 과정을 반복하면서 가스를 지속적으로 압축한다.

이렇게 하여, 흡입밸브의 개폐부가 열릴 때는 탄성부가 자체 탄성력 만큼 벌어지면서 열리기 때문에 밸브에 가해지는 피로응력이 각 탄성부에 골고루 분산되고 이로 인해 좁은 범위에 피로응력을 집중적으로 받는 것에 비해 밸브의 파손위험이 그만큼 감소하게 된다.

또, 고정부와 개폐부 사이를 탄성부로 연결함에 따라 이 탄성부의 강성을 조절하여 밸브의 개폐속도를 적절하게 유지할 수 있고 이를 통해 흡입가스의 유동저항이나 흡입된 가스의 역류를 줄여 압축기 성능을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 압축기용 밸브는 고정부와 개폐부를 탄성부로 연결함으로써, 밸브의 응력집중을 막아 파손을 방지할 수 있고 밸브의 개폐속도를 적절하게 조절하여 압축기 성능을 높일 수 있으며 피스톤의 가스통로를 원주방향으로 균일하게 분포시킬 수 있어 밸브의 열림시간을 적절하게 유지할 수 있다.

Claims (5)

1. 가스유로를 구비한 피스톤의 선단면에 고정 설치하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 상기한 가스유로를 개폐하는 압축기용 밸브에 있어서,

   피스톤의 선단면 중앙부위에 고정하는 고정부와,

   피스톤의 가스유로에 대향하도록 고정부의 외곽에 배치하여 피스톤의 왕복운동에 따라 상기한 가스유로를 개폐하는 개폐부와,

   피스톤의 움직임에 따라 신축되면서 고정부와 개폐부 사이를 탄력적으로 연결하는 탄성부로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   탄성부는 스파이럴 타입의 판스프링 모양으로 절개하여 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   탄성부는 고정부와 개폐부 사이를 절개 가공하여 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   탄성부는 별개로 가공하여 고정부와 개폐부 사이에 후조립으로 고정 결합하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   탄성부는 고정부 또는 개폐부와는 다른 재질로 별개 가공하여 상기한 고정부와 개폐부 사이에 후조립으로 고정 결합하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브.