KR200417996Y1 - 로터리압축기의 회전축 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 로터리압축기의 회전축 지지장치에 관한 것으로, 케이싱의 내부에 고정 설치하는 환형의 실린더와, 상기 실린더의 상하 양측을 복개하여 함께 내부공간을 형성하고 구동모터의 회전자에 결합한 회전축을 반경방향으로 지지하는 레이디얼베어링과, 상기 실린더의 내부공간에서 상기 회전축의 편심부에 회전 가능하게 결합하여 편심 회전을 하면서 냉매가스를 이동시키는 롤링피스톤과, 상기 실린더의 흡입구와 토출구 사이에서 상기 롤링피스톤의 편심 회전에 따라 반경방향으로 직선운동을 하면서 냉매가스를 차단하여 압축하는 베인과, 상기 회전축의 하단에 대응하도록 설치되어 상기 회전축을 축방향으로 지지하는 스러스트베어링을 포함함으로써, 상기 회전축의 베어링부가 레이디얼베어링의 스러스트베어링면에 집중되는 축방향 하중을 최소화할 수 있고 이를 통해 레이디얼베어링과 회전축 사이의 마찰손실이나 부재간 마모를 효과적으로 줄여 압축기의 효율과 신뢰성을 함께 높일 수 있다.

로터리압축기, 스러스트베어링, 회전축 지지장치

Description

로터리압축기의 회전축 지지장치{CRANKSHAFT SUPPORT DEVICE FOR ROTARY COMPRESSOR}

도 1은 종래 로터리압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 도 1의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 1의 압축기구부를 보인 평면도,

도 4는 본 고안 로터리압축기의 일 실시예에 따른 회전축 지지장치를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 도 4의 회전축 지지장치가 결합된 상태를 보인 단면도,

도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 회전축 지지장치를 분해하여 보인 사시도,

도 7는 도 6의 회전축 지지장치가 결합된 상태를 보인 단면도,

도 8는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 회전축 지지장치를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

3, 4 : 레이디얼베어링 3a, 4a : 스러스트베어링면

3b, 4b : 레이디얼베어링면 3c : 토출포트

5 : 회전축 5a : 베어링부

5b : 축부 5c : 편심부

10, 30 : 스러스트베어링 20 : 하우징

본 고안은 로터리압축기의 회전축 지지장치에 관한 것으로서, 특히 회전축과 베어링 사이를 이격되게 지지하도록 한 로터리압축기의 회전축 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 로터리압축기는 전동기구부에 결합한 회전축에 압축기구부의 롤링피스톤을 편심되게 결합하고 롤링피스톤이 원형 실린더의 압축공간 내에서 선회운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하는 것이다.

이하 도면을 참조로 설명하기로 한다. 도 1은 종래 로터리압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도이며, 도 3은 도 1의 압축기구부를 보인 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 로터리압축기는 소정량의 오일을 채우고 가스흡입관(SP)과 가스토출관(미도시)을 연통 설치하는 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부와, 케이싱(1)의 하측에 설치하여 상기 전동기구부에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 압축기구부로 구성하고 있다.

전동구동부는 케이싱(1)의 내부에 고정하여 외부에서 전원을 인가하는 고정자(Ms)와, 고정자(Ms)의 내부에 일정 공극을 두고 배치하여 상기한 고정자(Ms)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(Mr)로 이루어져 있다.

압축기구부는 환형으로 형성하여 케이싱(1)의 내부에 설치하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상하 양측을 복개하여 함께 내부공간(V)을 이루는 상부베어링(3) 및 하부베어링(4)과, 회전자(2)에 압입하고 상부베어링(3) 및 하부베어링(4)에 지지되어 회전력을 전달하는 회전축(5)과, 회전축(5)의 편심부에 회전 가능하게 결합하여 실린더(2)의 내부공간에서 선회하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(6)과, 롤링피스톤(6)의 외주면에 압접하도록 실린더(2)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 실린더(2)의 내부공간(V)을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인(미도시)과, 상부베어링(3)의 중앙부근에 구비한 토출포트(3c) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 압축실에서 토출되는 냉매가스를 제한하는 토출밸브조립체(7)와, 토출밸브조립체(7)를 수용하도록 공명실을 구비하여 상부베어링(3)의 외측면에 설치하는 머플러(8)로 이루어져 있다.

상부베어링(3)과 하부베어링(4)은 실린더(2)의 양 측면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 후술할 회전축(5)의 베어링부(5b)와 롤링피스톤(6)을 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링면(3a)(4a)과, 그 중앙에 회전축(4)이 관통하는 축구멍을 형성하여 후술할 회전축(5)의 축부(5a)를 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링면(3b)(4b)로 이루어져 있다.

회전축(5)은 상부베어링(3)과 하부베어링(4)의 축구멍에 삽입하여 레이디얼베어링면(3b)(4b)에 반경방향으로 지지하는 축부(5a)와, 축부(5a)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 그 상하 양측 면이 상기한 상부베어링(3) 및 하부베어링(4)의 스러스트베어링면(3a)(4a)에 얹혀 지지되는 베어링부(5b)와, 베어링부(5b)의 외주면에 편심지게 확장 형성하여 상기한 롤링피스톤(6)을 회전 가능하게 결합하는 편심부(5c)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 2a는 흡입구, 8a는 토출공이다.

상기와 같은 종래 로터리압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부의 고정자(Ms)에 전원을 인가하여 회전자(Mr)가 회전하면, 압축기구부의 회전축(5)이 회전자(Mr)와 함께 회전하고, 롤링피스톤(6)이 실린더(2)의 내부공간에서 편심 회전하며, 롤링피스톤(6)의 편심 회전에 따라 냉매가스가 흡입실로 흡입되어 일정압력까지 지속적으로 압축되다가 압축실 압력이 케이싱(1)내의 압력보다 고압이 되는 순간 상부베어링(3)의 토출포트(3c)와 머플러(8)를 통해 케이싱(1)의 내부로 토출된다.

이때, 회전축(5)의 축부(5a)는 상부베어링(3)과 하부베어링(4)의 각 축구멍(즉, 레이디얼베어링면)(3b)(4b)에 대응하여 반경방향으로 지지되는 한편 베어링부(5b)는 주로 상부베어링(3)과 하부베어링(4)의 평면(즉, 스러스트베어링면)(3a)(4a)에 대응하여 축방향으로 지지되면서 안정적으로 회전을 지속하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 로터리압축기에 있어서는, 특히 하부베어링(4)의 스러스트베어링면(4a)과 회전축(5)의 저면측 베어링부(5b)가 항상 접촉한 상태에서 운전을 함에 따라 마찰손실로 인한 모터효율의 저하는 물론 장기간 운전시 접촉면에서 마모가 야기되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 로터리압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상부베어링 또는 하부베어링의 스러스트베어링면과 회전축의 베어링부 사이에서 발생할 수 있는 마찰손실과 부재의 마모로 인한 손상을 줄일 수 있는 로터리압축기의 회전축 지지장치를 제공하려는데 본 고안의 목적이 있다.

본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 고정 설치하는 환형의 실린더와, 상기 실린더의 상하 양측을 복개하여 함께 내부공간을 형성하고 구동모터의 회전자에 결합한 회전축을 반경방향으로 지지하는 레이디얼베어링과, 상기 실린더의 내부공간에서 상기 회전축의 편심부에 회전 가능하게 결합하여 편심 회전을 하면서 냉매가스를 이동시키는 롤링피스톤과, 상기 실린더의 흡입구와 토출구 사이에서 상기 롤링피스톤의 편심 회전에 따라 반경방향으로 직선운동을 하면서 냉매가스를 차단하여 압축하는 베인과, 상기 회전축의 하단에 대응하도록 설치되어 상기 회전축을 축방향으로 지지하는 스러스트베어링을 포함하여 이루어지는 로터리압축기의 회전축 지지장치를 제공한다.

이하, 본 고안 로터리압축기의 회전축 지지장치를 첨부도면에 도시한 일 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도면 중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도 4는 본 고안 로터리압축기의 일 실시예에 따른 회전축 지지장치를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 회전축 지지장치가 결합된 상태를 보인 단면도이다.

도 1을 참조하면 본 고안에 의한 로터리압축기는 소정량의 오일을 채우고 가스흡입관(SP)과 가스토출관(미도시)을 연통 설치하는 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부와, 케이싱(1)의 하측에 설치하여 상기 전동기구부에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 압축기구부로 구성한다.

전동구동부는 케이싱(1)의 내부에 고정하여 외부에서 전원을 인가하는 고정자(Ms)와, 고정자(Ms)의 내부에 일정 공극을 두고 배치하여 상기한 고정자(Ms)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(Mr)로 이루어진다.

압축기구부는 환형으로 형성하여 케이싱(1)의 내부에 설치하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상하 양측을 복개하여 함께 내부공간(V)을 이루는 복수의 레이디얼베어링(3,4)과, 회전자(2)에 압입하고 레이디얼베어링(3,4)에 지지되어 회전력을 전달하는 회전축(5)과, 회전축(5)의 편심부에 회전 가능하게 결합하여 실린더(2)의 내부공간에서 선회하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(6)과, 롤링피스톤(6)의 외주면에 압접하도록 실린더(2)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 실린더(2)의 내부공간(V)을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인(미도시)과, 상측 레이디얼베어링(3)의 중앙부근에 구비한 토출포트(3c) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 압축실에서 토출되는 냉매가스를 제한하는 토출밸브조립체(7)와, 토출밸브조립체(7)를 수용하도록 공명실을 구비하여 상측 레이디얼베어링(3)의 외측면에 설치하는 머플러(8)와, 하측 레이디얼베어링(4)의 하단에 삽입되어 상기 회전축(5)의 축부(5a) 하단을 스러스트방향으로 지지하는 스러스트베어링(10)으로 이루어진다.

레이디얼베어링(3,4)은 실린더(2)의 양 측면을 복개하도록 원판 모양으로 형 성하여 후술할 회전축(5)의 베어링부(5b)와 롤링피스톤(6)을 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링면(3a)(4a)과, 그 중앙에 형성되어 후술할 회전축(5)의 축부(5a)를 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링면(3b)(4b)으로 이루어진다.

회전축(5)은 레이디얼베어링(3,4)에 삽입하여 레이디얼베어링면(3b)(4b)에 반경방향으로 지지하는 축부(5a)와, 축부(5a)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 그 상하 양측 면이 상기한 레이디얼베어링(3,4)과 소정의 간격만큼 이격되도록 형성되는 베어링부(5b)와, 베어링부(5b)의 외주면에 반경방향으로 편심지게 확장 형성하여 상기한 롤링피스톤(6)을 회전 가능하게 결합하는 편심부(5c)로 이루어진다.

스러스트베어링(10)는 상기 하측 레이디얼베어링(4)의 하단에 안쪽으로 단차지게 형성되는 지지턱(미부호)에 얹히도록 삽입하여 지지하는 것이 바람직하다.

또, 상기 스러스트베어링(10)은 볼베어링을 택함으로써 부재간 미끄럼운동으로 인한 마찰을 최소화함이 바람직하다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 고안의 스러스트베어링(10)은 상기 하측 레이디얼베어링(4) 하단에 고정설치되는 하우징(20)에 삽입되어 지지되도록 구성할 수도 있다.

상기 스러스트베어링(10)이 삽입된 상기 하우징(20)은 상기 회전축(5)을 축방향으로 견고히 지지하도록 소정의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 레이디얼베어링(4)의 외주면에 감싸듯이 결합되어 볼트나 기타방법에 의해 단단히 고정됨이 바람 직하다.

상기와 같은 본 고안 로터리압축기의 회전축 지지장치가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 전동기구부의 고정자(Ms)에 전원을 인가하여 회전자(Mr)가 회전하면, 압축기구부의 회전축(5)이 회전자(Mr)와 함께 회전하고, 롤링피스톤(6)이 실린더(2)의 내부공간에서 편심 회전하며, 롤링피스톤(6)의 편심 회전에 따라 냉매가스가 실린더(2)의 흡입실로 흡입되어 일정압력까지 지속적으로 압축되다가 실린더(2)의 압축실 압력이 케이싱(1)내의 압력보다 고압이 되는 순간 토출포트(3c)와 머플러(8)를 통해 케이싱(1)으로 토출된다.

여기서, 회전축(5)의 베어링부(5b) 저면은 레이디얼베어링(4)의 스러스트베어링면(4a)과 소정의 간격(D)만큼 이격되나, 회전축(5)의 축부 하단이 볼베어링 등과 같이 자기 윤활성이 좋은 스러스트베어링(10)에 의해 스러스트 방향으로 지지됨에 따라 회전자(Mr)의 축방향 하중과 회전축(5)의 축방향 하중을 원활하게 지지하게 되고 이로 인해 강한 마찰손실을 발생될 수 있는 압축기의 기동시 또는 장기간 운전시에도 마찰손실이나 부재간 마모를 효과적으로 줄일 수 있다.

한편, 상기 두 실시예에서는 상기 스러스트베어링(10)이 상기 회전축(5)의 하단에 위치하여 상기 회전축(5)을 축방향으로 지지하는 고안에 대해 설명하였으나, 또 다른 실시예로서 상기 스러스트베어링이 레이디얼베어링과 그에 대응되는 회전자 사이에 설치되어 상기 회전축을 축방향으로 지지하도록 구성할 수도 있다.

이를 위해, 도 8에서와 같이 상기 스러스트베어링(30)은 볼베어링으로 이루 어져 그 외륜(또는 하측륜)의 저면이 상기 레이디얼베어링(3)의 축방향 상단면에 얹혀 지지되도록 배치되고, 그 내륜(또는 상측륜)의 상면은 상기 회전자(Mr)의 축방향 하단면에 지지되어 이루어진다.

이 경우에도 상기 레이디얼베어링(4)의 스러스트베어링면(4a)과 회전축(5)의 베어링부(5b) 저면이 소정의 간격(D)만큼 이격된 상태에서 회전축(5)이 회전운동을 하게 됨에 따라 상기 레이디얼베어링(4)의 스러스트베어링면(4a)에 회전축(5)의 축방향 하중이 집중되지 않음으로써 마찰손실이나 부재간 마모를 효과적으로 줄일 수 있다.

본 고안에 의한 로터리압축기의 회전축 지지장치는, 회전축의 하단에 그 회전축을 축방향으로 지지하기 위한 별도의 스러스트베어링을 더 구비함으로써,상기 회전축의 베어링부가 레이디얼베어링의 스러스트베어링면에 집중되는 축방향 하중을 최소화할 수 있고 이를 통해 레이디얼베어링과 회전축 사이의 마찰손실이나 부재간 마모를 효과적으로 줄여 압축기의 효율과 신뢰성을 함께 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 케이싱의 내부에 고정 설치하는 환형의 실린더와,

   상기 실린더의 상하 양측을 복개하여 함께 내부공간을 형성하고 구동모터의 회전자에 결합한 회전축을 반경방향으로 지지하는 레이디얼베어링과,

   상기 실린더의 내부공간에서 상기 회전축의 편심부에 회전 가능하게 결합하여 편심 회전을 하면서 냉매가스를 이동시키는 롤링피스톤과,

   상기 실린더의 흡입구와 토출구 사이에서 상기 롤링피스톤의 편심 회전에 따라 반경방향으로 직선운동을 하면서 냉매가스를 차단하여 압축하는 베인과,

   상기 회전축의 하단에 대응하도록 설치되어 상기 회전축을 축방향으로 지지하는 스러스트베어링을 포함하여 이루어지는 로터리압축기의 회전축 지지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스러스트베어링은 상기 레이디얼베어링의 내부에 삽입되어 지지되는 로터리압축기의 회전축 지지장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스러스트베어링은 상기 레이디얼베어링 하단에 고정설치되는 하우징에 삽입되어 지지되는 로터리압축기의 회전축 지지장치.
4. 케이싱의 내부에 고정 설치하는 환형의 실린더와,

   상기 실린더의 상하 양측을 복개하여 함께 내부공간을 형성하고 구동모터의 회전자에 결합한 회전축을 반경방향으로 지지하는 레이디얼베어링과,

   상기 실린더의 내부공간에서 상기 회전축의 편심부에 회전 가능하게 결합하여 편심 회전을 하면서 냉매가스를 이동시키는 롤링피스톤과,

   상기 실린더의 흡입구와 토출구 사이에서 상기 롤링피스톤의 편심 회전에 따라 반경방향으로 직선운동을 하면서 냉매가스를 차단하여 압축하는 베인과,

   상기 레이디얼베어링과 그에 대응되는 회전자 사이에 설치되어 상기 회전축을 축방향으로 지지하는 스러스트베어링을 포함하여 이루어지는 로터리압축기의 회전축 지지장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 스러스트베어링은 그 일측면이 상기 레이디얼베어링의 축방향 끝단면에 지지되고, 그 타측면은 상기 회전자의 축방향 일측면에 지지되어 이루어지는 로터리압축기의 회전축 지지장치.
6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 스러스트베어링은 볼베어링인 것을 특징으로 하는 로터리압축기의 회전축 지지장치.

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