KR20050053371A - 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 상하 양측을 개구한 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 상하 개구측에 각각 결합하여 함께 압축공간을 이루는 복수 개의 베어링플레이트와, 베어링플레이트를 관통하여 반경방향으로 지지되고 그 내부에 오일유로를 관통 형성하는 축부 및 이 축부에서 확장 형성하여 상기 베어링플레이트에 축방향으로 지지되는 베어링부 및 베어링부의 외주연에 확장 형성하여 내부공간을 복수 개로 구획하는 블레이드부를 가지는 회전축과, 블레이드부의 상하 양측면에 압접하여 상하로 왕복운동을 하면서 각 내부공간을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 복수 개의 베인을 포함한 베인식 압축기에 있어서, 회전축의 베어링부에 축방향으로 오일통구를 형성함으로써, 회전축의 오일유로를 통해 흡상되던 오일의 일부를 하중이 가장 큰 하측 스러스트면까지 유도할 수 있고 이를 통해 하측 스러스트면의 마모를 효과적으로 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전동기구부의 입력상승을 막아 압축기의 성능을 높일 수 있다. 또, 하측 베어링플레이트의 스러스트베어링면에 오일저장홈을 형성함으로써, 일정량의 오일을 저장하여 재기동시 하측 스러스트면에서의 오일부족 현상을 미연에 방지할 수 있다.

Description

베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING THRUST FACE FRICTION OF VANE COMPRESSOR}

본 발명은 실린더의 내부공간을 복수 개의 압축공간으로 구획하는 베인식 압축기에 관한 것으로, 특히 회전축과 이에 대응하는 베어링플레이트의 스러스트면에 대한 마찰손실을 줄일 수 있는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 베인식 압축기는 회전체에 베인을 압접시켜 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획하고, 회전체를 회전하여 흡입영역과 압축영역을 서로 연속적으로 바꾸면서 유체를 흡입 압축 토출하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 베인식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 베인식 압축기는, 케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생하도록 설치하는 전동기구부와, 전동기구부에 연결하여 유체를 흡입 압축 토출하도록 설치하는 압축기구부로 구성하고 있다.

압축기구부는 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(V)을 구비하여 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 제1 베어링플레이트(3A) 및 제2 베어링플레이트(3B)와, 실린더조립체의 내부공간(V)을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하도록 블레이드부(4C)를 구비하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 회전축(4)의 블레이드부(4C) 양측에 각각 접촉하여 상기 회전축(4)의 회전시 각각의 압축공간(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 제1 베인(5A) 및 제2 베인(5B)과, 각 베인(5A)(5B)을 양단으로 함께 탄력 지지하는 베인스프링(6)을 포함하고 있다.

베어링플레이트(3A)(3B)는 실린더(2)의 상면과 하면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 후술할 회전축(4)의 베어링부(4B)를 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링부(3a)(3a)와, 그 중앙에 회전축(4)이 관통하는 축구멍을 형성하여 후술할 회전축(4)의 축부(4A)를 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링부(3b)(3b)로 이루어져 있다.

회전축(4)은 제1 베어링플레이트(3A)와 제2 베어링플레이트(3B)를 관통하도록 전동기구부의 회전자(Mr)에 결합하여 동력을 전달하는 축부(4A)와, 축부(4A)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 상기 제1 베어링플레이트(3A)와 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면에 미끄럼 접촉하여 지지되는 베어링부(4B)와, 베어링부(4B)의 외주면에서 확장 형성하여 실린더조립체의 내부공간(V)을 밀폐공간인 제1 압축공간(S1) 및 제2 압축공간(S2)으로 구획하는 블레이드부(4C)로 이루어져 있다.

축부(4A)는 그 내부에 케이싱(1)의 오일을 흡상할 수 있도록 오일유로(4a)를 길게 관통 형성하고, 오일유로(4a)의 하단에는 케이싱(1)의 오일을 흡입하도록 오일피더(4b)를 장착하고 있다.

베어링부(4B)는 그 중심이 축부(4A)의 중심과 일치하도록 평면투영시 축부(4A)와 동심상에 형성하고, 블레이드부(4C)을 중심으로 할 때 상하 양측의 직경이 동일하도록 대칭지게 형성하고 있다.

블레이드부(4C)는 외주면이 실린더(2)의 내주면에 미끄럼 접촉하도록 평면 투영시 원판형으로 형성하고, 양 측면은 측면 전개시 내주면에서 외주면까지 동일한 두께를 갖는 정현파 모양의 캠면으로 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 3a는 스러스트베어링부, 3b는 레이디얼베어링부, 4c는 오일구멍, r1은 레이디얼베어링면, r2는 스러스트베어링면, SP는 가스흡입관이다.

상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(미도시)가 회전하면, 회전축(4)이 회전하면서 블레이드부(4C)의 상하 양 측면에 각각 접촉한 제1 베인(5A)과 제2 베인(5B)이 블레이드부(4C)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 이동하고, 이 과정에서 실린더(2)의 제1 압축공간(S1)과 제2 압축공간(S2)의 용적이 가변되면서 가스흡입관을 통해 냉매가스가 제1 압축공간(S1)과 제2 압축공간(S2)으로 연속으로 흡입되며, 이 냉매가스는 블레이드부(4C)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 상기 블레이드부(4C)의 양쪽 볼록곡면부가 토출개시시점에 도달하는 순간부터 각 토출구(미도시)를 지나는 순간까지 각각의 토출구를 통해 번갈아 토출된다.

여기서, 회전축(4)의 축부(4A)는 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 레이디얼베어링면(r1)에 반경방향으로 지지되는 한편 베어링부(4B)는 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 스러스트베어링면(r2)에 축방향으로 지지되어 회전을 지속한다.

이와 동시에 케이싱(1)의 오일은 회전축(4)의 하단에 구비한 오일피더(4b)에 의해 흡입되어 오일유로(4a)를 따라 흡상하다가 그 일부는 오일유로(4a)의 중간에 구비한 오일구멍(4c)을 통해 회전축의 축부(4A)와 베어링플레이트(3A)(3B)의 레이디얼베어링면(r1) 사이로 유입되어 미끄럼면을 윤활하는 반면 일부는 회전축(4)의 상단에서 비산하여 전동기구부를 냉각시킨 후 다시 케이싱(1)의 바닥면으로 흘러 회수되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 베인식 압축기에 있어서는, 회전축(4)의 하측 스러스트 베어링부와 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트면(이하, 하측 스러스트면)(r2)이 회전축을 축방향으로 지지함에 따라 이 하측 스러스트면(r2)이 상측 스러스트면에 비하여 과도하게 하중을 받음에도 불구하고 상기 하측 스러스트면(r2)이 압축공간 주변에 형성됨에 따라 회전축의 중간에 구비하는 오일구멍(4c)은 주로 제1 베어링플레이트(3A)의 주변이나 하측 스러스트면(r2)의 하부에 형성될 수밖에 없고 이로 인해 특히 하측 스러스트면(r2)에서는 심한 오일부족 현상이 발생하여 압축기의 입력상승에 의한 성능저하가 유발될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 베인식 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 베어링플레이트와 회전축 사이의 스러스트면에 오일을 원활하게 공급하여 오일부족 현상을 미연에 방지할 수 있는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상하 양측을 개구한 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 상하 개구측에 각각 결합하여 함께 내부공간을 이루는 복수 개의 베어링플레이트와, 베어링플레이트를 관통하여 반경방향으로 지지되고 그 내부에 오일유로를 관통 형성하는 축부 및 이 축부에서 확장 형성하여 상기 베어링플레이트에 축방향으로 지지되는 베어링부 및 베어링부의 외주연에 확장 형성하여 내부공간을 복수 개로 구획하는 블레이드부를 가지는 회전축과, 블레이드부의 상하 양측면에 압접하여 상하로 왕복운동을 하면서 각 내부공간을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 복수 개의 베인을 포함한 베인식 압축기에 있어서, 회전축의 베어링부에 축방향으로 오일통구를 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 베인식 압축기의 일부를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 베인식 압축기의 회전축을 보인 사시도이며, 도 5는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도이고, 도 6은 본 발명 베인식 압축기의 변형예에 대한 압축기구부를 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 베인식 압축기의 압축기구부는, 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(V)을 구비하여 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 제1 베어링플레이트(3A) 및 제2 베어링플레이트(3B)와, 실린더조립체의 내부공간(V)을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하도록 블레이드부(13)를 구비하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(10)과, 회전축(10)의 블레이드부(13) 양측에 각각 접촉하여 상기 회전축(10)의 회전시 각각의 압축공간(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 제1 베인(5A) 및 제2 베인(5B)과, 각 베인(5A)(5B)을 양단으로 함께 탄력 지지하는 베인스프링(6)를 포함한다.

베어링플레이트(3A)(3B)는 실린더(2)의 상면과 하면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 후술할 회전축(10)의 베어링부(12)를 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링부(3a)(3a)와, 그 중앙에 회전축(4)이 관통하는 축구멍을 형성하여 후술할 회전축(10)의 축부(11)를 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링부(3b)(3b)로 이루어진다.

회전축(10)은 제1 베어링플레이트(3A)와 제2 베어링플레이트(3B)를 관통하도록 전동기구부의 회전자(미도시)에 결합하여 동력을 전달하는 축부(11)와, 축부(11)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 상기 제1 베어링플레이트(3A)와 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면(r2)(r2)에 미끄럼 접촉하여 지지되는 베어링부(12)와, 베어링부(12)의 외주면에서 확장 형성하여 실린더조립체의 내부공간(V)을 밀폐공간인 제1 압축공간(S1) 및 제2 압축공간(S2)으로 구획하는 블레이드부(13)로 이루어진다.

축부(11)는 그 내부에 케이싱(1)의 오일을 흡상할 수 있도록 오일유로(11a)를 길게 관통 형성하고, 오일유로(11a)의 하단에는 케이싱(1)의 오일을 흡입하도록 오일피더(11b)를 장착하여 이루어진다.

또, 축부(11)의 중간높이에는 오일유로(11a)를 통해 흡상되는 오일의 일부를 바이패스 시키기 위한 복수 개의 오일구멍(11c)을 소정의 높이차로 형성하고, 축부(11)의 외주면에는 상기 오일구멍(11c)에 각각 연결하여 베어링플레이트(3A)(3B)의 축구멍(미부호)과 축부(11)의 외주면 사이로 안내하기 위한 오일그루브(11d)(11d)를 나선형으로 형성하는 것이 바람직하다.

베어링부(12)는 그 중심이 축부(11)의 중심과 일치하도록 평면투영시 축부(11)와 동심상에 형성하고, 블레이드부(13)을 중심으로 할 때 상하 양측의 직경이 동일하도록 대칭지게 형성한다.

또, 베어링부(12)는 도 3 내지 도 5에서와 같이 상측 오일그루브(11d)를 통해 제1 베어링플레이트(3A)의 스러스트베어링면(r2)과 베어링부(12)의 상측면 사이로 유입되는 오일을 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면(r2)과 베어링부(12)의 하측면, 즉 하측 스러스트면으로 유도하기 위한 복수 개의 오일통구(12a)를 축방향으로 관통 형성한다.

오일통구(12a)의 단면적은 회전축을 축방향으로 지지할 수 있는 강도를 유지하는 한에서 가급적이면 넓게 형성하는 것이 마찰면적을 최소로 줄일 수 있어 바람직하다.

한편, 도 6에서와 같이 오일통구(12a)를 통해 유입되는 오일을 하측 스러스트면(r2)에서 장기간 담유할 수 있도록 상기 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면(r2)에 원호형 또는 환형 또는 다수 개의 미세한 오일저장홈(3c)을 형성하는 것이 바람직하다.

블레이드부(13)는 외주면이 실린더(2)의 내주면에 미끄럼 접촉하도록 평면 투영시 원판형으로 형성하고, 양 측면은 측면 전개시 내주면에서 외주면까지 동일한 두께를 갖는 정현파 모양의 캠면으로 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 SP는 가스흡입관이다.

상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(미도시)가 회전하면, 회전축(10)이 회전하면서 블레이드부(13)의 상하 양 측면에 각각 접촉한 제1 베인(5A)과 제2 베인(5B)이 블레이드부(13)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 이동하고, 이 과정에서 실린더(2)의 제1 압축공간(S1)과 제2 압축공간(S2)의 용적이 가변되면서 가스흡입관(SP)을 통해 냉매가스가 제1 압축공간(S1)과 제2 압축공간(S2)로 연속으로 흡입되며, 이 냉매가스는 블레이드부(13)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 상기 블레이드부(13)의 양쪽 볼록곡면부가 토출개시시점에 도달하는 순간부터 각 토출구(미도시)를 지나는 순간까지 각각의 토출구를 통해 번갈아 토출된다.

여기서, 회전축(10)의 축부(11)는 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 레이디얼베어링면(r1)에 반경방향으로 지지되는 한편 베어링부(12)는 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 스러스트베어링면(r2)에 축방향으로 지지되어 회전을 지속한다.

한편, 케이싱(1)의 오일은 회전축(10)의 하단에 구비한 오일피더(11b)에 의해 흡입되어 오일유로(11a)를 따라 흡상하다가 그 일부는 오일유로(11a)의 중간에 구비한 오일구멍(11c)을 통해 회전축(10)의 축부(11)와 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 레이디얼베어링면(r1) 사이로 유입되어 미끄럼면을 윤활하는 반면 일부는 회전축(10)의 상단에서 비산하여 전동기구부를 냉각시킨 후 다시 케이싱(1)의 바닥면으로 흘러 회수된다.

이때, 오일구멍(11c)을 통해 회전축(10)의 축부(11)와 제1 베어링플레이트(3A)의 레이디얼베어링면(r1) 사이로 바이패스되는 오일은 오일그루브(11d)를 타고 흘러내려 제1 베어링플레이트(3A)의 스러스트베어링면(r2)과 회전축(10)의 베어링부(12) 상측면 사이로 스며들고, 이 오일의 일부는 상측 스러스트면(r2)을 윤활하는 반면 다른 일부는 회전축(10)의 베어링부(12)에 축방향으로 형성한 오일통구(12a)를 통해 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면(r2)과 회전축(10)의 베어링부(12) 하측면 사이의 하측 스러스트면(r2)으로 흘러내린다. 이 하측 스러스트면(r2)으로 흘러내린 오일은 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면(r2)과 회전축(10)의 베어링부(12) 하측면 사이를 원활하게 윤활할 수 있다.

또, 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면(r2)에 원호형 또는 환형 또는 다수 개의 미세한 오일저장홈(3c)을 형성하는 경우에는 상기 오일통구(12a)를 통해 흘러내린 오일을 장기간 수용할 수 있다.

이렇게 하여, 전동기구부의 회전자에 결합한 회전축의 하중을 제2 베어링플레이트와 이에 대향하는 회전축의 베어링부 하측면 사이의 하측 스러스트면이 집중 하중을 받게 되나 이 하측 스러스트면에 오일이 원활하게 공급됨에 따라 하측 스러스트면의 마모를 효과적으로 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전동기구부의 입력상승을 막아 압축기의 성능을 높일 수 있다.

또, 제2 베어링플레이트의 스러스트베어링면에 오일저장홈을 형성하여 일정량의 오일을 저장하는 경우에는 압축기를 정지시켰다가 재기동시킬 때 오일저장홈에 저장되었던 오일이 하측 스러스트면을 윤활할 수 있어 재기동시의 오일부족 현상을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치는, 베어링플레이트의 스러스트베어링면에 대향하는 회전축의 베어링부에 오일통구를 형성함으로써, 회전축의 오일유로를 통해 흡상되던 오일의 일부를 하중이 가장 큰 하측 스러스트면까지 유도할 수 있고 이를 통해 하측 스러스트면의 마모를 효과적으로 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전동기구부의 입력상승을 막아 압축기의 성능을 높일 수 있다.

또, 하측 베어링플레이트의 스러스트베어링면에 오일저장홈을 형성함으로써, 일정량의 오일을 저장하여 재기동시 하측 스러스트면에서의 오일부족 현상을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 베인식 압축기의 일부를 보인 종단면도,

도 2는 종래 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도,

도 3은 본 발명 베인식 압축기의 일부를 보인 종단면도,

도 4는 본 발명 베인식 압축기의 회전축을 보인 사시도,

도 5는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도,

도 6은 본 발명 베인식 압축기의 변형예에 대한 압축기구부를 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

2 : 실린더 3A,3B : 제1,제2 베어링플레이트

3a : 스러스트베어링부 3b : 레이디얼베어링부

3c : 오일저장홈 5A,5B : 제1,제2 베인

10 : 회전축 11 : 축부

11a : 오일유로 11b : 오일피더

11c : 오일구멍 11d : 오일그루브

12 : 베어링부 12a : 오일통구

13 : 블레이드부 r1 : 레이디얼베어링면

r2 : 스러스트베어링면

Claims (5)

1. 상하 양측을 개구한 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 상하 개구측에 각각 결합하여 함께 내부공간을 이루는 복수 개의 베어링플레이트와, 베어링플레이트를 관통하여 반경방향으로 지지되고 그 내부에 오일유로를 관통 형성하는 축부 및 이 축부에서 확장 형성하여 상기 베어링플레이트에 축방향으로 지지되는 베어링부 및 베어링부의 외주연에 확장 형성하여 내부공간을 복수 개로 구획하는 블레이드부를 가지는 회전축과, 블레이드부의 상하 양측면에 압접하여 상하로 왕복운동을 하면서 각 내부공간을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 복수 개의 베인을 포함한 베인식 압축기에 있어서,

   회전축의 베어링부에 축방향으로 오일통구를 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치.
2. 제1항에 있어서,

   회전축의 축부에는 오일유로로 흡상되는 오일을 외주면으로 유도하는 오일구멍을 형성하고, 상기 축부의 외주면에는 오일구멍을 통해 유출되는 오일을 베어링플레이트와 축부 사이로 균일하게 공급되도록 오일그루브를 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   회전축의 베어링부에 접하는 베어링플레이트의 스러스트베어링면에 오일저장홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치.
4. 제3항에 있어서,

   오일저장홈은 환형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치.
5. 제3항에 있어서,

   오일저장홈은 다수 개의 미세홈으로 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 스러스트면 마찰 저감 장치.