KR20060096377A - 단일 플래이트 플로팅 실을 가진 스크롤기계 - Google Patents

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크리스토퍼 스토버
샤오겅 수
항큉 쥬
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코우프랜드코포레이션
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Abstract

스크롤기계는 축방향의 바이어싱을 제공하기 위한 압축유체 분리를 위해 플로팅 실을 이용한다. 플로팅 실은 내부와 외부에 고리모양의 실을 가진 하나의 플레이트로 설계된다. 내부와 외부의 고리모양의 실은 U, V, L자 형태의 단면모양을 가질 수 있으며 각각은 실의 작동압력을 제공하기 위한 구성이다. 다른 실시예에서는 플로팅 실에 배출밸브, 온도보호시스템, 압력보호시스템이 추가된다.
메인 베어링 하우징, 유성스크롤부재, 비유성스크롤부재, 랩, 온도 보호 시스템, 압력 보호 시스템, 플로팅 실 어셈블리

Description

단일 플래이트 플로팅 실을 가진 스크롤기계{SCROLL MACHINE WITH SINGLE PLATE FLOATING SEAL}
도 1은 본 발명에 의한 플로팅 실 디자인을 구비한 스크롤 압축기의 수직단면도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 플로팅 실의 확대도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실 디자인을 보여주는 것으로, 도 2에서 원으로 표시된 부분의 확대도이다.
도 3은 도 2와 유사하지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 실 디자인을 보여준다.
도 4은 도 2와 유사하지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 실 디자인을 보여준다.
도 5은 도 2와 유사하지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 실 디자인을 보여준다.
도 6은 도 3와 유사하지만 플로팅 실과 함께 배출밸브 어셈블리를 구비하고 있다.
도 7은 도 3와 유사하지만 플로팅 실과 함께 온도 보호 시스템를 구비하고 있다.
도 8은 도 3와 유사하지만 플로팅 실과 함께 압력 보호 시스템를 구비하고 있다.
도 9은 도 2와 유사하지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 실과 함께 압력 보호 시스템을 구비하고 있다.
도 10a는 닫힌 상태에서, 도 7과 도 9에서 도시된 압력 릴리프 밸브의 확대도이다.
도 10b는 열린 상태에서, 도 7과 도 9에서 도시된 압력 릴리프 밸브의 확대도이다.
도 11a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벤트 실 어셈블리의 평면도이다.
도 11b는 압축기에 장착되어 있는, 도 11a에서 도시된 벤트 실의 확대도이다.
본 발명은 스크롤기계에서 축방향 이동이 가능한 스크롤부재를 위한 플로팅 실 디자인과 관련이 있다. 다시 말하면, 본 발명은 스크롤기계에서 축방향 이동이 가능한 스크롤기계의 비유성스크롤부재를 위한 독특한 단일 플래이트 플로팅 실 디자인과 관련이 있다.
일반적으로 "스크롤"기계라고 알려진 분야에는 다양한 종류의 유체의 이송을 위한 기계들이 존재한다. 그러한 기계들은 확장기, 배출엔진, 펌프, 압축기, 등이 있으며 본 발명의 특징은 이러한 기계들에 적용된다. 그러나 도시를 위해 개시된 실시예는 밀폐된 냉동 압축기의 형태이다.
일반적으로 말해서, 스크롤기계는 유사한 형태의 두개의 나선형 랩을 포함하며, 각각은 별개의 엔드 플레이트에 장착되어 스크롤부재를 형성한다. 두개의 스크롤부재는 나선형 랩이 서로 180°로 어긋나서 끼워맞춤 되어있다. 기계는 다른 스크롤부재("비유성스크롤" 또는 "고정스크롤")에 대해서 유성운동을 하는 스크롤부재("유성스크롤")에 의해 작동되며, 각각의 랩의 플랭크(flanks) 사이에서 움직이는 선접촉을 하면서, 분리된 초승달 모양의 유체 포켓을 형성한다. 나선형은 보통 원의 인벌류트로 이루어지며, 이상적으로는 스크롤부재 사이에 동작중에 상대적인 회전이 없다; 즉 다시 말하면 움직임은 순수한 곡선 이동(몸체에서 어느 축을 기준으로도 회전이 없다)이다. 유체 포켓은 유체가 흡입되는 스크롤기계의 제1 지역에서 유체배출이 일어나는 제2 지역으로 유체가 운반되게 한다. 실링된 포켓의 체적은 제1 지역에서 제2 지역으로 이동함에 따라 변화한다. 어느 순간이든 최소한 한 쌍의 실링된 포켓이 존재하며 수개의 쌍의 실링된 포켓이 존재하는 경우에는 각각의 쌍은 서로 다른 체적을 가진다. 압축기에서는 제2 지역은 제1 지역보다 고압이며 물리적으로 기계의 중심부에 위치하며 제1 지역은 기계의 주변부에 위치한다. 두 가지 형태의 접촉이 스크롤부재 사이에서 유체 포켓을 형성한다. 하나는 반경 방향 힘에 의한 랩의 나선형 플랭크 사이의 축방향의 접선접촉으로 플랭크실링(flank sealing)을 이루며, 다른 하나는 각각의 랩의 에지면과 이와 대응하는 엔 드플래이트 사이에 축방향 힘에 의한 면접촉이며 팁실링(tip sealing)을 이룬다. 고효율을 위해서는, 두가지 형태의 접촉을 위한 실링이 좋아야 한다. 스크롤기계 설계의 어려움중의 하나는 작동중에 그리고 가변속도 기계에서는 모든 속도에서 항상 팁실링을 유지하기 위한 기술과 관련이 있다. 통상적으로는 이것은 (1)엄밀한 정밀성을 사용하는 고가의 가공기술에 의한 방법, (2)랩팁에 나선형 팁실(tip seals)을 가하는 방법 그러나 이 방법은 조립이 어렵고 종종 신뢰성이 떨어진다, (3)압축된 작동유체를 이용하여 유성스크롤이나 고정스크롤를 각각 대응하는 스크롤 쪽으로 편향시킴으로서 축방향 회복력을 가하는 방법 등에 의해서 이루어진다.
축방향 회복력의 이용에는 두 개의 스크롤부재중 하나가 다른 하나에 대하여 축방향으로 움직일 수 있게 장착되어야 한다. 이것은 비유성 스크롤부재를 본원인의 미국 특허번호 5,407,335에 개시된 여러개의 볼트와 슬리브 가이드를 이용하여 메인 베어링 하우징에 고정시켜서 이루어진다. 그리고 바이어싱 힘이 축방향으로 움직일 수 있는 비유성스크롤에 작용하여 비유성스크롤을 유성스크롤과 맞물리게 하여야 한다. 이것을 위해, 비유성스크롤의 한쪽 면에 챔버를 형성하여, 플로팅 실을 챔버에 배치하고, 이 챔버에 압축된 유체를 공급한다. 압축된 유체의 소슨는 스크롤 압축기 그 자체가 된다. 이 형태의 바이어싱 시스템 역시 위에서 언급한 미국 특허번호 5,407,335에 개시되어 있다.
플로팅 실은 압력 균형 축방향 추종 스크롤 압축기 설계에서 잘 알려진 부분이다. 플로팅 실 어셈블리는 고압의 냉각 개스를 압축기 배출영역에서 압축기 흡입영역으로의 흐름을 가능하게 하거나 또는 방지하기 위해서 밸브로서 기능을 한 다. 정상적인 압축기 작동상태하에서 밸브는 닫혀있고 페이스 실이 배출부에서 흡입부로의 개스의 누설을 방지한다. 밸브는 압축기의 높은 배출-흡입 압력비에 대하여 반응하여 열린다. 이 특성은 압축기의 흡입부에 해를 끼칠 수 있는 진공 상태를 초래할 수도 있는 시스템 멈춤상황에서 유리한 역할을 한다.
플로팅 실의 선행기술은 두 개의 메탈 플레이트와 두 개의 폴리머 실의 조립이다. 아래쪽 플레이트는 위쪽 캐스트 아이언 플레이트에 관통하여 난 구멍을 통해 끼워진 수직의 기둥을 가진 캐스트 알루미늄 부분이다. 위쪽의 플레이트는 두부재가 접촉하는 경우에, 머플러 플레이트와 페이스 실의 역할을 하는 특성이 윗면에 구비되어 있다. 두개의 폴리머 실은 두개의 플레이트 사이에 위치하여 유지된다. 선행기술에서 조립과정은 부재들을 함께 쌓고 알루미늄 기둥을 성형적으로 변형시켜서 위쪽 끝단이 부분적으로 아이언 플레이트 위에 도포되어 서로 결합되게 한다.
본 발명은 하나의 플레이트를 가진 개량된 플로팅 실 디자인을 제공한다. 하나의 플레이트 디자인은 아래쪽 플레이트와 조립체의 스웨이징부를 제거하는 동안에는 선행기술의 기능을 가진다. 또한, 플레이트의 마무리 가공은 단순해져서 위쪽 플레이트에 구멍을 뚫은 장치가 필요없는, 하나의 셋업 작동이 된다. 한 실시예에서는 플로팅 실은 U형태의 실을 이용하며, 다른 실시예에서는 L형태의 실을 이용하며, 다른 실시예에서는 플립 실을 이용한다.
본 발명의 다른 적용영역은 이하에서 설명하는 상세한 설명에 의해 명확해진다. 상세한 설명과 특정의 예들은, 바람직한 실시예를 보여줄 뿐이며, 본 발명의 적용범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명은 상세한 설명과 이하의 도면에 의해 더욱 자세히 이해될 수 있다.
이하의 설명하는 바람직한 실시예는 단지 하나의 예이며, 본 발명이나 그 적용, 이용범위를 제한하는 것이 아니다.
도 1에는 본 발명에 따라 플로팅 실을 장착한 스크롤 압축기를 보여주며 전체적으로 번호 10으로 표시되어 있다. 압축기(10)는 전체적으로 원통형의 밀폐형 셀(12)을 포함하며, 위쪽으로는 캡(14)과 용접되어 있고 아래쪽으로는 베이스(16)가 여러 개의 지지대로 연결되어 있다. 캡(14)에는 통상의 배출밸브를 가진 냉각 배출 피팅(18)이 구비되어 있다. 셀에 부착된 다른 부재로는, 캡(14)이 셀(12)에 용접된 곳에서 용접되어 횡으로 뻗어있는 파티션(22), 적절히 셀(12)에 고정되어 있는 메인 베어링 하우징 즉 바디(24), 그리고 적절히 셀(12)에 고정된 여러 개의 횡으로 뻗은 다리를 가진 하부 베어링 하우징(26)이 있다. 전체적으로 단면이 사각이며 모서리가 둥글게 처리된 모터 고정자(28)가 셀(12)에 압력끼워맞춤 되어 있다. 고정자의 둥근 모서리부 사이의 플랫이 고정자와 셀 사이에서 통로가 되어 셀의 위쪽에서 아래쪽으로 윤활액이 흐르게 된다.
구동축 즉 크랭크샤프트(30)은 위쪽 끝에서 편심의 크랭크 핀(32)을 가지며 메인 베어링 하우징(24)에서 베어링(34)에 의해 그리고 하부 베어링 하우징(26)에서 베어링(36)에 의해 회전가능하게 저널 되어있다. 크랭크샤프트(30)은 아래쪽에 상대적으로 큰 지름의 동심의 보어(38)가 있으며 이것은 횡방향으로 바깥쪽으로 기 울어져서 크랭크샤프트의 위쪽으로 뻗어있는 지름이 작은 보어(40)와 연결된다. 보어(38)에는 교반기(42)가 있다. 셀(12) 내부의 하부에는 윤활유로 채워져 있으며, 보어(38)는 크랭크샤프트(30) 위로 그리고 보어(40) 안으로 그리고 최종적으로는 윤활을 요하는 압축기의 모든 부분으로 윤활유를 펌핑하는 펌프로서 역할을 한다. 고정자(28)와 권선(44)을 가진 모터가 크랭크샤프트(30)를 구동하며 회전자(46)는 크랭크샤프트(30)에 압력끼워맞춤 되어있으며 상부와 하부에 각각 균형추(48)(50)을 가지고 있다. 균형추(50)가 오일통에서 회전함에 따른 일손실을 줄이기 위해 균형추 막이(52)를 설치할 수 있다. 균형추 막이(52)는 출원인의 미국특허번호 5,064,356 "Counterweight Shield For Scroll Compressor"에 자세히 나와 있다.
메인 베어링 하우징(24)의 상면에는 트러스트 베어링면이 구비되어 있으며, 그위에 통상의 나선형 날개인 랩(56)을 가진 유성스크롤부재(54)가 배치된다. 유성스크롤부재(54)의 아래쪽으로 원통형의 허브(58)가 내부에 저널베어링을 가지고 뻗어있으며, 저널베어링의 내부에는 부싱(60) 내부보어(62) 크랭크핀(32) 등이 있다. 크랭크핀(32)은 출원인의 미국특허번호 4,877,382에서 보여 주듯이, 한쪽 면의 플랫에서 보어(62)에 형성된 플랫면과 맞물려서 반경 방향 추종(compliant) 구동조정을 제공한다. 올드햄 커플링(64)이 유성스크롤부재와 비유성스크롤부재 사이에 키로 고정되어 유성스크롤부재의 회전운동을 방지한다. 올드햄 커플링(64)은 바람직하게는 위에서 언급한 미국특허번호 4,877,382에 개시된 타입이나 출원인의 미국특허번호 5,320,506 "Oldham Coupling For Scroll Compressor"에 개시된 커플 링도 사용될 수 있다.
비유성스크롤부재(66)에는 유성스크롤부재(54)의 랩(56)과 맞물리는 랩(68)이 구비된다. 비유성스크롤부재(66)에는 중앙으로 배출통로(70)가 배치되어 위쪽으로 개방 리세스(72)와 연결되고 배출 머플러 챔버(74)와 연결되며, 챔버(74)는 캡(14)과 파티션(22)로 이루어진다. 환상의 리세스(76)와 플로팅 실 어셈블리(78)가 비유성스크롤부재(66) 내부에 형성된다. 리세스(72,76)와 플로팅 실 어셈블리(78)가 랩(56,68)이 압축한 유체를 받아들이는 축압력 바이어싱 챔버를 이루어, 비유성스크롤부재(66)에 축방향 바이어싱 힘을 가해서 각각의 랩(56)(68)의 팁이 엔드플래이트 면과 함께 실링을 이루게 한다.
도 1과 도 2에서 보이 듯이, 플로팅 실 어셈블리(78)는 하나의 메탈 플래이트(80)과 고리모양의 내부실(82) 그리고 외부실(84)를 포함한다. 메탈 플래이트(80)은 바람직하게는 캐스트 아이언으로 제조되나, 플래이트(80)의 요구조건을 만족하는 한 금속이나 플라스틱 등 어떤 물질로도 가능하다. 플래이트(80)은 위쪽으로 실링 립(86)를 가지며 파티션(22)와 맞물려서 압축기의 흡입부와 압축기의 배출부로 분리한다.
고리모양의 내부실(82)는 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용될 수 있다. 내부실(82)은 플래이트(80)에 의해 형성된 그루브(88) 속에 배치된다. 내부실(82) 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(80)와 맞물려서, 압축기(10)의 배출부를 리세스(76) 내부의 중간압축액으로부터 분리한다.
내부실(82)은 U자 형태의 단면을 가지며, U자 형태 가운데 개구부는 압축기(10)의 배출부를 향해 개방되어 있고, 배출부는 중간압축단계인 리세스(76) 내부의 압축액보다 압력이 높다. 이러한 내부실(82)의 압력배치는 내부실(82)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
고리모양의 외부실(84)는 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)으로 만들어지는 것이나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 외부실(84) 플래이트(80)에 형성된 그루브(90) 내부에 배치된다. 외부실(84)는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(80)와 맞물려서, 압축기(10)의 흡입부를 리세스(76) 내부의 중간압축액으로부터 분리한다.
외부실(84)은 U자 형태의 단면을 가지며, U자 형태 가운데 개구부는 리세스(76) 내부의 중간압축액을 향해 개방되어 있고, 중간압축단계인 리세스(76) 내부의 압축액은 압축기 흡입부보다 압력이 높다. 이러한 외부실(84)의 압력배치는 외부실(84) 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
전체적인 실 어셈블리는 크게 세 가지로 즉, 내부 지름의 실(92), 외부 지름의 실(94) 그리고 탑 실(96)으로 구성된다. 실(92)은 리세스(76)의 바닥에서 중간압축단계의 유체를 리세스(72)의 배출압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(94)는 리세스(76)의 바닥에서 중간압축단계의 유체를 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(96)은 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체를 실 어셈블리 상부(78)의 배출압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 도 1과 도 2를 보면 마모링(98)이 파티션(22)에 부착되어 있고, 파티션은 플래이트(80)와 마모링(98) 사이에 실(96)을 제공하는 것을 보여준다. 링(98) 대신에, 파티션(22)의 하면은 질화법이나 탄소-질화법 또는 다른 경화처리법에 의해 부분적으로 강화될 수도 있다.
정상적인 작동조건에서 즉, 정상 압력비하에서 플로팅 실 어셈블리(78)에 위쪽으로의 실링력이 가해지게 실(96)의 지름을 선택한다. 따라서, 과도한 압력비가 되면 플로팅 실 어셈블리(78)는 배출압력에 의해서 아래쪽으로 힘을 받게 되며, 그에 의해 배출압력의 개스가 플로팅 실 어셈블리(78)를 통해 흡입개스 영역으로 누출되게 된다. 만약 누출이 크다면, 모터 냉각용 흡입개스 흐름 손실은(누출되는 배출개스의 온도에 의해 더욱 심해진다) 모터 프로텍터(도시 안됨)에 트립을 일으키고 따라서 모터의 에너지 손실을 가져온다. 실(96)의 폭은, 실 자체(즉, 실링 립(86)과 마모링(98)사이)의 단위 압력이 정상적인 배출압력보다 커서 지속적인 실링을 유지할 수 있게 정해진다.
도 2A에 의하면 플로팅 실 어셈블리(78')가 도시되어 있다. 플로팅 실 어셈블리(78')는 플로팅 실 어셈블리(78)와 비교하면 고리모양의 내부실(82)이 고리모양의 내부실(82')으로 대체되고, 고리모양의 외부실(84)이 고리모양의 외부실(84')로 대체된 것 외에는 동일하다.
내부실(82')은 내부실(82)과 단면 구성을 제외하면 동일하다. 내부실(82')은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 내부실(82') 플래이트(80)에 형성된 그루브(88) 내부에 배치된다. 내부실(82')는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(80)와 맞물려서, 리세스(72) 내부의 배출압력하에 있는 유체를 리세스(76) 하부의 중간압축액을 분리하는 실(92)을 형성한다. 내부실(82')은 V자 형태의 단면을 가지며, V형태 가운데 개구부는 압축기(10)의 배출부를 향해 개방되어 있고, 배출부의 압력은 중간압축단계인 리세스(76) 내부의 압축액보다 압력이 높다. 이러한 내부실(82')의 압력배치는 내부실(82')의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
외부실(84')은 외부실(84)와 단면 구성을 제외하면 동일하다. 외부실(84')은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 외부실(84') 플래이트(80)에 형성된 그루브(88) 내부에 배치된다. 외부실(84')는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(80)와 맞물려서, 리세스(76) 내부의 중간압축액을 압축기(10)의 흡입영역으로 부터 분리하는 실(94)을 형성한다. 외부실(84')은 V자 형태의 단면을 가지며, V형태 가운데 개구부는 리세스(76) 내부의 중간압축액을 향해 개방되어 있고, 리세스(76) 내부의 중간압축단계인 압축액은 압축기(10)의 흡입부보다 압력이 높다. 이러한 외부실(84')의 압력배치는 외부실(84') 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
플로팅 실 어셈블리(78')의 기능, 작동 및 이점은 위의 플로팅 실 어셈블리(78)과 동일하며 따라서 여기에서 다시 반복하지 않는다.
도 3에 의하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(178)가 도시되어 있다. 플로팅 실 어셈블리(178)는 단일 메탈 플래이트(180), 고리모양의 내부실(182) 그리고 고리모양의 외부실(184)를 포함하고 있다. 메탈 플래이트(180)는 바람직하게는 캐스트 아이언으로 제조되는 것이나 메탈 플래이트(180)의 요구조건을 만족하는 한 메탈이나 플라스틱 등 다른 물질로도 가능하다. 메탈 플 래이트(180)는 위쪽으로 평면의 실링립(186)을 가지며, 실링립은 파티션(22)와 맞물려서 압축기(10)의 배출부를 압축기의 흡입부로 부터 분리시킨다.
내부실(182)은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 내부실(182) 플래이트(180)에 형성된 그루브(188) 내부에 배치된다. 내부실(182)는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(180)와 맞물려서, 압축기(10)의 배출영역을 리세스(76) 내부의 압축액으로부터 분리한다. 내부실(182)은 L자 형태의 단면을 가지며, L형태의 안쪽부분이 압축기(10)의 배출부를 향하고 있고, 배출부의 압력은 중간압축단계인 리세스(76) 내부의 압축액보다 압력이 높다. 이러한 내부실(182)의 압력배치는 내부실(182)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
외부실(184)은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 외부실(184) 플래이트(180)에 형성된 그루브(190) 내부에 배치된다. 외부실(184)는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(180)와 맞물려서, 리세스(76) 내부의 중간압축액을 압축기(10)의 흡입영역으로 부터 분리한다. 외부실(184)은 L자 형태의 단면을 가지며, L형태의 안쪽부분이 리세스(76) 내부의 중간압축액을 향하고 있고, 리세스(76) 내부의 중간압축단계인 압축액은 압축기(10)의 흡입부보다 압력이 높다. 이러한 외부실(184)의 압력배치는 외부실(184)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
전체적인 실 어셈블리는 크게 세가지로 즉, 내부 지름의 실(92), 외부 지름의 실(94) 그리고 탑 실(96)으로 구성된다. 실(92)는 리세스(76)의 바닥에서 중간 압축단계의 유체를 리세스(72)의 배출압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(94)는 리세스(76)의 바닥에서 중간압축단계의 유체를 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(96)은 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체를 실 어셈블리 상부(78)의 배출압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 도 3을 보면,마모링(98)이 파티션(22)에 부착되어 있으며, 파티션은 플래이트(180)와 마모링(98) 사이에 실(96)을 제공한다. 링(98) 대신에, 파티션(22)의 하면은 질화법이나 탄소-질화법 또는 다른 경화처리법에 의해 부분적으로 강화될 수도 있다.
정상적인 작동조건에서 즉, 정상 압력 차이하에서 플로팅 실 어셈블리(178)에 위쪽으로의 실링력이 가해지게 실(96)의 지름을 선택한다. 따라서, 과도한 압력차이가 되면 플로팅 실 어셈블리(178)는 배출압력에 의해서 아래쪽으로 힘을 받게 되며, 그에 의해 배출압력의 개스가 플로팅 실 어셈블리(178)를 통해 흡입개스 영역으로 누출되게 된다. 만약 누출이 크다면, 모터 냉각용 흡입개스 흐름 손실은(누출되는 배출개스의 온도에 의해 더욱 심해진다) 모터 프로텍터(도시 안됨)에 트립을 일으키고 따라서 모터의 에너지 손실을 가져온다. 실(96)의 폭은, 실 자체(즉, 실링 립(186)과 마모링(98) 사이)의 단위 압력이 정상적인 배출압력보다 커서 지속적인 실링을 유지할 수 있게 정해진다.
도 4에 의하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(278)가 도시되어 있다. 플로팅 실 어셈블리(278)는 하나의 메탈 플래이트(280), 고리모양의 내부실(282) 그리고 고리모양의 외부실(284)를 포함하고 있다. 메탈 플래이트(280)는 바람직하게는 캐스트 아이언으로 제조되는 것이나 메탈 플래이트(280)의 요구조건을 만족하는 한 메탈이나 플라스틱 등 다른 물질로도 가능하다. 메탈 플래이트(280)는 위쪽으로 평면의 실링립(286)을 가지며, 실링립은 파티션(22)와 맞물려서 압축기(10)의 배출부를 압축기의 흡입부로 부터 분리시킨다.
내부실(282)은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 내부실(282) 플래이트(280)에 형성된 그루브(288) 내부에 배치된다. 내부실(282)는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(280)와 맞물려서, 압축기(10)의 배출영역을 리세스(76) 내부의 압축액으로부터 분리한다. 내부실(282)은 L자 형태의 단면을 가지며, L형태의 안쪽부분이 압축기(10)의 배출부를 향하고 있고, 배출부의 압력은 중간압축단계인 리세스(76) 내부의 압축액보다 압력이 높다. 이러한 내부실(282)의 압력배치는 내부실(282)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
외부실(284)은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 외부실(284) 플래이트(280)에 형성된 그루브(290) 내부에 배치된다. 외부실(284)는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(280)와 맞물려서, 리세스(76) 내부의 중간압축액을 압축기(10)의 흡입영역으로 부터 분리한다. 외부실(284)은 L자 형태의 단면을 가지며, L형태의 안쪽부분이 리세스(76) 내부의 중간압축액을 향하고 있고, 리세스(76) 내부의 중간압축단계인 압축액은 압축기(10)의 흡입부보다 압력이 높다. 이러한 외부실(284)의 압력배치는 외부실(284)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
전체적인 실 어셈블리는 크게 세가지로 즉, 내부 지름의 실(92), 외부 지름 의 실(94) 그리고 탑 실(96)으로 구성된다. 실(92)는 리세스(76)의 바닥에서 중간압축단계의 유체를 리세스(72)의 배출압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(94)는 리세스(76)의 바닥에서 중간압축단계의 유체를 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(96)은 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체를 실 어셈블리 상부(78)의 배출압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 도 4을 보면, 마모링(98)이 파티션(22)에 부착되어 있으며, 파티션은 플래이트(280)와 마모링(98) 사이에 실(96)을 제공한다. 링(98) 대신에, 파티션(22)의 하면은 질화법이나 탄소-질화법 또는 다른 경화처리법에 의해 부분적으로 강화될 수도 있다.
정상적인 작동조건에서 즉, 정상 압력 차이하에서 플로팅 실 어셈블리(278)에 위쪽으로의 실링력이 가해지게 실(96)의 지름을 선택한다. 따라서, 과도한 압력차이가 되면 플로팅 실 어셈블리(278)는 배출압력에 의해서 아래쪽으로 힘을 받게 되며, 그에 의해 배출압력의 개스가 플로팅 실 어셈블리(278)를 통해 흡입개스 영역으로 누출되게 된다. 만약 누출이 크다면, 모터 냉각용 흡입개스 흐름 손실은(누출되는 배출개스의 온도에 의해 더욱 심해진다) 모터 프로텍터(도시 안됨)에 트립을 일으키고 따라서 모터의 에너지 손실을 가져온다. 실(96)의 폭은, 실 자체(즉, 실링 립(286)과 마모링(98) 사이)의 단위 압력이 정상적인 배출압력보다 커서 지속적인 실링을 유지할 수 있게 정해진다.
도 5에 의하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플로팅 실 어셈블리(378)가 도시되어 있다. 플로팅 실 어셈블리(378)는 하나의 메탈 플래이트(380), 고리모양의 내부실(382) 그리고 고리모양의 외부실(384)를 포함하고 있다. 메탈 플래이트 (380)는 바람직하게는 캐스트 아이언으로 제조되는 것이나 메탈 플래이트(380)의 요구조건을 만족하는 한 메탈이나 플라스틱 등 다른 물질로도 가능하다. 메탈 플래이트(380)는 위쪽으로 평면의 립(286)을 가지며, 립은 파티션(22)와 맞물려서 메탈 플래이트(380)의 이동을 제한한다.
내부실(382)은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 내부실(382) 플래이트(380)에 형성된 그루브(388) 내부에 배치된다. 내부실(382)는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(380)와 맞물려서, 압축기(10)의 배출영역을 리세스(76) 내부의 압축액으로부터 분리한다. 내부실(382)은 L자 형태의 단면을 가지며, L형태의 안쪽부분이 압축기(10)의 배출부를 향하고 있고, 배출부의 압력은 중간압축단계인 리세스(76) 내부의 압축액보다 압력이 높다. 이러한 내부실(382)의 압력배치는 내부실(382)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
외부실(384)은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 외부실(384) 플래이트(380)에 형성된 그루브(390) 내부에 배치된다. 외부실(384)는 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(380)와 맞물려서, 리세스(76) 내부의 중간압축액을 압축기(10)의 흡입영역으로 부터 분리한다. 외부실(384)은 L자 형태의 단면을 가지며, L형태의 안쪽부분이 리세스(76) 내부의 중간압축액을 향하고 있고, 리세스(76) 내부의 중간압축단계인 압축액은 압축기(10)의 흡입부보다 압력이 높다. 이러한 외부실(384)의 압력배치는 외부실(384)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
플로팅 실 어셈블리(378)는 고리모양의 실(392)를 더 포함한다. 실(392)은 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 또는 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용가능하다. 실(392) 플래이트(380)에 형성된 그루브(394) 내부에 배치된다. 실(392)는 파티션(22)와 플래이트(380)와 맞물려서, 압축기(10)의 배출영역을 압축기(10)의 흡입영역으로부터 분리한다. 실(392)은 L자 형태의 단면을 가지며, L형태의 안쪽부분이 압축기의 배출영역을 향하고 있고, 배출영역은 흡입영역보다 압력이 높다. 이러한 실(392)의 압력배치는 실(392)의 다리부를 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
전체적인 실 어셈블리는 크게 세 가지로 즉, 내부 지름의 실(92), 외부 지름의 실(94) 그리고 탑 실(96)으로 구성된다. 실(92)는 리세스(76)의 바닥에서 중간압축단계의 유체를 리세스(72)의 배출압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(94)는 리세스(76)의 바닥에서 중간압축단계의 유체를 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체와 분리시킨다. 실(96)은 리세스(72) 내부에 배출압력하의 유체를 셀(12) 내부의 흡입압력하에 있는 유체로부터 분리한다. 도 5는 마모링(98)의 포함을 도시하지 않는다. 실(392)이 탑 실(96)을 제공하기 때문에, 마모링(98) 및/또는 파티션(22)의 부분 경화처리는 필요하지 않다.
도 6을 보면, 플로팅 실 어셈블리(178)가 배출밸브 어셈블리(400)를 포함하고 있는 것이 도시되어 있다. 배출밸브 어셈블리(400)가 플로팅 실 어셈블리(178)와 함께 도시되어 있으나, 원한다면 배출밸브 어셈블리(400)를 플로팅 실 어셈블리(78), (278) 그리고 (378)에 포함시키는 것은 본 발명의 범위 안이다.
배출밸브 어셈블리(400)는 평면의 실링립(186)의 안쪽 주위에 배치되어 있다. 배출밸브 어셈블리(400)는 여러 개의 입구(432)을 가지고 있는 배출밸브 베이스(430)을 포함하고, 이를 통해 리세스(72)로부터 배출 머플러 챔버(74)로 압축기체가 흐르게 된다. 버섯모양의 밸브 리테이너(434)가, 밸브 베이스(430)에 배치된 중앙 입구(436)에 나사산 체결이나 다른 알려진 수단에 의해 고정된다. 고리모양의 밸브 디스크(438)이 밸브 베이스(430)와 밸브 리테이너(434) 사이에 배치된다. 밸브 디스크(438)의 지름은 충분히 커서 밸브 디스크(438)이 밸브 베이스(430)에 놓여지는 경우 여러 개의 입구(432)를 카버할 수 있다. 밸브 디스크(438)과 접하고 있는 밸브 리테이너(434)의 상부의 지름은 밸브 디스크(438)의 지름보다 작고 그리고 적당한 비율로 하여, 압축기(10)의 동작중에 밸브에 작용하는 힘을 제어할 수 있게 한다. 밸브 리테이너(434) 상부의 지름은 밸브 디스크(438) 지름의 50%에서 100% 사이가 되게 한다. 바람직한 실시예에서는, 밸브 리테이너(434) 상부의 지름은 밸브 디스크(438) 지름의 95%가 되게 한다.
압축기(10)의 작동중에, 높은 압력비와 같은 극도의 작동조건에서 기인하는 유체의 파동하에서 밸브 디스크(438)가 동적인 상황이 되는 것은 바람직하지 않다. 밸브 디스크(438)와 밸브 리테이너(434)의 사이의 적절한 접촉면적과 "스틱션(stiction)"이라고 알려진 현상이 밸브 디스크(438)이 동적으로 되는 것을 막아준다. 스틱션은, 밸브 디스크(438)과 밸브 리테이너(434) 사이에 놓여진 윤활액의 표면장력에 기인한, 밸브 디스크(438)의 밸브 리테이너(434)에 대한 잠정적인 접착이다.
밸브 리테이너(434)에는, 밸브 디스크(438)가 입구(432)를 닫는 경우에 밸브 리테이너(434)를 통해서 배출개스의 적정량이 통과할 수 있도록 적절한 크기의 입구(440)가 중앙을 통과하여 구비되어 있다. 밸브 리테이너(434)를 통한 이러한 개스의 흐름은 압축기(10)의 동력 역회전에 의해 일어나는 진공의 양을 줄인다. 동력 역회전 3상 미스와이어링이나, 배출압력이 구동모터를 스톨링 시점까지 상승하는 경우에 블락 콘덴서 팬과 같은 상황에서 일어날 수 있다. 입구(440)의 지름이 너무 작으면 역동작시에 과도한 진공상태가 발생하고, 입구(440)의 지름이 너무 크게되면 압축기가 멈추는 경우 압축기(10)의 역회전을 적절히 방지할 수 없다.
도 6에서 보듯이, 압축기(10)의 정상작동 상태에서 밸브 디스크(438)는 개방상태로 유지되며, 압축된 냉각제 개방 리세스(70)으로 부터 여러개의 입구(432)를 통해서 배출머플러 챔버(74)로 흐른다. 압축기(10)가 목적한 바를 완료하여 의도적으로 멈추거나, 또는 동력 단절 등과 같은 의도적이 아닌 원인으로 멈추는 경우에, 배출 머플러 챔버(74)로 부터 스크롤 랩(56) (68)에 의해 이루어지는 압축챔버쪽으로 압축된 냉각제의 강한 역류 경향이 있다. 밸브 디스크(438)는 위에서 상술한 스틱션에 의해 처음에는 개방된 위치에 유지된다. 압축기(10)가 멈출 때, 압축된 냉각제의 초반 역류에 의한 힘과, 최소한 이 특정 디자인에 의하는 한, 중력에 의한 힘은 결국 잠정적인 시간의존적인 "스틱션" 접촉을 극복하고 밸브 디스크(438)은 밸브 베이스(430)로 떨어져서 여러 개의 입구(432)를 막고 입구(440)를 통한 흐름을 제외한 압축된 냉각제가 배출 머플러 챔버(74)로부터의 흐름을 막는다. 입구(440)를 통한 제한된 흐름은 충분하지 않아서, 플로팅 실 어셈블리(178)가 아 래로 떨어져서 실(96)이 파괴되며 배출압력하의 냉각제가 압축기(10)의 흡입압력 영역으로 흘러가서 두 압력을 같게 하며 유성스크롤부재(54)의 역회전을 멈출수 있게 한다.
따라서, 밸브 베이스(430), 밸브 리테이너(434) 그리고 밸브 디스크(438)를 가진 플로팅 실 어셈블리(178)는 압축기가 멈춘 후 압축기(10)를 통과하여 역류가 허용돤 압축된 냉각제의 양을 제한한다. 이 냉각제 역류의 제한은 압축기(10)의 성능에 불리한 영향을 주지않고 멈춤시 소음을 제어할 수 있게 한다. 이렇게 하여 멈춤시 소음 제어는 간단하고 저가의 비용으로 달성된다.
동력 역회전시, 입구(440)은 충분한 냉각제가 역류하게 하여 발생하는 진공을 줄이고 따라서 충분한 양의 냉각제를 제공하여 모터 프로텍터가 압축기(10)을 멈출 때까지 스크롤부재(54)(66)를 보호한다.
도 7에 의하면, 플로팅 실 어셈블리(178)은 온도 보호장치(500)와 압력 보호장치(700)을 구비하고 있는 것으로 도시되어 있다. 온도 보호장치(500)는 플로팅 실 어셈블리(178)와 함께 도시되어 있으나, 온도 보호장치(500)를 플로팅 실 어셈블리(78)(278)(378)에 포함시키는 것도 역시 본 발명의 범위 내이다.
온도 보호장치(500)는 플래이트(180) 내부에 배치된 원형의 밸브 캐비티(506)를 포함한다. 캐비티(506)의 바닥은 원형의 단면을 가진 축방향 통로(510)와 통하며, 그것은 다시 반경 방향통로(512)와 통한다. 통로(512)의 반경 방향 출구 끝단은 셀(12) 내부의 흡입개스 영역과 연결된다. 통로(510)와 캐비티(506)의 평면 바닥이 교차하는 곳은 원형의 밸브 자리을 형성하며, 그곳에는 원형이며 약간은 구형의 얇은 접시 모양의 바이메탈 밸브(514)의 구형의 중심 밸빙부가 위치하고, 바이메탈 밸브(514)는 수개의 관통공이 구형의 밸빙부의 반경 방향으로 바깥쪽을 향해 배치되어 있다.
밸브(514)는, 개방된 중심부를 가지며 반경 방향의 바깥쪽으로 뻗어있는 플랜지(522)를 가진 컵모양의 리테이너(520)에 의해 제자리에 위치한다. 밸브(514)가 제자리에 조립된 후에, 밸브(514)의 조립을 유지하기 위해서, 리테이너 링(520)을 원통형의 표면(524)위에 누른다.
배출개스 리세스(72)에 인접하여 위치하여, 온도 보호장치(500)은 배출개스의 온도에 완전히 노출된다. 배출개스 온도측정위치가 마지막 압축단계의 실재 배출개스에 가까울수록, 배출개스 온도에 대응하여 기계를 더욱더 정확하게 제어할 수 있다. 바이메탈(514)의 재질은 통상의 방법에 의해 선택된다. 즉, 배출개스가 소정의 온도에 도달하면 밸브(514)는 약간 위쪽으로 오목하게 되며 그 바깥쪽 주위는 캐비티(506)의 바닥부와 접해있으며 그 중앙 밸빙부는 밸브자리로부터 상승해 있다. 이 위치에서 높은 압력의 배출개스는 밸브(514)의 구멍들과 통로(510)(512)를 통해서 흡입압력하에 있는 셀(12)의 내부로 누출된다. 이 누출은 배출개스를 다시 순환하게 하여 차가운 흡입개스의 유입을 줄이게 되어, 그 결과로 모터는 냉각유체 즉, 상대적으로 차가운 흡입개스의 흐름을 잃게 된다. 모터 프로텍터(도시 안됨)는 상대적으로 뜨거운 배출개스의 존재와 냉각기체 흐름의 감소로 인해서 온도는 상승하게 된다. 모터 프로텍터는 결국에는 압축기(10)를 멈추게 한다. 온도 보호장치(500)가 닫히게 되면, 하나 또는 수개의 입구(532)를 통해서 배출개스는 리세스(72)로부터 파티션(22)를 관통하여 배출 머플러 챔버(74)로 흘러간다. 이하 도 9, 10A와 10B를 참조하여 논의하는 바와 같은 압력 보호장치(700)는 도 7에서 도시한 것 처럼 플로팅 실 어셈블리(378)에 구현될 수 있다.
도 8에 의하면, 플로팅 실 어셈블리(178)는 압력 보호장치(600)를 포함하는 것이 도시되어 있다. 압력 보호장치(600)는 플로팅 실 어셈블리(178)와 함께 도시되어 있으나 압력 보호장치(600)를 플로팅 실 어셈블리(78)(278)(378)에 필요시 포함시키는 것도 본 발명의 범위 내이다.
압력 보호장치(600)는 플래이트(180) 내부에 배치된 밸브 캐비티(606)를 포함한다. 캐비티(606)의 바닥은 원형의 단면을 가진 축방향 통로(610)와 통하며, 그것은 다시 횡방향통로(612)와 통한다. 통로(612)의 횡방향 출구 끝단은 셀(12) 내부의 흡입개스 영역과 연결된다.
압력 반응밸브(614)는 압력끼워맞춤이나 나사에 의해 또는 기술분야에서 알려진 다른 수단에 의해 캐비티(606) 내부에 배치되어 있다. 압력 반응밸브(614)는 계단형 유체통로(618)를 형성하는 외측 하우징(616), 볼(620), 내측 하우징(622), 바이어싱부재(624) 그리고 스프링 자리(626)를 포함한다. 외측 하우징(616)은 캐비티(606)에 고정되어 계단형 유체통로(618)가 배출 머플러 챔버(74)와 축방향 통로(610)와 연결된다. 볼(620)은 계단형 통로(618) 내부에 배치되고, 정상조건하에서는, 볼(620)은 계단형 유체통로(618)에 의해 형성되는 밸브에 접하고, 내측 하우징(622)은 볼(620)아래 배치되며, 바이어싱부재(624)는 내측 하우징(622)아래에 배치되고 그리고 스프링자리(626)는 바이어싱부재(624)의 아래에 배치된다. 바이어 싱부재(624)는 내측 하우징(622)을 볼(620) 쪽으로 그리고 볼(620)을 계단형 유체통로(618)에 의해 형성되는 밸브 자리 쪽으로 밀어서 압축기(10)의 정상작동조건에서 계단형 유체통로(618)를 막는다. 배출개스는 하나 이상의 입구(632)를 통해서, 그리고 파티션(22)를 통해서 리세스(72)로부터 배출 머플러 챔버(74)로 흐른다.
배출 머플러 챔버(74) 내부의 유체압력이 소정압력을 초과하면, 볼(620)에 작용하는 유체압력은 바이어싱부재(624)의 미는 힘을 이기고, 볼(620)은 계단형 유체통로(618)에 의해 형성된 밸브자리로부터 이탈한다. 이 경우, 고압의 배출개스는 계단형 유체통로(618),통로(610)(612)를 통해서 흡입압력에 있는 셀(12)의 내부로 흐른다. 모터 프로텍터(도시 안됨)는 상대적으로 뜨거운 배출개스의 존재와 냉각기체 흐름의 감소로 인해서 온도는 상승하게 된다. 모터 프로텍터는 결국에는 압축기(10)를 멈추게 한다.
도 9, 10A, 10B를 보면, 플로팅 실 어셈블리(78)가 압력보호장치(700)를 포함하여 도시되어 있다. 압력 보호장치(700)는 플로팅 실 어셈블리(78)와 함께 도시되어 있으나 압력 보호장치(700)를 플로팅 실 어셈블리(178)(278)(378)에 필요시 포함시키는 것도 본 발명의 범위 내이다.
압력 보호장치(700)는 유체통로(704)와 플래이트(80) 내부에 배치된 밸브 캐비티(706)를 포함한다. 유체통로(704)는 리세스(76)과 밸브 캐비티(706)의 사이에 뻗어있다. 밸브 캐비티(706)의 한쪽 끝은 셀(12) 내부의 흡입영역과 연결된다. 밸브 캐비티(706)의 다른 쪽 끝은 리세스(72) 내부의 배출압력하의 개스와 연결된다.
압력 반응밸브(714)는 압력끼워맞춤이나 나사에 의해 또는 기술분야에서 알려진 다른 수단에 의해 캐비티(706) 내부에 배치되어 있다. 압력 반응밸브(714)는 계단형 유체통로(718)를 형성하는 외측 하우징(716), 볼(720), 내측 하우징(722), 바이어싱부재(724) 그리고 스프링 자리(726)를 포함한다. 외측 하우징(716)은 캐비티(706)에 고정되어 계단형 유체통로(718)가 한쪽 끝에서 리세스(72)와 연결되고 다른쪽 끝에서는 셀(12) 내부의 흡입압력하의 개스와 연결된다. 횡방향 통로(728)는 리세스(76)과 계단형 유체통로(718) 사이에 뻗어있다. 볼(720)은 계단형 통로(718) 내부에 배치되고, 정상조건하에서는, 볼(720)은 밸브 자리에 접해서 계단형 유체통로(718)를 막는다. 내측 하우징(722)은 볼(722)에 인접해서 배치되며 횡방향 통로(730)을 형성하게 되는데 그 기능은 이하에서 설명한다. 바이어싱부재(724)는 내측 하우징(722)과 이웃하고 스프링자리(726)는 바이어싱부재(724)와 이웃하게 배치된다. 도 10A에서 보이듯, 압축기(10)의 정상작동중에는, 바이어싱부재(724) 내측 하우징(722)를 볼(720)에 대해서 그리고 볼(720)을 계단형 유체통로(718)에 의해 형성되는 밸브자리에 대해서 밀게 된다. 이 경우, 횡방향 통로(730)은 횡방향 통로(728)과 위치가 어긋나게 되어 리세스(76)로부터 압축기(10)의 흡입영역으로의 유체흐름을 차단한다.
리세스(72) 내부의 유체압력이 소정압력을 초과하면, 볼(720)에 작용하는 유체압력은 바이어싱부재(724)의 미는 힘을 이기고, 볼(720)은 내측 하우징(722)과 함께 도 10B에 도시된 위치로 이동한다. 이 위치에서, 반경 방향 통로(730)은 반경 방향 통로(728)와 연결되어 리세스(76) 내부의 중간압축된 기체는 셀(12) 내부 의 압축기(10) 흡입영역으로 빠져나간다. 리세스(76) 내부의 중간압축기체의 손실은 플로팅 실 어셈블리(78)를 떨어지게 하여 플래이트(80)과 마모링(98) 사이의 실(96)를 손상시켜 배출개스를 흡입부로 누출되게 한다. 또한, 비유성스크롤부재(66)를 유성스크롤부재(54)와 맞물리게 하는 힘이 감소하여 압축기(10)의 스크롤랩(56)(68)의 팁을 통해서 배출부와 흡입부 사이에 유체 누설을 일으킨다. 배출부와 흡입부 사이의 이 누설은 배출개스를 다시 순환하게 만들고 차가운 흡입기체의 유입을 줄여서 그 결과 모터는 냉각 유체 즉,상대적으로 차가운 흡입개스의 흐름을 잃게 된다. 모터 프로텍터(도시 안됨)는 상대적으로 뜨거운 배출개스의 존재와 냉각기체 흐름의 감소로 인해서 온도는 상승하게 된다. 모터 프로텍터는 결국에는 압축기(10)를 멈추게 한다.
도 11A와 11B를 보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고리모양의 내부실(82")이 도시되어 있다. 도 11A는 내부실(82")의 성형된 모습이며 11B는 조립된 상태를 보여준다. 내부실(82")는 도 1과 도 2에 도시된 고리모양의 내부실(82)의 직접적인 대체물이며 따라서 내부실(82)를 포함한 도 1과 도 2의 설명은 내부실(82")에도 적용된다.
내부실(82")는 바람직하게는 유리성분이 채워진 PTFE 즉 Teflon(상표명)과 같은 폴리머로 제조되나, 다른 적절한 폴리머도 이용될 수 있다. 내부실(82")은 플래이트(80)에 의해 형성된 그루브(88) 속에 배치된다. 내부실(82") 비유성스크롤부재(66)와 플래이트(80)와 맞물려서, 압축기(10)의 배출부를 리세스(76) 내부의 중간압축액으로부터 분리한다.
조립된 경우에 내부실(82")은 U자 형태의 단면을 가지며, U형태 가운데 개구부는 압축기(10)의 배출부를 향해 개방되어 있고, 배출부는 중간압축단계인 리세스(76) 내부의 압축액보다 압력이 높다. 이러한 내부실(82")의 배치는 내부실(82")의 다리부를 강화하고 내부실(82")과 그루브(88)의 아래쪽 표면과 접촉을 강화하여 그 기능을 향상시킨다.
내부실(82")는, 도 11B에 보이 듯이 메탈 플레이트(80)과 접촉하는 다리의 끝단까지 뻗어있는 여러 개의 노치(84")를 형성한다. 노치(84")는 압축기(10)의 플러드 스타트중에 리세스(76)의 유체압력을 릴리브하는 출구로 사용된다.
압축기(10)의 플러드 스타트중에 리세스(76)에는 액체의 냉각제가 들어있다. 압축기(10)에 설치된 반경 방향 추종성으로 인해서 플러드 스타트가 가능하다. 압축기(10)의 플러드 스타트중에 리세스(76)내부의 유체압력은 배출 머플러 챔버보다 높아서, 리세스(76) 내부의 유체 압력을 발생시키기 위해서, 리세스(76) 내부의 액체 냉각제는 증발하게 된다. 도 11B에서와 같이, 증가된 압력은 내부실(82")을 아래쪽 면(88")으로부터 들어올리게 된다. 노치(84")는 화살표(90")로 표시된 바와 같이, 과도하게 압축된 유체를 배출 머플러 챔버로 흘려보내는 유체통로를 이룬다. 배출 머플러 챔버(74) 내부의 유체압력이 리세스(76) 내부의 유체압력을 초과하는 경우, 내부실(82")은 다시 아래쪽 면(88")으로 힘을 받게 된다. 이러한 추가적인 실링 점은 내부실(82")의 다리부를 강화하는 것과 함께 압축기(10)의 동작중에 내부실(82")에 의한 실링에 대한 노치(84")의 영향을 최소화한다.
노치(84")가 내부실(82")와의 관계에서 도시되고 설명되어 있으나, 원한다면 노치(84")를 내부실(82'),(182), (282) 또는 (382)에 포함시키는 것도 본 발명의 범위 내이다.
본 발명의 설명은 단순한 설명일 뿐이며, 따라서 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 변경은 본 발명의 범위 내에 있다.
스크롤기계는 축방향의 바이어싱을 제공하기 위한 압축유체 분리를 위해 플로팅 실을 이용한다. 플로팅 실은 내부와 외부에 고리모양의 실을 가진 하나의 플레이트로 설계된다. 내부와 외부의 고리모양의 실은 U, V, L자 형태의 단면모양을 가질 수 있으며 각각은 실의 작동압력을 제공하기 위한 것이다.

Claims (46)

  1. 제 1 엔드 플레이트에서 뻗어있는 제 1 나선형 랩을 가진 제 1 스크롤부재;
    제 2 엔드 플레이트에서 뻗어있는 제 2 나선형 랩을 가진 제 2 스크롤부재;
    상기 스크롤부재중 하나에 의해 형성되고, 반경 방향의 안쪽 벽면과 반경 방향의 바깥쪽 벽면을 가지며, 흡입압력과 배출압력 사이의 중간압력에서 중간압축된 유체에 노출되어 있는 고리 모양의 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 배치되고, 반경 방향의 안쪽 벽면과 반경 방향의 바깥쪽 벽면을 가지며, 상기 고리 모양의 캐비티내의 상기 중간압축된 유체가 상기 스크롤기계의 다른 부분과 맞물리도록 힘을 가하는 고리 모양의 단일 플레이트;
    상기 캐비티의 상기 반경 방향의 안쪽 벽면과 상기 고리모양의 단일 플레이트의 반경 방향의 안쪽 벽면 사이에 실링을 제공하여 상기 중간압축된 유체를 상기 배출압력하의 유체로부터 분리시키는 제 1 고리모양의 내부실; 및
    상기 고리모양의 캐비티의 반경 방향의 바깥쪽 벽면과 상기 고리모양의 단일 플레이트의 상기 반경 방향의 바깥쪽 벽면과의 사이에 실링을 제공하여 상기 중간압축된 유체를 상기 흡입압력하의 유체로부터 분리시키는 고리모양의 외부실;을 포함하고 있으며, 상기 랩은 서로 맞물려서, 상기 스크롤 부재가 서로에 대해서 나선 운동함에 따라 흡입 압력에서 흡입압력영역과 배출압력에서 배출압력영역 사이를 이동하는, 변동하는 체적의 이동 포켓이 상기 나선형 랩에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반경 방향의 바깥쪽 벽면은 상기 반경 방향의 안쪽 벽면과 동축인 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고리모양의 내부실은 U자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 U자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고리모양의 내부실은 V자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 V자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고리모양의 내부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고리모양의 내부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 배출압력영역을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 고리모양의 캐비티 내부의 상기 중간압축된 유체영역을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플레이트의 상기 반경 방향의 안쪽 벽면과 상기 스크롤기계의 다른 부분과의 사이를 맞물리게 하여 상기 배출압력하의 유체를 상기 흡입압력하의 유체로부터 분리하는 제 2 고리모양의 내부실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 고리모양의 내부실은 L자 형태의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 고리모양의 내부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 배출압력영역을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플래이트에 부착되고, 상기 고리모양의 단일 플래이트를 통해 상기 이동 포케으로부터의 유체 흐름을 제어하는 배출밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 반경 방향 바깥쪽 벽면은 상기 반경 방향의 안쪽 벽면과 동축인 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 배출압력영역을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 고리모양의 캐비티 내부에 상기 중간압축된 유체를 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플래이트에 연결되고, 상기 배출압력영역내의 유체의 온도가 소정의 값으로 감지되는 경우에 상기 배출압력영역에서 상기 흡입압력영역으로 유체의 흐름을 허용하는 온도반응밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 반경 방향 바깥쪽 벽면은 상기 반경 방향의 안쪽 벽면과 동축인 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 배출압력영역을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  25. 제 20 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 고리모양의 캐비티 내부에 상기 중간압축된 유체를 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 하나의 스크롤부재는 다른 스크롤부재에 대해서 축방향 이동이 가능하게 장착되어 있고, 상기 고리모양의 캐비티 내부의 중간압축된 유체가 상기 하나의 스크롤부재를 다른 스크롤부재쪽으로 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  27. 제 20 항에 있어서, 상기의 고리모양의 단일 플래이트는 상기 배출압력 영역과 상기 흡입압력영역 사이에 뻗어있는 유체통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  28. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플래이트에 연결되고, 상기 배출압력영역내의 유체의 압력이 소정의 값으로 감지되는 경우에 상기 배출압력영역에서 상기 흡입압력영역으로 유체의 흐름을 허용하는 압력반응밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 반경 방향 바깥쪽 벽면은 상기 반경 방향의 안쪽 벽면과 동축인 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 L자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  32. 제 28 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 배출압력영역을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  33. 제 28 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 고리모양의 캐비티 내부에 상기 중간압축된 유체를 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  34. 제 28 항에 있어서, 상기 하나의 스크롤부재는 다른 스크롤부재에 대해서 축방향 이동이 가능하게 장착되어 있고, 상기 고리모양의 캐비티 내부의 중간압축된 유체가 상기 하나의 스크롤부재를 다른 스크롤부재쪽으로 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  35. 제 28 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플래이트는 상기 배출압력 영역과 상기 흡입압력영역 사이에 뻗어있는 유체통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  36. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플래이트에 연결되어, 상기 배출압력영역 내의 유체의 압력이 소정의 값으로 감지되는 경우에 상기 고리모양의 캐비티로부터 상기 흡입압력영역으로 유체의 흐름을 허용하는 압력반응밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 반경 방향 바깥쪽 벽면은 상기 반경 방향의 안쪽 벽면과 동축인 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 U자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  39. 제 36 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 U자 형태의 단면을 가진 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  40. 제 36 항에 있어서, 상기 고리모양의 내부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 배출압력영역을 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  41. 제 36 항에 있어서, 상기 고리모양의 외부실은 한 쌍의 다리부를 포함하며, 상기 한 쌍의 다리부의 개구부는 상기 고리모양의 캐비티 내부에 상기 중간압축된 유체를 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  42. 제 36 항에 있어서, 상기 하나의 스크롤부재는 다른 스크롤부재에 대해서 축방향 이동이 가능하게 장착되어 있고, 상기 고리모양의 캐비티 내부의 중간압축된 유체가 상기 하나의 스크롤부재를 다른 스크롤부재쪽으로 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  43. 제 36 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플래이트는 상기 고리모양의 캐비티와 상기 흡입압력영역 사이에 뻗어있는 유체통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  44. 제 1 항에 있어서, 상기 고리모양의 단일 플레이트는 반경 방향의 내부 그루브와 반경 방향의 외부 그루브를 가지며;
    상기 제 1 고리모양의 내부실은 상기 하나의 고리모양의 플레이트의 반경 방향 내부 그루브내에 배치되고, 상기 고리모양 캐비티의 반경 방향 안쪽 벽면에 맞 물리면서, 상기 중간압축된 유체를 상기 배출압력하의 유체로부터 분리하며;
    상기 고리모양의 외부실은 상기 하나의 고리모양의 플레이트의 반경 방향의 외부 그루브내에 배치되고, 상기 고리모양의 캐비티의 반경 방향 바깥쪽 벽면에 맞물리면서, 상기 중간압축된 유체를 상기 흡입압력하의 유체로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  45. 제 44 항에 있어서, 고리모양의 내부실은 V자 형태의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
  46. 제 44 항에 있어서, 고리모양의 외부실은 V자 형태의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤기계.
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