KR20070054236A - 압축기 머플러 - Google Patents

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Abstract

압축기는 제1 및 제2 축 주위를 회전하는 제1 로터 및 밀착된 제2 로터를 갖고, 냉매를 방출 플레넘으로 분출한다. 압축기는 소음 흡수 제1 요소와 소음 흡수 제2 요소를 포함하는 머플러 시스템을 포함한다. 제2 요소는 적어도 부분적으로 제1 요소를 둘러싸며, 일반적으로 제1 요소와 제2 요소 사이의 환형인 유로 부분을 한정한다. 제1 요소와 제2 요소 중 적어도 하나는 발포 비드 재료를 포함한다.
압축기, 머플러, 소음 흡수, 환형인 유로, 로터, 플레넘

Description

압축기 머플러 {COMPRESSOR MUFFLER}
본 출원은 "압축기 소음 억제"라는 명칭으로 2004년 10월 20일에 출원된 PCT 출원 번호 PCT/US04/34946호의 일부 계속 출원이다.
본 발명은 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 스크류형 압축기의 소음 및 진동 억제에 관한 것이다.
용적형 압축기(positive displacement compressor)에 있어서, 가스의 분리된 부피는 흡기 압력 하에 갇혀지고, 압축된 후, 토출 압력으로 방출된다. 가스의 갇힘 및 방출은 압력 맥동 및 관련된 소음 발생을 유발할 수 있다. 따라서, 압축기 소음 억제에 있어 다양한 연구가 진행되고 있다.
일군의 흡수 머플러에서는, 예를 들면 섬유 배팅 같은 소음 흡수 재료의 내측 및 외측 환형 층 사이의 환형인 공간을 통하여 압축기 작동 요소로부터 방출된 냉매가 유동한다. 미국 특허 출원 공개 번호 제2004/0065504 A1호에 이러한 머플러의 기본 구조와 내층 내에 성형된 일체형 헬름홀츠 발진기를 포함하는 개선된 버전이 개시되어 있다. 상기 출원의 명세서는 본원에 상세히 기술된 것처럼 참조 문헌으로 통합된다.
따라서, 본 발명은 제1 및 제2 축에 대하여 회전하여 냉매를 방출 플레넘으로 분출하는 제1 로터 및 밀착된 제2 로터를 갖는 압축기를 포함한다. 압축기는 소음을 흡수하는 제1 요소와 소음을 흡수하는 제2 요소를 포함하는 머플러 시스템을 포함한다. 상기 제2 요소는 적어도 부분적으로 제1 요소를 둘러싸고, 일반적으로 제1 요소와 제2 요소 사이의 환형인 유동 통로 부분을 한정한다. 제1 요소와 제2 요소 중 적어도 하나는 발포 비드 재료(expanded bead material)를 포함한다.
다양한 실시예에 있어서, 제1 및 제2 요소 중 적어도 하나는 복수 개의 다공성 발포 폴리프로필렌 링을 포함한다. 제1 및 제2 요소의 길이 방향 스팬의 대부분을 따라서 제1 및 제2 요소는 본질적으로 수렴하거나 발산하지 않는 내측 및 외측 표면을 가질 수 있다. 머플러 시스템은 제1 요소와 제2 요소 사이에 다공 시트 금속 제1 슬리브를 포함하고, 제1 슬리브에 고정된 제1 와이어 보강재를 포함한다. 제1 슬리브는 일반적으로 환형인 유동 통로 부분의 내측 경계에 있을 수 있다. 다공 시트 금속 제2 슬리브는 일반적으로 환형인 유동 통로 부분의 외측 경계에 있을 수 있고, 제2 와이어 보강재는 제2 슬리브에 고정된다.
본 발명의 다른 실시예는 압축기 머플러 요소를 포함한다. 상기 요소는 발포 비드 재료의 복수 개의 링의 스택을 포함한다.
다양한 실시예에 있어서, 발포 비드 재료는 다공성 발포 폴리프로필렌일 수 있다. 다공성의 금속제의 슬리브는 링의 내부나 둘레에 동심으로 위치할 수 있다. 나선형 금속 보강재는 슬리브의 제1 표면에 고정될 수 있다. 상기 보강재는 요소의 인접한 표면에 접촉할 수 있다. 이러한 제1 요소는 외측 요소일 수 있고, 제2 요소는 적어도 부분적으로 제1 요소의 내부에 위치하는 내측 요소이어서 제1 요소의 내측 표면과 제2 요소의 외측 표면 사이의 유로 부분을 한정한다. 이러한 제1 및 제2 요소는 금속 분할기에 의해 분리될 수 있고, 제3 요소는 적어도 부분적으로 제1 및 제2 요소의 내부에 위치하는 내측 요소이어서 제1 요소의 내측 표면과 제2 요소의 외측 표면 사이의 유로 부분을 한정한다.
본 발명의 하나 이상의 상세한 실시예는 아래 도면 및 명세서에 설명한다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 명세서, 도면, 청구항으로부터 명백해질 것이다.
도1은 압축기의 종단면도이다.
도2는 도1의 압축기의 머플러 종단면도이다.
도3은 도2의 머플러의 하류 단부 형상이다.
도4는 도2의 머플러의 제1 금속 부조립체의 종단면도이다.
도5는 도2의 머플러의 제2 금속 부조립체의 종단면도이다.
동일한 참조 숫자와 지시는 다른 도면을 통틀어 동일한 요소를 지시한다.
도1은 하우징 또는 케이스 조립체(22)를 갖는 압축기(20)를 도시한다. 예시적인 압축기는 각각의 중심 종축(500,502,504)에 대한 로터(26,28,30)를 갖는 세 개의 로터를 갖는 스크류형 밀폐 압축기이다. 일실시예에 있어서, 제1 로터(26)는 동축 전자 모터(32)에 의해 구동되며, 차례로 밀착되어 있으며, 암-로브(female- lobed) 로터(28,30)를 구동하는 수-로브(male-lobed) 로터이다. 일실시예에 있어서 수 로터 축(500) 또한 전체적으로 압축기(20)의 중심 종축을 형성한다. 로터 작동 부위는 케이스 조립체(22)의 로터 케이스 부분(34)의 내부에 위치하고, 베어링(36)에 의해 지지될 수 있으며, 결합한 로터 작동 부위의 각 단부에서 로터축을 맞물리게 하는 시일(38)에 의해 밀폐된다. 모터(32)에 의해 구동되는 경우, 로터는 흡기 플레넘(40) 으로부터 방출 플레넘(42)까지 유로를 따라 (예를 들면 냉매 같은) 작동 유체를 분출하고 압축한다. 흡기 및 방출 플레넘 사이에 결합된 로터쌍에 의해 한정된 별개의 압축 포켓이나 압축 통로를 따라 유로는 분리된다. 따라서, 유동은 흡기 플레넘에서 갈라지고 방출 플레넘에서 합쳐진다.
일실시예에 있어서, 흡기 플레넘(40)은 로터 케이스(34)의 상류 단부 내에 위치하고, 방출 플레넘은 베어링 케이스(48)에 의해 로터 케이스로부터 분리되었고 일반적으로 하류 쪽에서 수렴하는 내부 표면(49)을 갖는 방출 케이스(46) 내에 일반적으로 위치한다. 일실시예에 있어서, 베어링 덮개/리테이너 플레이트(50)는 베어링 케이스(48)의 하류 단부에 설치되어 베어링 스택을 유지한다. 방출 케이스(46)의 하류는 머플러 케이스(54) 내의 머플러(52)이다. 머플러(52)의 하류는 분리기 격자(64)를 포함하는 케이스(62)를 갖는 오일 분리 장치(60)이다. 오일 리턴 도관(66)은 하우징(62)으로부터 윤활 시스템(도시 않음)까지 연장되어 격자(64)에 의해 멈춰진 오일을 반송한다. 출구 포트(69)를 갖는 출구 플레넘(68)이 격자(64)의 하류에 있다.
예시적인 주 머플러(52)는 일반적으로 환형인 공간(74)에 의해 분리된 환형 인 내측 및 외측 요소(70,72)를 포함한다. 상기 요소는 소음 흡수 재료로 형성된다. 일실시예에 있어서, 내측 요소(70)는 (예를 들면 와이어 격자 또는 다공성/익스팬디드 메탈 시트 같은) 내측의 다공성의 슬리브(76)에 의해 공간(74)으로부터 유지되고 분리되며, 외측 요소(72)도 유사하게 외측의 다공성의 슬리브(78)에 의해 분리되고 유지된다. 일실시예에 있어서, 외측 요소(72)는 하우징(54) 안으로 신축적으로 수용되는 외측 슬리브(80) 내에 넣어진다. 슬리브(80,78)는 환형인 플레이트(82,84)에 의해 상류 및 하류 단부에서 결합한다. 일실시예에 있어서, 슬리브(76)의 상류 단부는 원형 플레이트(86)에 의해 닫혀지고, 하류 단부는 환형인 플레이트(90)에 의해 닫혀진다. 일실시예에 있어서, (예를 들면 강철 파이프와 같은) 구멍이 없는 중심 코어(94)는 내측 요소(70)를 통해서 연장되고, 하류 단부를 넘어서 튀어나와 있다. 주 머플러의 상류 단부에는, 직경 방향으로 연장된 커넥터(96)가 원형 플레이트(86)를 환형인 플레이트(82)에 결합한다. 하류 단부에는, 직경 방향으로 연장된 커넥터(98)가 환형인 플레이트(84,90)를 연결하여 내측 및 외측 요소가 동일한 중심을 갖으며 공간이 떨어지도록 고정하며 이로 인해 환형인 공간(74)을 유지한다.
작동 중에, 압축 가스 유동은 스크류 로터(26,28,30)의 압축 포켓을 빠져나와 방출 플레넘(42)으로 흘러 들어온다. 압축기 방출 플레넘을 나오면서, 가스는 환형인 공간(74) 아래로 흐른다. 머플러를 나오면서, 일반적으로 오일 포말(oil droplets)을 혼입하는 가스 유동은 오일 분리 격자(64)를 통해 흐른다. 격자(64)는 가스 속에 혼입된 오일을 잡아내어 도관(66)을 통해 오일 처리 시스템으로 반송 한다. 가스는 오일 분리 격자를 나와, 플레넘(68)으로 들어와서 응축기(도시 않음)를 향해 출구(69)로 빠져나간다.
도2는 주 머플러(52)의 세부 사항을 도시한다. 내측 및 외측 요소의 소음 흡수 재료는 각각 발포체 같은 링(110,112A,112B)의 스택에 의해 성형된다. 예시적인 링(110)은 (예를 들면 9개의 동일한 링 중에) 하나의 스택에서 성형된다. 예시적인 링 112A와 112B는 동일하지만, 상류와 하류 스택에 별개로 위치한다. 예시적인 링의 재료는 (예를 들면 다공성 발포 폴리프로필렌(PEPP)으로 알려진 재료) 발포 폴리프로필렌 비드이다.
예시적인 슬리브(80)는 링 스택을 따라 상류와 하류 부분(80A,80B) 각각에 성형된다. 예시적인 슬리브(78)는 상류와 하류 부분(78A,78B)에 유사하게 성형된다. 예시적인 슬리브 부분(78A,78B)은 슬리브의 외측 표면을 따라 나선형의 금속 보강재에 의해 원주 방향으로 보강된다. 유사하게, 슬리브(76)는 내측 표면을 따라 나선형 금속 요소(116)에 의해 보강된다.
예시적인 머플러에 있어서, 외측 링(112A,112B)의 두 개의 스택은 환형인 플레이트(120,122) 쌍을 포함하는 분할기(118)에 의해 분리된다. 예시적인 머플러에 있어서, 각각의 환형인 플레이트(82,84,120,122)는 인접한 링(112A 또는 112B)의 내측 및 외측에서 부분적으로 연장된 채로 결합한 짧은 내측 및 외측 금속 링(126,128)에 고정되어 길이 방향으로 열린 환형 채널을 형성한다.
머플러 조립의 예시적인 순서에 있어서, 환형인 플레이트(82,84,120,122)는 플레이트와 결합한 링(126,128)에 용접된다. 슬리브 부분(78A,78B) 각각의 상류 및 하류 단부는 각각의 플레이트(120,122) 및 플레이트에 결합한 내측 링(126)의 중심 개구 내로 신축적으로 삽입되어 그것에 용접된다. 그 후, 보강재(114A,114B)는 슬리브 부분(78A,78B) 주위를 감싸고 용접된다. 그 후, 슬리브 부분(80A, 80B)은 플레이트(120,122) 및 플레이트에 결합한 외측 링(126) 위로 설치되고 용접되어 환형인 구획(128A,128B)을 한정한다.(도4) 결과물인 두 개의 부조립체는 (예를 들면 플레이트(120)의 하류면과 플레이트(122)의 상류면을 접촉하게 하여) 단부 대 단부로 용접되어 외측 요소 금속 조립체(130)를 제공한다. (도4)
내측 요소 금속 조립체(132, 도5) 또한 성형된다. 튜브(94)는 플레이트(86)의 하류 면에 용접된다. 슬리브(76)의 상류 단부는 플레이트(86)의 외측 둘레 위에 덧대어져 용접된다. 커넥터(96)는 플레이트(82)의 상류 면에 용접된 후 플레이트(86)의 상류 면에 용접되어, 플레이트(82) 및 이와 결합한 링 내부에 플레이트(86)를 동심으로 위치시킨다. 보강재(116)는 슬리브(76) 내로 삽입되어 그것에 용접된다. 슬리브(78)와 비교하여 상대적으로 작은 직경을 갖는 슬리브(76)는 더 큰 구조상의 완전성을 갖는 슬리브(76)를 제공한다. 따라서, 슬리브(76)는 보강재의 필요성이 적다. 또한, 보강재는 공간(74)의 반대편에 있어 보강재가 냉매 유동을 과도하게 제한하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 위치는 보강재(116)를 슬리브(76) 내측에 놓이게 하고 외측에 위치하는 것에 비해 상대적으로 용접시 어려움이 증대된다. 이러한 난점은 더욱 작은 필요와 더불어 실질적으로 낮은 비용/이득의 보강재(116)가 되도록 하고, 특히 생략을 가능하게 한다. 두 개의 금속 조립체가 준비되면, 머플러는 최종적으로 조립된다. 링(112A)의 스택은 제1 환형 구 획(128A)에 삽입된다. Garlock Sealing Technologies, Palmyra, New York의 상표 BLUE-GARD 3300 아래서 이용 가능한 것과 같은 탄성 접합재(예를 들면 네오프렌이나 니트릴 고무) 내의 하나 이상의 절연체 링(136)(예를 들면 인조, 비석면, 비금속, 재료)이 스택 꼭대기 또는 플레이트(82)와 이와 결합한 링에 의해 형성된 환형 채널(134,도5) 내에 설치된다. 조립체(130)는 슬리브의 상류 부분(78A,80A)이환형인 플레이트(82)와 이와 결합한 링을 받음으로써 조립체(132)에 설치된다. 그 후, 슬리브는 환형인 플레이트에 용접된다. 이 용접 중에, 절연체 링(136)이 제일 상류의 링(112A)을 열적 손상으로부터 보호한다. 그 후, 링(112B)은 구획(128B) 안으로 삽입된다. 또한, 링(110)은 슬리브(76) 내측에서 튜브(94) 위에 설치된다. 그 후, 하류 단부 조립체가 (예를 들면 절연체 링(136)이 이미 설치된 상태로) 넣어진다. 예시적인 고정은 플레이트(90)의 내측 개구와 튜브(94)의 용접 및 플레이트(84)의 외측 둘레 부분과 슬리브(80B)의 하류 단부 부분의 용접을 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 대하여 설명하였다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않는 범위의 다양한 수정은 이루어질 수 있다. 예를 들면, 개량하거나 개조하는 경우에 있어서, 종래 압축기의 상세 사항은 특히 본 발명의 상세 사항에 영향을 주거나 지시할 수 있다. 따라서, 다른 실시예들은 하기 청구항의 범위 내에서 존재한다.

Claims (12)

  1. 제1 회전축을 갖는 제1 로터와,
    제2 회전축을 갖고 제1 로터와 밀착되어 있는 제2 로터와,
    방출 플레넘과,
    소음 흡수 제1 요소와 적어도 부분적으로 제1 요소를 둘러싸고 제1 요소와 제2 요소 사이에 일반적으로 환형인 유동 통로 부분을 한정하는 소음 흡수 제2 요소를 포함하는 머플러 시스템을 포함하고,
    상기 제1 요소와 제2 요소 중 적어도 하나는 발포 비드 재료를 포함하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 요소와 제2 요소 중 적어도 하나는 복수 개의 다공성 발포 폴리프로필렌 링을 포함하는 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 요소는 제1 요소의 전체 길이 방향 스팬의 대부분을 따라 본질적으로 수렴하거나 발산하지 않는 내측 및 외측 표면을 갖고,
    상기 제2 요소는 제2 요소의 전체 길이 방향 스팬의 대부분을 따라 본질적으로 수렴하거나 발산하지 않는 내측 및 외측 표면을 갖는 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 머플러 시스템은 제1 요소와 제2 요소 사이의 다공성 시트 금속 제1 슬리브와, 제1 슬리브에 고정된 제1 와이어 보강재를 포함하는 압축기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 슬리브는 일반적으로 환형인 유동 통로 부분의 내측 경계에 위치하고,
    다공성 시트 금속 제2 슬리브가 일반적으로 환형인 유동 통로 부분의 외측 경계에 위치하고,
    제2 와이어 보강재가 상기 제2 슬리브에 고정되는 압축기.
  6. 복수 개의 발포 비드 재료 링의 스택을 포함하는 압축기 머플러 요소.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 링의 개구부로 연장하는 다공성 슬리브와, 상기 링의 주위를 둘러싸는 다공성 슬리브 중 적어도 하나를 포함하는 금속 조립체와,
    상기 링 중 가장 끝단 링과 상기 금속 조립체의 용접 부분 사이의 비석면, 비금속, 절연체를 더 포함하는 압축기 머플러 요소.
  8. 제6항에 있어서, 발포 비드 재료는 다공성 발포 폴리프로필렌인 압축기 머플러 요소.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 링의 내부나 둘레에 동심으로 위치하는 다공성 금속 슬리브와,
    상기 슬리브의 제1 표면에 고정된 나선형 금속 보강재를 더 포함하는 압축기 머플러 요소.
  10. 제9항에 있어서, 상기 금속 보강재는 압축기 머플러 요소의 인접 표면에 접촉하는 압축기 머플러 요소.
  11. 외측 요소가 되는 제6항에 따른 제1 요소와,
    적어도 부분적으로 제1 요소 내부에 위치하고 제1 요소의 내측 표면과 제2 요소의 외측 표면 사이에 유로 부분을 한정하는 내측 요소가 되는 제6항에 따른 제2 요소를 포함하는 압축기 머플러.
  12. 제6항에 따른 제1 요소와,
    금속 분할기에 의해 제1 요소로부터 분리된 제6항에 따른 제2 요소와,
    적어도 부분적으로 제1 및 제2 요소의 내부에 위치하고 제1 요소의 내측 표면과 제2 요소의 외측 표면 사이에 유로 부분을 한정하는 내측 요소가 되는 제6항에 따른 제3 요소를 포함하는 압축기 머플러.
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