KR20070073326A - 왕복동식 압축기의 밸브 완충 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치는, 실린더 내부에서 직선으로 왕복운동 하면서 냉매를 압축하며, 내부에 관통형성되는 흡입유로를 구비하는 피스톤과, 일측이 상기 피스톤의 선단면에 고정되고, 타측은 상기 피스톤의 선단면에서 착탈하면서 상기 피스톤의 흡입유로를 개폐하여 냉매가 압축공간으로 흡입되는 것을 조절하는 흡입밸브와, 상기 피스톤에 삽입되어 상기 흡입밸브의 닫힘시 흡입밸브를 탄력 지지하는 복수의 완충스프링과, 상기 복수의 스프링을 서로 연결고정하여 상기 스프링의 이탈을 방지하는 이탈방지수단을 포함하며, 흡입밸브가 과도하게 열리는 경우에도 완충스프링의 이탈을 방지할 수 있고 이를 통해 흡입밸브의 개폐시 그 흡입밸브와 피스톤 사이의 충돌력을 안정적으로 흡수하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 밸브 완충 장치 {BUFFING DEVICE FOR VALVE IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1 은 종래의 왕복동식 압축기를 나타내는 종단면도

도 2 는 종래의 왕복동식 압축기의 밸브 완충 장치를 나타내는 분해 사시도.

도 3 은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 밸브 완충 장치를 나타내는 분해 사시도.

도 4 는 도 3 의 Ⅳ - Ⅳ 선에 따른 단면도.

도 5 는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 밸브 완충 장치에 대한 다른 실시예를 나타내는 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

42 : 실린더 43 : 흡입밸브

51 : 흡입유로 52 : 흡입통구

57 : 완충스프링 58 : 이탈방지수단

59 : 스프링지지부 60 : 스프링고정링

본 발명은 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치에 관한 것으로, 특히 피스톤에 장착하여 흡입밸브의 밸브타음과 밸브파손을 줄이고자 한 완충스프링이 피스톤에서 이탈하는 것을 방지하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터를 구비하고, 그 왕복동모터의 가동자에 피스톤이 결합하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(11) 및 가스토출관(12)을 연통하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 케이싱(10)의 내부에 설치하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)에 기구적으로 연결하여 냉매를 흡입 압축하는 압축유니트(40)를 포함하여 구성된다.

압축유니트(40)는 프레임유니트(20)의 전방프레임(21)에 고정 설치하는 실린더(41)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(47)에서 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 냉매가스의 흡입을 조절하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(50)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 조절하는 토출밸브(47)와, 토출밸브(47)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(48)과, 토출밸브(47)와 밸브스프링(48)을 수용하도록 실린더(42)의 토출측을 복개하여 전방프레임(21)에 고정하는 토출커버(49)로 이루어져 있다.

피스톤(42)은 도 2에 도시된 바와 같이 그 내부에 관통 형성하는 흡입유로(51)와, 흡입유로(51)의 끝단에서 피스톤(42)의 선단면으로 여러 개 관통 형성하는 흡입통구(52)로 이루어져 있다. 또, 흡입통구(52)에는 흡입밸브(43)의 개폐시 그 흡입밸브(43)가 피스톤(42)의 선단면에 강하게 충돌하는 것을 방지하도록 완충스프링(57)을 장착하고 있다.

흡입밸브(43)는 강탄성 재질로 형성하는 것으로 중앙에는 피스톤(42)의 선단면에 고정하는 고정부(44)를 형성하고 그 고정부(44)의 가장자리에는 피스톤(42)의 흡입통구(52)를 개폐하도록 "양팔"모양으로 연장하는 개폐부(45)를 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 22는 중간프레임, 23은 후방 프레임, 31은 외측고정자, 32는 내측고정자, 53은 체결홈, 46는 체결공, 60은 지지스프링유니트, 59는 체결볼트이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 왕복동모터(30)에 전원을 인가하면, 그 왕복동모터의 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되어 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 그 실린더(41)의 압축공간(50)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매를 가스흡입관(11)을 통해 상기한 압축공간(50)으로 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 가스토출관(12)을 통해 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 냉매가 흡입되는 과정에서는 피스톤(42)이 후방측으로 이동을 함에 따라 흡입밸브(43)의 개폐부(45)가 고정부(44)를 중심으로 휘어지면서 흡입통구(52)를 개방하는 반면 냉매가 압축되는 과정에서는 피스톤(42)이 전방측으로 이동함에 따라 흡입밸브(43)의 개폐부(45)가 고정부(44)를 중심으로 복원되면서 흡입통구(52)를 폐쇄하는데, 이때 흡입밸브(42)의 개폐부(45)가 피스톤(42)의 선단면에 강하게 충돌하면서 높은 밸브타음을 유발하거나 밸브파손을 유발할 우려가 있었으며, 이를 방지하기 위하여 상기 흡입통구(52)에 완충스프링(57)을 삽입하여 흡입밸브(43)가 피스톤 (42)에 강하게 충돌하지 못하도록 하는 구조를 갖는다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서, 압축기의 정상운전시에는 완충스프링(57)의 선단이 흡입밸브(43)에 접촉한 상태에서 신축되므로 이탈될 우려가 없으나, 압축공간(50)으로 액냉매가 유입되는 경우에는 흡입밸브(43)가 과도하게 열리게 되므로, 흡입통구(52) 내에 삽입되어 있던 완충스프링(57)이 이탈할 수 있으며, 이 경우 흡입밸브 (43)와 피스톤(42)의 충돌로 인한 밸브타음이나 밸브파손이 야기되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 흡입밸브의 개폐시 완충스프링이 흡입통구로부터 이탈되지 못하도 록 하여 흡입밸브와 피스톤의 충돌로 인한 밸브타음과 밸브파손을 미연에 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동모터의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(50)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 그 내부의 운동방향으로 관통된 흡입유로(51)를 통해 냉매를 흡입 압축하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 일측을 고정하고 타측은 피스톤(42)의 선단면에서 착탈하면서 상기한 흡입유로(51)를 개폐하여 냉매가 압축공간(50)으로 흡입되는 것을 조절하는 흡입밸브(43)와, 피스톤(42)의 선단면에 삽입하여 흡입밸브(43)의 닫힘시 상기한 흡입밸브(43)를 탄력 지지하는 복수의 완충스프링(57)과, 복수의 완충스프링(57)을 서로 연결고정하여 완충스프링(57)의 이탈을 방지하는 이탈방지수단(58)을 포함하여 구성되는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 완충스프링 이탈 방지 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 왕복동식 압축기의 밸브완충장치는 도 3에 도시된 바와 같이 실린더(41) 내부에서 직선으로 왕복운동 하면서 냉매를 압축하며, 내부에 관통형성되는 흡입유로(51)를 구비하는 피스톤(42)과, 일측이 상기 피스톤(42)의 선단면에 고정되고, 타측은 상기 피스톤(42)의 선단면에서 착탈하면서 상기 피스톤(42)의 흡입유로(51)를 개폐하여 냉매가 압축공간(P)으로 흡입되는 것을 조 절하는 흡입밸브(43)와, 상기 피스톤(42)에 삽입되어 상기 흡입밸브(43)의 닫힘시 흡입밸브(43)를 탄력 지지하는 복수의 완충스프링(57)과, 상기 복수의 스프링(57)을 서로 연결고정하여 상기 스프링(57)의 이탈을 방지하는 이탈방지수단(58)을 포함하여 구성된다.

상기 피스톤(42)은 그 내부에 흡입유로(51)를 축방향으로 소정의 깊이만큼 형성하고, 흡입유로(51)의 안쪽 끝단에서 피스톤(42)의 헤드부 선단면까지 상기 흡입유로(51)에 연통하여 관통하도록 수 개의 흡입통구(52)를 형성한다. 흡입통구(52)는 흡입밸브(43)의 형상에 따라 다양하게 형성할 수 있는데, 도 3에 도시한 흡입통구(52)는 후술할 흡입밸브(43)의 개폐부(55)가 "양팔"모양의 리드밸브로 이루어지는 점을 감안하여 피스톤(42)의 원주방향을 따라 수 개를 형성한다.

상기 흡입밸브(43)는 강탄성 재질로 형성되는 것으로, 중앙에는 상기 피스톤(42)의 선단면 중앙에 고정하는 고정부(44)를 형성하고, 그 고정부(44)의 가장자리에는 상기 피스톤(42)의 흡입통구(52)를 개폐하도록 "양팔"모양으로 연장하는 개폐부(45)가 형성된다.

상기 완충스프링(57)은 그 끝단이 상기 흡입통구(52)에서 노출되는 압축코일스프링으로 이루어지되 이 완충스프링(57)의 탄성은 흡입밸브(43)의 닫힘시 그 흡입밸브(43)의 실링배면에 가해지는 압축가스의 가스력 보다는 작도록 하여 압축시 흡입밸브(43)의 개폐부(45)가 들떠 압축가스가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또 ,완충스프링(57)은 흡입통구(52)가 여러 개인 경우 모든 흡입통구에 장착할 수도 있으나 도 4에서와 같이 흡입밸브(43)의 들뜸현상 등을 고 려하여 가장 바깥쪽 양측에만 장착할 수도 있다.

한 편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 완충 스프링(57)은 상기 흡입통구(52)의 입구측으로부터 삽입되며, 상기 흡입통구(52)의 입구측 끝단에는 상기 완충 스프링(57)의 탄력운동을 지지할 수 있도록 스프링 지지부(59)가 돌출형성된다. 즉, 상기 완충스프링의 양끝단중 상기 스프링 지지부(59)와 접하는 부분이 상기 완충스프링 ( 57)의 고정단이 되며, 반대로 상기 흡입밸브(43)에 접하는 부분이 자유단이 된다.

또한, 상기 완충 스프링(57)을 상기 흡입통구(52)에 용이하게 삽입할 수 있도록 함과 동시에, 상기한 완충스프링(57)의 자유단이 상기 흡입통구(52)에 자유롭게 드나들 수 있도록 하기 위하여, 상기 완충스프링(57)은 상기 흡입유로(51)측에서 상기 흡입밸브(43)측으로 향할수록 외경이 작아지는 원추형으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 이탈방지수단(58)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤의 흡입유로측에서 상기 복수의 완충스프링을 연결고정하도록, 상기 완충스프링의 일측에 연결된다. 상기 이탈방지수단(58)은 상기 복수의 완충스프링(57)과 별도의 부재로서 형성될 수도 있으나, 제조 공정의 단순화와 비용 절감을 고려할 때, 상기 복수의완충 스프링(57)과 일체로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브충격 완충장치는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 왕복동모터(도 1에 도시)(30)의 가동자가 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 그 실린더(41)의 압축공간(50)에 압력차를 발생시켜 냉매가스를 압축공간(50)으로 흡입하여 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 피스톤(42)이 후진하면서 흡입행정을 실시하는 과정에서 흡입밸브(43)의 개폐부(45)는 피스톤(42)의 흡입유로(51)와 흡입통구(52)를 통해 실린더(41)의 압축공간(50)으로 흡입되려는 냉매가스에 밀려 고정부(44)를 중심으로 젖혀지면서 열렸다가 피스톤(42)이 다시 전진하면서 압축행정을 실시하는 과정에서 젖혀졌던 개폐부(45)가 흡입통구(52)를 닫아 압축공간(50)을 밀폐시키게 된다.

이때, 피스톤(42)의 흡입유로(51)와 흡입통구(52)를 통해 액냉매 등이 함께 유입되는 경우 흡입압이 흡입밸브(43)의 설정압력 보다 높아지면서 상기 흡입밸브(43)가 과도하게 열려 완충스프링(57)의 자유단과 이격됨에 따라 상기한 완충스프링(57)이 흡입통구(52)에서 이탈될 우려가 있었으나, 본 발명에서와 같이 각각의 완충스프링(57)의 일단에 상기 이탈방지 수단(58)을 일체로 연결하여 상기 복수의 완충스프링(57)이 상기 흡입유로(51)측에서 서로 연결고정되도록 함으로써, 상기 완충스프링(57)이 상기 흡입통구(51)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 전술한 일실시예는 상기 완충스프링(57)만을 흡입통구에 장착하는 것이었으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 흡입통구에 소정의 두께와 길이를 가지는 스프링 고정링(60)을 추가로 삽입하여, 상기 완충스프링(57)의 고정단측 외경을 눌러 고정할 수 있도록 할 수 있다. 이 경우 상기 완충스프링(57)의 고정단측이 더 욱 강하게 고정되어 스프링의 흔들림을 방지할 수 있으며, 상기 흡입밸브를 더욱 효율적으로 지지할 수 있게 괸다. 본 실시예에 대한 구체적인 동작은 전술한 일례와 동일하므로 생략한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등 또는 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치는, 피스톤 선단면의 흡입통구에 삽입되는 완충스프링의 이탈을 방지하도록 완충스프링에 일체로 연결되어 복수의 완충스프링을 연결고정하는 이탈방지 수단을 구비함으로써, 흡입밸브가 과도하게 열리더라도 완충스프링의 이탈을 방지할 수 있으며, 이를 통해 흡입밸브의 개폐시 그 흡입밸브와 피스톤 사이의 충돌력을 안정적으로 흡수하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (7)

1. 실린더 내부에서 직선으로 왕복운동 하면서 냉매를 압축하며, 내부에 관통형성되는 흡입유로를 구비하는 피스톤과,

   일측이 상기 피스톤의 선단면에 고정되고, 타측은 상기 피스톤의 선단면에서 착탈하면서 상기 피스톤의 흡입유로를 개폐하여 냉매가 압축공간으로 흡입되는 것을 조절하는 흡입밸브와,

   상기 피스톤에 삽입되어 상기 흡입밸브의 닫힘시 흡입밸브를 탄력 지지하는 복수의 완충스프링과,

   상기 복수의 스프링을 서로 연결고정하여 상기 스프링의 이탈을 방지하는 이탈방지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤의 끝단에는 상기 흡입유로와 연통되는 복수의 흡입통구가 관통형성되며, 상기 복수의 완충스프링은 상기 복수의 흡입통구에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 흡입통구에는 상기 완충스프링의 탄력운동을 지지할 수 있도록 스프링 지지부가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 이탈방지수단은 상기 피스톤의 흡입유로측에서 상기 복수의 완충스프링을 연결고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 이탈방지수단은 상기 복수의 완충스프링과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 완충스프링은 상기 흡입유로측에서 상기 흡입밸브측으로 향할수록 외경이 작아지는 원추형인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치.
7. 제 7 항에 있어서, 상기 흡입통구에는 상기 완충스프링의 외주면을 눌러 고정할 수 있도록 완충스프링 고정링이 삽입고정되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브 완충장치.

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