KR20140040245A - 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 및 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법 - Google Patents

교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 및 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법 Download PDF

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piston arrangement
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앨리슨 루이즈 로만
켈소 겐조 타케모리
파울로 로제리오 카라라 코우투
윌프레드 로트져
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월풀 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 상기 연결 로드를 피스톤과 조합할 수 있는 적어도 하나의 중간 요소를 이용하는 것을 포함하되, 모두가 반지름방향으로 상호 간에 접촉하지 않는, 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체에 관한 것이다. 상기 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체를 조립하기 위한 방법이 또한 개시된다. 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체는 적어도 하나의 피스톤(1), 적어도 하나의 중간 요소(2) 및 적어도 하나의 연결 로드(3)를 포함하되, 상기 피스톤(1)은 적어도 하나의 비관통 축방향 채널(11)을 포함하고; 상기 중간 요소(2)는 적어도 하나의 관통 축방향 채널(21)을 포함하며; 상기 연결 로드(3)는 적어도 하나의 연결 종단(31)을 포함한다. 이런 점에서, 중간 요소(2)는 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11) 내부에 고정되도록 수용되고; 연결 로드(3)의 상기 연결 종단(31)은 중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21) 내부에 고정되도록 수용된다.

Description

교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 및 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법{CONNECTING ROD/PISTON ARRANGEMENT FOR ALTERNATIVE COMPRESSOR AND PROCESS FOR ASSEMBLING CONNECTING ROD/PISTON ARRANGEMENT FOR ALTERNATIVE COMPRESSOR}
본 발명은 교호형 컴프레서, 더 상세하게는, 냉각 시스템 등에 적용된 선형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체에 관한 것이다. 이제 개시된 연결 로드/피스톤은 상기 연결 로드를 피스톤과 조합할 수 있는 적어도 하나의 중간 요소의 사용을 위하여 제공하되, 모두는 상호 간에 반지름방향으로 접촉하지 않는다.
또한 본 발명은 교호형 컴프레서를 위한 상기 연결 로드/피스톤 배열체를 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.
기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 교호형 컴프레서가 적어도 하나의 이동식 어셈블리(movable assembly)를 이동시키는 수단을 포함한다는 것을 알되, 적어도 하나의 피스톤은 작동 유체에 대한 압축을 야기하기 위하여 실린더 내부에서 축 방향으로 왕복 이동될 수 있다.
현재 최신 기술은 예를 들어, 선형 컴프레서와 같은 교호형 컴프레서 어셈블리의 일부 모델들을 포함한다.
선형 컴프레서는 선형 타입 전기식 엔진에 의해 구동되는 이동식 어셈블리를 갖되, 상기 엔진의 부분은 정적이고(일반적으로 컴프레서 실린더에 고정되고) 적어도 하나의 부분은 동적이다(일반적으로 선형 이동할 수 있고 컴프레서의 상기 이동식 어셈블리에 결합된다). 이와 관련하여, 컴프레서의 이동식 어셈블리는 작동 유체에 대한 압축을 야기하도록 엔진의 동적 부분의 축방향 및 왕복 변위를 따른다.
현재 최신 기술에 따라, 교호형 컴프레서의 이동식 어셈블리는 적어도 하나도 피스톤, 및 상기 엔진과 피스톤 사이의 연결을 담당하는 바디(body)를 포함하는, 연결 로드를 포함한다. 연결 로드 종단들 중 하나가 엔진의 샤프트/동적 부분과 직접 조합되는 구성이 알려진다(타종단은 피스톤과 조합된다). 연결 로드 종단들 중 하나가 차례로 엔진의 샤프트/동적 부분과 조합되는 일련의 추가 요소들과 조합되는 구성(타종단은 피스톤과 조합된다)이 또한 알려진다.
피스톤과의 연결 로드 종단들 중 하나의 조합에 대하여, 또한 몇몇 구성들이 알려지되 가장 단순한 구성이 연결 로드와 피스톤 사이에 직접적인 고정을 포함한다.
또한 현재 최신 기술은 피스톤과 연결 로드의 조합 사이에 사용된 중간 요소들을 위하여 제공한다.
피스톤과의 연결 로드의 조합을 위한 중간 요소들을 사용하는 실시예는 미국 특허 3,263,311에 설명된다. 상기 미국 특허는 연결 로드에서 피스톤 사이의 조합을 설명하되 상기 피스톤은 실질적으로 중공이고 결국 연결 로드 종단을 수용하는 연결 삽입부를 내부에 수용한다. 상기 연결 삽입부는 또한 예전에 피스톤 내부에 형성된 스톱(stop)을 통해 피스톤 내부에 고정된다.
구성의 이런 실시예의 상당한 결점은 연결 삽입부가 피스톤 자체에 물리적으로 존재하는 내측 스톱(내측 그루브)들을 통해 피스톤 내부에 고정된다는 사실에 있다. 즉, 상기 스톱들이 효율적인 고정 수단을 포함하지 않는다는 사실 이외에, 또한 피스톤 제조 복잡성 및 비용에 있어 증가를 야기한다.
유사한 구성의 다른 실시예는 스위블 종단(swivel end)을 갖는 연결 로드 및 중공 피스톤으로 이루어진 연결 로드/피스톤 배열체에 관한, 미국 특허 3,473,444에 개시된다. 이런 경우에, 피스톤은 내부에 수용된 접촉 삽입부를 포함하고, 상기 삽입부는 특별한 처리 조건들 하에서 조립된 2개의 상이한 부분들에 의해 형성된다. 특히 상기 삽입부는 연결 로드의 스위블 종단을 수용하는 데에 적합하다.
이런 구성 실시예에 대한 상당한 결점은 피스톤 내부에 조립된, 상기 삽입부가, 내부 체적 모두를 채우되, 피스톤 질량에 있어 감소가 가능하지 않다는 사실에 있다. 더욱이, 상기 삽입부는 피스톤 내부에만 고정되도록 조합되는 반면에 상기 연결 로드는 삽입부에 결합될 때 약간의 이동의 자유도를 포함한다. 이는 몇몇 특정한 적용에 적합하지 않다.
유사한 구성의 다른 실시예는 다른 요소들 사이에서, 피스톤의 상기 연결 개구 안에 수용된 삽입 부재 및 연결 개구를 포함하는 강성 피스톤에 관한, 미국 특허 4,831,916에서 설명된다. 이런 경우에, 기능적으로 상기 삽입 부재에 연결되고 이에 따라 피스톤과 조합되는 연결 로드가 개시된다. 상기 연결 로드는 삽입 부재 자체에 배치된 탄성부들을 통해 삽입 부재 내부에서 유지된다.
구성의 이런 실시예에 대한 상당한 결점은 (이격되어 이동될 수 있는) 피스톤 종단에 고정되는 것 이외에, 상기 삽입부가 변형 및 파손을 겪을 수 있는, 탄성부들을 통해 상기 연결을 고정시킨다는 사실에 있다.
앞서 말한 것을 고려하여, 상기에 언급된 불리한 양상들 없이 해결안을 개발하기 위한 필요가 존재한다는 것이 예전에 관찰될 수 있다.
이런 방법에 의해, 본 발명의 일 목적은 피스톤 질량의 제어(및 감소)를 감안한, 교호형 컴프레서를 위한 신규한 연결 로드/피스톤 배열체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연결 로드를 피스톤과 조합할 수 있는 중간 요소를 사용하되, 모두가 상호 간에 반지름방향으로 접촉하지 않는, 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가적인 목적은 연결 로드 및 삽입부 뿐 아니라, 상기 접촉 로드 및 삽입부가 각지게 이동할 수 없도록 고정되도록 조합된다는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체를 조립하기 위한 간단하고 효율적인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이런 및 다른 목적들은 이제 제안된 바와 같이, 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체에 의해 완전히 달성된다.
교호형 컴프레서를 위한 상기 연결 로드/피스톤 배열체는 적어도 하나의 피스톤, 적어도 하나의 중간 요소 및 적어도 하나의 연결 로드를 포함한다. 본 발명의 개념에 따라, 상기 피스톤은 적어도 하나의 비관통 축방향 채널(non-through axial channel)을 포함하고, 상기 중간 요소는 적어도 하나의 관통 축방향 채널(through axial channel)을 포함하며, 상기 연결 로드는 적어도 하나의 연결 종단을 포함한다. 게다가, 중간 요소는 피스톤의 비관통 축방향 채널 내부에 고정되도록 수용되고, 연결 로드 종단은 상기 중간 요소의 관통 축방향 채널 내부에 고정되도록 수용된다.
바람직하게는, 피스톤의 상기 비관통 축방향 채널은 실린더형이다. 더 바람직하게는, 상기 중간 요소는 실린더형이다. 이런 양상에서, 피스톤의 비관통 축방향 채널의 내측 직경은 중간 요소의 외측 직경과 대응된다(analogous)는 것이 관찰된다.
바람직하게는, 중간 요소의 상기 관통 축방향 채널은 실린더형이다. 더 바람직하게는, 연결 로드의 연결 종단은 실린더형이다. 이런 점에서, 중간 요소의 관통 축방향 채널의 내측 직경은 연결 로드의 연결 종단의 외측 직경과 대응된다는 것이 관찰된다.
본 발명의 개념에 따라, 상기 중간 요소는 피스톤의 비관통 축방향 채널의 폐쇄 종단 안에 고정되도록 수용되되, 동일한 것이 피스톤의 비관통 채널의 내측면과의 반지름방향으로의 물리적 접촉 및 축방향으로의 물리적 접촉을 갖는다.
또한, 본 발명의 개념에 따라, 연결 로드의 연결 종단은 중간 요소의 관통 축방향 채널의 내측면과의 반지름방향으로의 물리적 접촉, 및 피스톤의 비관통 축방향 채널의 내측면과의 축방향으로의 물리적 접촉을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명의 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체는 피스톤의 비관통 축방향 채널의 중간 요소의 내측면과 중간 요소의 외측면 사이에 배치된 바인더, 및 중간 요소의 관통 축방향 채널의 내측면과 연결 로드의 연결 종단의 종단 사이에 배치된 바인더를 포함한다. 이런 점에서, 바람직하게는 바인더는 폴리머 수지를 포함한다.
본 발명은 교호형 컴프레서를 위한 상기 연결 로드/피스톤 배열체를 조립하는 바람직한 방법을 더 제공하되, 상기 방법은 피스톤, 적어도 하나의 중간 요소 및 적어도 하나의 연결 로드가 동시에 고정되는 적어도 하나의 단계를 포함하며, 중간 요소는 피스톤 내부에 고정되고 연결 로드는 중간 요소 내부에 고정된다. 바람직하게는, 상기 단계는 피스톤, 중간 요소 및 연결 로드 사이에서 동시에 고정된 동안에 적어도 바인더의 도포를 더 포함한다.
더 바람직하게는, 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체를 조립하는 바람직한 방법에 사용되는 바인더는 폴리머 수지를 포함한다.
본 발명은 하기에 나열된 도면들에 기초하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체의 개략 단면도를 도시한다.
도 2는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체를 사시도로 도시한다.
본 발명의 주된 구체예에 따라, 교호형 컴프레서, 더 상세하게는, 냉각 시스템 등에 사용된 선형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체가, 개시된다. 상기 연결 로드/피스톤은 적어도 하나의 피스톤(1), 적어도 하나의 중간 요소(2) 및 적어도 하나의 연결 로드(3)를 포함한다.
이런 점에서, 상기 중간 요소(2)는 상기 연결 로드(3)의 반대편 종단의 왕복 축방향 이동이 상기 피스톤(1)에 직접적으로 전달되도록 연결 로드(3)의 종단을 상기 피스톤(1)에 실질적으로 간접적으로 연결하는 기능을 갖는다.
도 1과 도 2는 (비록 개략적이더라도) 본 발명의 연결 로드/피스톤의 바람직한 구체예를 도시한다.
이런 방식에 의해 본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 상기 피스톤(1)은 비관통 축방향 채널(non-through axial channel)(11), 즉, 폐쇄된, 피스톤의 "작동 종단"에 의해 범위가 정해진 축방향 채널을 포함하는 실린더형 바디(body)를 포함한다. 따라서, 중간 요소는 관통 축방향 채널(through axial channel)(21)을 포함하는 튜브형 실린더형 바디를 포함한다. 상기 연결 로드(3)는 또한 실린더형인, 연결 종단(31)을 갖는 로드 타입(rod-type)을 포함한다.
상기 중간 요소(2)는 상기 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11) 내부에 고정되도록 수용되고, 연결 로드(3)의 연결 종단(31)은 중간 요소의 관통 축방향 채널(21) 내부에 고정되도록 수용된다.
이러한 배치는 배열체를 강성이 있게 만들고, 이에 따라, 연결 로드의 반대편 종단의 왕복 축방향 이동이 피스톤(1)에 완전히 전달되는 것이 확보된다.
더욱이, 본 발명의 연결 로드/피스톤 배열체는 동일한 것이 중공이고 상기 중간 요소(12) 및 연결 로드(3)에 의해 수행되도록 내부 체적을 위하여 제공하지 않기에 피스톤(1)의 질량이 완화되는 것을 허용한다. 이러한 특성은 컴프레서의 진동 레벨 및 함수의 주파수에 대하여 지극히 중요하다.
이런 취지로, 본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측 직경은 중간 요소의 외측 직경과 대응된다(analogous). 이는 상기 요소들 사이의 병렬을 허용한다.
중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21)의 내측 직경은 또한 연결 로드(2)의 연결 종단(31)의 외측 직경과 대응되고, 이는 또한 상기 요소들 사이의 병렬을 허용한다.
임의로, 상기 언급된 직경들은 그 사이에서 특정 클리어런스(clearance)를 제시할 수 있다(약 0.1 ㎜부터 0.2 ㎜까지 직경 클리어런스). 이러한 클리어런스는 바람직하게는 바인더(binder)로 수행된다.
이와 관련하여, 상기 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측면과 중간 요소(2)의 외측면 사이에 배치된 바인더의 사용이 개시된다. 또한 중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21)의 내측면과 연결 로드(3)의 종단(31) 사이에 배치된 바인더의 사용이 고려된다.
모든 경우에, 바인더는 바람직하게는 폴리머 수지를 포함한다. 더욱 상세하게는, (하지만 한정적이지 않은), 상기 폴리머 수지는 바람직하게는 1성분 에폭시 수지를 포함한다.
상기 요소들 사이의 배치에 따라, 중간 요소(2)는 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 폐쇄 종단에 고정되도록 수용되어 관련된 중간 요소는 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측면과의 반지름방향으로의 물리적 접촉(R1) 및 축방향으로의 물리적 접촉(A1)을 제공한다는 것이 관찰된다.
이와 관련하여, 또한 연결 로드(3)의 연결 종단(31)은 중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21)의 내측면과의 반지름방향으로의 물리적 접촉(R2), 및 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측면과의 축방향으로의 물리적 접촉(A2)을 위하여 제공한다.
이전에 언급된 바와 같이, 본 발명은 상기에 설명된 바와 같은 교호형 컴프레서를 위한 상기 연결 로드/피스톤 배열체를 조립하기 위한 바람직한 방법을 추가로 제공한다.
일반적으로, 상기 방법은 피스톤(1), 중간 요소(2) 및 연결 로드(3)가 동시에 부착되는 (조립) 단계를 포함한다.
주목될 수 있는 바와 같이, 중간 요소(2)는 피스톤(1) 내부에 고정되고, 연결 로드(3)는 중간 요소(2) 내부에 고정된다. 이런 조립 단계에서, 상기 피스톤(2), 중간 요소(2) 및 연결 로드(3) 사이에 동시에서 고정된 동안에 바인더의 도포가 또한 고려된다.
교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체의 바람직한 예시적인 구체예를 설명한 이후에, 조립하기 위한 바람직한 방법 이외에, 본 발명의 범위는 그 안에 가능한 등가물을 포함하면서, 청구항들의 세트의 내용에 의해 한정되는, 다른 변경을 포함한다는 것이 이해되어야만 한다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 피스톤(1), 적어도 하나의 중간 요소(2) 및 적어도 하나의 연결 로드(3)를 포함하는, 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체에 있어서,
    상기 피스톤(1)은 적어도 하나의 비관통 축방향 채널(11)을 포함하고;
    상기 중간 요소(2)는 적어도 하나의 관통 축방향 채널(21)을 포함하며;
    상기 연결 로드(3)는 적어도 하나의 연결 종단(31)을 포함하고;
    상기 중간 요소(2)는 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11) 내부에 고정되도록 수용되며;
    연결 로드(3)의 상기 연결 종단(31)은 중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21) 내부에 고정되도록 수용되는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    피스톤(1)의 상기 비관통 축방향 채널(11)은 실린더형인 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 요소(2)는 실린더형인 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측 직경은 상기 중간 요소(2)의 외측 직경과 대응되는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    중간 요소(2)의 상기 관통 축방향 채널(21)은 실린더형인 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    연결 로드(3)의 상기 연결 종단(31)은 실린더형인 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  7. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21)의 내측 직경은 연결 로드(3)의 연결 종단(31)의 외측 직경과 대응되는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 요소(2)는 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 폐쇄 종단 안에 고정되도록 수용되는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 요소(2)는 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측면과의 반지름방향으로의 물리적 접촉(R1) 및 축방향으로의 물리적 접촉(A1)을 갖는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연결 로드(3)의 상기 연결 종단(31)은 중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21)의 내측면과의 반지름방향으로의 물리적 접촉(R2), 및 피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측면과의 축방향으로의 물리적 접촉(A2)을 갖는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체는,
    피스톤(1)의 비관통 축방향 채널(11)의 내측면과 중간 요소(2)의 외측면 사이에 배치된 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체는,
    중간 요소(2)의 관통 축방향 채널(21)의 내측면과 연결 로드(3)의 상기 종단(31) 사이에 배치된 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 바인더는 폴리머 수지인 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항에서 정의된, 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법에 있어서,
    적어도 하나의 피스톤(1), 적어도 하나의 중간 요소(2) 및 적어도 하나의 연결 로드(3)가 동시에 부착되는 단계를 포함하되,
    상기 중간 요소(2)는 피스톤(1) 내부에 고정되고, 상기 연결 로드(3)는 중간 요소(2) 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법은,
    상기 피스톤(1), 중간 요소(2) 및 연결 로드(3) 사이에서 동시에 고정된 동안에 적어도 바인더를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 바인더는 폴리머 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법.
KR1020147001518A 2011-06-22 2012-06-21 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 및 교호형 컴프레서를 위한 연결 로드/피스톤 배열체 조립 방법 KR20140040245A (ko)

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