KR20140045318A - 왕복 냉동 압축기용 베어링 장치 - Google Patents

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아딜손 루이스 만케
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월풀 에쎄.아.
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Abstract

본 발명의 장치는 크랭프샤프트(40)를 수용하고 원주 방향 리세스(33)에 의해 이격된 적어도 제 1 및 제 2 베어링부(31, 32)를 제공하는 베어링 허브(30)를 포함하는 압축기에 적용된다. 크랭프샤프트(40)는 베어링 허브(30)의 원주 방향 리세스(33)로부터 치우친 원주 방향 리세스(43)에 의해 이격된 적어도 제 1 및 제 2 지지부(41, 42)를 제공한다. 베어링부(31, 32) 및 지지부(41, 42) 중 적어도 하나는 크랭프샤프트(40)를 방사상으로 지탱하기 위해 요구되는 것보다 높은 축 방향 연장부를 가지고, 제 1 베어링부(31) 및 제 2 베어링부(32)는 각각 제 1 지지부(41) 및 제 2 지지부(42)로, 크랭크샤프트(40)용 방사상 베어링에 관해 요구된 축 방향 연장부를 가지는 제 1 방사상 베어링 영역(M1) 및 제 2 방사상 베어링 영역(M2)을 규정한다.

Description

왕복 냉동 압축기용 베어링 장치{Bearing arrangement for a reciprocating refrigeration compressor}
본 발명은 밀봉되거나 밀봉되지 않은, 왕복 냉동 압축기의 크랭크샤프트용 방사상 베어링을 제공하기 위한 구조적 설비에 관한 것으로, 알려진 베어링 설비들과 비교하여 더 작은 점성 마찰을 나타낸다.
왕복 운동 타입의 냉동 압축기들은 일반적으로 크랭크케이스, 크랭크샤프트, 적어도 하나의 연결 로드 및 적어도 하나의 피스톤으로 구성된 기계적 조립체를 가지고, 이들 요소는 압축기의 전기 모터에 의해 제공된 크랭크샤프트의 회전 운동이 피스톤의 왕복 선형 운동으로 전환되도록 배치된다.
도 1에 예시된 타입의 왕복 운동 압축기의 일반적인 구성은, 쉘(shell)(도시되지 않음)의 내부에서 실린더(10)를 규정하는 크랭크케이스(B)를 제공하고, 이러한 실린더(10)의 내부에서 피스톤(20)이 왕복 운동한다.
크랭크케이스(B)에는 또한 베어링 허브(30)가 제공되고, 이러한 베어링 허브(30)의 내부 표면은 베어링 허브(30)의 제 1 단부(30a)로부터 외부로 돌출하고 연결 로드(50)에 의해 피스톤(20)에 동작 가능하게 결합된 편심 단부(45)와, 베어링 허브(30)의 제 2 단부(30b)로부터 외부로 돌출하는 자유 단부(46)를 통합하는 크랭크샤프트(40)를 방사상으로 지지한다.
본 개시물에서, 크랭크샤프트(40)의 축은 압축기의 동작 상태와는 관계없이, 베어링 허브(30)의 축과 일치하는 것으로 간주된다.
크랭크샤프트(40)의 편심 단부(45) 둘레에는, 연결 로드(50)의 큰 눈(eye)(51)이 장착되고, 연결 로드(50)의 작은 눈(52)은 리스트 핀(wrist pin)(53)에 의해 피스톤(20)에 결합된다. 베어링 허브(30)로부터 외부로 돌출하는 크랭크샤프트(40)의 자유 단부(46)는, 크랭크샤프트(40)를 회전시켜 피스톤(20)을 추진하고 도시되어 있지 않은 전기 모터의 로터에 결합된다. 크랭크샤프트(40)의 상기 자유 단부(46)는 일반적으로, 이러한 압축기 구성에서, 도시되지 않고, 쉘의 하부에서 규정된 오일 저장기로부터 기름칠이 이루어질 압축기 부품들로 오일을 안내하는 오일 펌프도 운반한다. 크랭크케이스(B)는 일반적으로, 끝 부분(70)에 의해, 전기 모터의 고정자(미도시됨)를 지지한다.
이러한 알려진 구성에서, 실린더(10)에서의 기체의 압축 동안, 베어링 허브(30)의 제 1 단부(30a) 및 제 2 단부(30b)에서 크랭크샤프트(40)에 의해, 크랭크샤프트(40)의 편심 단부(45)에 맞닿아 작용하는 압축력(F)이 크랭크케이스(B)에 전달되고, 베어링 허브(30) 상에는 압축력(F)으로부터 유래된 제 1 반응력(F1) 및 제 2 반응력(F2)이 인가된다.
슬라이딩 베어링들에 본래부터 있었던, 베어링 허브(30)와 크랭크샤프트(40) 사이의 방사상 간극(gap)들의 존재시, 전술한 힘들은 크랭크샤프트(40)의 소위 정렬 불량을 만들고, 이로 인해 메커니즘 성분들의 높은 강도의 이상적인 상황을 고려하여 베어링 허브(30)의 2개의 단부(30a, 30b)는 베어링 허브(30)에 부과된 부하를 지탱하는 것들이다.
변형 가능한 성분들과 슬라이딩(유체역학적) 베어링들의 존재를 고려하여, 반응력들(F1, F2)이 베어링 허브(30)의 끝 부분들(30a, 30b)의 영역들에 분배되고, 이러한 영역들은 크랭크샤프트(40)를 방사상으로 지탱하는 기능을 효과적으로 가진다. 이들 왕복 냉동 압축기들의 에너지 효율을 증가시키는 것을 허용하는 구조상 해결책들에 관한 지속적인 조사가 있고, 상기 해결책들 중 하나는 움직일 수 있는 성분들의 기계적인 손실, 예를 들면 베어링 허브(30)의 내부에서 크랭크샤프트(40)의 회전시, 일반적으로 상기 기름칠이 이루어진 부분들에 의해 발생된 점성 마찰의 함수로서, 크랭크샤프트(40)와 베어링 허브(30) 사이의 상대적인 움직임에 의해 발생된 기계적인 손실들의 감소를 제공한다.
상기 점성 마찰의 함수로서 소비된 파워(power)는, 크랭크샤프트(40)를 지지하는 방사상 베어링의 축 방향 연장부에 비례한다. 그러므로, 점성 마찰에 의한 기계적 손실을 감소시킬 목적으로, 큰 축 방향 연장부의 방사상 베어링들에서 방사상 리세스를 제공하는 것이 알려져 있다.
비록 베어링 허브(30)의 중간 부분이 크랭크샤프트(40)의 유체역학적 지지에 거의 기여하지 않지만, 점성 마찰 손실에 상당한 책임을 가진다. 이러한 사실로 인해, 첨부된 도면 중, 도 1에 예시된 바와 같이, 베어링 허브(30)의 끝 부분들(30a, 30b) 사이에 위치하는 크랭크샤프트(40)의 중앙 영역에 원주 방향의 리세스(43)를 제공하는 것이 관련 분야에 알려져 있다. 원주 방향의 리세스(43)의 제공으로, 크랭크샤프트(40)는 일반적으로 편심 단부(45)에 가까운 제 1 지지부(41)와, 크랭크샤프트(40)의 자유 단부(46)에 인접하고 제 1 지지부(41)로부터 축 방향으로 이격된 제 2 지지부(42)를 제공한다.
크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41)와 제 2 지지부(42)는, 베어링 허브(30)의 각각의 끝 부분에 관련하여, 샤프트의 필요하고 충분한 유체 역학적 방사상 베어링을 제공하도록 크기가 정해진 축 방향 연장부를 가지고, 이들 축 방향 연장부는 각각 제 1 베어링부(31)와 제 2 베어링부(32)를 규정하고, 이들은 상기 종래 기술의 구성에서 베어링 허브(30)의 전체 축 방향 연장부를 따라 일정한 직경을 나타낸다. 그러므로, 상기 구성에서 베어링 허브(30)에는 임의의 원주 방향 리세스가 제공되지 않는다.
도 1에 예시된 해결책으로, 원주 방향 리세스(43)의 축 방향 크기 정하기를 통해, 크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41)와 제 2 지지부(42)의 축 방향 연장부, 즉 크랭크샤프트(40)와 베어링 허브(30) 사이의 방사상 베어링 영역들의 축 방향 연장부를 감소시키는 것이 가능하고, 따라서 점성 마찰에 의한 기계적 손실의 레벨들을 감소시키는 것이 가능하다. 하지만, 크랭크샤프트(40)의 중앙 영역에 통합된 캐스트 카운터웨이터(cast counterweight)(44)와 편심 단부(45)에 의해 만들어진 불균형에 관련이 있는, 크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41)의 축 방향 연장부의 감소는 주로 센터리스(centerless) 공정에 의해 만들어질 때 샤프트의 연삭 공정에 손해를 입혀 크랭크샤프트(40)에서 형상 오차들(진원도 및 원통도)을 증가시키는 경향이 있다. 유용한 베어링 면적과 크랭크샤프트(40)의 자연스런 불균형의 감소는, 센터리스 이외의 연삭 공정들을 사용하는 경우, 크랭크샤프트(40)의 연삭 공정을 바람직하지 않게 복잡하고 비용이 들게 만든다. 크랭크샤프트(40)의 제 2 지지부(42)는 자유 단부(46)에 인접하고, 이러한 자유 단부(46)는 제 2 지지부(42)의 축 방향 연장과 크랭크샤프트(40)의 센터리스 연삭 공정에서의 적절한 지지 표면을 보장한다는 점이 주목되어야 한다.
도 2에서는 특허 문헌 WO03/098044호에서 설명된 구성이 예시되어 있고, 이에 따르면 크랭크샤프트(40)의 중앙 영역에 있는 원주 방향 리세스(43)와 함께, 크랭크샤프트(40)의 베어링 영역들과, 압축기가 동작하는 동안 더 낮은 하중을 받는 편심 단부(45), 즉 기름막에서 저압을 발생시키는 영역들에서 제 1, 제 2 및 임의로 제 3 부분적 원주 방향의 리세스들(43a, 43b, 43c)이 제공된다. 제 1 부분적 원주 방향 리세스(43a)는 편심 단부(45)와 모나게 정렬된 영역에서 편심 단부(45)에 인접한 샤프트 부분에 제공된다. 제 2 부분적 원주 방향 리세스(43b)는 제 1 부분적 원주 방향 리세스(43a)에 대해 대각으로 마주보고 각이 진 영역에서 편심 단부(45)에 제공된다. 임의 사항인 제 3 부분적 원주 방향 리세스(43c)는 크랭크샤프트(40)의 자유 단부에 인접하고, 크랭크샤프트(40)의 편심 단부(45)에 제공된 제 2 부분적 원주 방향 리세스(43b)와 축 방향으로 정렬된 크랭크샤프트(40)의 영역에 제공된다.
상기 제 2 종래 기술의 해결책은 상기 부분적 원주 방향 리세스(43a, 43b, 43c)의 생성과 연관된 일부 불편함을 제공한다.
이러한 불편함 중 하나는 상기 부분적 원주 방향 리세스들의 형성이 원통형 연삭기의 사용 또는 밀링(milling)을 포함하는 더 복잡한 동작들을 요구한다는 사실로부터 생긴다.
상기 제 2 이전 해결책의 다른 부정적인 양태는 점성 마찰의 추가 감소가 작은 원주 방향 연장 및 감소된 축 방향 폭을 제공하는 부분적인 원주 방향 리세스들(43a, 43b, 43c)의 영역에 제한된다는 사실로부터 생긴다.
도 3은 특허 문헌 JP62-118074(공개 번호)호에 설명된 장치를 예시한다. 이 제 3 종래 기술의 해결책에서는, 점성 마찰의 감소가 원주 방향 리세스(33)에 의해, 베어링 허브(30)의 내부 표면에서 얻어지고, 이는 상기 베어링 허브(30)의 각각의 제 1 단부(30a)와 제 2 단부(30b)에서 제 1 베어링부(31)와 제 2 베어링부(32)를 규정한다. 이러한 구조에서는, 오직 베어링 허브(30)가 그것의 원주 방향 리세스(33)로, 감소된 방사상 부하의 중앙 영역에서의 감소를 제공하여, 도 1에 나타낸 제 1 해결책의 것과 유사한 크기로, 크랭크샤프트(40)와 베어링 허브(30) 사이의 마찰 점성을 감소시킨다.
이러한 제 3의 알려진 구성은 제 1 베어링부(31)와 제 2 베어링부(32)의 매우 작은 축 방향 연장부를 사용할 때 원통도 편차를 나타내는 불리한 점을 가진다. 게다가, 제 2 베어링부(32)는 일반적으로, 그것이 받는 낮은 하중들의 함수로서 최소 축 방향 연장부를 제공한다.
이러한 제 3 구성은 방사상 베어링 영역들의 축 방향 연장부, 그리고 따라서 점성 마찰의 최대 감소를 얻는 것을 허용하지 않는다. 그러므로, 도 1에 나타난 제 1 해결책을 사용하는 것이 더 유리하고 일상적이며, 이 경우 크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41)와 제 2 지지부(42)는 크랭크샤프트(40)에 관한 간단하고 믿을 수 있는 연삭 동작들을 보장하기에 충분한 축 방향 연장부를 제공한다.
알려진 구성상 해결책들의 불리한 점에 직면하여, 본 발명은 위에서 논의된 타입의 왕복 냉동 압축기용 베어링 장치를 제공하는 목적을 가지고, 이러한 베어링 장치는 크랭크샤프트와 베어링 허브 사이의 점성 마찰에 의해 소비된 파워를 최소화하는 것과, 예를 들면 연삭, 정밀 다듬질, 및 버니싱(burnishing) 공정과 같은 더 간단한 표면 마무리 동작들에 적합하고 신뢰할 수 있도록 베어링 허브 및 크랭크샤프트의 표면들을 유지하는 것을 허용한다.
본 발명의 베어링 장치는 위에서 언급된 타입의 압축기에 적용되고, 이러한 압축기는 베어링 허브를 규정하고 베어링 허브의 제 1 단부로부터 외부로 돌출하는 단부와 베어링 허브의 제 2 단부로부터 외부로 돌출하는 자유 단부를 통합하는 크랭크샤프트를 수용하는 크랭크케이스를 포함하는 타입의 것이다.
본 발명에 따르면, 베어링 허브는 원주 방향 리세스에 의해 서로 이격된 제 1 베어링부와 제 2 베어링부를 포함하며, 크랭크샤프트는 베어링 허브의 원주 방향 리세스에 관해 축 방향으로 치우친 원주 방향의 리세스에 의해 서로 이격된 제 1 지지부와 제 2 지지부를 포함한다.
베어링부와 지지부는 크랭크샤프트를 축 방향으로 지탱하기 위해 요구되는 것보다 높은 축 방향 연장부를 제공하며, 제 1 지지부와 제 2 베어링부의 축 방향 연장부는, 각각 제 1 베어링부와 제 2 지지부의 마주 보는 축 방향 연장부로, 크랭크샤프트의 제 1 및 제 2 방사상 베어링 영역을 규정한다.
본 발명의 베어링 장치를 소규모의 가정용 및 상업용 냉동 시스템들용 왕복 압축기들에 적용하는 것을 고려하면, 21.0㎜ 미만의 직경들을 나타내는 크랭크샤프트의 경우, 상기 방사상 베어링 영역들은 약 5.0 내지 15.0㎛의 방사상 간극(gap)을 나타내도록 치수가 정해진다.
본 발명에 의해 제안된 구성은 동시에 방사상 베어링 영역들을 얻는 것을 허용하는데, 이 경우 축 방향 치수는 알려진 구성들과 비교하여 상대적으로 감소되어 점성 소실(기계적 손실)의 최소값들을 달성하고, 지지 및 지탱 부분들은 샤프트 및 베어링 허브의 표면 마무리 동작들용으로 충분한 축 방향 연장을 제공한다.
본 발명은 예로서 주어진 첨부된 도면들을 참조하여 아래에 설명한다.
도 1은 제 1의 종래 기술의 구조상 장치에 따른, 2개의 지지 단부 사이에 배치된 원주 방향 리세스가 제공된 크랭크샤프트를 수용하는 베어링 허브를 구비한 크랭크케이스의 개략적인 세로 방향의 단면도.
도 2는 도 1과 유사하지만, 크랭크샤프트와 그것의 편심 단부에 위치하지만 방사상 베어링 측면에서 덜 요구되는 영역들에만 위치하는 3개의 부분적 원주 방향 리세스들이 제공된 크랭크샤프트를 예시하는, 제 2의 종래 기술의 구조상 장치에 따른 도면.
도 3은 도 1과 유사하지만, 제 1 베어링부와 제 2 베어링부 사이에서 규정된 원주 방향 리세스가 제공되고 크랭크샤프트를 수용하는 베어링 허브를 구비한 크랭크케이스를 예시하는, 제 3의 종래 기술의 구조상 장치에 따른 도면.
도 4는 도 1 및 도 3의 것과 매우 유사하지만, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성된, 각각의 원주 방향 리세스가 제공된 각각의 크랭크샤프트와 베어링 허브를 가지고 부분적으로 절단된 동일한 압축기 크랭크케이스를 예시하는 도면.
도 5는 도 4의 것과 매우 유사하지만, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 형성된 각각의 원주 방향 리세스가 제공된 베어링 허브와 크랭크샤프트를 예시하는 도면.
도 6은 도 5의 것과 매우 유사하지만, 본 발명의 제 3 실시예에 따라, 제 1 방사상 베어링 영역, 제 2 방사상 베어링 영역 외에, 처음 2개의 중간에 있는 제 3 방사상 베어링 영역을 규정하고 각각의 원주 방향 리세스가 제공된 베어링 허브와 크랭크샤프트를 예시하는 도면.
이미 전술한 바와 같이, 본 발명의 베어링 장치는 첨부된 도면들에 부분적으로 예시된 타입의 냉동 압축기에 적용되고, 이러한 냉동 압축기는 쉘(미도시)의 내부에서 적어도 실린더(10)와, 제 1 단부(30a) 및 제 2 단부(30b)를 가지는 하나의 베어링 허브(30)를 포함하는 크랭크케이스(B)를 포함한다.
베어링 허브(30)는 베어링 허브(30)의 제 1 단부(30a)로부터 외부로 축 방향으로 돌출하는 편심 단부(45)와, 베어링 허브(30)의 제 2 단부(30b)로부터 외부로 축 방향으로 돌출하는 자유 단부(46)를 통합하는 크랭크샤프트(40)를 수용한다.
비록 도 4와 도 5가 실린더, 피스톤 및 연결 로드를 예시하고 있지는 않지만, 그러한 부분들은 상기 도면들의 간략화 이유로 인해서만 억제되어 있다는 점이 이해되어야 하는데, 그것은 그것들이 이미 본 발명의 베어링 장치가 적용되는 압축기 타입의 일부이기 때문이다.
크랭크케이스(B)와 크랭크샤프트(40)의 부품들은, 예를 들면 크랭크케이스(B)용으로는 알루미늄이나 주철 합금 그리고 크랭크샤프트(40)용으로는 철이나 주철 합금과 같은 임의의 적당한 공지된 종래 기술의 재료로 구성될 수 있다.
첨부된 도면들 중 도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 베어링 장치는 베어링 허브(30)의 중간 영역 둘레에 제공되는 원주 방향 리세스(33)에 의해 서로 축 방향으로 이격된 제 1 베어링부(31)와 제 2 베어링부(32)를 포함하는 베어링 허브(30)를 포함한다.
원주 방향 리세스(33)는, 그것의 바닥 원통면(33a)이 임의의 지탱 기능을 가지는 것, 즉 크랭크샤프트(40)의 접촉하는 표면과 공동으로 점성 마찰에 의해 손실을 발생시키는 것을 방지하기에 충분할 정도로만 방사상 깊이를 제공해야 한다. 하지만, 상기 방사상 깊이는 크랭크샤프트(40)의 효과적인 지탱이 전술한 바와 같이 일어나는 베어링 허브(30)의 영역들 중 어느 한 영역을 적당히 기름칠하는 것에 장해를 끼칠 수 있는 값들에 도달해서는 안 된다.
마찬가지로, 크랭크샤프트(40)는 제 1 지지부(41)와 제 2 지지부(42)를 포함하고, 이들 지지부는 크랭크샤프트(40)의 중간 영역 둘레에 제공되고, 방사상 깊이가 바닥 원통면(43a)이 임의의 지탱 기능을 가지는 것, 즉 베어링 허브(30)의 접촉하는 표면과 공동으로 점성 마찰에 의해 손실을 발생시키는 것을 방지하기에 충분할 정도로만 규정되는 원주 방향 리세스에 의해 서로 이격되어 있다. 하지만, 전술한 바와 같이, 상기 방사상 깊이는 크랭크샤프트(40)의 효과적인 지탱이 일어나는 영역들 중 어느 한 영역을 적당히 기름칠하는 것에 장해를 끼칠 수 있는 값들에 도달해서는 안 된다.
본 발명에서 고려된 냉동 압축기들에서, 원주 방향 리세스들(33, 43)의 방사상 깊이는 바람직하게는 약 0.03㎜와 0.10㎜ 사이로 정해진다.
본 발명에 따르면, 베어링 허브(30)의 제 1 베어링부(31) 및 제 2 베어링부(32) 그리고 크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41) 및 제 2 지지부(42)는 각각의 축 방향 연장부를 제공하고, 이들 연장부는 베어링 허브(30) 위와 크랭크샤프트(40)에, 크랭크샤프트(40)의 지지부들(41, 42)과 베어링 허브(30)의 베어링부들(31, 32)에 관해 요구된 표면 마무리 동작들을 실행하기 위한 지지 표면들의 형성을 보장하기 위해 미리 결정된다.
종래 기술에 관련하여 미리 언급된 바와 같이, 베어링 허브(30)의 베어링부들(31, 32) 또는 크랭크샤프트(40)의 지지부들(41, 42)이 최소값들로 개별적으로 감소된 그것들의 축 방향 연장부들을 가지지만 여전히 크랭크샤프트(40)의 적당한 방사상 베어링을 보장할 수 있는 경우에, 상기 감소된 베어링부들(31, 32)과 지지부들(41, 42)은 베어링 허브(30)와 크랭크샤프트(40)의 간단하고 믿을 수 있으며 비교적 비용이 들지 않는 표면 마무리 동작들을 허용하는 표면 연장부를 제공할 수 없게 된다.
본 발명의 특별한 양태는 상기 베어링부들(31, 32)과 지지부들(41, 42)의 축 방향 연장부 결정에 관련되는 것인데, 이는 이러한 크기 결정이 크랭크샤프트(40)의 상기 지지부들(41, 42)과 베어링 허브(30)의 베어링부들(31, 32)의 방사상으로 접촉하는 축 방향 연장부들에 의해 형성되는 크랭크샤프트(40)의 방사상 베어링 영역들에 관해 요구된 축 방향 연장부들과 무관하게 이루어지기 때문이다.
또한 본 발명에 의하고, 도 4에 예시된 바와 같이, 각각 베어링 허브(30)와 크랭크샤프트(40)의 원주 방향 리세스들(33, 43)은 축 방향으로 그리고 부분적으로 서로 어긋나고 또한 축 방향으로 크기가 정해져서, 베어링 허브(30)의 제 1 및 제 2 베어링부(31, 32)가 각각 크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41) 및 제 2 지지부(42)로,
- 제 1 베어링부(31)의 축 방향 연장부와 같고 제 1 지지부(41)의 축 방향 연장부보다 작은 축 방향 연장부를 가지는 제 1 방사상 베어링 영역(M1); 및
- 제 2 베어링부(32)와 제 2 지지부(42)의 축 방향 연장부들보다 작은 축 방향 연장부를 가지는 제 2 방사상 베어링 영역(M2)(자유 단부(46)를 규정하는)을 규정한다.
주목될 수 있는 것처럼, 본 발명에 의해 제안된 베어링 장치는 제 1 방사상 베어링 영역(M1)과 제 2 방사상 베어링 영역(M2)이 축 방향으로 크기가 정해지는 것을 허용하는데, 이 경우 상기 축 방향으로 크기를 정하는 것 없이, 방사상 베어링 영역들(M1, M2)에서 감소되고 크랭크샤프트(40)의 동작시 점성 마찰에 의한 손실들을 최소화할 수 있으며, 베어링부들(31, 32)과 지지부들(41, 42)의 축 방향 연장을 원치 않게 감소시킬 수 있고, 따라서 크랭크샤프트(40)와 베어링 허브(30)의 표면 마무리 동작들을 손상시킬 수 있는, 크랭크샤프트(40)에 관한 베어링 요구 조건들만을 고려한다.
제안된 장치에 따르면, 제 1 방사상 베어링 영역(M1)과 제 2 방사상 베어링 영역(M2)의 축 방향 크기를 정하는 것은, 적어도 적절한 방식으로 베어링부들(31, 32)과 지지부들(41, 42)의 축 방향 크기를 정하는 것과 간섭하지 않도록 이루어진다. 그러므로, 본 발명에 의해 종래 기술의 해결책들에서 요구된 것들과 비교하여 비교적 감소되는 치수들을 가진 제 1 방사상 베어링 영역(M1)과 제 2 방사상 베어링 영역(M2)을 제공하는 것이 가능하다.
첨부된 도면들에 예시된 샤프트 구성에서, 크랭크샤프트(40)의 제 2 지지부(42)는 크랭크샤프트(40)의 자유 단부(46)를 통해 연장하여, 제 2 방사상 베어링 영역(M2)의 축 방향 연장이 크랭크샤프트(40)의 원주 방향 리세스(43)의 인접 단부의 위치 결정에 의해서만 규정되는 것을 허용한다. 크랭크샤프트(40)의 자유 단부(46)가 심지어 상기 부분이 베어링 허브(30) 안쪽으로 약간만 돌출하더라도 압축기 동작시 이러한 제 2 방사상 베어링 영역이 받는 더 작은 하중으로 인해 크게 감소되는 축 방향 연장으로, 내부에 제 2 방사상 베어링 영역(M2)을 규정하도록 크랭크샤프트(40)의 제 2 지지부(42)에 관한 적당한 축 방향 연장을 보장한다는 점이 주목되어야 한다.
또한 첨부된 도면들에 따르면, 제 1 베어링부(31)와 제 2 베어링부(32)는 각각 베어링 허브(30)의 제 1 단부(30a) 및 제 2 단부(30b)에 인접하게 위치한다. 따라서, 제 1 방사상 베어링 영역(M1)과 제 2 방사상 베어링 영역(M2)의 축 방향 연장부는 각각 베어링 허브(30)과 크랭크샤프트(40)에 제공된 원주 방향 리세스들(33, 34)의 단부들에 의해 제한된다.
도 4에 예시된 구성에서, 크랭크샤프트(40)의 원주 방향 리세스(43)는 각각의 방사상 베어링 영역(M1)에 관해 요구된 것보다 높은 축 방향 연장부를 제 1 지지부(41)에 제공하도록 만들어진다. 이러한 방사상 베어링 영역(M1)은 베어링 허브(30)의 적당하고 믿을 수 있는 표면 마무리 동작을 위해 필수적인 제 1 베어링부(31)에 관해 요구된 최소 축 방향 연장부에 의해 규정된다. 이 경우, 제 1 방사상 베어링 영역(M1)의 축 방향 연장부는 크랭크샤프트(40)의 적당한 베어링에 관해 요구된 값에 비해 치수가 과하게 설정될 수 있고, 상기 치수 정하기의 우선 순위는 베어링 허브(30)의 표면 마무리 공정의 요구 조건들의 함수로서, 제 1 베어링부(31)에 관해 요구된 최소 연장부에 의해 결정된다.
하지만, 도 5의 실시예에 예시된 바와 같이, 크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41)에는 적어도 하나의 릴리프(relief) 원주 방향 리세스(47)가 제공될 수 있고, 이러한 릴리프 원주 방향 리세스(47)는 제 1 베어링부(31)의 각각의 축 방향 연장부와 적어도 부분적으로 접촉한다. 그러므로, 제 1 베어링부(31)의 연장부와 접촉하는 이러한 릴리프 원주 방향 리세스(47)는, 제 1 방사상 베어링 영역(M1)의 축 방향 연장부를 줄여, 크랭크샤프트에 관한 적당한 방사상 베어링 영역의 제공을 위해 요구된 최소값들까지 감소시키고, 점성 마찰에 의한 에너지 손실들의 최소값까지 감소시키며, 크랭크샤프트(40)의 올바르고 신뢰할 수 있는 연삭 동작에 관한 적당한 치수 정함에 의해, 제 1 축 방향 연장부(41a)와 제 2 축 방향 연장부(41b)로 구성되는 제 1 지지부(41)의 전체적인 축 방향 연장부를 유지시킨다.
도 5에 예시된 바와 같이, 릴리프 원주 방향 리세스(47)는 크랭크샤프트(40)의 제 1 지지부(41)의 중간 영역에 제공되고, 베어링 허브(30)의 원주 방향 리세스(33)에 인접한, 제 1 베어링부(31)의 각각의 축 방향 연장부와 접촉한다.
제 1 지지부(41)의 중간 영역에 있고, 제 1 베어링부(31)의 접촉하는 릴리프 원주 방향 리세스(47)의 위치 선정은 제 1 방사상 베어링 영역(M1)의 연장이, 제 1 지지부(41)의 전체 축 방향 연장에 있어서의 감소를 야기하지 않고, 제 1 베어링부(31)의 접촉하는 상기 릴리프 원주 방향 리세스(47)의 축 방향 연장부를 제외시킴으로써 정해지는 것을 허용한다.
릴리프 원주 방향 리세스(47)의 방사상 깊이는 베어링 허브(30)와 크랭크샤프트(40)의 다른 원주 방향 리세스들(33, 43)의 방사상 깊이의 치수 정함과 비교하여 이미 논의된 동일한 기준에 따라 치수가 정해진다는 점이 주목되어야 한다.
첨부된 도면들 중 도 6에 예시된 바와 같이, 베어링 허브(30)는 적어도 2개의 리세스 부분들(33b, 33c)에 의해 정해진 그것의 원주 방향 리세스(33)를 가질 수 있고, 이 경우 상기 제 1 지지부(41) 또는 제 2 축 방향 연장부(41b)로, 제 1 방사상 베어링 영역(M1)과 제 2 방사상 베어링 영역(M2) 사이에 배치된 제 3 방사상 베어링 영역(M3)을 규정하기 위해, 2개의 리세스 부분들(33b, 33c)은 제 1 지지부(41)(도 4의 실시예에 따른) 또는 제 1 지지부(41)의 제 2 축 방향 연장부(41b)와 방사상으로 접촉하는 제 3 베어링부(35)에 의해 이격되어 있다.
제 3 방사상 베어링 영역(M3)은 제 1 방사상 베어링 영역(M1)과 제 2 방사상 베어링 영역(M2)의 중간 위치를 점유하고 있어, 고정자의 구멍에 관하여 좀더 집중되는 회전자 동작을 제공하도록, 하단부(회전자의 영역)에서 크랭크샤프트(40)의 정렬을 개선하는 것을 허용한다.
그러므로, 비록 제 3 방사상 베어링 영역(M3)의 제공이 오직 2개의 방사상 베어링 영역들의 축 방향 연장부들의 합과 비교하여, 다수의 방사상 베어링 영역의 축 방향 연장부들의 합에 있어서의 증가를 야기할지라도, 상기 제공은 주로 샤프트의 변형의 레벨들 및/또는 프로젝트에서 사용된 직경 간극 값들과 같은 압축기의 프로젝트 특징들의 함수로서 결정된다.
크랭크샤프트(40)에 관한 더 높은 지탱 정도를 제공하는 것이 필수적이거나 편리하다면, 도 6에 제시된 구성상 해결책이 방사상 베어링용의 더 큰 연장부에 관한 요구 조건을 따르고, 종래 기술에 의해 제시된 해결책들과 비교하여 감소되는 값들에 있어서의 다수의 베어링 영역들의 축 방향 연장부들의 합을 유지하는 것을 허용한다.
베어링부들에 의해 이격되는 3개 이상의 리세스 부분들에 의해, 베어링 허브(30)의 원주 방향 리세스(33)가 정해질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 크랭크샤프트(40)와 베어링 허브(30)에 제공된 원주 방향 리세스의 개수는, 압축기의 프로젝트 특징들에 따라, 그리고 더 구체적으로는 크랭크샤프트에 관한 베어링 요구 조건들에 따라 변할 수 있다.
리세스 부분들(33b, 33c)의 방사상 깊이는 베어링 허브(30)와 크랭크샤프트(40)의 나머지 원주 방향 리세스들(33, 43, 47)의 방사상 깊이의 치수 정하기에 관련하여 이미 언급된 동일한 기준에 따라 치수가 정해짐을 주목해야 한다.
본 발명에 관한 일부 실시예들만이 첨부된 도면들의 실시예들을 참조하여 본 명세서에서 설명되었지만, 본 명세서에 동반된 청구항들에서 정해진 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않으면서, 다른 가능한 구성예들이 제공될 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (9)

  1. 왕복 냉동 압축기용 베어링 장치로서,
    상기 왕복 냉동 압축기는 베어링 허브(30)를 규정하고, 상기 베어링 허브(30)의 제 1 단부(30a)로부터 외부로 돌출하는 편심 단부(45)와 상기 베어링 허브(30)의 제 2 단부(30b)로부터 외부로 돌출하는 자유 단부(46)를 통합하는 크랭크샤프트(40)를 수용하는 크랭크케이스(B)를 포함하는 타입의 것이고,
    상기 장치는 상기 베어링 허브(30)가 원주 방향 리세스(33)에 의해 이격된 제 1 베어링부(31)와 제 2 베어링부(32)를 포함하며, 상기 크랭크샤프트(40)는 상기 베어링 허브(30)의 상기 원주 방향 리세스에 관해 축 방향으로 치우친 원주 방향의 리세스(43)에 의해 이격된 제 1 지지부(41)와 제 2 지지부(42)를 포함하고, 상기 베어링부들(31, 32)과 지지부들(41, 42) 중 적어도 하나는 상기 크랭크샤프트(40)를 방사 방향으로 지탱하기 위해 요구되는 것보다 높은 축 방향 연장부를 제공하며, 상기 제 1 지지부(41)와 상기 제 2 베어링부(32)의 축 방향 연장부는, 각각 상기 제 1 베어링부(31)와 상기 제 2 지지부(42)의 마주 보는 축 방향 연장부와 함께, 각각 상기 크랭크샤프트(40)의 제 1 방사상 베어링 영역(M1) 및 제 2 방사상 베어링 영역(M2)을 규정하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 영역(M1)은 상기 제 1 베어링부(31)의 축 방향 연장부와 같고, 상기 제 1 지지부(41)의 축 방향 연장부보다 작은 축 방향 연장부를 가지고, 상기 제 2 방사상 베어링 영역(M2)은 상기 제 2 베어링부(32)와 상기 제 2 지지부(42)의 축 방향 연장부들보다 작은 축 방향 연장부를 가지는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 크랭크샤프트(40)의 상기 제 2 지지부(42)는 상기 크랭크샤프트(40)의 자유 단부(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링부(31) 및 제 2 베어링부(32)는 각각 상기 베어링 허브(30)의 제 1 단부(30a) 및 제 2 단부(30b)에 인접하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부(41)에는, 상기 제 1 베어링부(31)의 각각의 축 방향 연장부와 적어도 부분적으로 마주보며 제 2 축 방향 연장부(41b)를 규정하는, 적어도 하나의 릴리프(relief) 원주 방향 리세스(47)가 제공되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 릴리프 원주 방향 리세스(47)는 상기 크랭크샤프트(40)의 상기 제 1 지지부(41)의 중앙 영역에 제공되고, 상기 베어링 허브(30)의 상기 원주 방향 리세스(33)에 인접한 상기 제 1 베어링부(31)의 각각의 축 방향 연장부와 마주보는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 영역(M1) 및 상기 제 2 베어링 영역(M2)은, 상기 크랭크샤프트(40)용 방사상 베어링에 관해 요구되고, 점성 마찰에 의한 더 낮은 손실을 나타내는 최소값으로 제한된 축 방향 연장부를 나타내는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 허브(30)는, 상기 제 1 지지부(41)와 방사상으로 마주보고, 상기 제 1 지지부(41)와 함께 상기 제 1 방사상 베어링 영역(M1)과 상기 제 2 베어링 영역(M2) 사이에 배치된 제 3 방사상 베어링 영역(M3)을 규정하는 제 3 베어링부(35)에 의해 이격되는 적어도 2개의 리세스부(33b, 33c)에 의해 규정된 원주 방향 리세스(33)를 가지는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 영역(M1), 상기 제 2 베어링 영역(M2), 및 상기 제 3 방사상 베어링 영역(M3)은, 상기 크랭크샤프트(40)용 방사상 베어링에 관해 요구되고, 점성 마찰에 의한 더 낮은 손실을 나타내는 최소값으로 제한된 축 방향 연장부를 제공하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
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