KR20170108732A - 편심축 무체크 밸브 공기압축기 - Google Patents

Abstract

편심축(11)의 회전으로 다수개의 피스톤(9)이 서로 상대편 끼리 상대 피스톤 연결환(13)과 일체로 되어 실린더(8)에서의 체적의 증감을 이루며 각각의 실린더에서의 흡입 공기와 배출 공기가 회전 타원 공기 흡출구(5,24), 흡출구 공기 원주 안내로(20,23) 를 따라 체크 밸브가 없이 연속적으로 흡입과 압축이 우루어지도록 하여 구성된 가스 및 공기 압축기 이며 여러 가지 장점을 지닌 가스 압축기로써 소형 및 대형을 자유로이 구성 가능하고 구조가 비교적 간단, 소음 진동의 매우 감소, 특히 소요 동력을 매우 줄일 수 있는 점,
용량 대비 크기의 대폭 감소 등, 지금까지의 압축기의 여러 가지 단점이 보완된 압축기이다.

Description

편심축 무체크 밸브 공기압축기{Eccentric shaft nothing check valve air compressor}

기구학

가스 및 공기 압축기는 지금까지 터빈식(축류형), 스큐류우식, 스크롤식, 왕복동 피스톤식, 베인 기어식, 원심식등 여러 가지가 있다.

이들의 압축기 및 팽창기는 모두 각각 장단점이 있으며 서로간의 단점을 보완할 형식이 발명되지 않았다. 그렇지만 지금까지의 공기 및 가스 압축기는 구조가 복잡하고 냉각 성능이 낮아 소요동력이 많이 소요되고 진동 및 소음이 많은 단점들이 있다. 특히 소음이 큰 이유 때문에 산업계 현장에서 많은 고충점을 안고 있다.

본 발명은 실린더 형식을 원통형이 아닌 장방형의 긴 형태로 바꾸고 편심 축과 롤러 및 피스톤 연결 환을 이용하여 피스톤의 왕복운동을 이루며 용량에 따라 실린더 길이의 설정이 자유롭게 하며,

소음의 주원인이 되는 체크 밸브가 없는 회전형 입출 구를 갖게 함으로써 소음을 감소시키고 압축 효율을 매우 높여 비교적 구조가 간단한 공기 압축기이다.

본 발명은 공기 압축기의 여러 가지 단점을 보완, 개선 및 효율을 매우 증대시키고자 함과 냉각이 용이 하게 하여 압축 소요동력을 크게 줄이고 구조가 간단하며, 용량 대비 크기의 감소, 소음과 진동이 매우 적은 공기 압축기를 구성 하고자 함이다.

용적형 압축기와 내연기관의 기본적 원리는 압축부의 체적을 감소케 하여 기체를 압축시키며 지금까지 여러 가지 방식이 있으나 소음과 진동이 큰 단점들이 있고 특히 압축 과정에서의 냉각의 용이성이 부족하여 압축 효율을 높이지 못하였다. (압축기의 효율을 높이기 위해서는 압축과 동시 냉각하여 등온압축에 매우 가깝게 하여야 한다. 그렇지만 지금까지의 압축기는 구조상의 난점 때문에 냉각의 용이성을 갖출 수가 없었다.)

본 발명은 압축기의 여러 가지 단점을 보완하고 구조가 간단하며 특히 냉각의 용이로 인한 소요동력의 매우 감소, 용량 대비 크기의 감소, 소음과 진동의 매우 감소, 등을 달성하기 위하여 연구되었다.

이러한 압축기를 이룩하기 위하여 본 발명에서는 도1과 같이 장방형 실린더와 냉각수(36) 통로가 취부된 실린더 내착 원통 하우징(10)을 구성하여 그 내부에 롤러(30와 피스톤(9)과 맞은편 피스톤이 일체가 되도록 상대 피스톤 연결환(13)이 모두 일체로 된 피스톤 조합체를 이룩하여 이의 조합체는 편심축(11)에 의해 왕복운동을 하도록 하여 장방형 직사각 실린더(8)에서 체적의 증감으로 인해 압축과 흡입이 일어나도록 하고, 편심축의 회전으로 인하여 상대 피스톤 연결환(13)에 의해 지름의 반대쪽에 연결된 실린더에서는 흡입이 일어나는 기본적 구조를 이룬다.

또한 흡입과 압축이 일어나는 과정에서 체크 밸브를 없애기 위하여 편심축(11)과 일체가 되어 회전하는 공기 안내 회전 타원환(25)에 회전타원 공기 입출구(5,24)를 구성하여 각각의 실린더에서의 흡입 공기와 압축공기가 서로 모이게 한 다음 좌측 공기 흡출구 내장 카바에 원주면에 따라 파여진 흡출구 공기 유입 배출 안내로(20, 23)를 따라 흡입 공기와 배출 공기가 각각 공기 흡입구(3) 공기 배출구(21)를 통해 흡입과 배출이 연속적으로 이루어지도록 하는 구조로 이루어진다. 이러한 기본적 골격 구조로하여 이의 보조적 장치는 도1, 도2, 도3, 도4, 도5와 같이 구성된다.

구조가 비교적 간단하고 크기를 자유로이 매우 소형화 및 대형화 할 수 있으며 외부에서 냉각의 용이에 의한 압축 소요동력의 크게 감소, 소음 및 진동의 대폭 감소, 구조간단, 분해 조립의 용이, 용량 대비 크기의 대폭 감소, 길이 제한의 해제에 따른 크기 및 용량 설정 용이 등의 잇점을 가진 공기 압축기를 이룩할 수 있다.

(본 장치는 지구온도감소장치를 이룩하기 위하여 지금까지의 압축기로는 적당한 압축기의 형식이 없는 이유로 해서 연구되었다.)

도1은 편심축 무체크 밸브 공기압축기의 전체 구성 사시도
(압축기에 있어서의 일반적 보조 필수 구성요소인 압축탱크, 압력스위치, 구동 모터, 기동정지 스위치, 이동용 바퀴, 크랭크(5)를 저속으로 회전하기 위한 감속기, 베어링, 냉각장치, sealing 장치, 고정 몸체 등은 도면에서 생략되었다. 또한 내연기관에 있어서의 필수 구성요소인 밸브, 밸브 구동장치, 배기장치, 냉각장치 등도 도면에서 생략되었다.)
도2는 도1의 단면 A-A'
도3은 도1의 세로 단면도
도4는 피스톤과 피스톤링의 상세도
도5는 오일 리턴라인이 구비된 전체적인 압축기 구성도
도6은 일반적 실린더와 피스톤형의 압축기에 부착된 체크밸브 무 흡 배출장치 부착 구성도

과제 해결수단에서 나열된 기보적 구조를 골격으로 하여 이의 보조 수단으로써 도4와 같이 피스톤(9)의원활한 운동과 실링을 확보하기 위하여 이중 사각의 형태로 모서리부와 직선부가 각각 별개로 되어 실링을 확보하기 위한 링(9-1,9-2,9-3,9-4)을 취부하며 또한 편심축(11)과 피스톤(9)부의 마찰을 최소화 하기 위하여 롤러(30)을 취부하여 구동케 하며, 무체크 밸브 구동을 위하여 공기 안내 회전 타원환(25)이 편심축(11)과 일체로 구동되게 하여 피스톤(11)의 위치에 따라 흡입구는 항상 흡입구가 되도록 하고 출구는 항상 배출 실린더에 오게함으로써 좌측 공기 흡출구 내장 카바(4)에 원주면에 파여진 흡출공기 유입 안내로(20,23)를 따라 이에 뚫어진 공기 흡출구(3,21)를 통해 하나의 통로로 공기의 흡출이 가능한 구조로 이루어 진다.

공기 안내 회전 타원환(25)의 좌우측은 마찰이 최소화 하는 범위에서 좌측 실린더 실카바(6)와 좌측 공기 흡출구 내장 카바(4)의 간격을 매우 좁게 하여 평면 실링이 되도록 하며 압축공기에 의한 측압을 방지하기 위하여 좌측은 스러스트 베어링(19)으로 지지된다.

또한 도5와 같이 보조장치로써 윤활 오일이 배출구로일부 섞여 나오는 것을 다시 회수하기 위하여 압축기의 상부에 Oil Searatar 를 설치하여 중력에 의해 오일이 다시 압축기 쪽으로 회수되는 구조를 이루며,

또한 도6과 같이 일반적 실린더 형식으로 이루어진 압축기에 있어서 소음이 매우 큰 체크밸브를 없애고 무체크 밸브 구동 형식으로 크랭크 축에 좌측 공기 흡출구 내장 카바(4)와 공기 안내 회전 타원환(25), 죄측 실린더 측면 실 카바(6) 만을 부착시켜 실린더에서의 공기 라인을 인출하여 공기 흡출구를 하나의 통로로 유입과 인출이 가능토록 하여 무체크 밸브 압축기를 이루는 형식으로 변경이 가능토록 개조할 수 있도록 한다.

또한 압축기의 보조 수단 장치들을 합하여 도5와 같이 전체 구성을 이룬다.

여러 가지 장점을 지닌 가스 압축기로써 소형및 대형을 자유로이 구성 가능하고 구조가 비교적 간단, 소음 진동의 매우 감소, 특히 소요 동력을 매우 줄일 수 있는 점, 용량 대비 크기의 대폭 감소 등, 지금까지의 압축기의 여러 가지 단점을 보완하여 산업 사회에 크게 기여할 수 있다.

1: 좌측 베어링 하우징 2: 좌측 베어링 3: 공기 흡입구
4: 좌측 공기 흡출구 내장 카바 5: 회전 타원 공기 흡입구
6: 좌측 실린더 측면 실 카바 7: 실린더 유입 공기 흡출구
8: 장방형 직사각 실린더 9,12, 27: 장방형 직사각 피스톤(13과 일체)
10: 실린더 내착 원통 하우징 11: 편심축 13,14,15 : 상대 피스톤 연결 환
16: 우측 실린더 카바 하우징 17: 우측 베어링 하우징 18: 우측 베어링
19: 스러스트 베어링 20: 흡입공기 유입 안내로 21: 압축공기 출구
22: 좌측 조립 볼트 23: 압축공기 배출 안내로 24: 회전 타원 공기 출구
25: 공기 안내 회전 타원환 26: 키홈 28: 우측 조립볼트
29: 우측 베어링 하우징 조립볼트 30: 롤러 31: 롤러 축
32: 롤러 홀더(9와 일체) 33: 우측 오일 씰 34: 좌측 오일 씰
35: 오일(윤활유) 36: 냉각수

Claims (4)

1. 도1과 같이 장방형 실린더와 냉각수(36) 통로가 취부된 실린더 내착 원통 하우징(10)을 구성하여 그 내부에 롤러(30와 피스톤(9)과 맞은편 피스톤이 일체가 되도록 상대 피스톤 연결환(13)이 모두 일체로 된 피스톤 조합체를 이룩하여 이의 조합체는 편심축(11)에 의해 왕복운동을 하도록 하여 장방형 직사각 실린더(8)에서 체적의 증감으로 인해 압축과 흡입이 일어나도록 하고, 편심축의 회전으로 인하여 상대 피스톤 연결환(13)에 의해 지름의 반대쪽에 연결된 실린더에서는 흡입이 일어나는 기본적 구조를 이루며, 또한 흡입과 압축이 일어나는 과정에서 체크 밸브를 없애기 위하여 편심축(11)과 일체가 되어 회전하는 공기 안내 회전 타원환(25)에 회전타원 공기 입출구(5,24)를 구성하여 각각의 실린더에서의 흡입 공기와 압축공기가 서로 모이게 한다음, 좌측 공기 흡출구 내장 카바에 원주면에 따라 파여진 흡출구 공기 유입 배출 안내로(20, 23)를 따라 흡입 공기와 배출 공기가 각각 공기 흡입구(3), 공기 배출구(21)를 통해 흡입과 배출이 연속적으로 이루어지도록 하는 구조로 이루어진 공기 압축기.
2. 제1항에 있어서 편심축(11)과 피스톤(9), 상대 피스톤 연결환(13)으로 이루어지는 왕복동 기구장치.
3. 제1항에 있어서 도4와 같이 피스톤(11)에 링 홈의 두 배의 두께의 홈을 파서 직각형 및 막대형 두 개의 슬립링(9-1, 9-2, 9-3, 9-4)이 접하여 실링을 이루도록 하고 그 내부에 스프링(9-5)으로 밀착하여 사격형 피스톤과 실린더에 있어서의 밀봉과 윤활을 하도록 구성되는 실링 장치.
4. 제1항에 있어서 일반적 실린더와 피스톤형의 압축기에 있어서 도6과 같이 소음이 매우 큰 원인이 되는 흡배기 체크 밸브를 없앨 수 있도록 크랭크 축에 좌측 실린더 측면 실카바(6)와 이에 파여진 실린더 유입공기 흡출구(7), 공기 안내회전 타원환(25)과 그에 장착된 회전타원 공기 흡출구(5, 24), 유입 공기를 모으기 위한 좌측 공기 흡출구 내장 카바(4)와 그에 내착된 흡출공기 유입 안내로(20, 23) 및 공기 흡출구(3, 21)등으로 구성되어 부착될 수 있는 압축공기 무 체크 밸브 구성장치.

Images