KR20210123365A - 피스톤 가공 방법 및 회전식 압축기 가공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피스톤(220) 가공 방법과 회전식 압축기 가공 방법 및 회전식 압축기에 관한 것으로, 피스톤(220) 가공 방법은 피스톤에 대해 퀀칭, 서브제로 처리 및 템퍼링 처리를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 템퍼링의 온도 범위는 200℃-300℃이고, 상기 템퍼링 처리 기간 동안 상기 피스톤에 대해 보온하는 보온 시간 범위는 100분 내지 200분이며, 피스톤(220) 가공 방법은 관련 기술에서 피스톤과 슬라이딩 베인이 서로 마모되는 기술적 과제를 완화시켰다.
Description
본 발명은 난방 설비 가공 기술 분야에 속하고, 특히 피스톤 가공 방법, 회전식 압축기 가공 방법 및 회전식 압축기에 관한 것이다.
회전식 압축기는 효율이 높구, 구조가 치밀하며, 부피가 작고 및 중량이 가벼운 등 장점이 있어, 널리 적용된다. 피스톤과 슬라이딩 베인은 회전식 압축기의 두 개의 중요한 소자이다. 회전식 압축기 작동 과정에서, 슬라이딩 베인은 피스톤의 외주면과 밀착되어 다이나믹 씰링을 이루고, 피스톤과 슬라이딩 베인은 장시간 동안 냉매 매질 고압 및 고속 충격 조건에서 작동되어 쉽게 마모된다.
최근에는 회전식 압축기가 더 큰 용량과 더 빠른 속도를 달성하도록 요구되어, 피스톤과 슬라이딩 베인의 접촉 조건이 더욱 가혹해지고 있고; 이 외에, 환경 보호 요구에 따라, 전통적인 R22냉매 대신 새로운 냉매가 사용되기 시작했으며, 새로운 냉매를 사용하는 회전식 압축기의 압력은 더 높아져 슬라이딩 베인과 피스톤의 접촉 면적과 상호 작용이 증가하여 피스톤과 슬라이딩 베인이 서로 마모되기 더 쉽다.
본 발명의 실시예는 관련 기술에서 피스톤과 슬라이딩 베인이 쉽게 상호 마모되는 기술적 과제를 완화할 수 있는 피스톤 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 실시양태에서 제공하는 피스톤 가공 방법에 의해 제조되는 피스톤은 압축기에 사용되고, 상기 압축기는 상기 피스톤과 배합되는 슬라이딩 베인을 더 포함하며, 본 발명의 실시양태에서 제공하는 피스톤 가공 방법은, 피스톤에 대해 퀀칭, 서브제로 처리 및 템퍼링 처리를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 템퍼링의 온도 범위는 200℃-300℃이고, 상기 템퍼링 처리 기간 동안 상기 피스톤에 대해 보온하는 보온 시간 범위는 100분 내지 200분이다.
선택적으로, 상기 피스톤의 경도는 퀀칭, 서브제로 처리 및 템퍼링 처리에 의해HRC50-HRC66로 가공된다.
선택적으로, 템퍼링 처리 과정에서, 서브제로 처리된 피스톤을 200℃의 환경에서 200분 동안 보온한다.
선택적으로, 템퍼링 처리 과정에서, 서브제로 처리된 피스톤을 300℃의 환경에서 100분 동안 보온한다.
본 발명의 다른 실시예는 관련 기술에서 피스톤과 슬라이딩 베인이 쉽게 상호 마모되는 기술적 과제를 완화하기 위한 회전식 압축기 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 실시양태에서 제공하는 회전식 압축기 가공 방법은 상기 피스톤에 대해 상기 피스톤 가공 방법을 수행하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기 가공 방법은, 상기 슬라이딩 베인에 대해 질화 처리하여 상기 슬라이딩 베인의 표면에 질화 백색 광택층을 형성하는 단계; 상기 피스톤과 배합되는 질화 처리된 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마 가공을 수행하되, 백색 광택층이 유지되도록 하는 단계; 를 더 포함한다.
선택적으로, 상기 제1 단면의 조도가 Rz0.1-Rz2.0이 되도록 가공한다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기 가공 방법은 질화 처리된 상기 슬라이딩 베인의 상기 제1 단면 외의 표면에 대해 연삭 및 연마하여 백색 광택층을 제거하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기 가공 방법은 상기 슬라이딩 베인에 대해 가스 질화 처리를 포함하는 질화 처리를 수행하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 상기 피스톤은 베어링강GCr15으로 제조된 것이고, 상기 슬라이딩 베인은 스테인리스강11Cr17으로 제조된 것이다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기 가공 방법은 상기 슬라이딩 베인과 상기 피스톤을 맞추어 조립하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기는 R22, R410A 및 R32 중의 하나를 냉매로 사용한다.
선택적으로, 상기 슬라이딩 베인의 제1 단면은 상기 피스톤의 외주면과 맞닿고, 상기 슬라이딩 베인에 제1 단면과 반대되는 제2 단면을 가지며, 상기 제2 단면과 상기 하우징 사이에 코일스프링이 구비된다.
본 발명의 실시양태에서 상기 회전식 압축기 가공 방법으로 제조된 회전식 압축기를 제공하고, 상기 회전식 압축기는, 하우징; 상기 하우징 내에 구비되고, 상기 하우징의 내벽에 고정 연결되는 고정자 및 상기 고정자에 대해 동축으로 회전하는 회전자를 포함하는 모터; 상기 모터의 상기 회전자와 구동 연결되고, 상단부는 상기 모터의 상기 회전자에 고정 연결되는 크랭크샤프트; 내벽에 상기 크랭크샤프트의 하단부를 수용하는 수용 캐비티가 형성된 실린더; 상기 수용 캐비티 내부에 위치되고 상기 크랭크샤프트의 하단의 외주면에 슬리브 설치되는 편심부; 상기 편심부의 외주면에 슬리브 설치되고, 외주면이 상기 실린더의 내벽과 접촉되는 피스톤; 및 제1 단면이 상기 피스톤의 외주면에 맞닿는 슬라이딩 베인을 포함한다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기의 실린더에는 상기 슬라이딩 베인을 배치하기 위한 안내홈이 구비되고, 상기 안내홈은 상기 실린더를 관통하여 실린더의 직경 방향을 따라 상기 하우징을 향하여 연장되도록 구성된다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기는 상기 안내홈에 구비되는 코일스프링을 더 포함하고, 상기 코일스프링은 일단이 상기 하우징의 벽면에 맞닿고 타단이 상기 슬라이딩 베인의 제2 단면에 맞닿도록 구성된다.
선택적으로, 상기 피스톤은 상기 슬라이딩 베인과 배합하여 상기 수용 캐비티를 흡입 챔버와 압축 챔버로 분리한다.
선택적으로, 상기 실린더의 벽면에는 흡입구와 토출 절개구가 구비되고, 여기서, 상기 흡입구는 상기 흡입 챔버와 연통되어 냉매가스를 흡입 챔버로 흡입하도록 구성되며, 상기 토출 절개구는 상기 압축 챔버와 연통되어 상기 압축 챔버에서 압축된 냉매가스를 상기 하우징으로 배출하도록 구성된다.
선택적으로, 상기 슬라이딩 베인은 질화 처리 후 형성된 질화 백색 광택층을 갖는다.
선택적으로, 상기 슬라이딩 베인의 제1 단면 상의 질화 백색 광택층은 연마 가공 후에도 상기 제1 단면 상에 여전히 남아 있고, 상기 슬라이딩 베인의 상기 제1 단면 외의 표면 상의 질화 백색 광택층은 연삭 및 연마 후 제거된다.
선택적으로, 상기 슬라이딩 베인의 제1 단면은 Rz0.1-Rz2.0의 조도를 갖도록 가공된다.
선택적으로, 상기 질화 처리는 가스 질화 처리를 포함한다.
선택적으로, 상기 피스톤은 베어링강GCr15으로 제조되고, 상기 슬라이딩 베인은 스테인리스강11Cr17으로 제조된다.
선택적으로, 상기 회전식 압축기는 R22, R410A 및 R32 중 어느 하나를 냉매로 사용한다.
선택적으로, 상기 피스톤은 퀀칭, 서브제로 및 템퍼링 처리에 의해 얻은 것이다.
선택적으로, 퀀칭, 서브제로 및 템퍼링 처리에 의해 얻은 피스톤 경도 범위는 HRC50－HRC66이다.
선택적으로, 서브제로 처리된 피스톤은 200℃의 환경에서 200분 동안 보온된다.
선택적으로, 서브제로 처리된 피스톤은 300℃의 환경에서 100분 동안 보온된다.
본 발명의 실시양태에서 제공되는 회전식 압축기 가공 방법을 통해 생산된 피스톤과 슬라이딩 베인은, 피스톤의 외주면 및 피스톤과 접촉되는 슬라이딩 베인의 제1 단면의 경도를 향상시켜 피스톤과 슬라이딩 베인의 내마모성을 향상시키고; 제1 단면 표면의 조도 값이 낮아, 피스톤이 슬라이딩 베인에 대해 회전할 때, 피스톤의 외주면과 제1 단면 간의 마찰력이 감소되어, 피스톤과 슬라이딩 베인 간의 마모가 줄어들고, 피스톤과 슬라이딩 베인의 사용 수명을 연장시키는 장점이 있다.
본 발명의 발명을 실시하기 위한 형태 또는 관련 기술에서의 기술방안을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 아래 발명을 실시하기 위한 형태 또는 관련 기술에 필요한 도면을 간략히 소개한다. 이하의 설명에서 도면은 본 발명의 일부 실시양태이고, 본 분야 통상의 기술자에게 있어서 창조적 노동이 없이도 이러한 도면에 따라 다른 도면들을 얻을 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마하기 전, 제1 단면을 1000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마한 후, 제1 단면을 1000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마하기 전, 제1 단면을 3000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마한 후, 제1 단면을 3000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법으로 가공된 회전식 압축기의 축방향 단면의 개략도이다.
도 6은 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법으로 가공된 회전식 압축기의 직경 방향 단면의 개략도이다.
도 7은 비교 실험의 마모 정도 그래프이다.
도 1은 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마하기 전, 제1 단면을 1000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마한 후, 제1 단면을 1000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마하기 전, 제1 단면을 3000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법에서 슬라이딩 베인의 제1 단면에 대해 연마한 후, 제1 단면을 3000배 확대한 전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법으로 가공된 회전식 압축기의 축방향 단면의 개략도이다.
도 6은 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법으로 가공된 회전식 압축기의 직경 방향 단면의 개략도이다.
도 7은 비교 실험의 마모 정도 그래프이다.
본 출원은 2019년 02월 27일자로 중국 특허청에 제출된 출원번호가 CN201910147993.8이고, 발명 명칭이 “피스톤 가공 방법 및 회전식 압축기 가공 방법”인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하는 바, 상기 출원의 전부 내용은 참조로서 본 발명에 포함된다.
이하, 도면에 결합하여 본 발명의 기술방안을 명확하고 완전하게 설명할 것이며, 설명되는 실시예는 본 발명의 실시예의 전부가 아니라 일부 실시예에 해당함은 물론이다. 본 발명의 실시예에 기반하여, 본 분야 통상의 기술자가 창조적인 노동이 필요없이 획득한 모든 다른 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속할 것이다.
본 발명의 설명에서, 유의해야 할 점은 용어 “상”, “하”, “내”, “외” 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 첨부 도면에 도시되는 방위 또는 위치 관계에 기반한 것으로, 본 발명의 설명에 편리하고 설명을 간략화 하기 위한 것일 뿐, 가르키는 장치 또는 소자가 특정 방향을 가져야 하고, 특정 방향으로 구성 및 작동되어야 함을 지시하거나 암시하지 않으며, 다시 말해, 본 발명에 대한 한정으로 이해하여서는 아니된다.
본 발명의 설명에서, 유의해야 할 점은 따로 명백하게 규정하거나 한정하지 않는 한, 용어 “장착”, “접속”, “연결”은 광범위하게 해석되어야 하며, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수도 있거나, 또는 일체 연결일 수도 있으며; 기계적 연결일 수 있고, 전기적 연결일 수도 있으며; 직접적인 연결일 수도 있고, 중간 매체를 거친 간접적인 연결일 수도 있으며, 2개의 소자 내부의 연통일 수도 있다. 본 분야의 당업자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 본 발명에서의 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
본 발명 실시예에 따른 피스톤 가공 방법은 피스톤(220)에 대해 퀀칭, 서브제로 처리 및 템퍼링 처리를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 템퍼링 처리의 온도 범위는 200℃-300℃이며, 템퍼링 처리 기간 동안 피스톤에 대해 보온하는 보온 시간 범위는 100분 내지 200분이다. 구체적으로, 피스톤(220)에 대해 처리하는 구체적인 실시양태는, 베어링강GCr15 강관을 피스톤(220)의 생산 원료로 하여, 강관을 피스톤(220)으로 절단하고, 피스톤(220)의 두 개의 단면과 외주면에 대해 연마하는 과정(상기 두 개의 단면은 예를 들어 도 5에 도시된 축방향 단면 개략도에서 피스톤(220)의 상단면과 하단면이고, 상기 외주면은 예를 들어 도 6에 도시된 직경 방향 단면 개략도에서 중공 원통형 피스톤(220)의 더 큰 반경의 원으로 표시되는 외부 표면임); 피스톤(220)을 가열 및 보온한 후, 가열된 피스톤(220)을 급속으로 냉각시키는 퀀칭 과정; 냉각된 피스톤(220)을 서브제로 처리하는 서브제로 처리 과정; 및, 서브제로 처리된 피스톤(220)을 200℃의 환경에서 200분 동안 보온하는 템퍼링 처리 과정을 포함할 수 있으며, 이러한 처리를 거친 피스톤(220)의 경도 범위는 HRC50-HRC66이다.
선택적으로, 피스톤 가공 방법의 템퍼링 처리 과정에서, 서브제로 처리된 피스톤(220)을 300℃의 환경에서 100분 동안 보온할 수도 있으며, 이러한 처리를 거친 피스톤(220)의 경도 범위는 HRC50-HRC66이다.
선택적으로, 피스톤 가공 방법의 템퍼링 처리 과정에서, 서브제로 처리된 피스톤(220)을 220℃의 환경에서 170분 동안 보온할 수도 있으며, 열처리를 거친 피스톤(220)의 경도 범위는 HRC50-HRC66이다.
선택적으로, 피스톤 가공 방법의 템퍼링 처리과정에서, 서브제로 처리된 피스톤(220)을240℃의 환경에서150분 동안 보온할 수도 있으며, 열처리를 거친 피스톤(220)의 경도 범위는 HRC50-HRC66이다.
선택적으로, 피스톤 가공 방법의 템퍼링 처리에서, 서브제로 처리된 피스톤(220)을 260℃의 환경에서130분 동안 보온할 수도 있으며, 열처리를 거친 피스톤(220)의 경도 범위는 HRC50-HRC66이다.
선택적으로, 피스톤 가공 방법의 템퍼링 처리 과정에서, 서브제로 처리된 피스톤(220)을 280℃의 환경에서110분 동안 보온할 수도 있으며, 열처리를 거친 피스톤(220)의 경도 범위는 HRC50-HRC66이다.
본 발명의 다른 실시예에서는 관련 기술에서 피스톤과 슬라이딩 베인이 쉽게 상호마모되는 기술적 과제를 완화하기 위한 회전식 압축기 가공 방법을 제공한다.
본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법은, 피스톤(220)에 대해 상기와 같은 피스톤 가공 방법을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법은, 슬라이딩 베인(230)을처리하는 과정을 더 포함하고, 상기 슬라이딩 베인(230)에 대한 처리는, 슬라이딩 베인(230)에 대해 질화 처리하여 슬라이딩 베인(230)의 표면에 질화 백색 광택층을 형성하는 과정; 피스톤(220)의 외주면과 접촉되는 슬라이딩 베인(230)의 단면은 상기 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면이고, 질화 처리된 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면에 대해 연마 가공하는 동시에, 질화 백색 광택층이 여전히 상기 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면에서 유지되도록 하는 과정; 을 포함한다.
구체적으로, 슬라이딩 베인(230)에 대해 처리하는 단계는, 스테인리스강11Cr17플레이트를 슬라이딩 베인(230)의 생산 원료로 하여, 플레이트를 절단 또는 다른 적합한 전단 방식을 통해 슬라이딩 베인(230)으로 제조하는 단계(상기 슬라이딩 베인(230)의 형상은 예를 들어 도 6에 도시된 원통형일 수 있으며, 슬라이딩 베인(230)의 형상, 구조 및 이의 장착 방식은 도 5 및 도 6에 관한 서술을 참조할 수 있음); 절단 형성된 슬라이딩 베인(230)의 두 개의 큰 단면(예를 들어, 도 6에서 피스톤(220)과 맞닿는 제1 단면 및 상기 제1 단면과 반대되는 제2 단면)과 복수 개의 측면에 대해 황삭(Rough Grinding)하는 단계; 슬라이딩 베인(230)에 다이싱킹(die sinking) 타공하고, 타공된 슬라이딩 베인(230)에 열처리를 수행하여 슬라이딩 베인(230)의 강도를 향상시키는 단계; 다음, 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면 및 제2 단면과 복수 개의 측면을 정삭하고, 슬라이딩 베인(230)의 각각의 단면, 측면 연결 위치에 형성된 엣지(edge)를 챔퍼링하여 접촉되는 위치가 매끄럽게 되도록 하는 단계; 가스 질화의 방식으로 슬라이딩 베인(230)의 전체 표면에 대해 질화 처리를 수행하고, 슬라이딩 베인(230)의 전체 표면 상에 질화 백색 광택층을 형성하며, 질화를 거친 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면에 대해 연마하여, 제1 단면의 조도가 Rz2.0이 되도록 가공하는 동시에, 제1 단면에 질화 백색 광택층이 여전히 남아있도록 하는 단계; 및, 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면 외의 다른 표면에 대해 연삭 및 연마 처리하여 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면 외의 표면 상의 질화 백색 광택층을 제거하여, 질화 백색 광택층이 슬라이딩 베인(230)의 다른 표면의 평면도에 영향을 미치는 것을 방지하여, 슬라이딩 베인(230)과 실린더(210)의 배합 정밀도를 향상시키는 단계; 를 포함한다.
선택적으로, 상술된 슬라이딩 베인(230)에 대해 처리하는 단계에서, 질화를 거친 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면에 대해 연마하는 경우, 제1 단면의 조도가 Rz0.1이 되도록 가공할 수 있는 동시에, 질화 백색 광택층이 제1 단면 상에 여전이 유지되도록 할 수 있다.
선택적으로, 상술된 슬라이딩 베인(230)에 대해 처리하는 단계에서, 질화를 거친 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면에 대해 연마하는 경우, 제1 단면의 조도가 Rz1.2가 되도록 가공할 수 있는 동시에, 질화 백색 광택층이 제1 단면에 여전히 유지되도록 할 수 있다.
슬라이딩 베인(230)에 대해 질화 처리를 수행한 후, 슬라이딩 베인(230)의 외표면에 약 10μm 이하의 화합물층이 형성되고, 상기 화합물층은 γ'-Fe4N 또는 ε-Fe2～3N와 동일한 결정 구조를 갖는 철 및 크롬 등의 복합 질화물층이며, 비교적 높은 경도를 가지되, HV1200에 달할 수 있으므로, 슬라이딩 베인(230)의 내마모성을 향상시킨다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면에 대해 연마하기 전, 제1 단면은 질화에 의해 생성된 질화 백색 광택층의 표면에는 돌기상의 결정 입자가 있어, 제1 단면이 요철 형상을 갖는다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면에 대해 연마한 후, 제1 단면의 질화 백색 광택층이 여전히 남도록 하는 경우, 제1 단면의 대부분의 결정 입자가 제거되어, 표면이 평평하게 되어 제1 단면이 평면 형상이 되므로, 제1 단면과 피스톤(220) 외주면 간에 서로 마모되는 것을 줄인다.
상기 방법을 통해 생산된 피스톤(220)과 슬라이딩 베인(230)은 회전식 압축기의 다른부재와 함께 조립되어 본 출원의 실시양태에 의해 제공되는 회전식 압축기를 형성할 수 있으며, 상기 회전식 압축기의 구체적인 구조는 하기 도 5 및 도 6에 관한 서술을 참조 바란다. 그 다음, 상기 회전식 압축기에 R22, R410A 및 R32 중의 하나를 냉매로 넣을 수 있다.
본 발명 실시예에 의해 제공되는 피스톤 가공 방법으로 생산된 피스톤(220)은 경도가 높고, 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법으로 생산된 피스톤(220)과 접촉되는 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면은 경도가 높으며, 표면 조도 값이 낮아, 피스톤(220)과 슬라이딩 베인(230)의 내마모성을 향상시키고; 피스톤(220)이 슬라이딩 베인(230)에 대해 회전할 때, 피스톤(220)의 외주면과 제1 단면 간의 마찰력이 감소되어, 피스톤(220)과 슬라이딩 베인(230) 간의 상호 마모가 줄어들고, 피스톤(220)과 슬라이딩 베인(230)의 사용 수명을 연장시킨다.
본 발명 실시예에 의해 생산된 회전식 압축기는 R22, R410A, R32 또는 CO2를 냉매로 사용할 수 있다. 구체적으로, 회전식 압축기는, 하우징(100), 압축 기구 및 구동 기구를 포함할 수 있고, 구동 기구와 압축 기구는 모두 하우징(100) 내에 구비되며, 하우징(100)의 상단에는 하우징(100) 내부와 연통되는 토출튜브(110)가 구비된다.
구체적인 실시양태에서, 회전식 압축 기구는 실린더(210), 피스톤(220) 및 슬라이딩 베인(230)을 포함할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 실린더(210)는 중공 원통형으로 내벽이 수용 캐비티로 형성되고, 상기 수용 캐비티의 절단면은 원형이며, 피스톤(220)은 중공 원통형이고, 상기 수용 캐비티의 직경이 피스톤(220)의 외주면의 직경보다 크다. 피스톤(220)은 수용 캐비티 내에 구비되고, 피스톤(220)의 외주면은 수용 캐비티의 내벽과 맞닿으며, 피스톤(220)의 축선은 수용 캐비티의 축선과 평행되고 상기 수용 캐비티의 축선과 일정 거리를 갖는다. 슬라이딩 베인(230)은 원통형으로 제조될 수 있고, 그의 피스톤(220)의 외주면과 접촉되는 표면은 상기 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면(도 6에 도시된 하부에 위치된 단면이고, 이를 하단면이라고도 할 수 있음) 및 상기 제1 단면과 반대되는 제2 단면(도 6에 도시된 상부에 위치된 단면이고, 이를 상단면이라고도 할 수 있음)이다. 수용 캐비티를 둘러싸는 실린더(210)의 벽면에는 슬라이딩 베인(230)을 배치하기 위한 안내홈(260)이 구비되고, 안내홈(260)은 상기 실린더를 관통하여 실린더의 직경 방향을 따라 하우징(100)을 향하여 연장되나 상기 하우징(100)을 관통하지 않으며, 안내홈(260)의 개구는 피스톤(220)의 외주면과 대향된다. 슬라이딩 베인(230)은 실린더(210)의 안내홈(260)에 배치되고, 여기서, 슬라이딩 베인(230) 의 하단면은 수용 캐비티 내에 위치되어, 피스톤(220)의 외주면과 맞닿으며, 슬라이딩 베인(230)의 상단면은 안내홈(260) 내에 위치되어, 상기 안내홈(260)의 바닥벽(즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(100)과 접촉되는 상기 안내홈의 최상단의 영역의 벽)과 일정 거리를 갖는다. 슬라이딩 베인(230)의 상단면과 안내홈(260)의 바닥벽 사이에 코일스프링(250)이 구비되고, 상기 코일스프링(250)은 압축된 상태이며, 상기 코일스프링의 양단은 슬라이딩 베인(230)의 상단면과 안내홈(260)의 바닥벽에 각각 맞닿는다. 여기서, 코일스프링은 단지 예시적인 것이고, 본 발명에서는 다른 적합한 신축 상태를 갖는 탄성 부재가 적용될 수 있다. 코일스프링(250)의 복원력 작용에 의해 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면은 피스톤(220)의 외주면을 압박하는 경향이 있다. 피스톤(220)은 슬라이딩 베인(230)과 배합하여 수용 캐비티를 흡입 챔버(241)와 압축 챔버(242)로 분리하고, 실린더(210)의 벽면에는 흡입 챔버(241)와 연통되는 흡입구(211) 및 압축 챔버(242)와 연통되는 토출 절개구(212)가 구비되며, 흡입구(211)에는 하우징(100) 외부와 흡입구(211)를 연통시키는 흡입튜브(213)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 흡입구(211)는 냉매가스를 흡입 챔버(241)로 흡입하도록 구성될 수 있고, 상기 토출 절개구(212)는 압축 챔버(242)에서 압축된 냉매가스를 하우징(100)으로 배출하도록 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 구동 기구는 모터(310), 크랭크샤프트(320) 및 편심부(330)를 포함할 수 있고, 모터(310)는 크랭크샤프트(320)와 구동 연결되고, 크랭크샤프트(320)는 편심부(330)와 구동 연결되며, 피스톤(220)은 편심부(330)의 외주에 슬리브 고정된다. 구체적으로, 모터(310)는 고정자(311) 및 회전자(312)를 포함하고, 고정자(311)는 하우징(100)의 내벽에 고정 연결된다. 회전자(312)는 고정자(311) 내부에 위치되고 고정자(311)에 대해 동축으로 회전할 수 있으며, 상기 회전자(312)는 크랭크샤프트(320)와 구동 연결된다. 도 5에 도시된 크랭크샤프트(320)의 상단부는 회전자(312)와 고정 연결되고, 하단은 실린더(210)의 수용 캐비티 내에 위치되며, 크랭크샤프트(320)의 축선은 수용 캐비티의 축선과 중첩되고, 상기 회전자(312)의 중심 축선이 수용 캐비티의 축선과 중첩되는 것으로도 이해될 수 있다. 편심부(330)는 수용 캐비티 내에 위치되어 크랭크샤프트(320)의 하단의 외주에 슬리브 고정되고, 편심부(330)의 직경 방향 절단면은 원형이며, 편심부(330)의 축선은 크랭크샤프트(320)의 축선과 엇갈린다. 피스톤(220)은 편심부(330)의 외주에 슬리브 고정되고, 피스톤(220)의 축선은 편심부(330)의 축선과 중첩된다. 도 5로부터 알 수 있다시피, 실린더(210)의 상부에 메인 베어링(120)이 구비되고, 실린더(210)의 하부에 서브 베어링(130)이 구비되며, 메인 베어링(120) 및 서브 베어링(130)은 모두 하우징(100) 내에 고정 장착되어, 크랭크샤프트(320)의 외주에 슬리브 설치되고, 메인 베어링(120)은 서브 베어링(130)과 배합하여 크랭크샤프트(320)가 하우징(100) 내에서 크랭크샤프트(320)의 축선을 중심으로 회전할 수 있도록 크랭크샤프트(320)를 지지한다.
회전식 압축기 작업 과정에서, 모터(310)는 회전자(312)를 통해 크랭크샤프트(320)를회전시키고, 또한 크랭크샤프트(320)는 크랭크샤프트(320)에 슬리브 설치된 편심부(330) 및 편심부(330)의 외주면에 구비된 피스톤(220)을 이끌어 크랭크샤프트(320)의 축선에 대해 함께 회전되고, 외부 저온 저압의 냉매가스가 흡입튜브(213) 및 흡입구(211)를 통해 흡입 챔버(241)로 유입되며, 슬라이딩 베인(230)이 코일스프링(250)의 복원력에 의해 피스톤(220)의 외주면에 대해 작용하고 피스톤(220)이 편심부(330)의 회전에 의해 회전됨에 따라, 냉매가 압축 챔버(242)로 유입되어 압축되고, 압축되는 과정에서 냉매가스의 온도와 압력이 모두 상승되며, 최종적으로 토출 절개구(212)를 통해 하우징(100) 내로 유입되어, 냉각 사이클에 동력을 제공한다.
본 발명 실시예에 따라 생산된 회전식 압축기와 선행 기술에 따라 생산된 회전식 압축기에 대해 피스톤 및 슬라이딩 베인 마모 비교 실험을 진행하였고, 회전식 압축기의 모델 선택은 구체적으로 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
| 피스톤 | 슬라이딩 베인의 제1 단면 | 압축기 모델 | ||
| 본 발명 | A | GCr15베어링강 재료 | 질화 처리 후 연마 수행 | A-1, A-2, A-3, A-4, A-5 |
| 선행기술 | B | NiCrMo주철재료 | 질화 처리 후 연마를 수행하지 않음 | B-1, B-2, B-3, B-4, B-5 |
| C | GCr15베어링강재료 | C-1, C-2, C-3, C-4, C-5 | ||
세 가지 상이한 회전식 압축기가 동일한 냉매를 사용하여 작동하도록 하고, 구체적인 작동 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
| 모델 | 작동 결과 | |
| 본 발명 | A-1 | 2000시간 작동 후에도 계속 작동 가능 |
| A-2 | 2000시간 작동 후에도 계속 작동 가능 | |
| A-3 | 2000시간 작동 후에도 계속 작동 가능 | |
| A-4 | 2000시간 작동 후에도 계속 작동 가능 | |
| A-5 | 2000시간 작동 후에도 계속 작동 가능 | |
| 선행기술 | B-1 | 47시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 |
| B-2 | 153시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| B-3 | 101시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| B-4 | 40시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| B-5 | 45시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| C-1 | 60시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| C-2 | 66시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| C-3 | 126시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| C-4 | 72시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 | |
| C-5 | 147시간 작동 후 작동이 멈추고, 계속 작동되지 않음 |
도 5는 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법으로 가공된 회전식 압축기의 축방향 단면의 개략도이다. 상기 회전식 압축기는 하우징(100), 하우징(100) 내에 구비된 모터(310), 크랭크샤프트(320), 실린더(210) 및 실린더(210) 내에 구비된 피스톤(220)을 포함한다. 상기 하우징(100)은 통상적으로 원통형 또는 난방 설비 가공 기술 분야 적용에 적합한 다른 형상이며, 하우징(100)의 최상부에는 토출튜브(110)가 구비되어 있고, 토출튜브(110)는 회전식 압축기 내부에서 생성되는 배기가스를 배출하도록 구성될 수 있다. 상기 모터(310)는 양자 모두 중공 원통형 본체를 갖는 고정자(311)와 회전자(312)를 포함하며, 고정자(311)는 하우징(100)의 내벽에 고정 연결되고, 회전자(312)는 고정자(311) 내부에 구비되어 고정자(311)에 대해 동축으로 회전될 수 있다. 상기 크랭크샤프트(320)는 상기 회전자(312)의 중공 캐비티 내에 구비되어 회전자와 동축으로 회전되도록 회전자(312)와 구동방식(driving connection)으로 연결되며, 바람직하게, 크랭크샤프트(320)의 상단부는 회전자(312)에 고정 연결된다. 상기 실린더(210)는 하우징(100) 내에 구비되고 모터(310)의 하부에 위치되며, 실린더(210)의 내벽은 수용 캐비티로 형성되고 상기 수용 캐비티는 크랭크샤프트(320)의 하단부를 수용할 수 있다. 상기 피스톤(220)은 중공의 원통형 본체를 가지며, 피스톤(220)을 관통하는 원통형 본체의 벽면에는 흡입구(211)가 구비되고, 흡입구(211)는 하우징(100)을 관통하는 흡입튜브(213)를 통해 외부의 냉매가스 실린더(210)의 수용 캐비티로 유입하도록 회전식 압축기의 외부와 연통된다.도 6은 본 발명 실시예에 의해 제공되는 회전식 압축기 가공 방법으로 가공된 회전식 압축기의 직경 방향 단면의 개략도이다. 도면으로부터 보아낼 수 있다시피, 회전식 압축기는 슬라이딩 베인(230)을 더 포함한다. 회전식 압축기의 실린더(210)의 원통형 본체의 벽면에는 상기 슬라이딩 베인(230)을 배치하기 위한 안내홈(260)이 구비되고, 안내홈(260)은 실린더(210)의 벽면을 관통하여 실린더(210)의 직경 방향을 따라 하우징(100)을 향해 연장되지만, 상기 하우징(100)을 관통하지 않는다. 슬라이딩 베인(230)의 제1 단면은 실린더(210)의 외주면과 맞닿고, 제1 단면과 반대되는 제2 단면은 안내홈(260)에 배치된다. 회전식 압축기는 안내홈에 구비되는 코일스프링(250)을 더 포함하고, 코일스프링(250)은 일단이 하우징(100)의 벽면과 맞닿고 타단이 슬라이딩 베인(230)의 제2 단면에 맞닿게 구성되며, 상기 코일스프링은 다른 적합한 신축 상태를 갖는 탄성 부재일 수 있다. 실린더(210)의 수용 캐비티에는 편심부(330)가 구비되고, 편심부(330)는 크랭크샤프트(320)의 하단의 외주면에 슬리브 설치되며, 상기 편심부(330)의 중심 축선은 크랭크샤프트(320)의 중심 축선과 평행되고, 양자는 일정 거리를 갖는다. 피스톤(220)은 편심부(330)에 슬리브 설치되고, 피스톤(220)의 외주면은 실린더(210)의 내벽과 접촉된다. 모터(310)에 의해 구동된 크랭크샤프트(320)의 회전으로 편심부(330)의 회전을 이끌고, 편심부(330)의 회전은 또한 그 외주면에 슬리브 설치된 피스톤이 크랭크샤프트(320)의 축선에 대해 챔버 내에서 회전하도록 한다. 피스톤(220)은 피스톤(220)의 외주면에 맞닿는 슬라이딩 베인(230)과 함께 배합되어 수용 캐비티를 좌측의 흡입 챔버(241) 및 우측의 압축 챔버(242)와 같이 두 부분으로 나누고, 상기 흡입 챔버(241)는 수용 캐비티로 흡입되는 냉매가스를 수용하도록 구성되고, 압축 챔버(242)는 압축 및 승온된 냉매가스를 수용하도록 구성된다. 수용 캐비티에 가까운 실린더(241)의 벽면의 일측에 토출 절개구(212)가 구비된다. 흡입구(211)는 냉매가스를 흡입 챔버(241)에 흡입하도록 구성되고, 상기 토출 절개구(212)는 압축 챔버(242)에서 압축된 냉매가스를 하우징(100)으로 배출하도록 구성될 수 있다.
도 7은 비교 실험의 마모 정도 그래프이고, 비교 실험 결과로부터 알수 있다시피, 본 발명 실시예에 따라 생산된 회전식 압축기의 피스톤(220) 및 슬라이딩 베인(230)의 내마모성은 선행기술 대비 향상되어, 회전식 압축기에서 피스톤(220)과 슬라이딩 베인(230)의 마모를 감소하였고, 회전식 압축기의 사용 수명을 연장하였다.
마지막으로 설명할 것은, 이상의 각 실시예는 본 발명의 기술방안을 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 이를 한정하는 것은 아니며; 전술된 각 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 분야 통상의 기술자는 전술된 각 실시예에 기재된 기술방안을 수정하거나, 그 중의 일부분 또는 전부 기술적 특징을 균등하게 대체할 수 있고; 이러한 수정 또는 대체로 인해 해당 기술방안의 요지가 본 발명의 각 실시예의 기술방안의 범위를 벗어나지 아니함을 이해하여야 한다.
산업상 이용 가능성
본 발명의 실시양태에서 피스톤 가공 방법, 회전식 압축기 가공 방법 및 회전식 압축기를 제공하였다. 상기 회전식 압축기에 구비된 피스톤의 외주면과 슬라이딩 베인의 제1 단면은 모두 높은 경도와 높은 내마모성을 가지며, 제1 단면의 표면 조도 값이 낮아, 피스톤이 슬라이딩 베인에 대해 회전할 때, 피스톤의 외주면과 제1 단면 간의 마찰력이 감소되어 피스톤과 슬라이딩 베인 간의 상호 마모가 감소되고, 피스톤과 슬라이딩 베인의 사용 수명이 연장된다.
100-하우징;
110-토출튜브;
120-메인 베어링; 130-서브 베어링;
210-실린더; 211-흡입구;
212-토출 절개구; 213-흡입튜브;
220-피스톤; 230-슬라이딩 베인;
241-흡입 챔버; 242-압축 챔버;
250-코일스프링; 260-안내홈;
310-모터; 311-고정자;
312-회전자; 320-크랭크샤프트;
330-편심부
120-메인 베어링; 130-서브 베어링;
210-실린더; 211-흡입구;
212-토출 절개구; 213-흡입튜브;
220-피스톤; 230-슬라이딩 베인;
241-흡입 챔버; 242-압축 챔버;
250-코일스프링; 260-안내홈;
310-모터; 311-고정자;
312-회전자; 320-크랭크샤프트;
330-편심부
Claims (17)
- 피스톤과 배합되는 슬라이딩 베인을 포함하는 회전식 압축기용 피스톤 가공 방법에 있어서,
상기 피스톤 가공 방법은,
상기 피스톤에 대해 퀀칭, 서브제로 처리 및 템퍼링 처리를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 템퍼링의 온도 범위는 200℃-300℃이고, 상기 템퍼링 처리 기간 동안 상기 피스톤에 대해 보온하는 보온 시간 범위는 100분 내지 200분인 것을 특징으로 하는 피스톤 가공 방법. - 회전식 압축기 가공 방법에 있어서,
상기 방법은,
피스톤에 제1항에 따른 피스톤 가공 방법을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기 가공 방법. - 제2항에 따른 회전식 압축기 가공 방법으로 제조된 회전식 압축기에 있어서,
상기 회전식 압축기는,
하우징;
상기 하우징 내에 구비되고, 상기 하우징의 내벽에 고정 연결되는 고정자 및 상기 고정자에 대해 동축으로 회전하는 회전자를 포함하는 모터;
상기 모터의 상기 회전자와 구동 연결되고, 상단부는 상기 모터의 상기 회전자에 고정 연결되는 크랭크샤프트;
내벽에 상기 크랭크샤프트의 하단부를 수용하는 수용 캐비티가 형성된 실린더;
상기 수용 캐비티 내부에 위치되고 상기 크랭크샤프트의 하단의 외주면에 슬리브 설치되는 편심부;
상기 편심부의 외주면에 슬리브 설치되고, 외주면이 상기 실린더의 내벽과 접촉되는 피스톤; 및
제1 단면이 상기 피스톤의 외주면에 맞닿는 슬라이딩 베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항에 있어서,
상기 회전식 압축기의 실린더에는 상기 슬라이딩 베인을 배치하기 위한 안내홈이 구비되고, 상기 안내홈은 상기 실린더를 관통하여 실린더의 직경 방향을 따라 상기 하우징을 향하여 연장되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 안내홈에 구비되는 코일스프링을 더 포함하고, 상기 코일스프링은 일단이 상기 하우징의 벽면에 맞닿고 타단이 상기 슬라이딩 베인의 제1 단면과 반대되는 제2 단면에 맞닿도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤은 상기 슬라이딩 베인과 배합하여 상기 수용 캐비티를 흡입 챔버와 압축 챔버로 분리하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제6항에 있어서,
상기 실린더의 벽면에는 흡입구와 토출 절개구가 구비되고, 상기 흡입구는 상기 흡입 챔버와 연통되어 냉매가스를 흡입 챔버로 흡입하도록 구성되며, 상기 토출 절개구는 상기 압축 챔버와 연통되어 상기 압축 챔버에서 압축된 냉매가스를 상기 하우징으로 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬라이딩 베인은 질화 처리 후 형성된 질화 백색 광택층을 갖는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제8항에 있어서,
상기 슬라이딩 베인의 제1 단면 상의 질화 백색 광택층은 연마 가공 후에도 상기 제1 단면 상에 여전히 남아있고, 상기 슬라이딩 베인에서의 상기 제1 단면 이외의 표면 상의 질화 백색 광택층은 연삭 및 연마 후 제거되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제9항에 있어서,
상기 슬라이딩 베인의 제1 단면은 Rz0.1-Rz2.0의 조도를 갖도록 가공되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 질화 처리는 가스 질화 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤은 베어링강GCr15으로 제조되고, 상기 슬라이딩 베인은 스테인리스강11Cr17으로 제조된 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전식 압축기는 R22, R410A 및 R32 중 어느 하나를 냉매로 사용하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤은 퀀칭, 서브제로 및 템퍼링 처리에 의해 얻는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
퀀칭, 서브제로 및 템퍼링 처리에 의해 얻은 피스톤의 경도 범위는 HRC50－HRC66인 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
서브제로 처리된 피스톤은 200℃의 환경에서 200분 동안 보온되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기. - 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
서브제로 처리된 피스톤은 300℃의 환경에서 100분 동안 보온되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기.
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| JPH07317677A (ja) * | 1994-05-26 | 1995-12-05 | Daikin Ind Ltd | ロータリー圧縮機 |
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