KR860000182B1 - 스크로울형 압축기의 축 균형장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스크로울형 압축기의 축 균형장치

제1도는 본 발명 장치의 일레를 구비한 스크로울형 압축기의 종 단면도.

제2도는 본 발명 장치의 일레를 확대하여 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실(室) 2 : 고정 스크로울

3 : 선회 스크로울 4,5 : 경판

6,7 : 랩 5 : 제 1 평면베어링

9 : 크랭크 축 10 : 프레임

11 : 제 2 평면 베어링 12 : 제 3 평면베어링

13 : 전동기 14 : 오울덤링

15 : 오울덤키이 16 : 흡입관

17 : 토출구 18 : 토출관

본 발명은 스크로울형 압축기의 축 균형 장치에 관한 것이다. 종래의 기술에서 잘 알려진 바와 같이 스크로울형 압축기는 경판과 그 경판에 직립하여 인볼류우트 곡선 또는 인볼류우트 곡선에 근사한 곡선을 따라 형성된 랩(lap)으로 구성된 선회 스크로울과, 선회 스크로울에 토출구를 추가한 구성의 고정 스크로울을 서로 랩이 내측으로 향하게 조립하고, 이것을 흡입구를 갖고 있는 하우징 내부에 넣고, 선회스크로울과 하우징 또는 고정 스크로울과의 사이에 선회스크로울의 자전을 지지하는 오울덤링을 개재하여 선회스크로울에 크랭크 축을 맞추고, 크랭크축에 의하여 선회스크로울을 외관상 자전하지 않도록 선회시켜, 양 스크로울에 의해 형성되는 실(室) 내의 유체에 펌프 동작시키는 것이다.

동작시 선회스크로은 스크로울추 주위에서 외관상 회전하지 않는 것과 같은 방식으로 회전하도록 크랭크 축에 의해 구동되므로 두 개의 스크로울간에 형성된 실의 부피는 실내에 유체를 배수하기 위한 펌프동작 때문에 연속적으로 변화한다. 이 종류의 스크로울형 압축기는 미국 특허 제4,065,279호에 의해 이미 잘 알려져 있다. 이 종류의 스크로울형 압축기의 한가지 형식으로써 크랭크축의 크랭크 부분과 축부분 사이에 균형추가 설치된 크랭크축을 수직으로 배치하고, 이 크랭크축의 크랭크 부분을 선회 스크로울에 설치된 제 1 평면 베어링에 걸어맞추고, 크랭크축의 축부분을 압축기의 프레임에 설치된 상하 두개의 베어링 즉 제 2 평면 베어링 및 제 3 평면베어링으로 지지하고, 또한 선회스크로울과 프레임과의 사이에 토축 압력과 흡입압력과의 중간 압력을 갖는 중간실을 마련하고. 이 중간 실속에 균형추를 위치시킨 것이 있다.

종래 이 종류의 스크로울형 압축기에 있어서는 기동시 크랭크축 부분에 대해서 편심시킨 위치에 설치한 크랭크 부분의 충격 발생을 작게 하기 위한 요구 및 스크로울형 압축기의 소형화 등의 요구에 의해, 크랭크 부분의 축 부분의 축직경 보다도 작게 구성하고 있었다.

한편, 크랭크축의 크랭크 부분 및 축단부분에는 각각 토출가스 압력이 작용하지만 상술한 바와 같이 크랭크 부분의 축 직경이 축 부분의 축 직경보다 작기 때문에 크랭크축에 작용하는 축 방향힘중 위로 향하는 축방향 힘이 아래로 향하는 축방향 힘보다 크게 된다. 이 때문에 균형수의 상측면에 접촉하도록 제 1 평면 베어링에 일체로 설치한 트러스트 베어링의 부담 하중이 크게 되며, 이 트러스트 베어링은 마모 및 눌어붙음이 생기는 결점이 있었다.

그러므로, 본 발명의 주요한 목적은 압축기내의 내압력 변동에 의해 생기는 트러스트 베어링의 마모 및 눌어붙음을 방지할 수 있는 스프로울형 압축기의 축균형장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 크랭크축에 작용하는 축방향 하중으로써 크랭크축과 전동기의 회전자의 아래로 향하는 중량만을 트러스트 베어링에 부담시키도록 한 스크로울형 압축기의 축 균형 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 위로 향하는 하중을 부담하는 트러스트 베어링을 필요로 하지 않는 스크로울형 압축기의 축 균형장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고정 스크로울과 고정스크로울에 대해서 회전하는 선회 스크로울과, 이 선회 스크로울에 회전 운동을 부여하기 위해 크랭크 부분과 축부분 및 이들 사이에 균형추를 포함하는 크랭크축과, 선회스크로울에 마련되며, 크랭크축의 크랭크부분을 지지하는 제 1 평면베어링과, 크랭크축의 축부분을 지지하는 제 2 및 제 3 평면 베어링과, 크랭크축에 작용하는 축방향힘을 받기 위해 균형추에 접촉하는 트러스트 베어링과, 상기 선회 스크로울의 배면에 마련되며, 이 내부에 균형추가 위치되는 중간실로써 토출 압력의 중간 압력을 갖는 중간실을 설치한 스크로울형 압축기의 축 균형장치에 있어서, 크랭크축에 작용하는 축방향힘을 조절하는 장치는 크랭크축의 크랭크부분에 작용하는 토축압력과 균형추의 상측면에 작용하는 중간 압력에 의한 하향의 축 방향힘과, 크랭크축의 축부분에 작용하는 토출압력과 균형추의 하측면에 작용하는 중간압력에 의한 상향의 축방향힘을 동일하게 설정한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적과 특징 및 이점은 첨부한 도면에 관한 다음 설명에 의해 명백하게 될 것이다.

제1도는 본 발명장치의 일례를 구비한 스크로울형 압축기의 종단면도이며, 제2도는 본 발명장치의 일례를 확대하여 나타낸 도면이다.

도면에서 스크로울형 압축기는 고정 스크로울(2)과 선회 스크로울(3)을 수요하는 실(1)을 형성하는 하우징(1A)을 갖는다. 고정 스크로울(2)은 경판(5)과 그 경판(5)의 한 표면으로부터 수직으로 세워진 나선형의 랩(6)으로 구성된다.

마찬가지로, 선회 스크로울(3)은 경판(4)과 그 경판(4)의 한 표면으로 부터 수직으로 세워진 나선형의 랩(7)으로 구성된다. 이들 고정 스크로울(2)과 선회 스크로울(3)은 서로서로 한쌍식 랩(6,7)으로 함께 조립되어 있다. 선회 스크로울(3)은 크랭랭축(9)의 크랭크부분(9b)에 맞물린 제 1 평면 베어링(8)의 하부에 설치되며, 크랭크부분은 크랭축(9) 축부분(9a)의 축방향으로 부터 미리 정한 편심상태로 형성된다.

크랭크축(9)의 축부분(9a)은 압축기의 프레일(10)에 부착된 상부의 제 2 평면 베어링(11)과 하부의 제 3 평면 베어링(12)에 의해 지지된다.

크랭크축(9)은 전동기(13)로 고동시키는 것이 적합하다. 크랭크축(9)이 회전함에 따라 선회 스크로울(3)은 회전하지만 오울덤링(14)과 오울덤키이(15) 사이의 조합에 의해 축 주위의 자전이 방지된다. 선회 스크로울(3)의 회전의 결과로 흡입관(16)을 통해 흡입된 가스는 선회스크로울과 고정스크로울 사이에서 압축되며, 토출구(17)를 통해 실(1)로 밀려들어가사 토출관(18)을 거쳐서 압축기의 외부로 토출된다.

선회 스크로울(3)과 고정 스크로울(2) 사이의 가스를 압축시킨 결과로 부하는 회전 스크로울(3) 및 제 1 평면 베어링(8)과 크랭크축(9)에 크랭크 부분(9b)을 통해 크랭크축(9)의 축부분(9a)에 부과된다. 이 부하는 각각 평면 베어링(11,12)에 의해 받아들여진다. 크랭크축(9) 속에는 그 상부로 감에 따라 축부분(9a)의 중심에 대해서 편심한 편심급유로(19a) 및 축부분(9a)의 중심에 대해서 편심량이 크게 되는 편심급유로(19b)가 마련되어 있다. 크랭크축(9)이 회전함에 다라 윤활유는 원심분리 펌프동작에 의해 실(1)바닥에 설치된 오일 팬(oil pan)으로 부터 빨아올려져 평면 베어링(8,11,12)에 공급된다.

이들 평면 베어링(8,11,12)에 대한 윤활기구의 구조는 제2도를 참조하여 보다 명백히 설명한다. 즉, 선회 스크로울(3)의 제 1 평면 베어링(8)으로의 윤활유 공급은 다음과 같이 행해진다. 즉, 윤활유는 편심 급유로(19b)의 원심 분리 펌프 동작에 의해 실(1)의 바닥으로 부터 빨아올려져 크랭크축(9)의 크랭크 부분(9b)의 상단과 평면 베어링(8) 및 선회 스크로울에 의해 형성된 실(20) 속으로 유입된다. 실(20) 속으로 유입된 유활유는 그때 크랭크 부분(9b)의 외주면에 형성된 축방향 급유홈(21)을 통해 선회 스크로울(3)의 제 1 평면베어링(8)에 공급됨으로써 제 1 평면 베어링(8)과 크랭크부분(9b)를 윤활한다. 제 1 평면 베어링(8)을 윤활한 기름은 크랭크축(9)의 크랭크부분(9b)과 균형추(22) 사이의 접합부에 형성된 고리 모양의 홈(23)을 통해 프레임(10)과 선회 스크로울(3)에 의해 형성된 중간실(25)로 배출된다.

크랭크축(9)의 축부분(9a)을 지지하는 제 2 평면 베어링(11)으로의 윤활유 공급은 편심 급유로(19b)에 의해 빨아올려진 기름을 편심 급유로(19b)에 뚫린 급유구멍(26) 및 이 급유구멍(26)에 통하고, 또한 축부분(9a)의 외주면에 있어서 축방향으로 마련한 급유홈(27)에 공급함으로써 행해진다. 제 2 평면 베어링(11)을 윤활한 윤활유는 축부분(9b)과 균형추(22)와의 접속부에 마련한 고리모양의 홈(28)을 통하여 제 2 평면 베어링(11)의 상부에 일체로 성형한 트러스트 베어링(29)에 유입하며, 트러스트 베어링(29)을 윤활한 다음 중간실(25)로 배출된다. 제 2 평면 베어링(11)을 윤활한 윤활유의 일부는 이 제 2 평면 베어링(11)의 하단으로 부터 축부분(9a), 프레임(10) 내에 형성된 배유구멍(31)을 통해 실(1) 속으로 배출된다.

상술한 중간실(25)로 배출된 기름은 선회스크로울(3)에 형성된 작은 구멍(32)을 통해 두 개의 스크로울(2,3)의 맞물림 부분으로 배출된다. 결과적으로 중간실(25) 속의 압력은 토출 압력과 흡입 압력의 중간 압력으로 유지된다. 그러므로 제 2 평면 베어링(11)과 선회 스크로울(3)의 제 1 평면 베어링(8)으로의 급유는 토출 압력과 중간 압력에 의한 차압과 편심 급유로(19b)의 원심 분리 펌프 동작에 의해 행해진다.

크랭크축(9)의 축부분(9a)을 지지하는 제 3 평면 베어링(12)으로의 윤활유의 공급은 편심 급유로(19a)에 의해 빨아 올려진 기름을 편심 급유로(19a)에 통하는 급유구멍(33) 및 이 급유구멍(33)과 연결되어 있고, 동시에 축부분(9a)의 외주면에서 축방향으로 마련한 급유홈(34)에 공급함으로써 행해진다.

제 3 평면 베어링(12)을 윤활한 후에 윤활유의 일부는 배유실(30)과 배유구멍(31)을 통해 제 3 평면 베어링의 상단으로부터 실(1)로 배출되고 반면에 기름의 또 다른 일부는 제 3 평면 베어링의 하단으로부터 실(1)로 직접 배출된다.

급유구멍(26,33)과 마찬가지로 축방향 급유홈(21,27,34)은 크랭크축(9)의 원주 방향으로 작용하는 유체압력의 하중 방향에 대해서 편심된 위치에 마련되어 있다. 즉, 급유홈(21)은 유체압력에 의한 하중에 대해서 크랭크축(9)의 회전 방향을 90°앞선 위치에 마련되며, 급유홈(27)은 급유홈(21)에 대해서 180°편심된 위치에 마련되며, 급유홈(34)은 급유홈(27)에 대해서 180°편심된 위치에 마련되어 있다.

고리 모양의 홈(35)과 이 고리 모양의 홈(35)에 통하는 나선형 홈(36)은 중간실(25)과 반대쪽인 제 2 평면베어링(11)쪽에 설치된다. 고리모양의 홈(35)은 급유로(37)를 통해 편심 급유로(19b)와 연결되어 있다. 나선형 홈(36)은 상술한 바와 같이 고리모양의 홈(35)과 한쪽 끝이 연결되이 있으며 닫힌 다른 쪽 끝에서 끝나도록 크랭크축(9)의 회전 방향에서 아래쪽으로 나선식으로 확장된다. 고리모양의 홈(35)과 나선형 홈(36)은 실(1)속의 토출압력을 가지는 토출 가스가 이 제 2 평면 베어링(11)을 통해 중간실(25)로 유입하는 토출가스를 방지하는 역할을 한다.

본 발명에 따르면 크랭크축(9)에 작용하는 축방향힘을 조절하는 장치는 크랭크축(9)에 작용하는 하향 축방향힘에 관여하는 작용 면적과 상향 축방향힘에 관여하는 작용면적과 상향 축방향힘에 관여하는 작용 면적을 거의 동일하게 설정함으로써 구성되어 있다. 그 구성 이유는 다음 설명으로 명백하게 된다.

본 발명 축 균형장치의 1실시예의 동작을 제2도를 참고하여 설명한다.

본 발명에 따르면 크랭크축(9)의 크랭크축 부분(9b)과 축부분(9a)은 동일한 직경을 가진다. 그러므로, 축부분(9a)의 하측면(9d)의 면적(A₁)과 크랭크부분(9b)의 상측면(9U)의 면적(A₂)은 동일하고, 또한 토출압력과 흡입압력의 중간 압력이 작용하는 균형추(22)의 하측면(22d)의 면적(A₃)과 상측면(22U)의 면적(A₄)은 동일하다. 이 때문에 토출압력이 변동하여도 크랭크축(9)에 작용하는 상향 및 하향의 축 방향 하중은 서로 상쇄되며, 최종적으로 크랭크축(9)에 작용하는 축 방향의 하중은 크랭크축(9)과 전동기의 회전자의 중량(Wc)이 하방향으로 작용한다.

이러한 중량(Wc)은 제 2 평면 베어링(11)의 상부의 트러스트 베어링(29)에 의해 받아내지게 된다. 그리고 이 중량(Wc)은 작기 때문에 트러스트 베어링(29)의 눌어붙음, 마모의 위험을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 크랭크축(9)에 작용하는 축방향 하중은 항상 하향하고 있기 때문에 크랭크 부분(9b)의 제 1 평면베어링(8)의 하부에는 트러스트 베어링이 불필요하게 된다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 크랭크축에 작용하는 축방향 하중을 항상 하향으로 작용시킬 수 있다.

이 결과 축방향 하중은 크랭크축과 전동기의 회전자의 중량만이므로 트러스트 베어링이 부담하는 하중이 작게 되고, 눌어붙음 및 마모를 방지할 수 있다.

비록 본 발명은 특수한 항목으로 서술되어 있지만 여기서 기술한 실시예에 국한되는 것은 아니며, 여러가지 변화와 수정이 가능하다.

예를 들면, 본 발명은 추가된 특허청구 범위에 전적으로 제한되는 발명의 범위를 벗어남이 없이 제 2 평면베어링으로서 볼과 로울러형 베어링을 갖는 스크로울형 압축기에 응용될 수 있다.

Claims (4)

1. (정정) 고정스크로울(2)과 상기 고정스크로울(2)에 대하여 회전하는 선회스크로울(3)과 상기 선회스크로울(3)에 회전 운동을 부여하기 위한 크랭크부(9b), 샤프트부(9a) 및 이들 사이에 배설되는 균형추(22)를 구비한 크랭크 샤프트(9)와 상기 선회 스크로울(3)에 마련되어 크랭크 샤프트(9)의 크랭크부(9b)를 지지하는 제 1 평면 베어링(8)과 상기 크랭크 샤프트(9)의 샤프트부(9a)를 지지하는 제 2 및 제 3의 평면 베어링(11)(12)과 상기 크랭크 샤프트(9)에 작용하는 축방향력을 바쳐주기 위하여 균형추(22)에 접하게 되는 트러스트 베어링(29)과 상기 선회 스크로울(3)의 배면에 획성(劃成)되며 그 내부에 균형추(22)가 위치하게 되는 중간실(25)로서 토출 압력과 흡입압력과의 중간적인 압력을 갖는 중간실과를 구비하여 이루어지는 스크로울압축기의 축균형 장치에 있어서, 축 크랭크 샤프트(9)에 작용하는 축방향력을 조절하는 수단을 가지며, 서로 면적이 같게 설정된 크랭크 사프트(9)의 크랭크부(9b)의 토출압력, 수압면 및 샤프트부(9a)의 토출압력 수압면과 중간 압력이 작용되며 동시에 상호 면적을 같게 설정한 균형추(22)의 상측면(22u)과 하축면(22d)을 포함하며 토출압력 및 중간적인 압력에 의하여 크랭크 샤프트(9)에 작용하게 되는 하향의 축방향력과 상향의 축방향력이 동일하게 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 스크로울 압축기의 축 균형장치.
2. (삭제)
3. 없음.
4. (삭제)

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