KR930001930Y1

KR930001930Y1 - Scroll compressor with sealing element

Info

Publication number: KR930001930Y1
Application number: KR9225108U
Authority: KR
Inventors: 마사하루 히라가; 다모쮸 데이꼬하라
Original assignee: 우시구보 모리지; 산덴 가부시끼가이샤
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1993-04-17

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Scroll fluid compressor with high strength sealing elements

제1(a)도 내지 제1(d)도는 스크롤형 유체압축기내에서 유체가 압축되는 방법을 도시한 단면도.1 (a) to 1 (d) are cross-sectional views illustrating how the fluid is compressed in a scroll fluid compressor.

제2도는 본 고안에 따른 스크롤형 유체 압축기의 수직방향 횡단면도.2 is a vertical cross-sectional view of the scroll fluid compressor according to the present invention.

제3도는 제2도에 도시된 하나의 스크롤 요소, 및 그 밀봉부재의 구조를 나타낸 사시도.3 is a perspective view showing the structure of one scroll element and its sealing member shown in FIG.

제4도는 제2도에 도시된 스크롤형 유체압축기의 유체포켓에 대한 경계 부분에서의 밀봉 부재의 구조를 나타낸 횡단면도.4 is a cross-sectional view showing the structure of the sealing member at the boundary portion with respect to the fluid pocket of the scroll-type fluid compressor shown in FIG.

제5(a)도 및 제5(b)도는 각각 제1도에 도시된 스크롤 요소의 중앙부에 대한 구조를 나타낸 사시도.5 (a) and 5 (b) are perspective views showing the structure of the central portion of the scroll element shown in FIG. 1, respectively.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1132 : 고정 스크롤 요소 2,142 : 가동 스크롤 요소1132: fixed scroll element 2142: movable scroll element

3 : 유체 포켓(pocket) 10 : 하우징3 fluid pocket 10 housing

11 : 전단판 12 : 케이스11: shear plate 12: case

13 : 고정 스크롤 14 : 가동 스크롤13: fixed scroll 14: movable scroll

16 : 배출실 17 : 유입실16: outlet chamber 17: inlet chamber

19 : 유입구 20 : 배출구19: inlet 20: outlet

22 : 밀봉부재 23 : (홈의)내벽22: sealing member 23: inner wall

24 : (홈의)외벽 121 : 바닥부24: outer wall 121: bottom

131,141 : 단부판 133 : 돌출부131,141: end plate 133: protrusion

134 : 홈(groove)134 groove

본 고안은 유체 배제 장치(fluid displacement apparatus)에 관한 것이며, 특히 스크롤형 유체 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid displacement apparatus, and more particularly to a scroll fluid compressor.

스크롤형 유체 압축기는 종래 기술에 잘 공지되어 있다. 예를 들어서, 미합중국 특허 제801,182호에는 원형단부판, 및 한 쌍의 나선형 또는 인볼류트 곡선형의 스크롤 요소를 각각 포함하고 있는 2개의 스크롤로 구성된 유체 배제 장치가 개시되었다. 이들 스크롤은, 나선형 스크콜 요소들이 이들 나선형 스크롤 요소들의 곡면사이에 다수의 선 접촉부를 형성하여 적어도 한쌍의 유체 포켓(pockets)을 이루며 밀봉되도록, 원주방향 및 반경방향으로 서로 엇갈이게 배열되어 있다. 두개의 스크롤의 상대적인 궤도운동은 나선형으로 만곡된 스크롤 요소들의 곡면을 따라서 선 접촉부들을 이동시키며, 그 결과 유체 포켓의 용적이 변화된다. 유체 포켓의 용적이 스크롤의 궤도운동 방향에 따라서 증가 또는 감소되기 때문에, 이러한 스크롤형 유체 배제 장치는 유체를 압축 또는 팽창 시키거나 배출시키도록 작동할 수가 있다.Scroll type fluid compressors are well known in the art. For example, US Pat. No. 801,182 discloses a fluid exclusion device consisting of a circular end plate and two scrolls each comprising a pair of spiral or involute curved scroll elements. These scrolls are arranged alternately in the circumferential and radial directions so that the helical sccall elements form a plurality of line contacts between the curved surfaces of these helical scroll elements to seal in at least a pair of fluid pockets. The relative orbital motion of the two scrolls moves the line contacts along the curved surface of the spirally curved scroll elements, resulting in a change in the volume of the fluid pocket. Since the volume of the fluid pocket increases or decreases in accordance with the scroll orbital direction, such scroll type fluid exclusion device can operate to compress or expand or expel the fluid.

첨부된 도면 제1(a)도를 참조하면, 가동 스크롤 요소(1)와 고정 스크롤요소(2)가 밀봉된 포켓을 형성하도록 서로에 대해서 끼워져 있다. 이들 스크롤 요소(1,2)가 반경방향 및 원주방향으로 서로 엇갈리게 배열되어 있기때문에, 스크롤 요소들의 측벽들 사이에 유체 포켓(3)이 형성된다. 가동 스크롤 요소(1)는 중심(0-0')을 따라서 고정 스크롤 요소(2)에 대해 궤도를 그리며 회전하므로, 유체 포켓(3)의 용적은 점차적으로 감소된다. 제1(b)도에는, 가동 스크롤 요소(1)가 제1(a)도에 도시된 위치로 부터 90°정도 회전한 상태에서의 유체 포켓(3)의 크기가 도시되어 있다. 또한, 제1(c)도 및 제1(d)도에는 가동 스크롤 요소(1)가 각각 180°및 270°로 회전한 상태에서의 유체 포켓(3)의 크기가 도시되어 있다. 가동 스크롤 요소(1)가 180°회전했을 때, 유체 포켓(3)은 제1(a)도에 도시된 바와 같이 그 중심(0-0')이 바뀐다. 또한, 이 때에 새로운 유체 포켓(3)이 형성되어서 가동 스크롤 요소(1)의 다음 궤도운동중에 유체를 압축시킨다. 서로 끼워진 스크롤 요소들의 중앙에서 압축된 유체는 제1(c)도에 도시된 중앙 배출구멍(5)을 통해 배출된다.Referring to the attached figure 1 (a), the movable scroll element 1 and the fixed scroll element 2 are fitted with respect to each other to form a sealed pocket. Since these scroll elements 1, 2 are arranged staggered with each other in the radial and circumferential directions, a fluid pocket 3 is formed between the side walls of the scroll elements. Since the movable scroll element 1 rotates in orbit about the fixed scroll element 2 along the center 0-0 ', the volume of the fluid pocket 3 is gradually reduced. In FIG. 1 (b), the size of the fluid pocket 3 is shown with the movable scroll element 1 rotated about 90 ° from the position shown in FIG. 1 (a). 1 (c) and 1 (d) also show the size of the fluid pocket 3 with the movable scroll element 1 rotated by 180 ° and 270 °, respectively. When the movable scroll element 1 is rotated 180 °, the fluid pocket 3 changes its center (0-0 ') as shown in FIG. 1 (a). Also at this time a new fluid pocket 3 is formed to compress the fluid during the next orbital movement of the movable scroll element 1. The fluid compressed at the center of the scroll elements fitted to each other is discharged through the central discharge hole 5 shown in FIG. 1 (c).

상기한 바와 같이, 스크롤형 압축기에서는 가동 스크롤이 고정 스크롤을 중심으로 회전함에 따라서 유체포켓의 용적이 감소하면서 유체가 압축된다.As described above, in the scroll type compressor, the fluid is compressed while the volume of the fluid pocket decreases as the movable scroll rotates about the fixed scroll.

유체 포켓은 서로 접촉하는 스크롤 요소들의 곡면에 의해서 형성된다. 스크롤 요소들이 정밀하게 제조된 경우에는, 일본국 특허 공개공보 제58-19875호에 개시된 바와 같이 부싱(bvushing)을 사용함으로써 유체포켓을 밀봉 시키기에 충분한 선접촉이 형성될 수 있다. 한 스크롤 요소의 축방향 단면과 다른 스크롤 요소의 축방향 단면과의 사이로 형성되는 밀봉은, 각각의 스크롤 요소의 단면에 있는 홈(groove)에 의해서 이루어진다. 홈내에 밀봉 부재들이 배치되어서 스크롤 요소들을 밀봉시킨다. 이들 홈은 그 중심선이 스크롤 요소들의 중심선과 일치하도록 배열되어 있어서, 스크롤 요소들이 중심부분에 있는 홈은 스크롤 요소들의 인볼류트 곡선과 일치한다.The fluid pocket is formed by the curved surfaces of the scroll elements in contact with each other. If the scroll elements are precisely manufactured, sufficient line contact can be formed to seal the fluid pocket by using a bushing as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-19875. The seal formed between the axial cross section of one scroll element and the axial cross section of the other scroll element is made by a groove in the cross section of each scroll element. Sealing members are disposed in the grooves to seal the scroll elements. These grooves are arranged such that their centerlines coincide with the centerlines of the scroll elements so that the grooves in which the scroll elements are centered coincide with the involute curves of the scroll elements.

유체를 압축시키는 스크롤의 작동중에, 상기한 홈들의 외부벽을 따라서 압력이 크게 증가한다. 이러한 압력에 의한 힘(F)은, F=(P1-P2)×L1×L2으로 나타낼 수 있으며, 여기에서 P1=스크롤 요소의 중심부에서의 압력 P2=스크롤 요소의 중간 챔버에서의 압력 L1=홈의 높이 L2=홈의 길이이다.During the operation of the scroll to compress the fluid, the pressure increases significantly along the outer walls of the grooves described above. The force F due to this pressure can be expressed as F = (P1-P2) x L1 x L2, where P1 = pressure at the center of the scroll element P2 = pressure in the intermediate chamber of the scroll element L1 = groove Is the height of the groove.

이러한 압축력은, 가동 스크롤 요소의 궤도의 ½에서는 홈의 내부벽을 따라서 작용되며, 그 궤도의 나머지½에서의 홈의 외부벽을 따라서 작용된다.This compressive force acts along the inner wall of the groove in half of the track of the movable scroll element and along the outer wall of the groove in the remaining half of the track.

이러한 압축력이 홈의 벽, 특히 외부 벽을 따라서 작용하면, 홈의 조기 변형이 일어나게 되며 결국 스크롤요소가 파괴를 일으킨다.If this compressive force acts along the walls of the grooves, in particular along the outer wall, premature deformation of the grooves will result and the scroll element will fail.

따라서, 본 고안의 주 목적은 종래의 압축기 보다도 내구력이 크고 신뢰성이 있는 스크롤형 유체 압축기를 제공하는 것이다.Therefore, the main object of the present invention is to provide a scroll type fluid compressor that is more durable and reliable than conventional compressors.

본 고안의 다른 목적은 스크롤 요소가 효과적으로 밀봉되며 조기 변형을 일으키지 않는 구조를 갖는 스크롤형 유체압축기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a scroll fluid compressor having a structure in which the scroll element is effectively sealed and does not cause premature deformation.

본 고안의 또다른 목적은 압력을 대체로 잘 견딜 수 있도록 개선된 밀봉 부재를 갖춘 스크롤형 유체압축기를 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a scroll fluid compressor with an improved sealing member that is generally capable of withstanding pressure.

본 고안에 따르면, 하우징과, 이 하우징에 대해 고정되게 배치되며 상기 하우징의 안쪽으로 나산형의 제1스크롤요소가 뻗어나가는 단부판을 가지는 고정 스크롤 및 상기 하우징의 안쪽에서 비회전 궤도운동을 하도록 이동가능하게 배치되며 나선형의 제2스크롤요소가 뻗어나가는 단부판을 가지는 가동 스크롤로 구성되어 있는 한쌍의 스크롤로서 상기 제1 및 제2스크롤요소들이 원주방향 및 반경방향으로 엇갈리게 서로 끼워져서 적어도 하나의 밀봉된 유체 포켓(pocket)을 형성하도록 다수의 선 접촉부를 이루고 있고 상기 제1 및 제2스크롤요소들이 각각 축선방향 단분을 가지도록 형성되어 있는 한 쌍의 스크롤과 상기 가동 스크롤에 작동적으로 연결되어서 상기 가동 스크롤 및 상기 선 접촉부들을 궤도운동시키는 구동수단과, 상기 제1 및 제2스크롤 요소의 상기 축선방향 단부면안에 각각 형성되어서 상기 제1 및 제2스크롤 요소를 밀봉시키도록 중방향 단부면, 내벽 및 외벽으로 구성된 나선형 홈과, 그리고 상기 각각의 나선형 홈안에 배치된 밀봉부재를 포함하고 있는 스크롤형 유체압축기에 있어서, 상기 각각의 나선형 홈의 상기 내벽 및 외벽이 상기 제1 및 제2스크롤 요소와 각각 일체로 형성되어 있고, 상기 나선형 홈의 중심선이 상기 제1 및 제2스크롤요소의 각각의 상기 축선방향 단부면의 중심선으로 부터 안쪽으로 치우쳐져 있으며, 상기 나선형 홈의 내벽의 두께가 상기 외벽의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 스크롤형 유체 압축기가 제공된다.According to the present invention, there is a fixed scroll having a housing, an end plate which is fixedly arranged with respect to the housing, and which has a threaded first scroll element extending inwardly of the housing, and which moves in a non-rotating orbital motion inside the housing. A pair of scrolls consisting of a movable scroll having an end plate on which a second scroll element of the helical shape extends, wherein the first and second scroll elements are interleaved alternately in the circumferential and radial directions so that at least one seal is provided. A plurality of line contacts forming a plurality of fluid pockets and operatively connected to the movable scroll and a pair of scrolls each of which is formed such that the first and second scroll elements each have an axial end; Drive means for orbiting the movable scroll and the line contacts, and the first and second scrolls; A spiral groove formed in the axial end face of the bore respectively, the spiral groove consisting of a medial end face, an inner wall and an outer wall to seal the first and second scroll elements, and a sealing member disposed in each of the spiral grooves; Wherein the inner and outer walls of each of the spiral grooves are integrally formed with the first and second scroll elements, and a centerline of the spiral grooves is formed of the first and second scroll elements. A scroll fluid compressor is provided which is biased inward from the centerline of each of the axial end faces, wherein the thickness of the inner wall of the spiral groove is smaller than the thickness of the outer wall.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도를 참조하면, 컵 형태의 케이스(12) 및 전단판(11)으로 이루어진 압축기 하우징(10)을 갖춘 스크롤형 유체 압축기가 도시되어 있다. 고정 스크롤(13)과 가동 스크롤(14)은 하우징(10)안에 설치된다. 고정 스크롤(13)은 단부판(131)과, 이 단부판(131)의 한쪽면에 있는 고정 스크롤요소(132)와, 단부판(131)의 다른쪽 면에 형성된 돌출부(133)와로 구성되어 있다. 돌출부(133)는, 케이스(12)을 관통한 볼트(15)에 의해서 케이스(12)의 바닥부(121)의 내부벽에 고정되어 있다. 케이스(12)에 고정된 고정 스크롤(13)의 단부판(131)은, 이 케이스(12)의 내부면과 단부판(131)의 외측면 사이의 밀봉으로 인해 케이스(12)의 내부 공간을 흡입실과 배출실로 분할시킨다.Referring to FIG. 2, there is shown a scroll fluid compressor with a compressor housing 10 consisting of a cup-shaped case 12 and a shear plate 11. The fixed scroll 13 and the movable scroll 14 are installed in the housing 10. The fixed scroll 13 is composed of an end plate 131, a fixed scroll element 132 on one side of the end plate 131, and a protrusion 133 formed on the other side of the end plate 131. have. The protrusion 133 is fixed to the inner wall of the bottom 121 of the case 12 by the bolt 15 penetrating the case 12. The end plate 131 of the fixed scroll 13 fixed to the case 12 opens the inner space of the case 12 due to the sealing between the inner surface of the case 12 and the outer surface of the end plate 131. Split into suction chamber and discharge chamber.

가동 스크롤(14)은 단부판(141), 및 이 단부판(141)의 한쪽면에 형성된 가동 스크롤 요소(142)로 구성되어 있다. 가동 스크롤 요소(142)는 고정 스크롤(13)의 고정 스크롤 요소(132)와 결합되어서, 제1(a)도 내지 제1(d)도에 도시된 바와 같이 유체 포켓을 형성하도록 밀봉되게 서로 끼워진다. 가동 스크롤(14)은, 종래 기술에 공지된 방법대로 고정 스크롤(13)을 중심으로 회전하며, 전단판(11)에 지지된 주축(18)에 연결되어 있다.The movable scroll 14 is composed of an end plate 141 and a movable scroll element 142 formed on one side of the end plate 141. The movable scroll elements 142 are engaged with the fixed scroll elements 132 of the fixed scroll 13 so that they are sealed together to form fluid pockets as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d). Lose. The movable scroll 14 rotates about the fixed scroll 13 in a manner known in the art and is connected to the main shaft 18 supported by the front end plate 11.

가동 스크롤(14)이 회전하면, 케이스(12)에 형성된 유입구(19)로 부터 하우징(10)내의 유입실(17)안으로 흐르는 유체가 고정 스크롤 요소와 가동 스크롤 요소(132 와 142)의 사이에 형성되는 유체 포켓 속으로 끌어들여진다.When the movable scroll 14 rotates, fluid flowing from the inlet 19 formed in the case 12 into the inlet chamber 17 in the housing 10 is between the fixed scroll element and the movable scroll elements 132 and 142. Drawn into the pocket of fluid being formed.

그리하여, 유체가 고정 스크롤 요소와 가동 스크롤 요소(132 와 142)의 중앙을 향하여 연속적으로 압축된다. 압축된 유체는 고정 스크롤 요소와 가동 스크롤 요소(132 와 142)의 중앙에서 고정 스크롤(13)의 단부판(131)내에 형성된 중앙 배출구멍(135)을 통하여 배출실(16)로 들어간다. 그리고나서, 압축 유체는 배출구(20)를 통해 하우징(10)의 외부로 배출된다.Thus, the fluid is continuously compressed toward the center of the fixed scroll element and the movable scroll elements 132 and 142. The compressed fluid enters the discharge chamber 16 through a central discharge hole 135 formed in the end plate 131 of the fixed scroll 13 at the center of the fixed scroll element and the movable scroll elements 132 and 142. Then, the pressurized fluid is discharged out of the housing 10 through the outlet 20.

제3도 및 제4도에 도시된 바와같이, 각각의 스크롤(13과 14)의 단부판(131과 141)으로 부터 돌출해 있는 각각의 스크롤 요소들(132와 142)의 축방향 단부면에는 홈(134)이 형성되어 있다. 홈(134)은, 각각의 스크롤요소(132와 142)의 나선형상을 따라서 연장하여 있으며, 제4도에 도시된 바와같이 두께 t-δ인 내벽(23)과 두께 t+δ인 외벽(24)을 가진다. δ는 벽의 두께에 의하여 결정되는 값이다. 또한 홈(134)의 종방향 단부면은 제5도(a)도에 도시된 바와같이 둥근 곡면(51)이나 제5(b)도에 도시된 바와같이, 경사진 부분(52)으로 형성되어 있다. 제3도에 도시된 바와같이, 밀봉 부재(22)가 각각의 홈(134)안으로 형성되어 있다. 밀봉 부재(22)의 단면 형상은 홈(134)의 단면 형상에 상응하게 구성되어 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, the axial end faces of the respective scroll elements 132 and 142 protruding from the end plates 131 and 141 of the respective scrolls 13 and 14. The groove 134 is formed. The groove 134 extends along the helical shape of each scroll element 132 and 142, and as shown in FIG. 4, an inner wall 23 having a thickness t−δ and an outer wall 24 having a thickness t + δ ) δ is a value determined by the thickness of the wall. Further, the longitudinal end face of the groove 134 is formed of a rounded curved surface 51 or inclined portion 52, as shown in FIG. 5 (b) as shown in FIG. have. As shown in FIG. 3, a sealing member 22 is formed into each groove 134. The cross-sectional shape of the sealing member 22 is configured to correspond to the cross-sectional shape of the groove 134.

본 고안에 따르면, 상기한 바와같이 홈(134)의 외벽(24)의 두께는 내벽(23)의 두께보다 크다. 그러므로 홈의 외벽은 그 강도가 증가되며, 밀봉부재(22)를 통해서 홈의 외벽에 작용하는 압축 유체의 압력으로 인한 충격을 잘 견뎌낸다. 제5(a)도 및 제5(b)도에 도시된 바와같이, 비교적 큰 압력이 작용하는 스크롤 요소의 종방향 단부에서도 홈(134)의 양쪽 벽의 두께가 충분히 크게 형성되어 있기 때문에, 이러한 압력에 따른 충격이 잘 방지된다.According to the present invention, as described above, the thickness of the outer wall 24 of the groove 134 is larger than the thickness of the inner wall 23. Therefore, the outer wall of the groove is increased in strength, and withstands the impact due to the pressure of the compressed fluid acting on the outer wall of the groove through the sealing member 22. As shown in Figs. 5 (a) and 5 (b), the thicknesses of both walls of the grooves 134 are sufficiently large even at the longitudinal ends of the scroll elements to which a relatively large pressure is applied. Pressure shock is well prevented.

Claims

A fixed scroll 13 having a housing 10 and an end plate 131 arranged fixedly with respect to the housing and extending first of the spiral first scroll element 132 into the housing and non-inward of the housing; The first and second scroll elements as a pair of scrolls, which are movably arranged for rotational orbital movement and consist of movable scrolls 14 having end plates 141 on which spiral second scroll elements 142 extend. Are formed with a plurality of line contacts such that they are interleaved alternately in the circumferential and radial directions to form at least one sealed fluid pocket and the first and second scroll elements each have an axial end face. A pair of scrolls, drive means operatively connected to the movable scrolls for orbiting the movable scrolls and the line contacts, and the first and first A spiral groove formed in the axial end face of the two scroll elements, respectively, consisting of a longitudinal end face, an inner wall 23 and an outer wall 24 to seal the first and second scroll elements, and each of A scroll fluid compressor comprising a sealing member (22) inserted into a helical groove, wherein the inner and outer walls of each of the helical grooves are integrally formed with the first and second scroll elements, respectively, And the center line of the helical groove is inwardly oriented inward from the center line of each of the axial end faces of the first and second scroll elements.

The method of claim 1, wherein the outer wall is formed of a first thickness (t + δ), the inner wall is formed of a second thickness (t-δ), the first thickness is larger than the second thickness Scroll fluid compressor.

The scroll fluid compressor according to claim 1, wherein said longitudinal end face of said groove is formed as a rounded curved surface (51).

2. A scroll fluid compressor as claimed in claim 1, wherein said longitudinal end face of said groove is formed of an inclined portion (52).