KR930004659B1 - 가변배출압축기를 구비한 회전캠식 압축기 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

가변배출압축기를 구비한 회전캠식 압축기
제1도는 경사판의 경사표면상에 가해지는 작용력의 설명도.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전캠식 압축기의 단면도.
제3도는 제2도에 도시된 경사판의 사시도.
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전캠식 압축기 단면도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변배출 매카니즘의 주요부를 도시한 회전캠식 압축기의 단면도.
제6도는 제5도의 압축기에 사용된 경사판의 단면도.
제7도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변배출 매카니즘의 주요부를 도시한 회전캠식 압축기의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 회전캠식 압축기 3 : 실린더 케이싱
31 : 실린더 블록 32 : 크랭크 체임버
33 : 실린더 7 : 구동샤프트
10 : 캠로우터 12 : 원통형 부재
124 : 중앙개구 124a,124b : 만곡표면
15 : 캠판 19 : 피스톤로드
20 : 피스톤
본 발명은 배출장치를 구비한 회전캠식 압축기, 특히 경사판의 경사각을 용이하게 변화시키기 위한 가변배출장치의 지지장치에 관한 것이다.
가변배출장치를 구비한 회전캠식 압축기는 캠판의 경사각을 변화시킴에 의해 피스톤의 행정거리를 변화시켜 실린더의 용적을 변화시킬 수 있는 것으로서 종래부터 잘 알려져 있다.
미합중국 특허 제3,062,020호 및 제4,061,433호에서는 캠판이 인접설치된 경사판을 구동샤프트에 고정된 로우터요소에 힌지연결함으로써 그 경사각을 변화시키며, 경사판의 운동은 크랭크 체임버내의 압력과 흡입압력사이의 압력차에 의해 제어된다. 즉, 경사판의 경사각은 크랭크 체임버와 흡입체임버사이의 압력차의 변화에 따라 변화될 수 있다. 이러한 로우터요소와 경사판의 연결구조에서 양 부품은 단지 힌지이음에 의해 결합되므로 경사각을 변화시키기 위한 경사판의 궤적이 불안정하다.
전술한 단점을 해소하기 위한 한가지 방법은 미합중국 특허 제4,061,433호에 설명된 슬라이더 요소를 사용하는 것이다. 즉, 슬라이더 요소를 구동샤프트상에 활주 가능하게 설치하고 이 슬라이더 요소로부터 연장된 핀을 통해 경사판과 결합시킨다. 따라서 경사판의 경사각의 변화는 이 슬라이더 요소의 활주운동에 의해 결정된다.
또한 축방향 피스톤식 압축기에서는 경사판상에 작용하는 피스톤 기체압의 작용점이 피스톤의 상사점으로부터 이탈하여 경사판의 경사각 방향에 수직한 방향에 편재한다. 제1도에서 (S)는 경사면, (D)는 피스톤의 상사점, (O)는 구동축선, (P1)은 경사판의 경사각방향, (P2)는 (P1)에 수직한 방향, (F)는 피스톤의 기체압을 각각 나타낸다. 상기 피스톤 기체압(F)는 경사면(S)의 지지점으로부터 편심된 위치에 작용하므로 (P1)축 주위에서 경사판을 회전시키는 모멘트가 발생한다. 따라서 경사판의 지지구조는 높은 강성이 요구된다.
미합중국 특허 제4,061,433호에 설명된 지지구조의 강도를 개선할 경우, 그 구조가 복잡해지고 치수가 커지며, 따라서 압축기의 치수가 커지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 구조가 간단하고 제작비가 저렴하고 내구성이 좋은 가변배출 메카니즘을 구비한 회전캠식 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 디자인이 콤팩트한 가변배출 메카니즘을 구비한 회전캠식 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 가변배출 메카니즘을 구비한 회전캠식 압축기는 크랭크 체임버와 실린더블록을 구비한 압축기 하우징을 포함하며, 상기 실린더 블록내에 다수의 실린더가 형성되어 있으며, 상기 하우징상에는 구동샤프트가 지지되어 있다. 이 구동샤프트에는 가변 경사판을 구비한 로우터부재가 고정되어 있다. 상기 가변경사판에는 캠판이 인접설치되고 이 캠판은 실린더내에 왕복운동이 가능하도록 끼워맞추어진 다수의 피스톤에 연결되어 있다. 상기 경사판에는 구동샤프트를 관통삽입시키기 위한 중앙개구가 형성되어 있으며, 이 중앙개구의 내면은 구동샤프트의 외면에 부분적으로 접촉한다. 그러므로 구동샤프트의 중심축에 대한 경사판의 경사각이 변화하더라도 경사판과 캠판의 반경방향으로의 이동이 제한된다.
이하 도면을 참고로하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
제2도와 제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전캠식 압축기(1)을 도시한 것이다. 본 실시예의 압축기(1)은 전방단부판(2), 실린더블록(31)을 구비한 실린더 케이싱(3), 밸브판(4), 실린더헤드(5)를 포함한다. 전방단부판(2)는 고정볼트(도시안됨)에 의해 실린더 케이싱(3)의 일단부 개구상에 고정되며, 이 전방단부판(2)의 중앙에는 구동샤프트(7)을 관통삽입시키기 위한 축방향 개구(21)이 형성되어 있으며, 이 축방향개구(21)내에는 상기 구동샤프트(7)을 회전지지하기 위한 레이디얼베어링(8)이 설치되어 있다. 상기 전방단부판(2)로부터 돌출한 환형슬리브부(22)는 구동샤프트(7)을 둘러싸고 시일(seal) 공동부(23)을 형성한다. 실린더 케이싱(3)에는 실린더블록(31)과 크랭크체임버(32)가 구비되며, 이 실린더블록(31)에는 다수의 등각이격된 실린더(33)이 구비된다.
캠로우터(10)은 핀(103)에 의해 상기 구동샤프트(7)에 고정되어 있으며, 이 캠로우터(10)의 축방향 단부면과 상기 전방단부판(2)의 내면사이에는 트러스트 니들 베어링(11)이 설치되어 있으며, 캠로우터(10)의 아암부(101)는 실린더블록(31) 방향으로 연장되며, 이 아암부(101)에는 길다란 개구(102)가 형성되어 있다. 구동샤프트(7)의 주위에는 플랜지부(121)을 구비한 원통형 부재(12)가 설치되며, 이 원통형 부재(12)의 플랜지부(121)의 외면상에 형성된 제2아암부(122)는 캠로우터(10)의 아암부(101)에 면해 있다. 상기 제2아암부(122)에 형성된 개구(123)은 상기 길다란 개구(102)과 일치하며, 상기 개구(123)에 관통삽입된 핀(14)는 상기 길다란 개구(102)내에서 활주운동을 할 수 있다.
상기 원통형 부재(12)의 외면상에 장착된 환형 캠판(15)는 플랜지부(121)과 고정링(16)에 의해 축방향운동을 할 수 없도록 되어 있으며, 플랜지부(121)과 상기 환형캠판(15) 사이의 간극내에는 트러스트 니들베어링(17)이 설치되어 있다. 구동샤프트(7)의 타단은 실린더블록(31)의 중앙보어상의 레이디얼베얼이(18)에 의해 회전지지된다. 상기 캠판(15)의 외주부상에 부착된 활주샤프트(151)은 실린더케이싱(3)의 저면을 향해 돌출해 있으며, 이 활주샤프트(151)의 단부는 요홈(321)내에 활주 가능하게 설치되어 상기 캠판(15)의 회전운동을 방지한다.
피스톤로드(19)의 일단부는 워블판(15)의 수납면(152)에 연결되며, 그 타단부는 실린더(33)내에서 활주운동하는 피스톤(20)에 회전연결된다.
밸브판(4)에는 흡입구(41)과 배출구(42)가 관통형성되어 있으며, 이 흡입구(41)과 배출구(42) 각각에는 리이드(reed)밸브(도시안됨)가 설치된다. 상기 실린더케이싱(3)은 개스킷과 밸브판(4)를 통해 실린더 헤드(5)가 연결되며, 이 실린더 헤드(5)의 내면으로부터 축방향으로 연장한 격벽(51)을 실린더 헤드(5)의 내부를 흡입체임버(52)와 배기 체임버(53)으로 분할하고 있다. 흡입체임버(52)는 실린더 헤드(5)에 형성된 유체입구(60)를 통해 외측의 유체회로에 연결되고, 배출체임버(53)역시 실린더헤드(5)에 형성된 유체출구(61)을 통해 외측의 유체회로에 연결된다.
실린더 케이싱(3)의 크랭크 체임버(32)와 실린더 헤드(5)의 흡입 체임버(52)는 서로 연결되어 원통형 부재(12)와 캠판(15)의 경사각을 제어하며, 그 연결구조와 제어방법은 미합중국 특허 제3,062,020호에 기술되어 있다.
제3도에 도시한 바와같이 원통형 부재(12)의 관통형성된 중앙개구(124)의 X축상의 내경(1)은 구동샤프트(7)의 외경보다 약간크며, Y축상의 내경은 구동샤프트(7)의 외경보다 훨씬 크게 되어 있고, 이 확장된 내경의 범위내에서 원통형 부재(12)와 캠판(15)의 경사각도가 변화할 수 있다. 이 중앙개구(124)의 확장측의 내면은 만곡표면(124a, 124b)가 형성되어 있어서 이 만곡표면중 적어도 하나가 구동샤프트(7)의 외주면상에 접촉할 수 있게 된다.
상기 만곡표면(124a, 124b)와 구동샤프트(7)의 외주면사이의 접촉부는 원통형 부재(12)의 경사각이 변화함에 따라 연속적으로 이동한다.
또한 구동샤프트(7)의 회전운동에 의해 캠판(15)는 요동운동을 하며, 원통형 부재와 캠판의 관성력, 압축기의 진동 즉 힘의 평형분석이라는 면에서 캠판(15)의 요동운동중심(C)는 본 실시예에서의 구동 샤프트의 중심축과 같은 캠판(15)의 기하학적 중심과 일치되어야 한다. 따라서, 원통형 부재(12)의 회전운동에 의해 캠판(15)가 요동운동하므로 원통형 부재(12)의 반경방향운동은 캠판(15)의 요동운동중심(C)을 결정하도록 제한되어야 한다. 만곡표면(124a, 124b)와 구동샤프트(7)의 외면사이의 접촉부 및 중앙개구(124)의 짧은 직경부와 구동샤프트(7)의 외면사이의 접촉부는 원통형 부재(12)의 반경방향운동을 제한한다. 그러므로 원통형 부재와 캠판의 경사각이 변화하더라도 요동운동중심(C)는 정상적으로 구동샤프트(7)의 중심축선에 일치한다.
전술한 중앙개구의 구조에서 만곡표면(124a)의 하부는 피스톤(20)에 가해지는 압축기체의 힘에 의해 구동샤프트(7)의 외면에 가압 접촉되지만, 만곡표면(124c)의 상부는 구동샤프트(7)의 외면에 단지 접촉만 할 뿐이다. 그러므로 제4도에 도시한 바와같이 중앙개구(124)의 상부면은 평면(124c)으로 할 수 있다.
제5, 6도는 중앙개구(124)의 확대측의 내면의 형상을 변경한 다른 실시예를 도시한 것으로서, 중앙개구(124)의 확대측의 상ㆍ하면 각각은 원통형 부재(12)의 중심축에 대해 상이한 각도를 이루는 두 직선형으로 형성되어 있다. 즉, 상부면은 두 직선(124c, 124d)로 구성되고 이 두 직선사이의 연결점(124e)는 구동샤프트(7)의 외면에 접촉하는 점이며, 또한 하부면은 두 직선(124f, 124g)로 구성되고 이 두 직선 사이의 연결점(124h)는 역시 구동샤프트(7)의 외면에 접촉하는 점이 된다. 도면에 잘 도시되어 있는 바와같이 직선(124c)와 직선(124g)는 평행하고 또한 직선(124d)와 직선(124f)도 평행하다. 그러므로 두 직선의 각도는 원통형 부재(12)의 최대 최소 경사각도를 결정하며, 중앙개구(124)의 확대측의 두 접촉점 및 중앙개구(124)의 짧은 구경의 내면과 구동샤프트(7) 사이의 결합상황에 의해 원통형 부재(12)가 제한된다. 제7도에 도시한 바와같이 원통형 부재(12)의 경사각을 제한하기 위한 직선부와 접촉점은 별개의 링 부재(70)을 원통형 부재(12)의 내주면상에 부착시켜 형성시킬 수 있다. 본 구성의 경우 원통형 부재의 내면가공이 용이하며 그 제작비용이 절감될 수 있다.
이상은 본 발명의 몇가지 실시예에 대해서만 기술한 것이며, 청구범위의 범위에서 벗어나지 않는 한 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (4)

  1. 압축기 하우징, 구동샤프트, 로우터 부재 및 캠판을 구비하고, 상기 압축기 하우징에는 크랭크체임버와 실린더 블록이 구비되며, 이 실린더블록내에는 다수의 실린더가 형성되며, 상기 구동샤프트는 상기 압축기 하우징에서 회전지지되며, 상기 로우터 부재는 상기 구동샤프트상에 고정되고 가변경사판을 구비하며, 상기 캠판은 상기 가변 경사판에 인접하여 다수의 피스톤에 연결되며, 이 다수의 피스톤은 상기 실린더내에 왕복운동이 가능하게 끼워 맞추어져 있는 가변배출 메카니즘을 구비한 회전캠식 압축기에 있어서, 상기 구동샤프트를 관통삽입시키기 위해 상기 가변 경사판에 관통형성한 중앙개구와, 상기 가변경사판의 축방향이동을 제한하는 한편 그 경사각을 변화시키기 위해 상기 구동샤프트의 외주면에 부분적으로 접촉하는 상기 중앙개구의 내면을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변배출압축기를 구비한 회전캠식 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중앙개구의 형상이 길다란 형상이며, 이 중앙개구의 짧은쪽 내경은 이 내경사이에 상기 구동샤프트를 끼워맞추기 위해 상기 구동샤프트의 외경보다 약간 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 가변배출압축기를 구비한 회전캠식 압축기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 중앙개구의 긴쪽 내경은 상기 구동샤프트의 외경보다 훨씬 크게되어 있으며, 이 중앙개구의 긴쪽의 내면은 상기 구동샤프트의 외면에 접촉하는 부분으로서 만곡표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 가변배출압축기를 구비한 회전캠식 압축기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 중앙개구의 긴쪽의 내면이 두개의 직선으로 되어 있고, 이 두 직선은 상기 가변경사판의 중심축에 대해 상이한 각도를 이루며, 상기 두 직선사이의 연결점이 상기 구동 샤프트의 외면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 가변배출 압축기를 구비한 회전캠식 압축기.
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