KR940005784Y1 - 방사형 공기압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

방사형 공기압축기

제1도는 본 고안이 적용되는 압축기의 측면도.

제2도는 본 고안이 적용되는 압축기를 정면에서 본 상태의 반단면도.

제3도는 본 고안을 정면에서 본 회전부분의 작용상태도.

제4a, b, c도는 피스톤의 작용위치를 설명하기 위하 개략도.

제5도는 본 고안에 의한 연결부와 커넥팅 아암의 연결부분 개략도.

제6도는 제3도의 I-I선 방향에 따른 단면도.

제7도는 본 고안에 의한 회전부분의 배면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 공기압축기 2 : 모터

4a, 4b, 4c : 실린더 7 : 모터덮개

8 : 연결부재 8a, 8b, 8c : 커넥팅 로드

8' : 베어링 9 : 편심캠

10 : 모터축 17a, 17b, 17c : 피스톤

91 : 밸런스웨이트 93 : 냉각팬

본 고안은 공기 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 실린더를 방사형으로 배치하여 이루어진 공기 압축기에 있어서, 상기 실린더에 내장되는 피스톤의 커넥팅 로드 하단부를 링형의 연결부재에 베어링 또는 부싱과 핀으로 연결하고, 이의 연결부재를 모터축에 고착되어 회전하는 편심캠에 직접 연결하여 모터축의 회전동력이 편심캠을 통해 직접 커넥팅 로드로 전달되도록 함으로써, 하나의 편심캠으로 다수의 피스톤을 동작시킬 수 있도록 한 방사형 공기 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 공기 압축기를 보면, 대개 공기 저장탱크 위에 1개 또는 다수의 실린더를 형성한 공기압축기 모체를 설치하고, 이 실린더의 측면에 모터 또는 기타의 동력기관을 설치하여 여기서 발생되는 회전동력으로 공기압축기 내의 피스톤을 직선 왕복운동 시킴으로써, 대기의 공기를 흡입 압축하여 공기 저장탱크에 저장하고 배출 되도록 하는 것이 보편적이다.

그러나 상기와 같은 공기 압축기에 있어서는 동력전달이 간접 전달 방식인 벨트 구동 방식에 의해 전달 됨으로써, 벨트 풀리 및 벨트를 필요로 하게 되어 많은 부품으로 인한 자체 저항 증가로 불필요한 동력이 소요되는 바, 보다 큰 힘을 갖는 고가의 모터 및 동력 기관을 사용하여야 하기 때문에 비경제적이었다.

또한, 실린더의 배열에 있어서도 실린더의 헤드 부분이 상측을 향하여 직립 또는 V형으로 편중 배열되기 때문에 크랭크 축의 회전운동과 피스톤의 직선 왕복운동 과정에서 힘의 균형이 균등하지 못해 압축효율이 떨어지고, 심한 진동이 발생되어 기계 자체의 작용부위가 쉽게 마모되고, 또한 이러한 진동에 의해 발생되는 소음으로 작업환경을 악화시킬 뿐만 아니라 작업자에게 청각 장애를 유발시키는 문제점을 안고 있었다.

즉, 상기와 같은 진동에 의해 압축공기의 맥동이 불규칙하며, 동력을 전달하는 모터축 또는 별도의 동력기관 회전축에 고르지 못한 높은 부하가 걸리게 되므로 모터축 또는 동력기관의 회전축에 피로감을 증가시키게 되는바, 이를 방지하기 위한 수단으로 크랭크 축에 균형추를 구성시켜야 하기 때문에 많은 양의 재료를 요구됨은 물론 불필요한 동력이 소요되어 압축 효율을 감소시키는 한 요인이 된다는 문제점을 내포하고 있었다.

이에 따라 상기와 같은 문제점을 근본적으로 해결할 수 있도록 모터로부터 직접 동력을 전달받아 공기를 압축 저장할 수 있는 방사형 공기 압축기가 제안되고 있으며, 실제로도 많이 사용되고 있다.

전술한 종래의 방사형 공기 압축기는 동일면상에 방사형으로 배치되는 피스톤의 커넥팅 로드를 연결함에 있어서, 모터축 또는 동력기관에 의해 구동되는 크랭크 축에 피스톤의 수만큼 부싱이나 베어링을 형성하여 이에 로드를 연결하여 작동한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 공기 압축에 있어서는 반드시 피스톤의 수만큼 긴 크랭크 축을 사용하여야만 하게 되고, 그에 따라 크랭크 축의 중심을 맞추기 위해 크랭크 축의 전후에 베어링 및 베어링 케이스를 필요로 하므로 제조비용이 상승되고, 다수의 크랭크 핀을 형성하여야 하는 바, 부피가 커진다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 일본국 특허공고 소 36-2793호와 같이 링형의 연결부재의 외주에 다수의 커넥팅 로드를 연결하고 이의 연결부재를 크랭크 축의 크랭크 핀에 연결하는 기술이 알려져 있다.

그러나 상기와 같은 연결구조에 있어서는 연결부재가 크랭크 핀의 회동에 따라 그의 회동궤적을 따라 이동하면서 피스톤을 직선 왕복운동시키게 되는 바, 그의 구성은 외형상은 종래의 기술에 비하여 다소 진보되어 있는 것 같이 보이나, 실제에 있어서는 상기 공보의 제6도에 나타난 바와같이 실린더 자체가 고정되어 있지 않고 보스(f)의 핀이 상하로 이동할 때 변하는 각도에 따라 실린더 및 피스톤이 좌우로 움직이고 있음을 알 수 있다. 이렇게 좌우로 이동하면 통상의 회전수, 예컨대 분당 1700∼3600 회전함에 따라 다수의 실린더가 함께 움직이기 때문에 기밀유지가 이루어질 수 없고, 더욱이 진동이 대단히 크게 발생하여 이 압축기는 곧 망가지게 된다. 한편, 이 공보의 제3도를 보면 부호 10은 실린더를 고정시켜 주는 것으로 되어 있어 전술한 내용과 배치됨을 알 수 있다. 즉, 실린더 내의 로드가 움직이기 위해서는 크랭크 샤프트의 베어링 부분, 로드 하단의 부싱(베어링) 부분 및 로드 상단의 부싱(베어링) 부분이 구성되어 있어야 회전운동이 직진운동으로 바뀔 수 있는데, 상기 공보에서는 로드의 하단부분만 부싱을 형성하고 상단부분은 부싱을 형성하지 않고 실린더 자체가 움직이도록 하고 있다. 결국, 상기 일본 공보의 발명은 실제로는 성립할 수 없는 것에 지나지 않는다.

또한 복수개의 실린더를 방사상으로 갖는 펌프 본체의 거의 중심부에 캠축의 캠부에 각각 계합이 가능한 복수의 커넥팅 로드가 배설되며, 이들 커넥팅 로드의 계합부에 캠축에 따른 플랜지부가 돌설되며, 이들 프랜지부의 캠축에 대하여 외주변에 설치된 홈에 링이 감합되는 것에 의해 커넥팅 로드끼리 연결됨과 동시에 이들 커넥팅 로드와 캠부가 계합되어 이루어지는 왕복 펌프가 알려져 있으나(일본 실용신안 공개 58-12683호 공보). 이러한 펌프는 크랭크 샤프트로서 통상의 샤프트를 이용하여, 여기에 복수의 커넥팅 로드가 결합되기 위하여는 커넥팅 로드의 수 만큼 샤프트가 길어져야 하기 때문에, 이에 따른 부피가 커지고, 중량도 무거워지게 되므로 자체의 진동과 공기 압축기로서의 효율을 기대할 수 없고, 그의 성능면에서는 종래의 펌프에 비해 거의 같은 것에 지나지 않는다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 고안의 목적은 피스톤의 커넥팅 로드 하단부를 링형의 연결부재에 베어링이나 부싱과 핀으로 연결하고, 이의 연결부재를 모터축에 고착되어 회전하는 편심캠에 디스크를 부착하고 밸런스웨이트를 설치하여 모터축의 회전동력이 편심캠을 통해 직접 커넥팅 로드로 전달되도록 함으로써, 하나의 편시캠으로 다수의 피스톤을 동작시킬 때 발생하는 진동을 방지하는 방사형 공기압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 고안의 다수의 실린더를 방사형으로 배치하여 이루어지는 공지의 방사형 공기압축기에 있어서, 상기 실린더에 내장되는 피스톤의 커넥팅 로드 하단을 링형의 연결부재 외주연의 돌출부위에 베어링 또는 부싱과 핀으로 연결하고, 이의 연결부재는 모토축에 고착되는 편심캠의 외주연에 베어링이나 부싱을 개재시켜 연결한 방사형 공기압축기를 제공한다.

상기에서 편시캠은 그의 일측으로 동일한 형상과 중량을 갖는 밸런스웨이트를 반대방향으로 일체로 형성하고 이의 밸런스웨이트 외측에는 편심캠에서 연장되는 디스크를 형성하고, 필요에 따라 그 내면으로 다수의 냉각팬을 형성한 방사형 공기압축기를 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 고안을 일 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안이 적용되는 압축기의 측면도로서, 통상의 공기 저장탱크(3) 위에 모터(2)와 공기압축기(1)를 일체로 하여 모터덮개(7)에 볼트로 고정시키고, 실리더(4a)(4b)(4c)에 공기가 압축되어 토출 파이프(5a)를 통하여 공기 저장탱크(3)에 유입되게 구성되고 있다.

만일 용량이 적은 공기압축기일 때는 공기 저장탱크(3)와 토출파이프(5a)를 설치하지 않고, 통상의 작업다이(도면에는 도시되어 있지 않음)등에 설치하여 토출 파이프(5b)에서 밸브레버(6)를 이용하여 압축된 공기를 직접 사용할 수 있도록 구성되어 있다.

제2도는 본 고안이 적용된 공기압축기(1)를 정면에서 본 반단면도로서, 모터축(10)과 편심캠(9)을 키이(14)로서, 일체가 되도록 고착시키고, 실린더(4a),(4b),(4c)를 정확하게 120˚3등분하여 볼트(24)로서 모터덮개(7)에 고착시켰다.

또한, 모터축(10)에 고착된 편심캠(9)의 외주연에는 베어링(11)을 개재시킨 상태에서 하나의 전원으로 형성되는 연결부재(8)를 연결하고, 이의 연결부재(8) 외측으로 돌출된 돌출부에 3개의 커넥팅 로드(8a),(8b),(8c)의 하단을 부싱이나 베어링(8')과 핀으로 연결하고, 커넥팅 로드(8a),(8b),(8c)의 상단에 부싱이나 베어링(8")과 핀으로 피스톤(17a),(17b),(17c)를 연결 구성함으로써, 모터(2)의 회전 방향에 따라 순차적으로 로드(8a),(8b),(8c)의 각도가 변하면서 연쇄적인 흡입과 압축 작용이 이루어지도록 하였다.

제2도에서의 미설명 부호20과 21은 피스톤(17a),(17b),(17c)의 직선 왕복운동에 의해 발생되는 압축공기가 토출 파이프(5)와 통할 수 있도록 하는 통공으로서, 이의 구성은 공지이므로 생략한다.

제3도는 편심캠(9)의 회전에 따른 연결부재(8a),(8b),(8c)의 작동상태를 보인 것으로서, 편심캠(9)의 회전에 의하여 연결부재(8)는 가상선과 같이 원주방향에 대하여 순차적으로 요동을 하면서 이에 연결된 피스톤(17a),(17b),(17c)를 직선 왕복운동 시킨다.

즉, 편심캠(9)의 회전시 이의 외주연에 삽입되는 연결부재(8)는 각각의 커넥팅 로드(8a),(8b),(8c)의 하단부에 연결되어 있는 바, 회전하지 못하는 상태에서 그의 내부로 배치되는 편심캠(9)이 회전을 하게 되므로 연결부재(8)는 편심캠(9)의 편심량 만큼 연속적으로 밀려났다가 다시 당겨지는 운동을 하게 되어 결국 피스톤(17a),(17b),(17c)을 직선 왕복 운동 시키게 되는 것이다.

제4도 (a),(b),(c)는 실린더 내에서의 피스톤의 위치를 도시한 것으로 제3도와 같은 연결부재(8)의 운동에 의하여 피스톤이 운동되어지는 것을 순서대로 도시한 것으로서, 연결부재(8)의 현 위치에 따라 각각의 피스톤은 상승 또는 하강동작을 반복하여 공기를 압축하게 된다.

제5도는 본 고안에 적용되는 연결부재(8)와 커넥팅 로드(8a),(8b),(8c)의 연결구조를 도시한 것으로 커넥팅 로드(8a),(8b),(8c)는 부싱이나 베어링(8')을 개재시켜 회동 가능하게 연결된다.

제6도는 제3도의 I-I선 단면도로서 모터축(10)에 키이(14)로써 편심캠(9)을 체결시키고, 그 외주연에는 베어링(11)을 개재시켜 연결부재(8)가 결합되어져 편심캠(9)의 회전운동이 이의 연결부재(8)를 통해 전달되면서 편심캠(9)의 편심량 만큼 피스톤(17a),(17b),(17c)에서는 직선운동으로 바뀌어지게 된다.

또한, 상기의 편신캠(9)은 제6도 및 제7도에서와 같이 일측으로 동일한 형상과 무게를 갖는 밸런스웨이트(91)를 반대 방향으로 일체 형성하고, 상기 밸런스웨이트(91)의 외측에는 상기 편심캠(9)에서 연장되는 디스크(92)를 형성하며, 상기 디스크(92)의 내면에는 다수의 냉각팬(93)이 돌출 형성된 구성이다.

따라서, 편심캠(9)의 하중 분포가 좌,우 또는 상하 균등하게 분포되어지기 때문에 편심캠(9)의 회전시 진동이 발생되지 않으며, 디스크(92)의 내면에 다수의 냉각팬(93)이 돌출 형성되어 있기 때문에 편심축(9)의 회전시 바람이 발생되어 편심캠(9)을 비롯한 그 주위의 관력 부품을 냉각시켜 주게 되므로 압축실린더 및 피스톤, 피스톤 링, 헤드밸브가 과열되지 않는 냉각 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기의 밸런스웨치트(91)와 디스크(92)는 소위 말하는 플라이 휘일의 기능을 수행하게 되므로 편심캠(9)의 회전에 따른 진동을 흡수하게 되어 편심캠(9)의 회전이 원활하게 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 고안은 제1도에서 도시한 바와같이, 벨트 풀리 및 벨트가 필요치 않으므로서 모터(2) 또는 기타 동력기관에 걸리는 부하가 최소하 되므로 적은 동력으로 최대의 압축효과를 낼 수 있다.

또한, 제2도에서 도시한 바와같이, 모터축(10)과 편심축(9)이 1회전 할 때, 3개의 피스톤(17a),(17b),(17c)이 각각 흡입과 압축과정이 각각 다른 위치에서 행하게 되어, 1 사이클이 완료된다.

이를 제3도를 참조하여 상세히 설명하면, 커넥팅 로드(8a)가 모터축(10)과 제일 가까운 위치에 도달하였을 때, 실린더(4a)내에 피스톤(17a)은 하사점까지 온 상태가 되고[제4도(a)], 또다른 커넥팅 로드(8b)는 실린더(4b)내에서 하사점을 향하여 내려가는 과정의 그 절반정도에 위치하게 되며[제4도(b)], 또다른 커넥팅 로드(8c)는 실린더(4c)내에서 상사점을 향하여 올라가는 과정의 절반정도 위치하게 된다.

이러한 과정으로 모터축(10)에 고정된 편심축(9)이 1회전할 때에 3개의 피스톤이 순차적으로 공기의 흡입과 압축을 연속적으로 실시하게 되어 압축공기의 맥동이 균일하게 된다.

이상에서와 같이 본 고안은 방사형의 공기압축기에 있어서, 커넥팅 로드의 하단부를 링형의 연결부재에 연결하고 이의 연결부재를 편심캠으로 구동시킬 수 있도록 함으로서, 소음과 진동을 최소화 할 수 있고 공기압축기를 콤팩트하게 하면서도 그의 성능이 우수한 것을 제공하는 고안인 것이다.

Claims (2)

1. 다수의 실린더(4a),(4b),(4c)을 방사형으로 배치하고, 이 실린더(4a),(4b),(4c)에 내장되는 피스톤(17a),(17b),(17c)에 대응하는 다수의 커넥팅 로드가 연결된 방사형 공기 압축기에 있어서, 편심캠(9)은 디스크(92)의 일측에 연결되며, 이 디스크(92)의 내면에 설치되며, 편심캠 위치의 반대 방향에 밸런스웨이트(91)를 일체로 형성하고, 커넥팅 로드가 실린더내에서 왕복 운동할 수 있도록 커넥팅 로드(8a),(8b),(8c) 하단은 링형 연결부재(8) 외주연에 연결한 것을 특징으로 하는 방사형 공기 압축기.
2. 제1항에 있어서, 디스크(92)의 내면에 다수의 냉각팬(93)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 방사형 공기 압축기.