KR960000092B1 - 스크로울형 유체기계 - Google Patents

스크로울형 유체기계 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

스크로울형 유체기계
제 1 도 및 제 2 도는 본 발명의 제 1 실시예를 표시하며,
제 1 도는 주요부의 종단면도.
제 2 도는 제 1 도의 II - II선을 따른 횡단면도.
제 3 도 및 제 4 도는 본 발명의 제 2 실시예를 표시하며,
제 3 도는 주요부의 종단면도.
제 4 도는 선회스크로울을 제거한 상태의 평면도.
제 5 도 및 제 6 도는 종래의 스크로울형 압축기의 일예를 표시하며,
제 5 도는 부분적 종단면도.
제 6 도는 제 5 도의 VI - VI선을 따른 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 고정스크로울 1a : 끝판
1b : 소용돌이형상태 2 : 선회스크로울
2a : 끝판 2b : 소용돌이형상랩
4 : 보스 5 : 드라이브부시
7 : 슬라이드 구명 8 : 회전축
9 : 구동핀 10 : 균형추(均衡錘)
F : 원심력 G : 중심(中心)
본 발명은 압축기, 팽창기 등으로서 사용되는 스크로울형 유체기계에 관한 것이다.
스크로울형 압축기의 선회스크로울에 작용하는 가스압력과 원심력의 변화에 따라서 선회스크로울의 공전선회반경을 자동적으로 변경하기 위한 선회반경 가변기구가 일본국 특개소 59-120794호 공보에 의해서 개시되었다.
이 기구는 제 5 도 및 제 6 도에 도시한 바와같이, 회전축(01)의 위끝면에 뚫어 형성된 슬라이드구명(02)내에 요동베어링(03)을 그 긴쪽 방향을 따라서 접동할 수 있으나, 자전할 수 없도록 끼워 맞추고, 이 요동베어링(03)내에 선회스크로울(04)의 끝판(04a)의 아랫면 중앙부로부터 아래쪽으로 돌출하는 핀(05)을 상대회전자재하게 끼워삽입하고 있다.
또한, 제 5 도 및 제 6 도에 있어서, (06)은 고정스크로울로서, 그 끝판(06a)의 내면에 세워형성된 소용돌이형상랩(06b)은 선회스크로울(04)의 끝단(04a)의 내면에 세워형성된 소용돌이형상랩(04b)과 맞물려서 압축실(07)을 한계하고 있다. (08)은 프레임, (09)는 선회스크로울(04)에 작용하는 드러스트를 지지하기 위한 드러스트베어링, (010)은 회전축(01)의 위끝부분을 지지하는, 베어링, O1은 회전축(01)의 축심, O2는 핀(05)의 중심, r은 O1과 O2와의 편심량, α는 슬라이드구멍(02)의 편심방향에 대한 경사각이다.
회전축(01)을 도시생략의 모우터 등에 의해서 회전구동하면, 이 회전은 슬라이드구멍(02), 요동베어링(03), 핀(05)을 개재해서 선회스크로울(04)에 전달되고, 선회스크로울(04)에 전달되고, 선회스크로울(04)이 도시생략의 자전저지기구에 의해서 그 자전이 저지된 상태에서 편심량 r을 반경으로 하는 원퀘도를 공정선회운동한다. 이 결과, 가스가 압축실(07)에 흡입되고, 압축실(07)이 그 용적을 축소하면서 소용돌이의 중심을 향해서 이동하는데 따라서 차차로 압축되어서 중앙실(012)에 도달하고, 여기로부터 토출포오트(011)를 거쳐서 토출된다.
선회스크로울(04)의 공전선회운동에 의해 선회스크로울(04)에는 그 편심방향을 향하는 원심력 FC가 작용하고, 또, 압축실(07)내의 가스랍력에 의해서
원섬력 FC와 직교하는 방향을 향하는 가스력 Fg가 작용한다. 이들 원심력 FC와 가스 Fg와의 합성력 F는 핀(05)의 중심(02)에 작용한다.
또한, 원심력 FC는 다음의 ①식으로 표시된다.
[수학식 1]
단, W는 선회스크로울의 중량
r은 선회스크로울의 공전선회반경
W는 선회스크로울의 선회각속도
g는 중력의 가속도
합성력 F는 다음의 ②식으로 표시된다.
[수학식 2]
합성력 F의 방향과 편심방향과의 사이의 각 θ는 다음의 ③식으로 표시된다.
[수학식 3]
이 합성력 F가 핀(05)을 개재해서 요동베어링(03)에 작용하면, 합성력 F의 슬라이드구멍(02)내를 그 긴쪽방향을 따라서 공전선회반경 r이 증가하는 방향으로 접동하고, 선회스크로울(04)의 랩(04b)의 접촉압력 F"에 의해서 고정스크로울(06)의 랩(06b)과 접촉한다.
또한, 합성력 F의 분력 F'는 다음의 ④식으로 표시된다.
[수학식 4]
접촉압력 F"는 다음의 ⑤식으로 표시된다.
[수학식 5]
상기 종래의 스크로울형 압축기에 있어서는, 선회스크로울(04)에 작용하는 원심력 FC는 식 ①로부터 명백한 바와같이, 선회각속도 W의 중대에 따라서 커진다. 그리고, 원심력, FC가 커지면, 식 ②로부터 명백한 바와같이, 각 θ가 작아진다. 따라서, 식 ④ 및 ⑤로부터 명백한 바와같이, 분력 F' 및 접촉압력 F"가 커진다.
이리하여, 접촉합력 F"가 W의 자승에 비례하여 커지므로, 회전축(01)의 고속 회전시에는 접촉압력 F"의 괴대로 지고, 랩(04b),(06b)의 마모나 소음이 증대한다고하는 불편이 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 그 요지로 하는데는, 각각 끝판에 소용돌이형상랩을 세워형성해서 이루어진 고정스크로울과 선회스크로울을 서로 맞물리게하고, 상기 선회스크로울의 끝판이 바깥면중앙부에 돌출형성된 보스내에 드라이브부시를 회동자재하고 끼워장치하고, 이 드라이브부시에 뚫어형성된 슬라이드구멍내에 회전축으로부터 돌출한 구동핀을 슬라이드가능하게 끼워맞추어서 이루어진 스크로울형 유체기계에 있어서, 상기 선회스크로울의 공전선회운동시 이것에 작용하는 원심력과 방향이 반대의 원심력을 발생하는 균형추를 상기 드라이브부시에 설치한 것을 특징으로 하는 스크로울형 유체기계에 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 구성을 구비하고 있기 때문에, 선회스크로울의 공전선회운동시 이것에 작용하는 원심력과 방향이 반대의 원심력을 균형추가 발생하므로, 회전축의 고속회전시인데도 불구하고 선회스크로울의 랩과 고정스크로울의 랩과의 접촉압력이 과대하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 발명은, 각각 끝판의 내면에 소용돌이형상랩을 세워형성해서 이루어진 고정스크로울과 선회스크로울을 서로 맞물리게하고, 상기 선회스크로울의 끝판의 바깥면 중앙부에 돌출형성된 보스내에 드라이브부시를 회전자재하게 끼워장치하고, 이 드라이브부시에 뚫어형성된 슬라이드흠내에 회전축에 돌출형성된 편심구동핀을 슬라이드 가능하게 끼워 맞추는 동시에 이 드라이브부시에 선회스크로울의 공전선회운동에 의한 동적불균형을 평형시키기 위한 균형추를 설치하고, 상기 균형추의 중심의 축방향위치를 상기 드라이브부시의 축방향 중심과 실질적으로 일치시킨것을 특징으로하는 스크로울형 유체기계를 요지로하는 것으로서, 균형추의 작용에 의해 선회스크로울의 랩과 고정스크로울의 랩과의 접촉압력이 과대하게 되는것을 방지할 수 있는 동시에, 균형추에 작용하는 원심력에 의거한 드라이브부시의 경전(傾轉)모우먼트가 소멸 또는 저감되고, 드라이브부시의 경전이 억제된다.
본 발명의 제 1 실시예가 제 1 도 및 제 2 도에 도시되어 있다.
제 1 도 및 제 2 도에 있어서, (1)은 고정스크로울이고, 끝판(1a)과 그 내면에 세워형성된 소용돌이형상랩(1b)으로 이루어진다. (2)는 선회스크로울이고, 끝판(2a)과 그 내면에 세워설치된 소용돌이형상랩(2b)으로 이루어진다. 이들 고정스크로울(1)과 선회스크로울(2)을 공전선회반경 r의 2배 만큼 편심시키고, 또한, 180° 만큼 각도를 어긋나게해서 도시한 바와같이 맞물리게 하므로서 소용돌이의 중심에 대해서 점대칭으로 복수개의 압축실(3)이 한계된다. 선회스크로울(2)의 끝판(2a)의 바깥면 중앙부에는 원통형상의 보스(4)가 돌출형성되고, 이 보스(4)내에는 드라이브부시(5)가 베러링(6)을 개재해서 회동자재하게 끼워맞추어져 있다. 이 드라이브부시(5)에는 슬라이드구멍(7)이 뚫어형성되고, 이 슬라이드구멍(7)내에는 회전축(8)의 끝면으로부터 그 축심 o1보다 r만큼 편심해서 돌출하는 구동핀(9)이 끼워맞추어져 있다. 슬라이드구멍(7)의 단면은 제 2 도에 도시된 바와같이, 원을 특정의 방향으로 경사지는 직선에 의해서 절단한 절단원으로되고, 또, 편심구동핀(9)의 단면도 상기 절단원보다 소직경이고 이것과 동일 형상의 절단원으로 되어 있다. 이렇게해서, 구동핀(9)의 단면도 상기 절단원보다 소직경이고 이것과 동일 형상의 절단원으로 되어있다. 이렇게해서, 구동핀(9)은 그 직선부(9a)가 슬라이드구명(7)의 직선부(7a)와 첨접(添接)하여 이를 따라서 슬라이드하고, 또, 슬라이드 구멍(7)의 내주면과 핀(9)의 외주면과의 간극의 범위내에서 모든 방향으로 이동할수 있도록 되어있다.
또, 드라이브부시(5)에는 균형주(10)가 고착되고, 이 균형추(10)는 선회스크로울(2)의 공전선회운동시 이에 작용하는 원심력과 방향이 반대의 원심력을 발생한다.
회전축(8)이 회전하면, 이 회전력은 구동핀(9)의 직선부(9a)로부터 슬라이드구멍(7)의 직선부(7a)를 거쳐서 드라이브부시(5)에 전달되고, 또, 베어링(6), 보스(4)를 거쳐서 선회스크로울(2)에 전달된다. 이렇게 해서, 선회스크로울(2)은 도시생략한 자전거지기구에 의해서 그 자전에 저지된 상태에서 회전축(8)의 축심O1을 중심으로해서 편심량 r을 반경으로 하는 원퀘도위를 공전선회운동한다. 그러면, 압축실(3)내에 도입된 가스는 압축실(3)이 그 용적을 감소시키면서 소용돌이의 중심을 향해서 이동하는데 수반하여 차차로 압축되어서 중앙실(11)에 도달하고, 여기로부터 토출포오트(12)을 거쳐서 토출된다.
이리하여, 선회스크로울(2)의 공전선회운동에 따라, 선회스크로울(2), 보스(4), 베어링(6), 드라이브부시(5)로 이루어진 불평형중량에는 회전축(8)의 축심과 o1과 드라이브부시(5)의 중심 O2와의 편심방향을 향하는 원심력이 발생한, 이와동시에 균형추(10)에는 상기 원심력과 반대를 향하는 원심력이 발생한다.
이렇게해서, 선회스크로울(2)의 소용돌이형상랩(2b)의 측면을 고정스크로울(1)의 소용돌이형상랩(1b)의 측면으로 밀어붙이는 힘, 즉, 접촉압을 회전축(8)의 회전수의 여하에 불구하고 일정하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 있어서는, 선회스크로울의 공전선회운동시 이에 작용하는 원심력과 방향이 반대의 원심력을 발생하는 균형추를 드라이브부시에 설치하였기 때문에, 회전축의 고속회전시에도 선회스크로울의 랩과 고정스크로울의 랩과의 접촉압력이 과대하게 되는 것을 방지할 수 있다.
이 결과, 랩의 이상마모를 방지할 수 있으므로, 스크로울형 우체기능의 수명을 연장할 수 있는 동시에 그 성능저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예가 제 3 도 및 제 4 도에 도시되어 있다.
제 3 도 및 제 4 도에 도시한 바와같이, 균형추(10)의 상하방향두께를 증대하므로서, 균형추(10)의 중심 G의 축방향위치를 드라이브부시(5)의 축방향중심과 거의 일치시키고 있다.
다른 구성은 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 것과 마찬가지이며, 대응하는 부재에는 동일부호가 붙여져 있다.
이렇게 해서, 선회스크로울(2)의 공전선회운동시, 이에 수반하여 드라이브부시 5) 및 이것에 고정된 균형추(10)도 공전선회운동하고, 균형추(10)에는 그 중심 G에 원심력 F가 작용하나, 이 중심 G의 축방향위치가 드라이브부시(5)의 축방향중심과 실질적으로 일치하고 있으므로, 이 원심력 F에 의거한 드라이브부시(5)의 경전모우먼트는 소멸 또는 현저하게 저감된다.
이와같이 본 발명에 있어서는, 균형추의 중심의 축방향위치를 드라이브부시의 축방향과 실질적으로 일치시켰기 때문에, 균형치에 작용하는 원심력에 의거한 드라이브부시의 경전모우먼트가 소멸 또는 저감되고, 드라이브부시의 경전이 제어된다.
이 결과, 드라이브부시를 축받침하는 선회베어링의 한쪽닿음이나 드라이브부시의 끝면의 회전축의 끝면과의 한쪽닿음을 방지하여 이에 의거한 이상마모나 손상을 방지해서 스크로울형유기계의 신뢰성을 향상시킬수 있다.

Claims (1)

  1. 각각 끝판에 소용돌이형상랩을 세워형성해서 이루어진 고정스크로울과 선회스크로울을 서로 맞물리게 하고, 상기 선회스크로울의 끝판의 바깥면 중앙부에 돌출형성된 보스내에 드라이브부시를 회동자재하게 끼워장치하고, 이 드라이브부시에 뚫어형성된 슬라이드구멍내에 회전축으로부터 돌출하는 구동핀을 슬라이드 가능하게 끼워맞추는 동시에, 상기 선회스크로울의 공전선회운동시 이에 작용하는 원심력과 방향이 반대의 원심력을 발생하는 균형추를 상기 드라이브부시에 설치해서 이루어진 스크로울 유체기계에 있어서, 상기 균형추의 중심의 축방향 위치를 상기 드라이브부시의 축방향 중심과 실질적으로 일치시킨 것을 특징으로 하는 스트로울 유체기계.
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