KR970003257B1 - 수평 회전식 압축기 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

수평 회전식 압축기
제1도는 본 발명을 채용한 밀폐형 회전식 압축기의 길이 방향 단면도.
제2도는 수정된 장치를 도시하는, 제1도와 유사한 길이 방향 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 10' : 압축기 12 : 셸 또는 케이싱
12-1 : 덮개 또는 제2단부 13, 38 : 챔버
16 : 흡입관 20 : 실린더
22 : 피스톤 24, 28 : 베어링
32 : 머플러 34 : 윤활유 채취관
36 : 저장통 40 : 편심축
40-2 : 편심륜 42 : 고정자
43 : 환상 간극 44 : 회전자
50 : 케이싱
밀폐형 압축기들은 축, 베어링 및 가동 기어 등이 구동축에 합체된 피동 원심 펌프에 의해 윤활되도록 수직으로 위치하여 작동되는 것이 가장 일반적이다. 윤활유는 압축기 셸(shell)의 바닥에 위치한 저장통(sump)으로부터 안출되어 축의 바닥에 있는 오리피스를 통해 펌프로 들어간다. 통상적으로 윤활이 요구되는 부품들은 저장통의 윤활유 수준보다 단지 30.5cm(1피트) 정도 위쪽에 있으므로, 반경 방향 가속도로 인한 윤활유 압력의 소폭 증가는 윤활유를 요구되는 위치들로 공급하는 데에 충분하다. 이러한 비교적 간단한 피동 윤활 시스템이 대부분의 밀폐형 압축기들이 수직 위치에서 작동되도록 설계되는 주요 이유이다. 이러한 위치에서, 압축기의 높이 대 직경의 비는 대체로 2 또는 그 이상이다. 이에 반해, 통상적인 동일 용량의 왕복식 압축기는 약 1.5의 높이 대 지경의 비를 갖는다.
많은 적용에 있어서, 패키지에 대한 고려 때문에 압축기의 높이는 주요 인자가 된다. 공화 조화기, 냉동기 또는 열펌프 유니트의 높이는 그들의 폭 또는 깊이 보다 더 중요시 되는 일이 많다. 따라서, 압축기가 수평상태로 작동되도록 설계될 수 있다면 명백한 이점이 실현될 수 있을 것이다. 그러나, 밀폐형 압축기의 위치를 수직 위치로부터 수평 위치로 변경할 경우에 윤활 시스템 및 기체 유동 통로들에 있어서 상당한 변경이 있게 된다. 전동기 실린더 및 가동 기어 모두가 윤활유 저장통에 반드시 노출될 필요가 없음에도 불구하고, 상기 부재들은 저장통의 윤활유 수준 밑으로 연장될 것이다. 윤활되는 부품들은 수직형 유니트의 경우 저장통 상방 30.5cm(1피트) 남짓 윗쪽에 배치되지만 수평형에서는 수 인치 정도 상방에 배치되고, 배출 통로들은 더 짧아지고 다른 부품들 사이에 걸쳐 있다. 윤활유 저장통은 전동기를 냉각시키고 동반된 윤활유를 제거하는데 사용되는 통상의 기체 통로들의 일부를 차단하며, 일부의 배출 통로는 윤활유의 동반에 영향을 줄 수 있다.
수평 회전식 압축기는 수평으로 위치되어 수직형 유니트와 비교할 때 높이를 절반으로 감소시킨다. 윤활유 저장통은 더 이상 단부에 위치하지 않으므로, 셸의 길이는 편심축에 의해 지지된 윤활유 채취관을 수용하고 저장통을 형성하는데 필요한 양만큼 감소될 수 있다. 윤활유는 편심축 상의 회전자 팬(rotor fan)에 의해 조정될 수 있는 압력차에 의하여 크랭크축 구멍으로 인출된다. 총 방출 유량은 전동기를 통과하며, 180°로 방향을 바꾸어 고정자(stator)와 상부 셸 사이에서 흐른다. 윤활을 위해 전달되지 않은 윤활유는 하부 셸과 고정자 사이를 지남으로써 주 저장통으로 귀환된다.
본 발명의 목적은 밀폐형 수평 회전식 압축기에서 윤활유의 순환을 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 윤활유의 순환을 감소시키고, 압축기의 셸 내에서 충분한 윤활유 공급을 유지하면서 총효율을 개선하기 위하여 밀폐형 수평 회전식 압축기 내에서 압축된 냉매의 유동 방향을 바꾸기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 밀폐형 회전식 압축기의 높이와 체적을 감소시키기 위한 것이다. 이러한 목적들 및 이하에서 명백하게 될 다른 목적들이 본 발명에 의해 성취된다.
기본적으로, 윤활유는 편심축의 회전의 결과로서 생성된 압력차로 인하여 편심축 구멍으로 인출된다. 윤활유의 일부는 상기 축 구멍에 이어지는 통로들을 통해 원심력에 의하여 가압되어 장치를 윤활시키도록 사용된다. 잉여 윤활유는 상기 축 구멍의 전동기 단부로부터 셸과 고정자 사이의 통로를 통해 저장통으로 흐른다. 압축된 기체는 압축실로부터 머플러로 연속적으로 통과하며, 그리고 나서 회전자와 고정자 사이의 환상 공간을 통과하게 된다. 전동기를 통과한 후, 압축된 기체는 180°로 방향을 바꾸어 고정자와 셸의 상부 부분 사이를 통과하고, 그리고 나서 배출부를 통과하여 냉동 시스템으로 간다.
본 발명의 보다 완전한 이해를 위하여, 첨부 도면과 관련하여 하기에 상세히 설명하기로 한다.
제1도에서, 참조 부호 10은 수평식 밀폐형 회전식 압축기를 나타내며, 상기 압축기(10)와 제2도의 수정된 압축기(10')는 압축기(10')에 단지 회전자 팬(80)이 부가된다는 것에 의하여 구조적으로 다르다. 따라서, 제1 및 제2도는 기본적으로 동일하다고 할 수 있지만, 이해를 돕기 위해 부재들 중의 일부는 한쪽 도면에서는 절결하지 않은 상태로 도시하고 일부 부호는 혼란을 방지하기 위해 한쪽 도면에만 표시하였다. 제1도 및 제2도에서, 참조 부호 12는 제1단부 및 제2단부를 갖는 셸 또는 케이싱을 나타내며, 참조 부호 12-1은 제2단부로서의 케이싱 덮개를 나타낸다. 흡인 수단으로서의 흡인관(16)은 셸(12)에 대하여 밀봉되며, 냉동 시스템의 (도시되지 않은) 흡입 어큐뮬레이터와 흡입실(18) 사이에 유체 연통을 제공한다. 흡입실(18)은 실린더(20)의 구멍(20-1), 피스톤(22), 펌프 단부 베어링(24) 및 전동기 단부 베어링(28)에 의해 한정한다.
윤활유 채취관(34)은 저장통(36)으로부터 펌프 단부 베어링 덮개(30)를 통해 펌프 단부 베어링(24)의 구멍(24-1) 내에 부분적으로 위치된 편심축(40)까지 연장된다. 편심축(40)은 펌프 단부 베어링(24)의 구멍(24-1) 내에 지지식으로 수납된 부분(40-1)과, 피스톤(22)의 구멍(22-1) 내에 수납된 편심륜(40-2)과, 전동기 단부 베어링(28)의 구멍(28-1)에 지지식으로 수납된 부분 (40-3)을 포함한다. 고정자(42)는 용접 또는 다른 적합한 수단에 의해 셸(12)에 고정된다. 회전자(44)는 수축 끼워맞춤(shrink fit)에 의해 축(40)에 적합하게 고정되고, 고정자(42)의 구멍(42-1) 내에 위치된다.
특별 케이싱(50)은 셸(12) 내에 위치하며 셸(12)로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 케이싱(50)은, 작동 조건에서 누설을 최소화하고 기본적으로 머플러(32)의 하류측에서의 모든 방출 유동을 고정자(42)와 회전자(44) 사이에 형성된 환상 간극(43)으로 안내하기 위하여, 전동기 단부 베어링(28)과 고정자(42)에 결합된다. 이러한 것은 저장통(36) 내의 윤활유와 회전자(44) 사이의 접촉을 방지하고 윤활유의 순환을 감소시키도록 조력한다. 필요하거나, 요구된다면, 케이싱(50)은 베어링(28)과 고정자(42)에 꼭 맞게 밀봉될 수 있으나 만족스러운 작동을 위해 꼭 맞는 밀봉이 요구되지는 않는다.
작동중, 회전자(44)와 편심축(40)은 하나의 유니트로서 회전하고 편심륜(40-2)은 피스톤(22)의 운동을 일으킨다. 피스톤(22)은 종래의 방식으로 (도시되지 않음) 베인(vane)과 상호 작용하여 기체가 흡입관(16)을 통해 흡입실(18)로 인출되도록 한다. 흡입실(18) 내의 기체는 압축되고 배출 밸브(29)를 통해 머플러(32)의 내부로 배출된다. 압축된 기체는 머플러(32)를 통해 케이싱(50)의 내부로 통과한다. 케이싱(50) 내의 기체는 회전하는 회전자(44) 및 고정자(42) 사이의 환상 간극(43)을 통해서만 방출될 수 있으며, 이에 의해 전동기가 냉각된다. 회전자(44)의 회전으로 인하여, 간극(43)을 통과하는 기체는 구멍(42-1)의 벽에서 수집되고 기체에 의해 함께 가압되는 동반 윤활유를 원심 분리하는 역할을 하는 나선형 경로로 전환되기 쉽다. 간극(43)을 통과한 기체는 덮개(12-1)의 내부 표면 상에 충돌하면서 윤활유 분리에 더욱 기여하게 된다. 배출 라인(60)이 압축기(10 또는 10')의 상부에 위치하기 때문에, 덮개(12-1)에 의해 형성된 제2챔버로서의 챔버(13) 내의 배출 기체는 간극(43)을 통한 경로로부터 180°전환된 방향의 유동 경로로 셸(12)의 상부 부분과 부재들 사이에서 통과한다. 특히, 배출 기체는 챔버(13)로부터, 셸(12)의 상부 내부 부분과, 고정자(42)의 평평부(42-4)에 위치된 장홈(42-2)과, 셸(12) 및 케이싱(50) 사이에 형성된 환상 공간(50-1)의 상부 부분에 의해 형성된 연속 유동 통로를 통과한다. 실린더(20) 내의 통로(20-2)는 제1챔버로서의 펌프 베어링 챔버(38)로의 연속 통로를 마련한다. 챔버(38)는 저장통(36) 위에 위치되고, 통로(20-2) 및 배출 라인(60)을 통해(도시되지 않은) 냉동 시스템 또는 공기 조화 시스템에 연결된다. 머플러(32)로부터 챔버(13)로의 유동은 환상 간극(43)에 의해 형성되어 제한된 경로를 지나고, 챔버(13)로부터 챔버(38)로의 유동은 장홈(42-2)과 평평부(42-4)에 의해 부분적으로 형성되어 제한된 경로를 지나게 되는 것을 알아야 한다. 결과적으로, 정상 작동 조건 동안에 챔버(13) 내의 입력은 챔버(38) 및 저장통(36) 내의 압력보다 더 높은 경향이 있다.
저장통(36)으로부터 윤활유는 윤활유 채취관(34)을 통해 원심 펌프로서 작용하는 편심축(40)의 회전축에 대하여 경사지게 될 수 있는 구멍(40-4)으로 인출된다. 챔버(38)와 챔버(13) 사이의 상기 압력차를 극복하기 위해 펌핑이 필요하다. 제2도에 가장 잘 도시된 것처럼, 구멍(40-4)에 전달된 윤활유는 베어링(24), 피스톤(22) 및 베어링(28) 각각을 윤활하기 위하여 참조 번호 40-5, 40-6 및 40-7로 예시된 일련의 반경 방향으로 연장된 통로들로 흐를 수 있다. 잉여 윤활유는 구멍(40-4)으로부터 흘러나와 회전자(44)와 고정자(42)를 거쳐서 하방으로 챔버(13)의 바닥으로 흐르거나, 챔버(13)의 바닥으로 흐르기 전에 환상 간극(43)으로부터 흘러나온 기체에 수반되어 덮개(12-1)의 내부면에 충돌하여 수집된다. 전술한 바와 같이, 챔버(13)는 챔버(38)보다 더 높은 압력 하에 있으므로, 챔버(13)의 바닥으로 배출된 윤활유가 셸(12)의 바닥을 따라, 고정자(42)의 평평부(42-5) 및 평평부(42-5)에 위치된 장홈(42-3)과, 환상 공간(50-1)의 하부 부분과, 장홈 또는 통로(20-3)에 의해 형성된 연속 경로를 통해 저장통(36) 내로 흐르도록 한다. 또한, 챔버(38)는 더 낮은 압력하에 있기 때문에, 저장통(36) 내의 윤활유 수준은 작동중이지 않을 때의 윤활유 수준보다 더 높을 수 있다.
윤활을 위하여 베어링(24, 28) 및 피스톤(22)으로 분포된 윤활유는 저장통(36)으로 배출되거나 머플러(32)를 통과한 압출된 냉매에 의해 동반될 수 있다. 그러나, 환상 간극(43)과 장홈(42-2, 42-3)들을 통한 유동들은 각각 회전자(44) 뿐만 아니라 고정자(42)의 권선을 냉각시킨다.
이제 제2도를 참조하면, 압축기(10')의 작동은 회전자 팬(80)을 제외하고는 압축기(10)의 작동과 동일하다. 제1도에 가장 잘 도시된 것처럼, 회전자(44)의 단부는 톱니 형태로 되어 있어 다수의 노치 또는 슬롯(44-1)을 갖는다. 회전자 팬(80)은 두가지 기능들을 수행한다. 첫째, 회전자 팬(80)은 저장통(36)으로부터 윤활유를 펌핑하는 것에 조력하며, 둘째, 회전자 팬(80)은 윤활유가 구멍(40-4)으로부터 방사상 외측으로 간극(43)을 가로질러, 구멍(42-1)을 형성하는 표면으로 통과하게 한다.
본 발명의 양호한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 당해 기술 분야에서의 숙련자들은 다른 변경을 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범주 내에서만 제한된다.

Claims (4)

  1. 제1단부 및 제2단부(12-1)를 갖는 셸(12)과, 피스톤(22)을 구비하는 펌프를 포함하고, 상기 제1단부 부근에서 상기 셸 내에 고정 위치되며, 바닥에 윤활유 저장통(36)이 위치된 제1챔버(38)를 상기 제1단부와 함께형성하는 실린더(20)와, 상기 실린더에 고정되고 상기 제2 단부를 향해 연장된 베어링 수단(28)과, 상기 피스톤에 작동 연결된 편심륜(40-2)을 포함하고 상기 베어링 수단에 의해 지지된 축(40)과, 상기 실린더와 상기 제2단부 사이에서 상기 셸 내에 고정 위치되고 상기 실린더 및 상기 베어링 수단으로부터 축방향으로 이격되어 있으며 상기제2단부와 함께 제2챔버(13)를 형성하는 고정자(42)와, 상기 축과 일체가 되도록 상기 축에 고정되고 상기 고정자와 함께 환상 간극(43)을 형성하도록 상기 고정자 내에 위치된 회전자(44)를 포함하는 전동기 수단과, 상기 베어링 수단에 고정된 머플러 수단(32)과, 상기 실린더와 상기 고정자 사이에서 연장하고 상기 머플러 수단 및 상기 베어링 수단의 적어도 일부분을 둘러싸며 상기 셸 내에 있는 환상 케이싱(50)과, 상기 펌프에 기체를 공급하는 흡입 수단(16)과, 상기 제2챔버를 상기 제1챔버에 연결하고, 상기 셸의 상부 부분과 상기 고정자 사이에 부분적으로 위치된 제1유체 통로 수단(42-2, 50-1, 20-2)과, 상기 펌프에 의해 압축된 기체가 상기 머플러 수단, 상기 환상 간극(43), 상기 제2챔버, 상기 제1유체 통로 수단 및 배출 수단 외부로 연속적으로 통과하도록 상기 고정자의 하류측에서 상기 제1유체 통로 수단에 유동 가능하게 연결된 배출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 회전식 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2챔버에 도달한 윤활유가 상기 저장통으로 귀환될 수 있도록, 상기 제2챔버를 상기 저장통에 연결하고 상기 셸의 하부 부분과 상기 고정자 사이에 부분적으로 위치된 제2유체 통로 수단(42-5, 50-1, 20-3)도 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 회전식 압축기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환상 간극과 상기 제1유체 통로 수단 및 상기 제2유체 통로수단을 통과한 유동이 상기 전동기 수단을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 수평 회전식 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 축 내에 형성된 윤활유 분배 수단(40-4, 40-5, 40-6, 40-7)과, 상기 저장통으로부터 상기 윤활유 분배 수단으로 윤활유를 공급하는 수단(34)도 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 회전식 압축기.
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