KR970003598B1 - 슬라이더 블록 방사상 추종 기구 - Google Patents

슬라이더 블록 방사상 추종 기구 Download PDF

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Abstract

없음

Description

슬라이더 블록 방사상 추종 기구
제1도는 본 발명의 슬라이더 블록 기구를 사용하는 스크롤 압축기의 일부 수직 단면도.
제2도는 제1도의 선2-2를 따라 취해 본 슬라이더 블록 기구의 단면도.
제3도는 종래 기술인 미합중국 특허 제3,924,977호에 제안된 동일한 라인을 따라 작용하는 원심력 및 작동력을 갖는 제2도에 대응하는 단면도.
제4도는 제2도에 대응하는 힘 선도.
제5도는 밀봉력 대 오프셋 각을 도시한 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 스크롤 압축기12 : 궤도회전 스크롤
12-2 : 보스14 : 고정 스크롤
14-1 : 랩20 : 슬라이더 블록
20-1 : 구멍30 : 크랭크축
30-1 : 리세스32 : 균형추
스크롤 압축기에서 포획된 용적은 루넷형상이며, 고정 스크롤 및 궤도회전 스크롤의 랩 또는 부재와 이들의 단부판 사이에 형성된다. 루넷의 단부는 고정 스크롤 및 궤도회전 스크롤의 랩들 사이에 접선 지점 또는 접촉 지점을 한정한다. 이들 접선 또는 접촉 지점은 일시적인 것으로 포획된 용적이 출구 포트에 노출될때까지 크기가 계속적으로 감소하므로써 랩의 중심을 향해 상기 접촉 지점들이 계속적으로 이동하게 된다. 접선 또는 접촉 지점들은 마모 및 누설 지점을 나타내며 따라서, 궤도회전 스크롤의 랩과 고정 스크롤의 랩의 밀봉 접촉을 유지하도록 궤도회전 스크롤의 외향 방사상 이동을 허용하는 것이 바람직하다. 더우기, 포획된 용적이 냉각제 및/또는 오일의 액체 슬러그를 포함하기 때문에 어떠한 과도압력의 생성도 피하기 위해 포획된 용적으로 부터의 누설을 허용하도록 궤도회전 스크롤의 내향 방사상 이동을 허용하는 것이 바람직하다.
크랭크축과 궤도회전 스크롤 사이에 연결부를 제공하기 위해 편심 부싱기구를 사용하는 한가지 시도가 있었다. 궤도회전 스크롤과 크랭크축 사이에 회전 링크 연결부를 사용하는 또 다른 시도도 있었다. 슬라이더 블록 방사상 추종 기구는 미합중국 특허 제3,924,977호에 간략하게 기재되어 있다. 이 특허에서, 궤도회전 스크롤의 원심력은 기구를 작동시키는데 사용된다. 궤도회전 스크롤의 이동라인은 원심력을 따라는데, 즉 균형추의 중심으로부터 크랭크축의 중심을 통해 궤도회전 스크롤의 중심으로 연장되는 라인을 따른다.
본 발명은 개선된 슬라이더 블록 방사상 추종 기구에 관한 것이다.
이 부재들의 방향은 원심력과 가스력의 조합이 기구를 작동시키는데 사용되고 스크롤 부재들사이에 밀봉력을 제공하도록 변화된다. 본 발명의 기술에 따른 부재들의 방향을 변화시키므로써, 스크롤 부재들 사이의 밀봉력과 기구를 이동시키는 작동력의 크기가 모두 증가된다. 이는 증가된 밀봉력으로부터의 감소된 누설에 기인한 효율의 증가를 허용하여 또한 랩을 더 빨리 마모시킨다.
본 발명의 목적은 효율적인 방사상 추종 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스크롤 부재들 사이에 더 큰 밀봉력을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 누설을 감소시키므로써 스크롤 압축기의 효율을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방사상 추종 기구의 작동력을 증가시키는 것이다. 이러한 목적들 및 기타의 목적들은 하기에 설명되며, 본 발명에 의해 성취된다.
기본적으로, 궤도회전 스크롤과 슬라이더 블록의 공통측은 수직하게 배열되어 크랭크축의 축(axis) 및 균형추 중심선/중심을 포함하는 평면과 평행하게 위치한다. 그 결과, 슬라이더 블록 및 궤도회전 스크롤의 축의 이동은 크랭크축의 축 및 균형추 중심선/중심을 포함하는 평면으로 부터 이격되어 평행한 평면에서 이루어진다. 크랭크축의 축 및 균형추 중심선/중심을 결합하는 라인과 궤도회전 스크롤의 중심 및 크랭크축의 축을 결합하는 라인의 연장부 사이에 형성된 각은 합성 밀봉력 및 원심력 또는 작동력의 값에 영향을 미친다.
본 발명의 완전한 이해를 위해 첨부도면을 참조하여 하기에 상세히 설명한다.
제1도에서, 스크롤 압축기는 도면 부호(10)으로 도시되며 여기서는 부분적으로 도시되었다. 스클롤 압축기(10)는 궤도회전 스크롤(12) 및 고정 스크롤(14)을 포함한다. 궤도회전 스크롤(12)은 슬라이더 블록(20)의 구멍(20-1)에 수납되는 보스(12-2)를 갖는다. 제2도에 양호하게 도시된 것처럼, 슬라이더 블록(20)은 크랭크축(30)의 리세스(30-1)에 활주식으로 수납되지만, 리세스(30-1)내의 슬라이더 블록(20)의 왕복이동은 블록(20)과 리세스(30-1) 사이의 틈새에 의해 허용된 대체로 미세한 이동보다는 크랭크축(30)과 슬라이더 블록(20) 사이에서 허용된 상대 이동일뿐이다. 작동중에, 크랭크축(30), 균형추(32) 및 슬라이더 블록(20)이 크랭크축(30)의 축(Os)에 대해 함께 회전하므로써, 원심력은 보스(12-2)를 지탱하는 Os에 대해 리세스(30-1)에서 외향으로 슬라이더 블록(20)을 이동시켜 이와 함께 궤도회전 스크롤(12)을 이동시키는 작동력에 기여한다.
상술한 것처럼, 슬라이더 블록 방사상 추종의 예비 개념은 미합중국 특허 제3,924,977호에 간략하게 기재되어 있다. 상기 특허에는 방사상 밀봉 기구를 작동시키기 위해 궤도회전 스크롤의 원심력(Fc)을 사용하는 것이 기재되어 있다. 이에 대해서는 미합중국 특허 제3,924,977호의 기술을 본 발명의 슬라이더 블록 기수에 적용하는 제3도에 도시되어 있다.
이 구조는 대응하는 제1도 및 제2도에 도시된 것보다 100이 더 큰 부호로 도시되어 있다. 궤도회전 스크롤의 이동선은 힘(F'c)를 따르는데, 즉 균형추 중심선/중심인 Oc로부터 크랭크축(130)의 선을 따르는 작동력을 도시한 이동라인을 따른다. Fc에서 방사상 가스력(FGR)을 빼면 밀봉력(Fseal)이 된다. 따라서 슬라이더 블록(120)은 궤도회전 스크롤의 보스(112-2)를 지탱하는 OR, OC및 OS로 형성된 직선을 따라 리세스(130-1)에서 이동한다.
제2도 및 제4도를 제3도와 비교해 보면, 이동선은 슬라이더 블록(20)과 크랭크축(130) 사이의 상대 이동축을 나타내며, R'c의 위치는 변위된다. 특히, y축은 항상 OS및 OC를 통해 진행되며, 제3도의 장치에서는 OR을 통해 진행된다. 따라서 제3도 장치에서 원심력(Fc)은 y축을 따라 작용한다. 제2도 장치에서 OR은 OS, OC및 y축으로 형성된 평면에 평행한 평면에 위치하며 이 평면에서 이동한다. 따라서 작동력(F'c)은 y축에 대해 변위된다. 크랭크축(OS)의 축과 균형추 중심선/중심(OC)를 결합하는 라인과 궤도회전 스크롤(OR)의 중심과 OS를 결합하는 라인의 연장부와의 사이에 형성된 각(α)은 방사상 가스력(Fgr)과 접선 가스력(Fgt)의 제3도 방향에 대한 벡터 방향을 나타낸다. 제3도에서, 가스력은 x 및 y축을 따르지만, 제2도 및 제4도에서 접선 가스력이 이에 수직한 반면 방사상 가스력은 OR과 OS사이의 라인을 따라 작용한다. 따라서, 접선 및 방사상 가스력은 x 및 y축 모두를 따르는 성분을 각각 갖는다.
제3도에 도시된 형상에서, 원심력(Fc)은 방사상 가스력(FgR)에 의해 대항된 방향을 가지는데 이는 이들이 모두 y축을 따라 작용하기 때문이다.
접선 가스력(Fgt)은 x축을 따라 작용한다. 가스력은 고정된 스크롤(14) 및 궤도회전 스크롤(12)의 랩(14-1 및 12-1) 사이에 포획된 용적 내의 가스에 의해 그리고 밀봉력(Fseal)인 순수함을 갖는 대항력(Fc)에 의해 생성된다.
제2도 및 제4도의 형상에서 FgR및 Fgt는 모두 x 및 y성분을 갖는다.
방사상 가스력의 y성분(FgRy)은 FgRcos α와 같으며, 접선 가스력의 y성분(FgTy)은 FgTcos(90-α)와 같다. 결과적으로, FgR에 의해 제공된 F'c에 대항하는 힘은 FgRcos α로 감소되며 GgT는 F'c를 FgTcos(90-α)와 같아지게 한다. 합력은 증가되어 순수 효과적인 밀봉력은 오프셋각(α)의 증가를 수반하는 Fseal의 증가를 명확하게 도시하는 제5도에 도시되어 있다. 0°에서의 지점은 밀봉력이 100 파운드인 제3도의 형상을 나타낸다.
순수 밀봉력의 증가는 슬라이더 블록(20)이 크랭크축(30)내에서 얼마만큼 변위되는지에 의해 제한된다. 예를들어, 약 30°로 제한되면 순수 밀봉력의 값은 세곱이 된다. OR, α의 값, OR과 OS사이의 거리 e 및 궤도회전 스크롤(12)의 궤도회전 반경은 슬라이더 블록(20)이 마모 또는 랩(12-1 및 14-1) 사이에 포획된 액체 슬러그에 기인하여 슬로트(30-1)에서 이동함으로써 변화가능하다. x축을 따라 작용하는 순수 접선 가스력은 FgTx에 FgRx를 더한 값 또는 FgTcos α에 FgRcos(90-α)를 더한값과 같다.
x축 성분(fgT)이 감소되지만 FgR의 x성분이 증가하기 때문에 순수 접선 가스력은 방사상 가스력보다 α만큼 영향을 덜 받는다. 더우기, 순수 접선 가스력은 순수 방사상 가스력에 비해 스크롤 압축기(10)의 작동에 현저한 영향을 미치지 않는다. 슬라이더 블록(20)의 이동은 제4도에 도시된 마찰력에 의해 또한 대향되지만, 본 발명의 작동에는 현저한 영향을 미치지 않는다.
따라서, 본 발명은 원심력 및 가스력의 조합이 슬라이더 블록(20)을 작동시키는데 사용되고 스크롤 부재들 사이의 밀봉력을 제공하도록 제3도의 방향으로 부터 제2도의 방향으로 변화되는 것을 보여준다. 제3도의 방향으로 부터 제2도의 방향으로 방향을 변화시킴으로써, Fseal의 크기, 스크롤 부재들 사이의 밀봉력 및 이의 성분 F'c 그리고 슬라이더 블록(20)을 이동시키는 작동력의 크기가 제5도에 도시된 것처럼 증가된다.
상술한 것처럼, 랩(12-1 및 14-1) 사이의 접촉력에 대응하는 Fseal은 랩들 사이의 마찰 및 마모를 감소시키는 반면 이들 사이의 직접 접촉을 유지하기 위해 작동 영역내에 작은수로 존재하는 것이 이상적이다.
따라서, 제5도에 도시된 것처럼 OS및 OC를 결합하는 선과 Fseal의 실질적인 증가에서 기인하는 OR및 OS를 결합하는 선의 연장부 사이의 오프셋 각은 증가한다.
본 발명이 양호한 실시예에 대해 설명되었지만, 이 기술 분야에 숙달된 자에게는 다양한 변경이 가능하다. 예를들어, 궤도회전 스크롤(12)이 슬라이더 블록(20)의 구멍(20-1)에 수용되는 보스(12-2)를 갖는 것으로 기재되고 도시되었으나 슬라이더 블록(20)은 궤도회전 스크롤(12)의 리세스에 수납되는 보스를 갖출수도 있다.

Claims (3)

  1. 축을 갖는 궤도회전 스크롤 수단과, 고정 스크롤 수단과, 제1단부와 제2단부를 갖고 자체의 축을 중심으로 회전화도록 구성된 크랭크축 수단과, 크랭크축 수단의 축으로 부터 이격된 무게 중심을 갖고 크랭크축 수단과 함께 회전가능한 균형추 수단을 갖는 스크롤 압축기의 슬라이더 블록 방사상 추종 기구에 있어서, 크랭크축 수단(30)의 제1단부에 형성된 축방향 연장 리세스 수단(30-1)과, 슬라이더 블록이 리세스 수단에서 상대 왕복 운동만이 가능하도록 이 리세스 수단에 위치하여 이에 접촉된 슬라이더 블록 수단(20)을 포함하며, 궤도회전 스크롤 수단의 축(OR)에 대한 회전 운동이 슬라이더 블록 수단과 궤도회전 스크롤 수단 사이에서 가능하도록 그리고 슬라이더 블록 수단이 리세스 수단에서 상대 왕복 운동 상태로 운동할때 궤도회전 스크롤 수단이 슬라이더 블록 수단과 함께 이동하도록 슬라이더 블록 수단과 궤도회전 스크롤 수단이 접촉하며, 궤도회전 스크롤 수단의 축이 크랭크축 수단의 축(OS)와 무게 중심(OC)에 의해 형성된 평면으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 슬라이더 블록 방사상 추종 기구.
  2. 제1항에 있어서, 슬라이더 블록의 상대 왕복 운동이 크랭크축의 축 및 무게 중심에 의해 형성된 평면으로부터 이격되어 이에 평행한 평면에서 궤도회전 스크롤 수단의 축을 이동시키는 것을 특징으로 하는 슬라이더 블록 방사상 추종 기구.
  3. 제1항에 있어서, 보스(12-2)가 궤도회전 스크롤 수단에 형성되어 슬라이더 블로 수단에 형성된 구멍(20-1)에 수용된 것을 특징으로 하는 슬라이더 블록 방사상 추종 기구.
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