KR970006518B1

KR970006518B1 - 수평 회전 압축기와, 이 압축기내의 모터 구조물의 오일 순환 방법

Info

Publication number: KR970006518B1
Application number: KR1019930026563A
Authority: KR
Inventors: 야나스콜리 도날드
Original assignee: 캐리어 코포레이션; 스티븐 이. 리바이스
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1997-04-28
Also published as: CN1097243A; MX9307674A; DE69306922T2; EP0601960B1; TW289070B; EP0601960A1; DE69306922D1; JPH06213185A; US5322420A; JP2798352B2; BR9304933A; KR940015290A

Abstract

내용없음.

Description

수평 회전 압축기와, 이 압축기내의 모터 구조물의 오일 순환 방법

제1도는 본 발명에 의한 밀폐식 회전 압축기의 종단면도.

제2도는 제 1도에 대응하지만 변형예에 의한 밀폐식 회전 압축기의 종단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 10' : 압축기 12 : 쉘

16 : 흡입관 18 : 흡입실

20 : 크랭크 케이스 22 : 피스톤

24, 28 : 베어링 29 : 배출밸브

30, 32 : 덮개 34 : 오일 인출관

36 : 저장조 40 : 축

42 : 고정자

본 발명은 수평 회전 압축기에 관한 것이다.

밀폐식 압축기는, 축, 베어링, 작동 기어의 윤활유가 구동축과 결합된 수동 원심 펌프에 의해 공급되도록, 대부분 수직 방향으로 작동된다. 오일은 압축기 쉘의 바닥에 위치한 저장조로부터 흡입되어 축의 바닥 안의 오리피스(orifice)롤 통해 펌프로 유입된다. 윤활이 필요한 부품들은, 반경 방향의 가속에 의한 오일 압력의 작은 증가가 오일을 필요한 위치로 공급하기에 충분하도록, 통상 저장조위로 30.48cm(1 ft) 아래에 위치한다. 대부분의 밀폐식 압축기가 수직 위치로 작동되도록 설계된 주 이유는 이러한 비교적 간단한 수동 윤활 시스템을 사용한 수 있기 때문이다.

많은 적용예의 경우, 압축기의 높이는 패키징을 고려할때 주요 인자이다. 때때로, 공기 조화 또는 냉각이나 열 펌프 유니트의 높이는 그 폭이나 깊이보다 훨씬 중요하다. 따라서 압축기를 수평 방향으로 작동되도록 설계할 수 있다면 상당한 장점을 가질 수 있다. 그런, 밀폐식 압축기의 방향을 수직 방향으로부터 수평 방향으로 변경시키는 데는 윤활 시스템과 가스 유동 통로를 상당히 변경시켜야 한다. 모터, 실린더, 주행기어 등의 모든 부재들이 오일 저장조에 노출될 필요가 없을 지라도, 이들은 저장조의 오일 수위 아래로 연장될 것이다. 윤활될 부품들은 수직 유니트에서는 저장조 위로 30.48cm(1 ft) 또는 이상에 위치하는 것과는 달리 저장조 위의 수 인치 이하로 위치하지만 드레인 통로가 짧고 다른 부품들 위에 위치한다. 오일 저장조는 모터를 냉각시키고 혼입된 오일을 제거하는데 사용된 통상적으로 사용하는 가스 통로를 차단하고, 어떤 드레인 통로는 오일 혼입에 기여할 수 있다.

고압측 회전 압축기는 수평으로 배향되고, 수직 유니트와 비교할때 높이를 절반 정도로 감소시킨다. 오일 저장조는 더 이상 위치하지 않고 단부가 되기 때문에, 저장조를 한정하고 편심 축에 의해 수반되는 오일 인출관을 수용하는데 필요한 크기만큼 쉘의 길이를 줄일 수 있다. 윤활유는 배출류에 의해 크랭크축 구멍 안으로 흡입되고, 이 배출류는 크랭크축의 구멍으로 유도되어 오일이 배출류에 혼입되도록 하는 제트 펌프의 특성을 갖도록 오일 공급관과 상호 작동된다. 크랭크축이 회전하므로, 냉매에 혼입된 오일은 구멍의 벽 상으로 분리 및 수집되며 유동하는 냉매 가스에 의해 앞으로 밀려진다. 크랭크축 안에는 방사상 통로가 제공되어 보어를 따라 통과하는 오일은 윤활 기능 뿐만 아니라 베어링의 밀봉 및 배출류로부터 오일을 제거하는 기능을 제공하도족 원심력에 의해 방사상 통로로 유입된다. 배출류는, 크랭크축 전체 길이를 통과해서 180℃ 전환하여 모터를 동해 크랭크축을 지나 배출되도록 통과하기 전에, 하우징 또는 크랭크 케이스를 통과하거나 통과하지 않을 수도 있다. 윤활용으로 이송되지 않은 분리된 오일은 하부 쉘과 고정자 사이를 통과함으로써 주 저장조로 귀환한다.

본 발명의 목적은 밀폐식 수평 회전 압축기의 오일 순환을 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 오일 순환을 감소시키고 전체 효율을 향상시키도록 밀폐식 수평 회전 압축기 안의 압축 냉매류를 방향 전환(redirect)시키는 동시에 압축기 쉘 안에 충분한 윤활 공급을 유지시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 밀폐식 회전 압축기의 높이 및 체적을 감소시키는 것이다.

이러한 목적 및 다른 목적은 하기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의해 성취된다.

기본적으로, 윤활유는 편심 축의 구멍으로 유입되는 배출류에 의해 발생된 제트 펌프 효과에 의해 편심축 구멍으로 유입된다. 윤활유 중 어느 정도는 축 구멍으로 연장된 통로를 통해 원심력에 의해 가압되고, 이에 의해 장치를 윤활시키도록 작용한다. 과잉 윤활유는 축 구멍의 모터 단부로부터 쉘과 고정자 사이의 통로를 통해 저장조로 유동된다. 압축된 가스는 압축실로부터 편심축의 구멍으로 차례로 통과하여 제트 펌프효과를 발생시키고, 구멍을 통해 통과한 후에 압축된 가스는 180℃ 회전하여 고정자와 회전자 사이를 통과하고 그 연후에 배를 수단을 통해 냉각 시스템으로 통과한다.

제1도에 의하면, 도면 부호 10은 고압축 밀폐식 회전 압축기이며. 이는 배출류가 펌심축의 구멍(bore)으로 유입되기 전에 크랭크 케이스 또는 하우징을 통해 통과하도록 구성된 제2도의 변형예의 압축기(10')와는 구조적으로 다르다. 따라서, 제1도 및 제2도는 제2도에서 어떤 구조물을 제기 및 이동시킴으로써 동일한 것으로 보일 수도 있으며, 도면들중 하나에는 단면을 도시하지 않은 부재들이 나타남으로써 복잡한 부호를 줄이고 이해에 도움이 됨을 알 수 있을 것이다. 제 1도 및 제 2도에서, 도면 부호 12는 쉘 또는 케이싱이며, 도면 부호 12-1은 케이싱의 덮개이다. 흡입관(16)은 쉘(12)에 밀폐되고 냉각 시스템의(도시되지 않은) 흡입 어큐머레이터(accumalator)와 흡입실(18) 사이의 유체 연통을 제공한다. 흡입실(18)은 실린더 또는 크랭크 케이스(20)안의 구멍(20-1)과, 피스톤(22), 펌프 단부 베어링(24) 그리고 모터 단부 베어링(28)에 의해 한정된다.

오일 인출관(oil pickup tube,34)은 저장조(36)으로부터 펌프 단부 베어링 덮개(30)를 통해 짧은 거리로 편심축(40)의 구멍(40-4)으로 연장된다. 축(40)은 펌프 단부 베어링(24)의 구멍(24-1)안에 부분적으로 위치한다. 편심축(40)은 펌프 단부 베어링(24)의 구멍(24-1)안에 지지 수용된 부분(40-1)과, 피스톤(22)의 구멍(22-1)안에 수용된 편심부(40-2)와, 모터 단부 베어링(28)의 구멍(28-1)안에 지지 수용된 부분(40-3)을 포함한다. 고정자(42)는 용접 또는 다른 적절한 수단에 의해 쉘(12)에 고정된다. 회전자(44)는 수축 끼워 맞춤 등에 의해 축(40)에 적절히 고정되고, 고정자(42)의 구멍(42-1)안에 위치한다.

제1도에서만 모터 단부 베어링 덮개(32)가 존재하며, 이는 실린더(20)에 고정되어 이와 함께 실(33)을 형성한다. 이와 유사하게, 펌프 단부 베어링 덮개(30)는 실린더(20)의 반대 측면에 고정되어 이와 함께 실(31)을 형성한다. 하나만이 도시되어 있는 외주연으로 이격된 다수의 축방향 연장 통로(20-2)는 두개의 실(31,33) 사이의 유체 연통을 제공한다.

두 압축기(10,10')의 작동시에, 회전자(44)와 편심축(40)은 단일 유니트로 회전하고, 편심부(40-2)는 피스톤(22)을 운동시킨다. 피스톤(22)은 통상의 방법으로(도시되지 않은) 배인(vane)과 상호 작동하여, 흡입관(16)을 통해 흡입실(18)로 가스를 흡입된다. 흡입실(18)안의 가스는 압축되고 배출 밸브(29)를 통해 압축기(10)의 실(33)로 배출되고, 그 연후에 통로(20-2)를 통해 실(31)로 유입되고, 이와는 달리 압축기(10')에서는 배출 밸브(29)가 실(31)로 가스를 직접 배출시킨다. 두 압축기(10,10')에서 배출된 가스는 제 2도에 잘 도시된 바와 같이 일반적으로 동축인 오일 인출관(34)의 배출 단부와 구멍(40-4) 사이의 일정기리의 환상간극(35)을 통해 초기에 통과함으로써 실(31)로부터 구멍(40-4)으로 통과한다. 배출 가스가 환상 간극(35)을 통해 오일 인출관(34)의 배출 단부 위로 통과할때, 배출 가스는 제트 펌프로서 작용하여 저장조(36)으로부터 관(34)을 통해 구멍(40-4)안의 유동하는 배출가스에 오일을 흡입하도록 한다. 일체로 된 축(40)과 회전자(44)자 회전하기 때문에, 배출 가스에 혼입된 오일은 원심 분리 공정으로 분리되려 하고, 이 공정은 오일을 구멍(40-4)의 벽에 집적시키게 된다. 구멍(40-4)에서 연장된 40-5,40-6 및 40-7로 예시되고 있는 복수개의 윤활 통로는 각각 베어링(24)과 피스톤(22) 그리고 베어링(28)을 윤활시킨다. 구멍(40-4)의 벽에 집적된 오일은 유동하는 배출 가스에 의해 밀려진다. 오일 유입 구멍(40-5,40-6,40-7)은 축(40)의 일부로써 구멍들의 회전에 의한 원심 펌프 효과에 의해 윤활을 위해 가압된다.

과잉 오일은 구멍(40-4)으로부터 유동되어서, 회전자(44)와 고정자(42)를 걸쳐 실(13)의 바닥으로 하향 이동하거나 환상 간극(43)으로부터 유입된 가스에 의해 운반되어서 실(13)의 바닥으로 배출되기 전에 덮개(12-1)의 내부에 충돌해서 커버의 내부에 수집된다. 이는 배출 유동 통로상의 상류이기 때문에, 실(13)은 실(38)보다 고압에 있게 되어서, 실(13)의 바닥으로 배출된 오일은 쉘(12)의 바닥을 따라 고정자(42)안에 그리고 실린더(20)안에 위치한(도시되지 않은) 하나 또는 그 이상의 홈들에 의해 한정된 연속 통로를 통해 저장조로 유동될 것이다. 또한, 실(38)은 저압이기 때문에, 저장조(36)안의 수위는 작동시에 보다 높을 수 있다.

덮개(12-1)의 내부 상에 충돌한 후에, 오일이 거의 제기된 고압 냉매 가스는 180℃ 전환하여 실(13)로부터 고정자(42)와 회전하는 회전자(44) 사이의 환상 간극(43)을 통과하여. 모터를 냉각시킨다. 회전가(44)가 회전하기 때문에, 간극(43)을 통과하는 가스는 구멍(42-1)의 벽상에 수집되어서 가스에 의해 가압되도록 된 혼입된 잔류 오일을 원심 분리식으로 분리되도륵 작동해는 나선 통로 안으로 전환되도록 되어진다. 그 연후에, 간극(43)으로부터 빠져 나온 가스는 통로(20-3)를 통해 실(38)로 유입되어서(도시되지 않은) 냉매 시스템으로 이송되도록 배출 도관(60)으로 배출된다.

윤활을 위해 베어링(24,28)과 피스톤(22)에 분배된 오일은 저장조(36)로 나오게 되거나, 실(31 및/또는 33)의 바닥에 수집되고 이로부터 누출되어(도시되지 않은) 드레인 구멍을 통해 누출된다. 실(31 및/또는 33)의 바닥에 수집된 오일은 배출 유동 통로 밖으로 배출될 것이며 쉽게 혼입되지 않는다.

본 발명의 양호한 실시예들을 설명 및 기술하였지만, 본 분야에 속한 사람은 누구나 다른 변형예를 구성할 수 있을 것이다. 예를 들면, 배출 도관(60)은 모터와 실린더 사이에 위치될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위의 영역에 의해서만 제한됨을 알 수 있을 것이다.

Claims

제1단부 및 제2단부를 구비한 쉘(12)과, 피스톤(22)을 포함하는 펌프를 내장하고 상기 제1단부에 근접하여 상기 쉘 내에 고정적으로 위치하고 상기 제 1 단부와 함께 그 바닥에 위치한 오일 저장조(36)를 구비한 제1실(38)을 한정하는 실린더(20)와, 상기 실린더에 고정되고 상기 제2단부쪽으로 연장된 베어링 수단(28)과, 상기 제1실 내에 위치하고 상기 제1실로부터 유체적으로 분리된 제3실(31)을 한정하도록 상기 실린더에 고정된 덮개(30)와, 상기 베어링 수단에 의해 지지되고 상기 피스톤에 작동되도록 연결된 편심부(40-2)를 포함하는 편심축(40)과, 상기 실린더와 제2단부 사이의 상기 쉘 내에서 고정적으로 위치하고 상기 실린더와 상기 베어링 수단에서 축방항으로 이격되며 제2단부와 함께 제2실(13)을 한정하는 고정자(42)와 상기 축에 일체로 고정되고 상기 고정자와의 사이에 환상 간극(43)을 한정하도록 상기 고정자 안에 위치되는 회전가(44)를 포함하는 모터 수단과, 상기 펌프에 가스를 공급하기 위한 흡입 수단(16)과, 상기 제1실에 유체적으로 연결된 배출 수단(60)을 포함하는 고압측 수평 회전 압축기에 있어서, 상기 축은 상기 제3실과 제2실 사이를 유체 연통시키는 축방항 연장 구멍(40-4)과 이 구멍과 연통되고 원심 펌프로서 작동하는 적어도 하나의 방사상 연장 윤활 통로(40-5,40-6,40-7)를 구비하고, 오일 인출관 수단(34)은 상기 오일 저장조(36)로부터 상기 덮개(30)를 통해 상기 축으로 연장되고, 배출 가스가 상기 구멍(40-4)을 지나 유동할때 제트 펌프 수단을 형성하도록 상호 작동하여, 상기 모터 수단이 작동할때 상기 펌프에 의해 공급되는 가압된 배출 가스의 배출 유체 유동 경로 수단은 상기 제3실과, 상기 보어와, 상기 제2실과, 상기 환상 간극(43) 및 상기 배출 수단(16)을 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서, 압축기가, 상기 베어링 수단 위를 덮고 제1 및 제2실로부터 유체적으로 분리된 제 4실(33)을 한정하도록 상기 실린더에 고정된 덮개(32)와, 상기 제4실과 제3실을 연결시키는 추가 유체 통로 수단(20-2)을 포함하고, 상기 배출 유체 유동 통로 수단이 상기 제3실 상류에 상기 제4실과 상기 추가 유체 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1항에 있어서, 상기 환상 간극을 통과하는 흐름이 상기 모터 수단을 냉각시키도록 된 것을 특징으로 하는 압축기.
고압측 수평 압축기(10)내의 모터 구조물을 윤활시키고 그 오일 순환을 감소시키고 아울러 이를 냉각시키기 위한 방법에 있어서, 모든 압축 가스가 오일 인출관(34)의 송출 단부 위를 통과함으로써 편심축(40)안의 축방향 구멍(40-4)으로 통과시켜, 오일이 저장조로부터 상기 구멍으로 유입되는 상기 압축 가스안에 흡입되도록 하는 제트 펌프를 형성시키는 단계와, 상기 구멍안의 압축 가스로부터 오일을 원심 분리시키는 단계와, 상기 압축기를 윤활시키기 위해 윤활유 분배 수단(40-5,40-6,40-7)에 상기 분리된 오일을 이송시키는 단계와, 상기 구멍을 통과한 가스를 전환시켜서 상기 전환된 가스를 모터의 고정자와 회전자 사이의 환상 간극(43)을 통해 배출 수단으로 연이어서 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.