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KR20040049346A - 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치 - Google Patents

밀폐형 압축기의 회전축 고정장치 Download PDF

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KR20040049346A
KR20040049346A KR1020020076343A KR20020076343A KR20040049346A KR 20040049346 A KR20040049346 A KR 20040049346A KR 1020020076343 A KR1020020076343 A KR 1020020076343A KR 20020076343 A KR20020076343 A KR 20020076343A KR 20040049346 A KR20040049346 A KR 20040049346A
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KR
South Korea
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bearing
rotating shaft
cylinder
inner space
shaft
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020020076343A
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English (en)
Inventor
김영종
안병하
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
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Priority to PCT/KR2003/001497 priority patent/WO2004044432A1/en
Priority to AU2003251163A priority patent/AU2003251163A1/en
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Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치에 관한 것으로서, 가스가 압축되도록 상하 양측을 개구한 내부공간을 가지고 케이싱의 내부에 고정 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 내부공간을 관통하고 전동기구부의 구동력을 전달받아 회전하는 회전축과, 상기 실린더의 상하 개구측에 복개되어 실린더의 내부공간을 형성함과 동시에 상기 회전축을 축방향과 반경방향으로 지지하는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 상기 회전축의 일측에 형성되어 실린더의 내부 공간을 적어도 두개 이상의 압축영역을 갖도록 구획하며 각 압축영역의 유체를 이동시키는 구획판과, 상기 상부 베어링 및 하부 베어링에 상하로 이동 가능하게 결합됨과 동시에 상기 구획판에 얹힌 상태에서 미끄러지면서 각 압축영역내 유체를 차단하여 압축한 후 케이싱의 내부로 토출되도록 하는 적어도 한 개의 베인과, 상기 회전축의 회전 시 마찰력이 감소되도록 상기 회전축이 접촉되는 상기 상부 베어링의 저어널부, 또는 하부 베어링의 저어널부 중 적어도 어느 한 곳에 마찰력을 감소시키도록 장착되는 니들롤러베어링으로 구성됨으로써, 상기 회전축이 회전할 시, 상기 회전축과 상부베어링 및 하부베어링 간에 발생되는 마찰력을 저감할 수 있도록 한 것이다.

Description

밀폐형 압축기의 회전축 고정장치{APPARATUS FOR FIXING A SHAFT OF HERMETIC COMPRESSOR}
본 발명은 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 전동기구부에 의해 회전하며 일측에 구획판이 형성된 회전축을 지지하는 상부베어링 및 하부베어링에 발생되는 마찰력을 줄여 압축성능을 향상시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 유체를 압축하는 기계로써, 이와 같은 압축기의 구성은 소정의 내부 공간을 갖는 밀폐용기와, 그 밀폐용기내에 장착되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축기구부로 이루어진다.
이러한 압축기는 보편적으로 가스를 압축하는 압축기구부의 형태에 따라 회전식 압축기(ROTARY COMPRESSOR), 밀폐형 압축기(RECIPROCATING COMPRESSOR), 스크롤 압축기(SCROLL COMPRESSOR)등 여려 형태로 분류한다.
도 1 내지 도 3은 상기와 같은 압축기 중 하나를 일 예로 들어 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이, 종래 구조로 이루어진 상기 밀폐형 압축기의 압축기구부는 내부공간(V)이 형성됨과 아울러 그 내부공간(V)과 각각 연통 되는 흡입유로(f1)와 토출유로(f2)가 구비되어 상기 밀폐용기(10)에 고정 결합되는 실린더 조립체(D)의 내부공간(V)에 그 중심을 관통하도록 회전축(20)이 삽입되며, 상기 회전축(20)은 회전에 필요한 구동력을 발생시키는 전동기구부(M)에 결합된다.
상기 실린더 조립체(D)는 내부에 원통형상의 관통 구멍이 구비되어 상기 밀폐용기(10)에 고정된 실린더(30)와, 상기 실린더(30)의 상하면에 각각 복개 결합되어 상기 실린더(30)와 함께 내부공간(V)을 형성함과 아울러 상기 회전축(20)을 지지하는 상부 베어링(40) 및 하부 베어링(50)을 포함하여 구성되고, 상기 실린더(30)에는 상기 실린더(30)의 내부공간(V)에서 외주면을 향하여 방사형으로 관통된 흡입유로(f1)가 형성된다.
상기 상부 베어링(40) 및 하부 베어링(50)은 소정의 두께와 면적을 갖도록 형성되는 플레이트부(41, 51)와, 상기 플레이트부(41, 51)의 일면에 소정의 높이와 외경을 갖도록 돌출 되어 형성되는 지지부(42, 52)와, 상기 플레이트부(41, 51) 및 지지부(42, 52)의 중앙부를 관통하여 형성되는 축 삽입구멍(43, 53)이 구비되어 이루어지고, 상기 상부 베어링(40)의 플레이트부(41)가 상기 실린더(30)의 접촉면을 복개함과 아울러, 상기 축 삽입구멍(43)에 상기 회전축(20)이 내삽 되도록 결합되며, 상기 하부 베어링(50)은 상기 실린더(30)의 타측면을 복개함과 아울러 상기 삽입구멍(53)에 상기 회전축(20)이 내삽 되도록 결합된다.
상기 회전축(20)은 일정 외경과 소정의 길이를 갖도록 형성되어 상기 상부 베어링(40) 및 하부 베어링(50)의 축 삽입구멍(43. 53)에 삽입되는 축부(21)와, 상기 축부(21)의 일측에 연장 형성되어 상기 실린더 조립체(D)의 내부 공간(V)을 제1공간(V1) 및 제 2공간(V2)으로 구획하는 구획판(22)이 구비되어 이루어진다.
상기 회전축(20)의 구획판(22)은 일정 두께를 갖고, 평면상에서 볼 시에는 원형으로 형성되며, 측면상에서 볼 시에는 볼록면을 갖는 상측 볼록 곡면부(r1)와, 오목면을 갖는 하측 오목 곡면부(r2)와, 그 볼록 곡면부(r1)와 오목 곡면부(r2)를 연결하는 연결 곡면부(r3)로 이루어진다. 즉, 상기 구획판(22)은 정현파 형상의 파형 곡면을 이루고, 그 볼록 곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)는 180도의 위상차를 갖도록 위치하게 형성된다.
그리고, 상기 구획판(22)의 양측면에 각각 항시 접촉되도록 탄성 지지되어 상기 구획판(22)이 회전함에 따라 상기 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)을 각각 흡입영역(V1a, V2a)과 압축영역(V1b, V2b)으로 전환시키면서, 상기 회전축(20)의 길이방향에 평행하게 움직이는 베인(70)이 상기 실린더 조립체(D)의 상부 베어링(40) 및 하부 베어링(50)에 각각 관통 삽입되어 결합된다.
상기 베인(70)들은 상기 실린더 조립체(D)를 수평면상에서 볼 때 동일 위상, 즉 상기 구획판(22)의 상하에 위치하도록 결합되며 상기 베인(70)들은 상기 실린더 조립체(D)의 상부 베어링(40)과 하부 베어링(50)에 형성되는 베인 슬롯(44, 54)에 각각 삽입된다.
그리고, 상기 실린더 조립체(D)에 형성된 각각의 토출유로(f2)를 각각 개폐하면서 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)의 압축영역(V1b, V2b)에서 압축된 가스를 토출시키는 개폐수단(80)이 결합되고, 상기 밀폐용기(10)에 상기 흡입유로(f1)와 연통 되도록 흡입관(90)이 결합된다.
미 설명 부호인 110은 소음기이다.
상기와 같이 구성된 압축기는 다음과 같이 작동된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구획판(22)의 볼록 곡면부(r1)의 선단이 상기 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)에 각각 위치하는 상기 베인(70)들의 위치(a1)에 위치하게 되면 상기 제 1공간(V1)에서는 상기 압축영역(V1b)에 채워졌던 압축된 가스의 토출이 완료됨과 아울러 상기 흡입영역(V1a)의 흡입이 완료된 상태가 되고, 상기 제 2공간(V2)에서는 상기 흡입영역(V2a)으로 가스가 흡입됨과 동시에 압축영역(V2b)에서 가스 압축이 진행되는 상태가 된다.
다음으로, 상기 구획판(22)이 회전하여, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 구획판(22)의 오목 곡면부(r2)의 선단이 상기 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)에 각각 위치하는 상기 베인(70)들의 위치(a1)에 위치하게 되면 상기 제 1공간(V1)에서는 상기 흡입영역(V1a)으로 가스가 흡입됨과 동시에 상기 압축영역(V1b)에서 가스 압축이 진행되는 상태가 되고, 상기 제 2공간(V2)에서는 상기 압축영역(V2b)에 채워졌던 압축된 가스의 토출이 완료됨과 아울러 상기 흡입영역(V2a)의 흡입이 완료된 상태가 된다.
이와 같이 상기 실린더 조립체(D) 내부공간(V)에서 상기 구획판(22)이 1회전 할 때마다 상기 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)에서 각각 가스가 흡입되고 압축되어 토출되는 동작이 반복적으로 실시된다.
그러나, 상기와 같이 종래 구조로 구성된 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 상부베어링(40) 및 하부베어링(50)의 축 삽입구멍(43, 53)에 내삽된 회전축(20)이 회전할 시, 상기 구획판(22)에 축 방향으로 작용하는 압축 압력에 의해 상 하 방향으로 전복되려하는 전복모멘트가 발생되고, 상기 전복모멘트에 의하여 상기 회전축(20)에 접촉되는 축 삽입구멍(43, 53)의 저어널면과 상기 회전축(20)의 외주면에 마찰에 의한 마모가 발생되고, 또한 마찰에 의해 소비전력이 증가되어 압축성능이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 회전축이 지지되는 상부 베어링 및 하부 베어링의 저어널면에서 발생되는 마찰력을 저감하여 압축성능을 향상시킬 수 있도록 한 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치를 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 압축기의 압축기구부를 도시한 종단면도,
도 2는 도 1에 도시된 압축기의 압축기구부를 도시한 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 압축기의 압축기구부를 부분 단면하여 도시한 사시도,
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 압축기의 압축기구부가 작동되는 과정을 도시한 평면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예인 회전축 고정장치가 장착된 밀폐형 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예인 밀폐형 압축기의 회전축 지지부를 도시한 사시도.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
20 : 회전축 140 : 상부 베어링
141 : 플레이트부 142 : 지지부
143 : 축 삽입구멍 143a : 상부삽입홈
144 : 베인 슬롯 145 : 니들롤러베어링
145a : 롤러 150 : 하부 베어링
151 : 플레이트부 152 : 지지부
153 : 축 삽입구멍 154 : 베인 슬롯
155 : 니들롤러베어링 155a : 롤러
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치는 가스가 압축되도록 상하 양측을 개구한 내부공간을 가지고 케이싱의 내부에 고정 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 내부공간을 관통하고 전동기구부의 구동력을 전달받아 회전하는 회전축과, 상기 실린더의 상하 개구측에 복개되어 실린더의 내부공간을 형성함과 동시에 상기 회전축을 축방향과 반경방향으로 지지하는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 상기 회전축의 일측에 형성되어 실린더의 내부 공간을 적어도 두개 이상의 압축영역을 갖도록 구획하며 각 압축영역의 유체를 이동시키는 구획판과, 상기 상부 베어링 및 하부 베어링에 상하로 이동 가능하게 결합됨과 동시에 상기 구획판에 얹힌 상태에서 미끄러지면서 각 압축영역내 유체를 차단하여 압축한 후 케이싱의 내부로 토출되도록 하는 적어도 한 개의 베인과, 상기 회전축의 회전 시 마찰력이 감소되도록 상기 회전축이 접촉되는 상기 상부 베어링의 저어널부, 또는 하부 베어링의 저어널부 중 적어도 어느 한 곳에 마찰력을 감소시키도록 장착되는 니들롤러베어링으로 구성된다.
이하 본 발명의 일 실시예인 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예인 회전축 고정장치가 장착된 밀폐형 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예인 밀폐형 압축기의 회전축 지지부를 도시한 사시도로써, 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 회전축 고정장치가 장착된 밀폐형 압축기는 내부공간(V)이 형성됨과 아울러 그 내부공간(V)과 각각 연통되는 흡입유로(f1)와 토출유로(f2)가 구비되어 상기 밀폐용기(10)에 고정 결합되는 실린더 조립체(D)의 내부공간(V)에 그 중심을 관통하도록 회전축(20)이 삽입되며, 상기 회전축(20)은 회전에 필요한 구동력을 발생시키는 전동기구부(M)에 결합된다.
상기 실린더 조립체(D)는 내부에 원통형상의 관통 구멍이 구비되어 상기 밀폐용기(10)에 고정된 실린더(30)와, 상기 실린더(30)의 상하면에 각각 복개 결합되어 상기 실린더(30)와 함께 내부공간(V)을 형성함과 아울러 상기 회전축(20)을 지지하는 상부 베어링(140) 및 하부 베어링(150)을 포함하여 구성되고, 상기 실린더(30)에는 상기 실린더(30)의 내부공간(V)에서 외주면을 향하여 방사형으로 관통된 흡입유로(f1)가 형성된다.
상기 상부 베어링(140) 및 하부 베어링(150)은 소정의 두께와 면적을 갖도록 형성되는 플레이트부(141, 151)와, 상기 플레이트부(141, 151)의 일면에 소정의 높이와 외경을 갖도록 돌출 되어 형성되는 지지부(142, 152)와, 상기 플레이트부(141, 151) 및 지지부(142, 152)의 중앙부를 관통하여 형성되는 축 삽입구멍(143, 153)이 구비되어 이루어지고, 상기 상부 베어링(140)의 플레이트부(141)가 상기 실린더(30)의 접촉면을 복개함과 아울러, 상기 축 삽입구멍(143)에 상기 회전축(20)이 내삽되도록 결합되며, 상기 하부 베어링(150)은 상기 실린더(30)의 타측면을 복개함과 아울러 상기 삽입구멍(153)에 상기 회전축(20)이 내삽되도록 결합된다.
이때, 상기 상부베어링(140)의 축 삽입구멍(143)에 내삽된 상기 회전축(20)과 접촉되는 저어널면에 소정의 폭과 깊이로 함몰된 삽입홈인 상부삽입홈(143a)이 형성되고, 상기 상부삽입홈(143a)에 니들롤러베어링(145)이 삽입되어 지지되며, 상기 니들롤러베어링(145)의 내주면에 다수개 장착된 각각의 롤러(145a)가 상기 회전축(20)의 외주면에 선접촉하며 자체적으로 회전된다. 마찬가지로 상기 하부베어링(150)의 축 삽입구멍(153)에 내삽된 상기 회전축(20)과 접촉되는 저어널면에 소정의 폭과 깊이로 함몰된 삽입홈인 하부삽입홈(153a)이 형성되고, 상기 하부삽입홈(153a)에 니들롤러베어링(155)이 삽입되어 지지되며, 상기 니들롤러베어링(155)의 내주면에 다수개 장착된 각각의 롤러(155a)가 상기 회전축(20)의 외주면에 선접촉하며 자체적으로 회전한다.
상기 회전축(20)은 일정 외경과 소정의 길이를 갖도록 형성되어 상기 상부베어링(140) 및 하부 베어링(150)의 축 삽입구멍(143, 153)에 삽입되는 축부(21)와, 상기 축부(21)의 일측에 연장 형성되어 상기 실린더 조립체(D)의 내부 공간(V)을 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)으로 구획하는 구획판(22)이 구비되어 이루어진다.
상기 회전축(20)의 구획판(22)은 일정 두께를 갖고, 평면상에서 볼 시에는 원형으로 형성되며, 측면상에서 볼 시에는 볼록면을 갖는 상측 볼록 곡면부(r1)와, 오목면을 갖는 하측 오목 곡면부(r2)와, 그 볼록 곡면부(r1)와 오목 곡면부(r2)를 연결하는 연결 곡면부(r3)로 이루어진다. 즉, 상기 구획판(22)은 정현파 형상의 파형 곡면을 이루고, 그 볼록 곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)는 180도의 위상차를 갖도록 위치하게 형성된다.
그리고, 상기 구획판(22)의 양측면에 각각 항시 접촉되도록 탄성지지되어 상기 구획판(22)이 회전함에 따라 상기 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)을 각각 흡입영역(V1a, V2a)과 압축영역(V1b, V2b)으로 전환시키면서, 상기 회전축(20)의 길이방향에 평행하게 움직이는 베인(70)이 상기 실린더 조립체(D)의 상부 베어링(140) 및 하부 베어링(150)에 형성된 베인 슬롯(144, 154)에 각각 관통 삽입되어 결합된다.
그리고, 상기 실린더 조립체(D)에 형성된 각각의 토출유로(f2)를 각각 개폐하면서 제 1공간(V1) 및 제 2공간(V2)의 압축영역(V1b, V2b)에서 압축된 가스를 토출시키는 개폐수단(80)이 결합되고, 상기 밀폐용기(10)에 상기 흡입유로(f1)와 연통되도록 흡입관(90)이 결합된다.
미 설명 부호인 110은 소음기이다.
상기와 같이 구성된 밀폐형 압축기가 작동되는 과정은 종래와 동일하며, 상기 전동기구부(M)에 의해 일측에 구획판(22)이 형성된 상기 회전축(20)이 회전하여 가스를 흡입, 압축한 후 토출할 시, 상기 구획판(22)에 축방향으로 작용하는 압력으로 인해 상기 회전축(20)을 지지하는 상부베어링(140) 및 하부베어링(150)의 저어널면에 수직한 방향으로 전복모멘트가 발생된다. 이때, 상기 상부베어링(140)의 축 삽입구멍(143)에 삽입된 회전축(20)의 외주면과 접촉되는 상기 상부베어링(140)의 저어널면에 장착된 니들롤러베어링(145)의 롤러(145a)가 자체적으로 회전하게 되어 상기 상부베어링(140)과 회전축(20) 사이에서 발생되는 마찰력이 감소되는 것이다. 마찬가지로, 상기 회전축(20)이 회전하며 전복모멘트가 발생될 시, 상기 하부베어링(150)의 축 삽입구멍(153)에 삽입된 회전축(20)의 외주면과 접촉되는 상기 하부베어링(150)의 저어널면에 장착된 니들롤러베어링(155)의 롤러(155a)가 자체적으로 회전하게 되어 상기 하부베어링(15)과 회전축(20) 사이에서 발생되는 마찰력이 감소되는 것이다.
이와 같이 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치는 회전시에 상기 상부 베어링(140)의 저어널면 및 하부 베어링(150)의 저어널면에 장착된 니들로러베어링(145, 155)의 롤러(145a, 155a)가 상기 회전축(20)을 지지함과 동시에 자체적으로 회전함으로써, 상기 회전축(20)에 발생되는 전복모멘트로 인해 상기 회전축(20)과 상부베어링(140) 및 하부베어링(150) 간에 발생되는 마찰력이 저감되는 것이다.
이와 같이 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치는 전동기구부에서 발생되는 회전력을 전달받아 회전축이 회전할 시, 상부 베어링의 저어널면에 형성된 상부삽입홈 및 하부 베어링의 저어널면에 형성된 하부삽입홈에 장착된 니들롤러베어링의 롤러가 회전하는 상기 회전축을 지지함과 동시에 자체적으로 회전함으로써, 상기 회전축에 발생되는 전복모멘트로 인해 상기 회전축과 상부 베어링 및 하부 베어링 간에 발생되는 마찰력이 저감되어 상기 회전축의 마모에 의한 부품의 수명단축이 방지되고, 마찰에 의한 소비전력의 증가를 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 가스가 압축되도록 상하 양측을 개구한 내부공간을 가지고 케이싱의 내부에 고정 설치되는 실린더와,
    상기 실린더의 내부공간을 관통하고 전동기구부의 구동력을 전달받아 회전하는 회전축과,
    상기 실린더의 상하 개구측에 복개되어 실린더의 내부공간을 형성함과 동시에 상기 회전축을 축방향과 반경방향으로 지지하는 상부 베어링 및 하부 베어링과,
    상기 회전축의 일측에 형성되어 실린더의 내부 공간을 적어도 두개 이상의 압축영역을 갖도록 구획하며 각 압축영역의 유체를 이동시키는 구획판과,
    상기 상부 베어링 및 하부 베어링에 상하로 이동 가능하게 결합됨과 동시에 상기 구획판에 얹힌 상태에서 미끄러지면서 각 압축영역내 유체를 차단하여 압축한 후 케이싱의 내부로 토출되도록 하는 적어도 한 개의 베인과,
    상기 회전축의 회전 시 마찰력이 감소되도록 상기 회전축이 접촉되는 상기 상부 베어링의 저어널부, 또는 하부 베어링의 저어널부 중 적어도 어느 한 곳에 마찰력을 감소시키도록 장착되는 니들롤러베어링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치.
  2. 상기 제 1항에 있어서, 상기 상부 베어링, 또는 하부 베어링 중 적어도 어는 하나에 상기 회전축과 접촉되는 저어널부에 상기 니들롤러베어링이 삽입될 수 있도록 소정의 폭과 깊이로 함몰된 삽입홈이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축 고정장치.
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