KR0145073B1 - 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구밸브 - Google Patents
회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구밸브Info
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Abstract
내용 없음
Description
제1도는 본 발명에 사용된 유형의 회전식 로울링 피스톤 압축기의 부분 종단면도.
제2도는 제1도의 화살표 X를 따라 취한 2차 베어링으로 나타낸 실린더 단부벽의 부분평면도로서, 종래기술에서 사용되던 출구밸브를 내장하는 타원형 리세스부를 도시하고,
제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 확대단면도로서, 밸브 날개(balde) 및 이것의 백 스톱(back stop)을 도시하고,
제4도는 제2도와 유사한 방식으로 본 발명에 따라 제조된 타원형 리세스부를 도시하는 평면도이고,
제5도는 제4도의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 확대단면도로서, 날개(blade) 및 백스톱(back stop) 의 상대적 위치를 도시하고,
제6도는 제5도의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 확대단면도이고,
제7도는 제6도와 유사한 방식으로 날개(blade) 및 백 스톱(back stop)의 상대적 위치를 도시하는 종단면도이고,
제8도 및 제9도는 각각 출구밸브를 내장하는 타원형 리세스부의 2차적 구성에 대한 평면도 및 종단면도이고,
제10도 및 제11도는 각각 출구밸브를 내장하는 타원형 리세스부의 3차적 구성에 대한 평면도 및 종단면도이며,
제12도는 종래기술 및 본 발명에 따라 제공되는 하우징 리세스부와 관련하여 거론되는 압축기 소음의 음향 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2:흡입 스플라이서(splicer) 4:실린더 블록(cylinder block)
5:로울링 피스톤(rolling piston) 6:크랭크축
10a, 21:플랜지(flange) 또는 평탄 10:주 베어링
20:2차 베어링 23:밸브 시이트(valve seat)
24:리세스(recess) 24a, 25a:필릿(fillet)
31:백스톱(backstop) 32:리벳(rivet)
본 발명은 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형 냉동장치에 설치되는 유형의 압축기에 사용하기 위한 출구밸브를 내장하는 신규의 구조에 관한 것이다.
회전식 로울링 피스톤 압축기는 케이스의 내측으로 향하는 직접 흡입구 및 출구를 구비하고 있는데, 다시 말해서 이것들은 상기 케이스 내측이 고압인 상태에서 작동된다(하이 사이드(high-side)압축기).
상기 유형의 압축기에서, 케이스 내부에 들어 있는 고압 가스는 소음을 동반하는 탁월한 수단이 되므로, 이와 같은 압축기 어셈블리내에서 압축된 가스가 케이스 내로 방출되면서 발생되는 펄스(pulse) 및 난류는 고압의 기체상 수단을 통해 캐이스 벽에 전달됨으로써 상기 벽이 진동되어 소음이 발생하게 된다.
전술한 내용으로부터, 하이-사이드(high-side) 유형 압축기 출구 흐름에서의 난류 발생을 방지하거나 감소시키는 것이 매우 중요함을 알 수 있다. 난류 형성의 유력한 장소는, 고속으로 배출되는 가스 흐름이 압축기 어셈블리 실린더의 각각의 단부벽 외면에 있는 밸브를 내장(housing)하고 있는 리세스벽에 충돌하게 되는 배출구이다. 난류의 형성은 또한 출구 밸브 사이트에서 경계층의 분리에 기인한다(하기 참조).
이와 같이 출구 밸브 시이트 주위를 둘러싼 영역에서 발생되는 난류는 주로 고주파 소음을 발생한다. 그러나, 일반적인 회전식 압축기의 배출부에서 난류에 의해 소음이 발생되는 것에 대한 어떠한 고찰도 지금까지 알려져 있지 않은 실정이다. 이와 같은 압축기의 대부분은 자체의 방출밸브 하우징 리세스부가 단부 실린더 벽의 외표면에 직각으로 설치되어 있는 것이 일반적이며, 상기 실린더 벽은 제 1,2 및 3도에 도시된 바와 같이, 1개의 압축기 크랭크축 베어링으로 한정되는 것이 보통이다. 종래 기술에 따른 형상은 배출구에 대하여 직각으로 흐르는 배출 흐름에 난류를 형성시키기에 매우 적합하게 되어 있다는 것이다.
본 발명의 목적은, 압축기 어셈블리 실린더의 1개의 단부벽상에 각각의 배출밸브에 대한 하우징 리세스부를 제공하여, 배출구 가스 흐름에 고주파 소음을 야기하는 난류를 형성시키는 결점을 제거하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 리세스부를 구비한 실린더 단부 벽을 한정하는 부분을 간단한 기계가공 또는 신터라이징(sinterizing)에 의해 용이하게 제조할 수 있는, 상기 형태의 배출밸브 하우징용 리세스부를 제공하는 것이다.
상기 출구 밸브는, 실린더 블록과 2개의 대향 벽돌로 한정되는 실린더내에 로울링 피스톤이 어셈블링되어 있고, 상기 벽들중 하나에는 1개의 실린더 가스 방출부가 형성되어 있고, 상기 방출부의 출구 단부는 상기 단부벽에 형성된 타원형 리세스부에 놓여지는 환형 밸브 시이트를 한정하고 내측에는 날개(blade) 출구밸브가 어셈블되는 회전식 압축기에 적용된다. 본 발명에 따르면, 밸브 시이트를 둘러싸는 상기 타원형 리세스부 영역은, 자체의 바닥벽이, 상기 휘어진 면을 거쳐서 타원형 리세스부의 측면을 에워싸는 벽 및/ 또는 밸브 시이트의 주변 벽과 매칭(matching)되도록 되어 있다.
리세스 바닥부와 밸브 시이트의 주변 모서리 사이의 연결면 및/또는 밸브 시이트 주위를 둘러싼 리세스 측벽을 둥글게 형성시켜서, 가스 배출 흐름이 더욱 순조롭게 이루어지도록 하므로써, 출구 밸브를 지난 후 난류가 형성되어 고주파 소음이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
상기 리세스부를 둘러싸는 영역의 바닥벽은 타원형 리세스부의 측면을 둘러싸는 벽과 밸브 시이트 주변 엣지부로 한정되는 부분들중의 하나와 적어도 맞는 오목한 형상으로 제공될 수 있기 때문에, 상기와 같은 가스 흐름은 더욱 원활해질 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 있어서, 타원형 리세스부를 둘러싸는 측벽은 밸브시이트의 주변 엣지부에 대하여 ,상기 밸브 시이트의 주변 엣지부 직경의 3/4이상의 치수로 방사상 간격을 유지할 수 있도록 형성되어 있으며, 상기 간격은 상기 배출부로부터 나오는 가스의 흐름이 실질적으로 감소된 속력으로 타원형 리세스부를 둘러싼 측벽에 도달하기에 충분한 정도이다.
또한, 상기 타원형 리세스부를 둘러싼 측벽은, 밸브 시이트의 주변 엣지부와의 관계에 있어서, 밸브 날개의 종축을 횡단하는 밸브 시이트 직경의 연장선상에 있는 측벽 지점으로부터, 상기 날개 종축의 연장선상에 놓인 상기 측벽 지점쪽으로 점차로 커지는 타원형 형상의 윤곽을 하고 있다. 가스의 흐름을 순조롭게 하는 것 이외에, 밸브 날개의 개구부측에 대응되는 영역에서 주위를 둘러싸고 있는 측벽의 휨(bending)감소는 실린더내로 배출되는 가스 흐름의 부하 손실(load loss)을 실질적으로 감소시킨다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세하게 설명한다.
제1도에 따르면, 본 발명에서의 압축기는 흡입 스플라이서(splicer)(2) 및 배출 스플라이서가 부착되어 있고 로울링 피스톤(5)이 위치한 실린더 블록(4)을 내장하고 있는 케이스(1)를 포함하고 있으며, 상기 피스톤(5)은 고정자(7) 및 회전자(8)로 구성된 전동 모터로 구동되는 크랭크축(6)에 결합되어 있다. 크랭크축(60은 주베어링(10) 및 2차 베어링(20)에 의해 지탱되며, 이들 각각은 로울링 피스톤(5)이 실린더벽 이내에서 이동되도록, 실린더 블록(4)의 한쪽 축방향 단부면에 부착된 플랜지 또는 판(10a, 21)에 결합되어 있다.
도시된 실시예에 있어서, 배출 방진방음(damping)챔버(13)는 2차 베어링의 외표면에 제공되어, 축상 및 편심 방출부(22)가 제공된 상기 2차 베어링(20)의 플레이트(21)와 함께 실린더내에서 압축된 가스를 수용하도록 되어 있으며, 상기 방출단부는, 2차 베어링(20)상의 플레이트(21)의 축방향 외측면에 형성되고 날개형 밸브(30)를 내장할 수 있도록 치수가 정해진 타원형 리세스부(24)내의 환형 밸브 시이트(23)를 한정하도록 되어 있으며, 이것의 개구부 위치는 리세스부 바닥(24)에 리벳(32)으로 고정된 백스톱(31)에 의해 한정된다.
리세스부(24), 출부 밸브(30) 및 배출부(22)는 반드시 2차 베어링(20)에 강제로 결합되어 있을 필요는 없으며, 압축기 어셈블리 실린더의 단부벽들중 하나를 한정하는 부재와 함께 제공될 수 있다.
제3도는 본 발명에 따라 구성되는 타원형 리세스부(24)를 도시하고 있는데, 상기 리세스부는, 예리한 코너를 형성하고 리세스부(24)에 인접한 측벽 및 밸브 시이트의 주변 벽들에 대하여 실질적으로 지각을 이루는 밸브 시이트(23)를 둘러싼 바닥벽(25)영역을 구비하고 있다.
제 4, 5, 6 및 7도에는 본 발명의 제1구성이 도시되어 있는데, 밸브 시이트(23)를 둘러싼 바닥벽(25) 영역은 오목 형태의 곡면(24a)을 통해 리세스부(24)를 둘러싼 측벽과 맞도록 되어 있다.
본 발명의 제1구성에 따르면, 바닥벽(25)과 리세스부(24)를 둘러싼 측벽 사이의 예리한 모서리가 배제되어, 가스 배출 흐름상태가 실질적으로 변화할 수 있도록 이미 허용된 상태이다. 또한 가스 배출 흐름상태는 또한 밸브 시이트(23)의 바닥벽(25) 및 주변벽 사이의 연결 지역의 곡면(25a)에 의해 더욱 향상된다.
제8 및 제9도의 구성에 있어서는, 제 4, 5, 6 및 7도의 구성상의 변형에 추가의 변형이 이루어졌다.
상기 변형은, 밸브 시이트(23)의 주변 모서리와 리세스부(24)를 둘러싼 측벽 사이의 방사상 공간에 관한 것이다. 제 4, 5, 6, 7, 10 및 11도의 구성에 있어서, 상기 방사상 공간은 최소한 거의 일정하고, 밸브 시이트(23) 주변 모서리 직경의 3/4 이상의 치수를 가진다.
제8도 및 제9도의 구성에 있어서, 상기 방사상 공간은 밸브 시이트로부터, 밸브 날개(30)의 길이방향 축 정렬을 따라 제공된 리세스부(24)의 측벽 영역쪽으로 갈수록 증가한다. 보다 구체적으로, 상기 방사상 공간은, 날개의 길이방향 축(30)을 기준으로 밸브 시이트의 양쪽 대향측에 위치한 리세스부 측벽의 1개 지점으로부터, 날개의 개구부측에 면하는 측벽의 1개 지점쪽으로 갈수록 증가한다. 이와 같은 구조적 구성으로 인하여, 밸브의 개구부측은 가스의 흐름에 더욱 적합한 구성을 가지므로, 난류를 형성시키지 않을 뿐만 아니라 부하손실을 최소화 시킨다.
상기 가변적 공간 특성은, 필릿(24a, 25a)의 1개 또는 2개 모두와 함께 사용될 수 있고, 제10도 및 제11도에 설명된 특성과 함께 사용될 수도 있으며, 바닥벽(25c)은 기본적으로 오목 형태를 가지게 된다.
제12도에 도시된 그래프에 따르면, 종래 기술과 비견되는 새로운 구조상의 해결책에 따라 특히 고주파 영역에서 예상되는 소음 수준의 실질적 감소가 달성됨을 제사하는 것이다.
Claims (6)
- 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구 밸브로서, 1개의 실린더 블록 및 2개의 대향 단부벽으로 형성된 실린더; 상기 실린더내에서 이동되며 실린더내의 흡입 챔버 및 압축 챔버를 한정하는 피스톤; 타원형 리세스부(24)가 형성되어 있고, 상기 챔버들중 하나와 소통관계에 있는 상기 타원형 리세스부(24) 영역을 관통하는 가스 방출 통로가 구비되어 있는 상기 1개의 단부 벽의 외표면; 상기 리세스부의 바닥벽(25, 25c)으로부터 상방향으로 연장되어 있는 상기 가스 통로의 출구 단부에 위치하고, 상단부가 상기 1개의 단부 벽의 외표면 아래에 있게 되는 환형 밸브 시이트(23); 및 상기 시이트에 놓여져서 상기 가스 방출통로의 출구를 밀폐시킬 수 있도록 상기 타원형 리세스부내에 위치하는 날개 출구밸브를 포함하고, 상기 시이트(23)는 내측에서 상기 블레이드 밸브가 놓여져 접촉하게 되기 전의 지점으로부터 시작되는 연속적 라운드 면(24a, 25a)을 구비하고 리세스부 바닥벽(25, 25c)과 리세스부 측벽이 접합되어 오목 곡률을 가지는 밸브 시이트(23)에 외접하게 되며, 상기 시이트(23)와 상기 접합부의 형상은 가스가 상기 접합부 둘레를 지나 상기 리세스부(24)의 측벽을 따라가도록 가이드할 수 있게 형성되어 있는 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구 밸브.
- 제1항에 있어서, 상기 밸브 시이트(23)에 외접하는 상기 타원형 리세스부(24)의 바닥벽(25c)이 오목형인 것을 특징으로 하는 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구 밸브.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브 시이트(23)을 둘러싼 상기 타원형 리세스부(24)의 측벽이 날개가 놓여지는 밸브 시이트(23)의 주변 엣지부로부터, 상기 엣지부를 기준으로 측정한 밸브 시이트(23) 직경의 3/4 이상의 치수로 방사상으로 간격을 두고 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구 밸브.
- 제1항에 있어서, 밸브 시이트(23)의 대향 측면 영역으로부터 날개 길이축상에 제공된 타원형 리세스부(24)의 측벽 영역쪽으로 갈수록 상기 방사상 간격이 증가하는 것을 특징으로 하는 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구 밸브.
- 제4항에 있어서, 상기 방사상 간격이 타원형 윤곽을 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구 밸브.
- 제1항에 있어서, 상기 로울링 피스톤은 주베어링 및 2차 베어링에 의해 지지되는 크랭크축상에 조립되어 있고, 상기 타원형 리세스부(24)가 상기 베어링들중 어느 하나의 축표면측에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 회전식 로울링 피스톤 압축기용 출구 밸브.
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