KR100624734B1 - 리니어 압축기의 윤활유 펌프 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 리니어 압축기의 윤활유 펌프는 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤 사이에 윤활유 실린더 커버가 개재됨으로써 상기 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤이 직접 마찰되지 않기 때문에 상기 윤활유 실린더가 알루미늄 프레임과 함께 알루미늄 재질로 성형되어 경도가 상기 윤활유 피스톤에 비해 상대적으로 매우 낮고, 상기 윤활유 피스톤이 열처리, 연마, 니켈 도금 등 특수처리되지 않더라도 상기 윤활유 실린더의 마모가 방지될 수 있다.
리니어 압축기, 리니어 모터, 급유장치, 윤활유 펌프, 라이너
Description
도 1은 종래 기술에 따른 윤활유 펌프가 포함된 리니어 압축기의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 윤활유 펌프가 포함된 리니어 압축기의 단면도,
도 3은 도 2의 'A'부분 확대도,
도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50 : 밀폐용기 70 : 실린더
72 : 피스톤 90 : 리니어 모터
100 : 급유장치 110 : 윤활유 흡입 유로
120 : 윤활유 배출 유로 130 : 윤활유 펌프
132 : 윤활유 실린더 134 : 윤활유 피스톤
133 : 윤활유 실린더 커버
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤 사이에 윤활유 실린더 커버가 개재된 리니어 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 리니어 압축기는 리니어 모터의 직선 구동력을 이용하여 실린더 내부에서 피스톤을 직선 왕복운동시키면서 유체를 흡입하고 압축하여 토출하는 기기이다.
도 1은 종래 기술에 따른 윤활유 펌프가 포함된 리니어 압축기의 단면도로서, 도 1에 도시된 리니어 압축기는 밀폐 용기(2)의 내부에 실린더 블록(10)과 백 커버(12)가 구비된다.
상기 실린더 블록(12)에는 상기 밀폐용기(2)에 구비된 유체 흡입파이프(4)로부터 유체를 공급받는 실린더(14)가 구비된다. 상기 실린더(14)의 내부에는 직선 왕복 운동하면서 상기 실린더(14) 내 유체를 압축하는 피스톤(16)이 구비된다. 상기 실린더(14)의 외측에는 상기 실린더(14)에 압축된 유체를 상기 밀폐용기(2)에 구비된 유체 토출파이프(6)로 토출되게 하는 토출 밸브(18')를 포함하는 토출부(18)가 구비된다.
상기 피스톤(16)은 상기 실린더 블록(10)과 백 커버(12) 사이에 위치된 리니어 모터(20)와 연결되어 상기 리니어 모터(20)의 직선 왕복 구동력을 전달받는다.
상기와 같이 구성된 리니어 압축기의 작용을 상세히 살펴보면, 다음과 같다.
상기 리니어 모터(20)에 전원이 인가되면, 직선 왕복 구동력이 발생되어 상 기 피스톤(16)이 상기 실린더(14) 내에서 직선 왕복운동한다.
그러면, 상기 피스톤(16)의 직선 왕복 운동과 함께 상기 토출밸브(18')와 흡입밸브(17)가 개폐작용을 반복적으로 행하고, 이와 연동되어 유체가 상기 밀폐용기(2)와 백 커버(12), 피스톤(16)을 통해 상기 실린더(14) 내로 흡입되고, 상기 실린더(14)에 흡입된 유체가 상기 실린더(14)에서 상기 피스톤(16)에 의해 고압으로 압축되며, 상기 실린더(14)에서 고압 압축된 유체가 상기 토출부(18)를 통해 상기 밀폐용기(2) 외부로 토출된다.
상기와 같은 유체의 압축 후 토출과정은 상기 리니어 모터(20)가 작동되는 동안 연속적으로 반복된다.
한편, 상기 밀폐용기(2) 내부에는 상기 실린더(14)와 피스톤(16)의 윤활, 냉각을 위해 급유장치(30)가 구비된다.
상기 급유장치(30)는 상기 밀폐용기(2) 내부에 충진된 윤활유(O)를 윤활유 펌프(32)로 펌핑하여 상기 윤활유(O)가 상기 윤활유 흡입 유로(34)를 통해 상기 실린더(14)와 피스톤(16) 사이로 흡입되고, 상기 실린더(14)와 피스톤(16) 사이에 흡입된 윤활유(O)가 상기 윤활유 배출 유로(36)를 통해 상기 밀폐용기(2)로 배출된다.
상기 윤활유 펌프(32)는 상기 윤활유 통로(34)와 연통된 윤활유 실린더(32a)와, 상기 윤활유 실린더(32b)의 내부에 직선 왕복 가능토록 배치된 윤활유 피스톤(32b)과, 상기 윤활유 피스톤(32b)을 중심으로 상기 윤활유 피스톤(32b)의 전, 후에 각각 위치되어 상기 윤활유 피스톤(32b)을 탄지하는 전,후 윤활유 스프링(32c,32d)으로 이루어진다.
상기 윤활유 실린더(32a)는 알루미늄 프레임(??)과 일체로 형성되기 때문에 상대적으로 경도가 작다.
상기 윤활유 피스톤(32b)은 직선 왕복 운동시 상기 윤활유 실린더(32a)와 직접 마찰되기 때문에 상기 윤활유 실린더(32a)와의 마찰을 최소화할 수 있도록, 표면 조도가 높도록 제조시 베어링 강으로 가공되어 열처리된 후 연마과정을 거친다.
또한, 상기 윤활유 피스톤(32b)은 내마모성과 윤활성이 좋도록 제조시 추가로 무전해 니켈 도금(Ni-P)처리되기도 한다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 윤활유 펌프(32)는, 상기 윤활유 피스톤(32b)이 표면조도를 높이기 위한 공정 및 추가로 니켈 도금공정을 거치기 때문에 상기 윤활유 피스톤(32b)의 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
특히, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 윤활유 펌프(32)는, 상기 윤활유 피스톤(32b)이 상기 윤활유 실린더(32a)와의 마찰이 최소화될 수 있도록 여러 공정을 거친다하더라도 상기 윤활유 실린더(32a)와 윤활유 피스톤(32b)이 직접 마찰되기 때문에 상기 윤활유 실린더(32a)의 수명이 짧은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤이 직접 마찰되지 않게 한 리니어 압축기의 윤활유 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 윤활유 펌프는, 밀폐용기의 윤활유가 흡입,토출되는 윤활유 실린더와; 상기 윤활유 실린더의 내부에 직선 왕복 운동가능토록 설치되어 펌핑 작용을 행하는 윤활유 피스톤과; 상기 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤 사이에 개재된 윤활유 실린더 커버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 윤활유 실린더 커버는 라이너인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 윤활유 펌프가 포함된 리니어 압축기의 단면도로서, 도 2에 도시된 리니어 압축기는, 외관인 밀폐용기(50)와, 상기 밀폐용기(50) 일측에 구비된 실린더 블록(60)과, 상기 밀폐용기(50) 타측에 구비된 백 커버(62)와, 상기 백 커버(62)와 실린더 블록(60) 사이에 구비되어 유체가 압축되는 압축부로 이루어진다.
상기 밀폐용기(50)는 상면이 개방된 하부 용기(52)와, 상기 하부 용기(52)의 상면을 덮는 상부 덮개(54)로 이루어진다.
상기 밀폐용기(50)에는 외부에서 유체가 흡입되는 유체 흡입파이프(56)와, 상기 토출부(80)와 연결되어 외부로 압축 유체가 토출되는 유체 토출파이프(58)가 구비된다.
상기 백 커버(62)는 상기 유체 흡입파이프(56)와 연결된 유체 흡입로(62')가 구비된다.
상기 압축부는 상기 실린더 블록(60)에 고정되고 유체가 흡입,토출되는 실린더(70)와, 상기 실린더(70) 내부에 직선 왕복운동 가능토록 설치되어 상기 실린더(70)의 유체를 압축하는 피스톤(72)을 포함하여 구성된다.
상기 실린더(70)는 개구된 일단을 통해 압축된 유체가 토출되고, 개구된 타단을 통해 상기 피스톤(72)이 삽입되도록 양단이 개구된 원통구조로 이루어진다.
상기 실린더(70)는 압축된 유체가 토출되는 개구된 일단에 상기 실린더(70)에서 압축된 유체가 상기 유체 토출 파이프(58)로 토출되게 하는 토출부(80)가 구비된다.
상기 토출부(80)는 상기 실린더(70)의 개구된 일단을 덮고 상기 유체 토출파이프(58)와 연결된 토출커버(82)와, 상기 토출커버(82) 내부에 설치되어 상기 실린더(60)의 개구된 일단을 개폐하는 토출밸브(84)로 이루어진다.
상기 토출커버(82)는 상기 토출밸브(84)의 외측에 위치되도록 설치되고 유체 홀(82a')이 형성된 이너 토출커버(82a)와, 상기 이너 토출커버(82a)의 외측에 위치되어 상기 유체 토출파이프(58)와 연결된 아우터 토출커버(82b)로 이루어진다.
상기 토출밸브(84)는 상기 실린더(60)의 개구된 전단에 설치된 토출밸브 바 디(84a)와, 상기 토출밸브 바디(84a)와 상기 이너 토출커버(82a) 사이에 설치되어 상기 토출밸브 바디(84a)를 탄지하는 토출밸브 스프링(84b)으로 이루어진다.
한편, 상기 피스톤(72)은 내부에 상기 백 커버(62)의 유체 흡입로(62')를 통해 흡입된 유체가 통과할 수 있도록 유체 관통로(72')가 형성되고, 전방에 상기 피스톤(72)의 유체 관통로(72')의 유체가 상기 실린더(70)로 흡입될 수 있도록 유체 흡입구(72a)가 형성된다.
상기 피스톤(72)의 유체 흡입구(72a)에는 상기 피스톤(72)의 유체 흡입구(72a)를 개폐하는 흡입밸브(73)가 설치된다.
상기한 피스톤(70)은 상기 실린더(70)의 외측에 위치된 리니어 모터(90)와 연결되어 상기 리니어 모터(90)의 직선 왕복 구동력에 의해 직선 왕복운동된다.
상기 리니어 모터(90)는 크게 상기 피스톤(70)과 연동 가능토록 연결된 가동자와, 상기 가동자가 직선 왕복 운동할 수 있도록 상기 가동자와 전자기적으로 상호 작용되는 고정자로 이루어진다.
상기 가동자는 상기 실린더(70)의 반경방향 외측에 위치되고 상기 고정자 내부에 직선 왕복가능토록 설치된 마그네트(92)와, 상기 마그네트(92)가 고정되고 상기 피스톤(72)과 연동되도록 연결되어 상기 피스톤(72)에 리니어 모터(90)의 직선 왕복 구동력을 전달하는 마그네트 프레임(94)으로 이루어진다.
상기 고정자는 상기 실린더(60)의 반경방향 외측에 위치되어 상기 실린더 블록(60)과 백 커버(62) 사이에 고정된 링형의 아우터 코어(95)와, 상기 아우터 코어(95)의 내부에 구비되어 자장을 형성하는 코일(96)과, 상기 아우터 코어(95) 내부 에 일정 간극을 갖도록 위치되고 상기 실린더(70)의 외측에 압입된 링형의 이너 코어(98)로 이루어진다.
상기 아우터 코어(95)와 이너 코어(98) 간 간극에는 상기 가동자가 위치된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 리니어 압축기는, 상기 리니어 모터(90)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(72)이 상기 실린더(70)의 내부에서 연속적으로 직선 왕복 운동되어 상기 실린더(60)의 압축실(C) 내의 유체가 압축 후 토출되는 과정을 반복하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 윤활유 펌프가 포함된 리니어 압축기의 단면도이고, 도 3은 도 2의 'A'부분 확대도, 도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도이다.
한편, 상기 밀폐용기(50)에는 상기 실린더(70)와 피스톤(72)의 윤활, 냉각을 위해 급유장치(100)가 구비된다.
상기 급유장치(100)는 상기 밀폐용기(50) 내 윤활유가 상기 실린더(70)와 피스톤(72) 사이에 흡입되는 윤활유 흡입 유로(110)와, 상기 실린더(70)와 피스톤(72) 사이에 흡입된 윤활유가 상기 밀폐용기(50)로 다시 배출되는 윤활유 배출 유로(120)와, 상기 윤활유 흡입 유로(110)에 구비된 윤활유 펌프(130)로 구성된다.
상기 윤활유 흡입 유로(110)는 상기 밀폐용기(50)에 채워진 윤활유에 일부가 잠기도록 설치된 윤활유 파이프(112)와, 상기 실린더 블록(60)과의 사이에 윤활유 통로(114')를 형성하는 윤활유 커버(114)와, 상기 윤활유 통로(114')의 윤활유가 상기 실린더 블록(60)을 통과하도록 형성된 실린더 블록 흡입 유로(116)와, 상기 실린더 블록 흡입 유로(116)의 윤활유가 상기 실린더(70)와 피스톤(72)의 사이로 급유되도록 형성된 실린더 흡입 유로(118)를 포함하여 구성된다.
상기 윤활유 파이프(112)와 상기 윤활유 통로(114') 사이에는 상기 윤활유 파이프(112)와 상기 윤활유 통로(114)의 압력차에 의해 개폐작용을 행하는 윤활유 흡입 밸브(113)가 구비된다.
상기 윤활유 통로(114')와 상기 실린더 블록 흡입 유로(116) 사이에는 윤활유 파이프(112)와 상기 윤활유 통로(114)의 압력차에 의해 개폐작용을 행하는 윤활유 토출 밸브(115)가 구비된다.
상기 윤활유 펌프(130)는 상기 압축부의 하측에 위치되어 상기 윤활유 통로(114')와 연통된 윤활유 실린더(132)와, 상기 윤활유 실린더(132)의 내부에 직선 왕복 가능하게 배치된 윤활유 피스톤(134)을 포함하여 구성된다.
상기 윤활유 실린더(132)와 윤활유 피스톤(134) 사이에는 상기 윤활유 피스톤(134)의 직선 왕복시 상기 윤활유 실린더(132)와 윤활유 피스톤(134)이 직접 마찰되지 않도록 윤활유 실린더 커버(133)가 개재된다.
상기 윤활유 실린더 커버(133)는 상기 윤활유 실린더(132)의 전 내벽을 보호할 수 있도록 파이프 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때 파이프 형상의 상기 윤활유 실린더 커버(133)는 그 외경이 상기 윤활유 실린더(132)의 내부에 압입 가능한 크기로 형성되고, 그 내경이 상기 윤활유 피스톤(134)의 직선 왕복이동이 가능토록 상기 윤활유 피스톤(134)의 외경과 일정 공차를 갖는 크기로 형성될 수 있다.
또는, 상기 파이프 형상의 윤활유 실린더 커버(133)는 상기 윤활유 실린더(132)에 헐겁게 끼워지고, 별도의 스토퍼 또는 상기 리니어 모터(90)의 고정자를 지지하는 고정자 커버 등에 의해 축 방향 유동이 방지되도록 구비될 수 있다.
상기한 윤활유 실린더 커버(133)는 상기 윤활유 피스톤(134)과 금속 마찰되지 않도록 테프론 또는 폴리머 재질의 라이너로 이루어질 수 있다.
상기 윤활유 피스톤(134)은 통상 금속 재질로 성형된다.
이 때 상기 윤활유 피스톤(134)은 상기 라이너인 윤활유 실린더 커버(133)가 금속 재질이 아니므로, 상기 윤활유 실린더 커버(133)와 금속 마찰되는 것이 아니다. 따라서, 상기 윤활유 피스톤(134)은 제조시 표면 조도를 높이기 위한 열처리 후 연마과정 및 내마모성과 윤활성 향상을 위한 니켈 도금과정 등을 굳이 거칠 필요가 없다.
한편, 상기 윤활유 피스톤(134)은 윤활유 실린더(132)의 내부에 상기 윤활유 피스톤(134)을 중심으로 전후 배치된 한 쌍의 윤활유 스프링(136,137)에 의해 탄지된다.
상기와 같이 구성된 리니어 압축기의 윤활유 펌프의 작용을 살펴보면, 다음과 같다.
리니어 압축기가 작동되면 상기 윤활유 피스톤이 리니어 압축기의 작동에 따른 진동과 공진되어 직선 왕복운동되면서 펌핑작용을 행한다.
즉, 상기 윤활유 피스톤(134)이 후방을 향해 이동되면, 상기 윤활유 통로 (114')에는 저압이 발생되어 윤활유 흡입 밸브(113)가 열리고, 상기 윤활유 통로(114')의 내측에는 상기 윤활유 파이프(112)로부터 윤활유가 흡입되어 채워지게 된다.
상기와 같은 상태에서 상기 윤활유 피스톤(134)이 전방을 향해 이동되면, 상기 윤활유 통로(114')에는 고압이 발생되어 윤활유 토출 밸브(115)가 열리고, 상기 윤활유 통로(114') 내측에 있던 윤활유는 상기 실린더 블록 흡입 유로(116)와 실린더 흡입 유로(118)를 차례로 통과하여 상기 실린더(70)와 피스톤(72)의 사이로 급유된다.
한편, 상기 실린더(70)와 피스톤(72)로 사이로 급유된 윤활유는, 상기 실린더(70)와 피스톤(72)을 냉각, 윤활한 후 상기 윤활유 배출 유로(120)를 통해 배출된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 윤활유 펌프는 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤 사이에 윤활유 실린더 커버가 개재됨으로써 상기 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤이 직접 마찰되지 않기 때문에 상기 윤활유 실린더가 알루미늄 프레임과 함께 알루미늄 재질로 성형되어 경도가 상기 윤활유 피스톤에 비해 상대적으로 매우 낮고, 상기 윤활유 피스톤이 열처리, 연마, 니켈 도금 등 특수처리되지 않더라도 상기 윤활유 실린더의 마모가 방지될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 윤활유 펌프는 상기 윤활유 실린더 커버가 테프론 또는 폴리머 재질의 라이너로 이루어짐으로써 상기 윤활유 피스톤과 윤활유 실린더 커버가 금속 마찰되지 않으므로, 상기 윤활유 실린더 및 윤활유 피스톤의 표면처리 등의 공정이 생략, 간소될 수 있는 이점이 있다.
Claims (4)
- 밀폐용기의 윤활유가 흡입,토출되는 윤활유 실린더와; 상기 윤활유 실린더의 내부에 직선 왕복 운동가능토록 설치되어 펌핑 작용을 행하는 윤활유 피스톤과; 상기 윤활유 실린더와 윤활유 피스톤 사이에 개재된 윤활유 실린더 커버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 윤활유 펌프.
- 제 1 항에 있어서,상기 윤활유 실린더 커버는 라이너인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 윤활유 펌프.
- 제 2 항에 있어서,상기 라이너는 테프론 또는 폴리머 재질인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 윤활유 펌프.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 윤활유 실린더 커버는 파이프 형상으로 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 윤활유 펌프.
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