KR20050054115A - 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 실린더와; 이 실린더의 상부에 구비되어 흡입된 공기를 압축 및 토출하는 압축부와; 상기 실린더의 하부에 연결설치되며 크랭크실을 구비하는 크랭크 케이스와; 둘레면에 피스톤링을 가지면서 실린더의 내부에서 왕복운동하는 피스톤과; 상기 피스톤과 크랭크실의 크랭크샤프트를 연결해주는 커넥팅로드로 이루어진 왕복동식 공기압축기에 있어서, 상기 크랭크케이스의 상부 일측에 크랭크케이스의 내압을 조절하기 위한 통기부가 구비된 구조로서, 상기 통기부는 종방향으로 형성되면서 크랭크실과 연통되게 설치되면서 내부에 공간부가 형성된 외부관; 상기 외부관의 내부에 고정설치되면서 내부에 공간부가 형성된 내부관과; 상기 내부관의 상부에는 공기를 배출시키도록 구비된 통기캡으로 되어 있다.

이러한 구성을 가지는 본 발명은 실린더내에서 피스톤의 왕복운동시, 발생하는 압축공기의 누설로 인해 크랭크실내의 오일성분 및 공기가 통기부를 통해 배출될때, 오일성분은 액화되어 다시 크랭크실내로 재유입되고, 공기만 통기캡을 거쳐 외부로 배출되어 오일의 낭비를 감소시키고, 기타 주변 부품의 악영향을 미치지 않아 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 공기압축기의 오일분리장치{The Oil Seperator of the Reciprocating Air Compressor}

본 발명은 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤의 압축행정시 압축공기가 누설되면서 오일미스트가 함께 배출되는 것을 방지하도록 한 것이다.

일반적으로, 공기압축기중 왕복동식 공기압축기인 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더(10) 상부에 공기를 흡입하여 압축 및 토출하는 압축부(20)가 설치되어 있고, 상기 실린더(10)의 하부에는 크랭크케이스(30)가 갖추어져 있다. 이 크랭크케이스(30)는 내부에 크랭크실(31)이 형성되어 있다.

또한, 실린더(10)의 내부에는 피스톤(40)이 구비되어 있고, 크랭크실(31)에는 외부로부터 동력을 전달받아 회전하는 크랭크샤프트(50)가 구비되어 있다. 이 크랭크샤프트(50)와 피스톤(40)이 커넥팅로드(60)를 통해 연결되어 있다. 또한, 상기 피스톤(40)의 둘레에는 피스톤링(41)이 갖추어져있고, 이 피스톤링(41)은 크랭크케이스(30)로부터 비산되는 오일에 의해 실린더(10) 하부와 윤활작용이 이루어진다.

이와 같은 종래의 일반적인 왕복동식 공기압축기는 크랭크샤프트(50)의 회전력이 커넥팅로드(60)를 통하여 직선운동으로 변환된 다음, 피스톤(40)을 상하운동시키고, 피스톤(40)의 상하운동에 의해 그 상측의 압축부(20)에서는 외부로부터 공기를 흡입하여 압축 및 토출시키는 역할을 하는데, 피스톤(40)이 상승하면, 압축부(20)에서 흡입된 공기를 압축 및 토출시키며, 피스톤(40)이 하강하면, 압축부(20)에서는 외부의 공기가 흡입된다.

이때 피스톤(40)이 상승하여 공기를 압축할때에는 피스톤의 하부보다는 상부의 압력이 높기때문에, 배기밸브가 개방되어 피스톤(40)의 하부의 불필요한 압력상승을 방지해주지만, 만일, 피스톤(40)과 피스톤링(41), 그리고 실린더(10) 사이에는 틈새가 존재하는데, 이 틈새로 압축공기가 누설되어 아래의 크랭크실(31)로 내려오는 경우, 크랭크실(31)의 압력이 과도하게 상승하지 않도록 하기 위해 크랭크케이스(30)의 상부 일측에 압축공기를 배기시킬 수 있는 통기부(70)가 구비된 것이 있었다.

이 통기부(70)는 단순히 크랭크실(31)의 상부 일측에 구비되고, 통기부(70)의 내부 하단에는 유입공(71)이 형성되며, 이 유입공(71)과 연통되게 형성되면서 외부로 공기를 배출할 수 있는 출구공(72)이 형성된 구조이다. 이러한 통기부(70)는 피스톤(40)의 하강시 크랭크실(31)안의 공기가 압축됨에따라 공기가 배출되도록 하는 역할을 하는 것이다. 따라서, 항상 크랭크케이스(30)안의 내압이 일정치 이상으로 과도하게 상승하지 못하도록 하는 것이다. 그런데, 이러한 통기부(70)는 단순히 공기를 배출시킬 목적으로 마련되었으나, 크랭크케이스(30)의 내부에는 항상 오일이 들어있어 이 오일성분도 함께 배출되어서 낭비되는 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 오일이 공기와 함께 크랭크케이스내에서 외부로 배출되지 않고 분리되어 잔류하도록 한 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치를 제공함에 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실린더와; 이 실린더의 상부에 구비되어 흡입된 공기를 압축 및 토출하는 압축부와; 상기 실린더의 하부에 연결설치되며 크랭크실을 구비하는 크랭크 케이스와; 둘레면에 피스톤링을 가지면서 실린더의 내부에서 왕복운동하는 피스톤과; 상기 피스톤과 크랭크실의 크랭크샤프트를 연결해주는 커넥팅로드로 이루어진 왕복동식 공기압축기에 있어서, 상기 크랭크케이스의 상부 일측에 크랭크케이스의 내압을 조절하기 위한 통기부가 구비된 구조로서, 상기 통기부는 종방향으로 형성되면서 내부에 공간부가 형성되어 크랭크실과 연통되게 연결된 외부관과, 이 외부관의 내부에 고정설치되면서 내부에 공간부가 형성된 내부관과, 이 내부관의 상부에 끼워져 공기를 배출시키는 통기캡이 구비된 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 외부관의 하단부는 유입공이 형성되어 크랭크실내의 오일 및 공기가 유입되도록 되어있다.

상기 내부관의 하단부는 막혀있고, 상부에는 개폐기능을 하는 볼이 구비되어있다.

또한, 통기캡의 내부에는 상기 내부관과 연통되면서 공기가 배출될 수 있도록 하는 통로가 형성되고, 일측 단부에는 통로와 연결된 배출공이 형성된 구조이다.

또한, 통기캡의 내부 배출공쪽으로 탄성부재가 설치되어 있다.

상기 내부관의 둘레면에는 복수개의 출입공이 형성되어 있는 구조이다.

상기 내부관은 하나 이상 형성될 수 있고, 여러개의 내부관이 형성되는 경우에는 하단부에 하나 이상의 출입공이 형성된 구조이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

상기 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명하고, 자세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 장치를 도시한 결합단면도로서, 도시된 바와 같이, 기본적으로 실린더(10)와; 이 실린더(10)의 상부에 구비되어 흡입된 공기를 압축 및 토출하는 압축부(20)와; 상기 실린더(10)의 하부에 연결설치되며 크랭크실(31)을 구비하는 크랭크 케이스(30)와; 둘레면에 피스톤링(41)을 가지면서 실린더(10)의 내부에서 왕복운동하는 피스톤(40)과; 상기 피스톤(40)과 크랭크실(31)의 크랭크샤프트(50)를 연결해주는 커넥팅로드(60)로 이루어진 구조이다. 이러한 구조는 통상적인 왕복동식 공기압축기에 구비된 기본적인 구조로서, 각 구성요소에 대한 상세한 작동설명은 생략한다.

본 발명은 상기 크랭크케이스(30)의 상부 일측에 크랭크케이스(30)의 내압을 조절하기 위한 통기부(80)가 구비된 구조로서, 상기 통기부(80)는 종방향으로 형성되면서 크랭크실(31)과 연통되게 하는 외부관(81)이 설치되어 있다. 이 외부관(81)의 내부는 공간부(82)가 형성되어 있다. 상기 외부관(81)의 내부에는 내부관(83)이 고정설치되어 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부관(83)의 내부도 상기 외부관(81)처럼 공간부(84)가 형성되어 있다. 또한, 상기 내부관(83)의 상부에는 공기를 배출시키는 통기캡(85)이 구비되어 있다.

또한, 상기 외부관(81)의 하단부는 유입공(81a)이 형성되어 크랭크실(31)내의 오일(a) 및 공기(b)가 유입되도록 되어있다.

상기 내부관(83)의 하단부는 막혀있고, 상부에는 개폐기능을 하는 볼(86)이 구비되어있다.

상기 내부관(83)은 1개를 도시하여 설명하였지만, 이에 국한되지 않고, 여러개의 내부관을 추가로 설치할 수 있다. 이렇게 여러개의 내부관을 추가로 설치하는 경우에는 그 만큼 오일이 분리되는 비율이 높아지게 된다.

이렇게 여러개의 내부관을 추가로 중첩하여 설치하는 경우에는 내부관의 하단부인 바닥면에 하나 이상의 출입공이 형성된 구조이다. 물론, 복수개의 내부관인 경우, 제 2, 제 3, 제 4의 내부관의 상부측 둘레면에도 출입공이 형성된다.

또한, 통기캡(85)의 내부에는 상기 내부관(83)과 연통되면서 공기(b)가 배출될 수 있도록 하는 통로(87)가 형성되고, 일측 단부에는 통로(87)와 연결된 배출공(88)이 형성된 구조이다.

또한, 통기캡(85)의 내부 배출공(88)쪽으로는 볼(86)의 상부를 압축하는 탄성부재(89)가 설치되어 있다.

상기 내부관(83)의 둘레면에는 복수개의 출입공(83a)이 형성되어 있는 구조이다.

본 발명은 피스톤(40)이 상승하여 압축작용을 할때, 크랭크실(31)안의 공기가 도 3에 도시된 바와 같이, 통기부(80)를 통과하여 외부로 배출되는데, 이때 크랭크실(31)안에 내장된 오일도 함께 배출된다. 여기서, 본 발명은 통기부(80)가 종래와는 달리, 외부관(81) 및 내부관(83)의 이중관으로 되어 있어 오일은 배출되지 않고 아래로 다시 낙하하고 공기만 배출되도록 된 것이다.

상기 외부관(81)의 하단부는 유입공(81a)이 형성되어 있어 이 유입공(81a)을 통해 오일(a) 및 공기(b)가 유입된다. 유입된 오일(a) 및 공기(b)는 외부관(81)의 공간부(82)내에서 상승하면서 내부관(83)의 둘레면 하부에 형성된 출입공(83a)을 통해 유입된다. 상기 오일(a)은 기체상태로 되어 비산하게되면서 공기(b)와 합해져셔서 오일미스트(oil mist)로 되면서 상승하게 된다.

이렇게 유입된 오일(a) 및 공기(b)는 내부관(83)의 하부에 형성된 출입공(83a)을 통해 유입되어 내부관(83)의 내벽에 부딪히면서 상승하게 되면서 액상으로 변경되어 내부관(83a)의 상부에 형성된 출입공(83a)을 통해 배출되어 아랫방향으로 낙하하게 되어 크랭크실(31)안에 재유입된다. 이때, 공기는 오일성분보다 가볍기때문에 더욱 상승하게 되어 통기캡(85)내부에 있는 볼(86)과 통기캡(85)의 내부면 사이의 틈을 통해 빠져나가 통로(87)를 거쳐 결국, 배출공(88)을 통해 배출된다.

상기 볼(86)은 탄성부재(89)가 누르고 있기때문에, 이 탄성부재(89)의 압축력을 이기고 볼(86)과 통기캡(85)의 내부면 사이의 틈으로 공기가 배출되는 것이다. 이때 오일성분은 일반적으로 공기와 같은 완전기체상태가 아닌 액체상태로서, 압축된 볼(86)사이의 틈을 이기고 배출되지 않고, 상기 언급한 바와 같이, 크랭크실(31)내로 재유입된다.

본 발명은 상기 내부관(83)을 여러개 구성하게되는 경우, 다시말해서 내부관안에 작은 내부관을 형성하고, 또 그 내부관에 더 작은 내부관을 추가로 설치하는 경우에는 그 만큼 오일이 공기로부터 분리되어 크랭크실(31)안에 재유입되는 비율이 높아져 분리효율이 좋아진다. 이때에는 상기 추가로 내부관(83)안에 설치되는 내부관은 바닥면에 출입공을 형성하고, 상부에 출입공을 형성하여 1차로 내부관(83)의 하부 출입공(83a)을 통해 유입된 오일성분이 2차 설치된 내부관안으로 유입될때, 바닥면에 형성된 출입공을 통해 유입되는 한편, 상부 출입공을 통해 배출되며, 내부관과 내부관 사이의 공간에 채류하게 되는 오일성분은 내부관의 하단부인 바닥면에 형성된 출입공을 통해 배출되어 채류하지 않게된다.

내부관에 형성되는 출입공의 형성갯수는 상부에 위치하는 볼 및 탄성부재에 맞추어서 형성된다. 즉, 볼의 중량이나, 또는 탄성부재인 스프링의 탄성계수에 따라서, 출입공의 형성갯수를 가장 바람직한 것으로 설정하여 형성하는 것이다. 출입공의 갯수가 적은 경우에는 많을때에 비하여 상대적으로 볼 및 탄성부재의 탄성계수를 높여서 오일분리작용이 효과적으로 일어나도록 한다.

이와 같이 본 발명은 실린더내에서 피스톤의 왕복운동시, 발생하는 압축공기의 누설로 인해 크랭크실내의 오일성분 및 공기가 통기부를 통해 배출될때, 오일성분은 액화되어 다시 크랭크실내로 재유입되고, 공기만 통기캡을 거쳐 외부로 배출되어 오일의 낭비를 감소시키고, 기타 주변 부품의 악영향을 미치지 않아 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 일반적인 왕복동식 공기압축기를 나타낸 결합단면도

도 2는 본 발명에 따른 장치를 나타낸 결합단면도

도 3은 본 발명에 따른 통기부의 확대단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

a : 오일

b : 공기

80 : 통기부

81 : 외부관

81a : 유입공

82,84 : 공간부

83 : 내부관

83a : 출입공

85 : 통기캡

86 : 볼

87 : 통로

88 : 배출공

89 : 탄성부재

Claims (8)

1. 실린더와; 이 실린더의 상부에 구비되어 흡입된 공기를 압축 및 토출하는 압축부와; 상기 실린더의 하부에 연결설치되며 크랭크실을 구비하는 크랭크 케이스와; 둘레면에 피스톤링을 가지면서 실린더의 내부에서 왕복운동하는 피스톤과; 상기 피스톤과 크랭크실의 크랭크샤프트를 연결해주는 커넥팅로드로 이루어진 왕복동식 공기압축기에 있어서,

   상기 크랭크케이스의 상부 일측에 크랭크케이스의 내압을 조절하기 위한 통기부가 구비된 구조로서, 상기 통기부는 종방향으로 형성되면서 크랭크실과 연통되게 설치되면서 내부에 공간부가 형성된 외부관;

   상기 외부관의 내부에 고정설치되면서 내부에 공간부가 형성된 내부관과;

   상기 내부관의 상부에는 공기를 배출시키도록 구비된 통기캡으로 구성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 외부관의 하단부는 유입공이 형성되어 크랭크실내의 오일 및 공기가 유입되도록 되어있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 내부관의 하단부는 막혀있고, 상부에는 개폐기능을 하는 볼이 구비되어있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 통기캡의 내부에는 상기 내부관과 연통되면서 공기가 배출될 수 있도록 하는 통로가 형성되고, 일측 단부에는 통로와 연결된 배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 통기캡의 내부 배출공쪽으로는 상기 볼을 탄지하는 탄성부재가 설치된 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 내부관의 둘레면에는 복수개의 출입공이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 내부관은 하나 이상 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.
8. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,

   상기 내부관의 하단부에 하나 이상의 출입공이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 공기압축기의 오일분리장치.