KR930003543B1 - Scroll compressor - Google Patents
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Abstract
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Description
제1-4도는 궤도의 90°간격에서 랩의 상대위치를 연속적으로 도시하논 개략도.1-4 are schematic diagrams illustrating the relative position of the lap continuously at 90 ° intervals of the orbit.
제 5 도는 고정 스크롤의 평면도.5 is a plan view of a fixed scroll.
제 6 도는 제 5 도의 선 6-6에 따른 단면도.6 is a sectional view along line 6-6 of FIG.
제 7 도는 제 5 도의 선 7-7에 따른 단면도.7 is a sectional view along line 7-7 of FIG.
제 8 도는 제 5 도의 선 8-8에 따른 단면도.8 is a sectional view along line 8-8 of FIG.
제 9 도는 궤도운동하는 스크롤의 평면도.9 is a plan view of an orbiting scroll.
제10도는 제 9 도의 선 10-10을 따른 단면도.FIG. 10 is a sectional view along line 10-10 of FIG.
제11도는 제 9 도의 선 11-11을 따른 단면도.11 is a sectional view along line 11-11 of FIG.
제12도는 제 9 도의 선 12-12를 따른 단면도.12 is a sectional view along line 12-12 of FIG.
제13도는 베어링 캡의 부분절개도.13 is a partial cutaway view of a bearing cap.
제14도는 제13도의 선 14-14를 따른 단면도.14 is a sectional view along line 14-14 of FIG.
제15도는 제13도의 선 15-15를 따른 단면도.FIG. 15 is a sectional view along line 15-15 of FIG.
제16도는 크랭크 축의 축방향 단면도.16 is an axial sectional view of the crankshaft.
제17도는 카운터 웨이트를 도시하는 도면.17 shows a counter weight.
제18도는 제 5 도의 선 6-6에 대응하는 단면을 따른 본 발명의 스크롤 컴프레서의 수직 단면도.FIG. 18 is a vertical sectional view of the scroll compressor of the present invention along a section corresponding to line 6-6 of FIG.
제19도는 제 5 도의 선 7-7에 대응하는 단면을 따른 본 발명의 스크롤 컴프레서의 단면도.19 is a cross-sectional view of the scroll compressor of the present invention along a section corresponding to line 7-7 of FIG.
제20도는 제 5 도의 선 8-8에 대응하는 부분을 따른 본 발명의 스크롤 컴프레서의 단면도.20 is a cross-sectional view of the scroll compressor of the present invention along the portion corresponding to line 8-8 of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
5 : 저압 챔버 9 : 고압 챔버5: low pressure chamber 9: high pressure chamber
20 : 고정 스크롤 21 : 궤도운동 스크롤20: fixed scroll 21: orbital scroll
22, 23 : 랩 30 : 크랭크 축22, 23: wrap 30: crankshaft
34 : 카운트 웨이트 36 : 올드햄 커플링34: Count Weight 36: Oldham Coupling
본 발명은 유체를 압축하고, 팽창시키며 또한 펌핑(pumping)하기 위해 사용될 수 있는, 각각 원형 단부판과 스파이럴 또는 인볼류트 랩(spiral or involute wrap)을 구비한 두개의 스크롤 부재를 포함하는 스크롤 머신(scroll machine)에 관한 것이다. 두 랩이 복수의 선 접촉을 하도록 서로 끼워지고 랩 사이에 최소 간극을 두고 이격되어서 적어도 한쌍의 유체 포켓 또는 챔버를 제공하도록 스크롤 부재들은 원주방향으로 및 반경방향으로 유지된다. 스크롤 부재중 어느 하나는 정지해 있고, 다른 하나는 편심 축과 항 회전 커플링을 통하여 궤도를 따라 회전한다. 두개의 스크롤 부재의 상대 궤도운동은 랩의 만곡면을 따라 선 접촉부 또는 최소 허용간극을 이동시켜, 유체 포켓내의 폐쇄체적을 변화하게 한다. 폐쇄 체적은 궤도운동의 방향에 따라 증가하거나 감소될 수 있다. 일반적으로 몇개의 폐쇄 체적이 동시에 존재하기 때문에, 몇개의 선 접촉부나 최소의 허용 간극이 또한 동시에 존재하며, 각각이 랩을 따라서 컴프레서의 중심 또는 배출 포트를 향해 운동하게 된다. 컴프레서의 경우에, 압축된 개스는 스크롤 부재를 축방향으로 분리시키는 힘을 만들어내며, 그 결과 고 트러스트 부하와 선단 누설이 발생한다. 부가적으로, 다른 설계가 보통 수평 및 수직 유니트에 대해서 요구된다. 스크롤 머신의 본래 형태는 크고 길고 얇은 것이며, 따라서, 이러한 시스템 유니트의 크기와 외관의 형태로 인해 스크롤 머신을 수평으로 배치하는 것이 바람직하다.The present invention provides a scroll machine comprising two scroll members each having a circular end plate and a spiral or involute wrap, which can be used for compressing, expanding and pumping fluid. scroll machine). The scroll members are maintained circumferentially and radially so that the two wraps are fitted together to make a plurality of line contacts and spaced apart with a minimum gap between the wraps to provide at least a pair of fluid pockets or chambers. One of the scroll members is stationary, and the other rotates along the track via the eccentric shaft and the antirotating coupling. The relative orbital motion of the two scroll members moves the line contact or the minimum allowable gap along the curved surface of the wrap, causing the closed volume in the fluid pocket to change. The closed volume may increase or decrease depending on the direction of the orbital motion. In general, because several closed volumes are present at the same time, several line contacts or minimum allowable gaps are also present at the same time, each moving along the lap toward the center or discharge port of the compressor. In the case of a compressor, the compressed gas creates a force that axially separates the scroll member, resulting in high thrust loads and tip leakage. In addition, other designs are usually required for horizontal and vertical units. The original form of the scroll machine is large, long and thin, and therefore, it is desirable to arrange the scroll machine horizontally due to the size and appearance of such a system unit.
종래에는, 수직 스크롤 컴프레서에 있어서, 모터는 아래의 결과를 가지는 스크롤 메카니즘의 아래에 설치된다 : 약간 긴 덮개(shell) ; 모터를 가로지르고 고 부하 베어링의 윤활을 하기 위해서 높은 양력을 필요로 하는 기초 원심 펌프 ; 오일통으로 오일을 되돌아가게 하기 위해서 방향에 민감한 중력 오일 분리 메카니즘 및 제한된 밀봉 능력을 가지고 있는 미세 계측 오일 주입 시스템. 스크롤 컴프레서는 덮개 또는 케이싱의 주된 부분이 배출가스로 충전되느냐 또는 흡입개스로 충전되느냐에 따라 고측부 또는 저측부 컴프레서로 명명된다.Conventionally, in a vertical scroll compressor, the motor is installed under a scroll mechanism having the following results: a slightly longer shell; A basic centrifugal pump that requires high lift to traverse the motor and lubricate high load bearings; Micrometered oil filling system with a direction sensitive gravity oil separation mechanism and limited sealing capability to return oil to the sump. Scroll compressors are termed high or low side compressors depending on whether the main part of the lid or casing is filled with exhaust gas or with suction gas.
양호한 실시예에 있어서, 고측부 스크롤 컴프레서는 좁은 허용 간극 제어와 오일 주입의 조합에 의해서 밀봉된다. 따라서 오일은 밀봉과 함께 윤활 기능을 제공해 주기 때문에 배출 개스로 부터 효과적으로 오일을 분리하는 것이 필요하다. 오일통은 격리되고, 오일 펌프 작용은 크랭크 축의 원심 펌프 작용에 의해 그리고 오일통의 컴프레서 배출압과 스크롤로 오일이 주입되는 중간압의 압력차에 의해 발생한다. 수직 배향에서는, 상기 모터의 오일의 원심분리를 위해 배출관의 입구에서 발생되는 와류를 이용하도록 스크롤의 상부에 설치된다. 일반적으로 수평 배향에서는, 상기 장치는 여전히 만족스럽게 작동하고, 모터의 중량 바이어스는 감소된다. 수평으로 부터 적어도 15-20°의 각이 오일을 중량에 의해 통으로 귀환시키는데 필요하다.In a preferred embodiment, the high side scroll compressor is sealed by a combination of narrow tolerance clearance control and oil filling. Therefore, the oil provides a lubrication function with sealing, so it is necessary to effectively separate the oil from the discharge gas. The oil sump is isolated and the oil pumping action is caused by the centrifugal pumping action of the crankshaft and by the pressure difference between the compressor discharge pressure of the oil sump and the intermediate pressure where oil is injected into the scroll. In the vertical orientation, it is installed at the top of the scroll to use the vortices generated at the inlet of the discharge pipe for centrifugation of the oil of the motor. In general, in the horizontal orientation, the device still works satisfactorily and the weight bias of the motor is reduced. An angle of at least 15-20 ° from horizontal is required to return the oil to the barrel by weight.
본 발명의 목적은 방향에 민감하지 않은 스크롤 컴프레서와 그 윤활방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a scroll compressor which is insensitive to orientation and a lubrication method thereof.
본 발명의 다른 목적은 축방향이나 방사상의 방향에 대해 따로 밀봉하는 것이 필요하지 않은 스크롤 컴프레서와 그 윤활 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a scroll compressor and a lubrication method thereof which do not need to be sealed separately in the axial direction or the radial direction.
본 발명의 또 다른 목적은 밀봉기능을 제공하기 위해서 좁은 허용 간극의 제어와 오일주입을 행하는 스크롤 컴프레서와 윤활방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a scroll compressor and a lubrication method for controlling the narrow allowable gap and injecting oil to provide a sealing function.
본 발명의 또 다른 목적은, 궤도운동하는 스크롤에 작용되는 축방향 부하의 대부분을 상쇄하기 위해 2단 배압 제어를 행하는 축 트러스트 베어링을 제공하는 것이다. 이러한 목적들과 이하의 설명으로 명백해지는 다른 목적들은 본 발명에 의해서 성취된다.It is still another object of the present invention to provide an axial thrust bearing that performs two stage back pressure control to offset most of the axial loads acting on the orbiting scroll. These and other objects, which will become apparent from the following description, are achieved by the present invention.
기본적으로, 본 고측부 스크롤 컴프레서는 윤활을 위해서, 축 방향의 부하를 상쇄하도록 배압 바이어스를 공급하기 위해서 그리고 밀봉을 위해서 오일 주입을 활용한다. 오일통은 격리되어 배출 압력하에 있게 되고 압력차는 오일을 베어링 표면에 그리고 그후에는 주입점에 공급하기 위한 기동력을 제공한다. 수직 배향에서는, 모터는 스크롤 부재 위에 위치되고 그 하중은 축방향 부하를 상쇄시키도록 배압 바이어스와 협력하여 작용한다.Basically, the high side scroll compressor utilizes oil injection for lubrication, to supply a back pressure bias to offset the axial load, and for sealing. The oil sump is insulated under the discharge pressure and the pressure differential provides maneuverability for supplying oil to the bearing surface and then to the injection point. In the vertical orientation, the motor is positioned above the scroll member and the load acts in cooperation with the back pressure bias to offset the axial load.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서, 첨부도면과 관련하여 기술된 하기의 상세한 설명을 참조해야 한다.In order to fully understand the present invention, reference should be made to the following detailed description set forth in connection with the accompanying drawings.
제1-4도에서, 참조번호(20)는 일반적으로 랩(22)을 구비한 고정 스크롤을 표시하고, 참조번호(21)은 일반적으로 랩(23)을 구비한 궤도운동하는 스크롤을 표시한다. (A-M)과 (1-12)로 표시된 챔버들은 각각 연속적으로 흡입, 압축 및 배출 단계를 도시하고, 그와 함께 장치가 컴프레서로서 작동할 때 챔버(M)은 배출부(25)에 형성된 공통 챔버이다. 챔버(4-11과 D-K)는 각각 두 단부가 스크롤 랩 사이의 선 접촉부와 최소 허용 간극인 약 360°범위의 헤리컬 크레센트 또는 루넬의 형태인 것을 알 수 있을 것이다. 만일 예를 들어 제 1 도의 점(X)가 챔버(5)와 챔버(9)로 분리하는 선 접촉 또는 최소 허용간극점을 표시한다면, 이점에서 고압챔버(9)로부터 저압챔버(5)로 누설이 되는 경향이 있고 어느 누설도 손실 또는 효율의 저하를 나타낸다. 누설로 인한 손실을 최소화 하기 위해서는, 좁은 허용 간극을 유지하고, 확실한 기계 팁 밀봉(mechanical tip seal)을 사용하여 고속에서 운전하는 것이 일반적으로 필요하다. 그러나, 본 발명은 밀봉기능을 달성하기 위해서 오일 주입을 활용한다. 다시 제1-4도를 참조하면, 챔버(1-12)는 챔버(A-L)와 대칭으로 상응하며 다른 점은 이들이 랩(22) 및 (23)의 마주보는 측면에 있다는 것을 알 수 있다.In Figures 1-4,
제5-8도를 참조하면, 고정 스크롤(20)은 랩(22)을 제공하기 위해 제거되는 스파이럴형 부분을 가지고 있는 디스크 형태이다. 정반대에 이격되어 있는 원주에서 30°정도의 범위에 걸친 요부 구역(20-1과 20-2)는 리지(20-3과 20-4)를 남겨두기 위해서 고정 스크롤(20)의 원주에 형성된다. 제 7 도에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 직경상 구멍(20-5)은 배출 흐름 통로의 일부분을 형성하기 위해 배출부(25)에 유체적으로 연결되고 이격된 요부 구멍(20-1과 20-2) 사이에 연장되어 있다. 구멍(20-6)은 흡입관을 수용하고 입구로서 작용한다. 구멍(20-6)은 후술하는 바와 같이 O링을 수용하기 위해 그 안에 형성된 내부 홈(20-7)을 가지고 있다. 역으로 뚫려있는 축상 구멍(20-8)은 조립 볼트를 수용하기 위해서 제공된다. 축상 구멍(20-9)는 오일 픽업 튜브(oil pickup tube)를 수용하고, 윤활유 흐름 통로의 일부분을 형성한다. 축상 구멍(20-10)은 오일 귀환 흐름의 일부분을 형성한다.5-8, the
제9-12도를 참조하면, 궤도운동 스크롤(21)은 랩(23)의 반대 측에 보스(21-1)을 가진다. 축상 구멍(21-2)은 보스(21-1)내에 형성된다. 반경 구멍(21-3)은 구멍(21-2)에서 끝나고, 세트 스크류(26) 또는 다른 적당한 구조물이 다른 단부로부터 밀어 넣어진다. 축상 구멍(21-4)은 환형 홈(21-14)과 교차하고 구멍(21-3)에서 끝나며 그것과 함께 윤활유 흐름 통로의 일부를 형성한다. 직경 방향으로 반대편에서 서로 마주보는 구멍(21-5와 21-6)은 각각 축상 구멍(21-7과 21-8)과 교차된다. 반경 구멍(21-9)은 보스(21-1)에 형성되고, 축상 구멍(21-10)과 교차된다. 축상 구멍(21-11)은 궤도운동 스크롤(21)을 통해 연장된다. 축상 구멍(21-7, 21-8, 21-10 및 21-11) 각각은 랩(22)와 랩(23) 사이에 밀봉을 제공하는 윤활유를 위한 흐름 통로를 제공하기 위해 랩(23)에서 끝나게 된다. 더 상세하게는, 구멍(21-7과 21-8)은 낮은 중간압에서 랩 사이에 오일을 제공하고, 구멍(21-10과 21-11)은 상 중간압에서 랩 사이에 오일을 제공하며 따라서 오일통과의 사이의 압력차를 형성하게 된다. 추가적으로, 상하의 중간 압력 레벨에서 이 오일은, 랩들 사이에 공급되기 전에, 스크롤(20과 21)을 분리시키려는 축방향 힘을 균형잡기 위해서 궤도운동 스크롤의 배후에 작용한다. 방사상 홈(21-12와 21-13)은 종래의 방식으로 올드햄 커플링과 상호 작용을 한다. 직경상으로 위치된 V홈(21-15)은 크랭크 축을 위한 트러스트 면을 제공하는 보스(21-1)을 가로지르는 윤활통로를 제공한다.9-12, the
제16도에서 가장 잘 도시되어 있는 바와같이, 크랭크 축(30)은 연속적으로 감소된 축부분(30-1), 주 축부분(30-2), 플랜지 부분(30-3) 및 편심부분(30-4)를 포함하고 있다. 일반적으로 축상 구멍(30-5)은 직경상구멍(30-6)에서 끝난다. 구멍(30-5와 30-6)은 윤활유 흐름 통로의 일부분을 형성하고 원심 펌프를 제공한다. 조립체에서 크랭크 축(30)은 제13-15도에서 가장 잘 도시되어 있는 베어링 헤드(32)내에 수용된다.As best shown in FIG. 16, the crankshaft 30 has a continuously reduced shaft portion 30-1, a main shaft portion 30-2, a flange portion 30-3 and an eccentric portion ( 30-4). Generally, the axial hole 30-5 ends in the radial hole 30-6. The holes 30-5 and 30-6 form part of the lubricant flow passage and provide a centrifugal pump. The crankshaft 30 in the assembly is received in a bearing head 32 best shown in FIGS. 13-15.
감소된 축부분(30-1)은 바깥쪽으로 연장되어 있는 반면에 크랭크 축(30)의 주 축부분(30-2)은 베어링 헤드 또는 크랭크 케이스(32)의 구멍(32-1)에 지지되게 수용된다. 구멍(32-1)은 관형부분(32-5)내에 위치하며 구멍(32-4)로 전이하고 그 사이에는 환형 견부(32-2)와 환형 요홈(32-3)이 형성된다. 견부(32-2)는 시동중에(전자기력) 또는 비정상 가동중에 균형되지 않는 개스력 때문에 발생할 수 있는 크랭크 축(30)의 위로 향한 축방향 운동을 제어한다. 반경방향의 슬롯(32-6과 32-7)은 면(32-9)의 환형 요홈(32-8)에 형성되고, 졸애의 방식으로 올드햄 커플링과 상호 작용한다. 관형부분(32-5)은 슬리이브부(32-10)에 의해 둘러싸이고, 슬리이브부와 동축이며, 그것과 함께 통로(32-12)를 통하여 배수되는 오일을 모으기 위한 환형 요홈(32-11)을 형성한다.The reduced shaft portion 30-1 extends outward while the main shaft portion 30-2 of the crank shaft 30 is supported by the hole 32-1 of the bearing head or crankcase 32. Are accepted. The hole 32-1 is located in the tubular portion 32-5 and transitions to the hole 32-4 between which an annular shoulder 32-2 and an annular groove 32-3 are formed. The shoulder 32-2 controls the upward axial movement of the crankshaft 30 which may occur due to an unbalanced gas force during starting (electromagnetic force) or during abnormal operation. The radial slots 32-6 and 32-7 are formed in the annular grooves 32-8 of the face 32-9 and interact with the Oldham coupling in a sleepy manner. The tubular portion 32-5 is enclosed by the sleeve portion 32-10, coaxial with the sleeve portion, and with it an annular groove 32-32 for collecting oil drained through the passage 32-12. 11) form.
제13도와 제14도에서 가장 잘 도시된 바와같이 요홈(32-11)의 바닥부는 90°이격되어 있고 견고성을 제공하는 웨브(32-20)에 의해 4부분으로 분리된다. 환형 견부(32-13)는 슬리이브부(32-10)의 내부벽 위에 형성되고 모터의 스테이터를 지지한다. 환형 요홈(32-14)는 구멍(32-1)내에 형성되고 크랭크 축과 저널면을 윤활하기 위한 오일을 제공하는 오일 수집부(oil galley)를 제공한다. 직경상으로 이격되어 있고 축방향으로 연장되어 있는 요부구역(32-15와 32-16)은 슬리이브부(32-10)의 외부벽에 형성되고 고정 스크롤(20)의 이격된 요부 구역(20-1과 20-2)에 대응한다. 반경방향의 노치(32-17과 32-18)은 각각 요부 구역(32-15와 32-16)에 있는 슬리이브부(32-10)을 통해 연장한다. 나사가 새겨진 축상 구멍(32-21)은 볼트(40)을 수용한다.As best shown in FIGS. 13 and 14, the bottom of groove 32-11 is separated into four parts by a web 32-20 that is 90 ° apart and provides firmness. The annular shoulder 32-13 is formed on the inner wall of the sleeve 32-10 and supports the stator of the motor. Annular grooves 32-14 provide an oil galley that is formed in hole 32-1 and provides oil for lubricating the crankshaft and journal surface. The radially spaced and axially extending recesses 32-32 and 32-16 are formed in the outer wall of the sleeve 32-10 and the recessed recesses 20 of the fixed
제17도에 도시된 카운트 웨이트(34)는 임의의 적당한 방식으로 크랭크 축(30)의 플랜지 부분(30-3)에 고정되고 편심체(30-4), 궤도운동 스크롤(21)과 올드햄 커플링(36)에 따른 역학적 불균형을 상쇄한다.The
이제 제18-20도에 대해서 언급하자면, 참조번호(14)는 상부덮개(15-1), 중간덮게(15-2)와 하부덮개(15-3)으로 구성된 3개의 덮개(15)를 가진 스크롤 컴프레서를 지시한다. 덮개(15-1 ; 15-2와 15-3)는 함께 용접되고 상부덮개(15-1)과 하부덮개(15-3)는 부분적으로 중간덮개(15-2)내에 있고, 그들의 단부는 아래에서 설명되는 바와같이 제자리에 컴프레서 구조물을 유지하기 위해서 작용하는 견부를 형성한다. 흡입관(16)과 배출관(17)은 중간덮개(15-2)와 상부덮개(15-1)을 통해 연장되어 있고, 또 거기에 용접등에 의해 적당히 고정된다. 추가적으로 흡입관(16)은 고정 스크롤(20)의 구멍(20-6)내에 수용되고 구멍(20-6)의 내부홈(20-7)에 위치된 O링(18)에 의해 덮개(15)의 내부로 부터 밀봉된다.Referring now to FIGS. 18-20,
크랭크 축(30)의 편심체(30-4)는 궤도운동 스크롤(21)이 관형보스(21-1)의 구멍(21-2)에 수용되고, 제18-20도에서 도시된 바와같이 편심체(30-4)의 단부는 구멍(21-2)의 확대부내에 있고, 그것과 접촉하고 있지 않아 가장자리 효과는 회피된다. 보스(21-1)은 궤도운동 스크롤(21)의 궤도운동에 유지되는 반면에, 크랭크 축(30)과 궤도운동 스크롤(21)은 구멍(32-4)내의 플랜지(30-3)과 카운터 웨이트(34)를 가진 유니트로서 움직인다. 견부(32-2)와 관형보스(21-1)사이에 위치된 플랜지(30-3)은 트러스트 표면으로 작용한다.The eccentric body 30-4 of the crank shaft 30 has an
올드햄 커플링(36)은 환형 요홈(32-8), 반경 홈(21-12과 21-13) 및 반경 슬롯(32-6 및 32-7)내에 위치되어 종래의 방식으로 궤도운동 스크롤(21) 및 베어링 헤드(32)과 상호 작용하여 궤도운동 스크롤(21)의 운동을 궤도운동으로 한정한다. 스페이서 링(38)은 볼트(40)의 나사부를 따른 누설을 방지하기 위해서 볼트밀봉체(41)을 구비한 복수의 조립체 볼트(40)에 의해 고정 스크롤(20)과 베어링(32)사이에 볼트로 고정된다. 올드햄 커플링(36)과 궤도운동 스크롤(21)의 운동이 간섭되는 정도로 볼트(40)가 조여지는 것을 스페이서 링(38)이 방지한다.The
제19도에서 가장 잘 도시되는 바와같이, 스페이서 링(38)은 한쌍의 직경상으로 이격되고 축방향으로 연장하는 요부 구역(38-1과 38-2)를 가지고 있다. 필요하다면, 스페이서 링(38)은 고정 스크롤(20) 또는 베어링 헤드(32)의 일부로 만들어진다. 그러나, 제조목적을 위해서는, 그 두께가 판 또는 궤도운동 스크롤(21)의 디스크 두께에 따라 선택될 수 있기 때문에 분리된 스페이서 링(38)이 좋다.As best seen in FIG. 19, the spacer ring 38 has a pair of diametrically spaced and axially extending recessed sections 38-1 and 38-2. If necessary, the spacer ring 38 is made of a fixed
크랭크 축(30), 베어링 헤드(32), 궤도운동 스크롤(21), 스페이서 링(38), 올드햄 커플링(36) 및 고정 스크롤(20)들이 볼트(40)에 의해서 함께 체결되어 전술하 조립체가 되면, 스테이터(44-1)가 환형 견부(32-13)와 체결되고 적당히 위치되도록 모터(44)의 스테이터(44-1)은 베어링 헤드(32)에 끼워진다. 스테이터(44-1)가 제위치에 고정되면 로우터(44-2)는 크랭크 축(30)의 감소된 축부분(30-1)에 끼워진다. 로우터 카운터 웨이트(44-3과 44-4)가 궤도운동 스크롤(21)과 편심체(30-4)의 구동에 의해서 발생되는 관성력과 관성 모우멘트를 상쇄하기 위해서 로우터(44-2)위에 제공된다는 것을 알 수 있을 것이다. 무게중심이 구멍(21-2)의 중심축을 따라 위치되도록 궤도운동 스크롤(21)이 균형잡혀져야 한다는 것을 알아야 한다.The crankshaft 30, bearing head 32,
오일 픽업 튜브(50)은 고정 스크롤(20)에 있는 축상 구멍(20-9)에 삽입된다. 크랭크 축(30), 베어링 헤드(32), 궤도운동 스크롤(21), 스페이서 링(38), 올드햄 커플링(36), 고정 스크롤(20)에, 픽업 튜브(50)과 모터(44)의 조립체는 그후에 중간덮개(15-2)내에 삽입된다. 흡입관(16)은 덮개(15-2)의 개구(15-4)를 통해 O링(18)을 지나 구멍(20-6)속으로 삽입되고, 그후에 제위치에 적당히 용접이 되거나 고정된다. 가스켓(19)는 고정 스크롤(20)의 하부 기계가공면 위에 위치되고, 덮개(15-3)과 고정 스크롤(20) 사이에서 가스켓(19)를 압착할때까지 하부덮개(15-3)는 중간덮개(15-2)에 삽입되고 그후에 중간덮개(15-2)에 용접되거나 기타 방법으로 적당히 고정된다. 상부덮개(15-1)는 베어링 헤드(32)의 슬리이브부(32-10)에 체결될때까지 중간덮개(15-2)내로 삽입되고, 그후에 중간덮개(15-2)에 용접되거나 적당히 고정된다. 가스켓(19)은 배출개스와 윤활유를 분리하게 한다. 설명된 바와같이 조립이 되면, 내부 컴프레서 구조는 제조공정에서 쉽게 실행되는 방식으로 고정되고 위치된다.The
작동에 있어서, 개스 냉매는 흡입관(16)을 통하여 스크롤 컴프레서(14)로 유입되고, 제 5 도와 제18도에 가장 잘 도시되어 있는 바와같이 구멍(20-6)을 통하여 랩(22와 23)을 둘러싸는 공간속으로 들어간다. 개스 냉매는 제1-4도에 도시되어 있는 방식으로 압축된다. 제 7 도아 제19도를 참조하면, 압축 개스 냉매는 배출부(25)를 통하여 유체가 분리되는 구멍(20-5)으로 보내진다. 흐름의 제 1 부분은 구멍(20-5)로 부터 중간 덮개(15-2)의 내부와 요부구역(20-1, 38-1 및 32-15)에 의해 형성되는 흐름통로를 연속적으로 통과하고, 그 다음에 반경방향 노치(32-17)을 통과하며, 그 다음에 스테이터(44-1)을 지나 배출관(17)으로 유입되며, 이로써 압축냉매는 시스템으로 운반된다.In operation, the gas refrigerant enters the
비슷하게, 흐름의 제 2 부분은 구멍(20-5)로 부터 중간덮개(15-2)의 내부와 요부 구역(20-2, 38-2 및 32-16)에 의해 형성되는 흐름 통로를 연속적으로 통과하고, 그 다음에 반경방향 노치(32-18)을 통과하며, 그 다음에 스테이터(44-1)을 지나 배출관(17)으로 유입된다. 중간덮개는 주위에 노출된 큰 표면적을 가지고 있기 때문에 덮개(15)로 부터 배출되기 전에 덮개(15)와 접촉하는 압축 냉매의 상기와 같은 순환은 효과적으로 배출 개스 온도를 감소시키고, 효과적인 냉각을 제공한다. 흐름통로는 회전 로우터(44-2)위의 유동을 필요로 하기 때문에 개스와 오일의 연무는, 효과적으로, 배출관(17)으로 운반되는 압축 냉매개스로 부터 오일을 제거하는 원심분리 작용하에 있게 된다. 냉매의 유동은 제18도와 제19도에서 화살표에 의해 표시된다. 원심분리된 오일은, 제20도의 화살표에 의해 도시된 바와같이, 스테이터(44-1)의 외부 지름과 슬리이브부(32-10)의 내부벽 위의 호형통로(도시되지 않음)와 모터(44)내의 구멍(도시생략)을 통하여 요홈(32-11)으로 아래로 유동한다.Similarly, the second portion of the flow continues from the hole 20-5 through the flow passage formed by the interior of the intermediate cover 15-2 and the recessed areas 20-2, 38-2 and 32-16. Passes, then passes through the radial notches 32-18, and then passes through the stator 44-1 to the discharge pipe 17. Since the intermediate cover has a large surface area exposed to the surroundings, such circulation of the compressed refrigerant in contact with the
덮개(15)의 내부는 압축기의 배출 압력하에 있기 때문에, 상기 압력은 윤활제를 운반하기 위해서 크랭크축(30)내의 구멍(30-5와 30-6)에 의해서 형성되는 원심 펌프와 함께 사용될 수 있다. 특히 하부덮개(15-3)에 의해 형성되는 오일통(48)은 배출 압력하에 있고, 오일 픽업 튜브(50)는 오일의 표면밑으로 연장되어 있다. 이러한 구조로 인해, 튜브가 배출압력 보다 작은 압력하의 구역에 연결된다면 오일은 튜브(50)를 통해 공급될 것이다. 또한, 상기 구조로 인해 유니트가 수직 배치 이외의 배치에 위치될때 픽업 튜브의 입구 위치가 고려되는 것도 필요하다. 예를들어, 튜브의 입구는 컴프레서(14)가 수평으로 부터 20°일때 덮개(15)의 하부측에 위치되어야만 한다. 특히 제10도와 제20도에 있어서, 오일통(48)의 오일에 작용하는 컴프레서 배출압은 오일을 픽업 튜브(50)으로 보내고, 거기에서 부터 오일은 축상 구멍(20-9), 축상 구멍(21-4) 및 반경 구멍(21-3)을 거쳐 축상 구멍(21-2)의 바닥으로, 그리고 편심체(30-4) 아래로 흐른다. 궤도운동 스크롤(20)의 운동때문에, 구멍(21-4)은 구멍(20-9)에 대하여 움직일 것이나, 이들은 오일 흐름 통로가 그 사이에 연속적으로 형성되어 존재하도록 유지된다.Since the interior of the
더우기, 구멍(21-4)은 고정 스크롤(20)과 궤도운동 스크롤(21) 사이에 트러스트 베어링용으로 윤활을 제공하는 환형홈(21-14)과 서로 교차한다. 배출압력 보다 작은 궤도운동 스크롤의 배압과 통에 작용되는 배출압력 사이의 압력차만으로 인해 또는 구멍(30-6)의 원심력과의 공동작용으로 인해, 일부 오일이 구멍(30-5)를 넘어 원심부스터 펌프로서 작용하는 구멍(30-6)속으로 유동하며, 컴프레서 배출압보다 더 높은 압력으로 크랭크 축(30)과 환형 요홈(32-14)에 의해 형성된 환형챔버속을 증가된 수두에서 통과하고, 따라서 배출개스로 부터 밀봉을 제공한다. 크랭크 축(30)을 윤활하기 위해서 오일은 환형 요홈(32-14)으로 부터 위로 또는 아래로 흐른다. 위로 흐르는 오일은 편심 축의 통로를 통하여 그리고 베어링 헤드(32) 밖으로 흐르고 관형부(32-5)를 통과하여 환형 요홈(32-14)속으로 이동하고, 거기에서 아래에 서술된 바와같이 배출 개스로 부터 원심분리된 후에 중력에 의해 유동하는 오일과 상기 오일은 합류한다. 이 오일은 하나 또는 그 이상의 오일 드레인(32-12)을 통해 중력에 의해 환형 요홈(32-11)으로 부터 배출되고, 상기 오일 드레인은 스페이서 링(38)내의 구멍(38-3)과 고정 스크롤(20)내의 구멍(20-10)을 통해 오일통(48)에 각각 연결된다. 이것은 통(48)으로 귀환하는 유일한 통로이고, 구멍을 통과하는 압축 냉매는 가스켓(19)에 의해 통(48)으로 누설되는 것이 방지된다. 에를들어 오일에 냉매가 수반될때와 같이 오일통 레벨이 로우터에 도달한다면 가스켓(19)은 누설 오일이 배출통로로 되돌아가는 것을 방지한다. 따라서 이 컴프레서는 오일에 충분히 잠겨진채로 안전하게 작동될 것이다.Furthermore, the holes 21-4 intersect with the annular grooves 21-14 which provide lubrication for the thrust bearings between the fixed
구멍(32-1)에 의해 형성되는 편심 축저널과 크랭크 축(30) 사이의 환형 요홈(32-14)으로 부터 아래로 흐르는 오일은, 내부에서 편심체(30-4) 및 카운터 웨이트(34)가 회전하고 보스(21-1)이 궤도운동하는 구멍(32-4)에 의해 형성되며 배출압력 이하에 있는 상부 중간 압력 챔버내로 흐른다. 축상 구멍(21-2)의 바닥으로 공급되는 일부 오일은 편심체(30-4), 구멍(21-2) 및 사이의 V-홈(21-15) 사이의 오일간극을 통하여 구멍(32-4)에 의해 형성되는 상 중간압 챔버내로 흐른다. 상 중간압 챔버로 유입되는 오일은 어떤 수반냉매로 제거시킨다.The oil flowing downward from the annular groove 32-14 between the eccentric shaft journal and the crank shaft 30 formed by the hole 32-1 is internal to the eccentric body 30-4 and the
구멍(32-4)에 의해 형성되는 상 중간압 챔버는, 스페이서 링(38)과 올드햄 커플링(36)이 움직이고 궤도운동 스크롤(21)이 궤도운동하는 환형 요홈(32-8)에 의해 형성되는 환형의 저 중간압 챔버와 제한적으로 유체를 소통한다. 챔버 사이의 제한은 궤도운동 스크롤(21)과 면(32-9)의 상호작용에 의해 제공된다. 구멍(32-4)에 의해 형성되는 상 중간압 챔버내의 오일은 밀봉을 제공하면서 챔버로 유입되는 동안 견부(32-2), 플랜지 부분(30-3)과 카운터 웨이트(34)를 윤활하는 작용을 한다. 트러스트 힘이 적당히 균형을 이루게 된다면, 견부(32-2)는 부하를 받지 않는다. 구멍(32-4)에 의해 제공되는 상 중간 단계 압력 챔버로 부터의 오일과 배출된 냉매는 구멍(21-9와 21-10)을 통해 제 1 지점의 랩으로 운반되며, 구멍(21-11)을 거쳐서 제 2 지점의 랩으로 운반되며, 그 결과 오일은 배출압력 보다 낮은 압력에서 압축된 개스냉매를 한정하는 랩(22와 23) 사이에 밀봉을 제공한다.The upper intermediate pressure chamber formed by the hole 32-4 is formed by an annular groove 32-8 in which the spacer ring 38 and the
오일이 스페이서 링(38)과 환상 요홈(32-8)에 의해서 제공되는 챔버로 흐를때 오일은 면(32-9)와 궤도운동 스크롤(21)의 접촉면 사이에서 누설되고 또한 그것은 윤활하나, 그 압력은 챔버 사이로 가는 도중에 고중간압으로 부터 저중간압으로 감소된다. 스페이서 링(38)과 환형 요홈(32-8)에 의해 형성되는 챔버내의 저 중간압 오일은 올드햄 커플링(36)을 윤활하며 구멍(21-7) 및 (21-8)을 통하여 각각 다른 지점에서 랩들에 전달되며, 그결과 오일은 오일이 구멍(21-10) 및 (21-11)을 통하여 전달되는 압력보다 낮은 압력에서 압축된 개스냉매를 한정하는 랩들 사이에 밀봉을 제공한다. 구멍(21-7, 21-8, 21-10 및 21-11)은 배출압보다 낮은 압력으로 랩들 사이에서 압축된 개스와 유체 연결되기 때문에, 이것은 배출압의 오일통과 압력차를 만들어서 오일흐름에 필요한 압력차를 제공한다.When oil flows into the chamber provided by the spacer ring 38 and the annular groove 32-8, the oil leaks between the face 32-9 and the contact surface of the orbiting
본 발명의 스크롤 컴프레서(14)는 궤도운동 스크롤(21)에 단일 레벨의 배압이 작용할때 작동되기도 하지만, 이중의 배압 챔버를 사용할때, 카운터 웨이트(34)의 회전 작용은 오일을 교란시키고, 따라서 오일에 포화된 냉매가 제거된다. 원심력의 결과로서, 오일은 회전 중심으로 부터 떨어져 이동하고, 따라서 분리된 개스 냉매는 오일과 함께 스크롤에 다시 주입될 수 있고, 그것에 의해 효율이 높아진다. 나머지 오일은 면(32-9)와 궤도운동 스크롤(21)에 의해 형성되는 밀봉 표면 사이를 통과하여 스페이서 링(38)과 환형 요홈(32-8)에 의해 형성되는 저 중간압 챔버로 유입되어, 트러스트 면과 올드햄 커플링을 윤활한다. 그후에 이 오일은 구멍(21-5와 21-6)속으로 유동하고, 각각 구멍(21-7과 21-8)을 거쳐 스크롤 요소로 주입된다. 축방향 힘은 각각의 챔버내의 이중배합에 의해 균형이 잡혀지기 때문에, 저 중간압의 압력은 전체 배압 챔버가 하나의 중간압에 노출되는 경우보다 낮다. 이것은 흡입플리넘과 저 중간압 배압 챔버 사이의 압력차를 줄이고, 누설을 줄일 수 있다.The
비록 본 발명의 양호한 실시예가 도시되고 서술되었지만, 다른 수정도 당업자에게 가능하다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다.Although preferred embodiments of the present invention have been shown and described, other modifications are possible to those skilled in the art. Accordingly, the invention is limited only by the appended claims.
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