KR940007776Y1

KR940007776Y1 - Free piston type stirling engine

Info

Publication number: KR940007776Y1
Application number: KR2019890010933U
Authority: KR
Inventors: 조관식
Original assignee: 주식회사 금성사; 이헌조
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1994-10-24
Also published as: KR910002800U

Abstract

내용 없음.No content.

Description

프리피스턴 스터링 엔진형 압축기의 압축부 분리용 밀봉장치Sealing device for separating compression part of pre-piston sterling engine type compressor

제 1 도는 일반적인 스터링 엔진의 동작원리를 설명하기 위한 개략구조도.1 is a schematic structural diagram for explaining the operation principle of a general stirling engine.

제 2 도는 본 고안 장치를 가진 스터링 엔진형 압축기의 종단면도.2 is a longitudinal cross-sectional view of a Stirling engine type compressor having the device of the present invention.

제 3 도는 종래 스트링 엔진형 압축기의 종단면도.3 is a longitudinal sectional view of a conventional string engine type compressor.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 실린더 4 : 파워피스턴1: cylinder 4: power piston

8 : 구획벽 9 : 연결축8: partition wall 9: connecting shaft

10 : 압축피스턴 15 : 벨로우즈10: compression piston 15: bellows

C : 반동공간 D : 압축실C: recoil space D: compression chamber

본 고안은 프리피스턴 스터링 엔진(Free Piston Stiring Engine)형 압축기에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 엔진부의 작동가스와 압축부의 피압축가스와의 혼입을 방지하기 위한 압축부 분리용 밀봉장치에 관한 것이다.The present invention relates to a Free Piston Stiring Engine type compressor, and more particularly, to a sealing device for separating a compression part for preventing mixing of working gas of the engine part and compressed gas of the compression part.

먼저 본 고안 장치를 설명하기 전에 일반적인 스터링 엔진의 동작 원리를 제 1 도 내지 제 3 도를 참조하여 설명한다.First, before describing the device of the present invention, the operation principle of the general stirling engine will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

스터링 엔진은 실린더(1)내에 로드(3)를 가진 디스플레이서(Displacer)(2)와 파워피스턴(4)을 설치하여 실린더(1)내의 공간이 상부작동공간(A)과 하부작동공간(B)및 반동공간(C)으로 구획되게 하고 상부작동공간(A)에 연통된 히터튜브군(5)과 하부작동공간(B)에 연통된 냉각기(7)사이에는 재생기(6)를 설치하며, 상부작동공간(A)의 상부에는 버어너(도시는 생략함)를 설치한 구조로 되어 있다.The Stirling engine installs a displacer (2) and a power piston (4) with a rod (3) in the cylinder (1) so that the space in the cylinder (1) is the upper operating space (A) and the lower operating space (B). And a regenerator 6 between the heater tube group 5 connected to the upper operating space A and the cooler 7 communicated to the lower operating space B. A burner (not shown) is provided on the upper portion of the upper operating space A.

또 이러한 스터링 엔진은 초기 작동시 제 1b 도와 같이 디스플레이서(2)가 상사점에 위치하고 파워피스턴(4)와 상사점에 위치하여 있다가 버어너의 연소에 의해 히터튜브군(5)이 가열되면 열전달에 의해 상부작동공간(A)과 하부작동공간(B)내의 가스압력이 높아져 디스플레이서(2)와 파워피스턴(4)이 아래 방향으로 밀리는 힘을 받게 되며, 이때 디스플레이서(2)는 파워피스턴(4)보다 더욱 빨리 하강하면서 하부작동공간(B)의 체적을 축소시키게 된다.In addition, such a stirling engine has the displacer 2 located at the top dead center and the top dead center with the power piston 4 as shown in FIG. 1b during initial operation. When the heater tube group 5 is heated by combustion of the burner, The heat transfer increases the gas pressure in the upper operating space (A) and the lower operating space (B), so that the displacer 2 and the power piston 4 are pushed downward, and the displacer 2 is powered. The lowering of the lower operating space (B) is reduced while descending faster than the piston (4).

따라서 하부작동공간(B)내의 가스는 냉각기(7)와 재생기(6) 및 히터튜브군(5)을 통해 상부작동공간(A)으로 이동하고 이동된 가스는 버어너에 의해 가열되어 디스플레이서(2)와 파워피스턴(4)을 더욱더 하방으로 밀게 되므로 제 1c 도와 같이 디스플레이서(2)가 파워피스턴(4)과 접속하면서 하부작동공간은 없어지며, 이렇게 상부작동공간(A)의 가스압력이 최고점이 되어 하부작동공간이 없어진 후에도 디스플레이서(2)와 파워피스턴(4)은 관성력에 의해 계속 하강하여 제 1d 도와 같은 상태로 된다.Accordingly, the gas in the lower operating space B moves to the upper operating space A through the cooler 7, the regenerator 6, and the heater tube group 5, and the moved gas is heated by the burner to display the displacer ( Since 2) and the power piston 4 are pushed further downward, the lower operating space disappears while the displacer 2 is connected to the power piston 4 as shown in FIG. 1C. Thus, the gas pressure of the upper operating space A Even after the lower operating space is lost, the displacer 2 and the power piston 4 are continuously lowered by the inertia force and are in the same state as the 1d degree.

제 1d 도는 같은 상태가 된 후에는 상부작동공간(A)의 체적이 커짐에 따라 이 공간내의 압력이 감소되고 상대적으로 반동공간(C)내의 압력이 상부작동공간(A)의 압력 보다 크게 되어 반동공간(C)의 가스압력에 의해 제 1a 도와 같이 디스플레이서(2)가 먼저 상방으로 밀려올라가 상부작동공간(A)내의 가스가 히터튜브군(5)과 재생기(6) 및 냉각기(7)를 통해서 다시 하부작동공간으로 유입되며, 가스가 하부작동공간(B)으로 유입되면 하부작동공간(B)의 압력이 낮아져 결국 파워피스턴(4)도 상승한다.After 1d or the same state, as the volume of the upper working space A increases, the pressure in the space decreases and the pressure in the reaction space C becomes larger than the pressure in the upper working space A. Due to the gas pressure in the space C, the displacer 2 is first pushed upward as shown in FIG. 1A, and the gas in the upper working space A causes the heater tube group 5, the regenerator 6, and the cooler 7 to flow. Through the flow back into the lower working space, when the gas flows into the lower working space (B) the pressure of the lower working space (B) is lowered, and eventually the power piston (4) also rises.

따라서 제 1b 도와 같은 상태로 환원되어 1사이클의 운동을 종료하게 되며, 이러한 작동의 반복에 의해 동력이 얻어진다.Therefore, the state is reduced to the same state as 1b degree, thereby ending one cycle of motion, and power is obtained by repetition of this operation.

또 프리피스턴 스터링 엔진형 압축기는 상기와 같은 스터링 엔진의 일측에 왕복동식 압축기부를 형성하여 파워피스턴의 승강에 따라 냉매가스 또는 오일을 압축시키는 기기이며, 종래의 프리피스턴 스터링 엔진형 압축기는 제 3 도에 도시한 바와 같이 반동공간(C)의 하부에 구획벽(8)으로 구획된 압축실(D)을 형성하여 이 압축실(D)내에 파워피스턴(4)과 연결축(9)으로 연결된 압축피스턴(10)을 설치하고 연결축(9)과 구획벽 (8)사이의 밀봉을 위해 폴리머제의 밀봉링(16)을 설치한 구조로 되어 있다.In addition, the pre-piston stirling engine type compressor is a device for forming a reciprocating compressor part on one side of the stirling engine as described above to compress refrigerant gas or oil as the power piston rises and falls. As shown in FIG. 5, a compression chamber D partitioned by partition walls 8 is formed under the reaction space C, and the compression chamber D is connected to the power piston 4 by a connecting shaft 9. The piston 10 is provided, and the sealing ring 16 made of a polymer is provided for sealing between the connecting shaft 9 and the partition wall 8.

따라서 압축기를 구동시키면 파워피스턴(4)의 승강에 따라 파워피스턴(4)과 연결축(9)으로 연결된 압축피스턴(10)이 함께 승강하면서 흡입관(11)과 흡입밸브(12)를 통해 냉매가스 또는 오일을 흡입하여 압축시킨 후 토출밸브(14)를 통해 토출관(13)으로 토출하게 된다(공조기의 경우에는 압축실에 냉매가스가 충진되며 유압시스템의 경우에는 오일이 충진됨).Therefore, when the compressor is driven, as the power piston 4 moves up and down, the compression piston 10 connected to the power piston 4 and the connecting shaft 9 is lifted together, and the refrigerant gas passes through the suction pipe 11 and the suction valve 12. Alternatively, the oil is sucked and compressed and then discharged to the discharge pipe 13 through the discharge valve 14 (in the case of an air conditioner, refrigerant gas is filled in the compression chamber and oil is filled in the hydraulic system).

상기한 종래의 구조에서 폴리머제의 밀봉링(16)은 자체 윤활기능이 있기 때문에 연결축(9)의 상, 하 왕복운동을 가능하게 하면서 반동공간(C)과 압축실(D)사이를 밀폐시켜 압력차에 의해 반동공간(C)내의 작동가스가 압축실(D)쪽으로 혼입되는 것을 방지하게 된다.In the conventional structure, the sealing ring 16 made of polymer has a self-lubricating function to seal the space between the reaction space C and the compression chamber D while allowing the connecting shaft 9 to move up and down. This prevents the working gas in the reaction space C from entering the compression chamber D due to the pressure difference.

그러나 밀봉링(16)도 마모성 재질이어서 계속되는 연결축(9)의 왕복운동에 의해 연결축(9)과 밀봉링(16)의 내경 사이에 틈새가 생겨 가스의 누설이 발생하기 쉽고, 이에 따라 밀봉링(16)의 정기적인 점검 및 보수가 필요하게 되며, 연결축(9)과 밀봉링(16)의 마찰로 인해 동력손실이 발생하게 되는 문제가 있다.However, since the sealing ring 16 is also a wearable material, a gap is formed between the connecting shaft 9 and the inner diameter of the sealing ring 16 due to the reciprocating motion of the connecting shaft 9, so that leakage of gas is likely to occur. Periodic inspection and maintenance of the ring 16 is required, there is a problem that a power loss occurs due to the friction between the connecting shaft 9 and the sealing ring (16).

본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 이를 첨부된 도면에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is to solve such a problem of the prior art, it will be described in more detail by the accompanying drawings as follows.

실린더(1), 디스플레이서(2), 로드(3), 압력경로(4a)를 가진 파워피스턴(4), 히터튜브군(5), 재생기(6), 내각악기(7), 상부작동공간(A) 부작동공간(B), 반동공간(C)으로 이루어진 프리피스턴 스터링 엔진부의 하방에 압축실(D)을 형성하여 반동공간(C)과 압출실(D)을 구획벽(8)으로 구획함과 함께 압축실(D)내에 파워피스턴(4)과 연결축(9)으로 연결된 압축피스턴(10)을 설치하고 압출실(D)에 연결된 흡입관(11)과 토출판(13)에는 각각 흡입밸브(12)와 토출밸브(14)를 설치한 것에 있어서, 연결축(9)의 바깥둘레에 신축 가능한 금속제 벨로우즈(15)를 설치하여 벨로우즈(15)의 상단을 파워피스턴(4)에 고정하고 하단은 구획벽(8)에 고정하여서 된 것이다.Cylinder (1), Displacer (2), Rod (3), Power piston (4) with pressure path (4a), Heater tube group (5), Regenerator (6), Cabinet instrument (7), Upper working space (A) Compression chamber (D) is formed below the pre-piston stirling engine portion consisting of the non-operating space (B) and the reaction space (C), and the reaction space (C) and the extrusion chamber (D) are divided into the partition wall (8). A compression piston 10 connected to the power piston 4 and the connecting shaft 9 is installed in the compression chamber D together with the compartment, and the suction pipe 11 and the discharge plate 13 connected to the extrusion chamber D are respectively provided. In the case where the intake valve 12 and the discharge valve 14 are provided, an elastic metal bellows 15 is installed on the outer circumference of the connecting shaft 9 to fix the upper end of the bellows 15 to the power piston 4. The lower end is fixed to the partition wall (8).

이와 같이 구성된 본 고안은 통상적인 프리피스턴 스터링 엔진형 압축기와 같이 파워피스턴(4)이 승강함에 따라 파워피스턴(4)과 연결축(9)으로 연결된 압축피스턴(10)이 함께 승강하면서 흡입관(12)과 흡입밸브(12)를 통해 냉매가스를 흡입하여 압축시킨 후 토출밸브(14)와 토출관(13)을 통해 고압의 냉매가스를 토출하게 되는데, 본 고안에서는 연결축(9)의 바깥둘레에 금속제 벨로우즈(15)가 설치되어 그 상, 하단이 파워피스턴(4)과 구획벽(8)이 각각 고정되어 있으므로 연결축(9)과 구획벽(8) 내경 사이에 틈새가 있는 경우에도 반동공간(C)내의 작동가스가 압축실(D)로 혼입될 우려가 전혀 없게 된다.The present invention configured as described above has a suction pipe 12 as the power piston 4 and the compression piston 10 connected to the connecting shaft 9 are lifted together as the power piston 4 is elevated, as in a conventional pre piston sterling engine type compressor. After the refrigerant gas is sucked through the suction valve 12 and compressed, the high pressure refrigerant gas is discharged through the discharge valve 14 and the discharge pipe 13. The metal bellows 15 is installed in the upper and lower ends of the power piston 4 and the partition wall 8, respectively, so that there is a gap between the connecting shaft 9 and the partition wall 8 inner diameter. There is no fear that the working gas in the space C will be mixed into the compression chamber D.

또한 금속제 벨로우즈(15)는 늘어나거나 줄어들때 거의 부하가 없으므로 동력손실이 발생하지 않아 압축기의 성능이 향상되는 효과가 있다.In addition, since the metal bellows 15 has little load when it is increased or decreased, power loss does not occur, thereby improving the performance of the compressor.

Claims

프리피스턴 스터링 엔진부의 하방에 압축실(D)을 형성하여 반동공간(C)과 압출실(D)을 구획벽(8)으로 구획함과 함께 압축실(D)내에 파워피스턴(4)과 연결축(9)으로 연결된 압축피스턴(10)을 설치하고 압출실(D)에 연결된 흡입관(11)과 토출판(13)에는 각각 흡입밸브(12)와 토출밸브(14)를 설치한 것에 있어서, 연결축(9)의 바깥둘레에 신축 가능한 금속제 벨로우즈(15)를 설치하여 벨로우즈(15)의 상단을 파워피스턴(4)에 고정하고 하단은 구획벽(8)에 고정하여서 됨을 특징으로 하는 프리피스턴 스터링 엔진형 압축기의 압축부 분리형 밀봉장치.Compression chamber (D) is formed below the pre-piston sterling engine to divide the reaction space (C) and extrusion chamber (D) into partition walls (8) and connect with power piston (4) in compression chamber (D). In the case where the compression piston 10 connected to the shaft 9 is installed, and the suction pipe 11 and the discharge plate 13 connected to the extrusion chamber D are provided with the suction valve 12 and the discharge valve 14, respectively, The pre-piston, characterized in that the outer side of the connecting shaft (9) by installing a flexible metal bellows (15) to secure the upper end of the bellows (15) to the power piston (4) and the lower end to the partition wall (8) Separation type sealing device for compression part of Stirling engine type compressor.