KR880000934B1

KR880000934B1 - 스크롤(scroll) 유체기계의 급유장치

Info

Publication number: KR880000934B1
Application number: KR8201572A
Authority: KR
Inventors: 에이이찌 하자끼
Original assignee: 미다 가쓰시게; 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
Priority date: 1981-04-17
Filing date: 1982-04-09
Publication date: 1988-05-31
Also published as: JPS6316561B2; DE3213888C2; JPS57173503A; KR830010303A; DE3213888A1; US4502852A

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤(scroll) 유체기계의 급유장치

제1도는 본원 발명 급유장치의 일례를 구비한 스크롤 유체기계의 종단면도.

제2도는 본원 발명 급유장치의 일례를 구비한 크랭크샤프트 부분을 확대해서 나타낸 종단면도.

제3도는 본원 발명 장치에 있어서의 급유홈과 하중작용방향과의 관계를 나타낸 크랭크샤프트의 평면도.

제4도는 본원 발명 급유장치의 다른 실시예를 나타낸 종단면도.

제5도는 본원 발명 급유장치의 또 다른 실시예를 나타낸 종단면도.

제6도는 본원 발명 급유장치의 다른 실시예를 나타낸 종단면도.

본원 발명은 압축기, 팽창기 또는 액체 펌프 등에 이용되는 스크롤(scroll) 유체기계(流體機械)의 급유장치에 관한 것이다. 스크롤 유체기계란 경판(鏡板)과, 이 경판에 직립(直立)하여 인볼류트 또는 인볼류트에 가까운 곡선으로 형성된 랩을 갖는 선회스크롤 및 선회스크롤에 토출포트를 추가한 구성의 고정스크롤을 서로 랩을 안쪽을 향해서 맞물리게 하고, 이것을 흡입포트를 갖는 하우징 내부에 수납하여, 선회스크롤과 하우징 또는 고정 스크롤과의 사이에 선회스크롤의 자전을 저지하는 올덤링을 개재시키며, 선회스크롤에 크랭크 샤프트를 결합하고, 크랭크샤프트에 의해 선회스크롤을 외관상 자전하지 않도록 선회시켜, 양 스크롤에 의해 형성되는 밀폐 공간내의 유체에 펌프작용시키거나 또는 토출포트에서 압력유체를 공급하여 압력유체를 팽창시켜 크랭크샤프트에 회전동력을 발생시키는 것이다. 이 종류의 스크롤 유체기계는 예를 들면 미합중국 특허 제 3,884,599호 명세서에 개시(開示)되어 있다.

이 스크롤 유체기계에 있어서의 하나의 형식으로서, 각 구성요소를 밀폐 용기내에 배치한 것이 있다. 이와 같은 구성은 예를 들면 미합중국 특허 제4,065,299호 명세서 및 일본국 특개소 제1980-148,994호 명세서에 기재되어 있다.

이와 같이 구성 요서를 밀폐용기내에 배치한 스크롤 유체기계에 있어서는 일반적으로는 크랭크샤프트는 입형(立形)으로 배치되며, 그 크랭크샤프트의 샤프트부는 상하 2개의 슬라이드 베어링으로 지지되며, 크랭크부는 선회스크롤에 설치한 슬라이드 베어링에 결합되어 있다. 이들 베어링에 윤활유를 공급하는 수단으로서는 크랭크샤프트에 설치한 급유공에 의해서 용기내 하부에 고인 윤활유를 원심작용을 이용해서 공급하는 것이 일반적으로 채용되고 있다.

그러나, 일본국 특개소 제1980-148,994호 명세서에 개시되어 있듯이, 선회스크롤의 하면과 크랭크샤프트의 샤프트부를 지지하는 프레임과의 사이에, 토출압력과 흡입압력과의 중간적인 압력을 갖는 중간실을 구비하고 있는 것에 있어서는, 그 중간실의 압력의 영향에 의해 각 슬라이드 베어링에의 급유량, 특히 선회스크롤부의 슬라이드축 및 샤프트부의 윗베어링과, 샤프트부의 아래베어링과의 급유량에 차이가 생긴다. 그 결과, 각 베어링에는 이 유체압력에 의한 하중에 대응할 수 있는 유막반력이 얻어지지 않으며, 각 베어링이 마모 또는 소부(燒付)가 발생하는 일이 있었다.

본원 발명의 목적은 스크롤 유체기계의 크랭크샤프트를 지지하는 베어링의 마모, 소부를 방지할 수 있는 스크롤 유체기계의 급유장치를 제공한다.

본원 발명의 다른 목적은 베어링에 가장 적합한 윤활유량을 공급하여, 베어링에 적정한 유막압력을 발생시킬 수 있는 스크롤 유체기계의 급유장치를 제공한다.

본원 발명의 또 다른 목적은 크랭크샤프트의 밸런스웨이트에 의한 중간실내의 윤활유의 교반에 의해서 생기는 동력손실 및 윤활유 상승을 억제할 수 있는 스크롤 유체기계의 급유장치를 제공한다.

본원 발명의 특징으로 하는 바는 고정 스크롤과 선회스크롤을 조합하여, 선회스크롤에 크랭크샤프트의 크랭크부를 연결하고, 크랭크샤프트를 슬라이드 베어링에 의해 지지한 스크롤 유체기계에 있어서, 상기 슬라이드 베어링에 의해 지지된 샤프트 외주면에 설치한 축방향의 급유홈의 단면적을 바꿈으로써, 각 베어링에 적정한 급유량, 배유량(排油量)을 부여하며, 베어링에 항상 적정한 유막두께를 발생시키도록 한 것이다.

본원 발명의 다른 목적과 특징 및 이점은 첨부 도면에 의한 다음 설명으로 명백해질 것이다.

다음에 본원 발명의 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

다음에 기술하는 실시예에 있어서는 스크롤 유체기계를 압축기로서 사용한 경우에 대하여 설명한다.

제1도-제3도는 본원 발명 급유장치의 일례를 구비한 스크롤 유체기계를 나타낸 것으로, 제1도에 있어서, (1A)는 하우징, (1)은 챔버, (2)는 고정스크롤, (3)은 선회스크롤이다. 고정스크롤(2)과 선회스크롤(3)은 서로 원판형상의 경판(鏡板)(4), (5)와 이것에 직립하여 형성한 소용돌이 형상의 랩(6), (7)를 구비하고, 이들 랩(6), (7)을 안쪽을 향해 맞물리게 하고 잇다. 선회스크롤(3)에는 그 하면측에 슬라이드베어링(8)이 장착되어 있다. 이 슬라이드베어링(8)에는 크랭크샤프트(9)의 샤프트부(9a)의 중심에 대해서 편심되어 있는 크랭크부(9b)가 결합되어 있다. 크랭크샤프트(9)의 샤프트부(9a)는 프레임(10)에 장착한 윗쪽의 슬라이드베어링(11) 및 아래쪽의 슬라이드베어링(12)에 의해서 지지되어 있다. 크랭크샤프트(9)는 전동기(13)에 의해서 회전된다. 이 크랭크샤프트(9)의 회전에 의해, 선회스크롤(3)은 올덤링(14)과 올덤키(15)에 의해 회전운동을 하지만, 외관상의 자전은 저지된다. 이 운동에 의해 흡입파이프(16)에서 흡입한 가스는 선회스크롤(3)과 고정스크롤(2)과의 내부에서 압축되며, 토출구(17)에서 챔버(1)내로 방출되고, 토출파이프(18)에서 토출된다. 양 스크롤(2), (3)에 의해 갇힌 유체의 압축작용에 의해, 선회스크롤(3), 슬라이드베어링(8) 및 크랭크샤프트(9)의 크랭크부(9b)를 통해서 샤프트부(9a)에 작용하는 하중은 슬라이드베어링(11), (12)에 의해서 받아진다. 크랭크샤프트(9)내에는 그 상부로 감에 따라 샤프트부(9a)의 중심에 대해서 편심량이 커지는 편심급유로(19)가 설치되어 있다. 이 편심급유로(19)는 크랭크샤프트(9)의 회전에 의해 챔버(1) 저부의 기름을 원심펌프작용에 의해 빨아 올려 각 제1, 제2 및 제3의 베어링(8), (11), (12)에 공급한다.

각 베어링(8), (11), (12)으로의 급유구조를 제2도 및 제3도에 의하여 설명한다. 이들 도면에 있어서, 선회스크롤(3)의 제1의 슬라이드베어링(8)으로의 급유는 다음과 같이 행해진다. 즉, 편심급유로(19)의 원심펌프작용에 의해 챔버(1) 저부의 기름을 빨아 올려서 크랭크샤프트(9)의 크랭크브(9b) 상단과 슬라이드베어링(8)과 선회스크롤(3)에 의해서 이루어지는 유실(油室)(20)로 인도한다. 유실(20)에 인도된 기름은 크랭크샤프트(9)의 크랭크부(9b)의 외주면에 축방향으로 형성한 급유홈(21)을 지나, 선회스크롤(3)의 슬라이드베어링(8)과 크랭크부(9b)를 윤활한다. 슬라이드베어링(8)을 윤활한 기름은 크랭크샤프트(9)의 크랭크부(9b)와 밸런스 웨이트(22)와의 접속부에 설치한 환상홈(23)을 지나 슬라이드베어링(8)의 하부에 일체로 성형한 스러스트베어링(24)을 윤활한 다음, 프레임(10)과 선회스크롤(3)로 이루어지는 중간실(25)에 배출된다.

크랭크샤프트(9)의 샤프트부(9a)를 지지하는 윗쪽의 제2의 슬라이드베어링(11)으로의 급유는 편심급유로(19)에 의해서 빨아올린 기름을 편심급유로(19)에 통하는 급유공(26) 및 이것에 통하게 하고, 또한 샤프트부(9a)의 외주면에 있어서 축방향으로 설치한 급유홈(27)에 공급함으로써 행해진다. 이 슬라이드베어링(11)을 윤활한 기름은 샤프트부(9a)와 밸런스웨이트(22)와의 접속부에 설치한 환상홈(28)을 통해서 슬라이드베어링(11)의 상부에 일체로 성형한 스러스트베어링(29)에 유입하고, 이것을 윤활한 다음 중간실(25)에 배출된다. 윗쪽의 슬라이드베어링(11)을 윤활한 기름의 일부는 이 슬라이드베어링(11)의 하단에서 샤프트부(9a), 프레임(10), 제2의 슬라이드베어링(11) 및 제3의 슬라이드베어링(12)에 의해서 이루어지는 배유실(排油室)(30)에 배출된 다음, 프레임(10)에 설치한 배유공(31)을 통해서 챔버(1)에 배출된다.

상술한 중간실(25)에 배출된 기름은 선회스크롤(3)에 형성된 미세구멍(32)을 지나 양스크롤(2), (3)의 맞물림부에 배출된다. 이때문에 중간실(25)은 토출압력과 흡입압력과의 중간의 압력으로 된다. 따라서, 윗쪽의 제2의 슬라이드베어링(11)과 선회스크롤(3)의 제1의 슬라이드베어링(8)에의 급유는 토출압력과 중간압력에 의한 차압과, 편심급유로(19)의 원심펌프작용에 의해 행해진다.

크랭크샤프트(9)의 샤프트부(9a)를 지지하는 아래쪽의 제3의 슬라이드베어링(12)으로의 급유는 편심급유로(19)에 의해서 빨아올린 기름을 편심급유로(19)에 통하는 급유공(33) 및 이것에 통하며, 또한 샤프트부(9a)의 외주면에 있어서 축방향으로 설치한 급유홈(34)에 공급함으로써 행해진다. 이 슬라이드베어링(12)을 윤활한 기름은 이 슬라이드베어링(12)의 상단에서 배유실(30), 배유공(31)을 지나 챔버(1)에 배출되는 동시에 슬라이드베어링(12)의 하단으로 부터 챔버(1)에 배출된다.

상술한 축방향의 급유홈(21), (27), (34) 및 급유공(26), (33)은 이예에서는 제3도에 나타낸 바와같이 크랭크샤프트(9)의 샤프트부(9a)의 중심 S와 크랭크부(9b)의 중심 C를 잇는 선 X상에 배치되어 있다. 즉, 급유홈(21)은 유체압력 P에 대해 크랭크샤프트(9)의 회전방향으로 90도 앞선 위치에 형성되며, 급유홈(27)은 급유홈(21)에 대해 180도 어긋난 위치에 설치되며, 또한 급유홈(34)은 급유홈(27)에 대해 180도 어긋난 위치에 형성되어 있다.

제3도에 있어서 P_X는 유체압력 P의 X선방향의 분력, P₁은 유체압력 P의 X선에 대해서 직각 방향의 분력을 나타낸다. 또 급유홈(21), (27)은 이 부분의 통로저항이 급유홈(34)의 그것보다도 커지도록 설정되어 있다. 이 구현책으로서 예를 들면 급유홈(21), (27)의 단면형상을 급유홈(34)의 그것보다도 작게 설정하면 된다. 이 단면형상의 설정시에 있어서는 급유홈(34)으로의 급유압력이 편심급유로(19)의 원심펌프작용의 압력에 의하고 있으며, 또 급유홈(21), (27)으로의 급유압력이 토출압력과 중간실(25)의 압력과의 차압과 편심급유로(19)의 원심펌프작용의 압력에 의하고 있는 것을 고려하여, 그 단면형상 및 그 치수를 설정할 수 있다.

다음에 상술한 본원 발명의 급유장치의 일례의 동작을 설명한다. 급유홈(21), (27)을 통해서 제1 및 제2의 슬라이드베어링(8), (11)에 공급되는 급유는 토출압력과 중간실(25)의 압력과의 차압과, 편심급유로(19)의 원심펌프작용의 압력에 의해 행해진다. 급유압력과 중간실(25)의 압력과의 압력차는 예를 들면 1kg/㎠ 이상이다. 이 압력차에 의해 급유홈(21), (27)로 부터의 윤활유는 슬라이드베어링(8), (11)을 윤활하여 중간실(25)에 배유되지만, 이 배유량은 급유홈(21), (27)에 의해 제한되게 된다. 이 때문에, 중간실(25)에 고이는 기름의 양은 미세구멍(32)으로 부터의 배유량과의 균형에 의해 잉여상태로 되는 일이 없으므로, 밸런스웨이트(22)이 교반로스도 중대하지 않으며, 중간실(25)내의 유온상승을 억제할 수 있다. 이 결과, 슬라이드베어링(8), (11)으로의 중간실(25)내의 유온상승이 슬라이드베어링(8), (11)에 전달되지 못하며, 이들 슬라이드베어링(8), (11)의 최소 유막두께를 가장 적합하게 할 수 있다.

또, 급유홈(34)을 통해서 제3의 슬라이드베어링(12)에 공급되는 기름은 편심급유로(19)의 원심펌프작용 뿐이기 때문에, 이것으로의 급유압력과 배유압력과의 차이는 매우 작아 급유부족이 되는 일이 있다. 이 때문에, 급유홈(34)은 급유홈(21), (27)의 급유통과량보다도 많은 기름을 통과시키므로, 슬라이드베어링(12)에는 가장 적합한 유막압력분포가 형성된다.

상술한 중간실(25)내에 배출된 기름은 미세구멍(32)을 지나서 양스크롤(2), (3)의 맞물림부에 배출되지만, 밸런스웨이트(22)의 교반에 의한 유온상승은 억제되어 있으므로 스크롤(2), (3)사이의 흡입가스의 온도를 상승시키는 일이 없다. 이것에 의해, 토출가스의 온도도 극단적으로 상승하지 않으므로 이 토출가스의 분위기에 노출되는 챔버(1)내의 기름의 온도상승도 억제되며, 유막두께에 관여하는 기름의 점도의 저하를 방지할 수 있다.

이들 작용에 의해, 각 제1, 제2및 제3의 슬라이드베어링(8), (11), (12)은 최소 유막두께를 적절한 크기로 유지할 수 있으므로 소부 및 마모를 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고, 상술한 실시예에 있어서는 급유홈(21), (27), (34)을 크랭크부, 샤프트부의 외주면을 잘라내는 것과 같은 형상으로 했지만, 이와 같은 형상으로 한정하지 않아도 된다. 또 베어링에서의 유막압력의 증대 및 베어링의 냉각을 향상시키기 위해, 제4도 및 제5도에 나타낸 것처럼 편심급유로(19)에 통하는 급유로(26), (33)이 급유롬(27), (34)에 구멍이 열리는 위치에 있어서, 그것에 대응하는 샤프트부(9a)의 외주면에 환상홈(35), (36)을 형성하는 것도 가능하다. 이와 같이 구성함으로써, 급유홈(27), (34)으로 부터의 급유에 더해서 환상홈(35), (36)으로 부터도 급유가 행해지므로, 급유량이 증대 하며, 유막압력의 증가 및 베어링냉각을 더욱 향상시킬수 있다. 또 환상홈(35), (36)은 베어링측에 설치하는 것도 가능하다.

그리고 상술한 실시예에서는 선회스크롤(3)의 슬라이드베어링(8)으로의 급유를 크랭크부(9b)의 윗쪽에 형성한 유실(20)내의 기름을 급유홈(21)을 통해서 행하도록 했지만, 편심급유로(19)와 급유홈(21)을 통하는 급유로를 크랭크부(9b)에 설치하는 것도 가능하다. 또 샤프트부(9a)를 지지하는 아래쪽의 슬라이드베어링(12)으로의 급유 배분을 다른 베어링에의 그것보다도 적절히 하기 위해, 제6도에 나타낸 바와 같이 샤프트부에 슬라이드베어링(12)용의 편심급유로(37) 및 급유공(38)을 형성해도 된다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본원 발명에 의하면, 급유압이 다른 베어링에 각기 적정한 유막두께를 발생시킬 수 있으므로, 베어링이 소부되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

고정스크롤부재(2)와, 이것에 대해서 선회하는 선회스크롤부재(3)와, 이 선회스크롤부재(3)에 선회운동을 부여하는 크랭크샤프트(9)와, 이 크랭크샤프트(9)의 크랭크부(9b)를 지지하는 제1의 슬라이드베어링(8)과, 크랭크샤프트(9)의 샤프트부(9a)를 지지하는 두개의 제2 및 제3의 슬라이드베어링(11), (12)과, 상기 선회스크롤부재(3)의 배면에 형성되며, 또한 토출압력과 흡입압력과의 중간적인 압력을 가지며, 다시 제1 및 제2의 슬라이드베어링(8), (11)에 공급한 윤활유가 배출되는 중간실(25)을 구비하는 스크롤 유체기계에 있어서, 윤활유 공급수단은 상기 제1, 제2 및 제3의 슬라이드베어링(8), (11), (12)에 대향하는 크랭크샤프트(9)의 외주면에 각기 설치된 급유홈(21), (27), (34)을 구비하고, 상기 제3의 슬라이드베어링(12)에 있어서의 급유홈(34)의 통로저항은 제1 및 제2의 슬라이드베어링(8), (11)에 있어서의 급유홈(21), (27)의 통로저항보다 작게하여 이루어지는 스크롤 유체기계의 급유장치.
제1항에 있어서, 제3의 슬라이드베어링(12)에 있어서의 급유홈(34)의 통로는 제1, 제2의 슬라이드베어링(8), (11)에 있어서의 급유홈(21), (27)의 통로면적보다 큰 스크롤 유체기계의 급유장치.
제2항에 있어서, 상기 급유홈(21), (27), (34)은 상기 제1, 제2및 제3의 슬라이드베어링(8), (11), (12)에 대향하는 외주면에 각기 설치되며 또한 베어링에 대해서 축선방향으로 뻗어 있으며, 이 급유홈(21), (27), (34)은 반경방향 하중에 관련해서 발생하는 베어링 유막반력에 대항하도록 상기 2개의 스크롤부재에 의해서 형성되는 밀봉공간내의 유체압력에 기인하는 반경방향 하중의 작용선에서 벗어난 위치의 크랭크샤프트 외주면에 설치되는 스크롤 유체기계의 급유장치.
제3항에 있어서, 상기 급유홈(21), (27), (34)은 크랭크샤프트내에 설치한 급유통로(19)에 연통되어 있는 스크롤 유체기계의 급유장치.
제3항에 있어서, 상기 최소한 하나의 급유홈은 크랭크샤프트의 외주면 또는 베어링면의 어느 한쪽에 형성된 환상홈을 통해서 급유통로에 연통되어 있는 스크롤 유체기계의 급유장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 급유통로는 상기 3개의 급유홈에 윤활유를 공급하는 하나의 연결된 통로인 스크롤 유체기계의 급유장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 급유통로는 제3의 슬라이드베어링에 대향하는 급유홈에 윤활유를 공급하는 통로와, 제1및 제2의 슬라이드베어링에 대향하는 급유홈에 윤활유를 공급하는 통로를 구비하고 있는 스크롤 유체기계의 급유장치.