KR100868749B1

KR100868749B1 - 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치

Info

Publication number: KR100868749B1
Application number: KR1020047002825A
Authority: KR
Inventors: 아딜슨 루이즈 만케; 디에트마르 에리치 베른하드 리리에
Original assignee: 월풀 에쎄.아.
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: EP1421279B1; ATE343061T1; CN100343512C; ES2274086T3; BR0105159B1; WO2003019008A1; JP2005500476A; CN1549898A; DE60215522D1; MXPA04001873A; EP1421279A1; US20050008502A1; DE60215522T2; US7137791B2; BR0105159A; KR20040029054A; JP4268519B2

Abstract

셸(10) 내부에 설치되고 실린더(30) 및 레이디얼 베어링 허브(40)를 지탱하는 실린더 블록(20), 및 레이디얼 베어링 허브(40)내에 수직방향으로 설치되고, 하부에서 전기 모터(60)의 회전자(61)를 지탱하고 상부에서는 상부 환상 면(51a)과 편심부(52)를 구비하는 크랭크축(50)을 포함하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치가 개시되어 있다. 레이디얼 베어링 허브(40)는 크랭크축(50)의 대응하는 연장부를 지탱하는 상부 관형 연장부(45)를 포함하고, 그 상부 관형 연장부(45) 둘레에는, 크랭크축(50)-회전자(61) 조립체의 무게, 및 냉매 가스의 압축 중에 발생하는 축방향 응력을 지지하는 축방향 구름 베어링(90)이 장착되어 있다.

축방향 베어링, 구름 베어링, 미끄럼 베어링, 밀폐형 압축기

Description

밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치{Axial bearing arrangement for a reciprocating hermetic compressor}

본 발명은, 소형 냉각 시스템에 사용되는 타입의, 수직방향 축을 가진 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 구름 베어링(axial rolling bearing) 장치에 관한 것이다.

냉각용 밀폐형 압축기는, 밀폐된 셸(shell) 내에 설치되고 수직방향 크랭크축을 지지하는 실린더 블록을 구비하고, 크랭크축에는 전기 모터의 회전자가 장착된다. 크랭크축-모터 조립체의 무게는, 일반적으로 평탄한 축방향 미끄럼 베어링(axial sliding bearing)의 형태인 축방향 베어링에 의해 지지된다.

크랭크축은 그의 하단부에서 펌프 로터를 지탱하고, 그 펌프 로터는 압축기의 작동 중에, 셸의 하부에 형성된 저장소로부터 상대 운동하는 부분들에 윤활유를 안내하여, 상기 부분들의 충분한 작동을 위한 오일 공급을 보장한다.

축방향 베어링의 위치는 압축기 구성부품들의 배치 및 설계 변경에 따라 변경될 수 있다. 해결책으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전자를 실린더 블록의 하방에서 크랭크축에 장착하거나, 또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전자를 실린더 블록의 상방에서 크랭크축에 장착하는 것이 고려된다. 실린더 블록에 대한 회전자의 장착 위치에 따라, 축방향 베어링을 획정(劃定)하는 표면들이 변경된다.

회전자가 실린더 블록의 하방에 장착되는 경우에는, 크랭크축의 환상(環狀) 플랜지의 하면이 레이디얼 베어링 허브(radial bearing hub)의 상단에 형성된 환상 면에 축방향으로 지지된다. 한편, 회전자가 실린더 블록의 상방에 장착되는 경우에는, 회전자의 하면이 레이디얼 베어링 허브의 상단에 형성된 환상 면에 축방향으로 지지된다. 그러나, 회전자가 실린더 블록의 하방에 장착되는 경우, 크랭크축의 환상 플랜지의 하면이 레이디얼 베어링 허브의 상단에 형성된 환상 면에 축방향으로 지지된다.

회전자가 실린더 블록의 하방에 장착되는 압축기에서, 크랭크축의 편심부 위에 크랭크축에 반경방향으로 작용하는 제2 레이디얼 베어링이 제공되어 있는 구조도 알려져 있다. 이 구조에서, 크랭크축은 제2 환상 플랜지를 구비하고, 그 제2 환상 플랜지의 하면이 제2 레이디얼 베어링의 상부 환상 면에 축방향으로 지지된다.

상기한 형태들의 어느 것에서도, 위치 오차(축방향 충격)의 존재로 인하여 그리고 주로 압축기 작동 중의 구성부품들의 변형으로 인하여, 축방향 베어링을 획정하는 서로 대면하는 면들 사이의 완전한 평행도가 보장되지 않는다.

축방향 베어링을 획정하는 면들의 위치 오차는 보다 정밀한 제조 과정을 이용함으로써 최소로 될 수 있으나, 구성부품들의 변형은 압축기의 작동에 고유적인 것이고, 냉매 가스의 압축 기간 중에 생긴다. 이들 변형은, 축방향 베어링을 획정하는 서로 대면하는 면들 사이의 평행도의 저하로 전환되고, 그 결과, 오일 막의 형성에 불리한 기하학적 형상으로 되고, 따라서, 축방향 베어링을 지탱하는 능력이 저하되고, 마찰에 의한 기계적 손실이 증가하고, 상기 면들의 마모가 일어날 수 있다. 그 외에, 구성부품들의 변형, 더 구체적으로는, 연결 로드와 크랭크축 사이에서 일어나는 수직도의 저하에 의해, 가스를 압축하는 힘의 분해가 일어나, 크랭크축의 축방향 분력의 원인이 되고, 축방향 베어링 상방의 크랭크축-회전자 조립체의 힘(무게)에 부가적인 하중이 가해진다.

이들 압축기의 에너지 성능의 향상은 보다 효율적인 베어링의 사용에 의해 기계적 마찰 손실을 감소시키면서 달성될 수 있다. 이러한 개념에서, 축방향 구름 베어링의 사용이 제안되었고, 축방향 구름 베어링의 작동은, 기계적 손실을 분산시키는 의미에서, 이상(理想)에 가까운 정도를 나타낸다. 이 개념을 사용하는 베어링의 구조적 해결책이 White Consolidated Industries, Inc.에 양도된 브라질 특허 제PI 8503054호에 기재되어 있고, 이 특허는 전기 모터의 회전자가 실린더 블록의 상방에 장착된 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

상기 특허 제PI 8503054호에서 제안된 이러한 타입의 구조에서는, 2개의 평탄한 환상 레이스(race)와 볼 케이지(ball cage)로 구성되는 축방향 구름 베어링이 회전자 면과 레이디얼 베어링 허브의 상단에 형성된 환상 면과의 사이에 제공되고, 그 구름 베어링은 그의 내경에서, 크랭크축의 본체의 외측 면에 의해 직접 안내된다.

축방향 구름 베어링의 수명은 그의 레이스의 정렬에 의해 크게 영향을 받는다. 그럼에도 불구하고, 레이스들 사이의 평행도에 밀리라디안(milliradian)의 소수 단위의 어긋남이 존재하여도, 그의 유효 수명을, 완전히 평행한 레이스들을 가지는 축방향 구름 베어링의 유효 수명에 비하여 20배 이상 단축시키기에 충분하다. 구름 베어링의 유효 수명의 이러한 단축은, 축방향 하중이 구름 베어링의 모든 볼에 분산되지 않고 하나 또는 2개의 볼에 집중하기 때문에 일어난다.

전기 모터의 회전자가 실린더 블록의 하방에서 크랭크축에 장착되어 있는 밀폐형 압축기에서는, 브라질 특허 제PI 8503054호에서 제안된 바와 같이, 이 크랭크축의 환상 플랜지의 하면과 레이디얼 베어링 허브의 상단부에 형성된 환상 면과의 사이에의 축방향 구름 베어링의 단순한 배치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더 축선과, 레이디얼 베어링 블록의 인접 단부를 구성하는 환상 지지면과의 사이의 거리를 증대시킨다. 여기서 고려되는 종래 기술에 기초한 이러한 가설적 장착 상태에서는, 실린더 축선과 레이디얼 베어링 허브의 인접 단부와의 사이의 거리의 증대는 레이디얼 베어링 허브-크랭크축 조립체에 큰 운동량을 야기하는 경향이 있고, 그 결과, 이 조립체에 가해지는 굽힘 및 응력을 증가시킨다.

도 3에 도시된 형태의 다른 단점은, 축방향 구름 베어링 전체에 일어나는 오일 누출이 크기 때문에, 축방향 구름 베어링의 점성 마찰에 의한 기계적 손실이 증가하고, 크랭크축 부분, 및 축방향 구름 베어링의 상방에 위치하는 압축기 기구의 구성부품들에서 이용 가능한 윤활유의 양이 감소된다는 것이다. 축방향 구름 베어링에 이용 가능한 윤활유의 적정량은 기계적 손실 및 이 구성부품의 유효 수명을 최적화하는 것을 가능하게 한다.

레이디얼 베어링 허브-크랭크축 조립체의 굽힘의 증가 및 축방향 구름 베어링 전체에서의 누출의 증가는 압축기 내의 소음을 증가시키고, 베어링의 에너지 효율을 감소시키며, 축방향 구름 베어링을 포함한 여러 압축기 구성부품들의 기계적 신뢰성을 저하시킨다.

본 발명의 목적은, 축방향 베어링을 획정(劃定)하는 서로 대면하는 면들 사이의 평행도의 어긋남을 야기하지 않는, 냉각용 밀폐형 왕복 압축기의 베어링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 전기 모터의 회전자가 실린더 블록의 하방에서 수직방향의 크랭크축에 부착되는 타입의 냉각용 밀폐형 왕복 압축기에서, 레이디얼 베어링 허브-크랭크축 조립체에 대한 굽힘 및 응력이 증가하지 않는, 냉각용 밀폐형 왕복 압축기의 베어링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 크랭크축 부분 및 축방향 구름 베어링의 상방에 위치하는 압축기 기구의 다른 구성부품들의 충분한 윤활을 저해하지 않고, 또한, 축방향 구름 베어링에의 충분한 양의 윤활유의 공급을 가능하게 하는, 냉각용 밀폐형 왕복 압축기의 베어링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 베어링 장치는, 셸(shell); 셸 내부에 장착되고, 실린더 및 수직방향으로 배치된 레이디얼 베어링 허브를 지탱하는 실린더 블록; 및 레이디얼 베어링 허브를 통하여 설치되는 수직방향 크랭크축으로서, 그 크랭크축의 하단부는 레이디얼 베어링 허브 아래에서 하방으로 돌출하고, 전기 모터의 회전자를 고정하고, 상단부는 레이디얼 베어링 허브 위에서 상방으로 돌출하고, 주변 플랜지와 편심부를 구비하며, 그 주변 플랜지의 하면이 환상 지지면을 형성하는 수직방향 크랭크축을 포함하는 밀폐형 왕복 압축기에 적용된다.

본 발명에 따르면, 레이디얼 베어링 허브는 상부 관형 연장부를 구비하고, 그 상부 관형 연장부는 크랭크축의 대응하는 연장부를 반경방향에서 지탱하는 내측 면과, 환상 단부 면, 및 내측 면과 동심인 외측 면을 가지고, 그 외측 면 둘레에는, 축방향 구름 베어링이 설치된다. 축방향 구름 베어링은 크랭크축의 환상 지지면과 상부 관형 연장부의 환상 단부 면과의 사이에 일정한 최소의 축방향 간극을 유지하도록 레이디얼 베어링 허브와 상기 환상 지지면에 동시에 착좌되어 있다.

도 1은 실린더 블록의 하방에 배치되고 종래 기술의 축방향 베어링에 의해 수직방향으로 지지되는 전기 모터의 회전자에 부착된 수직방향 크랭크축을 구비하는 밀폐형 왕복 압축기의 종단면도이다.

도 2는 전기 모터의 회전자가 실린더 블록의 상방에 배치되고 종래 기술의 축방향 베어링에 의해 수직방향으로 지지되어 있는 종래 기술의 구조를 나타내는, 도 1과 유사한 도면이다.

도 3은 수직방향 레이디얼 베어링 허브를 구비하고, 이 레이디얼 베어링 허브의 상단부가 종래 기술에 따라 크랭크축-전기 모터 회전자 조립체를 위한 축방향 구름 베어링 상에 착좌되어 있는, 도 1에 도시된 타입의 실린더 블록의 부분 종단면도이다.

도 3a는 도 3의 일부의 확대도이다.

도 4는 본 발명에 따라 축방향 구름 베어링을 수용하도록 구성된 레이디얼 베어링 허브를 구비한, 도 1에 도시된 타입의 실린더 블록의 부분 종단면도이다.

도 4a는 축방향 구름 베어링 장치의 제1 실시형태를 나타내는, 도 4의 일부의 확대도이다.

도 4b는 축방향 구름 베어링 장치의 제2 실시형태를 나타내는, 도 4의 일부의 확대도이다.

도 4c는 축방향 구름 베어링 장치의 제3 실시형태를 나타내는, 도 4의 일부의 확대도이다.

도 4d는 본 발명의 축방향 구름 베어링의 정지 요소의 한가지 구조적 실시형태를 나타내는 것으로, 도 4a에 도시된 것의 빈대 쪽 위치에 있는 도 4의 일부의 확대도이다.

도 5는 본 발명에 따른 지지 수단의 사시도이다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 밀폐형 왕복 압축기를 개략적으로 나타내고 있다. 이 밀폐형 왕복 압축기는 셸(shell)(10)을 포함하고, 이 셸(10)의 내부에는 실린더 블록(20)이 현가되어 있다. 실린더 블록(20)은 실린더(30)를 구비하고, 또한, 수직방향으로 배치된 레이디얼 베어링 허브(radial bearing hub)(40)를 지탱하고 있다. 그 레이디얼 베어링 허브(40)는 수직방향의 크랭크축(50)을 지탱하고, 그 크랭크축(50)은 그의 하단부가, 전기 모터(60)의 회전자(61)를 부착하기 위해 레이디얼 베어링 허브(40)의 하방으로 돌출하여 있으며, 전기 모터(60)의 고정자(62)는 실린더 블록(20) 아래에 부착되어 있다. 크랭크축(50)은 상단부와 편심부(52)를 가지며, 그 상단부는 레이디얼 베어링 허브(40)의 상방으로 돌출하고, 주변 플랜지(51)를 가지며, 그 주변 플랜지(51)의 하면이 환상(環狀) 지지면(51a)을 형성한다. 상기 편심부(52)에 연결 로드(70)의 큰 아이(eye)가 장착되고, 그 연결 로드(70)의 작은 아이는 실린더(30) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(80)에 장착된다.

이 형태의 종래 구조에서는, 환상 지지면(51a)이 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)에 의해 지지되어, 크랭크축(50)-회전자(61) 조립체의 무게를 지탱하는 축방향 미끄럼 베어링(axial sliding bearing)을 획정(劃定)한다.

도 2 역시 밀폐형 왕복 압축기를 나타내고 있고, 이 압축기의 기본 요소는 도 1의 압축기와 관련하여 이미 설명된 것과 동일하고, 동일한 도면 부호로 나타내어져 있다. 그러나, 도 2에 도시된 구조에서는, 전기 모터(60)가 실린더 블록(20)의 상방에, 따라서, 레이디얼 베어링 허브(40)의 상방에 설치되어, 축방향 베어링이 실린더(30)의 축선으로부터 떨어져 위치되어 있다. 이 구조에서는, 축방향 베어링의 2개의 환상 면들 사이의 평행도의 어긋남이 비교적 작다.

도 2의 구조에서는, 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)과 회전자(61)의 하면부에 대하여 착좌(着座)되는 축방향 구름 베어링(axial rolling bearing)(90)이 사용된다.

도 3 및 도 3a의 구조에서는, 밀폐형 왕복 압축기에 적합한 축방향 구름 베어링을 위한 구조를 나타내고 있고, 여기서는, 압축기의 크랭크축(50)이 수직방향으로 배치되고, 실린더 블록(20) 및 레이디얼 베어링 허브(40) 아래에 설치된 전기 모터의 회전자를 지탱한다.

이러한 종래의 구조에서, 축방향 구름 베어링(90)은 다수의 볼을 수용하는 원형 케이지(cage)(91)를 포함하고, 상기 다수의 볼은 각도방향으로 서로 떨어져 있고, 상부 환상 레이스(race)(92)와 하부 환상 레이스(93)에 의해 지지되어 있다. 상부 및 하부 환상 레이스(92, 93)는 평탄한 금속제 와셔(washer)의 형태이고, 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a) 및 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)에 대하여 각각 착좌된다. 실린더 축선에 대한 크랭크축(50)의 연장부의 정확한 위치결정을 보장하기 위해, 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)은 축방향 구름 베어링(90)의 높이의 증가를 흡수하는 깊이로 오목하게 되어 있다.

그러나, 크랭크축(50)의 연장부에 변경을 야기하지 않더라도, 이러한 단순한 기술로 축방향 구름 베어링(90)을 제공하는 것은 실린더(30)의 축선과 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41) 사이의 거리의 증가를 초래한다.

도 4는 도 4a와 함께 본 발명의 베어링 장치의 제1 실시형태를 나타낸다.

본 발명에 따르면, 레이디얼 베어링 허브(40)는 상부 관형 연장부(45)를 구비하고, 그 상부 관형 연장부(45)는 크랭크축(50)의 대응하는 연장부를 반경방향에서 지탱하는 내측 면(45a)과, 환상 단부 면(45b), 및 외측 면(45c)을 가지며, 그 외측 면(45c) 둘레에, 일정한 최소의 반경방향 간극(gap)을 두고 축방향 구름 베어링(90)이 도 3a와 관련하여 앞에서 설명된 형태에 비하여 더욱 적절한 구조를 가지고 장착된다.

도 4a에 더 명확하게 도시된 바와 같이, 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)는 크랭크축(50)의 주변 플랜지(51)의 환상 지지면(51a)에 착좌되고, 축방향 구름 베어링(90)은 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)에 착좌된다. 상기 상부 환상 면(41)은 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)으로부터 축방향으로 후퇴하여 유지되어 있다. 도 4, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 실시형태들에서, 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)은 레이디얼 베어링 허브(40)의 윤곽으로부터 내측으로 떨어져 있어, 레이디얼 베어링 허브(40)의 설계의 실질적인 변경을 요함이 없이 축방향 구름 베어링(90)을 수용할 수 있다.

레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)의 축방향 후퇴 간격, 축방향 구름 베어링(90)의 높이, 및 상부 관형 연장부(45)의 치수는, 크랭크축(50)의 축방향 베어링이 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)과 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a)과의 사이에, 제조 및 장착의 면에서 용이하게 달성될 수 있는 최소의 축방향 간극을 가지는 것을 보장하도록 설계된다.

크랭크축(50)의 하단부로부터 편심부(52)로의 오일 펌핑이 편심부(52)의 내부를 통하여 이루어지는 구조에서는, 축방향 구름 베어링(90)의 윤활은, 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a)과 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)과의 사이에 과대한 간극이 존재하는 경우라도, 편심부(52)의 윤활을 저해함이 없이, 편심부(52)로 안내되는 오일 흐름의 일부를 제어하여 보냄으로써 이루어질 수 있다.

그러나, 셸(10)의 바닥에 저장된 윤활유의 상향 펌핑이 크랭크축(50)의 외부에 제공된 나선형 슬롯(55)에 의해 이루어지는 경우에는, 오일의 상향 흐름에서 이 베어링의 레벨에 도달하는 오일이 축방향 구름 베어링(90)의 영역을 통하여 반경방향으로 누출하여 편심부(52)의 윤활을 저해하는 것을 피하도록 축방향 구름 베어링(90)의 구조에 특별한 주의가 요구된다.

도 4 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 오일은 크랭크축(50) 외부의 나선형 슬롯(55)을 따라 상방으로 추진되어, 축방향 구름 베어링(90)의 영역에서 그 나선형 슬롯(55)의 상단에 도달한다. 그 상단은 편심부(52)의 단부 면에 이르는 축방향의 경사진 오일 통로(58)의 하단으로 개방되어 있고, 그 오일 통로(58)의 하부는 환상 지지면(51a)의 영역에서 축방향으로 개방되어 있다.

오일 누출을 최소로 하는 한가지 가능한 해결책은, 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a)과 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)과의 사이의 축방향 간극(FA)을 제어하는 것이다. 그러나, 이 해결책은, 오일 누출을 피하기에 충분히 작은 간극을 제공하는 동시에, 서로에 대하여 상대적으로 운동하는 대향 면들의 접촉을 피하기 위해 정밀한 제조 및 장착 공차를 요한다.

도 4 및 도 4a는, 상호 마찰면들을 생성함이 없이 그리고 압축기의 제조 및 장착 과정을 어렵게 하는 공차에 따를 필요 없이, 상승 오일 흐름이 축방향 구름 베어링(90)을 통과할 때 그 상승 오일 흐름의 충분한 보유를 제공하도록 본 발명에 따라 제안된 제1 해결책을 나타낸다. 이 제1 실시형태에 따르면, 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)는 직사각형 단면을 가지는 와셔의 형태이고, 그의 내측 환상 면(92a)이 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)에 대하여 소정의 반경방향 간극(FR)을 유지한다. 이들 2개 면이 크랭크축의 회전에 기인하여 서로에 대하여 상대적으로 운동하기 때문에, 이들 면 사이의 접촉 및 그에 따른 마모가 회피되어야 한다.

삭제

본 발명에 따르면, 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)의 내측 환상 면(92a)과 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c) 사이의 이러한 마찰 접촉은, 예를 들어, 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)의 반경방향 외측의 위치에서 크랭크축(50)에 정지 요소(51b)를 제공하여 크랭크축(50)에 대한 상부 환상 레이스(92)의 반경방향 변위를 저지하도록 함으로써, 회피될 수 있다.

도시된 실시형태에서, 정지 요소(51b)는, 상부 환상 레이스(92)의 내측 환상 면(92a)의 반경방향 내측에 있고 그 내측 환상 면에 인접하여 있는, 크랭크축(50)의 리세스(recess)의 형태이고, 이 리세스는, 예를 들어, 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a)에 제공된다.

도 4d에서 볼 수 있는 바와 같이, 그 리세스의 내경은 상부 관형 연장부(40)의 외측 면(45c)의 외경보다 크다. 도시되지는 않았지만, 이 접촉을 회피하는 다른 형태는, 예를 들어, 상부 환상 레이스(92)와 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a)과의 사이에 배치되는 접착 요소를 사용한 고정에 의해 달성될 수 있다. 여기에 설명된 두 가지의 장착 해결책에서는, 크랭크축(50)의 본체에 대한 상부 환상 레이스(92)의 내경의 동심성이 보장되어야 한다.

다소간의 오일 저지는, 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)과 상부 환상 레이스(92)의 내측 환상 면(92a)과의 겹침부(SB)를 가지는 축방향 연장부에서의 반경방향 간극(FR)을 조절함으로써 얻어진다. 그러한 조절은, 2개의 대면하는 면들 사이에서 하방으로 흐르는 경향이 있는 오일 흐름에 어느 정도의 부하 손실을 제공한다. 그리하여, 반경방향 간극(FR)의 공차가 완화될 수 있어, 축방향 구름 베어링(90)을 통하여 과도한 오일 누출이 일어나는 것을 허용함이 없이 제조 및 장착을 용이하게 할 수 있다.

도 4b는 도 4a에서 제안된 해결책의 구조적 변형 형태를 나타낸다. 이 변형 형태에 따르면, 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)는 그의 내측 상부 가장자리에 경사 챔퍼(chamfer)(92b)를 가지고 있고, 그 경사 챔퍼는 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)과 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a) 사이에 존재하는 축방향 간극(FA)의 레벨에 위치되어, 그 축방향 간극(FA)으로부터 반경방향으로 추방되는 오일 흐름을 수용한다. 그 경사 챔퍼(92b)는, 수용된 반경방향 오일 흐름을 상방으로 이동시켜, 오일 통로(58)의 반경방향 및 축방향으로 개방된 하부에 의해 오일 통로(58)내로 들어가게 하고, 편심부 상단까지 안내하는 힘 분해 편향 수단으로서 작용한다. 그 경사 챔퍼(92b)에 의해 달성되는 상승 추진은 이 구조에서의 축방향 겹침 연장부의 감소를 보상하는 것을 가능하게 하고, 상부 환상 레이스(92)와 상부 관형 연장부(45) 사이의 반경방향 간극(FR)을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 한가지 구조적 선택사양에 따르면, 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)는, 오일 통로(58)를 통해 흐르는 윤활유를 지탱하는 베이스(BF)를 형성하는 상부 표면부(92c)를 가지고 있다.

도 4c는 제3 실시형태의 구조를 나타낸다. 이 구조에 따르면, 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)와 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a) 사이에 스페이서 와셔(96)가 제공되어 있고, 그 스페이서 와셔(96)의 내측 면(96a)은 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)으로부터 반경방향으로 떨어져 유지되어, 상부 관형 연장부(45) 및 상부 환형 레이스(92)와 함께 상부 환상 홈(100)을 획정(劃定)하고, 크랭크축(50)의 회전시 원심력에 의해 추진되는 반경방향 오일 흐름이 상부 환상 홈(100)의 내부로 안내된다. 그 상부 환상 홈(100)은 축방향 간극(FA)으로 개방되고, 상방에서는 오일 통로(58)로 개방되어 있다. 상부 환상 홈(100)은 오일 통로(58)를 통하여 흐르는 윤활유를 지탱하는 베이스(BF)를 형성하는 바닥 벽을 가지고 있다.

이러한 구조에 의해, 상부 환상 홈(100) 내에 수용된 오일은 원심력에 의해 스페이서 와셔(96)의 내측 면(96a)으로 몰아내어진다. 상부 환상 홈(100)의 바닥을 획정하는 상부 환상 레이스(92)의 반경방향 연장부에 의해 부여되는 저지에 의해 오일이 하방으로 흐르는 것이 불가능하기 때문에, 오일은 상방으로 강제로 이동하여 오일 통로(58)의 내부로 들어가고, 편심부(52)의 상단까지 계속 흐르게 된다. 오일 상승을 용이하게 하기 위해, 상부 환상 홈(100)은 그의 상부 영역에서 오일 통로(58)의 내부로 완전히 개방되어 있고, 상부 환상 홈(100)의 반경방향 외측 면은 오일 통로(58)의 윤곽에 정접(正接)한다.

상부 환상 홈(100) 내의 오일에 작용하는 원심력이, 오일이 상부 환상 레이스(92)와 상부 관형 연장부(45) 사이의 반경방향 간극(FR) 쪽으로 반경방향으로 복귀하는 것을 방지하기 때문에, 이 반경방향 간극은 정밀한 공차를 가질 필요가 없이, 구성부품들의 제조 및 장착이 용이하게 된다.

스페이서 와셔(96)를 설치하는 것은 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)에서의 오일 보유 상부 홈을 제공하는 예시적인 일 형태만을 나타내는 것임을 이해하여야 한다.

도 4, 도 4a∼도 4d, 도 5의 도시에 따르면, 본 발명의 베어링 장치는 지지 수단(95)을 더 포함하고, 그 지지 수단(95)은 그의 하측에서는 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)에 착좌되고, 그의 상측에서는 그리고 회전 정지 형태에서는, 축방향 구름 베어링(90)의 하부 환상 레이스(93)의 하면(93a)을 지탱한다. 상기 지지 수단(95)은, 90도 각도로 서로 어긋나 있는 직경방향 축들을 따라 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)에 대하여 그리고 하부 환상 레이스(93)에 대하여 진동할 수 있도록 구성된다.

본 발명의 한가지 구조적 선택사양에서, 하부 환상 레이스(93)의 하면(93a)과 지지 수단(95)의 상부 접촉면(95a)에 의해 획정되는 서로 대면하는 부분들 사이, 및 지지 수단(95)의 하부 접촉면(95b)과 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)에 의해 획정되는 서로 대면하는 부분들 사이 각각에, 직경방향으로 대향하는 한 쌍의 볼록 돌출부가 제공되어 있고, 각 쌍의 볼록 돌출부는 상기 서로 대면하는 부분들 중 한쪽 부분에 결합되어 있고, 상기 서로 대면하는 부분들 중 다른 쪽 부분에 착좌된다. 한 쌍의 볼록 돌출부의 정렬은 다른 한 쌍의 볼록 돌출부의 정렬에 대하여 90도 각도로 어긋나 있다. 각각의 볼록 돌출부는, 예를 들어, 상기 부분에 결합된 원통형 돌출부의 형태일 수 있다.

도시된 형태들에 따르면, 지지 수단(95)의 상부 접촉면(95a)과 하부 접촉면(95b) 각각이 각 쌍의 볼록 돌출부를 가진다.

Claims

셸(shell)(10) 내부에 설치되고 실린더(30) 및 수직방향으로 배치된 레이디얼 베어링 허브(radial bearing hub)(40)를 지탱하는 실린더 블록(20), 및 상기 레이디얼 베어링 허브(40)를 통하여 설치되는 크랭크축(50)을 포함하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치로서, 상기 크랭크축(50)은, 상기 레이디얼 베어링 허브(40)의 하방으로 돌출하고 전기 모터(60)의 회전자(61)를 고정하는 하단부와, 상기 레이디얼 베어링 허브(40)의 상방으로 돌출하고 주변 플랜지(51)와 편심부(52)를 구비하는 상단부를 가지고, 상기 주변 플랜지(51)의 하면이 환상(環狀) 지지면(51a)을 형성하고, 상기 레이디얼 베어링 허브(40)는 상부 관형 연장부(45)를 구비하고, 상기 상부 관형 연장부(45)는 상기 크랭크축(50)의 대응하는 연장부를 반경방향에서 지탱하는 내측 면(45a)과, 환상 단부 면(45b), 및 외측 면(45c)을 가지고, 상기 외측 면(45c) 둘레에 축방향 구름 베어링(axial rolling bearing)(90)이 설치되고, 상기 축방향 구름 베어링(90)은 상기 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a)과 상기 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)과의 사이에 일정한 최소의 축방향 간극(FA)을 유지하도록 상기 레이디얼 베어링 허브(40) 및 상기 환상 지지면(51a)에 동시에 착좌(着座)되고, 상기 축방향 구름 베어링(90)은 다수의 볼을 수용하는 원형 케이지(cage)(91)를 포함하고, 상기 다수의 볼은 각도방향으로 서로 떨어져 있고, 상부 환상 레이스(race)(92) 및 하부 환상 레이스(93)에 의해 지지되어 있는, 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치에 있어서,

상기 상부 환상 레이스(92)의 내측 환상 면(92a)은 상기 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)과 함께, 겹침부(SB)를 가지는 축방향 연장부를 유지하고, 상기 겹침부(SB)는 반경방향 간극(FR)을 통한 축방향 오일 흐름을 소망의 정도로 제한하는 치수로 되어, 상기 오일 흐름이 상방으로 향하여 상기 크랭크축(50) 내부의 오일 통로(58) 내로 들어가 상기 편심부(52)의 상단에 이르게 하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 축방향 구름 베어링(90)의 상기 상부 환상 레이스(92)는, 그의 내측 환상 면(92a)과 상기 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)과의 접촉을 회피하기 위해 상기 크랭크축(50)에 대한 반경방향 변위가 저지되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 상부 환상 레이스(92)의 반경방향 변위의 저지는, 상기 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)의 반경방향 외측 위치에서 상기 크랭크축(50)에 제공된 정지 요소(51b)에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 정지 요소(51b)는, 상기 상부 환상 레이스(92)의 내측 환상 면(92a)의 반경방향 내측에 있고 그 내측 환상 면(92a)에 인접하여 있는, 상기 크랭크축(50)의 리세스(recess)의 형태인 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 축방향 구름 베어링(90)의 상기 상부 환상 레이스(92)는 그의 내측 상부 가장자리에 제공된 경사 챔퍼(chamfer)(92b)를 가지고 있고, 상기 경사 챔퍼(92b)는, 상기 크랭크축(50)으로부터 반경방향으로 방출되는 윤활유의 흐름을 수용하여 그 오일 흐름을 상기 오일 통로(58)의 내부로 향하게 하기 위해 축방향 간극(FA)의 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 축방향 구름 베어링(90)의 상기 상부 환상 레이스(92)는 상기 오일 통로(58)를 통하여 흐르는 윤활유를 지탱하는 베이스(BF)를 형성하는 상부 표면부(92c)를 가지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 축방향 구름 베어링(90)의 상부 환상 레이스(92)는 그의 내측 영역에, 상기 축방향 간극(FA)으로 개방된 상부 환상 홈(100)을 획정하고 있고, 상기 상부 환상 홈(100)은 상기 상부 관형 연장부(45)의 외측 면(45c)에 의해 내측이 제한되어 있고, 상방에서는 상기 오일 통로(58)로 개방되어 있으며, 또한, 상기 상부 환상 홈(100)은 상기 오일 통로(58)를 통하여 흐르는 윤활유를 지탱하는 베이스(BF)를 형성하는 바닥 벽을 가지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 상부 환상 홈(100)의 반경방향 외측 면은 상기 오일 통로(58)의 윤곽에 정접(正接)하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 상부 환상 홈(100)은 상기 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)과 스페이서 와셔(96)의 내측 면(96a)과의 사이에 획정되고, 상기 스페이서 와셔(96)는 상기 상부 환상 레이스(92)와 상기 크랭크축(50)의 환상 지지면(51a) 사이에 배치되고, 상기 상부 환상 홈(100)의 바닥 벽은 상기 상부 환상 레이스(92)의 상부 표면부(92c)에 의해 획정되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 상부 환상 홈(100)은 상기 상부 관형 연장부(45)의 환상 단부 면(45b)과, 상기 상부 환상 레이스(92)의 상부 표면부(92c), 및 상기 스페이서 와셔(96)의 내측 면(96a)에 의해 한정되어 있고, 상방에서는 상기 크랭크축(50) 내부의 상기 오일 통로(58)로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치는 지지 수단(95)을 더 포함하고, 상기 지지 수단(95)은 하측에서는 상기 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상면(41)상에 착좌되고, 상측에서는 그리고 회전 정지 형태에서는 상기 축방향 구름 베어링(90)의 하부 환상 레이스(93)의 하면(93a)을 지탱하며, 상기 지지 수단(95)은 90도 각도로 서로 어긋나 있는 직경방향 축들을 따라 상기 레이디얼 베어링 허브(40)의 상부 환상 면(41)에 대하여 그리고 상기 하부 환상 레이스(93)에 대하여 진동할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치는, 상기 하부 환상 레이스(93)의 하면(93a)과 상기 지지 수단(95)의 상부 접촉면(95a)에 의해 획정되는 서로 대면하는 부분들 사이, 및 상기 지지 수단(95)의 하부 접촉면(95b)과 상기 레이디얼 베어링 허브(41)의 상부 환상 면(41)에 의해 획정되는 서로 대면하는 부분들 사이 각각에, 직경방향으로 대향하는 한 쌍의 볼록 돌출부를 포함하고, 각 쌍의 볼록 돌출부는 상기 서로 대면하는 부분들 중 한쪽 부분에 결합되고, 상기 서로 대면하는 부분들 중 다른 쪽 부분에 착좌되며, 한 쌍의 볼록 돌출부의 정렬이 다른 한 쌍의 볼록 돌출부의 정렬에 대하여 90도 각도로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 볼록 돌출부 각각은 대응하는 부분에 결합된 원통형 돌출부의 형태인 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 지지 수단(95)의 상부 접촉면(95a)과 하부 접촉면(95b) 각각이 각 쌍의 볼록 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 환상 레이스(92)와 상기 하부 환상 레이스(93) 각각이 평탄한 와셔(washer)의 형태인 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복 압축기의 축방향 베어링 장치.
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