KR100284151B1 - 스크루압축기용복합밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크루 압축기용 복합 밸브에 관한 것으로서, 통상적으로 압축기의 흡입측 및 방출측 사이의 유동 통로 내에는 폐쇄된 밸브 구조물이 설치된다. 밸브 구조물은 정상 흡입측에 더 높은 압력이 제공될 때(이는 역조작을 나타냄)에 소량의 압력차에 의해 개방된다. 또한, 릴리프 밸브 구조는 방출 압력이 초과될 때에 개방된다.

Description

스크루 압축기용 복합 밸브
회전식 압축기는 상역전 또는 잘못된 배선으로 인해서 뿐만 아니라 압축기를 통해 발생하는 압력 평형으로 인해 역으로 작동될 수 있다. 역조작이 압력 평형으로 인해 발생되면, 팽창기로 기능하는 압축기는 가압 가스 형태의 원동력이 있는 한은 단지 역으로 작동될 수 있다. 일반적으로, 원동력으로 이용 가능한 압축 가스의 양은 펌프 구조내에서 펌푸 구조 및 역조작의 동력량을 제한하는 방출선 내의 체크 밸브 사이의 체적에 따른다. 상역전 또는 잘못된 배선의 경우에, 압축기는 방출선 체크 밸브와 함께 흡입 펌프로 기능하여 가스가 역조작 장치의 흡입부로 공급되는 것을 막는다. 그 장치는 더 깊은 진공 상태를 유지하고 정상 윤활 상태가 손상됨으로써, 대개는 기구가 차단되는 고장이 발생한다. 정상 조작 상태에서, 압축된 부피의 포집 가스는 방출선으로 전달되나, 그 압력은 방출이 발생되도록 방출선에서의 압력에 대해 증가되어야 한다. 예를 들어, 방출선에 차단이 생기면, 포집된 가스는 너무 큰 압력으로 가압되어야 할 수도 있고 펌프 구조 내의 과도한 압력으로 인해 장치가 손상될 우려도 있다.
압축기의 흡입측 및 방출측 사이에는 복합 밸브(combination valve)가 제공된다. 일반적으로 양 밸브들은 바이어스되어 폐쇄된다. 역조작 트리거 밸브는 정상 방출측이 역조작 상태의 일반 흡입측보다 더 낮은 압력일 때 상대적으로 작은 압력차 하에서 개방된다. 릴리프 밸브는 방출측으로부터 흡입측으로 압력차가 소정의 압력차를 초과할 때에만 개방된다.
본 발명의 목적은 허용 가능한 역조작 주기를 견뎌내는 스크루 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 역트러스트 부하를 감소시켜 역조작 중에 스크루 압축기의 하우징 및 회전자 사이의 접촉력을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스크루 역조작으로 인한 스크루 압축기의 고장을 방지하고 고장 발생시 손실되는 시간만큼 조작 시간을 늘리는 것이다. 이러한 목적 및 다른 특징들은 다음에 설명되는 본 발명에 의해 달성된다.
도1은 본 발명을 구체화하는 스크루 압축기의 부분 단면도.
도2는 본 발명의 밸브 구조의 정상 폐쇄 위치를 도시하는 단면도.
도3은 밸브의 역회전 트리거 개방 상태를 도시하는 밸브 구조의 단면도.
도4는 릴리프 밸브 개방 상태를 도시하는 밸브 구조의 단면도.
도5는 도2의 선 5-5를 따라 취한 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 스크루 압축기
12 : 회전자 케이싱
14 : 외부 케이싱
16 : 베어링 케이싱
18 : 볼트
20 : 수형 회전자(펌프 구조물)
50, 52, 54 : 밸브 본체
56 : 릴리프 밸브(밸브 디스크)
D : 방출 플리넘
S : 흡입 플리넘
기본적으로, 통상의 폐쇄 밸브 구조물은 압축기의 흡입측 및 방출측 사이의 유동 통로 내에 위치된다. 밸브 구조물은 정상 흡입측이 더 높은 압력일 때(이는 역조작을 나타냄) 소량의 압력차에 의해 개방된다. 또한, 릴리프 밸브 구조는 방출측으로부터 흡입측으로의 압력차가 소정의 압력차를 초과할 때 개방된다.
도1에서, 참조 부호 10은 일반적으로 수형 회전자(펌프 구조물)(20) 및 암형 회전자(도시되지 않음)를 구비한 트윈 회전자 스크루 압축기를 나타낸다. 회전자들은 회전자 케이싱(12) 내에 위치된다. 외부 케이싱(14)은 회전자 케이싱(12)의 방출측에 고정되고, 베어링 케이싱(16)은 외부 케이싱(14)의 다른 측 상에 고정된다. 회전자 케이싱(12), 외부 케이싱(14) 및 베어링 케이싱(16)은 볼트(18)에 의해 서로 적절하게 함께 고정된다. 압축기(10)는 흡입 플리넘(S, suction plenum) 및 방출 플리넘(D, discharge plenum)을 구비한다. 흡입 플리넘(S) 및 방출 플리넘(D)은 회전자 및 회전자와 연결된 구성에 의해 형성된 펌프 구조를 통해 서로 통해 있다. 이러한 점으로 설명된 구조는 대체로 종래의 구조이다. 본 발명은 흡입 플리넘(S)과 방출 플리넘(D)을 연결하는 회전자 케이싱(12)에 나사식 통로(12-1)를 추가한다. 밸브 조립체(40)는 보어(12-1) 내에 고정되고, 일반적으로 보어(12-1)를 통해 흡입 플리넘(S) 사이에 유동이 발생되는 것을 막는다.
도2를 참조하면, 밸브 조립체(40)는 보통의 폐쇄 위치로 도시된다. 헥스 헤드 부재(42)는 회전자 케이싱(12) 내의 통로(12-1)로 나사 삽입되고 밀봉부를 제공하기 위해 O-링(44)과 상호 작용한다. 헤드 부재(42)는 보어(42-1), 보어(42-2), 환형 리세스(42-3) 및 플랜지부(42-4)를 구비한다. 밸브 본체는 부재(50, 52, 54)로 구성된다. 부재(50)는 나사식 보어(50-1), 원주상에서 이격된 복수의 슬롯(50-2) 및 환형 플랜지(50-3)를 구비한다. 부재(54)는 나사식 보어부(54-1), 매끈한 보어부(54-2), 밸브 시트(54-3), 밸브 포트(54-5), 플랜지부(54-6) 및 플랜지부(54-6) 내의 환형 홈(54-7)을 구비한다. O-링(60)은 홈(54-7) 내에 위치하고, 일반적으로 플랜지(42-4)에 대해 밀봉한다. 보어(42-2)를 통과할 수 없기 때문에, 플랜지(50-3) 또는 플랜지(54-6)는 조립시에 부재(42)의 상호 반대측에 설치되어야 한다. 부재(50, 54)는 나사식 보어(50-1)에서 수용가능하고 중심 보어(52-2)를 구비한 나사부(52-1)를 구비한 환형 연결기(52)를 통해 연결된다.
부재(50, 52, 54)들을 조립하는 다양한 순차가 있다. 밸브 디스크(56) 및 스프링(57)은 부재(52)가 보어(54-1)로 나사 삽입되기 전에 보어(54-1/54-2) 내에 있어야 한다. 스프링(58)은 부재(52)가 나사식 보어(50-1, 54-1)로 나사 삽입되기 전에 보어(42-1) 및 환형 리세스(42-3) 내에 있어야 한다. 부재(52)는 4가지 기능을 한다. : (1) 부재(50, 54)들을 연결한다 (2) 스프링(57)의 스프링 시트로 기능한다 (3) 스프링(57)의 바이어스를 조절한다 (4) 밸브 디스크(릴리프 밸브)(56)가 해제될 때 릴리프 유동 통로의 일부를 형성한다.
밸브 조립체(40)의 위치를 도시한 도2에서, 모든 밸브들은 폐쇄되고, 부재(54)는 방출 플리넘(D)으로 연장되고 밸브 디스크(56)는 포트(54-5) 영역에 걸쳐 방출 플리넘 압력에 노출되어 있다. 밸브 디스크(56)의 다른측은 흡입 플리넘 압력에 노출되고, 밸브 디스크(56) 상에 수천 kPa의 바이어스력을 가할 수 있는 스티프(stiff) 스프링(57)의 바이어스에 의해 밸브 디스크(56)가 폐쇄된다. 경(light) 스프링(58)은 대략 7 내지 41 kPa의 바이어스력을 갖고 플랜지(50-3) 및 환형 리세스(42-3) 사이에 위치된다. 부재(54) 및 밸브 디스크(56) 상에 작용하는 방출 압력과 연관된 스프링(58)은 부재(50, 52, 54)로 구성된 일체식 밸브 본체를 적소에 보유하는 경향이 있고 부재(50, 54) 및 밸브 디스크(56) 상에 작용하는 네트 흡입 압력에 의해 대향된다.
흡입 플리넘의 압력이 방출 플리넘의 압력보다 더 높을 때, 역조작 중에 부재(50, 52, 54) 및 밸브 디스크(56)로 구성된 밸브 본체에 걸쳐 작용하는 압력차는 수십 kPa의 작은 압력차 하에서 플랜지(42-4)로부터 플랜지(54-6)의 해제를 야기시킨다. 도3은 역조작에 반응하여 개방된 밸브 조립체(40)의 위치를 도시한다. 고압 흡입 챔버로부터 저압 방출 플리넘으로의 유동 통로는 보어(42-1), 보어(50-1) 및 슬롯(50-2)으로 일렬로 제공된다.
방출 플리넘에서의 압력이 소정의 방출 압력을 초과할 때, 밸브 디스크(56) 상에 작용하는 이러한 압력은 밸브 디스크(56)가 스프링(57)의 스티프 바이어스와 밸브 디스크(56)의 반대 측면 상에 작용하는 흡입 압력에 대해 해제되도록 유발시킨다. 도4는 밸브 디스크(56)가 과도한 방출 압력에 대해 해제된 상태를 도시한다. 밸브 디스크(56)가 해제될 때, 방출 및 흡입 플리넘들 사이의 유동 통로는 밸브 포트(54-5), 보어(54-2), 밸브 디스크(56) 내의 홈(56-1), 보어(54-1), 보어(52-2), 보어(50-1) 및 슬롯(50-2)을 포함하여 일렬로 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 압축기 및 복합 밸브에 의하면, 허용 가능한 정도의 역조작 시간을 견뎌내는 스크루 압축기가 제공되고, 역트러스트 부하를 감소시켜 역조작 중에 나사의 하우징 및 회전자 사이의 접촉력을 감소시키며, 스크루 압축기가 역조작으로 인해 고장나는 것이 방지되고, 고장이 났을 경우에 손실되는 시간 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 흡입 플리넘(S)과, 방출 플리넘(D)과, 상기 흡입 플리넘으로부터 흡입 압력으로 가스를 유입하고 상기 방출 플리넘으로 방출 압력으로 가스를 전달하는 펌프 구조물(20)을 갖는 스크루 압축기용 복합 밸브에 있어서,
    상기 펌프 구조물을 바이패스하고 상기 흡입 플리넘 및 방출 플리넘을 연결하는 통로(12-1)와,
    보어를 구비하고 상기 통로 내에 밀봉식으로 고정된 제1 부재(42)와,
    상기 보어 내에 위치하고, 상기 흡입 플리넘과 상기 방출 플리넘 사이의 유동을 차단하는 제1 위치로부터 상기 흡입 플리넘이 상기 방출 플리넘보다 더 높은 압력일 때에 상기 흡입 플리넘으로부터 상기 방출 플리넘으로 유동을 허용하는 제2 위치로 이동 가능한 밸브 본체(50, 52, 54)와,
    상기 밸브 본체 내에 제공된 릴리프 밸브(56)와,
    상기 밸브 본체를 상기 제1 위치에 유지시키려는 경(light) 바이어스를 가하여 상기 밸브 본체를 상기 제1 위치로 바이어스시키고, 상기 흡입 플리넘의 압력이 상기 방출 플리넘의 압력보다 더 높음으로 인해 상기 밸브 본체가 상기 제2 위치로 이동되게 하는 수단(58)과,
    상기 릴리프 밸브에 대해 스티프 바이어스를 제공하여 상기 릴리프 밸브가 폐쇄되도록 바이어스하고, 상기 방출 플리넘에서의 압력이 상기 스티프 바이어스에 대응되는 값을 초과할 때에 상기 펌프 구조물을 바이패스하여 상기 흡입 플리넘 및 상기 방출 플리넘 사이가 서로 통하도록 상기 릴리프 밸브를 개방시키는 수단(57)을
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 본체는 일체식 유니트로 함께 고정된 3개의 개별 부재(50, 52, 54)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 3개의 개별 부재는 나사식 보어를 구비한 2개의 부재와 상기 2개의 부재들 내의 상기 나사식 보어 내에 수용 가능한 나사부를 구비한 제3 부재를 포함하여 일체의 유니트가 제공되는 것을 특징으로 하는 복합 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 2개의 부재 중 한 부재의 상기 나사식 보어로 나사 삽입된 상기 제3 부재는 상기 릴리프 밸브를 바이어스하는 상기 수단을 조절하는 것을 특징으로 하는 복합 밸브.
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