KR100758569B1 - 급유식 스크류형 압축기에서의 오일 재순환을 제어하기위한 방법과 그 방법을 이용하는 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급유식 스크류형 압축기에서의 오일 재순환을 제어하기 위한 제어 방법에 관한 것으로, 상기 압축기는 오일 분리기(10)와 압축기 요소(1) 사이에서 오일 냉각기(18)가 설치되고 통로 혹은 바이패스(30)에 의해 브릿지로 연결되는 오일 재순환 도관(17)을 포함하며, 상기 제어는 감온성 요소(34)에 의해 이동 가능한 밸브 요소(26)를 구비하는 온도 조절 밸브(24)에 의해 실시된다. 비부하 조건으로부터 부하 조건으로 상기 스크류 압축기의 전이 중에, 감온성 요소(34)의 작용은 일시적으로 적어도 부분적으로 정지되어, 상기 밸브 요소(26)는, 오일의 온도에 무관하게 적어도 바이패스(30)가 개방되고 이에 따라 오일 분리기(10)에서 압축기 요소(1)로의 오일의 재순환이 상기 바이패스(30)를 통해 적어도 일시적으로 발생하게 되는 위치를 취하는 것으로 특징으로 한다.

Description

급유식 스크류형 압축기에서의 오일 재순환을 제어하기 위한 방법과 그 방법을 이용하는 압축기{METHOD FOR CONTROLLING THE OIL RECIRCULATION IN AN OIL-INJECTED SCREW-TYPE COMPRESSOR AND COMPRESSOR USING THIS METHOD}

본 발명은 급유식 스크류형 압축기에서의 오일 재순환을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 압축기는 압축기 요소, 이 압축기 요소에 연결된 유입 도관과 압력 도관, 상기 압력 도관 내의 오일 분리기, 상기 오일 분리기와 압축기 요소 사이의 오일 재순환 도관, 상기 오일 재순환 도관에 설치된 오일 냉각기 및 상기 재순환 도관 내에서 오일 냉각기에 브릿지로 연결되는(bridging-over) 바이패스를 포함하며, 상기 제어는 감온성 요소(temperature-sensitive element)에 의해 이동될 수 있는 밸브 요소를 구비하는 온도 조절 밸브(thermostatic valve)에 의해 실시되며, 상기 감온성 요소는 재순환 오일의 온도를 측정하며, 상기 측정된 오일의 온도가 소정 온도 미만일 경우, 상기 밸브 요소는 오일 분리기로부터 분리된 오일이 오일 냉각기를 지나 유동할 필요 없이 압축기 요소를 향해 직접 흐를 수 있도록 바이패스를 개방하며, 상기 측정된 오일의 온도가 전술한 온도보다 높거나 동일한 소정 온도 이상일 경우, 상기 밸브 요소는 바이패스를 폐쇄하도록 되어 있다.

공지의 방법에 따르면, 온도 조절 밸브의 밸브 요소는, 오일이 저온일 때 바 이패스를 개방시키는 위치에 있게 되고, 압축기가 비부하 상태일 때뿐 아니라, 압축기가 비부하 상태로부터 부하 상태로 변경될 때에도 전술한 위치에 있게 된다.

오일이 명확히 규정된(well-defined) 온도보다 더 고온일 때, 상기 밸브 요소는 바이패스를 폐쇄시키는 위치에 있게 되고, 그 결과 오일 분리기에서 나온 오일은 압축기 요소 내로 역으로 급유되기 전에 오일 냉각기 위로 흐르도록 강제된다.

압축기가 비부하 상태로 운전되고, 이에 따라 공기가 압축기 요소로 흡입되지 않을 때, 압력 용기로서의 역할도 겸하는 오일 분리기 내의 압력은 가능한 한 낮게 유지되어 비부하 상태의 동력 소모를 제한하게 된다.

부하가 가해진 작동 조건으로 전이되고, 이에 따라 입구 밸브가 개방될 때, 스크류형 압축기 요소는 최대한으로 공기를 흡입하고, 그 다음 흡입된 공기를 압축한다. 오일 분리기 내의 낮은 압력으로 인해, 전이가 시작되는 시점에서의 오일 압력도 또한 낮다.

오일 온도가 높은 경우에, 바이패스는 폐쇄되어, 오일이 오일 냉각기 위로 유동하여 압력 강하를 더욱 유발하기 때문에, 급유 압력은 일시적으로 매우 낮아진다.

그 결과, 전술한 공지의 방법에 따라, 압축기 요소의 출구에서 높은 온도 피크(temperature peak)가 발생할 수 있다.

압축기 요소의 비부하 작동 중의 오일 분리기 내의 압력과, 이에 따른 소비 입력(consumed input)은 상기 온도 피크의 발생을 방지할 정도로 최적으로 낮게 선택될 수 없다.

본 발명의 목적은 오일의 재순환을 제어하는 방법을 제공하는 데 있으며, 이 방법에 있어서 압축기 요소가 비부하 상태로 작동할 때, 오일 분리기 내의 압력은, 비부하 상태로부터 부하 상태로의 전이 중에 상기 압축기 요소의 출구에서 온도 피크가 발생할 위험 없이 더 낮게 유지될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이를 위하여, 스크류형 압축기가 비부하 조건으로부터 부하 조건으로 전이하는 중에 감온성 요소의 작용은 일시적으로 적어도 부분적으로 정지되어, 밸브 요소는, 오일의 온도에 무관하게 적어도 바이패스가 개방되고 이에 따라 오일 분리기에서 압축기 요소로의 오일의 재순환이 적어도 바이패스를 통해 일시적으로 발생하게 되는 위치를 취한다.

따라서, 오일 냉각기 내의 추가 압력 강하는 일시적으로 정지되어 오일의 낮은 압력에도 불구하고 압축기 요소의 출구에서 온도 피크 발생을 방지하기 위해 여전히 충분한 급유 압력이 존재하게 된다.

감온성 요소의 작용이 정지하는 것은 부하 상태에서 오일 분리기 내의 압력이 급속히 증가한다는 사실을 고려할 때 단지 단기적이다.

비부하 조건으로부터 부하 조건으로 전이될 때, 상기 밸브 요소는, 오일이 오일의 온도에 무관하게 오일 냉각기를 통해서뿐 아니라 바이패스를 통해서 압축기 요소로 일시적으로 역류될 수 있도록 상기 재순환 도관뿐 아니라 상기 바이패스가 개방되는 위치를 일시적으로 취하는 것이 바람직하다.

일시적으로 적어도 부분적으로 상기 감온성 요소의 작용의 중지는, 감온성 요소가 통상적으로 위치하게 될 온도 조절 밸브의 벽의 일부를 공압으로 제어 가능한 피스톤 메커니즘의 피스톤으로 구현함으로써 달성될 수 있으며, 이에 따라 감온성 요소는 밸브 요소의 이동 없이, 예컨대 상기 피스톤을 밀어 제침으로써 팽창될 수 있어서, 예컨대 제어 압력으로서 오일 분리기 내의 압력과, 유입 도관의 제어 입구 밸브를 작동시키기 위한 제어 압력이 사용된다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 제어하기에 적합한 급유식 스크류형 압축기에 관한 것이다.

그에 따라, 상기 급유식 스크류형 압축기는 스크류형 압축기 요소, 이 압축기 요소에 연결된 유입 도관과 압력 도관, 상기 압력 도관 내의 오일 분리기, 상기 오일 분리기와 압축기 요소 사이의 오일 재순환 도관, 상기 오일 재순환 도관에 설치된 오일 냉각기 및 상기 재순환 도관 내의 오일 냉각기를 통과하지 않는 바이패스를 포함하며, 상기 바이패스는 상기 오일 재순환 도관 내에 위치한 감온성 요소에 의해 이동될 수 있는 밸브 요소를 구비하는 온도 조절 밸브의 밸브 요소에 의해 폐쇄될 수 있으며, 상기 스크류형 압축기는 비부하 조건에서 부하 조건으로의 전이 시에, 적어도 부분적으로 온도 조절 밸브의 밸브 요소에 대한 감온성 요소의 작용을 일시적으로 정지시켜, 상기 전이 중에 상기 밸브 요소는 오일의 온도와 무관하게 적어도 상기 바이패스가 개방되는 위치에 있게 하는 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바이패스는 오일 분리기와 오일 냉각기 사이에 위치한 재순환 도관의 부분과, 오일 냉각기와 압축기 요소 사이에 위치한 재순환 도관의 부분 사이의 통 로로 제한되어도 좋다.

본 발명의 특별한 형태의 실시예에 따르면, 상기 온도 조절 밸브의 밸브 요소는, 한 위치에서는 바이패스를 개방하는 동시에 오일 냉각기의 출구와 바이패스 사이에 위치한 재순환 도관의 부분을 폐쇄하고, 다른 위치에서는 바이패스를 폐쇄하는 동시에 재순환 도관의 상기 부분을 개방하도록 바이패스로부터 상류에 있는 재순환 도관뿐 아니라 바이패스 내에 위치하고, 양호하게는 상기 첫 번째 위치 및/또는 중간의 위치에서, 밸브 요소는 재순환 도관의 상기 부분을 개방할뿐 아니라 바이패스를 개방한다.

상기 밸브 요소는 비부하 조건에서 부하 조건으로 전이 중에 온도 조절 밸브의 작동이 적어도 부분적으로 정지될 때 다른 위치들 중에서 상기 첫 번째 위치를 취하게 된다.

전술한 제어 시스템은 피스톤 메커니즘을 포함할 수 있고, 이 메커니즘의 피스톤은 명확하게 규정된 위치에서 감온성 요소를 위한 정지부(stop)를 형성한다. 상기 피스톤이 자유롭게 이동할 수 있을 때, 온도 조절 밸브의 감온성 요소는 그 길이가 자유롭게 변경될 수 있고, 이러한 온도 조절 밸브의 작용은 적어도 부분적으로 정지된다.

이하에서는 본 발명의 특징을 보다 양호하게 예시하는 동시에 어떠한 한정 의도도 없는 예로서, 본 발명에 따른 급유식 스크류형 압축기에서의 오일 재순환을 제어하기 위한 방법과 이러한 방법으로 제어되는 스크류형 압축기의 양호한 형태의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 냉간 시동(cold starting) 중에 있는 본 발명에 따른 스크류형 압축기를 개략적으로 도시한 도면이며,

도 2는 도 1에 F2로 표시된 부품의 실질적인 실시예를 나타내는 확대 단면도이고,

도 3은 오일이 따뜻한 상태일 때 부하 상태 또는 비부하 상태의 작동 중 어느 하나에서 정상적인 상황의 작동 중에 있는 것만 제외하고 도 1에 도시된 스크류형 압축기와 유사하게 도시한 도면이며,

도 4는 도 3에 F4로 표시된 부품의 실질적인 실시예를 도 2에 도시된 것과 유사하게 나타내는 확대 단면도이고,

도 5는 오일이 여전히 따뜻한 상태일 때 비부하 상태의 작동에서 부하 상태의 작동으로 전이 중에 있는 스크류형 압축기를 도시한 도면이며,

도 6은 도 5에 F6으로 표시된 부품의 실질적인 실시예를 도 2 및 도 4에 도시된 것과 유사하게 나타내는 확대 단면도이고,

도 7은 스크류형 압축기의 다른 상태에 관한 것만 제외하고 도 2, 도 4 및 도 6에 도시된 스크류형 압축기와 유사하게 도시한 도면이다.

상기 도면에 도시된 스크류형 압축기는 압축기 요소(1)를 포함하며, 이 압축기 요소(1)는 2개의 상호 협동하는 스크류 형상 로터(4)들이 설치되어 있는 로터 챔버(3)를 에워싸는 하우징(2)을 구비한다. 압축기 요소(1)는 도면에 도시 생략한 모터에 의해 구동된다.

입구측에서, 유입 도관(5)은 로터 챔버(3)에 연결되어 있으며, 이 유입 도관(5)에는 공기 필터(6) 및 제어된 입구 밸브(7)가 설치되어 있는 반면, 출구측에는, 압력 도관(8)이 예컨대, 복귀 밸브(return valve)인 출구 밸브(9)에 의해 로터 챔버(3)에 연결되어 있다.

압력 도관(8)에는 오일 분리기(10), 공기 냉각기(11) 및 물 분리기(12)가 연속적으로 배치되어 있다.

오일 분리기(10)에는 상부에 출구(14)가 마련되어 있는 용기(13)가 있다. 이 출구(14) 반대편에는, 필터(15)가 용기(13) 내에 설치되어 있고, 상기 출구(14)에는 최소 압력 밸브(16)가 설치되어 있다.

대부분의 오일은 용기(13)의 하부에 수집되고, 용기(13)의 저면은 재순환 도관(17)에 의해 압축기 요소(1)의 주입 지점에 연결되어 있다.

상기 오일을 위한 상기 재순환 도관(17)에는, 오일 냉각기(18), 오일 필터(19) 및 오일 제어 밸브(20)가 연속적으로 설치되어 있다.

제어 시에, 오일 제어 밸브(20)는 제어 도관(21)에 의해 압축기 요소(1)의 출구에 연결되어 있다.

도관(22)에 의해 필터(15)의 내부는 필터(15)의 바닥에 수집된 오일을 재순환시키기 위해 로터 챔버(3)의 내부와 연결되어 있다.

오일 냉각기(18)와 공기 냉각기(11)는 공통의 팬에 의해 냉각되고, 하나의 단일 블록에 합체되는 라디에이터를 구비한다.

오일 필터(19)는 온도 조절 밸브(24)의 하우징(23) 상에 마련되어 있다. 이러한 온도 조절 밸브(24)는 밸브 요소(26)가 위치하는 공간(25)과, 이 공간(25)으로부터 격벽(27)에 의해 분리된 공간(28)을 포함한다.

상기 공간(25)은 하우징(23) 상에 배치된 오일 필터(19)의 입구와 연결된 상태로 있으며, 이에 따라 재순환 도관(17) 내에 위치하게 된다. 이 공간(25)은 오일 냉각기(18)의 출구와 하우징(23) 사이에 위치한 재순환 도관(17)의 부분(17B)과 상기 오일 필터(19) 사이에 연결부를 형성한다. 공간(25)에 대한 상기 부분(17B)의 연결부는 밸브 요소(26)에 의해 폐쇄될 수 있는 통로(29)를 형성한다.

오일 분리기(10)와 오일 냉각기(18)의 입구 사이에 위치한 재순환 도관(17)의 부분(17C)으로부터 상기 공간(25)에 이르는 통로(30)의 형상을 갖는 바이패스가 상기 공간(25)으로 이어져 있다. 상기 통로(30)도 또한 밸브 요소(26)에 의해 폐쇄될 수 있다.

상기 오일용의 바이패스는 오일 냉각기(18)를 바이패스하며, 이러한 바이패스 혹은 통로(30)를 통해, 오일은 오일 분리기(10)에서 오일 필터(19)로, 나아가 오일 냉각기(18)를 통과하지 않고 압축기 요소(1)로 직접적으로 흐를 수 있다.

밸브 요소(26)가 통로(30)를 폐쇄하고 이에 따라 상기 바이패스를 폐쇄할 때에, 그 밸브 요소는 통로(29)를 개방시키며, 반대로 밸브 요소(26)가 통로(30)를 개방하면, 그 밸브 요소는 통로(29)를 폐쇄시킨다. 중간 위치에서, 밸브 요소(26)는 양 통로(29, 30)를 개방시킨 채로 남아 있게 된다.

공간(28)은 한편으로는 오일 필터(19)의 필터 요소의 출구에, 다른 한편으로는 오일 필터(19)와 오일 밸브(20) 사이에 위치한 재순환 도관(17)의 부분(17A)에 연결된 상태로 있다.

도 2, 도 4, 도 6 및 도 7에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 온도 조절 밸브(24)는 다음과 같이 구성되어도 좋다.

밸브 요소(26)는 보어(25A) 내에서 축방향으로 이동할 수 있는 부시이며, 상기 보어(25A)는 공간(25)의 일부를 형성하고 그 내부로 링 모양의 챔버(31, 32)가 연결되어 있고, 상기 챔버들 각각은 도관 부분(17B, 17C)이 연결될 통로(29, 30)의 일부를 형성한다.

상기 밸브 요소(26)에는 챔버(31, 32)에 평행한 원주의 일부에 걸쳐 연장되는 슬롯(33)이 마련되어 있으며, 이 슬롯은 축방향으로 챔버(31, 32)의 폭보다 작게 구성되어 있다.

상기 밸브 요소(26) 내에 축방향으로 감온성 요소(34)가 설치되어 있으며, 이 감온성 요소(34)는 베이스(35)와, 온도가 증가할 때 베이스 밖으로 이동하는 핑거(36)를 구비한다.

정상적으로, 상기 핑거(36)는 이동 가능한 정지부와 협동하며, 이 정지부는 예시된 실시예의 경우에 보어(25A)의 연장부에 위치한 피스톤(37)에 의해 형성되어 있다.

상기 피스톤(37)은 이하에 상세히 설명할 제어 시스템(38)의 일부를 구성한다.

상기 베이스(35)는 디스크 링(39)을 매개로 하여 상기 밸브 요소(26)에 부착되어 있다.

상기 디스크 링(39)과 보어(25A)의 벽의 칼라(25B) 사이에 마련되어 있는 스프링(40)은 상기 제어 시스템(38)의 하우징(41)의 방향으로 밸브 요소(26)를 밀어낸다.

상기 피스톤(37)은 하우징(41)의 개구(42)에 끼워져 있는 플런저(37A)와, 하우징(41)의 챔버(43)에 위치한 큰 직경의 헤드(37B)로 구성되어 있다.

헤드(37B)의 플런저측에서, 챔버(43)는 덕트(44)에 의해 대기와 연결되어 있다.

헤드(37B)의 플런저 반대측에서, 챔버(43)는 덕트(45)에 의해 용기(13)까지 연장되는 도관(46)에 연결되어 있다.

상기 덕트(45)는 릴리프 밸브(47)에 의해 형성된 보조 제어부에 의해 대기와 연결되도록 끼워질 수 있다. 상기 릴리프 밸브(47)는 벽에 방사상의 개구(49)가 마련된 중공 부분을 갖는 밸브 본체(48)를 포함하며, 상기 개구는 상기 밸브 본체(48)의 한 위치에서 덕트(45)를 상기 밸브 본체(48)의 내부를 통해 대기로 연결시킨다.

상기 덕트(45)의 일부는 전술한 밸브 본체(48)를 위한 보어(50) 둘레에 링 모양의 덕트(45A)를 형성하며, 밸브 본체(48)의 상기 위치에 있어서는 개구(49)가 상기 링 모양의 덕트(45A)에 연결된다.

밸브 본체(48)의 내부는 한 쪽 말단에서 하우징(41) 내의 챔버(51)와 덕트(52)에 의해 대기와 연결된 상태로 있는 반면에, 중공의 밸브 본체(48)는 다른 쪽 말단에서 폐쇄되어, 실린더 형성 챔버(53) 내에서 이동 가능한 피스톤형 부분(48A)을 구비한다.

상기 챔버(53)의 최외측에 위치하는 말단부는 덕트(54)에 의해 제어 도관(55)에 연결되어 있으며, 이 제어 도관은 제어 압력(P1)을 입구 밸브(7)에 공급하기 위해 제어 도관(55A)과 연결된 상태로 있다. 도시가 생략되어 있는 소정의 덕트에 의해, 상기 챔버(53)의 다른 쪽 말단부는 대기와 연결되어 있다.

챔버(51)에는, 상기 제어 압력(P1)의 작용하에서 밸브 본체(48)의 운동에 반작용을 가하도록 배치되는 2개의 스프링(56, 57)이 마련되어 있는데, 다시 말해서 비교적 약한 스프링(56)이 상기 밸브 본체(48)와 관형 요소(58)의 단부 사이에 배치되고, 보다 강한 스프링(57)이 관형 요소(58)의 칼라와 챔버(51)의 말단부 사이에서 관형 요소(58) 둘레에 마련되어 있다.

용기(13)로부터 압축기 요소(1)로의 오일의 재순환 제어는 다음과 같이 이루어진다.

스크류형 압축기가 휴지 상태에 있을 때, 상기 입구 밸브(7)는 폐쇄되어 있고 제어 압력(P1)은 존재하지 않는다. 밸브 본체(48)의 부분(48A)은 챔버(53)의 말단부에 대해 위치하고, 상기 개구(49)는 하우징(41)에 의해 폐쇄되어 있다.

오일 분리기(10) 내의 압력(P2)은 대기압보다 최소 0.6 바아(bar) 높게 놓이므로 상기 피스톤(37)이 후퇴 위치로 밀리게 되고, 이에 따라 핑거(36)를 위한 정지부를 형성하는 그것의 단부면은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 보어(25A)의 단부의 평면에 위치하게 된다.

오일 분리기(10)로부터 압축기 요소(1)로 역류되는 오일이 명확하게 규정된 값보다 더 낮은 온도를 가질 때, 예컨대 압축기가 부하 상태로 되기 전의 제1의 시동 시에, 핑거(36)는 베이스(35)로 최대로 활주하며, 이것은 핑거(36)의 확장된 말단이 도 2에 도시된 바와 같이 베이스(35)에 대해 맞닿게 위치할 때까지 계속된다. 이로써, 밸브 요소(26)는, 통로(29)가 폐쇄되고 통로(30)가 개방되는 위치에 있게 된다.

상기 오일은 오일 분리기(10)로부터 통로(30)를 통하여, 이에 따라 오일 냉각기(18) 내에서 냉각되지 않으면서, 도 1 및 도 2에서 화살표로 표시된 바와 같이 압축기 요소(1)로 흐른다.

오일의 온도가 높아질 때, 감온성 요소(34)는 더 길어지게 되고 핑거(36)는 베이스(35)에서 밖으로 밀리는데, 이것은, 피스톤(37)이 압력(P1)에 의해 그 위치를 변경하지 않는다고 고려하면 베이스(35)가 피스톤(37)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 의미한다. 디스크 링(39)에 의해, 베이스(36)는 스프링(40)의 작용에 대항하여 밸브 요소(26)를 수반한다. 명확하게 규정된 순간에, 상기 밸브 요소(26)는 양 통로(29, 30)를 개방시킨 상태로 남게된다.

오일이 정상 작동 온도에 도달하면, 핑거(36)는 최대로 밖으로 미끄러져서 도 3 및 도 4에 도시된 상태가 얻어지게 된다. 밸브 요소(26)는 통로(30)를 완전히 폐쇄시키는 반면, 통로(29)는 최대로 개방된다. 모든 오일은 도 3 및 도 4에 화살표로 표시된 바와 같이 오일 냉각기(18)를 통해 역류하게 된다.

압축기의 제어부가 비부하 조건에서 부하 조건으로의 전이를 위한 신호를 보내는 순간, 다시 말해서 압축 공기가 운반되어야 할 때, 오일 분리기(10) 내의 지배적인 압력(P2)은 제어 도관(55A)에 의해 입구 밸브(7)의 제어 압력(P1)으로서 즉시 사용된다. 따라서, 챔버(53) 내에서는 오일 분리기(10) 내의 압력(P2)과 동일한 제어 압력(P1)이 지배하게 된다. 이 제어 압력(P1)은 밸브 본체(48)를 가장 약한 스프링(56)의 힘에 대항하여 이동시키기에는 충분히 높지만, 보다 강한 스프링(57)을 동일하게 압축시키기에는 불충분하다. 따라서, 밸브 본체(48)는 도 6에 도시된 바와 같은 위치를 취하게 되고, 개구(49)들은 덕트(45) 상으로 분배되어 있다.

그 결과, 챔버(43)는 일시적으로 대기와 연결 상태로 되어 피스톤(37)은 실제로 자유롭게 되고, 감온성 요소(34)는 피스톤(37)을 압박할 수 있게 된다. 스프링(40)의 작용하에서, 밸브 요소(26)는 도 6에 도시된 바와 같이 보어(25A)의 단부에 대하여 밀리게 되고, 이로써 통로(29)뿐 아니라 통로(30)가 개방되어 오일이 오일 냉각기(18)를 통해서뿐 아니라 바이패스 혹은 통로(30)를 통해서 흐를 수 있다. 이 순간, 입구 밸브(7)는 여전히 폐쇄 상태로 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 밸브 요소(26)는 오일이 저온이거나 고온인 것에 상관없이 상기 위치를 취한다. 감온성 요소(34)가 따뜻한 오일로 인해 최대 길이로 될 때, 그 감온성 요소는 도 6에 도시된 바와 같이 간단하게 피스톤(37)을 챔버(43) 내로 더 압박한다.

오일 분리기(10) 내의 압력(P2)은 입구 밸브(7)를 개방하기에 충분히 높을 때까지 계속해서 증가한다. 이 단계에서, 너무 낮은 오일 압력(P2)으로 인해 생기는 불충분한 오일 윤활 때문에 압축기 요소(1) 내에서 온도 피크가 발생하게 될 위험성이 최대가 된다. 도 6에서 화살표도 표시된 바와 같이 오일이 통로(30)와 챔버(25)를 통해 압축기 요소(1)로 직접 흐를 수 있다는 사실로 인하여, 오일 냉각기(18) 내의 압력 강하를 피할 수 있으며, 그 결과 오일 밸브(20)의 입구에서 더 높은 압력을 얻을 수 있게 되고, 따라서 스크류형 압축기가 비부하 상태의 작동에서 부하 상태의 작동으로 전이하는 중에 더 양호한 오일 윤활을 얻을 수 있게 된다.

입구 밸브(7)가 개방된 후, 오일 분리기(10) 내의 압력(P2)과 나아가 제어 압력(P2)은 더욱 빠르게 증가한다. 제어 압력(P1)이 충분히 높을 때, 밸브 본체(48)는 보다 강한 스프링(57)의 작용에 대항하여 도 7에 도시된 위치로 더 상향으로 이동하게 된다. 그 다음, 통로(49)는 하우징(41)에 의해 폐쇄된다.

덕트(45)가 연결되어 있는 챔버(43)의 부분은 더 이상 대기와 연결 상태로 있지 않고, 압력(P2)으로 있다.

따라서, 피스톤(37)은 도 7에 도시된 위치로 밀리게 되고, 이에 따라 플런저(37A)는 개구(42)를 메우고 보어(25A)의 단부의 평면에 정지부를 형성한다.

그러나, 챔버(25) 내의 오일의 압력도 또한 P2와 대략 동일하게 되지만, 이러한 압력은 헤드(37B)의 표면보다 작은 표면, 즉 플런저(37A)의 표면 상에 가해진다.

오일이 작동 온도로 있을 때, 감온성 요소(34)의 핑거(36)는 최대로 밀리게 되고, 그 결과 스프링(40)의 작용에 대항하는 밸브 요소(26)는 도 7에 도시된 위치로 있게 된다.

그 후, 이 밸브 요소(26)는 통로(30)를 폐쇄시키는 반면에, 통로(29)를 개방시킨다. 상기 오일은 도 3 및 도 7에 화살표로 도시된 바와 같이 흐르는데, 다시 말해서 오일은 도관(17)의 부분(17C)을 통해 오일 냉각기(18)로, 그리고 이 오일 냉각기로부터 도관(17)의 부분(17B) 및 통로(29)를 통하여 필터(29)로 흐르게 된다.

이제 따뜻한 상태로 있는 압축기의 부하가 정지할 때, 먼저 입구 밸브(7)는 폐쇄되고 제어 압력(P1)은 상기 최소치 이하로 떨어지며, 그 결과 밸브 본체(48)는 스프링(56, 57)에 의해 도 3 및 도 4에 도시된 위치로 뒤로 밀린다.

오일 분리기 내의 압력(P2)과, 그에 따라 피스톤(37)에 작용하는 오일의 압력은 최소치로 강하되고, 그럼에도 불구하고 이 압력은 여전히 피스톤(37)을 압박한 상태로 유지하기에 충분하므로, 도 4에 도시된 상태가 얻어지고, 도 3에 도시된 바와 같이 따뜻한 오일이 오일 냉각기(18)를 통해 유동해야 한다.

압축기가 다시 비부하 조건에서 부하 조건으로 변경될 때, 이러한 전이와 관련하여 전술한 프로세스가 반복된다.

따라서, 이것은, 압축기의 비부하 조건에서 부하 조건으로의 각각의 전이에 있어서, 오일 압력이 낮을 때, 도 6에 도시된 바와 같은 통로(30)가 일시적으로 개방되고, 이에 따라 오일이 실질적으로 상기 통로(30)에 의해 형성된 바이패스를 통 해 오일 분리기(10)로부터 필터(19)로, 그리고 필터로부터 오일 밸브(20)로 직접 흐를 수 있게 되어, 오일 냉각기(18)에 걸쳐 추가의 압력 강하를 피할 수 있다는 것을 의미한다.

상기 전이 도중에, 도 6에 또한 도시된 바와 같이 통로(29)가 역시 개방되고, 또한 오일은 부분적으로 그러나 보다 적은 양으로 오일 냉각기(18)를 통하여 흐르게 되며, 그 결과 상기 전이 단계의 말기에서, 통로(30)가 갑자기 폐쇄되고 최대 오일 유량이 오일 냉각기(18)를 통해 흘러야 할 경우, 상기 오일 냉각기(18)를 통한 오일의 유량은 그다지 급격하지 않게 증가될 것이고, 따라서 전이는 더욱 안정된 속도로 일어나게 될 것이다.

비부하 조건에서 부하 조건으로의 각각의 전이의 경우와 마찬가지로, 오일 냉각기(18)를 바이패스할 때마다, 오일의 압력 강하가 더 작아지고, 그 결과 오일은 더 높은 압력에서 압축기 요소(1)로 급유되며, 결과적으로 더 양호한 윤활이 얻어지므로, 압축기 요소(1)의 출구에서 온도 피크가 발생할 위험성이 줄어든다.

동일한 논리에 따르면, 이것은, 비부하 상태의 작동 중에 오일 분리기(10) 내의 오일 압력이 전술한 온도 피크의 손실에 대한 염려 없이 본 발명에 따른 제어 시스템(38)을 구비하지 않은 전형적인 압축기 내의 오일 압력보다 더 낮게 떨어질 수 있다는 것을 말하는 것이다.

본 발명은 전술하고 첨부 도면에 도시한 실시예의 형태로 한정되는 것이 아니라, 급유식 스크류형 압축기에서의 오일 재순환을 제어하기 위한 전술한 제어 방법과, 이러한 제어된 스크류형 압축기가 첨부된 청구범위에 의해 정해지는 본 발명 의 영역을 벗어나지 않으면서 다양한 변형례를 통해 구현될 수도 있다는 것을 알 것이다.

Claims (17)

1. 급유식 스크류형 압축기에서의 오일 재순환을 제어하기 위한 제어 방법으로서,

   상기 스크류형 압축기는 압축기 요소(1), 이 압축기 요소에 연결된 유입 도관(5) 및 압력 도관(8), 이 압력 도관(8) 내의 오일 분리기(10), 이 오일 분리기(10)와 압축기 요소(1) 사이의 오일 재순환 도관(17), 이 오일 재순환 도관(17)에 설치된 오일 냉각기(18) 및 상기 오일 재순환 도관(17) 내의 오일 냉각기(18)를 바이패스하는 통로 혹은 바이패스(30)를 포함하며, 오일 재순환의 제어는 감온성 요소(34)에 의해 이동될 수 있는 밸브 요소(26)를 구비하는 온도 조절 밸브(24)에 의해 실시되어, 상기 감온성 요소(34)는 재순환 오일의 온도를 측정하고, 이러한 측정된 오일의 온도가 소정의 제1 값 미만일 경우, 상기 밸브 요소(26)는 오일 분리기(10)로부터 분리된 오일이 오일 냉각기(18)를 지나 유동할 필요 없이 압축기 요소(1)를 향해 직접 흐를 수 있도록 바이패스(30)를 개방하고, 상기 측정된 오일의 온도가 상기 소정의 제1 값 이상인 소정의 제2 값을 초과할 경우, 상기 밸브 요소(26)는 바이패스(30)를 폐쇄하도록 되어 있는 것인 오일 재순환 제어 방법에 있어서,

   상기 스크류형 압축기가 비부하 조건으로부터 부하 조건으로 전이하는 중에, 상기 감온성 요소(34)의 작용은 일시적으로 적어도 부분적으로 정지되어, 상기 밸브 요소(26)는, 오일의 온도에 무관하게 바이패스(30)가 개방되고 이에 따라 오일 분리기(10)로부터 압축기 요소(1)로의 오일의 재순환이 상기 바이패스(30)를 통해 적어도 일시적으로 발생하게 되는 위치를 취하는 것을 특징으로 하는 오일 재순환 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 비부하 조건으로부터 부하 조건으로의 전이 중에, 상기 밸브 요소(26)는, 상기 오일이 오일의 온도에 무관하게 상기 오일 냉각기(18)를 통해서뿐 아니라 바이패스(30)를 통해서 압축기 요소(1)로 일시적으로 역류되도록 상기 재순환 도관(17)뿐 아니라 상기 바이패스(30)가 개방되는 위치를 일시적으로 취하는 것을 특징으로 하는 오일 재순환 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 감온성 요소(34)의 작용의 일시 정지는, 감온성 요소(34)가 통상적으로 위치하게 되는 온도 조절 밸브(24)의 벽의 일부를 공압으로 제어 가능한 피스톤 메커니즘의 피스톤(37)으로서 구현함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 오일 재순환 제어 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 압력으로서, 오일 분리기(10) 내의 압력(P2)과, 유입 도관(5)의 제어 입구 밸브(7)를 작동시키기 위한 제어 압력(P1)을 사용하는 것을 특징으로 하는 오일 재순환 제어 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 오일 분리기(10) 내에서 지배적인 압력(P2)은 피스톤(37)의 헤드(37B)에 가해지는 반면에, 오일 압력 자체는 보다 작은 표면을 갖는 피스톤(37)의 단부에 가해지고, 상기 피스톤의 단부는 플런저(37A)를 형성하며, 상기 압력(P2)이 가해지는 측면은, 밸브 본체(48)에 의해 제어되고, 그 후 제어 입구 밸브(7)의 제어 압력(P1)에 의해 제어되는 출구(52)에 의해 대기와 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 오일 재순환 제어 방법.
6. 스크류형 압축기 요소(1), 이 압축기 요소에 연결된 유입 도관(5) 및 압력 도관(8), 이 압력 도관(8) 내의 오일 분리기(10), 이 오일 분리기(10)와 압축기 요소(1) 사이의 오일 재순환 도관(17), 이 오일 재순환 도관(17)에 설치된 오일 냉각기(18) 및 이 재순환 도관(17) 내의 오일 냉각기(18)를 바이패스하는 바이패스(30)를 포함하며, 이 바이패스는 상기 오일 재순환 도관(17) 내에 위치한 감온성 요소(34)에 의해 이동될 수 있는 밸브 요소(26)를 구비하는 온도 조절 밸브(24)의 밸브 요소(26)에 의해 폐쇄될 수 있도록 되어 있는 것인 급유식 스크류형 압축기에 있어서,

   상기 급유식 스크류형 압축기는, 비부하 조건으로부터 부하 조건으로의 전이 중에, 적어도 부분적으로 온도 조절 밸브(24)의 밸브 요소(26)에 대한 감온성 요소(34)의 작용을 일시적으로 정지시켜, 상기 전이 중에 상기 밸브 요소(26)가 오일의 온도와 무관하게 적어도 상기 바이패스(30)가 개방되는 위치에 있게 하는 제어 시스템(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
7. 제6항에 있어서, 상기 바이패스(30)는 오일 분리기(10)와 오일 냉각기(18) 사이에 위치한 재순환 도관(17)의 부분(17C)과, 오일 냉각기(18)와 압축기 요소(1) 사이에 위치한 재순환 도관(17)의 부분(17B) 사이의 통로(30)로 제한되는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 온도 조절 밸브(24)의 밸브 요소(26)는, 제1 위치에서는 바이패스(30)를 개방하는 동시에 오일 냉각기(18)의 출구와 바이패스(30) 사이에 위치한 재순환 도관(17)의 부분(17B)을 폐쇄하고, 제2 위치에서는 바이패스(30)를 폐쇄하는 동시에 재순환 도관(17)의 상기 부분(17B)을 개방하도록, 바이패스(30)로부터 상류에 있는 재순환 도관(17)뿐 아니라 바이패스(30) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 위치와 중간 위치 중 하나 이상에 있는 밸브 요소(26)는 재순환 도관(17)의 상기 부분(17B)뿐 아니라 바이패스(30)를 개방하는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
10. 제7항에 있어서, 상기 온도 조절 밸브(24)는 내부에 공간(25)이 마련되어 있는 하우징(23)을 포함하며, 이 공간 내에서 밸브 요소(26)가 이동 가능하고, 상기 통로(30)는 상기 공간(25)에 접속된 개구인 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
11. 제10항에 있어서, 상기 바이패스(30)와 압축기 요소(1) 사이에서 재순환 도관(17)에 설치되는 오일 필터(19)를 포함하며, 상기 공간(25)은 오일 필터(19)의 입구와 연결 상태로 있는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제어 시스템(38)은 챔버(43) 내에서 이동할 수 있는 피스톤(37)을 포함하고, 이 피스톤은 한 위치에서 온도 조절 밸브(24)의 감온성 요소(34)를 위한 정지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
13. 제12항에 있어서, 상기 피스톤(37)의 한 쪽 측면에서 상기 챔버(43)는 오일 분리기(10)와 연결된 상태로 있어서, 상기 피스톤(37)은 상기 오일 분리기(10) 내의 압력(P2)에 의해 상기 위치에 유지될 수 있고, 상기 제어 시스템(38)은 제어 압력(P1)이 2개의 명확하게 규정된 값 사이에 있을 때 상기 챔버(43)를 상기 측면에서 대기와 연결 상태로 있게 하는 릴리프 밸브(47) 형태의 보조 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
14. 제13항에 있어서, 상기 릴리프 밸브(47)는 입구 밸브(7)의 제어 압력(P1)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
15. 제13항에 있어서, 상기 릴리프 밸브(47)는 대기에 접속되는 중공 부분을 갖는 밸브 본체(48)를 포함하며, 상기 밸브 본체(48)의 벽에는, 그 밸브 본체(48)의 소정의 위치에 대하여 상기 챔버(43)가 오일 분리기(10)와 연결 상태로 있게 하는 덕트(45)에 접속되는 하나 이상의 개구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
16. 제15항에 있어서, 상기 밸브 본체(48)는, 한 말단부에서 입구 밸브(7)를 개방하기 위한 제어 압력(P1)이 지배적인 압축기의 부분과 연결된 상태로 있는 챔버(53) 내에서 이동할 수 있는 피스톤형 부분(48A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.
17. 제16항에 있어서, 상기 밸브 본체(48)는 다른 말단부에서 2개의 스프링(56, 57)과 협동하여, 이들 스프링 중 하나의 스프링(57)은 다른 하나의 스프링보다 더 강하며, 다른 스프링(56)은 부분적으로 압축된 후 단지 밸브 본체(48)에 의해서만 압축될 수 있는 것을 특징으로 하는 급유식 스크류형 압축기.

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