KR101455512B1 - 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기가 구동될 발생하는 열을 냉각시킬 뿐만 아니라 윤활, 기밀 및 압축 성능을 높이기 위해 오일 대신 물을 이용한 수윤활식 공기압축기의 윤활수가 동결되거나 끓어 넘치는 것을 방지할 수 있게 한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 물넘침방지 밸브와 바이패스라인을 구비하여 물넘침을 방지하고, 히터를 설치하여 윤활수가 동결되는 것을 방지한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템에 관한 것이다.

Description

수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템{anti-freezingusing system for water-lubrication type air compressor}

본 발명은 공기압축기에 관한 것으로서, 상세하게는 압축기가 구동될 때 발생하는 열을 냉각시킬 뿐만 아니라 윤활, 기밀 및 압축 성능을 높이기 위해 오일 대신 물(이하, "윤활수"라 통칭함)을 이용한 수윤활식 공기압축기의 윤활수가 동결되거나 끓어 넘치는 것을 방지할 수 있게 한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템에 관한 것이다.

보다 상세하게 본 발명은 물넘침방지 밸브와 바이패스라인을 구비하여 물넘침을 방지하고, 히터를 설치하여 윤활수가 동결되는 것을 방지한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템에 관한 것이다.

공기압축기는 공기를 압축 생산하여 높은 공압으로 저장하였다가 이것을 필요에 따라서 각종 공압 기계들에 공급해 주는 기계장치이다. 이러한 공기압축기는 압축기와 압축 공기를 저장해 두는 탱크로 구성되는데, 최근에는 압축기를 구성하는 스크류의 윤활, 냉각, 기밀 및 압축을 위해 물을 사용하는 수윤활식 공기압축기가 개발되어 사용되고 있다.

이러한 수윤활식 공기압축기는 기존의 오일을 이용하는 공기압축기에 비해, 압축공기에 오일이 포함되지 않아 깨끗한 압축공기를 발생할 수 있고, 오일의 오염으로 인한 폐기물이 없기 때문에 대기, 수질, 토질 등 2차 오염을 방지할 수 있어 친환경적이다. 또한 수윤활식 공기압축기는 쿨러를 이용해 냉각시킨 물을 순환시켜 압축기를 냉각하여 압축기의 발열 문제를 해결하고, 저온에서 공기를 압축함에 따라 공기 압축 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

이러한 수윤활식 공기압축기와 관련된 기술로는 특허문헌 1내지 3이 있다.

이들은 윤활 수단으로 물을 사용하고 있기 때문에 동절기 운전을 하지 않을 경우 물이 얼어 압축기를 구동시킬 수 없거나 장치 자체가 동파되는 문제가 있었다.

1. 대한민국 특허공개 제2007-0012601호 2. 대한민국 특허등록 제1222472호 3. 대한민국 실용신안등록 제0397470호

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 개발된 기술로서, 수윤활식 공기압축기에서 윤활수가 동결되는 것을 방지할 수 있게 한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 상세하게 본 발명은 압축기가 구동될 때 발생하는 열을 냉각시킴은 물론 윤활, 기밀 및 압축 성능을 높이기 위해 공급되는 윤활수가 동결되거나 끓어 넘치는 것을 방지할 수 있도록 물넘침방지 밸브와 바이패스라인을 구비하여 물넘침을 방지하고, 히터를 설치하여 윤활수가 동결되는 것을 방지한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기를 경유하여 윤활수가 순환되게 하는 윤활수순환라인을 구비한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템에 있어서, 상기 윤활수순환라인의 중간에 설치되어 압축기를 경유한 윤활수와 압축기에서 생성된 공기가 저장 되고, 윤활수를 보충하기 위한 급수관이 연결된 리시버탱크와; 상기 리시버탱크에 설치되어 동절기 윤활수를 가열하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 윤활수순환라인의 압축기와 리시버탱크 사이에는 압축기를 경유하면서 가열된 순환하는 윤활수를 냉각시키기 위한 쿨러를 더 설치할 수 있고, 윤활수순환라인 중 윤활수가 압축기로 유입되는 부분에는 윤활수 중의 이물질을 여과하기 위한 윤활수필터를 설치할 수 있다.

또한, 윤활수순환라인의 윤활수필터와 압축기 사이에는 순환하는 윤활수의 흐름을 단속하기 위한 두 개의 전자밸브를 병렬로 연결하고, 리시버탱크에는 순환하는 윤활수와 공기에 의한 리시버탱크의 압력이 일정하게 유지되게 하는 압력유지밸브를 더 설치할 수 있으며, 압축기와 병렬로 바이패스라인을 설치하고, 이 바이패스라인에 순환펌프를 설치하여 윤활수를 강제 순환시켜 윤활수가 동결되지 않게 할 수도 있다.

본 발명은 리시버탱크에 히터를 설치하여 윤활수를 가열하여 윤활수순환라인에 공급함으로써 윤활수가 동결되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 순환펌프와 바이패스라인을 설치하여 압축기가 작동하지 않을 때에도 윤활수가 순환되게 함으로써 압축기가 정지된 상태에서도 윤활수가 순환되게 하여 윤활수가 동결되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 동파방지시스템을 구비한 수윤활식 공기압축기의 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 물을 윤활 수단으로 이용하는 수윤활식 공기압축기에서 윤활수가 동결되는 것을 방지할 수 있게 한 것으로서, 압축기(100)를 경유하여 윤활수가 순환되게 하는 윤활수순환라인(10)을 구비한 수윤활식 공기압축기 시스템의 윤활수순환라인(10)을 경유한 윤활수와 압축기에 의해 압축된 공기가 수집되는 리시버탱크(20)에 히터(30)를 더 설치하여 구성될 수 있다.

이렇게 구성된 본 발명에 따른 동결방지수단을 구비한 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 통상의 압축기 시스템을 구성하는 것과 동일 유사하게 구성되어 있고, 상기한 바와 같이 윤활수의 동결 방지를 위해 리시버탱크(20)에 히터(30)를 구비하고 있다.

상기 히터(30)는 통상적으로 발열 수단으로 사용되는 전열(電熱) 장치 중 어느 하나를 선택하여 구성할 수 있다.

상기 윤활수순환라인(10)은 도시한 바와 같이, 상기 리시버탱크(20)와 압축기(100)를 경유하여 윤활수가 흐르게 하는 유로의 역할을 하는 것으로, 중간에는 상기 압축기(100)를 경유한 윤활수와 압축기에서 생성된 공기가 저장되고, 윤활수를 보충하기 위한 급수관(21)이 연결된 상기 리시버탱크(20)가 연결되어 있다.

상기 리시버탱크(20)에는 내부의 압력이 미리 설정된 압력 이상이면 배기관을 통해 내부에 저장된 압축공기를 토출하도록 개방하는 압력유지밸브(MPV)를 구비하고 있다. 물론 상기 리시버탱크(20)에는 내부압력을 감지하기 위한 압력감지수단, 수위를 측정하는 수위측정수단(20l)을 더 구비할 수 있다.

이와 같이 히터(30)를 구비하여 윤활수를 가열하여 윤활수순환라인(10)에 순환되게 함으로써 윤활수가 동결되는 것을 방지할 수 있으나, 운전할 때에는 메인모터의 구동에 의해 압축기(100)가 작동하여 윤활수가 순환할 수 있으나, 운전이 정지된 상태에서는 윤활수가 정지된 상태가 되어 리시버탱크(20)에 설치된 히터(30)가 열을 발생하여도 윤활수순환라인(10)의 윤활수에는 열이 전달될 수 없게 되어 윤활수순환라인(10)과 다른 구성 요소들의 윤활수가 동결될 수 있다.

이에 따라 본 발명은 상기 압축기(100)와 병렬로 바이패스라인(10b)을 더 설치하고, 상기 바이패스라인(10b)에 순환펌프(60)를 설치하여 윤활수를 강제 순환시켜 윤활수가 동결되지 않게 하였다.

즉, 압축기(100)는 정지된 상태에서 상기 순환펌프(60)를 구동시키면 윤활수순환라인(10)의 윤활수가 상기 바이패스라인(10b)과 리시버탱크(20)를 경유하여 순환하여 히터(30)에 의해 가열된 윤활수가 라인에 고르게 공급되어 윤활수의 동결을 방지할 수 있는 것이다. 이렇게 순환펌프(60)의 구동에 의해 윤활수가 순환하는 과정에서 압축기(100) 내부의 윤활수도 압력차에 의해 배출되고 재 유입되는 동작을 반복하여 동결이 방지될 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템에 있어서, 상기 윤활수순환라인(10)을 따라 흐르는 윤활수 중 압축기(100)를 통과한 윤활수 중에는 압축기의 구동 중에 발생된 이물질이 존재할 수 있고, 이러한 이물질은 압축기의 성능을 떨어뜨리게 된다. 이에 따라 상기 윤활수순환라인(10) 중 윤활수가 압축기(100)로 유입되는 부분에는 윤활수 중의 이물질을 여과하기 위한 윤활수필터(50)를 더 설치하여 윤활수 중의 이물질을 걸러낼 수 있게 하였다.

또한, 본 발명의 동파방지시스템을 구비한 수윤활식 공기압축기는 구동 과정에서 열이 발생되고 이 열에 의해 시스템을 구성하는 각 구성 요소가 영향을 받을 수 있으므로 열을 냉각시켜야 한다. 즉 하절기의 경우 특히 발열에 의해 공기압축기를 구성하는 각 구성요소의 성능이 저하될 수 있으므로 열을 냉각시켜야 하고 이를 위해 상기 윤활수순환라인(10)의 압축기(100)와 리시버탱크(20) 사이에는 압축기를 경유하면서 가열된 순환하는 윤활수를 냉각시키기 위한 쿨러(40)를 더 설치하였다.

또한, 본 발명의 동파방지시스템을 구비한 수윤활식 공기압축기는 기온 등의 운전 조건의 변화에 따라 압축기(100)에 공급되는 윤활수의 압력을 조절할 필요가 있다. 이에 따라 상기 윤활수순환라인(10)의 윤활수필터(30)와 압축기(100) 사이에는 순환하는 윤활수의 흐름을 단속하기 위한 두 개의 전자밸브(V1, V2)를 병렬로 연결하되, 이들은 서로 다른 압력에 의해 작동되게 하였다. 즉, 어느 하나의 전자밸브(V1)는 다른 전자밸브(V2)에 비해 상대적으로 낮은 압력에서 작동되게 하여 윤활수순환라인(10)을 순환하여 압축기(100)에 공급되는 윤활수의 압력을 조절할 수 있게 하였다.

상기 쿨러(40)는 다양하게 변형하여 실시할 수 있으나, 바람직하게는 도 1에 도시한 바와 같이, 윤활수가 순환하는 면적을 넓힌 열교환기(41)와, 상기 열교환기에 냉풍을 공급하는 송풍기(42)로 이루어진 것이다.

또한 상기 리비서탱크(20)의 바닥에는 배수관(22)을 설치하여 내부에 저장된 윤활수를 배출시킬 수 있게 할 수도 있다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 리시버탱크(20)의 바닥을 호형상으로 구성하고 최저점에 상기 배수관(22)을 연결하여 리시버탱크(20)의 바닥에 고이는 이물질을 배출시킬 수 있게 하였고, 상기 배수관(22)에는 배수를 제어하는 배수밸브(22v), 배출되는 윤활수 중의 이물질을 배출시키는 스트레이너(22s), 스트레이너를 통과한 여과된 윤활수의 배수만을 제어하기 위한 전자밸브(22e)를 설치할 수 있고, 상기 스트레이너(22s) 및 전자밸브(22e)와 병렬로 우회관을 설치하고 수동밸브(21b)를 설치하여 윤활수를 직접 배출할 수도 있다.

또한, 상기 압축기(100)의 출력단에는 체크밸브(60v)를 설치하여 압출기로부터 배출되는 공기와 윤활수가 역류하여 압축기로 재 유입되는 것을 방지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

10: 윤활수순환라인
20: 리시버탱크 21: 급수관 22: 베수관
30: 히터
40: 쿨러 41: 열교환기 42: 송풍기
50: 윤활수필터
60: 순환펌프 60v: 체크밸브
V1, V2: 전자밸브

Claims (7)

1. 삭제
2. 압축기(100)를 경유하여 윤활수가 순환되게 하는 윤활수순환라인(10)을 구비한 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템에 있어서,
   상기 윤활수순환라인(10)의 중간에 설치되어 압축기를 경유한 윤활수와 압축기에서 생성된 공기가 저장 되고, 윤활수를 보충하기 위한 급수관(21)이 연결된 리시버탱크(20), 및 상기 리시버탱크(20)에 설치되어 동절기 윤활수를 가열하는 히터(30)가 설치되어 있으며,
   상기 윤활수순환라인(10)의 윤활수필터(30)와 압축기(100) 사이에는 순환하는 윤활수의 흐름을 단속하기 위한 두 개의 전자밸브(V1, V2)가 서로 다른 압력에 의해 작동되도록 병렬로 연결되어 있으며,
   상기 윤활수순환라인(10)의 압축기(100)와 리시버탱크(20) 사이에는 이들 사이를 순환하는 윤활수를 냉각시키기 위한 쿨러(40)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 쿨러(40)는 윤활수가 순환하는 면적을 넓힌 열교환기(41)와, 상기 열교환기에 냉풍을 공급하는 송풍기(42)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템.
   
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 압축기와 병렬로 바이패스라인(10b)이 더 설치되고, 상기 바이패스라인(10b)에 순환펌프(60)를 설치하여 윤활수를 강제 순환시켜 윤활수가 동결되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 수윤활식 공기압축기의 동파방지시스템.
   

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