KR101540999B1

KR101540999B1 - 사이드 채널형 컴프레셔

Info

Publication number: KR101540999B1
Application number: KR1020107009889A
Authority: KR
Inventors: 루디 디트마르; 토마스 그로흐만; 마리오 켐프프
Original assignee: 가드너 덴버 도이칠란트 게엠베하
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2015-07-31
Also published as: ES2463719T3; TW200940835A; EP2205875B1; US20110052378A1; US8662822B2; CN101842598B; WO2009059719A1; DK2205875T3; CN101842598A; EP2205875A1; TWI479082B; KR20100084646A; DE102007053016A1

Abstract

가스를 압축하기 위한 사이드 채널형 컴프레셔에 있어서, 상기 사이드 채널형 컴프레셔는 하우징(3), 상기 하우징(3) 내부에 위치되며, 횡단면 영역(A)을 가지는 가스를 압축하기 위한 사이드 채널(30), 가스를 주입하기 위해 상기 사이드 채널(30)과 연통되며, 상기 하우징 내부에 형성된 가스 흡입구(31), 사이드 채널(30)을 통하여 가스 흡입구(31)와 연통되며, 압축될 가스를 상기 사이드 채널로부터 방출하기 위해 하우징(3) 내에 형성된 가스 배출구(32) 및 상기 사이드 채널(30)에 배치된 임펠러 블레이드(1)들을 구비하며 상기 하우징(3) 내부에서 회전을 위해 설치된 임펠러(2)를 구비하고,상기 사이드 채널(30)의 횡단면(A)은 가스 흡입구(31)에서부터 가스 배출구(32)를 향해서 감소하는 것을 특징으로 한다.

Description

사이드 채널형 컴프레셔{SIDE CHANNEL COMPRESSOR}

본 발명은 가스를 압축하기 위한 사이드 채널형 컴프레셔에 관한 것이다. 그러므로, 본 발명은 공기 또는 공업 가스(technical gases)와 같은 가스를 압축하기 위한 작동 기계에 관한 것이다.

사이드 채널형 컴프레셔의 작동은 광대역 사운드 스펙트럼을 초래한다. 종래의 사이드 채널형 컴프레셔에서, 토널 사운드 성분이 7㏈만큼 광대역 사운드 스펙트럼과 상이하다면, 대단히 불쾌한 토널 사운드 성분(tonal sound component)이 사이드 채널형 컴프레셔의 특정 주파수에서 발생한다.
US 6 779 968 B1에는 사이드 채널을 가지는 사이드 채널형 컴프레셔가 개시된다. 사이드 채널의 횡단면 영역은 입구 포트로부터 출구 포트까지 통로(way) 상에서 연속적으로 감소한다.
EP 0 863 314 A1에는 사이드 채널형 컴프레셔가 개시된다. 사이드 채널형 컴프레셔의 사이드 채널은 입구 포트로부터 출구 포트까지 연속적으로 감소한다.
DE 42 20 153 A1에는 사이드 채널을 가지는 송풍기(blower)가 개시된다. 사이드 채널에서, 횡단면 영역 감속기(blower)가 제공된다.
GB 1 237 363 A에는 사이드 채널을 가지는 컴프레셔가 개시된다. 사이드 채널의 횡단면 영역이 입구에서부터 출구까지 점진적으로 감소할 수 있다.
DE 876 285 C에는 컴프레셔가 개시된다. 사이드 채널의 횡단면 영역이 사이드 채널의 넓이에 따라 연속적으로 감소된다.
공지된 유체 기계(fluid machine)는 작동시에 매우 소란스럽다는 단점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 특히 소리가 작게 나게 작동하는 사이드 채널형 컴프레셔를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 가스를 압축하기 위한 사이드 채널형 컴프레셔에 의해 구현되며, 사이드 채널형 컴프레셔는 하우징, 상기 하우징 내부에 위치되고 횡단면 영역을 가지며 다양한 축 방향 폭을 가지는 가스를 압축하기 위한 사이드 채널, 가스를 주입하기 위해 상기 사이드 채널과 연통되며, 상기 하우징 내부에 형성된 가스 흡입구, 사이드 채널을 통하여 가스 흡입구와 연통되며, 압축될 가스를 상기 사이드 채널로부터 방출하기 위해 하우징 내에 형성된 가스 배출구 및 상기 사이드 채널에 배치된 임펠러 블레이드들을 구비하며 상기 하우징 내부에서 회전을 위해 설치된 임펠러를 구비하고, 상기 사이드 채널의 횡단면은 가스 흡입구에서부터 가스 배출구를 향해서 감소하며, 상기 사이드 채널의 횡단면에 대한 코스는 가스 흡입구와 가스 배출구 사이에서 다수의 변곡점을 가지고, 상기 변곡점들 사이 거리는 비주기적인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 본질은 사이드 채널 내부에 터뷸런스 양이 상당히 감소하도록 변부들에서 및 임펠러 블레이드의 후방에서 부착물을 최소화한 결과로, 가스 흡입구 및 가스 배출구 사이에서 사이드 채널의 횡단면을 점감시키는 것이다. 이로 인해 특히 저소음 작동이 보장된다.

가스 흡입구로부터 가스 배출구를 향해 도시되듯이, 유리하게 사이드 채널은 불규칙적으로 점감된다. 횡단면 영역에서 연속적인 감소(decrease), 특히, 선형 감소는 바람직하지 못하다. 상기 감소는 완전하게 단조적이거나 또는 단조적이지 않을 수 있다. 단조 증가(monotonic decrease)와 대조적으로, 비-단조 감소(non-monotonic decrease)는 사이드 채널의 횡단면 영역이 일부 영역에서 증가할 수 있거나 일정하게 유지될 수도 있다. 이와 같이, 횡단면 영역도 덜 빠르게 점감될 뿐만 아니라 비교적 더 빨리 점감되는 영역을 포함할 수 있다. 점감이 완전하게 단조로울 때, 횡단면 영역은 전혀 증가하지 않고 다양한 정도로 점감한다. 이는 덜 빨리 점감하는 영역뿐만 아니라 더 빨리 점감하는 영역이 형성될 수 있다는 것을 의미한다. 이로 인해 규칙적인 고조파 흐름 구조(harmonic flow structures)의 형성을 방지하고 토널 사운드 성분을 훨씬 더 감소시킨다. 그러므로 특히 사이드 채널 내부 가스는 속도가 불규칙적으로 변화되며, 즉 수송된 가스의 속도는 다시 증가하거나 감소될 것이다. 이는 사이드 채널 내부에서 가스의 절대 속도뿐만 아니라 사이드 채널 내부의 가스 및 가스를 수송하는 임펠러 블레이드 사이의 상대 속도에도 적용된다.

첨부된 도면과 함께 본 발명의 몇몇 실시예의 상세한 설명이 후술된다.

도 1은 사이드 채널형 컴프레셔에 플랜지식으로 설치된(flange-mounted) 구동부 및 본 발명의 사이드 채널형 컴프레셔에 대한 측면도이며, 이 도면은 사이드 채널형 컴프레셔의 길이방향 부분 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 사이드 채널형 컴프레셔의 전방 평면도.
도 3은 사이드 채널형 컴프레셔의 하우징 커버가 분리된 도 2에 도시된 사이드 채널형 컴프레셔의 전방 평면도.
도 4 내지 도 10은 각각의 경우에서 사이드 채널에 대한 횡단면도를 나타내며, 이 도면들은 도 1에 도시된 사이드 채널형 컴프레셔에 대해 다양한 각 위치에서 도시된다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 본 발명의 사이드 채널형 컴프레셔의 가스 채널 흡입구에서 가스 배출구까지의 사이드-채널 횡단면에 대한 코스(course)를 도시한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 가스 압축용 사이드 채널형 컴프레셔는 임펠러(impeller,2)를 구비하고, 이 임펠러는 임펠러 블레이드(impeller blades, 1)가 장착되며 하우징(housing, 3) 내부에서 수평 중앙 길이방향 축(horizontal central longitudinal axis, 4) 주위로 회전하기 위해 설치된다. 종래 구동부(drive, 6)가 화살표(5)의 방향으로 임펠러의 회전 구동을 위해 이용된다. 따라서 가스가 화살표(5)의 방향으로도 하우징을 통하여 수송된다.

임펠러 블레이드(1)를 구비한 임펠러(2)를 내장하기 위해서, 도 1 및 도 2 에 따르면 하우징(3)은 함께 결합된 탈부착식 하우징 커버(detachable housing cover,8) 및 하우징 본체(housing body,7)를 구비하며, 임펠러(2)는 구동 샤프트와 함께 회전하기 위해 구동 샤프트(drive shaft, 9) 상에서 회전 구동을 위해 배치된다.

임펠러(2)는 디스크와 유사한 형상이다. 임펠러(2)는 중앙 원형 허브 보어(central circular hub bore, 11)를 가진 내측 임펠러 허브(inner impeller hub, 10)를 구비한다. 임펠러 허브(10)는 방사상으로 밖을 향하여 허브 보어(11)의 경계를 결정하는 내측 허브 받침대(inner hub foot, 12)에 의해서 및 상기 허브 받침대(12)에 인접한 방사상의 원형 허브 와셔(radial circular hub washer, 13)에 의해 형성된다. 임펠러(2)는 중앙 길이방향 축(4) 방향으로 허브 와셔의 양 측부와 겹쳐지고 허브 와셔(13)의 외면에 결부된 방사상의 외측 캐리어 링(radial outer carrier ring, 14)을 더 구비한다. 캐리어 링(14)은 주변 방향을 따라 분포된 방사상으로 돌출한 다수의 임펠러 블레이드(1)를 운반한다. 본 실시예에서는 등거리로 배치된 동일한 총 52개의 개별 임펠러 블레이드(1)가 제공되며, 이는 블레이드들이 중앙 길이방향 축에 대해 약 7°의 각 거리(angular distance)로 서로에 대해 이격된다는 것을 의미한다. 이로써, 6개 내지 7개의 임펠러 블레이드(1)가 45°마다 배치된다. 각각의 경우에 임펠러 블레이드(1)는 화살표(5)의 방향으로 앞쪽으로 경사진 방사상의 외측 부분을 가진다. 허브 받침대(12), 허브 와셔(13) 및 캐리어 링(14)은 일체형 주조 부분(integral cast part)을 형성한다.

본 명세서에서 이용된 용어 "축 방향의" 및 "방사상의"는 중앙 길이방향 축(4)에 대한 것이다.

중앙 허브 보어(11)에 의해 구동 샤프트(9)가 수용된다. 임펠러 회전을 위해 임펠러 허브(10)로 구동 샤프트(9)에 의해 발생한 토크를 전달하기 위해 구동 샤프트(9) 및 허브 받침대(12) 사이에 종래의 평행-키 연결(parallel-key connection)이 제공된다.

하우징 본체(7)는 방사상으로 및 축 방향으로 일부 허브 수용 공간(partial hub receiving space, 16)의 경계를 정하는 중앙 허브 부분(central hub portion, 15)을 구비한다. 허브 부분(15)을 통하여 일부 허브 수용 공간(16)과 통하는 중앙 샤프트 보어(central shaft bore, 17)가 통과한다. 방사상의 외부방향으로 연장된 환형 측벽(side wall, 18)은 허브 부분(15)과 인접한다. 주변 채널 부분(channel portion,19)은 측벽(18)의 외부와 인접한다. 허브 부분(15), 측벽(18) 및 채널 부분(19)은 하우징 본체(7)를 형성하는 일체형 주조 부분을 형성한다. 하우징 본체(7)의 외측부 상에 하우징 본체(7)의 안정성(stability)을 상당히 증가시키는 스포크와 유사한 방식(spoke-like manner)으로 연장된 리브 웹(20)들이 제공된다. 또한, 축 방향의 외부방향으로 돌출한 스크루 보스(screw bosses, 21)들이 측벽(18) 상에 배치된다.

하우징 커버(8)는 몇몇 연결 스크루(connecting screws, 22)에 의해 하우징 본체(7)에 고정되고 방사상으로 및 축 방향으로 일부 허브 수용 공간(24)의 경계를 정하는 중앙 허브 부분(central hub portion, 23)을 구비한다. 방사상의 외부방향으로 연장된 환형 벽체(25)는 허브 부분(23)에 인접한다. 주변 채널 부분(26)은 측벽의 외부(25)에 결합한다. 구동 샤프트(9)를 위한 롤링 요소 베어링(rolling-element bearing, 27)이 허브 부분(23)에 배치된다. 허브 부분(23), 측벽(25) 및 채널 부분(26)은 하우징 커버(8)를 형성하는 일체형 주조 부분을 형성한다. 하우징 커버(8)의 안정성을 증가시키기 위해서, 스포크와 유사한 방식으로 연장된 리브 웹(28)들도 측벽(25) 상에 제공된다.

두 개의 일부 허브 수용 공간(16, 24)이 서로 사이에 허브 수용 공간(hub receiving space)을 형성하고, 두 개의 채널 부분(19, 26)이 가스의 압축을 위해 서로 사이에 사이드 채널(side channel, 30)을 형성하도록, 하우징 본체(7) 및 하우징 커버(8)가 함께 결합한다. 두 개의 측벽(18, 25)은 평행하지만 서로에 대해 이격되게 배치된다. 사이드 채널(30)은 채널 부분(19, 29)에 의해 경계가 정해지고 중앙 길이방향 축으로부터 일정 거리에서 중앙 길이방향 축(4)의 주위에 환상으로 연장된다.

사이드 채널(30)과 통하는 축 방향 가스 흡입구(axial gas inlet opening, 31)는 하우징 커버(8)의 바닥부에서 형성된다. 축 방향 가스 배출구(axial gas outlet opening, 32)도 하우징 커버(8)의 바닥부에서 제공되며, 가스 배출구(32)는 사이드 채널(30)과 연통하고(flow connection), 가스 흡입구(31)에 인접한다. 돌출한 가스 입구 커넥터(projecting gas inlet connector, 33)는 가스 흡입구에 연결되고, 이와 유사한 방식으로 대응하는 돌출한 가스 출구 커넥터(gas outlet connector, 34)는 가스 배출구(32)에 연결된다. 인터셉터(interceptor, 35)는 가스 흡입구(31) 및 가스 배출구(32) 사이에서 사이드 채널(30) 내에 배치된다.

임펠러(2)의 허브 받침대(12)는 허브 부분(15, 23)에 의해 형성된 허브 수용 공간(29) 내에 배치되며, 구동 샤프트(9)는 허브 보어(17)를 관통한다. 구동 샤프트의 단부(9)에서, 자유 베어링 저널(free bearing journal, 36)이 배치되며, 이 자유 베어링 저널은 하우징 커버(8)에 배치된 롤링 요소 베어링(27)에서 회전을 위해 설치된다. 롤링 요소 베어링(27)은 베어링 저널(36)에 연결된 내측 링(inner ring, 37) 및 하우징 커버(8)에 연결된 외측 링(outer ring, 38)을 가지며, 이 링(37, 38)들은 링들 근처에 배치된 베어링 볼(bearing balls, 39)의 형상인 롤링 요소에 의해 서로에 대해 분리된다. 외측 링(38)이 비-회전 방식으로 하우징 커버(8)에 고정되는 반면, 내측 링(37)은 베어링 저널과 함께 회전하기 위해 베어링 저널(36) 상으로 후퇴한다(shrunk). 하우징(3)에 이격되어 떨어진 측벽(18, 25)들 사이에서, 임펠러(2)의 허브 와셔(13)는 허브 받침대(12)에서 방사상으로 외부방향으로 연장한다. 캐리어 링(14) 및 임펠러 블레이드(1)는 주변 사이드 채널(30)에 위치된다. 캐리어 링(14)의 받침대의 특정 영역은 측벽(18, 25)들 바로 옆에 채널 부분(19, 26)에 형성되며 외부와 통하는 리세스(recess,40) 내에 위치된다.

사이드 채널(30)은 화살표(5)와 거의 수직이며 가스를 전송하기 위해 이용되는 자유 횡단면 영역(A)을 가진다. 횡단면 영역들은 횡단면 영역 (ＡＡ)＜횡단면 영역(ＡＥ) 상태로, 횡단면 영역(ＡＥ)을 가지는 가스 흡입구(31)로부터 횡단면 영역(ＡＡ)을 가지는 가스 배출구(32)를 향해 비-단조적으로(non-monotonically) 감소한다. 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이 테이퍼 비(taper ratio)는 20％ 내지 60％ 사이, 선호적으로 25％ 내지 50％ 사이가 된다. 사이드 채널(30)은 하우징(3)의 채널 부분(19, 26)에 의해 형성된 축 방향 폭(B) 및 채널 부분(19, 26)에 의해 형성된 일정한 반지름방향의 깊이(T)를 가진다. 어떠한 경우에서도, 횡단면 영역(A)은 라운드된 코너 영역을 가진 채 거의 직사각형 형상을 가지고, 깊이(T)는 항상 폭(B)보다 더 작다. 대략적인 사이드 채널(30)의 횡단면(A)은 폭(B)에 깊이(T)를 곱하여 획득될 수 있다. 임펠러 블레이드(1) 각각은 방사상의 높이를 가진다. 사이드 채널(30) 내부로 돌출한 임펠러 블레이드(1)의 자유 부분에 대한 높이(H)는 사이드 채널(30)의 깊이(T)의 50％ 내지 75％ 사이, 선호적으로 대략 60％ 가 된다. 또한, 개별 임펠러 블레이드(1)는 사이드 채널(30)의 폭(B)보다 항상 상당히 작은 일정한 축 방향 폭(S)을 가진다.

도 4 내지 도 10은 개별 케이스에서 사이드 채널(30)의 코스에 따라 중앙 길이방향 축(4)에 대해 도 3에 도시된 사이드 채널형 컴프레셔의 대응하는 각 위치에서 사이드 채널(30)의 개별 횡단면을 도시한다. 특히, 가스 흡입구(31)로부터 가스 배출구(32)를 향한 명백한 점감(absolute decrease)이 도 4 내지 도 10에서 나타난다. 화살표(5) 방향으로 볼 때, 도 4는 가스 흡입구(31) 바로 뒤에 사이드 채널(30)의 횡단면을 도시한다. 반면에, 화살표(5) 방향으로 볼 때, 도 10은 가스 배출구(32)의 바로 앞에서 사이드 채널의 횡단면을 도시한다. 도 4에 따른 횡단면 영역(A)은 도 10에 따른 횡단면 영역(A)보다 상당히 크다. 횡단면 영역(A)의 변화는 단지 폭(B)을 변화시켜 구현된다.

후술할 각도들은 수직면(E)에 대한 것이며, 이 수직면은 중앙 길이방향 축(4)을 가로지르며 수직방향으로 대칭 방식으로, 더욱 상세하게는 컴프레셔의 길이를 따라 사이드 채널형 컴프레셔를 교차한다. 또한 각들은 도 3에 도시된 사이드 채널형 컴프레셔의 중앙 길이방향 축(4)에 대한 것이다. 화살표 방향(5)에서 나타나듯이, 각도는 가스 흡입구(31)로부터 시작한 각 거리를 나타낸다. 나타난 숫자 값은 특히 더 선호되는 실시예에 관한 것이다. 가스 흡입구(31)의 중심부는 약 30°에 위치된다. 도 4에 따른 횡단면은 약 60°에 배치되는 반면, 도 5에 따른 횡단면은 90°에 있고, 도 6에 따른 횡단면은 135°에 있고, 도 7에 따른 횡단면은 180°에 있고, 도 8에 따른 횡단면은 225°에 있고, 도 9에 따른 횡단면은 270°에 있고, 도 10에 따른 횡단면은 약 300°에 있다. 가스 배출구(32)의 중심부는 약 330°에 위치된다.

도 4에 따른 횡단면 영역(A)과 비교해볼 때, 도 5에 따른 횡단면 영역(A)은 상당히 감소하고, 즉 약 25％ 내지 35％ 사이 정도로 감소한다. 도 5에 따른 횡단면 영역(A)과 비교해볼 때, 도 6에 따른 횡단면 영역(A)은 약간 다시 증가하고, 즉 약 10％ 내지 20％ 사이 정도로 증가한다. 이와 같이, 도 6에 따른 횡단면 영역(A)은 도 4에 따른 횡단면 영역(A)보다 더 작다. 도 6 및 도 7을 비교해 볼 때, 도 7에 따른 횡단면 영역(A)은 도 6에 따른 횡단면 영역(A)보다 약간 더 크다. 도 7에 따른 횡단면 영역(A)은 도 4에 따른 횡단면 영역(A)과 거의 동일하다. 도 7에 따른 횡단면 영역(A)을 비교해보면, 도 8에 따른 횡단면 영역(A)은 다시 상당히 감소한다. 도 8에 따른 횡단면 영역(A)은 도 5에 따른 횡단면 영역(A)과 거의 동일하다. 도 9에 따른 횡단면 영역(A)은 도 8에 도시된 횡단면 영역(A)을 약간 크며, 도 6에 따른 횡단면 영역(A)과 대략 동일하다. 도 9를 비교해 볼 때, 도 10에 따른 횡단면 영역(A)은 다시 약간 작고 도 5에 따른 횡단면 영역(A)과 거의 동일하다. 이미 설명된 바와 같이, 각각의 경우에서 횡단면 영역(A)의 변화는 폭(B)을 대응되게 변화시켜서 구현된다. 사이드 채널(30)의 폭(B)은 임펠러 블레이드(1)의 폭(S)의 1.2 배와 임펠러 블레이드(1)의 폭(S)의 3.0배 사이에서 다양하다. 선호적으로 사이드 채널(30)의 폭(B)은 도 5, 도 8 및 도 10에서 임펠러 블레이드(1)의 폭(S)의 대략 1.5 배와 1.9배 사이와 도 4 및 7에서 임펠러 블레이드(1)의 폭(S)의 2.1배 및 2.5배 사이에서 다양하다. 도 6 및 도 9에서, 폭(B)은 폭(S)의 대략 1.8배 및 2.2배에 이른다.

사이드 채널(30)이 대응되게 채널 부분(19) 및/또는 채널 부분(26)을 설계함으로써 수정될 수 있다.

구동부(6)는 하우징 본체(7)의 외부와 탈부착 가능하게 연결된 전기 모터이다. 이를 위해, 몇몇 체결 스크루(fastening screw)가 하우징 본체(7)에서 스크루 보스(21)들에 고정하도록 제공된다.

지지 받침대(Support feet,41)들은 사이드 채널형 컴프레셔 및 구동부(6)를 구비한 유닛의 안전한 설치를 보장하기 위해 사이드 채널형 컴프레셔의 바닥부에 형성되며, 지지 받침대(43)들은 스크루들에 의해 하우징 본체에 연결되며 구동부(6)를 운반하는 캐리어 본체(carrier body, 42)의 바닥부에 형성된다.

본 발명인 사이드 채널형 컴프레셔의 기능에 대한 설명이 후술된다. 구동 샤프트(9)는 구동부(6)에 의해 화살표(5)의 방향으로 중앙 길이방향 축(4) 주위에 회전하도록 설정된다. 결과적으로, 임펠러(2)는 구동 샤프트와 함께 회전하기 위해 구동 샤프트(9)에 연결되며, 임펠러 블레이드(1)를 구비한 임펠러(2)도 화살표(5)의 방향으로 회전을 시작한다. 가스 흡입구(31)를 인접하게 통과하는 임펠러 블레이드(1)는 가스 입구 커넥터(33) 및 가스 흡입구(31)를 통하여 사이드 채널(30) 내로 압축될 가스를 흡입한다(draw). 임펠러 블레이드(1)는 화살표(5) 방향으로 사이드 채널(30) 내에 위치된 가스를 가속하여, 이 화살표는 수송 화살표로써 참조될 수 있다. 가스는 주위 방향으로 인접한 임펠러 블레이드(1)에 의해서 및 캐리어 링(14)에 의해서 내부를 향해 형성된 셀(cells)들에 가둬진다(trapped). 순환 구역의 끝에서, 임펠러 블레이드(1)는 가스 배출구(32) 및 가스 출구 커넥터(34)를 통하여 사이드 채널(30)로부터 압축된 가스를 방출한다. 이로써 사이드 채널에서 가스에 의해 덮혀진 거리는 300°의 각도 범위에 이른다. 인터셉터(35)는 임펠러(2)에 의해 가스 배출구(32)로 수송된 가스가 사이드 채널(30)을 통하여 가스 흡입구(31)를 지나 운반되는 것을 방지한다. 횡단면 영역(A)이 더 작을수록, 사이드 채널(30)에서 가스의 속도는 더 빠르다. 반면에, 횡단면 영역(A)이 더 클수록, 사이드 채널(30)에서 가스의 속도는 더 느리다.

상기 정의에 따라 개별적으로 순환 또는 주변 각에 대해 사이드 채널형 컴프레셔의 사이드 채널(30)에 대한 또 다른 선호적인 실시예에서, 가스 흡입구(31) 및 가스 배출구(32) 사이의 횡단면(A)에 대한 코스의 상세한 설명이 도면 11과 관련하여 후술된다. 참고되는 이 실시예 및 이전 실시예서는 이들의 개별 사이드 채널(30)의 디자인면에서 서로 상이하게 제조된다. 다시 말하자면, 횡단면 영역(A)의 변화는 단지 폭(T)을 변환시킴으로써 구현된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 극대점 Max 1이 약 50°에 이를 때까지 처음에 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)은 약 30°에 위치된 가스 흡입구(31)의 다운스트림(downstream)에서 상당히 증가한다. 그 후, 제 1 극소점 Min1이 약 115°에 이를 때까지, 횡단면 영역(A)은 천천히 감소한다. 제 1 변곡점(inflection point) WP1은 대략 80°에 위치된다; 이 지점은 사이드 채널의 점감(tapering) 또는 곡선의 곡률이 각각 변화되는 지점이다. 변곡점 WP1의 다운스트림에서, 횡단면 영역은 변곡점 WP1의 업스트림(upstream)에서보다 덜 빨리 감소한다. 극소점 Min1의 다운스트림에서, 대략 180°에 위치된 제 2 극대점 Max2에 도달할 때까지, 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)은 다시 상당히 증가한다; 대략 155°에서, 곡선은 제 2 변곡점 WP2를 통과한다. 극대점 Max2에서, 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)은 극대점 Max1에서보다 더 작다. 극대점 Max2의 다운스트림에서, 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)은 다시 상당히 감소하고 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)이 극소점 M1에서보다 더 작은 대략 205°에서 있는 제 2 극소점 Min2에 도달하고, 곡선은 대략 190°에서 제 3 변곡점 WP3을 통과한다. 극소점 Min2의 다운스트림에서, 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)이 대략 제 2 극대점 Max2에서 횡단면 영역(A)과 거의 동일한 대략 245°에서 제 3 극대점 Max3에 도달할 때까지, 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)은 다시 상당히 증가한다. 극대점 Max3의 다운스트림에서, 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)이 대략 265°될 때까지 다시 상당히 감소하고, 330°에 있는 가스 배출구(32)가 도달할 때까지 조금씩이지만 꾸준히 줄어든다. 비교를 위해, 직선(G)이 도 11에 포함되며, 이 직선은 가스 흡입구(31) 및 가스 배출구(32) 사이에서 횡단면 영역(A)의 일정한 감소를 나타낸다. 극대점 Maxl, Max2 및 Max 3는 직선(G) 위에 배치되는 반면, 극소점 Ml 및 M2은 직선(G) 밑에 배치된다. 변곡점(WPl, WP2 및 WP3)은 직선(G)을 따라 정확하게 배열된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 극대점 Maxl, Max2 및 Max3은 서로 불규직한 거리로 배치되며, 이는 원주(circumference)를 건너서 비주기적 분포된다. 극대점 Maxl 및 극대점 Max2 사이 각 위치는 대략 130°가 되는 반면, 극대점 Max2 및 극대점 Max3 사이 각 위치는 대략 165°에 이른다. 결과적으로, 거리는 감소한다. 이와 같이, 변곡점 WPl, WP2 및 WP3은 원주를 따라 등거리로 배치되지않고 불규칙적으로 배열된다. 변곡점 WPl 및 변곡점 WP2 사이에서, 약 75°의 각 거리가 형성되어있는 반면, 변곡점 WP2 및 변곡점 WP3 사이 각 거리는 단지 35°가 된다.

가스 흡입구(31) 및 가스 배출구(32) 사이에서, 가스 흡입구(31) 및 가스 배출구(32) 사이에서 횡단면 영역(A)의 차이(difference)에 비례하여 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)에 대한 변화(variation)는 20％ 내지 60％ 사이가 되며, 선호적으로 25％ 내지 50％ 사이가 되며, ΔA로써 표시된다. 극값(extreme value) 및 직선(G) 사이에 변화가 있다.

상기 설명된 실시예에서, 사이드 채널(30)의 횡단면(A)은 폭(B)을 변화시킴으로써 변한다. 선택적인 실시예에 따라, 횡단면 영역(A)이 깊이(T) 및 폭(B)을 동시에 변화시킴으로써 변화한다.

처음에 언급된 바와 같이, 불규칙한 감소 상태로 횡단면 영역에 대한 지속적으로 꾸준한 감소도 고려될 수 있다. 다시, 주기적인 감소 패턴이 방지되어야만 하고, 즉 변곡점은 비주기적으로 분포되어야만 한다. 한 실시예에서, 인접한 두 개의 변곡점(WPl, WP2, WP3, WP4) 사이에는 3 개 내지 13 개의 임펠러 블레이드(1)가 제공된다. 또 다른 실시예에서는, 인접한 두 개의 변곡점(WPl, WP2, WP3, WP4) 사이에 5 개 내지 10 개의 임펠러 블레이드(1)가 제공된다. 또한, 진폭도 불규칙적이어야 한다.

본 발명은 다단계 사이드 채널형 컴프레셔(multi-stage side channel compressors)에서 유사하게 적용될 수 있다. 다중 흐름 사이드 채널형 컴프레셔(multi-flow side channel compressors)에서 본 발명의 실행도 고려될 수 있다.

실시예에 대한 상기 설명은 단지 예시이다. 극대점들 및 극소점들이 임의의 요구된 위치에 배열되며 원주를 건너 랜덤하게 분포될 수 있다. 동일한 거리는 방지되어야만 한다. 또한, 극값들 사이에서 연결이 여러 다른 범위에서 오르거나 떨어질 수 있다. 진폭 값 값도 랜덤하게 선택될 수 있다. 고조파 흐름 구조(harmonic flow structures)를 방지하기 위해서, 필수적인 것은 규칙적인 코스를 방지하는 것이다. 그러므로, 하나 이상의 극대점(maximum), 극소점(minimum) 및/또는 변곡점(inflection point)들이 제공된다. 그러나, 다수의 극대점, 극소점 및/또는 변곡점들이 선호된다.

Claims

가스를 압축하기 위한 사이드 채널형 컴프레셔에 있어서, 상기 사이드 채널형 컴프레셔는:
a) 하우징(3);
b) 상기 하우징(3) 내부에 위치되고 횡단면 영역(A)을 가지며, 다양한 축 방향 폭(B)을 가지는 가스를 압축하기 위한 사이드 채널(30);
c) 가스를 주입하기 위해 상기 사이드 채널(30)과 연통되며, 상기 하우징 내부에 형성된 가스 흡입구(31);
d) 사이드 채널(30)을 통하여 가스 흡입구(31)와 연통되며, 압축될 가스를 상기 사이드 채널로부터 방출하기 위해 하우징(3) 내에 형성된 가스 배출구(32); 및
e) 상기 사이드 채널(30)에 배치된 임펠러 블레이드(1)들을 구비하며 상기 하우징(3) 내부에서 회전을 위해 설치된 임펠러(2)를 구비하고,
f) 상기 사이드 채널(30)의 횡단면(A)은 가스 흡입구(31)에서부터 가스 배출구(32)를 향해서 감소하며,
g) 사이드 채널(30)의 횡단면(A)에 대한 코스는 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이에서 다수의 변곡점(WP1, WP2, WP3, WP4)을 가지고, 상기 변곡점(WP1, WP2, WP3, WP4)들 사이의 거리는 비주기적인 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)이 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이에서 불규칙적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)이 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이에서 완전하게 단조 감소하는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)이 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이에서 비-단조 감소하는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 4 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)이 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이 몇몇 영역에서 증가하는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 4 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면 영역(A)의 코스가 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이에서 하나 이상의 극대점(Maxl, Max2, Max3)을 가지는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널형 컴프레셔는 임펠러 샤프트(9)를 구비하고, 인접한 두 개의 변곡점(WPl, WP2, WP3, WP4)들 사이 각 거리는 임펠러 샤프트(9)에 대해 20° 내지 90°사이가 되는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 7 항에 있어서, 상기 인접한 두 개의 변곡점(WPl, WP2, WP3, WP4) 사이 각 거리는 임펠러 샤프트(9)에 대해 30° 내지 80°사이가 되는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 인접한 두 개의 변곡점(WPl, WP2, WP3, WP4) 사이에 3 개 내지 13 개의 임펠러 블레이드(1)가 제공되는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 인접한 두 개의 변곡점(WPl, WP2, WP3, WP4) 사이에 5 개 내지 10 개의 임펠러 블레이드(1)가 제공되는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면(A)은 가스 흡입구(31)에서부터 가스 배출구(32)까지 20％ 내지 60％ 만큼 감소하는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면(A)은 가스 흡입구(31)에서부터 가스 배출구(32)까지 25％ 내지 50％만큼 감소하는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면(A)에 대한 변화는 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이 횡단면 영역(A)의 차이에 비례하여 20％ 내지 60％ 사이가 되는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
제 1 항에 있어서, 상기 사이드 채널(30)의 횡단면(A)에 대한 변화는 가스 흡입구(31)와 가스 배출구(32) 사이 횡단면 영역(A)의 차이에 비례하여 30％ 내지 50％ 사이가 되는 것을 특징으로 하는 사이드 채널형 컴프레셔.
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