KR101970668B1 - 급유식 스크류 압축기의 실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스크류 압축기는, 압축실이 형성된 하우징과, 상기 압축실에 설치된 암수 로터와, 상기 암수 로터를 회전시키는 구동축과, 상기 구동축이 가로질러 설치되는 실 커버를 포함하는 스크류 압축기에 있어서, 상기 실 커버에 구비되며, 구동축으로 누설된 오일을 상기 압축실로 복귀시키는 오일챔버; 및 상기 상기 오일챔버로 외부 공기를 주입하는 브리더;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 오일챔버의 상부에는 브리더를 구비하고 하부에는 오일회수라인을 두어 오일 챔버의 상부와 하부의 압력차이를 두어 구동축으로 누설된 오일의 흐름이 오일회수라인으로 원활히 회수되는 효과가 있다.

Description

급유식 스크류 압축기의 실링장치{Sealing device of oil-injection Screw Compressor}

본 발명은 급유식 스크류 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동축으로 누설되는 오일을 회수하는 급유식 스크류 압축기의 실링장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크류 압축기는 한 쌍의 암수 로터가 서로 다른 반대방향으로 맞물려 회전하면서, 암수 로터와 하우징 사이에 생기는 밀봉공간의 변화에 의해 작동유체(이하, '공기'라 한다)를 흡입, 압축, 토출시켜 압축공기를 만드는 장치이다.

이러한 스크류 압축기의 동작을 구체적으로 살펴보면, 전동모터에 연결된 구동축을 회전하면, 하우징 내에 있는 암수 로터가 회전하면서 하우징 내부를 진공으로 만들어 대기중의 공기를 흡입구를 통하여 흡입하고, 암수 로터와 하우징으로 형성된 압축실의 체적이 변하면서 흡입한 공기를 고온 고압의 압축공기로 변화시켜 토출구를 통하여 압축공기를 만들어 낸다.

암수 로터는 고압 상태의 공기를 얻기 위하여 하우징에서 고속으로 회전한다. 이때 공기는 체적변화에 따라 고온, 고압의 유체가 되고, 이러한 고온의 온도 분포가 지속적으로 유지되기 때문에 로터 등의 구성품의 내구성 저하를 방지하기 위하여 효과적인 냉각 시스템 확보가 필요하다.

이러한 냉각시스템이 적용된 급유식 스크류 압축기는, 대기압 0barg, 20℃의 공기를 7~13bar 정도로 압축하는데 이때의 토출온도는 300℃ 정도까지 상승하여 부품 및 베어링 손상을 야기함으로 압축과정 중 하우징내 압축실에 흡입공기량의 1%에 해당하는 오일을 분사하여 압축공기의 온도를 80℃ 내외로 유지하도록 한다.

그러나, 급유식 스크류 압축기의 부품 중 대기와 연결된 부분이 구동축이고 압축실은 윤활, 밀봉 및 냉각을 위하여 오일을 분사하기 때문에 고압의 오일이 구동축을 통하여 대기로의 누설이 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 복잡하고 고가인 메카니칼실을 사용하였고, 근래에는 대부분의 스크류 압축기 제조 회사가 립실(Lip Seal)을 사용하여 누설을 방지하고자 하나, 실제 현장에서 급유식(Oil injection type) 스크류 압축기의 누설문제가 지속적으로 발생하여 고객 클레임이 발생하고 있는 실정이다.

종래의 오일의 누설을 방지하는 기술을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 구동축(10)의 외주면에 단일 립실(11)을 적용하여 단가가 저렴하고 구조가 간단하나, 외부 먼지 등에 취약하고 누설 발생시 바로 대기 중으로 누설되어 신뢰성에 문제가 발생한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 도 1의 단일 립실을 보완한 방식으로 오일 누설을 방지하도록 구동축(10)의 외주면에 설치된 1차 측 실을 더블 립실(12)을 사용함으로 내구 신뢰성을 향상시키고 구동축(10)의 외주면에 설치된 2차 측 실은 단일 립 실(11)을 사용하여 외부 먼지 등으로부터 1차 측 실을 보호하는 방식이다.

그러나, 상기 방법은 더블 립실에서 누유가 발생하면 단일 립실은 오일이 쉽게 누설될 수 있고, 근본적으로 누유를 방지할 수 없는 구조이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 구동축(10)의 외주면에 두개의 단일 립실(11,12)을 설치하고, 1차 측 단일 립실(11)에서 누설이 발생했을 때, 하우징 내부로 누설 오일을 회수할 수 있는 회수라인(13)을 설치하여 대기 중으로 누설되는 것을 방지하였다.

상기 방법은 운전 중에는 하우징 흡입 측이 대기압 이하가 되어 누설된 오일을 회수라인(13)을 통해 하우징 내부로 회수할 수 있도록 하였고, 압축기가 정지시에는 고압의 오일이 하우징 내부에 가득차 있어 이의 역류를 방지하기 위하여 체크볼(14)을 사용하였다.

그러나, 상기 방법의 문제점은 압축기가 부하 운전시 하우징 흡입 측의 진공압이 낮아 회수가 원활 치 않고, 압축기가 정지시 일정 시간이 지난 다음 하우징내 내압이 방출되어 대기압과 동일해졌을 때, 하우징 내부에 차 있던 오일이 역류하여 2차측 단일 립실(12)이 손상되었을 때, 대기중으로 오일이 누유 되는 문제가 있다.

또한, 운전시에도 두개의 단일 립실 사이 공간의 유체를 빨아 들이는 힘이 작용하나, 실 사이 공간이 일정 진공압에 도달하게 되면 오일회수가 되지 않는 문제가 발생한다.

따라서, 누설되는 오일을 중간에서 회수하여 근본적으로 오일의 외부 누설을 방지하도록 보다 복합적이고 개선된 형태의 급유식 스크류 압축기의 실링장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

등록특허공보 제10-07585569호(2007.09.07. 등록) 등록특허공보 제10-15099387호(2015.03.31. 등록)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 구동축으로 누설된 오일을 원활하게 회수하는 급유식 스크류 압축기의 실링장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 급유식 스크류 압축기의 실링장치는, 압축실이 형성된 하우징과, 상기 압축실에 설치된 암수 로터와, 상기 암수 로터를 회전시키는 구동축과, 상기 구동축이 가로질러 설치되는 실 커버를 포함하는 스크류 압축기에 있어서, 상기 실 커버에 구비되며, 구동축으로 누설된 오일을 상기 압축실로 복귀시키기 위한 오일챔버 및 상기 오일챔버로 외부 공기를 주입하는 브리더;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실 커버와 구동축의 사이에 설치되는 제1립실과, 상기 실 커버와 구동축의 사이에 설치되는 제2립실이 더 구비되되, 상기 오일챔버는 상기 제1립실과 제2립실의 사이에 형성되어 제1립실에서 누설된 오일을 압축실로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 브리더로 고압 공기를 공급하는 에어공급라인이 더 구비되며, 상기 에어공급라인에는 오리피스가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어공급라인은 에어 오일 세퍼레이터 탱크와 연결되어 오일이 제거된 고압의 공기를 공급받는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일챔버와 압축실을 연결하는 회수라인이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회수라인은 인테이크 밸브와 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인테이크 밸브 또는 회수라인에는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 급유식 스크류 압축기의 실링장치에 따르면, 제1립실과 제2립실 사이에 오일 챔버를 구비하고, 상기 오일챔버의 상부에는 브리더를 구비하고 하부에는 오일회수라인을 두어 오일 챔버의 상부와 하부의 압력차이를 두어 구동축으로 누설된 오일의 흐름이 오일회수라인으로 원활히 회수되는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른 스크류 압축기를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스크류 압축기를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 단면도이다.
도 6은 도 5의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스크류 압축기와 에어 오일 세퍼레이터 탱크를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 스크류 압축기를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 단면도이며, 도 6은 도 5의 일부를 확대 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 스크류 압축기와 에어 오일 세퍼레이터 탱크를 도시한 도면이다.

도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스크류 압축기(A)는, 압축실(110)이 형성된 하우징(100)과, 상기 압축실(110)에 설치된 암수 로터(200)와, 상기 암수 로터(200)를 회전시키는 구동축(300)과, 상기 구동축(300)이 가로질러 설치되는 실 커버(400)로 구성된다.

이와 같은 스크류 압축기는, 전동모터(미도시)에 연결된 구동축(300)을 회전하면, 압축실(110) 내에 있는 암수 로터(200)가 회전하면서 하우징(100) 내부의 압축실(110)을 진공으로 만들어 대기중의 공기를 흡입구(101)를 통하여 흡입하고, 암수 로터(200)와 하우징(100)으로 형성된 압축실(110)의 체적이 변하면서 흡입한 공기를 고온 고압의 압축공기로 변화시켜 토출구(미도시)를 통하여 압축공기를 만들어 낸다.

또한, 상기 실 커버(400)에 구비되며, 구동축(300)으로 누설된 오일을 상기 압축실(110)로 복귀시키는 오일챔버(500) 및 상기 오일챔버(500)로 외부 공기를 주입하는 브리더(600)가 더 구비된다.

이에 따라, 상기 브리더(600)에 의해 오일챔버(500)는 진공압에 도달하지 않으므로 오일 회수가 되지 않는 문제점을 개선한다.

그리고, 상기 실 커버(400)와 구동축(300)의 사이에 설치되는 제1립실(700)과, 상기 실 커버(400)와 구동축(300)의 사이에 설치되는 제2립실(800)이 더 구비되며, 상기 오일챔버(500)는 상기 제1립실(700)과 제2립실(800)의 사이에 형성되어 제1립실(700)에서 누설된 오일을 압축실(110)로 회수한다.

한편, 상기 브리더(600)로 고압 공기를 공급하는 에어공급라인(120)이 더 구비되며, 상기 에어공급라인(120)에는 오리피스가 설치된다.

또한, 상기 에어공급라인(120)은 에어 오일 세퍼레이터 탱크(900)와 연결되어 오일이 제거된 고압의 공기를 공급받게 된다. 다만, 고압의 공기를 공급받는 공급원으로 에어 오일 세퍼레이터 탱크(900)로 특별히 한정하진 않으며, 압축기의 토출 압력 중 일부를 바이패스시켜 사용하여도 무방하다.

그리고, 상기 오일챔버(500)와 압축실(110)을 연결하는 회수라인(130)이 더 구비된다.

이에 따라, 제1립실(700)과 제2립실(800)의 사이에 오일챔버(500)를 구비하고, 상기 오일챔버(800)의 상부에는 브리더(600)를 구비하고 하부에는 회수라인(130)을 두어 상부와 하부에 압력차이를 두어 누설된 오일의 흐름이 회수라인(130)으로 원활하게 이루어진다. 즉, 도 3의 진공압에 도달하는 문제점을 해결하게 된다.

또한, 상기 회수라인(130)은 인테이크 밸브(140)와 연결되며, 상기 인테이크 밸브(140) 또는 회수라인(130)에는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브(141)가 더 구비된다.

이에 따라, 브리더(600)를 통하여 오일챔버(500)의 공간으로 공급되는 공기는 오일 세퍼레이터(900)를 통과하여 오일이 제거된 고압의 공기를 공급하고, 이때 에어공급라인(120)의 직경이 크면 압축공기의 손실이 발생함으로 에어공급라인(120)에 오리피스를 설치하고 그 직경을 Ø0.5~2mm로 한다.

또한, 회수라인(130)은 인테이크 밸브(140)가 부하/무부하가 가능한 밸브일 경우는 인테이크 밸브(140)의 흡입구와 인테이크 밸브 내에 있는 체크밸브(141) 사이에 설치한다. 즉, 부하 또는 무부하 운전중에는 회수라인(130)에 진공으로 인한 흡입이 발생하여 회수를 돕고, 정지시에는 종래기술에서 문제가 되었던 압축실(110) 내의 오일의 역류가 인테이크 밸브(140) 내에 있는 체크밸브(141)에 의하여 차단되기 때문에 실사이 공간으로 오일이 역류하지 않게 된다.

본 발명에 따르면, 제1립실(700)과 제2립실(800) 사이에 오일 챔버(500)를 구비하고, 상기 오일챔버(500)의 상부에는 브리더(600)를 구비하고 하부에는 회수라인(130)을 두어 오일챔버(500)의 상부와 하부의 압력차이를 두어 구동축(300)으로 누설된 오일의 흐름이 회수라인으로 원활히 회수된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

크- 스크류 압축기 100 - 하우징
200 - 암수 로터 300 - 구동축
400 - 실 커버 500 - 오일 챔버
600 - 브리더 700 - 제1립실
800 - 제2립실 900 - 에어 오일 세퍼레이터 탱크

Claims (7)

1. 압축실이 형성된 하우징과, 상기 압축실에 설치된 암수 로터와, 상기 암수 로터를 회전시키는 구동축과, 상기 구동축이 가로질러 설치되는 실 커버를 포함하는 스크류 압축기에 있어서,
   상기 실 커버와 구동축의 사이에 설치되는 제1립실;
   상기 실 커버와 구동축의 사이에 설치되는 제2립실;
   상기 제1립실과 제2립실의 사이의 상기 실 커버에 형성되며, 상기 제1립실에서 누설된 오일을 압축실로 복귀시키는 오일챔버;
   상기 오일챔버로 외부 공기를 주입하는 브리더; 및
   상기 오일챔버와 압축실을 연결하는 회수라인;을 포함하되,
   상기 회수라인은 인테이크 밸브와 연결되며, 상기 인테이크 밸브 또는 회수라인에는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브가 더 구비되며,
   상기 회수라인은 인테이크 밸브가 부하/무부하가 가능한 밸브일 경우는 인테이크 밸브의 흡입구와 인테이크 밸브 내에 있는 체크밸브의 사이에 설치되고,
   상기 브리더로 고압 공기를 공급하는 에어공급라인이 더 구비되며, 상기 에어공급라인에는 오리피스가 설치되고, 상기 오리피스는 그 직경을 Ø0.5~2mm로 구성하며, 상기 에어공급라인은 에어 오일 세퍼레이터 탱크와 연결되어 오일이 제거된 고압의 공기를 공급받는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
   
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