KR102498687B1 - 압축 장치 및 프로세스 - Google Patents

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파비앙 두란드
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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

몇 개의 압축 스테이지를 형성하는 몇 개의 원심성 압축기(1, 3) 및 압축기(1, 3)를 위한 몇 개의 구동 모터(5, 6)를 포함하는, 작업 가스의 원심성 압축을 위한 장치 및 방법으로서, 장치는 제1 압축기(1)의 유입구에 연결된, 피압축 가스를 위한, 제1 유입구 라인(13)을 포함하고, 회로는 제1 압축기(1)의 배출구에 연결된 제2 라인(14)을 가지며, 제2 라인(14)은 제2 압축기(3)의 유입구에 연결되고, 회로는, 압축기(1, 3)의 적어도 하나의 배출구에 연결된 하나의 단부 및, 적어도 하나의 모터(5, 6)의 유입구에, 그의 냉각을 위해, 연결된 적어도 하나의 제2 단부를 구비한 적어도 하나의 제3 냉각 라인(15)을 가지며, 제3 냉각 라인(15)은 그의 냉각을 위해 장치의 2개의 별개의 모터(5, 6)에 각각 공급하는 2개의 병렬 분지부 및 제1 가스 냉각 부재(2)를 포함한다.

Description

압축 장치 및 프로세스{DEVICE AND PROCESS OF COMPRESSION}
본 발명은 압축 장치 및 방법, 그리고 냉장 기계에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은, 몇 개의 연속적 및/또는 병렬 압축 스테이지를 형성하는 몇 개의 원심성 압축기 및 압축기를 위한 몇 개의 구동 모터를 포함하는, 작업 가스를 위한, 특히 냉장 기계를 위한, 원심성 압축 장치에 관한 것이고, 그러한 장치는 피압축 가스를 제1 압축기에 이송하기 위해서 제1 압축기의 유입구에 연결된 피압축 가스를 위한 제1 유입구 라인을 포함하는 가스 회로를 가지고, 그러한 회로는 제1 압축기에서 압축된 가스를 방출하기 위해서 제1 압축기의 배출구에 연결된 제2 라인을 가지며, 제2 라인은, 제2 압축을 실시하기 위해서, 제1 압축기 내에서 압축된 가스를 제2 압축기 내로 이송하기 위해서 제2 압축기의 유입구에 연결되고, 회로는, 압축기의 적어도 하나의 배출구에 연결된 하나의 단부 및, 적어도 하나의 압축기 내에서 압축된 가스의 분율(fraction)을 적어도 하나의 모터 내로, 그의 가열을 제한하기 위해, 전달하기 위한 적어도 하나의 모터의 유입구에 연결된 적어도 하나의 제2 단부를 구비한 적어도 하나의 제3 냉각 라인(cooling line)을 갖는다.
(전기) 모터와 압축 휠(wheel) 또는 휠들 사이에서 직접적인 구동부를 이용하는(즉, 증속 기어(step-up gear)가 없는) 원심성 압축기는 모터 내에서 발생된 열을 방출하기 위해서 가스 유동을 필요로 한다. 이러한 열은 주로 모터로부터의 손실에 의해서 그리고 회전자와 그 주위의 가스 사이의 마찰에 의해서 생성된다.
이러한 냉각 유동은 통상적으로 (유입구에 위치되는) 모터의 일 측면에서 주입되고 더 높은 온도로 (배출구에 위치되는) 타 측면으로부터 방출된다. 냉각 유동은 또한 모터의 중간으로 주입될 수 있고 모터의 양 측면으로부터 방출될 수 있다.
열의 많은 부분 또는 적은 부분이 또한 통상적으로, 모터의 고정자 부분을 둘러싸는 회로 내에서 유동되는 열-전달 유체(고정자를 냉각하기 위해서 이용되는 물 또는 공기 또는 임의의 다른 열-전달 유체)에 의해서 방출된다.
압축된 가스의 손실 또는 오염을 방지하기 위해서, 모터를 냉각하기 위해서 모터를 통해서 유동되는 가스는 일반적으로 압축 가스와 동일한 조성을 갖는다.
요구되는 장비의 양(quantity)을 제한하기 위해서, 가스가 모터 또는 모터들을 통해서 흐르도록 하기 위해서 필요한 원동력은 하나 이상의 압축 스테이지에 의해서(즉, 하나 이상의 압축기에 의해서) 생성된다.
이러한 냉각 기술을 이용하는 몇 개의 공지된 예가 있다.
문헌 US 6,464,469는, 모터를 냉각하기 위해서 제1 압축 스테이지를 떠나는 가스의 일부를 이용하는 것을 설명한다. 이어서, 이러한 가스는 압축기의 유입구로 복귀된다.
문헌 US 5,980,218은, 모터를 냉각하기 위해서 제1 압축 스테이지의 하류에 위치된 냉각 교환기를 떠나는 가스의 일부를 이용하는 것을 설명한다. 이어서, 이러한 가스는 압축기의 유입구로 복귀된다.
문헌 US 8,899,945는 몇 개의 모터를 구비한 구성을 설명한다.
그러나, 이러한 해결책은 몇 개의 모터를 가지는 구성에 적합하지 않고 및/또는 성능 수준이 만족스럽지 못하다.
본 발명의 일 목적은 전술한 바와 같은 종래 기술의 단점의 일부 또는 전부를 경감하는 것이다.
이를 위해서, 본 발명에 따른 장치는, 앞의 서문에서 주어진 일반적인 규정에 따르지만, 본질적으로, 제3 냉각 라인이 그의 냉각을 위해 장치의 2개의 별개의 모터에 각각 공급하는 2개의 병렬 분지부(branch) 및 제1 가스 냉각 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예가 이하의 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다:
- 제3 냉각 라인이 2개의 병렬 분지부 내로 도입되는 가스 유동을 위한 제어 밸브의 세트를 포함하고,
- 밸브의 세트는 2개의 분지부 내에 각각 배치된 2개의 제어 밸브를 포함하며,
- 밸브의 세트는, 2개의 분지부의 상류에서, 제3 라인에 배치된 하나의 밸브 또는 2개의 분지부의 접합부에 배치된 3-방향 제어 밸브를 포함하고,
- 제1 가스 냉각 부재는 열-전달 유체에 의해서 냉각되는 열 교환기를 포함하고,
- 회로는, 모터의 가열을 제한하기 위해서 이용되었던 가스를, 그러한 가스를 압축하기 위해, 제1 압축기로 재순환시키기 위해서, 제1 모터의 배출구 및 제2 모터의 배출구를 제1 압축기의 유입구에 연결하는 제4 라인을 포함하고,
- 회로는, 모터로부터 오는 가스를 제1 압축기로 복귀시키기 전에, 그러한 가스로부터 열을 제거하기 위해서 제4 라인의 경로 상에 배열된 적어도 하나의 제2 가스 냉각 부재를 포함하고,
- 압축기는 상응하는 모터에 의해서 직접적으로 회전 구동되며,
- 모터 또는 모터들의 공동 내의 압력이 압축기 내의 가장 낮은 압력, 즉 압축기의 유입구 압력에 근접하도록, 장치는 모터 또는 모터들과 압축기 또는 압축기들 또는 하나 이상의 팽창 스테이지 사이에서 하나 이상의 회전 조인트를 포함하고,
- 장치는 하나 이상의 압축기를 구동시키는 적어도 하나의 모터 및 하나 이상의 팽창 터빈에 커플링된 적어도 하나의 모터를 포함한다.
본 발명은 또한 작업 유체를 수용하는 작업 회로를 포함하는 - 100 ℃ 내지 - 273 ℃의 저온의 냉장 기계에 관한 것으로서, 작업 회로는 원심성 압축 장치 및 압축 장치 내에서 압축된 가스를 냉각 및 팽창시키기 위한 장치를 포함하고, 압축 장치가 전술한 또는 후술되는 임의의 특징을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 작업 가스를 위한, 특히, 몇 개의 연속적 및/또는 병렬 압축 스테이지를 형성하는 몇 개의 원심성 압축기 및 압축기를 위한 몇 개의 구동 모터를 이용하는 냉장 기계를 위한 원심성 압축 방법에 관한 것이고, 압축기는 모터에 의해서 직접 회전 구동되며, 그러한 방법은:
- 직렬로 배열된, 제1 압축기 내에서 그리고 이어서 제2 압축기 내에서 작업 가스를 압축하는 단계,
- 압축기 중 적어도 하나를 떠나는 압축된 가스의 분율을 인출하기 위한 그리고 인출된 이러한 가스가 적어도 하나의 모터를 냉각하기 위해서 적어도 하나의 모터를 통해서 유동되게 하는 단계를 포함하고, 방법은, 적어도 하나의 압축기의 배출구에서 인출된 가스를 냉각 단계 및, 인출된 냉각된 가스가 2개의 별개의 모터를 냉각하기 위해서 그러한 2개의 별개의 모터를 통해서 병렬로 유동되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 전술한 또는 후술되는 특징 세트의 임의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 장치 또는 방법에 관한 것일 수 있다.
다른 특징 및 장점이, 도면을 참조하여 제공된 이하의 설명에서 기술된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 압축 장치의 구조 및 동작의 2개의 예를 각각 도시하는 부분적 개략도이다.
도 3은 그러한 압축 장치를 포함하는 냉각 기계의 구조 및 동작의 예를 도시한 부분적 개략도이다.
도 1에 개략적으로 도시된 압축 장치(18)는 2개의 연속적인 압축 스테이지를 형성하는 2개의 원심성 압축기(1, 3)(즉 2개의 압축기 휠)를 포함한다.
2개의 압축기(1, 3)의 각각은 (바람직하게 전기 모터인) 각각의 구동 모터(5, 6)에 의해서 구동된다.
바람직하게, 압축기(1, 3)는 그에 상응하는 모터(5, 6)에 의해서 직접적으로 회전 구동된다.
장치(18)는, 피압축 가스를 제1 압축기(1) 내로 이송하기 위해서 제1 압축기(1)의 유입구에 연결된, 피압축 가스를 위한 제1 유입구 라인(13)을 포함하는 가스 회로를 갖는다.
회로는, 제1 압축기 내에서 압축된 가스를 방출하기 위해서 제1 압축기의 배출구에 연결된 상류 단부를 구비한 제2 라인(14)을 갖는다. 제2 라인(14)은, 제2 압축(제2 압축 스테이지)을 실시하기 위해서 제1 압축기(1) 내에서 압축된 가스를 제2 압축기(3) 내로 이송하기 위해서 제2 압축기(3)의 유입구에 연결된 하류 단부를 갖는다.
회로는, (예를 들어, 제2 라인(14)을 통해서) 제1 압축기(1)의 배출구에 연결된 상류 단부 및 제2 모터(5, 6)의 유입구에 각각 연결된 2개의 제2 하류 단부를 갖는 제3 냉각 라인(15)을 포함한다. 다시 말해서, 예를 들어, 제3 라인(15)은 제2 라인(14)과 공유되는 부분을 포함한다.
다시 말해서, 제3 라인(15)은 제1 압축기(1)와 제2 압축기(3) 사이의 제2 라인(14)으로부터 우회부(bypass)를 형성한다.
이러한 제3 라인은 이어서 제2 라인(14)(및/또는 별개의 라인)으로부터의 우회부일 수 있다.
다시 말해서, 제3 라인(15)은 2개의 모터(5, 6)를 스윕(sweep)(냉각)하기 위해서 제2 압축기(3)에 공급하도록 의도된 압축된 가스의 분율을 인출한다. 이러한 분율은 제1 압축기(1)를 빠져 나오는 가스 유동의 1% 내지 40%일 수 있다.
모터(5, 6)에 각각 공급하는 2개의 분지부의 각각에서의 가스 유동이 밸브(7, 8)의 세트에 의해서(또는 임의의 다른 적절한 부재에 의해서, 특히 오리피스, 모세관 등과 같은 차압 부재에 의해서) 제어될 수 있다. 도시된 예에서, 2개의 병렬 분지부 내에 각각 배치된 2개의 밸브(7, 8)는 압축된 냉각 가스의 모터(5, 6)로의 분배를 보장한다.
변형예에서, 제3의 하나의 라인(15)이 복제될 수 있다. 다시 말해서, 2개의 별개의 라인 부분(15)이 각각 2개의 병렬 분지부에 그리고 2개의 밸브(7, 8) 또는 균등물에 연결된다. 또한, 2개의 분지부의 공유된 부분 내에(제2 라인(14)과 모터(5, 6)에 연결된 2개의 병렬 분지부 사이의 라인 부분 내에) 배치된 하나의 제어 밸브가 있을 수 있다.
또한, 제1 압축기(1)로부터 나오는 압축된 가스가, 바람직하게, 예를 들어 열-전달 유체와의 열 교환을 실시하는 열 교환기와 같은 제1 가스 냉각 부재(2)에 의해서, 냉각된다.
모터에 공급하도록 그리고 모터를 냉각하도록 의도된 가스의 냉각이 (제2 라인(4)과 2개의 병렬 분지부 사이에서) 제3 라인(15)에서 및/또는 하류(병렬 분지부)에서 실시될 수 있다. 모터 또는 모터들의 냉각을 개선하기 위해서 (예를 들어, 냉각 유닛을 통해서) 가스를 더 낮은 온도, 예를 들어 0 ℃까지 냉각하도록 이러한 냉각 부재(2 또는 기타)의 치수가 결정될 수 있다.
따라서, 가스는, 제3 라인의 2개의 분지부에 분배되기 전에, 냉각된다.
따라서, 이러한 냉각은 도면에 도시된 바와 같은 압축기(1)의 배출구에서 교환기(2)(또는 기타)를 이용하여, 및/또는 하류의 우회부(15) 내에서 및/또는 분지부 내에서 임의 범위까지 가스를 냉각하도록 의도된 교환기 또는 임의의 다른 부재를 이용하여 실시될 수 있다.
다시 말해서, 회로는 2개의 모터(5, 6)로 병렬 공급을 제공한다. 모터(5, 6)를 통해서 유동되면, 이러한 가스는 이어서 제3 라인(11, 12)을 통해서 제1 압축기(1)의 유입구로 복귀된다.
필요한 경우에, (예를 들어, 예컨대 회전 조인트와 같은, 모터에 근접하여 위치된 조인트 내의) 임의의 누출된 가스를 회수하기 위해서, 제3 라인(11, 12)이 또한 이용될 수 있다.
비제한적인 가능한 예에서, 초기의 5 바아 절대값(bar absolute)의 압력 및 288 K의 온도의 질소 가스의 1.26 kg/s의 유동을 18.34 바아 절대값의 압력으로 압축하는데 필요한 기계적 파워는 약 200 kW(모터 당 100 kW)이다.
예를 들어, 질소는 95 kW의 파워 및 전형적으로 86%의 등엔트로피 효율을 갖는 제1 원심성 압축 스테이지(제1 압축기(1))에서 8.87 바아 절대값까지 압축된다. 이어서, 압축된 가스는 열 교환기(2) 내에서 냉각된다. 전술한 바와 같이, 모터(5 및 6)를 냉각하기 위해서, 가스의 일부가 밸브(7 및 8)를 통해서 인출된다.
이어서, 주 유동이 제2 원심성 압축 스테이지(3)에서 다시 18.34 바아 절대값의 압력까지 압축된다. 이러한 제2 압축기(3)는 예를 들어 95 kW의 파워 및 86%의 전형적인 등엔트로피 효율을 갖는다. 이어서, 가스는, 압축 장치(18)의 배출구(20)에 이송되기 전에, 출력 열 교환기(4) 내에서 냉각된다.
전형적으로, 모터(5, 6)의 작업/파워의 100 kW 중, 5%가 전형적으로 열로 변환되고(전기 모터로부터 손실되고 회전자와 질소의 마찰을 통해서 손실되고), 다시 말해서 모터(5, 6)마다 약 5 kW가 열로 변환된다.
이어서, 제1 냉각 교환기(2)의 배출구에서 질소 유동의 일부가 제1 밸브(7) 및 제1 분지부(9)를 통해서 제1 모터(5)로 이송되어 제1 모터를 냉각한다.
밸브(7)를 제어하는 것에 의해서, 모터(5)를 통한 가스에서의 온도 증가가 (모터(5)의 가열을 제한하기 위해서) 전형적으로 30 K로 제한된다.
이는, 질량 유동 = 파워/Cp/델타T = 5000/1048/30 = 0.159 kg/s에 의해서 해석될 수 있다.
여기서 Cp = J/kg/K 단위의, 가스(이러한 예에서 질소)의 열 용량.
델타 T = K 단위의, 라인(9)과 라인(11) 사이의 가스의 온도 변동.
파워 = W 단위의, 가스에 의해서 방출되는 모터로부터의 손실. 이어서, 모터(5)를 통해서 유동되는 가스는 제3 라인(11)을 통해서 모터(5)를 떠나고 제1 압축기(1)의 유입구로 복귀된다.
동일한 프로세스가 (밸브(8) 및 라인(10, 12)을 통해서) 제2 모터(6)에 대해서 병렬로 발생된다.
각각의 제3 라인(11, 12)을 통해서 2개의 모터(5, 6)를 빠져 나갈 때, 318 K(288 K + 30 K 증가)의 질소가 압축기(1)의 유입구(13)로부터 오는 질소와 혼합된다. 이는 제1 압축 스테이지(1)의 유입구에서 질소의 온도를 1 내지 294.5 K까지 높일 수 있고, 부피 유동을 증가시키는 것에 의해서, 이러한 압축 스테이지(1)의 에너지 소비 증가를 유발할 수 있다.
에너지 소비 증가가 있더라도, 이러한 구성은 알려진 해결책에 비해서 전체적인 효율을 개선한다. 사실상, 2개의 모터의 온도는 용인 가능한 효율의 손실을 가지고 제어된다.
필요한 경우에 그리고 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 모터(5, 6)로부터 오는 가스를, 제1 압축기로 복귀되기 전에, 냉각하기 위해서, 제2 냉각 부재(17)가 회로 내에 제공될 수 있다.
다시 말해서, 모터 또는 모터들(5, 6)로부터 오는 냉각 가스는, 압축기(1)의 주 회로로 복귀되기 전에, 예를 들어 열 교환기(17)를 이용하여 냉각될 수 있다.
가스가 압축기(1)의 유입구로 복귀하기 전에, 냉각 가스의 온도를 낮추는 것에 의해서 장치의 효율이 개선된다.
제3 라인(11, 12)을 통해서 모터(5, 6)로부터 오는 이러한 냉각 가스는 바람직하게 압축기(1)의 유입구(13)에서 가스의 온도와 동일하거나 그에 근접하는 온도까지 바람직하게 냉각된다.
도 6의 예에서, 5 바아 절대값의 초기 압력 및 288 K의 온도의 질소 가스의 1.26 kg/s의 유동을 18.34 바아 절대값으로 압축하는데 필요한 기계적 파워는 약 198 kW(제1 모터(5)를 위한 98 kW 및 제2 모터(6)를 위한 100 kW)이다.
이는, 이전의 장치에 비해서, 소비 파워의 1%의 감소를 초래한다.
질소는, 예를 들어 93 kW의 파워 및 전형적으로 86%의 등엔트로피 효율을 갖는, 제1 원심성 압축 스테이지(1)에서 8.87 바아 절대값까지 압축된다. 이어서, 가스가 교환기(2) 내에서 냉각된다. 모터(5, 6)를 냉각하기 위해서, 가스의 일부가 밸브(7, 8)를 통해서 인출된다.
이어서, 주 유동이 제2 원심성 압축 스테이지(3) 내에서 18.34 바아 절대값까지 압축된다. 이러한 제2 압축 스테이지(3)는 예를 들어 95 kW의 파워 및 86%의 전형적인 등엔트로피 효율을 갖는다. 이어서, 가스는, 압축 장치(이러한 경우에 제2 압축기(3))의 배출구(20)에 이송되기 전에, 제2 열 교환기(4) 내에서 냉각된다. 전형적으로, 모터(5, 6)에 의해서 각각 공급되는 98 kW 및 100 kW의 파워의 5%가 열로 변환되고(전기 모터로부터 손실되고 회전자와 질소의 마찰을 통해서 손실되고), 다시 말해서 모터(5, 6)마다 약 5 kW가 열로 변환된다.
이어서, 제1 냉각 교환기(2)의 배출구에서 질소 유동의 일부가 제1 밸브(7) 및 제1 분지부(9)를 통해서 모터(5)로 이송되어 그러한 모터를 냉각한다. 밸브(7)를 제어하는 것에 의해서, 모터(5)를 통한 가스에서의 온도 증가가 (모터(5)의 가열을 제한하기 위해서) 전형적으로 30 K로 제한된다.
이전에서와 같이, 이는, 질량 유동 = 파워/Cp/델타T = 5000/1048/30 = 0.159 kg/s를 초래한다.
이어서, 질소가 제3 라인(11)을 통해서 모터(5)로부터 방출되고, 제1 압축기(1)의 유입구로 복귀되기 전에, 열 교환기(17)로 복귀된다.
동일한 프로세스가 다른 모터(6)에 대해서 실행된다(밸브(8), 라인(10 및 12) 및 교환기(17)를 통한 가스 냉각).
열 교환기(17)를 떠날 때, 288 K의 질소가 압축기(1)의 유입구(13)로부터 오는 질소와 혼합된다. 이는, (이전의 장치에서와 달리) 제1 스테이지(1)의 유입구에서의 질소 온도에 영향을 미치지 않는다. 전체적인 효율이 개선된다.
당연하게, 본 발명은 이러한 예시적인 실시예로 제한되지 않는다.
예를 들어, 모터(5, 6)를 냉각하기 위해서 이용되는 냉각된 가스는 제2 압축기(3) 및/또는 후속 압축 스테이지의 배출구에서 인출될 수 있다.
또한, 몇 개의 압축 스테이지가 하나의 모터에 의해서 구동될 수 있다. 또한, 하나 이상의 팽창 스테이지(터빈)가 모터 중 적어도 하나에 커플링될 수 있다.
또한, 압축 스테이지 또는 스테이지들(1, 2)에 더하여, 하나 이상의 팽창 스테이지(터빈, 바람직하게 구심성 터빈)가 하나 이상의 압축기와 동일한 구동 샤프트 상에 장착될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 우회 밸브가 냉각 회로에 장착되어, 예를 들어 하나 이상의 모터를 통과하는 유동을 제한할 수 있다.
모터(5, 6)로의 냉각 가스 유동이 하나 이상의 팽창 부재(7, 8)에 의해서 제어될 수 있다. 이러한 부재 또는 부재들은, 예를 들어 하나 이상의 모터의 온도 및/또는 냉각 유동 및/또는 냉각 가스의 온도에 따라, 유리하게 조정될 수 있다.
또한, 이러한 팽창 부재(7, 8)는, 필요한 경우, 가스가 모터 또는 모터들에 진입하기 전에 가스를 냉각할 수 있다.
따라서, 밸브(7, 8)는 하나 이상의 터빈 및/또는 Ranque-Hilsch 와동 관에 의해서 대체되거나 그와 연관될 수 있다. 또한, 이러한 부재(7, 8)는 제2 라인(14)과 2개의 병렬 분지부 사이에서 라인(15)에 배치될 수 있다.
또한, 모터의 공동 내의 압력이 압축기 내의 가장 낮은 압력, 즉 압축기의 유입구 압력(13)에 근접하도록, 회전 조인트가 모터 또는 모터들(5, 6)과 압축 스테이지 또는 스테이지들(1, 3) 또는 팽창 스테이지 또는 스테이지들 사이에서 이용될 수 있다. 이러한 것은, 회전자 또는 회전자들과 가스 사이의 마찰을 통한 손실을 감소시키는데, 이는 이러한 손실이 모터의 공동 내의 압력에 비례하기 때문이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 압축 장치(18)는 저온, 예를 들어 - 100 ℃ 내지 - 273 ℃ 사이의 온도의 그리고 작업 유체를 수용하는 작업 회로(10)를 포함하는 냉장 기계의 일부일 수 있고, 그러한 작업 회로는 원심성 압축 장치(18) 및 압축 장치(18) 내에서 압축된 가스를 냉각 및 팽창시키기 위한 장치(19)를 포함한다.
작업 가스는, 전부 또는 일부가, 질소, 헬륨, 수소, 네온, 아르곤, 일산화탄소, 메탄, 크립톤, 크세논, 에탄, 이산화탄소, 프로판, 부탄 및 산소로 구성될 수 있다.

Claims (12)

  1. 원심성 압축 장치로서, 상기 원심성 압축 장치는, 몇 개의 연속적 압축 스테이지, 몇 개의 병렬 압축 스테이지, 또는 몇 개의 연속적 및 병렬 압축 스테이지를 형성하는 몇 개의 원심성 압축기(1, 3)와, 상기 압축기(1, 3)를 위한 몇 개의 구동 모터(5, 6)를 포함하고, 상기 원심성 압축 장치는 작업 가스 또는 냉장 기계용 작업 가스를 위한 것이며, 상기 장치는 피압축 가스를 제1 압축기(1)에 이송하기 위해서 제1 압축기(1)의 유입구에 연결된 피압축 가스를 위한 제1 유입구 라인(13)을 포함하는 가스 회로를 가지고, 회로는 제1 압축기(1)에서 압축된 가스를 방출하기 위해서 상기 제1 압축기(1)의 배출구에 연결된 제2 라인(14)을 가지며, 제2 라인(14)은, 제2 압축을 실시하기 위해서, 제1 압축기(1) 내에서 압축된 가스를 제2 압축기(3) 내로 이송하기 위해서 제2 압축기(3)의 유입구에 연결되고, 회로는, 압축기(1, 3)의 적어도 하나의 배출구에 연결된 하나의 단부 및, 적어도 하나의 압축기(1, 3) 내에서 압축된 가스의 분율을 적어도 하나의 모터(5, 6) 내로, 그의 가열을 제한하기 위해, 전달하기 위한 적어도 하나의 모터(5, 6)의 유입구에 연결된 적어도 하나의 제2 단부를 구비한 적어도 하나의 제3 냉각 라인(15)을 가지는, 장치에 있어서, 제3 냉각 라인(15)이 그의 냉각을 위해 장치의 2개의 별개의 모터(5, 6)에 각각 공급하는 2개의 병렬 분지부 및 제1 가스 냉각 부재(2)를 포함하고, 회로가, 모터의 가열을 제한하기 위해서 이용되었던 가스를, 상기 가스를 압축하기 위해, 제1 압축기(1)로 재순환시키기 위해서, 제1 모터(5)의 배출구 및 제2 모터(6)의 배출구를 제1 압축기(1)의 유입구에 연결하는 제4 라인(11, 12)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제3 냉각 라인(15)이 2개의 병렬 분지부 내로 도입되는 가스 유동을 위한 제어 밸브(7, 8)의 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    밸브(7, 8)의 세트가 2개의 분지부 내에 각각 배치된 2개의 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    밸브(7, 8)의 세트가, 2개의 분지부의 상류에서, 제3 라인(15)에 배치된 하나의 밸브 또는 2개의 분지부의 접합부에 배치된 3-방향 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 가스 냉각 부재(2)가 열-전달 유체에 의해서 냉각되는 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    회로가, 모터(5, 6)로부터 오는 가스를 제1 압축기(1)로 복귀시키기 전에, 상기 가스로부터 열을 제거하기 위해서 제4 라인(11, 12)의 경로 상에 배열된 적어도 하나의 제2 가스 냉각 부재(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축기(1, 3)가 상응하는 모터(5, 6)에 의해서 직접적으로 회전 구동되는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    모터 또는 모터들의 공동 내의 압력이 압축기(1) 내의 가장 낮은 압력, 즉 압축기(1)의 유입구 압력(13)에 근접하도록, 모터 또는 모터들(5, 6)과 압축기 또는 압축기들(1, 3) 또는 하나 이상의 팽창 스테이지 사이에서 하나 이상의 회전 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 압축기를 구동시키는 적어도 하나의 모터 및 하나 이상의 팽창 터빈에 커플링된 적어도 하나의 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심성 압축 장치.
  11. 작업 유체를 수용하는 작업 회로(10)를 포함하는 - 100 ℃ 내지 - 273 ℃의 저온의 냉장 기계로서, 작업 회로는 원심성 압축 장치(18) 및 압축 장치(18) 내에서 압축된 가스를 냉각 및 팽창시키기 위한 장치(19)를 포함하는, 냉장 기계에 있어서, 압축 장치(18)가 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 것을 특징으로 하는, 냉장 기계.
  12. 원심성 압축 방법으로서, 상기 원심성 압축 방법은, 몇 개의 연속적 압축 스테이지, 몇 개의 병렬 압축 스테이지, 또는 몇 개의 연속적 및 병렬 압축 스테이지를 형성하는 몇 개의 원심성 압축기(1, 3)와, 상기 압축기(1, 3)를 위한 몇 개의 구동 모터(5, 6)를 이용하고, 상기 원심성 압축 방법은 작업 가스 또는 냉장 기계용 작업 가스를 위한 것이며, 상기 압축기(1, 3)가 모터(5, 6)에 의해서 직접 회전 구동되고, 상기 방법은:
    - 직렬로 배열된, 제1 압축기(1) 내에서 그리고 이어서 제2 압축기(3) 내에서 작업 가스를 압축하는 단계,
    - 압축기 중 적어도 하나를 떠나는 압축된 가스의 분율을 인출하기 위한 그리고 인출된 이러한 가스가 적어도 하나의 모터(5, 6)를 통해서, 그의 냉각을 위해, 유동되게 하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서, 적어도 하나의 압축기(1)의 배출구에서 인출된 가스의 냉각 단계 및, 인출된 냉각된 가스가 분배되고 2개의 별개의 모터(5, 6)를 통해서, 그의 냉각을 위해, 병렬로 유동되게 하는 단계를 포함하고,
    모터의 가열을 제한하기 위해서 이용되었던 가스를, 상기 가스를 압축하기 위해, 제1 압축기(1)로 재순환시키기 위해서, 제1 모터(5)의 배출구 및 제2 모터(6)의 배출구는 라인(11, 12)을 통해 제1 압축기(1)의 유입구에 연결되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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