KR102503137B1 - 압축 장치 및 프로세스 및 냉장 기계 - Google Patents
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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 가스를 위한 원심성 압축 장치로서, 그러한 장치는 피압축 가스를 제1 압축기(1) 내로 이송하기 위한 제1 라인(16)을 포함하는 가스 회로를 가지고, 그러한 회로는 제1 압축기에서 압축된 가스를 방출하기 위한 제2 라인(14)을 가지며, 제2 라인(14)은, 제2 압축을 실시하기 위해서, 제2 압축기(3)의 유입구에 연결되고, 회로는 압축기(1)에서 압축된 가스의 분율을 적어도 하나의 제1 모터(6)에, 그의 가열 제한을 위해, 전달하기 위한 제3 냉각 라인(10)을 가지며, 회로는, 제1 모터(6)를 통해서 유동된 가스를 회수하도록 설계된 제4 라인(12) 및 제2 모터(5)의 가열을 제한하기 위해서 그에 가스를 전달하도록 설계된 제2 모터(5)의 유입구에 연결된 하류 단부를 갖는다.
Description
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 상류 단부 및, 압축기 내에서 압축된 가스의 분율(fraction)을 적어도 하나의 제1 모터 내로, 그의 가열을 제한하기 위해, 전달하기 위한 적어도 하나의 제1 모터의 유입구에 연결된 하나의 하류 단부를 구비한 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 압축된 가스와 동일한 조성을 갖는다.
요구되는 장비의 부피를 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 하나의 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, 회로가, 제1 모터를 통해서 유동된 가스를 회수하기 위해서 제1 모터의 배출구에 연결된 상류 단부 및 제2 모터의 가열을 제한하도록 그에 가스를 전달하기 위해서 제2 모터의 유입구에 연결된 하류 단부를 갖는, 제4 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예가 이하의 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다:
- 제4 라인은 제1 모터의 배출구와 제2 모터의 유입구 사이에서 가스를 냉각하기 위한 가스 냉각 부재를 포함하고,
- 회로는, 제2 모터를 통해서 유동된 가스를 회수하기 위해서 제2 모터의 배출구에 연결된 상류 단부 및 그러한 가스를 압축하기 위해서 제1 압축기의 유입구에 연결된 하류 단부를 가지는 제5 라인을 포함하며,
- 장치는, 제1 모터와 제2 모터 사이에서 냉각 가스의 양을 분배하도록 설계된 라인-및-밸브 시스템을 포함하고,
- 제5 라인은 가스 냉각 부재를 포함하며,
- 제4 라인은 제5 라인에 연결된 제2 하류 단부를 가지고, 장치는 제2 모터와 제5 라인 사이에서 제1 모터로부터의 가스 유동을 분배하도록 설계된 밸브 시스템을 포함하고,
- 제2 라인은 가스 냉각 부재를 포함하며,
- 제2 라인의 가스 냉각 부재는 열-전달 유체에 의해서 냉각되는 열 교환기를 포함하고,
- 회로는 제2 압축기의 배출구에서 가스 냉각 부재를 포함하고,
- 제3 라인은 제1 모터에 전달되는 가스의 유량을 제어하도록 설계된 밸브를 포함하며,
- 장치는 하나 이상의 압축기를 구동시키는 적어도 하나의 모터 및 하나 이상의 팽창 터빈에 커플링된 적어도 하나의 모터를 포함하고,
- 모터 또는 모터들의 공동 내의 압력이 압축기 내의 가장 낮은 압력, 즉 압축기의 유입구 압력에 근접하도록, 장치는 모터 또는 모터들과 압축기 또는 압축기들 또는 하나의 또는 몇 개의 팽창 스테이지 사이에서 하나 이상의 회전 조인트를 포함하고,
- 압축기는 상응하는 모터에 의해서 직접적으로 회전 구동되며,
- 장치는 동일한 모터에 의해서 구동되는 몇 개의 압축기를 포함하며,
- 장치는, 모터에 직접 커플링된 하나 이상의 팽창 터빈, 바람직하게 구심성 팽창 터빈에 의해서 형성된 하나 이상의 팽창 스테이지를 포함한다.
본 발명은 또한 작업 유체를 수용하는 작업 회로를 포함하는 - 100 ℃ 내지 - 273 ℃의 저온을 위한 냉장 기계에 관한 것으로서, 작업 회로는 원심성 압축 장치 및 압축 장치 내에서 압축된 가스를 냉각 및 팽창시키기 위한 장치를 포함하고, 압축 장치는 전술한 또는 후술되는 임의의 특징을 갖는다.
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:
- 직렬 또는 병렬로 배열된, 제1 압축기 내의 그리고 이어서 제2 압축기 내의 작업 가스에 대한 압축 단계,
- 압축기 중 적어도 하나를 떠나는 압축된 가스의 분율을 인출하기 위한 그리고 인출된 이러한 가스가 제1 모터를 냉각하기 위해서 제1 모터를 통해서 유동되게 하는 단계를 포함하고, 방법은, 제1 모터를 냉각하기 위해서 이용된 가스에 대한 냉각 단계 및, 후속되는, 이러한 냉각된 가스가 제2 모터를 냉각하기 위해서 제2 모터를 통해서 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 1은 본 발명에 따른 압축 장치의 구조 및 동작의 예를 도시한 부분적 개략도이다.
도 2는 그러한 압축 장치를 포함하는 냉각 기계의 구조 및 동작의 예를 도시한 부분적 개략도이다.
도 2는 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 각각의 구동 모터(5, 6)에 의해서 구동된다.
바람직하게, 압축기(1, 3)는 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(16)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.
제2 라인(14)은 바람직하게 가스 냉각 부재(2), 예를 들어 열-전달 유체에 의해서 냉각되는 열 교환기를 포함한다. 이는, 압축된 가스가, 상기 가스가 제2 압축기(3)에 진입하기 전에, 냉각될 수 있게 한다.
도시된 바와 같이, 회로는 바람직하게 제2 압축기(3)의 배출구에서 가스 냉각 부재(4)(예를 들어, 열-전달 유체와의 교환을 실시하는 교환기)를 포함한다.
회로는, 압축기(1)의 배출구에 연결된 상류 단부 및 2개의 모터 중 제1 모터(6)에 연결된 하류 단부를 가지는 제3 라인(10)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 제3 라인(10)의 상류 단부는 제2 라인(14)을 통해서 제1 압축기(1)의 배출구에 연결될 수 있다. 다시 말해서, 제3 라인(10)은, 우회부(bypass)로서, 제1 압축기(1)와 제2 압축기(3) 사이의 제2 라인(14)에 연결된다.
다시 말해서, 제3 라인(10)은 제1 모터를 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.
바람직하게, 제3 라인(10)은 제1 모터(6)로 전달되는 가스의 유동을 제어하기 위한 밸브(8)(또는 임의의 다른 적합한 부재, 특히 오리피스, 터빈, Ranque-Hilsch 와동 관, 오리피스, 모세관 등과 같은 차압 부재)를 포함할 수 있다.
회로는, 제1 모터(6)를 통해서 유동된 가스를 회수하도록 설계된 제1 모터(6)의 배출구에 연결된 상류 단부 및 제2 모터(5)의 가열을 제한하기 위해서 가스를 제2 모터에 전달하도록 설계된 제2 모터(5)의 유입구에 연결된 제1 하류 단부를 갖는 제4 라인(12)을 포함한다.
다시 말해서, 동일한 냉각 가스가 2개의 모터(6, 5)를 연속적으로 냉각하기 위해서 이용된다.
바람직하게, 제4 라인(12)은 제1 모터(6)의 배출구와 제2 모터(5)의 유입구 사이에서 가스를 냉각하기 위한 가스 냉각 부재(13)를 포함한다. 예를 들어, 이러한 냉각 부재(13)는 냉각 열-전달 유체와의 열 교환을 실시하는 열 교환기를 포함한다.
제2 모터(5)를 통해서 유동된 냉각 가스는, (제2 모터(5)를 통해서 유동된 가스를 회수하기 위해서) 제2 모터(5)의 배출구에 연결된 상류 단부 및 그러한 가스를 압축하기 위해서 제1 압축기(1)의 유입구에 연결된 하류 단부를 가지는 제5 라인(7)을 통해서 방출된다. 도시된 바와 같이, 제5 라인(7)은 제1 라인(16)을 통해서 제1 압축기(1)의 유입구에 연결될 수 있다.
필요한 경우에, (예를 들어, 예컨대 회전 조인트와 같은, 모터에 근접하여 위치된 조인트 내의) 임의의 누출된 가스를 회수하기 위해서, 제5 라인(7)(그리고 잠재적으로 제4 라인(12))이 또한 이용될 수 있다.
또한, 제5 라인(7)은, 가스 냉각 부재(9), 예를 들어 냉각 열-전달 유체와의 열 교환을 실시하는 열 교환기를 포함할 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 제4 라인(12)은 제5 라인(7)에 연결된 제2 하류 단부, 및 제2 모터(5)와 제5 라인 사이(7)에서 제1 모터(6)로부터의 가스 유동을 분배하도록 설계된 밸브 시스템(11)을 가질 수 있다. 다시 말해서, 제1 모터(6)를 빠져 나오는 가스(냉각 가스)가 (제2 모터의 냉각을 위해) 제2 모터(5)와 제1 압축기(1)의 유입구 사이에서 분배될 수 있다. 이는 2개의 병렬 라인 및 적어도 하나의 밸브(11)(및/또는 다른 차압 부재: 터빈, 오리피스 등)를 이용하여 달성된다. 당연하게, 밸브(11)(또는 등가물)는 모터(6)(또는 모터들)의 말단부에 배열될 수 있다. 밸브(11)(또는 밸브들)는 제어되는 제어 밸브일 수 있다.
또한, 제2 모터(5) 내의 냉각 가스의 양과 관련하여 제1 모터(6) 내의 냉각 가스의 양을 상대적으로 감소시키기 위해, 우회 라인이 제1 모터(6)를 위해서 (예를 들어, 제3 라인(10)과 제4 라인 사이에) 제공될 수 있다.
또한, 우회 라인이 제2 라인(14)(예를 들어, 냉각 부재(2) 이후)과 제4 라인(냉각 부재(13)의 상류 또는 하류) 사이에 제공될 수 있다.
또한, 필요에 따라, 제1 모터(6)와 제2 모터(5) 사이에서 냉각 가스의 상이한 양들을 분배하기 위해서, 라인-및-밸브 시스템이 제공될 수 있다.
예를 들어, 이러한 제2 모터(5)를 통한 냉각 가스의 유동이 너무 큰 경우에, 그러한 유동을 제한하기 위해서, 우회 밸브(11)가, 유리하게, 제2 모터(5)의 냉각 가스의 유입구와 배출구 사이에 배치될 수 있다.
회로 내의 질소를 이용한 예시적인 동작
도 1의 레이아웃에서, 예를 들어 5 바아 절대값(bar absolute)의 초기 압력 및 288 K의 온도의 질소 가스의 1.26 kg/s의 유동을 18.34 바아 절대값의 압력으로 압축하는데 필요한 기계적 파워는 188 kW이다. 이러한 압축 파워는, 제1 압축기(1)를 구동하는 모터(5)를 위한 88 kW 및 제2 압축기(3)를 구동하는 모터(6)를 위한 100 kW로 분할될 수 있다.
이는 알려진 해결책에 비해서 파워를 감소(전형적으로 종래 기술에 비해서 6%)시키는데 도움을 준다.
사실상, 2개의 모터(5, 6)가 2개의 상이한 가스 유동(압축기의 배출구로부터 인출된 2개의 병렬 유동)을 이용하여 냉각되는 경우에, 2개의 모터(5, 6)를 냉각하기 위해서 인출된 가스의 양은 전술한 구성에서 이용되는 양의 2배이다. 이러한 가스의 2배의 양은 제1 압축기(1)의 부피 유동을 증가시키고, 그에 따라 필요 파워를 증가시킨다.
일 실시예에 따라, 질소는 예를 들어 83 kW의 파워 및 전형적으로 86%의 등엔트로피 효율을 갖는 제1 원심성 압축 스테이지(1)에서 8.87 바아 절대값까지 압축된다. 이어서, 이러한 압축된 가스는 열 교환기(2) 내에서 냉각된다.
제1 모터(6)를 냉각하기 위해서, 가스의 일부가 밸브(8)를 통해서 인출된다. 이어서, 나머지(주 유동)가 제2 압축 스테이지(3)에서 다시 18.34 바아 절대값까지 압축된다. 이러한 제2 압축기(3)는 예를 들어 95 kW의 파워 및 86%의 전형적인 등엔트로피 효율을 갖는다. 이어서, 가스가 제2 압축기(3)의 배출구에 위치되는 열 교환기(4) 내에서 냉각된다. 이어서, 가스는 장치(18)의 배출구(15)로 이송된다.
전형적으로, 모터(5, 6)에 의해서 공급되는 88 kW 및 100 kW의 파워의 5%가 열로 변환되고(전기 모터로부터 손실되고 회전자와 질소의 마찰을 통해서 손실되고), 다시 말해서 모터마다 약 5 kW가 열로 변환된다.
이어서, 교환기(2)의 배출구에서 질소 유동의 일부가 밸브(8) 및 제3 라인(10)을 통해서 이송되어, 제1 모터(6)에 냉각 가스를 공급한다.
밸브(8)를 제어하는 것에 의해서, 제1 모터(6)를 통한 가스에서의 온도 증가가 (모터의 가열을 제한하기 위해서) 전형적으로 30 K로 제한된다. 이는 질량 유동 = 파워/Cp/델타T = 5000/1048/30 = 0.159 kg/s를 초래한다.
여기서, 파워 = W 단위의, 가스에 의해서 방출되는 모터로부터의 열 손실.
Cp = J/kg/K 단위의, 가스(이러한 예에서 질소)의 열 용량.
델타 T = K 단위의, 라인(10)과 라인(12) 사이의(모터(6)의 유입구와 배출구 사이의) 가스의 온도 증가.
이어서, 질소는 제4 라인(12)을 통해서 제1 모터(6)로부터 방출되고, 바람직하게 제1 압축기(1)의 진입 온도와 동일하거나 그에 근접한 온도까지 냉각되도록, 교환기(13)로 복귀된다.
이러한 냉각은, 가스가 제2 모터(5)에 진입하기 전에 이루어진다.
제2 모터(5)를 통한 가스의 온도 증가는 바람직하게 제1 모터(6)를 통한 증가와 동일한 자릿수(order of magnitude)이다(추출되는 유량 및 압력이 바람직하게 유사하다).
제2 모터(5)를 통과한 후에, 냉각 가스는, 제1 압축기(1)의 유입구(16)로 복귀되기 전에 냉각되도록, 제5 라인(7)을 통해서 열 교환기(9) 하류로 이송된다.
그에 따라, (압축기로부터 나오는 2개의 구분된 냉각 가스 유동을 통해서) 2개의 모터(5, 6)가 병렬로 냉각되는 해결책에 비해서, 본 발명에 따른 해결책은, (냉각 가스 회로에서 직렬로) 2개의 모터를 냉각하기 위해서 이송되는 하나의 가스 유동을 이용한다. 이는, 필요 냉각 가스 유동을 2개로 분할할 수 있게 한다.
따라서, 단순하고 저렴한 구조이지만, 본 발명은 압축 장치의 복수의 모터의 (열적으로 그리고 에너지적으로) 효율적인 냉각을 가능하게 한다.
당연하게, 본 발명은 설명된 샘플 실시예로 제한되지 않는다.
따라서, 모터를 냉각하기 위해서 이용되는 가스는, 제1 압축 스테이지 이외의, 다른 또는 몇 개의 다른 압축기의 배출구로부터 인출될 수 있다. 또한, 장치는 둘 초과의 압축기 및 둘 초과의 모터를 포함할 수 있다. 또한, 팽창 터빈이 장치 내에 포함될 수 있다.
또한, 몇 개의 압축 스테이지가 하나의 모터에 의해서 구동될 수 있다.
또한, 하나 이상의 팽창 스테이지(터빈, 바람직하게 구심성 터빈)가 하나 이상의 압축기와 동일한 구동 샤프트 상에 장착될 수 있다.
또한, 냉각 부재(9, 13)의 일부 또는 전부가 생략될 수 있다(그 이용은 시스템의 효율을 개선하는데 도움이 되나, 그러한 냉각 부재가 필수적인 것은 아니다).
밸브 또는 밸브들(8, 11)은, 예를 들어 하나 이상의 모터의 온도 및/또는 냉각 유동 및/또는 냉각 가스의 온도에 따라, 유리하게 조정될 수 있다.
또한, 이러한 팽창 부재(8, 11)는, 필요한 경우, 가스가 모터 또는 모터들에 진입하기 전에 가스를 냉각할 수 있다. 또한, 이러한 팽창 부재(8, 11)는, 예를 들어, 오리피스, 터빈 또는 모세관과 같은 임의의 다른 차압 부재에 의해서 대체될(또는 치환될) 수 있다. 따라서, 밸브(8, 11)는 터빈 또는 터빈들 및/또는 Ranque-Hilsch 와동 관에 의해서 대체되거나 그와 연관될 수 있다. 또한, 부재(8)는 예를 들어 제2 라인(14)에 대안적으로 배치될 수 있다. 또한, 부재(11)는 예를 들어 제1 라인(16)에 대안적으로 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. 이러한 조인트 또는 이들 조인트로부터 회수된 누출은 제3 라인으로부터 나오는 냉각 가스 유동에 부가된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 압축 장치(18)는 저온, 예를 들어 - 100 ℃ 내지 - 273 ℃ 사이의 온도를 위한 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.
다른 가능한 특징에 따라:
- 제2 라인(14)과 제4 라인(12)을 연결하는 밸브 시스템이 끼워맞춤된 라인이 제공될 수 있고,
- 모터의 냉각을 개선하기 위해서 가스를 더 낮은 온도, 예를 들어 0 ℃까지 냉각하도록 냉각 부재(2)가 설계될 수 있고,
- 필요한 경우에, 냉각 부재(2)는 (제2 라인(14) 대신에 또는 그에 부가하여) 제3 라인(10) 상에 배열될 수 있고,
- 냉각 가스의 유동 방향이 (첫 번째로 제2 모터(5)로 그리고 이어서 제1 모터(6)로) 반전될 수 있으며,
- 장치는 이러한 방식으로 냉각되는 둘 초과의 모터를 가질 수 있고,
- 장치는 모터 상에 또는 이러한 모터 또는 다른 모터 상의 하나 이상의 팽창 스테이지 상에 장착된 몇 개의 압축기를 포함할 수 있다.
Claims (14)
- 원심성 압축 장치이며,
상기 원심성 압축 장치는 작업 가스 또는 냉장 기계용 작업 가스를 위한 것으로, 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)를 포함하고, 장치는 또한 압축기(1, 3)를 위한 몇 개의 구동 모터(5, 6)를 포함하고, 장치는 피압축 가스를 제1 압축기(1) 내로 이송하기 위해서 제1 압축기(1)의 유입구에 연결된 피압축 가스를 위한 제1 유입구 라인(16)을 포함하는 가스 회로를 가지고, 회로는 제1 압축기에서 압축된 가스를 방출하기 위해서 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) 중 적어도 하나의 배출구에 연결된 하나의 상류 단부 및, 압축기(1) 내에서 압축된 가스의 분율을 적어도 하나의 제1 모터(6)에, 그의 가열을 제한하기 위해, 전달하기 위한 적어도 하나의 제1 모터(6)의 유입구에 연결된 하나의 하류 단부를 구비하는 제3 냉각 라인(10)을 갖는, 장치에 있어서, 상기 회로가, 제1 모터(6)를 통해서 유동된 가스를 회수하도록 설계된 제1 모터(6)의 배출구에 연결된 상류 단부 및 제2 모터(5)의 가열을 제한하기 위해 그에 가스를 전달하도록 설계된 제2 모터(5)의 유입구에 연결된 하류 단부를 갖는, 제4 라인(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서,
제4 라인(12)이 제1 모터(6)의 배출구와 제2 모터(5)의 유입구 사이에서 가스를 냉각하기 위한 가스 냉각 부재(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
회로가, 제2 모터(5)를 통해서 유동된 가스를 회수하기 위해서 제2 모터(5)의 배출구에 연결된 상류 단부 및 그러한 가스를 압축하기 위해서 제1 압축기(1)의 유입구에 연결된 하류 단부를 가지는 제5 라인(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제3항에 있어서,
제5 라인(7)이 가스 냉각 부재(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제3항에 있어서,
제4 라인(12)이, 제5 라인(7)에 연결된 제2 하류 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 모터(6)와 제2 모터(5) 사이에서 냉각 가스의 양을 분배하도록 설계된 라인-및-밸브 시스템(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
제2 라인(14)이 가스 냉각 부재(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제7항에 있어서,
제2 라인(14)의 냉각 부재(2)가 열-전달 유체에 의해서 냉각되는 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
회로가 제2 압축기(3)의 배출구(15)에서 가스 냉각 부재(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
제3 라인(10)이 제1 모터(6)에 전달되는 가스의 유량을 제어하도록 설계된 밸브(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
하나 이상의 압축기를 구동시키는 적어도 하나의 모터 및 하나 이상의 팽창 터빈에 커플링된 적어도 하나의 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항 또는 제2항에 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 장치. - 작업 유체를 수용하는 작업 회로를 포함하는 - 100 ℃ 내지 - 273 ℃의 저온을 위한 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 또는 제2항에서 청구된 바와 같은 것을 특징으로 하는 냉장 기계.
- 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) 및 압축기(1, 3)를 위한 몇 개의 구동 모터(5, 6)를 이용하는, 작업 가스 또는 냉장 기계용 작업 가스를 위한, 원심성 압축 방법으로서, 압축기(1, 3)가 모터(5, 6)에 의해서 직접 회전 구동되고, 상기 방법은:
- 직렬 또는 병렬로 배열된, 제1 압축기(1) 내의 그리고 이어서 제2 압축기(3) 내의 작업 가스에 대한 압축 단계,
- 압축기(1) 중 적어도 하나를 떠나는 압축된 가스의 분율을 인출하기 위한 그리고 인출된 가스가 제1 모터를 냉각하기 위해서 제1 모터(6)를 통해서 유동되게 하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서, 제1 모터(6)를 냉각하기 위해서 이용된 가스에 대한 냉각 단계 및, 후속되는, 이러한 냉각된 가스를 제2 모터(5)를 냉각하기 위해서 제2 모터(5)로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
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