KR102629937B1 - 기체 유체 압축 장치 및 압축 장치의 작동 방법 - Google Patents

기체 유체 압축 장치 및 압축 장치의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체 유체 압축 장치(1)에 관한 것이다. 압축 장치(1)는 하우징(2) 내에 공통의 길이 방향 축(9)을 따라 연장되도록 배치된 고정자(5) 및 회전자(8)를 포함하고, 상기 고정자(5)는 상기 회전자(8)를 반경 방향으로 둘러싼다. 상기 하우징(2)의 벽의 내부 면과 상기 고정자(5)의 벽의 외부 면 사이에는 공간(10)이 형성된다. 상기 하우징(2)은 제1 하우징 요소(2-1a, 2-1b) 및 제2 하우징 요소(2-2a, 2-2b)를 갖고, 상기 하우징 요소들은 그들의 접촉 면들(3)이 서로 정렬되어 하우징(2)을 밀봉하도록 배치된다. 이에 의해, 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)가 상기 하우징 요소들의 상기 접촉 면들(3) 사이에 배치된다. 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)는 원주 방향 형태(17) 및 적어도 하나의 밀봉 영역(18, 18-1, 18-2, 18-3)을 갖는 환형 디스크의 형상을 갖는다. 원주 방향에서 상기 형태(17)는 상기 접촉 면(3)의 윤곽에 상응한다. 상기 밀봉 영역(18, 18-1, 18-2, 18-3)은 상기 공간(10)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 설계된다.
또한, 본 발명은 증기 유체 압축 장치(1)의 작동 방법 및 본 발명에 따른 압축 장치(1)의 용도에 관한 것이다.

Description

기체 유체 압축 장치 및 압축 장치의 작동 방법
본 발명은 기체 유체, 특히 냉매의 압축 장치에 관한 것이다. 상기 압축 장치는 자동차의 공조 시스템의 냉매 회로에서 압축기로서 사용될 수 있다. 압축 장치는 고정자 및 회전자를 포함하고, 상기 고정자 및 회전자는 하우징 내에 배치되며 공통 길이 방향 축을 따라 연장된다. 이러한 배치에서, 고정자는 회전자를 반경 방향으로 둘러싸고 있다. 하우징의 벽의 내부 면과 고정자의 벽의 외부 면 사이에는 공간이 형성된다. 하우징은 하우징 요소들을 포함하고, 상기 하우징 요소들은 그들의 접촉 면들이 서로 정렬되도록 배열되어 하우징을 밀봉한다. 밀봉 요소가 하우징 요소들의 접촉 면들 사이에 배치된다.
본 발명은 또한 상기 압축 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
모바일 애플리케이션에서, 특히 자동차의 공조 시스템에서 냉매 회로를 통해 냉매를 송출하기 위한, 냉매 압축기라고도 하는, 종래 기술에 공지된 압축기는 냉매의 종류와 무관하게 종종 가변 용량형 피스톤 압축기로서 또는 스크롤 압축기로서 설계된다. 압축기는 풀리에 의해 또는 전기로 구동된다.
전기 구동 압축기는 각각의 압축 기구를 구동하기 위한 전기 모터를 포함한다. 압축기에서 발생하는 손실은 특히 열을 발생시키므로, 최대 수명을 가진 압축기의 안전한 작동을 보장하기 위해, 전기 모터의 열은 방출되어야 한다. 예컨대, 압축기의 작동 중에, 예컨대 하우징의 벽으로부터의 열은 압축될 냉매로 직접 전달되어 압축기의 전체 효율에 영향을 미친다. 압축기의 전체 효율은 최대이어야 한다.
압축기의 작동 및 특히 전체 효율을 결정하는 파라미터를 고려하고 그 효과를 서로 조정하기 위해, 압축될 냉매 또는 냉매-오일 혼합물의 질량 흐름은 압축기 하우징 또는 전기 모터에 의해 최적의 유동 경로를 따라 안내되고 제어되어야 한다.
전기 구동 압축기의 종래의 전기 모터는 코일들이 배치된 환형 고정자 코어 및 회전자를 포함하도록 설계되고, 회전자는 고정자 코어 내에 배치된다. 회전자 및 고정자는 공통 대칭축을 따라, 또는 대안적으로 회전자의 회전축을 따라 정렬된다.
종래 기술에는 하우징 시일을 포함하는 전기 구동 압축기가 공지되어 있으며, 상기 하우징 시일은 서로 접촉하고 있는 2개의 개별 하우징 요소를 밀봉하기 위해 설계된다. 하우징 시일은 상이한 압력 및 온도에서 압축기로부터 주변으로 냉매 또는 오일의 배출을 방지하도록 하우징을 밀봉하는 기능만을 수행한다. 압축기 하우징에 의해 또는 전기 모터를 통해 냉매 또는 냉매-오일 혼합물의 질량 흐름의 의도된 유동을 동시에 보장하기 위해, 종래의 압축기는 가능한 유동 경로를 차단하고 폐쇄하여 바람직하지 않은 유동을 방지하기 위한 또는 원하는 유동을 지시, 안내 및 방향 전환하기 위한 추가의 부품들, 예컨대 인서트 요소들을 포함한다.
본 발명의 과제는 가능한 한 적은 수의 개별 부품으로 간단한 방식, 그에 따라 신속한 방식으로 조립될 수 있는 기체 유체 압축 장치, 특히 전기 구동 압축기를 제공하는 것이다. 개별 부품들은 특히 유체에 의한 열 흡수와 관련하여 압축 장치의 알려지고 요구되는 많은 기능을 수행해야 한다. 압축 장치는 제조 비용을 최소화하고 쉽게 구현될 수 있도록 고안된다. 특히, 압축 장치의 구성의 복잡성이 최소화되어야 하고, 동시에 주변에 대한 압축 장치의 밀봉이 보장되어야 한다. 압축 장치의 전체 효율은 최대화되어야 한다.
상기 과제는 독립 청구항의 특징들을 포함하는 대상에 의해 해결된다. 개선 예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.
상기 과제는 본 발명에 따른 기체 유체를 압축하는데 사용되는 장치에 의해 해결된다. 압축 장치는 움직이지 않는 고정자 및 회전자를 포함하고, 상기 고정자 및 회전자는 하우징 내에 배치되며 공통 길이 방향 축을 따라 연장된다. 이러한 배치에서, 고정자는 회전자의 외부 면에서 회전자를 둘러싸도록 반경 방향으로 배치된다.
하우징의 벽의 내부 면과 고정자의 벽의 외부 면 사이에는 공간이 형성된다. 하우징은 제1 하우징 요소 및 제2 하우징 요소를 포함하며, 상기 하우징 요소들은 그들의 접촉 면들이 서로 정렬되도록 배열되어 하우징을 밀봉한다. 이러한 배치에서, 밀봉 요소는 하우징 요소들의 접촉 면들 사이에 배치된다.
본 발명에 따르면, 밀봉 요소는 원주 방향 성형부(moulding)와 적어도 하나의 밀봉 영역을 갖는 환형 디스크의 형상을 갖는다. 원주 방향에서, 상기 형상은 하우징 요소들의 접촉 면들의 윤곽에 대응한다. 밀봉 영역은 하우징과 고정자 사이의 공간을 적어도 부분적으로 폐쇄한다.
밀봉 요소는 바람직하게는 접촉 면들의 영역에서 하우징 요소의 접촉 면의 외부 윤곽 또는 하우징의 외부 윤곽을 시뮬레이션하는 형상을 갖는다.
하우징의 벽의 내부 면과 고정자의 벽의 외부 면 사이에 형성된 공간은 원형 링의 형상을 갖는 것이 바람직하다.
밀봉 요소는 압축 장치의 길이 방향 축에 대해 수직인 평면에서 일정하게 정렬되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 대안적 실시 예에 따르면, 밀봉 요소는 일정한 폭을 갖는 환형 디스크의 형상을 갖는다. 이 경우, 밀봉 요소의 외경은 하우징 요소의 접촉 면의 외경에 실질적으로 상응하는 한편, 밀봉 요소의 내경은 고정자 벽의 외부 면의 직경에 실질적으로 상응한다. 따라서, 밀봉 요소는 하우징과 고정자 사이에 형성된 공간의 유동 단면을 거의 완전하게 폐쇄하는 외형을 갖는다.
환형 디스크의 폭은 모든 경우에 장치의 길이 방향 축에 대해 수직인 평면에서 연장부를 포함하는 것으로 이해된다.
밀봉 요소는 폐쇄된 면으로서 형성되는 적어도 하나의 제1 밀봉 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 장점은 밀봉 요소가 적어도 하나의 제2 밀봉 영역을 포함하고, 상기 밀봉 영역은 유체가 밀봉 요소를 통해, 또는 하우징에 의해 둘러싸인 공간 내에서, 밀봉 요소를 지나 흐르도록 하는 적어도 하나의 유동 개구 또는 적어도 하나의 리세스를 포함하는 것이다.
적어도 하나의 유동 개구는 예컨대 원형 또는 타원형 유동 단면으로 설계될 수 있다. 다수의 유동 개구가 포함되는 경우, 유동 개구들의 유동 단면들의 형상 또는 크기는 동일하거나 상이할 수 있다.
다수는 항상 2개 이상의 개수를 의미한다.
적어도 하나의 리세스는 예컨대 절개부(notch)로서 형성되고, 상기 절개부는 밀봉 영역 내로 반경방향 외측으로 연장되는 밀봉 요소의 내경에 배치된 내부 가장자리(edge)로부터 형성된다.
본 발명의 또 다른 대안적 실시 예에 따르면, 밀봉 요소는 환형 디스크의 형상을 가지며, 밀봉 요소의 외경은 하우징 요소의 접촉 면의 외경에 실질적으로 상응하는 한편, 밀봉 요소의 내경은 접촉 면의 내경에 상응하게 형성된다. 밀봉 요소의 외경 및 내경은 바람직하게는 공통 평면 내에 배치된다.
밀봉 요소는 바람직하게는 유체의 유동 방향에 영향을 주는 적어도 하나의 밀봉 영역을 포함하고, 상기 밀봉 영역은 상기 원주 방향 형태의 내경으로부터 상기 압축 장치를 통한 유체의 유동 방향으로 경사지게 돌출된다.
밀봉 영역은 바람직하게는 폐쇄된 면으로서 형성된다.
상기 과제는 또한 본 발명에 따른 가스 유체를 압축하기 위한 장치에 의해 해결되며, 상기 장치는 제1 하우징 요소 및 제2 하우징 요소를 갖는 하우징을 포함하고, 상기 하우징 요소들은 서로 접촉하는 접촉 면들이 상호 정렬되도록 각각 배치되어 하우징을 폐쇄한다. 따라서, 밀봉 요소는 접촉 면들 사이에 배치되며, 원주 방향 성형부 및 적어도 하나의 밀봉 영역을 갖는 환형 디스크의 형상을 갖는다. 밀봉 요소의 외경은 접촉 면의 외경에 실질적으로 상응하는 한편, 밀봉 요소의 내경은 접촉 면의 내경으로 형성되고, 상기 형상은 원주 방향으로 접촉 면의 윤곽에 상응한다.
본 발명에 따른 밀봉 요소는 유체의 유동 방향에 영향을 주는 적어도 하나의 밀봉 영역을 포함하고, 상기 밀봉 영역은 상기 원주 방향 형태의 내경으로부터 상기 압축 장치를 통한 유체의 유동 방향으로 경사지게 돌출된다.
유체의 유동 방향에 영향을 주는 적어도 하나의 밀봉 영역은 일정한 내경 및 일정한 외경을 갖는 원형 링 단면의 형상을 가질 수 있다. 밀봉 영역의 외경은, 바람직하게는 압축 장치의 길이 방향 축에 대해 수직인 평면에 놓인 원주 방향 형태의 내경에 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 유체의 유동 방향에 영향을 주는 적어도 하나의 밀봉 영역은 압축 장치의 길이 방향 축의 방향에 대해 20° 내지 70° 범위, 특히 30° 내지 50° 범위의 각도로 배치된다. 유체의 유동 방향에 영향을 주는 다수의 밀봉 영역이 사용될 때, 밀봉 영역들의 배치, 특히 압축 장치의 길이 방향 축의 방향에 대한 각도, 또는 치수는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 또 다른 장점은 유체의 유동 방향에 영향을 주는 적어도 하나의 밀봉 영역이 유체의 유동을 안내하기 위한 적어도 하나의 안내 요소를 포함하는 것이다. 안내 요소는 밀봉 영역의 내경 상에 배치된다.
안내 요소는 또한 바람직하게는 압축 장치의 길이 방향 축의 방향에 대해 60° 내지 90° 범위, 특히 70° 내지 80° 범위의 각도로 배치된다.
본 발명의 개선 예에 따르면, 밀봉 요소는 하우징의 연결 요소들을 수용하기 위한 통로들을 포함하도록 설계된다. 하우징과 고정자 사이의 공간을 적어도 부분적으로 폐쇄하는 적어도 하나의 밀봉 영역은 인접한 통로들 사이에 원주 방향으로 배치된다.
고정자 및 회전자는 바람직하게는 제1 하우징 요소 내에 배치된다.
제1 하우징 요소는 바람직하게는 하우징 내로 압축될 기체 유체를 흡입하기 위한 입구를 포함하여, 유체가 제1 하우징 요소를 통해 안내될 수 있고, 따라서 직접 고정자 또는 회전자로, 그리고 이어서 제2 하우징 요소 내로 안내될 수 있다.
압축 기구는 바람직하게는 제2 하우징 요소 내에 배치된다.
삭제
요구되는 다수의 기능을 수행하기 위해 다수의 개별 부품을 갖는 압축 장치를 포함하는 대신에, 밀봉 요소는 압축 장치의 부품으로서, 압축기 내부에서 유체, 특히 냉매, 냉매-오일 혼합물 또는 오일의 유동을 능동적으로 안내하도록 설계되어, 유량과 열 관리 사이의 최적의 균형을 보장한다. 하우징 시일은 냉매 오일 관리 시스템에서 통합된 기능을 수행하도록 설계된다.
상기 과제는 또한 상기와 같이 기체 유체를 압축하는데 사용되는 장치를 작동하기 위한 방법에 의해 해결된다.
이 경우, 유체는 입구를 통해 하우징의 제1 하우징 요소 내로 유입되고, 유체는 압축 기구를 구동하도록 제1 하우징 요소 내에 배치된 압축 장치의 고정자 및 회전자와 충돌한다. 유체는 고정자의 인접한 코일들 사이에 형성된 공간, 및 고정자와 회전자 사이에 형성된 공간을 통해 안내된다.
이어서, 유체는 제1 하우징 요소와 제2 하우징 요소 사이에 배치된 밀봉 요소를 통해 압축 기구를 향해 제2 하우징 요소 내로 안내된다.
본 발명에 따르면, 하우징의 벽의 내부 면과 고정자의 벽의 외부 면 사이에 형성된 공간을 통해 전달되는 유체의 부분 질량 흐름은 제1 하우징 요소를 통한 바이패스 흐름으로서 하우징 요소들 사이에 배치된 밀봉 요소에 의해 안내된다.
본 발명의 일 개선 예에 따르면, 공간은 부분 질량 흐름의 안내를 위해 적어도 부분적으로 폐쇄된다.
본 발명의 장점은 밀봉 요소에 의해 제2 하우징 요소 내로 유입될 때, 부분 질량 흐름의 유동 방향이 압축 기구를 향해 목표하는 방식으로 향한다는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예는 자동차의 공조 시스템의 냉매 회로에서 기체 유체 압축 장치, 특히 냉매 압축기의 사용을 가능하게 한다.
다기능 부품을 포함하도록 설계된 밀봉 요소를 구비한 본 발명에 따른 증기 유체 압축 장치 및 상기 압축 장치의 작동 방법은 아래와 같은 추가 장점을 제공한다:
- 기존 요소에 추가 부품들의 기능을 통합, 이로 인해 부품의 수를 최소화하여 추가 부품들의 형성을 불필요하게 만들고, 특히 밀봉 요소는 예컨대 하우징의 기밀 밀봉 및 압축 장치를 통한 유체의 의도된 안내와 관련한 다수의 기능을 수행함, 그에 따라
- 간단한 구성 및 조립, 이로 인해 특히 최소 시간 및 최소 폐기물에 의해 제조 비용의 감소, 및
- 예컨대 기능 부품에 대해 직접, 액체 흐름의 집중된 제어에 의한 압축 장치의 효율 및 성능 향상, 이로 인해 압축 장치의 전체 효율 증가 및 압축 장치의 대형화 필요성 방지.
본 발명의 또 다른 세부 사항, 특징 및 장점은 관련 도면들을 참조해서 이루어지는 실시 예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 나타난다.
도 1은 개방된 하우징을 구비한 기체 유체 압축 장치를 전기 모터의 코일(6)과 고정자 코어를 가진 고정자 및 회전자의 방향으로 바라본 사시도로 도시하고,
도 2a 및 2b는 하우징의 밀봉 면 상에 배치된 종래의 밀봉 요소 및 본 발명에 따른 밀봉 요소를 구비한 도 1의 압축 장치를 각각 평면도로 도시하며,
도 3a 및 3b는 폐쇄된 하우징 및 2개의 하우징 요소 사이에 배치된 종래의 밀봉 요소 그리고 본 발명에 따른 밀봉 요소를 구비한 도 1에 따른 압축 장치를 각각 단면도로 도시하고,
도 4a 및 4b는 도 3a 및 도 3b에 따른 압축 장치를 각각 상세 단면도로 도시하며,
도 5는 압축 장치의 회전 속도에 따른 종래의 밀봉 요소 및 본 발명에 따른 밀봉 요소를 구비한 압축 장치의 효율, 특히 전체 효율을 비교하는 그래프를 도시하고,
도 6a 내지 6f는 상이하게 설계된 밀봉 영역, 유동 개구 및 리세스를 구비한 본 발명에 따른 밀봉 요소의 대안적 실시 예를 각각 사시도 또는 사시 상세도로 도시하며,
도 7a 내지 7c는 도 6b에 따른 본 발명의 밀봉 요소를 평면도, 측단면도 및 상세 단면도로 도시하고,
도 8a 및 8b는 폐쇄된 하우징 및 2개의 하우징 요소 사이에 배치된 종래의 밀봉 요소를 구비한 도 1의 압축 장치를 단면도로 그리고 종래의 밀봉 요소를 사시도로 도시하며,
도 9a 내지 9c 및 도 10a 내지 10c는 폐쇄된 하우징 및 2개의 하우징 요소 사이에 배치된 본 발명에 따른 밀봉 요소를 구비한 도 1의 압축 장치를 단면도로 그리고 각각의 밀봉 요소를 사시도로 각각 도시한다.
도 1에는, 개방된 하우징(2)을 구비한 기체 유체 압축 장치(1)가 특히 냉매 회로를 통해 냉매를 송출하기 위한 자동차의 공조 시스템용 압축기를 구동하기 위한 장치로서 전기 모터의 코일(6)과 적어도 부분 절연된 고정자 코어(7)를 가진 고정자(5) 및 회전자(8)의 방향으로 바라본 사시도로 도시되어 있다.
위상 도체 또는 위상이라고도 하는 3개의 도선을 갖는 전기 모터, 예컨대 교류 모터에서, 고정자 코어(7)는 회전자(8)의 외부 면 상에서 반경 방향으로 배치되어 회전자(8)를 원주 방향으로 둘러싼다. 바람직하게는 적층 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 절연체를 갖는 적층 코어로서 설계된 고정자 코어(7) 및 회전자(8)는 각각 길이 방향 축(9)을 따라 연장되고, 길이 방향 축(9)은 또한 고정자(5)의 길이 방향 축 및 회전자(8)의 회전축에 상응한다.
상기 압축 장치(1)의 개방된 하우징(2)은 접촉 면(3)의 영역에서 폐쇄될 수 있다. 따라서, 하우징(2)을 기밀하게 밀봉하는 서로 정렬된 접촉 면(3)을 갖는 2개의 하우징 요소는 서로 인접한다. 하우징 요소들은 연결 요소(4)에 의해 서로 연결 및 고정된다. 하우징 요소의 밀봉 면이라고도 하는 하우징 요소의 접촉 면들(3) 사이에는 또한 도시되지 않은 밀봉 요소가 배치된다.
하우징(2)의 벽의 내부 면과 고정자(5)의 벽의 외부 면, 특히 고정자 코어(7)의 벽의 외부 면 사이에는 제1 공간(10) 또는 갭이 형성된다. 제1 공간(10)은 하우징(2)의 연결 요소(4)의 영역에서 원주 방향으로 개별 섹션들로 세분되는 실질적으로 원형 실린더 링의 형상을 갖는다.
코일들(6)은 각각 고정자 코어(7)의 벽의 반경 방향 내측으로 연장되는 절연된 영역 둘레에 감긴 도선으로부터 전기 도체로서 형성된다. 코일(6)의 영역에서의 도선은, 각각의 경우에, 바람직하게는 코팅되고 권취된 구리선이며, 이로써 도선의 권취되지 않은 단부들은 연결 리드로서 바람직하게는 플라스틱 덮개(sheath)로 절연된다. 반경 방향 내측으로 연장되는 고정자 코어(7)의 부분들은 각각 십자형(cross-piece) 모양을 가지며, 고정자 코어(7)의 외벽의 원주에 걸쳐 균일하게 분포된다. 서로 인접하게 정렬된 코일들(6) 사이에는 고정자 갭이라고도 하는 코일 갭이 있다.
압축 장치(1)에 의해 압축될 기체 유체, 특히 냉매 또는 냉매-오일 혼합물은 압축 장치(1)의 하우징(2) 내로 흡입된 후, 열을 흡수하기 위해 전기 모터의 부품들을 통해 안내된 다음, 압축 장치(1)의 압축 기구에 공급된다. 따라서, 한편으로는 기체 유체가 압축 기구 내에서 압축되기 전에, 특히 압축 기구를 파괴하는 유체 충격을 피하기 위해, 더욱 과열된다. 다른 한편으로는, 최대 수명까지 압축기의 안전한 작동을 보장하기 위해 전기 모터에서 발생한 열이 방출된다.
도 2a 및 2b에는 본 발명에 따른 밀봉 요소(11) 뿐만 아니라 하우징(2)의 밀봉 면(3) 상에 배치된 도 2a에 따른 종래의 밀봉 요소(11')가 구비된 도 1에 따른 장치(1', 1)가 각각 평면도로 도시되어 있다. 길이 방향 축(9)에 대한 코일(6)과 고정자 코어(7)를 갖는 고정자(5) 및 회전자(8)의 회전 대칭 및 동축 배치가 서로에 대해 명확히 나타난다.
2개의 하우징 요소를 서로 기밀하게 연결하여 하우징(2)을 폐쇄하는 밀봉 요소(11, 11')가 하우징(2)의 개방된 전면에 형성된 접촉 면(3)에 안착한다. 밀봉 요소(11, 11')는 각각 하나의 연결 요소(4)를 수용하기 위한 통로(13)를 포함하도록 설계된다. 밀봉 요소(11, 11')의 통로(13)를 통한 연결 요소(4)의 통로 또는 연결 요소(4) 상에 밀봉 요소(11, 11')의 배치의 결과로서, 압축 장치(1, 1')의 조립 동안, 특히 하우징(2)의 폐쇄 동안 밀봉 요소(11, 11')가 하우징(2)에 유지된다. 이는 밀봉 요소(11, 11')가 하우징(2)에 대해 미끄러지는 것을 방지한다.
종래의 밀봉 요소(11')는 도 2a에 따라 원형 링 또는 환형 디스크로서 설계되고 실질적으로 하우징(2)의 접촉 면(3)의 형상을 갖는다. 이 경우, 밀봉 요소(11')의 외경은 접촉 면(3)의 외경에 상응하는 한편, 밀봉 요소(11')의 내경은 접촉 면(3)의 내경에 상응한다. 따라서, 하우징(2)의 연결 요소들(4)의 통로들(13)의 위치에서, 원형 링의 폭은 통로들(13) 사이에 형성된 영역에서보다 더 크다. 밀봉 요소(11')의 벽 두께는 일정하다.
환형 디스크의 폭은 항상 압축 장치(1, 1')의 길이 방향 축(9)에 대해 수직인 평면에 있는 한편, 벽 두께는 길이 방향 축(9)의 방향으로 환형 디스크의 치수를 나타낸다.
하우징 요소의 접촉 면(3)을 재현하는 종래의 밀봉 요소(11')의 설계로 인해, 압축될 기체 유체는 각각의 경우에 유동 방향(14'a)으로 하우징(2)의 벽과 고정자(5) 사이에 형성된 제1 유동 경로로서의 제1 공간(10), 인접한 코일들(6) 사이에 형성된 제2 공간(12), 및 고정자(5)와 회전자(8) 사이의 공간을 통해 안내된다. 따라서, 압축 장치(1) 내로 흡입된 유체의 질량 흐름은 공간들(10, 12)을 통해 부분 질량 흐름들로 분할되고, 2개의 부분 질량 흐름 중 하나는 제1 공간(10)을 통해, 특히 고정자(5)의 외부 면을 따라 전기 모터를 지나 흐르며, 2개의 부분 질량 흐름 중 다른 하나는 전기 모터를 통과하여 흐른다.
도 2b에 따르면, 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)는, 하우징(2)의 접촉 면(3)에 더하여, 하우징(2)의 벽의 내부 면과 고정자 코어(7)의 벽의 외부 면 사이에 형성된 제1 공간(10)의 유동 단면 또한 폐쇄되도록 일정한 폭을 갖는 원형 링 또는 환형 디스크로서 설계된다. 따라서, 밀봉 요소(11)의 외경은 접촉 면(3)의 외경에 실질적으로 상응하는 한편, 밀봉 요소(11)의 내경은 고정자 코어(7)의 벽의 외경에 실질적으로 상응한다.
외경은 하우징 요소의 접촉 면(3)의 외경을 그리고 내경은 고정자(5)의 외경을 재현하는 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)의 설계로 인해, 압축될 기체 유체는 인접한 코일들(6) 사이에 형성된 제2 공간(12), 및 고정자(5)와 회전자(8) 사이의 공간을 통해 유동 방향(14a)으로 안내된다. 하우징(2)의 벽과 고정자(5) 사이에 형성된 제1 공간(10)의 유동 단면은 밀봉 요소(11)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 압축 장치(1) 내로 흡입된 유체의 질량 흐름은 전기 모터를 통해서만, 특히 제2 공간(12), 코일들(6) 사이를 통해 전기 모터를 통해 안내된다.
밀봉 요소(11)는, 구체적으로 제1 공간(10)을 통해 제2 부분 질량 흐름을 추가적으로 안내하도록, 그에 따라 하우징(2)의 벽의 내부 면 및 고정자 코어(7)의 벽의 외부 면으로부터 열을 흡수하도록, 유동 개구(15)를 포함하도록 설계될 수 있다. 유동 개구(15)는 제1 공간(10)을 폐쇄하는 밀봉 요소(11)의 영역의 유동 단면 내에 배치된다. 공간(10)을 통해 전달되는, 압축될 유체의 질량 흐름은 유동 개구(15)의 배치, 수 및 치수에 따라 제어된다.
도 3a 및 3b 그리고 도 4a 및 4b에는, 도 3b 및 4b에 따른 본 발명의 밀봉 요소(11) 뿐만 아니라 도 3a 및 4a에 따른 2개의 하우징 요소들(2-1a, 2-2a) 사이에 배치된 종래의 밀봉 요소(11') 및 폐쇄된 하우징(2)을 구비한 도 1 또는 도 2a 및 2b에 따른 압축 장치(1', 1)가 각각 단면도 및 상세 단면도로 도시되어 있다. 도 4a 및 4b의 상세 단면도는 각각 하우징 요소들(2-1a, 2-2a) 사이에 밀봉 요소 (11', 11)의 배치의 일부를 도시한다.
제1 하우징 요소(2-1a)와 제2 하우징 요소(2-2a)는 하우징(2)을 기밀하게 밀봉하도록 연결 요소(4)를 통해 연결된다. 도 2a에 따른 종래의 밀봉 요소(11') 또는 도 2b에 따른 밀봉 요소(11)는 하우징 요소들(2-1a, 2-2a)의 접촉 면들(3) 사이에 배치된다.
고정자(5) 및 회전자(8)(도시되지 않음)를 구비한 전기 모터를 수용하도록 실질적으로 설계된 제1 하우징 요소(2-1a)는 압축될 기체 유체를 하우징 내로 흡입하기 위한 입구(16)를 포함한다. 제2 하우징 요소(2-2a)는 주로 전기 모터에 의해 구동되는 압축 장치(1', 1)의 압축 기구의 부품들, 특히 회전 운동을 저장하고 전달하기 위한 부품들을 수용하는 역할을 한다. 유동 방향(14'a, 14a)으로 제1 하우징 요소(2-1a) 내로 유입된 유체는 제1 하우징 요소(2-1a)와 전기 모터를 통해 제2 하우징 요소(2-2a) 내로 안내된다.
도 3a 및 4a에 따른 종래의 밀봉 요소(11')가 하우징 요소(2-1a, 2-2a)의 접촉 면(3)의 외부 윤곽만을 갖기 때문에, 하우징(2)의 벽과 고정자 코어(7) 사이에는 하우징 요소(2-1a, 2-2a)와 겹치는 제1 공간(10)이 유체용 개방된 제1 유동 경로로서 남아 있다. 따라서, 유동 방향(14'a)으로 입구(16)를 통해 하우징(2) 내로 유입하는 유체는, 고정자(5) 뿐만 아니라 제1 공간(10)을 통해 흐르는 유동 경로 내로, 특히 인접한 코일들(6) 사이에 형성된 제2 공간(12)을 통해 안내된다. 제2 하우징 요소(2-2a) 내에서, 2개의 부분 질량 흐름이 다시 혼합되어 압축 기구에 공급된다. 유체의 질량 흐름은 하우징(2)을 통해 흐를 때 제어되지 않고 조절되지 않은 상태로 부분 질량 흐름들로 분할된다.
종래의 밀봉 요소(11')와 비교하여, 일정한 폭을 갖는 환형 디스크로서 설계된 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)는, 도 3b 및 4b에 도시된 바와 같이, 하우징 요소(2-1a, 2-2a)의 접촉 면(3)의 외부 윤곽에 추가하여 제1 유동 경로로서 제1 공간(10)의 유동 단면을 폐쇄하는 형상을 갖는다. 이에 따라 밀봉 요소(11)는 고정자 코어(7)의 벽의 외경의 영역에서 이의 내경으로 배치된다. 따라서, 유동 방향(14a)으로 입구(16)를 통해 하우징(2) 내로 유입하는 유체는 오로지 전기 모터에 의해, 즉 고정자(5)에 의해, 특히 인접한 코일들(6) 사이에 형성된 제2 공간(12)에 의해, 그리고 제2 유동 경로로서 회전자(8)에 의해 제2 하우징 요소(2-2a) 내로 안내된 다음, 압축 기구에 공급된다. 제1 유동 경로는 폐쇄된다. 제1 공간(10)을 통해 유체가 안내되지 않는다.
도 5에는, 각각의 경우 압축 장치(1', 1), 특히 압축 기구의 회전 속도에 따라, 종래의 밀봉 요소(11')를 구비한 기체 유체 압축 장치(1')와 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)를 구비한 압축 장치(1)의 효율들, 특히 전체 효율들의 비교가 나타난다.
압축 장치(1)의 전체 효율은, 압축될 유체에 대한 밀봉 요소(11)를 구비한 압축 장치(1)에서 하우징(2)의 벽의 내부 면과 고정자(5)의 벽의 외부 면 사이에 형성된 제1 공간(10)의 유동 단면을 차단함으로써, 그에 따라 종래의 밀봉 요소(11')를 구비한 압축 장치(1')에서 유체의 적어도 하나의 부분 질량 흐름이 냉각될 전기 모터를 지나 안내되게 하는 바이패스를 차단함으로써, 증가된다. 전체 효율은 특히 압축 장치(1)를 저속 범위 내에서, 특히 1,500rpm과 2,500rpm 사이에서 작동할 때, 1% 내지 2% 사이에서 향상될 수 있다. 종래의 밀봉 요소(11')를 구비한 압축 장치(1')와 비교하여 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)를 구비한 압축 장치(1)의 전체 효율 증가는 전체 속도 범위에 걸쳐 관찰된다.
도 6a 내지 6f는 각각 상이하게 설계된 밀봉 영역들(18, 18-1, 18-2), 유동 개구들(15), 리세스들(19), 및 형태(17)를 구비한 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)의 대안적 실시 예들을 각각 사시도 또는 사시 상세도로 도시한다.
밀봉 요소들(11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)은 각각 원주 방향으로 일정한 폭(b)을 갖는 원형 링 또는 원형 링 디스크의 형상으로 설계되고, 각각 도시되지 않은 하우징 요소(2-1a, 2-2a)들을 연결하기 위한 연결 요소(4)를 수용하기 위한 통로(13)들을 포함한다. 통로(13)는, 특히 이들 중 6개는, 원형 링의 원주에 걸쳐 균일하게 분포된다. 환형 디스크의 폭(b)은, 밀봉 요소(11)의 외경이 도시되지 않은 하우징(2)의 접촉 면(3)의 외경에 상응하고 밀봉 요소(11)의 내경이 압축 장치(1) 내의 밀봉 요소(11)의 배치 영역에서 도시되지 않은 고정자(5)의 벽의 외경에 실질적으로 상응하도록 설계된다.
또한, 밀봉 요소들(11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)은 각각 하나의 상부 면을 따라 완전히 돌출되고 연장되는 크라운 모양의 형태(17)를 포함한다. 형태(17)의 반대면, 특히 하부 면 내로 연장되는 오목부(indentation)는 밀봉 요소(11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)의 하부 면 상에 배치된다. 형태(17)는 원주 방향으로 폐쇄되고, 실질적으로 원형 링 디스크의 외경에서 연장되며 도시되지 않은 하우징 요소(2-1a, 2-2a)의 밀봉 면(3)의 외부 윤곽을 재현한다. 형태(17)는 통로들(13)의 영역에서만 밀봉 면의 방향으로 통로들(13)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배열된다.
도 6a의 밀봉 요소(11-1)는 폐쇄된 밀봉 영역(18)을 갖는 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)의 기본적인 실시 예를 나타낸다. 밀봉 영역(18)은, 하우징(2)의 벽과 고정자(5) 사이에 형성된 제1 공간(10)의 유동 단면이 밀봉 요소(11)에 의해 적어도 거의 완전하게 폐쇄되도록 설계된다. 따라서, 밀봉 요소(11-1)는 인접한 하우징 요소(2-1a, 2-2a) 뿐만 아니라 공간(10)의 유동 단면도 밀봉하여, 유체가 가능한 유동 경로로서 공간(10)을 통해 흐르지 않도록 한다.
종래의 밀봉 요소(11')와 비교하여 내경이 고정자(5)까지 반경 방향으로 연장되는 밀봉 요소(11-1)는 고정자(5)의 외부 면을 따른 바람직하지 않은 바이패스 유동을 방지하는 역할을 하며, 유체가 고정자(5)의 내부 면을 따라서, 즉 고정자(5)와 회전자(8) 사이를 흐르게 한다. 그러나, 하우징(2)의 벽과 고정자(5)의 외부 사이의 유체의 적어도 하나의 부분 질량 흐름의 부분에서 바이패스 흐름으로서 축 방향으로 정렬된 흐름 뿐만 아니라 부분 질량 흐름들로 유체의 의도된 그리고 제어된 분할을 허용하기 위해, 유동 개구들(15) 또는 리세스들(19)이 각각 소정 위치의 완전히 폐쇄된 밀봉 영역(18) 내에 제공된다.
도 6b 내지 6f에 따른 밀봉 요소들(11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)은 도 6a의 밀봉 요소(11-1)의 밀봉 영역(18)과 유사한 제1의 폐쇄된 밀봉 영역(18-1)에 더하여, 압축될 유체의 적어도 하나의 부분 질량 흐름을 구체적으로 제1 공간(10)을 통해 안내하여 하우징(2)의 벽의 내부 면 및 고정자 코어(7)의 벽의 외부 면으로부터 열을 흡수하도록 하기 위해, 추가의 유동 개구들(15) 또는 리세스들(19)을 구비한 제2 밀봉 영역(18-2)을 포함한다. 밀봉 요소(11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)의 유동 개구들(15) 및 리세스들(19)은 각각 제1 공간(10)의 유동 단면을 폐쇄하는, 도 6a의 밀봉 요소(11-1)의 밀봉 영역(18) 내에 배치된다. 변경되는 파라미터로서 유동 개구들(15)의 배치, 개수 및 치수 또는 리세스(19)의 형상에 따라, 공간(10)을 통해 안내되는 압축될 유체의 부분 질량 흐름이 제어된다. 리세스들(19)은 원형 링 디스크의 내부 가장자리 또는 내부 반경으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 절개부(notch)로서 형성된다.
예를 들어, 도 6b의 밀봉 요소(11-2)는 따라서 2개의 인접한 제2 밀봉 영역(18-2) 내에 각각 4개의 유동 개구(15)를 갖도록 설계된다. 4개의 유동 개구들(15) 중 인접한 유동 개구들(15)은 균일하게 이격되어 있다. 유동 개구들(15)은 각각 원형 링 디스크의 동일한 반경에 배치된다.
도 6c의 밀봉 요소(11-3)는 단일 유동 개구(15)를 갖는 제2 밀봉 영역(18-2)을 포함한다. 인접한 제2 밀봉 영역(18-2)에는 2개의 유동 개구(15) 및 하나의 리세스(19)가 제공된다. 리세스(19)는 유동 개구들(15) 사이에 원주 방향으로 배치되고, 반원형 면의 형상으로, 즉 반원형 유동 단면을 갖도록 설계된다.
도 6d의 밀봉 요소(11-4)는 도 6c에 도시된 밀봉 요소(11-3)와 유사하게, 단일 유동 개구(15)를 갖는 제2 밀봉 영역(18-2)을 포함한다. 밀봉 요소(11-3)와는 달리, 인접한 제2 밀봉 영역(18-2)은 균일하게 이격되며 원형 링 디스크의 동일한 반경에 배치되는 3개의 유동 개구(15)를 포함한다.
도 6e에 상세도로 도시된 밀봉 요소(11-5)는 도 6c의 밀봉 요소(11-3)와 유사하게, 2개의 유동 개구(15) 및 하나의 리세스(19)를 갖는 제2 밀봉 영역(18-2)을 포함한다. 리세스(19)는 직사각형 형상, 즉 직사각형 유동 단면을 가지며 유동 개구들(15) 사이에 원주 방향으로 배치된다.
도 6f에 상세도로 도시된 밀봉 요소(11-6)는 도 6e의 밀봉 요소(11-5)와 유사하지만 직사각형 형상의 리세스(19)만을 갖는 제2 밀봉 영역(18-2)을 포함한다.
도 7a 내지 7c에는, 도 6b에 따른 밀봉 요소(11-2)가 통로(13), 크라운 형상(17) 및 상이한 밀봉 영역(18-1, 18-2)을 포함하여 평면도, 측단면도 및 상세 단면도로 도시되어 있으며, 여기서 유동 개구(15)는 제2 밀봉 영역(18-2) 내에 형성된다.
삭제
도 7c에는, 도면에 도시된 모든 밀봉 요소(11)에 대한 실시 예로서, 밀봉 요소(11-2)가 코팅된 다중 부품 시스템으로서 설계되는 것이 도시되어 있다. 기본 재료로는, 특히 전체 면이 예컨대 니트릴 고무(니트릴 부타디엔 고무의 경우에는 NBR로 약칭됨)로 코팅된 스틸이 사용된다.
도 8a는 폐쇄된 하우징(2) 및 2개의 하우징 요소들(2-1b, 2-2b) 사이에 배치된 종래의 밀봉 요소(11')를 포함하는 도 1에 따른 압축 장치(1')를 단면도로 도시하고 있는 한편, 도 8b는 종래의 밀봉 요소(11')를 사시도로 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 압축될 유체는, 도시되지 않은 고정자(5)와 회전자(8)를 구비한 전기 모터를 수용하기 위해 또는 상기 전기 모터에 의해 구동되는 압축 기구의 부품들, 특히 회전 운동을 지지하고 전달하기 위한 부품들을 수용하기 위해 설계된 제1 하우징 요소(2-1b)로부터 상기 압축 기구를 둘러싸는 제2 하우징 요소(2-2b) 내로 유동 방향(14'b)으로 흐른다.
연결 요소(4)를 위한 통로(13)를 갖는 종래의 밀봉 요소(11')의 설계에 대한 상세한 설명은 특히 도 2a에 대한 상기 설명에 나타난다.
종래의 밀봉 요소(11')의 설계로 인해, 유체가 유동 방향(14'b)으로 안내되지 않고 압축 기구와 함께 제2 하우징 요소(2-2b)에 의해 둘러싸인 공간 내로 흐르기 때문에, 예컨대 일 측면만 개방된 리세스로서 설계된 특정 자유 공간 내로 유입될 때, 자유 공간 내에 원하는 유동 방향과 반대 방향으로 역류가 발생한다. 상기 역류는 유동 손실, 그에 따라 추가 에너지 손실을 야기하고, 상기 에너지 손실은 압축 장치(1')의 전체 효율을 감소시킨다.
도 9a 및 10a에는 각각 폐쇄된 하우징(2) 및 2개의 하우징 요소들(2-1b, 2-2b) 사이에 배치된 본 발명에 따른 밀봉 요소(11-7, 11-8)를 포함하는 도 1에 따른 압축 장치(1)가 단면도로 도시되어 있고, 도 9b 및 10b에는 각각의 밀봉 요소(11-7, 11-8)가 사시도로 도시되어 있고, 도 9c 및 10c에는 평면도로 도시되어 있다.
도 8a 및 8b에 도시된 종래의 밀봉 요소(11')와 비교하여, 본 발명에 따른 밀봉 요소(11)의 대안적인 실시 예로서 설계된 밀봉 요소(11-7, 11-8)는 연결 요소(4)를 위한 통로(13) 및 형태(17)에 더하여, 실질적으로 유동 방향(14b)으로의 유체의 유동에 영향을 주는 추가 밀봉 영역(18-3)을 포함한다.
밀봉 요소들(11-7, 11-8)은 각각 하우징(2)의 접촉 면(3)의 형상을 실질적으로 재현하는 원형 링 또는 환형 디스크로서 형성된다. 그러므로, 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 외경은 접촉 면(3)의 외경에 상응하고 일정한 한편, 상기 외경의 평면 내에 배치된 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 내경은 접촉 면(3)의 내경에 상응한다. 상기 직경들은 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)에 대해 수직인 공통 평면에 정렬된다. 하우징(2)의 연결 요소(4)의 통로(13)의 영역에서, 원형 링의 내경은 통로들(13) 사이에 원주 방향으로 형성된 영역에서보다 작다.
밀봉 요소(11-7, 11-8)는, 압축될 유체의 질량 흐름을 제2 하우징 요소(2-2b) 내로, 특히 압축 기구로 안내하기 위해, 추가 밀봉 영역들(18-3)을 포함한다.
추가 밀봉 영역들(18-3)은, 제1 공간(10)의 유동 단면을 그에 따라 부분 질량 흐름, 특히 하우징(2)의 벽의 내부 면 및 고정자 코어(7)의 벽의 외부 면으로부터 열을 흡수하기 위해 제1 공간(10)을 통해 안내되는 부분 질량 흐름을 적어도 부분적으로 폐쇄하는 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 부품들로서 설계되며, 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)의 방향으로 또는 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 외경이 배치된 평면으로부터 유체의 유동 방향(14b)으로 연장하도록 정렬된다.
밀봉 영역들(18-3)은 각각 일정한 내경 및 일정한 외경을 갖는 원형 링 섹션의 형상을 갖는다. 밀봉 영역들(18-3)은, 밀봉 요소(11-7, 11-8)와 연결 요소들(4)의 통로들(13) 사이의 하우징(2)의 접촉 면(3)을 시뮬레이션하는 영역의 내경에서, 바람직하게는 연속적으로, 상기 외경의 영역에서 밀봉 요소(11-7, 11-8)에 연결된다. 밀봉 영역들(18-3)은 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 섹션으로서 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)의 방향에 대해 특정 각도로 정렬된다. 상기 각도는 바람직하게는 20° 내지 70°, 특히 30° 내지 50° 범위의 값을 갖는다.
밀봉 요소(18-3)의 밀봉 영역들(18-3)은 필요에 따라 배치, 특히 각도의 값, 개수 및 치수의 면에서 서로 다를 수 있다.
도 10a 내지 10c에 따른 밀봉 요소(11-8)의 실시 예에서, 밀봉 영역들(18-3)은 밀봉 영역(18-3)의 내경 상에 배치되는 추가의 안내 요소들(20)을 포함한다. 밀봉 영역들(18-3)이 외경의 영역에서 길이 방향 축(9)에 대해 수직인 평면 외부에서 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)의 방향에 대해 특정 각도로 정렬되는 한편, 추가의 안내 요소들(20)은 길이 방향 축(9)에 대해 수직인 평면의 방향으로 뒤로 경사져 있다. 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)의 방향과 안내 요소(20) 사이의 각도는 바람직하게는 60° 내지 90°, 특히 70° 내지 80° 범위의 값을 갖는다.
밀봉 요소들(11-7, 11-8)의 밀봉 영역들(18-3)은 유동 안내 부품으로서, 또는 추가의 안내 요소들(20)과 함께, 특히 압축 장치(1)의 제2 하우징 요소(2-2b) 또는 압축 기구 내로 유입될 때 유체의 유동 방향(14b)에 능동적 영향을 주는 역할을 한다. 유동 방향(14b)은 배치, 특히 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)에 대한 각도에 따라 변하는 파라미터로서 밀봉 영역들(18-3)의 개수, 치수 및 형상에 의해 제어된다.
본 발명에 따른 밀봉 요소들(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)은 별도의 부품들을 사용하지 않으면서, 유체, 특히 자동차 공조 시스템의 냉매 회로의 압축기 내의 냉매 또는 냉매-오일 혼합물의 유동에 능동적 영향을 주어, 자유 유동과 안내된 유동 사이의 최적의 균형을 보장하고 그에 따라 유동 관리 및 열 관리를 제공하도록 설계된다.
유동 개구들(15) 또는 리세스들(19)은 마찬가지로 하우징(2) 내의 오일 흐름을 제어하는 역할을 하며, 이로써 오일은 제2 하우징 요소(2-2a)로부터 예컨대 엔진 베어링을 윤활하기 위해 엔진 하우징으로서 설계되는 제1 하우징 요소(2-1a) 내로 역류할 수 있다.
1, 1': 압축 장치
2: 하우징
2-1a, 2-1b: 제1 하우징 요소
2-2a, 2-2b: 제2 하우징 요소
3: 하우징 요소(2-1, 2-2)의 지지 면, 밀봉 면
4: 연결 요소
5: 고정자
6: 코일
7: 고정자 코어
8: 회전자
9: 길이 방향 축
10: 제1 공간
11-1 내지 11-8, 11': 밀봉 요소
12: 제2 공간
13: 연결 요소(4)의 통로
14a, 14b, 14'a, 14'b: 유동 방향
15: 유동 개구
16: 입구
17: 형태
18: 밀봉 요소(11-1)의 밀봉 영역
18-1: 밀봉 요소(11-2, 11-3, 11-4)의 제1 밀봉 영역
18-2: 밀봉 요소(11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)의 제2 밀봉 영역
18-3: 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 밀봉 영역
19: 리세스
20: 밀봉 영역(18-3)의 안내 요소

Claims (26)

  1. 기체 유체 압축 장치(1)로서, 상기 압축 장치는 하우징(2) 내에 공통의 길이 방향 축(9)을 따라 연장되도록 배치된 고정자(5) 및 회전자(8)를 포함하고, 상기 고정자(5)는 상기 회전자(8)를 반경 방향으로 둘러싸며, 상기 하우징(2)의 벽의 내부 면과 상기 고정자(5)의 벽의 외부 면 사이에는 공간(10)이 형성되고, 상기 하우징(2)은 제1 하우징 요소(2-1a, 2-1b) 및 제2 하우징 요소(2-2a, 2-2b)로 형성되며, 상기 하우징 요소들은 각각 서로 정렬된 접촉 면(3)으로 상기 하우징(2)을 폐쇄하도록 서로에 대해 기대어 배치되고, 상기 접촉 면들(3) 사이에 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)가 배치되는, 상기 기체 유체 압축 장치에 있어서,
    상기 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)는 원주 방향 형태(17) 및 적어도 하나의 밀봉 영역(18, 18-1, 18-2, 18-3)을 갖는 환형 디스크의 형상을 가지며, 상기 형태(17)는 원주 방향으로 상기 접촉 면(3)의 윤곽에 상응하고, 상기 밀봉 영역(18, 18-1, 18-2, 18-3)은 상기 공간(10)을 적어도 부분적으로 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)는 일정한 폭(b)을 가진 환형 디스크의 형상을 갖고, 상기 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)의 외경은 상기 접촉 면(3)의 외경에 상응하며, 상기 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)의 내경은 상기 고정자(5)의 상기 벽의 상기 외부 면의 직경에 상응하는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)는 폐쇄된 면으로서 설계된 적어도 하나의 밀봉 영역(18, 18-1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 요소(11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)는 적어도 하나의 밀봉 영역(18-2)을 포함하고, 상기 밀봉 영역(18-2)은 유체가 통과하기 위한 적어도 하나의 유동 개구(15) 또는 적어도 하나의 리세스(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유동 개구(15)는 원형 또는 타원형 유동 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 리세스(19)는 절개부로서 형성되고, 상기 절개부는 상기 밀봉 요소(11-3, 11-5, 11-6)의 내경에 배치된 내부 가장자리로부터 반경 방향 외측으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)는 환형 디스크의 형상을 갖고, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 외경은 상기 접촉 면(3)의 외경에 상응하고, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 원주 방향 형태(17)의 내경은 상기 접촉 면(3)의 내경에 상응하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)는 상기 유체의 유동 방향(14b)에 영향을 주는 적어도 하나의 밀봉 영역(18-3)을 포함하고, 상기 밀봉 영역(18-3)은 상기 원주 방향 형태(17)의 내경으로부터 상기 압축 장치(1)를 통한 상기 유체의 유동 방향으로 경사지게 돌출되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  9. 기체 유체 압축 장치(1)로서, 상기 압축 장치(1)는 제1 하우징 요소(2-1b) 및 제2 하우징 요소(2-2b)을 가진 하우징(2)을 포함하고, 상기 하우징 요소들은 각각 서로 정렬된 접촉 면(3)으로 상기 하우징(2)을 폐쇄하도록 서로 인접하여 배치되며, 상기 접촉 면들(3) 사이에는 밀봉 요소(11-7, 11-8)가 배치되고, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)는 원주 방향 형태(17) 및 적어도 하나의 밀봉 영역(18-3)을 가진 환형 디스크의 형상을 가지며, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 외경은 상기 접촉 면(3)의 외경에 상응하고, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)의 원주 방향 형태(17)의 내경은 상기 접촉 면(3)의 내경에 상응하며 상기 형태(17)는 원주 방향으로 상기 접촉 면(3)의 윤곽에 상응하도록 형성되는, 상기 기체 유체 압축 장치에 있어서,
    상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)는 상기 유체의 유동 방향(14b)에 영향을 주는 적어도 하나의 밀봉 영역(18-3)을 포함하고, 상기 밀봉 영역(18-3)은 상기 원주 방향 형태(17)의 내경으로부터 상기 압축 장치(1)를 통한 상기 유체의 유동 방향으로 경사지게 돌출되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 밀봉 영역(18-3)은 폐쇄된 면으로서 설계되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 밀봉 영역(18-3)은 일정한 내경 및 일정한 외경을 가진 원형 링 섹션의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 밀봉 영역(18-3)의 외경은, 상기 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)에 대해 수직인 평면에 놓인 상기 원주 방향 형태(17)의 내경에 배치되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 밀봉 영역(18-3)은 상기 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)의 방향에 대해 20° 내지 70° 범위의 각도로 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 밀봉 영역(18-3)은 상기 밀봉 영역(18-3)의 내경에 배치된 적어도 하나의 안내 요소(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 안내 요소(20)는 상기 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)의 방향에 대해 60° 내지 90° 범위의 각도로 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  16. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)는 상기 하우징(2)의 연결 요소들(4)을 수용하기 위한 통로들(13)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 밀봉 영역(18, 18-1, 18-2, 18-3)은 인접하게 배치된 통로들(13) 사이에 원주 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  17. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)는 상기 압축 장치(1)의 길이 방향 축(9)에 대해 수직인 평면 내에 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 고정자(5) 및 상기 회전자(8)는 상기 제1 하우징 요소(2-1a) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  19. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제1 하우징 요소(2-1a)는 상기 하우징(2) 내로 압축될 기체 유체를 흡입하기 위한 입구(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  20. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 압축 기구가 상기 제2 하우징 요소(2-2a, 2-2b) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(2)의 상기 벽의 상기 내부 면과 상기 고정자(5)의 상기 벽의 상기 외부 면 사이에 형성된 상기 공간(10)은 원형 실린더 링의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치.
  22. 삭제
  23. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 기체 유체 압축 장치(1)의 작동 방법으로서,
    - 유체가 입구(16)를 통해 하우징(2)의 제1 하우징 요소(2-1a) 내로 유입되고, 압축 장치의 상기 제1 하우징 요소(2-1a) 내에 배치된 고정자(5) 및 회전자(8)는 압축 기구를 구동하기 위해 유체에 의해 작동되며, 상기 유체는 상기 고정자(5)의 인접하게 배치된 코일들(6) 사이에 형성된 공간(12), 및 상기 고정자(5)와 상기 회전자(8) 사이에 형성된 공간을 통해 안내되고,
    - 상기 유체는 상기 제1 하우징 요소(2-1a, 2-1b)와 제2 하우징 요소(2-2a, 2-2b) 사이에 배치된 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)를 통해 상기 제2 하우징 요소(2-2a, 2-2b) 내로 압축 기구를 향해 안내되는, 상기 기체 유체 압축 장치의 작동 방법에 있어서,
    - 상기 하우징(2)의 벽의 내부 면과 상기 고정자(5)의 벽의 외부 면 사이에 형성된 공간(10)을 통해 안내된 상기 유체의 부분 질량 흐름은 상기 제1 하우징 요소(2-1a, 2-1b)를 통한 바이패스 흐름으로서, 상기 하우징 요소들(2-1a, 2-1b, 2-2a, 2-2b) 사이에 배치된 상기 밀봉 요소(11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치의 작동 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 부분 질량 흐름의 안내를 위한 상기 공간(10)은 적어도 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치의 작동 방법.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 부분 질량 흐름의 유동 방향은, 상기 제2 하우징 요소(2-2b) 내로 유입될 때, 상기 밀봉 요소(11-7, 11-8)에 의해 상기 압축 기구를 향해 흐르는 것을 특징으로 하는 기체 유체 압축 장치의 작동 방법.
  26. 삭제
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