KR19990088488A

KR19990088488A - 원심압축기

Info

Publication number: KR19990088488A
Application number: KR1019990018501A
Authority: KR
Inventors: 분더발트디르크; 틸레마틴
Original assignee: 바이벨 베아트; 아세아 브라운 보베리 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 1999-12-27
Also published as: EP0961033B1; KR100551523B1; CN2378560Y; CZ9901779A3; US6190123B1; CZ290965B6; CN1118637C; EP0961033A1; TW517138B; CN1239192A; DE59809867D1; JP2000054996A

Abstract

본 발명의 목적은 압축기 임펠러의 후벽 영역에, 압축기 임펠러와 압축기 케이싱 사이의 갈라진 틈 사이에 밀봉 요소 없이, 간단하게 건조된 원심 압축기를 작동시키는 방법을 제공하는 것이고, 상기 방법은 원심 압축기의 유용 수명을 증가시킨다. 본 방법을 수행하기 위한 기구 역시 사용 가능하다. 본 발명에 따르면, 위 목적은 냉매 (25) 를 작동매체 (27) 의 유출 유동 (29) 의 아래쪽에 있는 상기 갈라진 틈 (18) 속으로 도입하고, 냉각 과정이 일어나고 난 후 최종적으로 냉매를 다시 제거함으로써 획득된다. 이러한 목적을 위해서, 기체 상태의 냉매 (25) 용의, 압축기 케이싱 (5) 을 관통하고, 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 영역의 갈라진 틈 (18) 속으로 열려있고 후벽 (16) 을 향하는, 하나 이상의 공급 덕트 (24) 와 냉매 (25) 용의 하나 이상의 제거 덕트 (26) 가 압축기 케이싱 (5) 에 배치되어있다.

Description

원심 압축기 {CENTRIFUGAL COMPRESSOR}

본 발명은 압축기 케이싱에 배치되어 있고 다수의 임펠러 날개를 갖춘 압축기 임펠러에 의해 작동매체가 도입되고 압축되어, 주 유동으로서 소비 유니트로 유도되고, 상기 임펠러 날개 사이에서 일어나는 압축과정 이후에, 상기 작동매체 의 유출유동이 갈라져 나오고, 이 유출유동은 압축기 케이싱과 압축기 임펠러 사이에 형성되는 갈라진 틈 사이로 흐르며, 상기 갈라진 틈은 상기 압축기 임펠러의 후벽 영역에 있어 작동매체의 유출유동의 침투에 대해 밀봉되지 않는 원심 압축기 작동 방법과 축상에 배치되고 주로 방사상으로 연장되는 후벽을 갖는 압축기 임펠러와, 상기 압축기 임펠러를 에워싸는 압축기 케이싱과, 원심 압축기의 작동매체를 위해 상기 압축기 케이싱과 상기 압축기 임펠러 사이에 형성된 유동 덕트와, 상기 압축기 케이싱과 상기 압축기 임펠러 사이에서 상기 유동 덕트에 연결됨과 동시에 상기 압축기 임펠러의 후벽 영역에 밀봉요소가 없이 형성된 갈라진 틈을 포함하는 원심 압축기에 관한 것이다.

비접촉식 시일 (특히 라비린스 시일) 은 터보기계 구조의 회전 시스템을 밀봉하기 위해서 널리 쓰인다. 높은 마찰력을 형성하는 공기역학적 경계층이 회전부와 정지부 사이의 유체 유동 속의 갈라진 틈사이에 나타난다. 이는 갈라진 틈사이의 유체를 가열하게 되고, 따라서 갈라진 틈 주위의 요소들 역시 가열된다. 이러한 높은 재질 온도는 상응하는 요소들의 수명을 단축시킨다.

기존의 디자인에 따르면, 배출 가스 터빈 과급 장치는, 원심 압축기로부터 나오는 추력의 방향과 반대 방향이거나 또는 같은 방향으로 작동하는 배출 가스 터빈으로부터 나오는, 축방향 추력을 갖는다. 후자의 경우, 압축기 임펠러의 회전하는 후벽과 인접하는 정지해있는 압축기 케이싱 사이의 갈라진 틈에서 야기되는 압력이 낮아진다. 이러한 이유로, 이러한 갈라진 틈은 매우 촘촘한 공차를 갖는다. 게다가, 보통 비접촉식 시일을 갖는다. 이같은 좁은 갈라진 틈이 아주 높은 마찰력을 수반한다. 또한, 상기 틈새를 통해 흐르는 작동매체의 편향과 와류는 시일의 스로틀 위치에서 작동매체의 반복된 섞임을 가져오게 되고, 이것은 높은 수준의 운동량과 열의 교환과 관계가 있다. 상기 스로틀 위치의 하류에서, 작동매체가 매번 새로이 가속되어 마찰력, 따라서 열의 생성, 이 훨씬 증가한다.

압축기 임펠러의 후벽에 배치되어있고, 압축기 임펠러와 압축기 케이싱 사이의 갈라진 틈에 위치한, 밀봉요소를 갖춘 원심 압축기를 위한 냉각기구는 EP 0 518 027 B1 호로부터 알 수 있다. 이 배치에서, 압축기 임펠러 출구의 압력보다 높은 압력으로 제공되는 차가운 공기가 시일을 통해 공급된다. 이 공기는 압축기 임펠러의 후벽에 충돌하여 즉시 라비린스 틈사이로 압축기 임펠러의 출구로부터 나오는 뜨거운 압축공기의 흐름을 방지하기 위해 밀봉하는 공기로서 작용한다. 밀봉 기하학을 제공받은 이러한 압축기 휠의 유용 수명은 이러한 방법으로 인해 현저하게 증가할 수 있다. 이러한 해결책에서, 특별한 형태의 시일이 전체적인 디자인과 압축기의 조립을 복잡하게 만들고, 더 비싸게 만든다는 단점이 있음을 알 수 있다. 상기 갈라진 틈의 클리어런스가 10 밀리미터 영역이기 때문에, 따라서 회전하는 압축기 임펠러가 압축기 케이싱과 마찰을 일으킬 위험이 항상 잠재해 있다.

이와는 반대로, 배출 가스 터빈의 축방향 추력이 원심 압축기와 반대로 작동하는 경우에는 상기 갈라진 틈에서 압력의 강하가 필요가 없으므로, 그것의 클리어런스는 1 밀리미터 영역이고, 압축기 임펠러의 후벽 부분에 있는 갈라진 틈을 밀봉하지 않아도 된다. 이러한 밀봉요소가 없는 원심 압축기는 DE 195 48 852호로부터 알 수 있다. 그것은 구조가 간단하고 따라서 적당한 가격에서 생산이 가능하다. 회전하는 압축기 임펠러가 압축기 케이싱과 마찰을 일으킬 위험도 없다. 그렇지만, 이 경우에도 압축기 임펠러 후벽 위의 공기역학적 전단층으로부터 야기되는 마찰열은 압축기 임펠러의 가열을 가져오게 하고, 따라서 수명이 단축된다. 압축기 임펠러의 후벽 부분에 위치한 밀봉요소가 없는 이러한 경우의 원심 압축기에 있어서 열의 발생을 줄이는 방법은 알려진 것이 없다.

본 발명은 이러한 모든 단점을 피하고자하며, 따라서 본 발명의 목적중 하나는, 압축기 임펠러의 후벽 영역에 있어 압축기 임펠러와 압축기 케이싱 사이의 갈라진 틈에 밀봉요소가 없는, 간단하게 제작된 원심 압축 장치를 구동하는 새로운 방법을 제공하는 것이며, 상기 방법은 원심 압축기의 수명을 증가시킨다. 게다가 상기 방법을 수행하기 위한 하나의 기구가 사용될 수 있다.

청구항 1 의 서문에서 설명된 방법에 있어서, 상기 목적은 발명에 따르면, 작동매체의 유출 유동의 하류에 위치한 갈라진 틈사이에 냉매를 도입하고, 열교환이 일어나고 난 후에 상기 냉매를 최종적으로 다시 제거함으로써 성취된다. 이러한 목적을 위하여, 청구항 6 의 서문에 설명된 하나의 기구에 있어서는, 압축기 케이싱을 관통하여 압축기 임펠러의 후벽부분에서의 갈라진 틈사이에 열려있고 후벽 방향을 향하는 기체 상태의 냉매용의 하나 이상의 공급 덕트와 상기 냉매용의 하나 이상의 제거 덕트를 압축기 케이싱에 배치한다.

이 방법과 원심 압축기의 상응하는 형태에 따르면, 압축기 임펠러의 후벽이 기체 상태의 냉매에 의해 효과적으로 냉각될 수 있고, 따라서 원심 압축기의 유용 수명이 증가된다. 냉매에 의한 작동매체의 뜨거운 유출 유동의 냉각이 이 목적을 이미 충족시키기 때문에, 갈라진 틈사이로의 유출 유동의 침투를 방지해야할 필요가 없다. 따라서, 상대적으로 적은 양의 냉매를 공급한다고 해도 충분하기 때문에 간단한 공급 설비가 사용될 수 있다.

작동매체의 유출유동의 압력이 갈라진 틈 안으로 공급될 때 작동매체의 주 유동의 압력에 비해 낮아지기 때문에, 냉매는 작동매체의 주 유동의 압력보다 높은 혹은 낮은 압력으로 갈라진 틈사이로 유리하게 도입될 수 있다. 이러한 목적으로, 압축기 임펠러의 후벽의 상류에 위치한 영역의 갈라진 틈에 밀봉요소가 설치된다. 이 목적을 위해 사용된 냉매의 제거는 대기중으로 혹은 원심 압축기의 작동매체의 주 유동으로 압축기 케이싱을 통해 일어나고, 제거 덕트는 대기쪽으로 혹은 원심 압축기의 유동 덕트 쪽으로 열려 있다. 이러한 방법에 있어서, 압축기 임펠러의 냉각을 위한 많은 다양한 가능성이 뒤따르고, 이들은 그것의 적용상태가 원심 압축기의 최적 적용이 되게 한다.

냉매를 위한 공급 덕트는 압축기 임펠러의 축에 대체로 평행하거나 사선으로 갈라진 틈으로 통하도록, 또는 대체로 압축기 임펠러의 후벽에 수직하도록 배치된다. 충돌냉각은 축의 방향과 평행하게 발생하는 냉매 공급의 경우에 있어서 얻어진다. 이 방법에 있어서, 압축기 임펠러 후벽의 특히 위험한 위치가 직접적으로 그리고 효과적으로 냉각될 수 있다. 반면에, 필름 냉각은 냉매의 방사상 공급에 의해 얻어지고, 이의 도움으로 압축기 임펠러 후벽의 넓은 영역도 냉각될 수 있다. 냉매의 사선으로의 공급은 냉각 효율이 낮지만, 앞서 설명한 해석의 장점을 겸한다. 이 단점을 보완하기 위해서, 하나 이상의 공급 덕트가 압축기 임펠러의 후벽 쪽으로 향하고 갈라진 틈으로 돌출된 튜브를 가지고 있다. 각각의 튜브는 압축기 임펠러 후벽의 방사상으로 외벽 부분 영역의 갈라진 틈속으로 열려있는 것이 특히 유리하다. 최대 열 하중이 이 부분에서 예상되기 때문에 냉매의 효과적인 사용은 이 방법을 통해 얻어질 수 있다.

만약 복수의 공급 덕트가 압축기 케이싱에 배치된다면, 갈라진 틈을 향해 열려있는 하나의 고리모양의 공간, 또는 하나 이상의 고리모양의 공간, 이 압축기 케이싱에 압축기 임펠러 후벽과 반대로 형성되는 것이 유리하고, 하나의 공급 덕트가 하나의 고리모양의 공간에, 또는 두개이상의 공급 덕트가 각각의 부분 고리모양 공간에 연결되는 것 또한 유리하다. 압축기 임펠러의 주변으로의 냉매의 균일한 공급은 공급덕트의 수, 형상, 배치에 상관없이 이 방법으로 얻어진다.

도 1 은 본 발명에 따른 공급 및 제거 장치를 갖춘 원심 압축기의 부분 종단면도이다.

도 2 는 실시예 2 에 있어서, 도 1 에 상응하는 도면이다.

도 3 은 실시예 3 에 있어서, 도 1 에 상응하는 도면이다.

도 4 는 다음 실시예에 있어서, 도 1 에 상응하는 도면이다.

도 5 는 또 다른 실시예의 갈라진 틈 부분의, 특히 제 1 틈새 영역을 도 4 로부터 확대한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 원심 압축기 2: 베어링 하우징

3: 축 4: 기계 중심선

5: 압축기 케이싱 6: 압축기 임펠러

7: 임펠러 날개 8: 허브

9: 유동 덕트 10: 디퓨져

11: 볼류트 12: 공기 입구 케이싱

13: 공기 출구 케이싱 14: 디퓨져 플레이트

15: 중간벽 16: 후벽

17: 고착 슬리브 18: 갈라진 틈

19: 제 1 틈새 영역 20: 제 2 틈새 영역

21: 제 3 틈새 영역 22: 방사상 내벽 부분

23: 방사상 외벽 부분 24: 공급 덕트

25: 냉매 26: 제거 덕트

27: 작동매체 28: 주 유동

29: 유출 유동 30: 고리모양 공간

31: 튜브 32: 밀봉요소

배출 가스 터빈 과급 장치의 원심 압축기를 사용하는 본 발명의 몇 가지 실시예에 대한 이하의 설명과 첨부된 도면을 연계하여 고려하면, 본 발명에 대한 보다 폭넓은 이해가 가능할 것이며, 본 발명의 많은 이점과 그에 수반하는 이점들을 쉽게 알 수 있을 것이다.

수개의 도면을 통해 동일하거나 일치하는 부분에 대하여는 동일 도면 부호를 사용하고, 본 발명을 이해하는데 필수적인 요소만을 표시하며 (예를 들면, 베어링 부분과 배출 가스 터보 과급기의 터빈 끝부분은 도시되지 않음), 작동매체의 유동의 방향은 화살표로 표시한다. 도 1 에서 일부분만 보여지는 배출 가스 터보 과급기는 원심 압축기 (1) 와 배출 가스 터빈(미도시)으로 구성되고, 베어링 하우징 (2) 으로 지지되는 축 (3) 으로 서로 연결되어있다. 원심 압축기는 축 (3) 에 기계 중심선 (4) 이 위치한다. 압축기 임펠러가 회전 가능하게 축 (3) 에 연결되어있는 곳에 압축기 케이싱이 설치되어 있다. 상기 압축기 임펠러는 다수의 임펠러 날개들 (7) 을 가지고 있는 허브 (hub) (8) 를 갖추고 있다. 유동 덕트 (9) 는 상기 허브 (8) 와 압축기 케이싱 (5) 사이에 형성되어있다. 상기 임펠러 날개들 (7) 의 하류에, 원심 압축기 (1) 의 볼류트 (11) 쪽으로 차례로 열리는 방사상으로 배치된 날개를 가진 디퓨져 (10) 가 상기 유동 덕트 (9) 의 다음에 위치한다. 압축기 케이싱 (5) 은 주로 공기 입구 케이싱 (12) , 공기 출구 케이싱 (13) , 디퓨져 플레이트 (14) 와 베어링 하우징 (2) 을 안내하는 중간벽 (15) 으로 구성된다.

터빈의 끝에, 상기 허브 (8) 는 하나의 후벽 (16) 과 축 (3) 을 위한 하나의 고착 슬리브 (17) 를 갖는데, 축 (3) 과 상기 고착 슬리브 (17) 는 서로 연결되어있다. 상기 고착 슬리브 (17) 는 압축기 케이싱 (5) 의 중간벽 (15) 으로 수용된다. 또다른 적절한 압축기 임펠러/축 연결도 물론 선택되어질 수 있다. 이와 비슷하게 날개 없는 디퓨져의 적용도 가능하다.

다양한 틈새 영역을 포함하는 갈라진 틈 (18) 은 회전하는 압축기 임펠러 (6) 와 정지된 압축기 케이싱 (5) 의 중간벽 (15) 사이에 형성된다. 제 1 틈새 영역 (19) 은 기계 중심선 (4) 에 평행하게 연장되고, 압축기 임펠러 (6) 의 출구와 상기 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 영역에 실질적으로 방사상으로 연장되는 제 2 틈새 영역 (20) 모두에 연결되어있다. 상기 제 2 틈새 영역 (20) 은 고착 슬리브 (17) 와 중간벽 (15) 사이에 형성되는 제 3 틈새 영역 (21) 으로 합쳐지게 되고, 마찬가지로 기계 중심선 (14) 에 평행하게 연장된다. 제 3 틈새 영역은 하나의 제거 도관 (미도시) 과 차례로 소통한다. 압축기 임펠러 (6) 의 상기 후벽 (16) 은 방사상 내벽 부분 (22) 과 방사상의 외벽 부분 (23) 을 가지고 있다.

압축기 케이싱 (5) 의 중간벽 (15) 을 관통하는 기체상태의 냉매 (25) 용의 복수의 공급 덕트 (24) 는, 압축기 임펠러 (6) 의 축 (3) 에 평행하게 갈라진 틈 (18) 의 제 2 틈새 영역 속으로 열려있다. 개구는 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 의 방사상의 외벽 부분 (23) 영역에 위치하고, 한편 마찬가지로 압축기 케이싱 (5) 의 중간벽 (15) 을 관통하는 냉매를 위한 제거 덕트 (26) 가 방사상의 내벽 부분 (22) 영역에 배치되어있다.

배출 가스 터보 과급기가 작동할 때, 압축기 임펠러 (6) 는 대기 공기를 작동매체 (27) 로 유도하고, 이 대기 공기는 주 유동 (28) 으로서 유동 덕트 (9) 와 디퓨져 (10) 를 지나서 볼류트 (11) 에 이르고, 그곳에서 더 압축되어 마지막으로 상기 배출 가스 터보과급기에 연결되어있는 하나의 내연기관 (미도시)에 과급하기위해 사용된다. 공기가 상기 유동 덕트 (9) 에서부터 상기 디퓨져 (10) 까지 이동하는 동안에, 원심 압축기 (1) 에서 가열된 작동매체 (27) 의 주 유동 (28) 은 또한 유출유동 (29) 로서 제 1 틈새 영역 (19) 에 들어가고 따라서 갈라진 틈 (18) 에 들어간다. 반면에, 이와 동시에, 기체상태의 냉매 (25) 는 공급 덕트 (25) 를 통해서 상기 작동매체 (27) 의 주 유동의 압력보다 높은 압력으로 갈라진 틈 (18) 의 제 2 틈새 영역 (20) 으로 도입된다. 예를 들어, 내연기관의 과급 공기 냉각기의 출구 (미도시) 로부터 나온 공기를 냉매로 사용할 수 있다. 다른 냉매의 사용과 냉매의 외부 공급은 당연히 모두 가능하다.

냉매 (25) 는 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 과 만나고, 이 특별히 하중이 걸리는 방사상 외벽 부분 (23) 에 충돌 냉각 효과를 가져온다. 그런 다음 상기 냉매 (25) 는 갈라진 틈 (18) 에 배분되어 뜨거운 유출유동 (29) 을 희석시킨다. 냉매의 주된 부분과 유출유동 (29) 은 실질적으로 제거 덕트 (26) 를 통해서 갈라진 틈 (18) 밖으로 나간다. 현재의 압력관계에 의해서, 냉매 (25) 의 특정 부분과 유출유동 (29) 역시 제 1 틈새 영역 (19) 을 지나서 원심 압축기 (1) 의 유동 덕트 (9) 속으로 도입된다.

실시예 2 에서는, 냉매 (25) 용의 공급 덕트 (24) 가 마찬가지로 압축기 임펠러 (6) 의 축 (3) 에 평행하고 압축기 임펠러 (6) 후벽 (16) 의 방사상의 외벽 부분 (23) 영역에 위치한 갈라진 틈 (18) 속으로 열려있다. 그러나, 상기 공급 덕트 (24) 와 함께 연결되고 상기 갈라진 틈 (18) 쪽으로 열린 하나의 고리모양 공간 (30) 이 상기 공급 덕트 (24) 와 갈라진 틈 (18) 사이에 형성된다 (도 2). 이런 방법으로, 냉매 (25) 가 후벽 (16) 으로 상대적으로 균일하게 들어갈 수 있다. 상기 고리모양 공간 (30) 의 대안으로서, 복수의 부분 고리모양 공간이 역시 압축기 케이싱 (5) 의 중간벽 (15) 에 형성될 수 있고, 각각의 부분 고리모양 공간들은 두개이상의 인접한 공급 덕트 (24) (미도시) 와함께 연결되어 있다. 냉매 (25) 가 원심 압축기 (1) 의 유동 덕트 (9) 를 통해 거의 완벽하게 제거되도록 제거 덕트 (26) 가 압축기 케이싱 (5) 의 디퓨져 플레이트 (14) 에 배열되어있다. 작동하는 동안, 유출 유동 (29) 은 상기 냉매 (25) 에 의해 거의 완벽하게 차단된다. 게다가, 상기 냉매 (25) 의 유동 덕트 (9) 로의 반환 때문에 체적효율이 증가한다.

실시예 3 에 있어서, 공급 덕트 (24) 는 압축기 임펠러 (6) 의 축 (3) 에 비스듬하게 갈라진 틈 (18) 속으로 열려있다. 게다가, 상기 공급 덕트 (24) 는 각각, 갈라진 틈 (18) 속으로 돌출 되고 압축기 임펠러 (6) 후벽 (16) 의 방사상의 외벽 부분 (23) 을 향하는, 하나의 튜브 (31) 를 갖추고 있다 (도 3). 이 튜브 (31) 의 사용으로, 냉매 (25) 가 최대 열 하중이 걸리는 상기 후벽 (16) 영역에 정확하게 부딪힌다. 비스듬하게 도입되기 때문에, 냉매 (25) 는 처음부터 충돌 냉각으로 작용한다. 게다가, 냉각 필름이 자기자신을 제 1 틈새 영역 (19) 의 방향으로 상기 후벽 (16) 에 접착시킬 수 있다. 냉매 (25) 의 제거는 제거 덕트 (26) 를 통해서 다시 일어난다. 실시예 2와 유사하게, 상기 냉매 (25) 는 원심 압축기 (1) (미도시) 의 유동 덕트 (9) 로 역시 되돌려질 수 있다.

다음의 하나의 실시예에서, 공급 덕트 (24) 는, 디퓨져 플레이트 (14) 를 관통하고 압축기 임펠러 (6) 에 대면하는 영역에서 상기 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 에 대해 수직하게 갈라진 틈 (18) 에 열리도록 배치되어있다 (도 4). 냉매 (25) 용의 제거 덕트 (26) 는 압축기 케이싱 (5) 의 중간벽 (15) 에 설치되어있다. 상기 압축기 임펠러 (6) 후벽 (16) 전체의 순수한 필름 냉각은 상기 냉매 (25) 의 수직 도입을 통해 얻어진다. 냉매 (25) 의 제거는 오직 제거 덕트 (26) 를 통해 일어난다. 이러한 배치에서, 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 에서 발생하는 마찰 때문에, 중심선에 평행하게 냉매 (25) 가 불어넣어졌을 때보다 압축기 추력과 기계적 손실 모두 작다. 디퓨져 플레이트 (14) 는 또한, 그것의 방사상 안쪽 끝에 슬롯이 있는 형상을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 공급 덕트 (24) 는 상기 디퓨져 플레이트 (14) 의 슬롯 (미도시) 으로 열려있다.

또다른 실시예에 있어서, 하나의 밀봉요소 (32) 가 압축기 임펠러 (6) 후벽 (16) 의 상류에 위치한 갈라진 틈 (18) , 예를 들어 제 1 틈새 영역 (19) , 에 배치되어 있다. 이러한 전술한 실시예들에 적합한 이러한 해결 방법을 통해서, 유입되는 냉매 (25) 의 압력이 압축기 임펠러 (6) 의 출구에 존재하는 작동매체 (27) 의 압력보다 유리하게 낮은 정도로, 잔류 유출 유동 (29) 의 압력을 낮추는 것이 가능하다. 이러한 방법으로, 압축기 임펠러의 효과적인 냉각이 상대적으로 적은 양의 냉매 (31) 를 사용하고서도 얻어질 수 있다.

명백하게, 본 발명은 상기의 교시에 비추어 볼때 많은 수정과 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명은, 첨부된 청구항들의 범위내에서 여기서 특별하게 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 압축기 임펠러의 후벽을 기체 상태의 냉매에 의해 효과적으로 냉각시킬 수 있으므로, 원심 압축기의 유용 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 작동매체의 뜨거운 유출 유동이 냉매에 의해 냉각되므로, 갈라진 틈사이의 유출 유동의 침투를 방지해야할 필요가 없으며, 따라서, 상대적으로 적은 양의 냉매를 공급한다고 해도 압축기 임펠러의 냉각 효과가 충분하기 때문에 간단한 공급 설비를 사용할 수 있게 된다.

Claims

a) 압축기 케이싱 (5) 에 배치되어 있고 다수의 임펠러 날개 (7) 를 갖춘 압축기 임펠러 (6) 에 의해 작동매체 (27) 가 도입되고 압축되어, 주 유동 (28) 으로서 소비 유니트로 유도되고,

b) 상기 임펠러 날개 (7) 사이에서 일어나는 압축과정 이후에, 상기 작동매체 (27) 의 유출유동 (29) 이 갈라져 나오고, 이 유출유동 (29) 은 압축기 케이싱 (5) 과 압축기 임펠러 (6) 사이에 형성되는 갈라진 틈 (18) 사이로 흐르며,

c) 상기 갈라진 틈 (18) 은 상기 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 영역에 있어 작동매체 (27) 의 유출유동 (29) 의 침투에 대해 밀봉되지 않는 원심 압축기 작동 방법으로서,

d) 작동매체 (27) 의 유출유동 (29) 하류에 위치한 갈라진 틈 (18) 에 냉매 (25) 가 도입되고, 이 냉매는 냉각 과정이 일어나고 난 후에 최종적으로 다시 제거되는 원심 압축기 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 냉매 (25) 가 작동매체 (27) 의 주 유동 (28) 의 압력보다 더 높은 압력으로 상기 갈라진 틈 (18) 에 도입되는 것을 특징으로 하는 원심 압축기 작동 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 냉매 (25) 는 냉각 과정이 일어난 후에 상기 작동매체 (27) 의 주 유동 (28) 에 도입되는 것을 특징으로 하는 원심 압축기 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 작동매체 (27) 의 유출유동 (29) 이 상기 갈라진 틈 (18) 에 공급될 때, 상기 작동매체의 유출유동의 압력이 상기 작동매체 (27) 의 주 유동 (28) 의 압력에 비해 낮아지는 것을 특징으로 하는 원심 압축기 작동 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 냉매 (25) 가 작동매체 (27) 의 주 유동 (28) 의 압력보다 더 낮은 압력으로 상기 갈라진 틈 (18) 에 도입되는 것을 특징으로 하는 원심 압축기 작동 방법.
축 (3) 상에 배치되고 주로 방사상으로 연장되는 후벽 (16) 을 갖는 압축기 임펠러 (6) 와, 상기 압축기 임펠러 (6) 를 에워싸는 압축기 케이싱 (5) 과, 원심 압축기 (1) 의 작동매체 (27) 를 위해 상기 압축기 케이싱 (5) 과 상기 압축기 임펠러 (6) 사이에 형성된 유동 덕트 (9) 와, 상기 압축기 케이싱 (5) 과 상기 압축기 임펠러 (6) 사이에서 상기 유동 덕트 (9) 에 연결됨과 동시에 상기 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 영역에 밀봉요소가 없이 형성된 갈라진 틈 (18) 을 포함하는 원심 압축기로서, 상기 압축기 케이싱 (5) 에는, 압축기 케이싱 (5) 을 관통하여 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 영역에서 상기 갈라진 틈 (18) 에 열려있고 상기 후벽 (16) 을 향하는, 기체상태의 냉매 (25) 용의 하나 이상의 공급 덕트 (24) 와, 상기 냉매 (25) 용의 하나 이상의 제거 덕트 (26) 가 배치되어 있는 원심 압축기.
제 6 항에 있어서, 상기 공급 덕트 (24) 는 적어도 상기 압축기 임펠러 (6) 의 축 (3) 에 대해 대략적으로 평행하게 상기 갈라진 틈 (18) 에 열린 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
제 6 항에 있어서, 상기 공급 덕트 (24) 는 적어도 상기 압축기 임펠러 (6) 의 축 (3) 에 대해 대략적으로 비스듬하게 상기 갈라진 틈 (18) 에 열린 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
제 7 항 또는 8 항에 있어서, 상기 압축기 케이싱 (5) 에 복수의 공급 덕트 (24) 가 배치되어 있고, 상기 압축기 케이싱 (5) 에 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 에 대향해서 상기 갈라진 틈 (18) 쪽으로 열린 고리모양의 공간 (30) 또는 적어도 부분적인 고리모양의 공간이 형성되어 있으며, 상기 공급 덕트 (24) 가 상기 고리모양 공간 (30) 에 연결되어 있거나 공급 덕트 (24) 의 두개 이상이 각각의 부분적인 고리모양 공간에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
제 8 항에 있어서, 상기 공급 덕트 (24) 의 하나 이상에는, 상기 갈라진 틈 (18) 속으로 돌출되어 상기 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 을 향하는 튜브 (31) 가 설치되는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
제 10 항에 있어서, 상기 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 이 방사상 내벽 부분 (22) 과 방사상 외벽 부분 (23) 을 갖고, 각각의 튜브 (31) 가 상기 방사상 외벽 부분 (23) 의 영역에서 상기 갈라진 틈 (18) 에 열려있는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
제 6 항 내지 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제거 덕트 (26) 가 원심 압축기 (1) 의 유동 덕트 (9) 에 열려있는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
제 6 항에 있어서, 상기 공급 덕트 (24) 가 적어도 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 에 대해 대략적으로 수직하게 상기 갈라진 틈 (18) 에 열려있는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
제 6 항 내지 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기 임펠러 (6) 의 후벽 (16) 의 상류에 위치한 상기 갈라진 틈 (18) 에 밀봉요소 (32) 가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.