KR20040033063A - 스크루 압축기용 토출 포트 설계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토출 포트를 갖는 하우징과, 상기 토출 포트를 통해 토출 유동을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 회전 가능하게 배치된 적어도 하나의 숫로터와 적어도 하나의 암로터를 포함하는 복수개의 로터를 포함하는 스크루 압축기에 관한 것으로, 상기 토출 포트는 반경방향 부분과 축방향 부분을 가지며, 상기 반경방향 부분이 상기 축방향 부분보다 먼저 개방되어 상기 토출 유동 내의 운동 에너지가 회수될 수 있도록 상기 토출 포트가 상기 복수개의 로터에 대해 위치 설정된다.

Description

스크루 압축기용 토출 포트 설계 {DISCHARGE PORTING DESIGN FOR SCREW COMPRESSOR}

다중 로터를 갖는 종래의 압축기에서는, 로터가 회전함에 따라 가스가 회전 포켓 내에서 압축된다. 전형적으로, 압력 비 또는 체적 비(V_I)는 반경방향 및 축방향 모두에서 토출 포트에 대해 동일하다. 이는 약간의 가스를 과도 압축시키고, 또한 특히 높은 팁 속도 기계에서 가스상 유동에 부여된 운동 에너지의 손실 및 동적 손실로 인한 비효율적인 압축기 작동을 야기한다.

압축기에 의해 생성된 운동 에너지를 압력으로 변환하는 효율을 향상시킬 필요가 있다는 것이 명백하다.

본 발명은 스크루 압축기에 관한 것으로, 특히 유동 효율을 향상시키고 압축기로부터의 토출 유동에서 생성된 운동 에너지의 회수를 위해 제공되는 스크루 압축기의 토출 포트 설계에 관한 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 개선된 반경방향 및 축방향 토출 포트를 개략적으로 도시한다.

도2는 본 발명에 따른 압축기의 토출 하우징 부분 상의 축방향 포트를 개략적으로 도시한다.

도3은 본 발명에 따른 스테이터 또는 로터 하우징의 평면도를 개략적으로 도시한다.

도4는 도3의 하우징을 더욱 개략적으로 도시한다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 요구되는 바와 같이 운동 에너지 손실 또는 동적 손실을 회수하는 압축기용 토출 포트를 개선하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점이 이하에서 설명될 것이다.

본 발명에 따르면 상기 목적 및 장점이 용이하게 달성된다.

본 발명에 따라, 토출 포트를 갖는 하우징과, 상기 토출 포트를 통해 토출 유동을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 회전 가능하게 배치된 적어도 하나의 숫로터(male rotor)와 적어도 하나의 암로터(female rotor)를 포함하는 복수개의 로터를 포함하는 스크루 압축기가 제공되는데, 상기 토출 포트는 반경방향 부분과 축방향 부분을 가지며, 상기 반경방향 부분이 상기 축방향 부분보다 먼저 개방되어 상기 토출 유동 내의 운동 에너지가 회수될 수 있도록 상기 토출 포트가 상기 복수개의 로터에 대해 위치 설정된다.

본 발명은 스크루 압축기에 관한 것으로, 특히 압축된 가스의 토출 유동에부여된 운동 에너지가 적어도 부분적으로 압력으로 변환되는 개선된 토출 포트 구성을 갖는 스크루 압축기에 관한 것으로, 이에 따라 압축기 효율이 향상된다.

도1을 참조하면, 본 발명에 따른 토출 포트(10)가 상세히 도시된다.

토출 포트(10)는 가스상 유동을 압축 및 토출하기 위한 복수개의 로터가 회전 가능하게 위치 설정된 내부 공간을 형성하는 반경방향 벽(12) 및 축방향 벽(14)을 갖는 하우징 내에 통합된다. 스크루 압축기는 전형적으로 회전 화살표(16)로 개략적으로 표시된 적어도 하나의 숫로터와 회전 화살표(18)로 개략적으로 표시된 적어도 하나의 암로터를 포함한다. 도1은 반경방향 부분(20)과 축방향 부분(22)을 갖는 토출 포트(10)를 도시한다. 반경방향 부분(20)은 반경방향 벽(12) 상의 반경방향 포트 에지(24, 26)에 의해 형성되고, 로터(16, 18)로부터의 반경방향 토출 유동을 위한 토출 포트를 형성한다.

축방향 토출 부분(22)은 축방향 포트 에지(28, 30)에 의해 형성되며, 이는 바람직하게는 축방향에서 로터(16, 18)로부터의 유동을 위한 토출 포트를 형성한다.

이와 관련하여, 반경방향 및 축방향이라는 용어는 압축기 내의 회전 로터의 반경 및 축을 기초로 하여 참조된 것이다.

도1은 본 발명에 따른 반경방향 토출 부분(20)의 조기 개방을 도시하기 위해 축방향 토출 부분(22)에 대해 반경방향 토출 부분(20)이 중첩된 것을 개략적으로 도시한다. 이러한 조기 개방은 바람직하게는 압축기의 작동시 향상된 효율을 제공하고, 또한 로터(16, 18)에 의해 유동에 부여된 운동 에너지의 적어도 일부를 다시포획하기 위해 제공된다.

본 발명에 따르면, 가스 접선방향 속도가 로터 토출 단부 벽 부근에서 더 높고, 가스 축방향 속도가 스크루 압축기 플루트 내측의 로터 메시 커스프 구역 부근에서 더 높다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따르면, 축방향 토출 포트보다 먼저 반경방향 토출 포트를 개방하는 것은 반경방향으로 토출된 가스가 과소 압축되게 하여, 토출 포트 내의 더 높은 가스 접선방향 속도에 의해 생성된 운동 에너지를 이용한다.

또한, 축방향 토출 부분보다 먼저 반경방향 토출 부분을 개방하는 것은 가스 축방향 저항을 감소시키고, 압축기 하우징 또는 플루트의 내측에서 축방향으로 가스 유동을 개선한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 압축기의 토출 포트의 축방향 토출 부분의 개방보다 먼저 압축기의 토출 포트의 접선방향 또는 반경방향 토출 부분을 개방하는 것은 바람직하게는 가스상 유동에 부여된 적어도 약간의 운동 에너지의 포획을 위해 제공되어 압축기 효율을 향상시킨다는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이러한 바람직한 개방은 축방향 포트 에지(28, 30)보다 먼저 반경방향 포트 에지(24, 26)를 로터(16, 18)의 피치 각에 대해 위치 설정함으로써 제공된다.

도1을 다시 참조하면, 본 발명에 따르면 숫로터에 대응하는 반경방향 부분의 일부를 암로터(18)에 대응하는 반경방향 부분(20)의 일부보다 먼저 개방함으로써 효율이 개선된다는 것도 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따르면, 암형 반경방향 포트 에지(26)가 암로터(18)의 피치 각에 대해 위치 설정되는 것보다 먼저 수형 반경방향 포트 에지(24)가 바람직하게는 숫로터(16)의 피치 각에 대해 위치 설정된다.

본 발명에 따르면, 도1에 설명되고 도시된 바와 같은 포트는 로터가 회전하는 원통형 표면을 형성하는 로터 또는 스테이터 하우징과, 로터 또는 스테이터 하우징 위에 축방향으로 위치 설정되고 전형적으로는 로터를 위한 베어링을 갖고 본 발명의 축방향 포트를 포함하는 토출 하우징에 의해 형성된다.

도2 내지 도4는 토출 하우징 및 스테이터 하우징 모두에서 본 이러한 포트를 개략적으로 도시하는 것으로, 문제의 토출 포트의 외곽을 상세히 도시하도록 벽 부분이 단면으로 도시된다.

도2는 토출 하우징 상의 축방향 포트(32)를 개략적으로 도시하는 것으로, 하우징의 벽(34)이 포트(32) 둘레에 단면으로서 개략적으로 도시된다. 포트(32)는 축방향 포트 에지(28, 30)에 의해 형성되는데, 이는 축방향 토출을 허용하기에 충분한 거리로 연장한 다음, 라인(36, 38)을 따라 후단 에지 부분(40, 42)으로 하향으로 만곡되고, 그 다음 대향 방향으로 연장하는 부분(44)으로 복귀하여 요구되는 외곽을 형성한다. 또한, 축방향 토출 포트(32)는 도1과 관련하여 설명되고 이하에서 도3 및 도4와 관련하여 상세히 설명되는 바와 같이 반경방향 토출 포트로부터 반경방향 유동을 수용하는 부분을 형성하는 벽(46, 48, 50)을 포함한다.

이제 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 반경방향 토출 포트(52)를 도시하기 위해 스테이터 하우징의 평면도가 개략적으로 도시된다. 도시된 바와 같이, 개략적으로 도시된 벽(54)은 숫로터 및 암로터가 회전 가능하게 위치 설정된 2개의 맞물린 원통형 표면(56, 58)을 형성한다. 반경방향 토출 포트(52)는 바람직하게는 토출 하우징(34)의 에지(48)와 만나는 외향 에지에 의해 형성된 상부 외곽부(60)를 갖는다. 또한, 반경방향 포트(52)는 도3에도 도시되며 대체로 V 형상을 형성하도록 지점(62)으로 하향 연장하는 반경방향 포트 에지(24, 26)에 의해 형성된다.

도4는 본 발명에 따른 반경방향 토출 포트(52)의 V 형상의 외곽부를 더욱 잘 도시하도록 측면에서 본 이러한 구조를 개략적으로 도시한다. 또한, 도4는 과장된 방식으로 비대칭 또는 비스듬한 성질의 에지(24, 26)를 도시하는데, 이들은 바람직하게는 요구되는 바와 같이 암형 반경방향 포트보다 먼저 숫로터 반경방향 포트를 개방하기 위해 제공된다.

여기에서 언급된 토출 하우징 요소 및 스테이터 또는 로터 하우징 요소는 본 발명의 범위 내에서 별도의 구성 요소일 수 있거나 또는 단일 주물 또는 요소일 수 있다는 것을 알아야 한다.

이상을 기초로 하여, 바람직하게는 압축기로부터 토출 유동의 효율을 향상시키는 스크루 압축기용 토출 포트가 제공된다는 것이 매우 명백해졌다. 이는 축방향 토출 포트에 비해 반경방향 토출 포트를 먼저 개방하고 암형 토출 포트보다 먼저 수형 토출 포트를 개방함으로써 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명은 본 발명을 수행하는 최적의 모드의 예시로서만 간주되는 여기에 설명 및 도시된 예로 제한되지 않고, 부품의 형태, 크기 및 배열과 작동의 세부사항의 변경이 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명은 청구의 범위에 한정된 바와 같이 그 기술사상 및 범위 내에 있는 이러한 모든 변형예를 포함하는것으로 의도된다.

Claims (6)

1. 스크루 압축기이며,

   토출 포트를 갖는 하우징과,

   상기 토출 포트를 통해 토출 유동을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 회전 가능하게 배치된 적어도 하나의 숫로터와 적어도 하나의 암로터를 포함하는 복수개의 로터를 포함하며,

   상기 토출 포트는 반경방향 부분과 축방향 부분을 가지며, 상기 반경방향 부분이 상기 축방향 부분보다 먼저 개방되어 상기 토출 유동 내의 운동 에너지가 회수될 수 있도록 상기 토출 포트가 상기 복수개의 로터에 대해 위치 설정되는 스크루 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 반경방향 부분은 반경방향 포트 에지에 의해 형성되고 상기 축방향 부분은 축방향 포트 에지에 의해 형성되며, 상기 반경방향 포트 에지가 상기 축방향 포트 에지보다 먼저 상기 복수개의 로터의 피치 각에 대해 위치 설정되어 상기 반경방향 부분이 상기 축방향 부분보다 먼저 개방되는 스크루 압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 반경방향 부분은 상기 숫로터에 대응하는 수형 반경방향 부분과 상기 암로터에 대응하는 암형 반경방향 부분을 가지며, 상기 수형 반경방향 부분이 상기 암형 반경방향 부분보다 먼저 개방되도록 상기 반경방향 부분이상기 복수개의 로터에 대해 위치 설정되는 스크루 압축기.
4. 제3항에 있어서, 상기 수형 반경방향 부분은 수형 반경방향 포트 에지에 의해 형성되고 상기 암형 반경방향 부분은 암형 반경방향 포트 에지에 의해 형성되며, 상기 암형 반경방향 포트 에지가 상기 암로터의 피치 각을 따라 위치 설정되는 것보다 먼저 상기 수형 반경방향 포트 에지가 상기 숫로터의 피치 각을 따라 위치 설정되어 상기 수형 반경방향 부분이 상기 암형 반경방향 부분보다 먼저 개방되는 스크루 압축기.
5. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 로터 하우징과 토출 하우징에 의해 형성되며, 상기 반경방향 부분은 상기 로터 하우징 상에 형성되고, 상기 축방향 부분은 상기 토출 하우징 상에 형성되는 스크루 압축기.
6. 제5항에 있어서, 상기 토출 하우징은 상기 토출 포트의 상기 축방향 부분을 형성하며, 상기 토출 포트의 상기 반경방향 부분으로부터 유동을 수용하기 위한 반경방향 유동 부분을 더 형성하는 스크루 압축기.