KR20140100995A - 왕복 컴프레서에 적합한 음향 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교호형 컴프레서를 위한 음향 필터, 및 특히, 적어도 하나의 주입구 파이프라인(21), 적어도 하나의 배출구 파이프라인(22), 및 적어도 하나의 중간 파이프라인(42)을 포함하는 흡입 음향 필터에 관한 것이다. 상기 음향 필터(1)는 적어도 2개의 수평 챔버들(5, 6)을 포함하되, 상기 챔버들은 제 1 수평 챔버(5)의 높이의 대략 75% 내지 98%와 상응하는 길이를 갖는 상위 세그먼트(421) 및 제 2 수평 챔버(6)의 높이의 대략 45% 내지 80%와 상응하는 길이를 갖는 하위 세그먼트(422)를 갖는, 중간 파이프라인(42)에 의해 상호연결된다.

Description

컴프레서를 위한 음향 필터{ACOUSTIC FILTER FOR COMPRESSOR}

본 발명은 교호형 컴프레서를 위한 음향 필터 및, 특히, 소음을 보유하는 수단 및 액체상 유체(liquid-phase fluid)를 보유하는 수단을 구비한 흡입 음향 필터에 관한 것이다.

현재의 종래 기술은 교호형 컴프레서들을 위한 흡입 음향 필터들의 모델들의 무한성으로 구성된다. 일반적으로, 이러한 흡입 필터들은 어떤 시스템(예컨대, 예를 들어, 냉각 시스템)의 유체 리턴 파이프라인(fluid return pipeline)과 이런 시스템을 구성하는 교호형 컴프레서의 흡입 주입구 사이에 배열된 챔버를 포함한다.

기술분야에서 통상의 지식에 의해 이미 알려진 바와 같이, 이런 형태의 흡입 음향 필터들의 주된 기능은 컴프레서에 의해 야기된 흡입 소음의 일부의 완화이다. 따라서, 흡입 음향 필터들의 챔버는 흡입 진동을 감쇠할 수 있는 체적을 나타낸다.

그 결과, 흡입 음향 필터의 챔버의 체적이, 특정한 방법으로, 각각의 교호형 컴프레서의 용량 및 적용가능성에 따라 미리 정해진 크기가 되어야만 한다는 것이 주목된다. 이런 점에서, 압축될 작동 유체의 형태가 또한 고려된다. 더욱이, 종래 기술이 흡입 음향 필터들을 제조하기 위한 몇몇 형태의 재료를 제공하는 것이 광범위하게 알려진다.

종래에는, 교호형 컴프레서를 위한 흡입 음향 필터는 컴프레서의 쉘(shell)의 내부에 위치되며, 이의 주입구는 유체 리턴 파이프라인 바로 옆에 존재하고, 이의 배출구는 컴프레서의 헤드(head)와 물리적으로 연결된다. 따라서, 흡입 음향 필터의 챔버는 작업에 적합한 체적을 나타내어야 하고, 게다가, 컴프레서의 쉘의 내부에서 큰 면적을 차지할 수 없다.

종래 기술의 흡입 음향 필터의 상당부는 오직 소음을 감소시키기 위하여 설계되고, 이런 경우에, 컴프레서와 결합되거나 그렇지 않는 다른 배열이 컴프레서의 흡입의 주입구로부터 액체 유체를 제거하는 원인이 된다.

따라서, 액체가 압축가능하지 않기 때문에, 컴프레서의 흡입 챔버 안에서 액체상 유체(liquid-phase fluid)의 입구가 작업을 극도로 방해한다는 것이 강조되어야 한다. 액체의 압축은 꽤 높은 압력 수준을 야기하고, 이는 컴프레서의 부품에 있어 파손(failure)을 야기할 수 있으면서, 이에 따라 성능 및 사용 기간을 감소시키거나, 또는 더 극도의 경우에, 작업의 총손실로 컴프레서에 있어 임계적인 파손을 야기한다.

컴프레서에 대한 액체의 리턴을 위한 원인들이 구분되고, 주된 원인들은 냉각 시스템의 설계 또는 사용에 있어 파손에 관련된다. 특히, 상업적인 용도의 냉각 시스템에서, 더욱 특별하게 2개의 공정들: (냉각 시스템에서) 담수 시작(flooded start) 및 증발기의 해동에서, 임계적인 양의 유체의 리턴을 처리하도록 강인 컴프레서(robust compressor)를 갖는 것이 필요하다. 담수 시작에서, 컴프레서는 액체상으로 작동 유체로 부분적으로 충진된 쉘을 갖고, 시작의 공정은 이러한 혹독함을 고려하여 발생해야만 한다. 증발기의 해동에서, 증발기를 해동하도록 컴프레서의 방출의 과열된 기체의 사용으로 인해, 컴프레서에 대한 액체의 연속적인 펌핑(pumping)을 발생시키되, 기체는 액화되고 흡입을 통해 리턴한다.

액체상 유체를 감소시키기 위하여 설계된 (흡입 음향 필터로부터 외부에 위치되는) 배열의 일 실시예는 문헌 PCT/BR2010/000179에서 보여질 수 있되, 유체 리턴을 위한 주입구 종단이 액체상 유체의 일부를 방출할 수 있는 기하구조를 나타내는 흡입 파이프라인이 개시된다.

어떤 경우에, 또한 현재의 종래 기술은 구조가, 부분적으로, 액체상에서 작동 유체의 적어도 일부분의 보유를 위한 원인이 되는 흡입 음향 필터를 제공한다.

이런 형태의 음향 필터의 일 실시예는 문헌 US 6,547,032호에서 주목될 수 있다. 이런 문헌의 목적은 본 발명의 도 1에서, 더 양호한 설명을 위하여, 더 도시된다.

도 1(변경된 참조부호를 갖지 않지만, 문헌 US 6,547,032호의 도면)에 도시된 필터는, 다른 양상들 중에서, 하나의 주입구(E), 하나의 배출구(S), 및 하나의 중간 파이프라인(I)을 포함하는 챔버를 포함한다. 따라서, 액체상 또는 기체상으로 존재하든 간에, 모든 리턴 유체(흡입 유체)는 주입구(E)를 통해 음향 필터에 들어가고, 중간 파이프라인(I)을 통해 챔버의 바닥면을 향하여 유동하며, 배출구 파이프라인(S)을 향하여 유동한다. 중간 파이프라인(I)이 배출구 파이프라인(S)에 상호연결되지 않기에, 액체상 유체의 적어도 일부가 음향 필터의 챔버의 바닥에서 보유될 것이다는 것이 고려될 수 있다. 하지만, 이런 양상은 문헌 US 6,547,032호에서 언급되지 않고, 더욱이, 액체상 유체가 챔버의 특정 체적을 차지하기 때문에, 액체를 보유하는 기능이 거의 존재하지 않는다는 것이 주목된다.

게다가, 주입구(E)가 종래에 액체상으로 작동 유체로 충진된 컴프레서의 쉘의 하위 영역으로 배향되기 때문에, 도 1(문헌 US 6,547,032호)의 음향 필터의 주입구(E)는 음향 필터에 의한 더 많은 양의 액체상 유체의 흡입을 야기하면서, 하위에 존재한다.

이런 점에서, 현재 종래 기술이 주입구 및 배출구가 컴프레서의 쉘의 상위 영역으로 배향되는 흡입 음향 필터의 모델을 이미 개시한다는 것이 추가로 언급되어야만 하고, 이의 목적은 액체 부분 위의 기체를 포획하면서, 담수 시작 공정을 처리하는 것이다. 이러한 조립체의 일 실시예는 본 발명의 도 2에 도시된다.

비록 상기에 언급된 해결안들이 액체의 흡입을 고려하는 공정에 반하여 강인하더라도, 정상적인 작업 동안에 컴프레서의 효율의 감소가 존재한다. 흡입 통과부에 들어가는 기체는 직접적으로 음향 필터의 주입구로 유도되지 않는다. 흡입 챔버의 주입구에 도달하기 이전에, 기체는 컴프레서의 뜨거운 부분과 접촉하며, 비질량의 감소 및 가열을 야기하고, 질량 유량, 냉각의 용량 및 성능의 감소를 초래한다. 액체의 흡입에 반하는 강인성(robustness)을 손실하지 않고, 과열의 효과를 감소시키기 위한 일 해결안은 기체의 흡입을 방해하지 않고 액체의 흡입을 위한 장애물의 발생일 것이다.

따라서, 교호형 컴프레서들을 위한 흡입 음향 필터들의 현재의 해결안 및 설계는 특히 액체상으로 작동 유체를 효율적으로 보유하도록 하는 전용인 구체예를 제공하지 않는다는 것이 주목되고, 이런 시나리오를 기초하여, 본 발명은 한정될 것이다.

따라서, 본 발명의 목적들 중 하나는 특히 상기에 언급된 공정들 동안에 상업적인 적용의 컴프레서들에서 발생하는, 액체상 유체를 보유하는 수단 및 소음을 보유하기 위한 수단으로 구성된 흡입 음향 필터의 제공이다.

이런 점에서, 또한 액체상 유체를 보유하기 위한 적어도 2개의 수준들을 포함하는 흡입 음향 필터의 제공이 본 발명의 목적들 중 하나이다.

본 발명의 또다른 목적은 기체상으로 존재하는 유체의 유동을 방해하지 않고 흡입 음향 필터에서 액체상 유체를 보유하기 위한 수단의 제공이다. 또한 종래 기술에서 발생하는, 성능의 손실 및 과열의 부작용의 감소가 본 발명의 일 목적이다.

본 개시된 발명의 이런저런 목적들은 흡입 음향 필터를 포함하는, 교호형 컴프레서를 위한 음향 필터에 의해 전체적으로 달성된다.

본 개시된 흡입 음향 필터는 적어도 하나의 주입구 파이프라인, 적어도 하나의 배출구 파이프라인, 및 적어도 하나의 중간 파이프라인을 포함한다. 더욱이, 상기 흡입 음향 필터는 적어도 2개의 수평 챔버들을 더 포함하되, 적어도 하나의 중간 파이프라인은 제 1 수평 챔버(5)의 높이의 대략 75% 내지 98%와 상응하는 길이를 갖는 상위 세그먼트(421)를 갖는다. 바람직하게는, 상기 중간 파이프라인은 제 2 수평 챔버의 높이의 대략 45% 내지 80%와 상응하는 길이를 갖는 하위 세그먼트를 더 갖는다.

바람직하게는, 흡입 음향 필터는 상위체(superior body), 하위체(inferior body) 및 적어도 하나의 내부체(internal body)로 이루어지되, 중간 파이프라인은 내부체 내에 한정된다. 수평 챔버들이 내부체에 의해 구획되는 것이 추가로 언급되어야 한다.

또한 바람직하게는, 주입구 파이프라인은 대략 직사각형 또는 원형 둘레, 및 45도 각도로 배열된 적어도 하나의 주입구 쉴드를 갖는다.

하기에 서술된 도면들은:
도 1과 도 2는 현재 종래 기술의 흡입 음향 필터의 설계를 도시한다.
도 3은 본 발명의 흡입 음향 필터의 분해 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 흡입 음향 필터의 절개도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 흡입 음향 필터의 기능적 예시도를 도시한다.
도 6은 교호형 컴프레서의 흡입 파이프라인에 대한, 본 발명의 흡입 음향 필터의 바람직한 포지셔닝(positioning)의 확대 상세도를 도시한다.

본 발명의 개념 및 목적에 따라, (종래의) 소음을 보유하는 수단 및 (미공개된) 액체상 유체를 보유하는 수단으로 구성된 흡입 음향 필터(또는 흡입 머플러(muffler))가 개시된다.

도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에서 도시하는 - 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 - 상위체(superior body)(2) 및 하위체(inferior body)(3)로 구성된 음향 필터(1)가 제공된다.

상기 상위체(2)는 음향 필터(1)의 캡(cap)을 포함하고, 주입구 파이프라인(21), 배출구 파이프라인(22) 및 밀봉 엣지(sealing edge)(24)를 포함한다.

주입구 파이프라인(21)은 스노클-형태(snorkel-type) 파이프라인(실질적으로 컴프레서의 흡입 파이프라인(TS)을 따라 정렬된 연장된 파이프라인)이다. 본 제안된 설계에 따라, 주입구 파이프라인(21)은 대략 직사각형 프로파일 및 45°로 한정된 주입구 쉴드(shield)(211)를 갖는다.

배출구 파이프라인(22)은 대략 실린더형 프로파일을 나타내는 파이프라인이다. 이러한 파이프라인의 외측 종단은 후측 배출구 쉴드(221)를 갖고, 이의 내측 종단(23)은 음향 필터(1)의 절반 높이까지 연장된다.

일반적으로, 상위체(2)는 대략 타원형 둘레를 갖는 고체 몸체이고; 그 결과, 이의 밀봉 엣지(24)는 또한 대략 타원형 경계를 갖는다.

하위체(3)는 체적이 음향 필터로 형상화하도록 한정된 몸체이다. 음향 감쇠 수단뿐 아니라, 하위체(3)의 기하학적 형상은 기술분야에서 통상의 지식에 의해 이미 알려진다. 따라서, 하위체(3)는 (적절하게 조립될 때) 음향 필터(1)를 밀봉하는 원인이 되는 경계 엣지(31)를 갖는다.

음향 필터(1)는 상위체(1)의 둘레에 대하여 유사한 둘레의 플레이트(plate)를 포함하는, 내부체(internal body)(4)를 더 포함한다.

상기 내부체(4)는 관통홀(41) 및 상측 및 하측으로 돌출되는 중간 파이프라인(42)을 갖는다. 인용된 중간 파이프라인(42)은 제 1 수평 챔버(5)의 높이의 대략 75% 내지 98%와 상응하는 길이를 갖는 상위 세그먼트(421) 및 제 2 수평 챔버(6)의 높이의 대략 45% 내지 80%와 상응하는 길이를 갖는 하위 세그먼트(422)를 갖는다는 것이 강조되어야 한다.

상위체(2), 하위체(3), 및 내부체(4)의 일관된 조립체에 따라, 음향 필터(1)의 내부는 중간 파이프라인(42)에 의해 상호연결된, 2개의 수평 챔버들(5, 6)의 한정을 야기한다는 것이 주목된다.

더욱이, 상위체(2)의 주입구 파이프라인(21)은 음향 필터(1)의 외측부를 제 1 수평 챔버(5)에 연결한다는 것이 주목된다. 한편, 상위체의 배출구 파이프라인(22)은 제 2 수평 챔버(6)를 (미도시된) 컴프레서의 (미도시된) 압축 챔버에 연결한다.

제 1 수평 챔버(5)는 주입구 파이프라인(21)에 들어가는 액체 유체(FL)의 초과량을 위한 저장조로서 작동한다. 제 2 수평 챔버(6)에 대한 액체의 통로는 제 2 수평 챔버(6)를 위한 제 2 연결 파이프로서 기능하는, 제 2 수평 챔버(5)의 꼭대기에서 기체를 포획하는 중간 파이프라인(42)의 구성에 의해 차단된다.

제 1 수평 챔버(5) 안에 저장된 액체의 최종적인 초과량은 흡입 공정에 의해 야기된 압력 하락으로 인해 컴프레서의 정상 작업 사이클 동안에 저절로 증발한다. 안전상의 이유로 인해, 제 2 수평 챔버(6)는 현저한 체적을 나타내고 챔버의 바닥의 상당한 높이에서 흡입 챔버로 기체를 유도하는 내측 종단(23)을 갖는다.

수평 챔버들(5, 6)의 내부 배열은 주입구 파이프라인(21)과 흡입 파이프라인(TS) 사이에서, 제안된 포지셔닝(positioning)과 함께 최적화된다. 도 6에 도시된 바와 같이 - "부정합(misaligned)" 포지셔닝 - 은 특히 최종적인 시스템에 관련 있되 액체상 유체(liquid-phase fluid)의 양은 현저하다. 이는 이런 "부정합"이, 제어된 방식으로, 음향 필터(1)의 내부 안에서 액체의 수용을 감소시킨다는 사실로 인해 발생한다. 이러한 해결안의 장점은 컴프레서의 표준 작업 동안에 보여지되, 흡입 음향 필터까지 기체의 경로는 실질적으로 향상되고, 과열 수준이 감소된다. 기체를 포획하는 공정의 향상은 45°의 절개에 의해 획득된, 주입구 쉴드(211)의 구성에서 언급한다.

비록 본 발명의 바람직한 구체예의 실시예가 서술되어 왔더라도, 동일한 범위는 가능한 등가 수단이 포함된, 청구항들의 내용에 의해서만 한정되는, 다른 가능한 변경을 포함한다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (8)

1. 적어도 하나의 주입구 파이프라인(21), 적어도 하나의 배출구 파이프라인(22), 및 적어도 하나의 중간 파이프라인(42)을 포함하는 흡입 음향 필터(1)를 포함하는 교호형 컴프레서를 위한 음향 필터에 있어서,
   상기 음향 필터(1)는 적어도 2개의 수평 챔버들(5, 6)을 포함하고;
   적어도 하나의 중간 파이프라인(42)은 제 1 수평 챔버(5)의 높이의 대략 75% 내지 98%와 상응하는 길이를 갖는 상위 세그먼트(421)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 필터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 중간 파이프라인(42)은 제 2 수평 챔버(6)의 높이의 대략 45% 내지 80%와 상응하는 길이를 갖는 하위 세그먼트(422)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 필터.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 음향 필터는 상위체(2), 하위체(3) 및 적어도 하나의 내부체(4)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음향 필터.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 중간 파이프라인(42)은 내부체(4) 내에 한정되는 것을 특징으로 하는 음향 필터.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 수평 챔버들(5, 6)은 내부체(4)에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 음향 필터.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 주입구 파이프라인(21)은 대략 직사각형 둘레를 갖는 것을 특징으로 음향 필터.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 주입구 파이프라인(21)은 대략 원형 둘레를 갖는 것을 특징으로 음향 필터.
   
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 주입구 파이프라인(21)은 45도 각도로 배열된 적어도 하나의 주입구 쉴드(211)를 갖는 것을 특징으로 하는 음향 필터.
   

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