KR20160058838A - 액체 주입형 스크류 압축기, 스크류 압축기의 무부하 상태로부터 부하 상태로의 전이를 위한 제어기 및 이의 적용 방법 - Google Patents

Abstract

액체 주입형 스크류 압축기로서, 유입구 밸브(6) 및 블로우-오프 밸브(19); 주입기(22)를 구비하는 액체 회로(20); 무부하로부터 부하로의 전이를 위한 제어기(35)로서, 그에 의해서 무부하일 때 유입구 밸브(6)가 폐쇄되고 블로우-오프 밸브(19)가 개방되고, 그리고 부하일 때 유입구 밸브(6)가 개방되고 블로우-오프 밸브(19)가 폐쇄되며, 그에 의해서 전술한 전이 중에, 주입 압력(p22)이 최소 문턱값 미만일 때, 유입구 밸브(6)가 폐쇄되어 유지되고 특정 지연(tB-tA)을 가지고 개방되며, 이러한 지연(tB-tA) 중에 주입을 점진적으로 증가시키기 위한 그리고 주입 압력(p22)이 최소 문턱값에 도달할 때 유입구 밸브(6)를 개방하기 위한 수단이 존재하는, 제어기(35)를 포함한다.

Description

액체 주입형 스크류 압축기, 스크류 압축기의 무부하 상태로부터 부하 상태로의 전이를 위한 제어기 및 이의 적용 방법{LIQUID INJECTED SCREW COMPRESSOR, CONTROLLER FOR THE TRANSITION FROM AN UNLOADED STATE TO A LOADED STATE OF SUCH A SCREW COMPRESSOR AND METHOD APPLIED THEREWITH}

본 발명은 액체 주입형 스크류 압축기, 특히 압축가스가 인출되지 않는 무부하 상태, 간략히 무부하로부터, 스크류 압축기가 압축가스, 예를 들어 압축 공기를 공급하여야 하는 부하 상황, 간략히 부하로의 전이 중의 그러한 스크류 압축기의 제어기에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 액체 주입형 스크류 압축기의 하나의 유형으로서, 그 액체 주입형 스크류 압축기는 유입구 및 이 유입구를 폐쇄할 수 있는 제어 가능한 유입구 밸브를 구비하는 압축기 요소; 배출구 및 이 배출구에 연결되고 또한 압축가스를 분위기로 방출하도록 하류 소비자 네트워크 및 제어 가능한 블로우-오프 밸브에 연결되는 압력 파이프; 압축기 요소 내로 액체를 주입하기 위한 주입기를 구비한 액체 회로; 압축가스로부터 액체를 분리하기 위해서 압력 파이프 내에 제공된 액체 분리기 및 분리된 액체를 수집하기 위한 압력 용기; 압력 용기를 주입기에 연결하는 주입 파이프; 소비자 네트워크 내의 압력이 셋팅된 희망 최소 네트워크 압력까지 떨어질 때, 무부하 상태로부터 부하 상태로의 전이 중에 유입구 밸브 및 블로우-오프 밸브를 제어하기 위한 제어기를 포함하며, 무부하 상태에서, 유입구 밸브는 폐쇄되고 블로우-오프 밸브는 개방되며, 부하 상태에서 유입구 밸브는 개방되고 블로우-오프 밸브는 폐쇄되는, 액체 주입형 스크류 압축기에 관한 것이다.

무부하로 될 때, 압축기 요소가 정지되지 않고 그에 따라 계속적으로 작동한다. 이 경우에 유입구는 폐쇄하고 유입구 밸브에 수개의 교정된 통로(calibrated passage)를 남겨둔다는 점으로 인해, 제한된 양의 가스만이 흡입되고, 그 흡입된 가스는 배출구에서 대기로 즉각적으로 방출됨에 따라 압력이 조성될 수 없다.

이러한 방식으로, 무부하 시에 압축기 요소를 계속 동작시키기 위한 최소의 에너지만이 요구된다.

사용자에 의해서 선택되고 조정된 최소값 미만으로 네트워크 압력이 떨어질 때, 무부하로부터 부하로의 전이가 개시된다.

전술한 유형의 공지된 스크류 압축기에서, 네트워크 압력이 전술한 셋팅된 값에 도달할 때, 유입구 밸브가 즉각적으로 완전히 개방되고, 이와 동시에 블로우-오프 밸브는 완전히 폐쇄된다.

유입구 밸브가 갑자기 완전히 개방될 때, 많은 양의 흡입된 가스가 그 때에 압력 용기 내에 존재하는 압력의 영향 하에 압축기 요소 내로 주입되는 액체와 갑자기 혼합된다.

이러한 압력이 높을수록, 무부하 시에 압축기 요소를 계속 작동시키는데 필요한 에너지가 증가하기 때문에, 에너지를 이유로, 무부하 시에 그 압력은 가능한 한 낮게 유지된다.

유입구 밸브가 개방될 때 압축가스 내의 에너지의 갑작스런 공급으로 인해서, 그리고 그 때의 낮은 주입 압력의 결과로서의 적은 양의 주입 액체로 인해서, 바람직하지 못한 온도 피크가 압축기 요소의 배출구에서 갑자기 발생될 수 있고, 이는 스크류 압축기의 고장을 유발할 수 있다.

이제까지 이용 가능한, 이러한 점을 위해 존재하는 해결책은 본질적으로 복잡하여 흔히 적용되지 않으며, 또한 무부하로부터 부하로의 전이 중에 소비자 네트워크 내의 희망 압력의 조성을 위한 특정의 반응 시간이 존재함을 의미하는 부작용을 가지며, 이러한 반응 시간은 사용자에 의해서 가능한 한 짧게 유지되는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 전술한 그리고 다른 단점에 대한 해결책을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위해서, 본 발명은 전술한 유형의 액체 주입형 스크류 압축기에 관한 것으로, 무부하로부터 부하로의 전이 시에, 주입 압력이 최소 문턱값 미만일 때, 제어기는 유입구 밸브를 폐쇄 상태로 유지한 채 특정 지연을 가지고 개방하도록 구성되고, 유입구 밸브의 개방에 있어서의 그러한 지연 중에 압력 용기 내의 압력을 점진적으로 증가시키고 또한 주입 압력이 최소 문턱값에 도달하였을 때 유입구 밸브만을 개방하는 수단이 존재한다.

결과적으로, 이는, 무부하로부터 부하로의 전이의 시간에 주입 압력이 너무 낮은 경우에, 그 압력이 최소 압력까지 먼저 상승되도록 보장하는 데, 그 최소 압력 이상에서는 스크류 압축기의 전술한 고장 위험이 방지될 수 있다.

주입 압력이 압력 용기 내의 압력에 직접적으로 의존함에 따라, 주입 압력 및 압력 용기 내의 압력 모두가, 온도 피크의 위험이 없이 지연 이후에 밸브가 완전히 개방될 수 있는 시간을 결정하기 위한 제어 파라미터로서 취해질 수 있다.

특정 스크류 압축기의 경우에, 최소 주입 압력이 실험적으로 결정될 수 있고, 그 최소 주입 압력 이상에서는 전술한 스크류 압축기의 고장 위험이 완전히 제거되며, 제어를 위해서, 주입 압력이 이러한 값에 도달하는 시간에 유입구 밸브가 단순히 완전히 개방될 수 있고, 이는 단순한 제어를 가능하게 한다.

유입구 밸브를 완전히 개방시키는 데에 있어서의 지연을 가능한 한 짧게 유지하기 위해서, 지연 중에 유입구 밸브 개방을 위한 최소 값에 이르기까지 압력 용기 내의 압력을 가능한 한 신속하게 조성하고 그에 따라 최소 값을 가능한 한 낮게 유지하는 것 그리고 무부하로부터 부하로의 전이의 시간에 스크류 압축기의 작동 조건이 예를 들어 주위 온도에 의존하게 하여, 그에 의해서 온도 피크의 발생에 대한 위험 문턱값이 이러한 작동 조건에 의존하게 하는 것이 유용하다.

또한, 제어기는, 예를 들어 스크류 압축기의 알고 있는 특성 및 동작 조건을 기초로 하는 또는 동작 조건의 함수로서 최소 압력을 제공하는 실험 데이터를 기초로 하는 계산에 의해서, 최소 주입 압력 또는 압력 용기 내의 관련 압력을 결정하는 알고리즘을 구비할 수 있다.

결과적으로, 제어가 보다 복잡해지지만, 사용자는 무부하로부터 부하로의 전이 이후에 네트워크 내의 충분한 압력이 조성되는 데에 오래 기다릴 필요가 없을 것이다.

가능한 변형예에 따르면, 무부하로부터 부하로의 전이 중에 압력 용기 내의 압력을 점진적으로 증가시키는 수단은, 유입구 밸브가 폐쇄된 경우 가스를 흡입하기 위해 유입구 밸브를 우회하도록 교정된 개구부를 구비하는 우회로에 의해 형성될 수 있으며, 제어는 차단 밸브가 무부하 상태에서 폐쇄되도록 그리고 무부하로부터 부하로의 전이 중에 개방되도록 이루어진다.

이러한 변형예는, 유입구 밸브에 걸친 추가적 우회로를 제공하는 것에 의해서, 기존 유입구 밸브가 발명의 골격 내에서 용이하게 조정될 수 있다는 장점을 제공한다.

다른 가능한 변형예에 따라서, 그러한 수단은, 유입구 밸브와 블로우-오프 밸브를 서로 독립적으로 제어될 수 있게 하고, 그리고 전이 중에 네트워크 내의 압력이 최소 값으로 떨어질 때 개방된 블로우-오프 밸브가 즉각적으로 폐쇄되는 한편, 압력 용기 내의 압력이 충분히 조성되는 시간까지 유입구 밸브가 여전히 폐쇄된 채로 있도록 제어기가 구성된다는 사실에 의해서 실현된다.

본 발명은 또한, 유입구 밸브의 개방 시간에, 그 아래에서는 압축기 요소의 배출구 내의 너무 높은 온도 피크의 위험이 존재할 수 있는 최소 압력보다 주입 압력이 낮아지는 것을 방지하기 위해서, 전술한 바와 같이 무부하로부터 부하로의 전이를 제어하는 전기적 또는 전자적 제어기에 관한 것이다.

본 발명은 또한 전술한 유형의 액체 주입형 스크류 압축기를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 무부하로부터 부하로의 전이 중에, 그 방법은 이하의 단계를 포함한다:

- 소비자 네트워크 내의 압력을 결정하는 단계;

- 소비자 네트워크 내의 압력이 최소 네트워크 압력까지 낮아지는 시간에 주입 압력 또는 압력 용기 내의 압력을 결정하는 단계;

- 그 시간에 주입 압력 또는 압력 용기 내의 압력이 최소값보다 높거나 그와 동일한 경우에, 유입구 밸브를 즉각적으로 개방하는 단계;

- 그 시간에 주입 압력 또는 압력 용기 내의 압력이 최소값 미만인 경우에, 유입구 밸브를 특정 지연을 가지고 개방하고, 유입구 밸브를 개방하는 데에 있어서의 그 지연 중에 압력 용기 내의 압력을 점진적으로 증가시킬 수 있는 수단을 활성화는 단계; 및

- 주입 압력 또는 압력 용기 내의 압력이 전술한 최소 값에 도달하였을 때 유입구 밸브를 개방하는 단계.

본 발명의 특성을 보다 잘 제시하기 위한 의도로서, 발명에 따른 액체 주입형 스크류 압축기 및 무부하로부터 부하로의 전이를 제어하기 위한 제어기 및 그의 적용 방법의 몇몇 바람직한 실시예가, 어떠한 제한적인 성질도 가지지 않고, 첨부 도면을 참조하여, 예로서 이하에서 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 액체 주입형 스크류 압축기를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 박스(F2)에 의해서 표시된 섹션을 도시한다.
도 3은 시간의 함수로서 도 1의 스크류 압축기 내의 압력을 나타내는 곡선을 도시한다.
도 4 및 도 5는 도 1의 스크류 압축기를, 동작 중과는 상이한 상황에서 도시한다.
도 6은 도 1의 스크류 압축기에 대한 특정 파라미터의 선택을 위한 결정 테이블(determination table)을 제공한다.
도 7 및 도 8은 도 2에 도시된 부분의 2개의 가능한 변경 실시예를 도시한다.

도 1에 도시된 설비는, 하우징(3)을 가지는 공지된 스크류 유형의 압축기 요소(2)를 포함하는 본 발명에 따른 액체 주입형 스크류 압축기(1)이고, 하우징(3) 내에서, 도면에 도시되지 않은 모터 또는 유사물에 의해서, 2개의 맞물린 헬리컬 회전자(4)가 구동된다.

압축기 요소(2)에는 유입구(5)가 마련되며, 이 유입구(5)는 가스를, 본 경우에 공기를 분위기로부터 흡입하도록 흡입 파이프(8)에 의해 유입구 필터(9)에 연결된 유입구(7)를 가지는 제어 가능한 유입구 밸브(6)에 의해 차단될 수 있다.

압축기 요소(2)는 또한 배출구(10) 및 이 배출구로 연결된 압력 파이프(11)를 구비하고, 그러한 압력 파이프(11)는 액체 분리기(13)를 내부에 구비하는 압력 용기(12)를 통해서 그리고 냉각기(14)를 통해서, 여기에서 도시되지 않은, 다양한 공압 공구 또는 유사물에 공급하기 위한 하류 소비자 네트워크(15)에 연결된다.

체크 밸브(16)가 압축기 요소(2)의 배출구(10) 상에 제공되고, 최소 압력 밸브(17)가 압력 용기(12)의 출력부에 부착된다.

유입구 밸브(6)의 유입구(7)의 위치에서 개방되고 제어 가능한 전기 밸브 형태의 블로우-오프 밸브(19)에 의해서 차단될 수 있는 블로우-오프 브랜치(blow-off branch)(18)가 압력 용기(12) 내에 제공된다.

스크류 압축기(1)는, 회전자들(4) 사이의 그리고 회전자(4)와 하우징(3) 사이의 윤활 및/또는 냉각 및/또는 밀봉을 위해서, 압력 용기(12)로부터 압축기 요소 내로 액체(21)를, 본 경우에 오일을 주입하기 위한 액체 회로(20)를 구비한다.

이러한 액체 회로(20)는, 액체 필터(24)를 내부에 구비하는 주입 파이프(23)를 통해서 압력 용기(12) 내의 가압 액체(21)에 연결되는 주입기(22) 또는 유사물을 포함한다.

압력 용기(12)로부터 주입기(22)로 유동하는 액체(21)가, 주입 파이프 내의 온도를 제어하기 위해서, 온도조절(thermostatic) 밸브(25)를 경유하여 브랜치 파이프(26)를 통해서, 액체 냉각기(27)를 통해 안내될 수 있다.

주입기(22) 상의 제어되는 차단 밸브(28)는, 액체가 압축기 요소(2)로부터 압력 용기(12)로 역류하는 것을 방지하고, 이러한 압축기 요소(2)가 정지되었을 때, 액체가 압력 용기(12)로부터 압축기 요소(2)로 유동하는 것을 방지한다.

유입구 밸브(6)는 도 2에 보다 구체적으로 도시되어 있고 하우징(29)으로 구성되며, 그 하우징(29) 내에서 포핏 밸브(30)가, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기 요소(2)의 유입구(5)가 폐쇄되는 상태와, 도 5에 도시된 바와 같이, 유입구(5)가 최대로 개방되는 상태 사이에서 이동 가능하게 고정된다.

이러한 경우에, 유입구 밸브(6)는 예를 들어 제어 파이프(31)를 통해서 압력 용기(12)의 커버로부터 인출되고 제어 밸브(32) 또는 유사물을 통과하는 제어 압력의 영향 하에 공지된 방식으로 개방 및 폐쇄되는데, 제어 밸브(32)는 유입구 밸브(6)를 폐쇄하도록 개방되거나 유입구 밸브(6)를 개방하도록 폐쇄된다.

포핏 밸브(30) 자체 내에 그리고 유입구 밸브(6)의 하우징(29) 내에, 유입구 밸브(6)가 폐쇄될 때 제어된 방식으로 공기를 흡입할 수 있게 하기 위해서 압축기 요소(2)의 유입구(5)와 유입구 밸브(6)의 유입구(7) 사이의 영구적인 연결을 보장하는, 교정된(calibrated) 통로(33, 34)가 제공된다.

또한, 전기적 또는 전자적 제어기(35)가 제공되어, 스크류 압축기(1)의 사용자에 의해서 선택될 수 있고 제어기(35)로 입력될 수 있는 최소 네트워크 압력(p15min) 및 최대 네트워크 압력(p15max)에 의해서 규정되는 압력 간격(interval) 내에서 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15)을 제어하며, 이를 위해, 제어기가 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15)을 측정 또는 결정하기 위해서 압력 센서(36)에 연결된다.

제어기(35)는, 소비자 네트워크(15) 내의 공기 압력이 공기의 인출로 인해서 최소 네트워크 압력(p15min) 아래로 떨어질 때, 스크류 압축기가 부하 상태로 되게 하고, 압축된 공기가 더 이상 인출되지 않아 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15)이 상승될 때까지, 유입구 밸브(6)는 개방하고 블로우-오프 밸브는 폐쇄하는 방식으로, 제어 밸브(32) 및 블로우-오프 밸브(19)를 통해서 유입구 밸브(6)를 제어하기 위한 소프트웨어 또는 유사물을 추가적으로 구비한다.

압력(p15)이 최대 네트워크 압력(p15max)에 도달하는 시간으로부터, 제어기는 부하 상태로부터 무부하 상태로 절환되고, 그에 의해서 유입구 밸브가 폐쇄되고 블로우-오프 밸브가 도 1에 도시된 바와 같이 개방된다.

결과적으로, 교정된 통로(33 및 34)를 통해서 흡입되고 압축되는 적은 양을 제외하고, 여전히 구동되는 압축기 요소(2)에 의해서 공기가 흡입되지 않는다.

결과적으로, 압력 용기(12) 내에서 일정 압력(p12u)의 평형이 발생되고, 그러한 일정 압력의 값은, 바람직하게는 무부하 시에 그 압력(p12u)이 가능한 한 작도록 선택되는 선택된 교정 통로에 의존한다.

이러한 압력(p12u)은, 예를 들어, 압력 센서(37)를 이용하여 측정되고, 그러한 압력 센서의 신호가 제어기(35)로 피드백된다.

이러한 모든 것이 도 3의 도면에 도시되어 있고, 도 3에서 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15) 및 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 시간의 함수로서 도시되어 있다.

시간(tA) 이전의 기간이 일정 압력(p12u)을 가지는 무부하 상태이다.

시간(tA)은, 소비자 네트워크 내의 압력(p15)이 사용자에 의해서 요구되는 최소 압력(p15min)으로 떨어진 순간이고, 그 시간이 무부하로부터 부하로의 전이를 결정하며, 본 발명에 따른 제어기는, 유입구 밸브(6)가 공지된 스크류 압축기에서 일반적인 것과 같이 즉각적으로 개방되는 것이 아니라, 시간(tB)에, 즉 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 셋팅된 요구 최소 압력 문턱값(p12min)에 도달하는 시간에 특정 지연을 가지고 늦게 개방되는 것을 보장하며, 셋팅된 요구 최소 압력 문턱값 이상에서는, 유입구 밸브(6)의 갑작스런 개방 시에 바람직하지 않은 온도 피크가 압축기 요소(2)의 배출구(10) 내에서 발생될 위험이 없다.

이러한 압력(p12min)은, 예를 들어, 특정 압축기(1)에 대해서 실험적으로 결정될 수 있다.

지연(tB-tA) 중에 압력이 pl2u로부터 안전 값(pl2min)까지 상승할 수 있게 하기 위해서, 여기에서 설명된 예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 블로우-오프 밸브(19)가 시간(tA)에 폐쇄된다.

그에 따라, 교정된 통로(33 및 34)를 통해서 흡입되는 공기가 방출될 수 없고 압력 용기(12) 내의 압력(p12)의 부분적인 압력 증가를 보장하며, 이상화하여 나타낼 때에, 그 압력 증가가 도 3의 선형 곡선을 따르고, 이 곡선의 압력(p12)의 증가의 속도(rate)은 선택된 교정된 통로(33 및 34)에 의존한다.

압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 셋팅된 안전 최소 압력(p12min)에 도달할 때의 시간(tB)에, 도 5에 도시된 바와 같이, 블로우-오프 밸브(19)가 폐쇄되어 유지되는 동안, 유입구 밸브(6)가 갑자기 완전히 개방된다.

그 순간 시점에, 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15)이 도 3에 또한 도시된 바와 같이 신속하게 증가될 수 있도록, 압력(p12)은 도 3에 도시된 바와 같이 급속히 증가된다.

사용자에게 있어서, 사용자가 가능한 한 신속하게 소비자 네트워크(15)에서 필요 압력을 조성할 수 있고 그에 따라 지연(tB-tA)이 가능한 한 짧게 유지되는 것이 물론 중요한데, 다시 말해 압력차(pl2min-pl2u)가 가능한 한 작게 유지되고, 이에 따라 주어진 pl2u에 대해서 요구되는 최소 압력(pl2min)의 값이 신뢰 가능한 동작을 위해 가능한 한 낮은 것이 중요하다.

이러한 값(pl2min)은, 예를 들어, 신뢰 가능한 동작을 위해서, 100 KPa(1 바아)의 필요 주입 압력(p22min)보다 큰 것에 상응하는 압력으로 셋팅될 수 있다. 그러나, 보다 구체적으로, 소비자 네트워크의 보다 빠른 반응 시간은, 제어기(35) 내에 그 값(pl2min)을 셋팅하고 그리고 예를 들어 가능한 상황에서는 그 값을 보다 낮게 셋팅함으로써 달성할 수 있다.

pl2min의 이상적인 값은 예를 들어 주위 온도, 액체 및 유사물의 온도와 같은 가변적인 동작 조건에 따라 실험적으로 결정될 수 있고, 그에 의해서 얻어지는 데이터는 제어기(35)가 얼마나 복잡할 수 있는지에 의존하여, 제어기 내에 입력될 수 있다.

당연하게도, 시간(tA)에 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 이미 pl2min보다 큰 경우에는 그 때에는 스크류 압축기(1)의 바람직하지 못한 고장을 유발할 수 있는 온도 피크가 발생되지 않을 것이며, 그 때에는 지연도 요구되지 않는데, 다시 말해서 시간(tB) 및 시간(tA)이 일치, 즉 유입구 밸브(6)의 개방과 블로우-오프 밸브(19)의 폐쇄가 시간(tA)에 동시에 이루어진다. 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 곡선(p12')의 쇄선에 의해서 도시된 바와 같이 진행된다.

압력 측정에 의존하는 시간(tB) 대신에, 대안적으로는 지연(tB-tA)을 계산하거나 또는 실험적으로 결정하고, 이를 제어기(35) 내로 입력하는 것도 고려할 수 있다.

예를 들어, 단순화한 제어 모델의 경우에 압력(pl2min) 또는 지연(tB-tA)에 대해서 제한된 수의 별개의 값들을 제어기에 입력할 수 있는 데, 그 별개의 값들은, 액체의 온도 및 점도, 나아가서는 배출구(10)에서의 온도 피크의 위험에 영향을 미치는 파라미터들인, 예들 들어 압축기 요소(2)가 동작된 시간, 압축기 요소가 정지된 시간, 주위 온도 및 이에 유사한 것 등의 많은 수의 동작 파라미터에 의존한다.

예를 들어, 스크류 압축기(1)가 충분히 워밍업되기에 충분한 긴 시간 동안 작동하고 충분히 냉각되기에 충분한 긴 시간 동안 정지해 있지는 않은 고온 분위기(예를 들어, 30 ℃ 초과의 온도)에서 스크류 압축기(1)가 이용되는 경우에 지연(tB-tA)은 스크류 압축기가 저온 분위기에서 이용되고 오랜 정지 후에 단지 짧께 이용된 경우보다 작을 수 있다는 점은 명확할 것이다.

이는, 예를 들어, 이하의 여부에 따라 지연(tB-tA)을 결정하도록 도 6에 그 일례가 도시되어 있는 결정 테이블을 제어기에 입력할 가능성을 제공한다.

- 주위 온도(Ta)가 예를 들어 30 ℃보다 높거나 낮은지의 여부;

- 압축기 요소(2)의 실행 시간(tRun)이 기간(X)보다 길거나 짧은지의 여부;

- 압축기 요소의 정지 시간(tStop)이 주위 온도에 의존하여 기간(Y 또는 Z)보다 길거나 짧은지의 여부.

압력 용기(12) 내의 압력(p12) 및 주입 압력(p22)이 서로 밀접하게 관련되어 있기 때문에, 동일한 제어가 주입 압력(p22)을 측정하여 이를 제어기에 전송하고 최소 필요 주입 압력을 입력함으로써 이루어질 수도 있다는 점은 분명하다.

도 1의 예에서, 단지 제어기(35)만을 무부하로부터 부하로의 전이 시에 특정 지연(tB-tA)을 가지고 유입구 밸브(6)를 개방하도록 구성하면 된다는 점에서, 기존의 통상적인 액체 주입형 스크류 압축기가 기초로서 이용될 수 있다는 점은 분명하다.

도 7은 발명에 따른 유입구 밸브(6)의 변형예를 도시하고, 이 경우, 도 2의 실시예에 대해여, 유입구 밸브(6)가 폐쇄된 때에 공기를 흡입하기 위해 유입구 밸브(6)의 포핏 밸브(30)를 우회하도록 교정된 개구부를 갖는 추가적 우회로(38)가 제공되며, 이 우회로에, 본 예의 경우에는 제어기(35)에 연결된 전기 밸브의 형태인, 제어 가능한 차단 밸브(39)가 제공된다.

이러한 경우에, 제어기(35)는 차단 밸브(39)를 무부하 상태에서 폐쇄하고 시간(tA)에서 개방하도록 구성되며, 이는 지연(tB-tA) 중의 압력 용기 내의 압력(p12)의 점진적인 증가가 보다 신속하게 발생되게 하여 압력(pl2min)에 보다 신속하게 도달되게 하는데, 다시 말해 지연(tB-tA)이 도 2의 상황에 대해여 감소될 것이다.

이론적으로, 추가적 우회로(38)는 또한 유입구 밸브(6)를 지연(tB-tA) 중에 완전히 폐쇄된 채로 유지하는 것이 아니라, 약간 개방시킴으로써 실현될 수도 있다.

도 8은 유입구 밸브(6)의 다른 변형 실시예를 도시하며, 이 경우에, 블로우-오프 밸브(19)는 블로우-오프 브랜치(18)를 통해서 유입구 밸브(6)의 제어 압력 챔버(40)로 개방되고, 블로우-오프 브랜치로부터 방출 공기 흐름이 블로우-오프 브랜치(18)의 연장부 형태의 채널(41)을 통해 유입구 밸브(6)의 유입구(7) 내로 개방된다.

이러한 경우에, 방출 공기의 압력은 유입구 밸브(6)를 개방하기 위한 제어 신호를 형성하며, 그에 의해 유입구 밸브(6)와 블로우-오프 밸브(19)가 함께 하지만 반대로 제어되는데, 다시 말해서, 블로우-오프 밸브(19)가 개방될 때, 유입구 밸브(6)가 실질적으로 동시에 폐쇄되고, 반대의 경우에 그 반대로 폐쇄 및 개방된다. 그에 따라, 양 밸브(6 및 19)가 도 1의 경우에서와 같이 서로 독립적으로 제어될 수 없다.

도 8의 경우에, 유입구 밸브(6)는 또한 도 7의 경우에서와 같이 차단 밸브(39)를 가지는 추가적 우회로(38)를 구비한다.

이러한 경우에, 무부하로부터 부하로의 전이시에, 제어기(35)는 유입구 밸브(6)뿐만 아니라 블로우-오프 밸브(19)를 특정 지연(tB-tA) 이후에 동시에 제어하도록 구성되고, 그러한 지연(tB-tA) 동안에, 필요한 경우에, 신뢰 가능한 동작을 위해서, 압력(p12)이 값(p12min)으로 점진적으로 증가되게 하기 위해서, 우회로(38)의 차단 밸브(39)가 개방된다.

지연(tB-tA) 중에, 우회로(38)가 개방되고 유입구 밸브(6)가 폐쇄되며 블로우-오프 밸브(19)가 개방되고, 그에 따라 tA 후 수초의 전이 기간에 방출보다 더 많은 흐름이 흡입되고, 그에 따라 압력(p12)이 증가된다.

전술한 내용으로부터, 유입구 밸브(6) 및 블로우-오프 밸브(19)의 유형에 따라서, 유입구 밸브(6)가 폐쇄된 경우에, 짧은 지연(tB-tA) 동안에 상이한 수단들이 전개되어 압력 용기(12) 내의 압력(p12)을 안전 값(p12min)까지 점진적으로 증가시키고, 이에 의해 밸브(6)를 안전하게 개방하고 배출구(10)에서의 너무 높은 온도 피크에 의한 어떠한 문제점도 갖지 않도록 할 수 있다는 점은 명백하다.

당연하게, 발명이 도시된 바와 같은 유입구 밸브(6)로 제한되지 않고, 버터플라이 밸브 또는 유사한 것과 같은 다른 유형의 밸브로 또한 확장될 수 있다.

본 발명은 예로서 설명되고 도면에 도시된 실시예로 제한되지 않고, 발명에 따른 액체 주입형 스크류 압축기 및 무부하로부터 부하로의 전이를 제어하기 위한 제어기 및 그 적용 방법이, 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도, 모든 종류의 변경예에서 실현될 수 있다.

Claims (19)

1. 액체 주입형 스크류 압축기로서:
   유입구(5) 및 상기 유입구(5)를 폐쇄할 수 있는 제어 가능한 유입구 밸브(6)를 구비하는 압축기 요소(2);
   배출구(10) 및 이 배출구에 연결되는 한편 압축가스를 분위기로 방출하도록 하류 소비자 네트워크(15) 및 제어 가능한 블로우-오프 밸브(19)에 연결될 수 있는 압력 파이프(11);
   상기 압축기 요소(2) 내로 액체를 주입하기 위한 주입기(22)를 구비한 액체 회로(20);
   압축가스로부터 액체를 분리하기 위해서 상기 압력 파이프(11) 내에 제공된 액체 분리기(13) 및 분리된 액체를 수집하기 위한 압력 용기(12);
   상기 압력 용기(12)를 상기 주입기(22)에 연결하는 주입 파이프(23);
   상기 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15)이 셋팅된 희망 최소 네트워크 압력(p15min)까지 떨어지는 경우, 무부하 상태로부터 부하 상태로의 전이 중에 상기 유입구 밸브(6) 및 상기 블로우-오프 밸브(19)를 제어하는 제어기(35)
   를 포함하며, 무부하 상태에서, 상기 유입구 밸브(6)는 폐쇄되고 상기 블로우-오프 밸브(19)는 개방되며, 상기 부하 상태에서 상기 유입구 밸브(6)는 개방되고 상기 블로우-오프 밸브(19)는 폐쇄되는 것인 액체 주입형 스크류 압축기에 있어서,
   무부하로부터 부하로의 전이 시에, 상기 주입 압력(p22)이 최소 문턱값 미만인 경우, 상기 제어기(35)는 상기 유입구 밸브(6)를 폐쇄 상태로 유지하고 특정 지연(tB-tA)을 가지고 개방하도록 구성되며,
   상기 유입구 밸브(6)의 개방에 있어서의 상기 지연(tB-tA) 중에 상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12)을 점진적으로 증가시키고 또한 주입 압력(p22)이 최소 문턱값에 도달하였을 때 유입구 밸브(6)만을 개방하는 수단이 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 블로우-오프 밸브(19)는 상기 유입구 밸브(6)의 입력부(7)에서 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 유입구 밸브(6)가 폐쇄된 경우에 가스 흡입을 위해 상기 유입구 밸브(6)에 걸친 우회로, 보다 구체적으로 상기 유입구 밸브(6)의 입력부(7)와 상기 압축기 요소(2)의 유입구(5) 사이의 통로를 형성하는 교정된 통로(33, 34)가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유입구 밸브(6) 및 상기 블로우-오프 밸브(19)는 서로 독립적으로 제어되며, 무부하로부터 부하로의 전이 중에 상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12)을 증가시키는 수단은, 상기 전이 중에 상기 유입구 밸브(6)을 상기 지연(tB-tA) 중에 폐쇄 상태로 유지한 채 개방된 블로우-오프 밸브(19)를 폐쇄하도록 상기 제어기(35)를 구성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어기(35)는 무부하로부터 부하로의 전이의 시작 시에, 즉 네트워크 압력(p15)이 최소 네트워크 압력(p15min)으로 떨어진 시간(tA)에 상기 블로우-오프 밸브(19)를 폐쇄하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 압력을 증가시키는 수단은, 상기 유입구 밸브(6)가 폐쇄된 경우에 가스를 흡입하기 위해서 상기 유입구 밸브(6)를 우회하도록 교정된 통로를 갖는 추가적 우회로(38)에 의해서 형성되며, 상기 우회로(39)에 제어 가능한 차단 밸브(39)가 제공되며, 상기 제어기(35)는 상기 차단 밸브(39)를 무부하 상태에서는 폐쇄하고 무부하로부터 부하로의 전이 중에는 개방하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 추가적 우회로(38)의 상기 차단 밸브(39)는 무부하로부터 부하로의 전이의 시작 시에, 즉 네트워크 압력(p15)이 최소 네트워크 압력(p15min)으로 낮아지는 시간(tA)에 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유입구 밸브(6)와 상기 블로우-오프 밸브(19)는 함께 그러나 반대로 제어되며,
   상기 제어기(35)는, 상기 무부하로부터 부하로의 전이 중에, 상기 네트워크 압력(p15)이 최소 네트워크 압력(p15min)까지 낮아지는 시간(tA)에 상기 유입구 밸브(6)는 폐쇄 상태로 유지하고 상기 블로우-오프 밸브(19)는 개방 상태로 유지하는 한편, 특정 지연(tB-tA)을 갖고 상기 밸브들(6 및 19)을 동시에 제어하여 상기 유입구 밸브(6)의 경우에 개방하고 상기 블로우-오프 밸브(19)의 경우에는 폐쇄하도록 구성되며,
   상기 지연(tB-tA) 중에 상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12)을 증가시키는 수단은, 상기 유입구 밸브(6)가 폐쇄된 경우에 가스를 흡입하기 위해서 상기 유입구 밸브(6)를 우회하도록 교정된 통로를 갖는 추가적 우회로(38)에 의해 형성되며, 상기 우회로(38)에 제어 가능한 차단 밸브(39)가 제공되고, 상기 제어기(35)는 상기 차단 밸브(39)를 무부하 상태에서는 폐쇄하고 무부하로부터 부하로의 전이 중에는 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 추가적 우회로(38)의 상기 차단 밸브(39)는 무부하로부터 부하로의 전이의 시작 시에, 즉 네트워크 압력(p15)이 최소 네트워크 압력(p15min)으로 낮아지는 시간(tA)에 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(35)가 전기적 또는 전자적 제어기이고, 상기 유입구 밸브(6) 및 상기 블로우-오프 밸브(19)가 전기적 밸브에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12) 또는 주입 압력(p22)을 측정하는 압력 센서(37)가 제공되며,
    상기 제어기(35)는, 무부하로부터 부하로의 전이 시에 측정된 압력(p12 또는 p22)이 셋팅된 값(pl2min 또는 p22min)과 같을 때 상기 유입구 밸브(6)의 개방을 개시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 측정된 압력은 주입 압력(p22)이고, 상기 주입 압력의 셋팅된 값(p22min)이 상기 최소 문턱값인 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
13. 제11항에 있어서,
    상기 측정된 압력은 상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이고, 상기 압력의 셋팅된 값(p12min)은 상기 압력 용기(12) 내의 계산된 또는 실험적으로 결정된 압력이며, 상기 값(p12min) 이상에서는, 무부하로부터 부하로의 전이 중에 상기 압축기 요소(2)의 배출구(10) 내의 온도 피크로 인한 스크류 압축기(1)의 고장이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 셋팅된 압력(p12min)은, 주위 온도(Ta) 및 액체의 온도(T21)의 함수이고 안전 여유(margin) 등을 고려하여 가능한 한 낮은 계산된 압력 또는 실험적으로 결정된 압력인 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
15. 제10항에 있어서,
    상기 제어기(35)는, 상기 무부하로부터 부하로의 전이 중의 상기 유입구 밸브(6)의 개방에 있어서의 지연을 결정하고, 상기 지연(tb-tA)의 만료 이후에 상기 유입구 밸브(6)를 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
16. 제10항에 있어서,
    상기 지연(tB-tA)은, 상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12) 또는 상기 주입 압력(p22)의 희망 또는 최소 문턱값(pl2min 또는 p22min); 주위 온도(Ta); 액체의 가열을 고려하기 위한 압축기 요소(2)의 동작된 시간(tRun) 및 액체의 냉각을 고려하기 위한 압축기 요소(2)의 정지된 시간(tStop)의 함수로서, 특정 액체 주입형 스크류 압축기(1)에 대해 계산되거나 실험적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(35)는, 부하로부터 무부하로의 전환을 위해서 상기 압축기 요소(2)를 시스템적으로 정지시키는 제어기의 유형과 상이한 것을 특징으로 하는 액체 주입형 스크류 압축기.
18. 유입구 밸브(6)의 개방 시간(tA)에, 그 아래에서는 압축기 요소(2)의 배출구(10) 내의 너무 높은 온도 피크의 위험이 존재할 수 있는 최소 압력(p22min)보다 주입 압력(p22)이 낮아지는 것을 방지하기 위해서, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 액체 주입형 스크류 압축기(1)의 무부하로부터 부하로의 전이를 제어하는 전기적 또는 전자적 제어기.
19. 액체 주입형 스크류 압축기를 제어하는 방법으로서:
    상기 액체 주입형 스크류 압축기는,
    유입구(5) 및 이 유입구(5)를 폐쇄할 수 있는 제어 가능한 유입구 밸브(6)를 구비하는 압축기 요소(2);
    배출구(10) 및 이 배출구에 연결되는 한편 압축가스를 분위기로 방출하도록 하류 소비자 네트워크(15) 및 제어 가능한 블로우-오프 밸브(19)에 연결될 수 있는 압력 파이프(11);
    상기 압축기 요소(2) 내로 액체(21)를 주입하기 위한 주입기(22)를 구비한 액체 회로(20);
    압축가스로부터 액체를 분리하기 위해서 상기 압력 파이프(11) 내에 제공된 액체 분리기(13) 및 분리된 액체를 수집하기 위한 압력 용기(12);
    액체를 상기 압축기 요소(2)로 주입하기 위해서 상기 압력 용기를 주입기(22)로 연결하는 주입 파이프(23);
    상기 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15)이 희망 최소 네트워크 압력(p15min)까지 떨어질 때, 무부하 상태로부터 부하 상태로의 전이 중에 상기 유입구 밸브(6) 및 상기 블로우-오프 밸브(19)를 제어하기 위한 제어기(35)
    를 포함하고, 무부하 상태에서, 상기 유입구 밸브(6)는 폐쇄되고 상기 블로우-오프 밸브(19)는 개방되며, 부하 상태에서 상기 유입구 밸브(6)는 개방되고 상기 블로우-오프 밸브(19)는 폐쇄되는 것인, 액체 주입형 스크류 압축기의 제어 방법에 있어서,
    상기 무부하로부터 부하로의 전이 중에, 상기 방법은,
    - 상기 소비자 네트워크(15) 내의 압력(p15)을 결정하는 단계;
    - 상기 소비자 네트워크 내의 압력(p15)이 상기 최소 네트워크 압력(p15min)까지 떨어지는 시간(tA)에 주입 압력(p22) 또는 압력 용기(12) 내의 압력(p12)을 결정하는 단계;
    - 상기 시간(tA)에 주입 압력(p22) 또는 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 최소 값(p22min, pl2min)보다 높거나 그와 동일한 경우에, 상기 유입구 밸브(6)를 즉각적으로 개방하는 단계;
    - 상기 시간에 주입 압력(p22) 또는 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 최소 값(p22min, pl2min) 미만인 경우에, 상기 유입구 밸브(6)를 특정 지연(tB-tA)을 가지고 개방하며, 상기 유입구 밸브(6)의 개방에 있어서의 상기 지연(tB-tA) 중에 상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12)을 점진적으로 증가시킬 수 있는 수단을 활성화하는 단계; 및
    - 상기 주입 압력(p22) 또는 상기 압력 용기(12) 내의 압력(p12)이 상기 최소 값(p22min, pl2min)에 도달하였을 때 상기 유입구 밸브(6)만을 개방하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액체 주입형 스크류 압축기의 제어 방법.

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