KR20170056604A - 스크류 컴프레서 요소 - Google Patents

Abstract

스크류 컴프레서 요소는 하우징(3)과 2개의 나선형 로터(4a, 4b)를 포함하며, 상기 2개의 나선형 로터는, 상기 하우징(3) 내에서 이중 원통형 챔버(2) 내에 부착되며, 상기 하우징(3)은 상기 스크류 컴프레서 요소(1)의 입구측(5)에 유입 개구(13)를 구비하며, 상기 유입 개구(13)는 이중 원통형 챔버(2)의 원통형 벽(12)에서 연장되되, 적어도 축방향으로 연장되는 축방향 섹션(14)과 횡단 섹션(15)을 구비하고, 상기 횡단 섹션(15)은 입구측(5)의 상기 축방향 섹션(14)으로부터 축방향 섹션(14)의 측면(17)으로 상기 축방향의 횡단 방향으로 연장되는 스트립의 형태로 상기 축방향 섹션에 연결된다.

Description

스크류 컴프레서 요소{SCREW COMPRESSOR ELEMENT}

본 발명은 가스 압축용 스크류 컴프레서 요소에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 하우징과 2개의 나선형 로터를 포함하는 스크류 컴프레서 요소에 관한 것으로, 2개의 나선형 로터는, 하우징 내에서 본 발명의 목적을 위해 제공되고 2개의 단일 원통형 로터 챔버로 구성된 이중 원통형 챔버 내에 회전 가능하게 부착되며, 2개의 축방향 리브, 즉 '커스프(cusp)'를 따라 서로 합쳐짐으로써, 이중 원통형 챔버는 로터 챔버의 원통형 벽과 하우징의 2개의 단부면에 의해 형성되며, 2개의 단부면은 스크류 컴프레서 요소의 입구측 단부면과 스크류 컴프레서 요소의 출구측 단부면을 포함하며, 하우징은 스크류 컴프레서 요소의 입구측에 압축될 가스의 공급을 위한 유입 개구를 구비한다.

상기 유입 개구는 가스가 로터 챔버, 더 구체적으로는 나선형 로터의 로브(lobe) 사이의 공간 내에 공급될 수 있는 것을 보장함으로써, 이들 나선형 로터의 회전에 따라 상기 공간 내의 가스가 압축될 수 있다.

상기 유입 개구는 2가지 종류가 알려져 있는 데, 반경 방향 유입 개구와 축방향 유입 개구가 그것이다.

축방향 유입 개구는 하우징의 입구측의 단부면의 높이에 위치된다.

이러한 축방향 유입 개구는 가스를 축방향을 따라, 즉 나선형 로터에 평행하거나 기본적으로 평행한 방향을 따라 로터 챔버로 공급하는 것을 보장한다.

축방향 유입 개구는 (샤프트) 밀봉부 및 베어링에 매우 근접하게 위치된다. 이것은 통상적으로 복잡성을 증가시키고 더 긴 로터 샤프트를 요구하게 되는 단점을 가진다.

반경 방향 유입 개구는 로터 챔버의 원통형 벽의 위치에 위치되며, 가스를 반경 방향으로, 즉 나선형 로터에 수직하거나 기본적으로 수직한 방향을 따라 로터 챔버로 공급하는 것을 보장한다.

반경 방향 유입 개구는 구현하기 용이함은 물론, 나선형 로터가 해당 나선형 로터의 검사, 유지보수 또는 동기화를 위한 개구를 통해 접근 가능하다는 장점을 가진다.

유입 개구의 형태는 많은 요건을 만족시켜야 하는 것이 알려져 있다.

나선형 로터의 로브 사이의 공간을 가능한 최적으로 압축될 가스로 충진할 수 있도록 하기 위해, 유입 개구는 가능한 크게 유지되는 것이 바람직하기 때문에, 유입 개구는 나선형 로터의 회전에 따라 적시에 폐쇄되는 것이 보장된다.

이들 요건으로부터 이상적인 형태, 즉, 말하자면 삼각형 유입 개구가 나선형 로터의 로브의 형태로부터 형성되는 '델타형'이 취해진다.

이러한 이상적인 형태는 몇 가지 단점을 가진다.

첫째, 하우징 내에서 큰 크기의 개구는 하우징의 기계적 강도에 악영향을 미친다.

둘째, 압축될 가스의 공급을 위해 접속을 행하여야 하므로, 삼각형 유입 개구로부터 유입관으로의 이행을 실현하기가 기술적으로 매우 곤란하여 초대구경 유입관이 필요하게 된다.

실제 이러한 '델타형'은 스크류 컴프레서에 거의 사용되지 않는 것이 분명하다. 이러한 이상적인 형태는 예컨대 NL 6.780.715에 기술된 바와 같이 '델타형'의 2개의 밑각(base angles)을 절단하는 것에 의한 것으로부터 출발하기도 한다.

다시 말해, 유입 개구가 작을수록 나선형 로터의 로브 간의 공간의 충전이 항시 양호하게 유지되면서 하우징의 기계적 강도가 과도하게는 악화되지 않는다.

그러나, 스크류 컴프레서의 회전 중에 나선형 로터의 회전에 따라 유입 개구 또는 유입 영역 내에 있는 가스에 교란이 발생함으로써 '혼합 손실'이 생긴다. 이러한 손실은 나선형 로터가 고속일 때 더 커진다.

이러한 손실에 기인하여 나선형 로터의 로브 사이의 가스의 일부가 소위 버려지거나 날아가 버린다. 다시 말해: 로브 사이의 가스의 일부가 소실될 것이므로 스크류 컴프레서의 효율이 감소하게 된다.

이를 방지하기 위해, 실용신안 특허 DE 7.611.162에 기술된 바와 같이 압축될 가스의 흐름을 안내하도록 유입 개구 내에 리브 또는 파티션을 사용하는 등의 다수의 해법이 알려져 있다.

이것은 모든 혼합 손실을 중화시키지 않고 많은 유동 저항이 발생되는 단점을 가진다. 흐름을 안내함에도 불구하고, 로브 사이의 공간은 최적으로 충전될 수 없다.

DE 44.26.761에서는 하우징 내에 공급 가스의 유동을 위한 델타형 리세스 또는 공동이 형성된 축방향 유입 개구를 사용함으로써 로브 사이의 공간에 대해 추가적으로 반경 방향의 충전이 이루어진다.

델타형의 리세스 내에 교란 또는 와류를 방지하기 위해 상기 리세스 내에 파티션 또는 블레이드가 부착된다.

하우징 내에 축방향 유입 개구는 물론 전술한 파티션을 가지는 이러한 구성은 기술적으로 구현이 매우 어렵다.

US 4.488.858에서는 하우징 내에서 델타의 절단 각도가 절삭 제거되거나 패여 제거되지만 절단된 델타와 양자의 절단 각도 사이의 박판 스트립 또는 에지가 보존되는 NL 6.798.715에서와 같은 절단된 '델타형'의 반경 방향 유입 개구를 사용하고 있다.

결국, 2개의 에지가 와류를 제한하여야 하는 소위 유입 개구의 기존의 '델타형'이 형성된다.

그러나, 이들 에지는 이들이 나선형 로터의 회전 중에 하우징의 중공부를 적어도 부분적으로 또는 일시적으로 폐쇄하는 것을 보장하므로 로브 사이의 공간의 양호한 충전을 방지하게 된다.

더욱이, 중공부에서는 여전히 혼합 손실이 생길 것이다.

본 발명의 목적은 전술한 단점 및 기타 단점 중 적어도 하나에 대한 해법을 제공하는 것이다.

본 발명이 목적으로 하는 스크류 컴프레서 요소는 하우징과 2개의 나선형 로터를 포함하며, 상기 2개의 나선형 로터는, 상기 하우징 내에서 2개의 단일 원통형 로터 챔버로 구성된 이중 원통형 챔버 내에 회전 가능하게 부착되며, 상기 2개의 단일 원통형 로터 챔버는 2개의 축방향 리브를 따라 서로 합쳐지며, 상기 이중 원통형 챔버는 상기 로터 챔버의 원통형 벽과 상기 하우징의 2개의 단부면에 의해 형성되며, 상기 2개의 단부면은 스크류 컴프레서 요소의 입구측의 입구 단부면과 스크류 컴프레서 요소의 출구측의 출구 단부면을 포함하며, 상기 하우징은 상기 스크류 컴프레서 요소의 입구측에 압축될 가스의 공급을 위한 유입 개구를 구비하며, 상기 유입 개구는 상기 로터 챔버의 원통형 벽에서 적어도 부분적으로 연장되되, 적어도 축방향 섹션과 횡단 섹션을 구비하고, 상기 축방향 섹션은 상기 축방향 리브 중 하나의 어느 일측에서 축방향으로 연장되며, 상기 횡단 섹션은 기본적으로 상기 축방향 리브의 방향의 횡단 방향으로 상기 축방향 섹션의 측면에서 상기 스크류 컴프레서 요소의 입구측의 상기 축방향 섹션의 베이스로부터 연장되고 상기 입구측의 입구 단부면에 연결되거나 상기 입구 단부면으로부터 소정 거리에 있는 스트립의 형태로 상기 축방향 섹션에 연결된 것을 특징으로 한다.

이하에서, 전술한 2개의 축방향 리브는 "커스프(cusp)"란 용어로도 지정될 것이다.

장점으로는 상기와 같은 유입 개구의 형태에 의해, 나선형 로터의 로브 사이의 공간의 충전을 횡단 섹션에 의해 양호하게 유지할 수 있으면서 혼합 손실을 최소로 유지하거나 심지어 혼합 손실을 완전히 제거할 수 있다는 점이다.

축방향 섹션의 폭은 공지된 '절단된' 델타형의 유입 개구에서보다 더 제한될 수 있으며, 이는 혼합 손실을 크게 감소시킨다.

축방향 섹션의 작은 면적의 결과로서 감소된 압축될 가스의 공급 가능성은 횡단 섹션에 의해 상쇄됨으로써 공급 가스의 유량 또는 유속은 동일하거나 거의 동일하게 유지된다.

횡단 섹션은 로브 사이의 공간이 최적으로 충전될 수 있도록 연장된다.

다른 장점으로는 유입 개구가 하우징의 기계적 강도를 감소시키지 않고 구성적으로 구현이 용이하다는 점이다.

바람직한 실시예에서, 횡단 섹션은 축방향 섹션의 양측에서 연장된다.

이것은 횡단 섹션을 따라 양측의 나선형 로터에 가스가 충전될 수 있으며, 이는 효율을 증가시키는 장점을 제공한다.

바람직하게는, 유입 개구의 축방향 섹션은 하우징을 통한 개구에 의해 형성되며, 개구에 연결된 횡단 섹션은 벽 내의 리세스에 의해 형성된다.

이것이 가지는 장점은 하우징이 제한된 면적에 걸쳐서만 개방되므로 하우징의 기계적 강도에 이익을 제공하며, 유입 개구에 대한 유입관의 접속을 구현하기 용이하다는 것이다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 벽 내의 리세스는 축방향 섹션으로부터 멀어지는 방향으로 깊이가 점점 더 얕아진다.

이것은 가스의 양호한 흐름을 야기한다. 가스가 로브 사이의 공간으로 더 많이 이송될수록, 횡단 섹션을 통해서는 가스가 덜 유동되어 가스 속도가 떨어질 수 있다. 이것은 리세스의 깊이를 얕게 함으로써 상쇄될 수 있어서 양호한 충전 효율이 보장된다.

본 발명은 첨부된 특허 청구항 중 어느 한 항에 따른 스크류 컴프레서 요소를 적어도 하나 포함하는 스크류 컴프레서에 관한 것이기도 하다.

본 발명의 특징들을 더 잘 보여주려는 의도로, 첨부 도면을 참조로 결코 본질을 제한하지 않고 본 발명에 따른 스크류 컴프레서 요소의 일부 바람직한 실시예들을 예로써 하기에 설명한다.

도 1은 2개의 나선형 로터가 내부에 부착된 본 발명에 따른 스크류 컴프레서 요소의 하우징을 개략적으로 예시한 사시도이고;
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따른 단면도이고;
도 3은 도 1의 스크류 컴프레서 요소의 헤링본(herringbone) 패턴 또는 전개된 형태의 도면이고;
도 4는 통상의 유입 개구가 형성된 하우징의 전개된 형태의 도면이고;
도 5는 도 1의 화살표(F5)에 따른 도면으로, 나선형 로터가 생략된 도면이고;
도 6~도 10은 도 3의 변형례를 예시한다.

도 1은 암형의 나선형 로터(4a)와 수형의 나선형 로터(4b)인 2개의 나선형 로터(4a, 4b)가 내부에 부착된 적어도 이중의 원통형 챔버(2)를 갖는 하우징(3)을 포함하는 본 발명에 따른 스크류 컴프레서 요소(1)의 개략적인 사시도를 예시한다.

스크류 컴프레서 요소(1)는 입구측(5)과 출구측(6)을 가진다. 하우징(3)의 입구 단부면(7a)이 입구측(5)에 예시된다.

출구측(6)의 출구 단부면(7b), 베어링 및 밀봉부와 같은 스크류 컴프레서(1)의 다른 부품은 명확성을 위해 도시되지 않는다.

도 1에서는 나선형 로터(4a, 4b)가 서로 맞물린 상태로 회전되고 이중 원통형 쳄버(2) 내에 부착된 로브(lobes)(8)를 구비하고 있음을 분명히 볼 수 있다.

이 챔버(2)는 2개의 단일 원통형 로터 챔버(9)로 구성되며, 로터 챔버(9)의 축(X-X', Y-Y')은 각각 나선형 로터(4a, 4b)의 샤프트(10a, 10b)와 거의 일치한다.

로터 챔버(9)는 2개의 축방향 리브(11) 또는 커스프를 따라 서로 합쳐진다. 이들 커스프의 위치에서, 나선형 로터(4a. 4b)의 로브가 서로 교합되거나 빠진다.

로터 챔버(9)의 원통형 벽(12)과 하우징(3)의 단부면(7a, 7b)는 이중 원통형 챔버(2)를 형성한다.

로터 챔버(9)의 벽(12)과 나선형 로터(4a, 4b) 사이에는 매우 제한적이고 극히 정밀한 간극이 존재한다.

도 2는 유입 개구(13)가 지시된 도 1의 단면도를 예시한다.

스크류 컴프레서의 입구측(5)의 위치에서, 압축될 가스가 하우징(3) 내 유입 개구(13)를 통해 공급된다. 출구측(6)의 위치에서, 압축된 가스가 도면에 도시되지 않은 유출 개구를 통해 제거된다.

이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 유입 개구(13)는 축방향 섹션(14)을 포함한다.

이 축방향 섹션(14)은 커스프 중 하나의 일측면에서 축방향으로 연장된다. 이것은 축방향 섹션(14)이 양측의 로터 챔버(9)의 원통형 벽(12)에 걸쳐 연장됨을 의미한다.

또한, 유입 개구(13)는 축방향 섹션(14)에 연결된 횡단 섹션(15)을 포함한다. 이 경우, 2개의 횡단 섹션(15)이 존재한다.

횡단 섹션(15)은 유입 개구(13)의 축방향 섹션(14)의 측면(17)에서 입구측(5)의 축방향 섹션(14)의 베이스(16)로부터 연장되는 2개의 스트립 형태로 존재한다.

이 경우, 스트립은 입구측(5)의 입구 단부면(7a)에 연결된다.

도 3은 전개도 또는 헤링본 패턴의 도면을 예시한다.

이러한 도면은 이중 원통형 챔버(2)의 원통형 벽(12)의 표면을 펼쳐 놓는 것으로써 원통형 벽(12)이 전술한 커스프 중 하나를 따라 이어지는 절단부를 따라 위로 개방되는 것에 의해 얻어진다.

이 평면 상에서, 나선형 로터(4a, 4b)의 로브(8)와 유입 개구(13)는 마킹에 의해 지시된다.

도 3에서는 스트립이 커스프의 방향의 횡단 방향으로 연장하되, 스트립이 나선형 로터(4a, 4b)의 원주의 최대 부분을 따라 연장하고 있음을 명확하게 예시하고 있다.

스트립은 어느 정도 축방향 리브(11) 또는 커스프의 횡단 방향으로부터 벗어나는 것도 가능하다.

상기 예에서, 스트립은 기본적으로 일정한 폭(A)을 갖는 기본적으로 직사각형의 형태를 가진다. 물론 폭(A)이 가변적일 수 있음을 배제하지 않는다. 더욱이, 양측의 스트립이 다른 폭(A)을 가지는 것도 가능하다.

상기 예에서, 유입 개구(13)의 축방향 섹션(14)도 역시 기본적으로 일정한 폭(B)을 갖는 기본적으로 직사각형의 형태를 가지며, 이 경우, 단부(18)에서는 첨단부(19)를 갖는 상기 베이스(16)로부터 멀어지는 방향으로 배향된다.

또한, 도 3에서는 펼쳐진 원통형 벽(12)의 평면에서 유입 개구(13)가 이 경우 기본적으로 T-형을 가지는 것을 볼 수 있다.

더 일반적으로, 바람직하게는 커스프의 소정의 측면에서 유입 개구(13)의 축방향 섹션(14)의 면적은 횡단 스트립의 면적과 대략 동일하거나 이로부터 최대 50%만큼 벗어난다.

유입 개구(13)의 축방향 섹션(14)의 면적은 바람직하게는 2개의 횡단 스트립 모두의 면적과 대략 동일하거나 이로부터 최대 50%만큼 벗어난다.

본 발명에 따르면, 축방향 섹션(14)은 커스프와 반드시 중심 정렬될 필요는 없지만, 이 축방향 섹션(14)은 상기 커스프에 대해 배치될 수도 있다.

예로써, 도 4는 이상적인 '델타형'(20)의 유입 개구의 전개도로서, 종래 적용된 절단된 '델타형'(21)도 지시되어 있는 전개도를 예시한다.

이 도면에서는 '델타형'(20)이 나선형 로터(4a. 4b)의 로브(8) 상에 형성됨을 명확히 보여주고 있다.

나선형 로터(4a, 4b)의 입구 단부면(7a)에 가까운 2개의 코너(22)를 절단하는 것으로써 종래에 적용되는 유입 개구(21)가 얻어진다.

도 3과 도 4의 비교로부터, 축방향 섹션(14)의 폭(B), 즉 커스프에 수직한 방향의 축방향 섹션(14)의 크기는 종래의 절단된 '델타형'(21)의 폭(C)보다 작다.

커스프의 수형 나선형 로터(4b)의 측면(M)에서의 축방향 섹션(14)의 면적과 커스프의 수형 나선형 로터(4b)의 측면(M)에서의 스트립의 면적의 합의 절반은 도 3에 지시된 섹션(I)의 면적보다 작은 것이 바람직하다.

커스프의 암형 나선형 로터(4a)의 측면(F)에서의 축방향 섹션(14)의 면적과 커스프의 암형 나선형 로터(4a)의 측면(F)에서의 스트립의 면적의 합의 대략 절반은 도 3에 지시된 섹션(Ⅲ)보다 작은 것이 바람직하다.

섹션(I, Ⅲ)은 사실 '델타형'(20)의 통상적인 유입 개구의 일부를 형성하지만, 본 발명에 따른 유입 개구(13)의 일부를 형성하지 않음에 유의하라. 섹션(I, Ⅲ)은 말하자면 2개의 유입 개구(13, 20) 사이의 차이를 형성한다.

도 5는 하우징(3) 내의 유입 개구(13)를 더 상세히 예시한다.

이 경우, 축방향 섹션(14)은 하우징(3)을 통한 개구로서 구성된다.

이 경우, 횡단 섹션(15)은 벽(12) 내의 리세스(23)로서 형성되는 데, 다시 말하면: 하우징(3)은 스트립의 위치에서 개방되지 않는다.

필수적이지 않지만 바람직하게는, 벽(12) 내의 리세스(23)는 축방향 섹션(14)으로부터 멀어지는 방향으로 점점 더 깊이가 얕아진다.

다시 말해, 스트립은 로터 챔버(9)의 축(X-X', Y-Y')을 향해 배향된 방향으로 점차 작아지는 개방 채널(23)로서 하우징(3) 내에 형성된다.

횡단 섹션(15)은 하우징(3)을 통한 개구로서 형성되되, 일종의 만곡된 형태의 반원통형 커버가 가능하게는 하우징(3)에 연결되는 상기 개구에 걸쳐 부착됨으로써 말하자면 하우징(3) 상에 부착되는 채널을 형성하는 것도 가능하다. 이 커버는 축방향 섹션(14)으로부터 멀어지는 방향으로 그 폭 및/또는 깊이가 점차 작아지도록 형성됨으로써 축방향 섹션(13)의 양측에서 연장되는 일종의 나선형 케이싱이 얻어질 수 있다.

축방향 섹션(14)은 하우징(3) 내 리세스로서 구성됨으로써 횡단 섹션(15)이 하우징(3)을 통한 개구로서 형성되거나 및/또는 축방향 유입 개구가 제공될 수 있도록 하는 것도 가능하다. 따라서, 축방향 섹션(14)을 형성하는 하우징 내 리세스는 횡단 섹션(15)으로부터 멀어지는 방향으로 점차 깊이가 얕아질 수 있다.

스크류 컴프레서 요소(1)의 동작은 매우 간단하고 다음과 같다.

작동 중에 나선형 로터(4a, 4b)의 회전에 따라 로브(8)가 서로 맞물린 상태로 회전하게 된다.

압축될 가스는 유입 개구(13)를 통해 이중 원통형 챔버(2)로 공급되며, 상기 챔버를 통해 로브(8) 사이의 공간(24)이 가스로 충전될 수 있다.

가스는 유입 개구(13)의 축방향 섹션(14)을 통해 공급되어 나선형 로터(4a. 4b)의 원주를 따라 스트립을 통해 유동됨으로써 가능한 최적의 상태로 상기 공간(24)을 충전하게 된다.

유입 개구(13)가 T-형인 것에 기인하여, 혼합 손실이 방지되거나 거의 방지되므로, 공급 가스로 공간(24)을 충전시 어떤 손실도 발생하지 않는다.

더욱이, 점차 얕아지는 리세스(23)의 형태로 인해, 상기 채널 내에서의 가스의 유속은 감소되지 않거나 그다지 감소되지 않는다.

결국, 스트립의 단부에서, 로브(8) 사이의 공간(24)이 최적으로 충전될 수 있어서, 교란에 따른 혼합 손실이 없으므로 손실이 전혀 또는 거의 발생하지 않게 된다.

나선형 로터(4a, 4b)의 회전에 따라 공간(24)이 점차 작아지게 되어 이들 공간(24) 내의 가스는 압축된 후 유출 개구를 통해 스크류 컴프레서 요소(1)로부터 방출되게 된다.

압축된 가스는 이후, 예컨대 고압 가스 네트워크 또는 소비자에게 전달될 수 있다.

유입 개구(13)의 형태는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 다른 변형으로 구성될 수 있음은 분명하다. 비제한적인 예로서, 가능한 일부 변형이 도 6~도 10에 예시된다.

도 6에서, 유입 개구(13)는 축방향 섹션(14)과 하나의 스트립 형태의 횡단 섹션(15)으로부터 구성된다.

축방향 섹션은 암형 나선형 로터(4a)를 둘러싸는 커스프의 일측의 부분(25a)과 수형 나선형 로터(4b)를 둘러싸는 커스프의 타측의 부분(25b)인 2개의 부분(25a, 25b)을 포함한다. 횡단 섹션(15)은 오직 수형 나선형 로터(4b)만을 둘러싼다.

상기 부분(25a)은 도 4의 '델타형'(20)의 커스프의 암형 나선형 로터(4a)의 측면(F) 상의 부분에 대응하고; 상기 부분(25b) 및 횡단 섹션(15)은 도 3에서 유입 개구(13)의 커스프의 수형 나선형 로터(4b)의 측면(M) 상의 부분에 대응한다.

수형 나선형 로터(4b)의 속도는 암형 나선형 로터(4a)의 속도보다 빠른 경우가 있어서 암형 나선형 로터(4a)는 교란을 덜 야기하거나 전혀 야기하지 않음이 알려져 있다.

암형 나선형 로터(4a)의 경우, 로브(8)의 충전을 최대화하기 위해 이상적인 '델타형'(20)이 적용될 수 있는 한편, 수형 나선형 로터(4b)의 경우, 도 6에 예시된 적합화된 형태가 교란의 최소화를 위해 적용될 수 있다.

도 7은 도 6의 변형을 예시하며, 이 경우, 상기 부분(25a)은 커스프의 암형 나선형 로터(4a)의 측면(F) 상에 위치된 도 4의 '절단된' 델타형(21)의 부분에 대응한다.

유입 개구(13)는 로터 챔버(9)의 벽(12)의 평면에서 L-형을 취한다.

도 6에 예시된 바와 같은 유입 개구(13)가 암형 나선형 로터(4a)의 위치에서 과도한 교란을 발생시키면, 유입 개구(13)는 도 7의 변형으로 대체될 수 있다. 상기 부분(25a)이 작은데 기인하여, 교란이 크게 감소되어 혼합 손실을 감소시키게 된다.

도 8은 도 3의 다른 변형을 예시하는데, 유입 개구(13)의 축방향 섹션(14)의 축방향으로 연장되는 측면(17)이 라운드 처리됨으로써 횡단 섹션(15)에 대해 평탄한 전이부를 형성한다.

유입 개구(13)의 이러한 형태는 기존에 적용되는 유입 개구(20, 21)에 비해 나선형 로터(4a, 4b)의 동작에 기인하여 교란을 크게 감소시키게 된다.

예시되지 않은 도 8의 변형에 따르면, 유입 개구(13)는 전술한 리브(11) 중 하나의 일측의 축방향 섹션(14)과 횡단 스트립(15)의 면적의 합의 절반이 전술한 리브(11)의 관심 측면의 유입 개구(13)의 면적보다 작은 전술한 리브(11)의 관심 측면 상의 '델타' 형의 통상적인 유입 개구의 면적보다 작도록 구성될 수 있다.

도 9는 횡단 섹션(15)이 입구측(5)의 입구 단부면(7a)으로부터 소정의 거리(D)에 있는 변형예를 예시한다. 이 거리는 작은 거리(D)인 것이 바람직하다.

다시 말해: 스트립과 리세스(23)는 입구 단부면(7a)에 연결되지 않는다.

이것은 하우징(3)의 설계 조건을 만족시킬 수 있다면 유입 개구(13)가 입구측(5)의 입구 단부면(7a)으로부터 멀어지는 방향으로 말하자면 소정의 거리에 걸쳐 이동될 수 있다는 장점을 가진다.

도 10은 다른 변형례를 예시하는 데, 이 경우, 횡단 섹션(15)은 입구측(5)의 입구 단부면(7a)에 연결되고 입구측(5)의 입구 단부면(7a)을 따라 추가 부분(26)만큼 연장된다.

다시 말해, 이 입구 단부면(7a)에서도 하우징(3)은 리세스를 제공한다.

이것은 반경 방향 섹션 이외에 유입 개구도 가스가 로브 사이의 공간(24) 내로 축방향으로 유입될 수 있는 섹션을 갖도록 하는 것을 보장한다.

도면에 도시되지 않은 변형례에서, T-형 또는 L-형 유입 개규(13)의 아암은 벽 내의 제한된 깊이의 리세스에 의해 함께 연결되는 것도 가능하다. 이 깊이는 나선형 로터(4a, 4b)의 직경의 크기의 최대 5%인 것이 바람직하다. 더 양호하게는, 이 깊이는 나선형 로터(4a, 4b)의 직경의 크기의 최대 2%이다.

리세스의 형태는 로터 챔버(9)의 벽(12)의 평면 내의 유입 개구가 '델타형'이 되도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 리세스는 기본적으로 삼각형이다.

또한, 점차적으로 얕아지게 되는 횡단 섹션(15)을 형성하는 벽(12) 내의 리세스(23) 대신에, 스트립의 폭(A)이 점차적으로 감소되고 리세스(23)가 점차적으로 얕아지거나 그렇지 않는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 유입 개구(13)는 통상적으로 적어도 하나의 치형(toothed) 디스크와 조합되는 하나의 나선형 로터, 즉 '게이트 로터'만을 갖는 '단일 스크류' 스크류 컴프레서 요소에도 적용되는 것도 가능하다.

따라서, 유입 개구(13)의 축방향 섹션(14)은 축방향, 즉 나선형 로터의 축에 평행한 방향으로 연장될 것이다.

축방향 섹션(14)에 연결되는 횡단 섹션(15)은 나선형 로터의 축방향을 가로질러 연장될 것이다.

따라서, 이러한 '단일 스크류' 스크류 컴프레서 요소 내의 유입 개구(13)는 기본적으로 L-형을 가진다.

이러한 '단일 스크류' 스크류 컴프레서 요소에서 유입 개구(13)는 로브(8) 사이의 공간(24)의 충전 및 와류의 방지와 같은 전술한 장점들을 가지게 된다.

도면에 도시된 스크류 컴프레서 요소(1)의 모든 실시예에서, 유입 개구(13)의 형태는 대체로 커스프에 대해 대칭으로 형성되지만, 이 유입 개구(13)는 예컨대, 나선형 로터(4a, 4b)의 직경 비율, 나선형 로터(4a, 4b)의 로브(8)의 개수 및 이들 나선형 로터(4a, 4b)의 프로파일 형태에 따라 커스프에 대해 비대칭으로 형성될 수 있는 것이 배제되지 않는다.

나선형 로터(4a, 4b)의 로브의 개수는 실제 변할 수 있고, 도면에 예시된 4개의 로브(8)의 수형 나선형 로터(4b)와 6개의 로브(8)의 암형 나선형 로터(4a)의 조합에 한정되지 않는다.

본 발명은 예로서 기술되고 도면에 예시된 실시예에 결코 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 스크류 컴프레서 요소는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 모든 종류의 형태 및 크기로 실현될 수 있다.

Claims (23)

1. 가스 압축용 스크류 컴프레서 요소로서, 상기 스크류 컴프레서 요소(1)는 하우징(3)과 2개의 나선형 로터(4a, 4b)를 포함하며, 상기 2개의 나선형 로터는, 상기 하우징(3) 내에서 2개의 단일 원통형 로터 챔버(9)로 구성된 이중 원통형 챔버(2) 내에 회전 가능하게 부착되며, 상기 2개의 단일 원통형 로터 챔버는 2개의 축방향 리브(11)를 따라 서로 합쳐지며, 상기 이중 원통형 챔버(2)는 상기 로터 챔버(9)의 원통형 벽(12)과 상기 하우징(3)의 2개의 단부면(7a, 7b)에 의해 형성되며, 상기 2개의 단부면은 스크류 컴프레서 요소(1)의 입구측(5)의 입구 단부면(7a)과 스크류 컴프레서 요소(1)의 출구측(6)의 출구 단부면(7b)을 포함하며, 상기 하우징(3)은 상기 스크류 컴프레서 요소(1)의 입구측(5)에 압축될 가스의 공급을 위한 유입 개구(13)를 구비하는 것인 가스 압축용 스크류 컴프레서 요소로서,
   상기 유입 개구(13)는 상기 로터 챔버(9)의 원통형 벽(12)에서 적어도 부분적으로 연장되되, 적어도 축방향 섹션(14)과 횡단 섹션(15)을 구비하고, 상기 축방향 섹션(14)은 상기 축방향 리브(11) 중 하나의 어느 일측에서 축방향으로 연장되며, 상기 횡단 섹션(15)은 기본적으로 상기 축방향 리브(11)의 방향의 횡단 방향으로 상기 축방향 섹션(14)의 측면(17)에서 상기 스크류 컴프레서 요소(1)의 입구측(5)의 상기 축방향 섹션(14)의 베이스(16)로부터 연장되고 상기 입구측(5)의 입구 단부면(7a)에 연결되거나 상기 입구 단부면(7a)으로부터 소정 거리(D)에 있는 스트립의 형태로 상기 축방향 섹션에 연결된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
2. 제1항에 있어서, 상기 로터 챔버(9)의 벽(12)의 평면 내의 상기 유입 개구(13)는 기본적으로 T-형 또는 L-형을 가지는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
3. 제2항에 있어서, 상기 T-형 또는 L-형 유입 개구(13)의 아암은 기본적으로 삼각형인 상기 벽 내의 리세스에 의해 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
4. 제3항에 있어서, 상기 리세스는 상기 나선형 로터(4a, 4b)의 직경의 크기의 5%의 최대 깊이, 더 양호하게는, 상기 나선형 로터(4a, 4b)의 직경의 크기의 2%의 최대 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡단 섹션(15)은 상기 축방향 섹션(14)의 양측(17)에서 연장되는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡단 섹션(15)은 기본적으로 일정한 폭(A)을 가지는 기본적으로 직사각형의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 개구(13)의 상기 축방향 섹션(14)은 기본적으로 일정한 폭(B)을 가지는 기본적으로 직사각형의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 섹션(14)은 상기 하우징(3)을 통한 개구에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 섹션(14)에 연결되는 상기 횡단 섹션(15)은 상기 벽(12) 내의 리세스(23)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
10. 제9항에 있어서, 상기 벽(12) 내의 리세스(23)는 상기 축방향 섹션(14)으로부터 멀어지는 방향으로 점차적으로 얕아지는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 섹션(14)은 상기 벽(12) 내의 리세스에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
12. 제11항에 있어서, 상기 벽(12) 내의 리세스는 상기 횡단 섹션(15)으로부터 멀어지는 방향으로 점차적으로 얕아지는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
13. 제1항 내지 제8항 및/또는 제11항 및/또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 섹션(14)에 연결된 상기 횡단 섹션(15)은 상기 하우징(3)을 통한 개구에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
14. 제13항에 있어서, 상기 횡단 섹션(15)의 개구 위에 부착되어 상기 하우징(3)에 연결되어 채널을 형성하도록 만곡된 반원통형 커버가 제공된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
15. 제14항에 있어서, 상기 커버는 상기 축방향 섹션(14)으로부터 멀어지는 방향으로 점차적으로 얕아지거나 및/또는 폭이 감소하는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리브(11) 중 하나의 어느 일측의 상기 축방향 섹션(14)의 면적은 횡단 스트립(15)의 면적과 대략적으로 일치하거나 상기 횡단 스트립의 면적으로부터 최대 50%만큼 변동되는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리브(11) 중 하나의 일측면의 상기 축방향 섹션(14)의 면적과 상기 동일 측면 상의 횡단 스트립(15)의 면적의 합의 절반은 상기 리브(11)의 관심 측면 상의 상기 유입 개구(13)의 면적보다 작은 상기 리브(11)의 관심 측면 상의 '델타형'(20)의 통상적인 유입 개구의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향으로 연장되는 상기 유입 개구(13)의 상기 축방향 섹션(14)의 측면(17)은 상기 횡단 섹션(15)에 대해 평탄한 전이부를 형성하도록 라운드 처리된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡단 섹션(15)은 상기 입구측(15)의 입구 단부면(7a)에 연결되며, 상기 입구측(5)의 상기 입구 단부면(7a)을 따라 적어도 부분적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 무급유(oil-free) 스크류 컴프레서 요소(1)인 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
21. 가스 압축용 스크류 컴프레서 요소로서, 상기 스크류 컴프레서 요소(1)는 하우징(3)과, 상기 하우징(3) 내의 원통형 챔버(2) 내에 회전 가능하게 부착된 나선형 로터를 포함하고, 상기 원통형 챔버(2)는 원통형 벽(12)과 상기 하우징(3)의 2개의 단부면(7a, 7b)에 의해 형성되며, 상기 2개의 단부면은 스크류 컴프레서 요소(1)의 입구측(5)의 입구 단부면(7a)과 스크류 컴프레서 요소(1)의 출구측(6)의 출구 단부면(7b)을 포함하며, 상기 하우징(3)은 상기 스크류 컴프레서 요소(1)의 입구측(5)에 압축될 가스의 공급을 위한 유입 개구(13)를 구비하는 것인 가스 압축용 스크류 컴프로세 요소로서,
    상기 유입 개구(13)는 상기 로터 챔버(9)의 원통형 벽(12)에서 적어도 부분적으로 연장되되, 적어도 축방향 섹션(14)과 횡단 섹션(15)을 구비하고, 상기 축방향 섹션(14)은 축방향으로 연장되며, 상기 횡단 섹션(15)은 기본적으로 상기 축방향의 횡단 방향으로 상기 축방향 섹션(14)의 측면(17)에서 상기 스크류 컴프레서 요소(1)의 입구측(5)의 상기 축방향 섹션(14)의 베이스(16)로부터 연장되고 상기 입구측(5)의 입구 단부면(7a)에 연결되거나 상기 입구 단부면(7a)으로부터 소정 거리(D)에 있는 스트립의 형태로 상기 축방향 섹션에 연결된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
22. 제21항에 있어서, 상기 유입 개구(13)는 L-형으로 제공된 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서 요소.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 스크류 컴프레서 요소(1) 하나를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 컴프레서.

Images