KR20180094959A - 압축기 장치 또는 익스팬더 장치의 액체 주입을 조절하기 위한 방법, 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치, 및 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소 - Google Patents

Abstract

압축기 장치 또는 익스팬더 장치(1)의 액체 주입을 제어하기 위한 방법에 있어서, 이 압축기 장치는 적어도 하나의 압축기 요소 또는 익스팬더 요소(2)를 포함하여, 상기 요소(2)는, 적어도 하나의 로터(7)가 베어링(8)에 의해 회전 가능하게 부착되는 로터 챔버(4)를 포함하는 하우징(3)을 포함하며, 액체가 상기 요소(2)에 주입되는 것인 방법에 있어서, 상기 방법은 2개의 독립적인 분리된 액체 공급을 상기 요소(2)에 제공하는 단계를 포함하며, 하나의 액체 공급은 로터 챔버(4) 내로 주입되고 다른 액체 공급은 베어링(8)의 위치에서 주입되고, 상술한 분리된 액체 공급은 주입 모듈의 모듈식 채널링 피스에 의해 구현된다.

Description

압축기 장치 또는 익스팬더 장치의 액체 주입을 조절하기 위한 방법, 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치, 및 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소

본 발명은 압축기 장치 또는 익스팬더 장치의 액체 주입을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 압축기 장치의 냉각을 위해, 예를 들어 오일 또는 물과 같은 액체가 압축기 요소의 로터 챔버 내로 주입되는 것이 공지되어 있다.

이러한 방식으로, 예를 들어 압축기 요소의 출구에서의 온도는 특정 한계치 내에 유지될 수 있으므로, 압축 공기 중의 응축물의 형성이 방지되도록 온도가 너무 낮아지지 않고, 액체의 품질이 최적으로 유지되도록 액체 온도가 너무 높아지지 않는다.

주입된 액체는 또한 양호한 작동이 얻어질 수 있도록 압축기 요소 또는 익스팬더 요소의 밀봉 및 윤활을 위해 사용될 수도 있다.

주입된 액체의 양과 온도가 냉각, 밀봉 및 윤활의 효율에 영향을 미친다는 것이 알려져 있다.

압축기 장치에서의 액체 주입을 제어하기 위한 방법은 이미 공지되어 있으며, 이에 의해 주입된 액체의 온도에 기초한 제어가 사용되고, 상기 제어는, 액체가 냉각기를 통과함으로써, 더 많은 냉각이 요구되는 경우 주입 액체의 온도를 낮추는 단계로 이루어진다.

온도를 제어함으로써, 액체의 점도, 및 그에 따른 윤활 및 밀봉 특성도 또한 조정될 수 있다.

이러한 방법의 단점은 주입되는 액체의 최소한의 달성 가능한 온도가 냉각기에서 사용되는 냉각제의 온도에 의해 제한된다는 것이다.

압축기 장치 또는 익스팬더 장치에서의 액체 주입을 제어하기 위한 방법이 또한 공지되어 있으며, 이에 따라 주입되는 액체의 질량 흐름에 기초한 제어가 사용되며, 상기 제어는 예를 들어 더 많은 냉각 또는 윤활이 요구되는 경우 더 많은 액체를 주입하는 단계로 이루어진다.

더 많은 액체를 주입함으로써 온도는 덜 상승할 것이다. 이는 최대한의 출구 온도를 초과하지 않고 더 높은 주입 온도를 가능하게 하므로, 냉각제 온도가 높은 경우 냉각기의 과도한 치수가 필요하지 않다.

이러한 방법의 단점은 주입 액체의 온도가 간접적으로 제어될 수 있게 하는 것만이 가능하다는 것이다.

공지된 방법의 추가적인 단점은, 주입된 액체의 일 부분이 베어링을 윤활시키기 위해 사용될 때, 이 액체는 냉각을 위해 로터 챔버 내로 주입되는 액체와 동일한 온도를 가질 것이라는 점이다.

실제로, 이러한 압축기 장치 또는 익스팬더 장치에서 베어링의 수명은, 온도의 적절한 제어가 이루어지지 않아서 악영향을 받는 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 목적은 전술한 단점 및 다른 단점 중 적어도 하나에 대한 해결책을 제공하고 그리고/또는 압축기 장치 또는 익스팬더 장치의 효율을 최적화하는 것이다.

본 발명의 목적은 압축기 요소 또는 익스팬더 요소의 액체 주입을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 요소는, 적어도 하나의 로터가 베어링에 의해 회전 가능하게 부착되는 로터 챔버를 포함하는 하우징을 포함하여, 이에 의해 액체가 상기 요소 내로 주입되고, 이에 따라 상기 방법은 2개의 독립적인 분리된 액체 공급을 상기 요소에 제공하는 단계를 포함하며, 이에 따라 하나의 액체 공급이 로터 챔버 내로 주입되고 다른 액체 공급은 베어링의 위치에서 주입되며, 전술한 분리된 액체 공급은 주입 모듈의 모듈식 채널링 피스(channelling piece)에 의해 구현된다.

'독립적인 분리된 액체 공급'은, 액체 공급이 예를 들어 액체 저장소로부터 시작하여 한편으로는 로터 챔버에서 그리고 다른 한편으로는 베어링의 위치에서 끝나는 별도의 경로 또는 루트를 따르는 것을 의미한다.

참조로서 본 출원에 병합되는 벨기에 특허 출원 BE 2016/5147호는 주입 모듈을 제외하고는, 이미 그러한 방법을 설명하고 있다.

이는, 각각의 액체 공급에 대해, 예를 들어 온도 및/또는 질량 흐름과 같은 주입된 액체의 특성이 별도로 제어될 수 있다는 것이 장점이다.

이러한 방식으로, 베어링 및 로터를 갖는 로터 챔버 모두에 대해 최적의 액체 공급이 제공될 수 있다.

이러한 방식으로, 압축기 요소 또는 익스팬더 요소는 이미 공지된 요소들보다 더 최적으로 그리고 더 효율적으로 작동될 수 있다.

액체(또는 윤활유)의 제어 가능한 주입은 액체의 밀봉 기능 및 액체로 인한 유체 역학적 손실에 관한 가장 최적의 상황을 달성하는 방법을 제공하며, 기계의 각 상태 및 기계의 각각의 가능한 액체 주입 지점에 대해 이 최적의 작동점에 도달할 수 있는 방법을 제공한다.

추가적인 장점은 모듈식 채널링 피스를 사용하는 모듈식 구조로 인해, 이러한 지능형 액체 주입 방법이 회전식 체적 기계의 전체 범위에서 비용 효율적으로 구현될 수 있다는 것이다.

여기서 '모듈식'이라 함은 채널링 피스가 관련된 기계의 하우징에 장착되거나 또는 조립되어야 한다는 것을 의미한다. 여기서 하나의 채널링 피스가 상이한 기계 상에 장착될 수 있거나 또는 상이한 채널링 피스가 기계 상에 장착되기에 적합하며, 이에 의해 가장 적합한 채널링 피스가 기계의 (예상되는) 작동 조건과 독립적으로 선택되는 것을 배제하지 않는다. 즉, 채널링 피스는 기계의 상호 교환 가능한 부품이다.

채널링 피스는 액체 공급을 분할할 것이고, 그에 따라 채널링 피스의 연결을 위해 압축기 요소 또는 익스팬더 요소의 하우징에 몇 개의 추가적인 개구가 제공되어야 한다.

가장 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 2개의 액체 공급에 대해 별도로 액체의 온도 및 액체의 질량 흐름 모두를 제어하는 단계를 포함한다.

이는, 온도 및 질량 흐름이 각 액체 공급 장치에 대해 제어되므로, 하나의 액체 공급에 대한 제어가 다른 액체 공급과는 독립적으로 수행된다는 것을 의미한다.

이것은, 하나의 액체 공급의 제어가 다른 액체 공급과 완전히 독립적이기 때문에, 액체의 온도 및 양 모두가 베어링 또는 로터 챔버의 요구에 구체적으로 부합된다는 장점을 갖는다.

또한 더 이상 과도한 치수의 냉각기를 제공할 필요가 없다.

또한, 액체의 온도 및 양 모두의 제어는 시너지 효과가 발생할 것이라는 추가적인 장점을 갖는다.

주입 액체의 온도 및 양을 별도로 최적화하는 것은 압축기 요소 또는 익스팬더 요소의 효율에 긍정적인 영향을 미칠 것이다.

그러나 둘 다 최적화된 경우, 양 개별 제어 모두의 효율 개선의 합보다 더 큰 상기 요소의 효율의 향상을 가져오는, 2개의 제어 장치 사이의 기능적인 상호 작용이 있을 것이므로, 제어는 단지 집합 또는 병치가 아닌 조합에 관련된다.

상기 기능적인 상호 작용은 액체에 용해되어 있는 공기의 양과 관련된 통기(aeration) 현상에 부분적으로 기인한다.

온도 및 질량 흐름 모두를 제어함으로써, 액체에 용해된 소정량의 공기는 적어도 부분적으로 제거되고, 이는 효율을 증가시킬 것이다.

다른 한편으로, 부분적으로 주입 액체의 점도 및 부분적으로 액체의 이용 가능한 질량 흐름에 기인할 수 있는 밀봉 능력을 고려해야 한다. 각각의 작동점에 대해 액체 흐름과 점도의 이상적인 조합이 있는데, 이는 온도의 함수이므로, 양 파라미터가 서로 보강된다.

바람직하게는, 상기 방법은 액체의 흐름, 액체의 온도, 및/또는 모듈식 채널링 피스의 액체 공기 함량을 제어하는 단계를 포함한다.

이를 위해, 채널링 피스는 필요한 수단을 구비할 수 있어서, 채널링 피스는 액체 공급의 분할뿐만 아니라 그 파라미터/특성의 제어도 담당한다.

이들 수단은 바람직하게는 채널링 피스에 통합된다.

본 발명은 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치에 관한 것으로서, 상기 압축기 장치 또는 익스팬더 장치는 적어도 하나의 압축기 요소 또는 익스팬더 요소를 포함하며, 상기 요소는, 적어도 하나의 로터가 베어링에 의해 회전 가능하게 부착되는 로터 챔버를 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 압축기 장치 또는 익스팬더 장치는 가스 입구 그리고 주입 회로에 의해 상기 요소에 연결되는 액체 분리기에 연결되는 압축 가스용 출구 또는 팽창 가스용 출구를 더 구비하며, 상기 주입 회로는 상기 베어링의 위치에서 상기 하우징 내로 그리고 상기 로터 챔버 내로 각각 개방되는 2개의 적어도 부분적으로 별도의 주입 파이프를 포함하고, 2개의 별도의 주입 파이프는 주입 모듈의 모듈식 채널링 피스에 적어도 부분적으로 부착된다.

이러한 압축기 설비 또는 익스팬더 설비는, 베어링의 윤활 및 로터 챔버의 냉각을 위한 액체 공급이 서로 독립적으로 제어될 수 있으므로, 2개의 액체 공급은 그 특정 작동점에서 각각 베어링 및 로터 챔버에 필요한 최적의 특성에 따라 제어될 수 있다는 장점을 갖는다.

본 발명은 또한 적어도 하나의 로터가 베어링에 의해 회전 가능하게 부착되는 로터 챔버를 포함하는 하우징을 갖는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소에 관한 것으로서, 상기 요소는 상기 요소 내로의 액체의 주입을 위한 주입 회로를 위한 연결부를 더 구비하며, 주입 회로에 대한 연결부는 하우징 내의 복수의 주입 지점에 의해 구현되고, 이에 따라 하우징은 하우징 내의 상술한 주입 지점으로부터 시작하여 로터 챔버 내로 그리고 상술된 베어링 각각에서 개방되는 분리된 통합 채널을 더 구비하며, 상기 분리된 통합 채널은 적어도 부분적으로 모듈식 채널링 피스의 일부를 형성한다.

이러한 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소는 본 발명에 따른 압축기 장치 또는 익스팬더 장치에 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 압축기 장치 또는 익스팬더 장치의 주입 회로의 주입 파이프 중 적어도 소정 부분이, 말하자면 상술한 통합 채널의 형태로, 압축기 요소 또는 익스팬더 요소의 하우징 내에서 부분적으로 별도로 연장될 것이다.

이러한 접근법은 주입 파이프의 연결부를 제공하는 주입 지점의 개수가 제한되게 유지될 수 있고, 예를 들어 상이한 베어링에 대한 액체 공급의 분할이 하우징 내의 채널의 적절한 분할에 의해 구현될 수 있는 것을 보장할 것이다.

주입 지점의 위치도 또한 자유롭게 선택될 수 있으므로, 하우징 내의 채널은 오일 공급이 적절한 위치로 안내되도록 보장할 것이다.

본 발명의 특징을 보다 잘 나타내기 위한 의도로, 본 발명에 따른 압축기 장치 또는 익스팬더 장치의 액체 주입을 제어하기 위한 방법 및 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치의 몇 가지 바람직한 변형예가 첨부 도면을 참조하여 임의의 제한적인 본질 없이 이하에서 예로서 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 액체 주입식 압축기 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 압축기 요소 외부에 제공되는 본 발명에 따른 주입 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 주입 모듈의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 솔레노이드를 장착하기 위한 설비를 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 컷어웨이(cutaway)에 장착된 상태에서의 솔레노이드의 평면도이다.
도 6은 장착되지 않은 상태에서 솔레노이드의 고정 수단을 도시한다.
도 7은 장착된 상태에서 도 6의 고정 수단을 도시한다.

도 1에 도시된 액체 주입식 압축기 장치(1)는 액체 주입식 압축기 요소(2)를 포함한다.

압축기 요소(2)는 압축 가스용 가스 입구(5) 및 출구(6)를 갖는 로터 챔버(4)를 한정하는 하우징(3)을 포함한다.

하나 이상의 로터(7)가, 본 경우에, 로터(7)의 샤프트(9) 상에 부착되는 2개의 베어링의 형태인 베어링(8)에 의해 하우징(3) 내에 회전 가능하게 부착된다. 베어링(8)은 또한 롤러 베어링에 의해 또는 플레인 베어링의 형태로 구현될 수 있다.

또한, 하우징(3)에는 액체의 주입을 위한 복수의 주입 지점(10a, 10b)이 제공된다.

상기 액체는 예를 들어 합성 오일 또는 물 또는 다른 것일 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

주입 지점(10a, 10b)은 로터 챔버(4)의 위치에 그리고 전술한 베어링(8)의 위치에 배치된다.

본 발명에 따르면, 하우징(3)은, 하우징(3) 내의 전술한 주입 지점(10a, 10b)에서 시작하여 압축 공간(4) 내로 그리고 전술한 베어링(8) 내로 각각 개방되는 분리된 통합 채널(11)을 구비한다.

추가적으로, 압축 공간(4)을 위한 액체용 액체 저장소 또는 베어링(8)을 위한 액체용 액체 저장소로서 작용할 수 있는 하나 이상의 캐비티(12)가 하우징(3)에 제공될 수 있다.

또한, 액체 주입식 압축기 장치(1)는 액체 분리기(13)를 포함하며, 압축 가스용 출구(6)는 상기 액체 분리기(13)의 입구(14)에 연결된다.

액체 분리기(13)는 압축 가스용 출구(15)를 포함하며, 여기로부터 압축 가스는 예를 들어 도면에 도시되지 않은 소비자 네트워크로 안내될 수 있다.

액체 분리기(13)는 분리된 액체용 출구(16)를 더 포함한다.

액체 분리기(13)는 압축기 요소(2)에 연결된 주입 회로(17)에 의해 전술한 출구(16)에 연결된다.

상기 주입 회로(17)는 액체 분리기(13)로부터 시작되는 2개의 별도의 분리된 주입 파이프(17a, 17b)를 포함한다.

주입 파이프(17a, 17b)는 압축기 요소(2)에 대한 2개의 별도의 분리된 액체 공급을 보장할 것이다.

하우징(3) 내의 주입 지점(10a, 10b)은 압축기 요소(2)가 주입 회로(17)에 연결되는 것을 보장한다.

제1 주입 파이프(17a)는 압축 공간(4)의 위치에서 상술한 주입 지점(10a)으로 안내된다.

제2 주입 파이프(17b)는 베어링(8)의 위치에 배치된 주입 지점(10)으로 안내된다.

이 경우, 반드시 그런 것은 아니지만, 베어링(8)에 대한 2개의 주입 지점(10b)이 존재하며, 즉 로터(7)의 샤프트(9)의 각 단부에 대해 하나의 주입 지점이 존재한다.

이를 위해, 제2 주입 파이프(17b)는 2개의 서브 파이프(18a, 18b)로 분할될 것이고, 이에 따라 하나의 서브 파이프(18a, 18b)가 샤프트(9)의 각 단부에서 나올 것이다.

제1 주입 파이프(17a)에는 냉각기(19)가 제공되어 있다.

이 경우 반드시 그런 것은 아니지만 스로틀 밸브인 제어 가능한 밸브(20)가 제공된다.

이 스로틀 밸브에 의해, 압축 공간(4)에 주입되는 액체의 양이 조정될 수 있다.

또한, 제2 주입 파이프(17b)에는 냉각기(21)가 제공되어 있고, 이 경우 2개의 제어 가능한 밸브(22)가 각각의 서브 파이프(18a, 18b)에 하나씩 제공된다.

압축기 장치(1)의 작동은 매우 간단하고 다음과 같다.

압축기 장치(1)의 작동 중에 가스, 예를 들어 공기는 로터(7)의 작용에 의해 압축 가스 입구(5)를 통해 흡입되고, 출구를 통해 압축기 요소(2)를 떠날 것이다.

액체가 작동 중에 압축 공간(4) 내로 주입될 때, 상기 압축 공기는 일정량의 액체를 포함할 것이다.

압축 공기는 액체 분리기(13)로 안내된다.

거기에서, 액체는 분리되어 액체 분리기(13) 아래에 수집될 것이다.

이제 액체가 없는 압축 공기는 압축 가스용 출구(15)를 통해 액체 분리기(13)를 떠날 것이고, 예를 들어 도면에 도시되지 않은 압축 가스 소비자 네트워크로 안내될 수 있다.

분리된 액체는 주입 회로(17)에 의해 압축기 요소(2)로 다시 운반될 것이다.

액체의 일부는 제1 주입 파이프(17a) 및 그에 연결된 채널(11)을 통해 압축 공간(4)으로 이송되고, 다른 부분은 제2 주입 파이프(17b), 2개의 서브 파이프(18a, 18b) 및 그에 연결된 채널(11)을 통해 베어링에 이송될 것이다.

이로써, 냉각기(19, 21) 및 제어 가능한 밸브(20, 22)는, 우선 액체 공급의 질량 흐름, 즉 제어 가능한 밸브(20, 22)를 제어하는 단계 및 그 후 액체 공급의 온도, 즉 냉각기(19, 21)를 제어하는 단계로 이루어지는 방법에 따라 제어될 것이다.

전술한 제어는 따라서 일종의 마스터-슬레이브 제어이므로, 마스터 제어, 이 경우 제어 가능한 밸브(20, 22)의 제어가 항상 먼저 수행된다.

여기서, 냉각기(19, 21) 및 제어 가능한 밸브(20, 22)는 서로 독립적으로 제어된다는 것을 아는 것이 중요한데, 이는 하나의 냉각기(19)의 제어가 다른 냉각기(21)의 제어에 의해 어떠한 방식으로도 영향을 받지 않거나 또는 하나의 제어 가능한 밸브(20)의 제어는 다른 제어 가능한 밸브(22)의 제어에 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다.

이러한 제어는 액체의 특성이 압축 공간(4) 및 베어링(8) 각각에 대한 요구 조건에 부합되도록 이루어질 것이다.

위에서 언급한 바와 같이, 두 가지 제어를 적용함으로써 두 가지 제어 간의 기능적 상호 작용의 결과로서 시너지 효과가 발생할 것이다.

본 발명에 따르면, 분리된 액체 공급은 점선에 의해 도 1에 개략적으로 도시된 모듈식 채널링 피스(23)에 의해 구현된다.

예를 들어, 전술한 2개의 분리된 주입 파이프(17a, 17b)는 모듈식 채널링 피스(23)에 부착되고 그리고/또는 전술한 분리된 통합 채널(11)은 모듈식 채널링 피스(23)의 일부를 형성할 것이다. 제어 가능한 밸브(20, 22) 및 적용 가능한 경우 냉각기(19, 21)는 또한 채널링 피스(23)의 일부를 형성한다.

모듈식 채널링 피스(23)를 갖는 주입 모듈(24)의 일 실시예가 도 2에 도시되어 있다.

본 발명에 따른 주입 모듈(24)의 제어 가능한 또는 조절 가능한 제어 파라미터는 윤활유 흐름(압력 강하로 변환됨), 윤활유의 온도 및 주입 모듈(24)의 윤활유 공기 함량을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 주입 모듈(24)을 제조하기 위한 제조 기술은 통상적인 가공 기술 및/또는 적층 가공 기술을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 재료는 예를 들어 금속 및 중합체를 포함하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따르면, 주입 모듈(24)은 압축기 요소(2) 내의 각각의 액체 주입 지점(10a, 10b)에 대한 흐름 제어의 가능한 통합과 함께, 상호 교환 가능한 부품으로서 설계된다. 윤활유 흐름을 제어하기 위한 이들 수단은 예를 들어 제어 가능한 밸브(20, 22) 및/또는 공압식 작동 수단, 유압식 작동 수단 그리고 전기식 작동 수단을 포함할 수 있다. 공압식 작동 및/또는 유압식 작동은 압축기 요소에 이미 존재하는 직접 압력 신호 또는 간접 압력 신호에 의해 구현될 수 있다. 종래의 '패키지 체크 밸브', O-스톱 밸브 및 자동 온도 조절 밸브가 또한 모듈에 통합될 수도 있다.

가능한 적용 분야는 전체 압력 범위에서 '고정 속도' 기계이고, 전체 속도 및 압력 범위에서 가변 속도 기계이다.

도 2는 본 발명에 따른 주입 모듈(24)의 가능한 실시예를 도시한다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 제시된 주입 모듈(24)은 세 부분, 예를 들어 즉 인터페이스(26), 연결 채널(27) 및 본 명세서에서 매니폴드 또는 노즐 부품으로도 불리는 모듈식 채널링 피스(23)를 포함한다. 이 도면에서 체크 밸브/O-스톱을 갖는 인터페이스(26)뿐만 아니라 압축기 요소(2)의 출구(6)도 도시되어 있다. 이 인터페이스(26)는 모듈식 채널링 피스(23)에 대한 액체의 탭핑-오프를 보장하는, 압축기 요소(2)의 출구(6)에 배치되는 플랜지의 형태로 구성된다.

연결 채널(27)은 압축기 요소(2)에 연결되는데, 보다 상세하게는 본 발명의 바람직한 특성에 따라 적층 가공 기술에 의해 제조되며 이를 위해 제공되는 노즐 부품을 통해 로터 챔버(4)에 연결된다. 연결 채널(27)은 인터페이스(26)를 모듈식 채널링 피스(23)에 연결한다.

본 발명의 특정 특징에 따르면, 윤활유 공급 장치에는 노즐 부품 중 하나 이상에 수축 수단(28)을 제공하여, 이에 따라 압축기 요소(2)의 특정 부분으로의 오일과 같은 윤활유의 공급을 제한할 수 있다.

이미 언급된 바와 같이, 주입 파이프(17a, 17b) 및 채널(11)은 채널링 피스(23)에 통합되어 있다. 채널링 피스(23)의 채널(29)에는 액체 공급의 제어를 가능하게 하기 위해 솔레노이드 밸브(30)의 형태로 작동 수단이 제공될 수 있는 하나 이상의 서브 채널(29a, 29b)이 제공될 수 있다.

채널링 피스(23)는 바람직하게는 적층 가공 기술에 의해 제조된다. 다른 2개의 부품, 즉 인터페이스(26) 및 연결 채널(27)은 종래의 제조 기술 및 재료로 제조될 수 있거나, 또는 적층 가공 기술에 의해 제조된 피스에 통합될 수 있다.

매니폴드(23)는 솔레노이드 밸브(30)에 의해 폐쇄될 수 있는 2개의 채널(29) 및 바이패스 채널(29a)을 포함한다. 이들 채널(29a, 29b) 및 밸브(30)를 정확하게 치수 설정함으로써, 4개의 분리된 흐름 속도가 얻어질 수 있으며, 이에 따라 각각의 흐름 속도는 특정 적용 조건의 특정 범위에 대해 최적화된다. 모듈식 채널링 피스(23)가 연결되는 압축기 요소(2)에 대한 조정은 종래의 압축기 요소(2)에 비해 적다. 압축기 요소(2)의 하우징(3) 내의 로터마다 단지 하나의 추가적인 개구만이 제공되어야 한다. 이 개구의 위치에 따라, 오일 또는 윤활유가 기어 휠 및 베어링에 공급되는 것인 하우징(3) 내에 존재하는 종래의 오일 채널은 예를 들어 노즐 인서트 형태의 수축 수단(28)에 의해 제어되는 방식으로 최적으로 스로틀링될 수 있다.

이러한 매니폴드(23)는 예를 들어 폴리아미드의 SLS(선택적 레이저 소결) 적층 가공에 의해 제조될 수 있다. 윤활유 흐름을 제어 가능하게 하는 것이 가능한 옵션이다.

도 3은 고정 속도 용례 및 VSD(가변 속도) 용례 모두에 적합한 본 발명에 따른 주입 모듈(24)을 개략적으로 도시한다. 기계 가공된 채널(11)에 존재하는 주입 모듈(24)의 부분 또는 부품(31)은 압축기 요소(2)의 상이한 부분에 오일 흐름을 분배한다. 압축기 요소(2) 외부의 매니폴드(23)는 이들 분리된 채널(11)을 솔레노이드 밸브(30)[외부 주입 모듈(24)을 갖는 도 2의 실시예와 유사한 솔레노이드 밸브(30)의 그룹]에 연결한다.

도 3은 로터 하우징(3)의 출구측(6) 상의 베어링 하우징(32), 그리고 기어 박스(33), 출구측(6) 상의 베어링(34) 및 베어링 그리고 적용 가능한 경우 압축기 요소(2)의 입구측(5) 상의 기어 박스(35)를 도시한다. 압축기 요소(2)에는 로터 챔버(4)가 있다.

오일이 유입되는 쪽은 참조 번호(36)로 도시된다. 다양한 화살표(P)는 다양한 채널(11) 내에서의 윤활유의 흐름 방향을 나타낸다. 또한, 채널링 피스(23) 및 솔레노이드(30)를 볼 수 있다.

이 실시예에서, 주입 모듈(24)의 복수의 부품(31)은 압축기 요소의 기존 윤활 채널(11)에 부착된다.

이를 위해, 필요하다면, 이러한 기존 채널(11)은 확장되고 그리고/또는 연장될 수 있다. 일정한 속도 조건 및 일정한 주변 조건에서의 적용을 위해, 최적의 윤활유 흐름 속도에 따른 통합된 주입 모듈(24)의 흐름 제한의 설계는 본 발명에 따른 주입 모듈(24)로 도입될 것이다. 이것은 상이한 적용 분야에서 동일한 압축기 요소(2)뿐만 아니라 상이한 최적화된 모듈식 채널링 피스(23)도 사용할 수 있다는 것을 의미한다.

가변 속도 조건[즉, 압축기 요소(2)를 구동하는 VSD] 및 또한 가변 주변 조건에서의 용례에 대해, 가능한 한 콤팩트하게 주입 모듈(24)의 부품(31)을 구성할 필요성 때문에 최적의 흐름의 내장형 전기적 제어가 어렵다. 이러한 경우, 예를 들어, 직접 압력 신호 또는 간접 압력 신호에 의해 구동되는 내장형 공압식 밸브 및/또는 내장형 유압식 밸브가 사용될 수 있거나(간접 압력 신호의 예는 고속 흐름의 동적 압력임), 또는 압축기 요소(2)의 외부에 고정되는 추가적인 외부 부품의 일부를 형성하는 유사한 공압식 밸브 및/또는 유압식 밸브 또는 전기식 제어 밸브를 사용할 수 있다.

채널(11)의 분리는 임의의 캐스트 부품이 허용한다면 (또는 임의의 캐스트 부분의 추가적인 변경으로) 압축기 요소(2)의 종래의 가공 기술에 의해 구현될 수 있음은 물론이다. (밸브 및 수집된 오일 또는 윤활유에 연결되는) 외부 주입 모듈(24)은 또한 종래의 방식으로 구현될 수 있다.

솔레노이드 밸브(30)가 제공되어야 하는 매니폴드(23)의 위치에 홈이 있는 컷어웨이(grooved cutaways)(37)가 제공될 수 있다. 그 다음, 이들 솔레노이드(30)는 관련된 홈이 있는 컷어웨이(37) 내에서 이들을 슬라이딩시키고 그 후 필요하다면, 예를 들어 고정 지브(gib)(38)에 의해 이들을 고정함으로써 적절한 위치에 장착될 수 있다. 이러한 방식으로, 고온 및 기계의 기계적 진동의 경우에도 견고한 연결을 보장할 수 있도록 접착제 또는 나사 및 볼트의 사용은 회피된다.

도 4는 전술한 홈이 있는 컷어웨이(37)의 예를 도시한다. 컷어웨이(37)는 솔레노이드(30)의 시트 방향으로 점진적으로 좁아져서, 솔레노이드(30)를 흐름 측의 컷어웨이(37)의 벽에 대해 가압할 수 있다.

도 5는 컷어웨이(37)(코일은 도시되지 않음)의 장착 상태에서의 솔레노이드(30)의 평면도를 도시한다. 점선은 솔레노이드 매니폴드(23)로의 오일 채널 그리고 솔레노이드 매니폴드(23)로부터의 오일 채널(39)을 나타낸다.

도 6은 지브(38)를 도시하고 도 7은 그러한 지브(38)가 어떻게 고정 수단으로서 장착될 수 있는지를 도시한다. 이 지브(38)의 후방은 솔레노이드(30)의 형상에 대응하는 복잡한 형상을 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 방법은 액체 주입식 압축기 장치(1)의 비에너지 요구량(SER; specific energy requirement)이 최소가 되도록 액체 공급의 온도 및 질량 흐름을 제어하는 단계로 이루어진다.

비에너지 요구량은 압축기 요소(2)의 입구 조건으로 다시 전환된 압축기 장치(1)에 의해 공급된 흐름 속도(FAD)에 대한 압축기 장치(1)의 파워(P)의 비이다.

본 발명에 따르면, 상기 액체는 예를 들어 오일 또는 물일 수 있다.

앞서 도시된 예들은 본 발명에 따른 압축기 장치 및 압축기 요소를 설명한다. 익스팬더 장치 및 익스팬더 요소에 대한 상황은 매우 유사하여, 본질적으로 흐름의 방향만이 변함으로써 입구가 배출구가 되고, 역으로도 마찬가지라는 것은 명백하다. 또한, 압축기 요소 및 압축기 장치는 진공 펌프와 관련될 수 있다.

본 발명은 예로서 설명되고 도면에 도시된 실시예들로 결코 제한되지 않으며, 본 발명에 따른 압축기 장치의 액체 주입을 제어하기 위한 방법 및 액체 주입식 압축기 장치는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 변형예에 따라 구현될 수 있다.

Claims (24)

1. 압축기 장치 또는 익스팬더 장치(1)의 액체 주입을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 압축기 장치는 적어도 하나의 압축기 요소 또는 익스팬더 요소(2)를 포함하며, 상기 요소(2)는, 적어도 하나의 로터(7)가 베어링(8)에 의해 회전 가능하게 부착되는 로터 챔버(4)를 포함하는 하우징(3)을 포함하고, 액체가 상기 요소(2) 내로 주입되는 것인 방법에 있어서,
   상기 방법은 2개의 독립적인 분리된 액체 공급을 상기 요소(2)에 제공하는 단계를 포함하며, 하나의 액체 공급은 상기 로터 챔버(4) 내로 주입되고 다른 액체 공급은 상기 베어링(8)의 위치에서 주입되고,
   상기 분리된 액체 공급은 주입 모듈의 모듈식 채널링 피스(channelling piece)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방법은 상기 액체의 온도, 상기 액체의 질량 흐름 및/또는 상기 모듈식 채널링 피스의 액체 공기 함량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 방법은 두 액체 공급에 대해 별도로 상기 액체의 온도 및 상기 액체의 질량 흐름 모두를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 방법은 비에너지 요구량(specific energy requirement)이 최소가 되도록 상기 액체 공급의 상기 온도 및 상기 질량 흐름을 제어하는 단계로 이루어지고, 상기 비에너지 요구량은, 상기 압축기 요소 또는 상기 익스팬더 요소(2)의 입구 조건으로 다시 전환된 상기 압축기 장치 또는 익스팬더 장치(1)에 의해 공급된 흐름(FAD)에 대한 상기 압축기 장치 또는 익스팬더 장치(1)의 파워(P)의 비(ratio)인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액체의 질량 흐름의 상기 제어를 위해, 공압식 작동 수단, 유압식 작동 수단 및/또는 전기식 작동 수단이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 공압식 작동 또는 상기 유압식 작동을 위해, 상기 압축기 요소 또는 상기 익스팬더 요소에 존재하는 직접 압력 신호 또는 간접 압력 신호가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 작동 수단은 상기 모듈식 채널링 피스에 부착되는 하나 이상의 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치로서, 상기 압축기 장치 또는 상기 익스팬더 장치(1)는 적어도 하나의 압축기 요소 또는 익스팬더 요소(2)를 포함하며, 상기 요소(2)는, 적어도 하나의 로터(7)가 베어링(8)에 의해 회전 가능하게 부착되는 로터 챔버(4)를 포함하는 하우징(3)을 포함하고, 상기 압축기 장치 또는 상기 익스팬더 장치(1)는 가스 입구(5) 그리고 주입 회로(17)에 의해 상기 요소(2)에 연결되는 액체 분리기(13)에 연결되는 압축 가스용 출구 또는 팽창 가스용 출구(6)를 더 구비하는 것인 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치에 있어서,
   상기 주입 회로(17)는 상기 베어링(8)의 위치에서 상기 하우징 내로 그리고 상기 로터 챔버(4) 내로 각각 개방되는 2개의 적어도 부분적으로 별도의 주입 파이프(17a, 17b)를 포함하고,
   상기 2개의 별도의 주입 파이프(17a, 17b)는 주입 모듈의 모듈식 채널링 피스에 적어도 부분적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
9. 제8항에 있어서,
   질량 흐름을 제어하기 위해 제어 가능한 밸브(20, 22)가 상기 모듈식 채널링 피스의 하나 이상의 주입 파이프(17a, 17b)에 제공되고 그리고/또는 상기 액체의 온도를 제어하기 위해 냉각기(19, 21)가 하나 이상의 주입 파이프(17a, 17b)에 제공되고 그리고/또는 수축 수단(constriction means)이 하나 이상의 주입 파이프(17a, 17b)에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 가능한 밸브(20, 22)는 스로틀 밸브 또는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
11. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    상기 주입 모듈은, 상기 모듈식 채널링 피스에 대한 액체의 탭핑-오프(tapping off)를 보장하는, 상기 요소(2)의 상기 출구(6)에 배치되는 플랜지 형태의 인터페이스(interface)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 주입 모듈은 상기 인터페이스와 상기 모듈식 채널링 피스 사이의 연결 채널을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈식 채널링 피스의 상기 적어도 2개의 별도의 주입 파이프(17a, 17b)는 바이패스 채널(29a) 및 하나 이상의 폐쇄 가능한 채널(29b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
14. 적어도 하나의 로터(7)가 베어링(8)에 의해 회전 가능하게 부착되는 로터 챔버(4)를 포함하는 하우징(3)을 갖는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소로서, 상기 요소(2)는 상기 요소(2) 내로의 액체의 주입을 위한 주입 회로(17)를 위한 연결부를 더 구비하는 것인 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소에 있어서,
    상기 주입 회로(17)에 대한 상기 연결부는 상기 하우징(3) 내의 복수의 주입 지점(10a, 10b)에 의해 구현되며, 상기 하우징(3)은 상기 하우징(3) 내의 상기 주입 지점(10a, 10b)에서 시작하여 상기 로터 챔버(4) 내로 그리고 상기 베어링(8)에서 각각 개방되는 분리된 통합 채널(11)을 더 구비하고,
    상기 분리된 통합 채널(11)은 적어도 부분적으로 주입 모듈의 모듈식 채널링 피스의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소.
15. 제14항에 있어서,
    상기 주입 지점(10a, 10b)은 상기 로터 챔버(4)의 위치 및 상기 베어링(8)의 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    별도의 주입 지점(10a, 10b)이 각 채널(11)에 대해 제공되거나 또는 하나 초과의 채널(11)이 적어도 하나의 주입 지점(10a, 10b)에서 시작되는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소.
17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    별도의 분리된 통합 채널(11)이 각 베어링(8)에 대해 제공되고 그리고/또는 하나 초과의 분리된 통합 채널(11)이 상기 로터 챔버(4)에 대해 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소.
18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 챔버(4)에 대한 액체 또는 상기 베어링(8)에 대한 액체를 위한 액체 저장소로서 작용하는 하나 이상의 캐비티(12)가 상기 하우징(3) 또는 상기 모듈식 채널링 피스에 제공되며, 상기 캐비티(12)는 상기 주입 지점(10a, 10b)과 여기에 연결된 상기 분리된 통합 채널(11) 중 하나 이상 사이에서의 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    질량 흐름을 제어하기 위해 제어 가능한 밸브가 상기 모듈식 채널링 피스의 하나 이상의 분리된 통합 채널(11)에 제공되고 그리고/또는 액체의 온도를 제어하기 위해 냉각기가 하나 이상의 분리된 통합 채널(11)에 제공되고 그리고/또는 수축 수단이 하나 이상의 분리된 통합 채널(11)에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소
20. 제19항에 있어서,
    상기 제어 가능한 밸브는 스로틀 밸브 또는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 요소 또는 익스팬더 요소.
21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입 모듈은 상기 모듈식 채널링 피스에 대한 액체의 탭핑-오프를 보장하는, 상기 요소(2)의 상기 출구(6)에 배치되는 플랜지 형태의 인터페이스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 주입 모듈은 상기 인터페이스와 상기 모듈식 채널링 피스 사이의 연결 채널을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈식 채널링 피스의 상기 분리된 통합 채널(11)은 하나의 바이패스 채널(29a) 및 하나 이상의 폐쇄 가능한 채널(29b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.
24. 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입 모듈(24)에는 상기 채널(11)에 부착되는 부품(31)이 제공되며, 상기 부품(31)은 관련된 상기 채널(11)에서의 액체 흐름을 분배하는 것을 특징으로 하는 액체 주입식 압축기 장치 또는 익스팬더 장치.

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