KR20190045356A - 상용차용 스크루 압축기 시스템 - Google Patents

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길레스 헤브라르트
예안-밥티스테 마레스코트
요르그 멜라르
토마스 바인홀트
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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상용차용 스크루 압축기 시스템(100)에 관한 것으로, 적어도 하나의 스크루 압축기(10)와 스크루 압축기(10)의 구동 제어 및/또는 구동 조절을 위한 적어도 하나의 제어 유닛 및/또는 조절 유닛(110)을 포함하고, 상기 제어 유닛 및/또는 조절 유닛(110)은, 정지 후 예정된 기간 동안 스크루 압축기(10)의 재시동이 저지되도록 구성된다.

Description

상용차용 스크루 압축기 시스템
본 발명은 적어도 하나의 스크루 압축기와 스크루 압축기의 구동 제어 및/또는 구동 조절을 위한 적어도 하나의 제어 유닛 및/또는 조절 유닛을 포함하는 상용차용 스크루 압축기 시스템에 관한 것이다.
선행 기술에 상용차용 스크루 압축기들이 공개되어 있다. 이러한 스크루 압축기들은, 예를 들어 상용차의 브레이크 시스템을 위해 필요한 압축 공기를 제공하기 위해 사용된다.
그러나 브레이크 시스템을 위한 압축 공기 요구는 상용차의 작동 상태에 따라 달라지므로, 그에 대응하여 스크루 압축기는 주기적으로 정지 또는 재시동된다.
스크루 압축기가 정지된 직후에 상용차의 작동 상태가 상기 스크루 압축기의 시동을 필요로 하는 경우, 스크루 압축기의 정지 직후에 스크루 챔버 내부에 증가한 압력이 형성된다. 스크루의 정지 상태에서 스크루 챔버의 배출부에 여전히 작동 압력이 인가하는 한편, 스크루 챔버의 유입부에는 실질적으로 대기압이 인가하여, 공기가 이송 방향과 반대로 흡입 측으로 역류하여 거기에 압력이 형성되기 때문에, 스크루 챔버에 증가한 압력의 공급이 이루어진다.
전술한 상황에서 스크루 압축기가 재시동을 시작하면, 상기 스크루 압축기는 대기압으로부터 공기를 압축하는 것이 아니라, 전술한 상승한 압력 레벨로부터 압축한다.
이러한 원치 않는 작동 상태는 스크루 압축기 내에서 단시간의 압력 피크와 해당하는 구동 장치의 단시간의 추가 부하를 야기하고, 따라서 가능한 한 방지되어야 한다.
DE 10 2004 060 417 B4호에 일반적인 스크루 압축기가 공개되어 있다.
본 발명의 과제는, 특히 스크루 압축기에서 소위 충전 효과가 저지되도록 그리고 스크루 압축기 내부에 과압의 생성이 확실하게 방지되도록, 전술한 방식의 스크루 압축기 시스템을 바람직하게 개선하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 스크루 압축기 시스템에 의해 해결된다. 따라서 상용차용 스크루 압축기 시스템이 적어도 하나의 스크루 압축기와 스크루 압축기의 구동 제어 및/또는 구동 조절을 위한 적어도 하나의 제어 유닛 및/또는 조절 유닛을 포함하는 것이 제공되고, 상기 제어 유닛 및/또는 조절 유닛은, 정지 후 예정된 기간 동안 스크루 압축기의 재시동이 저지되도록 구성된다.
본 발명은 스크루 압축기가 릴리프 밸브를 포함하고, 상기 릴리프 밸브를 통해 스크루 압축기의 정지 후에 스크루 압축기 내부의 압력이 감소할 수 있다는 기본 사상에 기초한다. 스크루 압축기의 정지 직후에 예정된 기간 동안 스크루 압축기의 재시동을 저지함으로써, 스크루 압축기 내부의 압력은 절대적으로 감소할 수 있는 것이 보장된다. 그렇지 않은 경우, 소위 충전 효과가 발생할 수 있고, 즉 작동 압력으로 가압된 압축 공기는 상류 쪽으로 배출부를 통해 스크루 챔버 내로 유동하고 공기 유입부 및 스크루 압축기의 스크루의 입구에 인가하므로, 이러한 압력은 스크루 압축기의 재시동에 의해 추가로 강화된다. 이러한 경우에 매우 높은 구동 토크가 발생하고, 상기 구동 토크는 전기 스크루 압축기 구동 시 과도한 시동 전류로서 나타나고, 전기 모터의 과부하를 야기한다. 이러한 바람직하지 않은 작동 상태는 확실하게 저지되어야 한다. 이러한 작동 상태는, 소정의 기간이 대기되고, 이러한 기간 내에 스크루 압축기 내부의 압력이 감소함으로써 저지될 수 있다.
예를 들어, 제어 유닛 및/또는 조절 유닛은 스크루 압축기의 구성부인 것이 제공될 수 있다. 이로 인해 콤팩트한 구조가 형성되고, 외부 부품들에 액세스할 필요가 없다.
기본적으로, 제어 유닛 및/또는 조절 유닛은 상용차의 공조 시스템의 구성부인 것이 고려될 수도 있다. 이 경우 간단하게 함께 이용될 수 있는 해당하는 제어부는 이미 존재한다.
또한, 제어 유닛 및/또는 조절 유닛은 상용차의 엔진 제어부 또는 차량 제어부의 구성부인 것이 고려될 수도 있다. 이 경우에도, 상용차의 이미 존재하는 부품들에 액세스할 수 있다.
기본적으로, 제어 유닛 및/또는 조절 유닛은 별도의 제어 유닛 및/또는 조절 유닛으로서 형성되는 것이 고려될 수도 있다. 이는, 예를 들어 간단한 조립과 간단한 교체 또는 간단한 업그레이드를 가능하게 한다.
기간이 최소 대략 10초, 특히 최소 대략 15초인 것이 고려될 수 있다. 이러한 기간은 일반적인 릴리프 밸브에서, 스크루 챔버 내부에 바람직하지 않게 높은 역류 압력이 존재하지 않는 압력 레벨로 작동 압력 또는 스크루 압축기 내부의 압력의 확실한 감소를 달성하기에 충분하다.
또한, 스크루 압축기는 적어도 하나의 릴리프 밸브를 포함하는 것이 제공될 수 있다. 이러한 릴리프 밸브에 의해 스크루 압축기 내부의 압력이 간단하고 확실하게 감소할 수 있다.
릴리프 밸브는, 스크루 압축기의 내부가 예정된 기간 내에 대기압에 가까운 압력 또는 대략 대기압으로 감압될 수 있도록 설정된다. 이로 인해 스크루 압축기의 더 확실한 작동이 가능해지고 소위 충전 효과도 확실하게 방지된다.
본 발명의 다른 세부 사항과 장점들은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 스크루 압축기의 개략적인 단면도를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 스크루 압축기 시스템의 개략도를 도시한 도면.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련해서 스크루 압축기(10)를 개략적인 단면도에 도시한다.
스크루 압축기(10)는 여기에 상세히 도시되지 않은, 전기 모터의 형태의 구동 장치에 스크루 압축기(10)를 기계적으로 고정하기 위한 고정 플랜지(12)를 갖는다.
입력 샤프트(14)가 도시되고, 상기 입력 샤프트를 통해 전기 모터로부터 2개의 스크루(16, 18) 중 하나에, 예컨대 스크루(16)에 토크가 전달된다.
스크루(18)는 스크루(16)와 맞물리고, 이것에 의해 구동된다.
스크루 압축기(10)는 하우징(20)을 갖고, 상기 하우징 내에 스크루 압축기(10)의 주요 부품들이 배치된다.
하우징(20)은 오일(22)로 채워진다.
공기 유입 측으로, 스크루 압축기(10)의 하우징(20)에 유입 포트(24)가 제공된다. 유입 포트(24)는, 거기에 공기 필터(26)가 배치되도록 형성된다. 또한, 공기 유입 포트(24)에 방사방향으로 공기 유입부(28)가 제공된다.
유입 포트(24)와 유입 포트(24)가 하우징(20)에 부착되는 위치 사이의 영역에, 여기에서 축방향 밀봉부로서 구현된 스프링 하중을 받는 밸브 인서트(30)가 제공된다.
이러한 밸브 인서트(30)는 체크 밸브로써 이용된다.
밸브 인서트(30)의 하류 쪽으로 공기 공급 채널(32)이 제공되고, 상기 채널은 2개의 스크루(16, 18)에 공기를 공급한다.
2개의 스크루(16, 18)의 출력 측으로 상승관(36)을 갖는 공기 배출관(34)이 제공된다.
상승관(36)의 단부 영역에 온도 센서(38)가 제공되고, 상기 온도 센서에 의해 오일 온도가 모니터링될 수 있다.
또한, 공기 오일 분리 부재(42)를 위한 홀더(40)가 공기 배출 영역 내에 제공된다.
공기 오일 분리 부재를 위한 홀더(40)는 조립된 상태에서(도 1에도 도시된 바와 같이) 바닥을 향한 영역에 공기 오일 분리 부재(42)를 갖는다.
또한, 공기 오일 분리 부재(42)의 내부에 적절한 필터 스크린 또는 공개된 필터 분리 장치 및 오일 분리 장치(44)가 제공되고, 상기 장치는 상세히 설명되지 않는다.
조립되어 작동 준비된 상태(즉 도 1에 도시된 바와 같이)와 관련해서, 공기 오일 분리 부재를 위한 홀더(40)는 중앙 상부 영역에 배기구(46)를 갖고, 상기 배기구는 체크 밸브(48)와 최소 압력 밸브(50)로 안내된다. 체크 밸브(48)와 최소 압력 밸브(50)는 공통의 결합된 밸브 내에 형성될 수도 있다.
체크 밸브(48)에 이어서 공기 배출부(51)가 제공된다.
공기 배출부(51)는 일반적으로 적절하게 공개된 압축 공기 소비 장치에 연결된다.
공기 오일 분리 부재(42)에 있는 분리된 오일(22)을 다시 하우징(20) 내로 돌려보내기 위해, 상승관(52)이 제공되고, 상기 상승관은 하우징(20) 내로 합류 시 공기 오일 분리 부재(42)를 위한 홀더(40)의 끝에서 필터 및 체크 밸브(54)를 갖는다.
필터 및 체크 밸브(54)의 하류 쪽으로 하우징 보어 내에 노즐(56)이 제공된다. 오일 리턴관(58)은 스크루(16) 또는 스크루(18)의 대략 중앙 영역으로 리턴되므로, 상기 스크루에 다시 오일(22)이 공급될 수 있다.
조립된 상태에서 하우징(20)의 바닥 영역 내에 오일 배출 스크루(59)가 제공된다. 오일 배출 스크루(59)에 의해 해당하는 오일 배출 개구가 개방될 수 있고, 상기 개구를 통해 오일(22)이 배출될 수 있다.
하우징(20)의 하부 영역에 또한 숄더(60)가 제공되고, 상기 숄더에 오일 필터(62)가 고정된다. 하우징(20) 내부에 배치된 오일 필터 유입 채널(64)을 통해 오일(22)이 먼저 온도 조절 밸브(66)로 안내된다.
온도 조절 밸브(66) 대신 제어 장치 및/또는 조절 장치가 제공될 수 있고, 상기 장치를 이용해서 하우징(20) 내부에 있는 오일(22)의 오일 온도가 모니터링되어 설정값으로 조절될 수 있다.
온도 조절 밸브(66)의 하류 쪽으로 오일 필터(62)의 오일 유입부가 제공되고, 상기 오일 유입부는 중앙 리턴관(68)을 통해 오일(22)을 다시 스크루(18) 또는 스크루(16)로 및 샤프트(14)의 오일 윤활식 베어링(70)에도 안내한다. 베어링(70)의 영역에는 또한 노즐(72)이 제공되고, 상기 노즐은 리턴관(68)과 관련해서 하우징(20) 내에 제공된다.
냉각기(74)는 숄더(60)에 접속된다.
하우징(20)의 상부 영역에 (조립된 상태와 관련해서) 안전밸브(76)가 배치되고, 상기 밸브에 의해 하우징(20) 내부의 과도한 압력이 감소할 수 있다.
최소 압력 밸브(50) 앞에 바이패스 관(78)이 배치되고, 상기 바이패스 관은 릴리프 밸브(80)로 안내된다. 공기 공급부(32)와의 연결에 의해 제어되는 이러한 릴리프 밸브(80)를 통해 공기 유입부(28)의 영역 내로 공기가 돌려보내질 수 있다. 상기 영역에 상세히 도시되지 않은 환기 밸브 및 노즐(공급관의 직경 감소부)도 제공될 수 있다.
또한, 하우징(20)의 외벽에 대략 관(34)의 높이에 오일 게이지 센서(82)가 제공될 수 있다. 이러한 오일 게이지 센서(82)는 예를 들어 광학 센서일 수 있고, 작동 시 오일 레벨이 오일 게이지 센서(82)의 위에 있는지 여부 또는 오일 게이지 센서(82)가 노출되어 있는지 여부 및 그에 따라 오일 레벨이 상응하게 감소하였는지 여부가 센서 신호에 의해 파악될 수 있도록 구성 및 설계될 수 있다.
이러한 모니터링과 관련해서 알람 유닛이 제공될 수도 있고, 상기 알람 유닛은 시스템의 사용자에게 해당하는 오류 메시지 또는 경고 메시지를 출력 또는 전달한다.
도 1에 도시된 스크루 압축기(10)의 기능은 다음과 같다:
공기 유입부(28)를 통해 공기가 공급되고 체크 밸브(30)를 지나 스크루(16, 18)에 도달하고, 거기에서 공기가 압축된다. 5배 내지 16배의 압축률로 배출관(34)을 지나 상승관(36)을 통해 스크루(16, 18)를 향해 상승하는 압축된 공기-오일 혼합물은 온도 센서(38)로 직접 블로잉된다.
여전히 부분적으로 오일 입자를 지닌 공기는 그리고 나서 홀더(40)를 통해 공기 오일 분리 부재(42) 내로 안내되고, 해당하는 최소 압력이 달성될 경우, 공기 배출관(51)에 도달한다.
하우징(20) 내부에 있는 오일(22)은 오일 필터(62)에 의해 및 필요 시 열 교환기(74)에 의해 작동 온도에서 유지된다.
냉각이 필요 없는 경우, 열 교환기(74)는 사용되지 않고 접속되지 않는다.
해당 접속은 온도 조절 밸브(68)에 의해 이루어진다. 오일 필터(64)에서 정화 후에 관(68)을 통해 오일이 스크루(18) 또는 스크루(16)는 물론 베어링(72)에도 공급된다. 스크루(16) 또는 스크루(18)에 리턴관(52, 58)을 통해 오일(22)이 공급되고, 이 경우 공기 오일 분리 부재(42)에서 오일(22)의 정화가 이루어진다.
또한 스크루(18)와 맞물리는 스크루(16)로 샤프트(14)를 통해 토크를 전달하는 자세히 도시되지 않은 전기 모터에 의해 스크루 압축기(10)의 스크루(16, 18)가 구동된다.
자세히 도시되지 않은 릴리프 밸브(80)에 의해, 작동 상태에서 예를 들어 스크루(16, 18)의 출력 측에 우세한 고압이 공급관(32)의 영역에서 차단될 수 있는 것이 아니라, 특히 압축기의 시동 시 공급관(32)의 영역에 항상 낮은 유입 압력, 특히 대기압이 존재하는 것이 보장된다. 그렇지 않으면, 압축기의 시동으로 스크루(16, 18)의 출력 측에 처음에는 매우 높은 압력이 발생하고, 이러한 압력은 구동 모터에 과부하를 준다.
도 2는 도 1에 도시된 스크루 압축기(10)와 제어 유닛(110)을 포함하는 본 발명에 따른 스크루 압축기 시스템(100)을 개략도에 도시한다.
제어 유닛(110)은 여기에서 스크루 압축기(10)의 제어 유닛 및 조절 유닛으로서 또는 스크루 압축기(10)의 구성부로서 형성된다.
기본적으로, 제어 유닛 및 조절 유닛(110)은 상용차의 공조 시스템(EAC)의 구성부, 상용차의 모터 제어부의 구성부, 상용차의 차량 제어부의 구성부 또는 별도의 제어 유닛 및 조절 유닛(10)으로서 구현되는 것이 제공될 수 있다.
제어 유닛 및 조절 유닛(110)에 의해, 스크루 압축기(10) 또는 스크루 압축기(10)의 구동 장치의 정지 후에 예정된 기간 동안 스크루(16, 18)의 재시동이 저지되는 것이 보장된다.
이러한 기간은 도시된 실시예에서 약 10초이지만, 10 내지 15초 또는 그 이상일 수도 있다.
스크루 압축기(10) 내부의 작동 압력은 예정된 기간 내에, 절대적으로 확실하게 소위 충전 효과가 방지되는 정도까지 릴리프 밸브(80)에 의해 감소할 수 있다. 이러한 충전 효과는 특히, 스크루 압축기(10)의 정지 직후에 스크루(16, 18)의 후방에 또는 하류 쪽으로 인가하는 작동 압력이 상류 쪽으로 스크루 챔버의 배출부를 통해서는 물론 해당하는 관(58, 68)을 통해 스크루(16, 18)의 흡입 영역 내에, 즉 공기 유입부(32) 내에 도달할 수 있음으로써 발생한다. 압력 감소가 이루어지기 전에도, 스크루(16, 18)의 재시동이 이루어지면, 거기에 인가하는 압력은 스크루(16, 18)에 의해 압축되어, 원치 않는 작동 상태가 될 수 있고, 이러한 작동 상태에서 작동 압력은 다시 예를 들어 10배로 압축될 수 있다.
릴리프 밸브(80)는, 스크루 압축기(10)의 내부가 예정된 기간 내에 대기압에 가까운 압력으로 또는 대략 대기압으로 감압될 수 있도록 설정된다.
10 스크루 압축기
12 고정 플랜지
14 입력 샤프트
16 스크루
18 스크루
20 하우징
22 오일
24 유입 포트
26 공기 필터
28 공기 유입부
30 밸브 인서트
32 공기 공급 채널
34 공기 배출관
36 상승관
38 온도 센서
40 공기 오일 분리 부재를 위한 홀더
42 공기 오일 분리 부재
44 필터 스크린 또는 공개된 필터 분리 장치 또는 오일 분리 장치
46 배기구
48 체크 밸브
50 최소 압력 밸브
51 공기 배출부
52 상승관
54 필터 및 체크 밸브
56 노즐
58 오일 리턴관
59 오일 배출 스크루
60 숄더
62 오일 필터
64 오일 필터 유입 채널
66 온도 조절 밸브
68 리턴관
70 베어링
72 노즐
74 냉각기, 열교환기
76 안전밸브
78 바이패스 관
80 릴리프 밸브
82 오일 게이지 센서
100 스크루 압축기 시스템
110 제어유닛

Claims (8)

  1. 상용차용 스크루 압축기 시스템(100)으로서,
    적어도 하나의 스크루 압축기(10)와
    상기 스크루 압축기(10)의 구동 제어, 구동 조절, 또는 양자 모두를 위한 적어도 하나의 제어 유닛, 조절 유닛(110), 또는 양자 모두를 포함하고, 상기 제어 유닛, 조절 유닛(110), 또는 양자 모두는, 정지 후 예정된 기간 동안 상기 스크루 압축기(10)의 재시동이 저지되도록 구성되는 것인 스크루 압축기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛, 조절 유닛(110), 또는 양자 모두는 상기 스크루 압축기(10)의 구성부인 것을 특징으로 하는 스크루 압축기 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛, 조절 유닛(110), 또는 양자 모두는 상용차의 공조 시스템의 구성부인 것을 특징으로 하는 스크루 압축기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛, 조절 유닛(110), 또는 양자 모두는 상용차의 엔진 제어부 또는 차량 제어부의 구성부인 것을 특징으로 하는 스크루 압축기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛, 조절 유닛(110), 또는 양자 모두는 별도의 제어 유닛, 조절 유닛(110), 또는 양자 모두인 것을 특징으로 하는 스크루 압축기 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기간은 최소 대략 10초이고, 특히 최소 대략 15초인 것을 특징으로 하는 스크루 압축기 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크루 압축기(10)는 적어도 하나의 릴리프 밸브(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 릴리프 밸브(80)는, 상기 스크루 압축기(10)의 내부가 상기 기간 내에 대기압에 가까운 압력 또는 대략 대기압으로 감압될 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기 시스템.
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