KR20190049845A - 상용차용 스크루 압축기 - Google Patents

상용차용 스크루 압축기 Download PDF

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길레스 헤브라르트
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토마스 바인홀트
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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상용차용 스크루 압축기(10)에 관한 것으로, 하우징(20)을 포함하고, 스크루 압축기(10)의 작동 준비된 조립 상태에서 상기 하우징(20) 내에 오일통이 제공되고, 상기 오일통 내에 자석(104)이 배치된다.

Description

상용차용 스크루 압축기
본 발명은 상용차용 스크루 압축기에 관한 것이다.
선행 기술에 상용차용 스크루 압축기들이 공개되어 있다. 이러한 스크루 압축기들은, 예를 들어 상용차의 브레이크 시스템을 위해 필요한 압축 공기를 제공하기 위해 사용된다.
이와 관련해서 특히 오일로 채워진 압축기, 특히 스크루 압축기도 공개되어 있고, 이러한 압축기에는 오일 온도를 조절하는 과제가 부여된다. 이는 일반적으로, 외부 오일 냉각기가 존재하고, 상기 오일 냉각기는 온도 조절 밸브에 의해 오일로 채워진 압축기 및 오일 순환계에 연결됨으로써 달성된다. 오일 냉각기는 서로 분리된 2개의 순환계를 포함하는 열 교환기이고, 이 경우 제 1 순환계는 고온 액체, 즉 압축기 오일을 위해 제공되고, 제 2 순환계는 냉각액을 위해 제공된다. 냉각액으로서 예를 들어 공기, 부동제 또는 다른 오일을 포함하는 혼합수가 사용될 수 있다.
이러한 오일 냉각기는 튜브 또는 호스를 통해 압축기 오일 순환계에 연결되어야 하고, 오일 순환계는 누출이 방지되어야 한다.
이러한 외부 체적은 또한 오일로 채워져야 하므로, 전체 오일량도 증가한다. 이로 인해 시스템 관성이 커진다. 또한, 오일 냉각기는, 주위에 있는 홀더에 의해 또는 별도의 홀더에 의해 기계적으로 배치되어 고정되어야 하고, 이는 추가 고정 수단은 물론 조립 공간을 필요로 한다.
스크루 압축기 내부에 있을 수 있는 입자들을 필터링하고 특히 스크루의 윤활을 보장하기 위해, 일반적으로 스크루 압축기는 오일 필터를 포함한다. 이러한 장치는 DE 42 34 391 B4호에 공개되어 있다.
스크루 압축기의 작동 안전성을 감소시키지 않으면서, 스크루 압축기의 구조를 더 간단하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 과제는, 특히 스크루 압축기의 작동 안전성을 저하시키지 않으면서 구조가 추가로 간단해질 수 있도록, 전술한 방식의 상용차용 스크루 압축기를 바람직하게 개선하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 상용차용 스크루 압축기에 의해 해결된다. 따라서 상용차용 스크루 압축기가 하우징을 포함하는 것이 제공되고, 상기 스크루 압축기의 작동 준비된 조립 상태에서 하우징 내에 오일통이 제공되고, 상기 오일통 내에 자석이 배치된다.
본 발명은, 이러한 구조에서 특히 자성 입자들이 오일을 오염시키고 오일 필터에 의해 이러한 입자들이 필터링 되어야 한다는 기본 사상에 기초한다. 오일 필터의 클로깅(clogging)을 저지하기 위해, 입자 포집기의 대안 및/또는 추가 가능성을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 자석에 의해 달성된다. 오일통 내부에, 바람직하게는 오일통 내부의 가장 낮은 위치에 자석을 배치함으로써, 오일 내의 자성 입자들의 입자 개수가 확실하게 감소하는 것이 달성된다. 이로 인해 오일 필터는 더 작게 형성될 수 있거나 완전히 생략될 수 있다.
특히, 스크루 압축기가 오일 필터를 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다. 이로 인해 스크루 압축기의 구조가 간단해지는데, 그 이유는 부품들이 생략되고 또한 스크루 압축기의 하우징 내의 오일관 또는 스크루 압축기 주변의 외부 오일관도 더욱 적게 제공되면 되기 때문이다. 또한, 오일 필터는 소정의 수명 이후에 클로깅으로 인해 교체되어야 하기 때문에, 스크루 압축기의 마모 부품도 생략된다. 이것은 이제 불필요하다.
또한, 하우징이 하우징 바디와 하우징 커버를 포함하는 것이 제공될 수 있고, 상기 하우징 바디 내에 자석이 배치된다. 하우징 바디 내에 배치함으로써 자석의 간단하고 확실한 고정 및 조립도 가능해진다. 스크루 압축기의 유지 보수 및 점검 시에도 자석은 간단하게 액세스될 수 있고, 간단하게 청소되거나 교체될 수도 있다.
하우징 커버에 조립도 가능하다. 특히, 하우징이 하우징 바디와 하우징 커버를 포함하는 것이 제공될 수 있고, 상기 하우징 커버 내에 자석이 배치된다.
또한, 하우징 내에 배플 플레이트가 배치되고, 스크루 압축기의 작동 준비된 조립 상태에서 오일 내의 배플 플레이트 아래에 자석이 배치되는 것이 제공될 수 있다. 배플 플레이트에 의해, 특히 상용차의 작동 시 및 주행 시 스크루 압축기가 이동하는 경우 하우징 내에서 오일의 이동성이 제한되고 원심력과 관성력의 효과가 감소하는 것이 가능해진다. 스크루 압축기의 작동 준비된 조립 상태에서 배플 플레이트 아래에 자석을 배치함으로써, 자석 주변이 실질적으로 항상 오일로 세척되어 입자 포집기로서 자석의 기능을 수행할 수 있는 것이 보장된다.
자석은 실질적으로 실린더형 디스크로서 형성될 수 있다. 이는 간단한 제조를 가능하게 하는 동시에, 입자가 부착될 수 있는 비교적 큰 표면도 가능하게 한다. 자석은 임의의 다른 모든 형태를 가질 수도 있다.
자석은 스페이서를 이용해서 하우징 내에 고정될 수 있다. 이로 인해 자석의 전면은 물론 후면의 주변이 오일로 세척될 수 있다.
스페이서는 스크루 볼트 및/또는 간격 부재를 포함할 수 있다. 간격 부재는 예를 들어 스크루 볼트 위로 슬라이딩하는 간격 슬리브일 수 있다. 스페이서로서 스크루 볼트 및/또는 간격 부재의 사용은, 자석 주변의 완전한 세척을 보장하기 위해, 자석이 하우징 내벽 또는 하우징 커버 내벽으로부터 일정한 간격을 가져야 하는 기능의 보장과 동시에 자석의 간단하고 확실한 고정을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 세부 사항과 장점들은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 스크루 압축기의 개략적인 단면도를 도시한 도면.
도 2는 스크루 압축기의 하우징 커버를 상세하게 도시한 투시도.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련해서 스크루 압축기(10)를 개략적인 단면도에 도시한다.
스크루 압축기(10)는 여기에 상세히 도시되지 않은 전기 모터에 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 하나, 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 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 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 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 영역에서 (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) 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 공급되어 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.
해당하는 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 스크루 압축기(10)의 부분, 예컨대 하우징(20)의 하우징 바디(20a)를 투시도에 도시한다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 하우징 바디(20a) 내에 대응하는 수용부, 즉 2개의 스크루(16, 18)를 위한 로터 하우징(20b)이 제공된다.
또한 조립되어 작동 준비된 상태에서 (도 2는 하우징 바디(20a)의 해당하는 방향을 도시함) 로터 하우징(20b)의 아래에 오일 통과 슬롯(102)을 가진 배플 플레이트(100)가 제공된다.
조립되어 작동 준비된 상태에서 배플 플레이트(100)의 아래에 오일(22)의 오일통이 배치된다. 하우징(20)의 실질적으로 가장 낮은 지점에, 작동 준비된 조립 상태에서 오일(22)의 오일통 내부에 자석(104)이 제공된다.
자석(104)은 여기에서 스크루 볼트(108) 및 자세히 도시되지 않은 간격 슬리브(110)로 이루어진 스페이서(106)를 이용해서 하우징 바디(20a)에 고정된다.
스크루 압축기(10)는 도 2에 도시된 실시예에서 오일 필터(62)를 포함하지 않는다. 상기 오일 필터는 생략되고 전체적으로 자석(104)으로 대체된다.
자석(104)은 실질적으로 실린더형 디스크로서 형성된다.
하우징 바디(20a)를 향하며 스페이서(106)가 자석(104)을 관통하는 작은 영역을 제외하고, 자석(104)의 주변은 완전히 오일(22)로 세척된다.
스크루 압축기(10)의 하우징 커버는 도 2에 도시되지 않는다.
자석(104)의 기능은 아래와 같이 설명된다:
예를 들어 서로 맞물리는 스크루(16, 18)의 또는 스크루 압축기(10)의 기타 이동 부분들 또는 베어링의 마모에 의해 오일(22) 내에 도달하는 오일(22) 내의 부유 자성 입자는 여기에서 입자 포집기로서 작동하는 자석(104)에 의해 오일(22)로부터 필터링되어 빼내진다.
자석(104)은 입자 포집기로서 작동하고, 이로 인해 오일(22)을 정화한다.
예를 들어 서로 맞물리는 스크루(16, 18)를 손상시킬 수 있는 모든 입자는 이로써 자석(104)에 의해 필터링된다.
이로 인해 오일 필터(62)는 생략될 수 있는데, 그 이유는 오일(22)의 추가 필터링을 수행하는 것이 불필요하기 때문이다.
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 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
60a 외부 링
60b 내부 링
62 오일 필터
64 오일 필터 유입 채널
66 온도 조절 밸브
68 리턴관
70 베어링
72 노즐
74 냉각기, 열 교환기
76 안전밸브
78 바이패스 관
80 릴리프 밸브
82 오일 게이지 센서
100 배플 플레이트
102 오일 통과 슬롯
104 자석
106 스페이서
108 스크루 볼트
110 간격 슬리브

Claims (8)

  1. 상용차용 스크루 압축기(10)로서,
    하우징(20)
    을 포함하고, 상기 스크루 압축기(10)의 작동 준비된 조립 상태에서 상기 하우징(20) 내에 오일통(oil sump)이 제공되고, 상기 오일통 내에 자석(104)이 배치되는 것인 스크루 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크루 압축기(10)는 오일 필터(62)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하우징(20)은 하우징 바디(20a)와 하우징 커버를 포함하고, 상기 자석(104)은 상기 하우징 바디(20a) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(20)은 하우징 바디(20a)와 하우징 커버를 포함하고, 상기 자석(104)은 하우징 커버 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(20) 내에 배플 플레이트(100; baffle plate)가 배치되고, 상기 자석(104)은 상기 스크루 압축기(10)의 작동 준비된 조립 상태에서 오일(22) 내의 상기 배플 플레이트(100) 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석(104)은 실질적으로 실린더형 디스크로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석(104)은 스페이서(106)를 이용해서 상기 하우징(20) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 스페이서(106)는 스크루 볼트(108), 간격 부재(110), 또는 양자 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크루 압축기.
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