KR20210008166A - 상용차용 스크류 압축기 - Google Patents

상용차용 스크류 압축기 Download PDF

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길레스 헤브라드
장-밥티스트 마레스코
외르그 멜라
토마스 바인홀트
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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상용차용 스크류 압축기(10)에 관한 것으로, 적어도 하나의 하우징(20) 및 하우징(20)에 배치된 적어도 하나의 공기 오일 분리기 홀더(40)를 포함하고, 상기 공기 오일 분리기 홀더(40)는 비 부식성 재료로 제조되고, 릴리프 밸브(80)가 제공되며, 상기 릴리프 밸브는 공기 오일 분리기 홀더(40) 내에 배치되고, 상기 릴리프 밸브에 의해 스크류 압축기(10)의 내부는 압력 경감될 수 있다.

Description

상용차용 스크류 압축기{SCREW COMPRESSOR FOR A UTILITY VEHICLE}
본 발명은 적어도 하나의 하우징 및 하우징에 배치된 적어도 하나의 공기 오일 분리기 홀더를 포함하는 상용차용 스크류 압축기에 관한 것이다.
선행 기술에 상용차용 스크류 압축기들이 공개되어 있다. 이러한 스크류 압축기들은, 예를 들어 상용차의 브레이크 시스템을 위해 필요한 압축 공기를 제공하기 위해 사용된다.
이와 관련해서 특히 오일로 채워진 압축기, 특히 스크류 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 제1 순환계는 고온 액체, 즉 압축기 오일을 위해 제공되고, 제2 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.
DE 41 31 857 C2호에 예를 들어, 하우징 측 오일 분리기를 가진 스크류 압축기가 공개되어 있다.
DE 44 15 875 A1호에 알루미늄 하우징을 가진 스크류 압축기가 공개되어 있다.
본 발명의 과제는, 특히 스크류 압축기의 부품들의 부식이 저지될 수 있도록 또는 전혀 발생하지 않도록, 전술한 방식의 상용차용 스크류 압축기를 바람직하게 개선하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 포함하는 스크류 압축기에 의해 해결된다.
따라서, 적어도 하나의 하우징 및 하우징에 배치된 적어도 하나의 공기 오일 분리기 홀더를 포함하는 상용차용 스크류 압축기가 제공되고, 상기 공기 오일 분리기 홀더는 비 부식성 재료로 제조되고, 릴리프 밸브가 제공되며, 상기 릴리프 밸브는 공기 오일 분리기 홀더 내에 배치되고, 상기 릴리프 밸브에 의해 스크류 압축기의 내부는 압력 경감될 수 있다.
본 발명은 경험에 따라 접속부와 주변에 수분 침강이 생기는 릴리프 밸브는 부식이 일어날 수 없는 스크류 압축기 내의 지점에 배치된다는 기본 사상에 기초한다. 이와 관련해서, 공기 오일 분리기 홀더를 비 부식성 재료로 제조하고 거기에 스크류 압축기의 내부를 압력 경감할 수 있는 릴리프 밸브를 배치하는 것이 제공된다. 이로써, 스크류 압축기의 하우징 내부에 부식이 발생하는 것이 방지된다. 경험에 따라 스크류 압축기에서 부식이 나타나는 영역은 부식이 발생할 수 없는 스크류 압축기의 영역 내에 마련되는데, 왜냐하면 거기에만 비 부식성 재료가 제공되기 때문이다.
비 부식성 재료는 적어도 부분적으로 알루미늄 또는 적어도 부분적으로 알루미늄 합금으로 이루어지는 것이 제공될 수 있다.
이로써 예를 들어 주조- 또는 절삭 방법에 의해 간단한 제조가 가능해진다. 또한, 충분한 안정성이 달성될 수 있다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 또한 적절한 비 부식성 재료로서 유용할 수 있다.
릴리프 밸브는 스크류 압축기의 공기 유입부에 연결될 수 있다. 이와 관련해서 스크류 압축기의 압력 경감을 위한 간단한 구조가 제공된다. 공기 유입부의 횡단면은 또한, 압력 경감을 유도하는데 매우 적합하다.
또한, 스크류 압축기의 공기 유입부와 릴리프 밸브의 연결부는 적어도 부분적으로 스크류 압축기의 하우징의 외부에 안내되는 것이 제공될 수 있다. 이로써 스크류 압축기의 하우징 내부에서 릴리프 밸브와 공기 유입부 사이의 복잡한 가이드 및 압축 공기 연결들이 방지된다. 이로 인해, 경우에 따라서 적절하게 정비되거나 대체 부품들이 제공될 수 있는 간단하고 신뢰적인 연결이 가능하다.
또한, 스크류 압축기의 공기 유입부와 릴리프 밸브의 연결부는 적어도 부분적으로 플라스틱 호스에 의해 형성되는 것이 제공될 수 있다. 이와 관련해서 릴리프 밸브와 공기 유입부 사이의 간단하고 신뢰적인 비 부식성 연결이 형성된다. 플라스틱 호스는 특히 스크류 압축기의 하우징 외부에도 안내될 수 있다.
릴리프 밸브는 공기 유입부를 통해 대기에 연결될 수 있다. 이와 관련해서 릴리프 밸브로부터 공기 유입부를 통해 간단하고 확실한 압력 감소가 가능해진다.
또한, 하우징은 공기 오일 분리기 홀더와 다른 재료로 이루어지는 것이 제공될 수 있다. 이는 더 저렴하고 간단한 제조를 가능하게 하는데, 그 이유는 반드시 스크류 압축기의 모든 구성부를 비 부식성 재료로 제조하지 않아도 되고 스크류 압축기의 모든 하우징 구성부도 비 부식성 재료로 제조하지 않아도 되기 때문이다. 따라서, 적절하게 비용 요구를 충족하는 각각의 적절한 재료들이 선택될 수 있다. 이로 인해 스크류 압축기의 비용은 바람직하게 영향을 받을 수 있다.
하우징은 주조 재료, 특히 주철로 제조될 수 있다. 이로 인해 간단하고 저렴한 제조가 가능해진다.
본 발명의 다른 세부 사항과 장점들은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 스크류 압축기의 개략적인 단면도를 도시한 도면.
도 2는 스크류 압축기의 공기 오일 분리기 홀더를 상세하게 나타낸 스크류 압축기의 투시 단면도를 도시한 도면.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련해서 스크류 압축기(10)를 개략적인 단면도에 도시한다.
스크류 압축기(10)는 여기에 상세히 도시되지 않은 전기 모터에 스크류 압축기(10)를 기계적으로 고정하기 위한 고정 플랜지(12)를 갖는다.
입력 샤프트(14)가 도시되고, 상기 입력 샤프트를 통해 전기 모터로부터 2개의 스크류(16, 18) 중 하나, 예컨대 스크류(16)에 토크가 전달된다.
스크류(18)는 스크류(16)와 맞물리고, 이것에 의해 구동된다.
스크류 압축기(10)는 하우징(20)을 갖고, 상기 하우징 내에 스크류 압축기(10)의 주요 부품들이 배치된다.
하우징(20)은 오일(22)로 채워진다.
공기 유입 측으로, 스크류 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 밸브로서 이용된다.
밸브 인서트(30)의 하류 쪽으로 공기 공급 채널(32)이 제공되고, 상기 채널은 2개의 스크류(16, 18)에 공기를 공급한다.
2개의 스크류(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 분리기(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 스크류(16) 또는 스크류(18)의 대략 중앙 영역으로 리턴되므로, 상기 스크류에 다시 오일(22)이 공급될 수 있다.
조립된 상태에서 하우징(20)의 바닥 영역 내에 오일 배출 스크류(59)가 제공된다. 오일 배출 스크류(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- 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 스크류(18) 또는 스크류(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 스크류 압축기(10)의 기능은 다음과 같다:
공기 유입부(28)를 통해 공기가 공급되어 체크 밸브(30)를 지나 스크류(16, 18)에 도달하고, 거기에서 공기가 압축된다. 5배 내지 16배의 압축률로 배출관(34)을 지나 상승관(36)을 통해 스크류(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 스크류(18) 또는 스크류(16)는 물론 베어링(72)에도 공급된다. 스크류(16) 또는 스크류(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 스크류(18)와 맞물리는 스크류(16)로 샤프트(14)를 통해 토크를 전달하는 자세히 도시되지 않은 전기 모터에 의해 스크류 압축기(10)의 스크류(16, 18)가 구동된다.
자세히 도시되지 않은 릴리프 밸브(80)에 의해, 작동 상태에서 예를 들어 스크류(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 스크류(16, 18)의 출력 측에 처음에는 매우 높은 압력이 발생하고, 이러한 압력은 구동 모터에 과부하를 준다.
도 2는 개략적인 단면도에 스크류 압축기(10)의 단면을 투시적으로 도시한다.
공기 오일 분리기 홀더(40)는 여기에서 알루미늄으로 제조되고, 스크류 압축기(10)의 하우징(20)의 외부면에 고정된다. 공기 오일 분리기 홀더(40)에 공기 오일 분리기(42) 또는 공기 오일 분리 부재(42)가 조립된다.
또한, 공기 오일 분리기 홀더(40) 내에 릴리프 밸브(80)가 배치된다. 릴리프 밸브(80)의 배출구는 하우징(20)의 외부에서 연장되는 플라스틱 호스(100)를 통해 스크류 압축기(10)의 공기 유입부(28)에 연결되고, 이로써 릴리프 밸브(80)의 배출구는 대기에 연결될 수 있다.
하우징(20)은 여기에서 공기 오일 분리기 홀더(40)와 달리 회주철로 제조되고 따라서 공기 오일 분리기 홀더(40)와 다른 재료로 제조된다.
알루미늄으로 제조된 공기 오일 분리기 홀더(40) 내에 릴리프 밸브(80)를 배치함으로써, 거기에 생기는 수분 침강이 부식을 야기할 수 없는 것이 이루어지는데, 그 이유는 공기 오일 분리기 홀더(40)는 비 부식성 재료로 이루어지기 때문이다.
플라스틱 호스(100)를 통해 릴리프 밸브(80)의 출력부를 공기 유입부(28)에 연결함으로써 또한, 릴리프 밸브(80)와 공기 유입부(28) 사이의 연결부가 하우징(20)을 통해 안내되는 것이 저지된다. 또한, 공개된 바와 같이 작은 횡단면을 갖는 연결관은 수분 침강 및 부식에 취약하다.
연결부가 플라스틱 호스(100)로 제조되기 때문에 부식이 방지된다. 또한, 상기 연결부는 하우징(20)의 외부에서 연장되기 때문에, 경우에 따라서 연결부의 막힘 시 상기 호스는 간단하게 교체될 수 있다.
10 : 스크류 압축기 12 : 고정 플랜지
14 : 입력 샤프트 16 : 스크류
18 : 스크류 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 분리기
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 스크류 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 : 플라스틱 호스

Claims (5)

  1. 상용차용 스크류 압축기(10)로서, 적어도 하나의 하우징(20) 및 상기 하우징(20)에 배치된 적어도 하나의 공기 오일 분리기 홀더(40)를 포함하고, 상기 공기 오일 분리기 홀더(40)는 비 부식성 재료로 제조되고, 릴리프 밸브(80)가 제공되며, 상기 릴리프 밸브는 상기 공기 오일 분리기 홀더(40) 내에 배치되고, 상기 릴리프 밸브에 의해 상기 스크류 압축기(10)의 내부는 압력 경감될 수 있으며,
    상기 릴리프 밸브(80)는 상기 스크류 압축기(10)의 공기 유입부(28)에 연결되고, 상기 릴리프 밸브(80)는 상기 공기 유입부(28)를 통해 대기에 연결될 수 있으며, 상기 하우징(20)은 상기 공기 오일 분리기 홀더(40)와 다른 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 비 부식성 재료는 적어도 부분적으로 알루미늄으로 이루어지거나 적어도 부분적으로 알루미늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스크류 압축기(10)의 상기 공기 유입부(28)와 상기 릴리프 밸브(80)의 연결부는 적어도 부분적으로 상기 스크류 압축기(10)의 상기 하우징(20)의 외부에 안내되는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스크류 압축기(10)의 상기 공기 유입부(28)와 상기 릴리프 밸브(80)의 연결부는 적어도 부분적으로 플라스틱 호스(100)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징(20)은 주조 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
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