KR20220108171A - 압축기로부터 액체를 제거하기 위한 시스템을 갖는 압축기 - Google Patents

Abstract

원심 압축기는 케이싱 및 케이싱에 배열되고 수직 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 로터를 포함한다. 로터는 임펠러 흡입 측부 및 임펠러 전달 측부를 갖는 적어도 하나의 임펠러를 포함한다. 압축기는 가스 유입구 및 가스 유출구뿐만 아니라 가스 유입구로부터 가스 유출구로 연장되는 가스 유동 경로를 포함한다. 유입구 플레넘은 가스 유입구로부터 임펠러 흡입 측부를 향해 연장된다. 하부 흡입 단부 및 상부 배출 단부를 갖는 적어도 하나의 흡입 튜브는 그의 하부 흡입 단부가 유입구 플레넘의 바닥에 배열되도록 배열된다. 흡입 튜브는 임펠러 흡입 측부를 향해 상향으로 연장된다.

Description

압축기로부터 액체를 제거하기 위한 시스템을 갖는 압축기

본원에 개시된 주제의 실시형태는 원심 압축기 및 원심 모터-압축기뿐만 아니라 이러한 압축기 및 모터-압축기를 작동시키는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시내용의 실시형태는 수직 원심 압축기와 같은 액체-내성 압축기와, 시동 시 압축기로부터 액체를 제거하는 방법에 관한 것이다.

압축기는 가스 유동에서 압력을 부스팅하는 데 사용된다. 축방향 압축기 및 원심 압축기를 포함하는 동적 압축기는(후자는 또한 방사형 압축기로도 지칭된다) 동적 에너지를 로터를 통한 유체의 연속 유동에 부가함으로써 유체의 압력을 상승시킨다. 이어서, 동적 에너지는 확산기를 통한 가스 유동을 늦춤으로써 정압으로 변환된다.

압축기는 가스 유체를 처리하도록 설계된다. 그러나, 일부 응용에서, 가스 유동은 예를 들어 작은 액적의 형태로 또한 액체상을 함유할 수 있다. 액체상의 존재를 견디도록 구성된 압축기는 때때로 액체-내성 압축기로 지칭된다. 압축기를 통해 액체상과 기체상의 혼합물을 처리할 수 있는 것은 오일 및 가스 분야에 전형적으로 적용된다.

액체는 수집되어 압축기로부터 제거될 것이다. 이러한 목적을 위해, 외부 배수 시스템이 일반적으로 제공된다. 이러한 시스템은 압축기의 복잡성 및 비용을 추가한다. 이들은 오작동하기 쉬울 수 있으며, 이는 특히 해저 설치에서 중요할 수 있으며, 여기서 유지 또는 수리 개입이 어려울 수 있다. US2019/0048895는 외부 배수 시스템을 필요로 하지 않는 원심 모터-압축기를 개시하고 있다.

상기 언급된 압축기는 액체-내성 압축기의 분야에서 실질적인 개선을 나타내지만, 특히 액체 배수 효율의 관점에서 여전히 추가 개선의 여지가 있다.

수직 회전 축을 중심으로 회전하기 위해 케이싱 및 케이싱에 배열된 로터를 포함하는 원심 압축기가 본 명세서에 개시된다. 로터는 적어도 하나의 임펠러를 포함한다. 일부 실시예에서, 압축기는 라인으로 또는 임의의 다른 적합한 배열로 배열된 복수의 임펠러, 예를 들어 백-투-백 (back-to-back) 구성을 포함한다.

압축기는 가스 유입구로부터 임펠러의 흡입 측부를 향해 연장되는 유입구 플레넘을 더 포함한다. 본 명세서에 개시된 실시예에 따라, 압축기의 바닥 영역에 수집된 액체의 제거를 용이하게 하기 위해, 유입구 플레넘의 바닥에 배열된 하부 흡입 단부를 갖는 흡입 튜브가 제공된다. 흡입 튜브는 압축기의 임펠러의 흡입 측부를 향해 상향으로 연장된다. 압축기가 단지 하나보다 많은 임펠러를 갖는 경우, 흡입 튜브는 제1, 즉 최대 상류 임펠러의 흡입 측부를 향해 연장될 수 있다. 임펠러 흡입 측부에서 회전 임펠러에 의해 생성된 낮은 가스 압력은 흡입 튜브를 통해 전파되고, 유입구 플레넘의 바닥에서 액체 수집의 제거를 용이하게 한다.

흡입 튜브를 통한 액체의 흡입을 개선하기 위해, 흡입 튜브의 배출 단부는 임펠러 흡입 측부의 앞에 임펠러 블레이드의 리딩 에지에 가능한 가깝게 배열될 수 있다.

현재 바람직한 일부 실시형태에 따르면, 흡입 튜브는 압축기 로터의 회전 축에 대해 가스 유입구의 반대편에 배열된다. 여기서, 침강 챔버는 바람직하게는 유입구 플레넘의 바닥에 인접하게 형성될 수 있다. 침강 챔버 내의 유입 가스의 속도는 낮으며 거의 0일 수 있다. 이러한 방식으로, 흡입 튜브의 유입구 단부와 유출구 단부 사이에 더 높은 압력 차이가 확립될 수 있으며, 이는 유입구 플레넘의 바닥에 고여 있는 액체를 제거하는 것을 촉진한다.

일부 실시예에 따르면, 유입구 플레넘은 가스 유입구의 대략 반대편에 위치된 격벽 핀(partition fin)에 의해 두 개의 유입구 플레넘 부분으로 분할될 수 있다. 침강 챔버는 핀에 의해 형성될 수 있다. 흡입 튜브는 핀에 수용되거나 핀에 의해 형성될 수 있다.

전술한 흡입 배열의 효율을 추가로 개선하기 위해, 일부 실시형태에 따르면, 흡입 튜브 내의 유체 유동을 촉진하도록 구성된 이젝터가 제공될 수 있다. 이젝터는 유입구 플레넘의 가스 압력보다 높은 압력에서 가스 유동에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 가스 유동은 임펠러 하류의 가스 유동 경로의 지점으로부터 방향전환될 수 있다. 단지 하나보다 많은 임펠러가 존재하는 경우, 가압 가스는 압축기 임펠러 중 하나의 하류에서, 예를 들어 마지막 임펠러의 하류에서 가스 유동 경로의 지점으로부터 방향전환될 수 있다.

압축기는 압축기 내에서 액체를 수집하도록 구성된 하나 이상의 배수 덕트를 포함할 수 있다. 액체는 압축기의 바닥 부분, 예를 들어 유입구 플레넘 및/또는 액체 수집 챔버에 수집될 수 있고, 유입구 플레넘의 바닥 아래로 적어도 부분적으로 연장되고 유입구 플레넘에 유동적으로 결합될 수 있다. 액체 수집 챔버는 압축 가스의 공급원과 유체 연통하여 액체 수집 챔버 내의 압력이 유입구 플레넘의 압력 초과로 유지되어 액체 수집 챔버로부터 유입구 플레넘으로의 액체의 전달을 촉진할 수 있다.

원심 압축기는 압축기의 로터에 구동식으로 결합되고 압축기의 동일한 케이싱 내에 수용되는 전기 모터를 포함하는 모터-압축기로서 구성될 수 있다.

또한, 액체-내성 원심 압축기로부터 액체를 제거하는 방법이 본 명세서에 개시된다. 본 방법은 압축기의 유입구 플레넘에 액체를 수집하는 단계를 포함한다. 이 방법은 유입구 플레넘의 바닥에 하부 흡입 단부를 갖고 흡입 단부로부터 압축기의 제1 임펠러의 흡입 측부를 향한 배출 단부까지 상향으로 연장되는 적어도 하나의 흡입 튜브를 통해 유입구 플레넘으로부터 액체를 흡인하는 것을 추가로 제공한다.

본 개시내용의 방법 및 압축기의 추가의 특징 및 실시예는 하기의 설명에서 상술되고 첨부된 청구범위에 기재된다.

첨부 도면과 관련하여 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해되므로, 본 발명의 개시된 실시예 및 그의 수반되는 이점들 중 많은 것의 더 완전한 인식이 용이하게 얻어질 것이다.
도 1은 축방향 평면에 따른 본 개시내용에 따른 모터-압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터-압축기의 섹션의 확대도이다.
도 3은 도 1의 선 III-III에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 상세 확대도 IV이다.
도 5는 본 개시에 따른 방법의 순서도이다.

압축기의 바닥 영역에 수집된 액체가 더 효율적으로 제거되는 신규하고 유용한 원심 압축기가 본원에 개시된다. 압축기는 모터와 통합될 수 있으며, 즉 모터 및 압축기 둘 모두를 갖는 공통 케이싱 하우징을 갖는 모터-압축기로서 구성될 수 있다.

압축기는 가스 유입구 및 가스 유출구뿐만 아니라 가스 유입구로부터 가스 유출구로 연장되는 가스 유동 경로를 포함한다. 가스 유동은 하나 이상의 임펠러 및 하나 이상의 확산기를 통해 처리된다. 가스는 회전 임펠러(들)에 의해 동적 에너지를 부가함으로써, 그리고 후속적으로 고정식 확산기(들)에서 가스 유동을 늦춤으로써 압축된다. 압축기는 수직 압축기로서 구성되며, 여기서 (압축기가 설치되어 작동 중일 때) 로터는 수직축을 중심으로 회전한다. 가스 유입구는 압축기의 바닥 영역에 위치되고, 가스 유출구는 가스 유입구 위의 레벨에 배치된다. 하나 초과의 임펠러가 있는 경우, 유입구 플레넘은 가스 유입구와 임펠러 사이에, 또는 제1 임펠러 사이에 제공된다. 가스 유동에 존재할 수도 있는 액체는 유입구 플레넘의 바닥에 축적된다. 유입구 플레넘으로부터 액체상의 배수를 개선하기 위해, 유입구 플레넘의 바닥으로부터 임펠러(또는 바람직하게는 단지 하나보다 많은 임펠러가 존재하는 경우, 제1 임펠러)의 흡입 측부를 향해 상향으로 연장되는 적어도 하나의 흡입 튜브가 제공된다. 따라서, 임펠러에 의해 생성된 흡입은 흡입 튜브를 통해 유입구 플레넘의 바닥을 향해 전파되며, 여기서 흡입 튜브의 흡입 단부가 위치된다. 따라서, 유입구 플레넘의 바닥으로부터의 액체는 유입구 플레넘의 바닥으로부터의 흡입에 의해 효율적으로 제거되고, 가스 유동 경로를 통한 이의 전진은 예컨대 압축기의 바닥 영역에 수집된 액체 상을 제거하기 위해 촉진된다.

전술한 바와 같이 그리고 아래의 상세한 설명으로부터 쉽게 명백해질 바와 같이, 본 개시내용은 수직 압축기, 즉 압축기가 작동 중일 때 수직 축을 중심으로 회전하도록 구성된 로터를 갖는 압축기에 관한 것이다. 본 개시내용에서, 압축기의 다양한 부분의 공간적 관계를 참조한다. 용어 "상부", "높은", "하부", "상단", "하단", "위", "아래", "밑", "상향", "하향" 등은, 다르게 지시되지 않는 한, 압축기가 작동 중일 때, 즉 수직 위치에서 회전 축으로 다양한 구성요소의 위치로 지칭된다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "상류" 및 "하류"는 달리 지시되지 않는 한, 압축기를 통한 유체 유동의 방향을 지칭한다.

이제 도면을 참조하면, 도 1은 압축기의 회전 축(A-A)을 포함하는 평면을 따라 취해진 모터-압축기(1)의 단면도를 도시한다. 모터-압축기(1)는 모터 섹션(3) 및 압축기 섹션(5)을 수용하는 케이싱(2)을 포함한다. 케이싱(2)은 결국 상부 클로저(2.1), 상부 케이싱 부분(2.2), 하부 케이싱 부분(2.3), 및 하부 클로저(2.4)를 포함할 수 있다.

모터 섹션(3)은 압축기용 드라이버를 수용한다. 구체적으로, 도시된 실시예에서, 모터 섹션(3)은 회전 축(A-A)을 중심으로 케이싱(2)의 회전을 위해 지지되는 로터를 갖는 전기 모터(7)를 수용한다. 모터(7)의 로터는 적합한 베어링(9, 11)에 의해 지지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 베어링(9, 11)은 활성 자기 베어링일 수 있다. 보다 구체적으로, 모터(7)의 로터는 상부 베어링(9)에 회전을 위해 수용된 상부 샤프트 단부(7.1) 및 하부 베어링(11)에 회전을 위해 수용된 하부 샤프트 단부(7.2)를 가질 수 있다.

압축기 섹션(5)은 압축기(13)를 수용한다. 압축기(13)는 전체적으로 15로 표시되는 "압축기 번들"로도 일반적으로 지칭되는 고정 부분을 포함한다(또한 도 2 참조). 압축기(13)의 고정 부분(15)은 하나 이상의 임펠러를 위한 하나 이상의 확산기를 포함한다. 확산기는 15.1, 15.2 및 15.3으로 표시된다. 압축기(13)는 회전 축(A-A)을 중심으로 회전하도록 배열된 로터(16)를 더 포함한다. 로터는 샤프트(17) 및 복수의 임펠러(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)를 포함한다. 임펠러 및 확산기의 수는 예를 들어, 본 명세서에 개시된 압축기의 몇몇 장점이 또한 단일-단계 압축기, 즉 단일 임펠러를 갖는 압축기에서 달성될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

압축기(13)의 샤프트(17)는 모터(7)의 샤프트(7.2)에 구동식으로 결합되고 베어링(11)에 의해 지지될 수 있고, 그의 하부 단부는 로터(16) 밑에 배열된 하부 베어링(21)에 의해 지지될 수 있다.

각각의 임펠러는 임펠러 흡입 측부 및 임펠러 전달 측부를 갖는다. 도 2에서, 임펠러(16.1)의 임펠러 흡입 측부는 23으로 표시되고, 관련 임펠러 전달 측부는 25로 표시된다. 임펠러 전달 측부는 제1 확산기(15.1)에 유동적으로 결합된다.

대부분의 하류 임펠러(16.4)는 스크롤(27)에 유동적으로 결합되며, 이는 차례로 압축기(13)의 가스 유출구(29)와 유체 연통한다.

압축기(13)는 가스 유입구(28)로부터 제1 임펠러(16.1)의 흡입 측부를 향해 연장되는 유입구 플레넘(31)을 더 포함한다. 유입구 플레넘(31)은 임펠러(16.1)의 흡입 측부(23) 앞에 위치된, 바닥(31.1)으로부터 유입구 플레넘의 상부를 향해 연장된다. 도 3으로부터 가장 잘 이해될 수 있는 바와 같이, 유입구 플레넘(31)은 모터-압축기(1)의 회전 축(A-A) 주위에서 원주방향으로 연장되고, 상부에서 더 좁은 횡방향 치수 및 하부에서 더 큰 횡방향 치수를 갖는 단면도에서 테이퍼진 형상을 갖는다.

일부 실시예에서, 유입구 플레넘(31)의 외부 경계는 압축기(13)의 고정 부분(15)에 의해 정의되고, 유입구 플레넘(31)의 내부 경계는 유입구 플레넘(31)의 허브를 형성하는 축방향 내부 본체(33A) 및 내부 본체(33A)를 둘러싸는 슈라우드(33B) 사이에 정의된다. 내부 본체(33A)와 슈라우드(33B)는 스트럿(35)에 의해 서로 결합된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스트럿(35)은 유입구 플레넘(31)을 통해 유동하는 가스에서의 헤드 손실을 감소시키기 위해 공기 역학적 프로파일, 예를 들어 에어포일 프로파일을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 유입구 플레넘(31)은 가스 유입구(28)에 유동적으로 결합된다. 가스 유입구(28)의 반대편에서, 핀(37)이 유입구 플레넘(31)에 제공될 수 있다. 핀(37)은 유입구 플레넘(31)을 두 부분으로 분할하고, 이후에 설명될 목적을 위해 유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)에서 소위 침강 영역 또는 침강 챔버(39)를 형성한다.

따라서, 가스 유동 경로는 모터-압축기(1)에 형성되고, 가스 유동 경로는 가스 유입구(28), 유입구 플레넘(31), 임펠러(16.1, 16.2, 16.3, 16.4), 및 관련 확산기(15.1, 15.2, 15.3), 스크롤(27), 가스 유출구(29)를 포함한다.

방사상 내부 표면 및 유입구 플레넘(31)의 하부 표면을 형성하는 내부 본체(33A)는 또한 하부 베어링(21)이 수용되는 시트를 정의한다. 하부 베어링(21)은 베어링(9, 11)과 유사하게 활성 자기 베어링일 수 있다.

내부 본체(33A)는 내부 캐비티를 갖고, 액체 수집 챔버(41)는 이러한 후자와 케이싱(2)의 하부 클로저(2.4) 사이에서 내부 본체(33A) 내에 그리고 그 아래에 형성된다. 액체 수집 챔버(41)는 압축기(5)의 나머지 부분으로부터, 배수 덕트를 통해 중력 액체에 의해 수집되도록 구성될 수 있으며, 이들 중 하나는 도 2에 예로서 도시되어 있으며 43으로 표시된다.

액체 수집 챔버(41)는 유입구 플레넘(31)과 유동적으로 결합될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액체 수집 챔버(41)의 바닥, 즉 최하부 지점은 유입구 플레넘(31)의 바닥보다 낮게 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 액체 수집 챔버(41) 및 유입구 플레넘(31) 사이의 유체 연결은 적어도 하나의 통신 덕트(45)를 통해 확립될 수 있다. 통신 덕트(45)는 액체 수집 챔버(41)의 하부 유입구(45.1) 및 유입구 플레넘(31)의 상부 유출구(45.2)를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 상부 유출구(45.2)는 베어링(21)보다 낮은 레벨에 배열된다. 따라서, 이후에 설명되는 방식으로 유입구 플레넘(31)으로부터 멀어지게 액체를 효율적으로 흡인함으로써, 액체 수집 챔버(41) 내부의 액체 레벨이 항상 베어링(21) 아래로 유지되어 베어링(21)이 만액되는 것을 방지할 것이다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "흡인하다" 및 "흡인하는"은 "흡입(suction)에 의한 드로우(draw) 또는 제거"를 의미한다.

액체 수집 챔버(41)로부터 유입구 플레넘(31)의 바닥쪽으로 액체의 유동을 상향으로 촉진하기 위해, 일부 실시형태에서 압력 라인(42)은 액체 수집 챔버(41)를 압력 공급원, 예를 들어 가압 또는 부분 가압 공정 가스의 공급원과 유체 연통하게 배치한다. 가압 또는 부분 가압 공정 가스는 제1 임펠러(16.1)의 하류에서 압축기(5)의 가스 유동 경로로부터 방향전환될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 압력 라인(42)은 스크롤(27)과 유체 연통할 수 있다. 다른 실시형태에서, 압력 라인(42)의 유입구 단부는 가스 유출구(29), 또는 가스 압력이 유입구 플레넘(31)에서보다 높은 가스 유동 경로의 임의의 다른 부분에 연결될 수 있다. 예를 들어, 압력 라인(42)의 유입구 단부는 제1 또는 임의의 후속 임펠러(16.1, 16.2, 16.3) 및 임펠러 하류에, 또는 가장 하류 임펠러(16.4)와 가스 유출구(29) 사이의 임의의 지점에 배열될 수 있다.

일부 실시예에서, 압력 라인(42)은 내부 본체(33A)를 슈라우드(33B)에 연결하는 스트럿(35) 중 하나를 통해 연장될 수 있다.

상기 배열로, 압축기를 통해 처리된 유체에 함유된 액체는 액체 수집 챔버(41)에서 그리고 가능하게는 유입구 플레넘(31)의 바닥에서, 특히 모터-압축기(1)의 비활성 기간 동안 중력에 의해 수집된다. 시동 시, 액체상은 압축기(13)의 바닥으로부터 제거될 것이다(유입구 플레넘(31) 및 액체 수집 챔버(41)).

설치 동안 또는 연장된 비활성 기간 후에, 압축기 섹션(5)의 바닥 부분에 수집된 액체의 레벨은 제1 및 후속 임펠러(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)를 채우기 위해 상승할 수 있다. 압축기가 시작될 때, 로터(16)는 느린 속도로 회전할 것이고, 액체는 임펠러를 통해 펌핑될 것이고, 압축기(13)는 펌프로서 작동한다. 이 펌핑 효과는 제1 임펠러(16.1)의 흡입 측부(23) 밑으로 액체 레벨을 낮출 것이다. 로터(16)의 회전 속도는 증가하고, 가스 유입구(28)로부터의 가스 유동과 조합하여 액체의 자유 레벨 위의 압력의 감소는 임펠러(16.1)를 향한 액체의 흡입을 야기할 것이다.

그러나, 유입구 플레넘(31)으로부터 액체의 제거는 유입구 플레넘(31)의 액체의 레벨이 싱크(sink)됨에 따라 더 어렵게 된다.

유입구 플레넘(31)의 바닥으로부터 액체의 효율적인 흡입을 보장하기 위해, 도면에 도시된 실시예에서, 흡입 튜브(51)가 제공되며, 이는 제1 하부 흡입 단부(51.1) 및 제2 상부 배출 단부(51.2)를 갖는다. 특히 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 흡입 단부(51.1)는 유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)에 위치된다. 본원에서 이해되는 바와 같이 "바닥에"는 흡입 단부(51.1)가 유입구 플레넘(31) 내부의 최하부 위치, 또는 최하부 위치 위에, 바람직하게는 유입구 플레넘(31)의 하부 반부에 위치될 수 있음을 의미한다. 흡입 튜브(51)는 제1 임펠러(16.1)의 흡입 측부(23)를 향해 상향으로 연장되고, 제2 상부 배출 단부(51.2)는 제1 임펠러(16.1)의 유입구 앞에 또는 그로부터 이격된 거리에 위치될 수 있다. 어느 경우든, 흡입 튜브(51)의 상부 토출 단부(51.2)는 압축기(13)가 작동 중일 때, 흡입 튜브(51)의 제1 하부 흡입 단부(51.1)에서의 압력보다 낮은 가스 압력이 설정되는 위치에 위치된다. 이에 따라, 액체가 유입구 플레넘(31)으로부터 흡인된다.

사실상, 흡입 튜브(51)는 임펠러(16.1)의 흡입 측부에 또는 그 근처에 존재하는 압력을 유입구 플레넘(31)의 바닥을 향해 전파한다. 액체가 유입구 플레넘(31)의 하부 부분에 존재하여 내부에 고여 있는 경향이 있는 경우, 흡입 튜브(51)를 통한 흡입은 상기 액체가 임펠러(16.1)의 흡입 측부(23)를 향해 흡입 튜브(51)를 통해 운반되게 할 것이다. 따라서, 고여 있는 액체의 효율적인 제거는 흡입에 의해 얻어질 것이다.

일부 실시예에서, 하나 초과의 흡입 튜브(51)가 제공될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)은 가변 높이를 갖는다. 보다 구체적으로, 유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)은 가스 유입구(28)에서의 영역에서 더 낮은 레벨에 있고, 반대 영역에서 더 높은 레벨에 있다 - 즉 흡입 튜브(51)가 배열되는 경우 -. 즉, 압축기(13)의 회전 축을 포함하는 평면을 따른 유입구 플레넘(31)의 단면은 축을 중심으로 변한다. 유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)의 이러한 형상으로, 유입 가스의 에너지는 흡입 튜브(51)를 향해 유입구 플레넘(31)의 최하부 부분에 고여 있는 액체를 끌어내는 데 이용될 수 있다.

흡입 튜브(51)의 흡입 효율을 촉진하기 위해, 이의 하부 흡입 단부(51.2)는 예를 들어 핀(37)에 캐비티로서 형성된 침전 챔버(39)에 위치될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "침강 챔버" 또는 "침강 영역"은 가스 유입구(28)를 통해 압축기(13)로 들어가는 유체로 충전된 부피로서 이해되며, 여기서 유체의 속도는 감소되고 거의 0일 수 있다. 여기서, 유체 유동의 운동 에너지는 따라서 압력 에너지로 변환되어 흡입 튜브(51)를 통한 액체의 흡입을 용이하게 한다.

도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 흡입 튜브(51)는 핀(37) 내부에 형성되어, 압축기(13)의 구성요소의 개수가 감소되고 흡입 튜브(51)는 항상 가스 유입구(28) 반대편의 유입구 플레넘(31) 내부에 정확하게 위치된 상태로 유지된다.

일부 실시형태에서, 유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)으로부터 액체의 흡입을 추가로 촉진하기 위해, 이젝터(즉, 이젝터 펌프)는 흡입 튜브(51)의 유입구 단부에 또는 그 안에 제공될 수 있다. 이젝터는 제1 하부 흡입 단부(51.1)에서 또는 흡입 튜브(51)를 따라 임의의 적합한 위치에서 가압 유체(예를 들어, 가압 또는 부분 가압 공정 가스)를 주입함으로써 작동된다. 가압 가스는 가스 유동 경로를 따라 주 가스 유동으로부터 방향전환될 수 있다. 예를 들어, 전술한 동일한 압력 라인(42)이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 도시된 실시형태에서, 이젝터를 공급하기 위해 별도의 압력 라인(55)이 제공된다. 압력 라인(55)이 가스 유동 경로의 고압 부분과 유체 연통할 수 있으며, 예를 들어 임펠러(16.1, 16.2, 16.3, 16.4) 중 하나의 하류 또는 확산기(15.1, 15.2, 15.3) 중 하나의 하류에 있을 수 있다. 다른 실시형태에서, 압력 라인(55)은 도 2에 도시된 바와 같이 스크롤(27)과 유체 연통하거나, 또는 가스 유출구(29)와 유체 연통한다.

압력 라인(55)은 흡입 튜브(51) 또는 그의 흡입 단부(51.1)에 배열된 이젝터(57)(도 4의 확대 참조)에 유동적으로 결합될 수 있다.

유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)으로부터 액체를 제거하기 위해 향상된 흡입이 필요한 경우, 압력 라인(55)이 가압 가스를 이젝터(57)로 전달하도록 개방될 수 있다. 가압 가스가 필요하지 않을 때, 압력 라인(55)은 예를 들어 제어된 밸브(59)(도 2)에 의해 폐쇄될 수 있다. 이는 압축기(13)의 전체 효율을 향상시킬 것이다.

상기 기재된 모터-압축기(1)를 사용하여, 압축기(13)로부터 액체를 제거하고 이의 작동을 시작하는 방법이 다음과 같이 수행될 수 있다. 모터-압축기(1)는 압축기(13)가 액체로 적어도 부분적으로 만액될 때 시작된다. 예를 들어, 액체는 압축기(13)의 하기 영역 중 하나 이상에 존재할 수 있다: 액체 수집 챔버 (41); 유입구 플레넘(31); 하나, 일부 또는 모든 임펠러(16.1, 16.2, 16.3, 16.4).

액체가 흡입 튜브(51)의 상부 배출 단부(51.2)의 레벨 위에 존재하는 경우, 액체는 임펠러를 통해 펌핑된다. 임펠러(16.1)의 흡입 측부에서 생성된 흡입은 흡입 튜브(51)를 통해 전파되어 유입구 플레넘(31)의 바닥(31.1)으로부터 그리고 통신 덕트(45)를 통해 액체 수집 챔버(41)로부터 액체의 흡입을 촉진한다.

압축기(13)의 하부 부분에 수집된 액체는 완전 가스 유동 경로가 실질적으로 액체가 없을 때까지 점진적으로 제거된다. 압축기(13)에 여전히 포함된 액체는 흡입 튜브(51)의 제1 하부 흡입 단부(51.1)의 레벨 밑에 남아 있는 액체 수집 챔버(41)에 수집될 수 있다. 이 방법은 도 5의 순서도에 요약되어 있다.

모터-압축기(1)의 작동 동안, 액체상은 예를 들어 작은 액적의 형태로 가스 유입구(28)를 통해 압축기(13)로 들어가는 가스에 존재할 수 있거나 가스 유동 경로를 따라 가스 유동에 응축될 수 있다. 압축기(13)는 액체상이 액체 수집 챔버(41)에서 중력에 의해 수집되고 흡입 튜브(51)를 통해 멀리 흡입될 수 있도록 기체상으로부터 액체상을 분리하도록 구성된 특징부(자체 공지됨)를 포함할 수 있다. 따라서, 모터-압축기(1)의 정상적인 작동 동안뿐만 아니라 시동 시 액체의 효율적인 제거가 얻어진다.

본 발명이 다양한 특정 실시예의 관점에서 설명되었지만, 청구범위의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 많은 수정, 변경 및 생략이 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 게다가, 본 명세서에 달리 명시되지 않는 한, 임의의 프로세스 또는 방법 단계들의 순서 또는 시퀀스는 대안적인 실시예에 따라 변화되거나 재순서화될 수 있다.

Claims (20)

1. 원심 압축기로서,
   가스 유입구 및 가스 유출구를 포함하는 케이싱;
   케이싱에 배열되고 수직 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 로터로서, 임펠러 흡입 측부 및 임펠러 전달 측부를 갖는 적어도 하나의 임펠러를 포함하는, 상기 로터;
   가스 유입구로부터 가스 유출구로 연장되는 가스 유동 경로; 및
   케이싱 내에서, 가스 유입구로부터 임펠러 흡입 측부를 향해 연장되는 유입구 플레넘을 포함하며,
   하부 흡입 단부와 상부 배출 단부를 갖는 적어도 하나의 흡입 튜브로 특징지어지고, 하부 흡입 단부는 유입구 플레넘의 바닥에 배열되고, 흡입 튜브는 임펠러 흡입 측부를 향해 상향으로 연장되는, 원심 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 흡입 튜브의 배출 단부는 임펠러 흡입 측부 앞에 배열되는, 원심 압축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 흡입 튜브는 회전 축에 대해 가스 유입구의 반대편에 배열되는, 원심 압축기.
4. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서, 하부 흡입 단부는 유입구 플레넘의 바닥에 배열된 침강 챔버 내에 위치되는, 원심 압축기.
5. 제4항에 있어서, 유입구 플레넘은 가스 유입구의 대략 반대편에 위치된 격벽 핀(partition fin)에 의해 두 개의 유입구 플레넘 부분으로 분할되고, 침강 챔버는 핀에 의해 형성되는, 원심 압축기.
6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 흡입 튜브는 핀 내에 형성되는, 원심 압축기.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 흡입 튜브 내의 유체 유동을 촉진하도록 구성된 이젝터를 더 포함하는, 원심 압축기.
8. 제7항에 있어서, 이젝터는 상기 적어도 하나의 임펠러의 하류에서 가스 유동 경로에 유동적으로 결합되는, 원심 압축기.
9. 제8항에 있어서, 이젝터를 가스 유동 경로에 연결하는 가압 가스 덕트, 및 가압 가스 덕트를 선택적으로 폐쇄하고 개방하도록 구성된 클로저 부재를 더 포함하는, 원심 압축기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기 내에서 액체를 수집하도록 구성된 적어도 하나의 배수 덕트를 더 포함하는, 원심 압축기.
11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배수 덕트는 유입구 플레넘을 가로질러 스트럿을 통해 연장되는, 원심 압축기.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 유입구 플레넘의 바닥 아래로 적어도 부분적으로 연장되고 유입구 플레넘에 유동적으로 결합되는 액체 수집 챔버를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 배수 덕트는 액체 수집 챔버에 유동적으로 결합되는, 원심 압축기.
13. 제12항에 있어서, 액체 수집 챔버는 유입구 플레넘에 의해 부분적으로 둘러싸이는, 원심 압축기.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 로터 베어링이 액체 수집 챔버 내에 수용되는, 원심 압축기.
15. 제14항에 있어서, 유입구 플레넘은 로터 베어링을 둘러싸는, 원심 압축기.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 액체 수집 챔버는 로터 베어링 아래의 레벨에서 유입구 플레넘에서 끝나는 적어도 하나의 통신 덕트를 통해 유입구 플레넘과 유체 연통하는, 원심 압축기.
17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 수집 챔버는 가압 가스의 공급원과 유체 연통하는, 원심 압축기.
18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 수집 챔버는 상기 적어도 하나의 임펠러의 하류에서 가스 유동 경로와 유체 연통하는, 원심 압축기.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 로터에 구동식으로 결합되고 상기 케이싱 내에 수용되는 모터를 더 포함하는, 원심 압축기.
20. 액체-내성 원심 압축기로부터 액체를 제거하는 방법으로서, 상기 원심 압축기는, 가스 유입구 및 가스 유출구를 갖는 케이싱; 수직 회전 축을 중심으로 회전하기 위해 케이싱에 배열된 로터로서, 임펠러 흡입 측부 및 임펠러 전달 측부를 갖는 적어도 하나의 임펠러를 포함하는, 상기 로터; 가스 유입구로부터 가스 유출구로 연장되는 가스 유동 경로; 케이싱 내에 배열되고 가스 유입구로부터 임펠러 흡입 측부를 향해 연장되는 유입구 플레넘을 포함하며, 상기 방법은,
    압축기의 유입구 플레넘에 액체를 수집하는 단계; 및
    유입구 플레넘의 바닥에서 더 낮은 흡입 단부를 가지며 흡입 단부로부터 임펠러 흡입 측부를 향해 배출 단부까지 상향으로 연장되는 적어도 하나의 흡입 튜브를 통해 유입구 플레넘으로부터 액체를 흡인하는 단계를 포함하는, 방법.

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