KR20230029765A

KR20230029765A - 다단 압축기

Info

Publication number: KR20230029765A
Application number: KR1020237000397A
Authority: KR
Inventors: 벤트 슐츠 한센
Original assignee: 인베니오 랩 에이피에스
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2023-03-03
Also published as: BR112022026116A2; AU2021304250A1; WO2022008018A1; CN115812124A; MX2022016001A; CA3183200A1; EP4179205A1; JP2023532674A; US20230265840A1

Abstract

유체를 압축하기 위한 다단 압축기로, 상기 다단 압축기는, 둘 이상의 실린더로, 각 실린더는 압축실 및 피스톤을 구비하여 압축실 각각의 안에 있는 유체가 연관된 피스톤에 의해 압축될 수 있는, 둘 이상의 실린더를 포함하고, 압축기 입구로 유입되는 유체가 제1 실린더의 압축실 내에서 제1 압력으로 압축될 수 있고, 그런 다음 유체가 상기 압축기의 출구에서 나오기 전에 상기 압축된 유체가 더 높은 제2 압력으로 압축되는 제2 실린더의 압축실로 유입되도록, 실린더들이 연속하여 연결되어 있고, 각 피스톤은 압축기의 하나의 그리고 동일한 크랭크핀에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다. 또한, 유체를 압축하기 위한 방법 및 다단 압축기를 포함하는 시스템이 기재되어 있다.

Description

다단 압축기

본 발명은 유체를 압축하기 위한 다단 압축기로,

각각이 압축실과 피스톤을 구비하여, 압축실 각각의 안에서 연관된 피스톤으로 유체를 압축할 수 있는, 둘 이상의 실린더를 포함하고,

압축기의 입구로 유입되는 유체가 제1 실린더의 압축실에서 제1 압력으로 압축된 후, 유체가 압축기의 출구를 빠져 나오기 전에 압축된 유체가 제2의 더 높은 압력으로 압축되는 제2 실린더의 압축실로 들어갈 수 있도록 상기 실린더들이 연속으로(in series) 연결된, 다단 압축기에 관한 것이다.

예를 들어 US2151825에는 표준 크랭크샤프트 샤프트에 의해 구동되는 직렬 다중 실린더가 있는 다단 압축기가 알려져 있다.

예를 들어 WO07036972A1로부터 압력을 생성하기 위한 압축기가 공지되어 있다. 상기 문헌은, 크랭크샤프트 내의 베어링이 개선된 레이디얼 실린더를 갖는 유압 기계, 즉 유리하기로는 유압 유압 액체를 가압하기 위해 크랭크케이스에 고정된 레이디얼 실린더를 갖는 기계를 개시하는데, 기계 내에서, 각각의 커넥팅 로드는 구름 마찰이 있는 개선된 베어링을 통해 크랭크샤프트와 결합되어, 작동하는 부품을 줄이고, 가공 및 조립 공정을 단순화하여 기계의 기계적 성능을 높이고 수명을 향상시킨다.

본 발명의 제1 양태는, 각 피스톤이 압축기의 하나의 동일한 크랭크핀에 의해 구동되는, 도입부에 따른 다단 압축기에 관한 것이다.

이러한 방식으로, 피스톤이 하나의 동일한 크랭크핀에 의해 구동되고, 이에 따라 각 피스톤이 자체 크랭크핀을 필요로 하지 않으므로, 다단 압축기는 압축기의 축 방향으로, 즉 크랭크핀이 연장하는 방향으로 더 콤팩트하게 만들 수 있다.

다단 압축기는, 유체가 제1 실린더의 압축실에서 제1 압력으로 압축되고, 적어도 이 압축된 유체가 더 높은 제2의 압력으로 압축되는 제2 실린더의 압축실로 전달되는 압축기로 이해될 수 있다. 각 실린더의 압축실은 다단 압축기의 압축 단계(stage)를 정의할 수 있다. 다단 압축기는 3개 이상의 단계 및/또는 압축실이 있는 실린더를 포함할 수 있다. 압축기의 입구로 유입되는 유체는 사전 압축될 수 있다. 즉, 입구로 들어가는 유체는 이미 압축되어 있을 수 있다. 다시 말해, 압축기 입구로 유입되는 유체는 대기압보다 높은 압력에 있을 수 있다. 예를 들어, 입구로 들어오는 유체는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 바 또는 대기압보다 더 높은 압력일 수 있다. 이것은 압축기에 의해 훨씬 더 높은 압력으로 압축된 유체의 생성을 용이하게 할 수 있다.

유체는 임의의 적당한 유체, 액체 및/또는 기체일 수 있다. 유체는 압축성 유체일 수 있다.

크랭크핀은 압축기의 축 방향 및/또는 반경 방향으로 연장될 수 있다. 크랭크핀은 회전축을 중심으로 회전하여 피스톤을 구동할 수 있다. 크랭크핀은 회전축과 거리를 두고 위치할 수 있다. 크랭크핀은 반경 방향으로 회전축과 거리를 두고 위치할 수 있다. 크랭크핀의 중심축에서 회전축까지 일정 거리가 있을 수 있다. 회전축은 크랭크핀의 외주 외부에 위치할 수 있다. 회전축과 축방향은 평행할 수 있다. 크랭크핀은 회전 가능한 크랭크샤프트에 부착될 수 있다. 크랭크샤프트는 압축기 하우징의 외부로 연장될 수 있다. 크랭크샤프트는 압축기의 축방향으로 연장될 수 있다. 크랭크샤프트는 컴프레서 하우징을 지나 연장될 수 있다. 압축기의 크랭크샤프트는 다른 압축기의 구동부 및/또는 크랭크샤프트이 결합되도록 구성될 수 있다. 회전축은 크랭크샤프트와 동심일 수 있다. 반경 방향은 회전축에서 수직으로 연장될 수 있다. 크랭크핀은 축방향으로 연장되는 길이와, 축방향에 수직으로 연장되는 크랭크핀 직경을 갖는 원통형일 수 있다. 크랭크핀은 회전축으로부터 중심축까지 및/또는 적어도 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 또는 그 이상의 크랭크핀 반경의 크랭크핀 주변부까지 거리 "D"로 위치될 수 있다. 크랭크핀의 주변부는, 회전축과 평행한 방향에서 보았을 때 회전축과 겹칠 수 있다. 크랭크핀의 외경은 압축기의 적어도 1개 및/또는 2개 및/또는 3개 및/또는 4개 및/또는 5개 및/또는 6개 또는 그 이상의 피스톤의 최대 외경과 같거나 그보다 더 클 수 있다. 크랭크핀의 외경은 압축기의 모든 피스톤의 최대 직경과 같거나 그보다 더 클 수 있다. 크랭크핀의 직경은 압축기 피스톤들의 최대 외경의 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2배 이상일 수 있다. 이것은 더 짧은 피스톤이 사용될 수 있게 하고 및/또는 크랭크핀 및 이에 따라 잠재적으로 회전축 및/또는 크랭크샤프트에 작용하는 레버 암을 감소시킬 수 있다. 레버 암을 줄이면 압축기 구동에 필요한 토크가 줄어들어 압축기의 전력 소모가 줄어들고 효율이 높아질 수 있다. 적어도 하나, 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯 또는 그 이상의 피스톤은 실질적으로 일정한 외경 및/또는 일정한 외경을 가질 수 있다. 실질적으로 일정한 외경 및/또는 일정한 외경은 피스톤(들)의 길이 전체를 따라 실질적으로 동일하고 및/또는 동일한 것으로 이해될 수 있다.

적어도 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 이상의 피스톤은 서로 다른 피스톤 길이 "L"을 가질 수 있다. 슬라이딩 슈는 서로 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다. 홀딩 링은 서로 실질적으로 동일하거나 동일할 수 있다. 동일한 슬라이딩 슈 및/또는 동일한 홀딩 링은 특히 피스톤들이 동일한 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링에 의해 구동되므로, 연관된 피스톤의 피스톤 길이에 의해 정의되는 스트로크 길이를 용이하게 할 수 있다. 피스톤의 길이 "L"은 반경 방향으로 연장되는 길이일 수 있다. 피스톤의 길이는 피스톤의 상단부의 상면에서 하단부의 하면까지 연장될 수 있다. 피스톤의 지름은 길이에 수직으로 확장될 수 있다. 또는 피스톤의 길이가 피스톤 길이로 표시될 수 있다. 피스톤의 행정 길이는 압축기가 작동할 때 연관된 실린더 및/또는 압축실에서 피스톤이 이동하는 거리로 정의될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 행정 길이는 피스톤의 상단 및/또는 하단이 행정의 최하부 지점과 행정의 최상부 지점 사이를 이동하는 거리일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 행정 길이는 피스톤의 상단 및/또는 하단이 하사점과 상사점 사이를 이동하는 거리일 수 있다.

"연관된(associated)"이라는 용어는 연결되거나, 직접 함께 작동하는 것, 잠재적으로 접촉하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 실린더는 연관된 피스톤 및 연관된 압축실을 가질 수 있으며, 연관된 피스톤은 연관된 압축실 내부에서 작동한다. 유사하게, 실린더 및/또는 피스톤은 상기 피스톤과 상기 실린더 사이를 밀봉하기 위한 로드 밀봉과 같은 연관된 밀봉을 가질 수 있다.

실린더는 회전축 주위에 위치할 수 있다. 실린더는 반경 방향으로 회전축에서 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 압축실은 연관된 실린더 내에 위치할 수 있다. 압축실은 유체가 압축되는 실린더 내의 빈 공간일 수 있다. 중공 공간은 실린더 전체 부피의 일부를 차지할 수 있다. 중공 공간은 원통형일 수 있다. 압축기는 적어도 3개, 4개, 5개 또는 6개 이상의 실린더를 포함할 수 있다. 압축기는 2, 3, 4, 5 또는 6개의 실린더를 포함할 수 있다. 3개 이상의 실린더가 있는 경우, 유체는 추가 실린더의 압축실로 연속적으로 들어가 연속적으로 더 높은 압력으로 압축될 수 있다.

피스톤은 원통형 및/또는 디스크 모양일 수 있다. 작동 중에 피스톤은 위아래로 및/또는 실질적으로, 실질적으로만, 또는 압축기의 반경 방향으로만 및/또는 각 피스톤의 축 방향으로만 또는 연소실 및/또는 실린더 내에서 각 피스톤의 실질적으로 축방향으로 또는 축방향으로만 이동할 수 있다. 피스톤은 작동 시에 연소실 및/또는 실린더 내에서 아래위로 왕복할 수 있다. 피스톤은 연관된 연소실의 직경 또는 내경보다 작거나 같은 직경 또는 외경 또는 최대 외경 "d"를 가질 수 있다. 잠재적으로 압축기의 작동 중 및/또는 정지 상태에서 압축실의 내벽과 연관된 피스톤의 주변부 사이에 갭이 있을 수 있다. 피스톤은 잠재적으로 압축기의 작동 중 및/또는 정지 상태에서 압축실의 내벽으로부터 갭만큼 떨어져 있을 수 있다. 이 갭은 연관된 피스톤의 전체 주변부를 둘러쌀 수 있다. 피스톤은 반경 방향으로 연장될 수 있다. 피스톤은 중실(solid) 재료를 포함 및/또는 중실 재료로 구성될 수 있다. 피스톤은 중공(hollow) 재료를 포함 및/또는 중공 재료로 구성될 수 있다. 중공 재료는 중실 재료보다 가벼울 수 있으므로, 피스톤의 관성이 줄어들고 유체를 압축하기 위해 이동해야 하는 질량이 줄어들기 때문에 압축기의 효율이 향상될 수 있다. 피스톤은 금속, 금속 합금, 예를 들어 황동, 강, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 청동 및/또는 이들의 조합으로 제작될 수 있다. 피스톤은 알루미늄 코어가 있는 강으로 제작될 수 있다.

압축기의 입구는 유체가 압축기로 들어가기 위한 입구 덕트로 이해될 수 있다. 유체는 압축기의 제1 실린더의 압축실, 즉 압축기의 제1 단으로 들어갈 수 있다. 입구는 유체가 압축기로 유입되는 지점으로 이해될 수 있다. 유체는 입구를 통해 압축기의 제1 실린더의 압축실, 즉 압축기의 제1 압축 단계로 들어갈 수 있다. 입구는 유체가 압축실로부터 그리고 입구를 통해 챔버 외부로 흐르는 것을 방지하기 위해 본 명세서에 기술된 바와 같은 역류 방지 밸브를 포함할 수 있다. 압축기의 입구와 출구는 압축기의 동일한 측면에 위치할 수 있다. 이렇게 하면 입구와 출구에 쉽게 접근할 수 있다.

압축기의 출구는 유체가 압축기를 빠져나가기 위한 출구 덕트로 이해될 수 있다. 유체는 압축기의 최종 실린더, 즉 압축기의 최종 단계의 압축실 밖으로 나올 수 있다. 출구는 압축기에서 나오는 유체의 출구 지점으로 이해될 수 있다. 유체는 출구를 통해 압축기의 최종 실린더의 압축실, 즉 압축기의 최종 압축 단계를 빠져나갈 수 있다. 출구는 유체가 압축실의 외부로부터 출구를 통해 챔버로 흐르는 것을 방지하기 위해 본 명세서에 기술된 바와 같은 역류 방지 밸브를 포함할 수 있다.

크랭크핀은 크랭크핀의 주변부와 크랭크샤프트의 주변부 사이에 일정 거리가 있도록 크랭크샤프트까지 거리를 두고 위치될 수 있다. 크랭크핀은 크랭크샤프트의 회전축으로부터 반경방향으로 위치한 지점에 위치될 수 있다. 크랭크핀은 크랭크샤프트와 평행하게 연장될 수 있다. 예를 들어 롤러 베어링 및/또는 플레인 베어링과 같은 하나 이상의 베어링이 크랭크핀에 부착 및/또는 장착될 수 있다. 두 개의 롤러 베어링이 크랭크핀에 장착될 수 있다. 크랭크핀은 크랭크샤프트와 별개의 부품일 수 있다. 크랭크핀은 예를 들어 금속, 금속 합금 또는 폴리머, 예를 들어 황동, 강, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 청동, PTFE 및/또는 이들의 조합과 같은 플레인 베어링 재료를 포함, 구성 및/또는 코팅될 수 있다.

크랭크핀 및/또는 크랭크핀 상에 위치된 하나 이상의 베어링(들)은 크랭크샤프트의 회전축으로부터 크랭크핀의 중심축 및/또는 주변부까지 일정 거리를 두고 위치될 수 있으며, 이 거리는 잠재적으로 크랭크핀 반경의 적어도 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5 또는 그 이상이다. 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 상에 위치하는 베어링(들)의 주변부는 회전축과 겹칠 수 있다. 이는 크랭크핀 및/또는 크랭크샤프트의 회전축에 작용하는 레버 암의 길이를 감소시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 크랭크핀 및/또는 베어링(들)의 외경은 압축기의 적어도 하나 및/또는 둘 및/또는 셋 및/또는 넷 및/또는 다섯 및/또는 여섯 개 이상의 피스톤의 최대 외경과 같거나 그보다 클 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 크랭크핀 및/또는 베어링(들)의 외경은 압축기의 모든 피스톤들의 최대 직경과 같거나 더 클 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 크랭크핀 및/또는 베어링(들)은 압축기의 피스톤들의 최대 외경의 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2배 이상의 외경을 가질 수 있다. 이것은 더 짧은 피스톤이 사용되도록 하고 및/또는 크랭크핀 및 잠재적으로 회전축 및/또는 크랭크샤프트에 작용하는 레버 암의 길이를 감소시킬 수 있다. 레버 암의 길이를 줄이면 압축기를 구동하는 데 필요한 토크가 줄어들어 압축기의 전력 소모가 줄어들고 및/또는 효율이 높아질 수 있다. 크랭크핀 상에 위치된 하나 이상의 베어링은 대안적으로 크랭크핀 베어링(들)으로 표시될 수 있다. 크랭크핀 베어링(들)은 압축기의 피스톤을 구동할 수 있다. 크랭크핀 베어링은 액시얼-레이디얼 롤러 베어링과 같은 액시얼-레이디얼 베어링일 수 있다.

레버 암은 모멘트 암이라고도 한다. 크랭크핀 및/또는 회전축에 작용하는 레버 암의 길이는 압축기의 피스톤의 최소 및/또는 최대 행정 길이의 200%, 190%, 180%, 170%, 160%, 150%, 140%, 130%, 120%, 110%, 100%, 90%, 80%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6% 또는 5% 이하일 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 크랭크핀 및/또는 회전축에 작용하는 레버 암의 길이는 압축기의 최단 및/또는 최장 피스톤의 피스톤 길이의 90%, 80%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6% 또는 5% 이하일 수 있다. 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링(들)의 외경은, 압축기의 각 피스톤의 최소 및/또는 최대 행정 길이의 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 또는 5배 이상일 수 있다. 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링(들)의 외경은 압축기의 최단 및/또는 최장 피스톤의 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2배 이상일 수 있다. 이 단락의 기술적 특징은 위에서 설명한 이점을 가진 짧은 레버 암을 제공할 수 있다.

크랭크샤프트는 하나 이상의 크랭크샤프트 베어링, 예를 들어 본 명세서에 설명된 것과 같은 플레인 베어링 및/또는 롤러 베어링에 의해 압축기 하우징에서 지지될 수 있다. 크랭크샤프트는 적어도 2개의 상호 연결된 샤프트를 포함할 수 있다. 각각의 샤프트는 하나 이상의 크랭크샤프트 베어링, 예를 들어 본 명세서에 설명된 것과 같은 플레인 베어링 및/또는 롤러 베어링에 의해 압축기 하우징에서 지지될 수 있다. 적어도 2개의 샤프트는 서로 및/또는 회전축과 동심일 수 있다. 적어도 2개의 샤프트는 길이 및/또는 직경이 동일할 수 있다. 적어도 두 개의 샤프트는 길이가 다를 수 있다. 적어도 2개의 샤프트 중 적어도 하나는 압축기를 구동하기 위한 구동 유닛과 맞물리도록 구성될 수 있다. 적어도 두 개의 샤프트 중 적어도 하나는 압축기를 구동하기 위한 구동축일 수 있다. 크랭크핀은 적어도 2개의 샤프트 중 2개 사이에 위치될 수 있다. 크랭크핀은 적어도 2개의 샤프트에 편심 장착될 수 있다. 크랭크핀은 적어도 2개의 샤프트 중 2개를 상호 연결할 수 있다. 크랭크핀은 2개의 샤프트에 클램핑됨으로써 2개의 샤프트를 상호 연결할 수 있다. 크랭크핀은 볼트 클램프 메커니즘에 의해 2개의 샤프트 각각의 각각의 단부에 클램핑되고 고정됨으로써 적어도 2개의 상호 연결된 샤프트 중 2개를 상호 연결할 수 있다. 크랭크핀은 크랭크핀의 각각의 단부에서 2개의 샤프트 각각의 각각의 단부에 클램핑 및 고정될 수 있다. 크랭크핀과 적어도 두 개의 샤프트는 일체형일 수 있다. 크랭크핀과 적어도 2개의 샤프트는 연속적인 유닛을 형성하기 위해 일체형으로 기계 가공될 수 있다.

압축기는 예를 들어 배터리, 태양열, 풍력, 파력, 원자력, 열 에너지원, 바람직하게는 지속 가능한 에너지원에 의해 구동되는 전기 구동 유닛에 의해 전기적으로 구동될 수 있다. 부가적으로 및/또는 대안적으로, 압축기는 화석 연료 구동 유닛에 의해 구동될 수 있다.

피스톤은 연관된 압축실 및/또는 실린더를 지나 회전축을 향해 연장될 수 있다. 피스톤의 반경 방향 총 길이는 연관된 압축실의 반경 방향 전체 길이보다 길 수 있다. 상사점(TDC)에 있는 피스톤, 즉 행정의 최고점에 있는 피스톤은 연관된 실린더를 넘어 회전축 방향으로 연장될 수 있다. 피스톤은 크랭크핀을 향하는 방향으로 연관된 압축실 및/또는 실린더로부터 멀어지거나 그 너머로 연장될 수 있다. 상사점에 있는 피스톤은 크랭크핀을 향하는 방향으로 연관된 압축실 및/또는 실린더로부터 멀리 연장될 수 있다. 각각의 실린더 및/또는 피스톤은 연관된 피스톤과 실린더 사이를 밀봉하기 위한 피스톤 밀봉 및/또는 로드 밀봉과 같은 선형 밀봉을 포함할 수 있다. 실린더 또는 하나 이상의 실린더(들)는 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 로드 밀봉을 포함할 수 있다. 피스톤은 실린더의 연관된 피스톤일 수 있다. 예를 들어, 제1 실린더 및/또는 제1 실린더의 실린더 베이스는 제1 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 로드 밀봉을 포함할 수 있고, 및/또는 제2 실린더 및/또는 제2 실린더의 실린더 베이스는 제2 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 로드 밀봉을 포함할 수 있고, 및/또는 제3 실린더 및/또는 제3 실린더의 실린더 베이스는 제3 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 로드 밀봉을 포함할 수 있고, 및/또는 제4 실린더 및/또는 제4 실린더의 실린더 베이스는 제4 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 로드 밀봉을 포함할 수 있고, 및/또는 제5 실린더 및/또는 제5 실린더의 실린더 베이스는 제5 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 로드 밀봉을 포함할 수 있고, 및/또는 제6 실린더 및/또는 제6 실린더의 실린더 베이스는 제6 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 로드 밀봉을 포함할 수 있으며, 그 이후도 동일하다. 피스톤은 피스톤 링 및/또는 샤프트 밀봉과 같은 하나 이상의 선형 밀봉을 포함할 수 있다. 밀봉은 유압식 및/또는 공압식 밀봉일 수 있다. 실린더 및/또는 피스톤은 유압식 및/또는 공압식 밀봉의 조합을 포함할 수 있다. 선형 밀봉은 실린더 내에 또는 피스톤 상에 원주 방향으로 위치할 수 있다. 선형 밀봉은 실린더 및/또는 압축실의 둘레 및/또는 피스톤의 둘레에 위치할 수 있다. 선형 밀봉은 하사점에서 피스톤의 팁에 인접하게 실린더 및/또는 압축실에 위치할 수 있다. 하사점에서 피스톤의 팁은 연관된 압축실의 실린더 베이스 및/또는 바닥까지 일정 거리를 두고 실린더 및/또는 압축실에 위치할 수 있다. 선형 밀봉은 실린더 및/또는 압축실 내에 위치한 피스톤의 일부에 원주 방향으로 설치될 수 있다.

피스톤 중 하나 이상 또는 피스톤 모두는 예를 들어 피스톤에 잠재적으로 부착 및/또는 장착되는 피스톤 링 또는 피스톤 밀봉과 같은 임의의 밀봉부를 포함하지 않을 수 있다. 일 실시형태에서 피스톤 중 하나 이상 또는 모두에 밀봉이 부착되거나 장착되지 않는다. 이러한 밀봉은 일반적으로 피스톤의 외경부와 연관된 압축실의 내벽 사이에 위치하여 그 사이를 밀봉하는 역할을 한다. 작동 중 및/또는 정지 중에 연관된 압축실의 내벽에 닿지 않도록 구성되는 피스톤의 움직임 및/또는 피스톤과 연관된 압축실 사이를 밀봉하기 위해 실린더 하우징 내에 위치하는 샤프트 밀봉은, 피스톤이 압축실 내벽과 접촉 및/또는 내벽을 마모 및/또는 내벽을 손상시키는 것을 방지하여 특히 크랭크 하우징을 향해 압축실이 적절하게 밀봉될 수 있게 하며, 이에 따라 피스톤 밀봉 및/또는 피스톤 링(들)과 같은 밀봉이 피스톤 상에서 생략될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 압축기 및/또는 하나 이상의 피스톤 및/또는 하나 이상의 실린더 및/또는 하나 이상의 압축실 및/또는 하나 이상의 슬라이딩 슈 및/또는 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 상에 위치하는 하나 이상의 베어링 및/또는 하나 이상의 가이드 홈 및/또는 하나 이상의 가이드 요소, 및/또는 실린더 베이스에 포함된 하나 이상의 로드 밀봉(들)은, 작동 시에 및/또는 정지 상태에서, 피스톤들 중 적어도 하나 또는 각각의 피스톤이 연관된 압축실의 내벽과 접촉하지 않거나 실질적으로 접촉하지 않거나 접촉하지 않거나 실질적으로 접촉하지 않도록 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 압축기 및/또는 하나 이상의 피스톤 및/또는 하나 이상의 실린더 및/또는 하나 이상의 압축실 및/또는 하나 이상의 슬라이딩 슈 및/또는 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 위에 위치된 하나 이상의 베어링 및/또는 하나 이상의 가이드 홈 및/또는 하나 이상의 가이드 요소, 및/또는 실린더 베이스에 포함된 하나 이상의 로드 밀봉(들)은, 작동 시에, 적어도 하나의 피스톤 또는 각 피스톤이 압축기의 반경 방향으로만 또는 실질적으로 반경 방향으로만 이동하거나 또는 반경 방향으로만 이동하도록 또는 실질적으로 반경 방향으로만 이동하도록 구성된다. 이에 의해, 압축실(들)에서 움직이는 피스톤(들)의 마찰 손실이 감소 및/또는 방지될 수 있고, 이는 압축기의 효율을 증가시킬 수 있다. 이것은 또한 압축실(들)의 내벽(들) 및/또는 주변부, 잠재적으로 피스톤(들)의 주변 표면의 마모를 감소시켜 압축기의 수리 간격 및/또는 수명을 연장할 수 있다.

"주변부(periphery)"는 물체의 외부 한계 및/또는 에지로 이해될 수 있다. 유사하게, "주변부 표면"은 물체의 외부 및/또는 최외곽 표면으로 이해될 수 있다. 물체의 주변부는 물체의 직경 및/또는 외경 및/또는 최외경과 실질적으로 일치하거나 일치할 수 있다.

2개 이상의 실린더는 회전축을 중심으로 방사상으로 위치할 수 있다. 2개 이상의 실린더는 레이디얼 실린더일 수 있다. 2개 이상의 실린더는 회전축 주위에 등거리로 배치될 수 있다. 2개 이상의 실린더는 회전축으로부터 반경 방향으로 등거리로 이격될 수 있다.

압축기는 실린더 및/또는 압축실을 냉각하기 위한 냉각 채널을 포함할 수 있다. 각 실린더는 실린더 및/또는 압축실을 냉각하기 위한 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있다. 하나 이상의 냉각 채널은 실린더들 사이에서 연장되는 하나 이상의 냉각 파이프를 통해 상호 연결될 수 있다. 하나 이상의 냉각 파이프는 실린더 외부로 연장될 수 있다. 하나 이상의 냉각 채널과 하나 이상의 냉각 파이프는 실린더를 냉각하기 위한 냉각 회로를 형성할 수 있다. 각각의 실린더는 제1 유동 방향을 갖는 적어도 하나의 냉각 채널 및 제2 유동 방향을 갖는 적어도 하나의 냉각 채널을 포함할 수 있다. 제2 유동 방향은 제1 유동 방향과 반대일 수 있다. 이러한 방식으로 냉각 매체의 순환 흐름이 제공될 수 있다. 각 실린더의 2개의 냉각 채널은 선행 및/또는 연속 실린더의 2개의 냉각 채널과 상호 연결될 수 있으며, 여기서 각 실린더의 각 냉각 채널은 각각의 냉각 파이프. 제1 또는 최종 압축 단계를 정의하는 실린더에서, 제1 방향의 유동을 갖는 적어도 하나의 냉각 채널 및 제2 방향의 유동을 갖는 적어도 하나의 냉각 채널은 상호 연결되어 루프를 형성하여 냉각 매체의 흐름은 각 실린더를 통해 선행 실린더로 순환할 수 있다.

일 실시형태에서, 다단 압축기는 제1 실린더의 압축실 및/또는 다단 압축기의 입구에 대기압보다 높은 압력의 압축 유체를 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 압축기를 추가로 포함하되, 공급 압축기 및 피스톤은 다단 압축기의 피스톤과 동일한 하나의 크랭크샤프트에 의해 구동된다. 이전 실시형태의 개선에서, 적어도 하나의 공급 압축기는 다단 압축기의 피스톤과 동일한 하나의 크랭크핀에 의해 구동된다.

공급 압축기는 왕복 압축기 및/또는 멤브레인 압축기 및/또는 피스톤 압축기일 수 있다. 다단 압축기는 제1 실린더의 압축실에 대기압보다 높은 압력으로 압축 유체를 각각 공급하는 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 공급 압축기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 다단 압축기에 다단 압축기 상에 및/또는 안에 및/또는 내부에 장착 및/또는 설치될 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 적어도 부분적으로 압축기 하우징 내부에 위치 및/또는 장착 및/또는 설치될 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 병렬로 작동할 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 다단 압축기 하우징의 외부에 위치할 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 피스톤을 구동하는 하나의 동일한 크랭크샤프트 주위에 원주 방향으로 위치될 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 하나의 동일한 크랭크샤프트 둘레에 원주형으로 다단 압축기 하우징 외부에 위치될 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기 각각은 하나의 동일한 제2 크랭크핀에 의해 구동될 수 있다. 제2 크랭크핀은 다단 압축기 하우징의 외부에 위치할 수 있으며 잠재적으로 각 피스톤을 구동하는 하나의 동일한 크랭크샤프트에 위치할 수 있다.

하나 이상의 공급 압축기는 다단 압축기의 외부 주변부 내에 위치될 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 다단 압축기 하우징 내부 또는 적어도 일부가 내부에 위치할 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기가 각각의 밸브 파이프 및/또는 냉각 파이프에 부착될 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기는 다단 압축기의 인접한 실린더들 사이에 잠재적으로 인접한 실린더들 사이의 공간에 위치할 수 있다. 공급 압축기(들) 중 하나 이상 또는 각각, 잠재적으로 각각의 공급 압축기의 각각의 출구는 잠재적으로 각 공급 파이프를 통해 제1 실린더의 압축실에 연결될 수 있다. 각각의 공급 압축기는 잠재적으로 연관된 각각의 공급 파이프를 통해 제1 실린더의 압축실 입구에 연결될 수 있다. 하나 이상의 공급 파이프는 제1 실린더의 압축실에 들어가기 전에 하나의 공통 파이프 및/또는 매니폴드로 흐를 수 있다.

시험들은 공기를 압축하는 이러한 공급 압축기를 포함하면, 공급 압축기의 소음을 최소로 하고, 다단 압축기를 구동하는 구동 유닛에 미치는 영향을 최소로하면서 제1 실린더의 압축실에 적절한 양의 압축 공기를 제공할 수 있음을 보여준다. 유체뿐만 아니라 다른 기체에 대해서도 동일한 결과가 예상된다. 일 실시형태에서, 크랭크핀과 맞물리기 위한 별도의 그리고 개별적인 슬라이딩 슈가 각 피스톤의 바닥 단부에 부착된다.

이러한 방식으로, 커넥팅 로드가 필요하지 않으므로 압축기를 빠르게 조립할 수 있다. 이것은 이동하는 부품의 관성 및/또는 이동하는 부품들 사이의 마찰을 극복하기 위해 더 적은 에너지가 손실될 수 있으므로 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 피스톤의 움직임은 독립적으로 유지되어 압축기의 설계 선택 및 적응성을 향상시킬 수 있다. 피스톤의 바닥 단부는 피스톤의 상단 단부의 반대쪽 단부일 수 있다. 피스톤의 상단부는 연관된 압축실 내에 위치할 수 있다. 피스톤의 상단 끝의 상단 표면은 연관된 압축실의 유체를 압축할 수 있다. 피스톤의 바닥 단부는 크랭크핀 및/또는 회전축에 가장 가깝고 및/또는 이를 향하는 피스톤의 단부일 수 있다. 각 슬라이딩 슈는 연관된 피스톤의 하단에 장착될 수 있다. 각각의 슬라이딩 슈는 연관된 피스톤의 하단에 장착될 수 있다. 각각의 슬라이딩 슈는 연관된 피스톤의 바닥 단부 및 연관된 슬라이딩 슈의 적어도 일부를 통해 연장되는 커넥팅 샤프트를 통해 연관된 피스톤에 부착될 수 있다. 각 슬라이딩 슈는 연결된 피스톤에서 분리할 수 있다. 슬라이딩 슈는 별도의 부품, 즉 서로 연결되지 않은 개별 부품일 수 있다. 각 슬라이딩 슈는 크랭크핀 및/또는 크랭크핀에 부착된 크랭크핀 베어링과 맞물릴 수 있다. 슬라이딩 슈 및/또는 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링과 결합하거나 결합하기 위한 슬라이딩 슈의 슬라이딩 표면은 금속, 금속 합금 또는 중합체, 예를 들어 황동, 강철, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 청동, PTFE 및/또는 이들의 조합과 같은 플레인 베어링 재료를 포함 및/또는 이들로 코팅 및/또는 이들로 구성될 수 있다. 슬라이딩 표면은 크랭크핀 및/또는 크랭크핀에 장착된 크랭크핀 베어링에 꼭 맞는 형태로 형성될 수 있다. 슬라이딩 표면은 아크형 및/또는 원주의 일부로 형성될 수 있다. 슬라이딩 슈의 슬라이딩 면은 슬라이딩 슈의 하부 및/또는 바닥면 및/또는 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링을 향하는 표면일 수 있다. 슬라이딩 슈의 슬라이딩 표면은 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링 상에서 슬라이딩하기 위한 슬라이딩 슈의 표면일 수 있다. 하나 이상 또는 각각의 슬라이딩 슈(들)는 크랭크핀과 결합하기 위한 슬라이딩 표면 및/또는 크랭크핀에 부착된 크랭크핀 베어링을 포함할 수 있다. 상기 슬라이딩 슈 슬라이딩 면은 슬라이딩 슈의 크랭크핀에 부착된 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링과 맞물리기 위한 부분일 수 있다.

슬라이딩 슈와 연결하기 위해 적어도 하나의 크랭크핀 베어링이 크랭크핀에 장착될 수 있다. 크랭크핀 베어링은 원형일 수 있다. 크랭크핀 베어링은 크랭크핀과 슬라이딩 슈 사이에 위치할 수 있다. 크랭크핀 베어링은 슬라이딩 베어링 또는 슬라이드 베어링으로도 알려진 플레인 베어링이거나 롤러 베어링 또는 기타 적절한 베어링일 수 있다. 슬라이딩 슈는 크랭크핀 베어링의 외부 표면과 맞물릴 수 있다. 롤러 베어링은 내부 레이스와 내부 레이스와 외부 레이스 사이에 롤링 요소가 있는 외부 레이스가 있는 베어링으로 이해될 수 있다. 롤러 베어링의 경우, 베어링의 외면은 베어링의 외부 레이스의 외면일 수 있다. 롤러 베어링의 경우, 베어링의 내부 레이스 표면이 크랭크핀에 부착될 수 있다. 하나의 슬라이딩 슈가 하나의 피스톤에 부착되거나 이에 연계될 수 있다.

이전 실시형태의 개선에서, 각각의 슬라이딩 슈는 연관된 피스톤의 바닥 단부에 회전 가능하게 부착된다.

별도의 회전 슬라이딩 슈를 갖는 각각의 피스톤은, 각각의 슬라이딩 슈가 크랭크핀과 맞물려서 각 피스톤의 움직임이 각 피스톤에 맞춰질 수 있기 때문에 높은 설계 선택의 자유도를 제공할 수 있다. 슬라이딩 슈는 플레인 베어링, 롤러 베어링 또는 임의의 다른 적절한 베어링과 같은 베어링을 통해 연관된 피스톤의 하단부에 회전 가능하게 부착될 수 있다. 슬라이딩 슈 및/또는 피스톤은 커넥팅 샤프트를 지지하고 연관된 슬라이딩 슈 및 피스톤의 상대 회전 운동을 허용하기 위한 적어도 하나의 베어링 및/또는 베어링 면을 포함할 수 있다. 베어링 면은 플레인 베어링 면일 수 있다. 베어링은 플레인 베어링(슬라이딩 베어링이라고도 함), 롤러 베어링 등일 수 있다. 각각의 피스톤은 연관된 커넥팅 샤프트를 지지하기 위해 피스톤의 하단부에 플레인 베어링 또는 롤러 베어링을 포함할 수 있다. 각각의 슬라이딩 슈는 연관된 커넥팅 샤프트가 연장되는 적어도 하나의 플레인 베어링 및/또는 롤러 베어링을 포함할 수 있다. 슬라이딩 슈 자체가 연관된 커넥팅 샤프트를 지지하기 위한 플레인 베어링을 구성할 수 있도록, 연관된 커넥팅 샤프트가 연장되는 슬라이딩 슈의 적어도 한 부분은 금속, 금속 합금 또는 폴리머 예를 들어, 황동, 강, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 청동, PTFE 및/또는 이들의 조합을 포함 및/또는 이들로 구성 및/또는 이들로 코팅될 수 있다. 커넥팅 샤프트는 연관된 슬라이딩 슈의 2개의 이러한 부분을 통해 연장될 수 있다. 커넥팅 샤프트는 축 방향으로 연장할 수 있다. 커넥팅 샤프트는 하나 이상의 서클립, 핀, 볼트 등을 통해 연관된 피스톤 및 슬라이딩 슈에 고정될 수 있다. 서클립, 핀, 볼트 등은 커넥팅 샤프트의 축방향 양단부에 위치될 수 있다.

일 실시형태에서, 다단 압축기의 하우징은 적어도 하나의 가이드 홈을 포함하고, 적어도 하나의 가이드 홈은 피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 요소의 이동을 안내하도록 구성된다.

이는 압축실의 벽이 피스톤을 안내하도록 구성될 필요가 없기 때문에, 압축실의 설계 및 연관된 피스톤 직경의 선택의 자유도를 제공할 수 있다. 압축기는 연관된 피스톤 및/또는 슬라이딩 슈에 부착된 적어도 하나의 가이드 요소의 이동을 안내하기 위해 피스톤당 적어도 하나의 가이드 홈을 포함할 수 있다. 가이드 홈은 피스톤으로부터 축 방향으로 오프셋될 수 있다. 적어도 하나의 가이드 홈은 반경 방향으로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 가이드 홈은 연관된 피스톤의 행정 길이의 길이와 동일한 길이로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 가이드 요소는 커넥팅 샤프트에 부착될 수 있다. 압축기의 하우징은 피스톤당 적어도 2개의 가이드 홈을 포함할 수 있고, 적어도 2개의 홈은 피스톤 및/또는 슬라이딩 슈의 어느 한 측면에서 축방향으로 오프셋된다. 각각의 피스톤 및/또는 슬라이딩 슈는 가이드 홈에서 가이드되기 위한 하나 이상의 가이드 요소를 포함할 수 있다. 각 가이드 요소는 별도의 가이드 홈에서 안내될 수 있다. 2개의 가이드 요소가 피스톤 및/또는 슬라이딩 슈에 부착될 수 있으며, 여기서 2개의 가이드 요소는 피스톤 및/또는 슬라이딩 슈의 어느 한 측면에서 축방향으로 오프셋된다. 2개의 가이드 요소가 축 방향으로 연결 축의 반대쪽 단부에 부착될 수 있다. 이에 의해, 각 피스톤의 움직임이 안내될 수 있다. 가이드 요소는 본 명세서에 설명된 것과 같은 금속 또는 플레인 베어링 재료를 포함 및/또는 이들로 구성될 수 있다. 가이드 요소는 서클립과 같은 클립을 통해 커넥팅 샤프트에 고정될 수 있다. 피스톤은 하나 이상의 피스톤이 연관된 압축실의 내부 벽에 닿지 않도록 및/또는 하나 이상의 피스톤이 반경 방향으로만 이동하도록 안내될 수 있다. 이는 위에서 설명한 바와 같은 이점이 있을 수 있다.

피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 홈 및/또는 적어도 하나의 가이드 요소는 작동 중에 연관된 피스톤이 연관된 압축실의 내부 벽에 닿지 않도록 및/또는 작동 중에, 피스톤이 압축기의 반경 방향으로만 또는 실질적으로 반경 방향으로만 이동하도록 구성될 수 있다.

일 실시형태에서, 다단 압축기는 다단 압축기의 피스톤의 연관된 피스톤 및/또는 연관된 피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 요소의 이동을 안내하도록 구성된 하나 이상의 선형 베어링(들)을 포함한다.

선형 베어링은 슬라이드 부싱, 플레인 베어링, 볼 베어링 등일 수 있다. 다단 압축기는 연관된 피스톤 및/또는 연관된 피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 요소의 이동을 안내하기 위해 피스톤당 1, 2, 3, 4, 5, 6개 또는 그 이상의 선형 베어링을 포함할 수 있다. 각 선형 베어링은 연관된 피스톤에 부착된 하나의 가이드 요소를 안내할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 연관된 피스톤에 부착된 가이드 요소는 하나 이상의 선형 베어링을 포함할 수 있다. 각 선형 베어링은 압축기 하우징 내에 및/또는 하우징에 부착된 저널 및/또는 샤프트에서 미끄러질 수 있다. 저널 및/또는 샤프트는 연관된 피스톤 및/또는 연관된 피스톤의 이동 방향에 평행하게 연장될 수 있다. 적어도 하나의 가이드 요소는 다단 압축기 하우징 내에 및/또는 하우징에 부착된 저널 및/또는 샤프트 상에서 각각 슬라이딩하는 2개의 선형 베어링을 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 다단 압축기는 연관된 피스톤의 이동을 안내하도록 구성된 부싱 가이드 바를 피스톤당 1, 2, 3, 4, 5, 6개 이상 포함할 수 있다. 부싱 가이드 바(들)는 압축기 하우징 및/또는 실린더 하우징 및/또는 압축실 내에 위치 및/또는 부착되어, 잠재적으로 압축실의 가장 안쪽 표면을 형성할 수 있다. 압축실의 가장 안쪽 표면은 연관된 피스톤을 향할 수 있고, 잠재적으로 피스톤이 미끄러지는 표면을 제공할 수 있다. 부싱 가이드 바(들)는 부싱 재료로 만들어질 수 있다. 부싱 가이드 바(들)는 연관된 피스톤 및/또는 연관된 피스톤의 이동 방향에 평행하게 연장될 수 있다. 부싱 가이드 바(들)는 대안적으로 부싱 가이드 로드(들)로 표시될 수 있다. 부싱 가이드 바(들)는 연관된 피스톤의 축방향으로 연장될 수 있고, 연관된 피스톤의 원주 주위에 위치될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 다단 압축기는 연관된 피스톤의 이동을 안내하도록 구성된 가이드 롤러를 1, 2, 3, 4, 5, 6개 이상 포함할 수 있다. 가이드 롤러는 다단 압축기 하우징 및/또는 실린더 하우징에 위치 및/또는 부착 및/또는 설치 및/또는 장착될 수 있다. 가이드 롤러는 연관된 피스톤의 이동을 구름 방식으로 안내할 수 있다. 가이드 롤러(들)는 연관된 피스톤의 축 방향을 따라 위치될 수 있고, 연관된 피스톤의 원주 주위에 위치될 수 있다.

일 실시형태에서, 2개 이상의 실린더 중 적어도 제1 실린더의 압축실은 제2 실린더의 압축실로부터 제1 실린더의 압축실로의 유체 흐름을 방지하기 위한 적어도 하나의 체크 밸브를 통해 제2 실린더의 압축실에 연결된다.

이러한 방식으로 유체는 지정된 실린더의 압축실에서 바로 다음 실린더의 압축실로 흐를 수 있다. 즉, 다단 압축기의 제1 압축 단계에서 다음 압축 단계로 유체가 흐를 수 있고, 지정된 압축실에서 선행 압축단의 실린더의 압축실로의 흐름은 방지될 수 있다. 이는 두 실린더의 압축실들 사이에 역지 밸브가 있는 단일 흐름 채널만 필요할 수 있으므로 압축기 구성의 복잡성을 줄일 수 있다. 실린더의 압축실은 적어도 하나의 체크 밸브를 통해 바로 뒤따르는 실린더 및/또는 바로 앞의 실린더의 압축실에 연결될 수 있다. 실린더의 압축실은 지정된 실린더의 압축실로부터 직전 실린더의 압축실로의 유체 흐름을 방지하는 역지 밸브에 의해 연결될 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브는 지정된 실린더에서 바로 앞의 실린더로 유체가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 각 압축실과 바로 뒤따르는 실린더 및/또는 바로 앞의 실린더의 압축실 사이에 체크 밸브가 제공될 수 있다. 적어도 하나의 역지 밸브는 또한 체크 밸브로 표시될 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브에는 스프링이 장착될 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브는 볼 체크 밸브, 다이어프램 체크 밸브, 스윙 체크 밸브 또는 임의의 다른 적합한 밸브일 수 있다. 최종 실린더의 압축실, 즉 압축의 최종 단계는 압축기의 출구에 연결될 수 있다. 최종 실린더의 압축실은 적어도 하나의 체크 밸브를 통해 압축기의 출구에 연결될 수 있다. 압축기의 입구는 적어도 하나의 체크 밸브를 통해 제1 실린더의 압축실, 즉 압축기의 제1 압축 단계에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로 압축된 유체는 입구로부터 연속적인 실린더의 압축실을 통해 출구로 그리고 출구로부터 연속적으로 통과할 수 있고, 선행 실린더의 선행 압축실을 통한 출구로부터의 유체의 유동은 방지될 수 있다. 체크 밸브는 2개 이상의 실린더 외부에 위치할 수 있다. 체크 밸브는 실린더 및/또는 실린더 하우징 및/또는 압축기 및/또는 압축기 하우징에 부착 가능하고 분리 가능하게 밸브 하우징 내에 위치할 수 있다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 체크 밸브는, 적어도 제1 실린더의 압축실로부터 제2 실린더의 압축실로 유동하는 유체가 밸브 파이프 및 적어도 하나의 체크 밸브를 통해 흐르도록, 밸브 파이프 내부의 2개 이상의 실린더의 외부에 위치된다.

본 명세서 전반에 걸쳐 "2개 이상의 실린더의 외부에 위치하는"이라는 용어는 2개 이상의 실린더의 실린더 및/또는 실린더 하우징 내에 또는 내부에 위치하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

이러한 방식으로 압축실의 연결과 체크 밸브가 실린더 또는 하우징의 외부에 및/또는 별개로 제공될 수 있기 때문에, 압축기 특히 실리더와 실린더 하우징의 설계 선택의 높은 자유도가 있을 수 있다. 밸브 파이프는 압축실의 일부를 구성할 수 있다. 압축실은 밸브 파이프의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 밸브 파이프는 유체가 체크 밸브의 양쪽을 통해 흐르도록 하는 파이프 용적부를 포함할 수 있다. 압축실은 밸브 파이프의 파이프 용적부를 포함할 수 있다. 압축실은 파이프 용적부에 직접 연결될 수 있다. 밸브 파이프는 원통형 파이프일 수 있다. 밸브 파이프는 지정된 실린더와 바로 뒤따르는 실린더 또는 앞선 실린더 사이에 연장될 수 있다. 각각의 압축실과 바로 뒤따르는 실린더 및/또는 바로 앞의 실린더의 압축실 사이에 밸브 파이프가 제공될 수 있다. 하나 또는 그 이상, 잠재적으로 모든 밸브 파이프(들)가 압축기 및/또는 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 외주 주변부 내에 위치될 수 있다. 하나 또는 그 이상, 잠재적으로 모든 밸브 파이프(들)는 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 가장 바깥쪽 부분보다 압축기의 중심 및/또는 회전축에 더 가깝게 위치될 수 있다. 상기 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 가장 바깥쪽 부분은 잠재적으로 압축기의 중심 및/또는 회전축으로부터 가장 멀리 위치된 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 일부일 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브가 밸브 파이프가 지정된 실린더와 바로 뒤따르는 실린더 사이에서 연장되는 길이를 따라 중간에 밸브 파이프 내부에 위치될 수 있다. 밸브 파이프는 입구 단부 및 출구 단부를 포함할 수 있다. 밸브 파이프는 밸브 파이프의 입구 단부와 밸브 파이프의 출구 단부 사이에서 연장되는 밸브 파이프 길이를 가질 수 있다. 하나 이상, 잠재적으로 모든 밸브 파이프(들)는 실질적으로 직선이거나 직선일 수 있다. "직선(straight)"이라는 용어는 실질적으로 한 방향으로만 또는 한 방향으로만 연장되는 파이프로 이해될 수 있다. 하나 이상 또는 모든 밸브 파이프(들)는 주어진 실린더 및/또는 실린더 하우징의 외부 측벽과 실린더 및/또는 실린더 하우징 바로 뒤를 따르거나 선행하는 외부 측벽 사이에서 실질적으로 연장되거나 연장될 수 있다. 밸브 파이프는 상기 각각의 외부 측벽 사이에서 실질적으로 직선 및/또는 직선으로 연장될 수 있다. 하나 이상, 또는 각각의 또는 모든 밸브 파이프(들)는 실린더 및/또는 실린더 하우징(들) 바로 다음 및/또는 바로 앞의 외부 측벽 사이에서 실질적으로 직선 및/또는 직선으로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브는 밸브 파이프의 출구 단부에서 입구 단부 방향으로의 유체 흐름을 방지할 수 있다. 제1 파이프 용적부는 밸브 파이프의 입구 단부로부터 체크 밸브까지 연장되는 파이프 체적일 수 있다. 제2 파이프 용적부는 체크 밸브로부터 밸브 파이프의 출구 단부까지 연장되는 파이프 체적일 수 있다. 적어도 하나의 압축실은 제1 파이프 용적부를 포함할 수 있다. 체크 밸브는 밸브 파이프의 출구 단부보다 밸브 파이프의 입구 단부에 더 가깝게 위치될 수 있다. 체크 밸브는 밸브 파이프의 입구 단부로부터 밸브 파이프 길이의 1/100, 1/75, 1/50, 1/40, 1/30, 1/25, 1/20, 1/15, 1/10, 1/9, 1/8, 1/7, 1/6, 1/5, 1/4, 1/3 미만에 위치할 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브는 입구 단부와 출구 단부로부터 같은 거리에 있는 밸브 파이프 내부에 위치될 수 있다. 밸브 파이프는 실린더의 하우징에 대해 밀봉하기 위해 입구 단부 및/또는 출구 단부에 밀봉 요소를 포함할 수 있다. 밸브 파이프의 입구 단부 및/또는 출구 단부는 라운드형 및/또는 구형일 수 있다. 실린더 하우징은 입구 단부 및/또는 출구 단부를 수용하기 위해 밸브 파이프의 입구 단부 및/또는 출구 단부의 형상에 대응하는 개구부를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 밸브 파이프는 압축기 실린더의 하우징에 편리하게 부착되거나 제거될 수 있다. 밸브 파이프는 제1 및 제2 밸브 파이프 부분을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 밸브 파이프 부분은 상기 제1 및 제2 밸브 파이프 부분이 분리된 상태로 상기 밸브 파이프가 분해될 수 있도록 서로 탈부착될 수 있다. 상기 제1 및 제2 밸브 파이프 부분은 상기 제1 및 제2 밸브 파이프 부분이 연결된 조립된 상태로 서로 부착될 수 있다. 상기 제1 및 제2 밸브 파이프 부분은 나사산을 통해 서로 결합될 수 있다. 제1 밸브 파이프 부분은 제1 및 제2 밸브 파이프 부분의 조립 및 분해를 위해 제2 밸브 파이프 부분 상의 나사산과 일치하는 나사산을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 밸브 파이프 부분은 각각 밸브 파이프의 절반을 구성할 수 있다. 제1 및 제2 밸브 파이프 부분이 조립된 상태에서 제1 및 제2 밸브 파이프 부분 사이에 밀봉 요소가 배치될 수 있다. 밸브 파이프는 냉각 장치에 의해 냉각될 수 있다. 밸브 파이프에는 냉각 재킷과 같은 냉각 장치가 부착되어 밸브 파이프가 냉각될 수 있다. 냉각 장치는 밸브 파이프 주위에 배치될 수 있다. 냉각 재킷은 하나 이상의 냉각 파이프에 연결될 수 있다. 냉각 파이프는 하나 이상의 냉각 채널에 연결될 수 있다. 냉각 재킷은 하나 이상의 냉각 채널에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로 냉각 재킷은 압축기의 냉각 회로의 일부가 될 수 있으며, 두 개 이상의 실린더와 밸브 파이프가 모두 냉각될 수 있다. 냉각 재킷 및 연결된 밸브 파이프 및/또는 연결된 냉각 채널은 실린더 냉각을 위한 냉각 회로와 별개인 냉각 회로를 형성할 수 있다. 밸브 파이프가 분해된 상태에서 적어도 하나의 체크 밸브가 노출될 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브는 제1 및/또는 제2 밸브 파이프 부분에 안착될 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브는 제1 및/또는 제2 밸브 파이프 부분에 분리 가능하게 부착될 수 있다. 적어도 하나의 체크 밸브는 제1 또는 제2 밸브 파이프 부분에 나사 결합될 수 있다. 체크 밸브는 밸브 파이프(들)의 입구 단부 및 밸브 파이프(들)의 출구 단부에 위치될 수 있다. 밸브 파이프의 입구 단부와 출구 단부의 체크 밸브 사이의 용적부는 파이프 용적부로 간주될 수 있다. 이것은 압축실 사이에 압축된 유체를 위한 버퍼를 제공할 수 있다.

하나 이상의 냉각 파이프는 밸브 파이프와 평행하게 실린더들 사이에서 연장될 수 있다.

이전 실시형태의 개선에서, 밸브 파이프(들)는 2개의 실린더들 사이에 제거 가능하게 부착된다.

이는 밸브 파이프를 예를 들어 더 높은 압력 적용을 위해 더 높은 등급의 역지 밸브로 다른 버전으로 빠르고 쉽게 교체하거나 교체할 수 있기 때문에 유지 관리 및/또는 다양한 사용 사례에 적응하기 쉬운 압축기를 제공할 수 있게 된다.

밸브 파이프(들)는 압입, 클립 인, 스냅 잠금 및/또는 스레딩을 통해 실린더에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 밸브 파이프(들)는 밸브 파이프(들)가 도구를 사용하지 않고 손으로 제거될 수 있도록 제거 가능하게 부착될 수 있다. 밸브 파이프의 입구 단부 및/또는 출구 단부는 실린더에 제거 가능하게 부착될 수 있다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 압축실은 밸브 파이프의 제1 파이프 용적부를 포함한다.

일 실시형태에서, 밸브 파이프(들)는 주어진 실린더와 바로 뒤따르는 실린더 사이에서 연장된다.

일 실시형태에서, 밸브 파이프(들)는 각각의 압축실과 바로 뒤따르는 실린더 및/또는 바로 앞의 실린더의 압축실 사이에 제공된다.

일 실시형태에서, 하나 이상, 잠재적으로 모든 밸브 파이프(들)는 실질적으로 직선이다.

일 실시형태에서, 하나 이상, 잠재적으로 모든 밸브 파이프(들)는 압축기 및/또는 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 외주 주변부 내에 위치된다.

일 실시형태에서, 하나 이상, 잠재적으로 모든 밸브 파이프(들)는 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 가장 바깥쪽 부분보다 크랭크핀이 회전하는 중심 및/또는 회전축에 더 가깝게 위치된다.

일 실시형태에서, 밸브 파이프(들) 중 하나 이상은 바로 뒤따르는 및/또는 바로 앞의 실린더 및/또는 실린더 하우징(들)의 외측 벽들 사이에서 실질적으로 직선으로 및/또는 직선으로 연장된다.

일 실시형태에서, 하나 이상의 피스톤은 서로 다른 직경을 갖는다.

이러한 방식으로 압축기는 주어진 압력 입력으로부터 필요한 압력 출력을 전달하기 위해 압축기에 대해 피스톤 및/또는 실린더 직경을 선택할 수 있으므로 특정 사용 사례에 맞게 조정될 수 있다.

일 실시형태에서, 적어도 하나의 실린더에 대해 주어진 실린더의 연관된 압축실을 포함하는 실린더 하우징은 압축기로부터 분리가능하고 압축기에 부착 가능하다.

이러한 방식으로 압축기는 원하는 압력 출력을 전달하기 위해 실린더 하우징이 예를 들어 다른 직경의 압축실이 있는 다른 실린더 하우징으로 신속하게 교체되거나 교체될 수 있으므로 특정 사용 사례에 맞게 유지 및/또는 적응하기가 간단할 수 있다.

실린더 하우징은 실린더 베이스에서 분리되고 및 부착할 수 있다. 실린더 베이스는 연관된 피스톤과 실린더 사이를 밀봉하기 위한 피스톤 밀봉 및/또는 로드 밀봉과 같은 선형 밀봉을 포함할 수 있다. 적어도 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 이상의 실린더 베이스는 연관된 피스톤과 실린더 사이를 밀봉하기 위한 로드 밀봉과 같은 선형 밀봉을 포함할 수 있다. 로드 밀봉은 압축기의 반경 방향으로 연장되는 높이가 연관된 피스톤의 행정 길이의 1/2, 9/20, 2/5, 7/20, 3/10, 1/4, 1/5, 3/20, 1/10, 1/20 이하일 수 있다. 로드 밀봉의 높이는 연관된 피스톤 행정 길이와 평행하게 연장될 수 있다. 로드 밀봉은 샤프트 밀봉으로 표시될 수도 있다. 하나 이상, 잠재적으로 모든 실린더 베이스(들)가 압축기 하우징에 부착될 수 있으며 잠재적으로 압축기 하우징에 분리 가능하게 부착될 수 있다.

압축기가 정지되어 있을 때 및/또는 작동 중에, 하나 이상의 피스톤은 실질적으로 로드 시일과 같은 연관된 선형 시일에만 접촉할 수 있다. 연관된 선형 시일은 연관된 실린더 베이스에 포함될 수 있고 및/또는 연관된 실린더에 포함될 수 있다. 압축기가 정지되어 있을 때 및/또는 작동 중에, 2개 이상의 피스톤은 실질적으로 실린더 베이스에 포함되고 및/또는 실린더에 포함된 연관된 선형 시일에만 접촉하거나 접촉할 수 있다. 압축기가 정지되어 있을 때 및/또는 작동 중에, 모든 피스톤은 로드 밀봉과 같은 연관된 선형 밀봉에만 실질적으로 접촉하거나 접촉할 수 있다. 상기 연관된 선형 시일은 잠재적으로 실린더 베이스에 포함되고 및/또는 실린더에 포함된다.

실험 결과, 실린더 하우징에 있는 로드 밀봉 및/또는 샤프트 밀봉이 피스톤에 있는 밀봉보다 높은 압력에서 더 잘 작동하는 것으로 나타났다. 이는 피스톤에 위치한 피스톤 링과 같은 밀봉과 비교하여 피스톤의 반경 방향 및 축 방향 모두에서 실린더 하우징에 위치한 로드 밀봉 및/또는 샤프트 밀봉에 사용할 수 있는 공간이 더 크기 때문일 수 있다. 이는 밀봉의 크기, 재료 및/또는 형상에 대한 더 많은 선택을 제공할 수 있다. 이는 압축기 작동 중에 마찰을 감소시키고 및/또는 밀봉을 개선할 수 있다.

일 실시형태에서, 하나 이상의 실린더의 압축실은 서로 다른 직경을 갖는다.

이러한 방식으로 압축기는 주어진 압력 입력으로부터 필요한 압력 출력을 전달하기 위해 압축기에 대해 압축실 직경이 선택될 수 있기 때문에 특정 사용 사례에 맞게 조정 및/또는 구성될 수 있다.

세 개 이상의 실린더의 각 압축실은 직경이 다를 수 있다. 피스톤은 각각의 압축실의 직경에 대응하는 직경을 가질 수 있다.

일 실시형태에서, 각각의 슬라이딩 슈는 크랭크핀의 원주를 둘러싸는 연관된된 별도의 환형 홀딩 링에 의해 크랭크핀에 고정된다.

이러한 방식으로 슬라이딩 슈가 크랭크핀에 고정될 수 있기 때문에 슬라이딩 슈와 크랭크핀의 맞물림이 고정될 수 있다. 또한, 홀딩 링을 개별적으로 구성 및 설계할 수 있어 실린더, 압축실, 피스톤, 슬라이딩 슈 등을 포함하는 압축기의 설계 선택의 자유도를 높일 수 있다.

"별도의(separate)"라는 용어는 다른 구성요소의 일부를 형성하지 않는 것으로, 즉 그 자체로 별개의 부분인 것으로 이해될 수 있다.

추가로 또는 대안적으로, 홀딩 링은 크랭크핀에 장착된 홀딩 링 베어링의 원주를 둘러쌀 수 있다. 홀딩 링은 크랭크핀의 원주 및/또는 크랭크핀에 장착된 홀딩 링 베어링의 원주를 파지(grip)할 수 있다. 홀딩 링은 크랭크핀의 원주부와 직접 접촉할 수 있다. 홀딩 링은 크랭크핀에 장착된 홀딩 링 베어링에 위치할 수 있다. 홀딩 링 베어링은 본 명세서에 설명된 것과 같은 플레인 베어링 또는 롤러 베어링일 수 있다. 홀딩 링은 크랭크핀에 장착된 두 개의 베어링들 사이에서 크랭크핀에 고정될 수 있다. 각각 또는 하나 이상의 슬라이딩 슈(들)는 홀딩 링을 수용하기 위한 리세스 또는 개구를 포함할 수 있다. 홀딩 링을 수용하기 위한 오목부 또는 개구부는 슬라이딩 표면에 위치되고 및/또는 이를 통해 연장될 수 있다. 홀딩 링은 연관된 슬라이딩 슈의 개구부에 부착될 수 있다. 홀딩 링은 연관된 슬라이딩 슈의 개구부를 통해 연장될 수 있다. 홀딩 링은 연관된 슬라이딩 슈에서 분리 가능할 수 있다. 홀딩 링은 하나 이상의 볼트, 나사, 클립, 핀 및/또는 걸쇠를 통해 연관된 슬라이딩 슈에 부착될 수 있다. 홀딩 링은 슬라이딩 슈에 견고하게 부착될 수 있는데, 즉 연관된 홀딩 링과 슬라이딩 슈의 상대적 이동이 방지되도록 하는 것이다. 홀딩 링은 크랭크핀 및/또는 슬라이딩 슈와 동일한 재료를 포함, 구성 및/또는 코팅될 수 있다. 각각의 슬라이딩 슈는 연관된 홀딩 링을 슬라이딩 슈에 고정하기 위한 볼트 또는 나사를 수용하기 위한 나사 구멍을 포함할 수 있다. 각각의 홀딩 링은 볼트 또는 나사를 수용하기 위한 관통 구멍을 포함할 수 있다. 각각의 홀딩 링은 볼트 또는 나사를 수용하기 위한 나사 관통 구멍을 포함할 수 있다. 홀딩 링은 예를 들어 금속, 금속 합금 또는 폴리머, 예를 들어 황동, 강철, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 청동, PTFE 및/또는 이들의 조합과 같은 플레인 베어링 재료를 포함, 구성 및/또는 코팅될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 홀딩 링 베어링은 2개 이상의 홀딩 링 베어링일 수 있다. 홀딩 링 베어링은 하나 이상의 크랭크핀 베어링과 분리될 수 있다. 홀딩 링 베어링은 크랭크핀에 장착된 두 개의 베어링, 즉 크랭크핀 베어링 사이에 위치할 수 있다. 홀딩 링 베어링은 하나 이상의 크랭크핀 베어링보다 작은 외경을 가질 수 있다. 홀딩 링은 서로 접할 수 있다. 이러한 방식으로 압축기를 더 콤팩트하게 만들 수 있다. 베어링 재료로 홀딩 링을 만들면 그들 사이의 마찰력이 줄어들어 압축기의 효율이 향상된다. 더욱이, 서로 인접하는 홀딩 링은 홀딩 링이 홀딩 링 베어링(들) 및/또는 크랭크핀 상에서 축방향으로 이동하지 않도록 보장할 수 있고 피스톤 운동의 안정성을 추가로 개선할 수 있다. 홀딩 링은 두 개의 베어링에 접해 있는 두 개의 크랭크핀 베어링 사이에 위치할 수 있다. 즉, 홀딩 링은 두 개의 크랭크 베어링 사이에 끼워질 수 있다. 이는 홀딩 링이 크랭크핀 및/또는 홀딩 링 베어링에서 축방향으로 이동하지 않도록 보장하고 피스톤 이동의 안정성을 추가로 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 크랭크핀 베어링으로 액시얼-레이디얼 베어링을 사용하면 크랭크핀 베어링 사이에 끼인 홀딩 링의 움직임에 대한 마찰을 줄일 수 있다.

이전 실시형태의 개선에서, 홀딩 링은 크랭크핀에 장착된 베어링에 위치한다.

이러한 방식으로 베어링이 홀딩 링과 크랭크핀 사이의 마찰을 낮출 수 있으므로 움직이는 부품 사이의 마찰로 인한 에너지 손실이 감소될 수 있다.

일 실시형태에서, 홀딩 링(들)은 크랭크핀 상에 장착된 홀딩 링 베어링의 원주를 둘러싼다.

일 실시형태에서, 홀딩 링은 홀딩 링 베어링의 원주를 파지한다.

일 실시형태에서, 홀딩 링은 크랭크핀에 장착된 2개의 베어링 사이에서 크랭크핀에 고정된다.

일 실시형태에서, 하나 이상의 슬라이딩 슈(들)는 홀딩 링을 수용하기 위한 리세스 또는 개구를 포함한다.

이전 실시형태의 개발에서, 홀딩 링을 수용하기 위한 오목부 또는 개구는 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링과 맞물리기 위해 하나 이상의 슬라이딩 슈(들)의 슬라이딩 표면에 위치되고 및/또는 이를 통해 연장된다.

일 실시형태에서, 압축기는, 압축기의 작동 및/또는 정지 상태에서, 적어도 하나 또는 각각의 피스톤이 연관된 압축실의 내부 벽에 실질적으로 접촉하지 않도록 구성된다.

일 실시형태에서, 압축기는 작동 중에 적어도 하나 또는 각각의 피스톤이 압축기의 반경 방향으로만 또는 실질적으로 반경 방향으로만 이동(들)하도록 구성된다.

일 실시형태에서, 피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 홈 및/또는 적어도 하나의 가이드 요소는 작동 중에 연관된 피스톤이 연관된 압축실의 내부 벽에 닿지 않도록 구성되고 및/또는 작동 중에 피스톤은 압축기의 반경 방향으로만 또는 실질적으로만 반경 방향으로만 움직이다.

일 실시형태에서, 제1 실린더는 제1 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 연관된 로드 밀봉을 포함한다.

일 실시형태에서, 실린더의 실린더 베이스는 제1 실린더와 연관된 피스톤 사이를 밀봉하기 위한 연관된 로드 밀봉을 포함한다.

일 실시형태에서, 로드 밀봉은 압축기의 반경 방향으로 연장되는 높이를 가지며, 상기 높이는 연관된 피스톤의 행정 길이의 1/2 이하이다.

일 실시형태에서, 압축기의 정지 및/또는 작동 중에, 제1 실린더의 연관된 피스톤은 실질적으로 제1 실린더의 연관된 로드 밀봉하고만 접촉한다.

일 실시형태에서, 피스톤은 예를 들어 피스톤에 잠재적으로 부착 및/또는 장착되는 피스톤 링 또는 피스톤 밀봉과 같은 임의의 밀봉을 포함하지 않는다.

일 실시형태에서, 크랭크핀 및/또는 크랭크핀에 제공된 크랭크핀 베어링(들)은 각각의 피스톤의 최소 및/또는 최대 행정 길이의 적어도 1.1배인 외경을 갖는다.

일 실시형태에서, 크랭크핀이 회전하는 회전축에 작용하는 레버 암의 길이는 각각의 피스톤의 최소 및/또는 최대 행정 길이의 200% 이하이다.

일 실시형태에서, 압축기는 크랭크핀과 평행하게 연장되는 적어도 2개의 상호 연결된 별도의 샤프트를 포함하는 회전 가능한 크랭크샤프트을 포함하고, 여기서 크랭크핀은 분리 가능한 클램프 메커니즘에 의해 두 샤프트 각각의 각 단부에 클램핑되어 서로 연결된 적어도 2개의 샤프트 중 2개를 서로 연결한다.

이러한 방식으로 크랭크핀과 크랭크샤프트가 서로 분해될 수 있으므로 압축기를 쉽게 분해할 수 있다. 이렇게 하면 서비스 가능성이 향상될 수 있다. 또한 부품을 교환하여 컴프레서를 다양한 사용 사례에 맞게 조정할 수 있다.

추가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 적어도 하나의 슬라이딩 슈는 슬라이딩 슈 및 연관된 피스톤을 통해 연장되는 커넥팅 샤프트를 통해 연관된 피스톤에 회전 가능하게 부착되며, 적어도 하나의 가이드 홈에서 안내되도록 구성된 적어도 하나의 가이드 요소 연결 축에 부착된다.

이러한 방식으로 피스톤의 구동 및 이동은 적어도 하나의 가이드 홈에서 적어도 하나의 가이드 요소에 의해 안내되고 고정될 수 있다.

압축기는 최대 치수가 5, 4.5, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3. 0.2 또는 0.1 미터이하일 수 있다. 최대 치수는 압축기의 반경 방향 또는 압축기의 축 방향으로 연장되는 압축기의 최대 치수일 수 있다.

본 발명의 제2 측면은 다단 압축기에서 유체를 압축하는 방법에 관한 것으로, 압축기는,

2개 이상의 실린더로, 각 실린더는 압축실과 피스톤을 구비하여 각 압축실에서 유체가 연관된 피스톤에 의해 압축되는, 2개 이상의 실린더,

압축기의 입구로 들어가는 유체가 제1 실린더의 압축실에서 제1 압력으로 압축된 후 압축된 유체가 더 높은 제2 압력으로 압축되는 제2 실린더의 압축실로 들어가도록 직렬로 연결된 실린더를 포함하고,

여기서 각각의 피스톤은 압축기의 하나의 동일한 크랭크핀에 의해 구동된다.

3개 이상의 실린더가 존재하는 경우, 유체는 압축기의 출구에서 유체가 빠져나가기 전에 추가 실린더(들)의 압축실(들)에서 연속적으로 더 높은 압력으로 연속적으로 들어가고 연속적으로 더 높은 압력으로 압축된다.

일 실시형태에서, 다단 압축기는 제1 실린더의 압축실에 대기압보다 높은 압력에서 압축 유체를 공급하는 적어도 하나의 공급 압축기를 더 포함하고, 여기서 공급 압축기와 피스톤은 하나의 동일한 크랭크샤프트에 의해 구동되고, 잠재적으로 다단 압축기의 피스톤과 같은 하나의 동일한 크랭크핀에 의해 구동된다.

제3 측면에서, 본 발명은 유체를 압축하기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은,

- 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및

- 다단 압축기의 입구 및/또는 제1 실린더의 압축실에 대기압보다 높은 압력의 유체를 제공하도록 구성된 제2 압축기를 포함한다.

일 실시형태에서, 제2 압축기는 고정식(stationary) 또는 고정형(fixed) 압축기이다.

고정식 또는 고정형 압축기는 특정 위치에 설치 및/또는 장착 및/또는 고정되고 해당 위치에서 이동하려면 제거 및/또는 장착 해제되어야 하는 압축기로 이해될 수 있다. 제2 압축기는 작업장, 공장 및/또는 산업 플랜트에서 사용될 수 있는 것과 같은 압축 공기 시스템 및/또는 공기 라인 및/또는 공기 배관 시스템을 공급하는 압축기일 수 있다.

일 실시형태에서, 제2 압축기는 다단 압축기에 의해 구성되거나 및/또는 그 일부이다.

일 실시형태에서 시스템은 가스 필터 및/또는 유체 필터 및/또는 냉각 장치 및/또는 냉각 유체 탱크 및/또는 전원 공급 장치 및/또는 전원 생성기, 및/또는 다단 압축기를 구동하기 위한 구동 유닛, 및/또는 압축 유체 탱크 중에서 선택된 하나 이상의 구성요소를 더 포함한다. 여기서, 주어진 경우에, 다단 압축기는 압축 유체 탱크에 압축 유체를 공급하기 위해 유체 탱크에 연결된다. .

압축 유체 탱크는 압축 액체 탱크 또는 공기 탱크와 같은 압축 가스 탱크일 수 있다. 가스 필터는 탄소 여과 장치(깨끗한 공기)일 수 있다.

냉각 장치는 극저온 냉각기로도 알려진 극저온 냉각 장치일 수 있다. 동력 발생기는 다단 압축기를 구동하기 위한 구동 유닛 및/또는 다른 외부 애플리케이션과 같은 주어진 애플리케이션에 전력을 공급하기 위한 것일 수 있다. 발전기는 태양열, 풍력, 수력 및/또는 잉여 에너지 등과 같은 지속 가능한 에너지원에 의해 구동될 수 있다. 이는 특히 발전기가 위 소스의 에너지로 구동되는 경우 지속 가능성 및 CO2 배출량 감소(CO2 중립성)에 기여할 수 있다. 시스템은 선택적으로 시스템의 구성요소 중 하나 이상이 배치되는 컨테이너를 추가로 포함할 수 있다. 실시형태에서 발전기는 압축 공기 구동 발전기이다. 발전기는 다단 압축기에 의해 공급되는 압축 공기 탱크 및/또는 다단 압축기로부터 직접 압축 공기에 의해 구동될 수 있다.

일 실시형태에서, 다단 압축기는 휴대용 압축기이다. 실시형태에서, 제2 압축기는 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기이다.

일 실시형태에서, 제2 압축기는 제1 실린더의 압축실에 대기압보다 높은 압력으로 압축된 유체를 공급하기 위한 공급 압축기이고, 공급 압축기와 피스톤은 하나의 동일한 크랭크샤프트에 의해 구동되며, 잠재적으로 다단 압축기의 피스톤과 동일한 하나의 크랭크핀에 의해 구동된다.

일 실시형태에서, 다단 압축기 및 제2 압축기는 동일한 구동 유닛에 의해 동력을 공급받는다.

다단 압축기 및 제2압축기의 크랭크샤프트은 함께 결합되어 압축기들 사이에서 구동을 전달할 수 있다. 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 압축기가 동일한 구동 유닛으로 구동될 수 있다. 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 압축기의 크랭크샤프트은 함께 결합될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 다단 및 제2, 제3, 제4, 제5 또는 그 이상의 압축기는 공통 크랭크샤프트를 공유할 수 있다. 본 발명에 따른 2개, 3개, 4개, 5개 이상의 압축기는 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 추가적인 압축기, 잠재적으로 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기는 병렬로 연결된 각각의 압축기 또는 직렬로 연결된 제1 압축기에 연결될 수 있다. 단일 추가 압축기는 대기압보다 높은 압력의 유체를 연관된 압축기(들)의 입구에 제공할 수 있다.

제4 측면에서, 본 발명은 에너지 저장을 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및/또는 본 발명의 제3 측면에 따른 시스템의 사용에 관한 것이다.

실시형태에서, 에너지 저장 장치는 압축 유체 에너지 저장 장치이다.

유체는 공기, 물, 화석 연료 가스 및/또는 액체와 같은 화석 연료일 수 있다. 압축기는 타이어 펌핑에 사용하기 위해 압축 공기 탱크를 압축 공기로 채우고, 공기 소총에 동력을 공급하고, 가스 탱크(예: 산소 또는 기타 가스 탱크)를 채우고, 전기 생산을 위한 발전기에 동력을 공급하고, 차량, 작업장, 공장, 산업 플랜트 등과 같은 분야에서 공기 모터를 구동하고, 기계에 동력을 공급하는 데에 사용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 압축기는 압축 액체로 상이한 재료를 절단하는 것과 같은 산업적 적용을 위한 압축 액체, 예를 들어 물을 제공하고, 전기 생산을 위한 발전기에 동력을 공급하고, 기계를 구동하기 위해 사용될 수 있다.

일 실시형태에서, 본 발명은 발전기를 구동하기 위해 압축 유체를 저장하기 위한 에너지 저장을 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및/또는 본 발명의 제3 측면에 따른 시스템의 사용에 관한 것이다.

발명은 에너지 저장 압축 가스, 잠재적 압축 공기, 저장을 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및/또는 본 발명의 제3 측면에 따른 시스템의 사용에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 본 발명은 유체를 압축하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및/또는 본 발명의 제3 측면에 따른 시스템의 사용에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 본 발명은 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기의 사용에 관한 것으로, 다단 압축기는 제2 압축기에 연결된다.

일 실시형태에서, 제2 압축기는 대기압보다 높은 압력의 유체를 다단 압축기의 입구로 제공한다.

일 실시형태에서 제2 압축기는 고정형 또는 고정식 압축기 설비이다.

이전 실시형태의 발전에서, 고정형 또는 고정식 압축기 설비는 주유소, 작업장, 차고 또는 건물에 설치된다.

일 실시형태에서, 본 발명은 공기 구동 총, 라이플, 활 등을 충전하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및/또는 본 발명의 제3 측면에 따른 시스템의 사용에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 본 발명은 유압 또는 공압 댐퍼, 스프링, 서스펜션 시스템 등을 충전하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및/또는 본 발명의 제3 측면에 따른 시스템의 사용에 관한 것이다. .

일 실시형태에서, 본 발명은 유체 탱크 또는 공기 탱크, 타이어, 팽창식, 팽창식을 충전하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 다단 압축기 및/또는 본 발명의 제3 측면에 따른 시스템의 사용에 관한 것이다. 장치 등.

당업자는 본 발명의 상기 개시와 이들의 실시형태들의 상기 측면들 중 임의의 하나 이상이 그의 다른 측면 및 실시형태 중 임의의 하나 이상과 조합될 수 있음을 이해할 것이다.

이하에서, 도면을 참조하여 비제한적인 예시적인 실시형태를 더 상세히 설명한다.
도 1은 조립된 다단 압축기 전면 사시도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 후방측 사시도이다.
도 3은 도 2의 압축기의 측면도이다.
도 4는 도 3의 압축기의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 5는 도 1의 압축기의 부분 분해도이다.
도 6은 도 5의 압축기의 크랭크핀, 피스톤 및 슬라이딩 슈 조립체의 확대 상세도이다.
도 7은 도 6에 도시된 크랭크핀 및 피스톤 조립체의 분해도이다.
도 8은 냉각 파이프 및 냉각 재킷의 대안적인 실시형태를 갖는 다단 압축기를 도시한다.
도 9는 공급 압축기를 포함하는 다단 압축기의 일 실시형태를 도시한다.
도 10은 도 4에 도시된 단면에 대응하는 도 10의 다단 압축기를 관통하는 단면도이다.
도 11은 도 10의 공급 압축기 단면의 클로즈업을 도시한다.
도 12는 대안적인 피스톤 이동 가이드를 나타낸다.
도 13은 제2의 대안적인 피스톤 이동 가이드를 나타낸다.
도 14는 제3의 대안적인 피스톤 이동 가이드를 보여준다.

도 1은 본 발명에 따른 다단 압축기(1)를 정면에서 본 것이다. 압축기(1)는 각각이 실린더 하우징(22)을 갖는 3개의 실린더(2a, 2b, 2c)를 포함한다. 이 실시형태에서, 실린더들은 그들에 부착된 밸브 파이프(7)를 냉각시키기 위한 냉각 재킷(71)을 갖는 밸브 파이프(7)에 의해 상호 연결된다. 실린더(2a, 2b, 2c)를 냉각하기 위한 냉각 파이프(26)가 밸브 파이프(7)에 평행하게 연장된다. 냉각 파이프(26)는 실린더 하우징(22)의 냉각 채널(미도시)을 연결하여 실린더(2a, 2b, 2c)를 냉각하기 위한 냉각 매체의 흐름이 압축기(1)를 통해 흐르도록 한다. 압축기(1)는 압축기(1)의 제1 실린더로 유체가 유입되게 하는 입구(12)와, 유체가 압축기(1)의 최종 실린더를 빠져나가는 출구(13)를 추가로 포함한다. 압축기(1)의 입구(12)로 공급되는 유체는 가압되거나, 제1 실린더(2a)에서 압축되는 유체가 실린더에서 압축되기 전에 이미 가압되게 예비-압축될 수 있다. 예를 들어 입구로 공급되는 유체는 본 예에서와 같이 8 바로 가압될 수 있다. 압축기는 또한 2개의 상호 연결된 별도의 샤프트(61)를 포함하는 크랭크샤프트(6)를 갖는다. 샤프트(61)들 중 하나는 압축기(61)를 구동하기 위한 구동 유닛, 즉 크랭크핀(5)을 회전시키기 위한 구동 유닛에 연결되도록 구성되고, 압축기의 후방 측에서 나가는 다른 샤프트(61)는 선택적으로 제2 압축기에 연결되어 구동되도록 구성된다.

컴프레서(1)를 뒤에서 바라 본 도 2에 의하면, 피스톤(3)의 이동을 안내하는 가이드 요소(33)가 가이드 홈(15)으로 안내되는 것을 볼 수 있다. 도 1 및 도 2에서 볼 수 있듯이, 압축기(1)의 컴포넌트 대부분 예를 들어 압축기 하우징(11), 실린더 하우징(22), 입구(12), 출구(13), 차폐판(17) 등은 볼트(16)로 연결되어 있다. 이는 조립/분해와 유지보수를 용이하게 할 수 있도록 할뿐만 아니라 다양한 용도에 맞게 부품들을 교체할 수 있게 한다. 도 3에서 압축기(1)는 측면에서 보여지는데, 여기에서 크랭크샤프트(6)의 2개의 상호 연결된 샤프트(61)는 동심이고, 압축기 하우징(11)으로부터 동일한 길이로 연장된다는 것을 알 수 있다.

도 4로 이동하면, 슬라이딩 슈가 제거된 도 3의 라인 A-A를 따른 압축기(1)의 단면이 도시되어 있다. 여기에서 실린더(2a, 2b, 2c) 내의 압축실(21) 및 연관된 원통형 피스톤(3)을 볼 수 있다. 실린더(2a, 2b, 2c)는 회전축(RA) 주위에 위치되고 회전축(RA)으로부터 반경 방향으로 멀어지게 연장된다. 실린더 내에 위치한 압축실(21)은 연관된 피스톤(3)의 직경(d)에 따라 서로 상이한 직경을 갖는다. 즉, 피스톤(3)의 직경은 연관된 압축실(21)의 직경에 대응한다. 이러한 방식으로, 지정된 입력 압력에서 도 1의 입구(12)로 들어가는 유체로부터 도 1의 출구(13)에서 특정 출력 압력의 유체를 전달하도록 압축기(1)가 맞춰진다.

크랭크샤프트(6)가 구동되어 회전될 때, 크랭크핀(5)이 회전축(RA) 주위로 회전함으로써 피스톤(3)이 연관된 압축실(21) 안팎으로 구동되어 내부의 유체를 압축한다. 도 6에서 더 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 슬라이딩 슈(4)가 크랭크핀(5)에 장착된 크랭크핀 베어링(51)과 체결되어 있고, 홀딩 링(42)이 크랭크핀(5) 상에서 홀딩 링 베어링(44)을 둘러싸고 있는 것에 의해, 피스톤(3)이 안팎으로 구동된다. 그런 다음 크랭크핀(5)이 회전축(RA)을 중심으로 회전할 때, 피스톤에 대한 상대 위치에 따라, 크랭크핀 베어링(51)과 맞물리고, 커넥팅 샤프트(43)를 통해 피스톤93)에 연결되어 있는 슬라이딩 슈(4)에 의해 피스톤(3)을 연관된 압축실로 밀어 넣거나, 연관된 슬라이딩 슈(4)에 부착되어 있고, 크랭크핀(5)의 원주부와 크랭크핀(5) 상에 장착된 홀딩 링 베어링을 둘러싸여 크랭크핀(5)에 고정된 별도의 홀딩 링(42)에 의해 피스톤(3)이 연관된 압축실(21) 밖으로 잡아당긴다. 실린더(2a, 2b, 2c)의 압축실(21)이 역지 밸브(72)를 통해 바로 뒤에 있는 실린더의 압축실에 어떻게 연결되어 있는지를 알 수 있다. 각각의 챔버는 지정된 실린더(2a, 2b, 2c)의 압축실(21)로부터 직전에 있는 실린더의 압축실로 유체의 흐름을 방지하기 위해 하나의 체크 밸브(72)를 통해 연결된다. 도시된 실시형태에서, 체크 밸브(72)는 유체가 체크 밸브(72)의 한쪽을 통해 흐르도록 하는 파이프 용적부를 포함하는 원통형 밸브 파이프(7)에 위치된다. 이에 따라, 도시된 실시형태에서, 유체는 유체가 연관된 피스톤(3)에 의해 압축되는 제1 실린더(2a)의 압축실(21)로 유입되고, 그런 다음 유동 채널(28)을 통해 흐르고 밸브 파이프(7)의 체크 밸브(72)를 통해 유체가 연관된 피스톤(3)에 의해 추가로 압축되는 제2 실린더(2b)의 압축실(21)로 흐른며, 그런 다음, 다음번 유통 채널(28)을 통해 그리고 밸브 파이프(7)의 체크 밸브(72)를 통해 연관된 피스톤(3)에 의해 추가로 압축되는 제3 실린더(2c)의 압축실(21)로 흐르고, 그런 다음, 압축기(1)의 출구(13)를 통해 흐른다. 밸브 파이프의 구형 입구 단부(73)와 출구 단부(74)는 각각 밀봉 요소를 포함하고, 실린더(2a, 2b, 2c)의 실린더 하우징(22) 내로 압입된다.

압축기 및 그 컴포넌트들은, 작동 중에, 피스톤(3)이 실질적으로 압축기(1)의 반경 방향으로만 그리고 압축실(21)에서 각각의 피스톤(3)의 축 방향으로만 이동하도록 구성된다.

도 4에서, 별도의 환형 홀딩 링(42)이 크랭크핀(5)에 장착된 홀딩 링 베어링(44)의 둘레를 둘러싸는 것을 또한 볼 수 있다. 홀딩 링(42)은 슬라이딩 슈(4)(도 7에 가장 잘 보임)를 통해 연관된 홀딩 링(42)의 볼트 구멍(45)으로 들어가게 볼트(16)를 통해 연관된 슬라이딩 슈(4)에 부착된다. 설명을 위해, 회전축(RA)이 도 4 및 도 6에 도시되어 있으며, 이에 의해 크랭크핀(5)은 크랭크핀(5)의 주변부로부터 회전축(RA)까지 0.3 크랭크핀 반경의 거리에 위치되는 것을 알 수 있다. 또한, 실린더(2a, 2b, 2c)는 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위한 로드 밀봉(24)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 압축기의 정지 및 작동 중에, 실린더(2a, 2b, 2c)의 연관된 피스톤(3) 각각은 실질적으로 각 실린더의 연관된 로드 밀봉(24)에만 접촉한다. 피스톤(3)은 또한 예를 들어 피스톤 링 또는 피스톤(3)에 부착 및/또는 장착된 피스톤 밀봉과 같은 어떠한 밀봉도 포함하지 않는다.

압축기(1)의 부분 분해도를 도시하는 도 5를 참조하면, 압축기(1)가 조립 및 분해될 수 있는 방식 및 부품들이 교체되거나 교환될 수 있는 방법이 명백해진다. 밸브 파이프(7)는 도시된 바와 같이 서로로부터 분해될 수 있는 제1 및 제2 밸브 파이프 부분(7a, 7b)을 포함한다. 밸브 파이프 부분(7a, 7b)은 나사산을 통해 서로 부착되며, 여기서 체크 밸브(72)가 제1 밸브 파이프 부분(7a)에 안착되어 나사 결합된다. 컴프레서 하우징(11)에서 크랭크샤프트(6)를 지지하기 위한 크랭크샤프트 베어링(62)이 크랭크샤프트(6)의 샤프트(61) 상에 위치하는 것으로 보인다. 또한, 지정된 실린더(2a, 2b, 2c)의 연관된 압축실(21)을 포함하는 실린더 하우징(22)이 압축기(1), 보다 구체적으로는 실린더 베이스(27)로부터 분리될 수 있고 부착될 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 6은 크랭크핀, 피스톤 및 슬라이딩 슈 어셈블리의 확대된 상세도를 보여준다. 각각의 슬라이딩 슈(4)는 연관된 피스톤(3)의 하단부 및 연관된 슬라이딩 슈(4)의 두 부분을 통해 연장되는 커넥팅 샤프트(43)에 의해 연관된 피스톤(3)에 회전 가능하게 부착된다. 각 피스톤(3)은 연관된 커넥팅 샤프트를 지지하기 위해 피스톤(3)의 하단부에 위치하는 플레인 베어링(46)을 포함한다. 각각의 피스톤(3)은 피스톤의 상단부의 상부 면으로부터 하단부의 하부 면까지 반경 방향으로 연장되는 길이 "L"을 갖는다. 슬라이딩 슈(4)는 청동으로 만들어지며, 그에 따라 슬라이딩 슈(4) 자체는 연관된 커넥팅 샤프트(46)를 지지하기 위한 플레인 베어링을 구성할 수 있다. 커넥팅 샤프트(43)는 축 방향으로 연장하고, 커넥팅 샤프트(43)의 축방향 대향 단부에 위치한 2개의 서클립(45)을 통해 연관된 피스톤(3) 및 슬라이딩 슈(4)에 고정된다. 2개의 가이드 요소(33)가 커넥팅 샤프트(43)의 축 방향 대향 단부들에 부착되고, 서클립(45)에 의해 커넥팅 샤프트에 고정된다. 크랭크핀(5)의 중심축(CA)(도 6)으로부터 회전축(RA)까지의 거리(D)는 약 1 크랭크핀 반경이다. 슬라이딩 슈(4)와 결합하기 위한 2개의 크랭크핀 베어링(51)이 크랭크핀(5)에 장착된다.

도 7에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 슬라이딩 슈(4)는 크랭크핀 베어링(51)과 결합하기 위해 크랭크핀 베어링(51)에 꼭 맞는 형태로 형성되는 슬라이딩 면(41)을 포함한다. 슬라이딩 면(41)은 연관된 슬라이딩 슈(4)를 통과하여 볼트 구멍(48) 안으로 연장되는 볼트(16)에 의해 내부에 고정되는 홀딩 링(42)을 수용하기 위한 개구(47)를 추가로 구비한다.

도 8은 냉각 파이프(26) 및 냉각 재킷(71)의 대안적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서 실린더(2a, 2b, 2c)의 냉각 채널(미도시)에 연결된 냉각 파이프(26) 중 일부는 냉각 재킷에 연결되고, 밸브 파이프(7) 및 그 안의 유체가 냉각될 수 있도록 냉각 재킷(71)으로 들어간다. 이러한 방식으로 냉각 재킷(71)은 실린더(2a, 2b, 2c)용 냉각 회로의 일부를 형성하고, 이에 의해 밸브 파이프와 실린더(2a, 2b, 2c) 모두가 냉각될 수 있다.

도시된 실시형태에서, 압축기 하우징(11), 실린더 하우징(22), 밸브 파이프(7), 냉각 재킷(71), 냉각 파이프(26) 및 차폐판(17)은 알루미늄으로 제조된다. 실린더 베이스(27), 커넥팅 샤프트(43), 크랭크핀(5), 크랭크샤프트(6) 및 클램프 기구(63)는 강으로 만들어지고, 피스톤(3)은 알루미늄 코어를 가진 강으로 만들어진다. 슬라이딩 슈(4)는 청동으로 만들어지며, 홀딩 링(42)과 가이드 요소(45)는 청동과 강의 조합으로 만들어진다 .

이제 도 9 및 도 10에는 대기압보다 높은 압력의 압축 유체를 입구(12)를 통해 제1 실린더(2a)의 압축실(21)에 공급하기 위한 3개의 공급 압축기(8)를 추가로 포함하는 다단 압축기(1)의 실시형태가 도시되어 있다. 동일하거나 유사한 구성요소에는 도 1 내지 도 8에서와 동일한 참조 부호를 부여하였다. 다단 압축기(1)의 외주부에 위치한 공급 압축기(8)와 피스톤(3)은 하나의 동일한 크랭크샤프트(6)와 크랭크핀(5)에 의해 구동된다. 크랭크핀(5)이 회전함에 따라 공급 압축기 암(81)을 작동시키고, 이는 궁극적으로 공급 압축기 내부에서 스프링 장착된 피스톤 어셈블리(82)를 를 작동시키며, 이에 의해 유체가 약 8 바로 압축되고, 출구(83)를 나와 압축기(1) 입구로 유입되고, 각 공급 파이프(도시되어 있지 않음)를 통해 제1 실린더(2a)의 압축실(21)로 유입된다. 그런 다음 다단 압축기(1)는 위에서 설명한 것처럼 이 유체를 압축한다. 크랭크샤프트(6) 및 크랭크핀(5) 주위에 원주방향으로 배치되고 부분적으로는 다단 압축기 하우징(2) 내부에 위치한 공급 압축기(8)는 병렬로 작동한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 공급 압축기(8)가 압축기 하우징(2) 외부로 연장되는 하나의 동일한 크랭크샤프트(6, 61) 둘레에 원주형으로 다단 압축기 하우징(2)의 외부에 위치될 수 있다. 하나 이상의 공급 압축기 각각은 여기서 잠재적으로 하나의 동일한 제2 크랭크핀에 의해 구동된다. 공급 압축기(8)를 관통하는 확대된 단면이 도 11에 도시되어 있다.

도 1 내지 도 11에 도시된 예에서, 피스톤(3)의 이동은 작동 시 및 정지 시 연관된 피스톤(3)이 연관된 피스톤(3)의 내부 벽에 닿지 않도록 구성되고, 작동 중에 피스톤(3)이 압축기(1)의 반경 방향으로만 또는 실질적으로만 반경 방향으로만 이동하도록 구성된 가이드 홈(15) 및 피스톤(4)에 부착된 가이드 요소(3)에 의해 안내된다. 그러나 피스톤(3)의 이동이 도 12 내지 도 14에 도시된 예에서와 같이 다른 방식으로 안내될 수도 있다.

도 12는 샤프트 형태의 저널(91)을 따라 각각 슬라이딩하는 슬라이드 부싱 형태의 2개의 선형 베어링(9)을 포함하는 가이드 요소(33) 및 피스톤(3)을 도시한다. 저널(91)은 다단 압축기 하우징(2) 내에 또는 다단 압축기 하우징(2)에 부착될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 다단 압축기(1)는 연관된 피스톤(3)의 이동을 안내하도록 구성된 부싱 가이드 바(92)를 피스톤(3)당 복수 개 포함할 수 있으며, 도 13에 도시된 바와 같은 경우에는 3개의 부싱 가이드 바(92)를 포함한다. 부싱 가이드 바(92)는 실린더 하우징(22)과 압축실(21)에 위치 및 부착되어 연관된 피스톤(3)을 향하는 압축실(21)의 가장 안쪽 면을 형성하고, 잠재적으로 피스톤(3)이 미끄러지는 면을 제공할 수 있다. 부싱 가이드 바(92)는 연관된 피스톤(3) 및 피스톤(3)의 이동 방향에 평행하게 연장된다.

추가로 또는 대안적으로, 도 13에 도시된 바와 같이 다단 압축기(1)는 연관된 피스톤(3)의 이동을 안내하도록 구성된 다수의 가이드 롤러(93)(이 도시된 경우에는 6개)를 포함할 수 있다. 가이드 롤러(93)는 다단 압축기 하우징(2) 및 실린더 하우징(2)에 위치 및 부착되어, 연관된 피스톤(3)의 이동을 구름방식으로 가이드할 수 있도록 한다. 가이드 롤러(93)는 연관된 피스톤(3)의 축 방향을 따라, 그리고 연관된 피스톤(3)의 원주 주위에 위치된다.

다단 압축기는 가스 필터, 유체 필터, 극저온 냉각기와 같은 냉각 장치, 냉각 유체 탱크, 전원 공급 장치, 발전기, 다단 압축기를 구동하는 구동 장치, 압축 유체 탱크를 포함하는 시스템의 일부를 추가로 형성할 수 있다. 여기서, 지정된 경우에서, 다단 압축기는 압축된 유체를 압축 유체 탱크에 공급하기 위해 압축 유체 탱크에 연결된다. 발전기는 다단 압축기를 구동하기 위한 구동 유닛 및 기타 외부 애플리케이션과 같은 주어진 애플리케이션에 전력을 공급할 수 있다. 발전기는 태양열, 풍력, 수력 및/또는 잉여 에너지 등과 같은 지속 가능한 에너지원에 의해 구동될 수 있다. 시스템은 시스템의 구성 요소 중 하나 이상이 배치되는 컨테이너를 추가로 포함할 수 있다. 발전기는 예를 들어 다단 압축기에 의해 공급되는 압축 유체 또는 공기 탱크로부터의 압축 공기에 의해 구동되는 압축 공기 구동 발전기일 수 있고 및/또는 다른 외부 적용을 위한 전력이 공급될 때 다단 압축기로부터 직접 구동될 수 있다.

1 다단 압축기(multi-stage compressor)
11 압축기 하우징(compressor housing)
12 입구(inlet)
13 출구(outlet)
14 냉각 파이프(cooling pipe)
15 가이드 홈(guide groove)
16 볼트(bolt)
17 차폐판(shield plate)
2a, 2b, 2c 실린더(cylinder)
21 압축실(compression chamber)
22 실린더 하우징(cylinder housing)
24 로드 밀봉(rod seal)
25 냉각 채널(cooling channel)
26 냉각 파이프(cooling pipe)
27 실린더 베이스(cylinder base)
28 유동 채널(flow channel)
3 피스톤(piston)
31 피스톤 상단부(piston top end)
32 피스톤 하단부(piston bottom end)
33 가이드 요소(guide element)
4 슬라이딩 슈(sliding shoe)
41 슬라이딩 면(sliding surface)
42 홀딩 링(holding ring)
43 커넥팅 샤프트(connecting shaft)
44 홀딩 링 베어링(holding ring bearing)
45 서클립(circlip)
46 베어링(bearing)
47 개구(opening)
48 볼트 구멍(bolt hole)
5 크랭크핀(crankpin)
51 크랭크핀 베어링(crankpin bearing)
6 크랭크샤프트(crankshaft)
61 별개의 샤프트(separate shaft)
62 크랭크샤프트 베어링(crankshaft bearing)
63 클램프 기구(clamp mechanism)
7 밸브 파이프(valve pipe)
7a 제1 밸브 파이프 파트(first valve pipe part)
7b 제2 밸브 파이프 파트(second valve pipe part)
71 냉각 재킷(cooling jacket)
72 역지 밸브(non-return valve)
73 밸브 파이프 입구 단부(valve pipe inlet end)
74 밸브 파이프 출구 단부(valve pipe outlet end)
8 공급 압축기(supply compressor)
81 공급 압축기의 액추에이터 암(actuator arm of supply compressor)
82 공급 압축기의 피스톤 어셈블리(piston assembly of supply compressor)
83 공급 압축기의 출구(outlet of supply compressor)
9 선형 베어링(linear bearing)
91 저널(journal)
92 부싱 가이드 바(bushing guide bar)
93 가이드 롤러(guide roller)
RA 회전축(rotation axis)
CA 크랭크핀의 중심축(center axis of crankpin)
D 크랭크핀에서 회전축까지의 거리(distance from crankpin to rotation axis)
d 피스톤 직경(piston diameter)
L 피스톤 길이(piston length)

Claims

유체를 압축하기 위한 다단 압축기로, 상기 다단 압축기는,
둘 이상의 실린더로, 각 실린더는 압축실 및 피스톤을 구비하여 압축실 각각의 안에 있는 유체가 연관된 피스톤에 의해 압축될 수 있는, 둘 이상의 실린더를 포함하고,
압축기 입구로 유입되는 유체가 제1 실린더의 압축실 내에서 제1 압력으로 압축될 수 있고, 그런 다음 유체가 상기 압축기의 출구에서 나오기 전에 상기 압축된 유체가 더 높은 제2 압력으로 압축되는 제2 실린더의 압축실로 유입되도록, 실린더들이 연속하여 연결되어 있고,
각 피스톤은 압축기의 하나의 그리고 동일한 크랭크핀에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제1항에 있어서, 대기압보다 높은 압력의 압축된 유체를 제1 실린더의 압축실로 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 압축기를 추가로 포함하고, 공급 압축기 및 피스톤은 다단 압축기의 피스톤과 동일한 하나의 크랭크샤프트에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제2항에 있어서, 적어도 하나의 공급 압축기가 다단 압축기의 피스톤과 동일한 하나의 크랭크핀에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 크랭크핀에 체결하기 위한 별개의 그리고 개별 슬라이딩 슈가 각 피스톤의 하단부에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제4항에 있어서, 각 슬라이딩 슈는 연관된 피스톤의 하단부에 회전 가능하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 다단 압축기의 하우징은 피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 요소의 이동을 안내하도록 구성된 적어도 하나의 가이드 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 다단 압축기는 상기 다단 압축기의 피스톤들 중 연관된 피스톤 및/또는 연관된 피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 요소의 이동을 안내하도록 구성된 하나 이상의 선형 베어링(들)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둘 이상의 실린더들 중 적어도 제1 실린더의 압축실은, 제2 실린더의 압축실로부터 제1 실린더의 압축실로의 유체 흐름을 방지하기 위한 적어도 하나의 역지 밸브를 통해 제2 실린더의 압축실에 연결되는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제8항에 있어서, 적어도 제1 실린더의 압축실로부터 제2 실린더의 압축실로 흐르는 유체가 밸브 파이프 및 적어도 하나의 역지 밸브를 통해 흐르도록, 적어도 하나의 역지 밸브가 밸브 파이프 내부에서 둘 이상의 실린더의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항에 있어서, 밸브 파이프(들)가 2개의 실린더들 사이에 분리 가능하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항 또는 제10항에 있어서, 적어도 하나의 압축실은 밸브 파이프의 제1 파이프 용적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 파이프(들)가 지정된 실린더와 바로 후속하는 실린더 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 각 압축실과 바로 후속하는 실린더 및/또는 바로 선행하는 실린더의 압축실 사이에 밸브 파이프(들)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 밸브 파이프(들) 잠재적으로는 모든 밸브 파이프(들)가 실질적으로 직선형태인 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 밸브 파이프(들) 잠재적으로는 모든 밸브 파이프(들)가 압축실 및/또는 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 외부 원주부에 위치하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 밸브 파이프(들) 잠재적으로는 모든 밸브 파이프(들)가 압축실 및/또는 실린더(들) 및/또는 실린더 하우징(들)의 최외각 부분보다 중심 및/또는 크랭크핀이 회전하는 회전축에 더 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 파이프(들) 중 하나 이상은, 바로 후속하는 및/또는 바로 선행하는 실린더들 및/또는 실린더 하우징(들)의 외부 측벽들 사이에서 실질적으로 직선형태 및/또는 직선형태인 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 실린더에서, 지정된 실린더의 연관된 압축실을 포함하는 실린더 하우징이 압축기에 부착될 수 있고 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제4항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 각 슬라이딩 슈는, 크랭크핀의 원주부를 둘러싸는 연관된 별개의 환형 홀딩 링에 의해 크랭크핀에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제19항에 있어서, 홀딩 링(들)은 크랭크핀 상에 장착된 홀딩 링 베어링의 원주를 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제19항 또는 제20항에 있어서, 홀딩 링은 홀딩 링 베어링의 원주를 파지하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 홀딩 링은, 크랭크핀 상에 장착된 2개의 베어링들 사이에서 크랭크핀에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제4항 및 제2항 또는 제3항 또는 제5항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 슬라이딩 슈(들)는 홀딩 링을 수용하기 위한 리세스 또는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제23항에 있어서, 홀딩 링을 수용하기 위한 리세스 또는 개구는, 크랭크핀 및/또는 크랭크핀 베어링과 체결하기 위해 하나 이상의 슬라이딩 슈(들)의 슬라이딩 면 내에 위치하고 및/또는 슬라이딩 면을 통해 연장하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 압축기는, 압축기가 작동 중 및/또는 정지 중에, 적어도 하나 또는 각 피스톤이 연관된 압축실의 내벽과 실질적으로 접촉하지 않도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 압축기는, 압축기가 작동 중에, 적어도 하나 또는 각 피스톤이 압축기의 반경 방향으로만 또는 실질적으로 반경 방향으로만 이동하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제6항 및 제7항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤에 부착된 적어도 하나의 가이드 홈 및/또는 적어도 하나의 가이드 요소는, 작동 중에, 연관된 피스톤이 연관된 압축실의 내벽과 접촉하지 않도록, 및/또는 작동 중에, 피스톤이 압축기의 반경 방향으로만 또는 실질적으로 반경 방향으로만 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 제1 실린더는 제1 실린더의 연관된 피스톤에 대해 밀봉하기 위해 하나 이상의 연관된 로드 밀봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제28항에 있어서, 제1 실린더의 실린더 베이스는 제1 실린더 및 그와 연관된 피스톤 사이를 밀봉하기 위한 연관된 로드 밀봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 로드 밀봉은 압축기의 반경 방향으로 연장하는 높이를 구비하되, 상기 높이는 연관된 피스톤의 스트로크 길이의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기 정지하고 있을 때 및/또는 작동 중에, 제1 실린더의 연관된 피스톤은 제1 실린더의 연관된 로드 밀봉과 실질적으로 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤은 잠재적으로 피스톤에 부착된 및/또는 피스톤에 장착된 예를 들어 피스톤 링 또는 피스톤 밀봉 같은 어떠한 밀봉을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 크랭크핀 상에 제공된 크랭크핀 및/또는 크랭크 베어링(들)은 피스톤 각각의 스트로크 길이의 최소 및/또는 최대 길이보다 적어도 1.1배인 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 크랭크핀이 회전하는 회전축에 작용하는 레버 암의 길이는 각 피스톤의 최소 및/또는 최대 스트로크 길이의 100% 이하인 것을 특징으로 하는 다단 압축기.
각 실린더가 압축실 및 피스톤을 구비하여 압축실 각각의 안에 있는 유체가 연관된 피스톤에 의해 압축될 수 있는, 둘 이상의 실린더를 포함하는 다단 압축기에서 유체를 압축하는 방법으로,
압축기 입구로 유입되는 유체가 제1 실린더의 압축실 내에서 제1 압력으로 압축될 수 있고, 그런 다음 유체가 상기 압축기의 출구에서 나오기 전에 상기 압축된 유체가 더 높은 제2 압력으로 압축되는 제2 실린더의 압축실로 유입되도록, 실린더들이 연속하여 연결되어 있고,
각 피스톤은 압축기의 하나의 그리고 동일한 크랭크핀에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 유체 압축 방법.
제35항에 있어서, 대기압보다 높은 압력의 압축된 유체를 제1 실린더의 압축실로 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 압축기를 추가로 포함하고, 공급 압축기 및 피스톤은 다단 압축기의 피스톤과 동일한 하나의 크랭크샤프트에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 유체 압축 방법.
유체를 압축하기 위한 시스템으로,
- 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및
- 대기압보다 높은 압력의 유체를 다단 압축기의 입구 및/또는 제1 실린더의 압축실로 제공하도록 구성된 제2 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 압축 시스템.
제37항에 있어서, 제2 압축기가 고정식 또는 고정된 압축기인 것을 특징으로 하는 유체 압축 시스템.
제38항에 있어서, 제2 압축기가 다단 압축기에 포함되거나 및/또는 다단 압축기의 일부인 것을 특징으로 하는 유체 압축 시스템.
제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 필터 및/또는 유체 필터 및/또는 냉각 장치 및/또는 냉각 유체 탱크 및/또는 동력 공급부 및/또는 동력 발생기 및/또는 다단 압축기를 구동하기 위한 구동 유닛 및/또는 압축 유체 탱크에서 선택되는 하나 이상의 컴포넌트를 추가로 포함하고, 지정된 경우에, 다단 압축기는 압축 유체를 압축 유체 탱크로 공급하기 위해 유체 탱크에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 압축 시스템.
제37항 또는 제40항에 있어서, 제2 압축기는 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기인 것을 특징으로 하는 유체 압축 시스템.
제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 압축기는 대기압보다 높은 압력의 압축 유체를 제1 실린더의 압축실로 공급하기 위한 공급 압축기이고, 상기 공급 압축기 및 피스톤은 다단 압축기의 피스톤들과 동일한 하나의 크랭크샤프트 잠재적으로는 하나의 동일한 크랭크핀에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 유체 압축 시스템.
제37항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 다단 압축기 및 제2 압축기는 동일한 구동 유닛에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 유체 압축 시스템.
에너지 저장을 위한 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및/또는 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
제44항에 있어서, 에너지 저장이 압축-액체 에너지 저장인 것을 특징으로 하는 용도.
발전기를 구동하기 위한 압축 유체를 저장하기 위한 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및/또는 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
압축 가스 잠재적으로는 압축 공기 저장을 위한 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및/또는 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
유체 압축을 위한 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및/또는 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기의 용도로, 다단 압축기가 제2 압축기에 연결되는 것을 특징으로 하는 용도.
제49항에 있어서, 제2 압축기는 다단 압축기의 입구에 대기압보다 높은 압력으로 유체를 제공하는 것을 특징으로 하는 용도.
제49항 또는 제50항에 있어서, 제2 압축기는 고정식 또는 고정된 압축기 설비인 것을 특징으로 하는 용도.
제51항에 있어서, 고정식 또는 고정된 압축기 설비가 가스 스테이션, 워크숍, 차고 또는 빌딩에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용도.
공기 구동식 총, 라이플, 활 등을 충전하기 위한 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및/또는 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
유압식 또는 공압식 댐퍼, 스프링, 서스펜션 시스템 등을 충전하기 위한 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및/또는 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
유체 탱크 또는 공기 탱크, 타이어, 공기 주입식 매트릭스, 공기 주입식 기기 등을 충전하기 위한 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 따른 다단 압축기 및/또는 제37항 내지 제43항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.