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KR100815538B1 - 부스터-타입 가스 컴프레서 - Google Patents

부스터-타입 가스 컴프레서 Download PDF

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Abstract

부스터-타입 가스 컴프레서에서, 모터 케이스 내의 전기 모터는 구동 샤프트에 일체로 연결되는 크랭크 샤프트를 구동한다. 크랭크 샤프트는 상기 크랭크 샤프트에 수직하게 연장되고 상단부에 피스톤을 가지고 있는 피스톤 로드에 연결된다. 크랭크 샤프트가 회전되면 피스톤이 상하로 이동된다. 압축 가스 유로로부터의 압축 가스는 상기 피스톤 상부의 압축 챔버에 공급되고 피스톤에 의하여 추가로 압축된다. 바이패스 도관은 크랭크 케이스 내의 압력을 대기압 이상으로 유지하도록 압축 가스 유로를 모터 케이스에 연결시킨다.
컴프레서, 가스, 기체, 모터, 크랭크 샤프트, 피스톤 로드, 피스톤, 바이패스, 유로

Description

부스터-타입 가스 컴프레서{BOOSTER-TYPE GAS COMPRESSOR}
도 1은 본 발명에 따른 부스터-타입 가스 컴프레서의 제1 실시예의 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부스터-타입 가스 컴프레서의 제2 실시예의 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부스터-타입 가스 컴프레서의 제3 실시예의 종단면도이다.
도 4는 공지된 부스터-타입 가스 컴프레서의 종단면도이다.
본 발명은 압축 가스가 왕복 피스톤에 의하여 추가로 압축되는 부스터-타입 가스 컴프레서에 관한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 흡입 밸브(23)가 실린더(21)의 상부 벽(22)의 일측에 제공되고 배출 밸브(24)가 상부 벽(22)의 다른 측에 제공된다. 상기 흡입 밸브(23) 및 배출 밸브(24) 상부에, 각각 입구(25)를 가지는 흡입 챔버(suction chamber)(26) 및 출구(27)를 가지는 배출 챔버(28)가 있다. 실린더(21) 하부에, 크랭크 케이스(29) 내에 구동 샤프트(driving shaft)(30)와 일체로 형성되는 크랭크 샤프트(31)가 제공된다. 구동 샤프트(30)는 가스가 통과될 수 있도록 크랭크 케이스(29)의 측벽(29a)에 장착되는 모터 케이스(33) 내의 전기 모터(34)에 의하여 구동된다. 피스톤(39)은, 흡입 밸브(23)를 통하여 피스톤(36) 상부의 압축 챔버에 유입되는 N2와 같은 기체를 압축하고 상기 기체를 배출 밸브(24) 및 출구(27)를 통하여 배출하도록 구동 샤프트(30)와 함께 형성되는 크랭크 샤프트(31)에 의하여 피스톤 로드(35)를 통하여 실린더(21)의 상하로 이동된다.
이러한 왕복-피스톤 타입 가스 컴프레서에서, 피스톤(36)의 왕복 운동으로, 실린더(21) 내의 피스톤(36) 상부의 압축 챔버의 압축 가스는 피스톤(36) 주위를 통하여 크랭크 케이스(29) 내부로 일부 누출된다.
크랭크 케이스(29) 내의 압축 가스는 크랭크 케이스(29)의 공기 구멍(38)으로부터 일부 배출되어 에너지의 손실을 발생한다. 유독 가스의 누출은 공기를 오염시킨다.
또한, 이러한 왕복-피스톤 타입 가스 컴프레서가, 재기동(restarting) 또는 무부하(unloading) 작동의 흡입 단계에서, 압축 가스를 흡입하고, 상기 압축 가스를 더 높은 압력으로 압축하는 부스터-타입 가스 컴프레서를 포함하는 경우에, 압축 챔버는 크랭크 케이스(29)의 공기 구멍(38)으로부터 대기압 가스가 피스톤(36)의 둘레를 통하여 피스톤(36) 상부의 압축 챔버로 흐르고 밀도를 낮추도록 흡입 구멍(25)으로부터의 가스와 혼합되는 감압 상태로 된다.
전기 모터(34)를 냉각하기 위하여, 환기 구멍(39)이 전기 모터 케이스(33)에 형성되거나 또는 팬(fan)이 강제 냉각을 달성하기 위하여 구동 샤프트(30)에 장착된다. 따라서, 전기 모터(34)는 완전히 밀봉될 수 없어 소음을 누설시키거나 또는 먼지, 및 외부 공기의 고체 성분이 전기 모터(34) 또는 모터 케이스(33)에 남아 있을 수 있다.
또한, 이러한 부스터-타입 가스 컴프레서에서는 크랭크 케이스(29)의 내부는 대기압 상태로 있게 된다. 그러므로, 피스톤(36)의 상부와 하부의 압력 차이 때문에, 한번 회전시 토크 편차는 크랭크 케이스(29)에 직접 장착된 전기 모터(34)의 전류를 증가시키도록 크게 되어, 피스톤(36)의 외주면, 피스톤 링, 구동 샤프트(30), 크랭크 샤프트(31)의 베어링(41, 42) 및 슬라이딩부의 밀봉재에 대한 손상을 가속시킨다.
본 발명의 목적은 왕복 피스톤을 포함하며, 압력 차이가 피스톤 상부의 압력 챔버와 피스톤 하부의 크랭크 케이스 사이에서 감소되어 각 부품의 마모 및 작동이 매끄럽지 않게 되는 것을 방지할 수 있는 부스터-타입 가스 컴프레서를 제공하는데 있다.
본 발명의 특징 및 장점이 첨부 도면에 도시된 실시예에 대하여 다음 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 부스터-타입 가스 컴프레서의 제1 실시예를 도시한 다.
상기 부스터-타입 가스 컴프레서의 기본 구조는 도 4의 기본 구조와 크게 다르지 않다. 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 지시한다. 기본 구조의 상세한 설명은 생략되며 차이만이 설명된다.
도 1에서, 외부 공기와 연통되는 공기 구멍(38)이 없고, 압축 가스 유입 구멍(11)이 환기 구멍 대신에 전기 모터 케이스(33)에 형성된다.
압축 가스 공급 통로(37)가 바이패스 도관(bypath conduit)(14)을 통하여 압축 가스 유입 구멍(11)에 연결되며, 상기 바이패스 도관(14)은 압축 가스 공급 통로(37)쪽으로 닫히고 반대 방향으로 열리는 체크 밸브(12) 및 압력 조절 밸브 또는 감압 밸브와 같은 압력 레귤레이터(pressure regulator)(13)를 포함한다.
밸브(도시하지 않음)를 개방함으로써, 압축 가스가 흡입 챔버(26) 내로 공급되고, 크랭크 케이스(29)의 내부를 대기압 이상으로 압축하도록 체크 밸브(12) 및 압력 레귤레이터(13)를 포함하는 바이패스 도관(14), 압축 가스 유입 구멍(11), 모터 케이스(33) 및 연통 구멍(32)을 통하여 크랭크 케이스(29) 내로 일부 유입된다.
압축 가스 공급 통로(37) 내의 압축 가스는 크랭크 케이스(29) 내로 일부 공급되어, 크랭크 케이스(29) 내의 가스 압력은 공지된 장치와 다른 대기압 이상으로 된다.
따라서, 실린더(21)에서 피스톤(36) 상부의 압축 챔버와 크랭크 케이스(29)의 내부의 압력 차이는 공지된 장치보다 작게 되어, 피스톤(36)의 슬라이딩이 매끄럽지 않게 되는 것을 방지하고, 각 베어링(41, 42) 및 밀봉재(seal)의 수명이 감소 되는 것을 방지하고 불균형력에 의하여 발생되는 헐거움(looseness)을 방지한다.
압력 레귤레이터(13)에 의하여, 크랭크 케이스(29) 내의 압축 가스의 압력이 조절되어, 상기 피스톤(37) 위쪽의 압축 챔버와의 압력 차이가 가능한 한 신속하게 조절되어 안정된 성능을 얻을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 압력 레귤레이터(15)는 크랭크 케이스에 직접 연결될 수 있다. 압력 레귤레이터(15)는 압력 조절 밸브 및 체크 밸브를 포함하는 리저버 탱크(reserve tank)일 수 있어 도 1과 유사한 장점을 달성할 수 있다.
도 3에서, 압축 가스 공급 통로(37)는 바이패스 도관(14)을 통하여 모터 케이스(33)의 압축 가스 유입 구멍(11)에 연결되며, 상기 바이패스 도관(14)은 압축 가스 공급 통로(37)쪽으로 닫히고 반대 방향으로 열리는 체크 밸브(12)를 포함한다. 압력 레귤레이터(13)는 상기 바이패스 도관(14)과 흡입 밸브(23) 사이의 압축 가스 공급 통로(37)에 제공되어 도 1과 유사한 장점을 달성한다.
상기의 설명은 단지 본 발명의 실시예에 관한 것이다. 당업자에 의하여 다수의 변경 및 수정이 본 청구항의 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 부스터-타입 가스 컴프레서는 각 부품의 마모 및 작동이 매끄럽지 않게 되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 부스터-타입 가스 컴프레서에 있어서,
    크랭크 케이스(29);
    상기 크랭크 케이스(29) 내의 크랭크 샤프트(31);
    상기 크랭크 샤프트(31)에 일체로 연결되는 구동 샤프트(30);
    상기 크랭크 케이스(29)와 연통되는 모터 케이스(33);
    상기 모터 케이스(33) 내의 상기 구동 샤프트(30)를 구동하도록 상기 구동 샤프트(30)에 연결되는 전기 모터(34);
    실린더(21);
    상기 실린더(21) 내의 피스톤(36);
    상단부가 상기 피스톤(36)에 연결되고 하단부가 상기 크랭크 샤프트(31)에 연결되는 피스톤 로드(35); 및
    압축 가스를 상기 피스톤(36) 상부의 압축실 내부로 공급하여 상기 압축 가스를 추가로 압축하는 압축 가스 유로(37); 를 포함하고,
    상기 압축 가스가 상기 모터 케이스(33)를 통해 상기 크랭크 케이스(29)로 유입되어 상기 크랭크 케이스(29) 내의 압력이 대기압 이상으로 유지되도록, 상기 압축 가스 유로(37)는 바이패스 도관(bypath conduit)(14)을 통해 상기 모터 케이스(33)에 연결되고,
    상기 모터 케이스(33) 내의 상기 전기 모터(34)는 상기 모터 케이스(33)를 통해 흐르는 상기 압축 가스에 의해 냉각되는, 부스터-타입 가스 컴프레서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 케이스(33)는, 상기 압축 가스가 상기 모터 케이스(33)로부터 상기 크랭크 케이스(29)로 흐르도록, 상기 모터 케이스(33)와 상기 크랭크 케이스(29) 사이의 벽을 관통하여 형성된 연통 구멍(32)을 통해 상기 크랭크 케이스(29)와 연통되어 있는, 부스터-타입 가스 컴프레서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 도관(14)에 압력 레귤레이터(pressure regulator)(13)를 추가로 포함하는, 부스터-타입 가스 컴프레서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 크랭크 케이스(29)에 다른 압력 레귤레이터(15)를 추가로 포함하는, 부스터-타입 가스 컴프레서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 도관(14)과 상기 실린더(21) 사이의 상기 압축 가스 유로(37)에 압력 레귤레이터(13)를 추가로 포함하는, 부스터-타입 가스 컴프레서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모터 케이스(33)는 상기 크랭크 케이스(29)와 떨어져 위치하는 구멍(11)을 포함하고,
    상기 구멍(11)은, 상기 전기 모터(34)가 상기 모터 케이스(33)를 통해 흐르는 상기 압축 가스에 의해 효과적으로 냉각되도록, 상기 바이패스 도관(14)에 연결되어 있는, 부스터-타입 가스 컴프레서.
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