KR102353785B1 - 압축기 - Google Patents

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크리스토프 안드리스
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만 에너지 솔루션즈 에스이
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Abstract

압축기 하우징(13)과, 압축기 하우징(13) 내에 장착되며, 복수의 압축기 스테이지(16)를 형성하는 샤프트(14) 및 이동 블레이드들(15)을 포함하는, 압축기 로터(11)를 갖는, 압축기(10)로서, 2개의 압축기 스테이지(16) 사이에, 분리된 베어링들로서, 각각 단일체형 샤프트(14)로서 설계되는 샤프트 상에 장착되는, 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)이 배열되는 것인, 압축기(10)가 제공된다.

Description

압축기{COMPRESSOR}
본 발명은 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 관점에서의 압축기들은, 특히 산업 플랜트들에서, 예를 들어 공기 분리 플랜트들에서 사용된다. 압축기들은, 압축기 하우징 및, 복수의 압축기 스테이지를 제공하는, 압축기 하우징 내에 장착되는 압축기 로터를 포함한다.
압축기에 의해 압축될 매체의 요구되는 압축을 제공하기 위해, 압축될 매체의 유동 방향에서 볼 때 차례차례 배열되는 복수의 압축기 스테이지가, 특정 조건 하에서 요구되며, 이는, 압축기 로터의 샤프트의 비교적 긴 설계를 야기한다. 그러나, 압축기 로터의 긴 샤프트는, 진동 지향 경향을 가지며, 그 결과 압축기 동적 특성이 부정적으로 영향을 받는다. 그러나, 진동에 덜 민감한 압축기 로터들의 비교적 긴 샤프트들을 제공하기 위해, 그럼에도 불구하고 실무에서 더 큰 직경을 갖는 샤프트들을 실시하는 것이 일반적이며, 그 결과, 압축기들의 더 크고 더 무거운 설계가, 전체적으로 야기된다. 대안적으로, 복수의 압축기가 직렬로 연결된다.
더 큰 직경을 갖는 샤프트들의 실시예 그리고 또한 복수의 압축기의 직렬 연결은 양자 모두, 고비용을 야기하며, 그리고 그에 따라 불리하다.
압축기의 압축기 로터가, 구체적으로 압축기 동적 특성에 부정적으로 영향을 미치지 않는 가운데, 많은 수의 압축기 스테이지를 보장하기 위해, 비교적 작은 직경을 갖는 샤프트를 구성하는, 압축기들 상의 샤프트의 긴 설계를 가능하게 할 필요성이 존재한다.
이로부터 시작하여, 본 발명은, 새로운 유형의 압축기를 창출하는 목적에 기초하게 된다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 압축기를 통해 해소된다. 본 발명에 따르면, 각각의 경우에 단일체형 샤프트로서 형성되는 샤프트 상에 분리된 베어링들로서 장착되는, 자기 베어링 및 안전 베어링이, 2개의 압축기 스테이지 사이에 배열된다.
본 발명에 따라, 2개의 압축기 스테이지 사이에 자기 베어링 및 안전 베어링을 형성하도록 제안되며, 자기 베어링 및 안전 베어링은, 압축기 로터의 단일체형 샤프트 상에 장착되는, 분리된 베어링들로서 실시된다. 자기 베어링에 의해, 압축기 로터의 샤프트의 진동이 감쇠될 수 있으며, 자기 베어링 및 안전 베어링의 분리된 실시예에 의해, 샤프트는, 단일체로 실시될 수 있다. 이는 이때, 압축기 로터의 작은 직경의 샤프트 및 단일체형 실시예의 샤프트와 함께하는 긴 설계의 압축기 로터의 샤프트를 구비하는, 복수의 압축기 스테이지를 갖는 압축기를 제공하는 것을 허용한다.
본 발명의 다른 개선예에 따르면, 자기 베어링 및 안전 베어링은, 공통의 베어링 하우징 내에 수용되며, 베어링 하우징은 부분적으로, 2개의 압축기 스테이지 사이에 유동 경로를 경계 한정하며, 2개의 압축기 스테이지 사이에 자기 베어링 및 안전 베어링이 배열된다. 이 때문에, 자기 베어링 및 안전 베어링의 유닛은, 압축기 내에서 특히 유리하게 통합될 수 있다.
바람직하게, 자기 베어링의 스테이터측 요소들은, 자기 베어링 캐리어 상에 수용되며, 그리고 안전 베어링의 스테이터측 요소들은, 안전 베어링 캐리어 상에 수용되고, 자기 베어링 캐리어 및 안전 베어링 캐리어는, 서로 연결되며, 그리고 바람직하게, 안전 베어링 캐리어를 통하거나 또는 자기 베어링 캐리어를 통해, 공통의 베어링 하우징 내에 장착된다. 바람직하게, 조절 가능 지지 요소가, 안전 베어링 캐리어 또는 자기 베어링 캐리어 상에 작용하고, 그를 통해, 자기 베어링 및 안전 베어링의 스테이터측 요소들이, 베어링 하우징 상에 함께 장착되며 그리고 샤프트에 대해 함께 정렬될 수 있다. 이는, 공통의 베어링 하우징 상에서의 자기 베어링 및 안전 베어링의 간단한 조립 및 이에 부가하여, 공통의 지지 요소를 통한 샤프트에 대한 자기 베어링 및 안전 베어링의 유리한 정렬을 허용한다.
바람직하게, 자기 베어링은, 샤프트 진동을 검출하기 위한 센서 및 샤프트 진동을 감쇠시키기 위한 액추에이터를 포함하는, 능동적 자기 베어링이다. 능동적 자기 베어링의 도움으로, 압축기 로터의 샤프트의 샤프트 진동이, 특히 유리하게 감쇠될 수 있다.
본 발명의 다른 개선예에 따르면, 베어링 하우징은, 압축기 하우징의 리세스 내에 수용되며 그리고 압축기 하우징에 연결되고, 바람직하게, 베어링 하우징의 상류측에, 하우징측 확산기 블레이드들, 그리고 베어링 하우징의 하류측에, 하우징측 재순환 블레이드들이, 배열된다. 확산기 블레이드들 및 재순환 블레이드들은, 베어링 힘들을 흡수하고, 이를 압축기 하우징 내로 방출한다.
본 발명의 바람직한 다른 개선예들이, 종속 청구항들 및 뒤따르는 설명으로부터 달성된다. 본 발명의 예시적인 실시예들이, 이에 제한되지 않는, 도면을 통해, 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은, 본 발명에 따른 압축기의, 말하자면 본 발명에 따른 압축기의 압축기 로터의 상세도이고;
도 2는, 본 발명에 따른 압축기의의 다른 상세도이다.
본 명세서에 제시되는 발명은, 압축기에, 예를 들어, 공기 분리 플랜트와 같은, 산업 플랜트를 위한 압축기에 관련된다.
도 1 및 도 2는, 본 발명에 따른 압축기(10)의 상세도들을 도시하며, 도 1에, 압축기(10)의 압축기 로터(11)가 도시된다. 압축기 로터(11)는, 도 1에 도시되지 않지만 발췌에 의해 도 2에서 시인 가능한 압축기 하우징(13) 내에, 베어링들(12)을 통해 장착된다.
압축기 로터(11)는, 샤프트(14) 및 샤프트(14) 상에 장착되는 복수의 이동 블레이드(15)를 포함하고, 이동 블레이드들(15)은, 복수의 이동 블레이드 링 및 그에 따라 복수의 압축기 스테이지(16)를 형성한다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 이동 블레이드들(15)은, 샤프트(14)의 축 방향으로 볼 때, 샤프트(14) 상에 차례차례 배열되는, 총 6개의 압축기 스테이지(16)를 형성한다.
본 발명의 관점에서, 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)이, 도시된 예시적인 실시예에서 2개의 압축기 스테이지(16) 사이의 대략 샤프트(14)의 축 방향 중심에서, 2개의 압축기 스테이지(16) 사이에 배열된다. 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)의 배열은, 반드시 샤프트(14)의 축 방향 중심의 영역에 배열될 필요가 없으며, 대신 이러한 배열의 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)은 또한, 압축기 로터(11)의 샤프트(14)의 축 방향 측부 또는 축 방향 단부의 방향으로 이동하게 될 수 있다는 것이 지적된다.
자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)은 이 경우, 분리된 베어링들로, 말하자면 수평 방향으로 분리되도록, 실시되며, 따라서, 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)은, 2개의 압축기 스테이지(16) 사이에서 단일체형 샤프트(14)로 형성되는 압축기 로터(11)의 샤프트 상에 장착될 수 있다.
도 2에 따르면, 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)은, 공통의 베어링 하우징(19) 내에 수용된다. 베어링 하우징(19)은, 압축기 하우징(13) 내의 리세스 내에 삽입되고, 베어링 하우징(19)은 부분적으로, 2개의 압축기 스테이지(16) 사이에 유동 경로(20)를 경계 한정하며, 2개의 압축기 스테이지 사이에, 베어링 하우징(19) 그리고 그에 따라 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)이 배열된다.
도 2로부터, 베어링 하우징(19)에 의해 부분적으로 경계 한정되는 유동 경로(20) 내에 통합되는 것들인, 베어링 하우징(19)의 상류측에, 하우징측 확산기 블레이드들(21) 그리고, 베어링 하우징(19)의 하류측에, 하우징측 재순환 블레이드들(22)이, 배열되는 것이, 명백하다. 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)으로부터 유래하는 베어링 힘들이, 베어링 하우징(19) 내로 도입될 수 있고, 하우징측 확산기 블레이드들(21) 및 하우징측 재순환 블레이드들(22)을 통해, 압축기 하우징(13) 내로 방출될 수 있다.
도시된 바람직한 예시적인 실시예에서, 자기 베어링(17)은, 샤프트(14)의 샤프트 진동을 검출하기 위한 센서(23) 및 샤프트 진동을 감쇠시키기 위한 액추에이터(24)를 포함하는, 능동적 자기 베어링으로서 실시된다. 자기 베어링(17) 그리고 또한 안전 베어링(18) 양자 모두는, 로터측 요소들 및 스테이터측 요소들을 포함하고, 로터측 요소들은, 압축기 로터(11)의 샤프트(14)에 할당되고 샤프트(14)와 함께 회전하며, 그리고 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)의 스테이터측 요소들은, 스테이터측 베어링 하우징(19) 상에 장착된다.
자기 베어링(17)의 스테이터측 요소들은, 자기 베어링 캐리어(25) 상에 장착되며, 그리고 안전 베어링(18)의 스테이터측 요소들은 안전 베어링 캐리어(26) 상에 장착된다. 자기 베어링 캐리어(25) 및 안전 베어링 캐리어(26)는 이 경우, 바람직하게 샤프트(14)의 축 방향으로 연장되는, 체결 요소들(34)을 통해 서로 연결되고, 자기 베어링 캐리어(25) 및 안전 베어링 캐리어(26)는, 자기 베어링 캐리어(25)를 경유하거나 또는, 도시된 바와 같이 바람직하게 안전 베어링 캐리어(26) 경유하는, 지지 요소(27)의 도움으로 베어링 하우징(19) 상에 장착된다.
조절 가능 지지 요소로 설계되며 그리고 도 2에서 안전 베어링 캐리어(26) 상에 작용하는, 공통의 지지 요소(27)에 의해, 안전 베어링 캐리어(26) 및 자기 베어링 캐리어(25) 그리고 그에 따라 자기 베어링(17)과 안전 베어링(18)의 스테이터측 요소들은, 압축기 로터(11)의 샤프트(14)에 대해 함께 정렬될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 자기 베어링(17)은, 바람직한 예시적인 실시예에서, 센서(23) 및 액추에이터(24)를 포함하는, 능동적 자기 베어링으로 설계된다. 센서(23)의 스테이터 조립체들은, 이 경우, 바람직하게 자기 베어링 캐리어(25)의 센서 캐리어(28)에 그리고 자기 베어링 캐리어(25)의 액추에이터 캐리어(29) 상의 액추에이터(24)의 스테이터측 요소들에, 체결되고, 센서 캐리어(28)는, 액추에이터 캐리어(29) 상에 체결되며, 그리고 액추에이터 캐리어(29)는, 안전 베어링 캐리어(26) 상에 작용하는 지지 요소(27)를 통해 베어링 하우징(19) 상에 장착되도록 하기 위해, 안전 베어링 캐리어(26) 상에 체결된다.
도 2는, 더불어, 케이블들(30, 31)을 도시하고, 제1 케이블(30)은, 자기 베어링(17)의 액추에이터(24)로 이어지며, 그리고 제2 케이블(31)은, 센서(23)로 이어진다. 케이블들(30, 31)은 양자 모두, 커넥터들(32, 33)을 통해, 센서(23)에 의해 검출되는 샤프트 진동을 평가하며 그리고 이에 의존하여 샤프트 진동을 감쇠시키기 위해 자기 베어링(17)의 액추에이터(24)를 활성화시키는, 도시되지 않은 제어 장치에 연결될 수 있다.
본 발명에 의해, 말하자면 압축기 로터(11)의 동적 특성에 부정적으로 영향을 미치지 않는 가운데, 작은 설계의 압축기와 더불어 복수의 압축기 스테이지(16)를 제공하기 위해, 자체의 압축기 로터(11)가 축 방향으로 비교적 길고 반경 방향으로 비교적 얇은 샤프트(14)를 구비하는, 압축기를 제공하는 것이 가능하다. 이를 위해, 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)이, 2개의 압축기 스테이지(16) 사이에서 압축기 로터(11)의 단일체형 샤프트(14) 상에 장착되고, 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)은 이 경우, 2개의 압축기 스테이지(16) 사이에 자기 베어링 및 안전 베어링을 용이하게 장착할 수 있도록 하기 위해, 분리된 베어링들로 실시된다.
10: 압축기 11: 압축기 로터
12: 베어링 13: 압축기 하우징
14: 샤프트 15: 이동 블레이드
16: 압축기 스테이지 17: 자기 베어링
18: 안전 베어링 19: 베어링 하우징
20: 유동 경로 21: 확산기 블레이드
22: 재순환 블레이드 23: 센서
24: 액추에이터 25: 자기 베어링 캐리어
26: 안전 베어링 캐리어 28: 센서 캐리어
29: 액추에이터 캐리어 30: 케이블
31: 케이블 32: 커넥터
33: 커넥터 34: 체결 요소

Claims (8)

  1. 압축기(10)로서,
    압축기 하우징(13)과, 상기 압축기 하우징(13) 내의 압축기 로터(11)를 갖고, 상기 압축기 로터는 복수의 압축기 스테이지(16)를 형성하는 이동 블레이드들(15) 및 샤프트(14)를 포함하며,
    2개의 압축기 스테이지(16) 사이에, 분리된 베어링들로서, 각각 단일체형 샤프트(14)로 형성된 샤프트 상에 장착되는 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)이 배열되고,
    자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)은 공통의 베어링 하우징(19) 내에 수용되며, 베어링 하우징(19)은 부분적으로 2개의 압축기 스테이지(16) 사이에 유동 경로(20)를 경계 한정하며, 2개의 압축기 스테이지 사이에 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)이 배열되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    베어링 하우징(19)은, 압축기 하우징(13) 내의 리세스 내에 수용되고, 압축기 하우징(13)에 연결되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    베어링 하우징(19)의 상류측에 하우징측 확산기 블레이드들(21), 그리고 베어링 하우징(19)의 하류측에 하우징측 재순환 블레이드들(22)이 배열되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    자기 베어링(17)의 스테이터측 요소들은 자기 베어링 캐리어(25) 상에 수용되고, 안전 베어링(18)의 스테이터측 요소들은 안전 베어링 캐리어(26) 상에 수용되며,
    자기 베어링 캐리어(25) 및 안전 베어링 캐리어(26)는 서로 연결되고, 자기 베어링 캐리어(25) 또는 안전 베어링 캐리어(26)를 통해 공통의 베어링 하우징(19) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    조절 가능 지지 요소(27)가 자기 베어링 캐리어(25) 상에 또는 안전 베어링 캐리어(26) 상에 작용하고, 그러한 지지 요소(27)를 통해, 자기 베어링(17) 및 안전 베어링(18)의 스테이터측 요소들이 베어링 하우징(19) 상에 함께 장착되며, 샤프트(14)에 대해 함께 정렬될 수 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    자기 베어링(17)은 샤프트 진동을 검출하기 위한 센서(23) 및 샤프트 진동을 감쇠시키기 위한 액추에이터(24)를 포함하는 능동적 자기 베어링인 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    자기 베어링(17)의 스테이터측 요소들은 자기 베어링 캐리어(25) 상에 수용되고, 안전 베어링(18)의 스테이터측 요소들은 안전 베어링 캐리어(26) 상에 수용되며,
    자기 베어링 캐리어(25) 및 안전 베어링 캐리어(26)는 서로 연결되고, 자기 베어링 캐리어(25) 또는 안전 베어링 캐리어(26)를 통해 공통의 베어링 하우징(19) 내에 장착되고,
    자기 베어링 캐리어(25)는 액추에이터 캐리어(29) 및 센서 캐리어(28)를 포함하고, 센서 캐리어(28)는 액추에이터 캐리어(29)에 연결되며, 액추에이터 캐리어(29)는 안전 베어링 캐리어(26)에 연결되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 삭제
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