KR100550490B1 - 라인내 오일 분리기 - Google Patents

Abstract

냉매로부터 오일을 분리하기 위한 압축기용 오일 분리기가 개시된다. 상기 분리기는 내부 표면을 갖는 방출 라인과, 상기 방출 라인내에 위치되고, 상기 방출 라인내에서 입구 및 출구를 형성하고, 상기 입구가 상기 출구보다 더 폭이 넓은 직경을 갖는 구조물과, 오일이 상기 출구로부터 방출되는 것을 방지하는 방지 수단과, 상기 방출 라인 외부로 상기 오일을 안내하는 안내 수단을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 구조물은 대략 원형 벽이고, 상기 방지 수단은 상기 벽의 형상을 포함하고 상기 방출 라인에 대한 상기 벽의 상대적 배향을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 상대적 배향은 상기 방출 라인이 수평 배향 성분을 갖는 유동 방향을 갖고 상기 벽이 상기 수평 배향 성분에 대해 수직 배향 성분을 갖도록 이루어진다.

냉매, 오일, 압축기, 오일 분리기, 방출 라인, 입구, 출구, 유동 방향, 배향

Description

라인내 오일 분리기{IN-LINE OIL SEPARATOR}

도1은 방출 단부 및 방출 라인에 대한 연결부를 도시하는 스크류 압축기의 간단화된 개략적 도면.

도2는 본 발명의 오일 분리 구조를 도시하는, 오일 분리기의 단면도.

도3은 분리기에 걸친 오일의 하향 유동을 도시하는, 도2의 선 3-3을 따른 단면도.

도4는 도2에 도시된 오일 분리기의 다른 실시예를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

26: 방출 라인

28: 오일 분리기

31: 입구

32, 38: 벽

34: 출구

36: 면

40: 댐 부분

42: 상단부

44: 하단부

48: 오일 회수관

49: 체크 밸브

본 발명은 압축기에서 냉매로부터 오일을 분리하는 것, 보다 구체적으로, 스크류(screw) 압축기의 방출 단부에서 냉매로부터 오일을 분리하는 것에 관한 것이다.

스크류 또는 헬리컬(helical) 압축기는 냉각 사이클의 일부인 냉매 압축을 위해 공기 조화 분야에서 일반적으로 사용된다. 스크류 압축기는 메싱(meshing) 스크류 또는 헬리컬 로터를 포함한다. 두 개의 로터 구조가 가장 일반적인 구조이지만, 쌍으로 상호 작용하도록 각각 중첩된 보어 내에 내장된 세 개 이상의 로터를 포함하는 스크류 압축기도 업계에 공지되어 있다. 일반적인 스크류 압축기의 로터들은 유입 및 방출 측면에 있는 하우징 단부판의 각 단부에서 베어링에 장착된다. 냉매는 방출 측면쪽으로 스크류 로터에 의해 압축되어 포트를 통해 방출 라인 내로 방출된다.

보통의 적용에서, 냉매가 통과 및 압축되는 동안 스크류 압축기 베어링 및 로터를 윤활할 필요성에 의해 오일이 냉매에 혼입되므로, 오일은 방출 후 후속 냉각 또는 공기 조화 사이클을 통해 진행되기 전에 제거될 필요가 있다. 따라서, 결합된 오일 및 냉매 혼합물은 압축 사이클을 통해 운반된 후, 오일 분리기 내로 방출되고, 여기서 오일이 냉매로부터 제거된다. 오일 분리기로부터, 냉매는 응축기로 유동된다.

일반적으로, 오일 분리기는 수직 또는 수평인 두 유형이다. 보통, 수평 오일 분리기는 일 단부에 유입부를 갖는 원통형이다. 수평 분리기에서, 결합된 오일 및 냉매 혼합물은 유입부를 통해 유입된다. 혼합물은 분리기의 내부 표면에 대해 안내됨으로써, 오일 액적이 상기 표면에 충돌되어 수집된다. 유동 및 중력의 영향 하에, 오일은 분리기의 바닥 근처의 특정 지점에 수집되고, 여기서 배출구를 통해 제거된다. 선택적으로, 오일이 수집되는 충돌 표면을 증가시키도록 메시 분리기(mesh separator) 또는 배플(baffle)이 사용될 수 있다. 그 다음, 냉매는 오일 수집 영역 위의 분리기 상부 부분으로부터 방출된다.

본 발명의 목적은, 스크류 압축기와 사용하기 위한 개선된 오일 분리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 스크류 압축기의 방출 라인에 사용하기 위한 간단하지만 효율적인 오일 분리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 분리를 달성하기 위한 수단으로서 방출 라인과 중력을 이용하는 오일 분리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 간단하고 저렴한 구조를 갖는 오일 분리 장치를 제공하는 것이다.

이하에서 명확해질 상기 목적 및 다른 목적들은 냉매로부터 오일을 분리하기 위한 압축기용 오일 분리기를 포함하는 본 발명에 의해 달성된다.

상기 분리기는 내부 표면을 갖는 방출 라인과, 상기 방출 라인 내에 위치되고, 상기 방출 라인 내에서 입구 및 출구를 형성하고, 상기 출구가 상기 입구보다 더 폭이 넓은 직경을 갖는 구조물과, 오일이 상기 출구로부터 방출되는 것을 방지하는 방지 수단과, 상기 방출 라인 외부로 상기 오일을 안내하는 안내 수단을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 구조물은 대략 원형 벽이고, 상기 방지 수단은 상기 벽의 형상과, 상기 방출 라인에 대한 상기 벽의 상대적 배향으로 이루어진다. 일 실시예에서, 상기 상대적 배향은 상기 방출 라인이 수평 배향 성분을 갖는 유동 방향을 갖고 상기 벽이 상기 수평 배향 성분에 대해 수직 배향 성분을 갖도록 이루어진다.

본 발명의 완전한 이해를 위해, 이제 첨부 도면과 관련된 이하의 상세한 설명이 참조된다.

이제 도면을 상세히 참조하면, 스크류 압축기의 개략적 단면도가 도1에 도시된다. 스크류 압축기는 하우징(12), 인터메싱 로터(intermeshing rotor; 14), 냉매 유입부(18) 및 방출부(20)를 포함하고, 방출부(20)는 방출판(22), 및 방출 라인(26)과 연결된 방출 하우징(24)을 포함한다. 작동 시, 로터(14)들 중 하나가 구동 로터라고 가정하면, 로터(14)는 다른 로터와 결합한 채로 회전되어, 그 로터의 회전을 발생시킨다. 회전하는 로터(14)들의 상호 작용에 의해 냉매 가스는 흡입 유입부(18)를 통해 로터(14)의 홈 내로 안내되고, 로터(14)의 홈들은 다량의 가스를 취하여 압축하도록 결합되고 열 압축된 냉매 가스를 방출 포트(20)에 전달한다.

본 발명의 오일 분리기(28)는, 도2에 도시된 바와 같이, 방출 라인(26)에 위치되도록 설계된다. 오일 분리기(28)는 오일 댐(40), 체크 밸브(49) 및 오일 회수관(48)을 포함한다. 압축된 가스 냉매가 방출 포트(20)로부터 방출 라인(26)으로 배출될 때, 오일 분리기(28)는 응축기로 이동되기 전 냉매로부터 오일을 제거하도록 기능한다.

따라서, 오일 분리기(28)는 양호하게는 원형 형상이고, 입구(31)를 포함하는 중앙 개구를 구비하고, 오일 분리기(28)는 상기 중앙 개구를 형성하는 벽(32)을 구비하며, 이 벽(32)은 입구(31)로부터 출구(34)까지 곡선으로 축방향 및 방사상으로 연장된다. 도시된 바와 같이, 오일 분리기(28)의 수평 축(X)은, 화살표로 도시된 냉매(R)의 유동 방향과 같은 방향으로 연장된다. 벽(32)은 오일 분리기(28)의 표면(36)으로부터 방출 라인(26)의 내부 벽으로 연장되고, 오일 분리기(28)는 용접과 같은 공지된 방법을 통해 벽에 고정된다. 냉매 증기가 방출 라인(26)을 통해 유동될 때, 오일(O)은 그 벽(38)에 부착되어 증기 유동 방향으로 유동된다. 따라서, 오일(O)은 벽(32)과 벽(38) 사이에 형성된 오일 댐(40)에 도달될 때까지 벽(38)을 따라 유동하여 오일 댐(40)을 통해 더 이동되는 것이 방지되고, 많은 오일이 제거된 냉매 증기는 계속해서 냉각 또는 공기 조화 사이클을 통해 이동된다. 오일 분리기(28)의 상단부(42) 상에서 오일은 오일 댐(40)에 수집되고, 도3에서 화살표로 도시된 바와 같이 벽(32)의 외부 표면 및 벽(38)의 내부 표면을 타고 중력(G) 하에서 하단부(44)로 하향 유동된다. 벽(38)의 하단부(44)를 따라, 오일(O)은 벽(32)과 벽(38) 사이에 형성된 하부 댐 부분(41)으로 유동되어 오일 회수관(48)(도3에서 점선으로 도시됨) 근처에 있는 하부 댐 부분(41)에 축적된다. 오일 회수관(48)은 하향으로 수직 연장되어, 분리기(28)의 댐(40)으로부터 유동되는 과잉 오일을 이송하도록 중력(G)을 이용한다. 오일은 스크류 베어링 및 로터의 윤활용으로 재생을 위해 오일 회수관(48)을 통해 섬프(sump)로 이송된다. 선택적으로, 오일 회수관(48)을 통한 오일 이송을 위해 오일 분리기와 섬프간의 압력차가 중력(G)에 추가로 또는 중력(G)과 별도로 사용될 수도 있다. 선택적으로, 오일 분리기(28)는, 시스템이 작동되지 않을 때, 압축기를 통한 냉매의 역유동을 방지하도록, 도2에 도시된 바와 같이, 출구(34)의 상부 부분에 힌지 결합된 체크 밸브(49)를 포함한다.

선택적으로, 벽(32)은 벽(32)의 외부를 타고 오일이 유동되는 것을 더 유지하도록 조력하기 위해 도4에 도시된 바와 같이 립 부분(50)을 포함할 수도 있다. 또한, 댐이 완전한 수직 배향을 갖는 것이 필수 조건은 아니다. 중력의 영향에 의해 회수관으로의 하향 유동을 달성하도록 분리기 배향의 수직 성분이 있어야 하지만, 경사진 배향도 시스템 및 방출 도관 설계에 의해 요구되는 원하는 결과를 달성할 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예가 예시 및 설명되었지만, 다른 변형도 당해 기술 분야의 숙련자들에게 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 오직 청구항의 범위에 의해 한정되지 않도록 의도된다.

본 발명에 따르면, 스크류 압축기와 사용하기 위한 개선된 오일 분리 장치가 제공되는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 냉매로부터 오일을 분리하기 위한 압축기용 오일 분리기이며,

   내부 표면을 갖는 방출 라인과,

   상기 방출 라인 내에 위치되고, 상기 방출 라인 내에서 입구 및 출구를 형성하고, 상기 출구가 상기 입구보다 더 폭이 넓은 직경을 갖는 구조물과,

   오일이 상기 출구로부터 방출되는 것을 방지하는 방지 수단과,

   상기 방출 라인 외부로 상기 오일을 안내하는 안내 수단을 포함하는 오일 분리기.
2. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 원형 벽이고,

   상기 방지 수단은 상기 벽의 형상과, 상기 방출 라인에 대한 상기 벽의 상대적 배향을 포함하는 오일 분리기.
3. 제2항에 있어서, 상기 상대적 배향은, 수평 배향 성분을 갖는 유동 방향을 갖는 상기 방출 라인과, 상기 수평 배향 성분에 대해 수직 배향 성분을 갖는 상기 벽으로 이루어지는 오일 분리기.
4. 제3항에 있어서, 상기 벽의 형상은 외주가 원형이면서 곡선 표면을 갖는 상기 벽으로 이루어지는 오일 분리기.
5. 제2항에 있어서, 상기 출구는 상기 벽에 의해 형성된 제1 외주를 갖고, 상기 제1 외주는 상기 방출 라인의 상기 내부 표면과 크기가 같고 상기 내부 표면에 밀봉 부착되는 오일 분리기.
6. 제5항에 있어서, 상기 입구는 상기 벽에 의해 형성된 제2 외주를 갖고, 상기 방지 수단은 상기 제1 외주 및 상기 제2 외주를 연결하는 상기 벽의 중간 부분을 포함하고, 상기 중간 부분은 오일 유동에 대한 장벽을 형성하는 오일 분리기.
7. 제6항에 있어서, 상기 중간 부분은 곡선 형상인 오일 분리기.
8. 제7항에 있어서, 상기 상대적 배향은 오일이 상기 벽을 타고 상기 입구로부터 하향 유동되도록 수직 배향 성분을 갖는 상기 벽으로 이루어지는 오일 분리기.
9. 제1항에 있어서, 상기 방출 라인 내부로부터 오일을 제거하는 제거 수단을 더 포함하는 오일 분리기.
10. 제9항에 있어서, 상기 방출 라인은 이 방출 라인을 통한 유동이 수평 성분을 갖도록 배향되고, 상기 제거 수단은 상기 방출 라인을 통한 유동에 대한 수직 배향 성분을 갖는 오일 회수관을 포함하는 오일 분리기.
11. 제10항에 있어서, 상기 구조물은 원형 벽이고, 상기 벽은 상기 수평 성분에 대한 수직 배향 성분을 갖는 오일 분리기.
12. 제11항에 있어서, 상기 오일 회수관은, 상기 수직 성분 및 중력의 영향 하에 오일이 상기 벽을 타고 상기 오일 회수관 내로 유동되도록 상기 벽과 정렬되는 오일 분리기.
13. 제6항에 있어서, 상기 벽은 오일이 상기 제2 외주를 타고 유동하는 것을 중지시키는 중지 수단을 더 포함하는 오일 분리기.
14. 제13항에 있어서, 상기 중지 수단은 상기 벽으로부터 연장된 립을 포함하는 오일 분리기.

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