압축의 초석: 회전식 슬라이딩 베인 압축기

By Norm Shade2023년 7월 17일

왕복동식 후 회전식 베인 압축기라고도 하는 슬라이딩 베인 압축기는 가장 오래된 유형의 압축기 중 하나입니다. 슬라이딩 베인 펌프에 대한 최초의 설명은 1588년 이탈리아 엔지니어 Agostino Ramelli가 쓴 책에 나와 있습니다.

회전 날개 펌프는 1874년 6월 16일 캐나다 뉴 브런즈윅주 새크빌 엔지니어인 Charles C. Barnes에 의해 특허를 받았으며 일반적으로 현대적인 디자인을 발명한 것으로 알려져 있습니다. 로터리 베인 압축기와 펌프는 1900년대 초반부터 생산되었으며, 많은 회사에서 수천 대를 생산했습니다.

회전 날개 압축기는 원심 운동을 사용하여 공기나 기타 가스를 압축합니다. 원통형 로터는 고정 케이싱에 편심 위치하여 배출 포트에서 원통형 케이싱 보어에 가장 가깝고 입구 포트에서 가장 멀리 위치합니다.

케이싱에는 큰 입구와 비교적 작은 출구 또는 배출 포트가 있습니다. 편심 로터에는 여러 개의 방사형 슬롯이 있으며 각 슬롯에는 스프링이 장착된 블레이드 또는 베인이 장착되어 있습니다. 베인은 강철 또는 합성 섬유 재질로 만들어집니다. 스프링과 원심력은 베인의 외부 끝을 하우징 보어에 밀어 넣어 인접한 베인 사이에 가스 누출이 최소화되도록 합니다.

용도에 따라 기계는 윤활되거나 비윤활될 수 있습니다. 압축기가 오일 윤활식인 경우 베인과 케이싱 사이에 얇은 오일 층이 있어 작동 중 베인 팁을 통과하는 가스 누출을 방지하는 데에도 도움이 됩니다.

인접한 베인 사이의 공간은 포켓을 형성합니다. 편심 로터가 원통형 케이싱 보어에서 회전함에 따라 각 날개는 로터의 방사형 슬롯으로 이동됩니다. 이는 입구에서 배출구로 회전하는 인접한 베인 사이의 포켓 부피를 점진적으로 감소시킵니다.

부피가 감소하면 갇힌 가스의 압력이 증가합니다. 베인 팁을 지나는 베인 강도와 누출율은 베인 전체의 차압을 제한합니다. 따라서 압력비가 높은 압축기에는 더 많은 베인이 필요합니다. 일반적인 단일 스테이지 로터리 베인 압축기의 압력 비율은 5:1이며 일부 고압 모델은 7:1 또는 8:1에 이릅니다. 베인의 수가 많을수록 로터 주위의 인접한 공간 사이의 압력 차이가 작아집니다.

고압비 적용 분야에는 최대 20개 또는 30개의 베인이 필요할 수 있습니다. 대부분의 로터리 베인 압축기는 150psig(10.3bar) 이하의 압력으로 제한됩니다. 가볍고 다재다능하지만 왕복동식 압축기에 비해 효율이 낮습니다. 회전식 슬라이딩 베인 기술은 공기 및 가스 압축, 진공 서비스, 액체 펌핑 및 벌크 고체 이송에 적용되었습니다.

Blackmer는 슬라이딩 베인 기계를 개발한 최초의 회사 중 하나였습니다. 20세기 이전에 로터리 펌프는 일반적으로 기어 톱니와 펌프 하우징 사이에 액체를 가두는 두 개의 맞물림 기어로 주로 구성된 "기어 펌프"로 이해되었으며, 회전하면서 유체를 운반하는 작은 밀봉 공동을 생성했습니다. , 액체를 반대쪽으로 밀어냅니다.

그러나 1899년에 RM Blackmer는 기어 펌프 원리에서 중요한 출발점인 베인형 펌프 설계를 내놓았습니다. 기어 톱니가 마모됨에 따라 유량이 꾸준히 떨어지는 기어 펌프의 유량과 달리 베인형 펌프의 손실은 사실상 무시할 수 있습니다. 베인의 팁이 마모됨에 따라 베인은 로터 슬롯 밖으로 더 멀리 이동하여 자체 조정되고 원래 속도를 유지합니다. Blackmer는 이 독창적인 유형의 펌프를 발명하기에 더 좋은 시기를 선택할 수 없었습니다.

자동차의 출현은 국가에 휘발유와 석유에 대한 새로운 갈증을 안겨주었습니다. 석유 산업은 엄청난 발전을 이루었고 이 젊은 회사는 이에 맞춰 확장할 준비가 되어 있었습니다. Blackmer의 베인 펌프는 수백 가지의 다양한 펌프 모델 제품군을 탄생시켰습니다. Blackmer 회사는 미시간주 페토스키에서 설립되었으며 1925년에 현재의 미시간주 그랜드래피즈로 이전했습니다.