KR-20260061268-A - 다단 가압 가스 전달 시스템

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Abstract

가압 가스 전달 시스템은 적어도 제1 가스 공급원 및 제2 가스 공급원을 포함한다. 제1 가스 공급원은 제1 가압 가스 출력을 공급하도록 구성되고, 제2 가스 공급원은 제2 가압 가스 출력을 공급하도록 구성된다. 적어도 제1 위치 및 제2 위치를 포함하는 제어 밸브가 제1 위치에서 제1 가스 공급원의 토출구를 시스템 토출구에 연결하고 제2 위치에서 제1 가스 공급원의 토출구를 제2 가스 공급원의 유입구에 연결한다.

Inventors

코코트 랄프
저스티스 카이
제이그너 토드 에이
가시에키 로버트 더블유

Assignees

바네어 매뉴팩처링, 인크.

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20240913
Priority Date: 20240913

Claims (20)

가압 가스 전달 시스템으로서, 제1 가압 가스 출력을 공급하도록 구성되는 제1 가스 공급원; 제2 가압 가스 출력을 공급하도록 구성되는 제2 가스 공급원; 및 적어도 제1 위치 및 제2 위치를 포함하는 제어 밸브 를 포함하고, 상기 제어 밸브는 상기 제1 위치에서 상기 제1 가스 공급원의 토출구를 시스템 토출구에 연결하고 상기 제2 위치에서 상기 제1 가스 공급원의 토출구를 상기 제2 가스 공급원의 유입구에 연결하도록 구성되고, 상기 제1 위치에서 상기 제어 밸브는 병렬 모드로 상기 제1 가압 가스 출력을 상기 시스템 토출구로 지향시키고, 상기 제2 위치에서 상기 제어 밸브는 직렬 모드로 상기 제1 가압 가스 출력을 상기 제2 가스 공급원의 상기 유입구로 지향시키는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 가스 공급원의 토출구는 상기 시스템 토출구에 유체 연결되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 병렬 모드에서, 상기 제어 밸브는 상기 제1 가압 가스 출력을 상기 시스템 토출구로 지향시키고, 상기 제2 가스 공급원은 상기 시스템 가압 가스 출력의 유량을 증가시키기 위해 상기 제2 가압 가스 출력을 상기 시스템 토출구로 지향시키는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직렬 모드에서, 상기 제1 가압 가스 출력은 제1 압력값으로 상기 제2 가스 공급원의 상기 유입구로 지향되고, 상기 제2 가스 공급원은 상기 제1 가압 가스 출력의 압력을 상기 제1 압력값을 초과하는 제2 압력값까지 증가시키도록 구성되고, 그에 따라 상기 제2 가압 가스 출력은 상기 제2 압력값을 포함하게 되는, 가압 가스 전달 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제2 가압 가스 출력은 상기 시스템 가압 가스 출력의 압력을 증가시키기 위해 상기 시스템 토출구에 공급되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 밸브는 제3 위치를 포함하고, 상기 제3 위치에서 상기 제어 밸브는 상기 제1 가압 가스 출력이 이를 통과하는 것을 방지하는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 제어기를 추가로 포함하고, 상기 제어기는, 상기 시스템 가압 가스 출력을 정의하는 응용 입력을 수신하고, 상기 응용 입력에 기반하여 상기 제어 밸브를 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치로 조정하는, 로직을 포함하는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가스 공급원은 제1 구동기를 통해 구동되고, 상기 제2 가스 공급원은 제2 구동기를 통해 구동되고, 상기 제1 구동기는 상기 제1 가압 가스 출력의 압력을 조정하기 위해 상기 제1 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 작동될 수 있고, 상기 제2 구동기는 상기 제2 가압 가스 출력의 압력을 조정하기 위해 상기 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제1 가스 공급 장치의 상기 토출구와 상기 제어 밸브 사이에 배치되는 제1 냉각기를 추가로 포함하고, 상기 제1 냉각기는 상기 제1 가압 가스 출력의 온도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제9항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제1 가스 공급 장치의 상기 토출구와 상기 제어 밸브 사이에 배치되는 온도 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 온도 센서로부터 제1 온도 측정치를 수신하고 상기 제1 온도 측정치에 기반하여 상기 제1 가스 공급 장치 또는 상기 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제2 가스 공급 장치의 상기 토출구와 상기 시스템 토출구 사이에 배치되는 제2 냉각기를 포함하고, 상기 제2 냉각기는 상기 제2 가압 가스 출력의 온도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제2 가스 공급 장치의 상기 토출구와 상기 시스템 토출구 사이에 배치되는 제2 온도 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 제2 온도 센서로부터 제2 온도 측정치를 수신하고 상기 제2 온도 측정치에 기반하여 상기 제1 가스 공급 장치 또는 상기 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제1 가스 공급 장치의 상기 토출구와 상기 제어 밸브 사이에 배치되는 제1 압력 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 압력 센서로부터 제1 압력 측정치를 수신하고 상기 제1 압력 측정치에 기반하여 상기 제1 가스 공급 장치 또는 상기 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제2 가스 공급 장치의 상기 토출구와 상기 시스템 토출구 사이에 배치되는 제2 압력 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 제2 압력 센서로부터 제2 압력 측정치를 수신하고 상기 제2 압력 측정치에 기반하여 상기 제2 가스 공급 장치 또는 상기 제1 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제어 밸브와 상기 제2 가스 공급 장치의 상기 유입구 사이에 배치되는 제3 압력 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 제3 압력 센서로부터 제3 압력 측정치를 수신하고 상기 제3 압력 측정치에 기반하여 상기 제1 가스 공급 장치 또는 상기 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제어 밸브와 상기 제2 가스 공급 장치의 상기 유입구 사이에 배치되는 제3 온도 센서를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 제3 온도 센서로부터 제3 온도 측정치를 수신하고 상기 제3 온도 측정치에 기반하여 상기 제1 가스 공급 장치 또는 상기 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제어 밸브와 상기 제2 가스 공급 장치의 상기 유입구 사이에 배치되는 수분 분리기를 추가로 포함하고, 상기 수분 분리기는 상기 직렬 모드로 상기 제2 가스 공급 장치에 공급되는 상기 제1 가압 가스 출력으로부터 수분을 제거하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가스 공급원 및 상기 제2 가스 공급 장치는 단일 구동기를 통해 구동되고, 상기 단일 구동기는 상기 제1 가스 공급 장치에 작동가능하게 연결되는 제1 무단 변속기(CVT) 및 상기 제2 가스 공급 장치에 작동가능하게 연결되는 제2 CVT를 포함하고, 상기 제1 CVT는 상기 제1 가스 공급 장치의 속도를 독립적으로 조정하도록 구성되고 상기 제2 CVT는 상기 제2 가스 공급 장치의 속도를 독립적으로 조정하도록 구성되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 필터가 상기 제1 가스 공급 장치의 상기 유입구에 인접하게 배치되고, 제2 필터가 상기 제2 가스 공급 장치의 상기 유입구에 인접하게 배치되는, 가압 가스 전달 시스템.
제1 가스 공급 장치, 제어 밸브, 및 제2 가스 공급 장치에 작동가능하게 연결되는 제어기를 포함하는 가스 전달 시스템으로 가압 가스를 발생시키는 방법으로서, 상기 제어기를 통해, 시스템 가압 가스 시스템 출력을 정의하는 응용 입력을 수신하는 단계; 및 상기 응용 입력에 기반하여 상기 제어 밸브를 제1 위치 또는 제2 위치 중 적어도 하나로 조정하는 단계로, 상기 제1 위치는 상기 시스템 가압 가스 출력의 유량을 증가시키기 위한 병렬 모드에 해당하고, 상기 제2 위치는 상기 시스템 가압 가스 출력의 압력을 증가시키기 위한 직렬 모드에 해당하는 것인 단계 를 포함하는, 가압 가스 발생 방법.

Description

다단 가압 가스 전달 시스템 관련 출원에 대한 상호 참조/참조에 의한 포함 본 출원은 "다단 가압 가스 전달 시스템"이라는 명칭으로 2023년 9월 15일에 출원된 미국 가출원번호 63/583,057 및 "다단 가압 가스 전달 시스템"이라는 명칭으로 2024년 9월 13일에 출원된 미국 정규출원번호 18/884,312의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 전체가 본원에 참조로 포함된다. 본 개시는 전반적으로 가스 공급 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 이로부터 공급되는 가스의 압력 및/또는 체적 유량을 증가시키도록 구성되는 가스 공급 시스템에 관한 것이다. 입력으로서 가스(예를 들어, 질소, 아르곤 등) 또는 가스 혼합물(예를 들어, 공기)을 필요로 하는 소정의 응용은 이에 공급되는 가스 또는 가스 혼합물의 압력 및/또는 체적 유량을 증가시키는 것을 요구할 수 있다. 예를 들어, 터보차저용 연소실은 일반적으로 더 높은 마력을 달성하기 위해 이에 공급되는 공기의 압력 및 유량을 증가시키는 것을 요구한다. 마찬가지로, 소정의 파이프라인 응용은 예를 들어 관수 분출을 달성하거나, 파이프라인을 통해 벌크 제품(예를 들어, 가루 또는 석회석)을 송풍하거나, (낙하산에 연결되는) 유틸리티 라인을 구동하기 위해 고압 공기를 필요로 할 수 있다. 일부 가스 공급 장치(예를 들어, 압축기, 송풍기 등)는 하류 응용에 공급되는 가스 또는 가스 혼합물을 가압하기 위해 작동될 수 있다. 그러나, 이러한 장치로 가스 압력을 증가시키는 것은 온도 제약으로 인해 문제가 될 수 있다. 예를 들어, (30 psig를 초과하는) 고압 출력을 달성하기 위해 단일단 압축기를 통해 공기를 가압하면, 공기의 온도가 용인가능한 임계치 이상 증가할 수 있는데, 이는 공기를 하류 응용에 부적합하게 만들거나 고온 열 노출로 인해 압축기(및/또는 하류 구성요소)의 기능을 저하시켜서(예를 들어, 열 피로) 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 열 발생을 조절하는 방식으로 증가된 압력 및 유량으로 가압 가스 또는 가스 혼합물을 공급하는 것이 바람직하다. 후술하는 내용은 상세한 설명에 기재된 일부 예시적인 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 개시의 간단한 요약을 제시한다. 이러한 요약은 포괄적인 개요가 아니다. 또한, 이러한 요약은 본 개시의 중대한 요소를 식별하거나 본 개시의 범주를 획정하려는 의도가 아니다. 이러한 요약의 유일한 목적은 이하에 제시되는 보다 상세한 설명의 서두로서 간단한 형태로 일부 개념을 제공하는 데에 있다. 본 발명은 응용에 가압 가스(예를 들어, 공기)를 공급하는 시스템 및 방법을 제공하지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 비제한적 양태에 따르면, 다단 가압 가스 전달 시스템은 각각 제1 및 제2 가압 가스 출력을 발생시키는 적어도 제1 가스 공급 장치 및 제2 가스 공급 장치를 포함한다. 제1 및 제2 가스 공급 장치는 제1 가압 가스 출력 및/또는 제2 가압 가스 출력이 하류 응용에 대해 유량 및 압력 요건을 충족시키기 위해 사용될 수 있도록 유체 연결된다. 제1 및 제2 가스 공급 장치 중 하나만 응용의 수요를 충족시키기 위해 사용되는 경우, 제1 및 제2 가스 공급 장치는 병렬로 연결되고(병렬 모드), 그에 따라 제1 가스 공급 장치 또는 제2 가스 공급 장치가 시스템의 출력을 발생시키기 위해 작동된다. 제1 및 제2 가스 공급 장치 둘 다 응용의 수요를 충족시키기 위해 사용되는 경우, 제1 및 제2 가스 공급 장치는 시스템의 체적 출력을 발생 및 증가시키기 위해 병렬로 연결되거나(병렬 모드) 시스템의 압력 출력을 증가시키기 위해 직렬로 연결된다(직렬 모드). 다른 양태에 따르면, 제1 가압 가스 출력을 공급하도록 구성되는 제1 가스 공급원, 제2 가압 가스 출력을 공급하도록 구성되는 제2 가스 공급원, 및 적어도 제1 위치 및 제2 위치를 포함하는 제어 밸브를 포함하는 가압 가스 전달 시스템이 제공된다. 제어 밸브는 제1 위치에서 제1 가스 공급원의 토출구를 시스템 토출구에 연결하고 제2 위치에서 제1 가스 공급원의 토출구를 제2 가스 공급원의 유입구에 연결하도록 구성된다. 제1 위치에서, 제어 밸브는 병렬 모드로 제1 가압 가스 출력을 시스템 토출구로 지향시킨다. 제2 위치에서, 제어 밸브는 직렬 모드로 제1 가압 가스 출력을 제2 가스 공급원의 유입구로 지향시킨다. 일 실시예에서, 제2 가스 공급원의 토출구는 시스템 토출구에 유체 연결된다. 일 실시예에서, 제어 밸브는 제1 가압 가스 출력을 시스템 토출구로 지향시키고, 제2 가스 공급원은 시스템 가압 가스 출력의 유량을 증가시키기 위해 제2 가압 가스 출력을 시스템 토출구로 지향시킨다. 일 실시예에서, 제1 가압 가스 출력은 직렬 모드에서 제1 압력값으로 제2 가스 공급원의 유입구로 지향되고, 제2 가스 공급원은 제1 가압 가스 출력의 압력을 제1 압력값을 초과하는 제2 압력값까지 증가시키도록 구성되고, 그에 따라 제2 가압 가스 출력은 제2 압력값을 포함하게 된다. 일 실시예에서, 제2 가압 가스 출력은 시스템 가압 가스 출력의 압력을 증가시키기 위해 시스템 토출구에 공급된다. 일 실시예에서, 제어 밸브는 제3 위치를 포함한다. 제3 위치에서 제어 밸브는 제1 가압 가스 출력이 이를 통과하는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 시스템은 제어기를 추가로 포함한다. 제어기는, 시스템 가압 가스 출력을 정의하는 응용 입력을 수신하고 응용 입력에 기반하여 제어 밸브를 제1 위치 또는 제2 위치로 조정하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 가스 공급원은 제1 구동기를 통해 구동되고, 제2 가스 공급원은 제2 구동기를 통해 구동된다. 제1 구동기는 제1 가압 가스 출력의 압력을 조정하기 위해 제1 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 작동될 수 있고, 제2 구동기는 제2 가압 가스 출력의 압력을 조정하기 위해 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제1 가스 공급 장치의 토출구와 제어 밸브 사이에 배치되는 제1 냉각기를 추가로 포함한다. 제1 냉각기는 제1 가압 가스 출력의 온도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제1 가스 공급 장치의 토출구와 제어 밸브 사이에 배치되는 온도 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 제1 온도 센서로부터 제1 온도 측정치를 수신하고 제1 온도 측정치에 기반하여 제1 가스 공급 장치 또는 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제2 가스 공급 장치의 토출구와 시스템 토출구 사이에 배치되는 제2 냉각기를 포함한다. 제2 냉각기는 제2 가압 가스 출력의 온도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제2 가스 공급 장치의 토출구와 시스템 토출구 사이에 배치되는 제2 온도 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 제2 온도 센서로부터 제2 온도 측정치를 수신하고 제2 온도 측정치에 기반하여 제1 가스 공급 장치 또는 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제1 가스 공급 장치의 토출구와 제어 밸브 사이에 배치되는 제1 압력 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 제1 압력 센서로부터 제1 압력 측정치를 수신하고 제1 압력 측정치에 기반하여 제1 가스 공급 장치 또는 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제2 가스 공급 장치의 토출구와 시스템 토출구 사이에 배치되는 제2 압력 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 제2 압력 센서로부터 제2 압력 측정치를 수신하고 제2 압력 측정치에 기반하여 제2 가스 공급 장치 또는 제1 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제어 밸브와 제2 가스 공급 장치의 유입구 사이에 배치되는 제3 압력 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 제3 압력 센서로부터 제3 압력 측정치를 수신하고 제3 압력 측정치에 기반하여 제1 가스 공급 장치 또는 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제어 밸브와 제2 가스 공급 장치의 유입구 사이에 배치되는 제3 온도 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 제3 온도 센서로부터 제3 온도 측정치를 수신하고 제3 온도 측정치에 기반하여 제1 가스 공급 장치 또는 제2 가스 공급 장치의 속도를 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템은 제어 밸브와 제2 가스 공급 장치의 유입구 사이에 배치되는 수분 분리기를 추가로 포함한다. 수분 분리기는 직렬 모드로 제2 가스 공급 장치에 공급되는 제1 가압 가스 출력으로부터 수분을 제거하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제1 가스 공급원 및 제2 가스 공급 장치는 단일 구동기를 통해 구동된다. 단일 구동기는 제1 가스 공급 장치에 작동가능하게 연결되는 제1 무단 변속기(CVT) 및 제2 가스 공급 장치에 작동가능하게 연결되는 제2 CVT를 포함한다. 제1 CVT는 제1 가스 공급 장치의 속도를 독립적으로 조정하도록 구성되고, 제2 CVT는 제2 가스 공급 장치의 속도를 독립적으로 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제1 필터가 제1 가스 공급 장치의 유입구에 인접하게 배치되고, 제2 필터가 제2 가스 공급 장치의 유입구에 인접하게 배치된다. 또 다른 양태에 따르면, (제1 가스 공급 장치, 제어 밸브, 및 제2 가스 공급 장치에 작동가능하게 연결되는 제어기를 포함하는) 가스 전달 시스템으로 가압 가스를 발생시키는 방법이 제공되되, 방법은, 제어기를 통해, 시스템 가압 가스 시스템 출력을 정의하는 응용 입력을 수신하는 단계; 및 응용 입력에 기반하여 제어 밸브를 제1 위치 또는 제2 위치 중 적어도 하나로 조정하는 단계를 포함한다. 제1 위치는 시스템 가압 가스 출력의 유량을 증가시키기 위한 병렬 모드에 해당하고, 제2 위치는 시스템 가압 가스 출력의 압력을 증가시키기 위한 직렬 모드에 해당한다. 일 실시예에서, 방법은, 제어 밸브가 병렬 모드로 설정될 때, 제1 가압 가스 출력을 발생시키기 위해 제1 가스 공급 장치를 작동시키고, 시스템 토출구에 제1 가압 가스 출력을 공급하고, 제2 가압 가스 출력을 발생시키기 위해 제2 가스 공급 장치를 작동시키고, 시스템 토출구에 제2 가압 가스 출력을 공급하는 단계를 포함한다