스크류식 공기압축기의 작동 원리는?

스크류식 에어 컴프레셔는 제조 어셈블리 라인에서부터 제약 생산에 이르기까지 다양한 분야에서 사용되며, 현대 산업 운영의 핵심을 이룹니다. 뛰어난 신뢰성과 에너지 효율성 덕분에 지속적인 압축 공기 공급을 필요로 하는 기업들 사이에서 최우선 선택지가 되고 있습니다. 작동 원리를 이해하면 최적의 운전은 물론, 특정 애플리케이션에 맞는 적절한 유형(오일 주입식 또는 오일 프리) 선택에도 도움이 됩니다. 산업용 사용자를 위한 핵심 고려사항과 함께 이 과정을 단계별로 살펴보겠습니다. 스크류식 에어 컴프레셔의 작동 원리는 맞물리는 로터의 회전을 통해 공기를 양압 방식으로 이동시키는 데 기반을 둡니다. 아래에서는 공기 흡입에서 고압 공기 공급에 이르는 전체 과정을 단계별로 상세히 설명합니다.

그림: 기본적인 에어 컴프레셔 시스템

1단계: 공기 흡입

이 프로세스는 압축기의 모터가 남성 로터를 구동하면서 시작되며, 이로 인해 여성 로터가 직접 맞물리거나 타이밍 기어를 통해 함께 회전합니다. 로터가 회전을 시작하면 로터 리브 사이의 공간(이른바 '포켓')이 확장되어 공기 흡입구 포트에 저압 영역을 형성합니다. 이 저압으로 대기 중의 공기가 필터를 통해 빨려 들어오며, 필터는 먼지, 이물질 및 기타 오염물질을 제거하여 압축기 내부 부품을 보호합니다.

2단계: 압축

로터가 계속 회전함에 따라 공기 포켓이 로터 베인과 압축기 하우징 사이에 갇히게 된다. 로터의 맞물리는 설계는 이러한 공기 포켓이 배출구 쪽으로 이동하면서 그 부피를 점차 줄인다. 이로 인해 부피가 감소하면서 공기의 압력이 증가하게 되는데, 이를 양압식 압축(positive displacement compression)이라고 한다. 오일 주입형 모델의 경우, 이 단계에서 윤활유가 압축실에 주입되어 공기를 냉각시키고, 로터 사이의 틈을 밀봉하며 마찰을 줄인다.

3단계: 공기-오일 분리 (오일 주입형 모델만 해당)

오일 주입식 압축기의 경우, 압축된 공기-오일 혼합물이 분리기 탱크로 배출됩니다. 여기서 혼합물의 속도가 느려지면서 더 무거운 오일 방울들이 탱크 바닥으로 침전됩니다. 그 후 공기는 응축 필터를 포함한 일련의 필터를 통과하여 남아 있는 오일 미스트를 제거함으로써 배출되는 공기가 요구된 순도 기준을 충족할 수 있도록 합니다. 분리된 오일은 냉각되고 필터 처리된 후 재사용을 위해 압축 챔버로 다시 순환됩니다.

단계 4: 냉각 및 건조

압축 공기는 부피 감소(단열 압축)로 인해 열을 발생한다. 압축기의 손상을 방지하고 효율적인 작동을 보장하기 위해, 압축된 공기는 쿨러(공기 냉각식 또는 수냉식)를 통과시켜 온도를 낮춘다. 또한 차가운 공기는 수증기를 덜 포함할 수 있으므로 공기를 냉각하면 습기 함량도 줄어든다. 건조한 공기가 요구되는 응용 분야에서는 압축기 하류에 추가 건조 장비(흡착식 드라이어 또는 냉동식 드라이어 등)를 설치할 수 있다.

그림: PUFCO 압축열 드라이어

5단계: 배출 및 저장

냉각되고 건조되며 정제된 압축 공기는 이후 압축기에서 배출되어 에어 리시버 탱크에 저장된다. 리시버 탱크는 버퍼 역할을 하여 압력 변동을 완화시키고 응용 장치에 안정적인 공기 공급을 보장한다. 또한 남아 있는 잔여 습기가 응축되어 바닥에 가라앉도록 한 후 주기적으로 배출할 수 있도록 한다.