KR100257679B1 - 철도차량용 압축공기 발생장치 - Google Patents

철도차량용 압축공기 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 압축공기 발생장치에 관한 것으로, 유도전동기(110)로구동되는 공기압축기(113), 압축공기중의 오일을 회수하는 오일 리시이버(118)및 오일 세퍼레이터(120), 압축공기를 냉각시키는 공기냉각기(123), 온도상태에 따라 오일 냉각기(132)를 경유하거나 직접 스크루 공기압축기(113)로 공급하는 것을 제어하는 써모스틱 밸브(131)를 포함하여 이루어진 압축공기 발생장치에 있어서, 공기냉각기(123)와 오일냉각기(132)를 일체형으로 형성하여 점유공간을 최소화함과 동시에 냉각팬(111)에 의한 냉각효율을 높이고, 프레임(100)을 중공의 사각단면형상을 갖는 골조로 박스형으로 형성하되 소음을 최소화 할 수 있도록 밀폐형으로 하며, 그 내부에 프레임(100)의 전면을 향하여 각종 계기판 및 조작기구와 교환소모품을 집중배치하여 유지보수가 용이하도록 하고, 프레임(100)의 상부 수평골조(102)양측 하부에는 행거브라켓(104)이 방진고무(103)의 개재하에 부착되어 떠받치는 구조가 되도록 하므로써 무게중심을 낮추어 진동을 최소화 한 것이다.

Description

철도차량용 압축공기 발생장치
본 발명은 철도차량용 압축공기 발생장치에 관한 것으로, 상세히는 철도차량의 특수성에 기인한 열악한 환경하에서도 충분하고도 양질의 압축공기를 생산해 낼 수 있도록 하고, 각 부품들을 최소의 공간내에 설치함과 아울러 유지보수가 용이하도록 배치한 것이다.
철도차량의 제동장치 및 공기스프링을 이용한 현가장치 등에 사용되는 압축공기를 생산하는 압축공기 발생장치는 철도차량의 특수성 즉, 차체의 진동 및 운행시의 외부 온도조건 등 각종 열악한 환경조건에 구애받지 않고 충분한 양의 압축공기를 제공할 것이 요구되고 있음과 아울러, 철도차량에 장착하여 사용할 경우 운행에 지장을 주지 않도록 즉각적인 시스템의 정비와 소모품의 교환 등 간편한 유지보수성을 요구하고 있다.
본 출원인은 실용신안등록출원 제97-42937호로 철도차량용 압축공기 발생장치를 출원한 바 있는데, 이는 압축공기 발생장치가 설치되는 철도차량의 특수성을 감안하여 프레임상부의 취부브라켓과 행거브라켓사이에 방진고무를 설치하여 진동을 최소화 하고, 프레임의 전면을 향하여 각종 계기판 및 교환소모부품을 배치하므로써 점검과 유지보수가 용이하도록 구성된 것이었다.
한편, 상기한 본 출원인의 고안에 있어서는 공기냉각기와 오일냉각기가 프레임의 상부와 측부에 각각 별도록 구비되어 많은 공간을 차지하게 되는 단점이 있었을 뿐만 아니라, 공기냉각기는 냉각핀의 송풍방향에 맞지 않게 설치되어 냉각효율이 떨어지는 단점이 있었고, 프레임은 L자형 앵글로 짜맞추어져 있었으므로 중량물인 유동전동기와 각종 부품의 하중을 충분하게 견디기에는 부족하였으며, 행거브라켓이 프레임의 상단에 부착되어 있었으므로 압축공기 발생장치가 차체의 하부에 매달린 형태가 되어 압축공기 발생장치가 차체의 진동에 의해 쉽게 요동되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 본출원인의 고안은 프레임의 내부에 각종 부품을 가능한 최소의 공간을 차지하도록 배치하기는 하였으나, 배관구조상 프레임의 내부공간에 여전히 많은 공간이 남아있었으며, 이로 인하여 압축공기 발생장치의 부피를 대폭 축소시키는 데는 한계가 있었다.
본 발명은 상기 본 출원인의 고안을 더욱 개량하여 철도차량에 장착되어 사용되는 특수성에 보다 적합하고, 열악한 환경에도 불구하고 양질의 압축공기를 정상적으로 생산하여 공급해 줄 수 있는 압축공기 발생장치를 제공하는데 있으며, 최소한의 공간내에 압축공기 발생장치의 전 부품을 설치함과 아울러 소모품의 교환 및 주기적인 정비가 더욱 용이하도록 하는데 있는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유도전동기에 의하여 구동되는 스크루 공기압축기, 압축공기중의 오일을 1차,2차로 회수하는 오일 리시이버 및 오일 세퍼레이터, 압축공기를 냉각시키는 공기냉각기, 오일의 온도상태에 따라 오일 냉각기를 경유하거나 직접 스크루 공기압축기로 공급하는 것을 제어하는 써모스틱 밸브를 포함하여 이루어진 압축공기 발생장치에 있어서, 상기 공기냉각기와 오일냉각기를 일체형으로 형성하여 프레임의 전방에 배치하므로써 점유공간을 최소화함과 동시에 냉각팬에 의한 냉각효율을 높일 수 있도록 하고, 프레임을 견고한 구조를 갖도록 중공의 사각단면형상을 갖는 골조로 박스형으로 형성하되 소음을 최소화 할 수 있도록 밀폐형으로 형성하며, 그 내부에 프레임의 전면을 향하여 각종 계기판 및 조작기구와 교환소모품을 집중배치하여 유지보수가 용이하도록 하고, 프레임의 상부 수평골조 양측 하부에는 행거브라켓이 방진고무의 개재하에 부착되어 프레임을 떠받치는 구조가 되도록 하므로써 무게중심을 낮추어 진동을 최소화 할 수 있도록 한 철도차량용 압축공기 발생장치를 제공한다.
본 발명에 의한 철도차량용 압축공기 발생장치를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 압축공기 발생장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 압축공기 발생장치의 유 공압 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 압축공기 발생장치의 평면구성도,
도 4는 본 발명에 따른 압축공기 발생장치의 정면구성도,
도 5는 본 발명에 따른 압축공기 발생장치의 측면구성도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 프레임 102 : 수평골조
103 : 방진고무 104 : 행거브라켓
105 : 보울트 106 : 측면커버
106' : 배면커버 106": 하부커버
108 : 걸쇠 110 : 유도전동기
111 : 냉각팬 112 : 커플링
113 : 공기압축기 115 : 공기필터
116 : 흡입밸브 117 : 공기-오일 배출파이프
118 : 오일 리시이버 119 : 2차 공기-오일 배출파이프
120 : 오일여과기 122 : 공기 배출파이프
123 : 공기냉각기 124 : 배수밸브
125 : 공기배출구 126 : 안전밸브
128 : 첵 밸브 130 : 오일 리턴파이프
131 : 써모스틱 밸브 132 : 오일냉각기
133 : 오일필터 134 : 오일 리턴파이프
도 1은 본 발명에 따른 철도차량용 압축공기 발생장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 압축공기 발생장치의 회로를 개략적으로 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 측면구성을 도시한 것으로, 본 발명은 구조적인 강도와 하중에 대한 안정성을 유지할 수 있도록 사각단면형상을 갖는 골조를 박스형으로 형성한 프레임(100)의 상부 수평골조(102)양측 하부에는 4개의 행거브라켓(104)이 방진고무(103)의 개재하에 보울트(105)에 의하여 결합되어 철도차량의 운행시 차체의 진동에 의한 영향을 극소화 할 수 있도록 되어 있다.
즉, 차체와 압축공기 발생장치와의 거리를 최소한으로 단축시키므로써 차체의 진동에 의하여 압축공기 발생장치가 요동되는 폭을 최소화 할 수 있도록 한 것이다.
또, 프레임(100)의 외측에는 프레임(100)내부로 이물질이나 수분의 유입방지와 동절기 차가운 공기와의 접촉에 의한 내부 부품의 과도한 냉각에 의한 오동작을 방지하기 위한 측면커버(106)와 배면커버(106')및 하부커버(106")가 부착되고, 프레임(100)의 전면에는 개폐도어(도시안됨)를 부착하기 위한 걸쇠(109)가 복수개 부착설치되어 있다.
상기 프레임(100)내의 부품배치상태는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 프레임(100)의 내측 후부에 유도전동기(110)가 길이방향으로 수평상태로 안착되어 프레임(100)의 하부에 고정되고, 이 유도전동기(110)의 후방으로는 플렉시블 커플링(112)에 의하여 스크루 공기압축기(113)가 축결합된다.
상기 스크루 공기압축기(113)상부에는 공기를 여과하여 흡입하기 위한 흡입밸브(116)가 설치되어 공기필터(115)에서 여과된 공기가 스크루 공기압축기(113)내로 흡입되고, 스크루 공기압축기(113)의 전방으로는 오일 리시이버(118)가 설치되어 공기압축기(113)와 공기-오일 배출파이프(117)로 접속된다.
상기 오일 리시이버(118)의 우측으로는 오일 세퍼레이터(120)가 설치되는데, 이는 오일 리시이버(118)에서 오일이 1차로 제거된 압축공기가 상부의 공기-오일 배출파이프(119)를 거쳐 오일 세퍼레이터(120)로 공급되어 2차로 압축공기중의 오일이 제거되는 것이다.
이 오일 세퍼레이터(120)의 측부에는 프레임(100)의 내측 후방을 감싸고 돌도록 배관된 공기파이프(122)를 통하여 유도전동기(110)의 전방 상부에 수직으로 설치된 공기냉각기(123)로 유입되어 냉각된 후 배출구(125)로 배출된다.
상기 배출구(125)에는 도시안된 플렉시블 호스가 접속되어 압축공기를 제동장치 및 현가장치의 공기스프링에 공급하게 된다.
한편, 상기 오일 리시이버(118)의 하부 일측에는 회수된 오일을 공기압축기(113)로 리턴시키기 위한 오일 리턴파이프(130)의 일단이 접속되어 있으며, 이 오일 리턴파이프(130)의 타단에는 써모스틱 밸브(131)의 인입포트가 접속되어 유도전동기(110)전방에 수직으로 설치된 오일 냉각기(132)와 오일필터(133)쪽으로 분기된다.
상기 오일필터(133)의 배출포트에는 공기압축기(113)에 일단이 접속된 오일 리턴파이프(134)의 타단이 접속된다.
도면중 부호 '126'은 오일 세퍼레이터(120)에 부착되는 안전밸브, '127'은 벤트밸브, '128'은 오일 세퍼레이터(120)에서 회수된 오일을 다시 공기압축기(113)로 리턴시키는 보조 리턴파이프(138)사이에 설치된 체크밸브, '135'는 공기압축기(113)에 설치되는 온도게이지, '136','137'은 인테이크 밸브에 설치되는 인디케이터 및 첵 밸브이다.
본 발명의 회로구성 및 압축공기의 생성과 오일의 재순환과정을 도 2에 의하여 설명하면, 공기압축기(113)는 유도전동기(110)에 플렉시블 커플링(112)으로 축결합되어 구동되는 것으로, 공기는 공기필터(115)를 통하여 외부로부터 흡입되어 흡입밸브(116)를 거쳐 공기압축기(113)내로 유입되며, 공기압축기(113)내부의 암,수로터가 회전하면서 흡입된 공기가 오일의 기밀작용에 의하여 압축되는 것이며, 압축된 공기는 배출구를 통하여 오일 리시이버(118)로 공급된다.
유도전동기(110)의 기동후 즉시 개방되는 흡입밸브(116)는 감압시스템에 의하여 제어되는 것으로, 공기압축기(113)의 구동시에는 흡입공기의 압력 및 생성되는 공기의 압력에 의하여 개방정도가 적절히 제어되고, 공기압축기(113)의 정지시에는 첵 밸브로서 작용하게 되어 닫힌 상태가 된다.
상기 공기압축기(113)내로 공급되는 오일은 공기압축기(113)의 작동중에 오일 리시이버(118)로부터 압축공기와 분리된 오일이 재순환되어 공급된다.
상기 공기압축기(113)로 유입되는 오일은 암 수 로터사이의 기계적인 공차에 대하여 기밀작용을 하는 기능외에도 암 수 로터를 지지하는 베어링에 대한 윤활작용을 하고, 공기가 압축되는 동안에 발생하는 열을 제거하는 냉각유의 용도로도 사용된다.
상기 오일 리시이버(118)에서 오일이 1차로 제거된 압축공기는 2차 공기-오일 배출파이프(119)를 경유하여 오일 세퍼레이터(120)로 공급되는 것이며, 이 오일 세퍼레이터(120)에서 2차로 압축공기중의 오일이 제거되고, 오일이 제거된 압축공기는 공기 배출파이프(122)를 거쳐 공기냉각기(123)에서 냉각된 후 배출구(125)를 통하여 철도차량의 제동장치 또는 기타 압축공기를 필요로 하는 곳으로 공급되는 것이다.
한편, 오일 리시이버(118)에서 회수된 오일은 오일 리턴파이프(130)를 통하여 써모스틱 밸브(131)로 공급되고, 써모스틱 밸브(131)는 공급되는 오일의 온도상태를 자체감지하여 오일의 온도가 설정온도(70℃∼80℃ 범위내, 바람직하게는 77℃)보다 높을 경우에는 오일을 오일냉각기(132)로 공급하여 강제로 냉각시켜서 오일필터(133)로 공급하여 오일내의 이물질을 여과한 후 정화된 오일을 다시 공기압축기(113)로 순환공급시키고, 오일의 온도가 설정온도보다 낮은 경우에는 바로 오일필터(133)로 공급하여 공기압축기(113)로 순환공급되도록 유로를 전환시킨다.
상기 오일냉각기(132)는 유도전동기(110)후단에 축결합된 팬(111)에 의하여 강제냉각되는 것이며, 오일냉각기(132)와 일체로 형성되어 수직으로 설치된 공기냉각기(123)도 이 팬(111)의 회전에 의하여 발생되는 공기와의 접촉에 의하여 강제냉각되므로써 기존의 고안에 비하여 월등히 우수한 냉각효율을 갖는다.
상기 오일 세퍼레이터(120)에서는 압축된 공기중의 잔류오일을 분리하는데, 이의 원리는 공기와 오일의 속도와 방향전환차이에 의한 것으로, 이러한 오일 세퍼레이터(120)의 기술에 대하여는 다양한 기술이 공지되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
아울러 본 발명의 압축공기 발생장치는 철도차량에 장착되는 프레임(100)의 전면으로 오일 리시이버(118)가 배치되어 오일 리시이버(118)내의 오일 잔류량을 오일 게이지(118a)에 의하여 외부에서 용이하게 점검할 수 있음과 아울러, 오일 주입밸브(118b)에 오일을 보충해 주기도 용이한 장점이 있다.
또, 본 발명은 상기 오일 리시이버(118)뿐만 아니라, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 프레임(100)의 전면을 향하여 오일 필터(133)를 배치하여 외부에서 오일필터(133)를 주기적으로 교체하기 용이하도록 하였고, 온도계(141)를 부착하여 스크루 공기압축기(113)내로 공급되는 오일의 온도를 점검할 수 있도록 하였으며, 오일 세퍼레이터(120)를 배치하여 이의 검사와 교체가 용이하도록 하였고, 써모스틱 밸브(131)도 프레임(100)의 전면에 배치하여 이의 점검과 교체가 용이하도록 하였으며, 각종 배관라인도 전면에서 육안으로 검사가 가능하도록 배관하였다.
또한, 본 발명은 철도차량의 운행중 차체에 발생하는 진동이 압축공기 발생장치로 전달되는 것을 방지하기 위하여 상부 프레임(102)의 하부에 행거 브라켓(104)을 방진고무(103)의 개재하에 보울트(105)로 고정시켜 행거브라켓(104)이 프레임(100)을 떠받치는 구조로 철도차량에 부착시키므로 압축공기 발생장치의 무게중심을 낮춰 철도차량의 진동시 압축공기 발생장치에 가해지는 진동을 최소화 할 수 있도록 하였으며, 유도전동기(110)와 스크루 공기압축기(113)는 플렉시블 커플링(112)으로 축결합시키므로써 유도전동기(110)의 진동이 공기압축기(113)에 전달되어 정상적인 구동이 저해되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
본 발명은 유도전동기에 의하여 구동되는 스크루 공기압축기에 의하여 공기와 오일이 함께 압축된 후, 오일 리시이버로 공급되어 1차로 오일이 분리되고, 오일이 분리된 압축공기는 오일 세퍼레이터에서 2차로 오일이 제거되어 냉각된 후 철도차량의 제동장치 및 현가장치의 공기스프링 등으로 공급되는 것이며, 오일 리시이버와 오일 세퍼레이터에서 회수된 오일은 다시 공기압축기로 재순환되도록 한 것이며, 본 발명은 특히, 공기냉각기와 오일냉각기를 일체형으로 형성하여 프레임의 전방에 배치하므로써 점유공간을 최소화함과 동시에 냉각팬에 의한 냉각효율을 높일 수 있는 효과가 있고, 프레임이 중공의 사각단면형상을 갖는 골조로 박스형으로 형성되어 있으므로 유도전동기를 비로한 각종 부품들의 하중을 충분히 견딜 수 있으며, 측면과 배면 및 하면에 커버를 씌워 밀폐형으로 형성하므로써 압축공기 발생장치내부의 소음이 외부로 유출되는 것을 최소화 할 수 있으며, 압축공기 발생장치의 내부에는 프레임의 전면을 향하여 각종 계기판 및 조작기구와 교환소모품을 집중배치하여 이의 점검과 유지보수가 매우 용이한 효과가 있고, 프레임의 상부 수평골조 양측 하부에는 행거브라켓이 방진고무의 개재하에 부착되어 프레임을 떠받치는 구조가 되도록 하므로써 무게중심을 낮추어 차체의 진동에 의한 압축공기 발생장치의 요동폭을 최소화 할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Claims (1)

  1. 축의 일단에 냉각팬(111)이 부착된 유도전동기(110), 이 유도전동기(110)의 축 타단에 플렉시블 커플링(112)으로 축결합되어 구동되면서 오일이 혼합된 공기를 압축시키는 스크루 공기압축기(113), 이 스크루 공기압축기(113)에서 압축된 공기중의 오일을 1차로 회수하는 오일 리시이버(118), 이 오일 리시이버(118)를 거친 압축공기중의 오일을 2차로 제거하는 오일 세퍼레이터(120), 이 오일 세퍼레이터(120)를 거친 압축공기를 냉각시키는 공기냉각기(123), 상기 오일 리시이버(118)에서 회수된 오일의 온도상태에 따라 오일냉각기(132)를 경유하거나 직접 상기 스크루 공기압축기(113)로 공급하는 것을 제어하는 써모스틱 밸브(131)를 포함하여 이루어져 프레임(100)내에 설치되는 철도차량용 압축공기 발생장치에 있어서,
    상기 공기냉각기(123)와 오일냉각기(132)는 일체형으로 형성되어 냉각팬(111)의 전방에 수직으로 설치되고, 상기 프레임(100)은 중공의 사각단면형상을 갖는 골조로 박스형으로 형성하며, 상기 프레임(100)의 상부 수평골조(102)의 양측 하부에는 행거브라켓(104)이 방진고무(103)의 개재하에 부착되어 떠받치는 구조가 되도록 한 것을 특징으로하는 철도차량용 압축공기 발생장치.
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