KR100777757B1

KR100777757B1 - 컴프레서용 에어필터

Info

Publication number: KR100777757B1
Application number: KR1020060036010A
Authority: KR
Inventors: 김경열
Original assignee: 주식회사 한국볼텍스
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-11-20
Also published as: KR20070103996A

Abstract

본 발명은 압축공기를 형성하는 컴프레서용 에어필터에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 컴프레서에서 공급되는 고온의 압축공기를 흡입하는 흡입구(11)와 배출하는 배출구(12)를 연결하도록 유로(13)가 구비된 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 유로(13)에 연결되어 압축공기에서 분리된 수분 및 이물질을 저장하는 트랩(T)으로 이루어진 에어필터에 있어서, 상기 챔버(10)의 흡입구(11)로부터 흡입된 고온의 압축공기를 냉각하여 유로(13)로 배출시키는 보텍스튜브(20)와, 상기 보텍스튜브(20)로 냉각된 압축공기를 확산시키면서 분사노즐(32)을 통해 와류되게 분사하는 디퓨져(30)와, 상기 디퓨져(30)의 분사노즐(32)로 와류분사된 압축공기의 유속을 촉진시켜서 수분 및 이물질을 분리하는 호닝관(40)을 포함한다.

따라서, 고온의 압축공기를 보텍스튜브를 통해 냉각하여 압축효율을 극대화할 수 있으며, 압축공기를 외부로 배출시키는 차압밸브의 오작동을 방지하여 안전하게 분해할 수 있는 장점을 갖는다.

컴프레서, 에어필터, 보텍스튜브, 디퓨져, 호닝관, 차압밸브.

Description

컴프레서용 에어필터{AIR-FILTER FOR COMPRESSOR}

도 1 은 종래의 에어콤프레셔용 필터를 나타낸 예시도.

도 2 는 본 발명의 실시예에 의한 전체구성을 나타낸 단면도.

도 3 은 본 발명의 실시예에 의한 요부를 나타낸 단면도.

도 4a, 4b 는 본 발명의 실시예에 의한 와류분사구의 사시도 및 정면도.

삭제

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 챔버 11 : 흡입구

12 : 배출구 13 : 유로

15 : 차압밸브 20 : 보텍스튜브

21 : 튜브 22 : 와류분사구

23 : 온기조절밸브 30 : 디퓨져

32 : 분사노즐 40 : 호닝관

43 : 체류실 50 : 필터부재

T : 트랩

본 발명은 압축공기를 형성하는 컴프레서용 에어필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온의 압축공기를 보텍스튜브를 통해 냉각하여 압축효율을 극대화할 수 있으며, 압축공기를 외부로 배출시키는 차압밸브의 오작동을 방지하여 안전하게 분해할 수 있는 컴프레서용 에어필터에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 에어필터는 컴프레서에서 공급되는 압축공기의 수분 및 이물질을 분리하는 것으로, 이러한 종래의 에어필터로 한국 실용신안등록 제169181호 ‘에어콤프레셔용 필터’의 기술적인 구성을 첨부된 도 1을 참조하여 살펴보면, 입구(1)로 인입된 공기가 본체(2)를 거쳐서 출구(3)로 배출되어 여과되며, 또한 본체(2)의 하방에 설치된 트랩(4)에 의하여 수분이 배출되도록 한 공지의 것에 있어서, 필터의 내부에 인입공기를 회전시킬 수 있는 회전유도구(5)와, 회전유도구(5)에 의하여 회전되는 기류가 장거리에 걸친 주행이 가능하도록 한 원주상으로 된 회전유도로와, 회전유도로의 상방에 형성된 통공(6,7)을 구비한 하나 이상의 제1, 제2 격판(9)(8)으로 구성된다.

상술한 종래의 에어콤프레셔용 필터는, 인입되는 공기를 회전유도구(5)로 회전시켜 제1, 제2 격판(9)(8)을 통해 출구로 배출시킨다.

그러나, 상기 종래의 에어콤프레셔용 필터는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 에어콤프레셔에서 토출되는 압축공기는 고온상태를 이루는데, 종래의 필터는 단순히 인입되는 공기를 회전시켜서 제1, 제2 격판(9)(8)을 통해 출구(3)로 배출하므로, 고온상태를 이루는 압축공기의 온도를 낮추지 못한 상태로 배출되므 로, 압축공기의 압축효율이 좋지 못한 문제점이 있었다.

둘째, 에어콤프레셔에서 공급되는 압축공기에는 매연, 유해가스, 먼지, 세균 따위의 이물질 및 수분이 함유되어 있는데, 종래의 필터는 상기 이물질 및 수분을 여과하지 못한 상태로 배출되므로, 압축공기를 이용하는 공압장비의 트러블을 발생시키고 수명을 단축시키며 정밀도 및 내구성을 떨어뜨리는 등의 문제점이 있었다.

셋째, 종래의 필터에는 수분 및 이물질이 트랩(4)으로 배출되며, 이러한 트랩(4)에는 차압밸브(도시생략)가 장착되어 트랩(4) 내의 압력을 배출하는데, 상기 차압밸브는 수분 및 이물질이 모이는 트랩(4)의 하부에 장착됨에 따라, 수분 및 이물질이 고이면서 차압밸브의 오작동으로 빈번히 이어지고, 차압밸브의 오작동은 유지보수를 위해 트랩(4)을 분리할 때 압력차이에 의해 사고가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 고온의 압축공기를 보텍스튜브를 통해 냉각하여 압축효율을 극대화할 수 있으며, 압축공기를 외부로 배출시키는 차압밸브의 오작동을 방지하여 안전하게 분해할 수 있는 컴프레서용 에어필터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 컴프레서에서 공급되는 고온의 압축공기를 흡입하는 흡입구와 배출하는 배출구를 연결하도록 유로가 구비된 챔버와, 상기 챔버의 유로에 연결되어 압축공기에서 분리된 수분 및 이물질을 저장하는 트 랩으로 이루어진 에어필터에 있어서, 상기 챔버의 흡입구로부터 흡입된 고온의 압축공기를 냉각하여 유로로 배출시키는 보텍스튜브와, 상기 보텍스튜브로 냉각된 압축공기를 확산시키면서 분사노즐을 통해 와류되게 분사하는 디퓨져와, 상기 디퓨져의 분사노즐로 와류분사된 압축공기의 유속을 촉진시켜서 수분 및 이물질을 분리하는 호닝관을 포함하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 2 는 본 발명의 실시예에 의한 전체구성을 나타낸 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 실시예에 의한 요부를 나타낸 단면도이며, 도 4a, 4b 는 본 발명의 실시예에 의한 와류분사구의 사시도 및 정면도이다.
본 발명은 첨부된 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이, 압축공기가 흡입되는 흡입구(11)와 배출구(12)를 연결하는 유로(13)가 구비된 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 흡입구(11)로부터 흡입된 고온의 압축공기를 냉각하는 보텍스튜브(20)와, 상기 보텍스튜브(20)로 냉각된 압축공기를 확산시키면서 와류분사시키는 디퓨져(30)와, 상기 디퓨져(30)로 와류분사된 압축공기의 수분 및 이물질을 분리하는 호닝관(40)과, 상기 호닝관(40)을 통과한 압축공기의 미세 이물질을 여과하는 필터부재(50)를 포함한다.

삭제

챔버(10)의 상부 일측에는 컴프레서(도시생략)에서 공급되는 고온의 압축공기를 흡입하도록 흡입구(11)가 형성되고, 타측에는 배출구(12)가 형성되어 수분 및 이물질이 분리된 압축공기가 배출된다. 또한, 챔버(10)의 하부에는 유로(13)에 연결되도록 드레인공(14)이 형성되어 압축공기에서 분리된 수분 및 이물질을 드레인 하며, 이 드레인공(14)에는 니플(N)로 트랩(T)이 연결되어 드레인공(14)으로 드레인되는 수분 및 이물질이 채워진다.

또한, 챔버(10)의 하부 일측에는 차압밸브(15)가 장착되어, 챔버(10) 및 이 챔버(10)의 유로(13)에 연결된 트랩(T) 내의 압축공기 배출을 단속한다. 이러한 차압밸브(15)는 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(10)의 유로(13)에 연결되도록 밸브자리(16a)가 구비된 밸브하우징(16)과, 이 밸브하우징(16)의 밸브자리(16a)를 따라 슬라이딩가능하게 결합되어 밸브자리(16a)의 개폐를 단속하는 슬라이딩밸브(17)와, 이 슬라이딩밸브(17)를 탄력적으로 지지하는 코일스프링(18)을 포함한다.

따라서, 코일스프링(18)으로 지지되어 밸브자리(16a)를 폐쇄시키는 슬라이딩밸브(17)를 누르면, 밸브자리(16a)가 개방되면서 챔버(10) 및 트랩(T) 내의 압축공기가 외부로 배출된다.

이같이 구성된 차압밸브(15)는 챔버(10)에 경사지게 형성되어, 압축공기에서 분리된 이물질이 미끄러지면서 트랩(T)으로 드레인된다.

보텍스튜브(20)는 챔버(10)의 흡입구(11)로부터 흡입된 고온의 압축공기를 냉각하여 유로(13)로 배출하는 것으로, 이러한 보텍스튜브(20)는 도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 튜브(21)와 와류분사구(22) 및 온기조절밸브(23)로 구성된다.

튜브(21)는 냉각된 압축공기를 유로(13)로 배출시키는 냉기출구(21a)와, 압축공기에서 분리된 온기를 배출시키는 온기출구(21b)와, 압축공기의 냉·온기를 분리하도록 안내하는 가이드실(21c)로 구성된다.

와류분사구(22)의 외주연에는 도 4a, 4b에 도시된 바와 같이 흡입구(11)로 흡입된 압축공기를 안내하도록 가이드환홈(22a)이 형성되고, 이 가이드환홈(22a)으로 안내된 압축공기를 가이드실(21c)의 내벽면으로 분사하도록 와류분사구(22)에는 다수개의 와류분사홈(22b)이 형성된다.

온기조절밸브(23)는 온기출구(21b)로 배출되는 온기의 배출량을 조절하는 것으로, 이러한 온기조절밸브(23)는, 온기출구(21b)에 연통되도록 밸브공(24a)이 천공되어 온기출구(21b)의 외측단 내경으로 나사결합되는 밸브케이싱(24)과, 이 밸브케이싱(24)에 나사결합되면서 밸브공(24a)의 개폐를 조절하도록 배출공(25a)이 형성된 조절노브(25)를 포함한다.
이와 같은 구성을 이루는 보텍스튜브(20)는 1928년 프랑스의 죠지랭크가 유체 역학적 원리를 이용하여 발명한 제품을 산업 전반에 응용하여 사용되는 통상의 공기냉각장치로 널리 알려진 것으로서 그 원리를 살펴보면, 도 4b에서와 같이 챔버(10)의 흡입구(11)로 흡입되는 고온의 압축공기가 와류분사구(22)의 가이드환홈(22a) 및 와류분사홈(22b)을 통해 와류분사되면서 가이드실(21c)로 투입되어 고속 회전을 하게 된다.
이때, 상기 회전공기(1차 보텍스)는 원심력의 작용으로 압력과 밀도가 급상승하므로 중심부와 큰 압력차를 발생하는 가운데 가이드실(21c) 내의 접선방향을 따라 일측방향으로 향하다가 일부는 온기출구(21b)로 배출되고, 나머지 압축 공기는 타측 반대방향으로 회송과 동시에 스핀들(25b)에 의해 2차 보텍스를 형성한 후 냉기출구(21a)로 향하여 나가게 되는데, 이때 2차 보텍스의 흐름은 1차보텍스 흐름의 중심에 위치하게 되어 보다 낮은 압력의 지역을 통과하면서 팽창과 감속이 진행되어 열량을 잃으면서 냉기를 발생하게 된다.

즉, 동일 회전방향 및 동일 회전 각속도로 회전하는 바깥쪽과 안쪽 두 개의 공기흐름에 있어서, 중심을 흐르는 2차 보텍스의 공기 입자는 외측을 흐르는 1차 보텍스의 공기 입자와 1회전 하는 시간이 동일(동일 각속도)하므로, 실제 운동 속도는 바깥 흐름보다 낮게 된다. 이러한 운동 속도의 차이는 운동에너지가 줄었음을 의미하여 이 상실된 운동 에너지만큼 2차 보텍스의 온도 하강이 이루어진 것이므로, 이 상실된 운동 에너지는 열로 변환되어 바깥쪽을 흐르는 1차 보텍스의 공기 온도를 상승시키고 내부를 흐르는 2차 보텍스는 더욱 온도가 내려가게 되는 원리이다.

삭제

한편, 디퓨저(30)는 보텍스튜브(20)로 냉각된 압축공기를 확산시키고 이 확산된 압축공기를 분사노즐(32)을 통해 와류되게 분사하기 위해 구성된 것으로, 이러한 디퓨져(30)는 유로(13)를 통해 유입된 압축공기가 확산되도록 단면적을 넓게 한 확산유로(31)를 갖으며, 이 확산유로(31)에서 확산된 압축공기는 분사노즐(32)을 통해 호닝관(40)의 내주연으로 와류되게 분사되며, 분사노즐(32)은 도 3의 중앙 좌측에 도시된 확대도와 같이 디퓨져(30)의 중심에서 방사상으로 다수개가 유선형으로 형성되어 압축공기의 와류를 유도한다.

호닝관(40)은 디퓨져(30)의 분사노즐(32)로 와류분사된 압축공기에서 수분 및 이물질을 분리하는 것으로, 이러한 호닝관(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 내관(41) 및 외관(42)으로 이루어져 그 사이에 체류실(43)이 형성되는데, 이 체류실(43)은 디퓨져(30)의 분사노즐(32)로 분사되지 못한 압축공기를 체류시키도록 유로(13)의 흡입구(11) 측에 연결된다.

호닝관(40)의 내관(42) 내주연에는 도 3의 중앙 좌측에 도시된 확대도와 같이 호닝가공이 이루어지게 되는데, 가공형태는 압축공기의 유속 저감을 최소화할 수 있도록 적절한 경사각을 갖는 형태로의(나선형상 또는 복수의 나선이 교차하는 그물형상 등) 호닝가공이 이루어짐이 바람직 하다.

따라서, 디퓨져(30)의 분사노즐로 와류분사된 압축공기는 호닝관(40)의 내 관(42) 내주연으로 부딪치면서 유속이 촉진되어 수분 및 이물질이 분리되고, 이같이 압축공기에서 분리된 수분 및 이물질은 챔버(10)의 드레인공(14)으로 드레인되어 트랩(T)에 저장된다.

필터부재(50)는 유로(13)의 배출구(12) 측에 설치되어 호닝관(40)으로 수분 및 이물질이 분리된 압축공기의 미세 이물질을 여과하는 것으로, 이러한 필터부재(50)는 다공성의 재질로 이루어져 압축공기에 함유된 미세 이물질을 분리한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전체적인 압축공기 흐름을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 컴프레서에서 공급되는 고온의 압축공기가 챔버(10)의 흡입구(11)로 흡입되어 보텍스튜브(20)로 유입되고, 보텍스튜브(20)로 유입된 압축공기는 상기 구성에서 설명되 역학 원리에 따라 냉기와 온기로 분리되면서, 냉기는 냉기출구(21a)를 통해 유로(13)로 배출되고, 온기는 온기출구(21b)를 통해 외부로 배출되는데, 온기조절밸브(23)에 의해 온기는 배출량이 조절된다.

이와 같이 유로(13)로 배출된 압축공기는 디퓨져(30)로 유입되어 확산되면서 분사노즐(32)을 통해 호닝관(40)의 내관(41) 내주연으로 분사되고, 호닝관(40)으로 분사된 압축공기는 내주면의 가공부위를 따라 와류 형성이 유지되면서 수분 및 이물질이 분리되며, 압축공기에서 분리된 수분 및 이물질은 드레인공(14)으로 드레인되어 트랩(T)으로 저장된다.

상술한 바에 따라 수분 및 이물질이 분리된 압축공기는 유로(13)의 배출구(12) 측에 설치된 필터부재(50)를 통과하면서 미세 이물질이 여과되고, 이같이 여과된 압축공기는 챔버(10)의 배출구(12)를 통해 배출된다.

따라서, 컴프레서에서 공급되는 고온의 압축공기는 보텍스튜브(20)로 냉각되어 압축효율이 상승되고, 디퓨져(30)로 확산되면서 호닝관(40)으로 와류분사되어 수분 및 이물질이 분리되고 필터부재(50)로 미세 이물질이 여과됨에 따라 고품질의 압축공기를 제공할 수 있게 된다.

한편, 컴프레서의 압축공기 공급량이 많아서 유로(13)를 통해 디튜져(30)로 향하는 압축공기가 포화상태를 이룰 때, 유로(13)의 흡입구(11) 측에 연결된 체류실(43)로 압축공기가 체류되고, 이 체류실(43)에서 체류되는 압축공기는 흡입구(11)로 다시 공급되는 압축공기에 혼합되면서 디퓨져(30)로 향하게 된다.

다른 한편, 챔버(10)와 트랩(T)을 분리하기 위해 차압밸브(15)를 작동시키면 챔버(10)와 트랩(T) 내의 압축공기가 외부로 배출되는데, 상기 차압밸브(15)는 챔버(10)에 경사지게 형성되어 종래에서와 같이 수분 및 이물질이 차압밸브(15)에 쌓여서 오작동이 발생되는 것을 방지하게 된다.

이상의 설명은 하나의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 첨부된 청구범위 내에서 다양하게 변형하여 실시 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 압축공기를 냉각하여 압축효율을 상승시키면서 수분 및 이물질을 분리하여 고품질의 압축공기를 형성함에 따라, 압축공기를 이용하는 공압장비의 수명연장과 정밀도향상 및 내구성연장을 기대할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

또한, 본 발명은 챔버 및 트랩의 압축공기 배출을 단속하는 차압밸브를 챔버에 경사지게 장착하여 수분이나 이물질이 고여서 오작동이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

컴프레서에서 공급되는 고온의 압축공기를 흡입하는 흡입구(11)와 배출하는 배출구(12)를 연결하도록 유로(13)가 구비된 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 유로(13)에 연결되어 압축공기에서 분리된 수분 및 이물질을 저장하는 트랩(T)으로 이루어진 에어필터에 있어서,

상기 챔버(10)의 흡입구(11)로부터 흡입된 고온의 압축공기를 냉각하여 유로(13)로 배출시키는 보텍스튜브(20)와, 상기 보텍스튜브(20)로 냉각된 압축공기를 확산시키면서 분사노즐(32)을 통해 와류되게 분사하는 디퓨져(30)와, 상기 디퓨져(30)의 분사노즐(32)로 와류분사된 압축공기의 유속저하를 최소화하여 수분 및 이물질을 분리하도록 내주면이 호닝가공된 호닝관(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서용 에어필터.
제 1 항에 있어서,

상기 호닝관(40)은, 유로의 흡입구 측에 연결되면서 디퓨져(30)의 분사노즐(32)로 분사되지 못한 압축공기를 체류시키는 체류실(43)을 형성하도록 내관(41) 및 외관(42)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 컴프레서용 에어필터.
제 1 항에 있어서,

상기 호닝관(40)에 의해 수분 및 이물질이 분리된 압축공기의 미세 이물질을 여과하도록 유로(13)의 배출구(12) 측에 설치되는 필터부재(50)를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 컴프레서용 에어필터.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 챔버(10)에는, 유로(13)에 연결된 트랩(T) 내의 압축공기 배출을 단속하도록 차압밸브(15)가 장착되는 것을 특징으로 하는 컴프레서용 에어필터.
제 4 항에 있어서,

상기 차압밸브(15)는 챔버(10)에 경사지게 장착되는 것을 특징으로 하는 컴프레서용 에어필터.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 분사노즐(32)은 디퓨저(30)의 중심에서 방사상으로 다수개가 유선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 컴프레서용 에어필터.