KR100808119B1

KR100808119B1 - 건설 중장비의 윤활유 회수장치

Info

Publication number: KR100808119B1
Application number: KR1020060054881A
Authority: KR
Inventors: 토시미치 이케다; 나찬주
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2008-02-29
Also published as: US20070289297A1; EP1870582A2; CN101092820A; EP1870582A3; CN101092820B; KR20070120302A; JP2007332958A; US7461625B2

Abstract

본 발명은 건설 중장비의 엔진에 연결되어 배출가스가 배출되는 배기관로와, 배기관로의 최저점에 설치되는 탭과, 탭에 소정길이로 일단이 연결되는 제1파이프와, 제1파이프의 타단에 연결되는 상하로 착탈가능한 조인트부와, 조인트부의 하단에 장착되어 오일팬실(Oil Reservoir)의 내부로 연장되는 제2파이프와, 오일팬실의 상부 덮개에는 제2파이프가 관통할 수 있도록 관통공이 형성된 관통부와, 관통부를 통과한 제2파이프의 하단에는 망(mesh)으로 형성되는 배출구로 구성되거나, 오일팬실로 연장되지 않고, 별도의 저장기를 두어 윤활유를 회수하는 디젤엔진의 윤활유 회수장치에 관한 것이다.

본 발명의 효과는 디젤엔진의 슬로버링 현상으로 인해 윤활유가 외부로 버려지는 것을 방지하고, 윤활유를 재생하여 다시 사용할 수 있도록 하며, 외부로 버려지는 것을 방지함으로써 환경오염을 방지할 수 있다.

윤활유, 회수장치, 과급기, 마후라, 슬로버링

Description

건설 중장비의 윤활유 회수장치 {Lubricant recovering apparatus for construction heavy equipment}

도 1은 본 발명의 대상이 되는 굴삭기의 측면도

도 2는 엔진과 배기장치에 관한 종래기술의 단면도

도 3은 본 발명에 의한 윤활유 회수장치의 일 실시예의 단면도

도 4는 도 3의 일실시예 단면도의 부분 확대도

도 5는 본 발명에 의한 윤활유 회수장치의 다른 실시예의 단면도

도 6은 도 5의 다른 실시예 단면도의 부분 확대도

■ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ■

1 : 엔진 2 : 배기 매니폴더

3 : 과급기(Turbo charger) 4 : 마후라(Muffler)

5 : 배기관(Tail pipe) 6 : 과급기와 마후라를 연결하는 관

7 : 오일팬실 8 : 최저점(Lowest point)

11 : 탭(Tab) 12 : 제1파이프

13a: 상부 조인트 부재 13b: 조인트 부재 사이의 관

13c: 하부 조인트 부재 14 : 제2파이프

15 : 망(Mesh) 20 : 관통부

21 : 패킹 31 : 탭

32 : 제1파이프 33a: 상부 조인트 부재

33b: 조인트 부재 사이의 관 33c: 하부 조인트 부재

34 : 제2파이프 35 : 일시 저장기(Separate reservoir)

본 발명은 건설 중장비의 디젤 엔진에서 나타나는 슬로버링(slobbering) 현상에 의하여 배기관로에 모이는 윤활유의 처리에 관한 발명이다.

현재 디젤엔진은 엔진의 성능향상과 배기가스를 저감하기 위하여 연소시의 공기량을 증대시키는 과급기(Turbocharger)를 널리 사용한다. 즉, 대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 흡입하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며, 이 충전되어 증가된 공기량에 맞추어 연료의 분사량을 증가시키면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는바, 이와 같이 엔진에 과급 공기를 공급하기 위하여 배기가스가 배출될 때의 유동에너지를 이용하여 터빈을 돌리고, 이 터빈에 회전축으로 연결한 블로어를 회전시켜 공기를 흡입하고 가압하는 방식의 과급기가 출력 증대를 위하여 널리 사용되고 있다.

디젤엔진에는 오일 슬로버링(Slobbering) 현상이 발생하는데, 오일 슬로버링 현상이라 함은 피스톤 링을 빠져 나가서 실린더 연소실 내로 들어간 윤활유가 연소되지 않고 배기관으로 나오는 현상이다. 이는 경부하시에는 실린더 내의 불충분한 폭발 압력으로 인해, 피스톤 압축링에 작용하는 압력이 떨어지게 되고, 따라서 실린더의 밀봉효과가 저하되므로 크랭크 케이스의 오일이 상승하게 되어 나타나는 현상이다.

대부분의 디젤엔진에 장착된 과급기로 인하여 잘 발생될 수 있는데, 특히 아이들링을 장시간 계속하면 그 현상이 현저해진다. 즉, 경부하시의 실린더내의 압력이 낮아 피스톤 압축링에 작용하는 압력이 떨어져 실린더의 밀봉효과가 저하되어 크랭크 케이스의 오일이 상승하게 되고, 과급식 엔진의 경우 저속 경부하 운전시 흡기관에 부분적으로 진공이 형성되어 이에 의해 오일이 흡입 밸브 가이드로 흘러 내리게 되고, 이 오일이 배기관을 통하여 흘러나가게 되어 복합적으로 슬로버링 현상이 나타나게 된다.

배출되는 오일의 색은 흑색이며 마후라, 배기관을 통과하여 밖으로 배출되면 환경 위생상 폐해를 주게 된다. 또 배기관로 도중에 이음매의 틈새를 통과하여 외부로 누출되는 경우가 많아서 마찬가지로 폐해의 원인이 된다. 또 환경 위생상 폐해 이외에 엔진 둘레가 까맣게 더러워져 기계 사용자에 대하여 불쾌감을 줄 수 있 다.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로써, 오일 슬로버링 현상이 발생되는 경우라도 오일이 외부로 배출되는 것을 방지하도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 슬로버링 현상으로 인하여 발생하는 환경 오염 문제를 해결하고, 배출된 오일을 재활용할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기계 주위가 더러워져 사용자에게 주는 불쾌감을 없애고, 기계를 세척하는 경우 소요시간과 비용을 절감할 수 있도록 하는 것이다.

상기의 목적은, 본 발명인 디젤 엔진의 윤활유 회수장치를 장착함으로써 해결된다. 본 발명인 디젤엔진의 윤활유 회수장치는 건설 중장비의 엔진에 연결되어 배출가스가 배출되는 배기관로와,
배기관로의 최저점에 설치되는 탭과,
탭에 소정길이로 일단이 연결되는 제1파이프와,
제1파이프의 타단에 연결되는 상하로 착탈가능한 조인트부와,
조인트부의 하단에 장착되어 오일팬실(Oil Reservoir)의 내부로 연장되는 제2파이프와,
오일팬실의 상부 덮개에는 제2파이프가 관통할 수 있도록 관통공이 형성된 관통부와,
관통부를 통과한 제2파이프의 하단에는 망(mesh)으로 형성되는 배출구로 구성된다.

건설중장비에 사용되는 디젤엔진은 성능을 향상시키기 위하여 일반적으로 과급기(TurboCharger)를 갖추고 있다. 과급기는 배기관로를 통하여 배출된 고온·고압의 배기가스를 이용하여 과급기의 터빈을 회전시키고, 터빈의 회전을 이용하여 외부공기를 유입하여 압축시키게 된다.

따라서 정상적인 경우에는 실린더 내의 폭발압력이 높기 때문에 윤활유의 유출량이 많지 않다. 그러나 아이들링을 장시간 계속하는 경우에는 피스톤의 밀폐압력이 낮아 윤활유가 실린더에 유입될 수 있고, 유입된 윤활유는 완전연소가 되지 않고 바로 배기관로를 통과하여 배출되는 경우 슬로버링(Slobbering) 현상이 나타난다.

과급기가 장착되어 있는 한 슬로버링 현상을 막을 수는 없는 것이므로 높은 속도로 회전하는 과급기를 통과하여 대기중으로 배출되는 것을 막는 것이 필요하다.

따라서 배기관로의 저점에 일종의 드레인을 설치하는 것으로서 이를 해결한다. 즉, 배기관로의 저점에 윤활유가 회수될 수 있도록 회수관을 설치한다. 배기관로의 저점은 엔진의 배출구로부터 배출된 배기가스가 통과하는 배기매니폴드, 과급기와 과급기에서 마후라(Muffler)로 연결되는 관로 중 가장 낮은 부분에 윤활유가 고여 있을 것이므로 그 위치에 회수관을 설치함이 바람직하다.

상기의 회수관은 일단 배기관의 저점에 탭을 설치하고, 탭에 제1파이프를 용접하여 연결하고, 이 경우 파이프는 고온·고압에 견딜 수 있는 재질을 사용하여야 한다. 상기 제1파이프는 파이프 설치 후 볼트 작업 등을 수월하게 할 수 있도록 소정의 길이를 가지도록 함이 바람직하며, 설치된 제1파이프의 하단에는 상하를 착탈할 수 있는 조인트부를 설치하도록 한다. 조인트부는 상하 조인트 부재와 조인트 사이의 관으로 구성된다. 이는 유지보수를 위한 것으로, 조인트 부재로는 플랜지, 유니온, 커플링 등을 사용할 수 있다. 조인트 사이의 관은 일반 파이프나 플렉시블 튜브(Flexible tube)를 사용할 수 있다. 다만, 과급기를 통과하는 배기가스는 고온·고압일 수 있으므로 고온·고압에 견딜 수 있는 재질을 가진 부품을 사용하는 것이 바람직하다.

조인트부의 하단에 연결되는 제2파이프는 오일팬실의 상부 덮개를 관통하여 설치되므로 상부에 관통공을 설치하여야 할 필요가 있다. 관통공을 설치하는 경우 건설장비의 이동시 오일의 유동이 심해지므로 오일이 밖으로 새어 나오지 않도록 밀폐시킬 수 있는 구조로 되어야 한다. 따라서 관통공을 관통하는 제2파이프의 주위에는 패킹을 장착한 관통부가 구비되어야 한다.

상기 오일팬실로 관통되는 제2파이프의 끝단은 망(Mesh)으로 구성함이 바람 직하다. 내부로 덩어리진 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 불순물이 오일과 함께 실린더 내부로 유입되는 경우, 불순물에 의하여 피스톤 링을 손상시킬 수 있고, 그 손상에 의하여 엔진의 성능저하와 더불어 윤활유가 실린더로 유입되어 슬로버링 현상이 더 심화될 수 있기 때문이다.

본 발명의 또 다른 구성은, 건설 중장비의 엔진에 연결되어 배출가스가 배출되는 배기관로와,
배기 관로의 최저점에 설치되는 탭과,
탭에 소정길이로 일단이 연결되는 제1파이프와,
제1파이프의 타단에 연결되는 상하로 착탈가능한 조인트부와,
조인트부의 하단에 연결되는 제2파이프와,
제2파이프의 하단에 장착되는 일시 저장기로 구성되는 윤활유 회수장치를 제시한다.

본 발명의 구성도 상술된 구성과 유사하다.

즉, 배기관로의 저점에 윤활유가 회수될 수 있도록 회수관을 설치한다. 배기관로의 저점은 엔진의 배출구로부터 배출된 배기가스가 통과하는 배기매니폴드, 과급기와 과급기에서 마후라(Muffler)로 연결되는 관로 중 가장 낮은 부분에 윤활유가 고여 있을 것이므로 그 위치에 회수관을 설치함이 바람직하다.

상기의 회수관은 일단 배기관의 저점에 탭을 설치하고, 탭에 제1파이프를 용접하여 연결하고, 이 경우 파이프는 고온·고압에 견딜 수 있는 재질을 사용하여야 한다. 제1파이프가 설치되면 파이프의 하단에는 상하를 착탈할 수 있는 조인트부를 설치하도록 한다. 이는 유지보수를 위한 것으로, 조인트 부재로는 플랜지, 유니온, 커플링 등을 사용할 수 있다. 다만, 과급기를 통과하는 배기가스는 고온·고압일 수 있으므로 고온·고압에 견딜 수 있는 재질을 가진 부품을 사용하는 것이 바람직하다.

조인트부재 사이의 관은 파이프나 플렉시블(flexible) 튜브를 장착할 수 있다. 다만, 이러한 재질도 고온·고압에 견딜 수 있는 제품이 바람직하다.

상기 조인트부의 하단에는 제2파이프가 설치되고, 제2파이프의 하단에는 일시 저장기(Separate reservoir)가 장착된다. 일시 저장기와 제2파이프는 일체형으로 하여 조인트부의 하단 조인트 부재로부터 쉽게 분리ㆍ회수할 수 있도록 함이 바람직하다. 또한 일시 저장기의 오일 볼륨을 체크할 수 있도록 장착됨이 바람직하다. 따라서 오일의 양을 체크할 수 있는 레벨 표시기를 부착하거나 일시 저장기를 외부에서 볼 수 있는 투명재질을 사용함이 바람직하다. 레벨의 양을 체크할 수 있어야 유지보수가 가능하기 때문이다.

또한 저장기를 오일팬실 상부 덮개에 올려 놓는 경우나 상부 덮개의 빈 공간에 설치되는 경우에는 저장기를 지지하여 고정시켜 주는 서포트(support)가 필요하며, 이는 과급기의 회전에 따른 진동으로 인한 떨림을 방지하기 위함이다. 혹은 저장기를 플렉시블 튜브 등으로 연결하여 과급기의 회전에 따른 과도한 진동을 막을 수도 있다. 플렉시블 튜브를 사용하는 경우라도 진동이 발생할 수 있으므로 이 경우도 저장기를 고정시킬 수 있는 서포트가 필요하다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 굴삭기를 나타낸다. 굴삭기는 상부 회전체(101), 하부 주행체(102) 및 작업기(103)으로 구성된다. 상부회전체에는 작업기(103)를 구동하기 위한 각종 기기 및 운전석(118)이 탑재된다.

도 2는 본 발명의 윤활유 회수장치를 장착하기 전 탑재되어 있는 엔진과 배기장치를 나타내고, 그 구성요소는 엔진(1), 배기 매니폴더(Manifold)(2), 과급기(Turbocharger)(3), 마후라(4), 배기관(Tail Pipe)(5), 과급기와 마후라를 연결하는 관(6) 및 과급기 하부의 오일팬실(7)로 구성된다.

도 3은 본 발명의 일실시예를 나타내는 것이다. 또한 도 4는 도 3의 윤활유 회수장치를 확대한 도면이다.

도 3에서는 배기 매니폴더로부터 배기관에 이르기까지의 최저점(Bottom point)에 탭을 설치하여야 함을 나타내고 있다.

도 4는 윤활유 회수장치의 구성요소에 관한 도면이다. 배기관로의 최저점(8)에 탭(11)을 설치하고, 탭에는 배기관로로부터 용이하게 작업할 수 있도록 소정의 길이를 가진 제1파이프(12)을 연결한다. 제1파이프(12)의 하단에는 조인트부(13)가 연결된다. 조인트부(13)의 상부와 연결하기 위해 제1파이프(12)의 하단에는 스크류를 내어 상부 조인트부재(13a)와 연결될 수 있도록 한다. 조인트부(13)의 관(13b)은 파이프나 플렉시블 튜브(Flexible tube)를 이용하여 연결한다. 파이프(13b)로 연결하는 경우 파이프(13b)의 상부와 하부에는 유니언(13a)(13c)이 필요하다. 파이프(13b)의 상하단에 유니언(13a)(13c)을 설치하여 제1파이프(12) 및 제2파이프(14)와 연결한다. 플렉시블 튜브(13b)를 이용하는 경우에는 상하단에 볼트가 장착되어 있으므로 직접 제1파이프(12) 및 제2파이프(14)와 연결할 수 있다. 조인트부(13)에 연결된 제2파이프(14)는 오일팬실(7) 내로 관통시킨다. 오일팬실(7) 내로 제2파이프(14)가 관통되므로 오일팬실(7)의 상부 관통부(20)에 대하여는 굴삭기가 움직이는 경우 오일의 방출을 막기 위하여 패킹(21)을 설치함이 바람직하다. 오일팬실(7) 내로 관통되는 제2파이프의 끝단은 망(Mesh)(15)을 설치하여 덩어리진 불순물이 유입되는 것을 막을 수 있도록 함이 바람직하다. 또한 제2파이프의 끝단에 설치되는 망(15)은 주기적으로 유지보수되어져야 한다.

이와 같이 하면 슬로버링 현상에 의하여 오일이 배기관로로 나오더라도 외부로 배출되는 일이 없이 엔진 내부로 귀환시킬 수 있다.

도 5는 엔진실 내로 귀환되는 것이 아니고 일시 저장기(35)를 설치하여서 그곳에 모이도록 한 것이고, 도 6은 일시 저장기(35)가 장착된 윤활유 회수장치의 확대도이다 .

도 5의 경우도 도 3과 마찬가지로 배기 매니폴더로부터 배기관에 이르기까지의 최저점(Bottom point)에 탭을 설치하여야 함을 나타낸다.

도 6은 일시 저장기(35)가 장착된 윤활유 회수장치의 구성요소에 관한 도면으로서, 배기관로의 최저점(8)에 탭(31)을 연결하고, 탭(31)에는 배기관로에서의 작업이 용이하도록 소정의 길이를 가진 제1파이프(32)을 연결한다. 제1파이프(32)의 하단에는 조인트부(33)가 연결된다. 조인트부(33)의 상부와 연결하기 위해 제1파이프(32)의 하단에는 스크류를 내어 상부 조인트(33a)와 연결될 수 있도록 한다. 조인트부(33)의 관(33b)은 파이프나 플렉시블 튜브(Flexible tube)를 이용하여 연결한다. 파이프(33b)로 연결하는 경우 파이프(33b)의 상부와 하부에는 유니언(33a)(33c)이 필요하다. 파이프(33b)의 상하단에 유니언(33a)(33c)을 설치하여 제1파이프(32) 및 제2파이프(34)와 연결한다. 플렉시블 튜브(33b)를 이용하는 경우에는 상하단에 볼트가 장착되어 있으므로 직접 제1파이프(32) 및 제2파이프(34)와 연결할 수 있다. 제2파이프(34)의 하단에는 일시 저장기(35)가 연결된다. 일시 저장기(35)는 자주 유지보수하여야 하므로 쉽게 착탈할 수 있도록 설치되어야 한다. 따라서 오일팬실(7)의 상부와 어느 정도 간격을 두어야 한다.

또한, 일시 저장기(35)가 부착되어 있는 경우 과급기의 구동시 배기관이 진동하여 일시 저장기(35)가 진동을 받아 흔들리기 쉬우므로 적절한 서포트(Support)를 설치함이 바람직하다. 일시 저장기에 제2파이프(34)를 일체로 하여 직접 조인트부(33)의 하단에 연결할 수도 있다.

이러한 구성은 회수되는 윤활유를 엔진으로 귀환시키는 것이 부적합한 경우 에는 이용된다.

본 발명의 가장 큰 효과는 오일 슬로버링 현상에 의하여 엔진 외부로 나오는 오일이 밖으로 배출되는 것을 방지하는 효과를 가진다.

본 발명의 다른 효과는 오일이 외부로 배출되어 버려지는 경우에는 환경오염의 문제가 발생할 수 있는바, 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과는 배출되는 윤활유를 버리지 않고 재활용 함으로써 비용감소의 효과도 발생한다.

또한 배출된 윤할유가 기계를 더럽힘으로 인한 불쾌감을 없애주고, 기계를 세척시에도 오일 잔류물이 물과 함께 배출되지 않아서, 환경오염에 이바지하는 효과가 크고, 또한 세척비용 및 그 시간을 줄일 수 있는 효과도 발생한다.

Claims

건설 중장비의 엔진(1)에 연결되어 배출가스가 배출되는 배기관로;

상기 배기관로의 최저점(8)에 설치되는 탭(11);

상기 탭(11)에 소정길이로 일단이 연결되는 제1파이프(12);

상기 제1파이프(12)의 타단에 연결되는 상하로 착탈가능한 조인트부(13);

상기 조인트부(13)의 하단에 장착되어 오일팬실(7)(Oil Reservoir)의 내부로 연장되는 제2파이프;

오일팬실(7)의 상부 덮개에는 상기 제2파이프(14)가 관통할 수 있도록 관통공이 형성된 관통부(20); 및

상기 관통부(20)를 통과한 제2파이프(14)의 하단에는 망(15)(mesh)으로 형성되는 배출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설중장비의 윤활유 회수장치.
제1항에 있어서,

상기 조인트부(13)는 상부 유니온(13a)과 파이프(13b) 및 하부 유니온(13c)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설중장비의 윤활유 회수장치.
제1항에 있어서,

상기 조인트부(13)는 상하에 볼트 연결부가 있는 플렉시블 튜브(Flexible tube)로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설중장비의 윤활유 회수장치.
건설 중장비의 엔진(1)에 연결되어 배출가스가 배출되는 배기관로;

상기 배기 관로의 최저점(8)에 설치되는 탭(31);

상기 탭(31)에 소정길이로 일단이 연결되는 제1파이프(32);

상기 제1파이프(32)의 타단에 연결되는 상하로 착탈가능한 조인트부(33);

상기 조인트부(33)의 하단에 연결되는 제2파이프(34); 및

상기 제2파이프(34)의 하단에 장착되는 일시 저장기(35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설중장비의 윤활유 회수장치.
제4항에 있어서,

상기 조인트부(33)는 상부 유니온(33a)과 파이프(33b) 및 하부 유니온(33c)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설중장비의 윤활유 회수장치.
제4항에 있어서,

상기 조인트부(33)는 상하에 볼트 연결부가 있는 플렉시블 튜브(Flexible tube)로 구성되는 것을 특징으로 하는 건설중장비의 윤활유 회수장치.