KR100931530B1 - 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치 - Google Patents

오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는, 탈기 라인(3)을 포함하고, 이 탈기 라인에는 공기 흡입을 위한 흡입 펌프(4)가 마련되며, 상기 탈기 라인(3)의 일단부는 오일 저장조(1)에 연결되고 타단부는 리턴 라인(9)에 의해 상기 오일 저장조(1)에 연결된 챔버(8)에 마련되는 필터(7)에 연결되며, 상기 챔버에는 외부환경을 향한 출구(10)가 마련되는 장치로서, 상기 리턴 라인(9)에 마련되는 체크 밸브(12)는 오일 저장조(1)로부터 챔버(8)까지 공기 유동이 지나갈 수 있도록 하고 반대방향의 공기 유동을 억제하며, 상기 체크 밸브에는 챔버(8)에서 필터(7)에 의해 분리된 오일이 오일 저장조(1)로 환류할 수 있도록 하는 작은 환류 개구(16)가 마련되는 것을 특징으로 하는 것인 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치가 제공된다.

Description

오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치{DEVICE FOR SEPARATING OIL FROM A DE-AERATION OF AN OIL RESERVOIR}
본 발명은 오일 저장조의 탈기(脫氣)로부터 오일을 분리하기 위한 장치에 관한 것으로서, 공지된 타입의 상기 장치는 탈기 라인을 포함하고, 이 탈기 라인에는 공기 흡입을 위한 흡입 펌프가 마련되며, 상기 탈기 라인의 일단부는 상기 오일 저장조에 연결되고, 상기 탈기 라인의 타단부는 리턴 라인에 의해 상기 오일 저장조에 연결된 챔버에 마련되는 필터와 연결되며, 상기 챔버에는 외부환경을 향한 출구가 마련되는 것인 장치에 관한 것이다.
이러한 장치를 구비할 수 있는 오일 저장조의 예로는, 예컨대 오일프리 압축기의 기어 박스의 크랭크케이스가 있다.
압축기의 크랭크케이스의 탈기와 같은 오일 저장조의 탈기는 응축 에어로졸 뿐만 아니라 오일 에어로졸, 분산 에어로졸을 대량으로 포함하고 있다. 크랭크케이스의 탈기가 직접 대기로 개방되는 경우, 오일을 포함한 공기가 압축기에 흡입될 수 있다. 압축기 및 특히 냉각 시스템은 오일에 의해 오염될 수 있다. 따라서, 크랭크케이스의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치가 사용된다.
이러한 공지된 장치의 경우, 오일 에어로졸을 포함한 공기는 상기 탈기 라인을 통해 필터까지 상기 흡입 펌프에 의해 송출되며, 공기와 오일은 필터에서 분리된다. 분리된 오일은 상기 리턴 라인을 통해 오일 저장조로 되돌아가며, 정화된 공기는 출구를 통해 외부환경으로 날려 보내게 된다.
BE 1.009.008에는 오일 저장조의 탈기로부터 오일를 분리하기 위한 전술한 장치가 개시되어 있으며, 이 장치에서는 상기 출구를 통해 특정 유량의 정화된 공기를 외부환경으로 날려 보낸다.
그러나, 실제로는 상기 필터가 있음에도 불구하고 오일에 오염된 공기는 상기 출구를 통해 오일 저장조로부터 대기로 흐르게 된다.
면밀한 연구를 통해, 고온의 상승하는 오일 증기 및/또는 오일 에어로졸이 상기 리턴 라인을 통해 상기 챔버까지 흘러서 정화된 공기를 재오염시키는 것이 이러한 현상의 원인임이 입증되었다.
본 발명은 전술한 하나 또는 수개의 단점 및 다른 단점들을 해결하고, 오염된 공기를 보다 효과적으로 여과시키며, 오염된 공기로부터 오일을 분리할 수 있는 간단한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 전술한 타입의 장치에 관한 것으로서, 상기 리턴 라인에는, 오일 저장조로부터 챔버까지 공기 유동이 지나갈 수 있도록 하고 반대방향으로의 공기 유동은 억제하는 체크 밸브가 마련되며, 이 체크 밸브에는 챔버에서 필터에 의해 분리된 오일이 오일 저장조로 다시 흘러갈 수 있도록 하는 작은 환류(還流) 개구가 마련되는 것인 장치에 관한 것이다.
상기 흡입 펌프는 항상 상기 오일 저장조로부터 운반된 공기를 흡입하기 때문에, 오일 저장조에는 언제나 약간의 저압(underpressure)이 작용하고, 그 결과로 상기 체크 밸브는 닫힌 상태로 유지된다.
오일은 이러한 닫힌 상태에서도 여전히 상기 환류 개구를 통해 챔버로부터 오일 저장조까지 환류할 수 있지만, 오일 증기 또는 오일 에어로졸은 오일 저장조로부터 챔버까지 흐르지 못하게 되고, 외부환경까지 흐르지 못하게 된다.
이를 위해, 유동이 통과하는 상기 환류 개구 부분의 치수는, 필터로부터 오일 저장조까지 환류하는 오일로 항상 채워진 닫힌 채널과 같이 거동하도록 결정되는 것이 바람직하며, 이는 결과적으로 오일 증기가 상기 환류 개구를 통해 오일 저장조로부터 빠져나가지 못하도록 한다. 오일 저장조로 환류하는 오일은 오일 저장조에 작용하는 약간의 저압의 결과로 흡입된다.
상기 흡입 펌프가 작동하지 않거나 상기 탈기 라인이 차단되면, 오일 저장조의 압력이 상승하고, 그 결과로 체크 밸브는 개방 상태가 되며, 공기는 오일 저장조로부터 리턴 라인 및 챔버를 통해 흐르고, 출구를 통해 외부환경으로 배출된다. 그 후, 이 공기는 정화되지 않는 채로 외부환경으로 배출되지만, 오일은 오일프리 압축기의 압축 공기로 들어가지 못하게 된다.
상기 체크 밸브는 고정부와 이동부를 포함하는 것이 바람직하며, 이동부에는 상기 환류 개구가 마련된다.
전술한 체크 밸브는, 구조가 매우 간단하다는 점, 사용 중 제1 상태, 즉 닫힌 상태에서 상기 환류 개구를 통해 챔버로부터 오일 저장조까지 오일이 쉽게 지나갈 수 있게 한다는 점, 그리고 사용 중 제2 상태, 즉 열린 상태에서 오일 저장조로부터 챔버까지 공기 유동이 지나갈 수 있도록 한다는 점이 장점이다.
본 발명의 특징을 보다 잘 설명하기 위해서, 첨부한 도면을 참고로 하여 오일 저장조의 탈기로부터 오일를 분리하는 장치에 대한 다음의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 본 발명에 따른 장치가 장착된 오일 저장조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 F2로 나타낸 부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 실제 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 화살표 IV-IV에 따른 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 화살표 V-V에 따른 단면을 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치(2)가 마련되는 오일 저장조(1), 예컨대 오일프리 압축기(oil-free compressor)의 기어-휠 드라이브의 크랭크케이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
이 장치(2)는, 2개의 부분(3A, 3B)을 포함하는 탈기 라인(3)을 포함하며, 제1 라인 부분(3A)은 상기 오일 저장조(1)와 연결되고, 흡입 펌프(4)는 2개의 부분(3A, 3B) 사이에 마련된다.
이 경우, 상기 흡입 펌프(4)는 벤츄리 튜브로 형성되며, 이 튜브에서 라인 3A는 수축부와 연결되는 반면, 라인 3B는 벤츄리 튜브의 출구에 연결되고, 압축 공기 라인(5)은 벤츄리 튜브의 입구와 연결된다.
압축 공기 라인(5)은, 압축기 또는 다른 압축 공기 공급원의 압축 공기가 주입되는 도시 생략된 압축 공기 네트워크의 일부이다. 이 경우, 상기 압축 공기 라인에는 억제기(restrictor) 또는 압력 조절기(6)가 배출기(ejector) 상류에 장착된다.
이러한 배출기 사용의 장점은 움직이는 부분이 없어서 마멸될 가능성이 없다는 것이다.
탈기 라인(3)의 제2 라인 부분(3B)은, 수직으로 장착되어 필터 벽을 통해 내부에서 외부로 유동하는 공기로부터 에어로졸의 형태인 오일을 수집하며 스폰지 재료로 제작되는 직립형 환형 필터(standing annular filter)(7)와 상기 흡입 펌프(4)의 압력면(pressure side)을 연결하며, 미세한 오일 방울은 서로 달라붙어서 필터(7)의 외부를 따라 방울져 흘러내리는 보다 큰 오일 방울을 형성한다.
상기 직립형 환형 필터(7)는 리턴 라인(9)에 의해 상기 오일 저장조(1)와 연결되며, 또한 외부 환경에 대한 출구(10)를 구비하는 챔버(8) 내에 마련된다.
상기 리턴 라인(9)은, 도 2에 보다 상세히 도시된 바와 같이 2개의 부분(9A, 9B), 보다 구체적으로는 상기 챔버(8)와 연결된 제1 부분(9A) 및 상기 오일 저장조(1)와 연결된 제2 부분(9B)을 포함하며, 이 2개의 부분은 플랜지가 형성된 조인트(11)에 의해 서로 연결된다.
본 발명에 따르면, 상기 플랜지가 형성된 조인트(11)의 중간에 부분적으로 또는 전체적으로 클램핑되며 상기 플랜지가 형성된 조인트의 밀봉을 위해 제공되는 고정부(13) 및 이 고정부(13)에 장착된 이동부(14)를 주요 구성으로 하는 상기 리턴 라인(9)에는 체크 밸브(12)가 마련된다.
상기 고정부(13)에는, 상기 이동부(14)에 의해 밀폐될 수 있는 제1 개구(15)가 마련된다.
이동부(14)에는 체크 밸브(12)의 고정부(13)에 있는 상기 제1 개구(15)보다 작은 환류 개구(16)가 마련되며, 체크 밸브(12)가 닫혀있는 경우에 이 환류 개구는 항상 챔버(8)로부터 오일 저장조(1)까지의 통로를 형성한다.
본 발명에 따른 장치(2)의 작동은 매우 간단하며 다음과 같다.
압축 공기 라인(5)에 의해 유량 QE의 압축 공기가 압력 조절기(6)를 통해 배출기에 공급되는 경우, 오일에 오염된 특정 유량 Q1의 공기가 오일 저장조(1)로부터 탈기 라인(3)의 제1 부분(3A)을 통해 흡입된다.
상기 장치의 크기는, 보통의 크랭크케이스 탈기 유량 QS, 즉 압축기의 구성요소를 매개로 하여, 특히 로터 샤프트 주위의 밀폐부를 통해 오일 저장조(1)로 들어오는 유량(QS)보다 유량 Q1이 약간 크게 되도록 선택된다.
결과적으로, 오일 저장조(1)에는 약간의 거의 일정한 저압(underpressure)이 항상 작용한다.
결과적으로, 체크 밸브(12)의 이동부(14)는 고정부(13)에 흡착되어, 사용 중 제1 상태, 즉 닫힌 상태에 놓인다.
오일에 오염된 공기는 배출기에서 압축 공기와 함께 섞이고, 합쳐진 유량 QE+Q1이 탈기 라인(3)의 제2 부분(3B)을 통해 필터(7)를 거쳐 이송되며, 그 후 정화된 공기가 QE + Q1과 동일한 유량으로 출구(10)를 통해 외부 환경으로 배출된다.
필터(7)에 형성되는 오일 방울은 상기 필터(7) 아래로 방울져 흐르며, 중력에 의해 리턴 라인(9)을 거쳐 체크 밸브(12)의 이동부(14)에 있는 환류 개구(16)를 통해 오일 저장조(1)로 되돌아 온다. 또한, 오일 저장조(1)에 작용하는 저압은 환류 개구(16)를 통해 오일이 흐르는 것을 돕는다.
이에 따라, 이동부(14)에 있는 상기 환류 개구(16)의 크기는, 이 환류 개구(16)가 항상 필터(7)로부터 오일 저장조(1)까지 환류하는 오일로 채워져서 환류하는 오일의 유동에 의해 상기 환류 개구(16)가 밀폐되도록 결정되며, 그 결과로 오일 증기를 포함한 공기는 이 환류 개구(16)를 통해 챔버(8)에 들어갈 수 없게 된다.
크랭크케이스의 탈기가 이루어지지 않는 경우에는, 예컨대 압축 공기 라인(5)의 압축 공기가 빠져나가기 때문에, 유량 QS의 크랭크케이스 탈기가 오일 저장조(1)로 새어 나감에 따라 약간의 과압이 오일 저장조(1)에 형성되고, 사용 중 제2 상태, 즉 도 2에 쇄선을 이용하여 도시된 바와 같이 개방된 상태의 상기 체크 밸브(12)에 이 과압이 작용하여 오염된 공기가 리턴 라인(9) 및 챔버(8)를 통해 출구(10)를 따라 외부 환경으로 배출된다.
도 3은 본 발명에 따른 장치(2)의 실제 실시예를 도시하고 있으며, 동일한 기능의 부품은 이전의 도면과 동일한 도면부호를 갖는다.
이 실시예에서는, 오일 저장조(1)와 마주하게 마련되고 챔버(8)를 형성하는 필터 하우징(17) 내에 필터(7)가 마련되며, 이 필터 하우징(17)은 탈착 가능한 필터 뚜껑(18)에 의해 밀폐되고, 이 필터 뚜껑에는 벤츄리 튜브 형상의 상기 흡입 펌프(4)가 마련되며, 탈기 라인 부분(3A, 3B)은 각각 필터 하우징(17) 및 필터 뚜껑(18)에 있는 내부 연결 보어에 의해 형성된다.
이 경우, 상기 체크 밸브(12)는, 예컨대 고무와 같은 엘라스토머 등의 밀폐용 재료로 제작되며, 필터 하우징(17)과 오일 저장조(1) 사이에서 두 부품 사이의 오목부에 클램핑된 밀폐부를 형성한다.
이 체크 밸브(12)에는 공기에 대한 통로를 형성하는 제2 개구(19)가 마련되고, 공기는 흡입 펌프(4)에 의해 상기 탈기 라인 3A를 통해 오일 저장조(1)로부터 흡입되며 필터 하우징(17) 내의 탈기 라인 3B를 통해 필터(7) 및 출구(10)를 거쳐 배출된다.
필터(7)에 의해 분리된 오일는 필터 하우징(17)의 바닥에 모이고, 리턴 라인(9) 및 이 리턴 라인(9) 내의 체크 밸브(12)에 있는 환류 개구(16)를 통해 오일 저장조(1)로 다시 운반된다.
상기 체크 밸브(12)에 대한 도 4 및 도 5의 상세도에 도시된 바와 같이, 이 경우 상기 이동부(14)는 상기 고정부(13)와 일체로 제작된다.
분명히, 상기 흡입 펌프(4)는 압축 공기 라인이 필요 없도록 몇 가지 유형의 펌프의 형태로 서로 다른 방식으로 제작될 수 있다.
또한, 압축 공기 라인(5)의 압력 조절기(6)도 꼭 필요한 것은 아니라는 점도 분명하다.
본 발명에 따르면, 상기 필터는 다양한 방식으로 제작될 수 있으며, 전술한 바와 같은 직립형 환형 필터로 한정되지 않는다.
상기 제1 개구(15)는 이동부(14) 대신에 상기 고정부(13)에 마련될 수 있다는 점은 분명하다.
당연히 본 발명에 따른 장치는 단지 오일프리 압축기의 크랭크케이스에만 적용될 수 있는 것이 아니라, 다른 오일 저장조에도 적용 가능하다.
본 발명은 결코 첨부한 도면에 도시된 전술한 실시예로 한정되지 않으며, 오히려 오일를 분리하기 위한 본 발명에 따른 장치는 본 발명의 범주에 있는 한 모든 종류의 변형에 따라 제작될 수 있다.

Claims (10)

  1. 탈기 라인(3)을 포함하며, 이 탈기 라인에는 공기 흡입을 위한 흡입 펌프(4)가 마련되고, 상기 탈기 라인(3)의 일단부는 오일 저장조(1)에 연결되며 타단부는 리턴 라인(9)에 의해 상기 오일 저장조(1)에 연결된 챔버(8)에 마련되는 필터(7)에 연결되고, 상기 챔버(8)에는 외부와 연결되는 출구(10)가 마련되는 장치로서,
    상기 리턴 라인(9)에 마련되는 체크 밸브(12)는 오일 저장조(1)에서 챔버(8)로 공기 유동이 될 수 있도록 하고 반대방향의 공기 유동을 억제하며, 상기 체크 밸브에는 챔버(8)에서 필터(7)에 의해 분리된 오일이 오일 저장조(1)로 환류할 수 있도록 하는 작은 환류 개구(16)가 마련되는 것을 특징으로 하는 것인 오일 저장조의 탈기(脫氣)로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 체크 밸브(12)는 고정부(13) 및 이동부(14)를 주요 구성으로 하며, 상기 고정부에는 상기 이동부(14)에 의해 밀폐될 수 있는 하나 이상의 제1 개구(15)가 마련되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환류 개구(16)는 상기 이동부(14)에 마련되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 체크 밸브(12)는 상기 고정부(13) 및 상기 이동부(14)가 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 체크 밸브(12)는 밀폐용 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 체크 밸브(12)는 밀폐부 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 리턴 라인(9)은 상기 챔버(8)와 연결된 제1 부분(9A) 및 상기 오일 저장조(1)와 연결된 제2 부분(9B)을 포함하고, 상기 제1 부분(9A) 및 제2 부분(9B)은 플랜지가 형성된 조인트(11)에 의해 서로 연결되며, 상기 체크 밸브(12)는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 고정부(13)에는, 상기 이동부(14)에 이웃한 제2 개구(19)가 마련되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 개구(19)는 탈기 라인(3)과 상기 오일 저장조(1) 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
  10. 제1항에 있어서, 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치의 사용 중에, 필터(7)로부터 분리되어 상기 환류 개구(16)를 통해 오일 저장조(1)로 환류하는 오일에 의해, 이 환류 개구(16)가 항상 채워지도록 상기 환류 개구(16)의 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 오일 저장조의 탈기로부터 오일을 분리하기 위한 장치.
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