KR101310544B1 - 윤활 장치를 구비한 원심 분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전가능한 펌프 장치를 포함하는 윤활 장치와 베어링 장치를 갖는 원심 분리기에 관한 것이다. 펌프 장치는 윤활제 저장조로부터 윤활제를 수용하기 위한 윤활제 입구와, 적어도 하나의 윤활제 출구를 통해 윤활제 미스트의 형태로 상기 윤활제의 적어도 일부를 전달하기 위한 출구 장치로 윤활제를 이송하는 덕트를 포함한다. 또한, 펌프 장치는 가스 입구를 더 포함하고 출구 장치는 가스 출구를 포함하며, 이에 따라 펌프 장치가 회전하는 동안 가스 유동이 가스 입구로부터 가스 출구로 유지되어 덕트 내에 존재하는 윤활제를 따라 출구 장치 쪽으로 안내된다. 원심 분리기는 베어링 장치와 윤활 장치를 둘러싸며 베어링 장치를 윤활하기 위해 윤활 장치로부터 베어링 장치로 윤활제 미스트의 통과를 허용하는 하우징을 더 포함한다.

Description

윤활 장치를 구비한 원심 분리기{CENTRIFUGAL SEPARATOR WITH LUBRICATION DEVICE}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 원심 분리기에 관한 것이다.

원심 분리기는 제공된 매체로부터 적어도 제1 성분 및 제2 성분을 원심 분리하기 위해 사용된다. 제공된 매체는 액상 또는 기상일 수 있고 다양한 형태의 입자성 물질을 포함할 수 있다.

원심 분리기의 회전자를 지지하는 베어링 또는 베어링들의 적절한 윤활을 달성하는 것이 다루고자 하는 문제이다. 베어링이 너무 많은 윤활제를 수용하면, 마찰과 이로 인한 베어링에서의 온도가 증가하고, 베어링이 너무 적은 윤활제를 수용하면, 베어링 시징(bearing seizing)의 위험성이 있다.

원심 분리기의 하나 이상의 베어링에 적절한 윤활을 제공하고 윤활제 미스트를 냉각시키는 단순한 방식이 이용될 수 있다. 이런 윤활제 미스트(lubricant mist)가 베어링에 전달되어 베어링의 적절한 윤활을 달성하기 위해 사용되도록 하기 위해서, 윤활제 미스트는 특정 크기보다 큰 드롭(drop)을 포함해서는 안 된다. 특정 크기보다 큰 드롭을 포함하는 윤활제 미스트는 베어링을 윤활함에 있어 위험성을 갖는다. 이와 동시에, 이런 윤활제 미스트는 베어링과 같은 멀리 있는 윤활 지점으로 전달되는 과정에서 저항하기에 충분히 안정적이지 못한데, 그 이유는 이들의 매스(mass)로 인한 큰 입자들이 중력 및 관성력에 의해 영향을 보다 쉽게 받아 이들이 원하는 윤활 지점에 도달되기 전에 분리기에서 여러 표면들과 충돌하여 표면들을 습윤시키기 때문이다. 또한, 작동 조건을 변화시키는 동안 하나 이상의 베어링에 적절한 윤활을 제공하기 위해 윤활제 미스트의 발생은 원심 분리기의 작동 조건에 적합하게 구성될 필요가 있다.

EP 0756897 A1 (Veronesi Separatori S.p.A.)에는 회전 스핀들 상의 상부 및 하부 베어링과 윤활 미스트를 발생시키는 장치를 포함하는 전술한 형태의 원심 분리기가 공지되어 있다. 하부 베어링 위에 있는 스핀들에는, 회전하는 동안 아래에 위치한 오일 팬과 접촉하는 고정 덕트를 통해 윤활제를 위로 배출시키는 개구를 갖는 디스크가 제공된다. 덕트를 통해 위로 배출되는 윤활제는 드롭 또는 윤활제 미스트의 형태로 디스크에 의해 분출된다. 이후에, 윤활제 미스트는 회전 디스크의 추가 개구들을 거쳐 하부 베어링을 윤활한다.

SE 521030 C2(Alfa Laval Corporate AB)에는 윤활제의 팬에 침지되어 덕트를 통해 윤활제의 유동을 전달하도록 구성된 오리피스를 갖는 종방향 덕트를 구비한 스핀들을 포함하는 원심 분리기의 윤활 공급 장치가 공지되어 있다. 덕트는 하부 베어링으로 이를 통해 그리고 또한 윤활제 미스트의 형태로 상부 베어링의 상향으로 전달하도록 선택된 양의 유동을 분할하는 분배 수단을 포함한다.

하나 이상의 베어링의 윤활을 제공하기 위해 이런 원심 분리기에서 윤활 미스트 발생 기능을 향상시키는 것이 요구된다.

본 발명의 목적은 원심 분리기의 하나 이상의 베어링에 적절한 윤활을 제공하는 원심 분리기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원심 분리기에 있는 하나 이상의 베어링의 윤활을 위해 윤활제 미스트를 사용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원심 분리기에서 윤활제 미스트의 발생을 향상시키는 것이다.

이들 목적 및 다른 목적은 베어링 장치를 거쳐 원심 분리기에 회전식으로 배열되고 작동하는 동안 원심 분리가 일어나는 회전자에 연결되는 스핀들을 포함하는 원심 분리기에 관한 본 발명에 의해 달성된다. 또한, 원심 분리기는 작동하는 동안 스핀들과 회전자를 회전시키도록 구성된 구동 장치와, 윤활 장치를 포함한다. 윤활 장치는 다량의 윤활제를 함유하도록 배열된 저장조와, 원심 분리기에 배치되어 중심축을 중심으로 회전 가능한 펌프 장치를 포함한다. 펌프 장치는 제1 방사상 내부 레벨에 위치되어 윤활제 저장조로부터 윤활제를 수용하기 위한 윤활제 입구와, 윤활제 입구로부터 제1 방사상 내부 레벨 외부에 위치된 적어도 하나의 윤활제 출구를 통해 윤활 장치로부터 상기 윤활제의 적어도 일부를 윤활제 미스트의 형태로 전달하기 위한 출구 장치로 윤활제를 이송하기 위한 덕트를 포함한다. 또한, 펌프 장치는 덕트로의 다량의 가스의 입력을 위한 가스 입구를 포함하고, 출구 장치는 덕트로부터 상기 다량의 가스의 전달을 위한 가스 출구를 포함함으로써, 가스 유동은 펌프 장치의 회전 동안 가스 입구로부터 가스 출구로 유지되고, 이에 의해 가스 유동은 덕트에 존재하는 윤활제를 따라 출구 장치에 이르게 된다. 또한, 원심 분리기는 베어링 장치와 윤활 장치를 적어도 부분적으로 둘러싸며 윤활 장치로부터 베어링 장치로 윤활제 미스트의 통과를 허용하는 하우징을 포함한다.

펌프 장치가 이런 가스 입구 및 가스 출구를 포함한다는 사실은 출구 장치로 윤활제의 이송을 증가시키며 윤활 장치에서 윤활제 미스트의 발생을 향상시킨다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가스 출구는 튜브형 덕트를 포함하고, 윤활 장치의 회전 동안 제2 방사상 내부 레벨에서 덕트와 연통상태로 가스 입구로부터 출구 장치로 상기 다량의 가스의 전달을 발생시키도록 출구 장치의 방사상 외측 부분으로부터 출구 장치의 방사상 내측 부분으로 연장되어 펌프 작용을 일으키고 윤활제 입구로부터 출구 장치로 윤활제 유동을 이송하여 윤활제 미스트의 발생을 향상시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 윤활제 출구는 튜브형 덕트를 포함하고 윤활 장치의 회전 동안 윤활제 미스트의 형태로 상기 윤활제를 전달하기 위해 제2 방사상 내부 레벨 외부에서 덕트와 연통 상태로 출구 장치의 방사상 외측 부분으로부터 출구 장치의 방사상 내측 부분으로 연장된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 상기 윤활제 출구와 적어도 하나의 상기 가스 출구는 출구 장치의 방사상 외측 부분에 있는 공통 출구로 안내된다. 이는 윤활제 미스트를 추가적으로 미립화한다. 대안으로서, 윤활제 출구와 가스 출구는 출구 장치의 방사상 외측 부분에서 일치하여 윤활제 및 가스 모두의 전달을 위한 하나 이상의 공통 출구를 구성할 수 있다. 각각의 이런 출구는 출구 장치의 외측 반경에서 외부 단부와, 덕트와 연통하는 내부 단부를 가진다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 따르면, 상기 윤활제 출구는 노즐과 같은 하나 이상의 협착부(constriction)를 가진다. 이들 협착부 또는 노즐을 통과할 때, 윤활제 유동의 적어도 일부는 윤활제 미스트 형태의 입자로 입자를 미립화한다. 상기 협착부는 윤활제 출구의 최외측 반경에 위치될 수 있지만 또한 보다 작은 반경에 위치할 수도 있다. 다르게는, 상기 윤활제 출구는 임의의 상당한 협착부 없이 구성된다.

윤활제 출구와 가스 출구는 짝수 또는 홀수로 구성되고 중심축을 중심으로 주연 방향을 따라 균일하게 분포된다. 출구 장치는 윤활제 출구 및/또는 가스 출구의 개수가, 예컨대 플러그에 의해, 필요에 따라 차단되는 하나 이상의 윤활제 출구 및/또는 가스 출구에 의해 적용될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 가스 출구를 통한 유동은 필요에 따라 소정의 유동 저항을 갖는 노즐을 끼워 맞춤으로써 감소될 수 있다.

윤활제 출구는 윤활제의 정해진 양과 정해진 유동이 있을 때 윤활제의 축적량의 방사상 범위가 가능한 크도록 구성될 수 있다. 윤활제 출구와, 이에 따른 출구 장치는 윤활제 출구를 통해 윤활제의 유동을 구동하기 위해 사용되는 원심력의 큰 효과를 달성하기 위해 큰 방사상 범위를 가질 수 있다. 또한, 윤활제 출구는 상당한 방사상 범위를 갖는 튜브형 구조일 수 있으며, 각각의 튜브는 협착부 또는 노즐의 방사상 내부에서 상기 윤활제의 컬럼 형태로 이의 단면적이 유동 저항을 최소화하기에 충분히 크고 이와 동시에 축적된 윤활제 양의 큰 방사상 범위를 허용하기에 충분히 작도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 펌프 장치는 대체로 회전 대칭을 이루지만 다각형의 형태를 취할 수도 있고 회전 동안 대체로 균형을 이루도록 일부 다른 방식으로 구성될 수 있다.

본 발명의 따른 실시예에 따르면, 윤활 장치는 펌프 장치로 윤활제를 입력 위한 입력 수단(input means)을 포함한다. 가스 출구는 펌프 장치와 입력 수단 사이에서 개구의 형태를 취할 수 있다. 입력 수단은 펌프 장치에서 덕트로 연장되는 제1 단부를 갖는 비회전식 튜브형 요소를 포함할 수 있고, 이에 의해 가스 유동의 펌핑 작용과 출구 장치로 윤활제 유동의 이송을 향상시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 튜브형 요소의 제1 단부는 비대칭 말단을 가진다. 이런 구조는 비회전식 튜브형 요소로부터 덕트로 윤활제의 이송을 향상시킨다. 상기 비대칭 말단은 대안적으로 비스듬한 절단 단면, 리세스, 또는 구멍과 같은 형태를 취할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 덕트는 펌프 장치의 윤활제 입구에 방사상 내부 환형 에지의 형태인 협착부를 포함한다. 이런 구조는 펌프 장치로부터 이러한 에지를 지나가는 윤활제의 유동을 제한하여 출구 장치로의 윤활제의 유동을 유도한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 윤활 장치는 윤활제의 점성 또는 윤활제의 점성과 관련된 일부 다른 물리적 특성에 대해 펌프 장치로의 윤활제 유동을 조절하기 위한 장치를 포함한다. 이는 윤활제 점성의 변화에 따라, 특히 윤활제의 점성이 높은 경우, 적절한 윤활제 미스트를 발생시키기 위해 덕트를 통해 출구 장치로 충분한 윤활제의 이송을 제공한다. 또한, 윤활제 유동의 조절은, 특히 윤활제의 점성이 낮은 경우, 윤활제의 과윤활, 누수 및 손실의 위험성을 최소화하기 위해 윤활제 미스트의 양을 제한하는 목적을 가진다. 조절 장치는 펌프 장치의 윤활제 입구에 배치될 수 있지만 펌프 장치에 배치될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 출구 장치로의 윤활제 유동은 윤활제의 온도에 대하여 조절된다. 이는 온도 변화와 이에 따른 윤활제 점성의 변화에 따라 충분한 윤활제 미스트의 발생을 제공한다. 특히, 이는 윤활제가 작동 온도에 도달하기 전에 충분한 윤활제 미스트의 발생을 제공한다. 대안적으로, 윤활제 유동은 이의 온도보다 윤활제의 점성과 연관된 일부 다른 물리적 특성에 대해서 조절될 수 있으며, 그 특징들은 유량식, 전기식 또는 유전체식 방법에 의해 검출될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 윤활제 유동을 조절하는 장치는 서모스탯 제어식 벨브(thermostatically controlled valve)를 포함한다. 이 방식에서, 덕트를 통해 출구 장치로 이송되는 윤활제의 양은 윤활제의 온도에 기초하여 간단하고 효과적이며 신뢰성 높은 방식으로 조절될 수 있다. 밸브는 주변 온도에 의해 따라 반응하는 밸브 본체와, 밸브 본체가 유동을 조절하도록 이동하게 되는 안착부를 포함할 수 있다. 대안적으로, 튜브형 요소는 서모스탯 제어식 밸브 본체의 안착부에 연결된다. 밸브 본체는 온도 증가에 따라 밸브 본체가 팽창하도록 추가적으로 구성되는 하우징에 수납되는 왁스 요소를 포함할 수 있으며, 대안적으로, 밸브는 바이메탈 또는 형상 기억 합금의 열 활성화 부분을 구비하거나 온도에 대해 윤활제 유동 조절을 허용하는 일부 다른 유사한 구조일 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 윤활 장치는 윤활제 유동을 조절하는 장치가 차단되었을 때 출구 장치로 윤활제의 통과를 허용하는 바이패스 덕트를 포함한다. 따라서, 충분한 윤활과 베어링 장치의 냉각을 제공하기 위해 적어도 최소량의 윤활제 미스트가 작동하는 동안 발생된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 펌프 장치는 스핀들의 회전이 펌프 장치의 회전으로 전환되도록 원심 분리기의 스핀들에 축방향으로 연결된다. 따라서, 다른 구동 장치의 필요성이 제한되고, 윤활 장치는 단순하면서도 강건하고 작동 신뢰성을 갖는 구조이다. 또한, 펌프 장치는 일부 다른 방식에 있어 스핀들과 결합될 수 있고, 이에 따라 구동 벨트, 기어휠 등이 제공된 장치에 의해 스핀들의 회전의 결과로서 회전되어, 원심 분리기의 스핀들이 회전할 때 펌프 윤활이 이뤄지게 된다. 또한, 펌프 장치는 스핀들로부터 분리된 개별 유닛의 형태를 취할 수도 있는데, 이 경우 윤활 장치는 펌프 장치를 구동하기 위한 개별 구동 장치를 구비할 것이다. 따라서, 펌프 장치는 필요에 따라 윤활제 미스트를 발생시키도록 스핀들의 회전과 무관하게 회전할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 펌프 장치는 베어링 장치용 캐리어에서 회전하도록 배열되며, 이에 의해 윤활 장치와 원심 분리기의 스핀들 사이에서 단순한 축 연결의 가능성을 허용한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 베어링 장치용 캐리어에는 원심 분리기의 하우징의 내부 또는 외부의 공간으로부터 펌프 장치의 가스 입구를 거쳐 펌프 장치로 가스를 이송하기 위한 적어도 하나의 덕트가 제공된다. 가스 이송 덕트는 베어링 장치용 캐리어와 펌프 장치 사이에서 갭의 형태를 취할 수 있는데, 갭은 윤활제 저장조에 존재하는 다량의 윤활제 위쪽에 있는 베어링 장치용 캐리어의 공간으로부터 펌프 장치의 가스 입구로 축방향 연장한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 캐리어에는 상기 윤활제 출구의 방사상 외부에 적어도 하나의 개구가 제공되는데, 개구는 윤활제 미스트가 윤활 장치로부터 원심 분리기의 하우징 내의 베어링 장치로 통과하는 것을 허용한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 캐리어에는 상기 윤활제 출구의 방사상 외부에 다른 개구들이 제공되는데, 이 경우 개구는 벽 요소에 의해 주연 방향으로 분할된다. 이는 윤활제 미스트의 발생을 향상시키고 내부에서 윤활제 입자의 추가 미립화를 달성케 한다. 개구의 형상은 원형, 세장형, 사각형, 또는 의도에 적절한 다른 형상으로 변경될 수 있다. 개구는 윤활제에 의해 접하게 될 수 있는 표면 및 에지의 개수를 증가시켜 윤활제 미스트의 발생을 향상시키기 위해 반경 방향 또는 이런 반경 방향에 대해 각을 형성하며 배열될 수 있다. 또한, 이런 표면 및 에지의 개수는 출구 장치 외부에 방사상으로 와이어, 가공 홈, 드릴 구멍 또는 이와 유사한 것들을 배치함으로써 증가시킬 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 베어링 장치는 적어도 제1 및 제2 베어링 수단을 포함한다. 출구 장치는 제1 베어링 수단과 제2 베어링 수단의 사이에, 또는 제1 베어링 수단과 제2 베어링 수단의 외부에 축방향으로 배열될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 원심 분리기는 윤활 장치로부터 베어링 장치로 윤활제 미스트를 이송하기 위해 원심 분리기의 하우징에서 가스 유동을 발생시키기 위한 팬 장치를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부한 개략적 도면들을 참조하여 아래에서 보다 구체적으로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 원심 분리기를 위에서 비스듬히 관망한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 윤활 장치를 구비한 원심 분리기의 축방향 단면도이다.
도 3의 (a)는 조절 장치를 구비한, 그리고 도 3의 (b)는 조절 장치를 구비하지 않은, 본 발명에 따른 윤활 장치의 회전 축방향 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 윤활 장치 일부의 축방향 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 윤활 장치 일부의 축방향 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 조절 장치의 축방향 단면도이다.

본 발명에 따른 예시의 원심 분리기(1)가 도 1에 도시되어 있으며, 원심 회전자(2)를 지지하도록 구성된 스핀들(3)을 포함한다. 스핀들은 회전축을 중심으로 회전하도록 구성되는데, 설명된 예에서 회전축은 제1 베어링 수단(4) 및 제2 베어링 수단(5)(도 2 참조)에서 수직이다. 원심 분리기는 하우징(6)을 포함하며, 하우징은 스핀들(3), 제1 베어링 수단(4), 제2 베어링 수단(5), 그리고 다량의 윤활제를 함유하도록 구성된 저장조(8)를 포함하는 공간(7)을 부분적으로 둘러싼다. 윤활제는 원심 분리기의 작동 조건, 예컨대 그 작동 온도하에서 액체이며, 윤활 오일의 형태를 취할 수 있다. 또한, 원심 분리기는 전달 수단(transmission means; 11)을 거쳐, 예컨대 도 1에 도시된 구동 벨트를 거쳐, 스핀들에 연결된 벨트 풀리(belt pulley; 10)와 관련된 구동 모터(9)를 포함한다. 전달 수단은 대안적으로 프로펠러 샤프트, 톱니형 기어, 또는 이와 유사한 형태를 취할 수 있고, 구동 모터는 대안적으로 스핀들에 직접 연결될 수 있다. 상부 베어링인 제1 베어링 수단(4)은 상부 베어링 캐리어(12)에 의해 하우징에 지지되고, 하부 베어링인 제2 베어링 수단(5)은 하부 베어링 캐리어(13)에 의해 지지된다.

원심 분리기는 도 2에 도시되고 도 3에도 도시된 윤활 장치(14)를 포함하며, 윤활 장치 자체는 회전하도록 배열된 펌프 장치(16)를 포함한다. 도면에 예시로서 도시된 펌프 장치(16)는 스핀들(3)에 연결되고 스핀들의 하측 단부에 끼워져서, 스핀들이 회전할 때 회전하게 된다. 펌프 장치는 덕트(17)로 윤활제의 입력을 위해 의도된 윤활제 입구(19)로부터 저장조(8)의 윤활제 레벨 위쪽에 위치한 출구 장치(18)로 연장되는 덕트(17)를 형성하는 파이프(15)를 포함한다. 출구 장치는 덕트로부터 윤활제의 전달을 위해 윤활제의 중심선(Z)으로부터 윤활제 입구(19)보다 큰 방사상 거리에 위치한 적어도 하나의 윤활제 입구(20)를 포함한다. 출구 장치는 파이프로부터 방사상으로 돌출되어 상기 윤활제 출구(20)를 지지하는 요소의 형태를 취한다. 통상적으로, 윤활제 출구의 개수는 1개 내지 8개이다.

상기 윤활제 출구(20)는 방사상 외측 부분에 적어도 하나의 협착부를 가진다. 협착부는 노즐을 통과하는 윤활제를 미스트로 미립화하도록 구성된 탈부착 가능하고 상호 교환 가능한 노즐(22)의 형태를 취한다. 노즐의 구조 및 개수는 충분한 양의 충분히 미립화된 윤활제 미스트를 생성하고 윤활제에서 입자에 의한 방해를 방지하도록 선택된다.

펌프 장치(16)는 덕트로의 가스 입력을 위한 가스 입구(23)를 더 포함하고, 출구 장치(18)는 덕트로부터 상기 다량의 가스를 전달하기 위한 적어도 하나의 가스 출구(24)를 포함한다. 상기 가스 출구(24)는 가스 입구(23)의 가장 큰 반경보다 큰 반경상에 위치한다. 통상적으로, 가스 출구의 개수는 1개 내지 8개이다. 각각의 가스 출구(24)는 출구 장치의 외측 반경에서의 외부 단부와, 출구 장치의 내측 반경에서의 내부 단부를 가진다. 내부 단부는 덕트(17)의 가스와 연통하고, 펌프 장치(16)의 회전 동안 덕트의 벽을 따라 이송되는 윤활제의 막의 방사상 내측으로 연장되도록 구성될 수 있다. 즉, 내부 단부는 임의의 윤활제 출구(20)의 내측 반경보다 작은 반경 상에 위치한다. 가스 출구(24)와 윤활제 출구(20)의 방사상 내측 부분이 출구 장치(18)의 다른 반경 상에 배열된다는 사실은, 펌프 장치(16)의 회전 동안 실질적으로 가벼운 가스는 가스 출구를 통해 이송되고 무거운 윤활제는 윤활제 출구를 통해 이송되도록 한다.

도 4는 작동 동안 펌프 장치로의 가스 및 윤활제의 유동을 도시하고 있다. 펌프 장치의 회전 동안, 윤활제 입구(19)의 윤활제는 원심력에 의해 덕트(17)의 내부 벽 쪽으로 배출되어 이동되며, 이에 의해 저장조(8)로부터 윤활제 입구(19)를 거쳐 출구 장치(18)로 윤활제(42)의 유동이 안내된다. 윤활제의 유동은 덕트(17)의 벽을 따라 이송되는 윤활제의 막의 형태를 취한다. 덕트의 오리피스에는 방사상 내부로 배향된 플랜지의 형태를 취한 협착부(21)가 있다. 플랜지(21)의 주요 기능은 상기 막의 최소 두께를 제공하는 것이다. 이에 의해, 플랜지는 출구 장치로부터 나오는 윤활제의 유동을 제한한다. 펌프 장치(16)의 회전 동안, 가스는 원심력의 영향하에서 출구 장치의 가스 출구(24)를 통해 이동함으로써 덕트(17)에 부압을 발생시키며, 이에 의해 윤활제는 윤활제 입구(19)를 통해 배출되고 가스는 가스 입구(23)를 통해 배출된다. 따라서, 회전은 가스 입구(23)를 거쳐 출구 장치(18)로 가스를 유도하도록 구성된 덕트(33)로부터 가스(43)의 유동을 발생시키며, 가스는 윤활제 입구(19)로부터 출구 장치(18)로 윤활제의 유동을 따르게 된다. 가스 출구(24)의 큰 방사상 범위는 가스 입구(23)로부터 출구 장치(18)로 윤활제 및 가스의 유동을 추진토록 이용되는 원심력에 큰 영향을 유도하여, 윤활제의 유동이 충분한 양과 품질의 윤활제 미스트를 발생시키도록 유지된다.

윤활제와 가스 모두는 가스 입구(23)를 통해 펌프로 통과될 수 있고, 가스는 윤활제 입구(19)를 통해 유입될 수도 있음을 알아야 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 윤활제 입구(19) 및 가스 입구(23)는 펌프 장치의 공통 입구에서 일치될 수 있는데, 이 경우 가스는 가스 버블의 형태로 또는 윤활제 및 가스의 맥동 유동 또는 교번 유동으로서 덕트(17)로 배출된다.

초기에, 윤활제 저장조에서 윤활제 레벨 아래쪽에 있는 펌프 장치(16)의 일부는 윤활제로 채워진다. 따라서, 윤활제는 초기에 가스를 가스 입구(23)로 안내하도록 의도된 덕트(33)에 존재할 수 있다. 펌프 장치(16)의 회전은 덕트(17) 내에 부압을 발생시키며, 그로 인해 윤활제가 윤활제 입구(19) 및 가스 입구(23)를 통해 배출된다. 덕트(33)가 가스의 통과를 허용하도록 덕트(33)에 존재하는 윤활제가 펌프 장치로 배출된 후에, 덕트는 가스 입구(23)를 가스를 유도하여 펌프 장치로 안내할 것이다. 펌프 장치의 윤활제 입구(19)는 윤활제 저장조(8)의 윤활제 레벨(44) 아래쪽에 위치한다. 작동 동안, 펌프 장치로의 윤활제 유동은 유지될 것이다. 이런 유동을 위한 구동력은 펌프 장치에서의 윤활제의 작동 레벨(45)과 윤활제 저장조에서의 윤활제 레벨(44) 사이의 차이이다. 이런 유동을 위한 또 다른 구동력은 회전 동안 펌프 장치에서 발생하는 부압이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 윤활 장치에는 윤활제의 입력을 위해 펌프 장치(16)로 연장되는 제1 단부를 갖는 튜브형 요소(30)의 형태인 입력 수단이 제공될 수 있다. 튜브형 요소(30)는 펌프 장치(16)와 동심을 이루며 배열되지만 펌프 장치의 축에 대해 횡방향으로 편심될 수도 있다. 가스 입구(23)는 덕트(17)의 오리피스의 협착부(21)와 튜브형 요소(30)의 외부 표면 사이의 개구로서 구성된다. 이 개구는 원형 갭의 형태를 취하지만 다른 형상을 가질 수도 있다. 원형 갭은 펌프 장치를 통해 가스 및 윤활제의 적절한 유동을 제공하고 가스 유동에 의한 윤활제 유동의 양호한 유입을 유지하기 위해 좁아질 필요가 있지만, 이와 동시에 제조 및 조립을 용이함을 위해 가능한 넓어야 한다. 튜브형 요소(30)는 덕트(17)를 향하는 이의 단부에 비스듬하게 절단된 비대칭 말단(31)을 가진다.

도 5에는 튜브형 요소(30)의 형태인 입력 수단이 제공된 윤활 장치의 펌프 장치로 윤활제 및 가스의 유동이 도시되어 있다. 도 4와 관련하여 설명된 바와 상응하게, 펌프 장치(16)의 회전 동안, 가스는 원심력의 영향 하에서 가스 출구(24)를 통해 출구 장치로 이동하고, 이에 의해 덕트(17) 내에 부압을 발생시키며, 그 결과 윤활제는 윤활제 입구(19)를 통해 배출되고 가스는 가스 입구(23)를 통해 배출된다. 따라서, 회전은 가스 입구(23)를 거쳐 출구 장치(18)로 가스를 유도하도록 구성된 덕트(33)로부터의 가스(43)의 유동을 발생시킨다. 윤활제는 튜브형 요소(30)를 통해 이동하여 덕트(17)의 내부 벽 쪽으로 전달됨에 따라 윤활제의 막이 덕트(17)의 벽을 따라 이송된다. 비대칭 말단은, 특히 윤활제가 거의 유동하지 않는 경우에, 튜브형 요소(30)로부터 덕트(17)의 내부 벽으로 윤활제의 전달이 용이하도록 의도된다. 덕트에서 가스(43)의 유동은 윤활제 입구(19)로부터 출구 장치(18)로 윤활제를 이송하며, 이에 의해 윤활 장치의 작동 동안 저장조(8)로부터 윤활제 입구(19)를 거쳐 출구 장치(18)로 윤활제(42)의 유동을 유지한다.

따라서, 펌프 장치(16)의 회전은 윤활제 입구(19)로부터 출구 장치(18)로 윤활제의 유동을 생성하고, 이에 의해 윤활제는 상기 윤활제 출구(20)에 도달하여 노즐(22)을 통과한다. 선택된 노즐 치수에 대한 윤활제의 충분한 유동에 있어서, 윤활제는 노즐 내부에 반경 방향으로 축적되며, 원심력으로 인해 축적량은 노즐을 통과하는 윤활제에 대한 압력을 증가시켜, 그 결과 윤활제는 효과적으로 미립화되고 충분한 양과 품질의 윤활제 미스트가 발생된다.

초기에, 충분한 윤활제가 출구 장치로 이송되기 전에, 윤활제 출구(20) 및 가스 출구(24) 모두는 펌프 장치의 회전 동안 가스를 이송할 것이다. 윤활제의 온도가 초기 시작 온도로부터 작동 온도로 상승하고 이에 따라 윤활제의 점성이 감소하면, 가스 및 윤활제 모두는 윤활제 출구(20)를 통해 통과되도록 유도될 수 있다.

윤활제 장치(14)는 도 2에 도시된 바와 같이 윤활제 저장조(8)로부터 펌프 장치(16)를 거쳐 윤활제 출구(20)로 윤활제의 유동을 조절하도록 구성된 조절 장치(25)를 더 포함할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 조절 장치(25)는 윤활제 입구(19)에 배치되지만 윤활제의 유동을 조절할 수 있는 상응 방식으로 펌프 장치(16)에 배치될 수도 있다.

도 6에 도시된 조절 장치(25)는 윤활제의 온도에 기초하여 윤활제의 유동을 조절하는, 밸브 형태인 초크(choke)를 포함한다. 밸브는 주변 온도에 따라 작동되는 밸브 본체(26)와, 유동 조절을 위해 밸브 본체가 이동하여 향하는 안착부(seat; 27)를 포함한다. 밸브 본체는, 하우징에 수납되며 온도 증가에 따라 팽창하도록 구성된 왁스 요소를 포함한다. 밸브 본체는 제1 스프링 수단(28)과 제2 스프링 수단(29)에 의해 각각의 측면에 둘러싸이며, 제1 스프링 수단(28)은, 제2 스프링 수단(29)에 비해 상대적으로 약하고, 밸브 본체가 수축되어 밸브가 개방되었을 때 안착부(27)로부터 거리를 두고 밸브 본체(26)를 유지하도록 구성된다. 제2 스프링 수단(29)은, 밸브의 손상을 방지하기 위해 밸브 본체(26) 및 안착부(27)가 접촉되었을 때 밸브 본체의 추가적 확장이 가능하도록 구성된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 조절 장치(25)는 윤활제 저장조(8)로부터 펌프 장치의 윤활제 입구(19)로 윤활제의 유동을 조절하도록 구성된다.

튜브형 요소(30)는 덕트(17)로부터 이격된 이의 단부에 밸브 본체(26)를 위한 안착부(27)로 기능하는 표면을 가진다. 안착부(27) 및 밸브 본체(26)는, 이들이 서로에 대해 접촉되었을 때 이들이 안착부(26)와 밸브 본체(27) 사이에서 윤활제의 제한된 유동의 통과가 허용되도록 구성된다. 따라서, 안착부 또는 밸브 본체에는 윤활제의 통과를 위해 예컨대 홈과 같은 바이패스 덕트(34), 또는 밸브 및 안착부가 가깝게 맞닿는 것을 방지하는 스페이스 요소가 제공될 수 있다. 윤활제의 통과를 위한 바이패스 덕트(34)에는 밸브 본체 이동의 제한 또는 일부 다른 공지의 방식으로 제공될 수도 있다.

윤활 장치(14)는 하부 베어링(bottom bearing)용 캐리어에 배치되며, 하부 베어링 캐리어(13)는 원심 분리기의 하우징(6)으로부터 스핀들(3)로 연장된다. 캐리어는 하우징의 바닥 표면으로부터 연장되어 윤활 장치(14)를 둘러싸도록 구성된다. 하부 베어링 캐리어(13)에는 윤활제 저장조(8)로부터 펌프 장치의 윤활제 입구(19)로 윤활제를 이송하기 위해 개구 및 덕트(32)가 제공되며, 개구에는 윤활제의 입자를 필터링하기 위한 필터가 제공될 수 있다.

하부 베어링 캐리어(13)에는 원심 분리기의 하우징(6)의 내부 또는 외부의 공간으로부터 펌프 장치의 가스 입구(23)를 거쳐 펌프 장치(16)로 가스를 이송하기 위해 적어도 하나의 덕트(33)가 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 이송 덕트(33)는 펌프 장치(16)의 외부 표면과 하부 베어링 캐리어(13) 사이의 갭의 형태를 취하며, 갭은 윤활제 저장조(8)에 존재하는 윤활제의 양 위쪽의 하부 베어링 캐리어의 공간으로부터 펌프 장치의 가스 입구(23) 근처로 축방향을 따라 연장된다.

하부 베어링 캐리어(13)에는 윤활제 및 가스의 통과를 허용하도록 윤활제 장치(14)의 출구 장치(18) 방사상 외부에 개구(35)가 추가로 제공된다. 개구(35)는 주연 방향을 따라 분포되고 벽 요소(37)에 의해 구별된다. 벽 요소(37)는 윤활제 출구로부터의 윤활제가 벽 요소의 하나 이상의 에지 및/또는 표면과 부닥치도록 구성되며, 이에 의해 윤활제 미스트의 발생을 향상시킨다. 윤활제는 윤활제 미스트의 형태로 원심 분리기의 하우징의 공간(7)과 연통하는 윤활 장치 외부의 공간으로 안내되며, 공간은 윤활 장치(14)로부터 베어링 장치로 윤활제 미스트의 통과를 허용한다. 원심 분리기는 스핀들의 회전 동안 스핀들(3)과 관련되고 상부 베어링(4) 위에서 축방향으로 배치되며 공간(7)에서 공기 및 윤활제 미스트의 순환 유동을 유지하도록 구성된 팬 장치(36)를 더 포함한다. 윤활제 미스트는 유동과 함께 상부 베어링(4)으로 이동하여, 상기 베어링을 윤활하고 냉각한다.

하부 베어링(5)은 하부 베어링 캐리어(13)의 출구 장치(18) 위쪽에서 축방향으로 위치한다. 또한, 윤활 미스트는 하부 베어링 캐리어(13)를 통해 하부 베어링(5)으로 유도되어, 상기 베어링을 윤활하고 냉각한다. 하부 베어링 캐리어(13)에는, 하부 베어링(5) 아래에서 축방향이고 윤활제 장치(14)의 출구 장치(18)의 방사상 외부에 위치한 개구(35) 위에서 축방향으로 홈(38)이 그 내부에 제공된다. 홈(18)은 윤활제가 캐리어의 내부 벽을 따라 하부 베어링(5)으로 이송되는 것을 방지하도록 구성된다. 홈(38)은 하부 베어링 캐리어(13)의 외부로 또는 상기 개구 쪽으로 빠져나간다. 도 3에 도시된 바와 같이, 펌프 장치(16)는 방사상 돌출 디스크(39)를 구비한 하부 베어링(5)과 출구 장치(18) 사이에 축방향으로 제공되며, 방사상 돌출 디스크는 하부 베어링(5)에 대량의 윤활제 드롭과 직접 부딪히는 것을 방지하지만 윤활제 미스트의 통과를 억제하지 않는다. 이런 방사상 돌출 디스크(39)는 하부 베어링 캐리어(13) 내부의 배출 홈(drained groove; 39)에 또는 이에 인접하여 배치되어, 윤활제가 분사되어 배출된 후에 윤활제 저장조로 다시 복귀하도록 구성된다. 방사상 돌출 디스크에는 출구 장치의 공간으로부터 하부 베어링(5)으로 가스 및 윤활제 미스트가 이송되도록 개구 또는 구멍(40)이 제공된다. 또한, 디스크에는 하부 베어링으로 윤활제 막을 이송하도록 내경에 구멍(41)이 제공될 수도 있다. 디스크(39)는 지지 표면과 함께 하부 베어링 쪽으로 향하는 이의 측면에 제공되며, 상기 지지 표면에는 하부 베어링 캐리어(13)의 하부 베어링(5)과 윤활 장치(14)를 끼우는 동안 하부 베어링(5)이 안착된다.

Claims (21)

1. 원심 분리기(1)이며,
   원심 분리기는, 베어링 장치(4, 5)에 의해 원심 분리기에 회전 가능하게 배열되고 작동하는 동안 원심 분리가 일어나는 회전자(2)에 연결되는 스핀들(3)과, 작동하는 동안 스핀들과 회전자를 회전시키도록 구성되는 구동 장치(9)와, 윤활 장치(14)를 포함하며,
   윤활 장치는, 다량의 윤활제(8)를 저장하도록 배열되는 저장조와, 원심 분리기에 배치되고 중심축(Z)을 중심으로 회전 가능한 펌프 장치(16)를 포함하고,
   펌프 장치는 윤활제 저장조로부터 윤활제를 수용하도록 제1 방사상 내측 레벨에 위치하는 윤활제 입구(19)와, 윤활 장치로부터 상기 윤활제의 적어도 일부를 윤활제 미스트의 형태로 전달하는 출구 장치(18)와, 윤활제 입구로부터 출구 장치로 윤활제를 이송하기 위한 덕트(17)를 포함하고, 출구 장치는 제1 방사상 내측 레벨 외부에 위치하는 적어도 하나의 윤활제 출구(20)를 포함하고,
   원심 분리기는 베어링 장치(4, 5)와 윤활 장치(14)를 적어도 부분적으로 둘러싸며 윤활 장치로부터 베어링 장치로 윤활제 미스트의 통과를 허용하는 하우징(6)을 포함하는, 원심 분리기에 있어서,
   펌프 장치는 덕트로의 다량의 가스 입력을 위한 가스 입구(23)를 포함하고 출구 장치는 덕트로부터의 상기 다량의 가스의 전달을 위한 가스 출구(24)를 포함함으로써 펌프 장치가 회전하는 동안 가스 입구로부터 가스 출구로 가스 유동이 유지되며, 이에 의해 가스 유동이 덕트에 존재하는 윤활제를 따라 출구 장치로 안내되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스 출구는 튜브형 덕트를 포함하고, 윤활 장치가 회전하는 동안 가스 입구로부터 출구 장치로 상기 다량의 가스의 이동을 발생시키기 위해 제2 방사상 내부 레벨에 덕트와 연통 상태로 출구 장치의 방사상 외측 부분으로부터 출구 장치의 방사상 내측 부분으로 연장되는 원심 분리기.
3. 제2항에 있어서, 상기 윤활제 출구는 튜브형 덕트를 포함하고, 윤활 장치가 회전하는 동안 상기 윤활제를 윤활제 미스트의 형태로 전달하기 위해 제2 방사상 내측 부분의 외부에 덕트와 연통 상태로 출구 장치의 방사상 외측 부분으로부터 출구 장치의 방사상 내측 부분으로 연장되는 원심 분리기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 윤활제 출구는 하나 이상의 협착부 또는 노즐(22)을 포함하는 원심 분리기.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 장치는 펌프 장치(16)로 윤활제의 입력을 위한 입력 수단을 포함하는 원심 분리기.
6. 제5항에 있어서, 가스 입구(23)는 펌프 장치(16)와 입력 수단 사이의 개구의 형태를 취하는 원심 분리기.
7. 제5항에 있어서, 입력 수단은 펌프 장치의 덕트(17)로 연장되는 제1 단부를 갖는 튜브형 요소(30)를 포함하는 원심 분리기.
8. 제7항에 있어서, 튜브형 요소(30)의 상기 제1 단부는 비대칭 말단(31)을 가지는 원심 분리기.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 덕트는 펌프 장치의 윤활제 입구(19)에 협착부(21)를 포함하는 원심 분리기.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 장치는 윤활제의 점성과 관련한 물리적 특성에 대해 출구 장치로의 윤활제 유동을 조절하기 위한 장치(25)를 포함하는 원심 분리기.
11. 제10항에 있어서, 출구 장치로의 윤활제 유동은 윤활제의 온도에 대해 조절되는 원심 분리기.
12. 제11항에 있어서, 윤활제 유동을 조절하기 위한 장치는 서모스탯 제어식 밸브 본체(thermostat-controlled valve body; 26)를 포함하는 원심 분리기.
13. 제12항에 있어서, 윤활 장치는 펌프 장치(16)로 윤활제의 입력을 위한 입력 수단을 포함하며, 상기 입력 수단은 펌프 장치의 덕트(17)로 연장되는 제1 단부를 갖는 튜브형 요소(30)를 포함하며, 상기 튜브형 요소(30)는 서모스탯 제어식 밸브 본체(26)를 위한 안착부(27)에 연결되는 원심 분리기.
14. 제10항에 있어서, 윤활제 유동을 조절하기 위한 장치는 윤활제 유동을 조절하기 위한 장치가 폐쇄되었을 때 출구 장치로 윤활제의 통과를 허용하는 바이패스 덕트(34)를 포함하는 원심 분리기.
15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 펌프 장치는 스핀들의 회전이 펌프 장치의 회전으로 전환되도록 원심 분리기의 스핀들에 축방향으로 연결되는 원심 분리기.
16. 제15항에 있어서, 펌프 장치는 베어링 장치를 위한 캐리어(13)에서 회전하도록 배열되는 원심 분리기.
17. 제16항에 있어서, 베어링 장치를 위한 캐리어에는 원심 분리기의 하우징 내부의 또는 외부의 공간으로부터 가스 입구(23)로 가스를 이송하기 위한 적어도 하나의 덕트(33)가 제공되는 원심 분리기.
18. 제16항에 있어서, 캐리어에는 상기 윤활제 출구의 방사상 외부에 위치하고 윤활제 미스트의 통과를 가능하게 하는 적어도 하나의 개구(35)가 제공되는 원심 분리기.
19. 제18항에 있어서, 캐리어에는 상기 윤활제 출구 방사상 외부에 추가의 개구들이 제공되고, 개구들은 벽 요소(37)에 의해 주연 방향으로 분할되는 원심 분리기.
20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링 장치는 적어도 제1 베어링 수단(4)과 제2 베어링 수단(5)을 포함하는 원심 분리기.
21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 원심 분리기는 윤활 장치로부터 베어링 장치로 윤활제 미스트를 이송하기 위해 원심 분리기의 하우징에 가스 유동을 발생시키기 위한 팬 장치(36)를 포함하는 원심 분리기.
    

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