KR101430151B1 - 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 엔진에서 순환되는 오일의 압력으로 필터를 고속으로 회전시켜 오일에 포함된 슬러지 및 불순물을 여과시키기 위한 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버를 제공한다. 이 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 만앤휴멜사와 같이 중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브보다 짧으면서도 종래기술과 같은 직선형 또는 곡선형으로 형성한 리브보다 상대적으로 긴 길이를 갖도록 하는 가이딩 리브(18)가 로터 커버(10)의 몸체(12)에 형성되도록 한다. 이와 같은 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 오일의 유효성분이 유지되도록 하면서도 오일에 혼입된 불순물을 효과적으로 여과시키도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

Description

액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버{ROTOR COVER OF CENTRIFUGAL SEPARATOR FOR LIQUID FILTRATION}

본 발명은 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 엔진 오일, 윤활유, 작동유 등 압력을 통해 고속으로 회전시켜 오일에 포함된 슬러지 및 불순물을 여과시키기 위한 액체 여과를 위한 원심 분리기를 구성함에 있어서 로터 커버의 개선을 통해 원심 분리기 내로 유입된 오일의 분산이 적정하게 이루어져 여과 정도가 알맞게 유지되도록 하는 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버에 관한 것이다.

직렬 12기통 디젤엔진이 적용되는 선박의 경우 하루 항해시 300~400톤의 연료(중유)를 소모하게 되므로, 이에 대응하여 많은 양의 엔진 오일(Oil)도 사용된다. 그리고, 안정적인 엔진 오일의 순환은 엔진의 수명을 결정하는 중요한 요인으로 작용된다. 이와 같은 이유로 선박 엔진에는 순환되는 오일의 압력으로 필터를 고속으로 회전시켜 오일에 포함된 슬러지 및 불순물을 여과시키는 원심 분리기가 적용되고 있다.

이와 같은 엔진 오일, 윤활유, 작동유 등의 액체 여과를 위한 원심 분리기와 관련하여 대표적으로 독일의 만앤휴멜(MANN+HUMMEL)사에서 제안한 원심 분리기가 사용되고 있다.

도 1은 독일 만앤휴멜사의 원심 분리기에 주로 적용되는 로터 커버를 설명하기 위한 그림 도면이다.

도 1을 참조하면, 만앤휴멜사는 원심 분리기의 로터 커버(200)에 스웹트 리브(204; swept rib)를 적용한 기술을 제안하고 있다. 이와 같은 스웹트 리브(204)는 중심점으로 수렴되는 와류 형태로 형성되도록 하므로써, 분산되는 오일의 분산경로가 길게 형성되어 원심력이 증대되도록 함으로써 오일의 여과정도를 높이도록 하고 있다.

한편, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0577663호 "원심 분리기용 회전자"는 중심축을 주위로 회전 가능하며, 축방향으로 분리된 두 개의 단부 벽과 그 사이에 위치하는 주위 벽을 갖고 중심축을 둘러싸는 케이싱과, 케이싱의 중앙으로 입구 도관의 경계를 정하는 입구부재와, 케이싱에 장착된 분리 수단과, 어느 하나의 단부 벽 영역에 위치하고 적어도 하나의 출구부재를 포함하는 중심축으로부터 이격되고 출구 채널의 경계를 정하고 유체가 채널을 통과하여 나올 때 회전자의 원주 방향으로 회전자에 반력을 가할 수 있도록 향하는 종류의 원심 분리기용 회전자를 제안하고 있다.

또한, 공개특허공보 공개번호 제10-2007-0043695호 "내연 기관의 윤활유 정화용 임펄스 원심분리기"는 로터는 2개의 부품으로 설계되어 일측에서는 적어도 하나의 반동 노즐(reaction nozzle)을 갖는 구동 부재를 구비하고 타측에서는 오염물 수집 영역을 포함하는 오염물 트랩 부재를 구비하고 구동 부재는 제1 윤활유 부분 흐름에 의해, 그리고 오염물 트랩 부재는 제2 윤활유 부분 흐름에 관류될 수 있으며, 또한 구동 부재 및 오염물 트랩 부재는 맞물려서 상호 간에 연동하는 토크 전달 수단들을 이용하여 구현되고, 이들 토크 전달 수단들은 구동 부재 상에 오염물 트랩 부재를 축방향으로 삽입함으로써 맞물리거나, 구동 부재로부터 오염물 트랩 부재를 축방향으로 인출함으로써 맞물림이 해제될 수 있으며, 또한 오염물 트랩 부재는 폐기 처리나 청소를 위해 구동 부재로부터 분리될 수 있으며, 그리고 원심분리기의 작동 시에 구동 부재에 상대적으로 오염물 트랩 부재의 축방향 이동성을 억제하거나 제한하는 역할을 하고 커버의 분해 시에는 기능을 상실하거나 탈거될 수 있는 수단들이 원심분리기 내에 제공되거나 장착되는 기술을 제안하고 있다.

이와 같이 종래기술들에서 제안한 원심 분리기는 전술한 만앤휴멜사의 원심 분리기의 로터 커버에 적용되는 스웹트 리브와 달리 직선형으로 형성한 리브를 제안하고 있다. 이와 같은 종래기술들의 로터 커버는 만앤휴멜사의 로터 커버에 비교하여 상대적으로 원심력이 적게 형성되도록 함으로써 오일의 유효성분까지 여과되는 문제점을 개선하고자 하였다.

그러나, 이와 같은 종래기술에 따른 로터 커버는 만앤휴멜사의 로터 커버보다 오일의 유효성분이 여과되는 문제점을 방지할 수 있으나, 원심력의 크기가 지나치게 저하되어 오일에 혼입된 불순물을 효과적으로 여과시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 만앤휴멜사와 종래기술들의 로터 커버의 중간 정도의 원심력을 발휘하여 오일의 유효성분이 여과되지 않도록 하면서도 오일에 혼입된 슬러지 또는 이물질 등의 불순물을 효과적으로 제거하도록 하는 새로운 형태의 액체 여과를 위한 원심 분리기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적으로 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 순환되는 오일의 유입이 이루어지도록 하는 회전축(22)과, 상기 회전축(22)에 회전되도록 지지되어 상기 회전축(22)을 통해 유입되는 오일이 로터 내부 공간(21)으로 흐르도록 하는 슬리브 축(24) 및, 상기 슬리브 축(24)의 둘레로 윤할유의 여과공정이 이루어지는 상기 로터 내부 공간(21)이 형성되도록 하여 상기 슬리브 축(24)에 지지되어 회전되는 로터(26)를 구비하여 순환되는 오일의 압력으로 상기 로터(26)를 회전시켜 오일에 포함된 불순물을 여과시키기 위한 액체 여과를 위한 원심 분리기에서 있어서, 상기 로터(26)는 로터 하우징(30)과; 상기 로터 하우징(30)의 상측에 결합고정되고, 상기 슬리브 축(24)에 회전가능하도록 결합되어 상기 슬리브 축(24)으로부터 흐르는 오일이 상기 로터 내부 공간(21)의 측벽으로 분산되도록 하는 로터 커버(10) 및; 상기 로터 하우징(30)의 하측에 결합되고, 슬리브 축(24)에 회전가능하도록 결합되어 상기 로터 내부 공간(21)의 측벽을 통과해 여과된 오일이 외부로 흐르도록 하는 디스크(32)를 포함하되; 상기 로터 커버(10)는 중심에 상기 슬리브 축(24)이 결합되도록 형성는 중심홀(11)을 갖는 몸체(12) 및, 상기 몸체(12)의 내측면으로 돌출되도록 형성되고, 상기 몸체(12)의 중심홀(11)로부터 외측방향으로 연장되어 형성되는 가이딩 리브(18)를 구비하되; 상기 가이딩 리브(18)는 다수개가 상기 중심홀(11)의 둘레로 정해진 각도로 분할되어 배치되되, 상기 중심홀(11)에 접선을 이루도록 형성되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버에서 상기 로터 커버(10)는 상기 중심홀(11)의 둘레로 보강 허브(14)를 더 구비하고, 상기 가이딩 리브(18)는 상기 보강 허브(14)의 외측에서 상기 몸체(12)의 외측 방향으로 연장되어 형성되되, 상기 가이딩 리브(18)의 중심축선(19)이 상기 중심홀(11)에 접선을 이루도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버에 의하면, 로터 커버(10)에 형성되는 가이딩 리브(18)가 슬리브 축(24)이 결합되는 중심홀(11)에 접선을 이루도록 함으로써, 만앤휴멜사와 같이 중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브보다 짧으면서도 종래기술과 같은 직선형으로 형성한 리브보다 상대적으로 긴 길이를 갖게 되므로, 오일의 유효성분이 유지되도록 하면서도 오일에 혼입된 불순물을 효과적으로 여과시키도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 독일 만앤휴멜사의 원심 분리기에 주로 적용되는 로터 커버를 설명하기 위한 그림 도면;
도 2는 본 발명에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버의 기술 사상을 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버가 사용되는 상태를 설명하기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버의 평면도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버의 기술 사상을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 만앤휴멜사와 같이 중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브보다 짧으면서도 종래기술과 같은 직선형으로 형성한 리브보다 상대적으로 긴 길이를 갖도록 하는 가이딩 리브(18)가 로터 커버(10)의 몸체(12)에 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브를 형성함으로써 원심력을 극대화시켜 오일의 여과정도가 매우 높도록 하는 기술과, 직선형으로 리브를 형성함으로써 원심력을 줄여 오일의 여과 정도가 상대적으로 낮아지도록 하는 기술의 중간 정도의 성능을 발휘할 수 있도록 함으로써, 원심력이 지나치게 커 오일의 유효성분까지 여과되도록 하는 문제점과 원심력이 지나치게 작아 오일에 포함된 슬러지나 이물질 등의 불순물이 여과되지 않는 문제점을 해소하는 효과를 기대하게 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 몸체(12)와 가이딩 리브(18)를 구비하여 이루어진다. 이때, 몸체(12)는 중심에 슬리브 축(24; 도 3 참조)이 결합되도록 형성는 중심홀(11)을 갖는다. 그리고, 가이딩 리브(18)는 몸체(12)의 내측면으로 돌출되도록 형성되고, 몸체(12)의 중심홀(11)로부터 외측방향으로 연장되어 형성된다. 여기서 가이딩 리브(18)는 다수개가 중심홀(11)의 둘레로 정해진 각도로 분할되어 배치되되, 중심홀(11)에 접선을 이루도록 형성되도록 함으로써, 중심홀(11)과의 접점(17)으로부터 형성되는 가이딩 리브(18)의 길이(L)가 중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브보다 짧지만, 직선형으로 형성되는 리브보다는 길게 된다.

한편, 본 발명에서는 엔진 오일, 윤활유, 작동유 등을 통칭하여 오일로 지칭하고, 이때, 오일은 각 목적을 위한 유효성분을 포함하고, 먼지, 슬러지 등 적용 목적에 사용시 포함되는 각종 이물질을 여과시키기 위한 액체를 포괄한다. 예컨대, 엔진 오일의 경우 유효성분으로 청정분산제, 산화방지제, 마모방지제, 점도지수향상제 등이 포함되어 엔진 내부의 각 회전부에 유막을 형성하여 마찰감소 및 마멸방지 작용을 하고, 엔진 각부위의 회전시 발생하는 불순물을 흡착하여 본 발명에 따른 로터 커버(10)가 적용된 액체 여과를 위한 원심 분리기로 이송하는 역활을 하게 된다. 그리고, 본 발명에 따른 로터 커버(10)는 오일의 분산이 이루어지도록 함에 있어서 종래기술과 대비할 때 원심력의 크기에 영향을 주는 가이딩 리브(18)가 중간 정도의 길이를 형성할 수 있도록 함으로써 오일의 유효성분을 안정적으로 지키면서 슬러지나 이물질 등의 불순물이 효과적으로 여과되도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명하며, 도 2 내지 도 5에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 각 도면에서 일반적인 액체 여과를 위한 원심 분리기와 관련된 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 적용할 수 있는 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면의 도시에 있어서 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현 차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버가 사용되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 회전축(22), 슬리브 축(24) 및 로터(26)를 구비하여, 순환되는 오일의 압력으로 로터(26)를 회전시켜 오일에 포함된 불순물을 여과시키기 위한 액체 여과를 위한 원심 분리기에 적용된다.

이때, 로터(26)는 프레임의 하우징(28) 내에 설치된다. 그리고, 오일은 압력에 의해 회전축(22)으로 유입{체크 밸브의 구조에 의해 제어}되어 로터(26)에서 여과공정을 거친 후, 외부로 배출된다. 회전축(22)은 순환되는 오일의 유입이 이루어지도록 한다. 슬리브 축(24)은 회전축(22)에 회전되도록 지지되어 회전축(22)을 통해 유입되는 오일이 로터 내부 공간(21)으로 흐르도록 한다. 그리고, 로터(26)는 슬리브 축(24)의 둘레로 윤할유의 여과공정이 이루어지는 로터 내부 공간(21)이 형성되도록 하여 슬리브 축(24)에 지지되어 회전된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기(20)에서 로터(26)는 로터 하우징(30), 로터 커버(10) 및 디스크(32)를 구비하여 이루어진다. 이때, 로터 커버(10)는 로터 하우징(30)의 상측에 결합고정되고, 슬리브 축(24)에 회전가능하도록 결합되어 슬리브 축(24)으로부터 흐르는 오일이 로터 내부 공간(21)의 측벽으로 분산되도록 한다. 그리고, 디스크(32)는 로터 하우징(30)의 하측에 결합되고, 슬리브 축(24)에 회전가능하도록 결합되어 로터 내부 공간(21)의 측벽을 통과해 여과된 오일이 외부로 흐르도록 한다. 본 실시예에서 디스크(32)는 회전축(22)의 둘레로 목부를 형성하여 목부의 높이에 의해 이루어지는 회전축(22)의 일정 높이에서 디스크(32)와 회전축(22) 사이로 이루어지는 통로를 통해 배출되도록 하였다.

물론, 이와 같은 회전축(22), 슬리브 축(24) 및 로터(26)를 구비하여 오일의 여과공정을 수행하는 액체 여과를 위한 원심 분리기(20)는 이 분야의 종사자가 종래기술로부터 용이하게 확인할 수 있는 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 액체 여과를 위한 원심 분리기(20)에서 본 실시예에 따른 로터 커버(10)는 몸체(12), 가이딩 리브(18) 및 허브(14)를 구비하고, 가이딩 리브(18)의 길이(L; 도 2 참조)가 중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브보다 짧지만, 직선형으로 형성되는 리브보다는 길게 형성되도록 함으로써 오일의 유효성분이 여과되지 않도록 하면서도 오일에 포함된 불순물이 효과적으로 여과되도록 하는 효과를 기대하게 된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버의 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 중심에 슬리브 축(24)이 결합되도록 형성는 중심홀(11)을 갖는 몸체(12)와, 이 몸체(12)의 내측면으로 돌출되도록 형성되고, 몸체(12)의 중심홀(11)로부터 외측방향으로 연장되어 형성되는 가이딩 리브(18)를 구비한다. 이때, 다수개의 가이딩 리브(18)는 몸체(12)의 중심홀(11)의 둘레로 정해진 각도로 분할되어 배치되되, 중심홀(11)에 접선을 이루도록 형성된다.

본 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 중심홀(11)의 둘레로 보강 허브(14)가 설치된다. 이 보강 허브(14)는 슬리브 축(24; 도 3 참조)이 삽입되는 중심홀(11) 둘레를 보강하는 작용을 갖는다. 이때, 가이딩 리브(18)는 보강 허브(14)의 외측에서 몸체(12)의 외측 방향으로 연장되어 형성되되, 가이딩 리브(18)의 중심축선(19)이 중심홀(11)에 접선을 이루게 된다. 즉, 본 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)에서 가이딩 리브(18)는 중심홀(11)에 대해 접선을 이루도록 하되, 중심홀(11)로부터 필요한 길이로 떨어뜨려 배치하거나 리브(18)의 폭을 조절하여 구성할 할 수도 있는 것이다. 물론, 이 경우 가이딩 리브(18)의 각도는 중심축선(19)이 중심홀(11)에 대해 접선을 이루게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는 제한된 로터 커버(10)의 길이내에서 오일의 흐름이 단속되지 않도록 하면서도 가이딩 리브(18)의 길이를 최적화{중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브보다 짧지만, 직선형으로 형성되는 리브보다는 길게 형성}시킬 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버(10)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 회전축(22)을 통해 유입된 오일이 슬리브 축(24)을 통해 로터 내부 공간(21)으로 흐르면서 원심력에 의해 로터 하우징(30)의 내벽으로 분산되도록 할 때 중심점으로 수렴되는 와류 형태의 리브보다 짧지만, 직선형으로 형성되는 리브보다는 길게 형성되는 가이딩 리브(18)에 의해 오일의 유효성분이 여과되지 않도록 하면서도 오일에 포함된 불순물이 효과적으로 여과되도록 하는 효과를 기대하게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버
11 : 중심홀 12 : 몸체
14 : 보강 허브 18 : 가이딩 리브
20 :액체 여과를 위한 원심 분리기
21 : 로터 내부 공간 22 : 회전축
24 : 슬리브 축 26 : 로터
30 : 로터 하우징 32 : 디스크

Claims (2)

1. 순환되는 오일의 유입이 이루어지도록 하는 회전축(22)과, 상기 회전축(22)에 회전되도록 지지되어 상기 회전축(22)을 통해 유입되는 오일이 로터 내부 공간(21)으로 흐르도록 하는 슬리브 축(24) 및, 상기 슬리브 축(24)의 둘레로 윤할유의 여과공정이 이루어지는 상기 로터 내부 공간(21)이 형성되도록 하여 상기 슬리브 축(24)에 지지되어 회전되는 로터(26)를 구비하여 순환되는 오일의 압력으로 상기 로터(26)를 회전시켜 오일에 포함된 불순물을 여과시키기 위한 액체 여과를 위한 원심 분리기에서 있어서,
   상기 로터(26)는 로터 하우징(30)과;
   상기 로터 하우징(30)의 상측에 결합고정되고, 상기 슬리브 축(24)에 회전가능하도록 결합되어 상기 슬리브 축(24)으로부터 흐르는 오일이 상기 로터 내부 공간(21)의 측벽으로 분산되도록 하는 로터 커버(10) 및;
   상기 로터 하우징(30)의 하측에 결합되고, 슬리브 축(24)에 회전가능하도록 결합되어 상기 로터 내부 공간(21)의 측벽을 통과해 여과된 오일이 외부로 흐르도록 하는 디스크(32)를 포함하되;
   상기 로터 커버(10)는 중심에 상기 슬리브 축(24)이 결합되도록 형성는 중심홀(11)을 갖는 몸체(12) 및,
   상기 몸체(12)의 내측면으로 돌출되도록 형성되고, 상기 몸체(12)의 중심홀(11)로부터 외측방향으로 연장되어 형성되는 가이딩 리브(18)를 구비하되;
   상기 가이딩 리브(18)는 다수개가 상기 중심홀(11)의 둘레로 정해진 각도로 분할되어 배치되되, 상기 중심홀(11)에 접선을 이루도록 형성되도록 하고,
   상기 로터 커버(10)는 상기 중심홀(11)의 둘레로 보강 허브(14)를 더 구비하여,
   상기 가이딩 리브(18)는 상기 보강 허브(14)의 외측에서 상기 몸체(12)의 외측 방향으로 연장되어 형성되되, 상기 가이딩 리브(18)의 중심축선(19)이 상기 중심홀(11)에 접선을 이루도록 하는 것을 특징으로하여 직선형으로 형성되는 리브보다 길게 형성되도록 함으로써 오일의 유효성분이 여과되지 않도록 하면서도 오일에 포함된 불순물이 효과적으로 여과되도록하는 액체 여과를 위한 원심 분리기의 로터 커버.
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