KR101469134B1 - 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치 - Google Patents

오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치에 관한 것으로서, 보다 세하게는 오일을 가열함에 있어서, 오일이 저장되어 있는 오일의 내부에 삽입되어 오일을 직접하는 것이 아니라, 오일 하우징의 외주연에서 오일 하우징을 길이방향으로 가열할 수 있는 구조를 가지도록 함으로써, 직접가열로 인한 오일의 탄화현상을 방지하면서, 오일 하우징 내 오일이 길이방향 전체에 걸쳐 균일하게 가열될 수 있도록 한 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치에 관한 것이다.

Description

오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치{Oil Heating Device with Preventing Carbonization of Oil}
본 발명은 가열대상 오일을 탄화되지 않고 용이하게 가열할 수 있도록 한 고온고압 오일가열장치에 관한 것이다.
일반적으로 유압시스템에서 약 50℃ 수준으로 오일을 가열할 때, 전기 히터를 오일 탱크에 투입하는 방식을 사용하여 히터의 발열을 이용하여 오일의 온도를 적정온도로 상승시키고 있다.
그러나 이러한 경우, 오일의 온도가 제어온도가 될 때까지 히터의 최대 발열(약 1100℃)이 발생되기 때문에 히터 포면에 접촉된 오일이 탄화되어 검게 변화가 일어나는 것을 방지하기 위해, 간접 가열방식을 사용하고 있다.
이는 색상의 변화는 물론, 화학적으로 요구되는 첨가제의 손실을 가져오고, 탄화된 입자는 오염물질이 되어서 정밀한 유압기기류(ex: 펌프, 밸브, 모터 및 액추에이터 등)의 흠집(Scratch)을 유발하거나 오리피스(Orifice)와 정압베어링(Hydrostatic Bearing) 등을 손상시키는 것을 방지하기 위해서이다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 히터를 직접 접촉을 하지 않도록 오일탱크에 히터 삽입구를 만들어 설치하고 있으나, 설치된 공간의 히터가 가열되어 열선이 절손되고 오일이 탄화되는 문제점을 가지고 있었다.
더불어, 도 1에 도시된 바와 같이, 오일 탱크(200) 내부에 히터(3)를 투입하는 형태의 가열장치(9)의 경우, 플랜지(4)에 의해 오일탱크(200)에 고정된 후, 히터(3)는 전원 공급구(2)를 통해 전원을 공급받은 후, 전원공급과 가장 근접한 부분부터 발열되어 길이방향으로 점차 발열이 되는 형태이기 때문에, 봉 형태의 히터(3)를 사용하게 되는 경우, 전원공급부의 반대편 끝단의 히터(3)부분이 사용자가 사전설정한 적정온도까지 상승했을 시엔, 전원공급과 가장 근접한 부분에서의 온도는 그 이상으로 가열된 상태가 된다.
이는 결국 오일 탱크(200) 내 오일 전체를 균일한 온도로 가열하지 못함을 의미하며, 적정온도를 넘어선 전원공급과 가장 근접한 부분에서는 기존의 문제점인 오일의 탄화현상도 발생됨과 동시에, 그로 인해 오일의 열전도 또한 감소되어 효율이 저하되는 문제가 있었다.
더불어, 유압호스, 피팅 밸브, 실린더 등의 수명시험에서는 열화시험을 위해, 오일로 고온고압 충격시험(Impulse Test)을 실시하는데, 이를 위해서는 오일을 높은 온도로 가열해야 하기에, 화재 위험에 노출되는 문제점이 있었다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 기존의 충격압력 시험(Impulse Tester)을 위해서는, 기존에는 오일을 탱크(200)에서 먼저 고온으로 가열하고 이를 Pumping하여 사용했으나, 대형인 탱크의 전체 오일을 높은 온도(약 90 ~ 180℃)로 가열하였기에, 화재 위험성이 높고, 점성이 저하되어 유막이 파괴되어 유압기기(펌프, 밸브 등)의 효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 연결부의 Seal 등을 열화시켜 수명을 단축시키는 문제가 있다. 또한, 오일탱크(200)는 유기기의 작동에 따른 체적 보완을 위하여 Air Vent를 사용함으로 오일을 고온으로 가열할 때 발생되는 기화된 유체 가스가 분출되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가열대상 오일을 직접가열함에 따라, 오일에 탄화현상이 발생되는 것을 사전에 방지함과 동시에, 오일이 저장되어 있는 오일 하우징 내 오일 전체를, 오일 하우징 전체 길이에 걸쳐 균일한 온도로 가열할 수 있도록 한 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서. 시험대상호스에 고온고압의 오일을 주입하여 내구성 시험을 할 경우, 증압기로 고온상태의 오일주입을 위한 고온고압 오일가열장치에 있어서, 저온고압 상태의 오일이 저장되어 있는 오일 발생부(10a)와 연결되어, 가열대상 오일이 내부로 공급되어 채워지며, 가열된 오일을 증압기(10b)로 전달하는 오일 하우징(10); 상기 오일 하우징(10)의 외주연에 길이방향으로 설치되어, 상기 오일 하우징(10)에 저장된 오일 전체가 균일한 온도로 가열될 수 있도록 하는 히팅부(20); 상기 히팅부(20)의 외주연에 설치되어, 상기 히팅부(20)를 단열하는 단열부(30); 상기 오일 하우징(10) 및 히팅부(20)에 각각 연결되는 제어부(60); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 가열대상 오일을 직접가열함에 따라 발생되는 오일 탄화현상이 발생되지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 오일 하우징에 저장되어 있는 오일이, 오일 하우징 전체에 걸쳐 사용자가 사전설정한 온도로 균일하게 가열될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 오일히터를 나타낸 일실시예의 도면.
도 2는 종래의 고압발생장치와 본 발명의 고온고압 오일가열장치의 적용을 비교한 회로도.
도 3은 본 발명의 고온고압 오일가열장치가 사용되는 호스 임펄스 시험장치를 나타낸 일실시예의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 고온고압 오일가열장치를 나타낸 일실시예의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 고온고압 오일가열장치를 나타낸 일실시예의 도면.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이러한 본 발명의 일실시예를 살펴보면,
시험대상호스에 고온고압의 오일을 주입하여 내구성 시험을 할 경우, 증압기로 고온상태의 오일주입을 위한 고온고압 오일가열장치에 있어서, 저온고압 상태의 오일이 저장되어 있는 오일 발생부(10a)와 연결되어, 가열대상 오일이 내부로 공급되어 채워지며, 가열된 오일을 증압기(10b)로 전달하는 오일 하우징(10); 상기 오일 하우징(10)의 외주연에 길이방향으로 설치되어, 상기 오일 하우징(10)에 저장된 오일 전체가 균일한 온도로 가열될 수 있도록 하는 히팅부(20); 상기 히팅부(20)의 외주연에 설치되어, 상기 히팅부(20)를 단열하는 단열부(30); 상기 오일 하우징(10) 및 히팅부(20)에 각각 연결되는 제어부(60); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히팅부(20)는 상기 오일 하우징(10)의 외주연을 감싸되, 다수개가 오일 하우징(10)의 길이방향을 향해 연속설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오일 하우징(10)에 설치되어, 오일 하우징(10) 내 오일의 온도를 측정하는 오일 온도센서(40); 상기 히팅부(20)에 설치되어, 상기 히팅부(20)의 온도를 측정하는 히팅부 온도센서(45); 가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(60)는 상기 오일 하우징(10)에 설치된 오일 온도센서(40)를 통해, 오일 하우징(10) 내 오일온도를 사전설정온도와 비교하여, 전원공급장치(50)를 통해 히팅부(20)의 히팅 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(60)는 상기 히팅부(20)의 가열온도를 히팅부(20)의 사전설정온도와 비교하여, 상기 사전설정온도 이상인 경우, 전원공급장치(50)를 통해 히팅부(20)의 전원을 차단(OFF)하여 히팅부(20)의 과열이 방지되도록 하면서, 오일 하우징(10) 내 오일은 가열된 히팅부(20)의 잠열로 가열되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오일 하우징(10)은 상기 오일 하우징(10) 내 가열면적 및 효율을 상승시키고, 오일이 이동되면서 섞여 오일의 온도가 균일해지도록, 상기 오일 하우징(10) 내부의 길이방향을 향해 나선형 형태로 설치되는 가열핀(25); 이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 고온고압 오일가열장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 시험대상이 되는 호스 및 호스조립체 등의 임펄스 시험장치, 즉 호스 내부로 고온의 온도를 가지는 충격 압력을 인위적으로 가해, 성능 및 내구성 시험을 할 수 있도록, 오일을 가열하여 고온으로 제공하는 시험유 고온부(A)와, 파형을 만들어 충격압력을 제공하는 충격압력 제공부(B)로 이루어지는 호스 시험장치에 사용되는 것으로, 본 발명의 고온고압 오일가열장치는 이러한 상기의 호스 시험장치에서 시험유(ex: 오일)를 고온으로 제공하는 시험유 고온부(A)에 사용되는 것이다.
이를 위한, 본 발명의 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치(100)는, 저온고압 오일 발생부로부터 저온 상태의 오일을 고압으로 Pumping하여 오일 하우징(10)에 공급함으로써, 유압기기의 수명을 증대시키고, 유막 파괴에 의한 기계적 성능을 향상시킬 수 있으며, 또한, 고온부가 시험에 쓰이는 부분에 인접한 위치에서 밀폐된 고압용기 형태로 가열함으로써, 기화가스 누출이나 화제예방에 효과적인 것으로, 오일 하우징(10), 히팅부(20), 단열부(30)를 포함한다.
상기 오일 하우징(10)은 내부가 비어있는 관체이며, 내부에는 가열을 위한 시험유(ex: 오일 등)가 저장된다. 이를 위해, 상기 오일 하우징(10)은 외주연 하단부 일측에 오일 유입구(11)를 형성하고, 외주연 상단부 타측에는 오일 배출구(12)를 형성하도록 하여, 상기 오일 유입구(11)를 통해 오일 하우징(10) 내로 오일을 유입한 후, 상기 오일 하우징(10) 내에서 후술될 히팅부(20)를 통해 가열된 후, 상기 오일 배출구(12)를 통해 고온 시험유(고온 오일)를 필요로 하는 대상체에 제공되도록 하는 것이다.
물론, 이러한 상기 오일 하우징(10)이 사용되지 않는 경우, 상기 오일 하우징(10) 내에 잔여 오일을 외부로 배출하기 위한 드레인부(13)가 형성되어 있을 수 있음이다.
더불어, 이러한 상기 오일 하우징(10)은 사용자의 다양한 실시예에 따라, 원형 단면 또는 사각 단면으로 형성되도록 할 수 있음인데, 상기 오일 하우징(10)의 양측을 반 원구 형태로 형성하는 하거나, 또는 양단에 반원 형상이 없는 사각 관체 형상을 가지도록 할 수도 있다.
또한, 상기 오일 하우징(10)에는 오일 하우징(10) 내에서 가열되는 오일의 온도를 측정하는 오일 온도센서(40)가 구비되어 있도록 한다.
상기 히팅부(20)는 내부에 열선으로 이루어져 발열되는 것으로, 전술된 오일 하우징(10) 내 오일을 가열하기 위한 것이며, 본 히팅부(20)는 상기 오일 하우징(10)의 내부가 아닌 외부에 설치되는 것으로, 상기 오일 하우징(10)의 외주연을 감싸는 형태가 되도록 한다.
즉, 상기 오일 하우징(10)이 원형단면인 경우, 상기 히팅부(20) 또한 원형 단면의 외주연을 감싸야 하므로 원형의 형태가 되는 것이다.
이러한, 상기 히팅부(20)는 사용자의 실시예에 따라, 단일개가 사용되어 오일 하우징(10) 길이방향 외주연 전체를 감싸는 형태가 되거나, 또는 히팅부(20) 다수개가 오일 하우징(10)의 외주연에 연속적으로 길이방향으로 연결되어 설치되는 형태가 되도록 할 수도 있음이다.
또한, 상기 히팅부(20)의 가열을 위해, 상기 단일 또는 다수개의 히팅부(20)에 전기적으로 연결되어 전원을 공급함으로써, 히팅부(20)가 발열되도록 하는 전원공급장치(50)가 구비되어 있으며, 상기 히팅부(20)에는 히팅부(20)의 가열온도를 측정하여, 히팅부(20)의 과열을 방지할 수 있도록 히팅부 온도센서(45)가 구비되어 있도록 한다.
더불어, 상기 히팅부(20)는 오일 하우징(10)의 양측이 반원구인 경우, 사용자의 실시예에 따라, 상기 반원구 측 외주연에도 히팅부(20)가 설치될 수 있지만, 곡면인 반원구 외주연에 상기의 히팅부(20) 부착이 어렵고, 고압실링의 채용이 어려운 경우 양측 반원구 측에는 히팅부(20)가 생략될 수도 있음이다.
상기 단열부(30)는 전술된 오일 하우징(10) 외주연을 감싸고 있는 히팅부(20)의 외주연에 감싸는 형태로 형성되는 것으로서, 상기 히팅부(20)를 단열함으로써, 히팅부(20)를 통한 오일 하우징(10) 내 오일의 가열효율이 저하되는 것을 방지하는 것이다.
상기 제어부(60)는 오일 하우징(10) 외부에 설치되어 있는 전원공급장치(50)와 연결되어 있되, 오일 온도센서(40)와도 전기적으로 연결되어, 상기 오일 온도센서(40)를 통해 가열되는 오일 하우징(10) 내 오일의 온도를 전달받고, 사용자가 사전설정한 오일의 사전설정온도와 측정온도를 비교하여, 상기 전원공급장치(50)를 통해 히팅부(20)의 발열온도를 증가시키거나 감소시킴으로써, 오일 하우징(10) 내 오일의 온도가 사용자가 원하는 사전설정온도가 되도록 하는 것이다.
즉, 본 발명에서의 히팅부(20)는 오일 하우징(10)의 외주연 전체에 걸쳐 형성되어 있고, 제어부(60)를 통해 온도가 제어됨으로써, 기존처럼, 단일의 오일 하우징(10)이라 하더라도, 내부 위치마다 또는 기존의 봉 형태의 가열장치의 설치위치에 따라 가열온도가 각기 상이한 것이 아니라, 오일 하우징(10) 내 오일이 오일 하우징(10) 길이방향 전체에 걸쳐 온도가 균일하게 유지될 수 있는 것이다. 이로써, 기존의 봉 형태로 오일 하우징(10)의 내부에 설치되는 형태에서 발생되는 탄화현상(사용자가 원하는 사전설정온도(제어온도)가 될 때, 더 높은 온도로 가열되어 오일에 타는 현상)이 발생되는 것을 사전에 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 제어부는 전술된 히팅부(20)에 설치된 히팅부 온도센서(45)와도 전기적으로 연결되어 있도록 하여, 상기 전원공급장치(50)로부터 전원을 공급받아 가열되는 히팅부(20)의 가열온도를 측정할 수 있도록 한다.
이로써, 상기 히팅부(20) 자체의 가열온도가 사전설정온도(ex: 200 ~ 300℃)에 이르게 되면, 상기 오일 하우징(10) 내의 오일이 사용자가 사전설정한 가열온도에 도달하지 않았다 하더라도, 상기 제어부(60)를 통해 전원공급장치(50)로부터의 히팅부(20) 전원이 차단(OFF)되도록 함으로써, 히팅부(20)의 과열이 방지되도록 한다. 이 경우, 상기 히팅부(20)의 전원이 오프되었다 하더라도, 상기 히팅부(20)는 과열된 상태였기에, 히팅부(20) 전원이 오프된 상태에서도 히팅부(20) 자체 내부 잠열로, 오일 하우징(10) 내 오일은 가열될 수 있는 것이다. 이후, 일정시간 경과 후 히팅부(20)의 온도가 사전설정온도 이하로 낮아지면, 히팅부(20)를 전원공급장치(50)로 구동(ON)시켜, 상기 히팅부(20)를 다시 가열하면 되는 것이다.
상기 가열핀(25)은 전술된 오일 하우징(10)의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 오일 하우징(10) 내부에서 길이방향으로 설치되되, 소정폭을 가지는 긴 판재형상을 가지며, 상기 오일 하우징(10)의 내부에서 연속적으로 원을 그리며 나선형으로 고정배치되는 것이다.
이러한 상기 가열핀(25)은 열전도율이 좋은 금속재질로 형성되며, 상기 가열핀(25)이 오일 하우징(10)에 설치됨으로 인하여, 상기 오일 하우징(10) 내에서 전술된 히팅부(20)에 의해 가열되는 오일의 가열면적 및 접촉면적이 증가되므로, 오일의 가열효율 또한 상승됨은 물론, 스프링과 같은 나선형 형태로 인하여 오일 하우징(10) 내 오일이 상기 가열핀(25)을 따라 유동하면서 섞여, 오일 하우징(10) 내에 존재할 수 있는 각각 상이한 고온오일과 저온오일이 교반혼합되면서 균일한 온도로 될 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 오일 하우징 11: 오일 유입구
12: 오일 배출구 13: 드레인부
20, 20a, 20b: 히팅부 25: 가열핀
30: 단열부 40: 오일 온도센서
45: 히팅부 온도센서 50: 전원공급장치
60: 제어부

Claims (6)

  1. 시험대상호스에 고온고압의 오일을 주입하여 내구성 시험을 할 경우, 증압기로 고온상태의 오일주입을 위한 오일가열장치에 있어서,
    저온고압 상태의 오일이 저장되어 있는 오일 발생부(10a)와 연결되어, 가열대상 오일이 내부로 공급되어 채워지며, 가열된 오일을 증압기(10b)로 전달하는 오일 하우징(10);
    상기 오일 하우징(10)의 외주연에 길이방향으로 설치되어, 상기 오일 하우징(10)에 저장된 오일 전체가 균일한 온도로 가열될 수 있도록 하는 히팅부(20);
    상기 히팅부(20)의 외주연에 설치되어, 상기 히팅부(20)를 단열하는 단열부(30);
    상기 오일 하우징(10) 및 히팅부(20)에 각각 연결되는 제어부(60);로 이루어지며,
    상기 오일 하우징(10)은 오일 하우징(10) 내 가열면적 및 효율을 상승시키고, 오일이 이동되면서 섞여 오일의 온도가 균일해지도록, 상기 오일 하우징(10) 내부의 길이방향을 향해 나선형 형태로 설치되는 가열핀(25)이 구비되는 것을 특징으로 하는 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅부(20)는
    상기 오일 하우징(10)의 외주연을 감싸되,
    다수개가 오일 하우징(10)의 길이방향을 향해 연속설치되는 것을 특징으로 하는 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 오일 하우징(10)에 설치되어, 오일 하우징(10) 내 오일의 온도를 측정하는 오일 온도센서(40);
    상기 히팅부(20)에 설치되어, 상기 히팅부(20)의 온도를 측정하는 히팅부 온도센서(45);
    가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(60)는
    상기 오일 하우징(10)에 설치된 오일 온도센서(40)를 통해, 오일 하우징(10) 내 오일온도를 사전설정온도와 비교하여, 전원공급장치(50)를 통해 히팅부(20)의 히팅 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(60)는
    상기 히팅부(20)의 가열온도를 히팅부(20)의 사전설정온도와 비교하여, 상기 사전설정온도 이상인 경우, 전원공급장치(50)를 통해 히팅부(20)의 전원을 차단(OFF)하여 히팅부(20)의 과열이 방지되도록 하면서, 오일 하우징(10) 내 오일은 가열된 히팅부(20)의 잠열로 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 오일 탄화방지 기능을 갖는 고온고압 오일가열장치.
  6. 삭제
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