KR101545021B1

KR101545021B1 - 윤활제의 정화를 위한 장치와 방법 및 윤활제 회로

Info

Publication number: KR101545021B1
Application number: KR1020080085042A
Authority: KR
Inventors: 니콜라우스 쾨니크; 미카엘 푀르스테르
Original assignee: 만 디젤 앤 터보 에스이
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2015-08-17
Also published as: JP2009074548A; EP2039893A3; EP2039893B1; US8157992B2; CN101392864B; DE102007044524A1; JP5086213B2; KR20090029640A; CN101392864A; EP2039893A2; US20090071913A1

Abstract

본 발명은 특히 엔진의 윤활유 회로에서 순환하는 윤활유의 정화를 위한 장치(10)에 관한 것이다. 상기 장치(10)는, 윤활유 회로와 연결되며, 윤활유 회로에서 순환하는 윤활유의 일부량을 윤활유에 함유된 오염물의 적어도 부분적인 제거를 위해 정화 장치(10)에 공급하기 위한 유입부(12; 80, 104) 및 윤활유 회로와 연결되며 정화된 윤활유를 윤활유 회로로 회송하기 위한 환류부(16)를 구비한다. 본 발명에 따르면 상기 장치(10)는 유입부(12)로 통해 있는 폐쇄 정화 회로(14), 상기 정화 회로(14)에 포함되고 유입부(12)를 통하여 정화 회로(14)에 공급되는 정화될 윤활유와 혼합되는 순환유의 순환을 위한 이송 장치(24), 및 이송 방향으로 보아 이송 장치(24) 다음에 배치되며, 순환유 및 윤활유로 이루어진 혼합물[이 혼합물의 일부는 필터 멤브레인(40)을 통과하여 환류부(16)와 연결된 여액 챔버(38)로 흐름]이 통과하여 여과되는 하나 이상의 필터 멤브레인(40)이 마련되어 있는 하나 이상의 횡류 필터(26)를 구비한다.

윤활제, 정화

Description

윤활제의 정화를 위한 장치와 방법 및 윤활제 회로{AN APPARATUS AND AN METHOD FOR CLEANING OF LUBRICANT AND ALSO LUBRICANT CIRCUIT}

본 발명은 엔진, 컴프레서 및/또는 터보 과급기의 윤활제 회로에서 순환하는 윤활제, 특히 윤활유의 정화를 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 윤활제 회로와 연결되며, 윤활제 회로에서 순환하는 윤활제의 일부량을 윤활제에 함유된 오염물의 적어도 부분적인 제거를 위해 정화 장치에 공급하기 위한 유입부, 및 윤활제 회로와 연결되며 정화된 윤활제를 윤활제 회로로 회송하기 위한 환류부를 구비한다. 또한, 본 발명은 제16항의 전제부에 따른 윤활제 회로 및 제17항의 전제부에 따른 윤활제의 정화 방법에 관한 것이다.

엔진, 특히 선박 엔진과 같은 대형 엔진뿐만 아니라 컴프레서, 터보 과급기 및 기타 장치에는 내마모 운전을 보장하기 위하여 통상 대규모의 윤활제 시스템이 장착되어 있다. 여기서 윤활제는 가동형 부품의 충분한 윤활을 위해 사용되고 냉각제로서도 사용되며 서로에 대하여 상호 가동하는 과급기 표면 또는 활강 표면으로부터의 마모편 및 연소 잔류물을 제거한다. 윤활제는 운전 동안 하나 이상의 윤활제 펌프에 의하여 윤활제 회로에서 간헐적으로 또는 연속적으로 순환된다. 운전 동안 연소 잔류물, 마모편 등의 비율이 윤활제 중에 증가되므로, 이러한 오염물을 상응하는 장치에 의하여 윤활제로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 여과할 필요가 있다.

현재 윤활유는 예컨대 대형 디젤 엔진에서 물을 사용하여 세퍼레이터에 의하여 정화되며, 여기서 발생되는 상응하는 오일/물 슬러지는 많은 비용을 들여 처리되거나 폐기되어야 한다.

본 발명의 과제는 윤활제 회로에서 순환하는 윤활제의 정화를 위한 장치와 방법 및 이러한 장치를 구비하며 공지된 정화 장치에 대하여 개선된 정화 효과를 달성할 수 있는 윤활제 회로를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 과제는 제1항의 특징을 갖는 장치, 제16항의 윤활제 시스템 및 제17항의 방법에 의하여, 특히 폐쇄 정화 회로에 의하여 해결되며, 상기 정화 회로에서 유입부에는, 정화 회로에 포함되며 유입부에 의하여 정화 회로에 공급되는 정화될 윤활제와 배합되고 바람직하게는 동일한 윤활제인 순환유 및/또는 순환제의 순환을 위한 이송 장치 및 이송 방향으로 보아 이송 장치의 뒤에 배치되며 순환유 및 윤활제로 이루어지는 혼합물이 통과하여 여과되는 하나 이상의 필터 멤브레인이 마련되되, 혼합물의 일부는 필터 멤브레인을 통과하여 환류부와 연결된 여액 챔버로 흐르게 되는 하나 이상의 횡류 필터가 마련되어 있다.

본 발명에 따르면 윤활제 회로에서 순환하는 윤활제의 일부량은 정화를 위해 유입부를 통해 방향 전환되어 본 발명에 따른 정화 장치에 바이패스 흐름으로 공급된다. 본 발명에 따른 정화 장치에는 유입부에 통해 있는 폐쇄 정화 회로가 장착된다. 정화 회로는 이송 장치에 의하여 순환유로서 순환되는 추가의 윤활제로 채워진다. 정화될 윤활제는 순환유와 혼합되어 여과 장치로 이송된다. 본 발명에 따르면 여과 장치는 횡류 필터로서 형성되며, 상기 필터를 통하여 정화될 윤활제 및 순환유로 이루어진 혼합물은 상응하는 이송압으로 공급된다. 횡류 필터에는 필터 멤브레인이 배치되며, 상기 멤브레인을 통하여, 이송압에 의하여 생성된 혼합물의 일부가 정화를 위해 횡류 필터의 여액 챔버에 유입된다. 정화 회로에서 순환하는 오일량의 유속으로 인하여 필터 멤브레인의 표면에는 정화 효과가 나타나며, 상기 정화 효과에 의하여 순환 오일량측의 필터 멤브레인에서 필터 케이크의 형성이 방지되거나 적어도 감소되고, 이와 동시에 유리하게는 필터 멤브레인을 통한 특정한 여액 흐름이 안정화된다. 이렇게 정화된 윤활제는 여액 챔버로 유입된 후 환류부를 거쳐 다시 정화 회로로 공급된다.

횡류 필터를 사용하는 이러한 본 발명에 따른 정화 원리에 의하면, 오일 정화제로서 더 이상 물을 추가로 사용할 필요가 없어, 특히 많은 비용을 들여 정화되는 오일/물 슬러지의 생성이 방지되므로 환경 보호의 관점에서 특히 유리하다. 동시에 현행 기술에 비하여 필요한 기술적인 부품이 더 간단히 제조되어 필요한 투자 비용이 감소된다. 횡류 필터로 인하여 개선된 필터 성능이 얻어지므로 윤활제 회로로부터 오염물과 함께 제거되는 윤활제의 손실도 감소된다.

유리하게도 본 발명에 의하면 연속적인 정화 조작 및 특히 공지된 세퍼레이터 기술에 비하여 밀도차 없이 입자의 분리가 가능하다.

본 발명의 추가의 장점은 이하의 도면 및 청구범위의 개시에 따른다.

횡류 필터가 여액 챔버에 필터 멤브레인으로서 하나 이상의 필터 파이프를 구비하고, 혼합물이 상기 필터 파이프를 통하여 흘러 여과되며, 상기 필터 파이프의 내측에 미세 다공성 표면 여과층이 제공되어 있는 경우가 특히 유리하다. 필터 파이프를 사용하면, 최소한의 흐름 단면에서 최대한의 여과면이 마련된다는 장점이 있다. 작은 흐름 단면에 의하여 필터 케이크의 형성을 더 방해하는 높은 유속이 얻어진다. 그러나, 대안적으로 서로 평행하게 배치되어 교호하는 여액 챔버 및 정화 회로와 연결된 농축액 챔버를 형성하는 판형 필터 멤브레인을 제공하는 것도 가능하다. 횡류 필터는 또한 다중셀 필터 요소, 특히 둥근형 및/또는 장방형 흐름 채널을 구비한 세라믹 모듈을 포함하여 동일한 공칭 필터 표면에서 비용적으로 유리하다.

특히 바람직한 실시양태에서 정화 회로는, 바람직하게는 균형 용기에 의하여 정화 회로와 연결되는 새로운 순환유용 유입구, 및 바람직하게는 밸브가 마련되어 있는, 정화 회로로부터 오염된 순환유를 배출시키기 위한 배출구를 구비한다. 이러한 방식으로 목적에 따라 순환유 중의 오염물 비율이 조절되며, 오염되어 배출되는 순환유의 체적 손실이 보상될 수 있다. 이러한 실시양태에서 순환유 중의 오염물이 소정 과농축율에 도달한 후 심하게 오염된 순환유로부터 오일 슬러지로서 소량이 배출되며, 이것은 오염되지 않은 순환유로 대체된다. 여기서 오일 슬러지로서 배출되고 오염되지 않은 순환유에 의하여 대체되는 양은, 정화될 윤활제에서 정화된 윤활제를 뺀 체적 스트림의 오염물 함량 차가 오일 슬러지로서 배출되는 순환유 양의 오염물 함량에 의하여 균형을 유지하도록 조절된다. 배출되는 오일 슬러지는 바람직하게는 예컨대 원심분리에 의하여 오일과 오염물로 분리되어, 재생 오일이 다시 정화 회로로 공급되며 이로써 생성물 손실 및 폐기될 잔류물 양이 더욱 더 최소화될 수 있다.

윤활제 회로의 작동압에 따라, 윤활제 회로에 작용하는 작동압은 소정 분량의 정화될 윤활제를 충분한 압력으로 정화 회로로 도입하기에 충분할 수 있다. 그러나, 특히 윤활제 회로의 작동압과도 무관하기 위하여, 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시에서는 유입부에 이송 장치, 바람직하게는 펌프를 제공하는 것이 제안되며, 상기 이송 장치(바람직하게는 펌프)는 분기된 정화될 윤활제를 소정 이송압으로 정화 회로로 이송한다. 정화 회로에 배치된 이송 장치가 순환유를 순환시켜 필요한 압력을 생성하는 동안, 횡류 필터에 의하여 윤활제-순환유-혼합물을 가압하기 위하여, 유입부에 제공된 제2 이송 장치에 의하여 정화 회로에 추가의 과압이 발생되며, 상기 과압에 의하여 횡류 필터의 필터 성능이 더 증대되고 상기 과압은 이 제2 이송 장치의 성능 변화에 의하여 목적에 따라 변경될 수 있다.

본 발명에 따른 장치에서 가능한 양호한 필터 성능을 얻기 위하여, 정화될 오일을 공정 온도로 가열하는 것을 오일 손상 온도 이하로 제한할 것이 더 제안된다. 바람직하게는 여기서 오일은 최대로, 즉 오일 손상 온도 바로 아래까지 가열된다. 여기서 오일은 바람직하게는 약 110 내지 130℃의 공정 온도, 바람직하게는 약 120℃의 공정 온도로, 합성 오일의 경우에는 약 180℃로 가열될 수 있다. 이러한 목적에서 정화될 윤활제의 가열을 위하여 유입부에 하나 이상의 열교환기를 배치하는 것이 제안된다. 특히 바람직하게는 2 개의 열교환기가 제공되며, 상기 열교환기 중 하나는 향류식(counterflow) 열교환기, 병류식(parallel flow) 열교환기 또는 교차류식(cross-flow) 열교환기로서, 윤활제 회로로 회송되는 정화된 윤활제가 정화 회로로 인도되는 정화될 윤활제를 가열하도록 상기 열교환기는 정화된 윤활제의 환류부에 통합된다. 이러한 방식으로 두가지 목표, 즉 정화된 윤활제를 윤활제 회로의 작동에 최적인 온도로 냉각시키면서 동시에 정화될 윤활제를 가열하는 두가지 목표가 동시에 달성된다. 이러한 방법에서는 제2 열교환기가 외부에서 가열되는 열교환기일 경우 정화될 윤활제의 온도를 원하는 공정 온도로 조절할 수 있도록 상기 열교환기의 성능을 변경시킬 수 있다는 것이 또한 장점이다.

본 발명에 따른 장치는 보수 목적에서 일정한 간격으로 비워지고 적합한 정화액으로 정화되며 새롭게 채워진다. 그러나, 본 발명에 따른 장치의 작동 동안에도 필터 멤브레인의 정화가 가능하도록, 횡류 필터를 세척액으로 세척하기 위한 세척 장치가 추가로 장치에 장착된다. 세척 장치는 바람직하게는 3-웨이 밸브 및 환류부에 의하여 횡류 필터와 연결된다. 세척 장치의 도움으로, 바람직하게는 순환유가 정화 회로의 이송 장치를 순환하는 동안 통상의 작동 방향에 대하여 작용하는 유압이 발생될 수 있으며, 이로써 세척액은 여액 챔버를 통해 정화 회로로 회송된다. 예컨대 상응하는 압력에서 횡류 필터를 통하여 이송되는 오염되지 않은 윤활제가 세척액으로서 적합하다.

압력의 발생을 위하여 상응하는 펌프가 제공될 수 있다. 그러나, 대안적으로 보조 매체, 바람직하게는 압축 공기의 도움으로 세척액을 여과 방향에 대향하여 필터 멤브레인을 통하여 이송시키는 것도 가능하다. 정화 회로에 압력 균형 용기가 제공될 경우 압축 공기의 사용이 특히 유리한데, 상기 압축 공기는 횡류 필터를 세척액으로 세척한 후 정화 회로로 다시 이송되며 횡류 필터의 필터 구조물을 통과하여 흘러 이것을 정화한다. 정화 회로에 포함된 압축 공기는 이후 균형 용기에 수집되고 여기에서 바람직하게는 압력 없이 배출된다. 세척 과정은 연속식 또는 맥동식으로 작동될 수 있으며, 후자가 세척액에 전파되는 압력 펄스에 의하여 정화 작용이 더 개선된다는 장점이 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 횡류 필터에, 세척액 또는 횡류 필터에 존재하는 오일에 전파되어 필터 멤브레인에 부착된 오염물을 용해시키는 초음파를 발생시키는 하나 이상의 초음파 프로브를 제공하는 것을 생각할 수 있다. 대안적으로 물리화학적으로 정화 작용을 지원하고 예컨대 상분리에 의하여 정화 회로의 균형 용기에 수집되고 여기서 배출될 수 있는 적합한 세척액을 사용하는 것도 가능하다.

윤활제의 여과 동안 필터 멤브레인에 침적물의 형성을 효과적으로 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 장치의 특히 바람직한 실시형태에서는 정화 회로에서 순환유에 정화체, 예컨대 다공성 재료로 이루어진 소형 구체가 공급되며, 이것은 순환유를 따라 체적 스트림에 의하여 필터 멤브레인의 표면에서 움직이며 상기 표면에 침적된 필터 케이크를 제거한다. 이후 바람직하게는 실질적으로 이송 장치에서 굳어진 정화체에 의하여 야기되는 이송 장치의 오작동을 방지하기 위하여 정화 회로용 이송 장치로서 제트 펌프가 사용된다. 동시에 제트 펌프에서 일어나는 가속에 의하여 정화체의 표면은 제트 펌프를 통과할 때마다 정화되어 여기에 부착된 입자가 순환유로 제거된다. 그러나, 대안적으로 또다른 이송 장치, 특히 원심분리 펌프 및/또는 호스 펌프도 생각될 수 있다.

마찬가지로 제트 펌프의 구동 연결부는 정화 회로의 순환유가 공급될 수 있다. 이러한 목적에서 제트 펌프의 구동 연결부는 공급 라인과 연결되며, 상기 공급 라인은 횡류 필터 뒤에 배치된 분리기를 통해 정화체의 지원을 위하여 정화 회로와 유체 연통된다. 제트 펌프에 필요한 유압을 얻기 위하여, 공급 라인에는 펌프가 배치되며, 상기 펌프는 분리기에 의하여 정화 회로로부터 공급 라인에 이르는 순환유의 부분 체적 스트림을 충분히 높은 작동압으로 압축한다.

이 바람직한 실시예에서 정화될 윤활제와 순환유의 가능한 양호한 혼합을 달성하기 위하여, 정화될 윤활제를 정화 회로에 공급하는 유입부를 유리하게는 제트 펌프에 마련한다.

본 발명에 따른 장치의 정화 성능을 한층 더 증대시키기 위하여, 정화체를 사용하는 한 실시에서 상기 장치는 펌프의 이송 방향으로 보아 공급 라인 뒤에 배치된 바이패스를 구비하며, 상기 바이패스는 유입부에서 제트 펌프 앞에 마련되고 제트 펌프를 통과하여 정화 회로로부터 순환유의 부분 스트림을 배출시키며 유입부를 거쳐 정화 회로 방향으로 흐르는 정화될 윤활제와 유입부에서 직접 혼합된다. 가능한 청정한 순환유를 정화될 윤활제와 혼합하기 위하여, 바이패스에 추가로 수력 사이클론(hydrocyclone)이 배치되며, 상기 수력 사이클론은 유입부로 유입되는 순환유의 정화를 위하여 사용된다. 수력 사이클론의 도움으로 오일 슬러지의 폐기시 순환유 및/또는 윤활제의 손실이 감소되고 및/또는 폐기물의 오염물 농도가 증대된다. 이와 같이, 수력 사이클론에서는 배출되는 슬러지 스트림의 입자 농도가 증가되고 및/또는 동일한 페기물 농도에서 순환유 중의 오염물 농도가 감소된다. 이러한 방식으로 더 개선된 여과 흐름이 달성되고 및/또는 정화 회로 사이에서 사용 시간이 증대된다.

한 실시예에서 공급 라인 및 바이패스로 유입되는 순환유의 부분 스트림의 조정은 공급 라인에서 바이패스의 분기점 뒤에 배치되는 제1 밸브 및 바이패스에서 수력 사이클론 앞에 배치되는 제2 밸브의 도움으로 이루어진다. 밸브는 서로 조정되며, 여기서 밸브는 조절 장치에 의하여 자동 조절되는데, 상기 조절 장치는 적합한 위치에 배치된 2 개의 센서, 예컨대 흐름 방향으로 보아 밸브의 바로 뒤에 배치된 체적 스트림 센서의 신호를 기초로 밸브를 조절한다. 대안적으로 밸브의 조정은 또한 소정 제어 회로에 따른 제어에 의하여 이루어진다.

정화될 윤활제를 유입부에서 소정 공정 온도로 가열하기 위하여, 이 실시에서는 흐름 방향으로 보아 수력 사이클론의 앞에 배치되는 외부 가열 열교환기를 바이패스에 제공하는 것이 더 제안된다.

다른 양태에 따르면 본 발명은, 본 발명에 따른 윤활제 정화 장치가 장착된 특히 엔진용의 윤활제 시스템 및 윤활제 정화 방법에 관한 것이다.

이하에서 본 발명은 도면을 참조하여 3가지 실시형태에 따라 더 설명된다.

도 1은 엔진의 윤활유 회로(도시되어 있지 않음)에 접속된, 본 발명에 따른 윤활유 정화 장치(10)의 제1 실시양태의 유압 회로도를 도시한다.

상기 장치(10)는, 윤활유 회로에서 순환되는 윤활유의 일부량을 상기 장치(10)의 정화 회로(14)로 유도할 수 있는, 윤활유 회로에 연결된 유입부(12)를 구비한다. 상기 일부량은 예컨대 도시되어 있지 않은 밸브에 의하여 조절될 수 있다. 또한, 정화된 윤활유를 장치(10)로부터 다시 윤활유 회로로 되돌리는 환류부(16)가 정화 회로(14)에 제공되어 있다.

윤활유 회로에 접속된 유입부(12)의 입구 및 정화 회로(14)로 통하는 말단부 사이에서 유입부(12)에 펌프(18)가 배치되며, 상기 펌프는 정화될 윤활유를 정화 회로(14)에서 허용되는 최대 압력에 상응하는 약 6 bar의 작동압으로 정화 회로(14)에 공급한다.

펌프(18)는 일정한 회전수 또는 조절된 회전수를 갖는 배수 펌프로서 형성되며 정화 회로(14)에 공급되는 윤활유의 양을 제어한다. 윤활유에 들어가는 오염물 부하량은 흔히 시간에 따라 일정하므로 본 실시 양태에서 펌프(18)를 통한 일정한 체적 스트림이 상기 윤활유 회로로부터 배출된다. 이러한 일정한 체적 스트림으로 인하여 정화 회로에서 설정되는 평형압은 가변적인 역세척(back-flushing) 정화 간격에 대한 인디케이터로서 사용될 수 있는데, 이에 대해서는 이하에서 더 설명된다.

이송 장치에서 펌프(18) 뒤에는 제1 열교환기(20)가 배치되며, 상기 제1 열교환기에 의하여 정화될 윤활유가 더 고온으로 가열된다. 열교환기(20)는 향류 열교환기로서 형성되며 여기서부터 환류부(16)를 통하여 윤활유 회로로 되돌아오는 정화된 윤활유는 대향류에서 가열된다. 이러한 방식으로 정화될 윤활유가 에너지 절약하에 더 높은 온도로 가열되는 동안에, 이와 동시에 정화된 윤활유는 작동 온도에 가까운 윤활유 회로에 적합한 온도로 다시 냉각된다.

제1 열교환기(20) 뒤에는 제2 열교환기(22)가 배치되며, 상기 제2 열교환기는 엔진의 배기 가스 열에 의하여 제1 열교환기(20)로 이미 예열된 윤활유를 약 120℃의 공정 온도로 가열한다. 공정 온도의 가능한 정확한 설정을 보장하기 위하여, 적절할 경우 제2 열교환기(22) 뒤에 윤활유의 온도를 감지하는 온도 센서(도시되어 있지 않음)가 배치되며 조절 장치(도시되어 있지 않음)로부터 나오는 그 신호를 이용하여 제2 열교환기(22)의 열량을 윤활유의 온도에 따라 정화 회로(14)로의 유입 전에 직접 조절한다.

정화 회로(14)는 윤활유가 순환유로서 순환되는 폐쇄 회로로서 형성된다. 이러한 목적에서 정화 회로(14)에는 유입부(12)의 개구부 직후에 펌프(24)가 배치되며, 상기 펌프는 정화 회로(14)에 포함된 순환유 및 유입부(12)로부터 정화 회로(14)로 유입되어 거기서 순환유와 혼합되는 정화될 윤활유를 횡류 필터(26)의 방향으로 이송한다. 횡류 필터(26) 뒤에는 이하에서 설명될 자동 정화 동안 역세척 체적의 수용을 위한 균형 용기(28)가 배치되며, 이를 거쳐 입구(30)를 통하여 추가의 윤활유가 또한 정화 회로(14)로 유입될 수 있다. 이송 방향으로 보아 균형 용기(28) 뒤에는 체크 밸브(32)에 의하여 폐쇄될 수 있는 배출구(34)가 제공되어 있다. 유입부(12)가 제공된 또다른 라인 구간(36)이 정화 회로(14)를 폐쇄한다.

횡류 필터(26)는 외부에 대해 폐쇄되는 여액 챔버(38)를 구비하며, 상기 여액 챔버는 환류부(16)와 유체 연통된다. 여액 챔버(38)에는 필터 멤브레인으로서 사용되는 수 개의 필터 파이프(40)가 구비되어 있으며, 상기 필터 파이프는 정화 회로(14)와 유체 연통되고 순환유가 통과된다. 상기 필터 파이프(40)의 내부에는 미세 다공성 표면 여과층이 있다.

정화 조작에서, 소정 분량의 정화될 윤활유가 윤활유 회로로부터 이송되는 한편, 이와 동시에 동시에 순환유가 정화 회로(14)에서 순환되도록, 두 펌프(18 및 24)가 구동된다. 정화 회로(14)에서 유입부(12)를 통하여 유입되는 윤활유는 순환유와 혼합되고 다시 약 6 bar의 작동압이 유지되는 횡류 필터(26)의 방향으로 흘러 간다.

순환유가 약 6 bar의 작동압으로 횡류 필터(26)를 통과하여 흐르자마자, 순환유의 일부가 미세 다공성 필터 파이프(40)를 통하여 압축 및 정화되고 여액 챔버(38)에 도달하며, 거기서부터 환류부(16)로, 이어서 윤활유 회로로 흐른다. 여기서, 순환유에 포함된 오염물, 연소 잔류물, 마모편과 같은 현탁물은 필터 파이프(40) 통과시 여액 챔버(38)로 여과되고 필터 파이프(40)의 내측에 다시 존재한다. 펌프(24)를 통하여 야기되는 순환유의 유속에 의하여 필터 파이프(40)의 내측에 전단력이 발생하며, 이것이 필터 케이크의 형성을 방지하거나 적어도 감소시키고 필터 파이프(40)를 통한 특정 필터 흐름을 안정화시킨다. 여기서 필터 파이프(40)로 여과된 현탁물은 순환유에 의하여 휩쓸려 간다.

순환유 중의 오염물 분율이 소정 한계값에 이르자마자, 체크 밸브(32)가 개방되고 배출구(34)로부터 오염된 순환유가 배출되며, 이것은 이후 또다른 처리 장치 및 제거 장치에 공급된다. 이와 동시에, 배출되는 순환유의 양을 일정하게 하기 위하여 오염되지 않은 새로운 윤활유가 유입구(30) 및 균형 용기(28)를 통해 정화 회로(14)로 이송되거나 또는 바람직하게는 윤활유 회로의 재충전 시스템(도시되어 있지 않음)에 의하여 일정하게 될 수 있다. 이 경우, 오염된 순환유, 특히 오일 슬러지로서 제거되어 오염되지 않은 순환유로 대체되는 양은, 유입부(12)를 통하여 정화 회로로 유입되는 정화될 윤활유에서 환류부(16)를 통하여 정화 회로(14)로부터 배출되는 정화된 윤활유를 뺀 체적 스트림의 오염물 함량 차가 오일 슬러지로서 배출되는 오염된 순환유의 양의 오염물 함량에 의하여 균형을 이루도록 설정된다.

이러한 방식으로 윤활유는 비교적 적은 비용과 높은 효율로 정화되며, 여기서 정화 과정 동안 오일 슬러지로서 손실되는 대체 윤활유의 양은 현행 기술에서 사용되는 정화 기술에 비하여 감소된다.

충분히 높은 여과 성능에서 충분한 평형 상태를 확보하기 위하여, 장치(10)에는 추가로 세척 장치(42)가 장착된다. 세척 장치(42)는 3-웨이 밸브(44)에 의하여 환류부(16)와 유체 연통되고 청정한 윤활유를 위한 수용 용기(46)를 구비한다. 상기 수용 용기(46)는 압축 공기 라인과 유체 연통된다. 세척 장치(42)의 세척 성능을 지원하기 위하여, 횡류 필터(26)에는 추가로 수 개의 초음파 프로브(48)가 고정된다.

이어서, 횡류 필터(26)의 세척을 위하여, 분기부(12) 펌프(18)의 스위치가 오프된다. 시스템 압력이 감소하는 동안, 체크 밸브(32)가 배출구(34)를 폐쇄할 때까지 고농축 윤활유 상이 배출구(34)에 의하여 배출된다. 이후 정화 회로(14)가 연결부(30)에 의하여 압력 해제되고, 이어서 환류부(16) 자체가 폐쇄되는 동안 압축 공기로 가동되는 수용 용기(46) 및 여액 챔버(38) 사이의 유체 연통이 자유롭도록 3-웨이 밸브(44)가 조작된다. 또한, 순환유가 정화 회로(14)에서 순환하도록 펌프(24)가 다시 작동된다. 이후 압축 공기에 의하여 수용 용기(46)에 포함된 윤활유가 여액 챔버(38)로 이송되고, 여기서 윤활유는 필터 파이프(40)의 다공성 필터층에 의하여 가압되고 여기서 필터층에 부착된 오염물이 제거된 후 통과하여 흐르는 순환유에 의하여 휩쓸려 간다. 정화 효과를 증대시키기 위하여, 압축 공기는 맥동식으로 취입되어 윤활유에 상응하는 충격파 또는 압력 펄스를 생성시킨다. 추가로 상응하는 초음파를 윤활유에 전달하는 초음파 프로브(48)를 구동시킨다.

압축 공기는 필터 파이프(40)에 의하여 정화 회로(14)로 유입될 때까지 시스템으로 취입되며, 여기서 오염물도 필터 파이프(40)로부터 제거된다. 여기서 역세척 매체의 부피는 균형 용기(28)에서 레벨 변경에 의하여 흡수 및/또는 조절된다. 압축 공기는 통과하여 흐르는 순환유에 의하여 휩쓸려 균형 용기(28)에 축적되며, 여기서 압력 없이 배출된다. 이어서 세척 절차가 종료된다. 정화된 오일은 목표 상태에 도달하여 새로운 세척 절차를 위한 수용 용기(46)가 준비될 때까지 정화 회로(14)의 압력 가동에 의하여 입구(30)를 거쳐 수용 용기(46)로 회송된다. 이후 3-웨이 밸브(44)는 다시 가동되어 펌프(18)에 의한 오일 공급이 개시된다.

전술한 정화는, 바람직하게는 열교환기(22)가 가동되지 않는 동안, 장치(10)의 작동시 일정한 간격으로 또는 여과 성능, 시스템 압력 또는 정화량이 따라 이루어질 수 있다. 장치가 완전히 정화되어야 하는 경우, 순환유는 비워져야 하고, 세척 장치에 의하여 상응하는 정화액이 도입된다.

순환 시스템, 예컨대 배관부(36) 내에 (도시되지 않은) 정전기식 추가 장치에 의하여 초미립자의 응집이 지원되고 그에 따라 횡류 필터의 사용 시간이 개선될 수 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 장치(60)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 상기 장치(60)의 부품은 실질적으로 도 1에 도시된 장치(10)의 부품에 상응한다. 여기서 실질적으로 상이한 점은 정화 회로(62)에 펌프(24) 대신 제트 펌프(64)가 횡류 필터(66) 전에 배치되어 있는 점이다. 여기서 순환유에는 필터 파이프의 내측에 부착된 오염물을 제거하기 위하여 순환유의 순환 동안 필터 파이프(68)에 의하여 이송되는 작은 정화체(점으로 도시됨)가 포함되어 있다.

제트 펌프(64)는 구동 연결부(70)를 구비하여, 상기 구동 연결부는 공급 라인(72)에 의하여 순환유를 공급받는다. 여기서 공급 라인(72)은 분리기(74)와 유체 연통되며, 상기 분리기는 흐름 방향으로 보아 정화 회로(62)의 균형 용기(76) 다음에 배치된다. 분리기(74)는 순환유 흐름을 2 개의 체적 스트림으로 분리시킬 수 있으며, 여기서 정화체는 체적 흐름 중 하나에 포함되지만 공급 라인(72)으로 유입되는 제2 체적 스트림은 정화체를 포함하지 않는다.

제트 펌프(64)의 운전에 필요한 작동압을 설정하기 위하여, 공급 라인(72)에는 추가로 펌프(78)가 배치되며, 상기 펌프는 공급 라인(72)에서의 순환유를 제트 펌프(64)의 방향으로 이송한다.

장치(60)의 기능은 실질적으로 장치(10)에 상응하며, 순환유 및 정화체의 순환이 제트 펌프(64)로 실시되고 유입구(80)가 제트 펌프(64)로 통한다는 점에서만 상이하다. 이러한 방식으로 제트 펌프(64)에 의하여 한편으로는 정화될 윤활유와 순환유의 매우 양호한 혼합이 이루어지고, 다른 한편으로는 정화체에 의하여 필터 파이프(68)로부터 제거되어 정화체에 부착되는 오염물이 정화체로부터 분리된다. 오일 슬러지의 제거는, 장치(10)를 참조하여 개시된 방식으로, 체크 밸브(82)에 의하여 폐쇄되며 펌프(78) 전의 공급 라인(72)으로부터 제공된 배출구(84)에 의하여 이루어진다. 마찬가지로 그 장치에는 또한 상응하게 작동하는 세척 장치(68)가 장착된다.

끝으로, 도 3은 본 발명에 따른 윤활유 정화 장치(90)의 제3 실시예를 도시한다. 이 장치(90)의 정화 회로(92)의 부품은 실질적으로 전술한 장치(60)의 정화 회로(62)의 부품에 상응한다. 그러나, 공급 라인(94)은 이송 방향으로 펌프(96) 다음에 배치된 바이패스(98)를 구비하며, 여기서 공급 라인(94) 및 바이패스(98)로 유입되는 부분 스트림들은 바이패스(98)의 분기부 다음에 마련되는 2 개의 밸브(100 및 102)에 의하여 조절될 수 있다.

순환유의 부분 스트림이 제트 펌프(106)를 지나 정화 회로(92)로부터 배출되어, 유입부(104)를 통하여 정화 회로(92)의 방향으로 흐르는 정화될 윤활유와 직접 혼합되도록, 바이패스(98)는 제트 펌프(106) 앞의 유입부(104)로 통해 있다. 가능한 청정한 순환유를 정화될 윤활유와 혼합시키기 위하여, 유입부(104)로 유입되는 순환유를 정화하는 수력 사이클론(108)을 바이패스(98)에 추가로 배치하며, 여기서 오일 슬러지는 차단될 수 있는 배출구(110)를 거쳐 수력 사이클론(108)으로부터 배출된다. 수력 사이클론(108)은 바람직하게는 크고 및/또는 무거운 입자를 분리한다. 흐름 방향으로 보아 수력 사이클론(108)의 앞에는 순환유를 원하는 공정 온도로 가열하는 외부 작동 열교환기(112)가 연결된다. 열교환기(22)로부터 열교환기(112)로의 열공급 변화에 의하여, 실질적으로 수력 사이클론(108)의 온도만이 제한되어, 순환유의 작동 온도를 낮게 유지하면서, 오일 점도 및 밀도가 낮게 설정되고 이로써 수력 사이클론(108)의 효율이 개선될 수 있다는 장점이 있다.

수력 사이클론(108)에 의하면, 오일 슬러지의 폐기시 순환유 및/또는 윤활유 의 손실이 감소되고 및/또는 폐기물의 오염물 농도가 증가된다. 이렇게 하여 수력 사이클론(108)에서 배출되는 슬러지 스트림의 입자 농도가 증가되고 및/또는 동일한 배출물 농도에서 순환유 중의 오염물 농도가 감소된다. 이러한 방식으로 더 개선된 여과 흐름이 얻어지고 및/또는 정화 회로 간의 사용 시간이 증가된다.

상기 개시된 실시양태들은 단지 본 발명에 따른 장치가 실시될 수 있는 방법을 3가지 가능성으로 나타낸 것이다. 수 개의 횡류 필터를 병렬 또는 직렬로 배치하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 필터 파이프 대신 판형 필터 멤브레인을 제공하는 것을 생각할 수 있다.

도 1은 엔진의 윤활유 회로에 접속된, 본 발명에 따른 윤활유 정화 장치의 제1 실시양태의 유압 회로도를 도시한 부분 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 제2 실시양태의 유압 회로도를 도시한 부분 개략도로서, 그 부품은 실질적으로 도 1에 도시된 실시양태의 부품에 상응하지만 정화체를 사용하여 장치를 작동시키기 위한 연장부가 부가되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 장치의 제3 실시양태의 유압 회로도를 도시한 부분 개략도로서, 그 부품은 실질적으로 도 2에 도시된 실시양태의 부품에 상응하지만 수력 사이클론이 부가되어 있다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 60, 90 윤활유 정화 장치 26, 66 횡류 필터

12, 80, 104 유입부 16 환류부

14, 62, 92 정화 회로 30 입구

18, 24, 78, 96 펌프 20 제1 열교환기

22 제2 열교환기 28, 76 균형 용기

32, 82 체크 밸브 34, 84, 110 배출구

36 라인 구간 38 여액 챔버

40, 68 필터 파이프 42, 86 세척 장치

44 3-웨이 밸브 46 수용 용기

48 초음파 프로브 64, 106 세척 펌프

72, 94 공급 라인 98 바이패스

112 열교환기 70 구동 연결부

74 분리기 100, 102 밸브

108 수력 사이클론

Claims

윤활제 회로에서 순환하는 윤활제를 정화하는 윤활제 정화 장치로서,

윤활제 회로와 연결되며, 윤활제 회로에서 순환하는 윤활제의 일부량을 윤활제에 함유된 오염물의 적어도 부분적인 제거를 위해 상기 윤활제 정화 장치(10; 60; 90)에 공급하기 위한 유입부(12; 80, 104); 및

윤활제 회로와 연결되며, 정화된 윤활제를 윤활제 회로로 회송하기 위한 환류부(16)

를 포함하고,

유입부(12; 80, 104)로 통해 있는 정화 회로(14; 62; 92);

상기 정화 회로(14; 62; 92)에 포함된 순환유의 순환을 위한 이송 장치(24; 64; 106)로서, 상기 순환유는 유입부(12; 80, 104)를 통하여 정화 회로(14; 62; 92)에 공급되어 정화될 윤활제와 혼합되는 것인, 이송 장치; 및

이송 방향으로 보아 이송 장치(24; 64; 106) 뒤에 배치되며, 순환유 및 윤활제로 이루어진 혼합물이 통과하여 여과되는 하나 이상의 필터 멤브레인(40; 68)이 마련되되, 상기 혼합물의 일부는 이송 장치에 의하여 발생되는 압력 하에 필터 멤브레인(40)을 통과하여 환류부(16)와 연결된 여액 챔버(38)로 흐르게 되는, 하나 이상의 횡류 필터(26; 66)

를 더 포함하며,

유입부(12; 80, 104)에는 정화될 윤활제를 가열하기 위한 열교환기(20)가 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제1항에 있어서, 여액 챔버(38)에서 횡류 필터(26; 66)는 필터 멤브레인으로서 적어도 하나의 필터 파이프(40; 68)를 구비하며, 상기 필터 파이프를 통해서 상기 혼합물이 여과를 위하여 통과하며 상기 필터 파이프의 내측에는 미세 다공성 표면 여과층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 정화 회로(14; 62; 92)는 새로운 순환유용 입구(30), 및 오염된 순환유를 정화 회로(14; 62; 92)로부터 배출하도록 밸브(32; 78)가 마련된 배출구(34; 80)를 구비하는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유입부(12; 80, 104)에는 이송 장치가 제공되어 있고, 이 이송 장치는 분기된 정화될 윤활제를 미리 정한 이송압으로 정화 회로(14; 62; 92) 내에서 이송하는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
삭제
제1항에 있어서, 2 개의 열교환기(20, 22)가 제공되어 있으며, 여기서 열교환기 중 하나는, 정화 회로로 회송되는 정화된 윤활제가 정화 회로(14; 62; 92)로 인도되어 정화될 윤활제를 가열하도록 정화된 윤활제의 환류부(16)에 통합되는 열교환기(20)인 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제6항에 있어서, 또다른 열교환기는 외부에서 가열되는 열교환기(22)인 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 세척액으로 횡류 필터(26; 66)를 세척하기 위한 세척 장치(42; 86)가 제공되는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제8항에 있어서, 상기 세척 장치(42; 86)는, 보조 매체의 도움으로 여과 방향에 대향하여 필터 멤브레인(40; 68)을 통하여 이송되는 세척액을 위한 용기(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 초음파 프로브(48)가 횡류 필터(26; 66)에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 정화 회로(62; 92)에서 순환유는 정화체를 포함하고, 정화 회로(62; 92)의 이송 장치는 제트 펌프(64; 106)이며, 상기 펌프의 구동 연결부(70)는 공급 라인(72; 94)과 연결되어 있고, 상기 공급 라인은 횡류 필터(66) 다음에 배치된 분리기(74)에 의하여 정화 회로(62; 92)와 유체 연통되어 있으며, 공급 라인(72; 94)에서 펌프(78; 96)는 순환유의 일부를 정화 회로(62; 92)로부터 분리기(74)를 거쳐 제트 펌프(64; 106)의 작동을 위해 이송하는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제11항에 있어서, 유입부(80, 104)가 제트 펌프(64; 106)로 통해 있는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제11항에 있어서, 공급 라인(94)은, 이송 방향으로 보아 펌프(96)의 다음에 배치된 제트 펌프(106) 이전의 유입부(104)로 통해 있는 바이패스(98)를 구비하며, 이 바이패스(98)에는 유입부(104)로 유입되는 순환유의 정화를 위해 수력 사이클론(108)이 배치되는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제13항에 있어서, 공급 라인(94) 및 바이패스(98)로 유입되는 부분 스트림의 조정은 공급 라인(94)에서 바이패스(98)의 분기점 다음에 배치된 제1 밸브(100) 및 바이패스(98)에서 수력 사이클론(108) 이전에 배치된 제2 밸브(102)에 의하여 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
제13항에 있어서, 바이패스(98)에서 흐름 방향으로 보아 수력 사이클론(108) 이전에는 외부에서 가열되는 열교환기(112)가 배치되는 것을 특징으로 하는 윤활제 정화 장치.
윤활제 정화 장치를 구비하는 윤활제 시스템으로서, 제1항 또는 제2항에 따른 윤활제 정화 장치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 윤활제 시스템.
제1항 또는 제2항에 따른 윤활제 정화 장치에 의해 윤활제 회로에서 순환하는 윤활제의 정화 방법으로서,

정화 회로에 정화될 윤활제를 공급하는 단계;

상기 윤활제 정화 장치(10; 60; 90)의 이송 장치(24; 64; 106)에 의해 윤활제와 혼합되는 순환유를 순환시키는 단계;

상기 윤활제 정화 장치(10; 60; 90)의 횡류 필터(26; 66)에 의해 여과된 윤활제를 정화 회로로부터 윤활제 회로로 되돌리는 단계; 및

오염된 순환유를 정화 회로로부터 배출시키는 단계

를 포함하는 정화 방법.
제8항의 윤활제 정화 장치의 횡류 필터의 세척을 위한 방법으로서, 상기 횡류 필터는 불연속적으로 간격을 두고 세척되는 것을 특징으로 하는 세척 방법.