KR101877445B1 - 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 처리되지 않은 공기를 가이드 하기 위한 공기 스쿠프(2) 및 처리되지 않은 공기를 세척하기 위한 사이클론 필터(3)를 구비하는 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1)와 관련이 있으며, 이 경우 상기 공기 스쿠프는 유입 개구(4), 처리되지 않은 공기의 방향을 바꾸기 위한 방향 전환 영역(5) 및 배출 개구(6)를 포함하며, 그리고 상기 사이클론 필터는 흐름 방향으로 공기 스쿠프(2) 뒤에 접속되어 있고, 공기 스쿠프(2)에 기밀 방식으로 연결되어 있으며, 이때 상기 사이클론 필터(3) 내에는 다공판(8)(perforated plate)이 필터 유입 개구로서 배치되어 있고, 상기 다공판(8)은 홀의 개수가 많은 제 1 통과 영역(11), 측지학적으로 가장 깊은 지점에 있고 홀의 개수가 적은 제 2 통과 영역(15) 및 배플 플레이트(16)를 구비하며, 이 경우 상기 배플 플레이트(16)는 세척되지 않은 공기 흐름을 제 1 통과 영역(11) 및 제 2 통과 영역(15)을 통해 분배하고, 상기 공기 스쿠프(2)의 외벽(19)과 함께 흐름을 안정화시키는 수집 챔버(20)를 형성한다.

Description

공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리 {AIR SCOOP-CYCLONE FILTER ASSEMBLY}
본 발명은 처리되지 않은 공기를 가이드 하기 위한 공기 스쿠프 및 처리되지 않은 공기를 세척하기 위한 사이클론 필터를 구비하는 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리에 관한 것으로서, 이 경우 상기 공기 스쿠프는 유입 개구, 처리되지 않은 공기의 방향을 바꾸기 위한 방향 전환 영역 및 배출 개구를 포함하며, 그리고 상기 사이클론 필터는 흐름 방향으로 공기 스쿠프 뒤에 접속되어 있고, 공기 스쿠프에 기밀 방식으로 연결되어 있으며, 이때 상기 사이클론 필터 내에는 다공판(perforated plate)이 필터 유입 개구로서 배치되어 있다.
동일 출원인의 DE 27 38 293 A1호는 충전된 내연 기관을 위한 공기 필터 장치를 보여주고 있다. 공기 경로 내에는 처리되지 않은 공기를 세척하기 위한 사이클론 필터, 폐가스 터보 과급기의 압축기, 과급 공기 냉각기 및 건조 공기 필터가 배치되어 있다. 사이클론 필터 내에서 분리된 먼지는 흡인 여과 송풍기를 통해서 사이클론 필터로부터 외부로 제거된다.
처리되지 않은 공기를 가이드 하기 위한 I자 모양의 공기 스쿠프 및 처리되지 않은 공기를 세척하기 위한 사이클론 필터를 구비하는 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리는 동일 출원인에 의해서 시리즈로 제작될 준비가 되어 있으며, 이 경우 상기 사이클론 필터는 흐름 방향으로 공기 스쿠프 뒤에 접속되어 있고, 공기 스쿠프에 기밀 방식으로 연결되어 있다. 이와 같은 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리는 DE 27 38 293 A1호에 상응하게 공기 경로 내에 배치되어 있다. 상기 공기 스쿠프는 유입 개구, 처리되지 않은 공기의 방향을 바꾸기 위한 방향 전환 영역 및 배출 개구를 구비한다. 상기 사이클론 필터는 필터 유입 개구로서 형성된 다공판, 과급 공기를 위한 제 1 배출 개구 및 먼지를 흡인 여과하기 위한 제 2 배출 개구를 구비한다. 상기 다공판은 재차 홀의 개수가 많은 제 1의 중앙 통과 영역 및 통과시킬 수 없는 에지 영역을 구비한다. 상기 다공판의 각각의 개구 내에는 사이클론 휘슬(whistle)이 배치되어 있다.
실제로, 상기와 같은 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리를 구비하는 차량의 경우에 예컨대 먼지가 있는 환경에서 그룹으로 주행할 때에 또는 사막을 주행할 때에는 과급 공기 내부에서의 잔류 먼지 비율이 증가한다는 사실이 드러났다. 과급 공기 내부에서의 높은 잔류 먼지 비율은 재차 폐가스 터보 과급기의 압축기 블레이드 휠(blade wheel)을 손상시킨다. 이와 같은 높은 잔류 먼지 비율은 처리되지 않은 공기 내부에서 먼지 입자의 크기가 점점 더 커짐으로써 야기된다. 이와 같은 상황은 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리의 측지학적으로 가장 깊은 지점에서 침강 현상을 발생시키는 경향이 있다. 하지만, 처리되지 않은 공기가 공기 스쿠프 내에서 방향을 바꾸기 때문에 정확히 이 영역에서는 공기 소용돌이가 형성되며, 상기 공기 소용돌이는 크기가 더 큰 먼지 입자를 들어올려서 공기 흐름에 불연속적으로 공급하게 된다.
본 발명의 과제는, 개선된 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리를 개발하는 것이다.
상기 과제는 청구항의 특징들을 갖는 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리에 의해서 해결된다. 실시예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리의 경우에는, 다공판이 홀의 개수가 많은 제 1 통과 영역, 측지학적으로 가장 깊은 지점에 있고 홀의 개수가 적은 제 2 통과 영역 및 배플 플레이트를 구비함으로써 개선에 도달하게 된다. 상기 배플 플레이트는 제 1 통과 영역을 제 2 통과 영역으로부터 분리시킨다. 또한, 상기 배플 플레이트는 2중의 기능도 충족시킨다. 한 편으로 상기 배플 플레이트는 처리되지 않은 공기 흐름을 제 1 통과 영역을 통해서는 제 1의 처리되지 않은 공기 흐름 내부로 분배하고, 제 2 통과 영역을 통해서는 제 2의 처리되지 않은 공기 흐름 내부로 분배한다. 다른 한 편으로 상기 배플 플레이트는 공기 스쿠프의 외벽과 함께 크기가 더 큰 먼지 입자를 위해서 흐름을 안정화시키는 수집 챔버를 형성한다. 더 상세하게 말하자면, 상기 배플 플레이트는 크기가 더 큰 먼지 입자가 제 1의 처리되지 않은 공기 흐름 내부로 끌어 당겨지는 현상을 방지해준다. 그 다음에 먼지 입자가 상기 수집 챔버로부터 제 2 통과 영역을 거쳐서 외부로 흡인 여과된다. 소용돌이 형성을 줄이기 위하여 공기 스쿠프 내에는 곡선의 가이딩 플레이트(guiding plate)가 보완적으로 제공되어 있으며, 상기 가이딩 플레이트에 의해서는 처리되지 않은 공기로부터 나오는 크기가 더 큰 먼지 입자의 침전 상태가 결과적으로 개선된다.
상기와 같이 개선된 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리에 의해서는, 폐가스 터보 과급기의 압축기에 공급되는 과급 공기의 순도 정도(purity degree)가 더욱 개선될 수 있다. 부정적인 환경 조건에서도 상응하는 수명, 본 경우에는 폐가스 터보 과급기의 압축기 휠의 수명이 보증될 수 있다. 설치 공간과 무관한 해결책으로서, 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리는 사전에 이미 설치된 어셈블리로 아무런 문제 없이 교체될 수 있다.
각각의 도면에는 바람직한 실시예가 도시되어 있다
도 1은 종래 기술에 따른 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리에 대한 개략도이고,
도 2는 개선된 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리에 대한 개략도이며, 그리고
도 3은 도 2로부터 일부분을 절개하여 확대 도시한 단면도이다.
도 1은 동일 출원인에 의해서 시리즈로 설치되는 바와 같은 종래 기술에 따른 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1)를 단면도로서 보여주고 있다. 상기 어셈블리는 처리되지 않은 공기를 가이드 하기 위한 공기 스쿠프(2) 및 처리되지 않은 공기를 세척하기 위한 사이클론 필터(3)를 포함한다. 본 도면에서 공기의 흐름은 화살표에 의해 지시되어 있다. 공기 스쿠프(2)는 I자 모양으로 구현되어 있고, 처리되지 않은 공기(RL)를 위한 유입 개구(4), 처리되지 않은 공기의 방향을 바꾸기 위한 방향 전환 영역(5) 및 배출 개구(6)를 구비한다. 공기 스쿠프(2)는 흐름 방향으로 사이클론 필터(3) 뒤에 접속되어 있다. 상기 두 개의 부품은 서로 기밀 방식으로 연결되어 있다. 예컨대 공기 스쿠프(2)가 사이클론 필터(3)와 나사 결합 됨으로써 또는 - 도면에 도시되어 있는 바와 같이 - 상기 부품들이 밀봉부(7)의 중간 접속에 의해 상호 접함으로써 연결된다. 사이클론 필터(3)는 도 1에서 두 개의 단으로 형성되어 있고, 필터 유입 개구로서 형성된 다공판(8), 과급 공기(LL)를 위한 제 1 배출 개구(9) 및 먼지(SB)를 위한 제 2 배출 개구(10)를 포함한다. 다공판(8)의 각각의 개구 내에는 사이클론 휘슬이 하나씩 배치되어 있지만, 상기 사이클론 휘슬은 도면에 대한 개관을 명확하게 할 목적으로 도시되어 있지 않다. 과급 공기(LL)는 폐가스 터보 과급기의 압축기에 의해서 이송된다. 제 2 배출 개구(10)를 통해서는 먼지 입자가 흡인 여과 챔버(13)로부터 도면에 도시되어 있지 않은 송풍기를 통해서 흡인 여과된다. 다공판(8)은 홀의 개수가 많은 제 1의 중앙 통과 영역(11) 및 통과시킬 수 없는 에지 영역(12)을 구비한다. 처리되지 않은 공기(RL)의 크기가 더 큰 먼지 입자는 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리의 측지학적으로 가장 깊은 지점에 침강 된다. 하지만, 처리되지 않은 공기(RL)의 방향이 바뀌기 때문에 소용돌이 영역(14)에서는 공기 소용돌이가 형성되며, 이 공기 소용돌이는 크기가 더 큰 먼지 입자를 들어올려서 공기 흐름에 불연속적으로 재차 공급한다. 이와 같은 불연속적인 먼지 공급은 재차 과급 공기 중에 포함된 잔류 먼지 비율을 더 높게 만들고, 폐가스 터보 과급기의 압축기 블라이드 휠을 손상시킨다.
도 2는 개선된 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1)를 단면도로 보여주고 있다. 도 1에서와 동일한 부품들에는 동일한 도면 부호들이 제공되어 있다. 추가적인 설명은 다공판(8) 영역을 도 2로부터 부분적으로 절개하여 도시한 단면을 보여주고 있는 도 3과 함께 이루어질 것이다. 사이클론 필터(3)의 다공판(8)은 제 1의 중앙 통과 영역(11) 그리고 이제는 측지학적으로 가장 깊은 지점에 있고 홀의 개수가 적은 제 2 통과 영역(15)을 보여준다. 도 3도 참조가 된다. 보완적으로 설명하자면, 다공판(8)에는 배플 플레이트(16)가 제공되어 있으며, 상기 배플 플레이트는 제 1 통과 영역(11)을 제 2 통과 영역(15)으로부터 분리시키고, 공기 스쿠프(2)의 배출 개구(6) 내부로 돌출한다. 이때 배플 플레이트(16)는 2중의 기능을 충족시킨다. 한 편으로 상기 배플 플레이트는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 처리되지 않은 공기(RL)의 흐름을 제 1 통과 영역(11)을 통해서는 제 1의 처리되지 않은 공기 흐름(17) 내부로 분배하고, 제 2 통과 영역(15)을 통해서는 제 2의 처리되지 않은 공기 흐름(18) 내부로 분배한다. 다른 한 편으로 상기 배플 플레이트(16)는 공기 스쿠프(2)의 외벽(19)과 함께 그리고 경우에 따라서는 밀봉부(7)와 함께 흐름을 안정화시키는 수집 챔버(20)를 형성한다. 상기 수집 챔버(20) 내에는 크기가 더 큰 먼지 입자가 축적된다. 배플 플레이트(16)는 크기가 더 큰 먼지 입자가 제 1의 처리되지 않은 공기 흐름(17) 내부로 끌어 당겨지는 현상을 방지해준다. 선택적으로, 상기 배플 플레이트(16)는 슬롯(22)을 구비한다. 상기 슬롯(22)을 통해서는, 제 1의 처리되지 않은 공기 흐름(17) 내부에 여전히 포함되어 있는 크기가 더 큰 먼지 입자들이 수집 챔버 내부로 방출된다. 그 다음에 상기 먼지 입자들이 수집 챔버(20)로부터 제 2 통과 영역(15)을 거쳐서 흡인 여과 챔버(13) 내부로 그리고 먼지 송풍기에 의해 제 2 배출 개구(10)를 통해서 흡인 여과된다. 소용돌이 형성을 방지하기 위한 추가의 조치로서 공기 스쿠프(2) 내부에 곡선의 가이딩 플레이트가 제공되어 있으며, 상기 가이딩 플레이트에 의해서는 처리되지 않은 공기(RL)로부터 나오는 크기가 더 큰 먼지 입자의 침전 상태가 개선된다.
1: 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리
2: 공기 스쿠프 3: 사이클로 필터
4: 유입 개구 5: 방향 전환 영역
6: 배출 개구 7: 밀봉부
8: 다공판 9: 제 1 배출 개구
10: 제 2 배출 개구 11: 제 1 통과 영역
12: 에지 영역 13: 흡인 여과 챔버
14: 소용돌이 영역 15: 제 2 통과 영역
16: 배플 플레이트
17: 제 1의 처리되지 않은 공기 흐름
18: 제 2의 처리되지 않은 공기 흐름
19: 외벽 20: 수집 챔버
21: 가이딩 플레이트

Claims (4)

  1. 처리되지 않은 공기를 가이드 하기 위한 공기 스쿠프(2) 및 처리되지 않은 공기를 세척하기 위한 사이클론 필터(3)를 구비하는 공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1)로서,
    상기 공기 스쿠프는 유입 개구(4), 처리되지 않은 공기의 방향을 바꾸기 위한 방향 전환 영역(5) 및 배출 개구(6)를 포함하며, 상기 사이클론 필터는 흐름 방향으로 공기 스쿠프(2) 뒤에 접속되어 있고, 공기 스쿠프(2)에 기밀 방식으로 연결되어 있으며,
    상기 사이클론 필터(3) 내에는 다공판(8)(perforated plate)이 필터 유입 개구로서 배치되어 있고, 상기 다공판(8)은 홀들을 구비한 제 1 통과 영역(11), 홀들을 구비한 제 2 통과 영역(15) 및 배플 플레이트(16)를 구비하며, 상기 제 1 통과 영역(11)의 홀들의 개수는 상기 제 2 통과 영역(15)의 홀들의 개수보다 많으며, 상기 제 2 통과 영역(15)은 다공판(8) 내에서 가장 낮은 위치에 있으며,
    상기 배플 플레이트(16)는 세척되지 않은 공기 흐름을 제 1 통과 영역(11) 및 제 2 통과 영역(15)을 통해 분배하고, 상기 공기 스쿠프(2)의 외벽(19)과 함께 흐름을 안정화시키는 수집 챔버(20)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이클론 필터(3)는 과급 공기를 위한 제 1 배출 개구(9) 및 먼지를 흡인 여과하기 위한 제 2 배출 개구(10)를 구비하며, 상기 수집 챔버(20)는 제 2 통과 영역(15)을 통해 제 2 배출 개구(10)에 유동에 상응하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 스쿠프(2)의 방향 전환 영역 내에 처리되지 않은 공기를 가이드 하기 위한 가이딩 플레이트(21)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사이클론 필터(3)가 두 개의 단으로 형성된 것을 특징으로 하는,
    공기 스쿠프-사이클론 필터 어셈블리(1).
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