KR102642758B1 - 임팩터 노즐용 침니 및 일체형 조립체 - Google Patents

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Abstract

분리 조립체는 하우징 및 플레이트를 포함한다. 하우징은 입구 및 출구를 포함한다. 플레이트는 입구와 출구 사이의 하우징 내에 위치된다. 플레이트는 벽, 적어도 하나의 개구, 및 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니(chimney)를 포함한다. 침니는 벽의 상류 측부로부터 연장되고 벽의 상류 측부와 입구 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서 유체가 입구와 벽 사이의 하우징 내에서 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동할 수 있게 한다.

Description

임팩터 노즐용 침니 및 일체형 조립체
관련 특허 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 12월 6일자로 출원된 미국 가출원 제62/776,074호에 대한 우선권 및 그의 이익을 주장하며, 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명은 대체적으로 공기-오일 분리 조립체에 관한 것이다.
노즐 플레이트를 갖는 종래의 공기-오일 분리 조립체에서, 비교적 효과적이지 않은 사전분리 및 비교적 많은 양의 오일로 인해 다량의 오일이 임팩터 노즐(impactor nozzle)을 통해 진입한다. 임팩터 노즐을 통해 이동하는 이러한 오일은 충돌(impaction) 후 분리된 오일을 배출시키는 문제를 일으킨다.
임팩터 노즐을 통해 이동하는 오일의 양을 감소시키기 위하여, 제한적인 사전분리 메커니즘이 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 제한적인 사전분리 메커니즘은 유체의 속도를 증가시켜서, 여전히 오일 입자가 인접 표면으로부터 충돌 노즐에 도달하게 한다. 더 높은 분리 효율을 달성하기 위해, 다수의 상이한 분리 구성요소들이 통기관 하우징 내로 추가될 수 있으며, 이는 패키징을 더 어렵게 하고 비용을 증가시킨다.
도 1 및 도 2는 종래의 공기-오일 분리 조립체(320)의 예를 도시한다. 이러한 존래의 공기-오일 분리 조립체(320)에서, 노즐 플레이트(350) 및 필터 매체(328) 둘 모두는 통상 종래의 공기-오일 분리 조립체(320)의 하우징(322) 내로 또는 내측에 용접된다. 따라서, 용접 특징부가 필터 매체(328)를 부착하기 위해 하우징(322) 내에 필요하며, 노즐 플레이트(350) 및 필터 매체(328)를 하우징(322) 내에 용접하기 위해 조립 공정 중 일정 시간이 할애되어야 한다.
(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은) 다른 종래의 공기-오일 분리 조립체에서, 노즐 플레이트(350) 및 충돌 플레이트(370)는, (전체 개시내용이 본 명세서에 참고로 포함된) 미국 특허 제8,252,079호에 기술된 바와 같이, 종래의 필터 매체(328)를 분리 조립체의 하우징 내의 제위치에 고정시키기 위해 필터 매체(328) 내로 침투하는 핀(329)을 포함할 수 있다. 추가로, 충돌 플레이트는 하우징에 의해 필터 매체에 체결되고/되거나 제위치에 유지될 수 있는데, 이때 충돌 플레이트는 하우징 내에 필터 매체를 고정시키기 위해 (노즐 플레이트와 함께) 하우징 내로 삽입된다.
도 19는 가변형 임팩터(372) 및 가변형 임팩터(374) 앞에 위치된 단순 평탄 플레이트(372)를 갖는 임팩터 조립체(352)를 포함하는 다른 종래의 공기-오일 분리 조립체(320)를 도시한다. 평탄 플레이트(372)가 임팩터 조립체(352)의 고정 섹션 내로의 오일 스플래시(splash)의 직접적인 진입을 방지하지만, 오일은 임팩터 조립체(352)의 가변형 섹션 내로 여전히 스플래시될 수 있다. 더욱이, 어떠한 분리된 오일도 임팩터 조립체(352)로부터 효과적으로 배출될 수 없다.
도 20은 분리된 오일을 배출시키기 위한 배출 구멍(weep hole)을 갖는 배플형 사전분리 시스템(380)을 갖는 다른 종래의 공기-오일 분리 조립체(320)를 또한 도시한다. 그러나, 전산 유체 역학에 기초하면, 사전분리 시스템(380)은 사전분리 시스템(380)을 가로질러 높은 압력 강하를 야기하고, 이는 사전분리된 오일이 배출되는 것을 방지하고 또한 더 높은 유속으로 인한 오일 캐리오버(carryover)의 높은 가능성을 야기한다.
다양한 실시예는 하우징 및 플레이트를 포함하는 분리 조립체를 제공한다. 하우징은 입구 및 출구를 포함한다. 플레이트는 입구와 출구 사이의 하우징 내에 위치된다. 플레이트는 벽, 적어도 하나의 개구, 및 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니(chimney)를 포함한다. 침니는 벽의 상류 측부로부터 연장되고 벽의 상류 측부와 입구 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서 유체가 입구와 벽 사이의 하우징 내에서 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동하게 한다.
다양한 다른 실시예는 하우징 및 충돌 조립체를 포함하는 분리 조립체를 제공한다. 하우징은 입구 및 출구를 포함한다. 충돌 조립체는 노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함한다. 충돌 조립체는 입구와 출구 사이의 하우징 내에 위치된다. 노즐 플레이트는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함하고, 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 지지부를 포함하여, 필터 매체가 노즐 플레이트와 매체 홀더 사이에 위치되게 하고 노즐 플레이트도 매체 홀더도 필터 매체 내로 침투하지 않게 한다.
다양한 다른 실시예는 하우징 및 충돌 조립체를 포함하는 분리 조립체를 제공한다. 하우징은 입구 및 출구를 포함한다. 충돌 조립체는 노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함한다. 충돌 조립체는 입구와 출구 사이의 하우징 내에 위치된다. 노즐 플레이트는 노즐 플레이트로부터 필터 매체를 이격시키는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함한다. 노즐 플레이트도 매체 홀더도 필터 매체 내로 침투하지 않는다.
다양한 다른 실시예는 하우징 및 충돌 조립체를 포함하는 분리 조립체를 제공한다. 하우징은 입구 및 출구를 포함한다. 충돌 조립체는 노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함한다. 충돌 조립체는 입구와 출구 사이의 하우징 내에 위치된다. 매체 홀더는 필터 매체가 노즐 플레이트와 매체 홀더 사이에 위치되도록 적어도 하나의 매체 지지부를 포함한다. 노즐 플레이트도 매체 홀더도 필터 매체 내로 침투하지 않는다.
또 다른 실시예는 노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함하는 충돌 조립체를 포함하는 분리 조립체를 제공한다. 충돌 조립체는 입구와 출구 사이에 위치가능하다. 노즐 플레이트는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함하고, 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 지지부를 포함하여, 필터 매체가 노즐 플레이트와 매체 홀더 사이에 위치되게 하고 노즐 플레이트도 매체 홀더도 필터 매체 내로 침투하지 않게 한다.
다른 실시예는 하우징의 입구와 출구 사이에 위치가능하고 분리 조립체에 사용하기 위한 노즐 플레이트를 제공한다. 노즐 플레이트는 벽, 적어도 하나의 개구, 및 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니를 포함한다. 적어도 하나의 침니는 벽의 상류 측부로부터 연장되고 하우징의 입구와 벽의 상류 측부 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서, 노즐 플레이트가 하우징 내에 위치될 때 유체가 하우징의 입구와 벽 사이의 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동하게 한다.
이들 및 다른 특징부(유지 특징부 및/또는 관찰 특징부를 포함하지만 이로 제한되지 않음)는, 그의 구성 및 작동 방식과 함께, 아래에서 설명되는 여러 도면 전체에 걸쳐 동일 요소가 동일 도면 부호를 갖는 첨부 도면과 함께 취해질 때 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 종래의 분리 조립체의 단면도이다.
도 2는 다른 종래의 분리 조립체의 단면도이다.
도 3은 종래의 노즐 플레이트 및 임팩터 플레이트의 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 분리 조립체의 단면도이다.
도 5a는 도 4의 분리 조립체의 노즐 플레이트의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 노즐 플레이트의 정면도이다.
도 5c는 도 5a의 노즐 플레이트의 측면도이다.
도 5d는 도 5a의 노즐 플레이트의 평면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 노즐 플레이트의 측면도이다.
도 7a는 또 다른 실시예에 따른 노즐 플레이트의 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 노즐 플레이트의 정면도이다.
도 7c는 도 7a의 노즐 플레이트의 측면도이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 충돌 조립체의 사시도이다.
도 8b는 수평 배향의 도 8a의 충돌 조립체의 측면도이다.
도 8c는 도 8a의 충돌 조립체의 평면도이다.
도 9는 도 8a의 충돌 조립체의 노즐 플레이트의 사시도이다.
도 10a는 도 8a의 충돌 조립체의 매체 홀더의 전방 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 매체 홀더의 정면도이다.
도 10c는 도 10a의 매체 홀더의 후방 사시도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 충돌 조립체의 측면도이다.
도 12a는 또 다른 실시예에 따른 충돌 조립체의 사시도이다.
도 12b는 수평 배향의 도 12a의 충돌 조립체의 측면도이다.
도 12c는 도 12a의 충돌 조립체의 평면도이다.
도 13a는 도 12a의 충돌 조립체의 노즐 플레이트의 사시도이다.
도 13b는 도 13a의 노즐 플레이트의 정면도이다.
도 13c는 수평 배향의 도 13a의 노즐 플레이트의 측면도이다.
도 13d는 수직 배향의 도 13a의 노즐 플레이트의 평면도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 노즐 플레이트의 측면도이다.
도 15a는 다른 실시예에 따른 충돌 조립체의 사시도이다.
도 15b는 수평 배향의 도 15a의 충돌 조립체의 측면도이다.
도 15c는 수직 배향의 도 15a의 충돌 조립체의 평면도이다.
도 16a는 도 15a의 충돌 조립체의 노즐 플레이트의 사시도이다.
도 16b는 도 16a의 노즐 플레이트의 정면도이다.
도 16c는 수평 배향의 도 16a의 노즐 플레이트의 측면도이다.
도 16d는 수직 배향의 도 16a의 노즐 플레이트의 평면도이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 노즐 플레이트의 측면도이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 충돌 조립체의 측면도이다.
도 19는 종래의 분리 조립체의 단면 사시도이다.
도 20은 다른 종래의 분리 조립체의 단면도이다.
도 21은 다른 실시예에 따른 분리 조립체의 단면 사시도이다.
도 22는 도 21의 분리 조립체를 통해 유동하는 유체의 벡터 플롯이다.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 분리 조립체의 단면도이다.
도 24는 여전히 다른 실시예에 따른 분리 조립체의 단면도이다.
도 25는 다른 실시예에 따른 분리 조립체의 단면도이다.
도 26a는 또 다른 실시예에 따른 분리 조립체의 단면도이다.
도 26b는 도 26a의 분리 조립체의 저면도이다.
도 27은 여전히 다른 실시예에 따른 분리 조립체의 단면도이다.
도 28은 또 다른 실시예에 따른 분리 조립체의 단면도이다.
대체적으로 도면을 참조하면, 본 명세서에 개시된 다양한 실시예는 다양한 노즐 플레이트 및 다양한 사전분리 조립체를 갖는 다양한 분리 조립체에 관한 것이다. 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 노즐 플레이트는 오일이 노즐 플레이트를 통해 유동하는 것을 방지하기 위해, 매체 홀더에 부착하기 위해, 그리고 필터 매체를 고정하기 위해 각각 침니, 노즐 플레이트 인터로킹(interlocking) 특징부, 및/또는 매체 스페이서를 포함할 수 있다.
임팩터 노즐을 위한 침니
도 4는 공기-오일 분리기 또는 분리 조립체(20)(예컨대, 크랭크케이스(crankcase) 통풍기)의 일 실시예를 도시한다. 분리 조립체(20)는, 예를 들어, 임팩터 크랭크케이스 통풍 시스템을 포함할 수 있다. 분리 조립체(20)는 하우징(22), 입구(24), 출구(26), 필터 매체(28), 및 노즐 플레이트(50)(그리고 선택적으로는, 본 명세서에 추가로 도시되고 기술된 바와 같은, 충돌 조립체(130 또는 230) 및/또는 사전분리기(440))를 포함한다. 필터 매체(28)는 유체를 여과하도록 구성된다. 노즐 플레이트(50)(및 선택적으로 충돌 조립체(130 또는 230))는 입구(24)와 출구(26) 사이의 하우징(22) 내에 위치된다. 포함되는 경우, (도 21 내지 도 28에 도시된 바와 같은) 사전분리기(440)는 노즐 플레이트(50)(및 충돌 조립체(130 또는 230))의 상류에 위치된다. 따라서, 유체는 입구(24)를 통해 분리 조립체(20)의 하우징(22) 내로 유동하고, 후속하여 (포함되는 경우의) 사전분리기(440)를 통해, 이어서 후속하여 노즐 플레이트(50)(또는 충돌 조립체(130 또는 230))를 통해 유동한다. 이어서, 노즐 플레이트(50)는 유체를 여과를 위해 필터 매체(28) 상으로 그리고 적어도 부분적으로 그를 통해 지향시키고, 후속하여 출구(26)를 통해 하우징(22) 외부로 빠져나간다. 따라서, 노즐 플레이트(50)(및 충돌 조립체(130 또는 230) 및 사전분리기(440))는 하우징(22) 내의 필터 매체(28)로부터 상류에 위치된다.
도 4 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 임팩터 노즐 구조체 또는 플레이트(본 명세서에서 임팩터 노즐 플레이트(50)로 지칭됨)는 벽(52), 적어도 하나의 개구(본 명세서에서 임팩터 노즐(54)로 지칭됨), 및 적어도 하나의 노즐 침니(56)를 포함한다. 벽(52)은 상류 측부(51)(예컨대, 제1 측부) 및 하류 측부(53)(예컨대, 제2 측부)를 포함한다. 노즐 플레이트(50)가 필터 매체(28)로부터 상류에 있기 때문에, 벽(52)의 상류 측부(51)는 필터 매체(28)로부터 더 멀리 있는 벽(52)의 측부이고, 벽(52)의 하류 측부(53)는 필터 매체(28)에 더 가까운 벽(52)의 측부이다. 노즐 플레이트(50)는 고정형 또는 가변형 임팩터일 수 있다. 노즐 플레이트(50)가 필터 매체(28)와 함께 도시되어 있지만, 노즐 플레이트(50)는 어떠한 필터 매체도 없이 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 그러나, 노즐 플레이트(50) 및 노즐(54)이 본 명세서에서 언급되지만, (본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 도 24 내지 도 25와 같은) 일부 실시예에서, 노즐 플레이트(50)는 다른 유형의 플레이트일 수 있고, 노즐(54)은 개구(61)일 수 있는 것으로 이해된다.
벽(52)은 실질적으로 평탄하고, (침니(56)의 하류 단부를 따라) 침니(56)의 내부 표면(55) 및 외부 표면(57)을 따라 그리고 그를 지나 반경방향으로 연장된다. 벽(52)은 침니(56)를 통해 하류로 유동하는 모든 유체가 적어도 하나의 노즐(54)을 통해 지향되도록 침니(56)의 하류 단부를 폐쇄한다. (벽(52)의 외부 에지와 같은) 벽(52)의 적어도 일부분은, 도 4에 도시된 바와 같이, 분리 조립체(20)의 하우징(22)에 용이하게 부착되기 위한 영역을 제공할 수 있다. 따라서, 노즐 플레이트(50)는 선택적으로, 어떠한 용접도 없이 하우징(22)에 부착될 수 있다.
개구, 관통 구멍, 오리피스, 또는 노즐(54)은 유체가 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 벽(52)의 하류 측부(53)로 이동하게 하기 위해 완전히 플레이트 또는 벽(52)을 통하여 연장된다. 복수의 노즐(54)이 도시되어 있지만, 노즐 플레이트(50)는 단일 노즐(54)을 포함할 수 있는 것으로 이해된다.
노즐 플레이트(50)는 또한 침니(56)의 외부 표면(57)을 따라 그리고 침니(56) 아래에 수직으로 위치되는 브래킷 또는 거싯(gusset)(58)을 포함한다. 거싯(58)은 침니(56)의 외부 표면(57) 및 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 연장된다. 거싯(58)의 단부 표면은 침니(56)의 높이의 적어도 일부분을 따라서 벽(52)의 상류 측부(51)와 침니(56)의 상부 부분 사이에서 일정 각도로 연장된다. 거싯(58)은 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 침니(56)의 전체 높이를 따라서 그리고 침니(56)의 외부 표면(57)으로부터 벽(52)의 에지까지 연장될 수 있다. 거싯(58)은 유체로부터의 임의의 오일이 침니(56)로부터 하향으로 (즉, 노즐(54)로부터 멀어지게) 배출되도록 안내하는 것을 도울 뿐만 아니라 침니(56)를 강화시킨다.
슈라우드, 차폐부 또는 침니(56)는 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 (도 4에 도시된 바와 같이, 필터 매체(28)로부터 멀어지는 방향으로) 연장된다. 침니(56)는 벽(52)의 상류 측부(51)를 따라 적어도 하나의 노즐(54) 주위에 완전히 위치 및 연장되는데, 침니(56)의 내부 표면(55)은 적어도 하나의 노즐(54)의 외주연부를 완전히 원주방향으로 둘러싼다. 특히, 침니(56)의 내부 표면(55)은, 유체를 노즐(54) 내로 그리고 벽(52)을 통해 지향시키고 오일이 노즐(54) 내로 진입하는 것을 방지하기 위해 (노즐(54)을 통해 축방향으로 연장되는) 적어도 하나의 노즐(54)에 의해 한정되는 관통 축을 완전히 둘러싼다. 따라서, 침니(56)는 벽(52)을 따라 노즐(54)로부터 상류에 위치된다. 임팩터(예컨대, 노즐 플레이트(50), 특히 벽(52))는 침니(56)와 (즉, 파괴 없이 분리될 수 없는) 단일 유닛으로서 일체로 형성될 수 있다.
침니(56)의 구성으로 인해, 침니(56)는 분리 조립체(20) 내에서 오일 분리의 유효성을 증가시킨다. 특히, 침니(56)는, 분리 조립체(20)의 성능에 부정적인 영향을 미칠, 분리된 오일 입자 또는 액적이 인접한 표면들로부터 (예컨대, 벽(52)의 상류 측부(51)로부터, 침니(56)의 외측에서) 노즐(54) 내로 진입, 침입, 또는 배출되는 것을 (그리고 그에 의해 노즐(54)을 뒤덮는(overwhelm) 것을) 방지한다. 침니(56)는 종래의 공기-오일 분리 조립체와 비교하여 세공(tooling) 비용을 감소시키고, 조립 및 제조 공정을 개선하고, 분리 조립체(20)의 성능을 최적화한다.
침니(56)는, 노즐 플레이트(50)의 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 외부로 연장되고 적어도 하나의 노즐(54)의 관통 축 둘레에서 완전히 연장되는 외부 벽을 포함한다. 외부 벽은 내부 면 또는 표면(55) 및 외부 면 또는 표면(57)을 포함한다. 외부 벽의 내부 표면(55)은, 침니(56)를 완전히 통과하여 연장되고 적어도 하나의 노즐(54)(그의 종축이 침니(56)에 의해 완전히 둘러싸임)로 이어지는 관통 구멍을 한정한다. 침니(56)의 외부 벽은 여러 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 침니(56)는 (벽(52)에 대략 평행한 평면을 따라 취해진) 타원형 단면을 가질 수 있다. 그러나, 침니(56)는 (도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같은) 원형, 직사각형, 또는 불규칙 형상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 여러 상이한 단면 형상(벽(52)에 대략 평행한 평면을 따라 취해짐)을 가질 수 있는 것으로 이해된다.
침니(56)는, 노즐(54)의 상류에서, 하우징(22)의 입구(24)로부터 벽(52)의 상류 측부(51)로 유동하는 유동 경로의 단면 영역의 일부분만을 에워싸는데, 여기서 단면은 벽(52)에 실질적으로 평행하고 유동 방향에 실질적으로 수직으로 취해진다. 이러한 배열에 의해, 침니(56)는 벽(52)의 상류 측부(51)의 단지 일부분(즉, 내부 부분(31))만을 반경방향으로 에워싸고, 벽(52)의 상류 측부(51)의 외부 부분(32)은 침니(56)의 외측에 있고 이를 반경방향으로 에워싼다(그리고 하우징(22)의 내부 표면은 벽(52)의 상류 측부(51)의 외부 부분(32)을 반경방향으로 에워싼다). 벽(52)의 상류 측부(51)의 내부 부분(31) 및 외부 부분(32) 둘 모두는 노즐(54)의 상류에 있고 입구(24)로부터의 유체 유동에 노출된다. 노즐(54)은 노즐(54)을 통해 유동하는 모든 유체가 먼저 침니(56)에 의해 에워싸이고 이를 통해 유동하도록 벽(56)의 상류 측부(51)의 내부 부분(31)을 통해 연장된다. 벽(52)의 상류 측부(51)의 외부 부분(32)으로 유동하여 그에 도달하는 유체는 침니(56)를 통해 먼저 유동하지 않는다.
따라서, 유체는 입구(24)와 벽(52)의 상류 측부(51) 사이의 하우징(22) 내의, 노즐(54)의 상류에서, 침니(56) 내에서 (침니(56)의 내부 표면(55)을 따라 노즐(54)로 그리고 벽(52)의 상류 측부(51)의 내부 부분(31)을 따라) 그리고 침니(56)의 반경방향 외측에서 (침니(56)의 외부 표면(57)을 따르고 그를 지나 반경방향으로 그리고 벽(52)의 상류 측부(51)의 외부 부분(32)을 따라) 유동한다. 침니(56)의 외부 표면(57)과 하우징(22)의 내부 표면 사이의 (벽(52)의 상류 측부(51)의 외부 부분(32)을 따른, 침니(56)의 반경방향 외측) 이러한 공간은 유체에 대한 "데드 존(dead zone)" 또는 재순환 구역을 생성한다. 비교적, 종래의 침니는 노즐의 상류에서 전체 유동 경로를 에워싼다.
침니(56)는 또한 여러 상이한 크기일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 침니(56)에 의해 제공되는 유동 영역(즉, 벽(52)에 평행하고 침니(56) 및 적어도 하나의 노즐(54)을 통과하는 유체의 유동에 수직한 침니(56)의 단면을 따라 취해진 침니(56)의 관통 구멍의 영역)은 침니(56)가 둘러싸는 적어도 하나의 노즐(54)에 의해 제공되는 유동 영역의 적어도 2배이다. 침니(56)의 내부 치수(예컨대, 내경)는 적어도 하나의 노즐(54)의 내경보다 상당히 더 크다. 따라서, 침니(56)는 유체 유동을 상당히 불리하게 수축시키지 않거나 노즐 플레이트(50)를 통한 유동의 압력 강하를 상당히 불리하게 증가시키지 않는다. 침니(56)와 노즐(54) 사이의 크기 차이로 인해, 벽(52)의 상류 측부(51)의 적어도 일부분은 침니(56)의 하류 단부의 내원주부와 노즐(54)의 상류 단부 사이에 반경방향으로 위치될 수 있다.
침니(56)의 높이(H)(즉, 도 5c에 도시된 바와 같이, 침니(56)의 상류 단부와 벽(52)의 상류 측부(51)를 따르는 침니(56)의 하류 단부 사이의 거리)는 원하는 구성에 따라 변할 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, (침니(56)의 높이(H)를 따르는) 침니(56)의 외부 벽은 벽(52)의 두께(T)에 대해 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 실질적으로 연장된다. 예를 들어, 침니(56)의 높이(H)는 벽(52)의 두께(T)(그리고 따라서 적어도 하나의 노즐(54)의 깊이)의 대략 3 내지 6배일 수 있다. 한 세트의 실시예에 따르면, 침니(56)의 높이(H)는 대략 1 밀리미터(mm) 초과(더 특정한 실시예에서 10 mm)이다.
도 5c 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 노즐 플레이트(50)(및 그에 따른 침니(56))는 여러 상이한 배향 또는 방향으로, 예컨대, 수평으로(예컨대, 도 5c에 도시된 바와 같이, 침니(56)와 벽(52)이 수평으로 서로 옆에 있음), 수직으로(예컨대, 도 5d에 도시된 바와 같이, 침니(56)가 벽(52) 위에 또는 아래에 수직으로 있음), 또는 일정 각으로 또는 경사지게(도 6에 도시된 바와 같음) 배향될 수 있다. 경사진 배향은 전체 노즐 플레이트(50)가 수평 위치와 수직 위치 사이의 위치에 있는 경우를 지칭할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 침니(56)(및 그에 따른 침니(56)의 외부 벽)는 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 비스듬한 각으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 침니(56)는 (도 5c에 도시된 바와 같이) 대략 수직인 각으로 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 연장된다.
도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같은 일 실시예에 따르면, 노즐 플레이트(50)는 다수의 노즐(54)(예컨대, 노즐 플레이트(50) 상의 노즐(54)들 중 전부 또는 일부)을 둘러싸는 단일 침니(56)를 포함한다. 침니(56)는 임의의 개수의 노즐(54)을 둘러쌀 수 있다. 대안적으로, 노즐 플레이트(50)는 각각이 다수의 노즐(54)을 둘러싸는 다수의 침니(56)를 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 따르면, 노즐 플레이트(50)는 하나의 노즐(54)만을 개별적으로 둘러싸는 하나의 침니(56)를 포함한다. 따라서, 노즐 플레이트(50)는 노즐(54) 각각을 둘러싸기 위해 다수의 침니(56)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 노즐 플레이트(50)는 하나의 노즐(54)을 둘러싸는 하나의 침니(56)를 포함할 수 있다. 노즐 플레이트(50)가 하나의 노즐(54)을 포함하는 경우, 노즐(54)은 침니(56) 내에서 대략 중심에 있다. 노즐 플레이트(50)가 복수의 노즐(54)을 포함하는 경우, 노즐(54)은 침니(56)에 의해 제공되는 영역을 중심으로 균일하게 분포된다(그리고 선택적으로 일렬로 서로 정렬될 수 있다).
충돌 조립체
도 8a 내지 도 11은 도 4에 도시된 분리 조립체(20) 내에서 사용될 수 있고 하우징(22) 내에 위치될 수 있는 (그리고 다양한 지지 특징부에 의해 하우징(22) 내측에 고정될 수 있는) 충돌 조립체(130)를 도시한다. 분리 조립체(20)는 노즐 플레이트(150)를 포함하는 충돌 조립체(130)를 추가로 포함할 수 있다. 충돌 조립체(130)는 단순하고, (특히 조립 비용에 관하여) 비용 효과적이고, 콤팩트하고, 효율적이다. 추가로, 충돌 조립체(130)는 종래의 공기-오일 분리 조립체와 비교하여 조립 및 제조를 비교적 더 용이하게 하고, 노즐 플레이트 용접, 매체 용접, 또는 진동 용접을 필요로 하지 않고, 전체 조립 공정 시간을 감소시킨다.
도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 충돌 조립체(130)는 노즐 플레이트(150), 필터 매체(28), 및 매체 홀더(70)를 포함한다. 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 충돌 조립체(130)는 여러 상이한 배향 또는 방향으로, 예컨대, 수평으로(예컨대, 도 8b에 도시된 바와 같이, 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70)가 수평으로 서로 옆에 있음), 수직으로(예컨대, (도 8c에 도시된 바와 같이) 노즐 플레이트(150)가 매체 홀더(70) 위에 수직으로 있도록 위쪽이 위를 향하게, 또는 노즐 플레이트(150)가 매체 홀더(70) 아래에 수직으로 있도록 위쪽이 아래를 향하게), 또는 일정 각으로 또는 경사지게 배향될 수 있다. 경사진 배향은 전체 충돌 조립체(130)가 수평 위치와 수직 위치 사이의 위치에 있는 경우를 지칭할 수 있다.
(도 9에 도시된 바와 같은) 노즐 플레이트(150)는, 달리 언급되는 경우를 제외하고, 노즐 플레이트(50)와 유사하고 그의 다양한 특징부, 이점 및 구성요소를 포함한다. 유사한 도면 부호가 적용가능한 경우 사용된다. 그러나, 노즐 플레이트(150)는 침니 또는 대응하는 거싯을 포함하지 않는다. 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 노즐 플레이트(150)는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62) 및 적어도 하나의 매체 스페이서(64)를 추가로 포함한다. 노즐 플레이트(150)는 필터 매체(28) 및 매체 홀더(70)로부터 상류에 위치된다.
배킹 플레이트, 임팩터 플레이트, 매체 지지 플레이트, 또는 매체 홀더(70)는 분리 조립체(20)의 하우징(22) 내의 노즐 플레이트(150) 및 필터 매체(28)의 하류에 있다. 매체 홀더(70)는 (본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이) 노즐 플레이트(150)에 부착되고 필터 매체(28)를 지지하도록 구성된다. 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 매체 홀더(70)는 (본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이) 벽(72), 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부(82), 및 적어도 하나의 매체 지지부(84)를 포함한다. 벽(72)은 상류 측부(71)(예컨대, 제1 측부) 및 하류 측부(73)(예컨대, 제2 측부)를 포함한다. 매체 홀더(70)가 필터 매체(28)로부터 하류에 있기 때문에, 벽(72)의 상류 측부(71)는 필터 매체(28)에 더 가까운 벽(72)의 측부이고, 벽(72)의 하류 측부(73)는 필터 매체(28)로부터 더 멀리 있는 벽(72)의 측부이다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 필터 매체(28)가 따라가며 위치되는 벽(72)의 적어도 일부분을 따라서, 벽(72)은 필터 매체(28)의 하류 측부를 완전히 둘러싼다. 따라서, 벽(72)은 분리 조립체(20)가 서로 조립될 때 유체가 (필터 매체(28)가 연장되는 영역을 따라서) 관통하여 유동할 수 있는 어떠한 구멍 또는 개구도 갖지 않는다.
노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70)는, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 필터 매체(28)와 매체 홀더(70) 사이에 개재 및 고정된 필터 매체(28)와의 다양한 인터로킹 특징부에 의해 서로 작동가능하게 결합 또는 부착된다. 따라서, 필터 매체(28)는 필터 매체(28)가 노즐 플레이트(150)로부터 하류에 있고 매체 홀더(70)로부터 상류에 있도록 노즐 플레이트(150)의 벽(52)의 하류 측부(53)와 매체 홀더(70)의 벽(72)의 상류 측부(71) 사이에 위치 및 고정된다. 필터 매체(28)는 (도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이) 직접적으로 벽(72)의 상류 측부(71)를 따라 위치되고, 벽(52)의 하류 측부(53)로부터 이격된다. 인터로킹 특징부(62, 82)는, 노즐 플레이트(150)의 하류 측부(53)와 필터 매체(28)의 상류 측부 사이에 공간을 두면서, 필터 매체(28)가 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70) 사이에 위치 및 고정되기에 충분한 공간을 허용하기 위해 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70)를 소정 거리로 서로 이격시키도록 구성된다. 노즐 플레이트(150)의 하류 측부(53)와 필터 매체(28)의 상류 측부 사이의 거리는 0 mm 이상이다.
노즐 플레이트(150)를 매체 홀더(70)에 부착하기 위해, 노즐 플레이트(150)는 (도 9에 도시된 바와 같이) 적어도 벽(52)의 하류 측부(53)를 따라 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)를 포함하고, 매체 홀더(70)는 (도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이) 적어도 벽(72)의 상류 측부(71)를 따라 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)를 포함한다. 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)와 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 각각 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70)를 따르는 위치, 크기 및 형상에서 서로 상보적이고, 노즐 플레이트(150)를 매체 홀더(70)에 부착하기 위해 서로 인터로킹가능하고 부착가능하다. 인터로킹 특징부들(62, 82)은 인터로킹 특징부들(62, 82)이 필터 매체(28)의 전체 외주연부 및 외부 에지의 외측에 있도록 각각 노즐 플레이트(150) 및 매체 홀더(70)의 코너 각각을 따라서 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 예를 들어, 노즐 플레이트(150) 및 매체 홀더(70)는 각각 복수의 각각의 인터로킹 특징부(62, 82), 예컨대, 각각의 코너를 따라 4개의 각각의 인터로킹 특징부(62, 82)를 포함할 수 있다. 따라서, 필터 매체(28)는 인터로킹 특징부(62, 82)에 의해 한정되는 공간 또는 영역 내에 끼워맞춰진다. 그러나, 일 실시예에 따르면, 인터로킹 특징부(62, 82)는 유체가 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70) 사이의 영역으로부터 측부로 빠져나가게 하는 적어도 하나의 영역을 제공하기 위해 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70) 사이에 필터 매체(28)(특히 필터 매체(28)의 측부)를 완전히 둘러싸지 않는다.
노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)와 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)의 부착은 각각의 인터로킹 특징부의 각각의 구성에 의존한다. 예를 들어, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)와 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 정밀한 허용오차의 끼워맞춤을 가질 수 있다. 도 8a 내지 도 10c에 도시된 바와 같은 일 실시예에 따르면, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)는 원형 기둥이고, 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 원형 기둥의 단부를 수용 및 고정하도록 구성된 소정 깊이를 갖는 원형 구멍이다. 원형 기둥의 단부는 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70)를 서로 부착하기 위해 원형 구멍 내측에 적어도 부분적으로 끼워맞춰진다. 원형 구멍의 구성에 따라, 구멍은 (도 8b, 도 8c 및 도 10c에 도시된 바와 같이) 벽(72)의 상류 측부(71) 내로 연장될 수 있고 벽(72)의 하류 측부(73)로부터 외향으로 돌출될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 따르면, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)는 원형 구멍을 포함하고, 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 원형 기둥을 포함한다. 그러나, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62) 및 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 돌출부, 연장부, 디보트(divot), 관통 구멍, 리세스, 슬롯 및 스냅을 포함하지만 이에 제한되지 않는 상이한 상보적인 인터로킹 특징부들의 임의의 조합일 수 있는 것으로 이해된다.
노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70) 사이에 필터 매체(28)를 고정시키기 위해, 노즐 플레이트(150)는 노즐 플레이트(150)의 벽(52)의 하류 측부(53)를 따라 적어도 하나의 매체 스페이서(64)를 포함하고, 매체 홀더(70)는 매체 홀더(70)의 벽(72)의 상류 측부(71)를 따라 적어도 하나의 매체 지지부(84)를 포함하는데, 이들 둘 모두는 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70) 사이에서 필터 매체(28)를 지지 및 고정한다. 매체 스페이서(64)도 매체 지지부(84)(또는 충돌 조립체(130)의 임의의 다른 부분, 특히 노즐 플레이트(150) 또는 매체 홀더(70))도 필터 매체(28)의 임의의 부분 내로 침투, 돌출, 또는 연장되지 않는다. 따라서, 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70)의 허용오차는 필터 매체(28)를 여전히 단단히 유지하면서 구성요소들 중 어느 것도 필터 매체(28) 내로 돌출되지 않는 것을 보장하기 위해 엄격하다. 추가로, 매체 스페이서(64)도 매체 지지부(84)(또는 충돌 조립체(130), 특히 노즐 플레이트(150) 및 매체 홀더(70)의 임의의 다른 부분)도 필터 매체(28)의 탄성 또는 소성 변형을 야기하지 않는다. 이러한 구성으로 인해 그리고 일 실시예에 따라, 필터 매체(28)는 하우징(22) 또는 충돌 조립체(130)와 같은 분리 조립체(20)의 어떤 부분에도 용접되지 않는다.
매체 스페이서(64)는 필터 매체(28)를 노즐 플레이트(150)로부터 이격시키기 위해 벽(52)의 하류 측부(53)로부터 하류로 돌출 또는 연장된다. 매체 스페이서(64)는 매체 홀더(70)를 향하여 필터 매체(28)를 가압하기 위해 필터 매체(28)의 상류 측부에 대해 가압한다. 따라서, 매체 스페이서(64)는 벽(52)의 하류 측부(53)로부터 연장되는 기둥 또는 돌출부일 수 있다. 노즐 플레이트(150)는 매체 홀더(70)를 향하여 필터 매체(28)를 균일하게 가압하기 위해 벽(52)의 하류 측부(53)를 따라 다수의 매체 스페이서(64)를 포함할 수 있다. 매체 스페이서(64)는 노즐 플레이트(150)와 매체 홀더(70) 사이에 (특히 매체 스페이서(64)의 하류 단부와 매체 홀더(70)의 상류 단부 사이에) 필터 매체(28)를 위한 충분한 공간을 허용하기 위해 (인터로킹 특징부(62 또는 82) 중 하나인) 기둥보다 짧다. 매체 스페이서(64)는 필터 매체(28)의 상류 측부(만)의 외측에 직접 맞닿도록 구성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 매체 스페이서(64)가 필터 매체(28)의 전방 또는 후방 표면에 맞닿도록 구성되기 때문에 매체 스페이서(64)가 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)보다 노즐 플레이트(150)의 외부 에지로부터 더 멀리 위치되는 반면, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)는 필터 매체(28)의 외주연부의 외측에 위치되도록 구성된다. 따라서, 매체 스페이서(64)는 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)에 의해 둘러싸이거나 에워싸이고, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)에 의해 한정되는 영역 내에 위치된다.
매체 지지부(84)는 필터 매체(28)를 제자리에 보유하기 위해 벽(72)의 상류 측부(71)로부터 상류로 돌출 또는 연장된다. 필터 매체(28)는 벽(72)의 상류 측부(71)를 따라 연장되고 선택적으로는 그에 대해 동일 높이로 놓일 수 있다. 따라서, 매체 지지부(84)는, 벽(72)의 상류 측부(71)로부터 연장되고 필터 매체(28)의 외주연부의 측부 표면의 적어도 일부분을 따라서 연장되도록 구성되는 리브, 기둥, 연장부, 또는 돌출부일 수 있다(즉, 필터 매체(28)의 상류 측부와 하류 측부 사이의 표면은 필터 매체(28)의 외주연부를 한정한다). 매체 지지부(84)는 (인터로킹 특징부(62 또는 82) 중 하나인) 기둥보다 짧고, 필터 매체(28)와 대략 동일한 높이(즉, 필터 매체(28)의 상류 측부와 하류 측부 사이의 거리)일 수 있다.
매체 지지부(84)는 매체 홀더(70)를 따라서 필터 매체(28)를 제자리에 보유하기 위해 필터 매체(28)의 (외주연부를 따른) 코너들 및 각각의 측부 표면(만)의 외측을 따라 위치 및 연장될 수 있다. 매체 지지부(84)가 매체 홀더(70)를 따라서 필터 매체(28)를 제자리에 단단히 보유할 수 있지만(그리고, 인터로킹 특징부(62, 82)를 통한 매체 홀더(70)와 노즐 플레이트(150)의 부착과 함께, 매체 스페이서(64)는 필터 매체(28)를 매체 홀더(70)와 노즐 플레이트(150) 사이에 추가로 고정시키지만), 필터 매체(28)는 매체 홀더(70)에 체결(예컨대, 접착, 접합, 또는 용접)되지 않는다. 필터 매체(28)가 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)에 의해 한정되는 영역 내에 위치되기 때문에, 매체 지지부(84)는 또한, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)에 의해 한정되는 영역 내에 (즉, 매체 홀더(70)의 중심에 더 가깝게) 적어도 부분적으로 위치된다.
침니를 갖는 충돌 조립체
도 12a 내지 도 18은, 달리 언급되는 경우를 제외하고, 충돌 조립체(130)의 다양한 특징부, 이점, 및 구성요소 모두를 포함하는 충돌 조립체(230)를 도시한다. 유사한 도면 부호가 적용가능한 경우 사용된다. 예를 들어, 충돌 조립체(230)는 노즐 플레이트(250), 필터 매체(28), 및 매체 홀더(70)를 포함하고, 노즐 플레이트(250)와 매체 홀더(70) 사이에 필터 매체(28)를 보유 및 고정시키도록 구성된다. 분리 조립체(20)는 충돌 조립체(230)를 추가로 포함할 수 있다.
충돌 조립체(230)의 구성 및 구성요소(예컨대, 필터 매체(28)를 고정시키고 노즐 플레이트(250)와 매체 홀더(70)를 서로 부착시키기 위한 다양한 구성요소와 침니(56)의 조합)는 전체 비용을 감소시키고, (종래의 충돌 조립체와 비교하여) 조립을 단순화하고, 자동차 응용에서 특히 유용하다.
노즐 플레이트(250)는, 달리 언급되는 경우를 제외하고, 노즐 플레이트(50) 및 노즐 플레이트(150) 둘 모두와 유사하고 이들의 다양한 특징부, 이점 및 구성요소를 포함한다. 유사한 도면 부호가 적용가능한 경우 사용된다. 예를 들어, 노즐 플레이트(250)는 (특히 도 4 내지 도 7c를 참조하여, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이) 유체 유동을 지향시키기 위해 침니(56) 및 거싯(58)을 포함할 뿐만 아니라, 매체 홀더(70)에 부착하고 필터 매체(28)를 고정시키기 위해 (특히 도 8a 내지 도 11을 참조하여, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이) 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62) 및 매체 스페이서(64)를 포함한다.
추가로, 노즐 플레이트(250)는, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 벽(52) 및 적어도 하나의 임팩터 노즐(54)을 포함한다. 노즐 플레이트(250)의 벽(52)의 상류 측부(51)는, 본 명세서에서 (특히 도 5a 내지 도 7c를 참조하여) 추가로 도시되고 설명되는 바와 같이, 노즐 플레이트(50)의 다양한 특징부, 이점, 및 구성요소 모두를 포함할 수 있다. 노즐 플레이트(250)의 벽(52)의 하류 측부(53)는, 본 명세서에서 (특히 도 9를 참조하여) 추가로 도시되고 설명되는 바와 같이, 노즐 플레이트(150)의 다양한 특징부, 이점, 및 구성요소 모두를 포함할 수 있다.
도 12a 내지 도 14는, 본 명세서에서 (특히 도 5a 내지 도 6을 참조하여) 추가로 설명되는 바와 같이, 노즐 플레이트(250)를 따라 복수의 노즐(54) 및 (다수의 노즐(54)을 둘러싸는) 단지 단일 침니(56)만을 포함하는 충돌 조립체(230)의 일 실시예를 도시한다. 도 12b, 도 12c, 및 도 13c 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 충돌 조립체(230)는, 본 명세서에서 (특히 도 5c 내지 도 6, 도 8b, 및 도 8c를 참조하여) 추가로 설명되는 바와 같이, 여러 상이한 (예컨대, 수평의, 수직의, 기울어진, 또는 경사진) 방향 또는 배향으로 배향될 수 있다.
도 15a 내지 도 17은, 본 명세서에서 (특히 도 7a 내지 도 7c를 참조하여) 추가로 설명되는 바와 같이, 노즐 플레이트(250)를 따라 (단지 하나의 단일 노즐(54)을 각각이 둘러싸는) 다수의 침니(56)를 포함하는 충돌 조립체의 일 실시예를 도시한다. 도 15b, 도 15c, 및 도 16c 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 충돌 조립체(230)는, 본 명세서에서 (특히 도 5c 내지 도 6, 도 8b, 및 도 8c를 참조하여) 추가로 설명되는 바와 같이, 여러 상이한 (예컨대, 수평의, 수직의, 기울어진, 또는 경사진) 방향 또는 배향으로 배향될 수 있다.
(노즐 플레이트(150)와 관련하여) 매체 홀더(70)의 구성 및 노즐 플레이트(250)와 매체 홀더(70) 사이의 부착이 본 명세서에서 추가로 설명된다. 예를 들어, 노즐 플레이트(250)와 매체 홀더(70)를 서로 부착하기 위해, 노즐 플레이트(250)는 적어도 벽(52)의 하류 측부(53)를 따라 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)를 포함하고, 매체 홀더(70)는 적어도 벽(72)의 상류 측부(71)를 따라 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)를 포함하는데, 이들 각각은 본 명세서에서 추가로 설명된다.
도 12a 내지 도 17에 도시된 바와 같은 일 실시예에 따르면, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)는 원형 기둥을 포함하고, 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 원형 기둥의 단부를 수용 및 고정하도록 구성된 소정 깊이를 갖는 원형 구멍을 포함한다. 도 18에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 따르면, 충돌 조립체(230)의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62)는 원형 구멍이고, 충돌 조립체(230)의 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 원형 기둥이다(본 명세서에서, 특히 도 11을 참조하여, 추가로 설명되는 바와 같다). 그러나, 노즐 플레이트 인터로킹 특징부(62) 및 매체 홀더 인터로킹 특징부(82)는 돌출부, 연장부, 디보트(divot), 관통 구멍, 리세스, 슬롯 및 스냅을 포함하지만 이에 제한되지 않는 상이한 상보적인 인터로킹 특징부들의 임의의 조합일 수 있는 것으로 이해된다.
노즐 플레이트(250)와 매체 홀더(70) 사이에 필터 매체(28)를 고정시키기 위해, 노즐 플레이트(250)는 노즐 플레이트(250)의 벽(52)의 하류 측부(53)를 따라 적어도 하나의 매체 스페이서(64)를 포함하고, 매체 홀더(70)는 매체 홀더(70)의 벽(72)의 상류 측부(71)를 따라 적어도 하나의 매체 지지부(84)를 포함하는데, 이는 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같다.
사전분리기
도 21 내지 도 28에 도시된 바와 같이, 분리 조립체(20)는 공기-액체 분리를 향상시키기 위해 사전분리 조립체 또는 사전분리기(440)를 추가로 포함할 수 있다. 사전분리기(440)는 입구(24) 근처에서 유입 블로우바이(blow-by) 기체로부터 더 굵은 오일 입자를 분리한다. 사전분리기(440)의 구성으로 인해, 사전분리기(440)는 콤팩트하고, 제한된 공간에 끼워맞춰지도록 설계되고, 분리 조립체(20) 내에서 최소 여분의 공간을 차지하여, 그에 의해 (특히 승용차의 크랭크케이스 통풍 시스템에서) 엄중한 패키징 제약을 고수한다. 추가로, 사전분리기(440)는 단지, 사전분리기(440)를 가로지르는 유체의 한계 압력 강하를 야기하고, 분리된 오일을 효과적으로 배출시키고, (예를 들어, 크랭크케이스 내측의) 회전 부품으로부터 스플래시된 오일이 분리 조립체(20)를 통해 유동하는 것을 방지한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 사전분리기(440)는 노즐 플레이트(50)와 함께, 특히 (본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이) 침니(56)와 함께 사용하도록 설계된다. 침니(56)가 실질적으로 둥근 또는 원형의 단면 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 침니(56)는 직사각형, 정사각형, 삼각형, 다각형, 또는 불규칙한 단면 형상과 같은 여러 상이한 형상일 수 있는 것으로 (그리고 그에 따라서 사전분리기(440)가 형상화되고 침니(56)의 형상에 상보적인 것으로) 이해된다. 그러나, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 사전분리기(440)는 임팩터와 함께 또는 그와 독립적으로 사용될 수 있다(예를 들어, 노즐을 갖는 노즐 플레이트와 함께 사용될 수 있거나 노즐을 갖는 노즐 플레이트 없이 그리고 그 대신 적어도 하나의 개구(들)를 갖는 플레이트와 함께 사용될 수 있다). 사전분리기(440)는 대안적으로 (본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이) 충돌 조립체(230) 내에서 노즐 플레이트(250)와 함께 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
도 21에 도시된 바와 같이, 벽(52)(그로부터 침니(56)가 상류로 연장됨)은 적어도 하나의 리브(59)를 포함할 수 있다. 리브(59)는 노즐(들)(54) 둘레에서 완전히 원주방향으로 연장되고, 침니(56)에 평행하게 (또는 실질적으로 평행하게) 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 상류로 연장된다. 리브(59)는 침니(56)와 동일한 단면 형상, 예컨대, 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 그러나, 유체가 리브(59)의 상류 단부와 편향기(472) 사이에서 유동할 수 있도록 리브(59)는 침니(56)보다 실질적으로 더 짧다(즉, 침니(56)는 벽(52)의 상류 측부(51)로부터 리브(59)보다 더 상류로 연장된다). 리브(59)는 벽(52)의 일부분이 리브(59)의 내부 표면과 노즐(54) 사이에 반경방향으로 위치되도록 노즐(54)로부터 반경방향으로 이격된다. 벽(52)은 (도 27에 도시된 바와 같은) 하나의 리브(59) 또는 (도 28에 도시된 바와 같은) 2개의 리브와 같은 임의의 개수의 리브(59)를 포함할 수 있다. 내부 리브(59)는 (침니(56)에 의해 반경방향으로 둘러싸인) 외부 리브(59)에 의해 반경방향으로 둘러싸인다. 리브들(59)은 동일한 높이 또는 상이한 높이일 수 있다. 예를 들어, 최내부 리브(59)는 최외부 리브(59)보다 짧을 수 있다. 도 21, 도 27, 및 도 28에 도시된 바와 같이, 리브들(59)은 노즐(54)로부터 여러 상이한 거리에 위치될 수 있다.
도 24 및 도 25에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 따르면, 사전분리기(440)는 임팩터 없이 독립적으로 사용될 수 있고, 분리 조립체(20) 내의 어느 위치에서도 (예컨대, 크랭크케이스 통풍 시스템 내의 어디에서도) 사용될 수 있다. 따라서, 벽(52) 상에 노즐(54)을 한정하는 대신, 벽(52)은 단순히 관통 구멍 또는 개구(61)를 한정하는 내부 표면을 갖는 리브(59)를 갖고, 벽(52)은 임의의 노즐을 생성하기 위해 리브(59)를 지나 연장되지 않는다. 개구(61)는, 달리 명시되지 않는 한, 노즐(54)의 특징부 및 특성 모두를 포함할 수 있다.
사전분리기(440)는, 원하는 구성에 따라, 침니(56)에 부착가능하거나 그와 통합된다. 예를 들어, 도 21에 도시된 바와 같이, 사전분리기(440)는 침니(56)와 별개로 형성될 수 있고 나중에 (예를 들어, 사전분리기(440)의 외부 부분(450)의 외부 벽(456) 및 침니(56)의 상류 단부를 통해) 침니(56)에 부착될 수 있다. 대안적으로, 도 24, 도 25, 도 27, 및 도 28에 도시된 바와 같이, 사전분리기(440)(또는 사전분리기(440)의 일부분, 예컨대, 외부 부분(450))는 단일편으로서 침니(56)와 일체로 형성, 구성, 또는 성형될 수 있다. 따라서, 사전분리기(440)와 침니(56)는 파괴 없이 분리될 수 없는 단일 일체형 구성요소를 포함한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 사전분리기(440)는 외부 부분(450) 및 내부 부분(470)을 포함한다. 외부 부분(450)은 (완전히 외부 부분(450)을 통해 연장되는) 개구(451)를 한정하고, 내부 부분(470)은 개구(451)로부터 바로 상류에 (그리고 선택적으로는 개구(451) 내에 적어도 부분적으로) 위치된다.
도 21에 도시된 바와 같이, 사전분리기(440)의 외부 부분(450)은 침니(56)의 상류 단부로부터 바로 상류로 연장되고, 침니(56)와 실질적으로 동일한 단면 형상을 가지며, 따라서 또한, 노즐(54)을 둘러싼다. 외부 부분(450)은 상류 벽(452), 외부 벽(456), 및 내부 벽(458)을 포함한다. 상류 벽(452)은 외부 벽(456)의 상류 단부와 내부 벽(458)의 상류 단부 사이에서 연장되고, 외부 벽(456) 및 내부 벽(458)에 실질적으로 수직이다. 외부 벽(456)과 내부 벽(458)은 상류 벽(452)에 의해 서로 반경방향으로 이격된다(내부 벽(458)은 외부 벽(456)으로부터 내향으로 위치된다). 외부 벽(456)과 내부 벽(458)은 개구(451)의 종축에 대략 평행하고, 내부 벽(458)의 높이는 선택적으로 외부 벽(456)의 높이보다 작을 수 있다. 사전분리기(440)의 나머지뿐만 아니라 외부 부분(450)의 구성으로 인해, 분리된 오일은, 외부 벽(456)의 내부 표면과 내부 벽(458)의 외부 표면 사이의 영역 내에서, 상류 벽(452)의 하류 표면을 따라 수집된다. 본 명세서에서 추가로 도시되고 설명되는 바와 같이, 외부 부분(450)은 분리되고 수집된 오일을 배출시키기 위해 외부 벽(456)의 내부 표면과 내부 벽(458)의 외부 표면 사이의 이러한 영역을 따라 외부 드레인(drain)(462)을 포함할 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 외부 부분(450)은 외부 벽(456)을 통해 노즐 플레이트(50)에 (특히, 침니(56)에) 부착가능하다. 특히, 외부 벽(456)은, 외부 벽(456)의 외부 표면으로부터 반경방향 외향으로 연장되고 침니(56)의 상류 단부와 같은 노즐 플레이트(50)의 일부분에 부착하도록 구성되는 외부 연장부를 포함할 수 있다. 따라서, 사전분리기(440)는 침니(56)의 상류 단부에 부착되고, 벽(52) 및 노즐(54)(포함되는 경우)은 침니(56)의 하류 단부를 따라 위치된다.
도 21에 도시된 바와 같이, 사전분리기(440)의 내부 부분(470)은 편향기(472), 적어도 하나의 연결부(471), 및 선택적으로, 수집된 오일을 배출시키기 위한 내부 드레인(464)을 포함한다. 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 배플 또는 편향기(472)는 (외부 부분(450)의 내부 벽(458)에 의해) 유체 유동을 가속시키고 이어서 유체 유동의 방향을 변화시켜 유체로부터 오일 분리를 야기하도록 구성된다. 편향기(472)는 노즐(54)의 바로 상류에 위치되고, 유체가 편향기(472)의 상류로 그리고 노즐(54) 내로 유동하게 하기 위해 노즐(54)로부터 (유체 유동의 방향으로) 일정 거리만큼 이격된다. 편향기(472)는 개구(451)의 종축을 중심으로 한다(그리고 개구(451)의 바로 상류에 그리고 선택적으로 개구(451) 내에 적어도 부분적으로 위치된다). 편향기(472)는 침니(56) 및 외부 부분(450) 중 적어도 하나 내에 적어도 부분적으로 (그리고 선택적으로는 침니(56) 내에 완전히) 위치된다.
편향기(472)는 서로 반대편에 있는 (개구(451)를 통해 유동한 유체가 충돌하는) 상류 표면(474) 및 하류 표면(475)을 갖는 벽(473)을 포함한다. 사전분리기(440) 내로 유동하는 유체를 가속시키기 위해, 벽(473)(특히 상류 표면(474))은 경사진 또는 만곡된 형상을 갖고, 여기서 (편향기(472)의 상류 표면(474)을 따른) 편향기(472)의 중심 또는 최내부 반경방향 부분은 최외부 반경방향 부분 또는 외부 에지(476)보다 더 상류에 위치된다. 따라서, 상류 표면(474)은 볼록 형상을 포함한다. 상류 표면(474)은 최내부 반경방향 부분과 최외부 반경방향 부분 사이에서 만곡되거나 직선으로 연장될 수 있다. 하류 표면(475)은 (편향기(472)의 상류에서) 분리된 오일을 포획할 수 있는 상류 표면(474)에 대한 상보적인 오목 형상을 갖고 내부 드레인(464)을 통해 분리된 오일을 배출시키는 것을 용이하게 한다(이는 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같다). 상류 표면(474)과 하류 표면(475)의 전체 각(즉, 중심과 외부 에지(476) 사이의 각)은 원하는 구성에 따라 가변될 수 있다.
편향기(472)의 외부 에지(476)는 유체가 상류 표면(474)을 따라 중심 영역으로부터 반경방향 외향으로, 편향기(472)의 외부 에지(476) 둘레로, 그리고 하류 표면(475)을 따라 노즐(들)(54)로 반경방향 내향으로 유동함에 따라 유체가 방향을 바꾸게 하기 위해 노즐(들)(54)을 지나 반경방향 외향으로 연장 및 위치된다. 따라서, 편향기(472)의 외측 폭(또는 외경)(즉, 편향기(472)의 가장 넓은 부분을 따르는, 서로 반대편인 외부 에지들(476) 사이의 거리)은 (다수의 노즐(54)이 있는 경우) 2개의 반대편 노즐(54)의 최외부 에지들 사이의 거리보다 크거나 (단지 하나의 노즐(54)만이 있는 경우) 노즐(54)의 직경보다 크다. 편향기(472)의 외측 폭은 개구(451)의 내경보다 크거나, 그와 동일하거나, 그보다 작을 수 있다. 편향기(472)의 외부 에지(476)는, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 내부 벽(458)의 하류 단부로부터 하류에 그리고 리브(59)의 상류 단부로부터 상류에 (그리고 따라서, 유동 방향을 따라 내부 벽(458)과 리브(59) 사이에) 위치된다.
도 21 및 도 26b에 도시된 바와 같이, 연결부(471)는 편향기(472)를 외부 부분(450)에 연결한다. 예를 들어, 연결부(471)는 편향기(472)의 상류 표면(474)(및 내부 드레인(464)의 외부 표면)으로부터 외부 부분(450)의 내부 벽(458)의 내부 표면으로 연장되고 이들을 연결할 수 있다. 내부 부분(470)은, 더 큰 안정성을 위해 외부 부분(450)과 편향기(472)(및 내부 드레인(464)) 사이에 다수의 연결 지점을 제공하기 위해, 편향기(472)(및 선택적으로 내부 드레인(464))의 외주연부의 다양한 부분들을 따라 위치된 다수의 연결부(471) - 이들 사이에 유체 유동을 위한 공간이 있음 - 를 포함할 수 있다.
도 22를 고려하여 도 21에 도시된 바와 같이, 유체는 개구(451)를 통해 사전분리기(440) 내로 진입하고, 개구(451)를 통해 실질적으로 축방향으로 유동한다. 편향기(472)의 위치설정 및 형상으로 인해, 유체는 후속하여 편향기(472)의 상류 표면(474)을 타격하고(이는 상류 표면(474) 상으로 유체 내의 오일의 일부를 분리함), 상류 표면(474)을 따라 실질적으로 반경방향 외향으로(즉, 외부 벽(456)을 향해), 외부 부분(450)과 편향기(472) 사이의 (특히, 외부 부분(450)의 내부 벽(458)의 하류 단부와 편향기(472)의 외부 에지(476) 및 상류 표면(474) 사이의) 비교적 협소화된 영역을 통해 유동한다. 특히, 편향기(472)의 상류 표면(474)의 볼록 형상은 (유체가 협소화된 영역을 향하여 반경방향 외향으로 유동함에 따라) 유체가 통과하여 유동하는 이용가능한 영역을 연속적으로 협소화시킨다. 따라서, 편향기(472)와 내부 벽(458) 사이의 협소화된 영역은 개구(451)의 단면 영역보다 작으며, 이는 유체 유동이 사전분리기(440) 내에서 (특히 외부 에지(476)에서) 가속되게 하고 따라서 유입 오일 소적의 운동량을 증가시키게 한다.
노즐(54)이 편향기(472)의 외부 에지(476)로부터 반경방향 내향에 위치되기 때문에, 후속하여, 유체가 편향기(472)의 외부 에지(476) 둘레로 유동함에 따라 (유체가 협소화된 영역에서 가속된 후) 유체는 방향을 갑자기 바꾼다. 특히, 유체는 (편향기(472)의 상류 표면(474)으로 인해) 반경방향 외향으로, 편향기(472)의 외부 에지(476)를 지나 축방향으로, 그리고 이어서 편향기(472)의 하류 표면(475)(및 벽(52)의 상류 측부(51))을 따라 노즐(들)(54)을 향하여 반경방향 내향으로 유동한다. 외부 벽(456) 및 침니(56)의 각각의 내부 표면들은 또한 유체가 편향기(472) 둘레로 유동함에 따라 유체가 방향을 바꾸는 것을 돕는다. 유체의 유동 방향을 바꿈으로써, 더 굵은 오일 입자가 (관성 분리에 의해) 분리된다.
사전분리기 상대 치수
사전분리기(440)는, 도 23에 도시된 바와 같이, 콤팩트한 공간 내에서 효과적인 오일 분리를 제공하기 위해 여러 상이한 상대 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 편향기(472)의 편향기 외측 폭 또는 직경(d) 대 리브(59)의 리브 내경(d1)의 비인 비 X는 편향기(472)가 리브(59) 내의 영역과 중첩하는 양을 나타내고, 대략 0.5 내지 1.5의 범위일 수 있다. 비 X가 1 미만인 경우, 중첩량은 음(negative)이다(즉, 편향기(472)는 리브(59) 내의 전체 영역을 따라 연장되지 않는다). 다수의 리브(59)가 있는 경우, d1은 최소 내경을 갖는 리브(59)(즉, 최내부 리브(59))의 내경에 대응한다. 편향기 외경(d) 대 개구(451)의 입구 내경(D)인 비 Y는 편향기(472) 대 개구(451)의 면적비를 나타내고, 대략 0.5 내지 1.5의 범위일 수 있다. 이러한 범위 초과 또는 미만의 비는 비현실적인 설계 특징부를 가질 수 있거나, 매우 큰 면적을 필요로 할 수 있으며, 따라서 콤팩트한 사전분리기를 더 이상 제공하지 않을 것이다. 높이(h)(즉, 내부 벽(458)의 하류 단부와 편향기(472)의 외부 에지(476)의 상류 단부 사이의 거리) 및 높이(h1)(즉, 편향기(472)의 외부 에지(476)의 하류 단부와 리브(59)의 상류 단부 사이의 거리)는 사전분리기(440)를 가로질러 원하는 유체 속도를 달성하기 위해 가변될 수 있다.
편향기 형상
편향기(472)는, 원하는 구성에 따라, 유체 유동을 가속시키기 위해 여러 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 편향기(472)는 편향기(472)의 상류 표면(474)의 볼록 형상을 생성하기 위해 만곡되거나 직선인 경사진 표면 또는 벽을 가질 수 있다. 예를 들어, 적어도 편향기(472)의 상류 표면(474)은 (도 21에 도시된 바와 같은) 만곡된 표면 또는 벽을 갖는 돔 형상, (도 24에 도시된 바와 같은) 표면 또는 직선 벽을 갖는 원추형 형상, 또는 (도 25에 도시된 바와 같은) 만곡된 표면 또는 벽을 갖는 둥근 또는 반구형 형상을 가질 수 있다. 편향기(472)의 하류 표면(475)은 (하류 표면(475)이 오목하고 상류 표면(474)이 볼록한 것을 제외하고) 상류 표면(474)과 동일한 상보적인 형상을 가질 수 있거나 실질적으로 평탄할 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 편향기(472)의 벽(473)은 베이스(477) 및 후크(hook)(478)를 포함한다. 베이스(477)는 (편향기(472)의 중심 부분을 따라) 후크(478)로부터 반경방향 내향에 위치되고, (상류 표면(474)의 볼록 형상으로 인해) 베이스(477)가 중심으로부터 반경방향 외향으로 연장됨에 따라 하류로 연장된다. 후크(478)는 베이스(477)로부터 반경방향 외향으로, 벽(473)의 외부 에지(476)를 따라 위치된다(그리고 베이스(477)의 전체 외주연부 주위로 연장된다). 베이스(477)와 달리, 후크(478)는 그가 베이스(477)로부터 반경방향 외향으로 연장됨에 따라 상류로 대신 연장됨으로써 베이스(477)로부터 반대 방향으로 연장된다. 후크(478)는 분리된 오일이 유체 유동의 나머지와 재비말동반(re-entrain)되는 것을 방지한다.
일 실시예에 따르면, 그리고 도 26a 및 도 26b에 도시된 바와 같이, 편향기(472)는 유체가 사전분리기(440) 내로 진입하고 상류 표면(474)을 따라 반경방향 외향으로 유동함에 따라 유체 유동의 방향에 영향을 미치기 위해 벽(473)의 상류 표면(474)을 따라 (그리고 그로부터 상류로 연장되는) 적어도 하나의 만곡된 베인(vane)(482)을 포함한다. 예를 들어, 편향기(472)는 상류 표면(474)을 따라 서로 이격된 복수의 베인(482)(예컨대, 6개의 베인(482))을 포함할 수 있다. 베인(482)은 편향기(472)의 중심 부분으로부터 (예컨대, 내부 드레인(464)의 외부 표면을 따라) 편향기(472)의 외부 에지(476)로 상류 표면(474)을 따라 반경방향 외향으로 연장된다. 베인(482)이 반경방향 외향으로 연장됨에 따라, 베인(482)은 상류 표면(474)을 따라 접선 방향으로 만곡되어 사전분리기(440) 내로 유동하는 유체가 접선방향으로 선회하게 하며, 이는 오일 분리의 양을 증가시킨다.
드레인
사전분리기(440)는 분리된 유체(예컨대, 오일)를 사전분리기(440)의 상류 측부로부터의 유체 유동으로부터 배출시키는 적어도 하나의 드레인을 포함한다. 특히, 도 26b 및 도 27에 도시된 바와 같이, 사전분리기(440)의 외부 부분(450)은 외부 드레인(462)을 포함하고, 사전분리기(440)의 내부 부분(470)은 내부 드레인(464)을 포함한다. 외부 드레인(462) 및 내부 드레인(464)은 각각 대응하는 배출 튜브 또는 수집 구역을 가지며, 이는 오일이 그 내부에 수집되어 그로부터 배출되게 하고 따라서 둘 모두는 분리된 오일이 사전분리기(440)로부터 효과적으로 배출되게 한다. 외부 드레인(462) 및 내부 드레인(464)은 또한 유체의 유동 상호작용이 최소인 위치에 제공된다. 예를 들어, 외부 드레인(462)은 외부 부분(450)의 상류 벽(452)의 상류 측부로부터 상류로 연장된다. 내부 드레인(464)은 편향기(472)의 벽(473)의 상류 표면(474)으로부터 상류로 연장되고, 외부 부분(450)의 상류 벽(452)의 상류 측부보다 더 상류로 연장될 수 있다. 외부 드레인(462) 및/또는 내부 드레인(464)은 분리된 오일이 사전분리기(440) 내로 다시 진입하는 것을 방지하기 위해 역류 방지 밸브(non-return valve)와 함께 사용될 수 있다.
편향기(472)의 하류 표면(475)의 오목 형상으로 인해, 편향기(472)의 하류에서 분리되는 분리된 오일이 하류 표면(475)을 따라 편향기(472) 내로 포획될 수 있다. 편향기(472)의 중심은, 분리된 오일이 편향기(472)의 하류 표면(475)으로부터 내부 드레인(464)의 내부 영역 내로, 그리고 내부 드레인(464)을 통해 사전분리기(440)로부터 외부로 (상류 방향으로) 직접 유동할 수 있도록 하류 표면(475) 및 내부 드레인(464)과 유체 연결되고 이들 내로 개방되는 개구를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "대략" 및 유사한 용어는 본 발명의 요지가 속하는 기술 분야의 당업자에 의한 통상적이고 용인된 사용과 조화되어 넓은 의미를 갖는 것으로 의도된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "대략"은 언급된 측정, 위치, 또는 치수의 ±5%를 지칭한다. 본 발명을 검토하는 당업자는 이들 용어가, 설명되고 청구되는 소정 특징부의 범주를 제공된 정확한 수치 범위로 제한함이 없이 이들 특징부의 설명을 허용하도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 이들 용어는 설명되고 청구되는 요지의 비실질적인 또는 중요하지 않은 수정 또는 변경이 첨부된 청구범위에 언급된 바와 같은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주됨을 나타내는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "결합된", "연결된", "부착된" 등은 2개의 부재를 서로 직접적으로 결합시키는 것을 의미한다. 그러한 결합은 고정적(예컨대, 영구적)이거나 이동가능(예컨대, 제거가능 또는 해제가능)할 수 있다.
요소의 위치(예컨대, "상부", "하부", "위", "아래" 등)에 대한 본 명세서에서의 언급은 단지 도면에서의 다양한 요소의 배향을 설명하기 위해 사용된다. 다양한 요소의 배향이 다른 예시적인 실시예에 따라 상이할 수 있고, 그러한 변형이 본 발명에 의해 포함되도록 의도된다는 것에 유의하여야 한다.
다양한 예시적인 실시예의 구성 및 배열은 단지 예시적이라는 것에 유의하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 단지 몇 가지 실시예만이 상세히 설명되었지만, 본 발명을 검토하는 당업자는 본 명세서에서 설명되는 요지의 신규한 교시 내용 및 이점으로부터 실질적으로 벗어남이 없이 많은 수정(예컨대, 크기, 치수, 구조, 다양한 요소의 형상 및 비율, 파라미터의 값, 장착 배열, 재료의 사용, 색상, 배향 등의 변화)이 가능하다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 예를 들어, 요소의 위치는 역전되거나 달리 변화될 수 있으며, 별개의 요소들 또는 위치들의 특성 또는 개수는 변경되거나 변화될 수 있다. 임의의 공정 또는 방법 단계의 순서 또는 시퀀스(sequence)는 대안적인 실시예에 따라 변화되거나 재순서화될 수 있다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 예시적인 실시예의 설계, 작동 조건 및 배열에 있어서 다른 치환, 수정, 변경 및 생략이 또한 이루어질 수 있다.

Claims (31)

  1. 분리 조립체로서,
    필터 매체;
    입구 및 출구를 포함하는 하우징;
    매체 홀더; 및
    상기 매체 홀더에 작동식으로 부착되는 충돌 조립체로서, 상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 하우징 내에 위치되며 필터 매체 상으로 유체를 지향시키는 플레이트를 포함하는 충돌 조립체를 포함하고,
    상기 플레이트는 벽, 적어도 하나의 개구, 및 상기 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니(chimney)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 침니에 의해 반경방향으로 에워싸지는 내부 부분 및 상기 벽의 상류 측부의 외부 부분 둘 모두는 상기 적어도 하나의 개구의 상류에 있고,
    상기 적어도 하나의 침니는 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되고 상기 벽의 상류 측부와 상기 입구 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서 유체가 상기 입구와 상기 벽 사이의 상기 하우징 내에서 상기 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동하게 하고,
    상기 플레이트는 적어도 하나의 플레이트 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는 노즐 플레이트이고, 상기 적어도 하나의 개구는 적어도 하나의 노즐의 일부인, 분리 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 노즐 플레이트, 상기 노즐 플레이트에 작동식으로 부착되는 매체 홀더, 및 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 위치되는 상기 필터 매체를 포함하는 충돌 조립체를 추가로 포함하는, 분리 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함하고, 상기 매체 홀더는 상기 필터 매체가 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 고정되도록 적어도 하나의 매체 지지부를 포함하는, 분리 조립체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 상기 노즐 플레이트로부터 상기 필터 매체를 이격시키는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함하는, 분리 조립체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 매체 스페이서는 상기 노즐 플레이트의 벽의 하류 측부로부터 연장되고, 상기 필터 매체의 상류 측부에 대해 가압하여 상기 매체 홀더를 향하여 상기 필터 매체를 가압하게 하는, 분리 조립체.
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매체 홀더는 상기 필터 매체가 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 고정되도록 적어도 하나의 매체 지지부를 포함하는, 분리 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 매체 지지부는 상기 매체 홀더의 벽의 상류 측부로부터 연장되고 상기 필터 매체의 외주연부의 적어도 일부분을 따라 연장되며, 상기 필터 매체는 상기 매체 홀더의 벽의 상류 측부를 따라 연장되는, 분리 조립체.
  9. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 플레이트도 상기 매체 홀더도 상기 필터 매체 내로 침투하지 않는, 분리 조립체.
  10. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체는 상기 매체 홀더에 접착되지 않는, 분리 조립체.
  11. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹(interlocking) 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 매체 홀더는 복수의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 필터 매체는 상기 복수의 매체 홀더 인터로킹 특징부에 의해 한정되는 영역 내에 끼워맞춰지도록 구성되는, 분리 조립체.
  13. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 상기 적어도 하나의 침니의 외부 표면 및 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되는 거싯(gusset)을 포함하는, 분리 조립체.
  14. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 노즐을 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 침니는 상기 복수의 노즐 중 다수의 노즐을 둘러싸는, 분리 조립체.
  15. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 침니는 상기 적어도 하나의 노즐 중 단지 하나의 노즐만을 둘러싸는, 분리 조립체.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구의 바로 상류에 위치된 편향기 및 상기 적어도 하나의 침니로부터 바로 상류로 연장되고 상기 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 외부 부분을 포함하는 사전분리기를 추가로 포함하는, 분리 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 편향기의 상류 표면은 상기 편향기의 상류 표면을 따르는 상기 편향기의 중심 부분이 상기 편향기의 외부 에지보다 더 상류에 있도록 볼록 형상을 포함하는, 분리 조립체.
  18. 제16항에 있어서, 상기 편향기는 상기 적어도 하나의 침니 및 상기 외부 부분 중 적어도 하나 내에 적어도 부분적으로 위치되는, 분리 조립체.
  19. 제16항에 있어서, 상기 사전분리기는 분리된 유체를 상기 사전분리기의 상류 측부로부터 배출시키는 적어도 하나의 드레인(drain)을 추가로 포함하는, 분리 조립체.
  20. 분리 조립체로서,
    입구 및 출구를 포함하는 하우징; 및
    노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함하고, 상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 하우징 내에 위치되는 충돌 조립체를 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 지지부를 포함하여, 상기 필터 매체가 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 위치되게 하고 상기 노즐 플레이트도 상기 매체 홀더도 상기 필터 매체 내로 침투하지 않게 하고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 벽, 적어도 하나의 노즐, 및 상기 적어도 하나의 노즐을 둘러싸고 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되는 적어도 하나의 침니를 포함하는, 분리 조립체.
  22. 분리 조립체로서,
    입구 및 출구를 포함하는 하우징; 및
    노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함하고, 상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 하우징 내에 위치되는 충돌 조립체를 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 상기 노즐 플레이트로부터 상기 필터 매체를 이격시키는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함하고, 상기 노즐 플레이트도 상기 매체 홀더도 상기 필터 매체 내로 침투하지 않고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  23. 분리 조립체로서,
    입구 및 출구를 포함하는 하우징; 및
    노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함하고, 상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 하우징 내에 위치되는 충돌 조립체를 포함하고,
    상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 지지부를 포함하여, 상기 필터 매체가 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 위치되게 하고, 상기 노즐 플레이트도 상기 매체 홀더도 상기 필터 매체 내로 침투하지 않고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  24. 분리 조립체로서,
    노즐 플레이트, 필터 매체, 및 매체 홀더를 포함하고, 입구와 출구 사이에 위치가능한 충돌 조립체를 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 매체 스페이서를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 지지부를 포함하여, 상기 필터 매체가 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 위치되게 하고 상기 노즐 플레이트도 상기 매체 홀더도 상기 필터 매체 내로 침투하지 않게 하고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  25. 제24항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 벽, 적어도 하나의 노즐, 및 상기 적어도 하나의 노즐을 둘러싸고 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되는 적어도 하나의 침니를 포함하는, 분리 조립체.
  26. 하우징의 입구와 출구 사이에 위치가능하고 분리 조립체에 사용하기 위한 노즐 플레이트로서,
    벽;
    적어도 하나의 개구; 및
    상기 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니로서, 상기 벽의 상류 측부는 상기 적어도 하나의 침니에 의해 반경방향으로 에워싸지는 내부 부분 및 외부 부분을 포함하고, 상기 벽의 상류 측부의 내부 부분 및 외부 부분은 상기 적어도 하나의 개구의 상류에 있고,
    상기 적어도 하나의 침니는 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되고 상기 하우징의 입구와 상기 벽의 상류 측부 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서 상기 노즐 플레이트가 상기 하우징 내에 위치될 때 유체가 상기 하우징의 입구와 상기 벽 사이의 상기 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동하게 하고,
    상기 노즐 플레이트는 유체를 필터 매체 상으로 지향시키는, 노즐 플레이트.
  27. 제26항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구는 적어도 하나의 노즐의 일부이고, 상기 적어도 하나의 침니는 상기 적어도 하나의 노즐을 둘러싸는, 노즐 플레이트.
  28. 분리 조립체로서,
    입구 및 출구를 포함하는 하우징; 및
    상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 하우징 내에 위치되는 노즐 플레이트를 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 벽, 적어도 하나의 개구, 및 상기 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니를 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구는 적어도 하나의 노즐의 일부이며,
    상기 적어도 하나의 침니는 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되고 상기 벽의 상류 측부와 상기 입구 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서 유체가 상기 입구와 상기 벽 사이의 상기 하우징 내에서 상기 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동하게 하고,
    상기 분리 조립체는, 상기 노즐 플레이트, 상기 노즐 플레이트에 작동식으로 부착되는 매체 홀더, 및 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 위치되는 필터 매체를 포함하는 충돌 조립체를 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 매체 홀더는 복수의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 필터 매체는 상기 복수의 매체 홀더 인터로킹 특징부에 의해 한정되는 영역 내에 끼워맞춰지도록 구성되는, 분리 조립체.
  30. 분리 조립체로서,
    입구 및 출구를 포함하는 하우징; 및
    상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 하우징 내에 위치되는 노즐 플레이트를 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 벽, 적어도 하나의 개구, 및 상기 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니를 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구는 적어도 하나의 노즐의 일부이며,
    상기 적어도 하나의 침니는 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되고 상기 벽의 상류 측부와 상기 입구 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서 유체가 상기 입구와 상기 벽 사이의 상기 하우징 내에서 상기 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동하게 하고,
    상기 분리 조립체는, 상기 노즐 플레이트, 상기 노즐 플레이트에 작동식으로 부착되는 매체 홀더, 및 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더 사이에 위치되는 필터 매체를 포함하는 충돌 조립체를 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 상기 적어도 하나의 침니의 외부 표면 및 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되는 거싯을 포함하고,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부를 포함하고, 상기 매체 홀더는 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 노즐 플레이트 인터로킹 특징부와 상기 적어도 하나의 매체 홀더 인터로킹 특징부는 상기 노즐 플레이트와 상기 매체 홀더를 서로 부착시키기 위해 서로 인터로킹가능한, 분리 조립체.
  31. 분리 조립체로서,
    입구 및 출구를 포함하는 하우징; 및
    상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 하우징 내에 위치되는 플레이트를 포함하고,
    상기 플레이트는 벽, 적어도 하나의 개구, 및 상기 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 침니를 포함하고, 상기 벽의 상류 측부는 상기 적어도 하나의 침니에 의해 반경방향으로 에워싸지는 내부 부분 및 외부 부분을 포함하고, 상기 벽의 상류 측부의 내부 부분 및 외부 부분은 상기 적어도 하나의 개구의 상류에 있고,
    상기 적어도 하나의 침니는 상기 벽의 상류 측부로부터 연장되고 상기 벽의 상류 측부와 상기 입구 사이의 유동 경로의 일부분만을 에워싸서 유체가 상기 입구와 상기 벽 사이의 상기 하우징 내에서 상기 적어도 하나의 침니의 외부 표면을 지나 반경방향으로 유동하게 하고,
    상기 분리 조립체는 사전분리기를 포함하고,
    상기 사전 분리기는,
    상기 적어도 하나의 개구의 바로 상류에 위치된 편향기,
    상기 적어도 하나의 침니로부터 바로 상류로 연장되고 상기 적어도 하나의 개구를 둘러싸는 외부 부분, 및
    분리된 유체를 상기 사전분리기의 상류 측부로부터 배출시키는 적어도 하나의 드레인을 포함하는, 분리 조립체.
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