KR102822677B1

KR102822677B1 - 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치

Info

Publication number: KR102822677B1
Application number: KR1020230015426A
Authority: KR
Inventors: 최경배
Original assignee: 최경배
Priority date: 2023-02-06
Filing date: 2023-02-06
Publication date: 2025-06-18
Anticipated expiration: 2043-02-06
Also published as: KR20240123003A

Abstract

본 발명은 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유 형태로 형성되는 세퍼레이터 필터의 문제점인 차압 발생에 따른 압축기의 성능 저하를 개선함으로써, 차압 발생을 최소화하여 공기 압축기의 성능을 저하시키지 않고 장시간 사용할 수 있으며, 다수의 공기배출부의 내면에 맺힌 오일이 비산되는 현상을 방지하기 위한 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치에 관한 것이다.

Description

오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치{Multicyclone gas-liquid separator for air compressor to prevent oil splashing}

공기압축기는 압축된 공기의 사용을 위해 피스톤, 임펠러, 스크류 등에 의해 공기를 필요한 압력으로 압축시켜 탱크에 저장하는 공기 생산기계를 말하며, 유체를 압축하여 유체에 기계적 에너지를 가한다는 점에서 펌프와 원리는 기본적으로 같지만, 압축기는 기체를 가압하여 압력과 속도를 변환시킨다는 점에서 펌프와 구별된다.

공기압축기는 분류 방식에 따라 여러 가지로 나눌 수 있으나 압축방식에 따라 크게 원심형과 용적형으로 구분된다.

원심형은 다시 축류식, 사류식으로 나뉘고 용적형은 왕복동식과 회전식으로 구분된다.

용적형 공기압축기의 구조는 그 종류가 왕복동식이냐 회전식이냐에 따라 달라지고, 또 같은 종류라 할지라도 중간냉각방식을 이용한 다단 압축기이거나 중간 냉각기가 없는 1단 압축기에 따라 달라진다.

뿐만 아니라, 냉각방식이 공냉식이거나, 냉각수 라인을 이용한 수냉식인가에 따라 그 구조가 크게 달라진다.

대부분의 산업현장에 설치, 사용되고 있는 압축기는 용적형이다.

즉, 이동식 소형 공기압축기는 왕복동식 공기압축기이고, 콤팩트하게 패키지에 내장되어 있는 것이 스크류 공기압축기로 이는 회전식 공기압축기이다.

이 중 스크류 공기압축기가 대부분의 사업장에서 보편적으로 사용되고 있다.

스크류 공기압축기의 공기 및 오일의 흐름도는 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 대기 중의 공기는 흡입필터(10)를 통해 흡입되며 전동기에 의해 구동되는 스크류 압축기(20)가 회전하고 내부 스크류의 원활한 구동과 밀봉, 냉각 작용을 위해 윤활제로 오일을 사용하여 필요한 압력으로 압축되어 배관을 거쳐 압력탱크(30)의 유입구(31)로 유입되게 된다.

오일이 함유된 압축공기는 압력탱크(30)에서 1차적으로 분리하고 오일 세퍼레이터 필터(40)에 의해 다시 한번 압축공기와 오일이 분리된다.

분리된 압축공기는 토출구(50)를 통해 필요한 라인이나 리시버 탱크로 공급되며, 압축공기와 분리된 오일은 열교환기에 의해 냉각되고 오일필터(60)를 거쳐 다시 압축기(20)로 공급된다.

여기서, 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 종래 기액 분리 장치의 구조에서 탱크 내부로 유입되는 오일이 함유된 압축공기는 압력탱크 외벽을 따라 선회하는 구조로 구성된다.

그리고, 세퍼레이터 필터와 압력 탱크 사이에 원형 벽(80)을 구성하여 선회하는 동안 비산되는 오일이 세퍼레이터 필터(40) 또는 토출구(90) 방향으로 직접 넘어가지 못하게 하는 역할을 한다.

그리고, 다시 2차적으로 세퍼레이터 필터(40)를 통과하면서 오일을 여과시켜 공기와 오일을 분리한다.

여기서, 2차적으로 분리된 오일은 세퍼레이터 필터 하단부(41)에 모이게 되고, 이 오일은 회수관(70)을 통해 다시 압축기(20)로 보내진다.

여기서, 세퍼레이터 필터(40)는 일종의 섬유 형태로 구성되어 오일이 포함된 공기가 통과할 때 오일이 필터 표면에 맺혀 하단부(41)로 모이게 되는 구조이고, 이 세퍼레이터 필터는 일정시간이 지나면 섬유질 사이가 불순물로 막히면서 분리 성능이 떨어지고, 압력 탱크 내부(32)와 세퍼레이터 필터 내부(42) 사이에 차압이 발생되어 공기압축기 전체의 효율이 저하된다.

그래서, 일정 시간이 지나면 교체를 해주어야 만하는 불편함이 있다.

그리고 세퍼레이터 필터 표면에 맺혀 하단부(41)로 모인 오일은 탱크 내부의 압력을 이용하여 작은 호스로 구성된 회수관(70)을 통하여 지속적으로 압축기(20)로 보내진다.

따라서, 일정시간이 지난 후, 불순물에 의하여 섬유질로 구성된 세퍼레이터 필터가 수명을 다했을 때 세퍼레이터 필터의 교체가 필요없고, 교체에 따른 비용과 불편함을 개선시킬 수 있는 구조를 제안하게 된 것이다.

(선행문헌1) 대한민국공개특허 제10-2016-0065994호(2016.06.09)

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 일정시간이 지난 후, 불순물에 의하여 섬유질로 구성된 세퍼레이터 필터가 수명을 다했을 때 세퍼레이터 필터의 교체가 필요없고, 교체에 따른 비용과 불편함을 개선시킬 수 있으며, 다수의 공기배출부의 내면에 맺힌 오일이 비산되는 현상을 방지할 수 있는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 제2 목적은 멀티사이클론 기액 분리장치를 구성하는 각각의 사이클론부의 끝단에 형성된 구멍에 유로축소부를 삽입하여 분리된 오일이 끝단 부위에 맺히지 않도록 유로를 축소시켜 유속을 증가시키는데 있다.

즉, 사이클론부의 끝단에 오일 맺힘 현상을 제거하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치는,

상측에 일정 간격으로 다수의 공기배출부(110)가 형성되어 있는 공기배출용하우징(100)과,

상기 공기배출용하우징의 하측에 설치 구성되되, 공기배출용하우징에 형성된 다수의 공기배출부에 평행하게 위치되는 다수의 사이클론부(210)가 형성되어 있는 멀티사이클론몸체(200)와,

상기 멀티사이클론몸체(200)의 하측에 설치 구성되며, 중앙 부위에 움푹 파인 형상의 오일포집실(310)을 포함하고 있어 다수의 사이클론부로부터 제공된 오일을 포집시키기 위한 오일포집부(300)와,

상기 멀티사이클론몸체(200)의 외측 둘레를 따라 형성되며, 다수의 통공부를 일정 간격으로 형성시켜 오일이 함유된 압축공기(55)를 내부 공간으로 제공하며, 이물질을 걸러주기 위한 프리필터부(400)와,

일정한 크기를 가지고 있으며, 상기 공기배출용하우징(100)의 끝단이 결합되어 있는 하단커버부(500)와,

상기 공기배출용하우징(100)의 일측이 결합되어 있으며, 중앙 부위가 통공되어 있는 삿갓 형상을 하고 있어 수평면이 오일탱크(1000)의 상측에 결합되어 있는 상단결합부(600)와,

공기배출용하우징(100)에 형성된 다수의 공기배출부(110)의 상면에 설치 구성되어 공기배출부의 내면에 맺힌 오일이 비산되지 않도록 오일을 흡유하며, 중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 흡유부(950)를 포함한다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치는,

수명은 종래 기술에 의한 섬유질 세퍼레이터는 일정 시간마다 교체를 해야 하는 것 대비 반영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있고, 일정시간 사용함으로 불순물에 의한 차압이 발생하지 않아 컴프레서 성능이 떨어지지 않고, 수명이 다한 섬유질 세퍼레이터 필터를 폐기하는데 따르는 비용과 환경적 오염을 개선할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

구체적으로는 일정 시간이 지난 후 불순물에 의하여 섬유질로 구성된 세퍼레이터 필터가 수명을 다했을 때 세퍼레이터 필터의 교체의 비용과 불편함을 개선하기 위하여 한번 설치하면 반영구적으로 사용할 수 있는 멀티사이클론 기액 분리장치를 제공함에 있으며, 이를 통해 사용 시간이 늘어남에 따라 필터의 눈 막힘으로 인한 필터 내부와 외부의 차압 발생 결과, 압축기의 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 흡유부를 제공함으로써, 다수의 공기배출부의 내면에 맺힌 오일이 비산되는 현상을 방지할 수 있으며, 흡유된 오일을 오일보관부로 제공하는 효과를 발휘한다.

또한, 사이클론부의 끝단에 오일 맺힘 현상을 제거함으로써, 기액 분리장치의 효율성을 극대화시키는 효과를 발휘하게 된다.

도 1은 종래의 공기압축기 시스템의 전체 구성을 나타낸 개념도.
도 2는 종래의 공기압축기 시스템에 결합되는 기액 분리장치의 결합구조도.
도 3은 종래의 공기압축기 시스템에 결합되는 기액 분리장치의 단면 구조도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 멀티사이클론몸체(200)와 오일포집부(300)를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 A-A' 단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 다수의 기액유입부(220)가 접선 방향으로 형성되는 예시도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치가 오일탱크(2000)에 결합된 결합 구조도.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치가 오일탱크(2000)에 결합된 결합 단면도.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 흡유부(950) 위치를 나타낸 단면도.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 난류 발생 예시도.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 유로축소부(900)가 형성되는 위치를 나타낸 예시도.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 유로축소부(900)를 나타낸 정면도.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.

또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명인 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치는,

공기배출용하우징(100)에 형성된 다수의 공기배출부(110)의 상면에 설치 구성되어 공기배출부의 내면에 맺힌 오일이 비산되지 않도록 오일을 흡유하며, 중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 흡유부(950)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치는,

상기 오일보관부(120)와 오일포집실(310)을 연통시키도록 형성되어 오일포집실에 포집된 오일을 오일보관부로 이동시키기 위한 오일제공용연결관부(700)와,

일정 길이로 형성되며, 일측이 오일보관부에 위치하여 상기 공기배출용하우징(100)에 형성된 오일보관부(120)에 보관된 오일을 회수하기 위한 회수관부(800)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 공기배출용하우징(100)은,

중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 하우징몸체부(105);

상기 하우징몸체부의 중앙 부위 주변으로 일정 간격을 가지고 형성되되, 하측으로 일정 길이 형성되어 사이클론부의 상측에 삽입되어 사이클론부를 통해 오일이 함유된 압축공기(55)를 원심 분리시킨 후, 오일이 제거된 압축공기를 상측으로 배출시키기 위한 다수의 공기배출부(110);

상기 하우징몸체부의 중앙 부위에 하방으로 길게 형성되어 포집된 오일을 보관하기 위한 오일보관부(120);

상기 하우징몸체부의 외면을 따라 일정 크기로 다수 형성되어 프리필터부(400)를 통과한 오일이 함유된 압축공기(55)를 멀티사이클론몸체(200) 방향으로 제공하기 위한 기액제공구멍부(130);를 포함하여 구성되게 된다.

이때, 상기 멀티사이클론몸체(200)는,

중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 멀티사이클론몸체부(205);

상기 멀티사이클론몸체부(205)의 중앙 부위 주변으로 일정 간격을 가지고 형성되되, 하측으로 갈수록 구멍의 직경이 작아지도록 형성되어 기액유입부(220)를 통해 유입된 오일이 함유된 압축공기(55)를 나선형 회전시켜 압축 공기와 오일을 분리시킨 후, 분리된 오일을 오일포집부(300) 방향으로 이동시키기 위한 다수의 사이클론부(210);

상기 각각의 사이클론부의 측면에 형성되어 오일이 함유된 압축공기(55)를 사이클론부의 내부로 유입시키기 위한 기액유입부(220);를 포함하여 구성되게 된다.

이때, 상기 멀티사이클론몸체(200)는,

접선 유입식 사이클론 방식을 채택함으로써, 사이클론 내부의 유속을 상승시켜 오일이 포함된 압축 공기로부터 오일 분리 효율을 상승시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 각각의 사이클론부의 끝단에 형성된 구멍에 삽입되어 분리된 오일이 끝단 부위에 맺히지 않도록 유로를 축소시켜 유속을 증가시키기 위한 유로축소부(900)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명에 의한 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치의 분해 사시도이다.

도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명인 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치는, 크게, 공기배출용하우징(100)과, 멀티사이클론몸체(200)와, 오일포집부(300)와, 프리필터부(400), 하단커버부(500), 상단결합부(600)를 포함하여 구성되게 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 기액 분리 장치는 탱크 내부로 유입되는 오일이 함유된 압축공기는 오일탱크 내벽을 따라 선회하는 구조를 채택하고 있다.

그리고, 원형벽(80)이 있어 선회하는 동안, 비산되는 오일이 세퍼레이터 필터(40) 또는 토출구(90) 방향으로 직접 넘어가지 못하게 하는 역할을 한다.

여기서, 세퍼레이터 필터는 일종의 섬유 형태로 구성되어 오일이 포함된 공기가 통과할 때, 오일이 필터 표면에 맺혀 하단부로 모이게 되는 구조이고, 세퍼레이터 필터는 일정시간이 지나면 섬유질 사이가 불순물로 막히면서 분리 성능이 떨어지고, 탱크 내부와 세퍼레이터 필터 내부 사이에 차압이 발생되어 공기압축기 전체의 효율이 저하된다.

그래서, 일정 시간이 지나면 교체를 해주어야 하기 때문에 교체 비용 및 교체 작업 시간이 소요되는 불편함이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 개선하고자 공기배출용하우징(100)과, 멀티사이클론몸체(200)와, 오일포집부(300)와, 프리필터부(400)와, 하단커버부(500)와, 상단결합부(600)를 포함하여 구성하게 되는 것이다.

하기에서는 본 발명인 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치(1000)에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 공기배출용하우징(100)은 상측에 일정 간격으로 다수의 공기배출부(110)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 다수의 사이클론부(210)에 의해 원심 분리된 공기를 도 9에 도시한 바와 같이, 오일탱크(2000)의 상측에 형성된 토출구(2300)로 제공하게 되는 것이다.

상기 공기배출용하우징(100)은,

중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 하우징몸체부(105);

상기 하우징몸체부의 외면을 따라 일정 크기로 다수 형성되어 프리필터부(400)를 통과한 오일이 함유된 압축공기(55)를 멀티사이클론몸체(200) 방향으로 제공하기 위한 기액제공구멍부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 설명하면, 중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 하우징몸체부(105)를 구성하게 되는데, 본 발명의 예시에서는 도넛 형상의 하우징몸체부를 구성하고 있으며, 그 형상 변경은 다양한 형태로 변형이 가능함은 자명한 사실이다.

이때, 상기 하우징몸체부의 중앙 부위 주변으로 일정 간격을 가지고 다수의 공기배출부(110)를 형성하게 된다.

그리고, 상기 공기배출부의 경우, 하측으로 일정 길이로 형성되어 사이클론부의 상측에 삽입되어 사이클론부를 통해 오일이 함유된 압축공기(55)를 원심 분리시킨 후, 오일이 제거된 압축공기를 제공받아 상측으로 배출시키게 되며, 상측으로 배출된 압축공기는 오일탱크(2000)의 상측에 형성된 토출구(2300)를 통해 외부로 배출되게 되는 것이다.

또한, 오일보관부(120)는 상기 하우징몸체부의 중앙 부위에 하방으로 길게 형성되어 포집된 오일을 보관하게 된다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 도넛 형상의 하우징몸체부의 중앙 구멍의 하측으로 길게 형성되는 것이다.

또한, 상기 하우징몸체부의 외면을 따라 일정 크기로 기액제공구멍부(130)를 다수 형성시켜 프리필터부(400)를 통과한 오일이 함유된 압축공기(55)를 멀티사이클론몸체(200) 방향으로 제공하게 되는 것이다.

즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 이물질을 제거한 후, 프리필터부를 통과한 오일이 함유된 압축공기를 기액제공구멍부(130)를 통해 제공받아 이를 멀티사이클론몸체(200) 방향으로 제공하게 되는 것이다.

그리고, 상기 멀티사이클론몸체(200)는 상기 공기배출용하우징의 하측에 설치 구성되되, 공기배출용하우징에 형성된 다수의 공기배출부에 평행하게 위치되는 다수의 사이클론부(210)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 멀티사이클론몸체(200)는,

구체적으로 설명하면, 멀티사이클론몸체부(205)는 중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기를 가지고 있는데, 본 발명의 예시에서는 도넛 형상의 몸체부를 구성하고 있으며, 그 형상을 변경할 수 있음은 자명한 사실이다.

이때, 본 발명의 핵심 구성요소인 다수의 사이클론부(210)를 멀티사이클론몸체부(205)의 중앙 부위 주변으로 일정 간격을 가지고 형성시키게 된다.

특히, 상기 사이클론부(210)는 도 7에 도시한 바와 같이, 하측으로 갈수록 구멍의 직경이 작아지도록 형성시킴으로써, 측면에 형성된 기액유입부(220)를 통해 유입된 오일이 함유된 압축공기(55)를 나선형 회전시켜 압축 공기와 오일을 분리시킨 후, 분리된 오일을 오일포집부(300) 방향으로 이동시키고, 분리된 공기는 상측으로 제공하게 되는 것이다.

구체적으로 설명하면, 기존 방식의 경우, 오일이 함유된 압축공기가 섬유질의 세퍼레이터 필터를 통과하면서 오일과 기체를 분리하는 방식을 채택하고 있었다.

그러나, 본 발명의 경우, 상기와 같이, 다수의 사이클론부를 사용하여 오일이 함유된 압축공기가 하측으로 갈수록 구멍의 직경이 작아지는 사이클론부의 내면을 따라 선회함으로써, 원심력에 의하여 공기보다 상대적으로 무거운 오일은 외벽에 밀착되어 중력에 의해 하방으로 흘러 내리고, 중심부에는 상승류에 의해 오일이 제거된 상대적으로 깨끗해진 공기를 중앙으로 배출하게 되는 것이다.

또한, 부가적인 양태에 따라, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 사이클론부(210)는,

상측에 일정한 크기와 길이로 형성되는 원통부(211);

상기 원통부의 하측으로 연이어 형성되되, 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 원뿔부(212);

상기 원뿔부의 끝단에 형성되는 개구부(213);를 포함하여 구성되게 된다.

따라서, 한 개 이상의 기액유입부(220)를 통해 유입된 오일이 포함된 압축공기는 원통부를 따라 회전하되, 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 원뿔부를 따라 나선형 경로를 확실히 따르도록 하게 됨으로써, 오일이 포함된 압축공기를 원심 분리시켜 분리된 오일은 중공의 원뿔부 벽면을 타고 흘러내려 개구부(213)를 통해 하측에 위치한 오일포집실(310)로 모여지게 되는 것이다.

그리고, 오일이 분리된 깨끗한 공기는 상측으로 상승하여 공기배출부(110)를 통해 배출시키게 되는 것이다.

이때, 각각의 사이클론부의 측면에 기액유입부(220)를 형성하고 있는데, 이를 통해 오일이 함유된 압축공기(55)를 사이클론부의 내부로 유입시키게 되는 것이다.

즉, 사이클론부 각각의 외측으로 일부 돌출되게 형성시켜 오일이 함유된 압축공기를 유입시키게 된다.

바람직하게는, 도 8a 내지 도 8c에 도시한 바와 같이, 사이클론부 각각의 외주 면에 대해 접선 방향으로 적어도 한 개 이상 형성시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 멀티사이클론몸체(200)는,

접선 유입식 사이클론 방식을 채택함으로써, 사이클론 내부의 유속을 상승시켜 오일이 포함된 압축 공기로부터 오일 분리 효율을 상승시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 기액유입부(220)는 공기배출부(110)의 단면적보다 작도록 형성되어야 할 것이다.

그리고, 도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 오일포집부(300)는,

상기 멀티사이클론몸체(200)의 하측에 설치 구성되며, 중앙 부위에 움푹 파인 형상의 오일포집실(310)을 포함하고 있어 다수의 사이클론부로부터 제공된 오일을 포집시키기 위한 기능을 수행한다.

도 7을 참조하여 설명하면, 멀티사이클론몸체(200)의 하측에 설치 구성되기 때문에 다수의 사이클론부로부터 압축공기와 분리되어 제공되는 오일을 중앙 부위에 움푹 파인 형상의 오일포집실(310)로 제공하게 되는 것이다.

이때, 상기 오일포집실은 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 형상을 가지고 있음으로써, 분리된 오일이 중공의 원뿔부(212) 벽면을 타고 흘러내려 개구부를 통해 흘러 내려올 때, 한곳에 모일 수 있도록 경사진 형태를 가지고 있게 되어 가장 낮은 위치에 오일이 모이는 구조를 제공하게 된다.

그리고, 도 5에 도시한 바와 강티, 상기 프리필터부(400)는 상기 멀티사이클론몸체(200)의 외측 둘레를 따라 형성되며, 다수의 통공부를 일정 간격으로 형성시켜 오일이 함유된 압축공기(55)를 내부 공간으로 제공하며, 이물질을 걸러주기 위한 기능을 수행하게 된다.

그리고, 본 발명인 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치(1000)는,

상기 공기배출용하우징(100)의 일측이 결합되어 있으며, 중앙 부위가 통공되어 있는 삿갓 형상을 하고 있어 수평면이 오일탱크(1000)의 상측에 결합되어 있는 상단결합부(600)를 포함하여 구성하게 된다.

구체적으로 설명하면, 도 5 또는 도 7에 도시한 바와 같이, 일정한 크기를 가지고 있는 하단커버부(500)를 제공하여 하단커버부의 상면에 공기배출용하우징(100)의 끝단을 결합시키게 되며, 하단커버부(500)의 최외곽에는 프리필터부(400)를 결합시키게 되는 것이다.

또한, 중앙 부위가 통공되어 있는 삿갓 형상을 하고 있는 상단결합부(600)를 제공함으로써, 여기에 공기배출용하우징(100)의 일측, 즉, 상측면을 결합시키게 된다.

따라서, 유로축소부를 포함하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치(1000)의 외형을 이루게 되어 이를 오일탱크(2000)의 상측에 결합시키게 되는 것이다.

그 위치는 도 9 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 원형벽(2100) 내측이 되는 것을 특징으로 한다.

즉, 오일탱크(2000)에 형성된 원형벽(2100)의 내측으로 형성되기 때문에 각각의 사이클론부의 반경은 오일탱크 내벽의 반경보다 훨씬 더 작아서 기체 기류에 포함되어 있는 오일에 가해지는 원심력은 원형벽 사이에서 가해진 원심력보다 훨씬 더 클 것이다.

따라서, 본 발명의 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치(1000)의 분리 효율은 원형벽 사이에서 가해진 원심력에 따른 분리 효율보다 더 높고, 이미 원형벽 사이에서 분리된 더 작은 사이즈 범위의 오일 입자가 포함되어 있는 기류와 만나기 때문에 그 분리 효율은 더욱 향상되게 되는 것이다.

구체적으로 도 11를 참조하여 설명하자면, 난류 발생에 따른 내통폐색 현상으로 인하여 분리된 오일이 공기배출부(110)의 아웃 방향으로 상승하고, 공기배출부의 내면에 미세 오일 입자들이 맺히는 현상이 발생한다.

이를 개선하기 위하여, 중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 흡유부(950), 예를 들어, 도넛 형상의 흡유부를 공기배출부의 상면에 설치 구성하게 되는 것이다.

이때, 상기 흡유부는 하측에 공기배출부가 위치하기 때문에 공기배출부가 위치하는 부위에 일정 크기의 흡유재구멍부(955)를 형성하게 된다.

이때, 흡유재구멍부의 크기는 하측에 접촉되는 공기배출부의 구멍 크기보다 작도록 형성함으로써, 상승 기류를 따라 공기배출부의 내면을 따라 상승하는 미세 오일 입자가 비산하기 전에 흡유부에 접촉되어 맺힘 현상을 제거할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이, 흡유부(950)를 제공함으로써, 다수의 공기배출부의 내면에 맺힌 오일이 비산되는 현상을 방지할 수 있으며, 흡유된 오일을 오일보관부로 제공하는 효과를 발휘한다.

한편, 부가적인 양태에 따라, 본 발명인 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치(1000)는,

상기 오일보관부(120)와 오일포집실(310)을 연통시키도록 형성되어 오일포집실에 포집된 오일을 오일보관부로 이동시키기 위한 오일제공용연결관부(700);

일정 길이로 형성되며, 일측이 오일보관부에 위치하여 상기 공기배출용하우징(100)에 형성된 오일보관부(120)에 보관된 오일을 회수하기 위한 회수관부(800);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 오일보관부(120)의 하단 어느 위치에 구멍을 형성시키고, 여기에 일정 길이의 원통 형상의 오일제공용연결관부(700)를 형성키게 됨으로써, 오일보관부(120)와 오일포집실(310)을 연통시키게 된다.

따라서, 오일포집실에 포집된 오일을 오일보관부로 이동시키게 되는 것이다.

이때, 일정 길이로 형성되는 회수관부(800)의 일측을 오일보관부에 위치시키게 됨으로써, 오일보관부에 보관된 오일을 외부로 유출시켜 회수하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 오일포집실(310)은 공기배출부(110) 및 오일보관부(120) 보다 하측에 위치하고 있음으로써, 상대적으로 공기배출부(110) 및 오일보관부(120)에 형성된 압력보다 높은 압력을 유지하고 있는 것을 특징으로 한다.

이것은 기액유입부(220)와 공기배출부(110)를 통과하면서 발생되는 관로 손실에 따라 차압이 발생된다.

여기서, 오일보관부(120)와 오일포집실(310)을 오일제공용연결관부(700)로 연결하면 오일포집실(310)에 모인 오일은 내부의 차압으로 인하여 오일제공용연결관부(700)를 관통하여 오일보관부(120)로 이동하게 되며, 오일보관부(120)에 모인 오일은 종래 방식과 동일하게 회수관부(800)를 통하여 지속적으로 압축기(20)로 보내지게 되는 것이다.

한편, 다른 부가적인 양태에 따라, 본 발명인 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치(1000)는,

도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 경우, 접선 유입식 사이클론 방식을 채택함으로써, 사이클론 내부의 유속을 상승시켜 오일이 포함된 압축 공기로부터 오일 분리 효율을 상승시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 일반적인 접선 유입식 사이클론의 경우, 내부 유속이 빠를수록 분리 효율이 좋은데, 하단부에서 난류의 발생으로 인하여 내통폐색(Dust pluging) 현상으로 인하여 분리된 오일이 상승 기류를 통해 내통벽을 따라 OUT 방향으로 상승한다.

이러한 내통폐색 현상을 방지하기 위하여 'Blow down'이라고 하는 하단부로 입구공기의 10 ~ 15%의 공기를 외부로 배출한다.

그러면 보다 유속을 빠르게 하여 분리효율을 높일수 있다.

이때, 도 13에 도시한 바와 같이, 분리된 오일이 다수의 사이클론부(210)들의 끝단 부분에 맺혀 있다가 상승 기류를 따라 아웃(out) 방향으로 배출될 수 있는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 유로축소부(900)를 각각의 사이클론부의 끝단에 형성된 구멍에 삽입시켜 분리된 오일이 끝단 부위에 맺히지 않도록 하게 되는 것이다.

즉, 분리된 오일이 끝단 부분에 맺히지 않도록 유로를 축소시켜 유속을 증가시키게 되는 것이다.

이를 통해, 하측에 오일이 맺히지 않고, 오일포집실(310)로 신속하게 이동시킬 수 있게 되는 것이다.

구체적으로 설명하면, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 유로축소부(900)는,

사이클론부의 끝단에 형성된 구멍 크기보다 크도록 형성되는 헤드부(910);

상기 헤드부의 하측으로 수직하게 일정 길이로 형성되되, 일정 간격 이격되게 형성되는 다수의 수직부(920);

상기 다수의 수직부 하측에 돌출되게 형성되는 다수의 돌출부(930);를 포함하여 구성되게 된다.

따라서, 유로축소부(900)를 사이클론부의 상측에 형성된 구멍을 통해 내부로 투입하여 외력을 가하게 되면 돌출부가 구멍을 관통하여 사이클론부의 끝단보다 하측에 위치하게 되며, 상기 수직부의 외면과 사이클론부의 끝단에 형성된 구멍 사이에 미세 틈이 생성하여 이를 통해 유속을 증가시키게 되는 것이다.

즉, 유로를 축소하여 유속을 증가시킬 수 있기 때문에 분리된 오일이 사이클론부의 끝단에 맺히지 않고, 오일포집실(310)로 신속하게 이동하게 되는 것이다.

본 발명에 의하면, 수명은 종래 기술에 의한 섬유질 세퍼레이터는 일정 시간마다 교체를 해야 하는 것 대비 반영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있고, 일정시간 사용함으로 불순물에 의한 차압이 발생하지 않아 컴프레서 성능이 떨어지지 않고, 수명이 다한 섬유질 세퍼레이터 필터를 폐기하는데 따르는 비용과 환경적 오염을 개선할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

100 : 공기배출용하우징
200 : 멀티사이클론몸체
300 : 오일포집부
400 : 프리필터부
500 : 하단커버부
600 : 상단결합부
950 : 흡유부

Claims

오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치(1000)에 있어서,
상측에 일정 간격으로 다수의 공기배출부(110)가 형성되고, 중앙에 오일보관부(120)가 형성되어 있는 공기배출용하우징(100)과,
상기 공기배출용하우징의 하측에 설치 구성되되, 공기배출용하우징에 형성된 다수의 공기배출부에 평행하게 위치되는 다수의 사이클론부(210)가 형성되어 있는 멀티사이클론몸체(200)와,
상기 멀티사이클론몸체(200)의 하측에 설치 구성되며, 중앙 부위에 움푹 파인 형상의 오일포집실(310)을 포함하고 있어 다수의 사이클론부로부터 제공된 오일을 포집시키기 위한 오일포집부(300)와,
상기 멀티사이클론몸체(200)의 외측 둘레를 따라 형성되며, 다수의 통공부를 일정 간격으로 형성시켜 오일이 함유된 압축공기(55)를 내부 공간으로 제공하며, 이물질을 걸러주기 위한 프리필터부(400)와,
일정한 크기를 가지고 있으며, 상기 공기배출용하우징(100)의 끝단이 결합되어 있는 하단커버부(500)와,
상기 공기배출용하우징(100)의 일측이 결합되어 있으며, 중앙 부위가 통공되어 있는 삿갓 형상을 하고 있어 수평면이 오일탱크(1000)의 상측에 결합되어 있는 상단결합부(600)와,
상기 오일보관부(120)와 오일포집실(310)을 연통시키도록 형성되어 오일포집실(310)에 포집된 오일을 오일보관부(120)로 이동시키기 위한 오일제공용연결관부(700)와,
일정 길이로 형성되며, 일측이 오일보관부(120)에 위치하여 상기 공기배출용하우징(100)에 형성된 오일보관부(120)에 보관된 오일을 회수하기 위한 회수관부(800)와,
공기배출용하우징(100)에 형성된 다수의 공기배출부(110)의 상면에 설치 구성되어 공기배출부의 내면에 맺힌 오일이 비산되지 않도록 오일을 흡유하며, 중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 흡유부(950)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 멀티사이클론몸체(200)는,
중앙 부위가 뚫려져 있는 일정 크기의 멀티사이클론몸체부(205);
상기 멀티사이클론몸체부(205)의 중앙 부위 주변으로 일정 간격을 가지고 형성되되, 하측으로 갈수록 구멍의 직경이 작아지도록 형성되어 기액유입부(220)를 통해 유입된 오일이 함유된 압축공기(55)를 나선형 회전시켜 압축 공기와 오일을 분리시킨 후, 분리된 오일을 오일포집부(300) 방향으로 이동시키기 위한 다수의 사이클론부(210);
상기 각각의 사이클론부의 측면에 형성되어 오일이 함유된 압축공기(55)를 사이클론부의 내부로 유입시키기 위한 기액유입부(220);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 비산을 방지하는 공기압축기용 멀티사이클론 기액 분리장치.