KR20020033742A - 오일의 미세여과용 필터 장치 - Google Patents

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KR20020033742A
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엔티젯 인터내셔널 홀딩 비.브이.
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Abstract

본 발명은, 특히 엔진, 자동 변속 장치, 유압 장치에 사용되는 오일 미세여과용 필터 장치에 관한 것이다. 이 필터 장치는 매체가 횡방향으로 흐를 수 있고 개방 단부를 구비하는 관형 마이크로필터 카트리지를 포함한다. 이 필터 카트리지는 필터 하우징에 의하여 둘러싸인 필터 챔버에 수용되고, 2 개의 단부 폐쇄 요소 사이에 수용되는데, 이 단부 폐쇄 요소 사이에서 상기 필터 카트리지는 예응력이 가해진 상태로 클램핑된다. 단부 폐쇄 요소의 필터 카트리지를 향하는 표면에는 필터 카트리지의 원주 방향으로 연장하는 하나 이상의 리브가 마련된다. 고정 수단은 스프링을 포함하는데, 이 스프링이 상기 단부 폐쇄 요소 중 하나에 예응력을 가하여, 종방향 팽창 및 횡방향 수축 시, 상기 폐쇄 요소가 이것이 인접한 단부벽 형태를 따른다.

Description

오일의 미세여과용 필터 장치{FILTER DEVICE FOR MICROFILTRATION OF OIL}
이러한 특성의 필터 장치는 독일 특허 DE 제3,421,399 C2호로부터 공지되어 있다. 상기 특허로부터 알려진 구조에서는 2 개의 단부 폐쇄 요소에 서로를 향하여 예응력을 가하여 이들 단부 폐쇄 요소 사이의 관형 필터 카트리지를 클램핑하는 세트스크루가 사용된다.
다른 구조, 예를 들면 필터 하우징의 단부벽들이 또한 필터 카트리지 단부벽을 폐쇄하기 위한 단부 폐쇄 요소이고, 이 경우에 하나의 단부벽은 고정된 단부벽이고, 다른 단부벽은 나사 캡이며, 이 나사 캡은 필터 카트리지를 교체하기 위해서 하우징으로부터 나사를 돌려서 빼고, 그 후 다시 돌려서 하우징에 체결시킬 수 있는 구조도 알려져 있다. 이러한 나사 캡이 충분한 범위까지 조여짐에 따라, 필터 카트리지는 단부 폐쇄 요소로 작용하는 필터 하우징 단부벽들 사이에 클램핑된다.
그러나, 실제로는, 이러한 특성의 필터 장치에서는 여전히 약간의 이물질이 통과할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 출원인은 이러한 "누설"은 필터 장치가 설치된 장비를 시동하고 정지시킬 때에 필터 카트리지가 부딪히는 약간의 길이 변화에 기인한 것일 수 있다는 것을 확인하였다. 특히, 본 출원인은 다음과 같은 사항을 밝혀냈다.
작동 중에, 필터에서 정화될 오일은 고압으로 필터 카트리지의 외측으로 공급된다. 그 후 오일은 고압의 영향 하에서 필터 카트리지를 통과하게 되고, 이러한 과정에서 오염물이 제거되게 된다. 이러한 특성의 필터 카트리지에서, 특히 미세여과용 필터 재료로는 종이형 재료와, 펠트형 재료와, 유리 섬유 재료가 일반적으로 사용되고 있다. 압력이 높은 것을 고려하여, 이들 필터 카트리지는 때로는 외부 압력이 내부 압력보다 높은 경우에는 관의 내측에서, 그리고 내부 압력이 외부 압력보다 높은 경우에는 관의 외측에서 지지된다. 그 후, 비교적 변형성인 필터 재료는 고압 하에서 압축되어, 필터 카트리지의 길이를 약간 길어지게 한다. 필터 장치가 설치된 장비가 정지되고, 이에 따라 오일 압력이 다시 저압 또는 제로까지 저하되면, 필터 재료는 다시 횡방향으로 팽창하게 되고, 필터 재료의 길이는 약간 짧아지게 된다. 이러한 상태에서는 결과적으로, 필터 카트리지의 단부벽과 각 단부 폐쇄 요소 사이에는 작은 갭이 형성된다. 그 후, 필터 장치가 설치된 장비가 다시 시동되고, 오일이 다시 한 번 이동 상태에 있어서, 결과적으로 압력이 다시 상승하면, 초기에 상기 갭을 통하여 필터의 일측으로부터 필터의 타측으로 오염물이 강제로 통과하는 순간이 존재하게 된다. 이러한 현상이 단지 일시적이긴 하지만, 그럼에도 불구하고 이것은 필터 장치의 중대한 결점에 해당하고, 중장기적으로 지속되면 이로 인하여 필터 장치가 설치된 장비에 손상을 주게 된다.
본 발명은 특히 엔진, 자동 변속 장치, 유압 시스템에 사용되는 오일의 미세여과용 필터 장치에 관한 것으로, 매체가 횡방향으로 관통하여 흐를 수 있고 미세 다공성이며 단부가 개방되어 있는 관형 필터 카트리지와, 필터 챔버를 둘러싸는 필터 하우징을 포함하고, 상기 필터 챔버에는 상기 필터 카트리지가 수용되거나 수용될 수 있고, 이에 따라 필터 챔버는 필터 카트리지의 외측에 있는 제1 공간과 필터 카트리지의 내측에 있는 제2 공간으로 분할되고, 이들 공간은 필터로 작용하는 필터 카트리지의 관형 벽을 매개로 하여 서로 연통하며, 상기 필터 하우징에는 필터 카트리지의 개방 단부벽을 폐쇄하고 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 필터 카트리지 단부벽과 겹치는 제1 단부 폐쇄 요소 및 제2 단부 폐쇄 요소가 마련되고, 예응력이 가해진 이들 단부 폐쇄 요소 사이에는 필터 카트리지를 클램핑하기 위한 고정 수단이 마련되어 있는 필터 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 장치의 개략적인 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 필터 장치용 단부 폐쇄 요소의 사시도.
이제, 이처럼 오래 지속되는 문제의 원인이 밝혀졌는바, 본 발명의 목적은 필터 카트리지의 단부벽과 관련 단부 폐쇄 요소 사이의 갭을 통한 "누설"이 저지되거나 또는 적어도 감소되는, 서두에서 언급한 형태의 필터 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 본 출원인이 인식한 문제는 2 가지 다른 방법으로 해결될 수 있는데, 이들 2 가지 방법은 조합적으로 수행될 수 있고, 이 경우에 이들 2 가지 방법이 따로이 행해지는 경우보다 훨씬 더 좋은 결과를 얻을 수 있다.
제1 방법에 따르면, 본 출원인이 인식한 문제는 단부 폐쇄 요소들 중 적어도 하나, 바람직하게는 양자 모두가 필터 카트리지의 각 단부벽을 향하는 표면(들)에 필터 카트리지의 원주 방향으로 연장하는 하나 이상의 리브를 마련함으로써 극복된다. 이러한 고정 수단의 작용으로, 전술한 특성의 리브는 필터 카트리지의 단부벽 내로 압박되어 필터 장치의 작동이 중지되거나 적어도 오일 압력이 제거될 때 형성될 수 있는 갭을 막는다. 이러한 수단에 의하여, 장비가 시동되면 미세한 오염물이 강제로 갭을 통과하는 것이 방지되는 것은 명백하다. 장비가 정지되면 필터 카트리지 상의 압력이 하강하기 때문에, 필터 카트리지는 횡방향으로 약간 더 팽창하는 경향이 있고, 이 경우에, 리브가 필터 카트리지의 단부벽으로부터 이미 약간 후퇴되어 있더라도, 필터 카트리지의 길이 감소의 영향으로 이들 리브는 여전히 인접할 수 있게 된다. 그러나, 필터 카트리지의 단부벽 내로 압박된 리브가 이 단부벽으로부터 약간 벗어나고 필터 재료가 더 이상 리브에 충분하게 지탱되어 있지 않은 경우에도, 오일 압력이 제거될 때 형성되는 갭이 적어도 리브의 위치에서 리브를 감싸는데, 이 사실만으로도 이물질이 갭을 가압 통과하기가 어려워진다.
전체 단부벽을 따라서 갭을 막기 위해서는, 본 발명에 따른 하나 이상의 리브가 연속적인 링의 형태로 중단없이 단부 폐쇄 요소 위에서 연장하는 것이 유리하다.
리브가 비교적 용이하게 필터 카트리지의 단부벽 내로 압박될 수 있게 하기 위해서는, 본 발명에 따른 하나 이상의 리브가 필터 카트리지의 각 단부벽을 향하는 뾰족한 에지로 마무리되는 것이 유리하다. 이 경우에, 이 뾰족한 에지가, 말하자면 절단날과 같은 날카로운 에지로 설계되면 특히 유리하다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 리브가 항상 필터 카트리지의 단부벽 끝까지 계속하여 뻗어있는 것을 보장하기 위해서는, 상기 하나 이상의 리브의 필터 카트리지의 종방향의 높이가 오일의 예정된 최대 작동 압력에서 필터 카트리지에 발생하게 되는 예정된 길이의 변화보다 큰 것이 유리하다.
상기 제1 방법과 완전히 별도로 고려될 수 있지만, 제1 방법과 조합하여 고려되는 것이 바람직한 제2 방법에 따르면, 상기 고정 수단이 스프링을 포함하고, 이 스프링이 상기 단부 폐쇄 요소 중 하나에 예응력을 가하여 상기 필터 카트리지의 종방향 팽창 및/또는 수축 시, 상기 폐쇄 요소가 이것이 인접한 단부벽 형태를 따르도록 구성함으로써 본 출원인이 인식한 문제가 해결된다. 따라서, 예응력이 가해진 스프링의 작용 하에, 2 개의 폐쇄 요소가 항상 단부벽에 맞닿은 채 밀봉 방식으로 계속하여 지탱되는 것을 보장할 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 상기 스프링은 예응력이 가해진 상태로 한쪽으로는 상기 하나의 폐쇄 요소의 필터 카트리지 반대 방향을 향하고 있는 측부와 다른 한쪽으로는 필터 하우징의 벽과의 사이에 수용되는 압축 스프링이다.
본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 이러한 경우에, 스프링의 예응력은 3 kg/cm 이상, 바람직하게는 5 kg/cm 이상, 9 kg/cm 이하, 바람직하게는 7 kg/cm 이하이다.
본 발명에 따른 2 가지 해결책(방법)에 있어서, 본 발명에 따르면 단부 폐쇄 요소에는 필터 카트리지를 향하는 측면에 필터 카트리지의 내부에 억지 끼워맞춤될 수 있는 밀봉 플러그가 마련되는 것이 유리하다. 이것은, 한편으로는, 필터 카트리지가 필터 하우징의 챔버에 확실하게 고정되도록 보장하고, 다른 한편으로는 필터 카트리지의 내측벽과 개방 단부 위치의 밀봉 플러그 사이에 추가적인 시일을 제공한다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 필터 카트리지는 천공된 와인딩코어(winding core)와 종이, 특히 와인딩 코어에 권취된 여과지를 포함한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 필터 장치용으로 의도된 필터 하우징에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 도면에 도시된 예시적인 실시예와 관련하여 더 자세히 설명하겠다.
본 발명에 따른 필터 장치(1)는 하부판(2)과, 상부판(3)과, 이들 2 개의 판 사이에 위치하는 원통형 벽(4)으로 형성되는 필터 하우징을 포함한다. 상기 하부판(2)과 상부판(3)은 나사에 의하여 원통형 벽(4)에 부착되는데, 이들 나사는 축선(5)으로 개략적으로 도시되어 있다. 하부판(2)과 원통형 벽(4) 사이, 그리고 상부판(3)과 원통형 벽(4) 사이의 시일을 보장하기 위하여, O 형 밀봉 링(6)이 마련되어 있다.
하우징의 내부에는, 2 개의 밀봉 링이 마련된 관통 천공된 밴조형 볼트에 의하여 하부판(2)에 고정 장착되는 제1 또는 하단 폐쇄 요소(8)와, 제2 또는 상단 폐쇄 요소(9)가 있다. 이들 단부 폐쇄 요소(8, 9) 사이에는 필터 카트리지(10)가 있다. 이 필터 카트리지(10)는 와인딩 코어에 권취된 여과지(11)를 포함하는데, 이 여과지는 아주 많은 박형 종이층을 포함할 수 있다. 상기 와인딩 코어(12)에는 구멍(13)이 마련되어 있다.
오일은 공급 개구(27)를 통하여 고압으로 공급되고, 그 후, 단부 폐쇄 요소(8)의 하부와 하부판(2) 사이의 갭(20) 때문에 필터 카트리지(10)의 외측에 있는 필터 챔버의 제1 공간(7)으로 유입된다. 그 후, 이 오일은 높은 압력 때문에, 여과지(11)의 권취층을 통하여 반경 방향으로 외측으로부터 안쪽으로 가압되어, 구멍(13)을 통하여 필터 카트리지(10)의 내부에 도달하는데, 이 필터 카트리지의 내부는 필터 카트리지의 내측에 있는 필터 챔버의 제2 공간(21)을 형성한다. 그 후, 여과된 오일은 상기 제2 공간(21)으로부터 배출 덕트(14)를 거쳐 필터 장치로부터 방출될 수 있다.
단부 폐쇄 요소들(8, 9) 사이에서 필터 카트리지(10)의 중심을 잡고, 와인딩 코어(12)의 내측벽에서 단부 폐쇄 요소들(8, 9)을 밀봉시킬 수 있도록 하기 위하여, 이들 단부 폐쇄 요소(8, 9)에는 필터 카트리지(10)의 내부에 억지 끼워맞춤될 수 있는 밀봉 플러그(15, 16)가 마련되어 있다.
폐쇄 요소(8)에 배출 덕트(14)용 통로 개구가 있다는 것 이외에는 실질적으로 동일한 구조의 2 개의 단부 폐쇄 요소(8, 9)는 각기 3 개의 리브(17)를 구비하는데, 이들 리브는 각 단부 폐쇄 요소 위에서 필터 카트리지의 각 단부벽의 방향으로 돌출되고, 연속적인 링의 형태로 중단없이 연장한다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 이들 리브(17)는 필터 카트리지의 각 단부벽 내부로 향하는 뾰족한, 말하자면 날카로운 에지를 갖도록 설계된다. 이 뾰족한 에지는 리브(17)가 비교적 연질인 필터 재료 내로 뚫고 들어가는데 도움이 된다.
단부 폐쇄 요소(8 및/또는 9)와 필터 재료(11)의 각 단부벽(18) 사이에 반경 방향의 작은 갭이 형성되면, 대체로 축방향으로 돌출하는 리브(17)가 이 반경 방향 갭에 장애물을 형성하게 되고, 따라서, 오염물이 상기 반경 방향 갭을 통과하기 어렵게 만든다.
또한, 필터 하우징은 압축 스프링(19)를 포함하는데, 이 압축 스프링은 한쪽은 상부판(3)과 다른 쪽은 상단 폐쇄 요소(9)와의 사이에서 작용하여, 단부 폐쇄 요소(9)를 5 내지 7 kg/cm의 예응력으로 필터 재료(11)의 상부 단부벽(18)에 압박하여, 그 결과 이 필터 재료(11)의 하부 단부벽(18)이 하부 폐쇄 요소(8)에 압박한다. 그 후, 필터 재료(11)가 축방향(A)으로 팽창되거나 수축되면, 상기 폐쇄 요소들(8, 9)에 의하여 제공된 시일이 스프링(19)으로 인하여 유지될 것이라는 것은 명백하다. 압축 스프링(19)과 같은 예응력이 가해진 스프링을 사용하면, 리브를 사용함에 의하여 필터 재료의 단부벽(18) 상에서의 단부 폐쇄 요소(8, 9)의 밀봉 작용이 개선되는데, 이들 리브는 또한 이러한 특성의 예응력이 가해진 스프링과는 별도로 사용되어 시일을 개선할 수도 있다.
필터 카트리지는 상부판(3)에 부착되어 있는 나사 또는 볼트를 풀고 이 상부판(3)을 제거함으로써 교체할 수 있다.
본 발명에 따른 필터 장치는 디젤, LPG, 또는 페트롤 엔진과 같은 엔진과, 자동 변속 장치와, 유압 장치용의 오일 필터 장치에서, 특히 소위 측방 흐름 필터로 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 매체가 횡방향으로 관통하여 흐를 수 있고, 바람직하게는 미세 다공성이며, 단부가 개방된 관형 필터 카트리지와,
    필터 챔버를 둘러싸는 필터 하우징
    을 포함하는, 특히 엔진, 자동 변속 장치, 유압 장치에 사용하는 오일의 미세여과용 필터 장치로서,
    상기 필터 챔버에는 필터 카트리지가 수용되거나 수용될 수 있고, 이에 따라 필터 챔버는 상기 필터 카트리지의 외측에 있는 제1 공간과 내측에 있는 제2 공간으로 분할되고, 이들 공간은 필터로 작용하는 필터 카트리지의 관형 벽을 매개로 서로 연통하며, 상기 필터 하우징에는 필터 카트리지의 개방 단부를 폐쇄하고 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 필터 카트리지의 단부벽과 겹치는 제1 단부 폐쇄 요소 및 제2 단부 폐쇄 요소가 마련되고, 예응력이 가해진 이들 단부 폐쇄 요소들 사이에는 필터 카트리지를 클램핑하기 위한 고정 수단이 마련되는 것인 오일의 미세여과용 필터 장치에 있어서,
    단부 폐쇄 요소들 중 적어도 하나, 바람직하게는 양자 모두가 필터 카트리지의 각 단부벽을 향하는 표면(들)에 필터 카트리지의 원주 방향으로 연장하는 하나 이상의 리브를 마련하는 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 리브는 상기 단부 폐쇄 요소 위에서 중단없이 연속적인 링의 형태로 연장하는 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 리브는 필터 카트리지의 각 단부벽을 향하는 뾰족한 에지로 마무리되는 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 카트리지의 종방향에서 볼 때, 하나 이상의 리브의 높이는 오일의 예정된 최대 작동 압력에서 필터 카트리지에 발생하게 되는 예정된 길이 변화보다 더 큰 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  5. 바람직하게는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 매체가 횡방향으로 관통하여 흐를 수 있고, 바람직하게는 미세 다공성이며, 단부가 개방된 관형 필터 카트리지와,
    필터 챔버를 둘러싸는 필터 하우징
    을 포함하고,
    상기 필터 챔버에는 필터 카트리지가 수용되거나 수용될 수 있고, 이에 따라 필터 챔버는 상기 필터 카트리지의 외측에 있는 제1 공간과 내측에 있는 제2 공간으로 분할되고, 이들 공간은 필터로 작용하는 필터 카트리지의 관형 벽을 매개로서로 연통하며, 상기 필터 하우징에는 필터 카트리지의 개방 단부를 폐쇄하고 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 필터 카트리지의 단부벽과 겹치는 제1 단부 폐쇄 요소 및 제2 단부 폐쇄 요소가 마련되고, 예응력이 가해진 이들 단부 폐쇄 요소들 사이에는 필터 카트리지를 클램핑하기 위한 고정 수단이 마련되는 것인 오일의 미세여과용 필터 장치에 있어서,
    단부 폐쇄 요소들 중 적어도 하나, 바람직하게는 양자 모두가 필터 카트리지의 각 단부벽을 향하는 표면(들)에 필터 카트리지의 원주 방향으로 연장하는 하나 이상의 리브를 마련하는 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스프링은 압축 예응력이 가해진 상태로, 한쪽으로는 상기 하나의 폐쇄 요소의 필터 카트리지 반대 방향을 향하고 있는 측부와, 다른 한쪽으로는 필터 하우징의 벽과의 사이에서 수용되는 압축 스프링인 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  7. 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링의 예응력은 3 kg/cm 이상, 바람직하게는 5 kg/cm 이상이고, 9 kg/cm 이하, 바람직하게는 7 kg/cm 이하인 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단부 폐쇄 요소들에는 필터 카트리지를 향하는 측면에 상기 필터 카트리지의 내부에 억지 끼워맞춤될 수 있는밀봉 플러그가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 카트리지는 천공된 와인딩 코어(winding core)와 종이, 특히 와인딩 코어에 권취된 여과지를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일의 미세여과용 필터 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 필터 장치용 필터 하우징.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 필터 장치가 마련되는, 특히 디젤식 엔진, 자동 변속 장치, 또는 유압 장치.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 필터 장치가 마련되는 자동 변속 장치.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 필터 장치가 마련되는 유압 시스템.
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