KR20090080525A - 액체 분리기, 특히 압축 공기 시스템을 위한 오일 분리기 - Google Patents

액체 분리기, 특히 압축 공기 시스템을 위한 오일 분리기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 분리기, 특히 압축 공기 시스템을 위한 오일 분리기에 관한 것이다. 액체 분리기는 베요넷형 커넥터(11)에 의해 상대 부재(12)에 탈착가능하게 연결될 수 있는 하우징(15)을 포함한다.
액체 분리기, 분리 매체, 배출구

Description

액체 분리기, 특히 압축 공기 시스템을 위한 오일 분리기{LIQUID SEPARATOR, PARTICULARLY OIL SEPARATOR FOR COMPRESSED AIR SYSTEMS}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 액체 분리기에 관한 것이다.
공기 유동으로부터 오일 소적(oil droplet)을 분리하는 액체 분리기가 공지되어 있다. 이를 위해서, 액체 분리기는 하우징에 배치되는 분리 매체(separating medium)를 구비한다. 하우징은 하우징 컵(housing cup) 및 하우징 리드(housing lid)를 포함한다. 하우징 리드는 액체 분리기가 헤드(head)에 나사 체결되도록 하는 나사부를 구비한다. 헤드에는 공기-오일 혼합물을 위한 공기 도관(air conduit) 및 정화된 공기를 위한 정화된 공기 도관(purified air conduit)을 구비한다. 또한, 헤드는 오일 유출구(oil discharge)를 구비한다. 리드는 미여과된 공기 입구뿐만 아니라 정화된 공기 출구를 구비한다. 미여과된 공기 입구는 공기-오일 혼합물 도관과 연통된다. 액체 분리기의 정화된 공기 출구는 헤드의 정화된 공기 통로에 연결된다. 정화될 공기 유동에 포함된 오일 소적은 분리 매체에 의해 보다 큰 액적(drop)으로 응집되고 이러한 보다 큰 액적은 원형의 밀폐된 분리 매체의 내측에서 하향으로 유동된다. 분리된 오일은 오일 배출구(oil drain)를 통해 액체 분리기로부터 배출될 수 있고, 헤드의 오일 유출구에 의해 유출된다. 액체 분리기는 액체 분리기의 리드와 헤드 사이에 배치된 실(seal)을 구비한다. 액체 분리기를 헤드에 장착할 때, 하우징은 밀봉 연결(seal-tight connection)이 형성되도록 헤드에 나사 체결된다. 액체 분리기를 헤드에 나사 체결하는데 인가되는 힘에 따라서, 실은 다소간 압축된다. 가압력이 너무 작을 때에는 누출이 발생할 수 있다. 필터 하우징의 나사 체결 토크가 너무 크면, 실은 손상될 수 있거나 또는 필요로 하는 해제 토크가 너무 커서 부재 교체가 어려워지게 된다. 또한, 액체 분리기는 고정 연결이 형성될 때까지 그 자체의 축을 중심으로 수회 회전해야 한다.
본 발명의 목적은, 간단한 방식으로 장착될 수 있고, 신뢰성 있게 취급가능한 액체 분리기를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 액체 분리기는 분리 부재 및 하우징을 포함한다. 하우징은 정화될 가스를 위한 입구 및 정화된 가스를 위한 출구를 포함한다. 또한, 하우징은 분리된 액체를 위한 배출구를 포함한다. 분리 부재는 입구가 출구로부터 밀봉되게 분리되도록 하우징 내에 통합된다. 이와 관련하여, 분리 부재는 가스 유동에 포함된 액체 소적을 가스 유동으로부터 분리시키는 분리 매체를 구비한다. 액체 분리기에 의해서, 그에 포함된 액체 소적을 분리함으로써 어떠한 유형의 가스도 정화될 수 있다. 바람직하게는, 공기, 특히 압축 공기 장치(compressed air device)의 그것이 정화될 수 있다. 이와 관련하여, 포함된 물 또는 오일 소적이 공기 유동으로부터 분리될 수 있다.
하우징은 베요넷 연결부(bayonet connection)에 의해 상대 부재에 연결될 수 있다. 상대 부재는, 예를 들면 압축 공기 장치에 연결되는 연결 헤드일 수 있다. 베요넷 연결은 상대 부재에 대한 액체 분리기의 상대 회전 운동에 의해 이루어진다. 이를 위해서, 액체 분리기와 상대 부재에는, 상호 체결되고 필터 축에 대해 경사면(incline)을 구비하는 수개의 윤곽체(contour)가 배치된다. 경사면은 소정의 원주 방향 각도에 걸쳐 연장되고, 밀봉 영역에 평행한 영역으로 이어진다. 또한, 대응 윤곽체들은 그들이 회전운동 내에서 로킹작용을 발생시키고, 회전 운동을 제한하는 정지부를 형성할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 로킹 작용은 대응 윤곽체들의 지그재그형 경로에 의해 실현될 수 있다. 대안적으로, 로킹 작용은 상대 부재 또는 액체 분리기의 윤곽체의 소정의 위치에 체결되는 이동가능한 작용 부재에 의해 형성될 수 있다. 액체 분리기와 상대 부재 사이에는, 바람직하게는 베요넷 연결부에 의해 2개의 대응 밀봉 표면들 사이에서 클램핑되는 탄성체 실(elastomer seal)이 배치된다. 이와 관련하여, 탄성체 실은 축방향 뿐만 아니라 반경방향으로도 배치될 수 있다. 탄성체 실의 축방향 배치의 경우에, 그것은 로킹 연결에 필요로 하는 인장력을 발생시킬 수 있다.
베요넷 연결을 형성하는 수단은 특정 실시형태에서 하우징에 고정되게 배치될 수 있다. 베요넷 연결부의 형성을 위한 수단과 하우징을 위한 재료로서, 금속뿐만 아니라 플라스틱 재료도 적합하다.
본 발명에 따른 액체 분리기는 어떠한 보조 수단이 없이도 상대 부재와 연결될 수 있으며, 소정의 클램핑 작용이 형성된다. 액체 분리기는 기술자에 의해 상대 부재에 배치되어 소정의 회전 범위에 걸쳐 회전함으로써 나사 체결된다. 회전 각도는 정지부에 의해 그리고/또는 베요넷 연결부의 로킹 작용에 의해 제한된다. 예를 들면, 회전 각도는 45° 내지 360°일 수 있다. 바람직하게는, 회전 각도는 60° 내지 180°이다. 베요넷 윤곽체의 소정의 경사짐으로 인해, 액체 필터와 플랜지 하우징 사이의 실의 클램핑 작용이 나사 체결(screw-on) 토크에 무관하게 정해지고 보장된다. 이는 액체 분리기의 간단하면서도 신뢰성 있는 장착 및 분리를 가능하게 한다.
탄성체 실의 반경방향 배치의 경우에, 표면에서의 그의 구속(seizing)이 방지되며, 이러한 방식으로 그의 분리시 액체 필터의 용이한 분리가 보장된다.
본 발명의 유리한 실시형태에 따르면, 리드와 상대 부재 사이에 베요넷 연결부가 형성된다. 이와 관련하여, 필요로 하는 형상체가 리드 상에 일체로 형성된다. 리드 상의 형상체는, 예를 들면 스탬핑(stamping) 또는 조형(shaping)에 의해 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 간단한 방식으로 제조될 수 있는 저렴한 딥-드로잉(deep-drawing) 부품으로서 하우징 컵이 형성될 수 있다.
또 다른 구성에서 리드는 정화될 가스를 위한 입구 및/또는 정화된 가스를 위한 출구 및/또는 분리된 액체를 위한 배출구를 구비할 수 있다.
개구를 리드 내에 통합시킬 경우에, 컵은 간단히 형성될 수 있는 구성부재로서 구성될 수 있다. 입구 및 출구 또는 단차 및 돌출부와 같은, 하우징에 필요로 하는 기능적인 형상체는 단지 리드만이 각각의 부착 상황에 맞게 구성되어야 하도록 리드 내에 통합된다.
본 발명에 따른 액체 분리기의 특정 실시형태에 따르면 분리된 액체를 위한 배출구는 중력의 작용 방향에 대해 바닥 영역에 배치되는 리드의 영역에 배치된다. 이와 관련하여, 리드는 장착 상태에서 바닥 영역에 배치되도록 컵에 연결된다. 이러한 방식으로, 분리된 액체는 간단히 액체 분리기의 외부로 배출될 수 있다. 이와 관련하여, 분리된 액체를 위한 배출구가 상대 부재의 유출구와 연통되는 것이 유리하다.
특정 실시형태에서, 분리 부재는, 누출이 방지되고 추가 실의 사용이 필요하지 않도록 리드에 밀봉되게 연결된다. 이와 관련하여, 분리 부재는 리드에 융접되거나 접착될 수 있다.
유리한 실시형태에 따르면, 분리 부재는 지지체, 분리 매체, 배출 부직물(drainage non-woven)을 구비한다. 이와 관련하여, 지지체는 정화될 가스를 위해 투과 가능하다. 분리 매체와 배출 부직물은 원하지 않는 변형이 방지되도록 지지체에 고정되게 배치된다. 바람직하게는, 분리 매체와 배출 부직물은 면 편직물(areal knit fabric)로서 형성되고, 수개의 층에 대해 하나씩 지지체 주위로 권취된다. 가스 유동에 포함된 액체 소적은 분리 매체에 의해 유지되고, 보다 큰 액적의 형성을 위해 응집된다. 유동 방향으로 분리 매체의 하류에 배치되는 배출 부직물은 액체 액적을 배출부를 향하는 방향으로 배출시키는 역할을 한다. 이러한 방식으로, 분리된 액적은 가스 유동으로부터 간단하면서도 신뢰성 있게 분리될 수 있고 배출부로 안내될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 액체 분리기를 단면으로 도시하며
도 2는 분리 부재를 상세도 또는 단면으로 도시한 도면이다.
도 1에는 액체 분리기(10)가 단면도로 도시된다. 액체 분리기(10)는 베요넷 연결부(11)에 의해 헤드(12)에 직립 위치(upright position)로 부착된다. 대안적인 실시형태에서 액체 분리기(10)는 또한 베요넷 연결부(11)에 의해 헤드(12)에 매달린 위치(suspended position)로 부착될 수 있다. 헤드(12)는 액체 분리기(10)를 헤드(12)에 고정시키기 위한 액체 분리기(10)의 윤곽체(contour)(14)와 체결되는 수용 형상체(13)를 구비한다. 이와 관련하여, 윤곽체(14)는 캠(cam)으로서 구성될 수 있다. 캠의 형상뿐만 아니라 그의 수 및 액체 분리기(10)에 대한 배치는 헤드(12)가 적합하게 구성되는 한 특정 사용자 요구에 맞게 적용될 수 있다. 액체 분리기(10)는 컵(16)과 리드(17)로 형성된 하우징(15)을 포함한다. 컵(16)은 크림핑된 연결부(crimped connection)(18)에 의해 리드(17)에 연결된다. 이와 관련하여, 리드(17)와 헤드(16) 사이에는 실(seal)이 배치될 수 있다. 이러한 실은 삽입 부재로서 구현될 수 있다. 다른 실시형태에서, 실은 또한 리드(12) 상에 발포될 수 있거나(foamed) 또는 투여될 수 있다(dosed). 크림핑된 연결부(18)에 대한 대안으로서, 리드(17)는 물론 컵(16)에 다른 방법으로 또한 부착될 수도 있다. 예를 들면, 이러한 연결부는 가장자리를 절곡함으로써 또는 용접함으로써 형성될 수 있다. 윤곽체(14)는 리드(17)에 배치된다. 다른 실시형태에서, 윤곽체(14)는 또한 리드(16) 또는 추가 구성부재에 제공될 수 있다. 하우징(15) 내에 분리 부재(19)가 배치된다. 분리 부재(19)는 대체로 중공 원통형 구성부재로서 구현된다. 물론 다른 실시형태에서, 예를 들면 타원형(oval) 또는 절두 원추 형상(truncated cone-shaped) 구조와 같은 다른 기하학적 형상도 구현될 수 있다. 분리 부재(19)는 상부 단부면(20)에서 상부 단부면(20)을 밀봉되게 밀폐하는 종단 디스크(21)를 구비한다. 이를 위해, 종단 디스크(21)는 원통형으로 밀폐된 분리 매체(22)에 접착된다. 분리 매체(22)의 하부 단부면(23)은 리드(17)에 직접 접착된다. 이러한 방식으로, 하부 단부면(23)은 추가의 종단 디스크를 필요로 하지 않는다. 다른 실시형태에서, 분리 매체(22)와 종단 디스크(21) 또는 리드(17)의 연결은 상이한 방식으로, 특히 용접에 의해 또한 이루어질 수도 있다. 분리 매체(22)는 단일층 또는 다층 유리 섬유 코일(fiber glass coil)에 의해 형성된다. 이와 관련하여, 유리 섬유 코일에는, 특히 페놀 수지(phenolic resin)가 주입될 수 있다. 이하에서는 도 2를 참조하여 분리 매체(22)의 다른 구성에 대해 더욱 상세히 설명한다.
리드(17)는 헤드(12)의 혼합물 통로(25)를 미처리(crude) 챔버(26)에 연결하는 입구 개구(24)를 구비한다. 개구(24)는 피치원(pitch circle)으로 리드(17)의 단부면에 분포되며 단부면의 입구 단면(24')은 외주에 분배된 출구 단면(24'')으로 연결된다. 혼합물 통로(25)를 주위에 대해 밀봉시키기 위해서, 리드(17)는 헤드(12)의 내경에 맞는 O-링 실(27)을 포함한다. 모든 입구 개구(24)로의 균일한 유동을 달성하기 위해서, 리드(17)는 축방향으로 변위된 환형 단부면(28)을 구비한다. 환형 단부면(28)의 영역에, 수용 홈(29)이 배치되고, 이러한 수용 홈 내에서 O-링(30)이 리드(17)와 헤드(12) 사이에서 밀봉되게 압축된다. 리드(17)는 분리 부재(19)의 내부에 배치된 청정 챔버(clean chamber)(32)를 정화된 가스 출구(33)에 연결하는, 중앙에 배치된 청정 관(31)을 구비한다. 정화된 가스 출구(33)에 대한 청정 관(31)의 밀봉 연결을 위해서, 헤드(12)와 리드(17) 사이에서 압축되는 O-링(34)이 제공된다. 청정 관(31)의 단부면은 환형 단부면(28)을 넘어 축방향으로 돌출되어서, O-링들(30, 34)사이에 액체 챔버(35)가 형성된다. 액체 챔버(35)는 출구 개구(36)에 의해 분리 부재(19)의 내부에 연결된다. 분리된 액체의 균일한 유출을 위해 수개의 출구 개구(36)가 피치 원에 균일하게 분포된다. 출구 개구(36)가 리드(17) 내에 직접 통합되기 때문에, 반드시 밀봉되어야 할 어떠한 밀봉 지점도 존재하지 않으므로 추가의 실(seal)을 필요로 하지 않는다. 출구 개구(36)는 액체 챔버(35)에 의해 헤드(12)에 배치된 배출구(37)와 연통된다. 하우징(15)으로부터 분리 부재(19)에 의해 분리되어 있는 액체 소적을 쉽게 분리할 수 있게 하기 위해서, 리드(17)는 출구 개구(36)가 그로 개방되는 환형 수용 챔버(38)를 구비한다. 청정 관(31)은 수용 챔버(38)를 관통하며 청정 관의 개구는 수용 챔버(38)에 대해 축방향으로 이격된다. 이러한 축방향 간격에 의해 어떠한 분리된 액체 소적도 청정 관에 도달하지 않는 것이 달성된다.
정화될 액체-가스 혼합물은, 특히 공기-오일 혼합물은 혼합물 통로(25)를 통해 액체 분리기(10)의 입구 개구(24)로 흐른다. 정화될 혼합물은 미처리 챔버(crude chamber)(26)로부터 분리 부재(19)를 통해 유동되며, 분리 매체(22)는 포함된 액체 소적을 유지시킨다. 정화된 가스는 클린 챔버(32)로 유입되어, 청정 관(31)을 통한 유동 방향으로 정화된 가스 출구(33)로 유동되어서, 그것은 헤드(12)로부터 떠난다. 도시된 실시형태에서, 유동은 분리 부재(19)를 통하여 외부에서 내부로 유동된다. 다른 실시형태에서, 분리 부재(19)는 또한 내부로부터 외부로 유동될 수도 있다. 이러한 경우에, 입구 및 출구(24, 31)뿐만 아니라 미처리 챔버 및 청정 챔버(26, 32)는 상호 교체된다. 분리된 액체 소적은, 분리 매체의 바닥 영역으로 안내되어, 그로부터 분리된 액체 소적은 수용 챔버(38)로 유입된다. 수집된 액체 소적은 출구 개구(36)를 통해 배출구(37)로 안내된다. 이어서 액체는 다시 다른 소비 공정에 공급될 수 있거나 또는 폐기될 수 있다.
도 2에는, 도 1에 따른 분리 매체(22)의 상세부 X가 도시된다. 분리 매체(22)는, 외측에 유동 방향으로 위치되는 거친 유리 섬유 코일(39)과, 페놀 수지가 주입된 미세 유리 섬유 코일(40)을 구비한다. 유리 섬유 코일(39, 40)은 지지 관(41)에 의해 기계적으로 안정화된다. 지지 관(41)과 내관(42) 사이에는, 예를 들면 폴리에스테르로 구성된 배출 부직물(43)이 배치된다. 배출 부직물(43)에 액체 소적이 수집되어 중력의 방향으로 하향으로 안내된다. 기재된 구성에 대한 대안으로서, 수개의 유리 섬유 코일 층 또는 배출 부직물 층이 배치될 수 있다.

Claims (10)

  1. 액체 분리기, 특히 압축 공기 시스템을 위한 오일 분리기로서, 분리 부재(19) 및 하우징(15)을 포함하고, 하우징(15)은 리드(17) 및 컵(16)을 포함하며, 분리 부재(19)는 하우징(15) 내에 밀봉되게 배치되고 하우징(15)은 상대 부재(12)에 탈착가능하게 연결가능한 액체 분리기에 있어서,
    하우징(15)은 베요넷 연결부(11)에 의해 상대 부재(12)에 연결가능한 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  2. 제1항에 있어서,
    베요넷 연결부(11)는 리드(17)와 상대 부재(12) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    리드(17)는 정화될 가스를 위한 입구(24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    리드(17)는 정화된 가스를 위한 출구(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    리드(17)는 분리된 액체를 위한 출구(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  6. 제5항에 있어서,
    출구(36)는 중력의 방향에 대해 리드(17)의 바닥 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    출구(36)는 상대 부재(12)에 배치되는 배출구(37)와 연통되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    분리 부재(19)는 리드(17)에 밀봉되게 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    리드(17)는 크림핑된 연결부(18)에 의해 컵(16)에 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    분리 부재(19)는 지지체(41), 분리 매체(22) 및 배출 부직물(43)을 포함하고, 분리 매체(22) 및 배출 부직물(43)은 지지체(41)에 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
KR1020097009909A 2006-12-14 2007-12-06 액체 분리기, 특히 압축 공기 시스템을 위한 오일 분리기 KR101146883B1 (ko)

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