KR20100092966A - 오일 증기 분리기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCV 시스템(positive crankcase ventilation system)을 위한 오일 증기 분리기(1)에 관한 것이다. 상기 분리기는 블로바이 가스가 필터 본체를 통과할 수 있도록 블로바이 가스 경로(111)에 배열되는 적어도 하나의 필터 본체(10)를 갖는 제 1 분리기 유닛(2)을 포함한다. 상기 분리기는 제 1 분리기 유닛(2)을 우회하는 바이패스 경로(18)에 위치된 제 2 분리기 유닛(3)을 구비한다. 바이패스 경로(18)는 제 1 분리기 유닛(2) 내 차이 압력이 미리 정해진 값을 초과할 때 바이패스 밸브(4)에 의해 개방될 수 있다. 제 2 분리기 유닛(2)이 임팩터 분리기로서 디자인되면 특히 비용 효율적이고 효과적인 디자인이 얻어질 수 있다.

Description

오일 증기 분리기{OIL MIST SEPARATOR}
본 발명은 PCV 유닛(positive crankcase ventilation unit)을 위한 오일 증기 분리기에 관한 것이다.
예를 들어, 차량에 배열될 수 있는 내연 기관의 동작 동안, 피스톤과 실린더 사이의 누설로 인해 소위 블로 가스(blow gas)가 각 내연 기관의 크랭크케이스 내로 들어간다. 이 크랭크케이스 내에 허용할 수 없는 과도한 압력을 방지하거나 블로바이 가스(blow-by gas)가 대기로 방출되는 것을 방지하기 위하여, PCV 시스템(positive crankcase ventilation system)이 사용된다. 통상적으로, 이러한 PV 시스템(positive ventilation system)은 내연 기관의 신선한 가스 트랙(fresh gas track)을 통기 라인(vent line)에 의하여 크랭크케이스에 연결한다. 특히 쓰로틀 밸브의 하류에서 신선한 가스 트랙 내에는 상대적으로 네거티브 압력이 존재하며 이는 블로바이 가스가 크랭크케이스로부터 흡입되어 들어가게 한다. 나아가, 내연 기관의 동작 동안, 오일 증기가 발생된다. 따라서, 배출된 블로바이 가스는 오일 증기를 포함한다. 내연 기관의 오일 소비를 감소시키거나 내연 기관이 오염물을 방출하는 것을 감소시키기 위하여, PCV 시스템은 통상적으로, 크랭크케이스 밖으로 흡입된 블로바이 가스에 함께 운반되는 오일 증기를 분리하여 이를 크랭크케이스의 하부에 부착된 오일 팬을 수반할 수 있는 적절한 오일 저장소로 운반하는 역할을 하는 오일 증기 분리기를 구비한다.
오염물 방출 규제에 관한 점진적인 강화는 그러한 오일 증기 분리기의 정화 효과의 개선을 요구한다. 부분적으로 상충하는 추가적인 요구조건, 예를 들어 오일 증기 분리기를 유지보수 없이 가능한 한 오래 사용할 수 있는 수명, 가능한 한 작은 압력 손실, 가능한 한 콤팩트한 디자인 및 가능한 한 높은 분리 효율들이 만족되어야 한다.
유럽특허공보 EP 0 860 589 B1에는 제 1 분리기 유닛과 제 2 분리기 유닛 및 바이패스 밸브를 구비하는 크랭크케이스 통기 시스템을 위한 오일 증기 분리기가 알려져 있다. 제 1 분리기 유닛은 블로바이 가스가 흐를 수 있도록 블로바이 가스 경로에 배열된 적어도 하나의 필터 본체를 구비한다. 제 2 분리기 유닛은, 제 1 분리기 유닛을 바이패스하며 제 1 분리기 유닛의 차이 압력이 미리 정해진 값을 초과하자마자 바이패스 밸브에 의해 개방되는 바이패스 경로에 배열된다. 이 알려진 오일 증기 분리기에는 제 2 분리기 유닛이 필터 본체에 의해 형성된다.
분리기 유닛을 바이패스하기 위해 바이패스 밸브에 의하여 제어되는 바이패스 경로를 구비하지만 이 바이패스 경로 내에는 배열된 추가적인 분리기 유닛이 없는 다른 오일 증기 분리기들은 독일특허공보 DE 10 2006 051 143 A1, 독일특허공보 DE 10 2005 038 257 A1, 독일특허공보 DE 2004 061 938 B3, 독일특허공보 DE 10 2004 055 065 A1, 독일특허공보 DE 103 59 523 A1, 독일특허공보 DE 102 32 044 A1, 독일특허공보 DE 197 29 439 A1, 국제특허공보 WO 01/92690 A1 및 독일특허공보 DE 203 02 220 U1에 알려져 있다.
본 발명은, 전술된 유형의 오일 증기 분리기에서, 특히 비교적 저비용으로 제조될 수 있으며 바람직하게는 비교적 긴 유지보수 없는 사용 수명과 콤팩트한 디자인을 가지며 나아가 허용할 수 있는 압력 손실을 제공하고 상대적으로 높은 분리 효율을 달성하는 것을 특징으로 하는 개선된 실시예를 제공하는 문제에 관한 것이다.
본 문제는 본 특허청구범위의 독립항의 기재 내용에 의하여 본 발명에 따라 해결된다. 유리한 실시예는 종속항에 기재되어 있다.
본 발명에서 제 2 분리기 유닛은 임팩터 분리기로 디자인된다. 이것은, 통상적으로 블로바이 가스 흐름이 이 흐름을 편향시키기 위한 적절한 흐름 가이드 수단에 의하여 지향되는 임팩트 벽이나 임팩트 판과 함께 동작하는 관성 분리기의 특별한 유형이다. 임펄스 반전으로 인해 가스는 단순히 임팩트 판에서 바운드되고 대략 반대 방향으로 떨어져 흐르는 동안 액체 입자들이 임팩트 벽에 들러붙어 이 벽에 축적되고 이어 떨어져서 흐를 수 있다. 임팩트 판에 임팩트를 주는 동안 적절한 흐름 속도를 통해 이러한 임팩터 분리기는 또한 필터 본체의 분리 효율과 유사한 유리한 분리 효율을 달성할 수 있다. 이러한 임팩터 분리기를 통해, 점진적인 막힘(clogging)으로 야기되는 백압력(backpressure)이 증가하는 위험이 통상적으로 발생하지 않는다. 그러나, 원하는 높은 분리 효율을 달성하기 위해, 임팩터 분리기는 단면 감소에 의하여 특히 노즐 형성에 의하여 통상 달성될 수 있는 비교적 높은 흐름 속도를 요구하지만 이는 이에 대응하여 백압력을 증가시키게 한다. 따라서, 차이 압력이 낮은 경우에, 그러한 임팩터 분리기는 전혀 작동하지 않거나 단지 불충분하게 작동한다. 이와 대조적으로, 본 발명에 따른 오일 증기 분리기에서는 임팩터 분리기, 이에 따라 제 2 분리기 유닛은 오직 적절히 높은 차이 압력이 이미 존재할 때에 사용된다. 이런 방식으로, 이 오일 증기 분리기의 실시예는 2개의 다른 분리기 원리의 잇점을 서로 결합하여 오일 증기 분리기의 전체적인 효율을 증가시킨다. 필터 본체와 함께 동작하는 제 1 분리기 유닛은 블로바이 가스의 낮은 볼륨 흐름에서 높은 분리 효율을 허용하는 반면, 임팩터 분리기로 디자인된 제 2 분리기 유닛은 높은 볼륨 흐름에서도 높은 분리 효율을 달성할 수 있다.
여기서, 본 발명은 적어도 2개의 평행하게 배열된 분리기 유닛, 즉 블로바이 가스가 흐를 수 있는 필터 본체를 가지는 제 1 분리기 유닛과, 바이패스 밸브에 의하여 압력에 따라 작동되거나 연결될 수 있는 제 2 분리기 유닛을 갖는 오일 증기 분리기를 구비하는 일반적인 개념에 기초한다. 블로바이 가스가 흐를 수 있는 필터 본체는 가스 흐름에 대해서는 투과성이 있도록 용이하게 디자인될 수 있으면서 함께 운반되는 매우 작은 코어 직경의 고체 또는 액체 입자에 대해서는 거의 불투과성이기 때문에 매우 높은 분리 효율을 특징으로 한다. 블로바이 가스 흐름으로부터 오일 액적과 고체 입자를 흐름 편향에 의해서만 제거하는 관성 분리기와 대조적으로, 그러한 필터 본체는 또한 더 작거나 더 가벼운 오일 액적과 고체 입자를 수집한다. 그러나, 필터 본체는 적어도 단순한 관성 분리기에 비해 증가된 더 높은 흐름 저항을 가지고 있다. 그러한 필터 본체의 투과 흐름 저항은 각 필터 물질의 부하가 증가함에 따라 증가한다. 분리된 고체 입자는 필터 물질에 적층된다. 분리된 액체 액적은 먼저 필터 물질에 축적되고 이어 충분히 젖었을 때 이 필터 물질로부터 다시 떨어져 흐를 수 있다. 여기서, 또한 떨어져 흐르는 측에 액적 형성을 하는 것이 가능하며, 형성된 액적은 특정 사이즈에 도달한 후 흐르거나 떨어지게 된다. 따라서, 필터 본체의 투과 흐름 저항은 오일 증기 분리기의 동작 동안 증가할 수 있다. 필터 본체에서 크랭크케이스로부터 필요한 블로바이 가스의 흡입을 위협할 수 있는 용인할 수 없게 높은 투과 흐름 저항을 방지하기 위하여 바이패스 밸브가 제공되며 이 바이패스 밸브는 제 1 분리기 유닛이 미리 정해진 차이 압력에 도달할 때 제 2 분리기 유닛이 배열된 바이패스를 개방시킨다. 바이패스 내에 이러한 배열을 통해, 제 2 분리기 유닛은 제 1 분리기 유닛에 평행하게 배열된다. 이에 따라 작동되는 제 2 분리기 유닛은 제 1 분리기 유닛에 더하여 작동하며, 2개의 분리기 유닛들 사이에 블로바이 가스를 분배하는 것은 제 1 분리기 유닛에 작용하는 차이 압력에 따라 좌우된다. 차이 압력이 더 높으면 높을수록, 바이패스 경로를 통해 그리고 제 2 분리기 유닛을 통해 흐르는 블로바이 가스의 양이 더 많아진다.
평행하게 연결되고 압력에 따라 작동될 수 있는 제 2 분리기 유닛에 의하여 제 1 분리기 유닛의 필터 본체가 막힌 경우나 또는 일반적으로 오일 증기 분리기에 작용하는 차이 압력이 높은 경우에도 충분한 양의 블로바이 가스가 오일 증기 분리기를 통해 흐를 수 있는 것이 보장될 수 있다. 이에 따라, 크랭크케이스의 기능적으로 신뢰성 있는 통기를 위해 필요한 양의 블로바이 가스가 내연기관의 적어도 관련 동작 영역에서 밖으로 흡입될 수 있다.
특히 임팩터 분리기의 임팩트 벽이 제 1 분리기 유닛의 필터 본체의 영역이나 섹션에 의해 형성되는 실시예가 유리하다. 예를 들어, 임팩터 분리기의 흐름 지향 요소는 청정 측에 필터 본체의 표면의 섹션으로 블로바이 가스를 흐를 수 있게 배향시킨다. 필터 물질은 특히 오일 증기 입자를 흡수하는데 적합하다. 이에 의해 필터의 이중 기능이 제공된다.
다른 유리한 실시예에서, 바이패스 밸브의 밸브 본체에 의해 임팩트 분리기의 흐름 지향 요소를 형성하는 것이 제공될 수 있다. 이를 위해, 밸브 본체는 바이패스 밸브를 개방할 때 흐름 지향 요소의 흐름 지향 기능을 수행하도록 형성된다. 이에 의해, 바이패스 밸브는 이중 기능을 구비한다. 이에 의해, 오일 증기 분리기는 비교적 콤팩트하게 구현될 수 있다.
필터 본체를 통해 블로바이 가스를 흐르게 하면 필터 물질에 의해 흡수되는 오일이 필터 물질의 청정 측에 액적이 형성되고 떨어져 흐르게 된다. 떨어져 흐르는 오일을 수집하기 위해 오일 증기 분리기의 하우징은 오일을 위한 수집 챔버와 리턴 라인을 구비하며, 이 리턴 라인에 의해 수집 챔버로부터 오일이 하우징 밖으로 운반될 수 있다. 특히 유리한 실시예에 따르면, 리턴 라인은 수집 챔버로부터 필터 본체의 원료 측으로 이어져 있어, 이에 의해 오일이 이 원료 측을 통해 하우징으로 운반될 수 있다. 이런 디자인을 통해, 청정 측에 배열된 리턴 밸브가 회피될 수 있고, 이 리턴 밸브는 오일 증기 분리기를 바이패스하거나 분리기 유닛을 우회(bypass)하는 동안 블로바이 가스의 흡입을 회피하기 위해 청정 측 리턴 라인에 제공되어야 한다.
다른 특히 유리한 실시예에 따르면, 적어도 제 1 분리기 유닛에는 필터 카트리지가 제공될 수 있으며, 이 필터 카트리지는 2개의 단부 디스크와 이 2개의 단부 디스크들 사이에 배열된 링 형상의 필터 본체를 구비한다. 이 필터 카트리지는 교체가능하게 오일 증기 분리기 내에 배열될 수 있도록 디자인된다. 따라서, 유지보수하는 경우에 필터 카트리지는 새로운 필터 카트리지로 용이하게 교체될 수 있다.
바람직한 개선에 따르면, 이 필터 카트리지는 제 1 분리기 유닛의 부품 뿐만 아니라 제 2 분리기 유닛의 부품 및/또는 바이패스 밸브의 부품 및/또는 리턴 라인의 부품을 구비할 수 있으며, 이에 의해 필터 본체는 높은 집적도를 제공한다. 동시에, 이 실시예는 유지보수하는 경우에 오일 증기 분리기의 비교적 많은 개수의 부품들이 하나의 단일의 작업 단계에서 교체될 수 있게 한다.
따라서 본 발명이 기초로 하는 문제는 전술된 유형의 오일 증기 분리기를 위한 필터 카트리지에 의해 해결된다.
본 발명의 추가적인 중요한 특징과 잇점은 종속항, 도면 및 이 도면에 기초하여 관련 상세한 설명으로부터 발생한다.
전술된 특징과 이후에 설명될 특징들은 각 언급된 조합으로 뿐만 아니라 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 조합으로나 또는 단독으로도 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
바람직한 실시예는 도면에 예시되어 있으며 이하 상세한 설명에 보다 구체적으로 설명되며, 여기서 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사하거나 기능적으로 동일한 부품을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 상이한 동작 상태에서 오일 증기 분리기를 통한 크게 간략화된 길이방향 단면을 개략적으로 도시하는 도면.
도 3 내지 도 6은 상이한 다른 실시예에서 오일 증기 분리기를 통한 크게 간략화된 길이방향 단면을 개략적으로 도시하는 도면.
도 7은 필터 카트리지의 측면을 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 바이패스 밸브의 영역에서 필터 카트리지를 통한 길이방향 단면을 개략적으로 도시하는 도면.
도 9는 다른 실시예에서 오일 증기 분리기를 통한 크게 간략화된 길이 방향 단면을 개략적으로 도시하는 도면.
도 1 내지 도 6에 따르면, 오일 증기 분리기(1)는 제 1 분리기 유닛(2)과 제 2 분리기 유닛(3)과 바이패스 밸브(4)를 포함한다. 오일 증기 분리기(1)는 PCV 시스템(positive crankcase ventilation system)에 사용하기 위해 제공되거나 또는 이러한 PCV 시스템의 통합 부분을 형성한다. 이를 위해, 오일 증기 분리기(1)는 통기 라인에 통합되며, 이 통기 라인은 크랭크케이스를 특히 차량에 배열될 수 있는 내연 기관의 신선한 가스 트랙(fresh gas track)에 연결시킨다. 흡입 트랙 내에서 우세한 네거티브 압력에 의해 블로바이 가스가 크랭크케이스로부터 배출된다. 오일 증기 및 만약 있다면 블로바이 가스 내에 함께 운반되는 고체 입자 예를 들어 카본 블랙이 오일 증기 분리기(1)에 의하여 블로바이 가스로부터 분리된다. 이를 위해 블로바이 가스는 오일 증기 분리기(1)를 통해 흐른다. 오일 증기 분리기(1)의 하우징(5)은 블로바이 가스가 화살표(7)에 따라 흘러 들어가는 입구(6)와, 블로바이 가스가 화살표(9)에 따라 흘러 나가는 출구(8)를 가진다.
제 1 분리기 유닛(2)은 블로바이 가스에 대해서는 투과성이 있는 필터 물질로 구성된 적어도 하나의 필터 본체(10)를 구비한다. 예를 들어, 필터 본체(10)는 플리스(fleece)로 구성된다. 하우징(5) 내에는 블로바이 가스 경로(11)가 형성되며, 이 가스 경로(11)는 입구(6)로부터 출구(8)로 이어져 있으며, 여기서는 흐름 화살표로 표시되어 있다. 오일 증기 분리기(1) 내 또는 제 1 분리기 유닛(2) 내에서 필터 본체(10)는 청정 챔버(13) 즉 청정 측(13)으로부터 원료 챔버(12) 즉 원료 측(12)을 분리시킨다. 원료 측에는 블로바이 가스가 오일 입자(14)를 운반한다. 이 오일 입자는 제 1 분리기 유닛(2)에 의하여 블로바이 가스를 분리된다. 이를 위해 필터 본체(10)는 블로바이 가스가 필터 본체를 통해 흐를 수 있도록 블로바이 가스 경로(11) 내에 삽입된다. 따라서, 블로바이 가스가 블로바이 가스 경로(11)를 따라 가기를 원하는 경우, 이 블로바이 가스는 필터 본체(10)를 통해 흘러야 한다. 오일 증기 입자(14)는 필터 본체(10)에 축적된다. 블로바이 가스 흐름의 배향은 이제 필터 본체(10)의 물질에 흡수되는 오일이 청정 측(13)에 축적되어 액적(15)을 형성하는 효과를 가진다. 이들 액적(15)이 충분한 크기에 도달하면, 이들 액적은 필터 본체(10)에서 이탈하여 흐르거나 떨어질 수 있다. 플리스 액적(15)의 이동 방향은 여기서 화살표로 표시되어 있으며 중력의 방향에 의해 한정된다. 청정 측(13)에는 하우징(5)이 수집 챔버(16)를 포함하며, 이 수집 챔버(16)에는 분리기 유닛(2,3)에 의하여 분리된 오일이 축적될 수 있다. 리턴 라인(17)은 수집 챔버(16)로부터 오일이 배출될 수 있게 한다. 제 2 분리기 유닛(3)은 바이패스 경로(18) 내에 배열되며 이 바이패스 경로(18)는 여기서 화살표로 표시되어 있고 제 1 분리기 유닛(2)을 바이패스한다. 바이패스 밸브(4)는 바이패스 경로(18)를 적어도 개방하고 폐쇄하기 위해 제어한다. 바이패스 밸브(4)는 제 1 분리기 유닛(2)에 작용하는 차이 압력에 따라 바이패스 경로(18)를 개방하고 폐쇄하도록 디자인된다. 미리 정해진 값보다 낮은 차이 압력에서는 바이패스 밸브(4)는 블로바이 가스 경로(18)를 통해 블로바이 가스가 흐르지 않게 폐쇄된 상태로 유지된다. 이 상태는 도 1에 도시되어 있다.
제 1 분리기 유닛(2)에서 차이 압력이 미리 정해진 값을 초과하자마자, 따라서 상대적으로 높아지자마자, 바이패스 밸브(4)는 개방되고 이에 따라 후속적으로 블로바이 가스가 바이패스 경로(18)를 통해 흐를 수 있다. 제 1 분리기 유닛(2) 내 차이 압력은 예를 들어 필터 본체(10)가 오일로 젖는 양이 증가함에 따라 점차적으로 막히며, 이에 의해 그 투과 흐름 저항이 시간적으로 증가한다는 점에서 증가할 수 있다. 나아가, 필터 본체(10)의 투과 흐름 저항은 또한 필터 물질에 예를 들어 카본 블랙과 같은 고체 입자가 적층된다는 점에서 시간에 따라 증가하며, 이 고체 입자는 액적 입자의 적층물과는 대조적으로 통상 영구적으로 존재한다. 따라서 필터 본체(10)는 오일 증기 분리기(1)의 사용 수명에 걸쳐 점차적으로 막힌다. 나아가, PCV 시스템의 부분에는 비교적 많은 양의 블로바이 가스가 크랭크케이스로부터 배출되어야 한다는 점에서 차이 압력이 증가할 수 있으며, 이런 이유로 비교적 높은 차이 압력이 통기 라인에 가해지고, 이 차이 압력은 오일 증기 분리기(1)에 분산되며 또한 궁극적으로 제 1 분리기 유닛(2)에 가해진다. 차이 압력이 미리 정해진 값인 경우 그리고 더 높은 차이 압력에서 크랭크케이스로부터 블로바이 가스를 충분히 배출할 수 있기 위하여, 바이패스 밸브(4)는 이 값에 도달하자마자 개방된다.
도 1 내지 도 6의 실시예에서, 제 2 분리기 유닛(3)은 임팩터 분리기로 디자인된다. 이를 위해, 제 2 분리기 유닛(3)은 임팩트 벽(19)과 흐름 지향 요소(20)를 구비한다. 흐름 지향 요소(20)는 바이패스 경로(18)가 개방될 때 임팩트 벽(19)으로 블로바이 가스의 흐름을 지향하는 역할을 한다. 가스 흐름은 상기 임팩트 벽(19)에 충돌하며 하우징(5) 밖으로 이어지는 방향으로 편향된다. 함께 운반된 입자는 또한 임팩트 벽(19)에 충돌하지만 이에 들러붙어 축적되고 이로 액적을 형성하며 이어서 떨어져 흐를 수 있다. 임팩트 벽(19)의 오일 흡수 작용을 개선시키기 위하여, 임팩트 벽은 플리스 본체를 구비하거나 플리스 본체에 의해 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 임팩트 벽(19)은 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)의 섹션에 의하여 형성된다. 단지 예시를 위하여, 임팩트 벽(19)은 여기서는 접혀진 필터 물질로 구성된 필터 본체(10)의 단부 폴드에 의하여 형성된다. 유리하게는 플리스를 수반할 수 있는 그러한 필터 물질은 특히 그러한 임팩트 벽(19)을 구현하는데 적합하다. 여기서 임팩트 벽(19)을 형성하는 필터 본체(10)의 상기 섹션은 청정 측(13)에 배열된다. 따라서, 제 2 분리기 유닛(3)에 의하여 분리된 오일은 청정 측에서 떨어지고 수집 챔버(16)에 수집되며 리턴 라인(17)을 통해 배출될 수 있다.
도 3 내지 도 6의 실시예에서, 임팩트 벽(19)은 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)에 대해 별도의 부품이다. 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서, 임팩트 벽(19)은 흐름 지향 요소(20)에 의하여 흐름 지향되는 블로바이 가스에 노출되는 별도의 플리스 본체(21)를 구비한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 전체 임팩트 벽(19)은 플리스 본체에 의해 형성된다.
적어도 도 1 내지 도 6의 실시예에서, 바이패스 밸브(4)는 밸브 본체(22)를 구비하며, 이 밸브 본체(22)는 스프링의 힘으로 닫힌 위치에서 미리 부하를 받으며 제 1 분리기 유닛(2)에 가해지는 차이 압력에 노출된다. 따라서, 이 차이 압력은 밸브 본체(22)를 작동시킨다. 밸브 본체(22)는 바이패스 개구(23)와 상호작용하여 이 개구를 개방하고 폐쇄하여 이를 제어한다. 도 1 내지 도 6의 실시예에서, 밸브 본체(22)는 판 스프링으로 디자인된다. 예를 들어 닫힌 방향에서 스프링이 가해져 있는 플랩과 같은 다른 실시예도 또한 생각해 볼 수 있다.
특히 유리하게는 제 2 분리기 유닛(3)나 임팩터 분리기의 흐름 지향 요소(20)가 바이패스 밸브(4)의 밸브 본체(22)에 의해 형성되는 실시예들이 여기에 도시되어 있다. 여기에 도시된 실시예에서, 밸브 본체(22)는 바이패스 개구(23)를 개방할 때 흐름 지향 요소(20)의 흐름 지향 기능을 수행하고 이에 따라 블로바이 가스 경로(18)가 개방될 때 임팩트 벽(19)으로 블로바이 가스 흐름을 지향시키도록 디자인된다. 여기서, 밸브 본체(22)는 구체적으로 임팩트 벽(19)으로 진행하는 블로바이 가스 흐름이 충돌하도록 바이패스 개구(23)를 개방한다.
앞서 이미 설명된 바와 같이, 리턴 라인(17)은 수집 챔버(16)에 축적하는 오일을 하우징(5) 밖으로 운반한다. 도 3에 따르면, 상기 리턴 라인(17)은 필터 본체(10)의 청정 측(13)에 유지될 수 있다. 이 경우에, 여기서 도식적으로 표시된 리턴 밸브(24)는 분리기 유닛(2,3)을 우회하는 동안 가스 흐름이 흡입되는 것을 방지하기 위해 리턴 라인(24)에 배열된다.
도 5 및 도 6은 리턴 라인(17)이 수집 챔버(16)로부터 필터 본체(10)의 원료 측(12)으로 이어져 있는 바람직한 실시예를 도시한다. 후속적으로, 리턴 라인(17)은 상기 원료 측(12)을 통해 하우징(5) 밖으로 오일을 운반할 수 있다. 일반적으로 리턴 라인(17)은 어쨌든 크랭크케이스로 다시 이어져 있다. 필터 본체(10)의 원료 측(12)이 라인의 적절한 배치로 인해 하우징(5)의 입구(6)와 연통해 있으므로, 오일은 원료 측(12)으로부터 크랭크케이스 안으로 자동적으로 다시 들어간다. 따라서, 외부 리턴 라인은 필요치 않다.
도 5에 도시된 실시예에서, 리턴 라인(17)은 리턴 밸브(25)를 갖는다. 이 리턴 밸브(25)는 원료 측(12)으로부터 블로바이 가스가 흡입되는 것을 방지하면서 수집 챔버(16)로부터 원료 측(12)으로 오일이 흐를 수 있게 하도록 디자인된다.
필터 본체(10)의 청정 측(13)에 배열된 수집 챔버(16)는 도 6에 도시된 실시예의 필터 본체(10)에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 여기서, 리턴 흐름(17)은 필터 본체(10)를 통해 이어진다. 블로바이 가스 흐름은 축적하는 오일을 청정 측(13)으로 구동하며, 이에 의해 더 큰 액적이 형성되게 하며 이 액적은 중력으로 인해 필터 물질을 따라 또는 필터 본체(10)를 따라 아래쪽으로 배출될 수 있다. 수집 챔버(16) 내에서, 오일은 필터 본체(10)를 따라 상승하며, 이에 의해 필터 본체(10)의 하부 영역에서의 동적 압력이 이에 따라 증가한다. 수집 챔버(16) 내 오일 레벨이 필터 본체(10)의 이 하부 영역을 통해 블로바이 가스의 흐름을 동시에 차단한다. 이에 의해, 오일은, 블로바이 가스 흐름의 반대 방향으로 필터 본체(10)를 통해 흘러 원료 측(12)에 도달하도록 필터 물질을 거쳐 푸시될 수 있다. 이 실시예에서는, 도 5에 도시된 실시예에서는 여전히 필요한 리턴 밸브(25)가 생략될 수 있다.
도 6은 리턴 라인(17)이 필터 본체(10)의 원료 측(12)에 수집 채널(26)을 가지는 다른 특징을 도시한다. 이 수집 채널(26)에서, 리턴 라인(17)을 통해 원료 측(12)으로 들어가는 오일이 수집될 수 있다. 이 수집 채널(26)은 여기서 배출 노즐로 디자인된 적어도 하나의 드레인(27)을 구비한다. 이 드레인(27)을 통해, 오일은 수집 채널(26)로부터 다시 배출될 수 있다. 예를 들어, 오일은 드레인(27)을 통해 그리고 입구(6)를 통해 하우징(5) 밖으로 떨어진다. 도 6에 도시된 실시예에서, 상기 수집 채널(26)은 리턴 라인(17)이 필터 본체(10)를 통해 이어지는 변형예와 결합된다. 예를 들어 수집 채널(26)은 리턴 라인(17)이 리턴 밸브(25)를 구비하는 도 5에 도시된 변형예와도 결합될 수 있다는 것은 자명하다.
도 1 및 도 2에 따르면, 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)는 판형 필터 유형으로 디자인될 수 있다. 필터 본체(10)는 오일 증기 분리기(1)에 고정 장착될 수 있다. 또한, 필터 본체(10)는 오일 증기 분리기(1)에 교체가능하게 배열될 수 있다.
도 1 및 도 2와는 대조적으로, 도 3 내지 도 6은 제 1 분리기 유닛(2)이 오일 증기 분리기(1)나 이 분리기의 하우징(5)에 교체가능하게 배열된 필터 카트리지(28)를 구비하는 실시예를 도시한다. 상기 필터 카트리지(28)는 이 경우에 링 형상인 필터 본체(10)를 포함한다. 필터 카트리지(28)의 길이방향 중심축은 여기서 도면부호 29로 지시되어 있다. 이 길이방향 중심축(29)에 대하여 필터 카트리지(28)는 2개의 축방향 단부 디스크(30,31)를 포함하며, 이 2개의 축방향 단부 디스크는 이후 도 3 내지 도 6에 따른 장착 위에 따라 상부 단부 디스크(30)와 하부 단부 디스크(31)로 또한 디자인될 수 있다. 필터 본체(10)는 이들 2개의 단부 디스크(30,31)들 사이에 축방향으로 배열된다. 적절하게는, 필터 본체(10)는 단부 디스크(30,31)에 용접되거나 접착되거나 또는 그 내에서 가소성화(plasticized)된다. 교체 가능한 필터 카트리지(28)에 의하여 유지보수 기간에 필터 카트리지(28)를 교체하는 것이 매우 용이하게 되며 이에 의해 적어도 필터 본체(10)가 갱신될 수 있다.
여기에 도시된 실시예에 따르면, 오일 증기 분리기(1)의 추가적인 부품 및/또는 기능들이 필터 카트리지(28)에 통합될 수 있다. 이하 항목들은 단지 예시를 위한 것이며 구체적으로 전술된 특징들은 필터 카트리지(28)에 추가적으로 또는 대안적으로 구현될 수 있다. 여기에 도시된 실시예에서, 예를 들어 바이패스 밸브(4)는 필터 카트리지(28)에 형성된다. 도 3 내지 도 6의 실시예에서, 바이패스 밸브(4)는 판 스프링으로 디자인된 밸브 본체(22)를 실질적으로 수반한다. 또한, 밸브 본체(22)는, 선회 축에 대해 32에서 선회가능하면서 예를 들어 여기서는 도시되지 않은 레그 스프링에 의해 닫힌 위치에서 미리 부하를 받은 판 형상의 부품일 수 있다. 나아가, 이들 실시예에서, 필터 본체(10)를 우회하는 바이패스 경로(18)는 필터 카트리지(28)에 통합된다. 여기서, 바이패스 밸브(4)는 상부 단부 디스크(30)에 형성되며, 중심 개구, 즉 상부 단부 디스크(30)에 또한 형성된 바이패스 개구(23)와 상호작용한다. 바이패스 경로(18)는 바이패스 개구(23)를 통과하여 이어지며 이에 따라 상부 단부 디스크(30)를 통해 이어진다. 도 3, 도 5 및 도 6의 실시예들에서, 임팩트 벽(19)은 브라켓(33)에 의하여 상부 단부 디스크(30)에 부착된다. 이런 방식으로, 또한 임팩트 벽(19)은 필터 카트리지(28) 상에 일체로 형성된다. 여기서 또한 흐름 지향 요소(20)와 밸브 본체(22)는 공통 부품에 의해 형성되므로, 임팩터 분리기 전체나 제 2 분리기 유닛(3) 전체는 필터 카트리지(28) 상에 형성된다.
도 3, 도 5 및 도 6에 따르면, 하부 단부 디스크(31)에는 소켓(34)이 형성되며, 이 소켓(34)을 통해 필터 카트리지(28)가 하우징(5) 내에 형성된 대응하는 소켓 수용부(35) 내에 삽입된다. 이를 위해, 소켓(34)에는 시일(36)이 배열될 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 리턴 밸브(25)는 이 소켓(34)에 형성된다. 이 소켓(34)은 여기서 수집 챔버(16)를 한정하는 역할을 하며 리턴 라인(17)이 소켓(34)을 통해 이어지도록 리턴 밸브(25)를 포함한다. 도 6에 도시된 실시예에서, 수집 채널(26)이 필터 카트리지(28)에 형성된다. 예를 들어, 수집 채널(26)은 하부 단부 디스크(31)에 부착된다.
도 7 및 도 8은 필터 카트리지(28)에 대한 다른 실시예를 도시한다. 여기서 또한 임팩트 벽(19)은, 상부 단부 디스크(30)로부터 연장하는 링(37)이나 또는 리브(37)에 의해 외측 상에 방사방향으로 지지되는 플리스 본체 의해 형성된다. 방사방향 안쪽으로 임팩트 벽(19)을 형성하는 플리스 본체는 상부 디스크(30)로부터 또한 연장하는 다른 리브(38)에 의해 지지된다. 여기서 밸브 본체(22)는 판 형상의 디자인을 가지며 리턴 스프링(39)을 통해 도시된 닫힌 위치에서 미리 부하를 받는다. 내부 리브(38)는 이와 동시에 밸브 본체(20)를 위한 외부 가이드를 형성한다. 이에 의해, 밸브 본체(20)는 가이드되는 축방향으로 행정(stroke)을 수행할 수 있다. 밸브 본체(22)가 그 시트로부터 적절한 차이 압력으로 들어올려지자마자, 이 밸브 본체(22)는 이와 동시에 임팩터 분리기로 디자인된 제 2 분리기 유닛(3)의 흐름 지향 요소(20)로서의 역할을 한다. 나아가, 이 예에서, 외부 리브(37)에 클립 결합된 커버(40)가 제공되며 이 커버(40)는 플리스 본체에 의해 형성된 임패트 판(19)을 축방향으로 고정시킨다. 여기서 임팩트 판(19)은 링 형상이다.
도 9에 따르면, 오일 증기 분리기(1)의 다른 실시예에서, 제 2 분리기 유닛(3)은 블로바이 가스가 흐를 수 있도록 바이패스 경로(18) 내에 배열된 적어도 하나의 필터 본체(41)를 구비할 수 있다. 대체로, 다른 필터 본체(41)는 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)와 동일한 필터 물질로 만들어질 수 있다. 하우징(5) 내에는 닫힌 바이패스 밸브(4)에 존재하며 제 1 분리기 유닛(2)을 통해 흐르는 통상적인 블로바이 가스 흐름이 도 5에 실선을 통해 화살표(44)로 표시되어 있다. 바이패스 밸브(4)가 개방된 상태의 블로바이 가스 흐름은 파선을 통해 화살표(43)로 도시되어 있다. 이 경우에, 블로바이 가스는 제 2 분리기 유닛(3)의 필터 본체(41)를 통해 추가적으로 또는 대안적으로 흐른다. 도 9는 제 2 분리기 유닛(3)을 우회하는 다른 바이패스가 제공되며 이 바이패스는 또한 제 2 분리기 유닛(3)에서의 차이 압력에 따라 다른 바이패스 밸브(44)에 의하여 제어되는 특정 실시예를 도시한다. 다른 바이패스 밸브(44)가 개방될 때 다른 바이패스를 통한 블로바이 가스 흐름이 도 9에 점선을 통해 화살표(45)로 도시되어 있다. 대체로, 이런 방식으로 임의의 개수의 분리기 유닛(2,3)이 직렬 연결 방식으로 서로 인접하게 배열될 수 있다. 구체적으로 여기서 요구조건에 따라 2개 또는 그 이상의 분리기 유닛(2,3)이 조립되는 모듈식 디자인의 필터 카트리지(28)도 생각해 볼 수 있다.
도 9에 도시된 실시예에서, 각 바이패스 밸브(4 또는 44) 각각은 다시 스프링 부하를 받는 밸브 부재(22)를 구비한다. 대안적으로, 밸브 본체(22)에 대한 다른 실시예도 생각해 볼 수 있다. 예를 들어, 이 밸브 본체는 디스크 스프링으로도 디자인될 수 있다.

Claims (15)

  1. PCV 시스템(positive crankcase ventilation system)을 위한 오일 증기 분리기로서,
    - 블로바이 가스(blow-by gas)가 흐를 수 있도록 블로바이 가스 경로(11)에 배열된 적어도 하나의 필터 본체(10)를 구비하는 제 1 분리기 유닛(2)과,
    - 상기 제 1 분리기 유닛(2)을 우회하는 바이패스 경로(18)에 배열된 제 2 분리기 유닛(3)과,
    - 상기 제 1 분리기 유닛(2)의 차이 압력이 미리 정해진 값을 초과하자마자 상기 바이패스 경로(18)를 개방시키는 바이패스 밸브(4),
    를 구비하며,
    - 상기 제 2 분리기 유닛(3)은 임팩터 분리기로서 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 분리기 유닛(3)은 임팩트 벽(19)과 흐름 지향 요소(20)를 구비하며, 상기 흐름 지향 요소(20)는 상기 블로바이 가스 경로(18)가 개방될 때 상기 블로바이 가스의 흐름을 상기 임팩트 벽(19)으로 지향시키는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임팩트 벽(19)은 상기 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)의 섹션에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 임팩트 벽(19)은 플리스 본체(fleece body)(21)를 구비하거나 플리스 본체에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흐름 지향 요소(20)는 상기 바이패스 밸브(4)의 밸브 본체(22)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브(4)는 판 스프링이나 디스크 스프링이나 스프링-장전 밸브 부재로 구성된 밸브 본체(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 증기 분리기(1)의 하우징(5)에는, 상기 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)의 청정 측(13)에 배열된 수집 챔버(16)가 형성되며, 이 수집 챔버(16)에 상기 제 1 분리기 유닛(2) 및/또는 제 2 분리기 유닛(3)을 통해 블로바이 가스에서 분리된 오일이 축적되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수집 챔버(16)에 축적된 오일이 하우징(5) 밖으로 전달될 수 있는 리턴 라인(17)이 제공되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리턴 라인(17)은 상기 수집 챔버(16)로부터 상기 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)의 원료 측(12)으로 이어져 있으며, 이에 따라 오일이 상기 하우징(5) 밖으로 상기 원료 측(12)을 거쳐 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 리턴 라인(17)은, 원료 측(12)으로 오일을 배출하고 원료 측(12)으로부터 블로바이 가스가 흡입되는 것을 방지하는 리턴 밸브(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수집 챔버(16)는 상기 리턴 라인(17)이 필터 본체(10)를 통해 이어지도록 상기 제 1 분리기 유닛(2)의 필터 본체(10)에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    원료 측(12)에 상기 리턴 라인(17)은 오일을 위한 수집 채널(26)을 구비하며, 상기 수집 채널(26)은 오일이 수집 채널(26)을 빠져나가는 하나 이상의 드레인(27)을 구비하는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 분리기 유닛(2)은 필터 카트리지(28)를 구비하며, 이 필터 카트리지(28)는 두 개의 단부 디스크(30,31)와 이 두 개의 단부 디스크(30,31) 사이에 있는 링 형상의 필터 본체(10)를 포함하며 상기 오일 증기 분리기(1)에 교체가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 필터 카트리지(28)에는, 상기 제 2 분리기 유닛(3), 상기 바이패스 경로(18), 상기 바이패스 밸브(4), 상기 제 2 분리기 유닛(3)의 필터 본체(41), 임팩터 분리기, 임팩트 벽(19), 흐름 지향 요소(20), 플리스 본체(21), 밸브 본체(22), 판 스프링, 디스크 스프링, 스프링-장전 밸브 부재, 리턴 라인(17)의 적어도 일부분, 리턴 밸브(25), 수집 채널(26)로 이루어진 요소 중 하나 이상이 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 증기 분리기.
  15. 제13항 또는 제14항에 따른 오일 증기 분리기를 위한 필터 카트리지.
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