KR930006394B1 - 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지 - Google Patents

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KR930006394B1 KR1019860001044A KR860001044A KR930006394B1 KR 930006394 B1 KR930006394 B1 KR 930006394B1 KR 1019860001044 A KR1019860001044 A KR 1019860001044A KR 860001044 A KR860001044 A KR 860001044A KR 930006394 B1 KR930006394 B1 KR 930006394B1
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Abstract

내용 없음.

Description

원심분리기용 폐기가능한 카아트리지
제1a 및 b도는 본 발명에 따른 폐기가능한 카아트리지의 압축 판금 기저부재의 평면 및 정면(부분 절개된)도.
제2a-f도는 제1a도에 도시한 기저부재를 통해 나타낸 단면도.
제3a-c도는 특히 주위 트로프를 보여주고 있는 기저부재형성의 중간단계인 기재부재의 측면도, 내측사시도, 외측사시도.
제4도는 본 발명에 따른 폐기 가능한 카아트리지의 일예의 정 단면도.
제5도는 본 발명에 따른 폐기가능한 카아트리지의 변형 실시예의 정 단면도.
제6도는 원심분리기 하우징에 설치된 제5도의 폐기가능한 카아트리지의 단면도.
본 발명은 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지, 특히 내연기관 및 기어박스 같은 엔진 및 전동장치(transmission)의 연료 또는 윤활유 정화기로서 사용하기 위한 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지에 관한 것이다.
통상적으로, 오일 정화기 형태의 원심분리기 카아트리지는 오일 로우터(rotor)에 도입되는 수직 또는 거의 수직인 축에 회전가능하게 설치되어 오일이 압력하에 통상 카아트리지의 저부에 위치되는 접선 방향으로 향한 노즐 또는 제트를 통하여 떠날때 야기되는 반력에 의하여 구동된다. 노즐을 통하는 오일 흐름이 난류를 일으키게 되고, 이것이 고속을 달성하여 보다 효과적인 분리를 달성하기 위한 카아트리지 내에서의 고압의 사용을 사실상, 제한하는 경우, 고속으로 카아트리지를 회전시키는 노즐의 능력이 저하되며, 따라서 분리기의 정화 능력이 또한 저하됨을 알았다. 지금까지는 카아트리지의 저부로부터 하향 연장되며 그 상측 단부에서 카아트리지의 내부에 개방되고 그 하측 단부에서 폐쇄된 중공형 둥근돌기의 일측에 노즐개구를 제공하는 것이 통례였다. 통상적으로 돌기는 플랜지가 카아트리지 저부의 구멍의 주위에 지지되어 예컨대, 납땜, 경납땜, 또는 용접에 의하여 적절히 고정될 수 있을 때까지 돌기편이 카아트리지의 저부의 구멍을 통하여 지나갈 수 있도록 예컨대 상측 단부에 플랜지된 분리편의 형태를 취하고 있다. 그와같은 공지 카아트리지의 형상 및 구조로 인하여, 카아트리지 노즐편 속으로 통하는 오일 흐름은 일반적으로 난류가 심하므로 일정한 오일 압력에서 달성될 수 있는 카아트리지의 회전속도를 제한한다. 난류의 효과는 카아트리지가 달성할 수 있는 최대 회전 속도를 제한하는 것이다.
본 발명의 목적은 노즐이 압착에 의하여 일체로 형성되어 있고 종래보다도 높은 오일 압력으로 유지되는 오일 흐름에 보다 적은 난류를 조성시키는 폐기가능한 카아트리지용 기저부재를 제공하는데 있다. 또한 본발명의 목적은 일정한 오일 압력에 대하여 공지 카아트리지 보다 높은 r.p.m에서 회전되며 따라서 일정압력에 대하여 소형오염 입자를 제거함으로서 오일 또는 연료의 정화를 보다 효율적으로 제공하여주는 카아트리지를 제공하는데 있다.
원심형 오일 분리기용 카아트리지는 저온 시동 상태에서 20바아(bar)까지의 과도 압력을 견디어 낼 수 있어야만 한다. 따라서, 카아트리지는 영구변형함이 없이 그와같은 압력을 견디어 낼 수 있어야만 한다.
공지 카아트리지는 고가의 기계가공된 주물 및 판금 프레싱(압착물)의 혼합물로 제조되며, 카아트리지는 비교적 두꺼운 금속부분을 사용함으로써 매우 단단하게 된다. 이는 카아트리지를 분해하여 소제한 다음 재사용하는 사용자에게는 경제적이지만, 폐기가능한 카아트리지의 경우 그와같은 구조는 엄청나게 비용이 소요된다.
본 발명의 다른 목적은 적당한 고유균형, 카아트리지를 변형없이 상당히 속력을 늦추기에 충분한 4000g까지의 회전력을 견디어내는 능력을 가지며, 제작 및 사용자가 구입하기에 경제적이며, 베어링을 제외하고는 주형 부품을 이용하는 것과는 달리 얇은 판금부품으로 완전히 제조되는 경량 구조의 폐기가능한 카아트리지를 제공하는데 있다.
판금으로 제조되며, 분리조즐편을 갖는 공지 카아트리지 기저부재에 있어서 난류 오일 흐름으로부터 야기되는 결점이외에 또한 강성이 불충분함이 발견되었다. 이는 높은 오일 압력에서 기저부재가 변형되기 쉬우며 기저부재에 통상 결합되는 베어링이 카아트리지가 회전하는 축에 걸려 카아트리지를 멈추게 하는 점에서 명백하다. 오일 압력이 하강되면 기저부재는 다시 그의 이전의 형상을 취하고 다시 회전을 시작할 수 있다. 그러나, 이는 영구변형이 일어나 카아트리지가 그의축에 여전히 걸릴 때는 일어날 수 없다. 이는 카아트리지 정지가 원심분리기를 사용하는 모든 목적을 부정하기 때문에 허용될 수 없음이 명백하다. 또한 형상으로 인하여 난류오일 흐름을 덜 촉진시키는 동일 카아트리지 기저부재는 상술한 공지 카아트리지의 후자의 부가적인 결점을 극복하기에 충분히 강성임을 알았다. 공지 카아트리지의 변형 효과는 때때로 만곡 접시형 판금이 중심상으로 만곡된 다음 해제되어 찰칵하는 소음을 내는 어린이용 "프로그-크릭커(frog-clicker)" 장난감에 비유된다.
본 발명에 의하면, 연료 또는 윤활유를 정화시키기 위한 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지는 커어버부재(20), 내측 흐름 안내 및 찌꺼기 유지부재(30), 기저부재(10), 각각 커어버부재와 기저부재에 연결된 두개의 베어링(22,26)으로 구성되며, 기저부재는 일체로 형성되며 오일이 카아트리지를 회전시키는 반력을 생성시키기 위한 방향으로 카아트리지를 떠나는 최소한 두개의 노즐을 갖는 판금프레싱이며, 노즐은 기저부재의 요구에 제공되며, 요구는 노즐로부터 떨어져 트로프의 시점에서 최소깊이로 시작하여 노즐이 놓이는 평면에 가까이에서 최대 깊이로 끝나는 깊은 부분을 갖는 평평한 윤곽의 주위 트로프(12,13)의 형태이다.
트로프의 길이는 사용되는 노즐의 수에 따르게 된다. 예컨대 두개의 노즐이 사용되고 기저부재에서 서로 180°간격으로 배치되는 경우, 트로프는 약 180°연장되는 것이 바람직하다. 이와유사하게, 세개의 노즐의 경우 트로프는 약 120°까지 연장되는 것이 바람직하다.
노즐은 성형공정 단계중에 트로프의 내측으로부터 천공공정에 의하여 기저부재에 천공되는 것이 바람직하다. 난류를 증가시켜 카아트리지의 성능을 손상시킬 수 있는 "거친 변부"가 노즐의 내측에 남지않는 것이 중요하다. 이와는 달리 천공 노즐이 이용될 수도 있으나 이들은 어떠한 거친변부도 노즐의 외측에 존재하도록 내측으로부터 천공되는 것이 바람직하다.
본 발명의 특징에 의하면, 커어버부재(20), 내측 흐름안내 및 찌꺼기 유지부재(30), 및 기저부재(10)는 모두 얇은 판금 프레싱(압착물)으로 제조된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지는 또한 상부 커어버와 기저부재 사이에 축방향으로 배치된 관상 인장부재(40)를 포함하고 있다. 이와같은 바람직한 실시예에서, 베어링은 관상 인장부재에 압입될 수 있으므로 단일 부재내에 직선정렬로 베어링을 유지시키는 이점이 부여되며, 변형을 일으키는 경향이 있는 힘을 잘 저항할 수 있다.
노즐은 카아트리지가 회전되는 하우징으로부터 오일 비산이 카아트리지에 도달하여 카아트리지를 감속시키는 것을 방지토록 유출 오일 제트의 방향이 회전가능한 카아트리지로부터 멀리 하향방향으로 일정각도로 향하도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명을 첨부도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1a 및 b도, 제2a-f도, 제3a-c도, 제4도 및 제5도에 대하여 언급하면, 기저부재(10)는 주위 채널형 부분(11) 및 두개의 반원형 트로프부분(12 및 13)으로 구성되어 있다. 제1a도에서 트로프 부분(12)은 매우 얕은 오목부에서 f부분둘레의 가장 얕은지역(제2f도 참조)에서 시작하여 트로프가 벽(14)의 가장 깊은 지점에서 a부분둘레까지 깊이가 점진적으로 증가하는 데, 상기 벽(14)은 또한 기준축에 대하여 평행한 평면에 대하여 약 10°의 하향 경사각도를 이루고 있다. 또한 트로프 부분(13)은 벽(15)에서 종단되면서 반대방향으로 유사하게 형성되어 있다. 벽(14 및 15)은 각각 내측으로부터 천공된 노즐(16 및 17)을 갖고 있다. 노즐(16 및 17)은 벽(14 및 15)의 평면에 대하여 수직으로 천공되어 있어 기저부재(10)의 축에 대하여 수직인 평면에 약 10°의 각도로 하향방향으로 향하고 있다. 노즐의 직경은 의도된 용도의 오일형태, 점도 및 오일 온도에 알맞게 최적으로 할 수 있으나 전형적으로 1.5㎜정도이다. 기저부재(10)의 중앙에는 직접 또는 관상 인장부재(40)에 베어링(26)을 위한 위치를 형성하는 플랜지구멍(18)이 형성되어 있다. 점진적으로 깊은 트로플(12 및 13)는 직경 대칭을 갖고 있다. 기저부재는 0.91㎜두께의 연강의 단일편으로부터 일련의 압착단계에 의해 압착되고, 노즐(16 및 17)은 내측으로부터 천공되어 있다. 채널(11)은 로울드 시임(rolled seam)(25)으로 기저부재(10)를 도움형 커어부재(20)에 연결하기 위한 것이다.
제3a도는 트로프(12 및 13)는 압착되었으나 노즐(16 및 17), 채널(11) 및 중앙의 플랜지구멍(18)이 형성되어야만 하는 단계에서 기저부재(10)의 측면도를 도시한 것이다. 제3b도는 기저부재(10)의 내측을 보여주는 사시도이고, 제3c도는 기저부재(10)의 외측을 보여주는 사시도이다.
제4도는 폐기가능한 카아트리지가 도움형 상부 커어버(20) 및 플랜지 베어링(22)으로 구성되어 있는 완전한 카아트리지를 도시한 것으로, 커어버(20)는 그의 상측단부에 방사상으로 배치된 압입 보강오목부(21)를 갖고있고, 플랜지 베어링(22)은 플랜지구멍(23)에 압입되어 있다. 도움형 상부 커어버(20)의 하측주위(24)는 기저부재(10)의 패널(11)에 지지되고, 로울드 시임(25)은 상부 커어버(20)와 기저부재(10) 사이에 누설이 없는 연결을 이루도록 형성되어 있다. 기저부재(10)에는 플랜지구멍(18)에 압입된 플랜지 베어링(26)이 설치되어 있다. 카아트리지내에는 움푹들어간 흐름 안내 및 찌꺼기 유지부재(30)가 형성되어 있으며, 상기 부재(30)는 기저부재(10)에 점용접된 환상 주위 플랜지 부분(31)을 갖고있다. 흐름 안내 및 찌꺼기 유지부재(30)의 중앙에는 카아트리지 축(33)에 대칭인 구멍(32)이 형성되어 있다.
제5도에 도시한 변형예에서, 관상 인장부재(40)는 상부 커어버(20)와 기저부재(10)사이에 배치되어 있다. 관상 인장부재(40)는 하측 단부에서 외측으로 만곡된 플랜지(41) 및 상측단부에서 외측으로 만곡된 플랜지(42)를 갖고 있으며, 이들 플랜지는 각각 외측에서 기저부재(10) 및 상부 커어버(20)를 지지한다. 관상 인장부재(40)는 상부 커어버(20) 및 기저부재(10)의 플랜지 구멍(23 및 18)에 압입되어 있다. 부재(40)의 상측부에는 오일 유입 구멍(43)이 형성되어 있다. 베어링(22 및 26)은 카아트리지 축(33)과 동축인 관상 인장부재(40)에 직접 압입되어 있다. 환상 개구(44)는 부재(30) 및 관상부재(40)에 의하여 형성되어 있다. 관상 인장부재(40)는 방사상 및 축방향으로 카아트리지를 팽창시키는 경향이 있는 높은 오일 압력으로부터 생기는 인장응력을 견디어내는 역할을 한다. 더우기, 관상 인장부재는 또한 베어링(22 및 26)을 삽입하고 심지어 높은 오일 압력에서 축방향 정렬을 유지하기 위한 반복 가능한 기준을 제공한다.
제6도는 원심분리기 하우징에 제5도의 카아트리지를 설치한 것을 보여주고 있다. 하우징은 동체부재(50)로 구성되어 있다. 동체부재(50)의 상측 단부에는 고무 시일링(seal ring)(52)을 수용하여 위치시키기 위한 반턱 립(rebated lip)(51)이 형성되어 있다. 동체부재(50)의 하측 단부에는 테이퍼 부분(53)이 형성되어 있다. 동체부재(50)내에서 십자형 판금 구조물(54)이 동체부재(50)에 점용접되어 보울트(56)에 의하여 수직축(55)을 지지한다. 축(55)과 보울트(56)사이에 부시(65)가 위치되어 있으며, 그 상측면(66)은 추력면을 제공하여 준다. 축(55)은 상측 단부에 수나사부분(57)을 갖고 있으며, 수나사부분(57)은 예컨대 엔진 실린더 블록(도시하지 않았음)에서 지지하우징(59)의 암나사 부분(58)과 협력한다. 축(55)의 상측단부 부분은 카아트리지의 관상 인장부재(40)속으로 통하는 크로스드릴링(61)으로 구성되는 도관(60)에 의하여 축방향으로 천공되어 있다. 축(55) 및 관상 인장부재(40)는 원통형 환(62)을 형성한다. 오일은 하우징(59)에 형성된 통로(63)를 경유하여 도관(62)에 공급된다. 동체부재(50)와 카아트리지는 협력하여 나사(57 및 58)에 의하여 동체부재(50)를 하우징(59)에 고정시키므로써 하우징(59)에 고정되며, 시일링(52)은 반턱 립(51)에 압축되어 하우징(59)의 면(64)을 밀폐시킨다.
정상상태 조작에서, 약 5바아의 압력하에 오일은 통로(63)를 통하여 도관(60)속으로 유동하여 크로스 드릴링(61)밖으로 유동한다. 원통형 환(62)은 오일로 충전되고, 그다음 오일 유입 구멍(43)을 통하여 기저부재(10), 상부 커어버(20) 및 관상 인장부재(40) 사이에 형성된 카아트리지의 체임버(chamber)속으로 유동한다. 이와같이 형성된 체임버가 가득채워지면, 오일은 압력하에서 노즐(15 및 16)로부터 방출되므로 플랜지 베어링(22 및 26)에 의하여 축(55)에 지지되어 있는 카아트리지가 반력에 의하여 회전되게 한다. 부시(65)의 상측면은 플랜지 베어링(26)에 추력면을 제공한다. 방출된 오일은 테이퍼 부분(53)을 통하여 동체부재(50)의 내측벽 아래로 유동하여 그곳에서 오일 섬프(sump) 또는 탱크(도시하지 않았음)로 배출된다.
카아트리지의 회전방향은 동체부재(50)에 대해 야기된 오일 견인력이 동체를 협력하는 나사(57 및 58)에 의해 조여지게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 나사(57 및 58)가 오른 나사인 제6도에서 카아트리지의 회전방향은 아래로부터 볼때 시계 방향이 될 것이다.
점진적으로 깊은 트로프(12 및 13) 및 버어(burr)가 없는 노즐로 인하여 노즐(15 및 16)까지 그리고 노즐을 통하여 흐르는 오일 흐름은 종래보다 난류가 적다.
하기 표는 각종 오일 압력에서 카아트리지 회전속도 및 오일 흐름속도를 측정하기 위한 시험으로 얻은 결과를 보인 것이다. 카아트리지는 공지의 원리 및 본 발명의 원리에 따라 제조하였다. 세개의 형태의 카아트리지를 제조하였다. 즉,
카아트리지 A : 독립된 경납땜 노즐편이 형성된 공지 기저부재를 가지며, 관상 인장부재는 갖지 않음.
카아트리지 B : 카아트리지 A와 동일한 기저부재를 가지나 관상 인장부재를 포함함.
카아트리지 C : 본 발명에 따른 관상 인장부재 및 기저부재를 가짐.
[표]
Figure kpo00002
상기 표로부터 알수있는 바와같이 카아트리지 A와 카아트리지 B의 회전속도를 비교해 보면 관상 인장부재가 시험한 오일 압력의 전 범위에 걸쳐 약 12-14%의 사실상 일정한 향상을 부여하고 있다. 기저부재와 노즐에 구조적 차이가 있는 카아트리지 C와 카아트리지 B의 회전속도의 향상을 비교해보면, 회전속도의 향상은 오일 압력의 증가에 따라 증가함을 알 수 있다. 각종 오일 압력에서 카아트리지의 노즐을 통한 오일 흐름속도를 관찰해 보면, 사실상 차이가 거의 없음을 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 카아트리지 A 및 B보다 크게 향상된 카아트리지 C의 성능은 유출하는 오일제트의 난류의 감소 및 아마도 부분적으로 신규 기저부재의 향상된 강성에 기인할 수 있다.
본 발명에 따른 카아트리지의 높은 회전속도는 엔진 및 전동 오일장치로부터 보다 효과적인 오염물 제거를 제공하여 주므로 수명이 연장된다.
본 발명에 따른 카아트리지는 기저부재에 대하여 90°간격으로 배치된 네개까지의 노즐을 가지며 감소된 난류를 갖는 오인 흐름을 제공하도록 제조될 수도 있다. 그러나, 주어진 오일 압력에서 카아트리지를 통한 전체 오일 흐름속도는 사실상 일정하게 유지될 필요가 있으며, 따라서 노즐 크기가 감소될 필요가 있다. 제조의 경제성 및 용이성과 결부된 최적 성능은 두개의 노즐로 달성될 수도 있다.

Claims (5)

  1. 커어버부재(20), 내측 흐름안내 및 찌꺼기 유지부재(30), 두개의 노즐(16,17)을 가지며 카아트리지를 회전시키기 위한 반력을 만들도록 오일이 이 노즐을 통하여 지나가는 판금프레싱이 기저부재(10), 커어버부재 및 기저부재에 각기 결합된 두개의 베어링(22,26), 기저부재의 요구에 위치한 두개의 노즐, 노즐에서 멀리 떨어진 트로프의 시초에서 최소깊이로 시작되어 노즐 가까이에서 최대깊이로 끝나는 깊은 부분인 평평한 윤곽의 주위 트로프(12,13)형태의 상기 요구로 구성된 연료 또는 윤활유를 정화하기 위한 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지에 있어서, 이 요구가 약 180°까지 연장되는 것이 특징인 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지.
  2. 제1항에 있어서, 두 노즐(16,17)이 트로프의 내측으로부터 천공된 것이 특징인 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지.
  3. 제1항에 있어서, 두 노즐(16,17)이 내측으로부터의 천공에 의하여 형성된 것이 특징인 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지.
  4. 상기항중 어느 하나에 있어서, 커어버부재의 상부와 기저부재사이에 배치되는 관상 인장부재(40)가 또한 제공된 것이 특징인 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지.
  5. 제4항에 있어서, 관상 인장부재(40)가 또한 두 베어링(22,26)을 수용하고 두 베어링을 직선정렬로 유지시키는 것이 특징인 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지.
KR1019860001044A 1985-02-26 1986-02-14 원심분리기용 폐기가능한 카아트리지 KR930006394B1 (ko)

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