KR20190142866A

KR20190142866A - 원심필터

Info

Publication number: KR20190142866A
Application number: KR1020180070076A
Authority: KR
Inventors: 김용근; 예교해
Original assignee: 신흥정공(주)
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-12-30

Abstract

본 발명은 원심필터에 관한 것으로, 그 목적은 원심필터의 내부에 쌓인 불순물의 양을 원심필터를 정지시키지 않고도 실시간으로 확인할 수 있도록 이루어진 원심필터를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 액체 유입구와 액체 배출구가 형성된 케이싱; 및 상기 액체 유입구를 통해 유입되는 액체를 제공받아 원심력을 이용하여 불순물을 제거한 뒤 상기 액체 배출구로 내보내도록 케이싱의 내부에 회전 가능한 구조로 배치된 로터;를 포함하는 원심필터에 있어서, 회전동작에 의해 부양하는 로터와 마주하면서 가압되도록 케이싱의 내부에 설치되며, 부양하는 로터로부터 가해지는 힘을 감지하는 압력센서가 구비되어 압력센서에 가해지는 힘의 크기변화를 통해 로터의 내벽에 쌓인 불순물의 양을 확인할 수 있도록 하는 감지수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심필터를 제공한다.

Description

원심필터{Centrifugal filter}

본 발명은 원심필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심필터에 의한 액체의 여과과정에서 원심필터의 내벽에 쌓인 불순물의 양을 압력센서를 이용하여 실시간으로 확인할 수 있도록 이루어진 원심필터에 관한 것이다.

일반적으로 주조, 금형, 소성가공, 표면처리, 열처리, 발전, 선박 및 자동차 액체 정제 및 수처리 분야에서 기계장치 구동에 의해 발생되는 불순물이 윤활유에 섞이고, 이러한 윤활유가 기계장치를 그대로 순환할 경우, 기계장치의 마모 및 부식을 일으키게 된다.

한편, 원심필터(Centrifugal Filter)는 물질의 밀도 차이에 의한 원심력의 차이를 이용하여 액체보다 무거운 밀도의 불순물은 원심력을 받아 액체와 분리되는 원리로 액체를 정제하는 장치이다.

도 1은 종래 원심필터의 구조를 보인 단면도를 도시하고 있다.

한편, 도 1에 도시된 원심필터는 엔진에 사용되는 윤활유의 불순물을 여과하는데 사용되는 원심필터이다.

상기 원심필터는 액체의 유입이 이루어지는 유로(11)가 내부에 형성된 축(10)과, 상기 축(10)을 중심으로 회전하는 구조를 갖는 로터(20)와, 상기 로터(20)와 함께 축(10)을 중심으로 회전하는 구조를 가지며 축을 통해 유입되는 액체를 로터의 내부로 분사하는 스탠튜브(Stand tube:30)와, 액체 유입구(41)와 액체 배출구(42)가 형성되고 로터(20)를 내부에 수용하는 케이싱(40)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 원심필터는 미도시된 펌프의 구동에 의해 엔진이나 기계장치로 공급되는 윤활유의 일부를 제공받아 여과하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 케이싱(40)의 액체 유입구(41)를 통해 유입되는 액체는 축(10)과 스탠튜브(30)를 통해 로터(20)의 내부로 분사되며, 이처럼 로터(20)의 내부로 유입된 액체가 노즐(21)을 통해 분사되는 과정에서 발생되는 반작용원리에 의해 로터(20)가 회전하게 된다.

이처럼 로터(20)가 회전함에 따라 스탠튜브(30)로부터 분사되는 액체에 포함된 불순물은 비중차로 인한 원심력의 차이로 인하여 액체로부터 분리되며, 액체로부터 분리되는 불순물은 로터(20)의 내면에 설치된 페이퍼(미도시됨)에 부착됨으로서, 불순물의 여과가 이루어지게 된다.

이와 같이 원심필터는 원심력을 이용하여 불순물을 여과하는 특성 상, 액체를 정제하는 과정에서 발생되는 불순물이 로터 내벽에 케이크 형태로 부착되면서 쌓이게 된다.

한편, 종래의 원심필터는 로터 내벽에 쌓인 불순물을 양을 확인하기 위해서는 운전 중인 원심필터를 정지시키고 분해하여 로터 내벽에 쌓인 불순물의 양을 직접 육안으로 확인해야만 하므로, 확인 작업이 매우 번거롭고, 확인 작업이 이루어지는 기간 동안에는 원심필터의 정상적인 작동이 불가능한 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1003524호(2010.12.30.공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 원심필터의 내부에 쌓인 불순물의 양을 원심필터를 정지시키지 않고도 실시간으로 확인할 수 있도록 이루어진 원심필터를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 액체 유입구와 액체 배출구가 형성된 케이싱; 및 상기 액체 유입구를 통해 유입되는 액체를 제공받아 원심력을 이용하여 불순물을 제거한 뒤 상기 액체 배출구로 내보내도록 케이싱의 내부에 회전 가능한 구조로 배치된 로터;를 포함하는 원심필터에 있어서, 회전동작에 의해 부양하는 로터와 마주하면서 가압되도록 케이싱의 내부에 설치되며, 부양하는 로터로부터 가해지는 힘을 감지하는 압력센서가 구비되어 압력센서에 가해지는 힘의 크기변화를 통해 로터의 내벽에 쌓인 불순물의 양을 확인할 수 있도록 하는 감지수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심필터를 제공한다.

한편 상기 원심필터에 있어서, 상기 감지수단은, 상기 케이싱에 형성된 축홀에 삽입되도록 이루어진 소경부와, 상기 소경부 보다 큰 직경을 갖도록 소경부의 하부에 일체형의 구조로 형성되며 로터와 마주하면서 가압되는 대경부로 이루어진 링 가이드; 및 상기 대경부와 케이싱의 사이에 위치하도록 대경부에 설치된 압력센서;로 구성될 수 있다.

한편 상기 원심필터에 있어서, 상기 압력센서는 다수개로 이루어지며, 다수의 압력센서는 대경부의 원주방향으로 균일하게 분산되게 배치된 것으로 구성될 수 있다.

한편 상기 원심필터에 있어서, 상기 다수의 압력센서로 힘이 균일하게 분산되도록 하는 스폰지 테이프가 상기 링 가이드에 더 설치될 수 있다.

한편 상기 원심필터에 있어서, 상기 링 가이드의 저면에는 링 가이드와 로터의 사이에 유막이 형성되는 것을 감소시키도록 링 가이드 저면의 오일을 분산시키는 기능을 하는 오일 통로가 형성될 수 있다.

한편 상기 원심필터에 있어서, 상기 오일 통로는 다수개로 이루어지며, 다수의 오일 통로는 링 가이드의 저면으로부터 소정의 깊이로 가공된 홈으로 이루어지되, 링 가이드의 중심으로부터 방사형 구조로 연장되게 형성된 것으로 구성될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 로터 내벽에 쌓이는 불순물의 양을 실시간으로 확인할 수 있으므로, 운전 중인 원심필터를 정지하고 개방하여 수시로 점검하는 일 없이 정비시기를 알 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 원심필터의 구조를 보인 단면도.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심필터의 단면도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지수단의 사시도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지수단의 평면도,
도 5는 로터의 부양으로 인해 감지수단이 가압된 상태를 보인 단면도,
도 6 은 'A'부 상세도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심필터의 단면도를, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지수단의 사시도를, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지수단의 평면도를, 도 5는 로터의 부양으로 인해 감지수단이 가압된 상태를 보인 단면도를, 도 6은 'A'부 상세도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 원심필터는 케이싱(110), 축(120), 스탠튜브(130), 로터(140), 감지수단(150)으로 구성된다.

상기 케이싱(110)은 원심필터의 외부구조를 형성하면서 축(120)과 스탠튜브(130) 및 로터(140)를 내부에 수용하는 것으로, 액체 유입구(111)와 액체 배출구(112)가 형성된 베이스(110a)와, 저면이 개방된 원통형의 구조로 형성되어 상기 베이스(110a)의 상단부에 결합되는 커버(110b)로 구성되어 있다.

상기 축(120)은 스탠튜브(130)와 로터(140)의 회전을 지지하도록 케이싱(110)의 내부에 수직한 자세로 설치되며, 상기 액체 유입구(111)를 통해 유입되는 액체를 케이싱(110)의 내측 상단부로 안내하기 위한 유로(121)가 내부에 형성된 것으로 구성된다.

상기 스탠튜브(130)는 축(120)을 중심으로 하여 로터(140)와 함께 회전하도록 설치되며, 축(120)을 통해 유입되는 액체를 로터(140)의 내부로 분사하기 위한 다수개의 홀(131)이 상단부에 형성된 것으로 구성된다.

한편, 상기 스탠튜브(130)에 형성되는 홀(131)은 액체가 가능한 높은 위치에서 로터(140)의 내부로 분출될 수 있도록 스탠튜브(130)의 상단부에 형성된다.

상기 로터(140)는 스탠튜브(130)와 함께 회전하면서 스탠튜브(130)로부터 분출되는 액체를 제공받아 여과하는 공간을 형성하도록 케이싱(110)의 내부에 설치되며, 하단부에는 여과된 액체를 케이싱(110)의 내부로 분사하는 하나 이상의 노즐(141)이 형성된 것으로 구성된다.

상기 감지수단(150)은 로터(140) 내벽에 쌓인 불순물의 양을 감지하는 것으로, 로터(140)의 상단부와 마주하면서 로터(140)에 의해 가압되도록 케이싱(110)의 내부에 설치되며, 로터(140)에 의해 가해지는 힘의 변화를 통해 로터(140) 내벽에 쌓인 불순물의 양을 감지하도록 이루어진다.

이러한 감지수단(150)은 링 가이드(151)와 압력센서(152)로 구성된다.

상기 링 가이드(151)는 압력센서(152)를 케이싱(110)에 고정하는 것으로, 소경부(1511)와 대경부(1512)의 2단 구조로 이루어지며, 상기 축(120)이 관통하도록 중공의 링형태로 구성된다.

상기 소경부(1511)는 케이싱(110)에 형성된 축홀(113)에 삽입될 수 있도록 축홀(113) 보다 작은 직경을 갖는 원통형의 기둥으로 이루어지며, 로터(140) 내부의 액체가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 오링(153)이 외측에 설치된다.

상기 대경부(1512)는 소경부(1511)의 하단부에 일체형의 구조로 형성되되, 소경부(1511) 보다 큰 직경을 갖도록 형성되며, 상면이 케이싱(110)의 내측 상단벽에 마주하도록 구성된다.

이러한 대경부(1512)에는 다수의 체결공(1513)이 형성되며, 상기 체결공(1513)을 관통하여 케이싱(110)에 체결되는 볼트에 의해 링 가이드(151)는 케이싱(110)에 고정된다. 이때 상기 볼트는 대경부(1512)와 케이싱(110)의 사이에 배치되는 압력센서(152)에 영향을 주지 않으면서 링 가이드(151)가 케이싱(110)에 결합된 상태를 유지할 정도로 체결되어야 한다.

또한, 상기 대경부(1512)의 상면에는 압력센서(152)가 설치되며, 상기 압력센서(152)는 대경부(1512)와 케이싱(110)의 사이에 위치하게 된다.

또한, 상기 대경부(1512)의 저면에는 다수의 오일 통로(1514)가 형성되며, 상기 다수의 오일 통로(1514)는 대경부(1512)의 저면으로부터 일정한 깊이로 가공된 홈으로 이루어지되, 대경부(1512)의 저면 중심으로부터 방사형 구조로 연장되는 구조를 갖도록 형성된다.

이와 같이 형성된 오일 통로(1514)는 링 가이드(151)의 저면에 묻은 액체를 링 가이드(151)의 외부로 유동시키는 기능을 제공하여 링 가이드(151)와 로터(140) 사이에 유막이 형성되는 것을 감소시키게 되며, 이에 따라 유막으로 인한 압력 데이터 오차를 최소화할 수 있게 된다.

상기 압력센서(152)는 로터(140)의 부양 시 로터(140)에 의해 가해지는 힘의 크기를 측정하는 것으로, 상기 대경부(1512)의 상면에 설치되며, 다수개로 이루어진다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 3개의 압력센서(152)가 대경부(1512)의 원주방향으로 균일하게 분산되게 설치된다.

한편, 부양하는 로터(140)가 자세가 다소 기울어진 경우에도 다수의 압력센서(152)로 힘이 균일하게 전달될 수 있도록 하기 위한 스폰지 테이프(153)가 링 가이드(151)에 더 설치될 수 있다.

이때 상기 스폰지 테이프(153)는 대경부(1512)와 압력센서(152)의 사이에 위치하도록 대경부(1512)의 상면에 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 원심필터는 다음과 같이 작동하면서 액체를 여과하게 된다.

펌프의 구동에 의해 유동하면서 액체 유입구(111)로 유입되는 액체는 축(120)을 통하여 스탠튜브(130)로 유입된 후, 스탠튜브(130)에 형성된 홀을 통하여 로터(140)의 내측 상단부로 분출된다.

한편, 상기 로터(140)에 구비된 노즐(141)을 통해 액체가 분사되는 과정에서 발생되는 반작용원리에 의해 로터(140)가 회전하게 되며, 스탠튜브(130)로부터 분사되는 액체에 포함된 불순물은 비중차로 인한 원심력의 차이로 인하여 액체로부터 분리되며, 이처럼 분리되는 불순물은 로터(140)의 내면에 쌓이게 된다.

한편, 상기 로터(140)가 회전하는 과정에서 로터(140)는 부양하게 되며, 로터(140)의 부양 시 로터(140)의 상단부에 설치된 부시(142)가 링 가이드(151)와 접촉하면서 링 가이드(151)를 가압하게 되며, 이에 따라 로터(140)의 부양동작에 대응하는 힘이 압력센서(152)로 전달된다.

한편, 로터(140) 내벽에 쌓인 불순물이 양이 증가할 경우, 이에 비례하여 로터(140)의 무게가 증가하므로, 로터(140)의 부양 시 상승하는 거리 및 압력센서(152)에 가해지는 힘은 감소하게 된다.

따라서, 압력센서(152)에서 감지되는 힘의 크기 변화를 통해 불순물의 양이 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 사전실험을 통해 구축된 데이터를 이용하여 압력센서(152)에서 감지되는 힘의 크기를 불순물의 무게로 환산하고, 이를 외부 디스플레이를 통해 표시하여 주게 되면, 관리자는 원심필터의 운전 중에도 실시간으로 불순물의 양을 확인하고, 필요한 조치를 취할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 케이싱 111: 액체 유입구
112: 액체 배출구 113: 축홀
120: 축 130: 스탠튜브
140: 로터 150: 감지수단
1511: 소경부 1512: 대경부
1514: 오일 통로 151: 링 가이드
152: 압력센서 153: 스폰지 테이프

Claims

액체 유입구(111)와 액체 배출구(112)가 형성된 케이싱(110); 및
상기 액체 유입구(111)를 통해 유입되는 액체를 제공받아 원심력을 이용하여 불순물을 제거한 뒤 상기 액체 배출구(112)로 내보내도록 케이싱(110)의 내부에 회전 가능한 구조로 배치된 로터(140);를 포함하는 원심필터에 있어서,
회전동작에 의해 부양하는 로터(140)와 마주하면서 가압되도록 케이싱(110)의 내부에 설치되며, 부양하는 로터(140)로부터 가해지는 힘을 감지하는 압력센서(152)가 구비되어 압력센서(152)에 가해지는 힘의 크기변화를 통해 로터(140)의 내벽에 쌓인 불순물의 양을 확인할 수 있도록 하는 감지수단(150);을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심필터.
청구항 1에 있어서,
상기 감지수단(150)은,
상기 케이싱(110)에 형성된 축홀(113)에 삽입되도록 이루어진 소경부(1511)와, 상기 소경부(1511) 보다 큰 직경을 갖도록 소경부(1511)의 하부에 일체형의 구조로 형성되며 로터(140)와 마주하면서 가압되는 대경부(1512)로 이루어진 링 가이드(151); 및
상기 대경부(1512)와 케이싱(110)의 사이에 위치하도록 대경부(1512)에 설치된 압력센서(152);로 구성된 것을 특징으로 하는 원심필터.
청구항 2에 있어서,
상기 압력센서(152)는 다수개로 이루어지며, 다수의 압력센서(152)는 대경부(1512)의 원주방향으로 균일하게 분산되게 배치된 것을 특징으로 하는 원심필터.
청구항 3에 있어서,
상기 다수의 압력센서(152)로 힘이 균일하게 분산되도록 하는 스폰지 테이프(153)가 상기 링 가이드(151)에 더 설치된 것을 특징으로 하는 원심필터.
청구항 2에 있어서,
상기 링 가이드(151)의 저면에는 링 가이드(151)와 로터(140)의 사이에 유막이 형성되는 것을 감소시키도록 링 가이드(151) 저면의 오일을 분산시키는 기능을 하는 오일 통로(1514)가 형성된 것을 특징으로 하는 원심필터.
청구항 5에 있어서,
상기 오일 통로(1514)는 다수개로 이루어지며, 다수의 오일 통로(1514)는 링 가이드(151)의 저면으로부터 소정의 깊이로 가공된 홈으로 이루어지되, 링 가이드(151)의 중심으로부터 방사형 구조로 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 원심필터.