KR20230081229A

KR20230081229A - 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터

Info

Publication number: KR20230081229A
Application number: KR1020210169096A
Authority: KR
Inventors: 이상필; 안용진
Original assignee: 테슬론 주식회사
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-06-07
Also published as: KR102561567B1; WO2023101351A1

Abstract

본 발명은 원기둥 형상의 중공이 마련되고, 상부에 유입구와 유출구가 형성되고, 하부에 드레인이 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내측에 동축 상에 배치되고, 상기 중간 부재보다 작은 직경으로 형성되는 외통, 상기 외통의 내측에 동축 상에 배치되고, 상기 외통보다 작은 직경으로 형성되는 내통, 상기 내통의 내부에서 상하로 승강되는 플런저 및 상기 플런저에 의해 소정 범위 내에서 상승과 하강이 가능하도록 형성되고, 부력을 갖도록 중공으로 형성되는 플로터를 포함하는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터를 제공한다.

Description

멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터{SEPARATOR HAVING MULTI-DRAIN}

본 발명은 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 플로우가 연속적으로 이루어지는 경우, 및 플로우가 간헐적으로 멈추는 경우에도 지속적으로 필터링 및 수분 배출이 가능한 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터에 관한 것이다.

기계 및 전자, 의료, 식품 등 모든 산업에 걸쳐 사용되는 압축 공기는 응축수, 파티클, 오일로 인한 공압 기기의 성능 저하와 고착 및 손상 등의 문제가 발생하기 때문에, 수분제거기, 오일제거기, 파티클 제거기를 필수적으로 사용하고 있다.

여기서 공압기기는 압축기나 송풍기 등에 의해 기계적 에너지를 기체의 에너지로 변환한 후, 이러한 압축 공기를 제어 밸브 등으로 적당히 제어하여 액추에이터에 공급함으로써 그 출력을 부하의 요구에 적합한 기계적 에너지로 출력하는 기기로 정의할 수 있다. 또한, 압축 공기는 대기의 공기를 압축하여 만드는데, 대기에는 수분, 먼지 등을 포함한 오염물질이 많이 혼합되어 있으며, 압축기로 압축하는 과정에서 오염 물질도 함께 압축되어 오염도가 높아지게 된다.

상기와 같이 흡입공기와 함께 유입되는 것 이외 대기의 공기를 압축하는 과정에서 윤활유 오일 및 탄화물의 혼입과 실(SEAL)재, 필터 엘리먼트의 찌꺼기, 마찰부위에서 발생되는 금속 분말, 부식으로 인한 녹이 있어서 압축공기를 청정시키는 기기가 필요한 것이다.

종래의 압축공기용 정화장치는 일반형의 경우 "에어 필터", 물 제거 전용의 경우 "미스트 세퍼레이터"(Mist Separater) 또는 "디미스터"(Demister)로 흔히 불리는데, 압축공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해서 미세 다공질부로 구성된 필터엘리먼트를 사용하고 있어서, 압축공기가 필터엘리먼트를 통과할 때 수분이 필터엘리먼트의 미세구멍에 걸려 통과하지 못함으로써 포집되는 원리를 사용하고 있다.

종래의 필터엘리먼트는 사용 시간의 경과에 따라 미세 구멍의 막힘이 진행되며, 막힘이 진행될수록 공기가 통과할 수 있는 단면적이 감소하여 압축공기가 통과하기 어렵게 되어 압력 손실이 증가하기 때문에 주기적으로 교체되어야 한다.

이에, 빈번한 교체의 번거로움을 없애기 위해서 원심 분리(사이클론)를 이용한 정화장치가 제안되었다. 종래의 원심형식의 압축공기용 정화장치로는 특허문헌(한국등록특허 제10-1465022호: 이하, 선행기술)에 기재된 것이 공지되어 있다.

상기 선행기술은 하우징의 내부에 설치한 배기통과, 배기통의 원주면에 형성한 스파이럴홈과, 및 오염물질은 하우징의 내벽에 모이고 청정압축기체는 하우징의 중앙부로 흐르도록 구성한 것을 특징으로 하는 원심형식의 압축 기체 정화 장치이다.

흡기관으로부터 유입하여 방해판에 막히게 되어 회전상태로 변환된 압축기체 흐름은 하우징의 내부에 형성한 1차와류실에서 통기구의 주위에서 원주방향으로 회전하면서 1차 기액의 비중차이에 의한 원심분리를 수행한다.

1차와류실을 통과한 압축기체는 하우징의 내면과 배기통의 사이에서 형성한 2차와류실에서 배기통의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈을 따라 나선형 흐름을 유지하면서 원심분리력으로 비중차이에 따른 기액분리작용을 한다. 한편 압축기체로부터 원심분리된 액체는 하우징의 내벽과 복열의 스파이럴홈의 외주면 사이에 형성한 원주공간 사이를 통하여 하우징의 내벽에 응착하여 분리수거한다.

하우징의 내면과 배기통의 사이에 형성한 2차와류실에서 나선형 흐름을 유지하면서 강력한 원심분리력의 작용에 의하여 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 비중차이에 원심력으로 기액 분리된다. 따라서 정화된 기체는 배기통 하부에 형성한 통기구를 통과하면서 3차와류실에서 나선형 흐름을 유지하면서 여분의 액체성분을 다시 한번 원심 분리하여 중공의 회전축을 지나 배기관으로 송부하고 여분의 응축수는 배기통의 하부로 배수하여 제습효율을 높이도록 하였다.

원심분리에 의하여 정화된 기체는 통기구를 지나고 배기관 및 외부 기체배관과 연결한 출구니플을 통하여 공압기기로 송부된다. 상기와 같이, 2차 와류실 및 3차 와류실에서 분리된 액체 또는 응축수는 하우징의 하부에 위치한 배수통의 내부에서 배수조에 모이게 되고 최종 배수구를 통하여 트랩을 통하여 외부로 배출한다.

그런데, 상기 선행기술은 압축기로부터 지속적인 압력 공급이 이루어지는 상태에서는 분리된 상태로 축적된 이물질이 상승기류를 따라 공압기기로 함께 배출되어 압축 공기의 청정 관리가 제대로 이루어지지 않는 문제가 있다.

한국등록특허 10-0908883(2009.07.23. 공고) 한국등록특허 10-0850002(2008.08.01. 공고)

본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 플로우가 연속적으로 이루어지는 경우, 및 플로우가 간헐적으로 멈추는 경우에도 지속적으로 필터링 및 수분 배출이 가능한 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터는 원기둥 형상의 중공이 마련되고, 상부에 유입구와 유출구가 형성되고, 하부에 드레인이 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내측에 동축 상에 배치되고, 상기 중간 부재보다 작은 직경으로 형성되는 외통, 상기 외통의 내측에 동축 상에 배치되고, 상기 외통보다 작은 직경으로 형성되는 내통, 상기 내통의 내부에서 상하로 승강되는 플런저 및 상기 플런저에 의해 소정 범위 내에서 상승과 하강이 가능하도록 형성되고, 부력을 갖도록 중공으로 형성되는 플로터를 포함할 수 있다.

상기 플런저와 플로터의 사이에는 상호 착탈 가능한 제1 유도 부재 및 제2 유도 부재가 각각 배치될 수 있다.

상기 플로터의 중심을 관통하도록 상측으로 돌출되는 안내 돌기를 구비하는 배출 밸브, 상기 배출 밸브의 측면에 두께를 관통하여 형성되는 가압홀 및 상기 배출 밸브의 내부에 승강 가능하게 설치되고, 상기 가압홀을 통하여 유입되는 유체 압력에 의해 승강되는 피스톤을 포함할 수 있다.

상기 배출 밸브 내부에 일단이 고정 설치되고, 타단이 상기 피스톤을 하측으로 탄성 지지하는 피스톤 스프링을 포함할 수 있다.

상기 플런저의 하면과 상기 플로터의 상면 사이에 형성되고, 상기 플런저의 외주면을 감싸는 것과 동시에, 상기 플로터의 상승 높이를 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

상기 안내 돌기의 길이 방향을 따라 관통 형성되는 배출홀 및 상기 플런저의 하면에 형성되고, 선택적으로 상기 배출홀에 밀착되어 폐쇄하는 밸브 시트를 포함할 수 있다.

상기 내통의 내부에 일단이 고정되고, 타단이 상기 플런저를 하측으로 탄성 지지하는 플런저 스프링을 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터는 플로우가 연속적으로 이루어지는 경우, 및 플로우가 간헐적으로 멈추는 경우에도 지속적으로 필터링 및 수분 배출이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터를 나타낸 분리 사시도이다.
도 4는 도 1의 A-A' 선을 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터에 적용되는 스커트 부재의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터의 내부에서 유체 및 이물질이 유동하는 경로를 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터의 작동 과정을 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터를 나타낸 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터를 나타낸 분리 사시도이고, 도 4는 도 1의 A-A' 선을 따른 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터에 적용되는 스커트 부재의 측면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터는 하우징(10), 스커트 부재(200), 외통(300), 내통(400) 및 유동홀(320a)을 포함할 수 있다.

하우징(10)은 원기둥 형상의 중공이 마련되는 중간 부재(100), 중간 부재(100)의 길이 방향을 따른 양단에 형성되는 상측 부재(110) 및 하측 부재(120)를 포함할 수 있다.

상측 부재(110)에는 유입구(111) 및 유출구(112)가 형성되고, 하측 부재(120)에는 드레인(720)이 형성될 수 있다.

유입구(111)는 공기를 압축하는 압축기 또는 컴프레서 등이 연통될 수 있고, 유출구(112)에는 공기압의 공급이 요구되는 공압 기기가 연통될 수 있다.

상측 부재(110)에는 압축 공기가 유입되는 유입구(111) 및 이물질이 걸러진 압축 공기가 배출되는 유출구(112)가 각각 구비되어 있어, 압축 공기가 유입된 후 정화 과정을 거쳐 청정 공기가 배출되는 통로 역할을 한다.

유입구(111)는 중간 부재(100)의 내측 벽면에 근접하게 형성되는 제1 유로(P1)와 연통되되, 중간 부재(100)의 축중심으로부터 편심되게 형성될 수 있다. 즉, 유입구(111)를 통하여 공급되는 유체가 중간 부재(100)의 내측 벽면을 따라 1차 사이클론을 형성하게 된다. 이에 반하여, 유출구(112)는 압축 공기가 최종적으로 중간 부재(100)의 외부로 배출되는 것으로서, 그 내측이 중간 부재(100)의 중심축 상에 위치하도록 형성될 수 있다.

스커트 부재(200)의 상면에 유출구(112)와 연통되는 배출관(210)이 마련될 수 있다. 배출관(210)은 스커트 부재(200)의 상측으로 돌출됨과 동시에 스커트 부재(200)의 내측으로 돌출 형성되는 연장부(211)가 연장 형성될 수 있다.

다시 말해, 스커트 부재(200)의 배출관(210)은 중간 부재(100)의 중심축 상에 배치됨으로써 유출구(112)와 직접적으로 연통될 수 있고, 배출관(210)으로부터 스커트 부재(200) 내측으로 연장되는 연장부(211)가 형성될 수 있다.

연장부(211)는 후술하는 바와 같이 최종적으로 내통(400)으로부터 압축 공기가 배출되는 유로일 수 있다. 여기서, 연장부(211)의 스커트 부재(200) 내측으로의 연장 길이는 내통(400)의 하측으로부터 걸러졌던 이물질이 내통(400) 내부에 형성되는 상승 기류를 타고 재차 유출구(112)로 배출되지 않도록 내통(400)의 내부로 과도하게 깊이 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 이물질은 압축 공기에 포함되는 수분, 유분 등을 의미할 수 있고, 공기가 후술하게 될 제1 필터 부재(310) 및 제2 필터 부재(320)에 의해 이물질과 분리되어 연장부(211)를 통하여 유출구(112)로 배출되는 것을 압축 공기를 정화하는 것으로 이해될 수 있다.

스커트 부재(200)는 중간 부재(100)보다 작은 직경으로 형성되어 중간 부재(100)의 내주면을 따라 형성되는 제1 유로(P1)가 마련될 수 있다. 즉, 유입구(111)를 통하여 공급되는 공기는 제1 유로(P1)를 따라 유동하게 되며, 제1 유로(P1)는 스커트 부재(200)의 외주면과 중간 부재(100)의 내주면 사이 공간을 의미할 수 있다.

스커트 부재(200)의 외주면에는 유입구(111)를 통하여 유입되어 제1 유로(P1)로 유동하는 도중이 차단되되, 제1 유로(P1) 측으로 유동하는 유체가 사이클론 회전되도록 유도하는 복수의 경사 블레이드를 구비하는 제1 와류 형성 부재(220)가 형성될 수 있다.

다시 말해, 스커트 부재(200)의 외주면의 둘레를 따라 소정 각도로 반경 방향 외측으로 기울어진 복수의 제1 블레이드(221)가 연속적으로 배치되고, 각각의 인접하는 제1 블레이드(221) 사이에 마련되는 경사홈을 따라 공기의 사이클론 회전이 더욱 가속화 된다.

특히, 도 5에 나타난 바와 같이, 스커트 부재(200)의 상측 외주면의 원둘레를 따라 연속적으로 제1 블레이드(221)가 형성될 수 있다. 각각의 제1 블레이드(221)는 유입구(111) 측을 향하는 면이 하측으로 경사지게 형성되되, 인접하는 제1 블레이드(221)의 사이의 상단 폭(d1)은 하단의 폭(d2)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 유입구(111)로부터 유입되는 압축 공기의 유속이 순간적으로 가속화될 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 각각의 제1 블레이드(221)는 유입구(111)로부터 유입되는 압축 공기의 유동 방향을 유지하되, 하우징(10)의 길이 방향을 따라 경사진 방향으로 형성되기 때문에 압축 공기에 가해지는 저항을 최소화되면서 압축 공기를 가속화할 수 있다. 다시 말해, 복수의 제1 블레이드(221)는 각각 상측을 향하는 면이 하측으로 경사지게 형성됨으로써 유입구(111)로부터 유입되는 압축 공기의 유동 방향을 유지할 수 있도록 하여 공기저항을 최소화하면서 가속화하는 기능을 수행하게 된다.

제1 와류 형성 부재(220)의 하단에는 직경이 점진적으로 증가하는 확경부(222)가 형성될 수 있다. 이때, 확경부(222)의 최대직경은 제1 와류 형성 부재(220)의 최대직경보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 확경부(222)의 하단에는 종방향을 따라 연장 형성되는 스커트부(230)가 형성될 수 있다. 스커트부(230)의 직경은 확경부(222)의 최소 직경보다 작게 형성될 수 있다.

확경부(222)는 제1 와류 형성 부재(220)를 통과하면서 소정의 점도를 갖고 흘러내리는 유분이 스커트부(230)의 표면에 접촉하는 것을 방지하는 기능을 수행하게 된다. 즉, 유분이 확경부(222)의 외표면을 타고 내려가는 과정에서 확경부(222)의 첨예부(222a)에 도달하는 과정이 지속되어 유분의 크기가 점차 성장하게 되어 소정 중량에 도달하면 자중에 의해 낙하도록 유도한다. 다시 말해, 유분이 스커트부(230)의 표면에 고착되는 것을 방지하는 기능을 수행하는 것이다.

더하여, 스커트부(230)의 하단 테두리에는 반경 방향 외측으로 돌출되는 돌출부(240)가 형성될 수 있다. 돌출부(240)는 스커트부(230)에 묻게되어 흘러내리는 유분이 돌출부(240)에 의해 낙하되기 용이하도록 유도하게 된다.

외통(300)은 상하부가 개구되고, 스커트 부재(200)와 동축 상에 결합되되, 스커트 부재(200)보다 작은 직경으로 내측에 결합되어 스커트 부재(200)의 내주면을 따라 형성되는 제2 유로(P2)가 마련될 수 있다. 즉, 외통(300)이 스커트 부재(200)와 동축 상에 결합되면 스커트 부재(200)의 내주면과 외통(300)의 외주면 사이에 공간이 형성되며, 이러한 공간을 제2 유로(P2)로 정의할 수 있다.

외통(300)의 상측 외주면에는 제1 필터 부재(310)가 배치되고, 외통(300)의 하측 외주면에는 유동홀(320a)이 관통 형성될 수 있다. 여기서, 제2 유로로부터 제3 유로의 유동 경로 도중에 배치되는 제1 필터 부재(310)에 의해 이물질이 걸러질 수 있도록 하고, 유동홀(320a)은 제2 필터 부재(320)에 의해 차단되어 이물질이 걸러질 수 있도록 한다.

제1 필터 부재(310)는 본 실시예에서 외통(300)의 상측 전면적에 제1 필터 부재(310)가 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 복수의 관통홀이 형성되고, 각각의 관통홀에 복수의 필터 부재가 형성될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.

본 실시예에서, 유입구(111)를 통하여 유입되는 압축 공기 중에 포함되어 비산되는 미세파티클은 제1 유로(P1)를 따라 낙하되지 않고 비산되는 과정에서 제2 유로(P2)를 유동하는 과정에서 제1 필터 부재(310)를 통과하며 걸러질 수 있다.

내통(400)은 길이 방향을 따라 작은 직경으로 구획되는 소경부(421)를 중심으로 제1 내통(420) 및 제2 내통(440)을 포함할 수 있다.

소경부(421)의 내경이 커질수록 그 내부에 형성되는 유체의 유속이 점차 낮아질 수 있고, 내경이 작아질수록 걸러진 이물질이 소경부(421)를 통과하여 낙하되지 않고 유출구(112)로 배출될 수 있으므로 적절한 크기의 내경이 요구된다.

제1 내통(420)의 상단이 외통(300)과 동축 상에 결합되되, 외통(300)보다 작은 직경으로 내측에 결합되어 제1 내통(420)의 외주면과 외통(300)의 내주면 사이의 공간을 따라 제3 유로(P3)가 마련될 수 있다. 즉, 제1 내통(420)의 외주면과 외통(300)의 상측 내주면 사이에 형성되는 공간이 제3 유로(P3)로 정의될 수 있다.

제1 내통(420)의 외주면에는 제2 와류 형성 부재(410)가 형성될 수 있다. 제2 와류 형성 부재(410)는 제1 내통(420)의 외주면과 제1 필터 부재(310) 사이의 공간에 형성되는 제3 유로(P3)로부터 제1 내통(420)으로의 유동 경로 도중에 형성되되, 제1 내통(420)의 상단으로 유입되는 유체가 2차로 사이클론 회전되도록 유도하는 복수의 제2 블레이드(411)가 포함될 수 있다. 제2 블레이드(411)는 반경 방향 외측을 향하는 면이 각각 구비되되, 각각의 제2 블레이드(411)는 반경 방향 내측을 향하도록 소정 각도 경사지게 원둘레를 따라 연속적으로 형성될 수 있다.

제2 와류 형성 부재(410)는 제1 와류 형성 부재(220)를 경유하는 유체의 2차 사이클론을 형성함과 동시에 가속시킨다.

제1 내통(420)은 상단 개구부가 유출구(112)와 연통되고, 하측으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 직경으로 형성될 수 있는데, 제1 내통(420)의 하단으로부터 하측으로 갈수록 점진적으로 직경이 증가하는 경사부(430), 경사부(430)로부터 하측으로 연장되어 외통(300)의 내부에 위치하는 제2 내통(440)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 내통(440)의 하단은 개구되되, 제2 내통(440)의 외주면과 외통(300)의 내주면 사이에 형성되는 공간은 제4 유로(P4)로 정의될 수 있다. 또한, 제2 내통(440)의 내부에는 후술하는 바와 같이 플런저(500)가 승하강되는 가동 공간(500a)이 마련될 수 있다.

플런저(500)는 내통(400)의 내측 벽면에 밀착되는 접촉 부재(501)를 구비하고, 가동 공간(500a)을 따라 상하로 승강되도록 배치되되, 내통(400)의 내부에 일단이 고정되고, 타단이 플런저(500)를 하측으로 탄성 지지하는 플런저 스프링(502)이 형성될 수 있다. 플런저 스프링(502)은 플런저(500)가 내통(400) 내부의 상승 기류에 의해 압축되는 과정에서 상승한 후에 상승 기류가 소멸되면 플런저(500)가 원활하게 하강할 수 있도록 탄성 복원력을 제공하게 된다. 여기서, 접촉 부재(501)의 외주면 일부는 절개되어 가동 공간(500a)과 플런저(500)의 하측이 연통될 수 있다.

또한, 플런저(500)의 바닥면과 플로터(600)의 상단면 사이에 제1 유도 부재(510) 및 제2 유도 부재(610)가 설치됨으로써 플런저(500) 및 플로터(600) 간에 착탈이 가능하도록 한다. 일 예로, 플런저(500)의 바닥면에 영구자석이 설치되는 경우, 플로터(600)의 상단면에는 자성체가 설치될 수 있고, 플런저(500)의 바닥면에 자성체가 설치되는 경우, 플로터(600)의 상단면에는 영구자석이 설치될 수 있다. 여기서, 제1 유도 부재(510) 및 제2 유도 부재(610) 간의 분리 가능한 결합이 이루어질 수 있는 수단으로서, 부직포, 점착성 물질, 전자석 또는 스냅핏 결합 등의 다양한 착탈 수단이 사용될 수 있는 바, 제1 유도 부재(510) 및 제2 유도 부재(610) 간의 결합 수단은 영구 자석 및 자성체 간의 결합 수단으로 한정되지 않는다.

플런저(500)의 하측에는 플로터(600)가 배치될 수 있다. 플로터(600)는 걸러지는 물에 의해 부력이 형성되고, 이러한 부력에 의해 상승할 수 있도록 중공으로 형성될 수 있다.

플로터(600)는 상승하는 최대 높이가 제한되도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 플로터(600)의 상측에 플로터(600)의 상승을 제한하기 위하여 플로터(600)의 외주면을 감싸도록 형성되되, 플런저(500)의 하단이 인입 가능한 상태로 플로터(600)의 상측 일부를 차단하는 스토퍼(601)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 플로터(600)의 외주면을 완전히 감싸는 형상의 스토퍼(601)가 도시되어 있지만, 플로터(600)의 상승 높이를 제한할 수 있다면 걸림 돌기 등의 다양한 구조물이 가능하므로 이에 한정되지 않는다.

그리고, 플로터(600)의 상승 및 하강을 선형으로 안내하기 위하여 상측으로 돌출 형성되는 안내 돌기(700b)를 구비하는 배출 밸브(700)가 형성될 수 있다.

안내 돌기(700b)는 중간 부재(100)의 중심축의 동축 상에 배치되고, 길이 방향을 따라 돌출됨으로써 플로터(600)의 상승 및 하강이 종축을 따라 선형으로 이루어지도록 안내하는 기능을 수행한다.

안내 돌기(700b)의 상단에는 배출홀(711)이 형성되고, 플런저(500)의 하단에는 배출홀(711)과 밀착되어 폐쇄하거나, 배출홀(711)로부터 이격되어 배출홀(711)을 개방하기 위한 밸브 시트(520)가 형성될 수 있다.

즉, 플런저(500)가 상승하는 경우, 밸브 시트(520)가 배출홀(711)과 이격됨으로써 밸브 시트(520)가 개방 상태가 되고, 플런저(500)가 하강하는 경우, 밸브 시트(520)가 배출홀(711)에 밀착되어 배출홀(711)을 폐쇄하게 된다. 배출홀(711)은 후술하는 드레인(720)과 연통됨으로써 배출홀(711)을 통하여 배출되는 이물질은 드레인(720)을 경유하여 외부에 별도로 체결되는 배출 호스(미도시)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.

배출 밸브(700)는 밸브 챔버(700c) 내부에 승하강되는 피스톤(710)을 포함할 수 있다. 피스톤(710)은 배출 밸브(700)의 내측 벽면에 슬라이딩되며 승하강되도록 한다. 이때, 배출 밸브(700)의 외주면에는 유동홀(320a)을 통과하는 유체가 배출 밸브(700)의 가압홀(700a)을 통하여 내측으로 유입되는 과정에서 피스톤(710)의 하단면을 가압하여 상승시키게 된다. 또한, 피스톤(710)의 상면에는 배출 밸브(700)의 내측에 일단이 고정되고, 타단이 피스톤(710)을 하측으로 탄성 지지하는 피스톤 스프링(701)이 구비될 수 있다.

피스톤 스프링(701)은 피스톤(710)이 가압홀(700a)로 유입되는 유체압력에 의해 상승되는 과정에서 압축되었다가, 가압홀(700a)을 통하여 유체압력이 가해지지 않을 경우, 피스톤(710)을 하측으로 복귀시키는 기능을 수행하게 된다.

배출 밸브(700)의 내주면에는 직경이 축소되는 축경부(713)가 형성될 수 있다. 축경부(713)의 사이에는 피스톤(710)의 하측으로 소정 길이로 연장되는 요홈부(712) 및 밀착부(714)가 승하강된다.

즉, 축경부(713)의 사이에 요홈부(712)가 위치하는 경우에는 배출 밸브(700)의 내부와 드레인(720)이 연통되어 이물질이 배출될 수 있는 상태가 되고, 축경부(713)의 사이에 밀착부(714)가 위치하여 밀착된 상태에서는 배출 밸브(700) 내부의 이물질이 드레인(720)으로 배출되지 않도록 폐쇄되는 상태일 수 있다.

한편, 유동홀(320a)의 직경이 너무 큰 경우에는 내통(400)에서 반경방향 외측으로 역류가 발생되고, 유동홀(320a)의 직경이 너무 작은 경우에는 후술하는 플런저(500)의 상승이 원활하지 않게 되므로 적절한 크기로 설계되어야 한다.

유동홀(320a)을 차단하도록 형성되는 제2 필터 부재(320)는 유동홀(320a)을 통과하는 이물질을 걸러내게 된다. 이러한 이물질은 미세파티클, 유분 등을 포함할 수 있으며, 유동홀(320a) 주변의 이물질은 제1 수용부(121) 및 제2 수용부(122)에 일시적으로 수용될 수 있다.

제1 수용부(121) 및 제2 수용부(122)는 하측 부재(120)의 내측 바닥면에 형성될 수 있다. 제1 수용부(121)는 제1 유로(P1)의 연장선상에 위치할 수 있고, 제2 수용부(122)는 제3 유로(P3) 제4 유로(P4)의 연장선 상에 위치할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터의 작동 과정을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터의 내부에서 유체 및 이물질이 유동하는 경로를 나타낸 것이고, 도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터의 작동 순서를 나타낸 것이다.

도 7을 도 6과 함께 참조하면, 유입구(111)를 통하여 압축 공기가 유입되고, 이러한 압축 공기는 도 6의 굵은 실선 화살표를 따라 제1 유로(P1)를 통하여 제2 유로(P2) 및 제3 유로(P3)를 통과하는 과정에서 제1 필터 부재(310)에 의해 이물질이 1차적으로 걸러지게 된다. 또한, 도 6의 은선 화살표는 이물질의 이동 경로를 나타낸 것으로, 미세파티클 및 수분은 제1 유로(P1)에서 바로 제1 수용부(121)로 낙하될 수도 있다.

내통(400)에 상승기류가 형성됨과 동시에 유동홀(320a)을 경유하여 가압홀(700a)을 통과하는 유체 압력에 의해 피스톤(710)이 상승하게 된다. 이때, 피스톤(710)이 상승하는 과정에서 밀착부(714)가 축경부(713)에 밀착됨과 동시에 배출홀(711)이 밸브 시트(520)에 의해 폐쇄되기 때문에 도 8에 나타난 바와 같이 수분이 지속적으로 축적된다.

이때, 도 9에 나타난 바와 같이 내통(400)의 상승기류 및 일부의 플런저(500) 하단을 밀어 올리는 힘에 의해 플런저(500)가 상승하면서 제1 유도 부재(510) 및 제2 유도 부재(610)의 결합력에 의해 플로터(600)가 함께 상승하게 된다. 이 과정에서 상기한 바와 같이 충전되는 수분에 의해 수위가 점진적으로 높아지게 된다.

이후, 도 10에 나타난 바와 같이 플로터(600)가 스토퍼(601)에 의해 상승이 제한되고, 이로 인해 플런저(500)와 분리되어 낙하된다.

이때, 배출홀(711)이 밸브 시트(520)에 의해 폐쇄되어 있기 때문에 내통(400) 내부의 수분에 포함된 이물질은 배출되지 않는 상태를 유지하게 되지만, 도 11에 나타난 바와 같이 수위가 점진적으로 증가함에 따라 플로터(600)가 부력에 의해 상승하게 된다.

즉, 유입구(111)를 통하여 압축 공기가 지속적으로 공급되는 과정에서 플런저(500)가 상승기류 및 하측의 가압으로 인하여 상승된 상태를 유지하더라도 내통(400)에 수분이 축적되고, 수분 축적으로 인한 수면 상승에 따른 플로터(600)의 상승으로 인하여 배출홀(711)이 개방될 수 있으므로 도 11 및 도 12의 상태가 교번적으로 이루어져 간헐적으로 수분의 배출이 가능해진다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터는 플로우가 연속적으로 이루어지는 경우, 및 플로우가 간헐적으로 멈추는 경우에도 지속적으로 필터링 및 수분 배출이 가능하다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.

10: 하우징
100: 중간 부재
110: 상측 부재
111: 유입구
112: 유출구
120: 하측 부재
200: 스커트 부재
300: 외통
400: 내통
500: 플런저
600: 플로터
P1: 제1 유로
P2: 제2 유로
P3: 제3 유로
P4: 제4 유로

Claims

원기둥 형상의 중공이 마련되고, 상부에 유입구와 유출구가 형성되고, 하부에 드레인이 형성되는 하우징;
상기 하우징의 내측에 동축 상에 배치되고, 상기 중간 부재보다 작은 직경으로 형성되는 외통;
상기 외통의 내측에 동축 상에 배치되고, 상기 외통보다 작은 직경으로 형성되는 내통;
상기 내통의 내부에서 상하로 승강되는 플런저; 및
상기 플런저에 의해 소정 범위 내에서 상승과 하강이 가능하도록 형성되고, 부력을 갖도록 중공으로 형성되는 플로터를 포함하는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터.
제1항에 있어서,
상기 플런저와 플로터의 사이에는 상호 착탈 가능한 제1 유도 부재 및 제2 유도 부재가 각각 배치되는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터.
제2항에 있어서,
상기 플런저의 하면과 상기 플로터의 상면 사이에 형성되고, 상기 플런저의 외주면을 감싸는 것과 동시에, 상기 플로터의 상승 높이를 제한하는 스토퍼를 포함하는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터.
제1항에 있어서,
상기 플로터의 중심을 관통하도록 상측으로 돌출되는 안내 돌기를 구비하는 배출 밸브;
상기 배출 밸브의 측면에 두께를 관통하여 형성되는 가압홀; 및
상기 배출 밸브의 내부에 승강 가능하게 설치되고, 상기 가압홀을 통하여 유입되는 유체 압력에 의해 승강되는 피스톤을 포함하는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터.
제4항에 있어서,
상기 배출 밸브 내부에 일단이 고정 설치되고, 타단이 상기 피스톤을 하측으로 탄성 지지하는 피스톤 스프링을 포함하는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터.
제5항에 있어서,
상기 안내 돌기의 길이 방향을 따라 관통 형성되는 배출홀; 및
상기 플런저의 하면에 형성되고, 선택적으로 상기 배출홀에 밀착되어 폐쇄하는 밸브 시트를 포함하는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터.
제1항에 있어서,
상기 내통의 내부에 일단이 고정되고, 타단이 상기 플런저를 하측으로 탄성 지지하는 플런저 스프링을 포함하는, 멀티 드레인을 포함한 세퍼레이터.