KR100216291B1 - Rotary atomizer and method of operating it - Google Patents
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Abstract
로터리 분무기에 있어서, 디스크 또는 휠형상의 분무장치(6)는 고주파 비동기 전동기(2)의 회전자(8)에 연결되어 있는 축(7)의 한쪽 단부에 고정되어 있다. 상기 전동기(2)는 축(7)과 분무장치(6)의 제1임계속도보다 실질적으로 빠른 회전속도로 작동된다. 고주파 전동기의 축(7)과 회전자(8)는 회전자(8)에 의하여 에워싸이는 축(7)의 부분(7a)의 어느 한 단부에서 베어링(10)에 의하여서만 반경방향으로 지지된 일체형 유니트로 구성되어 있다.In the rotary atomizer, the disk or wheel-shaped atomizer 6 is fixed to one end of the shaft 7 which is connected to the rotor 8 of the high frequency asynchronous electric motor 2. The electric motor 2 is operated at a rotational speed substantially faster than the first continuation of the shaft 7 and the atomizer 6. The shaft 7 and the rotor 8 of the high frequency electric motor are radially supported only by the bearing 10 at either end of the portion 7a of the shaft 7 which is surrounded by the rotor 8. It consists of an integrated unit.
Description
본 발명은 디스크 또는 휠형 분무장치를 고주파 비동기 전동기의 회전자와 연결되어 있는 축의 한 단부에 고정시키고, 그 작동속도를 주파수 변환기로 조절하여 상기 축과 분무장치의 제1임계 속도보다 실질적으로 빠른 회전 속도를 상기 축에 부과하는 디스크 형상 또는 휠 형사의 로터리 분무기(rotary atomizer)에 관한 것이다.The present invention secures a disk or wheel type sprayer to one end of a shaft connected to a rotor of a high frequency asynchronous motor, and adjusts its operating speed with a frequency converter to rotate substantially faster than the first critical speed of the shaft and sprayer. It relates to a disk shape or wheel atom rotary rotary atomizer that imposes velocity on the axis.
통상, 분무디스크 또는 분무 휠을 카이쓰 마스터스(Keith Masters)(1991년 뉴욕에서 발간된 스프레이 건조 핸드북(제5판) 218페이지)로 공지된 바와같은 고속 전동기로 직접 구동시키는 로터리 분무기에는 구동모터와 분모기간사이의 기어변속을 필요로 하지 않는 장점이 있다. 지금까지의 몇몇 이런 종류의 분무기에 있어서는 하단부에 분무 장치를 지지하고 있는 비교적 짧고 단단한 축이 고주파 전동기의 회전자에 결합되어 있었다.Rotary nebulizers, which typically drive spray discs or spray wheels directly with a high-speed electric motor, such as known as Keith Masters (5th edition of the Spray Drying Handbook, 1991, published in New York, 1991), include a drive motor and This has the advantage of not requiring gear shifts between denominator periods. In some of these types of nebulizers to date, a relatively short and rigid shaft supporting the spray device at the lower end has been coupled to the rotor of the high frequency motor.
이러한 구조에 의하면, 축과 분무기 휠의 제1임계 속도이하의 속도 범위에서 분무기를 안전하게 작동시키기 위해서는 분무기 휠의 직경범위를 제한하며, 그로 인하여 분무에 필요한 원주속도를 얻어야 하는 경우에는 다이렉트 고주파 전동기 드라이브를 연속적으로 사용할 수 있다.According to this structure, in order to safely operate the sprayer in the speed range below the first critical speed of the shaft and the sprayer wheel, the diameter range of the sprayer wheel is limited, whereby the direct high frequency electric motor drive is required when obtaining the circumferential speed required for spraying. Can be used continuously.
미국 특허 제4,713,146호에는 분무기의 시동과 정지시에 축이 원활하게 선회이동하도록 내축부재와 외축부재사이에 스프링 수단을 합체하여 축구조가 더욱 복잡하게 되어있고 회전부분의 제1임계속도보다 빠른 회전속도로 로터리 분무기를 작동시키는 것이 공지되어 있다.U.S. Patent No. 4,713,146 incorporates a spring means between the inner shaft member and the outer shaft member to allow the shaft to move smoothly during start and stop of the sprayer, making the soccer tank more complicated and faster than the first continuity of the rotating part. It is known to operate a rotary nebulizer.
이러한 종래 기술에 의거하여, 본 발명의 목적은 상술된 문제점을 충분히 극복할 수 있으며 소비 전력이 1㎾이고 휠직경이 90㎜ 이하의 작은 휠을 가진 소형 분무기까지 폭 넓은 법위의 로터리 분무기에 대하여 용이하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구조의 로터리 시스템에 적용할 수 있는 축을 제공하는 상술된 형태의 로터리 분무기를 제공하는 것이다.Based on this prior art, the object of the present invention can sufficiently overcome the above-mentioned problems and is easy for a rotary atomizer of a wide range of law to a small atomizer having a small wheel with a power consumption of 1 kW and a wheel diameter of 90 mm or less. In addition to providing a rotary atomizer of the type described above that can be used as well as the axis applicable to the rotary system of a simple structure.
본 발명에 따른면, 회전자가 한 단부로부터 떨어져서 축의 일부분을 에워싸는 형태로 축과 회전자를 일체형 유니트로 구성하고, 상기 축과 회전자 유니트를 상기 축부분의 다른 단부에서 레이디얼 베어링에 의해서만 반경방향으로 지지하므로써 상기 목적을 달성할 수 있다.According to the present invention, the shaft and the rotor unit are formed as an integral unit in a form in which the rotor surrounds a part of the shaft away from one end, and the shaft and the rotor unit are radially only at the other end of the shaft portion by radial bearings. By supporting the above object, the above object can be achieved.
분무기를 초임계 회전속도로 작동시키면, 분무장치는 작동중에 자체적으로 정렬될 수 있으며, 전체 시스템은 분무기 휠 형상에서의 공차나 결함 및/또는 분무시켜야 할 제품의 공급에 있어서의 불규칙성으로 인하여 발생된 동적 불균형에 덜 민감하다.When the nebulizer is operated at supercritical rotation speed, the nebulizer can be self-aligning during operation, and the entire system is generated due to tolerances or defects in the nebulizer wheel geometry and / or irregularities in the supply of the product to be nebulized. Less sensitive to dynamic imbalances.
고주파 전동기의 회전자와 축이 일체형 유니트이기 때문에 구조가 매우 콤팩트하여 단위 시간당 약 50리터 이하까지의 공급용적을 처리하도록 설계된 소형 분무기에 특히 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 이용에 제한받지 않을 뿐만 아니라 직경이 350㎜이상이고 처리용량이 단위 사간당 200톤 이상의 제품용으로 설계된 대형 분무기 휠까지의 휠 직경범위에 대해서도 적합하게 이용될 수 있다.Because the rotor and shaft of the high frequency motor are integral units, the structure is so compact that it is particularly suitable for small atomizers designed to handle supply volumes of up to about 50 liters per unit time. However, the present invention is not limited to this use, but can also be suitably used for a range of wheel diameters up to large atomizer wheels having a diameter of 350 mm or more and a processing capacity designed for a product of 200 tons or more per unit space.
또한, 본 발명은 고주파 비동기 전동기의 회전자에 직접 연결된 축의 한단부에 디스크 또는 휠형 분무장치를 고정하고, 축과 분무장치의 제1임계속도보다 빠른 회전속도를 축에 부과하기 위하여 그 작동속도를 주파수 변환기에 의해 제어하는 종류의 로터리 분무기를 작동시키는 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is fixed to the disk or wheel sprayer on one end of the shaft directly connected to the rotor of the high-frequency asynchronous motor, and the operating speed is applied to impose a rotational speed faster than the first continuity of the shaft and sprayer A method of operating a rotary atomizer of the kind controlled by a frequency converter.
본 발명에 따르면, 상기 방법은 회전자가 한 단부로부터 떨어져서 축의 일부를 에워싸는 형태로 축과 회전자는 일체형 유니트로 구성되어 있고, 상기축과 회전자 유니트는 상기 축의 다른 단부에서 레이디얼 베어링에 의해서만 반경방향으로 지지되어 있으며, 주파수 변환기는 제1임계속도의 2배 내지 10배 범위의 속도로 축을 회전시키기 위하여 전동기를 제어하는 것을 특징으로 한다.According to the invention, the method consists of an integral unit, in which the rotor encloses a part of the shaft away from one end, the shaft and the rotor unit being radial only by radial bearings at the other end of the shaft. And the frequency converter controls the motor to rotate the shaft at a speed in the range of 2 to 10 times the first continuation.
통상의 사용에 있어서, 작동 속도는 회전부분의 제1임계속도에 대하여 2배 내지 10배의 범위가 바람직하며, 휠의 크기에 따라 작동 속도의 범위는 예를들면 소형인 경우 15,000 내지 30,000rpm, 그리고 대형인 경우 5,000 내지 10,000rpm이 바람직하다.In normal use, the operating speed is preferably in the range of 2 to 10 times the first continuation of the rotating part, and depending on the size of the wheel, the operating speed ranges from 15,000 to 30,000 rpm, for example small. And in the case of large size 5,000 to 10,000rpm is preferred.
이러한 작동조건을 고려하면, 분무장치용의 지지축은 분무기의 다른 회전부분과 함께 500 내지 6,000rpm 범위, 바람직하게는 1000 내지 5000rpm이내가 일반적인 제1임계속도를 제공할 수 있는 치수로서, 소프트하거나 또는 탄성을 가진 축이어야 한다.In view of these operating conditions, the support shaft for the spraying device, together with the other rotating parts of the sprayer, is of a dimension which can provide a first degree of continuity in the range of 500 to 6,000 rpm, preferably 1000 to 5000 rpm, being soft or It should be a shaft with elasticity.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 따른 로터리 분무기의 일실시예를 도시하는 단면도이고, 제2도는 분무기 휠이 하단부에 장착되어 있고 고주파 전동기의 회전자 권선부가 축의 상부에 고정되어 있는 제1도에 도시된 분무기의 구동축을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a rotary nebulizer according to the present invention, and FIG. 2 is a nebulizer shown in FIG. 1 in which the nebulizer wheel is mounted at the lower end and the rotor winding of the high frequency motor is fixed at the top of the shaft. The drive shaft of FIG.
본 발명에 따른 도시된 실시예의 로터리 분무기는 스프레이 건조실과 같은 챔버의 상부에 설치되도록 구성되어 있으며 상기 챔버의 천장벽과의 연결을 위하여 지지브라켓(1)을 구비한다.The rotary nebulizer of the illustrated embodiment according to the invention is configured to be installed on top of a chamber, such as a spray drying chamber, and has a support bracket 1 for connection with the ceiling wall of the chamber.
상기 지지브라켓(1)은 당업계에 공지되어 있는 주파수 변환기(frequency converter)(비도시)에 의하여 제어되는 고주파 비동기 전동기인 구동모터의 프레임 또는 모터 케이싱(2)을 지지한다.The support bracket 1 supports a frame or motor casing 2 of a drive motor, which is a high frequency asynchronous motor controlled by a frequency converter (not shown) known in the art.
모터 케이싱(2)은 챔버의 천장위로 돌출하는 외부 덮개(3)로 덮여 있으며, 이 덮개(3)를 통과해서 제품, 예를들면, 분무하여야 할 액체 공급용의 급송파이프(4)가 도시된 실시예에서 종래 구조인 분무기 휠(6)인 분무장치에 대향하여 종단하도록 하부분무기 케이싱(5)을 통과하여 하방으로 연장되어 있다.The motor casing 2 is covered with an outer sheath 3 protruding above the ceiling of the chamber, through which the feeding pipe 4 for supplying the product, for example the liquid to be sprayed, is shown. In the embodiment it extends downwardly through the lower part casing 5 so as to end against the atomizer, which is the atomizer wheel 6 of conventional construction.
분무기 휠(6)은 본 발명에 따라 모터케이싱(2)을 향해 수직상방으로 연장하는 일체형인 단일부재 스핀들로 구성된 구동축(7)의 하단부에 고정되며, 제2도에 도시된 바와같이 고주파 전동기의 회전자 권선부(8)가 축의 상부(7a)에 직접 고정되어 있다.The nebulizer wheel 6 is fixed to the lower end of a drive shaft 7 consisting of an integral single piece spindle extending vertically upwards towards the motor casing 2 according to the invention, as shown in FIG. The rotor winding 8 is fixed directly to the upper portion 7a of the shaft.
도시된 바와같이, 상기 축은 모터케이싱(2)내에 있는 축의 상부(7a)의 어느 한 측면상에 설치된 베어링(9, 10)에 의해서만 반경방향으로 지지되어 있는 비교적 가늘고 단단한 스핀들로 구성되어 있으며, 상기 베어링중에서 하부지지 베어링(10)은 축(7)을 축방향으로 지지한다.As shown, the shaft consists of a relatively thin and rigid spindle which is radially supported only by bearings 9 and 10 mounted on either side of the upper portion 7a of the shaft in the motor casing 2, Among the bearings, the lower support bearing 10 supports the shaft 7 in the axial direction.
축의 비교적 긴길이의 자유로운 부분(7b)이 분무기 휠(6)를 향하여 하부지지베어링(10)으로부터 하부를 향하여 뻗어있기 때문에, 분무기의 구동 개시 또는 정지시에 제1임계속도를 지날 때 분무기의 회전부에 반경방향으로 편향이 일어난다.Since the relatively long free portion 7b of the shaft extends downwardly from the lower support bearing 10 towards the atomizer wheel 6, the rotating part of the atomizer when passing the first continuation at the start or stop of the atomizer operation. Radially deflection occurs.
통상의 경우에, 축과 분무장치는 500 내지 6,000rpm범위내에서 제1임계속도를 갖도록 크기가 정하여져 있으며, 바람직하게는 회전부분은 1000 내지 5000rpm 범위내에서 상기 제1임계속도를 갖도록 크기가 정하여진다.In a typical case, the shaft and atomizer are sized to have a first degree of continuity in the range of 500 to 6,000 rpm, and preferably the rotating portion is sized to have the first degree of continuity in the range of 1000 to 5000 rpm. Lose.
컴퓨터 지원 엔지니어링에 의하여 특정 임계속도치를 갖기위한 시스템 회전부설계 및 치수결정은 당업계에 공지되어 있다. 통상, 회전부의 제2임계속도는 제1임계속도보다 수배, 가령 10배정도 높게 설정되어 있다.System rotational design and dimensioning to have specific critical speed values by computer aided engineering is known in the art. Usually, the 2nd continuous continuation of a rotating part is set several times, for example, about 10 times higher than the 1st continuous continuation.
비도시된 주파수 변환기를 경유하여 제어되는 전동기는 회전 부분의 제1임계속도보다 콘 회전속도를 상기 축에 부과하도록 작동된다.The motor controlled via the non-shown frequency converter is operated to impose a cone rotational speed on the shaft rather than the first continuity of the rotating portion.
상술된 바와같이 바람직한 속도 범위는 회전부분의 제1임계속도에 2배 내지 10배이다.As described above, the preferred speed range is two to ten times the first duration of rotation.
분무기의 시동 및 정지시에 회전부분이 반경방향으로 편향하는 것을 제한하기 위하여, 상기 축(7)에 대하여 반경방향 공차를 갖는 가이드 베어링(11)이 분무기 휠(6)위에 비교적 근접하고 있는 하부 분무기 케이싱(5)내에 설치해도 된다.In order to limit the radial deflection of the rotating part at the start and stop of the sprayer, the lower sprayer, in which the guide bearing 11 with radial tolerance with respect to the axis 7 is relatively close on the sprayer wheel 6. You may install in the casing 5.
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