KR100379298B1 - 분체이송관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분체가 포함된 작동유체를 한 장소로부터 다른 장소로 운반할 때 사용하는 분체이송관에 관한 것으로서, 유로의 단면적이 연속으로 확대되다가 축소되는 곡형이음관의 입구측에 벤투리관을 설치하여 상기 곡형이음관의 내부에 더욱 강력한 와류가 형성되게 함으로써, 상기 와류에 의한 유동교란의 효과로 종래보다 분체이송관의 내구성이 향상되도록 한 것이다.

본 발명의 분체이송관은 상류측 직관과; 상기 상류측 직관의 토출측에 유입측이 결합되고, 작동유체가 유동 중에 증속됨과 동시에 감압되는 벤투리관과; 상기 벤투리관의 배출측에 입구측이 결합되고, 작동유체가 유동 중에 방향 전환되며, 상기 입구측으로부터 일정거리까지는 단면적이 연속으로 확대되는 단면확대부가 형성되고, 상기 단면확대부에 연이어서 출구측까지는 단면적이 연속으로 축소되는 단면축소부가 형성되는 곡형이음관과; 상기 곡형이음관의 출구측에 결합되는 하류측 직관으로 이루어진다.

Description

분체이송관{Pipe line system for feeding powder}

본 발명은 미분탄(coke)이나 회분(fly ash) 등의 분체(粉體)가 포함된 작동유체를 한 장소로부터 다른 장소로 운반할 때 사용하는 분체이송관에 관한 것이다.

구체적으로는 작동유체의 유동형태와 유동방향이 전환되는 곡형이음관의 전방측에 바람직하게는 곡형이음관의 입구측에, 퓨즈의 역할을 하는 벤투리관을 설치하여, 상기 곡형이음관의 내구성이 향상되도록 한 분체이송관에 대한 것이다.

화력발전소나 제철소처럼, 매일 분체가 대량으로 소비되고 배출되는 산업시설에서는 원거리에 있는 두 지점 예를 들면 분체의 집하장과 소비지 사이에 분체이송관을 설치하여 이 분체이송관을 통해 한 장소에서 다른 장소로 분체를 수송한다.

이때, 상기 분체는 비압축성 유체나 압축성 유체에 실려서 유동하게 된다.

보통, 분체이송관은 다수의 직관(直管)과 곡형이음관으로 구성되며, 파손시 교체가 가능하도록, 이들 직관과 곡형이음관은 플랜지형 관이음방식으로 체결된다.

특히, 작동유체의 유동방향 전환시, 분체와의 충돌로 인해 곡형이음관의 내면이 심하게 마모되기 때문에, 종래에는 상기 마모에 따른 내구성의 저하를 방지하기 위하여 세라믹이나 초경합금 등의 내마모성 재료로 내면을 라이닝하였었다.

그러나, 내마모성 재료가 라이닝된 종래의 곡형이음관은, 제작하기가 어렵고또한 제작비용과 유지보수비가 많이 소요되는 문제가 있었다. 게다가, 상기 라이닝 소재는 충격에 쉽게 파손되는 취성재료이기 때문에, 내구성이 현저히 낮아 자주 교체해야 하는 단점이 있었다.

본 출원인은 이러한 종래의 분체이송관이 가지고 있던 문제점, 즉 분체와의 충돌로 인한 곡형이음관의 내구성 저하 및 상기 곡형이음관의 잦은 교체로 인한 유지보수비의 상승을 개선하기 위해, 신규 형상의 곡형이음관을 국내공개특허공보 공개번호 제1999-78692호에 개시한 바 있다.

도1은 상기 공보에 개시된 일 실시예의 곡형이음관을 개략 도시한 것이다.

상기 공보에 기재된 내용에 따르면, 상류측 직관(10)을 따라 정상류(steady flow)의 상태로 흐르는 작동유체는, 단면적이 연속으로 확대되는 곡형이음관(30)의 단면확대부(31)에서 국부적으로 압력 및 속도가 불균일해져 부정류(unsteady flow)의 상태로 변하며, 단면적이 연속으로 축소되는 단면축소부(32)에서 차츰차츰 정상류의 상태로 변하여 하류측 직관(20)으로 배출된다.

이 때, 부정류의 상태로 변한 작동유체 중의 일부가 단면확대부와 단면축소부의 경계선(D-D선) 주변에 와류를 형성하게 되고, 상기 와류(vortex)가 작동유체의 흐름에 장애를 일으켜 분체의 직진속도를 저하시킨다.

이러한 속도 저하에 의해, 분체와의 충돌에 따른 곡형이음관의 마모가 현저히 줄어 들어 내마모성이 향상된다.

본 발명은 상류측 직관과 곡형이음관 사이에 벤투리관을 설치하여 작동유체의 난류화를 촉진시키므로써, 곡형이음관의 내부로 유입되는 작동유체가 유입과 동시에 와류를 형성할 수 있도록 한 분체이송관을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 곡형이음관의 내부 상측에 형성되는 와류도 종래보다 세기와 폭이 크게 되도록 함으로써, 상기 와류로 인한 유동교란의 효과, 즉 분체의 직진속도저감 및 충돌입사각의 저감을 더욱 크게 할 수 있는 분체이송관을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 단면적의 크기에 따라 곡형이음관의 단면 형상이 진원에서 점차 타원에 가까운 부정원으로 변하게 함으로써, 예를 들면 단면적이 작은 입구측과 출구측 주변에서는 단면 형상이 진원에 가깝고, 상대적으로 단면적이 넓은 단면확대부와 단면축소부의 경계선 주변에서는 타원에 가깝게 함으로써, 분체의 충돌입사각이 대폭으로 줄어 들게 한 분체이송관을 제공함에 목적이 있다.

도1은 국내공개특허공보 제1999-78692호에 개시된 일 실시예의 곡형이음관을 도시한 것이다.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분체이송관을 나타낸 것으로서, 입구측과 출구측의 사잇각이 90°를 이루는 곡형이음관의 각 지점에서의 단면 형상을 함께 나타낸 것이다.

도3은 도2에 도시된 분체이송관 내부의 전반적인 속도분포를 나타낸 것이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분체이송관 내의 속도분포를 나타낸 것으로서, 사잇각이 45°를 이루는 곡형이음관의 각 지점에서의 단면 형상을 함께 나타낸 것이다.

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분체이송관 내의 속도분포를 나타낸 것으로서, 사잇각이 22.5°를 이루는 곡형이음관의 각 지점에서의 단면 형상을 함께 나타낸 것이다.

[도면 부호의 설명]

100...상류측 직관, 200...벤투리관,

300...곡형이음관, 315...단면확대부,

317...단면축소부, 400...하류측 직관,

500...와류부.

관벽(내면)의 마모를 최소화 하기 위한 분체이송관의 설계시, 특히 곡형이음관의 설계시, 다음 사항들이 고려되어야 한다.

첫째, 작동유체(또는 분체)의 유동방향이 전환되는 곡형이음관 내에서는, 분체와의 충돌로 인한 내면의 마모를 방지하기 위해, 상기 작동유체의 유속이 입구속도(유입속도)보다 현저히 줄어 들어야 하며, 작동유체가 관벽(내면)에 평행하게 흐를 수 있도록 해야 한다.

둘째, 곡형이음관의 내부에서 분체가 정체되는 일이 없도록, 작동유체의 입구속도(유입속도)와 출구속도(배출속도)가 평균적으로 같아야 한다.

세째, 별도의 배관작업 없이, 기존의 배관계에 즉시 사용할 수 있어야 한다.

이러한 설계시의 유의사항과 기술적 과제를 고려하여 된 본 발명의 일 실시예에 따른 분체이송관은, 상류측 직관과; 상기 상류측 직관의 토출측에 유입측이 결합되고, 작동유체가 유동중에 증속됨과 동시에 감압되는 벤투리관과; 상기 벤투리관의 배출측에 입구측이 결합되고, 작동유체가 유동 중에 방향 전환되는 곡형이음관과; 상기 곡형이음관의 출구측에 결합되는 하류측 직관으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 곡형이음관의 단면적이 입구측으로부터 일정 거리까지는 연속으로 확대되고(단면확대부), 연이어서 출구측까지는 연속으로 축소되는(단면축소부) 것이다.

상류측 직관을 따라 정상류의 형태로 유동하는 작동유체는, 상류측 직관보다 유로의 단면적이 축소되어 있는 벤투리관을 지나면서 속도(특히, 직진속도)가 증속되고, 반대로 압력은 감압된다.

이로 인해, 벤투리관을 빠져 나오는 작동유체는 국부적으로 속도와 압력이 불균일하게 되고 내부의 무질서도가 증가되어 난류(부정류)화 하기 시작한다.

이처럼, 유동형태가 정상류에서 부정류의 형태로 변화되려는 성상을 가지게 된 작동유체는, 단면적이 연속으로 확대되고 축소되는 곡형이음관을 지나면서 더욱 교란되어 부정류의 형태로 완전히 변하게 된다.

이 때, 흐름중의 일부가 곡형이음관의 내부 상측에 와류부를 형성하게 된다.

상기 와류부는, 관성운동에 의해 직진하는 작동유체의 주흐름(main stream)중의 일부와 충돌하여 에너지(와류의 회전에너지)를 공급받게 되며, 이 과정에서 주흐름의 방향이 전환되고, 분체의 속도가 대폭 저하된다.

따라서, 곡형이음관의 내면, 특히 단면확대부와 단면축소부가 연이어지는 경계선 주변의 상측면에 가해지던 분체의 충격력이 대폭으로 줄어서 마모가 억제되며, 그 결과 곡형이음관의 내구성이 향상된다.

단면확대부를 지나면서 점차 감속된 작동유체는, 단면축소부를 지날 때 전달받은 와류부의 압력에너지에 의해 점차 증속된다. 즉, 와류부에서 전달받은 압력에너지가 작동유체의 내부에너지(운동에너지)로 저장되는 것이다.

이로 인해, 입구속도에 가까운 속도로 유속이 증속되고, 하류측 직관을 따라 흐르면서 점차 흐름이 안정되어 정상류의 형태로 유동형태가 변하게 된다.

따라서, 상기 구성의 분체이송관에서는 분체가 정체되는 일이 없다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 분체이송관의 바람직한 실시예의 구성 및 작용에 대해 설명한다.

먼저, 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어 중 몇가지를 정의한다.

"작동유체"는 압축성 유체 또는 비압축성 유체와 분체의 혼합물인 것으로 정의한다.

"정상류"는 유선, 유맥선, 유적선이 거의 일치하는 흐름뿐 아니라, 시간에 따른 유동형태의 변화를 어느 정도 예측할 수 있는 흐름까지 포함하는 것으로 정의한다.

"부정류"는 상술한 정상류와는 상반되는 성질의 흐름, 즉 시간에 따른 유동형태의 변화를 예측할 수 없는 흐름으로 정의한다.

"부정원"이란 진원보다는 타원에 가까운 둥근 폐곡선으로 정의한다.

"단면선"이란 곡형이음관을 반으로 잘랐을 때 나타나는 곡형이음관의 하부측 곡선상의 각 지점에서의 접선에 수직한 법선으로 정의한다.

"장축선"이란 곡형이음관을 단면선에 따라 단면했을 때 나타나는 부정원(폐곡선)상의 두 지점을 연결한 선분중 길이가 가장 긴 선분으로 정의한다.

그리고, "단축선"이란 부정원상의 각 지점에 접하는 접선중 장축선과 평행한 접선과 상기 부정원이 만나는 두 점을 이은 선분인 것으로 정의한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체이송관을 나타낸 것으로서, 입구측과 출구측의 내경이 10 inch 이고, 사잇각이 90°를 이루는 곡형이음관의 각 지점에서의 단면 형상을 함께 나타낸 것이다. 여기서, 사잇각이란 입구측과 출구측에서 연장한 두 평면이 이루는 각으로 정의한다.

도시된 상류측 직관(100)은, 바람직하게는 작동유체가 정상류의 형태로 충분히 발달될 수 있도록, 관의 내경보다 관의 길이가 길다. 또한, 길이방향을 따라 단면적과 단면 형상이 거의 일정하며, 양단에 각각 플랜지가 형성되어 있어 단위 길이의 직관들이 플랜지형 관이음방식을 통해 긴 길이의 조립체로 제작될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 내구성을 향상시키기 위해, 내면이 내마모성 재료로 라이닝되어 있다.

전술한 상류측 직관의 토출측(110)에, 바람직하게는 플랜지형 관이음방식으로 벤투리관(200)의 유입측(210)이 결합된다.

상기 벤투리관의 내부에, 바람직하게는 길이방향을 따라 내경이 연속으로 축소되다가 다시 확대되는 유로(관로)가 연통되는데, 상기 유로의 유입측(210) 내경은 상류측 직관의 내경과 실질적으로 동일하며, 배출측(230) 내경은 후술할 곡형이음관의 입구측 내경과 실질적으로 동일하다.

특히, 작동유체와의 마찰에 의한 마모를 고려하여, 내경이 최소로 축경된 부분(R)의 주변을 미리 동일한 내경으로 가공할 경우, 상기 유로의 내면이 마모됨으로써 발생되는 유동형태의 급격한 변화를 억제할 수 있으므로 더욱 바람직하다. 여기서, "연통"이란 작동유체의 유·출입이 가능하도록 유로의 양단이 서로 뚫려 있는 것을 의미한다.

상기 벤투리관의 배출측(230)에, 바람직하게는 플랜지형 관이음방식으로 곡형이음관(300)의 입구측(310)이 체결된다. 본 실시예의 경우에는, 상기 곡형이음관은 엘보 타입 또는 벤드 타입이며, 예컨대 주물가공법으로 제작되었다.

상기 곡형이음관의 유로는 입구측(310)에서부터 시작하여 단면적이 연속으로 확대되는 단면확대부(315)와, 상기 단면확대부에 연이어서 출구측(330)까지 연속해서 단면적이 축소되는 단면축소부(317)로 이루어져 있다.

따라서, 상기 곡형이음관의 유로 단면적은 단면확대부와 단면축소부가 연이어지는 경계선(D-D선)에서 가장 크다. 본 실시예에서는, 상기 경계선이 곡형이음관의 양단으로부터 같은 거리에 있다.

또한, 상기 곡형이음관의 유로는 단면적의 크기에 비례해서 단면 형상이 점점 타원에 가까운 부정원으로 변하게 된다. 예를 들면, 유로의 단면적이 가장 작은 입구측(310)과 출구측(330)에서는 단면 형상이 거의 진원이고, 단면적이 가장 큰 단면확대부와 단면축소부의 경계선(D-D선)에서는 타원에 가깝게 된다.

따라서, 도2에 도시된 것처럼, 상기 유로의 단면 형상은 단면적이 클수록 장축선(Y)과 단축선(X)간 길이의 차가 커지게 된다.

상기 벤투리관으로부터 곡형이음관의 유로로 유입된 작동유체는, 단면확대부를 지나는 동안 점점 유속이 줄어 들게 되며, 반대로 압력은 올라간다.

이러한 유속과 압력의 변화는 작동유체의 흐름을 부정류의 형태로 변화시키며, 그 결과, 흐름 중의 일부가 곡형이음관 내에서 와류부를 형성하게 된다.

본 실시예에서는, 곡형이음관의 전 범위에 걸쳐, 상기 와류부가 곡형이음관의 내부 상측에 형성된다.

상기 와류부는 어느 부위보다 고압영역이므로, 와류부가 형성된 후에 유입되는 작동유체는, 상기 와류부의 압력에 의하여 곡형이음관의 내부 하측으로 밀려나게 된다.

한편, 와류부가 형성된 후에 유입되는 작동유체중의 일부는 와류부에 직접 충돌하여 에너지를 공급하게 된다. 따라서, 작동유체의 공급이 계속되는 동안, 상기 와류부는 소실되지 않는다.

상기 와류부로부터 영향을 받아서 곡형이음관의 내부 하측으로 밀려난 작동유체는, 하류측 직관으로 배출된다. 이 때, 와류부에서 전달되는 압력에너지가 작동유체의 운동에너지를 증가시켜 입구속도에 가까운 속도로 작동유체가 배출된다.

도시된 하류측 직관(400)은, 전술한 상류측 직관과 마찬가지로, 바람직하게는 작동유체가 정상류의 상태로 배출될 수 있도록, 관의 내경보다 관의 길이가 길다. 또한, 길이방향을 따라 단면적과 단면 형상이 거의 일정하며, 양단에 각각 플랜지가 형성되어 있어 단위 길이의 직관들이 플랜지형 관이음방식을 통해 긴 길이의 조립체로 제작될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 내면이 내마모성 재료로 라이닝되어 있다.

이상과 같이 구성되는 분체이송관에, 예를 들면 40m/sec의 입구속도로 작동유체를 공급하면, 도3에 도시된 것과 같은 속도분포와 유동형태를 얻게 된다.

도면을 통해 알 수 있듯이, 상류측 직관(100)의 유로를 따라 흐르는 작동유체는, 유로의 내면(관벽) 근처에서 속도가 저하되지만 평균적으로는 입구속도와 동일한 속도로 유동하게 된다.

상류측 직관을 따라 정상류의 형태로 충분히 발달된 작동유체는, 상기 직관의 토출측(110)에 결합된 벤투리관(200)의 유로 안으로 흘러 들어가게 된다.

벤투리관에 유입된 작동유체는, 길이방향을 따라 내경이 연속으로 축소되다가 확대되는 유로를 지나면서 속도가 증속되고 압력이 감압된다.

벤투리관 내에서의 유속분포를 알아 보기 위해, 유입측(210) 내경의 약 1/2수준으로 축경된 부분(R)을 B-B선에 따라 단면해 본 바, 내면(관벽) 근처에서는 유속이 약 175m/sec였고, 유로의 중앙쪽으로 갈수록, 즉 B-B선을 따라 내면에서 멀어질수록 유속이 점점 느려져, 유로의 내경 중심에서는 유속이 약 140m/sec였었다.

이처럼, 축경된 부분(R)을 지나면서 작동유체의 유속이 급격히 증속되면, 반대로 내부의 압력이 감압된다. 이 경우, 유체흐름 내에서 국부적으로 편차(속도 및 압력의 편차)가 생겨, 유동형태가 난류(또는 부정류)로 변하게 된다.

이와 같이, 벤투리관을 지나면서 난류화한 작동유체는, 곡형이음관의 단면확대부를 지나는 동안 완전한 부정류의 상태로 변하게 된다. 즉, 벤투리관과 곡형이음관의 단면확대부 사이에서 유로의 단면적이 가장 급격하게 변하기 때문에, 이 부위에서 작동유체의 흐름형태가 완전히 변하는 것이다.

본 출원인이 단면확대부 내에서의 유속분포를 살펴본 바, 유로의 내경 중심과 하측면(아래쪽 관벽) 사이의 하부 구간에서는, 하측면과 내경 중심에서 멀수록 유속이 증가하였다. 반대로, 유로의 내경 중심과 상측면 사이의 상부 구간에서는, 상측면과 내경 중심으로부터 멀수록 유속이 감소하였다. 그리고, 입구측에서 멀어질수록 최대 유속이 낮았다

이처럼, 곡형이음관을 지나면서 난류(부정류)의 상태로 흐름이 변하게 되는 작동유체중의 일부는, 곡형이음관의 내부에 저속·고압영역인 와류부(500)를 형성하게 되고, 이 와류부가 작동유체의 주흐름에 직·간접으로 영향을 미치게 된다

예를 들면, 본 실시예의 경우에는 곡형이음관의 전 길이에 걸쳐서 상기 곡형이음관의 내부 상측에 와류부(500)가 형성되는데, 경계선(D-D선)에 가까울수록 와류부의 세기(회전에너지)가 강하였다. 즉, 상기 와류부는 단면확대부(315) 내에서는 작동유체의 유동방향을 따라서 점차 세기가 증가하였으며, 이와 반대로 단면축소부(317) 내에서는 유동방향을 따라 점차 감소하였다. 그 결과, 와류부가 형성된 이후에 유입되는 주흐름은 단면확대부를 지나면서 점점 더 심하게 교란되었으며, 분체의 직진속도도 대폭으로 저하되었다.

특히, 본 실시예에서는 곡형이음관의 경계선(D-D선)에서 양단으로 갈수록 단면적이 줄고 단면 형상도 점차 진원에 가까워지도록 하였기 때문에, 와류부로부터 직·간접으로 영향을 받는 작동유체가 곡형이음관의 입구측을 통과하는 순간부터 서서히 내부 하측으로 밀려나다가 상기 경계선 영역을 지난 후부터는 다시 내부 상측으로 흐름이 회복되는 양상을 나타내었다. 이는 곡형이음관의 양단에서 경계선쪽으로 갈수록 와류부의 세기가 강해지는 것과 일치하는 결과이다.

따라서, 분체이송관이 작동중인 때에는, 곡형이음관의 내부 하측을 따라 상기 곡형이음관의 내면에 거의 평행한 상태로 작동유체가 흐르게 된다.

이 때문에, 마모가 가장 심하게 일어나던 곡형이음관의 상측면 쪽으로는 분체가 거의 입사되지 않으며, 혹시 입사되더라도 분체의 충돌입사각이 0°에 가깝게 되어 충돌로 인한 마모는 거의 발생되지 않게 된다.

게다가, 본 실시예에서는 상기 곡형이음관이 부정원 형태의 단면 형상을 가짐과 동시에 장축선이 각 지점에서의 단면선(D-D선 등)과 일치하거나 나란하므로, 곡형이음관의 내면과 작동유체 사이의 마찰이 더욱 줄어 들어 내마모성이 향상되고 있다. 이처럼, 곡형이음관의 내면과 작동유체 사이의 마찰이 줄어 들면, 마찰로 인해 손실되는 에너지의 양도 적어지게 됨으로, 하류측 직관으로 배출되는 작동유체의 속도가 거의 입구속도까지 회복되게 된다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분체이송관 내의 속도분포와 곡형이음관의 각 지점에서의 단면 형상을 나타낸 것이다(내경이 10 inch 이고, 사잇각이 45°인 경우).

도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 곡형이음관의 내부 상측이 내부 하측보다 상대적으로 고속영역이다. 즉, 곡형이음관의 내부 하측에 와류부(500)가 형성되는 것이다.

상기 곡형이음관 내에서의 유속분포를 알아 보기 위해 D-D선을 따라 단면한 바, 유로의 내경 중심과 하측면 사이의 하부 구간에서는 하측면과 내경 중심에서 멀수록 유속이 감소하였다. 반대로, 유로의 내경 중심과 상측면 사이의 상부 구간에서는, 상측면과 내경 중심으로부터 멀수록 유속이 증가하였다. 그리고, 입구측에서 멀어질수록 최대 유속이 낮았다.

상기 와류부(500)는 벤투리관을 통해서 유입되는 작동유체의 주흐름에 영향(원심력, 점성 등의 영향)을 미치게 되며, 그 결과, 상기 곡형이음관의 내부 상측면을 따라 상기 작동유체의 주흐름이 와류부의 회전방향과 같은 방향으로 선회하면서 흐르게 된다. 따라서, 상기 곡형이음관의 내부 상측으로 흐르는 작동유체가 비록 고속이기는 하지만, 내면(관벽)으로 입사되는 분체의 충돌입사각이 거의 0°에 가깝게 되어, 충돌에 의한 마모가 발생되지는 않게 된다.

한편, 벤투리관의 유로를 경사지게 형성하거나 또는 곡형이음관의 내부 상측면을 좀 더 확대시킬 경우, 곡형이음관의 내부 상측에도 와류부를 형성할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다.

도5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 분체이송관 내의 속도분포와 곡형이음관의 각 지점에서의 단면 형상을 나타낸 것이다(내경이 10 inch 이고, 사잇각이 22.5°인 경우).

본 실시예의 경우에는 최초에 설명한 실시예와 마찬가지로, 곡형이음관의 전 범위에 걸쳐 상기 곡형이음관의 내부 상측에 강력한 와류부가 형성되었는데, 와류부의 세기도 거의 엇비슷하였다. 게다가, 곡형이음관 내부에서의 유속분포도 유사한 양상을 나타내었다.

이상과 같이, 본 발명에서는 곡형이음관의 입구측에 유로의 내경이 협소한 벤투리관을 설치하여 이 부위에서의 단면적의 변화율을 크게 하므로써, 곡형이음관 내에서의 작동유체의 유동형태가 부정류의 상태로 더욱 쉽게 변화되었고, 와류부도 쉽게 형성되었다.

뿐만 아니라, 벤투리관을 통하여, 작동유체가 입구속도에 비해 월등히 증속된 상태로 곡형이음관 내에 유입되므로, 와류부의 세기나 크기도 종래보다 훨씬 커지게 되어, 작동유체에 대한 유동 교란의 효과도 증대되었다.

따라서, 분체와의 충돌에 의한 곡형이음관의 내면 마모가 종래보다 대폭으로 줄어 들어 내구성이 향상된다.

한편, 여타의 파이프 소재(직관과 곡형이음관)에 비해서 작동유체가 고속으로 흐르는 벤투리관은 마찰에 의한 마모가 훨씬 심하게 일어난다.

따라서, 상기 벤투리관을 자주 교체해야 하지만, 크고 무거운 곡형이음관의 내구성은 종래보다 상대적으로 향상되어 교체 횟수가 줄어 들므로, 교체작업의 용이성과 유지보수비의 측면에서 오히려 바람직하다.

즉, 본 발명에서는 상기 벤투리관이 곡형이음관의 조기 파손을 방지하는 퓨즈의 역할을 하고 있는 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 분체이송관은, 상술한 실시예들의 구성에 한정되지 않고 여러 가지 형태로 변형이 가능하다.

예를 들면, 상기 곡형이음관은 래터럴 티형일 수 있다.

또한, 상기 곡형이음관은 작은 관들로 이루어진 조립체일 수 있다.

또한, 곡형이음관의 입구측 주변과 출구측 주변은, 즉 곡형이음관의 양단으로부터 어느 정도의 범위까지는 단면 형상이 진원일 수 있다.

또한, 단면확대부와 단면축소부가 연이어지는 경계선 주변에서, 예를 들면 경계선으로부터 5㎝ 정도 떨어진 구간 사이에서는 단면적이 같을 수 있다.

그리고, 이 원리는 단면확대부와 단면축소부에도 적용될 수 있는 바, 단면확대부의 경우, 단면적이 연속으로 확대되다가 일정 구간동안 동일한 단면적을 유지하고 다시 확대되는 형태일 수 있다.

본 발명의 분체이송관에 따르면, 곡형이음관의 입구측에 유로의 내경이 협소한 벤투리관을 설치하여 이 부위에서의 단면적의 변화율을 크게 하므로써, 종래보다 곡형이음관 내에 와류(와류부)가 쉽게 형성되고, 상기 와류의 크기와 세기도 훨씬 커지게 되는 장점이 있다.

따라서, 상기 와류에 의한 유동 교란의 효과도 증대되어 곡형이음관의 내면에 충돌하는 분체의 속도가 대폭으로 줄어 들게 되고, 이로 인해 곡형이음관의 내구성이 향상된다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는 곡형이음관의 단면적이 길이방향을 따라 점차 확대되다가 축소되고 동시에 단면 형상도 부정원이 되게 함으로써, 상대적으로 고압영역인 와류부로부터 직·간접으로 영향을 받아 곡형이음관의 내부 하측으로 밀려난 작동유체의 주흐름이 곡형이음관의 내면을 따라 거의 평행한 상태로 흐르게 하였다.

따라서, 곡형이음관의 상측면 쪽으로 입사되는 분체의 충돌입사각이 0°에 가깝게 되어 충돌로 인한 마모가 거의 발생되지 않으며, 이로 인하여 내구성이 향상된다.

Claims (4)

1. 상류측 직관과;

   상기 상류측 직관의 토출측에 유입측이 결합되고, 작동유체가 유동중에 증속됨과 동시에 감압되는 벤투리관과;

   상기 벤투리관의 배출측에 입구측이 결합되고, 작동유체가 유동중에 방향 전환되는 곡형이음관과;

   상기 곡형이음관의 출구측에 결합되는 하류측 직관으로 이루어지는 분체이송관.
2. 제1항에 있어서,

   상기 벤투리관의 유로는 유입측 내경이 상류측 직관의 내경과 실질적으로 동일하고, 배출측 내경이 곡형이음관의 입구측 내경과 실질적으로 동일하며, 상기 유입측과 배출측 사이의 내경이 양측단의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 분체이송관.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 곡형이음관의 유로는 단면확대부와 단면축소부로 이루어지며, 입구측과 출구측에서 단면적이 최소인 것을 특징으로 하는 분체이송관.
4. 제3항에 있어서,

   상기 곡형이음관의 단면 형상은 입구측과 출구측에서는 진원이며, 상기 입구측과 출구측 사이에서는 부정원인 것을 특징으로 하는 분체이송관.