KR100385549B1 - 압축공기 구동방식의 건습식 겸용 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정의 공압발생수단으로부터 압축공기를 공급받아 오염물질을 배출시키는 장치에 있어서: 핸들(11)과 휠(12)을 장착하여 이동 가능하고, 공압관(13)·펄싱밸브(16) 등의 공압전달수단을 구비하는 대차(10); 상기 대차(10) 상에 탑재되고, 흡입관(21a)·수위계(26)·디미스터(27)를 구비하는 저장탱크(21); 상기 저장탱크(21)의 하류에 개폐밸브(31)를 개재하여 연결되고, 또 다른 개폐밸브(32)가 장착된 흡입관(22a)을 구비하는 싸이클론 탱크(22); 상기 싸이클론 탱크(22)의 하류에 연결되는 여과기(23); 및 상기 여과기(23)의 하류에 연결되고, 압축공기의 유동으로 부압을 형성하는 노즐(24)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 전원 사용이 어려운 열악한 작업현장에 아주 가깝게 접근하고 용이하게 이동하며 작업 과정에서 발생되는 흄, 먼지, 분진, 슬러지, 오염된 물 등을 완벽하게 제거·회수함에 따라 환경오염 및 생산성 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Description

압축공기 구동방식의 건습식 겸용 세정장치{Both Wet and Dry Type Vacuum Cleaner Operated by Compressed Air}

본 발명은 건습식 겸용 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원 사용이 어려운 열악한 작업현장에 아주 가깝게 접근하고 용이하게 이동하며 작업 과정에서 발생되는 흄, 먼지, 분진, 슬러지, 오염된 물 등을 완벽하게 제거·회수함에 따라 환경오염 및 생산성 향상을 이룰 수 있는 압축공기 구동방식의 건습식 겸용 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접, 그라인딩, 절단, 블라스팅, 도장공정 등의 산업현장에서는 흄, 먼지, 분진, 슬러지, 오염된 물 등의 오염물질이 다량으로 발생하므로 작업 환경을 개선하기 위한 대비가 필수적이다.

특히 전원 사용이 어려운 조선소 옥외 작업장의 경우 선박 건조작업 시 우천으로 인하여 각 탱크 등에 빗물이 유입되면 탱크 내부 도장작업을 하기 전 인력에 의해 오염된 물과 공기를 세정하는 작업이 필요하므로 M/H 손실 및 공기가 지연되는 비경제적인 현상이 발생한다.

현재는 탱크 내부 청소작업 후 먼지 제거작업을 할 경우 진공회수장치(Vaccum Recovery Machine)를 활용하고 있으나 자체 크기가 크고 장비무게가 무거워 이동을 위해 중장비를 동원해야 하고, 작업현장 가까이에 접근하기가 용이하지 않으며, 작업 중 수분 유입에 따른 필터 여과재의 젖음으로 인한 효율저하 및 자재손실 비용증가를 초래한다.

또한, 기존의 산업현장용 진공청소기(Vacuum Cleaner)는 거의 전기모터구동 블로워 방식이기 때문에 우천이나 현장에서 지나가는 중장비가 전선을 훼손하여 작업자의 감전사고 등 인명피해가 발생할 우려가 커 산업재해의 주요 원인 중 하나로 되고 있다.

이를 위해 압축공기를 이용한 벤츄리 노즐 장착형 진공청소기가 사용되기도 하나 성능이 떨어지고 공기소모량이 너무나 많아서 비경제적이다.

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전원 사용이 어려운 열악한 작업현장에 아주 가깝게 접근하고 용이하게 이동하며 작업 과정에서 발생되는 흄, 먼지, 분진, 슬러지, 오염된 물 등을 완벽하게 제거·회수함에 따라 환경오염 및 생산성 향상을 이룰 수 있는 압축공기 구동방식의 건습식 겸용 세정장치를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도,

도 2a 및 도 2b는 도 1의 각각 정면 및 배면에 대한 개략적인 구성도,

도 3은 도 1의 주요부 연결상태를 개념적으로 나타내는 배관도,

도 4는 본 발명에 따른 노즐을 분리된 상태로 나타내는 단면도,

도 5는 도 4의 조립된 상태에서의 작용을 나타내는 단면도,

도 6a 및 도 6b는 도 4의 노즐에서 압력분포를 나타내는 도식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 대차 11 : 핸들

12 : 휠 13 : 공압관

16 : 펄싱밸브 17 : 호스릴

21 : 저장탱크 22 : 싸이크론 탱크

23 : 여과기 24 : 노즐

25 : 이젝터 펌프 27 : 디미스터

31, 32 : 개폐밸브 41 : 전방몸체

42 : 후방몸체

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 소정의 공압발생수단으로부터 압축공기를 공급받아 오염물질을 배출시키는 장치에 있어서: 핸들(11)과 휠(12)을 장착하여 이동 가능하고, 공압관(13)·펄싱밸브(16) 등의 공압전달수단을 구비하는 대차(10); 상기 대차(10) 상에 탑재되고, 흡입관(21a)·수위계(26)·디미스터(27)를 구비하는 저장탱크(21); 상기 저장탱크(21)의 하류에 개폐밸브(31)를 개재하여 연결되고, 또 다른 개폐밸브(32)가 장착된 흡입관(22a)을 구비하는 싸이클론 탱크(22); 상기 싸이클론 탱크(22)의 하류에 연결되는 여과기(23); 및 상기 여과기(23)의 하류에 연결되고, 압축공기의 유동으로 부압을 형성하는 노즐(24)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 노즐(24)은 축소유로(41a)를 지닌 전방몸체(41)와 확장유로(42a)를 지닌 후방몸체(42)를 나선부(41c)(42c)로 연결하되, 상기 전방몸체(41)는 통기공(41b)과 턱(41d)을 구비하고, 상기 후방몸체(42)는 통기공(41b)과 연통하는 원주홈(42b)과 다단턱(42d)을 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 저장탱크(21) 상에는 하부의 배출구(21b)와 함께 상기 노즐(24)과 동일한 구조의 이젝터 펌프(25)가 더 구비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 각각 정면 및 배면에 대한 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 1의 주요부 연결상태를 개념적으로 나타내는 배관도이다.

본 발명은 소정의 공압발생수단으로부터 압축공기를 공급받아 오염물질을 배출시키는 장치에 관련된다. 전기의 사용 없이 압축공기로서 고 진공을 형성하여 흄, 분진뿐만 아니라 물이나 슬러지까지 함께 제거할 수 있도록 하기 위해 대차(10) 상에 저장탱크(21), 싸이클론 탱크(22), 여과기(23) 노즐(24) 등의 주요 설비를 설치하고 외부의 공압발생수단과 플렉시블 호스 등의 공압라인을 이용하여 연결한다. 그러므로 본 발명은 공압발생수단을 사용하고 있는 현장에서 보다 유리하게 적용된다.

본 발명에 따른 대차(10)는 핸들(11)과 휠(12)을 장착하여 이동 가능한 수레 구조로 형성된다. 핸들(11)은 금속관을 ㄷ자 형으로 절곡하여 대차(10)에 부착하고, 취급자의 안전을 고려하여 휠(12)에는 브레이크 기구를 설치한다. 대차(10) 상에 구비되는 공압전달수단으로는 공압관(13)·펄싱밸브(16) 외에 부호 14의 압력조절기, 부호 15의 에어필터 등이 포함된다. 부호 17은 평상시 호스를 감아두고 필요시 인출하기 위한 호스릴을 나타낸다.

또, 본 발명에 따르면 상기 대차(10) 상에 탑재되는 저장탱크(21)는 흡입관(21a)·수위계(26)·디미스터(27)를 구비한다. 디미스터(27)는 수분을 감소시키기 위한 구성이고, 수위계(26)는 저장탱크(21) 내에 충진된 오염물질의 양을 감시하기 위한 구성이다.

또, 본 발명에 따른 싸이클론 탱크(22)는 상기 저장탱크(21)의 하류에 개폐밸브(31)를 개재하여 연결되며, 또 다른 개폐밸브(32)가 장착된 흡입관(22a)을 구비한다. 저장탱크(21)와 싸이클론 탱크(22) 사이에 개재되는 개폐밸브(31)는 건습식 작동을 절환하기 위한 구성으로서 싸이클론 탱크(22)에 장착되는 또 다른 개폐밸브(32)와 연동한다. 즉, 본 발명의 장치에는 흡입관(21a)(22a)이 2개소에 설치되어 오염물질의 상태에 따라 개폐밸브(31)(32)를 동시에 작동하여 적절한 흡입유로를 선택할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 싸이클론 탱크(22)의 하류에 여과기(23)가 연결된다. 여과기(23)는 엘레먼트의 교체가 가능한 카트리지 방식을 사용하여 시스템의 내구성을 향상한다.

이와 같이 본 발명은 오염물질이 발생하는 현장 가까이에 위치시키기 위해 대차(10) 위에다 모든 구성요소들을 탑재하므로 적절한 장소로 이동한 후 호스릴(17)에 감긴 흡입용 호스만 풀면 즉시 사용하기 편리하다.

도 4는 본 발명에 따른 노즐을 분리된 상태로 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 4의 조립된 상태에서의 작용을 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따르면 압축공기의 유동으로 부압을 형성하는 노즐(24)이 상기 여과기(23)의 하류에 연결되는데, 이때 노즐(24)은 축소유로(41a)를 지닌 전방몸체(41)와 확장유로(42a)를 지닌 후방몸체(42)를 나선부(41c)(42c)로 연결한 구성을 지닌다. 상기 전방몸체(41)에는 통기공(41b)과 턱(41d)이 구비되고, 상기 후방몸체(42)에는 통기공(41b)과 연통하는 원주홈(42b)과 다단턱(42d)이 구비된다. 후방몸체(42)의 다단턱(42d)과 전방몸체(41)의 턱(41d)이 작은 틈새를 유지하도록 나선부(41c)(42c)를 이용하여 결합하면 도 5처럼 노즐(24)의 조립이 완료된다. 통기공(41b)에는 공압관(13)이 연결된다.

작용에 있어서, 통기공(41b)에 공급되는 고압의 공기가 환형 링 노즐(24)의 목 부분으로 나오면서 유속이 매우 빨라지고 압력이 낮아져서 전방몸체(41)의 축소유로(41a) 상의 공기를 강하게 빨아 당긴다. 이에 따라 세정된 공기가 분출된 압축공기와 함께 후방몸체(42)의 확장유로(42a)를 통과하면서 증폭된 후 밖으로 나가게 된다.

이때 후방몸체(42)의 다단턱(42d)은 노즐의 목 부분에서 코안다 효과가 강하게 일어날 수 있도록 4단 이상으로 성형하는 것이 바람직하다. 다단턱(42d)은 링 노즐의 목을 나온 제트가 축소유로(41a)로 역류되는 것을 막아주는 동시에 디퓨저부인 확장유로(42a)로 향할 수 있도록 하여 흡입부인 축소유로(41a) 측의 공기가 잘 빨려 들어올 수 있도록 한다.

노즐(24)을 나선부(41c)(42c)로 체결하는 구조는 목 부분의 틈새 간격을 조절하는 것을 가능케 하여 제트 유속 변화를 통한 진공도를 조절함으로써 장치의 성능과 압축공기 소모량을 조절하기 위함이다.

이때, 고 진공을 형성할 수 있도록 코안다 기능을 지닌 링형태의 노즐(24)을 직렬, 병렬로 다단으로 설치하면 보다 성능이 향상된다. 노즐(24)에서 코안다 효과를 최대한 활용하는 경우 압축공기 소모량을 줄일 수 있으므로 경비절감의 효과도 기대된다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 저장탱크(21) 상에는 하부의 배출구(21b)와 함께 상기 노즐(24)과 동일한 구조의 이젝터 펌프(25)가 더 구비된다. 이젝터 펌프(25)의 설치 위치는 도 3을 참조하며, 구조는 전술한 도 4 및 도 5를 참조한다. 이젝트 펌프(25)의 목 부분으로 압축공기가 공급되면 음압이 생성되어 저장탱크(21) 내의 물·슬러지가 이젝트 펌프(25)의 흡입부인 전방몸체(41) 측으로 강하게 빨아 당겨지고 후방몸체(42) 및 배출구(21b)를 통하여 배출된다.

도 6a 및 도 6b는 도 4의 노즐에서 압력분포를 나타내는 도식도이다.

도 6a 및 도 6b는 각각 유속분포 및 압력분포에 대한 수치해석의 시뮬레이션 결과로서, 링형 노즐(24)에 공급되는 압축공기가 목 부분의 틈새를 통과하고 나서다단으로(예컨대 4단) 꺾여져 있는 부분을 통과할 때 코안다 효과에 의해 제트유동이 디퓨저부를 따라 흡입부의 공기를 빨아 당겨 높은 유속과 낮은 압력이 생성되는 상태를 확인할 수 있다.

도 1 내지 도 5에 따른 작용에 있어서, 우선 수위계(26)를 통하여 육안으로 저장탱크(21) 내의 상태를 확인한 후 배출구(21b)의 밸브를 개방하고 압축공기 구동에 의해 이젝터 펌프(25)가 가동되도록 한다. 외부의 공압발생수단으로부터 공압관(13)을 통하여 공급되는 4-9Kg/cm²의 압축공기는 에어필터(15)와 압력조절기(14)를 거쳐 노즐(24) 및 이젝터 펌프(25)의 통기공(41b)으로 분출되어 코안다 효과에 의한 제트유동을 유발한다. 노즐(24)의 흡입부에서 여과기(23), 싸이클론 탱크(22), 저장탱크(21)와 연결되어 있는 관로를 따라 오염된 공기를 강하게 빨아들이면 여과기(23)를 거쳐 청정해진 공기가 대기로 배출된다.

이때 산업현장이나 공정에서 발생되는 분진, 흄 등 오염된 공기만을 제거하기 위해서 본 발명의 장치를 건식으로 사용할 때에는 개폐밸브(31)를 닫아서 오염된 공기 또는 슬러지가 저장탱크(21)를 거치지 않고 싸이클론 탱크(22)의 흡입관(22a)으로만 유입되도록 한다. 싸이클론 탱크(22)에서는 입경이 크고 무거운 것들이 먼저 제거되고, 미세한 분진 등은 여과기(23)를 통과하면서 제거된 후 노즐(24)의 배출구를 거쳐 정제된 공기가 나가게 된다.

또한 산업현장에서 분진, 흄 등의 오염된 공기와 슬러지와 같이 오염된 물을 동시에 제거하기 위해서 습식/건식 겸용으로 사용할 때에는 개폐밸브(31)를 개방하여 오염된 물질이 동시에 저장탱크(21)로 유입되도록 하고 싸이클론 탱크(22)의 개폐밸브(32)는 닫는다. 슬러지와 오염된 물은 비중에 의해 저장탱크(21)에서 제거되며, 그 중에서 미세한 물방울 등은 디미스터(27)에 의해 제거된다. 나머지 분진, 흄 등과 같은 오염된 공기는 싸이클론 탱크(22), 여과기(23) 그리고 노즐(24)을 통하여 정제된 공기로 배출됨으로써 동시에 오염된 물과 공기가 정화되어진다. 디미스터(27)는 수분에 의한 여과기(23)의 막힘 및 손상을 방지한다.

입경이나 비중이 큰 분진들이 싸이클론 탱크(22)의 하부에 설치된 배출구로 통하여 배출되고 보다 미세한 분진들이 여과기(23)에 쌓이는데, 주기적으로 펄싱밸브(16)를 열어서 압축공기로서 여과기(23)의 엘레먼트에 부착된 이물질을 세정시키는 것이 바람직하다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 전원 사용이 어려운 열악한 작업현장에 아주 가깝게 접근하고 용이하게 이동하며 작업 과정에서 발생되는 흄, 먼지, 분진, 슬러지, 오염된 물 등을 완벽하게 제거·회수함에 따라 환경오염 및 생산성 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 소정의 공압발생수단으로부터 압축공기를 공급받아 오염물질을 배출시키는 장치에 있어서:

   핸들(11)과 휠(12)을 장착하여 이동 가능하고, 공압관(13)??펄싱밸브(16) 등의 공압전달수단을 구비하는 대차(10);

   상기 대차(10) 상에 탑재되고, 흡입관(21a)·수위계(26)·디미스터(27)를 구비하는 저장탱크(21);

   상기 저장탱크(21)의 하류에 개폐밸브(31)를 개재하여 연결되고, 또 다른 개폐밸브(32)가 장착된 흡입관(22a)을 구비하는 싸이클론 탱크(22);

   상기 싸이클론 탱크(22)의 하류에 연결되는 여과기(23); 및

   상기 여과기(23)의 하류에 연결되고, 압축공기의 유동으로 부압을 형성하는 노즐(24)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축공기 구동방식의 건습식 겸용 세정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐(24)은 축소유로(41a)를 지닌 전방몸체(41)와 확장유로(42a)를 지닌 후방몸체(42)를 나선부(41c)(42c)로 연결하되, 상기 전방몸체(41)는 통기공(41b)과 턱(41d)을 구비하고, 상기 후방몸체(42)는 통기공(41b)과 연통하는 원주홈(42b)과 다단턱(42d)을 구비하는 것을 특징으로 하는 압축공기 구동방식의건습식 겸용 세정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 저장탱크(21) 상에는 하부의 배출구(21b)와 함께 상기 노즐(24)과 동일한 구조의 이젝터 펌프(25)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 압축공기 구동방식의 건습식 겸용 세정장치.