KR100528173B1 - 코아 터보 분급기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분체용 코아 터보 분급기에 관한 것으로서, 분급 방식에 있어서 기존의 원심력에 의한 로터 분급방식을 1차로 하고, 2차적으로 1차 분급로터의 상부에 1차 분급로터보다 반경이 큰 2차 분급로터를 설치하여 1차 분급에서 분급되지 않은 큰 분체를 2차 로터에서 분급하여 1차 분급로터로 되돌려 보낼 수 있도록 하여, 1차에 그치는 기존의 터보 분급기 보다 분급효율이 향상되도록 하고, 또한 2차 분급로터는 분급로터 뿐만 아니라 분급기의 유량을 발생시키는 팬의 역할도 동시에 수행하여 별도의 팬을 장착치 않고도 분급작업이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

Description

코아 터보 분급기{Core turbo classifier}

본 발명은 분체용 코아 터보 분급기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 터보 분급기의 분급 방식에 있어서 기존의 원심력에 의한 로터 분급방식을 1차로 하고, 2차적으로 1차 분급로터의 상부에 1차 분급로터보다 반경이 큰 2차 분급로터를 설치하여 1차 분급에서 분급되지 않은 큰 분체를 2차 로터에서 분급하여 1차 분급로터로 되돌려 보내는 방식으로 1차에 그치는 분급기 보다 분급효율이 향상되도록 하고, 2차 분급로터는 분급로터 뿐만 아니라 분급기의 유량을 발생시키는 팬의 역할도 수행하여 별도의 팬이 없이 사용될 수 있는 코아 터보 분급기를 제공코자 하는 것이다.

일반적으로 분급(classification)이란 넓은 뜻으로는 화학성분, 입자지름, 모양, 색, 밀도, 방사성, 자성 및 정전 특성 등에 따라 고체를 분리하는 것을 말하며, 좁은 뜻으로는 밀도가 같은 분립체를 입자 지름에 따라 2개 또는 그 이상의 입자군으로 나누는 조작을 말한다.

분립체 분급장치는 기류에 부유된 에어로졸 또는 분립체 입자를 요구하는 입자의 크기에 따라 분리하는 장치로서, 시멘트, 의약품, 촉매, 화인(fine) 세라믹, 프린터 토너, 도료, 안료, 각종 전자재료 제조공정 등의 산업에서 광범위하게 사용되고 있는데, 최근 제품의 정밀화, 첨단화 및 직접화 등에 따라 점차적으로 미세한 서브마이크론(Submicron) 입자에 대한 정밀한 분급장치 기술이 요구되고 있다.

이러한 분급장치는 중력을 이용하는 중력분급기, 원심력을 이용하는 터보 분급기, 관성력을 이용하는 가상관성분급기와 엘보 분급기 그리고 정전기력을 이용하는 정전분급기 등이 있다.

상기 분급기 중 원심력을 이용하는 원심력 분급기(=터보 분급기)는 입자에 강한 원심력을 부여하여 유체유동으로부터 분리하는 장치로 오래 전부터 미분 분급의 가능성이 높은 장치로서 많은 기종이 있다.

이들 가운데 서브마이크론을 가능하게 하는 미분 분급기로서의 가동을 한 것이 1970년대 이후 미국의 '스탠포드 연구소' 등에서 개발된 강제소용돌이를 이용한 원심력 방식에 속하는 분급기이다.

일반적인 고속 임펠러의 원심력을 이용한 분급장치의 구조가 도 1에 나타나 있다.

원료를 압축공기에 의해 분산한 상태로 공급하고 있다는 것과 고속 회전 로터를 내장하고 있는 등의 특징이 있다.

현재, 터보 임펠러 등을 이용한 대유량의 원심력 방식이 사용되고 있으나, 입자의 분산상태에 따라 분급 결과가 다르게 나타나며, 분산 상태를 좋게 하여 분급효율을 높이기 위하여 2차 공기와 3차 공기 까지 공급하고 있어 운전비용과 분급기 체적이 증가한다.

터보 분급기의 경우 분급 입경(50% 절단입경)이 수㎛에서 수십㎛에 이르러 최근 제품의 정밀화, 첨단화 및 직접화 등에 따라 점차적으로 미세한 서브마이크론 분체에 대한 정밀한 분급 기술 요구에 부응하지 못하고 있는 실정이다.

즉, 일반적인 터보 분급기 내부에는 1차 분급로터와 2차적인 공기를 공급하여 분급효율을 좋게 하고 있거나, 2차 분급로터에 해당되는 분급로터 부분만으로 이루어져 있다.

1차 분급로터 만으로 이루어진 종래의 터보 분급기는 원료 분체의 분산이 좋지 않은 경우 분급효율이 낮으며, 또한 분급되는 입경이 3㎛ 이상의 영역에서 이루어지고 있어 입경이 1㎛의 분급을 행할 수 없다는 단점을 안고 있었던 것이다.

이에 본 발명에서는 전기한 터보 분급기에 있어서, 보다 정밀하면서도 대량으로 분급을 행할 수 있고, 다단계의 분급과정을 수행할 수 있는 터보 분급기를 콤팩트하게 구성하여 설치 유지가 간편하고 고효율의 분급을 행할 수 있는 분체 분급용 코아 터보 분급기를 제공코자 하는 것으로서,

본 발명은 특히 유입분체의 분산이 1차 분급로터에서 충분히 이루어지고, 2차 분급로터에서 분급이 이루어지므로 분체 분산이 좋지 않은 경우에도 높은 분급 효율을 얻을 수 있도록 하여 분급 입경이 1㎛의 작은 분체 분급이 가능토록 한 것으로서,

1차 분급 후에 코아 분리효과를 이용한 2차 분급로터를 구비하고, 또한 2차 코아 분급로터는 팬의 역할을 수반하여 별도의 팬이나 공기공급장치가 필요없는 경제적인 방식으로 구성되어 경제적이면서도 고효율을 이루도록하며, 장치의 설치와 운전이 용이토록 한 코아 터보 분급기를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

본 발명은 분말용 분급을 행할 수 있는 코아 터보 분급기를 제공하는 것으로, 분급로터(30)가 1차 분급로터(31)와 2차 분급로터(32)가 일체형으로 구성되며, 상기 2차 분급로터(32)는 분급로터와 팬의 역할을 동시에 수행토록 하였고, 2차 분급로터(32)에서 분급된 큰 분체가 1차 분급로터(31)로 되돌아가도록 하여 1차 분급에 의한 분급보다 분급효율이 월등히 향상될 수 있도록 구성한 것이다.

즉, 1차 분급로터(31)의 접선방향으로 분체가 함유된 공기가 유입되고 고속 회전하는 1차 분급로터(31)에 의해 분급되어 큰 분체들은 호퍼(21)로 하강하고 작은 분체들은 유동을 따라 분급로터(30)의 내부를 통과하여 2차 분급로터(32)를 통과토록 설계되어 있다.

상기 2차 분급로터(32)는 1차 분급로터(31) 보다 반경이 크고, 이에 따라 2차 분급로터(32)의 끝에서 1차 분급로터(31)에서 분체가 받는 1차 원심력 보다 큰 2차 원심력을 받도록 하였다.

이에 따라 분체는 2차 분급로터(32)가 있는 2차 분급실(40)에서 다시 1차 분급실(20)에서 분급되지 않는 큰 분체들과 작은 분체들로 재분급하게 된다. 즉, 2차 분급실(40)에서 큰 분체는 강한 원심력에 의해 2차 분급실(40)의 벽면으로 이동하고, 선회유동에 의해 벽면에 접선방향으로 설치된 2차 조분 유출구(50)에 모이게 되고, 작은 분체는 유동을 따라 상단의 2차 미분 유출구(60)로 분급되어 나가게 된다.

2차 조분 유출구(50)에서 분급된 조대 입자는 유입구(10)와 연결된 통로를 통하여 1차 분급실(20)로 되돌아가도록 되어 있다.

터보 분급기(1)를 통과하는 유량은 1차 분급로터(31)의 원심력에 의한 유량감소를 보상하고 남는 2차 분급로터(32)의 원심력에 의하여 발생된다. 이로 인하여 2차 분급실(40)에서 1차 분급실(20)로 유량을 되돌려 보낼 수 있다.

2차 분급실(40)에서 2차 분급로터(32)의 원심력이 1차 분급로터(31)의 원심력보다 같거나 작으면 2차 분급실(40)에서 1차 분급실(20)로 되돌아가는 유량을 발생시킬 수 없으며, 외부에 별도의 팬을 설치하여야 하는데, 본 발명에서는 2차 분급로터(32)가 팬의 역할을 수행하므로 별도의 팬이 없는 터보 분급기를 제공할 수 있게 되었다.

이러한 작용원리에 기초한 본 발명에서의 분급로터(30)는 1차 분급로터(31)와 2차 분급로터(32)가 일체형으로 구성되는 바, 이러한 본 발명의 터보 분급기(1)를 이하 첨부도면 2내지 5와 함께 더욱 상세히 설명키로 한다.

도 2,3은 본 발명에서 제공하는 코아 터보 분급기(1)를 보인 단면도 및 평면도이며, 도 4,5는 1차 분급과 2차 분급 및 팬 역할을 수반하는 일체형 분급로터(30)를 보인 단면도 및 평면도이고, 도 6은 분급로터(30)에 의해 조대 입자와 미세 입자가 재분급되는 작용을 보인 단면도, 도 7은 분급로터(30)에 의해 조대 입자와 미세 입자가 재분급되는 과정을 보인 다이어그램이다.

본 발명의 코아 터보 분급기(1)는 조대입자와 미세입자가 혼합된 혼합분체를 포함한 유체가 유입되는 유입구(10)와, 1차 분급이 이루어지는 1차 분급실(20), 상기 1차 분급실(20) 하측으로는 조대 입자가 포집되는 호퍼(21)가 설치되며, 상기 1차 분급실(20) 상측으로는 2차 분급이 이루어지는 2차 분급실(40)이 형성된다.

1차 및 2차 분급이 이루어지도록 하고 유량을 형성하는 일체형 분급로터(30)는 기체 상부 일측의 모터(80)와 벨트 내지는 체인 등과 같은 구동연결수단을 통하여 고속 회전 가능하게 종방향으로 축설치되며, 분급된 미분이 배출되는 2차 미분 유출구(60)가 기체의 상부측에 유출구(70)와 연통되게 형성된다.

즉, 본 발명은 코아 터보 분급기(1)를 구성하는 기체의 일측으로 조대입자와 미세입자가 혼합된 혼합분체를 포함한 유체가 유입되는 유입구(10)로 조대입자와 1차 분급로터(31)의 접선방향으로 분체가 함유된 공기가 유입되고 모터(80)에 의하여 고속으로 회전하는 1차 분급로터(31)에 의하여 분급되어 큰 분체들은 호퍼(21)로 하강하고 작은 분체들은 유동을 따라 분급로터(30)의 내부를 통과하여 2차 분급로터(32)를 통과한다.

2차 분급로터(32)는 1차 분급로터(31)보다 반경이 크고, 이에 따라 2차 분급로터(32)의 끝에서 1차 분급로터(31)에서 분체가 받는 1차 원심력보다 큰 2차 원심력을 받는다. 따라서 2차 분급로터(32)가 있는 2차 분급실(40)에서 1차 분급실(20)에서 미처 분급되지 않고 유입된 큰 분체들을 재분급하게 된다. 즉, 2차 분급실(40)에서 큰 분체는 강한 원심력에 의해 2차 분급실(40)의 벽면으로 이동하여, 유동을 따라 벽면에 접선방향으로 설치된 2차 조분 유출구(50)에 모이게 되고, 작은 분체는 유동을 따라 상단의 2차 미분 유출구(60)로 분급되어 나가게 된다.(도 6,7 참조)

이에 따라 분체는 2차 분급로터(32)가 있는 2차 분급실(40)에서 1차 분급실(20)에서 분급되지 않는 큰 분체들을 분급하게 된다.

2차 분급실(40)에서 2차 조분 유출구(50)로 분급된 분체는 유입구(10)로 되돌아가고 유입 유량과 혼합되어 1차 분급실(20)로 유입된다.

2차 분급실(40)에서 1차 분급실(20)로 되돌아가지 않는 미세한 분체는 2차 분급로터(32)의 상부에 있는 2차 미분 유출구(60)를 통해 유출구(70)로 유출되어 미분으로 포집된다.

터보 분급기(1)를 통과하는 유량은 1차 분급로터(31)의 원심력에 의한 유량감소를 보상하고 남는 2차 분급로터(32)의 원심력에 의하여 발생된다.

이로 인하여 2차 분급실(40)에서 1차 분급실(20)로 유량을 되돌려 보낼 수 있다.

만일 팬이 유출구(70) 후단 또는 유입구(10) 전단에 있는 경우 되돌아가는 유량이 발생되지 않고, 2차 분급실(40)에서 2차 분급로터(32)의 원심력이 1차 분급로터(31)의 원심력과 같거나 작으면 2차 분급실(40)에서 1차 분급실(20)로 되돌아가는 유량을 발생시킬 수 없으며 외부에 별도의 팬을 설치하여야 한다.

그러나 본 발명에서는 2차 분급로터(32)가 팬의 역할도 동시에 수행하므로 별도의 팬이 필요 없는 터보 분급기를 제공할 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 코아 터보 분급기(1)는 1차 분급 후에 코아 분리 효과를 이용한 2차 분급로터(32)를 설치하여 분급효율을 향상시키고, 기존의 터보 분급기 보다 분급 입경이 작은 미분을 분급할 수 있으며, 별도의 팬과 압축공기의 공급없이 독자적으로 운전될 수 있도록 하여 설치와 운전이 간편하여 분급작업의 고효율화, 간편화를 동시에 달성할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1은 일반적인 터보 분급기를 보인 일부 파절상태의 사시도

도 2는 본 발명에서 제공하는 터보 분급기의 단면 구성도

도 3은 본 발명에서 제공하는 터보 분급기의 평면 구성도

도 4는 본 발명에서 제공하는 터보 분급기에 있어서 일체형 분급로터를 보인

단면도

도 5는 본 발명에서 제공하는 터보 분급기에 있어서 일체형 분급로터를 보인

평면도도 6은 본 발명에서 제공하는 터보 분급기에 있어서 일체형 분급로터에 의해 조대 입자와 미세 입자가 재분급되는 작용 상태 단면도도 7은 본 발명에서 제공하는 터보 분급기에 있어서 일체형 분급로터에 의해 조대 입자와 미세 입자가 재분급되는 과정을 보인 다이어그램

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

10: (분체원료)유입구 20: 1차 분급실

21: 호퍼 30: 분급로터

31: 1차 분급로터

31a,32a: 1,2차 분급로터 블레이드 32: 2차(코아)분급로터 34: 로터샤프트 40: 2차 분급실

50: 2차 조분 유출구 60: 2차 미분 유출구

70: 유출구

Claims (2)

1. 기체의 일측으로 분체가 분급실로 유입될 수 있도록 유입구(10)가 형성되고, 상기 분급실 내부에는 모터에 의해 고속 회전구동되는 분급로터(30)가 축설치되며,

   상기 분급실의 하부에는 호퍼(21)가 설치되고, 상부에는 미분이 분급 유출되는 유출구(70)가 형성된 터보 분급기(1)에 있어서;

   상기 분급실은 1차 분급이 이루어지는 1차 분급실(20), 상기 1차 분급실(20) 상측으로는 2차 분급실(40)이 형성되며,

   상기 1,2차 분급실(20,40)에는 1차 분급로터(31)와 2차 분급로터(32)가 일체로 형성된 분급로터(30)가 설치되며,

   상기 2차 분급실(40) 일측으로는 유입구(10)와 연통되는 2차 조분 유출구(50)를 형성한 것을 특징으로 하는 코아 터보 분급기.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 2차 분급로터(32)는 1차 분급로터(31) 반경보다 크게 구성되어 1차 분급실(20) 보다 2차 분급실(40)에서 분체가 받는 원심력이 더 크게 작용하며 팬 역할을 겸비토록 한 것을 특징으로 하는 코아 터보 분급기.