KR100781755B1 - 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치 - Google Patents

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녹원종합기술 주식회사
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Abstract

본 발명은 외부로부터 공급되는 액체를 미세 입자 상태로 분사시키는 디스크 타입의 분사수단과 함께 회전되는 회전축을 회전시키기 위한 회전 구동원의 위치를 보다 안정적인 위치로 변경함과 아울러 회전축을 지지하는 축지지수단의 간단하게 구성하여 회전축의 편심 발생이 최소가 되도록 한 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치를 제공하는 것을 목적으로 하며,
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하 일정한 길이를 가지며, 상하단부가 개구되며, 내부가 비어있는 원통 형상의 회전축 하우징과; 상기 회전축 하우징의 내부에 길이 방향으로 삽입되되, 상하측이 상기 회전축 하우징의 상하측 개구부로부터 일정 길이 돌출되는 회전축과; 상기 회전축의 중앙부 외면에 일체로 설치되는 회전자와, 상기 회전자의 외면과 일정한 간극을 유지하면서 이 회전자를 감싸며 상기 회전축 하우징의 내면에 고정 설치되는 고정자로 이루어진 구동 모터와; 상기 회전축 하우징의 하부로부터 돌출된 회전축의 하단부에 결합 설치되어, 회전축의 하단부 외부에서 공급되는 액체를 분사하기 위한 분사 디스크와; 상기 회전자의 상부측에 해당되는 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 회전축과 상기 회전축 하우징 사이에 설치되는 상부 세라믹 베어링과; 상기 회전축 하우징의 상측 개구부로부터 돌출된 회전축의 상단부를 둘러싸도록 설치됨과 아울러 상기 상측 개구부를 덮도록 상기 회전축 하우징에 결합되는 베어링 설치용 케이스와; 상기 회전축의 상단부 외주면에 대응되는 상기 베어링 설치용 케이스의 내면에 고정 설 치되는 공기 베어링과; 상기 회전자와 상기 분사 디스크 사이의 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 회전축과 상기 회전축 하우징 사이에 설치되는 하부 세라믹 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
분사, 디스크, 회전축, 로타리, 오토마이저

Description

로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치{A spray disc rotation device of rotary atomzer}
도 1은 본 발명에 의한 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치의 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 분사 디스크의 외관을 도시한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 회전축
300 : 분사 디스크
400 : 구동 모터
410 : 회전자
420 : 고정자
500 : 상부 세라믹 베어링
550 : 공기 베어링
600 : 하부 세라믹 베어링
본 발명은 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 공급되는 액체를 미세 입자 상태로 분사시키는 디스크 타입의 분사수단과 함께 회전되는 회전축을 회전시키기 위한 회전 구동원의 위치를 보다 안정적인 위치로 변경함과 아울러 회전축을 지지하는 축지지수단의 간단하게 구성하여 회전축의 편심 발생이 최소가 되도록 한 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치에 관한 것이다.
로타리 오토마이저는 소각 공정중 산성유해가스를 제거하기 위한 반건식 반응탑(Semi-Drier Reator)에서 탈황 반응을 하는 소석회(Ca(OH)2)를 미세액적 상태로 분사시킴으로써 SOX를 제거하거나, 액체상의 유체를 미세액적화시켜 건조한 분말(예를 들어, 세라믹, 식품, 의약품)을 생산하는 제조공정에 사용되는 미세액적 분사장치이다.
상기와 같은 역활을 하는 로타리 오토마이저 장치의 종래 기술로 일본 특허공개 평7-328489호에 개재되어 있는 바, 이 기술은 고속 회전을 가능하게 하기 위해서 증속장치를 사용하기 때문에 연속 운전시 많은 부하 및 열이 발생되었고, 이러한 열을 제거하기 위한 윤활장치등을 채용함에 따라 기기 내부 구조가 복잡하게 되어 유지관리가 어려울 뿐만 아니라 제작비가 비싸지는 문제점이 있었다.
그리고, 입력축과 출력축을 각각 볼베어링을 매개로 회전 가능하게 지지하고 있는 구조이기 때문에, 10,000RPM 이상의 고속 회전시 베어링의 내구성이 저하되어 주기적으로 베어링을 교체하여 주어야 하는 문제점도 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명자는 구조를 간단하게 제작하여 제작비를 절감하고, 공기베어링을 사용함으로써 유지보수 비용을 절감함과 아울러 고속 회전이 가능하도록 한 로타리 오토마이저를 출원시점에서 녹원종합기술 주식회사의 출원인으로 특허 출원하여 2007년 4월 09일자로 등록받은 등록특허공보 제10-707851호가 있다.
이러한 본 발명자가 개발한 선행 기술은 회전축의 상부에 고정자와 회전자로 이루어진 구동모터를 설치하고, 회전축의 하단부에 외부로부터 공급되는 액체를 미세 입자 상태로 분사시키는 디스크 타입의 분사수단을 설치하며, 회전축의 상단과 회전자를 동력 전달이 가능하도록 연결함과 아울러 회전축을 회전 가능하게 지지하는 축지지수단 설치하여 구성되어 있는 데, 이렇게 회전축의 상부에 회전 구동원인 구동모터가 설치되어 있게 되면, 회전축의 고속 회전시 편심이 발생되었다.
종래 기술은 이러한 회전축의 고속 회전시 편심을 방지하기 위해 축지지수단의 구성을 설치하였는데, 이 축지지수단은 상하부 스러스트와, 이 상하부 스러스트 사이에 설치되는 회전축 안내수단을 구성하고, 상하부 스러스트 각각의 하면과 상면에 상하 스러스트측 공기베어링을 설치하며, 회전축 안내수단에의 내면에 저널측 공기베어링을 설치하여 구성하였다.
상기와 같은 본 발명자가 개발하여 출원한 종래 기술은 회전축의 고속 회전시 편심을 방지하기 위해 축지지수단을 설치하였는데, 이 축지지수단의 구성의 복잡하며, 이로 인해 조립 공수가 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 외부로부터 공급되는 액체를 미세 입자 상태로 분사시키는 디스크 타입의 분사수단과 함께 회전되는 회전축을 회전시키기 위한 회전 구동원의 위치를 보다 안정적인 위치로 변경함과 아울러 회전축을 지지하는 축지지수단의 간단하게 구성하여 회전축의 편심 발생이 최소가 되도록 한 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하 일정한 길이를 가지며, 상하단부가 개구되며, 내부가 비어있는 원통 형상의 회전축 하우징과; 상기 회전축 하우징의 내부에 길이 방향으로 삽입되되, 상하측이 상기 회전축 하우징의 상하측 개구부로부터 일정 길이 돌출되는 회전축과; 상기 회전축의 중앙부 외면에 일체로 설치되는 회전자와, 상기 회전자의 외면과 일정한 간극을 유지하면서 이 회전자를 감싸며 상기 회전축 하우징의 내면에 고정 설치되는 고정자로 이루어진 구동 모터와; 상기 회전축 하우징의 하부로부터 돌출된 회전축의 하단부에 결합 설치되어, 회전축의 하단부 외부에서 공급되는 액체를 분사하기 위한 분사 디스크와; 상기 회전자의 상부측에 해당되는 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 회전축과 상기 회전축 하우징 사이에 설치되는 상부 세라믹 베어링과; 상기 회전축 하우징의 상측 개구부로부터 돌출된 회전축의 상단부를 둘러싸도록 설치됨과 아울러 상기 상측 개구부를 덮도록 상기 회전축 하우징에 결합되는 베어링 설치용 케이스와; 상기 회전축의 상단부 외주면에 대응되는 상기 베어링 설치용 케이스의 내면에 고정 설 치되는 공기 베어링과; 상기 회전자와 상기 분사 디스크 사이의 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 회전축과 상기 회전축 하우징 사이에 설치되는 하부 세라믹 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치의 구성을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 분사 디스크의 외관을 도시한 사시도이다.
본 발명은 회전축 하우징(100)과, 회전축(200)과, 구동모터(400)와, 분사 디스크(300)와, 상부 세라믹 베어링(500)과, 하부 세라믹 베어링(600)과, 공기 베어링(560)과, 베어링 설치용 케이스(530)을 포함하여 이루어진다.
회전축 하우징(100)은 내부가 비어있는 원통 형상으로 이루어지고, 상하 일정한 길이를 가지고 있으며, 상하단부가 개구되어 있다.
회전축(200)은 회전축 하우징(100)의 내부에 길이 방향으로 삽입되되, 상하측이 상기 회전축 하우징(100)의 상하측 개구부로부터 일정 길이 돌출된다.
그리고, 구동 모터(400)는, 회전축(200)의 중앙부 외면에 일체로 설치되는 회전자(410)와, 상기 회전자(410)의 외면과 일정한 간극을 유지하면서 이 회전자(410)를 감싸며 상기 회전축 하우징(100)의 내면에 고정 설치되는 고정자(420)로 이루어진다.
분사 디스크(300)는 회전축 하우징(100)의 하부로부터 돌출된 회전축(200)의 하단부(220)에 결합 설치되어, 회전축(200)의 하단부 외부에서 공급되는 액체를 분사하는 역할을 한다.
이러한, 분사 디스크(300)는, 상면 중앙 상기 회전축(200)의 하단부(220)와 고정 결합되는 원형의 판상체(310)와, 이 판상체(310)의 가장자리부 전체에 걸쳐 일체로 수직으로 형성됨과 아울러 원주 방향으로 일정한 간격으로 분사공(321)이 관통 형성된 수직 측벽(320)과, 수직 측벽(320)의 개방부(322)를 커버함과 아울러 중앙부에 상기 회전축(200)이 삽입되는 축공(331)을 구비한 커버판(330)을 포함하며, 커버판(330)의 축공(331)의 내경(D1)은 상기 회전축(200)의 외경(D2)보다 일정치 크게 하여 축공(321)의 내경과 회전축(200)의 내경 사이로 액체가 유입되도록 간극(t)이 형성된다.
여기서, 상기 축공(321)의 내경과 회전축(200)의 내경 사이에 형성된 간극(t)에는 별도의 액체 공급 파이프(화살표 방향)를 회전축(200)과 간섭되지 않게 배치하여 외부에서 고압으로 액체를 공급 파이프를 매개로 주입하게 되면, 고속으로 회전되는 분사 디스크(300)의 판상체(310)와 측벽(320) 및 커버판(330)에 의해 형성된 공간으로 채워진 후, 액체는 측벽(320)의 분사공(321)을 통해 분사 디스크(300)의 외부로 입자가 작은 크기로 분사될 수 있게 된다.
본 발명에서는 측벽(320)에 형성되는 분사공(321)의 크기를 다양하게 변경하제 분사 디스크(300)를 제작할 수 있어, 분사되는 액체의 입자 크기를 줄일 수 있게 된다.
한편, 상부 세라믹 베어링(500)은, 회전자(410)의 상부측에 해당되는 회전 축(200)을 회전 가능하게 지지하기 위해 회전축(200)과 회전축 하우징(100) 사이에 설치된다.
하부 세라믹 베어링(600)은 회전자(410)와 분사 디스크(300) 사이의 회전축(200)을 회전 가능하게 지지하기 위해 회전축(200)과 회전축 하우징(100) 사이에 설치된다.
그리고, 상기 베어링 설치용 케이스(530)는 회전축 하우징(100)의 상측 개구부로부터 돌출된 회전축(200)의 상단부(230)를 둘러싸도록 설치됨과 아울러 상기 상측 개구부를 덮도록 상기 회전축 하우징(100)에 결합된다.
그리고, 상기 공기 베어링(560)은 상기 회전축(200)의 상단부(230) 외주면에 대응되는 상기 베어링 설치용 케이스(530)의 내면에 고정 설치되는 것으로, 공기 베어링(560)의 내주면은 회전축(200)의 상단부 내측면과 미세 간극을 유지하게 되고, 이 공기 베어링(560)은 내부에 미세 기공이 형성되어 있어 회전축(200)의 외면을 향해 공기가 토출됨으로써, 공기 베어링(560)의 내주면과 회전축(200)의 외주면 사이에 형성된 미세 간극에는 공기층이 형성되어, 회전축(200)이 물리적인 직접 접촉이 아닌 공기층을 매개로 부드럽게 고속 회전될 수 있다.
상기 베어링 설치용 케이스(530)에는 공기 베어링(560)으로 압축 공기가 유입되도록 압축 공기 유입구(551)가 형성되어 있다.
즉, 베어링 설치용 케이스(530)는 회전축 하우징(100)의 상단부에 체결수단인 볼트등에 의해 결합됨과 아울러 회전축(200)의 상단부(240) 외면을 둘러싸는 원통부(550)와, 이 원통부(550)의 상단의 개구된 부분을 덮는 커버부(540)로 이루어 지며, 상기 압축 공기 유입구(551)는 상기 원통부(550)에 형성된다.
여기서, 미설명 부호 710는 챔버이고, 700은 챔버(710)에 결합 설치됨과 아울러 회전축 하우징(100)이 설치되는 브라케트이고, 800은 브라케트(700)의 상면에 설치되는 블럭으로, 이 블럭(800)에는 내부에 액체 유입통로(810)로 냉각수 유입통로(851a)이 관통 형성된다. 850은 본 발명의 회전축 하우징(100)의 외부를 감싸며 챔버의 내부에 위치하는 것으로, 내부에 냉각수 저류공간(851)을 가지는 두겹 구조의 보호 케이스부재이다. 상기 냉각수 저류공간(851)은 블럭(800)에 형성된 냉각수 유입통로(851a)와 연통되어 냉각수가 저류 저장된 후, 배출공(851b)을 통해 외부로 배출됨으로써, 본 발명의 오토마이저가 설치되는 챔버의 내부 온도가 고온일 경우에, 고온의 열로부터 오토마이저 구성 부품이 열화되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 보호 케이스부재(850) 역시 챔버내부의 고온의 열로부터 오토마이저 구성 부품의 열화를 방지한다.
한편, 부호 820은 내부에 액체 이송 통로(821)가 형성되고, 단부에 분출공(830)이 형성된 액체 공급 파이프로서, 이 액체 공급파이프(820)는 액체 이송 통로(821)가 블럭(800)에 형성된 액체 유입통로(810)와 연통되도록 설치된다.
그리고, 부호 840은 보호 케이스부재(850)의 하부측에 설치되는 것으로, 내부에는 액체 공급파이프(820)로부터 배출되는 액체가 상기 축공(321)의 내경과 회전축(200)의 내경 사이에 형성된 간극(t)으로 유입되도록 경유로(841)가 형성된다.
이렇게 상기 경유로(841)를 통해 통과한 액체는 고속으로 회전되는 분사 디스크(300)의 판상체(310)와 측벽(320) 및 커버판(330)에 의해 형성된 공간으로 채 워진 후, 액체는 측벽(320)의 분사공(321)을 통해 분사 디스크(300)의 외부로 입자가 작은 크기로 분사될 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 회전축(200)의 상하 전체 길이에 대하여 중앙부에 회전자와 고정자로 이루어진 구동 모터(400)를 설치하는 구성을 가지기 때문에 우선 회전축(200)의 고속 회전시 편심 현상이 발생되지 않게 된다.
그리고, 본 발명은 회전축(200)의 상하부측에 각각 회전지지수단을 설치하되, 이 회전지지수단을 회전축(200)과 직접 접촉되는 볼 타입의 세라믹 재질로 된 세라믹 베어링으로 구성하였기 때문에 일반 금속 재질의 볼베어링을 사용할 때보다 고속 회전시 유발될 수 있는 열팽창, 열용융으로 인한 열변형으로 인한 구름 작용 수행에 어려운점을 해소할 수 있게 된다.
즉, 본 발명은 재질을 세라믹 재질로 구성하였기 때문에 열에 강한 내성을 발휘하여 장시간 사용하여도 피로 파괴 확률을 줄여 수명 연장을 시킬 수 있다.
아울러, 일반 금속 재질의 볼베어링의 사용시에는 내륜과 외륜 사이에 개재된 볼의 베어링부로 유입되는 윤활유를 냉각하기 위한 별도의 냉각장치를 구비하여야 하나, 본 발명에서와 같이 세라믹 베어링을 사용함에 따라, 윤활유를 냉각하기 위한 별도의 냉각장치가 필요 없게 된다.
그리고, 본 발명은 회전축(200)의 최상단부측에 공기 베어링(560)을 설치하여, 이 공기 베어링(560)의 내주면과 회전축(200)의 외주면 사이에 형성된 미세 간극의 공기층이, 회전축(200)이 물리적인 직접 접촉이 아닌 공기층을 매개로 부드럽게 고속 회전될 수 있도록 한다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 외부로부터 공급되는 액체를 미세 입자 상태로 분사시키는 디스크 타입의 분사수단과 함께 회전되는 회전축을 회전시키기 위한 회전 구동원의 위치를 보다 안정적인 위치로 변경함과 아울러 회전축을 지지하는 축지지수단의 간단하게 구성하여 회전축의 편심 발생이 최소가 되게 할 수 있다.

Claims (2)

  1. 상하 일정한 길이를 가지며, 상하단부가 개구되며, 내부가 비어있는 원통 형상의 회전축 하우징(100)과;
    상기 회전축 하우징(100)의 내부에 길이 방향으로 삽입되되, 상하측이 상기 회전축 하우징(100)의 상하측 개구부로부터 일정 길이 돌출되는 회전축(200)과;
    상기 회전축(200)의 중앙부 외면에 일체로 설치되는 회전자(410)와, 상기 회전자(410)의 외면과 일정한 간극을 유지하면서 이 회전자(410)를 감싸며 상기 회전축 하우징(100)의 내면에 고정 설치되는 고정자(420)로 이루어진 구동 모터(400)와;
    상기 회전축 하우징(100)의 하부로부터 돌출된 회전축(200)의 하단부(220)에 결합 설치되어, 회전축(200)의 하단부 외부에서 공급되는 액체를 분사하기 위한 분사 디스크(300)와;
    상기 회전자(410)의 상부측에 해당되는 회전축(200)을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 회전축(200)과 상기 회전축 하우징(100) 사이에 설치되는 상부 세라믹 베어링(500)과;
    상기 회전축 하우징(100)의 상측 개구부로부터 돌출된 회전축(200)의 상단부(230)를 둘러싸도록 설치됨과 아울러 상기 상측 개구부를 덮도록 상기 회전축 하우징(100)에 결합되는 베어링 설치용 케이스(530)와;
    상기 회전축(200)의 상단부(230) 외주면에 대응되는 상기 베어링 설치용 케 이스(570)의 내면에 고정 설치되는 공기 베어링(560)과;
    상기 회전자(410)와 상기 분사 디스크(300) 사이의 회전축(200)을 회전 가능하게 지지하기 위해 상기 회전축(200)과 상기 회전축 하우징(100) 사이에 설치되는 하부 세라믹 베어링(600)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사 디스크(300)는,
    상면 중앙 상기 회전축(200)의 하단부와 고정 결합되는 원형의 판상체(310)와;
    상기 판상체(310)의 가장자리부 전체에 걸쳐 일체로 수직으로 형성됨과 아울러 원주 방향으로 일정한 간격으로 분사공(321)이 관통 형성된 수직 측벽(320)과;
    상기 수직 측벽(320)의 개방부를 커버함과 아울러 중앙부에 상기 회전축(200)이 삽입되는 축공(331)을 구비한 커버판(330)을 포함하며,
    상기 커버판(330)의 축공(331)의 내경은 상기 회전축(200)의 외경보다 일정치 크게 하여 축공(321)의 내경과 회전축(200)의 내경 사이로 액체가 유입되도록 간극(t)을 형성한 것을 특징으로 하는 로타리 오토마이저의 분사 디스크 회전장치.
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