KR101003481B1 - 하이드로사이클론의 중물질 배출관 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제지원료(펄프재 혹은 폐지)가 용해한 섬유 현탁액을 하이드로사이클론을 통해 중물질과 경물질을 분리함에 있어 원심력에 의해 분리되는 중물질이 막힘없이 배출되도록 희석수를 공급하되 희석수가 배출관의 입구와 일정거리를 두고 공급함으로써 중물질과 희석수가 서로 혼합될 수 있는 즉, 희석시간을 확보할 수 있도록 한 것에 특징이 있다.

본 발명은, 하이드로사이클론(100)의 중물질 배출구 유니트(50b)는 하부콘(40)의 내부로 희석수를 공급하여 중물질이 배출관(51a)으로 배출되기 전에 중물질을 충분히 희석되도록 챔버(51b)가 마련되어 있고 희석수를 공급할 수 있는 공급관이 상기 챔버(51b)속에 마련되어 있다.

따라서, 본 발명은 희석수 토출구(52a)에서 토출된 희석수가 챔버(51b)를 경유하여 배출관(51a)의 입구에 도달하는 동안에 중물질과 혼합되므로 중물질의 희석 시간을 충분히 확보할 수 있다.

하이드로사이클론, 현탁액, 크린너, 에코마이저

Description

하이드로사이클론의 중물질 배출관 유니트{CLEANOUT UNIT FOR HYDROCYCLRONE}

본 발명은 펄프재 혹은 폐지 등과 같은 제지원료을 중물질과 경물질을 분리해 내는 하이드로사이클론(Hydrocyclone)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이드로사이클론에 의해 섬유 현탁액에서 분리된 중물질의 배출시 배출구 주위로 희석수를 공급하여 배출되는 고점성 중물질를 희석시켜 중물질의 배출을 용이하게 함에 있어, 희석수가 중물질과 혼합되는 공간(챔버)을 확보하여 희석수에 의해 희석된 중물질이 막힘없이 외부로 배출되도록 함으로써 중물질이 경물질에 섞이지 않아 보다 고품질의 경물질을 분리해 낼 수 있고, 중물질의 배출을 원할하게 함으로써 섬유의 생산성을 향상시킬 수 있는 하이드로사이클론의 중물질 배출관(Cleanout) 유니트에 관한 것이다.

미용 티슈, 화장지 및 타월 티슈, 종이 혹은 각종 제지원료는 원자재 가격의 상승과 생산비용의 절감을 위해 최근에는 폐지를 원료로 재활용하는 방법이 활발하게 이루어지고 있다.

폐지를 섬유재로 재활용하기 위해서는 일반적으로 폐지를 탈색시키고 이물질 을 제거하는 작업을 거치게 된다. 물론 이외에도 다양한 작업이 동반되지만 본 발명에서는 기타의 작업에 대해서는 다루지 않는다.

섬유 부유물에서 미립자 섬유(이하, "경물질"이라 한다.)만을 분리해내는 개념으로서는 물속에 미세하게 분쇄된 펄프재를 약품과 함께 투입하여 용해된 섬유질 현탁액으로부터 의도하는 입도를 지닌 경물질만을 분리해 내기 위해 원심력에 의해 중물질과 경물질을 분리하는 하이드로사이클론이 사용되고, 섬유원료에서 이물질을 분리해내는 개념으로는 풍력을 이용하여 분쇄된 펄프재 혹은 폐지에 포함된 불순물을 분리하는 방식이 사용된다.

본 발명은 펄프 섬유질 현탁액으로부터 목적하는 입도(입자크기)를 지닌 경물질을 분리해내기 위한 즉, 섬유 현탁액에서 경물질과 중물질을 분리해내는 분리장치와 관련된다.

종래의 섬유질 현탁액으로부터 경물질과 중물질을 분리하기 위한 분리장치로서는 국내 특허공고번호 "제1982-001519호"에 상세히 개시되어 있고, 풍력에 의한 이물질과 섬유질을 분리하는 장치로서는 국내 실용신안공개공보 "제1999-0035181호"에서 그와 관련된 분리장치에 대해 상세히 개시하고 있다.

따라서, 본 발명자는 본 발명의 이해도를 높이기 위하여 상기한 공지문헌들을 참조해 볼 것을 권유한다.

이하에서는 최근 개발되어 사용되고 있는 섬유질 현탁액 분리장치(이하, 하이드로사이클론"이라 한다.)에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에는 종래의 제지원료(펄프재나 폐지)을 용해시킨 섬유질 현탁액에서 중 물질과 경물질을 분리하는 하이드로사이클론의 부분절개 단면도이고, 도 2는 도 1의 하이드로사이클론의 배출구 유니트(원내부)를 확대하여 도시한 확대 단면도가 예시되어 있다.

도 1에 도시된 하이드로사이클론(100)의 구성과 그 구성에 따른 작동원리를 설명한다.

도면에서 참조번호 10은 섬유질 현탁액이 진입되는 유입구(11)를 갖추고, 내부에 현탁액이 나선형으로 회전되도록 가이드하는 나선형 가이드(12)가 마련된 터빈헤드이고, 참조번호 20는 터빈헤드(10)와 연결되어 터빈헤드의 나선형 가이드(12)를 따라 유입되는 섬유질 현탁액이 소용돌이치며 회전되도록 안내하는 상부콘이며, 참조번호 30은 현탁액 회전용 연장콘이고, 40은 후술하는 중물질 배출관 유니트(50a)가 결합된 하부콘이며, 60는 분리된 경물질이 배출되는 가이드관(61)과 경물질 배출구이다.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 하이드로사이클론(100)의 작동원리를 설명한다.

섬유질 현탁액이 유입구로 일정한 압력으로 유입되면 현탁액은 나선형 가이드(12) 통로를 따라 이동하면서 상부콘(20)에서 하부콘(40)쪽으로 이송되게 된다.

이때 현탁액 유입구(11)을 통해 유입된 현탁액은 터빈헤드(10)의 나선형 가이드(12)를 통해 상부콘(20)의 내벽을 타고 회오리바람 혹은 소용돌이 형태로 이송되는 동안 현탁액중 중물질은 원심력에 의해 상부콘(20), 연장콘(30) 및 하부콘(40)의 내벽쪽으로 모이고, 현탁액중 경물질은 상부콘(20), 연장콘(30) 및 하부 콘(40)의 축선(중앙)에 모여 중물질과 경물질이 분리된다. 이때 현탁액은 하부콘(40)의 내경이 협소하여 중물질이 하부콘(40)쪽으로 이송되면 현탁액의 농도가 진해지는 농밀화 현상이 가속화된다.

고밀도로 농밀화된 현탁액의 중물질은 하부콘(40)의 하단에 부착된 배출관(51a))를 통해 외부로 배출되고, 경물질은 터빈헤드(10)의 중앙에 설치된 가이드관(61)을 통해 경물질 배출관(60)를 통해 외부로 배출된다.

그러나, 고점성 중물질이 배출관(51a)를 통해 외부로 배출될 때 점성에 의해 배출관(51a) 입구가 막히거나 배출속도가 떨어지는 문제가 발생된다.

물론, 섬유 현탁액의 농도에 따라 배출관의 막힘현상 혹은 배출속도 저하문제는 변화될 수 있으나 중물질이 상부콘(20)에서 하부콘(40)쪽으로 이동되면 당연히 농도가 커질 수 밖에 없으므로 중물질의 농밀도가 심화되면, 중물질은 상부콘(20)쪽으로 역류하거나, 중물질 배출관(51a)으로 함께 배출되는 경물질의 량도 증가하므로 경물질 섬유의 손실이 커지는 문제가 있고, 만일 중물질이 배출되지 않을 경우에는 경물질 배출구(60)로 경물질은 물론 중물질 현탁액까지도 토출되어 경물질의 품질이 극히 불량해지는 문제가 발생된다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 중물질 배출구 유니트(50a)속으로 외부에서 희석액을 공급하여 고농밀 중물질을 희석시킴으로써 중물질의 막힘현상을 해결할 수 있는 방안이 시도되었으나, 희석수가 배출관의 입구부근에서 중물질과 희석되도록 하였으나 충분히 희석되지 않은 상태에서 중물질과 함께 배출관으로 배출되는 문제가 있다.

또한 희석수의 공급량이 과도한 경우, 희석수의 수압에 의해 중물질이 상부로 부세되는 현상이 발생되면서 중물질이 경물질과 혼합되는 문제가 있고, 반대로 희석액의 공급량이 적은 경우 중물질이 충분히 희석시킬 수 없어 막힘현상을 효과적으로 해결할 수 없다.

결국, 현탁액의 중물질 농밀화 현상은 하이드로사이클론의 원심작용을 이용하는 이상 불가피한 문제로 볼 수 있으나 배출관 주위의 희석수를 공급함에 있어 희석수의 수압이나 량을 정밀하게 조절하여야 하는 어려움이 있고, 더우기 중물질의 농밀화가 급격히 증가하는 경우 신속히 대응하기 어려운 문제가 있어 수시로 하이드로사이클론(100)의 운전이 중단되거나 분리된 경물질의 순도가 불규칙해지거나 불순물이 포함되는 등 품질이 낮아지고, 중물질 배출에 따른 장애로 인해 생산성이 저하되는 문제가 발생되는 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하고자 본 발명을 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 하이드로사이클론을 통해 티슈, 휴지, 화장지 혹은 각종 제지의 원료를 가공하는 공정에서 섬유 현탁액으로부터 경물질과 중물질을 분리함에 있어 농도가 짙은 중물질을 안정적으로 희석시켜 중물질의 배출을 신속하고 안정적으로 유지할 수 있는 하이드로사이클론의 중물질 배출관 유니트를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 해결하기 위한 해결과제는,

섬유 현탁액 중 중물질과 경물질을 분리하기 위한 하이드로사이클론에 있어서,

상기 하이드로사이클론의 하부에 탈부착가능하게 결합되는 치구와, 내부에 소정의 공간을 지니는 챔버와, 상기 챔버속으로 희석수를 공급하기 위한 소정길이를 지니는 희석수 공급관 및 상기 챔버와 연결되는 중물질 배출관을 구비하는 하우징에 의해 구현할 수 있다.

본 발명은, 희석수 공급관의 높이는 목적물의 중물질 현탁액이 배출관으로 배출될 때 희석수 공급관에서 토출되는 희석수가 중물질 현탁액이 챔버내에서 배출관의 진입구까지 소용돌이치며 이동하는 과정에 희석수가 중물질이 희석되도록 함으로써 종래와 같이 희석수가 충분히 희석되지 못한 상태에서 배출되는 현상이 없으므르 중물질의 막힘현상을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 하이드로사이클론의 운전이 중단됨이 없이 항시 일정한 중물질 배출속도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 특히 희석수의 공급 수량을 정밀하게 제어하지 않더라도 희석수공급관의 높이조절에 의해 중물질의 농밀도에 대응할 수 있다. 따라서, 신속하고 안정적인 중물질의 배출에 의해 경물질의 품질을 보다 더 향상시킬 수 있으며, 중물질의 안정적인 배출에 의해 하이드로사이클론의 안정적인 운전이 가능하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 하이드로사이클론의 중물질 배출관 유니트에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고로, 도 1에 도시된 하이드로사이클론에 표기된 동일구성에 대하여는 동일 참조번호로 표기하였고, 기술배경에서 설명한 하이드로사이클론의 작동원리에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 도 3은 하이드로사이클론에 본 발명에 따른 중물질 배출구 유니트를 결합한 상태의 요부단면도이고, 도 4와 도 5는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 중물질 배출구 유니트(50b)의 확대 단면도 및 종단면도이다.

본 발명에 따른 중물질 배출구 유니트(50b)는 전술한 하이드로사이클론(100)의 하부콘(40)에 탈부착할 수 있는 치구(51c)와, 치구(51c)에 의해 상기 하부콘(40)에 결합되는 하우징(50c)으로 구성되어 있다.

상기한 하우징(50c)은 하부콘의 하부에 마련된 장착구멍(참조번호 미표기)에 삽입한 뒤 하우징(50c)을 회전시키면 회전방향에 따라 하우징(50c)이 하부콘(40)에 조립되거나 분리된다.

상기 하우징(50c)은 그 내부에 소정공간을 지니는 챔버(51b)가 마련되어 있고, 상기한 챔버(51b)에는 중물질이 배출되는 배출관(51a)이 부착되어 있다.

또한, 상기 하우징(50c)의 챔버(51b)에는 그 중앙부에 상기 챔버(51b)를 관통하여 하부콘(40)의 하측으로 희석수를 공급하기 위한 희석수 토출구(52a)와 상기 토출구(52a)속으로 희석수를 공급하는 희석수 유입구(52b)를 지니는 희석수 공급관(52)이 설치되어 있다.

물론 도면에는 도시되지 않았으나 상기한 희석수 유입구(52b)에는 희석수를 이송시키는 튜브가 결합되어 희석수를 공급할 수 있다.

상기한 챔버(51b)의 바닥면에서 희석수 토출구(52a)까지의 거리는 본 발명에서 특정하지 않는다. 다만 당업자라면 제조하는 현탁액의 농도에 따라 그 거리를 변경실시하는 것은 그다지 어려움이 없을 것이다. 즉, 농밀도가 커질수록 토출구의 높이는 증가하고 반대인 경우에는 토출구의 높이를 낮추어 실시한다.

즉, 희석수 토출구(52a)에서부터 배출관(51a)의 진입구간에서 희석수와 현탁액이 혼합되고, 희석수 공급관(52)에 의해 챔버(51b)내의 공간이 구분되어 유입된 희석수가 중물질과 혼합되는 작용은 종래에는 배출관(51a) 입구에서 발생되었으나 본 발명은 희석수 토출구(52a)에서 토출된 희석수가 챔버(51b)를 경유하여 배출관(51a)의 입구에 도달하는 동안에 중물질과 혼합되므로 중물질의 희석 시간을 충분히 확보할 수 있으므로 고밀도의 중물질을 효과적으로 희석시킬 수 있다.

한편, 상기한 희석수 토출구(52a)는 그 단부의 내경을 상대적으로 협소하게 구성할 경우, 외부에서 유입되는 희석수가 토출구(52a)에서 배출되는 압력을 높여 순간적으로 희석수가 고점성 중물질속으로 보다 더 깊이 침투하여 중물질을 용해시킴으로써 희석작용을 촉진시킬 수도 있다.

또한, 상기한 희석수 토출구(52a)의 외경은 하측이 상대적으로 더 큰 직경으로 마련하는 것이 바람직하다.

이와 같은 이유는 중물질이 배출관(51a)을 통해 배출될 때, 챔버(51b)의 하측 체적이 점차 감소하도록 함으로써 희석수와 현탁액이 협소해지는 챔버(51b)공간 에서 서로 혼합되는 작용이 촉진되고, 배출속도가 가속되는 작용을 기대할 수 있기 때문이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 섬유 현탁액에서 중물질과 경물질을 분리할 때 중물질의 배출이 막힘없이 배출될 수 있으므로 경물질 섬유의 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 하이드로사이클론의 안정적인 운전에도 매우 유용할 뿐만 아니라 경물질의 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 제지원료을 용해시킨 섬유질 현탁액에서 중물질과 경물질을 분리하는 하이드로사이클론의 부분절개 단면도,

도 2는 도 1의 하이드로사이클론의 배출구 유니트(원내부)를 확대하여 도시한 확대 단면도,

도 3은 하이드로사이클론에 본 발명에 따른 중물질 배출구 유니트를 결합한 상태의 요부단면도,

도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 중물질 배출구 유니트(원내부)를 확대하여 도시한 확대 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 중물질 배출구 유니트에 대한 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50a, 50b: 중물질 배출구 유니트

50c : 하우징

51a : 중물질 배출관

51b : 챔버

52a : 희석수 토출구

52b : 희석수 유입구

52 : 희석수 공급관

51c : 치구

100 : 하이드로사이클론

Claims (3)

1. 현탁액에서 중물질과 경물질을 분리하기 위한 하이드로사이클론에 있어서,

   상기 하이드로사이클론(100)의 하부에 탈부착가능하게 결합되는 치구(51c)와, 내부에 소정의 공간을 지니는 챔버(51b)와, 상기 챔버(51b)속으로 희석수를 공급하기 위하여 상기 챔버(51b)속으로 연장된 희석수 토출구(52a)와 상기 희석수 토출구(52a)로 희석수를 공급하기 위한 희석수 유입구(52b) 및 상기 챔버(51b)와 통해진 중물질 배출관(51a)을 구비하는 하우징(50c)으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이드로사이클론의 중물질 배출관 유니트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 챔버내에 마련된 상기 희석수 토출구(52a)의 외경은 상기 토출구(52a)의 반대쪽 방향으로 점차 크게 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로사이클론의 중물질 배출관 유니트.
3. 제1항에 있어서,

   상기 희석수 토출구(52a)의 단부 내경을 상대적으로 협소하게 하여 희석수의 토출 압력이 더 가속되도록 한 것을 특징으로 하는 하이드로사이클론의 중물질 배출관 유니트.

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