KR101004016B1 - 유화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 유화장치는 내주면에 구획된 복수개의 주혼합실들이 형성된 원통형의 로터 장착부와, 상기 로터 장착부와 연통되는 배출구가 일측에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 타측에 결합되어 예비혼합실를 형성하며 물과 연료유가 유입되는 유입구가 형성된 커버부재를 가지는 본체와, 상기 하우징에 회전가능하게 지지되는 회전축에 설치되는 로터유니트를 구비하며 상기 로터 유니트는 외주면에 제1브레이드들이 형성된 제1로터와, 상기 제 1로터와 동축상으로 설치되며 외주면에 복수개의 제 2브레이드가 형성되고, 상기 제1로터와 주혼합실과 대응되는 보조혼합실을 형성하는 제 2로터와, 상기 제 1,2로터의 사이에 설치되며 보조 혼합실을 구획하는 구획격판을 구비하며, 상기 제 1,2로터의 브레이드 외주면에 회전축 방향으로 복수개의 돌기가 형성된다.

이러한 유화장치는 물과 기름을 미세하게 분쇄할 수 있으며, 물과 연료유가 분리되는 것을 방지할 수 있다.

유화, 연료유, 물, 믹서

Description

유화장치{production apparatus of water-in-oil type emulsion fuel}

본 발명은 유화 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 물과 기름을 혼합하여 유화유를 제조할 수 있는 유화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에멀젼(emulsion)이란 액체 중에 이 액체와 혼합되지 않는 다른 액체가 미립화 상태로 균일하게 분산되어 있는 상태를 말한다. 유중 수적형(油中 水滴形, water-in-oil type: W/O형) 에멀젼 연료는 대기오염물질의 유발로 사용이 극히 제한되고 있는 저가격 고효율의 열원인 중유와 같은 고 탄화물, 고점도의 연료에 물 또는 오폐수와 계면활성제(유화제)를 혼합한 것이다.

이는 연소 시 연소로에서 수적(water drop)에 의한 미세 폭발(micro explosion)을 함으로써 완전 연소될 수 있고, 연소 시 발생하는 배기가스 중 대기오염의 주범이 되는 분진, 매연, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 등의 농도를 극소화 할 수 있도록 첨가제를 넣어 연료화 한 고효율, 저공해의 환경친화적 청정연료유를 말한다.

에멀젼 연료만의 독특한 현상인 연소 시 유중에 자리 잡고 있는 수분입자의 미세 폭발로 인한 2차 미립화 현상은 액체연료의 분사기술 중 궁극의 연료 무화( 霧化)성능을 보여주고 있다. 이는 연소성이 나쁜 저급 연료의 연소효율을 높이고 미연소분으로 인한 연소실 및 전열면의 스케일 침적을 현격히 줄여 전열효율을 유지하며, 또한 연소성이 향상됨으로써 연소용 과잉공기를 줄일 수 있어 전반적인 열효율이 상승되어 연료절감으로 이어진다.

에멀젼 연료는 서로 섞이지 않으려는 연료유와 물과 같은 액체간의 불안정한 분산계로서, 에멀젼 연료의 효과를 최적으로 발휘할 수 있는 일정 분산상태의 균일한 에멀젼 연료유를 제조하는 것도 어렵지만, 그것을 지속적으로 유지하며 공급하는 것은 더욱 어렵다.

균일상태의 에멀젼 연료란 상(phase)안정성이 유지된 상태라고 할 수 있는데, 주로 수분입자의 일 정성, 정확한 수분비율 및 일정온도의 유지를 들 수 있다. 구체적으로는 각 연소조건에 따라 설정된 5 ~ 20㎛의 수분입자가 시간경과에 상관없이 일정 평균입경을 유지하고, 수분비율 10 ~ 30% 부피부 중 각 연소조건에 따라 설정된 하나의 특정 수분비율이 시간경과에 상관없이 정확하게 유지되어야 한다.

상기와 같이 물과 연료유를 혼합함에 있어서, 수분입자를 미소화 시키고 수분입자와 연료류를 믹싱하기 위해서는 이들을 혼합하기 위한 유화장치 즉, 믹서의 기능이 상대적으로 중요하다.

대한민국 특허 공고 제 1992-006450호에는 RPM 6000~8000으로 구동되는 유화기가 개시되어 있으며, 특허 공고 제1996-0014923호에는 대체연료유의 제조방법과 제조장치가 개시되어 있다. 이 연료유 제조방법은 산업체에서 수집한 각종의 폐액을 필터 프레스에 의해 예비처리 한 폐액과, 저유황벙커C유와, 무기염 조성물 용액 함유물을 각각 처리액 유입관을 통해 유입시켜 전기 히터에 의해 온도 80~90℃에서 약 30분간 가열시키고, 진공혼합기내에서 100-120rpm의 회전속도로 10-20분간 진공상태(7-10㎏/㎠)에서 혼합시켜 혼합액 성분간의 이온결합을 용이하게 하도록 1차 유화처리를 시킨다. 그리고, 스크류 마찰형 유화 기내에서 1200-1500rpm의 고속으로 그 혼합액을 스크류축 말단의 테이퍼형성부에서 마찰시켜 혼합액의 물분자를 더 작은 입자로 분리시킨다.

삭제

그리고 특허공개 제 2007-0110188호에는 물과 기름을 혼합하여 유화시키기 위한 믹서가 개시되어 있으며, 등록 실용신안 제 0221612호에는 에멀젼 연료유 제제조설비용 다단믹서가 개시되어 있다.

개시된 회전체의 내주면과 하우징의 내주면 사이에서의 전단력이 미약하여 연료유와 혼합되는 물의 수분입자를 미세화 시킬 수 없어 유수분리 현상이 발생되 는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스테이터의 내부에서 회전하는 로터에 의해 연료유 및 물의 분쇄효율을 향상시켜 물의 입경을 작게 형성함으로써 양질의 에멀젼 유를 제조할 수 있는 유화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유화장치는

내주면에 구획된 복수개의 주혼합실들이 형성된 원통형의 로터 장착부와, 상기 로터 장착부와 연통되는 배출구가 일측에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 타측에 결합되어 예비혼합실를 형성하며 물과 연료유가 유입되는 유입구가 형성된 커버부재를 가지는 본체와,

상기 하우징에 회전가능하게 지지되는 회전축에 설치되는 로터 유니트를 구비하며 상기 로터 유니트는 외주면에 제1브레이드들이 형성된 제1로터와, 상기 제 1로터와 동축 상으로 설치되며 외주면에 복수개의 제 2브레이드를 형성되고, 상기 제1로터와 주혼합실과 대응되는 보조혼합실을 형성하는 제 2로터와, 상기 제 1,2로터의 사이에 설치되며 보조 혼합실을 구획하는 구획격판을 구비하며,

상기 제 1,2로터의 브레이드 외주면에 회전축 방향으로 복수개의 돌기가 형성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 커버부재에는 상기 유입구를 개폐 하는 체크밸브가 설치된다.

본 발명에 따른 유화장치는 물과 연료유를 하우징의 내주면과 브레이드의 외주면에 형성된 복수개의 돌기들에 의해 물과 연료유에 작용하는 전단효율을 향상시킬 수 있어 유수분리가 이루어지지 않은 에멜젼 유의 제작이 가능하다.

본 발명에 따른 유화장치는 물과 연료를 미립자화 시켜 에멜젼 유를 제조하 기 위한 것으로 일 실시예를 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 유화장치(10)는 일측에 유출구(21)가 형성되며 로터 장착부(22)를 가지는 본체(20)의 하우징(23)과, 상기 하우징(23)에 회전가능하게 설치되는 회전축(24)에 설치되어 상기 로터 장차부(22)에 설치되는 로터유니트(30)와, 상기 하우징(23)과 결합되어 회전축(24)을 회전시키는 모터(40)를 구비한다.

상기 유화장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면, 상기 본체(20)의 하우징(23)에 형성된 로터 장착부(22)의 내주면에는 구획된 복수개의 주혼합실(25)들이 형성되는데, 이 주혼합실(25)들은 로터 장착부(22)의 내주면으로부터 인입되어 형성됨으로써 주혼합실(25)의 경계부에는 리브(25a)들이 형성된다. 상기 주혼합실(25)들은 로터 장착부(22)의 원주방향으로 배열될 수 있는데, 후술하는 로터 유니트(30)의 브레이드와 대응되는 위치에 설치함이 바람직하다.

그리고 상기 하우징(23)에는 유출구(21)가 형성된 측과 대응되는 하우징(23)의 타측에 결합되어 예비혼합실(26)을 형성하며 유입구(27)가 형성된 커버부재(28)를 구비한다. 상기 커버부재(28)의 유입구(27)에는 로터 장착부 또는 예비혼합실(26)로 유입되는 물과 연료유의 혼합물이 유입구를 통하여 역류하는 것을 방지하기 위한 첵크밸브(29)가 형성된다.

상기 로터 유니트(30)는 하우징(23)의 로터 장착부(22)에 회전가능하게 설치되어 물과 연료유를 혼합하는 것으로, 외주면에 제1브레이드(31)들이 형성된 제1로터(32)와, 상기 제 1로터(32)와 동축상으로 설치되며 외주면에 복수개의 제 2브레 이드(33)가 형성되며 제 1로터(32)와 결합 시 상기 주혼합실(25)과 대응되는 보조혼합실(34)을 형성하는 제 2로터(35)를 구비한다. 그리고 상기 제 1,2로터(32)(35)사이에는 상기 보조 혼합실(34)을 원주방향으로 구획하는 구획격판(36)이 설치된다. 그리고 상기 제 1,로터(32)(35)의 외주면에는 길이 방향으로 복수개의 그루브가 형성됨으로써 돌기(37)들이 만들어진다.

한편 상기 회전축(24)의 단부측에는 유입구(27)를 통하여 유입되는 물과 연료유를 상기 제 1,2로터(32)(35)의 외주면과 하우징(23)의 내주면 사이로 가압함과 아울러 예비혼합실(26) 내의 물과 연료유를 교반하기 위한 팬(50)이 더 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유화장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 유화장치를 유화연료 즉, 에멀젼 유를 제조하기 위해서는 모터(40)를 가동시킴과 아울러 상기 유입구(27)를 통하여 물과 혼합된 연료유를 공급한다.

이와 같이 상기 회전축(24)에 설치된 로터 유니트(30)가 하우징의 로터 장착부(22) 내에서 회전하게 되고, 이 로터 유니트(30)의 제1로터(32)와 제 2로터(35)와 하우징(23)의 내주면의 사이로 유입된 물과 연료 유가 분쇄되어 미립자화 되어 혼합된다. 이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 유입구(27)를 통하여 예비혼합실(26)로 유입된 연료는 회전축(24)의 단부에 설치된 팬(50)에 의해 교반 및 혼합됨과 아울러 로터 유니트(30) 측으로 이송된다.

비와 같이 유입된 물과 혼합된 연료유는 제 1로터(32)와 제 2로터(35)와 하우징(23)의 내주면 사이로 유입되어 분쇄된다. 이 과정에 상기 제1,2로터(32)(35)의 제1,2브레이드(31)(35) 및 돌기(37)와 하우징(23)의 내주면에 형성된 리브(25a)에 의해 미립자로 분쇄되고, 이 분쇄된 연료유와 물은 상기 주 혼합실(25)과 제 보조 혼합실(34)로 유입되고, 이의 내부에서 와류가 발생되면서 미세하게 분쇄된 물입자에 연료유가 코팅되게 된다. 주 혼합실(25)과 보조 혼합실 내의 물과 연료유는 와류가 발생되면서 지속적으로 로터 유니트(30)와 하우징에 의해 분쇄된다. 상기와 같이 에멜젼화 된 유화연료는 하우징에 형성된 유출구(21)를 통하여 배출된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유화장치는 하우징의 유입구를 통하여 유입되는 물과 연료유가 예비 혼합실에서 혼합된 상태에서 미립화가 이루어지게되므로 안정화 된 상태에서 유화가 가능하다. 특히 물과 연료유를 미세하게 분쇄하고 물분자의 외주면에 연료유를 코팅함으로써 물성이나 성상이 다르고 서로 계면장력 즉 분자 간에 응집에너지의 차이가 있는 물과 기름을 공급함으로서 균일한 비율의 유화상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명의 유화장치는 각종 폐유를 유화시켜 연료로 재사용 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유화장치의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 로터 유니트의 분리 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 로터 유니트의 일부절제 측면도.

삭제

Claims (3)

1. 내주면에 구획된 복수개의 주혼합실들이 형성된 원통형의 로터 장착부와, 상기 로터 장착부와 연통되는 배출구가 일측에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 타측에 결합되어 예비혼합실를 형성하며 물과 연료유가 유입되는 유입구가 형성된 커버부재를 가지는 본체와,

   상기 하우징에 회전가능하게 지지되는 회전축에 설치되는 로터유니트를 구비하며, 상기 로터 유니트는 외주면에 제1브레이드들이 형성된 제1로터와, 상기 제 1로터와 동축상으로 설치되며 외주면에 복수개의 제 2브레이드를 형성되고, 상기 제1로터와 주혼합실과 대응되는 보조혼합실을 형성하는 제 2로터와, 상기 제 1,2로터의 사이에 설치되며 보조 혼합실을 구획하는 구획격판을 구비하며,

   상기 제 1,2로터의 브레이드 외주면에 회전축 방향으로 복수개의 돌기가 형성되고, 상기 커버부재에는 상기 유입구를 개폐하는 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 유화장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 회전축에 설치되며 상기 예비혼합실에 위치되어 유입구를 통하여 유입되는 물과 연료유을 교반 및 로터 유니트 측으로 가압하는 팬을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 유화장치.

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