KR101006657B1 - 나노분말 분급을 위한 사이클론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 회전하는 회전체에 의해 사이클론 내부에서의 원심력이 극대화 됨으로써 분급 대상이 되는 일반분말에서 미세입자의 순수 나노분말만을 선별하여 분류해 낼 수 있도록 하는 나노분말 분급을 위한 사이클론에 관한 것이다.

본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론(A)은,

중간부 이하에서 하단으로 향하면서 점차로 직경이 작아지도록 된 것으로, 상단 중앙부에 통공(11)이 마련된 본체(10)와;

상기 본체(10)의 내측 상단으로부터 중간부에 이르기까지에 이어지는 것으로, 본체(10) 직경에 비해 작고 통공(11) 직경에 비해 큰 직경을 갖는 원형관 형태의 내벽(20)과;

상기 내벽(20) 내측에 위치하는 것으로, 본체(10)의 통공(11)을 관통하되 구동모터(32)에 의해 회전이 가능하도록 된 유입관(31)이 마련되고, 유입관(31) 하단에 다수의 블레이드(33a)가 방사상으로 설치된 회전날개(33)가 마련된 회전체(30)와;

상기 본체(10)의 중간부 내면 양 측에 위치하는 것으로, 상부로부터 하부로 간격을 두고 연속 설치되되 각 객체가 사선으로 경사를 이루도록 된 돌출가이드(40)와;

상기 본체(10)의 내측 중간부에 위치하는 것으로, 회전체(30) 하부로부터 수 직으로 이어지는 유입부(51)가 마련되고, 유입부(51) 하단에 유입부(51)로부터 본체(10) 외부로 수평으로 이어지는 연장부(52)가 마련된 토출관(50);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

나노분말, 분급, 본체, 블로워, 연결관, 통공, 내벽, 회전체, 유입관, 회전날개, 돌출가이드, 토출관, 유입부, 원심력

Description

나노분말 분급을 위한 사이클론 {Cyclone for stacking Nano Powder}

본 발명은 나노분말 분급을 위한 사이클론에 관한 것으로, 고속 회전하는 회전체에 의해 사이클론 내부에서의 원심력이 극대화 됨으로써 내부로 투입되는 일반분말에서 미세입자의 나노분말만을 선별하여 수거할 수 있도록 하는 나노분말 분급을 위한 사이클론에 관한 것이다.

최근 각광받고 있는 나노분말은 극히 미세한 입자 크기를 갖는 것으로서, 덩어리에 비해 표면적이 월등히 증가함으로써 갖게 되는 기존 재료로부터 얻을 수 없는 독특한 특성으로 인하여 다양한 분야에서 폭넓게 적용이 이루어지고 있다.

이와 같은 나노분말은 입자가 작을 수록 그 특성이 더해지는 바, 입자가 작을수록 고품질의 상품으로 분류되므로 제조하는 측에서는 원재료를 나노분말화 한 일반분말중에서 미세입자의 나노분말만을 별도 분류하여 상품화하고 있다.

한편, 나노분말 분급을 위해서는 사이클론이 이용되고 있다.

나노분말 분급을 위한 사이클론은 원심력을 통해 나노분말을 분리하게 되는 데, 종래의 나노분말 분급을 위한 사이클론(A')은 도 1에 도시된 바와 같이 본체(10') 외면 일측에 블로워로부터 이어지는 투입관(60)이 마련되고, 본체 내측 상단 중앙부에 유출관(70)이 마련된 것이어서, 투입관(60)으로 투입되는 분급 대상 일반분말이 블로워로부터의 송풍에 의해 본체(10) 내에서 선회류를 형성하는 과정에서 비중이 작은 입자 즉, 미세입자가 선회류 중앙부로 집중된 이후에 유출관(70)을 통해 본체(10') 외부로 배출되는 것이었다.

상기와 같은 종래의 나노분말 분급을 위한 사이클론(A')은 미세입자 분말의 분급이 가능한 것이기는 하였으나, 블로워의 송풍으로 인해 일반분말이 선회류를 형성하는 과정에서 발생하는 원심력이 그리 크다 할 수 없는 것이어서 미세입자와 더불어 미세입자 크기 이상의 입자도 선회류 중앙에 집중되어 유출관(70)을 통해 본체(10') 외부로 배출되는 경우가 빈번하였다.

따라서, 기존의 나노분말 분급을 위한 사이클론(A')을 통해 분급된 나노분말은 순수 미세입자만으로 된 고품질의 나노분말로 인정받기 곤란한 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출한 것으로, 고속 회전하는 회전체에 의해 사이클론 내부에서의 원심력이 극대화 됨으로써 내부로 투입되는 일반분 말에서 미세입자의 나노분말만을 선별하여 수거할 수 있도록 하는 나노분말 분급을 위한 사이클론을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론은,

중간부 이하에서 하단으로 향하면서 점차로 직경이 작아지도록 된 것으로, 상단 중앙부에 통공이 마련된 본체와;

상기 본체의 내측 상단으로부터 중간부에 이르기까지에 이어지는 것으로, 본체 직경에 비해 작고 통공 직경에 비해 큰 직경을 갖는 원형관 형태의 내벽과;

상기 내벽 내측에 위치하는 것으로, 본체의 통공을 관통하되 구동모터에 의해 회전이 가능하도록 된 유입관이 마련되고, 유입관 하단에 다수의 블레이드가 방사상으로 설치된 회전날개가 마련된 회전체와;

상기 본체의 중간부 내면 양 측에 위치하는 것으로, 상부로부터 하부로 간격을 두고 연속 설치되되 각 객체가 사선으로 경사를 이루도록 된 돌출가이드와;

상기 본체의 내측 중간부에 위치하는 것으로, 회전체 하부로부터 수직으로 이어지는 유입부가 마련되고, 유입부 하단에 유입부로부터 본체 외부로 수평으로 이어지는 연장부가 마련된 토출관;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론은, 본체 내에 본체 직경에 비해 직경이 작은 내벽과 고속 회전하는 회전체가 마련된 것인 바, 내벽과 회전체를 통해 강력한 선회류를 형성할 수 있어 원심력을 극대화할 수 있게 되므로 본체 내부로 투입되는 일반분말중에서 미세입자 크기를 갖는 순수 나노분말만을 간편하고 신속하게 분리해 낼 수 있게 되는 것이다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론의 구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론에서 회전체에 의한 선회류 형성과정을 설명하기 위한 작동상태도이며, 도 4는 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론에서 돌출가이드에 의한 선회류 상향 차단 과정을 설명하기 위한 작동상태도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론(A)은 본체(10)와, 내벽(20)과, 회전체(30)와, 돌출가이드(40)와, 토출관(50)으로 이루어진다.

상기 본체(10)는 중간부 이하에서 하단으로 향하면서 점차로 직경이 작아지도록 된 것으로, 상단 중앙부에 통공(11)이 마련된 것이다.

이와 같은 본체(10)에서 통공(11)에는 베어링(11a)이 설치되는 것이 바람직 하다.

본체(10)의 통공(11)에 베어링(11a)이 설치됨으로써 회전체(30)의 유입관(31)이 구동모터(32) 회전에 의해 회전할 때 원활히 회전할 수 있게 된다.

한편, 본체(10) 하단에는 포집병(12)이 연결된다.

본체(10) 하단에 포집병(12)이 연결됨으로써 본체(10)에 투입되는 일반분말에서 미세입자의 나노분말을 제외한 나머지 즉, 미크론분말 등을 따로이 수거할 수 있게 된다.

상기 내벽(20)은 본체(10)의 내측 상단으로부터 중간부에 이르기까지에 이어지는 것으로, 본체(10) 직경에 비해 작고 통공(11) 직경에 비해 큰 직경을 갖는 원형관 형태의 것이다.

상기 회전체(30)는 내벽(20) 내측에 위치하는 것으로, 본체(10)의 통공(11)을 관통하되 구동모터(32)에 의해 회전이 가능하도록 된 유입관(31)이 마련된 것이고, 유입관(31) 하단에 다수의 블레이드(33a)가 방사상으로 설치된 회전날개(33)가 마련된 것이다.

이와 같은 회전체(30)에서 구동모터(32)에 의한 유입관(31)의 회전은 고속 회전이 가능한 것이라면 기어 결합 방식 등의 통상의 어떠한 방법을 이용하여도 무방한 것이므로 상세한 설명은 생략하는 바이다.

한편, 회전체(30)에서 회전날개(33)의 각 블레이드(33a)는 동일 방향으로 비스듬한 경사를 이루는 것임이 바람직하다.

회전날개(33)의 각 블레이드(33a)가 동일 방향으로 비스듬한 경사를 이룸으로써 유입관(31)으로 유입되는 분급 대상 일반분말은 블레이드(33a) 사이로 분산되며 하부로 향하면서 선회류를 형성할 수 있게 된다.

상기 돌출가이드(40)는 본체(10)의 중간부 내면 양 측에 위치하는 것으로, 상부로부터 하부로 간격을 두고 연속 설치되되 각 객체가 사선으로 경사를 이루도록 된 것이다.

이와 같은 돌출가이드(40) 그 두께가 2-3cm로 이루어짐으로써 본체(10) 내면으로부터 2-3cm 돌출될 수 있게 된다.

상기 토출관(50)은 본체(10)의 내측 중간부에 위치하는 것으로, 회전체(30) 하부로부터 수직으로 이어지는 유입부(51)가 마련된 것이고, 유입부(51) 하단에 유입부(51)로부터 본체(10) 외부로 수평으로 이어지는 연장부(52)가 마련된 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론(A)을 통한 나노분말 분급 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

구동모터(32)에 의해 회전체(30)가 회전하고 있는 상태에서 분급 대상이 되는 일반분말을 본체(10) 내부로 투입한다.

본 발명에서 회전체(30)에는 본체(10)의 통공(11)을 관통하는 유입관(31)이 마련되어 있는 바, 유입관(31)을 통해 분급 대상이 되는 일반분말이 본체(10) 내부로 투입될 수 있게 된다.

여기서, 유입관(31)을 통해 본체(10) 내부로 투입된 일반분말은 회전날개(33)의 블레이드(33a) 사이로 배출되며 선회함으로써 선회류를 형성하게 된다.

이때, 회전체(30)는 고속 회전하는 것일 뿐만 아니라 본체(10) 직경에 비해 작은 직경으로 된 내벽(20) 안에 위치하는 것이므로 직경이 큰 본체(10) 자체에서 선회류가 형성되는 것이 비해 월등히 강력한 선회류를 형성하게 되는데, 선회류 형성과정에서는 원심력과 관성이 작용하므로 도 3에 도시된 바와 같이 비중이 작은 미세입자는 선회류 중앙부로 집중되고, 비중이 큰 미세입자 크기 이상의 입자는 선회류 외측에 집중되므로 입자 크기에 따른 분류가 이루어질 수 있게 되는 것이다.

상기의 과정에서, 본 발명의 본체(10) 내측 중앙부에는 토출관(50)의 유입부(51)가 위치하는 바, 선회류 중앙부에 집중된 미세입자는 유입부(51)를 통해 토출관(50) 내부로 유입되어 연장부(52)로 거쳐 본체(10) 외부로 배출되므로 미세입자의 순수 나노분말만을 수거할 수 있게 된다.

한편, 선회류 외측에 집중되는 미세입자 이상 크기의 입자는 본체(10) 내벽을 타고 하향 선회하게 되는데, 본체(10) 내벽 중간에는 돌출가이드(40)가 마련되어 있는 바, 도 4에 도시된 바와 같이 하향 선회하는 미세입자 이상 크기의 입자는 돌출가이드(40)에 막혀 상향이 제한되면서 선회 속도가 감소하게 되므로 본체(10)의 내벽면을 타고 하부로 이동하여 포집병(12)에 포집될 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래 나노분말 분급을 위한 사이클론의 구조를 보인 단면도

도 2는 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론의 구조를 보인 단면도

도 3은 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론에서 회전체에 의한 선회류 형성과정을 설명하기 위한 작동상태도

도 4는 본 발명에 의한 나노분말 분급을 위한 사이클론에서 돌출가이드에 의한 선회류 상향 차단 과정을 설명하기 위한 작동상태도

<도면의 주요 부분에 대한 부호에 대한 설명>

10, 10' : 본체 11 : 통공

11a : 베어링 12 : 포집병

20 : 내벽 30 : 회전체

31 : 유입관 32 : 구동모터

33 : 회전날개 33a : 블레이드

40 : 돌출가이드 50 : 토출관

51 : 유입부 52 : 연장부

60 : 투입관 70 : 유출관

A, A' : 나노분말 분급 사이클론

Claims (2)

1. 중간부 이하에서 하단으로 향하면서 점차로 직경이 작아지도록 된 것으로, 상단 중앙부에 통공이 마련된 본체와;

   상기 본체의 내측 상단으로부터 중간부에 이르기까지에 이어지는 것으로, 본체 직경에 비해 작고 통공 직경에 비해 큰 직경을 갖는 원형관 형태의 내벽과;

   상기 내벽 내측에 위치하는 것으로, 본체의 통공을 관통하되 구동모터에 의해 회전이 가능하도록 된 유입관이 마련되고, 유입관 하단에 다수의 블레이드가 방사상으로 설치된 회전날개가 마련된 회전체와;

   상기 본체의 중간부 내면 양 측에 위치하는 것으로, 상부로부터 하부로 간격을 두고 연속 설치되되 각 객체가 사선으로 경사를 이루도록 된 돌출가이드와;

   상기 본체의 내측 중간부에 위치하는 것으로, 회전체 하부로부터 수직으로 이어지는 유입부가 마련되고, 유입부 하단에 유입부로부터 본체 외부로 수평으로 이어지는 연장부가 마련된 토출관;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노분말 분급을 위한 사이클론.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전체의 각 블레이드는 동일 방향으로 비스듬한 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 나노분말 분급을 위한 사이클론.

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