KR101132903B1 - 다기능 하이드로싸이클론 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 하이드로싸이클론은, 하이드로싸이클론 본체부; 상기 본체부의 유체 주입구에 연결되어 유체가 유입되는 연결부재; 및 상기 연결부재에 수납되어 상기 유체중의 철분입자와 기름을 분리시키는 철분 및 기름분리수단을 포함하여 구성되고, 상기 본체부에는 배출되는 액체를 추출하기 위한 적어도 하나 이상의 액체추출수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 하이드로싸이클론의 본체부에 연결 설치된 철분 및 기름분리수단에 의해 상기 본체부 내부로 유입되는 유체중의 철분을 기름과 분리시키는 것이 가능하고, 상기 본체부 하단에 연결된 추출구에 형성된 액체추출수단을 통해 액체의 배출량을 조절하므로써, 버려지는 압연유의 양을 조절하는 것이 가능하다.

하이드로싸이클론, 유체, 임펠러, 슬릿, 펌프

Description

다기능 하이드로싸이클론{Hydrocyclone with multi function}

본 발명은 하이드로싸이클론에 관한 것으로, 특히 냉연공장의 냉간압연 공정에서 대용량의 압연유를 청정할 때 사용하는 하이드로싸이클론에 있어서, 상기 하이드로싸이클론의 본체부에 기름과 철분입자가 혼합된 유체를 분리시키는 철분 및 기름분리수단과, 배출되는 소량의 액체를 추출하기 위한 적어도 하나 이상의 액체추출수단을 각각 형성하므로써, 철분입자의 효과적인 추출과 함께 기름의 재생이 가능하고, 버려지는 압연유 양의 조절이 가능하도록 구성되도록 함으로써, 여러 기능의 발현이 가능하도록 구성된 다기능 하이드로싸이클론에 관한 것이다.

일반적으로 냉연공장의 냉간압연 공정(PCM;Pickling & tandem Cold rolling Mill)에 사용되는 압연유를 청정하는 경우에 자석필터(Magnetic Filter)를 사용하며, 많은 양의 철분입자는 기름과 섞여 있다.

상기 자석필터를 사용하면 철분입자를 끌어당기면서, 동시에 기름도 같이 추출하며, 이 기름의 원단위가 높기 때문에 압연유를 청정할 때는 철분농도는 낮추면 서 유화도는 최대한 유지시키는 것이 중요하다.

이와 같은 목적을 위해, 처리용량이 대용량인 경우 고액분리에 사용되는 하이드로싸이클론(hydrocyclone)을 도입하게 되었다.

도 1은 종래 하이드로싸이크론의 구조 및 작동원리를 나타낸 단면도로서, 이를 참조하면, 액체와 고체입자의 밀도 차이와, 하이드로싸이클론(1) 내부에서 생성된 원심력에 의해 고체입자는 중심에서 외벽으로 분리된다. 이런 원리를 이용하여 일반적으로 하이드로싸이클론은 철의 경우, 10㎛ 이상의 입자는 탁월하게 걸러낸다.

도 2는 하이드로싸이클론을 이용한 테스트 전후의 철분입자 분포도로서, 이에 나타난 바와 같이 하이드로싸이클론을 이용한 테스트 후의 압연유에서 10㎛ 이상의 입자는 대부분 추출되었음을 알 수 있다. 하지만 철분농도는 거의 변화하지 않음을 알 수 있다.

이러한 이유 중에 하나는 많은 양의 철분입자는 기름에 섞여 있는데, 기름과 철분을 분리하기 위해서는 하이드로싸이클론내에서 일정 이상의 3000 이상의 관성력(G-Force)을 필요로 하는 데 비하여, 조사 결과 하이드로싸이클론내에서는 300 정도의 관성력이 발생되며, 기름에 섞인 철분입자는 상대적으로 비중이 작게 되어서 종래의 하이드로싸이클론으로는 철분입자를 분리하는데 한계가 있었다.

또한, 상기 냉간압연 공정에서 처리해야 하는 압연유량은 통상 적으로 분당 35톤으로서 기존의 하이드로싸이클론을 사용할 경우, 약 5%의 압연유를 폐기처분해야 하며, 이는 분당 1.75톤의 많은 양이 폐기되는 것을 의미한다. 따라서 상기 압 연유의 폐기량을 감소시키기 위한 장치의 개발이 필요한 상태에 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하이드로싸이클론의 본체부에 연결된 철분 및 기름분리수단에 의해 상기 몸체 내부로 유입되는 기름과 철분입자가 혼합된 유체를 철분 및 기름으로 분리시키는 것이 가능한 다기능 하이드로싸이클론을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 하이드로싸이클론의 본체부 하단에 연결된 추출구에 형성된 액체추출수단을 통해 액체의 배출량을 조절하므로써, 버려지는 압연유의 양조절이 가능한 다기능 하이드로싸이클론을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기한 본 발명의 목적은, 하이드로싸이클론 본체부; 상기 본체부의 유체 주입구에 연결되어 유체가 유입되는 연결부재; 및 상기 연결부재에 수납되어 상기 유체중의 철분입자와 기름을 분리시키는 철분 및 기름분리수단을 포함하여 구성되고, 상기 본체부에는 배출되는 액체를 추출하기 위한 적어도 하나 이상의 액체추출수단 이 구비된 것을 특징으로 하는 다기능 하이드로싸이클론에 의하여 달성된다.

바람직하게는 이러한 본 발명에서 상기 본체부는, 유체가 유입되는 원통 형상의 몸체와; 상기 몸체부의 상부를 덮는 덮개와; 상기 몸체부의 하단에 연결되어 액체를 배출하는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 철분 및 기름분리수단은, 날개차(impeller)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 이러한 본 발명에서 상기 액체추출수단은, 장방형 슬릿(slit)과; 상기 슬릿을 통해 액체를 추출하는 펌프(pump)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 이러한 본 발명에서 상기 배출구에 형성되는 슬릿은, 그 길이를 서로 달리 하는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 이러한 본 발명에서 상기 배출구에 형성되는 슬릿은, 상기 배출구 하부로 갈수록 그 길이가 점차 길어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 다기능 하이드로싸이클론에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 하이드로싸이클론의 본체부에 연결 설치된 철분 및 기름분리수단에 의해 상기 몸체 내부로 유입되는 기름과 철분입자가 혼합된 유체를 철분 및 기름으로 분리시키는 것이 가능하다.

둘째, 하이드로싸이클론의 본체부 하단에 연결된 추출구에 형성된 액체추출 수단을 통해 액체의 배출량을 조절하므로써, 버려지는 압연유의 양을 조절하는 것이 가능하다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다기능 하이드로싸이클론을 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

실시예

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 하이드로싸이클론을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 하이드로싸이클론의 분리 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 다기능 하이드로싸이클론에 있어서의 배출구의 다른 실시예를 나타난 사시도로서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다기능 하이드로싸이클론은, 본체부와, 상기 본체부의 유체 주입구에 연결되는 연결부재와, 상기 연결부재에 수 납되는 철분 및 기름분리수단을 포함하여 구성된다.

상기 본체부(10)는 중공의 원통 형상을 갖는 몸체(12)의 일측 상단에 유체 주입구(12a)가 연통 형성되고, 상기 몸체(12)의 상부에는 덮개(14)가 연결 고정되며, 상기 몸체(12)의 하단에는 밑으로 내려갈수록 점차 그 폭이 좁아지는 원추 형상의 배출구(16)가 연결 고정되어 있다.

이때, 상기 본체부(10)에는 배출되는 액체를 추출하기 위한 액체추출수단이 구비되어지되, 상기 액체추출수단은 상기 몸체(12)와 배출구(16)의 길이 방향을 따라 장방형 슬릿(slit)(40)이 형성되고, 펌프(pump)(미도시)가 상기 슬릿(40) 내부에 연결관(미도시)을 통해 연결되어 있어서, 상기 슬릿(40)을 통해 상기 본체부(10)내에서 배출구(16)측으로 배출되는 액체를 추출하며, 이때, 액체의 추출 효과를 증대시키기 위해 상기 슬릿(40)은 1개 이상 다수개 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배출구(16)에 형성되는 슬릿(40)은, 상기 몸체(12)에 형성된 슬릿(40)과 달리 그 길이를 서로 달리 하고 있으며, 이는 상기 배출구(16)의 형상에 따라 배출구(16) 하부로 갈수록 그 길이가 점차 작아지도록 되어 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배출구(16)에 형성되는 슬릿(40)은, 상기 배출구(16)의 형상과 달리 배출구 하부로 갈수록 그 길이가 점차 길어지도룩 되어 있다.

상기 연결부재(20)는 중공의 원통형으로서, 일단부를 통해 상기 몸체(12)의 유체 주입구(12a)내에 삽입 연통되고, 연결부재(20)의 타단부에는 날개차(impeller)(30)로 구성되는 철분 및 기름분리수단이 설치되어 있는데, 이 날개차(30)는 이를 통과하는 유체에 원심력을 부여하여 비중이 다른 철분과 기름이 분리되도록 하는 것이며, 도면 중 미설명 부호 14a는 유체 배출구이다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명한다.

종래 기술에서 설명하고 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기름과 철분입자가 혼합된 유체를 상기 날개차(30)를 통해 연결부재(20) 내부로 투입하면, 유체는 상기 날개차(30)를 통해 철분 및 기름으로 분리되면서 상기 유체 주입구(12a)를 통해 몸체(12) 내부로 유입된다.
다시 말해 날개차(30)를 통과한 기름과 철분입자가 혼합된 유체는 연결부재의 중심에서 바깥으로 흐르는 즉 원심력을 갖게 되고, 이 원심력에 의해 비중이 다른 철분과 기름이 1차 분리되면서 유체 주입구(12a)를 통해 몸체로 유입된다.

이후, 철분 및 기름으로 분리된 유체는 몸체(12) 내부에서 생성된 원심력에 의해 순수 액상 유체는 상기 유체 배출구(14a)로 배출되고, 고체 입자 즉, 철분은 상기 배출구(16)를 통해 본체부(10) 외부로 배출된다.

이때, 상기 배출구(16)를 통해 큰 철분 입자와 함께 액체가 함께 배출되는 바, 상기 액체의 배출량을 줄이고자 할 경우, 상기 슬릿(40)에 펌프를 연결하여 액체를 펌핑(pumping)하면서 액체를 본체부(10) 외부로 배출시키며, 이때 원하는 액체 배출량에 따라 상기 펌프와 연결되는 슬릿(40)의 수를 가감한다.

위와 같은 과정에서 상기 날개차(30)를 통해 유체를 철분 및 기름으로 분리하므로써, 철분입자의 선분리 및 효과적인 추출이 가능하고, 분리된 기름은 다시 재생하여 사용하다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 몸체(12)에 형성된 서로 동일한 길이를 갖는 다수의 슬릿(40)을 통해 액체를 본체부(10) 외부로 배출함과 아울러, 상기 배 출구(16)에 형성된 서로 다른 길이를 갖는 다수의 슬릿(40)을 통해 상대적으로 큰 직경을 갖는 배출부(16)의 상단에서 상대적으로 큰 길이를 갖는 슬릿(40)을 통해 액체를 본체부(10) 외부로 자연스럽게 배출하는 것이 가능하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(12)에 형성된 서로 동일한 길이를 갖는 다수의 슬릿(40)을 통해 액체를 본체부(10) 외부로 배출함과 아울러, 상기 배출구(16)에 형성된 서로 다른 길이를 갖는 다수의 슬릿(40)을 통해 상대적으로 작은 직경을 구비하고 액체가 집중되는 상기 배출부(16)의 하단에서 상대적으로 큰 길이를 갖는 슬릿(40)을 통해 액체를 본체부(10) 외부로 신속하게 배출하는 것이 가능하다.

이와 같이 하여 상기 유체의 분리 기능외에 본 발명에 따른 하이드로싸이클론은 상기 슬릿(40) 및 이와 연결된 펌프를 통해 상기 배출구(16)를 통해 배출되는 액체의 배출량을 조절하므로써, 버려지는 압연유의 양을 조절하는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 다기능 하이드로싸이클론을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래 하이드로싸이크론의 구조 및 작동원리를 나타낸 단면도,

도 2는 하이드로싸이클론을 이용한 테스트 전후의 철분입자 분포도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 하이드로싸이클론을 나타낸 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 하이드로싸이클론의 분리 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 다기능 하이드로싸이클론에 있어서의 배출구의 다른 실시예를 나타난 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 본체부 12 : 몸체

12a : 유체 주입구 14 : 덮개

16 : 배출구 20 : 연결부재

30 : 날개차 40 : 슬릿

Claims (6)

1. 하이드로싸이클론 본체부;

   상기 본체부의 유체 주입구에 연결되어 유체가 유입되는 연결부재; 및

   상기 연결부재의 내측에 설치되며, 상기 유체에 원심력을 부여하여 유체 중의 철분입자와 기름을 분리시키는 날개차로 구성되고,

   상기 본체부에 액체가 배출되도록 장방형 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 다기능 하이드로 싸이클론.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 본체부는,

   유체가 유입되는 원통 형상의 몸체와;

   상기 몸체의 상부를 덮는 덮개와;

   상기 몸체의 하단에 연결되어 액체를 배출하는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 하이드로싸이클론.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 날개차는 연결부재의 단부에 구비되어, 이 날개차를 통과한 유체가 연결부재의 중심에서 바깥으로 회전하는 원심력을 갖도록 하여 비중이 다른 철분과 기름이 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 다기능 하이드로싸이클론.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 장방형 슬릿(slit)은 본체부를 구성하는 몸체와 이 몸체의 하부에 연결된 배출구 각각에 형성되고,

   이 슬릿을 통해 액체를 펌핑하여 추출하는 펌프(pump)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 하이드로싸이클론.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 배출구에 형성되는 슬릿은,

   그 길이를 서로 달리 하는 것을 특징으로 하는 다기능 하이드로싸이클론.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 배출구에 형성되는 슬릿은,

   상기 배출구 하부로 갈수록 그 길이가 점차 길어지는 것을 특징으로 하는 다기능 하이드로싸이클론.

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