KR101167210B1 - 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치 - Google Patents

Abstract

입자를 분리하는 이단 사이클론 장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 제1흡기부를 통해 기체를 흡입하여 기체에 포함된 입자 중 일부를 제1배기부를 통해 배출시키는 제1사이클론과; 제1사이클론 내에 구비되어 제1사이클론과 연통되며, 제1배기부를 통해 배출되지 않은 입자를 포함한 기체를 제2흡입구를 통해 흡입하여 배출되지 않은 입자를 제2배기부를 통해 배출시키는 제2사이클론; 및 제2사이클론과 연통되며 기체를 배출시키는 배출부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 제1사이클론과 제2사이클론을 이용하여 기체에 포함된 입자를 이중으로 제거함으로써 입자의 크기와 농도에 구애받지 않고 기체에 포함된 입자를 효과적으로 제거할 수 있다.

사이클론, 분진, 분리

Description

입자를 분리하는 이단 사이클론 장치{TWO STAGE CYCLONE APPARATUS FOR SEPARATING PARTICLE}

본 발명은 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기체에 포함된 분진을 분리하여 제거하기 위한 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소, 소각로, 발전소 등의 산업시설에는 많은 양의 분진이 발생된다. 상기와 같이 많은 양의 분진이 발생되는 곳에는 집진장치가 설치되어 작업과정에서 발생되는 분진을 제거한다. 이러한 집진장치로서는, 전기집진기나 여과집진장치가 널리 사용된다.

이 중, 전기집진장치는 전기를 이용한 집진장치로, 유입되는 분진을 방전극을 통과하도록 하여 (-)전하로 대전시킨 후, 정전기적인 인력에 의해 집진극에 포 집되도록 함으로써 분진을 제거한다.

또한, 여과집진장치는 백필터(Bag Filter)를 이용한 집진장치로, 유입되는 분진이 백필터에 걸러지도록 함으로써 분진을 제거한다. 이러한 여과집진장치는 백필터에 쌓인 분진층이 두꺼워지면 압력손실이 커지게 되고 집진효율이 떨어지게 되므로, 백필터에 쌓인 분진층이 일정치 이상 두꺼워지면 탈진작업을 수행하거나 백필터를 교체해 주어야 한다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

상기한 바와 같은 집진장치 중, 전기집진장치는 설비 비용이 많이 들고 전기 비저항의 한계로 인해 직경이 큰 입자의 포집이 어려운 단점이 있으며, 여과집진장치는 분진의 농도가 높은 곳에서 사용될 경우 효율이 떨어질 뿐 아니라, 백필터의 잦은 교체로 인해 유지보수가 번거롭고 유지보수 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 설비 및 유지보수 비용이 적게 들고 유지보수가 용이하며 분진을 효과적으로 제거할 수 있는 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치는: 제1흡기부를 통해 기체를 흡입하여 기체에 포함된 입자 중 일부를 제1배기부를 통해 배출시키는 제1사이클론과; 상기 제1사이클론 내에 구비되어 제1사이클론과 연통되며, 상기 제1배기부를 통해 배출되지 않은 입자를 포함한 기체를 제2흡기부를 통해 흡입하여 배출되지 않은 입자를 제2배기부를 통해 배출시키는 제2사이클론; 및 상기 제2사이클론과 연통되며 기체를 배출시키는 배출부를 포함한다.

또한, 상기 제1사이클론을 통해 흡입된 기체가 상기 제2사이클론으로 이동되도록 상기 제1사이클론과 상기 제2사이클론 사이에는 안내부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안내부재는 상기 제1배기부 측으로 이동되는 기체를 상기 제2흡기부 측으로 안내하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안내부재는 상기 제1흡기부 측의 상기 배출부에서 상기 제1배기부 측으로 연장되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1흡기부와 상기 제2배기부 사이의 상기 제1사이클론 내벽이나, 상기 제2흡기부와 상기 제2배기부 사이의 상기 제2사이클론 외벽 중 어느 하나에는 분사물을 분사하는 분사부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분사물은 물 또는 산성가스 제거용 반응제인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 제1흡기부를 통해 기체를 흡입하여 기체에 포함된 입자 중 일부를 하측에 배치된 제1배기부를 통해 배출시키는 제1사이클론과; 상기 제1사이클론 내에 구비되어 상기 제1사이클론과 연통되며, 상기 제1배기부를 통해 배출되지 않은 입자를 포함한 기체를 상측에 배치된 제2흡기부를 통해 흡입하여 상기 배출되지 않은 입자를 하측에 배치된 제2배기부를 통해 배출시키는 제2사이클론과; 상기 제2사이클론과 연통되며 기체를 상기 제1배기부와 다른 방향으로 배출시키는 배출부; 및 입자 중 일부가 배출된 기체가 상기 제2흡기부로 이동되도록 상기 제1사이클론과 상기 제2사이클론 사이에 구비되는 안내부재를 포함하고; 상기 제1사이클론과 상기 제2사이클론과 상기 안내부재 및 상기 배출부는 하측으로 관통되게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 이단 사이클론 장치를 이용하여 입자를 분리하는 방법은: 제1사이클론을 이용하여 기체에 포함된 입자 중 일부를 분리하는 단계와; 입자 중 일부가 분리된 기체를 제2사이클론으로 이동시키는 단계와; 상기 제2사이클론을 이용하여 상기 제1사이클론에서 배출되지 않은 입자를 분리하는 단계; 및 입자가 분리된 기체를 배출시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치에 따르면, 제1사이클론과 제2사이클론을 이용하여 기체에 포함된 입자를 이중으로 제거함으로써 입자의 크기와 농도에 구애받지 않고 기체에 포함된 입자를 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 제2사이클론이 제1사이클론의 내부에 구비되는 구조를 취함으로써 차지하는 공간이 적으므로, 좁은 공간에서도 기체에 포함된 입자를 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 필터를 사용하지 않고 입자를 내부에 체류시키지 않으므로, 필터를 교환하거나 장치 내부의 입자를 털어줄 필요가 없어 유지보수가 용이하고 유지보수 비용이 적게 들뿐 아니라, 전기집진기에 비해 구조가 간단하고, 설비 비용이 적게 들며, 가동에 큰 전력이 소요되지 않아 운전 비용이 적게 드는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치의 작동상태를 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치(100)는 제1사이클론(110)과, 제2사이클론(120)과, 안내부재(130) 및 배출부(140)를 포함한다.

제1사이클론(110)은 상측에 배치되는 제1흡기부(112)와, 제1흡기부(112)에 설치되는 제1가이드베인(114) 및 하측에 배치되는 제1배기부(116)를 포함한다. 이러한 제1사이클론(110)은 제1흡기부(112)를 통해 기체를 흡입하여 기체에 포함된 입자 중 일부를 제1배기부(116)를 통해 배출시킨다. 본 실시예에서, 기체는 가스인 것으로, 입자는 분진인 것으로 예시된다.

본 실시예에 따르면, 제1가이드베인(114)은 제1흡기부(112)에 회전 가능하게 설치된다. 제1가이드베인(114)은 제1흡기부(112)를 통해 흡입되는 기체의 유속을 증가시키는 한편, 흡입되는 기체에 원심력을 발생시킨다. 이러한 제1가이드베인(114)의 작용에 의해, 제1흡기부(112)를 통해 흡입되는 기체에 포함된 입자 중 일부는 제1사이클론(110)의 내벽(151)을 따라 이동하여 제1배기부(116)를 통해 배출된다.

제2사이클론(120)은 제1사이클론(110) 내에 구비되어 제1사이클론(110)과 연통되며, 상측에 배치되는 제2흡기부(122)와, 제2흡기부(122)에 설치되는 제2가이드베인(124) 및 하측에 배치되는 제2배기부(126)를 포함한다. 이러한 제2사이클론(120)은 제1배기부(116)를 통해 배출되지 않은 입자를 포함한 기체를 제2흡기부(122)를 통해 흡입하여 배출되지 않은 입자를 제2배기부(126)를 통해 배출시킨다.

본 실시예에 따르면, 제2가이드베인(124)은 제2흡기부(122)에 회전 가능하게 설치된다. 제2가이드베인(124)은 제2흡기부(122)를 통해 흡입되는 기체의 유속을 증가시키는 한편, 흡입되는 기체에 원심력을 더하게 된다. 이러한 제2가이드베인(124)의 작용에 의해, 제2흡기부(122)를 통해 흡입되는 기체에 포함된 입자는 제2사이클론(120)의 내벽을 따라 이동하여 제2배기부(126)를 통해 배출된다.

안내부재(130)는 제1사이클론(110)과 제2사이클론(120) 사이에 구비된다. 안내부재(130)는 제1사이클론(110)을 통해 흡입된 기체의 흐름을, 좀 더 구체적으로는 흡기부(112)를 통해 흡입되어 제1배기부(116) 측으로 이동되는 기체의 흐름을 제2흡기부(122) 측으로 안내한다.

본 실시예에서, 안내부재(130)는 제1흡기부(112) 측의 배출부(140)에서 제1배기부(116) 측으로 연장되게 형성되는 것으로 예시된다.

배출부(140)는 본 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치(100)의 가장 내측에 구비된다. 이러한 배출부(140)는 제2사이클론(120)과 연통되며, 제2사이클론(120)으로 흡입된 기체를 배출시킨다.

한편, 본 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치(100)는, 분사부(150,160)를 더 포함할 수 있다. 이러한 분사부(150,160)는 제1흡기부(112)와 제1배기부(116) 사이의 제1사이클론(110)의 내벽(151)이나, 제2흡기부(122)와 제2배기부(126) 사이의 제2사이클론(120)의 외벽(121) 중 적어도 어느 하나에 구비된다. 본 실시예에서, 분사부(150,160)는 제1흡기부(112)와 제1배기부(116) 사이의 제1사이클론(110)의 내벽(151)과, 제2흡기부(122)와 제2배기부(126) 사이의 제2사이클론(120)의 외벽(121)에 각각 구비되는 것으로 예시된다.

제1사이클론(110)의 내벽(151)에 구비되는 분사부(150)는 제1흡기부(112)를 통해 흡입되는 기체에 분사물을 분사하며, 제2사이클론(120)의 외벽(121)에 구비되는 분사부(160)는 제2사이클론(120)과 안내부재(130) 사이를 통과하는 기체에 분사물을 분사한다.

본 실시예에서, 분사부(150,160)를 통해 분사되는 분사물은 물 또는 산성가스 제거용 반응제인 것으로 예시된다. 분사부(150,160)를 통해 분사되는 분사물이 물일 경우 분사부(150,160)는 기체에 포함된 입자를 주로 제거하게 되며, 분사부(150,160)를 통해 분사되는 분사물이 산성가스 제거용 반응제인 경우 분사부(150,160)는 산성가스를 주로 제거하게 된다.

이러한 분사부(150,160)는 기체의 종류나 입자의 종류에 따라, 서로 다른 분사물을 분사하도록 구비될 수도 있고 동일한 분사물을 분사하도록 구비될 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치를 이용하여 입자를 분리하는 방법을 보여주는 흐름도이다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치를 이용하여 입자를 분리하는 방법에 대하여 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 기체로부터 입자를 분리하기 위하여, 먼저 제1사이클론(110)을 이용하여 기체에 포함된 입자 중 일부를 분리한다(S10).

구체적으로, 제1흡기부(112)를 통해 흡입되는 기체는 제1가이드베인(114)을 통과하며, 제1가이드베인(114)을 통과하는 기체에는 제1가이드베인(114)의 작용에 의해 원심력이 가해지게 된다.

이렇게 기체에 가해지는 원심력으로 인해, 제1흡기부(112)를 통해 흡입되는 기체에 포함된 입자 중 일부는 제1사이클론(110)의 내벽(151)을 따라 선회하면서 하측으로 이동하여 제1배기부(116)를 통해 배출된다.

이 과정에서, 분사부(150)에서 분사되는 분사물에 의해, 기체에 포함된 입자 중 일부가 포집되어 제1배기부(116)를 통해 배출될 수도 있고, 기체에 포함된 산성가스가 제거될 수도 있다.

상기와 같이 입자 중 일부가 분리된 기체는, 제1사이클론(110)의 내부를 선 회하면서 하측으로 이동되다가 반전 상승하게 되며, 이처럼 반전 상승한 기체는 안내부재(130)에 의해 제2사이클론(120)의 제2흡기부(122) 측으로 그 이동이 안내된다. 이에 따라 입자 중 일부가 분리된 기체는 제2사이클론(120)과 안내부재(130) 사이를 통과하여 제2사이클론(120)으로 이동된다(S20).

상기와 같이 기체가 제2사이클론(120)으로 이동되면, 제2사이클론(120)을 이용하여 제1사이클론(110)에서 배출되지 않은 입자를 분리한다(S30).

구체적으로, 제2사이클론(120)으로 이동되는 기체는 제2흡기부(122)를 통해 흡입되어 제2가이드베인(124)을 통과하며, 제2가이드베인(124)을 통과하는 기체에는 제2가이드베인(124)의 작용에 의해 원심력이 가해지게 된다.

이렇게 기체에 가해지는 원심력으로 인해, 제2흡기부(122)를 통해 흡입되는 기체에 포함된 입자, 즉 제1사이클론(110)에서 배출되지 않은 입자는 제2사이클론(120)의 내벽을 따라 선회하면서 하측으로 이동하여 제2배기부(126)를 통해 배출된다.

이 과정에서, 분사부(160)에서 분사되는 분사물에 의해, 기체에 포함된 입자 중 일부가 포집되어 제2배기부(126)를 통해 배출될 수도 있고, 이전 과정에서 분사부(150)에 의해 제거되지 않은 산성가스가 더 제거될 수도 있다.

상기와 같이 입자가 분리된 기체는, 제2사이클론(120)의 내부를 선회하면서 하측으로 이동되다가 반전 상승하게 되며, 이처럼 반전 상승한 기체는 배출부(140)를 통해 배출된다(S40). 이처럼 배출부(140)를 통해 배출되는 기체는 입자나 산성가스가 제거된 깨끗한 상태로 배출된다.

상기한 바와 같은 본 실시예의 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치(100)는 제1사이클론(110)과 제2사이클론(120)을 이용하여 기체에 포함된 입자를 이중으로 제거함으로써 입자의 크기와 농도에 구애받지 않고 기체에 포함된 입자를 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 실시예의 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치(100)는, 제2사이클론(120)이 제1사이클론(110)의 내부에 구비되는 구조를 취함으로써 차지하는 공간이 적으므로, 좁은 공간에서도 기체에 포함된 입자를 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예의 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치(100)는, 필터를 사용하지 않고 입자를 내부에 체류시키지 않으므로, 필터를 교환하거나 장치 내부의 입자를 털어줄 필요가 없어 유지보수가 용이하고 유지보수 비용이 적게 들뿐 아니라, 전기집진기에 비해 구조가 간단하고, 설비 비용이 적게 들며, 가동에 큰 전력이 소요되지 않아 운전 비용이 적게 드는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치의 작동상태를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치를 이용하여 입자를 분리하는 방법을 보여주는 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 이단 사이클론 장치 110 : 제1사이클론

112 : 제1흡기부 114 : 제1가이드베인

116 : 제1배기부 120 : 제2사이클론

122 : 제2흡기부 124 : 제2가이드베인

126 : 제2배기부 130 : 안내부재

140 : 배출부 150,160 : 분사부

Claims (8)

1. 제1흡기부를 통해 기체를 흡입하여 기체에 포함된 입자 중 일부를 제1배기부를 통해 배출시키는 제1사이클론;

   상기 제1사이클론 내에 구비되어 제1사이클론과 연통되며, 상기 제1배기부를 통해 배출되지 않은 입자를 포함한 기체를 제2흡기부를 통해 흡입하여 배출되지 않은 입자를 제2배기부를 통해 배출시키는 제2사이클론; 및

   상기 제2사이클론과 연통되며 기체를 배출시키는 배출부를 포함하며,

   상기 제1사이클론을 통해 흡입된 기체가 상기 제2사이클론으로 이동되도록 상기 제1사이클론과 상기 제2사이클론 사이에 구비되는 안내부재를 포함하며,

   상기 제1흡기부와 상기 제2배기부 사이의 상기 제1사이클론의 내벽이나, 상기 제2흡기부와 상기 제2배기부 사이의 상기 제2사이클론의 외벽 중 어느 하나에는 분사물을 분사하는 분사부를 포함하며,

   상기 제1흡기부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1흡기부를 통해 흡입되는 기체의 유속을 증가시키는 제1가이드베인; 및

   상기 제2흡기부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제2흡기부를 통해 흡입되는 기체의 유속을 증가시키는 제2가이드베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 안내부재는 상기 제1배기부 측으로 이동되는 기체를 상기 제2흡기부 측으로 안내하는 것을 특징으로 하는 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 안내부재는 상기 제1흡기부 측의 상기 배출부에서 상기 제1배기부 측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 분사물은 물 또는 산성가스 제거용 반응제인 것을 특징으로 하는 입자를 분리하는 이단 사이클론 장치.
7. 삭제
8. 삭제

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