KR101175620B1

KR101175620B1 - 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터

Info

Publication number: KR101175620B1
Application number: KR1020110139399A
Authority: KR
Inventors: 황종덕
Original assignee: 우민기술(주)
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-10-04

Abstract

본 발명은 에어 부스터에 관한 것으로, 특히 작업 과정에서 발생하는 분체가 수거되는 호퍼와, 상기 호퍼에 수거된 분체를 이송시키는 이송 탱크와, 상기 이송 탱크와 이송관에 의해 연결되며 상기 이송 탱크로부터 전달되는 분체가 일시 저장되는 적어도 하나 이상의 사이로를 포함하여 이루어지는 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터로서, 일측에 고압의 공기가 유입되는 공기 유입구가 구비되며 일정한 단면 크기로 이루어지는 입구부와, 상기 입구부와 일체형으로 이루어지며 점차 단면의 크기가 줄어들면서 상기 이송관과 연통되는 출구부로 구성되는 외부 관과; 일단은 상기 이송관과 연통되고 타단은 상기 외부 관의 입구부의 단부 면을 관통 삽입하여 출구부까지 연장되는 분체 이송부와, 상기 분체 이송부의 외주 면을 따라 구비되는 스파이럴 가이드부로 구성되는 내부 관과; 상기 외부 관의 공기 유입구로 고압의 공기를 공급하는 에어 탱크를; 포함하여 이루어지는 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터에 관한 것이다.

Description

분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터{Air booster of transfer pipe in powder transfering system}

본 발명은 에어 부스터에 관한 것으로, 특히 작업 과정에서 발생하는 분체가 수거되는 호퍼와, 상기 호퍼에 수거된 분체를 이송시키는 이송 탱크와, 상기 이송 탱크와 이송관에 의해 연결되며 상기 이송 탱크로부터 전달되는 분체가 일시 저장되는 적어도 하나 이상의 사이로를 포함하여 이루어지는 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터로서, 일측에 고압의 공기가 유입되는 공기 유입구가 구비되며 일정한 단면 크기로 이루어지는 입구부와, 상기 입구부와 일체형으로 이루어지며 점차 단면의 크기가 줄어들면서 상기 이송관과 연통되는 출구부로 구성되는 외부 관과; 일단은 상기 이송관과 연통되고 타단은 상기 외부 관의 입구부의 단부 면을 관통 삽입하여 출구부까지 연장되는 분체 이송부와, 상기 분체 이송부의 외주 면을 따라 구비되는 스파이럴 가이드판으로 구성되는 내부 관과; 상기 외부 관의 공기 유입구로 고압의 공기를 공급하는 에어 탱크를; 포함하여 이루어지는 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터에 관한 것이다.

알루미늄을 용해하는 과정에서 생성되는 알루미늄 드로스(dross)나, 철강의 열간 압연 과정에서 생성되는 스케일(scale) 등과 같은 분체는 일정한 장치를 이용하여 회수한 다음, 이를 다시 용융시켜 재활용된다. 작업 과정에서 생성되는 분체를 적절하게 용융시켜 재활용하기 위해서는, 분체가 생성되는 작업 현장에서 용융 설비가 갖추어져 있는 위치까지 분체를 적절하게 이송시켜야 하는데, 통상적으로 작업 현장과 용융 설비는 상당한 거리를 두고 떨어져 있어, 분체의 이송을 위해서는 도 1에 개시된 장치와 같은 특별한 이송 장치가 필요하다.

통상적인 분체의 이송 장치는, 작업 현장 근처에 위치하며 작업 과정에서 생성되는 분체(1)를 회수하는 호퍼(10)와, 호퍼(10)에 채워지는 분체(1)를 용융 설비의 인근에 위치하는 사이로(30)로 압송하기 위한 이송 탱크(20)와, 이송 탱크(20) 및 사이로(30)를 연결하는 이송관(40)을 포함하여 이루어진다. 사이로는 통상적으로 적어도 하나 이상 복수 개로 이루어진다.

즉, 호퍼(10)에 일정량의 분체가 채워지면, 분체는 호퍼(10) 하부의 밸브(미도시)를 통해 이송 탱크(20)로 이동된 다음, 고압의 공기에 의해 이송 탱크(20)에서 이송관(40)을 통해 사이로(40)로 압송되는 작동 구성이다. 그런데, 작업 현장과 용융 설비가 상당 거리 떨어져 있기 때문에, 분체의 일부가 이송되는 과정 중에 이송관(40)의 내주 면에 부착되는 등과 같이 이송관(40)을 통한 분체의 이송이 여의치 않은 경우가 많다. 이를 위하여 대한민국 공개특허 제2006-0008490호와 같은 기술이 제안되었다.

이 기술은 도 3에 개시된 것과 같이, 분체가 이동하는 이송 파이프(16)에 내부 파이프(22) 및 외부 파이프(24), 그리고 공기 유입구(24a)가 구비되는 부스터(20)를 매개하고, 공기 유입구(24a)를 통해 고압의 공기를 유입시켜, 이송 파이프(16)를 통해 이동하는 분체의 이동 속도를 증진시킴에 그 특징이 있다. 즉, 분체의 이송에 베르누이 효과를 접목하여 분체가 보다 원활하게 이송될 수 있도록 유도하는 것이다.

이러한 구성을 적용하는 경우 어느 정도의 이송 효율 증진은 기대된다. 하지만, 상당한 길이를 가지는 이송관을 이동하는 분체에 베르누이 효과를 접목시키기 위해서는 상당히 높은 고압의 공기를 유입시켜야 하는데 이는 현실적으로 쉽지가 않다. 이러한 문제를 개선하기 위한 대안으로서 이송관에 대하여 일정 길이 단위로 동일한 부스터를 설치해야 하는 방안이 있는데, 상당히 많은 부스터를 설치하여 운용해야 한다는 점에서 이 역시 현실적이지 못한 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제0313482호, 대한민국 공개특허 제2006-0008490호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 보다 적은 공기압을 이용하더라도 분체의 이송 속도를 증진시킬 수 있는 에어 부스터를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 토출되는 공기가 이동하는 분체에 충분한 원심력을 제공하도록 함으로써 분체의 일부가 이송관에 잔존하는 일없이 분체의 거의 대부분을 이송시킬 수 있는 에어 부스터를 제공함에 있다.

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본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 작업 과정에서 발생하는 분체(1)가 수거되는 호퍼(10)와, 상기 호퍼(10)에 수거된 분체(1)를 이송시키는 이송 탱크(20)와, 상기 이송 탱크(20)와 이송관(40)에 의해 연결되며 상기 이송 탱크(20)로부터 전달되는 분체(1)가 일시 저장되는 적어도 하나 이상의 사이로(30)와, 일측에 고압의 공기가 유입되는 공기 유입구(122)가 구비되며 일정한 단면 크기로 이루어지는 입구부(121)와 상기 입구부(121)와 일체형으로 이루어지며 점차 단면의 크기가 줄어들면서 상기 이송관(40)과 연통되는 출구부(126)로 구성되는 외부 관(120)과, 일단은 상기 이송관(40)과 연통되고 타단은 상기 외부 관(120)의 입구부(121)의 단부 면을 관통 삽입하여 출구부(126)까지 연장되는 분체 이송부(142)로 이루어지는 내부 관(140)과, 상기 외부 관(120)의 공기 유입구(122)로 고압의 공기를 공급하는 에어 탱크(160)를 포함하여 이루어지는 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터로서, 상기 내부 관(140)의 분체 이송부(142) 외주 면에는 내부 관(140)과 외부 관(120) 사이의 공간을 나선 형상으로 구획하는 스파이럴 가이드판(146)이 구비되되, 상기 스파이럴 가이드판(146)은 상기 외부 관(120)의 출구부(126) 형상에 대응할 수 있도록 그 수직 높이가 점차 줄어드는 형상으로 이루어져, 상기 공기 유입구(122)로 유입되는 고압의 공기 흐름을 나선 형상으로 유도하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 외부 관(120)의 공기 유입구(122)는 상기 내부 관(140)의 스파이럴 가이드판(146)의 회전 방향에 대응할 수 있도록 일정 각도 경사져 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 직선 운동하며 유입되는 공기가 높은 속도를 유지하면서 강한 회전력을 동시에 가진 상태에서 분체와 합체시키는 구성을 제안함으로써, 분체가 장거리의 이송관을 이동하더라도 분체의 일부가 이송관 내부에 잔존하는 일없이 분체의 대부분을 용이하게 사이로까지 이송시킬 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 분체 이송 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 에어 부스터의 개략적인 구성도.
도 3은 종래 에어 부스터의 개략적인 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 분체 이송 시스템의 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 에어 부스터의 개략적인 구성도로서, 본 발명은 기본적으로 호퍼(10) 및 이송 탱크(20)와, 이송관(40)에 의해 상기 이송 탱크(20)와 매개되는 사이로(30)를 포함하여 이루어지는 분체 이송 시스템에 있어 이송관(40)과 연결되는 에어 부스터에 관한 것이다.

상기 호퍼(10)는 알루미늄을 용해하는 과정에서 생성되거나 철강의 열간 압연 과정에서 생성되는 분체(1)가 수거되어 저장되는 부분이다. 즉, 작업 과정에서 발생하는 분체들이 별도의 관(미도시)을 통해 수집되어 장소이다.

호퍼(10)에 일정 양의 분체가 채워지면 호퍼(10) 하부에 구비되는 밸브(12)를 통해 분체는 이송 탱크(20)로 이동한다. 이송 탱크(20) 내부로 이동된 분체는 고압의 공기에 의해 후술할 사이로(30)로 이송된다. 고압의 공기는 별도로 구비되는 에어 탱크로부터 공급될 수 있다. 호퍼(10) 및 이송 탱크(20)는 일체형 구조로 이루어질 수 있으며, 통상적으로 열간 압연 등의 작업이 이루어지는 현장 부근에 위치한다.

상기 이송관(40)은 분체가 이동하는 통상적인 배관으로서 일정 길이의 단위 배관이 상호 연결되어 연통되는 구조로 이루어진다. 단위 배관이 연결되는 부위에 별도의 에어 공급관(미도시)을 통해 고압의 공기를 일정 주기에 따라 공급할 수도 있다. 고압의 공기가 일정 주기마다 이송관에 공급되면, 분체는 이송관 내부에서 일정 양의 공기를 사이에 두고 단절된 상태를 유지하면서 불연속적으로 이동하게 된다. 이에 따라 이송 탱크에서 한번에 고압의 공기로 분체를 연속적으로 이송하는 경우보다 높은 이송 효율을 담보할 수 있게 된다.

상기 사이로(30)는 이송관(40)을 통해 전달되는 분체(1)가 일시 저장되는 장소로서 통상적으로 용융 설비 근처에 설치된다. 사이로(30)에 저장된 분체는 적절한 용융 및 성형 과정을 거쳐 재활용되게 된다. 사이로(30)는 통상적으로 복수 개로 이루어지게 되며, 이송관(40)을 통해 이송된 분체에 의해 제1 사이로가 채워지면, 뒤이어 이송되는 분체는 도면 부호 32와 같은 전달관을 통해 제2 사이로에 채워지게 된다.

본 발명은 이러한 분체 이송 시스템을 구성함에 있어, 이송관(40)의 일부 지점에 일측이 경사져 형성되는 외부 관(120)과, 외주 면에 스파이럴 가이드판(146)이 구비되는 내부 관(140)으로 이루어지는 에어 부스터(100)를 부가하는 방안을 제안한다.

상기 외부 관(120)은 일정한 단면 크기로 이루어지는 입구부(121)와, 단면 크기가 점차 축소되며 상기 입구부(121)와 일체형으로 이루어지는 출구부(126)로 구성된다. 상기 입구부(121)의 일측 외주면에는 공기 유입구(122)가 구비되며, 상기 출구부(126)의 일측은 이송관(40)과 연통된다. 이송관(40)과의 용이한 결합을 위하여 출구부의 일측에는 플랜지(128)가 구비될 수도 있다.

상기 내부 관(140)은 상기 외부 관(120)의 입구부(121)의 단부 면을 관통 삽입하여 출구부(126)까지 연장되는 분체 이송부(142)와, 상기 분체 이송부(142)의 외주 면을 따라 구비되는 스파이럴 가이드판(146)으로 구성된다. 상기 분체 이송부(142)의 일측은 이송관(40)과 연통되며, 이송관(40)과의 용이한 결합을 위하여 분체 이송부의 일측에는 플랜지(143)가 구비될 수도 있다.

임의 지점에서 단면 크기가 축소되는 외부 관의 형상으로 인하여 외부 관과 내부 관 사이에는 일정 형상의 내부 공간이 구비되며, 내부 관 외주 면에 구비되는 스파이럴 가이드부에 의하여 내부 공간은 나선 형상으로 구획되게 된다. 전자의 내부 공간은 베르누이 효과를 이용하기 위함이며, 후자는 분체에 원심력을 제공하기 위함이다.

한편, 분체 이송부의 단부(144)를 통해 배출되는 분체에 보다 적절한 원심력을 제공하기 위해서는 스파이럴 가이드판(146)은 외부 관(120)의 형상에 적절하게 대응하는 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 외부 관의 출구부(126) 측에 위치한 스파이럴 가이드판의 수직 높이를 점차 축소시켜, 출구부(126)의 단면 감소 경향에 대응하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은 도 3에 점선으로 표현되어 있는 것과 같이, 공기 유입구(122)가 스파이럴 가이드판(146)의 형상에 적절하게 대응할 수 있도록 상기 공기 유입구가 입구부(121)의 외주 면에 대하여 일정 각도 경사져 형성되는 경우를 배제하지 않는다. 즉, 공기 유입구를 통해 유입되는 고압의 공기가 스파이럴 가이드판(146)이 구획하는 공간에 가급적 평행한 상태로 유입될 수 있도록 유도하는 것이다. 이럴 경우, 공기 유입구를 통해 유입되는 공기는 분체 이송부(142)의 외주 면과 직접 부딪히는 것을 방지할 수 있게 됨에 따라, 유입되는 공기의 초기 운동 에너지가 손실 없이 그대로 분체로 전달될 수 있게 된다.

도면에 개시된 것처럼, 본 발명에 따른 에어 부스터는 분체의 특성 및 이송관의 전체 길이에 따라 2개 이상 복수 개로 형성될 수도 있음은 자명하다. 고압의 공기는 별도로 구비되는 에어 탱크(160)를 통해 공급된다. 미설명 도면 부호 124는 분체 이송 시스템을 점검하는 경우, 공기 유입구(122)로 유입된 세정용 공기가 배출되는 부분이다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 작동 구성을 도면을 참조하여 살펴본다. 여기에서 공기 유입구(122)는 점선으로 표현된 것과 같이 일정 각도 경사져 구성되는 경우를 상정한다.

에어 탱크(160)에 신호를 인가하면 고압의 공기가 직선 운동하며 공기 유입구(122)를 통해 외부 관(120) 내부로 유입된다. 일정한 운동 에너지를 가지고 공기 유입구(122)를 통해 외부 관의 입구부(121)로 유입된 공기 ⓐ는 스파이럴 가이드판(146)에 의하여 그 흐름이 유도되어 외부 관의 출구부(127)를 통해 이송관(40)으로 토출된다.

초기에 일정 압력으로 유입되는 공기는 일정 크기의 단면 공간을 가지는 입구부(121)를 거쳐 단면 크기가 점차 축소되는 출구부(126)를 통해 토출되되, 그 과정에서 스파이럴 가이드판(146)에 의해 강하게 회전 운동하면서 이송관 내부로 토출되게 된다. 즉, 분체는 베르누이 정리에 따른 효과와 나선 운동에 따른 효과를 동시에 받은 상태로 이송관 내부로 이동한다.

내부 관의 분체 이송부(142) 일측을 통해 유입된 분체 ⓑ는 초기 상태를 그대로 유지하면서 분체 이송부(142) 타측을 통해 배출되어 이송관(40)으로 이동한다. 분체 ⓑ의 초기 상태는 이송 탱크(20)에서 분체에 가해진 공기압에 의해 결정된다. 한편, 분체 이송부(142)의 타측을 통해 배출되는 분체 ⓑ는 분체 이송부의 단부(144)와 출구부(126)의 단부 근처에서 강하게 회전하면서 토출되는 공기 ⓐ와 합류하게 된다.

이에 따라 분체 ⓑ는 공기 ⓐ와 혼합되며, 혼합 과정에서 분체 ⓑ의 각 성분들은 공기 ⓐ로부터 강한 원심력을 얻게 되고, 그 결과 분체 ⓑ는 ⓒ와 같이 회전 운동을 하면서 이송관(40) 내부를 따라 전진하게 된다. 즉, 이송 탱크(20)로부터 전달받은 힘에 의해 에어 부스터(100) 직전까지 일정한 속도로 직선 운동하던 분체는, 에어 부스터(100)로부터 토출되는 공기에 의해 강한 원심력을 전달받아 에어 부스터 이후부터는 이송관 내부를 회전 운동하면서 이동하게 되는 것이다.

이 작동 구성은 에어 부스터를 작동한 다음에 이송 탱크를 작동시키는 경우에 관한 것이나, 이와 달리 본 발명은 분체를 이송되고 있는 과정 중에 에어 부스터를 작동시키는 경우에도 그대로 적용될 수 있음은 자명하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

1 : 분체 10 : 호퍼
20 : 이송 탱크 30 : 사이로
40 : 이송관 100 : 에어 부스터
120 : 외부 관 121 : 입구부
122 : 공기 유입구 126 : 출구부
140 : 내부 관 142 : 분체 이송부
146 : 스파이럴 가이드판 160 : 에어 탱크

Claims

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작업 과정에서 발생하는 분체(1)가 수거되는 호퍼(10)와, 상기 호퍼(10)에 수거된 분체(1)를 이송시키는 이송 탱크(20)와, 상기 이송 탱크(20)와 이송관(40)에 의해 연결되며 상기 이송 탱크(20)로부터 전달되는 분체(1)가 일시 저장되는 적어도 하나 이상의 사이로(30)와, 일측에 고압의 공기가 유입되는 공기 유입구(122)가 구비되며 일정한 단면 크기로 이루어지는 입구부(121)와 상기 입구부(121)와 일체형으로 이루어지며 점차 단면의 크기가 줄어들면서 상기 이송관(40)과 연통되는 출구부(126)로 구성되는 외부 관(120)과, 일단은 상기 이송관(40)과 연통되고 타단은 상기 외부 관(120)의 입구부(121)의 단부 면을 관통 삽입하여 출구부(126)까지 연장되는 분체 이송부(142)로 이루어지는 내부 관(140)과, 상기 외부 관(120)의 공기 유입구(122)로 고압의 공기를 공급하는 에어 탱크(160)를 포함하여 이루어지는 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터로서,
상기 외부 관(120)의 공기 유입구(122)는 상기 내부 관(140)의 스파이럴 가이드 판(146)의 회전 방향에 대응할 수 있도록 일정 각도 경사져 형성되고, 상기 내부 관(140)의 분체 이송부(142) 외주 면에는 내부 관(140)과 외부 관(120) 사이를 상호 간에 간섭하지 않는 개별적인 나선 형상 공간으로 구획하는 스파이럴 가이드 판(146)이 구비되어, 공기는 공기 유입구(122)를 통해 상기 스파이럴 가이드 판(146)에 의해 구획되는 나선 형상의 공간에 평행하게 유입된 다음 상기 나선 형상의 공간을 따라 운동하면서 원심력을 제공받고,
상기 스파이럴 가이드 판(146)은 상기 외부 관(120)의 출구부(126) 형상에 대응할 수 있도록 그 수직 높이가 점차 줄어드는 형상으로 이루어져, 상기 출구부(126)를 통해 최종적으로 배출되는 공기는 원심력이 부여된 상태에서 베르누이 효과에 의한 속도 증가가 배가되는 것을,
특징으로 하는 분체 이송 시스템의 이송관 에어 부스터.