KR101195791B1 - 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론 - Google Patents

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    • B04C5/23—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed with cleaning means using liquids

Abstract

본 발명은 상기 제 1 및 제 2 물질의 혼합물이 공급되기 위한 공급구가 형성되고, 하방으로 갈수록 축소된 직경을 가진 콘형상의 내부공간을 가지며, 상방에 상기 제 1 물질이 배출되기 위한 제 1 배출구가 형성되고, 하단에 상기 제 2 물질이 배출되는 위한 배출부가 형성되는 분리챔버; 상기 배출부에 연결되도록 마련되고, 상기 배출부를 통해서 유입되는 상기 제 2 물질이 배출되기 위한 제 2 배출구가 일측에 형성되는 클리닝챔버; 상기 분리챔버 또는 상기 클리닝챔버에 세척수의 주입을 위하여 형성되는 세척수주입구; 상기 배출부의 개폐 정도를 조절함과 아울러, 상기 배출부에 이물질을 제거하기 위하여 삽입되도록 설치되는 유량조절축; 및 상기 유량조절축을 이동시킴으로써, 상기 유량조절축이 상기 배출부에 삽입되거나 상기 배출부로부터 인출되도록 하는 축이동구동부를 포함하도록 한 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 물질이 배출되는 유로의 개폐량을 조절할 수 있도록 하고, 이로 인해 분리되는 물질의 배출량 및 분리 성능의 변경이 가능하도록 하며, 물질이 배출되는 유로가 이물질 등에 의해 막히게 되는 것을 방지하도록 함과 아울러, 이러한 유로의 막힘을 쉽게 해소할 수 있도록 하고, 이로 인해 가동률을 상승시킬 수 있다.

Description

유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론{Cyclone having flow control and cleaning function}
본 발명은 사이클론에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론에 관한 것이다.
일반적으로, 사이클론은 유체의 선회류에 의해서 생기는 원심력을 이용한 분리 장치로서, 기체 속에 현탁해 있는 고체입자나 액적의 분리, 기체 속에 현탁해 있는 고체입자의 입도 또는 비중의 차에 의한 분리, 유체 속에 현탁해 있는 고체입자 또는 다른 종류의 액적 분리, 액체 속에 현탁해 있는 고체 입자의 입도 또는 비중의 차에 의한 분리 등에 사용된다.
종래의 사이클론으로서, 대한민국 특허청에 등록된 특허등록 제10-0479717호의 "하이드로사이클론형 분리기"가 개시된 바 있는데, 이는 측벽의 소정부분의 반경이 외측으로 확장되어 있으며 오염물이 혼재된 오염액이 상기 확장된 측벽 측으로 유입되도록 유입구가 형성되어 있고, 상기 오염액으로부터 상기 오염물이 분리된 처리액이 배출되는 배출구가 상기 유입구와 격리되어 형성되어 있는 챔버; 상기 유입구와 연결되고 유입되는 상기 오염액이 원심력을 받을 수 있도록 상기 확장된 측벽의 접선방향으로 상기 오염액을 공급하는 유입관; 및 상기 처리액을 외부로 배출시키기 위하여 상기 처리액이 모여드는 상기 챔버 내의 특정위치에서 적어도 상기 배출구까지 연결되는 배출관을 포함한다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술에 따른 사이클론은, 물질이 배출되는 유로의 개폐량을 조절할 수 없기 때문에 분리되는 물질의 배출량 및 분리 성능의 변경이 어려웠다.
또한, 종래의 기술에 따른 사이클론은 하부가 이물질 등에 의해 쉽게 막히게 됨으로써 가동률이 현저하게 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 물질이 배출되는 유로의 개폐량을 조절할 수 있도록 하고, 이로 인해 분리되는 물질의 배출량 및 분리 성능의 변경이 가능하도록 하며, 물질이 배출되는 유로가 이물질 등에 의해 막히게 되는 것을 방지하도록 함과 아울러, 이러한 유로의 막힘을 쉽게 해소할 수 있도록 하고, 이로 인해 가동률을 상승시키는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 상이한 제 1 및 제 2 물질을 원심력에 의해 분리하기 위한 사이클론에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 물질의 혼합물이 공급되기 위한 공급구가 형성되고, 하방으로 갈수록 축소된 직경을 가진 콘형상의 내부공간을 가지며, 상방에 상기 제 1 물질이 배출되기 위한 제 1 배출구가 형성되고, 하단에 상기 제 2 물질이 배출되는 위한 배출부가 형성되는 분리챔버; 상기 배출부에 연결되도록 마련되고, 상기 배출부를 통해서 유입되는 상기 제 2 물질이 배출되기 위한 제 2 배출구가 일측에 형성되는 클리닝챔버; 상기 분리챔버 또는 상기 클리닝챔버에 세척수의 주입을 위하여 형성되는 세척수주입구; 상기 배출부의 개폐 정도를 조절함과 아울러, 상기 배출부에 이물질을 제거하기 위하여 삽입되도록 설치되는 유량조절축; 및 상기 유량조절축을 이동시킴으로써, 상기 유량조절축이 상기 배출부에 삽입되거나 상기 배출부로부터 인출되도록 하는 축이동구동부를 포함하는 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론이 제공된다.
상기 배출부는, 상기 분리챔버의 하방으로 연장 형성되어 상기 클리닝챔버에 연결되도록 통로 형태를 가지고, 상기 클리닝챔버는, 상기 유량조절축이 관통함으로써 상기 유량조절축의 이동을 가이드하기 위한 가이드부가 마련되고, 상기 가이드부의 일측에 상기 축이동구동부가 설치되는 구동부케이스가 마련될 수 있다.
상기 세척수주입구는, 상기 분리챔버에서 상기 배출부의 상단에 형성되는 제 1 주입구; 및 상기 클리닝챔버에 형성되는 제 2 주입구를 포함할 수 있다.
상기 유량조절축은, 끝단에 콘형상의 첨단이 형성되고, 상기 배출부에 삽입된 상태에서 상기 배출부와의 사이에 유격을 형성하도록 외주면에 돌기 또는 홈이 형성될 수 있다.
상기 축이동구동부는, 상기 유량조절축의 일측에 길이방향을 따라 다수로 배열되도록 형성되는 치; 상기 치에 결합되고, 회전방향에 따라 상기 유량조절축을 직선 왕복 운동시키는 피니언; 상기 피니언을 회전시키도록 설치되는 모터; 및 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론에 의하면, 물질이 배출되는 유로의 개폐량을 조절할 수 있도록 하고, 이로 인해 분리되는 물질의 배출량 및 분리 성능의 변경이 가능하도록 하며, 물질이 배출되는 유로가 이물질 등에 의해 막히게 되는 것을 방지하도록 함과 아울러, 이러한 유로의 막힘을 쉽게 해소할 수 있도록 하고, 이로 인해 가동률을 상승시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론의 요부를 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론의 유량조절축을 도시한 평단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론의 유량조절축의 다른 예를 도시한 평단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론의 유량 조절 동작을 설명하기 위한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론의 클리닝 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론의 요부를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론(100)은 서로 상이한 제 1 및 제 2 물질을 원심력에 의해 분리하기 위한 것으로서, 분리챔버(110), 클리닝챔버(120), 세척수주입구(130), 유량조절축(140) 및 축이동구동부(150)를 포함할 수 있으며, 본 실시예에서처럼 제 1 물질이 액상물이고, 제 2 물질이 슬러지를 포함하는 고형물인 하이드로사이클론(hydro cyclone)으로 이루어질 수 있고, 이에 한하지 않고, 제 1 물질이 기체이고, 제 2 물질이 입상물이나 액상물로 이루어지는 등 서로 상이한 비중이나 입도를 가질 물질의 분리에 사용될 수도 있다.
분리챔버(110)는 제 1 및 제 2 물질의 혼합물이 공급되기 위한 공급구(111)가 형성되고, 하방으로 갈수록 축소된 직경을 가진 콘형상의 내부공간(112)을 가지며, 상방에 제 1 물질이 배출되기 위한 제 1 배출구(113)가 형성되고, 하단에 제 2 물질이 배출되는 위한 배출부(114)가 형성된다. 여기서, 공급구(111)는 분리챔버(110)의 상단 가장자리에 접선방향으로 연결되도록 마련될 수 있다. 또한, 제 1 배출구(113)는 분리챔버(110) 내측의 상단으로부터 상방으로 돌출되도록 마련될 수 있다.
클리닝챔버(120)는 배출부(114)에 연결되도록 마련되고, 배출부(114)를 통해서 유입되는 제 2 물질이 배출되기 위한 제 2 배출구(121)가 일측에 형성된다.
한편, 배출부(114)는 분리챔버(110)의 하방으로 연장 형성되어 클리닝챔버(120)에 연결되도록 통로 형태를 가질 수 있으며, 이로 인해 후술하게 될 유량조절축(140)이 클리닝 효율을 높이기 위하여 겹쳐지도록 삽입되기 위한 통로 역할을 할 수 있다. 이때, 클리닝챔버(120)는 유량조절축(140)이 관통함으로써 유량조절축(140)의 이동을 가이드하기 위한 가이드부(122)가 마련될 수 있고, 가이드부(122)의 일측, 예컨대 하측에 후술하게 될 축이동구동부(150)가 설치되는 구동부케이스(123)가 마련될 수 있다.
세척수주입구(130)는 분리챔버(110) 또는 클리닝챔버(120)에 세척수의 주입을 위하여 형성되는데, 외부의 세척수 공급부로부터 공급되는 세척수를 분리챔버(110) 또는 클리닝챔버(120) 내로 주입함으로써, 세척수가 분리챔버(110)의 배출부(114) 등이나 클리닝챔버(120) 내부를 세척한 다음 제 2 배출구(121)를 통해서 배출되도록 한다.
세척수주입구(130)는 원활한 클리닝과 배출부(114)의 효과적인 클리닝을 위하여, 분리챔버(110)에서 배출부(114)의 상단에 형성되는 제 1 주입구(131)와, 클리닝챔버(120)의 측부에 형성되는 제 2 주입구(132)를 포함할 수 있다.
유량조절축(140)은 배출부(114)의 개폐 정도를 조절함과 아울러, 배출부(114)에 이물질을 제거하기 위하여 삽입되도록 설치될 수 있는데, 끝단에 콘형상의 첨단(141)이 형성될 수 있고, 배출부(114)에의 삽입을 가능하도록 배출부(114)의 내경(D1)보다 작은 직경(D2)을 가질 수 있고, 배출부(114)에 삽입된 상태에서 배출부(114)와의 사이에 유격을 형성함으로써 클리닝과 물질의 배출 기능을 동시에 수행할 수 있도록, 도 3에 도시된 바와 같이, 외주면에 돌기(142)가 단일 또는 다수로 형성됨으로써 돌기(142)가 형성되지 아니한 부위를 통해서 제 2 물질, 이물질이나 세척수 등의 통과를 허용하거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 외주면에 홈(143)이 단일 또는 다수로 형성됨으로써 홈(143)을 통해서 제 2 물질, 이물질이나 세척수 등이 통과하도록 할 수 있다.
유량조절축(140)은 클리닝챔버(120)의 가이드부(122)에 가이드시, 가이드부(122)와의 결합부위에 대한 실링 유지를 위하여, 외주면에 실링부재(144)가 설치될 수 있는데, 이와 달리, 클리닝챔버(120)의 가이드부(122) 내주면에 실링부재(미도시)가 설치될 수 있다.
축이동구동부(150)는 유량조절축(140)을 이동시킴으로써, 유량조절축(140)이 배출부(114)에 삽입되거나 배출부(114)로부터 인출되도록 한다. 즉, 축이동구동부(150)는 유량조절축(140)을 직선 왕복 이동시킴으로써 유량조절축(140)이 배출부(114)에 삽입되는 정도에 따라 배출부(114)의 개폐량을 조절할 수 있으며, 나아가서, 유량조절축(140)이 배출부(114)에 삽입되어 배출부(114)의 내측에 부착된 침전물이나 흡착물 등의 이물질을 제거할 수 있도록 한다.
축이동구동부(150)는 유량조절축(140)의 직선 왕복 이동을 위하여, 다양한 액추에이터 및 동력전달부재를 사용할 수 있는데, 본 실시예에서처럼 유량조절축(140)의 일측에 길이방향을 따라 다수로 배열되도록 형성되는 치(151)와, 치(151)에 결합되고, 회전방향에 따라 유량조절축(140)을 직선 왕복 운동시키는 피니언(pinion; 152)과, 피니언(152)을 회전시키도록 설치되는 모터(153)와, 모터(153)의 구동을 제어하는 제어부(154)를 포함할 수 있다.
여기서, 치(151)는 유량조절축(140)의 외주면을 따라 형성되어 유량조절축(140)의 길이방향을 따라 다수로 형성될 수 있으며, 이로 인해 랙(rack)의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 피니언(152)은 모터(153)에 직결되거나, 감속기나 기어어셈블리 또는 벨트 등을 통해서 연결됨으로써 모터(153)에 의해 회전할 수 있다. 또한, 모터(153)는 클리닝챔버(120)의 구동부케이스(123) 내에 설치될 수 있고, 회전량 제어가 가능하도록 스테핑 모터나 서보 모터로 이루어질 수 있고, 회전량 측정이 가능한 엔코더를 이용할 수도 있다. 또한, 제어부(154)는 사용자의 동작 신호를 수신받아, 동작 신호에 상응하는 정도로 유량조절축(140)이 배출부(114)의 개폐정도를 조절하도록 모터(153)를 정해진 양만큼 회전하도록 제어할 수 있으며, 기설정된 시간에 맞추어서 기설정된 유량조절축(140)의 이동량에 해당하도록 모터(153)를 제어할 수 있다. 따라서, 사용자의 조작에 의해 유량조절축(140)의 이동량을 조절하여 배출부(114)의 개폐정도를 조절하거나, 유량조절축(140)이 배출부(114)에 삽입되어 배출부(114)에 부착된 이물질 제거가 이루어지도록 할 수 있고, 나아가서, 설정된 시간마다 배출부(114)에 대한 이물질 제거 및 클리닝이 이루어지도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론(100)에 따르면, 분리본체(110)에 공급구(111)를 통해서 혼합물, 예컨대 슬러지를 포함하는 폐수가 공급되어 내부공간(112) 내에서 외접선 방향으로 선회하고, 비중이 비교적 큰 제 2 물질, 예컨대 슬러지는 원심력에 의해 유선을 벗어나서 내부공간(112)의 벽체 방향으로 이동하여 배출부(114) 및 제 2 배출구(121) 측으로 하강 분리되고, 비중이 비교적 작은 제 1 물질, 예컨대 처리수는 중심측의 상향 흐름을 따라 제 1 배출구(113)를 통해서 유출되도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 축이동구동부(150)의 구동에 의해 유량조절축(140)을 이동시킴으로써 유량조절축(140)의 첨단(141)이 배출부(114)를 차단하는 정도에 따라 분리된 제 2 물질, 예컨대 슬러지가 배출되는 유로인 배출부(114)의 개폐량을 조절할 수 있도록 하며, 배출부(114)의 개폐량을 조절함으로써 분리되는 제 2 물질의 배출량 및 분리 성능의 변경이 가능하도록 한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 배출부(114)에 축이동구동부(150)의 구동에 의해 유량조절축(140)이 삽입됨으로써 배출부(114)가 침전물이나 흡착물 등의 이물질에 의해 막히게 되는 것을 방지하도록 함과 아울러, 세척수가 세척수주입구(130)를 통해서 배출부(114) 측과 클리닝챔버(120) 내측으로 공급됨으로써 배출부(114)의 막힘 해소 및 클리닝을 가능하도록 하고, 이로 인해 사이클론(100)의 가동률을 상승시킬 수 있다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 분리챔버 111 : 공급구
112 : 내부공간 113 : 제 1 배출구
114 : 배출부 120 : 클리닝챔버
121 : 제 2 배출구 122 : 가이드부
123 : 구동부케이스 130 : 세척수주입구
131 : 제 1 주입구 132 : 제 2 주입구
140 : 유량조절축 141 : 첨단
142 : 돌기 143 : 홈
144 : 실링부재 150 : 축이동구동부
151 : 치 152 : 피니언
153 : 모터 154 : 제어부

Claims (5)

  1. 서로 상이한 제 1 및 제 2 물질을 원심력에 의해 분리하기 위한 사이클론에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 물질의 혼합물이 공급되기 위한 공급구가 형성되고, 하방으로 갈수록 축소된 직경을 가진 콘형상의 내부공간을 가지며, 상방에 상기 제 1 물질이 배출되기 위한 제 1 배출구가 형성되고, 하단에 상기 제 2 물질이 배출되는 위한 배출부가 형성되는 분리챔버;
    상기 배출부에 연결되도록 마련되고, 상기 배출부를 통해서 유입되는 상기 제 2 물질이 배출되기 위한 제 2 배출구가 일측에 형성되는 클리닝챔버;
    상기 분리챔버 또는 상기 클리닝챔버에 세척수의 주입을 위하여 형성되는 세척수주입구;
    상기 배출부의 개폐 정도를 조절함과 아울러, 상기 배출부에 이물질을 제거하기 위하여 삽입되도록 설치되는 유량조절축; 및
    상기 유량조절축을 이동시킴으로써, 상기 유량조절축이 상기 배출부에 삽입되거나 상기 배출부로부터 인출되도록 하는 축이동구동부를 포함하는, 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배출부는,
    상기 분리챔버의 하방으로 연장 형성되어 상기 클리닝챔버에 연결되도록 통로 형태를 가지고,
    상기 클리닝챔버는,
    상기 유량조절축이 관통함으로써 상기 유량조절축의 이동을 가이드하기 위한 가이드부가 마련되고, 상기 가이드부의 일측에 상기 축이동구동부가 설치되는 구동부케이스가 마련되는, 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 세척수주입구는,
    상기 분리챔버에서 상기 배출부의 상단에 형성되는 제 1 주입구; 및
    상기 클리닝챔버에 형성되는 제 2 주입구를 포함하는, 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유량조절축은,
    끝단에 콘형상의 첨단이 형성되고, 상기 배출부에 삽입된 상태에서 상기 배출부와의 사이에 유격을 형성하도록 외주면에 돌기 또는 홈이 형성되는, 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 축이동구동부는,
    상기 유량조절축의 일측에 길이방향을 따라 다수로 배열되도록 형성되는 치;
    상기 치에 결합되고, 회전방향에 따라 상기 유량조절축을 직선 왕복 운동시키는 피니언;
    상기 피니언을 회전시키도록 설치되는 모터; 및
    상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는, 유량조절 및 클리닝 기능을 가지는 사이클론.
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