KR101519367B1

KR101519367B1 - 텐터기용 공기분사덕트의 공기분사각도 조절장치

Info

Publication number: KR101519367B1
Application number: KR1020130138916A
Authority: KR
Inventors: 이호준; 박대규; 박시우; 조경철; 도규회
Original assignee: (재)한국섬유기계연구원
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-05-13

Abstract

본 발명은 텐터기에 설치된 공기분사덕트의 노즐공으로부터 분사되는 공기의 분사각도, 즉 방향성을 임의로 조정가능케 하여 처리하고자 하는 원단의 건조 및 열처리가 최적의 상태로 이루어질 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 텐터기에 설치되어 히터에 의해 가열된 열풍이 섬유원단 표면과 이면에 분사되게 하는 공기분사덕트를 구성하되, 상기 공기분사덕트의 노즐판에 뚫린 노즐공 사이에 플레이트를 설치하여 노즐공을 통하여 분사되는 열풍의 분사각도, 즉 방향성이 조정될 수 있게 한 것이다.

Description

텐터기용 공기분사덕트의 공기분사각도 조절장치{INJECTING ANGLE CONTROLLER OF AIR INJECTON DUCT FOR TENTER MACHINE}

본 발명은 섬유원단의 전처리공정이나 후처리공정시 다양한 온도의 열풍과 풍압으로 원단을 건조하거나 열처리를 하는 텐터기에 관한 것으로서, 특히 텐터기에 설치된 공기분사덕트의 노즐공으로부터 분사되는 공기의 분사각도, 즉 방향성을 임의조정가능케 하여 처리하고자 하는 원단의 건조 및 열처리가 최적의 상태로 이루어질 수 있게 한 것이다.

일반적으로 텐터기는 섬유원단의 전처리공정이나 후처리공정에서 다양한 온도의 열풍과 풍압으로 원단을 건조하거나 열처리하는 목적으로 널리 사용되고 있다.

종래 사용되고 있는 텐터기의 열풍공급시스템은 도 1에 도시된 바와 같은 구성이다.

즉 대략 직육면체 형상의 사각챔버(1) 하부 일측에 구동모터(M)가 설치되고, 상기 구동모터(M)의 모터축에는 순환팬(3)이 고정설치되며, 구동모터(M) 반대편에는 버너(B)가 설치된다.

상기 버너(B)와의 구동모터(M)의 순환팬(3) 사이에는 공기가 이동하는 덕트부재(4)가 고정설치되어 있어, 구동모터(M)에 의해 순환팬(3)이 회전하면 버너(B)에서 발생된 열기가 화살표방향, 즉 순환팬(3)쪽으로 이동될 수 있게 한다.

순환팬(3)이 위치한 덕트부재(4)에는 윗쪽으로 연통된 공기안내덕트(5)가 설치되어 있어 순환팬(3)에 의해 버너(B)에서 발생된 열기가 열풍으로 전환되어 공기안내덕트(5)로 유입된다.

상기 공기안내덕트(5)에는 상하일정한 간격으로 이격된 한쌍의 상하 공기분사덕트(6)(7)가 고정설치되어 있고, 마주보는 상하면에는 등간격으로 노즐공(8)이 형성되어 있어, 상기 노즐공(8)을 통하여 열풍이 분사된다.

따라서 공기분사덕트(6)(7) 사이를 통과하는 섬유원단(W)에 열풍이 전달되면서 섬유원단(W)을 건조하거나 열처리하게 되는 구조로 되어 있다.

상기한 구조로 된 텐터기의 선행기술을 검토하여 보면 특허 제10-323209호 "텐터기의 열풍공급시스템"(특허문헌 1)과, 특허 제1119922호 "직물 가열건조장치"(특허문헌 2) 등이 제공된바 있다.

상기에서 제공되고 있는 텐터기의 경우 열풍이 분사되는 노즐공(8)이 상하 공기분사덕트(6)(7)의 상하면에 수직형태로 단순히 구멍이 뚫린 구성이다.

따라서 안내덕트(5)로 안내된 열풍이 상하 공기분사덕트(6)(7) 내부로 이동하면서 노즐공(8)을 통하여 분사되기 때문에 분사되는 열풍은 열풍의 이동방향으로 경사진 상태로 분사된다.

좀더 상세히 설명하면 열풍이 안내덕트(5)에서 상하 공기분사덕트(6)(7) 내부를 화살표(A) 방향으로 이동하면서 노즐공(8)을 통하여 섬유원단(W)에 분사되면 도 2(CFD(전산유체역학) 유동해석결과) 및 도 3(CFD 유동해석결과의 제트경사각을 막대그래프로 표시한 상태)에서와 같은 결과를 얻게 된다.(편의상 상부공기분사덕트(6)의 결과를 표시하였으나, 하부공기분사덕트(7)의 결과도 동일하다)

도 4는 CFD 유동해석결과를 분석하는 기준도면으로서 공기분사덕트(6) 내부의 열풍이 화살표(A)방향으로 이동하면서 노즐공(8) 1 내지 17을 통하여 분사되는 열풍의 제트분사각을 α로 표시하되, 열풍의 이동반대방향으로 분사되는 제트분사각을 "-α" 열풍이동방향으로 분사되는 제트분사각을 " +α"로 표시하였다.

도 2 및 도 3의 CFD 유동해석결과를 도 4 결과분석기준에 적용하여 본 결과 상부공기분사덕트(6)에 뚫린 노즐공(8) "2"에서 분사되는 열풍의 제트분사각(α)은 +18°이고, 노즐공(8) "6"까지는 +20°까지 증가하였다가 노즐공(8) "16"에서는 +3°까지 줄어들었고, 노즐공(8) "17"에서는 제트분사각(α)이 -5°로 측정되어 열풍의 이동반대방향으로 분사됨을 알 수 있다.

따라서 종래 텐터기에 설치된 공기분사덕트(6)(7)의 노즐공(8)을 통하여 분사되는 열풍의 분사방향은 대부분 열풍이동방향으로 분사되다가 노즐공(8) "6"에서부터는 분사각이 서서히 줄어들면서 노즐공(8) 16에서는 +3°까지 줄어들었고, 노즐공(8) "17"에서는 -5°까지 역방향으로 분사되는 것으로 측정되었다.

상기 결과를 기준으로 상하공기분사덕트(6)(7) 사이를 통과하는 섬유원단(W)에 가해지는 열풍은 위치에 따라 서로 달라지게 되므로 섬유원단(W)의 건조상태도 위치에 따라 달라지게 되어 균일한 조건의 건조상태가 이루어지지 못할 뿐 아니라 섬유원단(W)에 열처리를 하고자 할 경우에도 위치에 따라 열처리되는 조건이 달라지게 되므로 이상적인 열처리가 이루어지지 못하게 되는 것이었다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2와 같은 구성의 텐터기 이외에도 특허 제10-78903호 "텐터기 및 건조기의 노즐에 미치는 고온공기의 분사방향과 풍압조절방법 및 그 장치"(특허문헌 3)와, 특허 제1229347호 "텐터기의 열풍분사노즐 및 이를 이용한 텐터기의 열풍분사장치"(특허문헌 4)가 제공된바 있다.

상기 특허문헌 3에 게재된 텐터기의 공기분사덕트 구조를 검토하여 보면, 열풍이 통과하는 방향으로 일정한 기울기를 둔 형태의 평면을 가지도록 엠보싱처리하고, 상기 평면부에 노즐공을 뚫어 열풍의 방향성을 제어할 수 있게 한다는 것이다.

그러나 상기한 구성의 공기분사덕트구조는 일정한 기울기를 둔 형태의 평면을 갖는 엠보싱처리를 위한 작업에 많은 어려움이 있는 것이었다.

즉 엠보싱을 위한 프레스금형을 별도로 준비하여야 함으로 그에 따른 비용이 소요될 뿐 아니라 공기분사덕트에 엠보싱처리를 한다 하더라도 사용시 노즐공을 통하여 분사되는 열풍의 방향성이 기대치만큼 조정되지 못하여 그 효과가 미미한 것이었다.
또한 특허문헌 4에 게재된 텐터기의 공기분사덕트구조를 검토하여 보면 노즐판에 열풍제어편을 구비하여 열풍의 분사각도가 조정되게 하되, 상기 열풍유동제어편은, 노즐판을 타발하여 노즐공을 형성하는 과정에서 노즐공 일측에 일체로 형성되게 한 것이다.
즉 노즐판을 타발하여 노즐공을 형성하는 과정에선 노즐공의 하류측연부와 양측연부는 완전히 절단되게 하고, 상류측연부는 절단되지 않도록 타발함과 아울러 열풍유도제어편이 노즐공의 상류측연부에서 열풍분사공의 반대방향, 즉 직물원단을 향하는 방향으로 절곡된 상태로 형성하는 것이다.
다시 설명하면 노즐공을 타발하는 과정에서 노즐공이 형성되는 노즐판의 일부가 노즐공 일측에 열풍유동제어편으로 절곡구성되게 한 것이다.
그러나 특허문헌 4에서와 같이 열풍유동제어편이 노즐공 일측에 노즐공과 접하게 절곡구성되게 할 경우, 노즐판에 뚫린 분사공의 위치에 따라 분사방향이 달라지게 되는 현상이 발생하게 되므로 노즐공을 통하여 분사되는 열풍의 방향성이 기대치만큼 조정되지 못하는 단점이 있는 것이었다.

특허 제10-323209호 "텐터기의 열풍공급시스템" 특허 제10-1119922호 "직물 가열건조장치" 특허 제10-78903호 "텐터기 및 건조기의 노즐에 미치는 고온공기의 분사방향과 풍압조절방법 및 그 장치" 특허 제1229347호 "텐터기의 열풍분사노즐 및 이를 이용한 텐터기의 열풍분사장치"

본 발명은 이러한 종래의 제반 단점을 시정하고자, 텐터기에 설치된 공기분사덕트의 노즐공으로부터 분사되는 공기의 분사각도, 즉 방향성을 임의로 조정가능케 하여 처리하고자 하는 원단의 건조 및 열처리가 최적의 상태로 이루어질 수 있게 한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 텐터기에 설치되어 히터에 의해 가열된 열풍이 섬유원단 표면과 이면에 분사되게 하는 공기분사덕트를 구성하되, 상기 공기분사덕트의 노즐판에 뚫린 노즐공과 노즐공 사이의 중앙부에 플레이트를 설치하여 노즐공을 통하여 분사되는 열풍의 분사각도, 즉 방향성이 조정될 수 있게 한 것이다.

본 발명은 텐터기에 설치된 공기분사덕트의 노즐공 사이에 플레이트를 설치하여 노즐공을 통하여 분사되는 열풍의 분사각도, 즉 방향성이 조정되게 함으로서, 노즐공으로부터 분사되는 열풍의 분사각도가 처리하고자 하는 섬유원단의 건조 및 열처리조건에 이상적인 상태로 분사될 수 있게 하여 균일한 건조와 열처리를 통한 제품의 품질향상을 기대할 수 있게 하는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 종래 텐터기의 개략구성도
도 2 : 도 1의 텐터기에 설치된 공기분사덕트로부터 분사되는 열풍분사각의 CFD 유동해석결과
도 3 : 도 2의 CFD 유동해석결과의 열풍분사각을 막대그래프로 표시한 도면
도 4 : 본 발명에서 CFD 유동해석결과를 분석하는 기준도
도 5 : 본 발명이 적용된 텐터기의 구성도
도 6 : 본 발명에 적용되는 공기분사덕트의 단면구성도
도 7 : 본 발명 공기분사덕트의 단면구성도
도 8 : 본 발명에서 공기분사덕트 내에 설치된 플레이트의 높이를 공기분사덕트 내공간부 높이의 1/10로 설정한 상태에서 열풍의 분사상태를 확인한 CFD 유동해석결과
도 9 : 도 8의 CFD 유동해석결과의 열풍분사각을 막대그래프로 표시한 도면
도 10 : 본 발명에서 공기분사덕트 내에 설치된 플레이트의 높이를 공기분사덕트 내공간부 높이의 2/10로 설정한 상태에서 열풍의 분사상태를 확인한 CFD 유동해석결과
도 11 : 도 10의 CFD 유동해석결과의 열풍분사각을 막대그래프로 표시한 도면
도 12 : 본 발명에서 공기분사덕트 내에 설치된 플레이트의 높이를 공기분사덕트 내공간부 높이의 3/10로 설정한 상태에서 열풍의 분사상태를 확인한 CFD 유동해석결과
도 13 : 도 12의 CFD 유동해석결과의 열풍분사각을 막대그래프로 표시한 도면
도 14 : 본 발명에서 공기분사덕트 내에 설치된 플레이트의 높이를 공기분사덕트 내공간부 높이의 4/10로 설정한 상태에서 열풍의 분사상태를 확인한 CFD 유동해석결과
도 15 : 도 14의 CFD 유동해석결과의 열풍분사각을 막대그래프로 표시한 도면
도 16 : 본 발명에서 공기분사덕트 내에 설치된 플레이트의 높이를 공기분사덕트 내공간부 높이의 5/10로 설정한 상태에서 열풍의 분사상태를 확인한 CFD 유동해석결과
도 17 : 도 16의 CFD 유동해석결과의 열풍분사각을 막대그래프로 표시한 도면

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에서 제공하고자 하는 공기분사각도 조정장치가 적용된 텐터기(10)의 개략구성도이고, 도 6 및 도 7은 상기 텐터기에 장치된 공기분사덕트의 단면구성도이며, 도 8 내지 도 17은 공기분사덕트의 노즐공으로부터 분사되는 열풍의 상태를 확인한 CFD(전산유체역학) 유동해석결과 및 이를 막대그래프로 표시한 도면들이다.

본 발명에서 제공하고자 하는 기술요지는 공기분사덕트에 구성된 노즐공 사이에 플레이트를 설치하여 노즐공을 통하여 분사되는 열풍의 각도가 조정될 수 있게 한다는 것이다.

즉 사각직육면체 형상의 챔버(60) 일측에 구동모터(M)를 설치하고, 상기 구동모터(M)의 구동축에 순환팬(61)을 설치하고, 상기 구동모터(M) 반대편에는 히터(62)가 설치되고, 상기 히터(62)와 순환팬(61) 사이에는 히터(62)에 의해 가열된 공기가 이동하는 덕트부재(63)가 설치되어 있고, 순환팬(61) 상부에는 공기안내덕트(64)가 설치되며 상기 공기안내덕트(64) 상하에 공기분사덕트(70)를 설치하여 그 사이에 통로(65)가 형성되며, 상하부 공기분사덕트(70)의 노즐판(81)에는 노즐공(80)이 등간격으로 뚫려 있다.

따라서 히터(62)에서 가열된 공기가 덕트부재(63)와 순환팬(61) 및 공기안내덕트(64)를 통하여 공기분사덕트(70)로 이동하고, 공기분사덕트(70)에서 노즐공(80)을 통하여 통로(65)에 위치한 원단(W)으로 분사되어 건조 및 열처리된다는 것은 일반적으로 사용되고 있는 텐터기의 구성과 다를바 없다.

본 발명은 공기분사덕트(70)의 노즐판(81)에 뚫린 노즐공(80)과 노즐공(80) 사이의 중앙부에 플레이트(90)를 설치하여 상하부 공기분사덕트(70)의 공간부(71)로 이동, 유입되는 열풍이 노즐공(80)을 통하여 분사되는 분사각, 즉 방향성이 조정될 수 있게 한 것이다.

상기에서 공기분사덕트(70)의 노즐판(81)에 설치되는 플레이트(90)는 다양한 높이로 설정할 수 있으며, 또한 수직으로 직립구성하거나 공기의 이동방향쪽으로 경사지게 구성하거나, 반대방향으로 경사지게 구성할 수도 있다.

도 8 및 도 9는 노즐판(81)에 구성되는 플레이트(90)를 공기분사덕트(70)의 공간부(71) 높이(L) 1/10로 설정한 상태에서, 노즐공(80)을 통하여 열풍이 분사되는 상태를 측정한 결과이고, 도 10 및 도 11은 플레이트(90)의 높이를 공간부(71) 높이(L)의 2/10, 도 12 및 도 13은 3/10, 도 14 및 도 15는 4/10, 도 16 및 도 17은 5/10로 각각 설정한 상태에서 노즐공(80)을 통하여 분사되는 열풍의 분사각을 측정한 것이다.

상기에서 공기분사덕트(70)의 공간부(71) 높이(L)는 가장 높은 공간부(71)와 가장 낮은 공간부(71)의 높이(L)를 더하여 1/2로 나눈 값을 기준으로 하였다.

그러나 상기 공간부(71)의 높이(L) 기준설정은 사용자가 임의로 변경할 수도 있다.

또한 노즐판(81)에 뚫린 노즐공(80)은 편의상 도면에는 18개를 뚫어 구성하되, 앞쪽 노즐공을 제외한 다음 순서대로 "1"에서 "17"까지 번호를 부여하였다.

상기 측정결과를 도 4의 CFD 유동해석결과를 분석하는 기준도에 적용하여 판단하였다. (도 4에서 -α는 열풍의 분사각이 수직을 기준으로 열풍이동방향 반대쪽으로 분사된 것이고, +α는 열풍의 분사각이 수직으로 기준으로 열풍이동방향으로 분사된 것을 의미한다.)

상기 분석기준도를 기준으로 도 8 및 도 9의 측정결과를 분석하여 보면 노즐공(80) "1"에서 분사되는 열풍은 도 9에서와 같이 노즐공(80) "1"과 노즐공(80) "2" 사이에 구성된 플레이트(90)에 의해 열풍이동방향 반대쪽으로 -11°정도의 방향성이 유지되었고, 노즐공(80) "6"에서는 -1°까지 방향성이 점차 줄어들다가, 노즐공(80) "7"에서는 0, 즉 수직으로 분사되었으며, 노즐공(80) "8"에서 "16"까지는 열풍이동방향인 +1°내지 +3°정도로 분사되었으며, 노즐공(80) "17"에서는 다시 -4°정도를 유지하였다.

따라서 노즐판(81)에 구성되는 플레이트(90)를 공기분사덕트(70)의 공간부(71) 높이(L) 대비 1/10로 설정하였을때, 종래(도 2 및 도 3)의 공기분사덕트를 통한 열풍분사각에 비하여 수직에 가까운 분사각을 유지함을 알 수 있어 통로(65)를 통과하는 원단(W)에는 열풍이 수직으로 분사되어 비교적 균일한 건조 및 열처리를 기대할 수 있게 된다.

도 10 및 도 11은 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L) 대비 2/10로 설정한 상태로서, 이를 분석하여 보면 노즐공(80) "1"에서는 열풍의 분사각이 -19°정도의 방향성이 유지되었다가 경사각이 점차 줄어들면서 노즐공(80) "13"에서는 -1°정도 유지하였으며, 노즐공(80) "14", "15", "16"에서는 열풍의 분사각이 거의 0, 즉 수직에 가까운 방향성을 유지하였고, 노즐공(80) "17"에서는 다시 -4°정도의 방향성을 유지하였다.

따라서 종래(도 2 및 도 3)의 공기분사덕트를 통한 열풍분사각에 비하여서는 양호한 분사각이 유지되었으나, 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L) 대비 1/10로 설정한 것보다는 양호하지 못하였다.

도 12 및 도 13은 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L) 대비 3/10으로 설정한 상태도로서, 도 10 및 도 11의 결과와 유사하였다.

도 14 및 도 15는 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L) 대비 4/10로 설정한 상태도로서, 이를 분석하여 보면 노즐공(80) "1"에서는 열풍의 분사각이 -13°정도의 방향성이 유지되었다가 노즐공(80) "11"까지 -1°까지 점차 줄어들었고, 노즐공(80) "12" 내지 "16"까지는 0에 가까운 수직상태를 유지하였고, 노즐공(80) "17"에서는 다시 -2°정도 유지하였다.

따라서 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L) 대비 2/10 및 3/10보다는 양호하였다.

도 16 및 도 17은 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L) 대비 5/10로 설정한 상태로서, 이를 분석하여 보면 노즐공(80) "1"에서는 -11°정도의 방향성이 유지되다가 점차 줄어들면서 노즐공(80) "9"에서는 -1°정도의 방향성이 유지되었고, 노즐공(80) "10" 내지 "12"에서는 열풍의 분사각이 거의 0, 즉 수직에 가깝게 유지되었으며, 노즐공(80)의 "13" 내지 "17"에서는 +1°에서 -1°정도의 방향성이 유지되었다.

따라서 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L) 대비 1/10로 설정한 조건과는 유사하게 열풍이 분사되어 분사각의 방향성이 양호하였으며, 2/10, 3/10, 4/10보다는 열풍이 분사되는 방향성이 양호하였다.

상기 측정결과 노즐공(80) 사이에 구성되는 플레이트(90)의 높이를 공간부(71)의 높이(L)대비 1/10과 5/10정도가 바람직한 것으로 측정되었다.

상기 측정결과를 기준으로 노즐공(80) 사이에 설치되는 플레이트(90)의 높이를 노즐공(80)의 위치에 따라 적절히 선택사용케 함으로서 노즐공(80)을 통하여 분사되는 열풍의 분사각을 전반적으로 수직에 가깝게 분사되게 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공기분사덕트(70)의 노즐공(80) 사이에 플레이트(90)를 설치하여 노즐공(80)으로 분사되는 열풍의 분사각, 즉 방향성을 임의로 조정, 수직에 가깝게 분사되게 함으로서 텐터기(10)를 통한 원단(W)의 건조 및 열처리를 효과적으로 처리할 수 있게 된다.

(10)--텐터기 (60)--챔버
(61)--순환팬 (62)--히터
(63)--덕트부재 (64)--공기안내덕트
(65)--통로 (70)--공기분사덕트
(71)--공간부 (80)--노즐공
(81)--노즐판 (90)--플레이트

Claims

챔버(60) 내에 히터(62), 덕트부재(63), 순환팬(61), 공기안내덕트(64) 및 공기분사덕트(70)가 설치되어 있어, 히터(62)에 의해 가열된 열풍이 순환팬(61)에 의해 공기분사덕트(70)로 유입되고, 상기 공기분사덕트(70)에 유입된 열풍이 노즐판(81)에 뚫린 노즐공(80)을 통하여 분사되어 원단(W)이 건조되거나 열처리되게 하되, 상기 공기분사덕트(70)의 노즐판(81)에 플레이트(90)를 직립설치하여 노즐공(80)을 통하여 분사되는 열풍의 분사각이 조정될 수 있게 한 텐터기를 구성함에 있어서, 상기 공기분사덕트(70)의 노즐판(81)에 직립설치되는 플레이트(90)가 노즐공(80)과 노즐공(80) 사이의 중앙부에 위치되게 하여 노즐공(80)을 통하여 분사되는 열풍의 분사각이 조정될 수 있게 함을 특징으로 하는 텐터기용 공기분사덕트의 공기분사각도 조절장치.
제1항에 있어서, 노즐판(81)의 노즐공(80) 사이에 구성되는 플레이트(90)의 높이는 공기분사덕트(70)의 공간부(71) 높이(L) 대비 1/10 및 5/10 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 텐터기용 공기분사덕트의 공기분사각도 조절장치.