KR101999757B1

KR101999757B1 - 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기

Info

Publication number: KR101999757B1
Application number: KR1020180121935A
Authority: KR
Inventors: 조정식; 장성철
Original assignee: 더에버원 주식회사; 장성철; 조정식
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2019-07-12

Abstract

본발명은 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기에 관한 것으로, 케이본발명은 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기에 관한 것으로, 케이싱(100)의 측면 하부에 유입관(10)이 설치되고, 케이싱(100) 내부 하부에 다수 개의 사이클론(20)이 설치되며, 상부에 카트리지 필터(30)가 설치되며, 카트리지 필터(30) 내부에는 팬(40)이 설치되며, 측면 상부에는 배출관(50)이 형성되며, 케이싱(100) 상면에는 모터(60)가 설치되어 모터(60)의 회전력으로 팬(40)을 회전시켜서 유입관(10)을 거쳐 유입된 불꽃 및 고온의 금속 분진은 1차적으로 다수 개의 사이클론(20)에서 불꽃을 잡아내고, 2차적으로 미세분진은 카트리지 필터(30)에서 잡아내는 것으로,
본발명은 원심력 집진방식과 여과 집진방식이 일체화된 형태로 고온의 불꽃과 필터를 손상시킬 수 있는 금속 칩을 다수 개의 사이클론의 원심력 방식으로 1차 제거하고, 이후 미세 흄을 카트리지 필터를 통해 제거하는 방식으로 기존 설비에 비해 여과효율의 향상 및 불꽃 등에 의한 화재 예방효과가 있다.
또한, 다수 개의 사이클론의 원심력 방식으로 조대한 입자를 1차처리하기 때문에 기존 설비대비 분진 부하량을 상당부분 줄일 수 있고, 작업중 연속 탈진이 필요 없는 형태의 구성이 가능하여 집진장치의 소형 경량화를 이룰 수 있어 작업 효율성이 매우 개선된다.

Description

멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기{Portable dust collector for Flame and high temperature metal disposal with multi-cyclone device}

본 발명은 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심력 집진방식과 여과 집진방식이 일체화된 형태로 가우징 작업시 발생하는 불꽃 및 고온의 금속 분진을 제거할 수 있는 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기에 관한 것이다.

일반적으로 집진기는 배기 가스로부터 먼지 입자를 분리하는 방법 중 가장 광범위하게 사용되는 장치로써, 그 원리는 각종 분진이 함유된 배출 가스를 나란히 설치된 여러 개의 필터를 통과시키면서 여과를 하는 것이 가장 일반적이다.

또한 처리 조건 및 환경에 따라 크게 여과, 원심력, 정전기력에 의해 처리되고 있다. 특히 선박 블록 가우징 작업현장에서는 구조물 등에 의한 공간적 제약이 따르기 때문에 포집속도, 집진용량산정, 여과속도, 소재선정 등 설계 팩터의 철저한 분석이 요구되나, 집진기 업체가 대부분 영세하거나, 경험적 지식을 기반으로 설계와 운전이 이루어지고 있다. 이로 인해 조선소 내에서는 가우징 작업 시 발생하는 불꽃과 고온의 금속 분진을 포집하기 위해서 용접 우산, 불티 방지 커버, 및 환기팬 등을 작업장에 활용하고 있다.

그러나 선박 블록 가우징 작업장에는 작업자를 보호하기 위하여 반드시 피부보호복과 방진 마스크를 착용하여야 하며, 가우징 작업 시 발생하는 흄에 의해 흐흡기 질환 등의 문제가 발생하여 왔다. 또한 불꽃을 동반하는 스케일과 고온 미세 분진으로 인해 많은 집진기 없체들이 가우징 집진기를 개발하였으나, 백 필터와 카트리지 필터의 한계성으로 화재가 발생하여, 고온의 선박 블록 가우징 작업에서는 집진기를 사용할 수 없는 문제가 발생하였다.

또한, 종래기술로서 공개특허공보 10-2009-0067985호에는 오일미스트 흄을 함유한 배기가스가 유입되는 유입유닛; 상기 유입유닛의 출측에 배치되되 상기 오일미스트 흄을 예비하전시킨 후 전기집진방식으로 제거하는 오일미스트 흄 제거부; 및 상기 오일미스트 흄 제거부의 출측에 배치되되 상기 오일미스트 흄이 제거된 정제된 공기를 배출시키는 배출유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일미스트 흄 제거 장치가 공개되어 있다.

또한, 등록특허공보 등록번호 10-0941991호에는 집진기에 있어서, 상부에 제1배출구가 형성되고, 한쪽 측면 하단에 흡입구가 형성되며, 다른 한쪽 측면의 최하단에 제2배출구가 형성되고, 그 제2배출구가 형성된 측면에 제3배출구가 형성되며, 내부에 설치단이 형성된 몸체와; 상기 몸체의 흡입구와 제3배출구에 수분과 분진이 각각 응집되도록 구성되어 설치된 응집장치와; 상기 응집장치 상부에 모터가 구비되고, 그 모터의 회전축에 모터지지판이 구비되며, 그 지지판 하부에 다수의 통기공이 형성된 모터베이스가 구비되며, 그 모터의 회전축 끝단에 와류팬이 구비되고, 그 모터베이스 하부에 분리가이드가 구비되며, 그 분리가이드의 내부에 상부는 좁고 하부는 넓은 원형 관 형태로 형성된 분리링이 구비된 원심장치와; 상기 몸체의 설치단에 미세한 수분 및 분진을 걸러내도록 구성되어 설치된 필터로 구성됨을 특징으로 하는 멀티 집진기가 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술은 미세먼지를 걸러내는데 필터만으로 부족하며 충분한 집진효율을 내기 위해서는 크기나 용량이 커져야 되는 단점이 있었다.

곧, 전기집진의 경우 미세한 분진, 흄 및 미스트 제거에 탁월한 효과가 있는 것은 사실이지만, 설치비용의 과다함과 넓은 설치면적을 요구하는 등의 문제 때문에 실제 현장에서는 거의 사용되지 않으며, 멀티 집진기의 경우 아래의 응집장치, 모터 및 필터를 거쳐 정화된 공기가 배출되는 원리인데, 구조가 단순한 장점을 가지고 있으나 불꽃 및 고온의 미세분진에 대한 필터의 보호대책이 없기 때문에 필터의 성능 저하가 예상되며, 특히 상기 종래기술들은 불꽃 및 고온의 금속 스케일 집진기에는 적합한 구조가 아니다. 기존기술에 따른 설비의 경우 연속 탈진을 위한 에어헤드, 다이아프램 밸브, 블로우 튜브 및 압축공기 주입을 위한 에어호스가 연결되어 장치의 구성이 복잡하고 이는 작업성에 심각한 영향을 주게 되는 단점이 있다.

가우징은 가스용단의 원리를 이용해서 용접부의 깊은 홈을 파는 방법으로 불완전 용접부의 제거, 용접부의 밑면 파내기 등에 이용되며, 가스 가우징은 가스절단과 비슷한 토치를 사용해서 강재의 표면에 둥근 홈을 파내는 방법으로 다층 용접시 먼저 용접한 부위의 결함 제거나 균열을 보수하기 위함으로 조선 선박 블록에 주로 적용된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 원심력 집진방식과 여과 집진방식이 일체화된 형태로 고온의 불꽃과 필터를 손상시킬 수 있는 금속 칩을 다수 개의 사이클론의 원심력 방식으로 1차 제거하고, 이후 미세 흄을 카트리지 필터를 통해 제거하는 방식으로 기존 설비에 비해 여과효율의 향상 및 불꽃 등에 의한 화재 예방효과가 있고

또한, 다수 개의 사이클론의 원심력 방식으로 조대한 입자를 1차처리하기 때문에 기존 설비대비 분진 부하량을 상당부분 줄일 수 있고, 작업중 연속 탈진이 필요 없는 형태의 구성이 가능하여 집진장치의 소형 경량화를 이룰 수 있어 작업 효율성이 매우 개선되는 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기를 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기에 관한 것으로, 케이싱(100)의 측면 하부에 유입관(10)이 설치되고, 케이싱(100) 내부 하부에 다수 개의 사이클론(20)이 설치되며, 상부에 카트리지 필터(30)가 설치되며, 카트리지 필터(30) 내부에는 팬(40)이 설치되며, 측면 상부에는 배출관(50)이 형성되며, 케이싱(100) 상면에는 모터(60)가 설치되어 모터(60)의 회전력으로 팬(40)을 회전시켜서 유입관(10)을 거쳐 유입된 불꽃 및 고온의 금속 분진은 1차적으로 다수 개의 사이클론(20)에서 불꽃을 잡아내고, 2차적으로 미세분진은 카트리지 필터(30)에서 잡아내는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 원심력 집진방식과 여과 집진방식이 일체화된 형태로 고온의 불꽃과 필터를 손상시킬 수 있는 금속 칩을 다수 개의 사이클론의 원심력 방식으로 1차 제거하고, 이후 미세 흄을 카트리지 필터를 통해 제거하는 방식으로 기존 설비에 비해 여과효율의 향상 및 불꽃 등에 의한 화재 예방효과가 있다.

또한, 다수 개의 사이클론의 원심력 방식으로 조대한 입자를 1차처리하기 때문에 기존 설비대비 분진 부하량을 상당부분 줄일 수 있고, 작업중 연속 탈진이 필요 없는 형태의 구성이 가능하여 집진장치의 소형 경량화를 이룰 수 있어 작업 효율성이 매우 개선된다.

도 1은 종래의 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기 내부도
도 2는 본발명의 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기 내부도
도 3은 본발명의 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기 구성도
도 4는 본발명의 물에 의한 집진수단 상세도

또한, 상기 케이싱(100)의 측면의 유입관(10)으로 인입된 불꽃 및 고온의 금속 분진은 각각의 사이클론(20) 케이싱의 내벽을 따라 회전하면서 불꽃과 무거운 먼지는 하부로 가라앉고, 미세먼지들만 중심의 유로관을 따라서 상승한 후 모여서 카트리지 필터(30)내부 로 인입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카트리지 필터(30)는 상판(31), 원통형의 몸체부(32), 하판(33)으로 이루어지는 원통형이되, 상기 상, 하판(31, 33)의 지름이 원통형의 몸체부(32)지름보다 크게 구성되는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기 내부도, 도 2는 본발명의 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기 내부도, 도 3은 본발명의 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기 구성도, 도 4는 본발명의 물에 의한 집진수단 상세도이다.

본발명은 1차적으로 사이클론에서 2.5마이크로 까지의 불꽃을 잡아내고, 2차적으로 미세분진은 카트리지 필터에서 잡아내는 것이다.

원심력 집진방식과 여과 집진방식이 일체화된 형태로 고온의 불꽃과 필터를 손상시킬 수 있는 금속 칩을 원심력 방식으로 1차 제거하고, 이후 미세 흄을 카트리지 필터를 통해 제거하는 방식으로 기존 설비에 비해 여과효율의 극대화 및 불꽃 등에 의한 화재 예방효과가 있다.

곧, 원심력 방식으로 조대한 입자를 1차처리하기 때문에 기존 설비대비 분진 부하량을 상당부분 줄일 수 있고, 작업중 연속 탈진이 필요 없는 형태의 구성이 가능하여 집진장치의 소형 경량화를 이룰 수 있어 작업 효율성이 매우 개선된다.

본발명은 케이싱(100)의 측면 하부에 유입관(10)이 설치되고, 케이싱(100) 내부 하부에 사이클론(20)이 설치되며, 상부에 카트리지 필터(30)가 설치되며, 카트리지 필터(30) 내부에는 팬(40)이 설치되며, 측면 상부에는 배출관(50)이 형성된다. 그리고 케이싱(100) 상면에는 전기모터(60)가 설치되어 모터(60)의 회전력으로 팬(40)을 회전시켜서 유입관(10)을 거쳐 유입된 불꽃 및 고온의 금속 분진은 1차적으로 사이클론(20)에서 불꽃을 잡아내고, 2차적으로 미세분진은 카트리지 필터(30)에서 잡아내는 것이다.

그리고, 상기 팬(40)은 원심팬을 사용한다.

상기 케이싱은 주로 원통형으로 제작한다.

본발명의 상기 사이클론은 측면은 유입관과 연통되고, 상부는 카트리지 필터와 유로관에 의해 연통되어, 유입관으로 인입된 불꽃 및 고온의 금속 분진은 사이클론 케이싱의 내벽을 따라 회전하면서 불꽃과 무거운 먼지는 하부로 가라앉고, 미세먼지들만 중심의 유로관을 따라서 상승하여 카트리지 필터로 인입되는 것이다.

한편, 상기 카트리지 필터(30)는 상판(30), 원통형의 몸체부(32), 하판(33)으로 이루어지는 원통형이되, 상기 상, 하판(31, 33)의 지름이 원통형의 몸체부(32)지름보다 크게 구성되며, 상기 상판(31)은 원통형의 몸체부(32)과 접하는 부분은 막혀 있고 테두리 부위가 구멍이 형성되며, 원통형의 몸체부(32)는 필터체로 구성되며, 하판(33)에는 유로관이 바닥 중심에서 돌출 형성되어, 하판의 유로관을 통해 인입된 미세먼지들은 측면의 필터체를 통해 측면으로 배출된 후 상판의 구멍을 통과한 후 상부 측면의 배출관을 통해 외부로 배출되는 것이다.

상기 케이싱(100) 하부에는 수집공간(101)이 형성되어 있어서, 불꽃과 미세먼지들이 중앙의 배출구멍을 통해 하부로 배출되어 수집공간에 모이게 된다.

본발명의 카트리지 필터는 섬유상 필터와 비교하여 여과면적이 약 3~5배정도 넓으며, 초미세분진 PM2.5이하를 제거할 수 있는 저밀도 필터로서 불꽃 이나 금속칩 등에 취약한 단점이 있으나 사이클론을 전단에 배치함으로써 이러한 문제점을 개선할 수 있다.

본발명에 설치되는 사이클론은 다수개가 설치되는 것으로, 다수개의 사이클론실과 상부의 카트리지실은 상하로 이격되어 있으며 각각의 사이클론의 상부는 상부방향으로 일정길이를 가지는 유로관의 일단이 연결되며 유로관의 타단은 카트리지필터실과 사이클론실과의 중간영역인 중간실에 각각 연결된다. 상기 유로관이 통과되는 공간부의 측면에는 유입관이 형성되어 공기가 인입된다. 그리고 상기 유로관의 하단에는 다수 개의 사이클론의 상부 구멍 외주연이 동시에 결합되게 다수 개의 구멍이 대응되게 천공된 차단판이 설치된다. 그러므로 인입된 공기는 각 사이클론의 차단판 구멍과 유로관 사이의 틈새를 통해 사이클론 몸체 내부로 인입된 후, 이물질은 하부에 가라앉고 정화된 공기는 중심부에서 상승하며 상기 유로관 내부를 통해 중간실에 모이게 된다.

상기 중간실은 격벽이 없으므로 각 사이클론을 통과한 공기들이 함께 모이게 된다. 모인 공기는 카트리지 필터 내부로 인입되며, 필터를 거쳐서 필터 외부로 배출관을 통해 배출된다.

한편, 본발명은 또 다른 실시례로서 다수개의 사이클론의 상부의 연결관 내부에는 전동개폐밸브를 각각 설치하며 그 중 하나 사이클론의 유로관에는 측면에 청소관을 설치하며 청소관의 타단은 사이클론실의 필터 외부에 연결되게 상부로 설치된다. 그러므로 각각의 사이클론의 전동밸브는 평소에는 개방상태로 두었다가 필터의 공기통과 압력이 일정수치 이상일 경우 제어부에서는 필터가 먼지에 의해 막혔다고 판단하고는 전동개폐밸브의 모터를 가동시켜 전동개폐밸브를 모두 닫게 하고는 측면의 청소용 전동개폐밸브의 모터를 가동시켜 청소밸브를 열게 하면, 공기는 측면 청소밸브를 통해 필터 내부로 인입되면서 필터 내벽에 달라붙은 먼지를 탈락하여 청소한다. 청소를 마치면 정상운전을 하면 탈락된 먼지는 배출닥트를 통하여 배출된다.

한편, 각각의 사이클론은 관경을 달리하여 설치하는 것으로, 정상 지름보다 작은 지름을 가진 사이클론을 다수개 설치하여 흡입되는 미세먼지일 경우에는 큰 지름의 사이클론은 전동밸브를 막고 작은 지름의 사이클론만 전동밸브를 개방하여 운전되게 한다. 특히 관리의 편리를 위해 상기 청소밸브가 설치되는 사이클론의 관경을 작게 설계하여 미세먼지 전용으로 사용할 수 있다. 이때는 필터에 잘 걸러지지 않는 미세먼지를 걸러낼 수 있게 미리 물속을 통과시킨다. 곧 사이클론 상단 출구에 그릇형상 물통을 설치하고, 물통 상부에 뚜껑을 설치하되, 뚜껑 하면이 물통 바닥에 닿게 하여 뚜껑 측면이 물속에 잠기게 한다. 상기 뚜껑 측면에는 구멍이 형성되어 물속으로 들어간 공기는 구멍을 통해 밖으로 나오면서 공기속 미세먼지가 걸러지게 된다.

100 : 케이싱 10 : 유입관
20 : 사이클론 30 : 카트리지 필터
31 : 상판 32 : 원통형의 몸체부
33 : 하판
40 : 팬 50 : 배출관
60 : 모터 101 : 수집공간
200 : 중간실 120 : 차단판
110 : 유로관

Claims

케이싱(100)의 측면 하부에 유입관(10)이 설치되고, 케이싱(100) 내부 하부에 다수 개의 사이클론(20)이 설치되며, 상부에 카트리지 필터(30)가 설치되며, 카트리지 필터(30) 내부에는 팬(40)이 설치되며, 측면 상부에는 배출관(50)이 형성되며, 케이싱(100) 상면에는 모터(60)가 설치되어 모터(60)의 회전력으로 팬(40)을 회전시켜서 유입관(10)을 거쳐 유입된 불꽃 및 고온의 금속 분진은 1차적으로 다수 개의 사이클론(20)에서 불꽃을 잡아내고, 2차적으로 미세분진은 카트리지 필터(30)에서 잡아내는 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기에 있어서,
상기 케이싱(100)의 측면의 유입관(10)으로 인입된 불꽃 및 고온의 금속 분진은 각각의 사이클론(20) 케이싱의 내벽을 따라 회전하면서 불꽃과 무거운 먼지는 하부로 가라앉고, 미세먼지들만 중심의 유로관을 따라서 상승한 후 모여서 카트리지 필터(30) 내부로 인입되는 것이며,
상기 카트리지 필터(30)는 상판(31), 원통형의 몸체부(32), 하판(33)으로 이루어지는 원통형이되, 상기 상, 하판(31, 33)의 지름이 원통형의 몸체부(32)지름보다 크게 구성되는 것이며,
상기 사이클론(20)은 다수개가 설치되는 것으로, 다수개의 사이클론(20)과 상부의 카트리지 필터(30)는 상하로 이격되어 있으며 각각의 사이클론(20)의 상부는 상부방향으로 일정길이를 가지는 유로관(120)의 일단이 연결되며 유로관(120)의 타단은 카트리지 필터(30)와 사이클론(20)의 중간영역인 중간실(200)에 각각 연결되고, 상기 유로관(120)이 통과되는 공간부의 측면에는 유입관(10)이 형성되어 공기가 인입되고, 상기 유로관(120)의 하단에는 다수 개의 사이클론(20)의 상부 구멍 외주연이 동시에 결합되게 다수 개의 구멍이 대응되게 천공된 차단판(120)이 설치되므로, 인입된 공기는 각각의 사이클론(20)의 차단판(120) 구멍과 유로관(120) 사이의 틈새를 통해 사이클론(20) 몸체 내부로 인입된 후, 이물질은 하부에 가라앉고 정화된 공기는 중심부에서 상승하며 유로관(120) 내부를 통해 중간실(200)에 모이게 되는 것이며,
상기 중간실(200)은 격벽이 없으므로 각각의 사이클론(20)을 통과한 공기들이 함께 모이게 되고, 모인 공기는 카트리지 필터(30) 내부로 인입되며, 카트리지 필터(30)를 거쳐서 카트리지 필터(30) 외부로 배출관(50)을 통해 배출되는 것이며,
다수 개의 사이클론(20)의 상부의 연결관 내부에는 전동개폐밸브를 각각 설치하며, 하나의 사이클론의 유로관에는 측면에 청소관을 설치하며, 상기 청소관의 타단은 사이클론(20)의 필터 외부에 연결되게 상부로 설치되므로, 각각의 사이클론(20)의 전동밸브는 평소에는 개방상태로 두었다가 필터의 공기통과 압력이 일정수치 이상일 경우 제어부에서는 필터가 먼지에 의해 막혔다고 판단하고는 전동개폐밸브의 모터를 가동시켜 전동개폐밸브를 모두 닫게 하고는 측면의 청소용 전동개폐밸브의 모터를 가동시켜 청소밸브를 열게 하면, 공기는 측면 청소밸브를 통해 필터 내부로 인입되면서 필터 내벽에 달라붙은 먼지를 탈락하여 청소하고, 청소를 마치면 정상운전을 하면 탈락된 먼지는 배출닥트를 통하여 배출되는 것이며,
각각의 사이클론은 관경을 달리하여 설치하는 것으로, 정상 지름보다 작은 지름을 가진 사이클론을 다수개 설치하여, 흡입되는 미세먼지일 경우에는 큰 지름의 사이클론은 전동밸브를 막고 작은 지름의 사이클론만 전동밸브를 개방하여 운전되게 하고, 관리의 편리를 위해 상기 청소밸브가 설치되는 사이클론의 관경을 작게 설계하여 미세먼지 전용으로 사용하되, 필터에 잘 걸러지지 않는 미세먼지를 걸러낼 수 있게 미리 물속을 통과시키는 것으로, 사이클론 상단 출구에 그릇형상 물통을 설치하고, 물통 상부에 뚜껑을 설치하되, 뚜껑 하면이 물통 바닥에 닿게 하여 뚜껑 측면이 물속에 잠기게 하며, 상기 뚜껑 측면에는 구멍이 형성되어, 물속으로 들어간 공기는 구멍을 통해 밖으로 나오면서 공기속 미세먼지가 걸러지게 되는 것으로, 원심력 집진방식과 여과 집진방식이 일체화된 형태로 고온의 불꽃과 필터를 손상시킬 수 있는 금속 칩을 다수 개의 사이클론의 원심력 방식으로 1차 제거하고, 이후 미세 흄을 카트리지 필터를 통해 제거하는 방식으로 여과효율의 향상 및 불꽃에 의한 화재예방을 하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론이 설치되는 불꽃 및 고온의 금속 분진용 포터블 집진기
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