KR200231440Y1 - 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에멀젼 연료유 제조장치에 관한 것으로, 물과 오일을 혼합시킨 다음 여과기로 공급시켜 소립자의 에멀젼 연료유를 연속적으로 제조할 수 있는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치를 제공하기 위한 것이다. 이러한 제조장치는 가수 첨가제가 혼합된 물을 공급하는 제1 공급관 및 오일을 공급하는 제2 공급관과, 상기 제1 공급관과 제2 공급관이 소정의 각도를 유지하면서 관통 설치되며상기 공급관들로부터 유입된 물과 오일이 혼합되는 플로우 챔버와, 상기 플로우 챔버로부터 혼합물을 공급받으며 소정의 구동력으로 상기 혼합물을 교반 및 단계별로혼합시켜 에멀젼 연료유로 만드는 유화기와, 상기 유화기로부터 에멀젼 연료유를 공급받아 저장하는 저장탱크로 구성된 것이다.

Description

플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치{EMULSON FUEL OIL MANUFACTURE DEVICE FOR FLOW CHAMBER}

본 고안은 에멀젼 연료유 제조장치에 관한 것으로서, 특히 플로우 챔버를 이용하여 물과 오일을 혼합시켜 에멀젼 연료유를 연속적으로 제조할 수 있는 장치에관한 것이다.

통상적으로, 중유 혹은 폐유등의 오일과 물은 혼합이 불가능하며, 설사 혼합이 된다 하여도 일정 기간이 경과하게 되면 유수분리 현상이 발생하게 된다.

그리고 오늘날 학술단체나 학계에서는 '오일과 물을 혼합한 에멀젼 연료유(이하 '유화유'라 함)를 연소시킬 때 공해 물질인 SOx 나 NOx 및 검뎅이의 발생이 경감될 뿐만 아니라 완전 연소를 구현할 수 있다'는 발표가 있으나 이는 이론에 불과할 뿐 현재까지 오일에 물을 10%이상 혼합하게 되면 유수 분리 및 실화 현상뿐만 아니라 보일러 등의 로내에서 저온 부식이 발생하는 문제점이 대두되었다.

한편, 이와 같은 문제를 해결하기 위한 종래의 기술로서는 본 고안자가 1997년 8월 11일자로 출원한 출원번호 제97-22379호(명칭: 유화유(에멀젼 연료유) 연속제조장치)(이하 '선행기술'라 함)가 있다.

이러한 선행기술은 콘트롤박스(11)가 장치된 케이싱(10)의 내부 일측에는 수량메타(20)와 오일량메타(30)를 설치하고 이들에는 밸브(22)를 가지는 물공급관(21)과, 밸브(32)를 가지는 오일공급관(31)을 각각 연결시킨 다음, 수량메타(20)에 다시 연결된 관체(23)와 오일량메타(30)에 다시 연결된 관체(33)는 유화기(60)의 흡입관(4a)과 연결되도록 하며 상기 유하기의 축(6)에는 모타(70)를 연결시킨 후, 상기 유화기(60)의 토출관(5a)과 기어드펌프(62) 사이에는 밸브(64)를 가지는 관체(61)를 연결시키고 기어드펌프(62)로부터 연장된 관체(63)는 밸브(81)를가지는 유화유저장탱크(80)의 상부로 연결되도록 하며, 유화유저장탱크(80) 하방의 드레인밸브(67)와 상기 기어드폄프(62) 사이에는 밸브(66)를 가지는 관체(65)를 연결시키고 이는 다시 정량펌프(50)에 연결시키며 정량펌프(50)의 관체(51)는 상기 관체(23)에 연결되도록 하여서; 적정량의 오일과 물이 유화기(60)로 투입될 때 가수첨가제탱크로부터 공급되는 가수첨가제 또는 정량펌프에 의해 적정량 동시에 투입되고 모타에 의해 회전하는 회전축(6) 상의 임페라에 의해 물과 오일 및 가수첨가제가 유중수적형으로 정밀하게 혼합되며 혼합된 유화유는 기어드펌프에 의해 유화유저장탱크에 저장될 수 있도록 하는 유화유 연속제조장치이다.

그러나, 상기와 같은 선행기술은 점도와 비중이 다른 물과 오일이 각각 관체(23)와 관체(33)를 통해 유화기(60)의 흡입관(4a)으로 동시에 유입되기 때문에 결국 물성이 서로 다른 2액이 한 라인으로 유입되는 것과 동일한 문제점이 발생하게 된다. 즉, 점성이 강한 오일이 관체(33)를 통해 유화기의 흡입관(4a)으로 유입될때 상기 오일은 점성이 약한 물이 흐르는 관체(23)를 차단시키게 된다. 그로 인해상기 유화기(60) 내부로 공급되는 오일과 물의 비율(예를 들어, 2:1)이 일정치 않으며 또한 물과 오일이 잘 섞이지 않아 소립자의 에멀젼 연료유(유중 수적형의 유화유)를 제조할 수 없는 단점이 예상된다.

그리고 종래의 유화기(60)는 내부 구조가 복잡할 뿐만 아니라 설치 비용이 증가하며, 또한 상기 유화기(60)의 전체 사이즈(size)가 커서 설치 공간에 제약을받는 애로점이 예상된다.

따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 물과 오일을 혼합시킨 다음 여과기로 공급시켜 소립자의 에멀젼 연료유를 연속적으로 제조할 수 있는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 여과기로 공급되는 물과 오일을 미리 혼합시킬 수 있는 플로우 챔버를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 내부 구조를 단순화시킨 유화기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 제1견제에 따른 본 고안은, 가수 첨가제가 혼합된 물을 공급하는 제1 공급관 및 오일을 공급하는 제2 공급관과, 상기 제1 공급관과 제2 공급관이 소정의 각도를 유지하면서 관통 설치되며 상기 공급관들로부터 유입된 물과 오일이 혼합되는 플로우 챔버와, 상기 플로우 챔버로부터 혼합물을 공급받으며 소정의 구동력으로 상기 혼합물을 교반 및 단계별로 혼합시켜 에멀젼 연료유로 만드는 유화기와, 상기 유화기로부터 에멀젼 연료유를 공급받아 저장하는 저장탱크로 구성된 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치를 구현하였다.

보다 바람직하기로는, 제2 공급관의 끝부분은 하부 방향으로 경사지게 형성되고 제1 공급관은 상기 제2 공급관의 끝부분보다 아래로 신장 형성되어 서로 수직을 이루면서 상기 플로우 챔버에 관통 설치된 에멀젼 연료유 제조장치를 구현하였다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 플로우 챔버를 이용하여 물과 오일을 혼합시켜 에멀젼 연료유를 연속적으로 제조하는 장치를 도시한 블럭도.

도 2는 본 고안의 에멀젼 연료유 제조장치에서 플로우 챔버의 구성을 나타낸단면도.

도 3은 본 고안의 에멸젼 연료유 제조장치에서 유화기의 내부 구성을 나타낸단면도.

도 4는 상기 도 3에서 유화기의 요부를 나타낸 분리 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

14: 회전자 16: 제1 블레이드

18: 제2 블레이드 20: 스테이터

26: 로터 104: 플로우 챔버

110: 유화기 114: 저장 탱크

이하 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 중유 또는 폐유 등의 오일과 물을 혼합하여 에멀젼 연료유를 제조하는장치는 본 고안자가 출원한 출원번호 제97-22379호에 상세히 기술되어 있기 때문에이하 본 고안의 일실시예에 따른 구성 및 동작 설명은 그 대표적인 기능이라 할 수있는 플로우 챔버와 유화기의 구성 및 동작 과정에 대해서만 설명함을 미리 밝혀둔다. 하지만, 본 고안에 따른 실시예는 상기 출원번호 제97-22379호에만 한정되는 것이 아니라 오일과 물을 혼합하여 에멀젼 연료유를 제조하는 모든 장치에 적용될수 있음은 자명할 것이다.

본 고안의 일실시예에 따른 에멀젼 연료유 제조장치의 구성은 도 1에 도시한바와 같다.

상기 도 1을 참조하여 본 고안의 일실시예에 따른 구성을 설명하면, 참조번호 100은 일정량의 물을 플로우 챔버로 공급하는 솔레노이드 밸브이며, 102는 중유또는 폐유 등의 오일을 플로우 챔버로 공급하는 솔레이노 밸브이다. 참조번호 104는 가수 첨가제가 충진되는 탱크이며, 106은 본 고안의 주요 구성요소인 플로우 챔버로서 각 공급관으로부터 공급된 물과 오일이 혼합되는 장소이다.

참조번호 108은 상기 플로우 챔버 106에 담겨져 있는 혼합물을 유화기 내부로 강제적으로 공급시키는 펌프이며, 110은 유화기로서 상기 혼합물을 교반 및 잘게 부수면서 혼합시켜 소립자의 에멀젼 연료유(유중 수적형의 유화유를 말함)를 만드는 장치 이다.

참조번호 112는 상기 유화기 110으로부터 소립자의 유화유를 공급받아 저장하는 저장 탱크이며, 116은 히터로서 유화유의 온도가 60℃ 정도가 되도록 상기 저장 탱크 112를 가열시키는 히터이다. 끝으로, 참조번호 114는 상기 저장 탱크 112에 저장되어 있는 유화유의 상태가 양호하지 못할 때 이를 유화기 110의 내부로 다시 공급시키는 솔레노이드 밸브이며, 118은 상기 저장 탱크 112를 곧바로 보일러 등의 연소장치에 연결시킬 때 유화유를 연소장치에 공급하는 솔레노이드 밸브이다.

도 2는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 플로우 챔버의 내부 구성을 도시한 단면도로서, 플로우 챔버 106은 내부가 비어있는 원통형 구조를 가지며, 그 상단 중앙부에는 가수제가 첨가된 물을 공급하는 제1 공급관 120이 관통 설치된다.그리고 상기 플로우 챔버 106의 일측면에는 오일을 공급하는 제2 공급관 122가 관통 설치되며, 그 끝부분은 소정 각도로 경사지게 형성된다. 또한 상기 플로우 챔버 106의 저면 중앙부에는 물과 오일이 일정 비율로 혼합된 혼합물을 배출하는 배출관 124가 설치된다.

즉, 상기 제2 공급관 122의 끝부분은 약 45°정도의 예각으로 절단되며, 또한 상기 제1 공급관 120의 끝부분은 제2 공급관 122보다 아래에 위치하고 있다. 이는 상기 제1 공급관 120을 통해 유입되는 물이 제2 공급관 122로부터 유입되는 오일에 간섭을 받지 않도록 하기 위함이며, 그로 인해 제1 공급관 120이 막히는 현상이 방지되어 항상 일정 비율(예를 들어, 오일:물=2:1)로 유화기 110의 내부로 공급된다.

도 3과 도 4는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 유화기의 내부 구성을 상세히 도시한 도면으로서, 이러한 유화기 110은 크게 3부분으로 구성되며, 이는 혼합물(가수 첨가제+물+오일)을 교반시키는 회전자 14 및 교반된 혼합물을 잘게 부셔 소립자로 만드는 스테이터 20과 로터 26으로 구성된다.

즉, 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 구동축 10의 외주연에는 두 개의 블레이드를 가지는 회전자 14가 볼트 32로 조립된다. 상기 회전자 14의 둘레면에는 플로우 챔버 106으로부터 공급되는 혼합물을 교반시키는 제1 블레이드 16이 설치되며, 이때 상기 제1 블레이드 16은 회전자 14와 수직을 이루며 통상 4개 정도 설치된다. 그리고 상기 제1 블레이드 16의 일측으로는, 바람직하게는 제1 블레이드 16의 후방으로는 소정의 각도로 경사진 제2 블레이드 18이 다수개 설치되며, 이는 제1 블레이드 16에 의해 균일하게 교반된 혼합물을 외측 방향으로 밀어내기 위함이다.

로터 26은 제2 블레이드 18의 후방에 위치하며, 구동축 10에 조립되어 구동력을 전달받는다. 이러한 로터 26은 전방으로 두 개의 플레이트를 가지며, 바람직하게는 수평을 이루는 제3 플레이트 28과 절곡져 형성된 제4 플레이트 30으로 구성된다. 즉, 상기 제3 플레이트 28의 외주연에는 장공 형상의 사각구멍 28a가 규칙적으로 형성되며, 그리고 상기 제4 플레이트 30은 중간부분이 단이져 형성된 절곡부 30b를 가지며 그 양측으로 장공 타입의 사각구멍 30a가 규칙적으로 형성된다. 여기서 상기 제3 플레이트 28과 제4 플레이트 30은 일정한 간격을 유지하며, 그 사이에는 후술하는 스테이터의 제1 플레이트 22가 설치된다.

스테이터 20은 상기 로터 26의 전방에 위치하며, 바람직하게는 구동축 10이조립된 유화기의 메인 프레임 40에 설치된다. 즉, 상기 메인 프레임 40의 상/하 측면에는 배출구 36을 가지는 프레임 37이 볼트 42로 조립되며, 그리고 상기 프레임37에는 스테이터 20이 조립된다. 이러한 스테이터 20의 중앙부에는 상기 플로우 챔버 106과 연결된 유입구 34가 형성되며, 상기 유입구 34의 상/하에는 두 개의 플레이트, 즉 수형을 이루는 제2 플레이트 24와 절곡져 형성된 제1 플레이트 22가 설치된다. 상기 제1 플레이트 22는 중간 부분이 단이져 형성된 절곡부 22b가 형성되고 그 양측으로는 다수개의 원형 구멍 22a가 규칙적으로 형성되며, 이때 상기 절곡부 22b는 전술한 제4 플레이트의 절곡부 30b와 대칭(평행)을 이룬다. 상기 제2 플레이트 24의 둘레면에는 다수개의 원형 구멍 24a가 형성되며, 또한 상기 제2 플레이트 24는 회전자 14와 소정 간격을 유지하게 된다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 본 고안의 제조장치를 이용하여 에멀젼 연료유를 제조하는 과정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 하기와 같다.

우선, 도 1에 도시한 바와 같이 솔레노이드 밸브 100과 102를 작동시켜 물과오일을 플로우 챔버 106 쪽으로 공급시킨 다음, 이어서 탱크 104에 저장된 가수 첨가제를 도 2의 제1 공급관 120으로 보낸다. 그러면 도 2에 도시된 바와 같이 상기가수 첨가제는 물과 섞이면서 제1 공급관 120을 통해 플로우 챔버 106으로 유입되며, 이와 동시에 오일은 제2 공급관 122를 통해 플로우 챔버 106으로 유입된다. 즉, 상기 물(가수 첨가제가 혼합된 물)은 제1 공급관 120을 통해 플로우 챔버 106의 바닥면으로 떨어지게 되며, 상기 오일은 제2 공급관 122의 경사진 부분을 통해플로우 챔버 106의 바닥면으로 떨어지게 된다. 이때 상기 제1 공급관 120과 제2 공급관 122는 서로 수직을 이루며 또한 상기 제1 공급관 120의 끝부분이 제2 공급관 122보다 아래로 신장되어 있기 때문에 상기 오일은 물의 흐름을 방해하지 않으며,바람직하게는 점성이 강한 오일이 점성이 약한 물의 통로인 제1 공급관 120의 끝부분을 차단시키지 않게 된다.

이후, 플로우 챔버 106에서 균일하게 혼합된 물은 도 1의 펌프 108에 의해 유화기 110 쪽으로 강제 이송되며, 이어서 도 3에 도시한 스테이터의 유입구 34를통해 유화기 110의 내부로 공급된다. 다음 모터(도시하지 않음)의 구동력에 의해 구동축 10은 고속으로 회전하게 되며, 이에 따라 회전자 14는 일방향으로 고속 회전을 한다. 그러면 상기 회전자 14에 설치된 제1 블레이드 16은 혼합물(가수 첨가제+물+오일)을 균일하게 교반시키게 되며, 이와 동시에 제2 블레이드 18은 교반된 혼합물을 외측방향으로 밀어낸다. 여기서 로터 26도 상기 구동축 10의 회전력에 의해 고속으로 회전을 하게 된다.

이후 상기의 과정, 바람직하게는 상기 회전자 14의 원심력에 의해 외측으로이송된 혼합물은 스테이터의 제2 플레이트 24에 형성된 구멍 24a를 통해 일단 잘게부서진 다음, 고속으로 회전하는 로터의 제4 플레이트 30에 접하면서 깨어진 후 사각구멍 30a를 통해 제1 플레이트 22 쪽으로 유입된다. 이어서 상기 혼합물은 제4 플레이트 30의 회전력에 의해 2차적으로 잘게 부서지면서 제1 플레이트 22에 형성된 구멍 22a를 통해 제3 플레이트 28 쪽으로 공급된다. 다음, 상기 제3 플레이트 28의 고속 회전에 따라 혼합물은 다시 한번더 잘게 부서지면서 제3 플레이트의 사각구멍 28a를 통해 배출구 36 쪽으로 배출된다.

이때, 이러한 제조과정을 거친 혼합물은 유중 수적형(완전 유화)의 유화유,바람직하게는 소립자의 에멀젼 연료유로 제조된다. 이후 상기 에멀젼 연료유는 배출구 36을 통해 저장 탱크 112에 저장된다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 고안은 플로우 챔버를 설치하여 에멀젼 연료유를 제조함으로써 물과 오일을 일정한 비율로 균일하게 혼합시킬 수 있으며, 이는소립자의 에멀젼 연료유(유중 수적형의 유화유)를 제조할 수 있는 상승된 효과가있다.

또한 본 고안은 점성이 강한 오일과 점성이 약한 물을 각각 별도의 공급관을통해 플로우 챔버의 내부로 공급시킴으로써 물이 흐르는 통로가 차단되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 오일과 물의 혼합비(예를 들어, 2:1)를 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있다. 그리고 본 고안은 유화기의 내부 구조를 단순화시킴으로써 제작비용을 절감할 수 있으며 또한 설치가 간단할 뿐만 아니라 설치 공간에 제약을 받지 않는 장점을 가지고 있다.

Claims (7)

1. 물과 오일을 혼합하여 에멀젼 연료유를 연속적으로 제조하는 장치에 있어서,

   가수 첨가제가 혼합된 물을 공급하는 제1 공급관 및 오일을 공급하는 제2 공급관과;

   상기 제1 공급관과 제2 공급관이 소정의 각도를 유지하면서 관통 설치되며,상기 공급관들로부터 유입된 물과 오일이 혼합되는 플로우 챔버와;

   상기 플로우 챔버로부터 혼합물을 공급받으며, 소정의 구동력으로 상기 혼합물을 교반 및 단계별로 혼합시켜 에멀젼 연료유로 만드는 유화기와;

   상기 유화기로부터 에멀젼 연료유를 공급받아 저장하는 저장탱크를 포함하여구성함을 특징으로 하는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 공급관과 제2 공급관은 서로 수직을 이루면서 상기 플로우 챔버에 관통 설치됨을 특징으로 하는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 공급관의 끝부분은 하부 방향으로 경사지게 형성되며, 상기 제1 공급관은 상기 제2 공급관의 끝부분보다 아래로 신장 형성됨을 특징으로 하는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 유화기는,

   모터의 구동력에 의해 고속으로 회전하는 구동축과;

   상기 구동축의 외주연을 따라 조립되며, 상기 플로우 챔버로부터 공급된 혼합물을 교반 및 혼합시키는 회전자와;

   상기 회전자의 외주연과 소정 간격을 유지하면서 설치되며, 다수개의 구멍을가지는 제1 플레이트 및 제2 플레이트가 이격되게 형성된 스테이터와;

   상기 구동축에 설치되어 회전하며, 다수개의 사각 구멍을 가지는 제3 플레이트 및 제4 플레이트가 이격되게 형성된 로터로 구성됨을 특징으로 하는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 회전자의 둘레면에는 상기 플로우 챔버로부터 공급된혼합물을 교반시키는 제1 블레이들과 상기 교반된 혼합물을 상기 제1 플레이트 쪽으로 밀어내는 다수개의 제2 블레이드들이 설치된 것을 특징으로 하는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 블레이드는 소정 각도로 경사지게 상기 회전자의둘레면을 따라 설치됨을 특징으로 하는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼 연료유 제조장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 스테이터의 제1 플레이트 및 제2 플레이트와 상기 로터의 제3 플레이트 및 제4 플레이트는 서로 교호되게 설치되어 상기 회전자로부터유입되는 혼합물을 소립자로 형성함을 특징으로 하는 플로우 챔버를 이용한 에멀젼연료유 제조장치.