KR200287609Y1 - A formed equipment of uniform dust cloud for a dust explosion test - Google Patents

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KR200287609Y1 KR2020020017054U KR20020017054U KR200287609Y1 KR 200287609 Y1 KR200287609 Y1 KR 200287609Y1 KR 2020020017054 U KR2020020017054 U KR 2020020017054U KR 20020017054 U KR20020017054 U KR 20020017054U KR 200287609 Y1 KR200287609 Y1 KR 200287609Y1
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김두환
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김두환
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Abstract

본 고안은 분진운의 폭발 한계 및 화염전파 연구에 필요한 균일한 분진운의 분산을 재현성 높게 형성하는 장치에 관한 것으로서, 분진 폭발연구에서 폭발 특성치를 평가할 때 신뢰성 높은 측정데이터를 얻는데 가장 중요한 조건인 균일한 분진운의 생성을 특징으로 한다.The present invention relates to a device for forming a highly reproducible dispersion of uniform dust clouds required for the explosion limit of dust clouds and flame propagation studies, It is characterized by the generation of one dust cloud.

본 고안은 기존의 방법들인 상방 분사식과 낙하식이 점화시점에서 분진운의 이동을 막을 수 없어 균일한 분진운을 생성하지 못하는 데 갖는 문제점을 해소하는 것으로, 균일한 분진운의 분산을 재현성 높게 형성하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 실현하기 위하여 본 고안에서는 가연성분진 시료를 외부에서 공급된 공기로 형성된 상승기류에 실어 연소관을 통과하도록 하고 연소관의 상단과 하단의 개폐를 공기의 유입과 함께 컨트롤타이머(control timer)로 조절하여 상승하던 분진운을 일시 정지시켜 분진운이 균일하게 분산되었을 때 점화하여 재현성 높은 실험이 가능하도록 한다. The present invention solves the problem of the conventional methods of preventing the generation of uniform dust cloud due to the inability to prevent the upward movement of the dust cloud at the ignition timing and the problem of the uniform dispersion of the dust cloud to the high reproducibility And an object of the present invention is to provide a device. In order to realize this purpose, The sample is sent to a rising air stream formed from air supplied from the outside and passed through the combustion tube. The control of the opening and closing of the upper and lower ends of the combustion tube is controlled by a control timer together with the inflow of air to pause the rising dust, Is uniformly dispersed, it is possible to perform an experiment with high reproducibility by ignition.

본 고안의 실험장치를 이용한 분진운의 균일한 분산은 점화시 연소관측면에 설치된 슬라이드식 석영유리창을 통하여 화염의 형태가 반구형을 형성하면서 수직 전파하는 것이 관찰되어 분진운의 균일함이 확인되었으며, 이와 같이 균일한 분진운의 분산을 재현성 높게 형성되도록 하는 실험 장치에 관한 것이다.The homogeneous dispersion of the dust cloud using the experimental apparatus of this invention was confirmed by the vertical propagation of the flame shape forming the hemisphere shape through the slide type quartz glass window installed on the side of the combustor during the ignition, And to an experimental apparatus for uniformly dispersing the dust cloud with high reproducibility.

Description

분진폭발 시험용 균일 분진운 형성장치{A formed equipment of uniform dust cloud for a dust explosion test}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a uniform dust cloud forming apparatus for dust explosion test,

본 고안은 분진운의 폭발 한계 및 화염전파 연구에 필요한 균일한 분진운의 분산을 재현성 높게 형성하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for forming a highly reproducible dispersion of the uniform dust cloud required for the explosion limit of the dust cloud and the flame propagation study.

미분화 기술의 발달과 함께, 원재료와 고체연료를 포함하여 최근에는 신소재로서의 기능성 물질과 전자재료의 제조에도 미분화 분체 기술이 광범위하게 사용되고 있어 종래에는 폭발 위험성의 인식이 없었던 분체에서도 미분화에 의한 폭발, 화재 위험성이 높아지고 있다. 이러한 분진폭발에 관한 연구는 그 중요성에도 불구하고 분진운의 분산방법에 관한 실험 및 실험장치의 제작에 문제점이 많아 신뢰성 높은 데이터가 거의 없는 실정이다. 그 원인은 분진이 그 스스로의 무게로 인하여 공간에 체류하는 것이 어렵고, 또한 넓은 입도 및 입경 분포를 갖고 있으므로 입자의 낙하속도에 차이가 생기어 균일한 분진운을 만드는 것이 곤란하기 때문이다. 이러한 요인들이 분진폭발 특성치를 측정하는데 있어서 영향을 주므로 신뢰성 있는 데이터를 측정하기 위해서는 재현성이 있는 균일한 분진운의 생성은 매우 중요하다.With the development of undoping technology, pulverulent powder technology has been extensively used for the production of functional materials and electronic materials as a new material, including raw materials and solid fuels. Thus, even in powders which have not recognized explosion hazards in the past, The danger is increasing. Despite its importance, the research on dust explosion has many problems in the fabrication of experimental and experimental apparatus on the dispersion method of dust cloud, so there is almost no reliable data. The reason for this is that it is difficult for the dust to stay in the space due to its own weight, and since it has a wide particle size and particle size distribution, there is a difference in the falling speed of the particles, and it is difficult to make a uniform dust cloud. Since these factors influence the measurement of dust explosion characteristics, it is very important to produce a reproducible, uniform dust cloud in order to measure reliable data.

종래 분진 폭발의 연구에 있어서 필요한 분진운의 형성방법에 대해 여러가지 장치가 개발되었다. 종래의 분진운 생성을 위한 실험장치들은 분진의 공급방식에 의해 크게 상방 분사식(Hartmann type)과 낙하식(Falling type)으로 구분되었다. 최근 국제표준기구인 ISO(International Standard Organization)에서 채용하고 있는 1 m3폭발시험 장치는 상방 분사식과 낙하식의 혼재식으로 구형 용기내에서 사용되고 있다.Various devices have been developed for the method of forming the dust cloud required in the study of the conventional dust explosion. Experimental apparatuses for generating dust clouds were classified into two types according to the supply method of the dust: the upward type (Hartmann type) and the falling type (Falling type). Recently, the 1 m 3 explosion test apparatus adopted by the International Standard Organization (ISO), an international standard organization, has been used in spherical containers as a combination of an upward injection type and a drop type.

상방 분사식에 의한 장치는, 폭발용기의 하부에서 압축공기를 불어 넣어 분진운을 형성하는 것으로, 가연성 분진의 폭발한계농도, 폭발에 영향을 주는 산소농도 및 탄산 가스의 영향 조사 등에 사용되고 있다. 상방 분사식을 채용한 대표적인 장치로는 미국 광산국의 하트만(Hartmann)형 분진폭발 시험장치가 있는데, 이 장치를 이용하여 많은 실험 데이타가 측정되었고 현재까지 널리 사용되고 있다. 일본 분체공업협회에서도 사용법을 다소 편리하게 한 하트만(Hartmann)형 분진폭발 시험장치를 채용하고 있는데, 이것은 폭발용기 내의 하부에 있는 시료 접시에 충전한 분진 시료를 압축공기를 이용하여 뿜어 올려 분진운을 발생시킨다. 이 장치에 의한 분진 생성방법은 간편한 반면, 착화개시 이전의 분산분진은 정상상태를 얻기가 어렵고 난류상태에서의 분산을 피할 수 없어 분진운이 불균일하게 형성되는 문제점이 있고, 그 측정데이터의 오차가 너무나 크기 때문에 사전 테스트용으로서는 사용 가능하나, 연구, 실험용으로 쓰기에는 부적합하다.The device using the upward injection type is used to blow the compressed air from the lower part of the explosion container to form a dust cloud, and is used for the explosion limit concentration of the combustible dust, the oxygen concentration affecting the explosion, and the influence of the carbon dioxide gas. A typical device employing the upward injection method is the Hartmann type explosion test apparatus of the US mine. Many experimental data have been measured using this device and are widely used up to now. The Japan Powder Industries Association also employs a Hartmann type dust explosion tester which makes it a little more convenient to use. It injects the dust sample filled in the lower part of the explosion vessel with compressed air, . The method of generating dust by this apparatus is simple, however, the dispersed dust before ignition is difficult to obtain a steady state, and dispersion in a turbulent state can not be avoided, so that the dust cloud is unevenly formed. It is too large to be used for preliminary testing, but it is not suitable for research and experimental use.

한편, 낙하식에 의한 장치는 폭발용기의 상부에 체(sieve)를 설치하고 기계적인 타격이나 바이브레이터에 의한 진동 등을 주어 시료 분진을 낙하시켜 분진운을 생성하는 것으로, 폭발을 행하기 전의 부유분진의 상태를 측정할 수 있고, 또 조작이 간단하기 때문에 수직용기를 채용한 연구에서 이 장치가 사용되어 왔다. 낙하식 분진운 생성장치는, 상방 분사식에 비해서 분산 균일성은 양호하지만 체에 의한 분진 입자의 응집에 주의할 필요가 있다. 실제로 타격이나 진동을 사용하여 분진운을 관찰한 결과에 의하면 분진 입자가 체를 통과하여 동시에 낙하하지 않거나 체의 어느 한 부분만을 통해서 입자가 낙하하기 때문에 균일한 분진운을 만들 수 없는 문제점이 있다.On the other hand, in the dropping type apparatus, a sieve is provided on the upper part of the explosion vessel, and a mechanical strike or a vibration by a vibrator is given to drop the sample dust to generate dust clouds. This device has been used in studies employing vertical vessels because it can measure the state of the vessel and is simple to operate. The falling type dust cloud generating device is better in dispersion uniformity than the upward injection type, but it is necessary to pay attention to the aggregation of the dust particles by the sieve. In fact, according to the result of observation of dust cloud using blow or vibration, there is a problem that dust particles do not fall simultaneously through the sieve, or particles fall through only a part of the sieve, so that uniform dust cloud can not be formed.

또한, 상방 분사식이나 낙하식은 분진운의 발생으로부터 점화할 때까지 분진운의 이동은 피할 수 없고, 입자의 움직임을 일시적으로 정지시키거나 억제할 수가 없다. 지구의 중력이 작용하는 한 고체인 분진 입자를 공간에 완전히 균일하게 분산시키는 것은 매우 어려운 문제이다. 분진폭발 연구를 우주의 무중력 공간에서 행하는 것이 최적의 실험조건이라 할 수 있지만, 그것은 경제적인 면에서 현실성이 없다. 이 때문에 분진 입자는 일정 크기의 낙하속도를 가지고 있는 상태에서 착화하여 화염이 전파하게 되므로, 입자의 움직임이 폭발 특성치에도 영향을 줄 가능성이 높아진다. 따라서, 상방 분사식(Hartmann type)과 낙하식(Falling type)을 응용한 분산방법을 채용한 실험장치에서 얻어진 분진폭발 특성치는 동일 장치를 이용하여도 재현성이 현저히 떨어지게 되어 측정 데이터의 신뢰성에 있어서 많은 문제점을 안고 있다.In addition, the upward injection mode and the falling mode can not avoid the movement of the dust cloud until the ignition of the dust cloud occurs, and the movement of the particles can not be temporarily stopped or suppressed. It is a very difficult problem to disperse solid particles which are solid as long as the earth's gravity acts, completely uniformly in the space. It is an optimal experimental condition to carry out dust explosion research in the space-free space of the universe, but it is not economically feasible. Therefore, dust particles are ignited in a state of having a falling velocity of a certain size, and the flame is propagated, so that there is a high possibility that the movement of the particles affects the explosion characteristic value. Therefore, the dust explosion characteristic values obtained in the experimental apparatus employing the dispersion method employing the Hartmann type and the falling type are considerably deteriorated in reproducibility even when the same apparatus is used, .

본 고안은 이와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 균일한 분진운의 분산을 재현성 높게 형성하는 장치를 제공하는 데 본 고안의 목적이 있다.The object of the present invention is to solve the above problems and to provide a device for forming a uniform dispersion of dust clouds with high reproducibility.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 분진운 입자의 움직임이 작아지고 분산상태가 양호한 높이인 1~2m정도의 연소관 내부공간을 실험대상으로 정하여 느린 속도로 상승하는 분진운 유동층의 공기공급을 멈추고 상단 개폐 장치를 닫아 상승하던 분진운이 일시적으로 정지되도록 하여 분진이 균일한 분포를 이루게 하고 점화하는 데 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the inner space of the combustion chamber of about 1 ~ 2 m which is small in the movement of the dust particles and the good dispersion state is set as the experimental object, the air supply of the dusty fluidized bed which is rising at a slow rate is stopped, So that the rising dust cloud is temporarily stopped so that the dust is uniformly distributed and ignited.

도 1은 본 고안의 분진 공급장치Fig. 1 is a cross-

도 2는 본 고안의 분진 공급장치와 분진 생성장치를 이용한 실험장치Fig. 2 is a schematic view showing an experimental apparatus using a dust-

도 3은 본 고안에 있어 전자식 셔터가 부착되어 있는 연소관 상부Fig. 3 is a cross-sectional view of the upper part of the combustion tube with the electronic shutter

도 4는 본 고안의 분진 생성장치에 의한 분진운의 생성 과정을 보이는 설명도Fig. 4 is an explanatory view showing the generation process of dust cloud by the dust generator of the present invention

도 5는 분진운 생성 및 실험조작의 자동화에 의한 전자 타이머를 이용한 콘트롤 회로동작의 구성 예5 shows an example of a control circuit operation using an electronic timer by generating a dust cloud and automating experimental manipulations

도 6은 본 고안 장치에 의한 분진운 점화시 관찰되는 화염 모습으로 분진운의 균일함을 보여주는 사진FIG. 6 is a view of a flame observed when the dust lighter is ignited by the present inventive apparatus, and is a photograph showing the uniformity of the dust cloud

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

1. 공기 공급관 2a, 2b, 2c. 공기1. Air supply pipes 2a, 2b, 2c. air

3. 소결 금속필터 (Porous plate) 4. 연질고무 (Soft rubber)3. Sintered metal filter (Porous plate) 4. Soft rubber

5. 운반체 (Moving system) 6. 철선 (Steel wire)5. Moving system 6. Steel wire

7. 회전축 (Winch) 8. 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)7. Rotation shaft (Winch) 8. Solenoid valve

9. 점화 장치 (Spark ignition) 10. 분진 화염 (Flame) 9. Spark ignition 10. Flame

11. 수직연소관 (Combution duct) 12. 셔터 (Shutter)11. Combination duct 12. Shutter

13. 슬라이드식 석영 유리창 (Slide quartz glass)13. Slide quartz glass

14. 컨트롤 타이머 (Time controller) 15. 분진 시료 (dust)14. Control timer (Time controller) 15. Dust sample (dust)

16. 센서삽입홀(hole) 100. 분진 공급장치16. Sensor insertion hole 100. Dust supply device

200. 분진운 생성장치200. A dust cloud generator

본 고안을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 고안의 분진운 생성장치(200)는 수직연소관(11), 분진 공급장치(100), 컨트롤 타이머(14)로 구성되어 있다.The dust cloud generator 200 of the present invention comprises a vertical combustion tube 11, a dust supply device 100, and a control timer 14.

수직연소관(11)은 셔터(12)와 점화장치(9)와 석영유리창(13)과 센서삽입홀(16)로 구비되어 있는데 도 2와 같이 단면이 정방형(150×150mm가 바람직함)이고 길이는 높이 1m정도의 분진 공급장치(100)의 상부에 위치하여 약2,600mm정도로서 연소관의 스케일에 따라 변동이 가능하고 수직연소관(11) 하단으로부터 약 150mm에는 점화 장치(9)가 있고 1,800mm에는 셔터(12)가 위치하는 것이 바람직하며, 셔터(12)는 도 3에서와 같이 개폐가 가능하여 분진운을 점화할 때 닫히도록 되어 있으며, 점화 장치(9)는 분진운이 정지되어 균일하게 분포되어 있을 때 점화하는 장치이고, 석영유리창(13)은 화염 관측을 하기 위한 것으로 수직연소관(11)의 측면에 도 2의 A, A'와 같이 관측시의 광 반사를 억제하며, 슬라이드식으로 설치하여 측면으로부터 레이저 시트 및 광학식 측정장치를 이용한 화염관찰이 가능하다. 또한, 센서삽입홀(16)은 수직연소관(11)의 후방에 도 2의 C와 같이 형성되어 있어 화염 온도 및 화염대 근방의 이온 분포의 측정을 위한 센서(sensor)의 삽입이 가능하고, 센서를 삽입한 홀(16) 이외의 홀(16)은 볼트(bolt)에 의해 밀폐된다.The vertical combustion tube 11 is provided with a shutter 12, an ignition device 9, a quartz glass window 13 and a sensor insertion hole 16. As shown in FIG. 2, the vertical combustion tube 11 has a square cross- The ignition device 9 is located at about 150 mm from the lower end of the vertical combustion tube 11 and the ignition device 9 is provided at 1,800 mm. The shutter 12 may be opened and closed as shown in FIG. 3 so as to be closed when the dust cloud is ignited, and the ignition device 9 stops the dust cloud and is uniformly distributed And the quartz glass window 13 is for observing the flame. The quartz glass window 13 is provided on the side surface of the vertical combustion tube 11 to reflect light as observed in A and A ' And it is possible to observe the flame by using the laser sheet and the optical measuring device from the side by installing it in a slide manner. The sensor insertion hole 16 is formed in the rear of the vertical combustion tube 11 as shown in C of FIG. 2, and it is possible to insert a sensor for measuring the flame temperature and the ion distribution near the flame, The holes 16 other than the holes 16 inserted with the bolts are sealed by bolts.

분진 공급장치(100)는 높이 1000mm 정도로서 도 2와 같이 소결 금속필터(3), 공기 공급관(1), 운반체(5), 연질고무(4)로 구비되어 있는데, 소결 금속필터(3)는 분진시료(16)가 위에 적체되고 상승기류에 의해 균일한 분진운의 분산을 가능하게 하는 여과휠터로서 금속분말을 압축, 성형하여 융점이하에서 소결한 것으로 100㎛정도의 입자를 투과시키고 크기는 140×140×2mm이며, 공기 공급관(1)은 분진 공급장치(100)의 하부 외측에 부착되어 외부로부터 공기(2a)를 유입하여 수직연소관 위로 상승시키고, 운반체(5)는 분진 공급장치(100)를 지탱하고 있어 점화시 회전축(7)의 회전에 의해 철선(6)과 연결된 운반체(5)가 분진 공급장치(100)를 이동시켜 수직연소관(11)의 하부를 개방시키며 이때 공기 공급관(1)은 분진 공급장치(100)와 분리된다.2, the dust supply device 100 is provided with a sintered metal filter 3, an air supply pipe 1, a carrier 5 and a soft rubber 4, As a filter filter capable of dispersing dust particles uniformly by the upward flow of the sample 16, the metal powder is compressed and molded and sintered at a temperature not higher than the melting point, 140 x 2 mm, The air supply pipe 1 is attached to the outside of the lower part of the dust supply device 100 so that the air 2a flows from the outside to the vertical combustion pipe and the carrier 5 supports the dust supply device 100, The carrier 5 connected to the wire 6 by the rotation of the rotary shaft 7 moves the dust supply device 100 to open the lower portion of the vertical combustion tube 11, ).

연질고무(4)는 분진 공급장치(100)의 상단에 부착되어 있어 수직연소관(11)의 하단과 기밀하게 밀착되도록 하면서 점화시에는 분진 공급장치(100)의 연질고무(4)부분이 수직연소관(11)으로부터 분리되도록 한다.The soft rubber 4 is attached to the upper end of the dust supply device 100 so that the soft rubber 4 adheres closely to the lower end of the vertical combustion pipe 11 while the soft rubber 4 of the dust supply device 100 is ignited, (11).

컨트롤 타이머(14)는 수직연소관(11) 외부에 설치되어 있고 셔터(12), 점화장치(9), 솔레노이드 밸브(8)와 회전축(7) 등을 제어하여 셔터(12)의 개폐, 점화, 공기공급, 운반체의 이동으로 분진 공급장치(100)를 수직공급관(11)으로부터 분리되도록 한다.The control timer 14 is provided outside the vertical combustion tube 11 and controls the shutter 12, the ignition device 9, the solenoid valve 8 and the rotary shaft 7 to open and close the shutter 12, Air supply, and movement of the carrier to separate the dust supply device 100 from the vertical supply pipe 11.

본 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of this device will be described as follows.

분진운의 생성은 수직연소관(11)의 상부에 있는 셔터(12)를 개방한 상태에서 압축 공기(24)가 공기 공급관(1)으로 유입되게 한다. 분진 공급장치(100)의 하부외측에 위치한 공기 공급관(1)을 통해 외부로부터 공급된 공기(2a)는 소결 금속필터(3)를 통과하여 공기흐름을 분산시키는 효과를 내는데, 소결 금속필터를 통과한 공기(2b)는 소결 금속필터(3) 위에 적체되어 있는 분진 시료(15)를 상승 기류에 실어서 분진 시료(15)의 유동층을 형성시키고, 유동층은 연소관 내 공기(2c)와 혼합되어 연소관 내에 고르게 퍼지면서 개방되어 있는 상부의 출구 쪽으로 흘러 유출되게 된다. 이 때의 분진-공기혼합기의 수직 이동은 약 0.051m/sec(공기공급속도에 의해 다소 변동)정도의 비교적 완만한 상승 기류가 된다. 이와 같이 공기의 흐름에 의해 균일한 분진 시료(15)와 연소관 내 공기(2c)의 분진-공기혼합기가 발생되어, 수직연소관(11)을 따라 일정한 속도를 가지며 상부로 유동하면서 분진-공기혼합기가 연소관의 전체에 분산되었을 때 공기 공급관(1)으로부터의 공기 공급을 정지한다.The generation of the dust cloud causes the compressed air 24 to flow into the air supply pipe 1 in a state in which the shutter 12 at the top of the vertical combustion pipe 11 is opened. The air 2a supplied from the outside via the air supply pipe 1 located outside the lower part of the dust supply device 100 has the effect of dispersing the air flow through the sintered metal filter 3, The air 2b is loaded on the sintered metal filter 3 by loading the dust sample 15 in a rising air stream to form a fluidized bed of the dust sample 15 and the fluidized bed is mixed with the air 2c in the combustion tube, And flows out toward the outlet of the upper part which is open. The vertical movement of the dust-air mixer at this time becomes a comparatively gentle upward flow of about 0.051 m / sec (a little fluctuated by the air supply speed). Air mixture of the dust sample 15 and the air 2c in the combustion tube is generated by the flow of the air and flows along the vertical combustion tube 11 at a constant speed and the dust- The air supply from the air supply pipe 1 is stopped when it is dispersed throughout the combustion tube.

분진운의 점화를 위해 외부로부터 공급된 공기(2a)의 공급 정지와 동시에 운반체(5)로 분진 공급장치(100)을 이동시켜 수직연소관(11)의 하부를 개방하고, 수직연소관(11)의 상부에 있는 셔터(12)를 닫는다. 점화는 이들 과정이 완료하고 난 다음, 컨트롤 타이머(14)를 이용해 약간의 지연 시간을 갖도록 한 후 점화 장치(9)로 점화한다.The dust supply device 100 is moved to the carrier 5 at the same time as stopping the supply of the air 2a supplied from the outside for igniting the dust cloud to open the lower portion of the vertical combustion tube 11, Close the shutter 12 at the top. After these processes are completed, the ignition is made to have a slight delay time by using the control timer 14 and then ignited by the ignition device 9.

유동층을 사용하는 이점은, 컨트롤 타이머(14)에 의해 외부로부터 공급된 공기(2a)의 양과 공급된 시간을 조절하여 분진농도를 제어할 수 있으며, 공간 중에 분진 입자의 움직임을 일시적으로 최소화시켜 균일한 층류 혼합기체가 생성가능한 데 있다.The advantage of using a fluidized bed is that the control timer 14 can control the dust concentration by adjusting the amount of air 2a supplied from the outside and the time supplied, It is possible to temporarily minimize the movement of dust particles in the space to produce a homogeneous laminar flow gas mixture.

본 고안의 분진 생성장치에 의한 분진운의 생성 과정은 다음과 같다.The generation process of the dust cloud by the dust generator of the present invention is as follows.

도 4에 도시된 바와 같이 분진이 소결 금속휠터(3)에 놓여져 있는 상태(Ⅰ)에서 외부로부터 공급된 공기(2a)가 소결 금속필터(3)을 통과하여 퇴적된 분진 시료(16, d-1)를 상승시켜 분진운을 생성하고(d-2)(Ⅱ), 상방으로 이동한 분진운이 수직연소관(11) 전체에 퍼지면서 이동하여 균일하게 분산된 분진운(d-3)이 생성되면(Ⅲ), 수직연소관(11)의 상부를 닫아 상승하던 분진운이 일시 정지하는 효과가나타나도록 하고 분진 공급장치(100)를 이동하여 수직 연소관의 하부를 개방한다(Ⅲ).4, air (2a) supplied from the outside in the state (I) in which dust is placed on the sintered metal filter (3) passes through the sintered metal filter (3) (D-2) (Ⅱ), the dust cloud moved upward spreads over the entire vertical combustion tube 11 to generate a uniformly dispersed dust cloud d-3 (III), the upper part of the vertical combustion tube 11 is closed and the rising dust cloud is stopped, and the dust supply device 100 is moved to open the lower part of the vertical combustion tube (III).

분진운의 생성을 포함한 이러한 일련의 조작은 전자 회로를 이용한 컨트롤 타이머(14)를 만들어 사용함으로서 실험 조작의 자동화가 가능하다. 컨트롤 회로의 동작은 도 5에서와 같이 분진 시료의 공급을 tA시간(13~318sec)동안 공급한 후 분진 공급장치(100)의 분리에 의해 중단하고(A), tB시간(0.3~0.5sec)동안 기다린 후 수직연소관(11) 상부를 셔터(12)를 이용해 닫고(B), tC시간 동안 기다린 후 점화한다(C). tB의 지연 시간을 설정하는 이유는, 공기의 공급을 중단한 후 일정 시간 방치함에 의해 상부로 이동하던 분진 입자에 중력이 작용하여 일시적으로 수직연소관(11)내의 공간에 정지시키는 효과를 얻기 위함이고, 외부로부터 공급된 공기(2a)의 유속에 의한 분진운의 움직임을 관찰하여 유속에 따라 지연 시간 tB(0.3~0.5sec)의 선택이 가능하며, 분산된 분진 농도는 실험직후에 분진 공급장치(100)에 있는 분진 시료(15)의 감소량에 의해 알 수 있다.Such a series of operations, including the generation of dust clouds, can be automated by creating and using control timers 14 using electronic circuits. 5, the supply of the dust sample is stopped for a time t A (13 to 318 sec), followed by the disconnection of the dust feeder 100 (A), and the time t B (0.3 to 0.5 (B), wait for t C , and then ignite (C). The reason for setting the delay time of t B is to obtain the effect of temporarily stopping the space in the vertical combustion tube 11 due to the action of gravity acting on the dust particles which have moved to the upper part by leaving the air for a certain time after stopping the supply of air , And it is possible to select the delay time t B (0.3 to 0.5 sec) according to the flow rate by observing the movement of the dust cloud by the flow rate of the air 2a supplied from the outside, Can be known by the amount of decrease of the dust sample 15 in the apparatus 100. [

도 6은 본 고안의 분진운 생성장치(200)의 수직연소관(11) 내에 형성된 석송자(石松子 Lycopodium) 분진-공기 혼합기(농도 47g/㎥)의 분진운을 비교적 느린 속도(0.38m/sec)로 전파하는 화염의 모습(Exposure time ; 1/1500sec)을 나타낸 것인데, 석송자는 소나무 꽃가루(松花)로서 꽃가루 입자의 형태가 구형에 가깝고 입경이 거의 일정하여 분체 공학에서 표준 분체로 사용되고 있는 유기물이기 때문에 이석송자를 분진 시료(15)로 사용하여 분진운의 균일성을 검증한다. 본 점화 실험에서 도 6에서와 같이 수직연소관 내에 형성된 화염의 형태는 화염면이 일정하며 반구의 타원형을 형성하면서 수직 전파하는 것을 볼 수 있는데, 만일 분진운이 균일하지 않거나 난류의 형태라고 한다면 반구의 타원형 같은 일정한 화염의 형태가 얻어지지 않으며 화염면의 형태가 불규칙하게 된다. 또한 화염이 시간에 따라 거의 일정하게 상방(上方)으로 이동하는 화염의 모습으로부터 본 고안의 분진 생성장치에서 얻어진 분진운은 매우 균일한 것이라고 할 수 있다.6 is a graph showing the relationship between the dust cloud of a dust-air mixer (concentration 47 g / m 3) formed in a vertical combustion tube 11 of a dust cloud generating apparatus 200 of the present invention at a relatively low speed (0.38 m / sec) (Exposure time; 1 / 1500sec) of the flame propagating in the air, Mushrooms are pine pollen, and the shape of the pollen particles is close to spherical shape and the particle size is almost constant. Therefore, it is used as the standard powder in powder engineering. Therefore, it is used as the dust sample (15) do. In this ignition experiment, as shown in FIG. 6, the flame formed in the vertical combustion tube has a constant flame surface and vertical propagation while forming an oval shape of the hemisphere. If the dust cloud is not uniform or is in the form of turbulence, A uniform flame shape such as an elliptical shape is not obtained and the shape of the flame surface becomes irregular. In addition, the dust cloud obtained from the dust generator of the present invention, which is seen from the state of the flame in which the flame is moved upward almost constantly with time, can be said to be very uniform.

본 고안의 특징에 대해서, 종래의 분진운 생성장치와 비교한 내용을 표 1에 나타내었으며, 표 1에서 보는 바와 같이 종래의 분진운 생성장치에 비해 보다 균일한 분진운의 생성이 가능한 특징을 가지고 있다.Table 1 compares the characteristics of the present invention with those of the conventional dust cloud generator. As shown in Table 1, the dust cloud generator can generate more uniform dust clouds than the conventional dust cloud generator have.

< 표 1 ><Table 1>

하트만 식(Hartmann type)Hartmann type 낙하식(Falling type)Falling type 본 고안(Present invention)Present invention 분산 방법(Dispersion method)Dispersion method 압축 공기(Compressed air)Compressed air 기계적인 타격이나 바이브레이터에 의한 진동(Mechanical tapping or vibration with mesh)Mechanical tapping or vibrating with mesh 유동층(流動層)과 소결 금속필터(Fluidized bed and Porous plate)The fluidized bed and the sintered metal filter (Fluidized bed and Porous plate) 장치의 기계적 구조(Mechanical structure of apparatus)The mechanical structure of apparatus 복잡함(Complicated)Complicated 비교적 덜 복잡함(Comparatively less complicated)Comparatively less complicated 간단하며 저렴함(Simple and low cost)Simple and low cost 분진운의 초기분산방향(Direction of initial dispersed dust cloud)Direction of initial dispersed dust cloud. 상향(Upwards)Upwards 하향(Downwards)Downwards 상향(Upwards)Upwards 흐름 방식(Flow type)Flow type 난류(Turbulent)Turbulent 층류(Laminar)Laminar 층류(Laminar)Laminar 분진 농도(Dust concentration)Dust concentration 1. 사용되는 분진의 양에 의존2. 분진이 분산되면서 시간에 따라 변함3. 시간에 의존적1. Depends on the amount of dust used 2. Dust is dispersed and varies with time 3. Time-dependent 1. 기계적 타격의 회수에 의존2. 타격의 빈도로 분포도를 조절 가능1. Depends on the number of mechanical strikes 2. The distribution can be adjusted by the frequency of impact 1. 사용되는 분진 양에 독립적2. 수동적으로 변화 가능3. 양질의 일정값 유지4. 일정 시간 동안 분진 입자의 순간 정지 가능1. Independent of the amount of dust used 2. Can be changed manually 3. Maintain good quality schedule 4. Instantaneous stop of dust particles for a certain period of time 실험 소요시간으로본 효율성(Efficiency in terms of the amount of time consumed per experiment)The efficiency in terms of the amount of time consumed per experiment 비효율적(Low efficient); 다음 실험 준비를 위한 시간이 다소 필요함.(time consuming for next experimental setup)Inefficient (Low efficient); Time consuming for next experimental setup. 효율적(Efficient)Efficient 효율적(Efficient)Efficient 분산된 분진운의분산성(Distribution of dispersed dust cloud)Distribution of dispersed dust cloud 불만족스러움.매우 불균일한 분진운에 의해 측정값이 오차가 매우 크다.Unsatisfactory. Measured value is very large due to very uneven dust cloud. 만족스러움.그러나, 실험에서 분진운의 최적 농도에 대한 실험자의 판단력이 요구되어, 결과가 실험자에 따라 변함.However, in the experiment, the experimenter's judgment on the optimum concentration of dust cloud was required, and the results varied according to the experimenter. 만족스러움.이유는, 최적의 분진운을 결정하는데 실험자의 판단에 거의 의존하지 않기 때문.Satisfactory. The reason is that it is hardly dependent on the judgment of the experimenter in determining the optimum dust cloud.

본 고안은 난류가 없는 균일한 분진운의 생성이 가능하고 분진 농도의 설정이 자유로우며, 사용 분진량에 의한 분산성의 영향이 적다. 또한 유동층에 의한 농도의 컨트롤이 용이해서 입자의 움직임을 최소화할 수 있고 층류 분진운의 생성이 가능하며, 균일 분진운의 생성을 위한 실험조작에 있어서 실험자의 판단이 필요한 과정이 적으며, 실험조작의 자동화가 가능하므로 실험자에 따른 측정 오차를 사전에 방지할 수 있어 실험 조작의 자동화 및 실험 조작의 일반화가 가능하다.This design makes it possible to generate uniform dust clouds without turbulence, freely set the dust concentration, and little influence of dispersibility due to the amount of dust used. In addition, it is easy to control the concentration by the fluidized bed, minimizing the movement of the particles, making it possible to generate laminar dust clouds, and there are few processes requiring the judgment of the experimenter in the experiment operation for producing uniform dust cloud, It is possible to automate the experiment operation and to generalize the experiment operation since the measurement error according to the experimenter can be prevented in advance.

또, 본 고안의 실험장치는 구조가 간단해서 고장이 거의 없고 제작하기 쉬워 본 고안을 이용하여 분진운 발생장치를 저렴한 값에 만들 수 있으며, 소규모로부터 대규모의 모든 스케일(scale)의 실험 장치에 적용이 가능하다.In addition, the experimental apparatus of the present invention has a simple structure, so that it can be easily manufactured because it has little trouble. By using the present invention, it is possible to make the dust cloud generator low in value and applied to a scale apparatus of all scales from small scale to large scale This is possible.

Claims (1)

균일한 분진운을 생성하는 장치에 있어서, 균일하게 분포된 분진을 폭발시키는 수직연소관(11)과, 수직연소관 아래에서 분진을 균일하게 공급하기 위한 분진 공급장치(100)와, 균일한 분진운 형성과 분진 폭발시험을 제어하는 컨트롤 타이머(14)로 구성되어 있고, 수직연소관(11)은 상부에 셔터(12)와 중간에 점화장치(9)와 측면에 화염을 관찰하는 석영유리창(13)과 후방에 센서를 삽입하는 센서삽입홀(16)이 구비되어 있으며, 분진 공급장치(100)는 수직연소관(11)과 밀착되도록 상부에 부착된 연질고무(4)와 분진(15)을 적체하고 공기를 정화하는 소결 금속필터(3)와 하부 외측에 외부로부터 공기(2a)를 유입시키도록 솔레노이드 밸브(8)와 연결되어 있는 공기 공급관(1)과 하단에 운반체(5)가 구비되어 있고, 컨트롤 타이머(14)는 셔터(12)와 점화장치(9)와 솔레노이드 밸브(8)와 회전축(7)을 제어하도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 분진 폭발 시험용 균일 분진운 형성장치.An apparatus for producing a uniform dust cloud, comprising: a vertical combustion tube (11) for detonating uniformly distributed dust; a dust supply device (100) for uniformly supplying dust below the vertical combustion tube; And a control timer 14 for controlling the dust explosion test. The vertical combustion tube 11 has a shutter 12 at an upper portion thereof, an ignition device 9 at an intermediate portion thereof, a quartz glass window 13 for observing a flame at a side surface thereof, And a sensor insertion hole 16 for inserting a sensor in the rear of the vertical combustion tube 11. The dust supply device 100 is provided with a soft rubber 4 and dust 15 mounted thereon so as to be in close contact with the vertical combustion tube 11, An air supply pipe 1 connected to the solenoid valve 8 for introducing the air 2a from the outside to the outside of the lower portion and a carrier 5 at the lower end thereof are provided, The timer 14 includes a shutter 12, an ignition device 9, (8) and the rotary shaft (7), wherein the valve (8) and the rotary shaft (7) are connected to each other to control the valve (8) and the rotary shaft (7).
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