KR20040043140A

KR20040043140A - 원심 임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치

Info

Publication number: KR20040043140A
Application number: KR1020040019159A
Authority: KR
Inventors: 윤장식
Original assignee: 윤장식
Priority date: 2004-03-20
Filing date: 2004-03-20
Publication date: 2004-05-22

Abstract

본 발명은 각종 공압 기기에 이용되는 압축기체의 유수분 및 먼지를 포함한 오염물질을 기체와의 비중차를 이용하여 원심분리에 의하여 정화하는 것으로서, 압축공기자체의 분사에너지를 이용하여 고속회전 가능한 원심임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치에 관한 것이다.

나선형 압축기체 흐름이 형성되도록 베어링통의 외주면에 형성한 스파이럴홈과, 배수통에 원주방향으로 형성한 다수의 배수공과, 급기관에서 분사되는 압축기체의 분사운동에너지에 의하여 고속회전하도록 설치한 원심 임펠러와, 원심 임펠러의 정면에 설치한 유로가이드관을 포함하는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치를 구성한다.

응축수의 재증발 방지 구조를 갖추어 제습효율성능이 높고, 필터가 없어서 유지 보수가 간편하며, 자체 압축공기의 분사력으로 작동하여 전원이 불필요한 특징이 있다.

Description

원심 임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치 {compressed gas purification apparatus utilizing a centrifugal impeller}

본 발명은 각종 공압 기기에 이용되는 압축기체의 유수분 및 먼지를 포함한 오염물질을 기체와의 비중차이를 이용하여 원심 분리에 의하여 정화하는 것으로서, 압축공기자체의 분사운동에너지를 이용하여 고속회전 가능한 원심임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치에 관한 것이다.

여기서 공압기기는 압축기나 송풍기 등에 의해 기계적 에너지를 기체의 에너지로 변환해, 이 압축기체를 제어 밸브 등으로 적당히 제어하여 액추에이터에 공급함으로써 그 출력을 부하의 요구에 적합한 기계적 에너지로 출력하는 기기로 정의 할 수 있다.

여기서 압축 공기는 대기의 공기를 압축하여 만드는데, 대기에는 수분, 먼지 등을 포함한 오염물질이 많이 혼합되어 있으며, 압축기로 압축하는 과정에서 오염 물질도 함께 압축되어 오염도가 높아지게 된다.

상기와 같이 흡입공기와 함께 유입되는 것 이외 대기의 공기를 압축하는 과정에서 윤활유 오일 및 탄화물의 혼입과 실(SEAL)재, 필터 엘리먼트의 찌꺼기, 마찰부위에서 발생되는 금속 분말, 부식으로 인한 녹이있어서 압축기체를 청정시키는 기기가 필요한 것 이다.

종래의 공압 기기의 압축기체의 유수분 분리 기술에 있어서는, 냉각방식의 에프터 쿨러(after cooler), 이슬점온도로 낮추는 응축방식의 냉동식 에어 드라이어, 실리카겔, 활성 알루미나 등의 고체 흡착제를 이용하여 수분을 제거하는 흡착식 에어 드라이어, 건조제를 이용한 흡수식 드라이어, 필터를 이용한 드레인 분리기등이 있으며 이외 수분, 먼지를 포함한 오염물질을 제거하기 위하여 공기 여과기, 오일 미립자 분리기, 드레인 분리기등이 있으나 수분, 오일 및 먼지등을 포함한 오염물질의 정화 효율이 낮으며 필터 막힘으로 인한 유체저항을 초래하여 압력에너지 손실이 발생하여 산업용 공압기기의 기계적 수명 단축, 오작동으로 인한 유지 보수비용 증가 및 불량 제품 생산의 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 공압기기의 수분, 오일 및 먼지를 포함한 오염물질을 정화하는 원심 형식의 압축 기체 정화 장치에 관한 것으로서, 공기에 함유된 수분, 유분, 미세입자 및 기타 오염물질을 압축기체의 분사 운동에너지에 의하여 고속으로 회전하는 원심식 임펠러를 이용하여 원심 분리력을 발생하는 유체 흐름의 원리에 기초하여 압축공기를 청정시킬 수 있도록 한 것이다.

따라서 압축기체의 이물질인 수분 및 오일을 포함한 오염물질을 압축 기체에서 효율적으로 분리하여 청정압축공기를 각종 공압 기기에 공급함으로서 제품 생산성을 향상시키고 공장 설비의 기계적 수명을 개선시키고 유지 보수비용의 절감 효과가 있도록 한 것 이다.

한편 본 발명은 원심 임펠러를 이용한 자동차 배출가스 습식 정화 시스템의 부속 장치로서 대한민국 실용신안 출원 제 20-2002-0033201호 (동일 출원인 및 발명자)에 출원한 바 있으며, 더욱 산업용 압축기체의 액체를 효율적으로 분리하는 구조 및 작동 원리를 갖고 있어서 분할 출원한 “원심 형식의 공기정화장치” 실용등록 제 20-0328651호(동일 출원인 및 발명자)에 기초한 발명으로서, 산업 용재 시장에서 실용적인 제품으로 유통 가능하도록 구조 및 성능을 개선하여 출원한 것 이다.

상세하게 설명하면 원주상으로 균일한 나선형 흐름을 유도하여 배분하는 고속회전이 가능한 원심 임펠러와, 원심 임펠러로부터 공급받은 나선형 압축기체의 흐름을 이용하여 강력한 원심분리력을 발생하는 스파이럴 홈을 부가하고, 특히 응축수와 압축기체의 흐름을 분리하는 구조를 이루어 다시 분리되어진 액체가 압축 기체흐름으로 혼입되지 않는 응축수 재증발 방지에 기초한 다공판으로 이루어진 배수통을 부가한 유체 역학적인 설계 특징으로 실질적인 제습율을 개선하였으며, 본 발명의 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 솔레노이드밸브, 타이머 및 회전센서가 포함된 피드백 자동제어 시스템을 구성하여 에어드라이어와 오토드레인을 일체로 설계하여 압축기체의 에너지손실이 없는 소형 경량 자동화 구조로제품화가 가능하도록 개선하였다.

한편 전동력 및 압축기체의 분사력을 겸용으로 이용함으로서 압축기체 배출부위인 단말 분기관보다 압축기체의 분사 운동에너지가 취약한 주관을 포함한 모든 공압 라인에 설치 가능하도록 전동모터, 일방향 클러치 및 전동모터 센서를 부가하여 피드백 자동제어 시스템으로 개선하였다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 배기관(232)에 연결한 배기통(258)과, 배기통(258)에 체결체로 고정한 배기판(254)과, 배기판(254)의 하부에서 체결체를 이용하여 일체로 고정한 외통(209),배수통(210) 및 베어링통(213)과, 배수통(210) 및 베어링통(213)의 상단사이에서 배기판(254)의 하면에 설치한 배기원환(250)과, 나선형 압축기체 흐름이 형성되도록 베어링통(213)의 외주면에 형성한 스파이럴홈(216)과, 배수통(210)에 원주방향으로 형성한 다수의 배수공(212)과, 및 배기판(254)의 하부에서 볼트(260)로 지지하여 베어링통(213)의 중심 내부에 고정되게 설치한 베어링(234, 236)과, 급기관(231)에서 분사되는 압축기체의 분사운동에너지에 의하여 고속회전이 가능하도록 베어링(234, 236)에 설치한 원심 임펠러(208)와, 급기관(231)에 연결하여 압축기체를 유인하도록 원심 임펠러(208)의 정면에 설치한 유로가이드관(220)과, 유로가이드관(220)을 지지하고 외통(209)과 배수통(210)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 배수판(224)과, 배수판(224)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 드레인통(219)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치를 구성한 것 이다.

도 1 은 본 발명에 따른 원심 임펠러를 이용한 압축기체 정화장치의 구성도

도 2 는 본 발명에 따른 원심 임펠러의 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 원심 임펠러의 조립도

도 4 는 본 발명에 따른 베어링통에 형성한 스파이럴 홈의 구조도

도 5 는 본 발명에 따른 배수통에 천공한 배수공의 구조도

도 6 은 도1의 BB 단면도

도 7 은 본 발명에 따른 배기원환에 형성되어진 1차 배기공의 구조도

도 8 은 도1의 AA 단면도, 격리판에 형성되어진 2차 배기공의 구조도

도 9 는 도1의 CC 단면도, 배수판에 형성되어진 배수공의 구조도

도 10 은 본 발명에 따른 드레인 통의 구조도

도 11 은 본 발명에 따른 투명한 드레인 용기의 구조도

도 12 는 본 발명에 따른 압축 기체 정화 장치의 작동설명도

도 13 은 본 발명에 따른 솔레노이드 드레인 장치 부설 압축 기체 정화 장치의 구성도

도 14 는 본 발명에 따른 전동모터 설치 압축 기체 정화 장치의 구성도

도 15 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 압축기체 정화장치의 구성도

도 16 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 스파이럴 홈의 구조도

도 17 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 배수공의 구조도

도 18 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 배기원환에 형성한 1차 배기공의 구조도

도 19 는 도15의 DD 단면도, 배기판에 형성한 2차 배기공과 배수공의 구조도

도 20 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 압축 기체 정화 장치의 작동설명도

도 21 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 드레인장치 와 전동모터가 설치되어진 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

208 : 원심 임펠러 234, 236 : 베어링

210 : 배수통 212 : 배수공

213 : 베어링 통 216 : 스파이럴 홈

상기한 바와 같이 구성된 본 발명을 실시 예로서 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한바와 같이, 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 배기관(232)에 연결한 배기통(258)과, 배기통(258)에 체결체로 고정한 배기판(254)과, 배기판(254)의 하부에서 체결체를 이용하여 일체로고정한 외통(209), 배수통(210) 및 베어링통(213)과, 배수통(210) 및 베어링통(213)의 상단사이에서 배기판(254)의 하면에 설치한 배기원환(250)과, 도 4에 도시한바와 같이, 나선형 압축기체 흐름이 형성되도록 베어링통(213)의 외주면에 형성한 스파이럴홈(216)과, 도 5에 도시한바와 같이, 분리된 액체와 압축기체의 흐름와 분리되어진 구조를 이루고 다시 분리된 액체가 압축기체의 흐름으로 증발되지 않고 배수가 원활하게 이루어지도록 배수통(210)에 원주방향으로 형성한 다수의 배수공(212)과, 및 배기판(254)의 하부에서 볼트(260)로 지지하여 베어링통(213)의 중심 내부에 고정되게 설치한 베어링(234, 236)과, 도 2 및 도 3에 도시한바와 같이, 급기관(231)에서 분사되는 압축기체의 분사운동에너지에 의하여 고속회전이 가능하도록 베어링(234, 236)에 설치한 원심 임펠러(208)와, 급기관(231)에 연결하여 압축기체를 유인하도록 원심 임펠러(208)의 정면에 설치한 유로가이드관(220)과, 유로가이드관(220)을 지지하고 외통(209)과 배수통(210)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 배수판(224)과, 배수판(224)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 드레인통(219)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 및

도 7에 도시한바와 같이, 분리된 액체와 압축기체의 흐름와 분리되어진 구조를 이루고 부분적인 압력차이가 발생하는 현상을 방지하여서, 다시 분리된 액체가 압축기체의 흐름으로 증발되지 않고 배수가 원활하게 이루어지도록 배기원환(250)에 형성한 다수의 1차 배기공(252)과, 도 8에 도시한바와 같이, 배기판(254)에 형성한 다수의 2차 배기공(256)과, 도 9에 도시한바와 같이, 배수판(224)에 형성한 다수의 배수공(222)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 및

도 10에 도시한바와 같이, 압축기체에서 분리된 액체를 간편하게 확인하도록 드레인통(219)에 형성한 확인창(270)과, 도 1, 도 10 및 도 11에 도시한바와 같이, 드레인통(219)의 내부에 설치한 투명한 드레인 용기(272)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 및

도 13에 도시한바와 같이, 드레인통(219)의 하부에서 드레인관(211)에 설치한 솔레노이드밸브(246)및 타이머(244)와, 회전을 감지하여 타이머(244)가 작동하도록 원심 임펠러(208)의 회전축(235)에 근접하게 설치하고 타이머(244)에 전선(248)으로 연결한 타이머센서(249)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 및

도 14에 도시한바와 같이, 전동력 및 압축기체의 분사력을 이용하여 모든 공압 라인에 설치 가능하도록 배기판(254)의 하부에서 볼트(260)로 고정하여 베어링통(213)의 중심 내부에 설치한 전동모터(133)와, 전동모터(133)의 하부에 설치한 일방향클러치(136)와, 회전속도를 감지하여 전동모터(133)를 제어하도록 원심 임펠러(208)의 회전축(235)에 근접하게 설치하고 전동모터(133)에 전선(137)으로 연결한 전동 모터 센서(138)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치를 구성 한 것이다.

이하 본 발명에 따른 구성에 기초한 작용에 따른 작동원리를 설명한다.

도 12 는 본 발명에 따른 압축 기체 정화 장치의 작동설명도에서 도시한 바와 같이, 공기탱크 또는 공압 발생 장치에서 유입되는 압축기체의 분사 운동 에너지를 이용함으로서 전동모터가 없이 무동력으로 압축기체에 함유되어 있는 액체를 나선형 스파이럴 흐름으로 변경하고 자체 흐름의 원심력을 이용하여 비중차이로 분리하여 정화할 수 있다.

공압라인에 연결되어진 급기관(231)에서 압축기체가 분사하면 베어링통(213)의 중심부에 설치한 베어링(234, 235)에 회전 가능하도록 고정한 회전축(235)으로 연결한 원심 임펠러(208)는 고속으로 회전하게 되면서, 화살표 표시와 같이 와류 형태의 소용돌이 흐름으로 변환되어,

도 6 은 도1의 BB 단면도에 도시한 바와 같이, 베어링통(213)과 배수통(210)의 사이에 형성되어진 원환공간을 지나게 되고, 도 4 는 본 발명에 따른 베어링통에 형성한 스파이럴 홈의 구조도에 도시한 바와 같이, 베어링통(213)에 형성한 스파이럴 홈(216)의 안내를 받으며 나선형 스파이럴 형태의 압축기체 흐름이 형성하게 되며, 따라서 도 5에 화살표로 도시한 바와 같이, 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 배수통(210)에 천공한 다수의 배수공(212)을 통하여 배출되며, 배수통(210)의 중간에 위치한 다수의 배수공(212)으로 배출되지 않은 일부 액체는 배수통(210)의 상단에 위치한 상단 배수공(212A)을 통하여 배수통(210)과 외통(209)사이의 원환공간으로분리된다.

이를 더욱 상세하게 설명하기 위하여 도 6에 화살표로 도시한 바와 같이, 배수통(210)과 베어링통(213)의 사이에서 원심력을 갖는 나선형 압축기체 흐름이 형성되면서 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 배수통(210)에 천공한 다수의 배수공(212)을 통하여 외통(209)과 배수통(210)사이의 원환공간으로 배출하게 된다.

여기서 배수통(210)에 천공한 다수의 배수공(212)은 분리되어진 액체가 압축기체의 흐름과 분리시키는 칸막이 기능을 수행하여 액체가 기체로 다시 혼입되는 현상을 방지하여 고효율 제습성능을 갖는 압축기체 정화장치를 구성할 수 있는 특징이 있다.

따라서 원주상으로 균일한 나선형 흐름을 유도하여배분하는 고속회전이 가능한 원심 임펠러(208)와, 원심 임펠러(208)로부터 공급받은 나선형 압축기체의 흐름을 이용하여 강력한 원심분리력을 발생하는 스파이럴 홈(216)을 부가하고, 특히 응축수와 압축기체의 흐름을 분리하는 구조를 이루어 다시 분리되어진 액체가 압축 기체흐름으로 혼입되지 않는 응축수 재증발 방지에 기초한 다공판으로 이루어진 배수통(210)을 부가한 유체 역학적인 설계 특징으로 실질적인 제습율을 개선한 것 이다.

한편 도 7 은 본 발명에 따른 배기원환에 형성되어진 1차 배기공의 구조도에 도시한 바와 같이, 액체를 제거한 청정압축기체는 배기원환(250)에 형성되어진 다수의 1차 배기공(252)을 지나게 되면서, 도 8 은 도1의 AA 단면도, 격리판에 형성되어진 2차 배기공의 구조도에 도시한 바와 같이, 격리판(254)에 형성되어진 다수의 2차 배기공(256)까지 흐르는 동안 급격한 압력차이발생을 방지하여 분리되어진 응축수가 압축기체의 흐름에 혼입하는 것을 방지하고, 더욱 완전하게 회수되지 않은 액체는 아래로 경사진 다수의 1차 배기공(252)을 통하여 배수통(210)과 베어링통(213)의 원환 공간으로 낙하하게 되어 다시 나선형 압축기체의 원심 분리작용에 의하여 배수통(210)과 외통(209)의 원환 공간으로 분리된다. 한편 액체를 최대한 분리한 청정 압축기체는 다수의 2차 배기공(256)을 빠져나와 배기통(258)을 지나서 공압라인과 체결된 피팅 장치(294)를 통하여 각 종 공압기기에 압축기체를 공급할 수 있다.

여기서 압력 차이 현상에 의하여 압축기체의 급격한흐름으로 분리된 액체가 빨려 올라가는 혼입 현상을 방지하기 위하여 배기원환(250)에 형성되어진 1차 배기공(252)과 격리판(254)에 형성되어진 다수의 2차 배기공(256)의 배치는 배기공(252, 256)의 수효에 따라 적절한 상호 엇각을 이루게 구성하였다.

따라서 배수통(210)과 외통(209)의 배수원환 공간으로 분리되어진 응축수는 중력의 작용으로 낙하하여 하향으로 흐르게 되고, 도 9 는 도1의 CC 단면도에 도시한 바와 같이, 배수판(224)에 형성되어진 다수의 배수공(222)을 지나서, 도 11 은 본 발명에 따른 투명한 드레인 용기의 단면구조도에서 보는바와 같이, 투명한 드레인 용기(272)의 내부에 고이게 되어 일정량이 모이게 되면 드레인 장치(241)가 작동하게 되고 응축수만 드레인 파이프(211)를 통하여 외부로 배출한 후 즉시 닫혀서 압축기체가 대기로 배출하지 않게 하여야 한다. 여기서 투명한 드레인 용기(272)의 하면에는 유로가이드관(220)이 관통하도록 유로가이드 구멍(274) 및 드레인 파이프(211)가 관통하도록 드레인 파이프 구멍(275)이 형성되어 있다.

도 10 은 본 발명에 따른 드레인 통의 구조도에서 도시한 바와 같이, 드레인 통(219)과 배수판(224)를 체결하고 있는 볼트 및 오일 링으로 압압 되어진 상태로 밀봉되어 드레인 용기(272)는 압축기체의 기밀이 유지되는 압력용기 구조이며 드레인 통(219)의 측면에는 확인창(270)이 형성되어 있어서 투명한 드레인 용기(272) 내부의 기액 분리 작동상태를 확인할 수 있다.

도 13 는 본 발명에 따른 솔레노이드 드레인 장치 부설 압축 기체 정화 장치의 구성도에서 도시한 바와 같이, 드레인통(219)의 하부에서 드레인관(211)에 설치한 솔레노이드밸브(246) 및 타이머(244)를 설치하고, 회전을 감지하여 타이머(244)의 시간진행이 작동하도록 원심 임펠러(208)의 회전축(235)에 근접하게 설치하고 타이머(244)에 배기판(254)을 경유하여 전선(248)으로 연결한 타이머센서(249)를 설치함으로서, 원심 임펠러(208)가 작동하여 드레인 용기(272) 내부에 일정량의 응축수가 모이게 되는 경우에는 타이머(244)가 작동하여 솔레노이드밸브(246)의 제어시간을 조절함으로서 압축기체가 배출되지 않도록 구성하였다.

여기서 타이머센서(249)는 원심 임펠러(208)의 회전축(235)에 근접하게 설치하여 회전에 의한 진동, 소음, 압력변화, 전류발생에 의한 전기적 감응을 인지하도록 구성하여서, 압축기체에서 분리되는 응축수의 배수량을 작동시간에 기초하여 전선(248)을 통하여 타이머(244)에 전달하면 타이머(244)는 적산된 작동시간을 기준으로 하여 응축수의 집하량에 따라 사전 시간 조작 셋팅한 솔레노이드밸브(246)의 제어시간을 조절하여 적절한 시간 및 시기에 개폐하게 함으로서, 드레인 용기(272)에 응축수가 없는 상태에서 고가의 압축기체가 배출되지 않도록 개선하여 솔레노이드방식의 오토 드레인을 에어드라이어에 부설하여 소형 경량화 되어진 압축 기체 정화 장치를 제공할 수 있다.

여기서 작업자가 투명 드레인 용기(272)에 응축수의 집하량을 드레인통(219)에 형성되어진 확인창(270)을통하여 확인하여 솔레노이드밸브(246)를 열어서 응축수를 수동으로 배출할 수 있다.

종래의 기술에서는 응축수를 배출하기 위하여 종래의 타이머 및 솔레노이드밸브 방식을 이용하는 경우 응축수가 고이는 시간을 인지하는 수단이 없어서 계속 타이머가 작동하여 응축수가 없는 상태에서도 수시로 솔레노이드밸브가 열리므로 고가의 압축기체가 배출되는 문제점이 있었다.

상기와 같이 외부 동력 없이 압축공기분사운동에너지에 의하여 작동하므로 각 종 공압 기기와 인접한 공압 라인의 단말 분기관에 제한적으로 무동력 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 설치할 수 있다. 따라서 각 종 공압 기기와 인접한 공압 라인의 단말 부분인 분기관에서는 압축기체가 빠른 유속으로 흐르므로 압축공기의 분사 운동에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.

한편 상기와 같이 공압라인의 단말 부분에서만 제한적으로 설치되는 문제점을 해소하고 모든 공압 라인에 이용할 수 있도록, 도 14는 본 발명에 따른 전동모터 설치 압축 기체 정화 장치의 구성도에서 도시한 바와 같이, 전동력 및 압축기체의 분사력을 이용하여 모든 공압 라인에 설치 가능하도록 베어링통(213)의 중심 내부에 전동모터(133)를 설치하고 전동모터(133)의 하부에 일방향클러치(136)를 설치하며 회전속도를 감지하여 전동모터(133)를 제어하도록 회전속도를 감지하여 전동모터(133)를 제어하도록 원심 임펠러(208)의 회전축(235)에 근접하게 설치하고 전동모터(133)에 전선(137)으로 연결한 전동 모터 센서(138)를 구성하였다.

따라서 압축기체의 유속이 작아서 분사운동에너지가 낮아서 원심 임펠러(208)의 회전축(235)의 회전이 설정 회전 속도보다 낮은 경우에는 전동 모터 센서(138)가 원심 임펠러(208)의 회전축(235)의 회전속도를 감지하고 전원을 조절하여 전동모터(133)를 작동하게 한다. 따라서 원심 임펠러(208)의 회전속도를 높이게 되어 압축기체중의 액체를 분리하는 원심력을 보상할 수 있으며, 원심 임펠러(208)의 회전축(235)의 회전이 설정 회전 속도보다 높은 경우에는 일방향 클러치(136)에 의하여 전동모터(133)의 상대적으로 낮은 회전속도와 무관하게 원심 임펠러(208)는 베어링(234, 236)에 기초하여 자유로이 고속 회전이 가능하고 한편 전동 모터 센서(138)는 높은 회전속도를 감지하여 전동모터(133)의 전원을 조절하여 회전을 정지하도록 함으로서, 본 발명에 따른 원심임펠러를 이용한 압축기체 정화 장치는 단말 분기관이외 분사운동에너지가 약한 주관을 포함한 모든 공압 라인에서 이용할 수 있다.

상기에서와 같이 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이, 저렴한 제작원가 및 용이한 분해조립 구조를 갖도록 배기판(254)에 배기통(258), 외통(209)의 상단, 및 배수판(224)에 외통(209)의 하단, 드레인통(219)을 일체로 체결하는 볼트 체결방식을 이용하고 있으나 제품 디자인 및 사용자의 편의를 위하여 스크류 요철(미도시) 및 압축기체 기밀용 오일링(미도시)을 이용하여 스크류 체결 방식으로 구성할 수 있으며, 더욱 각종 압축기체 공압 라인에서 급기관(231)이 상부에서 위치하고 배기관(232)이 하부에 위치하는 경우 원심임펠러(208), 유로가이드관(220) 및 베어링(234, 236)을 상부에 위치시키도록 설계 변경하여 구성할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 다른 실시예의 구성을 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 15에 도시한 바와 같이, 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 배기관(432)에 연결한 배기통(458)과, 배기통(458)에 체결체로 고정한 배기판(424)과, 배기판(424)의 상부에서 체결체를 이용하여 고정한 외통(409), 배수통(410) 및 베어링통(413)과,배수통(410) 및 베어링통(413)의 하단사이에서 배기판(424)의 상면에 설치한 배기원환(450)과, 나선형 압축기체 흐름이 형성되도록 베어링통(413)의 외주면에 형성한 스파이럴홈(416)과, 배수통(410)에 형성한 다수의 배수공(412)과, 및 배기판(424)의 상부에서 볼트(460)로 지지하여 베어링통(213)의 중심 내부에 설치한 베어링(434, 436)과, 급기관(231)에서 분사되는 압축기체의 분사운동에너지에 의하여 고속회전이 가능하도록 베어링(434, 436)에 설치한 원심임펠러(408)와, 급기관(431)에 연결하여 압축기체를 유인하도록 원심 임펠러(408)의 정면에 설치한 유로가이드관(420)과, 유로가이드관(420)을 고정하도록 외통(409)과 배수통(410)의 상부에서 체결체를 이용하여 고정한 고정판(454)과, 및 배기판(424)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 드레인통(419)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축기체정화장치와,

및 도 19에 도시한 바와 같이, 배기판(424)에 형성한 다수의 2차 배기공(456)과 다수의 배수공(422)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축기체정화장치와,

및 도 21에 도시한 바와 같이, 드레인통(419)의 하부에서 드레인관(411)에 설치한 솔레노이드밸브(446) 및 타이머(444)와, 회전을 감지하여 타이머(444)가 작동하도록 원심임펠러(408)의 회전축(435)에 근접하게 설치하고 타이머(444)에 전선(448)으로 연결한 타이머센서(449), 및 베어링통(413)의 중심내부에 설치한 전동모터(333)와, 전동모터(333)의 상부에 설치한 일방향클러치(336)와, 회전속도를 감지하여 전동모터(333)를 제어하도록 원심 임펠러(408)의 회전축(435)에 근접하게 설치하고 전동모터(333)에 전선(337)으로 연결한 전동 모터 센서(338)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축기체정화장치를 구성한 것이다.

이하 본 발명에 따른 다른 실시예의 구성에 기초한 작용에 따른 작동원리를 설명한다.

도 20 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 압축 기체 정화 장치의 작동 설명도에서 도시한 바와 같이, 압축기 후단의 공압라인과 체결된 피팅 장치(492)와 연결되어진 급기관에서 유로가이드관(420)을 통하여 압축기체가 분사하면 베어링통(413)의 중심부에 설치한베어링(434, 436)에 회전 가능하도록 고정한 회전축(435)으로 연결한 원심 임펠러(408)는 고속으로 회전하게 되면서, 화살표 표시와 같이 와류 형태의 소용돌이 흐름으로 변환되어, 베어링통(413)과 배수통(410)의 사이에 형성되어진 원환공간을 지나게 되고, 도 16 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 스파이럴 홈의 구조도에 도시한 바와 같이, 베어링통(413)에 형성한 스파이럴 홈(416)의 안내를 받으며 나선형 스파이럴 형태의 압축기체 흐름이 형성하게 되며, 따라서 도 17 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 배수공의 구조도에 도시한 바와 같이, 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 배수통(410)에 천공한 다수의 배수공(412)을 통하여 배출되어 분리된 후 배수통(410)의 하부에 형성되어진배수통로(422A)를 통과하여 드레인통을 향하여 흐른다.

여기서 배수통(410)에 천공한 다수의 배수공(412)은 분리되어진 액체가 압축기체의 흐름과 분리시키는 칸막이 기능을 수행하여 액체가 기체로 다시 혼입되는 현상을 방지하여 고효율 제습성능을 갖는 압축기체 정화장치를 구성할 수 있는 특징이 있다.

한편 도 18 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 배기원환에 형성한 1차 배기공의 구조도에 도시한 바와 같이, 액체를 제거한 청정압축기체는 배기원환(450)에 형성되어진 다수의 1차 배기공(452)을 지나고, 도 19 는 도15의 DD 단면도, 배기판에 형성되어진 2차 배기공과 배수공의 구조도에 도시한 바와 같이, 배기판(424)에 형성되어진 다수의 2차 배기공(456)의작은 공간을 흐르는 동안 급격한 압력차이발생을 방지하여 분리되어진 응축수가 압축기체의 흐름에 혼입하는 것을 방지한다.

한편 액체를 최대한 분리한 청정 압축기체는 다수의 2차 배기공(456)을 빠져나와 배기통(458)을 지나서 공압라인과 체결된 피팅 장치(494)를 통하여 각 종 공압기기에 압축기체를 공급할 수 있다.

따라서 배수통(410)과 외통(409)의 배수원환 공간으로 분리되어진 응축수는 기체 흐름과 동일한 방향에 기초한 중력 작용으로 낙하하게 되어, 도 19 는 도15의 DD 단면도, 배기판에 형성되어진 2차 배기공과 배수공의 구조도에 도시한 바와 같이, 배기판(424)에 형성되어진 다수의 배수공(422)을 지나서, 도 15에 도시한 바와 같이, 투명한 드레인 용기(472)의 내부에 고이게 되어 일정량이 모이게 되면 드레인 장치(441)가 작동하게 되고 응축수만 드레인 파이프(411)를 통하여 외부로 배출한 후 즉시 닫혀서 압축기체가 대기로 배출하지 않게 하여야 한다.

도 21 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 드레인장치 와 전동모터 설치 압축 기체 정화 장치의 구성도에서 도시한 바와 같이, 드레인통(419)의 하부에서 드레인관(411)에 설치한 솔레노이드밸브(446) 및 타이머(444)를 설치하고, 회전을 감지하여 타이머(444)의 시간진행이 작동하도록 원심 임펠러(408)의 회전축(435)에 근접하게 설치하고 타이머(444)에 배기판(424)을 경유하여 전선(448)으로 타이머 단자(444A)에 연결한 타이머센서(449)를 설치함으로서, 원심 임펠러(408)가 작동하여드레인통(419)의 내부에 일정량의 응축수가 모이게 되는 경우에는 타이머(444)가 작동하여 솔레노이드밸브(446)의 제어시간을 조절함으로서 압축기체가 배출되지 않도록 구성하였다.

한편 상기와 같이 공압라인의 단말 부분에서만 제한적으로 설치되는 문제점을 해소하고 모든 공압 라인에 이용할 수 있도록, 전동력 및 압축기체의 분사력을 이용하여 모든 공압 라인에 설치 가능하도록 베어링통(413)의 중심 내부에 전동모터(333)를 설치하고 전동모터(333)의 상부에 일방향클러치(336)를 설치하며 회전속도를 감지하여 전동모터(333)를 제어하도록 회전속도를 감지하기 위하여 원심 임펠러(408)의 회전축(435)에 근접하게 설치하고 전동모터(333)에 전선(337)으로 전동모터 단자(333A)에 연결한 전동 모터 센서(338)를 구성하여서, 본 발명에 따른 원심임펠러를 이용한 압축기체 정화 장치는 단말 분기관이외 분사운동에너지가 약한 주관을 포함한 모든 공압 라인에서 이용할 수 있다.

본 발명에서는 기체 또는 공기는 대기, 수증기, 암모니아, 오존, 질소, 산소, 아르곤 가스를 포함한 상대적으로 작은 비중의 기체 상태의 연속 유동체로 정의하며, 액체는 물, 윤활유, 수분, 유분, 녹, 먼지를 포함한 상대적으로 큰 비중의 액체상태의 오염물질로 정의한다.

마지막으로 본 발명에서는 원심임펠러를 이용한 압축기체정화장치를 압축기의 후단의 공압라인에 설치하는 것 이외 압축기의 전단에 설치하여 압축기의 기체 흡인력 또는 압축기의 기체 흡인력과 기체정화장치의전동모터의 회전력 겸용을 이용하여 유입하는 압축되지 않은 상태의 일반 기체중의 먼지 및 불순물을 포함한 액체를 비중차이를 이용하여 분리하여 청정건조공기를 압축기에 공급할 수 있는 일반적인 기체정화장치로 이용할 수 있다.

압축기체의 분사 운동에너지를 이용하여 고속 회전 가능한 원심 임펠러에 의하여 원심 공기흐름을 유도함으로서, 압축 기체의 액체를 무동력으로 간단하고 효율적으로 정화하여 청정공기가 필수적인 반도체 전자제품, 식품, 의약품, 의료용 기기, 화공약품, 자동차부품제조설비, 냉동기의 냉매 압축기, 카센터, 무인화 추세의 자동 정밀 제어 공압 설비, 암모니아, 오존, 질소, 산소, 아르곤 가스제조에 이용할 수 있다.

더욱 원주상으로 균일한 나선형 흐름을 유도하여 배분하는 고속회전이 가능한 원심 임펠러(208)와, 원심 임펠러(208)로부터 공급받은 나선형 압축기체의 흐름을 이용하여 강력한 원심분리력을 발생하는 스파이럴 홈(216)을 부가하고, 특히 응축수와 압축기체의 흐름을 분리하는 구조를 이루어 다시 분리되어진 액체가 압축 기체흐름으로 혼입되지 않는 응축수 재증발 방지에 기초한 다공판으로 이루어진 배수통(210)을 부가한 유체 역학적인 설계 특징으로 실질적인 제습율을 개선한 것 이다.

본 발명의 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 솔레노이드밸브, 타이머 및 회전센서가 포함된 피드백 자동제어 시스템을 구성하여 에어드라이어와오토드레인을 일체로 설계하여 압축기체의 에너지손실이 없는 소형 경량 자동화 구조로 개선하였다.

Claims

압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 배기관(232)에 연결한 배기통(258)과, 배기통(258)에 체결체로 고정한 배기판(254)과, 배기판(254)의 하부에서 체결체를 이용하여 일체로 고정한 외통(209), 배수통(210) 및 베어링통(213)과, 배수통(210) 및 베어링통(213)의 상단사이에서 배기판(254)의 하면에 설치한 배기원환(250)과, 나선형 압축기체 흐름이 형성되도록 베어링통(213)의 외주면에 형성한 스파이럴홈(216)과, 배수통(210)에 형성한 다수의 배수공(212)과, 및 배기판(254)의 하부에서 볼트(260)로 지지하여 베어링통(213)의 중심 내부에 설치한 베어링(234, 236)과, 급기관(231)에서 분사되는 압축기체의 분사운동에너지에 의하여 고속회전이 가능하도록 베어링(234, 236)에 설치한 원심 임펠러(208)와, 급기관(231)에 연결하여 압축기체를 유인하도록 원심 임펠러(208)의 정면에 설치한 유로가이드관(220)과, 유로가이드관(220)을 지지하고 외통(209)과 배수통(210)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 배수판(224)과, 배수판(224)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 드레인통(219)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
제 1 항에 있어서, 배기원환(250)에 형성한 다수의 1차 배기공(252)과, 배기판(254)에 형성한 다수의 2차 배기공(256)과, 배수판(224)에 형성한 다수의 배수공(222)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
제 1 항에 있어서, 드레인통(219)에 형성한 확인창(270)과, 드레인통(219)의 내부에 설치한 투명한 드레인 용기(272)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
제 1 항에 있어서, 드레인통(219)의 하부에서 드레인관(211)에 설치한 솔레노이드밸브(246)및 타이머(244)와, 회전을 감지하여 타이머(244)가 작동하도록 원심 임펠러(208)의 회전축(235)에 근접하게 설치하고 타이머(244)에 전선(248)으로 연결한 타이머센서(249)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
제 1 항에 있어서, 베어링통(213)의 중심 내부에 설치한 전동모터(133)와, 전동모터(133)의 하부에 설치한 일방향클러치(136)와, 회전속도를 감지하여 전동모터(133)를 제어하도록 원심 임펠러(208)의 회전축(235)에 근접하게 설치하고 전동모터(133)에 전선(137)으로 연결한 전동 모터 센서(138)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 배기관(432)에 연결한 배기통(458)과, 배기통(458)에 체결체로 고정한 배기판(424)과, 배기판(424)의 상부에서 체결체를 이용하여 고정한 외통(409), 배수통(410) 및 베어링통(413)과, 배수통(410) 및 베어링통(413)의 하단사이에서 배기판(424)의 상면에 설치한 배기원환(450)과, 나선형 압축기체 흐름이 형성되도록 베어링통(413)의 외주면에 형성한 스파이럴홈(416)과, 배수통(410)에 형성한 다수의 배수공(412)과, 및 배기판(424)의 상부에서 볼트(460)로 지지하여 베어링통(213)의 중심 내부에 설치한 베어링(434, 436)과, 급기관(231)에서 분사되는 압축기체의 분사운동에너지에 의하여 고속회전이 가능하도록 베어링(434, 436)에 설치한 원심임펠러(408)와,급기관(431)에 연결하여 압축기체를 유인하도록 원심 임펠러(408)의 정면에 설치한 유로가이드관(420)과, 유로가이드관(420)을 고정하도록 외통(409)과 배수통(410)의 상부에서 체결체를 이용하여 고정한 고정판(454)과, 및 배기판(424)의 하부에서 체결체를 이용하여 고정한 드레인통(419)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축기체정화장치.
제 6항에 있어서, 배기판(424)에 형성한 다수의 2차 배기공(456)과 다수의 배수공(422)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축기체정화장치.
제 6항에 있어서, 드레인통(419)의 하부에서 드레인관(411)에 설치한 솔레노이드밸브(446) 및 타이머(444)와, 회전을 감지하여 타이머(444)가 작동하도록 원심임펠러(408)의 회전축(435)에 근접하게 설치하고 타이머(444)에 전선(448)으로 연결한 타이머센서(449), 및 베어링통(413)의 중심내부에 설치한 전동모터(333)와, 전동모터(333)의 상부에 설치한 일방향클러치(336)와, 회전속도를 감지하여 전동모터(333)를 제어하도록 원심 임펠러(408)의 회전축(435)에 근접하게 설치하고 전동모터(333)에 전선(337)으로 연결한 전동 모터 센서(338)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축기체정화장치.