KR20070045169A - 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 공압 기기에 이용되는 압축기체의 유수분 및 먼지를 포함한 오염물질을 기체와의 비중차를 이용한 원심분리에 의하여 필터 없이 정화하는 것으로서, 효율적인 압축기체와 오염수를 분리하도록 스파이럴홈에 기초한 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치에 관한 것이다.

나선형 압축기체 흐름을 형성하여 라비린스효과에 의하여 축방향으로 흐르지 않고 원심 분리된 오염수가 중력방향으로 배수가 이루어지도록 하우징(209)의 내부에서 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

라비린스효과를 갖는 스파이럴홈을 이용한 간단한 부품을 구성하여 원심분리력을 갖는 나선형 기체 흐름 및 원심 분리된 액체, 슬러지성분을 효율적으로 정화하고, 4개의 간단한 구조의 금형부품으로 구성하여 부품 생산비용을 낮추어 제품의 생산성을 높이고, 용이한 조립분해 구조, 및 산업현장의 배관에 장착이 용이하도록 압축기체의 출입구가 동일 높이의 수평을 이루도록 구성한다.

필터, 압축공기, 무동력, 제습, 원심분리, 볼텍스, 스파이럴, 라비린스 효과

Description

라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치 {A centrifugal compressed gas cleaner utilizing a labyrinth effect}

제 1 도는 본 발명에 따른 원심형식의 압축 기체 정화 장치의 구성도

제 2 도는 본 발명에 따른 하우징 상부의 단면도

제 3 도는 본 발명에 따른 스파이럴홈이 형성된 배기통 부품의 단면도

제 4 도는 본 발명에 따른 다공 실린더 부품의 사시도

제 5 도는 본 발명에 따른 하우징 하부의 단면도

제 6 도는 오링(O-ring)의 부품 설명도

제 7 도는 제 1 도의 AA 단면도, 압축기체의 와류생성 설명도

제 8 도는 제 1 도의 BB 단면도, 1차와류실

제 9 도는 제 3 도의 배기통 스파이럴 상부의 입구 설명도

제 10 도는 제 3 도의 배기통 스파이럴 하부의 출구 설명도

제 11 도는 제 1 도의 CC 단면도, 2차와류실 및 3차와류실

제 12 도는 본 발명에 따른 원심형식의 압축 기체 정화 장치의 작동설명도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

209 : 하우징 210: 다공실린더

213 : 배기통 216 : 복열의 스파이럴홈

219 : 배수통 241 : 응축수 트랩

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 원리에 기초하여 분할 출원한 “원심 형식의 공기정화장치” 실용등록 제 20-0328651호(동일 출원인 및 발명자), 및 "원심임펠러를 이용한 압축기체정화장치" 특허출원 10-2004-0079691(동일 출원인 및 발명자), 및 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축기체정화장치,특허출원 10-2005-0115892(동일 출원인 및 발명자)에 기초한 발명으로서 다음과 같은 기술적인 문제점을 개량한 것이다.

1. 저렴한 제작비용: 4개의 양산용 금형 부품으로 구성하여 부품 생산비용을 낮추어 제품의 생산성을 높이도록 개선하여야 한다.

2. 간단한 구조형상: 망사재질의 복잡한 필터가 없이 라비린스효과를 갖는 스파이럴홈 및 다공실린더의 조합을 이용한 간단한 부품을 구성하여 나선형 기체흐름 및 분리된 액체성분을 효율적으로 제거할 수 있도록 개선하여야 한다.

3. 용이한 조립분해 구조: 조립분해 및 유지보수를 용이하게 하여 상품성을 높이도록 개선하여야 한다.

4. 상품성: 산업현장에 맞추어서 배관에 장착이 용이하도록 압축기체의 출입구가 동일 높이의 수평을 이루어 지도록 개선하여야 한다.

따라서 압축기체의 이물질인 수분 및 오일을 포함한 오염물질을 압축 기체에서 효율적으로 분리하여 청정 압축공기를 각종 공압 기기에 공급함으로서 제품 생산성을 향상시키고 공장 설비의 기계적 수명을 개선시키고 유지 보수비용의 절감 효과가 있도록 개량하여야 한다.

5. 제습효과: 하우징의 내부에 다공실린더를 설치하여 분리된 응축수를 즉시 배수하여 제습효과를 높이도록 개선한다. 따라서 압축공기의 압력손실을 낮게 하면서 제습효과를 높인다.

6. 제작성: 양산 제품으로 금형 제작 제조원가를 낮춘다.

본 발명은 각종 공압 기기에 이용되는 압축기체의 유수분 및 먼지를 포함한 오염물질을 기체와의 비중차이를 이용하여 원심 분리에 의하여 필터없이 정화하는 것으로서, 스파이럴홈에 기초한 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 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 녹이 있어서 압축기체를 청정시키는 기기가 필요한 것이다.

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.

더욱 상기 필터의 문제점을 해소하고자 출시한 팽창냉각방식의 압축공기제습기 제품을 인용하면 압축기체의 저온냉각을 유도하여 응축수를 응결하여 제습하는 방식이다. 그러나 소경의 노즐을 통한 압축공기분사방식으로 큰 유체저항에 따른 압력손실을 초래하여 압축공기의 품질에 손상을 입히고, 고온의 더운 날씨에는 단열팽창에 의한 냉각효과저하에 따른 제습성능이 급격하게 떨어지고, 압축공기중의 기름 찌꺼기를 포함한 슬러지 오염물질로 인하여 노즐 구멍이 막히는 문제점이 있었다.

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.

1. 저렴한 제작비용: 4개의 양산용 금형 부품으로 구성하여 부품 생산비용을 낮추어 제품의 생산성을 높이도록 개선하여야 한다.

2. 간단한 구조형상: 망사재질의 복잡한 필터가 없이 라비린스효과를 갖는 스파이럴홈 및 다공실린더의 조합을 이용한 간단한 부품을 구성하여 나선형 기체흐름 및 분리된 액체성분을 효율적으로 제거할 수 있도록 개선하여야 한다.

3. 용이한 조립분해 구조: 조립분해 및 유지보수를 용이하게 하여 상품성을 높이도록 개선하여야 한다.

4. 상품성: 산업현장에 맞추어서 배관에 장착이 용이하도록 압축기체의 출입구가 동일 높이의 수평을 이루어 지도록 개선하여야 한다.

따라서 압축기체의 이물질인 수분 및 오일을 포함한 오염물질을 압축 기체에서 효율적으로 분리하여 청정 압축공기를 각종 공압 기기에 공급함으로서 제품 생산성을 향상시키고 공장 설비의 기계적 수명을 개선시키고 유지 보수비용의 절감 효과가 있도록 개량하여야 한다.

5. 제습효과: 하우징의 내부에 다공실린더를 설치하여 분리된 응축수를 즉시 배수하여 제습효과를 높이도록 개선한다. 따라서 압축공기의 압력손실을 낮게 하면서 제습효과를 높인다.

6. 제작성: 양산 제품으로 금형 제작 제조원가를 낮춘다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제 1 도는 본 발명에 따른 원심형식의 압축 기체 정화 장치의 구성도에 도시한 바와 같이, 압축기체중의 오염물질을 원심 분리하여 제습 하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 하우징(209)의 내부에 설치한 배기통(213)과, 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)과, 하우징(209)의 내부에 설치한 다공실린더(210)와, 및 무거운 성분의 응축수는 하우징(209)의 내벽으로 원심 분리하도록 구성한 것을 특징으로 하는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 및 하우징(209)의 상부에 형성한 1차 와류실(302)과, 압축기체가 원주상으로 소정의 거리에서 선회류를 유지하도록 하우징(209)의 내부에 형성한 2차 와류실(304)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

제 1 도 및 제 11도에 도시한 바와 같이, 다공실린더(210)의 외벽과 하우징(209)의 내벽사이에 형성한 배수로를 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

제 3 도에 도시한 바와 같이, 배기통(213)의 하부 원주면에 형성한 요철면(213A)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

제 4 도는 본 발명에 따른 다공 실린더 부품의 사시도에 도시한 바와 같이, 압축기체흐름으로 응축수가 재혼입하는 캐리오버 현상을 방지하도록 다공실린더(210)의 하부면에 형성한 다수의 배수구를 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 및 다공실린더(210)의 구조를 컵 모양으로 구성하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 및

제 3 도는 본 발명에 따른 스파이럴홈이 형성된 배기통 부품의 단면도에 도시한 바와 같이, 압축기체 통로로 이용하도록 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)에 1개 이상의 나선열을 형성하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 배기통(213)의 하부 원주면에 형성한 톱니바퀴 모양의 요철면(213A)과, 배기통(213)의 상부에 위치한 선회류 유로 안내면(208)에 형성한 선회류 유로 안내깃(미도시)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와,

제 3 도 및 제 4 도에 도시한 바와 같이, 다공실린더(210) 및 배기통(213)의 부품 재질을 플라스틱으로 제조하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

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

제 1 도는 본 발명에 따른 원심형식의 압축 기체 정화 장치의 구성도에 도시한 바와 같이, 압축기체중의 액체를 원심분리하여 제습하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 나선형 압축기체가 선회류를 유지하도록 하우징(209)의 상부에 형성한 1차 와류실(302)과, 나선형 압축기체가 소정의 거리에서 선회류를 유지하도록 하우징(209)의 내부에 설치한 배기통(213)과, 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)과, 하우징(209)의 내부에 설치한 다공실린더(210)와, 및 청정압축기체는 하우징(209)의 중앙부로 흐르고 무거운 성분의 오염물질은 하우징(209)의 내벽으로 흐르도록 구성한 것을 특징으로 하는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

더욱 배기통(213)과 다공실린더(210)사이에 형성한 2차와류실(304), 배기통(213)의 내부에 형성한 3차와류실(306)을 구성한 것이다.

더욱 하우징(209)의 하부에 위치한 배수통(219)의 내부에서 중력에 의하여 아래방향으로 배수조(308)에 모이게 되고 최종 배수구(211)를 통하여 응축수 트랩(241)을 통하여 외부로 배출하도록 구성한 것이다.

더욱 하우징(209)의 상부에서 동일 높이의 수평상태를 유지하도록 형성한 흡기관(231)과 배기관(232)을 구성하여 입구니플(292, NIPPLE)과 출구니플(294, NIPPLE)을 각각 설치하여 산업현장의 압축공기 배관에 장착이 용이하도록 구성한 것이다.

더욱 하우징(209)의 상부에 배기통(213)을 결합하여 압축기체의 통기구(235)가 형성하도록 구성한 것 이다.

더욱 압축기체 통로로 이용하도록 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)에 1개 이상의 나선열을 형성하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것 이다.

제 1 도 및 제 11도에 도시한 바와 같이, 다공실린더(210)의 외벽과 하우징(209)의 내벽사이에 형성한 배수로를 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치 와, 및 다공실린더(210)의 외벽과 하우징(209)의 내벽사이에 형성한 2차 와류실(304)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 및

제 4 도는 본 발명에 따른 다공 실린더 부품의 사시도에 도시한 바와 같이, 압축기체흐름으로 응축수가 재혼입하는 캐리오버 현상을 방지하도록 다공실린더(210)의 하부면에 형성한 다수의 배수구를 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 및 다공실린더(210)의 구조를 컵 모양으로 구성하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 및

제 3 도는 본 발명에 따른 스파이럴홈이 형성된 배기통 부품의 단면도에 도시한 바와 같이, 압축기체 통로로 이용하도록 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)에 1개 이상의 나선열을 형성하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 배기통(213)의 하부 원주면에 형성한 톱니바퀴 모양의 요철면(213A)과, 배기통(213)의 상부에 위치한 선회류 유로 안내면(208)에 형성한 선회류 유로 안내깃(미도시)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와,

제 3 도 및 제 4 도에 도시한 바와 같이, 하우징(209)의 내부에 위치한 다공실린더(210) 및 배기통(213)의 부품 재질을 플라스틱으로 제조하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

이하 본 발명에 따른 구성에 기초한 작용에 따른 작동원리를 설명한다.

제 2 도는 본 발명에 따른 하우징 부품의 단면도에 도시한 바와 같이, 하우징(209)의 상부에서 동일 높이의 수평상태를 유지하도록 형성한 흡기관(231)과 배기관(232)을 구성하여 입구니플(292, NIPPLE)과 출구니플(294, NIPPLE)을 각각 설치하여 산업현장의 압축공기 배관에 장착하도록 하였다. 더욱 배기통(213)과 결합하여 압축기체의 통기구(235)가 형성하도록 통기구 체결장치(235A)를 구성한다.

제 3 도는 본 발명에 따른 스파이럴홈이 형성된 배기통 부품의 단면도에서 도시한 바와 같이, 나선형 압축기체 흐름을 형성하여 라비린스효과에 의하여 축방향으로 흐르지 않고 원심 분리된 오염수가 중력방향으로 배수가 이루어지도록 하우징(209)의 내부에서 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)을 구성한 것이다. 더욱 본 출원건의 동일 출원인 및 발명자에 의한 선 출원, 원심 임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치, 특허등록 10-0663667에 기재한 바와 같은 원심임펠러를 대체한 것으로서, 와류를 유인하도록 배기통(213)의 상면에는 압축기체의 선회류 유로 안내면(208)을 구성한 것 이다. 더욱 하우징(209)의 상부와 결합하여 압축기체의 통기구(235)가 형성하도록 통기구 체결장치(235B)를 구성한다.

제 2도 및 제 3 도에 도시한 바와 같이, 하우징(209)의 상부 또는 헤드(209H)와 배기통(213)을 체결하면 압축기체의 배출통로가 형성하도록 통기구(235)를 구성한다. 따라서 하우징(209)의 상부 또는 헤드(209H)에 배기통(213)을 결합하도록 헤드(209H)의 통기구에는 통기구 체결장치(235A)와 배기통(213)의 통기구에는 통기구 체결장치(235B)가 형성되어 있다.

제 3 도에 도시한 바와 같이, 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)은 사용환경에 따라 한개의 단열 스파이럴홈을 이용가능하며, 2개, 3개, 4개 또는 복열의 스파이럴홈을 이용할 수 있다.

제 4 도는 본 발명에 따른 다공 실린더 부품의 사시도에 도시한 바와 같이, 압축기체흐름으로 응축수가 재혼입하는 캐리오버 현상을 방지하도록 다공실린더(210)의 하부면에 형성한 다수의 배수구(210B)를 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치와, 및 다공실린더(210)의 구조를 컵 모양으로 구성하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치를 구성한 것이다.

따라서 다공실린더(210)의 하부면에 형성한 다수의 배수구(210A)에 기초하여 압축기체 흐름속으로 분리된 응축수가 재혼입되는 캐리오버 현상을 방지하고 응축수는 다공실린더(210)의 하부면에 형성한 다수의 배수구(210A) 및 테두리에 형성한 다수의 배수구(210B)를 통하여 중력의 방향으로 배수통(219)을 지나 응축수 트랩(241)으로 모이게 된다.

제 5 도는 본 발명에 따른 하우징 하부의 단면도에 도시한 바와 같이, 하우징(209) 하부의 상면에는 체결장치(209B)가 형성되어 하우징(209)상부 또는 헤드의 하면에 형성한 체결장치(209A)에 압축기체의 기밀상태를 유지하도록 결합하도록 구성한다.

여기서 분리된 액체 또는 응축수는 하우징(209)의 하부에 위치한 배수통(219)의 내부에서 중력에 의하여 아래방향으로 배수조(308)에 모이게 되고 최종 배수구(211)를 통하여 트랩(241)을 통하여 외부로 배출한다.

제 6 도는 오링(O-ring)의 부품 설명도에 도시한 바와 같이, 하우징(209) 하부의 상면에는 체결장치(209B)가 형성되어 하우징(209)상부 또는 헤드의 하면에 형성한 체결장치(209A)에 오링(O-ring)을 삽입하여 압축기체의 기밀상태를 유지하도록 결합하도록 구성한다. 여기서 오링(O-ring)은 금속면 사이를 형성한 체결구조에서 탄성체를 삽입하여 압축기체의 기밀을 유지하는 목적의 일반적인 종래의 공지 기술 또는 유통하고 있는 공압 부품이므로 자세한 설명을 생략한다.

제 7 도는 제 1 도의 AA 단면도, 압축기체의 와류생성 설명도에 도시한 바와 같이, 외부 기체배관과 연결가능한 입구니플(292, NIPPLE) 및 흡기관(231)으로부터 유입하여 방해판(231A)에 막히게 되어, 화살표로 도시한 바와 같이, 회전한다. 이후 압축기체정화장치의 하우징(209)의 내부를 통과하여 정화한 압축기체는 통기구(235), 배기관(232) 및 출구니플(294, NIPPLE)을 통하여 외부 기체배관으로 이송된다.

한편 흡기관(231) 및 배기관(232)은 수평상태로서 동일 축 방향으로 하우징(209)에 형성되어 있으므로 산업현장 배관에서 용이하게 설치하도록 구성한다.

제 8 도는 제 1 도의 BB 단면도, 1차와류실에서 도시한 바와 같이, 흡기관(231)으로부터 유입하여 방해판(231A)에 막히게되어 회전상태로 변환된 압축기체 흐름은 하우징(209)의 내부에 형성한 1차 와류실(302)에서 통기구(235)의 주위에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 원주방향으로 회전하면서 1 차 기액의 비중차이에 의한 원 심분리를 수행한다.

제 9 도는 제 3 도의 배기통 스파이럴 상부의 입구 설명도에 도시한 바와 같이, 배기통(213)의 상면은 원심 임펠러와 같은 회전체가 아닌 고정되어 있는 압축기체의 선회류 유로 안내면(208)이 형성되어 있으며, 유로 안내면(208)의 원주상에는 복열의 스파이럴홈(216)이 구성되어 2개의 와류입구(216A, 216B)를 균등하게 위치하여 압축기체 선회류를 균일하게 원주방향으로 유입하여 흐르도록 구성한다.

제 10 도는 제 3 도의 배기통 스파이럴 하부의 출구 설명도에 도시한 바와 같이, 배기통(213)의 하면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)에는 2개의 와류출구(216C, 216D)를 균등하게 위치하여 압축기체 선회류를 균일하게 원주방향으로 분사하도록 구성한다. 따라서 하우징(209)의 내면과 배기통(213)의 외면사이에 형성한 2차와류실(304)에서 소정의 거리 구간 나선형으로 흐름을 유지하도록 구성한 것이다.

제 11 도는 제 1 도의 CC 단면도, 2차와류실 및 3차와류실에 도시한 바와 같이, 1차 와류실(302)을 통과한 압축기체는 하우징(209)의 내면과 배기통(213)의 사이에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 형성한 2차와류실(304)에서 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)을 따라 나선형 흐름을 유지하면서 원심분리력으로 비중차이에 따른 기액분리작용을 한다.

더욱 자세하게 설명하면 하우징(209)의 내면과 배기통(213)의 사이에 형성한 2차와류실(304)에서 나선형 흐름을 유지하면서, 화살표로 도시한 바와 같이, 강력한 원심분리력의 작용에 의하여 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 비중차이에 원심력으로 기액 분리된다.

한편 압축 기체로 부터 원심분리된 액체는 하우징(209)의 내벽과 복열의 스파이럴홈(216)의 외주면사이에 형성한 원주공간사이 및 다공실린더(216)의 다공 구멍들을 통하여 하우징(209)의 내벽에 응착하여 분리수거한다.

또한 나선형 흐름형태의 압축기체는 라비린스효과에 따른 압력 차이에 의하여 축방향 흐름이 차단되어 기액분리가 가능한 것이다.

여기서 분리된 응축수는 다공실린더(216)의 다공의 배수구들을 통하여 즉시 배출되므로 분리된 응축수가 하우징(209)내부의 압축기체흐름에 재혼입되는 캐리오버 현상을 방지하여 제습효과를 개선하도록 구성한 것이다.

제 12 도는 본 발명에 따른 원심형식의 압축 기체 정화 장치의 작동설명도에서 도시한 바와 같이, 흡기관(231)으로부터 유입하여 방해판(231A)에 충돌하고 회전상태의 압축기체 흐름은 하우징(209)의 내부에 형성한 1차 와류실(302)에서 통기구(235)의 주위에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 원주방향으로 회전하면서 기액의 비중차이에 의한 원심분리를 1차적으로 수행한다.

상기와 같이, 2차 와류실(304)에서 배기통(213)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(216)을 나선형으로 통과하면서 원심분리력에 기초하여 기액분리를 할 수 있다.

더욱 하우징(209)의 내면과 배기통(213)의 사이에 형성한 2차와류실(304)에서 나선형 흐름을 유지하면서, 화살표로 도시한 바와 같이, 강력한 원심 분리력의 작용에 의하여 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 비중차이에 원심력으로 기액 분리된다.

따라서 2차 정화된 기체는 배기통(213)의 하부면을 지나면서 방향이 급선회하므로 압축 기체의 무거운 응축수 성분을 관성력으로 제습 한 후 다시 한번 3차와류실(306)에서 나선형 흐름을 유지하면서 여분의 액체성분을 다시 한번 원심 분리하여 중공의 회전축을 지나 배기관으로 배출하도록 구성한 것 이다.

더욱 배기통(213)의 하부 원주면에 형성한 톱니바퀴 모양의 요철면(213A)에 의하여 압축기체흐름을 따라 이동하는 미세수분을 방해 또는 분리하므로 제습효과를 개선할 수 있다. 상기와 같이 반대 방향으로 급선회 흐름을 이용하여 공기 또는 압축공기로부터 무거운 비중의 응축수를 관성력으로 제습하는 방법은 압축공기제습기, 공기청정기에 응용하고 있는 종래의 공지기술이다.

한편 배출되는 정화된 기체는 원심분리에 의하여 정화된 기체는 통기구(235)를 지나고 배기관(232) 및 외부 기체배관과 연결한 출구니플(294)을 통하여 공압기기로 송부된다.

상기와 같이, 2차 와류실(304) 및 3차 와류실(306)에서 분리된 액체 또는 응축수는 하우징(209)의 하부에 위치한 배수통(219)의 내부에서 중력에 의하여 아래방향으로 배수조(308)에 모이게 되고 최종 배수구(211)를 통하여 트랩(241)을 통하여 외부로 배출한다.

여기서 트랩(241)은 응축수는 배출하고 압축기체의 누출을 방지하는 일반적으로 알려진 종래의 공지기술인 공압 부품이므로 자세한 설명을 생략한다. 응축수 트랩(241)으로 배수가 효율적으로 이루어지도록 배수통(219)의 하부 중앙에 위치한 배수구(211)를 구성한다.

하우징(209)의 하부에서 3차와류실(306)의 내부로 빠르게 유입하는 압축기체 흐름으로 분리된 배수통(219)로부터 응축수가 재혼입되는 캐리오버현상을 방지하기 위하여 하우징(209)의 내부에서 다공실린더(210)의 구조를 컵 모양으로 구성한 것이다.

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.

압축기체의 분사 운동에너지를 이용하여 압축 기체로부터 액체를 기체와 액체의 비중차이(1:1000)에 기초하여 원심분리하여서, 필터없이 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 이용하는 효과가 있다.

더욱 라비린스 효과를 갖는 스파이럴홈을 이용한 간단한 부품을 구성하여 나선형 기체흐름 및 분리된 액체성분을 효율적으로 정화하고, 4개의 간단한 구조 형상의 금형부품으로 구성하여 부품 생산비용을 낮추어 제품의 생산성을 높이고, 용이한 조립분해 구조, 및 산업현장에 맞추어서 배관에 장착이 용이하도록 압축기체의 출입구가 동일 높이의 수평을 이루도록 개선하였다.

더욱 하우징의 내부에 다공실린더를 설치하여 즉시 응축수를 배출하는 구조에 기초하여 제습효과를 높이므로 압축공기의 압력손실을 낮게 하였으며, 금형제작이 용이한 양산 제품구조에 기초하여 제조원가를 낮추는 효과, 및 용이한 조립분해 구조에 기초하여 상품성을 개선하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 압축기체중의 오염물질을 원심 분리하여 제습 하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 하우징(209)의 내부에 설치한 배기통(213)과, 배기통(213)의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈(216)과, 하우징(209)의 내부에 설치한 다공실린더(210)와, 및 무거운 성분의 응축수는 하우징(209)의 내벽으로 원심 분리하도록 구성한 것을 특징으로 하는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 하우징(209)의 상부에 형성한 1차 와류실(302)과, 압축기체가 원주상으로 소정의 거리에서 선회류를 유지하도록 하우징(209)의 내부에 형성한 2차 와류실(304)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 다공실린더(210)의 외벽과 하우징(209)의 내벽사이에 형성한 배수로를 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 배기통(213)의 하부 원주면에 형성한 요철면(213A)을 포함하여 이루어지는 라비린스 효과를 이용한 원심형식의 압축 기체 정화 장치.

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