KR20160045334A - Apparatus for crashing fluid - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고압유체를 챔버 내부에 충돌시켜 유체에 포함된 입자를 미립자화하기 위한 유체 충돌 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid collision apparatus for colliding particles contained in a fluid by colliding a high-pressure fluid into a chamber.
종래의 유체 충돌 장치는 분사노즐에서 분사되는 고압유체를 챔버 내에 충돌시킴으로써 유체 내의 입자를 분쇄하여 미립자화시키는 장치이다.BACKGROUND ART [0002] A conventional fluid collision apparatus is a device for pulverizing particles in a fluid by impinging a high-pressure fluid injected from an injection nozzle into a chamber to atomize the particles.
이와 같은 유체 충돌 장치로부터 생산된 미립자는 식품, 화장품, 도료, 세라믹스, 전자재료 등의 광범위한 분야의 소재를 대상으로 하여 널리 이용된다.The fine particles produced from such a fluid collision apparatus are widely used for materials in a wide range of fields such as foods, cosmetics, paints, ceramics, and electronic materials.
예컨대, 화장품에서는 파운데이션용 소재를 미립자화함으로써 피부피복력이나 분비물의 흡수성을 높이는 등, 화장품으로서 요망되는 특성을 더욱 향상시킨다. 또, 세라믹스 소재에서는 미립자화에 따라서 그 기계적 강도가 향상한다. 그 밖에, 음료를 포함하는 각종 식품이나 도료, 화장품의 유액등, 유화(emulsion化)에 의한 조성물끼리의 친화성의 향상과 매질의 균일 분산화를 필요로 함을 대상으로 한다.For example, in cosmetics, the foundation material is made into fine particles to improve the skin covering power and the absorbability of the secretions, thereby further improving the properties desired as cosmetics. Further, in ceramic materials, the mechanical strength is improved in accordance with the formation of fine particles. In addition, it is required to improve the affinity between the compositions by emulsification such as various foods including beverages, emulsions of paints and cosmetics, and uniform dispersion of the medium.
그러나, 상기와 같은 종래의 유체 충돌 장치에서는, 챔버 내의 유체 충돌면이 국소적으로 마모하여 챔버의 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 더욱이, 대량의 유체를 대상으로 하는 경우, 챔버의 교환이 필요하게 되어 유지비용이 증가하는 문제가 있다.
However, in the conventional fluid collision apparatus, there is a problem that the fluid collision surface in the chamber is locally worn and the durability of the chamber is deteriorated. Furthermore, when a large amount of fluid is targeted, there is a problem that the chamber needs to be replaced and the maintenance cost increases.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 챔버의 내구성을 보존할 수 있는 유체 충돌 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fluid collision apparatus capable of preserving the durability of a chamber.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 유체 충돌 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a fluid impact device comprising:
내부에 챔버가 형성되는 챔버본체;A chamber main body having a chamber formed therein;
상기 챔버와 연결되어 고압유체를 공급하기 위한 공급관; 및 A supply pipe connected to the chamber for supplying high-pressure fluid; And
상기 공급관의 단부에 연동되게 설치되어 공급되는 고압유체의 속도를 증대시키는 분사노즐;를 포함하되,And a spray nozzle interposedly installed at an end of the supply pipe to increase a speed of a supplied high-pressure fluid,
상기 챔버본체의 일측에는, 상기 분사노즐과 연통하며 분출되는 고압유체를 상기 챔버 내면과 사선지게 충돌시키는 경사진 분출단부가 형성되는 것을 특징으로 한다.And a tilted spouting end portion which collides with the inner surface of the chamber in an oblique manner is formed at one side of the chamber body in a state of being communicated with the spraying nozzle.
본 발명은, According to the present invention,
상기 챔버본체의 챔버 내부에 삽입설치되되 분출되는 고압유체가 충돌되는 경질체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a hard body which is inserted into the chamber of the chamber body and in which the high pressure fluid to be ejected collides.
상기 경질체는, In the hard body,
세라믹스·초경합금·서밋·경화강 중 어느 하나의 재질로 형성되며, 그 내측면이 원기둥 또는 사각기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.And is formed of any one of ceramics, cemented carbide, summit and hardened steel, and its inner surface is formed in a cylindrical or square pillar shape.
상기 챔버 내면은, The inner surface of the chamber,
원기둥 또는 사각기둥으로 형성되는 것을 특징으로 한다.And is formed of a cylindrical or quadrangular prism.
상기 분출단부는, The blow-
아래 수식에 의해 특정 높이(e)에 위치하는 것을 특징으로 한다(e = R·cosθ (θ: 충돌각, R: 반지름)).(E = R? Cos? (?: Collision angle, R: radius)) at a specific height e according to the following equation.
상기 공급관은, The supply pipe,
상기 챔버본체의 양측으로 대칭되게 한쌍으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
And is formed symmetrically with respect to both sides of the chamber body.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유체 충돌 장치에 의하면, 챔버 내부의 고압유체 충돌면이 국소적으로 마모되는 것을 방지하여 내구성을 보존하며, 유지비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
As described above, according to the fluid impact device of the present invention, the high-pressure fluid impact surface inside the chamber is prevented from being locally worn, thereby preserving the durability and lowering the maintenance cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 충돌 장치를 보인 단면도,
도 2는 도 1의 요부 확대도,
도 3은 충돌각과 유속의 상관관계를 보인 도표 및
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 충돌 장치를 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a fluid impact device according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is an enlarged view of the main part of Fig. 1,
3 is a graph showing a correlation between a collision angle and a flow velocity,
4 is a cross-sectional view showing a fluid impact device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 충돌 장치에 대해 상세하게 살펴본다.Hereinafter, a fluid collision apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 충돌 장치는, 입자가 포함된 고압유체(F)가 공급되는 호퍼(110)와, 상기 호퍼(110)가 상부에 장착지지되며 내부에 챔버(120a)가 형성되는 챔버본체(120)와, 상기 호퍼(110)와 상기 챔버(120a)를 연결하여 고압유체(F)를 공급하기 위한 공급관(130)과, 상기 챔버본체(120)의 양측에 체결되는 한 쌍의 챔버커버(150)와, 상기 공급관(130)의 단부에 연동되게 설치되어 공급되는 고압유체(F)의 속도를 증대시키는 분사노즐(160)과, 상기 챔버본체(120)의 하부에 장착지지되며 미립자화된 입자가 포함된 유체가 배출되는 배출부(170)를 포함한다.1, a fluid impact device according to an embodiment of the present invention includes a
여기서, 상기 챔버본체(120)의 일측에는 상기 분사노즐(160)과 연통하며 분출되는 고압유체(F)를 상기 챔버(120a) 내면과 사선지게 충돌시키는 경사진 분출단부(120b)가 형성되고, 그 하측에는 상기 배출부(170)와 연통되는 배출공(120c)이 형성된다.The chamber
또한, 상기 공급관(130)은 상기 챔버커버(150)가 상기 챔버본체(120)에 결합된 상태에서 상기 챔버커버(150)와 상기 챔버본체(120)를 보링하여 형성되며, 상기 챔버커버(150)의 외측부분으로 실링부재(S)를 삽입하여 폐유로를 형성한다.The
한편, 본 발명의 유체 충돌 장치는, 상기 챔버본체(120)의 챔버(120a) 내부에 삽입설치되되 분출되는 고압유체(F)가 충돌되는 경질체(140)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 경질체(140)는 필요시 착탈이 가능하며, 세라믹스·초경합금·서밋·경화강 중 어느 하나의 재질로 형성하여 상기 챔버본체(120)의 내구성을 보존할 수 있음은 물론이다. 아울러, 상기 경질체(140)는 그 내측면이 원기둥 또는 사각기둥 형상으로 형성된다. 물론, 상기 경질체(140)는 유체 충돌 장치의 필수 구성이 아닌바, 상기 챔버(120a) 내면을 원기둥 또는 사각기둥으로 형성할 수 있음은 물론이다.The fluid impingement apparatus of the present invention may further include a
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 분출단부(120b)는 유체 내의 입자에 대한 분쇄 강도 조절 및 유체의 유속(v)에 의한 상기 경질체(140)의 충돌면(141) 또는 상기 챔버(120a) 내면의 마모를 최소화하기 위해서 특정 높이(e)에 위치한다.2, the spouting
즉, 이하 '수식'에 의해 상기 분출단부(120b)의 높이(e)는 특정될 수 있다.That is, the height (e) of the blowing
[수식][Equation]
e = R·cosθ (θ: 충돌각, R: 반지름)e = R? cos? (?: collision angle, R: radius)
위 수식의 설계룰을 가지도록 만들어진 챔버(120a) 내에서 유체충돌을 하는 경우 하기의 '표'와 같은 성능을 가질 수 있다.When the fluid collides within the
[표][table]
위 표를 참조하면 각각의 성능인자는 충돌각(θ)과 유속(v)에 대하여 계산을 할 수 있다. 만일, 물을 분류로 사용하는 경우, 밀도(ρ)는 1000 Kg/m3, d=120x10-6m, 40°<충돌각(θ)<90°, 300<유속(v)<3300m/s에 대하여 계산을 하면 도 3에 도시된 바와 같다.Referring to the table above, each performance factor can be calculated for the collision angle (θ) and the flow velocity (v). If water is used for classification, the density (p) is 1000 Kg / m 3 , d = 120 x 10 -6 m, 40 ° <collision angle (θ) <90 °, 300 <flow velocity (v) <3300 m / s As shown in FIG. 3.
도 3을 참조하면, 충돌면(141)에 수직으로 부딪히는 경우(θ=90°), 1600m/s를 중심으로 충돌력(F)에 매우 민감하게 변하며 이로 인한 심한 변화가 야기 될수 있음을 알 수 있다. 즉, 미립자를 단순히 강한 충돌력만으로는 처리하는 경우 1회의 충돌만으로도 물성 저하가 발생하는 위험에 노출되므로 100회 내지 300회에 걸쳐 점진적으로 처리를 하도록 하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the impact force F is very sensitive to the impact force F about 1600 m / s when the
이와 같이 본 발명에 따른 유체 충돌 장치는 위 수식의 설계룰에 의하여 유연성있게 제작이 가능하다. 본 발명에서는 충돌각(θ)=79°, 반지름(R)=16.57mm, 높이(e)=3.16mm로 설계가 이루어졌으며, 만일 높이(e)를 변경하는 경우, 반지름(R)도 위 '수식'의 설계룰에 변경될 수 있다.As described above, the fluid collision apparatus according to the present invention can be flexibly manufactured by the design rule of the above formula. In the present invention, the design is made such that the collision angle θ is 79 °, the radius R is 16.57 mm, and the height e is 3.16 mm. If the height e is changed, Can be changed to the design rule of "formula".
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
그 예로서, 도 4를 참조하여 살펴본다. 다만, 요부가 명료하게 파악될 수 있도록 전술한 일 실시예와 차별되는 부분에 대해서만 설명하기로 한다(명칭은 동일하고, 도면부호는 200번대를 부여함). An example will be described with reference to FIG. However, only the portions different from the above-described embodiment will be described so that the recesses can be clearly grasped (names are the same, and reference numerals are assigned to the 200th segment).
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 충돌 장치는, 공급관(230)이 챔버본체(220)의 양측으로 대칭되게 한쌍으로 형성된다. 이 경우, 분출되는 고압유체(F)가 교차되는 지점(C)에서 1차적으로 유체간 충돌이 일어나며, 후속으로 경질체(240)의 충돌면(241) 또는 챔버(220a)의 내면에서 2차적으로 금속과 유체의 충돌을 유도할 수 있다.The fluid impact device according to another embodiment of the present invention is formed in a pair such that the
Claims (6)
상기 챔버와 연결되어 고압유체를 공급하기 위한 공급관; 및
상기 공급관의 단부에 연동되게 설치되어 공급되는 고압유체의 속도를 증대시키는 분사노즐;를 포함하되,
상기 챔버본체의 일측에는, 상기 분사노즐과 연통하며 분출되는 고압유체를 상기 챔버 내면과 사선지게 충돌시키는 경사진 분출단부가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 충돌 장치.A chamber main body having a chamber formed therein;
A supply pipe connected to the chamber for supplying high-pressure fluid; And
And a spray nozzle interposedly installed at an end of the supply pipe to increase a speed of a supplied high-pressure fluid,
Wherein a slanting end portion is formed at one side of the chamber body to slantingly collide with the inner surface of the chamber a high-pressure fluid that is communicated with the spraying nozzle and ejected.
상기 챔버본체의 챔버 내부에 삽입설치되되 분출되는 고압유체가 충돌되는 경질체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 충돌 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a rigid body which is inserted into the chamber of the chamber body and in which the ejected high-pressure fluid collides.
세라믹스·초경합금·서밋·경화강 중 어느 하나의 재질로 형성되며, 그 내측면이 원기둥 또는 사각기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 충돌 장치.The method according to claim 2,
Wherein the inner circumferential surface is formed of a material selected from the group consisting of ceramics, cemented carbide, summit and hardened steel, and its inner surface is formed in a cylindrical or square pillar shape.
원기둥 또는 사각기둥으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 충돌 장치.The apparatus according to claim 1,
Wherein the fluid chamber is formed by a cylindrical or quadrangular pole.
아래 수식에 의해 특정 높이(e)에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체 충돌 장치(e = R·cosθ (θ: 충돌각, R: 반지름)).2. The apparatus according to claim 1,
(E = R? Cos? (?: Collision angle, R: radius)) which is located at a specific height (e) by the following equation.
상기 챔버본체의 양측으로 대칭되게 한쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 충돌 장치.The apparatus according to claim 1,
Wherein the fluid chamber is formed symmetrically on both sides of the chamber body.
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