KR20190057485A - 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분체를 정량으로 공급할 수 있는 분체 공급 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 형상과 공간부를 갖는 분체 저장조, 및 상기 분체 저장조의 분체를 혼합하는 교반수단이 구비된 분체 공급부; 및 상기 분체 공급부로부터 공급되는 분체를 일정하게 배출하는 정량공급부를 포함하여 이루어지되, 상기 정량공급부는, 상기 분체 공급부로부터 공급된 분체가 유입되는 분체 공급구가 구비된 스크류피더 하우징, 및 상기 스크류피더 하우징내에 위치하는 한 쌍의 스크류가 구비된 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치에 관한 것이다.

Description

정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치 {Dry Solid Pump Test Apparatus Capable of Constant Supply}
본 발명은 분체를 정량으로 공급할 수 있는 분체 공급 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한 쌍의 스크류, 고속으로 회전하는 휠 및 캐리어가스 공급관을 구비하여 가압조건하에서 연속적으로 분체를 정량으로 공급하는 것이 가능한 분체 공급 장치의 실시간 측정 및 공급조건을 시험할 수 있는 분체 공급 테스트 장치에 관한 것이다.
석탄가스화(Coal Gasification) 기술은 석유를 대체할 수 있는 저렴한 에너지원 개발 프로젝트의 일환으로 18세기말 처음 산업계에 소개된 후, 현재까지도 수율 향상이나 배출가스 저감을 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있는 기술 분야이다.
이러한 석탄가스화(Coal Gasification)는 석탄을 가스화기에 주입하여 불완전 연소시켜 CO와 H2를 주성분으로 하는 합성가스(Syngas)를 제조한 후, 가스정제 공정을 거쳐서 COS, H2S등의 황화합물을 제거하고, 합성/발전 공정을 이용하여 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG), 합성석유(Coal to Liquid, CTL), 화학제품(메탄올, DME 등) 및 전력을 생산하는 기술이다.
한편, 석탄을 불완전 연소시켜 합성가스를 생성하는 가스화처리단계에서는, 건조된 석탄 또는 수분이 포함된 석탄을 모두 사용할 수 있다. 슬러리 상태의 석탄은 비교적 균일한 양의 석탄을 가스화 반응로에 고압으로 공급하는 것이 가능하다는 장점이 있는 반면, 건조된 석탄에 비해 열적 효율성이 낮다는 점은 지속적으로 지적되고 있는 큰 문제점이다.
그러나 건조 분탄의 경우, 열적 효율성 측면에서는 유리하지만 공급 압력이 상대적으로 낮아 가스화 플랜트 구동측면에서 문제점을 유발시킬 수 있고, 또 슬러리 상태의 공급방식에 비해 정량적으로 공급하기가 곤란하다는 문제점을 안고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서 한국공개특허 2011-0114443호에는 ‘다중 이동 벽 건조탄 압출 펌프’가 개시되어 있다. 상기 종래기술은 2개의 피동 이동 벽들 사이에 미립자를 공급하고, 이들 벽들에 의해 미립자가 가압되지만, 이동 벽들은 평행하게 위치하고 있어 미립자를 충분하게 가압하는 것이 어렵고, 특히 가압된 미립자를 단순히 배출하는 것에 불과하여 고압으로 반응로에 공급할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 발전플랜트와 같은 대규모 가압 조건의 분체 공급 장치를 적용하기 위해서는 장기간의 신뢰성있는 트랙 레코드를 확보하여야 하는 바, 가압 및 고온 조건에서 안정적으로 분체를 정량공급하기 위한 시험장치의 개발은 필수적 이나, 이에 대한 기술은 제시된 바가 없다.
한국공개특허공보 제2011-0114443호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 건조 분체을 항상 일정한 양으로 반응로에 공급할 수 있는 것을 실시간 적으로 확인하고 시험할 수 있는 분체 공급 테스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 발명에서는 가압 조건에서 분체를 공급하는 것을 모니터링하는 것이 가능한 분체 공급 테스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치는 가압조건에서 정량공급이 가능한 분체 공급장치; 상기 분체 공급장치의 슈트박스의 하단에 연통되어 배출되는 분체를 수용하는 분체 저장조(300); 상기 분체 저장소의 일단에 연결되어 고압가스가 유입부로 공급되는 사이클론(400); 상기 사이클론의 하단과 연통되어 부유상 분체를 포집하는 리시버(500); 상기 사이클론의 상단에 연통되어 상기 사이클론에 포집되지 않은 미세 분체를 포집하는 필터유닛(600)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분체 저장소의 일측에는 수용되는 분체의 공급량을 측정할 수 있는 측정유닛(310);이 형성될 수 있다.
또한, 상기 슈트박스의 상단에 연통되어 소정의 가압조건으로 분체를 공급하기 위한 가스공급유닛(700);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 분체 공급장치는 소정의 형상과 공간부를 갖는 분체 저장조(101), 및 상기 분체 저장조(101)의 분체를 혼합하는 교반수단이 구비된 분체 공급부(100); 및 상기 분체 공급부(100)로부터 공급되는 분체를 일정하게 배출하는 정량공급부(200)를 포함하여 이루어지되, 상기 정량공급부(200)는, 상기 분체 공급부(100)로부터 공급된 분체가 유입되는 분체 공급구(212)가 구비된 스크류피더 하우징(210), 및 상기 스크류피더 하우징(210) 내에 위치하는 한 쌍의 스크류(211)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압조건은 1bar 초과 20bar 이하일 수 있다.
또한, 상기 가스공급유닛(700)은 제1 캐리어가스 공급관(221) 및/또는 제2 캐리어가스 공급관(231)으로 가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 측정유닛의 측정 데이터를 수집 및 처리하는 데이터로거가 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 정량공급부(200)는, 스크류피더 하우징(210)에 인접하여 위치하는 휠 하우징(220); 및 상기 휠 하우징(220)과 인접하여 위치하는 슈트박스(230)를 포함하되, 상기 휠 하우징(220)의 외부 소정 위치에는 제1 캐리어가스 공급관(221)이 구비되고, 상기 휠 하우징(220) 내부 공간에는 회전하는 휠(222), 및 분체 이송로(223)가 형성되며, 상기 슈트박스(230)의 외부 소정 위치에는 제2 캐리어가스 공급관(231) 및 배출관(233)이 구비되고, 슈트박스(230) 내부에는 상기 분체 이송로(223)와 상기 배출관(233)을 상호 연통시키는 혼합공간(232)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 스크류(211)는 공급된 분체를 압착하면서 전방으로 이송되도록 샤프트(211-1)가 제1 각도(θ1) 만큼 벌어져 있으며, 상기 휠 하우징(220) 내부의 휠(222)은 한 쌍의 스크류(211) 말단부근에 위치하며, 한 쌍의 스크류(211)에 의해 이송된 분체를 일정량 연속적으로 상기 분체 이송로(223)로 이송시키도록 외부 표면에 돌기가 구비될 수 있다.
본 발명의 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치에 의하면, 소정간격으로 벌어진 2개의 샤프트를 구비하고 있어 분체를 압착하면서 전방으로 이송하고, 또 고속으로 회전하는 1개의 휠을 이용하여 일정량씩 배출하기 때문에, 분체에 수분을 포함시키지 않고도 정량공급이 가능한 것을 실시간으로 측정할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 공급 압력 및 전력소비량을 측정하여 데이터로거에 저장할 수 있어 상용규모 설비 적용을 위한 예비 시험 조건을 용이하게 설계할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 분체 공급 테스트 장치은 휠 하우징과 슈트박스에 캐리어가스 공급관이 연결되어 있어, 캐리어가스의 사용량을 최소화할 수 있고, 게다가 가압 조건에서 분체를 공급하는 것이 가능할 뿐만 아니라 분체의 이송을 한층 용이하게 한다는 것을 확인할 수 있다.
게다가 본 발명의 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치에 의하면, 종래의 건조 분체 공급 장치에 비해 구성이 간소하고 이로 인해 장치의 제작비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 공급 테스트 장치 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정량공급이 가능한 분체 공급 장치의 개략도이다.
도 3은 분체공급부의 투영도이다.
도 4는 정량공급부의 확대도이다.
도 5는 도 4에 도시한 정량공급부를 왼쪽에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 5의 A-A’ 단면도이다.
도 7은 스크류피더를 위에서 바라본 도면이다.
도 8은 스크류피더를 옆에서 바라본 도면이다.
도 9는 정량공급부 내에서 분체와 가스의 흐름 방향을 나타내는 도면이다.
도 10은 정량 공급 장치의 스크류 모터의 RPM에 따른 분체 공급량 검정결과이다.
도 11은 정량 공급 테스트 장치로 측정된 정량 공급 장치의 시간에 따른 압력, 공급량 변화 및 가스 유량 변경도 이다.
도 12는 정량 공급 장치 및 정량 공급 테스트 장치의 실제 사진이다.
도 13은 정량 공급 테스트 장치의 실제 주요 구성품 사진이다.
도 14는 정량 공급 테스트 장치의 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 공급 테스트 장치 구성도이다. 본 발명의 분체 공급 테스트 장치의 주요 구성요소는 분체 저장조, 사이클론, 리시버, 필터유닛, 측정유닛, 가스공급유닛, 데이터로거, MFC(Mass Flow Controller), 압력조절장치, 제어패널, 로드셀로 구성될 수 있다.
가압조건에서 정량공급이 가능한 분체 공급장치; 상기 분체 공급장치의 슈트박스의 하단에 연통되어 배출되는 분체를 수용하는 분체 저장조(300); 상기 분체 저장소의 일단에 연결되어 고압가스가 유입부로 공급되는 사이클론(400); 상기 사이클론의 하단과 연통되어 부유상 분체를 포집하는 리시버(500); 상기 사이클론의 상단에 연통되어 상기 사이클론에 포집되지 않은 미세 분체를 포집하는 필터유닛(600)가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 필터유닛은 연속 측정이 가능하도록 복수개의 필터로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 복수개의 필터가 적용되어 병렬의 가스 배관망을 형성할 수 있다. 또한 추가적으로 바이패스관이 형성될 수 있다.
또한, 상기 분체 저장소의 일측에는 수용되는 분체의 공급량을 측정할 수 있는 측정유닛(310);이 형성될 수 있다.
상기 측정유닛은 바람직하게는 로드셀일 수 있으나, 상기 연속 공급량 측정이 가능하다면 그 형태나 측정기술에 제한되지 않음은 자명하다.
또한, 상기 슈트박스의 상단에 연통되어 소정의 가압조건으로 분체를 공급하기 위한 가스공급유닛(700);을 포함할 수 있다.
상기 가스공급유닛은 MFC를 포함할 수 있다. 상기 가스공급유닛은 다양한 가압조건을 구현하기 위하여 연속적인 압력 변경을 위한 조정이 가능하다면 그 형태 및 제품에 제한되지 않음은 자명하다.
또한, 상기 분체 공급장치는 소정의 형상과 공간부를 갖는 분체 저장조(101), 및 상기 분체 저장조(101)의 분체를 혼합하는 교반수단이 구비된 분체 공급부(100); 및 상기 분체 공급부(100)로부터 공급되는 분체를 일정하게 배출하는 정량공급부(200)를 포함하여 이루어지되, 상기 정량공급부(200)는, 상기 분체 공급부(100)로부터 공급된 분체가 유입되는 분체 공급구(212)가 구비된 스크류피더 하우징(210), 및 상기 스크류피더 하우징(210) 내에 위치하는 한 쌍의 스크류(211)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압조건은 1bar 초과 20bar 이하일 수 있다. 바람직하게는 6bar 내지 15bar 일 수 있다. 상기 압력 조건내에서 연속적 정량 공급이 가능하여야 건식 석탄 가스화 대규모 발전플랜트 등에 적용될 수 있다.
또한, 상기 가스공급유닛(700)은 제1 캐리어가스 공급관(221) 및/또는 제2 캐리어가스 공급관(231)으로 가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 측정유닛의 측정 데이터를 수집 및 처리하는 데이터로거가 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 정량공급부(200)는, 스크류피더 하우징(210)에 인접하여 위치하는 휠 하우징(220); 및 상기 휠 하우징(220)과 인접하여 위치하는 슈트박스(230)를 포함하되, 상기 휠 하우징(220)의 외부 소정 위치에는 제1 캐리어가스 공급관(221)이 구비되고, 상기 휠 하우징(220) 내부 공간에는 회전하는 휠(222), 및 분체 이송로(223)가 형성되며, 상기 슈트박스(230)의 외부 소정 위치에는 제2 캐리어가스 공급관(231) 및 배출관(233)이 구비되고, 슈트박스(230) 내부에는 상기 분체 이송로(223)와 상기 배출관(233)을 상호 연통시키는 혼합공간(232)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 스크류(211)는 공급된 분체를 압착하면서 전방으로 이송되도록 샤프트(211-1)가 제1 각도(θ1) 만큼 벌어져 있으며, 상기 휠 하우징(220) 내부의 휠(222)은 한 쌍의 스크류(211) 말단부근에 위치하며, 한 쌍의 스크류(211)에 의해 이송된 분체를 일정량 연속적으로 상기 분체 이송로(223)로 이송시키도록 외부 표면에 돌기가 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치의 개략도, 도 3은 분체공급부의 투영도 그리고 도 4는 정량공급부의 확대도이다.
본 발명의 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치은 분체 공급부(100)와 상기 분체 공급부(100) 아래에 위치하는 정량공급부(200)를 포함하여 이루어진다. 상기 분체 공급부(100)는 가스화 원료를 일시적으로 저장한 후 정량공급부(200)에 공급하기 위한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 내부가 비어 있으며 상부는 긴 원통형이고 하부는 아래로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형의 분체 저장조(101)를 포함한다.
또 상기 분체 저장조(101) 내부에는 다수개의 날개부(105)가 장착된 2개의 구동축(104)이 서로 평행하게 설치되어 있으며, 분체 저장조(101) 외부 일측면에는 1개의 구동축(104)을 회전시키기 위한 제1 모터(103)가 구비되고, 분체 저장조(101) 외부 타측면에는 전술한 2개의 구동축(104)과 연결되어 있는 한 쌍의 톱니 기어(102)가 설치된다.
따라서 상기 분체 저장조(101) 외부에 있는 제1 모터(103)를 구동시키면, 이와 연결되어 있는 다수개의 날개부가 장착된 구동축(104), 회전하는 구동축(104)과 물리적으로 연결되어 있는 한 쌍의 기어(102) 그리고 나머지 하나의 구동축(104)이 함께 회전하게 되므로, 분체 저장조(101) 내의 분체가 균일하게 혼합될 수 있다. 상기와 같인 혼합된 분체는 분체 저장조(101) 하단의 분체 이송관(106)을 통하여 정량공급부(200)로 이송된다.
여기서, 상기 구동축(104)이 2개이고 제1 모터(103)가 1개인 경우에 대하여 설명하였으나, 구동축과 모터의 설치개수는 필요에 따라 변경할 수 있음은 자명하다.
또 본 발명에서의 분체는 특별히 제한하지 않으며, 일예로서 가스화 원료로 사용하는 경우라면 미분 석탄일 수 있다.
첨부한 도 4는 정량공급부의 확대도, 도 5는 도 3에 도시한 정량공급부를 왼쪽에서 바라본 도면, 도 6은 도 4의 A-A’ 단면도, 도 7은 스크류피더를 위에서 바라본 도면 그리고 도 8은 스크류피더를 옆에서 바라본 도면이다.
상기 정량공급부(200)는 고정상이나 유동상과 같은 반응로에 분체를 균일한 양으로 공급하는 기능을 수행하며, 이 정량공급부(200)는 스크류피더 하우징(210), 휠 하우징(220) 및 슈트박스(230)를 포함하여 이루어진다.
상기 스크류피더 하우징(210)의 상부면에는 상기 분체 공급부(100)로부터 공급된 분체가 유입되는 분체 공급구(212)가 경사지게 형성되어 있고, 내부에는 후술할 한 쌍의 스크류(211)를 수용할 수 있도록 스크류(211)의 외부 형상과 대응되는 공간부가 구비되어 있다.
상기 한 쌍의 스크류(211)에 관하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 한 쌍의 스크류(211)는 공급된 분체를 압착하면서 전방으로 이송시키는 기능을 수행한다. 샤프트(211-1)와 상기 샤프트(211-1)에 구비된 다수개의 나사산(211-2)으로 이루어져 있으며, 상기 샤프트(211-1)는 전방, 즉 후술할 휠(222)이 위치하는 방향으로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 원추형인 것이 바람직하다.
또 2개의 샤프트(211-1)는 제1 각도(θ1), 보다 구체적으로는 10°~20° 정도 벌어져 있는 것이 바람직하고(도 6 참조), 14°~16° 벌어져 있는 것이 보다 바람직하다. 상기 제1 각도(θ1)가 10°미만인 경우에는 2개의 샤프트(211-1) 사이에 공간부가 너무 적어 장치가 지나치게 커질 수 있고, 반면 20°를 초과하면 분체를 충분하게 압착할 수 없기 때문에, 제1 각도(θ1)의 범위는 10~20° 인 것이 바람직하다.
게다가 상기 샤프트(211-1)에 구비된 나사산(211-2)은 지면에 대하여 제2 각도(θ2), 보다 구체적으로는 6~15° 만큼 경사지게 설치되는 것이 바람직하고(도 7 참조), 10°~13° 경사지게 설치되는 것이 보다 바람직하다.
상기 제2 각도(θ2)가 6°미만인 경우에는 전방으로 분체를 이송하는 것이 용이하지 않고, 반대로 15°를 초과하면 분체를 충분하게 압착할 수 없기 때문에, 제2 각도(θ1)의 범위는 6°~15° 인 것이 바람직하다.
아울러 상기 스크류(211)의 나사산(211-2) 외경은 스크류피더 하우징(210)의 내부 벽면과 소정 간격, 보다 체적으로는 1.0~3.0mm 이격되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 이격 거리가 1mm 미만인 경우에는 나사산(211-2) 외경과 하우징(210) 내부벽면이 너무 가까워 나사산(211-2) 외경과 벽면이 충돌할 수 있고, 반대로 3mm를 초과하면 나사산(211-2) 외경과 하우징(210) 내부벽면이 너무 넓어 압착되지 않은 분체가 이송될 수 있기 때문에, 이격 거리는 1.0~3.0mm 인 것이 바람직하다.
상기 휠 하우징(220)은 스크류피더 하우징(210)에 인접하여 위치한다. 그리고 상기 휠 하우징(220)의 외부 소정 위치에는 제1 캐리어가스 공급관(221)이 구비되고, 상기 휠 하우징(220) 내부 공간에는 회전하는 휠(222)과 분체 이송로(223)가 형성되어 있다.
도 5 및 6를 참조하여 상기 구성들을 좀 더 상세하게 설명하면, 스크류피더 하우징(210)의 외면 일측과 접하고 있는 휘 하우징(220)은, 휠(220)을 수용할 수 있는 공간부가 형성되어 있고, 또 휠(220) 후방에는 상기 휠(220)의 회전운동에 의하여 이송되는 분체를 슈트박스(230)로 공급할 수 있도록 소정의 길이와 단면을 갖는 분체 이송로(223)가 형성되어 있다.
여기서, 휠(222)은 전술한 한 쌍의 스크류(211) 말단부근, 보다 구체적으로는 한 쌍의 스크류(211)에 의하여 압착된 분체가 배출되는 부근에 위치한다. 또 상기 휠(222)은 외부 표면에 다수개의 돌기가 구비되어 있으며, 시계 반대방향으로 회전한다.
따라서 한 쌍의 스크류(211)에 의하여 압착된 분체가 배출되면, 고속으로 회전하는 휠(222) 표면의 돌기와 돌기 사이의 홈에 분체가 채워지고, 이들 분체는 휠(222)의 회전운동과 원심력에 의하여 일정량 연속적으로 분체 이송로(223)로 이송된다.
한편, 제1 캐리어가스 공급관(221)은 휠 하우징(220)의 외부 소정 위치, 보다 구체적으로는 회전하는 휠(222) 상부와 연통되도록 위치하여, 분체의 이송을 도와준다. 즉, 상기 제1 캐리어가스 공급관(221)으로 캐리어가스를 연속적으로 공급하면, 휠(222)에 의하여 이송되는 분체가 캐리어가스와 함께 부유상태로 이동하게 되므로, 분체를 보다 용이하게 이송시킬 수 있을 뿐만 아니라 분체의 이송량을 일정하게 유지하는 것이 가능하다.
여기서, 상기 제1 캐리어가스는 불활성 가스인 것이 바람직하며, 일 예로서 질소, 이산화탄소, 아르곤 또는 헬륨일 수 있다.
상기 슈트박스(230)는 휠 하우징(220)에 인접하여 위치한다. 그리고 슈트박스(230)의 외부 소정 위치, 보다 구체적으로는 외부 상면에는 제2 캐리어가스 공급관(231)이 구비되고, 외부 하면에는 배출관(233)이 장착되어 있다. 또 상기 슈트박스(230) 내부에는 상기 제2 캐리어가스 공급관(231), 상기 분체 이송로(223) 및 상기 배출관(233)을 상호 연통시키는 혼합공간(232)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 혼합공간(232)은 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 캐리어가스 공급관(231)과 인접한 상부는 단면적이 크고, 배출관(233)과 인접한 하부는 단면적이 작은 상광하협구조이고, 상기 분체 이송로(223)는 단면적이 큰 상부와 연통되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 상기 분체 이송로(223)를 통해 이동하는 분체는 제1 캐리어가스와 혼합된 부유상태이지만, 이러한 분체에 추가적으로 제2 캐리어가스를 공급하면 희석 및 혼합효과로 인하여 반응로에 주입되는 분체의 공급량 편차를 최소화할 수 있고, 또 제2 캐리어가스 공급관(231)의 설치위치와 공급유량, 배출관(233)의 설치 위치를 조절함으로써 원하는 방향이나 위치까지 분체를 공급하는 것이 가능하다.
특히, 본 발명의 일실시예에서와 같이, 상광하협구조의 혼합공간(232)을 구비하고 단면적이 큰 상부 측면방향으로 분체가 공급되고, 이와 동시에 상부에서 제2 캐리어가스가 주입되면, 제2 캐리어가스의 이동 흐름에 의해 분체가 자연스럽게 빨려 들어가기 때문에 분체의 이동이 한층 원활해진다. 또한 상기 혼합공간(232)은 원추형이기 때문에 공급된 분체는 선회류를 형성하여 분체가 보다 균일하게 혼합될 뿐만 아니라 배출관(233)으로 접근할수록 단면적이 감소하여 이에 따른 분체의 이동속도가 증가하므로 원거리까지 분체를 이송시키는 것이 가능하다.
여기서, 상기 제2 캐리어가스는 제1 캐리어가스와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다시 도 4 및 6을 참조하면서, 2개의 스크류(211)와 휠(222)의 구동방법에 관하여 설명하기로 한다.
상기 휠 하우징(220) 인근에는 제1 구동밸트(241)를 회전시키기 위한 제2 모터(240)가 구비되어 있다. 또 일측은 휠(222)과 연결되고 타측은 제2 구동밸트(243)와 연결된 제1 구동축(242)이 구비되고, 상기 제1 구동축(242)은 상기 제1 구동밸트(241)와 연결된다.
또 상기 제2 구동밸트(243)는 유니버설 조인트(260)와 연결되어 있는 제2 구동축(251)과 연결되며, 상기 유니버설 조인트(260)의 일측은 스크류(211)를 회전시키는 제3 구동밸트(261)와 연결된다.
따라서 제2 모터(240)를 구동시키면, 제1 구동밸트(241)와 연결되어 있는 제1 구동축(242)이 회전하고, 이때 휠(222)과 제2 구동밸트(243)가 함께 회전한다. 또 제2 구동밸트(243)는 제2 구동축(251), 유니버설 조인트(260) 및 제3 구동밸트(261)를 순차적으로 회전시키고, 마지막으로 상기 제3 구동밸트(261)가 스크류(211)를 회전시킨다.
상기 구동방법은 일 예시에 불과할 뿐, 휠(222)과 2개의 스크류(211)를 회전시킬 수 있다면 얼마든지 변형이 가능하다.
도 9는 정량공급부 내에서 분체와 가스의 흐름 방향을 나타내는 도면이다. 전술한 바와 같은 분체 저장조(101)로부터 공급되는 분체가 분체 공급부(212)에 투입되면, 2개의 스크류(211)가 회전하여 분체를 압착하면서 전방으로 이송시킨다. 이렇게 압착되어 이송된 분체는 고속으로 회전하는 휠(222) 표면에 구비된 다수개의 돌기에 의하여 일정량씩 분할되고, 이때 상기 휠(222) 상부로부터는 제1 캐리어가스가 공급된다.
제1 캐리어가스와 혼합된 분체는 분체 이송로(223)를 경유하여 혼합공간(232)으로 이송되고, 이때 슈트박스(230)의 혼합공간(232) 상부로부터 제2 캐리어가스가 공급된다. 이와 같이, 제1 및 제2 캐리어가스가 혼합된 분체는 슈트박스(230) 하부에 위치하는 배출관(233)을 통하여 배출된다.
상기 가압 분체 공급 장치 및 테스트 장치는 높은 가압 조건에서 구동되므로 리크(Leakage)에 취약할 수 있다.
따라서, 각 구성품 및 구성 파트의 조립시 O-ring 및 가스켓을 적용하여 고압조건의 리크를 방지할 수 있다. 상기 가스켓은 그래파이트, 테프론, 실리콘 등이 적용될 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 분체 공급부
101 : 분체 저장조 102 : 기어
103 : 제1 모터 104 : 구동축
105 : 날개부 106 : 분체 이송관
200 : 정량공급부
210 : 스크류피더 하우징
211 : 스크류
211-1 : 샤프트 211-2 : 나사산
212 : 분체 공급구
220 : 휠 하우징
221 : 제1 캐리어가스 공급관 222 : 휠
223 : 분체 이송로
230 : 슈트박스
231 : 제2 캐리어가스 공급관 232 : 혼합공간
233 : 배출관
240 : 제2 모터
241 : 제1 구동밸트 242 : 제1 구동축
243 : 제2 구동밸트
250 : 감속기
251 : 제2 구동축
260 : 유니버셜 조인트
261 : 제3 구동밸트
300: 분체 저장조
310: 측정유닛
400: 사이클론
500: 리시버
600: 필터유닛
700: 가스공급유닛

Claims (9)

  1. 가압조건에서 정량공급이 가능한 분체 공급장치;
    상기 분체 공급장치의 슈트박스의 하단에 연통되어 배출되는 분체를 수용하는 분체 저장조(300);
    상기 분체 저장소의 일단에 연결되어 고압가스가 유입부로 공급되는 사이클론(400);
    상기 사이클론의 하단과 연통되어 부유상 분체를 포집하는 리시버(500);
    상기 사이클론의 상단에 연통되어 상기 사이클론에 포집되지 않은 미세 분체를 포집하는 필터유닛(600);를 포함하는 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분체 저장소의 일측에는 수용되는 분체의 공급량을 측정할 수 있는 측정유닛(310);이 형성된 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슈트박스의 상단에 연통되어 소정의 가압조건으로 분체를 공급하기 위한 가스공급유닛(700);을 포함하는 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분체 공급장치는 소정의 형상과 공간부를 갖는 분체 저장조(101), 및 상기 분체 저장조(101)의 분체를 혼합하는 교반수단이 구비된 분체 공급부(100); 및
    상기 분체 공급부(100)로부터 공급되는 분체를 일정하게 배출하는 정량공급부(200)를 포함하여 이루어지되,
    상기 정량공급부(200)는, 상기 분체 공급부(100)로부터 공급된 분체가 유입되는 분체 공급구(212)가 구비된 스크류피더 하우징(210), 및 상기 스크류피더 하우징(210) 내에 위치하는 한 쌍의 스크류(211)를 포함하는 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압조건은 1bar 초과 20bar 이하 인 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가스공급유닛(700)은 제1 캐리어가스 공급관(221) 및/또는 제2 캐리어가스 공급관(231)으로 가스를 공급하는 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 측정유닛의 측정 데이터를 수집 및 처리하는 데이터로거가 추가로 포함된 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 정량공급부(200)는, 스크류피더 하우징(210)에 인접하여 위치하는 휠 하우징(220); 및
    상기 휠 하우징(220)과 인접하여 위치하는 슈트박스(230)를 포함하되,
    상기 휠 하우징(220)의 외부 소정 위치에는 제1 캐리어가스 공급관(221)이 구비되고,
    상기 휠 하우징(220) 내부 공간에는 회전하는 휠(222), 및 분체 이송로(223)가 형성되며,
    상기 슈트박스(230)의 외부 소정 위치에는 제2 캐리어가스 공급관(231) 및 배출관(233)이 구비되고, 슈트박스(230) 내부에는 상기 분체 이송로(223)와 상기 배출관(233)을 상호 연통시키는 혼합공간(232)이 구비된 것을 특징으로 하는 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스크류(211)는 공급된 분체를 압착하면서 전방으로 이송되도록 샤프트(211-1)가 제1 각도(θ1) 만큼 벌어져 있으며,
    상기 휠 하우징(220) 내부의 휠(222)은 한 쌍의 스크류(211) 말단부근에 위치하며, 한 쌍의 스크류(211)에 의해 이송된 분체를 일정량 연속적으로 상기 분체 이송로(223)로 이송시키도록 외부 표면에 돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 정량공급이 가능한 분체 공급 테스트 장치.
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