KR20210015339A - Axial flow cyclone apparatus - Google Patents

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KR20210015339A
KR20210015339A KR1020190094035A KR20190094035A KR20210015339A KR 20210015339 A KR20210015339 A KR 20210015339A KR 1020190094035 A KR1020190094035 A KR 1020190094035A KR 20190094035 A KR20190094035 A KR 20190094035A KR 20210015339 A KR20210015339 A KR 20210015339A
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김재성
송영수
임예훈
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주식회사 엘지화학
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C2003/006Construction of elements by which the vortex flow is generated or degenerated

Abstract

One embodiment of the present invention relates to an axial flow cyclone device for separating particles from a fluid flowing in an up-down axial direction. The axial flow cyclone device comprises: a casing in which a hollow is formed in a vertical direction; a vortex finder having a hollow in the vertical direction, wherein at least a portion of the vortex finder is disposed inside the casing; and a plurality of guide vanes extending obliquely with respect to a horizontal direction on the outer circumferential side of the vortex finder. The guide vane may be formed that a thickness of a lower surface is thicker than a thickness of an upper surface.

Description

축류식 사이클론 장치{AXIAL FLOW CYCLONE APPARATUS}Axial flow cyclone device {AXIAL FLOW CYCLONE APPARATUS}

본 발명은 축류식 사이클론 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체의 회전 유속을 향상시키기 위한 형상의 가이드 베인을 포함하는 축류식 사이클론 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an axial flow type cyclone device, and more particularly, to an axial flow type cyclone device including a guide vane shaped to improve the rotational flow velocity of a fluid.

사이클론 장치는 유체에 회전 흐름을 형성하여 발생되는 원심력을 이용한 분리 장치 중 하나로서, 기상 또는 액상의 유체로부터 고체 입자를 분리시키는데 사용된다.The cyclone device is one of the separation devices using a centrifugal force generated by forming a rotational flow in a fluid, and is used to separate solid particles from a gaseous or liquid fluid.

사이클론 장치는 유체의 유입 방향에 따라 접선 유입식 사이클론(vertical flow cyclone)과 축류식 사이클론(axial flow cyclone)으로 구분될 수 있다.The cyclone device can be classified into a vertical flow cyclone and an axial flow cyclone according to the flow direction of the fluid.

축류식 사이클론은 선회류, 즉 나선 유동의 형성을 위한 고정식 가이드 베인을 구비하는데, 유량 분배를 균일하게 유도할 수 있어 다중 사이클론(Multi-Cyclone) 장치를 구성하는데 주로 이용된다.The axial flow cyclone has a fixed guide vane for forming a swirling flow, that is, a helical flow, and it is mainly used to construct a multi-cyclone device because it can induce a uniform flow distribution.

한편, 축류식 사이클론을 이용한 입자 분리 효율은 유체의 회전 유속과 연관이 되어 있는데, 이러한 유체의 회전 유속은 축류식 사이클론의 고정식 가이드 베인의 형상과 높은 상관 관계가 있다. Meanwhile, the particle separation efficiency using the axial flow cyclone is related to the rotational flow velocity of the fluid, and the rotational flow velocity of the fluid is highly correlated with the shape of the fixed guide vane of the axial flow cyclone.

이에 따라 입자 분리 효율성 측면에서 유체의 회전 유속을 향상시킬 수 있는 고정식 나선 날개의 최적 설계가 요구되고 있다. Accordingly, there is a need for an optimal design of a fixed spiral blade capable of improving the rotational flow rate of a fluid in terms of particle separation efficiency.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The above-described background technology is technical information that the inventor possessed for derivation of the embodiments of the present invention or acquired during the derivation process, and is not necessarily known to the public before filing the embodiments of the present invention. none.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유체의 회전 유속을 향상시키기 위한 형상의 가이드 베인을 포함하는 축류식 사이클론 장치를 제공하고자 한다. The present invention has been conceived to solve the above-described problem, and is to provide an axial flow type cyclone device including a guide vane having a shape for improving a rotational flow velocity of a fluid.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예는 상하의 축 방향으로 유입되는 유체로부터 입자를 분리하는 축류식 사이클론 장치로서, 상하 방향으로 중공이 형성되어 있는 케이싱; 상하 방향으로 중공이 형성되어 있으며, 적어도 일부가 상기 케이싱 내측에 배치되는 볼텍스 파인더; 및 상기 볼텍스 파인더의 외주면 측에 수평 방향에 대해 경사지게 연장되어 제공되는 복수의 가이드 베인;을 포함하며, 상기 가이드 베인은, 하면의 두께가 상면의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.An embodiment of the present invention is an axial flow cyclone device for separating particles from the fluid flowing in the vertical axial direction, the casing is formed with a hollow in the vertical direction; A vortex finder having a hollow formed in the vertical direction and at least partially disposed inside the casing; And a plurality of guide vanes extending obliquely with respect to the horizontal direction to the outer peripheral surface side of the vortex finder, wherein the guide vanes may have a lower surface having a thickness greater than that of an upper surface.

본 실시예에 있어서, 상기 가이드 베인은 상기 하면의 두께가 상기 상면의 두께보다 1.5 배 이상 3.5배 미만인 것이 바람직하다.In this embodiment, it is preferable that the thickness of the lower surface of the guide vane is 1.5 times or more and less than 3.5 times the thickness of the upper surface.

본 실시예에 있어서, 상기 가이드 베인의 수평 방향에 대한 경사 각도는 60 °내지 70 °인 것이 바람직하다.In this embodiment, it is preferable that the inclination angle of the guide vane with respect to the horizontal direction is 60 ° to 70 °.

본 실시예에 있어서, 상기 가이드 베인의 상면과 하면 사이의 상하 방향 최단 거리는 상기 케이싱의 내경의 0.2 배 내지 0.3 배인 것이 바람직하다. In this embodiment, it is preferable that the shortest distance in the vertical direction between the upper and lower surfaces of the guide vanes is 0.2 to 0.3 times the inner diameter of the casing.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체의 회전 유속을 향상시킬 수 있는 최적 형상의 가이드 베인을 제공하여 유체 내 입자의 분리 효율을 용이하게 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a guide vane having an optimal shape capable of improving a rotational flow velocity of a fluid can be provided, so that the separation efficiency of particles in a fluid can be easily improved.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축류식 사이클론 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 축류식 사이클론 장치의 단위 축류식 사이클론부의 실시예를 개략적으로 나타내고, CFD를 통해 유체의 회전 유속 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 단위 축류식 사이클론부(비교예)를 개략적으로 나타내고, CFD를 통해 유체의 회전 유속 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a diagram schematically showing an axial flow cyclone device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of a unit axial flow cyclone unit of the axial flow cyclone device shown in FIG. 1 and showing a simulation result of a rotational flow velocity of a fluid through CFD.
3 is a diagram schematically showing a unit axial flow type cyclone unit (comparative example) according to the prior art, and showing a simulation result of a rotational flow velocity of a fluid through CFD.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, terms used in the present specification are for explaining embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements, and/or elements, steps, actions and/or elements mentioned. Or does not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by terms. The terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another component.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 축류식 사이클론 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing an axial flow cyclone device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 축류식 사이클론 장치(100)는 상하의 축 방향(도 1 기준 y축 방향)으로 유입되는 유체로부터 입자를 분리하는 장치로서, 케이싱(110), 볼텍스 파인더(120) 및 가이드 베인(130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an axial flow cyclone device 100 according to an embodiment of the present invention is a device for separating particles from a fluid flowing in an upper and lower axial direction (y-axis direction based on FIG. 1 ), and includes a casing 110, A vortex finder 120 and a guide vane 130 may be included.

여기서, 유체는 액상 또는 기상의 유체일 수 있는데, 본 실시예에서는 기상의 유체(Gas)로 가정하며, 입자는 고체 입자(Solid)로 가정하기로 한다.Here, the fluid may be a liquid or gaseous fluid. In this embodiment, it is assumed that the gaseous fluid (Gas), and the particles are assumed to be solid particles.

케이싱(110), 볼텍스 파인더(120) 및 가이드 베인(130)은 하나의 그룹을 형성하여 단위 축류식 사이클론부(100a, 100b, 100c)로 구분될 수 있다.The casing 110, the vortex finder 120, and the guide vane 130 may form a group and may be divided into unit axial flow type cyclone parts 100a, 100b, and 100c.

케이싱(110)은 상하 방향으로 중공이 형성되어 있어 중공 둘레의 외벽을 형성할 수 있다. 후술하게 될 볼텍스 파인더(120)와 케이싱(110) 사이에서는 유체 및 입자의 선회 흐름(선회류)이 형성된다.The casing 110 is formed with a hollow in the vertical direction to form an outer wall around the hollow. A swirling flow (orbiting flow) of fluid and particles is formed between the vortex finder 120 and the casing 110 to be described later.

유체보다 무거운 입자는 선회류 내에서 유체보다 큰 회전 반경을 그리면서 회전하게 된다. 입자는 케이싱(110)에 의해 정의되는 영역 내에서 회전하므로, 입자의 최대 회전 반경은 케이싱(110)의 내측 반경에 의해 정의될 수 있다.Particles heavier than the fluid rotate with a larger radius of rotation than the fluid in the swirling flow. Since the particles rotate within the area defined by the casing 110, the maximum radius of rotation of the particles may be defined by the inner radius of the casing 110.

케이싱(110)의 하부는 아래로 갈수록 좁아지도록 경사진 형상을 가질 수 있다. 케이싱(110)의 하부가 아래로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는 것은 유체로부터 분리된 입자의 낙하를 유도하고 입자가 유체를 따라 볼텍스 파인더(120)로 배출되는 것을 막기 위함이다.The lower portion of the casing 110 may have an inclined shape so as to become narrower downward. The reason why the lower part of the casing 110 has a narrower shape is to induce the falling of particles separated from the fluid and to prevent the particles from being discharged to the vortex finder 120 along the fluid.

케이싱(110)의 상부는 볼텍스 파인더(120)의 적어도 일부를 수용하도록 형성될 수 있다. 케이싱(110)의 상부는 일정한 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 케이싱(110)의 상부와 하부는 내경이 좁아지는 위치를 기준으로 구분될 수 있다.The upper portion of the casing 110 may be formed to accommodate at least a portion of the vortex finder 120. The upper portion of the casing 110 may be formed to have a constant inner diameter. The upper and lower portions of the casing 110 may be divided based on a position where the inner diameter is narrowed.

케이싱(110)의 하단에는 입자 배출구(110a)가 형성될 수 있다. 유체로부터 분리된 입자는 입자 배출구(110a)를 통해 단위 축류식 사이클론부(100a, 100b, 100c)로부터 배출될 수 있다.A particle discharge port 110a may be formed at the lower end of the casing 110. Particles separated from the fluid may be discharged from the unit axial flow cyclone units 100a, 100b, and 100c through the particle discharge port 110a.

단위 축류식 사이클론부(100a, 100b, 100c)의 케이싱들(110)은 외부 케이스(150) 내측에 구비될 수 있다.Casings 110 of the unit axial flow type cyclone parts 100a, 100b, and 100c may be provided inside the outer case 150.

외부 케이스(150)의 하단에는 입자 배출구(150a)가 형성될 수 있으며, 각 단위 축류식 사이클론부(100a, 100b, 100c)로부터 배출된 입자는 입자 배출구(150a)를 통해 외부로 배출될 수 있다.A particle discharge port 150a may be formed at the bottom of the outer case 150, and particles discharged from each unit axial flow type cyclone part 100a, 100b, 100c may be discharged to the outside through the particle discharge port 150a. .

볼텍스 파인더(120)는 입자와 분리된 유체를 배출시키도록 제공된다. 볼텍스 파인더(120)는 상하 방향으로 중공이 형성되어 있어 중공 둘레의 외벽을 형성할 수 있다. 볼텍스 파인더(120)의 적어도 일부는 케이싱(110) 내측에 배치될 수 있다.The vortex finder 120 is provided to discharge a fluid separated from the particles. The vortex finder 120 is formed with a hollow in the vertical direction to form an outer wall around the hollow. At least a portion of the vortex finder 120 may be disposed inside the casing 110.

볼텍스 파인더(120)의 하부는 아래로 갈수록 좁아지도록 경사진 형상을 가질 수 있다. 볼텍스 파인더(120)의 하부가 아래로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는 것은 입자가 유체를 따라 볼텍스 파인더(120)로 배출되는 것을 막기 위함이다.The lower portion of the vortex finder 120 may have an inclined shape so as to become narrower downward. The reason that the lower part of the vortex finder 120 has a shape that narrows downward is to prevent particles from being discharged to the vortex finder 120 along the fluid.

볼텍스 파인더(120)의 상부는 일정한 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 볼텍스 파인더(120)의 상부와 하부는 내경이 좁아지는 위치를 기준으로 구분될 수 있다.The upper portion of the vortex finder 120 may be formed to have a constant inner diameter. The upper and lower portions of the vortex finder 120 may be divided based on a position where the inner diameter becomes narrower.

가이드 베인(130)은 볼텍스 파인더(120)의 외주면 측에 수평 방향(도 1 기준 x 축 방향)에 대해 경사지게 연장된 형태로 제공될 수 있다. 가이드 베인(130)은 볼텍스 파인더(120)의 원주 방향을 따라 복수 개 나열되어 제공될 수 있다.The guide vane 130 may be provided on the outer circumferential side of the vortex finder 120 in a form that extends obliquely with respect to the horizontal direction (the x-axis direction based on FIG. 1 ). A plurality of guide vanes 130 may be arranged along the circumferential direction of the vortex finder 120 and provided.

가이드 베인(130)이 외주면 측에 수평 방향에 대해 경사지게 연장됨에 따라 단위 축류식 사이클론부(100a, 100b, 100c)의 유입구로 유입된 유체와 입자는 선회 흐름을 형성할 수 있다. As the guide vane 130 extends obliquely with respect to the horizontal direction on the outer circumferential side, fluid and particles introduced into the inlet of the unit axial flow type cyclone units 100a, 100b, and 100c may form a swirling flow.

도 2는 도 1에 도시된 축류식 사이클론 장치(100)의 단위 축류식 사이클론부(100a, 100b, 100c)의 실시예를 개략적으로 나타내고, CFD를 통해 유체의 회전 유속 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 2 schematically shows an embodiment of the unit axial flow type cyclone units 100a, 100b, and 100c of the axial flow type cyclone device 100 shown in FIG. 1, and is a diagram showing a result of simulation of a rotational flow velocity of a fluid through CFD.

실시예의 형상 조건Example shape condition

볼텍스 파인더(120)의 상부 내경(Φ1) : 300 mmUpper inner diameter of vortex finder 120 (Φ1): 300 mm

볼텍스 파인더(120)의 하단부 내경(Φ2) : 200 mmInner diameter of the lower end of the vortex finder 120 (Φ2): 200 mm

케이싱(110)의 상부 내경(Φ3) : 500 mmUpper inner diameter of casing 110 (Φ3): 500 mm

케이싱(110)의 하단부 내경(Φ4) : 187.5 mmInner diameter of the lower end of the casing 110 (Φ4): 187.5 mm

케이싱(110)의 상단부와 가이드 베인(130)의 상면 사이의 간격(h1) : 100 mmInterval (h1) between the upper end of the casing 110 and the upper surface of the guide vane 130: 100 mm

가이드 베인(130)의 상면과 하면 사이의 최단 거리(h2) : 100 mmThe shortest distance (h2) between the upper and lower surfaces of the guide vane 130: 100 mm

케이싱(110)의 상단부와 볼텍스 파인더(120)의 내경이 감소하기 시작하는 위치 사이의 거리(h3) : 300 mmThe distance between the upper end of the casing 110 and the position where the inner diameter of the vortex finder 120 starts to decrease (h3): 300 mm

케이싱(110)의 상단부와 볼텐스 파인더(120)의 하단부 사이의 거리(h4) : 675 mmDistance between the upper end of the casing 110 and the lower end of the ball tension finder 120 (h4): 675 mm

케이싱(110)의 상단부와 케이싱(110)의 내경이 감소하기 시작하는 위치 사이의 거리(h5) : 1050 mmDistance between the upper end of the casing 110 and the position where the inner diameter of the casing 110 begins to decrease (h5): 1050 mm

케이싱(110)의 내경이 감소하기 시작하는 위치와 케이싱(110)의 하단부 사이의 거리(h6) : 1250 mmDistance between the lower end of the casing 110 and the position where the inner diameter of the casing 110 starts to decrease (h6): 1250 mm

가이드 베인(130)의 상면의 두께(d1) : 10 mmThe thickness of the upper surface of the guide vane 130 (d1): 10 mm

가이드 베인(130)의 하면의 두께(d2) : 30 mmThe thickness of the lower surface of the guide vane 130 (d2): 30 mm

가이드 베인(130)의 수평 방향에 대한 경사 각도(θ, 수평 방향에 대한 가이드 베인(130)의 상면의 중앙과 하면의 중앙을 연결하는 라인의 경사 각도) : 70 °The inclination angle of the guide vane 130 in the horizontal direction (θ, the inclination angle of the line connecting the center of the upper surface and the lower surface of the guide vane 130 in the horizontal direction): 70 °

가이드 베인(130)의 수량 : 12 개Quantity of guide vanes 130: 12

실시예의 유체 유동 조건Example fluid flow conditions

케이싱(110)의 상단부를 통해 유입되는 기체의 유량은 2.312715 kg/s 및 기체의 유속은 19.793268 m/s 로 가정하였다.The flow rate of gas flowing through the upper end of the casing 110 was assumed to be 2.312715 kg/s and the flow rate of gas was 19.793268 m/s.

도 3은 종래기술에 따른 단위 축류식 사이클론부(비교예)를 개략적으로 나타내고, CFD를 통해 유체의 회전 유속 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram schematically showing a unit axial flow type cyclone unit (comparative example) according to the prior art, and showing a simulation result of a rotational flow velocity of a fluid through CFD.

비교예의 형상 조건Shape condition of comparative example

가이드 베인(13)의 상면의 두께(d1')와 하면의 두께(d2')를 모두 10 mm로 동일하게 설정한 것 외의 형상 조건은 모두 실시예 형상 조건과 동일하게 가정하였다.The shape conditions of the guide vanes 13 were all assumed to be the same as those of the embodiment except that the thickness d1' of the upper surface and the thickness d2' of the lower surface of the guide vane 13 were set equal to 10 mm.

비교예의 유체 유동 조건Fluid flow conditions of the comparative example

케이싱(11)의 상단부를 통해 유입되는 기체의 유량은 2.312715 kg/s 및 기체의 유속은 19.793268 m/s 로 가정하였다.The flow rate of gas flowing through the upper end of the casing 11 was assumed to be 2.312715 kg/s and the flow rate of gas was 19.793268 m/s.

가이드 베인의 하부에서의 유체의 유속 분포를 살펴보면, 확연히 종래기술에 따른 단위 축류식 사이클론부(10)보다 본 발명의 실시예에 따른 단위 축류식 사이클론부(100a, 100b, 100c)에서의 유체의 유속이 더 크게 나타나는 것으로 확인된다. Looking at the distribution of the flow velocity of the fluid at the lower part of the guide vane, it is obvious that the flow rate of the fluid in the unit axial flow type cyclone unit 100a, 100b, 100c according to the embodiment of the present invention is more than that of the unit axial flow type cyclone unit 10 according to the prior art. It is confirmed that the flow rate appears larger.

이를 바탕으로, 가이드 베인(130)은 하면의 두께(d2)가 상면의 두께(d1)보다 더 두껍게 형성되는 것이 바람직함을 확인할 수 있다.Based on this, it can be seen that it is preferable that the thickness d2 of the lower surface of the guide vane 130 is thicker than the thickness d1 of the upper surface.

다음의 표에는 비교예 및 여러가지 실시예에 따른 단위 축류식 사이클론부의 설정 및 CFD를 이용한 시뮬레이션 해석 결과를 나타내었다.The following table shows the setting of the unit axial flow cyclone unit according to the comparative examples and various examples and the simulation analysis results using CFD.

Figure pat00001
Figure pat00001

비교예 및 실시예에서의 가이드 베인의 상면의 두께는 10 mm로 모두 동일하게 설정하고, 나머지 형상 조건 및 유동 조건은 전술한 바와 동일하다.In Comparative Examples and Examples, the thickness of the upper surface of the guide vane is set equal to 10 mm, and the remaining shape conditions and flow conditions are the same as described above.

단면 1의 위치는 가이드 베인의 하면과 대응되는 위치이고, 단면 2의 위치는 단면 1로부터 하방으로 50 mm 이격된 위치이며, 단면 3의 위치는 단면 2로부터 하방으로 50 mm 이격된 위치이다. The location of section 1 is a position corresponding to the lower surface of the guide vane, the location of section 2 is a location 50 mm apart from section 1, and the location of section 3 is a location 50 mm apart from section 2 downward.

비교예와 실시예 1 내지 7을 비교해보면, 가이드 베인의 상면 두께보다 하면 두께가 더 두꺼우면, 유체의 최대 회전 유속 및 평균 회전 유속 모두 증가하는 것으로 확인되었다.Comparing Comparative Examples and Examples 1 to 7, it was found that when the thickness of the lower surface is thicker than that of the upper surface of the guide vane, both the maximum rotational flow rate and the average rotational flow rate of the fluid increase.

한편, 볼텍스 파인더의 상단부 내경에서의 압력과 케이싱의 상단부 내경에서의 압력 차이인 차압은 비교예보다 실시예 1 내지 7에서 모두 증가하였으나, 가이드 베인의 상면 두께 대비 하면의 두께의 두께 비율이 1.5 배 수준에서 3배 수준까지는 차압이 점점 감소하는 경향을 띄다가 3.5배부터는 급격히 증가하는 것이 확인되었다.On the other hand, the differential pressure, which is the difference between the pressure at the inner diameter of the upper end of the vortex finder and the pressure at the inner diameter of the upper end of the casing, increased in Examples 1 to 7 compared to the Comparative Example, but the thickness ratio of the thickness of the lower surface to the upper surface thickness of the guide vane was 1.5 times. It was confirmed that the differential pressure tended to decrease gradually from the level to the level of 3 times, but increased sharply from 3.5 times.

이를 바탕으로, 가이드 베인(130)은 하면의 두께(d2)가 상면의 두께(d1)보다 1.5 배 이상 3.5 배 미만인 것이 바람직하며, 하면의 두께(d2)가 상면의 두께(d1)보다 3배 이상 3.4배 이하인 것이 더욱 바람직할 수 있다.Based on this, the thickness of the guide vane 130 is preferably 1.5 times or more and less than 3.5 times the thickness d2 of the upper surface, and the thickness d2 of the lower surface is 3 times the thickness d1 of the upper surface. It may be more preferable to be more than 3.4 times or less.

한편, 가이드 베인(130)의 수평 방향에 대한 경사 각도(θ)는 55 °내지 75 °, 더욱 바람직하게는 60 °내지 70 °일 수 있다. 경사 각도(θ)가 작아질수록 유체의 회전 유속이 빨라지고 차압이 증가할 수 있기 때문에, 가이드 베인(130)의 하면 두께 증가로 인한 회전 유속 증가 효과는 크지 않은 반면 오히려 차압이 증가하는 효과는 커질 수 있기 때문이다. On the other hand, the inclination angle θ of the guide vane 130 in the horizontal direction may be 55 ° to 75 °, more preferably 60 ° to 70 °. As the inclination angle θ decreases, the rotational flow velocity of the fluid may increase and the differential pressure may increase.Therefore, the effect of increasing the rotational flow velocity due to an increase in the thickness of the lower surface of the guide vane 130 is not large, but the effect of increasing the differential pressure becomes larger. Because it can.

또한, 가이드 베인(130)의 상면과 하면 사이의 상하 방향 최단 거리(h2)는 케이싱(110)의 상부 내경(Φ3)의 0.2 배 내지 0.3 배인 것이 바람직하다. 가이드 베인(130)의 상면과 하면 사이의 상하 방향 최단 거리(h2)가 소정 길이 이상으로 길어지는 경우에는 유체의 회전 유속 증가 효과는 크지 않고 오히려 차압만 증가될 수 있기 때문이다.In addition, it is preferable that the shortest distance h2 between the upper and lower surfaces of the guide vanes 130 is 0.2 to 0.3 times the upper inner diameter Φ3 of the casing 110. This is because when the shortest distance h2 between the upper and lower surfaces of the guide vane 130 is longer than a predetermined length, the effect of increasing the rotational flow velocity of the fluid is not large, but only the differential pressure may be increased.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체의 회전 유속을 향상시킬 수 있는 최적 형상의 가이드 베인, 즉 하면의 두께가 상면의 두께보다 더 두껍게 형성되는 가이드 베인을 제공하여 유체 내 입자의 분리 효율을 용이하게 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a guide vane having an optimal shape capable of improving the rotational flow rate of a fluid, that is, a guide vane having a lower surface thickness greater than that of an upper surface, is provided to facilitate the separation efficiency of particles in the fluid. Can be improved.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended claims will include such modifications or variations as long as they fall within the gist of the present invention.

100 : 축류식 사이클론 장치
110 : 케이싱
120 : 볼텍스 파인더
130 : 가이드 베인
100: axial flow type cyclone device
110: casing
120: Vortex finder
130: guide vane

Claims (4)

상하의 축 방향으로 유입되는 유체로부터 입자를 분리하는 축류식 사이클론 장치로서,
상하 방향으로 중공이 형성되어 있는 케이싱;
상하 방향으로 중공이 형성되어 있으며, 적어도 일부가 상기 케이싱 내측에 배치되는 볼텍스 파인더; 및
상기 볼텍스 파인더의 외주면 측에 수평 방향에 대해 경사지게 연장되어 제공되는 복수의 가이드 베인;을 포함하며,
상기 가이드 베인은,
하면의 두께가 상면의 두께보다 더 두껍게 형성되는, 축류식 사이클론 장치.
As an axial flow type cyclone device that separates particles from fluid flowing in the upper and lower axial directions,
A casing with a hollow formed in the vertical direction;
A vortex finder having a hollow formed in the vertical direction and at least partially disposed inside the casing; And
Includes; a plurality of guide vanes extending obliquely with respect to the horizontal direction on the outer peripheral surface side of the vortex finder,
The guide vane,
An axial flow type cyclone device in which the lower surface is formed thicker than the upper surface.
제1항에 있어서,
상기 가이드 베인은,
상기 하면의 두께가 상기 상면의 두께보다 1.5 배 이상 3.5 배 미만인, 축류식 사이클론 장치.
The method of claim 1,
The guide vane,
The thickness of the lower surface is 1.5 times or more and less than 3.5 times the thickness of the upper surface, the axial flow type cyclone device.
제1항에 있어서,
상기 가이드 베인의 수평 방향에 대한 경사 각도는 60 °내지 70 °인, 축류식 사이클론 장치.
The method of claim 1,
The inclination angle of the guide vane with respect to the horizontal direction is 60 ° to 70 °, axial flow type cyclone device.
제1항에 있어서,
상기 가이드 베인의 상면과 하면 사이의 상하 방향 최단 거리는 상기 케이싱의 내경의 0.2 배 내지 0.3 배인, 축류식 사이클론 장치.
The method of claim 1,
The shortest distance in the vertical direction between the upper surface and the lower surface of the guide vane is 0.2 to 0.3 times the inner diameter of the casing, the axial flow type cyclone device.
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