KR20210092368A - An active uniflow separator for multi-phase matters - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 기체, 액체, 고체가 두 가지 이상의 상으로 혼합되어 있는 다상유체에서 각 상들을 효과적으로 분리할 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an active single flow multiphase material separation apparatus and method. More particularly, it relates to an apparatus capable of effectively separating each phase in a multiphase fluid in which gas, liquid, and solid are mixed as two or more phases.
종래에는 물질 분리장치로 유체역학 방식의 사이클론 집진기술, 전기식 및 정전분무 집진기술, 여과지를 이용하는 필터식 집진기술이 사용되었다. 종래의 전기식 및 여과식 물질 분리 기술은 유체가 고온고압이거나 유체의 오염이 심한 경우, 부식성/독성/급격한 반응성 등이 있는 유체에는 사용이 어려운 한계가 존재한다. Conventionally, as a material separation device, a hydrodynamic cyclone dust collection technology, an electric and electrostatic spray dust collection technology, and a filter-type dust collection technology using filter paper have been used. Conventional electric and filtration material separation techniques have limitations that are difficult to use in fluids with corrosive/toxic/rapid reactivity, etc., when the fluid is high-temperature, high-pressure, or the fluid is heavily contaminated.
사이클론은 원심력을 이용하여 기체-고체 혼합물 중에서 고체입자를 분리할 수 있는 장치로서 다른 집진장치에 비해 적은 비용으로 효과적인 집진이 가능하고 설치가 쉬워 널리 사용되고 있다. 사이클론에서 유입되는 기체-고체 혼합물을 분리할 수 있는 가장 주된 기동력(driving force)은 사이클론 유입구를 통해 접선(tangential) 방향으로 유입되는 기체-고체 혼합물의 원심력과 중력이며, 사이클론으로 주입되는 기체-고체 혼합물의 속도, 사이클론 내통경(inside diameter), 사이클론의 길이, 보텍스 파인더(vortex finder)의 형상(직경, 높이) 등에 의해 집진(포집) 효율이 달라진다.A cyclone is a device that can separate solid particles from a gas-solid mixture by using centrifugal force, and is widely used because it can effectively collect dust at a low cost compared to other dust collectors and is easy to install. The main driving force that can separate the gas-solid mixture flowing from the cyclone is the centrifugal force and gravity of the gas-solid mixture flowing tangentially through the cyclone inlet, and the gas-solid injected into the cyclone. The dust collection (collection) efficiency varies depending on the speed of the mixture, the inside diameter of the cyclone, the length of the cyclone, and the shape (diameter, height) of the vortex finder.
유체역학방식의 경우 고온고압 및 다상 유체의 물리화학적 상태(점도, 표면장력, 밀도, 형상 및 크기, 반응성 등)에 관계없이 사용이 가능하나 형상이 고정된 관계로 포집최적화 조절이 어려운 한계가 존재한다.In the case of the hydrodynamic method, it can be used regardless of the physicochemical state (viscosity, surface tension, density, shape and size, reactivity, etc.) of high-temperature, high-pressure and multi-phase fluids, but there is a limitation in that it is difficult to control the optimization of collection due to the fixed shape. do.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 단일흐름 집진기 원리를 응용하여 유량 조절이 가능한 송풍기능을 적용함으로써 보다 경박단소하고 다양한 유체 상황에 능동적으로 대응할 수 있는 다상 물질 분리장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been devised to solve the conventional problems as described above. According to an embodiment of the present invention, by applying a blower function capable of controlling the flow rate by applying the conventional single flow dust collector principle, more light, thin, simple and various fluids An object of the present invention is to provide a multi-phase material separation device capable of actively responding to situations.
본 발명의 실시예에 따르면, 공기역학적인 다상 물질 분리기능과 유체와 함께 흐르는 입자 또는 유체의 특성을 감지함으로써 물질 분리장치의 성능을 제어할 수 있는, 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an active single-flow multi-phase material separation device and method capable of controlling the performance of the material separation device by detecting the aerodynamic multi-phase material separation function and the characteristics of particles or fluid flowing together with the fluid. Its purpose is to provide
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 유체의 체류시간과 차압을 조절하고 유체가 포함하고 있는 이상(discrete-phase) 물질의 상태 및 특성을 감지하여 유속을 제어함으로써 능동적(active)이고 효율적인 물질 분리를 실현하여 기존 유체역학적 입자분리장치인 역류형(Lapple-type) 사이클론과 단일흐름(uniflow) 사이클론 집진기의 수동적(passive) 기능의 한계점을 개선할 수 있는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법을 제공하는데 그 목적이 있다. And according to an embodiment of the present invention, active and efficient material separation is achieved by controlling the residence time and differential pressure of the fluid and controlling the flow rate by sensing the state and characteristics of the discrete-phase material contained in the fluid. To provide an active single-flow multi-phase material separation device and separation method that can improve the passive function of the existing hydrodynamic particle separation devices, lapple-type cyclone and uniflow cyclone dust collector but it has a purpose.
본 발명의 실시예에 따르면, 경박단소하고 능동적인 단일흐름 다상 물질 분리장치로써 여러 상의 물질이 혼합된 유체의 특성을 감지할 수 있는 장치로써 1) 유량변화 및 혼합유체의 특성에 따른 분리성능을 제어할 수 있고, 2) 유량제어기능을 분리장치에 합침으로써 독립적인 물질분리 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 연소설비(보일러, 소각로 등) 집진장치, 열설비 기수분리장치, 하천 및 바다에서의 부유물질(미세플라스틱 등) 제거장치 등으로 기존 집진기 또는 물질 분리장치의 적용범위를 넓힐 수 있는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, as a lightweight, compact and active single-flow multi-phase material separation device, it is a device capable of detecting the characteristics of a fluid in which materials of several phases are mixed. 1) Separation performance according to flow rate changes and characteristics of mixed fluids 2) By integrating the flow control function with the separation device, an independent material separation function can be performed, and through this, combustion equipment (boiler, incinerator, etc.) An object of the present invention is to provide an active single-flow multi-phase material separation device and separation method that can broaden the scope of application of the existing dust collector or material separation device with a device for removing suspended solids (microplastics, etc.) of
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood
본 발명의 제1목적은, 다상물질 분리장치에 있어서, 다상물질이 유입되는 유입단을 갖는 유입부; 상부가 상기 유입부과 연결되며, 내부에 상기 다상물질에 와류를 발생시키는 능동형 와류발생기를 갖는 와류발생관; 상부가 상기 와류발생관과 연결되며, 상기 능동형 와류발생기에 의해 와류가 발생된 상기 다상물질이 유입되는 사이클론 본체; 상기 사이클론 본체 하부와 연결되며, 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 분리배출되는 배출부; 상기 사이클론 본체 내부에 구비되어, 상기 다상물질에서 상기 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 토출되는 분리토출유닛; 및 상기 분리토출유닛에 의해 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하는 감지기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is to provide an apparatus for separating a multiphase material, comprising: an inlet having an inlet through which a multiphase material is introduced; a vortex generating tube having an active vortex generator having an upper portion connected to the inlet and generating a vortex in the multi-phase material; a cyclone body having an upper portion connected to the vortex generating tube, and into which the multi-phase material generated by the vortex by the active vortex generator is introduced; a discharge part connected to the lower part of the cyclone body and separating and discharging the first separated material separated by centrifugal force by vortex by gravity; a separation discharge unit provided inside the cyclone body to discharge a second separation material from which the first separation material is separated from the multi-phase material; And it can be achieved as an active single-flow multi-phase material separation device comprising a; and a sensor for detecting the state of the second separation material discharged by the separation and discharge unit.
본 발명의 제1목적에 있어서, 분리토출유닛은, 상기 사이클론 본체 내부 중앙에 위치되어 상기 제2분리물질이 유입되는 유입관과, 상기 유입관과 절곡 연결되어 상기 사이클론 본체 외부로 돌출되어 상기 제2분리물질이 토출되는 토출관을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the first object of the present invention, the separation/discharge unit is located in the center inside the cyclone body and includes an inlet pipe through which the second separation material is introduced, and the inlet pipe and the bent connection to protrude to the outside of the cyclone body. 2 It may be characterized in that it includes a discharge pipe through which the separated material is discharged.
본 발명의 제1목적에 있어서, 상기 유입부와, 상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 유입관과, 상기 배출부는 동축상에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In a first object of the present invention, the inlet portion, the vortex generating tube, the cyclone body, the inlet tube, and the discharge portion may be characterized in that they are located on the same axis.
본 발명의 제1목적에 있어서, 상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 유입관과, 상기 배출부는 동축상에 위치되고, 상기 다상물질은 상기 유입부를 통해 상기 와류발생관의 법선방향으로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다. In a first object of the present invention, the vortex generating tube, the cyclone body, the inlet tube, and the outlet are located on the same axis, and the multiphase material flows through the inlet in the normal direction of the vortex generating tube. It may be characterized in that it is introduced.
본 발명의 제2목적은 다상물질 분리장치에 있어서, 다상물질이 수평방향으로 유입되는 유입단을 갖는 유입부; 일측면이 상기 유입부과 연결되며, 내부에 상기 다상물질에 와류를 발생시키는 능동형 와류발생기를 갖는 와류발생관; 일측면이 상기 와류발생관과 연결되며, 상기 능동형 와류발생기에 의해 와류가 발생된 상기 다상물질이 측면으로 유입되는 사이클론 본체; 상기 사이클론 본체 하부와 연결되며, 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 분리배출되는 배출부; 상기 사이클론 본체 내부 중앙에 상기 사이클론 본체 길이방향을 따라 구비되어, 상기 다상물질에서 상기 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 토출되는 분리토출유닛; 및 상기 분리토출유닛에 의해 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하는 감지기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide an apparatus for separating multi-phase materials, comprising: an inlet having an inlet through which a multi-phase material is introduced in a horizontal direction; a vortex generating tube having one side connected to the inlet and having an active vortex generator therein for generating a vortex in the multiphase material; a cyclone body, one side of which is connected to the vortex generating tube, into which the multi-phase material generated by the vortex by the active vortex generator is introduced to the side; a discharge part connected to the lower part of the cyclone body and separating and discharging the first separated material separated by centrifugal force by vortex by gravity; a separation/discharge unit provided along the longitudinal direction of the cyclone body in the center inside the cyclone body to discharge a second separation material from which the first separation material is separated from the multiphase material; And it can be achieved as an active single-flow multi-phase material separation device comprising a; and a sensor for detecting the state of the second separation material discharged by the separation and discharge unit.
본 발명의 제2목적에 있어서, 상기 분리토출유닛은 직선관 형태를 가지고, 상기 유입부와, 상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 분리토출유닛은 수평방향 동축에 위치되며, 상기 배출부에 의한 제1분리물질의 배출방향은 중력방향인 것을 특징으로 할 수 있다. In a second object of the present invention, the separate discharge unit has a straight tube shape, and the inlet, the vortex generating tube, the cyclone body, and the separate discharge unit are located coaxially in the horizontal direction, and the discharge unit The discharge direction of the first separated material by the negative may be characterized in that the direction of gravity.
또한 본 발명의 제2목적에 있어서, 분리토출유닛은 직선관 형태를 가지고, 상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 분리토출유닛은 수평방향 동축에 위치되며, 상기 다상물질은 상기 유입부를 통해 상기 와류발생관의 법선방향으로 유입되고, 상기 배출부에 의한 제1분리물질의 배출방향은 중력방향인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the second object of the present invention, the separate discharge unit has a straight tube shape, the vortex generating tube, the cyclone body, and the separate discharge unit are located coaxially in the horizontal direction, and the multi-phase material is disposed in the inlet portion It may be introduced in the normal direction of the vortex generating tube through, and the discharge direction of the first separation material by the discharge unit may be characterized in that the gravity direction.
본 발명의 제1, 제2목적에 있어서, 상기 능동형 와류발생기는, 회전깃, 상기 회전깃을 회전시키는 구동부를 포함하고, 상기 감지기에서 측정된 상기 제2분리물질의 상태에 기반하여, 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the first and second objects of the present invention, the active vortex generator includes a rotor blade and a driving unit for rotating the rotor blade, and based on the state of the second separation material measured by the sensor, the driving unit It may be characterized in that it further comprises a control unit for controlling the.
그리고 본 발명의 제1, 제2목적에 있어서, 감지기는 제2분리물질의 이상(discrete-phase)물질 상태, 입자크기, 입자의 상태, 및 상기 유입단과의 차압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the first and second objects of the present invention, the detector detects at least one of a discrete-phase state of the second separated material, a particle size, a state of particles, and a differential pressure with the inlet end. can be characterized.
또한 본 발명의 제1, 제2목적에 있어서, 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 구동부를 제어하여, 유속과 차압을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the first and second objects of the present invention, the control unit may control the driving unit based on the measured value from the sensor, and may be characterized in that the separation performance is controlled by adjusting the flow rate and the differential pressure.
그리고 본 발명의 제1, 제2목적에 있어서, 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 다상물질이 반응물질인 경우, 상기 구동부를 제어하여, 반응시간과 체류시간을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the first and second objects of the present invention, when the multi-phase material is a reactant based on the measured value from the sensor, the controller controls the driving unit to adjust the reaction time and residence time to improve the separation performance. It can be characterized by controlling.
본 발명의 제3목적은 다상물질 분리방법에 있어서, 능동형 와류발생기가 구동되는 단계; 유입단를 통해 다상물질이 유입부로 유입되는 단계; 상기 유입부과 연결된 와류발생관 내부에 구비된 능동형 와류발생기에 의해 상기 다상물질에 와류가 발생되는 단계; 상기 와류발생관과 연결된 사이클론 본체로, 상기 능동형 와류발생기에 의해 와류가 발생된 상기 다상물질이 유입되는 단계; 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 사이클론 본체의 배출부를 통해 분리배출되는 배출부; 다상물질에서 상기 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 상기 사이클론 본체 내부에 구비된 분리토출유닛을 통해 토출되는단계; 분리토출유닛에 구비된 감지기가 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하는 단계; 및 제어부가 상기 감지기에서 측정된 상기 제2분리물질의 상태에 기반하여, 상기 능동형와류발생기를 제어하여, 유속을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리방법으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is a method for separating a multiphase material, comprising the steps of: driving an active vortex generator; introducing the multi-phase material into the inlet through the inlet; generating a vortex in the multi-phase material by an active vortex generator provided inside the vortex generating tube connected to the inlet; introducing the multi-phase material in which the vortex is generated by the active vortex generator into the cyclone body connected to the vortex generator; a discharge unit in which the first separation material separated by centrifugal force by the vortex is separated and discharged through the discharge unit of the cyclone body by gravity; discharging a second separation material from which the first separation material is separated from the multiphase material through a separation discharge unit provided in the cyclone body; detecting a state of a second separated material to be discharged by a detector provided in the separated discharging unit; and a control unit controlling the active vortex generator based on the state of the second separation material measured by the sensor to adjust the flow rate. can
그리고 감지하는 단계에서, 감지기는 제2분리물질의 이상(discrete-phase)물질 상태, 입자크기, 입자의 상태, 및 상기 유입단과의 차압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the sensing step, the detector may be characterized in that it senses at least one of a state of a discrete-phase material of the second separation material, a particle size, a state of a particle, and a differential pressure with the inlet end.
또한 상기 조절하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 구동부를 제어하여, 유속과 차압을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the adjusting step, the control unit may control the driving unit based on the measured value from the sensor to control the separation performance by adjusting the flow rate and the differential pressure.
그리고 상기 조절하는 단계에서, 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 다상물질이 반응물질인 경우, 상기 구동부를 제어하여, 반응시간과 체류시간을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the adjusting step, when the multi-phase material is a reactant based on the measured value from the sensor, the control unit controls the driving unit to control the separation performance by adjusting the reaction time and residence time. can
본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 따르면, 종래의 단일흐름 집진기 원리를 응용하여 유량 조절이 가능한 송풍기능을 적용함으로써 보다 경박단소하고 다양한 유체 상황에 능동적으로 대응할 수 있는 효과를 갖는다. According to the active single-flow multi-phase material separation apparatus and separation method according to an embodiment of the present invention, it is possible to actively respond to various fluid situations by applying a blower function that can control the flow rate by applying the conventional single-flow dust collector principle. have an effect
본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 따르면, 공기역학적인 다상 물질 분리기능과 유체와 함께 흐르는 입자 또는 유체의 특성을 감지함으로써 물질 분리장치의 성능을 제어할 수 있는 효과를 갖는다. According to the active single-flow multi-phase material separation apparatus and separation method according to an embodiment of the present invention, it is possible to control the performance of the material separation apparatus by detecting the aerodynamic multi-phase material separation function and the characteristics of particles or fluid flowing together with the fluid. have an effect
그리고 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 따르면, 유체의 체류시간과 차압을 조절하고 유체가 포함하고 있는 이상(discrete-phase) 물질의 상태 및 특성을 감지하여 유속을 제어함으로써 능동적(active)이고 효율적인 물질 분리를 실현하여 기존 유체역학적 입자분리장치인 역류형(Lapple-type) 사이클론과 단일흐름(uniflow) 사이클론 집진기의 수동적(passive) 기능의 한계점을 개선할 수 있다. And according to the active single-flow multi-phase material separation apparatus and separation method according to an embodiment of the present invention, the flow rate by controlling the residence time and differential pressure of the fluid and detecting the state and characteristics of the discrete-phase material contained in the fluid By controlling this, active and efficient material separation can be realized, and the limitations of passive functions of the existing hydrodynamic particle separation devices, lapple-type cyclones and uniflow cyclones, can be improved. .
본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 따르면, 경박단소하고 능동적인 단일흐름 다상 물질 분리장치로써 여러 상의 물질이 혼합된 유체의 특성을 감지할 수 있는 장치로써 1) 유량변화 및 혼합유체의 특성에 따른 분리성능을 제어할 수 있고, 2) 유량제어기능을 분리장치에 합침으로써 독립적인 물질분리 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 연소설비(보일러, 소각로 등) 집진장치, 열설비 기수분리장치, 하천 및 바다에서의 부유물질(미세플라스틱 등) 제거장치 등으로 기존 집진기 또는 물질 분리장치의 적용범위를 넓힐 수 있는 장점이 있다. According to the active single-flow multi-phase material separation apparatus and method according to an embodiment of the present invention, it is a light, thin, simple and active single-flow multi-phase material separation apparatus that can detect the characteristics of a fluid in which materials of several phases are mixed 1) Separation performance can be controlled according to flow rate change and characteristics of mixed fluid. 2) By integrating the flow control function with the separation device, an independent material separation function can be performed, and through this, combustion equipment (boiler, incinerator, etc.) dust collection It has the advantage of being able to broaden the scope of application of the existing dust collector or material separation device, such as a device, a heat equipment separator, and a device for removing suspended solids (microplastics, etc.)
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치의 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치를 이용한 분리방법의 흐름도를 도시한 것이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so that the present invention is limited only to the matters described in those drawings and should not be interpreted.
1 is a block diagram of an active single-flow multi-phase material separation device according to a first embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of an active single-flow multi-phase material separation device according to a second embodiment of the present invention;
3 is a block diagram of an active single-flow multi-phase material separation device according to a third embodiment of the present invention;
4 is a block diagram of an active single-flow multi-phase material separation device according to a fourth embodiment of the present invention;
5 is a block diagram showing a signal flow of a control unit of an active single-flow multi-phase material separation device according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart illustrating a separation method using an active single-flow multi-phase material separation apparatus according to an embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when a component is referred to as being on another component, it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for the effective description of the technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or plan views, which are ideal illustrative views of the present invention. In the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawing may be modified due to manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in the form generated according to the manufacturing process. For example, the region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a particular shape of the region of the device and not to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
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 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprises' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically describe the invention and help understanding. However, a reader having enough knowledge in this field to understand the present invention may recognize that it may be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known and not largely related to the invention are not described in order to avoid confusion without any reason in describing the present invention in describing the invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)의 구성도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration and function of the active single-flow multi-phase
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)는, 전체적으로 유입부(20)와, 와류발생관(30), 사이클론 본체(10), 배출부(50), 분리토출유닛(60), 감지기(70) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 1, the active single-flow multi-phase
유입부(20)는 다상물질이 유입되는 유입단을 가지도록 구성되어 다상물질이 상부에서 중력방향으로 하부측으로 유입되도록 구성된다. 와류발생관(30)은 상부가 유입부(20)과 연결되며, 내부에 다상물질에 와류를 발생시키는 능동형 와류발생기(40)를 갖도록 구성된다. 이러한 능동형 와류발생기(40)는, 회전깃, 및 회전깃을 회전축 기준으로 회전시키는 구동부를 포함하여 구성된다. 회전깃의 형태는 유입되는 다상물질이 원심력을 갖도록 와류를 발생시킬 수 있는 형태라면 그 구체적인 형상, 재질 등은 제한되지 않는다.The
사이클론 본체(10)는 상부가 유입부(20)와 연결되며, 능동형 와류발생기(40)에 의해 와류가 발생된 다상물질이 유입되도록 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 직선부를 갖는 몸체와, 점진적으로 하부측으로 직경이 증가되는 상단부와, 하부측으로 직경이 감소되는 하단부를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. The upper part of the
그리고 사이클론 본체(10) 하부와 배출부(50)가 연결되고, 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 분리배출되게 된다. 즉 다상물질인 유체는 관손실이 적은 최소한의 경로로 이동하면서 원심력에 의해 분리되어 중력방향으로 제1분리물질이 배출되게 된다. And the lower part of the
또한, 사이클론 본체(10) 내부에 분리토출유닛(60)이 구비되어, 다상물질에서 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 토출되도록 구성된다. In addition, the separation and
본 발명의 제1실시예에서 분리토출유닛(60)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 사이클론 본체(10) 내부 중앙에 위치되어 제2분리물질이 유입되는 유입관(61)과, 이러한 유입관(61)과 절곡 연결되어 사이클론 본체(10) 외부로 돌출되어 제2분리물질이 토출되는 토출관(62)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. In the first embodiment of the present invention, the separation and
또한, 토출관(62) 일측에 감지기(70)가 구비되어, 분리토출유닛(60)에 의해 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하게 된다. In addition, a
그리고 제어부(80)는 감지기(70)에서 측정된 제2분리물질의 상태에 기반하여, 능동형 와류발생기(40)의 구동부를 제어하게 된다. 즉, 감지기(70)는 제2분리물질의 이상(discrete-phase)물질 상태(고상, 액상, 또는 기상), 이상 물질의 혼합정도, 물질의 입자크기, 입자의 상태, 및 유입단과의 차압 등을 감지하게 된다. In addition, the
그리고 제어부(80)는 감지기(70)에서의 측정값을 기반으로 구동부를 제어하여, 유속과 차압을 조절하여 분리성능을 제어할 수 있다. 따라서 In addition, the
또한, 제어부(80)는 감지기(70)에서의 측정값을 기반으로 다상물질이 반응물질인 경우, 회전깃의 회전속도를 제어하여, 반응시간과 체류시간을 조절하여 분리성능을 제어하게 된다. In addition, the
즉, 감지기(70)를 통해 물질 분리 상태를 감지하여 능동형 와류발생기(40)의 회전깃의 회전을 제어함으로써, 분리장치(100)가 최적의 성능(물질 분리 및 압력손실 등)을 유지할 수 있도록 한다. That is, by controlling the rotation of the rotor blade of the
또한, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 유입부(20)와, 와류발생관(30)과, 사이클론 본체(10)와, 유입관(61)과, 배출부(50)는 모두 동축상에 위치됨을 알 수 있다. In addition, according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 , an
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)의 구성도를 도시한 것이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시예와 동일한 구성을 포함하나, 다상물질의 유입방향이 와류발생기(40)의 길이방향에 수직인 즉 법선방향으로 다상물질이 유입되도록 구성됨을 알 수 있다 2 is a block diagram of an active single-flow multi-phase
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 와류발생관(30)과, 사이클론 본체(10)와, 유입관(61)과, 배출부(50)는 동축상에 위치되고, 다상물질은 유입부(20)을 통해 와류발생관(30)의 법선방향으로 유입되도록 구성됨을 알 수 있다. That is, the active single-flow multi-phase
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)의 구성도를 도시한 것이다. 도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)의 구성도를 도시한 것이다. 3 is a block diagram of an active single-flow multi-phase
본 발명의 제3실시예와 제4실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수평방향과 평행한 방향으로 사이클론 본체(10)로 유입되도록 구성되며, 사이클론 본체(10)의 길이방향 역시 수평방향의 형태를 가지고 있다. The active single-flow multiphase
즉, 본 발명의 제3실시예에서 유입부(20)는 다상물질이 수평방향으로 유입되는 유입단을 갖도록 구성된다. 그리고 와류발생관(30)의 일측면은 유입부(20)와 연결되며, 내부에 다상물질에 와류를 발생시키는 능동형 와류발생기(40)를 갖도록 구성된다. That is, in the third embodiment of the present invention, the
또한, 사이클론 본체(10)의 일측면은 와류발생관(30)과 연결되며, 능동형 와류발생기(40)에 의해 와류가 발생된 다상물질이 수평방향으로 유입되게 된다. In addition, one side of the
그리고 배출부(50)는 사이클론 본체(10) 하부와 연결되며, 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 분리배출되게 된다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배출부(50)의 길이방향은 수직방향이고, 사이클론 본체(10)의 길이방향은 수평방향임을 알 수 있다. And the
그리고 분리토출유닛(60)은 사이클론 본체(10) 내부 중앙에 사이클론 본체(10) 길이방향을 따라 구비되어, 다상물질에서 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 토출되도록 구성된다. And the
또한, 본 발명의 제 3 및 제 4실시예에 따른 분리토출유닛(60)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 길이방향이 수평방향인 직선관 형태를 가지게 됨을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the
그리고 본 발명의 제3실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 유입부(20)와, 와류발생관(30)과, 사이클론 본체(10)와, 분리토출유닛(60)은 모두 수평방향 동축에 위치되며, 배출부(50)에 의한 제1분리물질의 배출방향은 중력방향임을 알 수 있다. And according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3 , the
또한, 본 발명의 제4실시예 역시 분리토출유닛(60)은 길이 방향이 수평방향인 직선관 형태를 가지고, 와류발생관(30)과, 사이클론 본체(10)와, 분리토출유닛(60)은 수평방향 동축에 위치되며, 다상물질은 유입부(20)을 통해 와류발생관(30)의 법선방향으로 유입되도록 구성되고, 배출부(50)에 의한 제1분리물질의 배출방향은 중력방향임을 알 수 있다. In addition, in the fourth embodiment of the present invention, the
본 발명의 제3, 제4실시예에 따른 감지기(70) 역시, 제1, 제2실시예와 같이, 분리토출유닛(60)에 의해 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하도록 구성된다. 그리고 제어부(80)는 감지기(70)에서 측정된 상기 제2분리물질의 상태에 기반하여, 능동형 와류발생기(40)의 구동부를 제어하게 된다. The
이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)를 이용한 분리방법에 대해 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치(100)를 이용한 분리방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a separation method using the active single-flow multi-phase
먼저 능동형 와류발생기(40)가 구동되게 된다. 즉 구동부가 구동되어 회전깃이 회전축을 기준을 회전되게 된다(S1). 능동형 와류발생기(40)의 구동에 의해 다상물질이 유입부(20)로 유입되게 된다(S2). First, the
그리고 유입부(20)과 연결된 와류발생관(30) 내부에 구비된 능동형 와류발생기(40)에 의해 다상물질에 와류가 발생되게 된다(S3). 다음으로 와류발생관(30)과 연결된 사이클론 본체(10)로, 능동형 와류발생기(40)에 의해 와류가 발생된 다상물질이 유입되게 된다(S4).Then, a vortex is generated in the multiphase material by the
그리고 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 사이클론 본체(10)의 배출부(50)를 통해 분리배출되고(S5), 또한, 다상물질에서 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 사이클론 본체(10) 내부에 구비된 분리토출유닛(60)을 통해 토출되게 된다(S6). And the first separated material separated by the centrifugal force by the vortex is separated and discharged through the
이러한 진행과정에서, 분리토출유닛(60)에 구비된 감지기(70)는 실시간으로 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하게 된다(S7). 즉 감지기(70)는 제2분리물질의 이상(discrete-phase)물질 상태, 입자크기, 입자의 상태, 및 상기 유입단과의 차압 중 적어도 어느 하나를 감지하게 된다. In this process, the
그리고 제어부(80)는 감지기(70)에서 측정된 제2분리물질의 상태에 기반하여, 능동형와류발생기(40)를 제어하여, 유속을 조절하게 된다(S8). Then, the
즉, 제어부(80)는 감지기(70)에서의 측정값을 기반으로 능동형 와류발생기(40)의 회전깃의 회전속도를 제어하여, 유속과 차압을 조절하여 분리성능을 제어하게 된다. That is, the
또한, 제어부(80)는 감지기(70)에서의 측정값을 기반으로 다상물질이 반응물질인 경우, 상기 구동부를 제어하여, 반응시간과 체류시간을 조절하여 분리성능을 제어할 수 있다. In addition, when the multiphase material is a reactant based on the measured value of the
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 단일흐름 집진기 원리를 응용하여 유량 조절이 가능한 송풍기능을 적용함으로써 보다 경박단소하고 다양한 유체 상황에 능동적으로 대응할 수 있게 된다. Therefore, according to the embodiment of the present invention, by applying the conventional single-flow dust collector principle to apply a blower function capable of controlling the flow rate, it is possible to actively respond to various fluid situations in a more light, compact and simple manner.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 따르면, 공기역학적인 다상 물질 분리기능과 유체와 함께 흐르는 입자 또는 유체의 특성을 감지함으로써 물질 분리장치의 성능을 제어할 수 있게 된다. And, according to the active single-flow multiphase material separation apparatus and separation method according to an embodiment of the present invention, it is possible to control the performance of the material separation apparatus by detecting the aerodynamic multiphase material separation function and the characteristics of particles or fluid flowing together with the fluid. there will be
또한 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 따르면, 유체의 체류시간과 차압을 조절하고 유체가 포함하고 있는 이상(discrete-phase) 물질의 상태 및 특성을 감지하여 유속을 제어함으로써 능동적(active)이고 효율적인 물질 분리를 실현하여 기존 유체역학적 입자분리장치인 역류형(Lapple-type) 사이클론과 단일흐름(uniflow) 사이클론 집진기의 수동적(passive) 기능의 한계점을 개선할 수 있게 된다. In addition, according to the active single-flow multiphase material separation apparatus and separation method according to an embodiment of the present invention, the flow rate is adjusted by controlling the residence time and differential pressure of the fluid and detecting the state and characteristics of the discrete-phase material contained in the fluid. By controlling the active and efficient material separation, it is possible to improve the passive function of the existing hydrodynamic particle separation devices, such as lapple-type cyclones and uniflow cyclones, to improve the passive function. do.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치 및 분리방법에 따르면, 경박단소하고 능동적인 단일흐름 다상 물질 분리장치로써 여러 상의 물질이 혼합된 유체의 특성을 감지할 수 있는 장치로써 1) 유량변화 및 혼합유체의 특성에 따른 분리성능을 제어할 수 있고, 2) 유량제어기능을 분리장치에 합침으로써 독립적인 물질분리 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 연소설비(보일러, 소각로 등) 집진장치, 열설비 기수분리장치, 하천 및 바다에서의 부유물질(미세플라스틱 등) 제거장치 등으로 기존 집진기 또는 물질 분리장치의 적용범위를 넓힐 수 있다. And according to the active single-flow multi-phase material separation apparatus and method according to an embodiment of the present invention, it is a light, thin, simple and active single-flow multi-phase material separation apparatus that can detect the characteristics of a fluid in which materials of several phases are mixed. ) can control the separation performance according to the flow rate change and the characteristics of the mixed fluid, and 2) integrate the flow control function into the separation device to perform an independent material separation function, through which combustion facilities (boilers, incinerators, etc.) The scope of application of the existing dust collector or material separation device can be expanded by using a dust collector, a water separator for thermal equipment, and a device for removing suspended solids (such as microplastics) in rivers and seas.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, in the apparatus and method described above, the configuration and method of the above-described embodiments are not limitedly applicable, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made to the embodiments. may be configured.
10:사이클론 본체
20:유입부
30:와류발생관
40:능동형 와류발생기
50:배출부
60:분리토출유닛
61:유입관
62:토출관
70:감지기
80:제어부
100:능동형 단일흐름 다상물질 분리장치10: The cyclone body
20: inlet
30: vortex generator tube
40: active vortex generator
50: discharge part
60: separate discharge unit
61: inlet pipe
62: discharge pipe
70: sensor
80: control unit
100: active single flow multi-phase material separation device
Claims (15)
다상물질이 유입되는 유입단을 갖는 유입부;
상부가 상기 유입부과 연결되며, 내부에 상기 다상물질에 와류를 발생시키는 능동형 와류발생기를 갖는 와류발생관;
상부가 상기 와류발생관과 연결되며, 상기 능동형 와류발생기에 의해 와류가 발생된 상기 다상물질이 유입되는 사이클론 본체;
상기 사이클론 본체 하부와 연결되며, 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 분리배출되는 배출부;
상기 사이클론 본체 내부에 구비되어, 상기 다상물질에서 상기 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 토출되는 분리토출유닛; 및
상기 분리토출유닛에 의해 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하는 감지기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
In the multiphase material separation device,
an inlet having an inlet through which the multiphase material is introduced;
a vortex generating tube having an active vortex generator having an upper portion connected to the inlet and generating a vortex in the multi-phase material;
a cyclone body having an upper portion connected to the vortex generating tube and into which the multiphase material generated by the vortex by the active vortex generator is introduced;
a discharge part connected to the lower part of the cyclone body and separating and discharging the first separated material separated by centrifugal force by vortex by gravity;
a separation discharge unit provided inside the cyclone body to discharge a second separation material from which the first separation material is separated from the multi-phase material; and
and a detector for detecting the state of the second separation material discharged by the separation/discharge unit.
상기 분리토출유닛은, 상기 사이클론 본체 내부 중앙에 위치되어 상기 제2분리물질이 유입되는 유입관과, 상기 유입관과 절곡 연결되어 상기 사이클론 본체 외부로 돌출되어 상기 제2분리물질이 토출되는 토출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
The method of claim 1,
The separation and discharge unit includes an inlet pipe located in the center of the cyclone body into which the second separation material is introduced, and a discharge pipe that is bent and connected to the inlet pipe and protrudes outside the cyclone body to discharge the second separation material. An active single-flow multi-phase material separation device comprising a.
상기 유입부와, 상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 유입관과, 상기 배출부는 동축상에 위치되는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
3. The method of claim 2,
The inlet, the vortex generating tube, the cyclone body, the inlet tube, and the outlet portion are located coaxially active single-flow multiphase material separation device.
상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 유입관과, 상기 배출부는 동축상에 위치되고, 상기 다상물질은 상기 유입부를 통해 상기 와류발생관의 법선방향으로 유입되는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
3. The method of claim 2,
The vortex generating tube, the cyclone body, the inlet tube, and the outlet are located on the same axis, and the multiphase material flows in the normal direction of the vortex generating tube through the inlet. Multiphase material separation device.
다상물질이 수평방향으로 유입되는 유입단을 갖는 유입부;
일측면이 상기 유입부과 연결되며, 내부에 상기 다상물질에 와류를 발생시키는 능동형 와류발생기를 갖는 와류발생관;
일측면이 상기 와류발생관과 연결되며, 상기 능동형 와류발생기에 의해 와류가 발생된 상기 다상물질이 측면으로 유입되는 사이클론 본체;
상기 사이클론 본체 하부와 연결되며, 와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 분리배출되는 배출부;
상기 사이클론 본체 내부 중앙에 상기 사이클론 본체 길이방향을 따라 구비되어, 상기 다상물질에서 상기 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 토출되는 분리토출유닛; 및
상기 분리토출유닛에 의해 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하는 감지기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
In the multiphase material separation device,
an inlet having an inlet end through which the multiphase material is introduced in a horizontal direction;
a vortex generating tube having one side connected to the inlet and having an active vortex generator therein for generating a vortex in the multiphase material;
a cyclone body, one side of which is connected to the vortex generating tube, into which the multiphase material generated by the vortex by the active vortex generator is introduced to the side;
a discharge part connected to the lower part of the cyclone body and separating and discharging the first separated material separated by centrifugal force by vortex by gravity;
a separation/discharge unit provided along the longitudinal direction of the cyclone body in the center inside the cyclone body to discharge a second separation material from which the first separation material is separated from the multi-phase material; and
and a detector for detecting the state of the second separation material discharged by the separation/discharge unit.
상기 분리토출유닛은 직선관 형태를 가지고,
상기 유입부와, 상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 분리토출유닛은 수평방향 동축에 위치되며, 상기 배출부에 의한 제1분리물질의 배출방향은 중력방향인 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
6. The method of claim 5,
The separate discharge unit has a straight tube shape,
The inlet, the vortex generating tube, the cyclone body, and the separate and discharge unit are located on the same axis in the horizontal direction, and the discharge direction of the first separated material by the discharge unit is a gravity direction. Flow Multiphase Material Separator.
상기 분리토출유닛은 직선관 형태를 가지고,
상기 와류발생관과, 상기 사이클론 본체와, 상기 분리토출유닛은 수평방향 동축에 위치되며, 상기 다상물질은 상기 유입부를 통해 상기 와류발생관의 법선방향으로 유입되고, 상기 배출부에 의한 제1분리물질의 배출방향은 중력방향인 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
6. The method of claim 5,
The separate discharge unit has a straight tube shape,
The vortex generating tube, the cyclone main body, and the separation/discharging unit are positioned coaxially in the horizontal direction, and the multiphase material is introduced in the normal direction of the vortex generating tube through the inlet, and the first separation by the outlet An active single-flow multi-phase material separation device, characterized in that the discharge direction of the material is the direction of gravity.
상기 능동형 와류발생기는, 회전깃, 상기 회전깃을 회전시키는 구동부를 포함하고,
상기 감지기에서 측정된 상기 제2분리물질의 상태에 기반하여, 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
6. The method of claim 1 or 5,
The active vortex generator includes a rotating blade, a driving unit for rotating the rotating blade,
Based on the state of the second separation material measured by the detector, the active single-flow multi-phase material separation apparatus further comprising a control unit for controlling the driving unit.
상기 감지기는 제2분리물질의 이상(discrete-phase)물질 상태, 입자크기, 입자의 상태, 및 상기 유입단과의 차압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
9. The method of claim 8,
and the detector detects at least one of a discrete-phase material state of the second separation material, particle size, particle state, and differential pressure with the inlet end.
상기 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 구동부를 제어하여, 유속과 차압을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
10. The method of claim 9,
The control unit controls the driving unit based on the measured value from the sensor, and controls the separation performance by adjusting the flow rate and the differential pressure.
상기 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 다상물질이 반응물질인 경우, 상기 구동부를 제어하여, 반응시간과 체류시간을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리장치.
10. The method of claim 9,
The control unit controls the driving unit to control the separation performance by controlling the reaction time and residence time when the polyphase material is a reactant based on the measured value from the sensor. Device.
능동형 와류발생기가 구동되는 단계;
유입단를 통해 다상물질이 유입부로 유입되는 단계;
상기 유입부과 연결된 와류발생관 내부에 구비된 능동형 와류발생기에 의해 상기 다상물질에 와류가 발생되는 단계;
상기 와류발생관과 연결된 사이클론 본체로, 상기 능동형 와류발생기에 의해 와류가 발생된 상기 다상물질이 유입되는 단계;
와류에 의한 원심력에 의해 분리된 제1분리물질이 중력에 의해 사이클론 본체의 배출부를 통해 분리배출되는 배출부;
상기 다상물질에서 상기 제1분리물질이 분리된 제2분리물질이 상기 사이클론 본체 내부에 구비된 분리토출유닛을 통해 토출되는단계; 및
상기 분리토출유닛에 구비된 감지기가 토출되는 제2분리물질의 상태를 감지하는 단계; 및
제어부가 상기 감지기에서 측정된 상기 제2분리물질의 상태에 기반하여, 상기 능동형와류발생기를 제어하여, 유속을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리방법.
In the multiphase material separation method,
The active vortex generator is driven;
introducing the multi-phase material into the inlet through the inlet;
generating a vortex in the multi-phase material by an active vortex generator provided inside the vortex generating tube connected to the inlet;
introducing the multi-phase material in which the vortex is generated by the active vortex generator into the cyclone body connected to the vortex generator;
a discharge unit in which the first separation material separated by centrifugal force by the vortex is separated and discharged through the discharge unit of the cyclone body by gravity;
discharging a second separation material from which the first separation material is separated from the multi-phase material through a separation discharge unit provided inside the cyclone body; and
detecting a state of a second separated material discharged by a detector provided in the separated/discharging unit; and
and a control unit controlling the active vortex generator to adjust the flow rate based on the state of the second separation material measured by the sensor.
상기 감지하는 단계에서,
상기 감지기는 제2분리물질의 이상(discrete-phase)물질 상태, 입자크기, 입자의 상태, 및 상기 유입단과의 차압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리방법.
13. The method of claim 12,
In the sensing step,
and the detector detects at least one of a discrete-phase material state of the second separation material, a particle size, a particle state, and a differential pressure with the inlet end.
상기 조절하는 단계에서,
상기 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 구동부를 제어하여, 유속과 차압을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리방법.
14. The method of claim 13,
In the adjusting step,
The control unit controls the driving unit based on the measured value from the sensor, and controls the separation performance by adjusting the flow rate and the differential pressure.
상기 조절하는 단계에서,
상기 제어부는 상기 감지기에서의 측정값을 기반으로 상기 다상물질이 반응물질인 경우, 상기 구동부를 제어하여, 반응시간과 체류시간을 조절하여 분리성능을 제어하는 것을 특징으로 하는 능동형 단일흐름 다상물질 분리방법.15. The method of claim 14,
In the adjusting step,
The control unit controls the driving unit to control the separation performance by controlling the reaction time and residence time when the polyphase material is a reactant based on the measured value from the sensor. method.
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2020
- 2020-01-15 KR KR1020200005459A patent/KR102385108B1/en active IP Right Grant
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