KR20220124083A - 사이클론 공기 여과 장비 - Google Patents

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KR20220124083A
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Abstract

본 발명은 각각의 공기 여과 뱅크(100)에 2x2 어레이로 배치된 복수의 사이클론 공기 분류기(10)를 사용하여 공기 흐름으로부터 그릿 또는 불순물을 제거하기 위한 공기 여과 뱅크(100) 및 공기 여과 시스템(50)에 관한 것이다. 시스템(50)은 나란히 배치된, 복수의 상호 연결된 모듈 공기 여과 뱅크(100)와 그릿 수집 슈트(5)를 포함한다. 공기 유동 효율과 입자 분리를 개선하기 위하여, 각각의 사이클론 공기 분류기(10)는 와류 유도 유입 도관(13), 추출 파이프(16) 및, 원추형 디퓨저(15)를 포함한다. 상부 및 하부 싸이클론 공기 분류기들의 원추형 디퓨저(15)는 상이한 길이를 가져서, 개별의 폐기물 배출구는 동일 평면에 있지 않으며, 이것은 폐기물 유출구 유동 간섭을 제한하는 역할을 하고, 공기 여과 뱅크를 가로질러 압력 강하가 덜 발생하는 결과를 가져오며, 다시 보다 효율적인 입자 제거에 이른다.

Description

사이클론 공기 여과 장비
본 발명은 환기(ventilation), 여과(filtration) 및/또는 공기 조화(air conditioning) 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 분류기(classifier)의 원심 작용에 의해 공기 유동으로부터 먼지 입자 또는 다른 불순물과 같은 크거나 무거운 입자를 분리하기 위한 사이클론 공기 분류기(cyclonic air classifiers)를 포함하는 공기 여과 시스템에 관한 것이다.
다양한 형태의 사이클론은 상이한 응용 분야에서 산업 전반에 걸쳐 사용된다. 예를 들어, 하이드로사이클론(hydrocyclones)은 광물 찌꺼기(tailing) 또는 슬러리가 사이클론의 원심력을 받아서 광물 찌꺼기로부터 무거운 입자 물질을 분리하도록 광산 분야에서 종종 사용된다. 수직의 방위에서, 무거운 입자들은 반경 방향 외측으로 강제되고 사이클론 내부에서 저부를 향하는 언더플로우 개구(underflow opening)로 미끄러져 내려가서 그곳에서 사이클론으로부터 배출되어 통상적으로 콤팩팅 재료(compacting material)로 사용됨으로써 광물 찌꺼기 댐(dam)을 구축하는데 반하여, 미세한 물질 및 유체는 오버플로우 개구(overflow opening)로서 알려진, 상방향으로 배치된 중심 개구 밖으로 흡인된다. 사이클론은 항상 수직으로 지향되지 않으며 수평 방위에서 사용될 수도 있다.
출원인은 또한 공기 흐름으로부터 먼지 입자 또는 다른 불순물을 제거하기 위해 동일한 원리를 사용하는 기존의 공기 사이클론 또는 분류기를 알고 있다. 기존의 공기 환기 시스템에서, 사이클론은 그러한 필터의 수명을 연장하기 위해 재료 공기 필터의 상류인 사전 여과 단계에서 사용된다. 발명자는 공기 사이클론의 다양한 구성들에 대한 유체 역학 분석을 통해 공기 사이클론의 특정 기하 형상이 입자 분리 효율 및 에너지 효율성과 관련하여 성능에 중요하다는 점을 판단했다. 기존의 공기 사이클론 또는 분류기의 성능은 대부분의 분류기가 열악한 에너지 효율을 나타내거나, 즉 사이클론 전체에 걸쳐 큰 압력 강하가 생성되거나, 또는 입자 크기 범위에 걸쳐 부적절한 입자 분리가 발생한다는 점에서 부적절한 것으로 믿어진다.
본 발명은 상기의 단점들을 적어도 어느 정도 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 공기 여과 뱅크가 제공되며, 상기 공기 여과 뱅크는:
각각의 사이클론 공기 분류기가 중공형 분류기 동체를 구비한 적어도 2 개의 인접한 사이클론 공기 분류기들 및, 상기 사이클론 공기 분류기들이 장착되는 프레임을 포함하고, 상기 사이클론 공기 분류기들은:
상류 유입구에 있는 와류 유도 유입 도관으로서, 상기 중공형 분류기 동체는 길이 방향 축을 형성하는, 와류 유입 도관;
유입구의 하류에 배치된 튜브형 추출 파이프로서, 유입구와 축방향으로 정렬된 배출 유출구를 형성하는, 튜브형 추출 파이프; 및,
추출 파이프 및 적어도 부분적으로 원추형의 디퓨저의 하류 단부가 함께 중공형 분류기 동체의 길이방향 축을 횡단하는 평면에서 폐기물 유출구를 형성하도록, 유입 도관으로부터 추출 파이프를 향해 연장되는, 적어도 부분적으로 원추형의 디퓨저;를 포함하고,
인접한 사이클론 공기 분류기들의 와류 유도 유입 도관들은 인접한 사이클론 공기 분류기들의 개별의 중공형 분류기 동체들에서 대향되게 지향되는 와류를 유도하도록 구성되고, 인접한 사이클론 공기 분류기들의 적어도 부분적으로 원추형인 디퓨저들은 상이한 길이들을 가져서, 개별적인 폐기물 유출구들은 동일 평면에 있지 않고 공기 여과 뱅크를 따라서 길이 방향으로 이격됨으로써, 폐기물 유출구의 유동 간섭을 제한하는 역할을 하고 공기 여과 뱅크를 가로질러 압력 강하가 덜 이루어지는 결과를 가져오며, 보다 효율적인 입자 제거로 이어진다.
다른 원추형 디퓨저의 길이와 비교될 때 짧은 길이의 원추형 디퓨저를 가진 사이클론 공기 분류기는 폐기물 유출구 하류의 추출 파이프 외부 표면에 연결된 편향기(deflector)를 구비한다. 상기 편향기는 추출 파이프로부터 반경 방향 외측으로 연장됨으로써 인접한 사이클론 공기 분류기들 사이의 폐기물 유출구 유동 간섭을 더욱 제한한다.
공기 여과 뱅크는 모듈 방식일 수 있다. 공기 여과 뱅크는 인접한 공기 여과 뱅크에 연결될 수 있다. 공기 여과 뱅크는 4개의 사이클론 공기 분류기의 2x2 어레이를 포함할 수 있으며, 어레이에서 대각선으로 대향하는 사이클론 공기 분류기의 유입 도관은 동일한 방향으로 개별의 중공 분류기 본체에서 와류를 유도하도록 구성된다.
공기 여과 뱅크는 프레임에 고정된, 외측으로 경사진 작동 가능한 상부 벽을 포함할 수 있다. 상부 벽은 2x2 어레이에서 최상부 사이클론 공기 분류기의 폐기물 배출구 주위에 내부 공동을 형성할 수 있다. 내부 공동은 폐기물 배출구 주위에 과도한 압력 축적을 방지하도록 구성될 수 있다. 외측으로 경사진, 작동 가능한 상부 벽에는 개방 가능한 검사 해치가 있을 수 있다.
각각의 유입 도관은 등각으로 이격된 복수의 각이 이루어진 베인들을 포함할 수 있다. 베인들은 중공형 분류기 동체 내부에 와류를 유도하도록 구성될 수 있으며, 여기에서 공기 여과 뱅크의 사이클론 공기 분류기의 베인 구성은, 상부로부터 저부로, 그리고 측부로부터 측부로, 방위에 있어서 교번(alternate)함으로써, 인접한 사이클론 공기 분류기들의 베인들은 개별의 중공형 분류기 동체 안에 대향하는 방향들의 와류를 유도하도록 구성된다.
각각의 유입 도관은 부분적으로 원추형인 디퓨저에 제거 가능하게 연결될 수 있다. 각각의 유입 도관은 등각으로 이격된 8 개의, 각이 이루어진 베인들을 포함할 수 있다.
각각의 유입 도관은 정사각형 내지 원형의 유입 덮개를 포함할 수 있다. 인접한 덮개들의 내부 에지들은 맞닿아서 배치될 수 있다. 각각의 유입 도관은 베인 주위에 배치된 축방향으로 연장되는 원형의 실린더 덮개를 포함할 수 있다. 정사각형 내지 원형 유입 덮개는 오목하고 원형 실린더 덮개에 제거 가능하게 연결될 수 있다. 사이클론 공기 분류기의 작동되는 상부 쌍의 원추형 디퓨저들은 사이클론 공기 분류기의 작동되는 하부 쌍의 원추형 디퓨저들보다 짧다.
유입 도관은 원활한 공기 유동을 보장하기 위해 중심 원추형 캡을 가진, 축 방향으로 정렬된 허브를 포함할 수 있다. 복수의 베인은 허브 상의 원주방향으로 이격된 위치들로부터 반경방향 외측으로 연장될 수 있다. 각각의 베인은 축방향으로 향하고 길이방향 축에 직교하는 직선의 상류 에지를 가질 수 있다. 각각의 베인은 분류기 본체의 길이방향 축에 대해 약 60도로 기울어진 하류 또는 종단 에지(trailing edge)를 가질 수 있다. 각각의 베인은 허브로부터 베인의 반경 방향 외측으로의 말단 단부 또는 팁으로 발산될 수 있다.
공기 여과 뱅크는, 사이클론 공기 분류기로부터 방출된, 거부된 입자를 수집하기 위한 사이클론 공기 분류기의 고리형 폐기물 유출구에 유동 소통되게 연결된 그릿 수집 슈트(grit collecting chute) 또는 호퍼(hopper)를 포함할 수 있다.
디퓨저의 원추형 부분은 하류 방향으로 발산한다. 유입구 직경은 배출 유출구 직경과 실질적으로 동일할 수 있다. 추출 파이프는 디퓨저 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있고 디퓨저와 동일 중심일 수 있다. 추출 파이프의 축방향 외부 단부는 배출 유출구를 폐기물 배출구로부터 격리시키는 역할을 하는 후방 벽에 접합된다.
본 발명은 다음을 포함하는 공기 여과 시스템으로 확장된다.
공기 도관에서 인라인 방식으로 나란히 배치된, 전술한 바와 같은 복수의 공기 여과 뱅크들; 및,
개별의 사이클론 공기 분류기들의 폐기물 배출구들과 유동 소통되게 배치된 적어도 하나의 그릿 수집 슈트 또는 호퍼.
그릿 수집 슈트는 슈트의 홈통에 수집된 그릿(grit)을 배출하도록 구성된 오거(auger) 또는 스크류 컨베이어를 포함할 수 있다. 그릿 수집 슈트는 적어도 하나의 개방 가능한 검사 해치를 포함할 수 있다. 그릿 수집 슈트는 공기 여과 뱅크에 밀폐 밀봉되어 후방으로의 공기 유동이 폐기물 유출구로부터 슈트로의 입자 배출을 방해하는 것을 방지할 수 있다.
공기 여과 뱅크는 4개의 사이클론 공기 분류기들의 어레이를 포함할 수 있다. 어레이에서 대각선으로 대향하는 사이클론 공기 분류기들의 유입 도관들은 개별의 중공형 분류기 동체에서 와류를 동일한 방향으로 유도하도록 구성된다. 어레이는 2x2 매트릭스일 수 있다. 공기 여과 뱅크의 사이클론 공기 분류기의 베인 구성은, 상부로부터 저부로 그리고 측부로부터 측부로, 방위(orientation)에 있어서 교번(alternate)될 수 있다.
공기 여과 뱅크는, 상기 공기 여과 뱅크가 상이한 크기의 입자들을 여과시키게끔 구성되도록, 상이한 길이의 부분적으로 원추형인 디퓨저를 구비한 사이클론 공기 분류기를 포함할 수 있다.
각각의 분류기의 원추형 디퓨저는 추출 파이프 둘레에 거부된 입자들이 작동되게 방출되는 고리형 폐기물 유출구를 형성할 수 있으며, 폐기물 유출구는 아래에 있는 그릿 수집 슈트와 유동 소통된다.
유입구는 원형일 수 있다. 유사하게, 배출 유출구는 원형일 수 있다.
공기 여과 뱅크는 하나 이상의 공기 필터와 인라인(in-line)으로 작동되게 연결될 수 있다. 공기 여과 뱅크는 프레임을 둘러싸는 외부 동체를 포함할 수 있다. 외부 동체는 개방 가능한 검사 해치를 포함할 수 있다.
분류기는 폴리머 재료로 만들어질 수 있다. 바람직스럽게는, 5 mm 스틸과 같은 금속으로 만들어질 수 있다.
그릿 수집 슈트는 스크류 콘베이어, 로터리 베인 피더(rotary vane feeder) 또는 방출된 입자들의 배출을 위한 플랩 밸브(flap valve)를 포함할 수 있다.
이제 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 양상에 따른 공기 여과 뱅크의 3 차원 도면이다.
도 2 는 도 1 의 공기 여과 뱅크의 하류의 3 차원 도면이다.
도 3 은 도 1 의 공기 여과 뱅크의 측면도이다.
도 4 는 복수의 공기 여과 뱅크들이 함께 접합된 3 차원 도면이다.
도 5 는 도 1 에 도시된 선(A-A)을 따른 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 다른 양상에 따른 공기 여과 시스템의 측면도를 도시한다.
도 7 은 도 6 의 공기 여과 시스템의 정면도를 도시한다.
본 발명의 다음의 설명은 본 발명의 가능한 원리로서 제공된다. 당업자는 본 발명의 유익한 결과를 여전히 달성하면서, 설명된 실시예에 여러 가지 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 본 발명의 소망되는 장점들중 일부는 다른 특징을 이용하지 않으면서 본 발명의 특징들중 일부를 선택함으로써 달성될 수 있음이 명백하다. 따라서, 당업자는 본 발명에 대한 개량 및 적합화가 특정 상황에서 소망스러울 수 있고 가능하며, 본 발명의 일부임을 인식할 것이다. 따라서, 이하의 설명은 본 발명의 원리를 예시하도록 제공되며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도면에서, 참조 번호 100 은 전체적으로 본 발명의 제 1 양상에 따른 모듈 공기 여과 뱅크(modular air filtration bank)를 나타내며, 이것은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 2x2 매트릭스에 배치된 4 개의 사이클론 공기 분류기(cyclonic air classifier, 10)의 어레이를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 나란히 배치된 일련의 모듈 공기 여과 뱅크(100)는 본 발명의 다른 양상에 따른 공기 여과 시스템(50)의 일부를 작동 가능하게 형성한다(도 6 및 7 참조). 공기 여과 시스템(50)은, 선택적으로는 재료 필터(material filter)를 통과하기 전에, 공기 흐름으로부터 대형 먼지 입자 또는 다른 불순물을 제거하기 위해 공기 조화 및/또는 여과 설비에서 사용된다. 공기 여과 시스템(50) 및 공기 여과 뱅크(100)를 통한 공기 유동 방향은 도 5 및 도 6 에서 화살표(30)로 표시된다. 도 5 및 도 6에서 화살표(31, 32)는 공기 여과 뱅크(100)에 의해 여과되었던 무거운 입자가 아래의 그릿 수집 슈트(grit collecting chute) 또는 호퍼(hopper, 5)로 배출되는 방향을 나타낸다.
간단히 말해서, 먼지 입자 또는 다른 불순물을 수반하는 공기 흐름이 뱅크(100)의 사이클론 공기 분류기(10)를 통과함에 따라, 와류(나선형 또는 사이클론 운동)는 와류 유도 유입 도관(vortex inducing inlet duct, 13)에 의해 유도되는데, 이것은 중공형 분류기 동체(12)의 유입부에 제공된 복수개의 등각으로(equiangularly) 이격된 원호형 베인(21)들을 가진다. 도 1 내지 도 5에 도시된 바람직한 실시예에서, 8 개의 등각으로 이격된 원호형 또는 각이 이루어진 베인(angled vane, 21)들은 각각의 유입 도관(13.2)에 제공된다. 베인(21)들은 축방향으로 보았을 때 베인(21)들 사이에 간극들이 보이지 않도록 서로 각도가 이루어져서 겹친다. 함축적으로는, 와류를 유도하는 베인(21) 없이 공기는 유입 도관(13)을 직선으로 통과할 수 없다. 결과적으로, 무거운 먼지 입자 또는 불순물은 원심력으로 인해 반경 방향 외측으로 돌려지고 고리형 폐기물 유출구(25)를 통해 분류기(10)에서 배출되는 반면(그림 2 및 5 참조), 더 작은 깨끗한 공기 입자는 튜브형 추출 파이프(16)에 의해 형성된 중심 배출 유출구(17)를 통해 분류기 동체(12)로부터 추출된다.
각각의 중공형 분류기 동체(12)는 길이 방향 축(X)을 정의한다(도 5 참조). 각각의 유입 도관(13)은 공기 흐름을 베인(21)들로 안내하는, 정사각형 내지 원형 형태의 유입 덮개(inlet shroud, 14)를 포함한다. 인접한 유입 덮개(14)의 내부 에지는 공기 여과 뱅크(100)를 통한 원활한 공기 흐름을 보장하기 위해 맞닿아 있다. 각각의 유입 도관(13)은 또한 베인(21)들에 대하여 동심으로 배치된 원형 실린더 덮개(9)를 포함한다. 정사각형 내지 원형 유입 덮개(14)는 오목하고 원형 실린더 덮개(9)에 연결된다. 유입 도관(13)의 하류에서, 분류기 동체(12)는 원추형 디퓨저(15)를 구비하는데, 이것은 일 단부에서 유입 도관(13)에 연결되고, 다른 단부에서 다수의 돌출 다리(leg) 또는 브래킷(7)을 통해 하류 후방 벽(8)에 연결된다. 원추형 디퓨저(15)는 하류 방향으로 발산(diverge)된다. 와류 유도 유입 도관(13)은 원추형 디퓨저(15)에 제거 가능하게 연결되며, 이는 유입 도관(13)이 마모된 경우 쉽게 제거 및 교체될 수 있음을 의미한다. 즉, 이는 유입 도관(13)만 마모된 경우 분류기 동체(12) 전체의 교체를 회피한다. 이것은 정사각형 내지 원형의 유입 덮개(14)에 동일하게 적용된다.
각각의 분류기(10)는 튜브형 추출 파이프(16)를 가지며(도 5 참조), 이 것은 유입구의 하류에 배치되고, 원추형 디퓨저(15)와 동심(concentric)이고 부분적으로 그 내부에 배치된다. 배출 유출구(17)는 유입구와 축방향으로 정렬된다. 공기 여과 뱅크(100)는 사이클론 공기 분류기(10)들 각각이 장착되는 프레임(18)을 더 포함한다. 각각의 공기 여과 뱅크(100)는 프레임(18)에 고정된, 경사지고 작동되게 상부에 있으며 외측으로 돌출한 벽(23)을 구비하며, 이것은 2x2 어레이(array) 또는 매트릭스(matrix)로 최상부의 사이클론 공기 분류기(10)의 폐기물 유출구(25) 둘레에 내부 공동(33)을 형성한다. 경사진 상부 벽(23)은 정점(23.3)에서 만나는 경사진 주벽(major wall, 23.1) 및 대향되게 경사진 부벽(minor wall, 23.2)을 포함한다. 경사진 주벽(23.1)은 도 1에 도시된 바와 같이 개방 가능한 검사 해치(24)를 가진다. 폐기물 유출구(25)는 입자 거부 영역(particle rejection zone, 22)으로 이어지는데 (도 6), 상기 입자 거부 영역은, 일 단부에서 분류기 동체(12)의 원추형 디퓨저(15)와 원형 실린더 덮개(9)의 인터페이스 둘레에 제공된 상류측 벽(6), 다른 단부에서 하류측 후방 벽(8), 위에 있는 경사진 상부 벽(23), 그리고 아래의 그릿 수집 슈트(grit collecting chute, 5) 사이에 형성된다(도 6 참조). 내부 공동(33)은 입자 거부 영역(22)과 유동 소통(flow communication)하고, 최상부 폐기물 유출구(25)에 둘레의 과도한 압력 축적을 방지하도록 구성됨으로써, 여과 뱅크(100)를 통한 입자 제거 및 공기 유동을 향상시킨다.
공기 여과 뱅크(100)를 통한 최적의 공기 유동를 달성하기 위해, 와류 유도 유입 도관(13)은, 특히 인접한 사이클론 공기 분류기(10)의 원호형 베인(21)들은 개별의 원추형 디퓨저(15)에서 대향되게 지향되는 와류를 유도하도록 구성된다.
따라서, 인접한 사이클론 공기 분류기(10)의 베인(21)들은 개별의 중공형 분류기 동체(12)에서 대향되는 방향들로 와류를 유도하도록 배치된다.
또한, 각각의 공기 여과 뱅크(100)의 원추형 디퓨저(15)의 작동되는 상부 쌍(15.1) 및 하부 쌍(15.2)은 도 3 및 도 5 에 도시된 바와 같이 상이한 길이를 가진다. 이것은 개별의 쌍(15.1, 15.2)의 폐기물 유출구(25)가 동일 평면에 있지 않고 공기 여과 뱅크(100)를 따라 길이방향으로 이격되는 효과를 가진다. 이것은 폐기물 출구 흐름 간섭을 제한하는 역할을 하고, 공기 여과 뱅크(100)를 가로지르는 압력 강하를 감소시키는 결과를 가져오며, 이는 다시 보다 효율적인 입자 제거로 이어진다. 또한, 원추형 디퓨저(15.1, 15.2)의 길이가 다르기 때문에, 공기 여과 뱅크(100)는 크기가 다른 입자들을 여과시키도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 사이클론 공기 분류기(10)의 작동 가능한 상부 쌍은 사이클론 공기 분류기의 작동 가능한 하부 쌍의 원추형 디퓨저(15.2)보다 짧은 원추형 디퓨저(15.1)를 가진다(도 3 참조).
언급된 바와 같이, 각각의 원추형 디퓨저(15)는 추출 파이프(16) 주위에 고리형 폐기물 유출구(25)를 형성하고, 그것을 통하여 거부된 입자들은 입자 거부 영역(22)으로 작동되게 배출된다. 입자 거부 영역(22) 및 내부 공동(33)은 아래의 그릿 수집 슈트(5)와 유동 소통되는 폐기물 유출구(25)를 연결한다. 또한, 더 짧은 원추형 디퓨저(15.1)를 가진 사이클론 공기 분류기(10)는, 즉, 작동 가능한 최상부 분류기 각각은, 폐기물 유출구(25)의 하류에서 추출 파이프(16)의 외부 표면에 연결된 고리형 편향기(annnular deflector, 34)를 포함한다. 편향기(34)는 추출 파이프(16)로부터 반경 방향 외측으로 연장됨으로써, 도 5 에 도시된 바와 같이 공기 여과 뱅크(100)에서 상부 사이클론 공기 분류기와 하부 사이클론 공기 분류기(10) 사이의 폐기물 유출구 흐름 간섭을 제한하는 역할을 더 한다. 편향기(34)는 아래의 원추형 디퓨저(15.2)의 하류측 단부와 다소 길이방향으로 정렬된다.
도 1 및 도 5 를 참조하면, 각각의 유입 도관(13)은 원활한 공기 유동을 보장하기 위해 중심의 원추형 캡(35)을 가진 축방향으로 정렬된 허브(hub)를 포함한다. 베인(21)들 각각은 허브 상의 원주방향으로 이격된 위치로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 각각의 베인(21)은 직선의 상류측 에지 및 하류측 또는 종단 에지(trailing edge)를 구비하며, 상기 상류측 에지는 축 방향으로 향하고 길이방향 축(X)에 직교하고, 상기 하류측 또는 종단 에지는 분류기 동체(12)의 길이방향 축(X)에 대해 약 60도로 각을 이룬다. 각각의 베인(21)은 허브로부터 베인(21)의 반경 방향 외향의 말단 단부 또는 팁으로 발산(diverge)된다.
도 6 에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 공기 여과 시스템(50)은 도관에 인라인 방식(inline fashion)으로 작동되게 연결된다. 시스템(50)을 통한 공기 유동 방향은 화살표(30)로 표시된다. 공기 분류기(10)에 의해 제거되지 않은 더 미세한 입자를 걸러내기 위해 하나 이상의 재료 필터가 여과 시스템(50)의 하류에 제공될 수 있다. 공기 여과 뱅크(100)를 지지체에 장착하기 위한 한 쌍의 장착 브래킷(28)이 작동 가능한 상부 벽(23)의 정점(23.3)에 제공된다. 예시적인 실시예에서, 그리고 도 7 에 도시된 바와 같이, 공기 여과 시스템(50)은 제 1 그릿 수집 슈트(5.1) 및 인접한 제 2 그릿 수집 슈트(5.2)를 포함한다. 스크류 컨베이어(screw conveyer) 또는 오거(auger)(26.1, 26.2), 로터리 베인 피더(rotary vane feeder) 또는 플랩 밸브(flap valve) 종류는 각각의 슈트(5.1, 5.2)의 말단 단부에 연결된 홈통(27)에 배치된다. 스크류 컨베이어(26.1, 26.2)는 홈통(27)에 수집된 그릿를 배출하도록 구성된다. 각각의 그릿 수집 슈트는 2 개의 개방 가능한 검사 해치(inspection hatch, 24)를 가진다. 각각의 슈트(5.1, 5.2)의 말단 단부는 스크류 콘베이어들에 의해 밀봉되어, 여과 시스템(50)을 통과하는 공기 흐름로부터의 무거운 입자들의 배출을 역방향의 공기 유동이 방해하는 것을 방지한다.
본 발명의 양상에 따른 나란히 배치된 일련의 모듈 공기 여과 뱅크(100)들을 포함하는, 본 발명의 양상에 따른 공기 여과 시스템(50)의 특정 구성은, 위에 설명된 바와 같이 다른 특징들중에서 훨씬 향상된 입자 분리 또는 여과를 제공하고, 폐기물 유출구 유동 간섭을 제한하는 역할을 함으로써 결과적으로 공기 여과 뱅크(100)를 가로질러 압력 강하가 감소되고, 이것은 다시 보다 효율적인 입자 제거로 이어지는 것으로 믿어지며, 상기 모듈 공기 여과 뱅크(100)들 각각은 상이한 길이의 원추형 디퓨저(15.1, 15.2)들 및 대향되게 지향된 와류 유도 유입 도관(13)들을 가진 사이클론 공기 분류기(10)들의 어레이를 구비한다. 공기 여과 뱅크(100)들의 모듈성(modularity)으로 인해, 공기 여과 시스템(50)은 다양한 작동 및 설치 요건을 충족하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 공기 여과 시스템(50)의 여과 뱅크(100)는 10 마이크론으로부터 그 이상의 입자를 여과시킬 수 있다. 유지보수의 관점에서, 공기 여과 시스템(50)은 작동 수명을 연장하기 위해 빈번한 유지보수가 필요할 수 있는 회전자와 같은 움직이는 부품들이 없다는 장점을 가진다. 또한, 상술한 바와 같이, 와류 유도 유입 도관(13)은 마모시에 사이클론 공기 분류기(10)의 나머지를 제거할 필요 없이 쉽게 교체할 수 있다. 정사각형 내지 원형 유입 덮개(14)는, 베인 유입구들 사이에 사각지대(dead spot) 없이 그리고 유입구 도관(13)에 마모 및 파열을 적게 하면서, 균일한 층류 공기 유동을 베인들로 가져온다. 이것은 또한 공기 유동 저항을 줄여서 유입구의 공기 역학을 개선한다. 또한, 베인들의 개수(8 개), 각도 및 곡률은 공기 유동의 원심 와류 운동을 최대화하여 효율성을 높인다고 믿어진다. 또한, 발산하는 원추형 디퓨저(15)는 사이클론 와류 운동의 최대 성숙도(maximum maturity)를 허용하여 전체 효율을 최대화시킨다. 편향기(34)는 상부 분류기와 하부 공기 분류기 사이의 폐기물 유출구(25) 공기 유동 간섭을 더 제한한다. 마지막으로, 그릿 수집 슈트 또는 호퍼(5)는 입자 축적을 방지하고, 단일 유출구로부터의 입자들을 가장 효율적이고 신속하게 제거하는 것을 보장한다.
10. 사이클론 공기 분류기 12. 중공형 분류기 동체
50. 공기 여과 시스템 100. 공기 여과 뱅크
21. 원호형 베인 16. 추출 파이프

Claims (14)

  1. 각각의 사이클론 공기 분류기가 중공형 분류기 동체를 구비한 적어도 2 개의 인접한 사이클론 공기 분류기들 및, 상기 사이클론 공기 분류기들이 장착되는 프레임을 포함하는 공기 여과 뱅크(air filtration bank)로서, 상기 사이클론 공기 분류기는:
    상류 유입구에 있는 와류 유도 유입 도관으로서, 상기 중공형 분류기 동체는 길이 방향 축을 형성하는, 와류 유입 도관;
    유입구의 하류에 배치된 튜브형 추출 파이프로서, 유입구와 축방향으로 정렬된 배출 유출구를 형성하는, 튜브형 추출 파이프; 및,
    추출 파이프 및 적어도 부분적으로 원추형의 디퓨저의 하류 단부가 함께 중공형 분류기 동체의 길이방향 축을 횡단하는 평면에서 폐기물 유출구를 형성하도록, 유입 도관으로부터 추출 파이프를 향해 연장되는, 적어도 부분적으로 원추형의 디퓨저;를 포함하고,
    인접한 사이클론 공기 분류기들의 와류 유도 유입 도관들은 인접한 사이클론 공기 분류기들의 개별의 중공형 분류기 동체들에서 대향되게 지향되는 와류를 유도하도록 구성되고, 인접한 사이클론 공기 분류기들의 적어도 부분적으로 원추형인 디퓨저들은 상이한 길이들을 가져서, 개별적인 폐기물 유출구들은 동일 평면에 있지 않고 공기 여과 뱅크를 따라서 길이 방향으로 이격됨으로써, 폐기물 유출구의 유동 간섭을 제한하는 역할을 하고 공기 여과 뱅크를 가로질러 압력 강하가 덜 이루어지는 결과를 가져오며, 보다 효율적인 입자 제거로 이어지며, 다른 원추형 디퓨저의 길이와 비교될 때 짧은 길이의 원추형 디퓨저를 가진 사이클론 공기 분류기는 폐기물 유출구 하류의 추출 파이프 외부 표면에 연결된 편향기(deflector)를 구비하고, 상기 편향기는 추출 파이프로부터 반경 방향 외측으로 연장됨으로써 인접한 사이클론 공기 분류기들 사이의 폐기물 유출구 유동 간섭을 더욱 제한하는, 공기 여과 뱅크.
  2. 제 1 항에 있어서, 공기 여과 뱅크는 모듈식이고 인접한 공기 여과 뱅크들에 연결 가능하고, 공기 여과 뱅크는 4 개의 사이클론 공기 분류기의 2x2 어레이(array)를 포함하고, 어레이에 있는 대각선으로 대향하는 사이클론 공기 분류기들의 유입 도관들은 개별의 중공형 분류기 동체 안에서 동일한 방향으로 와류를 유도하도록 구성되는, 공기 여과 뱅크.
  3. 제 2 항에 있어서, 공기 여과 뱅크는 외측으로 경사진, 작동되는 상부 벽을 구비하고, 상기 상부 벽은 상기 프레임에 고정되며, 상기 상부 벽은 2x2 어레이에서 최상부의 사이클론 공기 분류기들의 폐기물 유출구 주위에 내부 공동을 형성하고, 상기 내부 공동은 폐기물 유출구들 주위에 과도한 압력 축적을 방지하도록 구성되는, 공기 여과 뱅크.
  4. 제 3 항에 있어서, 외측으로 경사지고 작동되는 상부 벽은 개방 가능한 검사 해치(inspection hatch)를 구비한, 공기 여과 뱅크.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 유입 도관은 복수의 등각으로 이격된, 각(angle)이 이루어진 베인들을 포함하고, 상기 베인들은 중공형 분류기 동체 내부에 와류를 유도하도록 구성되고, 인접한 사이클론 공기 분류기들의 베인들이 개별의 중공형 분류기 동체들 안에서 대향하는 방향으로 와류를 유도하게끔 구성되도록, 공기 여과 뱅크의 사이클론 공기 분류기들의 베인 구성은, 상부로부터 저부로 그리고 측부로부터 측부로 방위(orientation)가 번갈아서 이루어지는, 공기 여과 뱅크.
  6. 제 5 항에 있어서, 각각의 유입 도관은 부분적으로 원추형인 디퓨저에 제거 가능하게 연결되고, 8 개의 등각으로 이격된, 각도를 이룬 베인들(angled vanes)을 구비하는, 공기 여과 뱅크.
  7. 제 5 항 또는 6 항에 있어서, 각각의 유입 도관은 정사각형 내지 원형의 유입 덮개(inlet shroud)를 구비하고, 인접한 덮개들의 내부 에지들은 맞닿도록 배치되고, 각각의 유입 도관은 베인들 둘레에 배치된, 축방향으로 연장된 원형 실린더의 덮개를 구비하는, 공기 여과 뱅크.
  8. 제 7 항에 있어서, 정사각형 내지 원형의 유입 덮개는 오목하고, 원형의 실린더 덮개에 제거 가능하게 연결되는, 공기 여과 뱅크.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 사이클론 공기 분류기들의 작동되는 상부 쌍의 원추형 디퓨저들은, 사이클론 공기 분류기들의 작동되는 하부 쌍의 원추형 디퓨저들보다 짧은, 공기 여과 뱅크.
  10. 제 5 항 내지 제 5 항에 종속되는 때의 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 유입 도관은 원활한 공기 유동을 보장하도록 중심 원추형 캡을 가진 축방향으로 정렬된 허브(hub)를 구비하고, 복수개의 베인들은 허브상의 원주 방향으로 이격된 위치들로부터 반경 방향 외측으로 연장되고, 각각의 베인은, 축방향으로 향하고 길이 방향 축에 직교하는 직선의 상류 에지 및, 분류기 동체의 길이 방향 축에 대하여 대략 60 도로 각을 이루는 하류 에지 또는 종단 에지(trailing edge)를 가지고, 각각의 베인은 허브로부터 반경 방향 외측으로의 말단 단부 또는 베인의 팁(tip)으로 발산되는, 공기 여과 뱅크.
  11. 제 2 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 공기 여과 뱅크는, 사이클론 공기 분류기로부터 배출된, 거부된 입자들(rejected particles)을 수집하도록 사이클론 공기 분류기들의 고리형 폐기물 유출구들에 유동 소통되게 연결된 그릿 수집 슈트(grit collection chute) 또는 호퍼(hopper)를 구비하는, 공기 여과 뱅크.
  12. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 디퓨저의 원추형 부분은 하류 방향으로 발산되고, 유입구 직경은 실질적으로 배출 유출구 직경과 실질적으로 동일하고, 추출 파이프는 적어도 부분적으로 디퓨저로 연장되고 디퓨저와 동일 중심이고, 추출 파이프의 축방향 외측 단부는 배출 유출구를 폐기물 유출구로부터 격리시키는 역할을 하는 후방 벽에 접합되는, 공기 여과 뱅크.
  13. 공기 도관에 인라인 방식(inline fashion)으로 나란히 배치된 전기한 항들중 어느 한 항에 따른 복수의 공기 여과 뱅크들; 및,
    개별의 사이클론 공기 분류기들의 폐기물 유출구들과 유동 소통되게 배치된 적어도 하나의 그릿 수집 슈트(chute) 또는 호퍼(hopper);를 구비하는, 공기 여과 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 그릿 수집 슈트는 상기 슈트의 홈통(trough)에 수집된 그릿(grit)을 배출하도록 구성된 스크류 콘베이어(screw conveyer) 또는 오거(auger)를 구비하고, 그릿 수집 슈트는 적어도 하나의 개방 가능한 검사 해치(inspection hatch)를 구비하고, 그릿 수집 슈트는 공기 여과 뱅크들에 밀폐 밀봉됨으로써 후방으로의 공기 유동이 폐기물 유출구들로부터 슈트로의 입자 배출을 방해하는 것을 방지하는, 공기 여과 시스템.
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