KR20230160157A - 관성 충돌형 집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집진장치에 관한 것으로서, 상세하게는 집진기 본체 내부 유입구 측에 골재가 관성 충돌하여 와류를 형성하는 와류 발생 부재를 설치함으로써 난류 발생을 억제하고, 집진기 본체가 파손되는 것을 방지하도록 하는 관성 충돌형 집진장치에 관한 것이다.

Description

관성 충돌형 집진장치{DUST SEPARATOR TYPE OF INERTIA CLASH}
본 발명은 집진장치에 관한 것으로서, 상세하게는 집진기 본체 내부 유입구 측에 골재가 관성 충돌하여 와류를 형성하는 와류 발생 부재를 설치함으로써 난류 발생을 억제하고, 집진기 본체가 파손되는 것을 방지하도록 하는 관성 충돌형 집진장치에 관한 것이다.
최근 들어서 미세분진(미세먼지)로 인한 환경오염 문제가 심각하게 대두됨에 따라 고효율 집진기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 주종을 이루는 집진기술은 싸이클론 집진기술, 필터식 집진기술 또는 전기식 집진기술 등이 제시되고 있다.
또한, 집진장치는 제철, 제강, 비철, 주물 또는 목분공장 등과 같이 작업시에 다량의 분진이 발생하는 시설에 설치되는 장치로서, 싸이클론 집진기술, 필터식 집진기술 및 전기식 집진기술은 다음과 같이 요약될 수 있다.
즉, 싸이클론 집진기술은, 싸이클론의 입구로 유입된 기체는 원추형원통 내부를 나선형으로 회전하면서 기체에 함유된 분진입자는 원심력에 의해 원통내부벽면 또는 원추형 원통 내벽에서 기체와 분리되어 벽면을 타고 아랫방향으로 흘러내려 하부의 분진통에 저장된다. 원추형 원통 중앙부분은 부압(Negative Pressure)으로 유지되기 때문에 분진입자와 분리된 기체는 싸이클론 상부로 상승하여 외부로 배출된다. 장치 내부에서 형성되는 원심력은 분진입자 중량이 1,000배 이상의 근사한 값으로 작용하기 때문에 분진입자 크기가 최대 10㎛까지 집진이 가능하며 분진 처리효율은 55~60%로 알려져 있다.
더불어 여과집진기는 분진이 함유된 배출가스를 여과포에 통과시키면 분진이 여과 포에 포집되는 장치로써 여과포에 묻은 분진은 탈진방식(Air Pulse V/V에 의한 Air 분사)에 따라 탈진되어 분진을 제거할 수 있으며, 집진효율이 높고 안정된 연속운전이 가능하며 여과속도의 조정으로 다량의 먼지, 분진 등을 처리할 수 있고 특히 미세분진 제거에 적당한 설비이다. 하지만 이는 여과 필터 위에 쌓이는 먼지층이 2차 탈진제거 효율을 가짐으로써 가능한 것으로 알려져 있다.
아울러 전기식 집진기술은 0.1~1.0㎛ 범위의 미세분진 입자의 부분 통과율이 먼지입자의 부분 통과율보다 통상적으로 10배 이상이므로, 미세분진 입자의 효율적인 제거가 불가능한 것으로 나타나고 있다. 따라서 전기식 집진기술은 인체의 건강에 가장 크게 영향을 미치고 있는 미세분진 제거에는 비효율적인 제어기술로 알려져 있다.
이러한 집진장치의 대표로 싸이클론 집진기가 사용되는 데, 일례로 국내등록특허 제10-1290245호인 사이클론 집진장치가 개시되어 있다.
상기 사이클론 집진장치는 도 1에 도시된 바와 같이 내부공간이 형성된 몸체부(110); 상기 몸체부(110) 내부에 처리가스(160)를 공급하는 유입구(120); 상기 몸체부(110) 내부의 처리가스(160)를 배출시키는 배출구(130); 상기 몸체부(110)의 내벽을 따라 나선형으로 형성되는 요철부(140); 및 유입구(120)에 응축기(150)를 포함한다.
그러나, 이러한 종래의 사이클론 집진장치는 유입구를 통해 골재가 고압으로 유입된 경우 골재가 몸체부와 충돌하게 되면서 내부에 파손이 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내등록특허 제10-2179997호인 선회류를 이용한 필터 수명 증대용 복합 여과 집진장치가 개시되어 있다.
상기 선회류를 이용한 필터 수명 증대용 복합 여과 집진장치는 도 2에 도시된 바와 같이 원통형 형상이며, 둘레면 일측에 편심되어 위치하는 유입구(11) 및 하부에 위치하는 먼지 배출구(21)가 구비되는 본체부(10); 원통형 형상이며, 상기 본체부(10) 내측에서 상기 유입구(11)와 같은 높이에 위치하며, 그 둘레 전체를 따라 다수의 통공(14)이 형성된 타공통(13)이 구비된다.
그러나, 이러한 종래의 선회류를 이용한 필터 수명 증대용 복합 여과 집진장치는 타공판을 통해 원심력 집진, 타공통에 의해 유속이 급격하게 감소하면서 충돌로 인해 분진이 충돌하는 관성 집진이 이루어지는 데, 골재가 충돌시 파손되는 문제점이 있다.
국내등록특허 제10-1290245호 국내등록특허 제10-2179997호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 집진기 본체 내부 유입구 측에 골재가 관성 충돌하여 와류를 형성하는 와류 발생 부재를 설치함으로써 난류 발생을 억제하고, 집진기 본체가 파손되는 것을 방지하도록 하는 관성 충돌형 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
사각통 형태로 형성되고, 하단부가 테이퍼진 형태로 형성되어 배출구가 구비되며, 일측면에 유입구가 구비되고, 상면에 배기구가 구비되는 집진기 본체와; 패널 형태로 형성되고, 상기 집진기 본체의 배기구와 유입구 사이에 설치되어 상기 유입구를 통해 난류 유입되는 골재가 관성 충돌하면서 와류를 발생시키면서 골재를 하강시키는 와류 발생 부재를 포함하며,
상기 와류 발생 부재는 골재가 1차적으로 충돌하면서 와류를 발생시키도록 상기 집진기 본체의 상면에 고정되는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트에 등간격으로 설치되어 상기 집진기 본체 내부로 인입되는 고정봉 및 원통형으로 형성되어 각각의 상기 고정봉에 결합되고, 골재가 직접 충돌하며, 이웃하는 마모체와 밀착된 상태에서 회전하도록 외주면에 날개와 날개 인입홈이 다단으로 형성되는 마모체로 이루어지는 관성 충돌부와; 상기 관성 충돌부와 상기 배기구 사이에 동일 선상으로 설치되어 상기 집진기 본체에서 발생되는 와류가 상기 유입구 측으로 이동되는 것을 방지하는 난류 발생 차단부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 관성 충돌형 집진장치에 따르면, 집진기 본체 내부 유입구 측에 골재가 관성 충돌하여 와류를 형성하는 와류 발생 부재를 설치함으로써 난류 발생을 억제하고, 집진기 본체가 파손되는 것을 방지함으로써 미사, 중사와 같은 미세 모래인 골재 회수율을 높여 수익률을 극대화시킴과 동시에 수명을 연장하여 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 사이클론 집진장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 B-B 부분 단면도이다.
도 7은 도 5의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치중 와류 발생 부재의 구성을 나타낸 부분 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치의 와류 발생 부재중 관성 충돌부의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 관성 충돌형 집진장치의 CFD 시뮬레이션 결과를 나타낸 이미지이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 관성 충돌형 집진장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 부분 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 B-B 부분 단면도이며, 도 7은 도 5의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치중 와류 발생 부재의 구성을 나타낸 부분 사시도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성 충돌형 집진장치의 와류 발생 부재중 관성 충돌부의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 관성 충돌형 집진장치(200)는 집진기 본체(210)와, 와류 발생 부재(220)로 구성된다.
먼저, 집진기 본체(210)는 밀폐된 사각통 형태로 형성되고, 하단부가 테이퍼진 형태로 형성되어 배출구(211)가 구비되며, 일측면에 유입구(213)가 구비되고, 상면에 배기구(215)가 구비된다.
배출구(211) 측에는 백필터(미도시) 등이 설치되어 미세 먼지가 대기로 유출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
그리고, 와류 발생 부재(220)는 관성 충돌부(221)와, 난류 발생 차단부(223)로 구성된다.
관성 충돌부(221)와, 난류 발생 차단부(223)는 일실시예로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 판 형태로 형성된다.
또한, 관성 충돌부(221)와, 난류 발생 차단부(223)는 다른 실시예로 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이 판 형태로 형성된다.
이때, 관성 충돌부(221)는 집진기 본체(210)의 배기구(215)와 유입구(213) 사이에 설치되어 유입구(213)를 통해 난류 유입되는 골재가 관성 충돌하면서 와류를 발생시키면서 골재를 하강시키도록 집진기 본체(210)의 상면에 고정되는 고정 플레이트(221a)와, 고정 플레이트(221a)에 등간격으로 설치되어 집진기 본체(210) 내부로 인입되는 고정봉(221b) 및 원통형으로 형성되어 각각의 고정봉(221b)에 결합되고, 골재가 직접 충돌하는 마모체(221c)로 이루어진다.
마모체(221c)는 골재 충돌시 파손이 적도록 내구성이 높은 강재 재질로 제작되고, 이웃하는 마모체(221c)와 밀착된 상태에서 골재 충돌시 회전하도록 외주면에 날개(221d)와 날개 인입홈(221e)이 다단으로 형성된다.
한편, 집진기 본체(210)는 관성 충돌부(221) 및 난류 발생 차단부(223)를 삽입 및 배출할 수 있도록 인입홀(217)이 각각 구비된다.
또, 난류 발생 차단부(223)는 제 1와류 발생부(221)와 배기구(215) 사이에 동일 선상으로 설치되어 집진기 본체(210)에서 발생되는 와류가 유입구(213) 측으로 이동되는 것을 방지한다.
이때, 난류 발생 차단부(223)는 패널 형태로 형성되는 데, 수명을 연장하기 위해 표면에 고무와 같은 패드(223a)가 부착되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 관성 충돌형 집진장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 관성 충돌형 집진장치의 CFD 시뮬레이션 결과를 나타낸 이미지이다.
골재가 송풍기(미도시)의 바람에 의해 난류를 발생하면서 집진기 본체(210)의 유입구(213)를 통해 유입되면, 관성 충돌부(221)의 마모체(221c)와 직접 충돌하게 된다.
골재가 난류에 의해 마모체(221c)와 충돌하게 되면, 도 7과 같이 와류가 발생하면서 골재가 집진기 본체(210)의 하부로 하강하게 된다.
이때, 관성 충돌부(221)의 마모체(221c)는 서로 밀착 설치되어 있기 때문에 골재가 배기구(215) 측으로 이동되는 것을 차단하기 때문에 집진기 본체(210)에서 상승되는 와류와 직접 접촉되지 않아 난기류 발생을 1차적으로 차단한다.
그리고, 마모체(221c)는 날개(221d)가 형성되어 있기 때문에 골재와 충돌시 조금씩 회전하게 되기 때문에 전면에서 골고루 마모가 이루어져 수명이 연장된다.
한편, 관성 충돌부(221)와 충돌하면서 와류에 의해 집진기 본체(210)로 하강된 골재는 비중차에 의해 8~40메쉬(1메쉬, 1㎡/타공홀수) 미만의 골재는 배출구(211)를 통해 하강하게 되고, 그 이상의 골재는 와류를 따라 상승된다.
와류를 따라 상승된 골재는 도 7에 도시된 바와 같이 난류 발생 차단부(223)에 의해 유입구(215) 측에서 유입되는 난류와 미혼합되기 때문에 배기구(215)를 통해 배출된다.
이때, 배기구(215) 전단에 백필터 등을 설치하면 미세 먼지가 포집된다.
그리고, 관성 충돌부(221)와, 난류 발생 차단부(223)가 마모되어 교체가 필요한 경우 집진기 본체(210)의 인입홀(217)에서 배출하여 교체한다.
따라서, 본 발명인 관성 충돌형 집진장치에 따르면, 집진기 본체 내부 유입구 측에 골재가 관성 충돌하여 와류를 형성하는 와류 발생 부재를 설치함으로써 난류 발생을 억제하고, 집진기 본체가 파손되는 것을 방지함으로써 미사, 중사와 같은 미세 모래인 골재 회수율을 높여 수익률을 극대화시킴과 동시에 수명을 연장하여 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
210 : 집진기 본체 211 : 배출구
213 : 유입구 215 : 배기구
217 : 인입홀 220 : 와류 발생 부재
221 : 관성 충돌부 221a : 고정 플레이트
221b : 고정봉 221c : 마모체
221d : 날개 221e : 날개 인입홈
223 : 난류 발생 차단부 223a : 패드

Claims (1)

  1. 사각통 형태로 형성되고, 하단부가 테이퍼진 형태로 형성되어 배출구가 구비되며, 일측면에 유입구가 구비되고, 상면에 배기구가 구비되는 집진기 본체와;
    패널 형태로 형성되고, 상기 집진기 본체의 배기구와 유입구 사이에 설치되어 상기 유입구를 통해 난류 유입되는 골재가 관성 충돌하면서 와류를 발생시키면서 골재를 하강시키는 와류 발생 부재를 포함하며,
    상기 와류 발생 부재는,
    골재가 1차적으로 충돌하면서 와류를 발생시키도록 상기 집진기 본체의 상면에 고정되는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트에 등간격으로 설치되어 상기 집진기 본체 내부로 인입되는 고정봉 및 원통형으로 형성되어 각각의 상기 고정봉에 결합되고, 골재가 직접 충돌하며, 이웃하는 마모체와 밀착된 상태에서 회전하도록 외주면에 날개와 날개 인입홈이 다단으로 형성되는 마모체로 이루어지는 관성 충돌부와;
    상기 관성 충돌부와 상기 배기구 사이에 동일 선상으로 설치되어 상기 집진기 본체에서 발생되는 와류가 상기 유입구 측으로 이동되는 것을 방지하는 난류 발생 차단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관성 충돌형 집진장치.
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