KR100226990B1 - 유동화에 의한 분체의 미량, 정량 및 연속 공급 장치 - Google Patents

유동화에 의한 분체의 미량, 정량 및 연속 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 입자를 미량 및 정량적이고 연속적으로 분산상의 형태로 공급하는 분야에 관한 것이다.
분체를 일정량씩 연속적이며 분산상으로 공급하는 장치에 있어서, 압축기체( 1 )에 의한 오리피스 관의 목( 5 ) 부분에 상향 개구하는 분체 수송관( 7 )을 연결하고 그 하단부에는 면 부분에 다수의 구멍( 16 )이 있는 역 깔데기 모양의 분체 흡입관( 9 )이 하향 개구로 연결되며, 분체 흡입판의 외경은 분체 저장 용기( 10 ) 내부 표면과 밀착되어 기밀성이 유지되면서 직선운동이 가능한 크기로 구성되며, 분체 저장용기( 10 )를 일정한 속도로 상승시키는 이송 시스템을 구비한 것으로, 오리피스로 압축기체의 분사 노즐( 4 )에 의해서 분체 흡입판으로 저장용기 상단부에 존재하는 압축기체 주입부( 8 )로 압축기체가 들어가서 저장 용기 내의 분체를 유동화시켜 분체 입자와 공기가 혼합된 에어로졸 형태로 분체를 공급하는 방법으로, 오리피스 노즐( 4 )과 저장용기의 압축기체 주입부( 8 )로 들어가는 압축기체의 유량을 조절하므로써 분체의 유동화 영역을 일정하게 조절하고, 여기서 분체 용기를 일정한 속도로 상승시킴으로서 일정한 유동화 영역( 17 ) 유지에 의해 연속적으로 분체가 공급되며, 분체 에어로졸의 기체상을 선택적으로 사용할 수 있다.

Description

유동화에 의한 분체의 미량, 정량 및 연속 공급 장치
본 발명은 미세 입자(이하 분체)를 미량 및 정량적이고 연속적으로 분산상의 형태로 공급하는 분야에 관한 것이다.
고분자 합성 및 플라스틱 가공에 있어서 최종 생산품의 물성 개선을 위하여 충전제, 중량제, 가소제, 안정제 등의 건조 분체를 미량 및 정량으로 공급하는 공정이 필요하다.
또한 분체 에어로졸에 의한 세라믹 합성 공정 및 염료, 안료, 향장품등의 제조 공정에서도 분체의 정량 및 연속 주입 공정이 필요하다.
이러한 제조 및 가공 분야에 있어서 첨가되는 건조 분체의 미량 및 정량 공급은 최종 제품의 특성에 큰 영향을 미치므로 매우 중요한 부분을 차지한다.
또한 공기정화기의 정화 특성 시험용으로 분산상의 분체를 공정 상에 주입하는 경우에도 활용성이 크게 요구된다.
일반적으로 분체는 입자들 사이에 작용되는 정전기력에 의하여 입자간의 응집 및 부착 특성으로 인하여 미량, 정량 및 연속공급에 많은 어려움이 있다.
종래의 분체 공급에 대한 방법으로 물리적 분급에 의한 방법은 회전 원형판에 분체를 일정 두께로 펼친 후 회전시키면서 설치된 브레이드로 일정량을 밀어넣는 것으로 미량 및 정량 공급에 오차가 크며 응집된 상태로 공급되는 단점이 있다.
다른 방법으로는 원통형 용기에 충전된 분체를 피스톤으로 천천히 밀어올리면서 상부에서 압축공기를 불어넣어 분산시키는 방법이 있으며 피스톤의 밀어올림에 의하여 분체가 압축되면서 밀도차가 형성되어 균일한 농도로 공급할 수 없고 분체의 압축으로 인하여 용기 내부 표면에 밀착됨으로써 막힘 현상이 발생되는 조업이 중단되는 등의 단점이 있다.
본 발명의 유동화 현상을 이용한 분체 공급장치는 종래의 이와 같은 결점들을 해결하기 위한 것으로 오리피스 관과, 그 목 부분에 분체 수송관이 연결되며, 분체 수송관의 하단부는 유동화 구멍이 있는 분체 흡입판과, 분체 용기 이송부로 구성되어 있다.
오리피스 관으로 압축 기체를 통과시키면 베르누이 원리에 의해서 오리피스 목 부분에서 속도가 빨라지면서 압력이 낮아지게 된다.
따라서 오리피스 목부분에 연결된 분체 수송관 내부의 압력이 낮아지게 된다.
낮아진 압력을 회복하기 위하여 분체 수송관의 하단부에 연결된 분체 흡입판의 유동화 유도 구멍을 통하여, 분체 용기 상단부에 존재하는 압축기체 주입부로부터 압축기체가 빠른 속도로 분체 용기 내부로 들어가서 분체 표면으로부터 일정 깊이까지의 분체 입자를 유동화시켜 분체 입자와 공기가 혼합된 에어로졸 형태로 분체 수송관을 통하여 오리피스 관의 분체 주입구로 나가게 된다.
여기서 오리피스와 분체 용기로 들어가는 압축 기체의 유속 조절에 의하여 분체밀도에 따른 유동화 영역을 일정하게 조절할 수 있기 때문에 분체 용기의 상승 속도를 조절함으로써 분체의 공급량을 정확하게 조절할 수 있으므로 미량, 정량 및 연속적이고 분산상으로 공급할 수 있는 장치이다.
제1도는 본 발명의 1 실시예를 나타낸 종단면 전체 구성도
제2도는 본 발명의 1 실시예를 나타낸 유동화 구멍 및 유동화 개념도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
( 1 ) : 압축 기체 ( 2 ) : 유량 조절 밸브
( 3 ) : 유량계 ( 4 ) : 노즐
( 5 ) : 오리피스 목 ( 6 ) : 분체 주입구
( 7 ) : 분체 수송관 ( 8 ) : 압축기체 주입부
( 9 ) : 분체 흡입판 ( 10 ) : 분체 저장용기
( 11 ) : 분체 ( 12 , 13 ) : 스크류 세트
( 14 ) : 모터 ( 15 ) : 감속기
( 16 ) : 유동화 유도 구멍 ( 17 ) : 유동화 영역
( 18 ) : 기체 흐름 ( 19 ) : 에어로졸 흐름
본 발명의 상세한 구성에 대해서 종단면 전체 구성도의 1 실시예를 나타낸 제 1 도 및 분체 흡입판이 유동화 구멍에 의해 분체가 유동화 되어 분체 수송관으로 배출되는 개념을 나타낸 제 2 도에 의하여 상세히 설명하면, 제 1 도에서 오리피스 목( 5 )부분으로 공기, N2, Ar , CO2등의 압축 기체( 1 )를 유량 조절 밸브( 2 )와 유량계( 3 )를 통하여 노즐( 4 )로 분사한다.
이때 분사 압력은 분체 밀도에 따라 달라지지만 0.5 - 5 kg-f/cm2에서 유동화가 잘 일어난다.
압축 기체의 분사로 인하여 오리피스 목( 5 ) 부분에서 베르누이 원리에 의하여 속도가 증가하고 압력이 낮아지게 되며, 목부분에 연결된 분체 수송관( 7 ) 내의 압력이 낮아지게 된다.
여기서 분체 수송관의 내경의 각각 분체 주입구( 6 ) 내경의 1 / 2 - 1 / 10 범위가 적당하며, 분체 수송관과 분체 용기는 다른 모양도 상관없지만 원형 관으로 하는 것이 제작에 유리하다.
분체 수송관에 연결된 분체 흡입판( 9 )은 공급용 분체를 저장하는 분체 저장 용기( 10 ) 내부 표면과 밀착되어 기밀성이 유지되면서 직선운동이 가능한 크기이며, 역깔데기 모양으로 면부분에 다수의 구멍( 16 )이 있는 구조로서 분체의 유동화를 유도한다.
역 깔데기 모양으로 면의 각도는 분체 수송관의 수직면에 대해서 10°- 85°가 적당하다.
분체 용기 내부의 낮은 압력을 회복하기 위해서 분체 흡입판의 유동화 유도 구멍( 16 )을 통하여 제 1 도의 분체 저장용기 상단부에 존재하는 유동화를 위한 압축기체 주입부( 8 )를 통해서 압축기체가 빠른 속도로 분체 용기 내부로 들어감으로써 감압된 것이 회복된다.
이 과정에 있어서 유동화 유도 구멍을 통과한 압축기체는 분체 표면으로부터 일정 깊이인 유동하 영역( 17 ) 까지의 분체( 11 )를 유동화시켜 분체 입자와 공기가 혼합된 에어로졸( 19 ) 형태로 제 1 도의 분체 주입구( 6 )를 통하여 나가게 된다.
이러한 일련의 과정은 제 1 도의 이송 스크류 세트( 12 , 13 ) 속도 조절용모터( 14 ) 및 감속기( 15 )로 구성된 분체 용기 이송부를 이용하여 분체 용기를 일정한 속도로 상승시킴으로서 유동화 영역이 계속 유지되고 연속적인 분체 공급이 이루어지게 된다.
따라서 본 발명의 유동화 현상을 이용한 분진 공급 장치는 분체 자체를 밀어올릴 때 발생되는 압축에 의한 밀도차 형성, 막힘 현상 및 응집된 형태로 분체가 공급되는 문제점들을 분체 용기 상승과 유동화 현상의 접목으로 해결함으로써 균일한 농도로 연속적이고 분산상으로 공급할 수 있는 특징이 있다.
그리고 분체 흡입판을 분체 용기 내부 표면과 밀착되어 기밀성이 유지되므로 분체 공급 후 용기 내부 표면에 부착되는 분체 잔존물의 발생이 없으므로 고가의 원료를 손실없이 활용할 수 있으므로 경제적이다.
또한 유동화에 의하여 분체간의 응집 및 부착이 없는 분산 상으로 공급할 수 있으므로 균일한 반응 공정을 유도하여 최종 생산품의 품질을 보장할 수 있다.
그리고 제조공정시 반응 공정 내부 기체 분위기의 조절이 필요한 경우 분체 유동화에 필요한 압축 기체를 분위기 조절용 기체로 선정함으로써 손쉽게 내부 분위기를 조절할 수 있는 특징이 있다.
그러므로 본 발명의 유동화에 의한 분체의 미량, 정량 및 연속 분산 공급장치는 화학제품의 제조 및 가공분야, 생산품의 물성 개선, 세라믹 합성 공정, 공기 정화기의 정화 특성 시험 공정등 분체를 미량 및 정량적이고 연속적으로 분산상의 형태로 공급이 요구되는 경우에 효과적이고 경제적으로 활용할 수 있는 극히 유용한 장치이다.

Claims (1)

  1. 분체를 일정량씩 연속적이며 분산상으로 공급하는 장치에 있어서, 압축기체( 1 )에 의한 오리피스 관의 목( 5 ) 부분에 상향 개구하는 분체 수송관( 7 )을 연결하고, 그 하단부에는 면 부분에 다수의 구멍( 16 )이 있는 역 깔데기 모양의 분체 흡입판( 9 )이 하향 개구로 연결되며, 분체 흡입판의 외경은 분체 저장용기( 10 ) 내부표면과 밀착되어 기밀성이 유지되면서 직선운동이 가능한 크기로 구성되며, 분체 저장 용기( 10 )를 일정한 속도로 상승시키는 분체용기 이송부( 12 ~ 15 )을 구비한 것으로, 분체를 유동화시켜 에어로졸 형태로 공급하기 위한 압축 기체( 1 )는 분사 노즐( 4 )을 통해서 오리피스 목( 5 )으로 분사되고, 오리피스 노즐( 4 )과 저장용기( 10 )의 압축기체 주입부( 8 )로 들어가는 압축기체의 유량을 조절함으로써 분체의 유동화 영역( 17 )을 일정하게 조절하고, 여기서 분체 저장 용기( 10 )를 일정한 속도로 상승시킴으로서 일정한 유동화 영역( 17 )유지에 의해 연속적으로 분체가 공급되며, 분체 에어로졸의 기체상을 선택적으로 사용할 수 있는 것이 특징인 유동화에 의한 분체의 미량, 정량 및 연속 공급 장치.
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