KR100663667B1 - 원심 임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 공압 기기에 이용되는 압축기체의 유수분 및 먼지를 포함한 오염물질을 기체와의 비중차를 이용하여 원심분리에 의하여 정화하는 것으로서, 압축공기자체의 분사에너지를 이용하여 고속회전 가능한 원심임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치에 관한 것이다.
양단지지보 형식으로 설치한 중공의 회전축(235)과, 중공의 회전축(235)에 삽입되어 회전하도록 설치한 원심임펠러(208)와, 원심임펠러(208)를 하부에서 지지하는 베어링(234)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치를 구성한 것 이다.
원심임펠러의 회전축을 양단지지보 형식으로 설치하여 회전체의 진동문제를 보완하여 기계수명을 연장하고, 고속 회전가능하여 제습효율을 높이고, 배기관과 연결하여 기체 통로가 있는 중공의 회전축을 이용하여 흡기구와 배기구의 수평상태를 유지하여 종래의 수평 배관 설비와 간편하게 호환하여 상품성을 높이고, 압력손실이 없고 캐리오버를 방지한 구조로서 제습효율을 개선하였다.
공압, 압축공기, 제습, 원심분리, 원심임펠러, 에어드라이어, 드레인

Description

원심 임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치 {compressed gas purification apparatus utilizing a centrifugal impeller}
도 1 은 본 발명에 따른 원심 임펠러를 이용한 압축기체 정화장치의 구성도
도 2 는 본 발명에 따른 중공 원심 임펠러의 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 양단지지보 형식의 중공 회전축 설명도
도 4 는 본 발명에 따른 압축 기체 정화 장치의 작동설명도
도 5 는 도1의 AA 단면도, 1차와류실
도 6 은 도1의 BB 단면도, 2차와류실
도 7 은 도1의 CC 단면도, 3차와류실
도 8 은 도1의 DD 단면도, 배수로
도 9 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 압축기체 정화장치의 구성도
도 10 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 전동기 겸용 압축기체 정화장치의 구성도
도 11 은 본 발명에 따른 개량 원심임펠러의 정면 및 측면 구조도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
208 : 원심 임펠러 234, 236 : 베어링
235 : 중공의 회전축 213 : 배기통
250 : 다수의 통기구 222 : 다수의 배수구
본 발명은 각종 공압 기기에 이용되는 압축기체의 유수분 및 먼지를 포함한 오염물질을 기체와의 비중차이를 이용하여 원심 분리에 의하여 정화하는 것으로서, 압축공기자체의 분사운동에너지를 이용하여 고속회전 가능한 원심임펠러를 이용한 압축 기체 정화 장치에 관한 것이다.
여기서 공압기기는 압축기나 송풍기 등에 의해 기계적 에너지를 기체의 에너지로 변환해, 이 압축기체를 제어 밸브 등으로 적당히 제어하여 액추에이터에 공급함으로써 그 출력을 부하의 요구에 적합한 기계적 에너지로 출력하는 기기로 정의 할 수 있다.
여기서 압축 공기는 대기의 공기를 압축하여 만드는데, 대기에는 수분, 먼지 등을 포함한 오염물질이 많이 혼합되어 있으며, 압축기로 압축하는 과정에서 오염 물질도 함께 압축되어 오염도가 높아지게 된다.
상기와 같이 흡입공기와 함께 유입되는 것 이외 대기의 공기를 압축하는 과정에서 윤활유 오일 및 탄화물의 혼입과 실(SEAL)재, 필터 엘리먼트의 찌꺼기, 마찰부위에서 발생되는 금속 분말, 부식으로 인한 녹이 있어서 압축기체를 청정시키는 기기가 필요한 것 이다.
종래의 공압 기기의 압축기체의 유수분 분리 기술에 있어서는, 냉각방식의 에프터 쿨러(after cooler), 이슬점온도로 낮추는 응축방식의 냉동식 에어 드라이어, 실리카겔, 활성 알루미나 등의 고체 흡착제를 이용하여 수분을 제거하는 흡착 식 에어 드라이어, 건조제를 이용한 흡수식 드라이어, 필터를 이용한 드레인 분리기등이 있으며 이외 수분, 먼지를 포함한 오염물질을 제거하기 위하여 공기 여과기, 오일 미립자 분리기, 드레인 분리기등이 있으나 수분, 오일 및 먼지등을 포함한 오염물질의 정화 효율이 낮으며 필터 막힘으로 인한 유체저항을 초래하여 압력에너지 손실이 발생하여 산업용 공압기기의 기계적 수명 단축, 오작동으로 인한 유지 보수비용 증가 및 불량 제품 생산의 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 공압기기의 수분, 오일 및 먼지를 포함한 오염물질을 정화하는 원심 형식의 압축 기체 정화 장치에 관한 것으로서, 공기에 함유된 수분, 유분, 미세입자 및 기타 오염물질을 압축기체의 분사 운동에너지에 의하여 고속으로 회전하는 원심식 임펠러를 이용하여 원심 분리력을 발생하는 유체 흐름의 원리에 기초하여 압축공기를 청정시킬 수 있도록 한 것이다.
따라서 압축기체의 이물질인 수분 및 오일을 포함한 오염물질을 압축 기체에서 효율적으로 분리하여 청정 압축공기를 각종 공압 기기에 공급함으로서 제품 생산성을 향상시키고 공장 설비의 기계적 수명을 개선시키고 유지 보수비용의 절감 효과가 있도록 한 것 이다.
한편 본 발명은 원심 임펠러를 이용한 자동차 배출가스 습식 정화 시스템의 부속 장치로서 대한민국 실용신안 출원 제 20-2002-0033201호 (동일 출원인 및 발명자)에 출원한 바 있으며, 더욱 산업용 압축기체의 액체를 효율적으로 분리하는 구조 및 작동 원리를 갖고 있어서 분할 출원한 “원심 형식의 공기정화장치” 실용등록 제 20-0328651호(동일 출원인 및 발명자)에 기초한 발명으로서, 본 발명에 따른 원심임펠러의 회전축을 양단지지보 형식으로 설치하여 공기분사력에 의하여 원심임펠러가 더욱 고속으로 회전가능하여 제습효율을 개선하고, 중공의 회전축을 이용하여 기체 통로를 확보하여 흡기구와 배기구를 종래의 배관 설비에 설치가 용이하도록 개선하였으며, 한편 분리되어진 액체가 압축 기체흐름으로 혼입되지 않도록 2차와류실 및 3차와류실로서 구조를 개선하여 배출되는 청정압축기체로 분리된 액체가 다시 혼입되는 캐리오버를 방지하도록 구성하여 제습효율을 한층 개선하였다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 하우징(209)의 상부에서 기체 흐름이 통하고 양단지지보 형식으로 설치한 중공의 회전축(235)과, 중공의 회전축(235)에 삽입되어 회전하도록 설치한 원심임펠러(208)와, 원심임펠러(208)를 하부에서 지지하는 베어링(234)과, 베어링(234)의 하부에서 중공의 회전축(235)의 다른 한 쪽을 지지하는 격리판(260)과, 및 원심임펠러(208)의 하부에서 고정판(260)을 고정하도록 설치한 배기통(213)과, 배기통(213)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(216) 및 다수의 통기구(250)와, 배기통(213)의 하부에 형성한 배수구(223)와, 및 배기통(213)의 하부에서 다수의 배수구(222)를 갖는 배수판(224)과, 및 배수판(224)의 하부에 위치한 배수통(219)과, 배수통(219)의 하부에서 트랩(241)과 연결하도록 설치한 배수구(211)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 및 하우징(209)의 상부에서 동일 높이의 수평상태를 유지하도록 원심임펠러(208)의 입구와 도관으로 연결된 흡기관(231)과 중공의 회전축(235)의 출구와 도관으로 연결된 배기관(232)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 기체통로를 갖는 중공의 회전축(235)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 원심임펠러(208)에 나선형 기체 흐름을 유인하도록 하우징(209)의 상부에 형성한 1차 와류실(302)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치, 및 원심임펠러(208)의 하부에 형성한 2차 와류실(304)에서 나온 기체를 다시 정화하도록 배기통(213)의 내부에 형성한 3차 와류실(306)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치를 구성한 것 이다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명을 실시 예로서 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 원심 임펠러를 이용한 압축기체 정화장치의 구성도에서 도시한바와 같이, 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 하우징(209)의 상부에서 양단지지가 가능하도록 설치한 중공의 회전축(235)과, 회전축(235)에 삽입되어 회전가능 하도록 설치한 원심임펠러(208)와, 원심임펠러(208)를 하부에서 지지하는 베어링(234)과, 베어링(234)의 하부에서 중공의 회전축(235)의 다른 한 쪽을 지지하는 격리판(260)과, 및 원심임펠러(208)의 하부에서 격리판(260)을 고정하도록 설치한 배기통(213)과, 배기통(213)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(216) 및 다수의 통기구(250)와, 배기통(213)의 하부에 형성한 배수구(223)와, 및 배기통(213)의 하부에서 다수의 배수구(222)를 갖는 배수판(224)과, 및 배수판(224)의 하부에 위치한 배수통(219)과, 배수통(219)의 하부에서 트랩(241)과 연결하도록 설치한 배수구(211)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 하우징(209)의 상부에서 동일 높이의 수평상태를 유지하도록 원심임펠러(208)의 입구와 도관으로 연결된 흡기관(231)과 중공의 회전축(235)의 출구와 도관으로 연결된 배기관(232)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 기체통로를 갖는 중공의 회전축(235)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 원심임펠러(208)에 나선형 기체 흐름을 유인하도록 하우징(209)의 상부에 형성한 1차 와류실(302)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치, 및 원심임펠러(208)의 하부에 형성한 2차 와류실(304)에서 나온 기체를 다시 정화하도록 배기통(213)의 내부에 형성한 3차 와류실(306)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치를 구성한 것 이다.
이하 본 발명에 따른 구성에 기초한 작용에 따른 작동원리를 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 중공 원심 임펠러의 예시도에서 도시한 바와 같이, 원심 임펠러(208)는 증기의 혼합 기체를 유인함과 동시에 기체 정화 장치의 하우징의 내부로 와류 형태의 소용돌이 흐름으로 유도하고 원심력을 이용하여 기체중의 수분, 오일 및 먼지를 포함한 이물질을 비중차이를 이용하여 정화할 수 있는 핵심부품이다.
도 3 은 본 발명에 따른 양단지지보 형식의 중공 회전축 설명도에서 도시한 바와 같이, 양단지지가 가능하도록 설치한 중공의 회전축(235)과, 회전축(235)에 삽입되어 회전가능 하도록 설치한 원심임펠러(208)와, 원심임펠러(208)를 하부에서 지지하는 베어링(234)과, 베어링(234)의 하부에서 중공의 회전축(235)의 다른 한 쪽을 지지하는 격리판(260)을 구성하여 양단지지보의 회전체 구조로서 더욱 고속으로 회전할 수 있도록 하였으며, 중공의 회전축을 통하여 기체가 흐르게 하여 하우징(209)의 상부에서 수평으로 배관을 연결하도록 설치한 흡기관(231)과 배기관(232)을 구성할 수 있다. 따라서, 선출원 “원심 형식의 공기정화장치” 실용등록 제 20-0328651호(동일 출원인 및 발명자)에서의 외팔보 형식의 회전축에서와 같이 베어링유격으로 인한 회전체의 편심으로 인한 진동 문제를 보완함으로서, 베어링의 기계수명을 연장하고 더욱 고속으로 회전가능하여 제습효율을 개선하였다. 더욱 스파이럴홈 및 망사재질의 실린더형 필터를 원심 형식의 공기정화장치의 구성부품에서 제거하여 제조원가를 낮추도록 개선하였다.
여기서 격리판(260)은 중공의 회전축(235)의 하부를 고정지지하고 기체 흐름이 베어링(234)으로 혼입하지 않도록 격리하는 구조이다.
도 4 는 본 발명에 따른 압축 기체 정화 장치의 작동설명도에서 도시한 바와 같이,
외부 기체배관과 연결가능한 체결관(292) 및 흡기관(231)에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 기체정화장치의 하우징(209)의 내부로 기체가 들어온다. 더욱 자세하게 설명하면, 도 5는 도1의 AA 단면도, 1차와류실에서 도시한 바와 같이, 외부 기체배관과 연결가능한 흡기 체결관(292) 및 흡기관(231)으로부터, 화살표로 도시한 바와 같이, 기체가 편심으로 들어와서 1차 와류실(302)의 내부에서 중공의 회전축(235)에서 회전하면서 부드럽게 원심임펠러(235)로 유인할 수 있으며, 원심임펠러(235)를 통과한 기체 흐름은 원주방향으로 회전하면서, 도 1에 도시한바와 같이, 배기통(213)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(216)을 나선형으로 통과하면서 원심분리력에 기초하여 기액분리를 할 수 있다. 한편 배출되는 정화된 기체는 원심분리에 의하여 정화된 기체는 중공의 회전축(235)을 통하고 배기관(232) 및 외부 기체배관과 연결한 배기 체결관(294)을 통하여 공압기기로 송부된다. 따라서 기체가 편심으로 들어와서 1차 와류실(302)의 내부에서 중공의 회전축(235)의 중심으로 회전하면서, 나선형 기체흐름으로 원심임펠러(208)에 유인하게 된다. 그러므로 양단지지가 가능하도록 설치한 중공의 회전축(235)에 삽입되어 유로가이드(220)의 내부에서 회전가능 하도록 설치한 원심임펠러(208)는 선출원의 외팔보형식의 원심임펠러보다 진동이 없이 더욱 고속으로 회전하게되고 강력한 원심분리력을 발생하여 비중차에 의한 기액 분리 작용을한다.
여기서 원심임펠러(208)는 베어링(234)에 지지되어 고속으로 회전하여 원심분리력을 발생하는 회전날개로 정의하며, 원심분리 기체흐름을 지속하는 스파이럴홈(216)에 기초하여 축류식팬을 포함한 다양한 형태의 회전날개를 이용할 수 있다.
도 6 은 도1의 BB 단면도, 2차와류실에서 도시한 바와 같이, 고속회전하는 원심임펠러(208)를 통과한 기체는 하우징(209)의 내면과 배기통(213)의 사이에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 형성한 2차와류실(304)에서 나선형 흐름을 유지하면서 강력한 원심분리력으로 비중차이에 따른 기액분리작용을 한다. 한편 2차와류실(304)에서 나온 기체는 배기통(213)의 내부에 형성한 3차와류실(306)에서 나선형 흐름을 유지하도록 구성하여 여분의 응축수를 분리하여 제습효율을 더욱 개선하였다.
도 7 은 도1의 CC 단면도, 3차와류실에서 도시한 바와 같이, 하우징(209)의 내면과 배기통(213)의 사이에 형성한 2차와류실(304)에서 나선형 흐름을 유지하면서, 화살 표로 도시한 바와 같이, 강력한 원심분리력의 작용에 의하여 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 비중차이에 따른 기액분리한다. 따라서 정화된 기체는 배기통(213)에 형성한 다수의 통기구(250)를 통과하면서 3차와류실(306)에서 나선형 흐름을 유지하면서 여분의 액체성분을 다시 한번 원심 분리하여 중공의 회전축을 지나 배기관으로 송부하고 여분의 응축수는 배기통(213)의 하부로 배수하게 하여 제습효율을 더욱 개선하였다.
도 8 은 도1의 DD 단면도, 배수로에서 도시한 바와 같이, 2차와류실에서 분리된 액체 또는 응축수는 하우징(209)의 하부에서 위치한 배수판(224)에 원주방향으로 형성한 다수의 배수공(222)을 통하여 중력에 의하여 아래방향으로 배수되고 3차와류실(306)분리된 여분의 액체 또는 응축수는 배수구(223)를 통하여 중력에 의하여 아래방향으로 배수된다.
상기와 같이, 도 4 는 본 발명에 따른 압축 기체 정화 장치의 작동설명도에서 도시한 바와 같이, 2차와류실(304)과 3차와류실(306)을 통하여 원심분리에 의하여 정화된 기체는, 화살표로 도시한 바와 같이, 중공의 회전축(235)을 통하여 배기관(232) 및 외부 기체배관과 연결한 배기 체결관(294)을 통하여 공압기기로 송부된다. 한편, 분리된 액체 또는 응축수는 하우징(209)의 하부에 위치한 배수통(219)의 내부에서 배수조(308)에 모이게 되고 최종 배수구(211)를 통하여 트랩(241)을 통하여 외부로 배출한다. 여기서 트랩(241)은 응축수는 배출하고 압축기체의 누출을 방지하는 일반적으로 알려진 공압부품이므로 자세한 설명을 생략한다.
따라서 본 발명에서는 원심임펠러의 회전축을 양단지지보 형식으로 설치하여 회전 체의 진동문제를 보완하여 기계수명을 개선하고 더욱 고속 회전가능하여 제습효율을 높이고, 중공의 회전축을 이용하여 기체 통로를 확보하여 흡기구와 배기구를 종래의 수평 배관 설비의 구조에 맞추어 간편하게 설치하도록 하여 상품성을 높이고, 캐리오버를 방지하기위하여 2차와류실 및 3차와류실을 구성하여 제습효율을 한층 개선하였다.
상기와 같이 본 발명에 따른 다른 실시예의 구성을 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 9 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 압축기체 정화장치의 구성도에서 도시한 바와 같이, 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 원심임펠러(408)를 하부에서 지지하는 베어링(434)과, 베어링(434)를 고정하도록 설치한 배기통(413)과, 배기통(413)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(416) 및 다수의 통기구(450)와, 배기통(413)의 하부에 형성한 배기관(432)과, 배기통(413)의 하부에 형성한 배수구(423)와, 및 배기통(413)의 하부에서 다수의 배수구(422)를 갖는 배수판(424)과, 및 배수판(424)의 하부에 위치한 배수통(419)과, 배수통(419)의 하부에서 트랩(441)과 연결하도록 설치한 배수구(411)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치와, 배기통(413)의 내부에 형성한 3차 와류실(506)과, 및 원심임펠러(408)의 중심에서 고정한 회전축(435)과, 회전축(435)을 회전가능하도록 지지하는 베어링(434)과, 베어링(434)의 하부에서 회전축(435)과 연결하여 설치한 일방향 클러치(436)와, 일방향 클러치(436)의 하부에서 격리판(460)의 상부에 설치한 전동기(433)와, 및 전동기(433)에 설치한 회전제어장치(438)와, 전동기 제어장치(438)에서 전선으로 연결되어 회전축(435)에 근접하게 위치한 회전센서(449)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치를 구성한 것 이다.
여기서 격리판(460)은 기체 흐름이 베어링(434)으로 혼입하지 않는 격리 구조이다.
이하 본 발명의 다른실시예에 따른 구성에 따른 작동원리를 설명한다.
외부 기체배관과 연결가능한 체결관(492) 및 흡기관(431)에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 기체정화장치의 하우징(409)의 내부로 기체가 들어온다.
여기서 도9의 BB 단면, CC 단면, DD 단면에 대한 동일내용의 중복을 피하기 위하여 도 1의 BB 단면, CC 단면, DD 단면과 동일 구조이므로 도 6 은 도1의 BB 단면도, 2차와류실, 도 7 은 도1의 CC 단면도, 3차와류실 및 도 8 은 도1의 DD 단면도, 배수로를 인용하여 본 발명의 다른실시예에 따른 작동에 관하여 설명한다.
도 6 은 도1의 BB 단면도, 2차와류실에서 도시한 바와 같이, 고속회전하는 원심임펠러(408)를 통과한 기체는 하우징(409)의 내면과 배기통(413)의 사이에서 형성한 2차와류실(504)에서, 화살표로 도시한 바와 같이, 배기통(413)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(416)을 따라서 나선형 흐름을 유지하면서 강력한 원심분리력으로 비중차이에 따른 기액분리작용을 한다. 한편 2차와류실(504)에서 나온 기체는 배기통(413)의 내부에 형성한 3차와류실(506)에서 나선형 흐름을 유지하도록 하여 여분의 응축수를 분리함과 동시에 캐리오버를 방지하는 제습구조이다. 여기서 캐리오버는 압축기체의 빠른 유속에 의하여 분리된 액체가 기체흐름으로 빨려 올라가는 현상이다.
도 7 은 도1의 CC 단면도, 3차와류실에서 도시한 바와 같이, 하우징(409)의 내면과 배기통(413)의 사이에 형성한 2차와류실(504)에서 나선형 흐름을 유지하면서, 화살표로 도시한 바와 같이, 강력한 원심분리력의 작용에 의하여 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 비중차이에 따른 기액분리한다. 따라서 정화된 기체는 배기통(413)에 형성한 다수의 통기구(450)를 통과하면서 다시 3차와류실(506)에서 나선형 흐름을 유지하면서 여분의 액체성분을 다시 한번 원심 분리하여 배기관(432)을 통하여 공압기기로 배출하고 여분의 응축수는 배기통(413)의 하부로 배수하는 제습구조이다.
도 8 은 도1의 DD 단면도, 배수로에서 도시한 바와 같이, 2차와류실에서 분리된 액체 또는 응축수는 하우징(409)의 하부에서 위치한 배수판(424)에 원주방향으로 형성한 다수의 배수구(422)를 통하여 중력에 의하여 아래방향으로 배수되고 3차와류실(506)에서 분리된 여분의 액체 또는 응축수는 배수구(423)를 통하여 중력에 의하여 아래방향으로 배수된다.
따라서 도 9 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 압축기체 정화장치의 구성도에서 도시한 바와 같이, 2차와류실(504)과 3차와류실(506)을 통하여 원심분리에 의하여 정화된 기체는, 화살표로 도시한 바와 같이, 배기관(432) 및 외부 기체배관과 연결한 배기 체결관(494)을 통하여 공압기기로 송부된다. 여기서 3차와류실(506)의 내부에서 캐리오버현상을 방지하기 위하여 배기관(432)의 입구를 배수구(423)로부터 가급적 멀리되도록 길게 연장하여 설치할 수 있다.
한편, 분리된 액체 또는 응축수는 하우징(409)의 하부에 위치한 배수통(419)의 내 부에서 배수조(508)에 모이게 되고 최종 배수구(411)를 통하여 트랩(441)을 통하여 외부로 배출한다. 여기서 트랩(241)은 응축수는 배출하고 압축기체의 누출을 방지하는 일반적으로 알려진 공압부품이므로 자세한 설명을 생략한다.
더욱 도 10 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 전동기 겸용 압축기체 정화장치의 구성도에서 도시한 바와 같이, 원심임펠러(408)의 중심에서 고정한 회전축(435)과, 회전축(435)을 회전가능하도록 지지하는 베어링(434)과, 베어링(434)의 하부에서 회전축(435)과 연결하여 설치한 일방향 클러치(436)와, 일방향 클러치(436)의 하부에서 격리판(460)의 상부에 설치한 전동기(433)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치구성하여 압축기체 분사력과 전동기의 회전력을 겸용으로 이용할 수 있다. 여기서 격리판(460)은 전동기(433)를 고정지지하고 기체 흐름이 전동기(433)으로 혼입하지 않도록 격리하는 구조이다.
따라서 압축기체 분사력이 약한 경우에는 전동기(433)의 회전력을 이용하여 원심임펠러(408)의 회전속도를 일정하게 유지하여 상기와 같이 원심력에 따른 비중차이에 의한 기액분리를 할 수 있으며, 압축기체 분사력이 강한 경우에는 원심임펠러(408)는 고속회전하므로 일방향 클러치(436)에 의하여 원심임펠러(408)의 회전력이 전동기(433)로 전달되지않는 상태이므로 압축공기분사력과 전동기의 회전력을 겸용하여 상기와 같은 방법으로 원심력을 이용하여 비중차이에 의한 기액분리를 할 수 있다.
더욱 자세하게 설명하면 압축기체 분사력이 취약한 공압 라인에서도 압축기체정화장치를 효율적으로 이용하여 전동력 및 압축기체의 분사력을 겸용하도록 배수통(413)의 중심 내부에 일방향 클러치(436)를 부설한 전동기(433)를 설치하고 전동기(433)의 회전속도를 제어하기 위하여 원심 임펠러(408)의 회전축(435)에 근접하게 위치한 회전 센서(449)를 설치하고 전선으로 연결한 전동기 제어장치(438)를 구성한 것이다. 따라서 본 발명에 따른 원심임펠러를 이용한 압축기체 정화 장치는 단말 분기관이외 분사운동에너지가 비교적 취약한 주관을 포함한 모든 공압 라인에서 이용할 수 있다.
한편 압축기체 분사력이 약하여 원심 임펠러(408)의 회전축(435)의 저속회전인 경우에는 전동기 제어장치(438)가 전동기(433)의 작동을 제어하여 일정한 회전속도를 유지하여 원심력을 이용한 비중차이에 의한 기액분리를 할 수 있다. 반면에 압축기체 분사력이 충분하게 강하여 원심 임펠러(408)의 회전축(435)의 고속회전인 경우에는 전동기 제어장치(438)가 전동기(433)의 작동을 정지하도록 제어하여 압축공기분사력에 기초하여 외부동력이 없이 상기와 같은 방법으로 원심력을 이용하여 비중차이에 의한 기액분리를 할 수 있다. 더욱 전동기(433)의 회전속도가 저속인 경우에는 회전축에 증속장치(미도시)를 부설하여 고속 회전을 유도할 수 있다.
상기와 같은 전동기 부설 형식의 압축기체정화장치는 기체분사력이 비교적 작고 대용량의 기체흐름이 지나는 주관라인에서 주로 이용한다.
한편 도 11에 도시한 바와 같이, 원심임펠러(208)에 유입 가이드(208A)를 모자 씌우듯이 결합하여 부착하면 유입되는 공기는 종래의 쉬라우드(shroud) 고정면과 회전하는 원심임펠러사이에서 유체 마찰 저항이 유입하여 압력손실을 방지하게되어 원심분리 효과를 개선할 수 있으며, 또한 원심임펠러(208)의 하단부분의 원주면에서 후향경사각을 갖는 날개형상을 원주면에 직각을 이루는 형상으로 변환하면 더욱 원심분리 효과를 개선할 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같이 원심분리 효과가 개선하도록 원심임펠러(208)에 유로가이드(208A)를 결합한 개량 원심임펠러를 이용할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 다른 실시예에서는 선 출원에서 구성한 망사재질의 실린더형 여과필터의 부품을 제거하고 원심임펠러에 기초한 기액분리구조로 간단하게 부품을 구성하여 제조원가가 저렴한 제품의 생산이 가능하고, 더욱 캐리오버를 완전하게 방지하기위하여 2차와류실 및 3차와류실을 구성하여 제습효율을 높이도록 개선하였다.
한편 본 발명에서는 기체 또는 공기는 대기, 수증기, 암모니아, 오존, 질소, 산소, 아르곤 가스를 포함한 상대적으로 작은 비중의 기체 상태의 연속 유동체로 정의하며, 액체는 물, 윤활유, 수분, 유분, 녹, 먼지를 포함한 상대적으로 큰 비중의 액체상태의 오염물질로 정의한다. 더욱 본 발명에서는 원심임펠러는 기체흐름에 기초하여 원심력을 발생하는 회전날개 또는 팬을 의미하며, 도 1에 도시한 스파이럴홈(216)의 원심분리 기능에 기초하여 축류식팬을 설치하여 기체 또는 압축공기를 흡입하는 것을 포함한다. 여기서 축류식팬은 일반적으로 알려진 공지기술, 유체기계부품이므로 자세한 설명을 생략한다.
압축기체의 분사 운동에너지를 이용하여 고속 회전 가능한 원심 임펠러에 의하여 원심 공기흐름을 유도함으로서, 압축 기체의 액체를 무동력으로 간단하고 효율적으로 정화하여 청정공기가 필수적인 반도체 전자제품, 식품, 의약품, 의료용 기기, 화공약품, 자동차부품제조설비, 냉동기의 냉매 압축기, 카센터, 무인화 추세의 자동 정밀 제어 공압 설비, 암모니아, 오존, 질소, 산소, 아르곤 가스제조에 이용하는 효과가 있다.
본 발명에서는 원심임펠러의 회전축을 양단지지보 형식으로 설치하여 회전체의 진동문제를 보완하여 기계수명을 연장하고, 고속 회전가능하여 제습효율을 높이고, 배기관과 연결하여 기체 통로가 있는 중공의 회전축을 이용하여 흡기구와 배기구의 수평상태를 유지하여 종래의 수평 배관 설비에 호환하여 간편하게 설치가능하여 상품성을 높이고, 2차와류실 및 3차와류실을 구성하여 압력손실이 없이 효율적으로 완전하게 캐리오버를 방지하여 제습효율을 개선하였다.
더욱 본 발명의 다른 실시예에서는 선 출원에서 구성한 망사재질의 실린더형 여과필터의 부품을 제거하고 원심임펠러에 기초한 기액분리구조로 간단하게 부품을 구성하여 제조원가가 저렴한 제품의 생산이 가능하고, 더욱 캐리오버를 완전하게 방지하기위하여 2차와류실 및 3차와류실을 구성하여 제습효율을 높이도록 개선하였다.

Claims (7)

  1. 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 하우징(209)의 상부에서 기체 흐름이 통하고 양단지지보 형식으로 설치한 중공의 회전축(235)과, 중공의 회전축(235)에 삽입되어 회전하도록 설치한 원심임펠러(208)와, 원심임펠러(208)를 하부에서 지지하는 베어링(234)과, 베어링(234)의 하부에서 중공의 회전축(235)의 다른 한 쪽을 지지하는 격리판(260)과, 및 원심임펠러(208)의 하부에서 고정판(260)을 고정하도록 설치한 배기통(213)과, 배기통(213)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(216) 및 다수의 통기구(250)와, 배기통(213)의 하부에 형성한 배수구(223)와, 및 배기통(213)의 하부에서 다수의 배수구(222)를 갖는 배수판(224)과, 및 배수판(224)의 하부에 위치한 배수통(219)과, 배수통(219)의 하부에서 트랩(241)과 연결하도록 설치한 배수구(211)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 하우징(209)의 상부에서 동일 높이의 수평상태를 유지하도록 원심임펠러(208)의 입구와 도관으로 연결된 흡기관(231)과 중공의 회전축(235)의 출구와 도관으로 연결된 배기관(232)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 기체통로를 갖는 중공의 회전축(235)을 포함하여 이루어 지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 원심임펠러(208)에 나선형 기체 흐름을 유인하도록 하우징(209)의 상부에 형성한 1차 와류실(302)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 배기통(213)의 내부에 형성한 3차 와류실(306)을 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
  6. 압축기체중의 액체를 제거하기 위하여 압축기체 분사력에 의하여 고속회전이 가능한 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화장치에 있어서, 원심임펠러(408)를 하부에서 지지하는 베어링(434)과, 베어링(434)을 고정하도록 설치한 배기통(413)과, 배기통(413)의 원주면에 형성한 스파이럴홈(416) 및 다수의 통기구(450)와, 배기통(413)의 하부에 형성한 배기관(432)과, 배기통(413)의 하부에 형성한 배수구(423)와, 및 배기통(413)의 하부에서 다수의 배수구(422)를 갖는 배수판(424)과, 및 배수판(424)의 하부에 위치한 배수통(419)과, 배수통(419)의 하부에서 트랩(441)과 연결하도록 설치한 배수구(411)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 원심임펠러(408)의 중심에서 고정한 회전축(435)과, 회전 축(435)을 회전가능하도록 지지하는 베어링(434)과, 베어링(434)의 하부에서 회전축(435)과 연결하여 설치한 일방향 클러치(436)와, 일방향 클러치(436)의 하부에서 격리판(460)의 상부에 설치한 전동기(433)와, 및 전동기(433)에 설치한 제어장치(438)와, 제어장치(438)에서 전선으로 연결되어 회전축(435)에 근접하게 위치한 회전센서(449)를 포함하여 이루어지는 원심임펠러를 이용하는 압축 기체 정화 장치.
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