KR102450109B1 - Uniflow cyclone with a reverse vortex finder - Google Patents

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KR102450109B1
KR102450109B1 KR1020220044959A KR20220044959A KR102450109B1 KR 102450109 B1 KR102450109 B1 KR 102450109B1 KR 1020220044959 A KR1020220044959 A KR 1020220044959A KR 20220044959 A KR20220044959 A KR 20220044959A KR 102450109 B1 KR102450109 B1 KR 102450109B1
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vortex finder
cylinder body
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신원규
짱슈어
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충남대학교산학협력단
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The present invention relates to a one-way cyclone structure with a reverse vortex finder capable of maintaining a pressure loss in a step of collecting fine-sized dust components by being applied to a vacuum cleaner, an air conditioning facility, an air cleaning facility, and power generation facility post-treating equipment; and improving particle collection efficiency. The one-way cyclone structure with a reverse vortex finder according to the present invention comprises: a cylinder body; a dust box; a fluid inlet which is connected to one side of the cylinder body; and a fluid outlet which is connected to the other side of the cylinder body. The one-way cyclone structure with a reverse vortex finder further comprises: a spindle; a plurality of swirl vanes; a vortex finder; and the reverse vortex finder. The spindle is formed in the inner center of a shaft direction of the fluid inlet; allows a constant interval of a front part to be formed in a conical shape in which an outer diameter gradually increases along a flow direction of a fluid; and allows a constant interval of a back part to be formed in the same outer diameter. The plurality of swirl vanes are formed at constant angle intervals in the constant interval of the back part of the spindle. The vortex finder is formed in a cylindrical shape with a structure of connecting the fluid inlet to the inside of the cylinder body in a certain period. The reverse vortex finder is formed in a cup shape which blocks a front side and opens a back side in a back side of the spindle inside the cylinder body as a structure of facing the vortex finder.

Description

역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론{Uniflow cyclone with a reverse vortex finder}Uniflow cyclone with a reverse vortex finder

이 발명은 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공청소기, 공기 조화설비, 공기 청정설비, 발전시설 후처리설비 등에 적용되어 미세 크기의 먼지성분을 집진하는 과정에서 압력 손실은 유지하는 가운데 입자 포집 효율은 향상될 수 있도록 하는 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에 관한 것이다.The present invention relates to a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder, and more particularly, it is applied to a vacuum cleaner, an air conditioner, an air cleaning facility, a power generation facility post-treatment facility, etc., and the pressure loss in the process of collecting fine dust components is reduced. The unidirectional cyclone with an inverted vortex finder allows the particle capture efficiency to be improved while maintaining.

진공청소기, 공기 조화설비, 공기 청정설비, 발전시설 후처리설비 등에는 미세 크기의 먼지성분들이 효과적으로 집진이 이루어질 수 있도록 하기 위해서 사이클론이 적용되고 있다. 이와 같은 사이클론이 적용되는 장치 또는 시설, 오염원의 종류 등에 따라서 다양한 구조로 개발이 되고 있다. A cyclone is applied to vacuum cleaners, air conditioners, air cleaning facilities, post-processing facilities for power generation facilities, etc. to effectively collect fine dust components. Various structures are being developed depending on the device or facility to which such a cyclone is applied, and the type of pollution source.

사이클론의 입구 구조에 따라 접선식 사이클론 또는 축류식 사이클론으로 구분될 수 있다. 본체와 입구 사이의 각도가 90도인 경우를 접선식 사이클론으로 구분하고, 본체와 입구 사이의 각도가 0도 또는 180도인 경우를 축류식 사이클론으로 구분하게 된다.According to the inlet structure of the cyclone, it can be divided into a tangential cyclone or an axial cyclone. The case where the angle between the body and the inlet is 90 degrees is classified as a tangential cyclone, and the case where the angle between the body and the inlet is 0 degrees or 180 degrees is classified as an axial cyclone.

한편, 사이클론은 기체의 유동방향에 따라 단방향 사이클론 또는 역류식 사이클론으로 구분되기도 한다. 공기가 유입되는 방향과 유출되는 방향이 동일한 경우를 단방향 사이클론이라 하고, 기체가 유입되는 방향과 유출되는 방향이 동일하지 않을 경우를 역류식 사이클론이라고 한다. On the other hand, cyclones are also classified into unidirectional cyclones or countercurrent cyclones according to the flow direction of the gas. A case in which the air inflow and outflow directions are the same is called a unidirectional cyclone, and a case in which the gas inflow and outflow directions are not the same is called a countercurrent cyclone.

전술한 바와 같이 다양한 사이클론 구조가 진공청소기, 공기 조화설비, 공기 청정설비, 발전시설 후처리설비 등에 적용되고 있으나, 압력 손실 측면 및 입자 포집 효율 측면을 동시에 만족하기에는 곤란함이 있었다. 예를 들어, 유량 증가, 입구 높이 줄이기, 볼텍스 파인더 직경을 줄이거나 늘리는 것과 같은 내부 구조 변경을 통해서 입자 포집 효율을 향상시키게 되면 압력 손실도 함께 증가하는 문제가 발생하게 된다.As described above, various cyclone structures are applied to vacuum cleaners, air conditioning facilities, air cleaning facilities, post-treatment facilities for power generation facilities, and the like, but it is difficult to simultaneously satisfy pressure loss aspects and particle collection efficiency aspects. For example, if the particle collection efficiency is improved by changing the internal structure, such as increasing the flow rate, reducing the inlet height, or reducing or increasing the diameter of the vortex finder, the pressure loss also increases.

대한민국특허청 등록특허공보 10-0706622(2007.04.13 공고)Korean Intellectual Property Office Registered Patent Publication No. 10-0706622 (published on April 13, 2007) 대한민국특허청 공개특허공보 10-2012-0088044(2012.08.08 공개)Korean Patent Office Laid-Open Patent Publication No. 10-2012-0088044 (published on Aug. 8, 2012) 대한민국특허청 공개특허공보 10-2016-0138531(2016.12.05 공개)Korean Patent Office Publication No. 10-2016-0138531 (published on Dec. 5, 2016)

이 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 창안된 것으로, 진공청소기, 공기 조화설비, 공기 청정설비, 발전시설 후처리설비 등에 적용되어 미세 크기의 먼지성분을 집진하는 과정에서 압력 손실은 유지하는 가운데 입자 포집 효율은 향상될 수 있도록 하는 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론을 제공하는 데 목적이 있다.This invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and is applied to vacuum cleaners, air conditioning facilities, air cleaning facilities, power generation facilities post-processing facilities, etc. The objective is to provide a unidirectional cyclone with an inverted vortex finder that allows particle trapping efficiency to be improved while maintaining

전술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론은 다음과 같이 구성될 수 있다.As a means for achieving the object of the invention as described above, a unidirectional cyclone having an inverse vortex finder may be configured as follows.

이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론은 속이 빈 원통 구조의 실린더 바디; 실린더 바디의 일측에 일정 공간을 갖도록 연결 형성되는 더스트 박스; 실린더 바디의 내경에 비해 상대적으로 작은 내경을 갖으며 실린더 바디의 일측에 연결되는 유체 유입구; 실린더 바디의 내경 및 유체 유입구에 비해 상대적으로 작은 내경을 갖으며 실린더 바디의 타측에 연결되는 유체 유출구; 유체 유입구의 축방향 내부 중앙에 형성되되 전방부분 일정구간은 유체의 흐름 진행방향을 따라 외경이 점차 증가하는 원추 형태로 형성되고 후방부분 일정구간은 동일한 외경으로 형성되는 스핀들; 스핀들의 후방부분 일정구간에 일정 각도 간격을 두고 다수 형성되는 스월 베인; 유체 유입구가 실린더 바디의 내측으로 일정 구간 연결되는 구조로 원통 형태로 형성되는 볼텍스 파인더; 및 볼텍스 파인더에 대향하는 구조로 실린더 바디의 내측의 스핀들 후측에 전방이 막히고 후방이 개방된 컵 형상으로 형성되는 역 볼텍스 파인더; 를 포함하여 구성될 수 있다.A unidirectional cyclone having an inverted vortex finder according to an embodiment of the present invention includes a cylinder body having a hollow cylindrical structure; a dust box connected to one side of the cylinder body to have a predetermined space; a fluid inlet connected to one side of the cylinder body and having a relatively small inner diameter compared to the inner diameter of the cylinder body; a fluid outlet connected to the other side of the cylinder body and having a relatively small inner diameter compared to the inner diameter and the fluid inlet of the cylinder body; a spindle formed in the inner center of the fluid inlet in the axial direction, a predetermined section of the front part is formed in the form of a cone whose outer diameter is gradually increased along the flow direction of the fluid, and a certain section of the rear part is formed with the same outer diameter; A plurality of swirl vanes formed at regular angular intervals in a certain section of the rear part of the spindle; a vortex finder having a structure in which the fluid inlet is connected to the inside of the cylinder body for a predetermined section and formed in a cylindrical shape; and a reverse vortex finder having a structure opposite to the vortex finder and formed in a cup shape with a front closed and an open rear on the back side of the spindle inside the cylinder body. It may be composed of

이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서 역 볼텍스 파인더의 직경은 볼텍스 파인더의 직경에 비해 상대적으로 큰 직경으로 이루어질 수 있다.In the unidirectional cyclone having the reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention, the diameter of the reverse vortex finder may be relatively larger than that of the vortex finder.

이 발명의 일 실시예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서 실린더 바디에 내부에 위치되는 역 볼텍스 파인더의 길이는 볼텍스 파인더의 길이에 비해 상대적으로 짧은 길이로 이루어질 수 있다.In the unidirectional cyclone having the reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention, the length of the reverse vortex finder positioned inside the cylinder body may be relatively short compared to the length of the vortex finder.

이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서 스핀들의 일측 중심부에는 역 볼텍스 파인더가 축중심에 조립되기 위한 조립홈이 형성되고, 역 볼텍스 파인더에는 조립홈에 대응하는 조립돌기가 형성될 수 있다.In the unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention, an assembly groove for assembling the reverse vortex finder to the center of the axis is formed in the center of one side of the spindle, and an assembly protrusion corresponding to the assembly groove is formed in the reverse vortex finder can be

이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서 유체 유출구는 전방 부분의 직경에 비해 후방 부분의 직경이 작은 2단 구조로 형성될 수 있다.In the unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention, the fluid outlet may be formed in a two-stage structure in which the diameter of the rear portion is smaller than the diameter of the front portion.

이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에 의하면 실린더 바디 내부로 유입된 유체는 강한 스월을 일으키는 가운데 흐름 방향이 3차례 바뀌는 과정에서 유체 내에 포함된 입자를 더욱 효과적으로 분리함에 따른 입자 포집 효율이 향상되는 커다란 장점이 있다.According to the unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention, the fluid introduced into the cylinder body causes a strong swirl while the flow direction is changed three times. Particles contained in the fluid are more effectively separated There is a huge advantage in that the collection efficiency is improved.

나아가, 유체 유입구를 통해 실린더 바디 내로 유입된 유체가 유체 유출구를 통해 배출되기까지의 전반적인 과정에서 압력 손실이 발생하는 현상이 감소가 되며, 특정 부위에서 난류 운동에너지가 손실되는 등의 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.Furthermore, the phenomenon of pressure loss is reduced in the overall process until the fluid introduced into the cylinder body through the fluid inlet is discharged through the fluid outlet, and the phenomenon of loss of turbulent kinetic energy in a specific area does not occur. There is no advantage.

즉, 이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론 에서는 입자 포집 효율 측면이 상승되는 반면에 압력 손실에는 큰 영향을 미치지 않게 되는 장점을 제공하게 된다.That is, in the unidirectional cyclone having the reverse vortex finder according to the embodiment of the present invention, the particle collection efficiency is increased, while the pressure loss is not greatly affected.

결국, 종래의 단방향 사이클론에서, 오로지 출구측에만 볼텍스 파인더가 있던 구성을 본 발명에서는 역 볼텍스 파인더를 추가하여 볼텍스를 안정화하고, 볼텍스 회전 경로를 증가시켜 효율을 증가시키는 동시에 차압을 줄이는 효과가 있다.As a result, in the present invention, the vortex finder is added only to the exit side of the conventional unidirectional cyclone to stabilize the vortex, and the vortex rotation path is increased to increase the efficiency and reduce the differential pressure.

도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도2는 이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론의 구성을 설명하기 위한 정면도.
도3 및 도4는 이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론의 구성을 설명하기 위한 단면도.
도5는 이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서의 유체 흐름을 보인 도면.
도6은 이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론이 적용될 경우의 운동에너지 손실을 측정한 결과를 보인 도면.1 is a perspective view for explaining the configuration of a unidirectional cyclone according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view for explaining the configuration of a unidirectional cyclone according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are cross-sectional views for explaining the configuration of a unidirectional cyclone according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing fluid flow in a unidirectional cyclone with an inverted vortex finder according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing a result of measuring kinetic energy loss when a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention is applied.

이하에서는 이 발명의 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에 대하여 첨부된 도면을 참고하면서 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

이 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면에서 이 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙이기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.In the drawings for describing an embodiment of the present invention, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals will be assigned to similar parts throughout the specification. Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론의 구성을 설명하기 위한 사시도, 도2는 이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론의 구성을 설명하기 위한 정면도, 도3 및 도4는 이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론의 구성을 설명하기 위한 단면도, 도5는 이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서의 유체 흐름을 보인 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 이 발명의 실시 예에 따른 단방향 사이클론을 지시하는 것이다.Figure 1 is a perspective view for explaining the configuration of a unidirectional cyclone according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view for explaining the configuration of a unidirectional cyclone according to an embodiment of the present invention, Figures 3 and 4 are A cross-sectional view for explaining the configuration of a unidirectional cyclone according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a view showing a fluid flow in a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 100 indicated in the drawings indicates a unidirectional cyclone according to an embodiment of the present invention.

이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론(100)은 진공청소기, 공기 조화설비, 공기 청정설비, 발전시설 후처리설비 등에서 유체가 통과하는 유로의 일부로 이루어질 수 있다.The unidirectional cyclone 100 according to an embodiment of the present invention may be formed as a part of a flow path through which a fluid passes in a vacuum cleaner, an air conditioning facility, an air cleaning facility, a power generation facility post-treatment facility, and the like.

이 발명에 따른 단방향 사이클론(100)은 도1 내지 도3에서 보이는 바와 같이 주변에 비해 상대적으로 큰 직경의 원통 구조로 형성된 실린더 바디(110), 실린더 바디(110)의 일측으로 실린더 바디와 연통되며 일정 공간을 갖도록 형성되는 더스트 박스(120), 실린더 바디(110)의 일측으로 연결되며 실린더 바디의 지름에 비해 상대적으로 작은 지름으로 형성되는 유체 유입구(130), 실린더 바디(110)의 타측으로 연결되며 실린더 바디의 지름에 비해 상대적으로 작은 지름으로 형성되는 유체 유출구(140)를 포함하여 구성된다. 즉, 이 발명의 실시 예에 따른 단방향 사이클론(100)은 공기가 유입되는 방향과 유출되는 방향이 동일하게 구성된다. 도면에서 보이는 바와 같이, 이 발명에 따른 실린더 바디(110)의 양쪽 끝단에는 각각 유체 유입구(130) 및 유체 유출구(140)가 상호 조립되기 위한 플랜지(112)가 형성되고, 각 플랜지(112)의 외측면 상에는 패킹 홈(114)이 형성된다. 실린더 바디(110)와의 상호 조립을 위해, 유체 유입구(130)의 일측에는 실린더 바디(110)의 일측 플랜지(112)에 대응하는 형태의 플랜지(132)가 형성되고, 유체 유출구(140)의 일측에는 실린더 바디(110)의 타측 플랜지(112)에 대응하는 형태의 플랜지(142)가 형성된다. 이와 같이, 실린더 바디(110), 유체 유입구(130) 및 유체 유출구(140)은 상호 분리 형성된 후 조립과정을 통해서 상호 조립될 수 있다. 조립 과정에서, 패킹 홈(114)에는 패킹(192)가 배치되고, 실린더 바디(110)에 대하여 유체 유입구(130) 및 유체 유출구(140)는 체결수단(190)을 통해서 긴밀하게 체결된 상태가 유지될 수 있다.The unidirectional cyclone 100 according to the present invention communicates with the cylinder body on one side of the cylinder body 110 and the cylinder body 110 formed in a cylindrical structure having a relatively large diameter compared to the surroundings, as shown in FIGS. The dust box 120 formed to have a certain space, connected to one side of the cylinder body 110 and connected to the fluid inlet 130 having a relatively small diameter compared to the diameter of the cylinder body, connected to the other side of the cylinder body 110 . and is configured to include a fluid outlet 140 having a relatively small diameter compared to the diameter of the cylinder body. That is, the unidirectional cyclone 100 according to the embodiment of the present invention is configured in the same direction as the air inflow and outflow. As shown in the drawing, at both ends of the cylinder body 110 according to the present invention, a flange 112 for mutual assembly of the fluid inlet 130 and the fluid outlet 140 is formed, and of each flange 112 . A packing groove 114 is formed on the outer surface. For mutual assembly with the cylinder body 110 , a flange 132 having a shape corresponding to the flange 112 on one side of the cylinder body 110 is formed on one side of the fluid inlet 130 , and one side of the fluid outlet 140 . A flange 142 of a shape corresponding to the flange 112 on the other side of the cylinder body 110 is formed. In this way, the cylinder body 110 , the fluid inlet 130 , and the fluid outlet 140 may be mutually assembled through an assembly process after they are formed to be separated from each other. In the assembly process, the packing 192 is disposed in the packing groove 114 , and the fluid inlet 130 and the fluid outlet 140 with respect to the cylinder body 110 are tightly fastened through the fastening means 190 . can be maintained

이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론(100)의 유체 유출구(140)는 전방 부분의 직경에 비해 후방 부분의 직경이 작은 2단 구조로 형성될 수 있다. 또한, 그 중간구간은 내경이 점차 감소하는 구조로 이루어질 수도 있다.The fluid outlet 140 of the unidirectional cyclone 100 according to an embodiment of the present invention may be formed in a two-stage structure in which the diameter of the rear portion is smaller than the diameter of the front portion. In addition, the intermediate section may have a structure in which the inner diameter is gradually reduced.

한편, 이 발명에 따른 단방향 사이클론(100)의 유체 유입구(130) 내부 중앙부에는 유입되는 유체의 흐름이 유체 유입구의 중심 부분이 아닌 유체 유입구의 내측면 주변을 따라 흐르도록 유도하기 위한 스핀들(150)이 축방향으로 설치된다. 스핀들(150)의 전방부분은 유체가 흐르는 진행방향을 따라 외경이 점차 증가하는 원추 형태로 형성되고, 후방부분의 일정구간은 동일 지름을 갖는 원통 또는 원기둥 구조로 형성된다. 도면에서 보이는 바와 같이 스핀들(150)은 유체 유입구(130)와 일체로 형성될 수 있다.On the other hand, in the inner central portion of the fluid inlet 130 of the unidirectional cyclone 100 according to the present invention, a spindle 150 for inducing the flow of the flowing fluid to flow along the periphery of the inner surface of the fluid inlet rather than the central portion of the fluid inlet 150) installed in this axial direction. The front portion of the spindle 150 is formed in the form of a cone whose outer diameter gradually increases along the flow direction of the fluid, and a certain section of the rear portion is formed in a cylindrical or cylindrical structure having the same diameter. As shown in the drawing, the spindle 150 may be integrally formed with the fluid inlet 130 .

이 발명의 일 실시 예에 따른 단방향 사이클론(100)에서 스핀들(150)의 후방부분 일정구간에는 유입되는 유체에 더욱 강한 원심력이 작용할 수 있도록 하기 위한 스월 베인(160)이 형성된다. 스월 베인(160)은 유선 형상의 바람개비 구조로 일정 각도 간격으로 6~10개 정도의 다수가 스핀들(150)과 일체로 형성된다. 즉, 유선상의 동일한 형상을 갖는 스월 베인(160)이 일정 각도 간격으로 다수 형성됨에 따라 유체 유입구(130)의 내측과 스핀들(150)의 외측 사이를 통과하는 유체는 스월 베인(160)이 형성된 구간을 통과하면서 스월(swirl)을 일으키게 되면서 강한 원심력이 작용하게 되고, 이 과정에서 유입되는 유체에 포함된 입자의 분리가 이루어지게 된다.In the unidirectional cyclone 100 according to an embodiment of the present invention, a swirl vane 160 is formed in a certain section of the rear portion of the spindle 150 so that a stronger centrifugal force can act on the flowing fluid. The swirl vane 160 is formed integrally with the spindle 150 in a number of 6 to 10 at regular angular intervals in a streamline-shaped pinwheel structure. That is, as a plurality of swirl vanes 160 having the same shape as a streamline are formed at regular angular intervals, the fluid passing between the inside of the fluid inlet 130 and the outside of the spindle 150 is a section in which the swirl vanes 160 are formed. As it passes through, a strong centrifugal force acts as it causes a swirl, and in this process, the particles contained in the flowing fluid are separated.

그리고 도3의 단면도에서 보이는 바와 같이 실린더 바디(110)의 내부에는 볼텍스 파인더(170)와 역 볼텍스 파인더(180)가 구비된다.And, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3 , a vortex finder 170 and a reverse vortex finder 180 are provided inside the cylinder body 110 .

우선, 볼텍스 파인더(170)는 유체 유출구(140)와 축방향으로 연결되는 구조로, 실린더 바디(110)의 내부를 향해 일정 구간에 걸쳐 형성되는 내부가 빈 원통 구조로 이루어진다. 도면에서 보이는 바와 같이 볼텍스 파인더(170)는 유체 유출구(140)와 동일한 지름을 갖는 형태로 일체로 형성된다.First, the vortex finder 170 has a structure connected to the fluid outlet 140 in the axial direction, and has a hollow cylindrical structure formed over a predetermined section toward the inside of the cylinder body 110 . As shown in the drawing, the vortex finder 170 is integrally formed to have the same diameter as the fluid outlet 140 .

그리고 역 볼텍스 파인더(180)는 볼텍스 파인더(170)에 대향하는 구조로, 스핀들(150)의 후방이 위치된 실린더 바디(110)의 내측에 일정 구간 형성된다. 스핀들(150) 쪽에 위치되는 역 볼텍스 파인더(180)의 일측면은 막힌 구조로, 볼텍스 파인더(170)에 대향하는 쪽은 개방된 컵 형상으로 형성된다.In addition, the reverse vortex finder 180 has a structure opposite to the vortex finder 170 and is formed in a predetermined section inside the cylinder body 110 in which the rear of the spindle 150 is located. One side of the reverse vortex finder 180 positioned on the spindle 150 side has a closed structure, and the side opposite to the vortex finder 170 has an open cup shape.

역 볼텍스 파인더(180)가 실린더 바디(110) 내측의 중앙부에 안정되게 설치될 수 있도록 하기 위해서 스핀들(150)의 일측 중심부에는 역 볼텍스 파인더(180)가 축중심에 조립되도록 하기 위한 조립홈(152)이 형성될 수 있다. 역 볼텍스 파인더(180)에는 전술한 스핀들(150)에 형성된 조립홈(152)에 대응하는 형태의 조립돌기(182)가 형성될 수 있다. 이와 같은 방식을 통해 역 볼텍스 파인더(180)는 실린더 바디(110)의 내측 중앙부에 안정되게 위치될 수 있다.In order for the reverse vortex finder 180 to be stably installed in the center of the cylinder body 110, one central portion of the spindle 150 has an assembly groove 152 for assembling the reverse vortex finder 180 to the axial center. ) can be formed. The reverse vortex finder 180 may be provided with an assembly protrusion 182 having a shape corresponding to the assembly groove 152 formed in the above-described spindle 150 . In this way, the reverse vortex finder 180 may be stably positioned in the inner central portion of the cylinder body 110 .

이 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면에서 보이는 바와 같이 역 볼텍스 파인더(180)의 직경은 볼텍스 파인더(170)의 직경에 비해 상대적으로 큰 직경으로 이루어질 수 있다. 반대로, 역 볼텍스 파인더(180)의 직경은 볼텍스 파인더(170)의 직경에 비해 상대적으로 작게 형성될 수도 있다. 또한, 역 볼텍스 파인더(180)의 직경은 볼텍스 파인더(170)의 직경과 동일하게 형성될 수도 있다.As shown in the drawings for explaining an embodiment of the present invention, the diameter of the reverse vortex finder 180 may be relatively larger than that of the vortex finder 170 . Conversely, the diameter of the reverse vortex finder 180 may be formed to be relatively small compared to the diameter of the vortex finder 170 . Also, the diameter of the reverse vortex finder 180 may be the same as the diameter of the vortex finder 170 .

이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서, 실린더 바디(110)에 내부에 위치되는 역 볼텍스 파인더(180)의 길이는 볼텍스 파인더(170)의 길이에 비해 상대적으로 짧은 길이로 이루어진다. 반대로, 역 볼텍스 파인더(180)의 길이는 볼텍스 파인더(170)의 길이에 비해 상대적으로 긴 길이로 이루어질 수도 있다.In a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention, the length of the reverse vortex finder 180 positioned inside the cylinder body 110 is relatively short compared to the length of the vortex finder 170 . is done Conversely, the length of the reverse vortex finder 180 may be relatively long compared to the length of the vortex finder 170 .

도5는 이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서의 유체 흐름을 보인 도면이다. 5 is a view showing a fluid flow in a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention.

도5에서 보이는 바와 같이 유체 유입구(130)의 내측면과 스핀들(150)의 외측면을 따라 흐르는 유체는 스월 베인(160)이 형성된 구간을 통과하면서 원심력이 가속된 상태에서 실린더 바디(110)의 내부로 유입된다.As shown in FIG. 5 , the fluid flowing along the inner surface of the fluid inlet 130 and the outer surface of the spindle 150 passes through the section in which the swirl vane 160 is formed while the centrifugal force is accelerated. flows inside

이렇게 실린더 바디(110)의 내부로 유입되는 유체는 도면에서 보이는 바와 같이 실린더 바디(110)의 내측면을 따라 전방에서 후방을 향하게 되고, 실린더 바디(110)의 후방에 위치된 벽에 막히게 된 유체의 흐름은 다시 전방을 향해 흐르게 된다.The fluid flowing into the cylinder body 110 in this way is directed from the front to the rear along the inner surface of the cylinder body 110 as shown in the drawing, and the fluid is blocked by the wall located at the rear of the cylinder body 110 . The flow again flows forward.

전방을 향하게 되는 유체의 흐름은 다시 실린더 바디(110)의 전방에 위치된 벽에 막히게 됨에 따라 다시 흐름 방향이 바뀌어 역 볼텍스 파인더(180)의 외측면을 따라 후방을 향하게 된다.As the flow of the forward-facing fluid is again blocked by the wall positioned in front of the cylinder body 110 , the flow direction is changed again and is directed backward along the outer surface of the reverse vortex finder 180 .

특히, 이 과정에서 역 볼텍스 파인더(180)의 끝단이 위치된 지점에서 유체의 흐름이 역 볼텍스 파인더(180)의 안쪽을 향하도록 유체의 흐름방향이 바뀌게 된다. 이와 같이 유체의 유동과 회전 방향이 바뀐 후, 다시 유체는 볼텍스 파인더(170)를 통과한 후 최종적으로 유체 유출구(140)로 흘러나가는 순으로 유체의 흐름이 이루어지면서 유체에 포함된 입자들이 분리가 보다 효과적으로 가능하게 된다.In particular, in this process, the flow direction of the fluid is changed so that the flow of the fluid faces the inside of the reverse vortex finder 180 at the point where the end of the reverse vortex finder 180 is located. In this way, after the flow and rotation direction of the fluid are changed, the fluid again passes through the vortex finder 170 and finally flows to the fluid outlet 140 in the order that the flow of the fluid is made so that the particles contained in the fluid are separated. more effectively possible.

전술한 바와 같이 실린더 바디(110) 내로 강한 스월을 일으키면서 유입된 유체는 후방의 벽과 전방의 벽을 부딪치면서 흐름 방향이 각각 1차례씩 2번의 볼텍스 회전방향이 바뀐 다음, 역 볼텍스 파인더(180)에 의해서 유체의 흐름 방향이 1차례 더 바뀐 상태에서 여전히 스월을 일으키면서 흐르게 된다.As described above, the fluid introduced while causing a strong swirl into the cylinder body 110 collides with the rear wall and the front wall, and the flow direction changes twice, once each, and then the reverse vortex finder 180 ), the flow direction of the fluid is changed one more time, and it flows while still causing a swirl.

이와 같이 실린더 바디(110) 내부로 유입된 유체는 강한 스월을 일으키는 가운데 흐름 방향이 3차례 바뀌는 과정에서 유체 내에 포함된 입자가 더욱 효과적으로 분리될 수 있게 된다.As such, the fluid introduced into the cylinder body 110 causes a strong swirl, and in the process of changing the flow direction three times, the particles contained in the fluid can be more effectively separated.

이러한 공정에서 분리되는 입자는 더스트 박스(120)에 포집이 된다. 따라서 실린더 바디(110)로 유입된 유체로부터 먼지 등의 입자가 분리되는 입자 포집 효율이 향상된다.The particles separated in this process are collected in the dust box 120 . Accordingly, particle collection efficiency in which particles such as dust are separated from the fluid introduced into the cylinder body 110 is improved.

도6은 이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론이 적용될 경우의 운동에너지 손실을 측정한 결과를 보인 도면이다.6 is a view showing a result of measuring kinetic energy loss when a unidirectional cyclone having an inverted vortex finder according to an embodiment of the present invention is applied.

도6에서 보이는 바와 같이 유체 유입구(130)를 통해 실린더 바디(110) 내로 유입된 유체가 유체 유출구(140)를 통해 배출이 되는 전반적인 과정에서 특정 부위에서 난류 운동에너지가 손실되는 현상 등이 발견되지 않음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 6 , in the overall process in which the fluid introduced into the cylinder body 110 through the fluid inlet 130 is discharged through the fluid outlet 140, a phenomenon in which turbulent kinetic energy is lost in a specific area is not found. can confirm that it is not.

따라서, 이 발명의 일 실시 예에 따른 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에서는 입자 포집 효율 측면이 상승되는 것에 비해 압력 손실에는 큰 영향을 미치지 않게 되는 장점을 갖게 된다.Therefore, in the unidirectional cyclone having the reverse vortex finder according to an embodiment of the present invention, the particle collection efficiency is increased, but the pressure loss is not greatly affected.

즉, 종래의 단방향 사이클론에서, 오로지 출구측에만 볼텍스 파인더가 있던 구성을 본 발명에서는 역 볼텍스 파인더를 추가하여 볼텍스를 안정화하고, 볼텍스 회전 경로를 증가시켜 효율을 증가시키는 동시에 차압을 줄이도록 구성한 것이다.That is, in the conventional unidirectional cyclone, the configuration in which the vortex finder was only on the exit side is stabilized by adding a reverse vortex finder in the present invention, and the vortex rotation path is increased to increase the efficiency and reduce the differential pressure at the same time.

이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론에 대하여 설명하였다.In the above, a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder has been described in an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능 점을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적으로 이해해서는 안 된다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합이 된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above are exemplary in all aspects and should not be construed as limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

100 : 단방향 사이클론 110 : 실린더 바디
120 : 더스트 박스 130 : 유체 유입구
140 : 유체 유출구 150 : 스핀들
152 : 조립홈 160 : 스월 베인
170 : 볼텍스 파인더 180 : 역 볼텍스 파인더 100: unidirectional cyclone 110: cylinder body
120: dust box 130: fluid inlet
140: fluid outlet 150: spindle
152: assembly groove 160: swirl vane
170: vortex finder 180: reverse vortex finder

Claims (5)

속이 빈 원통 구조로 형성되며 양쪽 끝단에는 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지의 외측면 상에는 패킹 홈이 형성되는 실린더 바디;
상기 실린더 바디의 일측에 일정 공간을 갖도록 연결 형성되는 더스트 박스;
상기 실린더 바디의 내경에 비해 상대적으로 작은 내경을 갖는 원통 구조로 형성되며 상기 실린더 바디의 일측에 연결되도록 상기 실린더 바디의 플랜지에 대응하는 형태의 플랜지가 형성된 유체 유입구;
상기 실린더 바디 및 상기 유체 유입구의 내경에 비해 상대적으로 작은 내경을 갖는 원통 구조로 형성되며 상기 실린더 바디의 타측에 연결되도록 상기 실린더 바디의 플랜지에 대응하는 형태의 플랜지가 형성된 유체 유출구;
상기 유체 유입구의 축방향 내부 중앙에 상기 유체 유입구와 일체로 형성되되 전방부분 일정구간은 유체의 흐름 진행방향을 따라 외경이 점차 증가하는 원추 형태로 형성되고 후방부분 일정구간은 동일한 외경으로 형성되는 스핀들;
상기 스핀들의 후방부분 일정구간에 일정 각도 간격을 두고 다수 형성되되 상기 스핀들과 일체로 형성되는 스월 베인;
상기 유체 유출구가 상기 실린더 바디의 내측으로 일정 구간 연결되는 구조로 상기 유체 유출구와 동일한 지름을 갖는 원통 형태로 형성되되 상기 유체 유출구와 일체로 형성되는 볼텍스 파인더;
상기 볼텍스 파인더에 대향하는 구조로 상기 실린더 바디의 내측의 상기 스핀들 후측에 전방이 막히고 후방이 개방된 컵 형상으로 형성되되 상기 볼텍스 파인더의 직경에 비해 작은 직경으로 형성되고, 상기 볼텍스 파인더의 길이에 비해 상대적으로 짧은 길이로 형성되며, 상기 스핀들의 후방에 조립 설치되는 역 볼텍스 파인더; 및
상기 실린더 바디의 플랜지 각각에 대응하는 상기 유체 유입구의 플랜지와 상기 유체 유출구의 플랜지가 상호 맞대어지고, 상기 패킹 홈에 패킹이 배치된 상태에서 상호 체결된 상태가 긴밀하게 유지되게 하는 체결수단;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론.
a cylinder body having a hollow cylindrical structure, flanges formed at both ends, and packing grooves formed on an outer surface of the flange;
a dust box connected to one side of the cylinder body to have a predetermined space;
a fluid inlet having a cylindrical structure having an inner diameter relatively smaller than that of the cylinder body and having a flange corresponding to the flange of the cylinder body to be connected to one side of the cylinder body;
a fluid outlet formed in a cylindrical structure having an inner diameter relatively smaller than that of the cylinder body and the fluid inlet and having a flange corresponding to the flange of the cylinder body to be connected to the other side of the cylinder body;
The spindle is formed integrally with the fluid inlet in the center of the axial direction of the fluid inlet, the front portion is formed in the form of a cone whose outer diameter gradually increases along the flow direction of the fluid, and the rear portion has the same outer diameter ;
a plurality of swirl vanes formed integrally with the spindle at regular angular intervals in a certain section of the rear portion of the spindle;
a vortex finder in which the fluid outlet is connected to the inside of the cylinder body for a predetermined section and is formed in a cylindrical shape having the same diameter as the fluid outlet and is integrally formed with the fluid outlet;
It has a structure opposite to the vortex finder and is formed in a cup shape with a front closed and an open rear side on the back side of the spindle inside the cylinder body, and is formed with a smaller diameter than the vortex finder, compared to the length of the vortex finder a reverse vortex finder that is formed in a relatively short length and is assembled and installed at the rear of the spindle; and
a fastening means such that a flange of the fluid inlet and a flange of the fluid outlet, respectively, corresponding to the flanges of the cylinder body are buttted to each other, and a state in which the packing is arranged in the packing groove is tightly maintained;
A unidirectional cyclone having an inverted vortex finder, characterized in that it comprises a.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스핀들의 일측 중심부에는 상기 역 볼텍스 파인더가 축중심에 조립되기 위한 조립홈이 형성되고, 상기 역 볼텍스 파인더에는 상기 조립홈에 대응하는 조립돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론.
According to claim 1,
A unidirectional cyclone having a reverse vortex finder, characterized in that an assembly groove for assembling the reverse vortex finder is formed in the center of one side of the spindle, and an assembly projection corresponding to the assembly groove is formed in the reverse vortex finder.
 제1항 또는 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 유체 유출구는 전방 부분의 직경에 비해 후방 부분의 직경이 작은 2단 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 역 볼텍스 파인더를 갖는 단방향 사이클론.5. The method of any one of claims 1 or 4,
The fluid outlet is a unidirectional cyclone having a reverse vortex finder, characterized in that it is formed in a two-stage structure in which the diameter of the rear part is smaller than the diameter of the front part.
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