WO2015174624A1 - 압축공기용 정화장치 - Google Patents

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WO2015174624A1
WO2015174624A1 PCT/KR2015/002405 KR2015002405W WO2015174624A1 WO 2015174624 A1 WO2015174624 A1 WO 2015174624A1 KR 2015002405 W KR2015002405 W KR 2015002405W WO 2015174624 A1 WO2015174624 A1 WO 2015174624A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/16—Arrangement or disposition of cyclones or other devices with centrifugal action
    • A47L9/1608—Cyclonic chamber constructions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/16—Arrangement or disposition of cyclones or other devices with centrifugal action
    • A47L9/165—Construction of inlets
    • 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
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/04—Tangential inlets
    • 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
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/26—Multiple arrangement thereof for series flow

Definitions

  • the present invention relates to a purifier for compressed air that can separate the moisture, oil and fine foreign matter from the compressed air by turning the compressed air twice with a double cyclone.
  • Compressed air used in all industries such as machinery, electronics, medical, food, etc. causes problems such as deterioration of the pneumatic equipment due to condensate, particles, and oil, and seizure and damage. Essential use.
  • the pneumatic equipment is defined as a device that converts mechanical energy into gas energy by a compressor, a blower, etc., and controls the compressor body with a control valve or the like and supplies it to the actuator to output the output as mechanical energy suitable for the load demand. can do.
  • the compressed air is made by compressing the air of the atmosphere, the air is mixed with a lot of pollutants, including moisture, dust, etc., and the contaminants are also compressed in the process of compression with a compressor to increase the pollution.
  • compressed air purifiers are commonly referred to as "air filters” in the general type, and “mist separators” or “demisters” in the case of water removal only, to remove moisture contained in the compressed air.
  • air filters in the general type
  • mis separators or “demisters” in the case of water removal only, to remove moisture contained in the compressed air.
  • a principle is used in which compressed water is collected by passing through the filter element so that moisture is not caught in the fine hole of the filter element.
  • the conventional filter element is composed of a microporous structure such as a nonwoven fabric, a plastic sintered body, and a metal sintered body, a "blocking" phenomenon inevitably occurs due to the growth of dust or bacteria as the use time elapses. Therefore, the new filter element will function normally for a certain period of time after the replacement of the new filter element, but the blockage of the fine pores will proceed as the use time elapses, and as the blockage progresses, the cross-sectional area through which air can pass decreases, allowing compressed air to pass through. Becomes difficult. Therefore, the pressure loss increases. This results in waste of energy and the outlet pressure drops below the required pressure. Therefore, the filter element should be replaced when the pressure difference between the front and rear ends of the filter element becomes larger than a certain amount.
  • the filter element must be replaced regularly as a consumable, and when the filter housing is opaque, there is a problem in that it is difficult to grasp the degree of blockage because the filter element is not visible inside, thus missing a replacement time.
  • finer pore filter elements should be used as the compressed air of high cleanliness. The problem caused by clogging is more remarkable as the pore of the filter element becomes finer.
  • pressure gauges are installed at the front and rear ends of the dehumidifier for compressed air, or differential pressure gauges are used to identify the pressure difference, which increases the installation cost, increases the installation space, and consequently maintenance. Additionally involved.
  • centrifugal compressed gas purifiers are constructed such that an exhaust cylinder installed inside the housing, a spiral groove formed on the circumferential surface of the exhaust cylinder, and contaminants are collected on the inner wall of the housing, and the clean compressed gas flows to the center of the housing. It is a centrifugal type compressed gas purification apparatus characterized by the above-mentioned.
  • Compressor flow converted into rotational state by entering the intake pipe and being blocked by the baffle plate is rotated in the circumferential direction around the vent in the primary vortex chamber formed inside the housing. Perform.
  • the compressor body passing through the primary vortex chamber maintains the spiral flow along the double row spiral groove formed on the circumferential surface of the exhaust cylinder in the secondary vortex chamber formed between the inner surface of the housing and the exhaust cylinder.
  • Gas-liquid separation On the other hand, the liquid centrifuged from the compressor body is collected and separated from the inner wall of the housing through the circumferential space formed between the inner wall of the housing and the outer circumferential surface of the double row spiral groove.
  • the gas purified by centrifugation is sent to the pneumatic equipment through the vent and the outlet nipple connected to the exhaust pipe and the external gas pipe.
  • the liquid or condensed water separated in the secondary vortex chamber and the tertiary vortex chamber are collected in the sump inside the drain box located at the bottom of the housing and discharged to the outside through the trap through the final drain.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2008-0078791
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and since the cyclone is doubled to rotate the compressed air again, the object of the present invention is to provide a purifying device for compressed air that can separate water and fine foreign matter from the compressed air. There is this.
  • the compressed air purifying apparatus of the present invention is formed in the inlet and outlet of the compressed air in the upper portion and the lower cover; An outer cylinder inserted into the cover and flowing downward while turning the compressed air introduced from the inlet; A discharge pipe formed in the outer cylinder to communicate with the outlet; And an inner cylinder inserted between the outer cylinder and the discharge pipe and flowing downward while the compressed air flowing down and flowing again while turning again.
  • the inner cylinder is characterized in that the diameter becomes narrower toward the bottom.
  • the first passage is formed so that the compressed air can be discharged in the tangential direction along the upper circumference of the outer cylinder
  • the second passage is formed so that the compressed air flows in the tangential direction along the upper circumference of the inner cylinder.
  • a drain member further includes a drain cover, the drain member communicating with the cover to collect the first impurity, a collecting container in communication with the inner cylinder to collect the second impurity, and a pressure difference between the drain cover and the collecting container. It comprises a discharge device for discharging the first impurity and the second impurity.
  • the cyclone generating member that generates the double cyclone rotates the compressed air flowing into the cover as the primary cylinder and the inner cylinder recompresses the compressed air again. Therefore, when the compressed air flows through the outer cylinder and enters the inner cylinder, the centrifugal force becomes stronger. And since the separation efficiency of the foreign matter does not fall and does not use a filter element, it is semipermanent and can always maintain initial performance.
  • the inner diameter of the inner cylinder becomes narrower toward the lower portion and accelerates at a high speed during the second turning of the compressed air, fine water, oil, and particles that are not separated in the first turning can be separated, thereby maximizing air purification efficiency.
  • a first passage is formed so that the compressed air can be discharged in a tangential direction along the upper circumference of the outer cylinder to pivot the compressed air outward, and the compressed air can flow in the tangential direction along the upper circumference of the inner cylinder.
  • Two passages are formed to pivot compressed air into the inner cylinder to facilitate separation of moisture, oil and foreign matter from the compressed air.
  • the discharge device automatically discharges the first impurity and the second impurity by the pressure change of the collecting container due to the double cyclone of the cyclone generating member.
  • FIG. 1 is a perspective view of a purifying device for compressed air according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view showing an inner cylinder and a collecting cylinder
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.
  • Fig. 7A is a sectional view showing an operating state of the drain member (compressor OFF, pneumatic device OFF).
  • Fig. 7B is a sectional view showing an operating state of the drain member (compressor ON, pneumatic device OFF).
  • FIG. 7C is a cross-sectional view showing an operating state of the drain member (compressor ON, pneumatic device ON).
  • FIG. 1 is a perspective view of a purifying device for compressed air according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1
  • Figure 3 is a perspective view showing the inner cylinder and the collecting cylinder
  • Figure 4 is a cross-sectional view AA of Figure 1 5 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 4
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing an operating state of the drain member (compressor OFF and pneumatic equipment OFF)
  • FIG. 7B is operation of the drain member.
  • Fig. 7C is a cross-sectional view (compressor ON, pneumatic device ON) showing the state of the drain member.
  • Purified air purifier 400 according to a preferred embodiment of the present invention, as shown in Figures 1 to 7, comprises a cyclone generating member 401 for generating a double cyclone.
  • the cyclone generating member 401 is formed with an inlet 411 and an outlet 413 of the compressed air in the upper portion and a cover 410 with the lower portion open; and inserted into the cover 410 and introduced from the inlet 411.
  • An outer cylinder 430 for turning down compressed air while flowing; and an outlet tube 431 formed in the outer cylinder 430 to communicate with the outlet 413; and inserted between the outer cylinder 430 and the discharge tube 431. It consists of; inner cylinder 450 for flowing down the compressed air flowing down and flowing down while turning again.
  • the space formed between the cover 410 and the outer cylinder 430 and communicating with the inlet 411 is the first chamber 420, and is formed between the inner cylinder 450 and the discharge pipe 431 to discharge the pipe 431, that is, the outlet.
  • the space communicating with 413 is the second chamber 460.
  • the lower portion of the cyclone generating member 401, the drain member 601 for discharging the impurities separated from the cyclone generating member 401; and, the coupling ring for coupling the cyclone generating member 401 and the drain member 601 ( 501) further comprises.
  • purifying compressed air means separating impurities, that is, water, oil, and foreign substances from the compressed air.
  • the cover 410 is formed in a cylindrical shape and has a lower opening.
  • the upper surface of the cover 410 is formed with a straight tube in which compressed air is introduced and discharged.
  • an inlet 411 through which compressed air is introduced is formed at one end of the tube, and an outlet 413 through which compressed air from which water, oil, and foreign matter have been removed is formed.
  • a compressor for compressing air is connected to the inlet 411, and a pneumatic device is connected to the outlet 413.
  • the compressed air introduced into the inlet 411 is lowered by being blocked by the central plate 417 formed in the center of the tube, and flows into the upper surface of the outer cylinder 430.
  • An insertion hole 416 communicating with the outlet 413 is formed to protrude from the lower portion of the middle plate 417, that is, the inner central upper surface of the cover 410.
  • the insertion hole 411 is formed in a cylindrical shape, the lower part is open, and the upper part is in communication with the outlet 413.
  • the discharge pipe 431 is inserted into the open lower portion of the insertion hole 411 to discharge the purified compressed air.
  • a hollow ring-shaped O-packing a 432 is coupled to the upper portion of the discharge pipe 431 to prevent the compressed air from leaking into the discharge pipe 431 from the upper surface of the outer cylinder 430.
  • Threads are formed on the lower portion of the cover 410 and the upper portion of the drain cover 610, respectively, and are coupled through the coupling ring 501.
  • a hollow ring-shaped O-packing b 415 is inserted between the lower end of the cover 410 and the upper end of the drain cover 610 to be sealed.
  • the outer cylinder 430 is inserted into the inside through the lower portion of the cover 410.
  • the outer cylinder 430 is formed in a cylindrical shape and has a lower portion open.
  • a discharge pipe 431 is formed at the inner center of the outer cylinder 430 to protrude to the upper surface of the outer cylinder 430. Thus, the upper portion of the discharge pipe 431 is inserted into the insertion hole 411 to couple the outer cylinder 430 to the cover 410.
  • the discharge pipe 431 is formed in a cylindrical shape and communicates with the outlet 413.
  • a first flange 435 protruding outward is formed on an upper sidewall of the outer cylinder 430.
  • the first flange 435 aggregates a predetermined amount or more of the compressed air moisture and then descends.
  • a first passage 434 is formed on an upper surface of the outer cylinder 430 so that compressed air can be discharged in a tangential direction along the upper circumference.
  • the first passage 434 is formed between the first flow guide vanes 433 having a wing shape.
  • the compressed air introduced into the upper surface of the outer cylinder 430 is pivoted.
  • the first flow guide vanes 433 are spaced at equal intervals along the upper circumference of the outer cylinder 430.
  • the compressed air is discharged in a tangential direction along the upper circumference of the outer cylinder 430 through the first passage 434 between the first passage guide vanes 433.
  • each of the first flow guide vanes 433 is formed to become narrower in the counterclockwise direction.
  • the compressed air is provided with the first chamber 420, that is, the outer cylinder 430 and the cover through the first passage 434 formed between the spaced first flow guide vanes 433. 410 is discharged between.
  • the compressed air As the compressed air is rotated through the first passage 434, the compressed air is discharged between the outer cylinder 430 and the cover 410 and flows downward while being turned.
  • An inner cylinder 450 is inserted between the outer cylinder 430 and the discharge pipe 431.
  • the inner cylinder 450 is formed in a cylindrical shape, is inserted through the lower portion of the outer cylinder 430 is disposed between the outer cylinder 430 and the discharge pipe 431.
  • a second passage 452 is formed at an upper end of the inner cylinder 450 to allow compressed air to flow in a tangential direction along the upper circumference.
  • the second passage 452 is formed between the second flow guide vanes 451 having a wing shape. Therefore, the compressed air is turned again.
  • the second flow guide vanes 451 are spaced at equal intervals along the upper circumference of the inner cylinder 450.
  • the compressed air flows tangentially along the upper circumference of the inner cylinder 450 through the second passage 452.
  • each of the second flow guide vanes 451 is formed to become narrower in the clockwise direction.
  • the compressed air is provided through the second passage 452 formed between the spaced second flow guide vanes 451, that is, the second chamber 460, that is, the inner cylinder 450 and the discharge pipe ( 431).
  • the compressed air is introduced again between the inner cylinder 450 and the discharge pipe 431 while turning again through the second passage 452 and flows downward while turning.
  • the diameter of the inner cylinder 450 is narrowed from the top to the bottom.
  • the sum of the cross-sectional areas of the first passage 434 between the first passage guide vanes 433 through which the compressed air passes is greater than the sum of the cross-sectional areas of the second passages 452 between the second passage guide vanes 451. Is formed.
  • the sum of the cross-sectional areas of the second passages 452 is larger than the cross-sectional area of the inlet 411, but is preferably formed to have a size similar to that of the inlet 411 in order to accelerate the compressed air.
  • the sum of the cross-sectional areas of the first passage 434 is 1.5 times larger than the minimum cross-sectional area of the inlet 411. Such a configuration can prevent the loss of flow rate.
  • the compressor and the pneumatic equipment are operated so that compressed air flows in through the inlet 411, discharges through the outlet 413, and flows in the cyclone generating member 401.
  • the compressor and the pneumatic equipment are operated so that compressed air flows in through the inlet 411, discharges through the outlet 413, and flows in the cyclone generating member 401.
  • the compressed air introduced into the inlet 411 is bent vertically downward by the middle plate 417 and flows into the upper surface of the outer cylinder 430. Then, it is bent vertically again and moves to the outer direction of the outer cylinder 430. At this time, the compressed air is pivoted through the first passage 434 between the first flow guide vanes 433, as shown by the arrow in FIG.
  • the compressed air flows downward while pivoting between the first chamber 420, that is, the cover 410 and the outer cylinder 430. At this time, moisture, oil, and foreign matter are separated from the compressed air by centrifugal force and pushed to the inner wall of the cover 410. The lower portion of the cover 410 is lowered along the inner wall of the drain cover 610 and collected in the lower collecting chamber 615 of the drain cover 610.
  • Separation of moisture, oil, and foreign matter from the compressed air through the primary turning is substantially performed in the lower space between the first chamber 420, that is, the cover 410 and the outer cylinder 430.
  • the centrifugal force does not receive enough separation, and even if it is too long, the speed of compressed air decreases due to wall friction, and thus the separation performance is deteriorated.
  • the outer cylinder 430 the outer cylinder 430.
  • first impurities Water, oil, and foreign matter separated between the cover 410 and the outer cylinder 430 are referred to as first impurities.
  • the first impurity separated in the first turn of the compressed air as described above is a large amount of condensate flowing in the form of water droplets or water bodies including oil and foreign matter.
  • the first turn is slower than the second turn generated in the inner barrel 450, but processes a large flow rate, thereby separating a relatively large amount of water, oil, and foreign matter.
  • Compressed air flowing downward between the first chamber 420, that is, the cover 410 and the outer cylinder 430, and the first impurity is separated, is then introduced into the space between the outer cylinder 430 and the inner cylinder 450. So it flows up and goes up to the second passage 452 at the top of the inner cylinder 450.
  • the compressed air passes through the second passage 452 between the second flow guide vanes 451 and is again turned, that is, turned secondary.
  • the compressed air passes through the second passage 452 and flows into the space between the second chamber 460, that is, the inner cylinder 450 and the discharge pipe 431.
  • Second impurities Water, oil, and foreign matter separated between the inner cylinder 450 and the discharge pipe 431 are referred to as second impurities.
  • the separated second impurity descends and collects in the collecting container 630.
  • the second passage 452 has a smaller cross-sectional area than the first passage 434 and the diameter of the circle formed by the second flow guide vane 451 is smaller than the diameter of the circle formed by the first flow guide vane 433, the second passage 452 is compressed. The second turn to air accelerates much faster than the first turn.
  • the diameter of the inner cylinder 450 has a gradient that becomes smaller toward the bottom, the lower the inner cylinder 450, the faster the turning speed of the compressed air.
  • the secondary turning of the compressed air is gradually accelerated toward the lower portion of the second chamber 460, that is, the space between the inner cylinder 450 and the discharge pipe 431, and is turned at high speed.
  • the second impurity such as fine water or particles separated from the second chamber 460, is pushed to the inner wall of the inner cylinder 450 and descends along the inner wall to collect in the collecting cylinder 630 formed under the inner cylinder 450.
  • the compressed air from which the second impurity is separated is introduced into the lower portion of the discharge pipe 431 and quickly discharged to the outlet 413.
  • the first turn is made of a low speed turn in a large space to separate large moisture and foreign matter
  • the second turn is made of a fast turn in a narrow space to separate fine water and foreign matter.
  • the turning centrifugal force is increased when the compressed air flows into the inner cylinder 450 through the outer cylinder 430. It becomes stronger and does not reduce the separation efficiency of oil and foreign substances.
  • the secondary turn of the compressed air is faster than the primary turn, it is possible to separate fine water, oil and particles that are not separated in the first turn, thereby maximizing the air purification efficiency.
  • the filter element since the filter element is not used, it is semipermanent and there is an advantage of maintaining initial performance at all times.
  • a pressure gradient is formed inside the cyclone generating member 401. Is formed.
  • the space from the first passage 434 to the second passage 452 that is, the space between the cover 410 and the outer cylinder 430 and the space between the outer cylinder 430 and the inner cylinder 450 are formed at high pressure. do.
  • the pressure inside the inner cylinder 450 that is, the space between the inner cylinder 450 and the discharge pipe 431 is greatly reduced to form a low pressure.
  • the drain member 601 coupled to the lower portion of the cyclone generating member 401 automatically discharges the first impurity and the second impurity by the pressure difference between the first chamber 420 and the second chamber 460.
  • the drain member 601 has a discharge opening 611 formed at a lower portion thereof, is coupled to a lower portion of the cover 410, and has a first cover therein.
  • the drain cover 610 is formed in a cylindrical shape at a lower portion of the inner cylinder 450.
  • the gathering includes a collecting container 630 and a discharge device inserted into the collecting container 630 to discharge the first impurity and the second impurity by the pressure difference between the drain cover 610 and the collecting container 630.
  • the drain cover 610 is formed in a cup-shaped cylindrical shape is opened at the top.
  • the drain cover 610 is coupled to the bottom of the cover 410 by a coupling ring 501.
  • a plate-shaped support 613 is protruded inward from an inner lower portion of the drain cover 610.
  • the support 613 is spaced apart at equal intervals along the inner wall circumference of the drain cover 610, four are formed.
  • the collecting container 630 is placed on the upper end of the support 613 to support the collecting container 630.
  • a discharge port 611 is formed below the drain cover 610, that is, below the support 613 to discharge the first impurity and the second impurity to the outside of the drain cover 610.
  • the outlet 611 is formed to protrude in a cylindrical shape.
  • the lower portion of the inner cylinder 450, the collecting cylinder 630 having a larger diameter than the inner cylinder 450 is formed.
  • the collecting container 630 is disposed above the inside of the drain cover 610.
  • the collecting cylinder 630 has a cylindrical shape as a whole, and is formed below the inner cylinder 450 to form an integral part with the inner cylinder 450.
  • the collecting container 630 is connected to the lower portion of the inner cylinder 450, the inclined surface inclined downward and the first formed vertically downward from the outer circumference of the inclined surface 636
  • the side wall 637, the stepped section 631 stepped outward from the bottom of the first side wall 637, the second side wall 638 formed vertically downward from the outer periphery of the stepped section 631, and the second side wall.
  • a second flange 633 protruding from the outer circumferential surface of the 638.
  • the second side wall 638 and the second flange 633 are mounted on the upper end of the support 613.
  • the outer diameter of the second flange 633 is formed smaller than the inner diameter of the drain cover 610 so that the first impurity is lowered to the lower collection chamber 615 through the space between the drain cover 610 and the second flange 633. . That is, the first chamber 420 and the lower collecting chamber 615 communicate with each other.
  • the second flange 633 prevents the turning torque of the compressed air between the cover 410 and the outer cylinder 430 due to the support 613.
  • the stepped portion of the pressure blocking portion 641 that rises collides with the inner lower portion of the step portion 631.
  • the pressure blocking portion 641 does not rise any more.
  • An elastic body a 635 is provided inside the collecting container 630 and disposed above the pressure blocking unit 641.
  • the elastic body a 635 is composed of a spring having an elastic force.
  • the elastic body a 635 exerts a downward force on the pressure blocking unit 641.
  • An upper portion of the collecting container 630 is opened to communicate with the second chamber 460.
  • the second impurity generated between the second chamber 460 that is, the inner cylinder 450 and the discharge pipe 431 is lowered and collected in the collecting container 630.
  • the discharge device is inserted into the open lower portion of the collecting container 630.
  • the discharge device includes a discharge part 650 having a hole 653 formed therein so as to communicate with the inside of the first chamber 420, that is, the drain cover 610, and the collecting container 630.
  • a pressure cut-off portion 641 inserted and opening / closing the hole 653 by a pressure difference between the drain cover 610 and the collecting container 630, and opening and closing the outlet 611 according to whether the hole 653 is opened or closed.
  • a pin 670 is inserted and opening / closing the hole 653 by a pressure difference between the drain cover 610 and the collecting container 630, and opening and closing the outlet 611 according to whether the hole 653 is opened or closed.
  • the pressure blocking unit 641 includes a disk 642 formed on the upper portion, an intermediate bar 647 formed on the lower portion of the disk 642, and a lower cylinder 648 formed in a flat cylindrical shape on the lower portion of the intermediate bar 647.
  • the disk 642 and the intermediate table 647 are inserted into the elastic body a 635, and the elastic body a 635 is mounted on the upper surface of the lower cylinder 648.
  • a step 646 is formed at the outer circumference of the upper surface of the lower cylinder 648.
  • the step 646 hits the step portion 631 of the collecting container 630 to stop the rising of the pressure blocking part 641.
  • U-packing a (643) is coupled to the outer circumference of the lower cylinder 648 is in close contact with the inner wall of the collecting cylinder 630.
  • the lower portion of the collecting container 630 is sealed to block communication between the collecting container 630 and the drain cover 610, that is, the lower collecting chamber 615.
  • the U-packing a 643 is provided with an open portion beneath.
  • the pressure blocking unit 641 is lowered, the second impurity of the collecting container 630 is moved to the lower collecting chamber 615.
  • the U-packing a 643 is opened to allow the second impurity to flow from the collecting container 630 toward the lower collecting chamber 615 when the pressure blocking unit 641 is lowered.
  • An insertion cylinder 645 into which the discharge portion 650 is inserted is formed at the center lower portion of the lower cylinder 648.
  • Insertion cylinder 645 is formed in a cylindrical shape and the upper portion of the discharge portion 650 is inserted through the lower opening.
  • a hole-shaped hole packing 644 is coupled to the inner upper surface of the insertion tube 645.
  • the hole packing 644 is preferably formed of a rubber material.
  • the hole packing 644 opens and closes the hole 653 of the discharge part 650.
  • the pressure blocking portion 641 that is, the lower portion of the lower cylinder 648 communicates with the first chamber 420, and the upper portion communicates with the second chamber 460. Therefore, the inside of the collecting container 630 is elevated and opened and closed by the pressure difference between the first chamber 420 and the second chamber 460 and the air flow.
  • the inner diameter of the insertion cylinder 645 is formed larger than the outer diameter of the discharge portion 650, that is, the discharge body body 651.
  • the discharge part body 651 forming the outer shape of the discharge part 650 has a cylindrical shape, and the center part is formed stepped. Thus, the diameter of the upper portion of the discharge portion body 651 is formed smaller than the diameter of the lower portion.
  • a coupling groove (not shown) is formed at a lower portion of the discharge part body 651, and is fitted into and fixed to a protrusion (not shown) formed at the lower side of the lower collection chamber 615, that is, the inner bottom surface of the drain cover 610.
  • At the lower end of the discharge body 651 is formed with a discharge groove 657 spaced apart along the circumference. In the present embodiment, four are spaced apart at equal intervals.
  • the inner lower part of the discharge part body 651 communicates with the drain cover 610, that is, the lower collecting chamber 615 through the discharge groove 657.
  • the first impurity and the second impurity collected in the lower collection chamber 615 through the discharge groove 657 flows into the discharge body 651 and is discharged to the outside of the drain cover 610 through the discharge port 611.
  • a third protrusion 658 is formed along the circumference of the upper inner wall of the discharge unit body 651.
  • the O-packing c 656 having a hollow ring shape is disposed on the third protrusion 658.
  • a cover 652 having a cross-sectional shape? Is disposed above the O-packing c 656.
  • the cover 652 is inserted into the open upper portion of the discharge body 651, the cover packing 655 is disposed between the top of the discharge body 651 and the cover 652 is sealed.
  • a circular hole 653 is formed at the upper center of the cover 652.
  • the compressed air of the lower collecting chamber 615 may open the hole 653. It is introduced into the discharge portion 650 through.
  • the inner upper portion of the discharge body 651 through the hole 653 communicates with the drain cover 610, that is, the lower collecting chamber 615.
  • the discharge pin 670 is disposed inside the discharge part 650, that is, the discharge part body 651, and slides up and down.
  • the discharge pin 670 is in close contact with the inner circumferential surface of the discharge part 650, that is, the discharge body 651, and blocks the top and bottom communication in the discharge body 651.
  • the disk 675 is located in the center of the discharge pin 670 is formed in a circular shape.
  • U-packing b 676 is coupled to the outer periphery of the disk 675.
  • the U-packing b 676 has an open portion disposed downward.
  • the U-packing b 676 is in close contact with the inner circumferential surface of the discharge body 651, that is, the inner wall, and blocks up and down communication of the discharge body 651 based on the disk 675.
  • An upper pin 671 is formed on the top of the disk 675.
  • the upper pin 671 is formed in a circular rod shape.
  • the upper pin 671 is formed smaller in diameter than the upper and lower portions of the central portion.
  • An elastic body b 672 is disposed outside the center portion of the upper pin 671.
  • the elastic body b 672 is preferably formed of a spring having an elastic force.
  • the diameter of the elastic body b 672 is formed to be inserted into the upper pin 671.
  • the elastic body b 672 is compressed between the third protrusion 658 and the lower portion of the upper pin 671 when the discharge pin 670 is raised.
  • a lower portion of the disk 675 is formed with a circular rod-shaped lower pin 678.
  • the lower pin 678 is also formed to have a smaller diameter at the center than the upper and lower portions.
  • the upper and lower portions of the lower pin 678 are in close contact with the U-packing c 612 coupled to the outlet 611, but the small central portion is not in close contact with the U-packing c 612.
  • the air flow path 680 is formed through the discharge pin 670.
  • the air flow path 680 penetrates the trapezoidal shape at the lower portion of the upper fin 671 in the transverse direction, and communicates with the outside of the drain cover 610 by penetrating the disk 675 and the lower fin 678 in the vertical direction. do.
  • the upper side of the upper fin 671 in the discharge part 650 that is, the discharge body 651, the upper space 690, the outer side of the upper fin 671, and the upper side of the disk 675 a central space 692.
  • the lower side of the disk 675 will be described as the lower space 691.
  • the magnitude of the pressure in the present embodiment forms a relationship of high pressure> low pressure> atmospheric pressure.
  • a compressor is connected to the inlet 411 and a pneumatic device is connected to the outlet 413.
  • the lower space 691 under the disk 675 communicating with the lower collection chamber 615 is in a high pressure state, but the upper space 690 and the central space 692 above the disk 675 become atmospheric pressure. A large pressure difference occurs with respect to the disk 675.
  • the discharge pin 670 is raised while overcoming the tension of the elastic body b 672.
  • the first turn and the second turn occurs and the first impurity and the second impurity are separated from the compressed air, the first impurity is lowered and collected in the lower collecting chamber 615, the second impurity Is lowered and collected in the collecting container (630).
  • a pressure gradient is formed inside the cyclone generating member 401. Therefore, the inside of the drain cover 610 communicating with the first chamber 420, that is, the lower collecting chamber 615 is in a high pressure state, and the collecting cylinder 630 in communication with the second chamber 460 is in a low pressure state. .
  • the pressure blocking unit 641 rises due to the rising airflow generated by the lowering of the pressure in the center portion.
  • the disc 642 is positioned below the discharge pipe 431 to prevent impurities collected in the collecting container 630 from being discharged to the discharge pipe 431 along the upward airflow.
  • the force of the upward airflow acts on the upper surface of the disk 642 to become a part of the force for raising the entire pressure blocking portion 641.
  • the rise of the pressure blocking part 641 is stopped by the stepped portions 646 of the two sides hitting the step portion 631 of the collecting container 630.
  • the hole 653 of the discharge part 650 is opened as the pressure blocking part 641 rises.
  • the high pressure compressed air of the lower collecting chamber 615 is introduced into the upper space 690 of the discharge part 650 through the hole 653.
  • the discharge pin 670 is lowered by the high pressure of the compressed air introduced into the upper space 690 and the elastic force of the elastic body b 672.
  • the discharge pin 670 When the discharge pin 670 is lowered, the first impurity and the second impurity collected in the lower collection chamber 615, as when rising, is automatically discharged through the discharge port 611. Therefore, the user does not need to operate to discharge impurities separately.
  • the discharge pin 670 is lowered, and as shown in Figure 7c, the discharge pin 670 hits the protrusion of the lower surface of the lower collecting chamber 615, the lowering stops. At this time, the upper portion of the upper pin 671 is in close contact with the O-packing c (656) to block the communication between the upper space 690 and the central space (692). Thus, the high pressure compressed air introduced through the hole 653 no longer exits the air passage 680.
  • the upper space 690 is a high pressure state
  • the central space 692 is an atmospheric pressure flows into the atmospheric air through the air flow path 680
  • the lower space 691 is a high pressure state.
  • the first impurity and the second impurity is discharged through the discharge port 611, the lower collecting chamber 615 because the pressure drop occurs, the pressure difference between the collecting container 630 and the lower collecting chamber 615 instantaneously. Occurs.
  • the second impurity of the collecting container 630 pushes the U-packing a (643) and moves to the lower collecting chamber (615).
  • the U-packing a 643 is communicated in the direction of the lower collecting chamber 615 from the collecting container 630 when the open portion is disposed downward and the pressure blocking unit 641 is lowered. That is, it communicates in one direction.
  • the U-packing a plays an important role in the rise of the pressure blocking unit 641, and at the same time allows the second impurity collected in the collecting container 630 to move toward the lower collecting chamber (615).
  • the first chamber 420 in which the high pressure is formed and the second chamber 460 in which the low pressure is formed are in communication with the drain cover 610 and the collecting container 630, additional power is required for the discharge of impurities. Economical and convenient because it can be discharged automatically.
  • the impurity is discharged frequently and immediately whenever there is a flow of compressed air for separating the first impurity and the second impurity from the cyclone generating member 410, the impurity is contained in the lower collecting chamber 615. Since it is not accumulated, clogging of the bacteria propagation and the outlet 611 may be prevented.
  • first chamber 430 outer cylinder
  • discharge pipe 432 O-packing a
  • first Euroguide wing 434 first passage
  • first flange 450 inner cylinder
  • drain member 610 drain cover
  • outlet 612 U-packing c
  • second flange 635 elastic body a

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Abstract

본 발명은 2중 사이클론으로 압축공기를 두 번 선회시켜 압축공기로부터 수분, 유분 및 미세한 이물질까지 분리할 수 있는 압축공기용 정화장치에 관한 것이다.

Description

압축공기용 정화장치
본 발명은 2중 사이클론으로 압축공기를 두 번 선회시켜 압축공기로부터 수분, 유분 및 미세한 이물질까지 분리할 수 있는 압축공기용 정화장치에 관한 것이다.
기계 및 전자, 의료, 식품 등 모든 산업에 걸쳐 사용되는 압축공기는 응축수, 파티클, 오일로 인한 공압기기의 성능 저하와 고착 및 손상 등의 문제가 발생하기 때문에, 수분제거기, 오일제거기, 파티클 제거기를 필수적으로 사용하고 있다.
여기서 공압기기는 압축기나 송풍기 등에 의해 기계적 에너지를 기체의 에너지로 변환해, 이 압축기체를 제어밸브 등으로 적당히 제어하여 액추에이터에 공급함으로써 그 출력을 부하의 요구에 적합한 기계적 에너지로 출력하는 기기로 정의할 수 있다. 또한, 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 압축공기를 청정시키는 기기가 필요한 것이다.
종래의 압축공기용 정화장치는 일반형의 경우 "에어 필터", 물 제거 전용의 경우 "미스트 세퍼레이터"(Mist Separater) 또는 "디미스터"(Demister)로 흔히 불리는데, 압축공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해서 미세 다공질부로 구성된 필터엘리먼트를 사용하고 있어서, 압축공기가 필터엘리먼트를 통과할 때 수분이 필터엘리먼트의 미세구멍에 걸려 통과하지 못함으로써 포집되는 원리를 사용하고 있다.
종래의 필터엘리먼트는 부직포, 플라스틱 소결체, 금속 소결체 등의 미세 다공질 구조로 이루어져 있기 때문에, 사용 시간이 경과함에 따라 분진 또는 세균의 번식 등에 의한 "막힘" 현상이 필연적으로 발생한다. 따라서 신품의 필터엘리먼트 교환후 일정 기간 동안은 정상적으로 기능을 발휘하지만, 사용 시간의 경과에 따라 미세 구멍의 막힘이 진행되며, 막힘이 진행될수록 공기가 통과할 수 있는 단면적이 감소하여 압축공기가 통과하기 어렵게 된다. 따라서 압력 손실이 증가한다. 이는 에너지의 낭비와 출구측 압력이 필요 압력 이하로 저하됨을 초래한다. 따라서 필터엘리먼트의 전단과 후단의 압력차가 일정량 이상으로 커지면 필터엘리먼트를 교체하여야 한다.
즉, 필터엘리먼트는 소모품으로서 정기적으로 교체해 주어야 하며, 게다가 필터 하우징이 불투명할 경우 내부의 필터엘리먼트가 보이지 않으므로 막힘의 정도를 파악하기가 어려워 교체 시기를 놓치는 문제점이 있다. 또한, 높은 청정도의 압축공기가 요구될수록 더욱 미세한 구멍의 필터엘리먼트를 사용하여야 하는바, 이러한 막힘에 의한 문제 발생은 필터엘리먼트의 구멍이 미세할수록 그 현상이 현저하다. 또한 정확한 교체 시기를 알기 위해서는 압축공기용 제습기의 전단과 후단에 압력계를 각각 설치하거나, 또는 차압계를 설치하여 압력차를 파악하기도 하는바 이는 설비 비용의 증가, 설치 공간의 커짐 및 이에 따른 유지 보수가 추가로 수반된다.
한편, 이러한 필터엘리먼트의 단점을 없애기 위해서 원심 분리(사이클론)를 이용한 정화장치가 제안되었다.
종래의 원심형식의 압축공기용 정화장치로는 특허문헌(한국공개특허 제10-2008-0078791호)에 기재된 것이 공지되어 있다.
종래의 원심형식의 압축 기체 정화 장치는 하우징의 내부에 설치한 배기통과, 배기통의 원주면에 형성한 스파이럴홈과, 및 오염물질은 하우징의 내벽에 모이고 청정압축기체는 하우징의 중앙부로 흐르도록 구성한 것을 특징으로 하는 원심형식의 압축 기체 정화 장치이다.
흡기관으로부터 유입하여 방해판에 막히게 되어 회전상태로 변환된 압축기체 흐름은 하우징의 내부에 형성한 1차와류실에서 통기구의 주위에서 원주방향으로 회전하면서 1차 기액의 비중차이에 의한 원심분리를 수행한다.
1차와류실을 통과한 압축기체는 하우징의 내면과 배기통의 사이에서 형성한 2차와류실에서 배기통의 원주면에 형성한 복열의 스파이럴홈을 따라 나선형 흐름을 유지하면서 원심분리력으로 비중차이에 따른 기액분리작용을 한다. 한편 압축기체로부터 원심분리된 액체는 하우징의 내벽과 복열의 스파이럴홈의 외주면 사이에 형성한 원주공간 사이를 통하여 하우징의 내벽에 응착하여 분리수거한다.
하우징의 내면과 배기통의 사이에 형성한 2차와류실에서 나선형 흐름을 유지하면서 강력한 원심분리력의 작용에 의하여 작은 비중의 기체로부터 큰 비중의 액체가 비중차이에 원심력으로 기액 분리된다. 따라서 정화된 기체는 배기통 하부에 형성한 통기구를 통과하면서 3차와류실에서 나선형 흐름을 유지하면서 여분의 액체성분을 다시 한번 원심 분리하여 중공의 회전축을 지나 배기관으로 송부하고 여분의 응축수는 배기통의 하부로 배수하여 제습효율을 높이도록 하였다.
원심분리에 의하여 정화된 기체는 통기구를 지나고 배기관 및 외부 기체배관과 연결한 출구니플을 통하여 공압기기로 송부된다. 상기와 같이, 2차 와류실 및 3차 와류실에서 분리된 액체 또는 응축수는 하우징의 하부에 위치한 배수통의 내부에서 배수조에 모이게 되고 최종 배수구를 통하여 트랩을 통하여 외부로 배출한다.
그러나 압축공기가 1차와류실에서 2차와류실 및 3차와류실로 이동하면서 나선형의 흐름을 유지할 뿐 압축공기의 와류 원심력은 점점 약해지기 때문에, 압축공기로부터 수분 및 이물질을 분리하는 효율이 떨어져 미세한 이물질을 분리하기 어려운 문제점이 있다.
특허문헌
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2008-0078791호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사이클론을 2중으로 형성하여 압축공기를 재차 선회시키기 때문에, 압축공기로부터 수분 및 미세한 이물질까지 분리할 수 있는 압축공기용 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 압축공기용 정화장치는 상부에 압축공기의 입구와 출구가 형성되며 하부가 개방된 커버; 상기 커버의 내부에 삽입되며 상기 입구에서 유입된 압축공기를 선회시키면서 아래로 유동시키는 외통; 상기 외통 내부에 형성되어 상기 출구와 연통되는 배출관; 상기 외통과 상기 배출관 사이에 삽입되며 상기 아래로 유동되는 압축공기를 위로 유동시키고 재차 선회시키면서 아래로 유동시키는 내통;을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 내통은 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외통의 상면 둘레를 따라 접선방향으로 압축공기가 배출될 수 있도록 제1통로가 형성되고, 상기 내통의 상단 둘레를 따라 접선방향으로 압축공기가 유입될 수 있도록 제2통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버와 상기 외통 사이에서는 압축공기로부터 제1불순물이 분리되고, 상기 내통과 상기 배출관 사이에서는 제2불순물이 분리되며, 상기 커버의 하부에는 상기 제1불순물 및 상기 제2불순물을 배출하는 드레인부재를 더 포함하되, 상기 드레인부재는 상기 커버와 연통되어 상기 제1불순물이 모이는 드레인커버와, 상기 내통과 연통되어 상기 제2불순물이 모이는 포집통과, 상기 드레인커버와 상기 포집통의 압력차에 의해 상기 제1불순물 및 상기 제2불순물을 배출하는 배출장치를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
2중 사이클론을 발생시키는 사이클론 발생부재는 커버 내부로 유입되는 압축공기를 외통이 일차로 선회시키고 내통이 압축공기를 재차 선회시키기 때문에, 압축공기가 외통을 지나 내통으로 유입시 선회 원심력이 더욱더 강해져 유분 및 이물질의 분리효율이 떨어지지 않고, 필터 엘리먼트를 사용하지 않으므로 반영구적이며 항상 초기성능을 유지할 수 있다.
또한, 내통의 직경이 하부로 갈수록 좁아져 압축공기의 2차 선회시 고속으로 가속되기 때문에, 1차 선회에서 분리되지 않은 미세한 수분, 유분 및 입자까지 분리할 수 있어 공기 정화 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 외통의 상면 둘레를 따라 접선방향으로 압축공기가 배출될 수 있도록 제1통로가 형성되어 압축공기를 외통 외측으로 선회시키고, 내통의 상단 둘레를 따라 접선방향으로 압축공기가 유입될 수 있도록 제2통로가 형성되어 압축공기를 내통 내측으로 선회시켜 압축공기로부터 수분, 유분 및 이물질의 분리를 용이하게 한다.
제1불순물은 드레인커버에 모이고, 제2불순물은 포집통에 모이고, 배출장치는 사이클론 발생부재의 2중 사이클론으로 인한 포집통의 압력 변화에 의해 제1불순물 및 제2불순물을 자동으로 배출하기 때문에 사용이 편리하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축공기용 정화장치의 사시도.
도 2는 도 1의 분리 사시도.
도 3은 내통과 포집통을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1의 A-A 단면도.
도 5는 도 4의 B-B 단면도.
도 6은 도 4의 C-C 단면도.
도 7a은 드레인부재의 동작상태를 나타낸 단면도(압축기OFF,공압기기OFF).
도 7b는 드레인부재의 동작상태를 나타낸 단면도(압축기ON,공압기기OFF).
도 7c는 드레인부재의 동작상태를 나타낸 단면도(압축기ON,공압기기ON).
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축공기용 정화장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분리 사시도이고, 도 3은 내통과 포집통을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 A-A 단면도이고, 도 5는 도 4의 B-B 단면도이고, 도 6은 도 4의 C-C 단면도이고, 도 7a은 드레인부재의 동작상태를 나타낸 단면도(압축기OFF,공압기기OFF)이고, 도 7b는 드레인부재의 동작상태를 나타낸 단면도(압축기ON,공압기기OFF)이고, 도 7c는 드레인부재의 동작상태를 나타낸 단면도(압축기ON,공압기기ON)이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축공기용 정화장치(400)는 도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 2중 사이클론을 발생시키는 사이클론 발생부재(401)를 포함하여 이루어진다.
사이클론 발생부재(401)는 상부에 압축공기의 입구(411)와 출구(413)가 형성되며 하부가 개방된 커버(410);와 커버(410)의 내부에 삽입되며 입구(411)에서 유입된 압축공기를 선회시키면서 아래로 유동시키는 외통(430);과 외통(430) 내부에 형성되어 출구(413)와 연통되는 배출관(431);과, 외통(430)과 배출관(431) 사이에 삽입되며 아래로 유동되는 압축공기를 위로 유동시키고 재차 선회시키면서 아래로 유동시키는 내통(450);을 포함하여 이루어진다.
커버(410)와 외통(430) 사이의 형성되어 입구(411)와 연통되는 공간은 제1챔버(420)이고, 내통(450)과 배출관(431) 사이에 형성되어 배출관(431), 즉 출구(413)와 연통되는 공간은 제2챔버(460)이다.
또한, 사이클론 발생부재(401)의 하부에는 사이클론 발생부재(401)에서 분리된 불순물을 배출하는 드레인부재(601);와, 사이클론 발생부재(401)와 드레인부재(601)를 결합하는 결합링(501)을 더 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 압축공기의 정화는 압축공기로부터 불순물, 즉 수분, 유분 및 이물질을 분리하는 것을 의미한다.
커버(410)는 원통 형상으로 형성되고 하부가 개방되어 있다.
그리고 커버(410)의 상면에는 압축공기가 유입 및 배출되는 일직선의 관이 형성된다. 그래서 관의 일단에는 압축공기가 유입되는 입구(411)가 형성되고, 타단에는 수분, 유분 및 이물질이 제거된 압축공기가 배출되는 출구(413)가 형성된다.
입구(411)에는 공기를 압축하는 압축기 등이 연결되고, 출구(413)에는 공압기기가 연결된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 입구(411)로 유입된 압축공기는 관 중앙에 형성된 중앙판(417)에 막혀 하강하고, 외통(430)의 상면으로 유입된다.
중앙판(417)의 하부, 즉 커버(410)의 내측 중앙 상면에는 출구(413)와 연통된 삽입구(416)가 돌출되어 형성된다.
삽입구(411)는 원통 형상으로 형성되어 하부가 개방되어 있고, 상부는 출구(413)와 연통된다.
삽입구(411)의 개방된 하부로는 배출관(431)이 삽입되어 정화된 압축공기를 배출하게 된다.
배출관(431)의 상부에는 중공 링 형상의 O패킹a(432)가 결합되어 밀폐되고, 압축공기가 외통(430) 상면에서 배출관(431)으로 새어 나가지 않도록 한다.
커버(410)의 하부와 드레인커버(610)의 상부에는 각각 나사산이 형성되고, 결합링(501)을 통해 결합된다. 그리고 커버(410)의 하단과 드레인커버(610)의 상단 사이에는 중공 링형상의 O패킹b(415)가 끼워져 밀폐된다.
커버(410)의 하부를 통해 외통(430)이 내부로 삽입된다.
외통(430)은 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 원통 형상으로 형성되고, 하부가 개방되어 있다.
외통(430)의 내부 중앙에는 배출관(431)이 형성되어 외통(430)의 상면으로 돌출된다. 그래서 배출관(431)의 상부는 삽입구(411)에 삽입되어 외통(430)을 커버(410)에 결합시킨다.
배출관(431)은 원통 형상으로 형성되어 출구(413)와 연통된다.
또한, 외통(430)의 측벽 상부에는 외측으로 돌출된 제1플랜지(435)가 형성된다.
제1플랜지(435)는 압축공기의 수분 및 유분을 일정량 이상 응집시킨 다음 하강되도록 한다.
그리고 외통(430)의 상면에는 상면 둘레를 따라 접선 방향으로 압축공기가 배출될 수 있도록 제1통로(434)가 형성된다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1통로(434)는 날개 형상을 가지는 제1유로안내날개(433)의 사이사이에 형성된다. 그래서 외통(430)의 상면으로 유입된 압축공기를 선회시킨다.
제1유로안내날개(433)는 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 외통(430)의 상면 둘레를 따라 등간격으로 이격되어 배치된다. 그래서 압축공기는 제1유로안내날개(433) 사이의 제1통로(434)를 통해 외통(430)의 상면 둘레를 따라 접선방향으로 배출된다.
그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 각각의 제1유로안내날개(433)의 폭은 반시계 방향으로 갈수록 좁아지게 형성된다. 그래서 압축공기는 도 5에 화살표로 도시한 바와 같이, 이격된 제1유로안내날개(433) 사이에 형성된 제1통로(434)를 통해 제1챔버(420), 즉, 외통(430)과 커버(410) 사이로 배출된다.
제1통로(434)를 통해 압축공기는 선회되면서 외통(430)과 커버(410) 사이로 배출되고, 선회되면서 아래로 유동된다.
압축공기의 유동 및 정화과정에 대해서는 뒤에서 상술하도록 한다.
외통(430)과 배출관(431) 사이에는 내통(450)이 삽입된다.
내통(450)은 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 원통 형상으로 형성되고, 외통(430)의 하부를 통해 삽입되어 외통(430)과 배출관(431) 사이에 배치된다.
내통(450)의 상단에는 상단 둘레를 따라 접선 방향으로 압축공기가 유입될 수 있도록 제2통로(452)가 형성된다.
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2통로(452)는 날개 형상을 가지는 제2유로안내날개(451)의 사이사이에 형성된다. 그래서 압축공기를 재차 선회시킨다.
제2유로안내날개(451)는 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 내통(450)의 상단 둘레를 따라 등간격으로 이격되어 배치된다. 그래서 압축공기는 제2통로(452)를 통해 내통(450)의 상단 둘레를 따라 접선방향으로 유입된다.
그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 각각의 제2유로안내날개(451)의 폭은 시계방향으로 갈수록 좁아지게 형성된다. 그래서 압축공기는 도 6의 화살표로 도시한 바와 같이, 이격된 제2유로안내날개(451) 사이에 형성된 제2통로(452)를 통해 제2챔버(460), 즉 내통(450)과 배출관(431) 사이로 유입된다.
즉, 제2통로(452)를 통해 압축공기는 재차 선회되면서 내통(450)과 배출관(431) 사이로 유입되고, 선회되면서 아래로 유동된다.
제1통로(434) 및 제2통로(452)를 통해 압축공기를 두 번 선회시켜 수분, 유분 및 이물질의 분리가 용이하게 이루어진다.
또한, 내통(450)의 직경은 상부에서 하부로 갈수록 좁아진다.
즉, 하부로 갈수록 내통(450)과 배출관(431) 사이의 간격이 좁아져 압축공기의 통과 단면적이 작아지기 때문에, 내통(450)과 배출관(431) 사이에서 압축공기의 선회속도가 빨라지고 원심력이 커진다.
한편, 압축공기가 통과하는 제1유로안내날개(433) 사이의 제1통로(434)의 단면적의 합은 제2유로안내날개(451) 사이의 제2통로(452)의 단면적의 합보다 크게 형성된다. 그리고 제2통로(452)의 단면적의 합은 입구(411)의 단면적보다는 크게 형성하되, 압축공기를 가속시키기 위해 입구(411)의 단면적과 유사한 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 제1통로(434)의 단면적의 합은 입구(411)의 최소 단면적보다 1.5배 가량 크게 형성된다. 이와 같은 구성으로 인해 유량의 손실을 막을 수 있다.
이하에는 도 4 내지 도 6을 참고하여 사이클론 발생부재(401)에서 압축공기의 유동 및 정화과정을 상술하도록 한다.
입구(411)에 연결되는 압축기와, 출구(413)에 연결되는 공압기기에 대해서는 전술한 종래기술을 비롯하여 종래에 많이 공개되어 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
이하에는 압축기와 공압기기가 작동하여, 압축공기가 입구(411)를 통해 유입되고, 출구(413)를 통해 배출되며 사이클론 발생부재(401) 내에서 유동이 발생할 때, 압축공기로부터 수분, 유분 및 이물질이 분리되는 과정을 설명한다.
도 4에 화살표로 도시한 바와 같이, 입구(411)로 유입된 압축공기는 중앙판(417)에 의해 수직 하향으로 꺽여 외통(430)의 상면으로 유입된다. 그 후, 다시 수직으로 꺾여 외통(430)의 외측 방향으로 이동한다. 이때, 압축공기는 도 5에 화살표로 도시한 바와 같이, 제1유로안내날개(433) 사이의 제1통로(434)를 통과하며 선회된다.
그 후, 압축공기는 제1챔버(420), 즉 커버(410)와 외통(430)의 사이에서 선회하면서 아래로 유동된다. 이때 원심력에 의해 압축공기로부터 수분, 유분 및 이물질이 분리되어 커버(410) 내측벽으로 밀려난다. 그리고 커버(410)의 내측벽 및 드레인커버(610)의 내측벽을 따라 하강하여 드레인커버(610)의 하부, 즉 하부포집실(615)에 모인다.
1차 선회를 통한 압축공기로부터 수분, 유분 및 이물질의 분리는 제1챔버(420), 즉 커버(410)와 외통(430) 사이의 하부공간에서 실제적으로 이루어진다. 또한, 1차 선회가 이루어지는 공간의 길이가 너무 짧으면 원심력을 충분히 받지 못해 분리가 제대로 이루어지지 않고, 너무 길어도 벽면 마찰로 인해 압축공기의 속도가 감소하여 분리 성능이 저하되므로, 이를 고려하여 커버(410) 및 외통(430)을 형성한다.
커버(410)와 외통(430) 사이에서 분리된 수분, 유분 및 이물질을 이하 제1불순물로 지칭한다.
이상과 같은 압축공기의 1차 선회에서 분리된 제1불순물은 유분 및 이물질을 포함한 수적, 혹은 물줄기 형태로 유입되는 다량의 응축수이다.
1차 선회는 내통(450)에서 발생하는 2차 선회보다 저속이지만 많은 유량을 처리하기 때문에 상대적으로 큰 수분, 유분 및 이물질을 분리하게 된다.
제1챔버(420), 즉 커버(410)와 외통(430) 사이에서 아래로 유동되며 제1불순물이 분리된 압축공기는, 이후 외통(430)과 내통(450) 사이의 공간으로 유입된다. 그래서 위로 유동되어 내통(450) 상단의 제2통로(452)까지 올라간다.
도 6에 화살표로 도시한 바와 같이, 압축공기는 제2유로안내날개(451) 사이의 제2통로(452)를 통과하며 또다시 선회, 즉 2차 선회된다.
즉, 압축공기는 제2통로(452)를 통과하여 제2챔버(460), 즉 내통(450)과 배출관(431) 사이의 공간으로 유입된다.
그래서, 도 4에 도시한 바와 같이, 내통(450)과 배출관(431) 사이의 공간을 빠르게 선회하며 미세한 수분, 유분 및 이물질을 분리한다.
내통(450)과 배출관(431) 사이에서 분리된 수분, 유분 및 이물질을 이하 제2불순물로 지칭한다.
분리된 제2불순물은 하강하여 포집통(630)에 모인다.
제2통로(452)는 제1통로(434)보다 단면적이 작고, 제2유로안내날개(451)가 이루는 원의 직경도 제1유로안내날개(433)가 이루는 원의 직경보다 작기 때문에, 압축공기에 대한 2차 선회는 1차 선회보다 훨씬 빠르게 가속된다.
또한, 내통(450)의 직경이 하부로 갈수록 점점 작아지는 구배를 가지고 있어, 내통(450) 하부로 갈수록 압축공기의 선회 속도는 더 빨라진다.
이상과 같이 압축공기의 2차 선회는 제2챔버(460), 즉 내통(450)과 배출관(431) 사이의 공간에서 하부로 갈수록 점점 가속되며 고속으로 선회된다.
그래서 압축공기의 1차 선회시보다 훨씬 큰 원심력을 발생시키므로, 1차 선회에서 분리해내지 못하는 미세한 수분, 유분 및 입자도 분리할 수 있어 공기 정화 효율을 향상시킬 수 있다.
제2챔버(460)에서 분리된 미세한 수분이나 입자 등의 제2불순물은 내통(450)의 내측벽으로 밀리고, 내측벽을 따라 하강하여 내통(450) 하부에 형성된 포집통(630)에 모인다.
그리고 제2불순물이 분리된 압축공기는 배출관(431)의 하부로 유입되어 출구(413)로 빠르게 배출된다.
압축공기가 통과하는 제1통로(434)의 단면적의 총합이 입구의 단면적과 유사한 크기로 형성되면, 제1통로(434)에 유분 등의 이물질이 부착하여 막히기 쉬울 뿐 아니라, 2차 선회를 형성하는 내통(450)에서 유량 손실이 발생하게 된다. 따라서 1차 선회는 넓은 공간에서 저속 선회로 이루어져 큰 수분 및 이물질을 분리하고, 2차 선회는 좁은 공간에서 빠른 선회로 이루어져 미세한 수분 및 이물질을 분리하게 된다.
전술한 바와 같이, 외통(430)에서 1차 선회시키고 내통(450)에서 2차 선회시키는 2중 사이클론 방식이기 때문에, 압축공기가 외통(430)을 지나 내통(450)으로 유입시 선회 원심력이 더욱더 강해져 유분 및 이물질의 분리효율이 떨어지지 않는다.
더욱이 압축공기의 2차 선회가 1차 선회보다 더 고속이기 때문에, 1차 선회에서 분리되지 않은 미세한 수분, 유분 및 입자까지 분리할 수 있어 공기 정화 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 필터 엘리먼트를 사용하지 않으므로 반영구적이며, 항상 초기성능을 유지할 수 있는 이점이 있다.
이상에 설명한 바와 같은 저속의 1차 선회 및 고속의 2차 선회, 즉 2중 사이클론을 발생시켜 압축공기로부터 제1불순물 및 제2불순물을 분리할 때, 사이클론 발생부재(401)의 내부에는 압력구배가 형성된다.
보다 자세히 설명하면, 제1통로(434)에서 제2통로(452)까지의 공간, 즉 커버(410)와 외통(430) 사이 공간 및 외통(430)과 내통(450) 사이 공간은 고압이 형성된다. 그리고 내통(450)의 내부, 즉 내통(450)과 배출관(431) 사이 공간은 압력이 크게 떨어져 저압이 형성된다.
그래서 사이클론 발생부재(401) 하부에 결합된 드레인부재(601)는 제1챔버(420)와 제2챔버(460)의 압력차에 의해 제1불순물 및 제2불순물을 자동으로 배출하게 된다.
압력차에 의해 제1불순물 및 제2불순물이 자동으로 배출되는 과정은 아래에서 상술하도록 한다.
드레인부재(601)는 하부에 배출구(611)가 형성되고 커버(410) 하부에 결합되어 제1불순물이 모이는 드레인커버(610)와, 내통(450)의 하부에 원통 형상으로 형성되어 제2불순물이 모이는 포집통(630)과, 포집통(630)에 삽입되어 드레인커버(610)와 포집통(630)의 압력차에 의해 제1불순물 및 제2불순물을 배출하는 배출장치를 포함하여 이루어진다.
드레인커버(610)는 컵 모양의 원통 형상으로 형성되어 상부가 개방된다.
드레인커버(610)는 결합링(501)에 의해 커버(410) 하부에 결합된다.
드레인커버(610)의 내측 하부에는 판 형상의 지지대(613)가 내측으로 돌출 형성된다. 지지대(613)는 드레인커버(610)의 내측벽 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치되어, 4개가 형성된다.
그래서 지지대(613)의 상단에는 포집통(630)이 놓여 포집통(630)을 지지하게 된다.
또한, 지지대(613)는 하부포집실(615)에 모인 불순물의 유동을 억제하여 효과적으로 배출될 수 있도록 한다.
또한, 드레인커버(610)의 하부, 즉 지지대(613)의 하측에는 제1불순물과 제2불순물을 드레인커버(610)의 외측으로 배출하는 배출구(611)가 형성된다.
배출구(611)는 원통 형상으로 돌출되어 형성된다.
제1챔버(420), 즉 커버(410)와 외통(430) 사이에서 생성된 제1불순물은 하강하여 드레인커버(610)의 내측 하부의 하부포집실(615)에 모인다. 제1챔버(420)와 드레인커버(610)는 연통되어 있어서 드레인커버(610)도 제1챔버(420)와 비슷한 압력이 형성된다.
내통(450)의 하부에는 내통(450)보다 큰 직경의 포집통(630)이 형성된다. 포집통(630)은 드레인커버(610)의 내측 상부에 배치된다.
포집통(630)은 전체적으로 원통 형상을 이루고, 내통(450) 하부에 형성되어 내통(450)과 일체를 이룬다.
포집통(630)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 내통(450)의 하부에 연결되어 하향으로 경사진 경사면(636)과, 경사면(636)의 외측 둘레에서 수직 하향으로 형성된 제1측벽(637)과, 제1측벽(637)의 하부에서 외측으로 단차진 단차부(631)와, 단차부(631)의 외측 둘레에서 수직 하향으로 형성된 제2측벽(638)과, 제2측벽(638)의 외주면에 돌출된 제2플랜지(633)를 포함하여 이루어진다.
제2측벽(638)과 제2플랜지(633)는 지지대(613)의 상단에 올려진다.
제2플랜지(633)의 외경은 드레인커버(610)의 내경보다 작게 형성되어 제1불순물은 드레인커버(610)와 제2플랜지(633) 사이의 공간을 통해 하부포집실(615)로 하강한다. 즉, 제1챔버(420)와 하부포집실(615)은 연통된다.
또한, 제2플랜지(633)는 지지대(613)로 인해 커버(410)와 외통(430) 사이의 압축공기의 선회 회전력이 상실되는 것을 방지해준다.
또한, 단차부(631)의 내측 하부에는 상승하는 압력차단부(641)의 단턱이 부딪힌다. 그래서 압력차단부(641)가 더 이상 상승하지 못하게 한다.
포집통(630)의 내부에는 탄성체a(635)가 구비되어 압력차단부(641)의 상부에 배치된다. 탄성체a(635)는 탄성력을 가진 스프링으로 구성된다.
탄성체a(635)는 압력차단부(641)에 하강력을 가한다.
포집통(630)의 상부는 개방되어 제2챔버(460)와 연통되어 있다. 그래서 제2챔버(460), 즉 내통(450)과 배출관(431) 사이에서 생성된 제2불순물이 하강하여 포집통(630)에 모인다.
제2챔버(460)와 포집통(630)은 연통되어 있어서 포집통(630)도 제2챔버(460)와 비슷한 압력이 형성된다.
포집통(630)의 개방된 하부로 배출장치가 삽입된다.
배출장치는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제1챔버(420), 즉 드레인커버(610) 내부와 연통되도록 홀(653)이 형성된 배출부(650)와, 포집통(630)에 삽입되어 드레인커버(610)와 포집통(630)의 압력차에 의해 홀(653)을 개폐하는 압력차단부(641)와, 홀(653)의 개폐 여부에 따라 배출구(611)를 개폐하는 배출핀(670)을 포함하여 이루어진다.
압력차단부(641)는 상부에 형성된 원판(642)과, 원판(642) 하부에 형성된 중간대(647)와, 중간대(647) 하부에 납작한 원통 형상으로 형성된 하부원통(648)을 포함하여 이루어진다.
원판(642)과 중간대(647)는 탄성체a(635) 내부에 삽입 배치되고, 탄성체a(635)는 하부원통(648)의 상면에 올려진다.
하부원통(648)의 상면 외측 둘레에는 단턱(646)이 형성된다. 그래서 압력차단부(641)의 상승시 단턱(646)은 포집통(630)의 단차부(631)에 부딪혀 압력차단부(641)의 상승을 정지시킨다.
하부원통(648)의 외측 둘레에는 U패킹a(643)가 결합되어 포집통(630)의 내측벽에 밀착된다. 그래서 포집통(630)의 하부를 밀폐시켜 포집통(630)과 드레인커버(610), 즉 하부포집실(615)의 연통을 차단한다.
U패킹a(643)는 도 4에 도시한 바와 같이, 개방된 부분이 하측에 배치된다. 그래서 압력차단부(641)가 하강할 때, 포집통(630)의 제2불순물이 하부포집실(615)로 이동된다.
즉, U패킹a(643)는 압력차단부(641)가 하강할 때, 제2불순물이 포집통(630)에서 하부포집실(615) 방향으로 유동될 수 있도록 개방된다.
이상과 같은 U패킹a(643)의 단방향 개폐에 대해서는 아래에서 다시 상술하도록 한다.
하부원통(648)의 중앙 하부에는 배출부(650)가 삽입되는 삽입통(645)이 형성된다.
삽입통(645)은 원통 형상으로 형성되고 개방된 하부를 통해 배출부(650)의 상부가 삽입된다.
삽입통(645)의 내측 상면에는 ㅗ형상의 홀패킹(644)이 결합된다. 홀패킹(644)은 고무재질로 형성되는 것이 바람직하다.
그래서 압력차단부(641)가 상승 및 하강하면서 홀패킹(644)이 배출부(650)의 홀(653)을 개폐하게 된다.
압력차단부(641), 즉 하부원통(648)의 하부는 제1챔버(420)와 연통되고, 상부는 제2챔버(460)와 연통된다. 그래서 제1챔버(420)와 제2챔버(460)의 압력차와 상승기류에 의해 포집통(630) 내부를 승강하며 홀(653)을 개폐하게 된다.
한편, 삽입통(645)의 내경은 배출부(650), 즉 배출부몸체(651)의 외경보다 더 크게 형성된다.
배출부(650)의 외형을 이루는 배출부몸체(651)는 원통 형상을 가지며, 중앙부가 단차지게 형성된다. 그래서 배출부몸체(651)의 상부의 직경이 하부의 직경보다 작게 형성된다.
배출부몸체(651)의 하부에는 결합홈(미도시)이 형성되고, 하부포집실(615) 하부, 즉 드레인커버(610) 내측 하면에 형성된 돌출부(미도시)에 끼워져 고정된다.
배출부몸체(651)의 하단에는 둘레를 따라 배출홈(657)이 이격되어 형성된다. 본 실시예에서는 등간격으로 이격되어 4개가 형성된다.
배출홈(657)을 통해 배출부몸체(651)의 내측 하부는 드레인커버(610), 즉 하부포집실(615)과 연통된다.
배출홈(657)을 통해 하부포집실(615)에 모인 제1불순물 및 제2불순물이 배출부몸체(651) 내부로 유입되고, 배출구(611)를 통해 드레인커버(610) 외측으로 배출된다.
또한, 배출부몸체(651)의 상부 내측벽에는 둘레를 따라 제3돌출부(658)가 형성된다.
제3돌출부(658)의 상부에는 중공 링 형상의 O패킹c(656)가 배치된다.
또한, O패킹c(656)의 상부에는 단면이 ㅠ 형상인 덮개(652)가 배치된다.
덮개(652)는 배출부몸체(651)의 개방된 상부로 삽입되되, 배출부몸체(651) 상단과 덮개(652)의 사이에는 덮개패킹(655)이 배치되어 밀폐된다.
덮개(652)의 상부 중앙에는 원형 홀(653)이 형성된다.
삽입통(645)의 내경은 배출부(650), 즉 배출부몸체(651)의 외경보다 더 크기 때문에 홀(653)이 개방되면, 하부포집실(615)의 압축공기가 홀(653)을 통해 배출부(650) 내부로 유입된다.
즉, 홀(653)을 통해 배출부몸체(651)의 내측 상부는 드레인커버(610), 즉 하부포집실(615)과 연통 된다.
홀(653) 개폐에 따른 배출부(650) 내부의 압력 변화 및 배출핀(670)의 동작에 대해서는 아래에서 상세히 설명하도록 한다.
배출핀(670)은 배출부(650), 즉 배출부몸체(651)의 내부에 배치되어 상하로 슬라이딩되며 왕복한다.
배출핀(670)은 배출부(650), 즉 배출부몸체(651)의 내주면에 밀착되어 배출부몸체(651) 내의 상하 연통을 차단하는 디스크(675)와, 디스크(675) 상부에 디스크(675)보다 직경이 작게 형성되고 탄성체b(672)가 구비된 상부 핀(671)과, 디스크(675) 하부에 디스크(675)보다 직경이 작게 형성되어 배출구(611)를 개폐하는 하부 핀(678)을 포함하여 이루어진다.
디스크(675)는 배출핀(670)의 중앙에 위치하여 원형으로 형성된다.
디스크(675)의 외측 둘레에는 U패킹b(676)가 결합 된다. U패킹b(676)는 개방된 부분이 하측으로 배치된다.
U패킹b(676)는 배출부몸체(651)의 내주면, 즉 내측벽에 밀착되어 디스크(675)를 기준으로 배출부몸체(651)의 상하 연통을 차단한다.
디스크(675)의 상부에는 상부 핀(671)이 형성된다.
상부 핀(671)은 원형 봉 형상으로 형성된다. 상부 핀(671)은 중앙부의 직경이 상부 및 하부보다 작게 형성된다.
또한,상부 핀(671)의 하부는 직경이 하부로 갈수록 점점 커진다.
상부 핀(671)의 중앙부의 외측에는 탄성체b(672)가 배치된다. 탄성체b(672)는 탄성력을 가지는 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다.
탄성체b(672)의 직경은 상부 핀(671)에 삽입될 수 있도록 형성된다. 탄성체b(672)는 배출핀(670)이 상승하면, 제3돌출부(658)와 상부 핀(671)의 하부 사이에서 압축된다.
디스크(675)의 하부에는 원형 봉 형상의 하부 핀(678)이 형성된다.
하부 핀(678)도 중앙부의 직경이 상부 및 하부보다 작게 형성된다.
그래서 하부 핀(678)의 상부 및 하부는 배출구(611)에 결합된 U패킹c(612)에 밀착되지만, 직경이 작은 중앙부는 U패킹c(612)에 밀착되지 않는다.
즉, U패킹c(612) 사이에 직경이 작은 하부 핀(678)의 중앙부가 배치되면 배출구(611)의 밀폐가 해제된다. 그래서 배출구(611)를 통해 제1불순물 및 제2불순물이 배출된다.
배출핀(670)에는 공기유통로(680)가 관통되어 형성된다.
공기유통로(680)는 상부 핀(671)의 하부에 사다리꼴 형상으로 횡방향으로 관통되고, 또한 디스크(675) 및 하부 핀(678)을 수직 방향으로 관통되어 드레인커버(610)의 외측과 연통된다.
그래서 공기유통로(680)를 통해 배출부(650)의 내측 상부로 드레인커버(610) 외측의 대기압 공기가 유입된다.
이하에는 도 7a 내지 도 7c를 참고하여, 제1챔버(420)와 제2챔버(460) 사이의 압력차에 의해 하부포집실(615) 및 포집통(630)의 모인 제1불순물 및 제2불순물이 자동으로 배출되는 과정을 상술한다.
배출부(650), 즉 배출부몸체(651)의 내부에서 상부 핀(671)의 상측을 상부공간(690), 상부 핀(671)의 측면 외측 및 디스크(675)의 상측을 중앙공간(692), 디스크(675)의 하측을 하부공간(691)으로 지칭하여 설명한다.
또한, 본 실시예에서 압력의 크기는 고압>저압>대기압의 관계를 이룬다.
입구(411)에는 압축기가 연결되고, 출구(413)에는 공압기기가 연결된다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 압축기와 공압기기가 모두 OFF상태가 되면, 압력차단부(641)와 배출핀(670)은 탄성체a(635) 및 탄성체b(672)의 탄성력에 의해 모두 하강 상태가 된다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 압축기가 ON상태가 되고 공압기기가 OFF상태가 되면, 압축공기가 입구(411)를 통해 유입되지만 출구(413)를 통해 배출은 되지 않기 때문에 내부 유동이 발생하지 않는다. 그래서 사이클론 발생부재(401)의 내부, 즉 제1챔버(420) 및 제2챔버(460)는 모두 고압 상태가 된다.
그리고 제1챔버(420)와 연통된 드레인커버(610)의 내부, 즉 하부포집실(615)도 고압 상태가 되고, 제2챔버(460)와 연통된 포집통(630) 내부도 고압 상태가 된다. 그래서 압력차단부(641)의 상부와 하부가 모두 고압이 형성되어 큰 압력차가 발생하지 않기 때문에, 압력차단부(641)는 탄성체a(635)의 하강력에 의해 하강상태를 유지하여 홀(653)을 폐쇄하게 된다.
한편, 디스크(675) 상부의 상부공간(690) 및 중앙공간(692)은 공기유통로(680)를 통해 드레인커버(610) 외측의 대기압 상태인 공기가 유입된다.
그에 따라, 하부포집실(615)과 연통된 디스크(675) 하측의 하부공간(691)은 고압 상태이지만, 디스크(675) 상측의 상부공간(690) 및 중앙공간(692)은 대기압 상태가 되어 디스크(675)를 기준으로 큰 압력차가 발생한다. 그래서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 탄성체b(672)의 장력을 이기고 배출핀(670)이 상승하게 된다.
하부 핀(678)의 상부 및 하부보다 직경이 작은 하부 핀(678)의 중앙부가, U패킹c(612) 사이를 통과할 때, 하부포집실(615)에 모인 제1불순물 및 제2불순물이 배출구(611)를 통해 배출된다.
즉, 배출핀(670)이 상승 및 하강할 때, 배출구(611)를 통해 제1불순물 및 제2불순물이 배출된다.
이어서, 도 7c에 도시한 바와 같이, 압축기가 ON상태가 되고 공압기기가 ON상태가 되면, 압축공기가 입구(411)를 통해 유입되고 출구(413)를 통해 배출되면서 내부 유동이 발생한다.
즉, 앞에서 상술한 바와 같이, 1차 선회 및 2차 선회가 발생하며 압축공기로부터 제1불순물 및 제2불순물이 분리되고, 제1불순물은 하강하여 하부포집실(615)로 모이고, 제2불순물은 하강하여 포집통(630)으로 모인다.
이때, 사이클론 발생부재(401)의 내부에 압력구배가 형성된다. 그래서 제1챔버(420)와 연통된 드레인커버(610)의 내측, 즉 하부포집실(615)은 고압 상태가 되고, 제2챔버(460)와 연통된 포집통(630)은 저압 상태가 된다.
그래서 압력차단부(641)의 상하 압력차와, 포집통(630) 내부에서 압축공기가 고속으로 회전하기 때문에 중심부의 압력이 낮아져서 발생하는 상승기류에 의해 압력차단부(641)가 상승한다.
원판(642)은 배출관(431) 아래에 위치하여 포집통(630)에 모인 불순물이 상승기류를 따라 배출관(431)으로 배출되지 않도록 한다. 그래서 상승기류의 힘은 원판(642)의 상면에 작용하여 압력차단부(641) 전체를 상승시키는 힘의 일부가 된다.
압력차단부(641)의 상승은 양측의 단턱(646)이 포집통(630)의 단차부(631)에 부딪혀 정지된다.
그리고 압력차단부(641)의 상승에 따라 배출부(650)의 홀(653)은 개방된다.
그에 따라 홀(653)을 통해 하부포집실(615)의 고압 압축공기가 배출부(650)의 상부공간(690)으로 유입된다. 상부공간(690)으로 유입된 압축공기의 고압과 탄성체b(672)의 탄성력에 의해 배출핀(670)이 하강한다.
배출핀(670)이 하강할 때, 상승할 때와 같이 하부포집실(615)에 모인 제1불순물 및 제2불순물이 배출구(611)를 통해 자동으로 배출된다. 그래서 사용자가 별도로 불순물을 배출하기 위해 조작할 필요가 없어 편리하다.
배출핀(670)이 하강할 때, 홀(653)을 통해 유입되는 고압의 압축공기는 공기유통로(680)를 통해 드레인커버(610)의 외측으로 배출된다.
그렇게 배출핀(670)은 하강하다가, 도 7c에 도시한 바와 같이, 배출핀(670)이 하부포집실(615) 하면의 돌출부에 부딪혀 하강이 멈추게 된다. 이때, 상부 핀(671)의 상부는 O패킹c(656)에 밀착되어 상부공간(690)과 중앙공간(692)의 연통을 차단한다. 그래서 홀(653)을 통해 유입된 고압의 압축공기는 더 이상 공기유통로(680)로 빠져나가지 않게 된다.
즉, 상부공간(690)은 고압 상태가 되고, 중앙공간(692)은 공기유통로(680)를 통해 외부 대기가 유입되어 대기압 상태가 되고, 하부공간(691)은 고압 상태가 된다.
도 7c의 상태에서 도 7b와 같이 공압기기를 OFF시키면, 사이클론 발생부재(401) 내부의 압축공기의 유동이 다시 정지된다. 그러면 포집통(630)과 하부포집실(615) 모두 고압 상태가 되어 압력차단부(641)는 다시 하강하고 홀(653)을 폐쇄하게 된다.
그리고 배출핀(670)은 다시 상승하게 되고, 배출구(611)를 통해 제1불순물 및 제2불순물이 배출된다.
또한, 배출구(611)를 통해 제1불순물과 제2불순물이 배출되는 순간, 하부포집실(615)은 압력 강하가 일어나기 때문에, 포집통(630)과 하부포집실(615)은 순간적으로 압력차가 발생한다. 이때, 포집통(630)의 제2불순물이 U패킹a(643)를 밀쳐내며 하부포집실(615)로 이동한다.
이상과 같이, U패킹a(643)는 개방된 부분이 하측으로 배치되어 압력차단부(641)가 하강할 때, 포집통(630)에서 하부포집실(615) 방향으로 연통된다. 즉, 단방향으로 연통된다.
하부포집실(615)의 압력이 포집통(630)으로 직접 유입되면 내통(450) 및 포집통(630)에서의 선회가 저해되기 때문에, U패킹a(643)는 하부포집실(615)에서 유입되는 압력을 막아 포집통(630)의 압력을 유지하는 역할을 한다.
즉, U패킹a(643)는 압력차단부(641)가 상승하는데 중요한 역할을 하며, 동시에 포집통(630)에 모인 제2불순물이 하부포집실(615)쪽으로 이동할 수 있도록 한다.
위에서 설명한 바와 같이, 사이클론 발생부재(410)가 압축공기로부터 수분, 유분 및 이물질 등의 제1불순물 및 제2불순물을 분리하는 과정에서 제1챔버(420) 및 제2챔버(460)의 압력 변화(고압 및 저압)가 발생한다. 그리고 고압이 형성되는 제1챔버(420) 및 저압이 형성되는 제2챔버(460)는 각각 드레인커버(610) 및 포집통(630)과 연통되어 있기 때문에, 불순물의 배출을 위한 추가적인 동력이 필요 없고 자동으로 배출할 수 있어 경제적이고 편리하다.
또한, 사이클론 발생부재(410)에서 제1불순물 및 제2불순물 분리를 위한 압축공기의 유동 발생이 있을 때마다 수시로, 그리고 즉각적으로 불순물의 배출이 이루어지기 때문에, 하부포집실(615)에 불순물이 고여 있지 않아 세균번식 및 배출구(611)의 막힘을 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.
(부호의 설명)
400: 압축공기용 정화장치 401: 사이클론 발생부재
410: 커버 411: 입구
413: 출구 415: O패킹b
416: 삽입구 417: 중앙판
420: 제1챔버 430: 외통
431: 배출관 432: O패킹a
433: 제1유로안내날개 434: 제1통로
435: 제1플랜지 450: 내통
451: 제2유로안내날개 452: 제2통로
460: 제2챔버 501: 결합링
601: 드레인부재 610: 드레인커버
611: 배출구 612: U패킹c
613: 지지대 615: 하부포집실
630: 포집통 631: 단차부
633: 제2플랜지 635: 탄성체a
636: 경사면 637: 제1측벽
638: 제2측벽 641: 압력차단부
642: 원판 643: U패킹a
644: 홀패킹 645: 삽입통
646: 단턱 647: 중간대
648: 하부원통 650: 배출부
651: 배출부몸체 652: 덮개
653: 홀 655: 덮개패킹
656: O패킹c 657: 배출홈
670: 배출핀 671: 상부 핀
672: 탄성체b 675: 디스크
676: U패킹b 678: 하부 핀
680: 공기유통로 690: 상부공간
691: 하부공간 692: 중앙공간

Claims (4)

  1. 하부가 개방된 통 형상을 가지고 상부에 압축공기의 입구와 출구가 형성되며, 내부에 상기 출구와 연통된 삽입구가 형성된 커버;
    상기 커버의 내부에 삽입되며 상기 입구에서 유입된 압축공기를 상기 커버와의 사이에서 선회시키면서 아래로 유동시키는 외통과, 상기 외통의 내부 중앙에 형성되어 상기 외통의 상면으로 돌출되고 상기 삽입구에 삽입되어 상기 외통을 상기 커버에 결합시키는 배출관;
    상기 외통과 상기 배출관 사이에 삽입되며 상기 아래로 유동되는 압축공기를 상기 외통과의 사이에서 위로 유동시키고, 상기 배출관과의 사이에서 재차 선회시키면서 아래로 유동시키는 내통;
    상기 내통의 하부에 형성되어 상기 내통과 일체로 형성된 포집통;
    상기 포집통을 지지하며 상기 커버의 하부에 결합링에 의해 나사 결합되고, 내부에 상기 압축공기로부터 분리된 불순물이 모이는 드레인커버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기용 정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내통은 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 것을 특징으로 하는 압축공기용 정화장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외통의 상면 둘레를 따라 접선방향으로 압축공기가 배출될 수 있도록 제1통로가 형성되고,
    상기 내통의 상단 둘레를 따라 접선방향으로 압축공기가 유입될 수 있도록 제2통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 압축공기용 정화장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 커버와 상기 외통 사이에서는 압축공기로부터 제1불순물이 분리되고, 상기 내통과 상기 배출관 사이에서는 제2불순물이 분리되며,
    상기 제1불순물은 상기 커버와 연통된 상기 드레인커버의 내측 하부에 모이고, 상기 제2불순물은 상기 포집통을 거쳐 상기 드레인커버의 내측 하부에 모이며,
    상기 드레인커버의 내부에는 상기 제1 및 제2불순물을 배출하는 배출장치를 포함하되,
    상기 배출장치는 상기 드레인커버의 내측 하부와 연통된 홀이 형성되어 상기 홀의 개폐 여부에 따라 상기 제1 및 제2불순물을 배출하는 배출부와, 상기 포집통 내부에 배치되어 상기 드레인커버의 내측 하부와 상기 포집통 내부의 압력차에 의해 승강하며 상기 홀을 개폐하는 압력차단부를 포함하는 압축공기용 정화장치.
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