KR100657007B1

KR100657007B1 - Electrostatic Core Type Turbo Classifier

Info

Publication number: KR100657007B1
Application number: KR1020040092661A
Authority: KR
Inventors: 김용진; 한방우; 황순철; 허병수; 장당엽
Original assignee: 한국기계연구원; 장우기계 주식회사
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: KR20060045244A

Abstract

본 발명은 정전 코아형 터보 분급기에 관한 것으로, 서브마이크론 입자를 조대입자들과 혼합되어 있는 혼합분체로부터 분리하기 위하여 고효율의 전기식 정전 코아형 터보 분급기를 제공코자 하는 것이다.The present invention relates to an electrostatic core type turbo classifier, and to provide a high efficiency electric electrostatic core type turbo classifier for separating submicron particles from mixed powder mixed with coarse particles.

즉, 본 발명은 기존 터보 분급기의 유입구(1)상에는 고전압발생장치(7)와 예비하전용 고전압케이블(13)로 연결설치되는 예비하전 방전극(12)으로 이루어지는 예비하전부(2)를 설치하고, 분급로터 회전축(19)상에는 고전압발생장치(7)와 고전압케이블(17)로 다단으로 연결설치되는 정전 코아 방전극(15)을 설치하며, 분급로터(3)와 호퍼(8) 상간의 집진판(18) 중도에 설치되는 깔때기형의 정전배플(4)을 설치하고, 정전배플(4) 하부에는 링형으로 이루어지며 고전압발생장치(7)와 연결되는 정전배플용 방전극(20)을 설치한 것을 특징으로 하는 바,That is, the present invention is provided on the inlet (1) of the existing turbo classifier is provided with a pre-charge unit (2) consisting of a pre-charge discharge electrode 12 is installed by the high voltage generating device 7 and the high-voltage cable 13 for pre-charge. On the classification rotor rotary shaft 19, an electrostatic core electrode 15, which is installed in multiple stages by a high voltage generator 7 and a high voltage cable 17, is installed, and a dust collecting plate between the classification rotor 3 and the hopper 8 is provided. (18) Install a funnel-type electrostatic baffle (4) to be installed in the middle, and the discharge electrode 20 for the electrostatic baffle made of a ring-shaped and connected to the high voltage generator (7) is installed below the electrostatic baffle (4) Characterized by

본 발명에 의하면, 분급로터(3)에서 분급 시에 정전 코아 분리효과를 이용함으로써 기존의 터보분급기 보다 분급 입경이 작게 하였으며, 상대적으로 낮은 분급로터 회전속도와 분급기 체적에서도 조대입자들을 효과적으로 분리해냄으로써, 효율적으로 입자를 분급할 수 있으며, 별도로 장착한 정전배플(4)에 의해 분급기내의 강한 선회류에 따라 발생하던 집진판(18) 벽면이나 호퍼(8)에 붙어있던 입자들의 재비산을 효과적으로 억제할 수 있으며, 그로 인하여 설치와 운전이 간편해져 고효율화와 간편화를 동시에 이룰 수 있는 것이다.According to the present invention, by using the electrostatic core separation effect when classifying in the classification rotor (3), the classification particle size is smaller than that of the conventional turbo classifier, and effectively separates coarse particles even at a relatively low class rotor speed and classifier volume. By doing so, the particles can be efficiently classified, and the separately mounted electrostatic baffles 4 allow the scattering of particles adhering to the wall of the dust collecting plate 18 or the hopper 8 generated by the strong swirl flow in the classifier. It can be effectively suppressed, thereby simplifying installation and operation, thereby achieving high efficiency and simplicity.

정전 코아형 터보 분급기, 분급로터, 예비하전부, 정전배플, 정전배플용 방전극Electrostatic core type turbo classifier, classification rotor, precharge part, electrostatic baffle, discharge electrode for electrostatic baffle

Description

Electrostatic core type turbo classifier {Turbo classifier with electrostatic core}

도 1은 본 발명에서 제공하는 정전 코아형 터보 분급기의 구성도1 is a configuration diagram of an electrostatic core type turbo classifier provided by the present invention.

도 2는 본 발명에서 제공하는 정전 코아형 터보 분급기의 분급로터부 확대도Figure 2 is an enlarged view of the classification rotor portion of the electrostatic core-type turbo classifier provided in the present invention

도 3은 본 발명에서 제공하는 정전 코아형 터보 분급기에 있어서 정전배플부를 보인 확대도Figure 3 is an enlarged view showing the electrostatic baffle in the electrostatic core-type turbo classifier provided in the present invention

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■■ Explanation of symbols used in main part of drawing ■

1: 유입구 2: 예비하전부1: inlet 2: precharge part

3: (정전 코아형)분급로터 4: 정전배플3: (electrostatic core type) classification rotor 4: electrostatic baffle

5: 유출구 6: 모터5: outlet 6: motor

7: 고전압발생장치 8: 호퍼7: high voltage generator 8: hopper

9: 접지극 10: 미세입자9: ground electrode 10: fine particles

11: 조대입자 12: 예비하전 방전극11: coarse particle 12: precharged electrode

13: (예비하전용)고전압케이블 15: 정전 코아 방전극13: High voltage cable (preload only) 15: Electrostatic core discharge

16: 전기장 17: 고전압케이블16: electric field 17: high voltage cable

18: 집진판 19: 분급로터 회전축18: Dust collection plate 19: Classification rotor rotation axis

20: 정전배플용 방전극20: discharge electrode for electrostatic baffle

본 발명은 정전 코아형 터보 분급기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 서브마이크론 입자를 조대입자들과 혼합되어 있는 혼합분체로부터 분리하기 위한 고효율의 전기식 정전 코아형 터보 분급기에 관한 것으로, 기존의 원심분리 방식에서 전단 하전부와 정전 코아 임펠러를 이용하여 미세입자의 분리 및 분급효율을 향상토록 하며, 또한 정전배플을 장착하여 재비산을 억제시킴으로써 고성능의 분급효율을 얻을 수 있도록 한 정전 코아형 터보 분급기를 제공코자 하는 것이다.The present invention relates to an electrostatic core type turboclassifier, and more particularly, to a high efficiency electric electrostatic core type turboclassifier for separating submicron particles from mixed powders mixed with coarse particles. To improve the separation and classification efficiency of fine particles by using the shear charge part and the electrostatic core impeller, and to provide an electrostatic core type turbo classifier that can achieve high performance classification efficiency by suppressing re-scattering by installing the electrostatic baffle. It is.

일반적으로 분급(classification)이란 광의로는 화학성분, 입자지름, 모양, 색, 밀도, 방사성, 자성 및 정전 특성 등에 따라 고체를 분리하는 것을 말하며, 협의로는 밀도가 같은 분립체를 입자 지름에 따라 2개 또는 그 이상의 입자군으로 나누는 조작을 말한다.In general, classification means the separation of solids by chemical composition, particle diameter, shape, color, density, radioactivity, magnetic and electrostatic properties. The operation is divided into two or more particle groups.

분립체 분급장치는 기류에 부유된 에어로졸 또는 분립체 입자를 요구하는 입자의 크기에 따라 분리하는 장치로 시멘트, 의약품, 촉매, 파인(fine) 세라믹, 프린터 토너, 도료, 안료, 각종 전자재료 제조공정 등의 산업에서 광범위하게 사용되 고 있는데, 최근 제품의 정밀화, 첨단화 및 집적화 등에 따라 점차적으로 미세한 서브마이크론(Submicron) 입자에 대한 정밀한 분급장치 기술이 요구되고 있다.The powder classifier is a device that separates aerosols or powder particles suspended in the air stream according to the size of the required particles, and manufactures cement, pharmaceuticals, catalysts, fine ceramics, printer toners, paints, pigments, and various electronic materials. It is widely used in industries such as, etc. Recently, with the refinement, advancement, and integration of products, a precise classifier technology for gradually submicron particles is required.

이러한 분급장치는 중력을 이용하는 중력분급기, 원심력을 이용하는 터보분급기, 관성력을 이용하는 가상관성분급기와 엘보우 분급기, 그리고 정전기력을 이용하는 정전분급기 등이 있다.Such classifiers include gravity classifiers using gravity, turbo classifiers using centrifugal force, virtual tube component classifiers and elbow classifiers using inertial force, and electrostatic classifiers using electrostatic force.

이와 같은 각종 분급기 중에서 원심력을 이용하는 터보 분급기(원심력 분급기)는 입자에 강한 원심력을 부여하여 유체유동으로부터 분리하는 장치로 오래 전부터 미분 분급의 가능성이 높은 장치로서 많은 기종이 있다.The turbo classifier (centrifugal force classifier) using centrifugal force among these various classifiers is a device which gives strong centrifugal force to a particle | grain, and isolates from a fluid flow, and there exist many models as a high possibility of differential classification for a long time.

이들 가운데 서브마이크론을 가능하게 하는 미분 분급기로서의 가동을 한 것이 1970년대 이후 미국의 스탠포드 연구소 등에서 개발된 강제소용돌이를 이용한 원심력 방식에 속하는 분급기이다.Among them, the classifier which operated as a differential classifier that enables submicron is a classifier which belongs to the centrifugal force method using the forced whirlpool developed by the Stanford Institute in the United States since the 1970s.

일반적인 고속 임펠러의 원심력을 이용한 분급장치의 구조가 도 1에 나타나 있다. 분급로터(3)의 접선방향으로 분체가 함유된 공기가 유입되고 고속으로 회전하는 분급로터(3)에 의하여 분급되어 큰 분체들은 하부의 호퍼(8)로 내려가고 작은 분체들은 유동을 따라 분급로터(3)의 내부를 통과하여 상단의 유출구(5)로 배출되는 원리에 따라 큰 입자와 작은 입자들을 분급하게 된다.The structure of the classifier using the centrifugal force of a general high speed impeller is shown in FIG. Air containing powder in the tangential direction of the classification rotor 3 flows in and is classified by the classification rotor 3 which rotates at high speed so that large powders are lowered to the lower hopper 8 and small powders are flowed along the flow. According to the principle of passing through the inside of the (3) and discharged to the outlet (5) of the top is to classify the large particles and small particles.

이러한 분급장치는 원료를 압축공기에 의해 분산한 상태로 공급하고 있다는 것과 고속 회전하는 분급로터를 내장하고 있는 점 등의 특징이 있다.Such a classification device is characterized by supplying raw materials in a dispersed state by compressed air, and a built-in high speed rotating classification rotor.

현재, 터보 임펠러 등을 이용한 대유량의 원심력 방식이 사용되고 있으나, 입자의 분산상태에 따라 분급 결과가 다르게 나타나며, 분산 상태를 좋게 하여 분 급효율을 높이기 위하여 2차 공기와 3차 공기까지 공급하고 있어 운전비용과 분급기 체적이 증가한다.Currently, a large flow centrifugal force method using a turbo impeller is used, but the classification results are different according to the dispersion state of particles, and the secondary air and the tertiary air are supplied to improve the classification efficiency by improving the dispersion state. Operating costs and classifier volumes increase.

이상의 터보 분급기의 경우 분급 입경(50% 절단입경)이 수㎛에서 수십㎛에 이르러 최근 제품의 정밀화, 첨단화 및 집적화 등에 따라 점차적으로 미세한 서브마이크론 분체에 대한 정밀한 분급 기술 요구에 부족한 실정이다.In the case of the above-described turbo classifier, the classification particle diameter (50% cut particle diameter) reaches several micrometers to several tens of micrometers, and thus, there is a lack of precise classification technology demand for gradually fine submicron powders according to recent refinement, advancement, and integration of products.

즉, 기존의 터보분급기는 서브마이크론급으로 분급을 하기 위해서 고속의 로터회전속도를 요구하게 되고, 따라서 분급기에 많은 부하가 생겨 낮은 효율과 에너지 손실로 인한 높은 운전비용과 소음을 발생하게 되며, 뿐만 아니라 분립체의 분급 입경에도 제약이 발생하는 등 다수의 문제점을 안고 있었던 것이다.In other words, the existing turbo classifier requires a high rotor rotation speed in order to classify into sub-micron class, and thus, the classifier generates a lot of load, resulting in high operating cost and noise due to low efficiency and energy loss. In addition, there were a number of problems, such as restrictions occur in the classification particle size of the powder.

이에 본 발명에서는 상기한 터보 분급기(원심력 분급기)가 갖는 문제점을 일소할 수 있는 새로운 구성의 정전 코아형 터보 분급기를 제공코자 하는 것으로서,Accordingly, the present invention is to provide a electrostatic core type turbo classifier of a new configuration that can eliminate the problems of the above-described turbo classifier (centrifugal force classifier),

본 발명은 특히 분급을 매우 정밀하면서도 대량으로 할 수 있고, 다단계의 분급과정을 콤팩트 한 장치로 구성하여 설치 유지가 간편한 고효율의 분체분급기를 제공코자 하는 것으로서, The present invention is to provide a high-efficiency powder classifier, which can be classified in a very precise and large amount, in particular, a compact device consisting of a multi-stage classification process, easy to install and maintain,

분급효율이 높고, 분급입경이 1㎛의 작은 분체 분급이 가능하도록 발명된 터보분급기의 한 방식으로 분급효율을 좋게 하기 위하여 로터에 의한 분급 시에 하전입자의 정전기력에 의한 정전 코아 분리효과를 이용한 새로운 정전 코아형 분급로터를 제공하며, 또한 강한 선회류로 인한 입자의 비산으로 인한 2차 손실을 획기적 으로 줄이기 위하여 정전배플을 설치하여, 효과적으로 분급이 이루어지도록 함으로써, 경제적이면서도 고효율의 분급을 행할 수 있도록 하고, 장치의 설치와 운전이 용이한 정전 코아형 터보 분급기를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
In order to improve the classification efficiency by using a turbo classifier invented to classify small powder with high classification efficiency and small particle size of 1㎛ In addition to providing a new electrostatic core-type classification rotor, an electrostatic baffle is installed to dramatically reduce the secondary losses due to the scattering of particles due to strong swirling flow, which enables efficient and efficient classification. The present invention has been completed with the technical problem of the present invention to provide an electrostatic core type turbo classifier that is easy to install and operate.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 정전 코아형 터보 분급기는 주지의 터보 분급기에 있어서, 조대입자와 미세입자가 혼합된 혼합분체를 포함한 유체가 유입구(1)를 통하여 유입될 시에 하전을 띄도록 하는 예비하전부(2)를 설치한다.In order to achieve the above technical problem, the electrostatic core-type turbo classifier provided in the present invention is a well-known turbo classifier, when a fluid including a mixed powder in which coarse particles and microparticles are mixed is introduced through the inlet port 1. Install a spare charging unit (2) to charge on.

상기 예비하전부(2)는 유입구(1)상에 도 2에서 보는 바와 같이 예비하전 방전극(12)을 설치하여 고전압발생장치(7)와 예비하전용 고전압케이블(13)로 전기적으로 연결구성된다.The preliminary charging unit 2 is electrically connected to the high voltage generator 7 and the high voltage cable 13 for the precharge by installing the precharge discharge electrode 12 on the inlet 1 as shown in FIG. 2. .

그리고 터보 분급기에서 분급이 이루어지는 분급로터(3)는 정전 코아형 분급로터(3)로 구성하는 바, 이를 위하여 분급로터 회전축(19)상에 정전 코아 방전극(15)을 수개 다단으로 설치하여 고전압케이블(17)을 사용하여 고전압발생장치(7)와 역시 전기적으로 연결한다.In addition, the classification rotor 3, which is classified in the turbo classifier, is constituted by an electrostatic core type classification rotor 3, and for this purpose, the electrostatic core discharge electrodes 15 are installed in a plurality of stages on the classification rotor rotation shaft 19 so as to provide high voltage. The cable 17 is also used to electrically connect with the high voltage generator 7.

또한 조대 입자가 포집되는 하부의 호퍼(8)상으로 분급된 조대입자의 재비산을 방지하고 포집율을 높이기 위하여 깔때기형의 정전배플(4)을 집진판(18) 하부에 고정설치하고, 상기 정전배플(4)의 하부에는 링형으로 이루어진 정전배플용 방전극(20)을 설치하여 고전압발생장치(7)와 고전압케이블(17)로 전기적으로 연결토록 한다.In addition, a funnel-type electrostatic baffle 4 is fixedly installed below the dust collecting plate 18 in order to prevent scattering of the coarse particles classified on the hopper 8 at the bottom where the coarse particles are collected and to increase the collection rate. In the lower part of the baffle 4, a discharge electrode 20 for an electrostatic baffle having a ring shape is installed to be electrically connected to the high voltage generator 7 and the high voltage cable 17.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 정전 코아형 터보 분급기는 고전압발생장치(7)를 가동시킨 후, 유입구(1)로 미세입자(10)와 조대입자(11)가 분급로터(3)의 접선방향으로 분체가 함유된 공기가 유입되고, 이때 유입되는 입자들은 예비하전부(2)를 구성하는 예비하전 방전극(12)에서 발생하는 방전에 의해 극성을 띈 입자가 된다.The electrostatic core-type turbo classifier of the present invention, which can be configured as described above, operates the high voltage generator 7, and then the fine particles 10 and the coarse particles 11 are disposed in the inlet 1 of the classifying rotor 3. Air containing powder in the tangential direction is introduced, and the particles introduced at this time become particles polarized by the discharge generated from the precharge electrode 12 constituting the precharge unit 2.

그리고 모터(6)에 의하여 고속으로 회전하는 분급로터(3)에 의하여 발생하는 원심력에 의해 큰 조대입자들은 하부의 호퍼(8)로 내려가고 상대적으로 원심력을 적게 받음으로 인해 유동을 따라가기 쉬운 작은 미세 입자들은 유동을 따라 분급로터(3)의 내부를 통과하여 상부 유출구(5)로 배출된다.And by the centrifugal force generated by the classification rotor 3 rotating at a high speed by the motor 6, the large coarse particles descend to the lower hopper 8 and are relatively small to follow the flow due to the relatively low centrifugal force. The fine particles pass through the inside of the classification rotor 3 along the flow and are discharged to the upper outlet 5.

이때 원심력에 의한 입자의 분급뿐만 아니라, 예비하전부(2)에서 하전되어 극성을 띈 입자들의 전기적 특성을 이용하기 위하여, 고전압발생장치(7)와 전기적으로 연결되어 있는 분급로터 회전축(19)에 설치되어 있는 정전 코아 방전극(15)에서 같은 극성의 강한 전기장을 발생시키게 되면, 입자 직경이 큰 조대입자들은 입자 직경이 작은 미세 입자들에 비해 상대적으로 전기적인 척력을 크게 받게 되어 분급 효율을 극대화 시킬 수 있는 것이다.At this time, not only the classification of particles by centrifugal force, but also to use the electrical characteristics of the particles charged and polarized in the precharge unit 2, the classification rotor rotary shaft 19 is electrically connected to the high voltage generator (7). When generating a strong electric field of the same polarity in the electrostatic core discharge electrode (15) installed, the coarse particles having a large particle diameter is subjected to a relatively large electrical repulsive force than the fine particles having a small particle diameter to maximize the classification efficiency It can be.

또한, 호퍼(8)로 내려가거나 분급기의 집진판(18) 내벽에 부착되었던 조대입자들은 분급기내의 강한 선회류에 의해 재비산이 발생하게 되어 입자의 분급효율을 떨어뜨리게 되지만, 이러한 입자의 재비산을 막기 위해 본 발명은 분급기의 하단에 깔때기형의 정전배플(4)을 설치하였으며, 도 3에서와 같이 정전배플(4)의 하단에 정전배플용 방전극(20)을 고전압 발생장치(7)와 전기적으로 연결 설치함으로써 집진판(18) 벽면에 부착되었던 입자들의 재비산을 막을 뿐만 아니라 극성을 띈 채 하부로 내려오는 조대입자(11)들의 벽면 부착을 유도하였다.In addition, the coarse particles descending to the hopper 8 or attached to the inner wall of the dust collector plate 18 of the classifier are re-scattered by the strong swirling flow in the classifier, thereby reducing the classification efficiency of the particles. In order to prevent the scattering of the present invention, the funnel-type electrostatic baffle 4 is installed at the lower end of the classifier, and as shown in FIG. 3, the electrostatic baffle discharge electrode 20 is disposed at the lower end of the electrostatic baffle 4. By electrically connecting and installing), not only the reflowing of particles that were attached to the wall of the dust collecting plate 18 was prevented, but also the wall attachment of the coarse particles 11 descending under the polarity was induced.

따라서, 상기와 같이 분급기의 내부에 예비하전부(2)와 정전 코아형 분급로터(3), 정전배플(4), 정전배플용 방전극(20)을 설치하여, 기존의 터보 분급기가 갖는 원심력에 의한 분급뿐만 아니라, 입자의 전기적 극성에 따른 척력을 이용하여 분급을 유도함으로써 입자의 분급효율을 향상 시킬 수 있는 것이다.Therefore, as described above, the precharge unit 2, the electrostatic core type classification rotor 3, the electrostatic baffle 4, and the discharge electrode 20 for the electrostatic baffle are installed, and the centrifugal force of the conventional turbo classifier is provided. In addition to the classification by, by using the repulsive force according to the electrical polarity of the particles to induce the classification can improve the classification efficiency of the particles.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 정전 코아형 터보 분급기는 분급로터(3)에서 분급 시에 정전 코아 분리효과를 이용함으로써 기존의 터보분급기 보다 분급 입경이 작게 하였으며, 상대적으로 낮은 분급로터 회전속도와 분급기 체적에서도 조대입자들을 효과적으로 분리해냄으로써, 효율적으로 입자를 분급할 수 있는 것이다.As described in detail above, the electrostatic core type turbo classifier provided in the present invention uses an electrostatic core separation effect when classifying in the classifying rotor 3, thereby making the classifying particle size smaller than that of the conventional turbo classifier, and relatively lower classifying. By effectively separating the coarse particles even at the rotor rotation speed and the classifier volume, the particles can be efficiently classified.

또한, 별도로 장착한 정전배플(4)에 의해 분급기내의 강한 선회류에 따라 발생하던 집진판(18) 벽면이나 호퍼(8)에 붙어있던 입자들의 재비산을 효과적으로 억제할 수 있으며, 그로 인하여 설치와 운전이 간편해져 고효율화와 간편화를 동시에 이룰 수 있는 매우 유용한 발명이다.In addition, the separately mounted electrostatic baffles 4 can effectively suppress the re-scattering of particles adhering to the wall of the dust collecting plate 18 or the hopper 8 generated by the strong swirl flow in the classifier. It is a very useful invention that can be easily operated to achieve high efficiency and simplicity.

Claims

One side of the dust collecting plate 18 is provided with an inlet 1 through which fluid including coarse particles and mixed fine particles are mixed, and a classifying rotor 3 is installed in the upper part of the dust collecting plate 18. 6) and the classification rotor rotary shaft 19, the upper and lower of the classification rotor (3) has a conventional turbo classification having an outlet (5) and the hopper (8) for collecting coarse particles, respectively, the fine particles flow out In the group;

A precharge part 2 having a precharge discharge electrode 12 electrically connected to the high voltage generator 7 and a high voltage cable 13 for precharge;

On the classification rotor rotary shaft 19, several electrostatic core discharge electrodes 15 which are electrically connected in multiple stages by a high voltage generator 7 and a high voltage cable 17, and

A funnel-type electrostatic baffle 4 fixedly installed in the middle of the dust collecting plate 18 between the classification rotor 3 and the hopper 8,

The electrostatic baffle 4 installed inside the dust collecting plate 18 has a ring shape and is provided with an electrostatic baffle discharge electrode 20 electrically connected to the high voltage generator 7 and the high voltage cable 17. Blackout Core Turbo Classifier.