KR100311897B1 - 스케일을 구비한 계량식 정량투입기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스케일을 구비한 계량식 정량투입기에 관한 것으로, 수분의 함량이 많은 분말타입의 정화제가 호퍼(60) 내부에 균일하게 채워지도록 주교반기(51)에 인접되게 보조 교반기(53,54)를 설치하여 정화제의 브릿지에 따른 공동화 현상을 억제하고, 원하는 정화제의 적정한 공급량을 구현하도록 호퍼(60)의 하부에 스케일(LC)을 제공하여 호퍼(60)의 중량을 주기적으로 계량하고, 이러한 계량치를 입력받은 컨트롤러(CT)에 의해 정화제를 이송 및 배출하는 이송 스크류(40)의 회전속도를 조절하도록 구성되어 있다.

Description

스케일을 구비한 계량식 정량투입기 {WEIGHTYPE AUTOMATIC FEEDER WITH SCALE}

본 발명은 스케일을 구비한 계량식 정량투입기에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 수돗물 정화제를 미리 정해진 조건에 따라 일정량 공급하는 스크류 이송방식의 정수장용 정량투입기에 있어서, 수분의 함량이 많은 정화제의 정량공급을 위하여 정화제가 담겨진 호퍼의 하부에 스케일을 설치하여 호퍼의 중량을 주기적으로 계량함으로써 호퍼의 중량 변화에 대응하여 이송 스크류의 회전수를 조절하도록 구성된 스케일을 구비한 계량식 정량투입기에 관한 것이다.

정수장은 수돗물의 안전을 확보하기 위해 취수한 물을 음료용에 알맞게 정화하는 시설로서, 침전과 여과를 원칙으로 하여 원수(原水)의 수질에 따라 약품처리, 흡착, 폭기 등을 수행한다. 통상적으로, 정수장은 컴퓨터를 사용한 집중관리방식으로 모든 공정이 자동화되어 있으며, 특히 원수를 정화하는 정화제는 정량투입기에 의해 주어진 조건에 따라 정량적으로 공급된다.

이러한 정량투입기는 인버터 모터와 연동된 이송 스크류에 의해 수돗물 정화제가 정량적으로 공급되도록 구성되어 있으나, 수분이 많이 함유된 분말타입의 정화제의 경우에는 정화제에 의한 브릿지가 호퍼 내부에 형성됨으로써 정화제가 호퍼 내부에 균일하게 채워지지 않아(공동화 현상) 이송 스크류에 의한 정화제의 정량공급이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 정량투입기는 유량센서에 의해 정화제의 공급량이 동일한 것으로 감지되면, 이송 스크류를 작동시키는 모터의 속도가 항시 일정하기 때문에 기구적으로 발생되는 문제에 의해 실제 배출되는 정화제의 양에 있어 큰 오차가 발생될 수 있다. 이에 따라 정량적으로 공급되어야 할 정화제가 원하는 일정량보다 많거나 적게 공급되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 그 목적은 정화제의 설정 공급량과 실제 공급량을 일치되도록 하여 정화제의 정량적인 공급을 구현할 수 있는 스케일을 구비한 계량식 정량투입기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 수분의 함량이 많은 분말타입의 정화제에 의한호퍼 내부의 브릿지 현상을 제거하여 호퍼 내부에 정화제가 균일하게 채워질 수 있도록 함으로써 이송 스크류에 의한 정화제의 정량 공급을 구현할 수 있도록 하는 스케일을 구비한 계량식 정량투입기를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 스케일을 구비한 계량식 정량투입기를 일부 절개하여 나타내는 사시도.

도 2는 도 1의 단면도.

도 3은 도 1의 계량 호퍼를 절개하여 교반기의 작동관계를 나타내는 단면도.

도 4는 스케일을 구비한 계량식 정량투입 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도.

도 5는 콘트롤러의 구성을 나타내는 블록도.

도 6은 도 4 시스템의 공정 순서를 나타내는 공정도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 베이스 프레임 20 : 댐퍼

30 : 상부 프레임 40 : 이송 스크류

40a,51a,53a,54a : 베어링 서포트 50 : 교반기

51 : 주교반기 51b,53b,54b : 교반익(攪拌翼)

51c : 구동익(驅動翼) 51s,53s,54s : 샤프트

53,54 : 보조 교반기 53c,54c : 피동익(被動翼)

60 : 호퍼 80 : 공급로

82 : 투입구

B1,B2 : 벨트 CT : 컨트롤러

IV : 인버터 M : 모터

LC : 스케일 LS,US : 계측센서

QS : 유량센서

이러한 본 발명의 목적은, 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임의 상부 프레임 상부에 설치된 호퍼와; 상기 호퍼의 측벽에 양단부가 회전가능하게 내설되어 있되, 샤프트의 외주면에 교반익이 다수 설치된 주교반기와; 상기 주교반기의 하부에 배치되며 상기 호퍼의 측벽에 회전가능하게 내설되어 있되, 상기 호퍼의 하부 공급로를 통해 교반된 정화제를 상기 공급로의 투입구를 통해 배출시키는 이송 스크류와; 상기 이송 스크류와 상기 주교반기를 연동시키되 상기 상부 프레임에 제공된 모터와; 상기 호퍼의 중량을 계량하도록 상기 베이스 프레임과 상기 상부 프레임의 사이에 제공된 스케일과; 상기 스케일에 의해 계량된 호퍼의 중량에 의해 상기 투입구를 통한 정화제의 실제 배출량과 설정 배출량이 일치하도록 상기 모터의 회전속도를 조절하여 그에 연동된 상기 이송 스크류의 회전속도를 가감하도록 제공된 콘트롤러를 포함하여 구성된 스케일을 구비한 계량식 정량투입기에 의해서 달성될 수 있다.

본 발명은 정수장에 사용되는 정량투입기와 수돗물을 정화하는 분말타입의 정화제로 한정되어 설명되어 있으나 이에 한정되지 않고 수분의 함량이 많은 분말을 정량 공급하는 분야에 다양하게 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 스케일을 구비한 계량식 정량투입기를 일부 절개하여 나타내는 사시도 및 단면도이고, 도 3은 도 1의 계량 호퍼를 절개하여 교반기의 작동관계를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 스케일을 구비한 계량식 정량투입기는 수분의 함량이 많은 분말타입의 정화제가 호퍼(60) 내부에 균일하게 채워지도록 주교반기(51)에 인접되게 보조 교반기(53,54)를 설치하여 정화제의 브릿지에 따른 공동화 현상을 억제하도록 구성되어 있다. 그리고, 정량투입기는 원하는 정화제의 적정한 공급량을 구현하도록 호퍼(60)의 하부에 스케일(LC)을 제공하여 호퍼(60)의 중량을 주기적으로 계량하고, 이러한 계량치를 입력받은 컨트롤러(CT)에 의해 정화제를 이송 및 배출하는 이송 스크류(40)의 회전속도를 조절하도록 구성되어 있다.

본 발명의 정량투입기는 도 4에 나타나 있는 보조 호퍼(100)로부터 공급되는 수분의 함량이 많은 분말타입의 정화제가 충전되는 호퍼(60)가 상부 프레임(30)의 상부에 설치되어 있으며, 호퍼(60)의 내부에는 상부 프레임(30)에 설치된 모터(M)에 연동된 이송 스크류(40)와 교반기(50)가 내설되어 있다.

호퍼(60)는 일정한 용적을 갖으며, 상부에는 후술되는 컨트롤러(CT)와 전기적으로 연결되는 상부 계측센서(US)가 제공되어 있다. 여기서, 상부 계측센서(US)는 호퍼(60)에 충전되는 정화제의 상한치를 제한하는 센서로서, 상부 계측센서(US)에 의해 정화제의 상한치가 감지되면 컨트롤러(CT)에 의해 보조 호퍼(100)의 하단부에 설치된 정화제 공급장치(110)의 밸브 모터를 정지됨으로써 정화제의 공급이 차단된다.

교반기(50)는 이송 스크류(40)와 인접되게 호퍼(60)의 하부 중심부에 설치된 주교반기(51)와, 주교반기(51)의 상부 양측에 대응된 호퍼(60)에 설치된 보조 교반기(53,54)로 구성된다. 여기서, 주교반기(51)와 보조 교반기(53,54)의 양단부는 호퍼(60)의 양측벽에 제공된 각 베어링 서포트(51a;53a,54a)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.

주교반기(51)와 보조 교반기(53,54)는 각 샤프트(51s;53s,54s)의 주면에 다수의 교반익(51b; 53b,54b)이 각기 설치되어 있으며, 각 교반익(51b;53b,54b)은 상호 엇갈리게 설치되어 접촉되지 않는다. 그리고, 교반익(51b;53b,54b)은 금속바의 양단부를 대향되게 절곡한 것으로, 각기 대응된 샤프트(51s;53s,54s)의 주면에 교반익(51s;53s,54s)의 주면의 중심부분이 용접이나 기타 방법에 의해 취부되며 이 때, 절곡된 양단부의 방향은 샤프트(51s;53s,54s)의 길이방향이다.

그리고, 주교반기(51)의 샤프트(51s) 일단부는 호퍼(60)의 측벽을 관통하여 외부로 노출되어 있으며 외주면에 기어가 형성된 제3풀리(P3)가 제공되어 있다. 여기서, 후술되는 이송 스크류(40)는 그(40)의 샤프트에 제공된 제1풀리(P1)와 상부 프레임(30)에 설치된 모터(M)가 제1벨트(B1)에 의해 연동되어 있으며, 제1풀리(P1)의 인접된 이송 스크류(40)의 샤프트에 제공된 외주면에 기어가 형성된 제2풀리(P2)는 전술된 주교반기(51)의 제3풀리(P3)와 제2벨트(B2)에 의해 연결되어결과적으로, 이송 스크류(40)와 주교반기(51)는 동일한 모터(M)에 의해 연동되어 있다.

본 발명은 보조 교반기(53,54)를 구동하기 위해 별도의 구동원을 제공하지 않고, 주교반기(51)의 회전에 따라 보조 교반기(53,54)를 구동시키는 방법을 채택하고 있다. 이를 위해, 주교반기(51) 및 보조 교반기(53,54)의 타단부, 예컨대 도 1 및 도 2에 나타나 있는 우측단부에 각기 다수의 구동익(51c)과 피동익(53c,54c)을 설치하여 주교반기(51)가 회전되면 구동익(51c)이 각기 대응된 피동익(53c,54c)에 주기적으로 접촉되면서 보조 교반기(53,54)가 회전된다.

여기서, 구동익(51c)과 피동익(53c,54c)은 각기 대응된 샤프트(51s;53s,54s)의 외주면에 원주방향으로 동일한 간격마다 다수 형성되어 있으며, 특히 각 외측단부는 다른 부분에 대하여 보다 넓게 형성되어 각기 대응된 외측단부와의 접촉면을 넓게 함으로써, 구동익(51c)의 회전력이 피동익(53c,54c)에 강력하게 전달되도록 되어 있다.

교반기(50)의 하부에 위치되는 이송 스크류(40)는 호퍼(60)의 최하부에 설치되어 있다. 모터(M)와 연동된 이송 스크류(40)는 교반기(50)에 의해 교반된 정화제를 이송하여 호퍼(60)의 하부와 연통된 정화제 공급로(80)의 투입구(82)를 통해 정화제를 공급한다. 여기서, 이송 스크류(40)의 양단부는 각기 대응된 베어링 서포트(40a)에 의해 회전가능하게 지지되어 있으며, 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이 이송 스크류(40)의 우측 일부분은 정화제 공급로(80)에 내장되어 있다.

그리고, 금속 앵글로 제작된 베이스 프레임(10)과 상부 프레임(30)의 사이에제공된 스케일(LC)은 호퍼(60)에 충전된 정화제의 중량을 주기적으로 계량한다. 여기서, 스케일(LC)에 의한 계량치와 유량센서(QS)에 의한 배출치는 도 4에 나타나 있는 콘트롤러(CT)에 입력되어 상호 비교됨으로써 실제 공급되어야 할 정화제의 공급량에 대응하도록 미리 입력된 콘트롤러(CT)의 프로그램에 따라 인버트(IV)에 의해 모터(M)의 회전속도가 조절되고, 그에 대응하여 이송 스크류(40)의 회전속도가 가감됨으로써 원하는 정화제의 정량적인 공급이 구현된다.

여기서, 미설명번호 84는 배출구의 상부에 형성된 개구부로서 다수의 관통공이 형성되어 있으며, 86은 개구부 84를 개폐하는 스크린 형태의 덮개이다.

또한, 본 발명은 스케일(LC)과 상부 프레임(30)의 사이에 다수의 댐퍼(20)를 제공하여 스케일(LC)에 전달되는 정량투입기의 진동을 감쇠함으로써 스케일(LC)에 의한 정확한 계량을 구현하도록 하였다.

도 4는 스케일을 구비한 계량식 정량투입 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 5는 콘트롤러의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 6은 도 4 시스템의 공정 순서를 나타내는 공정도이다.

우선, 도 5를 참조하여 콘트롤러(CT)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

스케일(LC)과 유량센서(QS)에 의해 각기 정화제의 하중치나 유량에 대응된 아날로그 신호가 발생되면, 이러한 아날로그 신호는 각기 대응된 제1 A/D부와 제2 A/D부와에 의해 MPU에 입력된다. 또한, 외부입출력 제어부는 계측센서(LS,US)에 의해 감지된 신호를 입력받아 MPU의 명령에 따라 보조 호퍼(100)의 공급장치(110)의 밸브모터를 제어하여 보조 호퍼(100)를 개폐되도록 함으로써 정화제를 공급 또는 공급정지한다. 그리고, 외부입출력 제어부는 스케일(LC)과 유량센서(QS)에 의해 입력된 MPU의 명령에 따라 모터(M)를 제어하는 인버터(IV)의 제어신호를 출력한다.

그리고, 표시부는 MPU의 명령에 따라 현재 이송 스크류(40)에 의해 배출되는 정화제(습도 50％)의 시간당 분체량과, 시간당 배출하고자 하는 배출설정량, 현재 스케일의 중량값 및 현재 총배출량 등이 표시되는 패널이다. 또한, 키 부는 정화제의 배출설정량, 동작 정지/시작, 정화제의 상하한치를 조절할 수 있는 키보드로 구성되고, 각기 대응된 키 조작에 의해 MPU는 미리 입력된 프로그램에 따라 각기 다른 작동을 구현한다.

도 6을 참조하여 본 발명의 정량투입기의 작동순서를 설명하면 다음과 같다.

사용자가 표시부의 시작키를 누르면 정량투입기는 작동된다.

제1공정(S10): 초기 정화제의 배출량(Qo) 50kg/h ∼ 300kg/h에 대응하여 인버터(IV)에 의해 모터(M)의 구동속도(So)를 Si로 설정한다.

제2공정(S20): 정화제의 배출량(Qo)은 제2 A/D부로부터 입력된 현재 배출량 Qi으로 변경된다.

제3공정(S30): 키 부로부터 정지키 신호가 입력되면 이송 스크류(40)를 구동시키는 모터(M)와 보조 호퍼(100)의 공급장치(110)에 구비된 밸브모터가 정지되어 모든 공정이 종료된다(S31). 여기서, Sov는 밸브모터의 회전속도이다.

그리고, 정지키의 신호가 입력되지 않으면 제4공정(S40)이 수행된다.

제4공정(S40): 호퍼(60)의 중량치(W)는 제1 A/D부로부터 입력된 호퍼(60)의 중량치(정화제의 순중량치) W1로 저장되고, 실시간 초단위로 카운터되는 타이머 TI은 '0'으로 초기화된다.

제5공정(S50): 중량치(W1)가 하한치(Wmin)보다 작으면 보조 호퍼(100)로부터 본 발명의 호퍼(60)로 정화제가 공급되는 제6공정(S60)이 수행되고, 비교결과 중량치(W1)가 하한치(Wmin)보다 크면 제7공정(S70)이 수행된다.

제6공정(S60): 보조 호퍼(100)에 설치된 공급장치(110)의 밸브모터가 구동된다. 이 때, 밸브모터의 회전속도(Sov)는 미리 정해진 임의 회전속도(Siv)로 설정된다.(S61), 그리고, 중량치(W1)는 현재 계량된 호퍼(60)의 중량치(W2)로 설정(S62)된다.

그런 다음, 현재 중량치(W2)와 상한치(Wmax)를 비교(S63)하여 중량치(W2)가 상한치(Wmax)보다 작으면 공정 S62로 수행되고, 중량치(W2)가 상한치(Wmax)보다 크면 밸브모터가 정지(S64)되고, 제2공정(S20)이 수행된다.

제7공정(S70): 타이머 T1과 임의 설정시간 Ts를 비교하여 작으면 제5단계(S50)가 수행되고, 타이머 T1이 임의 설정시간 Ts보다 크면 현재 중량치(Wo)는 W2로 설정(S80)된다.

제9공정(S90): 설정된 배출량(W3)과 실제 배출량(W1-W2)을 비교(S91)하여 실제 배출량(W1-W2)이 설정된 배출량(W3)보다 작으면 인버터(IV)에 의해 모터(M)의 회전속도 S1 = So ＋ So × 3600/Ts × (W2 - W1) 만큼 증가(S93)된 후 제2공정(S20)이 수행된다. 여기서, 모터의 회전속도 So는 S1로 설정된다.

여기서, W3은 배출량/(3600×Ts)이다.

그리고, 배출량 비교결과(S91) 실제 배출량(W1-W2)이 설정된 배출량(W3) 보다 크면, 다시 실제 배출량(W1-W2)이 설정된 배출량(W3)보다 큰 것인지를 비교(S92)하여 큰 것으로 확인되면 인버터(IV)에 의해 모터(M)의 회전속도 S1 = So - So × 3600/Ts × (W2 - W1) 만큼 감소(S94)된 후 제2공정(S20)이 수행된다. 여기서, 모터의 회전속도 So는 S1로 설정된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 구조에 의하면, 수분의 함량이 많은 정화제의 분말간 응집력에 의해 정화제의 브릿지를 해소하여 호퍼 내부에 정화제가 균일하게 채워질 수 있도록 함으로써, 이송 스크류에 의해 정량적인 정화제의 공급을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 정화제의 설정 공급량에 대응하여 이송 스크류의 회전속도를 제어함으로써 설정 공급량과 실제 공급량을 동일하게 조절함으로써 정화제의 정량적인 공급을 구현할 수 있는 특징이 있다.

Claims (3)

1. 베이스 프레임(10)과;

   상기 베이스 프레임(10)의 상부 프레임(30) 상부에 설치된 호퍼(60)와;

   상기 호퍼(60)의 측벽에 양단부가 회전가능하게 내설되어 있되, 샤프트(51s)의 외주면에 교반익(51b)이 다수 설치된 주교반기(51)와;

   상기 주교반기(51)의 하부에 배치되며 상기 호퍼(60)의 측벽에 회전가능하게 내설되어 있되, 상기 호퍼(60)의 하부 공급로(80)를 통해 교반된 정화제를 상기 공급로(80)의 투입구(82)를 통해 배출시키는 이송 스크류(40)와;

   상기 이송 스크류(40)와 상기 주교반기(51)를 연동시키되 상기 상부 프레임(30)에 제공된 모터(M)와;

   상기 호퍼(60)의 중량을 계량하도록 상기 베이스 프레임(10)과 상기 상부 프레임(30)의 사이에 제공된 스케일(LC)과;

   상기 스케일(LC)에 의해 계량된 호퍼(60)의 중량에 의해 상기 투입구(82)를 통한 정화제의 실제 배출량과 설정 배출량이 일치하도록 상기 모터(M)의 회전속도를 조절하여 그에 연동된 상기 이송 스크류(40)의 회전속도를 가감하도록 제공된 콘트롤러(CT)를 포함하여 구성된 스케일을 구비한 계량식 정량투입기.
2. 제1항에 있어서, 상기 주교반기(51)의 상부 양측에는 교반익(53b,54b)이 각기 대응된 샤프트(53s,54s)의 외주면에 다수 설치된 보조 교반기(53,54)가 상기 호퍼(60)에 내설되어 있으며, 상기 주교반기(51)의 회전에 의해 각기 보조 교반기(53,54)가 회전되도록 상기 교반기(51;53,54)의 각 샤프트(51s;53s,54s)의 원주방향으로 일정하게 이격되며 각기 접촉되는 다수의 구동익(51c) 및 피동익(53c,54c)이 설치된 것을 특징으로 하는 스케일을 구비한 계량식 정량투입기.
3. 제1항에 있어서, 진동을 감쇠시켜 상기 스케일(LC)에 의한 정확한 계량이 구현되도록 상기 스케일(LC)과 상기 상부 프레임(30)의 사이에 다수 제공된 댐퍼(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일을 구비한 계량식 정량투입기.