KR100387904B1 - 드라이아이스 펠렛 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체탄산 저장기(19)의 액체탄산을 이용하여 드라이아이스 펠렛(P)을 제조하는 장치에 있어서: 이동 가능한 탁자형의 구조상에 유압모터(25)·오일탱크(26)·작동레버(27) 등의 유압기구를 구비하는 본체(21); 상기 본체(21)의 상단에 경사지도록 장착되고, 상기 유압기구에 의해 작동되는 피스톤(24)을 수용하는 실린더(22); 상기 실린더(22)의 전방으로 장착되고, 복수의 관통공(23a)을 구비하는 사출다이(23); 및 상기 액체탄산 저장기(19)로부터 스노우를 생성하기 위한 자루형의 필터(29)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 드라이아이스 블라스팅 공정에 사용되는 펠렛의 제조에 있어서 장비의 크기를 소형화하면서도 작동의 신뢰성을 높여 고효율, 저비용을 달성하는 효과가 있다.

Description

드라이아이스 펠렛 제조장치{Apparatus for Manufacturing Dry Ice Pellet}

본 발명은 드라이아이스 펠렛 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드라이아이스 블라스팅 공정에서 고압으로 분사하여 표면에 부착된 먼지, 페인트 및 오염 물질을 건식으로 제거하기 위한 펠렛을 고효율, 저비용으로 제조할 수 있는 드라이아이스 펠렛 제조장치에 관한 것이다.

드라이아이스는 탄산가스의 고화상태를 말하는 것으로 예로부터 주로 냉장 및 냉동에 주로 사용되거나 승화시 만드는 안개를 이용하는 등 그 응용이 제한되어 왔다. 그러나 최근 드라이아이스 펠렛을 이용한 표면세정기술이 고성능, 범용성, 저공해성으로 입증된 뒤로 이의 응용이 활발해지고 있다.

일예로, 금속의 표면처리를 위해 지금까지 표면의 세정과 관련하여 화학세정제와 마모성입자의 블라스팅 등이 주로 사용되어 왔으나 전자는 환경오염 문제를, 후자는 후처리 등의 문제를 안고 있다.

이에 비해 드라이아이스 펠렛은 분사과정에서 오염 물질은 제거하고 자신은 승화되므로 2차 오염물질을 남기지 않을 뿐만 아니라 대상물의 표면을 마모, 손상시키지 않는다. 이에 따라 고경도의 드라이아이스 펠렛을 완화된 조건에서 효과적으로 생산할 수 있는 범용화된 설비의 제작이 필요하다.

도 1은 종래의 펠렛 제조 장치를 개략적으로 나타내는 구성도가 도시된다.

액체탄산 저장기(19)는 액체 탄산 투입을 위해 주입부(19a)를 개재하여 실린더(12)와 연결된다. 실린더(12)는 눈모양의 드라이아이스 생성하는 과정에서 발생하는 탄산가스의 배출을 위한 배출구(12a)를 지닌다. 실린더(12)의 전방에는 피스톤(14)의 힘으로 사출할 수 있도록 구멍이 있는 사출다이(13)를 지닌다. 피스톤(14)은 강력한 사출력을 발생하도록 유압장치(15)에 연결된다.

이와 같이 전체적으로 하나의 장치로 되어 있는 종래의 펠렛 제조기의 작동에 있어서, 액체탄산 저장기(19)에 고압으로 액화된 탄산가스를 대기압으로 분출하여 눈의 형태로 만들고 이를 실린더(12) 안에 주입하여 유압장치(15)에 연결된 피스톤(14)의 강한 힘으로 압출하여 드라이아이스 펠렛(P)을 생성한다.

그러나 종래의 펠렛 제조기는 실린더(12) 내에서 스노우를 생성하는 과정에서 배출되는 탄산가스에 의해 스노우들이 필터나 오리피스로 된 배출구(12a)를 막아 실린더(12) 내부에 스노우와 탄산가스로 가득차게 된다. 이로 말미암아 미처 배출되지 못한 탄산가스의 고압으로 인해 약한 배출구(12a) 측으로 폭발의 위험이 있으며 피스톤(14)의 압축행정이 방해되기 때문에 압축의 밀도가 저하될 뿐만 아니라 작업 속도도 지연된다. 이렇게 만들어진 저밀도의 펠렛은 블라스팅시에 큰 세정력을 발휘하지 못한다.

또한, 종래의 펠렛 제조기는 액체탄산으로부터의 드라이 아이스 전환율(드라이아이스 : 기체탄산가스)이 1 : 1.5의 비율로 낮아 펠렛 제조의 효율성에 기여하지 못한다.

또한, 종래의 장치는 이동식이 아닌 고정식으로 고 기능의 액체탄산 저장기(19)가 요구되어 블라스팅 장치와의 일체화된 연속공정을 방해하는 요소로 작용하고, 규모가 필요 이상으로 크고 구조가 복잡하며 상용화에 걸림돌이 되어 완제품의 생산원가를 상승시킨다.

또한, 자동화된 장비라고 하지만 막힘과 압력증가와 같은 의외의 상황이 자주 발생하여 관리자가 사출시에 감독해야 하는 번거로움이 있다. 일정 시간 사용후 필터를 교체하기 위해서 복잡한 구조의 장비를 장시간 해체하여야 하고 대부분 외국산이기 때문에 신속한 A/S를 기대하기도 어렵다.

또한, 과다한 필요 이상의 압력(150kgf/cm²이상)이 필요하고 장치의 크기가 매우 커서 이에 따른 과다한 소음과 진동이 발생된다.

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 드라이아이스 블라스팅 공정에 사용되는 펠렛의 제조에 있어서 장비의 크기를 소형화하면서도 작동의 신뢰성을 높여 고효율, 저비용을 달성하는 드라이아이스 펠렛 제조장치를 제공한다.

도 1은 종래의 펠렛 제조 장치를 개략적으로 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 펠렛 제조 장치를 나타내는 구성도,

도 3a 및 도 3b는 각각 사출다이의 정단면도 및 확대 단면도,

도 4는 본 발명의 장치와 병용되는 저밀도 스노우 제조 장치의 구성도,

도 5a 및 도 5b는 각각 저밀도 스노우 및 고밀도 드라이아이스 블록에 대한 예시도,

도 6은 본 발명에 따른 장치를 블라스팅 장치와 병용하는 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

12, 22 : 실린더 13, 23 : 사출다이

14, 24 : 피스톤 15 : 유압장치

19 : 액체탄산 저장기 21 : 본체

25 : 유압모터 26 : 오일탱크

27 : 작동레버 28 : 브레이커

29 : 필터 P : 펠렛

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 액체탄산 저장기(19)의 액체탄산을 이용하여 드라이아이스 펠렛(P)을 제조하는 장치에 있어서: 이동 가능한 탁자형의 구조상에 유압모터(25)·오일탱크(26)·작동레버(27) 등의 유압기구를 구비하는 본체(21); 상기 본체(21)의 상단에 경사지도록 장착되고, 상기 유압기구에 의해 작동되는 피스톤(24)을 수용하는 실린더(22); 상기 실린더(22)의 전방으로 장착되고, 복수의 관통공(23a)을 구비하는 사출다이(23); 및 상기 액체탄산 저장기(19)로부터 스노우를 생성하기 위한 자루형의 필터(29)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 실린더(22)는 스노우 및 고밀도 드라이아이스를 투입하기 위한 주입구(22a)를 측면에 지닌다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 사출다이(23)는 드라이아이스 펠렛(P)을 하방향으로 유도하기 위한 브레이커(28)를 더 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 펠렛 제조 장치를 나타내는 구성도가 도시된다.

본 발명은 액체탄산 저장기(19)의 액체탄산을 이용하여 드라이아이스 펠렛(P)을 제조하는 장치에 관련된다. 특히 드라이아이스 블라스팅 세정에 필요한 고밀도의 드라이아이스 펠렛을 블라스팅 사용자가 직접 필요한 현장에서 구할 수 있도록 필요한 시간, 장소에서 원하는 고밀도의 드라이아이스 펠렛을 완화된 조건에서 연속으로 제조하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에 따르면 이동 가능한 탁자형의 구조상에 유압모터(25)·오일탱크(26)·작동레버(27) 등의 유압기구를 구비하는 본체(21)가 사용된다. 유압기구의 작동압은 최소의 작은 압력(예컨대 100kgf/cm²이하)으로 유지하여 소음과 진동이 거의 없도록 한다. 작은 양의 액체탄산을 쓰면서 작은 압력(100kgf/cm²)으로 고밀도의 펠렛 제조를 실현하면 전력소모가 적어 고효율을 달성할 수 있다. 작동레버(27)는 유압기구를 단속하기 위한 수단을 의미한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 유압기구에 의해 작동되는 피스톤(24)을 수용하는 실린더(22)가 상기 본체(21)의 상단에 경사지도록 장착된다. 실린더(22)에 경사를 주는 것은 자연스럽게 펠렛(P)이 미끄러져서 아래로 자동 낙하가 이루어지도록 하기 위함이다. 피스톤(24)은 전술한 유압기구와 연결되어 설정된 작동압으로 실린더(22)의 전방 공간을 압축하도록 한다.

이때, 상기 실린더(22)는 스노우 및 고밀도 드라이아이스를 투입하기 위한 주입구(22a)를 측면에 지닌다. 본 발명의 장치는 후술하는 도 4의 드라이아이스 생성부분이 펠렛 제조 부분과 분리되므로 드라이아이스 원료(스노우)를 투입하는 주입구(22a)가 실린더(22) 상에 구비되어야 한다. 실린더(22)에는 액체탄산에서 직접 만든 저밀도의 드라이아이스 스노우(도 5a 참조) 뿐만 아니라 이미 고밀도화된 드라이아이스 블록(도 5b 참조)을 직접 넣을 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 복수의 관통공(23a)을 구비하는 사출다이(23)가 상기 실린더(22)의 전방으로 장착된다. 고압이 작용하는 사출다이(23)는 볼트 등을 이용하여 분해 가능하게 장착한다. 관통공(23a)의 크기, 형상 및 수량 등이 차별화되는 복수의 사출다이(23)를 성형하여 필요에 따라 교체할 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명의 장치는 전체 높이를 낮추고 경량화하여 이동이 가능하므로 액체탄산 저장기(19)의 설비가 없는 실험실이나 작은 규모의 산업체에서 좁은 공간에서도 용이하게 펠렛(P)의 제조가 가능하다.

도 3a 및 도 3b는 각각 사출다이의 정단면도 및 확대 단면도이다.

종래에는 제조시 발생한 탄산가스와 압출에 소요되는 시간 중에 발생한 많은양의 승화 탄산가스가 스노우에 의해 필터가 막혀 스노우와 탄산가스로 가득 차 결과적으로 압축작업 속도가 늦어지거나 필터부분으로 폭발 혹은 깨지거나 부서지기 쉬운 저밀도의 펠렛이 제조되게 된다. 이를 방지하기 위해 사출다이(23)의 관통공(23a)의 수를 늘리면서 관통공(23a)을 원추형으로 하여 펠렛(P)의 산출량과 밀도를 증대시킨다. 이에 따라 고효율로 높은 품질의 드라이아이스 펠렛(P)을 제조하는 것이 가능하다.

사출다이(23)는 관통공(23a)의 사이즈를 2mm~14mm 까지 다양하게 교체하면 펠렛, 너겟, 블록 형태의 펠렛(P)이 생성된다. 일반적으로 드라이아이스 세정에 사용되는 펠렛의 사이즈는 지름이 2mm~3mm, 길이는 3mm~10mm이다.

이때, 본 발명의 사출다이(23)는 드라이아이스 펠렛(P)을 하방향으로 유도하기 위한 브레이커(28)를 더 구비한다. 브레이커(28)는 판재를 절곡하여 성형하며 사출다이(23)와 함께 실린더(22)의 전방에 장착한다. 사출다이(23)에서 배출되는 펠렛(P)은 브레이커(28)에 의해 분산되지 않은 상태로 낙하된다.

도 4는 본 발명의 장치와 병용되는 저밀도 스노우 제조 장치의 구성도가 도시된다.

본 발명에 따르면 상기 액체탄산 저장기(19)로부터 스노우를 생성하기 위한 자루형의 필터(29)가 포함된다. 종래에는 액체탄산 저장기(19)가 일체로 구성되기 때문에 불가피하게 전체 크기가 커지는 결과로 이어진다. 반면 본 발명은 액체탄산 저장기(19)의 고압 액체 탄산의 팽창에 의해 제조된 스노우의 회수를 위해 필터(29)가 별도로 구비된다. 필터(29)의 소재로 가장 이상적인 밀도구배를 지니고 있는 폴리에틸렌 재질이 적절하다. 이는 압력손실이 낮아 1:1(드라이아이스: 탄산가스)이하의 고효율로 탄산가스와 스노우 드라이아이스를 분리하고 또한 습도에 의한 영향을 받지 않아 고효율의 스노우 제조에 가장 이상적이다. 필터(29)는 액체탄산 저장기(19)의 주입부(19a)와 연결되는 구성을 지니며, 액체탄산 저장기(19)와 분리하여 본체(21) 상의 적절한 곳에 보관할 수 있다.

작동에 있어서, 60kgf/cm²정도로 충진된 액체탄산 저장기(19)에서 주입부(19a)의 밸브를 열고 노즐로부터 액체탄산을 분출하여 대기압하의 필터(29) 내로 유입시킨다. 이때 분출용 노즐의 단열팽창에 의하여 액체탄산은 냉각되면서 필터(29) 내에 눈형상의 스노우가 생성되고 탄산가스(25)는 가장 이상적인 밀도구배를 지니고 있는 다공질 폴리에틸렌 필터(29)의 홀을 통하여 배출된다. 이것이 눈형상의 스노우(도 5a)이고 기존의 드라이아이스 블록(도 5b)은 이 스노우를 압축하여 성형한 것이다.

이어서 실린더(22) 상단부분에 상기의 방법으로 제조한 스노우 또는 드라이아이스 블록을 넣으면 실린더(22)의 경사에 의해서 자연 낙하하면서 실린더 우측하부로부터 충만된다. 작동레버(27)를 온시키면 유압모터(25)가 작동하여 유압력을 받는 피스톤(24)이 전진하면서 사출다이(23)로부터 저밀도 혹은 고밀도 펠렛(P)이 생성된다. 작동레버(27)를 이용하면 원하는 양만큼의 드라이아이스 펠렛(20)을 제조하는 것이 가능하다.

참고로, 지름이 90mm인 프레스 피스톤(24)을 12톤의 힘으로 300mm 스트로크를 전진시키고 이때 지름이 3mm인 700개의 관통공(23a)이 형성된 두께가 30mm인 다이(23)를 사용하는 경우 실제 실험에 따르면 압축 개시부터 사출까지 대략 15초의 시간이 소요된다.

도 6은 본 발명에 따른 장치를 블라스팅 장치와 병용하는 예시도이다.

본 발명의 장치는 이동식으로서 블라스터 내부의 호퍼 및 블라스터 노즐과 직접 연결되어서 일련의 공정이 분리되지 않은 상태에서 연속적으로 한 공정으로 이어질 수 있는 장점을 지니게 된다. 블라스팅 장치는 브레이커(28)의 하단부가 블라스터의 호퍼에 수용되도록 하는 상태로 별도의 브라케트를 이용하여 본체(21) 상에 볼트로 장착하고 필요에 따라 해체한다. 안전을 고려하여 블라스팅 장치의 장착전후 전체의 무게 중심이 안정적으로 이동하도록 한다.

자동화되어 밀도 다지기가 쉽지 않던 종래의 장치에 비해 본 발명의 장치는 펠렛의 밀도 조절이 가능하여 원하는 고밀도(벌크의 2에 육박하는)의 견실하고 광택이 있는 펠렛 생산이 가능하다. 고밀도의 펠렛은 경도가 강해서 블라스팅 세정시에 더 강한 충격력을 지니게 하여 탁월한 세정 능력을 지니게 된다.

이와 같이 본 발명의 장치는 펠렛 제조작업 과정이 단순하고 장치가 간단하고 이동하기가 편리하고 블라스팅 장치와의 일체화를 용이하게 실현할 수 있어 장치의 저가화에 따른 보급에 더욱 유리한 조건을 지닌다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 드라이아이스 블라스팅 공정에 사용되는 펠렛의 제조에 있어서 장비의 크기를 소형화하면서도 작동의 신뢰성을 높여고효율, 저비용을 달성하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 액체탄산 저장기(19)의 액체탄산을 이용하여 드라이아이스 펠렛(P)을 제조하는 장치에 있어서:

   이동 가능한 탁자형의 구조상에 유압모터(25)·오일탱크(26)·작동레버(27) 등의 유압기구를 구비하는 본체(21);

   상기 본체(21)의 상단에 경사지도록 장착되고, 상기 유압기구에 의해 작동되는 피스톤(24)을 수용하는 실린더(22);

   상기 실린더(22)의 전방으로 장착되고, 복수의 관통공(23a)을 구비하는 사출다이(23); 및

   상기 액체탄산 저장기(19)로부터 스노우를 생성하기 위한 자루형의 필터(29)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 드라이아이스 펠렛 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실린더(22)는 스노우 및 고밀도 드라이아이스를 투입하기 위한 주입구(22a)를 측면에 지니는 것을 특징으로 하는 드라이아이스 펠렛 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 사출다이(23)는 드라이아이스 펠렛(P)을 하방향으로 유도하기 위한 브레이커(28)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 드라이아이스 펠렛 제조장치.