KR100454328B1 - 스크류컨베이어에서의벌크재료열처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특정의 목적에 적합한 벌크 재료 열처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 열처리 장치는 열 에너지 공급용 열 방사원을 구비한 스크류 컨베이어 공급기의 형태를 취한다. 또한, 본 발명은 플라스틱 벌크 재료 건조 방법에 관한 것이다.

Description

스크류 컨베이어에서의 벌크 재료 열처리 장치{DEVICE FOR HEAT-TREATING BULK MATERIALS IN FEED SCREWS}
열처리의 목적을 달성하기 위해 스크류 컨베이어 공급기를 기술적으로 다양하게 변형한 구성들이 공지되어 있다. 또한, 벌크 재료의 연속 이송 중에도 열 방사의 도입 하에 열처리를 실시하는 다수의 장치가 공지되어 있다. 그 경우에 사용되는 이송 장치는 벨트 컨베이어 공급기, 체인 컨베이어 공급기 또는 진동 컨베이어 공급기의 원리(DIN 15 201에 의거한 원리)에 따라 작업을 한다.
스크류 컨베이어 공급기와 방사열의 반입을 조합시키는 방안은 DE-OS 19 06 278, DE-OS 19 22 230, US 5,143,626 A 및 US 5,497,562 A로부터 공지되어 있다. 그러한 모든 문헌은 적외선 열 방사기를 이송 작용을 하는 스크류 컨베이어의 둘레의 외부에 장착하는 것을 개시하고 있다. 그로 인해, 한편으로는 스크류 컨베이어가 부분적으로 방사되는 단점이 생기고, 다른 한편으로는 방사될 재료까지의 거리가 스크류 컨베이어의 반경 이상으로 되어 열 전달의 효율이 극히 한정된 값에 머물게 된다.
US 4,430,057 A에서는 방사될 재료의 일부를 스크류형태로 배치된 패들에 의해 적외선 방사원에 보다 가깝게 이송하는 방안을 개시하고 있다.
DE 23 41 331 A는 스크류 컨베이어의 샤프트가 열 방사원으로서 작용하는 고온의 연소 가스에 의해 가열되는 드럼 건조기를 개시하고 있다. 총 방사 출력은 반경 방향으로 스크류 컨베이어의 전 둘레에 걸쳐 방사된다. 그러한 방사원의 효율은 전기 작동식 적외선 방사기에 비해 낮은 출력 밀도 및 (IEC 분류에 따른) 장파 적외선 구역에 속하는 특징적인 피크 파장에 의해 항상 한정된다.
본 발명은 벌크 재료를 열처리할 수 있는 장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면에 도시된 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,
도 1은 스크류 컨베이어(2)의 샤프트의 내부에 스틱형 적외선 방사기(6)(IR 방사기)가 배치되는 것을 나타낸 횡단면도이고,
도 2는 스크류 컨베이어 공급기에서의 본 발명의 실시예를 예시적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적은 벌크 재료의 의도된 신속한 템퍼링(tempering)이 최대한으로 짧은 공정 시간에 최대한으로 정확하게 유지되는 온도 범위로 실시될 수 있도록 장치 기술적으로 벌크 재료의 심부까지 작용하는 연속 작업의 열처리를 실현시키는 것이다. 그 경우, 열처리는 건조 및/또는 다른 물리적 또는 화학적 재료 특성의 의도적 변경을 실시하는 역할을 한다.
그와 같이 설정된 목적은 본 발명에 따라 스크류 컨베이어 공급기의 원리를 사용하여 벌크 재료를 이송하고, 이송 재료의 템퍼링을 위한 열의 도입을 스크류 컨베이어 또는 스크류 관 컨베이어에서의 이송 중에 열 방사선에 의해 실시하는 청구항 1 또는 청구항 2의 특징에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 구성 및 장점은 청구 범위의 종속항들의 주제이다.
본 발명에 의해, 특히 스크류 컨베이어 공급기의 사용에 특유한 다음의 장점이 얻어진다:
- 통상의 경우, 추력에 의거한 이송에 의해 이송 재료와 추진 작용을 하는스크류 컨베이어 플랭크와의 접촉 구역에서 재료의 반전이 이루어진다. 스크류 관 컨베이어의 경우에는 트로프(trough) 벽이 추가로 이동되기 때문에, 그러한 반전 효과가 특히 두드러진다. 그러한 반전 효과에 의해 이송 재료가 열 방사선에 의해 균일하게 방사되고, 그에 따라 균일한 템퍼링이 지원된다.
- 국부적 구조 설계에 상응하는 스크류 컨베이어에 의해 고유의 템퍼링 공정의 선행 공정 단계 또는 후속 공정 단계가 장치 기술적으로 하나의 단위로 통합될 수 있다. 즉, 예컨대 모든 템퍼링 처리에 있어서 구현하고자 하는 것은 템퍼링 구간에 최대한으로 정확히 재료를 균일하게 장입하는 것이다. 그것은 진동 컨베이어 공급기의 개념에서는 예컨대 로터리 베인 밸브(rotary vane valve)(GB-A-1 313 203을 참조)의 선행 접속에 의해 실현된다. 이후의 설명 과정에서는, 당업계에서 그러한 과제를 구현시키고자 하는 계량 구역 이외에도 그 과제의 구현에 바람직한 다른 스크류 컨베이어 구역에 대해서도 설명하기로 한다.
열 방사선에 의한 템퍼링의 사용에 특유한 장점에는 특히 다음의 것들이 속한다:
- 열이 벌크 재료로 신속하게 전달된다.
- 열 방사선의 작용이 벌크 재료의 심부까지 미친다. 즉, 벌크 재료가 그 내부가 적어도 부분적으로 가열된다.
그러한 열 방사선의 장점은 예컨대 플라스틱 산업에서 다양하게 활용되는데, 그 이유는 본질적으로 열 전도성이 열악한 플라스틱이 열 대류의 장애를 극복하여 신속하게 템퍼링될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따라 스크류 컨베이어 공급기의 원리와 열 방사선에 의한 열 전달을 조합시킴으로써 템퍼링 기술에서의 다수의 당면 과제들이 유리하게 해결될 수 있다.
첨부 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
도 1은 스크류 컨베이어(2)의 샤프트의 내부에 스틱형 적외선 방사기(6)(IR 방사기)가 배치되는 것을 나타낸 횡단면도이다. 이와 관련하여, 샤프트는 중공으로 형성되고 IR 방사선의 유출을 위한 상응하는 개구부를 구비하며, 이로 인해 IR 방사선이 이송 재료에 충돌할 수 있다. 스크류 컨베이어는 예컨대 표준형 스크류 컨베이어로서 구성된다. 이송 재료를 향하는 IR 방사선이 보다 덜 차폐되는 부분적인 장점을 제공하는 스크류 컨베이어 벨트, 패들 스크류 컨베이어 등과 같은 다른 스크류 컨베이어의 형태로 구성될 수도 있다. 스크류 컨베이어 트로프의 벽 및 스크류 컨베이어 자체는 적외선을 반사하는 재료로 코팅되거나, 예컨대 알루미늄과같은 적외선을 반사하는 재료로 제조되고, 그에 따라 벌크 재료의 내부에서 재료에 작용하는 IR 방사선의 비율이 상승된다.
도 2에 도시된 실시예에 따르면, 스크류 컨베이어 공급기를 기초로 한 템퍼링 구간은 그 입구측에서 동일 스크류 컨베이어의 소위 장입 구역 및 계량 구역과 결합될 수 있다. 재료는 단순한 저장 용기(사일로 등)로부터 호퍼를 경유하여 표준형 스크류 컨베이어로서 구성된 스크류 컨베이어에 공급된다. 장입 구역은 스크류 컨베이어의 후속 경로에서의 소위 템퍼링 구역의 충전도로서 요망되는 정확한 재료의 양을 수납하는 피치 용적(pitch volume)으로 구성된다. 장입 구역에 연이은 계량 구역에서는 템퍼링 구역의 시작부에 원하는 충전도가 제공되도록 피치 용적이 확대된다. 도 2에 도시된 그러한 본 발명의 실시예는 스크류 컨베이어 공급기를 일례로 하여 예시된 것이다. 또한, 스크류 관 공급기도 사용될 수 있는데, 그 경우에는 재료의 공급이 축방향으로 이루어진다. 미리 분쇄된 처리 대상 재료는 재료 공급부(20)에 충전된다. 선택적으로, 재료의 분쇄는 재료 공급부(20)를 통과한 직후이자 장입 구역에 도달하기 이전에 후속 완충 공간을 구비한 분쇄기에서 실시될 수 있다. 재료는 그 곳으로부터 구동축(22)에 장착된 스크류 컨베이어의 장입 구역에 도달된다. 본 실시예의 경우, 구동축(20)은 회전 속도가 동일한 3개의 상이한 기능 구역을 구비한 스크류 컨베이어를 구동한다. 스크류 컨베이어가 상이한 구역으로 구성되고 그 개개의 구역의 피치(23, 24, 25)가 상이하기 때문에, 재료가 위치되는 구역에 따라 이송 속도가 달라져서 재료의 공급이 상이하게 실시된다. 재료는 장입 구역(23)으로부터 계량 구역(24)에 도달되고, 그 계량 구역(24)에서는 스크류 컨베이어의 피치, 기하 형상 및 구동축(22)의 회전수를 적절히 구성함으로써 엄격히 한정된 양의 재료만이 템퍼링 구역(25)에 도달됨과 동시에 후술될 적외선 방사기 장착용 지지대(27)가 어느 경우에도 재료로부터 벗어나 유지되도록 충전도(Φ)를 설정하는 것이 보장된다. 그것은 Φ가 0.02 내지 0.15인 경우에 매우 확실하게 달성된다. 본 실시예의 경우에 재료가 스크류 컨베이어 부분에 의해 거의 차폐됨이 없이 IR 방사선에 노출될 수 있고 이송 요소의 면이 작음으로 인해 이송 요소에 충돌되는 방사열이 최소한으로 작게 유지되도록 하기 위해 스크류 컨베이어의 구성 형태로서 스크류 컨베이어 벨트가 선택되는 템퍼링 구역에서는 IR 방사기(28)가 장착용 지지대(27)에 장착된다. 지지대(27)는 도 2에 도시된 바와 같이 일측에서만 고정 베어링(33)에 지지될 수 있지만, 그 길이 및 구성에 따라서는 축(22) 상에 개재되는 베어링(32)에 의해 역시 도 2에 예시된 바와 같이 양측에서 베어링에 지지되거나 다수의 베어링에 지지될 수도 있다. 재료 또는 스크류 컨베이어의 관형 케이스(26)의 가장 깊은 지점의 위쪽으로의 지지대(27)의 높이는 조절이 가능하고, 그에 따라 IR 방사기(28)로부터 각각의 재료로 방출되는 IR 방사선의 강도가 조정될 수 있다. 그와 같이 처리 대상 재료로 방출되는 IR 방사선의 강도를 조정하는 것은 장치의 작업을 개시할 때에 한번 실시될 수 있거나, 선택적으로 예컨대 스크류 컨베이어의 관형 케이스(26)의 외부에 장착되어 창을 통해 재료의 온도를 측정하거나 지지대(27)에 장착되어 재료의 온도를 측정하는 무접촉 측정식 온도 센서(34)에 의해 연속적으로 실시될 수도 있다. 그러한 측정 신호는 지지대(27)의 높이 또는 재료에 작용하는 IR 방사선의 강도를 제어하는데 사용될 수있는 제어량(방사기 온도, 점등되는 방사기의 수 등과 같은)에 영향을 미쳐서 미리 주어진 목표의 조건에 부합되는 템퍼링이 이루어지도록 한다. 지지대 상에 장착되는 전력 공급 라인은 예컨대 강성 또는 가요성 재질의 가이드에 의해 지지대로부터 기계 프레임 쪽으로 안내된다.
처리 대상 재료는 템퍼링 구역(25)을 통해 이송되고 그 구역을 통과하면서 처리되는데, 도 2에는 그와 같이 처리되는 것이 부분적으로 처리된 재료(29)와 대폭적으로 처리된 재료(30)에 의해 개략적으로 도시되어 있다. 재료는 예컨대 유출 슈트(31)를 경유하여 다음의 방법 단계로 옮겨질 수 있다.
벨트가 중공 재료로 이루어지고 그 벨트를 통해 열 전도 매체가 순환 회로로 안내되어 스크류 컨베이어 자체를 안정적으로 템퍼링함과 동시에 부수 효과로서 처리 대상 재료를 가열하거나 필요시에는 냉각하기도 하는 스크류 컨베이어 벨트(35)의 변형예도 가능하다. 장입 구역(23) 및 계량 구역(24)에 대해서도 동일한 구성 방안이 적용된다.
스크류 컨베이어의 관형 케이스(26)가 폐쇄되어 있는 도 2의 실시예는 처리 시에 경우에 따라 공기와 함께 생성되는 방출물(분진, 냄새 등)을 예컨대 재료 공급부(20)를 경유하여 흡인한 후에 후속 접속된 필터에서 저지시키거나, 아니면 도면에 예시된 바와 같이 스크류 컨베이어의 입구 구역(36)으로 흡인하여 이송 및 필터 유닛(37)에 공급할 수 있는 것이 바람직하다. 그 경우, 공기는 선택적으로 여과되어 옥외(39)로 방출될 수 있거나, 그 대부분이 순환 공기 안내 장치(38)를 경유하여 템퍼링 구역(25)에서의 재료의 템퍼링에 재사용됨으로써 투입 에너지의 절감에 기여할 수도 있다. 그 경우, 방출물의 흡인 시에 동반 이송되는 열은 재료 공급 구역(20)과 장입 구역(23) 및 계량 구역(24)에서 재료의 예열에 사용되는 것이 유리할 수 있다. 방출물 흡인부(36, 37)에서와 마찬가지로, 당업자에 의해 간단히 적용될 수 있는 방식으로 부압 또는 과도 압력이 처리 공간에 인가될 수 있다.
특정의 용도에 있어서, 본 발명에 따른 당해 장치는 출구측에서 선택적으로 이송 요소의 평면과 동일한 평면상에 있는 추가의 냉각 구역과 결합될 수 있다.
본 발명에 따라 얻어지는 장점은 예컨대 플라스틱 입상 재료를 건조시키는 경우에 명확히 드러난다. 사료 및 기타 다수의 재료와 같은 다른 벌크 재료를 처리할 경우에도 유사한 장점이 주어진다. 스크류 컨베이어 공급기의 부수 효과로서, 공정 처리가 연속적으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 입구측 및 출구측에서 추가의 계량 공정 단계와의 결합이 가능하고, 방출물의 탐지 및 필요시에 유리하게 작용하는 부압의 인가를 위해 공정 공간을 간단하게 캡슐화시킬 수 있다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 스크류 컨베이어 하우징(하측부)
2 : 스크류 컨베이어
3 : 스크류 컨베이어 하우징
20 : 재료 공급부
21 : 공급 재료
22 : 스크류 컨베이어의 구동축
23 : 장입 구역
24 : 계량 구역
25 : 템퍼링 구역
26 : 스크류 컨베이어의 관형 케이스
27 : 장착용 지지대
28 : 적외선 방사기
29 : 부분적으로 처리된 재료
30 : 대폭적으로 처리된 재료
31 : 유출 슈트
32 : 축(22) 상에 개재된 베어링(베어링 높이의 조절이 가능)
33 : 고정 베어링(베어링 높이의 조절이 가능)
34 : 무접촉 측정 방식의 온도 센서
35 : 스크류 컨베이어 벨트
36 : 배기 흡인부
37 : 이송 및 필터 유닛 또는 진공 펌프 또는 압축기
38 : 순환 공기 안내 장치
39 : 옥외로 나가는 배기

Claims (11)

  1. 벌크 재료를 이송하고 템퍼링 구역(25)에 적외선 열 방사기를 갖추고 있는 스크류 컨베이어를 구비한 벌크 재료 열처리 장치에 있어서,
    적외선 열 방사기는 방사선을 통과시킬 수 있도록 구성된 스크류 컨베이어의 샤프트에 장착되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  2. 벌크 재료를 이송하고 템퍼링 구역(25)에 적외선 열 방사기를 갖추고 있는 스크류 컨베이어를 구비한 벌크 재료 열처리 장치에 있어서,
    벨트 스크류 원리에 따른 스크류 컨베이어 또는 스크류 관 컨베이어의 경우, 적외선 열 방사기는 회전 직경의 중심 구역에 장착되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 적외선 열 방사기는 높이의 조절이 가능한 장착용 지지대(27)에 장착되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 스크류 컨베이어는 템퍼링 구역(25)에 선행 배치되는 장입 구역(23) 및 계량 구역(24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 폐쇄된 스크류 컨베이어의 관형 케이스를 이용하여, 공정 공간으로부터의 방출물의 흡인 또는 주위와는 다른 대기압의 공정 공간으로의 인가를 실시하는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 적외선 열 방사기는 스틱형 요소로서 형성되어 장착되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 별개로 점등될 수 있는 다수의 적외선 열 방사기가 장착되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 스크류 컨베이어(2)에 할당된 템퍼링 구역(25)의 충전도(Φ)는 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 스크류 컨베이어(2) 및 스크류 컨베이어 트로프(9)의 벽은 적외선을 반사하는 재료로 코팅되거나 적외선을 반사하는 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 스크류 컨베이어(2)의 장입 구역(23) 및 계량 구역(24)의 피치 용적은 스크류 컨베이어(2)의 템퍼링 구역(25)에 설정될 충전도(Φ)에 부합되는 벌크 재료의 양이 이송될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 템퍼링 구역(25)에서의 스크류 컨베이어(2)의 피치 및 기하 형상은 충전도(Φ)가 0.02 내지 0.15로 조절될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 열처리 장치.
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