KR100599117B1 - 압출기 퍼지장치 - Google Patents

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Abstract

고출력 폴리머 압출기를 퍼징하기 위한 장치가 압출기로부터 용융 폴리머를 배출하기 위한 퍼지밸브(12)로 구성된다. 절단장치(14)가 퍼지밸브(12)의 출구측에서 연속 흐름형태의 폴리머를 블록형태로 절단하도록 퍼지밸브(12)의 출구측에 배치된다. 압출기로부터 떨어져 있는 장소로 상기 블록(16')을 이송하기 위하여 상기 절단장치(14)의 출구측에 수력 이송장치(40, 42)가 배치된다. 수력 이송장치는 액체 주입장치가 구비된 슈트(40)와, 강한 액체유동이 이루어질 수 있도록 하는 채널(42)로 구성된다.
압출기 퍼지장치, 퍼지밸브, 절단장치, 수력 이송장치.

Description

압출기 퍼지장치 {DEVICE FOR PURGING AN EXTRUDER}
본 발명은 고출력 폴리머 압출기를 퍼징(purging)하기 위한 압출기 퍼지장치에 관한 것이다.
폴리머 압출기를 시동할 때 먼저 압출기를 퍼징하는 것이 요구된다. 이러한 퍼징정작업의 목적은 압출물이 오염되는 것을 방지하고 생산 시작전에 폴리머의 상태를 최적화 하기 위한 것이다.
실제로 압출기의 다이 상류측에 구비된 퍼지밸브를 이용하여 이러한 시동 퍼징작업을 수행하는 것이 알려져 있다. 퍼징작업시에 밸브는 용융된 폴리머를 다이측으로 공급치 않는 대신에 용융된 폴리머를 아직은 정형되지 않고 점성이 아주 크며 습윤상태인 소시지형 압출물을 안내하는 슬라이드측으로 전환시킨다.
고출력 압출기에서, 이와 같은 퍼징작업은 다수의 작업자가 참여하여야 한다. 처음의 작업자는 삽을 이용하여 소시지형 폴리머를 약 15㎏의 블록으로 잘라내어 신속히 이들 블록을 슬라이드 배출영역으로 밀어낸다. 다른 작업자는 이들의 삽을 이용하여 블록을 다시 냉각영역으로 옮기고 여기에서 블록이 공기중에 냉각되고 응고될 수 있도록 한다. 냉각된 블록은 손으로 스키프에 공급된다.
최적한 압출기의 시동을 보장하고 생산성을 효율적으로 조절할 수 있도록 하 기 위하여, 공칭 처리량에 근접한 퍼지율을 갖는 것이 중요하다. 폴리머를 과랍화 하기 위하여 사용되는 최신형의 압출기에 있어서는 퍼징시의 폴리머 처리량은 시간당 15톤 이상이다. 이후에 퍼징작업을 수행하는 작업자는 10∼15분의 간격으로 퍼지밸브에 의하여 배출되는 수톤의 뜨거운 점성질 폴리머를 매우 신속히 옮기는 작업을 수행하여야 한다. 이러한 작업은 많은 노동을 필요로 하고 힘이 드는 작업이며 또한 위험하기도 하다. 이는 작업자가 항시 고온의 폴리머에 의하여 화상을 입을 위험에 노출되기 때문이다.
본 발명의 목적은 힘이 적게 들고 위험이 적은 고출력 압출기의 퍼징작업이 이루어질 수 있도록 하는데 있다.
본 발명에 따라서, 이러한 목적은 청구항 제 1 항에 따른 폴리머 압출기 퍼지장치에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명에 따라서, 압출기는 그 자체가 공지된 방법으로 용융된 폴리머의 흐름이 배출될 수 있도록 하는 퍼지밸브로 구성된다. 본 발명에 따라서, 절단장치가 퍼지밸브를 떠나는 용융 폴리머의 연속 흐름을 블록의 형태로 절단하기 위하여 퍼지밸브의 출구측에 배치된다. 이송장치가 이들 블록을 압출기로부터 떨어져 있는 장소로 이송하기 위하여 절단장치의 출구측에 배치된다. 이러한 장치는 블록을 액체의 유동으로 압출기로부터 떨어져 있는 장소로 이송하는 수력장치인 것이 좋다. 이러한 액체의 유동은 특히 아직은 정형되지 않고 점성이 매우 큰 폴리머 블록을 신속히 옮길 수 있는 신뢰가능하고 효과적인 수단임을 이해할 것이다. 특히, 폴리 머 블록은 이송액체와의 직접적인 접촉으로 곧바로 냉각되어 이들 블록의 표면이 즉시 응고될 수 있도록 한다. 이송액체의 유동은 블록들이 서로 달라붙거나 이송장치에 달라붙는 것을 방지한다. 이후에 퍼지장치는 매우 신뢰가능하게 작동하고 블록형태의 용융 폴리머를 이송하는데 사람이 간섭할 필요가 없도록 한다. 따라서, 이 장치는 압출기의 퍼징작업시 작업조건과 안전성을 현저히 개선한다. 이와 같은 장치를 이용함으로서, 시동시의 퍼징작업에 아주 적은 수의 작업자만이 요구되고 동시에 매우 높은 퍼징 처리율로 작업이 수행될 수 있도록 한다. 또한 본 발명의 장치는 폴리머 블록의 상태가 양호하도록 하여 이들이 재활용될 수 있도록 한다. 특히, 폴리머 블록을 작은 크기로 생산할 수 있도록 하며 수동퍼징의 경우보다 중량이 균일하도록 한다.
수력 이송장치는 절단장치의 하측에 배치되는 블록 배출슈트를 포함한다. 이 슈트는 이러한 슈트에서 블록을 이송하기 위한 액체의 유동이 이루어질 수 있도록 액체 주입장치가 구비된다. 따라서, 블록은 퍼지밸브 배출영역으로부터 신속하고 신뢰가능하게 이송될 수 있다.
수력 이송장치는 절단장치에 의하여 절단된 상기 블록이 공급되는 채널을 포함한다. 따라서, 이 채널은 액체를 순환시키기 위한 장치를 구비하여 블록이 액체의 유동에 의하여 채널에서 이송되도록 하고 채널에 접촉하거나 이를 폐색시키지 않도록 한다. 이 채널은 아직은 완전히 응고되지 않은 폴리머 블록을 실제 압출영역으로부터 떨어져 있는 장소로 이송하는 간단하고 효과적이며 신뢰가능한 수단을 구성한다.
수력 이송장치는 블록을 수집하기 위한 장치측으로 개방된다. 이 장치는 블록을 잡아주는 반면에 상기 블록을 이송하는 액체는 통과할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 블록 수집장치는 예를 들어 피트(pit) 내에 배치되는 수집 스키프 (collecting skip)로 구성되어 액체의 유동으로 이송되는 블록이 이 스키프측으로 낙하되도록 한다. 스키프의 저면 및 측면벽에는 액체가 배출될 수 있는 개방부가 형성되어 있어 스키프가 상승시 이 개방부를 통하여 액체가 유동할 수 있도록 한다. 스키프의 저면 및 측면벽은 배출 개방부로 구성되는 것이 좋다.
절단장치는 시동밸브의 출구단에 고정된 지지 구조물에서 활동하도록 안내되는 양날형의 나이프로 구성되는 것이 좋다. 이 나이프는 예를 들어 타이밍 릴레이에 의하여 제어되는 복동형 공압 실린더와 같은 선형모터에 의하여 작동되는 것이 좋다. 실린더의 두 연속작동 사이의 시간을 조절함으로서, 폴리머 블록의 크기는 퍼지율에 맞추어 조절될 수 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 폴리머 압출기의 퍼지장치의 종단면도.
도 2는 도 1의 장치에 구비된 절단장치의 평면도.
도 3은 도 1의 장치에 구비된 배출슈트의 측면도.
도 4는 도 3에서 보인 배출슈트의 평면도.
도면에서는 동일한 부분에 대하여 동일한 부호로 표시하였다.
도 1은 폴리머, 특히 폴리올레핀을 과립화 하기 위하여 사용되는 고출력 압출기(10)의 일부를 보이고 있다. 이러한 압출기(10)의 일부분은 시동시 용융 폴리머를 다이로 통과시키지 아니하고 압출기로부터 다른 곳으로 배출하는 퍼지밸브(12)로 구성된다. 용융 폴리머는 점성의 반죽형태인 연속 소시지형의 형태로 퍼지밸브(12)를 떠난다.
퍼지밸브의 출구측에는 절단장치(14)가 배치된다. 이는 퍼지밸브(12)의 출구에서 연속 흐름형태의 폴리머를 각각의 블록으로 절단할 수 있다. 이러한 블록(16)이 절단장치(14)의 출구측에 도시되어 있다.
절단장치(14)의 간단하고 신뢰가능한 실시형태가 도 2에서 설명될 것이다. 개방부(20)를 갖는 지지판(18)이 퍼지밸브(12)의 출구단에 고정되어 퍼지밸브(12)를 떠나는 폴리머의 흐름이 개방부(20)를 통과할 수 있게 되어 있다. 퍼지밸브(12)의 대향측에는 지지판(18)에 두개의 슬라이드(22')(22")가 구비되어 있다. 이에 블레이드 고정 프레임(24)이 착설되어 활동할 수 있게 되어 있다. 이 프레임에는 양날형 블레이드(26)가 구비되어 있다. 블레이드 고정프레임(24)은 복동형 공압실린더(28)에 의하여 작동된다. 타이밍 릴레이가 구비된 방향제어밸브(30)가 실린더(28)를 작동시켜 먼저 블레이드(26)가 화살표(32)의 방향으로 개방부(20)를 가로질러 통과하도록 하여 개방부(20)의 출구측에서 폴리머 소시지를 절단하고 다시 사전에 결정된 시간 DT1이 지난 후 화살표(34)의 방향으로 개방부(20)를 역으로 통과하여 개방부(20)의 출구측에서 두번째로 폴리머 소시지를 절단할 수 있도록 한 다. 시간 DT2이 지난 후 동일한 과정이 반복된다. 시간 DT1과 DT2를 조절함으로서 블록(16)의 중량을 달리할 수 있다. 일반적으로, 시간 DT1과 DT2는 거의 동일한 중량의 블록을 얻을 수 있도록 동일하게 선택된다. 또한 블록이 일정한 중량을 갖도록 보장하기 위하여 퍼지속도를 변경하기 위하여서는 시간 DT1과 DT2의 간격을 조절하여야 할 것이다.
절단장치(14)의 출구에서, 아직은 정형되지 않고 점성이 큰 폴리머의 블록(16)은 수력 이송장치로 낙하하고 여기에서 액체의 유동, 즉 물의 흐름에 의하여 이송된다. 이러한 액체의 유동은 블록(16)을 퍼지밸브(12)의 배출영역으로부터 멀리 떨어진 장소로 이송하는 동시에 이를 냉각시킨다.
도 1에서 보인 수력 이송장치는 슈트(40)와 배출채널(42)로 구성된다. 슈트(40)는 절단장치(14)의 바로 아래에 배치된다. 이는 절단장치(14)로부터 수직으로 낙하하는 블록(16)을 공급받아 절단장치(14)보다 하측에 배치된 채널(42)을 따라 곡선경로로 안내한다. 액체의 유동으로 슈트(40)를 통하여 이송되는 폴리머 블록은 부호 16'로 표시하였다.
슈트(40)의 우선 실시형태가 도 3과 도 4에서 설명된다. 이 슈트(40)는 수직축선의 수용호퍼(44)와 만곡형의 배출덕트(46)로 구성된다. 수용호퍼(44)에는 액체 주입장치(48)가 구비되어 있다. 도 4에서 보인 바와 같이, 이 액체 주입장치(48)는 호퍼(44)의 상측 변부를 형성하는 환상 덕트로 구성된다. 커플링(50)은 이 환상 덕트에 액체, 일반적으로 냉각된 물이 공급될 수 있도록 한다. 덕트(48)의 하측에는 슬리트(52)가 형성되어 있다. 이 슬리트(52)는 마우스(54)를 향하는 액체의 강제 유동이 덕트(48)측으로 향하도록 내벽을 따라 호퍼(44)로 액체가 주입될 수 있도록 액체를 안내한다. 이와 같이 강제 유동되는 액체는 호퍼(44)의 전체 내벽을 따라 유동함으로서 폴리머 블록이 슈트(40)의 벽에 달라붙는 것을 방지한다. 폴리머 블록이 호퍼(44)로부터 신속히 이동될 수 있도록 함으로서 폴리머 블록이 수력 이송장치에 달라붙는 위험을 줄여준다. 끝으로, 절단장치(14)로부터 낙하하는 폴리머 블록과 호퍼(44)에서 강제 유동하는 액체 사이의 직접적인 접촉은 폴리머의 순간표면응고가 이루어져 폴리머 블록의 이송이 유리하게 이루어질 수 있도록 한다.
도 3은 슈트(40)의 배출 덕트(46)가 채널(42)에 대하여 거의 접선방향으로 개방된 것을 보이고 있다. 이는 폴리머의 블록들이 슈트(40)로부터 채널(42)을 순환하는 강제 유동의 액체내에 낙하할 때 폴리머 블록이 너무 느리게 내려가는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한 도 3의 실시형태에서, 슈트는 채널(42)에 대하여 직각으로 배열되고 슈트(40)의 출구단을 향하는 채널(42)의 변부를 따라 스크린(54)이 배치되어 있다. 이 스크린은 액체나 폴리머 블록이 채널(42)로부터 튀어나가는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한 스크린에는 관절연결부(56)가 구비되어 있어 이 부분에서 채널(42)로 접근하기 위하여 스크린을 화살표(58)의 방향으로 경사지게 할 수 있다.
이 스크린은 압출기가 안정상태의 작동이 이루어질 때 안전성이 제공될 수 있도록 채널의 개방부를 폐쇄하는데 사용될 수 있다.
도 1은 채널(42)을 통한 종단면을 보인 것이다. 여기에서, 채널은 매입형의채널이나 현가형으로 구성되거나 지상에 지지되는 형태일 수 있다. 슈트(40)가 채 널(42)에 블록(16')을 배출하는 지점의 상류측에서 채널(42)은 자체의 액체 공급원(60)을 갖는다. 이 액체 공급원(60)의 유속과 압력은 폴리머 블록이 채널(42)로 낙하하는 순간 채널(42) 내의 강제유동 액체가 즉시 폴리머 블록을 이송할 수 있도록 조절된다. 이는 연속하여 절단되는 폴리머 블록이 서로 달라붙어 채널(42)을 폐색시키는 것을 방지한다. 채널(42)을 따라 이동하는 폴리머 블록을 부호 16"로 표시하였다.
도 1은 채널(42)이 피트(pit)(62)측으로 개방된 것을 보이고 있다. 이 피트(62)는 실제의 압출기 공간으로부터 어느 정도 떨어진 거리에 배치되어 있다.이는 압출기가 설치된 건물의 외부에 배치될 수도 있다. 저면으로부터 일정한 높이에서 피트(62)로부터 유출 파이프(65)가 연장되어 있다. 이는 피트(62)내에 액체의 레벨(64)이 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
스키프(66)가 채널(42)의 구부 하측에서 피트(62)내에 배치되어 블록(16")이 액체의 유동과 함께 채널(42)을 떠나 이송되어 스키프(66)에 이르도록 한다. 이 스키프에는 그 저면에 액체 배출 개방부(68)가 구비되어 있어 액체가 피트(62)측으로 유출되도록 하는 한편 폴리머 블록은 스키프(66)상에 놓이도록 한다. 스키프(66)는 피트내의 액체에 부분적으로 잠겨 있다. 이는 체널(42)을 통하여 공급이 되지 않는 경우에도 스크프에 공급된 블록이 항시 냉각액체 내에 잠기도록 한다. 스키프(66)의 상측의 개방부(70)는 스키프로부터 액체가 넘쳐 폴리머 블록이 피트(62)측으로 이송될 수 있으므로 채널(42)을 통한 공급이 이루어지고 있을 때 액체의 레벨이 스 키프(66)에서 너무 높게 상승되는 것을 방지한다. 스키프(66)를 비우기 위하여서는 이 스키프(66)를 적당한 장치를 이용하여 간단히 들어올리기만 하면된다. 액체는 스키프(66)의 저면에 형성된 개방부(68)를 통하여 유출된다. 액체가 완전히 옮겨졌을 때 스키프(66)에 수집된 블록은 스키프(66)를 기울여 별도 용기에 쏟아 담을 수 있으며 저면부를 개방하여 옮겨낼 수 있다.
또한 수개의 채널(42)을 하나의 동일한 피트(62)에 연결할 수 있고 하나의 채널은 여러개의 압출기에 연결할 수 있다.

Claims (11)

  1. 압출기로부터 연속흐름의 형태로 용융 폴리머를 배출하기 위하여 다이의 상류측에 배치된 퍼지밸브(12)로 구성되는 폴리머 압출기 퍼지장치에 있어서, 이 장치가 상기 퍼지밸브(12)의 출구측에 배치되고 퍼지밸브(12)를 떠나는 연속흐름 형태의 폴리머를 블록의 형태로 절단하는 절단장치(14)와, 압출기로부터 떨어져 있는 장소로 상기 블록(16')을 이송하기 위하여 상기 절단장치(14)의 출구측에 배치된 이송장치(40, 42)로 구성됨을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 이송장치가 액체의 유동으로 블록을 이송하는 수력장치임을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 수력 이송장치가 상기 절단장치(14)의 하측에 배치된 블록 배출 슈트(40)로 구성되고 슈트(40)가 이 슈트(40)에서 블록을 이송하기 위한 액체의 유동이 이루어질 수 있도록 액체 주입장치(48)를 구비함을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 수력 이송장치가 상기 절단장치(14)에 의하여 절단된 상기 블록이 공급되고 채널(42)로 구성되고 상기 채널(42)이 블록이 강한 액체의 유동으로 채널(42)에서 이송될 수 있도록 액체를 순환시키기 위한 장치(60)를 구비함을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 슈트(40)가 이 슈트(40)로부터 상기 슈트(42)로 낙하하는 블록이 채널(42) 내의 액체 유동에 의하여 연속적으로 이송될 수 있도록 배치됨을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 수력 이송장치가 블록을 수집하기 위한 장치측으로 개방되고, 이 장치가 블록을 수집하는 반면에 블록을 이송하는 액체는 통과할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 블록 수집장치가 피트(62) 내에 배치된 수집용 스키프(66)로 구성되고 액체의 유동에 의하여 이송되는 블록이 상기 스키프(66) 측으로 낙하함을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 스키프(66)의 저면에 액체 배출 개방부(68)가 구성되어 있어 스키프(66)의 상승시 액체가 이 개방부를 통하여 유동할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 절단장치(14)가 퍼지밸브(12)의 출구단에 고정된 지지 구조물(18, 22', 22")에서 활동가능하게 안내되는 나이프(24, 26)로 구성됨을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 나이프(24, 26)가 타이밍 릴레이에 의하여 제어되는 공압 실린더(28)에 의하여 작동됨을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 활동하는 나이프가 양날형 블레이드(26)를 가짐을 특징으로 하는 압출기 퍼지장치.
KR1020017001412A 1998-08-03 1999-07-21 압출기 퍼지장치 KR100599117B1 (ko)

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BE9800582A BE1012108A3 (fr) 1998-08-03 1998-08-03 Dispositif pour purger une extrudeuse.

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KR20010072191A KR20010072191A (ko) 2001-07-31
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KR1020017001412A KR100599117B1 (ko) 1998-08-03 1999-07-21 압출기 퍼지장치

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