KR100754978B1

KR100754978B1 - 회전형 원형코일 농축기

Info

Publication number: KR100754978B1
Application number: KR20070042577A
Authority: KR
Inventors: 양현식
Original assignee: 양현식
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2007-09-04

Abstract

본 발명은 각종 산업 유기부산물을 파쇄, 선별, 탈수, 농축, 건조 과정을 경유하게 하여 유기부산물을 사료화 또는 유기질 퇴비화하기 위한 공정 중 농축공정에 적용하기 위해 발명된 장치로서, 고점도의 제품의 농축기에 관한 것이다.

본 발명에 의한 회전형 원형코일 농축기는 농축하려는 제품이 투입되는 제품투입구와, 농축을 마친 제품이 배출되는 제품배출구가 구비되는 농축기본체와; 구동모터와 연결되어 상기 농축기본체의 내부에서 회전되는 원통형의 회전축과; 상기 회전축을 지지하며, 일 측에 스팀이 공급되는 스팀투입구를 구비하여, 회전축의 내부에 스팀을 공급하는 스팀투입로터리조인트와; 회전축의 외주연을 따라 나선형으로 형성되어 회전축과 함께 회전되며, 내부에는 상기 스팀투입구로 공급된 스팀이 회전축의 내부를 지나 공급되도록 하여 제품과 열교환이 이루어지는 원형코일과; 회전축을 지지하며, 회전축과 원형코일을 지나 열교환된 스팀이 배출되도록 응축수배출구를 구비하는 응축수배출로터리조인트와; 농축기본체 내부에서 발생하는 증발증기가 배출되는 증발증기배출구와; 상기 증발증기배출구로 배출된 증발증기에서 분리된 포집액을 재차 농축기본체의 내부로 회수시키는 포집액회수구;로 구성된다.

회전형, 원형코일, 농축기, 농축, 유기부산물, 고점도

Description

회전형 원형코일 농축기{rotary type concentrating apparatus with round coil}

도 1은 본 발명의 구성상태를 도시한 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 농축기본체 11 : 제품투입구

12 : 제품배출구 20 : 회전축

21 : 구동모터 22,23 : 풀리

24 : 벨트 26,27 : 베어링

30 : 스팀투입로터리조인트 31 : 스팀투입구

40,40' : 원형코일 50 : 응축수배출로터리조인트

51 : 응축수배출구 60 : 증발증기배출구

70 : 포집액회수구 80 : 투시창

본 발명은 회전형 원형코일 농축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 산업 유기부산물을 파쇄, 선별, 탈수, 농축, 건조 과정을 경유하게 함으로써 산업 유 기부산물을 사료화 또는 유기질 퇴비화하기 위한 공정 중 농축공정에 적용하기 위해 특별히 발명된 장치로서, 고점도의 제품의 농축에 관한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 농축장치는 저점도 제품의 농축과 고점도 제품의 농축으로 구분된다. 저점도 제품의 경우, 박막흐름의 원리를 이용한 농축설비는 제품의 저점도 특성에 기인하며, 이런 설비를 이용하려면 제품의 고형물을 감소시켜 처리하기 위하여 스크류탈수기나 원심탈수기 등으로 1차 처리를 하여 제품 내 점성을 일으킬 수 있는 고형물 성분에 대한 충분한 제거를 필요로 한다.

상기와 같은 저점도 제품의 농축기는 그 구성설비나 배관 등이 복잡하고 투자비가 많이 소요되며, 제품과 열원이 접촉하는 전열부위의 스케일(산화물층) 등을 제거하기 위하여 청소시스템이나 약품 등을 필요로 하는데, 특히 유기성 산업부산물처럼 제품내에 유기성분과 회분 등이 다량 함유된 제품은 전열면에 스케일의 발달이 쉽게 일어나게 하고 회분에 의한 점도상승이 커서 그 운용에 한계가 있는 실정이다.

반면에 고점도 농축장치는 강제 순환식 농축관처럼 강제순환식을 사용하거나 또는 대부분 교반방식을 이용하고 있으며 교반방식에는 프로펠러 교반 또는 농축조의 교반을 이용하기도 한다. 그러나 산업 유기부산물의 농축은 제품내의 다량의 유기성분으로 인하여 제품의 교반시나 강제순환형 농축기처럼 많은 양의 제품을 순환시키는 경우에 다량의 거품 발생이 불가피하였고, 이때 발생하는 거품으로 인해 증발효율을 낮아지게 하거나 분리효율을 낮게하는 단점이 있었다.

또한, 교반방식을 이용하는 농축기로는 종래의 디스크형 농축기, 농축기 외 부 자켓형 교반농축기, 농축기 내부 코일형 교반농축기 등이 있으나 디스크형 농축기의 경우 디스크가 회전하기는 하나 디스크의 제작 한계상 설계압력을 높이기 위해 자재비가 과다하게 투자되는 측면이 있었고, 그 고유의 디스크형태로 전열면적의 한계가 있는 단점이 있었으며, 농축기 외부 자켓형이나 내부 코일형 교반농축기 역시 자켓형의 경우 농축기의 외표면만 전열면으로 사용할 수 있어 그 전열면이 설비의 크기나 공간에 비해 극히 작으며, 내부 코일형은 원통형의 코일을 내부에 삽입하여 전열면은 좀더 효율적으로 하였으나 코일이 직접 회전하지 않으므로 그 증발효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 전열면적 대비 높은 증발효율을 갖도록 전열면을 회전하도록 구성하여 열전달 효율을 높이고, 전열면을 효과적으로 상승시키도록 원형코일을 나선형으로 감아 구성시키며, 회전중에도 스팀이 일정하게 공급되어 운전이 안정적일 뿐 아니라, 원형코일을 바람직하게는 두 가닥 또는 그 이상으로 형성시켜 면적효율성을 극대화시키며, 원형코일이 항시 농축제품에 잠기도록 운전되어 전열면의 스케일이나 다량의 거품발생의 문제를 해결한 회전형 원형코일 농축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 일 측에 농축하려는 제품이 투입되는 제품투입구와, 농축을 마친 제품이 배출되는 제품배출구가 구비되는 농축기본체와; 동력을 전달하는 구동모터와 연결되어 상기 농축기본체의 내부에서 회전되는 원통형의 회전축과; 상기 회전축의 일 측 단부에 형성되어 회전축을 지지 하며, 일 측에 스팀이 공급되는 스팀투입구를 구비하여, 회전되는 회전축의 내부에 지속적으로 스팀을 공급하는 스팀투입로터리조인트와; 상기 회전축의 외주연을 따라 나선형으로 형성되어 회전축과 함께 회전되며, 내부에는 상기 스팀투입구로 공급된 스팀이 회전축의 내부를 지나 공급되도록 하여 제품과 열교환이 이루어지는 원형코일과; 상기 회전축의 타 측 단부에 형성되어 회전축을 지지하며, 상기 회전축과 원형코일을 지나 열교환된 스팀이 배출되도록 응축수배출구를 구비하는 응축수배출로터리조인트와; 상기 농축기본체의 일측에 농축기본체 내부에서 발생하는 증발증기가 배출되는 증발증기배출구와; 상기 농축기본체의 측면에 형성되어, 상기 증발증기배출구로 배출된 증발증기에서 분리된 포집액을 재차 농축기본체의 내부로 회수시키는 포집액회수구;로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 원형코일 농축기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명에서는 상기 원형코일은 적어도 한 가닥 이상이 형성되어, 설치공간에 대비하여 전열면적의 효율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 회전형 원형코일 농축기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명에서는 상기 농축기본체는 일 측에 투시창을 형성하여, 상기 원형코일이 항시 농축제품에 완전히 잠긴 상태에서 운전될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 회전형 원형코일 농축기를 제공하고자 한다.

본 발명은 각종 산업 유기부산물의 자원화 공정 중 농축장치에 관한 것으로서, 수분함량이 높으면서 점도가 높은 제품을 농축하기 위해 발명된 것이며, 회전 축과 함께 회전하는 원형코일 내부에 스팀을 지속적으로 공급하여, 상기 원형코일의 내부를 흐르는 스팀이 제품과 간접적으로 열교환 됨으로써 제품을 건조시키는 방식으로 제품의 농도를 상승시키는 구조를 갖는다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명 회전형 원형코일 농축기는 원형코일 안에 스팀과 같은 열원을 투입하고, 열전달 매체인 원형코일을 회전시키면서 열을 전달시켜 증발이 일어나도록 하는 형식으로, 열원이 회전하므로 스케일(산화물층)의 발생 우려가 적고, 고농도까지 농축이 가능하여 소용량의 제품을 높은 농도까지 농축할 때 적합하다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 회전형 원형코일 농축기는 일 측에 농축하려는 제품이 투입되는 제품투입구(11)와, 농축을 마친 제품이 배출되는 제품배출구(12)가 구비되는 농축기본체(10)와; 동력을 전달하는 구동모터(21)와 연결되어 상기 농축기본체의 내부에서 회전되는 원통형의 회전축(20)과; 상기 회전축(20)의 일 측 단부에 형성되어 회전축(20)을 지지하며, 일 측에 스팀이 공급되는 스팀투입구(31)를 구비하여, 회전되는 회전축(20)의 내부에 지속적으로 스팀을 공급하는 스팀투입로터리조인트(30)와; 상기 회전축(20)의 외주연을 따라 나선형으로 형성되어 회전축(20)과 함께 회전되며, 내부에는 상기 스팀투입구(31)로 공급된 스팀이 회전축(20)의 내부를 지나 공급되도록 하여 제품과 열교환이 이루어지는 원형코일(40)과; 상기 회전축(20)의 타 측 단부에 형성되어 회전축(20)을 지지하며, 상기 회전축(20)과 원형코일(40)을 지나 열교환된 스팀이 배출되도록 응축수배출구(51)를 구비하는 응축수배출로터리조인트(50)와; 상기 농축기본체(10)의 일측에 농축기본체(10) 내부에서 발생하는 증발증기를 배출시키는 증발증기배출구(60)와; 상기 농축기본체(10)의 측면에 형성되어, 상기 증발증기배출구(60)로 배출된 증발증기에서 분리된 포집액을 재차 농축기본체(10)의 내부로 회수시키는 포집액회수구(70);로 구성되는 것을 그 구조상의 특징으로 한다.

농축기본체(10)는 본 발명 농축기의 외부케이스를 이루는 것으로서, 상부에 제품투입구(11)와 하부 일 측에 제품배출구(12)가 구비된다. 농축기본체(10)는 내부에서 발생하는 제품의 농축공정에 수반되는 회전운동 등에 견고히 견딜 수 있도록 지면에 안정되게 안착되게 하고, 농축기본체(10)의 내부는 기밀을 유지하도록 형성한다.

상기 제품투입구(11)는 제품이 투입되는 호퍼(hopper)로서 작용하며, 투입되는 제품은 수분함량이 높고(함수율 80~90%) 또한 점도가 높은 것에 적용되는 것이다. 제품투입구(11)에 제품을 공급하기 위해 모노펌프 등을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제품배출구(12)는 상기 제품투입구(11)로 투입된 제품이 원하는 농도에 이르렀을 때 최종적으로 제품을 외부로 배출시키는 장치이다. 제품을 외부로 원활히 배출시키도록 역시 펌프 등을 이용할 수 있다.

회전축(20)은 원통형의 형상으로 형성되어 상기 농축기본체(10)의 내부에 배치된다. 회전축(20)은 일 측이 구동모터(21)와 연결되어 저속으로 회전된다. 상기 구동모터(21)는 일정한 속도로 감속되어 구동되며, 바람직하게는 풀리(22)(23)와 벨트(24)로 연결되어 회전축(20)에 회전동력을 전달한다. 회전축(20)의 양측에는 베어링(26)(27)을 구비하여, 회전축(20)이 원활히 회전운동할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

스팀투입로터리조인트(30)는 상기 회전축(20)의 일 측 단부에 형성되어 회전축(20)이 원활히 회전되도록 지지하며, 상부에는 스팀투입구(31)가 마련된다. 상기 스팀투입구(31)로 공급되는 스팀은 스팀투입로터리조인트(30)을 지나 회전축(20)의 내부로 공급된다. 즉, 상기 스팀투입로터리조인트(30)와 회전축(20)은 내부가 서로 통하도록 내통된다.

스팀투입로터리조인트(30)는 상기 회전축(20)이 회전중에도 지속적으로 스팀을 회전축(20)의 내부로 공급하는 작용을 한다.

원형코일(40)은 상기 회전축(20)의 외주연을 따라 스프링의 형상과 같이 나선형으로 감겨져 설치된다. 원형코일(40)은 내부가 빈 튜브와 같은 구조를 갖으며, 회전축(20)의 내부와 내통되도록 회전축(20)과 체결되어, 회전축(20)과 함께 저속으로 회전된다.

상기와 같이 구성된 원형코일(40)은 상기 스팀투입구(31)로 공급된 스팀이 회전축(20)의 내부를 지나 원형코일(40)의 내부 구석구석으로 골고루 공급되는 구조이며, 원형코일(40)의 내부를 흐르는 스팀이 상기 농축기본체(10)의 제품투입구(11)로 투입된 제품을 건조시키는 것이다. 여기서 상기 원형코일(40)은 내부를 흐르는 스팀이 제품과 열 교환하여, 최소한의 공간에서 전열면적의 효율성을 극대 화한 상태로 제품을 건조시키게 된다.

응측수배출로터리조인트(50)는 상기 회전축(20)의 타 측 단부에 형성되어 회전축(20)이 원활히 회전되도록 지지하는 동시에, 하부에 응축수배출구(51)를 구비하여 원형코일(40)을 지나 제품과 열교환된 스팀이 액화되어 외부로 배출될 수 있도록 한다.

증발증기배출구(60)는 상기 농축기본체(10)의 상부 일 측에 형성되어, 상기 농축기본체(10)의 내부에서 발생하는 증발증기를 배출시킨다. 상기 증발증기배출구(60)로 증기가 배출되면 농축기본체(10) 내부의 제품의 농도가 상승하게 되는 것이다.

이와 같이 증발증기배출구(60)를 통해 농축기본체(10)의 외부로 배출된 증발증기는 별도로 설치된 분리관(미도시)을 통하여 증기와 소량의 액적으로 다시 분리된다.

포집액회수구(70)는 상기 농축기본체(10)의 측면에 형성되어, 상기 분리관을 통해 분리된 포집액을 다시 농축기본체(10)의 내부로 회수시키는 작용을 한다.asz

본 발명의 특징에 따르면, 상기 원형코일(40)은 적어도 한 가닥 이상이 형성되어, 설치공간에 대비하여 전열면적의 효율을 상승시킨다.

상기 원형코일(40)은 바람직하게는 두 가닥이 형성되는 것이 효율적이다. 즉, 상기 회전축(20)의 외주연과 밀접하게 나선형으로 원형코일(40)을 1차로 형성시키고, 상기 1차로 감겨진 원형코일(40)의 외부에 보다 큰 지름을 갖도록 2차로 원형코일(40')을 형성시킨다. 상기 2차로 감겨진 원형코일(40')도 1차로 감겨진 원 형코일(40)과 마찬가지로 회전축(20)과 함께 회전되며 내부에 스팀이 골고루 공급되어 제품을 건조시키는 작용을 한다.

이와 같이 원형코일(40)을 적어도 한 가닥 이상으로 다수 형성시키면, 좁은 면적에서 더욱 효율적인 제품의 농축효과를 기대할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 농축기본체(10)는 일 측에 투시창(80)을 형성하며, 상기 원형코일(40)이 항시 농축제품에 완전히 잠긴 상태에서 운전될 수 있도록 함으로써, 원형코일(40) 표면의 스케일발생과 거품발생을 방지한다.

상기 투시창(80)은 농축기본체(10)의 측면에 형성되되 그 위치를 원형코일(40)의 최상부보다 높게 형성시키도록 한다. 이와 같이 투시창(80)을 원형코일(40)의 높이보다 높은 위치에 형성됨에 따라, 작업자는 제품이 원형코일(40)에 완전히 잠기도록 그 수위를 육안으로 용이하게 관찰할 수 있게 된다.

상기와 같이 원형코일(40)이 농축제품에 완전히 잠긴 상태로 회전됨에 따라, 원형코일(40)의 전열표면에서 발생할 수 있는 스케일(산화물층) 발생의 우려를 해소하고, 교반시 발생하는 거품의 문제를 해결할 수 있게 된다.

상기 구성과 작동상태는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한 것이므로, 상기 실시 예의 범위에 한정되지는 않는다. 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 구성의 변경이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 회전형 원형코일 농축기는 점성 이 높고 함수율이 높은 제품에 대하여 높은 증발효율을 가질 수 있도록 열 전달매체인 원형코일을 회전시킴으로써 제품의 유동 및 접촉을 향상시켜 열효율을 향상시킬 수 있고, 기존의 디스크형 농축장치에서 디스크가 지닌 구조적인 한계를 극복할 수 있는 원형코일을 전열면으로 채택함으로써 설계 및 운전압력을 높여서 운전할 수 있도록 함으로 기존 농축기보다 넓은 적용범위의 제품의 농축을 가능하게 할 수 있으며, 음식물 쓰레기와 같은 유기성 제품의 처리 시 발생할 수 있는 전열면의 스케일이나 운전, 교반시의 거품발생 문제에 대하여 원형코일의 전열면이 항상 제품과 접촉하면서 운전되도록 하여 문제점을 해결하였을 뿐 아니라, 제품 내에서 회전할 수 있도록 함으로써 스케일이나 교반에 의한 거품의 발생을 현저히 줄일 수 있고, 이에 따라 스케일이 잘 발생하는 유기성 제품의 농축공정에 적용시 약품세정에 의한 운영비의 증가나 약품사용에 따른 폐수의 발생을 없앨 수 있도록 한 효과가 있다.

또한, 산업 유기부산물의 처리공정의 전처리에 있어 여타의 농축기에는 필수적으로 필요한 전처리 설비(원심형 탈수기 등)의 배제를 가능케 함으로써 설비운전을 단순화 시킬 수 있게 하고, 기존의 농축시스템과도 연계하여 진공 및 상압운전, 다중효용관의 운전을 가능케 하여 설비의 호환성을 증대시키며, 농축제품의 품질에 있어서도 가열매체의 열공급의 조절을 통한 농축도의 조절이 간편하여 운전을 매우 용이하게 관리할 수 있게 한 매우 유용한 발명이다.

Claims

일 측에 농축하려는 제품이 투입되는 제품투입구(11)와, 농축을 마친 제품이 배출되는 제품배출구(12)가 구비되는 농축기본체(10)와;

동력을 전달하는 구동모터(21)와 연결되어 상기 농축기본체의 내부에서 회전되는 원통형의 회전축(20)과;

상기 회전축(20)의 일 측 단부에 형성되어 회전축(20)을 지지하며, 일 측에 스팀이 공급되는 스팀투입구(31)를 구비하여, 회전되는 회전축(20)의 내부에 지속적으로 스팀을 공급하는 스팀투입로터리조인트(30)와;

상기 회전축(20)의 외주연을 따라 나선형으로 형성되어 회전축(20)과 함께 회전되며, 내부에는 상기 스팀투입구(31)로 공급된 스팀이 회전축(20)의 내부를 지나 골고루 공급되도록 하여 제품과 열교환이 이루어지는 원형코일(40)과;

상기 회전축(20)의 타 측 단부에 형성되어 회전축(20)을 지지하며, 상기 회전축(20)과 원형코일(40)을 지나 열교환된 스팀이 배출되도록 응축수배출구(51)를 구비하는 응축수배출로터리조인트(50)와;

상기 농축기본체(10)의 일측에 농축기본체(10) 내부에서 발생하는 증발증기를 배출시키는 증발증기배출구(60)와;

상기 농축기본체(10)의 측면에 형성되어, 상기 증발증기배출구(60)로 배출된 증발증기에서 분리된 포집액을 재차 농축기본체(10)의 내부로 회수시키는 포집액회수구(70);로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 원형코일 농축기.
제 1항에 있어서,

상기 원형코일(40)은 적어도 한 가닥 이상이 형성되어, 설치공간에 대비하여 전열면적의 효율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 회전형 원형코일 농축기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 농축기본체(10)는 일 측에 투시창(80)을 형성하며, 상기 원형코일(40)이 항시 농축제품에 완전히 잠긴 상태에서 운전될 수 있도록 함으로써, 원형코일(40) 표면의 스케일발생과 거품발생을 방지한 것을 특징으로 하는 회전형 원형코일 농축기.