KR100875501B1 - 재료 혼합/공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 별도의 혼합 호퍼를 이용하지 않고 이송 경로 상에서 재료들을 효과적으로 혼합할 수 있는 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 원료 혼합/공급 장치는 서로 다른 재료가 각각 저장되며, 저장된 재료가 배출되는 다수의 저장부; 및 저장부 하부에 설치되며, 각 저장부에서 배출된 원료를 내부에서 강제 이동시키는 과정에서 혼합하고 혼합된 재료를 외부로 배출하는 혼합/배출 수단을 포함한다. 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치에서, 각 저장부는 투입된 원료가 저장되는 호퍼; 호퍼의 하부에 설치되며, 호퍼의 하단 배출구에 연결된 슈트; 및 슈트 내에 장착되며, 구동부에 의하여 회전하여 슈트 내부에 존재하는 재료를 이송시켜 슈트 외부로 배출시키는 이송 스크류를 포함한다. 또한, 혼합/배출 수단은 각 저장부의 수평 슈트의 배출단에 연결된 연결 슈트; 일단부는 연결 슈트의 배출단에 연결되며, 내부에는 이송 스크류가 설치되고, 또 다른 일단부는 외부 장치의 재료 투입구와 연결된 컨베이어 챔버; 및 컨베이어 챔버의 일측에 설치되며, 이송 스크류를 회전시키는 구동부를 포함하며, 이와 같은 구조의 컨베이어 챔버 내부로 투입된 재료는 이송 스크류에 의하여 이송되는 과정에서 균일하게 혼합된다.
원료 혼합 장치

Description

재료 혼합/공급 장치{Material mixing/feeding apparatus}
본 발명은 재료 혼합/공급 장치에 관한 것으로서, 슈트 형태의 재료 이송 통로에 재료의 이송 및 혼합 기능을 수행하는 이송 스크류를 장착하여 별도의 혼합 호퍼 없이 재료를 혼합/공급할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 플라스틱 사출, 압출 또는 블로우 성형 공정을 통하여 제품을 제조할 때에는 재료의 투입이 적절하게 이루어져야만 양질의 제품을 얻을 수가 있다. 특히, 제품의 컬러를 표현하기 위해서는 최적 설계에 의한 혼합 비율에 따라 정량의 원료와 컬러 안료(이하, "안료"라 칭함)를 공급해야하며, 또한 안료와 원료를 잘 혼합해야 균일한 색상의 제품을 얻을 수 있다.
공급되는 안료의 배합 비율이 불규칙하거나 또는 혼합 효율이 떨어진 경우에는 색상이 균일하지 못한 불량이 발생한다. 이와 같은 결함의 발생 요소를 제거하기 위하여 설정된 비율의 원료 및 안료의 투입이 가능하고, 원료와 안료의 효율적인 혼합을 수행할 수 있는 장치가 요구된다.
일반적인 재료 공급 장치는 원료를 저장하는 저장 호퍼, 안료를 저장하는 저장 호퍼 호퍼에서 배출된 원료와 안료가 혼합되는 혼합 호퍼를 포함한다. 혼합 호퍼에서 혼합된 원료 및 안료는 슈트를 타고 이송되어 압출기 또는 사출기와 같은 외부 장치로 공급된다.
투입되는 원료와 안료의 종류에 따라 다수 저장 호퍼가 설치될 수 있으며, 제품의 질을 높이고 혼합 효율을 향상시키기 위해 혼합 호퍼의 구성이 반드시 필요한 것으로 알려져 있다. 특히, 분말 안료를 사용하는 장치에서는 이와 같은 호퍼의 구성 및 기능이 필수적이다.
위와 같은 재료 공급 장치는 원료 저장 호퍼와 안료 저장 호퍼 이외에 별도의 혼합 호퍼를 설치해야 하기 때문에 장치가 대형화될 수밖에 없다는 문제점이 있다.
또한, 개별 경로(슈트)를 통하여 각각 공급된 원료와 안료는 혼합 호퍼 내의 각각의 설정 위치에 분리된 상태로 낙하하게 된다. 이러한 상태에서는 혼합을 위한 블레이드가 회전할지라도 많은 양의 원료와 안료가 완전하게 혼합될 수 없다.
한편, 혼합 호퍼 내에서 원료와 안료를 완전하게 혼합하기 위해서는 충분한 혼합 시간이 요구된다. 그러나, 후속 공정, 예를 들어, 압출 또는 사출 공정에서 소모되는 재료(원료 및 안료)의 양에 맞추어 혼합된 원료와 안료를 압출 또는 사출 공정에 공급해야 하기 때문에 그 혼합 시간이 충분하지 못하며, 따라서 최종적으로 제조된 제품이 설정된 색상을 갖지 못하는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 다른 종류의 재료들을 혼합하여 공급하는 장치에서 발생하는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 혼합 호퍼를 이용하지 않고 이송 경로 상에서 재료들을 효과적으로 혼합할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 원료 혼합/공급 장치는 서로 다른 재료가 각각 저장되며, 저장된 재료가 배출되는 다수의 저장부; 및 저장부 하부에 설치되며, 각 저장부에서 배출된 원료를 내부에서 강제 이동시키는 과정에서 혼합하고 혼합된 재료를 외부로 배출하는 혼합/배출 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치에서, 각 저장부는 투입된 원료가 저장되는 호퍼; 호퍼의 하부에 설치되며, 호퍼의 하단 배출구에 연결된 슈트; 및 슈트 내에 장착되며, 구동부에 의하여 회전하여 슈트 내부에 존재하는 재료를 이송시켜 슈트 외부로 배출시키는 이송 스크류를 포함한다.
또한, 혼합/배출 수단은 각 저장부의 수평 슈트의 배출단에 연결된 연결 슈트; 일단부는 연결 슈트의 배출단에 연결되며, 내부에는 이송 스크류가 설치되고, 또 다른 일단부는 외부 장치의 재료 투입구와 연결된 컨베이어 챔버; 및 컨베이어 챔버의 일측에 설치되며, 이송 스크류를 회전시키는 구동부를 포함하며, 이와 같은 구조의 컨베이어 챔버 내부로 투입된 재료는 이송 스크류에 의하여 이송되는 과정에서 균일하게 혼합된다.
이상과 같은 구성 및 기능을 갖는 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치는 다음과 같은 이점을 갖는다.
각 호퍼에 저장된 원료와 안료가 각 슈트를 통하여 컨베이어 챔버 내부로 투입되는 과정에서 1차 혼합이 이루어지고 또한 컨베이어 챔버 내에서 이송 스크류에 의하여 이송되는 과정에서 2차 혼합이 이루어지므로 원료와 안료의 완전한 혼합이 이루어질 수 있다.
또한, 이러한 혼합 구조에 의하여 원료와 안료를 혼합하기 위한 호퍼 및 믹서를 별도로 구비할 필요가 없으며, 따라서 장치의 부피를 크게 줄일 수 있고 이로 인하여 장치가 차지하는 설치 면적 역시 감소한다.
이 밖에, 혼합된 원료와 안료가 배출되는 컨베이어 챔버를 압출기와 같은 외부 장치의 재료 공급부에 직접 연결할 수 있어 사용의 편리함을 얻을 수 있다.
이와 함께, 레벨 센서로 인하여 각 호퍼 및 컨베이어 챔버 내의 원료와 안료의 양을 실시간으로 확인할 수 있으며, 그 결과 적정 량의 원료와 안료를 지속적으로 투입하여 혼합 및 공급할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치를 첨부한 도면을 통하여 상세히 설명한다.
한편, 이하의 설명에서 언급되는 "재료"는 편의상 제품의 기본 재료가 되는 "원료" 및 제품의 색상을 표현하기 위한 "컬러 안료(이하, "안료"라 칭함)"의 혼합물을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 정면도, 도 3은 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 측면도 및 도 4는 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 평면도이다.
한편, 도 3에서는 어느 한 슈트 및 컨베이어 챔버의 내부에 장착된 이송 스크류를 도시하기 위하여 일부를 단면 처리하였다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치(100)는 크게 원료와 안료가 각각 저장되는 다수의 저장부(10, 20, 30) 및 각 저장부(10, 20, 30)에서 배출된 원료와 안료를 혼합하고 외부 장치로 배출시키는 혼합/배출 수단(50)을 포함한다.
한편, 각 도면에서는 3개의 저장부(10, 20 및 30)가 구비되어 있음을 도시하고 있으나, 그 수는 제한되지 않음은 물론이다.
다수의 저장부(10, 20, 30) 중 일부 저장부(예를 들어, 제 1 저장부(10))에는 원료가 투입되며, 나머지 저장부(예를 들어, 제 2 및 제 3 저장부(20 및 30))에는 안료가 투입된다. 이하에서는 각 저장부의 구성을 원료가 투입되는 제 1 저장부(10)를 예를 들어 설명한다.
제 1 저장부(10)는 원료가 저장되는 호퍼(11), 호퍼(11)의 하단에 설치된 슈트(12), 슈트(12) 내에 회전 가능하게 장착된 이송 스크류(14) 및 이송 스크류를 구동하는 구동부(13)를 포함한다.
소정 체적의 공간부를 갖는 호퍼(11)는 투입된 원료가 일시적으로 저장되는 부재로서, 호퍼(11)의 하부에는 일정 길이를 갖는 중공의 슈트(12)가 수평 상태로 장착되어 있으며, 따라서 호퍼(11)의 하단 배출구에서 배출된 원료는 슈트(12)의 내부 공간으로 투입된다.
한편, 슈트(12)의 제 1 종단에는 구동부(13)가 장착되어 있으며, 이 구동부(13)의 구동축은 슈트(12)의 내부에 배치된 이송 스크류(14)의 한 종단에 연결되어 있다.
이와 같은 구조에 의하여 호퍼(11)에서 슈트(12) 내로 투입된 원료는 구동부(13)에 의하여 회전하는 이송 스크류에 의하여 구동부(13)가 설치된 제 1 종단의 반대측인 제 2 종단을 통하여 배출된다.
한편, 위와 같은 구성을 갖는 제 1 저장부(10)의 슈트(12), 제 2 저장부(20)의 슈트(22) 및 제 3 저장부(30)의 슈트(32)는 수직의 연결 슈트(51)에 연결되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제 1 저장부(10)의 슈트(12)와 제 2 저장부(20)의 슈트(22)는 동일한 높이에서 연결 슈트(52)의 중앙부에 연결되어 있으나, 제 3 저장부(30)의 슈트(32)는 연결 슈트(52)의 상부에 연결되어 있다.
이와 같은 각 저장부(10, 20 및 30) 하부에 설치된 혼합/배출 수단(50)의 구성을 설명하면 다음과 같다.
각 저장부(10, 20 및 30)의 수평 슈트(12, 22 및 32)가 연결된 수직의 연결 슈트(52)의 하단은 수평의 컨베이어 챔버(51)의 일측, 바람직하게는 컨베이어 챔버(51)의 제 1 종단에 연결되어 있다. 컨베이어 챔버(51)의 내부 공간에는 이송 스크류(54)가 회전 가능하게 설치되어 있으며, 이 이송 스크류(54)의 한 종단은 컨베이어 챔버(51)의 제 2 종단에 장착된 구동부(53)의 구동축에 연결되어 있다.
한편, 컨베이어 챔버(51)의 제 2 종단부 하부에 형성된 재료 배출구는 도시되지 않은 외부의 장치(예를 들어, 압출 성형 장치)의 원료 공급부에 연결된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 원료 혼합/공급 장치(100)의 기능을 각 도면을 통하여 설명한다.
제 1 저장부(10), 제 2 저장부(20) 및 제 3 저장부(30)의 각 슈트(12, 22 및 32)에서 배출된 원료 및 안료는 수직 연결 슈트(52)를 통하여 컨베이어 챔버(51) 내부로 투입된다. 여기서, 각 슈트(12, 22 및 32)를 통하여 컨베이어 챔버(51) 내로 낙하하는 원료와 연료는 1차로 혼합된다.
한편, 컨베이어 챔버(51) 내에 장착된 이송 스크류(54)는 구동부(53)에 의하여 회전하며, 따라서 컨베이어 챔버(51) 내부로 투입된 원료 및 안료는 회전하는 이송 스크류(54)에 의하여 강제 이송된다. 컨베이어 챔버(51)의 제 2 종단부로 이송된, 혼합된 상태의 원료와 연료는 컨베이어 챔버(51)의 제 2 종단부에 형성된 배출구(51-1)를 통하여 외부 장치로 투입된다.
원료와 안료가 컨베이어 챔버(51) 내에서 이송 스크류(54)에 의하여 강제 이송되는 과정에서, 이송 스크류(54)의 나선 작용에 의하여 원료와 연료는 2차 혼합 되며, 따라서 완전하게 혼합된 원료와 안료가 외부 장치로 투입된다.
도 5는 원료 및 컬러 안료 이송 및 혼합에 이용된 이송 스크류의 사시도로서, 컨베이어 챔버(51) 내에 장착된 이송 스크류(54)를 도시하고 있다.
이송 스크류(54)는 축 및 축의 외주면에 고정된 나선형 임펠러로 이루어지며, 이 임펠러는 축의 전 길이에 걸쳐 형성된다. 이와 같은 이송 스크류의 회전에 의하여 원료와 안료는 임펠러의 나선 방향에 따라 이송되며, 임펠러에 의하여 상하 유동하는 과정에서 균일하게 혼합된다.
한편, 이송 스크류(54)의 축(54-3) 표면에 형성된 나선형 임펠러를 이중으로 구성함으로써, 즉 제 1 나선형 임펠러(54-1)의 골 사이에 제 2 나선형 임펠러(54-2)의 산을 위치시킴으로써 임펠러 간의 피치를 최소화할 수 있다.
이러한 구조의 이송 스크류(54)에서는, 임펠러 사이의 좁은 공간에 원료와 안료가 위치하게 되며, 따라서 이송 스크류(54)에 의하여 이송되는 과정에서 원료와 안료는 더욱 균일하게 혼합될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 및 제 3 저장부(10, 20 및 30)의 각 슈트(12, 22 및 32) 내에 장착된 이송 스크류도 도 5에 도시된 바와 같은 이중 나선형 임펠러를 가질 수 있다. 특히, 임펠러의 피치를 조절함으로써 배출되는 원료와 연료의 양은 미세한 범위로 조절할 수 있다.
이하의 설명에서는 본 발명에 따른 원료 혼합/공급 장치(100)의 부가적인 구성 및 그의 기능을 설명한다.
1. 레벨 센서(101)
각 저장부(10, 20 및 30)의 호퍼(11, 21 및 31) 내부 그리고 컨베이어 챔버(51)와 외부 장치를 연결하는 연결부(55) 내에는 레벨 센서(101)가 각각 설치되어 있으며, 따라서 각 호퍼(11, 21 및 31) 내에 적재된 원료와 안료 그리고 연결부 (55) 내로 투입된, 혼합된 원료와 안료의 양을 파악할 수 있다.
각 레벨 센서(101)는 대응하는 구동부(13, 23, 33 및 53)에 전기적으로 연결되어 있으며, 전달된 신호에 따라 구동부(13, 23, 33 및 53)의 회전 속도가 제어되어 각 호퍼(11, 21 및 31)로부터의 원료 및 안료의 배출량 그리고 컨베이어 챔버(51)로부터의 혼합된 원료와 안료의 배출량을 조절할 수 있다.
한편, 이와 같은 기능을 수행하는 레벨 센서(101)로서는 안료와 원료 속에서 회전하는 블레이드를 구비한 토크 센서가 바람직하며, 이 토크 센서는 원료와 원료의 양의 변화에 따라 변화하는 저항을 감지한다.
2. 사이클론
각 저장부(10, 20 및 30)의 호퍼(11, 21 및 31)의 상단에는 사이클론(15, 25 및 35; cyclone)이 설치되어 있다. 원료와 안료는 사이클론(15, 25 및 35) 내부로 투입되며, 사이클론은 원심력을 이용하여 투입된 원료와 안료 내에 포함된 가스, 분진 등과 같은 불순물을 분리, 제거한다. 따라서 순수한 원료만이 호퍼(11, 21 및 31) 내로 투입되며, 결과적으로 순수한 안료와 원료만이 혼합된 상태로 외부 장치로 공급된다.
3. 호퍼(11, 21 및 31)의 구조
원료 또는 안료가 저장되는 호퍼(11, 21 및 31)는 상부에서 하단으로 갈수록 내부 횡단면적이 점차적으로 감소하는 형상을 갖는다. 따라서 호퍼(11, 21 및 31)의 내부에 존재하는 모든 원료 또는 안료는 외력 없이도 자연적으로 하단으로 이동하게 된다. 한편, 가급적 많은 량의 안료 또는 원료를 저장하기 위해서는 호퍼(11, 21 및 31)는 중앙부에서 하단으로 갈수록 내부 횡단면적이 점차적으로 감소하는 형상을 갖는 것이 바람직하다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 재료 혼합/공급 장치의 평면도
도 5는 원료 및 컬러 안료 이송 및 혼합에 이용된 이송 스크류의 사시도.

Claims (7)

  1. 서로 다른 재료가 각각 저장되며, 저장된 재료가 배출되는 다수의 저장부; 및
    저장부 하부에 설치되며, 각 저장부에서 배출된 원료를 내부에서 강제 이동시키는 과정에서 혼합하고 혼합된 재료를 외부로 배출하는 혼합/배출 수단을 포함하되,
    상기, 각 저장부는 각 호퍼의 상부에 설치되어 투입된 재료에 함유된 이물질을 분리, 제거한 후 각 호퍼로 배출하는 사이클론을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 혼합/공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 각 저장부는,
    투입된 원료가 저장되는 호퍼;
    호퍼의 하부에 설치되며, 호퍼의 하단 배출구에 연결된 슈트; 및
    슈트 내에 장착되며, 구동부에 의하여 회전하여 슈트 내부에 존재하는 재료를 이송시켜 슈트 외부로 배출시키는 이송 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 혼합/공급 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 각 호퍼는 중앙부에서 하단으로 갈수록 내부 공간의 횡단 면적이 점차적으로 감소하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 재료 혼합/공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 혼합/배출 수단은,
    각 저장부의 수평 슈트의 배출단에 연결된 연결 슈트;
    일단부는 연결 슈트의 배출단에 연결되며, 내부에는 이송 스크류가 설치되고, 또 다른 일단부는 외부 장치의 재료 투입구와 연결된 컨베이어 챔버; 및
    컨베이어 챔버의 일측에 설치되며, 이송 스크류를 회전시키는 구동부를 포함하여 컨베이어 챔버 내부로 투입된 재료를 이송시키는 과정에서 혼합시키는 것을 특징으로 하는 재료 혼합/공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 각 저장부의 슈트 내에 장착된 이송 스크류 및 혼합 컨베이어 챔버 내에 장착된 이송 스크류는 축 및 축의 외주면에 형성된 이중 나선형 임펠러로 이루어진 것을 특징으로 하는 재료 혼합/공급 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 각 저장부의 호퍼 내부 및 컨베이어 챔버와 외부 장치를 연결하는 연결부 내에 각각 설치되어 재료의 양을 측정하는 레벨 센서를 더 포함하며, 각 구동부는 레벨 센서의 신호에 따라 그 회전이 제어되는 것을 특징으로 하는 재료 혼합/공급 장치.
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