KR100937969B1

KR100937969B1 - 우드펠렛 성형장치

Info

Publication number: KR100937969B1
Application number: KR1020090061147A
Authority: KR
Inventors: 고재룡
Original assignee: 해표산업 주식회사
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2010-01-21

Abstract

본 발명은 우드펠렛 제조장치에 관한 것으로서, 투입된 원료를 분쇄하는 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)에 사이클론(20)의 흡입관(21)이 연결되고, 상기 사이클론(20)의 하단 배출구(22)에서 이송 스크류(30)의 수용단부가 연결되어, 이송 스크류(30)가 사이클론(20)의 하단 배출구(22)로 배출되는 분쇄된 원료를 펠렛성형기(40)의 원료 투입구(41)로 이송하고, 상기 펠렛 성형기(40)에서 우드펠렛을 성형하고, 상기 펠렛성형기(40)의 하우징(42)에 제 1 흡입관(43)의 일단이 연결되고, 펠렛성형기(40)의 슈트(44)에 타공망(45)이 장착되어, 상기 타공망(45)에 의해 슈트(44)에 포집부(46)가 형성되고, 상기 포집부(46)에 제 2 흡입관(47)의 일단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관(47)에 제 1 흡입관(43)의 타단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관(47)의 타단이 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)에 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

우드펠렛 성형장치{SYSTEM FOR MANUFACTURING WOOD-PELLET}

본 발명은 우드 펠렛을 제조하기 위한 우드펠렛 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펠렛성형기의 하우징 내부 온도를 낮추기 펠렛성형기의 하우징에 제 1 흡입관의 일단이 연결되고, 위해 제고, 미성형된 원료 분말과 분진의 배출을 방지하기 위해, 펠렛성형기의 슈트에 타공망이 장착되고, 타공망에 의해 슈트에 형성된 포집부에 제 2 흡입관이 연결되는 우드펠렛 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 좋은 펠렛의 기준은 특별한 기준이 없지만 국립산림과학원에 제시한 “목재 펠렛의 품질 기준”을 기본으로 하고 있다. 그에 따른 기준으로 성형된 펠렛의 겉보기 밀도, 발열량, 함수율 등 여러 가지 조건을 언급하고 있다.

좋은 펠렛을 가공하기 위해서는 여러 가지 조건이 필요 하지만, 펠렛에서 성형하기 위한 조건으로 온도, 함수량, 입자의 크기, 다음과 같이 세가지 조건을 모두 알맞게 조절 해야 한다.

1. 온도

원재료를 성형기 상부에서 투입하면 고정된 다이스 위에 롤러가 회전하면서 높은 압력으로 다이스의 구멍에 밀어 넣게 된다. 이때 롤러가 지나가려는 힘과 원재료의 저항으로 인한 열이 발생하게 된다. 이 마찰열로 인하여 펠렛 성형기 내부의 온도는 높아지려는 성향을 띄고 있다. 그리고, 온도는 펠렛 성형 생산에 많은 영향을 끼치고 있다. 온도가 너무 높았을 때는 원료를 태울 수도 있지만, 그 온도를 일정한 온도로 낮추게 된다면 성형하는 과정에서 원료 수분증발까지 방지할 수 있다.

수분 증발을 방지하는 이유는 펠렛 성형이 된 후 펠렛의 온도는 약 70-80도의 열을 가지고 있다. 그 온도가 식으면서 리그닌 성분이 굳어져 고형화가 되면서 성형된 펠렛이 더욱 단단해지는데, 펠렛 성형전에 원료에 열에 의해 수분 증발이 되어 수분이 없다면 펠렛 성형 후, 고형화가 잘 되지 않고, 성형되어 나오는 펠렛의 모양도 가루 형태 또는 잘 부스러지는 펠렛이 생산 되게 된다. 결국 수분 증발 방지는 좋은 펠렛을 얻기 위한 하나의 방법이다.

2. 함수율

원재료는 펠렛 성형에 필요한 함수율보다 높은 경우가 많기 때문에 필요한 함수율까지 건조하여야 한다. 즉 함수율의 조절은 원재료의 건조 과정부터 시작된다. 원료를 건조, 분쇄, 이송, 물분사, 스팀 분사, 등의 과정을 통하여 원료가 펠렛 성형에 알맞은 함수율을 가지게 된다. 또한 함수율은 펠렛 성형후, 굳어지는 과정에서도 알맞은 함수율을 가지고 있어야 한다.

함수율의 조절은 뭉칠려는 특성 그 자체를 조절하는 것이다. 가령 수분이 많 다면 리그닌 성분의 묽어져 성형된 다음 고형된 펠렛이 말랑말랑한 형태로 제작될 것이며, 또한 수분이 적다면 위에서 언급한 내용처럼 가루형태가 될 것이다.

좋은 펠렛을 위해 각각의 원료에 알맞은 함수율을 조절해 주는 것이 무엇보다도 중요하다.

3. 입자의 크기

6mm 펠렛 생산을 위한 원재료의 크기는 일반적인 빵가루보다 작고, 그 크기가 일정해야 한다. 분쇄 과정에서 너무 작은 크기로 분쇄되는 경우 섬유질 손실로 펠렛 성형이 안되는 현상으로 나타날 수도 있다.

입자의 크기는 펠렛 성형시 롤러에 대한 저항력에 영향을 미치는데 결국 펠렛 성형기의 온도와의 관계로 이어질 수 있고, 펠렛의 밀도와 관계가 있다.

대한민국 특허출원공개 제10-1999-37945호(1999년 5월 25일 공개)에 "생나무를 이용한 연료용 펠렛 제조방법"이 소개되어 있다.

상기 생나무를 이용한 연료용 펠렛 제조방법은 소나무나 참나무, 아카시아,밤나무,버드나무등의 나무를 선택적으로 사용하여 다음 미세분말에 가까운 정도로 분쇄하고, 분쇄된 분말을 믹싱기로 믹싱하고, 믹싱기에서 믹싱된 분말을 항상 일정온도가 유지되는 압출기에 투입하고 이를 다이스를 통하여 고압성형된 압출물을 밀어내도록 하고, 압출기에서 압출되는 압출물은 두께가 5-6mm, 길이가 10-20mm의 팰렛으로 절단하며, 절단된 팰렛을 건조기등을 통하여 저온 건조한다.

그러나, 상기 생나무를 이용한 연료용 팰렛의 제조방법에는 펠렛을 성형하는 장치에 대한 구체적인 설명이 없다.

본 출원인의 대한민국 특허출원 제10-2009-23573호(2009년 3월 19일 출원)에 "펠릿성형장치"가 소개되어 있다.

상기 펠릿성형장치는 바퀴를 포함하는 대차에 기어박스가 장착되고, 상기 기어박스의 상부에 성형 하우징이 배치되고, 메인 샤프트가 기어박스에서 성형 하우징으로 회전 가능하게 세워지고, 구동모터의 동력이 기어박스를 통해 메인 샤프트로 전달되고, 성형 하우징에 압출구멍이 형성된 성형다이가 장착되고, 상기 메인 샤프트에 중공관 부재가 끼워져 고정되고, 상기 중공관 부재와 일체로 형성된 복수개의 롤러축에 롤러가 각각 장착되고, 상기 메인 샤프트의 상단에 조임너트가 체결되어, 조임너트가 중공관부를 가압함으로써, 성형다이에 대한 롤러의 가압력이 조절되고, 상기 성형 하우징에 배치되는 절단칼이 성형다이의 압출구멍을 통해 압출되는 압출물을 절단하여 펠릿을 성형하며, 상기 성형 하우징으로 에어를 공급하여 성형 하우징에 장착된 성형다이 및 성형다이에 의해 압출되는 압출물을 냉각시키기 위한 송풍기와, 상기 성형다이를 열전도 방식으로 냉각하기 위해 성형다이에 장착되는 방열부재를 더 포함한다.

그러나, 상기 펠릿성형장치는 송풍기 및 방열부재에 의해 성형다이만이 냉각될 뿐 성형다이와 마찰되는 롤러를 냉각하기 위한 장치가 없으며, 우드 펠렛을 제조하기 위한 전 공정이 소개되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 우드 펠렛을 제조하기 위한 모든 장치 - 즉, 분쇄기, 사이클로, 이송 스크류, 및 펠렛성형기-의 구성 및 원료를 분쇄기에서 사이클론 및 이송 스크류를 통해 펠렛성형기로 자동으로 이송하는 우드펠렛 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 펠렛성형기의 하우징에 제 1 흡입관의 일단을 연결하고, 제 1 흡입관의 타단을 제 2 흡입관에 연결하고, 배출슈트에 일단이 연결된 제 2 흡입관의 타단을 분쇄기의 하부 저장통에 연결하여, 하우징 내부의 열을 분쇄기의 하부 저장통으로 배출시킴으로써, 우드펠렛을 압출하는 과정에서 발생하는 열에 의해 원료에서 수분이 증발되는 것을 방지할 수 있고, 배출슈트를 통해 미성형된 원료 부스러기 및 분진이 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있는 우드펠렛 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제 1 흡입관과 하우징 사이에 흡입량 조절장치를 장착하여 하우징 내부의 더운 공기가 제 1 흡입관으로 흡입되는 량을 조절할 수 있는 우드펠렛 제조장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 우드펠렛 제조장치는 투입된 원료를 분쇄하는 분쇄기의 하부 저장통에 사이클론의 흡입관이 연결되고, 상 기 사이클론의 하단 배출구에서 이송 스크류의 수용단부가 연결되어, 이송 스크류가 사이클론의 하단 배출구로 배출되는 분쇄된 원료를 펠렛성형기의 원료 투입구로 이송하고, 상기 펠렛 성형기에서 우드펠렛을 성형한다.

여기서, 상기 펠렛성형기의 하우징에 제 1 흡입관의 일단이 연결되고, 펠렛성형기의 슈트에 타공망이 장착되어, 상기 타공망에 의해 슈트에 포집부가 형성되고, 상기 포집부에 제 2 흡입관의 일단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관에 제 1 흡입관의 타단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관의 타단이 분쇄기의 하부 저장통에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 펠렛성형기는 하우징의 외주면에 장착되는 복수개의 주머니관을 더 포함한다.

상기 주머니관은 상부 흡입구를 통해 외기가 유입되고, 유입된 외가가 하부 토출구를 통해 하우징의 내부에 배치된 롤러로 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 흡입관은 하우징과 연결되는 일단에 하우징 내부의 공기 흡입량을 조절하기 위한 흡입량 조절장치가 장착된다.

상기 흡입량 조절장치는 박스 형태로 형성되며, 일측면이 제 1 흡입관과 연결되고, 다른 측면에 외기흡입구멍이 형성되고, 상기 외기흡입구멍을 개폐하는 슬라이드 도어가 장착되고, 하부면에 형성된 구멍이 하우징에 형성된 구멍과 일치되는 것을 특징으로 한다.

상기 이송 스크류는 원통형 케이스에 스팀분사장치와 연결되는 스팀분사구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 본 발명에 따른 우드펠렛 제조장치는 제 1 흡입관에서 롤러의 마찰열을 흡입하여 분쇄기의 하부 저장통으로 배출시킴으로써, 마찰열에 의해 하우징으로 공급된 원료의 수분이 증발되는 것을 방지할 수 있고, 제 2 흡입관을 통해 미성형된 원료와 분진을 분쇄기의 하부 저장통으로 흡입함으로써, 미성형된 원료와 분진이 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 미성형된 원료를 수거하여 펠렛으로 성형함으로써, 원료가 낭비되는 것을 방지할 수 있으며, 하우징에 장착된 주머니관을 통해 외기가 하우징의 내부로 유입됨으로써, 외기가 마찰열에 의해 가열된 롤러를 냉각하여, 롤러의 높은 온도에 의해 원료가 타는 것을 방지할 수 있고, 흡입량 조절장치에 의해 하우징 내부의 온도를 조절할 수 있으며, 분쇄된 원료가 스크류에 의해 이송되는 과정에서 스팀이 원료로 분사되어, 분쇄된 원료의 표면에 수분이 도포되지만, 스팀의 열에 의해 섬유질에 포함된 수분이 제거되고, 펠렛 성형시 접착제 역할을 하는 리그닌이 섬유질에서 녹아나와, 펠렛 성형율을 높일 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 우드펠렛 제조장치는 투입된 원료를 분쇄하는 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)에 사이클론(20)의 흡입관(21)이 연결되고, 상기 사이클론(20)의 하단 배출구(22)에서 이송 스크류(30)의 수용단부가 연결되어, 이송 스크류(30)가 사이클론(20)의 하단 배출구(22)로 배출되는 분쇄된 원료(도시하지 않음)를 펠렛성형기(40)의 원료 투입구(41)로 이송하고, 상기 펠렛 성형기(40)에서 우드펠렛을 성형한다.

여기서, 본 발명에 따른 우드펠렛 제조장치는 펠렛성형기(40)의 하우징(42)에 제 1 흡입관(43)의 일단이 연결되고, 펠렛성형기(40)의 슈트(44)에 타공망(45)이 장착되어, 상기 타공망(45)에 의해 슈트(44)에 포집부(46)가 형성되고, 상기 포집부(46)에 제 2 흡입관(47)의 일단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관(47)에 제 1 흡입관(43)의 타단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관(47)의 타단이 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)에 연결된다.

상기 분쇄기(10), 사이클론(20) 및 이송 스크류(30)는 이미 잘 알려져 있어, 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 우드펠렛 제조장치는 펠렛성형기(40)의 하우징(42)의 내부 공기가 사이클론(20)의 흡입력에 의해 제 1 흡입관(43)을 통해 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)으로 배출된다. 이때, 성형다이(48)와 롤러(49)의 마찰에 의해 발생하는 롤러(49)의 마찰열이 제 1 흡입관(43)으로 흡입되는 공기와 함께 흡입되어, 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)으로 배출된다. 그리고, 성형된 펠렛이 슈트(44)를 통해 배출되는 과정에서, 제 2 흡입관(47)의 흡입력에 의해 슈트(44)에 장착된 타공망(45)을 통해 미성형된 원료와 분진이 포집부(46)로 유입되고, 포집부(46)로 제공되는 미성형된 원료와 분진이 제 2 흡입관(47)을 통해 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)으로 이동된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 우드펠렛 제조장치는 제 1 흡입관(43)에서 롤러(49)의 마찰열을 흡입하여 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)으로 배출시킴으로써, 마찰열에 의해 하우징(42)으로 공급된 원료의 수분이 증발되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 2 흡입관(47)을 통해 미성형된 원료와 분진을 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)으로 흡입함으로써, 미성형된 원료와 분진이 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 미성형된 원료를 수거하여 펠렛으로 성형함으로써, 원료가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 또한, 본 발명에 따른 우드펠렛 제조장치에 있어서, 펠렛성형기(40)는 하우징(42)의 외주면에 장착되는 복수개의 주머니관(50)을 더 포함한다.

상기 주머니관(50)은 상부 흡입구(51)를 통해 외기가 유입되고, 유입된 외가가 하부 토출구(52)를 통해 하우징(42)의 내부에 배치된 롤러(49)로 공급된다.

이것에 의해, 제 1 흡입관(43)에서 하우징의 내부 공기를 흡입할 때, 외기가 주머니관(50)을 통해 하우징(42)의 내부로 흡입되어, 상기 외기가 마찰열에 의해 가열된 롤러(49)를 냉각함으로써, 롤러(49)의 높은 온도에 의해 원료가 타는 것을 방지할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제 1 흡입관(43)은 하우징(42)과 연결되는 일단에 하우징(42) 내부의 공기 흡입량을 조절하기 위한 흡입량 조절장치(60)가 장착된다.

상기 흡입량 조절장치(60)는 박스 형태로 형성되며, 일측면이 제 1 흡입관(43)과 연결되고, 다른 측면에 외기흡입구멍(62)이 형성되고, 상기 외기흡입구멍(62)을 개폐하는 슬라이드 도어(63)가 장착되고, 하부면에 형성된 구멍(64)이 하우징(42)에 형성된 구멍(42a)과 일치된다.

이것에 의해, 하우징(42) 내부의 공기가 흡입량 조절장치(60)를 통해 제 1 흡입관(43)으로 흡입될 때, 작업자가 슬라이드 도어(63)를 이용하여 외기흡입구멍(62)이 열리는 크기를 조절함으로써, 하우징(42) 내부의 공기가 제 1 흡입관(43)으로 흡입되는 흡입량을 조절할 수 있다. 즉, 슬라이드 도어(63)를 많이 열면, 외기가 외기흡입구멍(62)을 통해 제 1 흡입관(43)으로 많이 흡입됨으로써, 하우징(42) 내부의 공기가 제 1 흡입관(43)으로 적게 공급되고, 슬라이드 도어(63)를 적게 열면, 외가가 외기흡입구멍(62)을 통해 제 1 흡입관(43)을 적게 흡입됨으로써, 하우징(42) 내부의 공기가 상대적으로 제 1 흡입관(43)으로 많이 공급된다. 따라서, 작업자는 하우징 내부의 온도가 높을 경우, 슬라이드 도어(63)를 적게 개방하여, 하우징(42) 내부의 공기를 제 1 흡입관(43)으로 많이 배출시킴으로써, 하우징 내부의 온도를 낮출 수 있다. 이때, 슬라이드 도어(43)를 많이 개방하면, 외기가 주머니관(50)을 통해 하우징(42)의 내부로 유입되는 량이 적고, 슬라이드 도어(63)를 적개 개방하면, 주머니관(50)을 통해 외기가 하우징(42) 내부로 많이 유입되면서 롤러(49)의 온도가 외기에 의해 낮아진다.

도 1을 참조하면, 상기 이송 스크류(30)는 원통형 케이스(31)에 스팀분사장치(도시하지 않음)와 연결되는 스팀분사구(32)가 형성된다.

이것에 의해, 분쇄된 원료가 스크류(33)에 의해 이송될 때, 스팀분사장치가 고온의 스팀을 분쇄된 원료로 분사함으로써, 분쇄된 원료의 표면에 수분이 도포되지만, 스팀의 열에 의해 섬유질에 포함된 수분이 제거되고, 펠렛 성형시 접착제 역할을 하는 리그닌(lignni)이 섬유질에서 녹아나와, 펠렛 성형율이 높아지고, 펠렛의 내구성이 높아지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 우드펠렛제조장치를 개략적으로 도시한 구성도

도 2는 본 발명에 따른 펠렛성형기의 하우징 일부를 도시한 사시도

도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도

도 4는 흡입량 조절장치를 도시한 사시도

Claims

투입된 원료를 분쇄하는 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)에 사이클론(20)의 흡입관(21)이 연결되고, 상기 사이클론(20)의 하단 배출구(22)에서 이송 스크류(30)의 수용단부가 연결되어, 이송 스크류(30)가 사이클론(20)의 하단 배출구(22)로 배출되는 분쇄된 원료를 펠렛성형기(40)의 원료 투입구(41)로 이송하고, 상기 펠렛 성형기(40)에서 우드펠렛을 성형하고,

상기 펠렛성형기(40)의 하우징(42)에 제 1 흡입관(43)의 일단이 연결되고, 펠렛성형기(40)의 슈트(44)에 타공망(45)이 장착되어, 상기 타공망(45)에 의해 슈트(44)에 포집부(46)가 형성되고, 상기 포집부(46)에 제 2 흡입관(47)의 일단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관(47)에 제 1 흡입관(43)의 타단이 연결되고, 상기 제 2 흡입관(47)의 타단이 분쇄기(10)의 하부 저장통(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는 우드펠렛 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 펠렛성형기(40)는 하우징(42)의 외주면에 장착되는 복수개의 주머니관(50)을 더 포함하고,

상기 주머니관(50)은 상부 흡입구(51)를 통해 외기가 유입되고, 유입된 외가가 하부 토출구(52)를 통해 하우징(42)의 내부에 배치된 롤러(49)로 공급되는 것을 특징으로 하는 우드펠렛 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 흡입관(43)은 하우징(42)과 연결되는 일단에 하우징(42) 내부의 공기 흡입량을 조절하기 위한 흡입량 조절장치(60)가 장착되고,

상기 흡입량 조절장치(60)는 박스 형태로 형성되며, 일측면이 제 1 흡입관(43)과 연결되고, 다른 측면에 외기흡입구멍(62)이 형성되고, 상기 외기흡입구멍(62)을 개폐하는 슬라이드 도어(63)가 장착되고, 하부면에 형성된 구멍(64)이 하우징(42)에 형성된 구멍(42a)과 일치되는 것을 특징으로 하는 우드펠렛 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이송 스크류(30)는 원통형 케이스(31)에 스팀분사장치와 연결되는 스팀분사구(32)가 형성되는 것을 특징으로 하는 우드펠렛 제조장치.