KR101007228B1 - 에어나이프닥터를 이용한 벨트 컨베이어 세정집진장치 - Google Patents

에어나이프닥터를 이용한 벨트 컨베이어 세정집진장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 먼지가 대기중으로 확산되는 것을 방지하기 위한 집진 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 벨트 컨베이어에 부착되어 있는 잔류물을 물과 고속의 공기를 이용하여 제거하는 세정집진장치에 관한 것이다.
본 발명의 벨트 컨베이어 세정집진장치는 하역부의 부근에 설치되는 세정부스(1), 세정부스(1)의 내부에 설치되는 것으로서 이송벨트의 표면에 고속의 공기를 분사하는 에어나이프닥터(2), 이송벨트의 표면에 물을 분사하는 분무기(3), 에어나이프닥터(2)의 후방에 설치되어 이송벨트에서 떨어져 나온 분진을 세정부스(1)의 하부로 유도하는 유도버킷(4), 이송벨트의 표면에 공기와 물을 분사하는 것을 제어하는 컨트롤러(5), 그리고 벨트 컨베이어의 지지롤러의 축에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(6)로 구성된다.
본 발명의 벨트 컨베이어 세정집진장치는 분진을 제거하는 과정에서 분진이 비산되지 않고, 비접촉방식으로 분진을 제거하므로 이송벨트가 손상되지 않고, 이송벨트표면의 요철 부위 및 틈새 부위에 잔존하는 분진까지 제거할 수 있고, 폐수가 발생하지 않고, 또한 제거된 분진을 재사용하기가 용이하다.

Description

에어나이프닥터를 이용한 벨트 컨베이어 세정집진장치{Washing Type Dust Collector of Belt Conveyer Using Air Knife Doctor}
본 발명은 먼지가 대기중으로 확산되는 것을 방지하기 위한 집진 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 석탄 시멘트 등을 이송하는 벨트 컨베이어에 부착되어 있는 잔류물을 물과 고압의 공기를 이용하여 제거하여 분진이 비산되는 것을 방지하는 세정집진장치에 관한 것이다.
석탄, 시멘트, 철광석 등과 같은 비정형 중량물들은 벨트 컨베이어를 이용하여 이송을 하는 경우가 많은데, 이들을 이송하는 벨트 컨베이어는 수 킬로미터에서 수십 킬로미터의 길이를 갖는 경우가 있다. 이와 같은 벨트 컨베이어는 이송물을 목적지에 하역한 후에도 이송벨트에 다량의 분진들이 부착되어 있는데, 이송벨트가 이송되는 동안에 이들 분진들이 주변으로 비산되어 분진공해를 유발한다.
상기와 같은 벨트 컨베이어의 분진공해를 방지하기 위하여 이송물을 하역하고 복귀하는 이송벨트의 표면을 스크래퍼(Scraper)로 긁어 분진을 제거하는 접촉식 분진제거방법이 일반적으로 적용되고 있는데, 이와 같은 접촉식 분진제거방법은 스크래퍼가 이송벨트를 손상시키고, 이송벨트표면에 부착된 분진을 완벽하게 제거하지 못하는 문제가 있다.
상기와 같은 접촉식 분진제거방법의 문제점을 개선하고자 출원번호 10-2008-0030566호 컨베이어벨트의 세척장치(신우기연 주식회사)는 이송벨트의 표면에 다량의 물을 분사하여 분진을 세척하고, 공기를 분사하여 이송벨트에 남은 잔유물을 제거하고 건조시키는 비접촉 수세식 분진제거방법을 제시하고 있다. 그러나 이와 같은 비접촉 수세식 분진제거방법에는 다량의 물이 소요되고, 이 물은 분진이 다량 함유된 폐수가 되어 수질오염의 원인이 되는 문제점이 있다.
상기와 같이 컨베이어 벨트에 의한 분진공해를 방지하기 위하여 현재 일반적으로 사용되는 접촉식 분진제거방법은 스크래퍼가 이송벨트를 손상시키고, 벨트표면에 부착된 분진을 완벽하게 제거하지 못하는 문제가 있다. 그리고 최근에 특허출원된 비접촉 수세식 분진제거방법은 다량의 물이 소요되고, 소요된 물은 다른 공해의 원인이 되는 폐수를 발생시키는 문제점이 있다.
따라서 컨베이어 벨트에 의한 분진공해를 방지하기 위하여 벨트 컨베이어의 이송벨트에 부착된 분진을 완벽하게 제거할 수 있고, 여타 공해를 유발하지 않는 새로운 방식의 컨베이어 벨트의 분진제거장치가 필요하다.
본 발명의 에어나이프닥터를 이용한 벨트 컨베이어 세정집진장치는 하역부의 부근에 설치되는 세정부스(1), 세정부스(1)의 내부에 설치되는 것으로서 이송물을 하역하고 복귀하는 이송벨트의 표면에 고속의 공기를 분사하는 에어나이프닥터(2), 이송벨트의 표면에 물을 분사하는 분무기(3), 에어나이프닥터(2)의 후방에 설치되어 이송벨트에서 떨어져 나온 분진을 세정부스(1)의 하부로 유도하는 유도버킷(4), 이송벨트의 표면에 공기와 물을 분사하는 것을 제어하는 컨트롤러(5), 그리고 벨트 컨베이어의 지지롤러의 축에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(6)로 구성된다.
에어나이프닥터(2)는 공기관에 고압의 공기가 주입되면, 에어슬릿의 좁은 간극으로 공기가 분사되어 칼날 형상의 고속 공기막을 형성하는데, 이 고속 공기막이 이송벨트의 표면 및 틈새에 침착되어 있는 분진을 제거해 낸다. 분무기(3)는 수관(31)의 측벽에 물을 분사하는 분사노즐이 다수 개가 구비되어 있어서, 이송벨트의 표면에 부착된 분진이 응집되어 잘 날리지 않을 정도로 소량의 물을 분사한다. 그리고 발전기(6)는 회전축을 지지롤러의 축에 연결하여 컨트롤러(5)와 공기제어밸브(24) 그리고 급수제어밸브(34)의 작동에 필요한 전기를 생산한다.
본 발명의 벨트 컨베이어 세정집진장치는 벨트 컨베이어가 가동을 하여 이송벨트가 이송되면 지지롤러가 회전을 하고, 발전기(6)에서 전기가 발생한다. 발전기(6)에서 발전된 전기는 컨트롤러(5)에 보내지고, 컨트롤러(5)는 전기를 이용하여 에어나이프닥터(2)의 공기제어밸브와 분무기(3)의 급수제어밸브를 열어 고압의 공기와 물을 이송벨트에 분사하여 벨트에 침착된 분진을 제거한다. 그리고 벨트 컨베이어가 가동을 중단하여 발전기(6)에서 전기가 발생하지 않으면, 컨트롤러(5)는 공기제어밸브와 급수제어밸브를 닫는다.
본 발명의 벨트 컨베이어 세정집진장치는 물을 컨베이어의 이송벨트에 분사하여 분진을 응집시키므로, 분진을 제거하는 과정에서 분진이 비산하지 않는다.
본 발명의 벨트 컨베이어 세정집진장치는 이송벨트의 표면에 고속의 공기를 분사하여, 비접촉방식으로 분진을 제거하므로, 이송벨트가 손상되지 않고, 이송벨트표면의 요철부위 및 틈새 부위에 잔존하는 분진까지 완벽하게 제거할 수 있다.
본 발명의 벨트 컨베이어 세정집진장치는 공기를 이용하여 분진을 제거하므로, 폐수가 발생하지 않고 또한 제거된 분진을 재사용하기가 용이하다.
도 1은 본 발명 벨트 컨베이어 세정집진장치의 전체구성도이다.
도 2는 에어나이프닥터의 상세구성도이다.
도 3은 에어나이프닥터의 설치도이다.
도 4는 분무기의 상세구성도이다.
통상의 벨트 컨베이어는 이송벨트, 구동륜, 그리고 지지롤러로 구성되는데, 본 발명의 벨트 컨베이어 세정집진장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 벨트 컨베이어의 하역부 부근에 설치되는 세정부스(1), 세정부스(1)의 내부에 설치되는 것으로서 이송물을 하역하고 복귀하는 이송벨트의 표면에 고속의 공기를 분사하는 에어나이프닥터(2), 이송벨트의 표면에 물을 분사하는 분무기(3), 에어나이프닥터(2)의 후방에 설치되어 이송벨트에서 떨어져 나온 분진을 유도하는 유도버킷(4), 이송벨트의 표면에 공기와 물을 분사하는 것을 제어하는 컨트롤러(5), 그리고 벨트 컨베이어의 지지롤러의 축에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(6)로 구성된다.
세정부스(1)는 벽에 이송벨트가 통과하는 벨트통로(11)가 있고, 하부에는 이송벨트에서 이탈된 분진이 배출되는 배출구(12)가 있다. 배출구(12)에는 개폐기(13)를 구비하여 분진이 일정 이상으로 누적되었을 때 외부로 방출될 수 있도록 할 수 있다. 이 세정부스(1)는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 하역부 부근에서 하부 이송벨트만 감쌀 수도 있고, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 상부와 하부 이송벨트 모두를 감 쌀 수도 있고, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이 구동륜을 포함한 하역부 전체를 감쌀 수도 있다. 세정부스(1)가 구동륜을 포함한 하역부 전체를 감싸는 경우에는 이송벨트에서 이탈된 분진과 이송벨트에 의하여 이송되어 낙하하는 이송물이 배출구(12)로 함께 배출된다.
에어나이프닥터(2)는 도 2에 도시한 바와 같은데, 공기관(21)의 측벽에 분사부(22)를 구비하여 구성된다. 공기관(21)은 일정 두께의 파이프를 이송벨트의 폭보다 좀 긴 길이로 절단하여 양단을 밀폐하고, 측벽을 절개한 절개부를 형성하여 제작한다. ("Doctor(닥터)"는 제지공장 등에서 각종 로울러 및 드라이어에 붙인 습지, 지분 등을 제거하거나, 종이에 주름을 넣거나, 코팅에서 과잉의 코팅제를 제거하는 등에 사용되는 긴 금속 칼날을 의미하는데, 본 발명의 에어나이프닥터(2)도 그 기능이 이와 유사하다.) 공기관(21)에는 공기공급관(23)이 연결되어 고압의 공기(8 내지 12 kgf/㎠ 사이의 압력이 적당하다.)가 주입된다. 그리고 공기공급관(23)에는 공기를 공급 또는 차단하는 공기제어밸브(24)가 구비된다.
분사부(22)는 금속판 등의 판재로 제작되어 상기 공기관(21)의 절개부의 상면에 부착되는 상부판(221), 공기관(21)의 절개부의 하면에 부착되는 하부판(222), 그리고 공기관(21)의 절개부의 양 측면에 부착되는 측면판(223)으로 구성된다. 상부판(221)에는 길이방향을 따라 다수개의 조절볼트(224)가 부착되고, 하부판(222)에는 상기 조절볼트(224)가 통과하는 구멍이 뚫려있다. 볼트 구멍을 통과한 조절볼트(224)에는 와셔(225)와 조절너트(226)가 결합된다.
측면판(223)은 상부판(221)과 하부판(222)의 측면에 형성되는 틈새를 밀폐하는 것으로서, 상기 상부판(221)의 측면과 상기 공기관(21)에 용접 등 기밀이 되는 방법으로 부착되고, 상부판(221) 또는 하부판(222)의 측면과는 미끄러질 수 있도록 한다. 상부판(221)과 하부판(222)은 교환이 가능하도록 고정볼트(227)로 고정하는 것이 좋다.
상부판(221)과 하부판(222)이 만나는 부분에는 공기관(21)의 길이방향으로 길게 좁고 길이가 긴 구멍인 에어슬릿(228)이 형성되는데, 이 에어슬릿(228)의 간극(d)은 분진제거성능을 결정하는 것으로서 아주 중요하다. 에어슬릿(228)의 간극은 전체 길이에서 0.1mm 내지 0.5mm로 균일하여야 하는데, 이 에어슬릿(228)의 간극은 상기 조절너트(226)를 이용하여 정밀하게 조절한다.
조절너트(226)를 죄면 상부판(221) 또는 하부판(222)이 탄성적으로 변형되면서 서로 접근하여 에어슬릿(228)의 간극(d)이 좁아지고, 조절너트(226)를 풀면 상부판(221) 또는 하부판(222)이 복귀하면서 에어슬릿(228)의 간극(d)이 넓어진다. 상부판(221)과 하부판(222)의 두께를 너무 얇게 하면 간극(d)이 일정하게 유지되지 않을 뿐만 아니라, 고속으로 분출되는 공기에 의하여 판이 진동하는 문제가 있으므로 충분한 두께(강판의 경우 6mm 가량)로 한다.
하부판(222)을 두껍게 하면 조절볼트(224)에 과도한 힘이 걸리고 조절너트(226)를 돌려 간극(d)을 조절하는데 힘이 많이 들므로, 상부판(221)또는 하부판(222) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 판의 길이방향을 따라 굽힘노치(229)를 형성하는 것이 좋다. 굽힘노치(229)는 도시한 바와 같이 판의 내부에 형성할 수도 있고, 판의 외부에 형성할 수도 있다. 이와 같이 상부판(221)또는 하부판(222)에 굽힘노치(229)를 형성하면 조절너트(226)를 죌 때 이 굽힘노치(229) 부위에서 큰 굽힘 변형이 일어나서 간극(d)의 조절이 용이하다.
상기와 같은 에어나이프닥터(2)의 공기관(21)에 고압의 공기가 주입되면, 에어슬릿(228)의 좁은 간극으로 공기가 고속으로 분사되어 칼날 형상의 고속 공기막을 형성하는데, 이 고속 공기막이 이송벨트의 표면 및 틈새에 침착되어 있는 분진을 제거해 낸다.
도 3에 도시한 에어나이프닥터(2)의 에어슬릿(228)과 이송벨트의 표면과의 거리인 설치거리(h)와, 분사부(22)의 경사각으로서 공기가 분출되는 각인 설치각도(a)는 이송벨트의 표면에 점착된 분진을 제거하는 성능에 아주 큰 영향을 미친다. 설치거리(h)가 너무 멀고 설치각도(a)가 너무 작으면 에어슬릿(228)으로 분출되는 공기의 타격력이 약화되어 분진을 제거력이 약화된다. 그리고 설치거리(h)가 너무 가깝고 설치각도(a)가 너무 크면 이송벨트가 심하게 요동하고 이탈된 분진이 주변으로 크게 비산하여 바람직하지 않다.
현장적용시험 결과, 공기관(21)에 공급되는 공기의 압력이 9kgf/㎠일 때, 설치거리(h)는 20mm로 하고 설치각도(a)를 45°내지 50°범위로 하면 분진제거력이 충분한 것으로 평가되었고, 설치각도(a)를 46°로 하는 것이 분진제거력이 가장 우수한 것으로 평가되었다.
분무기(3)는 도 4에 도시한 바와 같은데, 수관(31)의 측벽에 분사노즐(32)이 다수개가 구비되어 있다. 수관(31)은 일정 두께의 금속파이프를 이송벨트의 폭보다 좀 긴 길이로 절단하여 양단을 밀폐하고 측벽을 절개하여 제작한다. 수관(31)에는 급수관(33)이 연결되어 분무에 필요한 압력의 물이 주입된다. 그리고 급수관(33)에는 물을 공급 또는 차단하는 급수제어밸브(34)가 구비된다. 분무기(3)는 이송벨트의 표면에 부착된 분진이 응집되어 에어나이프닥터(2)에서 분사되는 고속의 공기에 의하여 날리지 않도록 소량의 물을 안개 형태로 분사한다.
유도버킷(4)은 상기 에어나이프닥터(2)와 분무기(3)의 중간에 설치되는데, 에어나이프닥터(2)에 의하여 이송벨트에서 떨어져 나온 분진을 유도하여 이송벨트에서 떨어져 나온 분진을 세정부스(1)의 하단으로 유도하는 기능을 한다. 그리고 에어나이프닥터(2)에서 분사되는 고속의 공기가 분무기(3)의 물 분사에 영향을 미치지 않게 한다.
유도버킷(4)의 상변에는 고무와 같이 유연한 재료의 차단판(41)을 부착하여, 이송벨트의 이송을 방해하지 않으면서 이송벨트의 면에 밀착되도록 하는 것이 좋다. 이와 같이 유도버킷(4)에 차단판(41)을 부착하면, 에어나이프닥터(2)에서 분사되는 고속의 공기와 이송벨트에서 떨어져 나온 분진 덩어리가 분무기(3) 또는 세정부스(1)의 벽에 부딪치는 것을 방지할 수 있어서 좋다.
컨트롤러(5)는 벨트 컨베이어가 가동을 할 때 에어나이프닥터(2)의 공기제어밸브(24)와 분무기(3)의 급수제어밸브(34)를 열어 고압공기 및 물을 에어나이프닥터(2)와 분무기(3)에 공급한다. 그리고 벨트 컨베이어가 가동을 멈추면 공기제어밸브(24)와 급수제어밸브(34)를 열어 고압공기 및 물을 차단하는 제어를 한다.
산업현장에 실제로 사용되는 벨트 컨베이어는 수킬로미터 내지 수십킬로미터가 되므로, 본 발명의 세정집진장치를 제어하기 위하여 벨트 컨베이어의 하역부에 위치한 세정부스(1) 부근에 설치된 컨트롤러(5)와 공기제어밸브(24) 그리고 급수제어밸브(34)에 전선과 신호선을 배선하는 것이 용이하지 않은 경우가 있다. 이 경우 세정부스(1) 부근의 지지롤러의 축에 발전기(6)을 구비할 수 있다.
상기 발전기(6)는 회전축을 지지롤러의 축에 연결하여 컨트롤러(5)와 공기제어밸브(24) 그리고 급수제어밸브(34)의 작동에 필요한 전기를 생산한다. 벨트 컨베이어가 가동을 하여 이송벨트가 이송되면 지지롤러가 회전을 하고, 발전기에서 전기가 발생한다. 발전기(6)에서 발전된 전기는 컨트롤러(5)에 보내지고, 컨트롤러(5)는 이 전기를 공기제어밸브(24)와 급수제어밸브(34)에 보내어 이들 밸브들을 열어준다. 그리고 벨트 컨베이어가 가동을 중단하여 발전기(6)에서 전기가 발생하지 않으면 컨트롤러(5)는 공기제어밸브(24)와 급수제어밸브(34)를 닫는다.
1 : 세정부스,
11 : 벨트통로, 12 : 배출구, 13 : 개폐기
2 : 에어나이프닥터,
21 : 공기관, 22 : 분사부, 23 : 공기공급관, 24 : 공기제어밸브
221 : 상부판, 222 : 하부판, 223 : 측면판, 224 : 조절볼트, 225 : 와셔,
226 : 조절너트, 227 : 고정볼트, 228 : 에어슬릿, 229 :굽힘노치,
3 : 분무기,
31 : 수관, 32 : 분사노즐, 33 : 급수관, 34 : 급수제어밸브,
4 : 유도버킷, 41 : 차단판,
5 : 컨트롤러,
6 : 발전기,

Claims (6)

  1. 벨트 컨베이어의 하역부 부근에 설치되는 것으로서, 벽에 이송벨트가 통과하는 벨트통로(11)가 있고, 하부에는 이송벨트에서 이탈된 분진이 배출되는 배출구(12)가 있는 세정부스(1);
    상기 세정부스(1) 내부의 복귀하는 이송벨트 하부에 설치되는 것으로서, 일정 길이를 가진 파이프의 양단을 밀폐하고 측벽에 길이방향으로 길게 절개된 절개부를 형성하여 제작되는 공기관(21), 상기 공기관(21)의 측벽에 형성된 절개부에 부착되는 것으로서 좁고 길이가 긴 구멍인 에어슬릿(228)이 형성되어있는 분사부(22), 그리고 상기 공기관(21)에 구비되어 공기관(21)에 고압의 공기를 공급하는 공기공급관(23)으로 구성되어, 이송벨트의 표면에 고압의 공기를 분사하는 에어나이프닥터(2);
    상기 세정부스(1) 내부의 복귀하는 이송벨트 하부에 상기 에어나이프닥터(2)와 일정한 거리를 두고 나란히 설치되는 것으로서, 일정 길이를 가진 파이프의 양단을 밀폐하여 제작된 수관(31), 상기 수관(31)의 측벽에 다수 개가 구비되는 분사노즐(32), 그리고 상기 수관(31)에 구비되어 수관(31)에 물을 공급하는 급수관(33)으로 구성되어, 이송벨트의 표면에 물을 분사하는 분무기(3),
    그리고 상기 에어나이프닥터(2)와 분무기(3)의 사이에 설치되는 것으로서, 에어나이프닥터(2)에 의하여 이송벨트에서 떨어져 나온 분진을 상기 세정부스(1)의 배출구(12)로 유도하는 유도버킷(4);
    을 포함하여 구성되는, 벨트 컨베이어 세정집진장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에어나이프닥터(2)의 분사부(22)는,
    상기 공기관(21) 절개부의 상면에 부착되는 것으로서 길이방향을 따라 다수 개의 조절볼트(224)가 부착되어 있는 상부판(221);
    상기 공기관(21) 절개부의 하면에 부착되는 것으로서 상기 조절볼트(224)들이 통과하는 볼트 구멍이 뚫려있는 하부판(222);
    상기 공기관(21) 절개부의 양 측면에 부착되는 측면판(223);
    그리고 상기 볼트 구멍을 관통한 조절볼트(224)에 결합되는 조절너트(226);
    로 구성되어, 상기 상부판(221)과 하부판(222)이 만나는 부분에 형성되는 에어슬릿(228)의 간극(d)을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는, 벨트 컨베이어 세정집진장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에어나이프닥터(2)의 분사부(22)는,
    상기 상부판(221) 또는 하부판(222) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 판의 길이방향을 따라 굽힘노치(229)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 벨트 컨베이어 세정집진장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어나이프닥터(2)는 에어슬릿(228)과 이송벨트의 거리인 설치거리(h)가 20mm이고, 분사부(22)의 공기가 분출되는 각인 설치각도(a)가 45°내지 50°범위인 것을 특징으로 하는, 벨트 컨베이어 세정집진장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어나이프닥터(2)의 공기공급관(23)에는 공기제어밸브(24)가 구비되고;
    상기 분무기(3)의 급수관(33)에는 급수제어밸브(34)가 구비되고
    그리고 상기 공기제어밸브(24)와 급수제어밸브(34)의 개폐를 제어하는 컨트롤러(5)를 추가로 구비하여;
    벨트 컨베이어가 가동을 하면 에어나이프닥터(2)와 분무기(3)에 각각 고압의 공기와 물을 공급하고, 벨트 컨베이어가 가동을 멈추면 에어나이프닥터(2)와 분무기(3)에 각각 공기와 물을 차단하는 것을 특징으로 하는, 벨트 컨베이어 세정집진장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 벨트 컨베이어 세정집진장치는,
    벨트 컨베이어의 지지롤러의 축에 발전기(6)를 추가로 구비하여, 공기제어밸브(24)와 급수제어밸브(34) 그리고 컨트롤러의 작동에 필요한 전기를 발전하는 것을 특징으로 하는, 벨트 컨베이어 세정집진장치.
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