KR101147402B1 - 디스크형 건조기용 다축 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심 단축형에 비해 경량화 및 장척화 설계가 가능하고, 강도가 우수하여 변형에 대한 응력이 크며, 건조기능과 효율도 우수한 디스크형 건조기용 다축 디스크를 제공하려는 것으로서, 관상 디스크 축을 통해 고온공기를 공급하면 그 디스크 축에 일정한 간격으로 설치된 복수의 가열용 중공형 디스크로 분급되어 달굼으로써 각 디스크의 표면에 접촉되는 피건조물을 건조시키면서 토출구를 향해 서서히 이송하고, 각 디스크의 원주면상에 방사상으로 천공된 배기공으로 분출되는 고온공기는 피건조물의 건조를 도와 신속한 건조를 도모하며, 건조과정을 거쳐 건조된 건조물은 토출구로 토출되는 디스크 건조기에서, 각 디스크에 종래의 디스크 축용 축공에 비해 훨씬 작은 축공을 뚫고, 연직선방향으로 위치시킨 각 열의 디스크 축공에 디스크의 일정한 간격으로 급기공이 천공된 소경관축(小輕管軸)을 관통시켜 용접하여 종래의 큰 구경의 단관축에 비해 중량은 대폭 줄고, 디스크 축의 강도가 크면서도 단관축형에 비해 가벼워서 대용량 건조용 디스크 건조기의 장척화설계가 가능하며, 디스크와 소경관축간의 고온공기의 내부순환으로 디스크의 가열성을 높여 신속하고도 균등한 피건물의 건조를 가능하게 한 디스크형 건조기용 다축식 디스크를 특징으로 한다.

Description

디스크형 건조기용 다축 디스크{Multi-Pipe Shaft Disk for Disk Drier}

본 발명은 단일축식 디스크에 비해 디스크 건조기의 경량화설계가 가능하고 강도와 건조효율도 높일 수 있게 한 디스크형 건조기용 다축 디스크에 관한 것이다.

디스크 건조기는 관상의 중심축을 통해 공급되는 고온공기를 상기 축에 피치간격으로 설치된 중공형 디스크로 공급하여 가열하고, 그 고온공기는 다시 상기 디스크의 원주면상에 형성된 배기공으로 분출시켜 곡물, 채소, 오/폐수 슬러지, 화학슬러지, 축분 따위의 피건조물의 건조에 가담하게 하면서 서서히 이송하여 배출시키는 것으로, 건조통의 내면 청소용 스크레이퍼가 부착된 디스크를 가진 공개특허공보 제2001-96796호, 피건조물의 공회전현상 방지용 스테이터가 부착된 디스크와 이에 대응하는 스테이터가 부착된 건조통을 특징으로 한 특허공보 제620079호, 디스크의 원주면상에 각도와 형상을 달리한 브래킷의 선택적인 부착으로 피건조물의 이송량 조절이 가능하게 한 특허공보 제748996호, 디스크의 원주면을 등분한 자리에 분할 수와 동수 또는 그보다 적은 수의 연장브래킷을 부착하여 피건조물의 흐름을 억제토록 한 특허공개공보 제2009-108462호 등이 있다.

도 1 및 도 2에 예시한 바와 같이 종래의 디스크 건조기(1)는 실린더형 건조통(2)에 내장된 디스크(3)는 그 형식을 불문하고 피치간격으로 설치된 복수의 디스크를 가지는 디스크 축(4)이 단 하나뿐인 단관형이다. 도면부호 (5)는 스크레이퍼 또는 유량 조절용 가변식 브래킷이다.

단관형 디스크 축(4)은 다수의 디스크에 걸리는 피건조물과의 접촉저항을 감당하기 위하여 구경이 큰 강관으로 설계할 것이 요구된다. 또, 디스크 축의 구경은 디스크 건조기의 길이에 비례하므로 디스크 건조기가 장척으로 설계될수록 디스크 축의 구경도 자연 굵어진다.

디스크형 건조기의 장단에 관계없이 디스크는 실린더형 건조통에 비해 중량이 훨씬 더 나간다. 하지만 이런 디스크 축이 더욱 긴 디스크형 건조기의 장척화 설계에 한계가 있다. 디스크 축의 처짐, 디스크 축의 자재비 부담, 높은 가공난이도, 중량 증가에 따른 운반 및 설치불편 등 여러 문제가 따르기 때문이다.

또, 디스크의 중심에서 원주쪽으로 갈수록 온도가 낮아진다. 디스크 중앙부와 가장자리 쪽간의 온도차는 피건조물의 균등 건조에 결코 이로울 수 없다.

게다가, 내경이 정해진 건조통에 비해서 디스크 축이 굵을수록 디스크의 설계 반경이 작아지므로 피치당 피건조물의 건조 및 이송량은 상대적으로 감소하는데다가, 고온공기가 관축을 통해 흐르는 구조에서는 관축과 각 디스크와의 열순환이 원활치 못해 디스크의 중심과 가장자리간의 온도차가 발생하기 때문에 건조가 비효율적이고 균등건조도 이뤄지지 않는다.

따라서 본 발명의 목적은 중심 단일축형에 비해 경량화 및 장척화 설계가 가능하고, 강도가 우수하여 변형에 대한 응력이 크며, 건조기능과 효율도 우수한 디스크형 건조기용 다축 디스크를 제공하는 것이다.

이 과제는, 관상 디스크 축을 통해 고온공기를 공급하면 그 디스크 축에 피치간격으로 설치된 복수의 가열용 중공형 디스크로 분급되어 달굼으로써 각 디스크의 표면에 접촉되는 피건조물을 건조시키면서 토출구를 향해 서서히 이송하고, 각 디스크에 방사상으로 천공된 배기공으로 분출되는 고온공기는 피건조물의 건조를 도와 신속한 건조를 도모하며, 건조과정을 거쳐 건조된 건조물은 토출구로 토출되는 디스크 건조기에서, 각 디스크에는 원주를 등분한 곳의 바로 안쪽에 종래의 디스크 축용 축공에 비해 훨씬 작은 축공을 뚫고, 연직선방향으로 위치시킨 각 열의 디스크 축공에 디스크의 피치간격으로 급기공이 천공된 소경관축(小輕管軸)을 관통시키고 용접하여 종래의 큰 구경의 단관축에 비해 중량은 대폭 줄고, 디스크 축의 강도가 높으면서도 단관축형에 비해 가벼워서 대용량 건조용 디스크 건조기의 장척화설계를 가능하게 한 디스크형 건조기용 다축식 디스크로 달성할 수 있다.

복수의 소경관축형 디스크는 구경이 큰 단관형제 디스크에 비해 훨씬 가벼우면서도 사방에서 균등하게 디스크를 지지하므로 처짐(휨변형)과 뒤틀림변형의 우려가 없고, 디스크의 균형도 보다 확실하게 지속된다.

또, 복수의 소경관축의 무게를 합쳐도 종래의 대구경 단관축에 미치지 아니할 정도로 가볍고 강도는 오히려 더 높으므로 대용량처리에 적합한 디스크 건조기의 장척화 설계도 가능하다.

나아가, 디스크는 가장자리쪽에 분포된 소경관축에서 동시적으로 고온공기가 공급되므로 디스크의 부위별 온도차가 거의 없고, 그 결과 디스크 건조기 내에서의 열교환 효과가 월등히 향상되고 균등한 건조, 신속 건조가 가능하다.

또한 종래 단일축 디스크 구조에 비해서 본 발명의 다축 디스크는 압력을 증가시킬 수 있기 때문에 전열면적 대비 열효율이 향상되며, 같은 용량의 종래구조에 비해서 건조능력이 향상된다.

도 1은 통상의 디스크형 건조기의 부분 절개 정면도
도 2는 종래 디스크의 정면도
도 3은 본 발명에 의한 디스크의 부분 절개정면도
도 4는 디스크의 부분 절개 측면도
도 5는 종래 스크류의 종단측면도

도 3에서와 같이, 본 발명에서 제안하는 디스크형 건조기용 다축식 디스크(10)는 급기측 주축(11)과 배기측 주축(12), 급기측 에어 포켓(13), 배기측 에어 포켓(14) 그리고 복수의 디스크(15), 및 복수의 소경관축(16)으로 구성되어 있다.

급기측 주축(11)은 도시하지 아니한 프레임의 베어링에 설치되어 디스크(15)가 정숙하게 제자리 회전하도록 지지하는 관축이며, 예를 들면 보일러에서 생성된 수증기 또는 과열수증기에서 스팀 트랩에 의해 수분이 걸러진 건조한 고온공기가 유입되는 건조 열원용 유입구를 겸한다.

배기측 주축(12)은 도시하지 아니한 프레임의 상기한 베어링과 동축선 상에 설치되어 디스크(15)가 정숙하게 제자리 회전하도록 지지하는 관축이며, 각 디스크(15)와 소경관축(16)을 거쳐오는 동안에 온도가 저하된 배기측 에어 포켓(14)에 모이는 저온공기를 대기 중으로 방출하거나 가열기(예: 보일러)로 되돌아가게 하는 것이다.

급기측 에어 포켓(13)의 내측면에는 방사상으로 분급공(17)이 천공되어 있다. 이 분급공(17)을 통하여 급기측 주축(11)으로 공급되는 고온공기(a)가 각 소경관축(16)으로 균등 분산 공급된다. 급기측 주축(11)은 급기측 에어 포켓(13)의 외면 중앙에 공기적으로 통하게 축선방향으로 부착되어 있다.

배기측 에어 포켓(14)의 내측면에는 급기측 에어 포켓(13)의 분급공(17)에 대응하는 수집공(18)이 천공되어 있다. 이들 수집공(18)으로 각 소경관축(16)의 후단을 거쳐 오는 저온공기(b)가 배기측 에어 포켓(14)에 모였다가 곧바로 배기측 주축(12)을 통해 빠져나가게 된다. 배기측 주축(12)은 배기측 에어 포켓(14)의 외면 중앙에 공기적으로 통하도록 축선방향으로 부착되어 있다.

속이 텅 빈 중공형 디스크(15)의 양측 판면에는 상기한 급기측 에어 포켓(13)의 분급공(17)과 배기측 에어 포켓(14)의 수집공(18)과 같은 선상에 분급공(17) 및 수집공(18)과 동수의 소경관축공(19)이 천공되어 있다.

소경관축(16)은 급기측 에어 포켓(13)의 분급공(17)로 분급되는 고온공기를 각 디스크(15)로 분산 공급하면서 모든 디스크(15)가 균형을 유지하도록 지지하는 방사형 관축이며 각 디스크(15)의 내부와 통하는 분기공(20)이 천공되어 있다.

디스크 건조기의 설계용량에 부합하는 수의 디스크(15)와, 디스크(15)의 소경관축공(19)과 동수의 소경관축(16)을 준비한다. 필요한 수만큼 디스크(15)의 소경관축공(19)마다 소경관축(16)을 끼우고, 분기공(20)마다 하나씩 디스크(15)를 분산 배치하여 용접한다. 이어서 각 소경관축(16)의 선단은 급기측 에어 포켓(13)의 분급공(17)에 끼워서 용접하고, 각 소경관축(16)의 후단은 배기측 에어 포켓(14)의 수집공(17)에 끼워서 용접한다.

상기 급기측 주축(11)과 배기측 주축(12)은 급기측 에어 포켓(13) 또는 배기측 에어 포켓(14)에 미리 부착하거나 디스크(15)와 소경관축(16) 및 급기측 에어 포켓(13) 및 배기측 에어 포켓(14)을 먼저 조립한 후에 부착한다. 급기측 주축(11)과 배기측 주축(12)은 다같이 디스크의 회전중심이므로 동축선 상에 놓이도록 정밀 용접이 필요하다.

급기측 주축(11)으로 들어가는 고온공기(a)는 급기측 에어 포켓(13)에 모였다가 각 소경관축(16)으로 분급되고, 선후의 시차는 있겠지만 사실상 거의 동시적으로 각 소경관축(16)의 분기공(20)을 통해 각 디스크(15)로 분산 공급되어 가열하게 된다.

모든 디스크(15)와 소경관축(16)은 상시 통하는 구조이므로 압력이 높은 공급측 고온공기는 피건조물과의 열교환으로 인하여 온도가 저하됨에 따라 압력도 낮아진 배기측으로 흐르게 된다. 이런 작용은 배기측으로 갈수록 후위 디스크와 그쪽 소구경관축간에 활발히 이뤄진다.

다시 말해 고온공기의 내부순환이 자유롭다는 것으로, 종래의 단경관축형 디스크에서는 볼 수 없던 전혀 새로운 현상이다. 바로 이 같은 고온공기의 내부 순환작용에다 사방에 분산된 소경축관(16)을 통하여 동시적으로 공급되는 고온공기에 따라 디스크(15)는 그 위치에 관계없이 균등한 온도로 가열되어 피건조물을 건조하게 되므로 신속하고 균등한 건조가 가능하다.

디스크(15)는 가장자리 여러 군데가 복수의 소경관축(16)에 지지되므로 열부하 및 피건조물의 저항에 대한 내력이 존래의 중심 단축관형보다도 월등해서 변형, 기계적 수명단축과 같은 불이익도 사라진다.

10: 다축식 디스크
13: 급기측 에어 포켓
14: 배기측 에어 포켓
15: 디스크
16: 소경관축
17: 분급공
18: 수집공
19: 소경관축공
20: 분기공

Claims (1)

1. 관상 디스크 축을 통해 고온공기를 공급하면 그 디스크 축에 일정한 간격으로 설치된 복수의 디스크로 분급되어 달굼으로써 각 디스크의 표면에 접촉되는 피건조물을 건조시키면서 토출방향으로 서서히 이송시키는 건조기용 디스크에 있어서,
   양쪽 판면에 방사상으로 복수의 소경관축공(19)이 천공된 디스크(15)와;
   복수 디스크(15)의 각 소경관축공(19)에 끼워지고 방사상으로 분기공(20)이 천공된 소경관축(16)과;
   내측면에 상기 소경관축공(19)과 동축선상에 천공된 분급공(17)에 상기 소경관축(16)의 선단을 끼워서 고정하는 급기측 에어 포켓(13)과;
   내측면에 상기 소경관축공(19)과 동축선상에 천공된 수집공(18)에 상기 소경관축(16)의 후단을 끼워서 고정하는 배기측 에어 포켓(14);
   으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크형 건조기용 다축 디스크.

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