KR101244820B1

KR101244820B1 - 브리켓팅 장치

Info

Publication number: KR101244820B1
Application number: KR1020110030949A
Authority: KR
Inventors: 박상규
Original assignee: 제일산기 주식회사
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2013-04-01
Also published as: WO2012138059A2; CN103459620A; KR20120113313A; WO2012138059A3

Abstract

본 발명은 브리켓팅 장치에 관한 것이다.
본 발명의 브리켓팅 장치는 나란히 병렬로 배치되며, 밖에서 안으로 회전하며 원료를 압축 성형하는 한쌍의 브리켓팅 롤들; 상기 브리켓팅 롤들 사이의 위에 위치하여 원료를 저장하는 장입호퍼; 및 상기 장입호퍼의 내부에 상기 브리켓팅 롤들의 길이를 따라 간격을 두고 경사지게 입설되어 상기 장입호퍼의 원료를 상기 브리켓팅 롤들의 사이로 장입하는 다수개의 장입스크류들;을 포함한다.
본 발명에 의해, 브리켓팅 롤에 균일한 분포 및 압축 응력이 확보된 원료를 공급할 수 있고, 브리켓팅 장치의 수명연장과 경제적 운용을 위해서 압착시 응력 편차가 적고 고온 및 가혹한 조건에 견딜 수 있는 브리켓팅 롤이 제공되어 우수한 품질의 브리켓트를 제조할 수 있다.

Description

브리켓팅 장치{BRIQUETTING APPARATUS}

본 발명은 브리켓팅 장치에 관한 것으로, 특히 분말이나 작은 알갱이 형태로 되어 직접 사용이 부적합한 자원을 원하는 형태 및 크기로 압축 성형하여 자원으로 재활용하는 브리켓팅 장치에 관한 것이다.

전 세계적으로 부존자원의 고갈 및 가격폭등 등으로 산업현장에서 발생되는 각종 폐기물 및 미세한 분체 자원을 재활용하기 위하여 브리켓트를 제조하는 성형기계 장치가 반듯이 필요하다.

분체의 원료를 밀도가 높고 적절한 강도를 갖는 브리켓트로 대량 제조하기 위해서는 원료에 균일한 분포 및 압력이 확보되도록 하여 브리켓팅 롤에 공급되도록 하는 원료공급장치의 개발이 필요하며, 장치의 수명연장과 경제적 운용을 위해서는 압착시 응력 편차가 적고 고온 및 가혹한 조건에 견딜 수 있는 브리켓팅 롤의 개발이 필요하다.

종래의 원료공급장치에 관련하여 일본특허공보 JP05339656호 등 다수의 자료에서는 원료에 균일한 분포와 압력을 가하기 위해 다양한 형태의 방법 및 장치를 개시하고 있다. 그러나, 원료의 균일 분포 및 균일 압력을 확보하는데 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있으며, 대량생산에 부적합한 형태를 갖추고 있다.

또한, 브리켓팅 롤에 관련하여 미국특허공보 제3969062호 등 다수의 자료에서는 세그먼트 롤의 다양한 형태를 제시하고 있다.

그러나, 고온 및 가혹한 조건에서 기대할 만한 수명연장 효과를 얻지 못해 자주 교체해야 하는 실정이며, 이로 인해 생산비용의 절감이 미약한 결과를 보이고 있다.

일본특허공보 JP05339656호 미국특허공보 제3969062호

본 발명의 목적은 브리켓팅 롤에 균일한 분포 및 압축 응력이 확보된 원료를 공급하는 원료공급수단과, 브리켓팅 장치의 수명연장과 경제적 운용을 위해서 압착시 응력 편차가 적고 고온 및 가혹한 조건에 견딜 수 있는 브리켓팅 롤을 제공하여 우수한 품질의 브리켓트를 제조할 수 있는 브리켓팅 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 브리켓팅 장치는 나란히 병렬로 배치되며, 밖에서 안으로 회전하며 원료를 압축 성형하는 한쌍의 브리켓팅 롤들; 상기 브리켓팅 롤들 사이의 위에 위치하여 원료를 저장하는 장입호퍼; 및 상기 장입호퍼의 내부에 상기 브리켓팅 롤들의 길이를 따라 간격을 두고 경사지게 입설되어 상기 장입호퍼의 원료를 상기 브리켓팅 롤들의 사이로 장입하는 다수개의 장입스크류들;을 포함한다.

상기 장입스크류들은 상기 브리켓팅 롤 축의 평면 XZ면에 수직면인 YZ면을 중심으로 좌우로 예각을 갖게 입설될 수 있다.

상기 장입스크류들의 좌우 예각은 5 ∼ 25°인 것이 바람직하다.

상기 장입스크류들은 상기 예각을 갖고 지그재그 또는 중앙부 스크류가 좌측, 바깥쪽 스크류가 우측에 배치될 수 있다.

상기 장입스크류들은 상기 브리켓팅 롤의 정면인 XY면을 중심으로 좌우로 예각을 갖게 입설될 수 있다.

상기 장입스크류들의 좌우 예각은 3 ∼ 7°인 것이 바람직하다.

상기 장입스크류들의 좌우 예각은 9 ∼ 25°일 수 있다.

3개의 상기 장입스크류들의 배열시, 상기 1개의 장입스크류는 수직으로 입설되고, 나머지 상기 2개의 장입스크류들은 상기 1개의 장입스크류를 중심으로 상기 예각 만큼 좌우로 기우러져 입설될 수 있다.

상기 장입호퍼에는 원료를 상기 장입호퍼에 공급하는 공급스크류를 갖는 1개 이상의 원료공급수단이 더 설치될 수 있다.

상기 원료공급수단은 상기 공급스크류가 상기 장입호퍼로부터 30 ∼ 90°의 각도를 갖게 설치되는 것이 좋다.

상기 원료공급수단은 상기 장입호퍼의 좌우측면에 서로 대향하게 설치될 수 있다.

상기 장입스크류들은 블레이드 사이에 위치하는 홈을 더 형성함이 좋다.

상기 장입스크류들은 끝이 뾰족한 팁을 갖고, 블레이드는 상기 팁 끝까지 연결됨이 좋다.

상기 장입호퍼는 하부에 연장 설치되어 원료의 장입을 가이드하는 가이드 튜브를 더 포함할 수 있고, 상기 가이드 튜브는 경사 단부를 갖는 것이 바람직하다.

상기 경사 단부의 각도는 5 ∼ 30°인 것이 좋다.

상기 브리켓팅 롤은 롤 샤프트의 원주를 따라 성형포켓을 갖는 세그먼트들을 배열한 구조일 수 있다.

상기 브리켓팅 롤에는 냉각수로가 더 형성될 수 있다.

상기 냉각수로는 냉각수가 상기 롤 샤프트의 중심부로부터 유입되어 상기 세그먼트들을 지그재그로 통과한 후 다시 상기 롤 샤프트의 중심부로 배출되는 구조를 이루지는 것이 바람직하다.

상기 세그먼트는 비대칭 형상일 수 있다.

상기 세그먼트를 장착하는 상기 롤 샤프트의 단차면과 그 단차면과 대면하는 상기 세그먼트의 면의 각도는 상기 브리켓팅 롤의 회전방향에 대해 50 ∼ 90°의 범위 내에서 형성될 수 있다.

상기 브리켓팅 롤에는 상기 세그먼트들을 물어 고정하는 링 라이너가 더 설치되고, 상기 세그먼트들을 무는 상기 링 라이너의 절곡된 엣지 부분은 테이퍼지게 형성되는 것이 좋다.

상기 세그먼트들은 상기 롤 샤프트에서 상기 성형포켓의 배열이 사선 모양을 갖거나 V자 모양을 갖도록 상기 성형포켓을 형성할 수 있다.

상기 장입호퍼에는 상기 브리켓팅 롤으로 공급되는 원료량을 조절하기 위한 연료공급 조절판이 더 설치될 수 있다.

상기 연료공급 조절판은 상기 장입호퍼의 배출구의 크기를 조절하여 원료량을 조절함이 바람직하다.

한편, 본 발명의 브리켓팅 장치는 나란히 병렬로 배치되며, 밖에서 안으로 회전하며 원료를 압축 성형하는 한쌍의 브리켓팅 롤들; 상기 브리켓팅 롤들 사이의 위에 위치하여 원료를 저장하는 장입호퍼; 및 상기 장입호퍼의 하부 내측에 회전되게 설치되어 원료를 상기 브리켓팅 롤들로 분산 투입하는 회전분산구;를 포함한다.

상기 회전분산구는 원주를 따라 배열되는 다수개의 날개들을 포함할 수 있다.

상기 회전분산구는 표면이 매끄러운 롤 형태로 이루어질 수 있다.

상기 회전분산구는 상기 브리켓팅 롤들의 사이 위에 1개가 설치되거나, 상기 브리켓팅 롤들과 각각 대응하게 2개가 설치되거나, 삼각형상을 이루게 3개가 설치될 수 있다.

본 발명에 의해, 원료를 장입하는 장입스크류들이 브리켓팅 롤 축 평면 XZ면에 수직면인 YZ면을 중심으로 좌우로 예각으로 배치되거나 XY면을 중심으로 V형으로 배치된다. 따라서, 장입호퍼 상부에 각 장입스크류 단독의 모터를 배치하기에 충분한 여유공간을 확보 가능하여 강한 스크류 구동력을 얻을 수 있으며, 장입호퍼의 원료공급구를 상부에 배치할 수 있다. 이로 인해 브리켓팅 작업시 브리켓트의 강도 등에 품질 편차가 적은 제품을 제조할 수 있다.

또한, 장입스크류가 공급원료에 균일한 압력을 가하기 위해 브리켓팅 롤 축 평면 XZ면에 수직으로 또는 브리켓팅 롤 축 평면에 수직면인 YZ면에 예각으로 설치됨으로써 원료의 편차에 의한 압출응력 변화에 민감하게 유압을 미세 조정할 수 있다.

또한, 브리켓팅 롤에 원료를 장입하는 장입호퍼 내부로 원료를 균일하게 공급하는 원료공급수단은 장입호퍼 내 장입스크류에 예각으로 설치되는 공급스크류를 통해 점착성 또는 상대적으로 비중이 낮고 압축이 가능한 압축성 원료를 장입호퍼 내 장입스크류에 공급함으로써, 기존 대비 상대적으로 많은 원료를 압축을 가한 상태로 균일하게 공급할 수 있다.

또한, 장입호퍼 내 원료에 균일한 압력을 가하여 브리켓팅 롤으로 공급하는 장입스크류는 블레이드 사이, 즉 아래 부분에 균일한 홈을 갖고 팁끝까지 블레이드가 이어져 있는 형태로 이루어짐으로써, 기존 형태 대비 상대적으로 많은 원료를 공급 가능하여 원료의 큰 압축응력을 가할 수 있다. 블레이드가 팁 끝까지 연결됨으로써 중심부 원료까지 압축응력의 편차를 최소화시켜 브리켓팅 롤 갭으로의 원료공급시 상대적으로 균일한 압축응력을 가할 수 있다.

또한, 장입호퍼는 브리켓팅 롤 갭을 향해 원료를 균일한 압력으로 인도하는 가이드 튜브(Guide Tube)를 갖는다. 이때, 가이드 튜브의 단부가 브리켓팅 롤 축 평면에 대해 적절한 각도를 갖음으로써 2개 이상의 장입스크류에 의해 발생하는 원료의 압축응력 편차를 평준화시켜 상대적으로 균일한 응력확보가 가능하다.

또한, 브리켓팅 롤은 세그먼트 부분과 샤프트 부분에 냉각수로를 설치하여 충분한 냉각이 이루어지도록 함으로서 재료 강종의 기계적 성질을 고온에서도 그대로 유지하여 수명을 극대화할 수 있다. 아울러, 세그먼트가 비대칭의 형상으로 이루어짐으로써 비중이 높고 압축성이 큰 원료에 강한 압축응력을 요구하는 경우, 샤프트에 부착된 세그먼트의 이탈을 유도하는 이격이 발생하지 않는다. 또한, 세그먼트를 엣지부분이 테이퍼진 링 라이너를 장착하여 고정함으로써 세그먼트의 이탈 방지 및 양호한 진원도 확보가 수월해진다.

또한, 세그먼트의 성형포켓이 사선(/) 모양, 브이(∨)자 모양 또는 역브이(∧)자 모양 형태로 배열됨으로써, 브리켓팅시 유압으로 조절되는 브리켓팅 롤의 유압 압착응력의 편차를 감소시켜 장비의 수명을 현저히 향상시키며 균일한 품질의 브리켓트를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일예의 브리켓팅 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1을 평면에서 본 도면이다.
도 3은 도 2의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 다른 변형예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 예의 브리켓팅 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에서 장입호퍼 내부로 원료를 공급하는 원료공급수단을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 예의 브리켓팅 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 변형예이다.
도 11은 도 9의 다른 변형예이다.
도 12는 본 발명에서 장입스크류를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 변형예이다.
도 14는 장입호퍼를 나타낸 도면이다.
a)는 기존 장입호퍼를 나타낸 도면이다.
b)는 본 발명의 장입호퍼를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에서 브리켓팅 롤을 나탄낸 도면이다.
도 16은 도 15의 변형예이다.
도 17은 본 발명에서 브리켓팅 롤을 단면하여 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명에서 비대칭 형상의 세그먼트를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명에서 링 라이너를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명에서 세그먼트의 성형포켓이 사선(/) 모양으로 배열된 모습을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명에서 세그먼트의 성형포켓이 브이(∨)자 모양으로 배열된 모습을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명에서 장입호퍼 측면에 장착된 원료공급 조절판을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명에서 장입호퍼 좌우측면에 원료공급 조절판이 2개 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명에서 장입호퍼 측면에 원료공급 조절판의 상부를 고정하고 하부 팁부분을 밀대로 밀어 삽입시키는 모습을 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명에서 원료공급 조절판 전체를 밀대로 밀어 삽입시키는 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 브리켓팅 장치는 장입스크류들(20)을 장입호퍼(10)에 경사지게 입설한다.

기존에 장입스크류들(20)은 수직으로 나란히 배치되어 II 형을 이루는데, 이런 배치의 경우, 균일한 원료공급압력을 확보하기 위해 장입스크류들(20)의 간격을 충분히 확보할 수 없으므로, 소폭 및 중폭(예컨대, 롤폭 : 700mm 이하)의 브리켓팅 롤(60)에서만 사용하여야 하는 단점이 있다.

또한, 장입스크류들(20)을 구동하기 위해 장입호퍼(10)의 상부에 각 장입스크류들(20) 단독의 모터(30)를 배치하기에 여유공간이 충분하지 못해 두 구동축이 나오는 기어박스 구동계를 사용했는데, 이 때문에 장입호퍼(10) 상부에 형성되는 연료공급구(13)가 장입호퍼(10) 측면에 위치할 수 밖에 없어 원료공급 라인의 형태 및 구동계의 위치에 따라 그 배치가 결정되는 문제가 있다.

따라서 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 장입스크류들(20)을 브리켓팅 롤(60) 축 평면 XZ면에 수직면인 YZ면을 중심으로 좌우로 예각(A,A')으로 배치한다. 이로서 장입호퍼(10) 상부에는 각 장입스크류들(20) 단독의 모터(30)를 배치하기에 충분한 여유공간의 확보가 가능하여 장입스크류들(20)을 강하게 구동할 수 있으며, 원료공급구(13)를 상부에 배치할 수 있다.

이때, YZ면을 중심으로 한 각 장입스크류들(20)의 좌우 예각(A,A')은 5 ~ 25°로 설정되는 것이 바람직하다. 5°미만에서는 장입호퍼(10) 상부에 충분한 여유공간 확보가 불가능하고, 25°초과에서는 장입스크류들(20)의 지나친 기울어짐으로 인해 브리켓팅 롤(60) 사이로 균일한 원료공급압력을 확보하기 곤란해 진다. 더 바람직하게는, YZ면을 중심으로 각 장입스크류들(20)의 좌우 예각은 10 ~ 25°로 설정되는 것이다. 이로 인해, 브리켓팅 작업시 브리켓트의 강도 등에 품질 편차가 적은 제품을 제조할 수 있다.

브리켓팅 롤(60)이 광폭(예컨대, 롤폭 : 700mm 이상)일 경우, 강한 원료공급압력을 확보하기 위해 장입스크류(20)를 3개 이상 배치하여야 한다.

이때 도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 장입스크류(20)가 필요한 경우, 2개의 장입스크류(20)는 좌측, 1개의 장입스크류(20)는 우측에 각각 예각(A,A')을 갖고 지그재그로 배치될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 4개의 장입스크류(20)가 필요한 경우, 2개의 장입스크류(20)는 좌측, 다른 2개의 장입스크류(20)는 우측에 지그재그 형태 배치될 수 있고, 중앙부 2개가 좌측에 바깥쪽 2개가 우측에 배치될 수 있다.

이와 달리 도 5에 도시된 바와 같이, 장입스크류들(20)은 V형으로 배치될 수 있다. 장입스크류들(20)이 V형으로 배치되면, 장입호퍼(10)의 상부에 각 장입스크류(20) 단독의 모터(30)를 배치하기에 충분한 여유공간을 확보 가능하여 스크류(20)를 강하게 구동할 수 있으며, 원료공급구(13)를 상부에 배치할 수 있는 장점이 있다.

이때, 브리켓팅 롤(60)의 정면인 XY면을 중심으로 좌우 각 장입스크류들(20)의 예각(B,B')은 3 ~ 7°로 설정된다. 예각(B,B')이 3 ~ 7°인 경우, 장입호퍼(10) 상부에 여유공간 확보가 가능함과 아울러 브리켓팅 롤(60)이 중폭인 경우, 롤(60)으로 공급되는 원료의 균일한 압력확보가 원활해진다.

또한, 브리켓팅 롤(60)이 소폭인 경우, 예각(B,B')은 9 ~ 25°인 것이 바람직하다. 예각(B,B')이 9 ~ 25°가 되면, 브리켓팅 롤(60)의 유압 압력의 미세조정이 유리해지며, 아울러 장입호퍼(10) 상부에 충분한 여유공간 확보가 가능한 장점이 있다.

또한, 브리켓팅 롤(60)이 광폭(예컨대, 롤폭 : 700mm 이상)일 경우, 강한 원료공급압력을 확보하기 위해 장입스크류(20)가 3개이상 배치될 필요가 있는데, 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이 ↘↓↙ 형태로 배치될 수 있다. 즉, 1개의 장입스크류(20)는 수직으로 배치되고, 2개의 장입스크류들(20)은 1개의 장입스크류(20)를 중심으로 예각(B,B') 만큼 좌우로 기우러져 배치될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 브리켓팅 롤(60)에 원료를 장입하는 장입호퍼(10) 내부로 원료를 균일하게 공급하는 원료공급수단(40)은 장입호퍼(10) 측면에 설치된다. 원료공급수단(40)은 모터 등의 구동력으로 회전하는 공급스크류(41)를 통해 점착성 또는 상대적으로 비중이 낮고 압축이 가능한 압축성 원료를 장입호퍼(10) 내 장입스크류(20)에 공급하는 역할을 한다.

이처럼 장입호퍼(10) 측면에 설치되는 원료공급수단(40)은 원료에 더 큰 압력을 가하고 제품 생산량을 증가시키기 위해 그 수를 1개이상, 예컨대 4개까지 장입호퍼(10)의 측면 각 방향(예컨대, 서로 대향하게)에 설치될 수 있으며, 장입호퍼(10) 내 장입스크류(20) 축으로부터 공급스크류(41) 축 각도(C)가 30°에서 90°를 이루도록, 즉 수평공급 형태에서 사선 공급형태로 다양하게 설치될 수 있다.

비중이 높은 원료를 균일하게 공급하기 위해서는 공급스크류(41) 축 각도(C)가 장입스크류(20) 축으로부터 60 ~ 90°로 설치되는 것이 바람직하다. 이 각도는 원료의 비중에 따라 적절한 각도를 선정하여 설치하는 것이 가능하다(도 8 참조).

또한, 비중이 작은 원료를 균일하게 1차 압축까지 가하여 공급하기 위해서는 공급스크류(41) 축 각도(C)가 30 ~ 60°로 설치되는 것이 바람직한다. 이때, 원료투입구(42)의 크기를 공급스크류(41)를 감싸는 통체의 크기(43)보다 상대적으로 크게 하여 더 많은 원료를 압축을 가한 상태로 균일하게 공급할 수 있다(도 8 참조).

한편 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 비압축성인 미분이거나 비중이 상대적으로 높고, 또는 비점착성 원료를 브리켓팅할 경우, 본 발명은 장입스크류(20) 대신에 원주 방향으로 작은 날개(71)가 장착된 회전분산구(70)를 장입호퍼(10)에 장착할 수 있다.

회전분산구(70)는 상부에서 중력에 의해 하향하는 원료를 회전하면서 균일하게 분산시켜 브리켓팅 롤(60) 갭 사이로 공급하며, 장입호퍼(10) 내 원료의 브릿지(Bridge) 현상을 효과적으로 억제한다.

이러한 회전분산구(70)는 원료의 특성, 즉 비압축성, 비중, 비점착성의 정도가 클수록 그 수를 1개에서 3개까지 설치함으로서 원료의 균일분산 공급 효과를 높일 수 있다.

예컨대 도 9에 도시된 바와 같이, 회전분산구(70)는 브리켓팅 롤들(60)의 사이 위에 1개가 설치되거나, 도 10에 도시된 바와 같이 브리켓팅 롤들(60)과 각각 대응하게 2개가 설치되거나, 점선으로 표시된 바와 같이 삼각형상을 이루게 3개가 설치되어 원료의 균일분산 공급 효과를 높일 수 있다.

이와 달리, 상기와 같은 특성을 갖는 원료의 브리켓트 압축강도를 더욱 높이기 위해서 도 11에 도시된 바와 같이, 회전분산구(70)는 날개(71)가 없는 표면이 매끄러운 롤 형태를 이루어 설치될 수 있다.

롤 형태의 회전분산구(70)는 원료를 1차 압축후 브리켓팅 롤(60) 사이로 공급하며, 이에 의해 1차 압축된 원료가 브리켓팅 롤(60)에서 2차 강한 압축을 받으면 강도가 우수한 브리켓트를 제조할 수 있다. 이러한 회전분산구(70)는 브리켓팅 롤들(60)과 각각 대응하게 2개가 설치되어 중력에 의해 하향하는 원료를 롤(60) 사이로 공급한다.

이와 같은 회전분산구(70)는 안에서 밖으로 회전하며 원료를 브리켓팅 롤들(60)로 공급한다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 장입스크류(20)는 블레이드(21) 아래 즉, 블레이드(21) 사이 부분에 균일한 홈(22)이 있고, 또한 끝이 뾰족한 팁끝(23)까지 블레이드(21)가 이어져 있는 형태로 이루어짐이 바람직하다.

도 12에 도시된 바와 같이, 블레이드(21) 아래 부분의 균일한 홈(22)은 기존 밋밋한 형태 대비 더 많은 원료를 공급가능하여 원료의 큰 압축응력을 가할 수 있도록 한다.

도 12에는 기존 장입스크류와 본 발명의 장입스크류(20) 사용시 원료 압축응력을 비교한 그래프가 도시되어 있다. 기존 장입스크류 대비 본 발명의 장입스크류(20)를 사용시 블레이드(21) 끝부분 뿐만 아니라 장입스크류(20) 중심부의 압축응력이 기존 장입스크류 대비 높은 압축응력을 나타내고 있음을 알 수 있다.

또한, 기존의 스크류의 블레이드(21)는 팁끝(23)까지 연결되어 있지 않아 원료를 공급시 블레이드(21) 끝부분에 원주방향에 압축응력이 집중되고 중심부의 원료 압력이 낮아 반경방향으로의 압축응력 편차가 발생하였다.

도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 장입스크류(20)는 블레이드(21)가 팁끝(23)까지 연결되어 있기 때문에 중심부 원료까지 압축응력의 편차를 최소화시켜 브리켓팅 롤(60) 갭으로의 원료공급시 상대적으로 균일한 압축응력을 가할 수 있다.

도 13에는 기존 장입스크류와 본 발명의 장입스크류(20) 사용시 원료 압축응력을 비교한 그래프가 도시되어 있다. 기존 장입스크류 대비 본 발명의 장입스크류(20)를 사용시 블레이드(21) 끝부분의 압축응력은 동일하나 장입스크류(20) 중심부의 압축응력이 기존 장입스크류 대비 높은 압축응력을 나타내고 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 장입스크류(20)는 브리켓팅 장치에 적용시 원료의 압축응력을 높여 고밀도의 균일한 강도를 갖는 브리켓트를 제조할 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 장입호퍼(10)는 하부에 연장 설치되어 브리켓팅 롤(60)을 향해 원료를 균일한 압력으로 인도하는 가이드 튜브(50)를 포함한다. 가이드 튜브(50)는 하단 즉, 하면은 경사단부(51)를 이루는데, 경사단부(51)의 각도(D)는 브리켓팅 롤(60) 축 평면(XZ)에 대하여 5 ~ 30°가 됨이 바람직하다.

도 14 a)에 도시된 바와 같이, 가이드 튜브(50)의 하면이 브리켓팅 롤(60) 축 평면(XZ)에 평행하게 제작되면, 2개 장입스크류(20)의 평균 압축응력의 최대최소 편차가 큰 현상이 나타난다.

반면, 도 14 b)에 도시된 바와 같이, 하면이 각도(D) 5 ~ 30°가 되도록 제작되면, 2개 이상의 장입스크류(20)에 의해 발생하는 원료의 압축응력 편차를 대폭 감소시켜 상대적으로 균일한 응력확보가 가능하다. 각도(D)가 5°미만에서는 충분한 편차 감소효과를 얻을 수 없으며, 각도(D)가 30°초과에서는 오히려 압축응력의 편차가 증가되는 현상을 나타낸다.

도 15에 도시된 바와 같이, 브리켓팅 롤(60)은 롤 샤프트(61)에 포켓(63a)이 가공된 세그먼트들(63)을 부착하는 세그먼트 타입 롤이다. 이러한 브리켓팅 롤(60)에는 냉각수로(90)가 설치되는데, 고온에서의 브리켓팅시 냉각수로(90)가 세그먼트(63)에 인접한 롤 샤프트(61) 부분에만 설치되는 경우 세그먼트(63)를 간접적인 방식으로 냉각시키므로 세그먼트(63)가 충분히 냉각이 되지 못하는 문제가 있다.

따라서, 세그먼트(63)의 온도가 강종의 오스테나이트(Austenite) 역변태온도 이상 상승하는 경우, 상온의 마르텐사이트(Martensite) 조직 일부 또는 장시간 사용시 대부분의 조직이 오스테나이트로 역변태하여 기계적 성질, 특히 내마모성이 현저히 감소하게 되어 수명이 줄어드는 단점을 보인다.

이에, 본 발명은 냉각수로(90)가 세그먼트(63)를 직접 관통하게 설치하여 충분한 냉각이 이루어지도록 한다. 냉각수로(90)는 세그먼트(63)를 관통하는 유로(91)를 형성하고 그 유로(91)를 외부에서 관체(93)로 연결함으로써 이루어진다.

이로 인해, 세그먼트(63)는 고온에서 장시간 사용하여도 오스테나이트 역변태온도 이상 상승하지 않아 강종의 요구 기계적 성질인 내마모성을 그대로 유지하여 수명을 극대화할 수 있다.

또한 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 냉각수로(90)가 세그먼트(63)와 롤 샤프트(61)를 번갈아 가며 통과하도록 하면 더욱 양호한 냉각효과를 얻을 수 있다. 냉각수로(90)는 냉각수가 롤 샤프트(61)의 중심부로부터 유입되어 롤 샤프트(61) 표면 모든 세그먼트들(63)을 지그재그 방향으로 통과한 후 다시 롤 샤프트(61)의 중심부로 배출되는 구조를 이룬다.

도 18에 도시된 바와 같이, 세스먼트(63)의 형상은 통상 원주방향으로 대칭 형상을 사용하나, 비중이 높고 압축성이 큰 원료에 강한 압축응력을 요구하는 경우, 롤 샤프트(61)에 부착된 세그먼트(63)의 이탈을 유도하는 이격이 발생할 수 있으므로 비대칭의 형상을 사용할 수 있다.

이때 형상은 롤(60) 회전 방향에 강력한 대응이 되도록 롤 샤프트(61) 형상과 세그먼트(63)의 뒷면방향이 회전방향에 대한 각도(E)가 50 ~ 90°의 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

즉, 세그먼트(63)를 탑재하는 롤 샤프트(61)의 단차면(61a)과 그 단차면(61a)과 대면하는 세그먼트(63)의 뒷면(63b)의 각도(E)는 브리켓팅 롤(60)의 회전방향에 대해 50 ∼ 90°의 범위 내에서 다양하게 형성될 수 있다.

도 19에 도시된 바와 같이, 세그먼트들(63)이 다양한 볼팅 방법에 의해 롤 샤프트(61)의 표면에 부착되면 세그먼트(63)가 부착된 최종 롤(60)의 진원도를 확보하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 세그먼트들(63)을 물어 고정하는 링 라이너(80)를 설치하되, 세그먼트들(63)을 무는(닿는) 절곡된 엣지부분(81)이 테이퍼가 진 링 라이너(80)를 설치함으로써, 볼팅에 의해 롤 샤프트(61)에 부착된 세그먼트들(63)의 진원도를 확보하고 있다. 따라서, 링 라이너(80)를 장착시 세그먼트(63)의 이탈 방지 및 양호한 진원도 확보가 수월해 진다.

도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 세그먼트들(63)은 롤 샤프트(61)에서 성형포켓(63a)의 배열이 사선 모양을 갖거나 브이(V)자 모양을 갖도록 성형포켓(63a)을 형성한다.

즉, 세그먼트(63)의 표면 포켓(63a)은 사선(/) 모양, 역브이(∧)자 모양, 브이(∨)자 모양의 형태로 롤 샤프트(61)에 배열되어 브리켓팅시 유압으로 조절되는 브리켓팅 롤(60)의 유압 압착응력의 편차를 감소시켜 장비의 수명을 현저히 향상시킨다.

성형포켓(63a)이 일자형(-)으로 배열된 브리켓팅 롤(60)을 이용하여 브리켓팅 작업시 원료가 포켓(63a)으로 유입되어 그 내부에서 압착될 때 가장 큰 압착응력을 나타내는 포켓(63a)의 뒷측 2/3 ~ 3/4 지점이 포켓(63a)의 수 만큼 동시에 가해지기 때문에 이와 다른 전후지점과 큰 압착응력의 편차를 나타내게 된다.

그러나 도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 성형포켓(63a)이 /, ∧, ∨ 형태로 배열된 경우, 포켓(63a)의 뒷측 2/3 ~ 3/4 지점이 동시가 아닌 브리켓팅 롤(60)의 회전에 따라 순차적으로 주어지고 압착응력이 큰 부분과 작은 부분의 포켓(63a) 위치가 동시에 이어지므로 일자형(-) 방식에 비해 상대적으로 크게 완화된 압착응력의 편차를 나타내게 된다.

이러한 압착응력 편차의 감소는 브리켓팅 장비의 수명을 현저히 향상시킬 수 있으며 아울러 균일한 품질의 브리켓트를 제조할 수 있다.

고밀도, 고강도의 우수한 품질의 브리켓트를 제조하기 위해서는 원료의 수분, 성분, 입자 크기 등의 조건들이 항상 균일한 상태를 유지하면서 공급되어야 한다. 그러나 산업 현장에서는 초기 원료의 상태의 변화나, 브리켓팅 장비의 선단 공정인 건조과정, 원료의 선별, 파쇄과정 및 바이더의 혼합과정 등에서 원하는 균질성 확보가 안되는 경우, 후공정인 브리켓팅 공정에서 균일한 품질의 브리켓트를 얻을 수 없다. 따라서 브리켓팅 장비에서는 원료공급량, 롤의 유압, 스크류 피더(feeder)의 속도 등을 조절하여 선공정의 불균질성으로 인한 브리켓트의 품질 편차를 최소화하려는 노력을 한다.

도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 롤(60)으로 공급되는 원료의 량을 효과적으로 조절하기 위해 장입호퍼(10) 측면에 원료공급 조절판(110)을 장착하는 것이 바람직하다.

도 22에 도시된 바와 같이, 원료공급 조절판(110)은 롤(60)으로 공급되는 원료량을 감소시키기 위해 롤(60) 갭 깊숙이 진입하게 되며, 원료량을 증가시키기 위해서는 롤(60) 갭에서 최대한 후퇴하는 방법으로 공급 원료량을 조절할 수 있다. 이처럼, 원료공급 조절판(110)은 장입호퍼(10)의 연료 배출구의 크기를 조절하여 연료량을 조절한다.

도 23에 도시된 바와 같이, 원료공급 조절판(110)은 원료 공급량의 조절 능력을 증대시키기 위해 장입호퍼(10)의 좌우 양측에 설치될 수 있다.

한편, 원료조절판(110)의 형태는 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이 조절판(110)을 삽입 후퇴시키는 방식과, 도 24에 도시된 바와 같이 장입호퍼(10) 측면에 조절판(110)의 상부를 시계추 처럼 회전되게 고정하고 하부 팁부분을 밀대(120)로 밀어 삽입시키는 방식, 도 25에 도시된 바와 같이 조절판(110) 전체를 밀대(120)로 밀어 서랍식으로 삽입시키는 방식이 가능하다. 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이 원료공급 조절판(110)은 원료 공급량의 조절 능력을 증대시키기 위해 장입호퍼(10)의 좌우 양측에 설치될 수 있다.

10:장입호퍼 13:연료공급구
20:장입스크류 21:블레이드
22:홈 23:팁끝
30:모터 40:원료공급수단
41:공급스크류 42:연료투입구
43:통체 50:가이드튜브
51:경사단부 60:브리켓팅 롤
61:롤 샤프트 61a:단차면
63:세그먼트 63a:성형포켓
63b:뒷면 70:회전분산구
71:날개 80:링 라이너
81:엣지부분 90:냉각수로
91:유로 93:관체
110:연료공급 조절판 120:밀대

Claims

나란히 병렬로 배치되며, 밖에서 안으로 회전하며 원료를 압축 성형하는 한쌍의 브리켓팅 롤들;
상기 브리켓팅 롤들 사이의 위에 위치하여 원료를 저장하는 장입호퍼; 및
상기 장입호퍼의 내부에 상기 브리켓팅 롤들의 길이를 따라 간격을 두고 경사지게 입설되어 상기 장입호퍼의 원료를 상기 브리켓팅 롤들의 사이로 장입하는 다수개의 장입스크류들;을 포함하며,
상기 장입호퍼에는 원료를 상기 장입호퍼에 공급하는 공급스크류를 갖는 1개 이상의 원료공급수단이 더 설치되는 브리켓팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 장입스크류들은 상기 브리켓팅 롤 축의 평면 XZ면에 수직면인 YZ면을 중심으로 좌우로 예각을 갖게 입설되는, 브리켓팅 장치.
제2항에 있어서,
상기 장입스크류들의 좌우 예각은 5 ∼ 25°인 것을 특징으로 하는, 브리켓팅 장치.
제2항에 있어서,
상기 장입스크류들은 상기 예각을 갖고 지그재그로 배열되는, 브리켓팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 장입스크류들은 상기 브리켓팅 롤의 정면인 XY면을 중심으로 좌우로 예각을 갖게 입설되는, 브리켓팅 장치.
제5항에 있어서,
상기 장입스크류들의 좌우 예각은 3 ∼ 7°인 것을 특징으로 하는, 브리켓팅 장치.
제5항에 있어서,
상기 장입스크류들의 좌우 예각은 9 ∼ 25°인 것을 특징으로 하는, 브리켓팅 장치.
제5항에 있어서,
3개의 상기 장입스크류들의 배열시, 상기 1개의 장입스크류는 수직으로 입설되고, 나머지 상기 2개의 장입스크류들은 상기 1개의 장입스크류를 중심으로 상기 예각만큼 좌우로 기울어져 입설되는, 브리켓팅 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 원료공급수단은 상기 공급스크류가 상기 장입호퍼로부터 30 ∼ 90°의 각도를 갖게 설치되는, 브리켓팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 원료공급수단은 상기 장입호퍼의 좌우측면에 서로 대향하게 설치되는, 브리켓팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 장입스크류들은 블레이드 사이에 위치하는 홈을 더 형성하는, 브리켓팅 장치.
제1항 또는 제12항에 있어서,
상기 장입스크류들은 끝이 뾰족한 팁을 갖고, 블레이드는 상기 팁 끝까지 연결되는, 브리켓팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 장입호퍼는 하부에 연장 설치되어 원료의 장입을 가이드하는 가이드 튜브를 더 포함하고, 상기 가이드 튜브는 경사 단부를 갖는, 브리켓팅 장치.
제14항에 있어서,
상기 경사 단부의 각도는 5 ∼ 30°인 것을 특징으로 하는, 브리켓팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 브리켓팅 롤은 롤 샤프트의 원주를 따라 성형포켓을 갖는 세그먼트들을 배열한 구조인, 브리켓팅 장치.
제16항에 있어서,
상기 브리켓팅 롤에는 냉각수로가 더 형성되는, 브리켓팅 장치.
제17항에 있어서,
상기 냉각수로는 냉각수가 상기 롤 샤프트의 중심부로부터 유입되어 상기 세그먼트들을 지그재그로 통과한 후 다시 상기 롤 샤프트의 중심부로 배출되는 구조를 이루는, 브리켓팅 장치.
제16항에 있어서,
상기 세그먼트는 비대칭 형상인, 브리켓팅 장치.
제19항에 있어서,
상기 세그먼트를 장착하는 상기 롤 샤프트의 단차면과 그 단차면과 대면하는 상기 세그먼트의 면의 각도는 상기 브리켓팅 롤의 회전방향에 대해 50 ∼ 90°의 범위 내에서 형성되는, 브리켓팅 장치.
제16항에 있어서,
상기 브리켓팅 롤에는 상기 세그먼트들을 물어 고정하는 링 라이너가 더 설치되고, 상기 세그먼트들을 무는 상기 링 라이너의 절곡된 엣지 부분은 테이퍼지게 형성되는, 브리켓팅 장치.
제16항에 있어서,
상기 세그먼트들은 상기 롤 샤프트에서 상기 성형포켓의 배열이 사선 모양을 갖거나 V자 모양을 갖도록 상기 성형포켓을 형성하는, 브리켓팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 장입호퍼에는 상기 브리켓팅 롤으로 공급되는 원료량을 조절하기 위한 연료공급 조절판이 더 설치되는, 브리켓팅 장치.
제23항에 있어서,
상기 연료공급 조절판은 상기 장입호퍼의 배출구의 크기를 조절하여 원료량을 조절하는, 브리켓팅 장치.
나란히 병렬로 배치되며, 밖에서 안으로 회전하며 원료를 압축 성형하는 한쌍의 브리켓팅 롤들;
상기 브리켓팅 롤들 사이의 위에 위치하여 원료를 저장하는 장입호퍼; 및
상기 장입호퍼의 하부 내측에 회전되게 설치되어 원료를 상기 브리켓팅 롤들로 분산 투입하는 회전분산구;를 포함하는,
브리켓팅 장치.
제25항에 있어서,
상기 회전분산구는 원주를 따라 배열되는 다수개의 날개들을 포함하는, 브리켓팅 장치.
제25항에 있어서,
상기 회전분산구는 표면이 매끄러운 롤 형태로 이루어지는, 브리켓팅 장치.
제25항에 있어서,
상기 회전분산구는 상기 브리켓팅 롤들의 사이 위에 1개가 설치되거나, 상기 브리켓팅 롤들과 각각 대응하게 2개가 설치되거나, 삼각형상을 이루게 3개가 설치되는, 브리켓팅 장치.