KR101276135B1

KR101276135B1 - 펠렛 제조 장치

Info

Publication number: KR101276135B1
Application number: KR1020100070509A
Authority: KR
Inventors: 남상덕; 김범용; 이순우; 로 영일
Original assignee: 김범용
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2013-06-18
Also published as: KR20120008979A

Abstract

본 발명은 톱밥, 왕겨 등의 분말원료를 공급하여 펠렛 형태로 압출 제조하되 짧은 시간 내에 많은 양의 펠렛을 원활하게 제조할 수 있도록 한 펠렛 제조 장치에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 내부에 수납공간이 마련되며, 투입구와 배출구가 구비되는 원통형상의 하우징; 상기 하우징 내부에 회전축을 회전중심으로 회전가능하게 수평으로 설치되되 상기 회전축 부근에서 원주방향으로 상향 경사지게 형성되는 상면을 가지며, 하방으로 복수의 압출공이 관통형성되는 원판다이; 상기 회전축과 직각을 이루도록 설치된 고정축에 상기 원판다이의 상면과 구름접촉 가능하게 베어링결합되는 복수의 가압롤러; 및 상기 원판다이를 회전시켜주는 구동부;를 포함하여, 상기 투입구를 통해 공급되는 분말원료를 상기 압출공을 통해 하방으로 압출 가공하여 펠렛을 형성해주는 것을 특징으로 한다.

Description

펠렛 제조 장치{Apparatus for manufacturing pellet}

본 발명은 펠렛 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 톱밥, 왕겨 등 분말 형태의 원료를 땔감 용도인 펠렛(pellet) 형태로 제조할 수 있는 펠렛 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 톱밥, 갈대, 왕겨, 볏 집, 초근목피, 목초, 나뭇가지, 나무뿌리, 폐목 등의 난분쇄성 섬유질 원료들은 고압으로 압축하여 일정한 크기의 펠렛(pellet)으로 만들어 사용하면 보관 및 운반 등에 편리한 점이 많다.

그러나 상기 펠렛은 성형화가 잘 되지 않아 천연상태 그대로 사료, 비료 또는 연료(땔감) 등의 용도로 사용하는 것이 대부분이다.

다시 말해서, 상기 원재료가 가지는 부피에 의한 처리 문제 때문에 상기 재료들의 부피를 줄이기 위해 강제로 압착하거나 분쇄하는 등의 추가적인 공정이 요구된다. 즉, 상기 원료들은 천연 상태로는 섬유질이 많고, 점착성이 없기 때문에 그 자체로는 펠렛 성형이 잘되지 않는다. 따라서, 상기와 같은 원료들을 펠렛으로 성형화시키려면 먼저 입자크기를 작고 균일하게 분쇄하여야 하고, 여기에 점착성 물질을 부원료로 섞어 펠렛으로 제조하게 된다.

이와 같은 펠렛을 제조하기 위해 종래에 펠렛 제조 장치가 제시된 바 있다.

종래의 펠렛 제조 장치는 모터의 동력을 전달받아 회전하는 복수의 회전드럼과, 회전드럼의 상측 외주연과 맞닿게 결합되며 그 사이에 분말의 원료가 공급되어 펠렛으로 압출되는 압출공을 포함한 원판다이를 포함하여 구성된다.

이 경우 원판다이는 수평을 이루고, 상단에 위치한 드럼(펠렛연료인 톱밥을 밀어넣는 드럼)과는 수직으로 설치되어 펠렛을 제조하는 구조로 이루어져 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 펠렛 제조 장치는 공급되는 분말원료가 압출되는 과정에서 상기 분말원료의 일부가 원판다이의 외둘레 측으로 밀려 떨어지거나 특정부위에 계속 쌓이게 되는 등 압출 효율이 떨어지는 구조상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 톱밥, 왕겨 등의 분말원료를 공급하여 펠렛 형태로 압출 제조하되 짧은 시간 내에 많은 양의 펠렛을 원활하게 제조할 수 있도록 한 펠렛 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 펠렛 제조 장치는, 내부에 수납공간이 마련되며, 투입구와 배출구가 구비되는 원통형상의 하우징; 상기 하우징의 내부 수평방향으로 회전축을 회전중심으로 회전가능하게 설치되되 상기 회전축 부근에서 원주방향으로 상향 경사지게 형성되는 상면을 가지며, 하방으로 복수의 압출공이 관통형성되는 원판다이; 상기 회전축과 직각을 이루도록 설치된 고정축에 상기 원판다이의 상면과 구름접촉 가능하게 베어링결합되는 복수의 가압롤러; 및 상기 원판다이를 회전시켜주는 구동부;를 포함하여, 상기 투입구를 통해 공급되는 분말원료를 상기 압출공을 통해 하방으로 압출 가공하여 펠렛을 형성해주는 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 원판다이의 상면은 원주방향으로 30°상향 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가압롤러는 상기 회전축을 기준으로 방사상으로 일정각도 이격되게 복수개 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가압롤러는 상기 원판다이의 상면과 엇각을 이루는 원추형상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가압롤러의 외주연에는 사선방향으로 V자 형상의 홈이 복수개 형성된 것을 더 포함한다.

또한 상기 투입구에는, 펠렛 제조시 투입되는 분말원료가 잘 뭉쳐질 수 있도록 함과 아울러 펠렛의 열효율을 향상시킬 수 있도록 분말원료에 소정량의 혼합액을 분사 공급해주는 분사부;와, 상기 분말원료와 혼합액을 골고루 섞어주는 교반부;가 더 구비된 것을 포함한다.

또한 상기 혼합액은, 물과 오일이 9:1의 비율로 혼합되어 이루어지되 상기 오일은 자트로파 오일 또는 팜 오일 중 어느 하나를 사용하는 것을 포함하고, 상기 혼합액은 상기 분말원료에 9 ~ 15% 함유되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 펠렛 제조 장치는, 열효율이 좋은 양질의 펠렛을 짧은 시간 내에 다량 제조할 수 있고, 펠렛의 표면이 매끄럽고 잘 부서지지 않으며, 펠렛 성형 전 팜 오일 혹은 자트로파 오일 혹은 기타 농산물로부터 축출한 오일을 포함하고 있기 때문에 보다 단순한 톱밥 등을 이용한 펠렛 연료보다는 점화가 빠르고, 열 열량이 보다 높은 펠렛을 얻을 수 있는 장점이 있다

도 1은 본 발명에 따른 펠렛 제조 장치의 내부구성도,
도 2a는 본 발명에 따른 가압롤러의 일 실시예,
도 2b는 본 발명에 따른 가압롤러의 다른 실시예,
도 2c는 본 발명에 따른 가압롤러의 또 다른 실시예,
도 3은 본 발명에 따른 가압롤러의 일측에 유도날개가 구비된 상태를 보여주는 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 높낮이조절수단의 구조를 보여주는 측 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 펠렛 제조 장치의 작동상태도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 펠렛 제조 장치의 내부구성도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 가압롤러의 일 실시예이며, 도 2b는 본 발명에 따른 가압롤러의 다른 실시예이고, 도 2c는 본 발명에 따른 가압롤러의 또 다른 실시예이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 펠렛 제조 장치(100)는 하우징(110), 원판다이(120), 가압롤러(130), 구동부(150)를 포함하여 구성된다.

이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하우징(110)은 내부에 수납공간(S)이 마련된다. 하우징(110)의 상부 일측에는 펠렛(2)의 제조원료인 분말원료(1)를 투입하기 위한 투입구(111)가 구비되고, 하부 일측에는 압출 제조된 펠렛(2)을 외부로 배출하기 위한 배출구(113)가 구비된다. 여기서, 바람직하게는 이와 같은 하우징(110)의 내부 상측에는 투입구(111)를 통해 투입된 분말원료(1)를 특정부위로 유도공급해주는 호퍼(115)가 설치된다.

또한 상기 투입구(113)에는 펠렛(2) 제조시 분말원료(1)가 잘 뭉쳐질 수 있도록 하는 한편 펠렛(2)의 열효율을 향상시킬 수 있도록 분말원료(1)에 소정량의 혼합액을 분사 공급해주는 분사부(117)와, 분말원료(1)와 혼합액을 골고루 섞어주는 교반부(119)가 더 구비된다.

이 경우 상기 혼합액은 물과 오일이 9 : 1의 중량비로 혼합되어 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 오일은 자트로파 오일 또는 팜 오일 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 혼합액은 공급되는 분말원료(1)에 9 ~ 15중량% 정도 함유되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 혼합액이 9중량% 이하로 함유될 경우에는 분말원료(1)가 잘 뭉쳐지지 않고, 반대로 혼합액이 15중량%이상 함유될 경우에는 분말원료(1)가 너무 질게 혼합이 되어 양질의 펠렛(2)을 얻을 수 없게 된다.

원판다이(120)는 투입되는 분말원료(1)를 펠렛(2)으로 형성하기 위해 마련되는 것으로, 이러한 원판다이(120)는 하우징(110)의 내부 수평방향으로 회전축(121)을 회전중심으로 회전가능하게 설치된다. 이 경우 원판다이(120)에는 공급되는 분말원료(1)를 원기둥 형상의 펠렛(2)으로 압출 제조할 수 있도록 복수의 압출공(123)이 하방으로 관통형성된다.

이 경우 상기 원판다이(120)의 상면(120a)은 회전축(121) 부근에서 원주방향으로 갈수록 소정각도(일례로 30°) 상향 경사지게 형성된다. 즉, 공급되는 분말원료가 회전하는 원판다이(120)의 원심력에 의해 외둘레 측으로 치우치는 것을 방지해줌과 아울러 원판다이(120)의 상면(120a)에 골고루 분포시켜줌으로써 원활한 펠렛(2)의 제조가 이루어질 수 있게 된다.

가압롤러(130)는 원판다이(120)의 상면(120a)으로 유도공급되는 분말원료(1)를 압출공(123) 측으로 가압하여 펠렛(2) 형태로 압출 제조해주는 역할을 한다. 여기서, 바람직하게는 이와 같은 가압롤러(130)는 원판다이(120)의 회전축(121)과 직각을 이루도록 설치된 고정축(131)에 상기 원판다이(120)의 상면(120a)과 구름접촉 가능하게 베어링(133)결합된다. 즉, 가압롤러(130)는 회전하는 원판다이(120)의 회전력을 전달받아 제자리에서 연동회전된다.

예컨대, 상기 가압롤러(130)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 회전축(121)을 중심으로 방사상으로 적어도 두 개가 일정각도 이격되게 형성된다. 이 경우 가압롤러(130)는 상기 원판다이(120)의 상면(120a)과 엇각을 이루는 원추형상으로 형성되어 원판다이(120)의 상면(120a)과 밀착되게 접촉할 수 있게 된다.

또는 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 가압롤러(130)는 회전축(121)을 중심으로 90°간격으로 이격되게 결합되어 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 가압롤러(130)는 회전반경이 서로 다르게 결합되어 원판다이(120)의 상면(120a) 전역에 골고루 접촉하여 공급된 분말원료(1)를 효율적으로 가압해줄 수 있게 된다.

또는 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 원판다이(120)의 상면(120a)과 접촉하여 연동회전되는 가압롤러(130)는 2개 또는 4개로 이루어지는 원추형상으로 이루어지되 가압롤러(130)의 직경이 큰 쪽이 원판다이(120)의 외둘레를 향하도록 배치될 수 있다.

이 경우 본 발명에서는 상기 가압롤러(130)를 2개 또는 4개로 이루어지는 원추형상으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 원판다이(120)의 상면(120a)과 연동회전가능하게 접촉하여 그 사이로 공급되는 분말원료(1)를 압출공(123)을 통해 하방으로 가압할 수 있는 구조라면 다양한 형상과 구조의 롤러를 적용하여 구성할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 가압롤러(130)의 외주연에는 사선방향으로 복수의 V자형 홈(130a)이 형성될 수 있다. 상기 V자형 홈(130a)은 원판다이(120)와 접촉하는 면을 많게 해주게 된다. 아울러, 상기 원판다이(120)와 가압롤러(130)의 사이로 공급되는 분말원료(1)를 움켜쥐는 듯한 효과를 누릴 수 있으며, 이에 따라 분말원료(1)의 효율적인 압출이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 가압롤러(130)의 고정축(131)에는 원판다이(120)의 중심부로 몰리는 분말원료(1)를 원판다이(120)와 가압롤러(130)의 접촉면 측으로 유도 공급해줄 수 있도록 가압롤러(130) 사이의 공간에 하나 이상의 유도날개(135)가 더 구비될 수 있다. 이에 따라, 공급되는 분말원료(1)가 중심부로 몰리는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 가압롤러(130)를 회전가능하게 지지하고 있는 고정축(131)의 양단에는 가압롤러(130)의 높낮이를 조절할 수 있도록 높낮이조절수단(140)이 더 구비될 수 있다.

예컨대, 상기 높낮이조절수단(140)은 하우징(110)에 고정설치되는 고정부재(141)와, 상기 고정부재(141)에 형성된 관통공(141a)에 일단이 삽입결합되고 타단이 고정축(131)에 일체로 형성되는 삽입축(143)과, 고정축(131)이 고정부재(141)에 탄성적으로 유동될 수 있도록 삽입축(143)에 삽입되는 탄성스프링(145)과, 상기 탄성스프링(145)을 고정부재(141) 측으로 가압할 수 있도록 삽입축(143)에 결합되어 고정축(131)과 고정부재(141) 사이의 간격을 제한하는 유동제한부재(147)와, 상기 고정부재(141)와 유동제한부재(147)의 상,하측에 각각 체결고정되는 고정볼트(149a)(149b)를 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우 상기 유동제한부재(147)에는 걸림턱(147a)이 형성되어 있다. 이러한 걸림턱(147a)은 고정부재(141)의 접촉면(141a)과 맞닿아 걸리도록 되어있어, 상기 가압롤러(130)가 고정부재(141)에서 소정 간격(t) 내에서만 유동 될 수 있도록 제한하는 역할을 하게 된다. 이 경우 상기 고정볼트(149a)의 체결위치에 따라 유동되는 간격(t)이 선택적으로 조절될 수 있음은 물론이다.

다시 도 1을 참조하면, 구동부(150)는 회전축(121)의 하부 끝단에 설치되는 모터(151)를 구비하여 원판다이(120)를 소정의 속도로 회전시켜주게 된다. 이 경우 상기 구동부(150)에는 스피드컨트롤러(미도시)가 더 구비되어 원판다이(120)의 크기 또는 공급되는 분말원료의 양에 따라 회전속도를 달리 제어할 수 있다.

이와 같은 구동부(150)는 기타 구동수단(경운기 등) 등에 벨트를 통해 연결되어 동력을 공급하는 방식으로 이루어질 수도 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명의 펠렛 제조 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 투입구(111)를 통해 하우징(110)의 수납공간(S) 내부로 투입되는 분말원료(1)가 원판다이(120)와 가압롤러(130)의 접촉부위로 연속적으로 투입된다. 이때, 단순한 톱밥 등을 이용한 종래의 펠렛 연료보다 점화가 빠르고, 열 열량이 보다 높은 펠렛을 얻을 수 있도록 상기 분말원료(1)에는 물과 오일이 소정의 비율로 혼합된 혼합액이 분사부(117)를 통해 첨가되고, 교반부(119)에 의해 골고루 혼합된다.

상기와 같은 혼합과정을 거친 후 투입되는 분말원료(1)는 압출공(123)을 통과하게 되면서 펠렛(2) 형태로 압출 성형된다. 압출 성형된 펠렛(2)은 하우징(110)의 하측에 형성된 배출구(113)를 통해 외부로 배출된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

1 : 분말원료 2 : 펠렛
100 : 펠렛 제조 장치 110 : 하우징
111 : 투입구 113 : 배출구
120 : 원판다이 121 : 회전축
123 : 압출공 130 : 가압롤러
130a : 홈 131 : 고정축
140 : 높낮이조절수단 150 : 구동부

Claims

내부에 수납공간이 마련되며, 투입구(111)와 배출구(113)가 구비되는 원통형상의 하우징(110);
상기 하우징(110)의 내부 수평방향으로 회전축(121)을 회전중심으로 회전가능하게 설치되되 상기 회전축(121) 부근에서 원주방향으로 상향 경사지게 형성되는 상면(120a)을 가지며, 하방으로 복수의 압출공(123)이 관통형성되는 원판다이(120);
상기 회전축(121)과 직각을 이루도록 설치된 고정축(131)에 상기 원판다이(120)의 상면(120a)과 구름접촉 가능하게 베어링결합되는 복수의 가압롤러(130); 및
상기 원판다이(120)를 회전시켜주는 구동부(150);를 포함하여,
상기 투입구(111)를 통해 공급되는 분말원료(1)를 상기 압출공(123)을 통해 하방으로 압출 가공하여 펠렛을 형성해주는 것을 특징으로 하는 펠렛 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 원판다이(120)의 상면(120a)은 원주방향으로 30°상향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 펠렛 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압롤러(130)는 상기 회전축(121)을 기준으로 방사상으로 일정각도 이격되게 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 펠렛 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 가압롤러(130)는 상기 원판다이(120)의 상면(120a)과 엇각을 이루는 원추형상인 것을 특징으로 하는 펠렛 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 가압롤러(130)의 외주연에는 사선방향으로 V자 형상의 홈(130a)이 복수개 형성된 것을 더 포함하는 펠렛 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 투입구(111)의 일측에는,
펠렛(2) 제조시 투입되는 분말원료(1)가 잘 뭉쳐질 수 있도록 함과 아울러 펠렛(2)의 열효율을 향상시킬 수 있도록 분말원료(1)에 물과 오일의 혼합액을 분사 공급해주는 분사부(117);와 상기 분말원료(1)와 혼합액을 골고루 섞어주는 교반부(119);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 펠렛 제조 장치.
제 6항에 있어서,
상기 혼합액은, 물과 오일이 9:1의 중량비로 혼합되어 이루어지고,
상기 오일은 자트로파 오일 또는 팜 오일 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 펠렛 제조 장치.
제 6항에 있어서,
상기 혼합액은 상기 분말원료에 9 ~ 15중량%가 함유되는 것을 특징으로 하는 펠렛 제조 장치.