KR101394758B1 - 분체 소량 단위 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분체를 소량씩 일정비율로 혼합하는데 사용하는 소량 단위 공급 장치에 관한 것으로, 스크류 피더의 케이싱 선단에 하방을 지향하는 분체 배출구를 형성하고, 상기 케이싱 후단 상부에 분체 투입구를 형성하여 그 분체 투입구에 상기 호퍼를 결합하고, 상기 케이싱 내부에는 외측에 나선형 브레이드가 형성되고 구동모터에 의하여 회전하는 회전축을 마련하되, 상기 케이싱 하부에 상기 케이싱의 선단 분체 배출구측을 상기 케이싱의 후단 호퍼측보다 더 높게 지지할 수 있는 서포트를 구비하여, 상기 분체 배출구 직전에 도달한 분체가, 상기 구동모터 및 회전축의 회전이 정지된 상태에서, 분체 배출구로 흘러내리는 것을 방지한 것이다.

Description

분체 소량 단위 공급 장치{SCREW FEEDER FOR SMALL UNITY OF POWDER}
본 발명은 분체를 소량씩 일정비율로 혼합하거나 일정량씩 포장하는데 사용하는 소량 단위 공급 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 외주면에 형성된 연속적인 나선형 브레이드에 의하여 분체를 이송할 수 있는 회전축를 케이싱 내에 구비하여 회전축의 회전에 따라 분체를 일정량 단위로 균일하게 이송하여 믹서 등에 배출할 수 있는 분체 소량 단위 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 식품, 사료, 의약품, 화학제품 등의 제조 공정에서 원료 또는 첨가제의 공급 장치는 호퍼와 스크류 피더로 구성된다. 스크류 피더는 분체(수백 ㎛ 이내의 powder, 이하 같음) 상태의 원료 또는 첨가제를 호퍼에 공급하고, 호퍼에 공급된 분체는 스크류 피더 케이싱 상부의 분체 투입구에 투입된 후, 케이싱 내부에서 나선형 브레이드에 의하여 이송된 후 분체 투입구 반대측에 구비된 분체 배출구를 통하여 자유 낙하 방식으로 배출되어 다른 원료 등과 혼합된다. 이때 분체의 투하량은 회전축 구동 모터의 회전수에 의하여 정밀하게 제어된다.
그러나, 이들 분체 가운데서는, 스크류 피더에 의하여 이송하여 믹서 등에 투하할 때 응집력이 비교적 약해서 스크류 피더의 스크류 피더의 회전축이 정지한 상태에서도 배출구 부근에서 입자 자체의 무게에 의해 흘러내리기 때문에, 소량씩 일정량 단위로 공급하기 어려운 것이 많다.
스크류 피더는 회전축를 모터에 의하여 일정한 회전수 만큼을 회전시켜 그 회전수에 대응하는 양을 배출하도록 구성되어 있으나, 동일한 회전수에 대하여도 분체가 배출직전 균일한 밀도 상태를 유지하지 못하고 뭉쳐 있거나, 분체가 응집력이 약해서 스크류 피더의 회전축이 정지된 상태에서도 쉽게 흘러 내릴 수 있다면 분체의 정량 피딩이 이루어질 수 없는 것이다.
따라서, 분체가 일정량 단위로 정량 피딩이 되기 위해서는, 분체 배출구 직전에서 분체가 부분적으로 뭉쳐서 덩어리 지지 않고 전체적으로 균일한 밀도를 유지하여야 하고, 동시에 스크류 피더의 회전축이 정지된 상태에서 분체가 배출구 부근에서 자유낙하하여 흐르지 않아야 한다.
종래 스크류 피더는 케이싱의 구동 모터측 상부에 분체 투입구를 구비하여 분체를 투입할 수 있게 하고, 투입구 상부에는 분체를 공급하기 위한 호퍼를 구비하는데, 호퍼에 공급된 분체는 분체의 하중에 의하여 호퍼 하부로 갈수록 분체가 뭉쳐져 그 밀도가 커지게 되고, 밀도가 커지는 정도도 전체적으로 균일하지 않고 부분적으로 더 뭉쳐진 부분과 덜 뭉쳐진 부분이 발생하게 된다. 이와 같은 호퍼 하부에서의 분체의 뭉친 상태는 스크류 피더에 의한 이송 및 투하 과정까지 이어져 분체의 정량 피딩이 어렵게 만든다. 이와 같이, 분체의 정량 피딩이 이루어지기 위해서는 스크류 피더에 분체를 공급하는 호퍼 내에서의 분체 흐름도 원활해야 하는 것이다.
종래 분체 스크류 피더는, 호퍼의 하부에서 분립체가 자중에 의하여 뭉쳐지는 문제를 해결하기 위해 분체 투입구에 교반기를 설치하여 호퍼 하부에서 뭉쳐진 분체를 휘저어 준 후 회전축의 케이싱에 투입할 수 있게 구성하고 있다. 그러나, 교반기에 의하여 휘저은 후 케이싱에 투입하는 종래 방법으로는 호퍼의 하부 내벽에 쌓여 뭉친 분체를 적절히 배출하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 분체 소량 단위 공급 장치의 스크류 피더 및 호퍼가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 분체의 응집력이 약한 경우에도, 스크류 피더의 회전축이 정지된 상태에서는 배출구 부근에서 분체가 흘러내리지 않는 분체 소량 단위 공급 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 스크류 피더에 의하여 이송되는 분체가 배출구에 가까워질수록 분체의 밀도를 점진적으로 작게 하여 배출구에서 분체가 덩어리로 뭉쳐서 낙하하는 것을 방지할 수 있는 분체 소량 단위 공급 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는 호퍼 하부에서 분체가 뭉치는 것을 방지하고, 호퍼 하부에 뭉쳐져 쌓인 분체를 육안으로 확인하여 뭉친 상태를 해소할 수 있는 분체 소량 단위 공급 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 제1과제는, 분체를 수용하는 호퍼와, 상기 호퍼 하부에 결합된 스크류 피더를 포함하는 분체 소량 단위 공급 장치에 있어서, 상기 스크류 피더의 케이싱 선단에 하방을 지향하는 분체 배출구를 형성하고, 상기 케이싱 후단 상부에 분체 투입구를 형성하여 그 분체 투입구에 상기 호퍼를 결합하고, 상기 케이싱 내부에는 외측에 나선형 브레이드가 형성되고 구동모터에 의하여 회전하는 회전축을 마련하되, 상기 케이싱 하부에는 상기 케이싱의 선단 분체 배출구측을 상기 케이싱의 후단 호퍼측보다 더 높게 지지할 수 있는 서포트를 구비하여, 상기 분체 배출구 직전에 도달한 분체가, 상기 구동모터 및 회전축의 회전이 정지된 상태에서, 분체 배출구로 흘러내리는 것을 방지함으로써 해결된다.
상술한 본 발명의 제2과제는, 상기 회전축 외측에 형성된 나선형 브레이드의 피치를, 상기 분체 투입구로부터 상기 분체 배출구로 갈수록 더 점차 커지게 형성하여 분체 투입구에서의 분체 밀도보다 분체 배출구 직전에서의 분체 밀도가 더 적게 한 함으로써 해결된다.
상술한 본 발명의 제3과제는 상기 호퍼의 하부에, 상기 호퍼 내부를 외부에서 볼 수 있는 사이트 그라스와, 호퍼 내부에 압축 공기를 투입할 수 있는 압축 공기 투입 수단을 마련하여, 호퍼의 하부에서 분체 흐름이 원활하지 않을 경우, 압축 공기를 내부에 분사할 수 있게 함으로써 해결된다.
본 발명에 의하면, 분체 투입구로부터 분체 배출구까지 나선형 브레이드가 형성된 회전축에 의하여 이송되어 온 분체가 분체 배출구에 이르기 까지 점점 밀도가 낮아져, 분체 배출구 입구에서 뭉치지 않을 뿐만 아니라, 분체 배출구가 상방으로 경사져 분체 배출구에 도달한 분체가 자중에 의하여 흘러 내릴 염려가 없으므로, 소량의 분체를 정량 단위로 투입할 수 있고, 호퍼 하부에 뭉쳐져 쌓인 분체를 육안으로 확인하여 뭉친 상태를 즉시 해소할 수 있으므로, 분체를 균일한 속도 및 밀도로 원활하게 이송할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분체 소량 단위 공급 장치의 부분 단면 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분체 소량 단위 공급 장치의 부분 단면 배면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 분체 소량 단위 공급 장치의 좌측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 분체 소량 단위 공급 장치의 우측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 분체 소량 단위 공급 장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분체 소량 단위 공급 장치는 분체를 수용하는 호퍼(100)와, 상기 호퍼 하부(13)에 결합된 스크류 피더(200)를 포함한다. 상기 스크류 피더(200)는 베이스프레이트(20) 위에 설치된다.
상기 스크류 피더(200)의 케이싱(1) 선단에는 하방을 지향하는 분체 배출구(23)를 형성한다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 분체 배출구(23) 하부에는 믹서가 설치될 수 있다. 또한, 믹서를 중심으로 그 상부에 다수의 스크류 피더(200)와 호퍼(100)가 방사상으로 배치되어 여러 종류의 분체를 믹서에 공급할 수 있다. 상기 케이싱(1) 후단 상부에는 분체 투입구(25)를 형성하여 그 분체 투입구(25)에 상기 호퍼(100)를 결합한다.
상기 케이싱(1) 내부에는 외측에 나선형 브레이드(3)가 형성되고 구동모터(12)에 의하여 회전하는 회전축(2)을 마련한다. 상기 회전축(2)은 봉 또는 관 형상이며 그 외주면의 분체 투입구에 대응되는 구간으로 분체 배출구 직전에 대응되는 지점까지 연속적으로 나선형 브레이드(3)를 형성한다. 그러나 분체 배출구 직전의 일정 구간은 상기 나선형 브레이드(3)를 형성하지 않는다. 상기 회전축(2)의 후단에는 구동모터(12)가 커플링(5)에 의하여 결합되고, 회전축(2)의 선단은 베어링(4)에 의하여 지지된다. 상기 구동모터(12)는 내부에 기어조립체를 갖는 감속모터이고, 인버터 등에 의하여 회전수가 제어된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특징 중 하나는, 상기 케이싱(1) 하부에, 상기 케이싱(1)의 선단 분체 배출구(23)측을 상기 케이싱의 후단 호퍼(100)측보다 더 높게 지지할 수 있는 서포트(17a, 17b)를 구비하여, 상기 분체 배출구(23) 직전에 도달한 분체가, 상기 구동모터(12) 및 회전축(2)의 회전이 정지된 상태에서, 분체 배출구(23)로 흘러내리지는 것을 방지한 데 있다. 상기 케이싱(1) 중심부에 상기 회전축(2)이 평행하게 배치되므로 상기 케이싱(1) 및 회전축(2)은 수평면에 대하여 일정한 각도(θ)의 경사 방향으로 지지 된다. 바람직한 경사 각도(θ)는 3°- 5°이다. 이때 분체 배출구측 서포트(17b)를 호퍼(100)측 서포트(17a)보다 더 길게 형성함으로써, 케이싱(1)의 분체 배출구(23) 측이 더 높게 지지 되게 한다. 케이싱(1) 및 회전축(2)을 수평하게 지지할 경우, 일정 소량 단위 공급의 중간 중간에 구동모터(12)나 회전축(2)이 회전을 멈출 때, 분체가 응집력이 너무 약하여 하방으로 흘러 내릴 수 있지만, 이와 같이 케이싱(1) 및 회전축(2)을 경사지게 지지할 경우, 분체의 응집력이 약한 경우에도 회전축(2)이 정지한 상태에서 하방으로 흘러내리지 않아, 소량의 분체를 정량 공급을 할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 나선형 브레이드(3)가 형성되지 않은 배출구 직전의 일정구간에 해당하는 회전축(2) 외주면에 나선형 브레이드(3) 대신 부채꼴 형상의 흐림방지판(24)을 방사 방향으로 다수 형성할 수 있다. 상기 회전축(2)이 회전할 때는 상기 흐림방지판(24)들 사이로 분체가 통과 하지만, 회전축(2)이 정지할 때는 상기 흐름방지판(24)이 분체가 분체 배출구(23)를 통해 추락하지 않도록 막아 준다. 실험적으로는 흐림방지판(24)은 양 방향에 180°의 간격을 두고 1개씩 설치한 후, 다시 이들과 회전축 길이 방향으로 일정한 간격을 두고 이들과 90°방향에 1개씩을 더 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징은, 상기 회전축(2) 외측에 형성된 나선형 브레이드(3)의 피치(pitch)를 상기 분체 투입구(25)로부터 상기 분체 배출구(23)로 갈수록 더 점차 커지게 형성하여 분체 투입구(25)에서의 분체 밀도보다 분체 배출구(23) 직전에서의 분체 밀도가 더 적게 한 데 있다. 도 1 및 도 2에서, 회전축의 P1 구간에 대하여는 나선형 브레이드의 피치를 일정하게 형성한 후, P2 구간에서는 분체 배출구(23)측으로 갈수록 점차 크게 형성하는 것이다. 이것은, 분체의 응집력이 약한 경우에도 정량 공급이 어렵지만, 분체가 이송중 덩어리로 뭉쳐지는 경우에도 정량 공급이 어렵기 때문에 매우 중요하다. 본 발명에 의하면, 분체 배출구(23)측으로 진행할수록 나선형 브레이드(3)의 피치가 커지므로, 매 회전시마다 분체의 수용공간이 커져 분체의 밀도가 적절하게 조절되는 것이다. 이와 같이 분체 밀도가 조절된 상태에서도 스크류 피더(200)의 케이싱(1) 선단이 상방으로 경사져 있기 때문에 분체는 구동모터 및 회전축의 회전 없이는 분체 배출구측으로 흘러내리지 않게 된다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(1)의 분체 배출구(23) 상방에는 공지의 에어 콤프레셔로부터 공기를 케이싱(1) 내부로 압축 공기를 유입시킬 수 있는 어에호스(18b)를 연결하고, 상기 에어호스(18b)에는 에어 콤프레셔의 압축공기를 개폐할 수 있는 콕밸브(16)를 마련하여, 분체 배출구(23) 주변에서 배출되지 못한 채 잔류하는 분체를 압축공기로 배출하여, 분체 배출구(23) 주변을 청소할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 상기 케이싱(1)의 분체 배출구(23) 반대측에는 상방으로 개방된 분체 투입구(25)가 형성되고, 상기 분체 투입구(25) 상부에는 분체를 공급하기 위한 호퍼(100)가 결합된다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 호퍼(100)의 상부(21)는 직진 원통형으로, 하부(13)는 상방으로 갈수록 내경이 작아지는 테이퍼 원통형으로 형성할 수 있다. 상기 호퍼 상부(21)에는 덮개(22)를 마련하고, 덮개(22)를 클램프(15)에 의하여 체결할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 호퍼(100)의 하부(13)에, 상기 호퍼(100) 내부를 외부에서 볼 수 있는 사이트 그라스(17)와, 호퍼 내부에 압축 공기를 투입할 수 있는 압축 공기 투입 수단을 마련하여, 호퍼(100)의 하부(13)에서 분체 흐름이 원활하지 않을 경우, 압축 공기를 내부에 분사할 수 있게 한 데 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 압축 공기 투입 수단은 호퍼 하부(13)에 관통되어 설치된 에어투입관(19)과, 공지의 에어 콤프레셔에 연결되는 에어호스(18a)와, 상기 에어 호스(18a)와 에어투입관(19) 사이에 마련되어 에어의 투입을 단속하는 제1솔레이노이드 밸브(10)로 구성할 수 있다. 이때, 상기 호퍼 덮개(22)에는 소음기(silenser)(6)가 부착된 공기배출구를 형성한다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 호퍼 하부(13)에 분체가 호퍼 하부 내벽에 뭉치는 것을 방지하기 위하여, 압축 공기에 의하여 동작하는 바이브레이터(7)를 부착하고, 이 바이브레이터(7)에 에어를 공급하기 위한 에어호스(18c) 및 제2솔레노이드 밸브(8)를 더 구비할 수 있다. 상기 에어호스(18c)은 공지의 에어 콤프레셔에 연결된다. 또한, 상기 바이브레이터(7)에는 소음기(9)가 부착된 공기배출구를 더 형성한다. 이렇게 함으로써, 호퍼 하부(13)에서 분체가 뭉치지 않고 원활하게 스크류 피더(200)의 분체 투입구(25)에 공급되므로, 소량 단위의 정량 공급이 용이해 진다.
1 : 케이싱 2 : 회전축
3 : 나선형 브레이드 4 : 베어링
5 : 커플링 6 : 소음기(silenser)
7 : 바이브레이터(vibrator) 8 : 제2솔레노이드 밸브
9 : 소음기(silenser) 10 : 제1솔레노이드 밸브
11 : 라운드 바 12 : 구동모터
13 : 하부 호퍼 14 : 사이트 그라스(sight glass)
15 : 클램프 16 : 콕 밸브
18a, 18b, 18c : 에어호스 19 : 에어투입관
20 : 베이스프레이트 21 : 상부 호퍼
22 : 덮개 23 : 배출구
24 : 흐름방지판 25 : 투입구
100 : 호퍼 200 : 스크류 피더

Claims (3)

  1. 분체를 수용하는 호퍼(100)와, 상기 호퍼 하부(13)에 결합된 스크류 피더(200)를 포함하는 분체 소량 단위 공급 장치에 있어서,
    상기 스크류 피더(200)의 케이싱(1) 선단에 하방을 지향하는 분체 배출구(23)를 형성하고, 상기 케이싱(1) 후단 상부에 분체 투입구(25)를 형성하여 그 분체 투입구(25)에 상기 호퍼(100)를 결합하고, 상기 케이싱(1) 내부에는 외측에 나선형 브레이드(3)가 형성되고 구동모터(12)에 의하여 회전하는 회전축(2)을 마련하되,
    상기 케이싱(1) 하부에는 상기 케이싱(1)의 선단 분체 배출구(23)측을 상기 케이싱의 후단 호퍼(100)측보다 더 높게 지지할 수 있는 서포트(17a, 17b)를 구비하고,
    상기 회전축(2) 외측에 형성된 상기 나선형 브레이드(3)의 피치는 상기 분체 투입구(25)로부터 상기 분체 배출구(23)로 갈수록 더 점차 커지게 형성하여 분체 투입구(25)에서의 분체 밀도보다 분체 배출구(23) 직전에서의 분체 밀도가 더 적게 함으로써,
    상기 분체 배출구(23) 직전에 도달한 분체가, 상기 구동모터(12) 및 회전축(2)의 회전이 정지된 상태에서, 분체 배출구(23)로 흘러내리지는 것을 방지한 분체 소량 단위 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스(1)의 분체 배출구(23) 상방에는 에어 콤프레셔로부터 공기를 케이싱(1) 내부로 압축 공기를 유입시킬 수 있는 어에호스(18b)를 연결하고, 상기 에어호스(18b)에는 에어 콤프레셔의 압축공기를 개폐할 수 있는 콕밸브(16)를 마련하여, 분체 배출구(23) 주변에서 배출되지 못한 채 잔류하는 분체를 압축공기로 배출하여, 분체 배출구(23) 주변을 청소할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 분체 소량 단위 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 호퍼(100)의 하부(13)에는, 상기 호퍼(100) 내부를 외부에서 볼 수 있는 사이트 그라스(17)와, 압축 공기에 의하여 동작하는 바이브레이터(7)를 부착하여, 호퍼(100)의 하부(13)에서 분체 흐름이 원활하지 않을 경우, 압축 공기를 바이브레이터(7)에 공급할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 분체 소량 단위 공급 장치.
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