KR101421192B1 - 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치에 관한 것으로, 중심에는 배출수로가 구비되고 배출수로 외부에는 공급수로가 형성된 이중관 형태의 샤프트상단부와, 상기 배출수로와 연통되게 내부가 중공된 샤프트중간부와, 상기 샤프트중간부의 내부 중공과 연통되는 배수유로를 포함하고, 상기 배수유로와 연통되면서 직경방향으로 관통 형성된 배수구를 갖는 샤프트하단부로 이루어져 배수구-배수유로-샤프트중간부의 내부 중공-배출수로가 연통되게 구성된 스크류샤프트; 상기 스크류샤프트와 동심원을 이루면서 간격유지된 채 고정되고, 상기 공급수로를 통해 공급된 냉각수가 유동되면서 상기 배수구를 통해 배수되게 안내하며, 외주면에는 나선형 스크류플라이트가 고정된 스크류파이프;를 포함하고, 경사 배치되어 고온의 알갱이 및 분체를 이송하는 스크류 컨베이어에 있어서; 상기 공급수로와 연통되게 상기 샤프트상단부에 형성된 냉각수공급홀에는 엘보형 배출유도관이 설치되어 공급되는 냉각수를 경사 반대방향으로 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 냉각불량이 일어나는 데드존이 없어지기 때문에 국부적인 열변형, 열부식을 방지하고, 원활하고 효율적인 냉각을 통한 설비의 장수명화를 달성하며, 유지 보수 비용과 시간을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

Description

알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치{SCREW COOLING DEVICE FOR TRANSFERING POWDER OF SCREW CONVEYOR}

본 발명은 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분체를 이송하는데 사용되는 스크류 컨베이어에서 스크류 냉각시 내부 데드존(Dead Zone)없이 원활하고 효율적인 냉각이 가능하도록 개선된 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스크류 컨베이어는 U자형의 트로프 또는 원통 케이싱내에서 나선을 회전시켜 반송물을 밀어보내는 이송수단 중 하나이다.

이러한 스크류 컨베이어는 각종 산업현장에서 고체를 포함한 주로 알갱이 및 분체(Powder)를 이송하는데 많이 활용된다.

특히, 스크류 컨베이어는 화력발전소나 소각로 등에서 연료를 소각시킨 후 남은 재(Ash)를 이송하는데 효과적이다.

이는 발전소나 소각로의 하부로 낙하되는 재의 경우 대략 900℃ 이르는 고온 상태이므로 이를 받아 냉각하면서 특정 지점으로 배출하는데 스크류 컨베이어가 적합하기 때문이다.

이와 관련하여, 등록실용 제0153459호, 공개실용 제1999-0000262호 등의 기술들이 개시되어 있다.

보통, 재를 이송하는 스크류 컨베이어는 도 1의 예시와 같이 경사 설치되는데, 이는 대부분 발전소 혹은 소각로의 재 배출구가 바닥에 근접해 있으므로 수평이동이 어려워 12°정도 경사지게 배치되는 것이 일반적이다.

또한, 이송할 재는 대략 900℃에 이르는 고온이기 때문에 그 상태 그대로 이송할 경우 스크류파이프(10) 자체는 물론 그 외주면에 나선형으로 고정된 스크류플라이트(12)의 열변형이 유발되어 스크류 회전이 불능 상태에 빠지므로 이를 방지하기 위해 스크류파이프(10) 내부는 냉각수가 인출입되도록 구성된다.

그리하여, 이송 초입에서 대략 900℃를 유지하던 재는 배출단에서 대략 150℃ 내외로 냉각된 상태로 배출되게 된다.

그런데, 종래 스크류 컨베이어는 설치 특성상 경사배치될 수 밖에 없어 공급되는 냉각수가 중력에 의해 경사진 방향으로 곧바로 흐르기 때문에 경사진 상단, 즉 배출단 주변은 냉각수가 미치지 못할 수 밖에 없는 구조이다.

때문에, 스크류 컨베이어 배출단인 상단에서는 냉각되지 못하는 데드존(Dead Zone)이 발생하여 이 부분에서 과도한 열전달이 일어나 열변형은 물론 열부식에 의해 나무껍질 벗겨지듯이 국부적인 손상이 초래되어 두께가 얇아지고, 회전지지를 위해 설치된 외부 베어링까지 영향을 받아 잦은 수리 교체가 요구될 뿐만 아니라 수명이 단축되어 유지 보수에 드는 비용이 급격히 증가하는 단점을 양산하게 된다.

무엇보다도, 재 이송용 스크류 컨베이어의 경우 최대 직경이 700mm에 이르는 대형 구조물이고, 또 길이도 10m가 훨씬 넘는 긴 길이를 갖기 때문에 유지 보수 자체도 쉽지 않고, 한 번 변형이 일어나면 다시 진원도를 맞추거나 정상상태로 복구하기가 상당히 어렵고 시간이 많이 걸리는 단점을 가진다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 재와 같은 분체, 특히 고온의 분체를 이용하는 스크류 컨베이어에서 경사진 상단부에서 발생하는 미냉각을 막아 설비의 열화를 방지하고, 장수명화를 달성하며, 원활한 이송 작업이 이루어지도록 한 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 중심에는 배출수로가 구비되고 배출수로 외부에는 공급수로가 형성된 이중관 형태의 샤프트상단부와, 상기 배출수로와 연통되게 내부가 중공된 샤프트중간부와, 상기 샤프트중간부의 내부 중공과 연통되는 배수유로를 포함하고, 상기 배수유로와 연통되면서 직경방향으로 관통 형성된 배수구를 갖는 샤프트하단부로 이루어져 배수구-배수유로-샤프트중간부의 내부 중공-배출수로가 연통되게 구성된 스크류샤프트; 상기 스크류샤프트와 동심원을 이루면서 간격유지된 채 고정되고, 상기 공급수로를 통해 공급된 냉각수가 유동되면서 상기 배수구를 통해 배수되게 안내하며, 외주면에는 나선형 스크류플라이트가 고정된 스크류파이프;를 포함하고, 경사 배치되어 고온의 알갱이 및 분체를 이송하는 스크류 컨베이어에 있어서; 상기 공급수로와 연통되게 상기 샤프트상단부에 형성된 냉각수공급홀에는 엘보형 배출유도관이 설치되어 공급되는 냉각수를 경사 반대방향으로 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치를 제공한다.

이때, 상기 엘보형 배출유도관의 일단은 상기 냉각수공급홀에 나사체결되고, 타단은 수평선에 대해 20-22°비틀리게 설치되어 배출되는 냉각수가 와류를 생성하도록 구성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 냉각불량이 일어나는 데드존이 없어지기 때문에 국부적인 열변형, 열부식을 방지하고, 원활하고 효율적인 냉각을 통한 설비의 장수명화를 달성하며, 유지 보수 비용과 시간을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스크류 컨베이어 중 스크류 부재만을 분리하여 보인 예시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 "C" 부위를 개량하여 보인 부분 확대도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치를 설명하기 위해 종래 기술인 도 1을 참고한다. 다만, 설명의 편의를 위해 U자형의 트로프 또는 원통 케이싱은 생략하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 분체(알갱이 포함), 특히 고온의 분체를 이송하는데 사용되는 스크류 컨베이어는 기본적으로 스크류파이프(10)와, 상기 스크류파이프(10)의 외주면에 나선상으로 일체화된 스크류플라이트(12)를 포함한다.

그리고, 상기 스크류파이프(10)를 회전지지하기 위해 상기 스크류파이프(10)의 중앙에는 스크류샤프트(20)가 관통 설치된다.

여기에서, 설명의 편의를 위해 경사 배열된 스크류샤프트(20)의 상측을 샤프트상단부(20a)라 하고, 하측을 샤프트하단부(20c)라 칭하기로 한다.

아울러, 상기 스크류파이프(10)는 상기 스크류샤프트(20)와 동심원을 이룬 채 상기 스크류샤프트(20)를 내장하며, 길이방향으로 일정간격을 두고, 다수의 지지바(32)와 지지판(34)에 의해 간격을 유지한 채 상호 고정된다.

이때, 상기 지지판(34)에는 냉각수가 통수될 수 있는 다수의 통수구(36)가 천공 형성된다.

한편, 상기 스크류샤프트(20)는 앞서 설명한 바와 같이, 샤프트상단부(20a), 샤프트하단부(20c) 및 샤프트중간부(20b)로 구성되는데, 샤프트중간부(20b)는 중공으로 형성되고, 샤프트하단부(20c)에는 상기 샤프트중간부(20b)의 내부 중공과 연통되는 배수유로(22)가 형성되며, 상기 배수유로(22)는 상기 샤프트하단부(20c) 일부를 직경방향으로 관통한 배수구(24)와 연통된다.

또한, 상기 샤프트상단부(20a)는 내부 중심에 형성된 배출수로(26)와, 상기 배출수로(26) 외부에 형성된 공급수로(28)를 갖는 이중관 형태로 형성되고, 상기 샤프트중간부(20b)와 경계를 이루는 부분에서 공급수로(28)는 막히며, 배출수로(26)만 상기 샤프트중간부(20b)의 내부 중공과 연통되게 설치된다.

뿐만 아니라, 상기 공급수로(28)의 일부에는 반경방향으로 다수의 냉각수공급홀(H)이 뚫려 있어 공급되 냉각수가 스크류파이프(10) 내부로 급수되도록 구성된다.

이러한 구조에서 상기 스크류 컨베이어가 경사 설치되기 때문에, "C"와 같이 냉각수가 공급되지 못하는 데드존(Dead Zone)이 발생할 수 밖에 없다.

본 발명자들은 이와 같은 상황을 고려하여 효과적이고 효율적이면서 스크류 컨베이어 전체에 걸쳐 균일한 냉각이 이루어지도록 하기 위해 도 2 및 도 3과 같은 구조 스크류상단부(20a)를 개량하였다.

이와 같은 본 발명은 오랫동안 기술개발이 이루어져 왔음에도 불구하고 지금까지 당업자가 한번도 시도하지 않았던 것으로, 비록 간단한 구조임에도 불구하고 그 효과는 현저한 것이어서 이를 두고 쉽게 생각할 수 있는 단순한 구조 변경의 범주라고 단언할 수는 없는 것이다.

예컨대, 본 발명에 따르면, 상기 냉각수공급홀(H)에 엘보형 배출유도관(100)이 결합된다.

상기 엘보형 배출유도관(100)은 일단이 상기 냉각수공급홀(H)에 나사 체결되며, 타단은 상기 데드존을 향해 냉각수를 배출할 수 있도록 배관된다.

이러한 엘보형 배출유도관(100)은 상기 스크류샤프트(20)의 스크류상단부(20a) 외주면을 따라 반경방향으로 설치되며, 냉각수공급홀(H)과 대응되는 개수로 구비된다.

그러면, 상기 엘보형 배출유도관(100)을 통해 배출되는 냉각수는 기존과 달리 일단 스크류상단부(20a)의 최상단 벽에 한 번 부딪힌 다음 투수구(36)를 타고 스크류하단부(20c)를 향해 이동하게 된다.

따라서, 스크류상단부(20a)에 데드존이 발생하지 않게 된다.

특히, 냉각 효율을 증대시키기 위해 상기 엘보형 배출유도관(100)의 단부인 배출단(110)은 도시와 같이, 수평선에 대해 약 20-22°정도 비틀리게 형성함으로써 배출되는 냉각수가 배출과 함께 스크류파이프(10)의 내경 속에서 그 반경방향으로 와류를 형성시키게 된다.

이에 따라, 신속하게 형성된 와류는 내경 전체에 걸쳐 신속한 이동과 과량의 접촉을 유도하고, 이를 통해 스크류상단부(20a)는 데드존없이 전체에 걸쳐 완벽한 냉각이 가능하게 된다.

이 경우, 상기 배출단(110)을 20-22°비틀리게 하는 이유는 상기 스크류파이프(10)의 직경이 대략 700mm 내외 이므로 그 범위 내에서 배출되는 냉각수들끼리의 간섭을 최소화하면서 신속하고 효과적인 와류를 형성하기 위함이며, 상기 각도를 넘어서게 되면 배출수들끼리의 간섭과 충돌에 의해 와류의 소멸이 일어나는 공동 현상이 유발되어 냉각효과가 떨어지고, 이 각도보다 못하게 되면 와류 생성이 약해 그 만큼 냉각 효율이 떨어지게 되므로 상기 각도 범위가 가장 바람직하다.

이렇게 하여, 스크류파이프(10) 내부로 공급된 냉각수는 샤프트하단부(20c)에 형성된 배수구(24)를 타고 샤프트중간부(20b)의 내부 중공과 스크류상단부(20a)의 배출수로(26)를 통해 외부로 배출되게 된다.

이와 같이, 본 발명은 스크류상단부(20a)에서 냉각이 안되는 데드존 생성을 완전히 배제시킴으로써 냉각 불량에 따라 생기던 국부적인 열변형, 열화, 열부식, 외부 베어링 열화 등의 문제를 일거에 일소시킬 수 있게 된다.

10: 스크류파이프 20: 스크류샤프트
32: 지지바 34: 지지판
100: 엘보형 배출유도관 110: 배출단

Claims (2)

1. 중심에는 배출수로가 구비되고 배출수로 외부에는 공급수로가 형성된 이중관 형태의 샤프트상단부와, 상기 배출수로와 연통되게 내부가 중공된 샤프트중간부와, 상기 샤프트중간부의 내부 중공과 연통되는 배수유로를 포함하고, 상기 배수유로와 연통되면서 직경방향으로 관통 형성된 배수구를 갖는 샤프트하단부로 이루어져 배수구-배수유로-샤프트중간부의 내부 중공-배출수로가 연통되게 구성된 스크류샤프트; 상기 스크류샤프트와 동심원을 이루면서 간격유지된 채 고정되고, 상기 공급수로를 통해 공급된 냉각수가 유동되면서 상기 배수구를 통해 배수되게 안내하며, 외주면에는 나선형 스크류플라이트가 고정된 스크류파이프;를 포함하고, 경사 배치되어 고온의 알갱이 및 분체를 이송하는 스크류 컨베이어에 있어서;
   상기 공급수로와 연통되게 상기 샤프트상단부에 형성된 냉각수공급홀에는 엘보형 배출유도관이 설치되어 공급되는 냉각수를 경사 반대방향으로 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 엘보형 배출유도관의 일단은 상기 냉각수공급홀에 나사체결되고, 타단은 수평선에 대해 20-22°비틀리게 설치되어 배출되는 냉각수가 와류를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 알갱이 및 분체 이송용 스크류 컨베이어의 스크류 냉각장치.

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