KR101424168B1 - 연속 탈수 압출기 내부의 압력을 조절하는 장치 및 운전방법 - Google Patents

연속 탈수 압출기 내부의 압력을 조절하는 장치 및 운전방법 Download PDF

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Abstract

탈수 압출기 운전 시 피처리물의 탈수가 이루어지는 배럴 내부의 압력을 조절할 수 있는 연속 탈수 압출기 및 탈수방법을 개시한다.
본 발명의 연속 탈수 압출기는, 피처리물이 투입 및 배출되는 투입구와 배출구가 형성된 배럴; 상기 배럴의 내부에 회전 가능하게 설치되어 투입구로 투입된 피처리물을 배출구 쪽으로 압착시키며 이송시켜 피처리물에 포함된 수분을 제거하는 스크루; 상기 배럴의 배출구 쪽에 조립되어 피처리물이 외부로 배출되는 출구가 형성된 다이를 포함하고, 상기 다이에는 배럴 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단이 형성된 연속 탈수 압출기를 제공한다.
또한 본 발명은, 피처리물에 포함된 수분을 연속적으로 압출 탈수하는 탈수 방법으로서, 일정 온도와 압력을 갖는 압출기 내부에 피처리물을 투입하고 압착 이송시켜 일측 단부에 조립된 다이의 출구를 통하여 배출시켜 기압차이로 인한 압력강하에 의하여 피처리물에 포함된 수분을 기화시켜 제거하는 탈수단계; 상기 탈수단계의 공정을 행하면서 압출기 내부의 압력을 측정 또는 유추하는 단계; 상기 측정 또는 유추한 압력이 미리 설정된 적정압력의 범위를 벗어나면 다이의 출구 개폐율을 조절하여 압출기 내부 압력을 조절하는 단계를 포함하는 연속 압출 탈수 방법을 제공한다.

Description

연속 탈수 압출기 내부의 압력을 조절하는 장치 및 운전방법{APPARATUS AND OPERATION METHOD FOR PRESSURE CONTROL OF CONTINUOUS DEHYDRATING EXTRUDER}
본 발명은 연속 탈수 압출기 내부의 압력을 조절하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압출기 후단에 압력을 조절하는 장치를 부착함으로써 압출기 운전 중에 압출기 내부의 압력을 조절할 수 있는 연속 탈수 압출기의 압력을 조절하는 장치 및 운전방법에 관한 것이다.
일반적으로 수분을 함유한 피처리물질에서 수분을 제거하기 위하여 여러 가지 방법이 알려져 있다.
피처리물의 수분을 제거하기 위하여 압출기 등으로 피처리물에 물리적인 힘을 가하거나, 또는 피처리물에 포함된 수분을 기화시키는 방법이 산업적으로 가장 많이 이용되고 있다.
압출기는 피처리물 투입구 및 배출구가 형성된 배럴과, 이 배럴의 내부에 회전 가능하게 설치되고 외주면에 날개가 제공된 스크루 및 상기 스크루를 회전시키는 구동부를 포함한다.
배럴은 외부로 수분이 흘러 나올 수 있도록 다수의 유출구가 형성되고, 스크루에 형성된 날개는 피처리물을 출구쪽으로 이송시키면서 압착할 수 있도록 나선형으로 이루어진다.
또 배럴의 일측으로는 다수의 구멍으로 이루어진 출구가 형성된 다이가 조립되며, 이 다이의 출구를 통하여 피처리물이 배출되면서 피처리물에 남아있는 수분도 함께 기화되면서 제거된다.
스크루는 하나로 이루어지거나 또는 복수개가 간격을 유지하며 나란히 설치되어 서로 반대 방향으로 회전하면서 피처리물을 압착하면서 이송하도록 배치된다.
대부분의 경우 피처리물을 물리적으로 입착하는 방법은 함수율이 높은 피처리물의 탈수에 사용되고, 함수율이 낮은 피처리물의 탈수는 압출기 내부에 스팀을 공급하면서 운전하여 탈수를 진행할 수 있다.
함수율이 높은 피처리물을 탈수하려면, 압출기에 피처리물을 투입하고 구동부를 작동시키면 구동부에 의하여 스크루가 회전하면서 피처리물을 배럴의 일측에 위치한 배출구쪽으로 압착하면서 이송시켜 수분을 분리하고 분리된 수분은 배럴의 유출구를 통하여 외부로 배출된다.
함수율이 낮은 피처리물을 탈수하려면, 압출기에 피처리물을 투입하고 스팀을 공급하면서 작동시키면, 모터의 구동으로 스크루가 회전하면서 피처리물을 배럴 일측의 출구쪽으로 압착하며 이송시킨다.
이때 압출기 내부는 피처리물의 마찰열이나 투입되는 스팀과 스크루를 통한 압착으로 높은 온도 및 압력이 발생한다.
그리고 피처리물이 배출구를 거쳐 다이의 구멍을 통하여 압출기 외부로 배출되어 대기압에 노출되면 압출기 내외부의 압력 차이에 의해 피처리물에서 수분이 기화되면서 분리된다. 이 경우 피처리물의 함수율은 압출기 내부의 압력에 의하여 변경된다. 그러나 압출기 내부의 온도에 비해 압력이 너무 낮으면 압출기 내부에서 피처리물에 포함된 수분이 미리 기화됨으로 이때 발생한 증기가 출구쪽으로 빠지지 못하고 역류한다.
이를 방지하기 위해서는 압출기 내부 온도에 맞추어 적절한 압력수준을 유지하는 것이 중요하다.
그러나 종래의 압출기 배출구와 통하는 다이에는 다수의 구멍만 형성되어 있으므로 압출기 운전 중 압출기 내부의 압력을 조절할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 압출기 운전 중에 압출기 내부의 압력을 조절할 수 있는 연속 탈수 압출기의 압력을 조절하는 장치 및 운전방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 제안하는 연속 탈수 압출기는,
피처리물이 투입 및 배출되는 투입구와 배출구가 형성된 배럴; 상기 배럴의 내부에 회전 가능하게 설치되어 투입구로 투입된 피처리물을 배출구 쪽으로 압착시키며 이송시켜 피처리물에 포함된 수분을 제거하는 스크루; 상기 배럴의 배출구 쪽에 조립되어 피처리물이 외부로 배출되는 출구가 형성된 다이를 포함하고,
상기 다이에는 배럴 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단이 형성된 연속 탈수 압출기를 제공한다.
상기 압력조절수단은 다이의 출구 개폐율을 조절하기 위한 제1압력 조절부와, 상기 다이에 형성된 압력강하용 홈을 개폐하여 배럴 내부의 압력을 일순간에 떨어뜨릴 수 있는 제2압력 조절부로 구성된다.
상기 제1압력 조절부는 작동부와, 상기 작동부의 구동으로 직선 이동하여 다이에 형성된 출구를 개폐하는 개폐판으로 구성되고, 제2압력 조절부는 작동부와, 상기 작동부의 구동으로 직선 이동하여 다이에 형성된 압력강하용 홈을 개폐하는 개폐판으로 구성된다.
또한 본 발명은, 피처리물에 포함된 수분을 연속적으로 압출 탈수하는 탈수 방법으로서,
일정 온도와 압력을 갖는 압출기 내부에 피처리물을 투입하고 압착 이송시켜 일측 단부에 조립된 다이의 출구를 통하여 배출시켜 기압차이로 인한 압력강하에 의하여 피처리물에 포함된 수분을 기화시켜 제거하는 탈수단계; 상기 탈수단계의 공정을 행하면서 압출기 내부의 압력을 측정 또는 유추하는 단계; 상기 측정 또는 유추한 압력이 미리 설정된 적정압력의 범위를 벗어나면 다이의 출구 개폐율을 조절하여 압출기 내부 압력을 조절하는 단계를 포함하는 연속 압출 탈수 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 연속 탈수 압출기는 압출기를 구성하는 배럴 내부의 압력을 조절할 수 있어 피처리물의 탈수에 필요한 최적의 조건으로 조절하면서 탈수를 진행할 수 있다.
그러한 이유로 피처리물의 탈수작업 중 배럴 내부에서 기화현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 탈수 작업 중 긴급 상황이 발생하면 다이에 형성된 압력강하용 홈을 개방하여 배럴 내부 압력을 급격히 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 탈수 압출기의 전체 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연속 탈수 압출기에 제공된 다이의 정면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연속 탈수 압출기에 제공된 압력조절수단 및 압력강하용 홈을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 우측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연속 탈수 압출기에 제공된 압력조절수단의 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 탈수 압출기의 전체 구조를 나타내는 도면으로서, 본 발명에 따른 연속 탈수 압출기는, 원통형의 케이싱으로 이루어진 배럴(2)과, 상기 배럴(2)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 피처리물을 압착시키면서 이송시켜 피처리물에 포함된 수분을 제거하는 스크루(4)와, 상기 배럴(2)의 일측단에 조립되어 피처리물이 외부로 배출될 수 있도록 이루어진 다이(6)를 포함한다.
상기 배럴(2)은 도시되지 않은 프레임 등에 고정 설치되며, 그 일측에는 수분이 포함된 피처리물을 배럴(2) 내부로 투입할 수 있도록 투입구(8)가 형성되고, 타측에는 스크루(4)를 통하여 이송된 피처리물이 배출되는 배출구(10)가 형성된다.
또 배럴(2)의 원주 방향을 따라서 피처리물에서 탈수된 수분이 외부로 흘러나올 수 있도록 유출구(12)가 형성될 수도 있다.
배럴(2)에는 그 내부로 고온/고압의 스팀이 공급될 수 있도록 스팀공급구가 더 형성될 수도 있다.
상기 스크루(4)에는 나선형의 날개(14)가 제공되어 피처리물을 압착하면서 이송시킬 수 있도록 되어있다. 이를 위하여 스크루(4)는 나란한 방향으로 복수개가 설치될 수 있다.
이러한 스크루(4)는 모터와 같은 구동부(16)의 구동력에 의하여 배럴(2) 내부에서 회전할 수 있도록 설치된다.
상기 다이(6)는 배럴(2)에 투입된 피처리물에서 수분이 제거되면서 외부로 배출될 수 있도록 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 관통구멍으로 이루어진 출구(18)가 형성된다.
그리고 본 발명의 연속 탈수 입출기에는 탈수 작업 시 배럴(2) 내부의 압력을 조절하기 위하여 압력조절수단이 더욱 제공된다.
상기 압력조절수단의 설치를 위하여 다이(6)에는 압력조절용 홈(20)과 압력강하용 홈(22)이 각각 형성된다.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 압력조절용 홈(20)과 압력강하용 홈(22)은 서로 대응되는 방향으로 각각 2개의 부분에 형성되며, 이들 압력조절용 홈(20) 및 압력강하용 홈(22)은 다이(6)의 중앙부를 제외하고 다이(6)의 일정영역에 90도 간격으로 각각 형성된다.
압력조절용 홈(20)은 다이(6)의 외주면에서 중심부 내부로 연장된 구조로 형성되고, 압력강하용 홈(22)은 다이(6)의 외주면에서 중앙부쪽으로 일정부분을 제거하여 공간으로 형성된다.
이러한 압력조절용 홈(20)과 압력강하용 홈(22)을 압력조절수단으로 각각 개폐하여 배럴(2) 내부의 압력을 조절할 수 있다.
상기 압력조절수단은 다이(6)의 출구(18) 개폐율을 조절하기 위한 제1압력 조절부(24)와, 상기 다이(6)에 형성된 압력강하용 홈(22)을 개폐하여 배럴(2) 내부의 압력을 일순간에 떨어뜨릴 수 있는 제2압력 조절부(26)로 구성된다.
상기 제1압력 조절부(24)는 실린더 내부에서 공압 또는 유압에 의하여 직선 왕복 운동하는 피스톤으로 이루어진 작동부(24a)와, 상기 작동부(24a)의 구동으로 직선 이동하여 다이(6)에 형성된 출구(18)를 개폐하는 개폐판(24b)으로 구성된다.
제1압력 조절부(24)는 작동부(24a)의 구동으로 개폐판(24b)이 다이(6)에 형성된 압력조절용 홈(20)을 따라서 전진 및 후퇴하여 다이(6)에 형성된 출구(18)의 개폐율을 조절한다.
이러한 작동으로 배럴(2) 내부의 압력을 피처리물의 탈수에 필요한 최적의 상태로 조절하면서 탈수 압출기를 가동할 수 있다.
상기 제2압력 조절부(26)는 실린더 내부에서 공압 또는 유압에 의하여 직선 왕복 운동하는 피스톤으로 이루어진 작동부(26a)와, 상기 작동부(26a)의 구동으로 직선 이동하여 다이(6)에 형성된 압력강하용 홈(22)을 개폐하는 개폐판(26b)으로 구성된다.
제2압력 조절부(26)는 작동부(26a)의 구동으로 개폐판(26b)이 다이(6)에 형성된 압력강하용 홈(22)을 따라서 전진 및 후퇴하여 압출기 운전 중 배럴(2) 내부의 압력을 신속하게 조절할 때 사용할 수 있다.
이러한 제2압력 조절부(26)는 예를 들면 압출기 가동 중 배럴(2) 내부의 압력이 필요 이상으로 상승하여 긴급사항이 발생하거나 또는 피처리물을 다른 것으로 교체하기 위하여 배럴(2) 내부의 압력을 신속하게 떨어뜨려야 할 때 사용할 수 있다.
상기 제1,2압력조절부(24)(26)를 구성하는 작동부(24a)(24b)는 압출기를 고정 지지하는 프레임(미도시)에 고정 설치할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 연속 탈수 압출기를 가동하려면, 먼저 제1,2압력 조절부(24)(26)를 각각 작동시켜 다이(6)에 형성된 압력조절용 홈(20)에서 개폐판(24b)을 후퇴시켜 출구(18)는 모두 개방된 상태로 조절하고, 압력강하용 홈(22)은 개폐판(26b)을 전진시켜 완전히 폐쇄시킨다.
이 상태에서 구동부(16)를 구동시킨 후, 투입구(8)를 통하여 도시되지 않은 피처리물을 배럴(2) 내부로 투입한다.
그러면 스크루(4)가 회전하면서 날개(14)가 피처리물을 배럴(2) 내부의 배출구(10)쪽으로 압착하며 이송시킨다.
이때 피처리물에서 수분이 분리될 경우 배럴(2)에 형성된 유출구(12)를 통하여 외부로 유출된다.
이러한 과정 시 배럴(2) 내부는 피처리물의 압착 및 이송과정에서 발생하는 마찰열 등에 의하여 온도 및 압력이 상승되고 이와 함께 피처리물도 이송되면서 온도가 상승한다.
그리고 피처리물이 배출구(10)로 이송되어 배출된 후 다이(6)의 출구(18)를 통하여 배럴(2) 외부로 배출되며, 이때 피처리물이 대기압에 노출되면 압력강하에 의하여 피처리물에 남아있던 수분이 기화되면서 제거된다.
이러한 탈수 압출기 가동 중 배럴(2) 내부 압력이 탈수에 적합한 적정압력 이하이면 피처리물에 포함된 수분이 배럴(2) 내부에서 기화되는 현상이 발생할 수도 있고, 다이(6)의 출구(18)로 배출되면서 압력강하 폭이 작아 탈수율이 낮아질 수도 있다.
이와 같은 탈수 압출기 가동 중 배럴(2) 내부의 적정압력은 피처리물의 종류 등에 따라서 미리 설정할 수 있으며, 이때 배럴(2) 내부의 압력은 압력계(미도시) 등을 통하여 직접 측정할 수 있다.
그러나 피처리물에 따라서는 압력계가 피처리물에 막혀서 측정이 불가할 수 있으며, 이럴 경우 탈수 압출기 가동 중 배럴(2) 내부의 적정압력은 피처리물의 수분함량을 측정하여 간접적으로 파악한다. 즉, 출구(18) 통과 후의 피처리물을 채취하여 무게를 측정한 다음 그 피처리물을 예를 들면 건조 오븐에 넣어 일정시간 동안 완전 건조한 후 무게를 측정하는 방법으로 피처리물의 건조전과 완전건조후의 무게 차이로 피처리물의 수분함량을 측정한다. 이에 따라 피처리물의 수분함량과 배럴(2) 내부 압력은 반비례관계이므로 이를 활용하여 배럴(2) 내부의 압력을 간접적인 방법으로 유추할 수 있다.
이와 같이 배럴(2) 내부의 압력을 직접 측정하거나 또는 배럴(2)의 출구(18)를 통과한 피처리물의 수분함량을 측정하여 배럴(2) 내부의 압력을 유추할 수 있는데, 만약 탈수 압출기의 가동 중에 배럴(2) 내부의 압력이 설정압력 이하로 떨어지면 제1압력 조절부(24)의 작동부(24a)를 구동시켜 개폐판(24b)을 다이(6)에 형성된 압력조절용 홈(20)을 따라서 삽입시킨다.
그러면 개폐판(24b)이 다이(6)에 형성된 다수의 출구(18)들을 차례대로 폐쇄시키고 이에 따라 배럴(2) 내부 압력은 점차적으로 상승된다.
이러한 방법으로 개폐판(24b)이 다이(6)에 형성된 출구(18)들을 더 많이 폐쇄시킬수록 배럴(2) 내부의 압력은 더욱 상승되며, 이렇게 개폐율을 조절하여 배럴(2) 내부 압력을 적정 압력으로 조절한다.
개폐판(24b)이 다이(6)에 형성된 압력조절용 홈(20)에 완전히 삽입되면 배럴(2) 내부 압력은 최대가 된다.
그러나 배럴(2) 내부 압력이 적정압력보다 높을 경우에는 스크루(4)에 걸리는 부하가 높아져 생산성이 떨어질 수 있으므로, 운전자는 배럴(2)의 부하와 탈수율, 내부 기화 등을 고려하여 설정된 최적의 압력수준에서 가동하는 것이 바람직하다.
이러한 방법으로 배럴(2) 내부 압력을 적정수준으로 조절하면서 피처리물의 탈수를 진행하면 된다.
그리고 압출기의 고장이나 배럴(2) 내부의 이상압력 발생과 같은 긴급사항이나 피처리물을 다른 것으로 교체하기 위하여 배럴(2) 내부의 압력을 신속하게 떨어뜨리려면 제2압력 조절부(26)의 작동부(26a)를 구동시키면 개폐판(26b)이 다이(6)에 형성된 압력강하용 홈(22)을 따라서 후퇴하여 닫혀있던 압력강하용 홈(22)을 개방시켜 배럴(2) 내부의 압력을 신속하게 조절할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 탈수 압출기는 가동 중 배럴(2) 내부 압력을 조절할 수 있으므로 피처리물의 탈수율을 높일 수 있고, 탈수 작업 중 긴급 상황이 발생하거나 피처리물을 다른 것으로 교체할 때 배럴 내부 압력을 급격히 낮출 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.
2: 배럴 4: 스크루
6: 다이 8: 투입구
10: 배출구 12: 유출구
14: 날개 16: 구동부
18: 출구 20: 압력조절용 홈
22: 압력강하용 홈 24: 제1압력 조절부
26: 제2압력 조절부

Claims (8)

  1. 피처리물이 투입 및 배출되는 투입구와 배출구가 형성된 배럴;
    상기 배럴의 내부에 회전 가능하게 설치되어 투입구로 투입된 피처리물을 배출구 쪽으로 압착시키며 이송시켜 피처리물에 포함된 수분을 제거하는 스크루;
    상기 배럴의 배출구 쪽에 조립되어 피처리물이 외부로 배출되는 출구가 형성된 다이;
    를 포함하고,
    상기 다이에는 배럴 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단이 제공되고, 상기 압력조절수단은 상기 다이의 출구 개폐율을 조절하기 위한 제1압력 조절부와, 상기 다이에 형성된 압력강하용 홈을 개폐하여 배럴 내부의 압력을 신속하게 떨어뜨릴 수 있는 제2압력 조절부로 구성된 연속 탈수 압출기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이에 형성된 출구는 서로 인접된 상태로 일정 간격을 유지하며 형성된 다수의 구멍으로 이루어진 연속 탈수 압출기.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력강하용 홈은 다이의 일정부분을 제거한 공간으로 이루어진 연속 탈수 압출기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1압력 조절부는 작동부와, 상기 작동부의 구동으로 직선 이동하여 다이에 형성된 출구를 개폐하는 개폐판으로 구성된 연속 탈수 압출기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2압력 조절부는 작동부와, 상기 작동부의 구동으로 직선 이동하여 다이에 형성된 압력강하용 홈을 개폐하는 개폐판으로 구성된 연속 탈수 압출기.
  7. 피처리물에 포함된 수분을 연속적으로 압출 탈수하는 탈수 방법으로서,
    일정 온도와 압력을 갖는 압출기 내부에 피처리물을 투입하고 압착 이송시켜 일측 단부에 조립된 다이의 출구를 통하여 배출시켜 기압차이로 인한 압력강하에 의하여 피처리물에 포함된 수분을 기화시켜 제거하는 탈수단계;
    상기 탈수단계의 공정을 행하면서 압출기 내부의 압력을 측정 또는 유추하는 단계;
    상기 측정 또는 유추한 압력이 미리 설정된 적정압력의 범위를 벗어나면 다이의 출구 개폐율을 조절하여 압출기 내부 압력을 조절하는 단계;
    를 포함하는 연속 압출 탈수 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 압출기 내부의 압력을 측정 또는 유추하는 단계는 배럴 내부의 압력을 압력계로 직접 측정하거나 또는 압출기 출구로 배출되는 피처리물에 포함된 수분함량을 측정하여 유추하는 연속 압출 탈수 방법.
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