KR101934336B1 - 정교한 분말 정량 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정교한 분말 정량 이송장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트, 토너 분말, 밀가루, 화합물 등 각종 산업 현장에서 사용되는 분말을 피스톤 압력장치의 압력과, 상기 이송 스크루의 회전 속도를 제어함으로써 분말을 정량으로 이송, 공급할 수 있으며, 분진 발생, 마찰열, 정전기 발생을 최소화할 수 있는 정교한 분말 정량 이송장치에 관한 것이다.

Description

정교한 분말 정량 이송장치{Fine powder dose transfer device}

본 발명은 정교한 분말 정량 이송장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시멘트, 토너 분말, 밀가루, 화합물 등 각종 산업 현장에서 사용되는 분말을 피스톤 압력장치의 압력과, 상기 이송 스크루의 회전 속도를 제어하며, 특히 분진 발생, 마찰열, 정전기 발생을 최소화함으로써 정교하게 정량으로 이송, 공급할 수 있는 정교한 분말 정량 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로 식품, 의약품, 시멘트 등과 같이 각종 산업 현장에서는 원료로 사용되는 건조한 분말을 제조공정 중에 다음 공정으로 이송시키는 건조분말 이송공정이 필수적으로 필요하다.

지금까지는 크게 회전모터 충격방식이나 압축공기 분사방식으로 건조분말의 이송이 이루어져 왔는데, 이송 과정에서 필터에 부착되는 미세분진을 제대로 제거하지 못함에 따라 필터가 막혀 작업이 중단되거나 이송 속도나 공급량이 균일하지 않는 경우가 종종 발생하곤 했다.

또한, 전기 부품이 내장되어 있는 콘트롤박스가 호퍼에 부착된 경우가 많아 작업 후에 장치의 세척이 매우 곤란하였으므로 작업 효율성이 매우 낮았던 문제가 있었다.

또한, 종래의 분말 이송 장치에서는 분말의 크기가 수십 마이크로미터 이하의 미세한 건조 분말들이어서 이송 과정에서 정전기적 인력 발생에 따라 서로 달라 붙어 더 큰 크기의 응집체 덩어리를 형성함으로써 이송 자체가 상당히 어려웠던 것이 업계의 현실이었다.

그런데 이러한 응집체 덩어리는 그 내부에 다수의 1차 입자들이 약하게 결합된 상태로 이루어지는데, 이들 응집체의 크기가 커지면 분말의 유동성은 극히 악화되게 되고, 이에 따라 통상의 방법으로는 분말을 연속적으로 일정하게 이송시키는 것이 매우 어려워지는 문제가 있었다.

이런 문제로, 업계에서는 마찰력을 최소화하고 분진 발생을 막아 정확하게 계량된 양의 분말을 공급할 수 있는 장치의 개발이 시급한 상황이다.

한편, 진공 흡입력을 이용하는 통상의 분말 이송 방식의 경우에는 분말과 함께 흡입된 공기를 반드시 빼내 주어야 하는데, 이때 공기가 배출되면서 미세 분말이 같이 빠져나가게 되고 이를 방지하기 위한 필터를 설치하여야 하는 문제가 있었고, 상기 필터에는 자주 미세 분말이 적체되어 작업자는 수시로 필터 상황을 체크하여 최상의 필터상태가 되도록 계속 털어주어야 하는 불편함이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1267848호 대한민국 등록특허 제10-1419305호 대한민국 등록실용신안 제20-0272303호 대한민국 등록실용신안 제20-0225935호

본 발명은 상기와 같은 분말 이송시의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 피스톤 압력장치의 압력과, 상기 이송 스크루의 회전 속도를 정밀 제어함으로써 분말을 정량으로 이송, 공급할 수 있는 정교한 분말 정량 이송장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 분진 발생, 마찰열, 정전기 발생을 최소화할 수 있는 정교한 분말 정량 이송장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 정교한 분말 정량 이송장치는 분말 용기와, 상기 분말 용기에 수용된 분말을 가압하여 하측으로 공급하는 피스톤 압력장치를 포함하는 공급부;와 상기 공급부로부터 분말을 공급받는 이송관과, 상기 이송관 타단에 연결되며 정량 이송부를 통해 공급된 분말을 토출하는 토출튜브와, 상기 이송관 내부에 삽입 설치되는 이송 스크루를 포함하는 정량이송부;를 포함하여 이루어지되, 상기 분말 용기 몸체 내주면, 이송관 및 이송 스크루는 그래핀 코팅층이 형성되고 피스톤 압력장치의 압력과 이송 스크루의 회전속도를 제어하여 이송시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 피스톤압력장치에는 유압 또는 공압을 공급하는 압력공급부가 더 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 토출튜브는 타이곤 관인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 분말 용기 몸체 일측에는 세척수 공급관 및 공기 공급관이 더 설치되는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 공급부는 상기 분말 용기에 연결되어 서로 다른 종류의 분말을 수용하는 복수의 서브 분말 용기와, 상기 서브 분말 용기와 분말 용기를 연결하는 연결관과, 상기 연결관에 설치되는 솔레노이드 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

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이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 정교한 분말 정량 이송장치는 피스톤 압력장치의 압력과, 상기 이송 스크루의 회전 속도를 제어함으로써 분말을 정량으로 이송, 공급할 수 있으며, 분진 발생, 마찰열, 정전기 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 정교한 분말 정량 이송장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 공급부의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 공급부의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 정교한 분말 정량 이송장치를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정교한 분말 정량 이송장치(100)는 시멘트, 토너 분말, 밀가루, 화합물 등 각종 산업 현장에서 사용되는 건조한 분말을 정량으로 이송, 공급하는 것으로서, 크게 공급부(110)와, 정량 이송부(150)를 포함할 수 있다.

상기 공급부(110)는 분말을 수용하는 분말 용기(111)와, 상기 분말 용기(111)에 수용된 분말(10)을 가압하여 하측으로 공급하는 피스톤 압력장치(130)를 포함하여 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

상기 분말 용기(111)는 이송될 분말을 수용하는 것으로서, 수직하게 입설된 원통 형상의 용기 몸체(112)와, 상기 용기 몸체(112)의 상부에 착탈 가능하게 결합하며, 개폐가 자유로운 덮개(115)로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

상기 분말 용기(111)의 하부는 이동되는 분말 마찰력을 줄이기 위해 상하의 직경이 동일한 구조로 형성되며, 아래로 갈수록 완만하게 좁아지는 구조로도 이루어지는 것도 예시할 수 있다.

또한, 상기 분말 용기(111)의 소재를 카본 스틸로 구성함으로써, 내구성과 내스크래치성, 방열성, 윤활성, 대전 방지 등의 효과를 더욱 강화하는 것이 바람직하다.

상기 피스톤 압력장치(130)는 상기 덮개(115) 위에 설치되어 유압 또는 공압을 공급하는 압력 공급부(131)와, 상기 압력 공급부(131)의 하단에 연결되어 상하로 승강하는 피스톤 로드(133)와, 상기 피스톤 로드(133)의 하단에 마련되며 상기 용기 몸체(112)의 내주면에 밀접하게 끼워지는 피스톤 헤드(135)로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

여기서 고압을 제공하는 압력 공급부(131)는 에어 컴푸레셔인 것을 예시할 수 있으며, 상기 피스톤 로드(133)가 하강하면 상기 피스톤 헤드(135)는 용기 몸체(112) 내에 수용된 분말(10)을 하측에 연결된 이송관(151)으로 밀어낸다.

그리고 피스톤 압력장치(130)는 유압 또는 공압을 측정하는 압력계(137)를 더 포함할 수 있는데, 본 발명에서는 피스톤 압력장치(130)의 압력과, 후술할 이송 스크루(155)의 회전 속도를 제어하여 분말을 정량으로 이송시키게 된다.

또한 압력 공급부(131)에는 질소 가스(N₂)를 추가로 주입해 가압하여 정전기 발생을 예방함으로써 가연성 분말 등을 이송시 발생될 수 있는 폭발을 방지할 수 있다.

상기 정량 이송부(150)는 분말 용기(111)에 연결되어 공급부(110)로부터 분말을 공급받는 이송관(151)과, 상기 이송관(151) 내부에 삽입 설치되는 이송 스크루(155)를 포함하여 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

상기 이송관(151)은 수평하게 배치되는 원통 형상으로 이루어지며, 일측 상단에는 상기 용기 몸체(112)의 하단(114)과 착탈 가능하게 결합하는 연결구(153)가 형성되고, 상기 용기 몸체(112)와 연결구(153)는 나사 결합 방식으로 결합하는 것을 예시할 수 있다.

상기 이송 스크루(155)는 상기 이송관(151)의 일단에 설치된 모터(157)의 회전력으로 회전하면서 이송관(151) 내로 공급되는 분말을 이송한다.

그리고 상기 이송관(151)의 타단에는 정량 이송부(150)를 통해 공급된 분말을 토출하는 토출 튜브(160)가 연결된다.

상기 토출 튜브(160)는 타이곤관(폴리염화비닐제의 상품명)으로 구성하는 것이 바람직한데, 이는 화학적으로 매우 강하여 강산 및 강알칼리 물질 이송에 적합하며, 노화가 거의 일어나지 않고, 탄력성이 뛰어나 구부러지거나 찌부러지지 않으면서도, 유리관에 대해 꽂고 빼는 것이 매우 쉽고, 특히 내 마찰성이 매우 높아 분말의 이송에 가장 적합한 물성을 보유하기 때문이다.

이송 효율을 높일 수 있도록 상기 토출 튜브(160)의 말단이나 중간에 자흡식 펌프를 더 부가하여 추가 흡입력을 제공함으로써 토출 기능을 더욱 보완할 수 있다. 이와같이 내부 이송 스크루 컨트롤러와 자흡식 펌프 컨트롤러를 통해 정확한 정량을 이송할 수 있게 된다.

또한, 토출 튜브(160)의 내부에 벤츄리 구조를 형성함으로써 좁은 곳에 강한 압력이 작용할 때 발생하는 벤츄리 효과를 통해 더 멀리 까지 분말 이송이 가능하도록 할 수도 있다.

기존의 분말 이송장치는 공기분사관의 상단에 분말 탱크가 설치되어 공기 분사압에 의해 분말이 이송되는 방식을 채택하였으나, 분말이 공기와 함께 이송되기 때문에 분말 양을 정확하게 계량하여 이송하기 어려운 문제가 있었으나, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 피스톤 압력장치의 압력과, 상기 이송 스크루의 회전 속도를 제어함으로써 정량으로 공급할 수 있는 장점이 있다.

또한, 이송되는 분말이 쉽게 산화되는 물질인 경우 기존의 공기 분사 방식의 경우을 적용하면 고압의 공기와 접촉하여 산화되기 쉬웠으나, 본 발명을 적용하는 경우에는 고압 공기를 분사하지 않으며, 선택적으로 질소 가스를 투입하기 때문에 이송 과정에서 산화를 방지할 수 있는 특징이 있다.

또한, 기존 공기 분사 방식의 분말 이송장치는 분진이 발생으로 인해 많은 양의 분말 입자가 부유하여 작업 환경이 불량해질 뿐만 아니라, 분말 입자 간 마찰에 의해 정전기가 발생하였다. 분말이 반응성이 높은 화학 약품이거나 인화성 물질인 경우에는 마찰열 또는 정전기에 의한 스파크로 인해 화재의 위험성도 컸으며, 화재 위험성 등을 방지하기 위해 불활성 가스를 주입해야 하는 등의 문제가 있었으나, 본 발명에서는 마찰과 정전기 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

즉, 본 발명과 같이 이송 스크루에 의한 분말 이송의 경우에는 실제 분말 입자들의 움직임이 공기 분사 방식에 비해 현저히 줄어들기 때문에 마찰이 적고 정전기 발생을 효과적으로 예방할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 마찰과 정전기 발생을 최소화하기 위해 분말이 접촉하는 용기 몸체, 이송관, 이송 스크루에 그래핀 코팅층(113)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 그래핀 코팅층을 구성하는 그래핀을 얻는 방법에는 안드레 가임의 스카치 방법과 같이 흑연에서 인발해서 얻는 기계적 방법, 기재에 화학적으로 증착하여 얻는 화학 기상 증착법, 흑연에 산화제 및/또는 환원제를 부가하고 열충격 또는 화학적 반응에 의한 박리에 의하여 얻는 화학적박리법(Chemical Exfoliation) 등을 예시할 수 있고, 다른 방법으로는 대한민국 등록특허 제10-1337969호를 참조할 수 있다.

이 중에서 화학 기상 증착법은 그래핀 형성과 코팅을 동시에 할 수 있다는 점에서 장점이 있다.

또 다른 코팅 방식으로, 에폭시, 실리콘 등의 바인더와, 에테르, 아세톤, 알코올 등의 용매와, 그래핀으로 이루어지는 코팅액을 상기 용기 몸체의 내주면에 도포한 다음, 경화시켜 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

이와 같은 방식으로 형성되는 그래핀 코팅층(113)은 피스톤 헤드(135)와 용기 몸체(112) 사이의 마찰을 줄이는 윤활 작용을 할 뿐만 아니라, 용기 몸체가 금속으로 이루어지는 경우에는 부식 방지 작용을 한다. 나아가 그래핀 코팅층은 열전도도가 우수하여 마찰열을 외부로 방열할 수 있으며, 전기전도도가 우수하여 대전방지 내지 정전기 발생을 방지하는 작용을 한다.

한편, 상기 용기 몸체(112)의 일측에는 세척수를 공급하는 세척수 공급관(116)과, 물기를 제거하는 건조 공기를 공급하는 공기 공급관(117)이 설치할 수 있다.

이송되는 분말을 다른 분말로 교체하는 경우에는 용기 몸체, 이송관 및 스크루에 부착된 분말을 제거하는 공정을 수행해야 하는데, 상기 세척수를 분사하여 용기 몸체 등을 세척하고, 세척수에 의한 수분을 건조 공기로 제거함으로써, 부품 분리와, 각 구성요소의 별도 세척에 따른 불편함으로 줄일 수 있다.

여기서, 세척수로는 물을 포함하여, 알코올 등 유기 용매를 포함하는 것을 예시할 수 있다.

특히, 상기 그래핀 코팅층이 형성된 경우라면 그래핀의 소수성으로 인해 수분 제거 효율이 크게 향상되어 건조 시간을 단축할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 공급부의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 공급부(110)는 도 1을 통해 설명한 실시예와 비교할 때, 서로 다른 종류의 분말을 혼합하여 상기 분말 용기에 공급하는 분말 혼합 용기(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이종의 분말을 동시에 이송 및 공급해야 하는 경우 상기 분말 혼합 용기(120)에 각 분말(10, 10a)을 소정 중량비로 투입하고, 내부에 설치된 교반기(121)로 혼합한 다음 연결관(127)을 통해 분말 용기(111)에 공급한다.

상기 연결관(127)에는 혼합된 이종 분말의 공급 여부 및 공급량을 제어하는 솔레노이드 개폐 밸브(129)가 설치될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 공급부의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 공급부(110)는 도 2를 통해 설명한 실시예와 비교할 때, 서로 다른 종류의 분말을 혼합하는 것은 동일하나, 상기 분말 용기에 연결되어 서로 다른 종류의 분말을 수용하는 복수의 서브 분말 용기(125)이 설치된다는 점에서 차이가 있다.

그리고 상기 서브 분말 용기(125)와 분말 용기(111)를 연결하는 연결관(127)과, 상기 연결관(127)에 설치되는 솔레노이드 개폐 밸브(129)를 더 포함할 수 있으며, 이 때 서브 분말 용기(125)의 하부 형태는 연결관(127)과 약 45도 각도로 경사지게 연결함으로써 분말이 자연스럽게 공급되게 할 수 있다.

또한 서브 분말 용기(125)는 분말 용기(111) 내부에 설치하여 관리의 편의성을 도모할 수도 있다.

또한, 도 2와 다른 점은 각 연결관에 설치된 솔레노이드 개폐 밸브(129)를 통해 분말 용기(111)로의 공급량을 개별적으로 제어함으로써, 각 분말을 원하는 중량비로 혼합할 수 있으며, 연속적으로 혼합된 분말을 공급할 수 있는 장점이 있다.

상기 솔레노이드 개폐 밸브, 피스톤 압력장치, 이송 스크루는 제어부(170)를 통해 미리 설정된 범위에서 밸브 개폐 정도, 피스톤 압력, 이송 스크루 회전 속도 등을 자동 제어하게 된다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 분말 정량 이송장치 110 : 공급부
111 : 분말 용기 112 : 용기 몸체
113 : 그래핀 코팅층 114 : 하단
115 : 덮개 116 : 세척수 공급관
117 : 공기 공급관 120 : 분말 혼합 용기
121 : 교반기 125 : 서브 분말 용기
127 : 연결관 129 : 솔레노이드 개폐 밸브
130 : 피스톤 압력장치 131 : 압력 공급부
133 : 피스톤 로드 135 : 피스톤 헤드
137 : 압력계 150 : 정량 이송부
151 : 이송관 153 : 연결구
155 : 이송 스크루 157 : 모터
160 : 토출 튜브 170 : 제어부
10 : 분말

Claims (6)

1. 분말 용기와, 상기 분말 용기에 수용된 분말을 가압하여 하측으로 공급하는 피스톤 압력장치를 포함하는 공급부;와
   상기 공급부로부터 분말을 공급받는 이송관과, 상기 이송관 타단에 연결되며 정량 이송부를 통해 공급된 분말을 토출하는 토출튜브와, 상기 이송관 내부에 삽입 설치되는 이송 스크루를 포함하는 정량이송부;를 포함하여 이루어지되,
   상기 분말 용기 몸체 내주면, 이송관 및 이송 스크루는 그래핀 코팅층이 형성되고 피스톤 압력장치의 압력과 이송 스크루의 회전속도를 제어하여 이송시키는 것을 특징으로 하는, 정교한 분말 정량 이송장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤압력장치에는 유압 또는 공압을 공급하는 압력공급부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 정교한 분말 정량 이송장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 토출튜브는 타이곤 관인 것을 특징으로 하는, 정교한 분말 정량 이송장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 분말 용기 몸체 일측에는 세척수 공급관 및 공기 공급관이 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 정교한 분말 정량 이송장치.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 공급부는,
   상기 분말 용기에 연결되어 서로 다른 종류의 분말을 수용하는 복수의 서브 분말 용기와, 상기 서브 분말 용기와 분말 용기를 연결하는 연결관과, 상기 연결관에 설치되는 솔레노이드 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정교한 분말 정량 이송장치.
   
   
6. 삭제

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