KR102045625B1 - 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법에 관한 것으로서, 유동성재료가 공급되는 재료공급호퍼(102) 내부에 고정 설치하는 본체프레임(10)과; 상기 본체프레임(10)에 고정 설치하는 나선형안내부재(20)와; 상기 나선형안내부재(20)가 내부에 삽입되는 관체로 되어, 하단부에는 유동성재료가 유입되는 유입구(301)와 유입안내부재(308)를 형성하고, 상단부에는 유동성재료를 배출하는 배출구(302)를 형성하며, 구동수단에 의해 회전하는 회전관(30)과; 상기 배출구(302) 둘레에 설치되어 배출구(302)를 통해 배출되는 유동성재료를 상기 본체프레임(10) 외부로 최종 배출하는 배출안내부(40); 를 포함하여 구성함에 따라 회전관(30)의 회전을 통해 유동성재료의 손상을 방지하면서 먼지 발생 없이 유동성재료의 원활한 수직 상승 이송이 가능케 되는 효과가 있다.

Description

유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법{Flowable material vertical up-feed device and feed method}
본 발명은 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정 설치된 나선형안내부재를 둘러싸는 회전관을 회전 시켜 유동성재료를 수직 상승 이송함으로써 유동성재료의 손상을 방지하면서 먼지 발생 없이 수직 상승 이송을 원활하게 한 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법에 관한 것이다.
일반적으로 곡물과 같은 유동성재료를 플랜트 또는 다른 공정으로 이송하기 위해서 수직 승강 이송장치가 사용된다.
이러한 유동성 재료용 수직 승강 이송장치에는 공압이송식, 스크류컨베이어식, 버킷-엘리베이터식 이송장치 등이 있으나 각 방식에 있어서 개선이 필요한 단점이 있다.
즉, 공압이송식 이송장치는 송풍기나 압축기 등을 이용함으로써 상대적으로 유지, 관리에 따른 운영비 부담이 크고, 유동성재료의 이송 중 유동성재료의 마모 손상이 심한 단점이 있다.
또한 스크류컨베이어식 이송장치 역시 상대적으로 높은 작동 속도로 인해 유동성재료 입자간 마찰이 증가하여 유동성재료의 이송 중 유동성재료의 마모 손상이 심한 단점이 있다.
또한 버킷-엘리베이터식 이송장치는 시설비가 비싸고, 벨트나 체인, 버킷 등 주요부 손상에 따른 유지 관리 비용 부담이 큰 단점이 있다.
또한 종래기술은 유동성재료의 이송 중 먼지 발생이 많은 단점이 있다. 즉 첨부도면 도 6과 같이 종래기술의 이송스크류(1)를 이용한 유동성재료 수직 상승 이송 시 유동성재료(M)는 이송관(2) 내부에서 회전하는 이송스크류에 의해 이송스크류의 날개면(3)에 적재되어 수직 상승 이송된다.
이때, 이송관(2) 내부에는 유동성재료(M)가 채워지지 않은 빈 공간부(4)가 존재하게 되며, 이러한 공간부에 의해 수직 상승 이송되는 유동성재료의 유동이 발생하면서 공간부 내부에서 먼지 등 다량의 분진이 발생할 뿐만 아니라, 수직 상승 이송되는 유동성재료가 하방으로 흘러내리면서 이송효율이 저하되는 단점도 있다.
또한, 버킷-엘리베이터식 역시 엘리베이터식으로 작동하는 버킷에 의해 유동성재료가 수직 상승 이송되는 과정에서 케이스 내부에 유동성재료가 채워지지 않은 빈 공간부가 많이 때문에 케이스 내부에서 먼지 등 다량의 분진이 발생할 뿐만 아니라, 버킷-엘리베이터식의 경우 케이스 내부에 복잡한 기구적 구조를 가짐으로써, 기계 파손 또는 충격으로 인해 스파크가 발생하거나, 베어링 또는 풀리의 과열 또는 버킷-엘리베이터 케이스의 바닥에 축적된 유동성재료와 버킷 간 마찰 가열에 의해 케이스 내부의 먼지가 점화되면서 폭발이나 폭연 등이 발생할 가능성이 큰 문제점이 있다.
또한, 종래기술은 식료품 취급 분야에 사용할 경우에 유동성재료의 손상이 심각한 단점이 있는데, 특히 동결건조커피 과립과 같은 부서지기 쉬운 유동성재료를 수직 상승 이송하는 경우에, 이송 과정에서 유동성재료 간 마찰이나 충돌이 빈번하여 부드러운 취급에도 불구하고 과립 입자의 손상이 심각하기 때문에 이러한 유동성재료의 손상을 방지하면서 유동성재료 이송 중 먼지 발생이 없이 원활한 이송을 가능케 하는 유동성재료의 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 개발이 절실한 실정이다.
공개특허공보 제10-2000-0058759호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 본 발명의 목적은 고정 설치된 나선형안내부재를 둘러싸는 회전관을 회전시켜 유동성재료를 수직 상승 이송함으로써 유동성재료의 손상을 방지하면서 먼지 발생 없이 수직 상승 이송을 원활하게 한 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법을 제공하는 데 있다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치는 유동성재료가 공급되는 재료공급호퍼(102) 내부에 하단 베이스(101)가 고정 설치되는 본체프레임(10)과;
상기 본체프레임(10)에 적어도 일측 단부가 직립하여 고정되도록 종방향 축선으로 설치하는 나선형안내부재(20)와;
상기 나선형안내부재(20)가 내부에 삽입되는 관체로 되어, 하단부에는 상기 재료공급호퍼(102) 내부로 공급되는 유동성재료가 유입되는 유입구(301)를 형성하고, 상단부에는 수직 상승 이송된 유동성재료를 배출하는 배출구(302)를 형성하며, 구동수단에 의해 회전 가능케 상기 본체프레임(10) 내부에 종방향으로 설치하되, 하단부에는 주벽에서 바깥쪽으로 돌출 형성된 적어도 하나 이상의 유입안내부재(308)를 형성하고, 각각의 유입안내부재(308)와 인접하여 유동성재료가 유입되는 개구부(309)를 형성하는 회전관(30)과;
상기 배출구(302) 둘레에 설치되어 배출구(302)를 통해 배출되는 유동성재료를 수집하여 상기 본체프레임(10) 외부로 최종 배출하는 배출안내부(40); 를 포함하여 구성한다.
상기 나선형안내부재(20)는 샤프트(201) 외주면에 나선형블레이드(202)를 일체로 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 나선형안내부재(20)는 종방향 축선 방향으로 높낮이 조절이 가능케 상기 본체프레임(10)에 설치하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동수단은 상기 회전관(30) 외측에 종동풀리(303)를 설치하고, 상기 본체프레임(10) 일측에는 구동풀리(305)를 구비한 구동모터(304)를 설치하여 상기 종동풀리(303)와 구동풀리(305)를 구동벨트(306)로 연결하여 구동모터(304)에 의해 회전관(30)이 회전하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전관(30) 일측에는 상기 유입안내부재(308)의 전개각도를 조절하는 각도조절수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 각도조절수단은 유입안내부재(308)의 내측 단부를 회전관(30)의 개구부(309) 내측에 회동 가능케 힌지 결합하고, 회전관(30) 외주면과 유입안내부재(308)의 외측면에는 각각 돌출편(308a, 308b)을 형성하되, 유입안내부재(308)의 돌출편(308a)에는 내측면이 구면을 이루는 제1 관통공(310)이 형성되어 볼조인트(308c)가 안착되며, 상기 회전관(30)의 돌출편(308b)에는 제2 관통공(311)이 형성되고, 상기 제1 관통공(310)에 결합된 볼조인트(308c)와 상기 제2관통공(311)을 각도조절볼트(308d)로 나사 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 나선형안내부재(20)에 의해 점유된 회전관(30) 내부의 원통형 체적과, 상기 회전관(30) 내주면 간의 작동간극(G)은, 유동성재료의 평균 입자 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 배출안내부(40)는 상기 회전관(30) 상단부에 형성된 배출구(302) 둘레를 감싸는 형태로 형성하되, 상단부는 본체프레임(10)에 고정 설치하고, 하단부에는 베어링수단(307)을 설치하여 상기 회전관(30)의 상단부를 회전 가능케 지지하며, 일측에는 상기 회전관(30)의 배출구(302)를 통해 배출되는 유동성재료를 최종 배출하는 배출슈트(401)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 나선형안내부재(20)와 회전관(30)의 내면 사이에 소정의 작동간극(G)을 갖도록 회전 가능케 설치되는 회전관(30)에 의해 둘러싸여 고정 설치되는 나선형안내부재(20)를 포함하는 유동성재료 수직 상승 이송장치의 회전관(30)에 형성된 유입구(301)를 통해 유동성재료가 유입되는 단계;
상기 회전관(30)의 회전에 의해 상기 유동성재료가 회전관(30)의 내벽을 향해 가압되면서 회전관(30) 내부 공간에 충진되어 회전관(30) 내부에 설치된 나선형안내부재(20)의 형상에 의해 수직 상승하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동성재료 수직 상승 이송방법을 제공한다.
상기 회전관(30)에 형성된 유입구(301)를 통해 유입되는 유동성재료의 유입속도는 상기 회전관(30)에 형성되는 유입안내부재(308)의 형상에 따라 조절 가능케 하는 것을 특징으로 한다.
상기 유입안내부재(308)의 형상은 유입안내부재(308)의 치수 또는 회전관(30)의 외부 표면에 대한 유입안내부재(308)의 각도 배치를 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전관(30)에 형성된 유입구(301)를 통해 유입되는 유동성재료의 유입속도는 상기 회전관(30)의 회전속도를 변경하여 선택적으로 가변되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법은 유동성재료의 수직 상승 이송 시 유동성재료의 손상을 방지함으로써 유동성재료의 손상에 따른 생산성 저하 및 품질 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유동성재료의 수직 상승 이송 시 먼지 발생이 없을 뿐만 아니라, 회전관 내부에 먼지 점화를 유발할 인자가 없기 때문에 먼지 점화에 따른 폭발 사고 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 유동성재료의 수직 상승 이송 과정에서 유동성재료와 이송장치 간 마찰에 의한 마찰열 발생을 방지함으로써 마찰열에 의한 유동성재료의 물성 변화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 점성 액체에서부터 슬러리, 미립자 물질, 과립 물질 등 다양한 입자 크기를 가진 유동성재료의 수직 상승 이송이 가능하여 다양한 산업 분야에서 광범위하게 활용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 실시 예에 따른 측면 단면도.
도 2는 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 실시 예에 따른 회전관 하단부 부분 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 실시 예에 따른 유입안내부재 구성을 나타낸 회전관 저면 단면도.
도 4는 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 또 다른 실시 예에 따른 전개각도 조절이 가능한 유입안내부재 구성을 나타낸 회전관 저면 단면도.
도 5는 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 실시 예에 따른 유동성재료 수직 상승 이송 시 회전관 측면 단면도.
도 6은 종래기술의 이송스크류를 이용한 유동성재료 수직 상승 이송 시 이송관 측면 단면도.
이하, 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부도면에 의하여 더욱 상세히 설명함에 있어서, 다음의 설명은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있으며, 본 발명에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
예를 들면, '제1부분'과 '제2부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없음은 물론이다.
본 발명에 사용된 "유동성재료"라는 표현은 미립자 물질, 슬러리, 점성 액체 등을 포함하지만, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치는 유동성재료가 공급되는 재료공급호퍼(102) 내부에 고정 설치하는 본체프레임(10)과; 상기 본체프레임(10)에 고정 설치하는 나선형안내부재(20)와; 상기 나선형안내부재(20)가 내부에 삽입되는 관체로 되어, 하단부에는 유동성재료가 유입되는 유입구(301)와 유입안내부재(308)를 형성하고, 상단부에는 유동성재료를 배출하는 배출구(302)를 형성하며, 구동수단에 의해 회전하는 회전관(30)과; 상기 배출구(302) 둘레에 설치되어 배출구(302)를 통해 배출되는 유동성재료를 상기 본체프레임(10) 외부로 최종 배출하는 배출안내부(40); 를 포함하여 구성함으로써, 회전관(30)의 회전을 통해 유동성재료의 손상을 방지하면서 먼지 발생 없이 유동성재료의 원활한 수직 상승 이송이 가능케 되는데, 이러한 본 발명을 각 구성부별로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법의 실시 예에 따른 측면 단면도로서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본체프레임(10)은 유동성재료가 공급되는 재료공급호퍼(102) 내부에 하단 베이스(101)를 고정하여 수직으로 설치한다.
상기 본체프레임(10)은 하나의 원통체 형태로 된 챔버형이나, 적어도 하나 이상의 지주 형태로 된 골조형 등 다양한 형태로 설치 가능하다.
상기 나선형안내부재(20)는 상기 본체프레임(10)에 적어도 일측 단부가 직립하여 고정되도록 종방향 축선으로 설치하되, 상하 양단부를 상기 본체프레임(10)의 대향 단부 즉, 상하부에 각각 고정 설치하는 것이 바람직하다.
즉, 나선형안내부재(20)는 상기 회전관(30) 내부에서 원통형의 체적을 가지면서 하부에서 상부로 이어지는 나선형상을 구비하되, 수직으로 형성되는 샤프트(201)의 외주면에 나선형블레이드(202)를 일체로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 샤프트(201)의 원주 둘레에 형성되는 나선형블레이드(202)의 나선 피치는 본 발명에 의해 이송되는 유동성재료의 성질에 따라서 나선형안내부재(20)의 하단부에서 상단부로 갈수록 피치의 길이가 증가 또는 감소하는 형태로 가변적일 수 있다.
또한, 나선형안내부재(20)는 종방향 축선 방향으로 높낮이 조절이 가능케 상기 본체프레임(10)에 설치할 수 있다.
즉, 나선형안내부재(20)를 구성하는 샤프트(201)의 하단부는 브래킷을 이용해 상기 본체프레임(10)의 베이스(101)에 수직으로 지지되게 설치하고, 샤프트(201)의 상단부에는 수나사부(203)를 형성하여 본체프레임(10) 상부에 나사 결합하되, 본체프레임(10)의 상하부에서 각각 상기 수나사부(203)에 나사 결합되는 적어도 하나 이상의 체결너트(204)를 이용해 샤프트(201)의 높낮이 조절이 가능케 고정 설치하는 것이 바람직하다.
상기 회전관(30)은 유동성재료를 수직 이송하기 위하여 상기 나선형안내부재(20)가 내부에 삽입되는 관체로 된다.
회전관(30) 하단부에는 상기 재료공급호퍼(102) 내부로 공급되는 유동성재료가 유입되는 유입구(301)를 형성하고, 상단부에는 수직 상승 이송된 유동성재료를 배출하는 배출구(302)를 형성하며, 구동수단에 의해 회전 가능하도록 상기 본체프레임(10)에 지지되는 베어링수단(307)에 의해 본체프레임(10) 내부에 종방향으로 설치된다.
상기 회전관(30) 하단부에는 재료공급호퍼(102)에 공급되는 유동성재료가 회전관(30) 하단부의 유입구(301)로 보다 원활하게 유입될 수 있도록 유입안내부재(308)를 더 구비할 수 있다.
상기 유입안내부재(308)는 회전관(30) 주벽 하단부에서 바깥쪽으로 적어도 하나 이상을 돌출 형성한다.
상기 유입안내부재(308)의 돌출 방향은 첨부도면 도 3과 같이 회전관(30)의 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출 형성하되, 돌출된 외측 단부가 회전관(30)의 회전 방향을 향하도록 형성한다.
또한, 상기 회전관(30)의 주벽에 형성되는 각각의 유입안내부재(308) 일측에는 유동성재료가 유입되는 개구부(309)를 형성할 수 있다.
따라서 재료공급호퍼(102) 내부에서 회전관(30)이 회전함에 따라 유입안내부재(308)의 돌출된 형상에 의해 재료공급호퍼(102)에 공급된 유동성재료가 유입안내부재(308)의 내면을 타고 상기 개구부(309)를 통해 회전관(30) 내부로 유입된다.
이때, 유입안내부재(308)에 의해 회전관(30) 내부로 유입되는 유동성재료의 유입량 조절을 위해서 유입안내부재(308)의 전개각도를 조절하는 각도조절수단을 더 구비할 수 있다.
상기 각도조절수단은 첨부도면 도 4와 같이 유입안내부재(308)의 내측 단부를 회전관(30)의 개구부(309) 내측에 회동 가능케 힌지 결합하고, 회전관(30) 외주면과 유입안내부재(308)의 외측면에는 각각 돌출편(308a, 308b)을 형성하되, 유입안내부재(308)의 돌출편(308a)에는 볼조인트(308c)를 구비하여 상기 회전관(30)의 돌출편(308b)과 유입안내부재(308)의 볼조인트(308c)를 각도조절볼트(308d)로 나사 결합함으로써 각도조절볼트(308d)를 풀고 조임에 따라 유입안내부재(308)의 전개 각도가 조절되어 회전관(30)의 회전 시 유입안내부재(308)에 의해 안내되어 개구부(309)를 통해 회전관(30) 내부로 유입되는 유동성재료의 유입량을 조절할 수 있게 된다.
한편, 유입안내부재(308)에 의해 회전관(30) 내부로 유입되는 유동성재료의 유입량 조절하는 수단은 상기 유입안내부재(308)의 각도조절수단으로만 한정하는 것은 아니며, 유입안내부재(308)의 형성 과정에서 유입안내부재(308)의 높이나 길이를 다르게 형성하거나, 유입안내부재(308)의 곡률을 다르게 형성하거나, 유입안내부재(308)의 개수를 다르게 형성하거나, 유입안내부재(308)를 탄성을 가진 소재로 형성하는 것도 가능함을 미리 밝혀두는 바이다.
상기 구동수단은 상기 회전관(30) 외측에 종동풀리(303)를 설치하고, 상기 본체프레임(10) 일측에는 구동풀리(305)를 구비한 구동모터(304)를 설치하여 상기 종동풀리(303)와 구동풀리(305)를 구동벨트(306)로 연결함으로써 구동모터(304)에 의해 회전관(30)이 회전한다.
상기 베어링수단(307)은 회전관(30) 외주면에 소정 간격으로 고정 설치하고, 그 베어링수단(307)을 본체프레임(10)이 지지함으로써 종방향으로 설치되는 회전관(30)의 하단부가 상기 재료공급호퍼(102)의 바닥면에서 일정한 높이를 유지하게 설치됨과 동시에, 상기 구동모터(304)에 의해 회전관(30)이 회전할 때, 회전진동을 억제하여 정밀한 회전이 가능케 된다.
한편, 상기 나선형안내부재(20)와 회전관(30)은 취급되는 유동성재료의 특성에 따라 플라스틱 재료로 제조하거나 금속으로 제조할 수 있으며, 금속으로 제조하는 경우 표면에 내마모성 코팅층을 형성하거나, 테프론과 같은 부식방지코팅층을 형성할 수 있다.
아울러, 상기와 같이 회전관(30)이 나선형안내부재(20)를 감싸는 형태로 구성함에 있어서, 나선형안내부재(20)에 의해 점유된 회전관(30) 내부의 원통형 체적과, 상기 회전관(30) 내주면 간의 작동간극(G)은, 유동성재료의 평균 입자 직경보다 작게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 배출안내부(40)는 상기 배출구(302)를 통해 배출되는 유동성재료를 수집한 후 최종 배출하기 위하여 상기 본체프레임(10) 외부로 최종 배출하기 위해 원통체로 형성하여 상기 회전관(30) 상단부에 형성된 배출구(302) 둘레를 감싸는 형태로 형성한다.
또한, 배출안내부(40)의 상단부는 본체프레임(10)에 고정 설치하고, 하단부에는 베어링수단을 설치하여 상기 회전관(30)의 상단부를 회전 가능케 지지함으로써 회전관(30)의 설치 위치를 일정한 높이로 유지하는 기능을 수행한다.
또한, 배출안내부(40) 일측 하부에는 하방으로 경사지게 배출슈트(401)를 형성함으로써, 상기 회전관(30)의 배출구(302)를 통해 솟아올라 배출되는 유동성재료가 상기 배출슈트(401)를 통해 최종 배출된다.
상기 배출슈트(401)에는 최종 배출되는 유동성재료를 다음 공정이나 플랜트로 공급하는 연결관을 설치할 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치를 이용한 유동성재료의 수직 상승 이송방법을 설명하면 다음과 같다.
유동성재료의 수직 상승 이송을 위해서 재료공급호퍼(102)에 유동성재료를 공급하면, 나선형안내부재(20)와 회전관(30)의 내면 사이에 소정의 작동간극(G)을 갖도록 회전 가능케 설치되는 회전관(30)에 의해 둘러싸여 고정 설치되는 나선형안내부재(20)를 포함하는 유동성재료 수직 상승 이송장치의 회전관(30)에 형성된 유입구(301)를 통해 유동성재료가 유입되는 단계를 수행한다.
상기 유동성재료는 거친 모래 (습식 및 건식), 광범위한 곡류, 콩류, 강철탄, 밀가루, 빵 부스러기, 마카다미아 견과류(껍질을 벗기거나, 껍질을 벗기지 않은 것), 커피콩, 동결건조커피 과립, 당밀, 질산암모늄프릴(직경 3 내지 4mm), 보크사이트 과립(직경 6 내지 8mm), 땅콩 커널 및 수화석회 분말 등 평균 입자 직경이나 물성이 다른 다양한 종류의 유동성재료의 수직 상승 이송이 가능하다.
즉, 상기 회전관(30)은 상기 재료공급호퍼(102)의 바닥면에서 일정한 높이를 유지하면서 회전 가능케 베어링수단(307)으로 지지된다.
따라서 재료공급호퍼(102)에 유동성재료가 공급되는 상태에서 구동수단에 의해 회전관(30)이 회전하면, 회전관(30) 하단부에서 회전관(30)의 회전방향 바깥쪽으로 돌출 형성된 유입안내부재(308)에 의해 재료공급호퍼(102)에 공급된 유동성재료가 유입안내부재(308)의 내면을 타고 회전관(30) 하단부의 개구부(309)를 통해 회전관(30) 내부로 유입된다.
이때, 회전관(30)이 계속 회전하면 회전관(30)의 회전에 의해 상기 유동성재료가 회전관(30)의 내벽을 향해 가압되면서 회전관(30) 내부 공간에 충진되어 회전관(30) 내부에 설치된 나선형안내부재(20)의 형상에 의해 수직 상승하는 단계를 수행한다.
즉, 회전관(30)이 계속 회전함에 따라 회전관(30) 내부로 유동성재료가 계속 유입되면 회전관(30) 내부 공간에 유동성재료의 유입 압력이 작용하게 된다.
이때, 회전관(30) 내부 공간의 체적을 차지하고 있는 나선형안내부재(20)를 제외한 나머지 공간이 전부 유동성재료에 의해 충진되면서 회전관(30) 하부에서 상부로 작용하는 유동성재료의 유입 압력에 의해 유동성재료가 나선형안내부재(20)의 나선형블레이드(202)를 따라 회전관(30)의 하부에서 상부로 이송된다.
따라서 유동성재료의 수직 상승 이송 과정에서 회전관(30) 내부에는 빈 공간이 없이 유동성재료가 이송되기 때문에 유동성재료의 이송 과정에서 먼지나 분진이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 회전관(30)의 회전 과정에서 회전관(30) 하단부에 형성된 유입안내부재(308)가 재료공급호퍼(102)에 공급된 유동성재료를 회전관(30) 내부로 유입 안내하는 과정에서 유동성재료를 수직 방향으로 밀어 올리는 것이 아니라, 회전관(30) 내부에 설치된 나선형안내부재(20)의 샤프트(201)를 중심축으로 하여 유동성재료를 나선형으로 밀어올림으로써, 나선형안내부재(20)의 나선형블레이드(202)와 유동성재료 간에 수직으로 작용하는 압력을 최소화하여 유동성재료 입자의 손상을 최소화하면서 원활한 수직 승강 이송이 가능케 된다.
또한, 나선형안내부재(20)에 의해 점유된 회전관(30) 내부의 원통형 체적과, 상기 회전관(30) 내주면 간의 작동간극(G)은, 유동성재료의 평균 입자 직경보다 작게 형성함으로써, 유동성재료를 회전관(30) 하부에서 상부로 수직 상승 이송하는 과정에서 작동간극(G)을 통해 유동성재료가 역류하는 것을 방지함으로써 유동성재료의 이송효율성 저하를 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 재료공급호퍼(102)에 공급된 유동성재료가 상기 회전관(30)의 회전에 의해 회전관(30)의 유입구(301)를 통해 회전관(30) 내부로 공급됨에 있어서, 회전관(30)에 형성된 유입구(301)를 통해 유입되는 유동성재료의 유입속도는 상기 회전관(30)에 형성되는 유입안내부재(308)의 형상에 따라 조절 가능하다.
즉, 회전관(30) 하단부에 형성된 유입안내부재(308)는 회전관(30)의 주벽에서 외주면 바깥쪽으로 돌출 형성함으로써, 유입안내부재(308)와 회전관(30)의 외주면이 이루는 유입안내부재(308)의 전개각도나, 유입안내부재(308)의 높이, 길이, 각도, 내측에서 외측으로 이어지는 곡률, 상부에서 하부로 이어지는 곡률, 개수를 확대 축소 또는 가감 하는 등 형상을 달리함으로써, 유동성재료의 유입속도 조절이 가능케 되는데, 이는 비단 유입안내부재(308)의 형상뿐만 아니라, 유입안내부재(308)를 탄성을 가진 소재로 형성하는 등 소재의 변경을 통해서도 가능함을 미리 밝혀둔다.
또한, 상기 유동성재료의 유입속도는 상기 회전관(30)의 회전속도 조절을 통해 제어가 가능한데, 회전관(30)의 회전속도와 상기 유동성재료의 유입속도는 정비례한다.
이러한 유동성재료의 유입속도는 취급되는 유동성재료의 특성에 따라 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 유동성재료 수직 상승 이송장치 및 이송방법은 유동성재료의 수직 상승 이송 시 유동성재료의 손상을 방지함으로써 유동성재료의 손상에 따른 생산성 저하 및 품질 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유동성재료의 수직 상승 이송 시 먼지 발생이 없으며, 회전관 내부에 먼지 점화를 유발할 인자가 없기 때문에 먼지 점화에 따른 폭발 사고 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유동성재료와 이송장치 간의 마찰에 따른 마찰열 발생이 없기 때문에 유동성재료의 물성 변화를 방지할 수 있게 되어 점성 액체에서부터 슬러리, 미립자 물질, 과립 물질 등 다양한 입자 크기를 가진 유동성재료의 수직 상승 이송에 활용 가능케 되는 등 산업상 활용도가 매우 높은 장점이 있다.
10: 본체프레임 101: 베이스
102: 재료공급호퍼 20: 나선형안내부재
201: 샤프트 202: 나선형블레이드
203: 수나사부 204: 체결너트
30: 회전관 301: 유입구
302: 배출구 303: 종동풀리
304: 구동모터 305: 구동풀리
306: 구동벨트 307: 베어링수단
308: 유입안내부재 309: 개구부
308a, 308b: 돌출편 308c: 볼조인트
308d: 각도조절볼트 40: 배출안내부
401: 배출슈트 G: 작동간극
M: 유동성재료

Claims (12)

  1. 유동성재료가 공급되는 재료공급호퍼(102) 내부에 하단 베이스(101)가 고정 설치되는 본체프레임(10)과;
    상기 본체프레임(10)에 적어도 일측 단부가 직립하여 고정되도록 종방향 축선으로 설치하는 나선형안내부재(20)와;
    상기 나선형안내부재(20)가 내부에 삽입되는 관체로 되어, 하단부에는 상기 재료공급호퍼(102) 내부로 공급되는 유동성재료가 유입되는 유입구(301)를 형성하고, 상단부에는 수직 상승 이송된 유동성재료를 배출하는 배출구(302)를 형성하며, 구동수단에 의해 회전 가능케 상기 본체프레임(10) 내부에 종방향으로 설치하되, 하단부에는 주벽에서 바깥쪽으로 돌출 형성된 적어도 하나 이상의 유입안내부재(308)를 형성하고, 각각의 유입안내부재(308)와 인접하여 유동성재료가 유입되는 개구부(309)를 형성하는 회전관(30)과;
    상기 배출구(302) 둘레에 설치되어 배출구(302)를 통해 배출되는 유동성재료를 수집하여 상기 본체프레임(10) 외부로 최종 배출하는 배출안내부(40); 를 포함하며,
    상기 회전관(30) 일측에는 상기 유입안내부재(308)의 전개각도를 조절하는 각도조절수단을 더 구비하되,
    상기 각도조절수단은 유입안내부재(308)의 내측 단부를 회전관(30)의 개구부(309) 내측에 회동 가능케 힌지 결합하고, 회전관(30) 외주면과 유입안내부재(308)의 외측면에는 각각 돌출편(308a, 308b)을 형성하되, 유입안내부재(308)의 돌출편(308a)에는 내측면이 구면을 이루는 제1 관통공(310)이 형성되어 볼조인트(308c)가 안착되며, 상기 회전관(30)의 돌출편(308b)에는 제2 관통공(311)이 형성되고, 상기 제1 관통공(310)에 결합된 볼조인트(308c)와 상기 제2관통공(311)을 각도조절볼트(308d)로 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 유동성재료 수직 상승 이송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나선형안내부재(20)는 샤프트(201) 외주면에 나선형블레이드(202)를 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 유동성재료 수직 상승 이송장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 나선형안내부재(20)는 종방향 축선 방향으로 높낮이 조절이 가능케 상기 본체프레임(10)에 설치하는 것을 특징으로 하는 유동성재료 수직 상승 이송장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 회전관(30) 외측에 종동풀리(303)를 설치하고, 상기 본체프레임(10) 일측에는 구동풀리(305)를 구비한 구동모터(304)를 설치하여 상기 종동풀리(303)와 구동풀리(305)를 구동벨트(306)로 연결하여 구동모터(304)에 의해 회전관(30)이 회전하게 하는 것을 특징으로 하는 유동성재료 수직 상승 이송장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나선형안내부재(20)에 의해 점유된 회전관(30) 내부의 원통형 체적과, 상기 회전관(30) 내주면 간의 작동간극(G)은, 유동성재료의 평균 입자 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 유동성재료 수직 상승 이송장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배출안내부(40)는 상기 회전관(30) 상단부에 형성된 배출구(302) 둘레를 감싸는 형태로 형성하되, 상단부는 본체프레임(10)에 고정 설치하고, 하단부에는 베어링수단(307)을 설치하여 상기 회전관(30)의 상단부를 회전 가능케 지지하며, 일측에는 상기 회전관(30)의 배출구(302)를 통해 배출되는 유동성재료를 최종 배출하는 배출슈트(401)를 형성하는 것을 특징으로 하는 유동성재료 수직 상승 이송장치.
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