KR102218471B1 - 스크루식 탈수 압출기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크루식 탈수 압출기에 관한 것으로, 스크루 탈수 방식과 압출 방식을 동시에 적용하되, 피딩(feeding)구역, 압축에 의한 1차 탈수구역과 2차 탈수구역, 진공에 의한 3차 탈수구역, 그리고 고압 압출구역을 일체로 구성함은 물론 실린더의 리어쪽에 펠렛성형 유닛을 회동 가능하게 구성하여서, 탈수능력을 훨씬 높일 수 있을 뿐만 아니라 기존 탈수장치와는 달리 후단에 별도의 압출기가 필요하지 않기 때문에 후단 건조공정에 들어가는 설비와 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 탈수와 압출 과정을 거친 재료를 절단한 사이즈의 펠렛으로 신속하고 용이하게 생산할 수 있다. 또한, 리드 스크루의 정방향 회전시, 파우더(powder)는 실린더의 프론트에서 리어 방향으로 이동하는데, 이때 역방향 나선형 블레이드는 파우더의 이동을 방해하는 역할을 하여서, 결과적으로 파우더의 탈수효과를 더욱 높일 수 있다. 또한, 냉각 에어 분사부에서 다이 홀(die hole)을 통해서 압출되는 파우더에 냉각 에어를 분사하여 파우더를 신속하게 펠렛화함으로써, 대량생산이 가능하다.

Description

스크루식 탈수 압출기{DEWATERING SCREW EXTRUDER}
본 발명은 스크루식 탈수 압출기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 스크루 탈수 방식과 압출 방식을 동시에 적용하되, 피딩(feeding)구역, 압축에 의한 1차 탈수구역과 2차 탈수구역, 진공에 의한 3차 탈수구역, 그리고 고압 압출구역을 일체로 구성함은 물론 실린더의 리어쪽에 펠렛성형 유닛을 회동 가능하게 구성하여서, 탈수와 압출 과정을 거친 파우더를 적당한 사이즈의 펠렛으로 신속하게 대량 생산할 수 있는 스크루식 탈수 압출기에 관한 것이다.
일반적으로 열가소성 수지의 폴리머 제조 공정에서, 수지 재료 혹은 이들 플라스틱 제품의 폐기물 재생 공정의 분쇄물(수지 재료)은 비교적 다량의 수분을 함유하고 있기 때문에, 각 폴리머 제조 공정의 마지막에는 함유 수분을 제거하는 탈수 공정이 필요하다.
기존 탈수 공정으로는, 예를 들어, ABS(아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌) 수지의 제조 공정에 있어서, 유동 건조로 등을 사용하는 방법이 채용되고 있다.
그런데 유화 중합에 의해 제조되는 ABS 라텍스는 응고, 수세(水洗)되어 다량의 수분을 함유한 슬러리 상태의 것으로 얻어지는데, 이 경우의 탈수 방법으로는 슬러리를 원심 탈수기에 공급해서 탈수하여, 함수율 30 내지 40% 정도의 함수(含水) 파우더(분말) 또는 습윤 케이크를 얻는다.
이 함수 파우더는 최종 공정의 압출기에 의한 컴파운딩, 입자 제조 공정의 벤트 업(vent up)이나 발포 현상을 막기 위해서, 건조 관이나 유동 건조로 등을 사용해서 열에너지에 의해서 함수율을 1% 정도까지 건조한다.
함수율 1% 정도가 된 수지 재료는 단축 혹은 2축의 스크루 압출기로 공급해서, 최종적으로 건조과정을 수행하고, 컴파운딩해서 입자로 제조한다.
통상, 압출기(Extruder)는 수지 재료를 실린더(cylinder)에 부착된 호퍼(hopper)에 넣어서, 회전하는 스크루(screw)에 의해서 프론트 방향, 즉 크로스-헤드(cross-head) 쪽으로 수지 재료를 공급(feeding)하면서, 실린더로부터 열을 공급받아 수지 재료가 가열, 혼련, 용융이 이루어져 유동상태의 수지 재료가 다이스(dies)를 통과하여 일정한 형상의 제품을 만들고, 이것을 고화시키고, 인취장치(tensioning capstan)에 의해서 연속적으로 길이방향으로 제품을 생산한다.
그러나 종래 탈수장치는 후단에 별도의 압출기가 필요하기 때문에 후단 건조공정에 들어가는 설비와 비용이 상승하는 문제가 있으며, 탈수와 압출 과정을 거친 재료를 펠렛으로 생산할 수 없는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제1998-0008506호 대한민국 등록특허 제10-1901571호
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스크루 탈수 방식과 압출 방식을 동시에 적용하되, 피딩(feeding)구역, 압축에 의한 1차 탈수구역과 2차 탈수구역, 진공에 의한 3차 탈수구역, 그리고 고압 압출구역을 일체로 구성함은 물론 실린더의 리어쪽에 펠렛성형 유닛을 회동 가능하게 구성하여서, 탈수와 압출 과정을 거친 파우더를 적당한 사이즈의 펠렛으로 신속하게 대량 생산할 수 있는 탈 수식 스크루 압출기를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기는 일측에 수분을 함유한 파우더를 투입하기 위한 공급부가 설치되고, 타측에 상기 파우더를 배출하기 위한 배출부가 설치되는 실린더; 상기 실린더 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 공급부를 통해서 투입된 파우더를 압축하여 탈수하고, 탈수한 파우더를 상기 배출부를 통해서 압출하는 리드 스크루; 상기 리드 스크루를 회전하기 위한 리드 스크루 구동부; 및 상기 배출부를 통해서 압출한 파우더를 냉각한 후 펠렛화할 수 있도록 상기 실린더의 타측에 마련되는 펠렛 성형 유닛;을 포함한다.
상기 실린더는 피딩구역, 압축에 의한 1차 탈수구역과, 2차 탈수구역과, 진공에 의한 3차 탈수구역과, 고압 압출구역을 구비한다.
상기 1차 및 2차 탈수구역에는 히터(heater)가 설치될 수 있다.
상기 리드 스크루의 외주면에는 정방향 나선형 블레이드가 형성되고, 상기 정방향 나선형 블레이드 중간에는 역방향 나선형 블레이드가 형성될 수 있다.
상기 펠렛 성형 유닛은, 상기 배출부의 다이 홀을 통해서 압출되는 파우더에 냉각 에어를 분사하기 위한 냉각 에어 분사부; 상기 실린더의 타측에 회동 가능하게 설치되는 펠렛 성형 프레임; 상기 펠렛 성형 프레임에 회동 가능하게 설치되고, 전 후진 가능하게 설치되는 커터 샤프트; 상기 커터 샤프트를 구동하기 위한 커터 샤프트 구동모터; 상기 냉각 에어 분사부에서 분사한 냉각 에어에 의해서 냉각된 파우더를 일정 사이즈로 커팅하기 위하여 상기 커터 샤프트의 외주면에 형성되는 커터; 및 상기 다이 홀과 상기 커터의 간격을 조절하기 위하여 상기 커터 샤프트의 후단부에 설치되는 간격 조절부;를 포함한다.
또한, 상기 커터 샤프트의 회전시, 상기 커터가 회전하면서 상기 냉각 에어 분사부에서 분사한 냉각 에어에 의해서 냉각된 파우더를 일정 사이즈로 커팅하도록 한다.
또한, 상기 간격 조절부는 상기 커터 샤프트의 후단에 설치되는 조절 프레임과, 상기 조절 프레임에 연결되는 핸들을 구비한다.
또한, 상기 커터 샤프트의 외주에는 베어링 하우징용 고정프레임이 설치되고, 상기 베어링 하우징용 고정프레임 내부에는 베어링이 설치될 수 있다.
또한, 상기 커터 샤프트 구동모터의 동력을 전달하기 위하여 상기 커터 샤프트에는 타이밍 풀리가 설치되고, 상기 타이밍 풀리와 상기 커터 샤프트 구동모터의 구동풀리 사이에는 벨트가 연결되도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 스크루 방식과 용융 방식을 동시에 적용하되, 피딩(feeding)구역, 압축에 의한 1차 탈수구역과 2차 탈수구역, 진공에 의한 3차 탈수구역, 그리고 고압 압출구역을 일체로 구성함은 물론 실린더의 리어쪽에 펠렛성형 유닛을 회동 가능하게 구성하여서, 탈수능력을 훨씬 높일 수 있을 뿐만 아니라 기존 탈수장치와는 달리 후단에 별도의 압출기가 필요하지 않기 때문에 후단 건조공정에 들어가는 설비와 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 탈수와 압출 과정을 거친 재료를 절단한 사이즈의 펠렛으로 신속하게 대량 생산할 수 있다.
또한, 리드 스크루의 정방향 회전시, 파우더(powder)는 실린더의 프론트에서 리어 방향으로 공급(feeding)을 하는데, 역방향 나선형 블레이드가 파우더의 이동을 방해하는 역할을 하여서, 결과적으로 파우더의 탈수 효과를 더욱 높일 수 있다.
또한, 냉각 에어 분사부에서 다이 홀 플레이트의 다이 홀(die hole)을 통해서 압출되는 파우더에 냉각 에어를 분사하여 파우더를 신속하게 펠렛화함으로써, 대량 생산이 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 정면도
도 2는 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 평면도로서, 실린더와 펠렛 성형 프레임의 결합을 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 평면도로서, 실린더와 펠렛 성형 프레임의 분리를 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 우측면도
도 5는 도 1의 펠렛성형 유닛을 도시한 확대도
도 6은 도 1의 A 부분 확대도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시한다.
또한, 각 구성 요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)") 등과 같은 용어들에 관하여 본원 발명에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
참고로, 기존 석유화학 공정에서 진행되는 수지 공정 중 함수 파우더는 1차 원심탈수기에서 1차로 탈수된 후 스크루 탈수장치에서 재차 탈수된 후, 핀 밀(pin mill)로 뭉쳐진 파우더를 부순 다음 FBD(fluid bead dryer)로 건조하여 건조 파우더를 생산하는 데, 본 실시 예의 스크루식 탈수 압출기는 스크루 탈수 방식과 압출 방식을 동시에 적용하되, 피딩구역, 압축에 의한 1차 탈수구역과 2차 탈수구역, 진공에 의한 3차 탈수구역, 그리고 고압 압출구역을 일체로 구성하여서, 탈수능력을 훨씬 높일 수 있을 뿐만 아니라 기존 탈수장치와는 달리 후단에 별도의 압출기가 필요하지 않기 때문에 후단 건조공정에 들어가는 설비와 비용을 대폭 절감할 수 있도록 함은 물론 실린더의 리어쪽에 펠렛성형 유닛(냉각부와 커팅부)을 분리 가능한 구조, 예를 들어 회동 가능한 구조로 구성하여서, 탈수와 압출 과정을 거친 재료를 절단한 사이즈의 펠렛으로 신속하게 대량 생산할 수 있는 점에 기술적 특징이 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 의하여 스크루식 탈수 압출기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 정면도, 도 2는 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 평면도로서, 실린더와 펠렛 성형 프레임의 결합을 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 평면도로서, 실린더와 펠렛 성형 프레임의 분리를 도시한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기를 도시한 우측면도, 도 5는 도 1의 펠렛성형 유닛을 도시한 확대도, 그리고 도 6은 도 1의 A 부분 확대도이다.
위 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기(1)는 일측에 수분을 함유한 파우더(powder; 함수 파우더)를 투입하기 위한 공급부(11)가 설치되고, 타측에 상기 파우더를 배출하기 위한 배출부(15)가 설치되는 실린더(10); 상기 실린더(10) 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 공급부(11)를 통해서 투입된 파우더를 압축하여 탈수하고, 탈수한 파우더를 상기 배출부(15)를 통해서 압출하는 리드 스크루(20); 상기 리드 스크루(20)를 회전하기 위한 리드 스크루 구동부(30); 및 상기 배출부(15)를 통해서 압출한 파우더를 냉각한 후 펠렛화할 수 있도록 상기 실린더(10)의 타측에 마련되는 펠렛 성형 유닛(100);을 포함한다.
본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기(1) 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 우선, 실린더(10)의 프론트 쪽(헤드 쪽)에는 리드 스크루 구동부(30)가 설치되고, 실린더(10)의 리어 쪽에는 펠렛 성형 유닛(100)이 배치될 수 있다.
상기 리드 스크루(20)를 회전하기 위한 리드 스크루 구동부(30)에는, 기어박스(31)가 고속 커플링(32)을 통해서 연결되고, 고속 커플링(32) 외측에는 안전커버(33)가 설치될 수 있다.
기어박스(31)는 저속 커플링(34)을 통해서 리드 스크루(20)와 연결 설치될 수 있고, 저속 커플링(34) 외측에는 안전커버(35)가 설치될 수 있다.
안전커버(33)(35)를 설치함으로써, 작업자의 안전사고를 효과적으로 방지할 수 있다.
베이스 프레임(2)은 스크루식 탈수 압출기(1)를 지지하기 위한 받침 구조물로서, 그 베이스 프레임(2) 위에는 실린더(10)가 설치되고, 상기 리드 스크루(20)는 실린더(10) 내부에 회전 가능하게 설치된다. 리드 스크루 구동부(30)의 동력을 이용하여 리드 스크루(20)를 회전하도록 구성하되, 제어부(미도시)에서는 리드 스크루(20)의 회전속도와 회전시간 등을 제어하도록 한다.
또한, 상기 실린더(10)는 피딩구역(Z1), 압축에 의한 1차 탈수구역(Z2)과 2차 탈수구역(Z3), 진공에 의한 3차 탈수구역(Z4), 그리고 고압 압출구역(Z5)을 포함한다.
본 실시 예에서는 피딩구역(Z1), 압축에 의한 1차 탈수구역(Z2)과 2차 탈수구역(Z3), 진공에 의한 3차 탈수구역(Z4), 그리고 고압 압출구역(Z5)이 일체로 구성되는 점에 기술적 특징이 있다.
즉, 기존 탈수장치는 후단에 별도의 압출기가 필요하기 때문에, 후단 건조공정에 들어가는 설비와 비용이 증가하는 단점이 있으나, 본 실시 예에서는 피딩구역(Z1), 압축에 의한 1차 탈수구역(Z2)과 2차 탈수구역(Z3), 진공에 의한 3차 탈수구역(Z4), 그리고 고압 압출구역(Z5)이 일체로 구성되기 때문에 기존 탈수장치의 단점을 해소할 수 있다.
본 실시 예의 1차 탈수구역(Z1)에서는, 실린더(10)의 내부에 히터(H)가 설치될 수 있으며, 히터(H)는 수분을 함유한 파우더(powder)를 가열하여서 탈수 기능을 가속화하는 역할을 한다.
또한, 상기 리드 스크루(20)의 외주면에는 정방향 나선형 블레이드(21)가 형성되고, 상기 정방향 나선형 블레이드(21) 중간에는 역방향 나선형 블레이드(23)가 형성된다.
상기 리드 스크루(20)의 정방향 회전시, 파우더(powder)는 실린더(10)의 프론트에서 리어 방향으로 이동되는데, 이때 역방향 나선형 블레이드(23)는 파우더의 이동을 방해하는 역할을 하여서, 결과적으로 파우더의 탈수효과를 더욱 높일 수 있도록 한다.
본 실시 예에서 역방향 나선형 블레이드(23)의 개수는 설계 조건에 따라 1개 이상으로 형성할 수 있으며, 역방향 나선형 블레이드(23)는, 정방향 나선형 블레이드(21)와는 달리, 불연속 구조로 형성되어 그 불연속 부분(23a)을 통해서 탈수된 파우더가 실린더(10)의 프론트에서 리어 방향으로 이동하도록 한다.
여기서, 리드 스크루(20)의 정방향이란 파우더를 실린더(10)의 프론트 쪽에서 리어 쪽으로 이동하도록 하는 방향을 말하며, 역방향이란 그 반대방향을 말한다.
또한, 상기 펠렛 성형 유닛(100)은, 실린더(10)의 리어쪽에 힌지(121)를 중심으로 회동 가능하게 설치될 수 있는데, 힌지(121)를 중심으로 펠렛 성형 프레임(120)을 회동시키면서, 실린더(10)에 결합하거나 분리할 수 있도록 구성됨으로써, 사용이 매우 편리하고 유지 및 보수가 매우 용이하다.
본 실시 예에서는, 펠렛 성형 유닛(100)이 실린더(10)의 리어쪽에 분리되는 구조의 일례로서, 회동하는 구조만을 설명하고 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 다른 예로서 슬라이드 구조 등이 가능하다.
상기 펠렛 성형 유닛(100)은, 상기 배출부(다이홀 플레이트)(15)의 다이 홀(15a)을 통해서 압출되는 파우더에 냉각 에어를 분사하기 위한 냉각 에어 분사부(110); 상기 실린더(10)의 타측에 회동 가능하게 설치되는 펠렛 성형 프레임(120); 상기 펠렛 성형 프레임(120)에 회동 가능하게 설치되고, 전 후진 가능하게 설치되는 커터 샤프트(130); 상기 커터 샤프트(130)를 구동하기 위한 커터 샤프트 구동모터(140); 상기 냉각 에어 분사부(110)에서 분사한 냉각 에어에 의해서 냉각된 파우더를 일정 사이즈로 커팅하기 위하여 상기 커터 샤프트(130)의 외주면에 형성되는 커터(150); 및 상기 다이 홀(15a)과 상기 커터(150)의 간격을 조절하기 위하여 상기 커터 샤프트(130)의 후단부에 설치되는 간격 조절부(160); 를 포함한다.
즉, 상기 배출부(15)는 다이홀 플레이트를 말하여, 그 배출부(15)에는 다이 홀(15a)이 형성된다. 그 다이 홀(15a)을 통해서 탈수된 파우더가 압축된 상태로 배출(또는 압출)되는 것이다.
냉각 에어 분사부(110)는 다이 홀(15a)을 통해서 탈수된 파우더에 냉각 에어를 분사하여 고형화하며, 커터 샤프트 구동모터(140)가 구동하여서 상기 커터 샤프트(130)를 회전시키면, 커터(150)가 회전하면서 냉각 에어 분사부(110)에서 분사한 냉각 에어에 의해서 냉각되어 고형화되고, 이렇게 고형화된 파우더를 일정 사이즈로 커팅함으로써, 펠렛 성형을 하는 것이다.
냉각 에어 분사부(110)는 다이 홀(15a)을 통해서 압축되는 파우더에 냉기(冷氣)를 분사하도록 토출부(15)의 일측에 설치될 수 있는데, 냉각 에어 분사부(110)의 노즐(111)은 다이 홀(15a)과 연통되도록 구성된다.
상기 간격 조절부(160)는 커터 샤프트(130)의 후단에 설치되는 조절 프레임(161)과, 조절 프레임(161)에 연결되는 핸들(165)을 구비한다.
상기 핸들(165)을 정방향 또는 역방향으로 회전하면서, 조절 프레임(161)을 전 후진시켜서, 상기 커터 샤프트(130)도 전 후진시켜 다이 홀(15a)과 커터(150)의 간격을 조절하도록 한다.
여기서, 상기 핸들(165)의 정방향이란 핸들(165)의 전진방향을 말하고, 역방향이란 핸들(165)의 후진방향을 말한다.
또한, 상기 커터 샤프트(130)의 외주에는 베어링 하우징용 고정프레임(170)이 설치되고, 상기 베어링 하우징용 고정프레임(170) 내부에는 베어링(171)이 설치된다. 상기 베어링(171)은 상기 커터 샤프트(130)의 회전을 원활하게 하는 역할을 한다.
또한, 커터 샤프트 구동모터(140)의 동력을 전달하기 위하여 커터 샤프트(130)에는 타이밍 풀리(131)가 설치되고, 상기 타이밍 풀리(131)와 상기 리드 스크루 구동부(30)의 구동풀리(141) 사이에는 벨트(135)가 연결될 수 있다.
즉, 커터 샤프트 구동모터(140)의 동력은, 타이밍 풀리(131)와 구동풀리(141)를 연결하는 벨트(135)에 의해서, 상기 커터 샤프트(130)에 전달되어 상기 커터 샤프트(130)를 회전시킬 수 있는 것이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기의 동작에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
우선, 수분을 함유한 파우더(함수 파우더)를 공급부(11) 안으로 투입한 후, 리드 스크루 구동부(30)가 구동하여 리드 스크루(20)를 정방향으로 회전시킨다. 리드 스크루(20)는 공급부(11)를 통해서 투입된 함수 파우더를 압축하여 탈수하고, 탈수한 파우더를 배출부(15)의 다이홀(15a)를 통해서 압출한다.
상기 리드 스크루(20)의 정방향 회전시, 파우더(powder)는 실린더(10)의 프론트에서 리어 방향으로 이동(feeding)을 하는데, 이때 역방향 나선형 블레이드(23)는 파우더의 이동을 방해하는 역할을 하여서, 파우더가 압축되는 효과를 극대화하여서 결과적으로 파우더의 탈수 효과를 더욱 높일 수 있는 것이다.
상기 펠렛 성형 유닛(100)은 배출부(15)를 통해서 압출한 파우더를 냉각한 후 펠렛화한다.
상기 펠렛 성형 유닛(100)의 작동을 살펴보면, 냉각 에어 분사부(110)에서 배출부(다이홀 플레이트)(15)의 다이 홀(15a)을 통해서 압출되는 파우더에 냉각 에어를 분사한다. 이때 파우더는 급냉하면서 고형화된다. 커터 샤프트 구동모터(140)가 구동하여서 커터 샤프트(130)를 회전시킨다.
커터(150)는 상기 냉각 에어 분사부(110)에서 분사한 냉각 에어에 의해서 냉각된 파우더를 일정 사이즈로 커팅하여 펠렛화 한다. 커터 샤프트(130) 회전속도를 제어하여서 펠렛 사이즈를 조정할 수 있다.
즉, 커터 샤프트(130) 회전속도가 빠르면 펠렛 사이즈는 작아지는 반면에 커터 샤프트(130) 회전속도가 느리면 펠렛 사이즈는 커진다. 더 나아가, 간격 조절부(160)를 이용하여서 다이 홀(15a)과 커터(150)의 간격을 조절함으로써, 파우더의배출을 신속하게 유도할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스크루 탈수 방식과 압출 방식을 동시에 적용하되, 피딩(feeding)구역, 압축에 의한 1차 탈수구역과 2차 탈수구역, 진공에 의한 3차 탈수구역, 그리고 고압 압출구역을 일체로 구성함은 물론 실린더의 리어쪽에 펠렛성형 유닛을 회동 가능하게 구비하여서, 탈수능력을 훨씬 높일 수 있을 뿐만 아니라 기존 탈수장치와는 달리 후단에 별도의 압출기가 필요하지 않기 때문에 후단 건조공정에 들어가는 설비와 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 탈수와 압출 과정을 거친 재료를 절단한 사이즈의 펠렛으로 신속하고 용이하게 생산할 수 있다.
또한, 리드 스크루의 정방향 회전시, 파우더(powder)는 실린더의 프론트에서 리어 방향으로 이동하는데, 이때 역방향 나선형 블레이드는 파우더의 이동을 방해하는 역할을 하여서, 결과적으로 파우더의 탈수 효과를 더욱 높일 수 있다.
또한, 냉각 에어 분사부에서 다이 홀(die hole)을 통해서 압출되는 파우더에 냉각 에어를 분사하여 파우더를 신속하게 펠렛화함으로써, 대량 생산이 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는, 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명에 따른 스크루식 탈수 압출기는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체 물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1: 스크루식 탈수 압출기
2: 베이스 프레임
10: 실린더
11: 공급부
15: 배출부
15a: 다이 홀
20: 리드 스크루
21: 정방향 나선형 블레이드
23: 역방향 나선형 블레이드
23a: 불연속 부분
30: 리드 스크루 구동부
31: 기어박스
32: 고속 커플링
33: 안전커버
34: 저속 커플링
35: 안전커버
100: 펠렛 성형 유닛
110: 냉각 에어 분사부
120: 펠렛 성형 프레임
121: 힌지
130: 커터 샤프트
131: 타이밍 풀리
135: 벨트
140: 커터 샤프트 구동모터
150: 커터
160: 간격 조절부
161: 조절 프레임
165: 핸들
170: 베어링 하우징용 고정프레임
171: 베어링
Z1: 피딩구역
Z2, Z3: 압축에 의한 1차 탈수구역, 2차 탈수구역
Z4: 진공에 의한 3차 탈수구역
Z5: 고압 압출구역
H: 히터

Claims (10)

  1. 일측에 수분을 함유한 파우더를 투입하기 위한 공급부(11)가 설치되고, 타측에 상기 파우더를 배출하기 위한 배출부(15)가 설치되며, 피딩구역(Z1), 압축에 의한 1차 탈수구역(Z2)과 2차 탈수구역(Z3), 진공에 의한 3차 탈수구역(Z4), 고압 압출구역(Z5)을 일체로 구비하는 실린더(10);
    상기 실린더(10) 내부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 공급부(11)를 통해서 투입된 파우더를 압축하여 탈수하고, 탈수한 파우더를 상기 배출부(15)를 통해서 압출하며, 외주면에는 정방향 나선형 블레이드(21)가 형성되고, 상기 정방향 나선형 블레이드(21) 중간에는 역방향 나선형 블레이드(23)가 형성되며, 상기 역방향 나선형 블레이드(23)는 불연속 구조로 형성되어 불연속 부분(23a)을 통해서 탈수된 파우더가 이동하는 리드 스크루(20);
    상기 리드 스크루(20)를 회전하기 위한 리드 스크루 구동부(30); 및
    상기 실린더(10)의 일측에 마련되는 힌지(121)를 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 실린더(10)에 결합하거나 분리할 수 있도록 구성되는 펠렛 성형 프레임(120)과, 상기 배출부(15)의 다이 홀(15a)을 통해서 압출되는 파우더에 냉각 에어를 분사하여 고형화하기 위해 노즐(111)이 상기 다이 홀(15a)과 연통되도록 상기 배출부(15)의 일측에 설치되는 냉각 에어 분사부(110)를 구비하는 펠렛 성형 유닛(100);
    을 포함하는 스크루식 탈수 압출기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 탈수구역(Z2)에는 히터(H)가 설치되는 것을 특징으로 하는 스크루식 탈수 압출기.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 펠렛 성형 유닛(100)은,
    상기 펠렛 성형 프레임(120)에 회동 가능하게 설치되고, 전 후진 가능하게 설치되는 커터 샤프트(130);
    상기 커터 샤프트(130)를 구동하기 위한 커터 샤프트 구동모터(140);
    상기 냉각 에어 분사부(110)에서 분사한 냉각 에어에 의해서 냉각된 파우더를 일정 사이즈로 커팅하기 위하여 상기 커터 샤프트(130)의 외주면에 형성되는 커터(150); 및
    상기 다이 홀(15a)과 상기 커터(150)의 간격을 조절하기 위하여 상기 커터 샤프트(130)의 후단부에 설치되는 간격 조절부(160); 를 포함하는 스크루식 탈수 압출기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 커터 샤프트(130)의 회전시, 상기 커터(150)가 회전하면서 상기 냉각 에어 분사부(110)에서 분사한 냉각 에어에 의해서 냉각된 파우더를 일정 사이즈로 커팅하는 것을 특징으로 하는 스크루식 탈수 압출기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 간격 조절부(160)는 상기 커터 샤프트(130)의 후단에 설치되는 조절 프레임(161)과, 상기 조절 프레임(161)에 연결되는 핸들(165)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크루식 탈수 압출기.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 커터 샤프트(130)의 외주에는 베어링 하우징용 고정프레임(170)이 설치되고, 상기 베어링 하우징용 고정프레임(170) 내부에는 베어링(171)이 설치되는 것을 특징으로 하는 스크루식 탈수 압출기.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 커터 샤프트 구동모터(140)의 동력을 전달하기 위하여 상기 커터 샤프트(130)에는 타이밍 풀리(131)가 설치되고, 상기 타이밍 풀리(131)와 상기 커터 샤프트 구동모터(140)의 구동풀리(141) 사이에는 벨트(135)가 연결되는 것을 특징으로 하는 스크루식 탈수 압출기.
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