KR102233082B1 - 스크류 기계, 벌크 재료 처리 방법 및 장치 - Google Patents

스크류 기계, 벌크 재료 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

벌크 재료 처리 장치는 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트(32)를 갖는다. 이 진공 필터 인서트(32)는 스크류 기계의 공급구의 하류에서 그 스크류 기계의 케이싱에 배치되며 적어도 하나의 필터 요소를 갖고 있으며, 따라서 진공 필터 인서트(32)는 스크류 기계의 적어도 하나의 케이싱 보어를 규정하는 가스 투과성 벽부(76)를 형성한다. 탈기 방향(75)에서 볼 때, 복수의 관통 개구(74)를 포함하는 보호 요소(63)가 상기 적어도 하나의 필터 요소(50)의 상류에 배치되어 있다. 보호 요소(63)는 적어도 하나의 필터 요소를 위한 입상체 보호부로 작용하고 입상 벌크 재료가 적어도 하나의 필터 요소를 손상시키는 것을 방지한다. 결과적으로, 진공 필터 인서트(32)는 더 긴 사용 수명을 갖게 되고, 그래서 중단 없는 처리 장치를 위한 긴 작업 시간을 보장해 준다.

Description

스크류 기계, 벌크 재료 처리 방법 및 장치{SCREW MACHINE AND METHOD AS WELL AS PROCESSING INSTALLATION FOR THE PROCESSING OF BULK MATERIAL}
본 발명은 스크류 기계에 관한 것으로, 이 스크류 기계는 케이싱; 상기 케이싱 안에 형성되어 있는 적어도 하나의 케이싱 보어; 관련된 회전 축선 둘레로 회전 구동될 수 있고 상기 관련된 케이싱 보어에 배치되는 적어도 하나의 축; 처리될 벌크 재료의 처리를 위한 적어도 하나의 처리 요소로서, 상기 적어도 하나의 축 상에 비회전적으로 배치되는 적어도 하나의 처리 요소; 상기 벌크 재료를 상기 적어도 하나의 케이싱 보어 안으로 공급하기 위한 공급구; 및 공급된 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트를 포함하며, 상기 진공 필터 인서트는, 이송 방향에서 볼 때 상기 공급구의 하류에서 케이싱에 배치되며, 적어도 하나의 필터 요소를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 케이싱 보어를 규정하는 가스 투과성 벽부를 형성한다. 본 발명은 또한 벌크 재료 처리 방법 및 벌크 재료 처리 장치에 관한 것으로, 본 벌크 재료 처리 장치는, 케이싱; 상기 케이싱 안에 형성되어 있는 적어도 하나의 케이싱 보어; 관련된 회전 축선 둘레로 회전 구동될 수 있고 상기 관련된 케이싱 보어에 배치되는 적어도 하나의 축; 처리될 벌크 재료의 처리를 위한 적어도 하나의 처리 요소로서, 상기 적어도 하나의 축 상에 비회전적으로 배치되는 적어도 하나의 처리 요소; 상기 벌크 재료를 상기 적어도 하나의 케이싱 보어 안으로 공급하기 위한 공급구; 및 공급된 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트로서, 이송 방향에서 볼 때 상기 공급구의 하류에서 케이싱에 배치되며, 적어도 하나의 필터 요소를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 케이싱 보어를 규정하는 가스 투과성 벽부를 형성하는 상기 진공 필터 인서트를 포함하는 스크류 기계; 상기 스크류 기계를 회전 구동시키기 위한 구동 장치; 상기 진공 필터 인서트를 통해 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 발생 장치; 상기 진공 필터 인서트를 정화하기 위한 세척 장치; 및 제어 장치를 포함한다.
EP 2 218 568 A1(US 2010/202 243 A1에 대응함)에는, 진공 필터 인서트를 가지며 벌크 재료의 공급 및 처리를 위한 스크류 기계가 알려져 있는데, 상기 진공 필터 인서트는, 진공이 벌크 재료가 가해질 때 그 벌크 재료가 탈기될 수 있게 해준다. 이는 분말 벌크 재료가 스크류 기계에 쉽게 공급될 수 있게 해준다. 벌크 재료가 진공 필터 인서트를 통해 스크류 기계에서 배출되는 것을 방지하기 위해, 진공 필터 인서트에는 금속 부직물 형태의 필터 요소가 제공되어 있다. 일 단점으로서, 상기 필터 요소는 제한된 사용 수명만 가지며 또한 사용 수명이 끝나자 마자 교체되어야 하며, 이 결과 스크류 기계에 대한 원치 않는 가동 중단 시간이 발생되게 된다.
본 발명의 목적은, 벌크 재료의 공급 및 처리를 위한 스크류 기계로서, 비교적 긴 사용 수명을 갖는 진공 필터 인서트를 갖는 스크류 기계를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 케이싱; 상기 케이싱 안에 형성되어 있는 적어도 하나의 케이싱 보어; 관련된 회전 축선 둘레로 회전 구동될 수 있고 상기 관련된 케이싱 보어에 배치되는 적어도 하나의 축; 처리될 벌크 재료의 처리를 위한 적어도 하나의 처리 요소로서, 상기 적어도 하나의 축 상에 비회전적으로 배치되는 적어도 하나의 처리 요소; 상기 벌크 재료를 상기 적어도 하나의 케이싱 보어 안으로 공급하기 위한 공급구; 및 공급된 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트를 포함하는 스크류 기계로달성되며, 상기 진공 필터 인서트는, 이송 방향에서 볼 때 상기 공급구의 하류에서 케이싱에 배치되며, 적어도 하나의 필터 요소를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 케이싱 보어를 규정하는 가스 투과성 벽부를 형성하며, 관통 개구들을 포함하는 보호 요소가 탈기 방향에서 볼 때 상기 적어도 하나의 필터 요소의 상류에 배치된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 필터 요소는 입상 및/또는 분말 벌크 재료에 의해 손상되어 점진적으로 파괴되는 것으로 밝혀졌다. 특히, 입상 벌크 재료의 비교적 큰 벌크 재료 입자는 스크류 기계에 공급될 때 높은 운동 에너지(high kinetic energy)를 갖게 되는데, 입상 벌크 재료가 적어도 하나의 필터 요소를 때릴 때 상기 운동 에너지가 적어도 부분적으로 그 필터 요소에 전달된다. 적어도 하나의 필터 요소를 보호하기 위해, 보호 요소가 탈기 방향으로 필터 요소의 상류에 배치되는데, 이 보호 요소는 입사하는 벌크 재료 입자로 부터 적어도 하나의 필터 요소를 보호하지만, 벌크 재료가 통상적인 방식으로 탈기될 수 있게 해주는 복수의 관통 개구를 갖는다. 상기 보호 요소는 0.5 mm 내지 8 mm, 특히 0.8 mm 내지 6 mm, 그리고 특히 1 mm 내지 4 mm 범위의 탈기 방향 벽 두께를 갖는다. 그러므로, 보호 요소는 특히 입상체 보호기(granule protector)로서 작용한다. 보호 요소는 바람직하게는 금속으로 만들어진다.
상기 관통 개구는 소정의 입자 크기 이상을 갖는 벌크 재료, 특히 입상 벌크 재료가 관통 개구를 통과하여 적어도 하나의 필터 요소에 도달하는 것을 방지하도록 되어 있다. 바람직하게는, 관통 개구는 2 mm 이하, 특히 1.5 mm 이하, 그리고 특히 1 mm 이하의 최소 크기를 갖는다.
적어도 하나의 필터 요소를 지지하기 위해, 진공 필터 인서트에는 바람직하게는, 탈기 방향으로 적어도 하나의 필터 요소의 하류에 배치되는 지지 직물 및/또는 배출 직물이 제공되어 있다. 지지 직물은 100 ㎛ 내지 400 ㎛ 범위의 메쉬(mesh) 폭을 가지며, 배출 직물은 500 ㎛ 내지 1000 ㎛ 범위의 메쉬 폭을 갖는다. 그러므로, 일반적으로 말해서, 지지 직물은 배출 직물 보다 더 미세한 메쉬 폭을 갖는다. 대조적으로, 적어도 하나의 필터 요소는 ISO 16889에 따라 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 의 필터 미세도를 갖는다.
입상 벌크 재료는 바람직하게는 입상 플라스틱 재료이다. 입상 벌크 재료는 분말 벌크 재료와 혼합된다. 분말 벌크 재료는 특히 필러 및/또는 첨가제의 형태로 되어 있다.
본 발명에 따른 스크류 기계는 벌크 재료의 공급 및/또는 처리에 사용된다. 스크류 기계는, 벌크 재료의 처리를 위한 다른 스크류 기계에 벌크 재료를 공급하기 위한 예컨대 측면 장입 기계로 되어 있다. 그러므로, 측면 장입 기계는 벌크 재료의 흡입 및 계량에 필요한 것이다. 더욱이, 본 발명에 따른 스크류 기계는, 예컨대 벌크 재료를 처리하도록 되어 있고 또한 특히 처리될 벌크 재료의 처리를 위한 스크류 및/또는 반죽 요소(kneading elements)와 같은 다수의 처리 요소를 갖고 있는데, 이들 처리 요소는 적어도 하나의 축을 따라 각각의 회전 축선 방향으로 서로 앞뒤로 비회전적으로 배치되어 있다.
상기 보호 요소는, 적어도 하나의 케이싱 보어에 맞도록 부분적으로 원호 형상으로 되어 있는 단면을 갖는다. 이는 진공 필터 인서트의 긴 사용 수명을 보장해 준다. 적어도 하나의 케이싱 보어에 맞게 되어 있는 보호 요소의 단면 형상으로 인해, 스크류 기계의 작동시 벌크 재료는 처리 요소에 의해 쉽게 또한 신뢰적으로 닦여 보호 요소에서 제거될 수 있다. 그러므로 보호 요소에 부착되어 있는 벌크 재료는 처리 요소에 의해 연속적으로 떨어져 나가게 되며, 결과적으로 보호 요소가 연속적으로 정화된다.
상기 관통 개구가 기다란 구멍의 형상으로 되어 있는 스크류 기계는, 진공 필터 인서트의 긴 사용 수명과 더불어 높은 필터 성능을 보장해 준다. 관통 개구는 기다란 구멍의 형상으로 되어 있고, 그래서 한편으로 비교적 작은 최소 크기 또는 폭을 가지고 있어, 최소 크기를 초과하는 벌크 재료 입자가 상기 관통 개구를 통과하여 적어도 하나의 필터 요소에 도달하는 것이 방지된다. 다른 한편으로 관통 개구의 기다란 형상으로 인해 큰 자유 필터 영역이 얻어지는데, 따라서 필터 성능이 사실상 저해되지 않으며 그래서 벌크 재료가 효과적으로 탈기될 수 있다. 기다란 관통 개구는 바람직하게는 2 mm 이하, 특히 1.5 mm 이하, 그리고 특히 1 mm 이하의 폭과, 5 mm 내지 100 mm, 특히 10 mm 내지 80 mm, 그리고 특히 15 mm 내지 50 mm 의 길이를 갖는다.
관통 개구가 2 ≤ L/B ≤ 100, 특히 5 ≤ L/B ≤ 80, 그리고 특히 10 ≤ L/B ≤ 40 이 적용되는 길이(L) 및 폭(B)을 갖는 스크류 기계는 진공 필터 인서트의 긴 사용 수명과 더불어 높은 필터 성능을 보장해 준다. 관통 개구의 길이 대 폭 비는, 비교적 큰 자유 필터 영역에도 불구하고, 벌크 입자 재료가 적어도 하나의 필터 요소를 벗어나 높은 운동 에너지로 보호 요소를 때리면서 자신에 대한 손상을 방지하는 보호 요소의 본래의 충분한 안정성을 갖는 것을 보장한다. 이런 점과 관련하여, 관통 개구의 최소 폭은, 소정의 입자 크기 이상을 갖는 벌크 재료 입자가 관통 개구를 통과할 수 없도록 선택된다.
관통 개구들이 열을 이루어 배치되는, 특히, 관통 개구들의 중심 길이 방향 축선이 일 열을 이루게 서로에 대해 정렬되도록 되어 있는 스크류 기계는 진공 필터 인서트의 긴 사용 수명과 더불어 높은 필터 성능을 보장한다. 관통 개구들은 열을 이루어 배치되며, 그래서 큰 자유 필터 영역에도 불구하고 보호 요소 본래의 높은 기계적 안정성이 보장된다. 각각의 중심 길이 방향 축선(M)은 바람직하게는 적어도 하나의 회전 축선에 평행하다.
서로 인접하는 열의 관통 개구들이 엇갈린 패턴으로 배치되어 있는 스크류 기계는 진공 필터 인서트의 높은 신뢰성을 보장한다. 관통 개구들을 엇갈리게 배치하면, 보호 요소의 본래의 높은 기계적 안정성과 더불어 큰 자유 필터 영역이 얻어지게 된다. 서로 인접하는 열들의 관통 개구는 바람직하게는 절반 엇갈린패턴으로 배치된다.
서로 인접하는 두 관통 개구가 각 경우 서로 거리(A)를 두고 있는 스크류 기계에 있어서, 관통 개구의 폭(B)에 대한 거리(A)의 비는 0.1 ≤ A/B ≤ 2, 특히 0.2 ≤ A/B ≤ 1.5, 그리고 특히 0.4 ≤ A/B ≤ 1 이며, 진공 필터 인서트의 높은 신뢰성을 보장해 준다. 서로 인접하는 관통 개구들의 상기 거리 대 폭 비는, 충분히 넓은 웨브가 인접하는 관통 개구들 사이에 남게 되도록 보장하여, 보호 요소를 위한 본래의 충분한 기계적 안정성이 보장된다. 바람직하게는, 상기 웨브는 0.5 mm 내지 4 mm, 특히 0.5 mm 내지 2 mm, 그리고 특히 0.5 mm 내지 1 mm의 벽 두께를 갖는다.
관통 개구를 포함하는 적어도 2개의 개별적인 보호 영역을 보호 요소가 갖는 스크류 기계에 있어서, 진공 필터 인서트는 특히 각각의 보호 영역을 위한 필터 요소를 갖고 있는 스크류 기계가 진공 필터 인서트의 긴 사용 수명을 보장해 준다. 보호 요소는 관련된 관통 개구를 갖는 적어도 2개, 특히 적어도 4개의 개별적인 보호 영역을 가지며, 그래서 각각의 보호 영역 및 관련된 필터 영역은 압축 가스 또는 압축 공기에 의해 다른 보호 영역과는 독립적으로 정화될 수 있다. 개별적인 보호 영역들은 관련된 가스 불투과성 분리 영역에 의해 서로 분리되어 있다. 보호 요소와 적어도 하나의 필터 요소가 영역 단위로, 다시 말해 연속적으로 정화된다는 사실에 의해, 스크류 기계가 작동 중에 연속적으로 정화될 수 있기 때문에, 스크류 기계의 작동이 중단되지 않아야 한다. 또한, 가스 불투과성 분리 영역은 보호 요소의 본래의 기계적 안정성을 증가시켜 준다.
바람직하게 개별적인 필터 요소는 필요한 경우 개별적으로 교체되고/교체되거나 정화될 수 있다. 관련된 보호 영역과 함께 필터 요소는 압축 가스 또는 압축 공기에 의해 서로 개별적으로 정화될 수 있어, 스크류 기계의 작동을 정지시킬 필요 없이, 부착되어 있는 벌크 재료 입자를 일정한 시간 간격으로 각각의 필터 요소로부터 제거할 수 있다.
각각의 보호 영역이 중앙 통로에 할당되어 있는 스크류 기계에 있어서, 특히 각각의 중앙 통로는 관련된 분배 통로에 연결되어, 진공 필터 인서트의 긴 사용 수명을 보장해 준다. 각각의 보호 영역은 가스 또는 압축 공기의 공급을 위한 대응하는 중앙 통로와 관련되어 있어, 보호 영역 및 관련된 필터 영역 또는 필터 요소가 개별적으로 또한 함께 선택될 수 있으며, 따라서, 예컨대 진공 필터 인서트가 연속적으로 정화될 수 있고, 또한 스크류 기계가 정지되어 있을 때 예방적 조치로서 전체 진공 필터 인서트를 세척할 수 있다. 결과적으로, 보호 요소 및 적어도 하나의 필터 요소는 불순물로부터 보호된다. 분배 통로는 한편으로 일정한 진공 발생을 보장하고, 다른 한편으로는 가스 또는 압축 공기의 일정한 공급을 보장해 준다.
적어도 2개의 서로 연통하는 케이싱 보어를 갖는 스크류 기계에 있어서, 이들 보어는 서로 평행하게 되어 있고, 관련된 축이 서로 밀접하게 맞물리는 처리 요소를 포함하며, 보호 요소가 적어도 2개의 케이싱 보어에 맞도록 부분적으로 2개의 서로 인접하는 원호의 형상으로 되어 있는 단면을 가지며, 진공 필터 인서트의 긴 사용 수명과 더불어 스크류 기계의 높은 처리량을 보장해 준다. 스크류 기계는 적어도 2개의 평행한 서로 연통하는 케이싱 보어를 가지며, 이들 케이싱 보어는 관련된 축 및 이 축 상에 배치되어 있는 처리 요소를 가지며, 따라서 스크류 기계의 높은 처리량이 가능하게 된다. 이에 따라 벌크 재료의 높은 처리량을 달성하기 위해, 진공 필터 인서트는 보호 요소가 케이싱 보어의 단면 형상에 맞도록 2개의 서로 인접하는 원호의 형상으로 되어 있는 단면을 갖는다. 축 상에 배치되어 있는 처리 요소는 각각의 원호 형상의 영역에서 보호 요소를 닦아, 보호 요소에 부착되어 있는 벌크 재료 입자가 연속적으로 제거되어 보호 요소가 연속적으로 정화된다. 결과적으로, 높은 필터 성능이 얻어지고, 동시에 보호 요소는 적어도 하나의 필터 요소가 벌크 재료 입자에 의해 손상되는 것을 방지한다.
본 발명의 다른 목적은 신뢰적이고 효율적인 벌크 재료 처리 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 벌크 재료 처리 방법으로 달성되는데, 이 방법은, 케이싱; 상기 케이싱 안에 형성되어 있는 적어도 하나의 케이싱 보어; 관련된 회전 축선 둘레로 회전 구동될 수 있고 상기 관련된 케이싱 보어에 배치되는 적어도 하나의 축; 처리될 벌크 재료의 처리를 위한 적어도 하나의 처리 요소로서, 상기 적어도 하나의 축 상에 비회전적으로 배치되는 적어도 하나의 처리 요소; 상기 벌크 재료를 상기 적어도 하나의 케이싱 보어 안으로 공급하기 위한 공급구; 및 공급된 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트로서, 이송 방향에서 볼 때 상기 공급구의 하류에서 케이싱에 배치되며, 적어도 하나의 필터 요소를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 케이싱 보어를 규정하는 가스 투과성 벽부를 형성하는 상기 진공 필터 인서트를 포함하는 스크류 기계를 제공하는 단계; 벌크 재료, 특히, 입상 및/또는 분말 재료를 상기 공급구를 통해 상기 적어도 하나의 케이싱 보어에 공급하는 단계; 상기 진공 필터 인서트를 통해 벌크 재료를 탈기시키는 단계로서, 스크류 기계가 정지되어 있을 때 상기 진공 필터 인서트가 압축 가스, 특히, 압축 공기로 세척되는, 벌크 재료를 탈기시키는 단계; 및 벌크 재료를 처리하는 단계를 포함한다. 진공 필터 인서트는 스크류 기계가 정지되어 있는 동안 세척되며, 따라서 적어도 하나의 필터 요소가 손상되고/손상되거나 막히는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 적어도 하나의 필터 요소는 스크류 기계가 정지되어 있는 동안 그의 전체 필터 영역에서 특히 예방적으로 세척될 수 있다. 스크류 기계가 정지되어 있을 때, 탈기 방향의 반대 방향으로 적어도 하나의 필터 요소를 관류하는 압축 공기 또는 압축 가스는, 고온의 가스가 적어도 하나의 필터 요소의 표면을 향하여 스크류 기계 밖으로 누출되는 것을 방지하게 되는데, 이는 적어도 하나의 필터 요소에 부착되어 있는 벌크 재료 입자가 용융되어, 적어도 하나의 필터 요소를 막히게 하거나 또는 비가역적으로 막히게 할 것이고, 그래서 필터 요소가 영구적으로 손상될 것이다. 스크류 기계가 정지되어 있는 동안 진공 필터 인서트를 상시적으로 또는 예방적으로 세척함으로써, 적어도 하나의 필터 요소가 손상되고/손상되거나 막히는 것을 방지할 수 있고, 그래서 진공 필터 인서트의 사용 수명이 증가된다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 신뢰적이고 효율적인 것이다. 세척 동안에 체적 유량은 필요에 따라 조정될 수 있다.
세척은 특히 스크류 기계의 비상 정지 동안에 또는 스크류 기계의 정기적으로 계획된 정지 중에 수행된다. 스크류 기계는 다른 처리를 위한 스크류 기계에 벌크 재료를 공급하는 예컨대 측면 장입 기계로 되어 있다. 대안적으로, 스크류 기계는 벌크 재료를 공급하고 처리하도록 되어 있다.
이에 추가하여, 진공 필터 인서트는 스크류 기계의 작동시 물 냉각 시스템 및/또는 공기 냉각 시스템에 의해 냉각될 수 있다. 공기 냉각을 위해, 진공 필터 인서트는 예컨대 그의 전체 필터 영역에서 세척된다. 공기 냉각 시스템의 활성화는 예컨대 물 냉각 시스템과 결합될 수 있고 동시적으로 또는 연속적으로 촉발될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 특히 본 발명에 따른 스크류 기계의 특징을 갖도록 더 개량될 수 있다.
적어도 하나의 축의 소정의 하한 속도가 도달될 때 세척이 활성화되는 방법은 필요할 때 그리고/또는 벌크 재료에 따라 세척 과정이 활성화되도록, 적어도 하나의 필터 요소가 막힘으로부터 효과적으로 방지되므로, 높은 신뢰성이 보장된다. 소정의 하한 속도(nU)가 도달되거나 또는 속도 값이 상기 하한 속도(nU) 아래로 떨어지자 마자 세척이 즉시 또는 지연을 갖고 활성화된다. 그 지연은 벌크 재료 또는 제품 및/또는 공정에 따라 설정될 수 있다.
적어도 하나의 축의 소정의 상한 속도가 도달되면 세척이 비활성화되는 방법은 높은 효율을 보장한다. 상한 속도(nO)가 도달되거나 초과되자 마자 적어도 하나의 필터 요소에 대한 세척이 비활성화되며, 그래서 진공 필터 인서트가 상기 방식으로 또한 의도된 목적을 위해 다시 작동될 수 있다. 다시 말해, 벌크 재료의 처리가 다시 재개될 수 있다.
케이싱의 소정의 하한 온도가 도달되면 세척이 비활성화되는 방법은 기계의 긴 가동 중단 시간의 경우에 높은 신뢰성을 보장한다. 기계의 상시적인 가동 중단 시간의 경우에, 케이싱이 하한 온도(TU)에 도달하거나 케이싱의 온도가 상기 하한 온도(TU) 아래로 떨어지자 마자 세척은 비활성화된다. 하한 온도(TU)는 예컨대 100℃, 특히 80℃, 그리고 특히 40℃ 이다. 하한 온도는 예컨대 각각의 벌크 재료 또는 제품에 따라 설정된다. 결과적으로, 진공 필터 인서트 및 적어도 하나의 필터 요소가 막히거나 손상될 위험에 더 이상 노출되지 않을 때, 상시적인 세척은 비활성화된다. 따라서, 세척에 사용되는 세척 장치는 보호된다. 케이싱 온도가 상한 온도(TO)에 도달하거나 그 상한 온도를 초과할 때, 세척은 재활성화될 수 있다. 상한 온도(TO)는 각각의 벌크 재료 또는 제품에 따라 다시 설정될 수 있다. 상한 온도(TO)는 예컨대 40℃, 특히 80℃ 이다.
진공 필터 인서트가 정화를 위해 압축 가스, 특히 압축 공기에 의해 영역 단위로 세척되는 방법은 벌크 재료의 처리시 높은 신뢰성과 효율성을 보장한다. 진공 필터 인서트는 가스 또는 압축 공기를 사용하여 연속적으로 세척되며, 따라서 진공 필터 인서트는 스크류 기계를 정지시킬 필요 없이 연속적으로 정화될 수 있다. 진공 필터 인서트의 영역은 작동 중에 바람직하게는 연속적으로 그리고/또는 일정한 간격으로 정화된다. 연속적인 정화는 바람직하게는 스크류 기계의 작동시 일정한 처리량에서 활성화된다. 연속적인 정화를 활성화시키기 위해, 진공 필터 인서트에 가해지는 진공은 예컨대 압력 센서에 의해 모니터링되는데, 소정의 문턱값이 도달되자 마자 압력 센서가 정화를 활성화시키게 된다. 예컨대, 각각의 필터 영역에는 그 자신의 압력 측정 장치가 제공되는데, 측정값이 문턱값 아래로 떨어지자 마자 압력 측정 장치는 각각의 필터 영역이 압력 펄스에 의해 세척되거나 정화될 수 있게 해준다. 그러므로, 필터 영역은 필요시 정화될 수 있다. 모든 필터 영역을 하나의 압력 측정 장치로 모니터링하는 것을 또한 생각할 수 있다. 소정의 문턱값이 도달되자 마자, 개별적인 필터 영역에 대한 연속적인 정화가 소정의 순서에 따라 활성화된다. 예컨대, 필터 영역은 30 초의 시간 간격으로 연속적으로 정화된다.
바람직하게는, 연속적인 정화 또는 예방적인 세척 동안에 가스 또는 압축 공기의 양을 측정하는 적어도 하나의 유량계가 제공된다. 이 유량계는 정화 또는 예방적 세척 과정의 최적화를 가능케 해준다.
더욱이, 연속적인 정화는 압력 측정 장치의 필요 없이 소정의 시간 간격으로 수행될 수 있다. 개별적인 필터 영역은 예컨대 10 분의 시간 간격으로 연속적으로 정화될 수 있다. 예컨대 4개의 필터 영역이 제공되는 경우, 각각의 필터 영역은 작업 중에 40 분의 일정한 시간 간격으로 정화된다. 시간 간격은 각각의 벌크 재료 또는 제품 및/또는 공정에 따라 선택될 수 있다.
정화를 위해, 각각의 압력 펄스의 지속 기간은, 가능한 한 적은 양의 가스 또는 압축 공기의 사용하여 필터 케이크가 적어도 하나의 필터 요소로부터 떼어지도록 선택된다. 정화를 위해 발생되는 압축 공기 펄스는, 2 초 이하, 특히 1 초 이하, 그리고 특히 0.5 초 이하의 지속 기간을 갖는다. 연속적인 정화 및/또는 예방적인 세척 동안의 가스 또는 압축 공기의 압력은, 바람직하게는 주변 압력 보다 높은 4.5 바아(bar) 이하, 특히 3.0 바아 이하, 특히 1.5 바아 이하, 특히 1.0 바아 이하, 그리고 특히 0.5 바아 이하로 된다. 압력은 바람직하게는, 공정을 간섭하는 가스 또는 압축 공기의 양을 최소한으로 유지시키면서, 적어도 하나의 필터 요소가 부풀려 처리 요소와 접촉하게 되는 것을 방지하도록 선택된다. 다른 한편으로, 압력의 크기는 신뢰적인 정화 또는 세척이 보장되도록 선택된다. 보호 요소가 진공 필터 인서트에 제공되면, 연속적인 정화 또는 예방적인 세척에 필요한 압력은 비교적 높은 값으로 설정될 수 있다.
관통 개구를 포함하는 보호 요소가 탈기 방향에서 볼 때 적어도 하나의 필터 요소의 상류에 배치되며, 보호 요소가 탈기 중에 벌크 재료에 의해 야기되는 손상으로부터 적어도 하나의 필터 요소를 보호하는 방법은 높은 신뢰성을 보장한다. 압력 요소는 적어도 하나의 필터 요소에 대한 손상을 방지한다.
본 발명의 다른 목적은, 감소된 가동 중단 시간으로 높은 신뢰성을 보장해 주는 벌크 재료 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 벌크 재료 처리 장치로 달성되는데, 이 처리 장치는, 케이싱; 상기 케이싱 안에 형성되어 있는 적어도 하나의 케이싱 보어; 관련된 회전 축선 둘레로 회전 구동될 수 있고 상기 관련된 케이싱 보어에 배치되는 적어도 하나의 축; 처리될 벌크 재료의 처리를 위한 적어도 하나의 처리 요소로서, 상기 적어도 하나의 축 상에 비회전적으로 배치되는 적어도 하나의 처리 요소; 상기 벌크 재료를 상기 적어도 하나의 케이싱 보어 안으로 공급하기 위한 공급구; 및 공급된 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트로서, 이송 방향에서 볼 때 상기 공급구의 하류에서 케이싱에 배치되며, 적어도 하나의 필터 요소를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 케이싱 보어를 규정하는 가스 투과성 벽부를 형성하는 상기 진공 필터 인서트를 포함하는 스크류 기계; 상기 스크류 기계를 회전 구동시키기 위한 구동 장치; 상기 진공 필터 인서트를 통해 벌크 재료를 탈기시키기 위한 진공 발생 장치; 상기 진공 필터 인서트를 정화하기 위한 세척 장치; 및 제어 장치를 포함하며, 관통 개구들을 포함하는 보호 요소가 탈기 방향에서 볼 때 상기 적어도 하나의 필터 요소의 상류에 배치되어 있고/있거나 상기 제어 장치는, 상기 스크류 기계가 정지되어 있을 때 상기 진공 필터 인서트가 압축 가스, 특히 압축 공기로 세척되도록 구성되어 있다. 본 발명에 따른 처리 장치의 이점은, 위에서 이미 설명한 본 발명에 따른 스크류 기계 및/또는 본 발명에 따른 방법의 이점에 상당한다. 본 발명에 따른 처리 장치는 특히 본 발명에 따른 특징을 갖도록 더 개량될 수 있다.
진공 발생 장치는 통상적인 방식으로 벌크 재료를 탈기시키기 위해 사용된다. 보호 요소 덕분에, 적어도 하나의 필터 요소가 벌크 재료로 인한 손상으로부터 효과적으로 보호되기 때문에, 진공 필터 인서트는 긴 사용 수명을 갖게 된다. 세척 장치로 인해, 진공 필터 인서트는 압축 가스 또는 압축 공기를 사용하여 정화될 수 있다. 제어 장치 설계의 덕분으로, 세척 장치는 특히 스크류 기계가 정지되어 있을 때 진공 필터 인서트에 대한 예방적인 세척이 수행될 수 있게 해준다.
본 발명의 다른 특징, 이점 및 상세는 많은 예시적인 실시 형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확히 알 수 있을 것이다.
도 1은 제 1 예시적 실시 형태에 따른 벌크 재료 처리 장치를 나타내는 것으로, 그 처리 장치의 스크류 기계가 종단면도로 나타나 있다.
도 2는 도 1에 따른 스크류 기계의 수평 종단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 따른 스크류 기계의 진공 필터 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 따른 진공 필터 인서트의 수직 단면도를 나타낸다.
도 5는 보호 요소의 영역(V)에 있어서 도 4의 진공 필터 인서트의 확대도를 나타낸다.
도 6는 보호 요소가 없는 진공 필터 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 7은 필터 요소가 없는 도 6의 진공 필터 인서트의 평면도를 나타낸다.
도 8은 도 3의 보호 요소의 사시도를 나타낸다.
도 9는 관통 개구의 영역에 있어서 도 8의 보호 요소의 확대 평면도를 나타낸다.
도 10은 측면 장입을 위해 구성된 스크류 기계를 포함하는, 제 2 예시적 실시 형태에 따른 벌크 재료 처리 장치를 나타낸다.
이하의 설명은 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하는 본 발명의 제 1 예시적인 실시 형태에 관한 것이다. 도 1에 나타나 있는 처리 장치(1)는 분말 벌크 재료(2)와 입상 벌크 재료(3)의 혼합물을 처리하는데 사용된다. 처리 장치(1)는 압출기의 형태로 스크류 기계(4)를 가지며, 이 기계의 케이싱(5)은 더 자세히 도시하지 않은 다수의 케이싱 부분으로 조립되어 있다. 케이싱(5) 안에는 서로 연통하는 2개의 케이싱 보어(6, 7)가 형성되어 있는데, 이들 보어는 서로 평행하다. 케이싱 보어(6, 7) 안에는, 대응하는 회전 축선(10, 11) 둘레로 회전하는 2개의 축(8, 9)이 동심으로 배치되어 있다. 축(8, 9)에는 다수의 처리 요소(13, 14, 15)가 제공되어 있으며, 이들 처리 요소는 각 경우 이송 방향(12)으로 서로 앞뒤로 배치된다. 축(8, 9) 상에서 서로 옆에 배치되는 처리 요소(13, 14, 15)는 밀접하게 상호 맞물리는 쌍을 형성하도록 되어 있다.
스크류 기계(4)는 입구 영역(16), 용융/처리 영역(17) 및 압력 형성 영역(18)을 가지며, 이들 영역은 이송 방향(12)으로 서로 앞뒤로 배치된다. 입구 영역(16)에서, 스크류 기계(4)는 공급구(19)를 가지며, 이 공급구는 벌크 재료(2, 3)를 공급하기 위한 관련된 공급 호퍼(20)를 포함한다. 공급구(19)는 입구 영역(16) 안으로 열려 있고, 그 입구 영역에는 제 1 컨베이어 스크류 요소(13)의 형태로 처리 요소가 축(8, 9) 상에 배치되어 있다. 입구 영역(16)에서 냉각 통로(21)가 케이싱(5)에 형성되어 있다.
입구 영역(16)의 하류에 있는 상기 용융/처리 영역(17)에는, 반죽 디스크(14)의 형태로 처리 요소가 축(8, 9) 상에 배치되어 있다. 하류의 압력 형성 영역(18)은 제 2 컨베이어 스크류 요소(15)의 형태로 처리 요소에 의해 한정된다. 케이싱(5)의 단부는 출구 노즐(23)을 포함하는 노즐판(22)에 의해 시일링된다.
축(8, 9)을 구동시키기 위한 구동 장치(24)가 제공되어 있다. 구동 장치(24)는 전기 구동 모터(25)를 포함하며, 이 모터는 클러치(26)를 통해 감속/분배 기어(27)에 연결된다. 구동 장치(24)는 축(8, 9)이 동일한 방향으로 회전 구동될 수 있게 해준다. 축(8, 9)은 통상적인 방식으로 상기 기어(27)에 연결된다.
스크류 기계(4)에 벌크 재료(2, 3)를 공급하기 위한 계량 장치(28)가 제공되어 있는데, 이 계량 장치(28)에는, 구동 모터(30)에 의해 케이싱(29) 안에서 회전 구동될 수 있는 중량 측정 계량 스크류(31)가 제공되어 있다.
벌크 재료(2, 3)를 공급하고 탈기시키기 위해, 스크류 기계(4)에는 진공 필터 인서트(32)가 제공되어 있으며, 이 인서트는 이송 방향(12)에서 볼 때 공급구(19)의 하류에서 입구 영역(16)에 배치된다. 이를 위해, 케이싱(5)은 케이싱 보어(6, 7)까지 이르는 수용 개구(33)를 갖는다. 이 수용 개구(33) 안에 상기 진공 필터 인서트(32)가 나사(34)에 의해 탈착가능하게 배치된다.
진공 필터 인서트(32)는 케이싱 보어(6, 7)로부터 먼 측면에 주변 플랜지(36)가 제공된 블럭형 본체(35)를 갖는다. 플랜지(36)에는 복수의 구멍(37)이 배치되어 있고, 나사(34)가 그 구멍을 통해 케이싱(5)에 나사 결합될 수 있다. 플랜지(36)로부터 먼 측면 상에서, 상기 본체(35)에는 2개의 부분 원통형 접촉면(38, 39)이 제공되어 있는데, 이들 접촉면은 케이싱 보어(6, 7)의 내벽(40, 41)의 곡률에 실질적으로 부합하며 그들의 연결점에서 거싯(42; gusset)을 형성한다. 이송 방향(12)에서 볼 때 상기 접촉면(38, 39)은 각 경우 서로 앞뒤로 배치되는 2개의 필터 영역(43, 44; 45, 46)을 형성하게 된다. 이들 필터 영역(43 내지 46)은 각 경우 각각의 접촉면(38, 39)에 대해 뒤로 설정되어 있으며, 그래서 각각의 필터 영역(43 내지 46)은, 대응하는 배출 직물(38) 및 그 위에 배치되는 지지 직물(49)을 위한 각각의 수용부(47)를 형성한다. 필터 영역(43 내지 46)은 이송 방향에서 볼 때 융기형 분리 영역(51, 52)에 의해 서로 분리되어 있고 또한 이송 방향(12)에 대한 횡방향에서 볼 때는 상기 거싯(42)에 의해 서로 분리되어 있으며, 또한 상기 필터 영역은 융기된 가장자리 영역(53)으로 둘러싸여 있다. 상기 지지 직물(49)은 적어도 하나의 필터 요소(50)를 지니고 있다. 예컨대, 모든 필터 영역(43 내지 46)을 덮는 단일 필터 요소(50)가 제공될 수 있다. 대안적으로, 2개의 필터 요소가 각 경우 2개의 필터 영역(43, 44 및 45, 46) 또는 필터 영역(43, 45 및 44, 46)을 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 4개의 필터 요소(50)가 각 경우 필터 영역(43 내지 46) 중의 하나를 위해 제공될 수 있다.
각각의 필터 영역(43 내지 46)에는 이송 방향(12)으로 서로 평행한 3개의 길이 방향 통로(54 내지 56)가 제공될 수 있으며, 이들 통로는 2개의 가로 통로(57, 58)에 의해 서로 연결되어 있고 또한 각각의 중앙 통로(59 내지 62)에도 연결되어 있다. 상기 통로(54 내지 48)는 분배 통로를 형성한다. 중앙 통로(59 내지 62)는 본체(35)를 관통하여 각 필터 영역(43 내지 46)의 각각의 수용 공간 안으로 열려 있으며, 그래서 필터 영역(43 내지 46)은 대응하는 길이 방향 및 가로 통로(54 내지 58)에 연결된다.
각각의 필터 영역(43 내지 46)에 있는 대응하는 배출 직물(48) 및 지지 직물(49)은 적어도 하나의 필터 요소(50)로 덮힌다. 적어도 하나의 필터 요소(50)가 입상 벌크 재료(3)에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 진공 필터 인서트(32)에는 보호 요소(63)가 제공되어 있다. 적어도 하나의 필터 요소(50) 쪽을 향하는 본체(35)의 단부 영역(64)은 오목부를 형성하도록 되어 있다. 부착부로 되어 있는 상기 보호 요소(63)는 본체(35)의 단부 영역(64)에 부착되며, 체결 나사(65)에 의해 그 본체(35)에 체결된다. 이를 위해, 보호 요소(63)에는 2개의 부분 원통형 보호 벽(67, 68)을 포함하는 프레임(66)이 제공되어 있으며, 상기 부분 원통형 보호 벽은 단일체를 형성하도록 프레임(66)에 배치되어 있다. 보호 벽(67, 68)은 원호형 단면을 가지며 내벽(40, 41)에 부합하도록 만곡되어 있으며, 따라서 내벽(40, 41)과 보호 벽(67, 68)은 서로 동일 면을 이루게 된다. 연결 영역에서, 보호 벽(67, 68)은, 케이싱 보어(6, 7)에 의해 형성된 거싯과 일직선을 이루면서 그 거싯과 동일 면을 이루는 거싯(69)을 형성한다. 상기 적어도 하나의 필터 요소(50)는 거싯(42), 분리 영역(51, 52) 및 가장자리 영역(53)에서 본체(35)와 상기 부착된 보호 요소(63) 사이에 죄여진다.
상기 필터 영역(43 내지 46)에 대응하여, 보호벽(67, 68)은 각 경우 2개의 보호 영역(70, 73)을 형성하며, 이들 보호 영역은 이송 방향(12)으로 서로 앞뒤로 배치되며 또한 필터 영역(43 내지 46)에 대응하도록 보호벽(67, 68)에 배치된다. 각각의 보호 영역(70 내지 73)은 다수의 관통 개구(74)를 갖고 있다. 보호 요소(63)는 탈기 방향(75)에서 볼 때 적어도 하나의 필터 요소(50)의 상류에 배치되며 그래서 입상 벌크 재료(3)에 의해 야기되는 손상으로부터 보호된다. 상기 관통 개구(74), 적어도 하나의 가스 투과성 필터 요소(50), 길이 방향 통로 및 가로 통로(54 내지 58) 그리고 중앙 통로(59 내지 62)로 인하여, 진공 필터 인서트(32)는 케이싱 보어(6, 7)를 규정하는 가스 투과성 벽부(76)를 형성한다. 보호 영역(70 내지 73)은 이송 방향(12)으로 가스 불투과성 분리 영역(77, 78)에 의해 경계져 있고 또한 이송 방향(12)에 대한 횡방향으로는 거싯(69)에 의해 경계져 있다. 더욱이, 보호 영역(70 내지 73)은 프레임(66)에 의해 경계져 있다. 보호 요소(63)의 분리 영역(77,78) 및 거싯(69)은 본체(35)의 분리 영역(51, 52) 및 거싯(42)에 대응하도록 배치되며, 따라서 배출 직물(48)과 지지 직물(49)은 각각의 수용 공간(47)에서 단단히 유지되며 또한 적어도 하나의 필터 요소가 단단히 고정된다.
이하의 설명은 도 9를 참조하여 자세히 설명하는 보호 영역(70)의 관통 개구(74)에 대한 것이다. 보호 영역(71 내지 73)의 관통 개구(74)들은 동일하다.
상기 관통 개구(74)는 기다란 구멍의 형상으로 되어 있고 이송 방향(12)으로의 길이(L) 및 이송 방향(12)에 대한 횡방향으로의 폭(B)을 갖는다. 길이 대 폭 비(L/B)는, 2 ≤ L/B ≤ 100, 특히 5 ≤ L/B ≤ 80, 또한 특히 10 ≤ L/B ≤ 40 이다. 바람직하게는, 관통 개구(74)는 2 mm 이하, 특히 1.5 mm 이하, 그리고 특히 1 mm 이하의 최소 폭을 갖는다. 또한, 관통 개구(74)는 바람직하게는 5 mm 내지 100 mm, 특히 10 mm 내지 80 mm, 그리고 특히 15 mm 내지 50 mm 범위의 길이(L)를 갖는다. 각 관통 개구(74)의 각각의 중심 길이 방향 축선(M)은 관통 개구(74)들이 복수의 인접하는 열을 형성하도록 서로 정렬되어 있다. 중심 길이 방향 축선(M)은 이송 방향(12)에 팽행하다. 서로 인접하는 열의 관통 개구(74)들은 서로에 대해 엇갈려 있다. 제 1 열의 관통 개구(74)들이 각 경우 인접하는 제 2 열의 두 관통 개구(74)에 대하여 중앙에 있도록, 서로 인접하는 열의 관통 개구(74)들은 특히 절반 엇갈린 패턴으로 배치되어 있다. 보호 영역(70 내지 73)의 가장 자리 근처에서, 각각의 제 2 열의 끝에 있는 관통 개구(74)는 절반 엇갈린 배치로 인해 짧아진 길이(L)를 갖는다.
서로 인접하는 열의 관통 개구(74)들이 엇갈려 배치됨으로써, 각 경우 2개의 서로 인접하는 관통 개구(74)는 길이(LO)를 갖는 겹침 영역에서 겹치게 된다. 길이(LO)는 2 mm 내지 50 mm, 특히 5 mm 내지 40 mm, 그리고 특히 7 mm 내지 25 mm 의 범위에 있다.
관통 개구(74)로 인하여, 보호벽(67, 68)은 길이 방향 웨브(79) 및 대응하는 가로 웨브(80)를 형성한다. 길이 방향 웨브(79)는, 서로 인접하는 두 열의 관통 개구(74)들이 이송 방향(12)에 대한 횡방향으로 서로 분리되도록, 이송 방향(12)에 평행하며, 가로 웨브(80)는, 각 경우 2개의 서로 인접하는 관통 개구(74)들이 이송 방향(12)으로 서로 분리되도록, 이송 방향(12)에 대해 횡으로 있다. 이송 방향(12)에서 볼 때, 길이 방향 웨브(79)는 보호 영역(70 내지 73)의 길이에 대응하는 길이(LL)를 갖는다. 또한, 길이 방향 웨브(79)는 이송 방향(12)에 대한 횡방향으로의 폭(BL)을 갖는다. 다른 한편 가로 웨브(80)는 이송 방향(12)으로의 길이(LQ)를 가지며, 가로 웨브(80)는 폭(B)에 대응하는, 이송 방향(12)에 대한 횡방향으로의 폭(BQ)을 갖는다. 길이 방향 웨브(79)의 폭(BL) 및/또는 가로 웨브(80)의 길이(LQ)는, 0.5 mm 내지 4 mm, 특히 0.5 mm 내지 2 mm, 그리고 특히 0.5 mm 내지 1 mm 의 범위에 있다. 길이 방향 웨브(79)의 폭(BL)은 바람직하게는 가로 웨브(80)의 길이(LQ)와 같다.
길이 방향 웨브(70)의 폭(BL) 및/또는 가로 웨브(80)의 길이(LQ)는 각 경우 2개의 서로 인접하는 관통 개구(74)들 사이에 최소 거리(A)가 규정될 수 있게 해주며, 거리 대 폭 비(A/B)는, 0.1 ≤ A/B ≤ 2, 특히 0.2 ≤ A/B ≤ 1.5, 그리고 특히 0.4 ≤ A/B ≤ 1 이다.
탈기 방향(75)으로 보호 벽(67, 68)은 벽 두께(DS)를 가지며, 이 벽 두께(DS)는, 1 mm 내지 8 mm, 특히 1 mm 내지 6 mm, 그리고 특히 1 mm 내지 4 mm 의 범위에 있다. 보호 요소(63)는 금속으로 만들어진다.
적어도 하나의 필터 요소(50)는 ISO 16889 따른 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 필터 미세도를 갖는다. 적어도 하나의 필터 요소(50)는 0.1 mm 내지 2.0 mm, 특히 0.2 mm 내지 1.2 mm, 그리고 특히 0.3 mm 내지 0.7 mm 범위의 두께(DF)를 갖는다. 적어도 하나의 필터 요소(50)는 예컨대 금속 부직물, 플라스틱 부직물 및/또는 소결 금속으로 되어 있다. 금속 부직물 또는 플라스틱 부직물로 되어 있을 때, 상기 부직물은 직물로 직접 보강될 수 있다.
진공원(82)을 포함하는 진공 발생 장치(81)가 벌크 재료(2, 3)를 탈기시키기 위해 사용된다. 진공원(82)은 예컨대 물 링 펌프로 되어 있다. 진공원(82)은 각각의 진공 라인(L1 내지 L4)을 통해 중앙 채널(59 내지 62)에 연결된다. 이는 도 1에서 암시만 되어 있다. 각각의 진공 라인(L1 내지 L4)에는 각각의 진공 제어 밸브(V1 내지 V4)가 제공되어 있다. 진공원(82)과 각각의 진공 제어 밸브(V1 내지 V4) 사이에서, 각각의 진공 라인(L1 내지 L4)에는 압력 측정 장치(M1 내지 M4)가 제공되어 있다. 이들 압력 측정 장치(M1 내지 M4)는 각각의 신호 라인을 통해 중앙 제어 장치(83)에 연결되며, 진공 라인(L1 내지 L4)에서 압력 측정 장치(M1 내지 M4)에 의해 측정된 압력의 측정 신호는 제어 장치(83)에 전달될 수 있다. 진공원(82)은 구동 모터(84)에 의해 구동되며, 이 구동 모터는 압력 측정 장치(M1 내지 M4)에 의해 제공되는 측정 신호에 따라 제어 장치(82)에 의해 작동될 수 있다.
진공 필터 인서트(32)를 정화하기 위해, 상기 처리 장치(1)에는 압축 가스원(86)을 포함하는 세척 장치(85)가 제공되어 있다. 그 압축 가스원(86)은 각각의 세척 라인(D1 내지 D4)을 통해 중앙 통로(59 내지 62)에 연결되어 있다. 이는 도 1에서 암시만 되어 있다. 세척 라인(D1 내지 D4)에는 세척 밸브(S1 내지 S4)가 배치되어 있다.
진공 제어 밸브(V1 내지 V4) 및 세척 밸브(S1 내지 S4)는 개별적으로 또한 서로에 대해 독립적으로 제어 장치(83)에 의해 작동될 수 있으며, 따라서 필터 영역(43 내지 46) 또는 보호 영역(70 내지 73) 각각에 있는 진공 필터 인서트(32)가 진공 또는 압축 가스 또는 압축 공기의 작용을 받을 수 있다.
구동 모터(25, 30)는 제어 장치(83)에 의해 작동될 수 있다. 구동 장치(24)는 축(8, 9)과 구동 모터(25)의 속도(n)를 제어 장치(83)에 전달한다.
케이싱(5)의 온도를 모니터링하기 위해, 상기 제어 장치(83)와 신호 연통하는 온도 센서(87)가 제공된다.
상기 처리 장치의 작동은 다음과 같다.
상기 계량 장치(28)에 의해, 분말 벌크 재료(2)와 입상 벌크 재료(3)의 혼합물이 공급구(19)를 통해 스크류 기계(4)에 공급된다. 입상 벌크 재료(3)는 예컨대 폴리머 입상체이고, 분말 벌크 재료(2)는 예컨대 필러 및/또는 첨가제를 포함할 수 있다. 스크류 기계(4)의 흡입 거동을 개선하기 위해, 벌크 재료(2, 3)는 진공 필터 인서트(32)를 사용하여 탈기된다. 이를 위해, 진공이 상기 진공 발생 장치(81)에 의해 발생되고, 그리고 이 진공은 중앙 통로(59 내지 62)에 가해지게 된다. 진공 필터 인서트(32)는 케이싱 보어(6, 7)의 가스 투과성 벽부(76)를 형성하며, 그래서 공기 및/또는 가스가 벌크 재료(2, 3) 밖으로 끌려 나갈 수 있고, 그 결과 스크류 기계의 흡입 거동이 개선된다.
탈기 중에, 입상 벌크 재료(3)는 보호 요소(63)에 의해 저지되며, 따라서 그 입상 벌크 재료(3)가 적어도 하나의 필터 요소(50)를 때려 손상시키는 것이 방지된다. 결과적으로, 입상 벌크 재료(3)는 적어도 하나의 필터 요소(50)를 손상시킬 수도 있는 운동 에너지를 그 필터 요소에 주지 못하게 된다. 분말 벌크 재료(2)는 상기 관통 개구(74)를 통해 적어도 하나의 필터 요소(50)로 통과할 수 있는데, 분말 벌크 재료는 그 필터 요소에서 저지된다. 분말 벌크 재료(2)의 벌크 재료 입자는 작고 비교적 낮은 질량을 갖고 있으며, 따라서 벌크 재료 입자는 그의 운동 에너지로 적어도 하나의 필터 요소(50)에 손상을 입히지는 못한다.
벌크 재료(2, 3)가 용융/처리 영역(17)에 전달되도록 상기 제 1 컨베이어 스크류 요소(13)는 벌크 재료(2, 3)를 이송시키고 특히 진공 필터 인서트(32)에서 그 벌크 재료를 닦아낸다. 상기 용융/처리 영역(17)에서 벌크 재료(2, 3)는 용융되고 반죽 디스크(14)에 의해 균질화된다. 용융 및 균질화로 얻어진 폴리머 용융물은 압력 형성 영역(18)에 전달되며, 이 영역에서 출구 노즐(23)을 통해 가압하에 배출된다.
입상체 보호부로서 작용하는 상기 보호 요소(63)는 한편으로 본래의 충분한 기계적 안정성, 및 입상 벌크 재료(3)의 벌크 재료 입자를 저지할 수 있는 크기로 되어 있는 관통 개구(74)를 갖는다. 다른 한편으로, 상기 기다란 관통 개구(74)는 비교적 큰 자유 필터 영역을 제공하는데, 이러한 자유 필터 영역은 진공 필터 인서트(32)의 필터 성능이 사실상 악화되지 않도록 해준다.
각각의 보호 영역(70 내지 73)은 관통 개구(74)에 의해 형성되는 자유 필터 영역을 제공하는데, 이 자유 필터 영역은 보호 요소(63)가 없는 자유 필터 영역의 적어도 60%, 특히 적어도 65%, 그리고 특히 적어도 70%에 상당한다.
상기 처리 장치(1)의 작동시, 적어도 하나의 필터 요소(50)는 어떤 시간 후에 막히게 되는데, 그 결과 진공 필터 인서트(32)의 필터 성능이 상당히 저하되게 된다. 필터 요소(50)가 막히면, 시간이 지남에 따라 더욱더 둔하게 되는 필터 케이크가 필터 요소(50) 상에 퇴적된다. 압축 가스 또는 압축 공기가 중앙 채널(59 내지 62)을 통해 각각의 필터 영역(43 내지 46)에 개별적으로 가해질 수 있으므로, 상기 적어도 하나의 필터 요소(50)는 처리 장치(1)의 작동 중에 연속적으로, 다시 말해 영역 단위로 정화된다. 예컨대, 전술한 바와 같이 진공을 필터 영역(44 내지 46)에 가하고, 진공 제어 밸브(V1)를 닫고 세척 밸브(S1)를 열어 압축 공기를 필터 영역(43)에 가한다. 이리하여, 작업 중에 필터 영역(43) 상에 퇴적되어 있는 필터 케이크가 제거되어 그 필터 영역(43)에는 다시 아무것도 없게 된다. 필터 영역(43 내지 46)으로부터 필터 케이크의 제거는, 상기 혼합물의 조성이 필터 케이크의 파편에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 짧은 시간 간격으로 연속적으로 수행된다. 각각의 진공 라인(L1 내지 L4) 내의 저압은, 각각의 필터 영역(43 내지 46)에 있는 적어도 하나의 필터 요소(50)가 소정의 허용 막힘 값을 초과하였음을 나타내는데, 그리하여 제어 장치(83)가 적어도 하나의 필터 요소(50)에 대한 연속적인 정화 작업을 촉발시키게 된다. 그리고 적어도 하나의 필터 요소(50)는 예컨대 필터 영역(43), 필터 영역(45), 필터 영역(44) 및 필터 영역(46)에서 연속적으로 정화된다. 진공 필터 인서트(32)는 다수의 필터 영역(43 내지 46)으로 분할되어 있고 그래서 그 필터 영역(43 내지 46) 상의 필터 케이크가 조기에 제거될 수 있어, 스크류 기계(4)가 필터 케이크으로 인해 생기는 원치 않는 토크 변동에 노출되는 것이 방지되면서 처리될 폴리머 용융물이 손상되지 않는다. 진공 필터 인서트(32)에 대한 연속적인 정화로 인해 그 진공 필터 인서트(32)의 사용 수명이 늘어나고, 따라서 중단 없는 처리 장치(1)의 긴 사용 수명이 가능하게 된다.
예컨대 비상 정지 또는 정기적으로 계획된 작동 중단의 결과로 스크류 기계(4)가 정지되어 있을 때, 압축 가스 또는 압축 공기가 세척 장치(85)에 의해 상시적으로 모든 필터 영역(43 내지 46)에 가해지게 된다. 이렇게 진공 필터 인서트(32)의 모든 영역이 상시적으로 세척을 받아, 적어도 하나의 필터 요소(50)가 막히는 것이 방지된다. 왜냐하면, 스크류 기계(4)가 정지되어 있을 때, 고온이고 또한 입자들이 실려 있을 수 있는 가스를 적어도 하나의 필터 요소(50)에 흘려 보낼 수 없기 때문이며, 여기서, 필터 요소에 퇴적되어 있던 벌크 재료 입자는 필터 요소에서 가스에 의해 용융될 수 있다. 다시 말해, 저온의 압축 공기 또는 저온의 압축 가스를 사용하여 전체 영역을 상시적으로 세척함으로써, 입자, 특히 분말 벌크 재료 입자(2)가 용융되는 것을 방지할 수 있다. 세척 중의 체적 유량은 세척 밸브(S1 내지 S4)를 통해 개별적으로 조정될 수 있다.
진공 필터 인서트(32)에 대한 상시적인 또는 예방적인 세척은, 속도(n)가 하한 속도(nU)에 도달하거나 그 아래로 떨어지자 마자 활성화된다. 작동이 재개된 후에 속도(n)가 상한 속도(nO)에 도달하거나 그 상한 속도를 초과하자 마자 또는 상시적인 작동 중단의 경우에는 케이싱 온도(TG)가 하한 온도(TU)에 도달하거나 그 아래로 떨어지면 세척은 다시 비활성화된다. 케이싱 온도(TG)가 상한 온도(TO)에 도달하거나 그 상한 온도를 초과하면 세척이 다시 재개될 수 있다.
다음의 설명은 도 10을 참조하여 설명하는 본 발명의 제 2 예시적 실시 형태에 대한 것이다. 처리 장치(1)는, 벌크 재료(2, 3)가 처리되는 다른 스크류 기계(88)에 대한 측면 장입을 수행하는데 사용되는 스크류 기계(4)를 포함한다. 스크류 기계(4)는 벌크 재료(2, 3)를 혼합하고 계량해서 스크류 기계(88)에 공급하기 위해 사용된다. 제 1 예시적 실시 형태에 대응하여, 진공 필터 인서트(32)는 스크류 기계(4)의 입구 영역(16)에 배치되어 있다. 스크류 기계(4)에는, 벌크 재료(2, 3)를 전달하는데 필요한 스크류 요소(13)의 형태로 처리 요소만 제공되어 있다. 처리 장치(1)의 구조 및 기능에 관한 다른 상세 내용은 앞의 예시적인 실시 형태에 대한 설명에서 알 수 있다.

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  11. 벌크 재료 처리 방법으로서,
    케이싱(5); 상기 케이싱(5) 안에 형성되어 있는 적어도 하나의 케이싱 보어(6,7); 관련된 회전 축선(10, 11) 둘레로 회전 구동될 수 있고 상기 관련된 케이싱 보어(6, 7)에 배치되는 적어도 하나의 축(8, 9); 처리될 벌크 재료(2, 3)의 처리를 위한 적어도 하나의 처리 요소(13 내지 15)로서, 상기 적어도 하나의 처리 요소(13 내지 15)가 관련된 케이싱 보어(6, 7)에서 적어도 하나의 축(8, 9)과 함께 회전하도록 상기 적어도 하나의 축(8, 9) 상에 배치되는 적어도 하나의 처리 요소(13 내지 15); 상기 벌크 재료(2, 3)를 상기 적어도 하나의 케이싱 보어(6, 7) 안으로 공급하기 위한 공급구(19); 및 공급된 벌크 재료(2, 3)를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트(32)로서, 이송 방향(12)에서 볼 때 상기 공급구(19)의 하류에서 케이싱(5)에 배치되며, 적어도 하나의 필터 요소(50)를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 케이싱 보어(6, 7)를 규정하는 가스 투과성 벽부(76)를 형성하는 상기 진공 필터 인서트(32)를 포함하는 스크류 기계(4)를 제공하는 단계;
    벌크 재료를 상기 공급구(19)를 통해 상기 적어도 하나의 케이싱 보어(6,7)에 공급하는 단계;
    상기 진공 필터 인서트(32)를 통해 벌크 재료(2, 3)를 탈기시키는 단계로서, 스크류 기계(4)가 정지되어 있을 때 상기 진공 필터 인서트(32)는 압축 가스로 세척되고, 상기 적어도 하나의 축(8, 9)의 소정의 하한 속도(nU)가 도달되면 세척이 활성화되는, 벌크 재료(2, 3)를 탈기시키는 단계; 및
    벌크 재료(2, 3)를 처리하는 단계를 포함하는 벌크 재료 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 벌크 재료는 입상 및 분말 벌크 재료(2, 3) 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 벌크 재료 처리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    세척에 사용되는 상기 압축 가스는 압축 공기인 것을 특징으로 하는 벌크 재료 처리 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 축(8, 9)의 소정의 상한 속도(nO)가 도달되면 세척이 비활성화되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 처리 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 케이싱(5)의 소정의 하한 온도(TU)가 도달되면 세척이 비활성화되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 처리 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    정화를 위해 상기 진공 필터 인서트(32)는 압축 가스에 의해 영역 단위로 세척되는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 처리 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    관통 개구(74)를 포함하는 보호 요소(63)가 탈기 방향(74)에서 볼 때 적어도 하나의 필터 요소(50)의 상류에 배치되며, 상기 보호 요소는 탈기 중에 벌크 재료(3)에 의해 야기되는 손상으로부터 적어도 하나의 필터 요소(47 내지 50)를 보호하는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 처리 방법.
  18. 벌크 재료 처리 장치로서,
    케이싱(5); 상기 케이싱(5) 안에 형성되어 있는 적어도 하나의 케이싱 보어(6, 7); 관련된 회전 축선(10, 11) 둘레로 회전 구동될 수 있고 상기 관련된 케이싱 보어(6, 7)에 배치되는 적어도 하나의 축(8, 9); 처리될 벌크 재료(2, 3)의 처리를 위한 적어도 하나의 처리 요소(13 내지 15)로서, 상기 적어도 하나의 처리 요소(13 내지 15)가 관련된 케이싱 보어(6, 7)에서 적어도 하나의 축(8, 9)과 함께 회전하도록 상기 적어도 하나의 축(8, 9) 상에 배치되는 적어도 하나의 처리 요소(13 내지 15); 상기 벌크 재료(2, 3)를 상기 적어도 하나의 케이싱 보어(6, 7) 안으로 공급하기 위한 공급구(19); 및 공급된 벌크 재료(2, 3)를 탈기시키기 위한 진공 필터 인서트(32)로서, 이송 방향(12)에서 볼 때 상기 공급구(19)의 하류에서 케이싱(5)에 배치되며, 적어도 하나의 필터 요소(50)를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 케이싱 보어(6, 7)를 규정하는 가스 투과성 벽부(76)를 형성하는 상기 진공 필터 인서트(32)를 포함하는 스크류 기계(4);
    상기 스크류 기계(4)를 회전 구동시키기 위한 구동 장치(24);
    상기 진공 필터 인서트(32)를 통해 벌크 재료(2, 3)를 탈기시키기 위한 진공 발생 장치(81);
    상기 진공 필터 인서트(32)를 정화하기 위한 세척 장치(85); 및
    제어 장치(83)를 포함하는 상기 벌크 재료 처리 장치에 있어서,
    관통 개구(74)들을 포함하는 보호 요소(63)가 탈기 방향(75)에서 볼 때 상기 적어도 하나의 필터 요소(50)의 상류에 배치되고, 상기 보호 요소(63)는 관통 개구(74)를 포함하는 적어도 2개의 개별적인 보호 영역(70 내지 73)을 갖고, 상기 각각의 보호 영역(70 내지 73)은 중앙 통로(59 내지 62)에 할당되어 있고,
    상기 제어 장치(83)는, 상기 스크류 기계(4)가 정지되어 있을 때 상기 진공 필터 인서트(32)가 압축 가스로 세척되고, 상기 적어도 하나의 축(8, 9)의 소정의 하한 속도(nU)가 도달되면 세척이 활성화되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 벌크 재료 처리 장치.
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