KR102645805B1 - 센서를 갖는 롤러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분쇄기 롤러 쌍, 특히 곡물 롤러 쌍에 사용하기 위한 분쇄기 롤러(1)에 관한 것으로, 이는, 분쇄기 롤러(1)의 수용 개구(1a) 내에 배열되고, 분쇄기 롤러의 상태를 특징짓는 측정 값들의 검출을 위한 적어도 하나의 센서(2), 및 적어도 하나의 센서(2)의 측정 값들의 데이터 수신기로의 비접촉식 송신을 위한 적어도 하나의 데이터 송신기(3)를 포함하고, 센서(2)가 세라믹 재료로 제조된 캡(4)에 의해 수용 개구(1a) 내에 둘러싸인다. 추가로, 본 발명은 대응하는 분쇄기 롤러 쌍, 이러한 유형의 분쇄기 롤러 쌍을 포함하는 생산 플랜트, 대응하는 캡(4), 대응하는 캡(4) 및 체결 디바이스(5)로 이루어진 키트, 및 이러한 유형의 생산물 가공 플랜트를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 롤러 쌍 - 특히, 분쇄기 롤러 쌍, 예컨대, 곡물 롤러 쌍 - 의 롤러용 센서에 관한 것으로, 여기서 센서는 롤러에 통합되고 개선된 커버 캡(cap)을 갖는다.
예를 들어, 곡물 제분(grain-milling) 산업에서 사용될 때의 분쇄기 롤러는 연속적인 모니터링을 필요로 한다. 예를 들어, 인접 분쇄기 롤러들이 서로 접촉하고 모터의 구동력이 제어되지 않은 방식으로 열로 변환되는 소위 건식 운전이 발생하는 일이 있을 수 있다. 이러한 상태가 너무 오래 지속되면, 분쇄기 롤러의 온도는 임계 범위 내로 상승할 수 있고 가능하게는 화재를 야기할 수 있다.
종래 기술에서 공통적인 예방책은 하나 이상의 센서의 도움으로 분쇄기 롤러의 온도를 모니터링하는 것 및 점화가능 온도에 도달할 때 경고 메시지를 출력하는 것으로 구성된다. 분쇄기 롤러의 원주방향 표면을 검출하기 위한 광학 시스템이 이러한 목적을 위해 종종 사용된다. 그러나, 이는 분쇄 적치물(grinding stock)이 또한 유동하여 통과하는 생산물 챔버 내의 분쇄기 롤러 외측에 이러한 광학 시스템이 위치된다는 점에서 문제가 된다. 이러한 이유로, 그러한 광학 시스템은 오염에 매우 민감하다.
온도 센서의 도움으로 분쇄기 롤러의 원주방향 표면의 온도를 비접촉식으로 측정하는 것이 DE 102 26 411 A1호로부터 공지되어 있다. 센서와 분쇄기 롤러의 원주방향 표면 사이의 거리로 인해, 원주방향 표면의 실제 온도는 측정된 온도와 부분적으로는 상당히 상이할 수 있다. 이어서, 이러한 편차는, 순수한 경험적 값에 기초하여, 평가에 고려되어야 하며, 이는 복잡하고 또한 오류가 발생하기 쉽다.
DE 198 19 614 A1호는 또한 분쇄기 롤러로부터 일정 거리에 배열된 온도 프로브를 개시한다.
추가로, 분쇄기 롤러의 표면 품질을 측정하기 위한 센서 또는 압력 센서가 또한 공지되어 있는데, 이의 도움으로 2개의 인접한 분쇄기 롤러들 사이의 접촉 압력 또는 분쇄기 롤러의 마모가 측정될 수 있다. 추가로, 분쇄기 롤러용 진동 센서가, 예를 들어, WO 2007/025395 A1호로부터 공지되어 있다.
모든 이들 센서는 마찬가지로 분쇄기 롤러 외측에 배열된다.
분쇄기 롤러 외측의 센서의 배열과 연관된 단점을 없애기 위해, WO 2014/195 309 A1호가 센서(들)를 분쇄기 롤러에 통합할 것을 제안하였다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 전술된 단점을 극복하는 것이었다.
상기 목적은 독립항의 주제에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
상세하게, 본 발명은 분쇄기 롤러 쌍 - 특히, 곡물 롤러 쌍 - 에 사용하기 위한 분쇄기 롤러에 관한 것으로, 분쇄기 롤러는,
분쇄기 롤러의 수용 개구 내에 배열되고, 분쇄기 롤러의 상태를 특징짓는 측정 값들의 검출을 위한 적어도 하나의 센서, 및
적어도 하나의 센서의 측정 값들의 데이터 수신기로의 비접촉식 송신을 위한 적어도 하나의 데이터 송신기를 포함하고,
센서가 세라믹 재료로 제조된 캡에 의해 수용 개구 내에 둘러싸이는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 추가로, 본 발명에 따른 적어도 하나의 분쇄기 롤러를 포함하는 분쇄기 롤러 쌍 - 특히, 곡물 롤러 쌍 - 에 관한 것이다.
본 발명은 추가로, 본 발명에 따른 적어도 하나의 분쇄기 롤러 쌍을 포함하는 생산물 가공 플랜트 - 특히, 곡물 제분기 - 에 관한 것이다. 대안적으로, 이는 또한 제분 산업에서의 롤러 프레스(press), 예컨대, 오일종자로부터의 오일 생산을 위한 또는 곡물 플레이크화(flaking)를 위한 플레이크화 제분기, 또는 예컨대, 오일종자 오일 산업 또는 사료 산업에서의 파쇄 제분기일 수 있으며, 이들의 롤러는 또한 본 발명의 의미에서 "분쇄기 롤러"또는 "분쇄기 롤러 쌍"으로 이해될 수 있다.
본 발명은 추가로, 본 발명에 따른 생산물 가공 플랜트를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 본 발명에 따른 분쇄기 롤러의 상태를, 분쇄기 롤러에 배열된 센서에 의해, 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명은 추가로, 분쇄기 롤러의 수용 개구 내의 센서를 둘러싸기 위한 캡으로서 사용하도록 구성 또는 적응되는 세라믹 재료로 제조된 센서 캡에 관한 것이고, 또한 여기서 설명된 센서 캡 및 체결 디바이스로 이루어진 키트에 관한 것이며, 여기서 이러한 체결 디바이스는 바람직하게는 금속 재료로 제조된 링으로 구성된다.
본 발명의 의미에서, "생산물의 가공"은 벌크 재료 - 특히, 전술된 바와 같이 제분 산업 또는 특수 제분 산업의 곡물, 곡물 제분 생산물, 및 곡물 최종 생산물 - 의 분쇄, 파분쇄(comminution) 및/또는 플레이크화를 의미하는 것으로 이해되며, 그러한 이유로, 하기에서 더 상세히 설명되는 분쇄기 롤러들 또는 플레이크화 롤러들의 쌍은, 예를 들어, 롤러 쌍으로 사용될 수 있다.
본 발명의 의미에서 분쇄기 롤러는 과립형 분쇄 적치물을 분쇄하도록 설계되며, 이는 2개의 분쇄기 롤러들의 분쇄기 롤러 쌍 사이에서 통상 수행된다. 분쇄기 롤러 - 특히, 본 발명에 따른 분쇄기 롤러 쌍의 분쇄기 롤러 - 는 통상, (특히, 그의 원주방향 표면 상에) 본질적으로 비탄성인 표면을 가지며, 이는 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 강철 - 특히, 스테인리스강 - 과 같은 금속을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 비교적 견고하고, 종종, 유압식으로 조절되는 제분 갭(mill gap)은 통상, 분쇄기 롤러 쌍의 분쇄기 롤러들 사이에 존재한다. 많은 분쇄 플랜트에서, 분쇄 적치물은 그러한 제분 갭을 통해 실질적으로 수직 하향으로 안내된다. 더욱이, 많은 분쇄 플랜트에서의 분쇄 적치물은 그의 중력에 의해 분쇄기 롤러 쌍의 분쇄기 롤러들로 공급되는데, 여기서 이러한 공급은 선택적으로, 공압식으로 지원될 수 있다. 분쇄 적치물은 통상 과립형이며, 제분 갭을 통해 유체 유동으로서 이동한다. 이러한 특성의 결과로서, 분쇄기 롤러(특히, 본 발명에 따른 분쇄기 롤러 쌍의 분쇄기 롤러) 및 적어도 하나의 그러한 분쇄기 롤러를 포함하는 분쇄 플랜트는, 예를 들어, 통상 종이의 운반에 사용되는 많은 롤러와는 상이하다.
본 발명에 따르면, 분쇄 적치물은 통상적으로 제분 산업(특히, 연질 밀, 듀럼, 호밀, 옥수수, 및/또는 보리의 분쇄) 또는 특수 제분 산업(특히, 대두, 메밀, 보리, 스펠트(spelt), 기장/수수, 유사 곡물류, 및/또는 콩과 식물의 탈부 및/또는 분쇄)에서의 곡물, 곡물 제분 생산물, 및 곡물 최종 생산물의 가공, 사육 동물 및 가축 동물, 어류 및 갑각류의 사료의 생산, 오일종자의 가공, 바이오매스의 가공 및 에너지 펠릿의 생산, 산업적 맥아 처리실 및 파쇄 플랜트; 코코아 빈, 너트, 및 커피 빈의 가공, 비료의 생산, 약제학적 산업, 또는 고체의 화학물질에 사용되는 분말, 과립, 또는 펠릿 형태의 생산물을 의미하는 것으로 이해된다.
롤러 쌍 중 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 특히, 분쇄기 롤러 쌍 중 적어도 하나의 분쇄기 롤러, 및 특히, 분쇄기 롤러들 둘 모두는, 예를 들어, 매끈한 롤러로서 또는 주름형성 롤러로서 또는 스크류 형성(screwed-on) 플레이트를 갖는 롤러 베이스 몸체로서 설계될 수 있다. 매끄러운 롤러는 실린더형 또는 캠버형(cambered)일 수 있다. 주름형성 롤러는 지붕 형상 또는 사다리꼴 주름형 기하학적 구조와 같은 다양한 주름형 기하학적 구조를 가질 수 있고/있거나, 원주방향 표면에 부착된 세그먼트를 가질 수 있다.
분쇄기 롤러 쌍 중 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 특히, 적어도 하나의 분쇄기 롤러, 및 특히, 분쇄기 롤러 쌍 중 분쇄기 롤러들 둘 모두는 100 mm 내지 2,500 mm의 범위의 길이 및 200 mm 내지 800 mm의 범위의 직경을 가질 수 있다.
롤러의 - 특히, 분쇄기 롤러의 - 원주방향 표면은 바람직하게는 롤러 몸체에 분리불가능하게 연결되고, 특히 그와 하나의 편부로 형성된다. 이는 생산물의 단순한 생산 및 신뢰성 있고 강인한 가공 - 특히, 분쇄 - 을 허용한다.
적어도 하나의 센서는 롤러 쌍의 롤러들 중 - 특히, 롤러들 둘 모두 중 - 적어도 하나의 롤러의 상태를 특징짓는 측정 값을 검출하도록 설계된다. 특히, 이는 롤러 쌍의 롤러들 중 - 특히, 롤러들 둘 모두 중 - 적어도 하나의 롤러의 원주방향 표면의 상태일 수 있다. 상태는, 예를 들어, 롤러 쌍의 롤러들 중 - 특히, 롤러들 둘 모두 중 - 적어도 하나의 롤러의 온도, 압력, 힘(하나 이상의 방향으로의 힘 성분(들)), 마모, 진동, 변형(확장 및/또는 편향 경로), 회전 속도, 회전 가속도, 주변 습도, 위치, 또는 배향일 수 있다.
롤러 쌍 중 적어도 하나의 롤러 - 특히, 분쇄기 롤러 쌍 중 적어도 하나의 분쇄기 롤러 - 는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 롤러가 작동 중에 회전하는 경우, 센서도 또한 회전한다. 특히, 적어도 하나의 센서는 롤러의 하부 표면 내에 배열된다. 따라서, 적어도 하나의 센서는, 생산물 - 특히, 분쇄 적치물 - 이 유동하여 통과하는 생산물 챔버 내에 위치되지 않는다. 따라서, 적어도 하나의 그러한 롤러를 갖는 생산물 가공 플랜트 - 특히, 적어도 하나의 그러한 분쇄기 롤러를 갖는 분쇄 플랜트 - 는 오염에 상당히 덜 민감하다. 더욱이, 측정은 롤러에서 직접 발생할 수 있으며, 이는 측정을 유의하게 더 정확하게 만든다.
센서는, 예를 들어, MEMS(MEMS: 마이크로 전자 기계 시스템) 센서로서 설계될 수 있다.
센서는 바람직하게는 적어도 하나의 데이터 송신기와 데이터 연결 상태에 있고, 여기서 데이터 송신기는 적어도 하나의 센서의 측정 값들의 데이터 수신기로의 비접촉식 송신을 위해 설계된다. 본 발명에 따르면, 데이터 송신기는 바람직하게는, 그와의 데이터 연결 상태에 있는 센서와 동일한 롤러 상에 또는 그 내에 배열된다. 특히 바람직하게는, 데이터 송신기는 안테나를 포함한다.
적어도 하나의 데이터 송신기의 도움으로, 측정 값은 롤러의 일부가 아닌 데이터 수신기에 비접촉식으로 송신될 수 있다. 특히, 이는 롤러가 회전할 때 적어도 하나의 센서가 상대 이동되는 고정형 데이터 수신기일 수 있다. 비접촉식 송신은, 다른 경우라면 필요할 수 있는 케이블에 대한 복잡한 회전 피드스루(feedthrough)를 회피하는 것을 가능하게 한다.
유리하게는, 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 는 전술된 센서들 중 몇몇을 - 특히, 롤러 내에 포함된 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 4개, 그리고 더 바람직하게는 적어도 6개의 센서를 - 포함한다. 더 바람직하게는, 몇몇 센서들은 적어도 하나의 데이터 송신기와 데이터 연결 상태에 있다. 센서는 롤러의 회전축을 따라 다양한 위치에 그리고/또는 이러한 회전축을 중심으로 한 다양한 각도에 배열될 수 있다. 롤러가 더 많은 센서를 포함할수록 그리고 이들 센서가 더 균일하게 분포되어 있을수록, 이들에 의해 검출된 측정 값들은 더 의미있다. 센서는 바람직하게는 원주 방향으로 균일하게 배열되어, 회전 평형을 야기한다.
적어도 하나의 센서는
- 온도 센서 - 여기서 바람직하게는, 이러한 방향을 따라 온도 프로파일을 결정할 수 있도록 하기 위해, 롤러의 회전축을 따라 배열되는 몇몇 온도 센서가 존재함 -;
- 압력 센서;
- (하나 이상의 방향으로 힘 성분(들)을 결정하기 위한) 힘 센서;
- 마모 센서;
- 진동 센서 - 특히, 롤러의 원주방향 표면에 대한 가공된 생산물의 감김, 즉, 부착 - 이는 이러한 위치에서의 가공, 특히, 분쇄를 방해함 - 을 결정하기 위한 진동 센서;
- (확장 및/또는 편향 경로를 결정하기 위한) 변형 센서;
- 회전 속도 센서 - 특히, 롤러의 정지(standstill)를 결정하기 위한 회전 속도 센서;
- 회전 가속도 센서;
- 주변 습도를 결정하기 위한 센서로서, 바람직하게는 롤러의 전방 면 상에 배열되는, 센서;
- 롤러의 위치 및/또는 배향을 결정하기 위한 자이로스코프 센서 - 특히, 롤러 쌍의 2개의 롤러 사이의 갭의 위치 및/또는 배향 의존적 폭 및 롤러의 평행성을 결정하기 위한 자이로스코프 센서;
- 롤러 쌍의 2개의 롤러들 사이의 갭 - 특히, 분쇄기 롤러 쌍의 2개의 분쇄기 롤러들 사이의 제분 갭 - 의 폭을 결정하기 위한 센서 - 예컨대, 롤러의 전방 면에 배열된 센서 - 특히, MEMS 센서 - 로서 설계될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전술된 센서들의 임의의 조합이 가능하다. 예를 들어, 롤러는 몇몇 온도 센서 및 변형 센서를 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 존재하는 모든 센서들은 동일한 유형일 수 있으며, 즉, 예를 들어, 온도 센서들로서 설계될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 는 다양한 유형의 센서를 포함할 수 있다.
하나의 롤러 또는 롤러들 둘 모두가 적어도 하나의 데이터 송신기뿐만 아니라 몇몇 센서를 포함하는 경우, 이는 적어도 하나의 데이터 송신기가 센서들 중 몇몇으로부터 - 더 바람직하게는 모든 센서로부터 - 데이터 수신기로의 측정 값의 비접촉식 송신을 위해 설계된다면 바람직하다. 바람직하게는, 적어도 하나의 롤러 - 특히, 2개의 롤러 각각 - 은 측정 값의 비접촉식 송신을 위해 최대로 단지 하나의 단일 - 특히 바람직하게는, 정확히 하나의 단일 - 데이터 송신기를 포함한다. 롤러가 더 적은 데이터 송신기를 포함할수록, 이러한 롤러의 구조는 더 단순해진다.
특히, 적어도 하나의 롤러가 단지 하나의 단일 데이터 송신기를 포함하는 경우, 이러한 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 는 바람직하게는, 센서들에 의해 검출된 측정 값들의 데이터 송신기에 대한 교번 송신을 위해 배열 및 설계된 적어도 하나의 멀티플렉서(multiplexer)를 포함한다.
비접촉식 송신은, 예를 들어, 적외선 복사에 의해, 광 펄스에 의해, 무선 주파수 신호에 의해, 유도 결합에 의해, 또는 이들의 조합에 의해 발생할 수 있다.
여기 및 하기에서의 측정 값의 비접촉식 송신은 항상 또한, 측정 값의 대응하는 처리에 의해 얻어지고 그에 따라서 측정 값에 기초하는 데이터의 송신을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 는 적어도 하나의 센서에 의해 검출된 측정 값을 변환하기 위한 적어도 하나의 신호 변환기 - 특히, 적어도 하나의 A/D 변환기 - 를 포함할 수 있다. 제1 가능한 변형예에서, 각각의 센서에는 이러한 센서에 의해 검출된 측정 값들을 변환하는 적어도 하나의 신호 변환기가 할당될 수 있다. 후속하여, 변환된 신호는, 이미 전술된 바와 같이 멀티플렉서에 공급될 수 있다. 신호 변환기가 A/D 변환기인 경우, 멀티플렉서는 디지털 멀티플렉서일 수 있다. 제2 가능한 변형예에서, 신호 변환기는 또한, 전술된 바와 같은 멀티플렉서와 데이터 송신기 사이에 배열될 수 있다. 이러한 경우, 멀티플렉서는 아날로그 멀티플렉서일 수 있다.
적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 는 바람직하게는, 특히 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 의 이하에서 추가로 설명되는 롤러 몸체, 적어도 하나의 에너지 수신기, 및/또는 적어도 하나의 에너지 발생기를 포함한다. 따라서, 적어도 하나의 센서의 그리고/또는 적어도 하나의 멀티플렉서(특히, 전술된 바와 같은 적어도 하나의 멀티플렉서)의 그리고/또는 적어도 하나의 신호 변환기(특히, 전술된 바와 같은 적어도 하나의 신호 변환기)의 그리고/또는 적어도 하나의 데이터 송신기(특히, 롤러 상에 또는 내에 포함된 데이터 송신기)의 그리고/또는 이하에서 추가로 설명되는 측정 디바이스의 적어도 하나의 데이터 송신기의 에너지 공급이 달성될 수 있다.
특히, 이는 전술된 에너지 공급이 달성될 수 있게 하는 배터리 - 특히, 재충전가능한 배터리 - 를 포함할 수 있다. 종래의 그리고 재충전가능한 배터리(축전지)는 공지되어 있다.
대안적으로, 이는 유도 에너지 수신기일 수 있다. 이러한 변형예에서, 에너지 수신기는, 예를 들어, 적어도 하나의 수신 코일을 가질 수 있고, 그의 도움으로 전자기 에너지가 유도 결합될 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 에너지 수신기는 또한 광 에너지를 수신하도록 설계될 수 있다. 추가 변형예에서, 에너지 발생기는 (특히, 예컨대, 열전대의 도움으로, 제벡(Seebeck) 효과, 펠티에(Peltier) 효과, 또는 톰슨(Thomson) 효과와 같은 열전 효과를 사용하여; 또는, 예컨대, 적어도 하나의 압전 요소의 도움으로, 롤러의 진동 또는 이동을 사용하여) 롤러의 이동으로부터의 에너지 회수를 위해 설계될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 는, 적어도 하나의 센서 및/또는 적어도 하나의 멀티플렉서(특히, 전술된 바와 같은 적어도 하나의 멀티플렉서) 및/또는 적어도 하나의 신호 변환기(특히, 전술된 바와 같은 적어도 하나의 신호 변환기) 및/또는 적어도 하나의 데이터 송신기(특히, 롤러 상에 또는 내에 포함된 데이터 송신기) 및/또는 적어도 하나의 에너지 수신기(특히, 전술된 바와 같은 적어도 하나의 에너지 수신기) 및/또는 적어도 하나의 에너지 발생기(특히, 전술된 바와 같은 적어도 하나의 에너지 발생기)가 배열된 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(특히, MEMS 인쇄 회로 기판)을 포함한다. 인쇄 회로 기판은 측정 라인을 포함할 수 있고, 이를 통해 센서가 멀티플렉서에 연결된다. 그러한 인쇄 회로 기판은, 전술된 구성요소들이 그 상에 매우 콤팩트한 방식으로 배열될 수 있고, 인쇄 회로 기판이 별개의 조립체로서 제조될 수 있고, 적어도 일부 예시적인 실시예에서, 필요한 경우 다시 교체될 수 있다는 이점을 갖는다.
그러나, 인쇄 회로 기판에 대한 대안으로, 센서는 또한 케이블 하니스(harness)를 통해 데이터 송신기 및/또는 멀티플렉서에 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 롤러 - 특히, 롤러들 둘 모두 - 는 센서가, 특히, 분리가능하게 삽입가능하거나 삽입되는 적어도 하나의 수용 개구를 갖는 롤러 몸체를 포함한다.
그러나, 다른 실시예에서, 이는 또한, 센서가 수용 개구 내에 분리가능하지 않게 삽입되는 경우에, 편리할 수 있다. 이러한 방식으로, 센서는 롤러 몸체에 더 견고하게 연결될 수 있다. 더욱이, 안전을 손상시킬 수 있는 센서의 승인되지 않은 제거가 방지될 수 있다. 센서는, 예를 들어, 수용 개구 내에 (예컨대, 수지에 의해) 캐스팅될 수 있거나 용접될 수 있다. 결과적으로, 폭발의 위험이 또한 회피될 수 있어서, 특히, 유럽 연합의 ATEX 가이드라인이 충족되게 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수용 개구는 바람직하게는 5 mm 내지 40 mm - 바람직하게는 5 mm 내지 25 mm, 및 특히 바람직하게는 10 mm 내지 20 mm - 범위의 직경을 갖는 실린더형 보어에 의해 형성되며, 여기서 10 내지 50 mm - 바람직하게는 20 내지 40 mm - 범위의 보어의 개구 영역에는 바람직하게는, 다소 더 큰 직경, 및 특히 바람직하게는, 세라믹 재료로 제조되고 이하에서 설명되는 캡의 고정된 수용을 위한 나사산이 제공된다.
이러한 보어는 바람직하게는, 롤러 몸체의 회전축에 평행하게 연장된다. 원주방향 표면의 상태를 결정할 수 있게 하기 위해, 수용 개구는 바람직하게는 롤러 몸체의 외부 영역에 배열된다. 따라서, 수용 개구는, 예를 들어, 롤러 몸체의 원형-실린더형 영역에 위치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 수용 개구는 바람직하게는 회전축에 평행하게 롤러 몸체의 길이를 따라서, 예컨대, 롤러 몸체의 전체 길이의 적어도 10% - 바람직하게는 적어도 20%, 및 특히 바람직하게는 50% 내지 100% - 를 따라서 실질적으로 연장되며, 여기서 100%는 관통보어에 대응한다. 적어도 하나의 수용 개구는 바람직하게는 질량 균형이 고려되도록 배열되는데, 이는 롤러의 균형을 잡는 것이 결과적으로 불필요할 수 있기 때문이다. 대안적으로, 바람직하게는 원주 방향으로 균일하게 배열되는 둘 이상의 수용 개구가 또한 제공될 수 있어서, 균형을 잡는 것이 또한 결과적으로 불필요할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 롤러 몸체의 전체 길이의 50% 미만인 길이를 갖는 2개의 실질적으로 동축인 수용 개구들이 하나의 센서가 각각에 있는 상태로 존재할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 롤러 몸체의 전체 길이의 50% 초과인 길이를 각각 갖는 2개의 동축이 아닌 수용 개구가 - 바람직하게는 분쇄기 롤러의 서로 반대편인 전방 면 상에 - 하나의 센서가 각각에 있는 상태로 존재할 수 있어서, 그에 의해 센서보다 긴 롤러의 경우의 온도 프로파일이 또한 2개의 센서에 의해 측정될 수 있다.
센서는 바람직하게는 막대 형상이다. 수용 개구 내로 도입될 수 있는 단일의 막대 형상 측정 디바이스의 형태로 몇몇 센서를 배열하는 것이 본 발명에 따라 또한 가능하다.
본 발명은 종래 기술의 문제를 해결하여, 센서를 롤러의 수용 개구 내에 견고하게 배열하고, 고려할 수 있는 극한 작동 조건으로부터 센서를 신뢰성 있게 보호하고, 더욱이, 롤러 외측에 배열된 데이터 수신기로의 센서의 무선 신호의 신뢰성 있는 송신을 보장한다.
이는 세라믹 재료로 제조된 캡에 의해 수용 개구 내에 센서를 둘러쌈으로써 본 발명에 따라 달성된다.
예를 들어, 플라스틱 캡과 비교하여, 세라믹 재료로 제조된 본 발명에 따른 캡은 더 양호한 온도 저항을 갖고, 더욱이, 롤러 외측에 배열된 데이터 수신기로의 센서의 무선 신호의 개선된 송신을 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, (EN10/2011, 84/500/EEC 조항에 따른) 식품-안전성, (재료가 롤러의 작동 조건 하에서 분열되지 않는) 내충격성, 및 (적어도 400℃의 온도까지의) 온도 저항성인 임의의 세라믹 재료가 세라믹 재료로서 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따라 사용될 세라믹 재료는 무선 신호 송신의 적절한 범위(특히, 약 2.4 ㎓)에서 전자기파에 대해 투과성이어야 한다. 본 발명에 따르면, 세라믹 재료는 높은 비유전율(relative permittivity) - 바람직하게는 5 내지 50의 범위, 및 특히 바람직하게는 25 내지 30의 범위 - 을 갖는다.
본 발명에 따르면, 산화지르코늄 (ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 또는 질화규소(Si3N4)가 세라믹 재료로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 세라믹 재료는 특히 바람직하게는 산화지르코늄(ZrO2)이다.
본 발명에 따르면, 세라믹 재료로 제조된 캡은 바람직하게는 외부 나사산, 내부 나사산, 또는 외부 나사산 및 내부 나사산 둘 모두를 갖는다. 내부 나사산의 도움으로, 센서 또는 측정 디바이스에 대한 캡의 견고한 체결이 달성될 수 있다. 외부 나사산의 도움으로, (수용 개구가 개구 영역 내에 대응하는 정합 나사산을 갖는 경우) 수용 개구 내의 캡의 견고한 체결이 달성될 수 있다.
세라믹 재료로 제조된 본 발명에 따른 캡은 바람직하게는 실린더형이고, 적어도 하나의 섹션에, 센서 또는 데이터 송신기를 수용하기 위한 내부 챔버를 갖는다.
일 단부를 향하여, 세라믹으로 제조된 본 발명에 따른 캡 재료가 폐쇄되어, 따라서 캡은 그가 롤러의 수용 개구에 배열될 때, 주변으로부터 이러한 수용 개구를 폐쇄한다. 이러한 단부는 바람직하게는, 센서 또는 측정 디바이스와 함께 캡을 장착하거나 제거하기 위한 공구를 배열하기 위한 부분을 갖는다. 이러한 부분은, 예를 들어, 공구의 대응하는 구성요소가 내부에 고정식으로 배열될 수 있는 리세스일 수 있다.
본 발명에 따르면, 세라믹 재료로 제조된 캡은 바람직하게는, 10 내지 50 mm - 바람직하게는 15 내지 40 mm, 및 특히 바람직하게는 20 내지 30 mm - 범위의 길이를 갖는다. 본 발명에 따르면, 세라믹 재료로 제조된 캡은 바람직하게는, 10 내지 50 mm - 바람직하게는 15 내지 40 mm, 및 특히 바람직하게는 20 내지 30 mm - 범위의 외경을 갖는다. 본 발명에 따르면, 세라믹 재료로 제조된 캡은 더 바람직하게는, 5 내지 20 mm - 바람직하게는 10 내지 15 mm - 범위의 길이 및 10 내지 30 mm - 바람직하게는 15 내지 25 mm - 범위의 직경을 갖는, 센서 또는 데이터 송신기를 수용하기 위한 내부 챔버를 가지며, 여기서 직경은 특정 범위 내에서 내부 챔버의 길이에 걸쳐 변할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 세라믹 재료로 제조된 캡은, 체결 디바이스에 의해, 롤러의 수용 개구의 외부 단부에 추가적으로 고정된다. 바람직하게는, 이러한 체결 디바이스는 금속 재료 - 예를 들어, 강철 - 로 제조된 링이다. 체결 디바이스는 세라믹 재료로 제조된 캡에 대한 체결 디바이스의 고정 및 롤러의 수용 개구에서의 고정을 보장하는 기하학적 구조를 갖는다. 예를 들어, 체결 디바이스는 20 내지 30 mm 범위의 외경 및 10 내지 20 mm 범위의 내경을 갖는 링일 수 있으며, 여기서 링의 폭은 3 내지 10 mm의 범위에 놓여야 한다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따르면, 센서 또는 데이터 송신기는 적어도 하나의 섹션이, 무선 신호의 송신 및 수신을 개선하기 위해 (106 S/m 초과의) 높은 전기 전도도를 갖는 재료 - 바람직하게는 금속, 예컨대, 알루미늄 또는 구리 - 에 의해 둘러싸인다. 바람직하게는, 이러한 재료는, 바람직하게는 헤드 영역(즉, 세라믹 재료로 제조된 캡의 내부 챔버 내로 도입되는 영역)에서 센서 또는 데이터 송신기를 둘러싸는 포일 또는 링의 형태로 제공된다.
본 발명은 추가로, 본 발명에 따른 롤러를 갖는 적어도 하나의 분쇄기 롤러 쌍을 포함하는 생산물 가공 플랜트 - 특히, 곡물 제분기 - 에 관한 것이다.
생산물을 가공하기 위한 생산물 가공 플랜트 - 특히, 분쇄 적치물의 분쇄를 위한 분쇄 플랜트 - 는 전술된 적어도 하나의 롤러 쌍 - 특히, 분쇄기 롤러 쌍 - 을 포함한다. 롤러 쌍의 롤러들 사이에 갭이 형성된다. 특히, 분쇄기 롤러 쌍의 분쇄기 롤러들 사이에 제분 갭이 형성된다. 본 발명의 범주 내에서, 롤러 쌍의 2개의 롤러들 중 하나만이 본 발명에 따라 설계되어야 하지만; 본 발명은 또한, 롤러 쌍의 롤러들 둘 모두가 본 발명에 따라 설계되는, 즉 전술된 바와 같은 적어도 하나의 센서를 포함하는 실시예를 포함한다. 특히 분쇄 적치물을 분쇄할 때, 이러한 분쇄 적치물은 그러한 제분 갭을 통해 실질적으로 수직 하향으로 안내된다. 더욱이 - 특히 분쇄 적치물을 분쇄하는 경우 -, 이러한 분쇄 적치물은 바람직하게는, 그의 중력에 의해 분쇄기 롤러에 공급되며, 여기서 이는 선택적으로 공압식으로 지원될 수 있다. 생산물 - 특히, 벌크 재료, 및 특히 분쇄 적치물 - 은 과립형일 수 있고, 제분 갭을 통한 유체 유동으로서 이동할 수 있다.
더욱이, 생산물 가공 플랜트는 롤러 쌍의 롤러들 중 - 특히, 롤러들 둘 모두 중 - 적어도 하나의 롤러의 데이터 송신기에 의해 송신된 측정 값을 수신하기 위한 적어도 하나의 데이터 수신기 - 특히, 고정형 데이터 수신기 - 를 가질 수 있다. 이미 전술된 이점은 그러한 생산물 가공 플랜트로 달성될 수 있다. 특히, 분쇄 플랜트가, 생산물이 동일한 생산물 입구로부터 공급되는 몇몇 상이한 롤러 쌍들을 포함하는 경우, 이는 롤러 쌍들 중 단지 하나의 롤러 쌍만이 본 발명에 따라 설계되는 경우에 유리할 수 있다.
분쇄 플랜트는, 예를 들어, 곡물 제분기의 단일 롤러 제분기일 수 있거나, 또는 심지어 적어도 하나의 롤러 제분기를 갖는 전체 곡물 제분기일 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 롤러 제분기는 전술된 적어도 하나의 분쇄기 롤러를 포함한다. 대안적으로, 이는 제분 산업에서의 롤러 프레스, 오일종자로부터의 오일 생산을 위한 플레이크화 제분기, 또는 오일 산업 또는 사료 산업에서의 파쇄 제분기일 수 있다.
본 발명은 추가로, 이러한 유형의 생산물 가공 플랜트를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 본 발명에 따른 분쇄기 롤러의 상태를, 분쇄기 롤러에 배열된 센서에 의해, 검출하는 단계를 포함한다.
본 방법은 롤러 쌍의 롤러들 중 - 특히, 롤러들 둘 모두 중 - 적어도 하나의 롤러의 데이터 송신기에 의해 송신된 측정 값이 생산물 가공 플랜트의 데이터 수신기에 의해 수신되는 단계를 포함한다.
그에 따라서 수신된 데이터는 후속적으로, 추가로 처리되고 평가될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 그들은 생산물 가공 플랜트 - 특히, 분쇄 플랜트 - 의 제어 유닛에 공급될 수 있고, 여기서 그들은 선택적인 상위 제어 시스템으로 전달될 수 있다. 제어 유닛 및/또는 제어 시스템의 도움으로, 전체 생산물 가공 플랜트 - 특히, 전체 분쇄 플랜트 - 또는 그의 일부는 제어 및/또는 조절될 수 있다.
특히, 제어 유닛은 미리결정된 경고 기준이 충족되면 경고 메시지를 출력할 수 있다. 경고 기준은, 예를 들어, 이러한 센서에 대해 미리결정된 한계 값을 초과하는 센서들 중 적어도 하나의 센서의 측정 값으로 이루어질 수 있다. 다른 변형예에서, 경고 기준은 미리결정된 한계 값을 초과하는, 미리결정된 양의 센서들에 의해 측정되는 가장 큰 측정 값과 가장 작은 측정 값 사이의 차이로 이루어질 수 있다. 경고 기준이 충족되면, 경고 신호가 (예컨대, 광학적으로 그리고/또는 음향적으로) 출력될 수 있고/있거나, 생산물 가공 플랜트는 (예를 들어, 제어 유닛에 의해) 정지될 수 있다. 제어 유닛은 또한, 적어도 하나의 센서에 의해 검출된 측정 값 또는 그로부터 획득된 데이터를 시각적으로 디스플레이할 수 있다.
본 발명에 따르면, 분쇄기 롤러의 상태를 검출하는 단계는 특히 바람직하게는, 생산물 가공 플랜트의 작동 동안 연속적으로 수행되어, 임의의 문제가 시기적절하게 검출 및 제거되게 할 수 있다.
본 발명이 비-제한적이고 예시적인 실시예 및 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 하기가 도시되어 있다:
도 1은 센서가 내부에 배열된 본 발명에 따른 분쇄기 롤러의 개략도이다.
도 2는 센서가 내부에 배열된 본 발명에 따른 분쇄기 롤러의 수용 개구의 개략도이다.
도 3은 세라믹 재료로 제조된 본 발명에 따른 캡의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 체결 디바이스의 개략도이다.
도 1은 센서가 내부에 배열된 본 발명에 따른 분쇄기 롤러의 개략도이다.
도 2는 센서가 내부에 배열된 본 발명에 따른 분쇄기 롤러의 수용 개구의 개략도이다.
도 3은 세라믹 재료로 제조된 본 발명에 따른 캡의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 체결 디바이스의 개략도이다.
도 1은 센서(2)가 내부에 배열된 본 발명에 따른 분쇄기 롤러(1)의 개략도를 도시한다. 이러한 유형의 분쇄기 롤러(1)는 주지되어 있다. 본 실시예에 따른 분쇄기 롤러(1)는 4개의 수용 개구(1a)(도 2에 더 상세히 도시됨)를 갖고, 이들 내로 센서(2) 또는 몇몇 센서를 갖는 측정 디바이스가 배열될 수 있다. 수용 개구들(1a)은, 롤러 표면에 대응하는 물리적 값을 결정하기 위해, 롤러의 원주방향 영역에 (불균형을 피하기 위해) 대칭으로, 즉 롤러의 측방향 표면에 가깝게 위치 및 배열된다.
도 2는 센서(2)가 내부에 배열된 본 발명에 따른 분쇄기 롤러(1)의 수용 개구(1a)의 개략도를 도시한다. 센서(2)는 완전히 수용 개구(1a) 내에 위치된다. 세라믹 재료 - 바람직하게는 산화지르코늄 - 로 제조된 캡(4)이 센서(2)의 헤드(3) 상에 고정된다. 세라믹 재료로 제조된 캡(4)운 주변으로부터 수용 개구(1a)를 폐쇄하고, 따라서 센서(2)를 보호하거나 센서(2)의 손상으로 인한 어떠한 생산물의 오염도 방지한다.
세라믹 재료로 제조된 캡(4)은 체결 디바이스(5) - 바람직하게는 강철 링 - 의 도움으로 수용 개구(1a)의 외부 단부에 고정된다.
무선 신호의 송신 및 수신을 개선하기 위해, 본 실시예에 따른 센서(2)는 그의 헤드(3)의 영역이 높은 전기 전도도를 갖는 재료(6) - 바람직하게는 금속 - 에 의해 둘러싸인다. 여기에 도시된 실시예에 따르면, 높은 전기 전도도를 갖는 재료(6)는 포일 또는 링의 형태로 센서(2)의 헤드(3)를 둘러싼다.
도 3은 세라믹 재료로 제조된 본 발명에 따른 캡(4)의 개략도를 도시한다. 캡(4)은 센서(2)를 수용하기 위한 (블라인드 보어(blind bore) 형태의) 내부 챔버를 갖고, 그의 폐쇄 단부에서, 도 4에 도시된 링(5)과 같은 체결 디바이스가 상부에 고정될 수 있는 방식으로 설계된다.
도 4는 본 발명에 따른 체결 디바이스(5) - 여기서는, 금속 링의 형태임 - 의 개략도를 도시한다. 체결 디바이스(5)는, 그가 도 3에 도시된 캡(4)과 같은 세라믹 재료로 제조된 캡(4) 상에 고정될 수 있는 방식으로 설계된다.
Claims (15)
- 분쇄기 롤러 쌍에 사용하기 위한 분쇄기 롤러(1)로서,
- 상기 분쇄기 롤러(1)의 수용 개구(1a) 내에 배열되고, 상기 분쇄기 롤러의 상태를 특징짓는 측정 값들의 검출을 위한 적어도 하나의 센서(2), 및
- 상기 적어도 하나의 센서(2)의 측정 값들의 데이터 수신기로의 비접촉식 송신을 위한 적어도 하나의 데이터 송신기(3)를 포함하고,
상기 센서(2)가 세라믹 재료로 제조된 캡(cap)(4)에 의해 상기 수용 개구(1a) 내에 둘러싸이는 것이며,
상기 센서(2)는 적어도 하나의 섹션이, 무선 신호의 송신 및 수신을 개선하기 위해 106 S/m 보다 높은 전기 전도도를 갖는 재료(6)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러. - 제1항에 있어서, 세라믹 재료로 제조된 상기 캡(4)은 체결 디바이스(5)에 의해 상기 수용 개구(1a)의 외부 단부에 고정되는 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러.
- 제2항에 있어서, 상기 체결 디바이스(5)는 금속 재료로 제조된 링인 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러.
- 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 세라믹 재료로 제조된 상기 캡(4)은 산화지르코늄(ZrO2)으로 제조된 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러.
- 삭제
- 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 상기 센서(2)는 그의 헤드(3)의 영역이 106 S/m 보다 높은 전기 전도도를 갖는 상기 재료(6)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러.
- 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 106 S/m 보다 높은 전기 전도도를 갖는 상기 재료(6)는 포일 또는 링의 형태로 상기 센서(2)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러.
- 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 상기 센서(2)는 상기 센서(2)에 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 유닛을 갖는 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러.
- 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 상기 센서(2)는 데이터 송신, 신호 변환, 또는 둘 모두를 위한 적어도 하나의 전자 구성요소를 갖는 것을 특징으로 하는, 분쇄기 롤러.
- 제1항 내지 제3항 중 한 항에 따른 적어도 하나의 분쇄기 롤러(1)를 포함하는 분쇄기 롤러 쌍.
- 제10항에 따른 적어도 하나의 분쇄기 롤러 쌍을 포함하는 생산물 가공 플랜트.
- 생산물 가공 플랜트를 작동시키기 위한 방법으로서, 제1항 내지 제3항 중 한 항에 따른 분쇄기 롤러(1)의 상태를, 상기 분쇄기 롤러(1)에 배열된 상기 센서(2)에 의해, 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 분쇄기 롤러(1)의 상태를 검출하는 단계는 상기 생산물 가공 플랜트의 작동 동안 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 센서 캡(4)으로서, 세라믹 재료로 제조되고, 제1항 내지 제3항 중 한 항에 따른 분쇄기 롤러(1)의 수용 개구(1a) 내의 센서(2)를 둘러싸기 위한 캡(4)으로서 사용하도록 구성 또는 적응되는, 센서 캡.
- 제14항에 따른 센서 캡(4), 및 금속 재료로 제조된 링으로 이루어진 체결 디바이스(5)로 이루어지는, 키트.
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