KR20020007060A - 드럼형 과립 제조장치 - Google Patents

드럼형 과립 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전하는 철제 원형 형태의 하우징에 케익을 집어넣어 과립을 생산하고, 하우징 내부에서 코팅함으로써, 간단한 설비로서 과립형 제품의 대량생산이 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치에 관한 것으로,
원형 철제 파이프 형태의 하우징으로 이루어지는 제 1 성형부 및, 원형 철제 파이프 형태의 제 2 성형부로 이루어진 본체와; 상기 본체의 제 2 성형부 내부에 나선형태로 삽입고정되어 제 1 성형부를 통과하는 핵이 서서히 제 2 성형부의 내부를 이동하면서 동시에 마찰과 충격을 받을 수 있도록 하는 나선형 날개부와; 상기 본체의 제 2 성형부 끝단에 부착되며 마른 분말을 투입하여 제 2 성형부를 통과한 재료가 복합성분의 과립으로 성형되도록 하는 코팅부와; 상기 본체의 제 1 성형부의 하우징 내주연에 밀착 고정되어 핵을 이루지 못하고 제 1 성형부 내벽에 달라붙는 케익을 긁어 내는 스크렙퍼와; 상기 본체를 이루는 하우징의 외주연에 밀착되어 제 1 성형부와 제 2 성형부를 회전시키는 구동부를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

드럼형 과립 제조장치{Pelletizer}
본 발명은 드럼형 과립 제조장치에 관한 것으로, 특히 회전하는 철제 원형 형태의 성형기에 케익을 집어넣어 과립을 생산하고, 성형기 내부에서 과립을 코팅함으로써, 간단한 설비로서 과립형 제품의 대량생산이 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치에 관한 것이다.
종래에는 과립형 제품을 제조하는데 있어서, 남비형 펠레타이저나 소량생산으로 압출성형 방식이 이용되었으나, 생산량이 적은데 비하여 부피가 크고 고가이며, 도로 운송이 힘들고, 또한 기계의 제작이 어려워서 기계를 도입하여 설치하는데 많은 비용과 기술 및 시간이 필요로 하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,
산업폐기물로 다량 발생되는 폐슬러지를 과립으로 만들어 원료로 재활용하고, 슬러지, 분말소석회, 분말규산질비료, 분말광재규산질비료, 분말고토비료 등을 과립제품으로 제조하며, 미리 제조된 과립원료를 질소질 비료와 혼합하여 복합비료를 제조하는 등, 모든 분말을 재료로 하여 과립을 제조할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
자체 회전에 의하여 내부에 투입되는 재료가 미세입자의 뭉쳐짐으로 핵이 형성되도록 원형 철제 파이프 형태의 하우징으로 이루어지는 제 1 성형부 및, 자체회전에 의하여 상기 핵이 통과하면서 마찰과 충격을 받게 하여 완전한 형태의 둥근모양을 하면서 크고 단단한 과립이 되도록 상기 제 1 성형부의 하우징에 접속되는 원형 철제 파이프 형태의 제 2 성형부로 이루어진 드럼형 본체와;
상기 드럼형 본체의 제 2 성형부 내부에 나선형태로 삽입고정되어 제 1 성형부를 통과하는 핵이 서서히 제 2 성형부의 내부를 이동하면서 동시에 마찰과 충격을 받을 수 있도록 하는 나선형 날개부와;
상기 드럼형 본체의 제 2 성형부 끝단에 부착되며 마른 분말을 투입하여 제 2 성형부를 통과한 재료가 복합성분의 과립으로 성형되도록 하는 코팅부와;
상기 드럼형 본체의 제 1 성형부의 하우징 내주연에 밀착 고정되어 핵을 이루지 못하고 제 1 성형부 내벽에 달라붙는 케익을 긁어 내는 스크렙퍼와;
상기 드럼형 본체를 이루는 하우징의 외주연에 밀착되어 제 1 성형부와 제 2 성형부를 동시에 회전시키는 구동부를 포함하여 구성함이 특징이다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 제 1 실시예도.
도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 제 2 실시예도.
도 3은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 제 3 실시예도.
도 4는 본 발명의 드럼형 본체의 제 1 실시예도.
도 5는 본 발명의 드럼형 본체의 제 2 실시에도.
도 6은 본 발명의 드럼형 본체의 제 3 실시예도.
도 7은 본 발명의 본체 구동부 구성도.
도 8은 본 발명의 나선형 날개부 구성도.
도 9는 본 발명의 스크렙퍼 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 제 1 성형부 20: 제 2 성형부
30: 나선형 날개부 40: 코팅부
50: 스크렙퍼 60: 구동부
70: 제 3 성형부 100: 드럼형 본체
이하에서 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 제 1 실시예도.
도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 제 2 실시예도.
도 3은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 제 3 실시예도로서,
자체 회전에 의하여 내부에 투입되는 재료가 미세입자의 뭉쳐짐으로 핵이 형성되도록 원형 철제 파이프 형태의 하우징으로 이루어지는 제 1 성형부(10) 및, 자체 회전에 의하여 상기 핵이 통과하면서 마찰과 충격을 받게 하여 완전한 형태의 둥근모양을 하면서 크고 단단한 과립이 되도록 상기 제 1 성형부(10)의 하우징에 접속되는 원형 철제 파이프 형태의 제 2 성형부(20)로 이루어진 드럼형 본체(100)와;
상기 드럼형 본체(100)의 제 2 성형부(20) 내부에 나선형태로 삽입고정되어 제 1 성형부(10)를 통과하는 핵이 서서히 제 2 성형부(20)의 내부를 이동하면서 동시에 마찰과 충격을 받을 수 있도록 하는 나선형 날개부(30)와;
상기 드럼형 본체(100)의 제 2 성형부(20) 끝단에 부착되며 마른 분말을 투입하여 제 2 성형부(20)를 통과한 재료가 복합성분의 과립으로 성형되도록 하는 코팅부(40)와;
상기 드럼형 본체(100)의 제 1 성형부(10)의 하우징 내주연에 밀착 고정되어 핵을 이루지 못하고 제 1 성형부(10)내벽에 달라붙는 케익을 긁어 내는 스크렙퍼(50)와;
상기 드럼형 본체(100)를 이루는 하우징의 외주연에 밀착되어 제 1 성형부(10)와 제 2 성형부(20)를 동시에 회전시키는 구동부(60)를 포함하여 구성한다.
상기에서 도 1은 직선형태의 본체 구성을 도시한 것이고, 도 2는 제 3 성형부가 포함된 본체 구성을 도시한 것이며, 도 3은 콘형 본체 구성을 도시하고 있다.
그리고, 도 4는 도 1의 구성도에서 본체를 도시한 것이고, 도 5는 도 2의 구성도에서 본체를 도시한 것이며, 도 6은 도 3의 구성도에서 본체를 도시한 것이다.
그리고, 도 7은 도 1과 도 2 및 도 3의 과립 제조장치를 구동시키는 구동부를 도시하고 있고, 도 8은 도 1과 도 2 및 도 3의 과립 제조장치에 내장되는 나선형 날개를 도시하고 있으며, 도 9는 도 1과 도 2 및 도 3의 과립 제조장치에 삽입되는 스크렙퍼를 도시하고 있다.
상기와 같이 구성하는 본 발명에 있어서, 과립을 만들기 위한 재료는 분말도가 100메쉬에서 200메쉬(그중 60% 이상은 200메쉬 이하일것)이고, 수분 함량이 15 - 18%(중량)인 케익상태의 분말을 만들고자 하는 과립의 직경보다 작게 쇄분된 것을 사용함이 바람직 하다.
상기의 재료를 제 1 성형부(10)에 투입시키면 회전하는 본체(100)의 원심력에 의하여 제 1 성형부(10) 내벽을 따라 회전하다 드럼의 8시에서 10시 방향 사이(드럼의 경사각이 커지는 각도)에서 원심력과 마찰력보다 재료의 중력이 커지게 되므로, 재료는 제 1 성형부(10) 내벽면의 마찰을 받으며 아래로 구르게 된다.
이때 재료의 수분에 의한 표면장력에 의하여 미세입자끼리 서로 끌어당겨 작은 알갱이인 핵이 형성되고, 이 핵은 주위의 다른 작은 입자를 계속 끌어당겨 점점커지게 된다.
그러나, 상기와 같이 핵이 형성되지 못한 케익은 제 1 성형부(10)의 내벽면에 붙어있게 되는바, 이를 방지하기 위해서는 투입된 재료가 부착되는 것을 긁어내는 스크렙퍼(50)를 제 1 성형부(10)의 내주연에 밀착하여 설치해야 한다.
또한, 재료의 투입은 일정량을 연속으로 투입해야 생산효율이 높으며, 투입된 재료는 본 기계의 설치 경사각(약 5도, 투입구쪽과 배출구쪽의 경사도)에 의해일정한 속도로 제 1 성형부(10)를 통과하고 아울러 나선형 날개(30)의 회전에 의해 제 2 성형부(20)를 통과하게 되어 연속공정이 이루어 지게 된다.
그리고, 상기와 같이 기계설치시 일정한 경사각을 주게되면 본체(100)가 1회전 할 때마다 재료가 300 - 400mm 정도씩 배출구쪽으로 이동한다.
상기에서 제 1 성형부(10)를 도 3과 같이 테이퍼진 콘 형상으로 제작하게 되면 별도로 경사각을 주지 않아도 재료의 이동이 원할하게 이루어지며, 제 2 성형부(20)에서는 나선형 날개부(30)의 작용으로 이동하게 되어 연속공정이 이루어지게 된다.
본체(100)의 회전속도는 재료점성의 크기와 드럼의 직경에 따라 회전속도가 달라져야 하므로 드럼형 본체(100)의 회전수를 조절 할 수 있도록 하며, 분당 회전속도는 대략 15 - 20rpm 정도이다.
재료의 투입량은 투입되는 재료와, 본체 설치 경사도에 의한 본체 내에서의 재료의 이송속도에 따라 약간 달라지나 실험결과 대략 다음의 식과 같다.
즉, 재료 투입량의 결정식은,
시간당 재료의 투입량 = 투입구 본체의 반지름(M) * 드럼 경사도에 의한 재료의 1초당 이송속도(M) * 0.05(투입된 재료의 쌓인 두께, M) * 3600(초를 시간으로 환산) * 재료의 비중
위의 식에서 드럼형 본체(100)의 직경을 2400mm의 관을 사용하고, 재료의 비중이 1.5이며, 본체(100)의 경사도를 본체의 1회전으로 투입된 재료가 드럼의 뒷쪽으로 300mm가 이송되도록 설치했다면 시간당 재료의 투입량과 제품의 생산량은 다음과 같다.
1.2 * 0.1 * 0.05 * 3600 * 1.5 = 32.4톤/시간이다.
그리고, 이곳 제 1 성형부(10)에 처음 재료가 투입되면 작은 입자가 제 1 성형부(10)의 내벽에 달라붙게 되고, 이 입자는 점점 성장해가며 더욱 빠른 속도로 달라붙게 되므로 가동을 중지하고 이를 제거해주지 않으면 안되는데, 이것을 지속적으로 제거해주면 과립의 수율도 증가하고 가동의 멈춤이 없다.
따라서, 상기에서도 언급한 바와같이 이곳에다 철제 프레임에 고무판을 부착한 스크렙퍼(50)를 설치하여 하우징의 내벽에 달라붙는 입자를 제거토록 한 것이다.
한편, 제 1 성형부(10)와 제 2 성형부(20) 사이에는 상기 제 1 성형부(10) 및 제 2 성형부보다 직경이 200mm 정도 크고 길이가 짧은 원형 철제 파이프로 이루어지는 제 3 형성부(70)를 삽입하여 제작할 수 있는바, 이는 직경이 큰 과립을 제조하기 위한 것으로, 제 1 성형부(10)에서의 재료의 투입량을 줄이고, 이곳에 재료를 2차 투입을 하게되면 1차 투입으로 만들어진 과립의 표면에 2차 투입된 재료가 코팅되어 과립의 직경이 커지게 된다.
상기에서 재료를 2차 투입하기 위해서는 제 3 성형부(70)에까지 컨베이어 밸트를 연장하여 제작하는바, 상기 컨베이어 밸트는 제 1 성형부(10)의 홀 가운데 지점을 통과하여 설치되며, 재료를 제 3 성형부(70)에 투입하는 기술은 일반적인 컨베이어 밸트를 제 1 성형부(10)를 통과하여 위치시키면 되므로 본 발명에서는 도시하지 않았다.
한편, 제 2 성형부(20)의 내벽에 나선형의 날개(30)를 부착하는데, 이 날개(30)는 제 1 성형부(10)에서 만들어진 핵이 마찰과 충격을 많이 받게하는 역할을 하여 완전한 형태의 둥글고, 크고, 단단한 과립으로 만들어 주며 과립의 입도를 균일하게 해준다.
그러나, 만약 상기와 같이 나선형 날개(30)를 설치하지 않은 상태에서는, 내주연이 밋밋한 상태로 과립이 만들어지기 때문에 많은 시간이 필요하고, 그로 인하여 만들어진 직경이 큰 과립이 주위의 다른 작은 입자를 끌어당겨 커지게 되어 과립의 직경이 고르지 못하며, 강도가 작고, 둥글지도 못하고 길죽한 형태의 과립이 많이 만들어지고, 성형부(10, 20)의 길이가 길어져야 하고, 오버 사이즈의 과립이 많이 만들어져 수율이 많이 떨어지게 되는데, 본 발명에서와 같이 나선형 날개(30)를 설치하게 되면 위의 모든 단점을 해결해줄 수 있다.
상기 나선형 날개(30)가 부착되는 시작부분은 날개의 간격을 400mm 정도로 크게하여 케익이 부착되는 것을 막고 점차 간격을 좁혀 250mm 까지 좁혀준다.
그리고, 날개(30)의 너비는 150mm 정도면 충분하나 하우징의 길이가 길게되면 하우징이 회전하면서 출렁거림이 발생할 우려가 있으므로 이것을 방지하기 위하여 날개의 높이를 200mm로 높게 진행하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기와 같이 나선형 날개(30)를 설치하여 원할한 과립의 제조가 진행되게 되면 미세 케익이 수분에 의한 표면장력으로 서로 끌어당기면서 충격과 마찰을 받게되어 크기가 균일한 과립이 만들어지는데, 이 과립이 충격을 받을 때 과립 내부의 수분은 모세관 현상에 의하여 과립의 표면으로 빠져 나오게 된다.
이렇게 빠져나온 수분은 표면장력을 크게하여 주위의 다른 작은 입자를 끌어 당기게 되는데, 이곳에 수분이 없는 마른 분말을 투입해 주면 이 마른 분말이 과립의 표면에 코팅(도포)되게 되고, 과립의 함수율은 이 마른 분말에 의해 많이 떨어지게 되므로 건조비용을 줄여주고, 코팅된 마른 분말 만큼의 생산량 증가가 되고, 성분이 다른 마른 분말을 투입해 복합성분의 과립제품을 만들 수 있다.
이와같은 공정을 위하여 제 2 성형부(20) 보다 직경이 큰 코팅부(40)를 제 2 성형부(20)에 부착하여 제 2 성형부(20)로 부터 이송된 과립이 이 코팅부(40)의 내부에서 4회정도를 쌓인상태로 회전하여 구르는 동안 마른 분말이 코팅되도록 하였다.
상술한 바와같이, 본 발명은 과립 생산에 있어서 저렴한 시설비로 대량생산에 적합한 것이 특징으로, 생산 원가 절감에 많은 효과가 기대되어 제철소나 화력발전소에서 다량 발생하는 슬러지, 광재, 등의 산업폐기물을 비료로 재활용하거나 원료로 재활용 하는 것이 가능하며, 석회나 규산질 분말비료를 과립형으로 바꾸어 기계살포가 가능하게되어 분말비료 살포시 바람에 날리는 불편함을 덜어 줄 수 있다.

Claims (6)

  1. 자체 회전에 의하여 내부에 투입되는 재료가 미세입자의 뭉쳐짐으로 핵이 형성되도록 원형 철제 파이프 형태의 하우징으로 이루어지는 제 1 성형부 및, 자체 회전에 의하여 상기 핵이 통과하면서 마찰과 충격을 받게 하여 완전한 형태의 둥근모양을 하면서 크고 단단한 과립이 되도록 상기 제 1 성형부의 하우징에 접속되는 원형 철제 파이프 형태의 제 2 성형부로 이루어진 드럼형 본체와;
    상기 드럼형 본체의 제 2 성형부 내부에 나선형태로 삽입고정되어 제 1 성형부를 통과하는 핵이 서서히 제 2 성형부의 내부를 이동하면서 동시에 마찰과 충격을 받을 수 있도록 하는 나선형 날개부와;
    상기 드럼형 본체의 제 2 성형부 끝단에 부착되며 마른 분말을 투입하여 제 2 성형부를 통과한 재료가 복합성분의 과립으로 성형되도록 하는 코팅부와;
    상기 드럼형 본체의 제 1 성형부의 하우징 내주연에 밀착 고정되어 핵을 이루지 못하고 제 1 성형부 내벽에 달라붙는 케익을 긁어 내는 스크렙퍼와;
    상기 드럼형 본체를 이루는 하우징의 외주연에 밀착되어 제 1 성형부와 제 2 성형부를 동시에 회전시키는 구동부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 성형부와 제 2 성형부 사이에는 재료를 2차 투입하여 큰 과립을제조할 수 있도록 원형 철제 파이프 형태의 제 3 성형부를 더 부착하여 이루어진 것을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 성형부는 직선형태인 것을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 성형부는 테이퍼진 콘 형태인 것을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 날개부의 높이는 150mm - 200mm 인 것을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 피치의 높이는 250mm - 400mm 인 것을 특징으로 하는 드럼형 과립 제조장치.
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