KR20030018162A - 분체 기류 수송량 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분체 수송에 있어서 기계적 정량 공급장치를 사용하지 않고도 기체의 유량만을 조절하여 분체의 수송량을 정밀 제어하는 분체 기류 수송량 제어장치에 관한 것으로,
분체 저장 탱크(1)로부터 분체를 교대로 공급받도록 각각 공급 밸브(14)가 연결된 다수개의 분체 주입용 탱크(2)에 유동화 기체(3)가 공급되어 분체 배출구(15)로 분체를 배출하는 분체 기류 수송장치에 있어서,
상기 분체 저장 탱크(1)와 밸브 사이에는 압력 배출구(6)가 분기된 플렉시블 연결관(5)이 연결 설치되고, 상기 분체 주입용 탱크(2) 내부의 압력을 조절하도록 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9)가 각각 연결 설치되고, 상기 분체 주입용 탱크(2)만의 중량을 측정하도록 전자 저울(10)이 설치되고, 상기 분체 배출구(15)에는 미세 조정용 기체(4)가 분체의 유동 방향과 반대 방향으로 공급되도록 미세 조정용 비례제어 밸브(7)가 설치되고, 상기 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9) 및 미세 조정용 비례제어 밸브(7)를 제어하는 제어기(13)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하여, 분체의 수송량을 정밀하고 신속하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

분체 기류 수송량 제어장치{Controller for powder flow rate in pneumatic transport}
본 발명은 분체 수송에 있어서 고압 압송식에 주로 쓰이는 기류 수송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다른 기계적 정량 공급방법을 사용하지 않고도 기체의 유량만을 조절하여 분체의 수송량을 정밀 제어하는 분체 기류 수송량 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 분체의 수송에는 기계적 회전력을 이용하여 스크류를 회전시킴으로써 수송하는 방법과, 벨트 컨베이어를 이용하는 방법 및 분체를 기체 중에 띄워서 기체와 함께 수송하는 방법이 있다.
이러한 수송 방법 중 기체와 함께 수송하는 기류 수송방법은 공급 탱크가 있는 장소 한곳에만 기체 공급 설비만 있으면 배관을 통하여 어디든지 공급할 수 있기 때문에 비교적 설비가 간단하고 유지 보수가 거의 필요 없는 장점을 가지고 있다.
또한 기류수송 방법은 상기와 같은 장점 이외에 설비 전체를 밀폐형으로 만들기가 용이하여 고압을 필요로 하는 경우에도 분진의 누출이 없이 운전이 가능하므로 대부분의 고압용 미분 수송 설비에 많이 쓰이고 있다.
그러나 다른 기계적 정량 공급장치를 사용하지 않고 탱크내의 압력과 기체 유량만을 가지고 분체 수송량을 제어하기 때문에 정밀제어가 되지 않고, 기체공급량 및 압력을 변화시켜도 곧바로 응답이 나타나지 않고 응답시간이 지연된다는 점등이 단점으로 작용되어 정밀제어가 필요한 곳에서는 사용상 한계로 작용한다.
종래에는 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 분체 배출 탱크의 압력과 분체를 수송하고자 하는 위치에서의 압력의 차를 일정하게 유지시키는 방법을 이용하여 제어하는 방법을 이용한 발명(특개평7-11312) 있었다.
그러나 이와 같은 종래의 방법을 이용하면 즉각적인 응답성 및 정밀제어에 이용하기에는 한계가 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 분체 주입용 탱크 자체의 중량 변동으로부터 분체 수송량을 정확하게 측정하고 분체 배출구에 미세 조정용 기체를 분체 배출을 방해하는 방향으로 분사시켜 분체 수송량을 정밀하고 신속하게 제어하는 분체 기류 수송량 제어장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1은 분체 고압 기류 수송장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 분체 기류 수송량 제어장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 비교예에 의한 분체 주입용 탱크와 수송목표지점 간의 압력차 변화시 석탄공급량의 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 미세조정용 기체량 조정시 석탄공급량의 변화를 나타내는 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 분체 저장탱크2 : 분체 주입용 탱크
3 : 유동화 기체4 : 미세 조정용 기체
5 : 플렉시블 연결관6 : 압력 배출구
7 : 미세 조정용 비례제어 밸브8 : 가압 조절용 개폐 밸브
9 : 배압 조절용 개폐 밸브10 : 전자 저울
11 : 분체 주입용 탱크 압력계12 : 분체 배출구 압력계
13 : 제어기14 : 공급 밸브
15 : 분체 배출구
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분체 기류 수송량 제어장치는, 분체 저장 탱크(1)로부터 분체를 교대로 공급받도록 각각 공급 밸브(14)가 연결된 다수개의 분체 주입용 탱크(2)에 유동화 기체(3)가 공급되어 분체 배출구(15)로 분체를 배출하는 분체 기류 수송장치에 있어서,
상기 분체 저장 탱크(1)와 밸브 사이에는 압력 배출구(6)가 분기된 플렉시블 연결관(5)이 연결 설치되고, 상기 분체 주입용 탱크(2) 내부의 압력을 조절하도록 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9)가 각각 연결 설치되고, 상기 분체 주입용 탱크(2)만의 중량을 측정하도록 전자 저울(10)이 설치되고, 상기 분체 배출구(15)에는 미세 조정용 기체(4)가 분체의 유동 방향과 반대 방향으로 공급되도록 미세 조정용 비례제어 밸브(7)가 설치되고, 상기 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9) 및 미세 조정용 비례제어 밸브(7)를 제어하는 제어기(13)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 분체 주입용 탱크(2)의 압력 상승시 공급 밸브(14)는 닫고 압력 배출구(6)는 개방하여 플렉시블 연결관(5) 내부의 압력이 전자 저울(10)에 영향을 주지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 제어기(13)는 1차적으로 상기 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9)를 조절하여 분체의 수송량을 제어하고, 2차적으로 전자 저울(10)에 의하여 측정된 실제 배출량에 따라 미세 조정용 비례제어 밸브(7)를 조절하여 분체의 수송량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 분체 고압 기류 수송장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 분체 기류 수송량 제어장치의 구성도로서, 본 발명은 기본적으로 하나의 분체 저장 탱크(1)가 설치되어 있고, 그 하부에는 분체 주입용 탱크(2)가 2개 이상 연결 설치되어 있어 분체 저장 탱크(1)로부터 분체를 번갈아 가며 공급 받아 연속적으로 운전하도록 분체 저장 탱크(1)와 각각의 분체 주입용 탱크(2) 사이에는 공급 밸브(14)가 설치되어 있다.
상기 분체 주입용 탱크(2)가 공급 밸브(14)를 통하여 분체를 공급받을 때에는 분체 저장 탱크(1)와 압력이 동일하여야 하며, 분체를 공급받은 후에는 솔레노이드 밸브로 구성된 가압 조절용 개폐 밸브(8)를 통하여 분체를 배출하기 위한 적정 압력까지 상승시킨다.
또한 상기 분체 저장 탱크(1)와 공급 노즐(14) 사이에는 압력 배출구(6)가 분기된 플렉시블 연결관(5)이 연결되어 있어서 분체 주입용 탱크(2)의 중량만을 측정할 수 있게 한다.
즉, 가압 조절용 개폐 밸브(8)를 통하여 분체 주입용 탱크(2) 압력을 상승시킬 때에는 그 상부에 설치된 분체 저장 탱크(1)와 연결되는 공급 밸브(14)를 잠그고 플렉시블 연결관(5)에 부착된 압력 배출구(6) 밸브를 개방함으로써 분체 주입용 탱크(2) 내의 기체가 미량으로 누출되어 플랙서블 연결관(5) 내의 압력이 상승하는 것과 이로 인하여 분체 주입용 탱크(2)의 중량에 영향을 주는 현상을 방지한다.
분체 주입용 탱크(2)의 압력은 설비의 특성상 정해지는 분체 유량과 분체 주입용 탱크(2)와 목표 지점과의 압력차와의 관계를 참작하여 목표되는 분체유량을 수송하기에 충분한 압력까지 상승시킨다.
이 압력은 분체 주입용 탱크(2) 내의 압력 제어의 목표치가 되며, 제어기에서 이 압력이 유지되도록 솔레노이드 밸브로 이루어진 가압 조절용 개폐 밸브(8) 및 배압 조절용 개폐 밸브(9)를 이용해 조절하게 된다.
압력이 평형상태에 도달하면 분체 주입용 탱크(2) 하부의 분체 배출구(15)를 개방하여 분체가 배출되도록 한다. 이 때 분체 주입용 탱크(2)의 중량 변화는 전자 저울(10)로 측정되어 제어기(13)로 송신되며, 제어기(13)에서는 중량 감량 속도를계산하여 배출되는 유량을 산출한다.
산출된 유량이 목표치에 항상 일치할 수 있도록 분체 배출구(15)에는 미적분 비례제어기를 이용해 미세 조정용 비례제어 밸브(7)를 연결 설치하고 미적분 비례제어기를 이용하여 그 개도를 변화시킴으로써 미세 조정용 기체(4)의 양을 조절하게 된다.
이러한 미세 조정용 기체(4)의 역할은 분체 기류수송을 방해하는 쪽으로 분사시킴으로써 흐름을 방해하도록 하며, 방해하는 정도를 변화시킴으로써 분체의 흐름을 미세하게 조절하게 된다.
한편, 모든 탱크에는 일정량의 유동화 기체(3)가 공급되게 되며, 1차적으로 분체의 대략적인 수송량은 분체 주입용 탱크(2)와 목표지점과의 압력차를 결정할 분체 주입용 탱크(2)의 압력으로 결정하고, 2차적으로 미세유량은 미세 조정용 기체(4)를 이용하여 정밀제어를 하게 된다.
이하에서는 비교예와 제1실시예 및 제2실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
먼저 본 발명의 비교예로서, 분체 주입용 탱크(2)의 내적이 0.15m3인 분체 수송장치를 이용하여 분체를 수송하였으며, 분체는 미분탄으로서 평균직경이 30㎛인 것을 사용하였고, 수송배관은 내경이 8mm이고, 수송거리는 30.9m였다.
그리고 모든 기체는 공기를 사용하였으며, 미세 조정용 기체(4)는 사용하지 않고 분체 주입용 탱크(2)의 압력만을 변화시키면서 석탄 공급량의 변화를 관찰하였다.
상기와 같은 조건에서 실험한 결과, 도 3의 본 발명의 비교예에 의한 분체 주입용 탱크와 수송목표지점 간의 압력차 변화시 석탄공급량의 변화를 나타내는 그래프에 도시된 바와 같이, 분체 주입용 탱크(2)와 수송목표지점 간의 압력차와 석탄공급량은 매우 밀접한 상관관계를 나타내지만, 변화의 폭이 심하여 압력차만 조절하여서는 미세 조절이 어렵다는 것을 알 수 있다.
이때 목표지점의 압력은 1kgf/cm2이었고 유동화 공기의 유량은 3.16Nm3/h 이었다.
다음으로 본 발명의 제1실시예로서, 분체 주입용 탱크(2)와 목표지점의 압력차가 2kgf/cm2이었고, 유동화공기가 3.16Nm3/h로 일정하며 목표지점의 압력이 1kgf/cm2인 경우에 미세 조정용 공기의 유량을 변화시켜 석탄 공급량의 변화를 관찰하였다.
상기와 같은 조건에서는 도 4의 본 발명의 실시예 1에 의한 분체 주입용 탱크와 수송목표지점 간의 압력차 변화시 석탄공급량의 변화를 나타내는 그래프에 도시된 바와 같이, 분체 주입용 탱크와 수송목표지점 간의 압력차 변화와 석탄공급량이 상기 비교예의 경우보다 더욱 밀접한 관계를 가지고 변하는 것을 볼 수 있다.
다음으로 본 발명에 의한 제2실시예로서, 분체 주입용 탱크(2)와 목표지점의 압력차가를 2kgf/cm2가 되도록 조절하고, 유동화공기가 3.16Nm3/h로 일정하며 목표지점의 압력이 1kgf/cm2인 경우에 석탄 공급량 목표치를 250kg/h로 하고, 미세 조정용 공기를 이용해 미분탄 공급량 제어를 실시한 결과, 실제 공급되는 양의 편차는 제어 목표치에서 1kg/h 이상을 넘지 않는 범위 내에서 정밀한 제어가 이루어짐을 알 수 있었다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 분체 기류 수송량 제어장치를 사용하면, 미세 조정용 기체를 분체 배출구를 통하여 배출하는 분체의 유동을 방해하는 방향으로 분사시킴으로써 분체의 수송량을 정밀하고 신속하게 제어할 수 있는 효과가 있으며, 또한 고가의 기계적인 정량 공급장치를 대치하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

  1. 분체 저장 탱크(1)로부터 분체를 교대로 공급받도록 각각 공급 밸브(14)가 연결된 다수개의 분체 주입용 탱크(2)에 유동화 기체(3)가 공급되어 분체 배출구(15)로 분체를 배출하는 분체 기류 수송장치에 있어서,
    상기 분체 저장 탱크(1)와 밸브 사이에는 압력 배출구(6)가 분기된 플렉시블 연결관(5)이 연결 설치되고, 상기 분체 주입용 탱크(2) 내부의 압력을 조절하도록 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9)가 각각 연결 설치되고, 상기 분체 주입용 탱크(2)만의 중량을 측정하도록 전자 저울(10)이 설치되고, 상기 분체 배출구(15)에는 미세 조정용 기체(4)가 분체의 유동 방향과 반대 방향으로 공급되도록 미세 조정용 비례제어 밸브(7)가 설치되고, 상기 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9) 및 미세 조정용 비례제어 밸브(7)를 제어하는 제어기(13)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 분체 기류 수송량 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분체 주입용 탱크(2)의 압력 상승시 공급 밸브(14)는 닫고 압력 배출구(6)는 개방하여 플렉시블 연결관(5) 내부의 압력이 전자 저울(10)에 영향을 주지 않는 것을 특징으로 하는 분체 기류 수송량 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어기(13)는 1차적으로 상기 가압 조절용 개폐 밸브(8)와 배압 조절용 개폐 밸브(9)를 조절하여 분체의 수송량을 제어하고, 2차적으로 전자 저울(10)에 의하여 측정된 실제 배출량에 따라 미세 조정용 비례제어 밸브(7)를 조절하여 분체의 수송량을 제어하는 것을 특징으로 하는 분체 기류 수송량 제어장치.
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