KR20060114656A - 과립형 재료를 위한 유동화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 과립형 재료의 유동화 장치는, 하부 배출구(40)와 상기 배출구(40)를 위한 개폐 장치(50)을 구비하는 과립형 재료(30)를 위한 적재 호퍼(10)를 포함하며, 상기 적재 호퍼(10)의 벽들에는 적재 호퍼(10) 내로 압축 유체의 분사류(g)를 지향시키도록 설계된 각각의 분사 수단(70a 내지 70f)을 위한 홀들이 형성되고, 압축 유체는 상기 분사 수단(70a 내지 70f)과 유체 연결된 단속적 압축 유체 공급 수단에 의해 공급된다.

과립, 재료, 호퍼, 분사, 유동

Description

과립형 재료를 위한 유동화 장치{FLUIDIFICATION DEVICE FOR GRANULAR MATERIAL}

도 1은 브리지 브레이커 시스템을 구비하지 않으며, 과립형 재료를 적재하고, 하측 배출구가 폐쇄된 상태의 종래의 적재 호퍼를 도시한 정면 입면도이다.

도 2는, 도 1의 적재 호퍼에서 그 배출구가 개방되었으나 난유동 재료의 과립들이 차단 브릿지(obstruction bridge) 또는 장벽(barrier)를 형성하여 배출구를 통한 과립형 재료 배출을 방해하는 상태를 도시한 정면 입면도이다.

도 3은 도 2와 유사한 정면도로서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 과립형 재료를 위한 유동화 장치가 제 1 작동 단계에 있는 상태를 도시한 도면이다.

도 4는 도 3의 유동화 장치가 그 후속 작동 단계에 있는 상태에 있는 것을 도시한 정면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과립형 재료의 유동화 장치의 정면 입면도로서, 과립형 재료 내부에 형성된 차단 브릿지들의 파괴 단계를 도시한다.

도 6은 도 5의 유동화 장치가 후속 작동 단계에 있는 상태를 도시한 정면도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과립형 재료의 유동화 장치의 작동을 도시하는 정면 입면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 과립형 재료의 유동화 장치의 작동 단계에 있는 적재 호퍼의 일부를 도시한 상측 사시도이다.

도 9는 도 8의 적재 호퍼의 일부가 과립형 재료용 유동화 장치의 후속 작동 단계에 있는 상태를 도시한 상측 사시도이다.

도 10은 도 8의 적재 호퍼의 일부의 측 단면도로서, 호퍼 내부에 수용된 과립형 재료가 배출되는 방식을 도시한다.

도 11은 도 8, 9 및 10의 적재 호퍼의 평면도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1, 10: 적재 호퍼 3, 30: 과립형 재료

4, 40: 배출구 5, 50: 개폐 장치

7a - 7f, 70a - 70f: 노즐 80a, 80b: 공급관

110a, 110b; 솔레노이드 밸브 120a, 120b: 타이머

본 발명은 과립형 재료를 위한 유동화 장치에 관한 것으로, 특히 적재 호퍼에 수납된 플라스틱 과립들을 유동화 시키는 데 유용한 장치에 관한 것이다.

플라스틱 재료 처리의 분야에서, 원재료로 사용되는 재료는 유리된(loose) 재료, 즉, 과립 상태의 재료이며, 이러한 재료는 공급 장치에 의한 공급을 위해 대형 저장 컨테이너에 저장된다. 그리고 나서, 상기 과립형 재료는, 예를 들어 적재 호퍼(hopper)와 같은, 중형 및 소형 사이즈의 컨테이너들로 이송됨으로써, 가공 공장 내에 배치된 성형 장치들 또는 처리 장치들에 연속 공급되어 다양한 변형 단계들을 통해 플라스틱 재료의 처리 또는 변형 작업이 이루어 질 수 있도록 한다.

이상과 같은 다양한 가공 단계들에서는, 사실상, 여러 가지 필요 작업들이 수행되어야 하는데, 예를 들어, 수시간 동안의 과립들의 건조나, 또는 과립들을 여타 가공 없이 첨가제 및/또는 염색제와의 교반 등의 작업 수행이 수행되어야 하며, 처리 기계의 적재용 투입구로의 과립들의 이송 작업 또한 당연히 수행되어야 한다. 모든 이상과 같은 작업 단계들에서, 중-소형 컨테이너(호퍼 또는 컨베이어)는 변형 가공을 위해 대기할 과립형 재료를 수납하기 위해 사용된다. 일부 가공 방법들에서는, 상기 중-소형 컨테이너들의 수는 둘 이상이어야 하며, 이점은 건조 단계에서도 동일한 바, 내부에서 고온 건조 공기의 유동이 이루어지는 호퍼와, 상기 호퍼가 항상 채워지게 유지하도록 설계된 공급기(컨베이어)의 양자 모두가 제공되어야 한다.

특히, 적재 호퍼들은 공통적으로, 그 내부에 적재된 과립형 재료의 인출을 촉진하기 위하여, 그 하부에 테이퍼링(tapering)이 형성되어, 그 단면 크기가 큰 단면 크기로부터 하측 배출구의 작은 크기로 감소한다. 다시 말해, 동일한 호퍼 내에, 수렴하는 경사 벽들을 가진 이송 시스템이 구비되어, 과립형 재료를 배출구를 향하여 이동하게 한다.

일부 유리상태(loose) 재료는, 그 과립들이 균일한 크기를 가지며 낮은 상호 접착력 및/또는 상호 마찰력을 가지는 경우에, 호퍼의 상단으로부터 배출구 또는 인출구로 진행하는 데 아무런 문제를 발생시키지 않을 수 있다.

그러나, 상기 유리상태 재료의 과립들은, 예를 들어, 평탄한(flat) 형상을 포함하는 불규칙인 형상을 가질 수 있으며, 높은 마찰력 및/또는 큰 체적/표면 비율, 즉, 적재 호퍼 내에서의 유동을 어렵게 하거나 때로는 불가능하게 할 수도 있는 구조적 특징을 가질 수 있다.

고도의 체적/표면 비를 가지는 플라스틱 재료의 과립들의 특수한 경우, 예를 들어, 연장된 형상 또는 박판 형상을 가지는 과립의 경우, 그 재료는 전체적으로 그 유동에 있어서 상당히 많은 곤란을 발생시키는 데, 그 이유로는 그러한 다양한 과립들이 과립 상호간에 정전 결합력의 작용을 받을 가능성이, 예를 들어 구형, 원통형, 육면체형 또는 약간 평행사변형 형상을 가지는 입자들과 같은 낮은 체적/표면 비율을 가지는 과립들에 비해, 훨씬 더 크다는 것이다.

또한, 저장된 과립형 재료와 적재 호퍼의 벽들과의 사이의 고도의 마찰의 경우에도, 실질적 벽 효과(wall effect)에 있어서, 호퍼 벽들에 가까운 과립들과 상대적으로 멀리 위치한 과립들의 사이에 감소 비율 차이가 필연적으로 증가하며, 이것은 특히 벽들이 수렴하는 경우에 더욱 뚜렷하다.

이하의 설명에서는, 상기와 같은 문제점들을 가지 재료들을 "난유동(poorly flowing)" 재료라고 명하기로 한다.

적재 호퍼들에 적재된 난유동 재료들의 낙하 또는 하향 이동을 촉진하기 위하여, 소위 "브릿지 브레이커(bridge breaker)" 시스템들이 최신 기술로서 제안된 바 있다. 가장 흔한 "브릿지 브레이커" 시스템들의 경우, 전기식 또는 공압식 진동기들(vibrators)이 저장 호퍼 내에 설치되어, 과립형 재료를 인출할 때마다 구동 되도록 하는 것이 보통이다.

또한, 종래의 "브릿지 브레이커" 시스템들은 많은 바람직하지 못한 단점들을 가지는 데, 첫째 이들은 적재 호퍼의 배출구로부터 과립형 재료를 불규칙적으로 이송한다는 점이다, 즉, 시간에 따라 매우 가변적인 유동율로 이송한다는 것이다. 또한, 상기 "브릿지 브레이커" 시스템들에 의해 생성되는 진동은 적재 호퍼로 전달될 뿐 아니라, 가공 공장의 나머지 부분에도 전달되며, 따라서, 만약 예를 들어 상기 공장이 무게 측정 시스템을 포함하는 경우, 그 측정에 변화를 초래할 것이며, 따라서 신뢰할 수 있는 값을 구할 수 없게 될 것이다.

전술한 벽 효과 문제를 해결하기 위하여, 하나 이상의 연속 블레이드(blade)를 구동하거나 압축 공기 분사류를 제공하여, 압축 공기가 유동화 촉진제로 작용할 수 있도록 제공하여 과립형 재료의 유동화를 돕는 방법이 제시된 바 있다. 공기의 공급이 과립형 재료 이송이 시작되는 바로 그 순간에 시작되어 이송이 중단될 때 까지 계속된다.

그러나, 재료 중에는 종래의 "브릿지 브레이커" 시스템들에 둔감한 재료들도 있으며, 따라서 이 경우 적재 호퍼의 배출구를 통한 이송이 불가능하게 된다. 그러한 재료의 전형으로는, 플라스틱의 박판형 조각들 또는 조대 분쇄 필름들(coarse ground films)을 들 수 있다. 한편, 그와 같은 재료들을 더 미세한 입자 크기를 가지도록 분쇄 가공하는 것은 불가능한데, 그것은 고분자 재료의 지나친 열화를 초래할 수 있기 때문이다.

저장 컨테이너들에서의 유동 문제들은, 플라스틱이 아닌 천연 과립형 재료를 위한 공장에서도 마찬가지로 발생할 수 있다.

본 발명의 주 목적은, 종래의 기술과 관련된 전술한 결점들을 제거하거나 크게 감소시키기에 적합한, 난 유동 과립형 재료를 유동시키기 위한 새로운 유동화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 과립형 재료용 컨테이너 또는 적재 호퍼 내에 장착되는 유동화 장치로서, 호퍼 내부에서 과립들의 규칙적인 강하 또는 낙하를 가능하게 하여, 적재 호퍼에 연결되거나 인접하게 배치된 어떠한 조작 또는 측정 시스템들에 대해서도 손상을 일으킬 수 있는 진동을 초래하지 않고 하부 배출구를 통하여 과립형 재료의 규칙적이고 연속적인 배출을 보장할 수 있는 유동화 장치를 제공하는 것이다.

특히 본 발명의 목적은, 고도의 신뢰성을 가지며, 적재 호퍼 내에 용이하게 장착될 수 있으며, 또한 경쟁력 있는 제조 및 서비스 단가에 입수될 수 있는 유동화 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적들 및 기타의 목적들을 달성하기 위하여, 이하에서 자세히 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 하부 배출구와 상기 적어도 하나의 배출구를 위한 개폐 장치를 구비하는 과립형 재료를 위한 적재 호퍼를 가지는 과립형 재료의 유동 화 장치에 있어서, 상기 적재 호퍼 내로 적어도 하나의 압축 유체의 분사류를 지향시키도록 설계된 분사 수단과, 상기 분사 수단과 유체 연결되어 압축 유체의 단속적 분사를 생성하는 단속적 압축 유체 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치가 제공된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 유동화장치는 상기 적재 호퍼의 배출구를 위한 개폐 장치와 단속적 압축 유체 공급수단을 제어하고 동조(synchronize)시키기 위한 전자 제어 유닛을 포함한다.

본 발명의 추가적인 특징과 장점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 주어지는, 과립형 재료를 위한 유동화 장치의 몇개의 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로 부터 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 2에 도시된 적재 호퍼(1)는 "브릿지 브레이커" 시스템을 구비하지 않으며, 과립형 재료(3)를 적재하기 위한 상대적으로 큰 상부 개구(2), 적재된 재료를 배출하기 위한 상대적으로 좁은 하부 배출구(4), 그리고 상기 배출구(4)를 위한 개폐 수단(5)을 포함한다. 상기 개폐 수단(5)은, 예를 들어 전기 모터(도시 생략)에 의해 구동되는 피니언-랙 메커니즘(pinion-rack mechanism)을 통하여 바람직하게는 임의의 적절한 작동기(16)에 의해 구동되는 게이트 밸브일 수 있다.

바람직하게는, 상기 작동기(16)는 전자 제어 유닛(ECU)에 의해, 대개는 프로그램형 전자 보드(programmable electronic board)에 의해 제어될 수 있다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하부 배출구(4)는 게이트 밸브(5)에 의해 폐쇄되어 과립형 재료(3)를 적재 호퍼(1) 내에 유지한다. 상기 적재 호퍼(1) 의 배출구(4)의 게이트 밸브(5)가 개방되는 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 과립형 재료(3)은 그곳을 관통하여 배출될 수 있으나, 다만, 특히 과립들 사이의 상호 접착력, 밀집화, 정전기, 등등의 현상으로 인하여, 전술한 바와 같이 호퍼(1)의 벽들으로의 과립들의 접착 현상으로 인하여, 상기 호퍼(1) 내의 과립형 재료(3)은 하나 이상의 브릿지(bridge) 또는 저항(resistant) 또는 강성(rigid) 영역(6)을 형성하는 경우가 있으며, 이러한 브릿지 또는 영역은 상기 배출구(4)의 상측에 호퍼(1)에 대해 횡방향으로 연장하여 호퍼(1)로부터의 배출 흐름에 대한 실질적 감소 또는 중단을 유발하는 결과를 초래한다.

이러한 심각한 결점을 회피하기 위하여, 도 3 및 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제공되는 유동화 장치는, 압축 유체의 분사류(g)를 형성하는 하나의 노즐(7)을 포함하며, 이때의 압축 유체는, 예를 들어 4 내지 8 바아(bar)의 압축 공기일 수 있으며 배출구(4)의 상부 영역으로 지향된다.

상기 압축 공기는, 임의의 적절한 타입의 압축기와 같은 임의의 적절한 압축 공기 공급원(도시 생략)에 의해 적절한 공급관(8)을 통해 제공될 수 있으며, 상기 관은 적절한 방법으로 상기 하부 배출구(4)를 관통할 수 있다. 바람직하게는, 상기 노즐(7)은 적절한 위치에 장착되거나, 또는 적재 호퍼(1)의 측벽(14)에 형성된 관통 개구(9)에 삽입되어 바람직하게는 배출구(4)에 또는 그와 근접하게 장착될 수 있다.

상기 공급관(8)은 밸브 수단에 의해 개폐될 수 있으며, 상기 밸브 수단은 바람직하게는 타이머(12)에 의해 제어되는 2 방향 2 위치 (two way two position) 솔 레노이드 밸브(11)일 수 있으며, 상기 2 방향 2 위치 솔레노이드 밸브(11)는 그 입력 시에, 예를 들어 리미트 스위치(13) 또는 기타의 적절한 형태의 위치 센서와 같은 게이트 밸브(5) 용 개방 상태 탐지기에 의해 제어 된다.

도 3에 도시된 유동화 장치의 작동이 이루어지는 동안에, 적재 호퍼(1)의 게이트 밸브(5)는 그것의 각각의 작동기(16)에 의해 개방되어, 과립형 재료(3)으로 하여금 호퍼의 배출구(4)로부터 배출되게 한다.

상기 하부 배출구(4)를 통한 과립형 재료(3)의 배출로 인해, 호퍼(1)의 상부에 있는 잔여 과립형 재료(3) 내부에서는, 주로 배출구(4)를 향한 하강 운동으로 인하여, 서로 다른 높이에 일련의 브릿지 또는 저항 영역들이 형성되는데, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같은 브릿지들(6a 및 6e)가 그것이며, 이들은 재료의 집괴를 이루는 영역을 유발하여, 사실상 과립형 재료의 계층 구조를 형성하는 데, 이때 각각의 계층은 브릿지 또는 고밀도 층에 의해 인접 계층과 구분되며, 이러한 브릿지 또는 고밀도 층에 의해 적재 호퍼(1) 내에서의 과립형 재료(3)의 하강에 장애가 일어나거나 적어도 하강이 상당히 감속하게 된다. 일반적으로, 적재 호퍼(1)의 경사 하벽들(1a, 1b)에 형성된 하측 브릿지들(6a, 6b, 및 6c)은 호퍼의 상측에서 하측으로 갈수록 그 저항이 증가한다. 따라서, 상기 브릿지(6a), 즉 적재 호퍼(1)의 하부 배출구(4)에 가장 가까운 브릿지가, 그 위의 어떠한 과립형 재료(3)도 배출구(4)를 향해 강하하지 못하게 막을 정도의 장애물을 구성함으로써 호퍼로부터 과립형 재료의 배출 자체를 방지하게 되는 상태에 도달하게 될 수 있다.

게이트 밸브(5)의 개방은 리미트 스위치(13)에 의해 감지되며, 리미트 스위 치(13)는 타이머(12)로 입력 신호를 전송하고, 그러면 상기 타이머는 출력 제어 신호들을 생성하여 솔레노이드 밸브(11)의 단속적 개방을 유발하게 된다. 솔레노이드 밸브(11)의 이와 같은 단속적 개방에 의해 관(8)을 통해 노즐(7)로의 압축 공기의 단속적 공급이 이루어지고, 그 결과 일련의 분사류(g₁ 내지 g_n)에 의해 배출구(4)의 상부의 내측 영역의 과립형 재료(3)이 소정의 범위 내에서 운동 또는 요동하게 된다. 상기 일련의 분사류(g₁ 내지 g_n)는 어떠한 형성된 브릿지 또는 재료(3)의 저항 영역을 깨뜨리기에도 적절한 정도의 크기를 가지며, 따라서, 상기 분사류(g₁ 내지 g_n)의 파괴 작용을 받는 재료뿐 아니라 파괴가 일어날 때의 상기 브릿지 또는 저항 영역(6a) 상부의 재료 부분도 배출구(4)를 향해 자유로이 낙하하여 아무 문제 없이 배출구를 관통하게 된다.

명백히, 노즐(7)의 출구에서 상기 일련의 분사류(g₁ 내지 g_n) 중의 각각의 분사류의 거동의 범위는, 노즐에 공급되는 압축 공기의 압력, 과립형 재료(3)의 특성, 호퍼(1) 내에 잔류하는 과립형 재료(3)의 적재량, 그리고 기타의 요소들에 의존한다.

바람직한 또는 프로그램된 분량의 과립형 재료(3)이 적재 호퍼(1)의 하부 배출구(4)로부터 배출될 때, 게이트 밸브(5)는 작동기(16)에 의해 폐쇄되며, 따라서 리미트 스위치(13)은 개방되어, 그 결과 타이머(12)가 차단되고 따라서 노즐(7)로의 압축 공기의 공급도 차단된다.

실제로, 분사류(g₁ 내지 g_n)의 분사력에 따라, "난유동 과립형(poorly flowing granular)" 재료(전술한 의미에서의)를 포함하여 적재 호퍼들(1)에 적재 가능한 다양한 형태의 재료를 이용한 실험을 통하여 감지된 변수들을 기초로 하여, 타이머(12)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(11)의 개방 및 폐쇄 시간을 적절히 선택함으로써, 배출구(4)를 통한 과립형 재료(3)의 거의 연속적이고 규칙적인 배출을 달성할 수 있다는 사실이 발견되었다. 솔레노이드 밸브(11)의 개방 및 폐쇄를 위한 특별히 바람직한 값은 약 0.3 초인 것으로 밝혀졌다.

도 5 및 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과립형 재료의 유동화 장치가 도시되었다. 도시된 장치에서는, 적재 호퍼(10)에, 바람직하게는 그것의 경사 하벽들(14a 및 14b)에는, 다수의 홀들(holes)(90a 내지 90f), 예를 들어 6 개의 홀들이 형성되어, 각각의 노즐들(70a 내지 70f)을 수납함으로써 노즐을 통해 가압 유체, 예를 들어 4 내지 8 바아의 압축 공기의 분사류(ga-gf)가 제공되도록 한다.

노즐들(70a 내지 70f)은 적재 호퍼(10) 내에 저장된 과립형 재료(30)에 대해 단속적 분사류를 분사하도록 설계되며, 분사에 의해 압력파가 생성된다(도 5 및 6에 개략적으로 도시된 파단선으로 나타낸 전파 곡선 참조). 상기 압력파는 과립형 재료(30)을 타격함과 동시에 그를 관통하여 전파함으로써 재료들이 전술한 바와 같이 유동할 수 있게 한다. 다시 말해, 차단 브릿지들이 파괴되거나 저항 강화 영역들 또는 층들이 파괴된다. 저항 강화 영역들은, 특히 상기 재료의 하향 유동의 장애의 증가로 인하여 유발되는데, 이러한 장애는 적재 호퍼(10)의 측벽들이 경사지 고 또한 적재 호퍼(10)의 배출구(40)를 향하여 수렴하고 있는데 기인한다. 분사류의 유동화 작동으로 인하여, 과립형 재료(30)는 하부 배출구(40)를 실질적으로 균일하게 규칙적으로 관통하게 된다.

도시된 여섯개의 분사류(60a 내지 60f)를 위한 노즐들(70a 내지 70f) 각각은 그것이 장착된 벽의 상대측 벽에 대하여 비 대칭적으로 분사류를 분사하도록 설계되어, 동일 벽에 배치된 다른 노즐의 분사와 교대로 분사를 하게 된다.

특히, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 세 개의 노즐들(70a, 70b 및 70c)로 구성된 노즐 그룹이 적재 호퍼(10)의 측벽(140a)에 구비되고, 세 개의 노즐들(70d, 70e 및 70f)로 구성된 노즐 그룹이 적재 호퍼(10)의 반대 측벽(140b)에 구비될 수 있다. 상기 노즐들(70a 내지 70f)은 두 개의 공급관(80a, 80b)을 통하여, 예를 들어 임의의 형태의 압축 공기 공급 압축기와 같은 압축 유체 공급원과 유체 연결을 이룰 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 공급관(80a)은 압축 공기가 노즐(70a, 70c, 70e)에 공급되게 하는 데, 이들 노즐 중 둘은 호퍼(10)의 벽(10a)에 그리고 나머지 하나는 벽(10b)에 배치되고, 이들로의 압축 공기 공급은 각각 노즐(70b, 70d, 70f)에 대한 공급과 교대로 이루어 진다. 반면에, 공급관(80b)는 압축 공기가 노즐(70b, 70d, 70f)에 공급되게 하는 데, 이들 노즐 중 하나는 호퍼(10)의 벽(10a)에 그리고 나머지 둘은 반대편 벽(10b)에 배치되고, 이들로의 압축 공기 공급은 각각 노즐(70a, 70c, 70e)에 대한 공급과 교대로 이루어 진다.

공급관들(80a 및 80b)은 적절한 밸브 수단, 바람직하게는 타이머(120)에 의해 제어 되는 5 방향 2 위치 솔레노이드 밸브(110)에 의해 차단될 수 있다. 상기 타이머(120)는 입력시, 적재 호퍼(10)의 배출구(40)을 개폐하도록 설계된 게이트 밸브(50)의 개방 상태 감지기에 의해 제어되며, 상기 감지기는 예를 들어 리미트 스위치(130) 또는 기타 적절한 위치 센서일 수 있다.

상기 유동화 장치가 사용될 때, 게이트 밸브(50)의 개방은 리미트 스위치(130)에 의해 감지되어, 리미트 스위치는 타이머(120)에 제어 신호를 전송하고, 그러면 상기 타이머는 솔레노이드 밸브(110)을 제 1 작동 상태와 제 2 작동 상태 사이에서 교대로 스위칭하게 된다. 특히, 제 1 작동 상태(도 5 참조)에서는, 솔레노이드 밸브(110)가 개방되어 압축 공기로 하여금 공급관(80a)을 통하여 노즐들(70a, 70c 및 70c)에 공급되도록 하여, 노즐들이 각각의 압축 공기 분사류(ga, gc 및 ge)를 생성하며, 반면에 도 6에 도시된 바와 같은 제 2 작동 상태에서는, 솔레노이드 밸브(110)은 압축 공기로 하여금 공급관(80b)을 통하여 노즐들(70b, 70d 및 70f)에 공급되도록 하여, 노즐들이 각각의 압축 공기 분사류(gb, gd 및 gf)를 생성하도록 한다.

교호적이고, 비 대칭이며, 어느 정도 서로 반대적인 분사류들(ga, gc, ge 와 gb, gd 및 gf)은, 예를 들어 적재 호퍼(10)의 경사 측벽들(140a, 140b)의 전체 길이를 따라 적절히 분포되어, 서로 다른 높이에서 소정의 작동 범위 내에서 작동하고, 그리고 각각의 노즐의 둘레 및 상부의 전체 특정 지역에서 작동하여, 경사벽들(140a 및 140b)에 근접한 과립형 재료(30)의 부분들에 대한 요동 및/또는 맥동 작용을 수행하게 된다. 이러한 요동 작동으로 인하여, 개개의 과립들(110)은 서로 분리되며, 즉 서로 서로 하나씩 여러 과립으로 분리되며, 그에 따라, 그들의 유동 이 용이해지게 된다, 즉, 배출구(40)를 향하여 자유로이 강하할 수 있게 된다.

실질적으로, 대부분의 과립형 재료에 대해, 분사류들(ga 내지 gf)을 형성하기 위한 타이머(120)에 의한 솔레노이드 밸브(110)의 적절한 개방 시간은, 바람직하게는, 각각의 노즐 그룹에 대해 약 0.3 초인 것으로 밝혀 졌다. 이와 같은 적절한 시간은, 각각의 노즐 그룹에 의해, 대단히 높은 유동율을 가지는 압축 공기 분사류, 즉, 효율적인 분사 에너지를 구비한 압축 공기 분사류가 생성될 수 있게 한다.

또한, 솔레노이드 밸브(110)은 상대적으로 낮은 진폭을 가지는 펄스파를 생성하며, 따라서 바람직하지 못한 진동이 어떠한 센서들, 예를 들어 적재 호퍼(10)에 설치된 하중 감지기들 또는 호퍼에 기계적으로 연결된 임의의 구조물 내의 센서들에도 전달되지 않게 된다.

분사류들(ga 내지 gf)의 차단이 없는 경우, 즉, 단속적이거나 교호적이지 않고 연속적인 경우, 상기 과립형 재료 상태는 곧 정체 상태가 된다, 즉, 노즐들(70a 내지 70f) 근처의 영역에서 과립들에 대한 타격의 효율은 감소하여 거의 비효율적이 될 것인데, 그 이유는 배출구(40)을 향한 규칙적인 유동이 보장되지 않기 때문이다.

도 7에 도시된 실시예는 도 5 및 6에 도시된 실시예와 유사하지만, 그 차이는, 분사류(ga 내지 gf)를 형성하기 위한 노즐들(70a 내지 70f)에 공급되는 압축공기가 두개의 솔레노이드 밸브(110a 및 110b)에 의해 제어된다는 점이다. 상기 솔레노이드 밸브들(110a 및 110b)은 각각의 타이머들(120a 및 120b)에 의해 제어되며, 이들 타이머들은 하나의 리미트 스위치(130)에 의해 제어되고, 상기 리미트 스위치는 전술한 바와 같이 적재 호퍼(10)의 하부 배출구(40)을 개폐하도록 설계된 게이트 밸브(50)의 개방을 감지한다.

바람직하게는, 각각의 타이머들(120a 및 120b)에 의한 솔레노이드 밸브(110a 및 110b)의 개방 및 폐쇄 시간(t_a 및 t_b)은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 상기 작동 시간(t_a 및 t_b)이 다른 경우 발생하는 상태에 따르면, 소정의 시간에는, 예를 들어 시간(t_a)에는, 노즐들(700a 내지 700f)이 동시에 작동하는 반면에, 나머지 시간, 예를 들어 시간(t_b)에는, 노즐들(700a 내지 700f)이 전술한 바와 같이 교호적이고 비 대칭적인 방법으로 작동한다.

사용 가능한 솔레노이드 밸브들, 분사류들 및 타이머들의 수는 제한적이지 않으며 유동화되어야 할 과립형 재료의 특징과 적재 호퍼 크기에 따라 변할 수 있다. 사실상, 대부분의 경우에, 적재 호퍼를 따라 "난유동" 과립형 재료들의 규칙적인 하강을 성취하기 위해서는, 상기 호퍼의 서로 다른 (경사) 벽들에 배치된 두개 그룹의 분사류를 교호적으로 공급할 수 있도록 스위칭되는 하나의 솔레노이드로 충분하다는 점은 입증되었다.

적절한 중량 측정 장치(도시 생략)에 공급될 재료를 수용하도록 설계된 적재 호퍼(1)의 바람직한 하나의 구조가 도 8 내지 11에 도시되었다. 이러한 구조에 따르면, 기계적 진동 없이 과립형 재료의 규칙적 하강을 성취할 수 있다는 것은 중요하다. 이를 알 수 있는 것은, 호퍼(1)가 하나의 수직벽(12)과 두 개의 경사벽들(13 및 14)를 가지며, 이들 경사벽들은 하부 배출구(4)를 향하여 수렴하고, 각각의 벽에는 홀 또는 개구들이 형성되어, 그 각각에 노즐들(7)이 장착되어 압축 공기 분사류(g)를 생성할 수 있게 한다는 점이다. 보통의 경우, 상기 수직벽(12)은 재료의 자유 낙하에 장애가 되지 않으나, 다만 "난유동" 과립형 재료들의 경우, 분사 노즐을 설치하는 것이 적절하다. 설명의 간명성을 위하여, 하나 이상의 솔레노이드 밸브와 각 해당 타이머를 구비하는 압축 공기 공급 시스템에 대해서는 도시하지 않았다.

도 8 및 9에는, 속이 빈 적재 호퍼(1)가 두 개의 서로 다른 작동 단계에 대해, 즉, 두 개의 서로 구별되는 분사 작동 구조들에 대해 도시 되었다.

도 10에 도시된 호퍼의 작동 상태에서는, 파선으로 도시된 바와 같이, 소정의 선택된 분사류들에 의해 과립형 재료가 이동되어 배출구를 향하여 하강할 수 있다. 이러한 작동 상태는 도 5 내지 7에 도시된 실시예들을 참조하여 선술한 작동 상태와 유사하다.

전술한 바와 같은 본 발명에는, 첨부된 특허 청구 범위에 의해 한정되는 영역의 범위 내에서 수많은 수정과 변형들이 이루어질 수 있다.

따라서, 예를 들어, 전자 프로그램형 제어 유닛(CU), 전형적으로는 프로그램형 전자 보드가, 상기 분사류를 조절하도록 설계된 솔레노이드 밸브(들)의 제어 타이머(들)의 대신에 또는 그에 대해 부가적으로 구비될 수 있다. 전자 프로그램형 제어 유닛에 의해, 솔레노이드 밸브(들)의 개폐 시간들이 적재 호퍼 내에 저장된 과립형 재료의 특성에 따라 변경될 수 있다.

또한, 게이트 밸브(50)을 개방하는 대신에, 분사류 노즐에 공급되는 단속적인 가압 유체가, 예를 들어 적외선, 무선 또는 기타 원격 제어기와 같은, 원격 제어기에 의해 조절될 수 있다.

본 발명에 의해 난 유동 과립형 재료를 유동시키기 위한 새로운 유동화 장치가 제공된다.

또한 본 발명에 의해서, 과립형 재료용 컨테이너 또는 적재 호퍼 내에 장착되는 유동화 장치로서, 호퍼 내부에서 과립들의 규칙적인 강하 또는 낙하를 가능하게 하여, 적재 호퍼에 연결되거나 인접하게 배치된 어떠한 조작 또는 측정 시스템들에 대해서도 손상을 일으킬 수 있는 진동을 초래하지 않고 하부 배출구를 통하여 과립형 재료의 규칙적이고 연속적인 배출을 보장할 수 있는 유동화 장치가 제공된다.

특히 본 발명에 의해서, 고도의 신뢰성을 가지며, 적재 호퍼 내에 용이하게 장착될 수 있으며, 또한 경쟁력 있는 제조 및 서비스 단가에 입수될 수 있는 유동화 장치가 제공된다.

Claims (15)

1. 적어도 하나의 하부 배출구(4, 40)와 상기 적어도 하나의 배출구(4, 40)를 위한 개폐 장치(5, 50)을 구비하는 과립형 재료(3, 30)를 위한 적재 호퍼(1, 10)를 가지는 과립형 재료(3, 30)의 유동화 장치에 있어서, 상기 호퍼(1, 10) 내로 적어도 하나의 분사류(g₁ 내지 g_n; g_a 내지 g_f)를 지향시키도록 설계된 적어도 하나의 압축 유체 분사 수단(7a 내지 7f; 70a 내지 70f)과, 상기 분사 수단(7a 내지 7f; 70a 내지 70f)과 유체 연결되어 압축 유체의 단속적 분사를 생성하는 단속적 압축 유체 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 압축 유체 공급 수단은 적어도 하나의 압축 유체 공급원, 상기 적어도 하나의 분사 수단(7; 7a 내지 7f; 70a 내지 70f)으로 압축 유체를 공급하기 위한 적어도 하나의 공급관(8; 80a, 80b; 800a, 800b), 그리고 상기 압축 유체의 유동을 순차적으로 차단하여 상기 단속적 분사류(g₁ 내지 g_n; g_a 내지 g_f)를 생성하도록 설계된 적어도 하나의 밸브 수단(11; 110; 110a; 110b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 단속적 유체 공급 수단은 원격 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배출구(4, 40)의 상기 개폐 수단(5, 50)의 개방상태를 감지하도록 설계된 적어도 하나의 탐지기(13; 130)와, 상기 적어도 하나의 탐지기에 의해 제어되고 상기 적어도 하나의 밸브 수단(11; 110; 110a; 110b)의 개방 및 폐쇄를 제어하도록 설계된 적어도 하나의 타이머(12; 120; 120a, 120b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
5. 제4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타이머는 상기 적어도 하나의 밸브 수단을 소정의 박자에 따라 제어하도록 설계된 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
6. 제5 항에 있어서, 상기 소정의 박자는 0.3 초인 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
7. 제2 항에 있어서, 압축 유체를 차단하기 위한 상기 적어도 하나의 밸브 수단 은 적어도 두개의 방향과 적어도 두개의 위치들을 구비하는 솔레노이드 밸브(11; 110; 110a, 110b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
8. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사 수단은 상기 적재 호퍼(1)의 상기 하부 배출구(4)에 배치된 노즐(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
9. 제8 항에 있어서, 상기 노즐(7)은 상기 적재 호퍼(1)의 상기 하부 배출구(4)에 형성된 적절한 장착 시트부(housing seat)에 장착된 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
10. 제9 항에 있어서, 상기 노즐(7)을 위한 상기 장착 시트부는 상기 적재 호퍼(1)의 상기 하부 배출구(4)에 형성된 관통 개구(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
11. 제1 항에 있어서, 상기 분사 수단은 상기 적재 호퍼(1)의 적어도 하나의 측 벽(140a, 140b)에 설치된 다수의 노즐들(70a 내지 70f)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
12. 제11 항에 있어서, 노즐들(70a 내지 70f) 각각은 상기 적재 호퍼(1)의 벽(140a, 140b)에 형성된 적절한 시트부(90a 내지 90f)에 장착된 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
13. 제11 항에 있어서, 각각의 노즐(70a 내지 70f)을 위한 상기 장착 시트부들 각각은 상기 벽(140a, 140b)에 형성된 형성된 관통 개구(90a 내지 90f)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
14. 제10 항에 있어서, 상기 다수의 노즐들(70a 내지 70f)로의 공급은 상기 적어도 하나의 밸브 수단(110; 110a, 110b)에 의해 교호적이며 비 대칭적인 방법으로 급 조절되는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.
15. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 수단(11; 110; 110a, 110b)의 개방 및 폐쇄 시간들(t_a, t_b)을 제어하도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동화 장치.

Images