KR20090001350A - 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루, 이 스크루가 장착된스크루건조기 및 다단 스크루건조기 시스템 - Google Patents

파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루, 이 스크루가 장착된스크루건조기 및 다단 스크루건조기 시스템 Download PDF

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KR20090001350A
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KR1020070065642A
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서완철
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나은수
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Abstract

본 발명은 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루, 이 스크루가 장착된 스크루건조기 및 다단 스크루건조기 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 연속식 스크루건조기는, 내부공간에 액체성분이 함유된 피건조물을 투입하기 위한 투입구 및 건조된 피건조물을 내부공간에서 배출하기 위한 배출구, 내부의 함습공기를 배기하는 배기수단을 가지는 건조처리실 과; 상기 건조처리실 내부공간의 하부영역에 상기 건조처리실의 투입구측에서 배출구측으로의 종축 방향으로 설치된, 전술한 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루 와; 다양한 열원을 이용할 수 있으며, 상기 건조처리실로의 열(熱) 공급에 의해 피건조물의 건조가 이루어질 수 있게 최소한 상기 건조처리실의 하면 외부를 감싸는 형태로 설치된 열공급실 ;을 포함하는 액체성분이 함유된 피건조물을 파쇄·교반·이송하면서 건조하는 연속식 스크루건조기이다.
본 발명에 의하면, 스크루가 피건조물을 이송하는 기능 이외에 파쇄·교반하는 기능까지 가지므로 피건조물의 성층화 현상이 방지되면서 피건조물의 파쇄·교반·이송 효과가 우수한 장점이 있다.
스크루, 파쇄, 건조기, 회전, 교반, 통기, 연속식, 직화식, 간접화식, 방폭안전해치, 방폭안전밸브, 열차단판, 파쇄기, 성층화, 폐색방지패드

Description

파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루, 이 스크루가 장착된 스크루건조기 및 다단 스크루건조기 시스템{A Screw having crushing, agitating and transporting function, A Ventilative dryer equipped with the Screw}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크루의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 연속식 스크루건조기의 개략 외관도.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 연속식 스크루건조기의 본체부분의 후면도.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 연속식 스크루건조기의 본체부분의 전반부를 폭 방향으로 수직 절단한 종단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부분의 일측을 길이방향으로 수직 절단한 종단면도.
도 6은 일반적인 스크루건조기의 함수율과 건조거리 간의 상관관계 그래프.
도 7은 본 발명에 의한 다단 스크루건조기 시스템의 개략 외관도.
***** 도면 부호의 설명 *****
1. 축봉 2. 날개부
3. 날개단 4. 공동부
10. 건조처리실 14. 배출구
16. 분리대 18. 건조열풍공급구
19. 스크루 20. 열공급실
22. 출입문 24. 열차단판
26. 고온건조열풍공급영역 28. 저온건조열풍공급영역
40. 지지프레임 50. 액추에이터
60. 폐색방지패드 70. 방폭안전밸브
80. 배기수단 82. 배기팬
84. 배기다기관 90. 방폭안전해치
102. 종동 스프로킷 108. 구동 스프로킷
109. 체인 D1. 제1단 스크루건조기
D2. 제2단 스크루건조기 D3. 제3단 스크루건조기
본 발명은 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루, 이 스크루가 장착된 스크루건조기 및 다단 스크루건조기 시스템에 관한 것이다.
스크루 컨베이어(screw conveyor)는 회전하는 축봉의 외주면에 나선면을 이루는 금속 날개부가 달려 있는 스크루(screw)가 케이싱 내부에 설치되어 적절한 기 어 장치와 전동기로 동력을 공급하여 스크루를 회전시키면서 분체, 액체 또는 고형물 등을 이송시키는 장치이다. 그러나 종래 스크루 컨베이어는 스크루의 회전에 따라 단순히 물체를 이송하는 기능에 그치기 때문에 이용상의 한계가 있으며, 나아가 피이송 물체가 비교적 단단한 고형분이거나 점도가 높은 슬러리 상태인 경우 컨베이어의 중간에서 압축됨으로써 궁극적으로는 스크루의 작동이 불가능하게 되는 문제가 종종 발생한다.
한편, 액체 성분을 함유하는 피건조물의 건조공정은 이전(以前) 단계의 탈수공정이 어떤 식으로 운전되느냐에 따라 연속식과 회분식(batch type)으로 나눌 수 있다.
예컨대, 스크루디켄트나 벨트프레스와 같은 대용량의 탈수장치가 이전 단계의 탈수공정에 사용된 경우 탈수장치에서 연속으로 배출되는 재료가 효율적으로 건조될 수 있도록 후속공정인 건조공정에는 연속식 건조기가 채택된다.
반면, 필터프레스가 사용된 경우에는 탈수재료가 회분식으로 공급되므로 후속공정인 건조공정에도 회분식 건조기 채택이 유리하다. 굳이 연속식으로 하려면 저장조의 물질을 연속으로 하기 위한 별도의 설비가 이루어져야 하므로 복잡하고 설치비가 많이 든다. 그 외 두부나 민속주의 제조 시 드럼스크린이나 원심여과기와 같은 소용량의 연속식 탈수장치가 사용되기도 하지만 건조량이 1회 분의 조업량에 미치지 못하여 어느 정도의 양이 될 때까지 재료를 모아 한꺼번에 회분식 건조기로 건조하는 경우도 있다. 이러한 회분식 건조기는 주로 제약산업이나 식품산업 또는 화공산업 등에서 사용되며, 통기 가능한 상자형이 주류를 이루고 있다.
또한, 건조기는 건조열의 공급 방식에 따라 직화식과 간접화식으로 구별되기도 하는데, 종래에는 건조기 구조에 따라 사용되는 열원도 경유/전기/폐열/LNG 등으로 한정되어 열원 선택이 자유롭지 못한 단점이 있었다.
한편, 건조기의 열효율은 건조재료(피건조물)와 건조가스의 접촉면적이 얼마나 되는지 그리고 건조과정에서 배출되는 증기(함습가스)가 건조기의 내부온도에 영향을 주지 않으면서 얼마나 빨리 배출될 수 있는가에 따라 결정되는데, 종래 건조기의 경우 내부에 설치된 교반기의 교반익 길이가 모두 같고 교반기도 한쪽 방향으로만 계속 회전함으로써 건조 재료가 적절하게 교반·분산되지 않을 뿐 아니라 압축되는 현상까지 발생한다. 따라서, 건조가스와 건조재료 간 접촉효율이 낮고 열효율이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 종래의 건조기는 폭발사고 방지를 위해 다양한 형태의 안전장치를 사용하고 있지만, 대체로 그 구조가 복잡하고 오동작하는 경우가 많으며 가격이 비싼 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로 비교적 단단 한 고형분이거나 점도가 높은 슬러리 상태의 피이송 물체라도 적절하게 파쇄·교반·분산되면서 이송될 수 있는 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루가 장착되어 별도의 파쇄/교반수단 없어도 비교적 단단한 고형분이거나 점도가 높은 슬러리 상태의 피건조물을 성층화를 방지하고 적절하게 파쇄·교반·분산되면서 이송될 수 있는 연속식 스크루건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 콤팩트한 공간에서 액체를 함유한 피건조물을 충분하게 효율적으로 건조할 수 있는 상기 연속식 스크루건조기가 다단으로 결합된 다단 스크루건조기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 기술적 과제가 해결될 수 있는 본 발명은 본 발명은 ① 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루, ② 상기 스크루가 장착된 스크루건조기 및 ③ 상기 연속식 스크루건조기가 다단으로 결합된 다단 스크루건조기 시스템에 관한 것이다.
(1) 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루
본 발명에 의한 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루는 축봉(1)과 날개부(2)로 이루어지는 스크루에 있어서, 날개단(3)과 공동(空洞)부(4)가 반복적으로 형성된 불연속적인 날개부로 이루어져 있다. 본 발명에 의한 스크루에서 각각의 날개단은 전통적인 스크루 기능(이송기능)을 하면서 동시에 개별적으로 회전칼날의 기능을 하게 된다. 따라서 피이송 물체는 상기 날개단들에 의해 타격을 받으면서 파쇄·교반·이송된다.
본 발명에서 상기 날개단은 날개부 1 피치(즉, 축봉 기준으로 360°) 당 1 ~ 4개 형성되는 것이 바람직하다. 1 피치당 날개단이 1개 미만이라는 의미는 온전한 종래의 스크루 날개부를 의미하므로 본 발명의 개념에 해당되지 않는다. 1 피치당 날개단이 4개 초과이면 날개단의 폭(날개단과 축봉이 연결된 부위의 면적)이 너무 좁아 날개단과 피이송 물체와의 반복적 충돌에 의한 피로파괴될(날개단이 떨어져 나갈) 가능성이 높다.
도 1에 1 피치당 3개의 날개부와 3개의 공동부로 된 본 발명에 의한 스크루를 예시적으로 도시하였다.
본 발명에 의한 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루는 비틀림 응력에 충분히 저항할 수 있도록 기본적으로는 중공형 강관 형태로 제작되며, 피건조물의 부식성 정도에 따라 SUS계 강관 또는 일반 강관이 사용될 수 있다.
(2) 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루가 장착된 연속식 스크루건조기
본 발명에 의한 연속식 스크루건조기는, 내부공간에 액체성분이 함유된 피건조물을 투입하기 위한 투입구 및 건조된 피건조물을 내부공간에서 배출하기 위한 배출구(14), 내부의 함습공기를 배기하는 배기수단을 가지는 건조처리(10)실 과; 상기 건조처리실 내부공간의 하부영역에 상기 건조처리실의 투입구측에서 배출구측으 로의 종축 방향으로 설치된, 전술한 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루(19) 와; 다양한 열원을 이용할 수 있으며, 상기 건조처리실로의 열(熱) 공급에 의해 피건조물의 건조가 이루어질 수 있게 최소한 상기 건조처리실의 하면 외부를 감싸는 형태로 설치된 열공급실(20) ;을 포함하는 액체성분이 함유된 피건조물을 파쇄·교반·이송하면서 건조하는 연속식 스크루건조기에 관한 것이다.
상기 연속식 스크루건조기는, 상기 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루가 장착되어 별도의 파쇄/교반수단 없이도 비교적 단단한 고형분이거나 점도가 높은 슬러리 상태의 피건조물을 성층화를 방지하고 적절하게 파쇄·교반·분산하면서 이동/건조시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 상기 연속식 스크루건조기에 있어서, 상기 스크루는 피건조물의 상태나 처리조건에 따라 1개 또는 복수개 설치될 수 있다. 스크루가 2개 이상 설치되는 경우에는 ① 인접 스크루 사이의 하부에는 스크루 설치방향과 같은 방향으로 분리대가 돌출되어 있으며, ② 인접 스크루 중심축 사이의 간격(D)은 하기 수식 1을 만족하도록 하는 것이 바람직하다.
<수식 1>
Figure 112007047960557-PAT00001
{여기서 r1 및 r2는 각각 인접한 스크루의 바깥반지름(날개부의 말단에 점하는 가상적인 원통의 지름)이고, D는 인접 스크루 중심축 사이의 간격}
상기 분리대는 스크루 날개부에 직접적으로 영향받지 않는 공간을 최대한 줄이는 기능을 한다.
통상적인 스크루의 경우 D가 (r1+r2)보다 작으면 스크루 날개부가 겹치게 되므로 실질적으로 불가능한 상황이지만, 본 발명에 의한 스크루는 날개부에 일정 간격으로 빈 공간(공동부)이 존재하며, 필요에 따라 날개부보다 공동부를 더 넓게 가공하기 때문에 실질적으로 D가 (r1+r2)보다 작더라도 작동이 가능하도록 운전할 수 있다. 그러나 D가 (r1+r2)의 95%보다 작으면 인접한 두 스크루의 날개부가 서로 부딪히게 되어 작동이 불가능하게 되며, D가 2(r1+r2)보다 커지게 되면 즉, 양쪽 날개부에 의해 직접 접촉되지 않는 영역이 (r1+r2)보다 커지게 되면 스크루에 의한 피건조물의 파쇄·교반·이송 효과가 급감하게 된다.
한편, 상기 연속식 스크루건조기는, 건조기 일측에 설치되는 열공급실을 직화식 또는 간접화식으로 운전될 수 있으므로 어떤 종류의 열원이라도 사용 가능하게 된다. 여기서, 직화식 은 건조처리실의 외면 또는 하부의 열공급실에서 생성된 건조처리실로 유입시켜 피건조 물체와 연소가스를 직접 접촉시켜 건조하는 운전방식을 의미하고, 간접화식 은 통상 구조의 열풍발생기에서 발생한 고온건조열풍을 건조처리실 내부로 공급하는 방식, 또는 열공급실에서는 가열만이 이루어지고 벽체를 통한 전도전열에 의해 건조처리실의 피건조 물체에 열이 전달되어 건조되도록 하는 운전방식을 의미한다. 이때 상기 열풍발생기는 일체형이거나, 열발생장치와 송풍장치가 분리된 분리형일 수 있다.
직화식인 경우 다음과 같은 구조로 될 수 있다. 즉, 상기 열공급실과 건조처리실 사이에 다수의 건조열풍공급구가 형성되고, 상기 건조열풍공급구의 건조처리실측 내면에는 피건조물에 의한 구멍 막힘을 방지하는 폐색방지패드(60)가 설치되어, 상기 열공급실의 일측에 접속된 통상 구조의 열풍발생기에서 발생한 고온건조열풍이 건조열풍공급구를 통해 건조처리실의 내부로 직접 공급되는 구조일 수 있다. 이때, 열효율을 높이기 위하여 연속식 스크루건조기의 후방으로 갈수록, 즉 감율건조구간에는 상기 건조열풍공급구와 폐색방지패드의 밀도(설치개수)가 줄어들게 하는 것이 좋다.
또 다른 열효율 증대방법으로서, 바람직하게는 열공급실 내에 열차단판(24)을 추가로 설치하여, 상기 열공급실의 내부를 고온건조열풍공급영역(26)과 저온건조열풍공급영역(28)으로 구획하여 사용하는 것이다.
또한 본 발명에 의한 스크루건조기의 열공급실의 일 측면이나 하면 일측에 소제구 또는 출입문(22)을 설치하여 이를 통한 열공급실의 내부청소가 가능하게 할 수 있다.
또한, 바람직하게는 단순한 중량조절체 형태의 방폭안전밸브(70)를 열공급실 일측에 추가로 설치하고 건조실 상부에 자중개폐식 해치를 설치하여 폭발사고 방지에 효과적이면서 오작동에 대한 염려가 전혀 없도록 하는 것이 좋다. 이때, 더욱 바람직하게는 건조처리실의 상단에 함습가스 흡입배출용 배기수단(80)을 설치한다 든지 건조처리실의 투입구에 방폭안전해치를 추가로 설치하여 건조과정에서 발생한 가연성 가스로 인해 건조기가 폭발하는 것을 사전에 효율적으로 방지하는 것이다.
한편, 본 발명에 의한 연속식 스크루건조기를 이용하여 피건조 물체를 건조시킬 때, 액체성분 함량의 증발에 따라 피건조 물체의 부피는 건조기의 선단에서 말단으로 갈 수록 급격하게 줄어들게 된다. 따라서 수분(액체) 증발에 따른 공간활용과 물질 체류시간을 조절하기 위하여 상기 스크류의 날개부의 피치가 위치에 따라 다른 부등피치 스크류를 적용하는 것도 바람직하다. 이 경우 스크류의 말단 쪽 피치가 더 작아지도록 하는 것이 바람직할 것이다.
(3) 다단 스크루건조기 시스템
본 발명은 전술한 연속식 스크루건조기가 2 ~ 4단으로 연쇄되어 있는 다단 스크루건조기 시스템에 관한 것이다.
이 경우 ① 상단 스크루건조기의 배출구와 하단 스크루건조기의 투입구는, 외부와는 밀폐된 상태로 연결되도록 하고, ② 상단 스크루건조기 열공급실의 말단과 하단 스크루건조기 열공급실의 선단은, 외부와는 밀폐된 상태로 연결되도록 한다.
이때 ① 외부와는 밀폐된 상태로 연결된 상단 스크루건조기의 배출구와 하단 스크루건조기의 투입구 사이의 공간으로는, 상단에서 1차로 건조된 (피)건조 물체가 이동되어 하단의 건조처리실 내부로 이동된다. 바람직하기로는 인접한 건조처 리실은 하나의 벽체를 공유하고, 적절한 높이(스크루에 의해 이송되어 말단에 적층된 피건조 물체가 하단의 건조처리실로 흘러내릴 수 있을 정도의 높이)에 상단의 배출구와 하단의 투입구가 일체로 형성되도록 한다. 물론 상단과 하단이 어느 정도 이격되어 있다면 적절한 이송수단을 추가할 수 있음은 당연하다.
또한 ② 상단 스크루건조기 열공급실의 말단과 하단 스크루건조기 열공급실의 선단이 밀폐된 상태로 연결되어 있으므로 상단에서 기능을 하고도 남는 비교적 고온의 건조열풍을 하단에서 (피)건조 물체를 추가로 건조시키는데 활용할 수 있기 때문에 열활용 효율성을 대폭 증대시킬 수 있다. 필요에 따라 각 단의 스크루건조기에 개별적인 열발생장치를 장착하여 추가적인 열원을 공급할 수도 있다.
본 발명에 의한 다단 스크루건조기 시스템에 의하면, 콤팩트한 공간에서 액체를 함유한 피건조물을 충분하고도 효율적으로 건조할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 의한 다단 스크루건조기 시스템에서 외부와는 밀폐된 상태로 연결된 상단 스크루건조기의 배출구와 하단 스크루건조기의 투입구 사이의 공간 및 상단 스크루건조기 열공급실의 말단과 하단 스크루건조기 열공급실의 선단이 밀폐된 상태로 연결된 공간 사이에는 개폐가능한 차단수단이 장착되어 필요한 경우에는 각각의 스크루건조기를 독립적으로 작동시킬 수도 있다.
한편, 예컨대 함수율이 85%인 슬러지(피건조 물체)를 제1단 연속식 스크루건조기를 통과시켜 함수율을 60%로 감소시키면 슬러지의 부피는 약 40% 이하로 줄어들므로 제2단 스크루건조기의 용량은 제1단 건조기 용량보다 훨씬 적어질 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 다단 스크루건조기 시스템에서 각 단의 건조기 용량은 하기 수식 2와 같이 결정하는 것이 바람직하다.
<수식 2>
Figure 112007047960557-PAT00002
{여기서 C1 및 Cn은 각각 첫 번째 및 n 번째 단 스크루건조기의 처리용량, n은 단의 번호}
Cn이 C1(0.3)n보다 작으면 상단의 용량에 비해 하단의 용량이 너무 적어 불규칙적으로 피건조 물체의 양이 많아질 때 이를 수용할 수 없으며, Cn이 C1(0.6)n보다 크면 하단의 스크루건조기를 충분히 활용하지 못하게 되어 효율성이 떨어질 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 하기 실시예는 주로 연속식 스크루건조기에 관한 것인 바, 이를 통해서 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 충분할 것이다.
실시예
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루로서 1 피치당 3개의 날개부와 3개의 공동부로 된 스크루의 측면도와 정면도이다. 상기 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루는 비틀림 응력에 충분히 저항할 수 있도록 기본적으로는 중공형 강관 형태로 제작되며, 피건조물의 부식성 정도에 따라 SUS계 강관 또는 일반 강관이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 스크루가 장착된 연속식 스크루건조기의 개략적인 외관 형상을 나타낸 구성도(일부 구성 도시 생략)이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 스크루건조기의 본체부분의 개략적 후면도이며, 도 4 및 5는 본 발명의 일 예에 따른 본체부분의 전반부를 폭 방향으로 절단하거나 일측을 종축방향으로 수직 절단한 종단면도이고, 도 6은 일반적인 스크루건조기의 함수율과 건조거리 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2에서 보듯이, 본 실시예에 의한 연속식 스크루건조기는 피건조물의 투입/이송/교반/건조/배출이 이루어지는 본체부분과 이를 떠받치는 지지프레임(40)과 본체부분에 내장/설치된 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루를 구동하기 위한 구동수단(도시 생략)으로 구성되어 있다.
구동수단은 소형에서는 전동기와 감속기를 결합시킨 장치를 사용할 수 있고, 대형에서는 유압식을 사용할 수 있다. 유압식인 경우, 구체적으로는 어큐뮬레이터에 의해 일정 유압으로 회전구동되는 유압모터를 포함하는 유압식 구동수단(도시 생략)의 유압모터 회전축 일단에 장착된 구동 스프로킷(108)의 회전력이 체인(109) 에 의해 스크루의 일측 말단에 장착된 종동 스프로킷(102)에 전달되도록 한다. 이러한 구성에 의해 비교적 작은 용량의 유압펌프로도 큰 회전력을 얻을 수 있었다.
한편, 대형 스크루건조기의 구동수단으로, 각각의 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루(19)에 한 개 또는 두 개의 종동 스프로킷을 설치한 뒤 대다수의 종동 스프로킷 사이를 체인으로 연결하고 그 중 어느 한 스크루에 설치된 종동 스프로킷만 구동 스프로킷과 체인으로 연결하여 한 대의 유압모터로 모든 스크루를 구동시킬 수 있게 구성할 수 있다.
첨부된 도 3 및 4는 상술한 본체부분의 내부 구성을 더욱 상세히 나타낸 것으로서 예를 들면 피건조물의 이송시 건조가 이루어지는 건조처리실(10)과, 건조처리실의 내측 하부영역에 설치된 파쇄·교반·이송 기능을 가진 한 쌍의 스크루(19)와, 건조처리실(10) 하면 일부를 에워싸는 형태로 설치된 열공급실(20)을 가진 구성이다.
도면에서, 상기 건조처리실(10)은 하면이나 하단 일측에 형성된 배출구가 지면(地面)으로부터 상당 높이에 위치되도록 지지프레임(40)에 견고하게 얹혀져 있으며, 방폭안전해치(90)에 의해 개폐되는 투입구가 상면 일측에 형성되어 있다.
상기 방폭안전해치는 투입구 역할 뿐 아니라 스크루건조기의 정비시 맨홀 역할도 수행하는데, 방폭안전해치가 여닫히는 힌지 부위에는 리밋스위치가 설치되고, 방폭안전해치의 상면에는 건물 벽의 윈치(winch)로부터 풀려져 나온 케이블 끝부분이 연결되어 있다. 따라서, 건조처리실(10)의 내압이 상승하여 방폭안전해치가 갑작스럽게 열릴 때 리밋스위치가 이를 검출하게 되고, 리밋스위치에 연계된 윈치가 구동되어 케이블이 약간 감기면서 일정시간 동안 방폭안전해치의 개방상태가 유지되어 내부압력이 떨어진 다음 케이블이 서서히 풀려 방폭안전해치가 자중으로 닫히게 된다. 그 결과, 폭발에 따른 장치 파손이 방지된다.
건조처리실(10)의 하면 중앙에는 양 측면이 원호면으로 된 분리대(16)가 돌출되어 있고, 이 분리대와 상기 건조처리실의 양 측벽 사이에 형성된 채널 타입의 이송건조영역 내에는 각각 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루(19)가 회전 자유롭게 설치되어 있다.
건조처리실의 구성소재로는 예컨대 피건조물이 부식성 재료인 경우 내식성이 우수한 SUS계 강판이 사용되며, 그 외 염료/안료/석탄/모래와 같이 부식성이 거의 무시될 수 있는 재료인 경우에는 일반 강판이 사용된다.
또한, 피건조물의 건조과정에서 발생하는 함습가스가 배출 가능하도록 건조처리실의 상부 측에 배기수단(80)이 설치되어 있는데, 예를 들면 건조처리실의 상면이나 상단 일측에 배기팬(82)의 강제 흡입작용에 의해 함습가스를 흡입·배출하는 배기다기관(84)이 연통되어 있다. 이러한 구조에 따르면, 배기수단 주위에 연도(flue) 등을 접속시키는 것에 의해, 건조처리실에서 뽑아 올린 함습가스를 후속처리장치까지 쉽게 내보낼 수가 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는 다수의 건조열풍공급구(18)가 뚫려 있는 이송건조부의 외면에 열공급실(30)이 일체로 설치되어 있으며, 각각의 건조열풍공급구마다 건 조처리실의 내면 쪽에 약 3㎜ 정도의 간격을 두고 폐색방지패드(60)의 모서리부분이 스폿용접되어 있다. 여기서, 상기 폐색방지패드로는 예를 들면 금속을 이용하여 각진 "[" 형태로 만든 것이나 완만한 곡면 형태로 만든 것이 모두 사용될 수 있다.
이러한 구성에 의하면 건조열풍공급구로 주입된 열풍이 이송건조부의 벽면과 폐색방지패드 사이의 틈새를 통해 건조처리실 안으로 공급·분출되고, 다른 한편으로는 상기 폐색방지패드의 구멍보호작용에 의해 건조열풍공급구가 피건조물로 막혀버리는 문제가 생기지 않게 된다.
건조처리실의 하부영역 바깥쪽에 설치되는 열공급실(20)은 좌·우측 이송건조부 사이의 오목하게 들어간 공간을 폐쇄하는 형태로 설치된다든지 상기 건조처리실의 하부 양측을 에워싸는 형태로 예컨대 도 4에 점선으로 표시한 것과 같이 설치될 수 있다. 아울러, 열공급실은 그 크기에 따라 예를 들면 사람이 출입 가능한 출입문(22)을 열공급실의 일 측면에 둔다든지, 힌지 결합된 덮개로 개폐하는 작은 소제구를 하면 쪽에 둔다든지 하여 필요에 따라 열공급실의 내부 청소를 가능하게 하였다.
또한, 열공급실 내에는 열차단판(24)을 추가로 설치하여 건조효율이 높은 고온건조열풍공급영역(26)과 건조효율이 낮은 저온건조열풍공급영역(28)으로 구분하였는데, 상기 열차단판(24)은 예를 들면 도 6의 상관관계 그래프에 나타나 있는 Ⅱ영역(항률건조구간)과 Ⅲ영역(감률건조구간)의 경계부위에 설치될 수 있으며 상기 고온건조열풍공급영역과 저온건조열풍공급영역이 일부 소통되도록 열차단판의 둘레 일부가 열공급실의 벽면에서 떨어져 있는 상태로 설치될 수 있다.
또한, 건조과정에서 발생할 수 있는 폭발사고의 방지를 위해 열공급실의 후단에는 방폭안전밸브(70)가 설치되어 있는데, 이 방폭안전밸브의 구성은 예컨대 본 발명자의 선 특허출원 제10-2005-69236호에 개시된 것과 마찬가지로 건조처리실의 상단을 향해 비스듬히 경사진 관 부분 및 이 관 부분의 입구 측에 힌지 고정된 중량조절체로 이루어져 있다. 따라서, 황동재질의 마개형태로 만들어 관 부분의 입구 쪽에 힌지 고정한 중량조절체에 일단이 고정되고 건조처리실 외면에 타단이 힌지 고정된 볼트-너트 기구를 이용하게 되면 중량조절체의 개폐압력을 조절할 수 있으며, 직화식으로 운전되는 경우 불완전연소로 인한 역화(back fire) 발생시 열공급실의 내압이 상승하더라도 자동으로 압력배출이 이루어져 안전성 확보가 용이하고, 스프링 등의 작동부가 없으므로 오작동의 우려가 전혀 없다. 반면, 본 실시예의 열공급실을 직화식으로 운전하고자 할 경우에는 열공급실로 에워싸인 건조처리실의 표면에 다수의 건조열풍공급구(18)를 형성하고, 건조열풍공급구마다 폐색방지패드(60)를 설치하며, 통상의 열풍발생기에서 발생한 뜨거운 열풍이 건조열풍공급구를 통해 쉽게 주입될 수 있도록 상기 건조열풍공급구 인근에 다수의 열풍공급용 노즐(미도시)을 배치한 형태로 제작하는 것이 바람직하다.
이 외에도 유압모터 일측에 속도감지센서를 설치하여 교반·이송용 스크루가 정속운전이 되도록 한다든지, 투입구와 배출구가 항상 개방된 상태에 있도록 커버 요소와 액추에이터 및 방폭안전해치를 생략한다든지, 본체부분 아래에 컨베이어시스템을 설치하여 배출구에서 배출된 피건조물이 컨베이어를 따라 후속공정으로 자동운반이 되게 할 수도 있다.
또한, 피건조물의 투입위치에서 배출위치 쪽으로 갈수록 건조열풍공급구의 개수가 줄게 한다든지 구멍의 직경이 작게 설치할 수 있다.
또한, 열공급실에 버너를 접속시켜 화염이 건조처리실의 벽면에 직접 맞닿게 하여 벽면을 통한 전도전열에 의해 건조처리를 한다든지, 고온의 연소가스나 열풍을 건조처리실 내에 공급하여 건조처리를 한다든지, 라디에이터 등에서 열교환 한 건조공기로 피건조물을 건조처리하는 방식 모두가 이용될 수 있다.
도 7은 본 발명에 의한 다단 스크루건조기 시스템의 일 예의 개략적인 외관형상을 나타낸 구성도(일부 구성 도시 생략)이다.
도시된 시스템은 3단의 스크루건조기로 되어 있지만 피건조물의 특성 및 처리량에 따라 2단 또는 4단 이상도 가능함은 당연하다. 구체적인 주변장치 구성 등은 상기 개별적인 스크루건조기와 동일하거나 그로부터 적절하게 변형하여 적용할 수 있으므로 상세한 도시 및 설명을 생략한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 제1단 스크루건조기의 배출구와 제2단 스크루건조기의 투입구, 제2단 스크루건조기의 배출구와 제3단 스크루건조기의 투입구가 연통되어 있고, 제1단 스크루건조기의 열공급실 말단과 제2단 스크루건조기의 열공급실의 선단, 제2단 스크루건조기의 열공급실 말단과 제3단 스크루건조기의 열공급실의 선단이 연통되어 있다.
도면에서는 제2단 스크루건조기의 처리용량이 제1단 스크루건조기 처리용량의 50%정도가 되는 경우를 도시하였다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 스크루가 피건조물을 이송하는 기능 이외에 파쇄·교반하는 기능까지 가지므로 피건조물의 성층화 현상이 방지되면서 피건조물의 파쇄·교반·이송 효과가 우수한 장점이 있다.
또한, 스크루 날개단의 전단작용에 의해 잘게 부서진 피건조물 사이로 건조열이 쉽게 전달되어 열효율이 높은 장점이 있다. 일 예로 상기 구성의 연속식 스크루건조기에 의하면 피건조물의 최종함수율을 1% 이하로 유지할 수 있다.
또한, 직화식 또는 간접화식으로 운전되는 열공급실에 거의 모든 종류의 열원을 접속할 수 있으므로 에너지 선택폭이 넓다는 장점이 있고 이는 경제적 이점으로 작용한다.
또한, 건조처리실의 상·하단에 설치되는 배출구 및 투입구를 장방형의 구멍 형태 그대로 사용하거나 방폭안전해치에 의해 개폐되는 형태로 사용함으로써, 건조과정에서 발생할 수 있는 폭발사고가 방지될 수 있다.
또한, 열공급실의 일 측면이나 하면 일측에 출입문이나 소제구가 형성되어 있어 열공급실 내면을 슈트 블로어(shoot blower)나 기타 소제용구로 청소할 수 있고 이에 의한 전열성능의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 열공급실 내에 설치된 열차단판의 대류억제작용에 의해 고온건조열풍 공급영역 내에서만 주로 열풍이 머물게 되므로 열효율이 크게 향상될 수 있다.
따라서, 연속 탈수공정이 행해지는 시스템에서 본 발명의 스크루건조기를 사용할 경우 설비비와 운영비 등을 크게 절감할 수 있다.

Claims (13)

  1. 축봉과 날개부로 이루어지는 스크루에 있어서,
    상기 날개부는 날개단과 공동부가 반복적으로 형성된 불연속적인 날개부인 것을 특징으로 하는 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 날개단은 1 피치당 1 ~ 4개 형성된 것을 특징으로 하는 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크루는 날개부의 피치가 위치에 따라 다른 부등피치 스크루인 것을 특징으로 하는 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루.
  4. 내부공간에 액체성분이 함유된 피건조물을 투입하기 위한 투입구 및 건조된 피건조물을 내부공간에서 배출하기 위한 배출구, 내부의 함습공기를 배기하는 배기수단을 가지는 건조처리실 과; 상기 건조처리실 내부공간의 하부영역에 상기 건조처 리실의 종축 방향으로 설치된, 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 의한 파쇄·교반·이송 기능을 가진 스크루 와; 다양한 열원을 이용할 수 있으며, 상기 건조처리실로의 열(熱) 공급에 의해 피건조물의 건조가 이루어질 수 있게 최소한 상기 건조처리실의 하면 외부를 감싸는 형태로 설치된 열공급실 ;을 포함하는 액체성분이 함유된 피건조물을 파쇄·교반·이송하면서 건조하는 연속식 스크루건조기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스크루가 2개 이상 설치되는 경우,
    인접 스크루 사이의 하부에는 스크루 설치방향과 같은 방향으로 분리대가 돌출되어 있으며,
    인접 스크루 중심축 사이의 간격은 하기 부등식과 같은 것을 특징으로 하는 연속식 스크루건조기.
    Figure 112007047960557-PAT00003
    {여기서 r1 및 r2는 각각 인접한 스크루의 바깥반지름이고, D는 인접 스크루 중심축 사이의 간격}
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 열공급실은
    다양한 열원에 의해 고온건조열풍을 발생하는 통상 구조의 열풍발생기가 일측에 접속되어 간접화식으로 운전되는 것을 특징으로 하는 연속식 스크루건조기.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 열공급실과 건조처리실 사이에 다수의 건조열풍공급구가 형성되고,
    상기 건조열풍공급구의 건조처리실측 내면에는 피건조물에 의한 구멍 막힘을 방지하는 폐색방지패드가 설치되어,
    상기 열공급실의 일측에 접속된 통상 구조의 열풍발생기에서 발생한 고온건조열풍이 건조열풍공급구를 통해 건조처리실의 내부로 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 연속식 스크루건조기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연속식 스크루건조기의 후방으로 갈수록 건조열풍공급구와 폐색방지패드의 밀도(설치개수)가 줄어드는 것을 특징으로 하는 연속식 스크루건조기.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 열공급실 내에 열차단판이 추가로 설치되어,
    상기 열공급실의 내부가 고온건조열풍공급영역과 저온건조열풍공급영역으로 구획된 것을 특징으로 하는 연속식 스크루건조기.
  10. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 열공급실의 일측 또는 하면에
    열공급실의 내부 청소를 위한 출입문 또는 소제구가 설치된 것을 특징으로 하는 연속식 스크루건조기.
  11. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 열공급실의 일측에 방폭안전밸브가 추가로 설치되고,
    상기 건조처리실의 상단에 배기수단이 설치되며,
    상기 건조처리실의 투입구에는 방폭안전해치가 설치된 것을 특징으로 하는 피건조물의 내부 성층화가 방지되는 연속식 스크루건조기.
  12. 제 4 항 또는 제 5 항에 의한 연속식 스크루건조기가 2 ~ 4단으로 연쇄되어 있는 다단 스크루건조기 시스템으로서.
    상단 스크루건조기의 배출구와 하단 스크루건조기의 투입구가 외부와는 밀폐된 상태로 연결되어 있으며,
    상단 스크루건조기 열공급실의 말단과 하단 스크루건조기 열공급실의 선단이 외부와는 밀폐된 상태로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 스크루건조기 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    각 단의 건조기 용량은 하기 식과 같은 것을 특징으로 하는 다단 스크루건조기 시스템.
    Figure 112007047960557-PAT00004
    {여기서 C1 및 Cn은 각각 첫 번째 및 n 번째 단 스크루건조기의 처리용량, n은 단의 번호}
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