KR20090036536A - 열 재생성 그룹을 갖는 알갱이 물질 처리 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알갱이 물질의 처리 유닛에 관한 것으로서, 지지 구조체, 위쪽의 로드구와 아래쪽의 배출구를 갖는 수신 공동의 범위를 결정하는 알갱이 물질을 위한 저장고 내지 호퍼, 상기 처리 가스 매질을 상기 수신 공동의 아래쪽 영역으로 유도하는(leading) 하나 이상의 공급 덕트를 포함하며, 상기 처리유닛은 수신 공동의 상부에 위치되고 상기 하나 이상의 공급 덕트에 의하여 운반되고, 상기 수신 공동을 따라 떠오르는 처리 가스 매질이 도달하는 하나 이상의 열 교환 그룹을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열 재생성 그룹을 갖는 알갱이 물질 처리 유닛 {Granular Material Treatment Unit Having A Heat-Regeneration Group}
본 발명은 열 재생성 그룹을 갖는 알갱이 물질을 위한 처리 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 알갱이 물질, 특히 플라스틱의 알갱이들은 몰딩 프레스(mounting press) 에서 사용되기 전에 연속적인 처리 및/또는 실행 동작에 적합하도록 제습 또는 건조와 같은 동작의 실행이 종종 요구된다. 상기 동작을 실행하기 위하여, 알갱이 물질은 사전 설정된 시간에 저장고, 또는 호퍼(hopper)라고 불리는 것 안에 로드(loaded)되고 저장된다. 뜨거운 건조 공기(dry hot air) 또는 불활성 기체(inert gas), 일반적으로 질소, 와 같은 뜨겁고 습기가 제거된 가스 매질(medium)이 그것들을 통과하여 흐르도록 유도 된다. 상기 가스 매질은 저장소 안의 알갱이 물질을 통과하여 흐른 다음 수집되고 필터링되어 재활용되고, 특정한 알갱이 물질을 처리하기 위하여 필요한 적절한 습도, 온도 및 기타의 특징을 부여하도록 가열/제습된다.
제습 저장고 내지 호퍼에서 나오는 사용된 가스 매질이 알맞은 덕트(duct)을 통과하여 예를 들어 상기 저장고와 같은 원격지, 남은(residual) 열의 회복 또는 냉각을 위한 열 교환기와 상대적으로 거리가 먼 곳으로 운반되는 알갱이 물질의 제습 플랜트(plant)는 이미 제안되어 있다. 호퍼 또는 저장고 내의 플라스틱 물질의 알갱이의 처리가 필요하면, 가스 매질이 상기 저장고의 아래쪽 영역으로 공급되고 상기 저장고의 유용한(useful) 높이를 통과하여 흐르게 됨으로써 실질적으로 모든 물질이 그 안에 도달(hit)하며, 결과적으로 최적의 상태(conditions)로 다음 절차를 수행할 상기 알갱이 물질의 강제적인 제습과 예열이 수행된다. 처리 호퍼 출구의 처리용 공기는 습기로 충전되어 있고, 제습기를 통하여 상기 호퍼로 공급될 처리용 공기를 예열하기 위하여 종종 소비되는 열을 상당량 가지고 있다. 따라서, 호퍼로부터 나타나는 공기의 냉각 또한 획득된다. 그리고, 상기 공기 흐름이 알려진 바와 같이 상기 호퍼로부터 나타나기 때문에, 블로워(blower)와 같은 가압(pressurization) 유닛에 처음으로 운반되어야 하고, 그 다음으로 흡수 유닛으로 운반되어야 하며, 이것은 상기 유닛들의 이득(advantageous)을 최적화 한다.
종래의 플랜트(plant)에서 호퍼로부터 나오는 공기와, 동일한 호퍼로 운반되는 공기 사이의 열 교환은 종종 외부적으로 위치된 알맞은 열 교환 그룹에서 역류(counter-current)하는 방법으로 발생한다. 그러나, 이런 방식의 플랜트는 최소한 상기 호퍼와 열교환 그룹 사이의 연결 덕트(duct)에서 일어나며, 상기 연결 덕트 주위에 좋은 절연(insulating) 물질을 공급하더라도 일정한 한계 밑으로 감소될 수 없는 상당한 열 분산을 포함한다. 어떤 상황에서도, 상기 플랜트는 매우 큰 부피의 플랜트와, 상기 저장고 내지 호퍼와 열 교환 그룹 사이에 적절한 지지 구조 체(structure)를 필요로한다.
본 발명의 첫번째 목적은 종래의 알갱이 물질 처리 플랜트와 관련하여 상술한 결점의 제거 또는 철저한 감소를 위하여 알맞은 알갱이 물질, 특히 플라스틱 알갱이 물질의 처리 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 알갱이 물질의 제습 절차, 그리고 알갱이 물질의 절차에 사용되는 가스 매질의 열 재생성을 위하여 최적의 상태에서 작동할 수 있는 알갱이 물질의 처리 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 경쟁력 있는 제조 가격(cost)을 얻을 수 있는 간단한 처리 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 알갱이 물질에서 종래의 플랜트들 보다 적은 에너지를 소비하며 정확하게 처리 동작을 수행하도록 디자인된 제습 및/또는 건조 플랜트를 제공하는 것이다.
첫번째 관점에 따른 본 발명은 알갱이 물질의 처리 유닛에 관한 것으로서,
상기 처리 유닛은 지지 구조체(structure), 위쪽으로는 로드구(loading mouth)와 아래쪽으로는 배출구(unloading mouth)를 가지는 알갱이 물질의 수신(receiving) 공동(cavity)의 범위를 정하는 저장고 내지 호퍼, 수신 공동의 아래쪽 영역으로 처리 가스 매질을 유도(leading)하기 위한 하나 이상의 공급 덕트(duct)를 포함한다.
또한, 상기 처리 유닛은 하나 이상의 공급 덕트로 공급되거나 수신 공동을 따라 올라가는 처리 가스 매질에 의하여 사용상 흘러넘치도록(flooded) 하기 위하여 수신 공동의 상단(top)에 위치한 하나 이상의 열 교환 그룹을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 알갱이 물질을 위한 제습 플랜트는 상술한 하나 이상의 처리 유닛, 및 상기 하나 이상의 처리 유닛으로부터 나오는 가스 매질의 재생성과 예열을 위하여 그것을 열 교환 그룹으로 운반하는 데 알맞은 하나 이상의 건조기(dryer)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점 및 장점은 본 발명의 알갱이 물질 처리 유닛의 바람직한 실시예에 따른 다음의 상세한 설명을 통하여 명확하게 나타날 것이며, 상세한 설명은 다음의 첨부된 도면을 참조한다.
본 발명의 상세한 설명과 청구항에서, “알갱이”라는 용어는 자연적으로 만들어진 알갱이 및 제분 절차에 의하여 얻어지는 것들(재 가공(re-milled)품과 같은) 및 분말로 분류되는 물질을 뜻한다.
도면을 참조하면, 지지 구조체(S)와, 로드(loading)구(4)로 공급되고 알갱이 물질 방출구 또는 배출구(5)를 통해 나오는 하나 이상의 알갱이 물질을 위한 수신 공동(3)의 한계를 정하는 저장고 내지 호퍼(2)를 포함하고, 상기 배출구(5)는 상기 저장고(2)의 아래쪽에 위치된, 플라스틱 알갱이 물질과 같은 알갱이 물질을 위한 처리 유닛(1)이 도시되어 있다.
예를 들어 공기 또는 질소와 같은 비활성의 가스와 같은 하나 이상의 처리 가스 매질의 공급 수단은 또한 열 재생성 그룹의 내부에 명백하게 제공된다.
가스 매질을 위한 하나 또는 복수의 배출구들은 상기 처리 유닛의 상부에 제공된다.
도시된 실시예에 따르면, 공급 수단은 상기 저장고의 상부로부터 처리 가스 매질의 디스펜서(dispenser)(6a)를 통한 유체의 교류(communication)가 있는 저장고의 아래쪽의 하부 영역까지 확장되는, 예를 들어 엘 멤버(ell member)와 같은 공급 파이프 또는 덕트(6)를 포함한다.
상기 처리 유닛은 공동(3)의 상부에 고정될 수 있고, 부분적으로 그것에 가까이 배열되는 열 교환 그룹(8)을 더 포함한다.
더 명확하게, 상기 열 교환 그룹(8)은 일단에서 공동(3)과 유체의 교류를 하며, 타단에서는 배출이 유도되는 예를 들어, 직선(세로로 사용) 및/또는 대체로 나선형의 덕트와 같은 복수의 덕트(9), 및 상기 처리 가스 매질과 열 교환 관계에 있도록 설계되고(designed) 하나 이상의 보조(secondary) 가스 매질을 위한 입구(inlet opening)(10a)와 처리 가스 매질에 의하여 가열되는 보조 가스 매질을 위한 하나 이상의 출구(outlet opening)(10b)를 갖는 상기 덕트(9)가 위치한 챔버(10)를 포함한다.
복수의 덕트 및 챔버(10)는 따라서, 열 교환 관계에 있다.
유리하게, 덕트(9)는 처리 가스 매질을 공동(3)에서 열 교환 그룹(8)과 상부 지붕(roof) 판(12) 사이에 제공된 다양성(manifold)의 지역(11)으로 전달하도록 구성되며, 고리 모양의 단면적을 갖는 덕트(12a)를 통하여 외부와 유체의 교류를 한다.
상기 열 교환 그룹(8)은 예를 들어, 바닥 벽(base wall)(8a) 및 천정 벽(top wall)(8b)과 같은 충분히 동일한 고리 형태이며, 바깥면의 벽 또는 재킷(8c)을 통하여 서로 연결되고, 단열 또는 보온 물질의 층에 의하여 손상(wound)될 가능성이 있는 벽 또는 판 요소를 포함하는 것이 바람직하다.
알갱이 물질 공급 덕트(13)의 내부로 열린 중앙의 원형의 한계를 정하는 각각의 고리 벽은 로드구(4)로 확장하여 삽입될 수 있다.
판 요소(8a, 8b)의 각각의 구멍은 다른 판 요소(8b, 8a)의 구멍에 따라 판 요소(8a, 8b)에 복수의 구멍(F)이 제공된다. 따라서, 각각의 덕트(9)는 각 판 요소(8a, 8b)에 형성된 두개의 정렬된 구멍들에 맞게 된다.
덕트와 판 요소 사이의 밀폐(sealing)는 다른 덕트(9)와 결합(assembling)하기 전에 각각의 구멍의 가장자리를 따라 예를 들어, 산토프렌(santoprene) (Advanced Elastomer Systems, L. P. 의 등록된 상표)과 같은 고리 모양의 열가소성(thermoplastic) 물질의 접합 밀폐 요소(14)를 배치함으로써 확보된다.
가스 매질을 위한 상기 입구(10a)와 상기 출구(10b)는, 그 대신에, 슬리브(sleeve) 고리(collar)를 재킷 또는 사이드 벽(8c)에 형성된 구멍으로 예를 들어 용접을 통하여 삽입 및 고정함으로써 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가스 매질을 위한 필터링 그룹(15)은 상기 열 교환 그룹의 바로 밑에 위치될 수 있다. 그리고, 저장고(2) 또는 상기 판 요소 또는 하부 벽(8b)에 고정될 수 있다.
기술 범위 내에서 알려진 바와 같이, 저장고(2)는 그 사용상에 있어서, 끝이 절단된 원 뿔 모양(2a)의 하부 일부분과 대체적으로 원통형인 중간 부분(2b)(상기 디스펜서(6a)와 같은 단계에 위치된)을 포함한다.
또한, 저장고(2)에 단열재 또는 보온재 층(2c)이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 처리유닛은 도 5에 도시된 바와 같이, 플라스틱 알갱이 물질과 같은 알갱이 물질의 처리 플랜트(plant)에 사용될 수 있다.
상기 플랜트는 알갱이 물질을 위한 처리 유닛(1)과 상기 처리 유닛의 상부에서 나와서 그 다음에 제습을 위한 건조기(17)로 운반되고 예열을 위하여 챔버(10)로 공급되는 공기를 수용하도록(received) 구성된 필터(6)를 포함한다.
상기 예열된 공기는 가열기 또는 가열 수단(18)에 가장 먼저 공급된다. 그리고 그 다음, 내부에 담긴 알갱이 물질을 가열 및 제습을 하기 위한 수신 공동(3)으로 다시 공급하기 위하여 공급 수단(6)으로 공급된다.
상기 가스 매질을 본 발명에 따른 플랜트의 내에 장치들 및 덕트들로 운반하기 위하여 상기 플랜트로 가스 매질이 고압상태에서 공급되는 동안에 수행 단계 중에 압력의 모니터링을 하도록, 그리고, 만약 필요하다면, 압력이 사전 설정된 단계 보다 낮을 때 가압 수단을 격려(energizing)할 수 있도록 압축 수단(예를 들어 블로워(blower))이 사용될 수 있다.
상기 플랜트에 따르면, 수신 공동을 떠나는 정지상태의 뜨거운 공기는 알갱 이 물질을 통과하여 흐르는 동안 흡수되는 습기와 함께 로드(load)되고, 건조기(17)로부터 예열된 처리 유체가 나오는 동안 그의 다량의 엔탈피(enthalpy)를 방출한다.
전기 저항 또는 가열기(18)에 의하여 처리용 가스 매질, 예를 들어 상기 호퍼로 공급되는 공기를 알갱이 물질의 공정에 알맞도록 사전 설정된 온도로 가열하기 위하여 필요한 파워는 지금까지 제안된 해결방안(solution)과 함께 요구된 것 보다 확실히 적다.
상기 호퍼로부터 배출되는 공기는, 다른 한편으로는, 처리용 가스 매질(상기 호퍼로 운반될 공기)과의 열 교환에 의하여 부분적으로 이미 냉각되어 있고, 따라서, 그것의 냉각을 위하여 또다른 열 교환이 더 이상 필요 없으며, 상기 공기(air)는 필터(16)를 통과한 뒤 건조기로 다시 운반될 수 있다.
수신 공동의 상부에 고정된 열 교환 그룹과 함께 처리 유닛을 제공함으로써 지금까지 제안된 해결방안에서 호퍼와 열 교환기 사이의 연결부에서 필연적으로 발생하는 열 분산은 제거되거나 최소한 철저하게 감소된다.
동시에, 수신 챔버로의 공기(air) 로드는 상기 호퍼로부터 나오는 공기 및 최신 기술에 따라 열 교환기로부터 운반된 공기보다 압력이 더 높은 상태에 있다.
그러므로, 상기 열 교환기 효율은 지금까지 제안된 해결방안보다 더 높고, 더 큰 열 재생성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 처리 유닛의 점검 및 유지 작업은 그 구성요소를 완전히 분해함으로써, 매우 쉽게 수행된다는 것을 알아야 한다.
본 발명에 따르면, 덕트는 큰 단면을 가지며, 따라서 쉽게 막히지 않고, 철저히 여과를 할 필요가 없으며, 따라서 낮은 동력(power)의 여과 수단이 적용될 수 있다.
더욱이, 상술한 방수 실(seal)의 확보에 의하여 열 가소성 물질 고리들이 공급(privision)됨에 따라 상기 처리 유닛은 튜브가 용접된 곳에서 유체의 온도가 큰 규모로 가열/냉각될 때 용접 저항이 철저하게 손상될 수 있는 통상의 열 교환기에 반하여, 각 덕트에서 주로 축 방향의 열 팽창(thermal expansion)으로 인한 반대(negative) 효과에 의한 영향을 받지 않는다.
또한, 상기 처리 유닛으로부터 나오는 공기의 온도는 종래의 처리 플랜트의 호퍼로부터 나오는 공기보다 낮고, 이것은 특히 상기 호퍼의 위쪽 부분에서 상기 플랜트를 점검하는 기사(operator)의 안전을 향상시키는 결과를 가져온다.
상술한 상기 처리 유닛은 청구항에 기술된 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변동의 여지가 있다.
따라서, 예를 들어, 호퍼 또는 저장고는 정사각형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있다.
열 교환 그룹 구조가 관련되어 있는 한, 특히, 전달의 향상과 총체적인 열 교환 공동작용을 향한다면 기술 범위 내의 어떠한 알려진 기준(measure)이 적용될 수 있다.
예를 들어, 열 교환 영역의 증가를 고려하여 내부 또는 외부의 핀(fin)이 중단 또는 중단되지 않은 덕트, 상기 덕트 또는 주름진 덕트, 또는 “경계 층(boundary layer)” 또는 단열층과, 동시에 덕트 내의 열 교환 영역의 증가하는 동안의 난류(turbulence) 생성의 정지 및 재생성을 위한 수단으로서 축 또는 나선의 내부 립(rib)이 제공된 덕트에 위치되는 소위 “꼬인 테이프(twisted tape)” 또는 “구부러진 조각(bent strip)의 하나가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 처리 유닛의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 처리 유닛을 위한 열 재생성 그룹의 사시도이다.
도 3은 도 2의 열 재생성 그룹의 플랜트를 나타내는 투시도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 하나의 처리 유닛을 포함한 알갱이 물질의 제습 플랜트를 나타내는 개략도이다.
첨부된 도면에는 동일하거나 비슷한, 부분 또는 요소가 동일한 참조 번호와 함께 도시되어 있다.

Claims (14)

  1. 알갱이 물질의 처리 유닛에 있어서,
    지지 구조체(S);
    위쪽의 로드구(4)와 아래쪽의 배출구(5)를 갖는 상기 알갱이 물질을 위한 수신 공동(3)의 범위를 결정하는 저장고 내지 호퍼(2);
    상기 수신 공동(3)의 아래쪽 영역으로 유도되는(leading) 처리 가스 매질을 위한 하나 이상의 공급 덕트(6, 6a); 및
    사용상 상기 하나 이상의 공급 덕트(6, 6a)에 의하여 운반되며 상기 수신 공동(3)을 따라 올라가는 상기 처리 가스 매질에 의하여 그것에 의해 부딪치는 상기 수신 공동(3)의 상부에 위치되는 하나 이상의 열 교환 그룹(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열 교환 그룹(8)은 일단은 상기 수신 공동(3)과 유체 교류를 하고, 타단은 배기관(11, 12a)으로 직접 유도되는 복수의 덕트(9); 및
    상기 처리 가스 매질과 열교환 관계에 있도록 이차 가스 매질을 위한 하나 이상의 입구(10a)와 상기 처리 가스 매질에 의하여 가열된 이차 가스 매질을 위한 하나 이상의 출구(10b)를 가지는, 상기 복수의 덕트(9)를 위한 수신 챔버(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 배기관이 복합의(manifold) 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 수신 챔버(10)는 서로 상호간에 공간을 형성하며, 각각 복수의 구멍(F)이 형성되고, 하나의 판 요소(8a, 8b)의 각 구멍(F)은 각각 덕트(9)에 맞도록 그것과 짝을 이루는 다른 판 요소(8b, 8a)의 각 구멍에 정렬(align)된 한쌍의 판 요소(8a, 8b); 및
    상기 한쌍의 판 요소(8a, 8b)사이의 굴곡이 있는(winding) 옆 벽 또는 재킷(8c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 판 요소(8a, 8b) 짝의 각 판 요소에 제공된 각각의 구멍이 상기 상부 로드구(4)로 알갱이 물질을 공급하기 위하여 공급 덕트(13)에 빈틈없이 맞는(sealingly fitting) 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 판 요소(8a, 8b) 쌍의 각 판은 실질적으로 상기 저장고 내지 호퍼(2)의 상부의 형상으로 이루어진 외면의 배치를 갖는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  7. 제 4항 내지 제 6항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 사이드 재킷(8c)이 하나 이상의 단열층(8d)으로 덮인(covered) 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  8. 제 4항 내지 제 7항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 판 요소(8a)에 형성된 각 구멍(F)에 탈착 가능하게 결합되고, 다른 판 요소(8b)에 움직일 수 있도록 설치(set up)된 각 고리모양의 접합 밀폐 요소(14)와 함께 각 덕트(9)에 미끄러지도록(slidingly) 그리고 빈틈없이(sealingly) 맞물리도록 설계된(designed) 고리모양의(annular) 접합 밀폐 요소(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 고리모양의 접합 밀폐 요소(14)가 열 가소성 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 열 가소성 물질은 산토프렌(Santoprene)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  11. 제 1항 내지 제 10항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 하나 이상의 열 교환 그룹(8)과 상기 수신 공동(3)의 사이에 배치된 하나 이상의 필터링 그룹(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 처리 유닛.
  12. 알갱이 물질의 제습 플랜트(plant)에 있어서,
    상기 청구항 1항 내지 청구항 10항 중의 어느 하나에 따른 하나 이상의 처리 유닛(1); 및
    예열을 위해서 상기 하나 이상의 처리 유닛으로부터 나오는 상기 가스 매질을 재생성하도록 설계된 하나 이상의 건조기(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 제습 플랜트.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 플랜트는 일측은 상기 열 교환 그룹(8)과 유체 교류를 하고, 타측은 상기 하나 이상의 처리 유닛의 공급 덕트(6)와 유체 교류를 하는 하나 이상의 가열 그룹(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 제습 플랜트.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 플랜트는 상기 하나 이상의 처리 유닛(1)과 상기 하나 이상의 건조기(17)사이에 배치된 하나 이상의 필터링 그룹(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알갱이 물질의 제습 플랜트.
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