KR20150037337A - 수직형 증발 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고형분과 액상분이 혼재된 피건조물의 수분을 증발하며 건조하는 장치에 있어서: 건조 열원을 제공하는 외통(10); 상기 외통(10)의 열원을 받도록 동심으로 결합되고, 피건조물을 분배하는 호퍼(24)를 지니는 내통(20); 상기 내통(20)에 동심으로 회전틀(31)을 회전 가능하게 수용하고, 내통(30)의 내면상으로 피건조물을 통과시키는 증발건조수단(30); 및 상기 내통(20)의 분배호퍼(24)와 증발건조수단(30)을 작동하여 습공기를 증발, 배출하면서 고형분을 낙하시키는 구동수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 수평형에 대비한 수직형의 다양한 장점을 보유하면서 피건조물의 고형분과 액상분 함량에 대응하여 건조후 고형분의 함수율을 정확하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

수직형 증발 건조장치{Evaporating and drying apparatus with vertical structure}

본 발명은 수직형 증발 건조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수평형과 비교하여 열에너지의 유지 및 효율적 활용과 피고형분의 수집이 용이하고, 상대적으로 제작 및 운전비용이 저렴하며, 협소한 장소에 설치가 가능한 장점을 나타내는 수직형 증발 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 건조장치는 기계적 메커니즘과 설치ㆍ운전 방법에 따라 수평형(횡형식, Horizontal Type)과 수직형(종형식, Vertical Type)으로 분류하는데, 피건조물의 물성치에 따라 열공급 온도와 열전달을 위한 체류시간 및 대류 조건을 상호 다른 기준으로 적용한다.

통상적으로 고형분을 포함한 액상체 건조장치에 있어서 수평형이 대다수를 차지하고 있다. 다만 수직형과 관련되어 참조할 수 있는 선행특허로 한국 공개특허공보 제1998-034696호, 한국 등록특허공보 제0958724호 등이 발견된다.

전자의 선행특허는 교반장치의 교반날개가 단수 또는 복수의 스크류 모양으로 되고, 각 날개는 연속적 또는 단속적으로 스크류 상태를 유지하고, 회전에 의한 스크류 이송기능 및 교반에 의한 원심력 기능을 갖춤과 동시에 스크류 날개부가 뚫어져 있어 건조조 상부에서 건조된 피건조물이 낙하되고 스크류 교반날개 회전에 의해 다시 반복 상승되도록 구성된다. 이에 따라, 회전교반과 증발면 확대로 수분함유 고형물 또는 액체를 증발건조 처리하는 효율 증대를 기대한다.

후자의 선행특허는 수직으로 세워지는 고정원통; 상기 고정원통의 내부에 수직방향으로 일정간격으로 설치되고, 내부 공간이 빈 접시 형상으로 형성되는 다수개의 디스크; 상기 다수개의 디스크 사이에 설치되는 나선형이동판을 구비하는 가이드; 상기 고정원통의 외부면에 설치되며, 디스크의 내부 공간으로 증기를 투입하는 증기공급장치; 등으로 이루어진다. 이에 따라, 투입물을 하강시키면서 단계적으로 건조하여 수분 및 응축수 분리 배출과 높은 건조효율을 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허와 같이 피건조물을 단순하게 반복적으로 상승하거나 나선형으로 이동하는 방식에 의하면 피건조물의 고형분과 액상분 함량이 변동되는 경우 최종 배출되는 고형분의 함수율 조절이 정확하지 않아 건조상태가 고르지 않은 단점을 보인다.

1. 한국 공개특허공보 제1998-034696호 "수직형 스크류교반 날개에 의한 교반식 가열 증발 건조장치"(공개일자 : 1998. 8. 5.) 2. 한국 등록특허공보 제0958724호 "수직 회전 액상 폐수 건조장치"(공개일자 : 2009. 6. 23.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 수평형에 대비한 수직형의 다양한 장점을 보유하면서 피건조물의 고형분과 액상분 함량에 대응하여 건조후 고형분의 함수율을 정확하게 조절할 수 있는 수직형 증발 건조장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고형분과 액상분이 혼재된 피건조물을 증발하며 건조하는 장치에 있어서: 건조 열원을 제공하는 외통; 상기 외통의 열원을 받도록 동심으로 결합되고, 피건조물을 분배하는 호퍼를 지니는 내통; 상기 내통에 동심으로 회전틀을 회전 가능하게 수용하고, 내통의 내면상으로 피건조물을 통과시키는 증발건조수단; 및 상기 내통과 증발건조수단을 작동하여 습공기를 배출하면서 고형분을 낙하시키는 구동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 외통은 내통과 다수의 보강대를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 내통은 호퍼의 하방향으로 습공기 배출을 위한 임펠러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 증발건조수단은 회전틀의 내측으로 통공을 지닌 다수의 디스크를 구비하고, 회전틀의 외측으로 다수의 스크레이퍼를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 구동수단은 주축과 보조축을 상호 다른 속도로 회전하도록 구동기에 연결하고, 습공기 배출과 고형분 낙하 속도를 설정된 비율로 조절하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 수평형에 대비한 수직형의 다양한 장점을 보유하면서 피건조물의 고형분과 액상분 함량에 대응하여 건조후 고형분의 함수율을 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건조장치를 종단하여 주요부를 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 A-A 부분을 절단하여 나타내는 구성도
도 3은 도 1의 B-B 부분을 절단하여 나타내는 구성도
도 4는 도 1의 C-C 부분을 절단하여 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 고형분과 액상분이 혼재된 피건조물의 수분을 증발하며 건조하는 장치에 관하여 제안한다. 고형분과 액상분이 혼재된 피건조물은 축산폐기물, 음식물쓰레기는 물론 고농도 액상 폐기물도 포함한다.

본 발명에 따른 외통(10)은 건조 열원을 제공하도록 구비된다. 피건조물의 증발ㆍ건조를 위한 열원은 스팀 또는 열매체유가 적절하지만 고온의 가스를 사용할 수도 있다. 외통(10)은 상단과 하단에 각각 열원연결구(11)를 구비하여 열원의 투입구와 배출구로 사용한다. 물론 외통(10)의 열손실을 최소화하도록 외면에 단열재(16)를 부착해야 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 외통(10)은 내통(20)과 다수의 보강대(12)를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다. 외통(10)의 열원은 고온ㆍ고압 상태이고 그 변동이 심한 경우도 있으므로 변형이 발생하지 않도록 보강대(12)를 용접하는 것이 좋다. 보강대(12)는 열원 유체의 유동 저항과 소음을 축소하도록 파이프를 사용하지만 판재나 형강재를 배제하는 것은 아니다.

또, 본 발명에 따르면 피건조물을 분배하는 호퍼(24)를 지니는 내통(20)이 상기 외통(10)의 열원을 받도록 동심으로 결합된다. 내통(20)은 상측으로 투입구(21)를 지니고 하단에 배출구(22)를 지닌다. 외통(10)은 내통(20)의 상하단 일부를 제외한 몸통 부분을 감싼다. 내통(20)의 내부에서 투입구(21)의 하측으로 호퍼(24)가 설치된다. 호퍼(24)는 하단에 다수의 파이프를 구비하여 투입되는 피건조물을 내통(20)의 내면으로 회전시의 원심력에 의하여 고르게 분배한다. 내통(20)의 상측에서 투입구(21)의 반대편에 습공기 배출을 위한 배기구(23)를 설치한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 내통(20)은 호퍼(24)의 하방향으로 습공기 배출을 위한 임펠러(26)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 임펠러(26)는 호퍼(24)의 하방향에 설치되어 건조 과정의 습공기는 물론 호퍼(24)에서 발생하는 습공기도 배기구(23)로 배출시킨다.

또, 본 발명에 따르면 증발건조수단(30)이 상기 내통(20)에 동심으로 회전틀(31)을 회전 가능하게 수용하고, 내통(30)의 내면상으로 피건조물을 통과시키는 구조이다. 회전틀(31)은 외통(10), 내통(20)과 동심상으로 결합되는 브라켓으로서 상하단에서 회전 가능하게 지지된다. 피건조물은 내통(20)의 내면상으로 밀착되어 낙하하면서 외통(10)의 열원으로 증발ㆍ건조되고, 이 과정에서 발생하는 습증기는 회전틀(31)의 내부에서 상승하여 배출되며, 고형분은 지속적으로 낙하하여 하단의 배출구(22)로 배출된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 증발건조수단(30)은 회전틀(31)의 내측으로 통공(33)을 지닌 다수의 디스크(32)를 구비하고, 회전틀(31)의 외측으로 다수의 스크레이퍼(35)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 회전틀(31)의 내측으로 다층으로 설치되는 디스크(32)는 통공(33)을 통하여 습증기를 상승 배출한다. 회전틀(31)의 외측에 다층으로 설치되는 스크레이퍼(35)는 내통(20)에 부착, 건조되는 고형분을 탈락시키며 점진적인 낙하를 유도한다.

이때, 회전틀(31)은 디스크(32)와 스크레이퍼(35)를 지지하고 연결하는 부분으로서 선재나 판재의 형태이지만 경우에 따라서 원통형으로 형성하는 구성을 배제하는 것은 아니다.

또, 본 발명에 따르면 구동수단(40)이 상기 내통(20)의 분배호퍼(24)와 증발건조수단(30)을 작동하여 습공기를 배출하면서 고형분을 낙하시키는 구조이다. 구동수단(40)은 구동기(41)의 동력원으로 내통(20)의 분배호퍼(24)와 증발건조수단(30)을 작동한다. 구동기(41)로는 제어가 간편하고 용이한 가변속모터가 선호된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 구동수단(40)은 주축(44)과 보조축(46)을 상호 다른 속도로 회전하도록 구동기(41)에 연결하고, 습공기 배출과 고형분 낙하 속도를 설정된 비율로 조절하는 것을 특징으로 한다. 설치공간을 축소하기 위해 주축(44)과 보조축(46)은 동심상으로 설치하는 것이 좋다. 주축(44)은 구동기(41)에 직결하고 보조축(46)은 변속기구(42) 기어를 통하여 구동기(41)에 연결한다. 주축(44)에는 내통(20)을 연결하고, 보조축(46)에는 호퍼(24)와 임펠러(26)를 연결한다. 이 경우 구동기(41)는 증속의 기능을 수행하지만, 반대로 연결하는 경우 구동기(41)는 감속의 기능을 수행할 수도 있다. 어느 경우에나 보조축(46)은 주축(44)보다 4~8배의 속도로 회전되도록 유지한다.

이에 따라, 피건조물이 투입되면 호퍼(24)가 빠르게 회전하면서 하측으로 분배하고, 호퍼(24)보다 저속으로 회전하는 스크레이퍼(35)에 의하여 피건조물이 점진적으로 낙하되고, 열원의 작용에 의한 피건조물의 증발ㆍ건조 과정에서 발생한 습증기는 빠르게 회전하는 임펠러(26)에 의하여 배기구(23)로 배출된다.

만일, 투입되는 피건조물의 고형분과 액상분 함량 변화가 발생한다면 변속기구(42)를 통하여 주축(44)과 보조축(46)의 회전 속도를 용이하게 변경할 수 있으므로 피건조물의 낙하속도와 건조속도를 조절하여 고형분의 함수율을 비교적 정확하게 조절할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 외통 11: 열원연결구
12: 보강대 16: 단열재
20: 내통 21: 투입구
22: 배출구 23: 배기구
24: 호퍼 26: 임펠러
30: 증발건조수단 31: 회전틀
32: 디스크 33: 통공
35: 스크레이퍼 40: 구동수단
41: 구동기 42: 변속기구
44: 주축 46: 보조축

Claims (5)

1. 고형분과 액상분이 혼재된 피건조물을 증발하며 건조하는 장치에 있어서:
   건조 열원을 제공하는 외통(10);
   상기 외통(10)의 열원을 받도록 동심으로 결합되고, 피건조물을 분배하는 호퍼(24)를 지니는 내통(20);
   상기 내통(20)에 동심으로 회전틀(31)을 회전 가능하게 수용하고, 내통(30)의 내면상으로 피건조물을 통과시키는 증발건조수단(30); 및
   상기 내통(20)의 분배호퍼(24)와 증발건조수단(30)을 작동하여 습공기를 증발, 배출하면서 고형분을 낙하시키는 구동수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 증발 건조장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 외통(10)은 내통(20)과 다수의 보강대(12)를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 증발 건조장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 내통(20)은 호퍼(24)의 하방향으로 습공기 배출을 위한 임펠러(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 수직형 증발 건조장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 증발건조수단(30)은 회전틀(31)의 내측으로 통공(33)을 지닌 다수의 디스크(32)를 구비하고, 회전틀(31)의 외측으로 다수의 스크레이퍼(35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 수직형 증발 건조장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동수단(40)은 주축(44)과 보조축(46)을 상호 다른 속도로 회전하도록 구동기구(41) 기어에 연결하고, 습공기 배출과 고형분 낙하 속도를 설정된 비율로 조절하는 것을 특징으로 하는 수직형 증발 건조장치.

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