KR20160024655A - 선회유도체를 이용한 기류 건조장치 - Google Patents

선회유도체를 이용한 기류 건조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선회유도체를 이용한 기류 건조장치에 관한 것으로, 이를 위해 피건조물과 상향 열풍이 공급되는 상승기류층(110)과, 선회 열풍을 공급하여 피건조물을 선회시키는 선회기류층(120)과, 선회되는 피건조물을 목표 함수율까지 건조시키는 선회건조층(130)으로 구성되는 건조실린더(100); 및 상기 건조실린더(100)와 연결되어 건조된 피건조물을 하부로 배출하고, 배기 열풍은 중앙에 연결되는 배출관(210)을 통해 외부로 배출시키는 사이클론(200);을 포함하여 이루어지되, 상기 선회건조층(130)의 중심부에는 선회기류가 내벽면 근접부위에서 정체되는 것을 방지하기 위해 난기류를 발생시킬 수 있는 "콘" 형태의 원뿔형유도체(131)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

선회유도체를 이용한 기류 건조장치{FLASH DRYER WITH SWIRL INDUCER}
본 발명은 선회유도체를 이용한 기류 건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피건조물에 열풍을 동반한 상승기류를 공급하고, 상승기류에 실려 상향 이송되는 피건조물을 선회기류와 조우시켜 목표 함수율까지 건조시키고, 또한 원뿔형 유도체를 이용해 비선회입자들의 선회를 유도하고 피건조물의 배출을 용이하게 할 수 있는 선회유도체를 이용한 선회기류 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로 입자형태의 피건조물을 건조하는 건조장치는 내부에 열풍을 유입시켜 피건조물을 건조한 후 사이클론을 통해 건조된 피건조물을 배출하는 구성이다.
여기서 종래의 기류건조장치는 다공판으로 된 판 위에 입자상 피건조물을 놓고 다공판 밑에서 수직 상승하는 열풍과 측면에서 유입되는 열풍을 보내어 입자상 피건조물을 선회 건조하는 장치로, 구조가 간단하고 열효율이 좋으며 유지비가 낮은 장점이 있으나, 피건조물이 건조실린더의 중심부를 통해 선회하지 않고 배출되는 건조품질의 저하와 장시간 운전할 경우 입자들이 원활히 배출되지 않아서 발생하는 시스템장애의 문제점이 있었다.
이러한 기류건조장치로써, 열풍기류를 이용한 건조장치(등록번호:제10-0826252호)가 있다.
하지만, 이러한 종래의 열풍기류를 이용한 건조장치는 기류를 발생시키기 위해 하우징의 내부에 나선방향으로 다수의 분사노즐이 설치되기 때문에 아주 많은 양의 열풍이 필요하게 되고 이에 따라 에너지효율이 매우 저하되는 문제점이 있었다.
또한 피건조물를 하우징의 내부에서 건조시킨 후, 밸브를 개방하여 배출시키는 구조로, 밸브의 개방시간에 따라 피건조물의 함수율이 조절됨으로, 결국, 피건조물의 건조품질이 일정치 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 상승기류에 실려 상향 이송되는 피건조물을 선회기류와 조우시켜 목표 함수율까지 건조시킬 수 있도록 한 선회유도체를 이용한 기류 건조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2목적은, 원뿔형 유도체를 이용해 비선회입자들의 선회를 유도하고, 난기류를 발생시켜 피건조물의 배출을 용이하게 할 수 있는 선회유도체를 이용한 선회기류 건조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3목적은, 건조실린더의 내벽면을 따라 상승하지 못하고 정체하는 피건조물을 원뿔형 유도체와 스키점핑요철 구조물을 이용해 배출을 용이하게 할 수 있도록 한 선회유도체를 이용한 기류 건조장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제 1발명은 선회유도체를 이용한 기류 건조장치에 관한 것으로, 이를 위해 피건조물과 상향 열풍이 공급되는 상승기류층(110)과, 선회 열풍을 공급하여 피건조물을 선회시키는 선회기류층(120)과, 선회되는 피건조물을 목표 함수율까지 건조시키는 선회건조층(130)으로 구성되는 건조실린더(100); 및 상기 건조실린더(100)와 연결되어 건조된 피건조물을 하부로 배출하고, 배기 열풍은 중앙에 연결되는 배출관(210)을 통해 외부로 배출시키는 사이클론(200);을 포함하여 이루어지되, 상기 선회건조층(130)의 중심부에는 선회기류가 내벽면 근접부위에서 정체되는 것을 방지하기 위해 난기류를 발생시킬 수 있는 "콘" 형태의 원뿔형유도체(131)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
제 2발명은, 제 1발명에서, 상기 원뿔형유도체(131)는 선회건조층의 수직 유동방향을 따라 다수 설치되는 것을 특징으로 한다.
제 3발명은, 제 1발명 또는 제 2발명에서, 상기 선회건조층(130)의 내벽면에는 피건조물이 정체되는 것을 방지할 수 있도록 나선방향을 따라 돌출 형성되는 다수의 스키점핑요철(132)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 4발명은, 제 1발명에서, 상기 상승기류층(110)의 외측면에는 피건조물을 유입시킬 수 있도록 스크류피더(112)가 내장된 유입관(111)이 연결되고, 내부에는 상향 열풍이 유통될 수 있도록 다수의 통공(H)이 형성된 다공판(113)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
제 5발명은, 제 1발명에서, 상기 선회기류층(120)의 둘레에는 열풍을 선회시켜 유입시킬 수 있도록 접선방향으로 열풍유입관(124)이 연결된 챔버(121)와, 상기 챔버(121)로 공급된 선회열풍이 재차 선회되면서 내부로 공급될 수 있도록 원주면을 따라 절개된 절개부(122) 상에 일정각도로 경사지게 설치되는 다수의 선회열풍유도판(123)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치에 따르면, 건조실린더의 중심부에 위치된 원뿔형유도체를 이용하여 건조실린더의 중심영역에 위치한 선회되지 않은 피건조물을 선회시켜 피건조물의 균일한 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 건조실린더의 내벽면을 따라 상승하지 못하고 정체하는 피건조물을 원뿔형유도체와 스키점핑요철을 이용해 배출을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치의 단면 구성도,
도 2는 도 1에서 발췌된 건조실린더의 단면구성도,
도 3은 도 2의 A-A'선에 따른 단면도,
도 4는 도 2의 B-B'선에 따른 단면도,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치의 작동도,
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치의 단면구성도,
도 6은 도 5의 C-C'선에 따른 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "결합된다", "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속되거나 또는 직접 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 결합되거나 또는 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치의 단면 구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 건조실린더의 단면구성도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 2의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 피건조물에 열풍을 동반한 상승기류를 공급하고, 상승기류에 실려 상향 이송되는 피건조물을 선회기류와 조우시켜 목표 함수율까지 건조시키고, 또한 원뿔형 유도체를 이용해 비선회입자들의 선회를 유도하고 피건조물의 배출을 용이하게 할 수 있는 선회유도체를 이용한 선회기류 건조장치에 관한 것이다.
이러한 본원발명은 건조실린더(100)의 통기단면을 축소시켜 상대적으로 작은 열풍의 송풍량으로도 피건조물을 건조 배출을 용이하게 할 수 있다.
이러한 선회유도체를 이용한 기류 건조장치는 크게 2부분으로 구성되는데, 이는 피건조물을 열풍 건조시키는 건조실린더(100)와, 피건조물과 배기 열풍을 분리시키는 사이클론(200)으로 구성된다.
상기 건조실린더(100)는 3부분으로 구성되는데, 이는 상승기류층(110)과, 선회기류층(120)과, 선회건조층(130)으로 분리 구성된다.
상기 상승기류층(110)은 피건조물을 공급받아 기류가변층(120)으로 유도할 수 있도록 기능한다.
이를 위해 상기 상승기류층(110)의 하부에는 상향 열풍이 공급되며, 측부에는 스크류피더(112)가 내장된 유입관(111)이 연결되어 열풍이 배기되는 것을 방지하면서 내부압력에 관계없이 피건조물을 내부로 원활히 공급할 수 있도록 구성된다.
또한 상기 상승기류층(110)의 바닥면에는 상기 스크류피더(112)를 통해 낙하되는 피건조물을 안착시키고, 열풍을 동반한 상향 열풍이 유통될 수 있도록 다수의 통공(H)이 형성된 다공판(113)이 결합되는 구조이다.
이 때 이 때 상기 다공판(113)의 상면 중심부에는 모터(125)에 의해 회전하는 교반날개(114)가 배치되어 낙하되는 피건조물을 선회력에 의해 유동시켜 교반시킬 수 있도록 구성된다.
한편 상기 선회기류층(120)은 상승기류에 실린 피건조물의 체류시간을 증대시켜 목표 함수율까지 건조될 수 있도록 기능한다.
이러한 상기 선회기류층(120)은 열풍을 공급받아 선회기류로 전환시켜 상향 열풍과 합류되도록 함으로써, 결과적으로 피건조물을 선회시킬 수 있는 구성이다.
이를 위해 상기 선회기류층(120)의 둘레에는 열풍을 선회시켜 유입시킬 수 있도록 접선방향으로 열풍유입관(124)이 연결된 챔버(121)가 외장되고, 상기 챔버(121)로 공급된 선회열풍이 재차 선회되면서 내부로 공급될 수 있도록 원주면을 따라 절개된 절개부(122) 상에 일정각도로 경사지게 설치되는 다수의 선회열풍유도판(123)을 더 포함하는 구성이다.
이와 같은 구조는 이와 같은 구조는 열풍이 공급되면 챔버(121)의 내부에서 선회되도록 하고, 챔버(121)의 내부에서 선회되는 열풍은 각각의 선회열풍유도판(123)을 통해 선회기류층(120)의 내부로 선회기류가 고속 선회될 수 있도록 한 구조이다.
아울러 상기 선회건조층(130)의 중심부에는 피건조물이 내벽면을 따라 정체되는 것을 방지하기 위해 난기류를 발생시킬 수 있는 있는 "콘" 형태의 원뿔형유도체(131)가 더 설치되는 구성이다.
여기서 선회건조층(130)의 내벽면에 근접할수록 열풍의 벽면 점착조건(no-slip condition)때문에 상승되는 힘이 작아지므로 선회건조층(130)의 일정 높이에서는 선회기류가 정체되는 현상이 발생된다.
이러한 상기 원뿔형유도체(131)는 선회기류가 정체되는 지점에 설치되어 선회되지 않는 선회건조층의 중심부에 위치한 피건조물을 선회건조층(130)의 내벽면으로 유도하여 난기류를 발생시켜, 결국 피건조물이 선회기류와 함께 상승될 수 있도록 기능한다.
아울러 상기 원뿔형유도체(131)는 실시예로 한 개가 설치되어 있지만, 피건조물의 밀도 및 입자크기, 건조실린더의 길이 및 직경, 건조량에 따라 수직 유동방향으로 2개, 3개, 4개 등 설치될 수 있음은 물론이다.
이러한 선회건조층(130)에서는 피건조물의 열전달 및 물질전달 향상에 따라 목표 함수율 까지 건조시켜 사이클론(200)으로 공급된다.
상기 사이클론(200)으로 공급된 피건조물은 내부를 선회하여 하부로 배출되여 수거되고, 습공기가 포함된 배기 열풍(습공기)은 배출관(210)을 통해 대기로 방출된다.
이하에서는 본 발명에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치의 작동도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 피건조물은 유입관(111)에 설치된 스크류피더(112)를 통해 상승기류층(110)으로 공급되면 다공판(113)의 상부로 낙하되고, 다공판(113)의 상부로 낙하된 피건조물은 교반날개(114)에 의해 교반된다.
동시에 열풍은 송풍기(미도시)를 통해 외부공기를 강제 압송시켜 열풍공급부(미도시)를 거쳐 가열된 후 분기되어 건조실린더(100)의 하부와, 선회기류층의 챔버로 공급된다.
건조실린더(100)의 하부로 공급된 열풍을 동반한 상향 열풍은 다공판(113)으로 낙하된 피건조물 입자를 쏘아 올린다.
그러면 피건조물은 상향 열풍과 함께 선회기류층(120)으로부터 공급되는 선회기류와 합류되어 선회건조층(130)으로 상승된다.
이 때 피건조물은 선회건조층(130)의 내벽면에 근접할수록 열풍의 벽면 점착조건(no-slip condition)때문에 상승되는 힘이 작아지므로 선회건조층(130)의 일정 높이에서는 피건조물이 정체되는 현상이 발생되는데, 이는 상기 원뿔형유도체(131)의해 피건조물이 상승될 수 있도록 한다.
선회건조층(130)에서는 선회열풍에 의해 피건조물의 체류시간 증대에 따라 목표 함수율 까지 건조시켜 사이클론(200)으로 공급된다.
사이클론(200)으로 공급된 피건조물은 내부를 선회하여 하부로 배출되여 수거되고, 습공기가 포함된 배기 열풍(습공기)은 배출관(210)을 통해 대기로 방출된다.
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 선회유도체를 이용한 기류 건조장치의 단면구성도이고, 도 6은 도 5의 C-C'선에 따른 단면도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2실시예는 제 1실시예를 포함하며, 다만 상기 선회건조층(130)의 내벽면에는 선회기류가 내벽면에 근접되어 정체되는 것을 방지할 수 있도록 나선방향을 따라 돌출 형성되는 다수의 스키점핑요철(132)을 더 포함하는 구성이다.
여기서 원뿔형유도체(131)를 통과한 피건조물 역시 선회건조층(130)의 일정높이에서는 정체되는 현상이 발생된다.
이 때 상기 스키점핑요철(132)은 피건조물이 정체되는 지점을 시작으로 선회기류의 선회반경에 대응하게 나선방향으로 다수 설치되어 선회건조층(130)의 내벽면에 피건조물이 정체되는 것을 방지하여 상승될 수 있도록 기능한다.
즉, 상기 스키점핑요철(132)은 상대적으로 수직 상승속도가 높은 건조실린더의 중심부쪽으로 피건조물을 유도함으로써 피건조물의 상승을 도와주어 피건조물의 정체현상을 방지할 수 있게 된다.
[실험예]
건조실린더에 원뿔형유도체와 스키점핑요철을 설치하지 않은 상태에서 피건조물을 건조시키기 위해 선회열풍을 공급하여 시뮬레이션 하였다.
그 결과, 도 7과 같이, 피건조물은 건조실린더의 내벽면에 근접할수록 열풍의 벽면 점착조건(no-slip condition)때문에 상승되는 힘이 작아지므로 건조실린더의 내벽면에서 피건조물이 정체되는 현상이 발생됨을 알 수 있었다.
또한 도 8과 같이, 건조실린더에 원뿔형유도체와 스키점핑요철을 설치하지 않은 상태에서 피건조물을 건조시키기 위해 건조실린더의 하부로는 상승열풍을 공급하고, 건조실린더의 반경방형으로는 선회열풍을 공급하여 상승열풍과 선회열풍이 조우하도록 시뮬레이션 하였다.
그 결과, 건조실린더의 일정높이에서는 열풍의 벽면 점착조건(no-slip condition)때문에 상승되는 힘이 작아지므로 건조실린더의 내벽면에서 피건조물이 정체되는 현상이 발생되고, 건조실린더의 중앙영역에서는 선회되지 않은 피건조물이 상승열풍에 실려 충분히 건조되지 않은 상태에서 배출되는 것을 알 수 있었다.
반면, 본 발명의 제 1실시예와 같이, 건조실린더의 중앙영역에 원뿔형유도체를 다단 설치하여 시뮬레이션 하였다.
그 결과, 도 9와 같이, 원뿔형유도체는 선회기류가 정체되는 지점에 설치되어 건조실린더의 중심부에 위치한 피건조물을 건조실린더의 내벽면으로 유도함을 알 수 있었다. 이는 결국, 원불형유도체가 난기류를 발생시켜 피건조물이 선회기류와 함께 상승되도록 유도하는 것을 알 수 있었다.
또한 본 발명의 제 2실시예와 같이, 건조실린더의 중앙영역에는 원뿔형유도체를 설치하고, 내벽면에는 스키점핑요철을 형성하여 시뮬레이션 하였다.
그 결과, 도 10과 같이, 원뿔형유도체는 건조실린더의 내벽면으로 피건조물을 유도하여 피건조물이 선회기류와 함께 상승되도록 하고, 스키점핑요철의 설치 구간에서는 상대적으로 수직 상승속도가 높은 건조실린더의 중심부쪽으로 피건조물을 유도함으로써 피건조물의 상승을 도와주어 피건조물의 정체현상을 방지하는 하는 것을 알 수 있었다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.
100: 건조실린더 110: 상승기류층 111: 유입관
112: 스크류피더 113: 다공판
114: 교반날개
120: 선회기류층 121: 챔버
122: 절개부 123: 선회열풍유도판
124: 열풍유입관 130: 선회건조층
131: 원뿔형유도체 132: 스키점핑요철
M: 모터
200: 사이클론 210: 배출관

Claims (5)

  1. 피건조물과 상향 열풍이 공급되는 상승기류층(110)과, 선회 열풍을 공급하여 피건조물을 선회시키는 선회기류층(120)과, 선회되는 피건조물을 목표 함수율까지 건조시키는 선회건조층(130)으로 구성되는 건조실린더(100); 및
    상기 건조실린더(100)와 연결되어 건조된 피건조물을 하부로 배출하고, 배기 열풍은 중앙에 연결되는 배출관(210)을 통해 외부로 배출시키는 사이클론(200);을 포함하여 이루어지되,
    상기 선회건조층(130)의 중심부에는 선회기류가 내벽면 근접부위에서 정체되는 것을 방지하기 위해 난기류 발생 및 통기 단면을 축소할 수 있는 "콘" 형태의 원뿔형유도체(131)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 선회유도체를 이용한 기류 건조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 원뿔형유도체(131)는 선회건조층의 길이방향을 따라 다수 설치되는 것을 특징으로 하는 선회유도체를 이용한 기류 건조장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 선회건조층(130)의 내벽면에는 선회기류가 내벽면에서 정체되는 것을 방지할 수 있도록 나선방향을 따라 돌출 형성되는 다수의 스키점핑요철(132)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선회유도체를 이용한 기류 건조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상승기류층(110)의 외측면에는 피건조물을 유입시킬 수 있도록 스크류피더(112)가 내장된 유입관(111)이 연결되고, 내부에는 상향 열풍이 유통될 수 있도록 다수의 통공(H)이 형성된 다공판(113)이 설치되는 것을 특징으로 하는 선회유도체를 이용한 기류 건조장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 선회기류층(120)의 둘레에는 열풍을 선회시켜 유입시킬 수 있도록 접선방향으로 열풍유입관(124)이 연결된 챔버(121)와, 상기 챔버(121)로 공급된 선회열풍이 재차 선회되면서 내부로 공급될 수 있도록 원주면을 따라 절개된 절개부(122) 상에 일정각도로 경사지게 설치되는 다수의 선회열풍유도판(123)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선회유도체를 이용한 기류 건조장치.
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