KR20200130727A - 플레이트형 재료를 건조하기 위한 건조 장치용 노즐 박스 - Google Patents

플레이트형 재료를 건조하기 위한 건조 장치용 노즐 박스 Download PDF

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KR20200130727A
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크리스토프 슈트래트만스
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그렌쩨바흐 베에스하 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 건조 장치 내에서 건조 공기에 의해 건조될 플레이트(8)에 대해 횡방향으로 건조 장치 내에 배치된 노즐 박스(7, 7')에 관한 것이다. 상기 노즐 박스(7,7')는 적어도 노즐 박스(7, 7') 내에서 건조 공기의 유동 방향에 대해 수직인 방향으로 원추형 형태를 보유하며, 노즐들(18)이 구비되어 있고 플레이트(8) 쪽을 향하는 건조 표면을 가지며, 이때 건조 공기는 건조 표면 내에 줄지어 배치된 복수의 노즐(18)에서 배출되어 플레이트(8) 상으로 흐른다. 노즐 박스(7, 7')는, 건조 표면 대비 제곱 미터당 노즐들(18)의 개구부들의 합의 비율이 1.1% 미만인 것을 특징으로 한다.

Description

플레이트형 재료를 건조하기 위한 건조 장치용 노즐 박스
본 발명은, 건조 장치 내에서 건조 공기에 의해 건조될 플레이트에 대해 횡방향으로 건조 장치 내에 배치되는 노즐 박스에 관한 것으로, 상기 노즐 박스는 적어도 노즐 박스 내에서 건조 공기의 유동 방향에 대해 수직인 방향으로 원추형 형태를 보유하며, 노즐들이 구비되어 있고 플레이트 쪽을 향하는 건조 표면을 가지며, 이때 건조 공기는 건조 표면 내에 줄지어 배치된 복수의 노즐에서 배출되어 플레이트 상으로 흐른다.
건조 장치는, 건조 장치에 의해 에워싸인 건조 챔버를 통해 층을 이루어 안내될 수 있는 플레이트들을 건조하기 위해 이용되며, 건조 장치 내에서 플레이트들은, 커버 박스 내에서 발생한 후에 압력 챔버를 경유하여 노즐 박스들 내로 유입되는 건조 공기에 의해 건조되기 위해 접촉될 수 있으며, 상기 건조 공기는 플레이트들로부터 습기를 흡수한 후에 흡입 챔버를 경유하여 배출될 수 있다.
석고판과 같은 플레이트형 재료의 건조는 바람직하게, 가열된 공기의 과류(overflow) 형태로 주로 대류성 열 전달을 통해 수행된다. 일반적으로 복수의 층에 걸쳐 배치된 플레이트들은 롤러 컨베이어 또는 필터 밴드(filter band)와 같은 이송 장치들에 의해 건조기를 통과하여 안내된다. 종래 기술에 따르면, 건조 설비들은 대개 공기 순환 모드로 작동된다. 이런 경우, 건조 공기는 여러 번 플레이트들에 도달하게 되고, 접촉될 때마다 다시 가열된다. 이런 방식으로, 공기에 습기가 점점 더 많아지고, 주변 환경으로 습기 및 연도 가스(flue gas)를 배출하기 위해 배기공기로서 건조 공기 중 소량만 주변 환경으로 방출된다. 다양한 타입의 건조기 구조의 특징 차이들은 건조 대상물에 대한 공기 안내의 유형을 형성한다. 공기는 실질적으로 횡방향 환기, 종방향 환기, 또는 이른바 임팩트 제트(impact jet) 환기의 형태로 플레이트들에 안내될 수 있다.
횡방향 환기의 경우, 건조 공기는 측면에서부터 플레이트형 재료의 이송 방향에 대해 횡방향으로, 건조 대상물 위쪽으로 안내된다. 건조 공기는 건조 대상물에 걸친 자신의 경로에서 점진적으로 냉각되기 때문에, 그로 인해 폭에 걸쳐서 상이한 건조 속도들이 나타난다. 그러므로 이런 방법은 석고판과 같은 민감한 재료의 경우에는 적용되지 못한다. 종방향 환기의 경우, 건조 공기는 건조기의 종축을 따르는 긴 경로에 걸쳐서 이동하는 동시에 플레이트 위를 지나 흐르면서 건조시키며, 그로 인해 강하게 냉각된다. 따라서, 건조 공기는 저온 상태에서, 에너지 측면에서는 매우 유리하게 건조 공기의 이슬점 가까이에서 배출될 수 있다. 그런 다음, 열교환기를 이용한 신선 공기의 가열을 위해, 목표한 대로 응축열이 사용될 수 있다.
임팩트 제트 환기의 경우, 건조 공기는 건조 설비의 측면에서부터 건조 챔버라고도 지칭되는 노즐 박스들 내에 도달되어 공기 유출 노즐들을 경유하여 수직으로 건조 대상물의 표면 위로 송풍된다. 그곳으로부터 상기 공기는 건조 설비의 반대편 측면 쪽으로 유동한다. 유사한 구성에 따라 작동하는 건조기들은 이제 전 세계적으로 보급되어 있다. 상기 건조기들의 장점은, 각각 개별적으로 환기되고 가열될 수 있는, 상대적으로 짧은 다수의 건조 챔버로 이루어진 구성을 통해, 건조기의 길이에 걸쳐 원하는 건조 온도 및 공조 조건이 자유롭게 선택될 수 있다는 점이다. 따라서, 건조 대상물의 요구에 맞게 건조 조건이 조정될 수 있다. 또한, 건조기는 예컨대 제품 교체 시 용이하게 제어될 수 있다. 임팩트 제트 입사 유동 시 우수한 열 전달을 통해 상기 건조기들은, 종방향 환기에 의해 과류(overflow)되는 유사한 건조기보다 훨씬 더 짧게 구성될 수 있다. 그 외에도, 노즐 박스 기울기의 조정을 통해, 건조 대상물의 폭에 걸쳐서 매우 균일한 건조가 달성될 수 있다. 각 챔버의 배출 공기는 개별적으로 배출되어 수집된다. 여기에는 공정에 기인한 높은 건조 온도를 갖는 챔버도 속하기 때문에, 전체적으로 높은 배기 온도가 발생한다. 열 교환기를 사용하더라도 배출 공기 중 습기에 함유되어 있는 응축열을 유용하게 사용하기는 거의 어렵다.
이러한 설비는 DE 19 46 696 A호에 석고판 건조용으로 기술되어 있다. 건조기 챔버가, 최대한 높은 입열 및 건조 대상물의 폭에 걸쳐 최대한 균일한 건조가 보장되도록 형성되어 있다.
DE 26 13 512 A1호로부터는, 2단계 건조 방법이 사용되는 건조 설비가 공지되어 있다. 이런 경우, 제2 건조 단계는 열 교환기의 개재 하에 제1 건조 단계의 배출 공기로 가열된다. 플레이트들은 온도 및 공기 중 습도가 높은 제1 건조기 단계와, 온도 및 공기 중 습도가 상대적으로 낮은 제2 건조기 단계에서 건조된다. 이 경우, 제1 단계는 종방향으로 환기되고, 제2 단계는 횡방향으로 환기된다.
DE 10 2009 059 822 B4호로부터는, 건조 챔버들로 분할된 장치를 통해 층을 이루어 안내되는 플레이트들을 건조하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 여기서 플레이트들은 건조 장치 내에서 임팩트 제트 환기에 의해 건조 공기와 접촉되고, 임팩트 제트 환기는 횡방향 환기형 노즐 박스들에 의해 보장된다. 이 경우, 건조 장치는 건조 설비에서 주 건조 단계 또는 최종 건조 단계이다. 건조 설비는, DE 10 2005 017 187 B4호에서 공지된 것처럼, 임팩트 제트 환기의 원리에 따라 기능하는 복수의 건조 구역을 포함할 수 있다.
본 발명의 과제는, 에너지를 절약하기 위해, 팬(fan) 출력이 동일한 조건에서 더 집중적인 건조가 달성되고 상대적으로 더 낮은 건조 온도의 이용이 가능해지도록 공지된 노즐 박스를 개선하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 특허 청구항 제1항에 명시된 것처럼 해결된다.
본 발명에 따라 제공되는 것처럼, 건조 표면 대비 제곱 미터당 노즐들의 개구부들의 합의 비율을 1.1% 미만으로 감소시키면 건조 출력은 악화되지만, 공기량이 동일한 조건에서 집중 건조와 결부된 공기 배출 속도는 더욱 높아진다. 그러나 이로써 동시에 노즐들에서의 압력 손실도 증가하며, 이로 인해 공기 분배가 촉진되긴 하나 전기 소모량이 늘어난다. 공기량의 감소는 특정 조치로서 오히려 건조의 악화가 예상된다. 그러나 놀랍게도, 종래 기술에 따라 통상적인, 건조 표면 대비 제곱 미터 당 노즐들의 개구부들의 합의 비율의 값이 감소할 때 공기 순환량의 감소를 통해, 종래 기술에 따른 건조 방법에서보다 전기 소모량은 더 높지 않으면서도, 건조가 표준 실시예의 경우보다 훨씬 더 집중적으로 이루어진다는 사실이 확인되었다. 따라서, 전기 소모량이 동일한 조건에서 더 나은 건조가 달성된다.
노즐에서의 압력 손실은 상대적으로 더 높고, 전체 건조 필드에서의 유동은 상대적으로 더 적은 공기량으로 인해 더 잔잔하다. 그러나 이러한 두 가지 상황은 다수의 층에 걸쳐서, 그리고 건조기 폭에 걸쳐서 공기 분배를 개선함으로써, 건조 공기의 더욱 높은 효율이 달성된다.
본 발명에 따라 구성된 노즐 박스에서, 플레이트들의 측면 영역에서 과도하게 가열되는 플레이트 구역이 현저히 감소하는 점이 바람직한 것으로서 입증되었다. 그에 추가로, 본 발명에 따라 구성된 노즐 박스들을 구비한 건조 장치는 종래 건조 장치들보다 더 간단하게 작동될 수 있다. 유지보수 비용도 절감된다. 또한, 각각 서로 나란히 배치된 노즐 박스들을 포함한 다수의 층으로서 형성된 건조기 챔버에 걸친 공기 분배도 개선된다. 노즐들에서 상대적으로 더 높은 압력 손실이 야기되며, 건조 공기의 공기 순환이 감소된다.
따라서, 전체적으로 플레이트형 재료, 특히 석고판의 더욱 효율적인 건조가 달성되며, 건조될 플레이트들로 건조 공기의 더욱 균일한 분배가 달성된다.
본 발명에 따른 장치를 통해, 플레이트형 재료들은 종래 기술에 비해 더 적은 에너지 소비로 임팩트 제트 환기에 의해 부드럽게 건조될 수 있다.
바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.
바람직하게는, 건조 표면의 제곱 미터 당 공기 순환량이 0.13㎥/㎡ 미만일 때에도 건조 공기의 균일한 유동에 기여한다.
노즐들의 지름이 10㎜ 미만일 때, 마찬가지로 균일한 건조가 촉진된다.
바람직한 방식으로, 노즐들에서 유출되는 건조 공기의 속도는 17 내지 21m/s이다.
노즐들 간의 이격 간격을 60㎜ 이상으로 선택함으로써도 공기 유동이 균일화된다.
바람직하게는, 노즐들이 노즐 박스의 종방향으로 연장되는 3개의 열로 배치된다.
바람직하게는, 상기 열들이 55㎜ 내지 80㎜의 이격 간격을 갖는다.
그 대안으로, 노즐 박스들이 노즐 박스들 내 건조 공기의 유동 방향에 대해 수직 공간 방향으로만 원추형으로 형성되거나, 추가로 또 다른 공간 방향으로도 원추형으로 구성된다.
건조될 플레이트 상으로 노즐 박스의 열 복사의 더 나은 배향을 달성하기 위해, 추가로 노즐 박스의 양쪽 종방향 측들에, 노즐 열들의 측면으로 건조될 플레이트 쪽을 향하는 방향으로 각각 하나의 복사판(radiation plate)이 배치된다. 그렇게 하여, 이들 복사판은 노즐 박스의 측면 영역에서의 건조를 개선하는데, 그 이유는 노즐 박스의 복사 열이 석고판쪽 방향으로 집속되기 때문이다.
바람직하게는, 플레이트까지 노즐들의 이격 간격은 최소한 22㎜이며, 최대값은 50㎜에 이른다.
본 발명은 또한, 건조 장치에 의해 에워싸인 건조 챔버를 통해 층을 이루어 안내될 수 있는 플레이트들을 건조하기 위한 건조 장치에 관한 것이며, 건조 장치 내에서 플레이트들은, 커버 박스 내에서 발생한 후에 압력 챔버를 경유하여 노즐 박스들 내로 유입되는 건조 공기에 의해 건조되기 위해 접촉될 수 있으며, 상기 건조 공기는 플레이트들로부터 습기를 흡수한 후에 흡입 챔버를 경유하여 배출될 수 있으며, 상기 건조 장치는 앞에서 명시한 것처럼 구성된 복수의 노즐 박스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하기에서는 일 실시예에 기초하여 본 발명에 따른 노즐 박스가 더욱 상세하게 기술된다.
도 1은 압력 챔버, 건조 챔버 및 흡입 챔버를 포함하는 건조 장치의 종단면도이다.
도 2는 각각 건조될 플레이트들 사이에 서로 겹쳐 배치되는, 도 1에 따른 2개의 노즐 박스의 측면도이다.
도 3은 건조될 플레이트를 향하는, 이중 원추형 노즐 박스의 측면의 상면도이다.
도 4는 건조 장치의 흡입 챔버로 향하는, 도 2에 따른 노즐 박스의 단부 영역의 등각 투상도이다.
횡방향 환기형 석고판 냉각기의 건조 장치(도 1) 내에서는, 그 유동 방향이 화살표들로 표시되어 있는 건조 공기가 유동한다. 예열된 신선 공기가 연소 공기(2)로서 버너(1)로 공급된다. 버너(1)를 통해 가열된 공기가 공기 순환 팬(4)을 통해 압력 챔버(5) 내로 전달된다. 압력 챔버(5)는 건조 챔버(6)의 개별 층들 내로 공기를 균일하게 분배하는 역할을 한다. 이 경우, 공기는 우선 노즐 박스들(7) 내에서 압축되고, 노즐 박스로부터 상기 공기가 노즐 박스들의 상면 내지 하면 상에 배치되어 있는 오리피스 노즐들을 통해 수직으로 석고판들(8) 또는 다른 건조될 플레이트들로 송풍된다. 플레이트들(8)은 지지 롤러들 상에 안착되며, (여기서는 별도로 설명되지 않는) 이송 장치(transport device)에 의해 도 1의 관찰 평면에 대해 수직으로 이송된다. 지지 롤러들은 노즐 박스들(7) 사이에, 그리고 약간 그 위쪽에 배치되며, 그럼으로써 건조 공기가 지지 롤러들 사이에서 플레이트들(8)로 흐른다.
커버 박스(11)에서부터 압력 챔버(5) 내로, 그리고 이 압력 챔버에서부터 노즐 박스들(7)을 경유하여 플레이트들(8)을 따라서 흡입 챔버(9) 내로 건조 공기의 최적의 유동 및 유입을 보장하기 위해, 압력 챔버(5)의 폭은 흡입 챔버(9)의 폭에 비해 더 크다. 공기 흐름의 안내를 위해, 배플판들(baffle plate; 12, 13, 14, 15)이 제공될 수 있으며, 공기 흐름의 균일화를 위해 공기 정류기(16)도 추가로 제공된다.
실질적으로 연소 가스, 신선 공기, 및 건조를 통해 생성된 수증기에 상응하는 건조 공기 부분은 배기 덕트(10)를 통해 빠져나간다. 버너(1)에서 공기 순환 회로가 닫힌다.
2개의 노즐 박스(7)(도 2)는 각각 건조될 2개의 플레이트(8) 사이에 배치된다. 흡입 챔버(9)를 향하는 측에서 노즐 박스들은 고정을 위해 이용되는 부재(17)에 의해 상호 이격되어 있다. 도 3에는, 노즐 박스들(7)과 달리, 건조될 플레이트(8) 쪽으로 흐를 공기가 배출되는 노즐들(18)을 구비한 평면에서도 마찬가지로 흡입 챔버(9) 쪽으로 갈수록 가늘어지는 이중 원추형 노즐 박스(7')가 도시되어 있다.
각각 하나의 플레이트(8)를 향하는 측에, 각각의 노즐 박스(7)가 각각 3개의 열로 배치된 노즐들(18)을 구비하며, 이들 노즐로부터 건조 공기가 배출되어 각각의 플레이트(8) 쪽으로 흐른다.
흡입 챔버(9)를 향하는 측에, 노즐 박스들(7)은 막음판(19)(도 4)(closing plate)의 위쪽 또는 아래쪽에 슬롯(20)을 가지며, 이 슬롯을 통해 오염물이 노즐 박스(7)에서 제거될 수 있다. 추가로, 복사판들(21)은 건조될 플레이트(8)를 향하는, 노즐 박스들(7)의 표면들의 각각의 종방향 측에 배치된다.

Claims (12)

  1. 건조 장치 내에서 건조 공기에 의해 건조될 플레이트(8)에 대해 횡방향으로 건조 장치 내에 배치된 노즐 박스(7, 7')로서, 상기 노즐 박스는 적어도 노즐 박스(7, 7') 내에서 건조 공기의 유동 방향에 대해 수직인 방향으로 원추형 형태를 가지며, 노즐들(18)이 구비되어 있고 플레이트(8)로 쪽을 향하는 건조 표면을 포함하며, 이때 건조 공기는 건조 표면 내에 줄지어 배치된 복수의 노즐(18)에서 배출되어 플레이트(8) 상으로 흐르는, 노즐 박스에 있어서,
    건조 표면 대비 제곱 미터당 노즐들(18)의 개구부들의 합의 비율이 1.1% 미만인 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  2. 제1항에 있어서, 건조 표면의 제곱 미터 당 공기 순환량은 0.13㎥/㎡ 미만인 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노즐들은 10㎜ 미만의 지름을 갖는 개구부들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 노즐들에서 배출되는 건조 공기의 속도는 17 내지 21m/s 사이인 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 노즐들은 상호 간에 60㎜ 이상의 이격 간격을 갖는 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 노즐들은 노즐 박스의 종방향으로 연장되는 3개의 열로 배치되는 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  7. 제6항에 있어서, 상기 열들은 55㎜ 내지 80㎜의 이격 간격을 갖는 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 박스는 수직 공간 방향으로만 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 박스는, 자신의 양쪽 종방향 측에, 노즐 열들의 측면으로 플레이트(8) 쪽을 향하는 방향으로 각각 하나의 복사판(21)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 플레이트(8)까지 노즐들(18)의 이격 간격은 최소한 22㎜인 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7, 7').
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 박스는 이중 원추형 형태를 가진 것을 특징으로 하는, 노즐 박스(7').
  12. 건조 장치에 의해 에워싸인 건조 챔버(6)를 통해 층을 이루어 안내될 수 있는 플레이트들(8)을 건조하기 위한 건조 장치로서, 건조 장치 내에서 플레이트들(8)은, 커버 박스(11) 내에서 발생한 후에 압력 챔버(5)를 경유하여 노즐 박스들(7, 7') 내로 유입되는 건조 공기에 의해 건조되기 위해 접촉될 수 있으며, 상기 건조 공기는 플레이트들(8)로부터 습기를 흡수한 후에 흡입 챔버(9)를 경유하여 배출될 수 있는, 건조 장치에 있어서,
    상기 건조 장치는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 복수의 노즐 박스(7, 7')를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건조 장치.
KR1020207029268A 2018-03-15 2019-03-15 플레이트형 재료를 건조하기 위한 건조 장치용 노즐 박스 KR20200130727A (ko)

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