KR20220001250A - 펠릿 성형기용 컨디셔너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펠릿 원료 호퍼로부터 펠릿 원료를 공급하는 정량 공급 스크류와 펠릿 원료를 압축 성형하는 펠릿 밀 사이에 설치되고, 투입된 펠릿 원료에 수분 또는 증기를 공급하여 펠릿의 함수율을 조절하는 펠릿 성형기용 컨디셔너로서, 펠릿 원료 투입구 및 펠릿 원료 배출구를 구비한 원통형 본체; 상기 본체의 길이방향을 따라 상기 본체의 내부 중심에 회전 가능하게 설치된 회전축; 상기 본체 내부에 수분 또는 증기를 공급하기 위해 상기 본체의 외면에 설치된 적어도 하나 이상의 가수 노즐; 및 상기 회전축으로부터 반경방향으로 연장되고 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정의 간격을 갖도록 배치된 복수의 패들로 이루어진 패들 배열체를 포함하는 펠릿 성형기용 컨디셔너에 관한 것으로서, 펠릿 밀의 과부하를 방지하고 펠릿의 함수율을 적절하게 조절할 수 있다.

Description

펠릿 성형기용 컨디셔너{Conditioner for pellet manufacturing machine}
본 발명은 원료의 함수율을 조절하기 위한 펠릿 성형기용 컨디셔너에 관한 것이다.
전 세계적인 경제불황과 고유가, 자원고갈, 지구 온난화 등 다양한 상황에 의해 종래의 화석연료의 사용 및 그 활용도에 많은 제약을 받고 있는 상태에서, 화석연료를 대체하는 자원 및 기술개발이 근래에 들어 더욱 요청되고 있다.
특히, 난방용 화석연료의 사용을 줄이기 위해 종래에 그냥 버려지던 목재를 근래에 들어 자원으로 재활용하는 다양한 기술개발이 이루어지고 있다. 즉 목재를 난방용 연료로 사용하기 위한 하나의 형태로, 목재를 톱밥으로 만들어서 고형연료를 제조하는 기술 및 장치들이 다양한 형태로 개발되고 있다.
그 일례로, 목재의 부산물인 톱밥을 일정한 크기로 압축 성형한 펠릿(pellet)을 난방용 연료로 많은 생산이 이루어지고 있으며, 그 이용도 점차 증가하는 추세에 있다. 이러한 펠릿(pellet)은 해당 원료를 고압으로 압축 성형한 고형물로, 그 원재료에 따라 그 사용하는 용도도 연료용, 비료용, 사료용 등 다양한 용도로 개발되고 있다.
한편, 펠릿을 성형할 때는 펠릿 원료의 함수율이 매우 중요한 역할을 한다. 펠릿의 함수율은 수분의 적정성에 따라 만들고자 하는 펠릿의 겉보기 밀도, 내구성, 길이 등과 같은 펠릿의 물리적 특성에 영향을 끼침과 동시에 펠릿 밀의 부하(암페어), 펠릿 다이스의 압축 비율에도 영향을 미친다.
이에 따라 투입되는 펠릿 원료를 펠릿 밀에 투입하기 전에 컨디셔너(conditioner)라는 장치를 이용하여 수분 또는 증기를 펠릿 원료에 투입하여 원료의 함수율을 조정하거나 원료의 상태를 펠릿화하기 좋게 전처리를 해야할 필요가 있다.
선행기술문헌 1: 등록특허공보 제10-0901792호(2009.06.25.)
선행기술문헌 2: 등록특허공보 제10-1730019호(2017.04.27.)
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 발명된 것으로서, 펠릿 성형기에 투입된 펠릿 원료의 함수율을 조정하기 위해 펠릿 원료에 수분 또는 증기를 공급할 수 있는 펠릿 성형기용 컨디셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 펠릿 밀의 과부하를 방지하고 펠릿의 함수율을 적절하게 조절할 수 있는 펠릿 성형기용 컨디셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 펠릿 원료 호퍼로부터 펠릿 원료를 공급하는 정량 공급 스크류와 펠릿 원료를 압축 성형하는 펠릿 밀 사이에 설치되고, 투입된 펠릿 원료에 수분 또는 증기를 공급하여 펠릿의 함수율을 조절하는 펠릿 성형기용 컨디셔너로서, 펠릿 원료 투입구 및 펠릿 원료 배출구를 구비한 원통형 본체; 상기 본체의 길이방향을 따라 상기 본체의 내부 중심에 회전 가능하게 설치된 회전축; 상기 본체 내부에 수분 또는 증기를 공급하기 위해 상기 본체의 외면에 설치된 적어도 하나 이상의 가수 노즐; 및 상기 회전축으로부터 반경방향으로 연장되고 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정의 간격을 갖도록 배치된 복수의 패들로 이루어진 패들 배열체를 포함하는 펠릿 성형기용 컨디셔너를 개시한다.
바람직하게는, 상기 패들 배열체는 펠릿 원료의 종류에 따라 원료 진행 방향과 상기 패들의 설치 각도를 변경할 수 있도록 상기 회전축에 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 펠릿 원료 투입구는 상기 본체의 상류측 상부에 형성되고, 상기 펠릿 원료 배출구는 상기 본체의 하류측 하부에 형성되며, 상기 펠릿 원료 배출구는 상기 본체 내부에서 함수율이 조정된 펠릿 원료를 펠릿으로 압축 성형하는 상기 펠릿 밀과 연결되고, 상기 본체의 하류측 상부에는 상기 펠릿 밀에서 발생한 증기를 외부로 배출하기 위한 증기 배출구가 형성되고, 상기 증기 배출구는 분진을 포집하고 증기만 배출하도록 하는 여과망을 구비한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 본체와 상기 정량 공급 스크류는 MC 볼트, 실리콘 패킹을 이용하여 좌우로 스윙 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 가수 노즐의 개폐를 제어하는 콘트롤러를 더 포함하고, 상기 콘트롤러는 상기 정량 공급 스크류의 회전 속도를 제어하여 원료 펠릿의 투입량을 조절하고, 상기 정량 공급 스크류의 회전시에 상기 가수 노즐을 개방하여 수분 또는 증기를 상기 본체에 내부에 공급하고, 상기 콘트롤러는 상기 정량 공급 스크류의 회전 속도 및 원료 펠릿의 밀도에 따라 상기 가수 노즐의 개방 정도를 제어하여 원료 펠릿의 함수율을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 장치의 기동 시간에 따라 정량 공급 스크류를 제어하여 펠릿 밀에 투입되는 펠릿 원료의 양을 조절함으로써 펠릿 밀의 과부하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정량 공급 스크류의 회전 속도, 즉 펠릿 원료의 투입량 및 펠릿 원료의 밀도에 따라 가수 노즐들의 개방 정도를 제어하여 수분 또는 증기 공급량을 조절함으로써 펠릿의 함수율을 적절하게 조정할 수 있다.
도 1은 펠릿 성형의 전체 공정 설비를 개략적으로 도식화한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너를 도시한 내부 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너를 도시한 측단면도.
도 5는 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너를 도시한 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너에 대한 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너(100)를 포함하는 펠릿 성형의 전체 공정 설비가 개략적으로 도시되어 있다.
구체적으로, 펠릿 성형 설비는 슬라이딩 게이트(sliding gate)를 통해 펠릿 분진, 즉 펠릿 원료를 이송하는 스크류 컨베이어(10; screw conveyoy), 스크류 컨베이어(10)로부터 이송된 펠릿 원료를 저장하는 인테이크 호퍼(20; intake hopper), 인테이크 호퍼(20)에 저장된 펠릿 원료를 상부로 이송하는 제1 버켓 엘리베이터(30; bucket elevator), 제1 버켓 엘리베이터(30)로부터 이송된 펠릿 원료를 임시 저장하고 인버터를 이용하여 컨디셔너(100)에 정량 투입하는 저장 탱크(40; quantity storage tank), 정량 공급 스크류(50)를 이용하여 저장 탱크(40)로부터 투입된 펠릿 원료의 성형성 개선을 위해 펠릿 원료와 수분을 혼합하는 컨디셔너(100), 컨디셔너(100)에서 함수율이 조정된 펠릿 원료를 펠릿으로 압축 성형하는 펠릿 밀(60), 펠릿 밀(60)에서 성형된 펠릿을 이송하는 벨트 컨베이어(70; belt conveyor), 펠릿 성형 중에 발생한 마찰열을 상온 수준으로 냉각시키는 쿨러(80; cooler), 펠릿 생산과 이송 중에 발생하는 미세분을 선별하는 바이브레이션 세퍼레이터(90; vibration separator), 성형된 펠릿을 상부로 이송하는 제2 버켓 엘리베이터(35) 및 이송된 펠릿을 톤백 포대에 투입하는 2-웨이 슈트(95; 2-way chute)를 포함하여 구성된다.
도 2 내지 5를 참조하면, 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너(100)는 저장 탱크(40)로부터 펠릿 원료를 공급하는 정량 공급 스크류(50)와 펠릿 원료를 압축 성형하는 펠릿 밀(60) 사이에 설치되고, 투입된 펠릿 원료에 수분 또는 증기를 공급하여 펠릿의 함수율을 조절하는 역할을 한다.
구체적으로, 컨디셔너(100)는 원통형 본체(110), 본체(110) 내부에 설치되는 회전축(120), 본체(110) 내부에 수분 증기를 공급하는 적어도 하나 이상의 가수 노즐(130) 및 본체(110) 내부에서 펠릿 원료와 수분 또는 증기를 혼합하는 패들 배열체(140)를 포함하여 구성된다.
본체(110)는 길이방향을 따라 수평방향으로 배치되고, 정량 공급 스크류(50)에 의해 이송된 펠릿 원료가 투입되는 펠릿 원료 투입구(111) 및 수분 또는 증기와 혼합된 펠릿 원료를 펠릿 밀(60) 측으로 배출하는 펠릿 원료 배출구(112)를 구비한다.
회전축(120)은 본체(110)의 외측에 설치된 구동 모터(121)와 연결되고, 본체(110)의 길이방향을 따라 본체(110)의 내부 중심에 회전 가능하게 설치된다.
가수 노즐(130)은 외부의 수분 또는 증기 공급원(미도시)와 연결되고, 본체(110)의 상측 외면에 설치되어 본체(110)의 내부에 수분 또는 증기를 공급한다. 이 가수 노즐(130)은 복수개로 구성되며 각각의 가수 노즐(130)은 개별적으로 개폐 제어가 가능하게 구성된다.
패들 배열체(140)는 회전축(120)으로부터 반경방향 외측으로 연장되고, 회전축(120)의 길이방향을 따라 소정의 피치(pitch), 즉 소정의 간격을 갖도록 배치된 복수의 패들(141)로 이루어진다. 이 복수의 패들(141)은 본체(110) 내부에 투입된 펠릿 원료와 가수 노즐(130)로부터 공급된 수분 또는 증기를 혼합하기 위해 회전축(120)과 일체로 회전함으로써, 펠릿 원료가 소정의 함수율을 갖게 한다. 또한, 이 복수의 패들(141)은 회전 작동에 의해 펠릿 원료가 펠릿 원료 투입구(111)로부터 펠릿 원료 배출구(112)로 이송될 수 있게 하는 역할을 한다.
여기서, 패들 배열체(140)는 펠릿 원료의 종류에 따라 본체(110) 내부에서의 원료 진행 방향에 대한 패들(141)의 설치 각도를 변경할 수 있도록 회전축(120)에 설치된다. 즉, 패들(141)은 회전축(120)에 가변 가능하게 설치된다.
이러한 가변형 패들(141)은 투입된 원료의 종류에 따라 원료의 컨디셔너(100)에서의 체류시간을 조정하여 원료와 수분 또는 증기의 혼합율을 적절하게 조절할 수 있게 한다. 예를 들면, 밀도가 높은 원료의 경우에는 패들(141)의 설치 각도롤 원료 진행 방향에 대해 90도 각도로 가변시킴으로써 원료의 진행 속도를 늦추어 원료의 체류시간을 증가시킬 수 있다. 또한 밀도가 낮은 원료의 경우에는 패들(141)의 설치 각도를 원료 진행 방향에 대해 45도 각도로 가변시킴으로써 원료의 진행 속도를 빠르게 하여 원료의 체류시간을 감소시킬 수 있다.
한편, 펠릿 원료 투입구(111)는 본체(110)의 상류측, 즉 원료 진행 방향을 기준으로 상류측의 상부에 형성되고, 팰릿 원료 배출구(112)는 본체(110)의 하류측 하부에 형성되며, 이 펠릿 원료 배출구(112)는 본체(110) 내부에서 함수율이 조정된 펠릿 원료를 압축 성형하는 펠릿 밀(60)과 연결된다. 이 펠릿 밀(60)은 복수의 구멍을 갖는 다이스 내부의 원료를 롤러를 이용하여 강하게 밀어내면서 펠릿을 생산하는데, 이때 원료의 강한 압축이 진행되면서 마찰열에 의해 원료에 포함된 수분이 증기로 바뀌면서 펠릿 밀의 외부 연결구 등으로 비산하는 문제가 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너는 본체(110)의 하류측 상부, 즉 펠릿 원료 배출구(112)의 상부에 증기 배출구(150)를 구비한다. 이 증기 배출구(150)는 펠릿 밀(60)에서 발생한 증기를 외부로 배출하는 역할을 한다. 바람직하게는, 분진을 포집하고 증기만 배출되도록 하는 여과망(151)을 구비할 수 있다.
도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 본체(110)와 정량 공급 스크류(50)는 MC 볼트, 실리콘 패킹을 이용하여 좌우로 스윙 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 본체(110) 및 정량 공급 스크류(50)의 스윙 가능한 구성은 컨디셔너(100)의 유지 보수를 용이하게 해준다.
추가적으로, 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너(100)는 전술한 가수 노즐(130)의 개폐를 제어하는 콘트롤러를 더 포함한다. 이 콘트롤러는 인버터를 이용하여 정량 공급 스크류(50)의 회전 속도를 제어함으로써 원료 펠릿의 투입량을 조절할 수 있다.
일반적으로, 펠릿 밀이 시간당 1톤의 생산 능력을 갖고 있는 경우, 펠릿 밀은 기동 및 가동 부하가 크기 때문에 원료를 처음부터 시간당 1톤을 투입하는 것이 아니라 처음 10분간은 시간당 200kg, 다음 10분간은 시간당 400kg, 그 다음 10분은 600kg으로 점차적으로 투입량을 늘려가면서 최종적으로 시간당 1톤의 원료를 펠릿 밀에 투입한다. 이때, 원료 투입량의 조정은 콘트롤러를 이용하여 정량 공급 스크류(50)의 인버터를 통한 회전속도 제어를 통해 이루어진다.
바람직하게는, 콘트롤러는 정량 공급 스크류(50)의 회전 작동에 의한 원료 투입시에 가수 노즐(130)이 개방되도록 제어하여 수분 또는 증기를 본체(110) 내부에 공급할 수 있다.
이때, 콘트롤러는 원료 투입량에 따라, 즉 정량 공급 스크류(50)의 회전 속도에 따라 가수 노즐들(130)의 개방 정도를 제어할 수 있다. 예를 들면, 원료 투입량이 많은 경우에는 모든 가수 노즐들이 개방되고 원료 투입량이 적은 경우에는 일부의 가수 노즐들만이 개방되어 수분 또는 증기의 공급량을 조절할 수 있다.
바람직하게는, 콘트롤러는 정량 공급 스크류(50)의 회전 속도 및 원료 펠릿의 밀도(여기서, 밀도는 작업자에 의해 미리 입력된 값임)에 따라 가수 노즐들(130)의 개방 정도를 제어하여 원료 펠릿의 함수율을 적절하게 조정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 펠릿 성형기용 컨디셔너는 장치의 기동 시간에 따라 정량 공급 스크류(50)를 제어하여 펠릿 밀(60)에 투입되는 펠릿 원료의 양을 조절함으로써 펠릿 밀의 과부하를 방지할 수 있고, 정량 공급 스크류(50)의 회전 속도, 즉 펠릿 원료의 투입량 및 펠릿 원료의 밀도에 따라 가수 노즐들(130)의 개방 정도를 제어하여 수분 또는 증기 공급량을 조절함으로써 펠릿의 함수율을 적절하게 조정할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 스크류 컨베이어 20: 인테이크 호퍼
30: 제1 버켓 엘리베이터 35: 제2 버켓 엘리베이터
40: 저장 탱크 50: 정량 공급 스크류
60: 펠릿 밀 70: 벨트 컨베이어
80: 쿨러 90: 바이브레이션 세퍼레이터
95: 2-웨이 슈트 100: 컨디셔너
110: 본체 111: 펠릿 원료 투입구
112: 펠릿 원료 배출구 120: 회전축
121: 구동모터 130: 가스 노즐
140: 패들 배열체 141: 패들
150: 증기 배출구 151: 여과망

Claims (5)

  1. 펠릿 원료 호퍼로부터 펠릿 원료를 공급하는 정량 공급 스크류와 펠릿 원료를 압축 성형하는 펠릿 밀 사이에 설치되고, 투입된 펠릿 원료에 수분 또는 증기를 공급하여 펠릿의 함수율을 조절하는 펠릿 성형기용 컨디셔너로서,
    펠릿 원료 투입구 및 펠릿 원료 배출구를 구비한 원통형 본체;
    상기 본체의 길이방향을 따라 상기 본체의 내부 중심에 회전 가능하게 설치된 회전축;
    상기 본체 내부에 수분 또는 증기를 공급하기 위해 상기 본체의 외면에 설치된 적어도 하나 이상의 가수 노즐; 및
    상기 회전축으로부터 반경방향으로 연장되고 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정의 간격을 갖도록 배치된 복수의 패들로 이루어진 패들 배열체를 포함하는 펠릿 성형기용 컨디셔너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패들 배열체는 펠릿 원료의 종류에 따라 원료 진행 방향과 상기 패들의 설치 각도를 변경할 수 있도록 상기 회전축에 설치되는 것을 특징으로 하는 펠릿 성형기용 컨디셔너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펠릿 원료 투입구는 상기 본체의 상류측 상부에 형성되고, 상기 펠릿 원료 배출구는 상기 본체의 하류측 하부에 형성되며, 상기 펠릿 원료 배출구는 상기 본체 내부에서 함수율이 조정된 펠릿 원료를 펠릿으로 압축 성형하는 상기 펠릿 밀과 연결되고,
    상기 본체의 하류측 상부에는 상기 펠릿 밀에서 발생한 증기를 외부로 배출하기 위한 증기 배출구가 형성되고, 상기 증기 배출구는 분진을 포집하고 증기만 배출하도록 하는 여과망을 구비한 것을 특징으로 하는 펠릿 성형기용 컨디셔너.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체와 상기 정량 공급 스크류는 MC 볼트, 실리콘 패킹을 이용하여 좌우로 스윙 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 펠릿 성형기용 컨디셔너.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가수 노즐의 개폐를 제어하는 콘트롤러를 더 포함하고,
    상기 콘트롤러는 상기 정량 공급 스크류의 회전 속도를 제어하여 원료 펠릿의 투입량을 조절하고, 상기 정량 공급 스크류의 회전시에 상기 가수 노즐을 개방하여 수분 또는 증기를 상기 본체에 내부에 공급하고,
    상기 콘트롤러는 상기 정량 공급 스크류의 회전 속도 및 원료 펠릿의 밀도에 따라 상기 가수 노즐의 개방 정도를 제어하여 원료 펠릿의 함수율을 조정하는 것을 특징으로 하는 펠릿 성형기용 컨디셔너.
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