KR102569118B1 - 분체 혼합기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분체 혼합기에 관한 것으로, 분체의 혼합을 최대한 균일하게 하고, 또한 분체의 혼합과정에서 발생하는 분진이 외부로 배출되는 것을 최대한 억제하며, 혼합기 내부압력의 이상여부를 파악하고 신속하게 비정상 압력을 해소할 수 있으며, 혼합기에 설치되는 벤트필터부의 이상여부나 필터백의 교체시기를 정확하게 파악할 수 있는 분체 혼합기에 관한 것이다.
Description
본 발명은 분체 혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분체의 혼합을 최대한 균일하게 하고, 또한 분체의 혼합과정에서 발생하는 분진이 외부로 배출되는 것을 최대한 억제하며, 혼합기 내부압력의 이상여부를 파악하고 신속하게 비정상 압력을 해소할 수 있으며, 혼합기에 설치되는 벤트필터부의 이상여부나 필터백의 교체시기를 정확하게 파악할 수 있는 분체 혼합기에 관한 것이다.
일반적으로 분체는 고체 원료가 미세하게 분쇄된 입체로 보통 0.1mm 이하의 크기를 가지며, 혼합기는 기계적인 작동에 의하여 2종 이상의 분체(紛體) 또는 분립체와 액체 등을 서로 섞어서 물리적 내지 화학적으로 필요한 균일도를 얻는 조작이나 혼합, 교반하는 기계로 다양한 종류의 혼합기가 사용되고 있다.
최근에는 전자 기기 및 전기 자동차 등에 사용되는 2차 전지의 생산량이 증가하고 있으며, 2차 전지는 리튬(Li), 코발트(Co), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 등의 산화 및 환원의 반복이 가능한 물질로 제작되는 것으로, 2차 전지의 제작 과정에서는 리튬(Li), 코발트(Co), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 등의 분체형 활물질의 혼합작업이 포함된다.
이러한 2차 전지 제조 공정에서 분체형 활물질의 혼합작업은 2차 전지의 성능에 중요한 영향을 미치는 공정으로, 분체들의 혼합이 매우 균일하게 이뤄져야 하고, 혼합 공정 중에 중금속 성분의 분체들이 외부로 배출되는 것이 최소화되어야 한다.
분체를 교반하기 위해서 사용되는 혼합기는 통상적으로 분체를 담는 케이싱과 이 케이싱 내부에 설치되는 교반장치를 포함하고, 교반장치는 모터에 의해 회전하는 축과 축에 설치되는 다수의 교반스크류나 교반패들 포함하며, 교반장치를 회전시킴으로써 교반장치의 교반스크류나 교반패들을 통해 케이싱 내부에 담긴 분체를 교반하여 분체들을 혼합하게 된다.
그런데 교반장치를 회전시키는 과정에서 분체들이 충돌하여 미세한 분진들이 발생하고, 케이싱 내부의 분진들이 교반장치의 회전축과 케이싱 사이의 간극을 통해 외부로 배출되거나, 케이싱의 내부 공기압을 조절하는 과정에서 외부로 배출되는 문제가 발생되었다.
또한 종래의 혼합기는 원료인 분체를 투입하는 과정이나 분체를 혼합하는 과정에서 케이싱 내부 압력이 비정상적으로 상승하는 문제가 발생하여도 신속하게 대처하지 못하는 문제가 있었다.
또한 혼합기에 설치되어 케이싱 내부 공기를 배출하는 벤트필터부의 이상여부나 필터백의 교체시기를 정확하게 파악할 수 없는 문제가 있었다.
종래에는 공개특허 제10-2003-0059787호 "원료의 혼합과 분쇄처리를 일체로 수행할 수 있는 가공장치"(선행기술 1) 및 등록특허 제10-0995002호 "분말 자동분쇄혼합장치"(선행기술 2)가 제안된 바 있다.
상기 선행기술 1은 원료를 수용하기 위한 내부공간이 마련된 본체 하우징; 상기 하우징을 개폐하는 덮개부; 원료의 혼합을 위해 하우징 내부의 일측에 회전가능하게 설치되는 믹싱블레이드; 외주를 따라 복수의 가동해머가 결합되고, 중심부에는 비산된 원료가 유입되도록 중공이 형성되며, 중공으로부터 가동해머 사이에 통공이 연장 형성된 밀링로터; 상기 밀링로터를 둘러싸며 설치되고, 표면에는 가동해머와 기계적으로 접촉되는 요철구조가 주기적으로 형성된 반발판; 및 상기 가동해머와 반발판 사이에서 분쇄된 원료를 외부로 배출하도록 형성된 배출부를 포함하는 혼합/분쇄 일체형 가공장치이다.
상기 선행기술 2는 본체의 상면에 위치하며, 바닥 중앙에 돌기가 형성된 유발; 상기 유발의 하부에 설치되는 바이브레이터의 둘레에는 스프링과 고무패드가 설치되어 유발에 진동을 인가하는 진동수단; 진동수단의 하부에 설치되는 회전축에 동력을 발생시키는 모터와 회전축에 맞물려 회전하는 기어로 이루어져 유발을 회전시키는 회전수단; 상기 유발의 측면에 구비되는 거치대; 상기 거치대에 설치되어 로터를 회전시키는 회전체; 상기 로터에 결합되어 분말을 분쇄 및 혼합하는 유봉; 및 상기 로터와 유봉 사이에 설치되고, 유봉이 유발의 내면에 밀착하도록 압력을 가하는 압력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 자동분쇄혼합장치이다.
그러나, 상기 선행기술 1은 믹싱 블레이드에 의하여 원료가 상부로 비산되면 밀링로터가 분쇄하는 구조이므로 분쇄된 연료는 고르게 혼합되기 어려운 구조이고, 분쇄된 연료도 믹싱블레이드에 의하여 계속하여 상부로 비산되므로 하부의 배출부를 통해 원활하게 배출시킬 수 없는 구조이고, 선행기술 2는 유봉을 회전시켜 유발에 담겨진 재료를 분말로 가공하고, 바이브레이터의 진동으로 분말을 혼합하는 장치이므로 재료를 대량으로 분쇄하거나 혼합하여 자동 배출시킬 수 없는 장치이다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유무기질 분체의 혼합을 최대한 균일하게 하고, 분체의 혼합과정에서 발생하는 분진이 외부로 배출되는 것을 최대한 억제하며, 혼합기 내부압력의 이상여부를 파악하고 신속하게 비정상 압력을 해소할 수 있으며, 혼합기에 설치되는 벤트필터부의 이상여부나 필터백의 교체시기를 정확하게 파악할 수 있는 분체 혼합기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
일실시예에 따른 본 발명의 분체 혼합기(1000)는 분체를 수용하도록 외부 몸체를 이루는 케이싱(110)을 포함하는 하우징부(100)와, 케이싱(110) 내부에서 분체를 혼합하는 교반부(200)를 포함하고,
상기 하우징부(100)의 케이싱(110)의 상부에는 분체를 투입하는 분체 투입구(122)가 형성되고,
상기 케이싱(110)의 하부에는 분체를 배출하는 분체 배출구(123)가 형성되며,
분체 배출구(123)와 케이싱(110) 사이에 씰링이 형성되고,
상기 교반부(200)는 케이싱(110) 내부에 설치되는 축(210)과, 축(210)과 이격되게 배치되는 내측 임펠러(212)와, 내측 임펠러(212)보다 직경방향으로 외측에 배치되는 외측 임펠러(213)를 포함하고,
분체 배출구(124)의 우측에 배치되는 내외측 임펠러(212, 213)의 나선방향이 분체 배출구(124)의 좌측에 배치되는 내외측 임펠러(212, 213)의 나선방향과 서로 반대방향으로 형성되어, 분체 배출구(124)의 우측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(123)측으로 이송되고 분체 배출구(124)의 좌측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(123)측으로 이송되도록 하는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 교반부(200)는 축(210)에 일정 간격으로 배치되는 지지아암(211)을 더 포함하고,
지지아암(211)상에 내측 임펠러(212)와 외측 임펠러(213)가 설치되고,
분체 배출구(123)를 중심으로 좌우측에 배치되는 지지아암(211)들이 서로 수직으로 교차하도록 축(210)상에 배치되며,
내측 임펠러(212)와 외측 임펠러(213)도 서로 반대방향으로 나선이 형성되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 내외측 임펠러(212, 213)는 리본 타입 임펠러가 사용되고, 지지아암(211) 및 내외측 임펠러(212, 213)의 팁부는 텅스텐 카바이드 처리가 되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 분체 배출구(123)는 별도의 배출구 구동장치(124)에 의해 작동되고, 분체 배출구(123)에는 개방 여부를 감지하도록 리미트 스위치가 설치되며, 배출구 구동장치(123)는 전동식 또는 공압식 구동장치가 사용되며,
분체 배출구(123)와 케이싱(110) 사이의 씰링의 마모로 인한 분체 배출구(123)와 케이싱간의 간극 발생을 파악하기 위하여 별도의 간극 감지센서가 구비되고,
배출구 구동장치(124)는 분체 배출구(123)와 케이싱(110) 사이의 씰링 마모로 간극이 발생하는 경우에 분체 배출구(123)의 도어를 케이싱(110)과 밀착하도록 가압하여 분체가 케이싱 외부로 누설되는 것을 방지하는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 분체 혼합기(1000)는 공압부(400), 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600) 및 벤트 필터부(700)를 더 포함하고,
공압부(400)는 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600) 및 벤트 필터부(700)에 압축공기를 공급하며,
공압부(400)는 공기압축기(410)와,
공기압축기(410)의 압축공기를 저장하는 헤더(413)와,
헤더(413)의 압축공기에서 공급되는 압축공기의 압력을 조절하는 압력 조절기(432, 442, 452, 462) 및 공기 공급량을 조절하는 밸브(433, 443, 453, 463)를 구비하는 박스패널(420)과,
헤더(413)와 압축공기 수요처( 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600), 벤트 필터부(700) )사이를 각각 연결하는 라인들(430, 440, 450, 460)과,
각 라인들의 압력 조절기(432, 442, 452, 462) 및 밸브(433, 443, 453, 463)는 수동으로 조절되거나 제어부(810)에 의해 제어되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 공압부(400)에서 공기압축기(410)와 헤더(413) 사이를 연결하는 공급관(411)에는 전체 압축공기 총공급량을 조절하도록 메인 밸브(412)가 설치되고,
헤더(413)와 박스패널(420) 사이의 각 라인들(430, 440, 450, 460)에는 각 라인별로 압축공기 공급량을 조절하도록 볼 밸브(431, 441, 451, 461)들이 설치되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 박스패널(420)에서 라인 1(430)에 설치된 필터압 조절기(432) 및 필터 밸브(433)는 벤트필터부(700)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하고,
박스패널(420)에서 라인 2(440)에 설치되는 씰링압 조절기(442) 및 씰링 밸브(443)는 일측의 공압 씰링부(600)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하고,
박스패널(420)에서 라인 3(450)에 설치되는 씰링압 조절기(452) 및 씰링 밸브(453)는 타측의 공압 씰링부(600)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하고,
박스패널(420)에서 라인 4(460)에 설치되는 이젝터압 조절기(462) 및 이젝터 밸브(463)는 비상 이젝터부(500)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 비상 이젝터부(500)는 압축공기를 공급하는 라인 4(460)와,
라인 4(460)와 연결되되 관로 직경이 축소되는 축경관(511) 및 믹싱챔버(113)의 내부공기를 배출하도록 축경관(511)과 연결되는 내부 배출관(512)을 포함하는 벤츄리부(510)와,
벤츄리부(510)와 연결되어 공기를 외부로 배출하는 배출관(515)을 포함하는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 공압 씰링부(600)는 케이싱의 측면커버(130)와 축(210) 사이에 설치되어 측면커버(130)를 관통하는 축(210)과 측면커버(130) 사이의 간극을 씰링하고,
측면커버(130)에 밀착되는 씰 하우징(610), 내측 플레이트(620), 로터컵(630), 엘라스토머 부트(640), 로터컵(630), 엔드 플레이트(650)를 포함하는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 공압 씰링부(600)에서 씰 하우징(610)은 측면커버(130)에 밀착되고,
축(210)이 관통하는 관통공(611) 및 압축공기가 유입되는 씰링공기 유입구(612)를 포함하고,
씰 하우징(610)의 관통공(611)에 내측 플레이트(620)가 밀착 설치되며,
로터컵(630)이 내측 플레이트(620)와 면 접촉하도록 설치되고,
엘라스토머 부트(640)가 축(210)과 억지끼움되도록 설치되며,
로터컵(630)이 엔드 플레이트(650)와 면 접촉하도록 설치되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 공압 씰링부(600)의 로터 씰 하우징(610), 로터컵(630) 및 엔드 플레이트(650)는 이분할되도록 구성되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 벤트 필터부(700)는 케이싱의 벤트필터 포트(125)에 설치되어 케이싱 내부에서 배출되는 공기 중의 분체나 분진을 필터링하고,
벤트 필터부(700)는
내부 공간이 형성되는 하우징(710)과,
하우징(710) 내부 공간을 수직으로 분리하는 하나 이상의 수직 격벽(711)과,
수직 격벽(711)에 의해 형성되는 하나 이상의 격실(712)과,
하우징(710) 내부 공간을 상하로 수평 분리하는 수평 격벽(713)과, 하우징(710) 상부를 밀폐하는 상부커버(714)를 포함하고,
각 격실(712)에는 하나 이상의 필터백 케이지(720)가 배치되고,
필터백 케이지(720)에 필터백(721)이 설치되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 벤트 필터부(700)에 압축공기를 공급하도록 압축공기 공급장치가 구비되며,
압축공기 공급장치는 라인 1(430)과 연결되는 헤더(413)와,
헤더(413)와 각 격실을 연결하는 분배관(740) 사이에 배치되는 다이아프램 밸브(730)와,
헤더(413)로부터 각 격실(712)로 압축공기를 분배하는 분배관(740)을 포함하고,
다이아프램 밸브(730)는 타이머(760)에 의해 작동주기가 제어되거나제어부(810)에 의해 제어되는 것이 특징이다.
또한 본 발명의 차압센서(750)가 수평 격벽(713)으로 분리된 상하 공간의 차압을 감지하도록 설치되고,
차압센서(750)는 각 격실(712) 별로 설치되어 각 격실(712)의 차압을 측정하고 그 측정치를 제어부(810)로 전송하며,
제어부(810)는 차압 측정치에 근거하여 각 격실의 필터백(721) 상태를 판별하고 판별 결과에 따라 다이아프램 밸브(730)의 작동을 제어하는 것이 특징이다.
본 발명은 분체 배출구(124)를 중심으로 내외측 임펠러(212, 213)가 분체 이송방향이 서로 반대방향으로 되도록 형성되어 분체의 혼합을 최대한 균일하게 하고, 또한 공압 씰링부(600)의 내부 압력이 분체 혼합기의 케이싱(110) 내부 압력보다 높게 유지하도록 압축공기가 공급되어 분체의 혼합과정에서 발생하는 분진이 외부로 배출되는 것을 최대한 억제하며, 또한 분체 혼합기 내부압력이 비정상인 경우에 비상 이젝터부(500)에 의해 분체 혼합기 내부 공기를 신속하게 배출하여 비정상 압력을 해소할 수 있으며, 또한 벤트필터부(700)의 차압에 근거하여 필터백의 이상여부나 교체시기를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분체 혼합기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 분체 혼합기의 평면도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 정면 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 측면 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 압축공기 관련 공압부 설명도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 이젝터부의 설명도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 씰링부의 설명도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 씰링부의 2분할 예시도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반부의 설명도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 벤트 필터부의 설명도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템의 설명도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 설명도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 분체 혼합기의 평면도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 정면 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 측면 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 압축공기 관련 공압부 설명도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 이젝터부의 설명도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 씰링부의 설명도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 씰링부의 2분할 예시도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반부의 설명도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 벤트 필터부의 설명도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템의 설명도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 설명도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면들과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기(1000)는 배치식 혼합기로 하우징부(100), 교반부(200), 지지부(300), 공압부(400), 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600), 벤트 필터부(700), 제어시스템부(800)를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 분체 혼합기(1000)의 외관을 설명하는 도면이고, 도 2, 3, 4는 각각 본 발명에 따른 분체 혼합기의 평면도, 정면도, 측면 도면이며, 도 5는 본 발명의 압축공기 관련 공압부 설명도면으로,
도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명의 분체 혼합기(1000)는 분체를 수용하도록 외부 몸체를 이루는 케이싱(110)을 포함하는 하우징부(100)와, 케이싱(110) 내부에서 분체를 혼합하도록 축(210)에 설치된 임펠러(212, 213)를 회전시키는 교반부(200)와, 케이싱(110)을 지지하는 지지부(300) 및 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600), 벤트 필터부(700)에 소요되는 압축공기를 공급하는 공압부(400)를 포함한다.
본 발명의 하우징부(100)는 수평식 혼합기로 내부에 믹싱챔버(113)가 형성되고 분체를 혼합하는 교반부(200)가 배치되는 케이싱(110)과, 케이싱(100) 상면을 밀폐하도록 케이싱 상부에 설치되는 상면커버(120)와, 케이싱의 길이방향 단부면을 밀폐하도록 케이싱 양 단부에 설치되는 측면커버(130)를 포함한다.
상기 하우징부(100)의 케이싱(110)의 상부에는 분체를 투입하는 분체 투입구(122)가 형성되고, 상기 케이싱(110)의 하부에는 분체를 배출하는 분체 배출구(123)가 형성되며, 케이싱(110)의 길이방향 양 단부에 설치되는 측면커버(130)에는 교반부(200)의 축(210)을 지지하는 축지지부(131)가 형성되고, 측면커버(130)와 축지지부(131) 사이에는 케이싱의 측면커버(130)와 축(210)의 간극을 씰링하는 공압 씰링부(400)가 배치된다.
또한 하우징부(100)의 케이싱(110) 측벽에 케이싱 내부의 상태를 점검하는 점검도어(111)가 설치되고, 케이싱(110) 상면의 상면커버(120)에 케이싱 내부의 상태를 점검하는 상면 점검도어(121)가 설치되며, 상기 점검도어(111)나 상면 점검도어(121)에는 도어 개방상태를 감지하고 후술할 제어부(810)로 전송하는 리미트 스위치(112)가 설치되고, 각 도어들(111, 121)에는 별도의 씰링처리가 되어 분체의 배출을 방지하도록 구성된다.
또한 하우징부(100)에서 케이싱(110) 상부의 상면커버(120)에 케이싱(110) 내부인 믹싱 챔버(113)의 공기를 외부로 배출하는 벤트필터 포트(125)가 형성되고, 벤트필터 포트(125)에 후술할 벤트필터부((700)가 설치되며, 케이싱(110) 상면의 상면커버(120)에는 믹싱 챔버(113) 압력이 갑자기 상승하는 경우 내부 공기를 신속하게 외부로 배출하는 비상이젝터부(500)도 설치된다.
또한 하우징부(100)의 케이싱(110)은 지지부(300)에 의하여 수평으로 지지되는데, 지지부(300)는 케이싱(110) 하부를 수평 지지하는 수평의 받침대(310)와, 받침대(310)를 지면에 대해 지지하는 수직의 지지대(320)로 구성된다.
상기 케이싱(110)과 받침대(310) 사이에는 복수의 로드셀(340)이 설치되어 분체 혼합기(1000)의 케이싱(110)으로 투입되거나 배출되는 분체 투입량 및 배출량을 측정한다.
또한 복수의 로드셀(340)을 통해 케이싱(110)의 수평 밸런스가 유지되는지 확인할 수 있고, 나아가 분체 혼합기(1000)의 작동시에 분체의 분포 불균일로 인한 케이싱(110)의 진동도 파악할 수 있다.
물론 로드셀(340)로 케이싱(110)의 진동을 파악하면 진동 민감도나 감지범위가 제한되므로, 별도의 진동감지센서를 이용하여 케이싱이나 모터 등의 진동을 감지하여 이상여부를 판별할 수 있다.
복수의 로드셀(340)은 로드셀 서밍박스(341)에서 출력이 처리되고 그 결과가 제어부(810) 및 로드셀 표시박스(342)로 전송된다.
본 발명에서 하우징부(100)의 분체 배출구(123)는 별도의 배출구 구동장치(124)에 의해 작동할 수 있고, 분체 배출구(123)에는 개방 여부를 감지하도록 리미트 스위치가 설치되며, 배출구 구동장치(123)는 전동식 또는 공압식 구동장치가 사용되며, 공압식 구동장치가 사용되는 경우에는 별도의 압축공기가 공급된다.
특히 별도의 배출구 구동장치(124)는 분체 배출구(123)와 케이싱(110) 사이의 씰링이 마모되는 경우에 분체 배출구(123)의 도어를 케이싱(110)과 밀착하도록 가압하여 분체가 케이싱 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위하여 별도의 배출구 구동장치(124)는 공압식 실린더를 사용하는 것이 바람직하고, 분체 누설이 없는 정상시에는 압축공기압을 6 바아로 설정하고 분체 누설이 발생하면 압력을 0.5 내지 3 바아 범위로 더욱 증가시켜 설정한다.
본 발명은 씰링 마모로 인한 분체 배출구(123)와 케이싱간의 간극 발생을 파악하기 위하여 별도의 간극 감지센서를 추가로 구비할 수 있고, 간극 감지센서는 분체 배출구(123)의 씰링에 가해지는 밀착력을 감지하는 압력센서나 분체 배출구(123) 씰링과 케이싱간의 간극 거리를 측정하는 거리측정 센서가 사용될 수 있다.
본 발명에서 케이싱(110)은 스테인레스강으로 제조되고, 케이싱(110) 내부는 ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 코팅처리를 하여 분체와 접촉하는 케이싱 내면이 비점착성, 내열성, 저마찰성, 저유전율, 고강도성을 갖도록 하고 외부는 산 세척(acid cleaning) 처리를 한다.
또한 케이싱(110) 외측면에 내부의 믹싱 챔버(113)를 가열하거나 냉각하도록 별도의 재킷이 설치될 수 있다.
또한 본 발명에서 교반부(200)의 모터(420)는 하부가 설치대(330)에 의해 지지되며 측면은 측면 지지대(350)에 의해 지지되고, 감속기(421)에 의해 감속되어 20 RPM으로 축(210)을 구동시킨다.
또한 모터(420)를 지지하는 측면 지지대(350)와 설치대(330)에는 우레탄 방진패드(351)이 배치되어 진동소음을 감소시킨다.
도 5의 공압부(400)에 대하여 상술하면, 공압부(400)는 분체 혼합기(1000)에서 요구되는 압축공기를 공급하는 장치로, 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600) 및 벤트 필터부(700)에 소요되는 압축공기를 공급한다(배출구 구동장치(124)를 위한 압축공기 공급 구성은 필요에 따라 추가되며 도 5에는 미도시됨).
이를 위하여 공압부(400)는 공기압축기(410)와, 공기압축기(410)의 압축공기를 저장하는 헤더(413)와, 헤더(413)의 압축공기에서 공급되는 압축공기의 압력을 조절하는 압력 조절기(432, 442, 452, 462) 및 공기 공급량을 조절하는 밸브(433, 443, 453, 463)를 구비하는 박스패널(420)과, 헤더(413)와 압축공기 수요처( 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600), 벤트 필터부(700) )사이를 각각 연결하는 라인들(430, 440, 450, 460)을 포함한다.
배출구 구동장치(124)를 위한 밸브나 라인 구성도 위와 동일하게 구성될 수 있다.
또한 공기압축기(410)와 헤더(413) 사이를 연결하는 공급관(411)에는 전체 압축공기 총공급량을 조절하도록 메인 밸브(412)가 설치되고 메인 밸브(412)로 볼 밸브가 사용되며, 헤더(413)와 박스패널(420) 사이의 각 라인들(430, 440, 450, 460)에는 각 라인별로 압축공기 공급량을 조절하도록 볼 밸브(431, 441, 451, 461)들이 설치된다.
박스패널(420)에서 라인 1(430)에 설치된 필터압 조절기(432) 및 필터 밸브(433)는 벤트필터부(700)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.
박스패널(420)에서 라인 2(440)에 설치되는 씰링압 조절기(442) 및 씰링 밸브(443)는 일측의 공압 씰링부(400)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.
박스패널(420)에서 라인 3(450)에 설치되는 씰링압 조절기(452) 및 씰링 밸브(453)는 타측의 공압 씰링부(400)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.
박스패널(420)에서 라인 4(460)에 설치되는 이젝터압 조절기(462) 및 이젝터 밸브(463)는 비상 이젝터부(500)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.
또한 상기 라인들에는 압력 및 유량을 감지하는 별도의 센서들이 각각 설치되고, 각 라인들의 압력 조절기(432, 442, 452, 462) 및 밸브(433, 443, 453, 463)는 수동으로 조절되거나 제어부(810)에 의해 제어될 수 있다.
또한 압축공기를 공급하는 라인들에는 압축공기의 수분, 이물질을 제거하기 위한 3패스필터(414)와 같은 별도의 필터장치가 설치될 수 있다.
배출구 구동장치(124)를 위한 압력 및 유량을 조절하는 구성도 위와 동일하게 구성될 수 있다.
또한 분체 혼합기의 케이싱(110) 내부의 압력 및 온도를 측정하는 별도의 온도/압력센서(114)가 설치되어 믹싱챔버의 상태를 모니터링하고 제어부(810)로 전송하며, 제어부(810)는 이상상태를 발견하면 케이싱(110) 내부의 압력 및 온도를 정상 상태로 회복하는 제어명령을 비상 이젝터나 가열/냉각 재킷이나 모터 구동장치 등과 같은 관련 장치들에 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 이젝터부(500)의 설명도면이다. 비상 이젝터부(500)는 분체 투입시나 분체 혼합시에 케이싱 내부 압력이 비정상으로 상승하면 신속하게 내부공기를 외부로 배출하는 기능을 하고,
압축공기를 공급하는 라인 4(460)와, 라인 4(460)와 연결되되 관로 직경이 축소되는 축경관(511) 및 믹싱챔버(113)의 내부공기를 배출하도록 축경관(511)과 연결되는 내부 배출관(512)을 포함하는 벤츄리부(510)와, 벤츄리부(510)와 연결되어 공기를 외부로 배출하는 배출관(515)을 포함한다.
필요시에 내부 배출관(512)에는 체크밸브 또는 릴리프 밸브(513)이 설치되고, 배출관(515)에는 필터부(514)가 설치된다.
제어부(810)가 케이싱(110) 내부의 압력이 비정상으로 상승하는 것을 온도/압력센서(114)로 감지하면 비상 이젝터부(500)를 작동하는 제어신호를 박스패널(420)의 이젝터 밸브(463)로 전송하여 압축공기를 벤츄리부(510)로 공급한다.
벤츄리부(510)에 압축공기가 흐르면 벤츄리부(510)의 압력이 강하되어 믹싱챔버(113)의 내부공기가 벤츄리부(510)로 유입되어 배출관(515)으로 배출된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 씰링부(600)의 설명도면이고, 도 8은 공압 씰링부(600)의 2분할 예시도면이다.
공압 씰링부(600)는 케이싱의 측면커버(130)와 축(210) 사이에 설치되어 측면커버(130)를 관통하는 축(210)과 측면커버(130) 사이의 간극을 씰링하여 상기 간극으로 분체가 배출되는 것을 방지하는 기능을 한다.
본 발명의 공압 씰링부(600)는 측면커버(130)에 밀착되는 씰 하우징(610), 내측 플레이트(620), 로터컵(630), 엘라스토머 부트(640), 로터컵(630), 엔드 플레이트(650) 순서로 조립된다.
씰 하우징(610), 내측 플레이트(620) 및 엔드 플레이트(650)는 스테인레스강으로 제조되고, 엘라스토머 부트(640)는 고무나 실리콘 재질의 탄성중합체로 제조되며, 로터컵(630)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 재질로 제조된다.
구체적으로 공압 씰링부(600)에서 씰 하우징(610)은 측면커버(130)에 밀착되고 축(210)이 관통하는 관통공(611) 및 압축공기가 유입되는 씰링공기 유입구(612)를 포함하고, 씰 하우징(610)의 관통공(611)에 내측 플레이트(620)가 밀착 설치되며, 로터컵(630)이 내측 플레이트(620)와 면 접촉하도록 설치되고, 엘라스토머 부트(640)가 축(210)과 억지끼움되도록 설치되며, 로터컵(630)이 엔드 플레이트(650)와 면 접촉하도록 설치된다.
이와 같이 구성된 공압 씰링부(600)는 씰링공기 유입구(612)에 라인 2(440) 또는 라인 3(450)가 연결되어 압축공기가 혼합 공정이 진행되는 동안 지속적으로 유입되고, 유입된 압축공기가 엘라스토머 부트(640) 양측에 설치된 로터컵(630) 사이의 간극으로 통해 축 직경 방향으로 흐르다가 일부는 축(210)과 로터컵(630) 및 씰 하우징(610) 사이에 형성된 간극을 통해 축 길이방향으로 흘러 케이싱(110) 내부로 유입되고, 나머지 일부는 축(210)과 로터컵(630) 및 엔드 플레이트(650) 사이에 형성된 간극을 통해 축 길이방향으로 흘러 외부로 배출된다.
이때 압축공기 압력은 케이싱 내부의 믹싱챔버(113) 압력보다 0.3바아 내지 0.7바아 높게 설정되고, 압축공기 유량은 시간당 1.5 Nm3 내지 4.5 Nm3 범위(1기압, 섭씨 0도씨에서의 부피 기준)로 설정되며, 바람직하게는 압력은 0.5바아 높게, 유량은 시간당 3 Nm3로 설정한다.
이러한 과정을 통해 압축공기가 씰 하우징(610) 내부 압력을 케이싱(110) 내부 압력보다 높게 유지하여 축(210)과 측면커버(130) 사이의 간극을 통해 분체가 외부로 배출되는 것을 방지한다.
또한 압축공기로 인해 로터컵(630)과 내측 플레이트(620)가 가압되고 이로 인해 다시 내측 플레이트(620)와 밀착하는 씰 하우징(610)이 가압되어 씰 하우징(610)과 케이싱 측면커버(130)가 서로 가압 밀착되며, 씰 하우징(610)과 케이싱 측면커버(130) 사이에 별도의 오링(613)을 설치하여, 씰 하우징(610)과 케이싱 측면커버(130) 사이에 씰링 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 압축공기로 인해 로터컵(630)이 엔드 플레이트(620)에 대해 가압되어 씰 하우징(610)과 엔드 플레이트(620) 사이에 씰링 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 압축공기의 압력으로 인해 엘라스토머 부트(640)가 축(210) 방향으로 가압되어 축과 엘라스토머 부트(640) 간의 실링이 향상되며, 압축공기가 씰 하우징(610)을 통과하면서 축과 같이 회전하는 엘라스토머 부트(640)와 접촉하는 로터컵(630)이나 엔드 플레이트(650)나 내측 플레이트(620)를 냉각하는 효과도 발생한다.
또한 도 8과 같이 엘라스토머 부트(640)를 제외한 공압 씰링부(600)의 다른 구성들, 예를 들어 로터 씰 하우징(610), 로터컵(630), 엔드 플레이트(650) 등은 이분할되도록 구성되어, 공압 씰링부(600)의 분해 조립성이 향상된다.
다음에는 도 9를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 교반부(200)를 설명한다.
본 발명의 교반부(200)는 케이싱(110) 내부에서 설치되는 축(210)과, 축(210)에 일정 간격으로 배치되는 지지아암(211)과, 지지아암(211)상에 축(210)과 이격되게 배치되는 내측 임펠러(212)와, 지지아암(211)상에서 내측 임펠러(212)보다 직경방향으로 외측에 배치되는 외측 임펠러(213)와, 축(210)을 회전시키는 모터(220)를 포함한다.
본 발명의 내외측 임펠러(212, 213)는 리본 타입 임펠러가 사용되고, 내측 임펠러(212)의 직경은 외측 임펠러(213)의 직경의 50 내지 70%, 바람직하게는 60% 크기를 갖는 것이 바람직하며, 축(210), 내외측 임펠러(212, 213) 및 지지아암(211)은 스테인레스강 재질로 제조되고, 축, 지지아암 및 내외측 임펠러의 팁부는 텅스텐 카바이드 처리가 되어 내마모성, 고강성, 내부식성 등을 갖도록 표면처리된다.
본 발명의 축(210)은 베어링이 구비된 축지지부(131)에 의해 지지되고, 교반부(200)의 모터(420)는 하부가 설치대(330)에 의해 지지되며 측면은 측면 지지대(350)에 의해 지지되고, 감속기(421)에 의해 감속되어 10 내지 30 RPM, 바람직하게는 20 RPM의 저속으로 축(210)을 구동시킨다.
본 발명에서 분체 배출구(124)는 하나 또는 그 이상 설치될 수 있으며, 도 9와 같이 분체 배출구(124)가 하나만 설치된 경우에 분체 배출구(124)를 중심으로 내외측 임펠러(212, 213)는 분체 이송방향이 서로 반대방향으로 되도록 형성된다.
예를 들어, 분체 배출구(124)의 우측에 배치되는 내외측 임펠러(212, 213)의 나선방향이 분체 배출구(124)의 좌측에 배치되는 내외측 임펠러(212, 213)의 나선방향과 서로 반대방향으로 형성되어, 분체 배출구(124)의 우측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(123)측으로 이송되고 분체 배출구(124)의 좌측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(123)측으로 이송되도록 한다.
이와 같은 내외측 임펠러(212, 213)의 나선방향으로 인해 분체 혼합시에 분체 배출구(123)의 좌우측의 분체들이 좌우로 이동하면서 혼합율이 향상되어 분체 혼합의 균일성이 향상되고, 분체 배출시에도 내외측 임펠러(212, 213)의 회전으로 분체 배출구(123)의 좌우측의 분체들이 분체 배출구(123)측으로 이동되어 분체 배출이 매우 용이하게 되는 효과가 있다.
또한 분체 혼합 성능 향상을 위하여 분체 배출구(123)를 중심으로 좌우측에 배치되는 지지아암(211)들이 서로 수직으로 교차하도록 축(210)상에 배치되며, 내측 임펠러(212)와 외측 임펠러(213)도 서로 반대방향으로 나선이 형성된다.
예를 들어, 분체 배출구(123) 우측의 첫 번째 지지아암(211)은 축에 수평하게 설치되고 두 번째 지지아암(211)은 축에 수직하게 설치되며, 다른 지지아암들도 이와 같이 교대로 수직 수평이 되도록 설치된다.
또한 분체 배출구(123) 좌측의 첫 번째 지지아암(211)은 축에 수직하게 설치되고 두 번째 지지아암(211)은 축에 수평하게 설치되며, 다른 지지아암들도 이와 같이 교대로 수직 수평이 되도록 설치된다.
또한 예를 들어, 분체 배출구(123) 우측의 내측 임펠러(212)가 시계방향으로 나선이 형성되면 외측 임펠러(213)는 반시계방향으로 나선이 형성되고, 분체 배출구(123) 좌측의 내측 임펠러(212)가 반시계방향으로 나선이 형성되면 외측 임펠러(213)는 시계방향으로 나선이 형성된다.
다음에는 도 10을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 벤트 필터부(700)를 설명한다.
본 발명에서 케이싱(110) 내부에는 분체 혼합과정 중에 공압씰링부(400)로 압축공기가 지속적으로 유입되므로 케이싱 내부의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 내부 공기를 벤트필터 포트(125)를 통해 외부로 배출할 필요가 있으며, 이때 벤트 필터부(700)는 벤트필터 포트(125)에 설치되어 케이싱 내부에서 배출되는 공기 중의 분체나 분진을 필터링하는 구성이다.
또한 분체 투입시에 케이싱 내부압이 상승하여 분체 투입이 방해될 수 있으므로 분체 투입과정에서도 내부 공기를 벤트필터 포트(125)를 통해 외부로 배출한다.
본 발명의 벤트 필터부(700)는 내부 공간이 형성되는 하우징(710)과, 하우징(710) 내부 공간을 수직으로 분리하는 하나 이상의 수직 격벽(711)과, 수직 격벽(711)에 의해 형성되는 하나 이상의 격실(712)과, 하우징(710) 내부 공간을 상하로 수평 분리하는 수평 격벽(713)과, 하우징(710) 상부를 밀폐하는 상부커버(714)를 포함한다.
또한 벤트 필터부(700)의 각 격실(712)에는 하나 이상의 필터백 케이지(720)가 배치되고, 필터백 케이지(720)에 필터백(721)이 설치되어 케이싱 내부에서 배출되는 공기 중의 분체나 분진을 집진한다.
필터백(721)은 폴리프로필렌 재질로 제조되고 두께 2mm, 비중 556g/m2으로 제조될 수 있다.
필터백(721)이 장기간 사용되면 필터백(721) 내부에 분체나 분진이 누적되어 필터링 효과가 저하되므로 압축공기를 사용하여 필터백(721)의 분진을 제거하는 탈진 작업을 주기적으로 수행한다.
필터백(721)의 탈진 작업을 위하여 벤트 필터부(700)에 압축공기를 주기적으로 공급하도록 압축공기 공급장치가 구비되며, 압축공기 공급장치는 라인 1(430)과 연결되는 헤더(413)와, 헤더(413)와 각 격실을 연결하는 분배관(740) 사이에 배치되는 다이아프램 밸브(730)와, 헤더(413)로부터 각 격실(712)로 압축공기를 분배하는 분배관(740)과, 분배관(740)에서 각 필터백(721)으로 압축공기를 주입하는 공기주입관(741)과, 공기주입관(741)의 배출 공기를 필터백(721)으로 집중하는 나팔관(742)을 포함한다.
다이아프램 밸브(730)는 용량에 따라 토출구의 직경이 설정되며 대형 설비인 경우 직경이 80A 내지 100A, OD 89.1 내지 114.3mm가 바람직하고, 헤더(413)는 450 내지 650 리터 범위의 용량이 바람직하다.
다이아프램 밸브(730)는 타이머(760)에 의해 작동주기가 제어되거나제어부(810)에 의해 제어될 수 있고, 또한 필터백의 탈진을 위한 다이아프램 밸브(730)의 작동주기는 운전시간이나 분체 혼합물의 특성에 따라 설정된다.
타이머(760)는 복수의 다이아프램 밸브(730)를 제어하는 장치로 복수개의 타이머를 연동하여 사용할 수 있고, 각 타이머(760)는 10 내지 20 개의 다이아프램 밸브(730)를 작동할 수 있으며, 각 다이아프램 밸브(730)의 온/오프 시간 및 밸브 갯수를 세팅하여 설정순서에 따라 순차적으로 다이아프램 밸브(730)의 구동전류를 공급하고, 다이아프램 밸브(730)의 오프 시간은 1 내지 99초 범위, 온 시간은 0.1 내지 0.9초 범위로 설정되어 작동주기가 조절된다.
필터백(721)의 교체시기나 분진의 부착 정도를 파악하기 위하여 필터백(721)의 분체 유입측과 배출측의 차압을 측정하는데, 이를 위하여 하우징(710)의 내부 공간을 상하로 분리하는 수평 격벽(713)이 설치되고, 수평 격벽(713)은 필터백(721)의 분체 유입측과 배출측을 분리하며, 차압센서(750)는 수평 격벽(713)으로 분리된 상하 공간의 차압을 감지하도록 설치된다.
차압센서(750)는 벨로즈(공기식)나 전자코일(전기식)에 출력신호를 귀환하여 차압에 의한 힘과 균형을 이루게 하는 방식인 힘 평형식이나 정전(靜電)용량식, 반도체 변형 게이지식, 인덕턴스식 등의 센서를 사용하는 변위식이나 액주로 대기압과 공기압 차이를 측정하는 액주형 마노미터 등이 널리 사용되고, 요구 특성에 따라 적합한 방식의 차압센서(750)가 사용되며, 본 발명에서는 액주형 마노미터가 사용될 수 있다.
본 발명에서 차압센서(750)는 각 격실(712) 별로 설치되어 각 격실(712)의 차압을 측정하고 그 측정치를 제어부(810)로 전송하며, 제어부(810)는 차압 측정치에 근거하여 각 격실의 필터백(721) 상태를 판별하고 판별 결과에 따라 다이아프램 밸브(730)의 작동을 제어한다.
또한 타이머(760)가 차압센서(750)의 측정치에 의해 타이머(760)의 온/오프 작동주기가 조절되도록 함으로써 벤트필터부(700)의 유출입측 사이에 적정한 차압이 유지되도록 할 수 있다.
이와 같이 제어부(810)나 타이머(760)에 의해 차압 측정치나 차압 범위에 따라 다이아프램 밸브(730)를 작동하여 필터백의 집진 성능이 항상 최적으로 유지되도록 할 수 있고, 이로 인해 적정한 분진이 부착된 시점에 탈진 작업을 수행하여 필터백의 수명을 연장할 수 있다.
또한 제어부(810)나 타이머(760)를 이용하여 다이아프램 밸브(730)의 작동을 적정한 차압이 유지되면서도 필터백의 탈진을 위한 압축공기의 공급 횟수를 감소시키도록 제어할 수 있어 압축 공기의 소모량을 감소할 수 있고, 압축공기 충격으로 인한 필터백의 손상을 감소시켜 필터백의 수명을 연장할 수 있다.
또한 각 분배관(740)에는 압력/유량 센서가 설치되어 제어부(810)가 타이머(760)나 다이아프램 밸브(730)가 정상적으로 작동하는지 파악할 수 있다.
또한 벤트필터부(700)에서 탈진에 사용된 공기나 케이싱 내부에서 배출되는 공기는 공기배출구(715)로 배출되고 별도의 집진장치나 처리장치에 의해 처리되어 분진이나 분체가 외부로 배출되지 않도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템부(800)의 설명도면이다.
본 발명의 제어 시스템부(800)는 제어부(810), 표시부(820), 입력부(830)를 포함하고 제어 시스템부(800)의 상기 구성들은 서로 유무선 통신이 되도록 연결되며 본체 혼합기(1000)의 제어박스부(801)에 설치된다.
또한 제어부(810) 및 입력부(830)는 유무선 통신을 통하여 휴대기기(840) 및 관리자서버(850)와 연결되어, 제어부(810) 및 입력부(830)의 입출력 정보나 휴대기기(840) 및 관리자서버(850)의 제어 명령이 서로 송수신되도록 구성되고, 제어부(810), 입력부(830), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850)의 입출력 정보나 제어 명령이 표시부(820)에 표시된다.
또한 휴대기기(840) 및 관리자서버(850)에도 제어부(810), 입력부(830), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850)의 입출력 정보나 제어 명령이 표시될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(810)의 설명도면이다.
본 발명의 제어부(810)에는 하우징부(100), 교반부(200), 공압부(400), 벤트 필터부(700) 및 비상이젝터부(500) 중의 적어도 하나 이상의 상태정보가 입력되고, 제어부(810)로부터 하우징부(100), 교반부(200), 공압부(400), 벤트 필터부(700) 및 비상이젝터부(500) 중 적어도 하나로 제어신호가 출력되어 해당 제어신호와 관련된 장치들을 제어하고, 관련 정보들이 표시부(820), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850) 중의 적어도 하나에 전달되어 표시된다.
제어부(810)에 전달되는 하우징부(100)나 교반부(200)의 상태정보는 로드셀(340)의 출력, 각 점검도어(111)나 분체 배출구(123)에 부착된 리미트 스위치(112)의 출력, 모터(220)의 온/오프 상태/RPM/구동전류/전압, 믹싱챔버(113) 내부의 압력/온도, 분체 배출구(124)의 개방정보를 포함하고,
제어부(810)는 로드셀(340)의 출력에 근거하여 분체 투입량/배출량 정보를 표시부(820), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850) 중의 적어도 하나에 전달하고, 리미트 스위치(112)의 출력에 근거하여 각 점검도어(111)나 분체 배출구(123)의 개방정보를 표시부(820), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850) 중의 적어도 하나에 전달하며, 점검도어(111) 중 적어도 하나가 개방되면 교반부(200)의 모터를 정지하는 제어신호를 출력한다.
또한 제어부(810)는 모터(220)의 온/오프 상태/RPM/구동전류/전압 출력에 근거하여 모터(220)의 작동상태나 부하상태가 정상범위인지 판단하고 비정상이면 모터를 정지하는 제어신호를 출력하며, 모터(220)의 작동상태나 부하상태나 제어신호를 표시부(820), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850) 중의 적어도 하나에 전달하여 표시하고, 비정상 상태로 모터 정지 후에 모터(220)의 온/오프 상태/RPM/구동전류/전압 출력을 미리 저장된 원인분석대비표와 대비 분석하여 비정상의 원인을 파악하고 그 결과를 표시한다.
또한 제어부(810)는 믹싱챔버(113) 내부의 압력/온도에 근거하여 분체 혼합작업이나 분체 투입작업의 정상여부를 파악하고, 믹싱챔버(113) 내부압력이나 온도가 미리 설정된 범위를 초과하면 비상 이젝터부(500)를 작동하는 제어신호를 출력하거나, 분체 혼합작업이나 분체 투입작업을 중지하도록 제어신호를 출력하거나 표시부(820), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850) 중의 적어도 하나에 전달하여 표시할 수 있다.
분체 혼합기에 가열/냉각 재킷이 설치된 경우에는 제어부(810)가 가열/냉각 재킷의 온도 조절을 위한 별도의 제어신호를 보낼 수도 있다.
또한 제어부(810)는 분체 배출구(123)의 리미트 스위치의 출력에 근거하여 분체 배출구(123)의 개방 상태를 파악하고, 분체 배출구(123)의 간극 감지센서 출력에 근거하여 분체 배출구(123)의 씰링 마모상태를 파악하여 배출구 구동장치(124)를 작동하는 제어신호를 출력할 수 있으며, 분체 배출구(123)의 개방 상태나 배출구 구동장치(124)의 작동상태는 표시부(820), 휴대기기(840) 및 관리자서버(850) 중의 적어도 하나에 전달하여 표시될 수 있다.
제어부(810)에 전달되는 공압부(400)의 상태정보는 메인 밸브(412)의 개도 정보, 각 라인(430, 440, 450, 460)의 압력/유량 정보, 각 라인의 밸브들(443, 453, 463)의 개도 정보를 포함하고, 제어부(810)는 공압부(400)의 상태정보에 근거하여 각 라인을 통해 공급되는 압축공기의 압력 및 유량을 파악하고, 각 라인별로 압축공기의 압력 및 유량을 조절할 수 있다.
특히 제어부(810)는 공압 씰링부(600)로 공급되는 압축공기의 압력 및 유량을 파악하여 분체 혼합공정 중에 공압 씰링부(600)의 압력이 믹싱챔버(113) 압력보다 항상 0.3바아 내지 0.7바아 높게 설정되고, 압축공기 유량은 시간당 1.5 Nm3 내지 4.5 Nm3 범위(1기압, 섭씨 0도씨에서의 부피 기준)로 설정되도록 씰링압 조절기(442, 452) 및 씰링 밸브(443, 453)을 제어하는 제어신호를 출력한다.
제어부(810)에 전달되는 벤트필터부(700)의 상태정보는 차압센서(750), 분배관(740)의 압력/유량 센서, 다이아프램 밸브(730)의 작동정보, 타이머(760)의 온/오프 작동정보를 포함하고, 제어부(810)는 각 분배관(740)의 압력/유량 센서 출력에 근거하여 타이머(760)나 다이아프램 밸브(730)가 정상적으로 작동하는지 파악할 수 있고, 특히 차압센서(750) 출력에 근거하여 각 격실별로 필터백(721)의 상태를 판별할 수 있으며, 판별 결과에 따라 다이아프램 밸브(730)의 작동을 제어하는 제어신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 차압별로 필터백(721)의 집진 성능에 대한 차압별 집진 성능표를 준비하고 제어부(810)는 격실별로 측정된 차압에 근거하여 필터백(721)의 집진 성능을 모니터링하며, 차압 범위가 필터백(721)의 적절한 집진 성능 범위를 벗어나면 다이아프램 밸브(730)를 작동시키는 제어신호를 출력할 수 있다.
또한 차압이 급격히 감소하거나 사라지면 해당 격실에 배치된 필터백(721)이 터진 것을 의미하므로 제어부(810)는 필터백(721)의 이상을 표시부(820)에 표시하고 휴대기기(840) 및 관리자서버(850)로 통지하여 관리자가 용이하게 인지할 수 있도록 한다.
이와 같이 제어부(810)에 의해 차압 측정치나 차압 범위에 따라 다이아프램 밸브(730)를 작동하여 필터백의 집진 성능이 항상 최적으로 유지되도록 할 수 있고, 이로 인해 적정한 분진이 부착된 시점에 탈진 작업을 수행하여 필터백의 수명을 연장할 수 있다.
또한 제어부(810)를 이용하여 다이아프램 밸브(730)의 작동을 적정한 차압이 유지되면서도 필터백의 탈진을 위한 압축공기의 공급 횟수를 감소시키도록 제어할 수 있어 압축 공기의 소모량을 감소할 수 있고, 압축공기 충격으로 인한 필터백의 손상을 감소시켜 필터백의 수명을 연장할 수 있다.
또한 제어부(810)는 라인 4(460)에 설치되는 이젝터압 조절기(462) 및 이젝터 밸브(463)의 작동정보를 제공받고, 케이싱(110) 내부의 압력이 비정상으로 상승하는 것을 온도/압력센서(114)로 감지하면 비상 이젝터부(500)를 작동하는 제어신호를 이젝터 밸브(463)로 전송하여 압축공기를 벤츄리부(510)로 공급한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다.
100: 하우징부
110: 케이싱 111: 점검도어
112: 리미트 스위치 113: 믹싱 챔버
114: 온도/압력 센서
120: 상면커버 121: 상부 점검도어
122: 분체 투입구 123: 분체 배출구
124: 배출구 구동장치 125: 벤트필터 포트
130: 측면커버 131: 축지지부
200: 교반부
210: 축 211: 지지아암
212: 내측 임펠러 213: 외측 임펠러
220: 모터
300: 지지부
310: 받침대 320: 지지대
330: 설치대 331: 데크
340: 로드셀 341: 로드셀 서밍박스
342: 로드셀 표시박스 345: 리미트 스위치 접합박스
350: 측면 지지대 351: 우레탄 방진패드
400: 공압부
410: 공기압축기 411: 공급관
412: 메인 밸브 413: 헤더
414: 3패스 필터
420: 박스패널
430: 라인 1 431: 볼 밸브
432: 필터압 조절기 433: 필터 밸브
440: 라인 2 441: 볼 밸브
442: 씰링압 조절기 443: 씰링 밸브
450: 라인 3 451: 볼 밸브
452: 씰링압 조절기 453: 씰링 밸브
460: 라인 4 461: 볼 밸브
462: 이젝터압 조절기 463: 이젝터 밸브
500: 비상 이젝터부
510: 벤츄리부 511: 축경관
512: 내부 배출관 513: 체크밸브/릴리프 밸브
514: 필터부 515: 배출관
600: 공압 씰링부
610: 씰 하우징 611: 관통공
612: 씰링공기 유입구 613: 오링
620: 내측 플레이트 630: 로터컵
640: 엘라스토머 부트 650: 엔드 플레이트
700: 벤트 필터부
710: 하우징 711: 수직 격벽
712: 격실 713: 수평 격벽
714: 상부커버 715: 공기 배출구
720: 필터백 케이지 721: 필터백
722: 필터백 고정부
730: 다이아프램 밸브 731: 커넥터
740: 분배관 741: 공기 주입관
742: 나팔관
750: 차압센서 760: 타이머
800: 제어 시스템부 801: 제어박스부
810: 제어부 820: 표시부
830: 입력부 840: 휴대기기
850: 관리자 서버
110: 케이싱 111: 점검도어
112: 리미트 스위치 113: 믹싱 챔버
114: 온도/압력 센서
120: 상면커버 121: 상부 점검도어
122: 분체 투입구 123: 분체 배출구
124: 배출구 구동장치 125: 벤트필터 포트
130: 측면커버 131: 축지지부
200: 교반부
210: 축 211: 지지아암
212: 내측 임펠러 213: 외측 임펠러
220: 모터
300: 지지부
310: 받침대 320: 지지대
330: 설치대 331: 데크
340: 로드셀 341: 로드셀 서밍박스
342: 로드셀 표시박스 345: 리미트 스위치 접합박스
350: 측면 지지대 351: 우레탄 방진패드
400: 공압부
410: 공기압축기 411: 공급관
412: 메인 밸브 413: 헤더
414: 3패스 필터
420: 박스패널
430: 라인 1 431: 볼 밸브
432: 필터압 조절기 433: 필터 밸브
440: 라인 2 441: 볼 밸브
442: 씰링압 조절기 443: 씰링 밸브
450: 라인 3 451: 볼 밸브
452: 씰링압 조절기 453: 씰링 밸브
460: 라인 4 461: 볼 밸브
462: 이젝터압 조절기 463: 이젝터 밸브
500: 비상 이젝터부
510: 벤츄리부 511: 축경관
512: 내부 배출관 513: 체크밸브/릴리프 밸브
514: 필터부 515: 배출관
600: 공압 씰링부
610: 씰 하우징 611: 관통공
612: 씰링공기 유입구 613: 오링
620: 내측 플레이트 630: 로터컵
640: 엘라스토머 부트 650: 엔드 플레이트
700: 벤트 필터부
710: 하우징 711: 수직 격벽
712: 격실 713: 수평 격벽
714: 상부커버 715: 공기 배출구
720: 필터백 케이지 721: 필터백
722: 필터백 고정부
730: 다이아프램 밸브 731: 커넥터
740: 분배관 741: 공기 주입관
742: 나팔관
750: 차압센서 760: 타이머
800: 제어 시스템부 801: 제어박스부
810: 제어부 820: 표시부
830: 입력부 840: 휴대기기
850: 관리자 서버
Claims (15)
- 분체 혼합기(1000)는 분체를 수용하도록 외부 몸체를 이루는 케이싱(110)을 포함하는 하우징부(100)와, 케이싱(110) 내부에서 분체를 혼합하는 교반부(200)를 포함하고,
상기 하우징부(100)의 케이싱(110)의 상부에는 분체를 투입하는 분체 투입구(122)가 형성되고,
상기 케이싱(110)의 하부에는 분체를 배출하는 분체 배출구(123)가 형성되며,
분체 배출구(123)와 케이싱(110) 사이에 씰링이 형성되고,
분체 배출구(123)는 별도의 배출구 구동장치(124)에 의해 작동되고, 분체 배출구(123)에는 개방 여부를 감지하도록 리미트 스위치가 설치되며, 배출구 구동장치(123)는 전동식 또는 공압식 구동장치가 사용되며,
분체 배출구(123)와 케이싱(110) 사이의 씰링의 마모로 인한 분체 배출구(123)와 케이싱간의 간극 발생을 파악하기 위하여 별도의 간극 감지센서가 구비되고,
배출구 구동장치(124)는 분체 배출구(123)와 케이싱(110) 사이의 씰링 마모로 간극이 발생하는 경우에 분체 배출구(123)의 도어를 케이싱(110)과 밀착하도록 가압하여 분체가 케이싱 외부로 누설되는 것을 방지하는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 1에 있어서,
상기 교반부(200)는 케이싱(110) 내부에 설치되는 축(210)과, 축(210)과 이격되게 배치되는 내측 임펠러(212)와, 내측 임펠러(212)보다 직경방향으로 외측에 배치되는 외측 임펠러(213)를 포함하고,
분체 배출구(124)의 우측에 배치되는 내외측 임펠러(212, 213)의 나선방향이 분체 배출구(124)의 좌측에 배치되는 내외측 임펠러(212, 213)의 나선방향과 서로 반대방향으로 형성되어, 분체 배출구(124)의 우측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(123)측으로 이송되고 분체 배출구(124)의 좌측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(123)측으로 이송되도록 하고,
교반부(200)는 축(210)에 일정 간격으로 배치되는 지지아암(211)을 더 포함하고,
지지아암(211)상에 내측 임펠러(212)와 외측 임펠러(213)가 설치되고,
분체 배출구(123)를 중심으로 좌우측에 배치되는 지지아암(211)들이 서로 수직으로 교차하도록 축(210)상에 배치되며,
내측 임펠러(212)와 외측 임펠러(213)도 서로 반대방향으로 나선이 형성되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 2에 있어서, 내외측 임펠러(212, 213)는 리본 타입 임펠러가 사용되고, 지지아암(211) 및 내외측 임펠러(212, 213)의 팁부는 텅스텐 카바이드 처리가 되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000).
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 분체 혼합기(1000)는 공압부(400), 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600) 및 벤트 필터부(700)를 더 포함하고,
공압부(400)는 비상이젝터부(500), 공압씰링부(600) 및 벤트 필터부(700)에 압축공기를 공급하며,
공압부(400)는 공기압축기(410)와,
공기압축기(410)의 압축공기를 저장하는 헤더(413)와,
헤더(413)의 압축공기에서 공급되는 압축공기의 압력을 조절하는 압력 조절기(432, 442, 452, 462) 및 공기 공급량을 조절하는 밸브(433, 443, 453, 463)를 구비하는 박스패널(420)과,
헤더(413)와 압축공기 수요처(비상이젝터부(500), 공압씰링부(600), 벤트 필터부(700) )사이를 각각 연결하는 라인들(430, 440, 450, 460)과,
각 라인들의 압력 조절기(432, 442, 452, 462) 및 밸브(433, 443, 453, 463)는 수동으로 조절되거나 제어부(810)에 의해 제어되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 5에 있어서, 공압부(400)에서 공기압축기(410)와 헤더(413) 사이를 연결하는 공급관(411)에는 전체 압축공기 총공급량을 조절하도록 메인 밸브(412)가 설치되고,
헤더(413)와 박스패널(420) 사이의 각 라인들(430, 440, 450, 460)에는 각 라인별로 압축공기 공급량을 조절하도록 볼 밸브(431, 441, 451, 461)들이 설치되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 6에 있어서,
박스패널(420)에서 라인 1(430)에 설치된 필터압 조절기(432) 및 필터 밸브(433)는 벤트필터부(700)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하고,
박스패널(420)에서 라인 2(440)에 설치되는 씰링압 조절기(442) 및 씰링 밸브(443)는 일측의 공압 씰링부(600)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하고,
박스패널(420)에서 라인 3(450)에 설치되는 씰링압 조절기(452) 및 씰링 밸브(453)는 타측의 공압 씰링부(600)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하고,
박스패널(420)에서 라인 4(460)에 설치되는 이젝터압 조절기(462) 및 이젝터 밸브(463)는 비상 이젝터부(500)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절하는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 5에 있어서,
비상 이젝터부(500)는 압축공기를 공급하는 라인 4(460)와,
라인 4(460)와 연결되 관로 직경이 축소되는 축경관(511) 및 믹싱챔버(113)의 내부공기를 배출하도록 축경관(511)과 연결되는 내부 배출관(512)을 포함하는 벤츄리부(510)와,
벤츄리부(510)와 연결되어 공기를 외부로 배출하는 배출관(515)을 포함하는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 5에 있어서, 공압 씰링부(600)는 케이싱의 측면커버(130)와 축(210) 사이에 설치되어 측면커버(130)를 관통하는 축(210)과 측면커버(130) 사이의 간극을 씰링하고,
측면커버(130)에 밀착되는 씰 하우징(610), 내측 플레이트(620), 로터컵(630), 엘라스토머 부트(640), 로터컵(630), 엔드 플레이트(650)를 포함하는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 9에 있어서, 공압 씰링부(600)에서 씰 하우징(610)은 측면커버(130)에 밀착되고,
축(210)이 관통하는 관통공(611) 및 압축공기가 유입되는 씰링공기 유입구(612)를 포함하고,
씰 하우징(610)의 관통공(611)에 내측 플레이트(620)가 밀착 설치되며,
로터컵(630)이 내측 플레이트(620)와 면 접촉하도록 설치되고,
엘라스토머 부트(640)가 축(210)과 억지끼움되도록 설치되며,
로터컵(630)이 엔드 플레이트(650)와 면 접촉하도록 설치되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 10에 있어서, 공압 씰링부(600)의 로터 씰 하우징(610), 로터컵(630) 및 엔드 플레이트(650)는 이분할되도록 구성되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000).
- 청구항 5에 있어서, 벤트 필터부(700)는 케이싱의 벤트필터 포트(125)에 설치되어 케이싱 내부에서 배출되는 공기 중의 분체나 분진을 필터링하고,
벤트 필터부(700)는
내부 공간이 형성되는 하우징(710)과,
하우징(710) 내부 공간을 수직으로 분리하는 하나 이상의 수직 격벽(711)과,
수직 격벽(711)에 의해 형성되는 하나 이상의 격실(712)과,
하우징(710) 내부 공간을 상하로 수평 분리하는 수평 격벽(713)과, 하우징(710) 상부를 밀폐하는 상부커버(714)를 포함하고,
각 격실(712)에는 하나 이상의 필터백 케이지(720)가 배치되고,
필터백 케이지(720)에 필터백(721)이 설치되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 청구항 12에 있어서,
벤트 필터부(700)에 압축공기를 공급하도록 압축공기 공급장치가 구비되며,
압축공기 공급장치는 라인 1(430)과 연결되는 헤더(413)와,
헤더(413)와 각 격실을 연결하는 분배관(740) 사이에 배치되는 다이아프램 밸브(730)와,
헤더(413)로부터 각 격실(712)로 압축공기를 분배하는 분배관(740)을 포함하고,
다이아프램 밸브(730)는 타이머(760)에 의해 작동주기가 제어되거나 제어부(810)에 의해 제어되는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000).
- 청구항 13에 있어서, 차압센서(750)가 수평 격벽(713)으로 분리된 상하 공간의 차압을 감지하도록 설치되고,
차압센서(750)는 각 격실(712) 별로 설치되어 각 격실(712)의 차압을 측정하고 그 측정치를 제어부(810)로 전송하며,
제어부(810)는 차압 측정치에 근거하여 각 격실의 필터백(721) 상태를 판별하고 판별 결과에 따라 다이아프램 밸브(730)의 작동을 제어하는 것이 특징인, 분체 혼합기(1000). - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020230038154A KR102569118B1 (ko) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 분체 혼합기 |
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| KR (1) | KR102569118B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2023-03-23 KR KR1020230038154A patent/KR102569118B1/ko active IP Right Grant
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