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스크류 컨베이어와 공기압 컨베이어의 설계

Last Updated: 2024-09-29By

컨베이어는 협잡물, 탈수케익, 음식물 등의 이송을 위해 사용된다. 그 중 가장 많이 사용되는 스크류 컨베이어와 공기압 컨베이어에 대해 알아보려고 한다. 구조가 간단한 스크류 컨베이어는 근거리에 많이 사용되고, 공기압 컨베이어는 동일 층이 아닌 곳으로 이송이 필요하거나, 20~30m 거리에도 적용이 가능한 장점이 있다.

1) 스크류 컨베이어

스크류 컨베이어는 구조가 간단하여, 관리가 용이하며, 이송물 자체에 문제가 있지 않으면 고장이 적은 장점이 있다. U자 형태에 개폐가 가능한 덮개를 계획하여 관리가 용이하게 할 수 있다. 스크류 컨베이어는 경사각의 제한이 있어 주어진 수평거리(설치공간)상으로 이송 높이에 한계가 있다.

스크류 컨베이어는 주축 컨베이어와 무주축 컨베이어로 분류되는데, 스크류의 중심축이 있는 것이 주축 컨베이어이다. 중심축이 없이 스크류와 컨베이어 내벽이 만나서 이 공간을 활용하여 이송하는 타입이 무주축 스크류 컨베이어이다. 컨베이어 이송량 계산을 하게되면, 컨베이어 내경에서 축 지름을 제외하는데, 무주축은 축지름의 제외가 없기 때문에 이송량이 동일 외경을 기준으로 많다. 그렇다면 무주축을 항상 사용하면 되지 않을까하는 궁금증이 생길수 있는데, 무주축 스크류 컨베이어는 탈수케익처럼 비중과 농도가 비교적 일정할 때 많이 사용한다. 컨베이어는 수평보다는 경사각 있는 상태로 계획하는 경우가 많은데, 음식물처럼 포함된 물질이 다양하고, 곳곳에 비중이 다른 물질이 섞여있는 경우에 경사각을 따라 위로 이송이 되다가 중앙부로 미끄러지는 경우가 발생한다. 그래서 비중과 농도가 일정하지 않은 이송물에는 주축 스크류 컨베이어를 더 선호하는 경향이 있다.

스크류 컨베이어에 몇가지 옵션을 주게되면 좀 더 다양하게 활용이 가능하다. 우선 2개의 설비가 동일한 높이로 이송물을 배출하고, 그 하부에 컨베이어가 받아서 2개의 설비 중앙으로 배출하는 경우에는 컨베이어 1대로 중앙배출형 컨베이어를 계획할수 있다. 컨베이어는 보통 양단의 끝이 유입부와 배출부가 되는데, 중앙배출형은 배출부가 중앙에 있는 것이다. 유입부는 양단 끝 두곳에 위치하게 된다. 스크류의 형태를 중앙부에서 미러 형태로 계획하여 양단에서 중앙부로 이송물이 모이도록 방향설정이 가능하다.

또한 이송물이 호퍼에 가득차면 다른 호퍼로 이송이 가능하도록 호퍼의 레벨계나 중량계로 신호를 줄 수 있는데, 이때 호퍼 사이로 1차 컨베이어를 계획하고, 2차 컨베이어는 양쪽 호퍼로 닿도록 계획한다. 2차 컨베이어의 중앙부는 유입부가 되고, 양단은 배출부가 되는데, 이때는 앞선 사례와는 달리 스크류 방향은 하나의 방향으로 전체를 계획하고, 만약 호퍼1이 차기까지는 왼쪽 방향으로 이송이 된다면, 호퍼1에서 경고신호가 오면, 호퍼2쪽 방향(오른쪽)으로 역방향 운전을 하게된다. 모터 회전 방향이 역방향으로 바뀐다는 의미이다. 이 컨베이어는 필요에 따라 신호를 받아서 정역 방향으로 가동이 가능한 컨베이어가 된다.

위의 사례들의 컨베이어를 활용하면, 상황에 따라 컨베이어의 수를 줄여 경제적으로 계획이 가능하다.

용량계산을 통해 컨베이어 설계를 할 때 이론식으로 계산하면 실제 컨베이어 동력에 비해 적게 산출되는 경우가 많으므로, 컨베이어 동력 선정시에는 실제 제작되어 나오는 모델들을 참고하여 동력 선정하도록 한다.

기계 배치시에 컨베이어 설계는 평단면을 모두 그려서 검토를 해야한다. 컨베이어가 가지는 경사각의 한계는 수평 이송거리(설치공간)를 평면에서 생각할 때 보다 훨씬 많이 소요될 수 있다. 또한 컨베이어에 앞의 설비와 뒤의 설비의 연결부 높이도 설치에 제한사항이 될수 있으므로, 도면상으로 평단면을 반드시 배치하여 검토하도록 한다. 배치시에 스크류 컨베이어는 12m 이상으로는 휨 등으로 인해서 거의 사용하지 않으므로 참고하도록 한다.

2) 공기압 컨베이어

공기압 컨베이어는 원통형의 본체에 협잡물 등이 유입되면 유입부는 일시적으로 폐쇄되고, 공기압으로 본체에 쏘게 되면, 이송배관을 통해 조금씩 밀려나가면서 도착점까지 이송되는 방식이다. 배관을 통해 이송하므로 이송루트의 계획이 비교적 자유롭고 하부층에서 위층 호퍼로도 이송이 가능한 장점이 있다. 하지만 주말에 설비를 가동하지 않는 경우 배관 내에 남아 있는 이송물이 굳는 사례도 있어서, 현장에서 신경써서 관리가 필요하기도 하다.

공기압 컨베이어는 본체의 용적과 공기압 세기의 제한 등으로 인하여 시간당 이송량이 제한되어 큰 용량의 이송에는 사용하지 못한다. 공기압 컨베이어는 펌프처럼 분당 얼마의 용량으로 딱 떨어지지 않는 부분이 있다. 사이클당 이송량이 있는데, 이 사이클을 2분 간격이나, 5분 간격 이런식으로 조정이 가능하다. 만약 2min~5min/cycle 으로 예를 들면, 12회~30회/hr 이송으로 계산하여 이에 사이클당 이송량을 곱하면 시간당 이송량의 범위가 나온다. 일반적으로 제작사에 따라 차이는 있으나 시간당 3 m3/hr 정도를 한계치로 본다.

스크류 컨베이어는 바닥부 가까이에서도 배출물을 받아줄 수 있는 장점이 있지만, 공기압 컨베이어는 본체 높이가 2m 가까이 되는데, 이 위쪽으로 배출물을 공급해야 하므로, 이를 위해 앞단에 스크류 컨베이어를 배치하거나, 또는 배출설비의 높이를 워크웨이 등으로 높여서 배출하기도 한다.

공기압 컨베이어 계획시에 도착점의 높이 차이가 큰 경우에는 제작사에 문의하여 가능여부를 확인 후 설비를 선정하는 것이 필요하다.

3) 피스톤 펌프

앞선 스크류 컨베이어는 구조가 간단하고 유지관리가 용이하나 이송거리가 짧은 단점이 있고, 공기압 컨베이어는 이송거리는 긴 편이나, 이송 용량이 작은 단점이 있다. 보통 지하층에서 2층 호퍼까지 이송이 필요한 경우에 이송량까지 많다면 두 설비 모두 적용이 어렵다. 이 때 피스톤 펌프를 고려할 수 있다. 피스톤 펌프는 공기압 컨베이어에 비해 이송량은 크며, 장거리 이송도 가능한 장점이 있다. 대신 금액이 고가이다. 피스톤 펌프뿐만 아니라 유압장치도 함께 포함되어 있기 때문이다. 타입에는 피스톤이 갈 때 이송하고, 올 때 한박자 쉬는 단동과, 2개의 피스톤으로 번갈아 가며 연속적으로 이송이 가능한 복통 타입이 있다.

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