KR100313843B1 - 물품을열적세정하기위한장치및방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공간(3)내에 위치되고 제거될 재료가 열분해 되는 온도까지 가열되는 세정될 물품(4)를 열적 세정하는, 특히 금속제 물품(4)로 부터 플라스틱과 같은 재료를 제거하기 위한 방법에 관한 것으로, 세정될 물품(4)의 온도는 측정 공간(7), 특히 작업물 아래에 위치되어 용융된 플라스틱을 수집하는데 또한 사용되는 수용부(9)내에 위치된 온도 감지기에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

물품을 열적 세정하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 물품을 열적 세정하기 위한 장치 및 방법, 특히 금속제 물품으로부터 플라스틱과 같은 물질을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
열적 공정에 의해 금속제 물품으로부터 플라스틱을 제거할 때, 금속제 물품의 온도를 정확하게 제어하여 유지하는 데에 문제가 있다고 알려져 있다.
예컨대, 섬유 산업에 사용되는 공구 또는 기계 부품이나 플라스틱이 내부에 응고되는 주형과 같은 물품은 흔히 고가이기 때문에 정확한 온도 제어가 매우 중요한데, 열적 세정 중에, 온도가 너무 높으면 금속이 양호한 기계적 특성을 잃게 되어 전술한 물품이 손상되거나 질이 크게 저하하게 된다.
또한, 금속제 물품의 온도 분포가 불균일한 경우에는, 금속내에서 나중에 발생하는 장력으로 인해 손상이 생기게 된다.
온도를 제어하는 세정 노(爐)가 이미 공지되어 있지만, 공지된 실시예는 여러 가지 단점 및 결점을 지니고 있다.
소정의 열분해로에서는, 노내의 온도가 너무 높아지면 노실(furnace room)에 물을 분사하여 열분해 공정을 제어 유지하고 있다.
이에 따른 주요 단점으로는 노내의 물품이 심한 온도 변화를 받아 흔히 부식하기 시작한다는 것이다. 일부 물품의 경우, 특정 장소에서 물을 주기적으로 분사하기 때문에, 처리될 물품의 온도가 균일하지 않고, 그 결과로 손상이 생길 수 있다고 하는 문제가 있다.
진공로라 불리는 다른 노에 있어서는, 세정 사이클의 제1 부분 중에 노내에 진공이 생성된다. 상기 세정 사이클의 제1 부분 중에, 노실이 서서히 가열되므로, 먼저 세정될 물품상에 존재하는 플라스틱의 대부분이 용융된다. 용융된 플라스틱은 가열된 노실 밖의 수용부로 송출되고, 여기에서 다시 응고하게 된다.
나중에, 노 온도는 세정될 물품 상에 남아 있는 플라스틱이 열분해되는 값, 즉 400℃ 내지 450℃까지 더 증가된다. 세정될 물품 상에 여전히 남아 있는 플라스틱 잔류물에 제어되지 않은 발화를 일으키지 않으면서 플라스틱 잔류물을 열분해하거나 탄소화하도록 일정 시간 동안 노내에 진공이 유지된다.
그 뒤에도 여전히 남아 있는 잔류물, 예컨대 탄소 잔류물을 제거하기 위하여, 세정 사이클의 제2 부분이 실행될 수 있으며, 이에 의해 유기 잔류물을 더 산화시키도록 노내에 공기를 공급한다.
그러나, 전술한 진공로는 총 세정 사이클이 필연적으로 오래 걸리는 단점이 있다. 공기를 노내에 공급하기 전에 열분해가 끝나는 것을 보장하도록 진공 시간이 충분히 오랫동안 지속되어야 하며, 그렇지 않으면, 플라스틱의 갑작스런 발화로 인해 물품이 과열된다. 또한, 제1 기간은 적어도 60 분간 지속되며 통상적으로는 더 길게 지속된다. 충분한 세정 결과를 얻기 바란다면, 공기를 노내에 공급하는 제2 기간을 제공해야 한다. 이 기간은 적어도 45 분간 지속되며 통상적으로는 더 길게 지속된다.
이와 같은 진공로의 두 번째 단점은 용융된 플라스틱이 별개로 수집된다는 점이다. 용융된 플라스틱은 통상 재사용될 수 없기 때문에 폐기물로서 제거되어야 한다.
본 발명의 목적은, 전술한 하나 이상의 단점을 배제하고, 특히 공작물 또는 물품의 정밀한 온도 제어가 가능하며, 상대적으로 짧은 세정 사이클, 즉 45 내지 90 분간의 세정 사이클로 매우 양호한 세정 결과를 얻을 수 있는, 물품을 열적 세정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 불규칙한 가열을 배제하고, 폐기물이 생기지 않도록 플라스틱을 완전히 열분해시키며, 구조가 간단해서 상대적으로 저렴한 장치에서 방법이 구현될 수 있게 하고, 환경 친화적인 공정을 제공하는 것이다.
전술한 목적중 하나 이상을 구현하기 위한 본 발명은, 세정할 물품을 노실(room)내에 배치하고, 제거될 물질이 열분해되는 온도까지 가열함으로써, 금속제 물품으로부터 플라스틱과 같은 물질을 제거하기 위한 물품의 열적 세정 방법으로서, 세정될 물품의 온도는 측정 공간내에, 구체적으로는 공작물 아래에 배치되어 용융된 플라스틱을 수집하는데 사용되는 수용부내에 배치된 온도 센서에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다. 실제로, 세정될 금속제 물품의 온도는 상기 수용부내의 온도보다 높지 않다는 것이 실험을 통해 증명되었다. 처리될 물품이 배치된 공간내의 수용부를 사용함으로써, 그 내부에 수집된 플라스틱이 열분해에 의해 최종적으로 분해되므로 폐기물이 생성되지 않는 다는 장점을 제공한다.
변형예에 따르면, 더미 공작물(dummy workpiece)을 측정 공간으로서 사용한다.
특정 실시예에 따르면, 제어된 열분해 가스의 연소는 조절 가능한 공기 및/또는 산소 공급에 의해 제공되고, 이러한 공급은 처리될 물품이 배치되는 노실내의 온도를 측정함으로써 제어된다.
순차적인 발화가 온도 측정에 의해 검출되면, 공기 및/또는 산소 공급이 즉시 감소되거나 단절된다. 발화의 검출시 공급을 제한하고 즉시 단절시킴으로써, 연소가 매우 신속하게 종료되므로, 연소 중에 생성되는 열량이 너무 작아서 처리될 물품의 온도를 상승시키지 못한다. 이것은 실험을 통해 증명되었다.
본 발명에 따르면, 공기 및/또는 산소 공급으로 인한 자연 발화와는 별도로 가스의 애프터 버닝(after burning)을 또한 제공할 수 있다.
대부분의 용도의 경우에, 고온에서의 애프터 버닝은 이상적인 가스 세정을 구성한다. 또한, 그 후 습식 가스 세정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법을 구현하기 위한 장치에 관한 것으로, 처리될 물품이 배치되는 노실이 있는 노와 상기 노실내에서 열분해를 구현할 수 있는 노실용 가열 수단으로 구성되는 장치에 있어서, 용융된 플라스틱을 수집하는데에도 사용되며 처리될 물품 아래에 위치하는 수용부내에 배치된 온도 센서 및 가열 수단이 상기 온도 센서에 의해 측정된 값의 함수로서 제어되도록 하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 첨부 도면을 참조하면서 소정의 방법으로 제한되지 않는 예로서 다음의 바람직한 실시예를 설명한다.
첨부 도면은 본 발명에 따른 장치(1)를 도시한다.
본 장치(1)는 처리될 물품(4)이 배치될 수 있는 노실(3)이 있는 노(2)와 상기 노실(3)내에서 열분해를 구현 가능하게 하는 노실(3)용 가열 수단(5)으로 구성된다.
본 발명의 특징에 따르면, 장치(1)는 가열되고 세정될 물품(4) 아래의 측정공간(7)내에 배치되는 온도 센서(6)와, 가열 수단(5)을 상기 온도 센서(6)에 의해 측정된 값의 함수로서 제어하는 제어기(8)가 마련된다.
제어기(8)는 일정한 온도가 달성되도록 구성되는 것이 바람직하다.
도시된 실시예에 있어서, 가열 수단(5)은 전기적 가열 요소로 구성된다. 또한, 제어기(8)는 이들 가열 요소에 대한 에너지 공급을 조절한다.
첨부 도면에 도시된 바와 같이, 가장 바람직한 실시예에 따르면, 노실(3)의 바닥부에 배치된 수용부(9), 구체적으로는 용융된 플라스틱을 수집하기 위한 수용부(9)의 측정 공간(7)이 사용된다. 이 수용부(9)는 상부측이 개방되어 있거나 천공부(10) 또는 용융된 플라스틱용 통로를 형성하는 요소를 구비한다.
노(2)의 구조는 상이한 형태를 가질 수도 있다. 필수적인 것은 아니지만, 개구부(13)가 있는 벽(12)에 의해 상기 노실(3)로부터 분리되는 애프터 버너 챔버(11)를 구비한 노(2)를 사용하는 것이 바람직하다. 노(2)에 배출구(14)가 마련되는 것은 명확하다.
전술한 제어된 연소를 구현할 수 있도록 하기 위하여, 바람직한 실시예에 따른 장치(1)에는 공기 및/또는 산소 공급 수단(15), 상기 노실(3)의 온도를 측정하는 온도 센서(16), 그리고 제어 수단이 마련되며, 이 제어 수단은 노(2), 특히 노실(3)의 온도 함수로서 공기 및/또는 산소 공급을 조절하며 전술한 제어기(8)의 일부분일 수 있다.
제어 수단은 공기 및/또는 산소가 소정 시간에 공급되고, 발화가 온도 센서(16)에서 검출되면 공기 및/또는 산소 공급이 즉시 단절되도록 양호하게 구성되는 것이 바람직하다.
공기 및/또는 산소 공급 수단(15)은 노(2), 바람직하게는 노실(3)내로 개방되고 제어 수단에 의해 제어되는 밸브(19)가 있는 관(18)을 통해 가압된 공기 및/또는 산소 공급원(20)에 연결된 배출구(17)로 구성된다.
또한, 특정 실시예에 따르면, 장치(1)에 애프터 버닝 수단이 탑재될 수 있는데, 이를 위해 버너(21)를 사용할 수 있다. 또한, 이것은 제어기(22)에 의해 단속될 수 있으며 온도 측정부(24)가 있는 공기 및/또는 산소 공급 장치(23)를 구비할 수 있다. 공급 장치(23)는 밸브(27)가 있는 관(26)을 통해 공급원(28)에 연결되는흡입구(25)를 구비한다.
배기 가스는 습식 또는 건식 가스 세정을 수행하는 배출구(14)에 연결된 요소(29)에 의해 더 정화될 수 있다.
노(2)는 예컨대 힌지부(31)에 의해 수직축 둘레를 회전할 수 있는 하부(30) 및 고정된 상부(32)로 구성되는 것이 바람직하며, 하부(30)가 회전됨에 따라 노실(3)의 상부측이 개구되어 처리될 물품을 노실에 배치하고 세정된 물품을 노실에서 제거하는 것이 가능해 진다. 상기 벽부(12)는 상부(32)의 바닥측부를 형성한다.
작업은 주로 다음과 같다. 처리될 물품(4)을 노실(3)내에 배치한 후, 노실을 가열 수단(5)에 의해 가열한다. 이에 의해, 플라스틱 부분이 수용부(9)내로 흐르게 된다. 가열 수단(5)을 온도 센서(6)에 의해 검출된 값의 함수로서 제어한다. 따라서, 과열을 방지하고 매우 정확한 온도를 설정할 수 있다.
물품(4) 상에 고착된 플라스틱 및 수용부(9)내의 플라스틱이 열분해하기 시작하도록 온도를 설정한다.
열분해 가스가 충분히 형성되면, 공기 및/또는 산소가 흡입구(17)를 통해 노(2)내로 공급되고, 그 결과 자연 발화된다. 이것은 거의 즉시 공기의 온도를 상승시키고, 온도 센서(16)에 의해 상승된 온도가 검출된다. 이때, 제어기(8)가 신호를 발하면, 그 결과로 공기 공급이 즉시 감소되거나 또는 중단되므로, 연소가 신속하게 중단되고 연소하는 동안에 생성된 열량이 너무 작기 때문에 처리될 물품의 온도를 상승시키지 못한다. 그 후에, 생성된 연소 가스는 버너(21)를 작동시킴으로써애프터 버닝될 수 있다.
상기 사이클은 반복적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 제1 변형예에 따르면, 수용부(9)내에 온도 센서(6)를 배치하는 대신에, 더미 공작물내에 배치된 온도 센서를 사용한다. 특성이 세정될 물품(4)과 유사한 더미 공작물을 사용하는 것이 바람직하다.
가열 수단(5)은 다양한 형태일 수 있다는 것이 명확하다. 도면에 도시된 실시예에 있어서는, 전기 저항기가 외측에 배치된다. 물론, 내부 가열 수단이 제공될 수도 있다. 또한, 가열된 가스 또는 가열된 액체인 고온 매질과 같은 다른 가열원이 사용될 수 있다.
본 발명은 일예로서 설명하고 첨부 도면에 도시한 실시예에 제한되지 않으며, 오히려 물품을 열적 세정하기 위한 방법 및 장치는 본 발명의 범위내에 있는 한 모든 종류의 변형예로서 이루어질 수 있다.
도면은 본 발명에 따른 장치(1)를 도시한다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 장치
2 : 노
3 : 노실
4 : 물품
5 : 가열 수단
6, 16 : 온도 센서
7: 측정 공간
8 : 제어기
9 : 수용부
10 : 천공부
11 : 애프터 버너 챔버
12 : 벽부
13 : 개구부
14, 17 : 배출구
15 : 공기 또는 산소 공급 수단
18, 26 : 관
19, 27 : 밸브
20 : 공기 또는 산소 공급원
21 : 버너
22 : 제어기
24 : 온도 측정부
25 : 흡입구

Claims (11)

  1. 노실내에서 물품의 하부에 측정 공간을 형성하는 수용부 상에 세정될 물품을 배치하는 단계와,
    물품으로부터 세정될 물질을 열분해에 의해 분해시키는 온도로 물품을 가열하는 단계와,
    상기 노실의 측정 공간내에 제1 온도 센서를 마련하는 단계와,
    상기 제1 온도 센서에 의해 측정 공간에서 상기 물품과 관련된 온도를 감지하는 단계와,
    상기 제1 온도 센서에 의해 감지된 온도를 기초로 물품이 가열되는 온도를 제어하는 단계와,
    제2 온도 센서에 의해 상기 노실의 온도를 감지하는 단계, 그리고
    노실에서 감지된 온도에 따라 조절가능한 공기 및 산소 중 하나 이상의 흐름을 노실에 공급함으로써 상기 노실에 제어된 연소를 일으키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 물품의 열적 세정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 공간을 형성하고 상기 온도 센서를 수용하는 더미 공작물(dummy workpiece)을 마련하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 물품의 열적 세정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 노실에서 감지된 온도에 의해 결정된 발화 상태의 검출시 공기 및 산소 중 하나 이상의 공급을 조절하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 물품의 열적 세정 방법.
  4. 처리될 물품(4)이 배치될 수 있는 노실(3)이 있는 노(2)와, 물품으로부터 제거될 물질이 열분해에 의해 분해되는 온도까지 상기 처리될 물품(4)을 가열시킬 수 있는 노실(3)용 가열 수단(5)으로 구성되는 제1항의 방법을 구현하기 위한 장치에 있어서,
    처리되고 세정될 물품 아래에 배치되며 용융된 플라스틱을 수집하는데 사용되는 측정 공간(7)내에 배치된 온도 센서(6)와, 상기 온도 센서(6)에 의해 측정된 값의 함수로서 가열 수단(5)을 제어하는 제어기(8)가 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 공기 및 산소 중 하나 이상의 공급 수단(15), 노실(3)내의 온도를 측정하는 온도 센서(16), 그리고 노(2)내의 온도의 함수로서 공기 및 산소 중 하나 이상의 공급을 조절하는 제어 수단이 탑재되며, 상기 제어 수단은 공기 및 산소 중 하나 이상을 소정 시간에 공급하고, 온도 측정에 의해 상기 온도 센서(16)에서 발화가 검출되면 공기 공급을 즉시 감소시키거나 중단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 애프터 버닝(after burning)을 제공하는 버너(21)가 탑재되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 노(2)에는 배출구(14)가 탑재되며, 상기 배출구(14)는 습식 또는 건식 가스 세정을 제공하는 요소(29)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 가열 수단(5)은 전기적 가열 요소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 가열 수단(5)은 가열된 가스 또는 가열된 액체와 같은 고온 매질을 사용하는 열원으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 노(2)는 노실(3)이 내부에 마련되고 수직축 둘레를 회전 가능한 하부(30)와 고정된 상부(32)로 구성되며, 상기 하부(30)가 회전함에 따라 상기 노실(3)의 상부측이 개구되고,
    상기 상부(32)는 노(2)의 폐쇄 위치에서 하부측이 상기 노실(3)내로 개구되는 개구부(13)가 있는 벽부(12)로 구성된 애프터 버닝 챔버(11)를 형성하며,
    상기 노(2)에는 배출구(14), 공기 및 산소 중 하나 이상의 공급을 제어하기 위한 흡입구(25) 및 애프터 버닝용 버너(21)가 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제5항에 있어서, 상기 측정 공간(7)은 더미 공작물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
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