KR100436985B1 - 나선 축류식 열풍 건조기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하·폐수 슬러지, 축산 분뇨, 음식 쓰레기 등과 같이 수분을 많이 함유하고 있는 슬러지(sludge)상의 유기물질을 효율적으로 건조시키기 위한 나선 축류식 열풍 건조기에 관한 것이다.
본 발명의 나선 축류식 열풍 건조기는, 스크류 블레이드(21)가 외면에 설치되는 중공(中空)의 샤프트(20) 내부로 버너(30)에서 발생되는 고온의 열풍을 직접 공급함으로써 중공 샤프트(20) 외부면과 스크류 블레이드(21)에 직접 접촉되는 슬러지를 가열하여 건조시키면서, 중공 샤프트(20)의 표면에 다수의 통공(22)을 형성하여 통공(22)을 통하여 배출되는 열풍으로 슬러지를 건조시키고, 통공주위의 중공 샤프트에 막힘 방지판을 마련하여 중공 샤프트가 회전될 때 통공의 막힘을 방지함으로써 슬러지 내부로의 원할한 열풍공급으로 건조 촉진이 이뤄진다. 또한 중공 샤프트(20)의 끝부분을 통하여 배출되는 잔여 열풍을 회수하여 이를 다시 건조기 몸체(10)에 공급하여 슬러지를 재차 건조함으로써 열효율을 높이고 소형의 설비로도 다량의 슬러지를 건조할 수 있다.

Description

나선 축류식 열풍 건조기{Spiral and axial heat flow type dryer}
본 발명은, 하·폐수 슬러지나 축산 분뇨 또는 음식 쓰레기 등과 같이 수분을 많이 함유하고 있는 슬러지(sludge)상의 건조대상물을 효율적으로 건조시키기 위한 나선 축류식 열풍 건조기에 관한 것으로, 자세하게는 중공 샤프트에 다수의 통공을 형성하여 통공을 통하여 배출되는 열풍으로 슬러지의 건조효율을 높이고, 중공 샤프트의 끝 부분에서 배출되는 잔여 열풍을 회수하여 이를 건조기 본체에 공급함으로써 재차 슬러지를 건조하는 한편, 통공주위의 중공 샤프트에 막힘 방지판을 마련하여 중공 샤프트가 회전될 때 통공의 막힘을 방지함으로써 슬러지 내부로의 원할한 열풍공급으로 건조 촉진이 이뤄지는 나선 축류식 열풍 건조기에 관한 것이다.
일반적으로 하·폐수 슬러지나 축산분뇨, 음식물 쓰레기 등과 같은 유기성 오염물질은 수분함량이 많기 때문에 이송이나 보관이 어렵고, 매립 시 침출수의 발생이 많아 환경을 오염시키게 되므로 건조를 통하여 함수율을 낮추어 처리하는 것이 필수적이다.
이러한 슬러지상의 오염물질을 처리하는 방안으로 크게 미생물을 이용하는 미생물학적 방법과, 열을 이용하여 슬러지를 건조시키는 물리적 방법이 있는데, 본 발명은 후자의 방법에 속하는 것이다.
이러한 열을 이용하여 슬러지를 물리적으로 건조시키는 방법으로는, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제0120836호에 개시된 바와 같이, 슬러지가 투입되는 본체 내부에 스크류를 설치하여 슬러지를 교반 및 이송시키는 한편, 본체 외부에서 본체 내부로 열풍을 공급하여 슬러지를 건조시키는 방법이 일반적인 기술로 채택되고 있으나, 이 기술은 슬러지와 열풍과의 열 교환이 작아 건조효율이 떨어지고 단시간에 충분한 건조가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.또한 이외에도, 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2001-0027512호와 같이 스크류의 축 내부에 오일을 충진하고 이를 전기 에너지로 가열하여 고온의 오일에서 발생하는 열로 슬러지를 건조시키는 기술과, 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0204595호와 같이 로울러의 중공축에 고온의 스팀을 공급하여 그 열로 슬러지를 가열하여 건조시키는 기술이 알려져 있다.위와 같이, 축 내부의 오일 또는 스팀의 열만으로 슬러지를 간접적으로 건조시키는 기술은, 열풍을 직접 슬러지에 공급하여 슬러지를 건조시키는 것에 비하여 열 효율이 현저히 낮을 뿐만 아니라, 위 종래 기술들에서 본 발명과 같은 통공을 형성할 경우 오일이 누설되어 작동이 될 수 없거나, 스팀이 슬러지에 공급됨으로써 건조가 아니라 오히려 슬러지를 가습하게 되므로 통공을 형성할 수도 없는 기술인 점에서 본 발명과 근본적인 차이가 있다.
이상 살펴본 바와 같이 종래의 기술들은 투입되는 에너지가 슬러지의 건조에 효율적으로 사용되지 못하고 손실되는 부분이 많아 에너지 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 건조속도가 느리기 때문에 동일량의 슬러지를 처리하기 위해서는 본 발명의건조기 보다 설비가 대형화되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은, 중공 샤프트의 내부로 버너에서 발생되는 고온의 열풍을 공급하여 중공 샤프트의 외부면 및 스크류 블레이드와 접촉하는 슬러지를 가열하여 건조하면서 중공 샤프트에 형성된 다수의 통공을 통하여 배출되는 열풍이 슬러지에 직접 접촉되게 함으로써 건조를 촉진하며, 또한 중공 샤프트의 끝 부분에서 배출되는 잔여 열풍을 회수하여 이를 건조기 본체에 다시 공급하여 재차 슬러지를 건조시킴으로써 에너지 효율을 향상시키고, 그로 인하여 소형의 설비로도 다량의 슬러지를 건조할 수 있도록 한 나선 축류식 열풍 건조기를 제공하는데 있다.본 발명의 다른 목적은 중공 샤프트의 회전방향을 기준으로 앞쪽은 막히고 뒤쪽 부분은 개방된 막힘 방지판을 마련하여 중공 샤프트가 회전될 때, 슬러지에 의한 통공의 막힘을 방지하며 이로 인한 슬러지 내부로의 원할한 열풍공급으로 건조촉진이 이뤄지도록 한 나선 축류식 열풍 건조기를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나선 축류식 열풍 건조기의 전체 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본발명에 따른 나선 축류식 열풍 건조기에서 덮개를 떼어난 상태의 평면도.
도 3은 중공 샤프트 부분의 확대도.
도 4는 중공 샤프트를 회전시키는 구동장치를 나타내는 측면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 건조기 몸체 11 : 슬러지 투입구
12 : 슬러지 배출구 13 : 열풍 분사공
20 : 중공 샤프트 21 : 스크류 블레이드
22 : 통공 23 : 막힘 방지판
24 : 잔여 열풍 공급관 30 : 버너
31 : 분배기 40 : 모터
41 : 감속기 42 : 체인
43 : 구동기어 44 : 종동기어
45 : 베어링 50 : 덮개
51 : 배기구 52 : 배기팬
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구와, 건조된 슬러지가 배출되는 슬러지 배출구가 형성되는 건조기 몸체; 이 건조기 몸체에 설치되며, 표면에 스크류 블레이드가 형성되고 내부와 외부를 관통하는 통공이 형성되며, 양측이 베어링으로 지지되는 중공 샤프트; 이 중공 샤프트의 입구측에는 그 내부로 열풍을 공급하는 버너; 이 건조기 몸체의 상부에 설치되며, 열교환을 끝낸 열풍과 슬러지에서 증발된 증기를 외부로 배출하는 배기수단이 형성된 덮개; 이 중공 샤프트를 회전시키는 구동장치를 포함하는 나선 축류식 열풍 건조기에 있어서, 상기 중공샤프트에 통공의 막힘을 방지하도록 하는 막힘방지판이 마련되고 상기 버너와 중공샤프트 사이엔 버너로부터 발생되는 열풍을 분배하는 분배기가 마련된 것을 특징으로 한다.상기 건조기 몸체에는 열풍 분사공을 형성하고, 중공 샤프트의 열풍 배출구에서 배출되는 잔여 열풍이 열풍 분사공을 통하여 건조기 몸체에 공급되도록 잔여 열풍 공급관이 연결설치된 것을 특징으로 한다.상기 중공 샤프트는 건조기 몸체의 내부에 2개가 평행하게 설치되고, 이 2개의 중공 샤프트가 서로 다른 반대의 회전 방향으로 구동되는 것을 특징으로 한다.본 발명의 나선 축류식 열풍 건조기는 수평 혹은 수직으로 2개 이상 연결하여 다단으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 나선 축류식 열풍 건조기의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 나선 축류식 열풍 건조기의 전체 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 건조기에서 덮개부분을 제거한 상태의 평면도이다.도면에 나타낸 바와 같이, 건조기 몸체(10)의 내부에는 2열로 중공 샤프트(20)를 설치하고, 상기 건조기 몸체(10)의 상부 일측에는 슬러지를 투입하는 슬러지 투입구(11)를 형성하며, 이 슬러지 투입구(11)가 설치되는 반대쪽 하부에는 건조된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출구(12)를 형성하고, 상기 건조기 몸체(10)의 측면에는 중공 샤프트(20)의 끝 부분에서 배출되는 잔여 열풍을 회수하여 이를 다시 건조기 몸체(10) 내부로 공급하는 열풍 분사공(13)을 형성한다.
그리고 상기 중공 샤프트(20)의 일측끝단에는 버너(30)에서 발생되는 열풍을 중공 샤프트(20)로 분배하기 위한 분배기(31)가 설치되어 있으며, 이 분배기(31)는 회전하지 않는 고정체이나 상기 중공 샤프트(20)는 회전이 가능하도록 설치된 것이므로 상기 분배기(31)와 중공 샤프트(20)의 연결부분은 중공 샤프트(20)가 회전되더라도 도시되지 않은 래버린스 패킹(labyrinth packing)과 같은 공지의 수단에 의하여 분배기(31) 내부의 열풍이 외기로 누설되지 않게 구성된다.
또한 상기 중공 샤프트(20)는 회전하면서 상하·좌우 방향으로 요동이 방지되도록 베어링(45)에 의하여 지지되며, 상기 베어링은 4점지지 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 건조기에서 중공 샤프트(20)의 일부를 발췌하여 나타낸 확대 도면이다. 중공 샤프트(20)의 외면에는 길이 방향으로 연속되게 슬러지를 이송 및 교반시킴은 물론 슬러지와의 전열 면적을 넓게 하는 스크류 블레이드(21)가 설치되고, 또 중공 샤프트(20)의 내부와 외부를 관통하는 다수개의 통공(22)을 형성하여 중공 샤프트(20)의 내부를 흐르는 고온의 열풍이 중공 샤프트(20)의 외부에 존재하는 슬러지에 직접 분사되어 슬러지의 건조를 촉진하며, 상기 통공(22)이 슬러지에 의하여 막히지 않도록 중공 샤프트(20)의 표면에 막힘 방지판(23)을 형성한다.상기 막힘 방지판(23)은 중공 샤프트(20)가 회전될 때, 슬러지가 통공(22)을 막는 것을 방지하도록 중공 샤프트(20)의 회전방향을 기준으로 앞쪽은 막히고, 열풍이 슬러지에 지속적으로 공급되도록 회전방향의 뒤쪽 부분은 개방되어야 한다.
도 4는 본 발명의 건조기에서 중공 샤프트(20)를 회전시키는 구동장치를 도시한 것으로서, 본 발명의 구동장치는 모터(40)와 이 모터(40)의 회전을 감속시키는 감속기(41), 그리고 회전력을 전달하는 체인(42) 및 구동기어(43)와 종동기어(44)로 이루어지는 통상의 구동장치이다.상기 건조기 몸체(10)에 설치되는 중공 샤프트(20)가 1개일 경우에는 체인을 통해서 전달되는 동력이 바로 중공 샤프트(20)에 전달되므로 상기 구동기어(43)와 종동기어(44)는 필요 없게 되고, 도1 및 도2에 예시된 바와 같이 2개의 중공 샤프트(20)가 설치될 경우에는 구동기어(43)와 종동기어(44)가 서로 맞물리게 회전하도록 함으로써 상기 2개의 중공 샤프트(20)는 그 회전 방향이 서로 반대가 되도록 하는 것이 이송과 교반 및 건조에 효율적이다.
본 발명의 나선 축류식 열풍 건조기의 열 효율을 높이는 방안으로, 중공 샤프트(20)의 끝 부분인 열풍 배출구 쪽에 잔여 열풍 공급관(24)을 연결하여, 잔여 열풍이 열풍 분사공(13)을 통하여 건조기 몸체(10)의 내부로 다시 공급되도록 연결함으로써 슬러지의 건조를 촉진하는 기술이 채택되어 있다.
그리고 도1에서 나타난 바와 같이, 건조기 몸체(10)의 상부에는 건조기 몸체(10)의 상부를 착탈 가능하게 덮을 수 있는 덮개(50)를 설치하며, 상기 덮개(50)에는 슬러지에서 증발된 증기와 열 교환을 완료한 낮은 온도의 열풍을 배출하는 배기구(51)를 형성하고 이 배기구(51)의 근처에는 효과적인 열풍의 배출할 수 있는 배기팬(52)을 형성한다.
이상 설명한 나선 축류식 열풍 건조기는 1단의 건조기이며, 슬러지의 함수율을 보다 낮출 필요가 있을 경우에는 본 발명의 나선 축류식 열풍 건조기를 수직 또는 수평방향으로 다단으로 연결하여 설치함으로써, 슬러지 배출구(12)에서 배출되는 1차 건조된 피건조물을 재차 건조시키는 다단의 건조기로 구성할 수 있다.
본 발명에 의한 나선 축류식 열풍 건조기는, 슬러지 투입구를 통하여 투입된 슬러지가, 중공 샤프트와 그 표면에 형성되는 스크류 블레이드 및 막힘 방지판과 접촉하여 열을 전달받아 1차 건조되고, 중공 샤프트에 형성된 통공을 통하여 배출되는 열풍에 의하여 2차 건조되며, 중공 샤프트의 열풍 배출구 쪽에 잔여 열풍 공급관을 설치하여 잔여 열풍이 건조기 몸체에 형성된 열풍 분사공을 통하여 건조기 몸체 내부로 공급되어 다시 건조됨으로써, 투입 열량에 대한 슬러지의 수분 제거에 사용된 열량의 비율이 75~80%를 나타낼 수 있으며, 이는 종래의 슬러지 건조장치에 비하여 열효율이 10%이상 향상된 수치이다. 따라서 본 발명에 의한 나선 축류식 열풍 건조기는 에너지 소모가 작고 설치 공간이 작으면서도 다량의 슬러지를 건조할 수 있는 작용효과를 가지게 된다.
이하 본 발명이 보호받고자 하는 기술적 범위는 특허청구범위에서 특정될 것이지만, 본 발명의 상세한 설명에서 언급된 구성에서 단순히 설계를 변경한 구성은 본 발명의 기술적 범위에 속함은 물론이다.

Claims (5)

  1. 슬러지가 투입되는 슬러지 투입구(11)와, 건조된 슬러지가 배출되는 슬러지 배출구(12)가 형성되는 건조기 몸체(10);
    상기 건조기 몸체(10)에 설치되며, 표면에 스크류 블레이드(21)가 형성되고 내부와 외부를 관통하는 통공(22)이 형성되며, 양측이 베어링(45)으로 지지되는 중공 샤프트(20);
    상기 중공 샤프트(20)의 입구측에는 그 내부로 열풍을 공급하는 버너(30);
    상기 건조기 몸체(10)의 상부에 설치되며, 열교환을 끝낸 열풍과 슬러지에서 증발된 증기를 외부로 배출하는 배기수단이 형성된 덮개(50);
    상기 중공 샤프트(20)를 회전시키는 구동장치를 포함하는 나선 축류식 열풍 건조기에 있어서,
    상기 중공샤프트에 통공의 막힘을 방지하도록 하는 막힘방지판(23)이 마련되고 상기 버너(30)와 중공샤프트(30) 사이엔 버너(30)로부터 발생되는 열풍을 분배하는 분배기(31)가 마련된 것을 특징으로 하는 나선 축류식 열풍 건조기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 건조기 몸체(10)에는 열풍 분사공(13)을 형성하고, 중공 샤프트(20)의 열풍 배출구에서 배출되는 잔여 열풍이 열풍 분사공(13)을 통하여 건조기 몸체(10)에 공급되도록 잔여 열풍 공급관(24)이 연결설치된 것을 특징으로 하는 나선 축류식 열풍 건조기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중공 샤프트(20)는 건조기 몸체(10)의 내부에 2개가 평행하게 설치되고, 이 2개의 중공 샤프트(20)가 서로 다른 반대의 회전 방향으로 구동되는 것을 특징으로 하는 나선 축류식 열풍 건조기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 나선 축류식 열풍 건조기를 2개 이상 연결하여서 되는 다단의 나선 축류식 열풍 건조기.
  5. 제3항에 있어서, 나선 축류식 열풍 건조기를 2개 이상 연결하여서 되는 다단의 나선 축류식 열풍 건조기.
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