KR100516364B1 - 펄프제조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄프 제조기에 관한 것으로서, 환상(環狀)의 유동이 발생되는 용기(1)로 구성되며, 상기 유동은 상기 용기(1)내의 액체-고체 혼합물에 작용하여 상기 혼합물의 펄프화를 촉진시킨다. 또한 상기 펄프 제조기는 현탁액으로 부터 조립 물질을 분리하기 위하여 거름 장치(4)를 구비하는데, 여기서 상기 거름 장치(4)는 절단된 원추 형태를 갖는다. 상기 절단된 원추 형태의 장치는 측면에 천공을 구비하고 있으며 작은 원주를 갖는 면이 위쪽을 향하도록 하여 대략 측면이 환상 유동과 접하도록 용기(1)의 저면 위에 장착되어 질 수 있다. 상기 거름 장치(4)는 각기 다른 부분으로 분리되어 질 수 있어, 개별적으로 용기의 외부에서 장착하는 것이 가능하다.

Description

펄프제조기{Pulper}

본 발명은 독일 특허 DE 964 286 C 에서 알려진 바와 같이 청구항 1의 서문의 거름 장치에 관한 것이다.

상기와 같은 펄프 제조 기구는 독일 특허 DE-AS 23 48 540, DE-AS 26 58 845, DE 20 61 519 C2 및 미국 특허 2,661,666에 게재되어 있으며, 또 다른 펄프 제조기가 프랑스 특허 FR-A-1 374 767에 게재되어 있다.

거름 장치는 여러 산업 분야에서 각기 다른 응용예로서 사용되는 장치이다. 거름 장치는 각기 다른 크기의 고상 물질을 포함하고 있는 자유 유동 물질을 종류별로 분류하는 처리 기술에 널리 사용된다. 응용예의 상당수가 소위 펄프 제조기에 관련된 것으로서 펄프 성분을 포함하고 있는 혼합 물질을 가공하는데 사용된다. 응용 기술의 대부분의 분야는 폐기물과 준 폐기 물질의 처리에 관한 것으로서 제지 산업에서 폐지를 처리하는 공정과 관련이 있다.

상기 펄프 제조기는 로터(Rotor)를 구비한 용기로 구성된다. 동작시에는 처리될 혼합 물질이 용기 내에 충진되고, 액체(일반적으로 물)이 추가로 채워진다. 상기 로터가 회전함에 따라 강력한 유동력이 발생된다. 펄프 제조기의 축방향 단면도에서 나타난 바와 같이, 상기 유동은 두개의 주 유동이 서로 겹치게 되어,즉 중심축으로 집중되는 유동과 중심축에서 벗어나려는 유동으로 인하여 도넛의 형태를 가지게 된다.

로터의 부근에서, 상기 유동은 최초에는 용기의 벽면을 대해 바깥 방향으로 방사 형태로 흐르기 시작하여, 다시 액체의 표면 부근에서 안쪽으로 흘러 로터의 중심에 이르도록 하기 위하여 나중에는 위쪽으로 상승한다. 상기 유동은 보조 유도판을 설치함으로서 지지될 수 있다. 동시에 액체는 로터의 회전 방향으로 운동 충격의 영향을 받게 된다. 상기 도넛 형태의 유동은 액체 내에 함유된 고상 물질들을 반복적으로 로터의 부근에 유입한다.

강력한 유동에 의하여, 펄프 제조기 내에 존재하는 쉽게 펄프화가 가능한 고상 물질들이 펄프가 된다. 상기 펄프화와는 별도로 일부 단섬유화(shortening of fiber)가 일어나기도 하며, 일부 펄프화 가능한 물질이 용해되기도 한다. 하지만 본 발명에서 중점으로 다루고 있는 것은 펄프화 과정이므로, 펄프화 과정을 중심으로 언급할 것이며, 펄프화와 함께 발생하는 분해와 용해는 별도로 취급하지 않는다.

충진된 혼합 물질의 펄프 성분들은 액체와 함께 현탁액을 구성하게 되며, 상기 펄프 성분들은 천공된 거름막을 사용하여 펄프 제조기로 부터 추출될 수 있다. 펄프 제조기 내에 남아 있는 비-펄프 성분(이하, "조립(組立) 물질"로 칭한다)들은 펄프 제조기 내로 돌출된 폐 조립 물질 수거기 등의 수단을 통해서 제거될 수 있다.

바람직한 응용예로서는 각 개별 성분들의 생물학적 이용을 위하여 폐지나 폐기물을 처리하는 과정을 예로 들 수 있다. 생물학적으로 이용 가능한 성분들은 펄프화가 용이한 반면, 기타 성분들은 펄프화가 불가능하거나 극히 어렵기 때문에, 폐기물의 처리과정 동안, 생물학적 측면에서 볼 때 이용 가능한 성분들은 생물학적으로 사용할 수 없는 성분들과 분리되어 진다.

천공된 거름막을 통해 분리되어 생물학적으로 이용가능한 성분들이 응축되어 있는 현탁액은 생물학적 처리 과정을 거치게 되며, 반면에 현탁액이 추출된 후에 펄프 제조기에 잔류되어 있는 조립 물질들과 같이 생물학적으로 이용할 수 없는 성분들은 따로 분리되어 이용 가능한 다른 형태로 공급되거나 제거될 수 있다.

현재 펄프 제조기에서 현탁액으로부터 조립 물질들을 분리하기 사용되는 거름 장치들은 평면형(EP 0 520 172 B1 과 DE 195 06 084 A1)이나 실린더형(EP 0598 187 B1)의 거름막으로 구성되어 있다.

평면형 거름막을 사용하면 도넛형의 유동이 거름막으로 진행되어 펄프 제조기 내의 펄프화 되기 어렵거나 불가능한 돌, 파쇄된 유리 조각 등과 같은 고형물질이 거름막에 상당한 마모를 초래하는 불리한 점이 있으며 또한 거름막의 구멍이 막힐 위험성도 있다. 혼합 물질에서 중량이 무거운 성분들은 현탁액과 함께 거름막을 통과할 수 없기 때문에 펄프화 되지 않으면 거름막 위로 가라앉는 경향이 있다.상기 거름막을 조립 물질들로 부터 보호하고 현탁액의 원활한 통로를 확보하기 위해서 일반적으로 사용되는 방법은 클리어런스 레일(Clearance rails)등을 사용하여 반복적으로 거름막을 청소하는 것이다. 그러나 상기 클리어런스 레일 또한 상당한 마모의 영향을 받는다.

실린더형의 수직 거름막을 사용하는 경우에는 또 다른 단점을 초래한다. 이 경우 현탁액은 수직으로 설치된 거름막을 통해서 빠져나가게 되는데 이 때 펄프화 되지 않는 조립 물질들은 펄프 제조기의 하단부의 거름막 주위로 축적되는 경향이 있어 결국 거름막의 통로를 차단하게 된다. 펄프 제조기 내의 유동은 거름막의 수직 요소들에 적절히 접촉할 수 없기 때문에, 펄프 제조기 내의 유동 조건은 조립 물질들의 만족할 만한 진행을 통해 거름막의 표면을 청결히 하는데 있어 알맞지 않다. 따라서 실린더형 수직 거름막을 사용하는 경우에도 별도로 거름막을 청결히 하는 수단이 필요하게 되며 일반적으로 클리어런스 레일스(clearance rails)가 사용된다. 펄프 제조기의 하단부의 거름막 주위로 축적되어진 조립 물질 역시 상당한 마모를 초래하게 된다. 상기 거름막의 불순물 제거 장치로서 클리어런스 레일스를 사용하는 경우에도 클리어런스 레일스가 폐기물에 존재하는 플라스틱 성분을 강하게 분해하기 때문에 또 다른 문제를 야기하게 된다. 상기 분쇄된 소립의 플라스틱은 현탁액과 함께 거름막을 통과할 수 있게되어 생물학적으로 이용되는 현탁액을 오염시키게 되며, 또한 최종 생산품에 기대치 이상의 오염 수준을 초래하며, 상기 모든 혼합물 및 가공수에 오염을 초래할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 거름 장치의 개략적인 실시예의 단면도 이며,

도 1b는 도1a의 선분 A-A'을 따라 절단한 면의 단면도이며,

도 1c는 도1a의 Z 부분을 확대한 도면이다.

본 발명의 목적은 상기 언급한 펄프 제조기의 단점을 극복하여 현탁액으로부터 조립물질을 분리하는 데 있어, 마모를 감소시키고, 거름막을 청결히 유지하며, 현탁액의 통과를 촉진시켜 생산품의 품질을 향상시키는 데 있다.

본 발명에서, 상기의 목적을 달성하기 위해서 청구항1에 기재된 펄프 제조기가 구비된다. 종속항에서는 본 발명의 구체적으로 바람직한 실시예가 기재되어 있다.

본 발명의 주요한 요점은 절단된 원추형의 거름 장치를 사용한다는 데 있으며 상기 절단된 원추형의 거름장치는 원단면이 적은 쪽을 위로하여 설치된다. 또한 상기 원추형의 거름장치의 경사진 측면 상에 천공들이 구비된다. 절단된 원추형 거름장치의 경사면은 대략 도넛형의 유동에 접하거나 각기 평행이 되도록 설정된다. 또한 거름장치는 부분으로 분리될 수 있으면 외부에서 장착되어 질 수 있다.

상기 경사도는 30°~50°가 적당하며, 경사도는 용기의 모양에 따라 달라질 수 있다. 경사진 구조는 계속적으로 유동에 의해 펄프 제조기의 저면에 가라앉아 있는 조립 물질들이 거름막의 측면에 부착되는 것을 방지하는 역할을 하게된다. 상기 공정은 스크레퍼(scraper)에 의해서도 어느 정도 도움을 받을 수 있으나 거름막의 청소가 상기 언급한 평면형 또는 실린더형의 거름막과 같이 클리어런스 레일스에만 의존하는 것이 아니라 상당 부분 유동에 의해서 이루어지기 때문에 스크레퍼에 의한 기능은 선행 기술에 비하여 그다지 크지 않다.

조립 물질들이 유동에 의해 계속적으로 거름막에서 제거되기 때문에 선행 기술에서 사용한 거름 장치와는 달리 상기 조립 물질들은 거름막의 훨씬 적은 범위에서만 축적되어 지며, 이로 인하여 모래나 자갈 또는 유리 조각 등으로 인한 마모가 상당 부분 감소하게 된다. 또한 거름막의 표면이 보다 청결히 유지되기 때문에 거름막을 통과하는 흐름이 보다 적절히 이루어져, 현탁액의 추출이 보다 빠른 시간 내에 이루어 진다.

거름막의 천공들은 정사각형, 원형, 타원형 등 각기 다른 모양을 가질 수 있다. 상기 천공들의 특정 규격은 바람직하게는 6~60mm이다. 상기 거름막은 분해를 용이하게 하기위해서 여러 부분으로 분리될 수 있도록 제작하는 것이 바람직하다.

조립 물질을 제거하여 거름막의 천공을 청결히 하는데 도움을 주기위해 설치되는 스크레퍼들은 로터 또는 로터 축의 위에 장착되는 것이 바람직하며 직선형 또는 경사형 등 다른 모양을 갖을 수 있다. 또한 상기 스크레퍼들은 유동과 반대 방향으로 연속적이거나 또는 비연속적으로 굴곡된 모양을 가지며 마모 방지 외장재을 구비한다. 상기 마모 방지 외장재은 교환되거나 조정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

펄프 제조기에서 거름막을 통해 현탁액을 추출해내기 위해서는 펌프가 사용되어 지며, 상기 펌프는 제어 가능하다. 그러나 하부에 위치한 저장 용기로 무차단 배출도 가능하다.

본 발명은 일반 생물학적 폐기물과 같이 유기물질을 다량 함유한 혼합 폐기물을 분리, 처리하는 데 적합하다. 생물학적 처리와 이에 따른 자연환경으로 재활용되기에 적합한 생물학적 유기 성분들을 제외하면 상기 폐기물들은 플라스틱, 자갈, 유리조각 등의 물질과 같이 비생물학적 유기 저해 물질들로 특징될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부의 도면을 참고하여 보다 자세히 설명될 것이다.

혼합 폐기물이 원통형의 펄프 제조기 용기 1 에 채워지고 동시에 용기에 물이 공급된다. 도면에서 'I'은 폐기물의 공급을 표시하며, 'II'는 물의 공급을 나타낸다.

용기의 축 R을 중심으로 로터 2 가 회전함으로써 물과 폐기물의 혼합물이 이동하기 시작한다. 강력한 도넛형 유동이 생성되어 폐기물의 생물학적으로 유기 비-목질화(木質化) 성분의 펄프화를 촉진한다. 상기 섬유들은 펄프 제조기 내에 존재하는 물과 함께 현탁액을 형성하고, 상기 현탁액은 펄프 제조기의 하부에 위치한 천공된 거름막 4를 통과하여 추출되어, 배출구 'III'을 통하여 배출된다. 상기 배출구 'III'은 필요하다면 (도식되어 있지는 않지만) 펌프에 연결된다. 폐기물 내의 비 생물학적 유기 성분과 목질화된 성분은 대부분 유동력에 의하여 파괴되지 않은 상태, 즉 조립 물질로서 펄프 제조기 용기 1 에 남게된다.

천공된 거름막을 통해 분리되어 생물학적으로 이용가능한 성분들이 응축되어 있는 현탁액은 생물학적 처리 과정을 거치게 되며, 반면에 현탁액이 추출된 후에 펄프 제조기에 잔류되어 있는 조립 물질들과 같이 생물학적으로 이용할 수 없는 성분들은 따로 분리되어 이용 가능한 다른 형태로 공급되거나 제거될 수 있다.

하기에 서술되는 실시예의 독창적인 거름 장치 4 는 절단된 원추의 형태로서, 상기 절단된 원추형의 측면 5 에는 거름막의 천공이 구비되어 있다. 상기 천공은 둥근 형태로서 대체적으로 10mm 의 직경을 갖는다. 또한 거름막의 외부 표면의 기울기는 회전 축 R에 대하여 약 30°~50°의 경사도를 갖는다.

도 1b에서 보는 바와 같이, 스크래퍼 6는 로터 2에 고정되어 있거나 로터 축에 고정되어 있으며 유동의 반대 방향으로 아크(arc)형태로서 굴곡 형성되어 있다. 상기 스크래퍼 6의 정면에는 교환 가능하며, 조절 가능한 마모 방지 외장재 6a가 장착되어 있다. 배출구'III'의 하부에는 도식되어 있지는 않지만 방출된 현탁액을 수집하는 수거 용기가 구비된다.

도 1c에서 보여지는 바와 같이, 거름막 4의 막 부분들은 용기의 외부 면에서 나사 8를 이용하여 웨브(web) 9에 장착되어, 나사 8이 제거되면 용기의 내측 면에서 탈착될 수 있다.

비록 본 발명이 상기와 같이 구체적인 실시예를 통하여 기술되었으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않으며, 여러 가지 방식을 통해 변경될 수 있다.

Claims (10)

1. 액체와 고체의 혼합물에 작용하여 펄프화를 촉진하는 환상(環狀)의 유동이 생성될 수 있는 용기(1)와; 현탁액으로 부터 조립 물질을 분리하기 위하여, 절단된 원추의 형태로 측면에는 다수의 천공을 구비하고 있으며 상기 용기(1)의 저면에 절단된 원추형의 원단면이 적은 쪽을 위로하여 장착되어 원추형의 경사면이 대략 도넛형의 유동에 접하도록 장착되어지는 절단된 원추 형태의 거름장치(4)에 있어서,

   상기 거름 장치(4)는 각기 다른 부분으로 나누어져 있으며, 이러한 부분들은 용기의 외부로부터 부착되어 질 수 있으며, 용기의 내부로부터 탈착될 수 있는 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측면의 각도는 30°~50°인 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 거름 장치의 천공은 정사각형, 원형 또는 타원형의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 거름 장치의 천공의 크기가 6~30mm인 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 거름 장치의 천공은 원형이며, 바람직하게는 직경이 8~12mm인 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 용기(1) 내에 로터 장치(2)가 구비되며, 상기 절단된 원추형의 장치가 로터 축과 평행하게 장착되는 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
7. 제 6 항에 있어서, 스크래핑 장치(6)가 회전 가능하도록 상기 로터 장치(2)에 연결되어 있으며, 상기 스크래핑 장치(6)에 의하여 천공을 구비한 거름막의 표면이 청결하게 유지되는 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 스크래핑 장치(6)는 유동에 반대 방향으로 연속적 또는 비연속적으로 굴곡 형성된 하나 또는 그 이상의 스크래퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 스크래퍼는 교환 가능 및 조절 가능한 마모 방지 외장재가 스크래퍼의 전면에 장착된 것을 특징으로 하는 펄프 제조기.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 현탁액은 제어 가능한 구동 수단을 구비한 펌프에 의하여 상기 거름 장치(4)를 통하여 추출될 수 있는 것을 특징으로 하는 펄프 제조기