KR101013132B1 - 가연성 폐기물을 이용한 고체연료성형장치 - Google Patents

가연성 폐기물을 이용한 고체연료성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존에는 한 단계로 구성된 압출 성형 공정을 두 단계로 분산하여 성형 압출기로 가해지는 부하를 줄여 생산량 증대가 용이하도록 구성하고 기존 성형 시스템의 주요 고장 요인이 되고 있는 성형다이(Die)의 플러깅(Plugging) 문제를 해결하기 위해 성형Die 방식 대신에 이형 롤라를 장착한 가연성폐기물을 이용한 고체연료성형장치에 관한 것으로, 이 장치는 가연성폐기물이 투입되는 주입호퍼; 상기 가연성폐기물이 일정 온도에 도달하도록 가열시키는 전기가열밴드; 전동회전력으로 밀어주는 스크류를 발생시켜 가열된 상기 가연성폐기물을 물리적, 화학적으로 섞어주는 압출기; 상기 압출기로부터 밀려온 가연성폐기물을 티(T)자 구조를 거쳐 배출시키는 티자형 다이; 상기 티자형 다이를 통해 배출된 가연성폐기물을 일정 두께를 가진 시트형상으로 배출시키는 배출구를 가진 고체연료성형장치에 있어서, 회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 고정프레임과 회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 이동프레임 그리고 상기 제 1 및 제 2 고정프레임을 지지하도록 고정된 연결봉으로 이루어진 프레임; 상기 제 1 및 제 2 고정프레임에 결합되고 제 1 전동모터의 전동력으로 회전하고, 회전력에 의해 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하며, 제 1 기어가 구비된 제 1 성형롤러; 상기 제 1 및 제 2 이동프레임에 결합되고 상기 제 1 기어로부터 회전력을 전달받기 위해 상기 제 1 기어와 맞물려진 제 2 기어가 구비되고, 상기 제 1 성형롤러와 맞물려서 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하는 제 2 성형롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가연성 폐기물을 이용한 고체연료성형장치{the solid fuel extrusion molding device using combustibility waste}
본 발명은 고체연료성형장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기존에는 한 단계로 구성된 압출 성형 공정을 두 단계로 분산하여 성형 압출기로 가해지는 부하를 줄여 생산량 증대가 용이하도록 구성하고 기존 성형 시스템의 주요 고장 요인이 되고 있는 성형다이(Die)의 플러깅(Plugging) 문제를 해결하기 위해 성형Die 방식 대신에 이형 롤라를 장착한 가연성폐기물을 이용한 고체연료성형장치에 관한 것이다.
가연성폐기물을 이용하여 고체연료를 성형하는 장치에 대한 종래기술을 살펴본다.
2003년03월05일에 출원된 가연성폐기물을 이용한 고형연료 제조방법과 제조장치(특허출원번호 10-2003-0013744호)에 따르면, "가연성폐기물을 선별하고 파쇄하는 전처리단계와, 상기 파쇄된 가연성폐기물 분체를 고속용융믹서(400)에 투입하여 용융과 급냉과정을 행하여 펠릿을 성형하는 펠릿 성형단계와, 성형된 펠릿을 저장하여 포장, 반출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물을 이용한 고형연료 제조방법"이 개시(disclose)되어 있다.
2007년06월28일에 출원된 가연성폐기물을 이용한 고형연료 제조장치 및 그의 제조방법(특허출원번호 10-2007-64518호)에 따르면, "가연성 폐기물을 투입하는 투입장치(100); 상기 투입장치(100)에서 투입된 가연성폐기물을 회전모터(210)에 의해 구동되는 이축 전단파쇄날(220)이 구성되어 투입된 물질을 파쇄시키기는 파쇄기(200); 풍력모터(310)가 구성되어, 파쇄된 상기 가연성 폐기물 내에 함유되어 있는 불연성물질을 풍력을 사용하여 분리시키는 풍력선별기(300); 자석(410)을 구비하여 가연성폐기물에 섞여 있는 금속물질을 선별하는 자석선별기(400); 상기 자석선별기(400)를 통해 배출된 가연성 폐기물을 이송하는 이송콘베어(500); 원통형의 본체(610)와, 상기 본체(610)의 상부에 개폐가 가능한 투입실린더(620)가 구성되고, 상기 본체(610)의 외부에 구성되는 온도센서(630)와, 상기 본체(610)의 측면부에 마주보며 두쌍으로 구성되는 고정날(640)과, 상기 본체(610)고온가열공정의 하부에 상하 2개가 구성되는 회전날개(650)와, 상기 회전날개(650)의 중앙 축과 연결되어 상기 회전날개(650)을 회전시키는 모터(660)와, 상기 본체(610)의 측면 하단부에 구성되는 배출구(670)로 구성되어, 상기 이송콘베어(500)에 의해 이송된 가연성 폐기물을 건조하고, 분쇄 건조하여 용융성형하여 배출하는 혼합기(600); 상기 파쇄기(200)와 상기 혼합기(600)에서 배출되는 수증기, 가스등 에서 먼지를 집진하는 집진기(800); 상기 집진기(800)을 통해 먼지가 제거되어 나온 수증기를 물을 분사하여 냄새 및 남은 먼지를 제거하여 배기구(811)로 배출하는 세정식스크라바(810); 성형된 가연성폐기물 연료를 저장하는 저장조(900)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물을 이용한 고형연료 제조장치"가 개시되어 있다.
그동안 국내 소개 설치된 가연성 폐기물 고형화 성형 기술은 압출기 후단에 설치되어 있는 성형 다이를 통해 제품을 생산하는 기술로서 주입되는(Feed) 조성이 일정하지 않는 가연성 쓰레기 특성상 불특정 주기로 성형 다이의 막힘(Die Plugging) 현상이 일어나고 있어 빈번한 수리가 요구되고 있을 뿐만 아니라 압출기 부하가 많이 일어나 생산량 증대에 병목현상(Bottlenecking)이 발생되고 있다.
본 발명은 기존 한 단계로 구성된 압출 성형 공정을 두 단계에 걸쳐 분산 함으로서 일차 성형 압출기의 부하를 줄여 생산량 증대가 용이하도록 구성하였을 뿐만 아니라 기존 성형 시스템의 주요 고장 요인이 되고 있는 성형 Die의 Plugging 문제를 해결하기 위해 성형 Die 방식 대신에 이형 롤라를 장착한 성형 롤라를 설치하는 방법이다.
따라서, 상기와 같이 가연성 쓰레기를 성형하는 과정에서 발생되는 문제점들을 해결하기 위해 성형 공정을 두 단계로 나누고, 압출기 부하를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 성형 Die의 Plugging 방지가 가능한 고체연료성형장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 성취하기 위한 본 발명은 가연성폐기물이 투입되는 주입호퍼; 상기 가연성폐기물이 일정 온도에 도달하도록 가열시키는 전기가열밴드; 전동회전력으로 밀어주는 스크류를 발생시켜 가열된 상기 가연성폐기물을 물리적, 화학적으로 섞어주는 압출기; 상기 압출기로부터 밀려온 가연성폐기물을 티(T)자 구조를 거쳐 배출시키는 티자형 다이; 상기 티자형 다이를 통해 배출된 가연성폐기물을 일정 두께를 가진 시트형상으로 배출시키는 배출구를 가진 고체연료성형장치에 있어서, 회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 고정프레임과 회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 이동프레임 그리고 상기 제 1 및 제 2 고정프레임을 지지하도록 고정된 연결봉으로 이루어진 프레임; 상기 제 1 및 제 2 고정프레임에 결합되고 제 1 전동모터의 전동력으로 회전하고, 회전력에 의해 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하며, 제 1 기어가 구비된 제 1 성형롤러; 상기 제 1 및 제 2 이동프레임에 결합되고 상기 제 1 기어로부터 회전력을 전달받기 위해 상기 제 1 기어와 맞물려진 제 2 기어가 구비되고, 상기 제 1 성형롤러와 맞물려서 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하는 제 2 성형롤러; 상기 제 1 전동모터의 회전방향과 반대인 역방향 회전력을 공급하기 위한 제 2 전동모터, 상기 제 2 전동모터로부터 회전력을 전달하기 위한 체인, 상기 체인으로부터 전달된 회전력으로 상기 제 1 또는 제 2 성형롤러 표면에 끼워진 이물질이나 성형 불량품을 제거하기 위해 둘레를 따라 일정 두께를 가진 금속성 솔이 일정 간격을 두고 심어진 이형롤러(80)를 포함하는 것이다.
예시된 실시예로서, 상기 제 1 및 제 2 성형롤러는 일정 두께를 가진 복수개로 구성되고, 그 내경에는 오목한 홈이 형성되어 일률적인 회전을 도모하도록 형성된 것이다.
예시된 실시예로서, 상기 제 1 이동프레임의 간격을 조절하기 위한 제 1 조절나사, 상기 제 2 이동프레임의 간격을 조절하기 위한 제 2 조절나사가 구비된 것이다.
예시된 실시예로서, 상기 제 1 및 제 2 성형롤러에는 일정 온도로 예열시킬 수 있도록 전기가열봉이 장착된 것이다.
삭제
이상에서 살펴본 바와 같이 기존에 설치 운용되고 있는 가연성 폐기물의 성형 방식인 압출기 후단에 Die Hole을 사용 한번에 성형품을 제조하는 방식과는 전혀 다른 일차 T-Die 압출 후 벌집 모형의 성형롤러를 통해 성형품을 제조하는 새로운 방식을 적용 함으로서 그 동안의 고질적인 고형화 설비들의 문제점 해결 뿐 만 아니라 고형화 제품의 생산량 증대 효과를 기대 할 수 있다.
이러한 방법은 기존에 설치 운용되고 있는 가연성 폐기물의 성형 방법과는 다른 새로운 방식으로서, 본 발명을 통해 그 동안 고질적인 성형기의 문제점들을 해결함으로써 고체연료 생산량 증대 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체연료성형장치의 1단계 과정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 고체연료성형장치의 2단계 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 고체연료성형장치의 프레임구조를 나타낸 일부 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 고체연료성형장치의 성형롤러를 비롯한 주요 구성품의 평면을 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 고체연료성형장치의 성형롤러의 이형롤러를 설명하기 위한 정면도.
도 6은 본 발명에 따른 고체연료성형장치의 성형롤러의 다른 실시예를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
참고로, 본 발명의 핵심적인 부분이 아닌 구성은 개략적으로 살펴보도록 한다.
도 1을 참조하면, 건조 파쇄된 가연성 쓰레기가 주입 호퍼(10)를 통해 주입되기에 앞서 압출기 실린더 외부에 부착된 전기가열기 밴드(11)를 통해 운전 온도인 110 ~ 150도 까지 예열을 하게 된다. 이때, 성형장치 온도는 위치에 따라 6개 지역으로 구분하여 별도의 온도 조절기(참조부호 없음)를 통해 각각의 적정 운전 온도로 조절 되도록 구성된다.
압출기(12)는 일축의 스크류 타입으로서 다음 공정인 성형 롤러(15)를 고려하여 일차 압출 성형품의 량을 조절할 수 있도록 압출기 모터 rpm이 조절된다. 압출기 후단의 T-Type 다이(13)는 기존 Hole 방식 대비 압출기 부하를 2배 이상 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 운전 과정에서 빈번하게 발생되는 Hole 막힘 현상을 해결할 수 있다. 이때, T 다이는 압출기 운전에 앞서 일정한 온도 유지가 중요하므로 사전 예열이 가능하도록 전기 가열봉(18)을 Heating 용량에 맞도록 구성하고 별도의 온도 조절기(참조부호 없음)를 통해 조절한다.
도 2를 참조하면, T 다이(13)를 통해 일차 압출된 Sheet Type의 성형품은 곧 바로 성형롤러(15)로 투입되도록 구성되어 있으며 성형 롤러는 두개로 구성되어 한축은 Fixed 방식(고정축)이며 다른 한축은 롤러간의 간격 조절을 위해 Shift(이동축) 되도록 구성되어 있다. 또한, 성형 롤러 표면은 가로 18mm, 세로 18mm 크기의 Hole이 35개씩 9마디로 구성 전체 315개 Hole로 구성되어 있으며 9개의 각 마디는 보수수리가 용이하게 하기 위해 분리 조립식으로 구성된다. 고정축 Roller Hole과 이동축 Roller Hole을 정확하게 맞추기 위해 이동축 Roller Hole들은 축으로부터 분리가 될 수 있도록 구성한다.
각 성형 롤러들은 가열 및 냉각이 가능하도록 Hole들로 구성되어 있으며 시스템 초기에는 일정 온도로 예열될 수 있도록 전기 가열 봉들을 장착하도록 구성되고 각각의 성형롤러들은 서로 반대방향으로 회전하면서 T 다이를 통과한 Sheet Type의 압출물들을 가로 18mm, 세로 18mm 크기로 성형을 하게 된다.
성형 롤러를 거친 성형 품은 각 롤러와 역방향으로 회전하고 있는 이형롤러에 의해 성형롤러로부터 분리 하단에 있는 제품Box로 떨어지도록 구성되며 이형롤러 표면은 성형롤러보다는 약한 재질의 솔모양 형태로 되어 있다.
상술한 구성을 토대로 보다 구체적으로 실시예를 구현해보도록 한다.
도 3을 참조하면, 회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 고정프레임(50)(51)과 회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 이동프레임(60)(61) 그리고 상기 제 1 및 제 2 고정프레임(50)(51)을 지지하도록 고정된 연결봉(54)으로 이루어진 프레임이 구비된다. 상기 제 1 이동프레임(60)의 간격을 조절하기 위한 제 1 조절나사(70), 상기 제 2 이동프레임(61)의 간격을 조절하기 위한 제 2 조절나사(71)가 구비된다.
도 4를 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 고정프레임(50)(51)에 결합되고 제 1 전동모터(M1)의 전동력으로 회전하고, 회전력에 의해 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하며, 제 1 기어(57)가 구비된 제 1 성형롤러(55)가 구비된다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 이동프레임(60)(61)에 결합되고 상기 제 1 기어(57)로부터 회전력을 전달받기 위해 상기 제 1 기어(57)와 맞물려진 제 2 기어(58)가 구비되고, 상기 제 1 성형롤러(55)와 맞물려서 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하는 제 2 성형롤러(56)가 구비된다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 조절나사(70)(71)를 회전시키면 가변회전축에 해당된 제 2 기어(58), 제 2 성형롤러(56)가 함께 이동하게 되고, 상기 제 1 및 제 2 성형롤러(55)(56)에는 일정 온도로 예열시킬 수 있도록 전기가열봉(18)이 장착된다.
그런데, 상기 제 1 및 제 2 성형롤러는 원통형롤러의 둘레를 따라서 오목한 홈을 일정간격을 두고 형성시킨 것인데, 원재료가 폐기물이어서 정상적인 성형조건에서 성형되지 않은 강도가 섞여서 투입되기 마련일 것이다. 이런 상황이 반복되면 성형롤러의 특정부위는 패이거나 훼손되기가 쉽다. 그러므로 유지보수를 위해서 일체형으로 성형롤러를 제작하는 것은 제작단가를 증가시키는 요인이 될 수밖에 없으므로 도 6과 같이 일정 두께를 가진 성형롤라 마다 둘레에 오목한 홈을 형성하고, 복수개의 성형롤러들로 성형하다가 특정부위에 훼손이 발생되면 해당된 성형롤러만 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 모두 균일한 위치에서 성형할 수 있도록 내경에 오목한 홈을 형성하고 회전축에도 대응된 볼록한 돌기를 형성하는 것이 바람직할 것이다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 성형롤러는 일정 두께를 가진 복수개로 구성되고, 그 내경에는 오목한 홈이 형성되어 일률적인 회전을 도모하도록 형성된다.
한편, 폐기물 특성으로 인해서 성형롤러의 특정부분에 이물질이나 성형불량품이 끼워져 빠지지 않는 상황도 자주 발생되는데, 이를 해결하기 위해 상기 성형롤러와 역방향으로 회전하는 이형롤러를 인접한 위치에 구비하면 이물질이나 성형불량품으로 인해 작업라인이 중지되는 사태를 미연에 방지할 수 있게 된다.
즉, 상기 제 1 전동모터의 회전방향과 반대인 역방향 회전력을 공급하기 위한 제 2 전동모터(M2), 상기 제 2 전동모터로부터 회전력을 전달하기 위한 체인(90), 상기 체인(90)으로부터 전달된 회전력으로 상기 제 1 또는 제 2 성형롤러(55)(56) 표면에 끼워진 이물질이나 성형 불량품을 제거하기 위해 둘레를 따라 일정 두께를 가진 금속성 솔이 일정 간격을 두고 심어진 이형롤러(80)가 구비된다.
10 : 쓰레기 주입 호퍼
11 : 전기 가열 밴드(Electric Heating Band)
12 : 압출기
13 : 티 타입의 다이판(T-Die Plate)
14 : 배출구
15 : 성형롤러(Pelletizing Roller)
16 : 이형롤러(Removal Roller)
17 : 성형된 최종 성형품(Pelletized Products)
18 : 전기 가열봉(Electric Heating Bar)

Claims (5)

  1. 가연성폐기물이 투입되는 주입호퍼; 상기 가연성폐기물이 일정 온도에 도달하도록 가열시키는 전기가열밴드; 전동회전력으로 밀어주는 스크류를 발생시켜 가열된 상기 가연성폐기물을 물리적, 화학적으로 섞어주는 압출기; 상기 압출기로부터 밀려온 가연성폐기물을 티(T)자 구조를 거쳐 배출시키는 티자형 다이; 상기 티자형 다이를 통해 배출된 가연성폐기물을 일정 두께를 가진 시트형상으로 배출시키는 배출구를 가진 고체연료성형장치에 있어서,
    회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 고정프레임과 회전축을 위한 홀을 가진 제 1 및 제 2 이동프레임 그리고 상기 제 1 및 제 2 고정프레임을 지지하도록 고정된 연결봉으로 이루어진 프레임;
    상기 제 1 및 제 2 고정프레임에 결합되고 제 1 전동모터의 전동력으로 회전하고, 회전력에 의해 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하며, 제 1 기어가 구비된 제 1 성형롤러;
    상기 제 1 및 제 2 이동프레임에 결합되고 상기 제 1 기어로부터 회전력을 전달받기 위해 상기 제 1 기어와 맞물려진 제 2 기어가 구비되고, 상기 제 1 성형롤러와 맞물려서 시트형상의 가연성폐기물을 고체연료로 성형하는 제 2 성형롤러;
    상기 제 1 전동모터의 회전방향과 반대인 역방향 회전력을 공급하기 위한 제 2 전동모터, 상기 제 2 전동모터로부터 회전력을 전달하기 위한 체인, 상기 체인으로부터 전달된 회전력으로 상기 제 1 또는 제 2 성형롤러 표면에 끼워진 이물질이나 성형 불량품을 제거하기 위해 둘레를 따라 일정 두께를 가진 금속성 솔이 일정 간격을 두고 심어진 이형롤러(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성폐기물을 이용한 고체연료성형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 성형롤러는 일정 두께를 가진 복수개로 구성되고, 그 내경에는 오목한 홈이 형성되어 일률적인 회전을 도모하도록 형성된 것을 특징으로 하는 가연성폐기물을 이용한 고체연료성형장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이동프레임의 간격을 조절하기 위한 제 1 조절나사, 상기 제 2 이동프레임의 간격을 조절하기 위한 제 2 조절나사가 구비된 것을 특징으로 하는 가연성폐기물을 이용한 고체연료성형장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 성형롤러에는 일정 온도로 예열시킬 수 있도록 전기가열봉이 장착된 것을 특징으로 하는 가연성폐기물을 이용한 고체연료성형장치.
  5. 삭제
KR1020100084437A 2010-08-30 2010-08-30 가연성 폐기물을 이용한 고체연료성형장치 KR101013132B1 (ko)

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