KR101120952B1 - 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생 가열아스팔트 생산을 위한 평행류형 드럼믹서에 있어서, 각기 리드각이 적용된 날개가 내부에 형성된 제1드럼과 제2드럼이 지지프레임상에 연속 설치되고, 제1드럼과 제2드럼은 각기 독립된 구동장치가 결합되어 제1드럼에 대하여 제2드럼이 역회전하도록 구성된 것을 특징으로 한 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형드럼 믹서에 관한 것이다.

드럼믹서, 평행류 드럼믹서, 경사조절, 역류베일

Description

재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서{A DRUM MIXER HAVING REVERSE ROTATION STRUCTURE}

본 발명은 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 평행류형 드럼믹서에 관한 것으로, 상세히는 원통형 드럼을 2단으로 연속배열하여 각각의 구동장치에 의해 독립적으로 구동되도록 구성하고, 제1 드럼의 종단부에 역류베일구간을 형성하고 제2드럼은 역회전을 걸어 골재와 열류의 접촉량을 늘림으로써 열효율을 향상하고 집진시스템의 필터유닛이 열화되는 것을 방지하며, 베일을 포함한 각각의 날개는 볼트 체결구조로 결합하여 날개의 교환이 용이하게 이루어질 수 있도록 구성한 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서에 관한 것이다.

대부분의 도로, 활주로 등의 포장이 가열 아스팔트포장으로 이루어짐으로써 가열아스팔트콘크리트의 수요가 늘어남을 알 수 있고, 그런 만큼 포장의 해체, 지중 매설을 위한 굴착, 절삭 후 덧씌우기 과정에서 아스팔트콘크리트발생재(이하 아스콘발생재라 함)의 배출량이 증가되고 있다.

아스콘발생재는 종래 폐기물로 취급되어 매립되거나 도로 공사시 보조 기층재로 사용되었으나 아스콘발생재의 재활용 기술의 발전과 품질의 향상에 따라 폐아스콘을 신재 아스팔트콘크리트와 적절한 비율로 재혼합함으로써 기층용 및 표층용 아스팔트 콘크리트 품질기준을 충족하게 되었다. 이에 따라 『 건설 폐기물의 재활용 촉진에 관한 법률』 을 제정하여 아스팔트 콘크리트용 순환골재(Reclaimed Asphalt Pavement, RAP, 이하 RAP라 함) 의 사용 비율을 기층용 재생가열 아스팔트 혼합물일 경우 최대 50% 이하까지, 표층용일 경우 최대 30% 이하까지 사용할 수 있도록 규정하고 있고, 국토해양부는『순환골재품질기준』을 제정하여 아스콘발생재를 20?13㎜와 13㎜ 이하의 2단계로 분급하여 RAP로 사용할 수 있게 하였으며, 서울시 등 일부 자치단체에서는 조례를 통하여 일정 규모의 공사에 대하여 10% 이상의 RAP 사용을 의무화하고 있으나 현장에서는 재생 재료라는 편견과 포장의 공용성을 충족하는 품질관리 미비 등의 이유로 외면되고 있는 실정이다.

가열아스팔트포장은 플랜트의 의한 가열아스팔트혼합물 생산, 트럭에 의한 가열아스팔트혼합물의 현장 운반, 페이버 적하, 페이버에 의한 포설, 롤러에 의한 다짐을 연속적으로 수행하는 일련의 과정으로 이루어진다. 따라서, 가열아스팔트포장의 공용성은 포장 층의 구조설계, 아스팔트배합설계, 혼합물의 생산,포설, 다짐과정, 시공기량이나 품질 등 다양한 요소에 의해 영향을 받고, 각 단계에서 낮은 기술도와 미비한 품질관리는 포장표면의 파상요철, 선상균열, 조직불균일, 스크리드자국, 스크리드반응의 결함, 오거음영, 다짐불량, 균열, 밀림과 소성변형, 블리딩, 롤러자국,재료분리 등의 원인이 되고, 포장의 조기피로를 유발하여 아스팔트포 장의 장기공용성을 저해시켰다.

재생 가열아스팔트혼합물에 의한 포장은 신재 가열아스팔트 혼합물과 같이 『아스팔트 포장 설계?시공요령』, 『도로공사 표준시방서』에 따라 배합설계 및 시공이 이루어지기 때문에 재생 가열아스팔트혼합물을 적용한 포장의 공용성은 재생 가열아스팔트혼합물 생산에 관련된 제 문제, 즉, 아스팔트시멘트(Asphalt Cement, AC, 이하 AC로 표기함)로 코팅되기 전 골재의 함수량과, 아스팔트혼합물의 적정 배출온도와, RAP의 품질및 아스팔트시멘트가 고온의 열에 직접 접촉됨으로써 야기되는 조기 노화 현상과 관련된다.

RAP를 혼합하여 생산하는 재생 가열아스팔트혼합물에서 RAP가 순환골재품질기준을 만족하지 못하거나 신골재에 비하여 함량이 지나치게 높아지거나 함수량이 높으면 가열 아스팔트혼합물 생산과정에서 골재가 충분히 건조되지 않음으로써 코팅된 AC가 박리되고, 시공 후 밀림과 소성변형이 발생되며, 아스팔트혼합물의 과다한 흡수량은 아스팔트표면에서의 블리딩과 반점 또는 얼룩의 원인이 된다.

또한, 아스팔트혼합물이 적정 배출온도보다 낮은 온도로 배출됨으로써 운반 시공과정에서 조기 경화현상이 발생되며, RAP 및 AC가 고온의 열에 직접 접촉됨으로써 탄화수소 가스의 발생뿐만 아니라 AC의 조기 노화가 촉진되어 포장의 장기 공용성을 해치게 된다.

또한, 드럼 믹서는 버너 화염으로 골재를 건조하고 가열하며, RAP 및 AC등 재생 첨가재의 혼합이 주요 공정이기 때문에 RAP 및 AC가 화염 및 고온의 열에 직접 접촉할 경우 발화되고, 푸른 연기로 표현되는 탄화수소가 발생되며, 많은 연료 를 소비함으로써 버너의 효율이 감소하는 문제가 발생하였다.

평행류형 드럼 믹서는 가열 아스팔트혼합물 또는 재생 가열아스팔트혼합물(이하 아스팔트혼합물이라 함) 생산을 위한 플랜트에서 드럼 종단 상 버너의 배출가스 흐름 방향과 신 골재 및 RAP의 흐름 방향이 평행한 드럼 믹서 구조이며, 도 1에 도시한 바와 같이, 지지구조인 프레임(10)과, 상기 프레임에 회전가능하게 장착되고 직경 대비 4~6배의 종단길이를 갖도록 된 원통형 드럼(20)과, 상기 원통형 드럼(20)을 정해진 속도로 회전시키기 위한 구동장치(30)와, 드럼 내부로 화염을 분사하여 골재를 건조 가열하기 위해 드럼의 일 측에 접하도록 설치된 버너(40)와, 드럼의 가스 배출 측에 형성되어 집진시스템과 연결하기 위한 덕트(50)와, 드럼의 버너 설치 측으로 투입된 골재가 드럼의 경사 및 드럼 내부 날개(60)에 의해 타 측으로 이송되는 과정에서 버너의 열과 접촉하여 가열 건조되고 드럼 종단 상 하부에서 투입된 RAP 및 AC가 가열 신골재와 혼합되어 배출되도록 드럼의 배출 측에 설치된 배출슈트(70)로 이루어진다.

상기 드럼믹서는 투입구에서 신골재를 입도 조정하여 투입하기 위한 콜드피드빈(Cold-Feed Bins; 90)에 연결되고, 드럼 종단면 중간 아래쪽에 형성된 RAP투입구(22)에 RAP차징컨베이어(100)가 연결되며, 드럼 종단면 끝단 상부에 형성된 덕트에 집진시스템(110)이 연결되며, 드럼 종단면 끝단 하부에 형성된 배출슈트에 사일로 (120)또는 호퍼(130)가 연결되며, 드럼 종단면 아래쪽에 출구가 위치하도록 아스팔트시멘트공급관(AC공급관;140)이 연결되어 전체 플랜트를 구성한다.

상기 드럼 믹서는 드럼의 예열이 완료된 상태에서 콜드피드빈(90)으로 부터 배합설계에 의한 입도를 자동 계량한 신 골재가 드럼 종단 선단부 골재투입구(21)를 통하여 투입되면 드럼의 경사와 드럼내부 날개(60)에 적용된 피치에 의해 후단부로 이송되면서 상승과 낙하의 반복에 의해 형성된 베일에 버너(40)의 화염이 접촉하여 가열되고, 가열된 골재는 내부 수분을 증발 배출하여 드럼 종단 상 중간 아래 쪽에 투입된 RAP 및 AC나 기타 개질재와 혼합 가열되어 드럼 종단 상 후단 배출 슈트(70)를 통하여 배출된다. 발생된 배출가스는 덕트(50)를 통하여 집진시스템(110)으로 흡수되어 먼지 및 유해 요소가 걸러진 깨끗한 상태로 방출된다.

이와 같은 구조 및 작동에 따라 기존 아스팔트혼합물 생산을 위한 평행류형 드럼 믹서는 아스팔트 포장의 공용성과 버너 효율 측면에서 다음과 같은 문제점이 있다.

① 골재의 드럼내 이송방향과 버너에 의한 열류의 흐름방향이 평행되어 버너의 열이 골재 건조와 가열에 완전히 이용되지 않고 배기덕트를 통하여 집진시스템으로 빠져나감으로써 역류 드럼믹서에 비하여 열효율이 떨어지고, 집진시스템의 유입부에 설치된 필터유닛에 열화가 발생하는 현상이 자주 발생하였다.

② 설치공간이나 이동 등의 제한요소에 의해 드럼 믹서의 드럼은 직경대비 4~6배의 종단 길이를 갖도록 설계되고, 투입 RAP의 열화를 방지하기 위하여 드럼 종단 상 중앙 약간 아래에 RAP투입구(22)가 형성됨으로써 투입 신골재가 짧은 시간 동안 버너의 화염열에 접촉한 후 RAP와 섞임으로써 신 골재의 가열 건조가 불완전한 상태가 되었다.

아스팔트 시멘트로 코팅되기 전에 신골재는 0.5% 이하의 함수량, 바람직하게는 0.2% 이하의 함수량을 갖도록 가열 건조하여야 하는데 버너의 열에 충분히 접촉하여 건조되기 전에 RAP 및 AC와 혼합되어 코팅됨으로 신골재는 함수량 0.5%이상의 불량한 건조 상태가 되며, 이는 AC코팅층의 박리와, 가열 아스팔트 혼합물의 함수량을 높여 소성변형을 가져오고, 장기 공용성을 저해하는 요인이 되었다.

③ 투입 신골재 함수량이 높으면 RAP혼합량을 늘릴 수 없는 등 운전조건의 결정과 품질관리에 문제가 발생한다.

재생 가열아스팔트혼합물 제조를 위한 신골재는 배합 설계 및 관리상태에 따라 함수량에 차이가 있고, 함수량의 차이는 건조시간과 효율에 큰 영향을 미친다.

평행류형 드럼 믹서에서 아스팔트혼합물의 적정 배출온도는 대략 140℃ ~ 150℃ 내외이며, 버너의 온도가 높을수록, 함수량이 낮을수록, RAP의 혼합량이 적을수록 높아지며, 그 반대로 버너의 온도가 낮을수록, 함수량이 높을수록, RAP의 혼합량이 많을수록 낮아진다.

통상적인 경우 버너의 화염 온도는 대략 1400℃이상 이며, 1400℃이상으로 출력시키면 드럼의 강체 구조의 변형, 열에 의한 RAP의 조기노화, AC의 인화 등 문제를 야기하고, 연료의 비효율적 소모가 많아진다. 드럼 내 투입 골재는 대략 150 ℃ 온도에서 내부 수분이 완전히 증발하여 건조될 때까지 온도가 상승하지 않기 때문에 투입골재의 함수량이 높은 경우 버너온도 조절을 통한 아스팔트 혼합물의 배출온도 조절은 한계가 있다.

따라서, 기존 평행류형 드럼믹서에서는 신골재의 함수량이 높아 적정 건조도 유지가 어려운 경우 RAP의 혼합량을 감소시켜야 하는데 RAP혼합량은 배합 설계에 의해 결정되고, 이에 대한 변경은 권한있는 감독자의 허가 사항임으로 아스팔트포장공사의 전체일정과 맞물려 생산되는 가열아스팔트혼합물의 생산 일정에 중대한 차질을 가져오고, 결과적으로 RAP의 혼합량을 낮추는 것은 자원의 순환 사용 취지에도 어긋나기 때문에 최선의 해결책이 될 수 없다.

투입골재의 함수량이 높은 경우에 드럼의 회전수를 줄여 골재가 드럼 내에서 체류하는 시간을 늘리는 방법이 하나의 해결 방법이 될 수 있으나 드럼의 회전속도를 극단적으로 감소시키면 드럼 횡단면 상 골재의 분포가 나빠져 건조효율은 더 나빠질 수 있다. 이에 따라 통상의 경우 드럼속도 조절에 의해 4~8분 내외로 체류시간 조절은 가능하나 그 이상은 한계가 있고, 동일 조건에서 RAP 및 AC의 고온 열 접촉 시간은 늘어나 골재와의 접촉면에서 과도하게 굳어지는 현상 등 AC의 성능이 감소 될 우려도 있다.

④ RAP 및 AC가 고온의 버너열에 노출됨으로써 조기 노화가 촉진된다.

RAP는 대략 200℃의 열에 접촉함으로써 경화 촉진에 의한 조기 노화가 진행되는데 드럼 믹서 내 투입 신골재의 분포가 나빠 신골재가 충분한 열을 흡수하지 않으면 RAP 투입 지점에서 200℃ 이상의 열이 유지될 가능성이 커진다. AC의 적정 유지온도는 150℃~180℃ 이고 발화점이 대략 330℃ 임으로 어떠한 경우에도 그 이상의 온도에 접촉시키지 않아야 한다.

통상의 평행류형 드럼 믹서는 버너로부터 드럼 종단 길이의 1/2~2/3지점에 RAP가 투입되고, AC는 그 다음에 투입됨으로 버너의 대류열이 투입된 신골재에 충분히 전달되어 온도가 낮아지지 않으면 고온의 화염과 열이 그대로 RAP 및 AC에 접촉할 가능성이 매우 높고, 그에 따라 푸른 연기가 발생하고, AC의 경화촉진에 의한 바인더 성능 감소와 조기 노화를 촉진시켜 포장의 장기 공용성을 해치게 된다.

⑤ 기존 드럼믹서는 단일 원통 또는 이중 원통구조로 되어있고, 단일원통으로 이루어진 경우에는 RAP투입구가 원통의 대략 2/3지점에 설치되고 이에 대응하는 유입구가 드럼의 횡단 둘레에 일정한 간격으로 형성되는 구조로 이루어지고, 유입구와 RAP투입구의 접촉부 및 유입구와 밀착접촉되어 있는 외피복부가 구조 특성상 약간의 유격이 존재하는데 상기 유격으로 조골재와 세골재가 끼어듦으로서 마모와 훼손이 촉발되어 보수 관리에 따른 비용이 늘어나는 문제점이 있다.

⑥ 기존 드럼믹서는 드럼내 골재의 이송과 베일링(veiling) 형성을 위하여 스크루날개, 베일 및 퍼그밀날개를 형성하는데 이들 날개가 드럼과 일체로 용접되어 있어 마모 및 훼손시 떼어내고 용접에 의해 다시 붙여 넣는 구조로 이루어져 보수관리가 용이하지 않고 비용이 많이 들며, 드럼 전체의 내구성을 저해하는 문제점 이 있었다.

본 발명은 드럼믹서 내부에서 열류의 체류시간을 연장하여 버너의 연료 소비를 줄이면서 골재의 건조 가열효율을 높여 균일한 품질의 아스팔트혼합물 생산이 가능한 평행류형 드럼믹서를 제시할 목적을 갖는다.

또한, 본 발명은 재생 가열아스팔트혼합물 생산 과정에서 RAP 투입 전에 신골재의 드럼 내 분포를 효율적으로 개선함으로써 투입 신골재가 버너의 열을 충분히 흡수하여 가열 건조되도록 평행류형 드럼믹서를 구성하고, 고온의 열이 RAP 및 AC에 직접 작용하는 것을 방지함으로써 아스팔트콘크리트의 조기노화를 예방하고, 적절한 배출온도를 유지하여 아스팔트콘크리트의 품질을 향상할 수 있도록 할 목적을 갖는다.

또한, 본 발명은 투입 신골재의 건조 및 가열이 주요기능인 드럼의 전반부와 RAP와 AC의 혼합과 가열이 주요 기능인 드럼 후반부의 운전조건을 달리하여 신골재의 함수량, RAP의 투입량, 기타 개질제의 첨가량 등에 따른 특성에 맞게 운전 가능한 평행류형 드럼믹서를 제시할 목적을 갖는다.

또한, 본 발명은 RAP투입구에서의 사용에 따른 마모와 손실을 감소시킬 수 있는 평행류형 드럼믹서를 제시할 목적을 갖는다.

또한, 본 발명은 스크루날개, 베일 및 퍼그밀날개의 마모시 용이하게 교환 보수할 수 있는 평행류형 드럼믹서를 제시할 목적을 갖는다.

이를 위하여 제시된 본 발명은 지지구조인 프레임과, 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 원통형 드럼과, 상기 원통형 드럼을 정해진 속도로 회전시키기 위한 구동장치와, 골재의 흐름방향과 평행으로 드럼 내부로 화염을 분사하여 골재를 건조 가열하도록 설치되는 버너와, 배출가스를 집진시스템에 연결하기 위해 드럼의 가스 배출 측에 형성되는 덕트와, 드럼 후단 하부에 설치된 배출슈트 및 드럼 후단 상부에 설치된 알에이피(Reclaimed Asphalt Pavement, RAP)투입구를 포함하는 구성으로 이루어져 드럼의 버너 설치 측으로 투입된 골재가 드럼의 경사 및 드럼 내부 날개에 의해 타 측으로 이송되는 과정에서 버너의 열과 접촉하여 가열 건조되고 알에이피 투입구를 통하여 투입된 알에이피 및 에이시(Asphalt Cement, AC)공급관을 통하여 투입된 에이시가 가열 신골재와 혼합되어 배출슈트로 배출됨으로써 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서에 있어서,
상기 드럼은 각기 리드각이 적용된 날개가 내부에 형성된 제1드럼과 제2드럼이 지지프레임상에 연속 설치되는 2단 드럼으로 구성되고, 제1드럼과 제2드럼은 각기 독립된 구동장치가 결합되어 상기 제1드럼에 대하여 제2드럼이 반대방향으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 제1드럼과 제2드럼의 연결부를 구성함에 있어서, 일측은 제1드럼의 외측단을 감싸고 다른 일측은 테이퍼단으로 구성되어 그 일부가 제2드럼의 내부에 삽입되도록 구성된 고정드럼에 의해 연결되고, 상기 고정드럼에 RAP투입구가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 날개를 구성함에 있어서, 각각의 날개는 제1드럼 및 제2드럼 본체에 볼트에 의해 체결된 브라켓에 각각 볼트에 의해 체결고정되며, 제1드럼의 후단부에 역방향으로 리드각을 적용한 역류베일구간이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명은 제1드럼과 제2드럼이 2단으로 분리 구성되고, 제2드럼이 역회전 구조로 이루어져 제1드럼과 제2드럼을 관통하여 흐르는 버너의 열류가 각기 회전방향이 다른 드럼을 통과하면서 난류흐름이 되어 골재와의 접촉량이 늘어난다.

이에 따라 버너의 열효율이 개선되어 연료 소비량을 감소시킬 수 있으며, 배출덕트를 통하여 배출되는 온도가 감소되어 집진시스템의 유입부에 설치된 필터유닛의 열화를 효과적으로 예방할 수 있다.

또한, 신골재의 건조와 가열이 효율적으로 이루어져 상대적으로 RAP투입량을 늘릴 수 있고, 투입골재의 건조율이 높아지고 적정 가열아스팔트혼합물의 배출온도를 유지할 수 있어 아스팔트혼합물의 품질을 높일 수 있다.

또한, 제1드럼과 제2드럼 사이에 고정드럼이 위치하여 RAP투입구를 통하여 투입된 RAP를 원할하게 드럼 내부로 유입 안내하고, 제1드럼으로 투입된 골재가 제2드럼으로 원활하게 안내되며, 고정드럼의 일측이 제1드럼의 외부를 감싸고 타측이 제2드럼 내부에 위치하여 고정드럼과 회전드럼 사이에 골재가 끼어 마모될 가능성이 거의 없어 RAP투입구에서의 마모 문제가 해소되고, RAP의 안정적 투입이 가능해진다.

또한, 본 발명은 RAP투입 전단계에 역류베일구간이 설치됨으로써 베일링 밀도가 증가되고, 그에 따라 신골재와 열류의 접촉이 증대되어 신골재의 건조와 가열이 촉진되고, 고온의 열을 신골재에서 균일하게 흡수할 수 있도록 하고 밀도가 증가된 베일링이 화염을 차단하여 고온의 열이 RAP 및 AC에 직접 작용하는 것을 방지함으로써 아스팔트콘크리트의 조기노화를 예방하고, 적절한 배출온도를 유지하여 아스팔트콘크리트의 품질을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명은 드럼내 골재의 이송과 베일링(veiling) 형성을 위하여 형성된 날개가 브라켓에 의해 결합되고, 상기 브라켓은 볼트에 의해 드럼에 고정됨으로 서 마모 및 훼손시 용이하게 교환되는 장점이 있고, 비 용접 구조로 이루어져 교환시의 용접열에 의한 드럼 전체의 내구성을 저해하지 않는 장점이 내포된 발명의 효과임을 알 수 있다.

이하 첨부된 도면에 의한 실시 예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명이 적용되는 재생 가열아스팔트 생산을 위한 평행류형 드럼믹서를 예시한 것으로, 지지구조인 프레임(10)과, 상기 프레임에 회전가능하게 장착되고 직경 대비 4~6배의 종단길이를 갖도록 된 원통형 드럼(20)과, 상기 원통형 드럼(20)을 정해진 속도로 회전시키기 위한 구동장치(30)와, 드럼 내부로 화염을 분사하여 골재를 건조 가열하기 위해 드럼의 일 측에 접하도록 설치된 버너(40)와, 드럼의 가스 배출 측에 형성되어 집진시스템(110)과 연결하기 위한 덕트(50)와, 드럼의 버너 설치 측으로 투입된 골재가 드럼의 경사 및 드럼 내부 날개(60)에 의해 타 측으로 이송되는 과정에서 버너의 열과 접촉하여 가열 건조되고 드럼 종단 상 하부에서 투입된 RAP 및 AC가 가열 신골재와 혼합되어 배출되도록 드럼의 배출 측에 설치된 배출슈트(70)로 이루어진다.

또한, 상기 드럼믹서는 골재투입구(21)에서 신골재를 입도 조정하여 투입하기 위한 콜드피드빈(Cold-Feed Bins; 90)에 연결되고, 드럼 종단면 중간 아래쪽에 형성된 RAP투입구(22)에 RAP차징컨베이어(100)가 연결되며, 드럼 종단면 끝단 상부에 형성된 덕트에 집진시스템(110)이 연결되며, 드럼 종단면 끝단 하부에 형성된 배출슈트에 사일로 (120)또는 호퍼(130)가 연결되며, 드럼 종단면 아래쪽에 출구가 위치하도록 아스팔트시멘트공급관(AC공급관;140)이 연결되어 전체 플랜트를 구성한다.

본 발명은 상기한 평행류형 드럼믹서에 적용되며, 드럼믹서를 구성함에 있어서, 각기 리드각이 적용된 날개(60)가 내부에 형성된 제1드럼(20A)과 제2드럼(20B)이 지지프레임상(10)에 연속 설치되고, 제1드럼(20A)과 제2드럼(20B)은 각기 독립된 구동장치(30A)(30B)가 결합되어 제1드럼에 대하여 제2드럼은 역회전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기에서 지지프레임(10)은 기초 위에 고정설치되는 요소로서 상부 구조믈을 안정적으로 지지할 수 있도록 장방형 박스구조로 이루어지고, 상부 판 둘레에 안전을 위한 난간(11)이 설치된다.

제1드럼(20A) 및 제2드럼(20B)은 외부에 단열층(23)이 형성된 원통 형상이며, 양 외 측으로 링 형태의 레일(24)이 돌출형성되어 각기 독립된 구동장치(30A)(30B)에 결합된다.

구동장치(30A)(30B)는 각 드럼에 체인기어를 형성하여 모터의 구동축에 연결하는 방법으로 구성할 수 있고, 도 3,5에 도시된 실시 예와 같이 기어드모터(31) 축에 구동롤러(32)를 결합하여 드럼의 4지점에서 구동력이 전달되는 구조로 구성할 수 있고, 각 드럼에 각기 2개의 기어드모터를 연결하여 구동할 수 있다.

상기 실시 예는 각 구동롤러(32)가 드럼의 외측에 형성된 레일(24)에 요철구조로 맞물려 결합되고, 각각의 구동롤러는 각각의 기어드모터에 연결되는 구조로서 각 드럼의 4지점에서 각각의 기어드모터에 의한 구동력이 드럼에 분산 작용하여 안정된 구동력 전달이 이루어진다.

버너(40)는 골재를 건조 가열하기 위한 것으로 1400℃이상의 열을 출력하고, 통합콘트롤러에 의해 전자적으로 온도제어가 이루어지는 모듈레이팅 버너가 적용된다.

배기덕트(50)은 드럼 내부의 배기가스를 집진시시스템(110)으로 배출하는 작용을 한다.

날개(60)는 드럼의 내부에 형성되어 드럼의 회전에 따라 내부에 투입된 골재를 이송하고 골재막을 형성하기 위한 것으로 각기 배출방향으로 리이드각이 적용되며, 골재 이송을 위한 스크루날개(61)와 골재막 형성을 위한 베일(veil, 62)과 골재, RAP 및 AC를 믹싱하기 위한 퍼그밀날개(63)로 이루어진다.

스크루날개(61)는 드럼의 내벽을 따라 일정 간격으로 형성되며, 각각의 스크루날개에는 리이드각이 적용되어 드럼의 회전시 내부 골재를 종단 방향으로 밀어 냄으로써 드럼 내에서 골재의 이송이 이루어지도록 작용한다.

베일(62)은 도6a 및 도8에 도시한 바와 같이, 제1드럼(20A) 횡단상에 일정 간격으로 형성되며, 끝부분이 구부려진 형상으로써 드럼 내벽에서 골재를 퍼올리고 일정 높이에 이르러 구부러진 끝이 아래로 향하면 수용된 골재가 흘러내리는 작용이 연속적으로 이루어진다. 상기 구조에 의해, 도 6b에 도시한 바와 같이, 드럼 내부 공간에 골재막(veiling)을 형성하며, 드럼 내부 공간에 골재를 분산시켜 버너의 화염 및 열류와 골재의 접촉을 강화시킴으로써 투입골재의 건조 가열 효율을 향상 시킨다.

퍼그밀날개(63)는 도 7에 도시한 바와 같이, 제2드럼(20B) 내벽으로 부터 사각 판을 돌출 형성한 구조로 드럼 바닥부에 쌓인 신골재, RAP 및 AC 또는 기타 개질재를 혼합 믹싱하는 작용을 수행한다.

스크루날개(61)는 드럼의 전 길이에 걸쳐 형성되며, 드럼 종단상 전반부에 형성된 스크루날개는 투입된 신골재를 베일로 안내하는 작용을 하고, 드럼 말단부에 형성된 스크루날개는 아스팔트혼합물을 배출슈트로 밀어내는 작용을 한다.

화염 팽창이 끝나기 전에 형성한 베일은 화염이 팽창하기 전에 차가운 골재로 식혀버리는 작용을 함으로 화염의 팽창이 끝나는 지점 부터 일정한 간격으로 형성한다.

퍼그밀날개(63)는 RAP투입구 후부에 형성되어 RAP와 AC와 가열 건조된 신골재를 혼합한다.

제1드럼에 형성되는 스크루날개와 베일은 드럼의 회전방향으로 리이드각이 적용되어 드럼의 회전 방향으로 골재의 흐름을 유도하며, 제2드럼에 형성되는 스크루날개 및 퍼그밀날개는 역방향으로 회전하는 제2드럼의 회전방향으로 리드각이 적용됨으로 역류베일구간을 제외하고 제1드럼과 제2드럼의 날개에 적용된 리이드각은 각기 반대가 된다.

배출슈트(70)는 가열아스팔트 혼합물을 사일로(120) 또는 호퍼(130)로 배출하거나 차량에 직접 배출하기 위한 것으로 드럼 종단에 형성되며, 셔터(71)를 구비하여 일정한 량은 아스팔트혼합물은 일정시간 자체 저장할 수 있도록 구성된다.

상기한 각 날개(60)는 제1드럼(20A) 및 제2드럼(20B) 본체에 볼트(601)에 의해 체결된 브라켓(602)에 각각 볼트(603)에 의해 체결고정되며, 제1드럼(20A)의 후단부에 역류베일구간(60A)이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기한 날개의 결합구조는 날개의 마모 및 훼손 시에 용접 불꽂으로 불어 내고 다시 용접에 의해 날개를 붙이는 종래의 문제점을 해소하여 마모시 용이하게 교체할 수 있어 보수관리가 용이하고 성능을 유지시킬 수 있는 효과를 제공한다.

역류베일구간(60A)는 제1드럼(20A)의 종단에 형성된다.

역류베일구간에 적용된 베일은 도8에 도시한 바와 같이, 베일에 역 리드각을 적용하여 일부 골재가 역류하도록 구성된다.

역류베일구간에서 투입 신골재의 일부는 역류베일구간을 그대로 통과하여 진행하고, 일부는 역류구간에 체류하면서 역류베일구간을 통과하는 과정이 반복됨으로서 역류 골재에 추가 흡수된 열이 그대로 통과하는 골재와 뒤섞여 열전달이 이루어짐으로 결국 전체 골재의 건조와 가열을 촉진시키지만 시간당 톤으로 계산되는 아스팔트혼합물 생산량에는 영향을 주지 않는다.

역류베일구간에 의해 베일밀도가 증가되는 결과를 가져오고, 골재막이 보다 촘촘하게 형성되어 화염이 RAP투입구간으로 빠져나가는 것을 차단하고, 고온의 열이 RAP및 AC에 직접 작용하는 것을 차단하여 열에 의한 경화 및 조기노화를 방지하고, 신골재의 건조 및 가열 효율을 높여 드럼 믹서의 성능을 개선하고 아스팔트혼합물의 품질은 향상한다.

상기한 역류베일구간은 최소 0.5m이상 최대 1m 이내가 되게 한다.

드럼믹서의 직경이 1.8m인 경우 제1드럼(20A)은 6m, 제2드럼(20B)는 3m로 구성할 수 있으며, 이와 같은 경우에 제1드럼의 종단에 0.5m~1.0m폭으로 역류베일구간을 형성한다.

역류베일구간이 0.5m 보다 짧으면 효과적인 베일링(veiling)을 형성할 수 없고, 1m 이상이면 베일링이 지나치게 두껍게 형성되어 열류의 흐름을 방해한다.

본 발명은 상기한 제1드럼과 제2드럼의 연결부를 구성함에 있어서, 일측은 제1드럼(20A)의 외측단을 감싸고 다른 일측은 테이퍼단(81)으로 구성되어 그 일부가 제2드럼(20B)의 내부에 삽입되도록 고정드럼(80)이 설치되고, 상기 고정드럼에 RAP투입구(22)가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 구조에 의해 제1드럼과 제2드럼은 고정드럼에 의해 간접 연결되고, 각 드럼은 상호 직접 접촉되지 않음으로서 운동성에 영향을 주지 않고 다만 골재와 열류 흐름의 연속성을 유지한다.

제1드럼으로 투입된 골재는 고정드럼을 거쳐 제2드럼측으로 흐르며, 고정드럼의 RAP투입구를 통하여 투입된 RAP는 자연스럽게 낙하하면서 제2드럼으로 투입되어 기존 RAP투입구조에서 접촉부 상호간에 발생하는 마모 문제를 효과적으로 해소할 수 있고, 그에 따라 드럼 믹서 전체의 내구성이 향상된다.

상기한 구성은 도시된 바와 같이 유압실린더에 의해 드럼믹서의 경사각을 조절할 수 있도록 구성된 드럼믹서에 적용할 수 있고, 경사각이 고정된 드럼믹서에도 적용할 수 있다.

도 9는 본 발명에 의한 드럼믹서로 재생 가열 아스팔트혼합물을 생산하는 흐 름을 도시한 것이다.

드럼믹서를 초기 예열한 후 신골재를 투입하고, 이송시간을 고려한 시차별로 순차적으로 RAP 및 AC를 투입한 상태를 도시한 것이다.

투입된 신골재는 드럼믹서 내벽면을 타고 구르면서 스크루날개에 의해 베일로 안내되면서 드럼횡단면상의 골재막을 형성하며, 스크루날개 및 베일에 적용된 리이드각과 드럼믹서의 설정 경사에 의해 드럼믹서의 종단방향으로 이송되면서 화염과 열에 접촉되어 건조되고, 가열된다.

역류베일구간(60A)에 이르면 베일에 적용된 역 리드각에 의해 일부는 역방향으로 이송되고 일부는 순방향으로 이송되는 과정이 연속적으로 이루어져 높은 밀도의 베일링을 형성하여 화염과 고온의 열을 흡수한다.

150℃ 내외의 고온으로 달구어진 신골재는 고정드럼을 경유하여 제2드럼으로 투입되면서 투입RAP와 AC와 섞이면서 더이상 온도가 높아지지 않고 일정한 온도를 유지하면서 RAP를 녹이고, AC를 가열하여 아스팔트혼합물 전체의 온도를 150℃ 내외로 유지 배출시킨다.

버너의 화염폭발로 형성된 고온의 열풍은 제1드럼의 회전에 영향을 받아 완만한 나선형을 그리며 진행하다가 역회전하는 제2드럼의 영향권내에 이르면 나선형 흐름이 흩트러지면서 난류상태가 된다. 이에 따라 제2드럼 내부에서는 복잡한 열류흐름이 형성되어 골재와 열류의 접촉량을 증가시킴으로써 가열이 촉진되고, 아스팔트혼합물의 배합성능을 향상시키기 위해 투입된 분진이나 세사 등이 배기덕트를 통하여 유실되지 않고 드럼 내에 남아 있어 AC에 흡수될 가능성이 높이진다.

이와 같은 작용에 의하여 버너에 의한 골재의 건조 및 가열 효율은 높아지고, 아스팔트혼합물의 품질은 향상되며, 유지관리의 편의성이 제공되는 것이다.

도 1은 종래 평행류 드럼믹서의 구조도

도 2는 본 발명에 의한 드럼믹서의 외부 구성도

도 3은 본 발명에 의한 드럼믹서의 내부 구성도

도 4는 도 3의 A-A부 단면도

도 5는 도 3의 B-B부 단면도

도 6a는 역류베일구간의 베일배치구성도

도 6b는 베일링상태도

도 7은 퍼그밀날개의 배치구성도

도 8은 역류베일구간에 적용된 베일의 상세 구성도

도 9는 드럼믹서의 아스팔트혼합물 생산 상태도

* 주요부호의 설명

10: 지지프레임 20: 원통형 드럼

20A:제1드럼 20B: 제2드럼 21: 골재투입구

22: RAP투입구 23: 단열층

24: 레일 30,30A,30B: 구동장치

40: 버너 50: 배기 덕트

60: 날개 60A: 역류베일구간

61: 스크루날개 62: 베일

63: 퍼그밀날개 70: 배출슈트

71: 셔터 80: 고정드럼

90: 콜드피드빈 100: RAP차징컨베이어

110: 집진시스템 120: 사일로

130: 호퍼 140: AC공급관

601: 볼트 602: 브라켓

603:볼트

Claims (3)

1. 지지구조인 프레임(10)과, 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 원통형 드럼(20)과, 상기 원통형 드럼(20)을 정해진 속도로 회전시키기 위한 구동장치(30)와, 골재의 흐름방향과 평행으로 드럼 내부로 화염을 분사하여 골재를 건조 가열하도록 설치되는 버너(40)와, 배출가스를 집진시스템(110)에 연결하기 위해 드럼의 가스 배출 측에 형성되는 덕트(50)와, 드럼 후단 하부에 설치된 배출슈트(70) 및 드럼 후단 상부에 설치된 알에이피(Reclaimed Asphalt Pavement, RAP)투입구(22)를 포함하는 구성으로 이루어져 드럼의 버너 설치 측으로 투입된 골재가 드럼의 경사 및 드럼 내부 날개(60)에 의해 타 측으로 이송되는 과정에서 버너의 열과 접촉하여 가열 건조되고 알에이피 투입구(22)를 통하여 투입된 알에이피 및 에이시(Asphalt Cement, AC)공급관(140)을 통하여 투입된 에이시가 가열 신골재와 혼합되어 배출슈트(70)로 배출됨으로써 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서에 있어서,

   상기 드럼(20)은 각기 리드각이 적용된 날개(60)가 내부에 형성된 제1드럼(20A)과 제2드럼(20B)이 지지프레임(10)상에 연속 설치되는 2단 드럼으로 구성되고, 제1드럼과 제2드럼은 각기 독립된 구동장치(30)가 결합되어 상기 제1드럼에 대하여 제2드럼이 반대방향으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기의 제1드럼(20A)과 제2드럼(20B)은,

   일측은 제1드럼의 외측단을 감싸고 다른 일측은 테이퍼단으로 구성되어 그 일부가 제2드럼의 내부에 삽입되도록 구성된 고정드럼(80)에 의해 연결되고, 상기 고정드럼(80)에 알에이피(RAP)투입구(22)가 형성된 것을 특징으로 한 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서.
3. 청구항 1에 있어서,

   날개(60)는 제1드럼(20A)및 제2드럼(20B) 본체에 볼트(601)에 의해 체결된 브라켓(602)에 각각 볼트(603)에 의해 체결고정되며, 제1드럼의 후단부에 역방향으로 리드각을 적용한 역류베일구간(60A)이 설치된 것을 특징으로 한 재생 가열 아스팔트혼합물 생산을 위한 2단 평행류형 드럼 믹서.

Images