KR101142451B1

KR101142451B1 - 폐타이어 파쇄기

Info

Publication number: KR101142451B1
Application number: KR1020120033593A
Authority: KR
Inventors: 김보수
Original assignee: 김보수
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-05-08

Abstract

본 발명은 폐타이어 파쇄기에 관한 것으로, 폐타이어의 재활용을 위하여 철심과 고무를 분리하고 철심과 고무의 순도를 각각 높여 고품질의 철심과 고무(섬유소)를 생산하고, 철심과 고무의 회수 작업을 단일화하여 별도의 공정을 거치지 않고 철심과 고무를 획득함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기는, 철심과 고무가 있는 폐타이어를 공급받아 상기 철심에서 상기 고무를 박리함과 아울러 상기 철심과 고무를 파쇄하는 파쇄 박리부(100)와; 상기 파쇄 박리부를 통해 박리 및 파쇄된 철심과 고무를 선별하는 선별부(200)를 포함하고, 상기 파쇄 박리부는 상부에는 호퍼가 결합되며 저부에는 배출구가 형성된 파쇄조(110), 상기 파쇄조의 내부에 나란하게 배열되며 회전방향과 회전속도를 달리하여 상기 철심에 붙은 고무를 뜯어 박리함과 아울러 분쇄하는 제1,2파쇄 드럼(120,130), 상기 제1,2파쇄 드럼을 구동하는 제1,2구동수단(140,140)을 포함하고, 상기 제1,2파쇄드럼은, 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축에 축방향을 따라 배열 결합되는 다수의 제1,2파쇄판(121,131), 상기 제1,2파쇄판의 둘레부에 체결구(123,133)를 통해 분리 가능하게 결합되는 2개 이상의 제1,2파쇄팁(122,132), 상기 다수의 제1,2파쇄판들의 폭방향 양측에 각각 결합되는 제1,2가드판(124,134), 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축(143,153)에 나사 체결되어 상기 제1,2가드판을 지지하는 제1,2너트(125,135), 상기 제1,2너트의 외측에 결합되어 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축을 지지하는 제1,2베어링(126,136)을 포함하되, 상기 제1,2파쇄 드럼은 상기 제1,2파쇄팁이 축방향을 따라 서로 다른 위상차를 두고 배열되고, 상기 선별부는 상기 파쇄 박리부에서 배출되는 철심과 고무를 이송하는 컨베이어, 상기 컨베이어를 따라 이송되는 고무를 흡입하여 선별하는 흡입 선별기(210), 상기 컨베이어를 따라 이송되는 철심을 자력 선별하는 자력 선별기(220)를 포함하여 구성된다.

Description

폐타이어 파쇄기{GRINDER OF WASTE TIRE}

본 발명은 폐타이어 파쇄기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐타이어의 재활용을 위하여 철심과 고무를 분리하고 철심과 고무의 순도를 각각 높여 고품질의 철심과 고무(섬유소)를 생산하고, 철심과 고무의 회수 작업을 단일화하여 별도의 공정을 거치지 않고 철심과 고무를 획득할 수 있는 폐타이어 파쇄기에 관한 것이다.

산업혁명 이후 도시화, 집중화가 진행되고 있으며, 우리나라는 1960년대 이후 급속한 경제발전으로 자동차 산업이 발전되었고, 현재 차량 생산은 계속 증가추세에 있으며, 차량에 사용되는 타이어 또한 전 세계적으로 한해 수천만개가 생산되고 있고 또 폐기되고 있다. 국내에서만 연간 폐기되는 폐타이어는 약 2000만개 정도로 이중 약 30~40%만이 재활용되고 있다.

따라서 폐타이어 처리와 재활용을 위한 많은 연구개발이 이루어지고 있다.

그러나, 타이어는 고무로 이루어지며 내부에는 여러 층의 금속층과 직물층이 매립된 구조로서 재활용이 어렵고, 폐타이어를 분쇄하여 고무분말로 제조하였다 하더라도 철심과 직물이 많이 잔존하고, 분리된 철심에도 고무성분이 많이 존재하여 재활용이 어려운 실정이다.

이에 따라 종래에는 고강성을 지니고 있어 사용용도가 높은 철심을 저가에 판매하거나 사업장에 방치하여 환경오염을 가속화시키는 주요요인이 되는 문제점이 있다.

분쇄(Size Reduction)라는 것은 기계적 역학적인 외력에 의해 고체상 물질을 세분화하여 입자경의 감소와 그 표면적의 증가를 가져오는 기계적 단위조작을 총칭하는 것이며, 현재 파쇄기술은 중요한 위치를 차지하고 있음은 주지된 사실이다.

이러한 분쇄조작에 관해서는 주로 요업공학, 재료공학 및 광산공학 등의 분야에서 수많은 연구가 진행되어 왔으며, 특히 분쇄효율을 중심으로 한 분쇄이론도 다수 제시되어 있다.

종래 폐타이어 재활용 분야에서도 파쇄기를 사용하고 있으나, 종래 폐타이어 파쇄기는 물성이 다른 고무와 철심에 붙어있는 고무에 대한 분쇄 및 제거에 대하여 분쇄원리는 정립되어 있지 않는 상태이다.

특히나, 종래 폐타이어 파쇄기는 철심에서 고무를 제거하는 기능보다는 입도를 작게 분쇄하는 기능을 수행하기 때문에 후속공정으로 철심에서 고무를 분리할 때 고무의 분리가 더 어려운 실정이다.

그리고, 고가의 내마모성 칼날 및 고정프레임은 마모시 전체를 교체해야하는 문제점을 안고 있어 제작비 및 유지관리비가 많이 드는 단점을 가지고 있다.

또한, 폐타이어의 분쇄시 고무에서는 자연적으로 열이 발생하게 되며, 이 열에 의해 칼날과 축, 고정프레임 등 자재의 열변형이 발생됨으로써 과다한 유지보수 비용이 소요되는 문제점도 있다.

등록특허 제10-1013576호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐타이어의 재활용을 위하여 철심과 고무를 분리하고 철심과 고무의 순도를 각각 높여 고품질의 철심과 고무(섬유소)를 생산하고, 철심과 고무의 회수 작업을 단일화하여 별도의 공정을 거치지 않고 철심과 고무를 획득할 수 있는 폐타이어 파쇄기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기는, 철심과 고무가 있는 폐타이어를 공급받아 상기 철심에서 상기 고무를 박리함과 아울러 상기 철심과 고무를 파쇄하는 파쇄 박리부와; 상기 파쇄 박리부를 통해 박리 및 파쇄된 철심과 고무를 선별하는 선별부를 포함하고, 상기 파쇄 박리부는 상부에는 호퍼가 결합되며 저부에는 배출구가 형성된 파쇄조, 상기 파쇄조의 내부에 나란하게 배열되며 회전방향을 달리하여 상기 철심에 붙은 고무를 뜯어 박리함과 아울러 분쇄하는 제1,2파쇄 드럼, 상기 제1,2파쇄 드럼을 구동하는 제1,2구동수단을 포함하고, 상기 제1,2파쇄드럼은, 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축에 축방향을 따라 배열 결합되는 다수의 제1,2파쇄판, 상기 제1,2파쇄판의 둘레부에 체결구를 통해 분리 가능하게 결합되는 2개 이상의 제1,2파쇄팁, 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축에 나사 체결되어 상기 제1,2파쇄판들을 지지하는 제1,2너트, 상기 제1,2너트의 외측에 결합되어 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축을 지지하는 제1,2베어링을 포함하되, 상기 제1,2파쇄드럼은 상기 제1,2파쇄팁이 서로 다른 위상차를 두고 배열되고, 상기 선별부는 상기 파쇄조에서 함께 배출되는 철심과 고무를 각각 회수하는 흡입 선별기 및 자력 선별기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기에 의하면, 제1,2파쇄 드럼을 통해 철심으로부터 고무를 박리함으로써 순수한 철심과 고무를 획득하고, 철심과 고무의 이송 중에 흡입 선별기와 자력 선별기를 통해 고무와 철심을 회수하여 별도의 공정을 거치지 않고 고무와 철심을 획득하므로 생산성을 향상할 수 있고 초기 투자 비용 및 유지 비용을 절감할 수 있다.

그리고, 다수의 제1,2파쇄팁 중에서 손상된 것만 선택하여 교체함으로써 보수가 가능하므로 저렴한 유지 보수 비용으로 사용이 가능하다.

또한, 파쇄 박리부와 선별부를 트레일러에 탑재 가능하여 폐타이어의 처리 공장으로 이동하면서 폐타이어의 처리가 가능하므로 폐타이어의 물류 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기의 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기의 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기에 적용된 제1,2파쇄 드럼의 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기에 적용된 제1,2파쇄 드럼의 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기에 적용된 제1,2파쇄판의 정면도.

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 발명에 따른 폐타이어 파쇄기는, 폐타이어를 구성하는 철심과 고무(섬유소)를 분리하기 위한 것으로, 철심과 고무의 선별효율을 높이기 위하여 파쇄와 박리가 함께 이루어지고, 파쇄와 박리 후 후속 공정으로 선별이 이루어지도록 파쇄 박리부(100)와 선별부(200)로 구성된다.

파쇄 박리부(100)는 파쇄조(110) 내부에서 제1,2파쇄 드럼(120,130)이 동력을 전달받아 회전하면서 폐타이어(철심과 고무의 박리와 파쇄를 위하여 일정 입도로 분쇄된 것을 대상으로 할 수 있다)의 철심에서 고무를 뜯어 박리함과 아울러 압착에 의해 파쇄하는 것이다.

파쇄조(110)는 상하부가 개방된 통 구조로서 지지대를 통해 지상보다 일정 높이 이격되거나 또는 이동이 가능하도록 이동 대차에 탑재되어 사용될 수 있다.

파쇄조(110)는 상부에는 호퍼(111)가, 저부에는 배출구가 형성된다.

호퍼(111)는 공급 컨베이어나 포크레인 등을 통해 공급되는 폐타이어를 파쇄조(110) 내부에 투입하는 것으로, 저부로 갈수록 단면적이 좁아지는 형태가 바람직하다.

또한, 호퍼(111)는 파쇄조(110) 내부에 설치되는 제1,2파쇄 드럼(120,130)의 유지 보수를 위하여 파쇄조(110)에 개폐 가능하게 설치되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 일측이 회전핀(112)을 통해 파쇄조(110)에 회동 가능하게 연결되고 액추에이터(113)(예를 들어, 유압실린더, 유압댐퍼 등)를 통해 설치된다. 도면에서는 호퍼(111)가 힌지브래킷(114)을 연결부재로 하여 회전핀(112)을 통해 파쇄조(110)에 회동 가능하게 연결되고, 액추에이터(113)가 힌지브래킷(114)을 개폐 내지 지지하는 것으로 도시되었다.

제1,2파쇄 드럼(120,130)은 제1,2구동수단을 통해 회전하여 폐타이어가 그들 사이를 통과되도록 하면서 이 과정 중에 철심으로부터 고무를 박리 및 파쇄하는 것으로 서로 동일하게 구성된다. 먼저 상기 제1,2구동수단(140,150)은 제1,2파쇄 드럼(120,130)을 각각 구동시키는 것으로 제1,2구동모터(141,151) 및 제1,2동력전달부재(142,152)(벨트, 체인 등)를 통해 제1,2구동모터(141,151)로부터 동력을 전달받아 제1,2파쇄 드럼(120,130)에 회전력을 전달하는 제1,2회전축(143,153)으로 구성된다.

도 2 내지 도 4에서 보이는 것처럼, 제1,2파쇄 드럼(120,130)은 제1,2구동수단(140,150)의 제1,2회전축(143,153)에 축방향을 따라 배열 결합되는 다수의 제1,2파쇄판(121,131), 제1,2파쇄판(121,131)의 둘레부에 상호 간에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되는 제1,2파쇄팁(122,132)으로 구성된다.

제1,2파쇄판(121,131)은 둘레부를 파쇄팁으로 하여 폐타이어를 파쇄 및 박리하는 것으로, 도 5에서처럼, 제1,2구동수단(140,150)의 제1,2회전축(143,153)이 관통 결합되는 허브(12a,131a), 허브(121,131)의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 톱니 형태로 형성되며 제1,2파쇄팁(122,132)이 각각 장착되는 파쇄팁 장착턱(121b,131b)으로 구성된다.

제1,2파쇄판(121,131)은 제1,2파쇄팁(122,132)을 더욱 견고하게 설치하기 위하여 체결구(123,133)에 의한 체결력과 함께 끼움 결합되도록 다음과 같이 구성되며, 제1,2파쇄판(121,131)의 둘레부[제1,2파쇄턱(121b,131b)의 앞쪽]에는 팁삽입홈(121c,131c)이 형성되어, 제1,2파쇄팁(122,132)은 팁삽입홈(121c,131c)에 삽입되면서 체결구(123,133)를 통해 설치된다.

제1,2파쇄팁(122,132)은 제1,2파쇄판(121,131)과 단품으로 이루어져 사용되며, 폐타이어를 실질적으로 파쇄하고 박리하는 기능을 한다. 따라서, 제1,2파쇄판(121,131)은 변형이 없거나 작지만 제1,2파쇄팁(122,132)은 변형이 생기며, 제1,2파쇄팁(122,132)의 교체가 가능하여 교체가 필요한 것만 선택하여 교체함으로써 지속적인 사용이 가능하다.

제1,2파쇄판(121,131)과 제1,2파쇄팁(122,132)은 동일한 재질로 이루어질 수도 있고 또는 제1,2파쇄팁(122,132)은 고강도(하이망간 등)의 재질로 이루어질 수 있다.

제1,2파쇄팁(122,132)은 제1,2파쇄판(121,131)의 둘레부에 2개 이상이 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되며 예를 들어 도면에서처럼 4개가 설치될 수 있다.

이와 같은 구성의 제1,2파쇄판(121,131)은 제1,2회전축(143,153)의 둘레부에 결합되며, 다수개가 축방향을 따라 일렬로 결합된다.

이때, 축방향을 따라 배열되는 다수의 제1,2파쇄판(121,131)은 제1,2파쇄팁(122,132)이 일렬로 배열되지 않고 서로 다른 위상차를 갖도록 결합된다. 이는 제1,2회전축(143,153)을 다각형으로 형성하여 제1,2파쇄판(121,131)의 설치 각도를 달리함으로써 가능하다. 이와 같이 제1,2파쇄팁(122,132)의 위상차와 서로 다른 회전속도를 통해 철심에서 고무를 뜯어 제거하는 작용이 일어난다.

다수의 제1,2파쇄판(121,131)을 지지하기 위하여 각각 한 쌍의 제1,2가드판(124,134)과 제1,2너트(125,135)가 적용된다.

제1,2가드판(124,134)은 제1,2회전축(143,153)을 기준으로 하여 좌우 양측에 각각 설치됨으로써 이들 사이에 다수의 제1,2파쇄판(121,131)이 배치된다.

제1,2너트(125,135)는 제1,2가드판(124,134)의 외측에서 제1,2회전축(143,153)에 나사 체결되어, 각각 한 쌍인 제1,2가드판(124,134)을 마주하는 방향으로 지지함으로써 제1,2파쇄판(121,131)들을 빈틈없이 견고하게 조립할 수 있다.

제1,2회전축(143,153)은 각각 제1,2베어링(126,136)을 통해 파쇄조(110) 등에 지지된다. 제1,2베어링(126,136)은 내륜이 제1,2회전축(143,153)에 고정되며 외륜이 파쇄조(110) 등에 고정될 수 있다. 제1,2베어링(126,136)은 양측에 씰링이 설치되어 지지될 수 있다.

본 발명에서 선별부(200)는 고무를 선별하는 흡입 선별기(210), 철심을 선별하는 자력 선별기(220)로 구성된다.

폐타이어는 파쇄 박리부(100)를 통해서 파쇄 박리되어 철심과 고무가 분리된 상태로 배출된다. 철심과 고무는 컨베이어(230)를 타고 이송되며, 흡입 선별기(210)와 자력 선별기(220)는 컨베이어(230) 상부에 설치되어 컨베이어(230)를 따라 흐르는 고무와 철심을 각각 분리한다.

흡입 선별기(210)는 흡입구가 컨베이어(230) 상부에 대응되는 흡입 덕트(211), 흡입력에 의해 컨베이어(230)를 따라 운반되는 고무를 흡입 덕트(211) 내부로 강제 흡입하여 저장부로 이송하는 흡입팬(212)으로 구성된다. 물론, 컨베이어(230)를 다공성으로 하고 흡입 덕트(211)의 흡입구가 컨베이어(230)의 저부에 배치되도록 할 수도 있지만, 고무와 함께 철심이 흡입될 수도 있으므로 흡입 덕트(211)는 흡입구가 컨베이어(230)의 상부에 배치되는 것이 바람직하다.

흡입팬(212)의 흡입력은 철심을 흡입하지 못하면서 고무만 흡입할 수 있도록 조절된다.

또한, 흡입 덕트(211)의 흡입구는 컨베이어(230)의 모든 부분을 따라 이동하는 고무를 흡입할 수 있는 크기로 형성되고, 고무의 선별효율을 높이기 위하여 철심과 고무의 이동을 방해하지 않는 한도 내에서 밀폐 구성되는 것이 바람직하다.

자력 선별기(220)는 자석(예를 들어 전자석)의 자력을 이용하여 컨베이어(230)를 따라 이동하는 철심을 자력을 선별하여 컨베이어(230) 이외의 다른 저장부에 흡착된 철심을 저장한다.

전술한 파쇄 박리부(100)와 선별부(200)는 프레임을 통해 지면에 고정 설치되는 고정형, 트레일러에 탑재되어 이동되는 이동형 등 모두 가능하다.

본 발명에 의한 폐타이어 파쇄기의 작용은 다음과 같다.

1. 폐타이어 준비.

폐타이어(철심과 고무의 효율적인 선별을 위하여 전처리(파쇄 등) 공정을 거쳐 일정 입도로 가공될 수 있음)를 준비한다.

2. 폐타이어의 파쇄와 박리.

제1,2구동수단(140,150)의 제1,2구동모터(141,151)에 전원을 인가하면, 제1,2동력전달부재(142,152)를 통해 제1,2회전축(143,153)에 동력이 전달된다.

제1,2회전축(143,153)의 회전에 의해 제1,2파쇄 드럼(120,130)이 서로 안쪽으로 모아지는 방향(도 1 기준 제1파쇄 드럼(120)은 시계 방향, 제2파쇄 드럼(130)은 반시계 방향)으로 회전한다.

제1,2파쇄 드럼(120,130)을 구동한 상태에서 호퍼(111) 내부에 준비한 폐타이어를 투입한다.

폐타이어는 제1,2파쇄 드럼(120,130)의 사이를 통과하면서 철심으로부터 고무가 박리되고 작은 크기로 파쇄되며, 제1,2파쇄팁(122,132)의 위상차를 통해 일측의 제1,2파쇄팁(122,132)들이 폐타이어를 잡은 상태에서 다른 부분의 제1,2파쇄팁(122,132)이 고무를 뜯어냄으로써 철심으로부터 고무가 박리된다.

제1,2파쇄 드럼(120,130)을 통해 파쇄 및 박리된 철심과 고무는 컨베이어(230)를 따라 이동하는 중에, 고무는 흡입 선별기(210)의 흡입력에 의해 흡입 덕트(211)에 강제 흡입되어 저장되고, 따라서, 철심만 자력 선별기(220)로 이동하며, 철심은 자력 선별기(220)의 자력에 의해 흡착되어 이동 및 저장된다.

100 : 파쇄 박리부,
110 : 파쇄조, 120,130 : 제1,2파쇄 드럼
121,131 : 제1,2파쇄판, 122,132 : 제1,2파쇄팁
123,133 : 제1,2체결구, 124,134 : 제1,2가드판
125,135 : 제1,2너트, 126,136 : 제1,2베어링
140,150 : 제1,2구동수단,
141,151 : 제1,2구동모터, 142,152 : 제1,2동력전달부재
143,153 : 제1,2회전축,
200 : 선별부,
210 : 흡입 선별부,
211 : 흡입 덕트, 212 : 흡입팬
220 : 자력 선별부,

Claims

철심과 고무가 있는 폐타이어를 공급받아 상기 철심에서 상기 고무를 박리함과 아울러 상기 철심과 고무를 파쇄하는 파쇄 박리부(100)와;
상기 파쇄 박리부를 통해 박리 및 파쇄된 철심과 고무를 선별하는 선별부(200)를 포함하고,
상기 파쇄 박리부는 상부에는 호퍼가 결합되며 저부에는 배출구가 형성된 파쇄조(110), 상기 파쇄조의 내부에 나란하게 배열되며 회전방향과 회전속도를 달리하여 상기 철심에 붙은 고무를 뜯어 박리함과 아울러 분쇄하는 제1,2파쇄 드럼(120,130), 상기 제1,2파쇄 드럼을 구동하는 제1,2구동수단(140,140)을 포함하고,
상기 제1,2파쇄드럼은, 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축에 축방향을 따라 배열 결합되는 다수의 제1,2파쇄판(121,131), 상기 제1,2파쇄판의 둘레부에 체결구(123,133)를 통해 분리 가능하게 결합되는 2개 이상의 제1,2파쇄팁(122,132), 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축(143,153)에 나사 체결되어 상기 제1,2파쇄판들을 지지하는 제1,2너트(125,135), 상기 제1,2너트의 외측에 결합되어 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축을 지지하는 제1,2베어링(126,136)을 포함하되, 상기 제1,2파쇄 드럼은 상기 제1,2파쇄팁이 축방향을 따라 서로 다른 위상차를 두고 배열되고,
상기 선별부는 상기 파쇄 박리부에서 배출되는 철심과 고무를 이송하는 컨베이어, 상기 컨베이어를 따라 이송되는 고무를 흡입하여 선별하는 흡입 선별기(210), 상기 컨베이어를 따라 이송되는 철심을 자력 선별하는 자력 선별기(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 파쇄기.
청구항 1에 있어서, 상기 제1,2파쇄판은 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축이 관통 결합되는 허브, 상기 허브의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 톱니 형태로 형성되며 상기 제1,2파쇄팁이 각각 장착되는 파쇄팁 장착턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 파쇄기.
청구항 2에 있어서, 상기 제1,2파쇄판의 둘레부에는 팁삽입홈이 형성되어, 상기 제1,2파쇄팁은 상기 팁삽입홈에 삽입되면서 체결구를 통해 상기 파쇄팁 장착턱에 교체 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 폐타이어 파쇄기.
청구항 3에 있어서, 상기 파쇄조의 호퍼는 일측이 힌지 결합되며, 액추에이터에 의해 상기 파쇄조의 상부를 개폐하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 파쇄기.