KR101306183B1 - 고온교반장치의 회전축지지구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 회전축과, 처리물을 내장하며 최소한 일 측벽에 상기 회전축이 관통하는 회전축관통구가 형성된 처리용기부를 가지는 고온 교반장치의 회전축지지구조에 있어서, ① 상기 교반회전축은 상기 회전축관통구에 회전가능 및 축방향이동이 가능하도록 결합되며, ② 용기부(10) 외부로 노출된 교반회전축(20)에 자유회전 가능하게 외삽되는 그랜드패킹(21) 및 이를 용기부의 측벽에 밀착되도록 측벽과 고정결합되는 패킹박스(22) ③ 일측 말단이 상기 교반회전축(20)의 노출말단과 스플라인 결합하는 전동축(30) ④ 상기 전동축(30)의 타측말단을 회전가능하게 고정하는 회전축받이(31,롤링베어링)를 포함하여 구성되는 고온 교반장치의 회전축지지구조에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 고온 교반장치에서 교반회전축(20)의 수축팽창이 반복되더라도 이중-삼중으로 기밀됨으로써 용기부 내부의 가스나 액체가 누출되는 것을 방지할 수 있어 고온 교반장치의 운전효율을 증대시킬 수 있게 된다.

Description

고온교반장치의 회전축지지구조{Support Structure of Rotating Shaft for Agitator under High Temperature}
본 발명은, 회전축과, 처리물을 내장하며 최소한 일 측벽에 상기 회전축이 관통하는 회전축관통구가 형성된 처리용기부를 가지는 고온 교반장치의 회전축지지구조에 관한 것이다.
함수율이 높은 생산중간산물(유기성, 무기성 슬러지, 등)이나 유기성폐기물(산업폐기물, 생활쓰레기, 하·폐수슬러지, 축산분뇨, 음식물쓰레기, 감염성폐기물, 폐플라스틱, 폐가구, 액상유기성물질 및 폐수 등)은 이송이나 보관이 어렵고, 매립 시 침출수의 발생이 많아 환경을 오염시키게 되므로 적절한 사전처리 후에 다른 용도(사료 혹은 비료 등)로 이용되거나, 소각 또는 폐기(매립 등)되는 것이 일반적이다.
일반적으로 유기성 오염물질은 수분함량이 많기 때문에 그대로 이용되거나 소각, 폐기하기 어렵기 때문에 미생물을 이용하여 부피를 줄이는 미생물적 방법과, 열을 이용하여 슬러지를 건조시키는 물리적 방법으로 사전처리하게 된다.
최근 미생물을 이용하는 방법의 활용이 증가하고 있지만, 발효시간이 오래 걸린다는 점, 따라서 대용량의 처리장치가 요구된다는 점, 미생물이 실험실에서만큼 활성화되지 않는다는 점, 비교적 정밀한 환경을 유지해야 한다는 점 등 때문에 활성화되고 있지는 않다.
반면 열건조 방식은 단기간에 효율적으로 함수율을 줄일 수 있고 대용량 처리가 가능하기 때문에 과거부터 널리 활용되고 있다.
한편, 보다 빠르고 효과적으로 처리대상물질의 수분함량을 감소시키기 위해 건조장치에 고열을 공급하는 것이 일반적이다. 예를 들면, ① 고온의 연소가스가 건조재료에 직접 접촉하는 직화식과 ② 라디에이터를 지나면서 열교환된 건조공기가 건조재료에 접촉하는 간접화식 등의 건조장치가 알려져 있다.
그러나 고온 건조장치, 특히 직화식의 경우 내부온도가 300~400℃에 이르기 때문에 건조재료의 교반을 위한 회전축의 길이 팽창수축이 심하게 발생한다. 따라서 건조장치의 운전이 반복되면 회전축과 건조기벽체가 연결되는 부분에 피로도가 증가하고 회전축과 건조기벽체 사이의 기밀성 약화되면서 내부의 액체나 이물질, 가스(VOC, 황화수소, 복합가스)등이 누출되는 현상이 발생한다. 이러한 액체나 가스 등의 누출은 건조장치의 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 주변의 기계장치를 부식시키거나 환경을 오염시키거나 작업자의 안전에 위협이 되는 원인이 된다.
따라서 종래 고온 건조장치에서는 회전축과 건조기벽체가 연결되는 부분을 수시로 점검하고 주기적으로 보수해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 밀폐된 공간에서 처리대상물을 고온 또는 고압으로 교반하면서 처리(예를 들면 건조)하는 교반장치에서 교반을 위한 회전축과 장치의 벽체가 연결되는 부분으로 장치 내부의 물질이 누출되는 것이 방지되는 회전축지지구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교반회전축과, 처리대상물을 내장하며 최소한 일 측벽에 상기 교반회전축이 관통하는 회전축관통구가 형성된 용기부를 가지는 고온 교반장치의 회전축지지구조에 있어서, ① 상기 교반회전축은 상기 회전축관통구에 회전가능 및 축방향이동이 가능하도록 결합되며, ② 용기부 외부로 노출된 교반회전축에 자유회전 가능하게 외삽되는 그랜드패킹 및 이를 용기부의 측벽에 밀착되도록 측벽과 고정결합되는 패킹박스 ③ 일측 말단이 상기 교반회전축의 노출말단과 스플라인 결합하는 전동축 ④ 상기 전동축의 타측말단을 회전가능하게 고정하는 회전축받이(롤링베어링)를 포함하여 구성되는 고온 교반장치의 회전축지지구조에 관한 것이다.
본 발명에서는 설명과 이해의 편의를 위해 고온 건조장치를 본 발명에 의한 고온 교반장치의 예로 들면서 설명을 하지만, 본 발명이 고온 건조장치에 한정되는 것은 아니며, 밀폐된 용기부에 처리대상물이 내장되어 고온에서 교반되면서 처리(반응, 혼합, 건조 등 포함)되는 장치들에 적용 가능함은 명백하다. 다만 처리대상물이 용액이나 현탁액인 것을 제외한다.
본 발명에서, 상기 전동축에는 스프로킷, 풀리, 기어 등의 전동용 기계요소가 고정결합되어 모터 등과 같은 전동수단으로부터의 회전력을 전달받을 수 있도록 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 고온 교반장치에서 교반회전축의 수축팽창이 반복되더라도 이중-삼중으로 기밀됨으로써 용기부 내부의 가스나 액체가 누출되는 것을 방지할 수 있어 고온 교반장치의 운전효율을 증대시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 교반회전축의 수축팽창을 스플라인 결합에 의해 기계적 변이 없이 흡수할 수 있어 주변 구성요소들의 기계적 피로를 대폭 감소시키게 되므로 고온 교반장치의 내구성을 증대시키게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 회전축지지구조가 적용된 고온 교반장치의 개념적 사시도. 이해의 편의를 위해 용기부를 반투명하게 표현하였다.
도 2는 본 발명에 의한 회전축지지구조를 보여주는 개념적 사시도. 이해의 편의를 위해 냉각케이스를 반투명하게 표현하였다.
도 3은 도 2의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 회전축지지구조가 적용가능한 고온 건조장치의 예를 보여주는 개념적 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
본 발명에 의한 상기 회전축지지구조는 용기부(10) 외부로 노출된 일측의 교반회전축(20) 부분에만 설치될 수도 있고, 교반회전축(20)의 양측 부분 모두에 설치될 수도 있다. 양측에 모두 설치되는 경우 양측이 동일유사한 구조를 가지게 되는 것이므로 이하에서는 일측에 설치된 것에 대해서만 설명한다.
도 1에 본 발명에 의한 회전축지지구조가 적용된 고온 교반장치의 개념적 사시도를(이해의 편의를 위해 용기부(10)를 반투명하게 표현함), 도 2 및 도 3에 본 발명에 의한 회전축지지구조를 보여주는 개념적 사시도(이해의 편의를 위해 냉각케이스(40)를 반투명하게 표현함) 및 그 단면도를 도시하였다. 도면에는 부싱(23)-부싱박스(24), 냉각케이스(40) 및 스프로킷(32)이 모두 설치된 예를 도시한 것이다.
전술하였듯이, 본 발명은 교반회전축(20)과, 용기부(10)를 가지는 고온 교반장치의 회전축지지구조에 관한 것으로서, ① 상기 교반회전축(20)은 교반을 위해 축심에 대하여 회전가능하면서 동시에 온도변화에 따른 길이방향의 수축팽창에 따라 축방향이동이 가능하도록 상기 회전축관통구(도시생략)에 결합되며, ② 용기부(10) 외부로 노출된 교반회전축(20)의 최소한 일측말단 부분에 그랜드패킹(21)이 끼워지고(외삽되고) 이 그랜드패킹(21)이 용기부의 측벽에 밀착되도록 하는 패킹박스(22)가 측벽에 고정결합되어 있으며, ③ 전동축(30)의 일측 말단이 상기 교반회전축(20)의 노출말단과 스플라인 결합하고 ④ 회전축받이(31,롤링베어링)가 상기 전동축의 타측말단을 회전가능하게 고정하고 있다.
그랜드패킹(21)으로는 내열성, 내화학성, 자가윤활성 및 저마찰특성을 가지는 G.F.O 패킹, 그라파이트 패킹, 테프론 패킹 또는 흑연섬유패킹을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 전동축의 일측 말단과 교반회전축(20)의 노출말단이 스플라인 결합되는데, 스플라인 결합의 암수(스플라인축-스플라인보스)관계는 임의로 결정할 수 있다. 스플라인 결합에 의해 교반회전축(20) 길이의 변화를 회전축지지구조가 흡수하게 된다.
이러한 본 발명에 의하면, 상기 그랜드패킹(21)은 교반회전축(20)이 회전가능하면서 동시에 축방향이동이 가능하도록 교반회전축(20)과 기밀하게 결합된다. 따라서 본 발명에 의하면, 용기부(10)의 온도변화에 따라 교반회전축(20)이 축방향으로 수축팽창할 때 교반회전축(20)이 용기부(10)의 외부로 자유롭게 미끄러져 들어오거나 나갈 수 있으면서도 <회전축관통구-그랜드패킹(21)> 구조에 의해 이중 기밀되므로 내부 가스나, 분진, 액체의 누출이 방지된다. 또한 교반회전축(20)의 길이변화가 스플라인 결합에 의해 허용되기 때문에 장치 구성요소에 기계적인 스트레스를 주지 않게 된다.
또한 본 발명에서는, 노출된 교반회전축(20)에 부싱(23)을 자유회전 가능하게 끼워넣고(외삽하고) 부싱박스(24)로 부싱(23)을 상기 패킹박스(22)에 밀착되도록 고정하는 것이 바람직하다. 이에 의해 본 발명에 의한 회전축지지구조는 교반회전축(20)의 하중을 분산함과 동시에 <회전축관통구-그랜드패킹(21)-부싱(23)>의 삼중구조로 기밀시키게 된다.
나아가 본 발명에서는, 기밀성을 더욱 높이기 위하여 상기 그랜드패킹(21)과 패킹박스(22) 사이의 교반회전축(20) 또는 부싱(23)과 부싱박스(24) 사이의 교반회전축(20)에 내열성 O-링을 삽입(도시 생략)시키는 것도 바람직하다.
한편, 이상과 같은 본 발명에 의한 회전축지지구조에 의해 교반회전축(20)과 회전축관통구 사이를 통한 내부 가스나 액체 등의 누출을 최대한 방지할 수 있게 되지만, 반복되는 교반회전축(20)의 길이/부피의 수축팽창에 의해 그랜드패킹(21)이나 부싱(23)에 스트레스가 가해지게 된다. 이에 의해 그랜드패킹(21)이나 부싱(23)의 내구성과 저마찰특성에 손상을 줄 우려가 있다. 따라서 외부로 노출된 교반회전축(20)과 그랜드패킹(21)이나 부싱(23)의 열을 제거하여 가능한 일정한 온도가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
이에 본 발명에서는, 노출된 교반회전축(20)과 그랜드패킹(21)이나 부싱(23)을 집중적으로 냉각시키는 냉각케이스(40)를 추가로 설치할 수 있다. 노출된 교반회전축(20)이 관통되는 관통구, 송풍수단(도시 생략)-송풍구(41) 및 공기유출구(42)가 형성되어 있는 상기 냉각케이스(40)는 패킹박스(22) 또는 패킹박스(22)와 부싱박스(24)를 내장하면서 용기부의 측벽과 고정결합된다. 이에 의하면, 송풍수단(예를 들면, 냉각팬)이 작동하면 외부공기가 송풍구(41)를 통해 냉각케이스(40) 내부를 거쳐 공기유출구(42)로 배출되면서 내부의 열을 제거하게 된다. 필요한 경우 내부에 온도센서를 장착하고 이에 연동하여 송풍수단이 제어되도록 할 수도 있을 것이다.
본 발명에서는, 교반회전축(20)과 그랜드패킹(21) 또는 부싱(23) 사이의 기밀성을 더욱 증대시킴과 동시에 윤활성을 높이기 위하여 상기 패킹박스(22) 또는 부싱박스(24)에 그리스 주입배출구 및 그리스캡을 추가로 설치(도시 생략)하여 주기적으로 그리스를 교체주입할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에서 상기 고온 교반장치는, 상기 용기부(10) 내부의 교반회전축(20)에 스크루핀이나 교반막대 등과 같은 교반수단을 장착하여 각종 유기성 슬러지를 건조시키기 위한 고온 건조장치로 활용할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 의한 고온교반장치의 회전축지지구조는 본원 발명자가 개발한 등록특허 10-0684259의 "피건조물의 내부 성층화가 방지되는 연속식 스크루건조기" 및 이를 변형시킨 건조기에 적용될 수 있다.
즉, ① 피건조물이 건조되는 내부공간에 피건조물을 투입하기 위한 투입구 및 건조된 피건조물을 내부공간에서 배출하기 위한 배출구와, 투입된 피건조물을 교반하면서 이송시키는 교반·이송용 스크루(51)가 설치된 건조처리실(50); 및 ② 상기 건조처리실(50)로의 열(熱) 공급에 의해 피건조물의 건조가 이루어질 수 있게 최소한 상기 건조처리실(50)의 하면 외부를 에워싸는 형태로 설치되며, 건조처리실(50)과의 사이벽면에 건조열풍공급구(61)가 복수개 형성되어 있는 건조열풍공급실(60);을 포함하여 구성되는 연속식 스크루건조기(도 4 참조)에서, 상기 교반·이송용 스크루(51,본 발명에서의 교반회전축)에 본 발명에 의한 회전축지지구조를 적용할 수 있는 것이다. 즉, 도 4에서 원으로 표시된 부분(P 부분)에 본 발명에 의한 회전축지지구조가 설치될 수 있다.
한편, 상기 건조열풍공급구(61)의 건조처리실측 면에는 건조열풍공급구(61)가 피건조물에 의해 막히는 것을 방지하기 위한 폐색방지패드(62)가 설치될 수 있다.
10. 용기부
20. 교반회전축 21. 그랜드패킹 22. 패킹박스
23. 부싱 24. 부싱박스
30. 전동축 31. 회전축받이 32. 스프로킷
40. 냉각케이스 41. 송풍구 42. 공기유출구
50. 건조처리실 51. 교반·이송용 스크루
60. 건조열풍공급실 61. 건조열풍공급구 62. 폐색방지패드

Claims (7)

  1. 교반회전축(20)과, 처리대상물을 내장하며 최소한 일 측벽에 상기 교반회전축(20)이 관통하는 회전축관통구가 형성된 용기부를 가지는 고온 교반장치의 회전축지지구조에 있어서,
    상기 교반회전축(20)은 상기 회전축관통구에 회전가능 및 축방향이동 가능하도록 결합되며,
    용기부(10) 외부로 노출된 교반회전축(20)에 자유회전 가능하게 외삽되는 그랜드패킹(21) 및 이를 용기부(10)의 측벽에 밀착되도록 측벽과 고정결합되는 패킹박스(22);
    일측 말단이 상기 교반회전축(20)의 노출말단과 스플라인 결합하는 전동축(30);
    상기 전동축(30)의 타측말단을 회전가능하게 고정하는 회전축받이(31);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고온 교반장치의 회전축지지구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    노출된 교반회전축(20)에 자유회전 가능하게 외삽되는 부싱 및 이를 상기 패킹박스(22)에 밀착되도록 하는 부싱박스(24);를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고온교반장치의 회전축지지구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    노출된 교반회전축(20)이 관통되는 관통구, 송풍수단-송풍구(41) 및 공기유출구(42)가 형성되어 있으며 상기 패킹박스(22) 또는 패킹박스(22)와 부싱박스(24)를 내장하면서 용기부(10)의 측벽과 고정결합되는 냉각케이스(40);를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고온교반장치의 회전축지지구조.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 그랜드패킹(21)과 패킹박스(22) 사이의 교반회전축(20) 또는 부싱(23)과 부싱박스(24) 사이의 교반회전축(20)에는 내열성 O-링이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 고온교반장치의 회전축지지구조.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패킹박스(22) 또는 부싱박스(24)에는 그리스 주입배출구 및 그리스캡이 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고온교반장치의 회전축지지구조.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고온 교반장치는 고온 건조장치이며, 상기 용기부 내부의 교반회전축(20)에는 교반·이송수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고온교반장치의 회전축지지구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고온 건조장치는,
    피건조물이 건조되는 내부공간에 피건조물을 투입하기 위한 투입구 및 건조된 피건조물을 내부공간에서 배출하기 위한 배출구와, 투입된 피건조물을 교반하면서 이송시키는 교반·이송용 스크루(51)가 설치된 건조처리실(50); 및
    상기 건조처리실(50)로의 열(熱) 공급에 의해 피건조물의 건조가 이루어질 수 있게 최소한 상기 건조처리실(50)의 하면 외부를 에워싸는 형태로 설치되며, 건조처리실과의 사이벽면에 건조열풍공급구(61)가 복수개 형성되어 있는 건조열풍공급실(60);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고온교반장치의 회전축지지구조.
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