KR102406759B1 - 제어 가능한 인입 메커니즘을 가진 분쇄 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 분쇄 디바이스(100)는 분쇄될 재료를 공급하기 위한 공급 개구(10), 디바이스에 공급된 재료를 분쇄하기 위한 분쇄 샤프트(20), 및 공급 개구(10)와 분쇄 샤프트(20) 사이에 배열되고 그리고 절단 챔버 벽(40a, 40b)에 의해 경계가 정해진 절단 챔버(30)를 포함한다. 본 발명에 따른 분쇄 디바이스는 절단 챔버 벽(40a)이 선회될 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 대응하는 방법에 관한 것이다.

Description

제어 가능한 인입 메커니즘을 가진 분쇄 디바이스

본 발명은 분쇄될 재료를 공급하기 위한 공급 개구, 공급된 재료를 분쇄하기 위한 분쇄 샤프트, 및 공급 개구와 분쇄 샤프트 사이에 배열되고 그리고 절단 챔버 벽에 의해 경계가 정해진 절단 챔버를 포함하는 분쇄 디바이스(comminution device)에 관한 것이다.

종래 기술

상업용 폐기물, 산업용 폐기물, 가정용 폐기물 등, 예를 들어, (경질) 플라스틱, 직물, 복합재, 고무 또는 폐목재(예컨대, 펠릿 및 칩보드)는 이들이 최종적으로 폐기되기 전에 또는, 특히, 이들이 재활용 사이클로 되돌아가기 전에 분쇄를 필요로 한다. 예를 들어, 재료 공급을 위해 호퍼를 통해 휠 로더, 포크리프트 또는 컨베이어 벨트에 의해 공급되는, 단일-샤프트 분쇄기 또는 멀티-샤프트 분쇄기는 특히 이러한 폐기물을 분쇄하기 위한 종래 기술에서 잘 알려져 있다.

종래의 분쇄기는 절단 챔버 내 회전자 장치를 포함하고, 회전자 장치는 리핑 후크(ripping hook) 또는 나이프를 구비한 하나 이상의 분쇄 샤프트를 포함한다. 나이프는 예를 들어 나이프 포켓에 용접될 수 있는 나이프 캐리어에 나사 결합함으로써 고정되거나 또는 예를 들어 나사 결합되고, 나이프는 분쇄 샤프트에서 밀링된다. 공급된 재료의 분쇄는 분쇄 샤프트와 함께 회전되는 나이프와 고정된, 즉, 회전하지 않는, 상대 나이프(고정자 나이프, 스크레이퍼 빗(scraper comb)) 사이에서 발생한다. 회전자 장치는 모터(예를 들어, 연소 기관/전기 모터)에 의해 구동된다.

종래의 분쇄기는 또한 회전하는 회전자의 방향으로 공급된 재료를 밀거나 또는 가압하는 보조 프레서를 포함할 수 있다. 회전하는 나이프와 상대 나이프 사이의 분쇄 후, 재료는 거름망의 크기에 따라 분쇄 인자를 결정하는, 거름망 디바이스(존재하는 경우)를 통해 배출될 수 있고, 그리고 컨베이어 벨트, 수송 나사, 체인 컨베이어 또는 추출 시스템 등을 사용함으로써 더 수송될 수 있다. 여전히 매우 큰 재료는 회전에 의해 절단 챔버로 되돌아간다.

효율적인 분쇄 성능을 위해, 재료를 절단 영역으로 영구적으로 공급하는 것이 매우 중요하다. 여기서 상당히 상이한 2개의 방식이 있다:

평평한 절단 챔버 벽

일부 분쇄 디바이스는 재료를 회전자 또는 상대 나이프를 향하여 가압하는, 가압 시스템 또는 보조 가압 시스템과 함께, 일 측면에서 절단 챔버의 범위를 정하는, 적어도 하나의 평평한 절단 챔버 벽을 갖는다. 이것은 예를 들어, 푸셔 또는 나사 컨베이어와 비슷할 수 있다. "평평한"은 분쇄 샤프트 근방의 절단 챔버 벽이 수평면에 대해 작은 각(예를 들어, +/- 20° 이내)을 갖는 것을 의미한다.

여기서 이점은 보조 프레서의 압력 힘을 감소시킴으로써, 심지어 분쇄되기 어려운 재료도 기계가 과하중에 기인하여 정지하는 일 없이 분쇄될 수 있다는 것이다. 그러나, 단점은 기계의 처리 능력이 보조 프레서가 철수되는 시간 동안 상당히 감소된다는 것이다. 반면에, 분쇄되기 쉬운 재료는 보조 프레서로부터 많은 힘 따라서 에너지를 요구하여 높은 처리율을 달성한다.

가파른 절단 챔버 벽

가파른, 극단적인 경우에 심지어 수직인, 절단 챔버 벽을 가진 다른 분쇄 디바이스가 작동되어, 이에 의해 재료가 재료 자체의 중량에 기인하여 절단 영역으로 자동으로 미끄러져서, 큰 인입 작용(pull-in action)을 발생시킨다. 게다가, 보조 프레서가 설치될 수 있다. "가파른"은 분쇄 샤프트 근방의 절단 챔버 벽이 수평면에 대하여 큰 각(예를 들어, 45°보다 더 큼)을 갖는 것을 의미한다. 절단 챔버 벽이 상향으로 만곡된다면, 수평면에 대한 훨씬 더 큰 각은 절단 챔버 벽의 상부 단부에 제공될 수 있다.

보조 가압 없이 미리 결정된 시간 기간 동안 평균낸 재료의 처리율은 인입 메커니즘 또는 작용으로서 나타낼 수 있다.

더 일정한 처리 능력/처리율은 재료가 절단 영역으로 영구적으로 미끄러지므로, 유리하다. 단점은 분쇄하기 어려운 재료(예를 들어, 고체 재료 및/또는 조대한 재료)의 분쇄가 전혀 가능하지 않거나, 또는 오직 회전자의 증가된 힘 또는 에너지 지출, 또는 공급 재료의 영구적으로 적은 투여량에 의해 가능하다는 것이다.

본 발명의 목적은 재료의 인입 작용을 행하는 가파른 절단 챔버 벽의 경우에 단점을 적어도 감소시키는 것이다. 본 발명에 따른 분쇄 디바이스는 종래 기술과 관련되어 위에서 설명된 바와 같은 폐기물에 적절하다.

이 목적은 특허 청구항 제1항에 따른 분쇄 디바이스에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 분쇄 디바이스는 분쇄될 재료를 공급하기 위한 공급 개구, 공급된 재료를 분쇄하기 위한 분쇄 샤프트, 및 공급 개구와 분쇄 샤프트 사이에 배열되고 그리고 절단 챔버 벽에 의해 경계가 정해진 절단 챔버를 포함한다. 본 발명에 따른 분쇄 디바이스는 절단 챔버 벽이 선회 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분쇄 디바이스의 이점은 절단 챔버 벽을 선회시킴으로써, 공급된 재료의 자체 중량에 기초한, 분쇄 샤프트로의 공급된 재료의 인입 작용이 제어될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 폐기물 분쇄 디바이스는 다음과 같이 더 개발될 수 있다.

적어도 하나의 절단 챔버 벽은 분쇄기의 작동 동안 선회될 수 있고, 특히, 적어도 하나의 절단 챔버 벽은 자동으로 제어된 방식으로 선회 가능하다. 게다가 또는 대안으로서, 적어도 하나의 절단 챔버 벽은 분쇄 디바이스의 작동 이외에 선회될 수도 있고, 특히, 수동으로 선회 가능할 수도 있다.

또 다른 개선예는 절단 챔버 벽이 분쇄 샤프트의 회전축과 평행하거나 또는 실질적으로 평행한 선회축을 중심으로 선회 가능할 수도 있고, 특히, 선회축은 절단 챔버 벽의 하부 단부에 제공될 수도 있다는 사실로 이루어진다. "실질적으로 평행한"은 분쇄 샤프트의 회전축의 방향(또는 방향 벡터)과 선회축의 방향(또는 방향 벡터) 사이의 각이 10° 이하, 바람직하게는 5° 이하, 가장 바람직하게는 2° 이하인 것을 의미한다. 따라서 축 사이의 각은 또한 방향 벡터 사이의 각으로서 스큐 축(skew axis)을 위해 규정된다. 이 방식으로, 절단 챔버 벽은 분쇄 샤프트와 가깝게 배치될 수 있고/있거나 분쇄 샤프트는 축을 따라 또는 분쇄 샤프트를 따라 균일하게 공급된다.

또 다른 개선예에 따르면, 분쇄 디바이스는 또한 분쇄될 재료를 분쇄 샤프트에 대해 가압하기 위한 가압 디바이스를 포함할 수도 있다. 가압 디바이스는 분쇄될 재료를 증가된 압력으로 분쇄 샤프트에 대해 일시적으로 가압되게 하여 처리량을 증가시킨다.

추가의 개선예는 가압 디바이스가 절단 챔버 벽과 함께 선회될 수 있다는 것이다. 이것은 절단 챔버 벽이 선회될 때 절단 챔버 벽과 관련된 가압 디바이스의 상대적인 위치가 유지(일정하게 유지)된다는 이점을 갖는다.

또 다른 개선예에 따르면, 가압 디바이스는 회전축을 중심으로 회전될 수 있고, 특히, 회전축은 선회축과 평행하거나 또는 실질적으로 평행하지만 선회축으로부터 오프셋되게 배열될 수 있다. "실질적으로 평행한"은 회전축의 방향(또는 방향 벡터)과 선회축의 방향(또는 방향 벡터) 사이의 각이 10° 이하, 바람직하게는 5° 이하, 가장 바람직하게는 2° 이하인 것을 의미한다.

절단 챔버 벽은 원통형 부분을 포함할 수도 있고 그리고 가압 디바이스의 회전축은 실린더의 중심 축에 배열될 수도 있다. 이 방식으로 가압 디바이스가 절단 챔버 벽에 대한 가압 디바이스의 회전 동안 절단 챔버 벽으로부터 일정한 거리에 있는 것이 가능하다.

또 다른 개선예에 따르면, 분쇄 디바이스는 또한 절단 챔버 벽의 선회각을 조정하기 위한 제어 디바이스를 포함할 수도 있다. 이것은 선회각이 분쇄 장치의 작동 동안 분쇄될 재료에 대해 자동으로 조정되게 한다.

이것은 제어 디바이스가 분쇄 디바이스의 작동 동안 분쇄 샤프트에 적용된 하중 및/또는 분쇄 샤프트에 적용된 회전력 및/또는 분쇄 샤프트를 구동시키는 전기 모터에 공급된 전류 및/또는 분쇄 샤프트를 구동시키는 유압식 모터에 공급된 유압 및/또는 분쇄 샤프트를 구동시키는 내연기관의 작동 조건(예를 들어, 회전 속도)에 따라 선회각을 조정하고, 특히, 선회각은 하중 및/또는 회전력 및/또는 전류 및/또는 유압이 증가될 때 인입 작용이 감소되는 방식으로 조정되는, 이러한 방식으로 더 개발될 수 있다.

위에서 언급된 목적은 또한 특허 청구항 제9항에 따른 분쇄 디바이스를 작동시키기 위한 방법에 의해 달성된다.

분쇄 디바이스는 공급 개구, 분쇄 샤프트, 및 공급 개구와 분쇄 샤프트 사이에 배열되고 그리고 절단 챔버 벽에 의해 경계가 정해진 절단 챔버를 포함한다. 방법은 분쇄될 재료를 공급 개구에 공급하는 단계 및 분쇄 샤프트에 의해 공급된 재료를 분쇄하는 단계를 포함하고, 방법은 공급된 재료의 자체 중량에 기초한 분쇄 샤프트로의 공급된 재료의 인입 작용을 제어하도록 절단 챔버 벽을 선회시키는 단계를 특징으로 한다.

추가의 개선예에 따르면, 적어도 하나의 절단 챔버 벽의 선회는 분쇄 디바이스의 작동 동안, 특히 자동으로 제어된 선회에 의해 발생할 수 있거나; 또는 적어도 하나의 절단 챔버 벽의 선회는 분쇄 디바이스의 작동 이외에서, 특히 수동 선회에 의해 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 분쇄될 재료를 분쇄 샤프트에 대해 가압하는 단계에 의해 더 개발될 수 있다.

또 다른 개선예는 분쇄 디바이스의 작동 동안 분쇄 샤프트에 적용된 하중 및/또는 분쇄 샤프트에 적용된 회전력 및/또는 분쇄 샤프트를 구동시키는 전기 모터에 공급된 전류 및/또는 분쇄 샤프트를 구동시키는 유압식 모터에 공급된 유압 및/또는 분쇄 샤프트를 구동시키는 내연기관의 작동 조건에 따라 선회각을 조정하는 추가의 단계가 제공될 수도 있다는 사실로 이루어진다.

선회각은 하중 및/또는 회전력 및/또는 전류 및/또는 유압이 증가될 때 인입 작용이 감소되는 방식으로 조정될 수 있다.

본 발명의 추가의 특징 및 예시적인 실시형태뿐만 아니라 이점은 도면을 참조하여 아래에 더 상세히 설명된다. 이 실시형태가 본 발명의 전체 범위를 총망라할 수 없다는 것은 말할 필요도 없다. 아래에 설명된 특징 중 일부 또는 전부가 또한 다른 방식으로 결합될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

도 1은 본 발명에 따른 분쇄 디바이스의 제1 실시형태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 분쇄 디바이스의 제2 실시형태를 도시하는 도면.

도 1은 본 발명에 따른 분쇄 디바이스의 제1 실시형태를 도시한다.

도 1에 예시된 제1 실시형태는 분쇄될 재료를 공급하기 위한 공급 개구(10), 공급된 재료를 분쇄하기 위한 분쇄 샤프트(20), 및 공급 개구(10)와 분쇄 샤프트(20) 사이에 배열되고 그리고 절단 챔버 벽(오직 절단 챔버 벽(40a) 및 절단 챔버 벽(40b)이 도시되고, 2개의 단부 벽은 미도시됨)에 의해 경계가 정해진 절단 챔버(30)를 가진 분쇄 디바이스(100)를 도시한다. 본 발명에 따르면, 절단 챔버 벽(40a)은 분쇄 디바이스(100)의 작동 동안 선회될 수 있다. 여기서, 절단 챔버 벽(40a)은 오직 부분적으로 평평한 벽으로서 단지 예시적으로 설계된다. 그러나, 이 제1 실시형태에서, 상이한 형상의 절단 챔버 벽이 또한 사용될 수 있다(예컨대, 아래에 설명된 제2 실시형태에 따른 원통 형상).

이 실시형태에서 절단 챔버 벽(40a)은 선회축(41)을 중심으로 선회될 수 있다. 선회축(41)은 분쇄 샤프트(20)의 회전축(25)과 평행하다. 분쇄 샤프트(20)는 회전자 나이프(21)를 포함한다. 분쇄 샤프트(20)(수개의 분쇄 샤프트(20)가 또한 제공될 수 있음)에 더하여, 고정된 상대 나이프(80)가 또한 절단 챔버(30)에 위치된다. 회전축(25)을 중심으로 분쇄 샤프트(20)를 회전시킴으로써, 재료가 회전자 나이프(21)와 상대 나이프(80) 사이에서 분쇄된다. 임의의 거름망(60)은 분쇄된 재료가 절단 챔버(30)를 떠날 수 있는 크기를 결정하도록 사용될 수 있다. 거름망(60)은 절단 챔버(30)의 하한을 나타낸다.

도 1은 절단 챔버 벽(40a)이 가파른 각에 배열되는 제1 위치(I), 및 절단 챔버 벽(40a)이 평평한 각에 배열되는 제2 위치(II)를 도시한다. 위치(I)에서, 재료의 인입 작용은 재료 자체의 중량에 기인하여 위치(II)보다 더 크다. 이 방식으로, 분쇄 디바이스의 처리량이 제어될 수 있다. 게다가, 분쇄될 재료의 조정이 발생할 수 있다. 특히, 분쇄 샤프트(20)의 모터(미도시)로의 일시적으로 증가된 전력 공급의 경우에, 더 평평한 각이 더 조대한 재료의 일시적인 공급에 기인하여 설정될 수 있어서 재료의 추가의 공급을 감소시킨다.

제어 디바이스(50)는 절단 챔버 벽(40a)의 선회각을 조정하기 위해 제공된다. 제어 디바이스(50)는 분쇄 샤프트(20)에 적용된 하중 및/또는 분쇄 샤프트(20)에 적용된 회전력 및/또는 분쇄 샤프트(20)를 구동시키는 전기 모터에 공급된 전류에 따라 분쇄 디바이스(100)의 작동 동안 선회각을 조정한다. 선회각은 인입 작용이 하중 및/또는 회전력 및/또는 전류가 증가될 때 감소되는 방식으로 조정되어, 절단 챔버 벽(40a)의 각은 수평면과 관련하여 감소/평탄화된다.

도 2는 본 발명에 따른 분쇄 디바이스의 제2 실시형태를 도시한다.

도 2에 도시된 본 발명의 분쇄 디바이스(200)의 제2 실시형태는, 본 발명에 따른 분쇄 디바이스(100)의 제1 실시형태와 대조적으로, 분쇄될 재료를 분쇄 샤프트(20)에 대해 가압하기 위한 가압 디바이스(90)를 더 포함한다. 여기서 절단 챔버 벽(40a)은 적어도 부분적으로 원통형으로 이루어진다. 가압 디바이스(90)는 회전축(91)을 중심으로 회전된다. 이 회전축(91)은 또한 절단 챔버 벽(40a)의 원통형 부분의 대칭축을 나타낸다. 후방의 절단 챔버 벽은 2개의 축방향으로 인접한 부분(40c 및 40d)(예를 들어, 회전축(91)에 대해 수직임)으로 이루어지고, 부분(40d)은 절단 챔버 벽(40a)에 연결되고 그리고 절단 챔버 벽(40a)과 함께 선회된다.

도 2a는 가압 디바이스(90)가 상승된 위치에 있는 것으로 도시된, 분쇄 디바이스의 단면도를 도시한다. 도 2b에서, 가압 디바이스(90)는 하강된 위치에 있고 그리고 분쇄될 재료를 분쇄 샤프트(20)에 대해 가압한다.

도 2c 및 도 2d는 가압 디바이스(90)의 대응하는 위치를 도시하지만, 절단 챔버 벽(40a) 및 가압 디바이스(90)의 장치가 선회축(41)을 중심으로 선회되어, 절단 챔버 벽(40a)이 더 가파라지고 따라서 더 큰 인입 작용이 수행된다.

도 2e 및 도 2f는 도 2c 및 도 2b의 사시도를 각각 도시한다. 그러나, 이것이 또한 단면도이므로, 전방의 절단 챔버 벽(후방의 절단 챔버 벽(40c, 40d)처럼 2개의 부분으로 이루어짐)이 도시되지 않는다.

요약하면, 절단 챔버 벽(40a)이 강직하게(rigid) 되어 있지 않지만 선회 가능하므로, 인입 작용이 작동 동안 변경될 수 있다. 제어 장치(50)는 얼마나 많은 인입 작용이 전류 재료에 대해 최적인지를 검출한다. 한편으로는, 이것은 분쇄 디바이스(100)가 매우 다양한 재료에 적합할 수 있는 바와 같이 더 유연하게(flexible) 만든다. 다른 한편으로는, 많은 재료가 더 지속적으로 분쇄되어, 처리량의 증가를 발생시킨다.

도시된 실시형태는 단지 예시적이고 그리고 본 발명의 완전한 범위는 청구항에 의해 규정된다.

Claims (14)

1. 분쇄 디바이스로서,
   분쇄될 재료를 절단 챔버에 공급하기 위한 공급 개구; 및
   공급된 재료를 분쇄하기 위한 적어도 하나의 분쇄 샤프트를 포함하고,
   상기 절단 챔버는 상기 공급 개구와 상기 분쇄 샤프트 사이에 배열되고 그리고 절단 챔버 벽에 의해 경계가 정해지되,
   적어도 하나의 절단 챔버 벽이 선회 가능하여, 이에 의해 상기 공급된 재료의 자체 중량에 기초한 상기 분쇄 샤프트로의 상기 공급된 재료의 인입 작용(pull-in action)을 제어하고,
   상기 절단 챔버 벽의 선회각을 조정하기 위한 제어 디바이스를 더 포함하고,
   상기 제어 디바이스는 상기 분쇄 디바이스의 작동 동안 상기 분쇄 샤프트에 적용된 하중 또는 상기 분쇄 샤프트에 적용된 회전력 또는 상기 분쇄 샤프트를 구동시키는 전기 모터에 공급된 전류 또는 상기 분쇄 샤프트를 구동시키는 유압식 모터에 공급된 유압 또는 상기 분쇄 샤프트를 구동시키는 내연기관의 작동 조건에 따라 상기 선회각을 제어하고,
   상기 선회각은 상기 하중 또는 상기 회전력 또는 상기 전류 또는 상기 유압이 증가될 때 상기 인입 작용이 감소되는 방식으로 조정되는, 분쇄 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 절단 챔버 벽은 상기 분쇄 디바이스의 작동 동안 선회 가능하거나 상기 적어도 하나의 절단 챔버 벽은 상기 분쇄 디바이스의 작동 이외에 선회 가능한, 분쇄 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절단 챔버 벽은 상기 분쇄 샤프트의 회전축과 평행하거나 또는 실질적으로 평행한 선회축을 중심으로 선회 가능하한, 분쇄 디바이스.
4. 제1항에 있어서,
   상기 분쇄될 재료를 상기 분쇄 샤프트에 대해 가압하기 위한 가압 디바이스를 더 포함하는, 분쇄 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 가압 디바이스는 상기 절단 챔버 벽과 함께 선회 가능한, 분쇄 디바이스.
6. 제5항에 있어서, 상기 가압 디바이스는 회전축을 중심으로 회전 가능한, 분쇄 디바이스.
7. 제6항에 있어서, 상기 절단 챔버 벽은 원통형 부분을 포함하고 그리고 상기 가압 디바이스의 상기 회전축은 실린더의 축에 배열되는, 분쇄 디바이스.
8. 분쇄 디바이스를 작동시키기 위한 방법으로서,
   상기 분쇄 디바이스는 공급 개구, 분쇄 샤프트, 및 상기 공급 개구와 상기 분쇄 샤프트 사이에 배열되고 그리고 절단 챔버 벽에 의해 경계가 정해진 절단 챔버를 포함하고, 상기 방법은,
   분쇄될 재료를 상기 공급 개구에 공급하는 단계;
   상기 분쇄 샤프트에 의해 공급된 재료를 분쇄하는 단계;
   상기 공급된 재료의 자체 중량에 기초한 상기 분쇄 샤프트로의 상기 공급된 재료의 인입 작용을 제어하도록 적어도 하나의 절단 챔버 벽을 선회시키는 단계; 및
   상기 분쇄 디바이스의 작동 동안 상기 분쇄 샤프트에 적용된 하중 또는 상기 분쇄 샤프트에 적용된 회전력 또는 상기 분쇄 샤프트를 구동시키는 전기 모터에 공급된 전류 또는 상기 분쇄 샤프트를 구동시키는 유압식 모터에 공급된 유압 또는 상기 분쇄 샤프트를 구동시키는 내연기관의 작동 조건에 따라 상기 절단 챔버 벽의 선회각을 조정하는 단계를 포함하고,
   상기 선회각은 상기 하중 또는 상기 회전력 또는 상기 전류 또는 상기 유압이 증가될 때 상기 인입 작용이 감소되는 방식으로 조정되는, 분쇄 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 선회시키는 단계는,
   상기 분쇄 디바이스의 작동 동안 상기 적어도 하나의 절단 챔버 벽을 선회시키는 것; 또는
   상기 분쇄 디바이스의 작동 이외에서 상기 적어도 하나의 절단 챔버 벽을 선회시키는 것을 포함하는, 분쇄 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 분쇄될 재료를 상기 분쇄 샤프트에 대해 가압하는 단계를 더 포함하는, 분쇄 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
    
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