KR102570958B1 - 화재방지 4축 파쇄장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 화재방지 4축 파쇄장치는, 파쇄대상물을 파쇄하는 4축 파쇄커터(50); 상기 4축 파쇄커터를 수납하는 커터 챔버; 및 상기 4축 파쇄커터를 구동하는 모터(70);를 포함하되, 화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 때 적어도 상기 커터 챔버는 불활성가스의 분위기로 조성되며, 상기 커터 챔버에 연통되고 상기 커터 챔버의 상방에 적층되는 도입 챔버; 상기 도입 챔버의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 1 개폐구(A1)가 구비되고 상기 제 1 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 상부에 구성되는 제 1 슬라이딩 게이트(10); 및 상기 도입 챔버와 연통되는 챔버와 상기 도입 챔버의 사이에 개재되는 제 2 개폐구가 구비되고 상기 제 2 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 하부에 구성되는 제 2 슬라이딩 게이트(20)를 더 포함한다.
Description
본 발명은 화재가능성이 있는 물질을 포함하는 대상물을 파쇄하는 파쇄장치에 관한 것이다.
최근 친환경 자동차 등 2차 전지를 대량으로 사용하는 제품이 폭발적으로 증가하면서 폐배터리의 재활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐배터리에는 리튬, 니켈, 코발트 등 주요 원자재가 포함돼 있어 재활용하면 배터리 생산비용을 저감하고 환경오염을 막을 수 있는 이중의 장점이 있다.
특허문헌은 리튬이온 이차전지의 자원 재활용 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배터리를 파쇄 및 분쇄하고 기계적으로 배터리의 각 구성 물질들을 분리 배출하므로, 구성 물질의 분리 회수를 위한 화학 공정이 필요치 않아 환경 친화적인 배터리 자원 재활용이 가능한 리튬 이온 이차전지의 자원 재활용 처리 시스템에 관한것이다.
폐배터리 재활용 시스템의 효율을 높이려면 화학 공정만으로 시스템을 구성하기 보다, 파쇄 등을 통한 물리적 공정이 포함되거나 선행되도록 하는 것이 선호된다. 그런데, 리튬이온 이차전지와 같은 배터리는 화재 또는 폭발의 가능이 상존하므로, 파쇄 과정중 화재 등에 대한 안전대책으로서, 예를 들면 불활성가스분위기에서 수행되는 것을 생각해 볼 수 있다.
파쇄기를 질소가스와 같은 불활성가스로 채운 대형의 공간내에 위치시키고, 이러한 공간내에서 파쇄기를 작동시키는 방식이다. 그런데, 본 출원의 발명자에 의한 사전검토에 따르면, 파쇄기를 위하여 이와 같이 대형의 공간을 구축하는 것은 비용상의 문제뿐만 아니라, 질소가스의 사용량이 과다한 문제, 파쇄물의 입출고 문제, 장비 관리자가 운용상태를 확인하고 유지 보수하기 위한 접근성의 문제 등 다양한 문제가 예상된다.
따라서 보다 효율적인 방식으로 불활성가스 분위기까지 조성한 파쇄장치를 제공하는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 보다 효율적인 방식으로 불활성가스 분위기를 조성하여 화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 수 있는 파쇄장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 화재방지 4축 파쇄장치는, 파쇄대상물을 파쇄하는 4축 파쇄커터; 상기 4축 파쇄커터를 수납하는 커터 챔버; 및 상기 4축 파쇄커터를 구동하는 모터;를 포함하되, 화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 때 적어도 상기 커터 챔버는 불활성가스의 분위기로 조성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 상기 커터 챔버에 연통되고 상기 커터 챔버의 상방에 적층되는 도입 챔버; 상기 도입 챔버의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 1 개폐구가 구비되고 상기 제 1 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 상부에 구성되는 제 1 슬라이딩 게이트; 및 상기 도입 챔버와 연통되는 챔버와 상기 도입 챔버의 사이에 개재되는 제 2 개폐구가 구비되고 상기 제 2 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 하부에 구성되는 제 2 슬라이딩 게이트;를 더 포함한다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 상기 도입 챔버에 새로운 파쇄대상물을 받아들이기 전, 상기 제 1 슬라이딩 게이트의 상기 제 1 개폐구 및 상기 제 2 슬라이딩 게이트의 상기 제 2 개폐구를 닫은 상태로 상기 도입 챔버속에 있는 불활성가스를 강제 배출한다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 상기한 도입 챔버와 연통되는 챔버로서, 상기 커터 챔버의 위에 적층되어 상기 도입 챔버와 상기 커터 챔버의 사이를 연결하는 중간 챔버; 상기 커터 챔버의 하부에서 상기 커터 챔버와 연통되는 하부 챔버; 상기 하부 챔버의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 3 개폐구가 구비되고 상기 제 3 개폐구를 개폐하며, 상기 하부 챔버의 하부에 구성되는 제 3 슬라이딩 게이트;를 더 포함한다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 상기 제 1 슬라이딩 게이트는, 제 1 유압 실린더에 의해서 직선방향으로 이송됨으로써 상기 제 1 개폐구를 막거나 열어주는 제 1 슬라이딩 플레이트; 상기 도입 챔버의 상단에 결합하고 상기 제 1 개폐구를 구비하고 상기 제 1 슬라이딩 플레이트의 이송을 가이드하는 제 1 가이드 프레임;을 포함하며, 상기 제 2 슬라이딩 게이트는, 제 2 유압 실린더에 의해서 직선방향으로 이송됨으로써 상기 제 2 개폐구를 막거나 열어주는 제 2 슬라이딩 플레이트; 상기 도입 챔버의 하단과 상기 중간 챔버의 상단에 협지되어 결합하며, 상기 제 2 개폐구를 구비하고 상기 제 2 슬라이딩 플레이트의 이송을 가이드하는 제 2 가이드 프레임;을 포함하며, 상기 제 3 슬라이딩 게이트는, 제 3 유압 실린더에 의해서 직선방향으로 이송됨으로써 상기 제 3 개폐구를 막거나 열어주는 제 3 슬라이딩 플레이트; 상기 하부 챔버의 하단에 결합하고 상기 제 3 개폐구를 구비하고 상기 제 3 슬라이딩 플레이트의 이송을 가이드하는 제 3 가이드 프레임;을 포함한다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 위로부터 상기 도입 챔버, 상기 중간 챔버, 상기 커터 챔버 및 상기 하부 챔버의 순서대로 적층되며, 상기 도입 챔버와, 상기 중간 챔버와, 상기 커터 챔버 및 상기 하부 챔버은 상부 및 하부가 개구된 사각형 박스 형태인 박스모듈에 의해서 각각 형성된다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 상기 모터는 상기 커터 챔버의 외부에 배치되며, 상기 커터 챔버의 측면에 구성되는 실링수단을 더 구비하며, 상기 실링수단은, 상기 모터의 구동력을 상기 4축 파쇄커터로 전달하는 회전축의 관통과 상기 회전축의 회전을 허용하면서 상기 회전축을 실링한다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 상기 4축 파쇄커터는, 제 1 축 및 제 2 축의 각각에 파쇄용 브레이드 어레이가 각각 장착된 메인 커터; 상기 제 1 축의 외측 상방에 위치하는 제 3 축과 상기 제 2 축의 외측 상방에 위치하는 제 4 축에 보조 블레이드 어레이가 각각 장착된 보조 커터;를 포함하여 구성되며, 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축과 제 3 축 및 제 4 축은 모두 서로 평행하며, 상기 제 1 축과 상기 제 2 축은 서로 이웃하되, 상기 제 1 축의 파쇄용 블레이드 어레이와 상기 제 2 축의 파쇄용 블레이드 어레이가 교차하면서 맞물리며, 상기 제 3 축의 보조 블레이 어레이와 상기 제 1 축의 파쇄용 블레이드 어레이가 교차하여 맞물리며, 상기 제 4 축의 보조 블레이 어레이와 상기 제 2 축의 파쇄용 블레이드 어레이가 교차하면서 맞물린다.
상기한 화재방지 4축 파쇄장치에 있어서, 타공된 홀이 2차원 배열된 판상이며, 상기 4축 파쇄커터의 하방에서 상기 4축 파쇄커터를 감싸면서 배치되는 스크린;을 더 포함하며, 파쇄동작시, i) 상기 제 1 축과 상기 제 2 축은 서로 반대방향으로 회전하되, 상기 제 1 축과 상기 제 2 축의 사이를 통하여 파쇄대상물을 하방으로 끌어내리면서 파쇄하며, ii) 상기 제 3 축은 상기 제 1 축과 동일한 방향으로 회전하고 상기 제 4 축은 상기 제 2 축과 동일한 방향으로 회전하며, 상기 보조 블레이드 어레의 각 블레이드는, 파쇄동작시의 회전방향을 기준으로 할 때 전방을 향하여 기울어진 후크가 원주를 따라 복수개 배치된 판상의 금속으로 구성된다.
본 발명의 4축 파쇄장치에 따르면 파쇄 커터에 구동력을 제공하는 모터 등을 챔버의 외측에 구성함으로써, 모터의 방열을 원활히 하고 모터의 유지보수를 손쉽게 하며, 패쇄 커터를 수용하는 챔버(커터 챔버)의 크기를 작게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 4축 파쇄 장치를 구성함으로써 1단의 파쇄기로써 원하는 작은 사이즈의 파쇄 결과물을 한번에 얻을 수 있으므로, 불활성가스 분위기의 조성을 위한 챔버의 구성을 대폭 축소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 파쇄대상물을 신규도입하는 과정에서 질소가스(불활성가스)의 유출이 없도록 하여 작업자의 안전을 도모할 수 있는 장점이 있으며, 나아가 제 1 슬라이딩 게이트와 제 2 슬라이딩 게이트 사이의 공간(도입 챔버)만을 대상으로 질소가스를 배출하면 되므로, 신속한 배출과 효율적인 작업이 가능하게 되는 효과가 있다.
위와 같이, 본 발명의 4축 파쇄 장치는 보다 효율적인 방식으로 불활성가스 분위기를 조성하여 화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치에서 제 1 슬라이딩 게이트를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치의 제 1 슬라이딩 게이트를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 4축 파쇄장치에서 파쇄커터등을 도시한 도면으로서, 도 7(a)는 파쇄커터를 도시한 사시도이고 도 7(b)는 파쇄커터등을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치에서 제 1 슬라이딩 게이트를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치의 제 1 슬라이딩 게이트를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 4축 파쇄장치에서 파쇄커터등을 도시한 도면으로서, 도 7(a)는 파쇄커터를 도시한 사시도이고 도 7(b)는 파쇄커터등을 도시한 단면도이다.
본 발명에서 파쇄대상물은 화재발생가능성이 있는 것으로서 본 발명의 장치를 이용하여 파쇄하려고 하는 것이다. 대표적인 파쇄대상물은 리튬이온 배터리와 같은 2차전지이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치는 제 1 슬라이딩 게이트(10), 제 1 박스모듈(20), 제 2 슬라이딩 게이트(30), 제 2 박스 모듈(40), 4축 파쇄커터(50), 제 3 박스모듈(60), 모터(70), 제 3 슬라이이딩 게이트(80), 제 1 산소센서(91), 제 2 산소센서(92), 배출구(93), 가스도입구(94) 및 소화액도입구(95) 등을 포함하여 구성된다.
제 1 박스모듈(20) 및 제 2 박스 모듈(40)은 각각은 대략 사각의 박스 모양으로서, 상부와 하부가 개구되어 있으며, 4개의 측면은 철판 등의 판재에 의해서 측벽이 형성되며, 측벽의 형태를 유지하기 위한 골격이 되는 기둥(단면이 'ㄷ'등의 모양)과 슬라이딩 게이트 등 이웃하는 구성요소와의 견고한 결합을 위한 플랜지를 구비한다. 제 1 박스모듈(20)에 의해 도입챔버(C1)가 구성되며 제 2 박스모듈(40)에 의해 중간챔버(C2) 형성된다. 제 1 박스모듈(20)의 측면에는 배출구(93)가 형성됨으로써, 도입된 불활성가스(질소 가스)를 강제 배출할 수 있는 통로가 된다. 도입챔버(C1)는 파쇄대상물이 적재될 공간을 제공하고 강제배출할 불활성가스의 영역을 한정할 수 있도록 한다. 중간챔버(C2)는 4축 파쇄커터(50)의 상부로 공간을 제공하는데, 도시와 달리 그 높이는 축소될 수 있다.
도입 챔버(C1)는 중간 챔버(C2)를 개재하여 커터 챔버(C3)에 연통되고 커터 챔버의 상방에 적층된다. 중간 챔버(C2)는 도입 챔버와 연통되는 챔버로서, 커터 챔버(C3)의 위에 적층되어 도입 챔버와 커터 챔버의 사이를 연결한다.
제 3 박스모듈(60)은 상하방향의 중간에 단차가 있는 대략 사각의 박스 모양으로서, 상부와 하부가 개구되어 있으며, 4개의 측면은 철판 등의 판재에 의해서 측벽이 형성되며, 이웃하는 구성요소와의 견고한 결합을 위한 플랜지를 구비한다. 도입 챔버는, 중간 챔버는, 그리고 커터 챔버 및 하부 챔버는 상부 및 하부가 개구된 대략 사각형 박스 형태인 박스모듈에 의해서 각각 형성된다. 위로부터 도입 챔버(C1), 중간 챔버(C2), 커터 챔버(C3) 및 하부 챔버(C4)의 순서대로 적층된다.
제 3 박스모듈(60)에 의해 그 상부측에는 커터챔버(C3)가 형성되며, 커터챔버(C3)에 연이어 그 하부측에 하부챔버(C4)가 형성된다. 커터 챔버(C3)는 4축 파쇄커터(50)를 수납하는 공간을 제공하며, 하부챔버(C4)는 파쇄결과물을 임시 수용할 수 있는 공간을 제공한다. 하부 챔버(C4)는 커터 챔버(C3)의 하부에서 커터 챔버와 연통된다.
중간 챔버(C2), 커터 챔버(C3) 및 하부챔버(C4)는 화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 때 불활성가스의 분위기로 조성된다.
제 1 슬라이딩 게이트(10)는 도입 챔버의 상부에 구성되는데, 구체적으로 제 1 박스모듈(20)의 상단에 있는 플랜지와 기밀성이 보장된 결합을 한다. 제 1 슬라이딩 게이트(10)는 도입 챔버(C1)의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 1 개폐구(A1)가 구비되고 제어에 따라 구비된 제 1 개폐구를 개폐한다.
제 2 슬라이딩 게이트(30)는 도입 챔버(C1)와 연통되는 하부의 챔버(중간 챔버)(C2)와 도입 챔버(C1)의 사이에 구성되는데, 구체적으로 제 1 박스모듈(20)의 플랜지와 제 2 박스모듈(40)의 플랜지의 사이에 기밀성이 보장된 결합을 한다. 제 2 슬라이딩 게이트(30)는 중간 챔버(C2)와 도입 챔버(C1)의 사이에 개재되는 제 2 개폐구(A2)가 구비하고 제 2 개폐구를 개폐한다.
제 3 슬라이딩 게이트(80)는 하부 챔버(C4)의 내부와 외부의 사이, 즉 하부 챔버(C4)의 하부에 구성되는데, 구체적으로 제 3 박스모듈(60)의 하단에 있는 플랜지와 기밀성이 보장된 결합을 한다. 제 3 슬라이딩 게이트(80)는 하부 챔버(C4)의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 3 개폐구(A3)가 구비하고 제 3 개폐구를 개폐한다. 제 3 슬라이딩 게이트의 하단에는, 또는 제 3 슬라이딩 게이트 없이 제 3 박스 모듈에 바로, 사일로 또는 탱크가 직접 결합되거나, 다음 공정을 위한 장치 또는 컨베이어 등이 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치에서 제 1 슬라이딩 게이트를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 4축 파쇄장치의 제 1 슬라이딩 게이트를 도시한 분해 사시도이다.
제 2 슬라이딩 게이트(30) 및 제 3 슬라이딩 게이트(80)의 구조는 제 1 슬라이딩 게이트(10)와 유사하므로, 이하 제 1 슬라이딩 게이트(10)의 구조에 대하여 상세히 설명하며, 제 2 슬라이딩 게이트(30) 및 제 3 슬라이딩 게이트(80)의 상세 구조에 대해서는 그 설명을 생략한다.
제 1 슬라이딩 게이트(10)는 슬라이딩 플레이트, 하부 가이드 프레임(12), 상부 가이드 프레임(13), 유압실린더(14), 실린더 지지구(15) 및 실린더 로드(16)를 포함하여 구성된다.
유압 실린더(14)는 실린더 지지구(15)에 장착된 상태로, 유압에 의해서 실린더 로드(16)에 결합된 슬라이딩 플레이트(11)를 직선방향의 전후로 구동한다. 슬라이딩 플레이트(11)는 제 1 개폐구(A1)를 가로지르는 방향으로 배치되고, 도입챔버를 가로지르는 방향으로 배치된다. 슬라이딩 플레이트(11)는 유압 실린더(14)에 의해서 직선방향으로 이송됨으로써 제 1 개폐구(A1)를 막거나 열어준다. 유압 실린더(14)는 유압 펌프로부터의 유압(공압을 포함)에 의해서 로드의 작동력을 얻으며, 유압 펌프와 유압 실린더 사이의 유로 제어 수단에 의해서 동작이 제어된다.
가이드 프레임(12,13)은 제 1 박스 모듈(20)(도입 챔버)의 상단에 결합하여 슬라이딩 게이트가 설치될 수 있는 프레임이 되는 동시에 슬라이딩 플레이트의 이송을 가이드한다. 가이드 프레임(12,13)은 제 1 개폐구(A1)를 구비하며 슬라이딩 플레이트(11)의 이송을 가이드한다.
가이드 프레임(12,13)은 슬라이딩 플레이트의 삽입을 허용하면서 상부 가이드 프레임(13)과 하부 가이드 프레임(12)이 상하로 적층 결합된 것이다.
하부 가이드 프레임(12)은 제 1 프레임(12a), 가이드바(12b) 및 제 1 패킹부(12c)을 포함하여 구성되는데, 제 1 프레임(12a)은 일측변의 양쪽에 바를 가진 대략 'ㅁ'자 모양이되 얇은 두께를 가진 틀의 형태를 취하고 있으며, 가이드바(12b)는 제 1 프레임(12a)의 위에 결합하되 보다 작은 폭으로 제 1 프레임(12a)의 양쪽변에 결합함으로써 단차를 형성하고 슬라이딩 플레이트(11)의 양측변을 가이드한다. 제 1 패킹부(12c)는 제 1 프레임의 상부에 결합하며, 슬라이딩 플레이트(11)가 이송될 때 슬라이딩 플레이트가 접촉하는 부분인데, 미끄럼성능이 좋으면서도 기밀성이 좋은 수지재가 선택될 수 있다.
상부 가이드 프레임(13)은 제 2 프레임(13a) 및 제 2 패킹부(13b)를 포함하여 구성되는데, 제 2 프레임(13a)은 대략 'ㅁ'자 모양이되 얇은 두께를 가진 틀의 형태를 취하고 있고 틀에 둘러싸인 중앙부분이 제 1 개폐구(A1)가 된다. 제 2 패킹부(13b)는 제 2 프레임의 하부에 결합하고 제 1 개폐구의 주변을 둘러싸도록 형성되며, 슬라이딩 플레이트(11)가 이송될 때 슬라이딩 플레이트가 접촉하는 부분인데, 미끄럼성능이 좋으면서도 기밀성이 좋은 수지재가 선택될 수 있다.
도 7은 본 발명의 4축 파쇄장치에서 파쇄커터등을 도시한 도면으로서, 도 7(a)는 파쇄커터를 도시한 사시도이고 도 7(b)는 파쇄커터등을 도시한 단면도이다.
4축 파쇄커터(50)는 파쇄대상물을 직접 파쇄하는 구성요소이며, 모터(70)는 이러한 4축 파쇄커터(50)를 구동한다.
4축 파쇄커터(50)는 제 1 축(51), 제 2 축(52), 제 3 축(53), 제 4 축(54), 제 1 블레이드 어레이(55), 제 2 블레이드 어레이(56), 제 3 블레이드 어레이(57) 및 제 4 블레이드 어레이(58)을 포함하여 구성된다.
제 1 축, 제 2 축, 제 3 축 및 제 4 축은 모두 서로 평행하며, 제 1 축에는 제 1 블레이드 어레이가 축의 외부면에 장착되고 제 2 축에는 제 2 블레이드 어레이가 축의 외부면에 장착되며 제 3 축에는 제 3 블레이드 어레이('보조 블레이드 어레이' 라고도 한다)가 축의 외부면에 장착되고 제 4 축에는 제 4 블레이드 어레이('보조 블레이드 어레이'라고도 한다)가 축의 외부면에 장착된다.
제 1 블레이드 어레이('파쇄용 블레이드 어레이'라고도 한다) 및 제 2 블레이드 어레이('파쇄용 블레이드 어레이'라고도 한다)는 파쇄용 브레이드(55a,56a)가 축방향을 따라 매우 좁은 간격을 가지면서 일정간격으로 다수 배열된 것이다. 제 1 축과 제 2 축은 서로 이웃하되, 제 1 축의 파쇄용 블레이드 어레이(55)와 제 2 축의 파쇄용 블레이드 어레이(56)가 교차하면서 맞물린다. 제 1 축(51) 및 제 2 축(52)의 각각에 파쇄용 브레이드 어레이(55,56)가 각각 장착되며, 이들로써 메인 커터를 구성한다.
제 3 블레이드 어레이 및 제 4 블레이드 어레이는 보조 브레이드(57a,58a)가 축방향을 따라 매우 좁은 간격을 가지면서 일정간격으로 다수 배열된 것이다. 제 3 축의 보조 블레이드 어레이(57)와 제 1 축의 파쇄용 블레이드 어레이(55)가 교차하여 맛물리며, 제 4 축의 보조 블레이드 어레이(58)와 제 2 축의 파쇄용 블레이드 어레이(56)가 교차하면서 맛물린다.
제 1 축(51)의 외측 상방에 위치하는 제 3 축(53)과 제 2 축(52)의 외측 상방에 위치하는 제 4 축(54)에 보조 블레이드 어레이(57,58)가 각각 장착되며, 이들로써 보조 커터를 구성한다. 보조 커터는 파쇄보다 파쇄커터와 스크린(61) 사이에 잔존하는 파쇄물을 파쇄 커터의 상부로 끌어올리는 것을 주된 기능으로 한다. 그 측면에서 보아 파쇄 커터는 대략 'W'자 모양으로 배치된다.
보조 블레이드 어레이(57,58)의 각 블레이드는, 파쇄동작시의 회전방향을 기준으로 할 때 회전방향의 전방을 향하여 기울어진 후크(H)가 원주를 따라 복수개 배치된 판상의 금속으로 구성된다. 후크는 잔존 파쇄물을 걸기 좋은 형상이다. 스크린(61)은 타공된 홀이 2차원 배열된 판상이며, 4축 파쇄커터(50)의 하방에서 4축 파쇄커터를 감싸면서 배치된다. 스크린에서 각 홀의 크기는 사용자가 원하는 파쇄 결과물의 크기를 결정하며, 스크린은 제 3 박스모듈의 내측에 고정되며, 각 블레이드 어레이를 감싸듯이 배치되어 각 블레이드 어레이의 최대 외경으로부터 좁은 거리를 가지도록 한다.
파쇄동작시, 제 1 축(51)(제 1 블레이드 어레이)과 제 2 축(52)(제 2 블레이드 어레이)은 서로 반대방향으로 회전하되, 제 1 축(제 1 블레이드 어레이)과 제 2 축(제 2 블레이드 어레이)의 사이를 통하여 파쇄대상물을 하방으로 끌어내리면서(화살표 X1, X 2 참조) 파쇄하여 파쇄 결과물을 생성한다.
그리고 파쇄동작시, 제 3 축(53)(제 3 블레이드 어레이)은 제 1 축(51)(제 1 블레이드 어레이)과 동일한 방향으로 회전하고 제 4 축(54)(제 4 블레이드 어레이)은 제 2 축(52)(제 2 블레이드 어레이)과 동일한 방향으로 회전한다. 예를 들어, 메인 커터를 통과하였으나, 스크린에 있는 홀의 크기 보다 커서 스크린을 통과하지 못한 파쇄 결과물은 제 3 블레이드 어레이에 의해서 그 상방으로 다시 올라가거나(화살표 D1 참조) 제 4 블레이드 어레이에 의해서 그 상방으로 다시 올라가게 된다(화살표 D2 참조).
종래 폐배터리의 파쇄 장치에서는 한번에 원하는 작은 사이즈의 파쇄 결과물을 얻기 힘들었기 때문에, 먼저 큰 사이즈의 파쇄결과물을 얻는 파쇄기를 전단에 구성하고 그 다음 보다 작은 사이즈의 파쇄결과물을 얻는 파쇄기를 배치하는 것과 같이 복수의 파쇄기를 다단으로 구성하였는데, 이러한 다단 구성은 불활성가스 분위기의 조성을 위한 챔버의 구성을 대폭 증대시킬 것이 자명하다.
이에 반하여 본 발명과 같이 화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 때 4축 파쇄 장치를 구성하면, 1단의 파쇄기로써 원하는 작은 사이즈의 파쇄 결과물을 한번에 얻을 수 있으므로, 불활성가스 분위기의 조성을 위한 챔버의 구성을 대폭 축소시킬 수 있는 장점이 있다.
모터(70)는 제 3 박스 모듈(커터 챔버(C3))의 외부에 배치되며, 제 3 박스 모듈(커터 챔버)의 측면에 구성되는 실링 브라켓(76)을 더 구비한다. 실링 브라켓(96)은 모터(70)의 구동력을 4축 파쇄커터(50)로 전달하는 회전축의 관통과 회전축의 회전을 허용하면서 회전축을 실링하는 실링환을 구비한다. 실링 어셈블리의 실링환은 구동축이 관통되면서 구동축을 감싸는 두꺼운 원통형상의 실링재로 구성될 수 있다.
본 발명의 4축 파쇄장치에 따르면 파쇄 커터에 구동력을 제공하는 모터 등을 챔버의 외측에 구성함으로써, 모터의 방열을 원활히 하고 모터의 유지보수를 손쉽게 하며, 패쇄 커터를 수용하는 챔버(커터 챔버)의 크기를 작게 할 수 있는 효과가 있다.
제 1 산소센서(91)는 제 1 슬라이딩 게이트의 가이드 프레임 또는 제 1 박스 모듈의 측면에 장착되고 도입 챔버의 내부 공간과 연통되어 도입 챔버의 산소 농도를 측정하는 센서이다. 제 2 산소센서(92)는 제 2 박스 모듈의 측면에 장착되어 중간 챔버(그리고 이에 연통된 커터 챔버 및 하부 챔버)의 내부 공간과 연통되어 중간 챔버(그리고 이에 연통된 커터 챔버 및 하부 챔버)의 산소 농도를 측정하는 센서이다.
배출구(93)는 제 1 박스 모듈(10)의 측면에 장착되어, 도입 챔버의 내부 공간과 연통되고, 배출구에 연결된 배관을 통하여 에어 펌프 및 집진필터(도시 안됨)에 연결된다. 한편, 도입챔버와 연통하는 체크밸브(역류방지밸브)가 제 1 박스모듈의 측면 또는 제 1 슬라이딩 게이트의 상면에 추가 설치될 수 있다(도시 안됨). 체크밸브의 입구는 외부로 노출되고 출구는 도입챔버의 공간에 연통된다. 배출구(93)를 통하여 불활성가스를 배출할 때 도입챔버내에 음압이 걸림에 따라 체크밸브가 개방됨으로써 외부로부터의 공기가 체크밸브를 통하여 도입챔버내부로 공급되어 질소가스의 배출속도를 더욱 증대시킬 수 있다.
가스도입구(94)는 제 2 박스 모듈의 측면에 장착되어 중간 챔버의 내부공간과 연통되며, 중간 챔버, 커터 챔버 및 하부 챔버 등으로 불활성가스를 도입하는 포인트가 되는데, 중간에 가스 제어밸브 및 정압밸브(체크밸브)가 개재된 상태로 배관을 통하여 불활성가스가 저장된 가스저장탱크가 연결된다(도시 안됨). 시스템 컨트롤 박스로부터의 제어신호에 의해서 가스 제어밸브의 개폐가 제어되며, 정압밸브에 의해서 설정된 압력으로 불활성가스(질소가스)가 챔버로 제공되게 한다.
소화액도입구(95)는 비상시 중간챔버 및 커터 챔버의 내부로 물과 같은 소화액을 도입하여 분사시키기 위하여, 제 2 박스모듈의 측면 3곳에 장착되어 있으며, 중간에 유로 제어밸브가 개재된 상태로 배관을 통하여 소화액 저장탱크가 연결된다. 화재 등의 비상상황시 시스템 컨트롤 박스로부터의 제어신호에 의해서 유로 제어밸브를 열어서 챔버내에 소화액을 분사한다.
또한, 시스템 컨트롤 박스는 제 1 산소센서 및 제 2 산소센서로터의 산소농도 정보를 획득하며, 유로제어 수단을 제어하여 제 1 슬라이딩 게이트, 제 2 슬라이딩 게이트 및 제 3 슬라이딩 게이트를 제어하며, 모터를 제어하여 패쇄 커터의 작동을 제어하며, 에어 펌프를 제어하여 배출구를 통하여 도입 챔버 내부의 가스를 집진필터를 통하여 외부로 배출할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 4축 차쇄 장치의 동작을 간략히 설명한다.
먼저 파쇄대상물의 투입 단계부터 보면, 제 1 슬라이딩 게이트는 열려 있고 제 2 슬라이딩 게이트(및 제 3 슬라이딩 게이트)는 닫힌 상태로 하여 도입 챔버 내에 제 1 개폐구를 통하여, 도시하지 않은 컨베이어 등을 이용하여 파쇄대상물을 도입한다. 도입 챔버에 도입된 파쇄대상물은 제 2 슬라이딩 게이트의 위에 적층될 수 있다.
도입 챔버에 파쇄대상물의 도입이 완료되면 제 1 슬라이딩 게이트를 닫고 제 2 슬라이딩 게이트를 전체적으로 열어서(또는 약간 열어서) 도입 챔버와 그 아래에 있는 챔버의 공기가 통하도록 한 상태로, 가스 도입구(94)를 통하여 불활성가스(질소 가스)를 도입함으로써 도입 챔버, 중간 챔버, 커터 챔버 및 하부 챔버가 정해진 수준의 불활성가스 농도에 도달할 때까지 불활성가스를 채운다. 이때 불활성가스의 농도는 제 2 산소센서를 이용하여 추정하는데, 제 2 산소센서로 측정한 산소농도가 설정된 수준이하가 될 때 원하는 불활성가스 농도에 도달한 것으로 본다.
그리고, 정해진 수준의 불활성가스 농도에 도달하면 모터를 제어하여 파쇄커의 작동을 시작하는데, 만약 제 2 슬라이딩 게이트를 약간 열어둔 상태라면 제 2 슬라이딩 게이트를 한번에, 또는 점진적으로 열 수 있다.
파쇄 커터의 작동에 따라 파쇄대상물의 파쇄가 완료되면, 제 3 슬라이딩 게이트를 열어서, 제 3 슬라이딩 게이트의 아래에 연결되어 있던 사일로 또는 저장 탱크(도시 안됨)로 파쇄결과물을 이송한다. 특히, 이러한 저장 과정도 질소분위기하에서 수행되도록 하며, 이를 위하여 제 3 슬라이딩 게이트의 하단에는 사일로 또는 저장탱크가 기밀을 유지한 상태로 체결되어 있다. 따라서, 사일로 또는 저장탱크에 파쇄결과물이 저장될 때 사일로 또는 저장탱크의 내부도 질소가스로 채워지며, 이때 제 2 산소센서를 모니터링하면서 원하는 질소가스농도가 되도록 한다.
파쇄결과물의 이송이 완료되면, 제 3 슬라이딩 게이트를 닫고 신규의 파쇄대상물을 도입하기 위한 준비단계로서 가스배출을 수행하는데, 본 발명에서는 이러한 가스배출에 중요한 일 특징이 있다.
본 발명자에 의한 사점 검토에 따르면, 가정하여, 제 1 슬라이딩 게이트를 바로 열면, 파쇄를 위하여 도입챔버 등에 고농도로 가득차 있던 질소가스가 외부로 빠져나갈 것이며, 이에 의해서 그 주변의 작업자가 질소가스에 노출되며, 이에 따라 안전사고발생의 가능성이 있다.
본 발명에 따르면 도입 챔버(C1)에 새로운 파쇄대상물을 받아들이기 전 도입 챔버내에 있던 질소가스를 강제로 배출하는 과정을 선행시킨다. 제 1 슬라이딩 게이트 및 제 2 슬라이딩 게이트를 닫은 상태, 구체적으로 제 1 슬라이딩 게이트의 제 1 개폐구(A1)와 제 2 슬라이딩 게이트의 제 2 개폐구(A2)를 닫은 상태로 도입 챔버속에 있는 불활성가스를 배출구(93)을 통하여 강제 배출된다. 도입챔버내에 음압이 걸림에 따라 선택적으로 구비된 체크밸브가 개방됨으로써 외부로부터의 공기가 체크밸브를 통하여 도입챔버내부로 공급될 수 있다.
불활성가스를 강제 배출할 때, 함께 있던 미세 파티클(파쇄대상불의 파쇄 등으로 발생되는 분진) 등이 함께 배출구(93)를 통해 배출되며, 그 후단에 연결되어 있던 집진필터에 의해서 필터링된 후, 대기중에 불활성가스만 방사된다.
그리고 제 1 산소센서를 이용하여 산소농도를 측정하는데, 보통의 대기중 산소농도 정도에 도달하면, 질소가스의 배출이 완료된 것으로 보고 파쇄대상물을 도입할 수 있는 상태로 판단한다.
가스의 배출이 완료되면, 전술한 도입 단게의 설명과 같이 제 1 슬라이딩 게이트를 열고 제 2 슬라이딩 게이트는 닫힌 상태를 유지한 상태로 파쇄대상물을 도입합다.
본 발명에 따르면 파쇄대상물을 신규도입하는 과정에서 질소가스(불활성가스)의 유출이 없도록 하여 작업자의 안전을 도모할 수 있는 장점이 있으며, 나아가 제 1 슬라이딩 게이트와 제 2 슬라이딩 게이트 사이의 공간(도입 챔버)만을 대상으로 질소가스를 배출하면 되므로, 신속한 배출과 효율적인 작업이 가능하게 되는 효과가 있다.
10 : 제 1 슬라이딩 게이트
20 : 제 1 박스 모듈
30 : 제 2 슬라이딩 게이트
40 : 제 2 박스 모듈
50 : 4축 파쇄 커터
60 : 제 3 박스 모듈
70 : 모터
80 : 제 3 슬라이딩 게이트
20 : 제 1 박스 모듈
30 : 제 2 슬라이딩 게이트
40 : 제 2 박스 모듈
50 : 4축 파쇄 커터
60 : 제 3 박스 모듈
70 : 모터
80 : 제 3 슬라이딩 게이트
Claims (9)
- 파쇄대상물을 파쇄하는 4축 파쇄커터;
상기 4축 파쇄커터를 수납하는 커터 챔버; 및
상기 4축 파쇄커터를 구동하는 모터;를 포함하되,
화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 때 적어도 상기 커터 챔버는 불활성가스의 분위기로 조성되는 것을 특징으로 하며,
상기 커터 챔버에 연통되고 상기 커터 챔버의 상방에 적층되는 도입 챔버;
상기 도입 챔버의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 1 개폐구가 구비되고 상기 제 1 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 상부에 구성되는 제 1 슬라이딩 게이트; 및
상기 도입 챔버와 연통되는 챔버와 상기 도입 챔버의 사이에 개재되는 제 2 개폐구가 구비되고 상기 제 2 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 하부에 구성되는 제 2 슬라이딩 게이트;를 더 포함하며,
상기 도입 챔버에 새로운 파쇄대상물을 받아들이기 전,
상기 제 1 슬라이딩 게이트의 상기 제 1 개폐구 및 상기 제 2 슬라이딩 게이트의 상기 제 2 개폐구를 닫은 상태로 상기 도입 챔버속에 있는 불활성가스를 강제 배출하며,
상기 모터는 상기 커터 챔버의 외부에 배치되며,
상기 커터 챔버의 측면에 구성되는 실링브라켓을 더 구비하며,
상기 실링브라켓은,
상기 모터의 구동력을 상기 4축 파쇄커터로 전달하는 회전축의 관통과 상기 회전축의 회전을 허용하면서 상기 회전축을 실링하는 실링환을 구비하는,
화재방지 4축 파쇄장치. - 파쇄대상물을 파쇄하는 4축 파쇄커터;
상기 4축 파쇄커터를 수납하는 커터 챔버; 및
상기 4축 파쇄커터를 구동하는 모터;를 포함하되,
화재발생가능성이 있는 파쇄대상물을 파쇄할 때 적어도 상기 커터 챔버는 불활성가스의 분위기로 조성되는 것을 특징으로 하며,
상기 커터 챔버에 연통되고 상기 커터 챔버의 상방에 적층되는 도입 챔버;
상기 도입 챔버의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 1 개폐구가 구비되고 상기 제 1 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 상부에 구성되는 제 1 슬라이딩 게이트; 및
상기 도입 챔버와 연통되는 챔버와 상기 도입 챔버의 사이에 개재되는 제 2 개폐구가 구비되고 상기 제 2 개폐구를 개폐하며, 상기 도입 챔버의 하부에 구성되는 제 2 슬라이딩 게이트;를 더 포함하며,
상기한 도입 챔버와 연통되는 챔버로서, 상기 커터 챔버의 위에 적층되어 상기 도입 챔버와 상기 커터 챔버의 사이를 연결하는 중간 챔버; 및
상기 커터 챔버의 하부에서 상기 커터 챔버와 연통되는 하부 챔버;를 더 포함하며,
위로부터 상기 도입 챔버, 상기 중간 챔버, 상기 커터 챔버 및 상기 하부 챔버의 순서대로 적층되며,
상기 도입 챔버와, 상기 중간 챔버와, 상기 커터 챔버 및 상기 하부 챔버는 상부 및 하부가 개구된 사각형 박스 형태인 박스모듈에 의해서 각각 형성되며,
상기 모터는 상기 커터 챔버의 외부에 배치되며,
상기 커터 챔버의 측면에 구성되는 실링브라켓을 더 구비하며,
상기 실링브라켓은,
상기 모터의 구동력을 상기 4축 파쇄커터로 전달하는 회전축의 관통과 상기 회전축의 회전을 허용하면서 상기 회전축을 실링하는 실링환을 구비하는,
화재방지 4축 파쇄장치. - 청구항 1에 있어서,
상기한 도입 챔버와 연통되는 챔버로서, 상기 커터 챔버의 위에 적층되어 상기 도입 챔버와 상기 커터 챔버의 사이를 연결하는 중간 챔버;
상기 커터 챔버의 하부에서 상기 커터 챔버와 연통되는 하부 챔버;를 더 포함하는,
화재방지 4축 파쇄장치. - 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 하부 챔버의 내부와 외부의 사이에 개재되는 제 3 개폐구가 구비되고 상기 제 3 개폐구를 개폐하며, 상기 하부 챔버의 하부에 구성되는 제 3 슬라이딩 게이트;를 더 포함하는,
화재방지 4축 파쇄장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 제 1 슬라이딩 게이트는,
제 1 유압 실린더에 의해서 직선방향으로 이송됨으로써 상기 제 1 개폐구를 막거나 열어주는 제 1 슬라이딩 플레이트;
상기 도입 챔버의 상단에 결합하고 상기 제 1 개폐구를 구비하고 상기 제 1 슬라이딩 플레이트의 이송을 가이드하는 제 1 가이드 프레임;을 포함하며,
상기 제 2 슬라이딩 게이트는,
제 2 유압 실린더에 의해서 직선방향으로 이송됨으로써 상기 제 2 개폐구를 막거나 열어주는 제 2 슬라이딩 플레이트;
상기 도입 챔버의 하단과 상기 중간 챔버의 상단에 협지되어 결합하며, 상기 제 2 개폐구를 구비하고 상기 제 2 슬라이딩 플레이트의 이송을 가이드하는 제 2 가이드 프레임;을 포함하며,
상기 제 3 슬라이딩 게이트는,
제 3 유압 실린더에 의해서 직선방향으로 이송됨으로써 상기 제 3 개폐구를 막거나 열어주는 제 3 슬라이딩 플레이트;
상기 하부 챔버의 하단에 결합하고 상기 제 3 개폐구를 구비하고 상기 제 3 슬라이딩 플레이트의 이송을 가이드하는 제 3 가이드 프레임;을 포함하는,
화재방지 4축 파쇄장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 4축 파쇄커터는,
제 1 축 및 제 2 축의 각각에 파쇄용 브레이드 어레이가 각각 장착된 메인 커터;
상기 제 1 축의 외측 상방에 위치하는 제 3 축과 상기 제 2 축의 외측 상방에 위치하는 제 4 축에 보조 블레이드 어레이가 각각 장착된 보조 커터;를 포함하여 구성되며,
상기 제 1 축 및 상기 제 2 축과 제 3 축 및 제 4 축은 모두 서로 평행하며,
상기 제 1 축과 상기 제 2 축은 서로 이웃하되, 상기 제 1 축의 파쇄용 블레이드 어레이와 상기 제 2 축의 파쇄용 블레이드 어레이가 교차하면서 맞물리며,
상기 제 3 축의 보조 블레이 어레이와 상기 제 1 축의 파쇄용 블레이드 어레이가 교차하여 맛물리며, 상기 제 4 축의 보조 블레이 어레이와 상기 제 2 축의 파쇄용 블레이드 어레이가 교차하면서 맛물리는,
화재방지 4축 파쇄장치. - 청구항 8에 있어서,
타공된 홀이 2차원 배열된 판상이며, 상기 4축 파쇄커터의 하방에서 상기 4축 파쇄커터를 감싸면서 배치되는 스크린;을 더 포함하며,
파쇄동작시,
i) 상기 제 1 축과 상기 제 2 축은 서로 반대방향으로 회전하되, 상기 제 1 축과 상기 제 2 축의 사이를 통하여 파쇄대상물을 하방으로 끌어내리면서 파쇄하며,
ii) 상기 제 3 축은 상기 제 1 축과 동일한 방향으로 회전하고 상기 제 4 축은 상기 제 2 축과 동일한 방향으로 회전하며,
상기 보조 블레이드 어레의 각 블레이드는,
파쇄동작시의 회전방향을 기준으로 할 때 전방을 향하여 기울어진 후크가 원주를 따라 복수개 배치된 판상의 금속으로 구성되는,
화재방지 4축 파쇄장치.
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| KR1020230076392A KR102570958B1 (ko) | 2023-06-14 | 2023-06-14 | 화재방지 4축 파쇄장치 |
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| KR1020230076392A KR102570958B1 (ko) | 2023-06-14 | 2023-06-14 | 화재방지 4축 파쇄장치 |
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- 2023-06-14 KR KR1020230076392A patent/KR102570958B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117339671A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-05 | 福建鼎晶新材料科技有限公司 | 一种废旧电池破碎分离设备 |
| CN117339671B (zh) * | 2023-12-04 | 2024-02-02 | 福建鼎晶新材料科技有限公司 | 一种废旧电池破碎分离设备 |
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