KR20070083747A - 압력 용기 도어 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체 폐기물질을 유용한 연료 및 재활용스트림으로 처리하는데 사용될 수 있는 압력장치에 관한 것이다. 압력 용기는 위험물질 및 악취를 줄이기 위해 고체 폐기물을 연료 및 재활용 스트림으로 처리하기 위한 열 및 온도조건을 활용한다. 용기는 둘레체적을 가지면서 적어도 한쪽 개구단부를 가지는 길이가 긴 컨테이너로 이루어진다. 개구단부는 밀폐장치를 가지는 밀폐부재를 이용하여 밀봉된다. 밀폐장치는 유용한 압력을 유지하기 위해 도어를 밀봉되는 닫힌 상태로 유지하도록, 신속하게 작동되면서 용이하게 이용되는 장치이지만, 처리되는 폐기물을 제거하거나 또는 미처리된 고체 폐기물을 투입하기 위한 어떤 노력 없이 쉽게 개방될 수 있다.

Description

압력 용기 도어 밀봉장치{Pressure Vessel Door Seal Mechanism}

본 발명은 고체 폐기물에 사용되어, 재활용 스트림(recycle stream)을 통해 사용가능한 연료(fuel)를 생산하는 압력 용기(pressure vessel)에 관한 것이다. 용기의 압력은, 용기 내부의 유효 압력, 온도 및 습도를 유지하는 도어(door)에 의해 유지된다. 기계적 작용(mechanical action), 열, 압력 및 습도는 셀룰로오스 폐기물을 연료로 분해하는데 이용될 수 있다. 또한, 상기 용기는 고체 폐기물에 따라 용이하게 가분 유리(seperable glass), 금속 및 플라스틱 재활용 스트림을 생산한다.

고체 폐기물을 처리하는 것은 공공 및 민간기관 모두의 중요한 문제가 되어왔다. 그러나 재활용 프로그램은 이러한 폐기물류의 일부만을 성공적으로 이용하여 왔다. 대부분의 폐기물류는 소각 되거나 매립된다.

건축 환경 전반에 걸쳐서, 개인 세대, 상업 및 정부 단위에 의해 발생하는 고체 폐기물의 양은 지난 10년에 걸쳐 현저히 증가되었다. 이러한 폐기물의 처리는 개인 및 공공기관 모두에게 점점 더 어려운 문제가 되고 있다. 폐기물을 처리하는데 따른 편의성(convenience) 및 비용은, 자연환경을 이루는 토지 이용, 음용수 및 대기에 대한 고체 폐기물의 환경적 영향에 따라 꾸준히 증가되었다.

재활용에 대한 노력은 일부 성공하였지만, 재활용가능한 물질의 대부분이 재활용되지 못하고 고체 폐기물로 남는다. 유용한 물질을 얻기 위해서, 고체 폐기물은 사후 처리(treat)되거나 또는 사전 처리(pretreat)되었다. 이러한 사전 처리과정은, 고체 폐기물을 분리하는 과정이 비교적 비용이 많이 소요되고 효율성이 떨어진다는 이유로 폭넓게 수용되지 못하였다. 유용 연료와 유리, 금속, 또는 기타 재활용 가능한 스트림을 생성하기 위하여 폐기물을 처리하는 장치 시스템 및 과정을 고안하려는 노력이 앤더슨(Anderson)의 미국특허 제5,445,329호, 제5,540,391호, 제5,655,718호와 PCT WO 제95/13148호 및 개리슨(Garirson) 등의 PCT WO 제00/72987호에 드러난다. 이러한 문헌들에는 도시의 고체 폐기물을 연료 및 유리, 금속 및 플라스틱류와 같은 재활용 가능한 스트림으로 처리하는 장치, 방법 및 과정이 개시되어 있다.

이러한 처리과정은 고체 폐기물을 처리하는데 사용되는 장치를 포함한다. 폐기물은 용기 안에 위치하여 증기(steam)와 접촉되며, 높은 온도와 압력으로 처리된다. 회전 교반(rotary agitation) 상태 하에서, 고체 폐기물이 접촉하는 용기 내부의 상당량의 수분, 온도 및 압력은, 고체 폐기물 산물을 유용한 가연성 고체 연료로 분해할 수 있고, 또한, 회전식 원통체(trommel) 또는 플랫 베드 분리기(flat bed separator)와 같은 자기, 밀도 및 입자크기 타입 분리 시스템에 기초한 종래의 분리기술을 이용하여 고체 연료재로부터 쉽게 분리될 수 있는 가분 금속, 유리 및 플라스틱을 형성할 수 있다.

고체 폐기물을 처리하는데 사용되는 용기에는, 고체 폐기물을 효율적이면서 성공적으로 처리하기 위해 압력이 가해지게 된다. 600 psi(대략 4200 kPa), 대략 60 psi(대략 410 kPa) 또는 10 psi(대략 100 kPa)정도의 압력은, 상기 용기 내에서 밀폐 시스템을 이용하여 용기의 충전(charging) 및 배출(discharging) 사이에서 유지될 수 있다. 연료 및 가분 재활용 스트림을 얻을 목적으로 고체 폐기물을 적절하게 처리하는 과정에서, 종래의 장치 및 방법은, 충전 후에 처리된 폐기물을 배출할 목적으로 용기로부터 밀폐부재(closure)를 제거하기가 어려워서, 생산성이 낮았다. 다양한 압력 용기 밀폐 시스템이 개시되어 왔다. 대표적인 특허로서, 킹(King)의 미국특허 제3,107,810호가 있는데, 이 특허는 고압 압력솥을 밀봉하는데 사용할 수 있는 회전식 탭 시스템(rotatable tab system)을 보여준다. 킹의 미국특허에 개시된 도 1에는 도어(14) 및 러그(lug)(18, 19)가 도시되어 있다. 상기 러그(18, 19)는 프레임에 대하여 도어가 밀봉되도록 경사지게 형성된다. 허스만(Hersman)의 미국특허 제2,989,209호에는, 압력 하에서 구조체 내의 밀봉을 형성하는 단일의 유연한 다각형 가스켓(unique flexible polygonal gasket)이 개시되어 있다. 허스만의 미국특허에 개시된 도 4 및 도 5를 참조하면, 이동 가능한 다각형 가스켓 구조가 도시되어 있다. 보우만(Bowman)의 미국특허 제2,196,895호에는 기계적 나사기구(mechanicl screw mechanism)에 의해 작동하는 체절 구조(segmented structure)가 도시되어 있다. 보우만의 미국특허에 개시된 도 3에는 수축된 위치에서의 링이 도시되어 있고, 도 2에는 팽창된 위치에서의 링이 도시되어 있다. 보우만의 미국특허에는 볼트형 나사부재를 사용하여 각각의 체절을 전진(advance) 및 후퇴(retract)시킴으로써 밀봉에 영향을 주는 불연속 체절 밀봉구조를 이용하는 것 이 개시되어 있다. 상기 나사는 원형 부재의 직경을 증가 또는 감소시켜 밀봉상태를 만든다. 플래츠(Platts)의 미국특허 제4,102,474호는 팽창 가능한 도어 록(door lock)/밀폐장치(closure mechanism)를 개시하고 있다. 플래츠의 미국특허에 개시된 도 1에 도시된 바와 같이, 구조물은 도어를 밀봉하기 위해 "거의 완전한 링"을 형성하는 잠금 위치에서 해제 위치 또는 해제 위치에서 잠금 위치로 이동될 수 있는 복수의 블럭(8)을 포함한다. 복수의 블럭(8)은 유압실린더(50)에 의해 이동되어, 잠금 상태 상태가 된다. 레노우(Reneau)의 미국특허 제4,489,850호에는 반경방향으로 이동되어 도어를 밀봉할 수 있는 체절 밀봉구조가 개시되어 있다. 레노우의 미국특허에 개시된 도 1에 도시된 도어 밀봉부재(16a 내지 16f)는 부재를 잠금 상태로 밀어내는 잠금폴(pawls)(P)에 의해 이동된다. 상기 장치는 보우만 특허의 장치와 일부 유사하지만, 본 발명의 간단한 구조에 의해 불필요하게 되는 이동 시스템에 의해 구동되는 비교적 복잡한 폴을 이용한다. 다른 특허문헌에는 압력 용기에 관한 배출도어(discharge door)(60)가 나타나 있는 플랙젝(Placzek)의 미국특허 제4,974,781호가 있으며, 앤더슨(Anderson)의 미국특허 제5,445,329호, 제5,540,391호 및 제5,655,718호의 도 6, 도 16 및 도 19에는 용기 지지부재(64) 및 도킹 링(docking ring)(180)이 개시되어 있다. 코에닉(Koenig)의 미국특허 제6,588,690호 및 제6,752,337호의 도 1 및 도 10에는 압력 용기용 배출 밀폐부재와 용기밀폐부재(70 내지 72)가 개시되어 있다.

상기 개시된 기술로 볼 때, 바람직한 특성을 가지는 압력 용기 밀폐시스템이 실질적으로 필요하며, 동시에 사용의 용이성이 요구된다. 압력 용기 밀폐시스템 은, 대략 30 psi(206,850 Pa/206.85 kPa) 또는 60 psi(417.70 kPa)까지의 내부압력과, 적어도 대략 140 ℃까지 상승된 내부온도와, 추가적으로 실질적인 상대습도 즉, 대략 100 %까지의 상대습도에서 압력 용기가 유지될 수 있어야 하고, 처리용 고체 폐기물을 투입한 후, 배출을 위하여 쉽게 이동 또는 제거되어야 하고, 대체되어야 한다. 밀폐부재의 개폐 속도는 생산성을 증대시킬 수 있고, 비용을 저렴하게 할 수 있으며, 고체 폐기물 또는 재활용 스트림의 전체 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 작업시 간편하게 개폐되는 압력 용기용 압력 용기 밀폐시스템을 찾았는데, 상기 용기는 수은계로 대략 15 인치(대략 50.8 kPa)와 대략 206,850 Pa(206.85 kPa)사이의 압력과, 대략 140 ℃ 내지 200 ℃ 사이의 온도와, 대략 100 %까지의 상대습도에서 작동될 수 있다. 또한, 본 발명을 통해서 압력 용기 및 밀폐시스템을 이용하는 개선된 처리 방법이 개발되었다. 열가소성 물질이 손상되지 않도록 유지되며, 플라스틱으로 코팅된 용기 내부면의 코팅부가 녹지 않도록 하는 처리시간 및 처리온도가 채택되었다.

본 발명의 도어 밀폐시스템은 개방 상태(open position)에서 닫힌 상태(closed position)로 신속하면서도 용이하게 전환될 수 있는 밀폐부재를 포함한다. 상기 도어 밀폐시스템은 필요에 따라 쉽게 제거될 수도 있다. 닫힌 상태에서, 용기 개구부에 있는 원형 부재(circular member), 분할 잠금 링(split locking ring) 또는 이동 가능한 링부재(movable ring member)는, 분할 링 또는 분할 원형 부재의 용기 직경을 반경방향으로 변화시킴으로써, 개방된 해제 상태(open unlocked position)에서 닫힘 및 잠금 상태(closed and locked position)까지 전환될 수 있다. 상기 분할 링 또는 원형 부재에는, 원형 잠금 부재의 직경을 변화시켜서 상기 잠금 부재가 닫힌 상태에서 개방된 해제 상태로 움직일 수 있도록 하는 수단이 이용될 수 있다. 확대된 직경은 잠금 상태 또는 해제 상태 어느 상태로도 될 수 있다. 즉, 잠금 상태는 해제 상태보다 더 큰 직경의 잠금 부재 또는 더 작은 직경의 잠금 부재, 어느 것에 의해서도 이루어질 수 있다. 대안으로서, 잠금 상태에서 더 작은 잠금 부재 직경을 가질 수 있고, 설계에 따라 해제 상태에서 더 큰 직경을 가질 수도 있다. 잠금 부재가 도어 주변에 배치되는 경우, 해제 상태의 원형 부재는 더 작은 직경을 가진다. 직경이 증가할수록, 상기 원형 부재는 도어의 원주를 거쳐 용기 채널(channel) 내부로 연장되고, 상기 도어 채널과 용기 채널 사이의 경계면에 걸쳐지게 되고, 그 상태에서 상기 도어는 잠긴다. 대안으로서, 상기 원형 부재가 용기 개구부에 배치되는 경우, 잠금 상태의 원형 부재는 더 작은 직경을 가지게 된다. 제 2실시예에서, 상기 원형 부재는 밀폐부재와 용기 사이의 경계면을 걸쳐지게 되고, 그 상태에서 밀폐부재는 잠긴다. 상기 원형 부재는 도어 조립체의 일부분 또는 용기 조립체의 일부분에 장착될 수 있다.

본 발명은 도시 폐기물, 산업 폐기물과 군사 폐기물류(military waste stream) 및 정부 폐기물류(governmental waste stream)를 포함하는 여러 가지 유형의 폐기물 처리에 사용될 수 있는 장치에 관한 것이다. 이러한 폐기물류는 상업지역 및 주택지역으로부터 수집되는 도시 폐기물에서 발생할 수 있다. 상기 폐기물에는 셀룰로오스 물질(cellulosic material), 금속, 플라스틱, 유리, 음식폐기물 등의 형태로 이루어진 무기질(inorganic) 및 유기질(organic) 성분을 포함될 수 있다. 상기 폐기물은 셀룰로오스 판지 포장재료(cellulosic paperboard packaging material), 골판지(corrugated paperboard), 플라스틱 랩(plastic wrap), 플라스틱 병, 스틸 캔(steel can), 알루미늄 캔 등의 플라스틱 또는 금속 포장재와, 유리병 및 컨테이너(container) 폐기물이 혼합될 수 있는 포장 부재(packaging material)에서 배출될 수 있다. 상기 폐기물은 플라스틱, 금속 및 종이 등의 조합이 될 수 있다. 일반적으로 도시 폐기물(municipal waste)은 연료 생산용 원료(feedstock) 또는 유용한 재활용 물품으로 이용될 수 있으며, 중합체(polymer), 충전재(filler), 염료(dye), 안료(pigment), 잉크(ink), 코팅재(coating) 등의 다양한 물질이 포함된 셀룰로오스 섬유 또는 펄프, 판지, 골판지, 신문용지, 고급 잡지 원료 및 다양한 기타 셀룰로오스 판 또는 시트재료를 포함한다. 재생 스트림 내의 일반적인 플라스틱(plastics common)에는 폴리에틸렌(polyethylene) 및 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 폴리올레핀(polyolefin), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)과 같은 폴리에스터(polyester), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 혼합류 플라스틱(mixed stream plastic) 및 기타 열가소성 물질(thermoplastic material)이 포함된다. 금속류로는 캔, 호일, 시트재 등의 형태로서, 철(iron), 강(steel), 자기합금(magnetic alloy)과 같은 강자성 금속(ferromagnetic metal)과, 알루미늄과 같은 비자성 금속(non ferromagnetic metal) 등이 포함된다. 유리재(glass material)는 투명하거나, 녹색 또는 갈색을 띌 수도 있다.

본 명세서에서 개시되는 장치와 처리방법에 의해 처리된 폐기물류는, 폐기물류 물질의 여러 가지 물리적 파라미터(parameter)를 토대로 분류(sort), 분리(segregate) 및 저장(store)될 수 있는 활용 가능한 연료와 가분 금속, 플라스틱 및,유리류로 생산될 수 있다. 예를 들어, 강자성 금속은 자성 특성에 의해 분리될 수 있고, 다른 산물들은 밀도 또는 다른 공지된 파라미터에 의해 분리될 수 있다.

본 발명의 처리방법에 있어서, 이러한 폐기물류의 많은 오염성분들은 열과 습기의 작용으로 제거될 수 있다. 즉, 고체 폐기물류의 오염물질이 제거되어, 재활용물의 품질과 가치가 향상된다. 음식 폐기물은 일반적인 오염물질이며, 휘발성 물질은 신속하게 제거된다. 잉크, 코팅재, 오일, 윤활재(lubricant) 및 자연산 그리스 등과 같이 상당한 발열량(substantial heating value)을 가지는 일부 물질들은 연료로 되는 폐기물류 내에 그대로 남을 수 있다. 다른 유용성이 떨어지는 물질들은 열을 이용한 용해, 습도, 기계적 처리과정 및 에너지에 의해 제거된다. 상기 오염물질을 폐기물로부터 제거하여 생성물의 가치를 증대시킬 수 있다. 결과적으로, 다른 처리장비에 의해 셀룰로오스 물질, 유리재, 금속재 및 플라스틱재의 청결도는 향상될 수 있다.

본 발명의 용기 내에서 적용되는 처리과정은 회전 용기 내의 열, 압력 및 습도의 영향을 이용하여, 고체 폐기물을 수용(receive)하고 처리(process)한다. 상기 용기는 여러 가지 위치를 가지도록 형성된다. 상기 용기는, 용기 내에 물질을 투입하는 동안 충전위치(charging position)로 올려질 수 있다. 상기 용기는 폐기물을 처리하는 동안 올려지거나 또는 수평위치에서 작동될 수 있다. 상기 처리과정이 완료되면, 용기에서 처리된 내용물을 제거하고, 다른 처리과정 스테이션으로 내용물을 이동시키기 위해서, 상기 용기는 배출각도로 낮아지도록 내려질 수 있다.

적당한 온도, 압력 및 습도 아래에서, 용기의 내부 구조물 및 용기의 기계적 회전 작용으로 인해 전단력이 도입되고, 온도 및 습도의 변화는 폐기물의 내부 구조에 영향을 미친다. 용기 내의 교반(agitation) 및 상태 변화는, 용기내의 고체 폐기물이 팽창되어 섬유 대 섬유의 결합(fiber to fiber)이 분해되도록 섬유물질(fibrous material)에 영향을 미치며, 이로 인해 특히, 셀룰로오스 폐기물류(cellulosic waste stream)에서 섬유질 특성(fibrous character)이 상당히 증대된 산물이 발생된다. 압력 및 온도의 변화로 인해, 섬유물질 내의 물의 성질이 실질적으로 변화된다. 액체에서 증기로 변화하는 물의 상변화는 섬유물질의 질적 개선을 가져와서, 섬유물질이 펄프(pulp), 섬유(fiber) 또는 고품질 연료로 재활용되는 것을 가능케 한다.

폐기물류는, 축을 따라 회전할 수 있는 길이방향 용기(longitudinal vessel) 내의 열, 습도 및 압력의 영향을 받으며 처리된다. 상기 길이방향 용기는 일단부에 개구(opening)를 구비하고, 타단부에는 지지체(support) 및 회전 구동 수단(rotational drive mean)을 구비한다. 상기 용기의 개구부는, 닫힌 상태에서 개방 상태로 간단히 움직일 수 있는 도어를 통하여 상기 폐기물류가 용기의 내부로 유입되고, 용기에서 제거되는 것을 가능케 한다. 상기 도어는, 폐기물의 처리를 위해 도어를 닫고 잠그(lock)는 경우나, 폐기물의 충전(charging) 또는 처리된 폐기물의 배출(discharging)을 위해 상기 도어를 해제(unlock)하여 개방하는 경우, 어느 경우에도 신속하게 작동될 수 있는 힌지구조(hinge structure) 및 밀폐시스템(closure system)에 의해 용기에 장착된다.

상기 용기에서 중요한 점은 다양한 압력 특성 및 온도 특성을 가지는 증기를 용기 내부로 유입시켜 상기 폐기물을 가열하고, 상기 폐기물에 수분 또는 습기 유입시키는 수단을 포함하고 있는 것이다. 아울러, 상기 용기는 적당히 위치되어 밀폐된 상태에서 가열된 유체의 흐름(stream)을 포함한다. 상기 용기 내의 열은 이동성 유체(mobile fluid)로부터 용기 내의 처리영역(treat zone)으로 전달된다. 유체는, 주요 처리 영역(important treatment zone)을 포함한 용기의 내부를 가열시키는 경로(path), 구체적으로 도관(conduit)을 따라 흐른다. 가열된 유체는, 도관에 의해 처리 용기 내의 폐기물과 분리되어, 오염되지 않은 상태로 유지되면서 구조물 내부로 성공적으로 열을 전달할 수 있게 된다.

상기 용기는 길이방향 축을 따라 용기를 회전시키는 수단을 포함한다. 용기를 회전시키기 위해서, 용기의 일단은 대략 -8 내지 8의 분당 회전수(rpm)로 용기를 회전시킬 수 있는 벨트(belt), 체인(chain), 기어구동식 회전수단(gear driven rotation mean) 또는 기타 모터구동장치(motor driven apparatus)를 포함할 수 있는 모터 구동 회전수단(motor driven rotation mean)을 통해 지지된다. 본 발명의 용기는, 상기 회전수단의 맞은편 단부에 위치하는 베어링에 의해 지지되며, 상기 베어링은 프레임에 장착되며, 상기 용기가 프레임 내에서 원하는 속도로 회전되도록 한다. 용기의 회전을 고려할 때, 상기 유체 전달용 도관(fluid transfer conduit)은 가열된 유체가 고정된 도관에서 회전영역(rotating zone)으로 흐를 수 있도록 형성됨이 바람직하다.

본 발명은 서로 연결되는 1개, 2개 또는 그 이상의 용기를 포함하고, 고온, 고압의 증기를 사용하여 폐기물류를 처리할 수 있으며, 공통 증기원(common steam source) 및 공통 가열유체원(common heated fluid source)에 연결되는 처리방법(process) 및 장치(system)를 포함한다. 2개, 3개, 4개 또는 그 이상 세트로 일군을 이루는 용기들은, 작동과정에서 용기에서 용기로 물질을 통과시켜 증기, 열 및 수분을 사용 또는 재사용할 수 있다. 상기 처리방법에서, 제 1용기에 구비되는 폐기물은 상기 용기의 내부에서 증기로 처리될 수 있다. 상기 증기는 제 2 용기 또는 그 다음의 용기 내부로 직접 연결될 수 있다. 이와 같이, 수분 및 온도, 압력 및 습도는 일군을 이루는 용기들을 통해 공유(share) 및 순환(cycle)됨으로써, 재활용류 및 연료류의 생산량(productivity)을 증대시키고, 이에 의해 상기 공정(process)의 효율(efficiency) 및 산출(output)이 증대된다.

각각의 개별 용기 내에서의 처리과정은 일반적으로, 고체 폐기물류를 용기의 내부로 주입하는 단계와, 용기 안에 증기를 주입하면서 제 1용기의 내부 처리영역(interior processing zone)의 온도를 상승시키는 단계를 포함한다. 일군을 이루는 처리영역(ganged treatment zone) 내의 다른 용기에서는, 상기 제 1용기의 증기가 다음 용기에 전달되어, 상기 증기의 압력, 온도 및 수분이 후속 과정에서 이용될 수 있다.

용기 내에서, 상기 폐기물의 처리는 처리환경(treat environment) 내에서 유지된다. 상기 처리환경에서, 용기는 길이방향 축을 따라 회전되며, 처리과정에서 용기내의 열, 압력 및 습도는 증가될 수 있다. 폐기물 내의 수분 함량은 온도 및 압력이 증가할수록 증가한다. 특히, 셀룰로오스 물질은 상당량의 수분을 흡수할 수 있고, 압력 용기의 회전에 의해 섬유 셀룰로오스 셀(fiber cellulosic cell)의 분쇄를 위한 일정 함량의 수분을 최대한 흡수할 수 있으며, 이로 인해 개선된 섬유 재활용류(fibrous recycle stream)가 생산된다. 상기 셀룰로오스 물질의 수분함량이 평형상태에 이르게 되면, 상기 용기 내의 온도 및 압력은 상기 용기로부터 처리 영역 내의 두 번째 용기 또는 세 번째 용기로 전달되고, 폐기물의 수분 함량은 가열된 유체를 이용하여 가열함으로써 소정의 수준(predetermined level)으로 감소됨이 바람직하다. 이동하는 가열된 유체로부터 전달되는 열에 의한 압력 및 온도의 변화는, 상기 셀룰로오스 물질내의 수분을 액체 상태에서 기체상태 또는 증기상태로 변화시켜, 결과적으로 셀룰로오스 섬유와 셀 구조물의 결합(combination) 및 분열(disruption)을 만들어 내고, 분리된 섬유 물질의 질을 개선시킨다.

처리 용기 내의 처리과정 동안, 폐기물은 증기를 통해 수분으로 포화되어 온도 및 압력이 증가된다. 폐기물은 처리 용기의 회전 특성에 의해 뒤집어진다. 온도, 압력 및 수분 함량의 변화로 인해, 물질의 물리적 특성은 처리과정을 거치면서 변화한다. 특히, 셀 구조(cell structure) 및 섬유질 특성(fibrous character)을 가지는 셀룰로오스 물질에서 셀은 분열되고, 섬유질은 팽창하며, 섬유질 구조는 분리된다. 상기 셀룰로오스 물질의 입자크기는 감소하게 된다.

상기 처리방법의 부수적인 특징 및 처리특성으로 인해, 상기 셀룰로오스 물질을 포함하는 폐기물에서 다량의 식품토양(food soil) 및 휘발성 유기 성분이 세정된다. 재활용류 중에서 금속, 유리 및 플라스틱 성분도 유사하게 세정된다. 처리방법 상의 세정 및 분열특성으로 인해 일정한 생성물이 나오게 된다. 결과물인 섬유 또는 펄프는 종이 제조용으로 재활용되거나, 고품질 연료로 이용될 수 있다. 제품의 균일성은 용기 내부 및 전반에 걸쳐 처리 파라미터의 비교적 일정한 세트를 얻음으로써 달성된다. 따라서 증기 주입(steam introduction), 열류(heat flow) 및 물질의 회전에 의해, 상기 물질의 온도, 압력 및 수분함량은 일정해지는 경향을 가지며, 상기 폐기물류는 결과적으로 일정한 방식으로 처리되게 된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 처리방법은 2개의 용기를 포함하지만, 3개, 4개 또는 그 이상의 용기가 이용될 수 있다. 장치 내의 도시 고체 폐기물은 대표적으로 상업지역, 거주지역, 군대, 정부 및 기타 공용 폐기물 발생지역으로부터 발생한다. 처리 과정에서, 상기 폐기물은 용기 내부로 투입된다. 계면활성제(surfactant material)는 상기 폐기물 중 특정 셀룰로오스 폐기물의 부분과 이후에 추가되는 증기 또는 물 성분 사이의 접촉도를 증가시키는 습윤제로서 작용할 수 있다. 증기가 유입됨에 따라, 폐기물의 수분 함량은 바람직한 수준으로 조정된다. 증기는 용기 내부의 온도 및 압력을 상승시켜, 처리 과정을 개시시킨다. 용기 내부를 통하여 이동하는 가열된 액체는 비교적 균일한 속도로 온도를 상승시켜, 용기 내부에서 원하는 수준의 온도 및 압력이 얻어진다. 용기가 작동되는 동안, 상기 용기는 회전되어 적절한 온도 및 압력으로 유지되거나, 상기 셀룰로오스 물질을 분쇄(comminute) 또는 변성(modify)시켜서 그 생성물을 배출하기 위해 필요로 하는 만큼 온도 및 압력을 변화시킨다. 회전은 셀룰로오스 셀 및 섬유를 분쇄하고 변화시키며, 식품 토양(food soil)과 유리, 플라스틱 및 금속체로부터 유기 오염물질을 용이하게 제거하고, 용기 내의 처리 상태에 있어서 균일성을 향상시킨다. 적당한 시기에, 용기는 배기되어, 용기의 냉각 및 감압되고, 이와 동시에 용기 내부에 존재하는 증기 또는 습기 형태의 수분이 제거된다. 상기 용기의 내용물은 용기 구조물 내에서 가열된 액체에 의해 가열되며, 이에 의해 처리된 폐기물류의 수분이 제거거나 셀룰로오스 성분에서 대략 30 wt% 내지 50 wt% 범위의 수분을 포함하는 물질로 건조된다. 용기로 부터 제거 및 연료 또는 재활용원으로 사용되기에 충분할 정도로 건조되면, 상기 용기는 개방되어 적절한 상태로 배치되며, 처리된 폐기물은 비워진다. 상기 용기는 다른 고체 폐기물을 충전하기 위해 적당한 위치로 배치되고, 용기 사이클(cycle)은 재가동된다. 이전 단계에서 용기로부터 배출된 증기 및 압력은 다음 용기에서 재활용될 수 있다.

탑재(loading)하기에 앞서, 용기는 일반적으로 수평선 위로 대략 35 도 내지50 도의 각도로 배치되지만, 만일 필요하다면 90 도(단부에서)로 배치될 수도 있다. 열려있지 않다면, 용기도어는 개방될 수 있고, 대표적으로 컨베이어와 같은 로딩장치는 용기 안으로 소정량의 고체 폐기물을 투입할 수 있다. 상기 물질이 계면활성제 또는 물로 사전처리(pretreat)되는 경우, 상기 첨가제는 이 시점에서 통상의 스프레이 장비를 이용하여 폐기물에 가해질 수 있고, 이에 따라 균일한 사전처리작업이 이루어진다.

일반적으로 용기의 내부체적은 대략 1200 입방피트 내지 3000 입방피트(대략 30 m³ 내지 90 m³)로, 효율적인 처리를 위하여 대략 12 톤 내지 36 톤(대략 11 미터톤(metric ton) 내지 32.7 미터톤)의 고체 폐기물을 포함한다. 고체 폐기물을 용기에 채우는 동안, 용기는 고정된 상태로 유지되거나, 폐기물을 분산시키기 위해 회전될 수 있다. 또는, 처리과정을 시작하여 열 및 습기를 유입하기 전에 균일한 양의 폐기물이 되도록 한다. 용기 안에는 유체 수송용 도관이 구비되고, 용기 내부에서 고체 폐기물에 대한 기계적 힘에 의한 교반 및 주입동작(introduction)을 향상시키기 위해 베인(vein) 또는 핀(fin)이 구비될 수도 있다. 용기를 회전시켜서 용기 안에 있는 고체 폐기물을 기계적으로 교반시키면, 고체 폐기물의 성질이 변화하기 시작한다.

기계적 동작의 한 가지 추가적인 장점은 고체 폐기물의 셀룰로오스 성분의 성질을 변화시키는 것이다. 처리되는 셀룰로오스 물질은 처리되기 전보다 고체 폐기물의 유리, 플라스틱 및 금속 성분으로부터 더 쉽게 분리될 수 있다. 상기 고체 폐기물에 가해지는 온도, 압력 및 습도는, 상기 고체 폐기물의 셀룰로오스 성분으로 하여금 물을 흡수하게 만들어, 상기 셀룰로오스 성분의 인장강도(tensile strength) 및 인장율(tensile modulus)이 빠르게 낮아진다. 물은 섬유에 가소성(plasticize)을 주는 경향이 있는데, 이에 의해 섬유는 한쪽에서 다른 쪽으로 보다 쉽게 이동할 수 있으며, 수분이 흡수된 셀룰로오스 물질은 부풀어서 팽창된다. 상기 물질은 용기 내부에서 상당한 기계적 힘(mechanical force)을 받고, 고체 폐기물의 질량 자체에 의한 폐기물 간의 기계적 운동이 발생하며, 용기의 내부구조에 의해 기계적 충격력 및 전단력이 상기 고체 폐기물에 가해져서, 상기 고체 폐기물의 특성이 실질적으로 변화한다. 기계적 충격력(impact) 및 전단력(shear force)은 예를 들어, 왁스(wax)와 같은 원료를 함유하는 다층 골판지(multilevel corrugated paperboard) 또는 레이저 프린터 용지에서도 셀룰로오스 물질과 같은 물질을 감소시키며, 급속히 강도를 상실시키고, 분리된 섬유질을 갖는 보다 작은 셀룰로오스 구조물로 분쇄시키며, 셀 구조를 분열시키며, 체적을 감소시키고, 밀도를 증가시킨다. 상기 용기에 체워진 후, 처리가 시작되기 전, 고체 폐기물의 초기 조건은 주변 온도(ambient temperature) 및 주변 압력(ambient pressure)에서 대략 25 wt% 내지 50 wt%의 수분 함량을 보인다.

고체 폐기물이 용기 안에 적절히 위치하면, 도어(door)는 닫혀져 잠긴다. 본 발명의 용기에서, 잠금 링(locking ring)의 직경은 변화됨으로써, 상기 잠금 링은 상기 도어 및 용기 밀봉재(vessel seal), 모두와 상호 작용(interact)하게 되며, 용기 내부의 압력이 수은주(mercury)로 대략 15 인치(대략 50.8 kPa)에서 대략 30 psi(대략 207 kPa)의 범위에서 유지될 수 있도록 충분한 기계적 결합으로 상기 도어를 고정시킨다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 분할 링 또는 잠금 부재는 50 cm에서 5 m까지 제 1직경상태에서 직경이 감소되어, 잠금 상태로 배치될 수 있다. 대안으로서, 상기 분할 링 또는 상기 잠금 부재는 50 cm에서 5 m까지 초기 직경에서 직경이 증가되어, 분할 링 또는 잠금 링을 잠금 상태로 둘 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 잠금 상태에서 상기 분할 링 또는 잠금 부재의 직경은 상기 분할 링의 단부에 부착되는 기계적 또는 전기적 구동 스크류 드라이브(screw drive), 솔레노이드(solenoid) 또는 유압실린더(hydraulic cylinder)를 이용하여 변경될 수 있다. 상기 분할 링은 변형(strain)되지 않는 상태를 가지지만, 상기 상태 외의 상태에서는 상기 직경을 변화시키는 장치의 힘(impact)에 의해 상당한 기계적 변형률(strain)을 가지게 된다. 대체로, 최소한의 시간동안 상기 분할 링 또는 잠금 부재를 변형된 상태로 유지시키는 것이 유용하다. 따라서 상기 분할 링은 잠금 상태 동안, 비응력 상태(unstressed condition)로 유지된다. 대체로, 상기 분할 링은, 도어의 개폐작업에서, 해제 직경(unlock diameter)일 경우, 상당히 변형된다. 대체로, 상기 링의 직경은 10 인치 내지 12 인치(대략 25 cm 내지 30.5 cm) 정도 변형될 수 있으며, 예를 들어, 80.5 인치에서 92.5 인치(대략 2.04 내지 2.35 m)까지 변형될 수 있다. 한가지 모드에서, 초기상태는, 2 m 내지 2.5 m 의 최종상태와 더불어 대략 1.8m 내지 2.2m의 직경을 가질 수 있다. 다른 형태로서, 초기상태는, 1.8 m 내지 2.2 m의 최종상태와 더불어 대략 2 m 내지 2.5m의 직경을 가질 수 있다. 예를 들어 분할 링은 1040과 같은 보통강으로 이루어지고, 탄성을 유지하기 위해서 최종적으로 분할 링 형상으로 압연된다.

도어는 일반적으로 프레임 구조물에 배치된다. 상기 도어는 이동가능 구조 또는 힌지 구조에 장착되고, 상기 도어는 간편하게 닫힌 상태 및 개방 상태로 배치되며, 그 사이에서 신속하게 전환된다. 개방 상태인 경우, 도어 구조물과 회전 용기의 중심을 관통하는 선분 ACB의 힌지부에서의 각도는 대략 0도이다. 폐쇄 상태인 경우, 도어와 힌지 및 선분 ACB 사이의 각도는 대략 110도이다. 일반적으로, 도어 구조물의 힌지부는, 용기를 지지하는 베어링이 설치된 프레임 상에 구비된다. 상기 도어는 용기의 상부위치에 있는 프레임 상에 구비된다. 본 명세서에서 용어 "용기 상부(above the vessel)"는 충전에서 배출까지 전환되는 용기의 상태에 관한 것이다. 상기 도어는 용기의 충전 및 배출상태에서, 실질적으로 간섭되지 않는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 용기로부터의 배출(discharge) 작업이 상기 도어에 의해 간섭되도록 상기 도어를 배치하는 것은 바람직하지 않다. 아울러, 충전수단(charging mean) 위에 도어를 구비하는 것은, 문제없이 용기 내로 고체 폐기물을 충전시킬 수 있는 가능성을 증가시키고, 상기 충전 수단이 제거된 후에 상기 도어가 제 위치에서 쉽게 닫혀져 잠길 수 있는 가능성을 증가시킨다. 상기 도어는 기계적으로 또는 유압피스톤 및 유압에 의해 닫힌 상태 또는 잠긴 상태 및 개방 상태 사이에서 움직인다. 도어는 압력 용기에 대해 회전되도록 형성된다.

용기의 도어가 닫히게 되면, 용기는 배기(degas)되어, 압력이 용기 안에 주입될 수 있다. 주요 배기 과정(primary degas) 동안, 상기 용기는 대략 -8 rpm 내지 8 rpm의 속도로 회전된다. 상기 단계 동안, 이덕터(eductor) 또는 다른 장비는, 용기 안에 증기를 주입하기 전에 수은주로 대략 15 인치(대략 50.8kPa) 정도로 상기 용기를 진공(vacuum)으로 만든다. 상기 배기단계 후, 사용된 증기는 처리과정 동안, 수분 형태로 용기 내에 잔류할 수 있다. 상기 배기과정은 배기(degas) 또는 가스제거용(gas removal) 이덕터에 의해 이루어진다. 기계적 작용과 전단작용을 받는 동안에, 폐기물은, 일반적으로 이미 충전된 다른 용기로부터 이동된 대략 50 psi(대략 345 kPa)의 증기를 이용하여 대략 200 ℉ 내지 220 ℉(대략 93 ℃ 내지 104℃)의 온도로 가열된다. 이에 의해 셀룰로오스 물질은 처리되기 시작하고, 세정단계(cleaning step)도 개시된다. 제 2 단계 동안, 이동하는 유체로부터 가열되는 액체는 용기 내의 내부 구조물 및 폐기물을 가열한다. 제 1용기 내부로 증기와 수분을 주입하는 동안, 다른 용기의 배기를 이용하여 하나의 용기 상의 이덕터로 증기압을 뽑아내어 진공상태를 만든다. 제 2용기의 배기 단계의 마지막 지점에서, 제 1용기의 내부 압력은 제 2 용기 내부의 압력과 같아지거나 이를 초과하게 된다. 상기 지점에서, 용기의 내부는 고체 폐기물 및 수분으로 가득차게 된다.

쿠킹(cooking)단계 동안, 용기의 회전속도는 대략 -8rpm 내지 8rpm의 범위가 되고, 회전방향은 습윤상태(wetting)에서 기계적 작용 및 전단력을 증가시키기 위해 양 방향으로 전환되거나 한 방향을 유지할 수도 있다. 수평면에 대한 용기의 각도는 습윤 기계적 작용 및 전단력이 최대가 되도록 조정될 수 있다. 상기 각도는 수평면으로부터 대략 상, 하 20 도 내지 25 도의 범위로 될 수 있다. 제 2단계 동안, 상기 물질 및 용기의 수분 함량은 높은 비율로 유지된다. 상기 용기 내의 온도 및 압력에 의해, 증기로부터 수분이 셀룰로오스 물질에 흡수되어, 상기 셀룰로오스 물질이 유용한 연료 또는 섬유질 최종 생성물(fibrous end product)로 분해되는 것을 돕는다. 상기 용기는 용기내의 물질 즉, 처리된 폐기물 및 상기 처리된 폐기물의 셀룰로오스 내부의 수분 함량이 비교적 균일하게 분포하도록 작동되고, 용기 내의 고체 폐기물에 작용하는 기계적 작용 및 전단력 일정 또는 균일하도록 작동된다. 상기 단계의 중요한 특징은, 용기 내의 종이재(paper material)로부터 코팅재(coating), 첨가재(additive), 잉크, 사이징(sizing) 등 이물질이 제거되는 것이다. 이에 의해, 상기 코팅재, 잉크, 흙(clay) 등 기타 피복 물질이 셀룰로오스 구조물로부터 제거된다.

상기 단계 동안, 일반적으로 상기 용기 내의 온도는, 대략 30 psi(대략 207 kPa)의 압력에서 대략 250 ℉ 내지 280 ℉가 된다. 상기 수분 함량에서, 폐기물의 셀룰로오스 물질은 최대속도로 분해된다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 분해과정에서 셀 구조물이 분해되고, 섬유질 셀룰로오스 물질이 분리된다.

아울러, 용기의 내부온도 이하의 녹는점을 가지는 열가소성 물질은 녹거나, 분리가 용이한 용해 구조물로 변형될 수 있다. 이러한 고밀도 폴리올레핀과 폴리에스테르 생성물은, 밀도 및 입자크기에 의해 고체 폐기물로부터 용이하게 제거되는 형태로 변환된다. 이에 의해, 상기 폐기물에서 고밀도 및 저밀도 플라스틱으로부터 셀룰로오스 섬유를 분리할 수 있다. 대체로, 상기 저밀도 플라스틱은 작은 비드(bead) 또는 펠렛(pellet)의 형태로 상기 폐기물 내에 존재한다. 이에 따라, 상기 저밀도 플라스틱은 고밀도 폴리에스테르 또는 폴리올레핀 물질로부터 분리될 수 있다.

처리 단계 중 가열단계는, 고체 폐기물의 성질, 상기 물질의 온도 및 압력의 변화 및 상기 용기와 국부 폐기물류(local waste stream)에 대한 경험에 따라 대략 20분 내지 40분 동안 계속될 수 있다. 상기 단계 동안, 폐기물 중 유리는 대개 입자크기가 감소되어, 잔류 폐기물로부터 쉽게 제거될 수 있다. 일반적으로 금속 미립자는 상기 처리과정에 의해 변화되지 않는다. 그러나 상기 폐기물의 셀룰로오스 성분은 대개 셀룰로오스 펄프 또는 목재펄프(wood pulp), 제지공정의 전구체(precursor)와 유사한 물질로 변화된다. 대개 상기 펄프에서 재생 폐기물류 물질 내의 중합체 코팅재(polymer coating), 흙, 충전재, 잉크 또는 염료 기반(dye constituency)은 분리된다. 일반적으로 20분 내지 40분 동안 지속되는 가열단계의 마지막에서, 상기 용기는 대기 중으로 배기되고, 용기 내부는 내부 성분을 건조시키기 위해 가열된다.

상기 건조 단계 동안, 상기 용기는 대략 - 8 rpm 내지 8 rpm의 회전속도를 유지한다. 상기 폐기물의 셀룰로오스 성분의 압력해제 및 수분 제거는 상기 셀룰로오스 물질의 셀룰러(cellular) 구조 및 섬유 조직의 분해를 촉진시켜, 재생능력(recyclabiliy) 및 가치를 증가시킨다. 상기 건조단계가 진행되는 동안, 상기 증기는 이덕터에 의해 다른 용기로 배출되어, 상기 용기의 온도, 압력 및 수분함량은 감소된다. 상기 물질은 150 ℉(대략 65 ℃)로 냉각되고, 대략 30 % 내지 40 % 미만의 수분함량을 갖게 된다. 상기 내용물의 건조과정은 가열된 유체를 이용하여 열을 가함으로써 가속화될 수 있다. 상기 물질은 건조됨에 따라, 재생 가능한 셀룰로오스 플라스틱, 금속 및 유리류로 보다 쉽게 분리된다. 수분은 상기 폐기물을 뭉치게 할 수 있지만, 상기 물질의 건조 상태가 증대될수록, 상기 물질의 분리도(degree of separation)는 증가하게 된다.

허용 수분함량, 일반적으로 대략 30 % 내지 40 %의 물을 포함하도록 건조된 후, 상기 용기는 이덕터에 의해 0 psi(0 kPa)가 되도록 배기되고, 상기 도어는 해제되면서 개방 상태로 회전된다. 이후, 상기 용기는, 내용물의 용이한 제거를 위하여, 선분 ACB가 수평상태보다 아래에 오도록 배치된다. 상기 용기는 대략 -8 rpm 내지 8 rpm의 속도로 회전함으로써, 상기 용기 내부의 기계적 요소가 회전하게 되고, 상기 용기의 내용물에 상기 용기의 하부 개방 단부를 향하는 기계적 힘을 가하게 한다. 상기 용기의 각도 및 회전속도에 의해 상기 용기가 비워지게 되면, 상기 용기는 폐기물을 더 채워서 다음 처리과정을 진행하도록 상승될 수 있다.

도 1은 이동 가능한 도어와 지지프레임을 구비한 구동장치를 도시한 본 발명에 따른 압력 용기의 사시도이다. 상기 용기는, 용기를 지지하는 기어 구동식 지지체, 베어링 및 회전부 상에서 회전한다. 상기 용기는 도어를 통해 충전된다.

도 2는 압력 용기의 개방된 도어와 잠금 부재를 도시한 측면도이다.

도 3은 분할 링, 링 유지구 또는 잠금 링으로 설명된 원형 부재의 평면도로서, 기계적 액츄에이터의 작동에 따라 잠금 링의 개방 상태 및 닫혀진 잠금 상태를 도시하며, 상기 기계적 액츄에이터는 분할 링 사이의 거리를 팽창시켜 변화, 즉 잠금 링의 직경의 증가 또는 감소를 일으킬 수 있다. 잠금 링의 직경은 변화하는데, 즉 해제된 개방 상태로부터 잠기어 밀폐되는 위치로 팽창 및 수축한다.

도 4는 도어 잠금 조립체, 즉 도어 및 용기에 대하여 개폐 및 잠금 위치에서의 원형 부재를 상세하게 도시한 도 3의 4-4선에 따른 단면도이다.

도 1은 회전 기어구동장치(rotary gear driven mechanism)를 구비하는 프레임 및 베어링을 이용하여 설치되는 본 발명에 따른 압력 용기의 사시도이다. 도 1은 개방 상태(open position)의 용기 도어를 도시한 것이다. 도 1에서는 용기 도어가 탑재 위치(loading position)로 올려지고 배출위치(discharge position)로 내 려질 수 있도록 해주는 장치는 도시되어 있지 않다. 이러한 장치는 종래기술로 공지된 것이고, 캔틸레버 유압구동 리프트(cantilevered hydraulically driven lift)를 포함할 수도 있다.

도 1에서, 용기의 회전축에 선분 ACB가 위치하고 있다. 용기의 회전방향은 도 1에 화살표로 도시되었지만, 회전은 작업자의 선택에 따라 어느 방향으로도 가능하다.

선분 ACB는 용기의 대략 개구부에 점 C를 가진다. 용기가 기울어짐에 따라, 선분 ACB는 점 A에 대해서 올려지거나 내려질 수 있고, 이에 따라 점 B가 각도 α'를 통해 위치 β'로 올려져서 용기에는 고체 폐기물이 채워질 수 있게 된다. 처리 후, 용기는 점 B가 위치β''의 위치로 배치되고, 각도 α만큼 배출위치 쪽으로 내려져서, 처리된 고체 폐기물이 용기로부터 배출될 수 있게 된다. 통상적인 전기, 유압 또는 기계적 수단이 회전 용기의 각도를 올리고 내리는데 이용될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 도어 개폐에 있어서, 그 동작 및 반복의 용이성은, 처리과정의 마지막에서 처리된 폐기물의 신속하고 효율적인 배출과 함께, 용기 안으로 고체 폐기물의 신속하고 효율적인 충전을 달성하는데 있어서 중요한 요소가 될 수 있다.

도 1은 전체 용기 조립체(100)를 도시한 것으로서, 상기 용기조립체(100)는 압력 용기(101), 기어구동부(gear drive)(106, 108) 및 지지 구조체(support structure)(110)를 포함한다. 상기 압력 용기(101)에는 회전방향이 도시되어 있다. 압력 용기(101)는, 구동모터(108)와 기어구동부(106)를 포함하는 기어 지지 시 스템(geared support system)에 의해 구동단부에서 지지된다. 용기의 반대편 지지단부는 프레임(109), 플레이트(111) 및 베어링 조립체(113)를 포함한다. 상기 지지프레임(109) 및 베어링 조립체(113)는 압력 용기의 트러스트 하중(thrust load) 및 여러 가지 동작 자세에서 압력 용기의 축 또는 무게하중을 지지한다. 조립체는 플레이트(111)를 포함하고, 원형 구멍(112)에 설치되며 용기를 지지하는 베어링 조립체(113)를 포함한다. 하강모드(depressed mode)일 때, 지지프레임에 대한 압력 용기의 트러스트 하중은 상당하고, 충전을 위한 상승모드(elevated mode)일 경우, 지지프레임에 대한 압력 용기의 트러스트 하중은 감소된다. 그러나 지지프레임 상의 압력 용기의 축방향 하중(axial load) 또는 자중(weight load)은 자세에 관계없이 비교적 일정하다.

지지 용기(support vessel)는, 하향 흐름 처리과정(downstream processing)(미도시)을 통하여 유리, 금속 및 플라스틱류가 연속적으로 분리될 수 있는 재활용 스트림으로부터 용이하게 가분 연료성분이 형성되도록, 고체 폐기물을 적절히 처리하기 위해서 대략 -8rpm 내지 8 rpm의 속도로 선분 ACB를 기준으로 회전된다.

상기 압력 용기(101)는 용기의 내부로 접근할 수 있도록 하는 개구부(opening)를 포함한다. 아울러, 도 1에는 개구부를 통해 용기의 내부에 접근하도록 하는 도어(102)와 도어 용기 밀폐면(door vessel closure surface)(105)이 도시되어 있다. 도어를 닫으면, 상기 도어(102)는 상기 표면(105)과 접촉하여, 금속 대 금속 밀봉이 생기게 된다. 또한, 상기 도어(102)는, 밀폐된 도어를 잠그거나 도어를 해제 및 개방하려고 팽창 또는 접촉하는 분할 링(split ring), 링 유지구(ring keeper) 또는 잠금 링(locking ring)(103)을 구비한다. 또한, 용기의 개구부는 상기 잠금 링과 상호 작용하여, 닫힌 상태에서 상기 도어를 잠그는 용기 잠금 부재(vessel locking member)(104)를 포함한다. 상기 용기 잠금 부재(104)는, 잠금 유지구(locking keeper) 또는 잠금 링이 내부로 팽창함으로써, 도어(102)를 잠글수 있도록 하는 요홈(recess)을 가지고 배치된다. 도어(102)는 개방된 상태로 도 1에 도시되어 있는데, 용기 안으로 접근할 수 있도록 해준다. 닫힌 상태(colsed position)에서, 표면(102)이 밀폐 및 밀봉 상태로 표면(105)과 접촉되도록 도어는 배치된다.

도 2는 개방된 도어(102) 및 용기(101)를 나타내는 측면도이다. 상기 도어(102)는 개방 상태에서 닫힌 상태로 각도(β)를 통하여 움직인다. 상기 도어는 링 유지구 또는 잠금 링(103)이 압력 용기(101)의 잠금면(205)에 위치하는 용기 잠금 부재(104)와 접촉하도록 힌지구조체(hinge structure)(201)상에서 이동한다. 닫히면, 도어(102)는 표면(105)과 접촉하고, 압력 밀봉면(pressure sealed surface)을 형성한다. 도어를 적절하게 잠금기 위해서, 링(103)은 팽창하여, 용기 잠금 부재(104)와 접촉한다. 상기 압력 용기(101)는 프레임과 베어링 구조체(110) 내에서 회전한다. 상기 도어(102)가 닫힐 경우, 상기 도어(102)는 상기 압력 용기(101)와 함께 회전하여야 한다. 도어는 용기 내부의 압력을 유지하고, 고체 폐기물이 내부에 적절히 포함되도록 도어 회전베어링(206) 상에서 회전한다. 도어의 개방 및 닫음은 부재(203) 및 도시되지 않은 유압장치에 의해 이루어진다.

도 3은, 용기 잠금 부재(104)와 상호 결합하는, 개방 및 닫힘 직경상태에서 링 유지구 또는 잠금 링(103)만을 상세하게 도시한 단면도이다. 도 3에서, 링 유지구 또는 잠금 링(103)은 개방 상태로 도시되어 있다. 상기 개방 상태의 링 유지구 또는 잠금 링(103)은 도어를 개방 상태에서 닫힌 상태로 스윙(swing)을 가능케 한다. 상기 도어가 닫히게 되면, 링 유지구 또는 잠금 링(103)은 직경에 대해 반경방향으로 팽창되어서, 잠금 링(103a)은 용기 잠금 부재(104)와 접촉하여, 링 유지구 또는 잠금 링(103a)이 제자리를 잡게 되고, 표면(105)에 대해 도어를 닫힌 상태로 유지시킨다. 링 유지구 또는 잠금 링(103)은, 액츄에이터 수단(actuator mean)(303)에 의해 팽창되어, 초기 상태로부터 103a로 표시된 상태가 된다. 상기 액츄에이터 수단은 개방 상태의 분할 링 단부(301, 302)에 배치된다. 상기 액츄에이터(303)는 분할 링 단부를 301 및 302로 표시된 상태에서 301a 및 302a로 표시된 상태로 되어 닫힌 상태 및 잠금 상태를 이루게 한다. 반경방향의 이동방향이 도면에 도시되어 있다.

도 4는 도 3의 4-4선에 따른 단면도이다. 도 3에서, 도어(102)는 닫힌 상태로 도시되어 있다. 도어 표면(102)은, 압력 밀봉(pressure tight seal)을 위한 용기 밀폐 표면(105)과 접촉한다. 구멍(401)은 압력이 완전한 상태로 유지되도록 가스켓 또는 밀봉구조체를 위한 위치를 제공하도록 도어(102)에 위치한다. 도어 잠금 프레임(405)은 볼트(409, 409a)를 이용하여 도어링(403)에 부착된다. 용기 잠금 부재(104)는 볼트(408, 408a)를 이용하여 용기 넥크링(neck ring)(402)에 부착된다. 상기 용기 잠금 부재(104)는 개방 상태로부터 잠금 상태까지 이동이 가능하 도록 하는 링 유지구 또는 잠금 링(103)용 구멍(407)을 구비한다. 유사하게, 도어 잠금 프레임(105)은 개방 상태로부터 밀폐 및 잠금 상태까지 링 유지구 또는 잠금 링(103)이 이동이 가능하도록 구멍(407)과 함께 작용하는 구멍(417)을 포함한다. 개방 상태(103)에서, 잠금 링은 일반적으로 상기 구멍(407)안에 있게 되고, 밀폐 및 잠금 상태(103a로 도시된 상태)에서, 잠금 링은 두 구멍(407, 417) 모두에 있게 된다. 다각형 단면(polygonal cross section)을 가지는 잠금 링(103)이 도 4에 도시되어 있다. 링 유지구 또는 잠금 링(103)은 리딩 엣지(leading edge)(418)와 종동 엣지(following edge)(410)를 포함한다. 종동 엣지(410)는 링 유지구 또는 잠금 링(103)의 이동방향에 대하여 직교하는 경향이 있는 반면에, 리딩 엣지(418)는 상기 이동방향에 직교하는 것과는 다른 각도로 경사지게 된다. 리딩 엣지(418)의 각도는 용기 잠금 부재(104)의 엣지각도(411)와 도어 잠금 프레임(405)의 엣지각도(412)와 유사하여, 개방 상태에서 잠금 부재로부터 도어의 스윙을 자유롭게 해준다.

상기 명세서의 실시예와 데이터는 제조에 대한 완전한 설명과, 본 발명의 구성에 대한 용도를 제공한다. 본 발명의 여러 실시예는 본 발명의 사상 및 범주와 다름없이 이루어질 수 있고, 본 발명은 여기에 첨부된 청구범위에 속한다.

Claims (5)

1. 밀폐부재를 구비하는 회전 압력 용기로서,

   상기 용기는 약 30 m³ 내지 약 90 m³의 밀폐 체적(enclosed volume)을 가지

   고, 약 10 kPa 내지 약 4200 kPa의 내부 압력, 약 20 ℃ 내지 약 200 ℃의 온도 및

   약 100%까지의 상대습도를 유지할 수 있으며,

   온도 및 약 100%까지의 상대습도를 유지할 수 있으며,

   구멍과 원형 도어를 구비하는 밀폐부재를 포함하고,

   상기 밀폐부재는 분할 링 잠금 조립체를 구비하며,

   상기 분할 링 잠금 조립체는 분할 링의 직경을 변경시킬 수 있는 수단을 구비하며,

   상기 분할 링은 잠금 상태를 이루는 제 1직경 및 해제 상태를 이루는 제 2직경을 가지는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 분할 링은 원형 도어 내에서 전체적으로 수용되는 개방 직경(open diameter)을 가지는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
3. 청구항 1에 있어서,

   개방시, 상기 분할 링은 용기 구멍 내에서 전체적으로 수용되는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 분할 링의 밀폐 직경(closing diameter)은 약 1.8 미터 내지 약 2.2 미터이고, 개방 직경은 약 2 미터 내지 약 2.5 미터인 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 분할 링의 밀폐 직경은 약 2 미터 내지 약 2.5 미터이고, 개방 직경은 약 1.8 미터 내지 약 2.2 미터인 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.

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