KR20070083748A - 로터리 베어링 지지체 - Google Patents

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KR20070083748A
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올라프 엘 리
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Abstract

고체 연료 생성물과 재생 부류를 생산하기 위한 고체 폐기물 처리장치 및 방법은, 고체 폐기물이 연소성 연료로 변환되도록 열, 습도 및 압력을 이용할 수 있고, 유리, 금속 또는 플라스틱 재생부류를 생산할 수 있는 일반적으로 긴 길이를 가지는 원통형의 회전 압력 용기를 포함한다. 상기 고체 폐기물을 유용한 연료 및 재생 부류로 변환하기 위하여, 상기 고체 폐기물이 내부 습기와 긴밀히 접촉하도록, 상기 압력 용기는 높은 온도 및 압력 하에서, 압력 용기의 축 또는 회전을 따라 적절히 회전된다. 용기 구동장치 및 지지 구조체는 상당한 강도 및 내마모성을 필요로 한다. 본 발명의 압력 용기는, 상기 용기의 축에 따른 회전 뿐만 아니라, 연직면(vertical plane) 상에서 이동될 필요가 있다. 따라서 상기 압력 용기는 회전축 상에서 회전하고, 충전, 처리 및 배출하는 동안에 연직면을 통해 이동한다. 용기의 지지 구조체는 용기의 중량을 지지하여 용기가 회전축을 따라 회전할 수 있도록 하여야 한다. 상기 지지 시스템은 회전축과 방향각(angle of orientation)에 의하여, 유용한 위치에서 압력 용기를 지지한다. 본 발명은 회전 및 이동할 수 있도록 해주는 지지 구조체와 구동장치를 포함한다.

Description

로터리 베어링 지지체{Rotary Bearing Support}
본 발명은 고체 폐기물에 사용되어, 재활용 스트림(recycle stream)을 통해 사용가능한 연료(fuel)를 생산하는 압력 용기(pressure vessel)에 관한 것이다. 상기 용기는 길이방향의 축(longitudinal axis)을 따라 회전되는 처리 용기(treatment vessel) 내에서 높은 온도, 압력 및 습도로 재활용된 고체 폐기물을 처리한다. 상기 용기의 하중을 지지하며, 처리 단계 및 처리 조건에 따라 다양한 분당 회전수(rpm)로 용기의 회전이 가능하도록 하는 프레임(frame) 및 베어링(bearing)에 의해 상기 용기는 지지된다. 상기 베어링은 가용연수(useful life)가 연장되고, 사용하는 동안 유지가 간편하고 최소한의 주의가 요구된다.
고체 폐기물을 처리하는 일은, 공공 및 민간기관 모두의 주요 문제가 되었다. 재생 프로그램은 이러한 폐기물류(waste stream)의 일부를 성공적으로 이용하였지만, 대다수의 폐기물은 소각 또는 매립되었다.
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)과 비용은, 자연환경을 이루는 토지 이용, 음용수 및 대기에 대한 고체 폐기물의 환경적 영향에 따라 꾸준히 증가되었다.
재활용에 대한 노력은 일부 성공하였지만, 재활용 가능한 물질의 대부분이 재활용되지 못하고 고체 폐기물로 남는다. 유용한 물질을 얻기 위해서, 고체 폐기물은 사후 처리(treat)되거나 또는 사전 처리(pretreat)된다. 상기 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 처리방법을 고안하려는 노력이 앤더슨(Anderson)의 미국특허 제5,445,329호, 제5,540,391호, 제5,655,718호 및 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 이용되는 장치를 포함한다. 폐기물은 용기 안에 위치하여 증기(steam)와 접촉하면서 높은 온도와 압력으로 처리된다. 회전 교반(rotary agitation) 상태에서, 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 위한 압력이 가해진다. 600 psi(대략 4137 kPa)만큼의 높은 압력, 그러나 대개 대략 60 psi(대략 413.7 kPa)까지 또는 15 psi(대략 103.4 kPa)만큼 낮은 압력이, 밀폐 시스템에 의해 용기 내에서 용기의 충전 및 배출동작 중에 유지된다. 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. 예를 들어, 카펜터(Carpenter)의 미국특허 제5,142,830호에는 로터리 베어링 지지체가 도 5 및 도 6에 도시되고, 제2열의 제44행 내지 제54행에서 설명된다. 카메티(Cametti) 등의 미국특허 제4,622,860호는 회전가능한 셔블마운트(shovel mount)용 동력 채굴 셔블지지체가 개시하고 있다. 상기 베어링 지지체는 도 4에 구체적으로 도시되며, 제5열의 제63행 내지 제69행에 설명된다. 놀렛(Nollet)의 미국특허 제4,178,232호는 도 1의 본 발명과 일부 관련되는 고체 분리장치 및 모터(16)에 의해 구동되고 지지부재(15)에 지지되는 지지부재(22, 24)를 개시하고 있다. 상기 구조는 제5열의 제4행 내지 제19행에서 개시된다. 켈만(Kelman)의 미국특허 제4,115,695호는 도 7에서 회전식 엑스레이 타입 터마그래피 머신(rotatable X-ray type tomography machine)을 개시하고 있으며, 상기 회전식 엑스레이 타입 터마그래피 머신은, 상기 엑스레이 장비 구조의 회전상태를 지지하는 브이형 홈(V-shaped groove) 내에 위치하며, 엑스레이 장치의 회전을 지지하는 베어링을 이용하는 지지체를 포함한다. 허스자르(Huszar)의 미국특허 제2,518,143호는 도 3에서 수직모드에서 용기를 지지하는 베어링부재를 개시한다. 상기 구조는 제3열의 제9행 내지 제32행에서 설명된다. 플랙젝(Placzek)의 미국특허 제4,974,781호에는 레일 지지롤러(58), 배출도어(60) 및 압력 용기의 형상이 개시되어 있다. 앤더슨(Anderson)의 미국특허 제5,445,329호, 제5,540,391호 및 제5,655,718호는 지지체(62, 64)를 개시하고 있다. 상기 특허는 도면을 통하여 롤러 상에서 회전하는 압력 용기를 개시하고 있다. 코에닉(Koenig)의 미국특허 제6,588,690호 및 제6,752,337호는 도 1 및 도 10에서 압력 용기용 배출 밀폐부재(discharge closure)인 밀폐부재(72 내지 74) 및 롤러(108)를 개시하고 있다. 할로웨이(Holloway)의 미국특허 제5,361,994호, 켈러 등의 미국특허 제5,134,944호, 타리코(Taricco)의 미국특허 제5,666,878호, 말레이(Malley)의 미국특허 제6,397,492호 및 보우쳇(Bouchette) 등의 미국특허 제6,458,240호를 포함한 다른 많은 특허들은 휠 구동 및 지지 압력 용기(wheel driven and supported pressure vessel)를 개시하고 있다.
위에서 설명한 특허된 기술을 고려할 때, 대략 206,850 Pa(206.85 kPa)를 넘는 내부압력, 대략 140 ℃ 정도의 높은 내부온도 및 상당한 정도의 상대습도 즉, 대략 100 %를 넘는 상대습도 조건에서 압력 용기를 유지시킬 수 있는 압력 용기 시스템의 필요하다. 밀폐부재는 신속하고 용이하게 개방 상태(open position)에서 닫힌 상태(closed position)로 움직여야 한다. 고체 폐기물을 배출하고 주입하는 과정에서 위와 같은 신속한 움직임은 효율 및 비용통제를 강화한다. 밀폐부재의 개폐 속도는 실질적으로 생산성을 향상시키고, 비용을 감소시키며, 고체 폐기물 또 는 재생 부류의 전체 품질을 개선시킨다.
새로운 지지체 및 구동시스템을 개발할 필요성으로 볼 때, 지지 시스템의 마모를 줄이고, 보수가 필요할 경우 구동 시스템의 보수 및 교체속도를 증가시킬 실질적인 필요성이 있는 것이다.
본 출원인은 용기 내의 높은 열, 압력 및 습도를 유지할 수 있는 회전 가능한 대형 압력 용기(large rotatable pressure vessel)를 위한 개선된 지지시스템(support system) 및 구동장치(drive mechanism)를 개발하였다. 처리 시간 및 처리 온도는, 열가소성 물질(thermoplastic material)이 변성되지 않도록 조정될 수 있고, 이로 인해 용기의 내부면이 용융 플라스틱으로 피복되는 것이 방지된다. 일반적으로, 길이가 긴 원통형 압력 용기(elongated cylindrical pressure vessel)는 일단이 구동장치에 의해 지지될 수 있다. 압력 용기의 타단은 베어링을 구비하는 프레임에 의해 지지된다. 상기 베어링은 축방향 하중 및 트러스트 하중 방향(orientation)에 대하여 압력 용기를 지지하도록 형성된다. 상기 방향은 사용하기 전, 동안 및 후에 압력 용기의 각도에 따라 변화한다. 압력 용기는 그 단부에 베어링에 접촉하여 정지하고, 트러스트 하중을 지지하는 칼러부재를 가지며, 칼라부재의 다른 부분은 베어링과 접촉하며, 축방향 하중을 지지한다.
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. 상기 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 조합으로 될 수 있다. 일반적으로 도시 폐기물(municipal waste)은 연료 생산용 원료(feedstock) 또는 유용한 재활용품으로 이용될 수 있으며, 중합체(polymer), 충전재(filler), 염료(dye), 안료(pigment), 잉크(ink), 코팅재(coating) 등의 다양한 물질들이 포함된 셀룰로오스 섬유 또는 펄프, 판지, 골판지, 신문용지, 고급 잡지원료 및 다양한 기타 셀룰로오스 판 또는 시트재료를 포함한다. 재생 스트림의 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. 금속류는 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) 등을 포함한다. 유리재(glass material)는 투명하거나, 녹색 또는 갈색의 색상을 가질 수도 있다.
본 명세서의 장치 및 처리방법에 의해 처리되는 경우, 폐기물류를 이루는 물질의 다양한 물리적 파라미터(parameter)를 이용하여, 상기 폐기물류로부터 활용 가능한 연료와 가분 금속, 플라스틱 및 유리류를 생산할 수 있다. 강자성 금속은 자성을 이용하여 분리될 수 있고, 다른 생산물은 밀도 또는 다른 공지의 파라미터를 이용하여 분리될 수 있다.
본 발명의 압력 용기를 사용하는 경우, 상기 폐기물류에 존재하는 많은 오염물질이 열 및 습기에 의해 제거될 수 있다. 즉, 고체 폐기물류에서 오염물질이 제거되어, 재생품(recycled product)의 품질 및 가치가 향상될 수 있다. 음식폐기물은 일반적인 오염물질이다. 기타 오염물질로는 신속하게 제거되는 휘발성 물질이 있다. 잉크, 코팅재(coating), 오일, 윤활재(lubricant) 및 자연산 그리스(natural grease) 등과 같이 상당한 발열량(heating value)을 가지는 일부 물질은 연료류(fuel stream) 내에 그대로 남을 수 있다. 다른 가치없는 물질들은 열, 습도, 기계적 처리과정 및 에너지를 이용한 가용화(solubilization)를 통하여 고체 폐기물에서 제거될 수 있다. 이러한 오염물질이 폐기물로부터 제거됨으로써, 생성물의 가치가 증대될 수 있다. 그 결과, 청결하고, 가치가 증대된 셀룰로오스 물질, 유리재, 금속재 및 플라스틱재가 생산될 수 있다. 본 발명의 용기 내에서 적용되는 공정은 고체 폐기물의 수용(receive) 및 처리(process)를 위해 용기를 회전시키는 것과 함께, 열, 압력 및 습도를 이용한다. 용기는, 상기 용기 내부로 물질을 유입시키는 동안 들어 올려져 충전상태(charging position)를 이룰 수 있는 개구부(opening)를 구비한다. 상기 용기는 위로 올려지거나 수평상태에서 상기 폐기물을 처리하도록 작동될 수 있다. 처리과정이 완료되면, 용기 내의 처리된 내용물을 상기 용기에서 제거하고, 상기 내용물을 후속 처리과정으로 이송시키기 위하여 상기 용기는 내려져서 배출 각도(discharging angle)를 이룬다.
적당한 온도, 압력 및 습도 아래에서, 상기 용기의 내부 구조 및 상기 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 생성된다. 상기 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) 내에서 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 스팀(steam)을 용기 내부로 유입시켜 상기 폐기물을 가열하고, 상기 폐기물에 수분 또는 습기를 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 처리 영역(treat zone)으로 전달된다. 상기 유체는, 주요 처리 영역(important treatment zone)을 포함한 용기의 내부를 가열시키는 경로(path), 구체적으로 도관(conduit)을 따라 흐른다. 상기 가열된 유체는 도관에 의해 처리 용기 내의 폐기물과 분리되어, 오염되지 않은 상태를 유지하면서 성공적으로 열을 구조물 내부로 전달할 수 있게 된다.
상기 용기는 길이방향 통로(longitudinal access)를 따라 용기를 회전시키는 수단을 포함한다. 상기 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 장착되어, 상기 용기가 프레임 내에서 원하는 속도로 회전되도록 한다. 상기 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, 처리 체적(process volume)을 가지는 용기는 용기 내부에 폐기물을 담을 수 있고, 상기 폐기물은 상기 용기의 내부에서 증기로 처리될 수 있다. 대체로 유사한 크기 및 구조를 가지는 제 2용기는, 상기 용기의 내부로 전달되는 증기를 수용하고, 상기 증기는 다음 용기의 내부로 유입된다. 이를 통해, 수분 및 온도, 압력 및 습도는 일군의 용기(ganged vessel)를 통하여 공유(share) 및 순환(cycle)되어, 재활용류 및 연료류의 생산성(productivity) 이 증대되며, 처리공정의 효율(efficiency) 및 산출(output)이 개선된다. 각각의 개별 용기 내에서의 처리과정은 일반적으로, 고체 폐기물류를 용기의 내부로 투입하는 단계와, 용기 안에 증기를 주입하면서 제 1용기의 내부 처리 영역(interior processing zone)의 온도를 상승시키는 단계를 포함한다. 일군을 이루는, 처리 영역(ganged treatment zone) 내의 다른 용기에서는, 상기 제 1용기의 증기가 다음 용기에 전달됨으로써, 상기 증기의 압력, 온도 및 수분이 후속 과정에서 이용될 수 있다.
용기 내에서, 상기 폐기물의 처리는 처리 환경(treat environment) 내에서 유지된다. 상기 처리환경에서, 상기 용기는 길이방향 축을 따라 회전되며, 처리과정에서 용기 내의 열, 압력 및 습도는 증가될 수 있다. 상기 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 분해를 위한 일정한 함량의 수분을 최대한으로 흡수할 수 있으며, 이로 인해 개선된 섬유 재활용류(fibrous recycle stream)가 생산된다. 상기 셀룰로오스 물질의 수분 함량이 평형상태에 이르게 되면, 상기 용기 내의 온도 및 압력은 상기 용기로부터 처리 영역 내의 두 번째 용기 또는 세 번째 용기로 전달되고, 상기 폐기물의 수분 함량은 가열된 유체를 이용한 가열에 의해 소정 수준(predetermined level)으로 감소됨이 바람직하다. 이동하는 가열된 유체로부터 전달된 열에 의한 압력 및 온도의 변화는, 상기 셀룰로오스 물질 내의 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 성분의 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 수분 함량은 일정해지는 경향을 가지며, 상기 폐기물류는 결과적으로 일정한 방식으로 처리된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 처리방법은 2개의 용기를 포함하지만, 3개, 4개 또는 그 이상의 용기가 이용될 수도 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 부분와 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. 용기를 작동하는 동안, 용기는 충전시 회전되는데, 상기 용기를 적당한 온도 및 압력으로 유지하거나, 상기 셀룰로오스 물질을 분쇄(comminute) 또는 변성(modify)시켜서 그 생성물을 배출하기위해 상기 온도 및 압력을 변경할 때마다 회전된다. 회전은 셀룰로오스 셀 및 섬유를 분해하고, 변화시키며, 식량 토양(food soil)과 유리, 플라스틱 및 금속체로부터 유기 오염물질을 용이하게 제거하고, 용기 내의 처리상태에 있어서 균일성을 향상시킨다. 적당한 시기에, 용기는 배기되어, 용기의 냉각 및 감압이 이루어지고, 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 제거되거나 셀룰로오스 성분에서 대략 30wt% 내지 50wt% 범위의 수분을 포함하는 물질로 건조된다. 상기 내용물이 용기로 부터 제거되고, 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, 도 1에서 각도 알파로 도시된 바와 같이, 일반적으로 수평선 위로 대략 35 도 내지 50 도의 각도로 배치될 수도 있다. 열려있지 않다면, 용기 도어는 개방될 수 있고, 대개 컨베이어와 같은 로딩장치에 의해 용기 내부로 소정량의 고체 폐기물이 투입될 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 34 m3 내지 85 m3)이고, 효율적인 처리를 위해서 대략 12 톤 내지 36 톤(대략 12,000 kg 내지 37,000 kg)의 고체 폐기물을 포함한다. 베어링의 결과하중(트러스트 및 축방향)은 5 미터톤(metric ton) 내지 40 미터톤의 범위가 될 수 있다. 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 내부에는 유체 수송용 도관이 구비되고, 고체 폐기물에 대한 기계적 힘에 의한 교반 및 주입동작(introduction)을 향상시키기 위해 베인(vein) 또는 핀(fin)을 구비될 수 있다. 용기를 회전시켜서 용기 안에 있는 고체 폐기물을 기계적으로 교반시키면, 고체 폐기물의 성질이 변화하기 시작한다.
기계적 작동의 한 가지 추가적인 장점은 고체 폐기물의 셀룰로오스 성분의 성질을 변화시키는 것이다. 처리되는 셀룰로오스 물질은 처리되기 전보다 고체 폐기물에 포함된 유리, 플라스틱 및 금속 성분으로부터 더 쉽게 분리될 수 있다. 상기 고체 폐기물에 가해지는 온도, 압력 및 습도는, 상기 고체 폐기물의 셀룰로오스 성분으로 하여금 수분을 흡수하게 만들어, 상기 셀룰로오스 성분의 인장강도(tensile strength) 및 인장율(tensile modulus)이 빠르게 떨어뜨린다. 상기 수분은 섬유에 가소성(plasticize)을 주는 경향이 있는데, 이에 의해 섬유는 한쪽에서 다른 쪽으로 더 쉽게 이동할 수 있으며, 상기 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 발생되며, 용기의 내부구조에 의해 기계적 충격력 및 전단력이 상기 고체 폐기물에 가해져서, 상기 고체 폐기물의 특성은 상당히 변화한다. 기계적 충격력(impact) 및 전단력(shear force)은 예를들어, 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 더 작은 셀룰로오스 구조물로 분해시키며, 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 위치되면, 도어(door)는 닫혀져 잠긴다. 본 발명의 용기에서, 잠금 링(locking ring)의 직경은 변화됨으로써, 상기 잠금 링은 상기 도어 및 용기 밀봉(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 설명된 바와 같이, 상기 분할 링 또는 잠금부재는 제 1직경에서 직경이 감소되어, 잠금 상태(locking position)로 전환될 수 있다. 대안으로서, 상기 분할 링 또는 상기 잠금부재는 초기 직경에서 직경이 증가되어, 잠금 상태로 전환될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 잠금상태에서 상기 분할 링 또는 잠금부재의 직경은 상기 분할 링의 단부에 결합되는 스크류 드라이브(screw drive) 또는 유압실린더(hydraulic cylinder)에 의해 변경될 수 있다. 상기 분할 링은 변형(strain)되지 않는 상태를 가지지만, 이외의 상태에서는 상기 직경을 변화시키는 장치의 힘(impact)에 의해 상당한 기계적 변형률(strain)을 가지게 된다. 대체로, 최소한의 시간동안 상기 분할 링 또는 잠금부재를 변형된 상태로 유지시키는 것이 유용하며, 상기 분할 링은 잠금 상태 동안, 비응력 상태(unstressed condition)로 유지된다. 대체로, 상기 분할 링은, 도어 개폐작업에서, 해제 직경(unlock diameter)을 가질 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.
일반적으로, 상기 도어는 프레임 구조물 상에 배치된다. 상기 도어는 이동가능하거나 힌지구조(hinge structure)로 장착되고, 상기 도어는 편리하게 닫힌 상태와 개방 상태로 배치될 수 있으며, 또한 양 상태 사이에서 신속하게 전환될 수 있다. 개방 상태인 경우, 도어 구조물과 회전 용기의 중심을 관통하는 선분 ACB의 힌지부에서의 각도는 대략 0도이다. 닫힌 상태인 경우, 도어와 힌지 및 선분 ACB 사이의 각도는 대략 110도이다. 일반적으로, 도어 구조물의 힌지부는 용기를 지지하는 베어링이 설치된 프레임 상에 구비된다. 상기 도어는 용기 상부의 위치에 배치된다. 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, 충전 수단(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 개방상태 사이에서 움직인다.
용기 도어가 닫히게 되면, 용기는 배기(degass) 상태로 되어서 압력이 용기 안에 주입될 수 있다. 주요 배기 상태(primary degas) 동안에, 용기는 대략 -8 rpm 내지 8 rpm의 속도로 회전된다. 상기 단계 동안에, 이덕터(eductor) 또는 다른 장비는, 용기 내부로 증기를 주입하기 전에 수은주로 대략 15 인치(대략 50.8 kPa)로 용기를 진공상태로 만든다. 상기 배기단계 후, 사용된 증기는 후속 과정을 위해 수분 상태로 용기 내에 잔류할 수 있다. 상기 배기과정에는 배기(degas) 또는 가스제거(gas removal)용 이덕터(eductor)가 사용된다. 기계적 작용(mechanical action) 및 전단 작용(shearing action)을 받는 동안에, 일반적으로 상기 폐기물은 이미 충전된 다른 용기로부터 유입된 대략 50 psi(대략 345 kPa)의 증기에 의해, 대략 200 ℉ 내지 220 ℉(대략 93 ℃ 내지 104 ℃)의 온도로 가열된다. 상기 작용에 의해 셀룰로오스 물질이 처리되기 시작하고, 세정단계(cleaning step)가 시작된다. 제 2 단계 동안에, 이동 유체로부터 가열된 유체는 용기 내의 내부 구조물 및 폐기물을 가열한다. 제 1용기 내부로 증기 및 수분을 주입하는 동안, 용기 상의 이덕터에 의해 용기 내부는 진공이 되어 배기된다. 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. 도 1에 도시된 바와 같이, 수평면에 대한 용기의 각도인 알파도 습윤 상탱에서 기계적 작용 및 전단력이 최대가 되도록 조정될 수 있다. 상기 각도는 대략 수평면에 대하여 상, 하 20도 내지 25도의 범위가 될 수 있다. 제 2단계 동안에, 상기 물질 및 용기 내부의 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 30psi(대략 207kPa)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 구동장치, 도어 및 지지 프레임을 도시한 본 발명 압력 용기의 사시도이다.
도 2A 및 2B는 도 1의 용기를 위한 프레임과 플레이트 지지체를 도시한 도면으로서, 상기 플레이트 상에는 베어링장치와의 결합을 위한 체결공 배열이 존재한다.
도 3A 내지 3C는 베어링 구조와의 결합을 위한 압력 용기의 플렌지를 보여주는 압력 용기 지지단부의 상세도이다.
도 4A는 도 1 및 도 2A, 도 2B의 플레이트 및 프레임 내에 압력 용기를 장착하기 위해 이용되는 베어링 구조의 단면도이다.
도 4B 및 도 4C는 도 2A 및 도 3C에 도시된 체결공과 상응되면서 베어링 구조에 배치되는 체결공 배열을 도시한 도면이다. 상기 체결공의 배열은 도 4A의 베어링에 용기가 결합되도록 해주고, 도 1 및 도 2A, 도 2B의 프레임과 플레이트에 베어링이 결합되도록 한다.
도 1은 회전 기어 구동장치(rotary gear driven mechanism)를 구비하는 프레임(frame) 및 베어링(bearing)을 이용하여 장착되는 본 발명의 압력 용기(pressure vessel)의 사시도이다. 베어링구조 또는 레이스(race)는 대략 2.5 내지 3.5미터의 직경을 가진다. 도 1에서 탑재 상태(loading position)가 되도록 용기 개구부(vessel opening)를 올리고, 배출 상태(discharging position)가 되도록 상기 용기 개구부를 내릴 수 있는 장치는 도시되지 않았다. 이러한 장비는 종래기술로 공지된 것이고, 캔틸레버 유압식 구동리프트(cantilevered hydraulically driven lift)로 구성될 수도 있다. 도 1에서는 상기 용기의 회전축에 위치하는 선분 ACB가 존재한다. 상기 용기의 회전방향은 도 1에서 화살표로 표시되었지만, 상기 용기는 작업자의 선택에 따라 어느 방향으로든 회전이 가능하다. 선분 ACB는 대략 용기의 개구부에 있는 점 C를 포함한다. 용기가 움직임에 따라, 선분 ACB는 고체 폐기물을 충전할 수 있는 상태가 되도록 점 B가 각도 α'를 통해 위치 β'로 올려지는 것과 같이, 점 A를 기준으로 올려지거나 내려질 수 있다. 처리 후, 상기 용기는 점 B가 위치 β"에 오도록 배치되고, 처리된 고체 폐기물이 용기로부터 배출될 수 있도록 각도 α만큼 내려지게 된다. 통상의 전기, 유압 또는 기계적 수단은 회전 용기의 각도를 올리거나 내리는데 사용될 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 시스템(geared support system)에 의해 구동단부에서 지지된다. 용기의 반대편 지지단부는 프레임(109), 플레이트(111) 및 베어링 조립체(113)를 포함한다. 용기(101)의 지지단부에는, 여러 가지 작동 자세에 대하여, 압력 용기의 트러스트 하중(30,000kg 내지 10,000kg) 및 축방향 하중(30,000 내지 100,000kg) 또는 압력 용기의 자중을 지지하는 용기 지지 프레임 및 베어링 조립체(113)가 구비된다. 조립체는 플레이트(111)를 포함하고, 원형 구멍(112)에 설치되며 용기를 지지하는 베어링 조립체(113)를 포함한다. 하강모드(depressed mode)일 때, 지지 프레임에 대한 압력 용기의 트러스트 하중은 상당하고, 충전을 위한 상승모드(elevated mode)일 경우, 지지 프레임에 대한 압력 용기의 트러스트 하중은 감소된다. 그러나 지지 프레임 상의 압력 용기의 축방향 하중(axial load) 또는 무게하중(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 밀폐 표면(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 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 2A 및 도 2B는 베어링이 조립되는 프레임 지지구조를 구체적으로 도시한다. 도 2A에는 프레임(109)이 도시되어 있다. 상기 프레임(109)은 수평 지지부재(210), 수직 지지부재(212), 수평 플레이트 지지부재(213), 및 상기 수직부재(212)로부터 상기 수평 플레이트 부재(213)까지 연장되는 대각선 플레이트 지지부재(214)를 포함한다. 이러한 지지부재들은 베어링을 위한 지지구조 및 수직 프레임 지지구조 내에 조립된다. 플레이트(111)는 용접을 포함하는 통상적인 결합수 단을 이용하여 상기 수직 지지부재(212), 수평 지지부재(213) 및 대각선 지지부재(214)에 의해 한정되는 프레임 안에 설치된다. 상기 플레이트(111)는, 베어링 조립체가 상기 플레이트(111)에 설치되어 결합되도록 하는 원형의 구멍(circular aperture)(112)을 포함한다. 상기 플레이트(111)에는 통상적인 패스너(fastener)가 이를 통해 베어링 지지체 내부에 배치될 수 있는 결합구(216)의 배열이 상기 구멍(112)의 주변에 형성되어 있다. 상기 패스너(미도시)는 너트와 함께 고정되는 볼트를 포함하고, 또는 다른 공지된 적당한 크기와 수준을 가지는 패스너를 포함한다. 이러한 패스너는 상기 플레이트(111)에 베어링 조립체를 결합시킨다.
상기 프레임(109)은 고체 폐기물을 용기에 충전하는 동안 적당한 자세(도 1의 각도 α와 α' 참조)로 배치될 수 있고, 투입되는 고체 폐기물의 성질에 따라, 연료 프랙션(fuel fraction)과 유리, 플라스틱 및 금속 프랙션(metal fraction)으로 처리되어진 폐기물을 용기로 부터 제거하기 위해 적당한 자세로 배치될 수 있다.
도 3A 및 도 3B는 도어 접촉면(105)을 구비하는 상기 용기(101)의 지지단부(107)를 상세하게 도시하고 있다. 상기 지지단부(107)는 구멍(112)을 통해 연장되어서 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(111)에 의해 지지된다. 상기 용기의 지지단부(107)는 용기(101)의 표면(114) 상에 존재하는 베어링 플랜지 조립체(bearing flange assembly)(310)를 포함한다. 베어링 플랜지 조립체(310)는 용기 표면(114)으로부터 수직하게 연장되는 베어링 결합플랜지(attachment flange)(312)를 포함한다(도 3B 참조). 상기 결합 플랜지(312)는 인접하는 플랜지 지지체(proximal flange support)(316) 및 말단 플랜지 지지체(distal flange support)(318)에 의해 종방향으로 강화되는데, 이들의 위치는 도어 밀봉부(105)에 기초한다.
상기 베어링 플랜지 조립체(310), 특히 상기 결합 플랜지(312)는 베어링 체결공(314)의 배열을 통해 상기 플레이트(111)에 결합되며, 상기 체결공(314)은 상기 플레이트(111)의 구멍(112)의 주변에 위치하는 체결공(216)에 대응된다. 일반적으로, 볼트와 같은 패스너가 결합 플랜지(312)를 플레이트(111)에 결합하는데 사용된다.
도 3C는 용기(101)의 둘레에 구비되는 베어링 조립체(310)를 도시한 도 3A의 지지단부(107)의 평면도이다. 말단 플랜지(318) 및 체결공(314)은 도어 접촉면(105)을 둘러싸도록 배열된다. 상기 체결공(314)의 배열은 도 4C에 도시된 배열과 일치한다. 이와 같이 일치되는 구멍들은 상기 플랜지 조립체(310)가 베어링(400)에 쉽게 결합되도록 해준다.
도 4A는 플레이트(111)와 베어링 결합 플랜지(312) 사이에 존재하는 베어링 구조의 확대 단면도이다. 상기 베어링은 상기 지지 구조체(110) 및 플레이트(111)에 대하여 상기 용기(101)의 수평하중 및 트러스트 하중을 지지한다. 상기 용기(101)가 도 1에 도시된 바와 같이 회전하는 경우, 베어링 구조체는, 상기 용기(101) 상의 베어링(312)과 지지 구조체(110) 및 플레이트(111)의 표면 사이의 회전동작이 상당히 마찰이 감소된 상태에서 이루어도록 한다.
도 4A에 도시된 바와 같이, 베어링 조립체(400)는, 용기 측의 베어링 면(vessel bearing surface)(407)이 상기 용기(101) 및 베어링 결합 플랜지(312)와 함께 회전하는 동안, 프레임 측의 베어링면(frame bearing surface)(405)이 구조체(110) 및 플레이트(111)와 함께 고정된 상태로 남아 있도록 함으로써, 상당히 마찰이 감소된 상태의 회전동작을 가능하게 한다.
상기 베어링 조립체(400)에 있어서, 다수의 베어링(401)(대략 20 내지 120개의 개별 베어링 유닛)은, 상당히 마찰이 감소된 상태로 회전동작 이루어지도록, 상기 프레임 측의 베어링면(405)과 용기 측의 베어링면(407) 사이에 배치된다. 상기 각 베어링은 1 내지 12인치의 직경을 가지는 구형 스틸 유닛을 포함한다. 도시된 상기 베어링(401)은 상기 프레임 측의 베어링면(405) 및 용기 측의 베어링면(407) 사이에 배치된다. 윤활유(미도시)는 장치(fitting)(412)를 통해 상기 베어링(401)을 지나서 상기 베어링면(405, 407)에 주입된다. 윤활유는 밀봉부재(409, 410)에 의해 상기 베어링(401) 및 베어링면(405, 407)과 접촉하면서 유지된다. 상기 베어링면(405, 407)의 둘레에 있는 제 2밀봉부재(408, 414)는 윤활유가 베어링과 더욱 확실하게 접촉하면서 유지되도록 해준다.
외측 레이스 프레임 결합부(402)를 통해 지지 구조체(110)상에 프레임 측의 베어링면(405)을 장착함으로써, 베어링(401)은 프레임(210)과 베어링 조립체(400)에 배치된다. 상기 프레임 측의 베어링면(405)은 일반적으로 볼트 및 너트와 같은 결합수단에 의해 상기 지지 구조체(110)에 결합되는데, 상기 결합수단은 외측 레이스 체결공(404)(도 4B 참조)을 이용하여 외측 레이스 프레임 결합부(402)를 관통하여 배치됨으로써, 상기 지지 구조체(110)에 상기 외측 레이스 프레임 결합부(402) 가 결합된다. 체결공(404)은 상기 플레이트(111)의 체결공(216) 배열과 일치한다.
마찬가지로, 용기 측의 베어링면(407)은 내측 레이스 용기 플랜지 결합부(inner race vessel flange attachment)(403)에 의해 베어링 플랜지 조립체(310), 특히 결합플랜지(312)에 결합된다. 내측 레이스 프레임 체결공(406)의 배열(도 4C 참조)은 용기 결합플랜지(312)에 내측 레이스 용기 플랜지 결합부(403)를 결합하는데 이용된다. 내측 레이스 체결공(406)의 배열은 상기 베어링 조립체(310)의 체결공(314)의 배열과 일치한다.
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 (9)

  1. 회전 구동 수단과 지지 프레임을 포함하는 회전 압력 용기로서,
    상기 회전 압력 용기는 약 30 m3 내지 약 90 m3의 밀폐 체적(enclosed volume)을 가지고, 약 10 kPa 내지 약 4200 kPa의 내부 압력, 약 20 ℃ 내지 약 200 ℃의 온도 및 약 100 %까지의 상대습도를 유지할 수 있으며,
    길이방향 축에 대해 상기 용기를 회전시킬 수 있는 수단을 구비하는 구동단부; 및
    상기 지지 프레임과 접촉하며, 상기 지지 프레임과의 접촉면(interface)에는 상기 용기의 하중을 지지하는 베어링을 구비하는 지지단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링은 직경이 약 2.5 미터 내지 약 3.5 미터가 되고, 스틸로 이루지는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중은 약 30,000 kg 내지 약 100,000 kg 범위의 트러스트 하중인 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중은 약 30,000 kg 내지 약 100,000 kg 범위의 축방향 하중인 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기는 약 -8 rpm 내지 약 8 rpm의 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링은, 상기 지지 프레임에 부착되는 베어링 레이스와, 그 단부에 고정되는 베어링 레이스와, 이들 사이에 배치되는 원형 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    약 10 개 내지 약 100 개의 구형 베어링 유닛(spherical bearing unit)이 포함되는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 베어링 유닛은 밀봉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링은, 대략 50 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 온도에서 안정성을 가지는 그리스로 윤활되는 것을 특징으로 하는 회전 압력 용기.
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