KR20120054382A - 고형연료 성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고형연료 성형기에 관한 것으로, 분쇄물을 공급하는 분쇄물공급부(10)와, 분쇄물공급부(10)의 하류에 위치되어 분쇄물을 혼합하는 제1,2혼합부(20, 30)와, 상기 제1,2혼합부(20, 30) 사이에 설치되는 압출성형판(40)과, 상기 제2혼합부(30)의 하류측에 위치되며 분쇄물을 펠릿 형태로 성형하는 펠릿성형부(50)를 포함하는 고형연료 성형기에 있어서, 상기 펠릿성형부(50)의 성형판(51)의 하류측에 위치되어 상기 분쇄물공급부(10)와 제1,2혼합부(20, 30)를 가로지르는 스크류축(60)의 끝단이 연장 돌출되어 고정 설치되는 장착부(70)와; 상기 성형판(51)과 장착부(70) 사이에 위치하는 스크류축(60)에 고정되어 회전되는 커터(80)로 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.
이에 의해 스크류축이 고형연료 성형기를 횡단하여 양단이 각각 고정되므로 스크류축을 견고하게 고정할 수 있으므로, 스크류축의 처짐과 이로 인한 파손을 방지할 수 있고, 또한 스크류축의 요동에 의한 진동과 소음을 방지할 수 있으며, 더욱이 스크류축의 회전동력을 이용하여 펠릿성형부를 통과하여 배출되는 고형연료를 적정한 크기로 절단할 수 있으므로 별도의 절단기와 추가 동력을 사용하지 않는다.

Description

고형연료 성형기{EXTRUSION PRESS FOR MAKING REFUSE-DERIVED FUEL}

본 발명은 고형연료 성형기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생활폐기물과 플라스틱 등의 석유제품이 혼합된 폐기물을 분쇄, 혼합 및 압축하여 소형의 펠릿 형상의 연료를 성형하는 고형연료 성형기에 관한 것이다.

현재 지구환경을 보호하기 위해 지하자원을 아끼고, 폐기물을 효율적으로 재활용할 수 있는 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이 중에서도 폐플라스틱은 재활용이 어렵고 매립 또는 소각시에는 환경오염을 유발시키는 오염물질이 배출되기 때문에 이를 효과적으로 재활용할 수 있는 방법의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

폐플라스틱을 재활용하는 방법의 하나로서 폐플라스틱을 압축하여 고형 연료로 성형하는 방법이 개발되어 있으며, 이 방법은 폐플라스틱을 일반 생활폐기물 등과 함께 소형 펠릿화시킴으로써 저장 및 운반성을 개선하고 취급이 용이하도록 하며, 아울러 이를 연료로 사용할 수 있도록 한 방법이다.

이러한 고형 연료는 캔, 유리병 등의 불연물질과 가연성 물질이 혼재되어 있는 일반 생활폐기물로부터 불연성 물질을 미리 선별한 후, 가연성 폐기물만을 크기가 작게 파쇄한 후, 열로 압착하여 펠릿으로 성형한 RDF(Refuse-Derived Fuel)와, 폐종이와 플라스틱만을 선별하여 제조하는 RPF(Refuse Paper & Plastic Fuel) 및 쓰레기 재생연료유(Waste Derived Fuel: WDF) 등이 있다.

이와 같은 가연성 폐기물을 고형연료로 압축 성형하기 위한 성형장치로서 특허등록 제0253681호가 알려져 있는데, 이 고형연료 성형장치는 실린더의 내측에 설치되어 있는 스크루가 회전되면서 분쇄물을 수송하고, 수송된 분쇄물은 압출다이의 압출구멍을 통해 덩어리로 압출시켜 성형하는 것으로 분쇄물의 마찰과 압출력에 의해 실린더의 내면과 압출다이가 쉽게 마모되면서 압출능력을 상실하는 단점이 있으며, 이 경우 실린더나 압출다이를 교체하여야 하므로 유지비용이 증가하는 문제점도 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 특허 제0861721호가 제안된 바 있는데, 이 기술은 스크류가 내장된 몸체의 내측에 방사상으로 다수개의 분쇄물 통과홀이 형성된 분쇄성형판을 구비하여 스크류에 의해 이송된 분쇄물이 분쇄성형판을 통과하도록 함으로써 1차 압출성형되며, 분쇄성형판을 통과한 분쇄물은 다시 압출판을 통해 2차 압출성형되도록 한 것인데, 이때 압출판에는 고리형의 히터봉이 삽입되어 있어 이에 의해 압출판의 압출구멍을 통과하는 분쇄물이 쉽게 녹음과 동시에 서로 접착되면서 성형되도록 한 것이다.

그러나 상기의 고형연료 성형기에는 투입되는 폐기물 속에 포함된 수분을 배출할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않아 폐기물이 히터에 의해 가열되게 되면 폐기물 속의 수분이 팽창되어 토출구를 통해 빠져나가면서 고형연료도 함께 토출되어 고형연료가 비산되기도 하며 아울러 큰 소음을 일으켜 작업자가 위험을 느끼는 문제점이 있다.

따라서 본 출원인은 상기의 기술들이 가지는 문제점을 해소하기 위한 고형연료 성형기(한국 특허등록 제0913928호)를 개발하여 특허등록을 받은 바 있는데, 이 기술은 도 1에 도시된 바와 같이 분쇄물을 공급하는 분쇄물공급부(100)와; 상기 분쇄물공급부(100)의 하류에 위치되며 분쇄물이 압축되면서 혼합되는 제1,2혼합부(110, 120)와; 상기 제1혼합부(110)와 제2혼합부(120) 사이에 위치되며 그 내부에 방사상으로 막대 형상의 전기히터가 설치된 압출성형판(130)과; 상기 제2혼합부(120)의 하류측에 위치되며 혼합된 분쇄물을 펠릿 형태로 성형하는 펠릿성형부(140)로 이루어지되; 상기 분쇄물공급부(100)와 제1혼합부(110)의 하부에는 분쇄물 속에 포함된 수분이 배출되는 간극이 형성되고; 상기 제1혼합부(110)의 상부 내주면에는 돌출부가 형성된 것으로 구성된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 상기 기술은 분쇄물을 가열 건조시켜 분쇄물 속의 수분을 제거하고, 열에 의해 유연해진 분쇄물을 압축하여 고형 펠릿으로 성형하는 기술로서, 이때 압출성형판(130)을 통해 압출되어 나오는 고형 펠릿은 연속된 형상으로서 그 크기를 적절한 크기로 만들기 위해서는 절단작업이 다시 별도로 행해져야 하고, 이를 위해 압출성형판(130)의 하류측에 자동 절단기를 구비하거나, 수작업으로 고형 펠릿을 적절한 크기로 절단하여야 하는 문제가 있다.

또한 펠릿 성형기 내부에 위치하며 분쇄물을 이송 및 압출시키는 스크류축의 한 쪽 끝단이 성형기 내부에서 고정되지 못하고 자유단이 되도록 구성되어 있어, 분쇄물을 이송 및 압출시키는 과정에서 분쇄물에 의한 반력에 의해 스크류축이 이송방향과 반대 방향으로 밀리면서 분쇄물을 압출하는 힘이 저하되기 때문에 이를 해소하기 위해 더 큰 전력을 투입하여야 하는 문제가 있을 뿐만 아니라 이로 인한 진동과 소음이 발생하며 또한 스크류축이 쉽게 손상되는 등의 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 스크류축의 자유단을 고정되도록 하여 분쇄물을 압축하는 과정에서 스크류축이 반대 방향으로 밀리면서 압축 효율이 감소되는 문제와, 스크류축의 자유단이 자중과 압력에 의해 처짐이 발생하는 문제점 등을 해소한 고형연료 성형기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 별도의 절단기를 사용하지 않고도 자체의 동력을 이용하여 고형연료 성형기로부터 토출되는 펠릿의 크기를 자유로이 조절하여 절단할 수 있는 고형연료 성형기를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 분쇄물을 공급하는 분쇄물공급부와, 분쇄물공급부의 하류에 위치되어 분쇄물을 혼합하는 제1,2혼합부와, 상기 제1,2혼합부 사이에 설치되는 압출성형판과, 상기 제2혼합부의 하류측에 위치되며 분쇄물을 펠릿 형태로 성형하는 펠릿성형부를 포함하는 고형연료 성형기에 있어서, 상기 펠릿성형부의 성형판의 하류측에 위치되어 상기 분쇄물공급부와 제1,2혼합부를 가로지르는 스크류축의 끝단이 연장 돌출되어 고정 설치되는 장착부와; 상기 성형판과 장착부 사이에 위치하는 스크류축에 고정되어 회전되는 커터로 구성된 것에 의해 달성된다.

본 발명의 사용으로 스크류축의 양단이 각각 감속기어박스와 장착대에 설치 고정되므로 스크류축이 수평으로 이동 없이 견고하게 고정되고, 이에 의해 스크류축이 분쇄 압축과정에서 밀리지 않아 스크류축의 처짐과 마모를 방지할 수 있으며, 스크류축의 처짐이 방지되어 이송날개와 압축날개 등이 내벽에 부딪쳐 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한 스크류축이 견고하게 고정되므로 분쇄물의 압출 압력이 동일하게 작용하므로 최종 성형되는 펠릿이 균일하게 압축 성형된다.

이에 더해 스크류축의 양단이 지지되므로 구동모터의 부하가 발생하지 않아 전력의 소모를 줄일 수 있고, 또한 과부하로 인한 구동모터의 고장을 미리 예방할 수 있다.

한편, 커터의 커터날의 수와 간격을 적절하게 조절하는 것으로, 펠릿의 크기를 쉽게 조절할 수 있으며, 더욱이 필요에 따라서 압출 성형되는 분쇄물을 분말형태로 분쇄할 수 있다.

도 1은 종래의 고형연료 성형기의 예를 보인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 고형연료 성형기의 예를 보인 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 분쇄물공급부와 제1혼합부를 보인 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 스크류축을 보인 사시도,
도 5(a, b)는 본 발명에 따른 압출성형판의 예를 보인 사시도 및 정면도,
도 6(a, b)는 본 발명에 따른 커터의 예를 보인 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 고형연료 성형기의 사용상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 쓰레기 분쇄물을 분쇄 혼합한 후, 이를 압축하여 적당한 크기의 덩어리(펠릿)로 만드는 성형기에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 도 2에서와 같이 분쇄물을 공급하는 분쇄물공급부(10)와, 분쇄물공급부(10)의 하류에 위치되어 분쇄물을 혼합하는 제1,2혼합부(20, 30)와, 상기 제1,2혼합부(20, 30) 사이에 설치되는 압출성형판(40)과, 상기 제2혼합부(30)의 하류측에 위치되며 분쇄물을 펠릿 형태로 성형하는 펠릿성형부(50)를 포함하는 고형연료 성형기에 있어서, 상기 펠릿성형부(50)의 성형판(51)의 하류측에 위치되어 상기 분쇄물공급부(10)와 제1,2혼합부(20, 30)를 가로지르는 스크류축(60)의 끝단이 연장 돌출되어 고정 설치되는 장착부(70)와; 상기 성형판(51)과 장착부(70) 사이에 위치하는 스크류축(60)에 고정되어 회전되는 커터(80)로 구성된다.

분쇄물공급부(10)는 분쇄물이 투입되어 스크류축(60)을 통해 분쇄물을 분쇄하면서 하류측에 구비되는 제1혼합부(20)로 분쇄물을 이송시키는 구성으로, 이는 도 2와 도 3에서와 같이 상부가 개방된 함체형으로 형성되어 그 내부에는 한 쌍의 스크류축(60)이 횡방향으로 설치될 수 있도록 공간이 형성되어 있고, 분쇄물공급부(10)의 하류측은 후술하는 제1혼합부(20)와 연동된다.

초기에 공급되는 분쇄물에는 다량의 수분이 함유되어 있는데, 이 분쇄물에 함유된 수분을 제거하기 위해 분쇄물공급부(10)와 제1혼합부의 내부 저면에는 일정한 크기의 간극(d)이 형성되고, 이 간극(d)을 통해 배출되는 수분을 회수할 수 있도록 분쇄물공급부(10)의 저면에는 집수통(11)이 더 구비된다.

본 발명은 분쇄물공급부(10)와 제1혼합부(20)의 내부면에 돌출된 굴곡이 형성되어 스크류축(60)의 이송날개(61)를 통해 분쇄되면서 이송되는 분쇄물이 마찰을 일으켜, 이때 발생되는 마찰열로 인해 분쇄물의 혼합이 더욱 용이하다.

이와 같이 분쇄물공급부(10)와 제1혼합부(20)의 내부 굴곡은 원형 강관(22)을 병렬로 배열하여 내벽이 형성되며, 원형 강관(22)의 표면에 의해 자연스럽게 굴곡이 형성되게 하여 실시되고, 또한 내부 바닥은 간극(d)이 형성될 수 있도록 사각 강관(21)을 일정 간격을 두고 병렬로 배열한 것으로 실시된다.

제1,2혼합부(20, 30)는 스크류축(60)에 의해 이송되는 분쇄물이 더욱 쉽게 혼합될 수 있도록 하고, 이들의 사이에는 후술하는 압출성형판(40)을 설치되어 분쇄물의 혼합과 동시에 가열이 이루어져 분쇄물을 건조 및 유연화시키는 구성으로, 도 4에서와 같이 제1,2혼합부(20, 30) 각각의 하류측에는 스크류축(60)과 연동되어 회전되는 압축날개(62)가 구비되어 있어, 이 구간을 통과하는 분쇄물이 좁은 통로를 통과하면서 압축될 수 있도록 구성된다.

이때 스크류축(60)은 압축날개(62)가 구비된 구간과 제2혼합부(30)의 하류측 이하부분을 제외하고는 나선의 이송날개(61)가 형성되어 있는데, 한 쌍의 스크류축(60)이 이송날개(61)가 서로 맞물리는 방향으로 회전되어, 이송날개(61) 사이를 통과하는 분쇄물이 분쇄된다.

압출성형판(40)은 스크류축(60)에 의해 이송되는 분쇄물이 가열되어 건조됨과 동시에 유연해지도록 하는 구성으로, 이는 도 5(a, b)에서와 같이 스크류축(60)이 통과되는 관통홀(42)이 형성되어 있고, 그 주변으로는 다수의 공간이 형성되어 분쇄물이 통과될 수 있도록 구성되며, 이 공간 사이에는 열전달부(43)가 방사상으로 마련되어 있어, 각각의 열전달부(43)에 전기히터(41)가 매립되고, 이 전기히터(41)를 통해 열전달부(43)를 가열되어 이와 맞닿는 분쇄물이 가열된다.

펠릿성형부(50)는 압출성형판(40)을 통과한 분쇄물이 제2혼합부(40)를 거치면서 재혼합된 분쇄물을 고온으로 가열하여 적정 크기의 덩어리로 만들어 배출하는 구성으로, 이를 위해 펠릿성형부(50)는 성형판(51)에 일정한 크기의 원형홀이 다수 형성되어 있고, 이 원형홀을 통해 분쇄물이 밀려나오면서 압축됨과 동시에 원형 강관의 형상의 덩어리(펠릿)로 성형된다.

이때 각 각의 원형홀을 통과하는 분쇄물을 가열하기 위해 원형관의 둘레에 열매체 저장부가 구비되어 있고, 이 열매체 저장부에 고온의 열매체가 순환 공급되어 원형관이 가열되도록 구성된다.

스크류축(60)은 도 4에서와 같이 일다은 구동모터(1)와 연결된 동력전달부(2)에 고정되어 있고, 타단은 펠릿성형부(50)를 연장 돌출되어 펠릿성형부(50)의 성형판(51)과 일정 간격을 두고 마련된 장착부(70)에 고정 설치된다.

이때 펠릿성형부(50) 내의 스크류축(60)의 외주면에는 이송날개(61) 또는 압축날개(62)가 형성되지 않고 단순히 축만이 연장 돌출된다.

이렇게 스크류축(60)의 끝단이 장착부(70)에지지 고정되고, 타단은 구동모터(1)와 연결된 감속기어박스에 연결되어 고정되므로 스크류축(60)의 양단이 견고하고 지지고정되고, 이에 따라 스크류축(60)의 처짐과 밀림을 방지할 수 있으며, 또한 스크류축(60)을 회전시키는 구동모터(1)의 부하를 줄여주기 때문에 전력소모를 줄일 수 있으며, 또한 과부화로 인한 구동모터(1)의 고장을 예방할 수 있다.

상기 스크류축(60)에는 각 구간별로 이송날개(61)와 압축날개(62)가 구비되어 있어, 이를 따라 이송되는 분쇄물이 분쇄와 압축 및 혼합된다.

또한 펠릿성형부(50)와 장착부(70) 사이의 스크류축(60)에는 후술하는 커터(80)가 설치되어 펠릿성형부(50)의 원형홀을 통과하여 배출되는 분쇄물 덩어리를 적당한 크기로 절단하는데, 이때 커터(80)는 스크류축(60)의 회전동력을 그대로 이용하여 회전되므로 추가 동력이 필요하지 않고, 별도의 절단기를 사용하지 않아 구조적으로 간단하다.

상기 커터(80)는 도 2와 도 6(a)에서와 같이 2개 또는 3개의 커터날(81)을 갖는 커터(80)로 실시될 수 있고, 커터(80)와 성형판(51)과의 거리를 조절할 수 있도록 구성되어 성형판(51)과 적정 거리를 유지하면서 회전된다.

또한 커터날(81)의 수가 증감과 스크류축(60)의 회전속도를 조합하여 절단되는 펠릿의 길이를 조절할 수 있는데, 커터날(81)의 수가 많으면 원형홀을 통과하는 커터날(81)의 회전주기가 빨라지기 때문에 펠릿의 길이는 짧아지고, 커터날(81)의 수가 적으면 반대로 원형홀을 통과하는 커터날(81)의 복귀시간이 길어지므로 펠릿의 길이가 길어진다.

한편, 도 6(b)에서와 같이 커터날의 수를 다수 설치함으로써 성형판(51)에 형성된 원형홀을 통과하는 커터날(81)이 매우 빠른 회전주기로 통과하게 한 분쇄날(82)로 실시될 수 있는데, 이 경우에는 펠릿성형부(50)의 성형판(51)을 통과하여 배출되는 고형 압축물은 다시 작은 크기로 분쇄되며, 이에 의해 다시 분말연료로 만들 수 있다.

이와 같은 본 발명은 도 7에서와 같이 호퍼(3)를 통해 분쇄물공급부(10)로 공급되는 분쇄물이 스크류축(60)을 통해 하류측으로 이동하면서 혼합 분쇄되고, 이와 동시에 가열되어 펠릿으로 형성되는데, 이렇게 펠릿 성형된 성형물을 별도의 동력을 사용하지 않고, 스크류축(60)의 회전동력을 이용해 절단할 수 있다.

또한 스크류축(60)의 자유단이 장착부(70)를 통해 견고하게 지지 고정되므로 분쇄물을 압축하는 과정에서 스크류축(60)이 반대 방향으로 밀리지 않아 마찰 등에 의한 마모와 파손이 방지된다.

1: 구동모터 2: 동력전달장치
3: 투입호퍼 4: 수거함
10: 분쇄물공급부 11: 집수통
20: 제1혼합부 21: 사각 강봉
22: 원형 강봉 30: 제2혼합부
40: 압출성형판 41: 전기히터
42: 관통홀 43: 열전달부
50: 펠릿성형부 51: 성형판
60: 스크류축 61: 이송날개
62: 압축날개 70: 장착부
80: 커터 81: 커터날
82: 분쇄날 d: 간극
H: 장착홀

Claims (3)

1. 분쇄물을 공급하는 분쇄물공급부(10)와, 분쇄물공급부(10)의 하류에 위치되어 분쇄물을 혼합하는 제1,2혼합부(20, 30)와, 상기 제1,2혼합부(20, 30) 사이에 설치되는 압출성형판(40)과, 상기 제2혼합부(30)의 하류측에 위치되며 분쇄물을 펠릿 형태로 성형하는 펠릿성형부(50)를 포함하는 고형연료 성형기에 있어서,
   상기 펠릿성형부(50)의 성형판(51)의 하류측에 위치되어 상기 분쇄물공급부(10)와 제1,2혼합부(20, 30)를 가로지르는 스크류축(60)의 끝단이 연장 돌출되어 고정 설치되는 장착부(70)와;
   상기 성형판(51)과 장착부(70) 사이에 위치하는 스크류축(60)에 고정되어 회전되는 커터(80)로 구성된 것을 특징으로 하는 고형연료 성형기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스크류축(60)상에 설치된 커터날(81)과 성형판(51)의 간격은 조절될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 고형연료 성형기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 커터(80)의 커터날(81)의 수는 1개 이상인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 고형연료 성형기.

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