KR20210109367A - 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기 - Google Patents

열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 산업현장, 가정 및 축사 등에서 발생하는 폐기물인 유·무기성 슬러지를 건조처리하는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (A) 격벽으로 이루어지는 공간으로서 액체성분이 함유된 피건조물이 하기 이송수단에 의해 파쇄/이송되면서 건조되며, 최소한 하부의 격벽에 하기 열공급실과 연통된 다수의 열풍공급구와, 상기 열풍공급구가 피건조물에 의해 막히는 것을 방지하기 위해 상기 열풍공급구와 소정 간격 이격되고 후단 방향으로만 개방된 덮개판이 설치되어 있는 건조처리실; (B) 다양한 열원에 의해 발생된 고온 건조가스를 상기 건조처리실의 열풍공급구로 공급하는 열공급실; 및 (C) 투입된 피건조물을 파쇄/이송하기 위하여 상기 건조처리실 내부공간의 하부영역에 종축 방향으로 설치된 하나 또는 복수개의 이송수단;을 포함하는 열풍식 건조기에 적용되는 것으로서, 상기 덮개판의 개방된 후방과 소정 간격을 두고 격벽을 관통하여 형성되고, 간헐적으로 격벽을 돌출하는 상하운동을 하여 덮개판의 개방된 후방의 격벽 표면에 고착된 피건조물 덩어리를 탈리시키는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기에 관한 것이다.

Description

열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기{Apparatus for Preventing Stoppage of Hot Air Supply Port of Hot Air Dryer and Hot Air Dryer Equipped the Apparatus}
본 발명은 수분함유 폐기물(슬러지)을 처리하기 위한 건조장치와 관련된 것으로서, 더욱 구체적으로는 각종 산업현장, 가정 및 축사 등에서 발생하는 폐기물인 유·무기성 슬러지를 건조처리하는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기에 관한 것이다.
하수처리장, 식품공장과 섬유 및 제지공장 등의 각종 산업현장, 축산 농가에서 발생된 폐수를 후처리한 후 잔류물이나 분뇨 등의 유·무기성 슬러지는 함수율이 약 75~95% 정도에 이른다. 이렇게 함수율이 높은 슬러지를 그대로 매립할 경우에는 체적이 커서 운송비용이 증대되고 매립 용적 또한 많이 차지하게 될 뿐만 아니라, 대량으로 발생되는 침출수에 의해 토질 및 지하수 오염은 물론 환경공해를 유발하게 된다. 따라서 대부분의 슬러지는 일정 함수율 이하로 탈수 또는 건조시킨 후 소각, 재활용, 지중 매립, 해양투기 등의 방법으로 처리한다.
슬러지는 함유된 수분을 대략 30~40%이하로 탈수, 건조시키면 연소가 가능하여 에너지 자원으로 재활용 가치가 충분하고, 또한 매립물로서의 기준치에 적합하여 매립처리도 가능하기 때문에 그동안 다양한 건조장치가 개발되어 왔다.
건조는 크게 열풍 건조방식과 열전도 건조방식 및 마이크로파 가열방식으로 구분할 수 있다.
열풍 건조방식은 열풍의 가열방식에 따라 직접가열과 간접가열 방식이 있는데, 직접가열 방식은 중유, LPG 등의 연소가스 즉, 고온건조한 연소가스를 직접 건조공간 내부로 주입하는 방식이고, 간접가열 방식은 연소가스를 직접 주입하지 않고 열교환을 통해 생성된 열풍(건조가스)을 건조공간 내부로 주입하는 것이다. 열전도 건조방식은 열풍 또는 열매체가 건조대상물과 직접 접촉되는 대신에 금속판 등을 사이에 두고 접촉함으로써 표면에서의 열전도에 의해 건조대상물을 건조시키는 방법이다. 마이크로파 가열방식은 독립적으로 또는 다른 건조방식과 복합적으로 적용되는 것으로서, 건조장치에 마그네트론을 장착하여 이의 작동에 의해 피건조물 내부의 수분을 활성화(가열)하여 증발되도록 하는 방식이다.
한편, 건조기의 건조효율은 피건조물로의 열전달 속도 즉, ① 피건조물이 열전도매체(열풍 건조방식에서는 고온의 건조가스, 열전도 건조방식에서는 고온의 금속판)와 접촉하는 비표면적이 얼마나 큰가에 의해 주로 결정된다. 따라서 이론적으로는 피건조물에 고온의 건조가스가 직접 접촉하는 열풍 건조방식이 고수분을 함유하는 슬러지의 건조에 가장 적합하다. 그러나 대량의 슬러지를 처리하는 경우에는 건조가스와 건조재료(피건조물) 간 접촉효율이 낮아 열효율이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 낮은 접촉효율의 개선을 위하여, 등록특허 10-0436985(나선 축류식 열풍 건조기)는, 스크류의 중공샤프트에 다수의 통공과 통공막힘 방지판을 마련하여 통공을 통하여 배출되는 열풍으로 슬러지를 건조시키는 방식을 제시하고 있다(도 1a 참조). 공개특허 10-2013-0081441(유·무기성 함수폐기물 건조를 위한 난류접촉식 건조장치)은, 건조처리실의 격벽에 고온의 건조가스 공급을 위한 다수의 분공구와 구멍 막힘을 방지하는 분공판이 형성되어 있어 열공급실에서 형성된 고온건조가스를 건조처리실 내부로 공급하여 피건조물과 직접 접촉되도록 하는 건조장치에 관한 것이다(도 1b 참조).
이들 선행기술에 의하면, 피건조물은 스크류의 표면 또는 건조처리실과 열공급실 사이의 격벽을 통하여 간접 가열될 뿐만 아니라, 통공 또는 분공구를 통해 공급되는 고온의 건조열풍에 의해 직접 가열되므로 건조처리 효율이 상당히 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
그런데 선행기술에 제시된 것과 같이 직접가열을 위한 통공 또는 분공구와, 이의 폐색을 방지하기 위한 방지판이나 분공판이 설치된 건조기를 장기적으로 운전하거나, 피건조물이 점액성을 나타내는 경우에는 운전시간이 경과함에 따라 분공판 후방에 피건조물 덩어리가 붙어있는 상태로 열풍에 의해 굳어지면서 점차 개방구를 막아버리는 현상이 발생하였다.
등록특허 10-0436985 공개특허 10-2013-0081441
본 발명은 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은
(A) 격벽으로 이루어지는 공간으로서 액체성분이 함유된 피건조물이 하기 이송수단에 의해 파쇄/이송되면서 건조되며, 최소한 하부의 격벽에 하기 열공급실과 연통된 다수의 열풍공급구와, 상기 열풍공급구가 피건조물에 의해 막히는 것을 방지하기 위해 상기 열풍공급구와 소정 간격 이격되고 후단 방향으로만 개방된 덮개판이 설치되어 있는 건조처리실; (B) 다양한 열원에 의해 발생된 고온 건조가스를 상기 건조처리실의 열풍공급구로 공급하는 열공급실; 및 (C) 투입된 피건조물을 파쇄/이송하기 위하여 상기 건조처리실 내부공간의 하부영역에 종축 방향으로 설치된 하나 또는 복수개의 이송수단;을 포함하는 열풍식 건조기에 적용되는 것으로서,
상기 덮개판의 개방된 후방과 소정 간격을 두고 격벽을 관통하여 형성되고, 간헐적으로 격벽을 돌출하는 상하운동을 하여 덮개판의 개방된 후방의 격벽 표면에 고착된 피건조물 덩어리를 탈리시키는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기인 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 덮개판 후방에 피건조물 덩어리가 붙어있는 상태로 열풍에 의해 굳어지면서 점차 개방구를 막아버리는 현상이 방지되므로 열풍공급구를 통해 공급되는 고온의 건조열풍이 건조과정에서 계속해서 피건조물과 접촉하면서 피건조물을 직접 가열하게 되므로 건조처리 효율이 상당히 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1a, 1b는 각각 종래기술에 의한 열풍건조기의 열풍공급구와 폐색방지판을 보여주는 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 건조장치에서 건조처리실의 바닥을 이루는 부품에 덮개판이 조립된 상태를 보주는 사진.
도 3a, 3b는 각각 캠 시스템 구조가 적용된 본 발명에 의한 폐색 방지장치의 개념적 부분 측면 단면도와 부분 정면 단면도.
도 4는 크랭크 시스템 구조가 적용된 본 발명에 의한 폐색 방지장치의 개념도.
도 5는 본 발명에 의한 폐색 방지장치의 일부가 열풍공급실의 외부에 장착된 예의 개념도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
전술하였듯이 본 발명은, 건조처리실(10), 열공급실(20) 및 이송수단(30)을 포함하는 열풍식 건조기에 적용되는 열풍공급구 폐색 방지장치 및 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기에 관한 것이다. 폐색 방지장치를 제외한 각 부분의 구성 및 이들간의 관계는 종래기술에 의한 것과 같거나 유사할 수 있다. 이하에서 먼저 폐색 방지장치를 제외한 각 구성부에 대해 설명한다. 종래기술에 대한 예시도인 도 1b를 참조할 수 있다.
본 발명에서 건조처리실(10)은 피건조물이 전방에서 투입되어 파쇄·교반·이송되면서 열공급실(20)로부터의 건조공기 또는 고열로 피건조물에 함유된 수분을 증발시키는 기능을 하는 일종의 컨테이너이다. 건조처리실(10)에는 액체성분이 함유된 피건조물을 공급하기 위한 투입수단 및 건조된 피건조물을 내부공간에서 배출하기 위한 배출수단, 내부의 함습공기를 배기하는 배기수단이 설치될 수 있다.
건조처리실(10)의 최소한 하부 격벽(14)에는 열풍공급실로부터의 건조가스 이동을 위한 다수의 열풍공급구(11)가 형성되어 있고, 열풍공급구(11)의 건조처리실(10)측에는 피건조물에 의한 구멍 막힘을 방지하는 덮개판(12)이 설치되어 있다. 도 2에 본 발명에 의한 건조처리실(10) 바닥을 형성하는 부품에 덮개판(12)이 조립된 상태를 보여주는 사진을 첨부하였다. 사진에서 덮개판(12)이 형성된 쪽이 건조처리실(10) 방향이며 사진에는 나타나지 않는 열풍공급구(11)가 각 덮개판(12) 아래에 형성되어 있다.
본 발명에서 열공급실(20)은 다양한 열원에 의해 발생된 건조가스 또는 고열을 상기 건조처리실(10)로 공급하여 피건조물의 건조가 이루어지게 하는 기능 즉, 피건조물이 함유하고 있는 수분이 증발할 수 있도록 증발잠열을 제공하는 기능을 한다.
열공급실(20)은, 상기 건조처리실(10)과 이격된 공간에 위치하고 소정의 배관을 통해서 고온건조가스를 건조처리실(10)의 열풍공급구(11)로 공급할 수도 있으나(도시 생략), 건조기 구조의 단순화와 열전달의 효율화를 위해서, 최소한 상기 건조처리실(10)의 하면 외부, 바람직하게는 측면외부까지를 감싸는 구조의 컨테이너 형태인 것이 바람직하다.
열공급실(20)은 고온연소가스(이하 "건조가스"라 함) 또는 고열을 발생시키는 버너 등과 같은 소정의 열풍발생기를 가진다.
본 발명에서 상기 이송수단(30)은, 투입된 피건조물을 파쇄/이송하기 위하여 상기 건조처리실(10) 내부공간의 하부영역에 종축 방향으로 설치되는 것으로서, 예를 들면 하나 또는 복수개의 스크류일 수 있다.
본 발명은 이상과 같이 건조처리실(10), 열공급실(20) 및 이송수단(30)을 포함하는 열풍식 건조기에 적용되는 열풍공급구 폐색 방지장치 및 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기에 관한 것인데, 이하 폐색 방지장치를 중심으로 설명한다. 열풍식 건조기의 건조처리실(10) 격벽(14)에 형성된 열풍공급구(11), 덮개판(12) 및 폐색방지장치의 개념적 부분 측면(종축방향) 단면도와 부분 정면(종축 단면방향) 단면도를 각각 도 3a와 3b에 도시하였다.
본 발명에 의한 폐색 방지장치는, 상기 덮개판(12)의 개방된 후방과 소정 간격을 두고 격벽(14)에 관통구(13)가 형성되고, 간헐적으로 상기 관통구(13)를 통과하여 격벽(14)을 돌출하는 상승모드와 하강모드의 상하운동을 하여 덮개판(12)의 개방된 후방의 격벽(14) 표면에 고착된 피건조물 덩어리를 탈리시키게 된다. 달리 표현하면, 피건조물 덩어리가 달라붙어 덮개판(12) 후방의 개방구를 막게 되는 위치의 격벽(14)에 관통구(13)를 형성하고, 상기 관통구(13)을 통해서 관통구(13)에 긴밀게 삽입되는 '막대'를 이용하여 주기적으로 피건조물 덩어리를 밀어내는 장치이다.
가장 단순한 예로 본 발명에 의한 폐색 방지장치는 도 3a, 3b에 예시된 것처럼 캠 시스템일 수 있다. 구체적으로 설명하면 본 발명에 의한 폐색 방지장치는, 예컨대 모터와 같은 외부 동력원에 의해 회전하는 회전축(41)(주동절)과 상기 회전축(41)에 고정장착되어 회전축(41)과 함께 회전하면서 상승모드와 하강모드를 반복하는 캠(42), 및 하단이 상기 캠(42)의 작동면에 접하며, 상단이 상기 격벽(14)에 관통하여 삽입된 종동로드(43)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 종동로드(43)는 하강모드일 때 그 상단이 상기 격벽(14)의 내면과 일치되는 길이이고, 상기 캠(42)의 상승모드와 하강모드 사이의 간격(높낮이)은 대략 상기 격벽(14)의 내면과 상기 덮개판(12) 상면 사이의 간격에 일치되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 폐색 방지장치에서 중력의 방향이나 종동로드(43)의 마찰력 등의 이유로 캠(42)이 하강모드에 있을 때 종동로드(43)가 하강모드로 내려오지 못할 수가 있다. 이렇게 되면 종동로드(43)에 의한 '주기적 또는 간헐적' 밀어냄 효과가 나타나지 않게 된다. 이러한 상황을 방지하기 위하여, 하강모드일 때 상기 종동로드(43)를 후퇴시키는 탄성스프링이 추가되는 것이 바람직하다(도시 생략).
또 다른 본 발명에 의한 폐색 방지장치의 예는 크랭크 시스템일 수 있다. 도 4에 본 발명에 적용될 수 있는 단순한 구조의 크랭크 시스템을 도시하였다.
본 발명에 적용될 수 있는 크랭크 시스템은 종래 알려진 것과 같거나 유사할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 크랭크 시스템은, 예를 들면 모터와 같은 외부 동력원에 의해 왕복회전하는 크랭크축(51), 상기 크랭크축(51)에 고정장착되며, 크랭크축(51)의 회전축에서 이격된 힌지축을 가지는 크랭크핀(52), 일단이 상기 크랭크핀(52)에, 타단이 하기 종동로드(54)에 각각 힌지식으로 결합되는 커넥팅로드(53), 및 하단이 상기 커넥팅로드(53)에 힌지식으로 결합되고, 상단이 상기 격벽(14)을 관통하는 종동로드(54)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 의하면 도 4의 좌측 그림처럼 하강모드일 때는 종동로드(54)의 상단이 건조처리실(10) 격벽(14) 내면과 같은 높이로 유지되다가 크랭크축(51)이 부분회전하여 우측 그림처럼 상승모드일 때 종동로드(54)가 밀려올려지면서 '주기적 또는 간헐적' 밀어냄 효과가 발생하게 된다. 이때 두께를 가지는 관통구(13)에 의해 종동로드(54) 상단이 지지되지만 혹시나 종동로드(54)가 관통구(13)에서 빠져나오는 것을 원천적으로 방지하기 위하여 격벽(14)의 외면에 상기 종동로드(54)의 작동범위를 제한하는 지지관을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 폐색 방지장치와 열공급실(20)과는 특별한 연관관계가 없다. 그러나 전술하였듯이 건조기 구조의 단순화와 열전달의 효율화를 위해서, 열공급실(20)은 최소한 상기 건조처리실(10)의 하면 외부, 바람직하게는 측면외부까지를 감싸는 구조인 것이 바람직하다.
상기 열공급실(20)이 최소한 상기 건조처리실(10)의 하면 외부를 감싸는 구조인 경우, 본 발명에 의한 폐색 방지장치는 도 3a, 3b 및 4에 예시된 것처럼 열공급실(20) 내부의 건조처리실(10)과 열공급실(20) 사이의 격벽(14)에 인접하여 장착되는 것이 바람직하다. 또 다른 구조로서 도 5에 예시된 것처럼 캠 시스템인 경우 상기 회전축과 캠(42) 또는 스프링이, 크랭크 시스템인 경우 크랭크축(51), 크랭크핀(52) 및 커넥팅로드(53)가 열공급실(20)의 외부에 장착되고, 종동로드(54)가 상기 열공급실(20)을 관통하여 장착될 수도 있다. 이때 종동로드(54)를 감싸며 열공급실(20)을 차단하는 관통관이 형성될 수도 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의한 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 또는 이러한 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기에 의하면, 덮개판(12) 후방에 달라붙어 굳어진 피건조물 덩어리가 주기적-간헐적으로 제거된다. 따라서 열풍공급구(11)가 막히게 되는 현상이 방지되므로 열풍공급구(11)를 통해 공급되는 고온의 건조열풍이 연속하여서 피건조물과 접촉하면서 피건조물을 직접 가열하게 되므로 건조처리 효율이 최대화 된다.
또한 본 발명에 의하면 종래기술과는 달리 주기적으로 건조처리실(10)을 개방하고 작업자가 직접 건조처리실(10) 내부 격벽(14)에 고착되어 덮개판(12) 후방을 막아버린 피건조물 덩어리를 제거하는 작업을 할 필요가 없어지기 때문에 안전성 및 건조 효율성이 증대된다.
10. 건조처리실
11. 열풍공급구 12. 덮개판 13. 관통구
14. 격벽
20. 열공급실
30. 이송수단
41. 회전축 42. 캠 43. 종동로드
51. 크랭크축 52. 크랭크핀 53. 커넥팅로드
54. 종동로드

Claims (7)

  1. (A) 격벽으로 이루어지는 공간으로서 액체성분이 함유된 피건조물이 하기 이송수단에 의해 파쇄/이송되면서 건조되며, 최소한 하부의 격벽에 하기 열공급실과 연통된 다수의 열풍공급구와, 상기 열풍공급구가 피건조물에 의해 막히는 것을 방지하기 위해 상기 열풍공급구와 소정 간격 이격되고 후단 방향으로만 개방된 덮개판이 설치되어 있는 건조처리실; (B) 다양한 열원에 의해 발생된 고온 건조가스를 상기 건조처리실의 열풍공급구로 공급하는 열공급실; 및 (C) 투입된 피건조물을 파쇄/이송하기 위하여 상기 건조처리실 내부공간의 하부영역에 종축 방향으로 설치된 하나 또는 복수개의 이송수단;을 포함하는 열풍식 건조기에 적용되는 것으로서,
    상기 덮개판의 개방된 후방과 소정 간격을 두고 격벽을 관통하여 형성되고, 간헐적으로 격벽을 돌출하는 상하운동을 하여 덮개판의 개방된 후방의 격벽 표면에 고착된 피건조물 덩어리를 탈리시키는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    외부 동력원에 의해 회전하는 회전축,
    상기 회전축에 고정장착되어 회전축과 함께 회전하는 캠,
    하단이 상기 캠의 작동면에 접하며, 상단이 상기 격벽을 관통하는 종동로드를 포함하는 캠 시스템인 것을 특징으로 하는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    하강모드일 때 상기 종동로드를 후퇴시키는 탄성스프링이 추가되는 것을 특징으로 하는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    외부 동력원에 의해 회전하는 크랭크축,
    상기 크랭크축에 고정장착되며, 크랭크축의 회전축에서 이격된 힌지축을 가지는 크랭크핀,
    일단이 상기 크랭크핀에, 타단이 하기 종동로드에 각각 힌지식으로 결합되는 커넥팅로드, 및
    하단이 상기 커넥팅로드에 힌지식으로 결합되고, 상단이 상기 격벽을 관통하는 종동로드를 포함하는 크랭크 시스템인 것을 특징으로 하는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열공급실은 최소한 상기 건조처리실의 하면 외부를 감싸는 구조이며,
    열공급실 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치.
  6. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열공급실은 최소한 상기 건조처리실의 하면 외부를 감싸는 구조이며,
    상기 회전축과 캠 또는 크랭크축, 크랭크핀 및 커넥팅로드가 열공급실의 외부에 장착되고, 종동로드가 상기 열공급실을 관통하여 장착되는 것을 특징으로 하는 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치.
  7. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 의한 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기.
KR1020200024584A 2020-02-27 2020-02-27 열풍식 건조기의 열풍공급구 폐색 방지장치 및 폐색 방지장치가 장착된 열풍식 건조기 KR102322930B1 (ko)

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