KR101013576B1 - 폐타이어용 분쇄기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐타이어 분쇄기에 관한 것으로, 폐타이어의 재활용을 위하여 철심과 고무를 철심과 고무의 순도를 각각 높여 고품질의 철심과 고무 분말을 생산하고, 보수가 필요한 부분만을 선택하여 교체함으로써 보수비용을 절감함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기는, 고무가 붙은 철심을 공급받아 상기 철심으로부터 상기 고무를 박리함과 아울러 분쇄하는 분쇄 박리부와; 상기 분쇄 박리부에 의해 선별된 철심과 고무 중에서 상기 철심만을 선별하는 자력 선별부를 포함하며, 상기 분쇄 박리부는 투입구(11)와 배출구(12)가 각각 구비된 분쇄조(10), 상기 분쇄조의 내부에 나란하게 배열되며 회전방향과 회전속도를 달리하여 상기 철심에 붙은 고무를 뜯어 박리함과 아울러 분쇄하는 제1,2분쇄 드럼(20,30), 상기 제1,2분쇄 드럼을 구동하는 제1,2구동수단(40,50)을 포함하고, 상기 제1,2분쇄드럼은, 각각 중앙부에 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축(41,51)이 결합되는 홀이 구비된 원반형으로 형성되며 상기 제1,2회전축의 둘레부에 일정 간격을 두고 결합되는 다수의 제1,2고정판(23,33) 상기 제1,2고정판들의 사이에 교대로 반복 배치되는 다수의 제1,2분쇄칼날(21,31)과 제1,2스페이서(22,32) 및 상기 제1,2분쇄칼날과 제1,2스페이서에 관통 결합되는 다수의 제1,2고정핀(24,34)을 포함하고, 상기 제1,2분쇄칼날은 상기 제1,2고정판의 원주방향을 따라 배열되어 원형을 이루는 다수의 단위 칼날로 이루어지며 상기 제1,2스페이서는 환형으로 형성되되, 상기 제1,2분쇄칼날 및 제1,2스페이서는 상기 제1,2회전축의 사이에 냉각공간(25,35)을 형성하는 크기로 형성된다.

Description

폐타이어용 분쇄기{GRINDER OF WASTE TIRE}
본 발명은 폐타이어용 분쇄기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐타이어의 재활용을 위하여 철심과 고무를 철심과 고무의 순도를 각각 높여 고품질의 철심과 고무 분말을 생산하고, 보수가 필요한 부분만을 선택하여 교체함으로써 보수비용을 절감할 수 있는 폐타이어용 분쇄기에 관한 것이다.
산업혁명 이후 도시화, 집중화가 진행되고 있으며, 우리나라는 1960년대 이후 급속한 경제발전으로 자동차 산업이 발전되었고, 현재 차량 생산은 계속 증가추세에 있으며, 차량에 사용되는 타이어 또한 전세계적으로 한해 수천만개가 생산되고 있고 또 폐기되고 있다. 국내에서만 연간 폐기되는 폐타이어는 약 2000만개 정도로 이중 약 30~40%만이 재활용되고 있다.
따라서 폐타이어 처리와 재활용을 위한 많은 연구개발이 이루어지고 있다.
그러나, 타이어는 고무로 이루어지며 내부에는 여러 층의 금속층과 직물층이 매립된 구조로서 재활용이 어렵고, 폐타이어를 분쇄하여 고무분말로 제조하였다 하더라도 철심과 직물이 많이 잔존하고, 분리된 철심에도 고무성분이 많이 존재하여 재활용이 어려운 실정이다.
이에 따라 종래에는 고강성을 지니고 있어 사용용도가 높은 철심을 저가에 판매하거나 사업장에 방치하여 환경오염을 가속화시키는 주요요인이 되는 문제점이 있다.
분쇄(Size Reduction)라는 것은 기계적 역학적인 외력에 의해 고체상 물질을 세분화하여 입자경의 감소와 그 표면적의 증가를 가져오는 기계적 단위조작을 총칭하는 것이며, 현재 분쇄기술은 중요한 위치를 차지하고 있음은 주지된 사실이다.
이러한 분쇄조작에 관해서는 주로 요업공학, 재료공학 및 광산공학 등의 분야에서 수많은 연구가 진행되어 왔으며, 특히 분쇄효율을 중심으로 한 분쇄이론도 다수 제시되어 있다.
종래 폐타이어 재활용 분야에서도 분쇄기를 사용하고 있으나, 종래 폐타이어용 분쇄기는 물성이 다른 고무와 철심에 붙어있는 고무에 대한 분쇄 및 제거에 대하여 분쇄원리는 정립되어 있지 않는 상태이다.
특히나, 종래 폐타이어용 분쇄기는 철심에서 고무를 제거하는 기능보다는 입도를 작게 분쇄하는 기능을 수행하기 때문에 후속공정으로 철심에서 고무를 분리할 때 고무의 분리가 더 어려운 실정이다.
그리고, 고가의 내마모성 칼날 및 고정프레임은 마모시 전체를 교체해야하는 문제점을 안고 있어 제작비 및 유지관리비가 많이 드는 단점을 가지고 있다.
또한, 폐타이어의 분쇄시 고무에서는 자연적으로 열이 발생하게 되며, 이 열에 의해 칼날과 축, 고정프레임 등 자재의 열변형이 발생됨으로써 과다한 유지보수 비용이 소요되는 문제점도 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 철심에 붙은 고무를 박리 및 분쇄하는 전처리 공정을 통해 마그네틱을 이용한 철심 선별 공정의 효율성을 높여 철심의 순도를 높이고, 철심에 붙은 고무분말을 분쇄하여 생산할 수 있는 폐타이어용 분쇄기를 제공하려는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 고가의 내마모성 칼날 중에서 마모 등으로 인하여 교체가 필요한 부분만을 교체하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 폐타이어의 분쇄시 고무에서 자연발생하는 열을 냉각하여 자재의 열변형을 방지하려는데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐타이어용 분쇄기는, 고무가 붙은 철심을 공급받아 상기 철심으로부터 상기 고무를 박리함과 아울러 분쇄하는 분쇄 박리부와;
상기 분쇄 박리부에 의해 선별된 철심과 고무 중에서 상기 철심만을 선별하는 자력 선별부를 포함하며,
상기 분쇄 박리부는 투입구와 배출구가 각각 구비된 분쇄조, 상기 분쇄조의 내부에 나란하게 배열되며 회전방향과 회전속도를 달리하여 상기 철심에 붙은 고무를 뜯어 박리함과 아울러 분쇄하는 제1,2분쇄 드럼, 상기 제1,2분쇄 드럼을 구동하는 제1,2구동수단을 포함하고,
상기 제1,2분쇄드럼은, 각각 중앙부에 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축이 결합되는 홀이 구비된 원반형으로 형성되며 상기 제1,2회전축의 둘레부에 일정 간격을 두고 결합되는 다수의 제1,2고정판, 상기 제1,2고정판들의 사이에 교대로 반복 배치되는 다수의 제1,2분쇄칼날과 제1,2스페이서 및 상기 제1,2분쇄칼날과 제1,2스페이서에 관통 결합되는 다수의 고정핀을 포함하고,
상기 제1,2분쇄칼날은 상기 제1,2고정판의 원주방향을 따라 배열되어 원형을 이루는 다수의 단위 칼날로 이루어지며 상기 제1,2스페이서는 환형으로 형성되되, 상기 제1,2분쇄칼날 및 제1,2스페이서는 상기 제1,2회전축의 사이에 냉각공간을 형성하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 분쇄조 내부에 냉각공기를 송풍하는 냉각기가 포함될 수 있다.
본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기에 의하면, 한 쌍의 분쇄 및 박리날의 회전속도 제어를 통해 철심에 붙은 고무를 뜯는 방식으로 철심에서 제거한 후 분쇄함으로써 철심과 고무가 종류별로 선별되며, 따라서, 후속의 마그네틱 선별기에 의해 철심만을 선별함으로써 철심의 순도를 높여 철심을 고가로 공급할 수 있다.
그리고, 고가의 내마모성 칼날 중에서 마모 등으로 인하여 교체가 필요한 칼날만을 선택하여 교체할 수 있으므로 고가의 칼날의 교체에 따른 보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 폐타이어의 분쇄시 바람을 송풍하여 분쇄공간의 온도를 낮춤으로써 고무의 발열에 의한 자재의 열변형을 막을 수 있으므로 보수비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기의 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기의 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기의 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기에 적용된 분쇄드럼의 확대도.
도 5는 본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기에 적용된 분쇄칼날의 정면도.
도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기는, 고무가 붙은 철심(이하에서는 피분쇄물이라 한다)을 공급받아 상기 철심으로부터 상기 고무를 박리함과 아울러 분쇄하는 분쇄 박리부와; 상기 분쇄 박리부에 의해 선별된 철심과 고무 중에서 상기 철심만을 선별하는 자력 선별부로 구분된다.
상기 분쇄 박리부는 투입구(11)와 배출구(12)가 각각 구비된 분쇄조(10), 분쇄조(10)의 내부에 나란하게 배열되는 한 쌍의 제1,2분쇄 드럼(20,30) 및 제1,2분쇄 드럼(20,30)을 각각 개별적으로 구동하는 제1,2구동수단(40,50)으로 구성된다.
분쇄조(10)는 제1,2분쇄 드럼(20,30)이 설치되고 피분쇄물을 분쇄 및 박리할 수 있는 크기이며, 프레임(1)을 통해 지상으로부터 이격 설치된다.
제1,2분쇄 드럼(20,30)은 일정 간격(피분쇄물이 분쇄 박리될 수 있는 간격)을 두고 나란히 배치되며 도 4에서처럼, 다수의 제1,2분쇄 칼날(21,31)이 축방향을 따라 제1,2스페이서(22,32)를 사이에 두고 교대로 반복 설치된 구조이고, 제1,2분쇄 칼날(21,31)과 제1,2스페이서(22,32)의 견고한 고정 및 피분쇄물의 분쇄시 압력에 의해 밀리지 않도록 다수의 제1,2고정판(23,33)이 축방향을 따라 일정 간격을 두고 설치된다. 즉, 제1,2고정판(23,33)의 사이에 제1,2분쇄 칼날(21,31)과 제1,2스페이서(22,32)가 축방향을 따라 교대로 반복 배치되는 것이며, 이들은 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 배치되는 다수의 제1,2고정핀(24,34)의 관통에 의해 고정된다.
제1,2고정판(24,34)은 각각 중앙부에 제1,2구동수단(40,50)의 제1,2회전축(41,51)이 결합되는 홀이 구비된 원반형으로 형성되어, 상기 홀에 제1,2회전축(41,51)이 끼워짐으로써 제1,2회전축(41,51)의 둘레부에 밀착 결합된다.
제1,2분쇄 칼날(21,31)은 각각 외주면에 원주방향을 따라 예를 들어 일방향으로 경사진 다수의 톱니가 형성된 형태이며, 도 5에서와 같이, 다수(도면에서는 6개로 도시됨)의 단위 칼날(21-1,31-1,,,)이 원주방향을 따라 배열되어 원형을 이룬다. 단위 칼날(21-1,31-1,,,)은 각각 외주면에 톱니가 곡선형으로 형성되고 내주면은 직선으로 형성되며, 6개의 단위 칼날이 결합되면 제1,2분쇄 칼날(21,31)은 외주연은 원형으로 형성되고 내주연은 6각형으로 형성된다.
제1,2스페이서(22,32)는 중앙에 제1,2회전축(41,51)이 관통되는 환형으로 형성된다.
제1,2분쇄 칼날(21,31)과 제1,2스페이서(22,32)는 제1,2회전축(41,51)과의 사이에 냉각공간(25,35)을 형성하는 크기로 형성된다. 냉각공간(25,35)은 제1,2분쇄 칼날(21,31)과 제1,2회전축(41,51)이 접촉되지 않도록 형성되어 피분쇄물의 분쇄시 열이 발생되어 제1,2분쇄 칼날(21,31)에 전도되더라도 제1,2회전축(41,51)에는 전도되지 않도록 한다.
이와 같은 구성의 제1,2분쇄 드럼(20,30)은 제1,2분쇄 칼날(21,31)과 제1,2스페이서(22,32)가 어긋나도록 배열되며, 제1,2구동수단(40,50)에 의해 회전방향이 서로 반대 방향이고 회전속도가 서로 다르게 구동된다.
제1,2구동수단(40,50)은 예를 들어 제1,2분쇄 드럼(20,30)을 각각 구동하기 위한 구동모터 및 상기 구동모터를 구동원으로 하여 제1,2분쇄 드럼(20,30)을 각각 회전시키는 제1,2회전축(41,51)으로 구성된다.
본 발명은 냉각공간(25,35)에 의해 분쇄열이 제1,2회전축(41,51)에 전도되지 않도록 차단할 수 있지만, 모든 자재에 대한 냉각 효과를 높이기 위하여 냉각기(60)가 포함될 수 있다.
냉각기(60)는 저온(분쇄열보다 낮은 온도로서 특정 수치로 한정하지 않는다)의 바람을 송풍하여 분쇄조(10) 내부의 열을 식히며, 분쇄조(10)에는 분쇄열을 회수한 공기가 배출되는 통공이 형성될 수 있다. 물론, 별도의 구동없이 분쇄조(10) 내부를 냉각할 수 있도록 공기가 통하는 구멍만 형성될 수도 있다.
상기 자력 선별부는, 분쇄조(10)에서 배출되는 철심과 고무 분말에서 자력에 의해 선별되는 철심을 선별함으로써 철심과 고무 분말을 분리하는 것이며, 예를 들어 철심의 선별효율을 증대하기 위하여 상하로 배치되는 제1,2마그네틱 컨베이어벨트(70,80)가 사용될 수 있다.
제1마그네틱 컨베이어벨트(70)는 한 쌍의 드럼(71,72) 및 한 쌍의 드럼(71,72)에 무한궤도로 감겨 회전하며 철심과 고무 분말을 이송하는 벨트(73)로 구성되어, 분쇄조(10)의 배출구(12) 하부에 배치된다. 한 쌍의 드럼(71,72) 중에서 분쇄조(10)에서 먼 곳에 배치되는 드럼(72)은 자력을 띠는 마그네틱 드럼으로서 벨트(73)를 타고 이송되는 철심을 자력으로 부착한다. 제1마그네틱 컨베이어벨트(70)는 제2마그네틱 컨베이어벨트(80)에 의해 선별되지 못한 철심을 선별한다.
제2마그네틱 컨베이어벨트(80)는 벨트(81) 및 벨트(81)의 표면에 폭방향으로 배열되며 상호 간에 일정 간격을 두고 이격되는 다수의 마그네틱 바(82)로 구성되며, 제1마그네틱 컨베이어벨트(70)의 출구단 상부에 배치된다. 마그네틱 바(82)는 벨트(81)에 의해 무한궤도로 회전하면서 제1마그네틱 컨베이어벨트(70)를 따라 이송되는 철심을 자력 부착하여 선별한다.
본 발명에 의한 폐타이어용 분쇄기의 작용은 다음과 같다.
1. 피분쇄물 투입.
제1,2구동수단(40,50)을 구동하여 기기를 셋팅(냉각기(60)가 적용된 경우 냉각기(60)도 구동)한 상태에서 고무가 붙은 철심의 피분쇄물을 분쇄조(10)의 투입구(11)를 통해 투입한다.
2. 고무 박리 및 분쇄.
제1,2구동수단(40,50)에 의해 제1,2분쇄 드럼(20,30)이 각각 회전하게 되는데, 제1,2분쇄 드럼(20,30)은 서로 반대 방향(도 2를 기준으로 할 때 제1분쇄 드럼(20)은 시계 방향, 제2분쇄 드럼(30)은 반시계 방향)으로 회전하여 피분쇄물을 투입구(11)측에서 공급받아 하부의 배출구(12)로 철심과 고무 분말이 배출되도록 한다.
제1,2분쇄 드럼(20,30)은 회전방향이 반대인 동시에 회전 속도가 다르기 때문에, 설명의 편의를 위해 제1분쇄 드럼(20)보다 제2분쇄 드럼(30)의 회전속도가 빠른 것으로 설명하면, 제1분쇄 드럼(20)이 피분쇄물을 잡은 상태에서 제2분쇄 드럼(30)이 회전하여 고무를 박리하는 기능을 하게 된다. 즉 이 과정을 통해 피분쇄물이 철심과 고무로 분리된다. 또한, 분리된 철심과 고무는 제1,2분쇄 드럼(20,30)에 의해 작게 분쇄되어 배출구(12)를 통해 분쇄조(10)에서 배출된다.
3. 철심 선별.
분쇄조(10)에서 배출된 철심과 고무 분말은 제1마그네틱 컨베이어벨트(70)의 벨트(71)를 타고 이송되며, 이 과정에서 제2마그네틱 컨베이어벨트(80)의 마그네틱 바(82)가 자력에 의해 철심을 부착하여 선별한다. 이어서, 마그네틱 바(82)에 의해 선별되지 못한 철심은 제1마그네틱 컨베이어벨트(70)의 드럼(72)에 자력 부착된다.
이로써, 철심과 고무 분말이 선별되어 별도로 적재된다.
이와 같은 선별과 분쇄 과정 중에 분쇄조(10) 내부에는 고무 자체의 고온의 열이 발열된다. 고온의 열은 분쇄조(10) 내부의 제1,2분쇄 드럼(20,30)에 전도되지만, 냉각공간(25,35)에 의해 제1,2회전축(41,51) 등에는 전도되지 않으므로 제1,2회전추구(41,51) 등의 열변형이 발생되지 않는다. 제1,2분쇄 칼날(21,31)은 열코팅된 내마모성이 강한 제품이기 때문에 열에 의한 변형을 일으키지 않는다.
또한, 냉각기(60)가 적용된 경우 분쇄조(10) 내부에는 상대적으로 저온의 바람이 송풍되어 분쇄조(10) 내부를 식히게 되므로 분쇄조(10) 등 모든 구성요소의 열변형을 방지할 수 있다.
제1,2분쇄 칼날(21,31)은 철심과 고무를 분쇄 및 고무를 박리하기 때문에 내마모성이 강하더라도 경시적으로 마모가 발생될 수 있으며, 제1,2분쇄 칼날(21,31)의 마모시 본 발명은 원주방향으로 볼 때 교체가 필요한 단위 칼날만을 교체함으로써 보수가 가능하다. 예를 들어, 하나의 원을 형성하는 다수의 단위 칼날 중에서 일부 단위 칼날만의 교체가 필요할 수 있고, 또한, 축방향을 따라 좌우 양측 보다는 중앙부가 더 마모될 것이므로 중앙부에 배치되는 제1,2분쇄 칼날(21,31)의 교체가 필요할 수 있으며, 제1,2단위 칼날의 교체가 필요한 경우 제1,2분쇄 드럼(20,30), 제1,2분쇄 칼날(21,31) 전체를 교체하지 않고 교체가 필요한 부분만 교체한다.
10 : 분쇄조, 20,30 : 제1,2분쇄 드럼
21,31 : 제1,2분쇄 칼날, 22,32 : 제1,2스페이서
23,33 : 제1,2고정판, 24,34 : 제1,2고정핀
25,35 : 냉각공간, 40,50 : 제1,2구동수단
60 : 냉각기, 70,80 : 제1,2마그네틱 컨베이어벨트

Claims (3)

  1. 고무가 붙은 철심을 공급받아 상기 철심으로부터 상기 고무를 박리함과 아울러 분쇄하는 분쇄 박리부와;
    상기 분쇄 박리부에 의해 선별된 철심과 고무 중에서 상기 철심만을 선별하는 자력 선별부를 포함하며,
    상기 분쇄 박리부는 투입구(11)와 배출구(12)가 각각 구비된 분쇄조(10), 상기 분쇄조의 내부에 나란하게 배열되며 회전방향과 회전속도를 달리하여 상기 철심에 붙은 고무를 뜯어 박리함과 아울러 분쇄하는 제1,2분쇄 드럼(20,30), 상기 제1,2분쇄 드럼을 구동하는 제1,2구동수단(40,50)을 포함하고,
    상기 제1,2분쇄드럼은, 각각 중앙부에 상기 제1,2구동수단의 제1,2회전축(41,51)이 결합되는 홀이 구비된 원반형으로 형성되며 상기 제1,2회전축의 둘레부에 일정 간격을 두고 결합되는 다수의 제1,2고정판(23,33) 상기 제1,2고정판들의 사이에 교대로 반복 배치되는 다수의 제1,2분쇄칼날(21,31)과 제1,2스페이서(22,32) 및 상기 제1,2분쇄칼날과 제1,2스페이서에 관통 결합되는 다수의 제1,2고정핀(24,34)을 포함하고,
    상기 제1,2분쇄칼날은 상기 제1,2고정판의 원주방향을 따라 배열되어 원형을 이루는 다수의 단위 칼날로 이루어지며 상기 제1,2스페이서는 환형으로 형성되되, 상기 제1,2분쇄칼날 및 제1,2스페이서는 상기 제1,2회전축의 사이에 냉각공간(25,35)을 형성하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐타이어용 분쇄기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 분쇄조의 내부와 연통 가능하게 설치되며 바람을 상기 분쇄조에 공급하여 상기 분쇄조 내부를 냉각하는 냉각기(60)가 포함되는 것을 특징으로 하는 폐타이어용 분쇄기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 자력 선별부는, 상기 분쇄조의 배출구 하부에 배치되며 일측에 마그네틱 드럼이 구비되어 상기 분쇄조에서 배출되는 철심을 자력 선별하는 제1마그네틱 컨베이어벨트(70), 상기 제1마그네틱 컨베이어 벨트의 상부에 배치되며 상기 제1마그네틱 컨베이어 벨트를 따라 이송되는 철심을 자력 선별하는 제2마그네틱 컨베이어벨트(80)로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어용 분쇄기.
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