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KR102130345B1 - 트윈 스파이럴 스팀 건조기 - Google Patents

트윈 스파이럴 스팀 건조기 Download PDF

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KR102130345B1
KR102130345B1 KR1020200011342A KR20200011342A KR102130345B1 KR 102130345 B1 KR102130345 B1 KR 102130345B1 KR 1020200011342 A KR1020200011342 A KR 1020200011342A KR 20200011342 A KR20200011342 A KR 20200011342A KR 102130345 B1 KR102130345 B1 KR 102130345B1
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South Korea
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KR1020200011342A
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손성래
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손성래
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Abstract

본 발명은 수분이 다량 함유된 음식물쓰레기나 슬러지 등을 건조시키는 건조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상하 이중의 몸체공간부을 구비하여 상부몸체공간부를 통해 하부몸체공간부로 수분이 함유된 슬러지 등을 공급하고, 하부몸체공간부에는 좌우 양측으로 대치하여 설치되는 한 쌍의 나선형 교반기가 서로 반대방향으로 회전하면서 수납된 슬러지를 교반시키는 동시에 하부몸체공간부의 외면부에 설치되는 히터를 통해 내부로 열을 가해 슬러지를 건조시키고, 건조시에 발생되는 스팀을 상부몸체공간부의 가장자리부에 구비되는 공간부를 통해 외부로 배출하면서 상부몸체공간부의 열손실을 최소화하도록 구성함으로써 슬러지의 건조효율을 획기적으로 향상시키는 트윈 스파이럴 스팀 건조기에 관한 것이다.

Description

트윈 스파이럴 스팀 건조기{A Steam Dryer}
본 발명은 수분이 다량 함유된 음식물쓰레기나 슬러지 등을 건조시키는 건조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상하 이중의 몸체공간부을 구비하여 상부몸체공간부를 통해 하부몸체공간부로 수분이 함유된 슬러지 등을 공급하고, 하부몸체공간부에는 좌우 양측으로 대치하여 설치되는 한 쌍의 나선형 교반기가 서로 반대방향으로 회전하면서 수납된 슬러지를 교반시키는 동시에 하부몸체공간부의 외면부에 설치되는 히터를 통해 내부로 열을 가해 슬러지를 건조시키고, 건조시에 발생되는 스팀을 상부몸체공간부의 가장자리부에 구비되는 공간부를 통해 외부로 배출하면서 상부몸체공간부의 열손실을 최소화하도록 구성함으로써 슬러지의 건조효율을 획기적으로 향상시키는 트윈 스파이럴 스팀 건조기에 관한 것이다.
일반적으로 하수슬러지 및 음식물 쓰레기는 다량의 수분을 포함하고 있으므로 이를 탈수시켜서 수분이 적은 형태로 만들고 중간처리 단계를 거쳐 최종 매립 혹은 재생처리를 통해 재활용하게 된다.
특히 식당 또는 일반 가정에서 매일 배출되는 음식물쓰레기는 적당한 습도와 온도를 유지하면서 건조시키면, 동물의 사료, 유기질이 풍부한 양질의 퇴비, 연료 보조재 등으로 재활용할 수 있다.
하지만, 일반 생활쓰레기와 함께 버려져 매립 또는 소각되는 경우, 음식물쓰레기로 인해 다른 생활쓰레기까지 오염시켜서 악취는 물론이고 침출수, 오폐수 발생으로 인한 환경, 토질, 수질오염 등 많은 사회적 문제를 초래할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 탈수 및 건조설비는 고도의 산업 및 경제 발전을 이룬 국가들이 20년 정도 빨리 연구가 시작되어 원천설비를 보유하고 있으며, 현재 산업현장에서 많이 사용되고 있는 탈수기는 벨트프레스(Belt press), 원심탈수기(Decanter), 스크류프레스(Screw press) 및 필터프레스(Filter press)가 사용되고 있다.
이러한 탈수기에 있어 미국，일본 및 EU국가 등에서는 건조기의 고성능화，복잡화，대형화 및 친환경적 방향으로 기술개발이 진행되고 있으며，특히 차세대 건조기술에 대한 연구와 제품개발도 활발히 진행되고 있다.
또한 건조설비는 건조 원리에 따라서 열전도 건조(진공건조, 드럼건조 등), 복사건조(고주파, 적외선 등), 대류건조(하이브리드 건조기, 배기가스 순환건조기, 유동층건조기, 충돌제트기류 건조기 등)로 나뉘고, 건조기 형식에 따라서 유동층건조기, 드럼건조기, 디스크건조기 등으로 나뉘어진다.
종래에는 음식물쓰레기나 슬러지의 건조를 위해 디스크건조기 방식을 많이 적용하고 있으며, 마이크로파(Microwave), 근적외선(Near Infrared Wave), 열풍 등을 결합한 건조방식은 초기 장치 설치비용이 높고，전력소모가 많으며，운영비가 많이 들어 적용에 제한적이다.
따라서, 음식물쓰레기와 하수슬러지가 발생하는 사업장에서 바로 건조가 가능하며, 초기 설치비 및 운영비가 저렴하면서도, 시간당 처리용량이 높은 건조기 개발이 절실히 요구된다.
또한 최근에는 고온의 스팀을 이용하여 음식물쓰레기를 건조시키는 방식이 제시되고 있으나, 이 방식의 경우 스팀의 열이 건조기 중심부까지 전달되지 않고 건조기 외곽 겉표면 쪽으로 치우쳐 있는 음식물쓰레기만 살짝 건조시키게 되고, 결국 음식물쓰레기가 죽처럼 뭉치거나 공처럼 둥글게 말리면서 함수율을 원하는 만큼 떨어뜨리는데 어려움이 있는 등 전반적으로 건조 효율 및 처리 효율이 낮은 단점이 있다.
KR 10-1498123 (등록번호) 2005.06.21. KR 10-1915527 (등록번호) 2018.10.31. KR 10-1788390 (등록번호) 2017.10.13.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,
상하 이중의 몸체공간부을 구비하여 상부몸체공간부를 통해 하부몸체공간부로 수분이 함유된 슬러지 등을 공급하고, 하부몸체공간부에 좌우 양측 대칭으로 설치되는 한 쌍의 나선형 교반기가 서로 반대방향으로 회전하면서 수납된 슬러지를 교반시키고 동시에 하부몸체공간부의 외면부에 설치되는 히터를 통해 내부로 열을 가해 슬러지를 건조시키는 트윈 스파이럴 스팀 건조기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 슬러지 건조시에 하부몸체공간부에서 발생되는 스팀을 상부몸체공간부의 가장자리부에 구비되는 공간부를 통해 외부로 배출하면서 상부몸체공간부의 온도 저하를 막아 열손실을 최소화하여 슬러지의 건조효율을 더욱 향상시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 하부몸체공간부에 설치되는 나선형 교반기를 작은 피치의 나선부와 큰 피치의 나선부를 하나의 회동축에 설치하되 이를 좌우 양측에 대칭되도록 한 쌍으로 설치하고 이들이 서로 반대방향으로 회전되도록 하여 슬러지의 교반(분산)이 효율적으로 이루어지도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상부몸체공간부에 다수의 히터봉을 설치하여 하부몸체공간부에서 발생되는 스팀 열과 히터봉에서 가열되는 열을 통해 상부몸체공간부의 온도를 하부몸체공간부의 온도와 대등하게 유지토록 함으로써 하부몸체공간부의 열손실을 최소화하여 건조 작업의 효율을 높이는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 하부몸체공간부의 하부 중앙부측에 모터에 의해 회동되는 회동축과 그 외부면에 교반날개가 구비된 보조교반기를 더 설치하여 한 쌍의 나선형 교반기에서 교반되지 못하는 잉여 슬러지를 교반시키도록 함으로써 교반 작업 효율을 향상시키는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부측으로 수분이 함유된 슬러지와 촉매제가 공급되는 투입구가 구비되고 내부가 중공으로 된 상부몸체부(110)와; 상기 상부몸체부(110)의 하부면에 연이어 구비되면서 내부에 슬러지 수납공간이 형성되는 하부몸체부(120); 상기 하부몸체부(120)의 내부 중간 양측에 서로 대향하여 설치되고 이들이 서로 반대방향으로 회전하면서 상기 하부몸체부(120)의 내부에 수납되는 슬러지를 섞어 혼합(교반)시키는 교반기(130);를 포함하며, 상기 교반기(130)는 상기 하부몸체부(120)의 중간 내부 일측에 설치되는 제1교반기(140)와 상기 제1교반기(140)의 타측으로 대칭되어 설치되는 제2교반기(150)가 서로 한 쌍으로 이루어지고; 상기 제1교반기(140)는 제1회동축(141)과, 상기 하부몸체부(120)의 외부에 구비되면서 상기 제1회동축(141)를 구동시키는 제1모터(142), 상기 제1회동축(141)의 외부면에 작은 피치의 나선형으로 돌출되는 제1작은나선부(143), 및 상기 제1작은나선부(143)에 연이어 구비되고 이보다 큰 피치의 나선형으로 상기 제1회동축(141)의 외부면에 돌출되는 제1큰나선부(144)를 포함하고; 상기 제2교반기(150)는 제2회동축(151)과, 상기 하부몸체부(120)의 외부에 구비되면서 상기 제2회동축(151)를 구동시키는 제2모터(152), 상기 제2회동축(151)의 외부면에 작은 피치의 나선형으로 돌출되는 제2작은나선부(153), 및 상기 제2작은나선부(153)에 연이어 구비되고 이보다 큰 피치의 나선형으로 상기 제2회동축(151)의 외부면에 돌출되는 제2큰나선부(154)를 포함하며, 상기 하부몸체부(120)의 외부면에는 상기 하부몸체부(120)의 하부측 곡면 외부면에 면접촉되어 상기 하부몸체부(120)의 내부로 열을 가열하여 공급하는 다수개의 히터플레이트(160)가 설치되고; 작은 피치의 제1작은나선부(143)와 큰 피치의 제1큰나선부(144)는 크기가 다른 일측나선날개와 타측나선날개가 서로 대향 설치되어 각각 한 쌍으로 구성되되, 상기 제1회동축(141)에는, 작은 피치의 제1작은나선부(143)의 일측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제1작은연결대와, 상기 제1작은나선부(143)의 타측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제1작은연결대보다 큰 높이의 제2큰연결대; 큰 피치의 제1큰나선부(144)의 일측나선날개 양측이 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제3큰연결대, 및 상기 제1큰나선부(144)의 타측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제3큰연결대보다 높이가 작은 제4작은연결대가 구비되고, 작은 피치의 제2작은나선부(153)와 큰 피치의 제2큰나선부(154)는 크기가 다른 일측나선날개와 타측나선날개가 서로 대향 설치되어 각각 한 쌍으로 구성되되, 제2회동축(151)에는, 작은 피치의 제2작은나선부(153)의 일측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제5작은연결대와, 상기 제2작은나선부(153)의 타측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제5작은연결대보다 큰 높이의 제6큰연결대; 큰 피치의 제2큰나선부(154)의 일측나선날개 양측이 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제7큰연결대, 및 상기 제2큰나선부(154)의 타측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제7큰연결대보다 높이가 작은 제8작은연결대가 구비된다.
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또한 본 발명의 상기 제1교반기(140)의 상기 제1회동축(141)의 외부면에 구비되는 작은 피치의 상기 제1작은나선부(143)와 상기 제1큰나선부(144)는 각각 상기 제1회동축(141)의 외측으로 2개의 나선돌기(G)가 서로 대향되면서 돌출하여 나선형이 되도록 설치되고, 상기 제2교반기(150)의 상기 제2회동축(151)의 외부면에 구비되는 작은 피치의 제2작은나선부(153)와 상기 제2큰나선부(154)도 각각 상기 제2회동축(151)의 외측으로 2개의 나선돌기(G)가 서로 대향되면서 돌출하여 나선형이 되도록 설치된다.
또한 본 발명의 상기 제1작은나선부(143)의 피치(L1)와 상기 제1큰나선부(144)의 피치(L2)는 1:2의 비율이고, 상기 제2작은나선부(153)의 피치(L3)와 상기 제2큰나선부(154)의 피치(L2)도 1:2의 비율로 구성된다.
또한 본 발명의 상기 제1교반기(140)에 구비되는 상기 제1작은나선부(143)와 상기 제2교반기(150)에 구비되는 상기 제2작은나선부(153)는 서로 대각선으로 대향되어 설치되고, 상기 제1교반기(140)에 구비되는 상기 제1큰나선부(144)와 상기 제2교반기(150)에 구비되는 상기 제2큰나선부(154)도 서로 대각선으로 대향되어 설치된다.
또한 본 발명의 상기 하부몸체부(120)의 내측 중앙 하부측인 상기 제1교반기(140)와 상기 제2교반기(150) 사이의 하부측에는 제3모터(181a)에 의해 회전되는 제3회동축(181)과 상기 제3회동축(181)의 외주면에 돌출되는 제3교반날개(182)로 구성되는 제3교반기(180)가 더 설치된다.
또한 본 발명의 상기 상부몸체부(110)에는 측면벽체와 상부면체 내부에 형성되면서 이들이 서로 연통되며 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 발생되는 스팀을 유입 순환하여 외부로 배출하는 스팀배출통로(113)가 구비된다.
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본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기는 상하 이중의 몸체공간부을 구비하여 상부몸체공간부를 통해 하부몸체공간부로 수분이 함유된 슬러지 등을 공급하고, 하부몸체공간부에 좌우 양측 대칭으로 설치되는 한 쌍의 나선형 교반기가 서로 반대방향으로 회전하면서 수납된 슬러지를 교반시키고 동시에 하부몸체공간부의 외면부에 설치되는 히터를 통해 내부로 열을 가해 슬러지를 건조시켜 건조효율이 향상된다.
또한 본 발명은 슬러지 건조시에 하부몸체공간부에서 발생되는 스팀을 상부몸체공간부의 가장자리부에 구비되는 공간부를 통해 외부로 배출하면서 상부몸체공간부의 열손실을 최소화하여 슬러지의 건조효율을 더욱 향상시키는 장점이 있다.
또한 본 발명은 하부몸체공간부에 설치되는 나선형 교반기를 작은 피치의 나선부와 큰 피치의 나선부를 하나의 회동축에 설치하되 이를 좌우 양측에 대칭되도록 한 쌍으로 설치하고 이들이 서로 반대방향으로 회전되도록 하여 슬러지의 교반이 효율적으로 이루어진다.
또한 본 발명은 상부몸체공간부에 다수의 히터봉을 설치하여 하부몸체공간부에서 발생되는 스팀 열과 히터봉에서 가열되는 열을 통해 상부몸체공간부의 온도를 하부몸체공간부의 온도와 대등하게 유지토록 함으로써 하부몸체공간부의 열손실을 최소화하여 건조 작업의 효율을 높이는 장점이 있다.
또한 본 발명은 하부몸체공간부의 하부 중앙부측에 회동축과 그 외부면에 교반날개가 구비된 보조교반기를 더 설치하여 한 쌍의 나선형 교반기에서 교반되지 못하는 잉여 슬러지를 교반시키도록 함으로써 교반 작업 효율이 더욱 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기의 개략적인 상태단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기의 일측면 상태단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기의 평면에 대한 상태단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기의 내부에 설치되어 청소용 에어를 공급하는 에어공급기의 상태단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기의 내부에 설치되어 슬러지 등을 교반시키는 트윈 나선형 교반기의 개략적인 상태도와 슬러지가 이동되면서 교반되는 상태도이고,
도 6은 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기의 몸체부 하부에 열을 가하는 히터부의 설치 상태도이고,
도 7은 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기의 상부측으로 슬러지와 촉매제 등이 내부로 공급되고 트윈 나선형 교반기가 회전되면서 이들을 교반시키는 작동상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기(100)는 도 1 내지 7에 도시되어 있는 바와 같이,
상부측에 수분이 많이 함유된 음식물쓰레기나 슬러지(이하 슬러지라 함)가 공급되는 제1투입구(111)와 슬러지와 혼합되면서 발열되는 촉매제가 공급되는 제2투입구(112)가 구비되고 내부가 중공 형상으로 된 상부몸체부(110)와;
상기 상부몸체부(110)의 하부면에 연이어 구비되면서 지지대(121)에 고정되고 내부에 슬러지 수납공간이 형성되는 하부몸체부(120);
상기 하부몸체부(120)의 내부 중간 양측에 서로 대향하여 설치되고 이들이 서로 반대방향으로 회전하면서 상기 하부몸체부(120)의 내부에 수납되는 슬러지를 섞어 혼합(교반)시키는 교반기(130);를 포함하며,
상기 교반기(130)는 상기 하부몸체부(120)의 중간 내부 일측에 설치되는 제1교반기(140)와 상기 제1교반기(140)의 타측으로 대칭되어 설치되는 제2교반기(150)가 서로 한 쌍으로 이루어지고,
상기 제1교반기(140)는 상기 하부몸체부(120)를 관통하여 내부에 설치되는 제1회동축(141)과, 상기 하부몸체부(120)의 외부에 구비되면서 상기 제1회동축(141)를 구동시키는 제1모터(142), 상기 제1회동축(141)의 외부면에 작은 피치의 나선형으로 돌출되는 제1작은나선부(143), 및 상기 제1작은나선부(143)에 연이어 구비되고 이보다 큰 피치의 나선형으로 돌출되는 제1큰나선부(144)로 구성되고,
상기 제2교반기(150)는 상기 하부몸체부(120)를 관통하여 내부에 설치되는 제2회동축(151)과, 상기 하부몸체부(120)의 외부에 구비되면서 상기 제2회동축(151)를 구동시키는 제2모터(152), 상기 제2회동축(151)의 외부면에 작은 피치의 나선형으로 돌출되는 제2작은나선부(153) 및 상기 제2작은나선부(153)에 연이어 구비되고 이보다 큰 피치의 나선형으로 돌출되는 제2큰나선부(154)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 트윈 스파이럴 스팀 건조기(100)는 상기 제1투입구(111)로 슬러지를 상기 제2투입구(112)로 촉매제(석회와 과산화수소 등)를 투입하여 상기 상부몸체부(110)를 거쳐 상기 하부몸체부(120)의 내부로 수납된다.
이어 상기 제1모터(142)와 상기 제2모터(152)를 구동하여 상기 제1교반기(140)과 상기 제2교반기(150)를 회전시키게 되면, 상기 제1회동축(141)과 상기 제2회동축(151)이 각각 회전되면서 그 외부면에 나선형으로 구비된 상기 제1작은나선부(143)와 제1큰나선부(144) 및 상기 제2작은나선부(153)와 제2큰나선부(154)가 회전되면서 상기 하부몸체부(120)의 내부로 수납된 슬러지를 서로 뒤섞어 혼합(교반)하여 열전달이 쉬운 작은 알갱이들로 분산시킨다.
본 발명의 상기 하부몸체부(120)의 외부면에는 열을 발생시키는 다수개의 히터플레이트(160)가 설치되어 있다.
상기 히터플레이트(160)는 판 형상으로 되어 상기 하부몸체부(120)의 외부면에 장착할 수 있도록 하여 정비성이 양호하도록 하고 또 그 내부면에 지그재그로 히터선이 삽설되는 구조로 되어 전원 공급에 의해 가열되도록 설치함으로써 상기 하부몸체부(120)를 간접적으로 가열하도록 설치되어 있다.
상기와 같이 상기 제1투입구(111)로 슬러지를 상기 제2투입구(112)로 촉매제(석회와 과산화수소 등)를 투입하여 상기 하부몸체부(120)의 내부로 공급하고 상기 교반기(130)를 통해 이들을 교반시키게 되면 슬러지와 촉매제가 서로 혼합되어 섞이면서 화학반응이 일어나 일정온도 이상으로 상승하게 된다.
이와 동시에 상기 히터플레이트(160)를 통해 간접적으로 상기 하부몸체부(120)를 가열하게 되면 상기 하부몸체부(120)의 내부의 온도가 급상승하여 슬러기의 건조가 용이하게 이루어지고, 이어 상기 하부몸체부(120)의 내부에는 다량의 습기가 발생하게 된다. 상기 하부몸체부(120)의 내부에 발생되는 습기는 후술하는 통로를 통해 외부로 배출된다.
본 발명의 상기 하부몸체부(120)의 외측에는 상기 히터플레이트(160)와 일정 간격 이격 설치되어 상기 하부몸체부(120)의 가열온도가 외측으로 빠져나가는 것을 막아주는 하부몸체단열부(170)가 설치되어 있다.
따라서 상기 히터플레이트(160)를 통해 가열되는 에너지는 상기 하부몸체단열부(170)에 의해 그 대부분이 상기 하부몸체부(120)의 내부로 전달될 수 있어 외부로의 손실에너지가 최소화되어 가열비용을 절감할 수 있다.
한편, 상기 제1교반기(140)의 상기 제1회동축(141)의 외부면에 구비되는 작은 피치의 상기 제1작은나선부(143)와 상기 제1큰나선부(144)는 각각 상기 제1회동축(141)의 외측으로 2개의 나선돌기(G)가 서로 대향되도록 돌출하여 나선형이 되도록 한다.
마찬가지로,
상기 제2교반기(150)의 상기 제2회동축(151)의 외부면에 구비되는 작은 피치의 제2작은나선부(153)와 상기 제2큰나선부(154)도 각각 상기 제2회동축(151)의 외측으로 2개의 나선돌기(G)가 서로 대향되도록 돌출하여 나선형이 되도록 한다. 또한 본 발명은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 작은 피치를 갖는 상기 제1작은나선부(143)와 큰 피치를 갖는 상기 제1큰나선부(144)는 크기가 다른 일측나선날개와 타측나선날개가 서로 대향 설치되어 각각 한 쌍으로 구성된다. 여기서 상기 제1회동축(141)에는, 작은 피치의 제1작은나선부(143)의 일측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제1작은연결대와, 상기 제1작은나선부(143)의 타측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제1작은연결대보다 큰 높이의 제2큰연결대가 구비되어 있다. 또한 상기 제1회동축(141)에는, 큰 피치의 제1큰나선부(144)의 일측나선날개 양측이 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제3큰연결대와 상기 제1큰나선부(144)의 타측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제3큰연결대보다 높이가 작은 제4작은연결대가 구비되어 있다. 또한 작은 피치의 제2작은나선부(153)와 큰 피치의 제2큰나선부(154)는 크기가 다른 일측나선날개와 타측나선날개가 서로 대향 설치되어 각각 한 쌍으로 구성된다. 여기서 상기 제2회동축(151)에는, 작은 피치의 제2작은나선부(153)의 일측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제5작은연결대와, 상기 제2작은나선부(153)의 타측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제5작은연결대보다 큰 높이의 제6큰연결대가 구비어 있다. 또한 상기 제2회동축(151)에는, 상기 제2큰나선부(154)의 일측나선날개 양측이 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제7큰연결대와 상기 제2큰나선부(154)의 타측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제7큰연결대보다 높이가 작은 제8작은연결대가 구비되다. 이때, 상기 제2큰열결대, 제3큰열결대, 제6큰연결대 및 제7큰열대는 동일높이를 갖고, 제1작은연결대, 제4작은연결대, 제5작은연결대 및 제8작은연결대는 동일 높이를 갖는다.
본 발명에서 피치는 회동축의 외부에 돌출하는 나선형상의 돌기가 그 시작에서 끝나는 부위까지의 직선 간격으로 정의된다. 일반적으로 나선 피치란 나사의 산과 산 사이의 거리로 통상 나선이 360도 한바퀴 도는 직선 간격이나 본 발명에서는 도면에 도시된 바와 같이 상기 나선돌기(G)가 나선형으로 형성되는 시작점과 끝점 사이의 간격(L1 내지 L4)을 말한다.
또한 본 발명의 상기 제1작은나선부(143)의 피치(L1)와 상기 제1큰나선부(144)의 피치(L2)는 1:2의 비율이고, 상기 제2작은나선부(153)의 피치(L3)와 상기 제2큰나선부(154)의 피치(L2)도 1:2의 비율로 설치 구비된다.
또한 상기 제1교반기(140)에 구비되는 상기 제1작은나선부(143)와 상기 제2교반기(150)에 구비되는 상기 제2작은나선부(153)는 서로 대각선으로 대향되어 설치되고, 상기 제1교반기(140)에 구비되는 상기 제1큰나선부(144)와 상기 제2교반기(150)에 구비되는 상기 제2큰나선부(154)도 서로 대각선으로 대향되어 설치된다.
상기와 같이 구성되는 상기 제1교반기(140)와 상기 제2교반기(150)는 도 5(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 슬러지가 상기 하부몸체부(120)의 내부로 유입되면 상기 제1모터(142)와 상기 제2모터(152)에 의해 각각 다른 방향(서로 반대방향)으로 회전하게 된다.
이때 슬러지는 화살표방향과 같이 상기 제1작은나선부(143)를 따라 상기 제1큰나선부(144)로 이동(이러한 이동을 대류 또는 대류혼합이라 함)하면서 혼합되고, 상기 제1큰나선부(144)로 이동 혼합되는 슬러지는 다시 상기 제2작은나선부(153)로 넘어가 혼합(이를 와류 또는 와류혼합이라 함)되며, 이어 상기 제2작은나선부(153)는 슬러지를 상기 제2큰나선부(154)로 이동(대류)시키고 상기 제2큰나선부(154)는 슬러지를 다시 상기 제1작은나선부(143)로 넘겨 혼합되는 대류와 와류의 혼합 사이클이 반복적으로 수행되면서 슬러지의 교반이 이루어지고, 이와 동시에 상기 하부몸체부(120)는 상기 히터플레이트(160)에 의해 가열됨으로써 슬러지가 건조되게 된다.
이로 인해 상기 하부몸체부(120)의 내부에서는 다량의 스팀이 발생된다.
본 발명은 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 상기 제1교반기(140)와 상기 제2교반기(150)가 서로 반대방향으로 회전하여 슬러지가 대류와 와류를 일으키면서 교반하게 되는데 이 경우 슬러지가 서로 부딪치면서 중앙부 하부측으로 떨어져 뭉치게 되는 현상(고착)이 발생될 수 있다.
본 발명은 이러한 현상을 막아 슬러지의 교반을 더욱 효과적으로 수행하기 위해 상기 하부몸체부(120)의 내측 중앙 하부측인 상기 제1교반기(140)와 상기 제2교반기(150) 사이의 하부측에 제3모터(181a)에 의해 회전되는 제3회동축(181)과 상기 제3회동축(181)의 외주면에 돌출되는 제3교반날개(182)로 구성되는 제3교반기(180)가 더 설치되어 있다.
따라서 상기 제1교반기(140)와 상기 제2교반기(150)의 회전에 의해 교반되지 않고 뭉쳐지면서 바닥측으로 떨어지는 잉여 슬러지는 상기 하부몸체부(120)의 바닥측에서 상기 제3교반기(180)에 의해 교반됨으로써 슬러지의 교반효율이 더욱 향상될 수 있다.
또한 상기 하부몸체부(120)의 바닥면에는 건조된 슬러지를 배출하는 슬러지배출장치(122)가 구비되어 있다. 상기 슬러지배출장치(122)는 모터(122a)에 의해 작동하는 엑츄에어터(122b)로 구성하여 전기적인 큰 힘을 이용해 열고 담을 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 건조되는 슬러지는 하중이 크게 때문에 이를 지지하면서 개방할 수 있는 큰 힘의 개폐력이 요구되기 때문이다.
따라서 상기 하부몸체부(120)에서 슬러지의 건조가 끝나면 상기 슬러지배출장치(122)를 개방하여 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 건조된 슬러지를 배출 처리한다. 배출된 슬러지는 별도의 공정 등을 통해 매립 처리하거나 퇴비화 또는 비료화하여 재사용한다.
또한 상기 하부몸체부(120)의 내측 바닥면에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬러지배출장치(122)를 통해 내부의 슬러지를 배출한 후 내부로 에어나 물을 공급하여 청소하도록 분사구(123a)가 다수 구비된 배관부(123)가 더 설치될 수 있다.
따라서 상기 슬러지배출장치(122)를 개방하여 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 건조된 슬러지를 배출한 다음 상기 배관부(123)를 통해 에어나 물을 공급 상기 분사구(123a)로 분무하여 상기 하부몸체부(120)의 내부를 청소함으로써 각각의 교반기에 고착되는 슬러지 찌꺼기 등을 제거하여 이들의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 상부몸체부(110)에는 측면벽체와 상부면체 내부에 형성되면서 이들이 서로 연통되도록 하여 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 발생되는 스팀을 유입 외부로 배출하는 스팀배출통로(113)가 구비되어 있다.
상기 스팀배출통로(113)는 상기 상부몸체부(110)의 일측 벽면 내부에 구비되는 제1통로(113a)와 상기 상부몸체부(110)의 상부 벽면 내부에 구비되는 제2통로(113b) 및 상기 상부몸체부(110)의 타측 벽면 내부에 구비되는 제3통로(113c)로 이루어지면서 이들이 서로 연통되고, 상기 제1통로(113a)의 입구는 상기 하부몸체부(120)의 내부에 연통되며 그 입구에 스팀을 배출하는 제1팬(114)이 설치되고, 상기 제3통로(113c)의 끝단부는 외부와 연통되며 그 단부에 스팀을 토출시키는 제2팬(115)이 설치되어 있다.
이러한 구성은 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 발생되는 스팀을 상기 스팀배출통로(113)을 통해 순환하면서 배출되도록 함으로써 상기 상부몸체부(110)의 내부가 외기에 의해 냉각되는 것을 스팀열에 의해 일정부분 막아준다. 이는 상기 상부몸체부(110)의 내부가 외기에 의해 냉각되는 것을 막아줌으로써 상기 하부몸체부(120)의 상부면을 통해 그 내부의 온도가 떨어지는 것을 막아 건조 효율을 향상시키도록 하는 것이다.
이와 같이 상기 스팀배출통로(113)는 상기 하부몸체부(120)에서 발생되는 내부열(스팀)을 상기 상부몸체부(110)로 재순환시켜 활용함으로써 가열비용을 절감할 수 있다.
여기서 상기 스팀배출통로(113)는 상기 상부몸체부(110)의 내측 공간부에 설치될 수도 있고, 상기 제1통로(113a)는 일정한 간격으로 이격하여 다수개 설치할 수 있다.
또한 상기 제2통로(113b)는 상기 상부몸체부(110)의 상부 벽면 내부에 지그재그로 형성하여 이를 통과하는 스팀의 유동을 지연시키도록 함으로써 더욱 많은 스팀열이 상기 상부몸체부(110)의 내부로 전달되도록 한다.
상기 상부몸체부(110)의 내부에는 'ㄴ'자 형상의 히터봉(116)이 더 설치될 수 있다.
따라서 본 발명은 상기 히터봉(116)을 통해 상기 상부몸체부(110)의 내부에 열을 추가적으로 발생시켜 상기 하부몸체부(120)의 내부 온도가 떨어지지 않도록 한다.
상기 상부몸체부(110)의 측면 하단부에는 상기 제1통로(113a)와 연통되어 상기 스팀배출통로(113)에서 생성되는 응축수를 외부로 배출하는 드레인배관(117)이 설치되어 있다.
상기 스팀배출통로(113)는 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 발생되는 스팀이 통과하면서 그 내외부의 큰 온도차로 인해 응축수가 발생하게 되는데 이러한 응축수는 상기 드레인배관(117)을 통해 정기적으로 배출시켜 스팀의 유동을 원활하게 해준다.
또한 상기 상부몸체부(110)의 내멱변부에는 내부열 및 습기를 배출하도록 상기 제1통로(113a)와 연통되는 연결구(118)가 더 구비되어 있다.
또한 본 발명의 상기 상부몸체부(110)의 외부에는 단열재(미도시)를 더 설치하여 상기 상부몸체부(110)가 냉각되는 것을 더욱 효과적으로 막아줄 수 있다.
본 발명의 상기 상부몸체부(110)에 설치되는 상기 제1,2투입구(111,112)로 공급되는 슬러지나 촉매제는 별도의 컨베이어 장치(미도시)와 같은 이송수단을 통해 공급된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 트윈 스파이럴 스팀 건조기는 상하 이중의 몸체공간부을 구비하여 상부몸체공간부를 통해 하부몸체공간부로 수분이 함유된 슬러지 등을 공급하고, 하부몸체공간부에는 좌우 양측으로 대치하여 설치되는 한 쌍의 나선형 교반기가 서로 반대방향으로 회전하면서 수납된 슬러지를 교반시키는 동시에 하부몸체공간부의 외면부에 설치되는 히터를 통해 내부로 열을 가해 슬러지를 건조시키고, 건조시에 발생되는 스팀을 상부몸체공간부의 가장자리부에 구비되는 공간부를 통해 외부로 배출하면서 상부몸체공간부의 열손실을 최소화하도록 구성함으로써 슬러지의 건조효율을 획기적으로 향상시키는 것이다.
100:트윈 스파이럴 스팀 건조기
110:상부몸체부
111:제1투입구 112:제2투입구 113:스팀배출통로
113a:제1통로 113b:제2통로 113c:제3통로 114:제1팬 115:제2팬
116:히터봉 117:드레인배관 118:연결구
120:하부몸체부
121:지지대 122:슬러지배출장치 122a:모터 122b:엑튜에이터
123:배관부 123a:분사구
130:교반기
140:제1교반기
141:제1회동축 142:제1모터 143:제1작은나사부 144:제1큰나사부
150:제2교반기
151:제2회동축 152:제2모터 153:제2작은나사부 154:제2큰나사부
160:히터플레이트
170:하부몸체단열부
180:제3교반기
181:제3회동축 181a:제3모터 182:제3교반날개 G:나선돌기

Claims (9)

  1. 상부측으로 수분이 함유된 슬러지와 촉매제가 공급되는 투입구가 구비되고 내부가 중공으로 된 상부몸체부(110)와;
    상기 상부몸체부(110)의 하부면에 연이어 구비되면서 내부에 슬러지 수납공간이 형성되는 하부몸체부(120);
    상기 하부몸체부(120)의 내부 중간 양측에 서로 대향하여 설치되고 이들이 서로 반대방향으로 회전하면서 상기 하부몸체부(120)의 내부에 수납되는 슬러지를 섞어 혼합(교반)시키는 교반기(130);를 포함하며,
    상기 교반기(130)는 상기 하부몸체부(120)의 중간 내부 일측에 설치되는 제1교반기(140)와 상기 제1교반기(140)의 타측으로 대칭되어 설치되는 제2교반기(150)가 서로 한 쌍으로 이루어지고;
    상기 제1교반기(140)는 제1회동축(141)과, 상기 하부몸체부(120)의 외부에 구비되면서 상기 제1회동축(141)를 구동시키는 제1모터(142), 상기 제1회동축(141)의 외부면에 작은 피치의 나선형으로 돌출되는 제1작은나선부(143), 및 상기 제1작은나선부(143)에 연이어 구비되고 이보다 큰 피치의 나선형으로 상기 제1회동축(141)의 외부면에 돌출되는 제1큰나선부(144)를 포함하고; 상기 제2교반기(150)는 제2회동축(151)과, 상기 하부몸체부(120)의 외부에 구비되면서 상기 제2회동축(151)를 구동시키는 제2모터(152), 상기 제2회동축(151)의 외부면에 작은 피치의 나선형으로 돌출되는 제2작은나선부(153), 및 상기 제2작은나선부(153)에 연이어 구비되고 이보다 큰 피치의 나선형으로 상기 제2회동축(151)의 외부면에 돌출되는 제2큰나선부(154)를 포함하며,
    상기 하부몸체부(120)의 외부면에는 상기 하부몸체부(120)의 하부측 곡면 외부면에 면접촉되어 상기 하부몸체부(120)의 내부로 열을 가열하여 공급하는 다수개의 히터플레이트(160)가 설치되고;

    작은 피치의 제1작은나선부(143)와 큰 피치의 제1큰나선부(144)는 크기가 다른 일측나선날개와 타측나선날개가 서로 대향 설치되어 각각 한 쌍으로 구성되되,
    상기 제1회동축(141)에는,
    작은 피치의 제1작은나선부(143)의 일측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제1작은연결대와, 상기 제1작은나선부(143)의 타측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제1작은연결대보다 큰 높이의 제2큰연결대;
    큰 피치의 제1큰나선부(144)의 일측나선날개 양측이 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제3큰연결대, 및 상기 제1큰나선부(144)의 타측나선날개 양단부가 상기 제1회동축(141)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제3큰연결대보다 높이가 작은 제4작은연결대가 구비되고,

    작은 피치의 제2작은나선부(153)와 큰 피치의 제2큰나선부(154)는 크기가 다른 일측나선날개와 타측나선날개가 서로 대향 설치되어 각각 한 쌍으로 구성되되,
    제2회동축(151)에는,
    작은 피치의 제2작은나선부(153)의 일측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제5작은연결대와, 상기 제2작은나선부(153)의 타측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제5작은연결대보다 큰 높이의 제6큰연결대;
    큰 피치의 제2큰나선부(154)의 일측나선날개 양측이 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되는 제7큰연결대, 및 상기 제2큰나선부(154)의 타측나선날개 양단부가 상기 제2회동축(151)에서 일정간격 이격되면서 연속적으로 나선을 이루도록 설치되되 상기 제7큰연결대보다 높이가 작은 제8작은연결대가 구비되는 트윈 스파이럴 스팀 건조기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1교반기(140)의 상기 제1회동축(141)의 외부면에 구비되는 작은 피치의 상기 제1작은나선부(143)와 상기 제1큰나선부(144)는 각각 상기 제1회동축(141)의 외측으로 2개의 나선돌기(G)가 서로 대향되면서 돌출하여 나선형이 되도록 설치되고,
    상기 제2교반기(150)의 상기 제2회동축(151)의 외부면에 구비되는 작은 피치의 제2작은나선부(153)와 상기 제2큰나선부(154)도 각각 상기 제2회동축(151)의 외측으로 2개의 나선돌기(G)가 서로 대향되면서 돌출하여 나선형이 되도록 설치되는 트윈 스파이럴 스팀 건조기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1작은나선부(143)의 피치(L1)와 상기 제1큰나선부(144)의 피치(L2)는 1:2의 비율이고, 상기 제2작은나선부(153)의 피치(L3)와 상기 제2큰나선부(154)의 피치(L2)도 1:2의 비율로 구성되는 트윈 스파이럴 스팀 건조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1교반기(140)에 구비되는 상기 제1작은나선부(143)와 상기 제2교반기(150)에 구비되는 상기 제2작은나선부(153)는 서로 대각선으로 대향되어 설치되고, 상기 제1교반기(140)에 구비되는 상기 제1큰나선부(144)와 상기 제2교반기(150)에 구비되는 상기 제2큰나선부(154)도 서로 대각선으로 대향되어 설치되는 트윈 스파이럴 스팀 건조기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 하부몸체부(120)의 내측 중앙 하부측인 상기 제1교반기(140)와 상기 제2교반기(150) 사이의 하부측에는 제3모터(181a)에 의해 회전되는 제3회동축(181)과 상기 제3회동축(181)의 외주면에 돌출되는 제3교반날개(182)로 구성되는 제3교반기(180)가 더 설치되는 트윈 스파이럴 스팀 건조기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부몸체부(110)에는 측면벽체와 상부면체 내부에 형성되면서 이들이 서로 연통되며 상기 하부몸체부(120)의 내부에서 발생되는 스팀을 유입 순환하여 외부로 배출하는 스팀배출통로(113)가 구비되는 트윈 스파이럴 스팀 건조기.
  8. 삭제
  9. 삭제
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