KR102376006B1 - 철도 폐기물 재활용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철거된 철도 폐기물에서 전선을 추출하고, 추출한 전선에서 동 류의 유가금속을 회수 처리하되, 처리 과정에서 각종 이물질을 효과적으로 제거하여 유가금속의 회수율을 대폭 증대시키도록 한 철도 폐기물 재활용 장치에 관한 것이다.

Description

철도 폐기물 재활용 장치{Railway waste recycling apparatus}

본 발명은 철도 폐기물 재활용 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폐 철도에서 분류된 각종 전기부품을 재활용하기 위한 철도 폐기물 재활용 장치에 관한 것이다.

철도 폐기물에서 나온 철도침목의 경우 원형이용방법만으로 조경용도나 목재용보일러의 열화목으로 재활용되고 있으며 폐고무는 일부 인도용 탄성포장재로서 활용되고 있고, 철도와 관련된 각종 전기부품들의 경우 재활용이 가능한 부분들을 분리하여 재활용하는 작업이 활발히 진행되고 있는데, 특히 전기부품에 포함된 유가금속은 재활용을 하더라도 그 가치가 높게 평가되어 철도 폐기물로부터 최대한 회수하려는 부단한 노력이 이루어지고 있다.

철도 폐기물 중 특히 전기부품 폐자재에서 유가금속을 회수하기 위해서는 먼저, 유가금속을 포함한 부재를 선별해야 하는데, 이러한 유가금속은 전선에 다량 함유되어 있으므로, 철도 폐기물에서 전선만을 따로 분류해내는 작업이 선행되어진다.

이렇게 따로 분류된 전선은 수작업, 분쇄기, 소각기 등을 이용하여 피복을 제거한 뒤 동선만을 추출해내게 되는데, 피복을 동선에서 일일이 벗겨내는 방법은 작업시간이 많이 소요되고 이에 투자되는 인건비가 발생한다는 문제점이 있었다. 또한, 피복을 소각시켜 동선을 취출하는 방법은 유해한 맹독성 가스, 매연, 중금속, 다이옥신 등이 발생하여 인체뿐만 아니라 대기환경에도 심각한 문제를 초래한다.

이와 같은 이유로, 전선을 재활용하기 위한 방법으로 전선을 잘게 분쇄하는 방법이 주를 이룬다.

한편, 철도 전기부품으로부터 1차 분류된 전선은 대부분 습기로부터 전선을 보호하기 위한 오염방지제, 방수제 등의 물질들이 피복에 도포되거나, 전선을 선별해내는 과정에서, 각종 부품들을 파쇄해야 하는데 이 과정에서 피복의 표면에 폐자재 조각 들이 고착된 경우가 일반적이다.

이러한 이물질에 의해 동선과 피복의 분리가 용이하게 수행되지 못한다는 문제점이 있었고, 이러한 기타 이물질에 의해 전선의 분쇄, 파쇄 효율이 떨어지는 것은 물론, 순수하게 동선만을 취출하는 것도 쉽지 않았다.

등록실용신안공보 제20-0294404호

본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 철거된 철도 폐기물에서 전선을 추출하고, 추출한 전선에서 동 류의 유가금속을 회수 처리하되, 처리 과정에서 각종 이물질을 효과적으로 제거하여 유가금속의 회수율을 대폭 증대시키도록 한 철도 폐기물 재활용 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 철도용 전기부품 폐자재를 파쇄하는 전기부품파쇄부, 상기 전기부품파쇄부로부터 파쇄된 파쇄물을 전달받아 파쇄물로부터 비중차로 철도 전기부품용 전선을 분리시키는 비중분리부, 상기 비중분리부에서 분리된 철도 전기부품용 전선을 전달받아 철도 전기부품용 전선에 포함된 이물질을 제거하는 전처리부, 상기 전처리부로부터 전처리 완료된 철도 전기부품용 전선을 전달받아 파쇄하는 전선파쇄부 및 상기 전선파쇄부에 의해 파쇄된 파쇄물을 전달받아 원심탈수하는 원심탈수부를 포함하는 철도 폐기물 재활용 장치에 있어서, 상기 전처리부는, 압축수를 이용해 철도 전기부품용 전선을 세척하는 세척유닛; 상기 세척유닛의 후단에 설치되며 세척유닛에서 세척된 철도 전기부품용 전선을 압입하는 차핑유닛; 상기 차핑유닛의 후단에 설치되며 차핑유닛을 통과한 철도 전기부품용 전선을 습식으로 절단하는 절단유닛; 및 상기 절단유닛을 통과한 철도 전기부품용 전선에 포함된 철 성분의 이물질을 선별하는 선별유닛;을 포함하며, 상기 원심탈수부는, 망사재질로 이루어지며, 파쇄물이 수납되는 원통 형태의 탈수드럼; 및 상기 탈수드럼을 회전구동시키는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세척유닛은, 복수 개의 풀리; 망사 재질로 이루어지며 상기 복수 개의 풀리에 감겨 무한궤도 형태로 회전하며, 길이방향을 따라 등간격으로 복수 개의 힌지대가 형성되는 컨베이어벨트; 상면이 개방되는 함체 형태로 이루어져 내부로 철도 전기부품용 전선을 공급받으며 전체 면이 망사 재질로 이루어지되 하면 일측 모서리 부위에 상기 힌지대에 결합되는 힌지축이 형성되어 상기 컨베이어벨트에 접속해 무한궤도 형태로 회전하며 상기 힌지축에 대응하는 상단 모서리 부위에 무게추가 형성되는 복수 개의 트레이; 및 상기 컨베이어벨트의 상부에 설치되며 철도 전기부품용 전선이 수납된 트레이의 개방된 상면을 향해 압축수를 분사하는 제1 분사노즐;을 포함하며, 상기 복수 개의 풀리는. 제1 풀리; 상기 제1 풀리와 동일한 높이로 제1 풀리의 후방에 배치되는 제2 풀리; 상기 제2 풀리의 직하방에 배치되는 제3 풀리; 및 상기 제1 풀리의 직하방에 배치되는 제4 풀리;를 포함하며, 상기 트레이는 상기 제1 풀리와 제2 풀리 사이인 제1 구간에서는 상면이 상부를 향한 상태로 제2 풀리를 향해 이동하고 제2 풀리와 제3 풀리 사이인 제2 구간으로 진입하면 무게추의 무게와 자중에 의해 힌지축을 기준으로 상면이 하부를 바라보는 방향으로 회동되어 내부에 수납된 철도 전기부품용 전선을 하부로 배출하며, 상기 컨베이어벨트의 내부에는 상기 트레이로부터 낙하하는 철도 전기부품용 전선을 수납하는 회수선반이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 차핑유닛은, 외주면에 압입돌기가 형성되는 상부드럼; 상기 상부드럼의 하부에 설치되며 외주면에 상기 압입돌기에 상보적인 압입홈이 함몰 형성되는 하부드럼; 및 상기 상부드럼과 하부드럼의 전방에 설치되며 상기 트레이로부터 배출되는 철도 전기부품용 전선을 상기 상부드럼과 하부드럼 사이로 안내하는 가이드부재;를 포함하며, 상기 절단유닛은, 상면으로 철도 전기부품용 전선이 안착되며 안착된 철도 전기부품용 전선이 자중에 의해 후방으로 이동되도록 후방이 하부를 향해 일정 각도 틸팅되며 격자 형태의 절단홀 및 복수 개의 통과홀이 상하로 관통 형성되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에서 상하 방향으로 승강하며 내부로 물이 충전되고 하면에는 충전된 물을 하부로 분사하는 제2 분사노즐을 구비한 본체; 상기 본체의 하면에 형성되며 상기 본체의 상하 이동에 따라 상기 절단홀에 선택적으로 삽입되는 격자형의 블레이드; 상기 스테이지 하부에 설치되어 낙하하는 철도 전기부품용 전선을 수집하며 물이 저류되고 상단에는 전후 방향으로 레일이 형성되는 수조; 상기 수조와 본체를 연결하여 상기 수조에 저류된 물을 본체로 압송하는 펌핑부재; 상기 수조의 전방에 설치되어 수조에 저류된 물에 와류를 발생시키는 와류발생부재; 및 상기 레일에 접속되어 전후 방향으로 왕복 이동하면서 수조의 물 위로 떠오른 이물질을 회수하는 회수부재;를 포함하며, 상기 절단홀의 벽면에는 요철이 형성되고 상기 블레이드의 외면에는 상기 요철에 마찰되는 브러쉬가 형성되며, 상기 수조의 바닥면은 후방으로 갈수록 하부로 경사지는 구배가 형성되고 후방에는 물이 배출되는 배출구가 형성되며 배출구 외측 하부에는 물 배출시 물에 포함된 철도 전기부품용 전선을 거르는 거름체가 설치되며, 상기 펌핑부재는, 수조와 본체를 연결하며 신축 가능한 자바라관 형태의 연결배관; 및 상기 연결배관의 관로상에 설치되는 펌프;를 포함하며, 상기 본체에 충전된 물은 제2 분사노즐을 통해 블레이드의 외부로 유출되며 유출된 물은 스테이지의 절단홀과 통과홀을 통과해 다시 수조로 낙하하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 회수부재는, 상기 수조의 레일에 접속하며 리니어모터를 내장한 동체; 및 상기 동체의 하부에 장착되어 수조에 채워진 물로 침지되는 망사 재질의 회수망;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절단유닛은, 상기 스테이지에 연결 설치되는 진동기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 철거된 철도 폐기물에서 전선을 추출하고, 추출한 전선에서 동 류의 유가금속을 회수 처리하되, 처리 과정에서 각종 이물질을 효과적으로 제거하여 유가금속의 회수율을 대폭 증대시킬 수 있다.

도 1은 철도 폐기물 재활용 장치에서 이루어지는 공정을 단계적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 철도 폐기물 재활용 장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 세척유닛과 차핑유닛의 구성을 도시한 도면.
도 4는 트레이와 컨베이어벨트 구성을 도시한 도면.
도 5는 절단유닛의 전체적인 구성을 도시한 도면.
도 6은 스테이지와 블레이드의 분리구성을 도시한 도면.
도 7은 본체의 하강에 따라 스테이지의 절단홀에 삽입되어진 블레이드의 일부분을 확대 도시한 도면.
도 8은 회수부재의 작용을 도시한 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 철도 폐기물 재활용 장치는 크게 전기부품파쇄부(3), 비중분리부(4), 전처리부(1), 전선파쇄부(2) 및 원심탈수부(5)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

전기부품파쇄부(3)는 철도 전기부품 예컨대, 선로제어기, 각종 통신장비 등과 같이 상대적으로 부피가 있는 철도 전기부품을 적정 크기로 파쇄하는 역할을 하며, 예컨대, 호퍼 및 호퍼 하부에 설치되며 파쇄날이 서로 엇갈려 맞물리는 한 쌍의 파쇄드럼을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

호퍼로 투입된 철도 전기부품이 한 쌍의 파쇄드럼을 통과해 파쇄물로서 파쇄되어질 수 있으며, 이에, 파쇄물로부터 철도 전기부품용 전선이 일정 부분 분리될 수 있다.

비중분리부(4)는 상기 전기부품파쇄부(3)로부터 파쇄된 파쇄물을 전달받아 파쇄물로부터 비중차로 철도 전기부품용 전선을 분리시킨다.

예컨대, 비중분리부(4)는 수조에 물을 채워 넣은 형태로 예시될 수 있으며, 상기 전기부품파쇄부(3)로부터 얻어진 파쇄물을 작업자 등이 수조로 옮겨 담으면 비중차에 의해 철도 전기부품용 전선이 수조 아래로 침전될 수 있다. 침전된 철도 전기부품용 전선은 작업자에 의해 회수되어질 수 있다.

전처리부(1)는 상기 비중분리부(4)에서 분리된 철도 전기부품용 전선을 전달받아 철도 전기부품용 전선의 재활용을 위한 본격적인 파쇄공정 이전에 철도 전기부품용 전선에 포함된 이물질을 제거하고, 피복과 동선을 적절히 해리시켜 철도 전기부품용 전선이 전선파쇄부(2)에서 보다 효과적으로 파쇄될 수 있도록 철도 전기부품용 전선을 전처리하는 기능을 담당한다.

즉, 전처리부(1)에서 수행되는 전처리 공정이라 함은 철도 전기부품용 전선 피복에 고착된 이물질을 세척해내는 것과 동시에 복잡하게 엉켜있는 철도 전기부품용 전선을 풀어내고 동선과 피복을 적절히 해리시키는 개념으로 이해되어야 한다.

전처리부(1)에 의해 전처리된 철도 전기부품용 전선은 전선파쇄부(2)로 전달되며, 전선파쇄부(2)는 전처리부(1)로부터 전처리 완료된 철도 전기부품용 전선을 전달받아 비중차에 의한 피복과 동선의 분리가 가능할 정도까지 적정 크기로 철도 전기부품용 전선을 파쇄한다.

통상, 전선파쇄부(2)는 철도 전기부품용 전선을 대략적으로 절단한 다음 건식 파쇄기를 통해 건식 파쇄하고, 이어서, 물이 채워져 있는 파쇄조 내부에서 1차 습식 파쇄와 2차 습식 파쇄를 연달아 수행한다.

2차 습식 파쇄까지 마친 철도 전기부품용 전선은 전선과 피복이 기계적으로 분리된 상태가 되고, 파쇄조 내에서 일정 기간 유지하면 비중차에 의해 동선은 파쇄조의 하부로 침전되고 피복은 물의 수면위로 떠오르게 되며, 이렇게 분리된 동선만을 회수하여 재활용하게 되는 것이다.

전선파쇄부(2)의 구조는 공지된 사항으로부터 참조되거나, 필요에 따라 다양하게 변형실시 될 수 있으므로, 이하 자세한 설명은 생략하며, 본 발명은 전처리부(1)에 주된 특징이 있으므로, 이하 첨부되는 도면을 참고하여 전처리부(1)를 구체적으로 설명하도록 한다.

전처리부(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 크게 세척유닛(10), 차핑유닛(20), 절단유닛(30) 및 선별유닛(40)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

세척유닛(10), 차핑유닛(20), 절단유닛(30) 및 선별유닛(40)은 전후 방향을 따라 일렬로 배치구성되어 철도 전기부품용 전선을 순차적으로 처리한다.

먼저, 세척유닛(10)은 압축수를 이용해 철도 전기부품용 전선의 표면에 묻은 상대적으로 쉽게 제거 가능한 이물질을 1차적으로 제거하는 작용을 한다.

이 과정에서 피복의 표면에 도포된 오염방지제, 방수제 등의 도포제들이 피복으로부터 상당부분 제거될 수 있다.

보다 구체적으로, 세척유닛(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 풀리, 망사 재질로 이루어지며 상기 복수 개의 풀리에 감겨 무한궤도 형태로 회전하며, 길이방향을 따라 등간격으로 복수 개의 힌지대(15a)가 형성되는 컨베이어벨트(15), 상면이 개방되는 함체 형태로 이루어져 내부로 철도 전기부품용 전선을 공급받으며 전체 면이 망사 재질로 이루어지되 하면 일측 모서리 부위에 상기 힌지대(15a)에 결합되는 힌지축(16a)이 형성되어 상기 컨베이어벨트(15)에 접속해 무한궤도 형태로 회전하며 상기 힌지축(16a)에 대응하는 상단 모서리 부위에 무게추(16b)가 형성되는 복수 개의 트레이(16) 및 상기 컨베이어벨트(15)의 상부에 설치되며 철도 전기부품용 전선이 수납된 트레이(16)의 개방된 상면을 향해 압축수를 분사하는 제1 분사노즐(17)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

먼저, 풀리는 네 개로 구성되며 대략 사각형 꼭지점에 대응되는 위치에 각각 위치하여 컨베이어벨트(15)를 무한궤도 형태로 회전이동시킨다. 각각의 풀리는 도시되지 않은 회전지지체에 의해 지지될 수 있다.

예컨대, 복수 개의 풀리는 제1 풀리(11), 상기 제1 풀리(11)와 동일한 높이로 제1 풀리(11)의 후방에 배치되는 제2 풀리(12), 상기 제2 풀리(12)의 직하방에 배치되는 제3 풀리(13) 및 상기 제1 풀리(11)의 직하방에 배치되는 제4 풀리(14)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

이때, 제1 풀리(11)와 제2 풀리(12) 사이의 수평한 직선구간을 제1 구간, 제2 풀리(12)와 제3 풀리(13) 사이의 수직한 직선구간을 제2 구간, 제2 풀리(12)와 제3 풀리(13) 사이의 수평한 직선구간을 제3 구간, 제3 풀리(13)와 제4 풀리(14) 사이의 수직한 직선구간을 제4 구간이라 하며, 트레이(16)는 컨베이어벨트(15)에 지지된 채 제1,2,3,4 구간을 순차적으로 무한궤도로 회전할 수 있다.

컨베이어벨트(15)가 망사 형태로 형성되는 이유는 트레이(16) 내부에서 세척 후 발생하는 폐수와, 트레이(16)의 망사 크기보다 작은 철도 전기부품용 전선 조각을 무리 없이 통과시킬 수 있도록 하기 위함이며, 이때, 컨베이어벨트(15)를 통과하는 폐수는 별도 집수설비를 통해 집수되고, 트레이(16)로부터 낙하하는 철도 전기부품용 전선 조각의 경우 컨베이어벨트(15)의 내부에 설치된 회수선반(18)에 수납될 수 있다.

회수선반(18)에 수납된 철도 전기부품용 전선 조각은 폐기되는 것이 아니라, 전선파쇄부(2)에 그대로 투입되는 등 철도 전기부품용 전선 재활용에 활용될 수 있다.

복수 개의 트레이(16) 각각은 등간격으로 이격 설치된 힌지대(15a)에 접속하여 컨베이어벨트(15)를 타고 제1,2,3,4 구간을 순환한다. 이에, 트레이(16)는 컨베이어벨트(15)에 의해 무한궤도 형태로 회전이동하는것 외에도, 컨베이어벨트(15) 상에서 일정 각도 회동될 수 있는 구조가 된다.

제1 구간을 주행하는 어느 하나의 트레이(16)에 철도 전기부품용 전선이 투입될 수 있으며, 이 트레이(16)가 제1 구간의 직상방에 위치한 제1 분사노즐(17)을 통과하게 될 때 제1 분사노즐(17)에서 분사되는 압축수가 철도 전기부품용 전선으로 분사될 수 있다.

이때, 트레이(16) 자체가 망사 재질로 이루어져 있으므로, 압축수가 강하게 분사되더라도 트레이(16) 내부에서 물이 신속하게 배출될 수 있게 된다. 이에, 트레이(16) 내부에서 압축수에 의한 압력에 의해 철도 전기부품용 전선이 요동치는 것을 최소화하여 철도 전기부품용 전선의 이탈을 효과적으로 막을 수 있으며, 또한 폐수가 트레이(16) 내부에 고이는 것을 방지할 수 있게 된다.

트레이(16)는 상기 제1 풀리(11)와 제2 풀리(12) 사이인 제1 구간에서는 상면이 상부를 향한 상태로 제2 풀리(12)를 향해 이동한다. 즉, 제1 구간에서는 트레이(16)의 바닥면이 컨베이어벨트(15)에 지지되는 구조가 된다.

이 트레이(16)가 컨베이어벨트(15)를 타고 이동하여 제2 풀리(12)와 제3 풀리(13) 사이인 제2 구간으로 진입하면 무게추(16b)의 무게와 자중에 의해 힌지축(16a)을 기준으로 상면이 하부를 바라보는 방향으로 회동되어 내부에 수납된 철도 전기부품용 전선이 하부로 배출될 수 있다.

즉, 수평적인 경로를 가지는 제1 구간에서는 트레이(16)의 바닥면이 컨베이어벨트(15)에 지지되어 있다가, 수직적인 경로를 가지는 제2 구간으로 진입하는 순간 자중에 의함과 더불어 무게추(16b)에 의한 토크 부가로 트레이(16)가 힌지축(16a)을 기준으로 시계방향으로 회동하게 되면서 트레이(16)에 수납된 철도 전기부품용 전선이 트레이(16)로부터 배출될 수 있게 된다.

이에 따라, 트레이(16)에 수납된 철도 전기부품용 전선을 수작업이나 기타 구조에 의존하여 배출할 필요 없이 상대적으로 간편하게 배출시킬 수 있는 구조가 갖춰지게 되고, 또한, 트레이(16)에서 철도 전기부품용 전선을 배출하는 과정을 연속적으로 수행할 수 있게 되어 높은 생산성을 보장할 수 있게 된다.

한편, 제2, 3 구간을 연속적으로 통과한 트레이(16)는 수직적인 경로를 가지는 제4 구간에 진입하는 순간 자중에 의해 트레이(16)의 바닥면이 컨베이어벨트(15)에 지지되는 위치로 자연스럽게 회귀되는 구조가 갖춰지게 된다.

따라서, 다시 제1 구간으로 진입한 트레이(16)의 개방된 상부로 무리 없이 철도 전기부품용 전선을 수납할 수 있게 된다.

다음으로, 차핑유닛(20)은 세척유닛(10)의 후단에 설치되며 세척유닛(10)에서 세척된 철도 전기부품용 전선을 전달받아 압입한다.

압입에 따라 철도 전기부품용 전선의 피복이 찢겨 나가면서 동선에서 분리 된다거나 또는 피복에 고착되어 압축수에 의한 세척에도 미처 제거되지 않은 이물질을 피복으로부터 탈락시킬 수 있다.

아울러, 차핑유닛(20)에서는 철도 전기부품용 전선의 압입 외에도, 철도 전기부품용 전선을 대략적으로 절단하는 기능도 함께 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 차핑유닛(20)은 외주면에 압입돌기(21a)가 형성되는 상부드럼(21), 상기 상부드럼(21)의 하부에 설치되며 외주면에 상기 압입돌기(21a)에 상보적인 압입홈(22a)이 함몰 형성되는 하부드럼(22) 및 상기 상부드럼(21)과 하부드럼(22)의 전방에 설치되며 상기 트레이(16)로부터 배출되는 철도 전기부품용 전선을 상기 상부드럼(21)과 하부드럼(22) 사이로 안내하는 가이드부재(23)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

제2 구간에서 회동된 트레이(16)로부터 배출된 철도 전기부품용 전선은 가이드부재(23)를 타고 상부드럼(21)과 하부드럼(22) 사이로 안내될 수 있다.

이때, 상부드럼(21)과 하부드럼(22)은 서로 반대되는 방향으로 회전하면서 사이로 안내된 철도 전기부품용 전선을 압입하게 되며, 이때, 압입돌기(21a)와 압입홈(22a)이 서로 만나는 지점에서는 철도 전기부품용 전선의 절단이 이루어질 수 있게 된다.

차핑유닛(20)을 통과한 철도 전기부품용 전선은 본격적인 습식 처리를 위해 절단유닛(30)으로 투입될 수 있다.

다음으로, 절단유닛(30)은 차핑유닛(20)의 후단에 설치되며 차핑유닛(20)을 통과한 철도 전기부품용 전선을 전달받아 습식으로 절단하고, 이 과정에서 동선으로부터 분리된 이물질, 피복 등을 비중차에 의해 대략적으로 분리시킨다.

이러한 비중차에 의한 분리는 전선파쇄부(2)에 의한 본격적인 파쇄 이후 수행되는 것이 일반적이지만, 이물질을 제거하는 전처리 과정에서 비중차에 의한 분리를 사전에 기실시함으로써 비중차에 의한 분리의 메인 과정에서 효율을 높이고, 공정을 보다 간소화시킬 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 절단유닛(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 상면으로 철도 전기부품용 전선이 안착되며 안착된 철도 전기부품용 전선이 자중에 의해 후방으로 이동되도록 후방이 하부를 향해 일정 각도 틸팅되며 격자 형태의 절단홀(31a) 및 복수 개의 통과홀(31c)이 상하로 관통 형성되는 스테이지(31), 상기 스테이지(31)의 상부에서 상하 방향으로 승강하며 내부로 물이 충전되고 하면에는 충전된 물을 하부로 분사하는 제2 분사노즐(32a)을 구비한 본체(32), 상기 본체(32)의 하면에 형성되며 상기 본체(32)의 상하 이동에 따라 상기 절단홀(31a)에 선택적으로 삽입되는 격자형의 블레이드(33), 상기 스테이지(31) 하부에 설치되어 낙하하는 철도 전기부품용 전선을 수집하며 물이 저류되고 상단에는 전후 방향으로 레일(34a)이 형성되는 수조(34), 상기 수조(34)와 본체(32)를 연결하여 상기 수조(34)에 저류된 물을 본체(32)로 압송하는 펌핑부재(35), 상기 수조(34)의 전방에 설치되어 수조(34)에 저류된 물에 와류를 발생시키는 와류발생부재(36), 상기 스테이지(31)에 연결 설치되어 진동을 가하는 진동기(37) 및 상기 레일(34a)에 접속되어 전후 방향으로 왕복 이동하면서 수조(34)의 물 위로 떠오른 이물질을 회수하는 회수부재(38)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

차핑유닛(20)을 통과한 철도 전기부품용 전선은 수조(34)의 전방에 배치된 투입컨베이어(CB1)를 통해 스테이지(31)의 상면으로 이동되어 스테이지(31) 상면에 안착되며, 안착된 철도 전기부품용 전선을 향해 블레이드(33)가 승강하여 철도 전기부품용 전선을 절단하게 된다.

이때, 블레이드(33)의 하단은 철도 전기부품용 전선을 절단 가능할 정도로 날카롭게 형성되는 것이 바람직하며, 스테이지(31)를 향해 하강하는 블레이드(33)는 스테이지(31)에 형성된 절단홀(31a)을 관통할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 블레이드(33)와 절단홀(31a)은 서로 상보적인 격자 형태로 이루어져 철도 전기부품용 전선과의 접촉면적을 넓게 구성할 수 있도록 하여 절단 효율을 높이고, 스테이지(31) 상면에 철도 전기부품용 전선의 절단이 미치지 않는 사각지대 발생을 최소화하는 구조를 갖춘다.

절단홀(31a) 주변에 상하로 관통된 통과홀(31c)로는 제2 분사노즐(32a)에서 유출된 물이 통과하여 스테이지(31) 하부에 배치된 수조(34)로 자유낙하될 수 있다.

한편, 절단홀(31a)과 통과홀(31c)로 스테이지(31) 상면에 안착된 철도 전기부품용 전선이 함께 유입되어 수조(34)로 낙하할 수 있다. 이때, 절단홀(31a)과 통과홀(31c)로 유입될 가능성이 있는 철도 전기부품용 전선의 경우, 충분한 크기로 절단된 상태임이라는 점을 고려해, 수조(34)에서 비중차에 의한 동선과 피복의 분리 과정을 거치도록 한다.

블레이드(33)가 절단홀(31a)에 삽입되는 과정에서 절단홀(31a) 내부로 철도 전기부품용 전선이 함께 삽입될 수 있는데, 이때, 블레이드(33)와 절단홀(31a) 벽면 사이 좁은 공간에서 마찰에 의해 철도 전기부품용 전선에 고착된 이물질을 강제적으로 분리시킬 수 있다.

이를 위해, 절단홀(31a)의 벽면에는 요철(31b)이 형성되고 블레이드(33)의 외면에는 상기 요철(31b)에 마찰되는 브러쉬(33a)가 형성되는 구조를 갖춘다.

이에 따라, 블레이드(33)의 승강 과정에서 블레이드(33)와 절단홀(31a) 벽면 사이에 개재된 철도 전기부품용 전선이 요철(31b)과 브러쉬(33a) 사이에서 마찰되고 동시에 물까지 제공되어 습식으로 세척 작용이 이루어지므로, 이물질 외 동선을 감싸는 피복도 동선으로부터 쉽게 탈리될 수 있게 된다.

본체(32)는 하부로 블레이드(33)를 지지하며 승강수단(39)에 의해 상하로 왕복하여 승강하게 된다. 승강수단(39)은 본체(32)를 상하로 승강시킬 수 있는 선, 예컨대, 유,공압 실린더 등으로 이루어질 수 있다.

제2 분사노즐(32a)을 통해 본체(32)의 하부로 분사된 물은 철도 전기부품용 전선의 절단 과정에서 분진 및 열 발생을 억제하고, 세척 윤활 기능 한다.

경우에 따라, 제2 분사노즐(32a)은 블레이드(33)를 향해 물을 직접 분사하여 브러쉬(33a)에 물이 충분히 적셔질 수 있도록 하는 구조를 갖출 수도 있다.

한편, 블레이드(33)에 의해 절단되어 스테이지(31)의 상면에 잔류한 철도 전기부품용 전선은 진동기(37)에 의해 가해지는 진동과 후방이 하부를 향해 하방으로 틸팅된 스테이지(31)의 구조에 의해 스테이지(31)의 후방으로 이동하여 수조(34)의 후방에 배치된 배출컨베이어(CB2)를 타고 후술 될 선별유닛(40)으로 이동하고, 스테이지(31) 하부에 배치된 수조(34)로 낙하한 철도 전기부품용 전선은 수조(34) 내에서 비중차에 의한 선별에 들어가게 된다.

수조(34)로 낙하된 철도 전기부품용 전선은 상당수 동선과 피복이 서로 분리된 상태가 되며 이에, 수조(34)에 채워진 물 속에서 비중차에 의해 동선은 수조(34)의 바닥면으로 침전되고 상대적으로 비중이 적은 피복과 각종 이물질은 물의 표면으로 떠오르게 된다.

수조(34)의 바닥면은 후방으로 갈수록 하부로 경사지는 구배가 형성되고 후방에는 물이 배출되는 배출구(34b)가 형성되며 배출구(34b) 외측 하부에는 물 배출시 물에 포함된 철도 전기부품용 전선을 거르는 거름체(34c)가 설치되는 구조로 이루어지며, 이에, 비중차에 의해 수조(34)의 바닥면으로 침전된 동선의 경우 배출구(34b) 측으로 자중에 의해 이동할 수 있다.

상황에 따라 작업자는 배출구(34b)를 개방하여 수조(34)에서 일정 량의 물을 배출하면 물과 함께 동선이 수조(34)로부터 배출될 수 있으며 배출된 물은 거름체(34c) 하부에 배치된 물통(34d)에 채워지게 되고, 동선의 경우 그 상부에 배치된 거름체(34c)에 걸러지게 된다.

따라서, 수조(34)의 물 배출만으로, 비중차에 의해 분리된 동선을 획득할 수 있으며, 이렇게 거름체(34c)에 걸러진 동선은 바로 재활용에 사용하거나 또는 전선파쇄부(2)로 투입되어 파괘 공정을 거칠 수 있다.

와류발생부재(36)는 수조(34)의 내부 전방에서 후방을 향해 와류를 발생시킴으로써 수조(34)의 바닥면에 침전된 동선을 배출구(34b) 측으로 이동시키는 역할을 한다. 이에, 수조(34)에 침전된 동선이 배출구(34b)를 향해 보다 원활히 이동될 수 있게 되며, 이때, 와류발생부재(36)는 팬이나 폭기장치 등으로 구현될 수 있다.

수조(34)에서 비중차에 의해 수면 위로 떠오른 피복의 경우 회수부재(38)에 의해 한 쪽으로 모여질 수 있다.

즉, 수조의 물 수면의 전체적인 면적에 떠오른 피복을 수조(34)의 한 쪽으로 모아서 회수가 용이해지는 구조가 된다.

회수부재(38)는 수조(34)의 레일(34a)에 접속하며 리니어모터를 내장한 동체(38a) 및 상기 동체(38a)의 하부에 장착되어 수조(34)에 채워진 물로 침지되는 망사 재질의 회수망(38b)을 포함하는 것으로 예시된다.

즉, 리니어모터의 작동에 의해 회수부재(38)가 레일(34a)에 가이드되어 전후 방향으로 왕복 이동하는 과정에서 수면으로 떠오른 피복이 회수망(38b)에 의해 회수되어 수조(34)의 전방 또는 후방에 모여질 수 있다.

한편, 수조(34)에 채워진 물은 펌핑부재(35)를 통해 본체(32)로 공급되기 때문에 물이 지속적으로 순환되는 구조가 된다. 즉, 본체(32)에 충전된 물은 제2 분사노즐(32a)을 통해 블레이드(33)의 외부로 유출되며 유출된 물은 스테이지(31)의 절단홀(31a)과 통과홀(31c)을 통과해 다시 수조(34)로 낙하하는 순환 구조를 갖추게 된다.

이에, 물의 낭비를 방지하고 한정된 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 되는 이점이 있다.

이를 위한 펌핑부재(35)는 수조(34)와 본체(32)를 연결하며 신축 가능한 자바라관 형태의 연결배관(35a) 및 상기 연결배관(35a)의 관로상에 설치되는 펌프(35b)를 포함하는 구조로 이루어지며, 이때, 연결배관(35a)이 신축 가능한 자바라관 형태로 이루어지는 이유는 본체(32)가 상하 방향으로 승강됨에 따라 신장 또는 압축함으로써 본체(32)의 위치변화에 탄력적으로 대응할 수 있도록 하기 위해서이다.

스테이지(31)에서 절단된 철도 전기부품용 전선은 배출컨베이어(CB2)를 타고 선별유닛(40)으로 공급된다.

선별유닛(40)은 절단유닛(30)을 통과한 철도 전기부품용 전선에 포함된 철 성분의 이물질을 선별하는 작용을 하며, 예컨대, 자성을 띄는 한 쌍의 자성롤 형태로 예시되어 이 자성롤 사이로 철도 전기부품용 전선을 통과시켜 철도 전기부품용 전선에 포함된 철 성분의 이물질을 흡착토록 할 수 있다.

이와 같이 구성된 전처리부(1)를 통과하여 전처리 공정이 완료된 철도 전기부품용 전선은 전처리부(1) 후단에 설치된 전선파쇄부(2)로 투입되어 재활용을 위한 본격적인 절단/파쇄 공정을 거친다.

한편, 원심탈수부(5)는 전선파쇄부(2)의 후단에 배치되며 전선파쇄부(2)에 의해 파쇄된 파쇄물(동선)을 전달받아 원심탈수하는 역할을 담당한다.

전선파쇄부(2)의 파쇄조의 하부로 침전되었던 동선은 수분을 포함하고 있기 때문에, 이를 전선파쇄부(2) 후방에 배치된 원심탈수부(5)에서 원심분리방식을 통해 수분을 완전히 제거할 수 있다.

원심탈수부(5)는 공지의 원심탈수기의 구조를 그대로 차용할 수 있으며 예컨대, 망사재질로 이루어지며, 파쇄물이 수납되는 원통 형태의 탈수드럼(5a) 및 상기 탈수드럼(5a)을 회전구동시키는 모터(5b)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

이에, 탈수드럼(5a)이 회전하면 이에 따라 탈수드럼(5a) 내부의 동선에서 수분기가 탈수드럼(5a) 외부로 원심분리될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 전처리부 2: 전선파쇄부
10: 세척유닛 20: 차핑유닛
30: 절단유닛 40: 선별유닛

Claims (5)

1. 철도용 전기부품 폐자재를 파쇄하는 전기부품파쇄부, 상기 전기부품파쇄부로부터 파쇄된 파쇄물을 전달받아 파쇄물로부터 비중차로 철도 전기부품용 전선을 분리시키는 비중분리부, 상기 비중분리부에서 분리된 철도 전기부품용 전선을 전달받아 철도 전기부품용 전선에 포함된 이물질을 제거하는 전처리부, 상기 전처리부로부터 전처리 완료된 철도 전기부품용 전선을 전달받아 파쇄하는 전선파쇄부 및 상기 전선파쇄부에 의해 파쇄된 파쇄물을 전달받아 원심탈수하는 원심탈수부를 포함하는 철도 폐기물 재활용 장치에 있어서,
   상기 전처리부는,
   압축수를 이용해 철도 전기부품용 전선을 세척하는 세척유닛;
   상기 세척유닛의 후단에 설치되며 세척유닛에서 세척된 철도 전기부품용 전선을 압입하는 차핑유닛;
   상기 차핑유닛의 후단에 설치되며 차핑유닛을 통과한 철도 전기부품용 전선을 습식으로 절단하는 절단유닛; 및
   상기 절단유닛을 통과한 철도 전기부품용 전선에 포함된 철 성분의 이물질을 선별하는 선별유닛;을 포함하며,
   상기 원심탈수부는,
   망사재질로 이루어지며, 파쇄물이 수납되는 원통 형태의 탈수드럼; 및
   상기 탈수드럼을 회전구동시키는 모터;를 포함하며,
   상기 세척유닛은,
   사각형 꼭지점에 대응되는 위치에 각각 위치하는 네 개의 풀리;
   망사 재질로 이루어지며 상기 네 개의 풀리에 감겨 무한궤도 형태로 회전하며, 길이방향을 따라 등간격으로 복수 개의 힌지대가 형성되는 컨베이어벨트;
   상면이 개방되는 함체 형태로 이루어져 내부로 철도 전기부품용 전선을 공급받으며 전체 면이 망사 재질로 이루어지되 하면 일측 모서리 부위에 상기 힌지대에 결합되는 힌지축이 형성되어 상기 컨베이어벨트에 접속해 무한궤도 형태로 회전하며 상기 힌지축에 대응하는 상단 모서리 부위에 무게추가 형성되는 복수 개의 트레이; 및
   상기 컨베이어벨트의 상부에 설치되며 철도 전기부품용 전선이 수납된 트레이의 개방된 상면을 향해 압축수를 분사하는 제1 분사노즐;을 포함하며,
   상기 네 개의 풀리는.
   제1 풀리;
   상기 제1 풀리와 동일한 높이로 제1 풀리의 후방에 배치되는 제2 풀리;
   상기 제2 풀리의 직하방에 배치되는 제3 풀리; 및
   상기 제1 풀리의 직하방에 배치되는 제4 풀리;를 포함하며,
   상기 제1 풀리와 제2 풀리 사이에는 수평한 직선구간인 제1 구간이 형성되고, 상기 제2 풀리와 제3 풀리 사이에는 수직한 직선구간인 제2 구간이 형성되고, 상기 제2 풀리와 제3 풀리 사이에는 수평한 직선구간인 제3 구간이 형성되고, 상기 제3 풀리와 제4 풀리 사이에는 수직한 직선구간인 제4 구간이 형성되며, 상기 트레이는 컨베이어벨트에 지지된 채 제1,2,3,4 구간을 순차적으로 무한궤도로 회전하되,
   상기 제1 풀리와 제2 풀리 사이인 제1 구간에서는 상면이 상부를 향한 상태로 제2 풀리를 향해 이동하고 제2 풀리와 제3 풀리 사이인 제2 구간으로 진입하면 무게추의 무게와 자중에 의해 힌지축을 기준으로 상면이 하부를 바라보는 방향으로 회동되어 내부에 수납된 철도 전기부품용 전선을 하부로 배출하며,
   상기 컨베이어벨트의 내부에는 상기 트레이로부터 낙하하는 철도 전기부품용 전선을 수납하는 회수선반이 설치되며,
   상기 제1 구간을 주행하는 어느 하나의 트레이에 철도 전기부품용 전선이 투입되고, 트레이가 제1 구간의 직상방에 위치한 제1 분사노즐을 통과할 때 제1 분사노즐에서 분사되는 압축수가 철도 전기부품용 전선으로 분사되며,
   상기 차핑유닛은,
   외주면에 압입돌기가 형성되는 상부드럼;
   상기 상부드럼의 하부에 설치되며 외주면에 상기 압입돌기에 상보적인 압입홈이 함몰 형성되는 하부드럼; 및
   상기 상부드럼과 하부드럼의 전방에 설치되며 상기 트레이로부터 배출되는 철도 전기부품용 전선을 상기 상부드럼과 하부드럼 사이로 안내하는 가이드부재;를 포함하며,
   상기 제2 구간에서 회동된 트레이로부터 배출된 철도 전기부품용 전선은 상기 가이드부재를 타고 상부드럼과 하부드럼 사이로 안내되며,
   상기 절단유닛은,
   상면으로 철도 전기부품용 전선이 안착되며 안착된 철도 전기부품용 전선이 자중에 의해 후방으로 이동되도록 후방이 하부를 향해 일정 각도 틸팅되며 격자 형태의 절단홀 및 복수 개의 통과홀이 상하로 관통 형성되는 스테이지;
   상기 스테이지의 상부에서 상하 방향으로 승강하며 내부로 물이 충전되고 하면에는 충전된 물을 하부로 분사하는 제2 분사노즐을 구비한 본체;
   상기 본체의 하면에 형성되며 상기 본체의 상하 이동에 따라 상기 절단홀에 선택적으로 삽입되는 격자형의 블레이드;
   상기 스테이지 하부에 설치되어 낙하하는 철도 전기부품용 전선을 수집하며 물이 저류되고 상단에는 전후 방향으로 레일이 형성되는 수조;
   상기 수조와 본체를 연결하여 상기 수조에 저류된 물을 본체로 압송하는 펌핑부재;
   상기 수조의 전방에 설치되어 수조에 저류된 물에 와류를 발생시키는 와류발생부재; 및
   상기 레일에 접속되어 전후 방향으로 왕복 이동하면서 수조의 물 위로 떠오른 이물질을 회수하는 회수부재;를 포함하며,
   상기 절단홀의 벽면에는 요철이 형성되고 상기 블레이드의 외면에는 상기 요철에 마찰되는 브러쉬가 형성되며, 상기 수조의 바닥면은 후방으로 갈수록 하부로 경사지는 구배가 형성되고 후방에는 물이 배출되는 배출구가 형성되며 배출구 외측 하부에는 물 배출시 물에 포함된 철도 전기부품용 전선을 거르는 거름체가 설치되어, 배출구를 개방하여 수조에서 일정 량의 물을 배출하면 물과 함께 철도 전기부품용 전선이 수조로부터 배출되고, 함께 배출된 물은 거름체 하부에 배치된 물통에 채워지게 되고, 철도 전기부품용 전선의 경우 그 상부에 배치된 거름체에 걸러지게 되며,
   상기 제2 분사노즐은 블레이드를 향해 물을 분사하여 브러쉬에 물이 적셔지도록 하며,
   상기 와류발생부재는 수조의 내부 전방에서 후방을 향해 와류를 발생시킴으로써 수조의 바닥면에 침전된 철도 전기부품용 전선을을 배출구 측으로 이동시키는 폭기장치로 이루어지며,
   상기 펌핑부재는,
   수조와 본체를 연결하며 신축 가능한 자바라관 형태의 연결배관; 및
   상기 연결배관의 관로상에 설치되는 펌프;를 포함하며,
   상기 본체에 충전된 물은 제2 분사노즐을 통해 블레이드의 외부로 유출되며 유출된 물은 스테이지의 절단홀과 통과홀을 통과해 수조로 낙하하며, 수조에 채워진 물은 다시 펌핑부재를 통해 본체로 공급되는 순환 구조를 가지며,
   상기 회수부재는,
   상기 수조의 레일에 접속하며 리니어모터를 내장한 동체; 및
   상기 동체의 하부에 장착되어 수조에 채워진 물로 침지되는 망사 재질의 회수망;을 포함하며,
   상기 회수부재가 레일에 가이드되어 전후 방향으로 왕복 이동하는 과정에서 수면으로 떠오른 피복이 회수망에 의해 회수되어 수조의 전방 또는 후방에 모여지며,
   상기 절단유닛은,
   상기 스테이지에 연결 설치되는 진동기;를 더 포함하며,
   상기 선별유닛은 자성을 띄는 한 쌍의 자성롤로 이루어져 상기 한 쌍의 자성롤 사이로 철도 전기부품용 전선을 통과시켜 철도 전기부품용 전선에 포함된 철 성분의 이물질을 흡착하는 것을 특징으로 하는 철도 폐기물 재활용 장치.
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