재생골재용 초음파발진장치

재생골재용 초음파발진장치 {ULTRASONIC GENERATOR FOR REVIVAL AGGREGATE}

도 1은 종래의 건설폐기물 중 이물질 및 경량모래 선별방법의 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 재생골재용 초음파발진장치의 발진부하우징과 제어기를 나타내는 사시상태도.

도 3은 본 발명에 따른 재생골재용 초음파발진장치의 주요사시상태도.

도 4는 본 발명에 따른 건설폐기물 중 이물질 및 경량모래 선별방법의 공정도.

도 5는 건설폐기물 중 이물질 및 경량모래 선별방법에 적용되는 이물질 및 경량모래 선별장치의 주요 구성상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 발진부하우징 11 : 하우징고정판

12 : 크롬 도금 20 : 초음파발진기

30 : 제어기 40 : 슈트

41 : 하부판 42 : 측부판

43 : 발진부장착공 44 : 하우징고정부

본 발명은 폐콘크리트, 폐아스팔트콘크리트, 폐모르타르와 같은 건설폐기물 처리과정을 통해 얻는 재생골재 생산공정에 적용되는 재생골재용 초음파발진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세척 선별과정을 거친 재생골재 중 비중이 큰 모래와 비중이 상대적으로 작은 이물질을 선별하되, 와류현상과 비중을 이용한 사이클론의 여러 단계를 거치기 전에 재생골재에 혼합되어 물리적으로 분리되지 않은 이물질과 모래가 이동되는 중에 초음파를 재생골재의 하부에서 발진시켜 분쇄 및 살균 세척함으로써 보다 확실하게 분리 선별할 수 있는 재생골재용 초음파발진장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설폐기물 처리공정에서는 재생골재로부터 굵은 골재(자갈) 및 잔골재(모래)를 선별하게 되며, 도 1에서 보는 바와 같이 건설폐기물 중 이물질 및 경량모래 선별방법은 건설폐기물을 재생골재로 선별하는 선별과정에서 모래혼합물이 재차 세척 선별되도록 세척선별몸체(310) 상부의 투입부(311)로 투입되고, 투입된 모래혼합물이 투입부(311) 하측의 물분사구(331)로부터 분사되는 물에 의해 세척되면서 물보다 비중이 큰 골재모래는 컨베이어벨트(321)를 따라 이동되고 물보다 비중이 작은 잔토와 경량폐기물은 분사된 물의 흐름에 따라 이동되며, 상기 컨베이어벨트(321) 타단의 분리판(333)에 의해 잔토와 경량폐기물이 비중에 따라 선별되는 세척선별장치(100)에 의해 이루어지는 세척 선별단계와, 세척 선별된 골재모래 는 로터밀(361)에 의한 분쇄과정을 거치고 모래스크린(362)에 의해 골재(363)와 모래(367)로 선별되고, 선별된 모래(367)는 샌드유닛(365)에 의해 재차 분급되어 모래(367)는 선별되고 경량모래는 침전조(366)로 이동되는 골재 및 모래 선별단계와, 세척 선별된 경량폐기물이 탈수스크린(351)에 의한 탈수 선별과정을 거쳐 최종적인 경량폐기물(343)은 선별되고 잔여모래는 샌드유닛(365)으로 이동되는 경량폐기물 선별단계와, 세척 선별된 경량모래가 사이클론(370)의 와류를 이용한 선별과정을 거치면서 비중이 큰 경량모래는 탈수스크린(352)에 의한 탈수 선별과정을 거쳐 최종적인 경량모래(355)로 선별되고, 비중이 낮은 모래혼합물은 샌드유닛(365)으로 이동되는 경량모래 선별단계를 포함하여 이루어진다. 미설명된 379는 침전조이다.

상기 세척선별단계에서 초음파발진기(335~337)는 재생골재의 상측에 위치하여 분사되는 물속에 잠긴 상태에서 초음파발진기의 하부에 위치되는 재생골재를 입자별로 선별되기 전에 분쇄 및 살균 세척하게 된다.

이러한 선별과정 중에 분리된 경량모래는 비중1 이하로 비중이 낮아 작은 상태이고 흡수율이 4% 이상 되어 흡수율이 높고 경화작용이 일어나지 않아 일반 모래로 사용하기에는 부적합한 모래이므로 재생골재에 첨가되면 모래의 품질이 현격히 저하된다. 따라서 경량모래를 이물질과 함께 보다 확실하게 선별하여 분리 제거할 수 있는 장치가 요구된다.

한편 상기와 같은 초음파발진기는 물속에 잠긴 재생골재의 상측으로부터 이격되어 초음파가 발진됨으로써 재생골재에 초음파가 전달되는 데 한계가 있어 이동되는 재생골재에 초음파발진기를 접촉시킨 상태에서 초음파를 직접 발진시켜 분쇄 및 살균 세척 효과를 극대화시킬 수 있는 장치가 요구된다.

또한 입자가 다른 재생골재 즉 이물질, 모래, 잔토가 혼합된 상태에서 동시에 주파수가 다른 초음파를 발진시키므로 골재의 종류별로 주파수에 맞는 초음파를 발진시키지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 이동되는 재생골재에 초음파발진기를 접촉시킨 상태에서 초음파를 직접 발진시켜 분쇄 및 살균 세척 효과를 극대화시킬 수 있고, 골재의 종류별로 주파수에 맞는 초음파를 발진시킬 수 있으며, 재생골재의 활용에 분리 배출되어야하는 이물질과 잔토를 건설폐기물로부터 보다 확실히 제거 분리할 수 있는 재생골재용 초음파발진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 재생골재용 초음파발진장치는 설치가 용이하도록 일방향 양측에 하우징고정판(11)이 돌출 형성되는 발진부하우징(10)과, 상기 발진부하우징(10) 내측에 발진부위를 상측으로 배열 형성되는 다수의 초음파발진기(20)와, 상기 초음파발진기(20)에 전원을 공급하거나 발진을 제어하도록 상기 초음파발진기(20)에 연결되는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 발진부하우징(10)의 상부면은 혼합모래의 이동 중 마모되지 않도록 크롬으로 도금(12)되는 것을 특징으로 하는 재생골재용 초음파발진장치를 제공한다.

그리고 제어기(30)는 주파수가변제어기능을 포함하되 50Hz-1KHz 대역에서 폭기를 발생시켜 분쇄된 이물질을 부상시키는 것을 특징으로 하는 재생골재용 초음파발진장치를 제공한다.

또한 건설폐기물 중 선별된 모래와 경량모래로 분리하기 전의 혼합모래를 분쇄 세척할 수 있는 초음파발진장치에 있어서, 분쇄 세척될 혼합모래가 물과 함께 이동하게 되고 중간에 다수의 발진부장착공(43)이 관통형성되는 하부판(41)과; 혼합모래와 물이 경로에 따라 이동하도록 상기 하부판(41)의 측부에 형성되는 측부판(42)으로 구성되는 슈트(40)와, 발진부위를 상측으로 초음파발진기(20)가 내측에 다수 배열 형성되고, 양측에 하우징고정판(11)이 돌출 형성되며, 상부가 발진부장착공(43)에 실링되어 장착되는 발진부하우징(10)과, 발진부하우징(10)을 하부판(41)에 고정시키도록 하부판(41)의 하측에서 하우징고정판(11)과 체결 형성되는 하우징고정부(44)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생골재용 초음파발진장치를 제공한다.

그리고 발진부장착공(43)은 길이방향으로 나란히 3개가 배열 관통되고, 상기 발진부장착공(43)에 각각 발진부하우징(10)이 실링되어 장착되되 중간의 발진부하우징(10)은 살균 세척을 위한 40KHz 이고 양측의 발진부하우징(10)은 분쇄 세척을 위한 20KHz 인 것을 특징으로 하는 재생골재용 초음파발진장치를 제공한다.

또한 중간의 발진부장착공(43)은 경량모래의 살균 세척을 위해 주위의 하부 판(41)이 절곡되어 양측의 발진부장착공(43)보다 낮게 위치하고, 중간의 발진부장착공(43)에 40KHz의 발진부하우징(10)이 실링되어 장착되는 것을 특징으로 하는 재생골재용 초음파발진장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 재생골재용 초음파발진장치의 발진부하우징(10)과 제어기(30)를 나타내는 사시상태도이고, 도 3은 본 발명에 따른 재생골재용 초음파발진장치의 주요사시상태도이며, 도 4는 본 발명에 따른 건설폐기물 중 이물질 및 경량모래 선별방법의 공정도이고, 도 5는 건설폐기물 중 이물질 및 경량모래 선별방법에 적용되는 이물질 및 경량모래 선별장치의 주요 구성상태도이다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 재생골재용 스크린필터는 건설폐기물 중 선별된 이물질모래를 이물질과 잔토로 분리하여 이물질은 별도로 분리 배출하고 잔토는 물과 함께 침전조로 이동시킬 수 있게 구성된다.

본 발명에 따른 재생골재용 초음파발진장치는 설치가 용이하도록 일방향 양측에 하우징고정판(11)이 돌출 형성되는 발진부하우징(10)이 구비되고, 상기 발진부하우징(10) 내측에 다수의 초음파발진기(20)가 발진부위를 상측으로 배열 형성된다. 도 3에서는 일예로 2행 12열로 배열 형성된 것을 볼 수 있다.

또한 초음파발진기(20)에 전원을 공급하거나 발진을 제어하도록 상기 초음파발진기(20)에 제어기(30)가 연결 형성되고, 제어기(30)는 전원 온/오프 버튼(31), 초음파의 강도를 조절할 수 있는 주파수제어스위치(32) 그리고 폭기를 발생시킬 수 있는 스윕버튼(33)이 형성된다.

그리고 제어기(30)는 주파수가변제어기능을 포함하되 50Hz-1KHz 대역에서 폭기를 발생시켜 골재를 세척하고, 발진부하우징(10)의 상부면은 혼합모래의 이동 중 마모되지 않도록 크롬으로 도금(12)된다.

상기와 같은 초음파발진장치가 건설폐기물 중 선별된 모래와 경량모래로 분리하기 전의 혼합모래를 분쇄 세척할 수 있는 공정에 적용된 상태의 초음파발진장치를 설명하면, 분쇄 세척될 혼합모래가 물과 함께 이동하게 되는 슈트(40)의 하부판(41) 중간에 다수의 발진부장착공(43)이 관통형성되고, 혼합모래와 물이 경로에 따라 이동하도록 상기 하부판(41)의 측부에 측부판(42)이 형성된다.

또한 발진부장착공(43)에 발진부하우징(10)의 상부가 실링되어 장착되고, 발진부하우징(10)은 발진부위를 상측으로 초음파발진기(20)가 내측에 다수 배열 형성되고 발진부하우징(10)의 양측에 하우징고정판(11)이 돌출 형성된다.

그리고 발진부장착공(43)은 길이방향으로 나란히 3개가 배열 관통되고, 상기 발진부장착공(43)에 각각 발진부하우징(10)이 실링되어 장착되되 중간의 발진부하우징(10)은 살균 세척을 위한 40KHz 이고 양측의 발진부하우징(10)은 분쇄 세척을 위한 20KHz 인 것이 사용된다.

또한 중간의 발진부장착공(43)은 경량모래의 살균 세척을 위해 주위의 하부판(41)이 절곡되어 양측의 발진부장착공(43)보다 낮게 위치하는 것이 바람직하고, 발진부하우징(10)을 하부판(41)에 고정시키도록 하부판(41)의 하측에서 하우징고정 부(44)가 하우징고정판(11)과 체결 형성되며, 하우징고정부(44)는 하부판(41)의 하측에 형성되되 하우징고정판(11)을 고정하기 위한 수단이면 무방하다.

한편, 재생골재용 스크류필터의 작용과 더불어 건설폐기물 중 이물질 및 경량모래 선별공정을 도 4를 중심으로 보는 바와 같이 살펴보면 다음과 같다.

건설폐기물을 재생골재로 선별하는 과정에서 선별된 모래혼합물이 재차 세척 선별되도록 세척선별몸체(310) 상부의 투입부(311)로 투입되고, 투입부(311) 하측의 물분사구(331)로 투입된 모래혼합물이 물에 의해 씻기면서 물보다 비중이 큰 골재모래(341)는 컨베이어벨트(21)를 따라 이동되고 물보다 비중이 작은 잔토가 섞인 이물질모래(343)는 분사된 물의 흐름에 따라 이동 선별된다.

또한 세척 선별된 이물질모래(343)는 스크류필터(210)에 의해 이물질과 물 및 혼합모래로 분리되고, 분리된 혼합모래는 사이클론(220)으로 이동되어 분리되되, 분리된 물보다 비중이 작은 잔토와 물은 침전조(221)로 이동되고 분리된 모래는 탈수스크린(260)으로 이동된다.

아울러 스크류필터(210)는 스티로폼 등의 발포되어 부피가 큰 이물질을 압축하여 물과 모래가 섞인 혼합모래와 분리시키는 장치이다.

그리고 세척 선별된 골재모래(341)와 외부의 자갈(건폐)(345)은 모래스크린(230)으로 이동되어 모래(5mm 이하)와 골재(5mm 이상)로 선별되고, 선별된 모래(5mm 이하)는 초음파발진장치(240)로 이동되고 골재는 로터밀(361)에 의한 분쇄과정을 거쳐서 모래스크린(362)에 의해 모래(5mm 이하)와 잔여 골재(5mm 이상)로 선 별되며, 선별된 잔여 골재는 재차 로터밀에 의한 분쇄과정을 거치고 선별된 모래는 초음파발진장치(240)로 이동된다.

여기서 모래를 선별하는 공정에서 통상적으로 적용되는 모래스크린을 사용하게 되고, 로터밀의 세부구성은 통상적으로 적용되는 것이면 족한 것으로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략한다.

그리고 초음파발진장치로 이동된 이물질이 섞인 모래는 초음파발진장치에 의해 살균 및 분쇄되어 3단의 제1,2,3사이클론(101,102,103)으로 이동되어 분리과정을 거치게 된다.

여기서 초음파발진장치(240)는 기포를 발생시키는 초음파발진장치로서 슈트(40)를 따라 이물질이 섞인 모래가 양측의 발진부하우징(10)과 중간의 발진부하우징(10) 상부를 이동하는 도중에 모래에 존재하는 이물질에 기포를 발생시킴으로써 재생골재를 분쇄하고 살균세척하게 된다.

또한 양측의 발진부하우징(10)은 20 KHz의 발진을 하는 초음파발생장치로서 물과 함께 이동되는 혼합모래의 하부에서 직접 초음파로 가진하게 된다. 본 발명에서 제시된 20 KHz의 가진이면 재생골재의 균열부를 분쇄하는 것이 가능하여 균열된 재생골재는 계속하여 이동되는 물에 의해 재차 씻기게 된다.

그리고 중간의 발진부하우징(10)은 약 40 KHz의 가진을 통해 혼합모래 뿐 만 아니라 물과 함께 포함된 이물질의 살균작용을 하게 되고, 특히 중간에 위치하는 발진부하우징(10)은 양측의 발진부하우징(10)보다 낮은 위치에 형성되어 비중이 상대적으로 낮은 모래와 잔토가 이 낮은 위치로 모이면서 비중이 상대적으로 낮은 모 래와 잔토의 살균 세척작용을 보다 확실히 할 수 있게 된다.

또한 주파수제어스위치를 돌려 주파수를 조절할 수 있으며, 스윕버튼을 눌러 50Hz-1KHz 대역에서 폭기를 발생시켜 골재를 세척하는 동시에 분쇄된 이물질을 모래로부터 이격시켜 상측으로 띄우게 되고 초음파발진으로 인한 재생골재의 분쇄 및 세척과정 중에 발생되는 거품도 제거해준다.

그리고 초음파발진장치를 거친 이물질이 섞인 모래가 도 5에서 보는 바와 같이 제1사이클론(101)의 투입구(111)에 투입되어 와류현상에 의해 나선형으로 회전하다가 비중이 큰 모래와 물은 하부배출구(121)로 배출되고, 비중이 상대적으로 작은 이물질은 분리판(134)의 상측을 통해 이물질배출구(132)로 배출되었다가 탈수스크린(211)으로 투입된다.

아울러 비중이 상대적으로 작지만 미분리된 이물질과 모래는 미분리물배출구(133)를 통해 배출되었다가 제2사이클론(102)의 투입구(111)에 투입된다.

또한 제2사이클론으로 투입된 이물질과 모래는 제1사이클론과 마찬가지로 와류현상에 의해 나선형으로 회전하다가 비중이 큰 모래와 물은 하부배출구(121)로 배출되고, 비중이 상대적으로 작은 이물질은 분리판(134)의 상측을 통해 이물질배출구(132)로 배출되고, 비중이 상대적으로 작지만 미분리된 이물질과 모래는 미분리물배출구(133)를 통해 배출되었다가 제3사이클론(103)의 투입구(111)에 투입된다. 제1사이클론과 마찬가지로 분리판의 상측으로부터 배출된 이물질은 직접 탈수스크린(211)으로 투입된다.

그리고 투입된 이물질과 모래는 와류현상에 의해 나선형으로 회전하다가 비 중이 큰 모래와 물은 하부배출구(121)로 배출되고, 비중이 상대적으로 작은 이물질은 측부배출구(131)로 배출된다.

또한 제3사이클론(103)에서도 측부배출구(131)를 통해 이물질과 물과 섞인 물보다 비중이 작은 잔토가 탈수스크린(211)으로 이동되어 이물질은 별도 분리되고, 물에 섞인 물보다 비중이 작은 잔토는 침전조(221)로 이동된다.

그리고 제2,3사이클론(102,103)의 하부배출구(121)를 통해 모래와 물이 탈수스크린(260)으로 이동되어 비중이 1 이하의 경량모래는 별도 분리되고 비중이 1을 넘는 모래와 물은 모래탈수스크린(250)으로 이동된다.

여기서 탈수스크린(260)은 진동을 하며 역경사를 가진 골재이송스크린(도시 생략)으로 구성되고, 최종적으로 탈수된 경량모래가 골재이송스크린으로부터 배출된다. 상기 골재이송스크린은 0.3 mm 우레탄망을 사용한다.

아울러 별도 분리된 경량모래는 비중이 1 이하로 비중이 낮아 가벼운 상태이고 흡수율이 4% 이상 되어 흡수율이 높고 경화작용이 일어나지 않아 일반 모래로 사용하기에는 부적합한 모래이며, 본 발명에서 인용되는 경량모래는 상기와 같은 정의로 인용된다.

또한 제1사이클론(101)의 하부배출구(121)를 통해 모래와 물이 모래탈수스크린(250)으로 이동되어 재생모래는 별도로 분리되고 잔여 모래 및 물과 섞인 물보다 비중이 작은 잔토는 다른 사이클론(370)으로 이동되었다가 모래는 다시 모래탈수스크린으로 이동되고 물과 섞인 물보다 비중이 작은 잔토는 침전조(221)로 이동된다.

상기 사이클론(370)은 도 4에 도시되어 있다. 즉, 물과 혼합된 모래 및 잔토 는 사이클론의 투입구(371)로 투입되는데, 투입되는 혼합물은 와류를 형성할 수 있도록 투입구(371)가 나선형으로 구성되는 것이 바람직하다. 와류를 형성하면서 다시 비중이 작은 물과 미립모래는 상부배출구(372)로 넘쳐흘러 통상의 침전조(221)인 시크너장치로 이동되어 슬러지의 응고와 폐수의 방출과정을 거쳐 처리되고, 비중이 상대적으로 큰 경량모래는 하방으로 향하여 하부배출구(373)로 배출된다. 상기 싸이클론은 상부에서 낙하되므로 무동력으로 작동되는 것이 가능하다.

상기 재생모래 분리단계에서 분리된 재생모래는 흡수율이 4%를 넘어 일반 모래로 사용하기에 적합한 상태로 분리된 것이다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 종래의 스크린에 의해 제거 분리하던 장치 및 방법과는 달리 이동되는 재생골재의 경로 하부에 상측으로 초음파를 발진시킬 수 있는 초음파발진기를 설치하고 상대적으로 비중이 작은 잔토가 모일 수 있게 경로의 중간을 낮게 하면서 그 하부에 비중이 작은 잔토를 살균 세척할 수 있는 주파수의 초음파발진기를 설치함으로써, 이동되는 재생골재에 초음파발진기를 접촉시킨 상태에서 초음파를 직접 발진시켜 분쇄 및 살균 세척 효과를 극대화시킬 수 있고, 골재의 종류별로 주파수에 맞는 초음파를 발진시킬 수 있으며, 재생골재의 활용에 분리 배출되어야하는 이물질과 잔토를 건설폐기물로부터 보다 확실히 제거 분리할 수 있는 효과를 제공한다.