KR100812548B1 - 원심 추출기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원심 추출기에 관한 것이다. 본 발명은 한쪽 끝에 고체 처리물이 배출되는 원통 배출구를 형성하기 위해 바닥방향으로 개구된 환상의 단면으로 이루어진 하우징; 상기 하우징 내부에 동심원상으로 회전하는 원뿔형의 중공타입으로 이루어지고, 회전 가능하도록 끝부분이 베어링에 물려 있으며, 모터에 의해 움직이는 벨트로써 구동되는 풀리에 의해 회전하게 되는 드럼; 상기 드럼 내부에 동심원상을 유지하여 위치되어 제어장치에 의해 회전하게 되는 스크롤; 상기 드럼과 스크롤의 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치로 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 물질의 특성이 변화함에 따라 쉽게 변경할 수 있는 프로그램 가능한 조건을 적용할 수 있으며, 동시에 양적이나 질적으로 최선의 결과가 나오는 기-설정된 평형상태에서 작동하도록 여러 가지 조절변수들을 조절함에 의해 작동이 제어되어 한 종류 이상의 유체로부터 고체성분을 분리되고, 연속적인 제어가 가능하여 여러 종류의 액체 및 고체로 이루어진 물질을 침전시키고, 층별로 분리하는 역할을 하게 되는 효과가 제공된다.
원심, 추출기, 드럼, 스크롤
Description
본 발명은 여러 형태의 물질을 처리하는 공정에 있어, 한 종류 이상의 유체로부터 고체성분을 분리하고, 스크롤과 드럼으로 이루어져 이들 간의 상대속도가 조절되고, 연속적인 제어가 가능하도록 구성한 원심 추출기에 관한 것이다.
일반적으로 원심 추출기(centrifugal extractor)는 원심력을 이용하여 용액의 여러 성분을 분리하는 장치이다.
이러한 종래의 원심 추출기는 유입되는 물질의 량이나 밀도의 변화 또는 과부화가 발생으로 정상 영역에서 작동할 수 있도록 제어가 용이하지 못하게 되었다.
또한, 원심 추출기는 예기치 못한 이물질의 유입 등으로 인한 원심 추출기의 부품의 파손을 방지하면서, 동시에 원심 추출기에서 처리되어 나가는 유출물의 유출속도나 성질을 일정하게 유지하기 위해 유입되는 원료물질의 성질에 따라 원심 추출기의 다양한 작동변수(operating parameters)를 제어하는 장치의 필요성이 대두 되었다. 그리고, 원심 추출기에 유입되는 유입물의 변동에 의해 발생하는 막힘 현상이나 원심 추출기의 효율저하를 방지하는 것도 요구되어 왔다.
이러한 종래의 원심 추출기는 유입되는 물질의 량이나 밀도의 변화 또는 과부화가 발생으로 정상 영역에서 작동할 수 있도록 제어가 용이하지 못하게 되었다.
또한, 원심 추출기는 예기치 못한 이물질의 유입 등으로 인한 원심 추출기의 부품의 파손을 방지하면서, 동시에 원심 추출기에서 처리되어 나가는 유출물의 유출속도나 성질을 일정하게 유지하기 위해 유입되는 원료물질의 성질에 따라 원심 추출기의 다양한 작동변수(operating parameters)를 제어하는 장치의 필요성이 대두 되었다. 그리고, 원심 추출기에 유입되는 유입물의 변동에 의해 발생하는 막힘 현상이나 원심 추출기의 효율저하를 방지하는 것도 요구되어 왔다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전기모터, 드럼과 연결되어 있는 전기모터의 고정자, 연결수단을 통해 스크롤을 회전시키는 기어에 연결되어 있는 전기모터의 회전자로 구성된 원심 추출기를 제공하는 데 있다.
이와 같은 해결하고자 하는 과제는 한쪽 끝에 고체 처리물이 배출되는 원통 배출구를 형성하기 위해 바닥방향으로 개구된 환상의 단면으로 이루어진 하우징; 상기 하우징 내부에 동심원상으로 회전하는 원뿔형의 중공타입으로 이루어지고, 회전 가능하도록 끝부분이 베어링에 물려 있으며, 모터에 의해 움직이는 벨트로써 구동되는 풀리에 의해 회전하게 되는 드럼; 상기 드럼 내부에 동심원상을 유지하여 위치되어 제어장치에 의해 회전하게 되는 스크롤; 상기 드럼과 스크롤의 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치로 공급하도록 제어하는 제어부로 구성된 원심 추출기에 있어서, 상기 드럼의 구동부분 반대편의 끝은 축이 벽에 의해 지탱되고, 베어링과 물려 있는 끝이 막힌 디스크를 매개로 주전원(epicyclic) 형상의 기어로 구성된 하우징 크라운에 물려진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원심 추출기는 물질의 특성이 변화함에 따라 쉽게 변경할 수 있는 프로그램 가능한 조건을 적용할 수 있으며, 동시에 양적이나 질적으로 최선의 결과가 나오는 기-설정된 평형상태에서 작동하도록 여러 가지 조절변수들을 조절함에 의해 작동이 제어되어 한 종류 이상의 유체로부터 고체성분을 분리되고, 연속적인 제어가 가능하여 여러 종류의 액체 및 고체로 이루어진 물질을 침전시키고, 층별로 분리하는 역할을 하게 되는 효과가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면중 도 1은 본 발명에 따른 원심 추출기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 원심 추출기의 다른 실시예를 도시한 개략 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심 추출기는 하우징(10), 드럼(20), 스크롤(40), 제어장치(100) 및 제어부(400)로 이루어진다.
상기 하우징(10)은 실린더 형상으로 이루어지고, 한쪽 끝에 고체의 처리물이 배출되는 원통 배출구(10a)를 형성하기 위해 바닥방향으로 개방된 환상의 단면으로 이루어진다.
상기 드럼(20)은 하우징(10) 내부에 동심원상으로 회전하는 원뿔형의 중공타입으로 이루어지고, 회전 가능하도록 끝 부분이 베어링(21a)으로써 지지되며, 모터(30)에 의해 움직이는 벨트(32a)로써 구동되는 풀리(21b)에 의해 회전하게 된다.
이때, 드럼(20)의 내부에는 동심원상을 유지하여 상기 스크롤(40)이 위치한다.
상기 스크롤(40)은 펌프에 의해 공급되는 원료물질(5)이 용이하게 배출되도록 세로슬롯공(41c)을 형성하기 위해 서로 연결되어 있는 주변부(41a)로 구성되고, 내부에 위치하는 유입구(50), 유입구(50)의 외면은 스파이어럴(52)에 연결되어 있다.
이때, 스크롤(40)의 반대 끝은 드럼(20)과 연결된 베어링(42d)으로써 지지되며, 스크롤(40)은 드럼(20)과 연계되어 회전하게 된다.
한편, 원심 추출기는 액상 배출물의 배출속도를 조절하기 위한 배출구(6)가 구비되어 있다.
이때, 드럼(20)의 구동부분 반대편의 끝은 축이 벽(20e)에 의해 지탱되며, 베어링(22b)과 물려 있는 끝이 막힌 디스크(22e)를 매개로 주전원(epicyclic) 형상의 기어(70)로 구성된 하우징 크라운(70c)에 물려있으며, 하우징 크라운(70c)은 기어에 동일한 회전동작을 부여한다.
이러한 회전동작은 벨트(80a)를 매개로 풀리(71a)로 전달되며, 벨트(80a)는 상기한 제어장치(100)에 연결된다.
상기 제어장치(100)는 벨트(80a)와 대응되게 구비된 벨트(80b)가 기어(70)의 풀리(71b)를 통해 연결되며, 벨트(80b)는 주전원 기어(70)의 부수체(satellites)에 작용하는 회전축(9)을 구동시킨다. 따라서, 스크롤(40)이 회전하게 된다.
이때, 스크롤(40)과 드럼(20) 간의 회전수의 차이는 기어(70)와 제어장치(100)의 회전비율, 즉 벨트(80a,80b)에 의해 연결된 두쌍의 풀리(71a,114a)(71b,114b)의 크기에 의해 결정된다.
이러한 제어장치(100)는 베어링(110a)을 통해 고정된 지지체(112)에 의해 지탱되는 고정자(100a)를 포함하는 직류전기모터(120)로 구성된다. 상기 고정자(100a)는 다시 베어링(110b)으로써 동심축 회전자(100b)를 지지하게 된다.
상기 고정자(100a)의 외면은 톱니형상의 풀리(114a)에 연결되어 있으며, 풀리는 벨트(80b)를 구동시키며, 이 구동에 의해 고정자(100a)는 드럼(20)에 의해 회전하게 된다.
상기 회전자(100b)의 축(100c)은 풀리(114b)와 연결되어 있으며, 이 풀리(114b)는 벨트(80b)를 구동시키고, 벨트(80b)는 회전축(9)을 구동시키게 된다. 따라서, 주전원 기어(70)를 통해 스크롤(40)이 회전하게 된다.
상기 제어장치(100)는 회전속도에 비례하는 전류를 발생시키는 발전기(300a,300b)를 더 포함하며, 이 발전기(300a,300b)는 각각 고정자(100a)와 회전자(100b)의 축에 연결되어 있다.
상기 제어부(400)는 전원제어부(410)와 전원공급부(420)로 이루어져 상기 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(100)로 공급하도록 제어하게 된다.
상기 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(420)로 전달하게 된다.
상기 전원공급부(420)는 전달된 제어신호에 따라 제어장치(100)로 공급되는 전류를 조절하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어, 스크롤(40) 회전속도는 직류전기모터(120)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a)와 벨트(80a)를 통해 모터(120)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다. 이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
또한, 상기 전원제어부(410)에서 비교되는 기준값은 드럼(20)과 고정자(100b)에 각각 연결된 풀리(71a,114a)의 직경차 및 스크롤(40)과 회전자(100a)에 각각 연결된 풀리(71b,114b)의 직경차에 따라 변경될 수 있다.
이렇게 측정한 스크롤(40)과 드럼(20)의 속도 및 차이, 원심 추출기를 작동시키기 위한 구동토크, 원심 추출기를 작동시키는 중에 발생하는 저항토크를 알면, 원심 추출기의 특성방정식(입력신호가 어떤 기계에 들어오면 기계의 특성에 따라 출력신호가 정해지는데, 이러한 기계의 입력-출력의 관계를 식으로 나타낸 것을 특성 방정식이라 함)에 따라 스크롤(40)과 드럼(20)의 상대속도에 따라 발생하는 토크를 직교좌표로 나타낼 수가 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 원심 추출기의 다른 실시예를 도시한 개략 단면도로서, 도시된 바와 같이 제어장치(500)는 직류모터를, 교류모터(520)로 교체할 수 있는 선택이 가능한 것이다.
상기 교류모터(520)의 고정자(510a)는 하우징(520a)과 맞물려 있으며, 하우징(520a)은 베어링(110a)으로써 지지되어 고정체(530)에 의해 지지 된다.
상기 고정자(510a)는 축(510c)이 끼워진 동심축의 회전자(510b)를 지탱하게 된다. 회전자의 하우징(520a) 외부 면은 벨트를 작동시킬 수 있는 톱니 모양의 풀리(514a)와 연결되어 있다. 벨트가 작동함에 따라 드럼(20)이 고정자(510a)를 회전시킨다.
상기 회전자(510a)의 축(510c)은 벨트(80b)를 구동시킬 수 있는 풀리(114b)와 연결되어 있다. 벨트는 앞서 설명한 바와 같이, 주전원(epicyclic) 기어(70)의 회전축(9)을 구동시키게 되고, 이에 따라 스크롤(40)을 회전시키게 된다.
상기한 제어장치(500)를 제어하기 위한 제어부(400)는 전원제어부(410)와 전원공급부(620)로 이루어져 고정자(510b)와 회전자(510a)의 회전속도 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(500)로 공급하도록 제어하게 된다.
상기 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(620)로 전달하게 된다.
상기 전원공급부(620)는 전달된 제어신호에 따라 제어장치(600)로 공급되는 전원의 주파수를 조절하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어 스크롤(40) 회전속도는 교류모터(520)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a)와 벨트(80a)를 통해 모터(520)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다. 이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
또한, 상기 전원제어부(410)에서 비교되는 기준값은 드럼(20)과 고정자(100b)에 각각 연결된 풀리(71a,114a)의 직경차 및 스크롤(40)과 회전자(120)에 각각 연결된 풀리(71b,114b)의 직경차에 따라 변경될 수 있다.
이와 같이 구성된 원심 추출기의 동작상태를 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 고체분말과 액체가 혼합된 원료(5)가 유입구(50)로 유입되어 중공의 스크롤(40) 내부로 유입되면, 모터(30)가 동작되어 벨트(32a)에 의해 모터(30)의 동력이 풀리(21b)로 전달되어 드럼(20)이 회전하게 되고, 이에 따라 고체 유입물이 세로슬롯공(41c)을 통해 배출되면, 드럼(20)의 최외곽 테두리 영역의 원심력 작용에 의해 분리된다.
이때, 드럼(20)의 회전에 의한 원심력으로 비중이 높은 고체분말은 드럼(20)의 벽면으로 이동하게 되고, 액체는 비중에 따라 비중이 큰 경우에는 드럼(20)의 벽면 가까이, 비중이 상대적으로 작은 경우에는 스크롤(40)의 면에 위치하게 된다.
이와 같이 고체와 액체가 스크롤(40)과 드럼(20) 사이의 공간에 층별로 분리된 다음, 고체는 오른편으로 이동하여 배출구(10a,6)로 배출되고, 액체는 왼쪽의 유출구(16)를 통하여 각각 배출이 이루어진다.
이때, 고체가 오른쪽으로 이동하는 것은 스크롤(40)과 드럼(20)의 상대적인 회전운동과 스크롤(40) 및 드럼(20)의 원뿔모양에 의해 발생하는 힘이 고체분말을 오른쪽으로 이동시키게 된다. 고체는 배출구(10a,6)를 향해 오른쪽으로 이동해 가면서, 세탁기의 탈수 동작과 유사한 작용으로써 수분이 제거된다.
한편, 스크롤(40)은 연결수단(70a,80a,114a;70b,80b,14b)을 매개로 하여 직류전기모터(120)의 회전력을 회전자(100b), 고정자(100a)를 통해 기어(70)로 전달됨으로써 회전축(9)이 회전하게 된다.
이때, 스크롤(40)과 드럼(20) 간의 회전수 차이는 기어(70)와 제어장치(100)의 회전비율, 벨트(80a,80b)에 의해 연결된 풀리(71a,114a)(71b,114b)의 크기에 의해 결정된다.
이와 같이 동작되는 드럼(20)과 스크롤(40)은 상기한 제어부(400)의 전원제어부(410)와 전원공급부(420)에 의해 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(100)로 공급하도록 제어하게 된다.
이때, 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(420)로 전달하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어, 스크롤(40)의 회전속도는 직류전기모터(120)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a)와 벨트(80a)를 통해 모터(100)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다. 이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
이렇게 측정한 스크롤(40)과 드럼(20)의 속도 및 차이, 원심 추출기를 작동시키기 위한 구동토크, 원심 추출기를 작동시키는 중에 발생하는 저항토크를 알면, 원심 추출기의 특성방정식(입력신호가 어떤 기계에 들어오면 기계의 특성에 따라 출력신호가 정해지는데, 이러한 기계의 입력-출력의 관계를 식으로 나타낸 것을 특성 방정식이라 함)에 따라 스크롤(40)과 드럼(20)의 상대속도에 따라 발생하는 토크를 직교좌표로 나타낼 수가 있는 것이다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 제어장치(500)는 직류 모터를, 교류 모터(520)로 교체할 수 있는 선택이 가능한 것이다.
상기 교류모터(520)의 고정자(510a)는 하우징(520a)과 맞물려 있으며, 하우징(520a)은 베어링(110a)을 통해서 고정체(530)에 의해 지지 된다.
상기 고정자(510a)는 축(510c)이 끼워진 동심축의 회전자(510b)를 지지하게 된다. 상기 회전자(510b)의 하우징(520a) 외부 면은 벨트를 작동시킬 수 있는 톱니 모양의 풀리(514a)와 연결되어 있다. 벨트가 작동함에 따라 드럼(20)이 고정자(510a)를 회전시킨다.
상기 회전자(510a)의 축(510c)은 벨트(80b)를 구동시킬 수 있는 풀리(114b)와 연결되어 있다. 벨트는 앞서 설명한 바와 같이, 주전원(epicyclic) 기어(70)의 축을 작동시키며, 나아가서 주전원 기어에 의해 스크롤(40)을 회전시키게 된다.
이하의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 모터(520)의 회전자(510b)와 연결되어 있는 축(510c)은 제어부(400)의 전원제어부(410)와 전원의 주파수를 조정하기 위한 전원공급부(620)에 의해 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(500)로 공급하도록 제어하게 된다.
이때, 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(620)로 전달하게 되고, 전원공급부(620)는 전달된 제어신호에 따라 제어장치(500)에 공급되는 전원의 주파수를 조정하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어, 스크롤(40) 회전속도는 교류모터(520)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a) 벨트(80a)를 통해 모터(520)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다.
이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
첨부된 도면중 도 1은 본 발명에 따른 원심 추출기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 원심 추출기의 다른 실시예를 도시한 개략 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심 추출기는 하우징(10), 드럼(20), 스크롤(40), 제어장치(100) 및 제어부(400)로 이루어진다.
상기 하우징(10)은 실린더 형상으로 이루어지고, 한쪽 끝에 고체의 처리물이 배출되는 원통 배출구(10a)를 형성하기 위해 바닥방향으로 개방된 환상의 단면으로 이루어진다.
상기 드럼(20)은 하우징(10) 내부에 동심원상으로 회전하는 원뿔형의 중공타입으로 이루어지고, 회전 가능하도록 끝 부분이 베어링(21a)으로써 지지되며, 모터(30)에 의해 움직이는 벨트(32a)로써 구동되는 풀리(21b)에 의해 회전하게 된다.
이때, 드럼(20)의 내부에는 동심원상을 유지하여 상기 스크롤(40)이 위치한다.
상기 스크롤(40)은 펌프에 의해 공급되는 원료물질(5)이 용이하게 배출되도록 세로슬롯공(41c)을 형성하기 위해 서로 연결되어 있는 주변부(41a)로 구성되고, 내부에 위치하는 유입구(50), 유입구(50)의 외면은 스파이어럴(52)에 연결되어 있다.
이때, 스크롤(40)의 반대 끝은 드럼(20)과 연결된 베어링(42d)으로써 지지되며, 스크롤(40)은 드럼(20)과 연계되어 회전하게 된다.
한편, 원심 추출기는 액상 배출물의 배출속도를 조절하기 위한 배출구(6)가 구비되어 있다.
이때, 드럼(20)의 구동부분 반대편의 끝은 축이 벽(20e)에 의해 지탱되며, 베어링(22b)과 물려 있는 끝이 막힌 디스크(22e)를 매개로 주전원(epicyclic) 형상의 기어(70)로 구성된 하우징 크라운(70c)에 물려있으며, 하우징 크라운(70c)은 기어에 동일한 회전동작을 부여한다.
이러한 회전동작은 벨트(80a)를 매개로 풀리(71a)로 전달되며, 벨트(80a)는 상기한 제어장치(100)에 연결된다.
상기 제어장치(100)는 벨트(80a)와 대응되게 구비된 벨트(80b)가 기어(70)의 풀리(71b)를 통해 연결되며, 벨트(80b)는 주전원 기어(70)의 부수체(satellites)에 작용하는 회전축(9)을 구동시킨다. 따라서, 스크롤(40)이 회전하게 된다.
이때, 스크롤(40)과 드럼(20) 간의 회전수의 차이는 기어(70)와 제어장치(100)의 회전비율, 즉 벨트(80a,80b)에 의해 연결된 두쌍의 풀리(71a,114a)(71b,114b)의 크기에 의해 결정된다.
이러한 제어장치(100)는 베어링(110a)을 통해 고정된 지지체(112)에 의해 지탱되는 고정자(100a)를 포함하는 직류전기모터(120)로 구성된다. 상기 고정자(100a)는 다시 베어링(110b)으로써 동심축 회전자(100b)를 지지하게 된다.
상기 고정자(100a)의 외면은 톱니형상의 풀리(114a)에 연결되어 있으며, 풀리는 벨트(80b)를 구동시키며, 이 구동에 의해 고정자(100a)는 드럼(20)에 의해 회전하게 된다.
상기 회전자(100b)의 축(100c)은 풀리(114b)와 연결되어 있으며, 이 풀리(114b)는 벨트(80b)를 구동시키고, 벨트(80b)는 회전축(9)을 구동시키게 된다. 따라서, 주전원 기어(70)를 통해 스크롤(40)이 회전하게 된다.
상기 제어장치(100)는 회전속도에 비례하는 전류를 발생시키는 발전기(300a,300b)를 더 포함하며, 이 발전기(300a,300b)는 각각 고정자(100a)와 회전자(100b)의 축에 연결되어 있다.
상기 제어부(400)는 전원제어부(410)와 전원공급부(420)로 이루어져 상기 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(100)로 공급하도록 제어하게 된다.
상기 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(420)로 전달하게 된다.
상기 전원공급부(420)는 전달된 제어신호에 따라 제어장치(100)로 공급되는 전류를 조절하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어, 스크롤(40) 회전속도는 직류전기모터(120)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a)와 벨트(80a)를 통해 모터(120)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다. 이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
또한, 상기 전원제어부(410)에서 비교되는 기준값은 드럼(20)과 고정자(100b)에 각각 연결된 풀리(71a,114a)의 직경차 및 스크롤(40)과 회전자(100a)에 각각 연결된 풀리(71b,114b)의 직경차에 따라 변경될 수 있다.
이렇게 측정한 스크롤(40)과 드럼(20)의 속도 및 차이, 원심 추출기를 작동시키기 위한 구동토크, 원심 추출기를 작동시키는 중에 발생하는 저항토크를 알면, 원심 추출기의 특성방정식(입력신호가 어떤 기계에 들어오면 기계의 특성에 따라 출력신호가 정해지는데, 이러한 기계의 입력-출력의 관계를 식으로 나타낸 것을 특성 방정식이라 함)에 따라 스크롤(40)과 드럼(20)의 상대속도에 따라 발생하는 토크를 직교좌표로 나타낼 수가 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 원심 추출기의 다른 실시예를 도시한 개략 단면도로서, 도시된 바와 같이 제어장치(500)는 직류모터를, 교류모터(520)로 교체할 수 있는 선택이 가능한 것이다.
상기 교류모터(520)의 고정자(510a)는 하우징(520a)과 맞물려 있으며, 하우징(520a)은 베어링(110a)으로써 지지되어 고정체(530)에 의해 지지 된다.
상기 고정자(510a)는 축(510c)이 끼워진 동심축의 회전자(510b)를 지탱하게 된다. 회전자의 하우징(520a) 외부 면은 벨트를 작동시킬 수 있는 톱니 모양의 풀리(514a)와 연결되어 있다. 벨트가 작동함에 따라 드럼(20)이 고정자(510a)를 회전시킨다.
상기 회전자(510a)의 축(510c)은 벨트(80b)를 구동시킬 수 있는 풀리(114b)와 연결되어 있다. 벨트는 앞서 설명한 바와 같이, 주전원(epicyclic) 기어(70)의 회전축(9)을 구동시키게 되고, 이에 따라 스크롤(40)을 회전시키게 된다.
상기한 제어장치(500)를 제어하기 위한 제어부(400)는 전원제어부(410)와 전원공급부(620)로 이루어져 고정자(510b)와 회전자(510a)의 회전속도 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(500)로 공급하도록 제어하게 된다.
상기 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(620)로 전달하게 된다.
상기 전원공급부(620)는 전달된 제어신호에 따라 제어장치(600)로 공급되는 전원의 주파수를 조절하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어 스크롤(40) 회전속도는 교류모터(520)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a)와 벨트(80a)를 통해 모터(520)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다. 이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
또한, 상기 전원제어부(410)에서 비교되는 기준값은 드럼(20)과 고정자(100b)에 각각 연결된 풀리(71a,114a)의 직경차 및 스크롤(40)과 회전자(120)에 각각 연결된 풀리(71b,114b)의 직경차에 따라 변경될 수 있다.
이와 같이 구성된 원심 추출기의 동작상태를 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 고체분말과 액체가 혼합된 원료(5)가 유입구(50)로 유입되어 중공의 스크롤(40) 내부로 유입되면, 모터(30)가 동작되어 벨트(32a)에 의해 모터(30)의 동력이 풀리(21b)로 전달되어 드럼(20)이 회전하게 되고, 이에 따라 고체 유입물이 세로슬롯공(41c)을 통해 배출되면, 드럼(20)의 최외곽 테두리 영역의 원심력 작용에 의해 분리된다.
이때, 드럼(20)의 회전에 의한 원심력으로 비중이 높은 고체분말은 드럼(20)의 벽면으로 이동하게 되고, 액체는 비중에 따라 비중이 큰 경우에는 드럼(20)의 벽면 가까이, 비중이 상대적으로 작은 경우에는 스크롤(40)의 면에 위치하게 된다.
이와 같이 고체와 액체가 스크롤(40)과 드럼(20) 사이의 공간에 층별로 분리된 다음, 고체는 오른편으로 이동하여 배출구(10a,6)로 배출되고, 액체는 왼쪽의 유출구(16)를 통하여 각각 배출이 이루어진다.
이때, 고체가 오른쪽으로 이동하는 것은 스크롤(40)과 드럼(20)의 상대적인 회전운동과 스크롤(40) 및 드럼(20)의 원뿔모양에 의해 발생하는 힘이 고체분말을 오른쪽으로 이동시키게 된다. 고체는 배출구(10a,6)를 향해 오른쪽으로 이동해 가면서, 세탁기의 탈수 동작과 유사한 작용으로써 수분이 제거된다.
한편, 스크롤(40)은 연결수단(70a,80a,114a;70b,80b,14b)을 매개로 하여 직류전기모터(120)의 회전력을 회전자(100b), 고정자(100a)를 통해 기어(70)로 전달됨으로써 회전축(9)이 회전하게 된다.
이때, 스크롤(40)과 드럼(20) 간의 회전수 차이는 기어(70)와 제어장치(100)의 회전비율, 벨트(80a,80b)에 의해 연결된 풀리(71a,114a)(71b,114b)의 크기에 의해 결정된다.
이와 같이 동작되는 드럼(20)과 스크롤(40)은 상기한 제어부(400)의 전원제어부(410)와 전원공급부(420)에 의해 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(100)로 공급하도록 제어하게 된다.
이때, 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(420)로 전달하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어, 스크롤(40)의 회전속도는 직류전기모터(120)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a)와 벨트(80a)를 통해 모터(100)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다. 이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
이렇게 측정한 스크롤(40)과 드럼(20)의 속도 및 차이, 원심 추출기를 작동시키기 위한 구동토크, 원심 추출기를 작동시키는 중에 발생하는 저항토크를 알면, 원심 추출기의 특성방정식(입력신호가 어떤 기계에 들어오면 기계의 특성에 따라 출력신호가 정해지는데, 이러한 기계의 입력-출력의 관계를 식으로 나타낸 것을 특성 방정식이라 함)에 따라 스크롤(40)과 드럼(20)의 상대속도에 따라 발생하는 토크를 직교좌표로 나타낼 수가 있는 것이다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 제어장치(500)는 직류 모터를, 교류 모터(520)로 교체할 수 있는 선택이 가능한 것이다.
상기 교류모터(520)의 고정자(510a)는 하우징(520a)과 맞물려 있으며, 하우징(520a)은 베어링(110a)을 통해서 고정체(530)에 의해 지지 된다.
상기 고정자(510a)는 축(510c)이 끼워진 동심축의 회전자(510b)를 지지하게 된다. 상기 회전자(510b)의 하우징(520a) 외부 면은 벨트를 작동시킬 수 있는 톱니 모양의 풀리(514a)와 연결되어 있다. 벨트가 작동함에 따라 드럼(20)이 고정자(510a)를 회전시킨다.
상기 회전자(510a)의 축(510c)은 벨트(80b)를 구동시킬 수 있는 풀리(114b)와 연결되어 있다. 벨트는 앞서 설명한 바와 같이, 주전원(epicyclic) 기어(70)의 축을 작동시키며, 나아가서 주전원 기어에 의해 스크롤(40)을 회전시키게 된다.
이하의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 모터(520)의 회전자(510b)와 연결되어 있는 축(510c)은 제어부(400)의 전원제어부(410)와 전원의 주파수를 조정하기 위한 전원공급부(620)에 의해 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(500)로 공급하도록 제어하게 된다.
이때, 전원제어부(410)는 발전기(300a,300b)의 출력 전류를 입력받아 그 차이에 상응하는 전기적인 신호를 발생시켜 기준값과 비교한 후, 그 편차에 비례하여 조정된 제어신호를 전원공급부(620)로 전달하게 되고, 전원공급부(620)는 전달된 제어신호에 따라 제어장치(500)에 공급되는 전원의 주파수를 조정하게 된다.
이때, 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도 차이를 측정함에 있어, 스크롤(40) 회전속도는 교류모터(520)의 회전속도이므로 측정이 가능하며, 모터(30)에 의해 회전하는 드럼(20)의 회전속도는 모터(30)의 회전속도로 측정하지 않고, 대신에 드럼(20)과 연결된 풀리(71a) 벨트(80a)를 통해 모터(520)와 연결된 풀리(114a)의 회전속도로 측정한다.
이렇게 해서 드럼(20)과 스크롤(40)의 속도를 측정하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 원심 추출기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 원심 추출기의 다른 실시예를 도시한 개략 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 : 원료물질 9 : 회전축
10 : 하우징 10a : 원통 배출구
20 : 드럼 20e : 벽
22e : 디스크 70 : 기어
70c : 하우징 크라운 21a,42d : 베어링
30 : 모터 32a : 벨트
40 : 스크롤 41a : 주변부
41c : 슬롯 50 : 유입구
52 : 스파이럴 70 : 주전원기어
70a,70b : 풀리 80a,80b : 벨트
100 : 제어장치 100a : 고정자
100b : 회전자 110a : 베어링
112 : 지지체 114a,114b : 풀리
120 : 직류전기모터 300a,300b : 발전기
400 : 제어부 410 : 전원제어부
420 : 전원공급부
도 2는 도 1의 A-A선 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 원심 추출기의 다른 실시예를 도시한 개략 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 : 원료물질 9 : 회전축
10 : 하우징 10a : 원통 배출구
20 : 드럼 20e : 벽
22e : 디스크 70 : 기어
70c : 하우징 크라운 21a,42d : 베어링
30 : 모터 32a : 벨트
40 : 스크롤 41a : 주변부
41c : 슬롯 50 : 유입구
52 : 스파이럴 70 : 주전원기어
70a,70b : 풀리 80a,80b : 벨트
100 : 제어장치 100a : 고정자
100b : 회전자 110a : 베어링
112 : 지지체 114a,114b : 풀리
120 : 직류전기모터 300a,300b : 발전기
400 : 제어부 410 : 전원제어부
420 : 전원공급부
Claims (4)
- 삭제
- 삭제
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- 한쪽 끝에 고체 처리물이 배출되는 원통 배출구(10a)를 형성하기 위해 바닥방향으로 개방된 환상의 단면으로 이루어진 하우징(10)과; 상기 하우징(10) 내부에 동심원상으로 회전하는 원뿔형의 중공타입으로 이루어지고, 회전 가능하도록 끝부분이 베어링(21a)에 물려 있으며, 모터(30)에 의해 움직이는 벨트(32a)로써 구동되는 풀리(21b)에 의해 회전하게 되는 드럼(20)과; 상기 드럼(20)의 내부에 동심원상을 유지하여 위치되어 제어장치(100)에 의해 회전하게 되는 스크롤(40)과; 상기 드럼(20)과 스크롤(40)의 회전속도의 차이를 측정하고, 상기 속도차이를 기준값과 비교한 후 그 편차에 비례하여 조정된 전원을 상기 제어장치(100)로 공급하도록 제어하는 제어부(400)로 구성된 원심 추출기에 있어서,상기 드럼(20)의 구동부분 반대편의 끝은 축이 벽(20e)에 의해 지탱되고, 베어링(22d)과 물려 있는 끝이 막힌 디스크(22e)를 매개로 주전원(epicyclic) 형상의 기어(70)로 구성된 하우징 크라운(70c)에 물려진 것을 특징으로 하는 원심 추출기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070072984A KR100812548B1 (ko) | 2007-07-20 | 2007-07-20 | 원심 추출기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070072984A KR100812548B1 (ko) | 2007-07-20 | 2007-07-20 | 원심 추출기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100812548B1 true KR100812548B1 (ko) | 2008-03-13 |
Family
ID=39398486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070072984A KR100812548B1 (ko) | 2007-07-20 | 2007-07-20 | 원심 추출기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100812548B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108405198A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-08-17 | 程佩芳 | 一种新型植物生长调节剂制备装置 |
| WO2019015524A1 (zh) * | 2017-07-15 | 2019-01-24 | 陈久斌 | 涡机 |
Citations (4)
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| JPS5489369A (en) | 1977-10-04 | 1979-07-16 | Broadbent & Sons Ltd Thomas | Decanter type centrifugal separator |
| JPS62102848A (ja) | 1985-10-31 | 1987-05-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | デカンタ型遠心分離機のトルク制御方法 |
| JPH0531400A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-09 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 脱水装置 |
| US5714858A (en) | 1995-03-24 | 1998-02-03 | Nuova M.A.I.P. Macchine Agricole Industriali Pieralisi S.P.A. | Device for controlling and regulating the relative speed between rotary components interacting with one another respectively connected to the rotor and stator of an electric motor |
-
2007
- 2007-07-20 KR KR1020070072984A patent/KR100812548B1/ko active IP Right Grant
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