KR100974949B1 - 감속기어 내장형 원심분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 감속기어 박스를 장착한 대용량의 오물 처리용 원심분리장치의 진동, 소음, 내구성의 문제를 최소화 할 수 있도록 대형의 중량체인 감속기어를 나누고, 소형화 하여 각각을 원심분리장치의 보울의 헤드 내부와 풀리 내부에 포함하는 감속기어 내장형 원심분리장치를 개시한다.
본 발명은 감속기어의 단수를 나누고 소형화 하여 각각을 원심분리장치의 보울의 헤드 내부와 풀리의 내부에 포함하고, 차동 전동기를 동력 전달유닛을 통하지 않고 직접 연결한 소형화된 감속기어 내장형 원심분리장치를 제공하여 이에 따라 본 발명은 종래와 같은 감속비를 사용하면서도 감속기어의 무게와 크기를 크게 감소시켜 감속기어에 의한 소음과 진동을 감소시키고, 차동 전동기를 직접 회전축에 연결하여 원심분리장치를 소형화 할 수 있으므로 중량 및 부피를 줄여 비용을 절감할 수 있는 유용한 효과를 얻을 수 있다.

Description

감속기어 내장형 원심분리장치 {CENTRIFUGAL SEPARATOR INTEGRATED WITH REDUCTION GEAR}

본 발명은 감속기어를 원심분리장치의 보울(bowl)과 풀리 내에 나누어 내장한 감속기어 내장형 원심분리장치에 관한 것으로 특히 대형의 중량체인 감속기어 박스를 장착한 대용량의 오물 처리용 원심분리장치의 진동, 소음, 내구성의 문제를 최소화 할 수 있도록 대형의 중량체인 감속기어를 나누고, 소형화 하여 각각을 원심분리장치의 보울의 헤드 내부와 풀리 내부에 포함하는 감속기어 내장형 원심분리장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 수평 스크류 원심분리장치 대부분의 구성은 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0089612호(발명의 명칭 : 오물 처리용 원심분리장치 ; 이하 '인용발명1'이라 함)와 같이 메인 전동기(102)와;

상기 메인 전동기(102)의 구동력을 제1 동력 전달유닛(130)을 통해 받아 회전되면서 오물공급관(104)을 통해서 공급되는 오물을 물과 찌꺼기로 분류하도록 회전하는 외동보울(106)과;

차동 전동기(108)와;

상기 외동보울(106)의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속하는 감속기어(110)와;

상기 감속기어(110)에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동전동기(108)의 구동력을 받아서 제2 동력 전달유닛(140)을 통해 받아서 회전되면서 상기 외동보울(106)의 내주면에 수집된 오물의 찌꺼기를 상기 외동보울(106)의 일측에 형성된 고체 배출구(114)를 통해서 외부로 배출하는 스크류 컨베이어(116)와;

상기 차동 전동기(108)의 토크 값을 검출하는 토크 검출수단(118)과;

상기 토크 검출수단(118)에 의해 검출한 상기 차동 전동기(108)의 토크 값을 받아서 상기 차동 전동기(108)의 토크 값이 일정치 이하일 경우에 상기 차동 전동기(108)의 회전 토크를 증가시켜서 상기 차동 전동기(108)를 구동시키도록 구동전원의 주파수를 증가시켜서 상기 차동 전동기(108)에 인가하는 인버터(120)로; 구성되며, 이를 도 1로 도시하였다.

이러한 인용발명1과 같은 원심분리장치들은 원심분리의 효율과 원심분리의 품질을 높이고, 원심분리의 용도에 따라 회전속도를 조절하기 위하여 상용의 다단으로 된 대형의 중량체인 감속기어 박스를 회전축의 일단에 설치하고, 이를 제어하는 차동 전동기, 토크 검출수단, 인버터 등을 폴리와 벨트를 통해 원심분리장치와 연결하여 사용하였다.

그러나 원심분리장치의 회전축에 직접 설치되는 다단으로 된 대형의 중량체인 감속기어 박스는 원심분리장치의 크기를 증대 시킬 뿐만 아니라 그에 따른 비용과 중량도 증대 시키는 문제점이 있다.

더욱이 이러한 수평 스크류 원심분리장치의 구조 상 다른 지지수단을 적용하기 어려우며, 단지 수평으로 긴 회전축의 양단에 베어링을 통해 지면으로부터 일정 높이에서 지지되고 있기 때문에 이러한 구조로 지지되고 있는 수평으로 길이가 긴 회전축의 일방에 전술한 바와 같이 대형이며 중량체인 감속기어 박스가 설치되어 함께 고속으로 회전하게 되면 진동과 소음이 발생하게 되어 이로 인하여 내구성은 떨어지고, 사고의 위험성은 높아지게 되는 문제점이 있다.

또한 대한민국 등록특허공보 제10-0935819호(발명의 명칭 : 수평형 포트스크류 원심분리기 ; 이하 '인용발명2'라 함)는 인용발명1과 같은 일반적인 수평 스크류 원심분리장치의 기본 구조는 그대로 사용하면서 슬러지 성상에 적정한 회전 보울 구경과 적은 회전수로 슬러지에 최대한 원심력을 가하여 분리 효율을 극대할 할 수 있도록 제한된 것으로 그 구성을 살펴보면 도 2로 도시한 바와 같이, 인용발명2는 상등수배출구(110)와 고형물배출구(120)를 갖는 외곽케이스(100)와;

상기 상등수배출구(110)에 연결된 상등수토출구(210)와 상기 고형물배출구(120)에 연결된 고형물토출구(220)를 형성하고, 상기 상등수배출구(110) 방향으로 기울어지도록 상기 외곽케이스(100)에 회전 가능하게 삽입되며, 슬러지로부터 원심력에 의해 분리되는 상등수를 상기 상등수배출구(110) 방향으로 자연 유동 안내하는 회전 보울과;

상기 회전 보울에 회전 가능하게 축 삽입되며, 원심력에 의해 슬러지토출구(320)를 통해 내부에서 외부로 토출되는 슬러지로부터 분리되는 고형물을 상기 고형물토출구(220) 방향으로 강제 이송하기 위해 축방향을 따라 둘레면에 나선상의 플레이트(310)를 형성한 회전 샤프트(300)와;

상기 회전 샤프트(300)의 축 방향을 따라 상기 플레이트(310)에 통공되어 유동하는 상등수의 유로를 확보하는 상등수배출통로(400); 및

상기 회전 샤프트(300)의 축방향을 따라 둘레면에 형성되어 상등수에 포함된 미세고형물의 침강을 유도하는 침강배수부재(500);를 포함하는 것이다.

이러한 인용발명2는 슬러지 처리물 성상에 대응하여 적절한 회전 보울 크기와 적은 회전수로 회전 보울에 최대한 원심력을 가하고, 스크류 컨베이어 플레이트(310)에 상등수배출통로(400)를 구비하여 고형물과 상등액에 대한 배출경로가 분리되게 할 수 있고, 침강배수부재(500)를 구비하여 상등액과 상등수배출 측으로 흐르는 작은 고형물을 회전 보울 내벽으로 유도 침강시킬 수 있으며, 컨베이어 샤프트 원추부(360) 일측에 고형물압착배출부재(600)를 구비하여 회전 보울 내벽 간격과 조절 가능토록 장착하여 분리 침강된 고형물이 스크류 컨베이어 플레이트(310) 나선 따라 원추부(360)로 이송되면서 압착 조절되어 배출되도록 하고, 상등수토출구(210)에 댐둑부재(230)를 형성하여 원심 압력작용이 고형물압착배출부재(600)와 회전 보울 내벽과의 간격사이에 전달됨에 따라 고형물의 압착력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 상등액 배출에너지와 차동제어 동력을 감소시킴으로써 자동으로 차속제어부에서 컨트롤하여 분리효율을 극대화 할 수 있는 장점은 있으나, 이러한 인용발명2도 역시 인용발명1과 같이 회전 보울의 수평부(350)의 타측에 제공되는 동력을 기어박스(247)의 회전비에 의해 변환하여 차동 회전속도를 제어하기 위하여 대형의 다단 감속기가 구성된 기어박스(247)를 회전 보울의 수평부(350)의 타측에 장착하여야 하므로 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 그대로 내포하고 있는 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0089612호 대한민국 등록특허공보 제10-0935819호

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 감속기어의 단수를 나누고 소형화 하여 각각을 원심분리장치의 보울의 헤드 내부와 풀리의 내부에 포함하고, 차동 전동기를 동력 전달유닛을 통하지 않고 직접 연결한 소형화된 감속기어 내장형 원심분리장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 회전력을 공급하는 메인 전동기 및 차동 회전력을 공급하는 차동 전동기와, 상기 메인 전동기의 구동력을 벨트로 연결된 구동풀리와 종동풀리를 통해 전달받아 회전하는 외동보울과, 상기 외동보울의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속하는 감속기어와, 상기 감속기어에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동 전동기의 구동력을 받아서 회전되면서 상기 외동보울의 내주면에 수집된 찌꺼기를 외부로 배출하는 스크류 컨베이어와, 상기 외동보울의 회전축이 회전 되도록 지지하는 베어링으로 구성된 원심분리장치에 있어서, 상기 감속기어는 다단으로 구성되되, 감속비는 그대로 유지하며 둘로 나뉘고, 상기 둘로 나뉜 감속기어 중 어느 하나인 제1감속기어는 상기 외동보울의 헤드 내에 설치되고, 다른 하나인 제2감속기어는 상기 종동풀리 내부에 설치 된 감속기어 내장형 원심분리장치를 제공한다.

이와 같이 하여 본 발명은 다단으로 구성된 감속기어를 둘로 나누어 그 중 하나를 외동보울의 헤드 내에 설치하고 다른 하나를 폴리 내부에 설치하므로 종래와 같은 감속비를 사용하면서도 감속기어의 무게와 크기를 크게 감소시켜 감속기어에 의한 소음과 진동을 감소시킬 뿐만 아니라

차동 전동기를 풀리와 벨트로 된 동력 전달유닛을 통하지 않고 직접 회전축에 연결하여 원심분리장치를 소형화 할 수 있으므로 중량 및 부피를 줄여 비용을 절감할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

도1은 인용발명1의 구성을 나타내는 구성도.
도2는 인용발명2의 구성을 나타내는 구성도.
도3은 본 발명에 의한 감속기어 내장형 원심분리장치를 실시하는 실시예의 구체적인 구성을 예시하는 구성도.
도4는 본 발명에 의한 감속기어 내장형 원심분리장치의 풀리 내에 구성된 제2감속기어를 구체적으로 예시하는 구성도.
도5는 본 발명에 의한 감속기어 내장형 원심분리장치를 실시하는 실시예를 간략화하여 도시한 구성도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 감속기어 내장형 원심분리장치의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 3으로 도시하였고, 도 3에서 도시한 실시예를 간략화하여 도 5로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 회전력을 공급하는 메인 전동기(10) 및 차동 회전력을 공급하는 차동 전동기(60)와, 상기 메인 전동기(10)의 구동력을 벨트(12)로 연결된 구동풀리(11)와 종동풀리(13)를 통해 전달받아 회전하면서 공급관(31)으로 공급된 오물 등을 물과 찌꺼기로 분류하도록 회전하는 외동보울(30)과, 상기 외동보울(30)의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속하는 감속기어와, 상기 감속기어에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동 전동기(60)의 구동력을 받아 회전되면서 상기 외동보울(30)의 내주면에 수집된 찌꺼기를 상기 외동보울(30)의 일측에 형성된 배출구(32)를 통해 외부로 배출하는 스크류 컨베이어(40)와, 상기 외동보울(30)의 회전축이 회전 되도록 지지하는 베어링(50)과, 상기 차동 전동기(60) 내에서 차동 전동기(60)의 토크 값을 검출하는 토크 검출수단과, 상기 토크 검출수단에 의해 검출한 상기 차동 전동기(60)의 토크 값을 받아서 상기 차동 전동기(60)의 토크 값이 일정치 이하일 경우에 상기 차동 전동기(60)의 회전 토크를 증가시켜서 상기 차동 전동기(60)를 구동시키도록 구동전원의 주파수를 증가시켜서 상기 차동 전동기(60)에 인가하는 인버터로 구성된 원심분리장치에 있어서, 상기 감속기어는 다단으로 구성되되, 감속비는 그대로 유지하며 두 개의 감속기어로 나뉘고, 상기 둘로 나뉜 감속기어 중 어느 하나인 제1감속기어(71)는 상기 외동보울(30)의 헤드(33) 내에 설치되고, 다른 하나인 제2감속기어(72)는 상기 종동풀리(13) 내에 설치되도록 구성 할 수 있다.

이를 각 구성요소별로 더욱 상세하게 설명하면,

전술한 감속기어가 3단으로 구성된 경우, 감속비는 그대로 유지하며 2단으로 된 제1감속기어(71)와 1단으로 된 제2감속기어(72)로 나누어 제1감속기어(71)는 외동보울(30)의 헤드(33) 내에 설치하고, 제2감속기어(72)는 외동보울(30)의 회전축에 설치된 종동풀리(13)의 내부에 설치한 것이다. 예를 들어 1 : 180의 감속비를 갖는 3단의 감속기어는 400kg 정도의 무게를 가지며, 그 크기가 대략 φ450 x 550L 정도 되나

이를 2단으로 된 제1감속기어(71)와 1단으로 된 제2감속기어(72)로 나누며 1단 감속비 1:45, 2단감속비 1:4 로 구성할 때 결과적인 감속비는 1:180이 되어 감속비는 그대로 유지되면서 감속비가 높은 감속기어의 무게는 약 50kg(기존의 1/8), 크기는 50% 이상 줄일 수 있게 되므로, 이와 같이 축소된 제1감속기어(71)는 상기 외동보울(30)의 헤드(33) 내에 설치할 수 있게 되는 것이며, 1단으로 된 제2감속기어(72)는 도 4로 도시한 바와 같이, 종동풀리(13)의 내부에 설치할 수 있는 것이다. 이에 따라 원심분리장치의 크기도 줄일 수 있고 대형의 중량체인 감속기어의 고속 회전에 따른 소음과 진동도 줄일 수 있게 되는 것이다.

이러한 감속기어(71, 72)는 유성치차 기어로 제작하여 구성할 수 있다.

또한 이와 같이 대형의 중량체인 감속기어를 분산 배치하여 회전축의 양단에서 회전 가능하도록 하며, 이러한 원심분리장치를 지지하고 있는 베어링(50)에 가해지는 중량 및 크기가 축소되므로 메인 전동기(10)와 같이 구동풀리(11), 벨트(12), 종동풀리(13)로 구성된 동력 전달유닛을 통하여 구동력을 전달하지 않고 도 5로 도시한 바와 같이, 상기 스크류 컨베이어(40)의 일단에 차동 전동기(60)를 직접 연결하여 차동 회전력을 공급하도록 하는 것이 가능하여 원심분리장치의 규모를 획기적으로 소형화 할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.

10:메인 전동기 11:구동풀리
12:벨트 13:종동풀리
30:외동보울 31:공급관
32:배출구 33:헤드
40:스크류 컨베이어 50:베어링
60:차동 전동기 71:제1감속기어
72:제2감속기어

Claims (4)

1. 메인 전동기 및 차동 전동기와, 상기 메인 전동기의 구동력을 벨트로 연결된 구동풀리와 종동풀리를 통해 전달받아 회전하는 외동보울과, 상기 외동보울의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속하는 감속기어와, 상기 감속기어에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동 전동기의 구동력을 받아서 회전되면서 상기 외동보울의 내주면에 수집된 찌꺼기를 외부로 배출하는 스크류 컨베이어와, 상기 외동보울의 회전축이 회전 되도록 지지하는 베어링으로 구성된 원심분리장치에 있어서,
   상기 감속기어는 다단으로 구성되되, 감속비는 그대로 유지하며 둘로 나뉘고, 상기 둘로 나뉜 감속기어 중 어느 하나인 제1감속기어는 상기 외동보울의 헤드 내에 설치되고,
   다른 하나인 제2감속기어는 상기 종동풀리 내에 설치됨을 특징으로 하는 감속기어 내장형 원심분리장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   전술한 감속기어는 3단으로 구성되되, 상기 감속기어는 감속비는 그대로 유지하며 2단으로 된 제1감속기어와 1단으로 된 제2감속기어로 나뉘고, 상기 제1감속기어는 상기 외동보울의 헤드 내에 설치되고, 상기 제2감속기어는 상기 종동풀리 내에 설치됨을 특징으로 하는 감속기어 내장형 원심분리장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   전술한 제1감속기어와 제2감속기어는 유성치차 기어로 구성됨을 특징으로 하는 감속기어 내장형 원심분리장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   전술한 스크류 컨베이어의 일단에 상기 차동 전동기가 직접 연결됨을 특징으로 하는 감속기어 내장형 원심분리장치.

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