KR101100740B1 - 원심 분리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원심 분리장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치는, 제1 축수부(122)와 제2 축수부(124)의 사이에 배치되고 프레임(110)에 설치되며 하측에 분리된 액체가 집수 되도록 하는 집수 호퍼(144)와 탈액된 고형물의 배출이 유도되도록 케이크 호퍼(145)가 설치되는 케이스(140), 제1, 제2 축수부(122)(124)에 양측의 일부분이 지지가 되고 케이스(140)의 내부에 배치되며 테이퍼 형상으로 웨지 스크린(400)이 배치되고 제1 구동 풀리(132)에 의해 회전되는 여과 통체(160), 여과 통체(160)의 내부에 회전가능하게 배치되고 웨지 스크린(400)의 내부표면에 밀착되게 나선 형태로 브러시(520)가 배치되며 일측에 분리대상물질이 내외부로 통과하도록 하는 유통 홀(502)이 형성되고 제2 구동 풀리(132)에 의해 회전되는 스크레이퍼 조립체(170), 프레임(110)에 일측이 고정되고 내측의 단부(152)가 스크레이퍼 조립체(170)의 내부 중앙에 배치되어 분리대상물질이 외부로부터 유입되어 스크레이퍼 조립체(170)의 내부로 투입되게 하는 주입관(150) 및 여과 통체(160)의 외측에 배치되어 스크레이퍼 조립체(170)의 위치를 보정하는 위치보정장치를 포함한다.
Figure R1020090050718
원심 분리장치, 고액분리장치, 고형물, 액체, 분리, 여과, 정제, 농축

Description

원심 분리장치{Centrifugal Separator}
본 발명은 원심 분리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심력을 이용하여 섞여 있는 액체와 고형물을 분리하여, 여과, 농축, 탈수, 정제 따위에 사용할 수 있도록 하는 원심 분리장치에 관한 것이다.
일반적으로 가정에서 생활하수가 발생하고, 축산업에서 축산폐수가 발생하며, 산업현장에서 오수가 발생하는 등 다양한 분야에서 오폐수가 발생하고 이러한 오폐수 등은 환경오염을 방지하기 위하여 정화 처리되어야 한다.
상술한 오폐수에는 수분에 고형물이 혼합되어 있는 상태이고, 이때 고형물이 분리/제거되지 않은 상태에서 정화처리가 곤란하므로 고형분을 걸러내도록 하는 고형물과 액체를 분리하는 과정을 거치게 된다.
상술한 바와 같은 고형물과 액체를 분리하기 위해 기계장치를 이용하게 되는데, 이러한 기계장치는 고액분리장치로 알려져 있다.
종래의 고액분리장치는 일례로서, 2겹의 엔드리스 여과포 벨트가 여러 개의 롤러를 통과하도록 설치되고 2겹의 여과포 사이를 통과하는 슬러지가 롤러의 가압 에 의해 탈수되는 벨트 프레스 방식이 있다.
종래의 고액분리장치의 다른 예로서, 외주면에 스크루가 형성된 코운 축이 여과 통체의 내주에서 회전되게 설치되고, 코운 축의 직경이 전방으로 갈수록 커지면서 탈수실의 용적이 점차로 작아지도록 형성되어 고형물이 전방으로 이송됨에 따라 압축되면서 고형물에 포함된 수분이 탈액되어 분리되고 수분이 제거된 고형물은 케이크 상태로 배출되는 스크루 프레스 방식이 있다.
그러나 전술한 벨트 프레스 방식이나 스크루 프레스 방식은 고형물을 가압하여 탈수하는 방식으로서 장치가 복잡하고 대형화되어 제작비가 많이 들고, 탈수에 많은 시간이 소요되며, 압축력에 의한 고형분의 삐져나옴 현상과 탈수 효과가 낮아서 탈액이 완료되어 배출되는 케이스에 수분이 잔류하는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 기술로서 특허 제443050호 '저속농축 고액분리장치'가 알려져 있다.
상술한 저속농축 고액분리장치는 내부로 투입된 슬러지 중의 수분을 회전시의 원심력에 의해 분리시키는 여과 통체; 및 여과 통체의 내주면에 밀착되어 여과 통체와의 상대 회전 운동에 의해 여과 통체의 내벽에 부착된 탈수 슬러지를 긁어내어 전방으로 이송시키는 스크레이퍼로 구성된다.
상술한 스크레이퍼가 스프링에 의해 탄력적으로 지지되어 있어서, 원심력에 의해 스프링의 탄성력을 이기고 여과 통체와 접촉하게 되므로, 여과 통체의 내벽에 부착된 탈수 슬러지를 긁어내어 전방으로 이송시키게 된다.
그러나 여과 통체의 내주면에 대한 스크레이퍼의 접촉 압력을 조절할 수 없 었기 때문에, 탄성계수가 작은 스프링이 설치된 경우 스크레이퍼가 원심력에 의해 여과 통체의 내부면에 너무 세게 밀착되어 탈수 작동시 소음 및 진동이 큰 문제점으로 지적된다.
또한, 여과 통체 및 스크레이퍼가 급속하게 마모되는 등 내구성이 저하되고, 반대로 탄성계수가 너무 큰 스프링이 설치되는 경우에는 탈수슬러지의 이송이 원활하지 못해 탈수효과가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 여과 통체의 내주면에 대한 스크레이퍼의 접촉 압력이 최적화되도록 설계 및 제작되어도 사용 중에는 스크레이퍼나 여과 통체가 마모되어 탈수 슬러지의 이송작업이 원활하게 수행되지 못하며, 이러한 경우에는 고액분리장치를 전체적으로 해체하여 부품을 교체하여야 하는 문제점이 있다.
다른 한편으로, 상술한 스크레이퍼는 외측윤곽이 원호의 형상으로 제작되고 비스듬한 방향으로 틀어져 중앙의 축에 장착되는 것인데, 이때 스크레이퍼의 외측윤곽 전체가 여과 통체의 내주면에 고르게 밀착되지 못하고 스크레이퍼의 양측 끝부분이 여과동체 내주면과 공간이 형성되어 고형분을 원활히 긁어내지 못하고, 반면 스크레이퍼의 중앙부분은 여과통체의 내주면과 강하게 밀착되어 진동 및 스크레이퍼 마모가 급속도로 증가한다.
결국, 상술한 스크레이퍼는 여과 통내의 내주면 전체를 고르게 닦아내지 못하고 강하게 밀착되는 부분에서만 집중적으로 닦아지므로 스크레이퍼가 비정상적으로 편마모가 발생하며 고형물을 효과적으로 이동시키지 못하는 문제점이 있다.
또한, 고형물은 스크레이퍼와 여과 통체의 밀착력이 약한 부분에서 고형화 되어 띠 형상으로 자국이 남겨지게 되며, 이러한 띠 자국의 고형물을 제거하기 위해서는 스크레이퍼를 여과 통체에 더욱 강하게 밀착시키도록 설정함으로써 편마모 등 가속되는 등의 악순환을 반복하는 문제점이 있다.
다른 한편으로, 상술한 종래의 고액분리장치에서 여과 통체는 고형물 등에 의해 막혀서 여과능력이 급격하게 저하될 수 있는데, 상술한 스크레이퍼는 여과 통체의 내주면에 쌓이는 고형물을 제거하는 것일 뿐 여과 통체에 박힌 형태의 고형물을 효과적으로 제거할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 상술한 바와 같이 여과 통체의 문제로 인하여 여과성능이 저하되는 경우에는 고액분리장치의 전체를 분해하여 청소하거나 여과통체를 교체하여야 하는 불편함이 지적된다.
또 다른 한편으로, 상술한 종래의 고액분리장치는 원심력에 의해 고형물과 액체를 분리시키는 것으로서 고형물이 원심력의 영향을 받아 효과적으로 분리되기 위해서는 4,000 ~ 4,500rpm의 고속회전이 요구되고 이로써 많은 전기적인 에너지를 필요로 하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저속의 회전과 낮은 원심력을 이용하여 고형물과 액체를 분리시킬 수 있도록 하여 저소음을 구현하고 아울러 에너지 효율이 높은 원심 분리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 여과 통체의 내부에 스크레이퍼 조립체를 배치하되 스크레이퍼 조립체는 스크루 형태로 연속되게 형성시켜 여과통체의 내부표면에 쌓인 고형물을 빈자리 없이 모두 효과적으로 배출시킬 수 있도록 하는 원심 분리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 스크레이퍼 조립체의 성능이 저하될 경우에는 스크레이퍼의 위치를 바로잡아 스크레이퍼 조립체의 성능을 향상된 상태로 유지될 수 있게 하는 원심 분리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 여과 통체의 자체에 고형물이 끼인 경우에는 역세척을 할 수 있도록 하여 여과 통체의 성능이 저하되지 않도록 하는 원심 분리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치는, 프레임에 설치되는 제1, 제2 축수부; 상기 제1 축수부와 상기 제2 축수부의 사이에 배치되고 상기 프레임에 설치되며 하측에는 분리된 액체가 집수 되도록 하는 집수 호퍼와 탈액된 고형물의 배출이 유도되도록 케이크 호퍼가 설치되는 케이스; 상기 제1, 제2 축수부에 양측의 일부분이 지지가 되고 상기 케이스의 내부에 배치되며 한쪽은 다른 쪽과 직경 차이를 갖도록 테이퍼 형상으로 웨지 스크린이 배치되고 제1 구동 풀리에 의해 회전되는 여과 통체; 상기 여과 통체의 내부에 회전가능하게 배치되고 상기 웨지 스크린의 내부표면에 밀착되게 나선 형태로 브러시가 배치되며 일측에 분리대상물질이 내외부로 통과하도록 하는 유통 홀이 형성되고 제2 구동 풀리에 의해 회전되는 스크레이퍼 조립체; 상기 프레임에 일측이 고정되고 내측의 단부가 상기 스크레이퍼 조립체의 내부 중앙에 배치되어 상기 분리대상물질이 외부로부터 유입되어 상기 스크레이퍼 조립체의 내부로 투입되게 하는 주입관; 및 상기 여과 통체의 외측에 배치되어 상기 스크레이퍼 조립체의 위치를 보정하는 위치보정장치;를 포함한다.
또한, 상기 케이스의 내부에 설치되고 상기 여과 통체를 향해 물 또는 스팀이 분사되도록 분사 노즐이 배치되어 상기 여과 통체의 웨지 스크린에 끼이는 이물질을 제거 및 세척하도록 된 세척장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크레이퍼 조립체는, 상기 유통 홀이 형성된 중공 샤프트; 상기 중공 샤프트의 외주에 나선형으로 배치되는 스크루 부재; 상기 중공 샤프트의 한쪽 중앙에 설치되어 상기 주입관이 배치되는 제2 중공 샤프트; 상기 중공 샤프트의 다른 한쪽 중앙에 설치되어 상기 제2 구동 풀리의 동력을 전달받는 제4 중공 샤프트; 및 상기 브러시는 구부러짐이 가능한 재질로 구성되고 상기 스크루 부재의 외측 모서리를 따라 설치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 위치보정장치는, 상기 제1 축수부에 의해 지지되고 중공으로 형성되며 상기 여과 통체와 체결되는 제1 중공 샤프트; 상기 제1 중공 샤프트의 외경에 설치되는 상기 제1 구동 풀리; 상기 제1 구동 풀리의 측방에 설치되는 제1 하우징; 상기 제1 하우징의 내부에 배치되는 제1, 제2 베어링을 매개로 제1, 제2 커버에 의해 상기 제1 하우징에 고정되는 슬리브; 상기 제1 중공 샤프트와 상기 슬리브를 관통하고 중공으로 형성되며 상기 스크레이퍼 조립체와 체결되고 외경일부에 조절 수나사가 형성되는 제2 중공 샤프트; 상기 슬리브의 양측에 밀착되게 상기 조절 수나사에 체결되는 제1, 제2 고정 너트; 상기 제2 축수부에 의해 지지가 되고 중공으로 형성되며 상기 여과 통체와 체결되는 제3 중공 샤프트; 상기 제3 중공 샤프트의 단부에 설치되는 제2 하우징; 상기 제3 중공 샤프트를 관통하고 제3 베어링을 매개로 상기 제2 하우징에 회전가능하게 설치되며 상기 스크레이퍼 조립체와 체결되는 제4 중공 샤프트; 상기 제4 중공 샤프트의 단부에 설치되고 내경에 암 스플라인이 형성된 구동 커버; 및 상기 제2 구동 풀리의 축에 연결되고 외경에 수 스플라인이 형성되어 상기 암 스플라인에 끼워져 동력을 전달하는 구동 축;을 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
또한, 상기 여과 통체는, 코운 형태로 구성되어있고, 상기 웨지 스크린의 내 구성을 보강하기 위해 상기 웨지 스크린의 외측에 설치되는 바 프레임(bar frame) 또는 링 프레임(ring frame); 상기 웨지 스크린의 대경부 쪽에는 배치되는 대경 틀; 및 상기 웨지 스크린의 소경부 쪽에는 배치되는 소경 틀;을 포함하고, 상기 소경 틀의 외측에는 배출 홀이 형성되며, 상기 배출 홀은 상기 케이크 호퍼의 상측에 배치되어 상기 고형물이 상기 웨지 스크린의 내주면을 따라 이동되어 상기 배출 홀을 통해 배출되는 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 원심 분리장치는, 여과 통체에 코운 형태의 웨지 스크린(wedge screen)을 이용함으로써 원심력에 의해 수분은 외측방향으로 방출되므로 저속의 회전에도 고형물과 액체를 효과적으로 분리시킬 수 있고, 여과동체가 코운 형태로 구성되어 여과할 때 물과 고형분이 혼합된 구간에서 고형분을 빠르게 물에서 건져내어 이동함으로써 탈수효율을 높이고, 여과 통체를 저속으로 회전시킴으로써 저소음을 구현할 수 있으며, 아울러 여과 통체를 저속으로 회전시킴으로서 상대적으로 에너지 효율이 높아지는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 원심 분리장치는, 여과 통체의 내부에 스크루 형식의 스크레이퍼 조립체를 배치함으로써 스크레이퍼 조립체의 구동에 의해 여과통체의 내부표면에 쌓인 고형물을 쓸어낼 수 있고, 특히 스크레이퍼 조립체의 나선 형태로 연속되므로 여과 통체의 내주면 전체를 닦을 수 있어 고형물을 빈자리 없이 모두 효과적으로 배출시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 원심 분리장치는, 여과 통체와 스크레이퍼 조립체는 어느 한쪽의 직경이 크고 다른 한쪽의 직경이 작게 제공됨으로써 스크레이퍼 조립체의 성능이 저하되는 경우에는 스크레이퍼 조립체를 직경이 작은 쪽으로 위치보정할 수 있고 이로써 여과 통체와 스크레이퍼 조립체의 밀착력이 회복되고 이로써 고형물을 효과적으로 배출시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 원심 분리장치는, 상술한 스크레이퍼 조립체를 구성하는 스크루 부재의 외주에 브러시가 배치되고 이러한 브러시는 휘어질 수 있는 것으로서 여과 통체를 과도하게 마모시키지 않게 되어 결국 여과 통체의 수명을 연장시키게 된다.
또한, 본 발명에 따른 원심 분리장치는, 여과 통체의 외부에 구비된 세척수단에 의해 세척될 수 있고, 특히 여과 통체는 웨지 스크린(wedge screen)을 이용한 것으로 웨지 스크린의 틈새에 고형물이 끼이더라도 세척수의 압력에 의해 고형물을 쉽게 제거시킬 수 있으며 이로서 여과 통체의 성능이 저하되지 않고 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 원심 분리장치는, 여과 통체가 웨지 스크린으로 구성되어 내구성이 약하더라도 그 웨지 스크린의 외부에는 여과 통체의 내구성을 보강하기 위한 바 프레임 또는 링 프레임을 배치함으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치(100)에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치(100)를 설명하기 위한 예시도면으로서 각각 정면단면 예시도면, 평면단면 예시도면 및 측면예시도면이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 원심 분리장치(100)는 프레임(110)에 제1, 제2 축수부(122)(124)가 설치되고, 그 제1 축수부(122)와 제2 축수부(124)의 사이에 케이스(140)가 설치된다.
상술한 케이스(140)의 내부에는 상술한 제1, 제2 축수부(122)(124)에 의해 지지되어 회전되는 여과 통체(160)가 설치되고, 여과 통체(160)의 내부에는 스크레이퍼 조립체(170)가 제2 구동 풀리(134)의 구동에 의하여 회전가능하게 설치된다.
또한, 상술한 제2 구동 풀리(134)의 회전속도는 유성 감속기(135)에 의해 감속되어 상술한 스크레이퍼 조립체(170)를 회전시킬 수 있다.
또한, 상술한 스크레이퍼 조립체(170)의 내부에는 주입관(150)이 배치되고 주입관(150)의 한쪽은 스크레이퍼 조립체(170)의 외측에서 고정 부재(156)에 의해 프레임(110)의 한쪽에 고정 설치될 수 있다.
또한, 여과 통체(160)의 외측에는 상술한 스크레이퍼 조립체(170)의 위치를 보정하도록 위치보정장치가 구성된다.
다른 한편으로, 상술한 케이스(140)의 내부에는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 상술한 여과 통체(160)를 향해 고압의 물 또는 스팀이 분사되도록 분사 노즐(210)이 배치되어 여과 통체(160)의 웨지 스크린(400)에 끼이는 이물질을 제거 및 세척하도록 된 세척장치(200)가 설치될 수 있다.
또한, 상술한 케이스(140)는 하측에 여과 통체(160)에서 분리된 액체를 집수하도록 집수 호퍼(144)가 설치되고, 하측의 한쪽에는 탈액된 고형물의 배출이 유도되도록 케이크 호퍼(145)가 설치된다.
또한, 상술한 집수 호퍼(144)에는 도 1에 나타낸 바와 같이 배수관(154)에 연결될 수 있고, 상술한 케이크 호퍼(145)에는 케이크 배출부(155)가 연결될 수 있으며, 케이크 배출부(155)에는 스크루 컨베이어와 같은 이송장치가 배치될 수 있다.
또한, 상술 케이스(140)의 상측에는 도 3에 나타낸 바와 같이 상측이 개폐되도록 커버 케이스(142)가 구비될 수 있다.
상술한 위치보정 장치는 첨부도면 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치(100)에 서 스크레이퍼 조립체의 위치보정 장치의 일례를 설명하기 위한 예시 단면도로서 도 1의 'A'과 'B'의 상세도면이다.
상술한 위치보정장치는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 여과 통체(160)의 양측에 각각 제1, 제3 중공 샤프트(162)(168)가 고정되고, 상기 여과 통체(160)의 내부에 스크레이퍼 조립체(170)가 배치되며, 스크레이퍼 조립체(170)의 양측에 각각 제2, 제4 중공 샤프트(172)(176)가 고정된다.
또한, 상술한 제1 중공 샤프트(162)의 내부에는 상술한 제2 중공샤프트(172)가 관통되고, 상술한 제3 중공 샤프트(168)의 내부에는 상술한 제4 중공샤프트(176)가 관통된다.
또한, 상술한 제1 중공 샤프트(162)는 제1 메인 베어링(122a)을 매개로 제1 축수부(122)에 의해 지지되고, 제1 중공 샤프트(162)의 외경에 제1 구동 풀리(132)가 설치될 수 있다.
이때, 상술한 제1 구동 풀리(132)는 키(166)에 의해 제1 중공 샤프트(162)와 헛돌지 않도록 결속될 수 있고, 제1 중공 샤프트(162)의 외경에 삽입된 칼라(167)에 의해 제1 메인 베어링(122a)과 제1 구동 풀리(132)가 항상 일정한 거리를 유지할 수 있다.
또한, 제1 중공 샤프트(162)의 외경단부에는 수나사(164)가 형성되고 그 수나사(164)에 메인 고정 너트(165)가 체결되어 제1 구동 풀리(132)가 제1 중공샤프트(162)에서 고정될 수 있다.
또한, 상술한 제1 구동 풀리(132)의 측방에 제1 하우징(300a)이 설치되고, 상술한 제1 하우징(300a)의 내부에는 슬리브(310)가 제1, 제2 베어링(312a)(312b)을 매개로 배치된다.
특히, 상술한 제1, 제2 베어링(312a)(312b)의 외측에 각각 제1, 제2 커버(314a)(314b)가 밀착되고, 제1, 제2 커버(314a)(314b)는 상술한 제1 하우징(300a)에 체결 고정된다.
또한, 상술한 제2 중공 샤프트(172)는 상술한 제1 중공 샤프트(162)를 관통하고 상술한 슬리브(310)를 관통하고, 특히, 외경일부에 조절 수나사(174)가 형성되며 상술한 슬리브(310)의 양측에 밀착되게 상술한 조절 수나사(174)에 제1, 제2 고정 너트(316a)(316b)가 체결된다.
또한, 상술한 제3 중공 샤프트(168)의 단부에는 제2 하우징(300b)이 설치되고, 상술한 제4 중공 샤프트(176)는 상술한 제3 중공 샤프트(168)를 관통한다.
또한, 상기 제2 하우징(300b)에는 제3 베어링(312c)을 매개로 상술한 제4 중공 샤프트(176)가 설치된다.
또한, 상술한 제4 중공 샤프트(176)의 단부에는 구동 커버(177)가 설치되고, 그 구동커버(177)에 내경에는 암 스플라인(178)이 형성된다.
또한, 상술한 제2 구동 풀리(134)의 축에 구동축(136)이 연결되고 상술한 구동축(136)의 외경에는 상술한 암 스플라인(178)에 끼워져 결합되도록 수 스플라인(137)이 형성된다.
상술한 바와 같이 구성되는 위치보정장치는 다음과 같이 작동된다.
여과 통체(160)와 스크레이퍼 조립체(170)는 각각 제1, 제2 구동 풀리(132)(134)로부터 전동되는 동력에 의해 각각 회전되고, 이때 여과 통체(160)의 회전속도와 스크레이퍼 조립체(170)의 회전속도는 다를 수 있으며, 스크레이퍼 조립체(170)의 회전속도가 5 ~ 20rpm 더 빠를 수 있다.
또한, 상술한 제1 구동 풀리(132)와 제2 구동 풀리(134)는 각각의 구동모터에 연결되어 동력을 전달받을 수 있다.
여기서, 여과 통체(160)는 제1, 제2 축수부(122)(124)에 의해 지지되면서 회전하고, 스크레이퍼 조립체(170)는 제1, 제2, 제3 베어링(312a)(312b)(312c)에 의해 지지되면서 회전하는 것이다.
상술한 스크레이퍼 조립체(170)가 고정된 위치를 보정하고자할 때에는 제1 고정너트(316a)를 풀고, 도 1, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 하우징(300a)의 외주에 형성되어 개방된 형태의 작업공간(301)을 이용하여 제2 고정너트(316b)를 회전시켜 조절 수나사(174)에서 위치변화를 시킨다.
이때 제2 고정 너트(316b)가 멈춘 위치는 상술한 스크레이퍼 조립체(170)의 위치를 결정하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 제2 고정 너트(316b)를 소망하는 위치로 조절한 다음에 제1 고정너트(316a)를 조이게 된다.
따라서 상술한 바와 같이 제1, 제2 고정나사(316a)(316b)와 조절 수나사(174)의 상대적인 위치가 변함에 따라 물리적으로 제2 중공 샤프트(172)는 밀리 면서 이동되고 이로써 스크레이퍼 조립체(170)가 이동되는 것이다.
또한, 스크레이퍼 조립체(170)가 이동함에 따라 제4 중공 샤프트(176)가 밀려나게 되는데, 이때 구동 커버(177)는 구동 축(136)과 스플라인으로 결합되어 있으므로 구동 커버(177)와 구동 축(136)의 상호간에 위치가 변하더라도 동력은 계속 전달할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 스크레이퍼 조립체(170)의 위치는 미세하게 조절할 수 있고, 스크레이퍼 조립체(170)의 이동 방향은 여과 통체(160)의 소경부 쪽으로 이동되면서 위치 보정될 수 있다.
상술한 여과 통체(160)를 첨부도면 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명하였다.
첨부도면 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치(100)에서 여과 통체를 설명하기 위한 예시도면이다.
여과 통체(160)는 도 6에 나타낸 바와 같이 웨지 스크린(400)을 테이퍼 관체 형상으로 형성시킨 구성으로써 어느 한쪽은 지름과 다른 한쪽의 지름이 차이가 나도록 한 것이다.
또한, 웨지 스크린(400)의 내구성을 보강하기 위해 바 프레임(bar frame: 410)과 링 프레임(ring frame: 420)이 배치될 수 있고, 대경부 쪽에는 대경 틀(430)이 배치되고 소경부 쪽에는 소경 틀(440)이 배치될 수 있다.
상술한 대경 틀(430)은 도 4에 나타낸 바와 같이 제1 중공 샤프트(162)에 결 속되는 것이고, 상술한 소경 틀(440)은 도 5에 나타낸 바와 같이 제3 중공 샤프트(168)에 결속되는 것이다.
또한, 도 1, 도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이 소경 틀(440)의 외측에는 배출 홀(442)이 형성되고, 배출 홀(442)은 상술한 케이크 호퍼(145)의 상측에 위치될 수 있다.
다른 한편으로, 상술한 소경 틀(440)은 도 1에 나타낸 바와 같이 집수 호퍼(144)와 케이크 호퍼(145)의 경계부분에 인접하게 배치될 수 있다.
상술한 여과 통체(160)와 상술한 스크레이퍼 조립체(170)의 상호 결합구성과 작용을 첨부도면 도 7 및 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치(100)에서 여과 통체와 스크레이퍼 조립체의 구성을 설명하기 위한 예시도면이고, 첨부도면 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치(100)의 작용을 설명하기 위한 예시도면이다.
스크레이퍼 조립체(170)는 중공 샤프트(500)의 외주에 나선형으로 스크루 부재(510)가 배치되고, 스크루 부재(510)의 외주에는 브러시(520)가 설치된다.
상술한 브러시(520)는 구부러짐이 가능한 재질로 구성될 수 있고, 특히 스크루 부재(510)의 전체에 걸쳐 연속되게 배치될 수 있다.
또한, 상술한 중공 샤프트(500)의 중심의 양측에는 각각 제2 중공 샤프트(172)와 제4 중공 샤프트(176)가 설치되고, 상술한 제2 중공 샤프트(172)에는 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이 주입관(150)이 삽입되어 배치된다.
또한, 상술한 중공 샤프트(500)의 한쪽에는 도 1에 나타낸 바와 같이 유통 홀(502)이 형성되고, 상술한 주입관(150)의 주입관 단부(152)는 상술한 유통 홀(502)과 인접한 위치에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 원심 분리장치(100)는 다음과 같이 작용된다.
제1 구동 풀리(132)에서 전달되는 동력에 의해 여과 통체(160)가 회전되고 제2 구동 풀리(134)에서 전달되는 동력에 의해 스크레이퍼 조립체(170)가 회전되며, 주입관(150)을 통해 분리대상물질이 스크레이퍼 조립체(170)의 내부로 유입된다.
유입된 분리대상 물질은 유통 홀(502)을 통하여 여과 통체(160)의 내주면 쪽으로 이동되고 원심력에 의해 고형분과 수분이 분리된다.
특히 도 8의 상세도에 나타낸 바와 같이, 수분은 웨지 스크린(400)의 외측으로 방출되고, 고형물(600)은 웨지 스크린(400)의 내부표면에 밀착되어 쌓이게 된다.
이후, 스크레이퍼 조립체(170)는 회전되면서 브러시(520)가 고형물(600)을 닦듯이 쓸어내게 되고, 이때 스크루 부재(510)의 형상적인 특징에 의해 고형물(600)은 어느 한쪽으로 이동하게 된다.
이동되는 고형물(600)은 도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이 배출 홀(442)을 통해 외측으로 배출되고, 이렇게 배출되는 고형물(600)은 수분이 제거된 케이크 상태일 수 있고, 케이크 형태의 고형물(600)은 케이크 호퍼(145)를 통해 외부로 배출 된다.
또한, 상술한 바와 같이 웨지 스크린(400)의 틈새로 방출된 수분은 케이스(140)와 집수 호퍼(144)에 의해 집수되고 이후 집수 호퍼(144)를 통해 외부로 배출된다.
상술한 바와 같이 분리대상물질을 고형분(600)과 수분으로 분리하는 과정이 지속되면 브러시(520)가 마모될 수 있고, 이렇게 브러시(520)가 마모되어 고형분(600)의 배출성능이 저하될 때에는 스크레이퍼 조립체(170)를 위치보정장치를 이용하여 이동시키게 된다.
이때, 도 8에 나타낸 바와 같이 브러시(520)가 마모되어 브러시(520)의 끝부분이 웨지 스크린(400)에 충분하게 밀착되지 못할 때에는 브러시(520)가 여과 통체(160)의 소경 틀(440)쪽으로 이동되도록 위치보정장치를 조절하게 된다.
상술한 바와 같이 위치보정장치를 조적하면 브러시(520)가 이동된 후에는 웨지 스크린(400)이 소경 틀(440) 족으로 갈수록 지름이 좁아지는 것으로서 브러시(520)의 끝부분은 웨지 스크린(400)의 내부표면에 닿아 밀착될 수 있고 이로써 고형물(600)을 효과적으로 이동시킬 수 있게 된다.
다른 한편으로, 브러시(520)와 웨지 스크린(400)이 서로 닿아 마모되는데 이때 브러시(520)가 웨지 스크린(400)에 비교하여 상대적으로 강성이 약하므로 상대적으로 브러시(520)쪽에서 마모가 쉽게 일어날 수 있고, 이로써 브러시(520)의 위 치를 더 이상 보정할 수 없을 때에는 윈심 분리장치(100)에서 브러시(520)를 교체하는 것이다.
따라서 여과 통체(160)를 좀 더 오랫동안 사용할 수 있고, 상대적으로 비용이 저렴한 브러시(520)를 교체함으로서 윈심 분리장치(100)의 유지관리 비용을 절감할 수 있게 된다.
또 다른 한편으로, 수분은 원심력에 의해 웨지 스크린(400)에서 외측 방향으로 방출됨으로써 수분의 하중은 여과 통체(160)에 가해지는 힘이 경감될 수 있어 여과 통체(160)를 회전시킬 때에 여과 통체(160)의 회전속도는 종래의 고액분리장치의 여과 통체를 회전시키는 속도에 비교하여 현저하게 낮은 속도록 회전시킬 수 있다.
이로써 원심 분리장치(100)를 구동시킬 때에 필요한 전기 에너지 또는 동력은 종래의 고액분리장치에 비교하여 상대적으로 작게 소요되는 것으로 에너지 절감의 효과가 있다.
또한, 여과 통체(160)의 회전속도를 저속으로 늦추게 함으로써 소음을 줄일 수 있다.
다른 한편으로, 수분은 실시간으로 외측으로 방출됨으로서 고형물(600)이 쌓이고 이동하는 과정에서 수분이 잔류하는 것이 되므로 고형물(600)의 탈액 효율이 높아지는 것이다.
또 다른 한편으로 웨지 스크린(400)의 틈새에 고형물(600)이 끼여 탈수 효율이 저하된 경우에는 원심 분리장치(100)에 분리대상물질의 투입을 중지한 상태에서 세척장치(200)를 가동할 수 있고, 세척장치(200)의 분사 노즐(210)에서 분사되는 고압의 물 또는 스팀에 의해 고형물 찌꺼기가 웨지 스크린(400)에서 제거 및 세척될 수 있다.
다른 한편으로 상술한 세척 장치(200)는 작업자의 의도에 따라 실시할 수 있는데, 일례로서 웨지 스크린(400)의 오염이 심각할 때에 인위적으로 실시할 수 있고, 다른 예로서 특정한 분리대상물질을 변경하고자 할 때에 실시할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치는 섞여 있는 액체와 고형물을 분리하여 여과, 농축, 탈수, 정제 따위에 실시하는 곳에 이용될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치(100) 설명하기 위한 예시도면으로서 각각 정면단면 예시도면, 평면단면 예시도면 및 측면예시도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치에서 스크레이퍼 조립체의 위치보정 장치의 일례를 설명하기 위한 예시 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치에서 여과 통체를 설명하기 위한 예시도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치에서 여과 통체와 스크레이퍼 조립체의 구성을 설명하기 위한 예시도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 분리장치의 작용을 설명하기 위한 예시도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 원심 분리장치 110: 프레임
122: 제1 축수부 122a: 제1 메인 베어링
124: 제2 축수부 124a: 제2 메인 베어링
132: 제1 구동 풀리 134: 제2 구동 풀리
135: 유성 감속기
136: 구동 축 137: 수 스플라인
140: 케이스 142: 커버 케이스
144: 집수 호퍼 145: 케이크 호퍼
150: 주입관 151: 고압공기 주입구 152: 주입관 단부
154: 탈액 배수부 155: 케이크 배출부
160: 여과 통체 162: 제1 중공 샤프트
164: 수나사 165: 메인 고정 너트
166: 키(key) 167: 칼라
168: 제3 중공 샤프트
170: 스크레이퍼 조립체 172: 제2 중공 샤프트
174: 조절 수나사 176: 제4 중공 샤프트
177: 구동 커버 178: 암 스플라인
200: 세척장치 210: 분사 노즐
300a, 300b: 제1, 제2 하우징 301: 작업 공간
310: 슬리브
312a, 312b, 312c: 제1, 제2, 제3 베어링
314a, 314b: 제1, 제2 커버 316a, 316b: 제1, 제2 고정너트
400: 웨지 스크린(wedge screen) 410: 바 프레임(bar frame)
420: 링 프레임(ring frame) 430: 대경 틀
440: 소경 틀 442: 배출 홀
500: 중공 샤프트 502: 유통 홀
510: 스크루 부재 520: 브러시
600: 고형물

Claims (5)

  1. 프레임(110)에 설치되는 제1, 제2 축수부(122)(124);
    상기 제1 축수부(122)와 상기 제2 축수부(124)의 사이에 배치되고 상기 프레임(110)에 설치되며 하측에는 분리된 액체가 집수되도록 하는 집수 호퍼(144)와 탈액된 고형물의 배출이 유도되도록 케이크 호퍼(145)가 설치되는 케이스(140);
    상기 제1, 제2 축수부(122)(124)에 양측의 일부분이 지지되고 상기 케이스(140)의 내부에 배치되며 한쪽은 다른 쪽과 직경 차이를 갖도록 테이퍼 형상으로 웨지 스크린(400)이 배치되고 제1 구동 풀리(132)의 구동에 의해 회전되는 여과 통체(160);
    상기 여과 통체(160)의 내부에 회전가능하게 배치되고 상기 웨지 스크린(400)의 내부표면에 밀착되게 나선 형태로 브러시(520)가 배치되며 일측에 분리대상물질이 내외부로 통과하도록 하는 유통 홀(502)이 형성되고 제2 구동 풀리(134)의 구동에 의해 회전되는 스크레이퍼 조립체(170);
    상기 프레임(110)에 일측이 고정되고 내측의 단부(152)가 상기 스크레이퍼 조립체(170)의 내부 중앙에 배치되며 상기 분리대상물질이 외부로부터 유입되어 상기 스크레이퍼 조립체(170)의 내부로 투입되게 하는 주입관(150); 및
    상기 여과 통체(160)의 외측에 배치되어 상기 스크레이퍼 조립체(170)의 위치를 바로잡는 위치보정장치;를 포함하고,
    상기 위치보정장치는,
    상기 제1 축수부(122)에 의해 지지가 되고 중공으로 형성되며 상기 여과 통체(160)와 체결되는 제1 중공 샤프트(162);
    상기 제1 중공 샤프트(162)의 외경에 설치되는 상기 제1 구동 풀리(132);
    상기 제1 구동 풀리(132)의 측방에 설치되는 제1 하우징(300a);
    상기 제1 하우징(300a)의 내부에 배치되는 제1, 제2 베어링(312a)(312b)을 매개로 제1, 제2 커버(314a)(314b)에 의해 상기 제1 하우징(300a)에 고정되는 슬리브(310);
    상기 제1 중공 샤프트(162)와 상기 슬리브(310)를 관통하고 중공으로 형성되며 상기 스크레이퍼 조립체(170)와 체결되고 외경일부에 조절 수나사(174)가 형성되는 제2 중공 샤프트(172);
    상기 슬리브(310)의 양측에 밀착되게 상기 조절 수나사(174)에 체결되는 제1, 제2 고정 너트(316a)(316b);
    상기 제2 축수부(124)에 의해 지지가 되고 중공으로 형성되며 상기 여과 통체(160)와 체결되는 제3 중공 샤프트(168);
    상기 제3 중공 샤프트(168)의 단부에 설치되는 제2 하우징(300b);
    상기 제3 중공 샤프트(168)를 관통하고 제3 베어링(312c)을 매개로 상기 제2 하우징(300b)에 회전가능하게 설치되며 상기 스크레이퍼 조립체(170)와 체결되는 제4 중공 샤프트(176);
    상기 제4 중공 샤프트(176)의 단부에 설치되고 내경에 암 스플라인(178)이 형성된 구동 커버(177); 및
    상기 제2 구동 풀리(134)의 축에 연결되고 외경에 수 스플라인(137)이 형성되어 상기 암 스플라인(178)에 끼워져 동력을 전달하는 구동 축(136);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원심 분리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스(140)의 내부에 설치되고 상기 여과 통체(160)를 향해 고압의 물 또는 스팀이 분사되도록 분사 노즐(210)이 배치되어 상기 여과 통체(160)의 웨지 스크린(400)에 끼이는 이물질을 제거 및 세척하도록 된 세척장치(200);
    를 더 포함하는 원심 분리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 조립체(170)는,
    상기 유통 홀(502)이 형성된 중공 샤프트(500);
    상기 중공 샤프트(500)의 외주에 나선형으로 배치되는 스크루 부재 (510);
    상기 중공 샤프트(500)의 한쪽 중앙에 설치되어 상기 주입관(150)이 배치되는 제2 중공 샤프트(172);
    상기 중공 샤프트(500)의 다른 한쪽 중앙에 설치되어 상기 제2 구동 풀리(134)의 동력을 전달받는 제4 중공 샤프트(176); 및
    상기 브러시(520)는 구부러짐이 가능한 재질로 구성되고 상기 스크루 부재(510)의 외측 모서리를 따라 설치되는 것;
    을 특징으로 하는 원심 분리장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 여과 통체(160)는,
    코운 형태로 구성되어있고, 상기 웨지 스크린(400)의 내구성을 보강하기 위해 상기 웨지 스크린(400)의 외측에 설치되는 바 프레임(bar frame: 410) 또는 링 프레임(ring frame: 420);
    상기 웨지 스크린(400)의 대경부 쪽에는 배치되는 대경 틀(430); 및
    상기 웨지 스크린(400)의 소경부 쪽에는 배치되는 소경 틀(440);을 포함하고,
    상기 소경 틀(440)의 외측에는 배출 홀(442)이 형성되며,
    상기 배출 홀(442)은 상기 케이크 호퍼(145)의 상측에 배치되어 상기 고형물이 상기 웨지 스크린(400)의 내주면을 따라 이동되어 상기 배출 홀(442)을 통해 배 출되는 것;
    을 특징으로 하는 원심 분리장치.
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