KR101193020B1 - 포트 스크류 프레스 - Google Patents

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KR101193020B1
KR101193020B1 KR1020120091926A KR20120091926A KR101193020B1 KR 101193020 B1 KR101193020 B1 KR 101193020B1 KR 1020120091926 A KR1020120091926 A KR 1020120091926A KR 20120091926 A KR20120091926 A KR 20120091926A KR 101193020 B1 KR101193020 B1 KR 101193020B1
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윤종천
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주식회사 무한기술
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Abstract

포트 스크류 프레스에 대한 발명이 개시된다. 개시된 포트 스크류 프레스는: 천공판의 내주면에 스크린이 덮여 수분을 배출하고, 일측에 마련된 회전판의 배출통로를 통해 고형물을 배출하는 외측 튜브와, 스크린의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 슬러지에서 분리된 고형물을 배출통로로 회전 이송하기 위해 날개를 형성하는 스크류 컨베이어와, 외측 튜브와 연동되어 스크류 컨베이어의 차속을 조절하는 차속조절기를 포함하고, 스크류 컨베이어는 고형물의 함수율을 설정치로 유지하기 위해 슬러지의 고형물 농도가 변하더라도 스크류 컨베이어와 차속조절기를 거쳐 토크를 전달받은 차속모터의 차속 부하값을 이용하여 비례 제어토록 차속 인버터와 컨트롤러에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

포트 스크류 프레스{PORT SCREW PRESS}
본 발명은 포트 스크류 프레스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 프레임 내에서 베어링블록으로 회전가능하게 결합되는 외측 튜브 스크린의 내부에 구비된 스크류 컨베이어와 이에 연결된 고비율 차속조절기가 회전축 선상에 장착되어 차속모터에 의해 비례제어됨으로써, 최적의 작동 효율을 얻을 수 있도록 하는 포트 스크류 프레스에 관한 것이다.
일반적으로 하수, 산업폐수, 분뇨 및 축산폐수 등과 같은 하폐수는 다량의 슬러지를 함유하고 있다. 이와 같은 유기성 슬러지는 보통 고분자 응집제를 첨가하여 침전시켜 응집슬러지를 형성하고 이를 농축, 여과과정을 거쳐 탈수처리 한다.
통상 사용되는 탈수장치는 프레스 방식과 데칸타 방식으로 구분된다. 프레스 방식은 앤드리스 여과포 사이에 농축된 슬러지를 주입하고 다수의 롤러를 통과하도록 하여 탈수가 이루어지도록 하는 방식이다.
그러나 이와 같은 프레스 방식은 과도한 응집제의 사용으로 인해 여과포의 눈 막힘 현상이 발생하여 여과포의 수명이 짧아져서 결국 탈수 효과가 낮아지고 결과적으로 배출되는 케이크에 많은 수분이 잔류하는 문제점이 있다.
한편 데칸타 방식은 회전체를 고속으로 회전시킴으로서 중력의 수배에 달하는 원심력을 발생시키고 이때에 발생되는 원심력을 이용하여 고형물을 침강, 퇴적시켜 탈수한다.
종래의 프레스 방식에 적용되는 스크류 프레스(screw press)는 스크린이 구비된 외측튜브와, 외측 튜브 내에 둘레면에 나선형 날개를 구비하여 슬러지의 고형물을 압축 이송하는 스크류 컨베이어와, 외측 튜브와 스크류 컨베이어를 구동하도록 동력전달수단을 통해 동력을 전달하는 구동부를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 배경기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1047351호(발명의 명칭: 다중 압입식 스크류 프레스)가 제안된 바 있다.
종래의 스크류 프레스는 외측 튜브의 스크린 내면에 아무런 형상이 없이 밋밋하게 형성됨에 따라 다음과 같은 문제점이 대두되고 있다.
이와 같이, 외측 튜브의 스크린 내면이 밋밋하면 침강고형물이 외측 튜브의 스크린의 일 측 내면에서 타측 내면으로 이송하면서 슬립이 일어나고, 원심력에 따른 압착력이 저하되며, 슬립에 따른 외측 튜브의 스크린 내면 마모가 심하게 진행되는 문제점들이 있다.
또한, 종래의 스크류 프레스의 감속기는 설정 제작된 감속회전으로 회전하고 상황에 따라 수동으로 기어변속을 하는 방법과, 모터에 소비되는 전류 치를 제어 연산하는 방법 등으로 감속 회전을 조절하며, 종래의 스크류 프레스의 감속기는 웜 감속기, 유성치차 감속기, 베벨기어 감속기 및 사이클론 감속기 등이 있다.
이와 같이, 종래 여러 타입의 감속기는 직접적으로 모터가 감속기에 회전이 전달될 때에만 감속조절이 가능하지만, 하나의 회전 전달체에서 두 회전체가 연동 회전 선상에서 각각에 걸리는 회전 부하를 상이한 회전으로 차속하면서 차속 측 즉, 스크류 컨베이어의 날개에서 가압되는 고형물의 압밀력 차이에 따라 변환 발생되는 토크를 검출하여 차속 회전을 조절할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 스크류 프레스는 감속기를 적용하고자 하는 대상 또는 기계장치에 따라 감속기가 커지고 다수 개의 캐리어로 구성되므로 차속 컨트롤 정밀도가 저하되고, 이로 인해 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 프레임 내에서 베어링블록으로 회전가능하게 결합되는 외측 튜브 스크린의 내부에 구비된 스크류 컨베이어와 이에 연결된 고비율 차속조절기가 회전축 선상에 장착되어 차속모터에의해 비례제어됨으로써, 최적의 작동 효율을 얻을 수 있도록 하는 포트 스크류 프레스를 제공하는 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 외측 튜브의 내주면에 길이방향으로 각각 배열되는 레일플레이트를 구비함으로써, 스크류 컨베이어에 의해 이송하는 고형물이 레일플레이트의 사이사이에 걸려 슬립을 방지하고, 외측 튜브의 스크린 내주면의 마모를 방지할 수 있는 포트 스크류 프레스를 제공하는 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 차속조절기가 외측 튜브의 회전과, 차속 모터에 의한 회전을 연동하여 스크류 컨베이어를 작동하게 함으로써, 신속한 피드백과, 고효율, 고비율의 작동을 가능하게 하여 고형물의 함수율을 항상 일정하게 유지할 수 있는 포트 스크류 프레스를 제공하는 것이 목적이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 스크류 프레스는, 천공판의 내주면에 스크린이 덮여 수분을 배출하고, 일측에 마련된 회전판의 배출통로를 통해 고형물을 배출하는 외측 튜브; 상기 스크린의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 슬러지에서 분리된 고형물을 상기 배출통로로 회전 이송하기 위해 날개를 형성하는 스크류 컨베이어; 상기 외측 튜브와 연동되어 상기 스크류 컨베이어의 차속을 조절하는 차속조절기를 포함하고, 상기 스크류 컨베이어는 고형물의 함수율을 설정치로 유지하기 위해 슬러지의 고형물 농도가 변하더라도 스크류 컨베이어와 차속조절기를 거쳐 토크를 전달받은 차속모터의 차속 부하값을 이용하여 비례 제어토록 차속 인버터와 컨트롤러에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배출통로는 상기 외측튜브의 중심방향에서 가장자리방향으로 연결된 상기 회전판에 마련된 연결리브 사이에 구비되고, 상기 회전판은 대경축의 둘레면에 일체 또는 분리가능하게 결합되며, 상기 외측 튜브는 상기 스크린 내면에 길이방향으로 형성되고, 상기 스크류 컨베이어에 의해 이송하는 고형물이 걸리게 하여 상기 스크린 내면에서 고형물 슬립을 방지하여 직진 이송하게 하는 레일플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외측 튜브는 스크린의 구멍 크기에 따라 여과 및 탈수구간(a)과 농출구간(b)으로 나뉘고, 상기 레일플레이트는 상기 회전 튜브의 내측 둘레면에 동일 간격으로 다수 개 형성되며, 상기 레일플레이트는 상기 외측 튜브 내면에서 직사각형 돌기 형상으로 형성되되, 돌출 높이(h)에 비해 원주방향 너비(w)가 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차속조절기는, 상기 외측 튜브의 대경축과 제1캡플랜지가 연결되고, 반대측에 제2캡플랜지가 결합되는 바디; 상기 바디의 내주에 구비되고, 내측 기어치가 형성되는 제1내접기어; 상기 제1내접기어에 치합되고, 회전중심을 기준으로 다수 구비되어 제1내접기어의 회전에 의해 자전과 구름공전하는 유성기어; 상기 유성기어의 중심에 접하게 배치되고, 상기 제1내접기어의 기어치보다 적은 수의 기어치로 이루어져 1차 차속 회전하게 하며, 입력 측에 마련된 차속풀리에 상기 차속모터가 연결되어 유성기어에 회전력을 제공하는 태양기어; 상기 유성기어의 양측으로 돌출된 회전축에 결합되고, 회전 중심을 기준으로 상기 유성기어와 함께 회전하는 캐리어 조립체; 상기 제1내접기어에 이웃하게 배치되고, 상기 유성기어의 기어치에 치합되어 2차 차속 회전하는 제2내접기어; 및 상기 제2내접기어에 연결되어 출력 측을 통해 상기 스크류 컨베이어에 차속 회전력을 전달하는 출력 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대경축은 볼팅 결합되는 어댑터 플랜지에 의해 상기 제1캡플랜지와 연결되며, 상기 제2내접기어와 상기 제1내접기어의 기어치의 피치 원경과 모듈은 동일하지만, 상기 제2내접기어의 기어치는 상기 제1내접기어의 기어치보다 많이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외측 튜브에 대한 상기 스크류 컨베이어의 회전 감속비는 상기 제1내접기어에 대한 상기 태양기어의 회전 감속비와, 상기 제1내접기어에 대한 상기 제2내접기어의 회전 감속비의 곱하기 값의 감속비를 가지며, 상기 출력 캐리어는 출력 측 중심 내면에 스플라인 내접기어가 구비되어 상기 스크류 컨베이어에 연결된 스플라인축과 결합되어 동력을 전달하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포트 스크류 프레스는, 프레임 내에서 베어링블록으로 회전가능하게 결합되는 외측 튜브 스크린의 내부에 구비된 스크류 컨베이어와 이에 연결된 고비율 차속조절기가 회전축 선상에 장착되어 차속모터에 의해 비례제어됨으로써, 최적의 작동 효율을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 외측 튜브의 내주면에 길이방향으로 각각 배열되는 레일플레이트를 구비함으로써, 스크류 컨베이어에 의해 이송하는 고형물이 레일플레이트의 사이사이에 걸려 슬립을 방지하고, 외측 튜브의 스크린 내주면의 마모를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 차속조절기가 외측 튜브의 회전과, 차속 모터에 의한 회전을 연동하여 스크류 컨베이어를 작동하게 함으로써, 신속한 피드백과, 고효율, 고비율의 작동을 가능하게 하여 고형물의 함수율을 항상 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 스크류 프레스의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외측 튜브의 수직 단면도,
도 3은 본 발명의 외측 튜브에 레일플레이트가 구비된 변형 예를 보인 측 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 스크류 프레스의 주요 부분을 보인 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차속 조절기의 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차속 조절기의 분해 조립도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포크 스크류 프레스의 제어부의 계통도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 스크류 프레스를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 스크류 프레스의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외측 튜브의 수직 단면도이며, 도 3은 본 발명의 외측 튜브에 레일플레이트가 구비된 변형 예를 보인 측 단면도이고. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 스크류 프레스의 주요 부분을 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차속 조절기의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차속 조절기의 분해 조립도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포크 스크류 프레스의 제어부의 계통도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 스크류 프레스는, 프레임(100), 외측 튜브(200), 스크류 컨베이어(300), 레일플레이트(390) 및 차속조절기(500)를 포함한다.
프레임(100)은 본 발명의 포트 스크류 프레스의 외형을 형성하는 구성으로서, 프레임(100)은 수분을 배출하는 분리배출구(110)와, 고형물을 배출하는 고형물 배출구(120)를 포함한다.
프레임(100)은 지면에 접한 부위에 방진구(130)를 구비하여 진동을 흡수하도록 형성된다. 이 방진구(130)는 방진고무 또는 코일스프링 등 다양하게 적용하는 것이 가능하고, 프레임(100)에 볼팅 등 다양한 조립방식에 의해 결합 된다. 방진구(130)는 프레임(100)의 안정적인 지지를 위하여 프레임(100)의 저면에 4개소 이상 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 프레임(100)은 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.
한편, 분리배출구(110)와 고형물배출구(120)는 서로 분리되게 형성됨이 바람직하다.
분리배출구(110)는 슬러지에서 원심 분리되는 수분을 배출하는 역할을 하고, 고형물배출구(120)는 슬러지에서 압착되는 고형물을 배출하는 역할을 수행한다.
따라서, 분리배출구(110)와 고형물배출구(120)는 각각 수분과 고형물을 중력에 의한 자연 낙하를 유도하도록 프레임(100)의 하부에 형성됨이 바람직하다.
외측 튜브(200)는 천공판(202)의 내주면에 스크린(210)이 덮여 수분을 배출하고, 일측에 마련된 회전판(214)의 배출통로(216)를 통해 고형물을 배출한다.
본 발명의 포트 스크류 프레스는 도 1에 도시된 바와 같이, 바닥면에 대하여 배출통로(216) 방향으로 약간 하향 경사지게 배치됨으로써, 고형물과 수분의 배출이 용이하도록 구성될 수 있다. 물론, 본 발명의 포트 스크류 프레스는 도 4에 도시된 바와 같이, 수평으로 배치되도록 구성될 수도 있는 것으로서, 본 발명에 따른 포트 스크류 프레스의 배치는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
회전판(214)은 대경축(280)의 둘레면에 일체 또는 분리가능하게 결합된다.
도 4를 참조하면, 외측 튜브(200)는 프레임(100)의 분리배출구(110)에 인접되는 일측에 배출통로(216)를 형성한다.
배출통로(216)는 외측 튜브(200)의 중심방향에서 가장자리방향으로 연결된 회전판(214)에 마련된 연결리브(218) 사이에 구비된다.
연결리브(218)는 회전판(214)에서 외측 튜브(200)의 가장자리부와 대경축(28) 사이를 연결하는 역할을 수행한다. 연결리브(218) 및 배출통로(216)는 4개씩 형성된 상태를 도시하였으나, 개수는 중감할 수 있다.
배출통로(216)는 가압기(222)에 의해 개방량이 조절된다. 가압기(222)는 배출통로(216)로 토출되는 고형물을 전후 작동함으로써 개방을 조절하는 역할을 수행한다.
가압기(222)는 공압실린더(224)에 의해 전후 작동한다. 가압기(222)는 이동식 샤프트(226)에 의해 전후 이동이 안내된다.
외측 튜브(200)는 회전 지지축 역할을 위해 일측에 대경축(280)이 프레임(100)에 회전 가능하게 지지 되고, 타측에 소경축(290)이 프레임(100)에 회전 가능하게 지지 된다.
그리고, 이 대경축(280)과 소경축(290)은 각각 베어링블록(380)에 의해 프레임(100)에서 회전 가능하게 지지 된다. 이 베어링블록(380)은 대경축(280)과 케이싱(100) 및 소경축(290)과 케이싱(100)의 마찰을 최소화함으로써 외측 튜브(200)가 원활하게 회전하는 것을 가능하게 해준다.
소경축(290)에는 외측 튜브(200)에 회전력을 전달하는 구동풀리(230)가 장착된다. 그리고, 대경축(280)에는 후술하는 차속조절기(500)가 조립된다.
이때, 외측 튜브(200)는 구동풀리(230)와 연결되어 구동모터(220)에 연결된 브이벨트롤 통해 동력을 전달받는다. 구동풀리(230)는 다양한 동력전달장치에 의해 구동모터(220)와 연결될 수 있다.
외측 튜브(200)는 스크린(210)의 구멍 크기에 따라 여과 및 탈수구간(a)과 농축구간(b)으로 나뉜다.
스크린(210)의 구멍(12)은 천공방식 또는 격자방식으로 가공될 수 있고, 본 실시 예에서, 스크린(210)은 웨지형 스크린을 사용하도록 한다.
웨지형 스크린(210)의 구멍(12)은 장공 형태로 이루어지고, 내측에서 외측으로 갈수록 점차적으로 넓어지도록 구성된다. 이는 수분의 배출을 용이하게 하는 장점을 지닌다.
농축 구간(b)의 외측 튜브(200)에는 직경 1.5mm의 미세공을 갖는 스크린(210)이 덮이고, 여과 및 탈수 구간(a)의 외측 튜브(200)에는 후방 방향으로 직경이 1.5mm, 1.0mm, 0.5mm로 감소하는 미세공을 갖는 스크린(210)이 덮인다.
스크린(210)은 외측 튜브(200)의 천공판(202)의 내측 둘레면에 구비되고, 스크린(210)과 천공판(202) 사이에는 길이방향으로 설정간격으로 다수 개의 환형 보강 리브(228)가 구비된다.
환형 보강 리브(228)는 외측 튜브(200)의 천공판(202) 내에서 스크린(210)이 견고하게 지지되도록 보강하는 역할을 수행한다.
외측 튜브(200)는 여과 및 탈수구간(a)의 외측 튜브(200)와 농축구간(b)의 외측 튜브(200) 사이에 베어링(212)이 구비된다.
스크류 컨베이어(300)는 외측 튜브(200)에 회전 가능하게 축 삽입된다. 스크류 컨베이어(300)는 외측 튜브(200)와 동일 방향으로 회전되는 것이 바람직하며, 외측 튜브(200)와 서로 다른 회전속도로 회전하게 된다.
즉, 외측 튜브(200)과 스크류 컨베이어(300)는 차속 회전하는 것이다.
차속은 외측 튜브(200)을 기준으로 하여 스크류 컨베이어(300)의 고형물 이송 회전수를 나타내는 것이고 계산식은 다음과 같다.
차속 = (외측 튜브 회전수 - 스크류 컨베이어의 회전수) ÷ 감속비 이다.
즉, 차속은 외측 튜브(200)와 스크류 컨베이어(300)와의 회전차이다.
스크류 컨베이어(300)는 외측 튜브(200)의 타측 내부에 공간을 갖는다.
그리고, 스크류 컨베이어(300)는 타측에 공급파이프(340)를 삽입한다. 물론, 공급파이프(340)는 프레임(100)의 타측과 외측 튜브(200)의 소경축(290)을 통해 스크류 컨베이어(300)의 타측 내부에 삽입됨이 바람직하다.
즉, 공급파이프(340)의 단부는 스크류 컨베이어(300)의 공간에 위치하게 된다. 이때, 공급파이프(340)는 스크류 컨베이어(300) 내로 삽입됨으로써 외부의 슬러지를 스크류 컨베이어(300) 내부로 유입 안내하는 역할을 한다.
특히, 공급파이프(340)가 프레임(100)의 타측에 고정되게 삽입되고, 외측 튜브(200)와 스크류 컨베이어(300)에 회전 가능하게 삽입됨이 바람직하다.
이것은 회전하는 외측 튜브(200)와 스크류 컨베이어(300)에 간섭을 주지 않도록 하기 위함이다.
또한, 스크류 컨베이어(300)는 내부 공간과 연결되도록 둘레면에 슬러지토출구(385)를 형성한다. 이 슬러지토출구(385)는 스크류 컨베이어(300)의 강제 회전시 공간 내부로 유입된 슬러지를 원심력 작용으로 외측튜브(200) 내부로 토출 안내하는 역할을 한다.
이때, 스크류 컨베이어(300)와 외측 튜브(200)가 서로 다른 회전 속도로 회전함으로써 슬러지토출구(385)를 통해 토출되는 슬러지는 원심력에 의해 수분과 고형물로 원심 분리한다.
스크류 컨베이어(300)는 축 둘레면에 나선형의 날개(330)가 구비되어 외측 튜브(200)의 스크린(210)의 내면에 접촉하여 긁어내면서 이동하여 고형물을 최대한 배출통로(216) 측으로 이송한다.
날개(330)의 외측 가장자리에는 접촉력을 향상하고, 마모를 줄이도록 고무재질의 스크래퍼(scraper)가 구비될 수 있다.
또한, 외측 튜브(200)의 스크린(210) 내면에 후술하는 레일플레이트(390)가 구비되는 경우, 날개(330)의 외측 가장자리에는 다수의 레일플레이트(390) 사이에 잔류하는 고형물을 쓸어내도록 청소솔(cleaning brush)이 구비될 수 있다.
슬러지가 원심 분리되면서, 비중이 큰 고형물은 외측 튜브(200)의 내측벽 측에 가깝거나 외측 튜브(200)의 내측벽에 부착되고, 비중이 작은 수분은 외측 튜브(200)의 스크린(210) 구멍을 통해 하부로 배출된다.
스크류 컨베이어(300)는 외측 튜브(200)에 비해 3 ~ 30rpm/min 정도 느린 회전수로 차속 회전하면서 농축 및 탈수가 이루어지는 것이 바람직하다. 물론, 외측 튜브(200)가 스크류 컨베이어(300)에 비해 느리게 회전할 수도 있다.
레일플레이트(390)는 외측 튜브(200)의 스크린(210) 내면에 길이방향으로 형성되고, 스크류 컨베이어(300)에 의해 이송하는 고형물이 걸리게 하여 스크린(210) 내면에서 고형물 슬립을 방지하여 직진 이송하게 하는 구성이다.
레일플레이트(390)는 외측 튜브(200)의 내측 둘레면에 동일 간격으로 다수 개 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 레일플레이트(390) 사이의 간격은 고형물이 안정적으로 수평 이송하면서 슬립 및 마찰이 방지될 수 있을 정도의 간격을 가지면 충분하다.
레일플레이트(390)는 외측 튜브(200)의 스크린(210) 내면에서 직사각형 돌기 형상으로 형성되되, 돌출 높이(h)에 비해 외측 튜브(200) 스크린(210)의 원주 방향 너비(w)가 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 레일플레이트(390)의 원주 방향 너비(w)가 돌출 높이(h) 보다 커짐에 따라 레일플레이트(390)가 외측 튜브(200)의 스크린(210) 내면에서의 부착력을 높여 고형물의 걸림력에 의해 쉽게 이탈되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
외측 튜브(200)의 스크린(210)은 부착력을 높이기 위해 레일플레이트(390)가 장착되는 부위에 천공 구멍이 형성되지 않을 수 있다.
레일플레이트(390)는 사각형상 이외에 반원 또는 삼각 또는 사각형 이상의 다각형상으로 형성될 수 있다.
또한, 레일플레이트(390)는 볼팅 또는 다양한 결합 방식으로 외측 튜브(200)의 스크린(210)의 내주면에 분리 장착될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프트 스크류 프레스는 스크류 컨베이어(300) 입력 측에 차속조절기(500)를 구비한다.
차속조절기(500)는 외측 튜브(200) 및 스크류 컨베이어(300)의 일측에 결합되는 구성으로서, 외측 튜브(200)과 스크류 컨베이어(300)의 회전 축선 상에 놓여져 외측 튜브(200)과 스크류 컨베이어(300)의 동력이 연동되게 구성된다.
즉, 차속조절기(500)는 외측 튜브(200)의 회전과, 차속풀리(370)에 연결된 차속모터(240)의 회전과 함께 연동하여 차속 회전이 이루어진다.
차속조절기(500)는 외측 튜브(200)과 스크류 컨베이어(300)와의 회전차가 발생하도록 하여 차속 운전을 도와주는 단일 유성치차 캐리어 어셈블리로 이루어진 고효율 및 고비율 동력전달장치이다.
차속조절기(500)는 외측 튜브(200)에 결합된 어댑터플랜지(502)를 통해 동력이 전달된다.
한편, 도 8을 참조하면, 스크류 컨베이어(300)는 고형물의 함수율을 일정하게 유지하기 위해 슬러지의 고형물 농도가 변하더라도 스크류 컨베이어(300)를 회전하는 차속조절기(500)를 거쳐 토크를 전달받은 차속모터(240)의 차속 부하값을 이용하여 비례 제어하도록 차속모터 인버터(250)와 컨트롤러(260)에 전기적으로 연결된다.
차속조절기(500)는 차속모터(240)와 연결되고, 차속모터(240)는 차속모터 인버터(250)와 컨트롤러(260)에 전기적으로 연결되어 투입되는 슬러지의 농도와 침강 고형물 배출압력 및 반송 토크에 따른 제동전류가 차속조절기(500)를 통해 차속모터(240)에 제동전류 부하 값이 차속모터 인버터(25)로 인가되어 컨트롤러(260)로 전달되면, 컨트롤러(260)에서 설정범위와 편차를 비교 판단하여 컨트롤러(260)에서 차속모터(240)에 차속 회전수를 지령한다.
차속조절기(500)는 바디(510), 제1내접기어520), 유성기어(530), 태양기어(540), 캐리어 조립체(550), 제2내접기어(560) 및 출력캐리어(570)을 포함한다.
바디(510)는 외측 튜브(200)의 대경축(280)과 제1캡플랜지(512)가 연결되고, 반대측에 제2캡플랜지(514)가 결합된다.
제1캡플랜지(512)는 내측에 구비되는 출력캐리어(570)와 베어링과 오일씰(oil seal)에 의해 회전 가능하게 연결된다.
제2캡플랜지(514)는 태양기어(540)의 외주면과 베어링에의해 회전가능하게 지지된다.
바디(510)은 차속조절기(500)의 외형을 형성하는 구성으로서, 적어도 내부가 원통 형상으로 이루어진다.
제1내접기어(520)는 바디(510)의 내주에 구비되고, 내측 기어치(522)가 형성된다.
제1내접기어(520)는 바디(510)의 내주면에 용접 또는 금형 가공으로 일체로 형성될 수도 있고, 바디(510)의 내주면에 기어치를 형성하여 제1내접기어(520)의 외주면에 형성된 기어치와 스프라인 기어방식으로 맞물리도록 구성할 수도 있다
바디(510)의 내주면에 형성된 기어치와 제1내접기어(520)의 외주면에 형성된 기어치의 개수는 동일하게 형성함으로써, 바디(510)의 회전력이 제1내접기어(520)에 감속 없이 그대로 전달된다.
유성기어(530)는 제1내접기어(520)에 치합되고, 회전중심을 기준으로 다수 구비되어 자전과 구름 공전을 수행한다.
유성기어(530)는 회전중심을 기준으로 3개 구비되는 것이 바람직하다. 물론, 유성기어(530)의 개수는 2개 또는 4개 이상일 수 있다.
유성기어(530)는 제1내접기어(520)의 기어치(522)보다 작은 수의 기어치로 이루어져진다.
유성기어(530)는 스핀들 방식으로 결합되는 회전축(532)이 양측에 구비된다.
태양기어(540)는 다수의 유성기어(530)의 중심에 치합되게 배치되고, 입력 측에 마련된 차속풀리(370)에 차속모터(240)가 연결되어 유성기어(530)에 구동력을 제공한다.
태양기어(540)는 제1내접기어의 기어치(522)보다 적은 수의 기어치로 이루어져 유성기어(530)의 구름 회전이 1차 차속 회전을 수행하게 한다.
예를 들면, 태양기어(540)의 기어치가 18개이고, 제1내접기어(520)의 기어치(522)가 72개인 경우, 태양기어(540)의 고정 상태에서 1차 차속 회전비는,
(제1내접기어 기어치수 + 태양기어 기어치수) ÷ 태양기어의 기어치수
= (72 + 18) ÷ 18 = 5 회전 감속비 이다.
따라서, 바디(510)에 치합된 제1내접기어(520)가 5회전 하면, 유성기어(530)가 조립된 캐리어 조립체(550)가 1회전 한다.
한편, 바디(510)에 치합된 제1내접기어(520)가 125회전 하면, 유성기어(530)가 조립된 캐리어 조립체(550)가 25회전 한다.
캐리어 조립체(550)는 유성기어(530)의 양측으로 돌출된 회전축(532)에 결합되고, 태양기어(540)에 지지되어 유성기어(530)와 함께 태양기어(540)를 중심으로 회전한다.
캐리어 조립체(550)는 유성기어(530)의 회전축(532)이 삽입되는 2개의 고정판체(552,554)로서, 양측이 대칭 또는 비대칭으로 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 캐리어 조립체(550)의 양측 고정판체(552,554)가 비대칭으로 형성되는 상태로 도시한다.
외측 튜브(200) 측에 배치된 캐리어 조립체(550)의 고정판체(552)는 태양기어(540)의 외주면과 제1베어링(556)에 의해 회전가능하게 장착된다. 또한, 고정판체(552)는 출력 캐리어(570)의 걸림턱부 내주면과 제2베어링(557)에 회전가능하게 조립된다.
그리고, 차속풀리(370) 측에 배치된 캐리어 조립체(550)의 고정판체(554)는 제2캡플랜지(514)의 내주면과 제3베어링(558)에 의해 회전가능하게 연결된다.
제2내접기어(560)는 제1내접기어(520)에 이웃하게 배치되어 유성기어(530)의 기어치에 치합되고, 제1내접기어(520)의 기어치(522)보다 많은 수의 기어치(562)로 이루어져 제1내접기어(520)에 대해 2차 차속 회전을 수행하게 한다.
예를 들면, 제1내접기어(520)의 기어치가 72개이고, 제2내접기어(560)의 기어치(562)가 3개 더 많아 75개인 경우, 태양기어(540)의 고정 상태에서 2차 차속 회전비는,
제2차내접기어 기어치수 ÷ (제2내접기어 기어치수 - 제1내접기어 기어치수) = 75 ÷ (75 - 72) = 25 회전 감속비 이다.
따라서, 유성기어(530)가 조립된 캐리어 조립체(550)가 제2내접기어(560)의 내주를 25회전 하면, 제2내접기어(560)에 내접한 출력캐리어(570)가 1회전 한다.
즉, 유성기어(530)가 조립된 캐리어 조립체(550)가 제2내접기어(560)의 내주를 1회전 하면, 제2내접기어(560)가 3개의 기어치만큼 회전한다.
따라서, 차속풀리(370) 및 이에 연결된 유성기어(530)를 회전하지 않고 고정된 상태에서, 1차 차속 회전비와 2차 차속 회전비의 곱하기 값은 5 × 25 = 125이므로 125 : 1의 최종 차속 회전비가 된다.
즉, 태양기어(540)가 고정된 상태에서 외측 튜브(200)가 125번 회전하면, 출력 캐리어(570)에 연결된 스크류 컨베이어(300)는 1번 회전한다.
이와 같이, 차속조절기(500)는 주 구동하는 외측 튜브(200)의 회전과 연동하여 회전하는 바디(510)의 회전과 함께, 바디(510)의 회전 축선 상에서 차속풀리(370)가 브이벨트(360)로 차속모터(240)와 연결되어 구동하는 회전을 동시에 받아 차속하여 출력 캐리어(570)을 통해 스크류 컨베이어(300)에 제공할 수 있다.
따라서, 차속조절기(500)는 외측 튜브(200)의 회전과, 차속풀리(370)에 연결된 차속모터(240)의 회전과 함께 연동하여 차속 회전이 이루어지는 것이다.
차속조절기(500)는 스크류 컨베이어(300)의 날개(330)에 걸려지는 고형물 배출 토크가 태양기어(540)와 차속풀리(370)로 전달되어 기계적 토크 변화 값이 차속모터(240)로 인가되고, 차속모터 인버터(250)와 연결된 컨트롤러(260)에서 검출연산하여 다시 차속모터 인버터(250)로 피드백 제어하여 차속모터(240)를 적절하게 증,감속하게 구동함으로써, 투입되는 고형물량, 외측 튜브(200)의 회전수 및 투입되는 슬러리 고형물 농도가 수시로 변하더라도 스크류 컨베이어(300)에서 압축되는 슬러지 고형물의 함수율을 설정치로 항상 일정하게 유지할 수 있다.
출력캐리어(570)은 제2내접기어에 연결되어 출력 측을 통해 스크류 컨베이어(300)에 차속 회전력을 전달한다.
출력캐리어(570) 출력 측 중심 내면에는 스플라인 내접기어(580)가 구비되어 스크류 컨베이어(300)에 연결된 스플라인축(590)과 결합되어 동력을 전달한다.
출력캐리어(570)는 제2내접기어(560)의 내주면에 용접 또는 금형 가공으로 일체로 형성될 수도 있고, 제2내접기어(560)의 내주면에 기어치를 형성하여 출력캐리어(570)의 외주면에 형성된 기어치와 스프라인 기어방식으로 맞물리도록 구성할 수도 있다.
이때, 제2내접기어(560)의 내주면에 형성된 기어치와 출력캐리어(570)의 외주면에 형성된 기어치의 개수는 동일하게 형성됨으로써, 제2내접기어(560)의 회전력이 출력캐리어(570)에 감속 없이 그대로 전달된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 프레임 110 : 세척수튜브
120 : 고형물배출구 200 : 외측 튜브
212 : 플랜지 214 : 회전판
216 : 배출통로 218 : 연결리브
220 : 구동모터 240 : 차속모터
280 : 대경축 290 : 소경축
300 : 스크류 컨베이어 390 : 레일플레이트
500 : 차속조절기 502 : 어댑터플랜지
510 : 바디 512 : 제1캡플랜지
514 : 제2캡플랜지 520 : 제1내접기어
530 : 유성기어 532 : 회전축
540 : 태양기어 550 : 캐리어조립체
560 : 제2내접기어 570 : 출력캐리어
580 : 스플라인 내접기어 590 : 스플라인 축

Claims (6)

  1. 천공판의 내주면에 스크린이 덮여 수분을 배출하고, 일측에 마련된 회전판의 배출통로를 통해 고형물을 배출하는 외측 튜브;
    상기 스크린의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 슬러지에서 분리된 고형물을 상기 배출통로로 회전 이송하기 위해 날개를 형성하는 스크류 컨베이어;
    상기 외측 튜브와 연동되어 상기 스크류 컨베이어의 차속을 조절하는 차속조절기를 포함하고,
    상기 스크류 컨베이어는 고형물의 함수율을 설정치로 유지하기 위해 슬러지의 고형물 농도가 변하더라도 스크류 컨베이어와 차속조절기를 거쳐 토크를 전달받은 차속모터의 차속 부하값을 이용하여 비례 제어토록 차속 인버터와 컨트롤러에 전기적으로 연결되고,
    상기 차속조절기는, 상기 외측 튜브의 대경축과 제1캡플랜지가 연결되고, 반대측에 제2캡플랜지가 결합되는 바디;
    상기 바디의 내주에 구비되고, 내측 기어치가 형성되는 제1내접기어;
    상기 제1내접기어에 치합되고, 회전중심을 기준으로 다수 구비되어 제1내접기어의 회전에 의해 자전과 구름공전하는 유성기어;
    상기 유성기어의 중심에 접하게 배치되고, 상기 제1내접기어의 기어치보다 적은 수의 기어치로 이루어져 1차 차속 회전하게 하며, 입력 측에 마련된 차속풀리에 상기 차속모터가 연결되어 유성기어에 회전력을 제공하는 태양기어;
    상기 유성기어의 양측으로 돌출된 회전축에 결합되고, 회전 중심을 기준으로 상기 유성기어와 함께 회전하는 캐리어 조립체;
    상기 제1내접기어에 이웃하게 배치되고, 상기 유성기어의 기어치에 치합되어 2차 차속 회전하는 제2내접기어; 및
    상기 제2내접기어에 연결되어 출력 측을 통해 상기 스크류 컨베이어에 차속 회전력을 전달하는 출력 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 포트 스크류 프레스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배출통로는 상기 외측튜브의 중심방향에서 가장자리방향으로 연결된 상기 회전판에 마련된 연결리브 사이에 구비되고,
    상기 회전판은 대경축의 둘레면에 일체 또는 분리가능하게 결합되며,
    상기 외측 튜브는 상기 스크린 내면에 길이방향으로 형성되고, 상기 스크류 컨베이어에 의해 이송하는 고형물이 걸리게 하여 상기 스크린 내면에서 고형물 슬립을 방지하여 직진 이송하게 하는 레일플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 포트 스크류 프레스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 외측 튜브는 스크린의 구멍 크기에 따라 여과 및 탈수구간(a)과 농출구간(b)으로 나뉘고,
    상기 레일플레이트는 상기 회전 튜브의 내측 둘레면에 동일 간격으로 다수 개 형성되며,
    상기 레일플레이트는 상기 외측 튜브 내면에서 직사각형 돌기 형상으로 형성되되, 돌출 높이(h)에 비해 원주방향 너비(w)가 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 포트 스크류 프레스.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 대경축은 볼팅 결합되는 어댑터 플랜지에 의해 상기 제1캡플랜지와 연결되며,
    상기 제2내접기어와 상기 제1내접기어의 기어치의 피치 원경과 모듈은 동일하지만, 상기 제2내접기어의 기어치는 상기 제1내접기어의 기어치보다 많이 형성되는 것을 특징으로 하는 포트 스크류 프레스.
  6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 외측 튜브에 대한 상기 스크류 컨베이어의 회전 감속비는 상기 제1내접기어에 대한 상기 태양기어의 회전 감속비와, 상기 제1내접기어에 대한 상기 제2내접기어의 회전 감속비의 곱하기 값의 감속비를 가지며,
    상기 출력 캐리어는 출력 측 중심 내면에 스플라인 내접기어가 구비되어 상기 스크류 컨베이어에 연결된 스플라인축과 결합되어 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 포트 스크류 프레스.
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