KR101268409B1 - 하수처리설비용 구동부하 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하수처리설비의 프레임에 고정된 지지대; 상기 지지대에 설치된 로드셀; 상기 하수처리설비의 구동 스프로킷과 종동 스프로킷을 연결하는 연결 체인에 의해 가압되는 피가압부재; 및 상기 피가압부재 및 지지대와 결합하고, 상기 피가압부재가 상기 연결 체인에 의해 가압될 때 상기 로드셀을 가압하는 가압블록;을 포함하는 하수처리설비용 구동부하 감지장치를 제공한다.

Description

하수처리설비용 구동부하 감지장치{DRIVING LOAD SENSING DEVICE FOR SEWAGE TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 하수처리설비용 구동부하 감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침사 인양기, 스크류 프레스 등과 같이 구동부를 구비하는 하수처리설비에 마련되어 상기 구동부의 부하를 감지하는 하수처리설비용 구동부하 감지장치에 관한 것이다.

현재, 가정이나 공장 등으로부터 많은 양의 하수가 버려지고 있고, 이러한 하수는 하수처리장으로 보내진 후 하수처리설비에 의해 처리되고 있다.

하수처리설비는 정수 과정과 슬러지 처리 과정을 수행한다. 정수 과정에서는 하수가 하천의 자정작용이 발동될 수 있는 범위까지 정화된 후 하천과 같은 공공수역으로 방류된다. 그리고 슬러지 처리 과정에서는 정수 과정에서 발생하는 슬러지가 처리된다.

상기 정수 과정은 일반적으로 고형 부유물질(나뭇가지, 플라스틱병, 스티로폼 등) 및 고형 침전물질(모래, 자갈, 금속 등)을 제거하는 물리적 정수 과정을 포함한다. 그리고 고형 침전물질의 제거에는 침사 인양기라는 하수처리설비가 사용된다.

상기 슬러지 처리 과정은 일반적으로 슬러지를 농축시켜 농축 슬러지로 만드는 농축 과정과, 농축 슬러지를 탈수시키는 탈수 과정을 포함한다. 농축 과정에서는 농축기라는 하수처리설비가 사용되고, 탈수 과정에서는 탈수기라는 하수처리설비가 사용된다. 한편, 탈수기는 작동원리에 따라 벨트 프레스, 필터 프레스, 스크류 프레스, 전기침투식 탈수기 등으로 분류된다.

이러한 하수처리설비들의 대부분은 구동부를 구비한다. 예컨대, 한국등록특허 제0826575호는 구동부를 침사 인양기를 개시하고 있는데, 이 침사 인양기의 구동부는 일단에 스프로킷을 구비한 구동 모터와, 버킷을 구비한 인양 체인이 걸려 있는 또 다른 스프로킷과, 상기 두 스프로킷을 연결하는 연결 체인을 구비한다.

또 다른 예로, 한국공개특허 제10-2001-0108119호는 구동부를 구비한 스크류 프레스를 개시하고 있는데, 이 스크류 프레스의 구동부는 일단에 스프로킷을 구비한 구동 모터와, 스크류 샤프트의 일단에 마련된 또 다른 스프로킷과, 상기 두 스프로킷을 연결하는 연결 체인을 구비한다.

한편, 구동부를 구비하는 하수처리설비들은 일반적으로 상기 구동부의 자동 제어를 위해 감지부를 구비한다. 예컨대, 상기 한국등록특허 제0826575호의 침사 인양기는 침사계량유닛을 감지부로 하고 있는데, 이 침사계량유닛의 로드셀은 버킷이 퍼 올린 고형 침전물질을 받아서 그 무게를 감지한다. 상기 로드셀이 감지한 무게는 구동 모터의 제어에 사용된다.

한국공개특허 제10-2001-0108119호의 스크류 프레스는 토크센서를 감지부로 하고 있는데, 이 토크센서는 구동 모터의 토크를 감지한다. 토크센서가 감지한 토크는 구동 모터의 제어에 사용된다.

상술한 바와 같이, 하수처리설비들의 대부분은 구동부를 구비하고, 구동부를 구비하는 하수처리설비들은 감지부를 구비하는 것이 일반적이다. 그러나 종래의 감지부는 큰 하중을 감지할 수 있는 것이어야 하므로, 그 가격이 비싼 문제가 있다.

예컨대, 한국등록특허 제0826575호의 침사 인양기가 구비한 로드셀은 무거운 고형 침전물질의 무게를 감지할 수 있어야 하고, 한국공개특허 제10-2001-0108119호의 스크류 프레스가 구비한 토크센서는 구동 모터의 큰 토크를 감지할 수 있어야 하는데, 이러한 경우에는 고가의 로드셀이나 토크센서가 사용되어야만 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결할 수 있는 하수처리설비용 구동부하 감지장치를 제공하고자 한다.

본 발명은, 하수처리설비의 프레임에 고정된 지지대; 상기 지지대에 설치된 로드셀; 상기 하수처리설비의 구동 스프로킷과 종동 스프로킷을 연결하는 연결 체인에 의해 가압되는 피가압부재; 및 상기 피가압부재 및 지지대와 결합하고, 상기 피가압부재가 상기 연결 체인에 의해 가압될 때 상기 로드셀을 가압하는 가압블록;을 포함하는 하수처리설비용 구동부하 감지장치를 제공한다.

상기 피가압부재는 상기 연결 체인의 부위 중 상기 종동 스프로킷으로부터 상기 구동 스프로킷 쪽으로 진행하는 부위에 의해 가압되도록 마련된다.

상기 가압블록은, 상기 로드셀과 가까워지거나 멀어지는 방향으로 슬라이딩할 수 있도록 상기 지지대에 결합된 지지대 결합부; 및 상기 지지대 결합부의 슬라이딩 방향과 수직한 방향으로 연장하도록 상기 지지대 결합부에 고정되고, 상기 피가압부재를 회전 가능하게 지지하는 암;을 포함한다.

본 발명에서는 연결 체인이 피가압부재를 누르는 힘의 감지를 통해 모터의 제어가 이루어지기 때문에, 고형 침전물질의 무게나 모터의 토크를 감지하여 모터를 제어하는 종래기술에 비해 훨씬 작은 용량의 로드셀이 사용될 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 종래에 비해 훨씬 저렴한 가격의 로드셀의 사용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 하수처리설비용 구동부하 감지장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하수처리설비용 구동부하 감지장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 하수처리설비용 구동부하 감지장치가 침사 인양기에 설치된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 하수처리설비용 구동부하 감지장치가 스크류 프레스에 설치된 상태를 도시한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 하수처리설비용 구동부하 감지장치의 변형예를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 하수처리설비용 구동부하 감지장치의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.

본 발명에 따른 하수처리설비용 구동부하 감지장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지지대(110)와, 로드셀(120)과, 피가압부재(130)와, 가압블록(140)을 포함한다.

상기 지지대(110)는 하수처리설비의 프레임에 고정되어 있다. 예컨대, 상기 하수처리설비가 도 3에 도시된 바와 같이 침사 인양기라면 지지대(110)는 침사조(42)의 상면에 설치된 프레임(44)에 고정되고, 하수처리설비가 도 4에 도시된 바와 같이 스크류 프레스라면 지지대(110)는 스크류 샤프트(66)를 지지하는 프레임(64)에 고정된다. 상기 지지대(110)의 상면에는 위쪽 방향으로 연장하는 안내봉들(112)이 고정되어 있다.

상기 로드셀(120)은 지지대(110)의 상면에 설치되어 있다. 로드셀(120)은 자신에게 가해지는 힘의 크기를 감지한 후 이를 전기적 신호로 출력한다. 로드셀(120)이 출력한 감지 신호는 콘트롤러(미도시)로 전달되고, 콘트롤러(미도시)는 감지 신호에 따라 모터(10)를 제어한다.

상기 가압블록(140)은 지지대(110)의 상부에 위치하는 부재로서, 지지대 결합부(142, 144)와 암(146)을 포함한다. 그리고 상기 지지대 결합부(142, 144)는 승강 운동을 할 수 있도록 지지대(110)에 결합된 것으로서, 가압판(142)과 암 고정블록(144)을 포함한다.

상기 가압판(142)은 삽입홀들(142a)을 구비하는데, 이 삽입홀들(142a)로는 지지대(110)의 안내봉들(112)이 삽입된다. 따라서 가압판(142)은 안내봉들(112)을 따라서 승강 운동을 할 수 있고, 아래쪽 방향으로 작용하는 힘을 받으면 받은 힘만큼 로드셀(120)을 가압하게 된다.

상기 암 고정블록(144)은 가압판(142)의 상부에 고정되어 있고, 암(146)의 일단을 고정적으로 지지한다. 상기 암(146)은 지면과 평행하게 연장하고, 그 일단에는 피가압부재(130)가 회전 가능하게 결합되어 있다.

상기 피가압부재(130)는 연결 체인(30)의 이동과 연동하여 회전하는 부재로서 스프로킷이나 롤러로 이루어진다. 또한 피가압부재(130)는 가압판(142)이 로드셀(120)과 접촉하였을 때 연결 체인(30)의 일부를 약간 들어올린 상태에 놓인다. 따라서 피가압부재(130)는 항상 연결 체인(30)에 의해 아래 방향으로 가압되고, 연결 체인(30)의 장력에 따라 받는 가압력의 크기를 달리한다.

참고로, 상기 연결 체인(30)은 모터(10)의 동력을 종동 스프로킷(20)으로 전달하는 동력 전달 수단으로서, 상기 모터(10)의 일단에 마련된 구동 스프로킷(12) 및 상기 종동 스프로킷(20)에 감긴 것이다. 그리고 상기 종동 스프로킷(20)은, 하수처리설비가 침사 인양기이면 도 3에 도시된 바와 같이 버킷(48)을 구비한 인양 체인(46)이 감기는 인양 스프로킷(22)과 일체를 이루고, 하수처리설비가 스크류 프레스이면 도 4에 도시된 바와 같이 스크류 샤프트(66)의 일단에 고정된다.

상기 연결 체인(30)은 모터(10)의 구동 시 구동 스프로킷(12) 쪽으로 진행하는 부위와 종동 스프로킷(20) 쪽으로 진행하는 부위를 포함한다. 그런데 이 부위들 중 구동 스프로킷(12) 쪽으로 진행하는 부위의 장력은 모터(10)의 구동하중(토크)과 비례하는 반면, 종동 스프로킷(20) 쪽으로 진행하는 부위의 장력은 그렇지 않다. 따라서 피가압부재(130)는, 모터(10)의 구동하중에 비례하는 힘으로 가압될 수 있도록, 구동 스프로킷(12) 쪽으로 진행하는 연결 체인(30)의 부위를 들어올리고 있다.

이하, 상기 하수처리설비용 구동부하 감지장치의 작동 과정을 도 3에 도시된 침사 인양기를 예로 들어 설명한다.

침사 인양기에서 모터(10)가 작동하여 구동 스프로킷(12)이 회전하면, 연결 체인(30)을 통해 구동 스프로킷(12)과 연결된 종동 스프로킷(20)도 회전하게 된다. 그리고 종동 스프로킷(20)이 회전하면 인양 체인(46)이 회전하고, 이때 인양 체인(46)에 구비된 버킷(48)은 침사조(42) 바닥의 고형 침전물질을 퍼올린 후 침사제거조(50)로 낙하시킨다. 이와 같은 과정이 이루어지는 동안 연결 체인(30)은 피가압부재(130)를 가압하게 되고, 이때 가압블록(140)은 로드셀(120)을 가압하게 된다. 가압된 로드셀(120)은 가압력을 전기적 신호로 바꾸어 콘트롤러(미도시)로 출력한다.

위와 같은 상태가 지속되다가 침사조(42)로 유입되는 고형 침전물질이 많아지면 버킷(48)이 무거워지고, 이로 인해 연결 체인(30)의 장력은 증가하게 된다. 연결 체인(30)의 장력이 증가하면 연결 체인(30)이 피가압부재(130)에 가하는 힘이 증가하고, 이로 인해 가압블록(140)이 로드셀(120)에 가하는 힘도 증가하게 된다. 로드셀(120)에 가해지는 힘이 증가하면 콘트롤러는 고형 침전물질의 제거 속도를 높이기 위해 모터(10)의 회전 속도를 증가시킨다.

한편, 침사조(42)로 유입되는 고형 침전물질이 다시 줄어들면 버킷(48)은 가벼워지고, 이로 인해 연결 체인(30)의 장력은 감소하게 된다. 연결 체인(30)의 장력이 감소하면 연결 체인(30)이 피가압부재(130)에 가하는 힘이 감소하고, 이로 인해 가압블록(140)이 로드셀(120)에 가하는 힘도 감소하게 된다. 로드셀(120)에 가해지는 힘이 감소하면 콘트롤러는 고형 침전물질의 제거 속도를 낮추기 위해 모터(10)의 회전 속도를 감소시킨다.

한편, 앞선 설명에 의하면 암(146)의 일단은 암 고정블록(144)에 고정되고, 그 반대단은 피가압부재(130)와 결합한다. 그러나 이와 달리 상기 암(146)의 양단은 모두 암 고정블록(144)에 고정될 수도 있다. 이러한 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 암(146)은 가압판(142)의 상면에 마련된 두 암 고정블록들(144) 사이에 위치하고, 피가압부재(130)는 암(146)의 중앙 부위에 회전 가능하게 결합되며, 연결 체인(30)은 지지대(110)의 하부를 경유하게 된다. 이와 같이 암(146)의 양단 모두가 암 고정블록(144)에 고정되면, 연결 체인(30)의 지지가 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.

종래의 하수처리설비용 구동부하 감지장치는 버킷이 퍼 올린 고형 침전물질의 무게를 감지하거나(한국등록특허 제0826575호), 스크류 샤프트를 구동시키기 위한 모터의 토크를 직접 감지한다(한국공개특허 제10-2001-0108119호). 그러나 본 발명에 따른 하수처리설비용 구동부하 감지장치(100)는 연결 체인(30)이 피가압부재(130)를 누르는 힘을 감지하고, 이 힘은 고형 침전물질의 무게 및 모터의 토크보다 훨씬 작다. 따라서 본 발명에 따르면 종래에 비해 훨씬 저렴한 가격의 로드셀(120)이 사용될 수 있다.

앞서서는 본 발명이 침사 인양기 및 스크류 프레스에 적용된 실시예들만이 개시되었다. 그러나 본 발명은 구동 스프로킷(12), 종동 스프로킷(20) 및 이들을 연결하는 연결 체인(30)을 구비한 다른 하수처리설비에도 적용될 수 있음은 당연하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

10 : 모터 12 : 구동 스프로킷
20 : 종동 스프로킷 30 : 연결 체인
100 : 하수처리설비용 구동부하 감지장치
110 : 지지대 112 : 안내봉
120 : 로드셀 130 : 피가압부재
140 : 가압블록 142 : 가압판
144 : 암 고정블록 146 : 암

Claims (3)

1. 하수처리설비의 프레임에 고정된 지지대;
   상기 지지대에 설치된 로드셀;
   상기 하수처리설비의 구동 스프로킷과 종동 스프로킷을 연결하는 연결 체인에 의해 가압되는 피가압부재; 및
   상기 피가압부재 및 지지대와 결합하고, 상기 피가압부재가 상기 연결 체인에 의해 가압될 때 상기 로드셀을 가압하는 가압블록;을 포함하는 하수처리설비용 구동부하 감지장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 피가압부재는 상기 연결 체인의 부위 중 상기 종동 스프로킷으로부터 상기 구동 스프로킷 쪽으로 진행하는 부위에 의해 가압되는 하수처리설비용 구동부하 감지장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가압블록은,
   상기 로드셀과 가까워지거나 멀어지는 방향으로 슬라이딩할 수 있도록 상기 지지대에 결합된 지지대 결합부; 및
   상기 지지대 결합부의 슬라이딩 방향과 수직한 방향으로 연장하도록 상기 지지대 결합부에 고정되고, 상기 피가압부재를 회전 가능하게 지지하는 암;을 포함하는 하수처리설비용 구동부하 감지장치.
   

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